CN102354007A - 复合光学片及具有该复合光学片的背光模组及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种复合光学片及具有该复合光学片的背光模组及显示装置，复合光学片通过棱镜层、聚酯PET层、扩散层、反射偏振光层、异方性扩散层由下至上依次层叠而成，反射偏振光层包括3层以上的胆甾型液晶被覆层，其中最上侧的胆甾型液晶层反射的中心波长在520～550nm区域内，扩散层、胆甾型液晶被覆层相邻两层之间由粘结剂互相粘接，所有构成要件中粘结剂的热膨胀系数最大。本发明同时具有聚光、扩散、降低光损失的功能，另外，多层结构物及被覆层利用粘结剂粘接，因此形成一厚的复合光学片，简化了组装工序，光学片可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，尤其是涉及一种复合光学片及具有该复合光学片的背光模组及显示装置。
背景技术
如今，液晶显示器件(Liquid Crystal Display device，LCD)已经广泛地替代了传统的显示器件，背光模组(Back Light Unit，BLU)为液晶显示器件中提供光源的部件，背光模组的好坏很大程度上决定了液晶显示器件的显示品质。
如图1所示为现有技术的液晶显示器件的背光模组剖面图。如图1所示，背光模组100采用侧入式的光源设置方式，其包括光源部110、导光板120、反射片130及光学片140。
光源部110可以由一个以上的冷阴极萤光灯管(Cold Cathode FluorescentLamp，CCFL)111及光源反射板112构成。此时，冷阴极萤光灯管111产生具备一定波长的光。另外，光源反射板112与冷阴极萤光灯管111隔开并围绕其周围而设，以将冷阴极萤光灯管111所产生的光反射至导光板120一侧，从而增加入射至导光板120的光的量。冷阴极萤光灯管111所产生的光通过光源反射板112及反射片130被反射，而被反射的光均匀扩散至整个导光板120。
光学片140由扩散片141、棱镜片142及保护片143依次层叠而成。扩散片141可以漫射从导光板120入射的光，以使光的亮度分布变均匀。由于在上述棱镜片142的上部面，重复形成有三角柱形状的棱镜，因此棱镜片142可以将经扩散片141扩散的光聚集至与上部的液晶显示板(未图示)垂直的方向。这样，通过棱镜片142的大部分光可以相对于液晶显示板的平面垂直前进，以具备均匀的亮度分布。
设置于棱镜片142上部的保护片143起到保护棱镜片142表面的作用。
另外，LCD面板中还会必须要用到一种偏振光膜，但是在上述背光模组的基础上结合偏振光膜会导致损失50％以上的光，因此存在着很大的损失光的缺陷。
为了弥补这样的缺陷，在US6296927专利中公开了根据光的偏振光来有选择地透射/反射的光学膜，而这样的光学膜目前作为双倍增亮膜(Double brightness enhancement Film，DBEF)这一产品在市场上被广泛销售。在利用DBEF的情况下，能够将LCD面板的偏振光膜中的光损失率降到最低，且将光学效率达到最高，从而具有降低显示装置的消费电量，最终达到节省能源的优点。
但是，在利用这样的光学膜的结构中，由于需要分别使用扩散片、棱镜片、DBEF等，因此在组装背光模组时其工序复杂，而且由于各个片的厚度薄，因此可靠性低。
发明内容
本发明实施例提供了一种复合光学片及具有该复合光学片的背光模组及显示装置，使得该复合光学片不但具有聚光、扩散、降低光损失功能，而且可以最大限度地简化背光模组的组装工序及提高可靠性。
一方面，本发明实施例提供了一种复合光学片，该复合光学片通过棱镜层、聚酯PET层、扩散层、反射偏振光层、异方性扩散层由下至上依次层叠而成，所述反射偏振光层包括3层以上的胆甾型液晶被覆层，其中最上侧的胆甾型液晶层反射的中心波长在520～550nm区域内，所述扩散层、胆甾型液晶被覆层相邻两层之间由粘结剂互相粘接，所有构成要件中粘结剂的热膨胀系数最大。
优选地，本发明实施例中的棱镜层的棱镜结构顶角具有60～70度的角度，且所述棱镜结构高度各不相同。
优选地，本发明实施例中的扩散层包括100nm～10μm大小的有无机微型珠子。
优选地，本发明实施例中的棱镜层包括棱镜结构和棱镜残留层，所述棱镜结构的高度高于所述棱镜残留层的高度。
优选地，本发明实施例中的棱镜结构的顶角呈弧状，且所述弧状顶角的高度为所述棱镜结构总高度的4％～20％。
优选地，本发明实施例中的棱镜层的热膨胀系数大于所述胆甾型液晶被覆层的热膨胀系数，且小于所述粘结剂的热膨胀系数。
优选地，本发明实施例中的棱镜层的热膨胀系数大于所述PET层的热膨胀系数，且小于所述粘结剂的热膨胀系数。
优选地，本发明实施例中的扩散层的热膨胀系数小于所述粘结剂的热膨胀系数。
优选地，本发明实施例中的PET层的折射率为：向棱镜长度方向的折射率大于与棱镜长度方向的垂直方向的折射率。
优选地，本发明实施例中的胆甾型液晶被覆层厚度为2μm以下。
优选地，本发明实施例中的胆甾型液晶被覆层的双折射在0.2～0.4范围内。
优选地，本发明实施例中复合光学片还包括一QWP层，所述QWP层位于所述反射偏振光层之上，其和所述反射偏振光层之间通过粘结剂相连。
优选地，本发明实施例中QWP层通过覆盖聚碳酸酯PC膜或者非等方性液晶而制造。
优选地，本发明实施例中异方性扩散层位于所述QWP层之上，所述异方性扩散层中向左右方向的扩散程度比向上下方向的扩散程度大2倍以上。
另一方面，本发明实施例还提供了一种背光模组，包括如上所述的复合光学片。
另一方面，本发明实施例还提供了一种显示器件，包括：背光模组，所述背光模组包括如上所述的复合光学片；液晶显示板，配置于所述背光模组的上部。
本发明实施例能够将原来多个光学膜复合成为一个光学片来使用，并且能使从附着于液晶面板的偏振光膜射出的光的损失降到最低，因此同时具有聚光、扩散、降低光损失的功能，另外，多层结构物及被覆层利用粘结剂粘接，因此形成一厚的复合光学片，其结果是可以简化组装工序，能够提供热可靠性高的光学片。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术的液晶显示器件的背光模组剖面图；
图2为本发明实施例提供的一种复合光学片的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种棱镜层的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的反射偏振光层的工作示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种复合光学片的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2是本发明实施例提供的一种复合光学片的结构示意图，该复合光学片200包括：棱镜层210、聚酯(polyester，PET)膜层220、扩散层230、反射偏振光层240和异方性扩散层250。
棱镜层210位于复合光学片200的最下层，光源300发出的光经导光板400射向棱镜层200后，棱镜层210可以将光线最大限度地折向垂直方向。如图3所示为本发明实施例提供的一种棱镜层的结构示意图，该棱镜层210可以包括棱镜结构211和棱镜残留层212，其中棱镜残留层212是在制造棱镜层200的过程中所产生的一个底部区域，作为本发明的一个实施例，棱镜结构211的顶角具有60～70度的角度，且棱镜结构211高度各不相同，这样，可以使得通过棱镜层的光最大限度地折向垂直方向(如图3中箭头所指方向)，从而使得通过该棱镜层射出的光在垂直方向上具有最强的亮度。另外，为了防止棱镜结构211和导光板400之间的物理干涉而损伤棱镜结构211或导光板400，棱镜结构211的的顶角呈弧状，且弧状顶角的高度为棱镜结构211总高度的4％～20％。最后，为了能够使复合光学片的弯折最小化，可以将棱镜结构211的高度设置为高于棱镜残留层212的高度。
PET膜层220设置于棱镜层210的上侧，其一侧和棱镜残留层212相接触，该PET膜层220的折射率为：向棱镜长度方向的折射率大于与棱镜长度方向的垂直方向的折射率，另外，由于本发明实施例中PET膜层220的长度方向和棱镜层210的长度方向为同一方向，可以使得通过棱镜层210的光的强度更高。
扩散层230设置于PET膜层220的上侧，该扩散层230可以利用UV或热硬化性粘接剂以及混合在其中的有无机微型珠子231来将由棱镜层210入射的光均匀地扩散开。作为本发明的一个实施例，上述有无机微型珠子231可以使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA)、硅或者真空珠子，其具有100nm～10μm的大小。
反射偏振光层240设置在扩散层230的上侧，其和扩散层230之间通过粘结剂241相结合，其包括3层以上的胆甾型液晶被覆层242，各层胆甾型液晶被覆层242之间通过粘结剂241相结合，且最上侧的胆甾型液晶被覆层242的中心反射波长在520～550nm区域内。胆甾型液晶被覆层242可以是等方性液晶和Chiraldopant结合而成的，如图4所示，胆甾型液晶被覆层242可以对入射光的一侧的圆偏振光进行反射，而对于另一侧的圆偏振光进行透射，即可以根据Chiraldopant的force来决定透射及反射的光的偏振光状态，图4表示在假设透射的光具有左圆偏振光、反射的光具有右圆偏振光的情况下的透射及反射。
假设图4中的胆甾型液晶被覆层242的间隔为L，其双折射为Δn时，由胆甾型液晶被覆层242反射的光的波长可以由以下关系而确定：
反射的光的中心波长＝Δn×L；
因此，可根据胆甾型液晶被覆层242的间隔来选择要反射的波长区域，这是由形成胆甾型液晶被覆层242的异方性液晶和Chiral dopant的比例来决定的。另外，由各胆甾型液晶被覆层242反射的光的区域与双折射的值成正比。
通常，可见光线区域为400～700nm区域内，因此为了将该区域全部有选择地透射或反射，需要至少3层以上的胆甾型液晶被覆层242。本发明实施例中所使用的胆甾型液晶被覆层242的数量为3层以上，且由于最上侧的LC layer的中心反射波长在520～550nm范围内，因此能够实现将由偏振光导致的光的损失降到最低，从而具有将液晶的亮度效率最大化的优点。
异方性扩散层250位于复合光学片的最上层，其可以实现将光向从观察者的方向看时往左右方向扩散的异方性扩散功能。假设向左右方向的扩散程度为“a”，向上下方向的扩散程度为“b”时，该异方性扩散层250满足“a/b＞2”，即异方性扩散层250中向左右方向的扩散程度比向上下方向的扩散程度大2倍以上，从而可以将中心亮度的下降降到最低，还可以扩大左右视角。
作为本发明的一个实施例，如图5所示，该复合光学片200还包括一四分之一波片(Quarter wave Plate，QWP)层260。该QWP层260位于反射偏振光层240及异方性扩散层250之间，通过粘结剂241和反射偏振光层240结合，该QWP层260可以通过覆盖聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)膜或者非等方性液晶而制造。在本实施例中，该QWP层260可以起到将圆偏振光转换为线偏振光的作用，其根据QWP的相位延迟满足下述公式：
ΔΦ＝(2π×Δn×d)/λ
其中Δφ是相位延迟值，Δn是液晶的双折射值，d是液晶被覆厚度，λ是入射光的波长。
在本发明实施例中，由于PET膜层、胆甾型液晶被覆层及QWP层之间通过粘结剂进行粘接，而PET膜层和扩散层、以及棱镜层和PET膜层之间则可以通过PET膜层表面的Primer物质进行粘结，因此形成了一厚光学片，其结果是可以提供热可靠性高的光学片，但是在这种情况下，也可能个产生光学片弯折的问题。对此本发明实施例中各个层地热膨胀系数需要满足以下关系：
假设粘结剂的热膨胀系数为“a”，胆甾型液晶被覆层的热膨胀系数为“b”，PET膜层的热膨胀系数为“c”，棱镜层的热膨胀系数为“d”，扩散层的热膨胀系数为“e”时，满足b＜d＜a，或c＜d＜a，或e＜a的关系，即：棱镜层的热膨胀系数大于胆甾型液晶被覆层的热膨胀系数，且小于粘结剂的热膨胀系数；或者棱镜层的热膨胀系数大于PET层的热膨胀系数，且小于粘结剂的热膨胀系数；或者扩散层的热膨胀系数小于粘结剂的热膨胀系数。
当满足上述关系时，可根据复合层间的相互作用而使光学片地弯折现象降到最低。
本发明实施例能够将原来多个光学膜复合成为一个光学片来使用，并且能使从附着于液晶面板的偏振光膜射出的光的损失降到最低，因此同时具有聚光、扩散、降低光损失的功能，另外，多层结构物及被覆层利用粘结剂粘接，因此形成一厚的复合光学片，其结果是可以简化组装工序，能够提供热可靠性高的光学片。
本发明实施例还提供了一种背光模组和显示装置，该背光模组包括光源、导光板和如上所述的复合光学片，该背光模组的具体结构可以参见图2或者图5，在此不再进行赘述。显示装置则包括了该背光模组及一液晶显示面板，除背光模组中采用了本发明实施例的复合光学片之外，该显示装置的其它结构都可以用现有技术予以实现，在此也不再进行赘述。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种复合光学片，其特征在于，所述复合光学片通过棱镜层、聚酯PET层、扩散层、反射偏振光层、异方性扩散层由下至上依次层叠而成，所述反射偏振光层包括3层以上的胆甾型液晶被覆层，其中最上侧的胆甾型液晶层反射的中心波长在520～550nm区域内，所述扩散层、胆甾型液晶被覆层相邻两层之间由粘结剂互相粘接，所有构成要件中粘结剂的热膨胀系数最大。
2.如权利要求1所述的复合光学片，其特征在于，所述棱镜层的棱镜结构顶角具有60～70度的角度，且所述棱镜结构高度各不相同。
3.如权利要求1所述的复合光学片，其特征在于，所述扩散层包括100nm～10μm大小的有无机微型珠子。
4.如权利要求1所述的复合光学片，其特征在于，所述棱镜层包括棱镜结构和棱镜残留层，所述棱镜结构的高度高于所述棱镜残留层的高度。
5.如权利要求1所述的复合光学片，其特征在于，所述棱镜结构的顶角呈弧状，且所述弧状顶角的高度为所述棱镜结构总高度的4％～20％。
6.如权利要求1所述的复合光学片，其特征在于，所述棱镜层的热膨胀系数大于所述胆甾型液晶被覆层的热膨胀系数，且小于所述粘结剂的热膨胀系数。
7.如权利要求1所述的复合光学片，其特征在于，所述棱镜层的热膨胀系数大于所述PET层的热膨胀系数，且小于所述粘结剂的热膨胀系数。
8.如权利要求1所述的复合光学片，其特征在于，所述扩散层的热膨胀系数小于所述粘结剂的热膨胀系数。
9.如权利要求1所述的复合光学片，其特征在于，所述PET层的折射率为：向棱镜长度方向的折射率大于与棱镜长度方向的垂直方向的折射率。
10.如权利要求1所述的复合光学片，其特征在于，所述胆甾型液晶被覆层厚度为2μm以下。
11.如权利要求1所述的复合光学片，其特征在于，所述胆甾型液晶被覆层的双折射在0.2～0.4范围内。
12.如权利要求1所述的复合光学片，其特征在于，所述复合光学片还包括一四分之一波片QWP层，所述QWP层位于所述反射偏振光层之上，其和所述反射偏振光层之间通过粘结剂相连。
13.如权利要求12所述的复合光学片，其特征在于，所述QWP层通过覆盖聚碳酸酯PC膜构成，或者非等方性液晶而制造。
14.如权利要求12所述的复合光学片，其特征在于，所述异方性扩散层位于所述QWP层之上，所述异方性扩散层中向左右方向的扩散程度比向上下方向的扩散程度大2倍以上。
15.一种背光模组，其特征在于，包括如权利要求1-14任一所述的复合光学片。
16.一种显示装置，其特征在于，包括：
背光模组，所述背光模组包括如权利要求1-14任一所述的复合光学片；
液晶显示板，配置于所述背光模组的上部。
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