纳米线栅偏光片的制作方法与流程-k8凯发

本发明属于lcd制作技术领域，具体地讲，涉及一种纳米线栅偏光片的制作方法。

背景技术：

lcd(liquidcrystaldisplay)液晶显示器作为信息交流的平台和载体，承载着大量信息的传递，在科技发展和进步的社会背景下起着越来越重要的作用，并且逐渐成为人们关注的重点，人们对新的显示模式和显示效果也有了越来越多的期望。偏光板作为lcd液晶显示器的重要组成部分，会吸收与偏光轴垂直方向的光，只让偏光轴方向的光通过，从而将自然光转变成直线偏振光，但这样会损失50％以上的光，这极大地降低了lcd液晶显示器的整体透过率。另外，在现有量产偏光片的制作过程中，需要多层保护膜和补偿膜，这不仅会使lcd液晶显示器整体偏厚，而且成本提高，制程难度也会增加，这些都极大地限制了lcd液晶显示器在节能和轻便上的应用。

纳米线栅能够透过电场方向垂直于线栅方向的入射光，而将电场方向平行于线栅方向的光反射，基于这样的工作原理，可以通过增加防反射膜等方式将反射光重新利用，所以纳米线栅偏光片透过入射光的能力远远大于传统偏光片，其透过率可达90％以上，且对比度也有10000:1之高，可以大幅度提高lcd液晶显示器的透过率和对比度，满足市场上高穿透、高对比的需求。

纳米线栅的偏光特性由线栅材料及其结构决定的，线栅的结构参数主要包括线栅宽度(linewidth)、线栅深度(depth)及线栅周期(aspectratio)等。当线栅周期足够小、且达到远小于入射光波长范围时，线栅能反射几乎全部与线栅平行振动的电场矢量分量的光，使垂直于线栅的电场矢量分量的光几乎全部透过，且线栅周期越小，偏振效果越好。因此，如何获取足够小的线栅周期以及合适的深宽比成为制备纳米线栅的关键。目前主流的制备方法主要包括干刻蚀法和湿刻蚀法两种；干刻蚀法的原理是使用高能等离子体轰击线栅材料，使无pr保护的材料分子逸出，达到刻蚀的效果，此方法刻蚀精确，可获得较大深宽比的纳米线栅，但能耗过大且设备昂贵；湿刻蚀法是使用化学试剂与线栅材料发生反应，反应产物溶解于化学试剂中，无pr保护的部分优先进行，此方法相比干刻蚀法可极大降低能耗，但其刻蚀位置反应各向同性、不精确，且反应过程难以控制。

技术实现要素：

为解决上述现有技术存在的问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种纳米线栅偏光片的制作方法，包括步骤：

s1、在衬底上依次叠层制作第一线栅材料层、第二线栅材料层和第三线栅材料层；

s2、采用纳米压印技术在所述第三线栅材料层上制作纳米光阻阵列；

s3、采用干刻蚀法刻蚀未被所述纳米光阻阵列遮挡的第三线栅材料层；

s4、采用湿刻蚀法刻蚀未被所述纳米光阻阵列遮挡的第二线栅材料层；

s5、采用干刻蚀法刻蚀未被所述纳米光阻阵列遮挡的第一线栅材料层；

s6、去除所述纳米光阻阵列，获得纳米线栅偏光片。

进一步地，所述第一线栅材料层的厚度为10nm～300nm；所述第二线栅材料层的厚度为10nm～150nm；所述第三线栅材料层的厚度为10nm～300nm。

进一步地，所述第一线栅材料层、第二线栅材料层和第三线栅材料层的厚度相等。

进一步地，所述第一线栅材料层和所述第三线栅材料层的材料均为金属；所述第二线栅材料层的材料选自sio2、sin、ito中的任意一种。

进一步地，所述第一线栅材料层和所述第三线栅材料层的材料相同。

进一步地，采用物理气相沉积法制作所述第一线栅材料层和所述第三线栅材料层，采用物理气相沉积法或化学气相沉积法制作所述第二线栅材料层。

进一步地，所述纳米线栅偏光片中纳米线栅的线宽为10nm～100nm，线栅周期为20nm～200nm。

进一步地，所述步骤s2的具体方法包括：在所述第三线栅材料层上制作光阻材料层；采用纳米压印模板压印所述光阻材料层后采用紫外光进行加热固化，在所述第三线栅材料层上形成所述纳米光阻阵列以及位于所述纳米光阻阵列间的光阻残层；去除所述光阻残层。

进一步地，所述光阻材料层的厚度为1μm～5μm。

进一步地，采用紫外光进行加热固化时，紫外光的波长为300nm～400nm，能量为300mj～5000mj，温度为80℃～300℃，时间为10s～300s。

本发明通过在衬底上制作具有“三明治”结构的多层线栅材料膜层，继而结合不同膜层材料的不同特性，分段使用干刻蚀法和湿刻蚀法，降低单次刻蚀所需达到的厚度，调整刻蚀条件即能获得具有完整结构及合适深宽比的纳米线栅偏光片，且该制作方法的制程简单。根据本发明的纳米线栅偏光片的制作方法，相比现有技术中的采用湿法刻蚀或干法刻蚀来制作纳米线栅的单一方法，一方面可以避免干法刻蚀存在的能耗过大且膜材成分有限的问题，另一方面也可避免湿法刻蚀所存在的由于各向同性而造成的膜层产生较大tapper角，深宽比难以保证且刻蚀速度难以控制等问题。

附图说明

通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：

图1是根据本发明的实施例的纳米线栅偏光片的制作方法的步骤流程图；

图2-图11是根据本发明的实施例的纳米线栅偏光片的制作方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。在附图中，为了清楚起见，可以夸大元件的形状和尺寸，并且相同的标号将始终被用于表示相同或相似的元件。

将理解的是，尽管在这里可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开来。

本发明提供了一种纳米线栅偏光片的制作方法，具体参照图1，其包括下述步骤：

步骤s1、在衬底11上依次叠层制作第一线栅材料层12a、第二线栅材料层13a和第三线栅材料层14a。

具体来讲，采用物理气相沉积法在衬底11上制作第一线栅材料层12a，如图2所示；然后采用物理气相沉积法或化学气相沉积法在第一线栅材料层12a上制作第二线栅材料层13a，如图3所示；最后采用物理气相沉积法在第二线栅材料层13a上制作第三线栅材料层14a，如图4所示。以上制作过程中，均控温为100℃～300℃即可。

更为具体地，第一线栅材料层12a的厚度为10nm～300nm；第二线栅材料层13a的厚度为10nm～150nm；第三线栅材料层14a的厚度为10nm～300nm。

优选地，控制第一线栅材料层12a、第二线栅材料层13a和第三线栅材料层14a的厚度均相等，如此，即可使最终获得的纳米线栅偏光片具有更好的对比度。

第一线栅材料层12a和第三线栅材料层14a的材料均为金属，如al、cu等；而第二线栅材料层13a的材料选自sio2、sin、ito中的任意一种。优选地，第一线栅材料层12a和第三线栅材料层14a的材料相同。

在本实施例中，衬底11具体为玻璃衬底，第一线栅材料层12a和第三线栅材料层14a的材料均为al，第二线栅材料层13a的材料为ito。

步骤s2、采用纳米压印技术在第三线栅材料层14a上制作纳米光阻阵列21。

具体来讲，纳米光阻阵列2的制作过程具体包括下述操作：(1)在第三线栅材料层14a上制作光阻材料层2a，如图5所示；(2)采用纳米压印模板3压印光阻材料层2a后采用紫外光进行加热固化，在第三线栅材料层14a上形成纳米光阻阵列21以及位于纳米光阻阵列间21的光阻残层22，如图6所示；(3)去除光阻残层22，即在第三线栅材料层14a上获得了纳米光阻阵列21，如图7所示。

一般地，控制光阻材料层2a的厚度为1μm～5μm即可。

优选地，在进行紫外光进行加热固化时，控制紫外光的波长为300nm～400nm，能量为300mj～5000mj，温度为80℃～300℃，时间为10s～300s即可。

步骤s3、采用干刻蚀法刻蚀未被纳米光阻阵列21遮挡的第三线栅材料层，获得第三子线栅14；如图8所示。

在本实施例中，由于第三线栅材料层14a的材料为al，因此在进行干法刻蚀时，等离子体气体选择o2/cl2即可；当然，当第三线栅材料层14a的材料改变时，对应调整等离子体气体即可，此处不再赘述，本领域技术人员参照现有技术即可。

步骤s4、采用湿刻蚀法刻蚀未被纳米光阻阵列21遮挡的第二线栅材料层，获得第二子线栅13；如图9所示。

在本实施例中，进行湿法刻蚀时，要求所选择的刻蚀液应当不与第一线栅材料层12a及第三线栅材料层14a的材料发生反应、至少反应速度很慢，以免不必要的刻蚀，因此可选择草酸、硼酸等酸性较弱的体系来控制湿法刻蚀的反应；一般地，控制刻蚀温度为15℃～60℃、反应时间为30s～120s即可。

步骤s5、采用干刻蚀法刻蚀未被纳米光阻阵列21遮挡的第一线栅材料层，获得第一子线栅12；如图10所示。

采用与步骤s3中相同的方法对未被纳米光阻阵列21遮挡的第一线栅材料层12a进行刻蚀即可。

步骤s6、去除纳米光阻阵列21，获得纳米线栅偏光片；如图11所示。

如此，即获得了其中线宽为10nm～100nm、线栅周期为20nm～200nm的纳米线栅偏光片，在该纳米线栅偏光片中，依次叠层的第一子线栅12、第二子线栅13和第三子线栅14即组成了纳米线栅。

显然，在纳米线栅偏光片中，纳米线栅的线宽以及线栅周期与纳米光阻阵列21相关，由此，即可通过选用不同规格的纳米压印模板3来形成，以获得具有高深宽比的纳米线栅偏光片；另外，参见图9，可以看出，第二线栅材料层13a经湿法刻蚀后，基于湿法刻蚀的各向同性，会存在较小的tapper角，但由于根据本发明的纳米线栅偏光片的制作方法采用了具有“三明治”结构的线栅材料层并利用多段刻蚀法进行分段刻蚀，降低了单次刻蚀所需达到的厚度，由此极大地减小了tapper角的角度，避免了湿法刻蚀的弊端，同时也避免了干法刻蚀存在的能耗过大且膜材成分有限的问题。

虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。