偏光片是显示面板的重要组成原材料，其结构复杂、生产工艺流程多，被誉为光学行业的“芯片”，属于资本密集型、技术门槛很高的行业。而线栅型偏光片作为偏光片的重要分支，具有偏振度高、可靠性好、易于集成、宽光谱和视场范围等优点，近年来备受显示器件研发制造厂商的关注。
根据日本矢野经济研究所公布的2021年主要偏光片制造商的生产份额排名，中国厂商杉杉集团下属子公司杉金光电以24%的份额排名全球第一，另一家中国厂商恒美光电的全球生产份额也名列前茅，突显中国企业具有较强的创新和市场竞争力。本文针对线栅型偏光片在液晶显示领域中的技术展开研究，并选取了具有代表性的国内外企业进行深度分析，以期为行业提供参考。
中韩两国凸显技术优势
本文基于全球专利申请数据，分析了2008年至2021年期间线栅型偏光片在液晶显示领域应用的历年专利申请情况，其中初期申请集中于半透反射式液晶显示装置、背光模组以及线栅型偏光片结构和工艺上的探索，致力于线栅型偏光片性能的提升以及与显示元件的融合。
线栅型偏光片在液晶显示领域的应用自2008年起即保持一定的申请量，2008年至2013年申请量变化不大，呈现较为平缓的申请趋势。从2014年后开始申请量急剧上升，进入了急速发展阶段，在这一阶段，线栅型偏光片在液晶显示中的应用多点开花，不仅将内置线栅型偏光片在液晶显示中的应用深挖，还结合显示领域其他技术，应用于3D显示、防窥装置以及指纹识别等。
另外，基于线栅型偏光片良好的偏振性能和复用能力，各大企业着力研究线栅型偏光片的应用精准化以及和其他元件复用的多元化，线栅型偏光片在液晶显示领域的应用进入发展新阶段，2014年至2019年均具有可观的专利申请量。
从全球角度看，中国和韩国该领域的专利申请人独占鳌头，其中中国的京东方和华星光电、韩国的三星等企业的申请量位列前三，并且三者在显示领域也有很高的知名度。因此，笔者选择京东方、华星光电、三星作为主要申请人重点分析。在申请量上，京东方、华星光电和三星的年申请量在2008年至2017年总体呈上升趋势，在2018年后均有所下降。
三星较早开始对线栅型偏光片在液晶显示领域的应用研究进行专利申请布局，京东方紧随其后，而华星光电较晚，2014年才出现相关专利；2008年至2017年三星在该领域的专利申请量一直处于领先地位，并且申请量逐年增加，尤其是2014年至2017年增长迅猛，而京东方和华星光电的申请量在2014年后才逐渐增长，二者的专利申请量2017年达到顶峰，并且在后续的几年间也保持着一定的专利申请量。
在华申请的专利中，京东方和华星光电的申请趋势与全球范围内的申请趋势基本相同，三星也是在2008年开始申请，但之后的很长一段时间的年申请量都很少，直到2015年才有明显增加。因此，通过与全球专利申请的趋势相比较可以得出，三星虽然最早开始线栅型偏光片在液晶显示领域的应用研究并在全球进行专利布局，但其开始在中国进行专利申请的时间较晚，同时在中国的专利申请量的增长较为滞后。另外，从全球申请和在华申请数据可以看出，三星有超过一半的专利申请选择在中国布局，中国市场的重要性可见一斑。
三种主干技术各有特色
线栅型偏光片除了具有良好的偏振特性和半透半反射能力外，还具有导电性、遮光性和波长选择性，在液晶显示中能够做到偏光、反射、导电、遮光和波长选择的灵活复用，既能提升显示质量，降低显示面板厚度，又能节约成本和工艺。目前，线栅型偏光片在液晶显示领域的应用研究主要有三个技术分支，一是针对其偏振特性的应用，二是和其他显示元件的复用，三是应用于光配向和多畴技术领域。
在针对其偏振特性的应用方面，线栅型偏光片被应用较多的是，内置于显示面板中将非偏振光转换成偏振显示光，兼顾其偏振性能和保护功能，提供光学性能优异、可靠性强的显示装置。例如三星提出的线栅设置于显示结构层和液晶层中间，其偏振器基底具有良好的平坦度，以提升显示效果和轻薄度。其次，基于线栅型偏光片具有半反射半透射性质，将其应用于背光模组，构建高光效的偏振光源，可结合线栅尺寸和结构，加以控制偏振特性、透射率、反射率、偏振消光率和波长，从而优化背光单元的亮度及光利用率。例如华星光电提出将线栅型偏光片设置于导光板上，结合反射片，提高背光穿透率与出光效率。对于线栅型偏光片被用于获得不同方向的偏振光实现3D显示，京东方提出在导光板上设置取光光栅的形式，获得不同方向的偏振光，实现背光式裸眼3D显示，获得大视角以及颜色可选择性。
在和其他显示元件的复用方面，基于金属线栅的导电作用，实现线栅型偏光片和其他元件的复用。这类液晶显示面板采用在阵列基板内部的各像素区内制作线栅偏光膜代替现有的贴覆型偏光片，例如京东方提出的将其复用作显示电极等，能够省去贴覆偏光片工序，提高生产效率，并利于减薄面板厚度。三星提出通过线栅型偏光片向公共电极施加公共电压来降低压降，以及设置偏振图案交叠接触像素电极或公共电极，或共用形成偏振电极，以降低电阻，提高对液晶的可控制性。此外，华星光电还提出纳米光栅来实现偏振功能的同时用作触控电极，实现触控集成和结构精简。
线栅型偏光片应用于光配向和多畴技术领域，线栅型偏光片在光配向中的应用是通过内置的方式设置在液晶面板中，例如三星提出设置于显示基板一侧的具有偏光作用的金属光栅，该金属光栅用于辅助衬底基板进行对应的配向膜配向。另外，华星光电提出光配向设置无需频繁更换不同的偏振装置，直接在基板表面制作金属光栅，具有对位精度高、消光比增大和提高产品品质的作用。同时，京东方也提出多畴技术结合线栅型偏光片的复用特点，通过显示基板侧的光栅偏光层，实现显示的偏光功能，还用于在配向处理时对配向层进行光配向，实现了配向层与偏光片两层之间的自对准，提高了光透过效率和对比度。
目前，关于线栅型偏光片的研究仍是液晶显示领域的重点之一。基于其良好的物理特性和能够灵活复用的优点，相信随着显示技术的不断进步，以及人们对显示装置的质量、功耗以及轻薄度的更高要求，线栅型偏光片在未来仍具有十分广阔的应用前景。随着线栅型偏光片的物理特性的研究持续深入，其性能将随着新材料和制造工艺的发展而不断优化，线栅型偏光片在显示领域的应用也将继续增长。
笔者建议，国内企业应在着力开发应用研究的同时，加大对线栅型偏光片制造工艺以及性能提升方面的研究力度，加强产学研深度融合，抢占科技创新制高点。此外，应准确对接市场需求，纵深扩展潜在应用，紧密结合新型显示技术，进一步优化专利布局，继续产业链的上下游部署知识产权，在激烈的产业竞争中打造优势。（甘梦瑶 作者单位：国家知识产权局专利局光电技术发明审查部）
（编辑：晏如）
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