一种光栅器件及其制造方法、显示装置与流程

本发明涉及显示技术领域，具体为一种光栅器件及其制造方法、显示装置。

背景技术：

光栅器件是一种重要的光学元件，广泛应用于光谱学、计量、光通信和信息处理等领域。

光栅器件存在光栅取光区与非取光区，申请人发现，现有技术制备的光栅器件，整个光栅器件的表面均存在光栅结构，这种情况会导致光栅器件在进行取光时，出光对比度降低，且峰值变宽的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种光栅器件及其制造方法、显示装置，解决现有技术中存在光栅器件在进行取光时，出光对比度降低，且峰值变宽的问题。

为了解决上述问题，本发明实施例主要提供如下技术方案：

在第一方面中，本发明实施例公开了一种光栅器件的制造方法，包括：

在衬底基板上制作光栅材料层；

通过构图工艺在所述光栅材料层上制作牺牲层，所述牺牲层制作在非取光区内，用于在后续刻蚀过程中保护该牺牲层下方的光栅材料层；

对制作有所述光栅材料层和所述牺牲层的所述衬底基板进行纳米压印和刻蚀处理，使得在取光区内形成光栅结构。

可选地，所述在取光区内形成光栅结构之后，还包括：

采用剥离工艺去除所述牺牲层。

可选地，所述采用剥离工艺去除所述牺牲层之后，还包括：

采用剥离工艺去除所述非取光区对应位置处的所述光栅材料层。

可选地，所述光栅材料层和所述牺牲层的刻蚀选择比小于1:3。

在第二方面中，本发明实施例公开了一种光栅器件，包括：衬底基板，所述衬底基板包括取光区和非取光区，还包括：位于所述衬底基板上的光栅结构，且所述光栅结构仅设置在所述取光区内。

可选地，还包括：光栅材料层，设置在所述非取光区内的所述衬底基板上。

可选地，还包括：牺牲层，设置在所述光栅材料层上。

可选地，所述牺牲层的材料包括：金属材料和反光材料。

可选地，所述金属材料为铬、钼、银、铝中的至少一种；并且

所述反光材料为石墨烯。

在第三方面中，本发明实施例公开了一种显示装置，包括：在第二方面所述的光栅器件。

借由上述技术方案，本发明实施例提供的技术方案至少具有下列优点：

由于本发明在制造光栅器件时，通过构图工艺在光栅材料层上制作牺牲层，牺牲层制作在非取光区内，因此对制作有光栅材料层和牺牲层的衬底基板进行纳米压印和刻蚀处理时，由于非取光区内制作有牺牲层，而牺牲层在刻蚀过程中会对下方光栅材料层起到保护作用，因此，刻蚀处理后，仅在取光区内形成光栅结构，而在非取光区内并未形成光栅结构，这样，避免了现有技术光栅器件在进行取光时，出光对比度降低，且峰值变宽的技术缺陷。

上述说明仅是本发明实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明实施例的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文可选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出可选实施方式的目的，而并不认为是对本发明实施例的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为传统光栅器件在进行纳米压印工艺的结构示意图；

图2为传统光栅器件在进行纳米压印工艺的结构示意图；

图3为传统光栅器件在进行剥离工艺后的结构示意图；

图4为本发明实施例的光栅器件的制造方法的流程图；

图5-图7为本发明实施例第一种光栅器件制作过程中不同阶段的结构示意图；

图8为本发明实施例采用第二种光栅器件制作方法制作形成的光栅器件的结构示意图；

图9-图10为本发明实施例第三种光栅器件制作过程中不同阶段的结构示意图；

图11为图8光栅器件的光线路线图；

图12为图7的光栅器件的光线路线图；

图13为非取光区刻蚀深度对出光对比度值的曲线图。

附图标记介绍如下：

1-衬底基板；2-光栅材料层；2’-光栅结构；3-压印胶；4-牺牲层；a-取光区；b-非取光区；a-光线。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1-图3示出了制造传统光栅器件的结构示意图。如图1所示，衬底基板1包括取光区a和非取光区b两个区域，并且在衬底基板1上设置光栅材料层2，并对该光栅材料层2进行纳米压印，纳米压印时压印胶3的位置如图1所示。

如图2所示，在对光栅材料层2进行纳米压印后，对光栅材料层2进行刻蚀，本发明的发明人发现，在刻蚀过程中，存在过刻的情况，过刻会对衬底基板1也进行了刻蚀。

如图3所示，对光栅材料层2进行刻蚀后，采用剥离工艺去除非取光区b的光栅材料层2，由于过刻工艺导致衬底基板1在非取光区b形成不需要的光栅图案，这种方式形成的光栅器件在进行取光时，降低了出光对比度，且峰值变宽，如果将该光栅器件应用在显示装置中，会降低显示装置的整体显示效果。

为了克服传统光栅器件存在的上述技术问题，本发明实施例提供一种新的光栅器件的制造方法。

下面结合附图详细介绍本发明实施例提供的光栅器件及其制造方法。

在第一方面，如图4所示，本发明实施例提供一种光栅器件的制造方法，其包括：

s101：在衬底基板上制作光栅材料层。

s102：通过构图工艺在光栅材料层上制作牺牲层，牺牲层制作在非取光区内，用于在后续刻蚀过程中保护该牺牲层下方的光栅材料层。

s103：对制作有光栅材料层和牺牲层的衬底基板进行纳米压印和刻蚀处理，使得在取光区内形成光栅结构。

由于本发明在制造光栅器件时，通过构图工艺在光栅材料层上制作牺牲层，牺牲层制作在非取光区内，因此对制作有光栅材料层和牺牲层的衬底基板进行纳米压印和刻蚀处理时，由于非取光区内制作有牺牲层，而牺牲层在刻蚀过程中会对下方光栅材料层起到保护作用，因此，刻蚀处理后，仅在取光区内形成光栅结构，而在非取光区内并未形成光栅结构，这样，避免了现有技术光栅器件在进行取光时，出光对比度降低，且峰值变宽的技术缺陷。

可选地，在s103的取光区内形成光栅结构之后，还包括：采用剥离工艺去除牺牲层。

可选地，在采用剥离工艺去除牺牲层之后，还包括：采用剥离工艺去除非取光区对应位置处的光栅材料层。

可选地，光栅材料层和牺牲层的刻蚀选择比小于1:3。

下面结合附图5-9详细介绍一下本发明实施例中光栅器件的具体制作方法：

在一种可选的实施例中，如图5所示，在衬底基板1上依次涂覆光栅材料层2和牺牲层4，之后通过构图工艺对牺牲层4进行图案化，去除取光区位置处的牺牲层材料，使得牺牲层4仅形成在非取光区；之后，对制作有牺牲层4的衬底基板1进行整面纳米压印。

接着，如图6所示，刻蚀光栅材料层2，由于非取光区b设置有牺牲层4，由于光栅材料层2和牺牲层4的刻蚀选择比小于1:3，因此，刻蚀过程中，牺牲层4下的光栅材料层2不会被刻蚀，保证只有取光区a有光栅结构2’，非取光区b没有光栅结构。

具体实施时，牺牲层4可以为金属材料，采用磁控溅射工艺制备，本发明实施例制作的牺牲层4与光栅材料层2具有强刻蚀选择比。

最后，去除压印胶，形成本发明实施例的一种光栅器件，如图7所示。

在另一种可选的实施例中，光栅器件的具体制作方法与上述制作图5至图7的光栅器件的方法类似，所不同的是，最后还需要采用剥离工艺去除牺牲层，如图8所示。

在又一种可选的实施例中，本发明实施例在图5的基础上，通过剥离工艺剥离非取光区b的牺牲层4和压印胶，使得压印胶3仅存在于取光区a内，如图9所示。

接着，再进行刻蚀光栅材料层2，并去除剩余压印胶，形成光栅器件，如图10所示。这种方式制作形成的光栅器件，仅取光区a包括光栅结构，能够有效提升光栅器件出光对比度。

基于同一发明构思，在第二方面中，本发明实施例提供一种光栅器件，如图10所示，该光栅器件包括：衬底基板1，衬底基板1包括取光区a和非取光区b。该光栅器件还包括：位于衬底基板1上的光栅结构2’，光栅结构2’仅设置在取光区a内。

与第一方面的光栅器件的制造方法类似，光栅器件仅在取光区内的衬底基板上设置光栅结构，而在非取光区内没有留有光栅结构，避免了光栅器件在进行取光时，降低出光对比度且峰值变宽的技术缺陷。

可选地，如图8所示，本发明实施例的光栅器件还包括：光栅材料层2，设置在非取光区b内的衬底基板1上。

可选地，如图7所示，本发明实施例的光栅器件还包括：牺牲层4，设置在光栅材料层2上。

图11为光栅器件未设置牺牲层的光线路线图，如图11所示，这种结构虽然能够减少光栅器件的整体厚度，实现在显示装置的偏平化设计。但是，本发明的发明人发现，由于光线a从侧面入射到衬底基板1中，因此只有满足全反射角的光线在玻璃波导中传输(入射角>40°)，光效利用率较低。

为了提高光效利用率，进一步地，本发明实施例可以在光栅材料层2上设置牺牲层4，牺牲层4的设置能够对玻璃波导中所有光线进行反射，如图12所示，提高光效利用率。

可选地，牺牲层4的材料包括：金属材料和反光材料。在本实施例中，金属材料为铬、钼、银、铝中的至少一种；并且反光材料为石墨烯。当然，牺牲层4还可以包含氧化铟锡或光刻胶等。

在本实施例中，衬底基板1为玻璃基板。光栅材料层2为氮化硅，牺牲层4的材料包含金属以及其他反光材料。

举例而言，如图13所示，当非取光区b内具有不同深度的光栅结构时，会对光栅器件的出光对比度值(cr值)造成不同程度的影响。如图13所示，当非取光区b内的光栅结构的深度大于5nm时，光栅器件的出光对比度值小于2，出光对比度较小，降低光栅器件的市场竞争力。

但是，如图13所示，当非取光区b内没有光栅结构时，此时的cr值为12.6，远远大于在非取光区b内设置有光栅结构时的cr值，证明了在取光区b内不设置光栅结构时，能够有效提升cr值，增加光栅器件的市场竞争力。

基于同一发明构思，在第三方面中，本发明实施例公开了一种显示装置，该显示装置包括：第二方面的光栅器件。第三方面中的显示装置所带来的有益效果与第二方面中光栅器件的有益效果相同，在此不再重复赘述。

应用本发明实施例所获得的有益效果包括：

1、由于本发明在制造光栅器件时，通过构图工艺在光栅材料层上制作牺牲层，牺牲层制作在非取光区内，因此对制作有光栅材料层和牺牲层的衬底基板进行纳米压印和刻蚀处理时，由于非取光区内制作有牺牲层，而牺牲层在刻蚀过程中会对下方光栅材料层起到保护作用，因此，刻蚀处理后，仅在取光区内形成光栅结构，而在非取光区内并未形成光栅结构，这样，避免了光栅器件在进行取光时，降低出光对比度且峰值变宽的技术缺陷。

2、由于在光栅器件的非取光区内设置有牺牲层，可实现对不同角度入射光的反射，提高光栅器件的光效利用率。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。