CN104297835A - 一种线栅偏振片及其制作方法、显示装置 - Google Patents

一种线栅偏振片及其制作方法、显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种线栅偏振片及其制作方法、显示装置，涉及显示技术领域，能够解决线栅偏振片制作过程中，工艺复杂、难度大、成本高的问题。所述线栅偏振片的制作方法包括：在衬底基板的表面涂覆聚合单体与金属粒子的混合物；在预设位置处对混合物进行固化处理；在衬底基板的表面形成由间隔设置的凸起构成的线栅图案。

Description

一种线栅偏振片及其制作方法、显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种线栅偏振片及其制作方法、显示装置。
背景技术
TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，薄膜晶体管-液晶显示器)作为一种平板显示装置，因其具有体积小、功耗低、无辐射以及制作成本相对较低等特点，而越来越多地被应用于高性能显示领域当中。
TFT-LCD如图1a所示，由阵列基板10和彩膜基板11构成。在阵列基板10和彩膜基板11之间设置有液晶层12。此外，在彩膜基板11的上表面设置有第一偏振片13，在阵列基板10和背光模组14之间设置有第二偏振片15。其中，第一偏振片13与第二偏振片15的光轴垂直。当在液晶层12上未施加电场时，背光模组14发出的光线经第二偏光片15入射至液晶层12，液晶分子经入射光的行进方向进行旋转，使其从第一偏光片13射出。当在液晶层上施加电场时，液晶层12中的液晶分子排列方向发生变化，使得入射光无法穿透。从而可以对光线强弱进行控制，并在彩膜基板11的滤光作用，实现彩色图像显示。
现有技术中，上述偏振片(第一偏振片13和第二偏振片14)可以采用聚乙烯醇(PVA)薄膜构成。会将自然光中的一个偏振分量透过，而两外一个偏振分量被偏振片吸收。这样一来，将造成光线的大量损失，使得光线的利用率大大降低。
为了解决上述问题，现有技术中还提供了一种由金属材料构成的线栅偏振片20，如图1b所示。当光线入射至所述线栅偏振片20时，在金属表面自由电子的振荡作用下，将与线栅平行振动的电场矢量分量的光线几乎全部反射，而将垂直于线栅的电场矢量分量的光线几乎全部透过。此外，被线栅偏振片20反射的光线能够再次利用。因此光线的利用率得到了有效的提升。
然而，现有技术中，在制作上述线栅偏振片20的过程中，需要利用金属靶材以形成金属薄膜层，并且还需采用精度较高的刻蚀工艺形成线栅偏振片20的图案。因此，其制作工艺复杂、加工难度大、制作成本高。
发明内容
本发明的实施例提供一种线栅偏振片及其制作方法、显示装置，能够解决线栅偏振片制作过程中，工艺复杂、难度大、成本高的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
本发明实施例的一方面，提供一种线栅偏振片的制作方法，包括：
在衬底基板的表面涂覆聚合单体与金属粒子的混合物；
对对应预设位置处的所述混合物进行固化处理；
在所述衬底基板的表面形成由间隔设置的凸起构成的线栅图案。
本发明实施例的另一方面，提供一种线栅偏振片，包括：
衬底基板；
位于所述衬底基板表面间隔设置的凸起；
其中，所述凸起由掺杂有金属粒子的树脂材料构成。
本发明实施例的又一方面，提供一种显示装置，包括如上所述的线栅偏振片。
本发明实施例提供一种线栅偏振片及其制作方法、显示装置。其中，所述线栅偏振片的制作方法包括：首先，在衬底基板的表面涂覆聚合单体与金属粒子的混合物。然后，对对应预设位置的对所述混合物进行固化处理。从而使得预设位置处的聚合单体固化。最后，在衬底基板的表面形成由间隔设置的凸起构成的线栅图案。具体的，可以在衬底基板上，将对应预设位置处固化后的混合物保留，其它位置的物质去除，从而能够在衬底基板的表面形成由间隔设置的凸起构成的线栅图案。其中，每个凸起由固化后的聚合单体和包裹于其中的金属粒子构成。因此，一方面，由于聚合单体为一般采用树脂材料相对于金属靶材而言，成本较低；另一方面，由上述间隔设置的凸起中具有金属粒子，因此可以利用金属粒子中自由电子的振荡特性，对入射光进行起偏，从而能够形成具有反射特性的线栅偏振片。又一方面，在制作上述线栅偏振片的过程中，相对于现有技术而言，没有采用金属沉积以及刻蚀工艺，因此制作工艺简单，金属材料消耗率低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a为现有技术提供的一种显示装置的结构示意图；
图1b为现有技术提供的一种线栅偏振片的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种线栅偏振片的制作方法流程图；
图3为本发明实施例提供的另一种线栅偏振片的制作方法流程图；
图4a-4c为本发明实施例提供的一种制作线栅偏振片的各个制作过程中的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种线栅偏振片的制作方法流程图；
图6为本发明实施例提供的另一种制作线栅偏振片的制作过程中的结构示意图。
附图说明：
01-衬底基板；10-阵列基板；11-彩膜基板；12-液晶层；13-第一偏振片；14-背光模组；15-第二偏振片；20-线栅偏振片；100-混合物；101-聚合单体；102-金属粒子；110-凸起；201-掩膜版；A-掩膜版的透光区域；B-掩膜版的遮光区域；202-压印模。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种线栅偏振片的制作方法，如图2所示，可以包括：
S101、如图4a所示，在衬底基板01的表面涂覆聚合单体101与金属粒子102的混合物100。
其中，构成衬底基板01的材料可以包括玻璃、石英石的至少一种。当所述线栅偏振片应用于柔性显示面板时，构成所述衬底基板01的材料可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、三醋酸纤维素(TAC)中的至少一种，以满足柔性显示面板能够弯曲，卷折的设计要求。
S102、对对应预设位置处的所述混合物100进行固化处理。
S103、在衬底基板01的表面形成由间隔设置的凸起110构成的线栅图案。
本发明实施例提供一种线栅偏振片的制作方法，包括：首先，在衬底基板的表面涂覆聚合单体与金属粒子的混合物。然后，对对应预设位置处的所述混合物进行固化处理。从而使得预设位置处的聚合单体固化。最后，在衬底基板的表面形成由间隔设置的凸起构成的线栅图案。具体的，可以在衬底基板上，将对应预设位置处固化后的混合物保留，其它位置的物质去除，从而能够在衬底基板的表面形成由间隔设置的凸起构成的线栅图案。其中，每个凸起由固化后的聚合单体和包裹于其中的金属粒子构成。因此，一方面，由于聚合单体为一般采用树脂材料相对于金属靶材而言，成本较低；另一方面，由上述间隔设置的凸起中具有金属粒子，因此可以利用金属粒子中自由电子的振荡特性，对入射光进行起偏，从而能够形成具有反射特性的线栅偏振片。又一方面，在制作上述线栅偏振片的过程中，相对于现有技术而言，没有采用金属沉积以及刻蚀工艺，因此制作工艺简单，金属材料消耗率低。
需要说明的是，第一、上述聚合单体101可以包括丙烯酸系单体，例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯中的至少一种。
第二、本发明实施例中的固化处理可以是指在采用加热、加压、固化剂或紫外光作用下，使得聚合单体101发生化学反应，其线型的分子之间产生化学键，使线型分子相互连在一起形成网状结构，最终交联固化成为不溶不熔物质。当对由丙烯酸系单体构成的聚合单体采用上述固化处理后，可以形成丙烯酸系聚合物。本发明中的以下实施例以固化处理采用紫外光照射工艺为例进行说明。
第三、上述金属粒子可以包括铝粒子、铜粒子、铁粒子中的至少一种。由于金属铝的导电性能较强，因此金属铝中含有的自由电子较多。而本发明中的线栅偏振片正是利用金属中自由电子的振荡特性实现对入射光的起偏。因此，本发明实施例中优选的金属粒子为铝粒子或铝合金粒子。
第四、具有线栅图案的线栅偏振片20需要对入射光具有偏振作用，在此情况下，构成上述线栅图案的凸起110，其周期T(相邻两个凸起110的中心距)需小于等于入射光波长的二分之一。
此外、上述预设位置为对应凸起110的位置，而凸起110的位置与入射光有关。因此，预设位置可以根据不同的入射光进行设定。例如，当入射光为可见光时，由于可见光的波长为400～800nm。因此凸起110的周期T可以小于等于200nm。从而可以根据周期T(即相邻两个凸起110的中心距)≤200nm对预设位置进行设定。又例如，当上述线栅偏振片应用于红外摄像头时，由于作为入射光的红外光其波长为760nm～1mm。因此凸起110的周期T可以小于等于380nm。从而可以根据周期T≤380nm对预设位置进行设定。
由于在确保线栅偏振片能够正常使用的前提下，凸起110的周期T越小越好。然而凸起110的周期T越小，制作精度越高，加工难度越大。因此综合考虑工艺难度系数以及偏振效果，本发明优选的凸起110的周期T小于等于100nm。
以下通过具体的实施例对上述线栅偏振片的制作方法进行详细的描述。
实施例一
S201、如图3和图4a所示，在衬底基板01的表面涂覆丙烯酸系单体与铝粒子的混合物100。
其中，所述混合物100的厚度范围可以为20nm～100nm之间。包括端值20nm与100nm。一方面，当混合物100的厚度小于20nm时，形成的凸起110与衬底基板01之间的段差太小，从而使制得的线栅偏振片无法对入射光进行起偏。另一方面，当混合物100的厚度大于100nm时，会造成线栅偏振片的厚度过厚，从而使得制备的显示装置无法满足超薄化的趋势。
S202、如图4b所示，将掩膜版201设置于混合物100的表面，对混合物100对应掩膜版201透光区域A的位置进行紫外线曝光。
其中，优选的，掩膜版201的透光区域A的宽度可以小于等于50nm。这样制得的凸起110的宽度将小于等于50nm，以使得线栅偏振片的偏振效果更佳。
此外，掩膜版201还包括不透光的遮光区域B。这样在遮光区域B的遮挡下，对应遮光区域B位置处的混合物100将不会受到紫外线光照的作用而产生固化。
S203、如图4c所示，将对应掩膜版100遮光区域B的混合物100去除，以形成由间隔设置的凸起110构成的线栅图案。
具体的，由于对应掩膜版100遮光区域B的混合物100没有固化，呈流动性，因此将完成步骤S202之后的基板用水进行冲洗。
实施例二
S301、如图5所示，在衬底基板01的表面涂覆丙烯酸系单体与铝合金粒子的混合物100(如图4a所示)。
其中，所述混合物100的厚度范围可以为20nm～100nm之间。包括端值20nm与100nm。一方面，当混合物100的厚度小于20nm时，形成的凸起110与衬底基板01之间的段差太小，从而使制得的线栅偏振片无法对入射光进行起偏。另一方面，当混合物100的厚度大于100nm时，会造成线栅偏振片的厚度过厚，从而使得制备的显示装置无法满足超薄化的趋势。
S302、如图6所示，将压印模202压印至混合物100中，并且使得该压印模202与衬底基板01相接处。这样一来，可以将混合物100包裹于压印模202的凹槽中。
优选的，压印模202凹槽的宽度可以小于等于50nm。这样制得的凸起110的宽度将小于等于50nm，以使得线栅偏振片的偏振效果更佳。
S303、对压印模202中的混合物100进行紫外线曝光。
具体的，当压印模202可以采用不透光的材料构成时，可以如图6所示，在衬底基板01远离压印模202一侧的表面对压印模202中的混合物100进行曝光。
或者，优选的上述压印模202可以采用透明材料制成。这样一来，不仅可以在衬底基板01远离压印模202一侧的表面对压印模202中的混合物100进行曝光，还可以将光源设置于压印模202的上表面。此外，由于压印模202能够透光，因此光线还可以进入压印模202中，并穿透压印模202凹槽的侧壁，对位于凹槽中的混合物100进行固化处理，从而增加了凹槽中混合物100与紫外光的接触面，可以减小紫外固化的时间，提高生产效率。
S304、将压印模202与混合物100以及衬底基板01分离，以形成如图4c所示的，由间隔设置的凸起110构成的线栅图案。
实施例二相对于实施例一而言，由于在压印的过程中，已经将相邻两个预形成的凸起110之间的混合物100挤出。因此无需实施例一中去除未固化的混合物100的步骤S203，以去除未固化的混合物100。从而因此可以避免去除未固化的混合物100时，由于去除工艺的缺陷导致未固化的混合物100部分残留。但是实施例一中，还需要对在压印过程中被挤出的混合物100进行清理，以避免污染线栅偏振片。因此，本领域技术人员可以根据实际需要，对制作线栅偏振片的方法进行选择。
以上仅仅是对线栅偏振片制作过程的举例说明。其它制作方法在此不再一一赘述，但都应当属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供一种线栅偏振片20，如图4c所示，可以包括：
衬底基板01；
位于衬底基板01表面间隔设置的凸起110。
其中，所述凸起110由掺杂有金属粒子102的树脂材料构成。
需要说明的是，第一、所述树脂材料可以包括丙烯酸系聚合物。其中，丙烯酸系聚合物可以由丙烯酸系单体聚合而成。所述丙烯酸系单体可以是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯中的至少一种。
第二、所述金属粒子102可以包括铝粒子、铜粒子、铁粒子中的至少一种。由于金属铝的导电性能较强，因此金属铝中含有的自由电子较多。而本发明中的线栅偏振片正是利用金属中自由电子的振荡特性实现对入射光的起偏。因此，本发明实施例中优选的金属粒子为铝粒子或铝合金粒子。
本发明实施例提供一种线栅偏振片，可以包括：衬底基板以及位于衬底基板表面间隔设置的凸起。其中，所述凸起由掺杂有金属粒子的树脂材料构成。这样一来，一方面，由于树脂材料相对于金属靶材而言，成本较低；另一方面，由上述间隔设置的凸起中具有金属粒子，因此可以利用金属粒子中自由电子的振荡特性，对入射光进行起偏，从而能够形成具有反射特性的线栅偏振片。因此相对于现有技术而言可以降低金属材料的消耗。从而降低制作成本。
本发明实施例提供一种显示装置，包括如上所述的任意一种线栅偏振片。具有与前述实施例中的线栅偏振片相同的有益效果。由于前述实施例中，已经对线栅偏振片的结构、制作方法以及有益效果进行了详细的说明，在此不再赘述。
需要说明的是，在本发明实施例中，显示装置具体至少可以包括液晶显示装置和有机发光二极管显示装置，例如该显示装置可以为液晶显示器、液晶电视、数码相框、手机或平板电脑等任何具有显示功能的产品或者部件。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种线栅偏振片的制作方法，其特征在于，包括：
在衬底基板的表面涂覆聚合单体与金属粒子的混合物；
对对应预设位置处的所述混合物进行固化处理；
在所述衬底基板的表面形成由间隔设置的凸起构成的线栅图案。
2.根据权利要求1所述的线栅偏振片的制作方法，其特征在于，所述在衬底基板的表面涂覆聚合单体与金属粒子的混合物的步骤之后，所述方法包括：
将掩膜版设置于所述混合物的表面，对所述混合物对应所述掩膜版透光区域的位置进行曝光；
将对应所述掩膜版遮光区域的所述混合物去除。
3.根据权利要求1所述的线栅偏振片的制作方法，其特征在于，所述在衬底基板的表面涂覆聚合单体与金属粒子的混合物的步骤之后，所述方法包括：
将压印模压印至所述混合物中，并与所述衬底基板相接处；
对所述压印模中的所述混合物进行曝光；
将所述压印模与所述混合物以及所述衬底基板分离。
4.根据权利要求3所述的线栅偏振片的制作方法，其特征在于，所述压印模采用透明材料制成。
5.根据权利要求1-4任一项所述的线栅偏振片的制作方法，其特征在于，所述聚合单体包括丙烯酸系单体；所述金属粒子包括铝粒子、铜粒子、铁粒子中的至少一种。
6.根据权利要求1-4任一项所述的线栅偏振片的制作方法，其特征在于，
所述凸起的周期小于等于100nm。
7.根据权利要求1-4任一项所述的线栅偏振片的制作方法，其特征在于，
所述凸起的宽度小于等于50nm。
8.根据权利要求1-4任一项所述的线栅偏振片的制作方法，其特征在于，
所述凸起的厚度为20nm～100nm。
9.根据权利要求1-4任一项所述的线栅偏振片的制作方法，其特征在于，
构成所述衬底基板的材料包括玻璃、石英石的至少一种，或聚对苯二甲酸乙二醇酯、三醋酸纤维素中的至少一种。
10.一种线栅偏振片，其特征在于，包括：
衬底基板；
位于所述衬底基板表面间隔设置的凸起；
其中，所述凸起由掺杂有金属粒子的树脂材料构成。
11.根据权利要求10所述的线栅偏振片，其特征在于，所述树脂材料包括丙烯酸系聚合物；所述金属粒子包括铝粒子、铜粒子、铁粒子中的至少一种。
12.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求10或11所述的线栅偏振片。
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