陶家順， 許衛(wèi)鋒， 陳旭鏹

(1. 南京中電熊貓平板顯示科技有限公司，江蘇 南京 210033；2. 南京中電熊貓液晶顯示科技有限公司，江蘇 南京 210033；3. 咸陽(yáng)彩虹光電科技有限公司，陜西 咸陽(yáng) 712000)

1 引 言

液晶顯示器(LCD)和有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)是目前市場(chǎng)上兩種主流的顯示技術(shù)。其中，LCD需要上下兩片偏光片，OLED需要一片偏光片。強(qiáng)大的需求使偏光片的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到每年百億美元規(guī)模。目前，偏光片產(chǎn)業(yè)主要集中在韓、日、中國(guó)大陸以及中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)，主要的生產(chǎn)企業(yè)有LG 化學(xué)、三星 SDI、日東電工、住友化學(xué)以及奇美材料等公司。傳統(tǒng)偏光片技術(shù)是將偏光片外置貼附于顯示器件的外表面，所制備的偏光片屬于外置型，目前主要的制備方法有以下3種：(1)1932年埃德溫·赫伯特·蘭德使用微小晶體定向成膜的J片技術(shù)；(2)1938年埃德溫·赫伯特·蘭德發(fā)明的利用拉伸聚乙烯醇，并負(fù)載碘分子的H片技術(shù)[1]；(3)利用聚乙烯撐作為吸收體，再與聚乙烯醇一起拉伸的K片技術(shù)。其中K片穩(wěn)定性較好，但其各向異性吸收效應(yīng)較H片略差。偏光片主流產(chǎn)品仍采用H片技術(shù)，但該技術(shù)已難以滿足日新月異的新型顯示技術(shù)需求。特別是現(xiàn)在手機(jī)產(chǎn)品越來(lái)越薄型化，對(duì)偏光片材料的薄型化、高透過(guò)率、高耐候性等均提出了較高的要求。

近幾年來(lái)，直接制備在顯示器件內(nèi)部的內(nèi)置型偏光片(In-Cell Polarizer)技術(shù)，使偏光片與顯示器件融為一體，其獨(dú)特的超薄、高透過(guò)率、環(huán)境耐受性以及低成本等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到顯示行業(yè)的重視。特別是柔性O(shè)LED和柔性LCD的發(fā)展，對(duì)內(nèi)置型偏光片的發(fā)展提出了迫切需求。柔性顯示屏的整體厚度越輕薄，材料柔韌性越好，可達(dá)到的曲率半徑越小。偏光片的厚度在滿足顯示需求和制程要求的情況下，越薄越好。制作LCD用外置型偏光片的塑料基板會(huì)導(dǎo)致顯示品質(zhì)差、視角特性狹窄等柔性顯示課題，比如偏光板及相位差板的厚度造成了柔性差的問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，內(nèi)置型偏光片被開發(fā)出來(lái)。2018年，Chen課題組利用物理模型，模擬在多疇垂直排列液晶顯示器的LC層和彩色濾膜層之間插入內(nèi)置型偏光片，其顯示器的最大對(duì)比度可以提高到大于20 000∶1[2]。

目前，內(nèi)置型偏光片的主流技術(shù)主要分為以下2種：光控取向技術(shù)和納米壓印技術(shù)。本文重點(diǎn)從這兩項(xiàng)技術(shù)入手，闡述近幾年內(nèi)置偏光片技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用的進(jìn)展。

2 基于光控取向技術(shù)內(nèi)置偏光片研究進(jìn)展

傳統(tǒng)的物理摩擦取向制備法雖然具有技術(shù)簡(jiǎn)單、成本低以及穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，但是易產(chǎn)生靜電和粉塵污染的缺點(diǎn)限制了其在更精細(xì)領(lǐng)域的應(yīng)用。而使用偏振紫外光誘發(fā)材料發(fā)生變化，產(chǎn)生一定取向的光控取向技術(shù)，由于制造過(guò)程中無(wú)物理接觸、無(wú)靜電、無(wú)粉塵污染、更精確可控的預(yù)傾角和錨定能以及更優(yōu)秀的微小區(qū)多籌取向能力，被廣泛應(yīng)用在全息、光數(shù)據(jù)處理等領(lǐng)域[3]。此外，還可以應(yīng)用在圖樣化[4-6]、相位延遲片[7]、焦距可電調(diào)光學(xué)透鏡等其他新液晶光學(xué)元器件制造上[8]。

2.1 光控取向技術(shù)發(fā)展歷史

光控取向技術(shù)是Martin Schardt等人在80年代(1992年)基于LPP材料開發(fā)的一種新型取向技術(shù)，該方法主要原理是基于具有吸收各向異性的分子制備的非晶薄膜所表現(xiàn)出來(lái)的光誘導(dǎo)光學(xué)各向異性和二向色性吸收(圖1)[9]。從20世紀(jì)90年代開始光控取向技術(shù)就被應(yīng)用到液晶顯示領(lǐng)域，但直到2009年，夏普公司才全球首次將光控取向UV2A技術(shù)應(yīng)用在LCD面板。影響光控取向技術(shù)的因素很多，主要為光源強(qiáng)度、材料性能以及液晶材料。不同的材料對(duì)于不同的光響應(yīng)原理不同。目前根據(jù)處理過(guò)程的不同，可以分為兩類光控技術(shù)：復(fù)雜體系和非復(fù)雜體系。復(fù)雜體系是指光直接作用在摻有感光材料的液晶層；非復(fù)雜體系是通過(guò)光對(duì)襯底材料的預(yù)處理后，上層的液晶材料在襯底的取向薄膜中具有一定取向排列。

圖1 光控取向技術(shù)原理示意圖Fig.1 Schematic diagram of principles of photoalignment technology

按光控機(jī)理分類，光控取向技術(shù)還可分為光異構(gòu)型[10]、光交聯(lián)型[11]、光降解型[12]以及光誘導(dǎo)轉(zhuǎn)動(dòng)型[13]。光異構(gòu)型材料是利用材料(如偶氮類染料)在光的作用下產(chǎn)生異構(gòu)體，通過(guò)表面錨定能的改變對(duì)液晶分子取向進(jìn)行調(diào)控[14]。由于對(duì)材料的化學(xué)和熱穩(wěn)定性有嚴(yán)格要求，實(shí)用性不強(qiáng)。光交聯(lián)型材料是使用交聯(lián)性單體做前體，比如：苯乙烯吡啶類、肉桂酸酯類、二苯基乙炔類等，這類前體經(jīng)過(guò)偏振紫外光輻照，會(huì)沿偏振光方向打開C=C雙鍵，發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，定向生成鏈聚合產(chǎn)物，誘導(dǎo)附近液晶分子發(fā)生取向性排列。該類技術(shù)所制備的偏光片穩(wěn)定性高，是目前商業(yè)化最為廣泛的技術(shù)。夏普的UV2A顯示技術(shù)和三星、友達(dá)、華星光電等顯示面板企業(yè)使用的PSA技術(shù)，本質(zhì)上都是光交聯(lián)型光控取向技術(shù)，區(qū)別在于交聯(lián)劑放置的位置不同。光降解型材料則是在紫外光照射下，聚合物鏈被選擇性地光分解，實(shí)現(xiàn)偏光。但由于降解后產(chǎn)生了新的雜質(zhì)對(duì)整體環(huán)境造成未知的不穩(wěn)定影響以及設(shè)備的昂貴，該技術(shù)存在較大的應(yīng)用限制。光誘導(dǎo)轉(zhuǎn)動(dòng)型材料則是利用分子在光照下產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)液晶分子的取向進(jìn)行調(diào)節(jié)，但受制于材料的種類限制沒(méi)有廣泛應(yīng)用。

2.2 光控取向技術(shù)在內(nèi)置型偏光片的應(yīng)用

光控取向技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)積累，已經(jīng)具有一定的量產(chǎn)能力和市場(chǎng)應(yīng)用能力。2006年，Presnyakov使用光控取向技術(shù)利用兩束偏振方向相反的圓偏振光干涉曝光取向?qū)?，制備了液晶偏振光?圖2)[15]。2007年，Muravsky等人基于光誘導(dǎo)轉(zhuǎn)動(dòng)型材料SD1開發(fā)了一種光可擦寫(ORW)的液晶顯示技術(shù)，其中材料的方位錨定能最高可達(dá)2×104J/m2。薄膜的襯底使ORW器件具有柔性，可彎曲，更輕薄[16]。

圖2 通過(guò)光控取向技術(shù)制備的液晶偏振光柵Fig.2 Microscope photos of LC polarization grating

2010年，LG申請(qǐng)了一種用于光控取向膜的紫外高透過(guò)雙層線柵偏振片及其制備方法的專利[17]。該專利是在基底上形成抗反射層，在反射層上涂布光刻膠，再由激光干涉光所形成的圖形對(duì)光刻膠層進(jìn)行選擇性曝光，并對(duì)曝光后的光刻膠層顯影以形成線柵圖形(圖3)。該發(fā)明比單層線柵偏振片改善了紫外區(qū)域的透過(guò)率及偏振度，提高了光控取向膜的制備效率。

圖3 雙層線柵偏振片構(gòu)造[17]Fig.3 Structure of double-layer wire grid polarizer[17]

2015年，京東方公司申請(qǐng)了使用染料附載的液晶光控型內(nèi)置偏光片及其制作方法的專利(圖4)，利用內(nèi)置偏光片的技術(shù)手段，達(dá)到了消除玻璃彎曲造成的延遲對(duì)顯示效果影響的技術(shù)效果，從而解決了曲面顯示暗態(tài)漏光的技術(shù)問(wèn)題[18]。

圖4 染料附載的液晶光控型內(nèi)置偏光片F(xiàn)ig.4 In-cell dye polarizer by photoalignment

2015年，Zhao等人報(bào)道了利用光控取向開發(fā)一次曝光得到多疇不同方向有規(guī)則取向的方法[19]。該課題組利用具有多種光學(xué)功能的先進(jìn)的多層光取向液晶聚合物(LCP)，在每個(gè)LCP層內(nèi)，局部光軸的空間分布由圖案化的光取向?qū)涌刂?，同時(shí)研究了具有像素化的受控制光傳播方向和偏振的兩層結(jié)構(gòu)。該多層結(jié)構(gòu)與圖案化的光對(duì)準(zhǔn)技術(shù)的結(jié)合為設(shè)計(jì)用于偏振光子學(xué)應(yīng)用的光學(xué)結(jié)構(gòu)提供了新的視角。

2016年，日本寶來(lái)公司利用旋涂的方式制備了有機(jī)染料薄膜，通過(guò)光控取向技術(shù)，開發(fā)了內(nèi)置偏光片，并且利用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)作為襯底，制備了柔性的扭曲向列相(TN)LCD(圖5),其厚度只有0.16 mm[20]。2018年，該公司利用該內(nèi)置偏光片與量子點(diǎn)彩膜，制備了底部發(fā)射的顯示器。該顯示器在太陽(yáng)光下，能夠很好地顯示，并且能耗低、色域廣[21]。

圖5 柔性TN-LCD 結(jié)構(gòu)圖Fig.5 Structure of flexible TN-LCD

2017年，華星光電申請(qǐng)了基于多種二色向性染料與反應(yīng)單體，通過(guò)光控取向技術(shù)制備染料偏光片的發(fā)明專利。所述染料偏光片內(nèi)置時(shí)，可取代常規(guī)聚乙烯醇(PVA)偏光片。該偏光片拓寬了常規(guī)染料偏光片所能吸收光的波長(zhǎng)范圍，提升了光的利用效率，而且增加了染料偏光片的偏振度[22]。

從20世紀(jì)90年代，郭海成教授研究團(tuán)隊(duì)[23]就開始了光控取向技術(shù)研究。他們利用光誘導(dǎo)偶氮染料取向的方法制備了光控取向膜，該膜具有高穩(wěn)定和高取向特性，其錨定能和電壓保持率均較高。該技術(shù)原理主要是利用光配向來(lái)排列多種各向異性吸收染料分子，再利用光致分子旋轉(zhuǎn)效應(yīng)(Photoinduced molecular rotation)，讓分子旋轉(zhuǎn)到與偏振方向垂直[24]。利用該技術(shù)，該團(tuán)隊(duì)成功在2017年將藍(lán)綠光D值做到110，但用聚合物進(jìn)行穩(wěn)定后D值降到20。隨后該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步使[25]D值在寬頻的背景下穩(wěn)定達(dá)到80。黑白吸收全光譜，可以在強(qiáng)光下不變，預(yù)計(jì)近期可以大面積使用。

另外，該團(tuán)隊(duì)又開發(fā)出全涂布制造極寬帶1/2和1/4波片的方法：先涂光配向膜，再涂?jī)纱蜭CP，然后進(jìn)行熱固化[26]。這種方式的好處在于，第一層LCP可以很巧妙地給第二層LCP配向。目前香港科技大學(xué)已經(jīng)成功利用這個(gè)效應(yīng)進(jìn)行IPS和MVA液晶的光配向。由于這個(gè)旋轉(zhuǎn)效應(yīng)會(huì)趨于飽和，所以光強(qiáng)均勻度不會(huì)影響分子角度分布。光配向可以排列雙吸收染料分子，制成的偏光片有很好的光學(xué)特性，染料分子可用涂布方法在任何襯底上形成薄膜，偏光片厚度小于2 μm，適合柔性襯底或硬性襯底，LCD和OLED都適用。

目前，該類的偏光片技術(shù)已達(dá)到中試的要求,可以用在In-Cell LCD上。同時(shí)，利用彩色轉(zhuǎn)換，可以實(shí)現(xiàn)光致發(fā)光顯示及大屏幕自發(fā)光顯示器件。傳統(tǒng)的外置型偏光片工藝費(fèi)時(shí)且過(guò)于厚重，將膜片型偏光片直接涂布于顯示器上，節(jié)省了貼片、拉伸等工序，對(duì)于柔性顯示的產(chǎn)業(yè)化提供了新的思路。

3 基于納米壓印技術(shù)的內(nèi)置偏光片研究進(jìn)展

將現(xiàn)代微電子加工工藝融合于印刷技術(shù)中的納米壓印技術(shù)，避免了其他限制因素，如物鏡數(shù)值孔徑、曝光波長(zhǎng)以及顯影劑等，因此納米壓印技術(shù)在理論上可以突破光學(xué)光刻的最短曝光波長(zhǎng)的物理極限，大幅提升光學(xué)曝光技術(shù)中由于光衍射造成的分辨率極限，在電子學(xué)如紅外納米電子器件[27]、寬波段偏振器[28]、復(fù)合塑料電子學(xué)[29]、高分辨率有機(jī)發(fā)光二極管[30]、光子晶體[31]、有機(jī)光電子設(shè)備[32]、非線性光學(xué)聚合物納米結(jié)構(gòu)[33]、衍射光柵[34]、共軛光子[35]、大容量光盤或者高密度磁盤[36]等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

3.1 納米壓印技術(shù)發(fā)展歷史

華裔科學(xué)家周郁教授最早在1995年提出了納米壓印光刻技術(shù)[37]，該技術(shù)是以具有納米圖形的模板為基礎(chǔ)的一種納米結(jié)構(gòu)制造技術(shù)[38]。使用納米壓印技術(shù)產(chǎn)品分辨率與模板的分辨率極其相關(guān)，由于其特殊的壓印進(jìn)程，納米壓印不需要其他光刻技術(shù)所需的昂貴的光學(xué)系統(tǒng)和鏡頭，這就為應(yīng)用納米壓印技術(shù)對(duì)微納結(jié)構(gòu)圖形進(jìn)行大面積、大批量的制備提供了可能性。所以，因其超高分辨率和低成本可量產(chǎn)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)已被國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖列入下一代光刻技術(shù)中的代表，并被認(rèn)為在微納加工領(lǐng)域中第三代最有前景的光刻技術(shù)之一[39]。

納米壓印技術(shù)的原理較為簡(jiǎn)單，被稱作印刷術(shù)的現(xiàn)代科技版，圖6所示為簡(jiǎn)單的納米壓印工藝流程示意圖。納米壓印技術(shù)首先通過(guò)接觸式壓印實(shí)現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移，再利用刻蝕傳遞工藝把結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到其他材料上。所以，壓印圖形轉(zhuǎn)移與刻蝕結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移是納米壓印技術(shù)的兩個(gè)基礎(chǔ)流程。

圖6 納米壓印技術(shù)流程圖Fig.6 Flowchart of nanoimprint technology

經(jīng)過(guò)幾十年科學(xué)家們不斷的研究與探索，納米壓印技術(shù)衍生出了多種不同類型的壓印技術(shù)。目前常用的納米壓印技術(shù)有3種：紫外壓印[40]、熱壓印[41]、軟刻蝕[42]。其中軟刻蝕又包括復(fù)制模塑[43]、微接觸印刷[44]、轉(zhuǎn)移微模塑[45]、熱壓注塑[46]、毛細(xì)微模塑[47]、溶劑輔助微模塑[48]等多種印刷形式(圖7)。

圖7 納米壓印技術(shù)分類Fig.7 Classification of nanoimprint technology

3.2 納米壓印技術(shù)在內(nèi)置型偏光片的應(yīng)用

一直以來(lái)人們認(rèn)為金屬線柵偏光片(Wire Grid Polarizer，WGP)雖然兼?zhèn)涓咂舛取⒏咄高^(guò)率的特點(diǎn)，但是由于具有較高的反射率，所以難以應(yīng)用到偏光太陽(yáng)鏡片上。穗苅遼平等人，成功研發(fā)了利用納米壓印技術(shù)簡(jiǎn)易制備低反射、高耐久、用于可視光的WGP偏光片，同時(shí)研發(fā)了基于此偏光片的偏光太陽(yáng)鏡[49]。通過(guò)細(xì)化和厚化金屬柵，結(jié)合納米壓印、濕控制和印刷技術(shù)，全球首次開發(fā)了縱橫比為10以上、線寬為50 nm以下的金屬油墨圖案的厚膜納米印刷技術(shù)(圖8)。

圖8 WGP偏光片制作方法[47]Fig.8 Production method of WGP polarizer[47]

2008年，韓國(guó)首爾國(guó)立大學(xué)Sin-Doo Lee團(tuán)隊(duì)在三星公司支持下研究in-cell Polarizer技術(shù)。該團(tuán)隊(duì)以染料摻雜的液晶顯示層為基礎(chǔ)，開發(fā)出一種具有納米壓印型內(nèi)置偏振片的有機(jī)電致發(fā)光元件(圖9)[50]。研究表明，具有微結(jié)構(gòu)的壓印單元偏振器能夠?qū)LED器件發(fā)出的光進(jìn)行偏振，并提高其發(fā)光效率。因此，具有這種單元內(nèi)置偏振器的OLED器件有望應(yīng)用于液晶的背光組件中，或者是一些要求高亮度的偏光發(fā)射器中。2016年，該組又報(bào)道了一種在PET上使用新型染料定型制備的內(nèi)置偏光片薄型液晶裝置[51]，其具有對(duì)溫度和紫外線的高耐候性，厚度只要0.16 mm，并且具有柔韌性好、不需要光學(xué)補(bǔ)償膜、生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。

圖9 壓印內(nèi)置偏光片表面Fig.9 Surface of in-cell polarizer by nanoimprint technology

2017年，三星公司申請(qǐng)了包含背光源的液晶顯示裝置的專利，其中一個(gè)偏光片被放在第二層基板上，液晶層被放置在電極層和第二基板之間[52]，而納米壓印技術(shù)生產(chǎn)的線柵偏振片被放置在第一基板的另外一面(圖10)。

圖10 線柵放置于基板1內(nèi)Fig.10 Wire grid placed in the substrate 1

圖11 利用金屬平坦層制備金屬柵條Fig.11 Metal gridlines prepared using planar metal layer

國(guó)內(nèi)的各研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)逐步將納米壓印技術(shù)應(yīng)用到顯示領(lǐng)域。2018年，華星光電公司在近幾年申請(qǐng)了關(guān)于利用納米壓印技術(shù)制備金屬柵偏光片及其制作方法的專利[53-56](圖11)。該公司在基片上依序形成層疊的金屬膜層和待壓印膜層，對(duì)所述待壓印膜層進(jìn)行壓印處理；對(duì)被壓印處理后的待壓印膜層和所述金屬膜層進(jìn)行刻蝕，以在所述基片上形成多個(gè)金屬柵條，在金屬柵條和所述基片上形成透明介質(zhì)層，然后在透明介質(zhì)層上形成金屬平坦層，再對(duì)金屬平坦層進(jìn)行刻蝕，以使所述金屬柵條上的透明介質(zhì)層暴露。該方法減小了金屬柵線周期且降低了工藝難度、大幅度提升了穿透率被和背光的利用率。同時(shí)該公司還利用金屬膜層上形成多個(gè)光阻條，形成不同壓印圖案，拓展了該技術(shù)應(yīng)用范圍。

2019年在SID大會(huì)上，友達(dá)公司展示了一種金屬線柵偏光片鏡面顯示器(圖12)。其采用特殊無(wú)縫拼接納米壓印技術(shù)制備出普通鏡面顯示器兩倍穿透率的39.62 cm(15.6 in)大型金屬線柵偏光片鏡面顯示器。該顯示器同時(shí)使用了AHVA超視角高清晰技術(shù)，使其具備優(yōu)異的反射率和對(duì)比度。

圖12 運(yùn)用納米壓印技術(shù)制作的39.62 cm(15.6 in)鏡面顯示器Fig.12 39.62 cm(15.6 in) ch metal wire grid polarizer mirror display by nanoimprint technology

南方科技大學(xué)崔德虎團(tuán)隊(duì)[57]利用納米壓印技術(shù)制備70 nm分辨率的透射光柵(圖13)，證實(shí)了應(yīng)用納米壓印技術(shù)對(duì)超高精度光柵進(jìn)行低成本大規(guī)模制備的可行性。

圖13 納米壓印鋁光柵與硅基壓印模板[57]Fig.13 Nanoimprint grating and silicon-based imprint template[57].

福州大學(xué)的王向峰課題組中報(bào)道了一種金屬線柵型太赫茲偏振片的制備方法，該課題組設(shè)計(jì)的加工方案可以制備大通光孔徑的線柵結(jié)構(gòu)，且不會(huì)出現(xiàn)斷裂[58]。制備的線柵寬度為20 μm，周期為30 μm。該項(xiàng)目組制備的線柵結(jié)構(gòu)線條平整，具有固定的周期，通過(guò)進(jìn)一步改進(jìn)系統(tǒng)，可以加工更細(xì)線寬的線柵(圖14)。

圖14 飛秒激光加工制備的線柵型太赫茲偏振器[58]。(a) 基于Telon基底樣品照片；(b)局部顯微圖；(c) 無(wú)襯底樣品照片；(d) 局部顯微圖。Fig.14 Wire grid terahertz polarizer prepared by femtosecond laser processing[58]. (a) Photograph of substrate based on the Telon; (b) Partial micrograph; (c) Photograph of sample without substrate; (d) Partial micrograph.

此外，青島理工大學(xué)李長(zhǎng)河課題組提出了一種使用氣輔助納米壓印技術(shù)制造高出光率光子晶體LED的方法[59]。河南大學(xué)王書杰課題組利用納米壓印技術(shù)構(gòu)筑了高出光率的量子點(diǎn)器件及其性能研究，最終制備了良好的光柵微納米結(jié)構(gòu)，解決和完善了器件效率低下的問(wèn)題[60-61]。吉林大學(xué)孫洪波課題組使用熱壓印法在分子水平上制備了基于1,4-雙(2-甲基苯乙烯基)苯的晶體微腔陣列，擴(kuò)展了有機(jī)半導(dǎo)體制備技術(shù)[62]。華中科技大學(xué)劉文課題組利用基于軟模板的紫外納米壓印技術(shù)制備了用作分布反饋半導(dǎo)體激光器的衍射光柵，并將納米壓印工藝用于多波長(zhǎng)陣列的單片集成器件的制作[63]。南京大學(xué)鄭有炓課題組總結(jié)了納米壓印技術(shù)在無(wú)機(jī)和有機(jī)LED制備中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了納米結(jié)構(gòu)LED以及表面光子晶體結(jié)構(gòu),從而提高了LED的發(fā)光效率[64]。西安交通大學(xué)Shao課題組等總結(jié)了用于柔性電子制造的納米壓印光刻技術(shù)，并討論了納米壓印技術(shù)的關(guān)鍵掣肘點(diǎn)。國(guó)內(nèi)多所高校均在納米壓印技術(shù)的材料、性能、應(yīng)用多方面開展研究，以上研究均為通過(guò)納米壓印技術(shù)實(shí)現(xiàn)低成本、大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)提供了新思路[65]。

4 目前存在的問(wèn)題

光取向技術(shù)在內(nèi)置偏光片產(chǎn)業(yè)化制備中面臨的問(wèn)題是：液晶涂布方式的光學(xué)特性不足以用于TFT-LCD顯示屏，主要是較難獲取高對(duì)比度。而OLED顯示屏，由于其主動(dòng)發(fā)光特性，對(duì)比度一般不存在問(wèn)題。另外，制備超薄光學(xué)膜對(duì)涂布膜層厚度均一性有較高要求，產(chǎn)業(yè)化還需面對(duì)使用該技術(shù)所制備的內(nèi)置偏光片的大尺寸化問(wèn)題。各TFT-LCD廠家還需尋找更多的材料體系和完善新工藝的量產(chǎn)能力，才能實(shí)現(xiàn)基于光控取向的大尺寸顯示器。

納米壓印技術(shù)也較難做到高對(duì)比的光學(xué)效果，但其耐久性能較好。目前，各種納米壓印膠被報(bào)道，但是反應(yīng)速率慢以及表面能大導(dǎo)致難以脫模等缺陷極大地限制了該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。而產(chǎn)業(yè)化對(duì)壓印模板的高精度、高質(zhì)量以及對(duì)空氣中灰塵顆粒的容忍度又提出了新的要求。同時(shí)壓印模板的壽命問(wèn)題制約整個(gè)行業(yè)產(chǎn)業(yè)化。

從以上情況來(lái)看，內(nèi)置型偏光片的應(yīng)用是有局限性的，其中光配向技術(shù)在OLED顯示屏領(lǐng)域有較大機(jī)會(huì)，而納米壓印技術(shù)則在對(duì)有特殊高耐久性產(chǎn)品如車載、液晶投影儀等，具有先天優(yōu)勢(shì)。對(duì)于器件的柔性要求，由于內(nèi)置型偏光片的厚度可以做到超薄的效果，對(duì)于大曲率半徑彎曲有較好的表現(xiàn)，只要解決好在一定曲率下的色偏補(bǔ)償，其他性能則不會(huì)受到影響。

目前由于制程能力限制，在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面仍然受到局限。相信經(jīng)過(guò)專家們努力改善制程工藝，在不久的將來(lái)其產(chǎn)業(yè)化將會(huì)大大加速。

5 總結(jié)和展望

從上述可知，在偏光片上百億美金的市場(chǎng)規(guī)模中，傳統(tǒng)的制造技術(shù)已經(jīng)漸漸滿足不了新產(chǎn)品的需求。同時(shí)我國(guó)在偏光片方面技術(shù)積累薄弱，目前僅能在低端產(chǎn)品上瓜分市場(chǎng)。鑒于以上情況，引入新技術(shù)，開拓新產(chǎn)品將是國(guó)內(nèi)偏光片產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。內(nèi)置型偏光片薄型、高透過(guò)率、低成本以及其在柔性顯示中的優(yōu)勢(shì)，使其成為產(chǎn)業(yè)化關(guān)注焦點(diǎn)?；谝壕Ч饪厝∠蚣夹g(shù)和納米壓印技術(shù)在內(nèi)置偏光片的開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化必將給偏光片市場(chǎng)帶來(lái)巨大變革，實(shí)現(xiàn)跨越式技術(shù)發(fā)展，尤其是制造超薄型柔性顯示用內(nèi)置型偏光片方面。液晶光控取向技術(shù)生產(chǎn)的偏光片厚度小于2 μm，適用于柔性襯底或硬性襯底，LCD和OLED都適用，具有廣闊的應(yīng)用空間。納米壓印技術(shù)的低成本、大面積、大批量的制備能力提高了生產(chǎn)能力。同時(shí)國(guó)內(nèi)顯示產(chǎn)業(yè)擴(kuò)產(chǎn)迅速，主流面板工廠產(chǎn)能已經(jīng)超過(guò)傳統(tǒng)偏光片工廠產(chǎn)能，隨著今明兩年多條11代產(chǎn)線投產(chǎn)，內(nèi)置型偏光片由于其工藝簡(jiǎn)單和優(yōu)異的新技術(shù)后發(fā)優(yōu)勢(shì)，一旦國(guó)內(nèi)重點(diǎn)開發(fā)，完全可以在中高端偏光片領(lǐng)域擺脫現(xiàn)行國(guó)外廠商的把控，必將提升國(guó)內(nèi)整個(gè)顯示行業(yè)的統(tǒng)治地位。