线栅偏光器以及使用此线栅偏光器的显示面板的制作方法

本发明关于一种线栅偏光器以及使用此线栅偏光器的显示面板。

背景技术：

偏光膜是一种仅允许特定偏振方向通过的光学膜，能将自然光转换为直线偏光，其作用原理是仅让直交入射光线中的水平方向光线通过，而吸收垂直方向光线或利用反射和散射等方式加以遮蔽。

偏光膜目前已被广泛的应用于各种物品。以液晶显示器而言，其主要利用两片偏光膜(polarizingfilm)所产生的线偏光达到显示效果。其主要光源由背光模块提供，背光产生光线经过第一片偏光板后产生线偏光；随着液晶分子的排列扭转，达到第二片偏光板后产生亮暗变化，再到观看者眼内达到显示效果。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种线栅偏光器，可使线栅较不易损坏或被污染，并改善消光比下降的程度。

本发明的主要目的在于提供一种显示面板，可使当中的线栅较不易损坏或被污染，并改善消光比下降的程度。

线栅偏光器包含基材、多个线栅、多个图案化吸光层、以及表面覆盖层。多个线栅设置于基材上，其中该些线栅两两间具有多个间隙。多个图案化吸光层与该些线栅对应设置且重迭，其中，该些图案化吸光层两两间具有该些间隙，该些图案化吸光层比该些线栅较接近外部光的入射方向。表面覆盖层设置于该些图案化吸光层上，且与该些图案化吸光层直接接触。

显示面板包含前述的线栅偏光器、另一基材、显示介质、以及像素层。另一基材设置于线栅偏光器的基材上。显示介质设置于基材与另一基材之间。像素层设置于基材或另一基材其中一者上，其中，像素层具有多个子像素，每个子像素具有至少一像素电极，其电性连接于所对应的切换元件。

附图说明

图1为本发明线栅偏光器的对比实施例一示意图；

图2为本发明线栅偏光器的较佳实施例示意图；

图3a、图3b、图3c为本发明线栅偏光器的对比实施例二、对比实施例三与对比实施例四示意图；

图4、图5、图6、图7为本发明线栅偏光器设置于显示面板的下基板的示范例；

图8、图9、图10为本发明线栅偏光器设置于显示面板的上基板的示范例；

图11、图12为本发明线栅偏光器设置于显示面板的上基板与下基板的示范例。

其中，附图标记：

110基材

120另一基材

200线栅

201另一线栅

222间隙

224间隙

300图案化吸光层

301另一图案化吸光层

400表面覆盖层

401另一表面覆盖层

410凸起部

411第一壁体

412第二壁体

7010透明平坦层

7012遮光层8000线栅偏光器

8002另一线栅偏光器

9000显示面板

9001显示侧

h200线栅的高度

h300图案化吸光层的高度

h301另一图案化吸光层的高度

420另一凸起部

421第三壁体

422第四壁体

500显示介质

600像素层

700波长转换层

800偏光膜

901、902配向层

910外部光的入射方向

2030图案化结构

3011第一层

3012第二层

7002、7004、7006转换部

h410凸起部的高度

h420另一凸起部的高度

h3012第二层的高度

i人眼

p1、p1’第一端

p2、p2’第二端

w200线栅的宽度

具体实施方式

在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、面板、区域等的厚度。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。应当理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件”上”或”连接到”另一元件时，其可以直接在另一元件上或与另一元件连接，或者中间元件可以也存在。相反，当元件被称为”直接在另一元件上”或”直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。如本文所使用的，”连接”可以指物理及/或电连接。

本文使用的”约”、”近似”或、”实质上”包括所述值和在本领域普通技术人员确定的特定值的可接受的偏差范围内的平均值，考虑到所讨论的测量和与测量相关的误差的特定数量(即，测量系统的限制)。例如，”约”可以表示在所述值的一个或多个标准偏差内，或±30％、±20％、±10％、±5％内。再者，本文使用的“约”、”近似”或“实质上”可依光学性质、蚀刻性质或其它性质，来选择较可接受的偏差范围或标准偏差，而可不用一个标准偏差适用全部性质。

除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。将进一步理解的是，诸如在通常使用的字典中定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术和本发明的上下文中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化的或过度正式的意义，除非本文中明确地这样定义。

此外，诸如”下”或”底部”和”上”或”顶部”的相对术语可在本文中用于描述一个元件与另一元件的关系，如图所示。应当理解，相对术语旨在包括除了图中所示的方位之外的装置的不同方位。例如，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其他元件的”下”侧的元件将被定向在其他元件的”上”侧。因此，示例性术语”下”可以包括”下”和”上”的取向，取决于附图的特定取向。类似地，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其它元件”下方”或”下方”的元件将被定向为在其它元件”上方”。因此，示例性术语”下面”或”下面”可以包括上方和下方的取向。

请参阅图1，图1为本发明线栅偏光器的对比实施例一。线栅偏光器80包含基板10、线栅20、以及保护层40。线栅20设置于基板10上，保护层40覆盖于线栅20上，且保护层40分别包覆线栅20两侧表面s1、s3与连接两侧表面的顶表面s2。然而，线栅20的各表面s1、s2、s3与保护层40直接接触，可能让线栅会被污染或易损坏，也可能会造成线栅偏光器80整体消光比下降，而降低整体显示质量。

如图2所示的实施例，本发明的线栅偏光器8000，包含基材110、多个线栅200、多个图案化吸光层300、以及表面覆盖层400。多个线栅200设置于基材110上，其中多个线栅200两两间具有多个间隙222，例如:两相邻的该些线栅200之间具有间隙222。多个图案化吸光层300与多个线栅200对应设置且重迭。其中，多个图案化吸光层300两两间也具有多个间隙222，例如:两相邻的该些图案化吸光层300之间具有间隙222。在一实施例中，多个图案化吸光层300较佳为比多个线栅200较接近外部光的入射方向910，然外部光的入射方向910并非用以限制本发明。表面覆盖层400设置于多个图案化吸光层300上，且与多个图案化吸光层300直接接触。

在一实施例中，基材110举例为玻璃，线栅200举例为铝，图案化吸光层300举例为二氧化硅(sio2)，表面覆盖层400举例为氧化铟锡(indiumtinoxide，ito)。然而在不同实施例中，本领域技术人员可依照实际的需求选择基材110、线栅200、图案化吸光层300的具体材料。基材110可以使用例如石英、聚合物材料(例如:压克力、三醋酸纤维素(triacetylcellulose，tac)、环烯烃聚合物(cycloolefinpolymer，cop)、聚碳酸酯(polycarbonate，pc)或聚乙烯对苯二甲酸酯(polyethyleneterephthalate，pet))等材料。线栅200材料选自于金属或合金，例如可使用例如铬、银、铜、镍、钴、铝、金等材料。图案化吸光层300可使用一氧化镍(nio)、硅化铁(fesi)、氧化钼(moox)、氧化钽钼(motaox)、二氧化镁(mgo2)、二氧化铈(ceo2)、二氧化锆(zro2)、或氧化锌(zno)等材料，约平坦及表面覆盖的表面覆盖层400的材料可选自于透明导电材料、氧化硅、氧化氮或氧化氮硅，其中透明导电材料例如可使用氧化铟锡(ito)或氧化铟锌(izo)。前述膜层(例如：200、300、400)其中至少一者可为单层或多层结构。

在此实施例中，每一线栅200具有第一端p1与第二端p2，第一端p1远离基材110，第二端p2靠近基材110。其中每一线栅200于垂直投影于基材110上对应设置有完全重迭的图案化吸光层300，从而形成多个图案化结构2030。多个图案化结构2030设置在基材110上，且多个图案化结构2030两两间形成间隙222，例如：两相邻的该些图案化结构2030之间具有间隙222。多个图案化结构2030分别具有第一端p1’与第二端p2’，第一端p1’远离基材110，第二端p2’靠近基材110。表面覆盖层400覆盖在多个图案化结构2030的第一端p1’(例如:图案化吸光层300远离对应线栅的一端)，且使这些图案化结构2030的顶端透过表面覆盖层400相互耦接，例如:多个图案化吸光层300两两并非直接接触。

借由上述设置，本发明的线栅偏光器8000可利用其中的表面覆盖层400作为线栅200的保护层或平坦层，避免线栅200于后续工艺损坏或被污染，并在后续层迭结构的工艺中(例如tft工艺)作为平坦层。同时，图案化吸光层300还能够改善消光比下降的程度。

相较于图1的对比实施例。由于，表面覆盖层400未接触线栅200，且线栅200两两间具有间隙222形成光共振腔，因而使得光通过线栅偏光器8000时具有较佳的消光比(extinctionratio)，进而使得显示画面整体对比度可有效提升。消光比的估算方式为使用有限差分时域(finite-differencetime-domain,fdtd)软件仿真出，其中关于消光比(无单位)的公式如下：

消光比＝tp/ts；

其中，tp:p波(或称为primarywave)最大穿透率(％)，无单位；

ts:s波(或称为secondarywave)最小穿透率(％)，无单位。

如图2所示，在一实施例中，线栅200的高度h200大于图案化吸光层的高度h300。然而在不同实施例中，线栅200的高度h200可约等于或小于图案化吸光层的高度h300。在一实施例中，线栅200的宽度w200介于约10nm和约200nm之间，间隙222的宽度介于约10nm和约200nm之间，线栅200的高度h200介于约100nm和约400nm之间。

如图2所示，在一实施例中，表面覆盖层材料较佳系选自于透明导电材料，例如可使用氧化铟锡(ito)或氧化铟锌(izo)。表面覆盖层400的表面(例如:下表面)具有多个凸起部410，且多个凸起部410往多个线栅200延伸。其中，多个凸起部410其中至少之一者与多个图案化吸光层300至少之一者的侧壁直接接触，例如：多个凸起部410分别与所对应的多个图案化吸光层300的侧壁直接接触，但多个凸起部410不填满于多个间隙222。如图2所示，表面覆盖层400往下延伸分别进入多个间隙222的部分形成凸起部410，并且以贴附于图案化吸光层300的侧壁与图案化吸光层300的侧壁直接接触。其中，凸起部410可为尖形、半圆形、方形或其它合适的形动。如图2所示，表面覆盖层400往下延伸进入间隙222的部分，不超过图案化吸光层300与线栅200的交界(例如:图案化吸光层300与线栅200直接接触处)。藉此，可确保表面覆盖层400不直接接触到图案化吸光层300，以达到改善消光比下降程度的效果。

如图2所示，在一实施例中，凸起部410包括第一壁体411与第二壁体412，且第一壁体411与第二壁体412分别连接两相邻的图案化吸光层300的侧壁。凸起部410的高度h410小于图案化吸光层300的高度h300。

另一方面，请参阅表一与图3a、图3b、图3c为本发明线栅偏光器的对比实施例二、对比实施例三与对比实施例四示意图。图3a和图3b相比，差异在于:图3a仅有多个线栅200，但图3b所示实施例中增加了表面覆盖层400，表面覆盖层400虽然可当作保护层或平坦层，但因表面覆盖层400与线栅200相接触，使图3b消光比效率大幅降低。图3b和图3c所示实施例相比，差异在于:图3c所示实施例中增加了图案化吸光层300，例如:一个线栅200分成二部份，图案化吸光层300三明治堆栈于二部份之间，且增加图案化吸光层300可增加整体柱高而增加消光比。因此，图3c的实施例的整体消光比较图3b的实施例的消光比高。图3a和图3c所示相比，差异在于:图3c所示实施例中增加了表面覆盖层400和位于每个线栅200中间的图案化吸光层300，虽然图案化吸光层300可增加整体柱高，但因表面覆盖层400与线栅200相接触。因此，图3c整体消光比仍较图3a低。

表一

图3a和图2所示实施例相比，差异在于:图2所示实施例中增加了表面覆盖层400和图案化吸光层300，增加图案化吸光层300不仅可因为整体柱高增加而增加消光比，还可避免表面覆盖层400与线栅200相接触。因此，图2整体消光比较图3a高。图3b和图2所示实施例相比，差异在于:图2所示实施例中增加了图案化吸光层300，增加图案化吸光层300可增加整体柱高而增加消光比，还可避免表面覆盖层400与线栅200相接触。因此，图2所示实施例的整体消光比图3b大幅增加。图3c和图2所示实施例相比，差异在于:二者的图案化吸光层300的位置，虽然二者整体柱高约相同，但是因为线栅200的消光比效率比图案化吸光层300好，所以图3c所示对比实施例中表面覆盖层400与线栅200相接触使整体消光比较图2衰退。

如图4、图5、图6、图7为本发明线栅偏光器设置于显示面板的下基板的示范例。图8、图9、图10为本发明线栅偏光器设置于显示面板的上基板的示范例。人眼i设置相对于显示面板9000位置如图标上所标示。本发明的显示面板9000，包含前述的线栅偏光器8000、另一基材120、显示介质500、以及像素层600。显示介质500设置于另一基材120与基材110之间。显示介质500例如为液晶层，但不限于此。

图4、图5、图6、图7所示的显示面板9000线栅偏光器8000设置于显示面板的下基板，所绘示范例下基板为基材110。图8、图9、图10所示的显示面板9000线栅偏光器8000设置于显示面板的上基板，所绘示范例上基板为基材110。另一基材120包括玻璃、石英、聚合物(例如:压克力、三醋酸纤维素(triacetylcellulose，tac)、环烯烃聚合物(cycloolefinpolymer，cop)、聚碳酸酯(polycarbonate，pc)、聚乙烯对苯二甲酸酯(polyethyleneterephthalate，pet))或其它合适的材料所组成，且可与基材110实质上相同或者不同。另一基材120的外表面设置偏光膜800，搭配基材110设置线栅偏光器8000，可使显示面板9000整体厚度减薄，提升显示面板9000光穿透率。

像素层600具有多个子像素，每个子像素具有至少一像素电极，其电性连接于所对应的切换元件。更具体而言，像素层600包含薄膜晶体管(thin-filmtransistor，tft)层，然于一些实施例中像素电极与薄膜晶体管层可设置其他膜层于两者之间。配向膜901、902可选择性的设置。波长转换层700，设置于基材110或另一基材120其中一者上。其中，波长转换层700更包含第一转换部7002、第二转换部7004及第三转换部7006，用以显示不同色光，举例而言第一转换部7002显示红色色光，第二转换部7004显示绿色色光，第三转换部7006显示蓝色色光，然本发明并不以此为限。各转换部7002、7004、7006之间设置有遮光层7012，避免不同色光间的混色。转换部7002、7004、7006举例而言为彩色滤光层及/或量子点层。其中波长转换层700可选择性的更包含透明平坦层7010。

具体而言，在图4至图7所示的示范例中，像素层600设置于基材110的内表面。图4与图5的差异主要在于:线栅200、像素层600以及显示介质500三者的相对位置设置，其余可参阅前述实施例。在图4所示的示范例中，像素层600位于线栅200及显示介质500之间。在图5所示的示范例中，线栅200系位于像素层600及显示介质500之间。由于图5所示的示范例中线栅200系位于像素层600上，表面覆盖层400材料较佳可使用透明导电材料，如此可当成像素电极或共通电极。

在图6所示的示范例中，与图4与图5差异在于:将波长转换层700设置于下基板(例如:基材110)，波长转换层700可选择性的设置于像素层600与基材110之间，或像素层600设置于波长转换层700与基材110之间，其余可参阅前述实施例。当波长转换层700包括量子点层时，线栅偏光器8000较佳位于波长转换层700与显示介质500之间，如此可使波长转换层700去偏极(振)性(depolarization)有效的改善。为其中包含其线栅200与表面覆盖层400相对于显示介质500的位置。在图6所示的实施例中，表面覆盖层400位于线栅200与显示介质500之间。此外，由于图6所示的示范例中线栅200位于像素层600上，表面覆盖层400材料较佳可使用透明导电材料，如此可当成像素电极或共通电极。其中，像素层600所包含的薄膜晶体管(thin-filmtransistor，tft)层较佳系设置于波长转换层700与下基板(例如:基材110)之间。

在图7所示的实施例中，线栅偏光器8000位于基材110的外表面。进一步而言，相较于一般利用塑料膜制成的偏光片，本发明的线栅偏光器8000可减少厚度、降低成本，且适用于各种不同的层状结构上。

与图4至图7所示的示范例相比，图8至图10所示的示范例中栅偏光器8000设置的位置较接近人眼i。图8与图9的差异在于:将波长转换层700设置于上基板(例如:基材110)的位置，例如:波长转换层700可选择性的设置于线栅200与基材110之间(例如:图8)，或设置于表面覆盖层400与显示介质500之间(例如:图9)，其余可参阅前述实施例。当波长转换层700包括量子点层时，线栅偏光器8000较佳位于波长转换层700与显示介质500之间，如此可使波长转换层700去偏极(振)性(depolarization)有效的改善。

在图10所示的示范例中，与图8与图9差异在于:表面覆盖层400设置在上基板(例如:基材110)的外表面，其余可参阅前述实施例。

在前述图4到图10所示的示范例中，显示面板9000进一步包含偏光膜800设置于显示介质500相对于线栅偏光器8000的另一侧。然而在不同实施例中，可使用另一线栅偏光器取代偏光膜，亦即显示面板9000双面都使用线栅偏光器。进一步而言，如图11所示的示范例，显示面板9000更包含多个另一线栅201、多个另一图案化吸光层301、以及另一表面覆盖层401。多个另一线栅201设置于另一基材120上，其中另一线栅201两两间具有多个间隙224，例如:两相邻的该些线栅201之间具有间隙224。多个另一图案化吸光层301与该些另一线栅201对应设置且重迭。另一表面覆盖层401设置于该些另一图案化吸光层301上。其中，另一基材120、该些另一线栅201、该些另一图案化吸光层301与另一表面覆盖层401构成另一线栅偏光器8002。

在不同实施例中，参阅图4、图5、图7、图9、图8与图10，像素层600及波长转换层700的位置可视需求加以变化。例如，像素层600除了设置于线栅偏光器8000及显示介质500之间，还可设置于线栅偏光器8000相对于显示介质500的另侧，或可设置于线栅偏光器8000的基板110及线栅200之间；波长转换层700除了设置于线栅偏光器8000及显示介质500之间，还可设置于线栅偏光器8000对于显示介质500相的另侧，或可设置于线栅偏光器8000的基板120及线栅201之间。

据此，以波长转换层700设置于靠近人眼i基板的内表面为例(请参阅图4、图5、图7、图9、图8与图10)，线栅偏光器8000设置于靠近人眼i的基板共有三种情形(请参阅图4、图5、图7)，线栅偏光器8000设置于远离人眼i的基板共有三种情形(请参阅图9、图8与图10)，因此显示面板9000两基板110、120皆设置线栅偏光器的状况，共有九种显示面板9000结构。下面将以其中两种显示面板9000结构做为说明。然本发明的范围，并不以此为限。

如图11所示的实施例，另一表面覆盖层401的表面具多个另一凸起部420，且该些另一凸起部420往该些另一线栅201延伸。其中，该些另一凸起部420其中至少之一者与该些另一图案化吸光层301其中至少之一者的侧壁直接接触，例如：多个另一凸起部420分别与所对应的多个另一图案化吸光层301的侧壁直接接触，但该些另一凸起部420不填满于该些间隙224。该些另一凸起部420包括第三壁体421与第四壁体422，且第三壁体421与第四壁体422分别连接两相邻的另一图案化吸光层301的侧壁。该些另一凸起部420的高度h420小于另一图案化吸光层301的高度h301，藉此，可确保另一表面覆盖层401不直接接触到另一图案化吸光层301，以达到改善消光比下降程度的效果。

另一方面，如图12所示的实施例，考虑到外部光反射的影响，该些另一图案化吸光层301两两间具有该些间隙224，且该些另一图案化吸光层301具有第一层3011与第二层3012，第一层3011夹设于另一基材120与该些另一线栅201之间，其中，第二层3012夹设于该些另一线栅201与该另一表面覆盖层401之间，且另一表面覆盖层401与第二层3012直接接触。第一层3011可吸收外部光的光反射，因而能降低外部光线于另一线栅201的光反射，增加显示画面的对比度。其中，该些另一凸起部420其中至少之一者与该些另一图案化吸光层301的第二层3012其中至少之一者的侧壁直接接触，例如：多个另一凸起部420分别与所对应的多个另一图案化吸光层301的第二层3012的侧壁直接接触，但该些另一凸起部420不填满于该些间隙224。第三壁体421与第四壁体422分别连接两相邻的第二层3012的侧壁。该些另一凸起部420的高度h420小于第二层3012的高度h3012。在不同实施例中，像素层600的位置可视需求加以变化。例如在图12所示的实施例中，像素层600设置于线栅偏光器8000靠近于显示介质500的一侧。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。