顯示背光用金屬線柵增亮膜及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及顯示器的技術領域，具體是涉及一種顯示背光用金屬線柵增亮膜及其制備方法。
【背景技術】
[0002]偏光片的使用是TFTIXD顯示的一項核心技術，而傳統吸收型偏振片對于偏振態的選擇性透過與散射、吸收等使得光的透過率僅有42%左右，背光利用率大大降低。目前常用的方法是在背光與Ce 11之間添加增亮膜結構，如反射式偏光增亮膜DBEF(Dual-Brightness Enhance Film)、金屬線柵等，其中DBEF是一種反射偏光片，通過選擇性反射背光系統的光，使其不被LCD的下偏光片所吸收，能夠循環利用偏振光，但是由于現有的DBEF的消光比不高，仍然需要搭配吸收型偏光片使用。而金屬線柵通常采用微電子光刻結合干刻的方法制備，具有很高的消光比，是理想的反射型偏光片，通過與背光反射片相結合能夠獲得很高的增益系數。但是現有刻蝕工藝的均勻度對于大規模工業生產的良率構成一定的挑戰，同時制備流程比較復雜，特別地，刻蝕工藝在制備平面復雜圖形如三棱柱，梯形棱柱等結構方面具有先天的缺陷。
【發明內容】
[0003]本發明實施例提供一種顯示背光用金屬線柵增亮膜及其制備方法，以解決現有技術中增亮膜的制備流程復雜以及產品無法滿足背光顯示要求的技術問題。
[0004]為解決上述問題，本發明實施例提供了一種顯示背光用金屬線柵增亮膜的制備方法，所述方法包括:
[0005]在基板表面涂覆光刻膠層；
[0006]通過納米壓印工藝在所述光刻膠層上形成納米尺寸的光刻膠光柵結構，并進行固化處理；
[0007]在所述固化后的光刻膠光柵結構上形成金屬薄膜。
[0008]根據本發明一優選實施例，所述光刻膠光柵結構的截面為多個間隔設置的矩形，所述金屬薄膜通過傾斜沉積法形成于所述多個矩形的頂面以及同一側的側面上。
[0009]根據本發明一優選實施例，所述光刻膠光柵結構的截面為多個間隔設置的梯形，所述金屬薄膜通過傾斜沉積法形成于所述多個梯形的頂面以及同一側的側面上。
[0010]根據本發明一優選實施例，所述光刻膠光柵結構的截面為多個間隔設置的三角形，所述金屬薄膜通過傾斜沉積法形成于所述多個三角形同一側的側面。
[0011]根據本發明一優選實施例，所述光刻膠光柵結構的截面為多個間隔設置的矩形，所述金屬薄膜形成于所述多個矩形的頂面以及矩形間隔區域的基板上，其中，位于所述多個矩形的頂面以及矩形間隔區域基板上的金屬薄膜之間不互聯。
[0012]根據本發明一優選實施例，所述光刻膠光柵結構的尺寸周期為40-100nm，光柵寬度為 10-50nm，厚度為40-200nm。
[0013]根據本發明一優選實施例，所述光刻膠光柵結構的尺寸周期為100-300nm，光柵寬度為 100-200nm，厚度為 100-200nm。
[0014]根據本發明一優選實施例，所述光刻膠光柵結構的尺寸周期為100-200nm，光柵寬度為60-70nm，厚度為 30_50nm。
[0015]根據本發明一優選實施例，所述基板為柔性基板;所述金屬薄膜的材料為鋁或者銀;所述固化處理為光照或者加熱;所述金屬薄膜的形成方法為蒸鍍或者濺射。
[0016]為解決上述技術問題，本發明還提供一種顯示背光用金屬線柵增亮膜，所述金屬線柵增亮膜通過上述實施例中所述的方法制備而成。
[0017]相對于現有技術，本發明提供的顯示背光用金屬線柵增亮膜及其制備方法，通過卷對卷納米壓印工藝制備納米尺寸的光刻膠光柵結構，然后在固化的光刻膠光柵結構上形成不同截面形狀的金屬薄膜，具有制備流程簡單與節約材料和成本的優點，同時納米壓印的基板選擇適用于制備多種復雜圖形的金屬線柵增亮膜結構，提高工藝的通用性。另外，還可以提高TFT-LCD顯示器件的背光系統光學增益。通過結構優化實現了 P態穿透率的提升，同時保持了較高的S態反射率。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1是背光增亮結構的示意圖；
[0020]圖2是本發明顯示背光用金屬線柵增亮膜的制備方法一優選實施例的流程示意圖；
[0021 ]圖3是三種光柵圖形與壓印模具的形狀示意圖；
[0022]圖4是對應圖3中光刻膠圖形形成的金屬薄膜結構示意圖；
[0023]圖5是對應圖4中光刻膠圖形及金屬薄膜結構的FDTD模擬Tp、Rs隨波長的變化趨勢曲線圖；
[0024]圖6是第四種光刻膠圖形及金屬薄膜結構的示意圖；
[0025]圖7是光刻膠光柵結構的壓印過程示意圖；
[0026]圖8是一種雙層金屬線柵的偏振光學特性曲線圖；
[0027]圖9是一種優化的雙層金屬線柵的偏振光學特性曲線圖；
[0028]圖10是針對圖9中雙層金屬線柵的占空比優化后的偏振光學特性曲線圖；以及
[0029]圖11是針對圖9所述雙層金屬線柵的光刻膠厚度h2的優化后的偏振光學特性曲線圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖和實施例，對本發明作進一步的詳細描述。特別指出的是，以下實施例僅用于說明本發明，但不對本發明的范圍進行限定。同樣的，以下實施例僅為本發明的部分實施例而非全部實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0031]請參閱圖1，圖1是背光增亮結構的示意圖，其中，增亮膜通過與背光反射片相結合能夠獲得增益系數很高的增亮結構。
[0032]請參閱圖2，圖2是本發明顯示背光用金屬線柵增亮膜的制備方法一優選實施例的流程示意圖，該制備方法包括但不限于以下步驟。
[0033]步驟S100，在基板表面涂覆光刻膠。
[0034]在步驟SlOO中，首先，選取一柔性基板作為金屬線柵的襯底，其中柔性基板通常為聚合物或者PET等柔性材料制成，便于與現有的卷對卷設備工藝相結合，同時具有很好的透光性，能夠用于TFT-LCD顯示。另外，光刻膠應該具有較低的黏性，便于與卷對卷的壓印模具分離，并且在固化后具有很好的機械性能，具有足夠的支撐力。
[0035]步驟S110，通過納米壓印工藝在光刻膠層上形成納米尺寸的光刻膠光柵結構，并進行固化處理。
[0036]在該步驟中，優選采用卷對卷納米壓印工藝通過壓印模具在光刻膠表面制備圖形，其具有利于大規模批量生產的優點，同時具有很好的周期重復性。其中固化處理的方式通常為光照射或者熱處理等。
[0037]光刻膠光柵結構為空氣隙與光刻膠的周期性排布結構，其中光刻膠截面圖形為長方形、梯形或者三角形等，并不限于本實施例中的形狀結構，可以為多種結構形式，與上述壓印模具的形狀相關，光柵圖形與壓印模具的形狀如圖3所示。圖3中僅表示出了三種截面圖形的光刻膠光柵結構。
[0038]光柵周期(光柵結構重復一次的距離，圖中L為光柵周期，下同)與光柵寬度針對不同的光柵結構具有不同的適用范圍，如三角形或者梯形結構的光刻膠光柵周期約為100-300nm，光柵寬度(圖中標注D，下同)100_200nm，厚度(圖中標注H，下同)100_200nm ；而長方形光柵周期為40-100nm，光柵寬度為10-50nm，厚度為40-200nm，具體設計需要參照背光收集效率綜合考慮兩種偏振光的透過與反射率。
[0039]步驟S120，在固化后的光刻膠光柵結構上形成金屬薄膜。
[0040]在步驟S120中，金屬薄膜的形成方式為指向型傾斜蒸鍍或者濺射，也即光柵的基板平面與金屬的沉積方向非垂直關系，而且金屬沉積的方向具有很好的準直性(平行一致性)，如圖4所示，圖4中箭頭表示傾斜蒸鍍的指向方向。由于相鄰周期光刻膠光柵對蒸鍍金屬束流的阻擋作用，使得僅在光刻膠光柵的局部形成金屬薄膜結構，而且淀積金屬的區域與蒸鍍的傾斜角度Θ及光刻膠光柵的高度相關。針對圖3所述不同形狀的光刻膠光柵，所獲得的金屬光柵形狀如圖4(a) (b) (C)所示，圖4(a)中表示光刻膠光柵結構的截面為多個間隔設置的三角形，金屬薄膜通過傾斜沉積法形成于多個三角形同一側的側面；圖4(b)中表示光刻膠光柵結構的截面為多個間隔設置的梯形，金屬薄膜通過傾斜沉積法形成于多個梯形的頂面以及同一側的側面上；圖4(c)中表示光刻膠光柵結構的截面為多個間隔設置的矩形，金屬薄膜通過傾斜沉積法形成于多個矩形的頂面以及同一側的側面上。
[0041]優選地，金屬薄膜的厚度為lO-lOOnm，金屬薄膜的材料應該具有比較大的折射率虛部，從而使得金屬線柵具有較好的偏振選擇特性。優選的金屬薄膜的材料為Al或者Ag等。
[0042]金屬光柵與反射層結合的背光增亮膜結構如圖1所示，其中增亮膜為金屬光柵，金屬光柵的光柵面相對于背光的相對位置不做限定，可以是光柵正面或者反面面對背光源的方案，均具有很好的反射偏光特性。圖1中的反射層可以是diffuse reflector(漫反射鏡)或者金屬鏡面反射與四分之一玻片構成的(具體請參考文獻“Low Fill-Factor Wire GridPolarizers for IXD Backlighting”)，此處以后一種情形(金屬鏡面加四分之一玻片)計算整體的背光出光效率，計算公式為T = 0.5Tp*(I+RRs)，其中Tp，R，Rs分別為ρ光的穿透率，鏡面反射率與S光(當光線以非垂直角度穿透光學元件(如分光鏡)的表面時，反射和透射特性均依賴