(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 106324742 A(43)申请公布日 2017.01.11
(21)申请号 201610879175.3(22)申请日 2016.10.08
(71)申请人 深圳市华星光电技术有限公司
地址 518132 广东省深圳市光明新区塘明
大道9—2号(72)发明人 陈黎暄
(74)专利代理机构 深圳市德力知识产权代理事
务所 44265
代理人 林才桂(51)Int.Cl.
G02B 5/30(2006.01)G02F 1/1335(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图5页
(54)发明名称
金属线栅偏光片的制作方法(57)摘要
本发明提供一种金属线栅偏光片的制作方法，采用纳米压印技术与物理气相沉积方法形成金属线栅偏光片，制程简单，与采用传统的蚀刻方法制得的金属线栅偏光片相比，本发明制得的金属线栅偏光片具有更规整的结构以及更好的
提升偏深宽比，可改善金属线栅偏光片的性能，
振效果。
CN 106324742 ACN 106324742 A
权 利 要 求 书
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1.一种金属线栅偏光片的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、提供一衬底基板(10)，在所述衬底基板(10)上形成一光阻层(20)；步骤2、提供一纳米压印模板(30)，采用所述纳米压印模板(30)对所述光阻层(20)进行压印处理，得到光阻图案(40)，所述光阻图案(40)包括间隔设置的多个条形光阻膜层(41)以及位于多个条形光阻膜层(41)之间的多个第一间隔区域(42)；
步骤3、采用物理气相沉积方法在所述衬底基板(10)上设有光阻图案(40)的一面沉积金属材料，形成金属薄膜(50)，所述金属薄膜(50)沉积于所述多个条形光阻膜层(41)以及多个第一间隔区域(42)上；
步骤4、剥离所述多个条形光阻膜层(41)，在剥离所述多个条形光阻膜层(41)的同时位于所述多个条形光阻膜层(41)上的金属薄膜(50)随之被去除，得到一金属线栅(60)，所述金属线栅(60)包括间隔设置的多条金属线(61)及位于所述多条金属线(61)之间的多个第二间隔区域(62)；
所述多条金属线(61)由位于所述多个第一间隔区域(42)的金属薄膜(50)形成，所述多个第二间隔区域(62)形成于所述衬底基板(10)上之前设置所述多个条形光阻膜层(41)的位置；
所述金属线栅(60)与位于其底部的衬底基板(10)构成一金属线栅偏光片。2.如权利要求1所述的金属线栅偏光片的制作方法，其特征在于，所述衬底基板(10)为透明基板，所述衬底基板(10)的材料包括二氧化硅、一氧化硅、氧化镁、氮化硅、二氧化钛、及五氧化二钽中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的金属线栅偏光片的制作方法，其特征在于，所述衬底基板(10)的厚度为10nm-1000nm。
4.如权利要求1所述的金属线栅偏光片的制作方法，其特征在于，所述步骤3中，所述金属薄膜(50)的厚度小于所述条形光阻膜层(41)的厚度。
5.如权利要求1所述的金属线栅偏光片的制作方法，其特征在于，所述金属薄膜(50)的材料包括铝、铜、银、铬、金、及镍中的至少一种。
6.如权利要求1所述的金属线栅偏光片的制作方法，其特征在于，所述步骤3中，所述物理气相沉积方法为热蒸镀。
7.如权利要求1所述的金属线栅偏光片的制作方法，其特征在于，所述步骤4中，采用湿蚀刻的方法对所述多个条形光阻膜层(41)进行剥离。
8.如权利要求1所述的金属线栅偏光片的制作方法，其特征在于，所述金属线栅(60)中，所述多条金属线(61)相互平行排列，所述多条金属线(61)的宽度相等，所述多个第二间隔区域(62)的宽度相等。
9.如权利要求8所述的金属线栅偏光片的制作方法，其特征在于，每条金属线(61)与位于其一侧的第二间隔区域(62)的宽度总和为20nm-600nm，所述金属线(61)的宽度占上述宽度总和的比例为0.1-0.9。
10.如权利要求1所述的金属线栅偏光片的制作方法，其特征在于，所述金属线(61)的厚度为50nm-300nm。
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说 明 书
金属线栅偏光片的制作方法
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技术领域
[0001]本发明涉及偏光片技术领域，尤其涉及一种金属线栅偏光片的制作方法。背景技术
[0002]随着科技的发展和社会的进步，人们对于信息交流和传递等方面的依赖程度日益增加，而显示器件特别是液晶显示装置(LCD，Liquid Crystal Display)作为信息交换和传递的主要载体和物质基础，已经成为越来越多人关注的焦点，并广泛应用在工作和生活的方方面面。
[0003]液晶显示装置的工作原理是利用液晶的双折射性质，通过电压控制液晶的转动，使经过下偏光片后的线偏振光随之发生旋转，从上偏光片(与下偏光片的偏振方向垂直)射出，从而上、下偏光片加上液晶盒起到光开关(或光阀)的作用。背光源出射的光可以分解为垂直(p)和平行(s)下偏光片吸收轴的光分量，其中平行于吸收轴的光(s)被下偏光片吸收，垂直于吸收轴的光(p)穿过下偏光片，通过电压控制液晶的转动，使经过下偏光片的线偏振光(p)随之发生旋转，然后从上偏光片穿过，平行于吸收轴方向的光(s)被吸收。由于上、下偏光片的透过率分别为38％～48％，从而极大的降低了液晶显示装置的整体光透过率，在液晶显示装置的亮度、对比度和透过率等要求越来越高的趋势下，传统的吸收型偏光片不能充分利用入射光，大大地损失了光利用率，且大幅度增加了背光源的能耗。另外，现有碘分子或者染料系偏光片的制作需要多层保护膜等，不仅造成液晶显示装置整体厚度增加，成本提高，且信赖性较差，以上种种问题使传统的吸收型偏光片在未来节能和薄型化、户外显示等液晶显示装置显示领域的应用大大受限。[0004]与传统的吸收型偏光片相比，金属线栅偏光片能够透过偏振方向垂直于线栅方向的入射光，而将偏振方向平行于线栅方向的入射光反射，通过增加防反射层等，金属线栅偏光片透过入射光的能力远远大于传统的吸收型偏光片，透过率可达90％以上，而对比度也有10000：1之高，从而能够大幅度提高液晶显示装置的光透过率和对比度，极大了满足如今高透过率和高对比度液晶显示装置的市场需求。另外，由于金属线栅偏光片可在高温或高湿度环境中实现卓越的耐久性，所以金属线栅偏光片在户外等信赖性要求严苛的领域具有不可比拟的优势。
[0005]纳米压印技术(NIL，Nano-imprint Lithography)突破了传统光刻在特征尺寸减小过程中的难题，具有分辨率高、低成本、高产率的特点。自1995年提出以来，纳米压印已经经过了21年的发展，演变出了多种压印技术，广泛应用于半导体制造、生物芯片、生物医学等领域。NIL的基本思想是通过模版，将图形转移到相应的衬底上，转移的媒介通常是一层很薄的聚合物膜，通过热压或者辐照等方法使其结构硬化从而保留下转移的图形。整个过程包括压印和图形转移两个过程。根据压印方法的不同，NIL主要可分为热压印(Hot embossing)、紫外(UV)固化压印和微接触压印(uCP，Micro contact printing)三种光刻技术。
[0006]目前，已有多篇文献和专利提出了通过纳米压印的方法来制备金属线栅偏光片的
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说 明 书
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工艺和方法，并取得了一定的效果，如图1A-1F所示，为现有的一种金属线栅偏光片的制作方法，包括以下步骤：[0007]步骤1、如图1A所示，提供一玻璃衬底100，在所述玻璃衬底100上沉底一金属层200；
[0008]步骤2、如图1B所示，在所述金属层200上涂布一光阻层300；[0009]步骤3、如图1C-1D所示，提供一纳米压印模板400，采用该纳米压印模板400进行压印，将所述纳米压印模板400上的图案转移至光阻层300中，形成光阻图案310；[0010]具体的，所述步骤2-3可以采用热压印或者紫外固化压印的方法实现；[0011]步骤4、如图1E所示，去除所述光阻图案310底部残留的光阻；[0012]步骤5、如图1F所示，以所述光阻图案310为掩膜，对所述金属层200进行蚀刻后，得到由间隔设置的多条金属线410构成的金属线栅400，所述金属线栅400与底部的玻璃衬底100构成一金属线栅偏光片。[0013]然而，上述制作方法也存在诸多问题，例如热压成型-冷却-蚀刻的过程往往占用大量时间，同时制作过程中的各种不良对最终金属线栅400成型存在较严重的影响。更为重要的是，通过蚀刻制程，尤其是湿蚀刻(Wet Etching)制程，对金属层200进行图形化处理以制作出所需要的图形(pattern)时，得到的金属线410两侧容易产生坡度角(tape)。图2为现有的金属线栅偏光片的设计图形，图3为采用现有的制作方法制得的金属线栅偏光片的实际图形，从图3中看出，金属线410两侧形成坡度角415，呈现出上窄下宽的形状，图4为图3的金属线栅偏光片的扫描电镜图片(SEM)，从中可以明显看出金属线410两侧的坡度角415的存在，由此可知，采用现有技术制得的金属线栅偏光片的结构往往与设计图形相差甚远，因此得到的金属线栅偏光片的质量较差，偏光效果也较差；[0014]另外，已知具有一定的深宽比和较小的光栅周期(所述深宽比指的是所述金属线410的厚度H与相邻金属线410之间的狭缝的宽度W的比值，所述光栅周期指的是一条金属线410与位于其一侧的狭缝的宽度的总和)的金属线栅偏光片具有较好的偏光效果，例如金属线410的厚度H大于200nm，光栅周期小于100nm，然而，现有的使用蚀刻技术的制作方法往往只能制备出厚度小于180nm的金属线410，使得金属线栅偏光片的深宽比较小，金属线栅偏光片的偏光性能较差。
发明内容
[0015]本发明的目的在于提供一种金属线栅偏光片的制作方法，制程简单，制得的金属线栅偏光片具有更规整的结构以及更好的深宽比，可改善金属线栅偏光片的性能，提升偏振效果。
[0016]为实现上述目的，本发明提供一种金属线栅偏光片的制作方法，包括如下步骤：[0017]步骤1、提供一衬底基板，在所述衬底基板上形成一光阻层；[0018]步骤2、提供一纳米压印模板，采用所述纳米压印模板对所述光阻层进行压印处理，得到光阻图案，所述光阻图案包括间隔设置的多个条形光阻膜层以及位于多个条形光阻膜层之间的多个第一间隔区域；[0019]步骤3、采用物理气相沉积方法在所述衬底基板上设有光阻图案的一面沉积金属材料，形成金属薄膜，所述金属薄膜沉积于所述多个条形光阻膜层以及多个第一间隔区域
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上；
[0020]
步骤4、剥离所述多个条形光阻膜层，在剥离所述多个条形光阻膜层的同时位于所
述多个条形光阻膜层上的金属薄膜随之被去除，得到一金属线栅，所述金属线栅包括间隔设置的多条金属线及位于所述多条金属线之间的多个第二间隔区域；
[0021]所述多条金属线由位于所述多个第一间隔区域的金属薄膜形成，所述多个第二间隔区域形成于所述衬底基板上之前设置所述多个条形光阻膜层的位置；[0022]所述金属线栅与位于其底部的衬底基板构成一金属线栅偏光片。[0023]所述衬底基板为透明基板，所述衬底基板的材料包括二氧化硅、一氧化硅、氧化镁、氮化硅、二氧化钛、及五氧化二钽中的一种或多种。[0024]所述衬底基板的厚度为10nm-1000nm。[0025]所述步骤3中，所述金属薄膜的厚度小于所述条形光阻膜层的厚度。[0026]所述金属薄膜的材料包括铝、铜、银、铬、金、及镍中的至少一种。[0027]所述步骤3中，所述物理气相沉积方法为热蒸镀。[0028]所述步骤4中，采用湿蚀刻的方法对所述多个条形光阻膜层进行剥离。[0029]所述金属线栅中，所述多条金属线相互平行排列，所述多条金属线的宽度相等，所述多个第二间隔区域的宽度相等。
[0030]每条金属线与位于其一侧的第二间隔区域的宽度总和为20nm-600nm，所述金属线的宽度占上述宽度总和的比例为0.1-0.9。[0031]所述金属线的厚度为50nm-300nm。[0032]本发明的有益效果：本发明提供的一种金属线栅偏光片的制作方法，采用纳米压印技术与物理气相沉积方法形成金属线栅偏光片，制程简单，与采用传统的蚀刻方法制得的金属线栅偏光片相比，本发明制得的金属线栅偏光片具有更规整的结构以及更好的深宽比，可改善金属线栅偏光片的性能，提升偏振效果。
[0033]为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。附图说明
[0034]下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。[0035]附图中，
[0036]图1A-1F为现有的一种金属线栅偏光片的制作方法的示意图；[0037]图2为现有的金属线栅偏光片的设计图形；
[0038]图3为采用现有的制作方法制得的金属线栅偏光片的实际图形；[0039]图4为图3的金属线栅偏光片的扫描电镜图片；
[0040]图5为本发明的金属线栅偏光片的制作方法的流程图；
[0041]图6为本发明的金属线栅偏光片的制作方法的步骤1的示意图；[0042]图7-8为本发明的金属线栅偏光片的制作方法的步骤2的示意图；[0043]图9为本发明的金属线栅偏光片的制作方法的步骤3的示意图；[0044]图10为本发明的金属线栅偏光片的制作方法的步骤4的示意图。
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具体实施方式
[0045]为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。[0046]请参阅图5，本发明提供一种金属线栅偏光片的制作方法，包括如下步骤：[0047]步骤1、如图6所示，提供一衬底基板10，在所述衬底基板10上形成一光阻层20。[0048]具体的，所述衬底基板10为透明基板，所述衬底基板10的材料包括二氧化硅(SiO2)、一氧化硅(SiO)、氧化镁(MgO)、氮化硅(Si3N4)、二氧化钛(TiO2)、及五氧化二钽(Ta2O5)中的一种或多种。[0049]具体的，所述衬底基板10的厚度为10nm-1000nm。[0050]步骤2、如图7-8所示，提供一纳米压印模板30，采用所述纳米压印模板30对所述光阻层20进行压印处理，得到光阻图案40，所述光阻图案40包括间隔设置的多个条形光阻膜层41以及位于多个条形光阻膜层41之间的多个第一间隔区域42。[0051]具体的，所述步骤2可以采用热压印或者紫外固化压印的方法形成所述光阻图案40。
[0052]步骤3、如图9所示，采用物理气相沉积方法在所述衬底基板10上设有光阻图案40的一面沉积金属材料，形成金属薄膜50，所述金属薄膜50沉积于所述多个条形光阻膜层41以及多个第一间隔区域42上。[0053]具体的，所述金属薄膜50的厚度小于所述条形光阻膜层41的厚度。[0054]具体的，所述金属薄膜50的材料包括铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、铬(Cr)、金(Au)、及镍(Ni)中的至少一种。[0055]优选的，所述物理气相沉积方法为热蒸镀。[0056]步骤4、如图10所示，剥离所述多个条形光阻膜层41，在剥离所述多个条形光阻膜层41的同时位于所述多个条形光阻膜层41上的金属薄膜50随之被去除，得到一金属线栅60，所述金属线栅60包括间隔设置的多条金属线61及位于所述多条金属线61之间的多个第二间隔区域62；
[0057]所述多条金属线61由位于所述多个第一间隔区域42的金属薄膜50形成，所述多个第二间隔区域62形成于所述衬底基板10上之前设置所述多个条形光阻膜层41的位置；[0058]所述金属线栅60与位于其底部的衬底基板10构成一金属线栅偏光片。[0059]与传统的使用蚀刻技术的制作方法相比，本发明制得的金属线61的形状规整，上下对齐，不存在上窄下宽的情况，有利于提升金属线栅偏光片的偏光性能。[0060]具体的，采用湿蚀刻的方法对所述多个条形光阻膜层41进行剥离。[0061]具体的，所述金属线栅60中，所述多条金属线61相互平行排列，所述多条金属线61的宽度相等，所述多个第二间隔区域62的宽度相等。[0062]具体的，每条金属线61与位于其一侧的第二间隔区域62的宽度总和为20nm-600nm，所述金属线61的宽度占上述宽度总和的比例为0.1-0.9。[0063]具体的，所述金属线61的厚度为50nm-300nm。[0064]优选的，每条金属线61与位于其一侧的第二间隔区域62的宽度总和为20nm-100nm，所述金属线61的厚度为200nm-300nm，从而使得金属线栅偏光片具有较佳的深宽比
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和较小的光栅周期，有利于提升金属线栅偏光片的偏光效果。[0065]综上所述，本发明提供一种金属线栅偏光片的制作方法，采用纳米压印技术与物理气相沉积方法形成金属线栅偏光片，制程简单，与采用传统的蚀刻方法制得的金属线栅偏光片相比，本发明制得的金属线栅偏光片具有更规整的结构以及更好的深宽比，可改善金属线栅偏光片的性能，提升偏振效果。[0066]以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
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图1A
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图1C
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说 明 书 附 图
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图1D
图1E
图1F
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