CN107121719B - 一种线栅偏振片、显示装置及线栅偏振片的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种线栅偏振片、显示装置及线栅偏振片的制备方法，涉及显示技术领域。本发明通过在衬底上形成多个相互平行且等间隔排列的反射条，所述反射条横截面的宽度在垂直于所述衬底的方向上不均一。反射条的P偏振光透过率受周期、占空比、高度等参数影响，将反射条横截面的宽度在垂直于衬底的方向上设置为不均一，可将反射条等效为多个薄层，且每个薄层之间的周期、占空比等参数不同，通过调节每个薄层之间的周期、占空比等参数，实现较高的P偏振光透过率。

Description

一种线栅偏振片、显示装置及线栅偏振片的制备方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种线栅偏振片、显示装置及线栅偏振片的制备方法。

背景技术

LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)一般包括阵列基板、彩膜基板和背光源等部件，彩膜基板与阵列基板相对的一侧表面上均设有线栅偏振片(WGP，Wire GridPolarizer)，线栅偏振片是偏振片的一种类型。

目前，线栅偏振片包括设置在基板上的多个相互平行且等间隔排列的反射条，如金属线条，其截面一般为矩形。背光源发出的光线包含各个方向振动的光线，当背光源发出的光线入射到线栅偏振片时，在金属表面自由电子的震荡作用下，线栅偏振片可将偏振方向与反射条平行的光(S偏振光)反射回去，而允许偏振方向与反射条垂直的光(P偏振光)透过。

在发明人应用在先技术时，发现在先技术对于目前的线栅偏振片，其在保证偏振度大于99％的前提下，P偏振光的透过率只有80％左右，P偏振光的透过率较低。

发明内容

本发明提供一种线栅偏振片、显示装置及线栅偏振片的制备方法，以解决现有的线栅偏振片P偏振光的透过率较低的问题。

为了解决上述问题，本发明公开了一种线栅偏振片，包括：形成在衬底上的多个相互平行且等间隔排列的反射条，所述反射条横截面的宽度在垂直于所述衬底的方向上不均一。

优选地，所述反射条的横截面为六边形。

优选地，所述反射条的厚度为5nm～200nm。

优选地，所述反射条的第一宽度与第二宽度的比值为0.6～0.8；所述第一宽度为所述反射条横截面上的最小宽度，所述第二宽度为所述反射条横截面上的最大宽度。

优选地，所述反射条的周期为10nm～500nm；所述周期为相邻两个反射条在所述第二宽度处的间距与所述第二宽度的和。

优选地，所述反射条的占空比为0.2～0.8；所述占空比为所述第二宽度与所述周期的比值。

优选地，所述反射条的材料为外围包覆有金属层的有机物。

优选地，所述有机物为环氧类树脂或丙烯酸类树脂；所述金属层的材料为铝、金、铬、银、铜中的任意一种。

为了解决上述问题，本发明还公开了一种显示装置，包括上述的线栅偏振片。

为了解决上述问题，本发明还公开了一种线栅偏振片的制备方法，包括：

在衬底上涂覆有机物；

对所述有机物通过构图工艺形成多个相互平行且等间隔排列的反射条；所述反射条横截面的宽度在垂直于所述衬底的方向上不均一；

在所述反射条的外围包覆金属层。

与现有技术相比，本发明包括以下优点：

根据本发明的一种线栅偏振片、显示装置及线栅偏振片的制备方法，通过在衬底上形成多个相互平行且等间隔排列的反射条，所述反射条横截面的宽度在垂直于所述衬底的方向上不均一。反射条的P偏振光透过率受周期、占空比、高度等参数影响，将反射条横截面的宽度在垂直于衬底的方向上设置为不均一，可将反射条等效为多个薄层，且每个薄层之间的周期、占空比等参数不同，通过调节每个薄层之间的周期、占空比等参数，实现较高的P偏振光透过率。

附图说明

图1示出了本发明实施例的一种线栅偏振片的剖面结构示意图；

图2示出了本发明实施例的一种线栅偏振片的俯视结构示意图；

图3示出了线栅偏振片的透过率曲线；

图4示出了线栅偏振片的偏振度曲线；

图5示出了本发明实施例三的一种线栅偏振片的制备方法的流程图；

图6示出了制备实施例一提供的线栅偏振片的过程中，完成有机物涂覆后的线栅偏振片的剖面结构示意图；

图7示出了制备实施例一提供的线栅偏振片的过程中，部分完成反射条构图后的线栅偏振片的剖面结构示意图；

图8示出了制备实施例一提供的线栅偏振片的过程中，全部完成反射条构图后的线栅偏振片的剖面结构示意图；

图9示出了制备实施例一提供的线栅偏振片的过程中，包覆金属层后的线栅偏振片的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例一

参照图1，示出了本发明实施例的一种线栅偏振片的剖面结构示意图。

本发明实施例一提供了一种线栅偏振片，包括形成在衬底11上的多个相互平行且等间隔排列的反射条12，所述反射条12横截面的宽度在垂直于所述衬底11的方向上不均一。

其中，图1中所述反射条12的横截面为六边形，但本发明实施例中反射条12的横截面形状不局限于六边形，其横截面还可以为三角形、梯形等多边形、或椭圆形、圆形等封闭曲线形、或圆弧等曲线与直线构成的封闭形状，任何符合所需条件的几何形状均可适用于本公开的技术方案，只要保证反射条12横截面的宽度在垂直于衬底11的方向上不均一，因此，可将反射条等效为多个薄层，且每个薄层之间的周期、占空比等参数不同，通过调节每个薄层之间的周期、占空比等参数，实现较高的P偏振光透过率。

本发明实施例的线栅偏振片中包括多个反射条，多个反射条沿同一方向平行排列，且任意两个相邻的反射条之间等间隔，从而形成“线栅”结构，其能将偏振方向与反射条平行的光反射回去，而允许偏振方向与反射条垂直的光透过，即能起到“偏振片”的作用。

参照图2，示出了本发明实施例的一种线栅偏振片的俯视结构示意图。

线栅偏振片包括衬底11，以及形成在衬底11上的多个相互平行且等间隔排列的反射条12。

在本发明一个的实施例中，反射条12的横截面为六边形，结合图1和图2，在本发明的一个实施例中，所述反射条12的厚度H为5nm～200nm，其中，所述厚度H优选的范围为80nm～200nm。所述反射条12的第一宽度A与第二宽度W的比值为0.6～0.8；所述第一宽度A为所述反射条12横截面上的最小宽度，所述第二宽度W为所述反射条12横截面上的最大宽度。所述反射条12的周期P为10nm～500nm；所述周期P为相邻两个反射条12在所述第二宽度处的间距与所述第二宽度W的和，其中，所述周期P优选的范围为80nm～200nm。所述反射条12的占空比为0.2～0.8；所述占空比为所述第二宽度W与所述周期P的比值，其中，所述占空比优选的范围为0.2～0.6。

线栅偏振片的P偏振光透过率与其中反射条12的尺寸参数密切相关，所述尺寸参数包括厚度、第一宽度与第二宽度的比值、周期、占空比，通过调整反射条的尺寸参数，实现较高的P偏振光透过率。

所述反射条12的材料为外围包覆有金属层的有机物；所述有机物为环氧类树脂或丙烯酸类树脂；所述金属层的材料为铝、金、铬、银、铜中的任意一种。

其中，有机物的折射率需要与玻璃的折射率接近，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等；金属层的材料要求对可见光的反射率较高、可见光的吸收较少，且具有较高的导电性能，优选的材料为铝。

衬底11可以由能够透射可见光的材料制成，形成衬底11的材料可以根据用途或工艺选择。衬底11可以为由各种聚合物制成，例如玻璃、石英、丙烯酸树脂、三醋酸纤维素(TAC)、环烯烃共聚物(COC)、环烯烃聚合物(COP)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)和聚芳酯(PAR)，但是不限于此；衬底11也可以由具有一定程度的柔性的光学膜制成。

通过FDTD(Finite Difference Time Domain，时域有限差分方法)算法，对本发明中结构如图1所示的线栅偏振片与现有的线栅偏振片，对不同波长光的透过率与偏振度进行模拟，得到如图3所示的线栅偏振片的透过率曲线，以及如图4所示的线栅偏振片的偏振度曲线。

其中，模拟的参数条件为：现有的线栅偏振片的占空比为0.5，厚度为100nm，周期为100nm；本发明中结构如图1所示的线栅偏振片，其占空比为0.5，厚度为100nm，周期为100nm，第一宽度A与第二宽度W的比值为0.8。

如图3所示，横坐标为波长，单位为nm，纵坐标为透过率，曲线31为本发明中结构如图1所示的线栅偏振片的P偏振光透过率，曲线32为现有的线栅偏振片的P偏振光透过率，在波长为380nm至780nm范围内(即可见光范围内)，现有的线栅偏振片的P偏振光透过率在0.8(即80％)左右，而本发明的线栅偏振片的P偏振光透过率大于现有的线栅偏振片的P偏振光透过率；曲线33为本发明中结构如图1所示的线栅偏振片的S偏振光透过率，曲线34为现有的线栅偏振片的S偏振光透过率，由于线栅偏振片可将S偏振光反射回去，因此，本发明的线栅偏振片和现有的线栅偏振片的S偏振光透过率几乎都为0，曲线33和曲线34基本重合(在图3中未能完全区分)。

如图4所示，横坐标为波长，单位为nm，纵坐标为偏振度，曲线41为本发明中结构如图1所示的线栅偏振片的偏振度，曲线42为现有的线栅偏振片的偏振度，在波长为380nm至780nm范围内，本发明的线栅偏振片和现有的线栅偏振片的偏振度基本相等，曲线41和曲线42基本重合(在图4中未能完全区分)，保证了本发明的线栅偏振片也大于99％。

本发明实施例中，通过在衬底上形成多个相互平行且等间隔排列的反射条，所述反射条横截面的宽度在垂直于所述衬底的方向上不均一。反射条的P偏振光透过率受周期、占空比、高度等参数影响，将反射条横截面的宽度在垂直于衬底的方向上设置为不均一，可将反射条等效为多个薄层，且每个薄层之间的周期、占空比等参数不同，通过调节每个薄层之间的周期、占空比等参数，实现较高的P偏振光透过率。

实施例二

本发明实施例二还提供了一种显示装置，包括上述的线栅偏振片，该线栅偏振片包括形成在衬底上的多个相互平行且等间隔排列的反射条，所述反射条横截面的宽度在垂直于所述衬底的方向上不均一。

其中，所述反射条的横截面可以为六边形或其它形状。

在本公开的一个具体实现中，所述反射条的横截面为六边形。

在本公开的一个具体实现中，所述反射条的厚度为5nm～200nm。所述反射条的第一宽度与第二宽度的比值为0.6～0.8；所述第一宽度为所述反射条横截面上的最小宽度，所述第二宽度为所述反射条横截面上的最大宽度。所述反射条的周期为10nm～500nm；所述周期为相邻两个反射条在所述第二宽度处的间距与所述第二宽度的和。所述反射条的占空比为0.2～0.8；所述占空比为所述第二宽度与所述周期的比值。

所述反射条的材料为外围包覆有金属层的有机物。所述有机物为环氧类树脂或丙烯酸类树脂；所述金属层的材料为铝、金、铬、银、铜中的任意一种。

其中，位于显示装置出光侧和入光侧的偏振片(或者称为上偏振片和下偏振片)均可采用上述的线栅偏振片，也可只有其中一个偏振片采用上述的线栅偏振片，另一个偏振片为现有的偏振片。

其中，显示装置还包括阵列基板、彩膜基板等基板，这些基板均具有各自的衬底。上述的线栅偏振片具有独立的衬底，并被贴附在这些基板的外侧；或者，线栅偏振片的衬底同时为这些基板的衬底，线栅偏振片与基板的衬底共用。

具体的，该液晶显示面板可为电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

本发明实施例中，该显示装置包括线栅偏振片，通过在衬底上形成多个相互平行且等间隔排列的反射条，所述反射条横截面的宽度在垂直于所述衬底的方向上不均一。反射条的P偏振光透过率受周期、占空比、高度等参数影响，将反射条横截面的宽度在垂直于衬底的方向上设置为不均一，可将反射条等效为多个薄层，且每个薄层之间的周期、占空比等参数不同，通过调节每个薄层之间的周期、占空比等参数，实现较高的P偏振光透过率。

实施例三

参照图5，示出了本发明实施例三的一种线栅偏振片的制备方法的流程图，具体可以包括如下步骤：

步骤501，在衬底上涂覆有机物。

本发明实施例中，首先在衬底上均匀涂覆有机物，所述有机物为环氧类树脂或丙烯酸类树脂。

参照图6，示出了制备实施例一提供的线栅偏振片的过程中，完成有机物涂覆后的线栅偏振片的剖面结构示意图。

在衬底11上涂覆有机物121，涂覆的厚度应大于所需要的反射条的厚度。

步骤502，对所述有机物通过构图工艺形成多个相互平行且等间隔排列的反射条；所述反射条横截面的宽度在垂直于所述衬底的方向上不均一。

本发明实施例中，对有机物通过构图工艺形成多个相互平行且等间隔排列的反射条；所述反射条横截面的宽度在垂直于所述衬底的方向上不均一。其中，反射条的横截面可以为六边形。

具体的，将有机物通过half-tone(半色调掩膜)曝光工艺或者激光直写工艺形成所需的反射条。

其中，half-tone曝光工艺需要利用半色调掩膜板形成所需的有机物图案，半色调掩膜板包括全透光区域、半透光区域以及不透光区域，根据有机物所需图案的高度差决定半透光区域的光线透过率，当光线通过半色调掩膜板照射到有机物上时，可将半透光区域对应的有机物部分曝光，将全透光区域对应的有机物完全曝光，而不透光区域对应的有机物未曝光，然后通过显影，去除多余的有机物，形成所需的有机物图案。

激光直写工艺是利用紫外线或可见光的激光，在没有掩膜板的情况下，直接对有机物进行扫描曝光，然后通过显影，去除多余的有机物，形成所需的有机物图案。

参照图7，示出了制备实施例一提供的线栅偏振片的过程中，部分完成反射条构图后的线栅偏振片的剖面结构示意图。

在图6的基础上，对衬底11上的有机物121，通过half-tone曝光工艺或者激光直写工艺形成有机物图案122。

其中，当通过half-tone曝光工艺形成有机物图案122时，有机物图案122的区域C对应半色调掩膜板的不透光区域，有机物图案122的区域D对应半色调掩膜板的半透光区域，通过控制半透光区域的光线透过率得到区域D所需的坡度，而位于衬底上的区域B对应半色调掩膜板的全透光区域。

参照图8，示出了制备实施例一提供的线栅偏振片的过程中，全部完成反射条构图后的线栅偏振片的剖面结构示意图。

在图7的基础上，对衬底11上的有机物图案122，将曝光装置旋转到位置E处利用激光进行扫描曝光，然后将曝光装置旋转到位置F处进行扫描曝光，通过控制曝光量和离焦量得到所需的坡度，最后通过显影，去除多余的有机物，得到所需的反射条图案123。

步骤503，在所述反射条的外围包覆金属层。

本发明实施例中，在形成反射条后，通过电镀或者ALD(Atomic LayerDeposition，原子层沉积)的方法，在发射条的外围包覆金属层。所述金属层的材料为铝、金、铬、银、铜中的任意一种。

参照图9，示出了制备实施例一提供的线栅偏振片的过程中，包覆金属层后的线栅偏振片的剖面结构示意图。

在图8的基础上，通过电镀或者原子层沉积的方法，在反射条图案123的外围包覆一层金属层，得到反射条12，即图1中的反射条12，图1和图9中的反射条12是相同的，图9中的反射条12的结构示意图只是为了进一步说明反射条的材料为外围包覆有金属层的有机物。

本发明实施例中，通过在衬底上涂覆有机物，对所述有机物通过构图工艺形成多个相互平行且等间隔排列的反射条，所述反射条横截面的宽度在垂直于所述衬底的方向上不均一，在所述反射条的外围包覆金属层。反射条的P偏振光透过率受周期、占空比、高度等参数影响，将反射条横截面的宽度在垂直于衬底的方向上设置为不均一，可将反射条等效为多个薄层，且每个薄层之间的周期、占空比等参数不同，通过调节每个薄层之间的周期、占空比等参数，实现较高的P偏振光透过率。

对于前述的方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种线栅偏振片、显示装置及线栅偏振片的制备方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种线栅偏振片，其特征在于，包括形成在衬底上的多个相互平行且等间隔排列的反射条，所述反射条横截面的宽度在垂直于所述衬底的方向上不均一；

其中，所述反射条的横截面为六边形，所述反射条的材料为外围包覆有金属层的有机物，且所述反射条是对所述有机物通过构图工艺形成的，所述构图工艺为激光直写工艺，或者，半色调掩膜曝光工艺和激光直写工艺。

2.根据权利要求1所述的线栅偏振片，其特征在于，所述反射条的厚度为5nm～200nm。

3.根据权利要求1所述的线栅偏振片，其特征在于，所述反射条的第一宽度与第二宽度的比值为0.6～0.8；所述第一宽度为所述反射条横截面上的最小宽度，所述第二宽度为所述反射条横截面上的最大宽度。

4.根据权利要求3所述的线栅偏振片，其特征在于，所述反射条的周期为10nm～500nm；所述周期为相邻两个反射条在所述第二宽度处的间距与所述第二宽度的和。

5.根据权利要求4所述的线栅偏振片，其特征在于，所述反射条的占空比为0.2～0.8；所述占空比为所述第二宽度与所述周期的比值。

6.根据权利要求1所述的线栅偏振片，其特征在于，所述有机物为环氧类树脂或丙烯酸类树脂；所述金属层的材料为铝、金、铬、银、铜中的任意一种。

7.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1～6任一项所述的线栅偏振片。

8.一种线栅偏振片的制备方法，其特征在于，包括：

在衬底上涂覆有机物；

对所述有机物通过构图工艺形成多个相互平行且等间隔排列的反射条；所述反射条横截面的宽度在垂直于所述衬底的方向上不均一；

在所述反射条的外围包覆金属层；

其中，所述反射条的横截面为六边形，所述构图工艺为激光直写工艺，或者，半色调掩膜曝光工艺和激光直写工艺。