反射式偏光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種反射式偏光器、制備該反射式偏光器的方法、光學(xué)元件和顯示裝置。本申請的反射式偏光器即使在暴露于光源或外部摩擦下時，也可以具有優(yōu)良的熱耐久性和物理耐久性。此外，根據(jù)本申請的制備反射式偏光器的方法可以在不使用昂貴設(shè)備的情況下，提供具有較大尺寸的反射式偏光器。
【專利說明】反射式偏光器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及一種反射式偏光器、制備該反射式偏光器的方法、光學(xué)元件和顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]液晶顯示器(LCD)可以包括液晶面板，以及在液晶面板上方或下方設(shè)置的偏光器，并且除所述偏光器以外，還包括多種功能性的光學(xué)元件。
[0003]IXD可以通過改變由液晶面板的像素產(chǎn)生的液晶取向來顯示圖像。由于IXD并非自發(fā)光元件，因此其通常在液晶面板的底層偏光器上帶有光源，例如背光單元(BLU)，并通過使由光源發(fā)出的光透過面板而顯示出圖像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問題
[0005]本申請旨在提供一種反射式偏光器、制備該反射式偏光器的方法、光學(xué)元件和顯示裝置。
[0006]技術(shù)方案
[0007]本申請的一方面提供一種包括樹脂層的反射式偏光器。所述反射式偏光器通過線性偏振可見光區(qū)域中的光，并對反射而非入射至該反射式偏光器的光進(jìn)行反射而使其再入射至該反射式偏光器，可以提高顯示裝置中的光利用率。下文中，將參照附圖詳細(xì)地描述所述反射式偏光器。
[0008]圖1為根據(jù)本申請的一個不例性實(shí)施方案的反射式偏光器100的橫截面不意圖，圖2為根據(jù)本申請的另一個示例性實(shí)施方案的反射式偏光器100的橫截面示意圖。如圖1和圖2中所示，所述反射式偏光器100可以包括樹脂層120。
[0009]在一個實(shí)例中，所述樹脂層120的折射率可以為1.1至2.0。
[0010]并且，在一個實(shí)例中，所述樹脂層120可以包含粘合劑樹脂，例如固化狀態(tài)的可固化樹脂。作為能夠用作所述可固化樹脂的樹脂，例如，可以使用多種室溫可固化、水分可固化、熱可固化以及光可固化的樹脂組合物，優(yōu)選為熱可固化和光可固化樹脂組合物，更優(yōu)選為光可固化樹脂組合物。本文中使用的“固化狀態(tài)”可以是指通過使樹脂組合物中包含的組分交聯(lián)或聚合而將該樹脂組合物轉(zhuǎn)化為堅(jiān)硬狀態(tài)的狀態(tài)。另外，所述“室溫可固化、水分可固化、熱可固化或光可固化的樹脂組合物”可以是指在室溫下、在適當(dāng)水分的存在下、通過施加熱或輻射電磁波(例如紫外線)能夠固化的組合物。
[0011 ] 在一個實(shí)例中，所述樹脂組合物可以包含丙烯酸類化合物、環(huán)氧化合物、聚氨酯類化合物、酚類化合物或聚酯類化合物作為主體材料。此處，“化合物”可以為單體、低聚物或聚合物化合物。
[0012]在一個實(shí)例中，作為所述樹脂組合物，可以使用具有優(yōu)異光學(xué)特性例如透明性以及優(yōu)異抗泛黃性的丙烯酸類樹脂組合物，優(yōu)選使用紫外線可固化的丙烯酸類樹脂組合物。[0013]所述紫外線可固化的丙烯酸類樹脂組合物可以包含丙烯酸酯低聚物和稀釋單體，必要時，可以使用多官能丙烯酸酯作為所述稀釋單體以確保硬度。此處，作為丙烯酸酯低聚物，可以使用聚氨酯丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯、酯類丙烯酸酯或醚類丙烯酸酯，優(yōu)選使用聚氨酯丙烯酸酯。本領(lǐng)域中已知多種用于制備紫外線可固化組合物的丙烯酸酯低聚物，在本申請中，可以對這樣的化合物合適地進(jìn)行選擇。
[0014]本領(lǐng)域中已知多種能夠用于紫外線可固化丙烯酸類樹脂組合物的制備中的稀釋單體，作為實(shí)例，可以使用多官能丙烯酸酯，但所述稀釋單體的種類并不局限于此。所述多官能丙烯酸酯可以為雙官能丙烯酸酯，例如1，4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇己二酸酯二(甲基)丙烯酸酯、羥基特戊酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二環(huán)戊基二(甲基)丙烯酸酯、己內(nèi)酯改性的二環(huán)戊基二(甲基)丙烯酸酯、環(huán)氧乙烷改性的二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酰氧基乙基異氰脲酸酯、烯丙基化環(huán)己基二(甲基)丙烯酸酯、三環(huán)癸烷二甲醇(甲基)丙烯酸酯、二羥甲基二環(huán)戊烷二(甲基)丙烯酸酯、環(huán)氧乙烷改性的六氫化鄰苯二甲酸二(甲基)丙烯酸酯、三環(huán)癸烷二甲醇(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇改性的三甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、金剛烷二(甲基)丙烯酸酯或9，9-雙[4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)苯基]氟；三官能丙烯酸酯，例如三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、雙季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、丙酸改性的雙季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、環(huán)氧丙烷改性的三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三官能聚氨酯(甲基)丙烯酸酯或三(甲基)丙烯酰氧基乙基異氰脲酸酯；四官能丙烯酸酯，例如雙甘油四(甲基)丙烯酸酯或季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯；五官能丙烯酸酯，例如丙酸改性的雙季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯；或六官能丙烯酸酯，例如雙季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己內(nèi)酯改性的雙季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯或聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(例如異氰酸酯單體與三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯的反應(yīng)產(chǎn)物、由Kyoeisha生產(chǎn)的UA-306I或UA-306T)，并且，為了確保所述樹脂層120的硬度，使用四官能或更高官能的丙烯酸酯，優(yōu)選使用六官能或更高官能的丙烯酸酯，但本申請并不局限于此。
[0015]對于制備所述紫外線可固化的丙烯酸類樹脂組合物所選擇組分的種類和混合比例沒有特別限制，并且可以鑒于樹脂層120所需的硬度和其它物理性質(zhì)來進(jìn)行控制。
[0016]另外，必要時，所述樹脂組合物中可以適當(dāng)包含添加劑，例如聚合引發(fā)劑、紫外線阻隔或吸收劑、防放電劑(discharge preventing agent)或分散劑。
[0017]在一個實(shí)例中，如圖1中所示，所述反射式偏光器100的樹脂層120可以具有凹入部分121和凸出部分122，它們在該樹脂層120上形成柵條(grid)。此處，所述凸出部分122可以包含粒子130和上述可固化樹脂。例如，所述粒子130可以自組裝，在固化狀態(tài)的可固化樹脂中含有預(yù)定的孔，并分散在凸出部分122中。本文中使用的術(shù)語“柵條”是指在平坦表面上含有至少兩個以一定的間隔隔開的凹槽的壓花(embossing)結(jié)構(gòu)，以使具有多個凹入部分121和凸出部分122的條形圖案相互平行地排列。另外，本文中使用的術(shù)語“自組裝”是指通過如下過程顯示出新的物理性質(zhì)的現(xiàn)象:由于粒子分子間的相互作用(例如范德華力、毛細(xì)力、J1-Ji相互作用、氫鍵等吸引力)使分子主動積聚形成超分子，即在不對粒子施加比能的情況下的分子聚集體；以及形成其中呈現(xiàn)有分子尺寸以上的排列區(qū)域(結(jié)構(gòu)單元)的結(jié)構(gòu)，例如納米結(jié)構(gòu)。此處，所述納米結(jié)構(gòu)為納米尺寸的結(jié)構(gòu)，例如納米線(nanowire)結(jié)構(gòu)、納米帶(nanoribbon)結(jié)構(gòu)或納米帶(nanobelt)結(jié)構(gòu)。如上所述，當(dāng)凸出部分122中包含自組裝粒子130時，該凸出部分122具有因相互作用而使粒子130被固定住的納米結(jié)構(gòu)，從而使得反射式偏光器100即使在暴露于光源和外部摩擦下時，也可以具有優(yōu)異的熱耐久性和物理耐久性。
[0018]此處，所述凸出部分122的由等式I表示的孔隙率可以為，例如，5至50 %、10至30%或 20 至 50%。
[0019][等式I]
[0020]孔隙率(P)= (V1-V2)A1XlOO
[0021]在等式I中，V1表不該凸出部分122的總體積，V2為該凸出部分122的由所述粒子130占據(jù)的體積。
[0022]本文中使用的術(shù)語“孔隙率”是指樹脂層120的凸出部分122中沒有被粒子130占據(jù)的部分(下文中，稱作孔)的體積比。即，當(dāng)樹脂層120的凸出部分122中的所述孔減少時，粒子130的體積比增大。在這種情況下，由于所述孔而造成的光學(xué)特性損失隨孔隙率的減小而相對下降。當(dāng)孔隙率小于5%時，難以在工藝中實(shí)現(xiàn)；而當(dāng)孔隙率大于50%時，存在過多的孔，從而導(dǎo)致光學(xué)特性的損失提高。在一個實(shí)例中，當(dāng)所述粒子130全部為球形并具有相同的尺寸時，該粒子130在凸出部分122中的孔隙率可以為，例如，26至48%或28至30%。
[0023]在一個實(shí)例中，所述樹脂層120的凸出部分122中包含的粒子130的直徑可以為2至IOOnm,例如10至80、30至90或20至50nm。當(dāng)粒子130的直徑小于2nm或大于IOOnm時，該粒子130不僅存在于樹脂層120的凸出部分122中，而且可能貼附在樹脂層120的整個表面上。
[0024]對于所述粒子130沒有特別限制，只要該粒子130在可見光區(qū)域中的吸收性較低即可，并且可以為，例如，金屬粒子如銀(Ag)粒子、銅(Cu)粒子、鉻(Cr)粒子、鉬(Pt)粒子、金(Au)粒子、鎳(Ni)粒子、IE (Pd)粒子、鶴(W)粒子、銥(Ir)粒子、鑰(Mo)粒子、鐵(Fe)粒子、鈦(Ti)粒子、鉻(Cr)粒子、鈷(Co)粒子或鋁(Al)粒子，或者它們的合金，在一個實(shí)例中，采用鉬、金、銀和鋁或其合金，優(yōu)選為銀或鋁粒子，但本申請并不局限于此。所述粒子130可以具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和光學(xué)性能(例如，鋁粒子對于可見光區(qū)域中的光吸收得極少)，并且可以具有非常優(yōu)異的偏光度和反射特性。
[0025]所述粒子130可以形成為球體、角錐體(四面體)、立方體(六面體)或接近球形的多面體形狀?；蛘?，該粒子130可以形成為圓盤形、橢圓形或棒狀，但本申請并不特別局限于此。
[0026]另外，在一個實(shí)例中，如圖3和圖4中所示，所述粒子130可以具有核-殼結(jié)構(gòu)。例如，該粒子130可以包括核131和殼132，所述核131包含金屬或金屬合金，所述殼132存在于所述核131的外部，并包含有機(jī)化合物、金屬氧化物或與該核131的金屬或金屬合金不同的金屬或金屬合金。如上所述，當(dāng)粒子130具有核-殼結(jié)構(gòu)時，可以對該粒子的殼132部分中的表面特性進(jìn)行控制，使得這些粒子之間不發(fā)生附聚或凝聚。
[0027]在一個實(shí)例中，所述有機(jī)化合物可以是連接至所述核131外部的配體或聚合物化合物。
[0028]此處，所述配體可以為但不限于選自油酸、硬脂酸、棕櫚酸、2-十六酮、1-辛醇、SpanSO、十二醛、1，2-環(huán)氧十二烷、1，2-環(huán)氧己烷、月桂酸二十烷醇酯、十八胺、硅烷、烷硫醇(alkanethiol) (HS (CH2)nX, X = CH3> -OH、-C00H)、二烷基二硫醚(X(CH2)111S-S(CH2)nX)和二烷基硫醚(X(CH2)mS(CH2)nX)中的至少一種，優(yōu)選為油酸和硬脂酸。
[0029]所述聚合物化合物可以為但不限于選自含氟聚合物、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、聚丙烯酸、聚硫化物、聚環(huán)氧乙烷和包含至少一種官能團(tuán)的嵌段共聚物和硝化纖維中的至少一種，優(yōu)選為聚乙二醇。
[0030]如圖1中所示，所述反射式偏光器100的樹脂層120可以具有柵條結(jié)構(gòu)，所述柵條結(jié)構(gòu)包括具有凹入部分121和凸出部分122的壓花，并且在該柵條結(jié)構(gòu)中，凸出部分122的間距(pitch)可以為 30 至 300nm，例如 50 至 200、30 至 150、130至 300或100至18011111。當(dāng)凸出部分122的間距在上述范圍內(nèi)時，所制備的反射式偏光器100可以具有對于可見光和紫外光波段優(yōu)異的偏振消光比(polarization extinction ratio)和透射率。本文中使用的術(shù)語“偏振消光比”是指在特定波長下，對于P偏光的透射率與對于S偏光的透射率的比率。當(dāng)偏振消光比增大時，偏光分離元件具有優(yōu)異的偏光分離能力。此處，“S偏光”是指在入射至反射式偏光器100的光中，電磁場矢量平行于柵條的部分；而“卩偏光”是指入射光中電磁場矢量垂直于柵條的部分。另外，“間距(P)”是指將凹入部分121的寬度(W)與凸出部分122的寬度相加而得到的距離。
[0031]另外，在上述結(jié)構(gòu)中，凸出部分122的寬度(W)與凸出部分122的間距(P)的比率(ff/Ρ)可以為0.15至0.8，例如，圖案間距可以為0.35至0.65,0.15至0.5或0.5至0.8。當(dāng)凸出部分122的寬度(W)與凸出部分122的間距(P)的比率(W/P)在上述范圍內(nèi)時，所制備的反射式偏光器100可以具有對于可見光和紫外光波段優(yōu)異的偏光分離能力。
[0032]所述凸出部分122的高度⑶與該凸出部分122的間距⑵的比率(Η/P)可以為0.5至2，例如0.8至1.2、1.0至1.8或1.3至1.5。當(dāng)凸出部分122的高度(H)與凸出部分122的間距(P)的比率(Η/P)小于0.50時，S偏光的透射率相對增加，從而造成偏振消光比下降；而當(dāng)凸出部分122的高度⑶與凸出部分122的間距⑵的比率(Η/P)大于2時，P偏光的透射率相對降低，由此造成偏振消光比下降。另外，本文中使用的術(shù)語“高度”是指所述凸出部分122的高度(H)。
[0033]在一個實(shí)例中，所述壓花的凹入部分121中可以含有介電材料。示例性的介電材料對于400至SOOnm波長的光的折射率可以為1.1至2.0。所述介電材料可以為選自二氧化鈦、二氧化鋪、氧化錯、氧化招、氧化釔、氧化娃、四氮化三娃和氮化招中一種或至少兩種的絡(luò)合物，或者可以為空氣，但對于本申請沒有特別限制，只要該介電材料的折射率在上述范圍內(nèi)即可。在一個實(shí)例中，當(dāng)介電材料為空氣時，壓花的凹入部分121可以是基本空白的空間，而如下文所將要描述的，當(dāng)在所述壓花上還包括保護(hù)層時，該保護(hù)層可以包含介電材料。
[0034]在一個實(shí)例中，所述反射式偏光器100還可以包括基板110。所述基板110用于支撐樹脂層120，對用于基板110的材料沒有限制，只要該材料對于固化后形成樹脂層120的可固化樹脂保持壓敏粘合性即可。例如，可以使用硬性基板如石英或玻璃基板，或軟性基板如聚合物基板，具體而言，可以使用由諸如石英、玻璃、聚乙烯醇、聚碳酸酯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚酯砜(PES)、聚醚醚酮或聚二甲基硅氧烷(PDMS)的材料所形成的基板。所述基板110對于400至800nm波長的光的透射率可以為例如85或90%以上。
[0035]如圖2中所示，所述反射式偏光器100也可以包括保護(hù)層140，該保護(hù)層140在所述凸出部分122上形成以保護(hù)樹脂層120。對于所述保護(hù)層140沒有特別限制，只要其由顯示出透光性質(zhì)且不改變透射光的偏光性的材料形成即可。例如，所述材料可以為可固化樹脂組合物，優(yōu)選為上述紫外線可固化樹脂組合物。例如，所述紫外線可固化樹脂可以為但不限于，通過向丙烯酸酯類低聚物，例如環(huán)氧丙烯酸酯類、聚酯丙烯酸酯類、聚氨酯丙烯酸酯類、聚丁二烯丙烯酸酯類、硅丙烯酸酯類或烷基丙烯酸酯類低聚物中加入聚合引發(fā)劑而光聚合的樹脂。此外，如上所述，所述保護(hù)層140可以包含介電材料。
[0036]在一個實(shí)例中，所述保護(hù)層140的折射率可以為1.1至2.0。
[0037]本發(fā)明的另一方面提供一種制備所述反射式偏光器的方法。圖5為示出了示例性的制備該反射式偏光器的方法的示意圖。
[0038]如圖5中所示，示例性的制備所述反射式偏光器的方法可以包括:在具有凹入部分221和凸出部分222的樹脂圖案層220的所述凹入部分221中，裝填粒子230 ;和在裝填有所述粒子230的樹脂圖案層220上，涂布可固化樹脂組合物240。當(dāng)通過以上方法制備反射式偏光器時，粒子230為自組裝，并且具有粒子230通過其與所制備的反射式偏光器的凸出部分之間的相互作用而被固定在該凸出部分上的結(jié)構(gòu)，由此，可以制備出具有優(yōu)異偏光分離能力和優(yōu)異耐久性的反射式偏光器。另外，在本申請中，由于采用了首先將粒子230裝填在形成于第一基板上的樹脂圖案層220的凹入部分221中(而非直接在基板上形成圖案)而具有壓花圖案，并將裝填后的基板轉(zhuǎn)移至第二基板250的方法，因此可以使粒子230以壓花圖案的方式排列在第二基板250上，從而可以在工藝中對通過粒子230的自組裝形成的柵條圖案自由地進(jìn)行控制。
[0039]如圖5中所示，可以在涂布有粒子230的第一基板上形成具有壓花形狀的樹脂圖案層220，所述壓花形狀可以具有凹入部分221和凸出部分222。此處，對于所述第一基板沒有特別限制，只要該第一基板為具有透明性的基底即可，并且該基板可以為玻璃、石英或聚合物基板。此處，所述聚合物基板可以，例如，由諸如聚乙烯醇、聚碳酸酯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚酯砜(PES)、聚醚醚酮或聚二甲基硅氧烷(PDMS)的樹脂來形成。
[0040]此處，在所述第一基板上形成的壓花的樹脂圖案層220可以通過如下方法形成:在第一基板上涂布上述紫外線可固化樹脂組合物，形成紫外線可固化樹脂層；以及在該紫外線可固化樹脂層上形成反射式偏光器上所要形成圖案的相反圖像，形成樹脂圖案層220。
[0041]此處，可以采用本領(lǐng)域中已知的涂布方法，例如旋涂法或縫涂法作為涂布所述紫外線可固化樹脂組合物的方法，但本申請并不局限于此。另外，作為使所述紫外線可固化樹脂層形成圖案的方法，可以采用多種本領(lǐng)域中已知的圖案形成方法，例如光學(xué)干涉光刻法、電子束光刻法或EUV光刻法，以及X射線光刻法，但本申請并不局限于此。
[0042]在上述示例性的制備方法中，如圖5中所示，可以將粒子230涂布在具有樹脂圖案層220的第一基板210上，并裝填在樹脂圖案層220的凹入部分221中，作為將該粒子230以壓花圖案的方式轉(zhuǎn)移至第二基板250上的預(yù)加工。
[0043]作為在凹入部分221中填充粒子230的方法，例如，可以通過本領(lǐng)域中熟知的涂布方法，例如旋涂法、棒涂法、浸涂法、滴液法、絲網(wǎng)印刷法、噴墨印刷法、縫涂法或噴霧法將所述粒子填充在所述樹脂圖案層220的凹入部分221中，但本申請并不特別局限于此。另外，為了使粒子230僅填充在樹脂圖案層220的凹入部分221中，可以對樹脂圖案層220表面與粒子230溶液之間的潤濕性，或粒子230溶液的溶劑揮發(fā)性進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂啤?br> [0044]在一個實(shí)例中，在將所述粒子230裝填到樹脂圖案層220的凹入部分221中之前，可以對該粒子230的表面特性進(jìn)行控制。例如，可以通過如下方法使粒子230形成具有核-殼結(jié)構(gòu):(I)在粒子230的表面上引入配體；(2)用聚合物處理粒子230的表面；或(3)在粒子230的表面上通過緩慢氧化形成厚度為IOnm以下的金屬氧化物層，或形成不同于該粒子230的金屬層。另外，需要時，可以采用上述控制表面特性的方法(方法(I)至(3))中的至少兩種來控制粒子230的表面特性。如上所述，通過控制粒子230的表面特性，可以將該粒子230的附聚或凝聚降低至最低限度。
[0045]上述示例性的制備方法還可以包括:在樹脂圖案層220的凹入部分221中裝填粒子230后，進(jìn)行蝕刻過程，去除裝填在除該樹脂圖案層220的凹入部分221以外的任何位置處的粒子230。然而，當(dāng)將粒子230的平均粒徑控制在2至IOOnm時，可以不包括此額外的蝕刻過程，在這種情況下，所述方法的經(jīng)濟(jì)可行性可以得到增強(qiáng)。
[0046]在一個實(shí)例中，在將所述粒子230裝填到樹脂圖案層220的凹入部分221中并形成可固化樹脂層之前，還可以對該裝填粒子230進(jìn)行增塑作用。此處，可以根據(jù)所使用粒子230的種類和尺寸來合適地控制燒灼(burning)的條件，例如燒灼溫度和時間，通常而言，所述燒灼可以在不損壞基板結(jié)構(gòu)的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。當(dāng)進(jìn)一步進(jìn)行上述的燒灼操作時，使得裝填粒子230間的溶劑或有機(jī)物質(zhì)被去除并使粒子230熔融，從而提高了裝填程度和粒子230的反射度。
[0047]如圖5中所示，當(dāng)在所述樹脂圖案層220的凹入部分221中裝填粒子230時，可以在該裝填有粒子230的樹脂圖案層220上形成可固化樹脂層240。例如，所述可固化樹脂層240可以通過在裝填有粒子230的樹脂圖案層220上涂布上述可固化樹脂來形成，涂布的方法可以根據(jù)可固化樹脂的種類，從本領(lǐng)域中已知的多種涂布方法，例如旋涂法和縫涂法等中合適地進(jìn)行選擇。
[0048]如上所述，可以使用光可固化樹脂組合物或熱可固化樹脂組合物作為所述可固化樹脂，對于該可固化樹脂組合物沒有特別限制，只要其具有透光性質(zhì)并且不改變透射光的偏光性質(zhì)即可。
[0049]此處，所述可固化樹脂層240的厚度可以為，例如，IOOnm至3mm、IOOnm至Imm或IOOnm至5 μ m。當(dāng)可固化樹脂層240的厚度小于IOOnm時,難以穩(wěn)定地轉(zhuǎn)移圖案；而當(dāng)可固化樹脂層240的厚度大于3mm時，使得可固化樹脂層240中的光折射和光吸收提高，光程變長，從而顯著降低反射式偏光器中要實(shí)現(xiàn)的光學(xué)特性。在上述厚度范圍內(nèi)，樹脂圖案層220中形成的壓花圖案即使在厚度較小的情況下，也可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的轉(zhuǎn)移。
[0050]當(dāng)將所述可固化樹脂組合物240涂布在如上所述裝填有粒子230的樹脂圖案層220上時，由于該可固化樹脂組合物240在固化前具有優(yōu)異的流動性，因此在第一基板210上的樹脂圖案層220的整個表面上涂布的一部分可固化樹脂組合物240填充自組裝粒子230的孔，然后固化，從而將由自組裝粒子形成的結(jié)構(gòu)牢固地固定住。
[0051]在一個實(shí)例中，當(dāng)形成所述可固化樹脂層240時，在對該可固化樹脂層240進(jìn)行固化前，可以在涂布的可固化樹脂上疊置第二基板250。對于所述第二基板250沒有特別限制，只要該基板是由可固化樹脂固化后能夠?qū)Φ诙?50具有粘合性的材料形成即可，例如，該第二基板250可以為硬性基板如玻璃基板，或軟性基板如聚合物基板。
[0052]在一個實(shí)例中，可以將所述可固化樹脂層240和所述第二基板250依次疊置在裝填有粒子230的樹脂圖案層220上，然后可以將可固化樹脂固化。所述可固化樹脂可以根據(jù)其種類，采用本領(lǐng)域中已知的固化方法例如紫外線輻射法來進(jìn)行固化，但本申請并不局限于此。
[0053]如圖5中所示，在本申請的制備方法中，可以對所述第一基板210與所述樹脂圖案層220之間的剝離強(qiáng)度或所述可固化樹脂組合物240與該樹脂圖案層220之間的剝離強(qiáng)度進(jìn)行控制，由此來選擇分離層。
[0054]例如，如圖5(e_2)中所示，可以在對所述可固化樹脂進(jìn)行固化后，將固化的可固化樹脂組合物240與樹脂圖案層220分離，從而制得形成圖1中所示類型的反射式偏光器。
[0055]另外，根據(jù)本申請的另一個實(shí)施方案，在上述制備方法中，可以在依次形成可固化樹脂層240和第二基板250后對可固化樹脂進(jìn)行固化，并可以將樹脂圖案層220與第一基板210分離，從而制得形成圖2中所示類型的反射式偏光器。在這種情況下，由于所述樹脂圖案層220用作包含粒子230的圖案層的保護(hù)層，因此可以使該包含粒子230的圖案層的耐久性得到增強(qiáng)，并且可以防止氧化。另外，在所述反射式偏光器的制備中，不需要形成單獨(dú)保護(hù)層以增強(qiáng)反射式偏光器的耐久性并防止氧化的工藝，因此可以使成本和工藝效率得到改善。
[0056]此處，對于所述第一基板210與樹脂圖案層220之間的剝離強(qiáng)度或所述可固化樹脂組合物240與樹脂圖案層220之間的剝離強(qiáng)度，可以通過例如調(diào)節(jié)該樹脂圖案層220的凹入部分221中裝填的粒子230的孔隙率來進(jìn)行控制。例如，可以將粒子230的孔隙率控制在35%或大于35%、35至50%或40至45%。當(dāng)將粒子230的孔隙率控制在35%或大于35%時，在包含粒子230的圖案層中所包含的可固化樹脂的量增加，且對于樹脂圖案層220的粘合性提高，因此可以僅去除第一基板210。在一個實(shí)例中，作為控制粒子230的孔隙率的方法，例如，在將粒子230涂布在樹脂圖案層220的凹入部分221中時，可以對其進(jìn)行控制以使包含粒子230的涂布溶液中包含少量的該粒子230。
[0057]根據(jù)本申請的制備反射式偏光器的方法，不需要諸如干法蝕刻工藝或沉積工藝的復(fù)雜工藝，并且可以容易地制備大尺寸的反射式偏光器。另外，根據(jù)該制備反射式偏光器的方法，可以利用所述粒子230的自組裝，在沒有隔離物的情況下容易地形成具有精細(xì)線寬的壓花圖案，而且還可以將壓花圖案形成在撓性基板或化學(xué)敏感性聚合物基板上。
[0058]本申請的又一方面提供一種光學(xué)元件。所述光學(xué)元件可以包括:基底；和在所述基底的一個表面上形成的前述反射式偏光器。在一個實(shí)例中，所述光學(xué)元件可以用作，例如，改善顯示裝置的亮度的增亮膜。
[0059]此處，對于所述基底沒有特別限制，只要該基底為具有較高的光透射率而不具有光學(xué)各向異性的膜即可。所述基底的透射率可以為例如85或90%以上。例如，當(dāng)基底具有光學(xué)各向異性時，可能由于雙折射而使顯示裝置的亮度下降。
[0060]本申請的再一方面提供一種包括反射式偏光器320的顯示裝置300，例如液晶顯示器(下文中，稱作LCD)。示例性的裝置300可以包括前述反射式偏光器320。
[0061]所述反射式偏光器320可以用于,例如，由光源310發(fā)出的光產(chǎn)生線性偏振光?？梢詫⑺龇瓷涫狡馄?20放置在例如裝置中的顯示面板330與光源310之間，使得由光源310發(fā)出的光入射到該偏光器上，并通過該偏光器發(fā)射至顯示面板330。
[0062]可以使用任何一種能夠由光源310發(fā)出的光產(chǎn)生線性偏振光的偏光器作為所述偏光器320而沒有特別限制。這樣的偏光器320可以是以布魯斯特角(Brewster’s angle)設(shè)置的玻璃板或線柵式偏光器(wire grid polarizer)。
[0063]圖6為顯示裝置300的示意圖。如圖6中所示，在一個實(shí)例中，IXD還可以包括顯示面板330，以及設(shè)置在所述顯示液晶面板至少一側(cè)以照明該顯示面板的光源310，并且如上所述，反射式偏光器320可以設(shè)置在上述顯示面板與光源之間。另外，在這種情況下，可以將所述反射式偏光器的形成柵條的表面設(shè)置為朝向光源。
[0064]另外，如圖6中所示，所述IXD還可以包括存在于所述顯示面板330與所述反射式偏光器320之間的吸收型偏光器340。
[0065]在一個實(shí)例中，所述吸收型偏光器340的光吸收軸可以設(shè)置為平行于所述反射式偏光器320的柵條。在這種結(jié)構(gòu)中，反射式偏光器320可以透射由光源310發(fā)出的一部分光(P偏光)，并將所透射的光傳輸至吸收型偏光器340，而將其余的光(S偏光)反射向光源310。反射至光源310的光可以被再入射至反射板，在再反射操作中轉(zhuǎn)換為不含偏光部分的光，然后再入射至反射式偏光器320。因此，由于吸收型偏光器340僅透射P偏光，所以可以將因吸收S偏光而造成的光學(xué)損失減少至最低限度。按照上述過程重復(fù)進(jìn)行，可以使裝置300的亮度特性得到增強(qiáng)。
[0066]對于所述LCD的部件和結(jié)構(gòu)沒有特別限制，只要該LCD包括前述反射式偏光器320即可，本領(lǐng)域中所公開的全部記載皆可合適地施用于該LED。
[0067]有益效果
[0068]本申請的反射式偏光器即使在暴露于光源和外部摩擦下時，也可以提供優(yōu)異的熱耐久性和物理耐久性。另外，根據(jù)本申請的制備方法，可以在不使用昂貴設(shè)備的情況下制備大尺寸的反射式偏光器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0069]圖1為根據(jù)本申請的一個不例性實(shí)施方案的反射式偏光器的橫截面視圖；
[0070]圖2為根據(jù)本申請的另一個示例性實(shí)施方案的反射式偏光器的示意圖；
[0071]圖3和4為根據(jù)本申請的示例性粒子類型的示意圖；
[0072]圖5為依次示出根據(jù)本申請的示例性實(shí)施方案的制備反射式偏光器的方法的示意圖；
[0073]圖6為根據(jù)本申請的示例性實(shí)施方案的示例性顯示裝置的示意圖；
[0074]圖7至9為根據(jù)實(shí)施例1和2以及比較例制備的示例性反射式偏光器的SEM圖像；
[0075]圖10為根據(jù)實(shí)施例1和比較例制備的反射式偏光器的偏光特性比較的曲線圖。
[0076]<附圖標(biāo)記說明>
[0077]100, 320:反射式偏光器
[0078]110:基板
[0079]120:樹脂層[0080]121，221:凹入部分
[0081]122，222:凸出部分
[0082]130, 230:粒子
[0083]131:核；132:殼
[0084]140:保護(hù)層
[0085]210:第一基板
[0086]220:樹脂圖案層
[0087]240:可固化樹脂層
[0088]250:第二基板
[0089]300:顯示裝置
[0090]310:光源
[0091]330:顯示面板
[0092]340:吸收型偏光器
【具體實(shí)施方式】
[0093]以下，將參照實(shí)施例和比較例，更加詳細(xì)地描述本申請，但本申請的反射式偏光器的范圍并不局限于下面的實(shí)施例。
[0094]分散有納米尺寸粒子的涂布溶液的制備
[0095]制備例I
[0096]將平均粒徑為50nm的銀納米粒子以3wt %的含量溶解在溶劑乙醇中，并加入
0.05wt%含量的涂布增強(qiáng)劑(coating enhancer)Glide410,由此制備分散有銀納米粒子的涂布溶液。
[0097]制備例2
[0098]除了將所述銀納米粒子以lwt%的含量溶解在溶劑中以外，采用與制備例I中所述的相同方法，制備分散有銀納米粒子的涂布溶液。
[0099]反射式偏光器的制備
[0100]實(shí)施例1
[0101]將光致抗蝕劑涂布在玻璃基板上，使用Nd-YAG四次諧波激光(4thharmonic laser)(266nm),通過干涉光刻法形成間距為150nm的形成柵條的光致抗蝕劑圖案。在形成光致抗蝕劑圖案后，使用氬氣，通過干法蝕刻工藝使部分玻璃基板暴露出來。接下來，使用以10:1的比率混合CHF3和O2而制備的混合氣體對該玻璃基板的暴露部分進(jìn)行蝕刻，由此制備具有與所述光致抗蝕劑圖案相同間距的形成柵條的玻璃基板。通過以500rpm進(jìn)行旋轉(zhuǎn)涂布30秒，在所制備的玻璃基板的柵條上涂布紫外線可固化的聚氨酯丙烯酸酯樹脂組合物。其后，將第一基板即聚碳酸酯基板(折射率:1.58)層合在該聚氨酯丙烯酸酯樹脂組合物上，并用紫外線照射90秒，然后將玻璃基板分離，并再次用紫外線輻射90秒，由此制備具有聚氨酯丙烯酸酯樹脂圖案層(該圖案層含有與所述玻璃基板相同的柵條)的聚碳酸酯基板。其后，使用旋涂機(jī)，以IOOOrpm對制備例中制備的涂布溶液進(jìn)行旋轉(zhuǎn)涂布45秒，從而將納米粒子裝填在所述樹脂圖案層的柵條的凹入部分中，進(jìn)行涂布后，在75°C下將溶劑徹底干燥5分鐘，使納米粒子得到涂布。重復(fù)前述過程，采用旋涂法，在上述經(jīng)干燥的基板上再次以500rpm涂布紫外線可固化的聚氨酯丙烯酸酯樹脂組合物30秒，并將第二基板即新的聚碳酸酯基板層合在該聚氨酯丙烯酸酯組合物上，通過輻射紫外線進(jìn)行固化。其后，將所述樹脂圖案層和經(jīng)固化的聚氨酯丙烯酸酯樹脂組合物彼此分離，由此制備間距為150nm且凸出部分裝填有銀納米粒子的反射式偏光器(如圖7中所示)。
[0102]實(shí)施例2
[0103]采用與實(shí)施例1中所述的相同方法，制備間距為150nm且凸出部分裝填有銀納米粒子的反射式偏光器(如圖8中所示)，不同之處在于，將制備例2中制備的涂布溶液涂布在樹脂圖案層上，從而將納米粒子裝填在該樹脂圖案層的柵條的凹入部分中并干燥；在經(jīng)干燥的基板上涂布紫外線可固化的聚氨酯丙烯酸酯樹脂組合物，并在進(jìn)行紫外線固化后，將所述樹脂圖案層與第一基板即聚碳酸酯基板分離。此處，在所述第一基板的表面上涂布乙醇并干燥以使乙醇滲入聚碳酸酯的微孔中，由此將上述樹脂圖案層與第一基板之間的剝離強(qiáng)度控制在較弱的程度。
[0104]比較例
[0105]采用與實(shí)施例1中所述的相同方法，在第一基板即聚碳酸酯基板上形成間距為150nm的聚氣酷丙稀酸酷樹脂圖案層,通過以IOOOrpm對制備例I中制備的涂布溶液進(jìn)打旋轉(zhuǎn)涂布45秒，將納米粒子裝填在所述樹脂圖案層的柵條的凹入部分中，進(jìn)行涂布后，在75°C下將溶劑徹底干燥5分鐘，使納米粒子得到涂布，由此制備銀納米粒子裝填在樹脂圖案層的凹入部分中的反射式偏光器(如圖9中所示)。
[0106]實(shí)驗(yàn)例
[0107]通過下面的方法，對實(shí)施例1和2以及比較例中制備的反射式偏光器的物理性質(zhì)進(jìn)行評估:
[0108]透射率根據(jù)偏光的測量
[0109]將由Moxtek制造的石英偏光器(偏光度:0.99以上)放置在紫外-可見分光光度計(jì)上，并指定透射率以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，然后，采用將實(shí)施例1和比較例的反射式偏光器平行或垂直于該石英偏光器放置的測量透射率的方法，對所述實(shí)施例1和比較例的反射式偏光器根據(jù)偏光的透射率進(jìn)行測量。測量結(jié)果示于圖10中。
[0110]如圖10中所示，與僅通過旋涂法只將銀納米粒子裝填樹脂圖案層的凹入部分的比較例相比，實(shí)施例中制備的具有在凸出部分中包含銀納米粒子的柵條結(jié)構(gòu)的反射式偏光器具有優(yōu)異的偏光特性。也就是說，不同于實(shí)施例，在比較例的僅由聚氨酯丙烯酸酯樹脂形成的樹脂層中部分地產(chǎn)生了因光吸收而導(dǎo)致的光學(xué)損失。另外，實(shí)施例中的反射式偏光器的凹入部分以空氣(折射率:1)裝填，而在比較例中則由折射率比空氣更高的樹脂材料形成，由此使得反射式偏光器的柵條中的間距間隔相對增大，并造成反射式偏光器在相同波長下的偏光度下降。
[0111]上述實(shí)施例的偏光分離元件僅是作為實(shí)例而提出，通過改變納米粒子的裝填程度或種類，可以制備出偏光度增大的反射式偏光器。
【權(quán)利要求】
1.一種反射式偏光器，包括: 樹脂層；和 凸出部分，所述凸出部分包含平均粒徑為2nm至IOOnm的粒子，并且該凸出部分在所述樹脂層上形成柵條。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏光器，其中，所述樹脂層包含折射率為1.1至2.0的樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏光器，其中，所述樹脂層中包含的樹脂也存在于所述凸出部分中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏光器，其中，所述凸出部分的由等式I表示的孔隙率為5至50%: [等式I]
孔隙率(P) = (V1-V2)A1Xioo 其中，V1表不該凸出部分的總體積，V2表不該凸出部分中由所述粒子占據(jù)的體積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏光器，其中，所述粒子為銀粒子、銅粒子、鉻粒子、鉬粒子、金粒子、鎳粒子、鈀粒子、鎢粒子、銥粒子、鑰粒子、鐵粒子、鈦粒子、鉻粒子、鈷粒子或鋁粒子，或者它們中至少兩種粒子的合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏光器，其中，所述粒子為分別包括核和殼的核-殼粒子，所述核包含金屬或金屬合金，所述殼存在于所述核的外部，并包含有機(jī)化合物、金屬氧化物或與該核的金屬或金屬合金不同的金屬或金屬合金。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏光器，其中，所述凸出部分的間距為50nm至200nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的偏光器，其中，所述凸出部分的寬度(W)與該凸出部分的間距(P)的比率(W/P)為 0.15 至 0.8。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的偏光器，其中，所述凸出部分的高度(H)與該凸出部分的間距(P)的比率(Η/P)為0.5至2。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏光器，還包括基板，其中，所述樹脂層存在于該基板上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏光器，還包括存在于所述凸出部分上的保護(hù)層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的偏光器，其中，所述保護(hù)層的折射率為1.1至2.0。
13.—種制備反射式偏光器的方法,包括: 在包括凹入部分和凸出部分的樹脂圖案層的所述凹入部分中，裝填平均粒徑為2nm至IOOnm的粒子；和 在所述凹入部分中裝填有所述粒子的樹脂圖案層上，涂布可固化樹脂組合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述樹脂圖案層通過在基板上形成樹脂層，并采用光學(xué)干涉光刻法、電子束光刻法、或EUV光刻法、X射線光刻法或納米壓印使該樹脂層圖案化而形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述粒子的裝填通過采用旋涂法、棒涂法、浸涂法、滴液法、絲網(wǎng)印刷法、噴墨印刷法、縫涂法或噴霧法涂布該粒子來進(jìn)行。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括:在裝填所述粒子后，燒灼所裝填的粒子。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括: 固化所述可固化樹脂組合物；和 將所述粒子和固化的可固化樹脂組合物與所述樹脂圖案層分離。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括: 固化所述可固化樹脂組合物；和 將在基板上形成的樹脂圖案層與該基板分離。
19.一種光學(xué)元件，包括: 基底；和 權(quán)利要求1所述的反射式偏光器，該反射式偏光器在所述基底的至少一個表面上形成。
20.—種顯示裝置，包括: 顯示面板； 照明所述顯示面板的光源；和 權(quán)利要求1所述的反射式偏光器，該反射式偏光器設(shè)置在所述顯示面板與所述光源之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的顯示裝置，還包括存在于所述顯示面板與所述反射式偏光器之間的吸收型偏光器，其中，該吸收型偏光器的光吸收軸設(shè)置為平行于所述反射式偏光器的柵條。
【文檔編號】G02F1/13357GK103998956SQ201280062257
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月15日
【發(fā)明者】鄭鎮(zhèn)美, 金在鎮(zhèn), 李鐘炳, 辛富建 申請人:Lg化學(xué)株式會社