光栅的制作方法_2

文档序号:8531791阅读:来源:国知局
允许光栅100起到视差屏障的作用的条件下使用时,光栅100将起到视差屏障的作用;或者当光栅100在允许光栅100起到视差屏障的作用的条件下使用时,起到纳米线栅格偏振片的作用。当光栅100置于图像源之前时,例如液晶显示器(LCD),光栅100将起到视差屏障的作用。当应用于任何需要线性偏振的设备或者技术中时,例如柔性LCD或者光学滤波器,光栅100将起到纳米线栅格偏振片的作用。
[0036]盖帽118具有这样的形状,使得多个凸起104的每个凸起的两个侧壁108、110都沿两个侧壁108、100的至少一部分都具有横截面圆弧轮廓112。
[0037]多个凸起104与基片102同时制造而成,因此与基片102成为一体并且由与基片102同样的材料制造而成。多个凸起104可以排成阵列。为了实现这样的阵列,一个实施方式中任意两个相邻凸起104之间以近似相等的间距隔开(即任意两个相邻凸起104之间的间隔106近似相等)。每个凸起104的宽度范围可以从1nm到300nm,合适的宽度例如为70nm。间隔106的距离范围可以从1nm到300nm,合适的距离例如为70nm。在另一实施方式中,阵列可以通过具有重复图案的光栅100来实现,两个相邻凸起104隔开106第一距离,另外两个相邻凸起104隔开106第二距离,第一距离与第二距离的大小不同。
[0038]如图1A所示,横截面圆弧轮廓112沿整个侧壁108和110的一部分存在。然而,虽然没有示出,但横截面圆弧轮廓112也可以在侧壁108和110的全部表面上延伸。此外,虽然没有示出,但横截面圆弧轮廓112可以开始于两个侧壁108、110邻近各自底部116的部分。相反,具有横截面圆弧轮廓112的两个侧壁108、110的部分接近多个凸起104中每个凸起离基片102最远的端部103。
[0039]图2示出了根据优选实施方式的光栅200的横截面结构。
[0040]图2的光栅200包括基片202,基片202包括多个凸起204。任意两个相邻凸起204之间存在间隔206。每个侧壁208、210的横截面轮廓212相对于沿各自凸起204的中心延伸且与各自凸起204底部216相交的纵轴214具有凸形的形状。
[0041]类似于图1A的光栅100,多个凸起204中每个凸起和其各自盖帽218的总体结构具有联合的横截面,该横截面相对于轴线214大致对称,轴线214沿每个各自凸起104中心延伸且与每个各自凸起104的底部216相交。盖帽218相比于基片202的材料也具有更高的光学衰减度。然而,图1A的光栅100只在多个凸起104的选择的一些上提供盖帽118,而图2的光栅200在每个凸起204的离基片202最远的端部203上都提供盖帽218。
[0042]类似于图1A的光栅100,多个凸起204可以排列成阵列。多个凸起204也与基片202同时制造而成,因此与基片202形成一体连接并且由与基片202同样的材料制造而成。基片202可以由直接压印在塑料板(包括所有类型的热塑膜,例如聚碳酸酯(PC),聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚乙烯)制造,使得基片202是柔性的。
[0043]盖帽218可以包括相比于基片202材料具有更高光学衰减度的材料。在多种实施方式中,盖帽218可以是不透明的。盖帽218可以由与图1A的盖帽118相同的材料制成。因此,盖帽218可以由既不透明又可反射的材料(例如金属)制成,因而盖帽218可以包括一种或多种下列材料:铝、金和铬。可选地,盖帽218可以由既不透明又非反射的材料制成,因而盖帽218可以包括具有光吸收添加剂分子(例如颜料、染料、色素和感光乳胶等)的电介质。
[0044]图3示出了制造根据图2所示的第一实施方式的光栅的方法的流程图300。
[0045]在步骤302中,提供基片。
[0046]在步骤304中,在基片上形成多个凸起,任意两个相邻凸起之间具有间隔。
[0047]在步骤306中,在多个凸起的至少一个上的离基片最远的端部上提供盖帽,其中盖帽相比于基片材料具有更高的光学衰减度,并且其中每个凸起和其上各自盖帽的组合具有大致对称的横截面轮廓。
[0048]在制造根据优选实施方式(见图2)的光栅的图3的方法的一种实施中,盖帽为每个凸起提供沿侧壁的至少一部分具有横截面圆弧轮廓的侧壁。盖帽可以包括与基片不同的材料。盖帽优选地是不透明的。盖帽可以由既不透明又可反射的材料制成。盖帽也可以由既不透明又非反射的材料制成。盖帽可以通过这样的过程提供,其在每个凸起的一个侧壁上形成盖帽的一部分,并且在另一个侧壁上,即相同凸起的相对的侧壁,形成盖帽的剩余部分。这个过程将会在下面参照图4A到4C作更细致的描述。
[0049]图4A到4C示出了通过两步处理法,将光栅400 (见图4D)的优选实施方式直接制造在基片402上(例如市售独立式聚碳酸酯(PC) (Innox PC2151,厚度0.25mm))的这一实施的示例性过程。其他材料如塑料,聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯也可用。
[0050]在如图4A所示进行的纳米压印过程之前,制造具有设计以在基片402上提供凸起图案的形貌(例如70nm线、70nm间隔、300nm高的栅格)的硅模具420。模具420通过氧等离子体清洁并且使用防粘滞单分子层(FDTS,(1H,1H,2H,2H)-全氟十二烷基三氯硅烷)进行硅烷化。硅烷化处理用于降低模具420的表面能以便于模具420从基片402上容易脱模。
[0051]在如图4A所示的第一步470中,使用纳米压印机(例如“Obducat AB”纳米压印机)的热纳米压印被应用以直接将从硅模具420上得到的所需栅格特征构图在基片402上。批次或卷对卷过程可以用于热纳米压印。硅模具420在180°C的压印温度和60bar的压强下与基片402直接接触10分钟。此后,系统温度冷却到25°C并且在此温度下进行脱模。源自硅模具的栅格图案特征从而被压印到基片402上。
[0052]在图4B和4C所示的第二步472中,基片402上的通过压印栅格形成的凸起404经历“双面镀膜”方法以在每个凸起404上形成盖帽418。可用于为凸起404镀膜以形成盖帽418的装置包括金属蒸发器/镀膜机/派射器(例如“Edwards Auto306Ebeam Evaporat1nSystem(电子束蒸发系统)”)。金属蒸发器/镀膜机/溅射器可以与上述纳米压印机集成到单一系统中。因此,可以在进行压印和金属蒸发/镀膜/溅射的集成的系统里执行多个凸起404的形成和盖帽418的制备。
[0053]通过将基片402在第一方向422倾斜Θ并且在一个侧壁上形成盖帽418的一部分以将盖帽418的一部分形成在每个凸起404的两个侧壁中的一个上。通过将基片402在与第一方向相对的第二方向424倾斜Θ并且在另一侧壁上形成盖帽418的剩余部分以将盖帽418的剩余部分形成到两个侧壁的另一侧壁上。
[0054]基片402在第一方向422倾斜的角度Θ可以近似等于基片在第二方向424倾斜的角度Θ。角度Θ的范围可以从1°到89°,示例性的倾斜角度Θ为大约5°到30°。盖帽形成过程中的倾斜角度Θ会影响到生产的光栅400 (见图4D)的透光率百分比。与在较大的倾斜角度(例如Θ = 10° )下完成盖帽418的形成相比,在较小的倾斜角度下(例如Θ =1° )形成盖帽418,光栅400具有较高的透光率和较小的光阻。如果将铝蒸镀到图4B和4C的基片402上,则金属铝将会沉积到栅格400的顶部,即到栅格400的每个凸起404的两个侧壁上。图4D示出了遵循这种“双面镀膜”生产的光栅400的示意图。
[0055]两步处理法和用于实施这种两步处理法的两件设备(均已在上文描述)提供了用于制造根据本发明的实施方式的光栅的简单的方法。相比于需要使用四种处理设备进行至少五到六个处理步骤的其他光栅(例如I) “Fabricat1n of a 50nm half-pitch wiregrid polarizer using nanoimprint lithography(使用纳米压印术制造50nm半节距线栅偏振片)”作者 Ahn, S.ff.,Lee, K.D.,Kim, J.S.,Kim, S.H.,Park, J.D.,Lee, S.H.及 Yoon, P.ff.(2005).纳米技术(Nanotechnology), 16, 1874-1877 ;和 2) “Wire Grid Polarizer andManufacturing Method Thereof (线栅偏振片及其制造方法)”作者 Ahn, S.ff., Lee, K.D.,Kim, J.S.,Kim, S.H.,Park, J.D.,Lee, S.H.及 Yoon, P.ff.(2006)),根据本发明的实施方式制造光栅更简单且更低廉。用于制造所述其他光栅的四种处理设备包括金属蒸发器、旋转镀膜机、纳米压印系统和用于金属蚀刻的反应式离子蚀刻机/用于抗蚀剂蚀刻的反应式离子蚀刻机。示例性的六步处理包括:(I)在玻璃基片上沉积金属;(2)在玻璃基片的金属上旋转镀膜抗蚀剂;(3)通过纳米压印将源自模具的图案传递到抗蚀剂上;(4)通过反应式离子蚀刻去除残余层;(5)通过反应式离子蚀刻对金属蚀刻;以及(6)通过反应式离子蚀刻除去抗蚀剂。示例性的五步处理包括:(I)将抗蚀剂旋转镀膜到玻璃基片上;(2)通过纳米压印将源自模具的图案传递到抗蚀剂上;(
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