CN110308507B - 一种金属线栅偏振片及其制造方法、显示面板及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种金属线栅偏振片及其制造方法、显示面板及显示装置，金属线栅偏振片包括基板、金属线栅、阻挡层和吸收层；所述金属线栅设置在所述基板的一侧表面上，所述阻挡层位于所述金属线栅的表面，所述吸收层位于所述阻挡层之上；相较于相关技术中的方案，由于吸收层的存在，不能通过金属线栅偏振片的偏振光被吸收，由此避免了将金属线栅偏振片应用在液晶显示面板时，此部分光被大量反射而引起的像素之间的串扰以及暗场亮度偏高的问题，提高了显示亮度和显示效果。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域，特别涉及一种金属线栅偏振片及其制造方法、显示面板及显示装置。
背景技术
现阶段，高色域电视成为电视发展的主流，其中，实现100%左右NTSC高色域的主流方法是量子点技术，量子点膜技术已经较为成熟，但是由于量子点机型仍采用白色背光搭配滤光片的形式，导致出光效率较低。采用量子点彩色滤光片（QDCF）置替代彩色滤光片的形式，量子发光效率可达70%-90％以上。在面板中采用量子点彩色滤光片时，如图1所示的液晶面板100的结构示意图，由光源侧到面板侧的方向，液晶面板100依次包括下偏振片101，玻璃基板102，TFT层103，液晶层104，金属线栅偏振片105，保护层106和QDCF层107。其中，金属线栅偏振片105是采用金属铝等在玻璃基板上制作线栅而得到，其具有较高的反射率，导致在液晶面板中出现漏光现象，导致相邻像素串扰，且在非常低的光通量情况下，因反射的存在，QDCF像素中量子点对光的转换率较高，致使在暗场的状态，相对于其他显示方式具有较高的暗场亮度，对比度降低，由此导致显示的对比度和显示效果较差。
发明内容
本申请提供了一种金属线栅偏振片及其制造方法、显示面板及显示装置，可以解决由金属线栅偏振片引起的显示亮度和显示效果差的问题。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种金属线栅偏振片，其特征在于，所述金属线栅偏振片包括基板、金属线栅、阻挡层和吸收层；所述金属线栅设置在所述基板的一侧表面上，所述阻挡层位于所述金属线栅的表面，所述吸收层位于所述阻挡层之上。
第二方面，提供了一种金属线栅偏振片的制备方法，用于制备上述金属线栅偏振片，其特征在于，所述金属线栅偏振片的制备方法包括：在基板的一侧表面上沉积金属层；对所述金属层进行刻蚀，形成金属线栅；在所述金属线栅上沉积所述阻挡层；在所述阻挡层上沉积所述吸收层。
第三方面，提供了一种金属线栅偏振片的制备方法，用于制备上述金属线栅偏振片，其特征在于，所述金属线栅偏振片的制备方法包括：在基板的一侧表面上沉积金属层；在所述金属层上沉积所述阻挡层；在所述阻挡层上沉积所述吸收层；对所述金属层、所述阻挡层和所述吸收层进行刻蚀，形成金属线栅偏振片。
第四方面，提供了一种液晶显示面板，所述液晶显示面板包括上述金属线栅片或上述制备方法制备的金属线栅偏振片和量子点滤光片。
第五方面，还提供了一种显示装置，所述显示装置包括上述液晶显示面板。
本申请提供的技术方案带来的有益效果是：
本申请提供了一金属线栅偏振片及其制造方法、显示面板及显示装置，其中，金属线栅偏振片包括金属线栅、阻挡层和吸收层，阻挡层位于金属线栅的表面，吸收层位于阻挡层之上，相较于相关技术中的方案，由于吸收层的存在，当液晶盒关闭时，不能通过金属线栅偏振片的偏振光被吸收，由此避免了将金属线栅偏振片应用在液晶显示面板时，此部分光被大量反射而引起的像素之间的串扰，提高了显示亮度和显示效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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1是相关技术提供的一种液晶面板的结构示意图；
图2是相关技术中提供的一种液晶面板中光线反射的示意图；
图3是本发明实施例提供的金属线栅偏振片的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的金属线栅偏振片中金属线栅的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种金属线栅偏振片的制造方法流程图；
图6是本发明实施例提供的另一种金属线栅偏振片的制造方法流程图；
图7a是本发明实施例提供的另一种金属线栅偏振片的制造方法中步骤301的结构示意图；
图7b是本发明实施例提供的另一种金属线栅偏振片的制造方法中步骤302的结构示意图；
图7c是本发明实施例提供的另一种金属线栅偏振片的制造方法中步骤303的结构示意图；
图7d是本发明实施例提供的另一种金属线栅偏振片的制造方法中步骤304的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的金属线栅偏振片的微观结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。
如图1所示，由光源侧到面板侧的方向，液晶面板100依次包括下偏振片101，玻璃基板102，TFT层103，液晶层104，金属线栅偏振片105，保护层106和QDCF层107。来自光源侧的光线照射到下偏振片变成偏振光，偏振光进入到液晶层，液晶层中的液晶受到电压控制发生转动，偏振光伴随着液晶的旋转而发生方向偏转，偏转后的偏振光进入到金属线栅偏振片，穿过金属线栅偏振片的光作用到QDCF层，由此在液晶显示面板上形成彩色图像。而由于金属线栅偏振片105是采用金属铝等在玻璃基板上制作线栅而得到，其具有较高的反射率，当液晶盒打开时，垂直于吸收轴的光（p）通过下偏振片，通过电压控制液晶的转动，使经过下偏光片的线偏振光（p）随之发生旋转， 偏振方向垂直于线栅方向的入射光透过金属线栅偏振片；当液晶盒关闭时，通过下偏振片的偏振光因未经过液晶的偏转，到达金属线栅偏振片的光线偏振方向与线栅方向相同，为TE方向，WGP的高反射率导致该偏振光反射，如图2所示，经过反射后的光在液晶cell中反射，出现漏光，导致相邻像素串扰，且在非常低的光通量情况下，因反射的存在，QDCF像素中量子点对光的转换率较高，致使在暗场的状态，相对于其他显示方式具有较高的暗场亮度，对比度降低，由此导致显示的对比度和显示效果较差。
本发明实施例提供了一种金属线栅偏振片，请参考图3，图3是本发明实施例提供的一种金属线栅偏振片10的结构示意图，金属线栅偏振片10可以包括基板11、金属线栅12、阻挡层13和吸收层14，金属线栅12设置在基板11的一侧表面上，阻挡层13位于金属线栅12的表面，吸收层14位于阻挡层13之上。
本发明通过在金属线栅上设置吸收层，将金属线栅偏振片应用于液晶显示面板时，当液晶盒关闭时，到达金属线栅偏振片的、偏振方向与线栅方向相同的偏振光线被吸收，由此避免了此部分光在液晶cell中反射而出现的漏光，进一步防止了像素之间的串扰以及暗场亮度偏高的问题，提高了显示对比度和显示效果。
在本发明实施例中，基板11为透明基板，基板11的材料可以为玻璃、石英石、PI、PET等等，在此不做具体限定。
在本发明实施例中，金属线栅12的材料为铝、铜、银、铬、金及镍等中的至少一种。金属线栅包括间隔设置的多条金属线及位于多条金属线之间的多个凹槽区域。具体的，金属线相互平行排列，多条金属线的宽度相同，多个凹槽区域的宽度相同。具体的，如图4所示，图4是基板上金属线栅的结构示意图，金属线的宽度W为50-100微米，金属线的厚度H为150-230微米，凹槽区域的宽度P为100-200微米，优选地，金属线的宽度W为60微米，厚度H为190微米，凹槽区域的宽度P为150微米。
在本发明实施例中，阻挡层13起到绝缘作用，用于隔绝吸收层和金属线栅，避免吸收层的吸收作用和金属线栅的偏光作用之间的相互影响。具体的，阻挡层13可以为SiO2。
在本发明实施例中，吸收层14主要吸收到达金属线栅偏振片的、偏振方向与线栅方向相同的偏振光线，以此来达到抗反射效果，且因吸收层主要吸收偏振方向与线栅方向相同的偏振光线，故吸收层14的存在不会影响金属线栅层对光的偏振作用。吸收层14的材料为过渡金属氧化物、硅化合物、碳掺杂硅化合物、硫化物、锗掺杂硫化物中的一种以上，具体的，吸收层为FeSi2、β-Cr2O3/Mn2O3、六方晶Co2O3中的任一种或任意组合。
在本发明实施例中，为了保证金属线栅偏振片的整体厚度在较小的范围内，阻挡层13的厚度在5-80nm，吸收层14的厚度在5-40nm。
在实际应用中，由于金属线栅偏振片的结构是各层依次层叠的形式，因此本发明中的金属线栅偏振片有多种可实现的制备方法，以下以两种制备方法为例进行了说明。
本发明提供了一种金属线栅偏振片的制造方法，如图5所示，图5是本发明实施例提供的一种金属线栅偏振片的制造方法流程图，该方法用于制造图3示出的金属线栅偏振片10，该方法可以包括：
步骤201，在基板11的一侧表面上沉积金属层；
步骤202，对所述金属层进行刻蚀，形成金属线栅12；
步骤203，在所述金属线栅上沉积阻挡层13；
步骤204，在所述阻挡层13上沉积所述吸收层14。
在本发明实施例中，先在基板上形成金属线栅，而后再依次沉积阻挡层和吸收层，阻挡层位于金属线栅和吸收层之间，基板、金属线栅、阻挡层和吸收层共同形成金属线栅偏振片，吸收层起到了对到达金属线栅偏振片的、偏振方向与线栅方向相同的偏振光线的吸收，实现了抗反射的技术效果。
在本发明实施例中，在基板11的一侧表面上沉积金属层的方法包括但不限于蒸镀、溅射、气相沉积或溶胶凝胶等方法。当然，本领域技术人员可知的，也可采用其他方法在基板上沉积金属层。具体的，沉积的金属层的厚度在100-300微米之间。
在本发明实施例中，对所述金属层进行刻蚀，形成金属线栅12包括：在所述金属层上制备光阻层；对所述光阻层图案化，形成光阻线栅；对所述光阻线栅未覆盖的金属层进行刻蚀，形成所述金属线栅。具体的，通过纳米压印技术对光阻层进行图案化，形成光阻线栅，也即通过纳米压印技术使光阻层形成等间距且相互平行的细线，细线共同构成光阻线栅。压印的模板可通过激光刻蚀、离子束轰击等方法制作。
本发明实施例中，通过磁控溅射方法在金属线栅上沉积阻挡层13。当然，本领域技术人员可知的，也可采用其他方法在基板上沉积阻挡层。
在本发明实施例中，通过掠射角沉积方法在阻挡层上沉积吸收层14。
掠射角沉积，GLAD（Glancing Angle Deposition)又可称为倾斜角沉积，是一种高真空条件下，在活性气体氛围中，利用电子束高温轰击金属靶材，在冷基底上沉积并且反应的生成薄膜的方法。具体来说，掠角反应沉积是通过电子束高温轰击，加热金属靶材，使金属原子束流在活性气体氛围中，沿着一定角度撞击在低温基底上，发生吸附以及化学反应而形成化合物薄膜。在冷基底表面会形成活性气体吸附层，当高温金属原子束流到达基底表面，会在基地表面附着，并且与表面的吸附活性气体发生化学反应。掠射角沉积方法中采用一定角度撞击低温基底，故沉积物并非在基底表面均匀沉积，利于吸收层仅在阻挡层上沉积，减少吸收层在凹槽区域部分的沉积，避免吸收层对金属线栅偏振片的自身功能的影响。
以下以阻挡层为SiO2层，吸收层为FeSi2层为例对以上金属线栅偏振片的制备方法进行展开描述。
实施例1：
1、金属线栅的制备
步骤201，利用蒸镀、溅射、气相沉积或溶胶凝胶等方法，在玻璃基板上沉积金属层，金属为铝，金属层的沉积厚度为190微米；
步骤202，在金属层上制备一高分子层；采用凸版宽度为150微米，间距为60微米的模板在高分子层上进行压印，由此，在高分子层上形成宽度150微米，间距60微米的凹形阵列；通过刻蚀剂在纵向进行刻蚀，在玻璃基板上形成宽度60微米，高度190微米，凹槽结构宽度为150微米的金属线栅阵列；模板可采用激光刻蚀、离子束轰击等方法制作；
2、金属线栅吸收层的制备
步骤203，将步骤202中得到的金属线栅进行活性等离子体处理，以增加其表面活性；以SiO2为靶材，通过磁控溅射方法在金属线栅阵列上制备一SiO2层，所制备的SiO2层的厚度为80nm以下，作为阻挡层；
步骤204，采用掠射角沉积的方法，以Fe和Si为靶材，以平面法线为基准，以87°方向进行沉积，沉积厚度为0-40nm，Fe：Si=1：2；离子束轰击到FeSi2的合金靶材上，沉积速度为3.3nm/min；因为自屏蔽效应，FeSi2只沉积到Si层上，为非晶态。
通过以上制备步骤，制备得到以阻挡层为SiO2层，吸收层为FeSi2层的金属线栅偏振片。图为掠射角沉积后金属线栅偏振片的电镜图，从图8中可以看出Al线栅上沉积有阻挡层SiO2层，吸收层FeSi2位于阻挡SiO2层上。
本发明提供了第二种金属线栅偏振片的制造方法，如图6所示，图6是本发明实施例提供的第二种金属线栅偏振片的制造方法流程图，该方法用于制造图3示出的金属线栅偏振片10，该方法可以包括：
步骤301，在基板的一侧表面上沉积金属层；
步骤302，在所述金属层上沉积所述阻挡层；
步骤303，在所述阻挡层上沉积吸收层；
步骤304，对所述金属层、阻挡层和吸收层进行刻蚀，形成金属线栅偏振片。
在本发明实施例中，先依次在基板上形成金属层、阻挡层和吸收层，再通过对金属层、阻挡层和吸收层进行刻蚀使其线栅化，阻挡层位于金属线栅和吸收层之间，基板、金属线栅、阻挡层和吸收层共同形成金属线栅偏振片，吸收层起到了对到达金属线栅偏振片的、偏振方向与线栅方向相同的偏振光线的吸收，实现了抗反射的技术效果。且因采用一步刻蚀，金属层、阻挡层和吸收层的方向、宽度和步幅均相同，保证了吸收层的吸光效果的同时，避免了吸收层对金属线栅的偏振效果的影响。
以下以阻挡层为SiO2层，吸收层为FeSi2层为例对以上金属线栅偏振片的制备方法进行展开描述，如图6所示，图6是本发明实施例提供的一种金属线栅偏振片的制造方法流程图。
实施例2：
步骤301，如图7a所示的步骤301的结构示意图，利用蒸镀、溅射、气相沉积或溶胶凝胶等方法，在玻璃基板上沉积金属层，金属为铝，金属层的沉积厚度为190微米；
步骤302，如图7b所示的步骤302的结构示意图，在金属沉积层上通过磁控溅射方法溅射SiO2层，作为阻挡层，SiO2层的厚度为5-80nm；
步骤303，如图7c所示的步骤303的结构示意图，在SiO2层上通过磁控溅射方法溅射FeSi2层，FeSi2层的厚度为5-40nm；
步骤304，如图7d所示的步骤304的结构示意图，在FeSi2层上制备一层高分子层，采用凸版宽度为150微米，间距为60微米的模板在高分子层上进行压印，由此，在高分子层上形成宽度150微米，间距60微米的凹形阵列；通过刻蚀剂在纵向进行刻蚀，在玻璃基板上形成宽度60微米，高度190微米，凹槽结构宽度为150微米的金属线栅阵列。模板可采用激光刻蚀、离子束轰击等方法制作。
本发明实施例还提供了一种液晶显示面板，液晶显示面板包括上述金属线栅偏振片或上述制备方法制备的金属线栅偏振片和彩色滤光片。
在本发明实施例中，彩色滤光片为量子点滤光片。在本发明实施例中，除了金属线栅偏振片和量子点滤光片外，据本领域技术人员所公知，液晶显示面板包括阵列基板、液晶层等。以背光源光线的传播方向为基准，阵列基板、液晶层、金属线栅偏振片和量子点滤光片依次层叠。背光源发出的光线经过阵列基板后进入到液晶层内，经过液晶层中液晶的偏转作用，光线投射到金属线栅偏振片上，其中，偏振方向与线栅方向垂直的偏振光线依次通过吸收层、阻挡层、金属线栅和基板，到达量子点滤光片以此激发其中的量子点，使液晶显示面板上形成彩色图像，而偏振方向与线栅方向相同的偏振光线被金属线栅偏振片上的吸收层所吸收，由此避免了此部分光在液晶cell中反射而出现的漏光，进一步防止了像素之间的串扰以及暗场亮度偏高的问题，提高了显示对比度和显示效果。
具体地，液晶显示面板可通过以下制备方法制备：在实施例1和2制备得到的金属线栅偏振片的基板的另一面上制备树脂平坦层和保护层，接着在保护层上制备BM层，通过喷墨打印方式制备BM层上黑矩阵的空隙中的像素层，由此得到QDCF层，最后在其上粘贴玻璃保护层，制得液晶显示面板。
本发明实施例还提供了一种显示装置，该显示装置液晶显示面板。可选的，该显示装置还可以包括背光模组，该背光模组可以用于为液晶显示面板提供背光。
示例的，该显示装置可以为：液晶显示装置、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。
以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种液晶显示面板，由光源侧到面板侧的方向，所述液晶显示面板包括下偏振片，玻璃基板，TFT层，液晶层，金属线栅偏振片和彩色滤光片，所述金属线栅偏振片包括基板、金属线栅、阻挡层和吸收层；所述金属线栅设置在所述基板的一侧表面上，所述阻挡层位于所述金属线栅的表面，所述吸收层位于所述阻挡层之上，所述金属线栅偏振片的制备方法包括：在基板的一侧表面上沉积金属层；对所述金属层进行刻蚀，形成金属线栅；在所述金属线栅上沉积所述阻挡层；在所述阻挡层上沉积所述吸收层；所述对所述金属层进行刻蚀，形成金属线栅包括：在所述金属层上制备光阻层；对所述光阻层图案化，形成光阻线栅；对所述光阻线栅未覆盖的金属层进行刻蚀，形成所述金属线栅；通过掠角沉积的方法沉积所述吸收层；通过磁控溅射的方法沉积所述阻挡层；所述对所述光阻层进行图案化，形成光阻线栅为通过纳米压印将所述光阻层图案化，形成光阻线栅。
2.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，所述阻挡层由绝缘材料组成。
3.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，所述阻挡层为SiO2。
4.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，所述吸收层为过渡金属氧化物、硅化合物、碳掺杂硅化合物、硫化物、锗掺杂硫化物中的一种以上。
5.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，所述吸收层为FeSi2、β-Cr2O3/Mn2O3、六方晶Co2O3中的任一种或任意组合。
6.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，所述金属线栅的材料为Al、Ni、Ag或Au。
7.根据权利要求1-6任一项所述的液晶显示面板，其特征在于，所述彩色滤光片为量子点彩色滤光片。
8.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括权利要求1-7任一项所述的液晶显示面板。
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