金属线栅偏光片与液晶显示装置

摘要

本发明提供一种金属线栅偏光片与液晶显示装置。本发明的金属线栅偏光片，针对不同颜色的入射光的穿过区域设置不同的线栅周期，与具有单一线栅周期的金属线栅偏光片相比，可保证不同颜色的入射光在同时穿过金属线栅偏光片时均达到最佳的偏振效果。本发明的液晶显示装置，通过采用具有多种线栅周期的金属线栅偏光片代替具有单一线栅周期的金属线栅偏光片，可保证不同颜色的像素区域的入射光在穿过金属线栅偏光片时均达到最佳的偏振效果，从而提高显示装置的显示品质。

权利要求

1.一种金属线栅偏光片，其特征在于，包括衬底(10)以及设于所述衬底(10)上的金属线栅层(20)；

所述金属线栅层(20)包括呈阵列分布的数个线栅单元(21)，每一线栅单元(21)包括平行排列的数根金属条(201)及位于数根金属条(201)之间的数个条形凹槽(202)，同一个线栅单元(21)中，数根金属条(201)的宽度相同，数个条形凹槽(202)的宽度相同；

所述金属线栅偏光片用于对多种不同颜色的入射光同时进行偏振处理，且所述不同颜色的入射光分别从不同的线栅单元(21)中穿过，对应不同颜色的入射光的线栅单元(21)中，金属条(201)的宽度与条形凹槽(202)的宽度的总和不同；

对应不同颜色的入射光的线栅单元(21)中，金属条(201)的宽度相同，条形凹槽(202)的宽度不同；

所述金属线栅偏光片用于对红色、绿色、及蓝色入射光同时进行偏振处理，分别对应红色、绿色、及蓝色入射光的线栅单元(21)中，金属条(201)的宽度相同，对应红色入射光的线栅单元(21)的条形凹槽(202)的宽度大于对应绿色入射光的线栅单元(21)的条形凹槽(202)的宽度，对应绿色入射光的线栅单元(21)的条形凹槽(202)的宽度大于对应蓝色入射光的线栅单元(21)的条形凹槽(202)的宽度。

2.如权利要求1所述的金属线栅偏光片，其特征在于，对应同种颜色的入射光的线栅单元(21)中，金属条(201)的宽度及厚度相同，条形凹槽(202)的宽度相同。

3.如权利要求1所述的金属线栅偏光片，其特征在于，所述金属条(201)的宽度与所述条形凹槽(202)的宽度的总和为20nm-600nm；

所述金属条(201)的宽度为20nm-300nm；所述金属条(201)的厚度为50nm-300nm。

4.一种液晶显示装置，其特征在于，包括相对设置的第一基板(60)与第二基板(70)、以及夹设于所述第一基板(60)与第二基板(70)之间的液晶层(80)；所述液晶显示装置包括数个像素区域，所述数个像素区域包括多种不同颜色的像素区域；

还包括至少一个金属线栅偏光片(50)，所述至少一个金属线栅偏光片(50)设于所述第一基板(60)内部、所述第二基板(70)内部、所述第一基板(60)朝向所述液晶层(80)一侧的外表面、所述第一基板(60)远离所述液晶层(80)一侧的外表面、所述第二基板(70)朝向所述液晶层(80)一侧的外表面、以及所述第二基板(70)远离所述液晶层(80)一侧的外表面中的至少一处位置；

所述金属线栅偏光片(50)包括金属线栅层(20)，所述金属线栅层(20)包括呈阵列分布的数个线栅单元(21)，每一线栅单元(21)包括平行排列的数根金属条(201)及位于数根金属条(201)之间的数个条形凹槽(202)，同一个线栅单元(21)中，数根金属条(201)的宽度相同，数个条形凹槽(202)的宽度相同；

所述金属线栅层(20)中的数个线栅单元(21)分别对应液晶显示装置中的数个像素区域，对应不同颜色的像素区域的线栅单元(21)中，金属条(201)的宽度与条形凹槽(202)的宽度的总和不同；

对应不同颜色的像素区域的线栅单元(21)中，金属条(201)的宽度相同，条形凹槽(202)的宽度不同；

所述液晶显示装置包括红色像素区域、绿色像素区域、及蓝色像素区域，对应红色像素区域、绿色像素区域、及蓝色像素区域的线栅单元(21)中，金属条(201)的宽度相同，对应红色像素区域的线栅单元(21)的条形凹槽(202)的宽度大于对应绿色像素区域的线栅单元(21)的条形凹槽(202)的宽度，对应绿色像素区域的线栅单元(21)的条形凹槽(202)的宽度大于对应蓝色像素区域的线栅单元(21)的条形凹槽(202)的宽度。

5.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，对应同种颜色的像素区域的线栅单元(21)中，金属条(201)的宽度及厚度相同，条形凹槽(202)的宽度相同。

6.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，所述金属条(201)的宽度与所述条形凹槽(202)的宽度的总和为20nm-600nm；

所述金属条(201)的宽度为20nm-300nm；所述金属条(201)的厚度为50nm-300nm。

说明书

金属线栅偏光片与液晶显示装置

技术领域

[0001] 本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种金属线栅偏光片与液晶显示装置。

背景技术

[0002] 随着科技的发展和社会的进步，人们对于信息交流和传递等方面的依赖程度日益增加，而显示器件特别是液晶显示装置(LCD，Liquid Crystal Display)作为信息交换和传递的主要载体和物质基础，已经成为越来越多人关注的焦点，并广泛应用在工作和生活的方方面面。

[0003] 液晶显示装置的工作原理是利用液晶的双折射性质，通过电压控制液晶的转动，使经过下偏光片后的线偏振光随之发生旋转，从上偏光片(与下偏光片的偏振方向垂直)射出，从而上、下偏光片加上液晶盒起到光开关(或光阀)的作用。背光源出射的光可以分解为垂直(p)和平行(s)下偏光片吸收轴的光分量，其中平行于吸收轴的光(s)被下偏光片吸收，垂直于吸收轴的光(p)穿过下偏光片，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，然后从上偏光片穿过，平行于吸收轴方向的光(s)被吸收。由于上、下偏光片的透过率分别为38％～48％，从而极大的降低了液晶显示装置的整体光透过率，在液晶显示装置的亮度、对比度和透过率等要求越来越高的趋势下，传统的吸收型偏光片不能充分利用入射光，大大地损失了光利用率，且大幅度增加了背光源的能耗。另外，现有碘分子或者染料系偏光片的制作需要多层保护膜等，不仅造成液晶显示装置整体厚度增加，成本提高，且信赖性较差，以上种种问题使传统的吸收型偏光片在未来节能和薄型化、户外显示等液晶显示装置显示领域的应用大大受限。

[0004] 与传统的吸收型偏光片相比，金属线栅偏光片能够透过偏振方向垂直于线栅方向的入射光，而将偏振方向平行于线栅方向的入射光反射，通过增加防反射层等，纳米线栅偏光片透过入射光的能力远远大于传统的吸收型偏光片，透过率可达90％以上，而对比度也有10000：1之高，从而能够大幅度提高液晶显示装置的光透过率和对比度，极大了满足如今高透过率和高对比度液晶显示装置的市场需求。另外，由于金属线栅偏光片可在高温或高湿度环境中实现卓越的耐久性，所以金属线栅偏光片在户外等信赖性要求严苛的领域具有不可比拟的优势。

[0005] 由于金属线栅偏光片产生偏振光的基本原理来自于金属表面的等离子体激元的模型，因此在制作金属线栅偏光片时如果仅使用单一波长去模拟最佳适配的线栅周期，那么得到的线栅周期将为一特定值，具有单一线栅周期的金属线栅偏光片同时对多种不同波长的光进行偏振处理时，得到的偏振效果是一个折衷值，无法针对每种波长的光达到最佳偏振效果。虽然对于一般的显示，单一光栅周期的金属线栅偏光片产生的偏振效果已经可以满足一般的消费需求，但随着高对比度(High Contrast Ratio)的兴盛，消费者对于更高对比度的追求使得单一光栅周期的金属线栅偏光片需要被改进。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种金属线栅偏光片，具有多种不同的线栅周期，可保证不同颜色的入射光在同时穿过时均达到最佳的偏振效果。

[0007] 本发明的目的还在于提供一种液晶显示装置，可保证不同颜色的像素区域的入射光在穿过金属线栅偏光片时均达到最佳的偏振效果，从而提高显示装置的显示品质。

[0008] 为实现上述目的，本发明首先提供一种金属线栅偏光片，包括衬底以及设于所述衬底上的金属线栅层；

[0009] 所述金属线栅层包括呈阵列分布的数个线栅单元，每一线栅单元包括平行排列的数根金属条及位于数根金属条之间的数个条形凹槽，同一个线栅单元中，数根金属条的宽度相同，数个条形凹槽的宽度相同；

[0010] 所述金属线栅偏光片用于对多种不同颜色的入射光同时进行偏振处理，且所述不同颜色的入射光分别从不同的线栅单元中穿过，对应不同颜色的入射光的线栅单元中，金属条的宽度与条形凹槽的宽度的总和不同。

[0011] 对应不同颜色的入射光的线栅单元中，金属条的宽度相同，条形凹槽的宽度不同。

[0012] 所述金属线栅偏光片用于对红色、绿色、及蓝色入射光同时进行偏振处理，分别对应红色、绿色、及蓝色入射光的线栅单元中，金属条的宽度相同，对应红色入射光的线栅单元的条形凹槽的宽度大于对应绿色入射光的线栅单元的条形凹槽的宽度，对应绿色入射光的线栅单元的条形凹槽的宽度大于对应蓝色入射光的线栅单元的条形凹槽的宽度。

[0013] 对应同种颜色的入射光的线栅单元中，金属条的宽度及厚度相同，条形凹槽的宽度相同。

[0014] 所述金属条的宽度与所述条形凹槽的宽度的总和为20nm-600nm；

[0015] 所述金属条的宽度为20nm-300nm；所述金属条的厚度为50nm-300nm。

[0016] 本发明还提供一种液晶显示装置，包括相对设置的第一基板与第二基板、以及夹设于所述第一基板与第二基板之间的液晶层；所述液晶显示装置包括数个像素区域，所述数个像素区域包括多种不同颜色的像素区域；

[0017] 还包括至少一个金属线栅偏光片，所述至少一个金属线栅偏光片设于所述第一基板内部、所述第二基板内部、所述第一基板朝向所述液晶层一侧的外表面、所述第一基板远离所述液晶层一侧的外表面、所述第二基板朝向所述液晶层一侧的外表面、以及所述第二基板远离所述液晶层一侧的外表面中的至少一处位置；

[0018] 所述金属线栅偏光片包括金属线栅层，所述金属线栅层包括呈阵列分布的数个线栅单元，每一线栅单元包括平行排列的数根金属条及位于数根金属条之间的数个条形凹槽，同一个线栅单元中，数根金属条的宽度相同，数个条形凹槽的宽度相同；

[0019] 所述金属线栅层中的数个线栅单元分别对应液晶显示装置中的数个像素区域，对应不同颜色的像素区域的线栅单元中，金属条的宽度与条形凹槽的宽度的总和不同。

[0020] 对应不同颜色的像素区域的线栅单元中，金属条的宽度相同，条形凹槽的宽度不同。

[0021] 所述液晶显示装置包括红色像素区域、绿色像素区域、及蓝色像素区域，对应红色像素区域、绿色像素区域、及蓝色像素区域的线栅单元中，金属条的宽度相同，对应红色像素区域的线栅单元的条形凹槽的宽度大于对应绿色像素区域的线栅单元的条形凹槽的宽度，对应绿色像素区域的线栅单元的条形凹槽的宽度大于对应蓝色像素区域的线栅单元的条形凹槽的宽度。

[0022] 对应同种颜色的像素区域的线栅单元中，金属条的宽度及厚度相同，条形凹槽的宽度相同。

[0023] 所述金属条的宽度与所述条形凹槽的宽度的总和为20nm-600nm；

[0024] 所述金属条的宽度为20nm-300nm；所述金属条的厚度为50nm-300nm。

[0025] 本发明的有益效果：本发明提供的一种金属线栅偏光片，针对不同颜色的入射光的穿过区域设置不同的线栅周期，与具有单一线栅周期的金属线栅偏光片相比，可保证不同颜色的入射光在同时穿过金属线栅偏光片时均达到最佳的偏振效果。本发明提供的一种液晶显示装置，通过采用具有多种线栅周期的金属线栅偏光片代替具有单一线栅周期的金属线栅偏光片，可保证不同颜色的像素区域的入射光在穿过金属线栅偏光片时均达到最佳的偏振效果，从而提高显示装置的显示品质。

[0026] 为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

[0027] 下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。

[0028] 附图中，

[0029] 图1为本发明的金属线栅偏光片的一实施例的结构示意图；

[0030] 图2为本发明的液晶显示装置的第一实施例的结构示意图；

[0031] 图3为本发明的液晶显示装置的第二实施例的结构示意图；

[0032] 图4为本发明的液晶显示装置的第三实施例的结构示意图。

具体实施方式

[0033] 为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。

[0034] 通常评价金属线栅偏光片的偏振效果的参数包括偏振方向垂直于线栅方向的入射光的穿透率以及偏振方向平行于线栅方向的入射光的穿透率，偏振方向垂直于线栅方向的入射光的穿透率越高，偏振方向平行于线栅方向的入射光的穿透率越低，则认为金属线栅偏光片的偏振效果越好。

[0035] 由于使金属线栅偏光片达到最佳偏振效果的线栅周期与透过的入射光的波长有直接关系，因此本发明针对多种不同波长的入射光对金属线栅偏光片的多个区域设置不同的线栅周期，得到具有多种线栅周期的金属线栅偏光片，可保证多种不同波长的入射光同时穿过时均能达到最佳的偏振效果。

[0036] 请参阅图1，本发明提供一种金属线栅偏光片50，包括衬底10以及设于所述衬底10上的金属线栅层20；

[0037] 所述金属线栅层20包括呈阵列分布的数个线栅单元21，每一线栅单元21包括平行排列的数根金属条201及位于数根金属条201之间的数个条形凹槽202，同一个线栅单元21中，数根金属条201的宽度相同，数个条形凹槽202的宽度相同；

[0038] 所述金属线栅偏光片50用于对多种不同颜色的入射光同时进行偏振处理，且所述不同颜色的入射光分别从不同的线栅单元21中穿过，对应不同颜色的入射光的线栅单元21中，金属条201的宽度与条形凹槽202的宽度的总和(即线栅周期)不同。

[0039] 本发明按照不同颜色的入射光对线栅单元21的线栅周期进行不同的设定，保证每种颜色的入射光在经过对应的线栅单元21时均能达到最佳的偏振效果。

[0040] 优选的，对应不同颜色的入射光的线栅单元21中，金属条201的宽度相同，条形凹槽202的宽度不同。

[0041] 如图1所示，当所述金属线栅偏光片50用于对红色、绿色、及蓝色入射光同时进行偏振处理时，分别对应红色、绿色、及蓝色入射光的线栅单元21中，金属条201的宽度相同，对应红色入射光的线栅单元21的条形凹槽202的宽度大于对应绿色入射光的线栅单元21的条形凹槽202的宽度，对应绿色入射光的线栅单元21的条形凹槽202的宽度大于对应蓝色入射光的线栅单元21的条形凹槽202的宽度。这是由于红光波长大于绿光波长，绿光波长大于蓝光波长，因此对应红、绿、蓝入射光的线栅单元21的周期(金属条201的宽度与条形凹槽202的宽度的总和)依次减小，在金属条201的宽度不变的情况下，条形凹槽202的宽度依次减小。

[0042] 具体的，对应不同颜色的入射光的线栅单元21中，金属条201的厚度相同或不同。

[0043] 优选的，对应同种颜色的入射光的线栅单元21中，金属条201的宽度及厚度相同，条形凹槽202的宽度相同。

[0044] 具体的，所述金属条201的宽度与所述条形凹槽202的宽度的总和(即线栅周期)为20nm-600nm，优选为50nm-400nm。

[0045] 具体的，所述金属条201的宽度为20nm-300nm，优选为40nm-200nm。

[0046] 具体的，所述金属条201的厚度为50nm-300nm。

[0047] 具体的，所述金属条201的材料包括铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、及镍(Ni)中的至少一种。

[0048] 具体的，所述衬底10的材料包括玻璃、聚酰亚胺(PI)、及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的至少一种。

[0049] 优选的，所述金属线栅偏光片50采用纳米压印技术制备而成。

[0050] 上述金属线栅偏光片，针对不同颜色的入射光的穿过区域设置不同的线栅周期，与具有单一线栅周期的金属线栅偏光片相比，可保证不同颜色的入射光在同时穿过金属线栅偏光片时均达到最佳的偏振效果。

[0051] 请参阅图2-4，同时参阅图1，本发明还提供一种液晶显示装置，包括相对设置的第一基板60与第二基板70、以及夹设于所述第一基板60与第二基板70之间的液晶层80；所述液晶显示装置包括数个像素区域，所述数个像素区域包括多种不同颜色的像素区域；

[0052] 还包括至少一个金属线栅偏光片50，所述至少一个金属线栅偏光片50设于所述第一基板60内部、所述第二基板70内部、所述第一基板60朝向所述液晶层80一侧的外表面、所述第一基板60远离所述液晶层80一侧的外表面、所述第二基板70朝向所述液晶层80一侧的外表面、以及所述第二基板70远离所述液晶层80一侧的外表面中的至少一处位置；

[0053] 所述金属线栅偏光片50包括金属线栅层20，所述金属线栅层20包括呈阵列分布的数个线栅单元21，每一线栅单元21包括平行排列的数根金属条201及位于数根金属条201之间的数个条形凹槽202，同一个线栅单元21中，数根金属条201的宽度相同，数个条形凹槽202的宽度相同；

[0054] 所述金属线栅层20中的数个线栅单元21分别对应液晶显示装置中的数个像素区域，对应不同颜色的像素区域的线栅单元21中，金属条201的宽度与条形凹槽202的宽度的总和(即线栅周期)不同。

[0055] 具体的，如图2所示，为本发明的液晶显示装置的第一实施例，该第一实施例中，所述液晶显示装置包括两个金属线栅偏光片50，所述两个金属线栅偏光片50分别设于所述第一基板60远离所述液晶层80一侧的外表面、以及所述第二基板70远离所述液晶层80一侧的外表面。

[0056] 具体的，如图3所示，为本发明的液晶显示装置的第二实施例，该第二实施例中，所述液晶显示装置包括两个金属线栅偏光片50，所述两个金属线栅偏光片50分别设于所述第一基板60朝向所述液晶层80一侧的外表面、以及所述第二基板70朝向所述液晶层80一侧的外表面。

[0057] 具体的，如图4所示，为本发明的液晶显示装置的第三实施例，该第三实施例中，所述液晶显示装置包括两个金属线栅偏光片50，所述两个金属线栅偏光片50分别设于所述第一基板60内部与所述第二基板70内部。

[0058] 本发明的液晶显示装置采用的金属线栅偏光片50，通过按照不同颜色的像素区域，对线栅单元21的线栅周期进行不同的设定，保证对应每种颜色的像素区域的入射光在经过对应的线栅单元21时均能达到最佳的偏振效果。

[0059] 优选的，对应不同颜色的像素区域的线栅单元21中，金属条201的宽度相同，条形凹槽202的宽度不同。

[0060] 当所述液晶显示装置包括红色像素区域、绿色像素区域、及蓝色像素区域时，对应红色像素区域、绿色像素区域、及蓝色像素区域的线栅单元21中，金属条201的宽度相同，对应红色像素区域的线栅单元21的条形凹槽202的宽度大于对应绿色像素区域的线栅单元21的条形凹槽202的宽度，对应绿色像素区域的线栅单元21的条形凹槽202的宽度大于对应蓝色像素区域的线栅单元21的条形凹槽202的宽度。

[0061] 具体的，对应不同颜色的像素区域的线栅单元21中，金属条201的厚度相同或不同。

[0062] 优选的，对应同种颜色的像素区域的线栅单元21中，金属条201的宽度及厚度相同，条形凹槽202的宽度相同。

[0063] 具体的，所述金属条201的宽度与所述条形凹槽202的宽度的总和(即线栅周期)为20nm-600nm，优选为50nm-400nm。

[0064] 具体的，所述金属条201的宽度为20nm-300nm，优选为40nm-200nm。

[0065] 具体的，所述金属条201的厚度为50nm-300nm。

[0066] 具体的，所述金属条201的材料包括铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、及镍(Ni)中的至少一种。

[0067] 具体的，所述金属线栅偏光片50还包括设于金属线栅层20下方的衬底10，或者所述金属线栅偏光片50采用第一基板60或第二基板70作为金属线栅层20的衬底，从而省去单独的衬底10的设置。

[0068] 具体的，所述衬底10的材料包括玻璃、聚酰亚胺(PI)、及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的至少一种。

[0069] 优选的，所述金属线栅偏光片50采用纳米压印技术制备而成。

[0070] 具体的，所述液晶显示装置可以为垂直配向(Vertical Alignment，VA)模式、平面转换(In-Plane Switching，IPS)模式、或者边缘场开关(Fringe field switching，FFS)模式。

[0071] 具体的，所述第一基板60为彩膜基板，所述第二基板70为薄膜晶体管阵列基板。

[0072] 进一步的，所述液晶显示装置还可以为彩色滤光片制作于薄膜晶体管阵列基板上(Color filter On Array，COA)的显示装置或者黑色矩阵制作于薄膜晶体管阵列基板上(Black Matrix On Array or Black Photo Spacer On Array，BOA)的显示装置。

[0073] 上述液晶显示装置，通过采用具有多种线栅周期的金属线栅偏光片代替具有单一线栅周期的金属线栅偏光片，可保证不同颜色的像素区域的入射光在穿过金属线栅偏光片时均达到最佳的偏振效果，从而提高显示装置的显示品质。

[0074] 综上所述，本发明提供一种金属线栅偏光片与液晶显示装置。本发明的金属线栅偏光片，针对不同颜色的入射光的穿过区域设置不同的线栅周期，与具有单一线栅周期的金属线栅偏光片相比，可保证不同颜色的入射光在同时穿过金属线栅偏光片时均达到最佳的偏振效果。本发明的液晶显示装置，通过采用具有多种线栅周期的金属线栅偏光片代替具有单一线栅周期的金属线栅偏光片，可保证不同颜色的像素区域的入射光在穿过金属线栅偏光片时均达到最佳的偏振效果，从而提高显示装置的显示品质。

[0075] 以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。