TW201227009A - A method for manufacturing a wire grid polarizer - Google Patents

Description

201227009 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係主張關於2010年12月27曰申請之韓國專利案號N〇. 10-2010-0135677之優先權。藉以引用的方式併入本文用作參考。 本發明係關於一種可實施一穩定色彩座標（stable c〇1〇r coordinate)之線柵偏光板(wire grid polarizer)之製造方法。 【先前技術】 一般而言，一偏光板或一偏光裝置係指一光學部件，用以在非極 性光，如自然光中，提取一具有特定震動方向之線性偏光（linearly polarized light)。另外，一線柵偏光板係為一種光學部件，其係使 用一導電線柵(conductive wire grid)來產生偏光。 通常，當金屬線置入(metal line placement)之循環週期係小於 一入射電磁波之一半波長時，與該金屬線相平行之一偏極化分量 (polarized component) S波係被反射，而與該金屬線相垂直之一偏 極化.分量P波係被傳輸。在此處’可使用上述現象來製造一平面偏光 板’其係具有一絕佳偏極化效率、一高傳輸速率、以及一寬廣視角， 亦即一線栅偏光板。 圖1係繪示有一習知線栅偏光板之組成及功能，其中金屬格橋2 (metal grids)係具有一預設厚度h，且係以一預設循環週期a被設置 201227009 於一基板1之上，而一線柵偏光板之微細金屬格栅之循環週期可為小 於一可見光波長之一半。在線柵偏光板中一金屬線之循環週期比入射 光之波長小得多之情況下，當非極性光入射時，向量與導電線柵垂直 之一分量，亦即平行偏振光(p polarized light)，係被傳輸，且具有 一向量與導電線柵平行之一分量，亦即垂直偏振光（s p〇larized light)，係被反射。 在上述習知線柵偏光板中，當光的入射角係由直接地形成於一基 板之上的一微細金屬格栅所放大時，由入射光波長而定之一傳輸率會 隨之改變，且進而限制由一視角所決定之一色彩實施（c〇1〇r implementation)。又，當光係自基板丄之與形成有一金屬格栅之一表 面相對之一表面入射時，該光係被該基板之該一表面反射以及吸收， 進而降低一光傳輸率。 【發明内容】 本發明亟欲解決上述之缺點，且本發明之—目的係在於提供一種 線栅偏光域造方法。根據本發明，在金屬_之—第二格柵圖案形 成於由樹脂材料製成之一第一格栅圖案上之過程中，金屬層係被沉積 於形成在相鄰之第—格栅圖案間的—凹陷部分(⑽⑽e port ion) 中二以形成孔洞部分(void porti〇n)，且該第二格搞圖案之一寬度及 -向度係根據該孔洞之寬度的調整而，躺改善製程的效率。 5 201227009 該-種線柵偏光板之製造方法係包括：一第一步驟， 格柵層於一透明基板之上，其中哕 乂成一第一

心 該第一格柵層係具有複數個第一格M 圖案；-第二步驟，沉積-金屬層，以形成—孔洞栅 層之-凹陷部分之上；以及一第…第—格栅 唆一 帛—步將該金屬層·化，以形志 一第二格栅圖案於該第一格柵圖案之一上表面上。 在該-種線柵偏光板之製造方法之第二步驟中，該孔_八之一 寬度係大於該凹陷部分之-間距的丨、小於其1/5，以能夠/ 續處理中調整該第二格栅圖案之一寬度及一高度。 此—後 另外，在該-種線栅偏光板之製造方法之第二步驟中，該孔洞部 分之-寬度係大於該凹陷部分之—間距的1/5、小於其1/2，以能夠^ 一後續處理中調整該第二格柵圖案之一寬度及一高度。 匕 在該-種線柵偏光板之製造方法之第—步驟中，該第—格桃圖案 之一寬高比係為1:0.2-5 ,該第一格栅圖案之一循環週期為 l〇〇-25〇nm，該第一格栅圖案之一寬度為1〇_2〇〇削，或者該第一格撕 圖案之一高度為10_500nm 〇 另外，該一種線柵偏光板之製造方法之第二步驟係包括沉積鋁 (A1)、鉻(Cr)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)、及鈷(Co)其中任一金屬或 其合金。 該一種線栅偏光板之製造方法之第三步驟係包括濕蝕刻該金屬 201227009 層，以具有該第一格柵圖案與該第二格柵圖案之一寬度比為1: 0. 2-1. 5 ;且在此情況下，該第二格柵圖案之一循環週期為 100-200nm，而該第二格柵圖案之一寬度落在2-300nm之範圍内。 同時，該第二格柵圖案之一截面形狀係為矩形、三角形、半圓形 其中一者。 另外，一線栅偏光板製造方法中，在第三步驟後，係使用一大氣 壓處理（atmospheric pressure treating)、一真空電漿處理（vacuum plasma treating)、一過氧化氫處理(hydrogen peroxide treating)、 一前-抗氧化物處理（pro-oxidant treating)、一腐蝕抑制處理 (corrosion inhibitor treating)、以及一自組裝單分子層塗覆處理 (self-assembly monolayer (SAM) coating treating)上述其中一者， 來將一表面處理製程進一步施用於該第一格柵圖案或該第三格柵圖 案。 另外，一線栅偏光板製造方法中，在第三步驟後，係使用有機材 料或無機材料，進-步地執行-黑化製程於該第二格柵圖案之一表面。 上述及其他本發明實施例之方面、功效、與優點將配合以下所附 圖示說明。 【實施方式】 在以下參考所附圖示，將詳細說明本發明之實施例，以使熟習此 201227009 .項技術者可輕易地實施本發明。 雖然參考實施例之許多說明性實施例來描述實施例，但應理解， 熟習此項技術者可想出將落人本拥如其申請專概義理 的精神及範脅内的眾多其他修改及實施例。 原里 在本發明說明書内文中相同參考的數字將會指定到圖示解說中的 相同元件’重複解說的部分將予省略。應理解的是，「第一」、「第一、 以及類似的用㈣在此是用來描述不同的元件，而非限制於此些用詞。 圖2、3係根據本發明一實施例，分別繪示有一線柵偏光板製造方 法之一流程圖以及一立體圖。 參閱圖2、3，根據本發明之—線栅偏光板製造方法係包括：一第 一步驟S卜形成-第一格柵層於一基板之上，其中該第—格拇層係具 有複數個第-格栅圖案；一第二步驟S2，沉積一金屬層，以形成一孔 洞4刀於該第-格栅層之一凹陷部分之上；以及一第三步驟幻，將該 金屬層圖樣化’以形成—第二格栅贿於該第_格_案之一上表面 上，且進-步地可包括—第四步驟54，處理該第二格柵圖案之上表面。 更詳細而言，參閱圖3(a)，該製程係由施用樹脂以形成一樹脂層 於一透明基板11G之上、並以—模具將該娜層圖案化為—凹陷部分 以及犬起來進行。在本發明中，具有一突起形狀(projecti〇n shape)之一圖案係被定義為一第一格栅圖案121，而具有第一格柵圖 8 201227009 案121形成其上之一整體樹脂層係被定義為一第一格柵層。也就是 說，該第一格柵層係被定義為：以一預設循環週期將複數個具突起形 狀之第一格栅圖案121提供於由樹脂所製之該樹脂層之一表面上者。 在此處，可傳輸光之各種高分子材料’包括一玻璃基板(glass bstrate)石英（Quartz)、壓克力（acryi)、聚碳酸酯 (polycarbonate)、及PET ’可被使用於基板11〇。特別是，在本發明 中’具有一預設可撓性之一光學薄膜基底材料可經由一連續性製程來 處理。 該第一格柵層可以一聚合物樹脂層形成為黏著於基板110之一上 表面上’於提供有複數個具突起形狀之第—格栅圖案⑵於其上之— 表面上〇 然後，將-金屬層13〇沉積於該第一格栅層與第一格拇圖案⑵ 上之程序係可由使用罐）、鉻(⑺、崎）、銅(0〇、鋅㈤、及 =Γ金屬或其合金來進行’其一孔洞部分可形成於該 纽分中。該制部分係指在沉龍金屬層時，形 成㈣第-格栅_與另—捕之第_____凹 且具有一距離d2之一空間。 刀上、 然:如圖3⑹所示，一第二格柵圖案131可以—濕_製程、 Μ部分也作為媒介而形成。也就是說，在本發日种，該第二格拇 201227009 圖案之一高度與一寬度可由調整一孔洞之尺寸來控制。 更詳細來說，孔洞部分d2可形成為其大小為大於該凹陷部分之一 間距dl之1/100、小於其1/5，且因此相繼之侧製程中，可經由該 孔洞部分進行侧，進而使該第二格柵圖案之—寬度形成為較寬者。〆 另外，與此結構不同，孔洞部分d2可形成為其大小為大於該凹陷部分 之-間距dl之1/5、小於其1/2 ’且該金屬層係被濕爛，進而形成 該第二格柵圖案131之一寬度形成為較寬者，而第二格栅圖案丨31之 一高度形成為較高者。 圖4 (a)、4 (b)係繪示有形成在一金屬層與另一相鄰金屬層間， 以形成第二格栅圖案之孔洞部分之實際影像；圖5 (a)、5 (b)係繪示 有該用以形成第二格柵圖案之孔洞部分之實際影像，其中該孔洞部分 之一寬度為大於該凹陷部分之一間距dl之1/5、小於其1/2 ;以及圖 6 (a)、6 (b)係繪示有該用以形成第二格柵圖案之孔洞部分之實際影 像，其中該孔洞部分之一寬度為大於該凹陷部分之一間距之 1/100、小於其1/5。經由該孔洞部分寬度調整而控制之該第二格柵圖 案之一寬度與一高度之調整，係考慮到，經線柵偏光板之傳輸率係依 據了本發明之線柵偏光板之兩格栅圖案（第一及第二格栅圖案）之高 度及寬度而定。也就是說’當一格柵寬度以相同間距(pitch)變寬時， 可能會降低傳輸率且增加去極化率(depolarizationrate)，其中當— 201227009 •間距縮小時，一偏極化特性係增加，以確保一最大之偏極化效率 (polarization efficiency) ’在該間距係形成為相同格栅間之距離以 及相同格柵之-寬度之狀況下，當格栅高度增加時’可改善偏極化特 性。且在該間距係形成為相同格柵間之距離以及相同格拇之一高度之 狀況下，g格栅寬度增加時，可改善偏極化特性。據此，該第一格拇 圖案之一寬度可被調整為大於該第二格柵圖案之一寬度的〇.2至 倍。 結果，根據本發明之線柵偏光板之該第一格柵圖案之寬度可為 10-200nm ;其高度可為10_500nm ;且其循環週期可為1〇〇_25〇隨·，其 中’對應於該第-格栅圖案之值，可構成一製模圖案（m〇ldpattern)。 特別是’該第一格栅圖案之一寬高比可為1:〇. 2_5。 另外’該第二格栅圖案131之一截面形狀可為矩形、三角形、半 圓形其中者’且進一步地可為局部地形成於一印刷為三角形、矩形、 或正弦波形(sign wave)之基板上之一金屬線形(metal Hne shape)。 也就是說，該第二格柵圖案可使用任何以一預設週期延伸於一單一方 向之金屬線形格栅，而不需考慮其截面結構。在此情況下，該週期可 小於其使用的光波長之一半，亦即1〇〇_4〇〇nm ;較佳地為1〇〇_咖。 另外，在本發明一較佳實施例中，第二格栅圖案131之一寬高比可為 1: 0· 5-1· 5 〇 11 201227009 • 圖7係繪示有本發明一較佳實施例之一結構。在圖7所示之結構 中，係提供一由樹脂所製成以被層壓於一透明基板11〇之上的第一格 栅層120，且一第一格柵圖案12ι係被提供於該第一格栅層之上。此 結構係與圖3所示之格栅圖案結構有所不同；然而，其中第一格拇圖 案與第二格栅圖案直接地被提供於透明基板110之上的部分係與圖3 所示之結構相同。特別是，在本實施例中，一表面處理層14〇可被提 供於該第一格柵圖案與第二格柵圖案之上；其係可由各自獨立地處理 其表面而形成。在此處，根據本發明之線柵偏光板製造方法，該表面 處理製程係可被進一步地執行於該第一格柵圖案與第二格柵圖案之 上’包括一大氣壓處理（atmospheric pressure treating)、一真空電 漿處理（vacuum plasma treating)、一 過氧化氫處理（hydr〇gen peroxide treating)、一助氧化物處理（pro-oxidant treating)、一 腐蝕抑制處理(corrosion inhibitor treating)、以及一自組裝單分 子層塗覆處理(self-assembly monolayer (SAM) coating treating) 上述其中一者。 在此情況下’如圖7所示，一表面處理層140可被提供於第一格 柵圖案121與第二格柵圖案131之上，其中該表面處理層可使用一大 氣壓處理（atmospheric pressure treating)、一 真空電漿處理(vacuum plasma treating)、一過氧化氫處理(hydrogen peroxide treating)、 12 201227009 一助氧化物處理（pro-oxidant treating)、一腐蝕抑制處理 (corrosion inhibitor treating)、以及一自組裝單分子層塗覆處理 (self-assembly monolayer (SAM) coating treating)上述其中一者 來形成，以改善财久性與強度。 特別疋，如圖7所示，當表面處理層14〇係形成以環繞整個第二 格栅圖案131以及第一格栅圖案121與第二格栅圖案131之一黏著呷 分時，用以改善耐久性而不變動各格栅圖案之表面的一氧化獏或類似 的表面處理膜可被提供，以在不使光學性質弱化的前提下，改善該第 一格栅圖案與第二格栅圖案之間的物理性黏著力。 另外，第二格栅圖案131之一表面可被黑化。基本上，該黑化層 可使用有機材料或無機材料來形成於第二格柵圖案131之全部戋一局 部之上。也就是說，其結構係使於第二格栅圖案之全部或一局部可形 成為黑化層。 更詳細而言，根據本發明較佳實施例之黑化程序係由使用有機材 料或無機材料形成一覆蓋膜(cover film)於第二格柵圖案13丨之一表 面來進行；其中，一基板之一表面反射率係小於4〇%。 ‘用來黑化該第一格柵圖案者係為有機材料時，可使用一材料勹 括鉻氧化物(diroine oxide)或碳(carbon);而進—步地，鋼可作為— 無機材料制，並進行-氧化程序。也就是說，t絲黑化該第^各 13 201227009 栅圖案者係為無機材料時，銅可被沉積於一金屬格柵圖案上，然後進 行乾或濕金屬氧化（黑化）程序（dry 〇r we1： metai 〇xidati⑽ (blackening) process)，以黑化該銅。另外’鉻可被沉積於金屬格拇 圖案上’然後被蝕刻，以形成於一局部或全部金屬格柵圖案，然後可 執行黑化程序。該黑化層可大量地降低來自外界之光於一表面之二次 反射率（re-reflection rate)、改善一對比率（contrast ratio)，進 而改善辨識度(readability)。當然，與此結構不同，由氧化層或聚合 物樹脂所製成之一保護層可被提供於第二格柵圖案131之一上表面 上，以保護作為一金屬圖案之第二格栅圖案131。 根據本發明，在作為一金屬圖案之一第二格柵圖案被形成於由一 树月曰材料所製成之一第一格栅圖案上的流程中’金屬層係被沉積於形 成在相鄰的第一格柵圖案間之一凹陷部分中，以形成孔洞部分；且該 第二格柵圖案之一寬度與一高度的調整係根據調整該孔洞之一寬度來 控制，進而改善製程效率。 尤其，一金屬格栅圖案（第二格栅圖案）與設置於該金屬格栅圖 案下方之一第一格栅圖案可隨著調整一孔洞之一寬度而形成，藉此根 據入射光的入射角來控制各光波長之傳輸率，進而使依據觀測視角而 定之顏色變化(color variati〇ns)達到最小。 雖然參考實施例之許多說明性實施例來描述實施例，但應理解， 201227009 熟習此項技術者可想出將落人本發明之原理的精神及麟内的 他修改及實施例，此，本發明之範魏由所附之專利細之範轉，、 而非本參考書之說明内文，來定羞 可 人术疋義且所有落入本發明範轉之修改均 應被理解為被包括於本發明申請範嘴之内。 【圖式簡單說明】 圖1係繪示有一習知線柵偏光板之組成結構； 圖2、3係根據本發明一實施例，分別繪示有一線栅偏光板製造方 法之流程圖與立體圖； 圖4-6係根據本發明，繪示有製造一線栅偏光板之實際影像；以 及 圖7係根據本發明另一實施例，一線栅偏光板之組成結構之立體 圖。 【主要元件符號說明】 卜110 基板 2 金屬格柵 120 格栅層 121 、 131 圖案 130 金屬層 15 201227009 140 表面處理層 A 週期 di、d2 間距 h 高度 Pi 'Si 極化入射光 Pt、St 極化透射光 Si〜S4 步驟

Claims (1)

1. 201227009 七、申請專利範圍： 1_ 一種線栅偏光板製造方法，包括： 形成-第-格栅層於-透明基板之上，其中該第—格拇層係具 有複數個第一格栅圖案； 沉積一金屬層，以形成一孔洞部分於該第—格柵層之一凹陷部 分之上；以及 將該金屬層圖樣化，以形成—第二格栅_於該第—格拇圖案 之一上表面上。 2. 如申請專利範圍第1項所述之線柵偏光板製造方法，其中在沉積一 金屬層之步驟中，該孔洞部分之一寬度係大於該凹陷部分之一間距 的1/100、小於其1/5。 3. 如申請專利範圍第1項所述之線柵偏光板製造方法，其中在沉積一 金屬層之步驟中，該孔洞部分之一寬度係大於該凹陷部分之一間距 的1/5、小於其1/2。 4. 如申請專利範圍第2項或第3項所述之線柵偏光板製造方法，其中 在形成一第一格柵層之步驟中，該第一格栅圖案之一寬高比係為 1:0.2-5 。 5. 如申請專利範圍第4項所述之線柵偏光板製造方法，其中在形成一 第一格柵層之步驟中，該第一格柵圖案之一循環週期為1〇〇—25〇nm。 17 201227009 6·如申凊專利範圍第5項所述之線柵偏光板製造方法，其中在形成一 第一格拇層之步驟中’該第-格柵圖案之-寬度為lG-200nm。 7. 如申请專利範圍第6項所述之線柵偏光板製造方法，其中在形成一 第一格柵層之步驟中，該第一格栅圖案之一高度為10-500nm。 8. 如申請專利範®第4項所述之線柵偏光板製造方法，其中沉積一金 屬層之步驟係包括沉積鋁(A1)、鉻(Cr)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳（Ni)、 及銘(Co)其中任一金屬或其合金。 9·如申請專利範圍第8項所述之線栅偏光板製造方法，其巾將該金屬 層圖樣化之步驟係包括濕蝕刻該金屬層，以使該第一格栅圖案與該 第二格栅圖案之一寬度比為1: 0.2-1. 5。 10. 如申凊專利範圍第8項所述之線栅偏光板製造方法，其中在將該金 屬層圖樣化之步驟中，該第二格柵圖案之一寬高比為1: 0.5-1. 5。 11. 如申请專利範圍第1〇項所述之線柵偏光板製造方法，其中在將該 金屬層圖樣化之步驟中，該第二格栅圖案之一循環週期為 100-200nm。 12. 如申睛專利範圍第1〇項所述之線栅偏光板製造方法，其中在將該 金屬層圖樣化之步驟中，該第二格柵圖案之一寬度係落在2_3〇〇⑽ 之範圍内。 13. 如申請專利範圍第1〇項所述之線柵偏光板製造方法，其中該第二 201227009 格柵圖案之一截面形狀係為矩形、三角形、半圓形其中一者。 14. 如申請專利範圍第9項所述之線柵偏光板製造方法，其中在將該金 屬層圖樣化之步驟後，係使用一大氣壓處理(atm〇SpheriC pressure treating)、一真空電漿處理(vacuum plasma treating)、一過氧 化氫處理（hydrogen peroxide treating)、一助氧化物處理 (pro-oxidant treating)、一腐蝕抑制處理（c〇rr〇si〇n inhibi1：〇r treating)、以及一自組裝單分子層塗覆處理（seif_assembly monolayer (SAM) coating treating)上述其中一者，來將一表面 處理製程進一步施用於該第一格栅圖案或該第三格栅圖案。 15. 如申請專利範圍第9項所述之線柵偏光板製造方法，其中在將該金 屬層圖樣化之步驟後，係使用一有機材料或—無機材料，進一步地 執行一黑化製程於該第二格柵圖案之一表面。