一种线栅偏振器的制造方法与流程

本发明涉及线栅偏振器，特别是涉及一种线栅偏振器的制造方法。

背景技术：

1、线栅偏振器具有线栅结构，其中以预定周期布置在透明基板上呈条状突出的金属线。如果金属线的排列周期接近或大于入射电磁波的波长，则会发生典型的衍射现象；如果金属线的排列周期小于入射电磁波的波长，则会发生极化现象。即如果金属线的布置周期，即栅格间隔足够小，则平行于金属线偏振的光(即s偏振光)被金属栅格的反射特性所反射，并且垂直于金属线偏振的光(即p偏振)被透射。此时，金属线的宽度，厚度和布置周期与线栅偏振器的偏振特性，即透射率和反射率有关。

2、为了使线栅偏振器用于400nm至700nm波段的可见光，通常需要λ/5或更短的周期，即100nm或更短的线宽结构。然而，使用常规半导体工艺的光刻工艺很难形成具有这样的100nm或更小的精细图案的线栅，并且特别地，不可能形成大面积的图案。因此，常规的线栅偏振器首先使用电子束光刻形成主图案，然后使用电镀方法制造作为主图案的反相的模具。接下来，将金属层和聚合物层顺序地堆叠在透明基板上，并且使用模具在聚合物层上形成图案。最后，通过倾斜沉积将金属栅格沉积在该图案上。

3、然而，线栅偏振器的传统制造方法具有以下问题：由于工艺复杂，难以批量生产，并且由于需要诸如真空沉积设备的昂贵设备，因此使得生产成本极高。此外，通过这种方法制造的线栅偏振器仅具有几英寸的尺寸，因此难以应用于较大尺寸的显示面板上。

4、因此，本领域技术人员致力于开发一种能够批量生产的线栅偏振器的制造方法。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明公开了一种线栅偏振器的制造方法，所要解决的技术问题是提供一种能够批量生产的线栅偏振器的制造方法。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种线栅偏振器的制造方法，包括如下的步骤：

3、1)提供若干个表面刻蚀有微结构的基板，所述微结构为同向平行间隔布置的条状结构；

4、2)将刻蚀有微结构的基板对齐逐层叠加形成填充单元，并使基板内的条状结构形成若干方向一致的通道，所述通道除了两端的出入口敞开，叠加的侧壁处具有良好的密封性；将叠加后的填充单元整体放入金属填充装置的填充腔内，密封填充腔，并通过填充腔两端产生的压力差，使得被增压的金属填充介质在压力作用下流经所有的通道，并在流经通道时，金属填充介质将所有通道填满；

5、3)对填满金属填充介质的填充单元进行充分均匀的加热，使金属填充介质烧结定型于通道中并形成金属线栅；

6、4)将烧结后的填充单元进行拆分，得到若干个金属线栅单元；

7、所述金属填充装置包括本体，所述本体的两端设置有第一压力腔和第二压力腔，所述第一压力腔和第二压力腔之间的本体内设置有所述填充腔，所述填充腔设置有可拆卸的密封盖，所述填充腔内设置有用于金属填充介质烧结的加热装置。第一压力腔、第二压力腔和填充腔可连通或隔断，密封盖用于使填充腔密封。

8、以上基板的形成可以采用纳米压印光刻技术和干法刻蚀工艺相结合的方式制造，具体工艺为：在透光性基板的表面涂覆纳米压印胶层，通过压印模板在所述纳米压印胶层上压印出平行排列的凹凸微结构图案；再利用干法刻蚀工艺对凹槽底部的基板进行蚀刻；最后再利用干法刻蚀工艺将基板上表面的压印胶全部去除，使基板形成微结构。

9、优选的，所述第一压力腔和第二压力腔靠近所述填充腔的一侧均设置有闸门，第一压力腔和第二压力腔分别设置有用于调节其内压力值的调压阀。

10、优选的，为了便于填充单元的拆分，烧结后的金属填充介质所形成的金属线栅的剥离侧设置有剥离层。所述剥离层为有机硅化合物材料，在填充单元填充烧结前可以在相邻填充单元之间的接触面或金属线的剥离侧设置，有机硅化合物材料可为fots(1h,1h,2h,2h-全氟辛基三乙氧基硅烷)的自组装单层或纳米薄膜。所述剥离层可以通过溶液步骤、气相沉积步骤等工艺形成。

11、优选的，在步骤2)中，所述基板设置有微结构的一侧设置有盖板，所述盖板与所述基板之间的微结构形成若干条方向一致的通道，将带有盖板的基板逐层叠加形成所述填充单元；在步骤3)中，将所形成的金属线栅保留至基板一侧或盖板一侧。

12、优选的，在步骤2)中，将带有微结构的基板逐层叠加，使相邻基板之间形成若干方向一致的通道，并在最上层的基板上设置盖板与多个所述基板形成所述填充单元。

13、优选的，位于最上层的金属线栅保留至盖板一侧，其余金属线栅保留至基板的下底面，将基板远离金属线栅一侧保留侧的微结构通过化学机械抛光工艺去除，最终得到金属线栅单元。

14、优选的，所述基板上的微结构采用纳米压印光刻工艺与干法刻蚀工艺相结合的方式加工。

15、优选的，所述金属填充介质设置为金属墨水或金属纳米粉末。

16、优选的，所述基板为耐高温、透明材质，基板的材料可设置为玻璃或石英。

17、优选的，加工后的金属线栅单元的金属线栅侧覆盖有透明保护层。

18、本发明的有益效果是：

19、通过将基板逐层叠加形成具有多个通道的填充单元，之后再将填充单元放入金属填充装置中进行批量、一次性的金属填充介质的填充及烧结，之后再对填充单元进行拆分，继而一次性批量加工金属线栅。以此方式加工，无需投入昂贵的真空沉积设备，且工艺简单，生产成本低，能够批量化生产，大大提高了生产效率，而且还能够满足较大尺寸线栅偏振器的加工。

技术特征：

1.一种线栅偏振器的制造方法，其特征在于：包括如下的步骤：

2.如权利要求1所述的线栅偏振器的制造方法，其特征在于：所述第一压力腔(53)和所述第二压力腔(52)靠近所述填充腔(54)的一侧均设置有闸门(56)，所述第一压力腔(53)和所述第二压力腔(52)分别设置有用于调节其内压力值的调压阀。

3.如权利要求1所述的线栅偏振器的制造方法，其特征在于：烧结后的所述金属填充介质(4)所形成的所述金属线栅(41)的剥离侧设置有剥离层。

4.如权利要求1所述的线栅偏振器的制造方法，其特征在于：在步骤2)中，所述基板(1)设置有微结构(11)的一侧设置有盖板(3)，所述盖板(3)与所述基板(1)之间的微结构(11)形成若干条方向一致的所述通道(2)，将带有所述盖板(3)的基板(1)逐层叠加形成所述填充单元；在步骤4)中，将所形成的所述金属线栅(41)保留至所述基板(1)一侧或所述盖板(3)一侧。

5.如权利要求4所述的线栅偏振器的制造方法，其特征在于：在步骤2)中，将带有微结构(11)的所述基板(1)逐层叠加，使相邻所述基板(1)之间形成若干方向一致的所述通道(2)，并在最上层的所述基板(1)上设置所述盖板(3)使其与多个所述基板(1)形成所述填充单元。

6.如权利要求5所述的线栅偏振器的制造方法，其特征在于：位于最上层的所述金属线栅(41)保留至所述盖板(3)一侧，其余所述金属线栅(41)保留至所述基板(1)的下底面，将基板(1)远离所述金属线栅(41)一侧的微结构(11)通过化学机械抛光工艺去除，最终得到所述金属线栅单元。

7.如权利要求1所述的线栅偏振器的制造方法，其特征在于：所述基板(1)上的微结构(11)采用纳米压印光刻工艺与干法刻蚀工艺相结合的方式加工。

8.如权利要求1所述的线栅偏振器的制造方法，其特征在于：所述金属填充介质(4)设置为金属墨水或金属纳米粉末。

9.如权利要求1所述的线栅偏振器的制造方法，其特征在于：所述基板(1)为耐高温、透明材质，基板(1)的材料可设置为玻璃或石英。

10.如权利要求1所述的线栅偏振器的制造方法，其特征在于：加工后的所述金属线栅单元的金属线栅(41)侧覆盖有透明保护层。

技术总结
本发明公开了一种线栅偏振器的制造方法，其工艺为：提供若干个表面刻蚀微结构的基板，将基板逐层叠加形成填充单元，使基板内形成若干方向一致的通道，将叠加后的填充单元放入金属填充装置的填充腔，通过填充腔两端产生的压力差，使得金属填充介质在流经通道时将通道填满；对填满金属填充介质的填充单元进行加热，使金属填充介质烧结定型形成金属线栅；将烧结后的填充单元进行拆分，得到若干个金属线栅单元；金属填充装置包括本体，本体的两端设置有第一压力腔和第二压力腔，第一压力腔和第二压力腔之间的本体内设置有填充腔，填充腔设置有可拆卸的密封盖。本发明解决的技术问题是致力于开发一种能够批量生产的线栅偏振器的制造方法。

技术研发人员：娄飞
受保护的技术使用者：深圳市雕拓科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16