一种偏光膜的制备方法、显示基板及显示装置与流程

本发明涉及显示技术领域，尤指一种偏光膜的制备方法、显示基板及显示装置。

背景技术：

偏光片在平板显示领域有着广泛的应用。对于薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，简称TFT-LCD)，通常是在玻璃基板上贴上偏光片产生偏光效果。为了能在玻璃基板上原位制备偏光片以取代传统偏光片，从而省去购买和贴附传统偏光片的成本。从业者尝试了不同的方法。现有技术中可采用纳米压印技术(Nano-imprint Lithography，简称NIL)或曝光设备在玻璃基板上形成偏光膜。

NIL技术是以刻印图案的压印机在玻璃基板上形成图样。具体过程是在玻璃基板涂覆UV感光液后，再以压印机施加压力，以形成印出面板图样，经过刻蚀获得需要的图案。但是，NIL技术所采用的压印模板制作相对复杂，成本昂贵，而且大尺寸压印模板的制备更是始终没有解决的工艺难点。利用一般曝光设备也可以在玻璃基板上形成偏光膜，然而以8代曝光设备为例，制造55寸面板，需要曝光数次，每次曝光之间存在细微的缝隙，无法显示完整影像。

因此，提供一种成本低廉，工艺简单，适用于大尺寸生产的制备偏光膜的方法为需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种偏光膜的制备方法、显示基板及显示装置，用以在衬底基板上原位制备偏光膜，成本低廉，工艺简单，适用于大尺寸生产。

第一方面，本发明实施例提供一种偏光膜的制备方法，包括：

在衬底基板上形成延伸方向平行于所述衬底基板的氧化铝纳米管层；

在所述氧化铝纳米管层中的各所述氧化铝纳米管的管内填充第一金属，使形成在所述衬底基板上的氧化铝纳米管层具有偏光性。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，所述在衬底基板上形成延伸方向平行于所述衬底基板的氧化铝纳米管层，包括：

在所述衬底基板上形成铝膜；

在所述铝膜上形成仅暴露所述铝膜的两个相对端面的保护薄膜；

将形成有所述保护薄膜的所述衬底基板置于酸性电解液中进行电化学反应，形成氧化铝纳米管层。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，在所述氧化铝纳米管层中的各所述氧化铝纳米管的管内填充第一金属，包括：

将所述衬底基板上的所述氧化铝纳米管层的一端连接外接电源的正极，将所述第一金属的一端连接所述外接电源的负极；

将所述氧化铝纳米管层与所述第一金属不连接所述外接电源的一端同时置于第一金属化合物的混合酸性溶液中进行电化学反应，使各所述氧化铝纳米管的管内填充所述第一金属。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，所述第一金属为镍、铁、钴、银或铜。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，在所述铝膜上形成仅暴露所述铝膜的两个相对端面的保护薄膜，包括：

在所述铝膜上形成公暴露所述铝膜的两个相对端面的光刻胶薄膜。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，所述将形成有所述保护薄膜的所述衬底基板置于酸性电解液中进行电化学反应，包括：

将形成有所述保护薄膜的所述衬底基板置于包含体积比为10％-40％硫酸的混合溶液中进行电化学反应。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，在所述衬底基板上形成铝膜之后，在所述铝膜上形成仅暴露所述铝膜的两个相对端面的保护薄膜之前，还包括：

对所述铝膜进行电化学抛光处理。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，在衬底基板上形成延伸方向平行于所述衬底基板的氧化铝纳米管层之后，在所述氧化铝纳米管层中的各所述氧化铝纳米管的管内填充第一金属之前，还包括：

对所述氧化铝纳米管层中的各所述氧化铝纳米管进行扩孔处理。

第二方面，本发明实施例提供一种显示基板，其特征在于，所述显示基板的一表面具有偏光膜，所述偏光膜采用上述偏光膜的制备方法制备而成。

第三方面，本发明实施例提供一种显示装置，包括上述的显示基板。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的偏光膜的制备方法、显示基板及显示装置，通过在衬底基板上形成延伸方向平行于衬底基板的氧化铝纳米管层；在氧化铝纳米管层中的各氧化铝纳米管的管内填充第一金属，使形成在衬底基板上的氧化铝纳米管层具有偏光性。本发明实施例在衬底基板上原位制备偏光膜，不需要在衬底基板上贴附偏光片；且该方法采用成熟的电化学工艺，与现有的NIL技术或曝光工艺制备偏光膜的方式相比，不需要复杂工艺，且成本低廉，适用于大尺寸生产。

附图说明

图1为本发明实施例提供的偏光膜的制备方法的流程图；

图2a为本发明实施例提供的氧化铝纳米管的制备方法的流程图；

图2b为本发明实施例提供的制备氧化铝纳米管的装置示意图；

图3a为本发明实施例提供的在氧化铝纳米管中填充第一金属的流程图；

图3b为本发明实施例提供的在氧化铝纳米管中填充第一金属的装置示意图；

图4为本发明实施例提供的偏光膜的偏光原理示意图；

图5为本发明实施例提供的显示装置的结构示意图。

具体实施方式

针对现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种偏光膜的制备方法、显示基板及显示装置，用以在衬底基板上原位制备偏光膜，成本低廉，工艺简单，适用于大尺寸生产。

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图详细介绍本发明具体实施例提供的偏光膜的制备方法、显示基板及显示装置。

如图1所示中，本发明实施例提供的偏光膜的制备方法，包括如下步骤：

S10、在衬底基板上形成延伸方向平行于衬底基板的氧化铝纳米管层；

S20、在氧化铝纳米管层中的各氧化铝纳米管的管内填充第一金属，使形成在衬底基板上的氧化铝纳米管层具有偏光性。

传统的显示面板的制作工艺中，通常需要制作或购买偏光片，再进行贴片的步骤，然而贴附的偏光片通常会吸收部分的背光源的光线使得透过偏光片的光线的亮度降低。本发明实施例提供的上述偏光膜的制备方法采用成熟的电化学工艺在衬底基板上制备偏光膜，不需要制作偏光处再进行贴片的过程，避免了亮度损失；并且采用的原料易得成本低廉，制作工艺成熟，并且在纳米级的多孔氧化铝中沉积特定的金属后使阳极氧化铝层具有偏光性质，可适用于大尺寸的偏光膜的生产。

具体地，如图2a所示，在上述的步骤S10中，在衬底基板上形成延伸方向平行于衬底基板的氧化铝纳米管层，具体可以包括如下步骤：

S101、在衬底基板上形成铝膜。

在具体实施时，可采用蒸镀或涂覆的方式在衬底基板的表面形成一层铝膜，例如，在衬底基板上形成厚度可为的铝膜，根据需要可调整铝膜的厚度，本实施例不对形成铝膜的具体厚度进行限定。

S102、在铝膜上形成仅暴露铝膜的两个相对端面的保护薄膜。

可理解的是，若将铝膜直接置于酸性电解液中进行电化学反应，则会在铝膜的表面生成垂直于铝膜表面方向的氧化铝纳米管，而形成这种方向的氧化铝纳米管并不能符合偏光膜的偏光方向的需求，因此，要在铝膜的表面形成一层保护薄膜以阻止铝膜表面发生反应。在具体实施时，根据偏光方向的要求，在铝膜上形成一层保护薄膜，保护薄膜需要覆盖铝膜的全部表面，并覆盖铝膜相对的两个端面，仅暴露另外两个端面。由于最终形成的薄膜用于改变背光源的偏光性能，因此，应采用透明材料形成铝膜之上的保护薄膜，具体地，可在铝膜上形成仅暴露铝膜的两个相对端面的光刻胶薄膜。在实际操作时，还可使用其它的透明薄膜来作为上述的保护薄膜，并且应保证透明的保护薄膜不与酸性的电解液发生反应。

S103、将形成有保护薄膜的衬底基板置于酸性电解液中进行电化学反应，形成氧化铝纳米管层。

如图2b所示，铝膜作为阳极的电化学反应装置，具体来说，可将形成有保护薄膜的铝膜21置于酸性电解液22中，两个暴露的铝膜端面其中一面连接外接电源23的正极，另一端浸入酸性电解液22中。外接电源23的负极可连接金属电极24的一端，使金属电极24的另一端浸入酸性电解液22中。

将外接电源开启后，可控制电场方向平行于衬底基板，从而可沿平行于衬底基板的方向在铝膜内部制备出氧化铝纳米管阵列。其中，铝膜作为氧化阳极，金属电极作为氧化阴极，与氧化阴极通电以后，酸性电解液在电流作用下发生水解，水解的OH^-在阳极失电子生成[O]，Al和[O]亲和力非常强，进而氧化铝薄膜。生成氧化膜的同时，由于酸性腐蚀的作用，氧化铝膜会自组织生成纳米级氧化铝管阵列。氧化阳极反应式为：6OH^-+6e^-→3H₂O+3[O]，2Al+3[O]→Al₂O₃，总反应式为2Al+3H₂O→Al₂O₃+6H⁺+6e^-。优选的阳极氧化条件可为：采用体积比为10％的H₂SO₄电解液，维持电解液温度0～0.5℃，恒压3～40V，反应时间10min。其中，硫酸电解液为硫酸、三氧化铬和水的混合溶液，且硫酸的体积比可为10％-40％，在硫酸的体积比发生变化时，可相应地变化反应条件以进行电化学反应，在具体实施时，还可采用草酸、磷酸或醋酸的混合溶液等作为上述的酸性电解液，在此不做限定。

进一步地，如图3a所示，在上述的步骤S20中，在氧化铝纳米管层中的各氧化铝纳米管的管内填充第一金属，具体可以包括如下步骤：

S201、将衬底基板上的氧化铝纳米管层的一端连接外接电源的正极，将第一金属的一端连接外接电源的负极；

S202、将氧化铝纳米管层与第一金属不连接外接电源的一端同时置于第一金属化合物的混合酸性溶液中进行电化学反应，使各氧化铝纳米管的管内填充第一金属。

在具体实施时，可采用电镀的方式向氧化铝纳米管中沉积第一金属。具体来说，如图3b所示，将形成氧化铝纳米管层31的衬底基板中氧化铝纳米管层31的一个端面连接外接电源32的正极，另一个端面浸入到第一金属化合物的混合酸性溶液33中；外接电源32的负极连接第一金属34的一端，第一金属34的另一端浸入到第一金属化合物的混合酸性溶液33中。

其中，第一金属可为具有磁性的金属镍，金属铁、金属钴，还可为上述两种以上金属的合金。或者，第一金属还可为非磁性的金属银和金属铜。具体地，在采用金属镍Ni作为上述的第一金属时，电解液可采用氨基硫酸镍Ni(NH₂SO₃)₂和硼酸H₃BO₃的混合溶液，优选的电镀Ni的反应条件为：氨基硫酸镍100g/L，硼酸30g/L，反应温度35-60℃，电流密度60μA/mm2，电压5V，交流直流3s周期交替，电镀时间20～30min。

在具体实施时，在上述的步骤S101之后，步骤S102之前，还可包括如下步骤：

对铝膜进行电化学抛光处理。对铝膜进行电化学抛光处理可使铝膜表面平整化，具体地，衬底基板上的铝膜作为阳极置于强酸电解液中，进行恒温恒电流的电化学抛光1-10min。从而获得表面平整的铝膜。可优选的电化学抛光反应条件为：将带有铝膜的衬底基板置于质量比为磷酸：三氧化铬：水＝80：12：8的磷酸/铬酸混合溶液中，75℃恒温条件下，120mA·cm-2A·cm的电流密度下，恒流电化学抛光1-2min。

进一步地，在上述的步骤S10之后，步骤S20之前，还可包括如下步骤：

对氧化铝纳米管层中的各氧化铝纳米管进行扩孔处理。对氧化铝纳米管进行扩孔处理，可使氧化铝纳米管的尺寸均一，且更容易在氧化铝纳米管的管内沉积上述的第一金属。具体地，在将氧化铝纳米管层置于强本性电解液中进行电化学反应对氧化铝纳米管进行扩孔。例如，将铝膜作为阳极置于第一酸性电解液中进行电化学反应，在第铝膜内形成上述的氧化铝纳米管阵列；再将形氧化吕纳米管阵列膜层作为阳极置于第二酸性电解液中进行电化学反应，对氧化铝纳米管进行扩孔，其中，第一酸性电解液和第二酸性电解液的成份可相同，且第一酸性电解液的酸性小于第二酸性电解液的酸性。

由此，本发明实施例提供的上述方法，在衬底基板上制备氧化铝纳米管层，并在氧化铝纳米管中沉积特定的金属，从而在衬底基板上形成纳米级金属线栅，对平行于金属线栅的偏振光具有较强的极化作用，从而实现偏光效果。上述制备方法采用的原料易得成本低廉，制作工艺成熟，并且在纳米级的多孔氧化铝中沉积磁性金属后使阳极氧化铝层具有偏光性质，可适用于大尺寸的偏光膜的生产。

如下以在氧化铝纳米管内部沉积金属镍为例，对采用上述方法形成的偏光膜的偏光原理进行说明。

如图4所示，在制备的百度为d的氧化铝纳米管层中沉积金属Ni，从而形成如图4所示的Ni线栅。根据光学理论可知，对于任意入射光都可以分解为光矢量相互垂直的两部分，如图4中的垂直矢量V和水平矢量H，其中水平矢量H平行于Ni线栅的延伸方向，由于Ni线栅对H矢量的光有一定的吸收，所以当入射至沉积有Ni线栅的薄膜时，V矢量的偏振光和H矢量的偏振光的透光率存在明显的差异，表现出光的各向异性，对水平矢量H的偏振光具有较强的极化作用，从而在入射光透过沉积Ni线栅的氧化铝薄膜时，透射光为H矢量的偏振光。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种显示基板，该显示基板的一表面具有偏光膜，且该偏光膜采用上述的偏光膜的制备方法制备而成。该显示基板可用于制作显示面板，例如，该显示基板可用于阵列基板或其对向基板。采用本发明实施例显示基板时，其本身具有偏光性，因此，不需要在基板表面贴附偏光片，成本低廉，适用于大尺寸显示面板的生产。

此外，本发明实施例还提供一种显示装置，包括上述的显示基板。该显示装置可以为液晶面板、液晶显示器、液晶电视、有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)面板、OLED显示器、OLED电视或电子纸等显示装置，该装置的结构如图5所示，包括相对而置的上基板001和下基板002，在上基板001和下基板002之间的液晶层003，形成在上基板001之上的上偏光膜004，形成在下基板002下方的下偏光膜005，以及设置在下偏光膜005下方的背光模组006。上偏光膜004一侧作为液晶显示面板的显示面即出光面。其中，上偏光膜004和下偏光膜005为沉积金属镍Ni的氧化铝纳米管层，可采用上述的方法分别在上基板001和下基板002上原位制备。在背光模组006经下偏光膜005偏振后垂直于Ni线栅的光通过，在液晶偏转的情况下，垂直与Ni线栅的光变成平行于Ni线栅的光，若上偏光膜004与下偏光膜005中的Ni线栅是垂直取向，则光可通过上偏光膜004，若上偏光膜004与下偏光膜005中的Ni线栅是平行取向，则光不能通过上偏光膜004。

本发明实施例提供的偏光膜的制备方法、显示基板及显示装置，通过在衬底基板上形成延伸方向平行于衬底基板的氧化铝纳米管层；在氧化铝纳米管层中的各氧化铝纳米管的管内填充第一金属，使形成在衬底基板上的氧化铝纳米管层具有偏光性。本发明实施例在衬底基板上原位制备偏光膜，不需要在衬底基板上贴附偏光片；且该方法采用成熟的电化学工艺，与现有的NIL技术或曝光工艺制备偏光膜的方式相比，不需要复杂工艺，且成本低廉，适用于大尺寸生产。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。