偏振分光复用薄膜制作方法及应用其的复用型背光源技术

本发明专利技术提供一种偏振分光复用薄膜制作方法及应用其的复用型背光源。所述偏振分光复用薄膜可以采用热压印技术制备，具体步骤是：首先采用硬质毛坯制备压模，再对聚合物基片进行压印成型，固化后，分离压模与压印成型得到直角棱镜阵列薄膜层图案，然后在聚合物棱镜的斜面上蒸镀一层分光膜，再嵌合另一压印预制的相同薄膜层图案，最后以每间隔一个直角边长在棱镜出光侧贴合上半波片。所述复用型背光源包含彩膜滤光片，偏振分光复用薄膜和直下式点阵LED背光源本发明专利技术实现了背光源的出射光偏振复用，与彩膜滤光片子像素对准使用可提升光能利用率，保证显示照明效果的同时使器件结构薄型化，可进一步推广于其他直下式光源的显示领域。

Manufacturing method of polarized light multiplex film and its multiplexed backlight used

The invention provides a method for manufacturing polarized light multiplex film and a multiplexed backlight used in the same. The polarization spectroscopic multiplexing film can be prepared by hot embossing technique. The specific steps are as follows: firstly, the die is prepared by hard blank, then the polymer substrate is imprinted, and after solidification, the right-angle prism array film pattern is obtained by separating the die from the imprint, and then the oblique surface of the polymer prism is evaporated and divided into layers. The light film is then embedded with another prefabricated pattern of the same film layer. Finally, the half-wave plate is bonded to the light side of the prism with a right-angled edge at each interval. The multiplexing type backlight includes a color film filter, a polarization division multiplexing film and a straight-down lattice LED backlight. The invention realizes the polarization multiplexing of the emitted light of the backlight, and aligns the subpixels of the color film filter to improve the utilization ratio of light energy, ensure the display illumination effect and thinning the device structure, and further pushes forward the method. It is widely used in other direct light source display areas.

【技术实现步骤摘要】
偏振分光复用薄膜制作方法及应用其的复用型背光源
本专利技术涉及显示、背光、照明等领域，具体涉及到一种偏振分光复用薄膜制作方法及应用其的复用型背光源。
技术介绍
液晶显示装置主要包括三个部分，即阵列基板，彩膜滤光片和背光源。彩膜滤光片是液晶显示装置的重要组成部分，也是影响其显示效果的关键组件，因此，提升彩膜滤光片的性能可以大大提升显示装置的显示效果，包括光利用率，色域和色彩饱和度（色域跟色彩饱和度是正相关的）。通常彩膜滤光片包括基底，黑色矩阵框和红绿蓝三原色彩膜层即滤光片，当背光源透过彩膜滤光片后可以实现图像的彩色化。传统的彩膜滤光片所搭配的背光源是白光，白光透过彩膜滤光片的三原色滤光片，只有相应的颜色能够通过对应的滤光片，白光通过红色滤光片得到红光，白光通过绿色滤光片会得到绿光，蓝色滤光片通过蓝色滤光片得到蓝光。除了对应波段外的其他波段都被滤光片吸收掉了，这就造成了光能利用率不高。RGB-LED背光源，可以大幅度提高液晶显示器的色彩表现，它通过可以发出高纯度红色，绿色，蓝色光的LED器件，能够实现CCFL光源不能达到的宽广色域范围，主流的RGB-LED背光源可以达到105%的NTSC色域范围，除了良好的色域表现力，采用RGB-LED光源还可以有效地提升液晶显示器对比度，实现更加精确的色阶和层次感更强的画面。偏振光作为背光源可以使得液晶显示装置的显示效果更好，但目前作为背光源的偏振光装置的偏振复用方法尚未开发，并且传统结构的复杂性不利于应用于此。由于传统的滤光片的混色效果较差，导致透过面板形成的色域较窄，色饱和度不好，增加滤光片的厚度可以提高色域，但是提升不大，并且提升厚度会使得面板的穿透率下降（光线透过率会下降）。提高光线透过率则要降低滤光片的厚度，这受到目前制备工艺的限制，降低厚度来提升透过率常出现不良产品，比如出现断胶现象等，而且现有背光源不能实现偏振光，采用偏振片将损失一半以上的能量。基于此，本专利提出一种新型背光源，在白光通过滤光片以前，将一种偏振分光复用薄膜置于光源上，利用偏振分光复用薄膜先把白光先分解为偏振光，再通过滤光片，这样实现了出射光偏振复用，将出射光转变为单一偏振态，与彩膜滤光片子像素对准使用可提升光能利用率，保证了显示效果，使器件结构薄型化。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供一种偏振分光复用薄膜制作方法及应用其的复用型背光源，用于保证液晶显示的色彩饱和度，色域和光能利用率。为实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案：一种偏振分光复用薄膜的制作方法，其包括以下步骤：步骤S1：将压模毛坯制成截面为等腰直角三角形阵列的压模，截面中的每个等腰直角三角形的截面尺寸均相等，且以直角边逐个相接形成阵列；截面中每个等腰直角三角形的斜面所在平面在空间中均互相平行；步骤S2：选用透明聚合物材料作为基片，在基片上以增材制造工艺镀上一层相同聚合物薄膜，将其加热至高弹态，再将步骤S1制成的直角三角形压模按照垂直向下的压力挤压聚合物薄膜，使之瞬间形变，并形成与压膜相对的、截面为等腰直角三角形阵列的薄膜层，最后对其进行热形式或光形式的固化；步骤S3：将压模与薄膜层分离，即将毛坯图案转移到基片上，制作成了含直角棱镜阵列的薄膜层图案，图案的形状和模具一致；步骤S4：制作掩膜版，将每个等腰直角三角形的直角边遮挡，在该三角形斜面上附着一层分光膜；步骤S5：重复步骤S2和步骤S3，预先制作好另一个形状完全相同的含直角棱镜阵列的聚合物薄膜层图案，将两个薄膜层图案的三角形斜面对齐，使之嵌合在一起，最后以每间隔一个直角边长在棱镜出光侧贴合上半波片，该半波片的尺寸需覆盖、但不能超过截面三角形的直角边长。本专利技术还提供另一种偏振分光复用薄膜的制作方法，其包括以下步骤：步骤一：将压模毛坯制成截面为等腰直角三角形阵列的压模，截面中的每个等腰直角三角形的截面尺寸均相等，且以直角边逐个相接形成阵列；截面中每个等腰直角三角形的斜面所在平面在空间中均互相平行；将被单体涂覆的衬底和透明压模装载到对准机中，真空固定在各自的卡盘中，完成衬底和压模的光学对准后开始接触；步骤二：通过压模的紫外曝光，使压印区域的聚合物发生聚合和固化成型；步骤三：将压模与薄膜层分离，即将毛坯图案转移到基片上，制作成了含直角棱镜阵列的薄膜层图案，图案的形状和模具一致；步骤四：制作掩膜版，将每个等腰直角三角形的直角边遮挡，在该三角形斜面上附着一层分光膜；步骤五：重复步骤二和步骤三，预先制作好另一个形状完全相同的含直角棱镜阵列的聚合物薄膜层图案，将两个薄膜层图案的三角形斜面对齐，使之嵌合在一起，最后以每间隔一个直角边长在棱镜出光侧贴合上半波片，该半波片的尺寸需覆盖、但不能超过截面三角形的直角边长。进一步的，每个分光膜均与基片表面方向呈45°夹角，各分光膜空间位置相互平行，分光膜的制作流程如下：第一步，用丙酮或酒精进行清洗从而进行脱脂处理；第二步，对表面进行电晕放电处理或紫外线照射处理；第三步，底面涂布或硬化处理；第四步，真空蒸镀工艺；第五步，表面涂布或硬化处理，对需要实施表面涂布处理或过量涂布。本专利技术还提供一种应用该偏振分光复用薄膜的复用型背光源，其包括上至下依次设置的彩膜滤光片，偏振分光复用薄膜和直下式点阵LED背光源；所述彩膜滤光片包括基底、黑色矩阵框、彩色像素结构阵列；黑色矩阵框设置在基底上侧；所述彩色像素结构阵列设置在黑色矩阵框内；所述偏振分光复用薄膜贴设有半波片的一侧靠近所述彩膜滤光片；所述直下式点阵LED背光源包括点阵LED灯珠、基板结构以及设置在点阵LED灯珠上的二次光学元件；所述基板结构设置在偏振分光复用薄膜下方；所述点阵LED灯珠及其二次光学元件设置在基板结构上；LED点阵发出的光首先经过二次光学元件集光和整形，再通过偏振分光复用薄膜形成线偏振光，再通过彩膜滤光片形成每个像素颜色差异化的背光照明。进一步的，点阵LED灯珠的单颗LED灯珠的基板结构宽度小于或等于偏振分光复用薄膜的截面的等腰直角三角形直角边的2倍，点阵LED作为该系统的入射光源，其发光光轴中心对准直角棱镜中心；点阵LED的单个发光芯片单元尺寸小于二次光学元件口径，也小于彩膜滤光片子像素宽度。进一步的，所述偏振分光膜将LED入射的自然光分解为Parallel偏振光和Senkrecht偏振光；Parallel偏振光、Senkrecht偏振光分别简称P光、S光；未有半波片覆盖的出光面是第一偏振面，第一偏振面的出射光是P光；含有半波片处的出光面是第二偏振面，第二偏振面处出射光也是P光，它由半波片将S光转换生成，完成偏振分光复用过程。进一步的，彩膜滤光片的厚度≤3μm，偏振分光复用薄膜的厚度≤7μm。进一步的，二次光学元件为内表面镀有反射膜的反射器或含有自由曲面的折射器，集光半角大于60度，收集LED光能量并定向出射，二次光学元件的出射光是充满出光面且照度均匀性较高的照明光斑。进一步的，所述彩膜滤光片的基底采用透明聚合物材料；透明聚合物材料透光性高于90%；半波片的材料透光率高于75%；点阵LED背光源的阵列基板材料采用铝，陶瓷，硅，石墨烯，矽，碳化矽，二氧化铝或其他金属复合材料；且所述表面涂覆漫反射材料，用于将杂散光再利用。进一步的，该复用型背光源适用于需偏振光源的显示器件，若本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种偏振分光复用薄膜的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：将压模毛坯制成截面为等腰直角三角形阵列的压模，截面中的每个等腰直角三角形的截面尺寸均相等，且以直角边逐个相接形成阵列；截面中每个等腰直角三角形的斜面所在平面在空间中均互相平行；步骤S2：选用透明聚合物材料作为基片，在基片上以增材制造工艺镀上一层相同聚合物薄膜，将其加热至高弹态，再将步骤S1制成的直角三角形压模按照垂直向下的压力挤压聚合物薄膜，使之瞬间形变，并形成与压膜相对的、截面为等腰直角三角形阵列的薄膜层，最后对其进行热形式或光形式的固化；步骤S3：将压模与薄膜层分离，即将毛坯图案转移到基片上，制作成了含直角棱镜阵列的薄膜层图案，图案的形状和模具一致；步骤S4：制作掩膜版，将每个等腰直角三角形的直角边遮挡，在该三角形斜面上附着一层分光膜；步骤S5：重复步骤S2和步骤S3，预先制作好另一个形状完全相同的含直角棱镜阵列的聚合物薄膜层图案，将两个薄膜层图案的三角形斜面对齐，使之嵌合在一起，最后以每间隔一个直角边长在棱镜出光侧贴合上半波片，该半波片的尺寸需覆盖、但不能超过截面三角形的直角边长。

【技术特征摘要】
1.一种偏振分光复用薄膜的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：将压模毛坯制成截面为等腰直角三角形阵列的压模，截面中的每个等腰直角三角形的截面尺寸均相等，且以直角边逐个相接形成阵列；截面中每个等腰直角三角形的斜面所在平面在空间中均互相平行；步骤S2：选用透明聚合物材料作为基片，在基片上以增材制造工艺镀上一层相同聚合物薄膜，将其加热至高弹态，再将步骤S1制成的直角三角形压模按照垂直向下的压力挤压聚合物薄膜，使之瞬间形变，并形成与压膜相对的、截面为等腰直角三角形阵列的薄膜层，最后对其进行热形式或光形式的固化；步骤S3：将压模与薄膜层分离，即将毛坯图案转移到基片上，制作成了含直角棱镜阵列的薄膜层图案，图案的形状和模具一致；步骤S4：制作掩膜版，将每个等腰直角三角形的直角边遮挡，在该三角形斜面上附着一层分光膜；步骤S5：重复步骤S2和步骤S3，预先制作好另一个形状完全相同的含直角棱镜阵列的聚合物薄膜层图案，将两个薄膜层图案的三角形斜面对齐，使之嵌合在一起，最后以每间隔一个直角边长在棱镜出光侧贴合上半波片，该半波片的尺寸需覆盖、但不能超过截面三角形的直角边长。2.一种偏振分光复用薄膜的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：将压模毛坯制成截面为等腰直角三角形阵列的压模，截面中的每个等腰直角三角形的截面尺寸均相等，且以直角边逐个相接形成阵列；截面中每个等腰直角三角形的斜面所在平面在空间中均互相平行；将被单体涂覆的衬底和透明压模装载到对准机中，真空固定在各自的卡盘中，完成衬底和压模的光学对准后开始接触；步骤二：通过压模的紫外曝光，使压印区域的聚合物发生聚合和固化成型；步骤三：将压模与薄膜层分离，即将毛坯图案转移到基片上，制作成了含直角棱镜阵列的薄膜层图案，图案的形状和模具一致；步骤四：制作掩膜版，将每个等腰直角三角形的直角边遮挡，在该三角形斜面上附着一层分光膜；步骤五：重复步骤二和步骤三，预先制作好另一个形状完全相同的含直角棱镜阵列的聚合物薄膜层图案，将两个薄膜层图案的三角形斜面对齐，使之嵌合在一起，最后以每间隔一个直角边长在棱镜出光侧贴合上半波片，该半波片的尺寸需覆盖、但不能超过截面三角形的直角边长。3.根据权利要求1或2所述的偏振分光复用薄膜的制作方法，其特征在于：每个分光膜均与基片表面方向呈45°夹角，各分光膜空间位置相互平行，分光膜的制作流程如下：第一步，用丙酮或酒精进行清洗从而进行脱脂处理；第二步，对表面进行电晕放电处理或紫外线照射处理；第三步，底面涂布或硬化处理；第四步，真空蒸镀工艺；第五步，表面涂布或硬化处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈恩果，蔡静，叶芸，徐胜，唐谦，林金堂，谢洪兴，赵焱，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35