CN100573204C - 偏振片制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种偏振片及其制造方法、液晶显示装置，偏振片包括：玻璃基板及设置于所述玻璃基板上的金属线栅。液晶显示装置设置有所述偏振片，大大降低了偏振片及液晶显示装置的成本，且偏振片不吸收射入的光，大大减少了通过偏振片的光能量损失，提高了光能的利用率。方法包括：在一玻璃基板上平行放置阴极电极和阳极电极；将阴极电极和阳极电极接直流电源；在阴极电极和阳极电极之间滴入含有金属阳离子的溶液；在阴极电极和阳极电极上放置另一玻璃基板；调节溶液温度至溶液结冰；调节温度至一玻璃基板与冰之间产生液层；为阴极电极和阳极电极供电，得到偏振片，大大简化了偏振片的制造工艺，减少了偏振片的制造成本。

Description

偏振片制造方法
技术领域
本发明涉及显示技术，尤其涉及一种能减少偏振片成本、提高光能利用率的偏振片及其制造方法、液晶显示装置。
背景技术
近年来，随着显示技术的迅速发展，彩色液晶显示装置在人们的日常生活和生产中得到越来越广泛的应用，尤其是小尺寸的彩色液晶显示装置，在手机、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、全球定位系统(GPS)、电子书、数码相机等领域更是得到了飞速的发展。其中，彩色液晶显示装置的亮度、对比度以及视角等特性都是备受关注的显示指标。
在亮度方面，由于液晶材料本身不发光，因此现有的液晶显示装置均是通过背光源来提供光。
现有技术中，液晶显示装置如图1所示，包括：彩膜基板1、薄膜晶体管阵列基板2、设置在彩膜基板1和薄膜晶体管阵列基板之间的液晶层350、偏振片3以及背光源4。其中，彩膜基板1包括：玻璃基板380、彩色像素层370、透明导电层360；背光源4包括：光源310、背光板300、反射膜390、导光板320、扩散片330和选择透过膜340。
偏振片3包括：含碘或其他二向色性染料的聚乙烯醇(PVA)膜、附在PVA膜两侧的三醋酸纤维(TAC)膜、贴装在PVA膜前表面的表面保护膜、加在PVA膜另一表面的粘接层和离型膜。其中，PVA膜是偏振片3起偏振作用的主要功能膜层；由于PVA膜要经过拉伸工艺，通常机械性质会降低，变得容易碎裂，因此，当偏振基质延展成膜后，两侧通常会附上一层TAC膜，起到保护及防止PVA膜回缩的作用；表面保护膜用来防止PVA膜污染和划伤；粘接层和离型膜用于后续贴装工艺以及保存及运送保护。另外还可根据需要在TAC膜的外面加贴广视角膜等功能性膜层。
液晶显示装置中，背光源4射出的光经过偏振片3、薄膜晶体管阵列基板2、液晶层350和彩膜基板1后，大部分被吸收，光的最终利用率不到5％。其中，光透过偏振片3至少要损失掉50％的光能量，这是因为：根据光的波动理论，任意的非偏振光均分解为两个振动方向相互垂直的偏振分量，入射的自然光中的一个偏振分量通过偏振片3，而另一个偏振分量则被偏振片3吸收，这个过程即造成50％的光能量损失，使得光能量的利用率大大降低。
制造偏振片3的方法具体包括：
前处理：主要针对TAC膜，进行化学处理，使其对PVA的粘着力增强；
拉伸：首先把一张柔性并具有化学活性的透明基板(通常用PVA)浸渍在含碘分子(I2)的KI水溶液中，几秒钟之内，许多碘离子扩散渗入PVA板的内层；低温加热后用人工或机械拉伸，直到数倍长度；PVA板变长的同时也变得又窄又薄。PVA分子本来是任意角度无规则性分布的，受力拉伸后就逐渐一致地偏转于作用力的方向，附着在PVA板上的碘离子也随之产生方向性，形成碘分子的长链。因为碘离子有很好的二色向性，它可以吸收平行于其排列方向的光束电场分量，只让垂直方向的光束电场分量通过，形成偏振功能。将PVA膜在含碘的溶液中染色后，与完成前处理的TAC膜进行贴合。
贴膜：将离型膜表面涂覆与玻璃粘接的粘着剂，并与拉伸工序的产品贴合。
裁切：将完成贴膜工艺的产品裁切成客户需要的尺寸。
检查：对裁切完成的产品进行尺寸、特性和外观检查。
现有的制造偏振片方法复杂，且获得的偏振片主要成分为PVA和TAC，占偏振片制造过程中所用原材料成本的70％以上，成本较高。
发明内容
本发明的一目的在于提出一种偏振片及液晶显示装置，以减少偏振片及液晶显示装置的成本，并提高光能的利用率。
本发明的另一目的在于提出一种制造偏振片的方法，以简化偏振片的制造工艺，减少偏振片的制造成本。
为实现上述第一目的，本发明提供了一种偏振片，包括：玻璃基板及设置于所述玻璃基板上的金属线栅。
所述金属线栅中，金属线的线宽均可小于等于入射光波长的三分之一；线宽均可为50nm～150nm，周期可为100nm～300nm；线高均可为100nm～200nm。所述金属线栅可由铜或铝制成。
为实现上述第一目的，本发明还提供了一种设置有上述任一偏振片的液晶显示装置，包括薄膜晶体管阵列基板及背光源，其中，所述偏振片设置于所述薄膜晶体管阵列基板与背光源之间，所述偏振片的玻璃基板与所述薄膜晶体管阵列基板相接。
所述液晶显示装置的彩膜基板上还可设置有另一偏振片，该另一偏振片的金属线栅与所述薄膜晶体管阵列基板与背光源之间的偏振片上的金属线栅排列方向垂直。
为实现上述第一目的，本发明还提供了一种液晶显示装置，包括薄膜晶体管阵列基板及背光源，其中，所述薄膜晶体管阵列基板与所述背光源之间设置有一金属线栅。
上述方案中，偏振片由玻璃和金属制成，大大降低了偏振片及液晶显示装置的成本，且偏振片不吸收射入的光，大大减少了通过偏振片的光能量损失，提高了光能的利用率。
为实现上述第二目的，本发明提供了一种制上述方案中偏振片的方法，包括：
在一玻璃基板上平行放置阴极电极和阳极电极；
将所述阴极电极和阳极电极接直流电源；
在所述阴极电极和阳极电极之间滴入含有金属阳离子的溶液；
在所述阴极电极和阳极电极上放置另一玻璃基板；
调节所述溶液温度至所述溶液结冰；
调节温度至所述一玻璃基板与所述冰之间产生液层；
为所述阴极电极和阳极电极供电；
断电，并去掉所述另一玻璃基板、所述阴极电极和阳极电极。
上述方法方案中，通过温度调节及电沉积反应便可得到偏振片，避免了现有制造偏振片中TAC膜的前处理、PVA膜的拉伸、贴膜等繁琐工序，大大简化了偏振片的制造工艺，减少了偏振片的制造成本。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为现有技术中液晶显示装置的结构示意图；
图2为本发明偏振片实施例的平面结构示意图；
图3为图2A-A’方向上的剖视图；
图4为本发明偏振片实施例的偏振原理图；
图5为本发明制造偏振片的方法实施例的流程图；
图6为本发明制造偏振片的方法实施例中的工艺装置图；
图7为本发明制造偏振片的方法实施例中产生液层152的状态示意图；
图8为本发明液晶显示装置实施例一的结构示意图；
图9为本发明液晶显示装置实施例二的结构示意图。
具体实施方式
图2为本发明偏振片实施例的平面结构示意图，图3为图2A-A’方向上的视图，如图2、图3所示，偏振片包括玻璃基板51及设置于所述玻璃基板51上的金属线栅52。金属线栅52由金属线53平行排列于玻璃基板51上形成。金属线53的线宽小于等于入射光波长的三分之一，当为入射光波长的十分之一时，偏振片的偏振效果最佳。本实施例中，金属线53的线宽可为50nm～150nm，周期即金属线53的线宽加上金属线53之间的距离，可为100nm～300nm。金属线的线高可为100nm～200nm。金属线53可由铜、铝等导电率高且成本低的金属制成。
图4为本发明偏振片实施例的偏振原理图，如图4所示，当一束光射向金属线栅52时，与金属线53垂直的光“⊥”透过偏振片，而与金属线53平行的光“//”被偏振片反射，使得偏振片起到了反射作用。
本实施例中偏振片由玻璃和金属制成，大大降低了偏振片的成本，且偏振片不吸收射入的光，大大减少了通过偏振片的光能量损失，提高了光能的利用率。
图5为本发明制造偏振片的方法实施例的流程图，具体包括：
步骤101、在玻璃基板51上平行放置阴极电极13和阳极电极14；如图6所示，
步骤102、将所述阴极电极13和阳极电极14与外接直流电源16连接；
步骤103、在所述阴极电极13和阳极电极14之间滴入含有金属阳离子的溶液15；将配置好的含有金属阳离子的水溶液15均匀滴于平行放置的阴极电极13和阳极电极14之间，并在其上平整放置另一玻璃基板即上玻璃基板17；
步骤104、在所述阴极电极13和阳极电极14上放置上玻璃基板17；
步骤105、调节所述溶液温度至所述溶液15结冰；该步可通过在玻璃基板51底部设置致冷/加热基底11，调节溶液15的温度，致使溶液15结成一块平整的冰，如图6所示，
步骤106、调节温度至所述玻璃基板51与冰151之间产生液层152，如图7所示；该步可通过将本实施例中的上述装置至于可致冷的生长室10内，并调节所述生长室10内的温度，来调整玻璃基板上51上冰151的厚度，在玻璃基板51与冰151之间构建超薄液层152，如图6所示。
步骤107、为所述阴极电极13和阳极电极14供电；打开直流电源16并调节电压值，对阴极电极13及阳极电极14供电，此时，超薄液层152中的阳离子与电子结合，并沉积在阴极电极13上，一段时间后，金属线栅平行排列在玻璃基板51上。
步骤108、断电，并去掉所述上玻璃基板17、所述阴极电极13和阳极电极14，得到偏振片。
其中，玻璃基板51及上玻璃基板17可以为液晶显示装置中常用的玻璃基板；阴极电极13及阳极电极14可以为导电率高且成本低的金属，如铜、铝等，其形状可为线长为5cm～15cm，线宽为30μm～50μm、高为20μm～30μm的细线，金属细线间距为1cm～10cm；含有金属阳离子的水溶液15可以为用去离子水配制成的含有铜或铝等金属阳离子的稀溶液，浓度为0.02摩尔每升～0.05摩尔每升；直流电源16的电压可以为0.4V～0.6V。金属线栅的金属线线宽及周期可以通过调节溶液15的浓度及直流电源16的电压值进行改变。
上述方法实施例中，通过温度调节及电离反应便可得到偏振片，避免了现有制造偏振片中TAC膜的前处理、PVA膜的拉伸、贴膜等繁琐工序，大大简化了偏振片的制造工艺，减少了偏振片的制造成本。
图8为本发明液晶显示器实施例一的结构示意图，液晶显示装置包括偏振片5，偏振片5设置于所述薄膜晶体管阵列基板2与背光源4之间，所述偏振片5的玻璃基板51与所述薄膜晶体管阵列基板2相接。偏振片5可为上述偏振片实施例中的任意一种。
本实施实例中，彩膜基板1和薄膜晶体管阵列基板2之间可以用隔垫物来保持适当的距离，并可通过真空灌注或液晶预滴(ODF)方法在隔垫物之间充入液晶材料形成液晶层350，彩膜基板1和薄膜晶体管阵列基板2的边缘用树脂材料密封并固化，在薄膜晶体管阵列基板2下方设置本发明的偏振片5，彩膜基板1外侧即彩膜基板1的上方，也就是图8中整个液晶显示装置的最上方贴附现有技术中的偏振片3。此外，本实施实例中的液晶显示装置还需配置相应的驱动电路，并与背光源4一起组成液晶显示装置。
薄膜晶体管阵列基板2上的薄膜晶体管可采用现有的非晶硅技术(a-Si)或低温多晶硅技术(LTPS)；液晶层350的设置可采用现有的扭曲向列模式(TN)、光学补偿弯曲模式(OCB)、平面场驱动模式(IPS)、边缘场驱动模式(FFS)以及垂直取向模式(VA)。背光源4中的光源310可采用冷阴极荧光管(CCFL)或发光二极管(LED)。
在本实施实例中，由光源310射出的光经过导光板320、扩散片330和选择透过膜340之后射到偏振片5上，与金属线栅52中金属线垂直的光透过，经过液晶层350和彩膜基板1后，形成图像射入人眼；而与金属线栅52中金属线平行的光被偏振片5反射，反射后经过选择透过膜340、扩散片330以及导光板320后射入反射膜390，这部分光经过反射膜390反射后可以重复利用，由此提高了该液晶显示装置中光的利用率和液晶显示装置的亮度。
图9为本发明液晶显示装置实施例二的结构示意图，本实施实例与液晶显示装置实施实例一的结构大致相同，不同之处在于：彩膜基板1上设置本发明偏振片5，替代现有技术中的偏振片3，即本实施例中将传统液晶显示装置贴附的偏振片3均换为采用本发明方法制造的金属线栅偏振片5，且偏振片5的金属线栅54中的金属线排列方向与金属线栅52垂直，从而进一步提高了光的利用率，并进一步降低了液晶显示装置的制造成本。
上述液晶显示装置实施例中，偏振片5的玻璃基板可由液晶显示装置中的薄膜晶体管阵列基板2代替，即可将金属线栅52直接设置在的薄膜晶体管阵列基板2的下方，在减少液晶显示装置成本及提高光利用率的同时，进一步减少了液晶显示装置的厚度。
并且，可去掉液晶显示装置彩膜基板上方的偏振片，在液晶显示装置的玻璃基板380的上方设置金属线栅，该金属线栅与薄膜晶体管阵列基板2下方的金属线栅排列方向垂直，并在金属线栅上方设置保护膜，对金属线栅进行保护；或者，可去掉液晶显示装置彩膜基板上方的偏振片，在液晶显示装置的玻璃基板380与彩色像素层370之间设置金属线栅，该金属线栅与薄膜晶体管阵列基板2下方的金属线栅排列方向垂直，在进一步减少成本提高光利用率的同时，更进一步地减少了液晶显示装置的厚度，满足了当前越来越高的超薄型化要求。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1、一种制造偏振片的方法，其特征在于，包括：
在一玻璃基板上平行放置阴极电极和阳极电极；
将所述阴极电极和阳极电极接直流电源；
在所述阴极电极和阳极电极之间滴入含有金属阳离子的溶液；
在所述阴极电极和阳极电极上放置另一玻璃基板；
调节所述溶液温度至所述溶液结冰；
调节温度至所述一玻璃基板与所述冰之间产生液层；
为所述阴极电极和阳极电极供电；
断电，并去掉所述另一玻璃基板、所述阴极电极和阳极电极。
2、根据权利要求1所述的制造偏振片的方法，其特征在于，调节所述溶液温度至所述溶液结冰具体为：在所述一玻璃基板下设置制冷/加热基底，使用所述制冷/加热基底进行温度调节。
3、根据权利要求1或2所述的制造偏振片的方法，其特征在于，调节温度至所述一玻璃基板与所述冰之间产生液层具体为：
将所述一玻璃基板、阴极电极和阳极电极、溶液及另一玻璃基板放置于可制冷的生长室内，通过调节所述生长室的室内温度进行温度调节。
4、根据权利要求1或2所述的制造偏振片的方法，其特征在于，所述阴极电极和阳极电极的长度均为5cm～15cm，宽度均为30μm～50μm，高度均为20μm～30μm。
5、根据权利要求1或2所述的制造偏振片的方法，其特征在于，所述阴极电极和阳极电极之间的距离为1cm～10cm。
6、根据权利要求1或2所述的制造偏振片的方法，其特征在于，所述溶液的浓度为0.02摩尔每升～0.05摩尔每升。
7、根据权利要求1或2所述的制造偏振片的方法，其特征在于，所述直流电源电压为0.4伏～0.6伏。
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