反射式偏光器的制造方法

反射式偏光器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种反射式偏光器、制备该反射式偏光器的方法、光学元件和显示装置。本申请的反射式偏光器即使在暴露于光源或外部摩擦下时，也可以具有优良的热耐久性和物理耐久性。此外，根据本申请的制备反射式偏光器的方法可以在不使用昂贵设备的情况下，提供具有较大尺寸的反射式偏光器。
【专利说明】反射式偏光器
【技术领域】
[0001]本申请涉及一种反射式偏光器、制备该反射式偏光器的方法、光学元件和显示装置。
【背景技术】
[0002]液晶显示器(LCD)可以包括液晶面板，以及在液晶面板上方或下方设置的偏光器，并且除所述偏光器以外，还包括多种功能性的光学元件。
[0003]IXD可以通过改变由液晶面板的像素产生的液晶取向来显示图像。由于IXD并非自发光元件，因此其通常在液晶面板的底层偏光器上带有光源，例如背光单元(BLU)，并通过使由光源发出的光透过面板而显示出图像。

【发明内容】

[0004]技术问题
[0005]本申请旨在提供一种反射式偏光器、制备该反射式偏光器的方法、光学元件和显示装置。
[0006]技术方案
[0007]本申请的一方面提供一种包括树脂层的反射式偏光器。所述反射式偏光器通过线性偏振可见光区域中的光，并对反射而非入射至该反射式偏光器的光进行反射而使其再入射至该反射式偏光器，可以提高显示装置中的光利用率。下文中，将参照附图详细地描述所述反射式偏光器。
[0008]图1为根据本申请的一个不例性实施方案的反射式偏光器100的横截面不意图，图2为根据本申请的另一个示例性实施方案的反射式偏光器100的横截面示意图。如图1和图2中所示，所述反射式偏光器100可以包括树脂层120。
[0009]在一个实例中，所述树脂层120的折射率可以为1.1至2.0。
[0010]并且，在一个实例中，所述树脂层120可以包含粘合剂树脂，例如固化状态的可固化树脂。作为能够用作所述可固化树脂的树脂，例如，可以使用多种室温可固化、水分可固化、热可固化以及光可固化的树脂组合物，优选为热可固化和光可固化树脂组合物，更优选为光可固化树脂组合物。本文中使用的“固化状态”可以是指通过使树脂组合物中包含的组分交联或聚合而将该树脂组合物转化为坚硬状态的状态。另外，所述“室温可固化、水分可固化、热可固化或光可固化的树脂组合物”可以是指在室温下、在适当水分的存在下、通过施加热或辐射电磁波(例如紫外线)能够固化的组合物。
[0011 ] 在一个实例中，所述树脂组合物可以包含丙烯酸类化合物、环氧化合物、聚氨酯类化合物、酚类化合物或聚酯类化合物作为主体材料。此处，“化合物”可以为单体、低聚物或聚合物化合物。
[0012]在一个实例中，作为所述树脂组合物，可以使用具有优异光学特性例如透明性以及优异抗泛黄性的丙烯酸类树脂组合物，优选使用紫外线可固化的丙烯酸类树脂组合物。[0013]所述紫外线可固化的丙烯酸类树脂组合物可以包含丙烯酸酯低聚物和稀释单体，必要时，可以使用多官能丙烯酸酯作为所述稀释单体以确保硬度。此处，作为丙烯酸酯低聚物，可以使用聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、酯类丙烯酸酯或醚类丙烯酸酯，优选使用聚氨酯丙烯酸酯。本领域中已知多种用于制备紫外线可固化组合物的丙烯酸酯低聚物，在本申请中，可以对这样的化合物合适地进行选择。
[0014]本领域中已知多种能够用于紫外线可固化丙烯酸类树脂组合物的制备中的稀释单体，作为实例，可以使用多官能丙烯酸酯，但所述稀释单体的种类并不局限于此。所述多官能丙烯酸酯可以为双官能丙烯酸酯，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、羟基特戊酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二环戊基二(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性的二环戊基二(甲基)丙烯酸酯、环氧乙烷改性的二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酰氧基乙基异氰脲酸酯、烯丙基化环己基二(甲基)丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇(甲基)丙烯酸酯、二羟甲基二环戊烷二(甲基)丙烯酸酯、环氧乙烷改性的六氢化邻苯二甲酸二(甲基)丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇(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、金刚烷二(甲基)丙烯酸酯或9，9-双[4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)苯基]氟；三官能丙烯酸酯，例如三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、双季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、丙酸改性的双季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、环氧丙烷改性的三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三官能聚氨酯(甲基)丙烯酸酯或三(甲基)丙烯酰氧基乙基异氰脲酸酯；四官能丙烯酸酯，例如双甘油四(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，例如丙酸改性的双季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯；或六官能丙烯酸酯，例如双季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性的双季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯或聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(例如异氰酸酯单体与三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯的反应产物、由Kyoeisha生产的UA-306I或UA-306T)，并且，为了确保所述树脂层120的硬度，使用四官能或更高官能的丙烯酸酯，优选使用六官能或更高官能的丙烯酸酯，但本申请并不局限于此。
[0015]对于制备所述紫外线可固化的丙烯酸类树脂组合物所选择组分的种类和混合比例没有特别限制，并且可以鉴于树脂层120所需的硬度和其它物理性质来进行控制。
[0016]另外，必要时，所述树脂组合物中可以适当包含添加剂，例如聚合引发剂、紫外线阻隔或吸收剂、防放电剂(discharge preventing agent)或分散剂。
[0017]在一个实例中，如图1中所示，所述反射式偏光器100的树脂层120可以具有凹入部分121和凸出部分122，它们在该树脂层120上形成栅条(grid)。此处，所述凸出部分122可以包含粒子130和上述可固化树脂。例如，所述粒子130可以自组装，在固化状态的可固化树脂中含有预定的孔，并分散在凸出部分122中。本文中使用的术语“栅条”是指在平坦表面上含有至少两个以一定的间隔隔开的凹槽的压花(embossing)结构，以使具有多个凹入部分121和凸出部分122的条形图案相互平行地排列。另外，本文中使用的术语“自组装”是指通过如下过程显示出新的物理性质的现象:由于粒子分子间的相互作用(例如范德华力、毛细力、J1-Ji相互作用、氢键等吸引力)使分子主动积聚形成超分子，即在不对粒子施加比能的情况下的分子聚集体；以及形成其中呈现有分子尺寸以上的排列区域(结构单元)的结构，例如纳米结构。此处，所述纳米结构为纳米尺寸的结构，例如纳米线(nanowire)结构、纳米带(nanoribbon)结构或纳米带(nanobelt)结构。如上所述，当凸出部分122中包含自组装粒子130时，该凸出部分122具有因相互作用而使粒子130被固定住的纳米结构，从而使得反射式偏光器100即使在暴露于光源和外部摩擦下时，也可以具有优异的热耐久性和物理耐久性。
[0018]此处，所述凸出部分122的由等式I表示的孔隙率可以为，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表不该凸出部分122的总体积，V2为该凸出部分122的由所述粒子130占据的体积。
[0022]本文中使用的术语“孔隙率”是指树脂层120的凸出部分122中没有被粒子130占据的部分(下文中，称作孔)的体积比。即，当树脂层120的凸出部分122中的所述孔减少时，粒子130的体积比增大。在这种情况下，由于所述孔而造成的光学特性损失随孔隙率的减小而相对下降。当孔隙率小于5%时，难以在工艺中实现；而当孔隙率大于50%时，存在过多的孔，从而导致光学特性的损失提高。在一个实例中，当所述粒子130全部为球形并具有相同的尺寸时，该粒子130在凸出部分122中的孔隙率可以为，例如，26至48%或28至30%。
[0023]在一个实例中，所述树脂层120的凸出部分122中包含的粒子130的直径可以为2至IOOnm,例如10至80、30至90或20至50nm。当粒子130的直径小于2nm或大于IOOnm时，该粒子130不仅存在于树脂层120的凸出部分122中，而且可能贴附在树脂层120的整个表面上。
[0024]对于所述粒子130没有特别限制，只要该粒子130在可见光区域中的吸收性较低即可，并且可以为，例如，金属粒子如银(Ag)粒子、铜(Cu)粒子、铬(Cr)粒子、钼(Pt)粒子、金(Au)粒子、镍(Ni)粒子、IE (Pd)粒子、鹤(W)粒子、铱(Ir)粒子、钥(Mo)粒子、铁(Fe)粒子、钛(Ti)粒子、铬(Cr)粒子、钴(Co)粒子或铝(Al)粒子，或者它们的合金，在一个实例中，采用钼、金、银和铝或其合金，优选为银或铝粒子，但本申请并不局限于此。所述粒子130可以具有优异的导电性和光学性能(例如，铝粒子对于可见光区域中的光吸收得极少)，并且可以具有非常优异的偏光度和反射特性。
[0025]所述粒子130可以形成为球体、角锥体(四面体)、立方体(六面体)或接近球形的多面体形状。或者，该粒子130可以形成为圆盘形、椭圆形或棒状，但本申请并不特别局限于此。
[0026]另外，在一个实例中，如图3和图4中所示，所述粒子130可以具有核-壳结构。例如，该粒子130可以包括核131和壳132，所述核131包含金属或金属合金，所述壳132存在于所述核131的外部，并包含有机化合物、金属氧化物或与该核131的金属或金属合金不同的金属或金属合金。如上所述，当粒子130具有核-壳结构时，可以对该粒子的壳132部分中的表面特性进行控制，使得这些粒子之间不发生附聚或凝聚。
[0027]在一个实例中，所述有机化合物可以是连接至所述核131外部的配体或聚合物化合物。
[0028]此处，所述配体可以为但不限于选自油酸、硬脂酸、棕榈酸、2-十六酮、1-辛醇、SpanSO、十二醛、1，2-环氧十二烷、1，2-环氧己烷、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)中的至少一种，优选为油酸和硬脂酸。
[0029]所述聚合物化合物可以为但不限于选自含氟聚合物、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、聚丙烯酸、聚硫化物、聚环氧乙烷和包含至少一种官能团的嵌段共聚物和硝化纤维中的至少一种，优选为聚乙二醇。
[0030]如图1中所示，所述反射式偏光器100的树脂层120可以具有栅条结构，所述栅条结构包括具有凹入部分121和凸出部分122的压花，并且在该栅条结构中，凸出部分122的间距(pitch)可以为 30 至 300nm，例如 50 至 200、30 至 150、130至 300或100至18011111。当凸出部分122的间距在上述范围内时，所制备的反射式偏光器100可以具有对于可见光和紫外光波段优异的偏振消光比(polarization extinction ratio)和透射率。本文中使用的术语“偏振消光比”是指在特定波长下，对于P偏光的透射率与对于S偏光的透射率的比率。当偏振消光比增大时，偏光分离元件具有优异的偏光分离能力。此处，“S偏光”是指在入射至反射式偏光器100的光中，电磁场矢量平行于栅条的部分；而“卩偏光”是指入射光中电磁场矢量垂直于栅条的部分。另外，“间距(P)”是指将凹入部分121的宽度(W)与凸出部分122的宽度相加而得到的距离。
[0031]另外，在上述结构中，凸出部分122的宽度(W)与凸出部分122的间距(P)的比率(ff/Ρ)可以为0.15至0.8，例如，图案间距可以为0.35至0.65,0.15至0.5或0.5至0.8。当凸出部分122的宽度(W)与凸出部分122的间距(P)的比率(W/P)在上述范围内时，所制备的反射式偏光器100可以具有对于可见光和紫外光波段优异的偏光分离能力。
[0032]所述凸出部分122的高度⑶与该凸出部分122的间距⑵的比率(Η/P)可以为0.5至2，例如0.8至1.2、1.0至1.8或1.3至1.5。当凸出部分122的高度(H)与凸出部分122的间距(P)的比率(Η/P)小于0.50时，S偏光的透射率相对增加，从而造成偏振消光比下降；而当凸出部分122的高度⑶与凸出部分122的间距⑵的比率(Η/P)大于2时，P偏光的透射率相对降低，由此造成偏振消光比下降。另外，本文中使用的术语“高度”是指所述凸出部分122的高度(H)。
[0033]在一个实例中，所述压花的凹入部分121中可以含有介电材料。示例性的介电材料对于400至SOOnm波长的光的折射率可以为1.1至2.0。所述介电材料可以为选自二氧化钛、二氧化铺、氧化错、氧化招、氧化钇、氧化娃、四氮化三娃和氮化招中一种或至少两种的络合物，或者可以为空气，但对于本申请没有特别限制，只要该介电材料的折射率在上述范围内即可。在一个实例中，当介电材料为空气时，压花的凹入部分121可以是基本空白的空间，而如下文所将要描述的，当在所述压花上还包括保护层时，该保护层可以包含介电材料。
[0034]在一个实例中，所述反射式偏光器100还可以包括基板110。所述基板110用于支撑树脂层120，对用于基板110的材料没有限制，只要该材料对于固化后形成树脂层120的可固化树脂保持压敏粘合性即可。例如，可以使用硬性基板如石英或玻璃基板，或软性基板如聚合物基板，具体而言，可以使用由诸如石英、玻璃、聚乙烯醇、聚碳酸酯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯(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对于400至800nm波长的光的透射率可以为例如85或90%以上。
[0035]如图2中所示，所述反射式偏光器100也可以包括保护层140，该保护层140在所述凸出部分122上形成以保护树脂层120。对于所述保护层140没有特别限制，只要其由显示出透光性质且不改变透射光的偏光性的材料形成即可。例如，所述材料可以为可固化树脂组合物，优选为上述紫外线可固化树脂组合物。例如，所述紫外线可固化树脂可以为但不限于，通过向丙烯酸酯类低聚物，例如环氧丙烯酸酯类、聚酯丙烯酸酯类、聚氨酯丙烯酸酯类、聚丁二烯丙烯酸酯类、硅丙烯酸酯类或烷基丙烯酸酯类低聚物中加入聚合引发剂而光聚合的树脂。此外，如上所述，所述保护层140可以包含介电材料。
[0036]在一个实例中，所述保护层140的折射率可以为1.1至2.0。
[0037]本发明的另一方面提供一种制备所述反射式偏光器的方法。图5为示出了示例性的制备该反射式偏光器的方法的示意图。
[0038]如图5中所示，示例性的制备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的树脂图案层220的所述凹入部分221中，装填粒子230 ;和在装填有所述粒子230的树脂图案层220上，涂布可固化树脂组合物240。当通过以上方法制备反射式偏光器时，粒子230为自组装，并且具有粒子230通过其与所制备的反射式偏光器的凸出部分之间的相互作用而被固定在该凸出部分上的结构，由此，可以制备出具有优异偏光分离能力和优异耐久性的反射式偏光器。另外，在本申请中，由于采用了首先将粒子230装填在形成于第一基板上的树脂图案层220的凹入部分221中(而非直接在基板上形成图案)而具有压花图案，并将装填后的基板转移至第二基板250的方法，因此可以使粒子230以压花图案的方式排列在第二基板250上，从而可以在工艺中对通过粒子230的自组装形成的栅条图案自由地进行控制。
[0039]如图5中所示，可以在涂布有粒子230的第一基板上形成具有压花形状的树脂图案层220，所述压花形状可以具有凹入部分221和凸出部分222。此处，对于所述第一基板没有特别限制，只要该第一基板为具有透明性的基底即可，并且该基板可以为玻璃、石英或聚合物基板。此处，所述聚合物基板可以，例如，由诸如聚乙烯醇、聚碳酸酯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯(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)的树脂来形成。
[0040]此处，在所述第一基板上形成的压花的树脂图案层220可以通过如下方法形成:在第一基板上涂布上述紫外线可固化树脂组合物，形成紫外线可固化树脂层；以及在该紫外线可固化树脂层上形成反射式偏光器上所要形成图案的相反图像，形成树脂图案层220。
[0041]此处，可以采用本领域中已知的涂布方法，例如旋涂法或缝涂法作为涂布所述紫外线可固化树脂组合物的方法，但本申请并不局限于此。另外，作为使所述紫外线可固化树脂层形成图案的方法，可以采用多种本领域中已知的图案形成方法，例如光学干涉光刻法、电子束光刻法或EUV光刻法，以及X射线光刻法，但本申请并不局限于此。
[0042]在上述示例性的制备方法中，如图5中所示，可以将粒子230涂布在具有树脂图案层220的第一基板210上，并装填在树脂图案层220的凹入部分221中，作为将该粒子230以压花图案的方式转移至第二基板250上的预加工。
[0043]作为在凹入部分221中填充粒子230的方法，例如，可以通过本领域中熟知的涂布方法，例如旋涂法、棒涂法、浸涂法、滴液法、丝网印刷法、喷墨印刷法、缝涂法或喷雾法将所述粒子填充在所述树脂图案层220的凹入部分221中，但本申请并不特别局限于此。另外，为了使粒子230仅填充在树脂图案层220的凹入部分221中，可以对树脂图案层220表面与粒子230溶液之间的润湿性，或粒子230溶液的溶剂挥发性进行适当的控制。
[0044]在一个实例中，在将所述粒子230装填到树脂图案层220的凹入部分221中之前，可以对该粒子230的表面特性进行控制。例如，可以通过如下方法使粒子230形成具有核-壳结构:(I)在粒子230的表面上引入配体；(2)用聚合物处理粒子230的表面；或(3)在粒子230的表面上通过缓慢氧化形成厚度为IOnm以下的金属氧化物层，或形成不同于该粒子230的金属层。另外，需要时，可以采用上述控制表面特性的方法(方法(I)至(3))中的至少两种来控制粒子230的表面特性。如上所述，通过控制粒子230的表面特性，可以将该粒子230的附聚或凝聚降低至最低限度。
[0045]上述示例性的制备方法还可以包括:在树脂图案层220的凹入部分221中装填粒子230后，进行蚀刻过程，去除装填在除该树脂图案层220的凹入部分221以外的任何位置处的粒子230。然而，当将粒子230的平均粒径控制在2至IOOnm时，可以不包括此额外的蚀刻过程，在这种情况下，所述方法的经济可行性可以得到增强。
[0046]在一个实例中，在将所述粒子230装填到树脂图案层220的凹入部分221中并形成可固化树脂层之前，还可以对该装填粒子230进行增塑作用。此处，可以根据所使用粒子230的种类和尺寸来合适地控制烧灼(burning)的条件，例如烧灼温度和时间，通常而言，所述烧灼可以在不损坏基板结构的温度范围内进行。当进一步进行上述的烧灼操作时，使得装填粒子230间的溶剂或有机物质被去除并使粒子230熔融，从而提高了装填程度和粒子230的反射度。
[0047]如图5中所示，当在所述树脂图案层220的凹入部分221中装填粒子230时，可以在该装填有粒子230的树脂图案层220上形成可固化树脂层240。例如，所述可固化树脂层240可以通过在装填有粒子230的树脂图案层220上涂布上述可固化树脂来形成，涂布的方法可以根据可固化树脂的种类，从本领域中已知的多种涂布方法，例如旋涂法和缝涂法等中合适地进行选择。
[0048]如上所述，可以使用光可固化树脂组合物或热可固化树脂组合物作为所述可固化树脂，对于该可固化树脂组合物没有特别限制，只要其具有透光性质并且不改变透射光的偏光性质即可。
[0049]此处，所述可固化树脂层240的厚度可以为，例如，IOOnm至3mm、IOOnm至Imm或IOOnm至5 μ m。当可固化树脂层240的厚度小于IOOnm时,难以稳定地转移图案；而当可固化树脂层240的厚度大于3mm时，使得可固化树脂层240中的光折射和光吸收提高，光程变长，从而显著降低反射式偏光器中要实现的光学特性。在上述厚度范围内，树脂图案层220中形成的压花图案即使在厚度较小的情况下，也可以实现稳定的转移。
[0050]当将所述可固化树脂组合物240涂布在如上所述装填有粒子230的树脂图案层220上时，由于该可固化树脂组合物240在固化前具有优异的流动性，因此在第一基板210上的树脂图案层220的整个表面上涂布的一部分可固化树脂组合物240填充自组装粒子230的孔，然后固化，从而将由自组装粒子形成的结构牢固地固定住。
[0051]在一个实例中，当形成所述可固化树脂层240时，在对该可固化树脂层240进行固化前，可以在涂布的可固化树脂上叠置第二基板250。对于所述第二基板250没有特别限制，只要该基板是由可固化树脂固化后能够对第二基板250具有粘合性的材料形成即可，例如，该第二基板250可以为硬性基板如玻璃基板，或软性基板如聚合物基板。
[0052]在一个实例中，可以将所述可固化树脂层240和所述第二基板250依次叠置在装填有粒子230的树脂图案层220上，然后可以将可固化树脂固化。所述可固化树脂可以根据其种类，采用本领域中已知的固化方法例如紫外线辐射法来进行固化，但本申请并不局限于此。
[0053]如图5中所示，在本申请的制备方法中，可以对所述第一基板210与所述树脂图案层220之间的剥离强度或所述可固化树脂组合物240与该树脂图案层220之间的剥离强度进行控制，由此来选择分离层。
[0054]例如，如图5(e_2)中所示，可以在对所述可固化树脂进行固化后，将固化的可固化树脂组合物240与树脂图案层220分离，从而制得形成图1中所示类型的反射式偏光器。
[0055]另外，根据本申请的另一个实施方案，在上述制备方法中，可以在依次形成可固化树脂层240和第二基板250后对可固化树脂进行固化，并可以将树脂图案层220与第一基板210分离，从而制得形成图2中所示类型的反射式偏光器。在这种情况下，由于所述树脂图案层220用作包含粒子230的图案层的保护层，因此可以使该包含粒子230的图案层的耐久性得到增强，并且可以防止氧化。另外，在所述反射式偏光器的制备中，不需要形成单独保护层以增强反射式偏光器的耐久性并防止氧化的工艺，因此可以使成本和工艺效率得到改善。
[0056]此处，对于所述第一基板210与树脂图案层220之间的剥离强度或所述可固化树脂组合物240与树脂图案层220之间的剥离强度，可以通过例如调节该树脂图案层220的凹入部分221中装填的粒子230的孔隙率来进行控制。例如，可以将粒子230的孔隙率控制在35%或大于35%、35至50%或40至45%。当将粒子230的孔隙率控制在35%或大于35%时，在包含粒子230的图案层中所包含的可固化树脂的量增加，且对于树脂图案层220的粘合性提高，因此可以仅去除第一基板210。在一个实例中，作为控制粒子230的孔隙率的方法，例如，在将粒子230涂布在树脂图案层220的凹入部分221中时，可以对其进行控制以使包含粒子230的涂布溶液中包含少量的该粒子230。
[0057]根据本申请的制备反射式偏光器的方法，不需要诸如干法蚀刻工艺或沉积工艺的复杂工艺，并且可以容易地制备大尺寸的反射式偏光器。另外，根据该制备反射式偏光器的方法，可以利用所述粒子230的自组装，在没有隔离物的情况下容易地形成具有精细线宽的压花图案，而且还可以将压花图案形成在挠性基板或化学敏感性聚合物基板上。
[0058]本申请的又一方面提供一种光学元件。所述光学元件可以包括:基底；和在所述基底的一个表面上形成的前述反射式偏光器。在一个实例中，所述光学元件可以用作，例如，改善显示装置的亮度的增亮膜。
[0059]此处，对于所述基底没有特别限制，只要该基底为具有较高的光透射率而不具有光学各向异性的膜即可。所述基底的透射率可以为例如85或90%以上。例如，当基底具有光学各向异性时，可能由于双折射而使显示装置的亮度下降。
[0060]本申请的再一方面提供一种包括反射式偏光器320的显示装置300，例如液晶显示器(下文中，称作LCD)。示例性的装置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发出的光产生线性偏振光。可以将所述反射式偏光器320放置在例如装置中的显示面板330与光源310之间，使得由光源310发出的光入射到该偏光器上，并通过该偏光器发射至显示面板330。
[0062]可以使用任何一种能够由光源310发出的光产生线性偏振光的偏光器作为所述偏光器320而没有特别限制。这样的偏光器320可以是以布鲁斯特角(Brewster’s angle)设置的玻璃板或线栅式偏光器(wire grid polarizer)。
[0063]图6为显示装置300的示意图。如图6中所示，在一个实例中，IXD还可以包括显示面板330，以及设置在所述显示液晶面板至少一侧以照明该显示面板的光源310，并且如上所述，反射式偏光器320可以设置在上述显示面板与光源之间。另外，在这种情况下，可以将所述反射式偏光器的形成栅条的表面设置为朝向光源。
[0064]另外，如图6中所示，所述IXD还可以包括存在于所述显示面板330与所述反射式偏光器320之间的吸收型偏光器340。
[0065]在一个实例中，所述吸收型偏光器340的光吸收轴可以设置为平行于所述反射式偏光器320的栅条。在这种结构中，反射式偏光器320可以透射由光源310发出的一部分光(P偏光)，并将所透射的光传输至吸收型偏光器340，而将其余的光(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，在再反射操作中转换为不含偏光部分的光，然后再入射至反射式偏光器320。因此，由于吸收型偏光器340仅透射P偏光，所以可以将因吸收S偏光而造成的光学损失减少至最低限度。按照上述过程重复进行，可以使装置300的亮度特性得到增强。
[0066]对于所述LCD的部件和结构没有特别限制，只要该LCD包括前述反射式偏光器320即可，本领域中所公开的全部记载皆可合适地施用于该LED。
[0067]有益效果
[0068]本申请的反射式偏光器即使在暴露于光源和外部摩擦下时，也可以提供优异的热耐久性和物理耐久性。另外，根据本申请的制备方法，可以在不使用昂贵设备的情况下制备大尺寸的反射式偏光器。
【专利附图】

【附图说明】
[0069]图1为根据本申请的一个不例性实施方案的反射式偏光器的横截面视图；
[0070]图2为根据本申请的另一个示例性实施方案的反射式偏光器的示意图；
[0071]图3和4为根据本申请的示例性粒子类型的示意图；
[0072]图5为依次示出根据本申请的示例性实施方案的制备反射式偏光器的方法的示意图；
[0073]图6为根据本申请的示例性实施方案的示例性显示装置的示意图；
[0074]图7至9为根据实施例1和2以及比较例制备的示例性反射式偏光器的SEM图像；
[0075]图10为根据实施例1和比较例制备的反射式偏光器的偏光特性比较的曲线图。
[0076]<附图标记说明>
[0077]100, 320:反射式偏光器
[0078]110:基板
[0079]120:树脂层[0080]121，221:凹入部分
[0081]122，222:凸出部分
[0082]130, 230:粒子
[0083]131:核；132:壳
[0084]140:保护层
[0085]210:第一基板
[0086]220:树脂图案层
[0087]240:可固化树脂层
[0088]250:第二基板
[0089]300:显示装置
[0090]310:光源
[0091]330:显示面板
[0092]340:吸收型偏光器
【具体实施方式】
[0093]以下，将参照实施例和比较例，更加详细地描述本申请，但本申请的反射式偏光器的范围并不局限于下面的实施例。
[0094]分散有纳米尺寸粒子的涂布溶液的制备
[0095]制备例I
[0096]将平均粒径为50nm的银纳米粒子以3wt %的含量溶解在溶剂乙醇中，并加入
0.05wt%含量的涂布增强剂(coating enhancer)Glide410,由此制备分散有银纳米粒子的涂布溶液。
[0097]制备例2
[0098]除了将所述银纳米粒子以lwt%的含量溶解在溶剂中以外，采用与制备例I中所述的相同方法，制备分散有银纳米粒子的涂布溶液。
[0099]反射式偏光器的制备
[0100]实施例1
[0101]将光致抗蚀剂涂布在玻璃基板上，使用Nd-YAG四次谐波激光(4thharmonic laser)(266nm),通过干涉光刻法形成间距为150nm的形成栅条的光致抗蚀剂图案。在形成光致抗蚀剂图案后，使用氩气，通过干法蚀刻工艺使部分玻璃基板暴露出来。接下来，使用以10:1的比率混合CHF3和O2而制备的混合气体对该玻璃基板的暴露部分进行蚀刻，由此制备具有与所述光致抗蚀剂图案相同间距的形成栅条的玻璃基板。通过以500rpm进行旋转涂布30秒，在所制备的玻璃基板的栅条上涂布紫外线可固化的聚氨酯丙烯酸酯树脂组合物。其后，将第一基板即聚碳酸酯基板(折射率:1.58)层合在该聚氨酯丙烯酸酯树脂组合物上，并用紫外线照射90秒，然后将玻璃基板分离，并再次用紫外线辐射90秒，由此制备具有聚氨酯丙烯酸酯树脂图案层(该图案层含有与所述玻璃基板相同的栅条)的聚碳酸酯基板。其后，使用旋涂机，以IOOOrpm对制备例中制备的涂布溶液进行旋转涂布45秒，从而将纳米粒子装填在所述树脂图案层的栅条的凹入部分中，进行涂布后，在75°C下将溶剂彻底干燥5分钟，使纳米粒子得到涂布。重复前述过程，采用旋涂法，在上述经干燥的基板上再次以500rpm涂布紫外线可固化的聚氨酯丙烯酸酯树脂组合物30秒，并将第二基板即新的聚碳酸酯基板层合在该聚氨酯丙烯酸酯组合物上，通过辐射紫外线进行固化。其后，将所述树脂图案层和经固化的聚氨酯丙烯酸酯树脂组合物彼此分离，由此制备间距为150nm且凸出部分装填有银纳米粒子的反射式偏光器(如图7中所示)。
[0102]实施例2
[0103]采用与实施例1中所述的相同方法，制备间距为150nm且凸出部分装填有银纳米粒子的反射式偏光器(如图8中所示)，不同之处在于，将制备例2中制备的涂布溶液涂布在树脂图案层上，从而将纳米粒子装填在该树脂图案层的栅条的凹入部分中并干燥；在经干燥的基板上涂布紫外线可固化的聚氨酯丙烯酸酯树脂组合物，并在进行紫外线固化后，将所述树脂图案层与第一基板即聚碳酸酯基板分离。此处，在所述第一基板的表面上涂布乙醇并干燥以使乙醇渗入聚碳酸酯的微孔中，由此将上述树脂图案层与第一基板之间的剥离强度控制在较弱的程度。
[0104]比较例
[0105]采用与实施例1中所述的相同方法，在第一基板即聚碳酸酯基板上形成间距为150nm的聚氣酷丙稀酸酷树脂图案层,通过以IOOOrpm对制备例I中制备的涂布溶液进打旋转涂布45秒，将纳米粒子装填在所述树脂图案层的栅条的凹入部分中，进行涂布后，在75°C下将溶剂彻底干燥5分钟，使纳米粒子得到涂布，由此制备银纳米粒子装填在树脂图案层的凹入部分中的反射式偏光器(如图9中所示)。
[0106]实验例
[0107]通过下面的方法，对实施例1和2以及比较例中制备的反射式偏光器的物理性质进行评估:
[0108]透射率根据偏光的测量
[0109]将由Moxtek制造的石英偏光器(偏光度:0.99以上)放置在紫外-可见分光光度计上，并指定透射率以进行标准化，然后，采用将实施例1和比较例的反射式偏光器平行或垂直于该石英偏光器放置的测量透射率的方法，对所述实施例1和比较例的反射式偏光器根据偏光的透射率进行测量。测量结果示于图10中。
[0110]如图10中所示，与仅通过旋涂法只将银纳米粒子装填树脂图案层的凹入部分的比较例相比，实施例中制备的具有在凸出部分中包含银纳米粒子的栅条结构的反射式偏光器具有优异的偏光特性。也就是说，不同于实施例，在比较例的仅由聚氨酯丙烯酸酯树脂形成的树脂层中部分地产生了因光吸收而导致的光学损失。另外，实施例中的反射式偏光器的凹入部分以空气(折射率:1)装填，而在比较例中则由折射率比空气更高的树脂材料形成，由此使得反射式偏光器的栅条中的间距间隔相对增大，并造成反射式偏光器在相同波长下的偏光度下降。
[0111]上述实施例的偏光分离元件仅是作为实例而提出，通过改变纳米粒子的装填程度或种类，可以制备出偏光度增大的反射式偏光器。
【权利要求】
1.一种反射式偏光器，包括: 树脂层；和 凸出部分，所述凸出部分包含平均粒径为2nm至IOOnm的粒子，并且该凸出部分在所述树脂层上形成栅条。
2.根据权利要求1所述的偏光器，其中，所述树脂层包含折射率为1.1至2.0的树脂。
3.根据权利要求1所述的偏光器，其中，所述树脂层中包含的树脂也存在于所述凸出部分中。
4.根据权利要求1所述的偏光器，其中，所述凸出部分的由等式I表示的孔隙率为5至50%: [等式I]
孔隙率(P) = (V1-V2)A1Xioo 其中，V1表不该凸出部分的总体积，V2表不该凸出部分中由所述粒子占据的体积。
5.根据权利要求1所述的偏光器，其中，所述粒子为银粒子、铜粒子、铬粒子、钼粒子、金粒子、镍粒子、钯粒子、钨粒子、铱粒子、钥粒子、铁粒子、钛粒子、铬粒子、钴粒子或铝粒子，或者它们中至少两种粒子的合金。
6.根据权利要求1所述的偏光器，其中，所述粒子为分别包括核和壳的核-壳粒子，所述核包含金属或金属合金，所述壳存在于所述核的外部，并包含有机化合物、金属氧化物或与该核的金属或金属合金不同的金属或金属合金。
7.根据权利要求1所述的偏光器，其中，所述凸出部分的间距为50nm至200nm。
8.根据权利要求7所述的偏光器，其中，所述凸出部分的宽度(W)与该凸出部分的间距(P)的比率(W/P)为 0.15 至 0.8。
9.根据权利要求7所述的偏光器，其中，所述凸出部分的高度(H)与该凸出部分的间距(P)的比率(Η/P)为0.5至2。
10.根据权利要求1所述的偏光器，还包括基板，其中，所述树脂层存在于该基板上。
11.根据权利要求1所述的偏光器，还包括存在于所述凸出部分上的保护层。
12.根据权利要求11所述的偏光器，其中，所述保护层的折射率为1.1至2.0。
13.—种制备反射式偏光器的方法,包括: 在包括凹入部分和凸出部分的树脂图案层的所述凹入部分中，装填平均粒径为2nm至IOOnm的粒子；和 在所述凹入部分中装填有所述粒子的树脂图案层上，涂布可固化树脂组合物。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述树脂图案层通过在基板上形成树脂层，并采用光学干涉光刻法、电子束光刻法、或EUV光刻法、X射线光刻法或纳米压印使该树脂层图案化而形成。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述粒子的装填通过采用旋涂法、棒涂法、浸涂法、滴液法、丝网印刷法、喷墨印刷法、缝涂法或喷雾法涂布该粒子来进行。
16.根据权利要求13所述的方法，还包括:在装填所述粒子后，烧灼所装填的粒子。
17.根据权利要求13所述的方法，还包括: 固化所述可固化树脂组合物；和 将所述粒子和固化的可固化树脂组合物与所述树脂图案层分离。
18.根据权利要求13所述的方法，还包括: 固化所述可固化树脂组合物；和 将在基板上形成的树脂图案层与该基板分离。
19.一种光学元件，包括: 基底；和 权利要求1所述的反射式偏光器，该反射式偏光器在所述基底的至少一个表面上形成。
20.—种显示装置，包括: 显示面板； 照明所述显示面板的光源；和 权利要求1所述的反射式偏光器，该反射式偏光器设置在所述显示面板与所述光源之间。
21.根据权利要求20所述的显示装置，还包括存在于所述显示面板与所述反射式偏光器之间的吸收型偏光器，其中，该吸收型偏光器的光吸收轴设置为平行于所述反射式偏光器的栅条。
【文档编号】G02F1/13357GK103998956SQ201280062257
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年12月17日 优先权日:2011年12月15日
【发明者】郑镇美, 金在镇, 李钟炳, 辛富建 申请人:Lg化学株式会社