CN101509986B - 一种波晶片及制作方法、模具和液晶面板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波晶片，针对宽带波长的线偏振光设计，波晶片的厚度是变化的，最小波长透过最小厚度处o光与e光的相位差和最大波长透过最大厚度处o光与e光的相位差均为的奇数倍，从而使得对于任意波长的光均存在某一对应位置使得相位差为的奇数倍，则出射光由线偏振光变为圆偏振光。本发明同时公开了一种波晶片的制作方法和模具，采用该方法和模具制作的波晶片轻薄柔软，便于携带，并且能够使宽带线偏振光通过后，任意波长的光均包含圆偏振光。本发明还同时公开了一种包括波晶片的液晶面板，该液晶面板的出射光中任意波长的光均包含圆偏振光，从而减小观看者视觉疲劳。

Description

一种波晶片及制作方法、模具和液晶面板

技术领域

本发明涉及光学偏振技术，特别涉及一种波晶片及制作方法和模具，以及应用该波晶片的液晶面板。

背景技术

目前，随着显示技术的不断发展，具有高品质、低功率消耗、体积小、无辐射等优越性能的薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)已经得到广泛的应用，成为市场的主流。目前市场上出现的游戏机、电子词典、数码相机等带有显示屏幕的小型电子产品以及笔记本电脑、监视器、液晶电视等产品，液晶显示已经成为公众熟知且广泛应用的主流显示技术。

随着社会信息化的加速发展，日常工作生活中人们对信息的获取利用越来越强烈，白天在办公室需要使用个人电脑，晚上在家通过看电视或上网获取信息，因此，人们将会花费大量的时间面对液晶显示装置，如个人电脑、液晶电视等。

常见的液晶显示器是扭曲向列型液晶显示器(Twisted Nematic Liquid Crystal Display)，简称“TN型液晶显示器”。扭曲向列型液晶显示器的液晶面板结构如图1所示，将两块带透明电极的玻璃基板121和131用微米直径的玻璃珠或塑料等隔垫做间隔物，边缘用胶固定，滴入扭曲向列相液晶110，扭曲向列相液晶110在上下基板121和131之间扭曲90度。两片光轴相互垂直的偏光片122和132分别贴在上下基板121和131外侧。上偏光片122的偏振光轴与上基板121处的液晶取向平行，下偏光片132的偏振光轴与下基板131处的液晶取向平行。自然光从上偏光片122至下偏光片132入射液晶上偏光片122，不加电场时光线通过上偏光片122变为平行上基板121处液晶取向的偏振光，偏振光接着被扭曲向列相液晶110旋光，转过90度后正好与下基板131处偏光片132的光轴相平行，可以透过，成为液晶上偏光片的亮态；加电场时扭曲向列相液晶110分子沿电场方向竖直，原来的扭曲排列变成为垂直排列，垂直排列的液晶对透过它的偏振光不产生作用，透过上偏光片122的偏振光通过扭曲向列相液晶110时偏振状态不再发生旋转，到达出射端的偏光片132时，由于偏光轴与出射光的偏振方向垂直，光线被截止，呈现暗态。如果电场不是特别强，液晶分子处于半竖直状态，旋光作用也处于半完全状态，则会有部分光透过，呈现中间灰度，这就是扭曲向列型液晶上偏光片的基本工作原理。由以上原理可知，常见的扭曲向列型液晶上偏光片的出射光是一种线偏振光。

其他不同显示模式的液晶上偏光片，其基本原理与上述扭曲向列型液晶上偏光片的原理类似，其最终出射的光都是线偏振光。由于线偏振光的振动矢量只分布在某一固定方向，对人眼的刺激较大，观看出射光为线偏振光的液晶上偏光片极易给人眼造成疲劳。而人类长期生活在大自然中，对日光比较适应。自然光在各个方向上的矢量分布是均匀的，这种均匀分布的自然光对人眼的感光细胞的刺激是各向同性的，人眼普遍习惯于这种自然光。在偏振光中，虽然圆偏振光或椭圆偏振光也是一种偏振光，但由于它们的矢量方向以一个固定的角速度匀速地快速旋转，所以也表现为各向同性，与自然光最接近，因此，与线偏振光相比，人眼观看圆偏振光或椭圆偏振光相对较为舒适。业界已有报道指出，圆偏振光或椭圆偏振光相比线偏振光能明显的降低人眼视觉疲劳，将液晶上偏光片线偏振光输出转变为圆偏振光或椭圆偏振光输出对人眼的视觉疲劳具有明显的效果。将圆偏振光和椭圆偏振光相比较，因为椭圆偏振光的矢量不断改变它的大小，在各个方向上的矢量大小不同，而圆偏振光的矢量大小始终不改变，只是矢量方向改变，所以，与椭圆偏振光相比，圆偏振光对人眼的刺激更小，观看更为舒适。

在现有光学技术中，采用波晶片来改变光的偏振状态。在传统的光学材料中，一般选用双折射晶体制作波晶片，根据某个固定光波长的四分之一设计波晶片的厚度，将线偏光以特定角度入射，将波晶片厚度设计为该光波长通过后o光和e光的相位差为的奇数倍，这样就使线偏振光转变为圆偏振光。可是由于这种波晶片的厚度大都是按照某个固定光波长而设计的，对于某一宽带波长的光线，透过这种波晶片后仅有满足该固定光波长的光线才能转变为圆偏振光；而对于宽带光中其它波长的光线，通过该波晶片后，相位差介于

到π和π到

以及其整数倍的光线变为椭圆偏振光，相位差为π以及其整数倍的光线仍为线偏振光。因为不同的光波长对应不同的颜色，而作为显示装置的液晶上偏光片必须要同时展现多种不同的颜色，所以应用现有技术的波晶片，液晶上偏光片的出射光中只有某一特定颜色的光是圆偏振光，而其它颜色的光完全不包含圆偏振光，容易引起人眼观看的疲劳感和不适感。因此这种固定光波长的波晶片不适合应用于显示装置，其应用范围受到限制。而另外一些宽带波晶片的设计，将几种不同固定光波长的波晶片叠加，这种方法又会使成本增加，并且增大光的损失，减小光的利用效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种波晶片，使得宽带线偏振光透过该波晶片后，出射光中任意波长的光均包含圆偏振光。

本发明的第二个目的在于提供一种波晶片的制作方法以及制作该波晶片所需的模具，使得宽带线偏振光透过制作出的波晶片后，出射光中任意波长的光均包含圆偏振光。

本发明的另一目的在于提供一种包含波晶片的液晶上偏光片，使得液晶上偏光片的出射光中任意波长的光均包含圆偏振光。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明公开了一种波晶片，采用各向异性介质，包括上表面和下表面，上表面和下表面之间的厚度是变化的；

其最小厚度为

最大厚度为

其中，n_o和n_e分别为各向异性介质中o光和e光的折射率；λ₁和λ₂为宽带线偏振光的最小和最大光波长，并且λ₁≤λ₂；k₁和k₂为整数，并且k₁≤k₂；

所述上表面是曲面，下表面是平面；或者，所述上表面和下表面均是曲面；所述曲面为平滑曲面。

所述厚度随波晶片宽度呈周期性变化，一个变化周期的取值范围为150um至600um。

λ₁为380nm到780nm的光波长；λ₂为380nm到780nm的光波长。

所述各向异性介质是液晶分子有序排列的一层或多层向列相液晶。

所述各向异性介质是向列相液晶与一种或多种小分子单体的混合物，所述向列相液晶为液晶分子有序排列的一层或多层，所述小分子单体是能够形成透明聚合物的化合物。

所述小分子单体包括苯乙烯或丙烯酸酯类化合物中的一种或几种的混合物。

本发明还公开了一种波晶片的制作方法，包括以下步骤：

A、将向列相液晶或向列相液晶与一种或多种小分子单体的混合物滴注于普通平面模具中，所述小分子单体是能够形成透明聚合物的化合物；

B、对向列相液晶分子取向；

C、利用紫外光照射或加热使向列相液晶或向列相液晶混合物固化，固化后将模具去除；

D、对已固化的向列相液晶或向列相液晶混合物的上表面进行蚀刻成平滑曲面，使其厚度变化，最小厚度为

最大厚度为

其中，n_o和n_e分别为向列相液晶或向列相液晶与一种或多种小分子单体的混合物中o光和e光的折射率；λ₁和λ₂为宽带线偏振光的最小和最大光波长，并且λ₁≤λ₂；k₁和k₂为整数，并且k₁≤k₂。

所述小分子单体包括苯乙烯或丙烯酸酯类化合物中的一种或几种的混合物。

所述步骤B利用电场或磁场对向列相液晶分子取向。

在步骤A之前进一步包括：在模具内的下表面均匀涂敷一层取向剂并对取向剂进行摩擦，则所述步骤B利用摩擦后的取向剂对向列相液晶分子取向。

本发明还公开了一种波晶片的制作方法，包括以下步骤：

A、将向列相液晶或向列相液晶与一种或多种小分子单体的混合物滴注于透明模具中，所述小分子单体是能够形成透明聚合物的化合物，所述透明模具的上下表面之间的厚度是变化的，其最小厚度为

最大厚度为

其中，n_o和n_e分别为向列相液晶或向列相液晶与一种或多种小分子单体的混合物中o光和e光的折射率；λ₁和λ₂为宽带线偏振光的最小和最大光波长，并且λ₁≤λ₂；k₁和k₂为整数，并且k₁≤k₂；且上表面是平滑曲面；

B、对向列相液晶分子取向；

C、利用紫外光照射或加热使向列相液晶或向列相液晶混合物固化，固化后将模具去除。

所述小分子单体包括苯乙烯或丙烯酸酯类化合物中的一种或几种的混合物。

所述步骤B利用电场或磁场对向列相液晶分子取向。

在步骤A之前进一步包括：在模具内的下表面均匀涂敷一层取向剂并对取向剂进行摩擦，则所述步骤B利用摩擦后的取向剂对向列相液晶分子取向。

本发明还公开了一种液晶面板，包括夹有液晶层的上下基板，上下基板外侧分别贴有上偏光片和下偏光片，还包括：

波晶片，位于出射光出射方向上的上偏光片外侧，采用各向异性介质，包括上表面和下表面，上表面和下表面之间的厚度是变化的；上表面是平滑曲面；其最小厚度为

最大厚度为

其中，n_o和n_e分别为各向异性介质中o光和e光的折射率；λ₁和λ₂为宽带线偏振光的最小和最大光波长，并且λ₁≤λ₂；k₁和k₂为整数，并且k₁≤k₂。

本发明还公开了一种制作液晶波晶片的模具，包括相隔一定空间的第一部件与第二部件，相隔空间用于滴注向列相液晶或向列相液晶与一种或多种小分子单体的混合物，

第一部件与第二部件之间相隔空间的厚度是变化的；上表面是平滑曲面；其最小厚度为

最大厚度为

其中，n_o和n_e分别为向列相液晶或向列相液晶与一种或多种小分子单体中o光和e光的折射率；λ₁和λ₂为宽带线偏振光的最小和最大光波长，并且λ₁≤λ₂；k₁和k₂为整数，并且k₁≤k₂。

由上述的技术方案可见，本发明将波晶片的厚度设计为变化的，根据宽带波长光的最小和最大光波长分别设计波晶片的最小厚度和最大厚度，透过波晶片后最小光波长在最小厚度处o光与e光的相位差和最大光波长在最大厚度处的o光与e光的相位差均为

的奇数倍，从而使得一组宽带线偏振光透过该波晶片后，出射光中任意波长的光均包含圆偏振光，降低人眼观看的视觉疲劳。并且，本发明采用液晶材料制备波晶片，使得波晶片厚度薄、柔软并且便于使用和携带。在波晶片制作过程中，采用外加电场或磁场的方式对液晶材料取向，避免了采用取向剂摩擦带来的污染，提高了波晶片的质量。

附图说明

图1为现有技术扭曲向列型液晶显示器的液晶面板的结构图；

图2为本发明波晶片的第一较佳实施例的结构图；

图3为图2所示实施例中波晶片的第一种制作方法的流程图；

图4为图2所示实施例中波晶片的第二种制作方法模具结构图；

图5为图2所示实施例中波晶片的第二种制作方法的流程图；

图6为图2所示实施例中波晶片直接贴附于液晶面板外侧使用的示意图；

图7为图2所示实施例中波晶片置于上偏光片外侧使用的示意图；

图8为图2所示实施例中波晶片置于视角补偿膜外侧使用的示意图；

图9为本发明波晶片的第二较佳实施例的结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明针对宽带波长光设计，将波晶片设计为厚度变化的形状，根据宽带波长光的最小和最大光波长分别设计最小厚度和最大厚度，使最小光波长透过波晶片最小厚度处o光与e光的相位差和最大光波长透过最大厚度处o光与e光的相位差均为

的奇数倍，从而使得对于任意波长的光均存在某一对应位置使得相位差为

的奇数倍，则出射光由线偏振光变为圆偏振光。因而一组宽带线偏振光透过该波晶片后，出射光中任意波长的光均包含圆偏振光，进而降低人眼观看的视觉疲劳。

在附图中，为表示清楚放大了层的厚度和区域，相同的附图标记始终表示相同的元件，应理解，当称诸如层、膜的元件在另一元件“上”时，其可以直接位于该另一元件上，也可以存在间插的元件。相反，当称元件“直接”位于另一元件“上”时，则不存在间插的元件。

图2为本发明波晶片的第一较佳实施例的结构图。如图2所示，波晶片由各向异性介质构成，具有上表面101和下表面102。上表面101和下表面102之间的厚度是变化的，在本实施例中，以厚度随波晶片宽度呈周期性变化为例。将其最小厚度设计为并且最大厚度设计为

其中，n_o和n_e分别为各向异性介质中o光和e光的折射率，根据各种不同介质的材料特性分别选用对应的参数；λ₁和λ₂分别为宽带波长光线中最小和最大光波长，因此λ₁≤λ₂；k₁和k₂为整数，并且k₁≤k₂。

考虑光振动方向与光轴成45度角入射的情况。因为在各向异性的介质中，o光和e光的相位差

式中d为介质厚度，当满足o光与e光的相位差为

的奇数倍时，线偏振光变为圆偏振光。则对于宽带波长的入射光，在最小厚度处，最小波长的光通过后o光与e光的相位差为

在最大厚度处，最大波长的光通过后o光与e光的相位差为即，在这两种情况下，o光与e光的相位差均为的奇数倍，因此光线由线偏振光变为圆偏振光；则在最小厚度与最大厚度之间，对于该宽带波长入射光中任意波长的光，均有一位置使得该波长通过后o光与e光的相位差为的奇数倍，因而使得该波长的线偏振光变为圆偏振光，而在其余位置的出射光为椭圆偏振光。因而，当本发明所述的波晶片用于液晶显示器时，可以将各种不同颜色的线偏振光转换为圆偏振光和椭圆偏振光，从而减小了对人眼的刺激，降低了人们观看的视觉疲劳。

对于上述对波晶片的设计，入射的宽带波长光以可见光为例，则λ₁和λ₂分别取380nm和780nm。也可以根据实际需要，将宽带光波选择为可见光的一段波长区间。

本发明所述波晶片可以设计为上表面是曲面下表面是平面，或者，上下表面均是曲面，曲面的形状可以是平滑曲面、梯形曲面、锯齿状曲面或任意形状的曲面，只要满足上述对于波晶片厚度的设计即可。

本发明限定波晶片的最大和最小厚度，并且要求波晶片厚度在最大厚度和最小厚度之间变化即可。为便于制作，可以设计为厚度周期性变化，综合考虑人眼的分辨率和液晶显示器(LCD)的像素宽度设计其变化周期。考虑人眼观察的分辨率，人眼最小分辨角度为1′，以明视距离为25cm作为参考，人眼可分辨的最小尺寸为700um。并且，目前主流LCD的一个像素总宽度小于600um，一个次像素(sub-pixel)宽度约为150um。因此，本发明对于波晶片厚度随宽度变化周期的较佳设计是在150um至600um内选取某一固定值。

本发明所述波晶片采用各向异性介质制成，对各向异性介质的材料没有限制。在本实施例中，以液晶材料为例。如图2所示，本实施例中波晶片的各向异性的介质采用向列型液晶分子103与一种或多种小分子单体104的混合物。向列相液晶分子为有序排列的一层或多层。小分子单体采用能够形成透明聚合物的化合物，如：苯乙烯或丙烯酸酯类化合物。本发明所述波晶片的各向异性的介质也可以仅采用有序排列的向列型液晶分子，可以为一层或多层。

在实际使用中，可以在波晶片的上下表面均匀涂敷一层或多层的保护膜。保护膜的材料采用各向同性介质，可以使用普通基质，只要是能起到保护膜作用的任何基质均可，没有任何限制。优选地采用折射率较小的聚酯、纤维素、聚乙烯醇等，合适的聚合物的实例包括：聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯共聚物、聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、苯乙烯/甲苯乙烯共聚物、氯磺化聚乙烯、硝化纤维、氯化聚烯烃、聚酯、聚酰亚胺、乙酸乙烯酯/聚乙烯共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、乙酸纤维素、聚乙烯或聚丙烯及聚碳酸酯中的一种或几种的混合物。

图2所示较佳实施例的波晶片有两种制作方法。

第一种方法的制作流程如图3所示。

步骤31：采用普通平面模具，在模具内的下表面均匀涂敷一层或多层保护膜，作为下保护膜。

步骤32：将向列相液晶或向列相液晶与一种或多种小分子单体的混合物滴注于普通平面模具中。

步骤33：利用电场或磁场对向列相液晶分子取向。

步骤34：利用紫外光照射或加热使向列相液晶或向列相液晶混合物固化，固化后将模具去除。

步骤35：对已固化的向列相液晶或向列相液晶混合物的上表面进行蚀刻，通过蚀刻使其厚度变化，其最小厚度为

最大厚度为

其中，n_o和n_e分别为各向异性介质中o光和e光的折射率；λ₁和λ₂为宽带线偏振光的最小和最大光波长，并且λ₁≤λ₂；k₁和k₂为整数，并且k₁≤k₂。

步骤36：将下保护膜与蚀刻后向列相液晶或向列相液晶混合物进行压合。

步骤37：在蚀刻后的向列相液晶或向列相液晶混合物的上表面均匀涂敷一层或多层保护膜，作为上保护膜。

在第一种制作方法中，采用普通的平面模具，通过蚀刻法调整波晶片的厚度。在第二种制作方法中，需采用一种针对本发明所述波晶片结构特别设计的专用模具，其结构图如图4所示。

参见图4，第二种制作方法专用模具由第一部件401与第二部件402组成，第一部件401与第二部件402之间相隔一定空间，用于滴注液晶材料制作波晶片，则波晶片100的上、下表面形状分别与模具第一部件401和第二部件402的内表面相同。将模具第二部件402的内表面设计为平面，第一部件401的内表面设计为周期性变化的曲面，该曲面使得第一部件401与第二部件402之间相隔空间的厚度是变化的，将其最小厚度设计为

并且最大厚度设计为

其中，n_o和n_e分别为各向异性介质中o光和e光的折射率，根据各种不同介质的材料特性分别选用对应的参数；λ₁和λ₂分别为宽带波长光线中最小和最大光波长，因此λ₁≤λ₂；k₁和k₂为整数，并且k₁≤k₂。

波晶片的第二种制作方法的采用上述模具，其制作流程如图5所示。

步骤51：采用专用模具，在模具内的下表面均匀涂敷一层或多层保护膜，作为下保护膜。

步骤52：将向列相液晶或向列相液晶与一种或多种小分子单体的混合物滴注于图4所示的透明模具中。

步骤53：利用电场或磁场对向列相液晶分子取向。

步骤54：利用紫外光照射或加热使向列相液晶或向列相液晶混合物固化，固化后将模具去除。

步骤55：将下保护膜与固化后向列相液晶或向列相液晶混合物进行压合。

步骤56：在固化后的向列相液晶或向列相液晶混合物的上表面均匀涂敷一层或多层保护膜，作为上保护膜。

上述两种制作方法，采用外加电场或磁场的方式取向。在制作过程中，也可以按照现有技术常用的方法，采用取向剂摩擦取向，则在步骤31与步骤51中，在涂敷下保护膜之后，再均匀涂敷一层取向剂并对取向剂进行摩擦，并且步骤33与步骤53中利用摩擦后的取向剂对向列相液晶分子取向。但是，在取向剂摩擦过程中极易产生污染，而本发明采用的外加电场或磁场的取向方式，避免了现有技术中采用取向剂摩擦带来的污染，提高了波晶片的质量。

本发明所述的波晶片的两种制作方法均采用液晶作为基质，将液晶与有机小分子融合，形成厚度在微米量级的薄膜结构。而现有的制作各向异性薄膜的常规方法，都是利用各向同性材料形成聚合物膜，然后拉伸该聚合物膜，形成各向异性膜。这样制作的光学膜厚度较厚，而且在拉伸过程中薄膜产生一定缺陷。因此采用本发明所述方法制作的波晶片更薄更轻，柔软并且便于使用和携带。

本发明所述波晶片可以应用于需要改变光偏振态的各种技术领域，下面仅以液晶显示器为例予以说明，但本发明所述波晶片还可应用于其他方面。在实际应用中，可以将图2所示实施例中的波晶片放置于液晶显示器的多个位置。

图6为将图2所示实施例中的波晶片直接贴附于面板外侧使用的示意图。参见图6，将波晶片100直接贴附于液晶面板600的外侧，从液晶面板600出射的线偏振光通过波晶片100后，最终出射光线为圆偏振光与椭圆偏振光的混合光，从而减小对人眼的刺激，降低观察者的视觉疲劳。

如图7所示，也可以将波晶片100置于出射光出射方向上的上偏光片外侧，即上偏光片靠近观察者的一侧。采用聚乙烯醇(PVA)膜700作为制作偏光片的基体。将波晶片100制作在PVA膜700上靠近观察者的一侧，然后在波晶片100和PVA膜700的外侧分别涂敷一层保护膜500，从而制作成一种偏光片和波晶片构成的复合式薄膜，在制作液晶面板时将该复合式薄膜作为上偏光片使用。

如图8所示，也可以将波晶片100置于视角补偿膜800外侧，即将图7所示的波晶片100和PVA膜700之间加入一个视角补偿膜800。在现有技术中，有些液晶上偏光片包括视角补偿膜800，在出射光的出射光路上，视角补偿膜800位于PVA膜700外侧，采用液晶材料制备，用于拓宽液晶上偏光片的观看视角，针对这样结构的液晶上偏光片，也可以把本发明的波晶片置于视角补偿膜800的外侧。先将波晶片100制作在视角补偿膜800上靠近观察者的一侧，再将视角补偿膜800的另一侧制作在PVA膜700上，然后在波晶片100和PVA膜700的外侧分别涂敷一层保护膜500，从而制作成一种具有视角拓宽功能的偏光片和波晶片构成的复合式薄膜，在制作液晶面板时将该复合式薄膜替代上偏光片和视角补偿膜使用。

图2所示的第一较佳实施例将波晶片设计为下表面是平面，上表面是平滑的曲面。除此之外，还可以有其它的设计方法，以上表面是阶梯状曲面为例，参见图9。图9为本发明波晶片的第二较佳实施例的结构图。在该实施例中，波晶片的下表面904为平面；上表面为周期性的阶梯状曲面，每个周期包括三个阶梯面：第一阶梯面901、第二阶梯面902和第三阶梯面903。针对LCD的红绿蓝(RGB)次像素，分别设计三个阶梯面的厚度。针对红色(R)次像素，采用红色光对应的主波长进行设计，将下表面904与第一阶梯面901之间的厚度设计为

其中λ₁为红色光对应主波长，则红色光在通过第一阶梯面901后，由线偏振光变为圆偏振光。以同样的方法，针对绿色(G)次像素设计下表面904与第二阶梯面902之间的厚度；针对蓝色(B)次像素设计下表面904与第三阶梯面903之间的厚度。根据LCD次像素的宽度设计阶梯面的宽度，针对不同LCD的具体参数，将阶梯面的宽度设计为与该LCD次像素的宽度相同。目前主流LCD的一个次像素宽度约为150um，则可以针对主流LCD将每个阶梯面的宽度设计为150um。在实际应用中，本实施例所述波晶片与图2所示实施例相同，都可以应用在上述的多个位置。但是，在放置本实施例所述波晶片时，要使波晶片的第一阶梯面901、第二阶梯面902、第三阶梯面903分别与液晶面板的RGB次像素严格对齐，因而应用本实施例所述的波晶片后，液晶面板中RGB主波长的光全部转化为圆偏振光。

由上述实施例可见，本发明根据宽带波长光的最小和最大光波长分别设计波晶片的最小厚度和最大厚度，将波晶片的厚度设计为变化的，透过波晶片后最小光波长在最小厚度处o光与e光的相位差和最大光波长在最大厚度处的o光与e光的相位差均为

从而使得一组宽带线偏振光透过该波晶片后，出射光中任意波长的光均包含圆偏振光，进而降低人眼观看的视觉疲劳。本发明采用液晶材料制备波晶片，使得波晶片厚度在微米量级，比普通波晶片更薄、更轻、柔软并且便于使用和携带。在波晶片制作过程中，采用外加电场或磁场的方式对液晶材料取向，避免了现有技术中采用取向剂摩擦带来的污染，提高了波晶片的质量。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种波晶片，采用各向异性介质，包括上表面和下表面，其特征在于：上表面和下表面之间的厚度是变化的；

其最小厚度为

最大厚度为

其中，n_o和n_e分别为各向异性介质中o光和e光的折射率；λ₁和λ₂为宽带线偏振光的最小和最大光波长，并且λ₁≤λ₂；k₁和k₂为整数，并且k₁≤k₂；

所述上表面是曲面，下表面是平面；或者，所述上表面和下表面均是曲面；所述曲面为平滑曲面；

所述各向异性介质是向列相液晶，或是所述向列相液晶与一种或多种小分子单体的混合物，所述向列相液晶为液晶分子有序排列的一层或多层，所述小分子单体是能够形成透明聚合物的化合物。

2.如权利要求1所述的波晶片，其特征在于，所述厚度随波晶片宽度呈周期性变化，一个变化周期的取值范围为150um至600um。

3.如权利要求1所述的波晶片，其特征在于，λ₁为380nm到780nm的光波长；λ₂为380nm到780nm的光波长。

4.如权利要求1所述的波晶片，其特征在于，所述小分子单体包括苯乙烯或丙烯酸酯类化合物中的一种或几种的混合物。

5.一种波晶片的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、将向列相液晶或所述向列相液晶与一种或多种小分子单体的混合物滴注于普通平面模具中，所述小分子单体是能够形成透明聚合物的化合物；

B、对所述向列相液晶分子取向；

C、利用紫外光照射或加热使所述向列相液晶或所述向列相液晶与一种或多种小分子单体的混合物固化，固化后将所述普通平面模具去除；

D、对已固化的所述向列相液晶或所述向列相液晶与一种或多种小分子单体的混合物的上表面进行蚀刻成平滑曲面，使其厚度变化，最小厚度为

最大厚度为其中，n_o和n_e分别为所述向列相液晶或所述向列相液晶与一种或多种小分子单体的混合物中o光和e光的折射率；λ₁和λ₂为宽带线偏振光的最小和最大光波长，并且λ₁≤λ₂；k₁和k₂为整数，并且k₁≤k₂。

6.如权利要求5中所述的波晶片的制作方法，其特征在于，所述小分子单体包括苯乙烯或丙烯酸酯类化合物中的一种或几种的混合物。

7.如权利要求5中所述的波晶片的制作方法，其特征在于，所述步骤B利用电场或磁场对所述向列相液晶分子取向。

8.如权利要求5中所述的波晶片的制作方法，其特征在于，在步骤A之前进一步包括：在所述普通平面模具内的下表面均匀涂敷一层取向剂并对取向剂进行摩擦，则所述步骤B利用摩擦后的取向剂对所述向列相液晶分子取向。

9.一种波晶片的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、将向列相液晶或所述向列相液晶与一种或多种小分子单体的混合物滴注于透明模具中，所述小分子单体是能够形成透明聚合物的化合物，所述透明模具的上下表面之间的厚度是变化的，其最小厚度为

最大厚度为

其中，n_o和n_e分别为向列相液晶或向列相液晶与一种或多种小分子单体的混合物中o光和e光的折射率；λ₁和λ₂为宽带线偏振光的最小和最大光波长，并且λ₁≤λ₂；k₁和k₂为整数，并且k₁≤k₂；且上表面是平滑曲面；

B、对所述向列相液晶分子取向；

C、利用紫外光照射或加热使所述向列相液晶或所述向列相液晶与一种或多种小分子单体的混合物固化，固化后将所述透明模具去除。

10.如权利要求9中所述的波晶片的制作方法，其特征在于，所述小分子单体包括苯乙烯或丙烯酸酯类化合物中的一种或几种的混合物。

11.如权利要求9中所述的波晶片的制作方法，其特征在于，所述步骤B利用电场或磁场对所述向列相液晶分子取向。

12.如权利要求9中所述的波晶片的制作方法，其特征在于，在步骤A之前进一步包括：在所述透明模具内的下表面均匀涂敷一层取向剂并对取向剂进行摩擦，则所述步骤B利用摩擦后的取向剂对向列相液晶分子取向。

13.一种液晶面板，包括夹有液晶层的上下基板，上下基板外侧分别贴有上偏光片和下偏光片，其特征在于，还包括：

波晶片，位于出射光出射方向上的上偏光片外侧，采用各向异性介质，包括上表面和下表面，上表面和下表面之间的厚度是变化的；上表面是平滑曲面；其最小厚度为

最大厚度为

其中，n_o和n_e分别为各向异性介质中o光和e光的折射率；λ₁和λ₂为宽带线偏振光的最小和最大光波长，并且λ₁≤λ₂；k₁和k₂为整数，并且k₁≤k₂；

所述各向异性介质是向列相液晶，或是所述向列相液晶与一种或多种小分子单体的混合物，所述向列相液晶为液晶分子有序排列的一层或多层，所述小分子单体是能够形成透明聚合物的化合物。

14.一种制作液晶波晶片的模具，包括相隔一定空间的第一部件与第二部件，相隔空间用于滴注向列相液晶或所述向列相液晶与一种或多种小分子单体的混合物，其特征在于：

第一部件与第二部件之间相隔空间的厚度是变化的；上表面是平滑曲面；其最小厚度为最大厚度为

其中，n_o和n_e分别为向列相液晶或向列相液晶与一种或多种小分子单体的混合物中o光和e光的折射率；λ₁和λ₂为宽带线偏振光的最小和最大光波长，并且λ₁≤λ₂；k₁和k₂为整数，并且k₁≤k₂。

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