CN109188591A - 偏光片和显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种偏光片和显示装置。一种偏光片，包括保护层、单光轴光学膜层及偏振层，单光轴光学膜层设置在保护层上，单光轴光学膜层的非寻常光折射率大于保护层的折射率，单光轴光学膜层包括板状部和形成在板状部的一侧上多个间隔设置的棱镜部，多个棱镜部均收容在保护层中，其中，多个棱镜部均为三棱柱结构或三棱锥结构，当多个棱镜部均为三棱柱结构时，每个棱镜部的一个侧面与板状部相贴合，当多个棱镜部均为三棱锥结构时，每个棱镜部的底面与板状部相贴合；偏振层层叠在板状部远离棱镜部的一侧。上述偏光片不仅能够改善视角色偏，而且面板穿透率较好。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种偏光片和显示装置。
背景技术
现行大尺寸显示面板包括LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)面板和OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)面板等，其中，LCD面板包括VA(Vertical Alignment，垂直排列)液晶面板和IPS(In-Plane Switching，平面转换)液晶面板等，VA型液晶面板相较于IPS液晶面板存在较高的生产效率及低制造成本得优势，但光学性质上相较于IPS液晶面板存在较明显得光学性质缺陷，尤其是大尺寸面板在商业应用方面需要较大的视角呈现，VA型液晶面板在大视角亮度随电压快速饱和造成视角画质对比及色偏相较于正视画质品质恶化严重，存在色偏的问题。
VA型液晶技术解决视角色偏的方式是将R(红)、G(绿)、B(蓝)各子像素再划分为主次像素，使得整体大视角亮度随电压变化较为接近正视，这种由空间上主次像素给予不同的驱动电压来解决视角色偏的缺陷的方式，往往需要再设计金属走线或开关元件来驱动次像素，造成可透光开口区牺牲，影响面板穿透率。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够改善视角色偏且面板穿透率较好的偏光片。
此外，还提供了一种显示装置。
一种偏光片，包括：
保护层；
设置在所述保护层上的单光轴光学膜层，所述单光轴光学膜层的非寻常光折射率大于所述保护层的折射率，所述单光轴光学膜层包括板状部和形成在所述板状部的一侧上多个间隔设置的棱镜部，多个所述棱镜部均收容在所述保护层中，其中，多个所述棱镜部均为三棱柱结构或三棱锥结构，当多个所述棱镜部均为三棱柱结构时，每个所述棱镜部的一个侧面与所述板状部相贴合，当多个所述棱镜部均为三棱锥结构时，每个所述棱镜部的底面与所述板状部相贴合；
偏振层，层叠在所述板状部远离所述棱镜部的一侧。
上述偏光片通过在保护层和偏振层之间设置单光轴光学膜层，且单光轴光学膜层的非寻常光折射率大于保护层的折射率，光由保护层传播到单光轴光学膜层，由于折射率的差异会产生折射或扩散现象，当单光轴光学膜层的多个棱镜部均为三棱柱结构或三棱锥结构，光的行进方向与保护层和单光轴光学膜层的交接面不垂直的光会让正视角光能量分配到侧视角，让侧视角可以观赏到正视角的画质呈现，解决显示装置大视角色偏的问题；同时，显示面板不需要将RGB各子像素划分为主像素及次像素结构，避免再设计金属走线或开关元件来驱动次像素，造成可透光开口区牺牲，影响面板穿透率。因此，上述偏光片不仅能够改善视角色偏，而且面板穿透率较好。
在其中一个实施例中，所述单光轴光学膜层的非寻常光折射率为1.0～2.5。
在其中一个实施例中，所述单光轴光学膜层的非寻常光折射率与所述保护层的折射率之差为0.01～1.5。
在其中一个实施例中，多个所述棱镜部均为三棱柱结构，且多个所述棱柱部平行排布，相邻的两个所述棱镜部远离所述板状部一侧的侧棱之间的距离大于或等于每个所述棱镜部靠近所述板状部的两个侧棱之间的距离。
在其中一个实施例中，多个所述棱镜部均为三棱锥结构，多个所述棱镜部呈二维矩阵排布，每个所述棱镜部具有与所述底面相对的顶点，经过相邻的两个所述棱镜部的所述顶点之间的连线并垂直于所述相邻的两个所述棱镜部的所述底面的垂面与所述底面相交，所述垂面与所述相邻的两个所述棱镜部中的一个的所述底面具有交线，所述交线的长度小于或等于所述连线的长度。
在其中一个实施例中，所述单光轴光学膜层的材料为向列相液晶分子材料；及/或，所述保护层为有机物层。
在其中一个实施例中，还包括补偿膜层，所述补偿膜层层叠在所述偏振层远离所述单光轴光学膜层一侧。
在其中一个实施例中，还包括压敏胶层，所述压敏胶层层叠在所述补偿膜层远离所述偏振层一侧。
一种偏光片，包括：
保护层；
设置在所述保护层上的单光轴光学膜层，所述单光轴光学膜层的非寻常光折射率大于所述保护层的折射率，所述单光轴光学膜层包括板状部和形成在所述板状部的一侧上多个间隔设置的棱镜部，多个所述棱镜部均收容在所述保护层中，其中，多个所述棱镜部均为三棱柱结构，每个所述棱镜部的一个侧面与所述板状部相贴合，多个所述棱镜部均沿一直线平行排布，相邻的两个所述棱镜部远离所述板状部一侧的侧棱之间的距离大于或等于每个所述棱镜部靠近所述板状部的两个侧棱之间的距离；
偏振层，层叠在所述板状部远离所述棱镜部的一侧。
一种显示装置，包括背光源、显示面板及上述的偏光片，所述显示面板位于所述背光源的一侧，所述偏光片位于所述显示面板和所述背光源之间；或者，所述偏光片位于所述显示面板远离所述背光源的一侧。
附图说明
图1为一实施方式的显示装置的结构示意图；
图2为图1所示的显示装置的背光源的结构示意图；
图3为图1所示的显示装置的偏光片的结构示意图；
图4为图3所示的偏光片的单光轴光学膜层的结构示意图；
图5为图4所示的棱镜部为三棱柱结构的单光轴光学膜层的结构示意图；
图6为图5所示的单光轴光学膜层的另一角度的结构示意图；
图7为图4所示的棱镜部为三棱锥结构的单光轴光学膜层的结构示意图；
图8为图7所示的单光轴光学膜层的另一角度的结构示意图；
图9为图7所示的单光轴光学膜层的另一角度的结构示意图；
图10为图3所示的偏光片的单光轴光学膜层和保护层的结构示意图；
图11为图1所示的显示装置的上偏光片的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
请参阅图1，一实施方式的显示装置10包括LCD显示面板和OLED显示面板等。进一步地，LCD显示面板包括VA液晶面板和IPS液晶面板。更进一步地，显示装置10为VA液晶面板。具体地，显示装置10包括背光源100、偏光片200、显示面板300及上偏光片400。
其中，背光源100为准直出光背光光源(collimate light emitting BL)，以使光的能量集中在正视角输出。
请一并参阅图2，具体地，背光源100包括反射片110、导光板120、棱镜膜130及LED光源140，反射片110与导光板120、棱镜膜130依次层叠，导光板120具有入光面121，LED光源140与入光面121相对设置，导光板120靠近反射片110的一侧开设有条形的第一凹槽122，第一凹槽122的截面呈V形，第一凹槽122的延伸方向与LED光源140的出光方向垂直，导光板120靠近棱镜膜130的一侧开设有条形的第二凹槽123，第二凹槽123的截面呈V形，第二凹槽123的延伸方向与LED光源140的出光方向平行。进一步地，棱镜膜130的棱镜一侧层叠在导光板120上。
请一并参阅图3，偏光片200包括第一保护层210、单光轴光学膜层220、第一偏振层230、第一补偿膜层240及第一压敏胶(PSA)层250。
第一保护层210为透明层，主要起支撑和保护作用。其中，第一保护层210为有机物层。进一步地，有机物层选自聚酯(PET)层、三醋酸纤维素层(TAC)及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)层中的一种。
单光轴光学膜层220具有光学各向异性，光通过单光轴光学膜层220会产生双折射现象。其中，进入单光轴光学膜层220的光线可以等效为振动方向互相垂直的两束光线，与单光轴光学膜层的光轴垂直的光线，称为寻常光线，简称O光；与单光轴光学膜层的光轴平行的光线，称为非寻常光线，简称E光。进一步地，非寻常光折射率(ne)为单光轴光学膜层220的光轴与电场振动方向平行的等效折射率；寻常光折射率(no)为单光轴光学膜层220的光轴与电场振动方向垂直的等效折射率。
进一步地，单光轴光学膜层220的非寻常光折射率为1.0～2.5。
进一步地，单光轴光学膜层220的非寻常光折射率大于第一保护层210的折射率，且单光轴光学膜层220的非寻常光折射率与第一保护层210的折射率之差为0.01～1.5。其中，单光轴光学膜层220的非寻常光折射率与第一保护层210的折射率之差越大，越容易将正视光能量分配到大视角。
具体地，单光轴光学膜层220的材料为向列相液晶分子材料。
请一并参阅图4，单光轴光学膜层220设置在保护层210上。具体地，单光轴光学膜层220包括板状部221和与多个棱镜部222。
板状部221层叠在第一保护层210上。
多个棱镜部222形成在板状部221的一侧上，并间隔设置，多个棱镜部222均收容在第一保护层210中。其中，多个棱镜部222位于板状部221靠近第一保护层210一侧。具体地，多个棱镜部222均为三棱柱结构或三棱锥结构。
当多个棱镜部222均为三棱柱结构时，每个棱镜部222的一个侧面与板状部221相贴合。进一步地，多个棱镜部222平行排布，相邻的两个棱镜部222远离板状部221一侧的侧棱之间的距离大于或等于棱镜部222靠近板状部221的两个侧棱之间的距离。例如，请一并参阅图5和图6，相邻的两个棱镜部222远离板状部221一侧的侧棱之间的距离(Px1)大于或等于棱镜部222靠近板状部221的两个侧棱之间的距离(Lx1)；D+d为单光轴光学膜层220的最大厚度。
其中，单光轴光学膜层220中液晶的光轴方向(长轴方向)平行于出光面或入光面，既可以平行于多个棱镜部222的排布方向，垂直于每个棱镜部222的延伸方向，又可以垂直于多个棱镜部222的排布方向，平行于每个棱镜部222的延伸方向。其中，视第一偏振层230的穿透偏振方向决定非寻常光方向折射率(ne)与寻常光方向折射率(no)。即单光轴光学膜层220中液晶的光轴方向(长轴方向)平行于第一偏振层230的穿透轴方向，而单光轴光学膜层220中液晶的光轴方向(长轴方向)垂直于单光轴光学膜层220中液晶的短轴方向，因此，第一偏振层230的穿透轴方向决定非寻常光方向折射率(ne)与寻常光方向折射率(no)。
其中，多个棱镜部222平行排布时，多个棱镜部222的侧棱互相平行。进一步地，多个棱镜部222沿一直线平行排布。具体地，多个棱镜部222均为正三棱柱结构。
进一步地，当多个棱镜部222均为三棱锥结构时，每个棱镜部222的一个底面与板状部221相贴合。更进一步地，多个棱镜部222呈二维矩阵排列，以更有效地将正视角光能量分配到二维方向，使得显示装置10全视角观赏更为均匀。其中，请一并参阅图7至图9，每个棱镜部222具有与底面相对的顶点，经过相邻的两个棱镜部222的顶点之间的连线并垂直于相邻的两个棱镜部222的底面的垂面与相邻的两个棱镜部222的底面相交，垂面与相邻的两个棱镜部222中的每一个的底面的交线的长度(Lx2或Ly)小于或等于连线的长度(Px2或Py)，即Lx2≤Px2，Ly≤Py。具体地，多个棱镜部222均为正三棱锥结构。
第一偏振层230层叠在板状部221远离棱镜部222一侧。其中，第一偏振层230对于偏振光具备吸收跟穿透的作用，配合液晶分子的驱动可以调节光强度。另外，第一保护层210能够支撑并保护第一偏振层230。具体地，偏振层230为聚乙烯醇(PVA)层。
其中，第一保护层210和单光轴光学膜层220形成平整的光学膜。第一保护层210和单光轴光学膜层220要保持一定的厚度，以保证第一偏振层230的耐候性，使第一偏振层230不接触外界环境，防止湿气对第一偏振层230产生影响。
依第一偏振层230的不同出光电场振动方向可以选择单光轴光学膜层220的非寻常光方向折射率(ne)与寻常光方向折射率(no)，当第一偏振层230的出光的偏振方向(平行于第一偏振层230的穿透轴方向)与x轴方向平行时，单光轴光学膜层220折射率为ne＝nx>no＝ny，或者当第一偏振层230的出光的偏振方向(平行于第一偏振层230的穿透轴方向)与Y轴方向平行时，单光轴光学膜层220折射率为ne＝ny>no＝nx，膜厚方向(垂直于出光面)与Z轴方向平行，单光轴光学膜层220的折射率为nz＝no。
请一并参阅图10，其中，将正视角的光能量分配到大视角的原理为：光由光疏介质传播到光密介质，即光由第一保护层210传播到单光轴光学膜层220，由于折射率的差异会产生折射或扩散现象，当单光轴光学膜层220的多个棱镜部222均选自三棱柱结构及三棱锥结构中的一种，光的行进方向与第一保护层210和单光轴光学膜层220的交接面不垂直的光会让正视角光能量分配到侧视角，让侧视角可以观赏到正视角的画质呈现。
第一补偿膜层240层叠在第一偏振层230远离单光轴光学膜层220一侧。其中，第一补偿膜层240具有双折射性，能够补偿液晶分子的大视角的偏振光输出，同时，还能够支撑并保护第一偏振层230。
第一压敏胶层250层叠在第一补偿膜层240远离第一偏振层230一侧。
需要说明的是，偏光片200不限于上述结构，第一补偿膜层240和第一压敏胶层250层可以根据需要设置，二者是可以省略的。
上述偏光片200的工作原理为：
当棱镜部222为三棱柱结构时，光进入显示面板300前先通过偏光片200，偏光片200的PVA层230对于偏振光具备吸收和穿透的作用，光进入偏光片200可分为水平偏振分量的光和垂直偏振分量的光，当偏光片200的穿透轴平行于多个棱镜部222的排布方向(0/180degree)，吸收轴平行于每个棱镜部222延伸方向(90/270degree)时，则考量水平偏振分量的光在保护层210及单光轴光学膜层220(此时单光轴光学膜层220折射率为ne＝nx>no＝ny)的作用，水平偏振分量的光通过第一保护层210，水平偏振分量的光于第一保护层210对应的等效折射率为n，后经过单光轴光学膜层220，对应于单光轴光学膜层220的非寻常光折射率为ne，因此该水平偏振的光在两介质接面发生光疏进入光密介质(ne>n)的行为，光疏介质和光密介质形成的非与光前进方向垂直的交接面，光通过该交接面产生折射效应，而使正视角光型能量分配大视角。
同理，当偏光片200的穿透轴平行于每个棱镜部222延伸方向(90/270degree)，吸收轴平行于多个棱镜部222的排布方向(0/180degree)时，则考量穿透轴垂直偏振分量的光在保护层210及单光轴光学膜层220(此时单光轴光学膜层220折射率为ne＝ny>no＝nx)的作用，垂直偏振分量的光通过第一保护层210，垂直偏振分量的光于第一保护层210对应的等效折射率为n，后经过单光轴光学膜层220，对应于单光轴光学膜层220的非寻常光折射率为ne，因此该水平偏振的光在两介质接面发生光疏进入光密介质(ne>n)的行为，光疏介质和光密介质形成的非与光前进方向垂直的交接面，光通过该交接面产生折射效应，而使正视角光型能量分配大视角。
显示面板300层叠在偏光片200远离背光源100的一侧。进一步地，显示面板300层叠在第一压敏胶层250远离第一补偿膜层240的一侧。具体地，显示面板300为液晶显示面板。
上偏光片400层叠在液晶面板300远离偏光片200一侧。请一并参阅图11，具体地，上偏光片400包括依次层叠的第二压敏胶层410、第二补偿膜层420、第二偏振层430、第二保护层440、光学膜层450及防炫低反射层460。
其中，第二压敏胶层410与第一压敏胶层250的材料和功能大致相同；第二补偿膜层420与第一补偿膜层240的材料和功能大致相同；第二偏振层430与第一偏振层230的材料和功能大致相同；第二保护层440与第一保护层210的功能大致相同，第二保护层440的材料为有机物层。进一步地，有机物层选自耐高温聚酯(PET)层、三醋酸纤维素层(TAC)及PMMA层中的一种；光学膜层450可以根据需要的功能选择相应的薄膜；防炫低反射层460的作用是防止产生炫光并减少光的反射，以减少光的能量损失。
需要说明的是，显示装置10不限于上述结构，显示装置10中的上偏光片400也可以为偏光片200，即偏光片200也可以作为上偏光片，并位于显示面板300远离背光源100的一侧。
上述显示装置10至少具有如下优点：
上述偏光片200通过在第一保护层210和第一偏振层230之间设置单光轴光学膜层220，且单光轴光学膜层220的非寻常光折射率大于保护层210的折射率，光由第一保护层210传播到单光轴光学膜层220，由于折射率的差异会产生折射或扩散现象，当单光轴光学膜层220的多个棱镜部均选自三棱柱结构及三棱锥结构中的一种，光的行进方向与第一保护层210和单光轴光学膜层220的交接面不垂直的光会让正视角光能量分配到侧视角，让侧视角可以观赏到正视角的画质呈现，解决显示装置10的大视角色偏的问题；同时，显示面板300不需要将RGB各子像素划分为主像素及次像素结构，避免再设计金属走线或开关元件来驱动次像素，造成可透光开口区牺牲，影响面板穿透率。因此，上述偏光片200不仅能够改善视角色偏，而且面板穿透率较好。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种偏光片，其特征在于，包括：
保护层；
设置在所述保护层上的单光轴光学膜层，所述单光轴光学膜层的非寻常光折射率大于所述保护层的折射率，所述单光轴光学膜层包括板状部和形成在所述板状部的一侧上多个间隔设置的棱镜部，多个所述棱镜部均收容在所述保护层中，其中，多个所述棱镜部均为三棱柱结构或三棱锥结构，当多个所述棱镜部均为三棱柱结构时，每个所述棱镜部的一个侧面与所述板状部相贴合，当多个所述棱镜部均为三棱锥结构时，每个所述棱镜部的底面与所述板状部相贴合；
偏振层，层叠在所述板状部远离所述棱镜部的一侧。
2.根据权利要求1所述的偏光片，其特征在于，所述单光轴光学膜层的非寻常光折射率为1.0～2.5。
3.根据权利要求1所述的偏光片，其特征在于，所述单光轴光学膜层的非寻常光折射率与所述保护层的折射率之差为0.01～1.5。
4.根据权利要求1所述的偏光片，其特征在于，多个所述棱镜部均为三棱柱结构，且多个所述棱柱部平行排布，相邻的两个所述棱镜部远离所述板状部一侧的侧棱之间的距离大于或等于每个所述棱镜部靠近所述板状部的两个侧棱之间的距离。
5.根据权利要求1所述的偏光片，其特征在于，多个所述棱镜部均为三棱锥结构，多个所述棱镜部呈二维矩阵排布，每个所述棱镜部具有与所述底面相对的顶点，经过相邻的两个所述棱镜部的所述顶点之间的连线并垂直于所述相邻的两个所述棱镜部的所述底面的垂面与所述底面相交，所述垂面与所述相邻的两个所述棱镜部中的一个的所述底面具有交线，所述交线的长度小于或等于所述连线的长度。
6.根据权利要求1所述的偏光片，其特征在于，所述单光轴光学膜层的材料为向列相液晶分子材料；及/或，所述保护层为有机物层。
7.根据权利要求1所述的偏光片，其特征在于，还包括补偿膜层，所述补偿膜层层叠在所述偏振层远离所述单光轴光学膜层一侧。
8.根据权利要求7所述的偏光片，其特征在于，还包括压敏胶层，所述压敏胶层层叠在所述补偿膜层远离所述偏振层一侧。
9.一种偏光片，其特征在于，包括：
保护层；
设置在所述保护层上的单光轴光学膜层，所述单光轴光学膜层的非寻常光折射率大于所述保护层的折射率，所述单光轴光学膜层包括板状部和形成在所述板状部的一侧上多个间隔设置的棱镜部，多个所述棱镜部均收容在所述保护层中，其中，多个所述棱镜部均为三棱柱结构，每个所述棱镜部的一个侧面与所述板状部相贴合，多个所述棱镜部均沿一直线平行排布，相邻的两个所述棱镜部远离所述板状部一侧的侧棱之间的距离大于或等于每个所述棱镜部靠近所述板状部的两个侧棱之间的距离；
偏振层，层叠在所述板状部远离所述棱镜部的一侧。
10.一种显示装置，其特征在于，包括背光源、显示面板及权利要求1～9任一项所述的偏光片，所述显示面板位于所述背光源的一侧，所述偏光片位于所述显示面板和所述背光源之间；或者，所述偏光片位于所述显示面板远离所述背光源的一侧。
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