本发明涉及显示、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。
背景技术：
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。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明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，本发明采取如下技术方案：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。
本发明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。
本发明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，若对点阵led输入图像源信号，该复用型背光源形成完整而独立的显示装置。
本发明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。
附图说明
图1为应用偏振分光复用薄膜的复用型背光源的结构示意图；
图2为制作高透光性聚合物直角棱镜阵列的压模示意图；
图3为压印出的高透光性的聚合物直角棱镜组合，在其中一个阵列斜面上蒸镀上分光膜；
图4为彩膜滤光片的示意图；
图5为偏振分光复用薄膜的示意图；
图6为直下式点阵led背光源的结构示意图；
图7为光路在一个偏振分光复用单元中的走向图；
图8为光路在应用偏振分光复用薄膜的复用型背光源结构系统中的走向图；
图9为贴合了基底的高透光性的聚合物直角棱镜组合；
图10为贴合了基底的应用偏振分光复用薄膜的复用型背光源的结构示意图；
图11为贴合了基底的偏振分光复用薄膜的示意图；
图12为偏振分光复用薄膜的工艺流程图。
其中的附图标记说明：
1.彩膜滤光片；10.黑色矩阵框；11.红色量子点膜；12.绿色量子点膜；13.彩膜基底；2.偏振分光复用薄膜；20.基底；21.高透光性的聚合物直角棱镜阵列；22.分光膜；23.半波片；24.偏振分光复用薄膜的入光面；25.偏振分光复用薄膜的出光面；3.直下式点阵led背光源；30.基板结构；31.led灯珠；32.二次光学元件；4.光源光线；5.s光；6.p光；7.压模。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行具体说明。本发明提供优选实施例，只用于本发明做进一步的说明，不应该被认为仅限于在此阐述的实施例，也不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。本发明中，偏振分光复用薄膜不应该被认为严格规定其参数、几何尺寸。在此，参考图是本发明的理想化实施例的示意图，本发明所示的实施例不应该被认为仅限于图中所示的区域的特定形状，而是包括能够实现相同功能的其他形状。在本实施例中的各部分中，图中的表示是示意性的，但这不应该被认为限制本发明的范围。
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。
本发明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。
本发明还提供一种应用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，若对点阵led输入图像源信号，该复用型背光源形成完整而独立的显示装置。
实施例1
图1示出了这种应用偏振分光复用薄膜的复用型背光源的结构，包括：彩膜滤光片1，偏振分光复用薄膜2以及位于偏振分光复用薄膜下的直下式点阵led背光源3。在图1中所示的第一初始结构中，彩膜滤光片1的结构如图4所示，直下式点阵led背光源3的结构如图6所示；偏振分光复用薄膜2的结构如图5所示，偏振分光复用薄膜2由高透光性的聚合物直角棱镜阵列21，分光膜22和半波片23构成。偏振分光复用薄膜的聚合物直角棱镜阵列21可以由透光的聚合物材料制成，由于背光源采用蓝光led，所以要求聚合物材料对波长在380-480nm之间的光线透过率≥90%，材料可以是聚合物材料如聚基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、有机硅树脂、聚苯乙烯、苯乙烯丙烯腈共聚物、聚甲基异戍二烯、透明聚酰胺。高透光性的聚合物材料棱镜是一种固态透光材质。它的形状是由两个棱镜体（聚合物直角棱镜）嵌合而成的正方体。厚度根据需要调节。它可以通过热压印制得。工艺流程图如图12所示，具体实施步骤如下：
第一步，压模制备。用电子束刻印术、反应离子刻蚀技术或纳米球刻蚀技术等方法，将压模毛坯制成如图2所示的截面为等腰直角三角形的压模7，该压模7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。压模毛坯通常采用si，sio2，氮化硅、金刚石等材料制成。这些材料具有很多优良的性质：高knoop硬度、大压缩强度、大抗拉强度可以减少压模的变形和磨损；高热导率和低热膨胀系数，使得在加热过程中压模的热变形很小。另外，重复的压印制作会污染压模，需要用强酸和有机溶剂来清洁压模，这就要求制作压模7的材料是抗腐蚀的惰性材料。
第二步，压印成型。选用透明聚合物材料作为基片，在基片上以增材制造工艺，包括旋涂、喷墨打印、流延、蒸发等，镀上一层相同聚合物薄膜，将其放入压印机加热至高弹态，聚合物基板被加热到它的玻璃化温度以上，减少在模压过程中聚合物基板的粘性，增加流动性。再将第一步制成的直角三角形压模7按照垂直向下的压力挤压聚合物薄膜，在一定压力下，使其瞬间形变（但温度太高也没必要，因为这样会增加模压周期，而对模压结构却没有明显改善，甚至会使聚合物弯曲而导致模具受损）。并形成与压模7相对的、截面为等腰直角三角形阵列的薄膜层。再把温度降低到聚合物凝固点附近。最后对其进行热形式或光形式的固化。
第三步，图形转移。采用刻蚀、剥离、振动等图形转移技术，将压模7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。
第四步，分光膜制备。制作掩膜版，将每个等腰直角三角形的直角边遮挡，在该三角形斜面上通过蒸镀或旋涂等方法附着一层分光膜，如图3所示。分光膜的材料具有高透明度，包括但不限于硫化锌、二氧化硅，二氧化钛，ta2o5等。
第五步，偏振分光复用薄膜制备。重复第二、第三步骤，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，使之准确、牢固嵌合在一起，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。
实施例2
图10示出了这种应用偏振分光复用薄膜的复用型背光源的结构，包括：彩膜滤光片1，偏振分光复用薄膜2以及位于偏振分光复用薄膜下的直下式点阵led背光源3。在图10中所示的第一初始结构中，彩膜滤光片1的结构如图4所示，直下式点阵led背光源3的结构如图6所示；偏振分光复用薄膜2的结构如图11所示，偏振分光复用薄膜2由基底20，高透光性的聚合物直角棱镜阵列21，分光膜22和半波片23构成。偏振分光复用薄膜的高透光性的聚合物直角棱镜阵列21可以由透光的聚合物材料制成，由于背光源采用蓝光led，所以要求聚合物材料对波长在380-480nm之间的光线透过率≥90%，材料可以是聚合物材料如聚基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、有机硅树脂、聚苯乙烯、苯乙烯丙烯腈共聚物、聚甲基异戍二烯、透明聚酰胺。聚合物材料棱镜是一种固态透光材质。它的形状是由两个棱镜体嵌合而成的正方体，再分别贴合一层基板。厚度根据需要调节。它可以通过热压印制得。工艺流程图如图12所示，具体实施步骤如下：
第一步，压模制备。同实施例1的类似，这里不再重复。
第二步，压印过程。同实施例1的类似，这里不再重复。
第三步，图形转移。同实施例1的类似，这里不再重复。
第四步，分光膜制备。同实施例1的类似，这里不再重复。
第五步，将压印得到的聚合物直角棱镜阵列与基板相互粘合。先在长方体基板的上表面涂上一层粘合剂，然后把之前压印好的聚合物材料棱镜的底面整齐地跟长方体基板相粘合在一起。如图9所示。
第六步，偏振分光复用薄膜制备。重复第二、第三、第五步骤，制作另一个完全相同的聚合物薄膜层图案，将两个薄膜层图案的三角形斜面相对，使之牢固准确的嵌合在一起，形成一个聚合物直角棱镜组合，最后在聚合物直角棱镜组合的出光侧以每间隔一个三角形直角边长，贴合上半波片，该半波片的尺寸需覆盖但不能超过三角形的直角边。
实施例3
图1示出了这种应用偏振分光复用薄膜的复用型背光源的结构，包括：彩膜滤光片1，偏振分光复用薄膜2以及位于偏振分光复用薄膜下的直下式点阵led背光源3。在图1中所示的第一初始结构中，彩膜滤光片1的结构如图4所示，直下式点阵led背光源3的结构如图6所示；偏振分光复用薄膜2的结构如图5所示，偏振分光复用薄膜2由高透光性的聚合物直角棱镜阵列21，分光膜22和半波片23构成。偏振分光复用薄膜的聚合物直角棱镜阵列21可以由透光的聚合物材料制成，由于背光源采用蓝光led，所以要求聚合物材料对波长在380-480nm之间的光线透过率≥90%，材料可以是聚合物材料如聚基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、有机硅树脂、聚苯乙烯、苯乙烯丙烯腈共聚物、聚甲基异戍二烯、透明聚酰胺。高透光性的聚合物材料棱镜是一种固态透光材质。它的形状是由两个棱镜体（聚合物直角棱镜）嵌合而成的正方体。厚度根据需要调节。它可以通过紫外压印制得。工艺流程图如图12所示，具体实施步骤如下：
紫外压印的工艺流程如下：
第一步，将被单体涂覆的衬底和透明压模7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7的光学对准后开始接触。
第二步，通过压模7的紫外曝光，使压印区域的聚合物发生聚合和固化成型。
第三步至第五步的工艺同热压印工艺的第三步至第五步。
上述实施例仅供说明本发明之用，本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化，因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴。