CN107111037B - 光学片以及包括其的偏光板和液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光学片以及包括其的偏光板和液晶显示器，光学片包括基底膜和形成在基底膜的一个表面上的聚光图案层，其中沿横向(TD，宽度方向)拉伸基底膜，并且由下文公式1表示的平面内相位延迟值(Re)为约5,000纳米到约15,500纳米：<公式1>Re＝(nx‑ny)×d，其中nx和ny分别指代x轴和y轴方向上的折射率，并且d指代膜的厚度。因此，本发明提供的光学片能够阻止彩虹斑产生并呈现高亮度，并且包含其的液晶显示器可以实现细长结构。

Description

光学片以及包括其的偏光板和液晶显示器
技术领域
本发明涉及一种光学片以及包含其的偏光板和液晶显示器。
背景技术
在液晶单元的内部和外部使用偏光板以便控制光的振荡方向从而实现液晶显示器的显示图案。最近，液晶显示器应用于各种应用中，从研发早期阶段的小型装置到笔记本电脑、液晶监视器、液晶彩色投影仪、液晶电视、交通工具内导航系统、个人电话、室内和室外使用的测量装置等。确切地说，液晶监视器、液晶电视等通常使用高亮度背光。因此，需要一种用于偏光板的偏光膜，其性能高于本领域中的典型产品。
液晶显示器包含安置在玻璃衬底的两个表面上的偏光板，所述玻璃衬底形成液晶面板的表面以显示图像。偏光板通常包含由聚乙烯醇(PVA)膜和诸如碘的二色性材料形成的偏光片，和由三乙酰纤维素(TAC)膜形成并且经由聚乙烯醇结合剂连接到偏光片的一个或两个表面的透明保护膜。
然而，三乙酰纤维素膜通常比典型聚合物膜贵。因此，便宜的聚合物膜在相关技术中用作保护膜，并且确切地说，已在本领域中研发出将聚对苯二甲酸乙二酯膜用作保护膜的偏光板。然而，当用于液晶显示器时，以低伸长度拉伸的聚对苯二甲酸乙二酯膜具有低机械强度，进而使其难以确保物理特性，并且以高伸长度拉伸的聚对苯二甲酸乙二酯膜会造成彩虹斑，进而使图像质量降低。
另外，因为液晶显示器不是自身发光，所以液晶显示器需要背光单元。背光单元可以包含光源，诸如发光二极管或荧光灯；光导板；以及光学片，诸如棱镜片、漫射片、保护片等。
通常，提供棱镜片以用于收集光线。棱镜片具有规律布置的三角形横截面形状的图案并且用以通过收集光线来提高亮度。棱镜片可以单独或以复数形式使用，并且可以具有上表面和具有不规则凹凸图案的下表面。另外，另一光学片，例如保护片可以经由结合层连接到棱镜片的上表面。
然而，当背光单元包含多个用于收集或漫射光线的光学片时，存在难以实现细长或薄厚度电子产品的问题，细长或薄厚度电子产品诸如移动电话或平板电脑。
发明内容
技术问题
本发明的目标为提供一种能够阻止彩虹斑产生的光学片。
本发明的另一个目标为提供一种能够实现液晶显示器的细长结构的光学片。
本发明的又一目标为提供一种具有高亮度的光学片。
本发明的又一个目标为提供一种包含如上述光学片的偏光板。
本发明的又一个目标为提供一种包含如上述偏光板的液晶显示器。
技术解决方案
本发明的一个方面涉及一种光学片，其包含：基底膜和形成在基底膜的一个表面上的光收集图案层，其中沿TD(横向，Transverse Direction)拉伸基底膜，并且其在550纳米的波长下具有约5,000纳米到约15,500纳米的平面内延迟(Re)，如按等式1计算。
<等式1>
Re＝(nx-ny)×d，
在等式1中，nx和ny分别为基底膜在其x轴和y轴方向上的折射率，并且d为基底膜的厚度。光收集图案层可以包含具有纵向的光收集图案，并且基底膜的横向(TD)可以与光收集图案的纵向相同。
基底膜在550纳米的波长下可以具有约15,500纳米或小于15,500纳米的平面外延迟(Rth)，如按等式2计算。
<等式2>
Rth＝((nx+ny)/2-n7)×d，
在等式2中，nx、ny以及n7分别为聚酯膜在其x轴方向、y轴方向以及z轴方向上的折射率，并且d为聚酯膜的厚度(单元：纳米)。
基底膜在550纳米的波长下可以具有约2.0或小于2.0的Nz值，如按等式3计算。
<等式3>
Nz＝(nx-nz)/(nx-ny)，
在等式3中，nx、ny、nz分别为基底膜在其x轴方向、y轴方向以及z轴(厚度)方向上的折射率。
光收集图案层可以是棱镜图案层，其包含连续布置在基底膜的一个表面上的多个单元棱镜，并且单元棱镜可以具有约2微米到约65微米的高度H、约5微米到约60微米的间距P以及约50°到约100°的顶角α。
光学片可以还包含形成在基底膜与光收集图案层之间的修平层。
基底膜可以包含光入射平面和面向光入射平面的光出射平面，并且光收集图案层可以是倒置棱镜图案层，其包含连续布置在光入射平面上的多个单元棱镜。
倒置棱镜图案层的单元棱镜可以具有约50°到约80°的顶角α。
基底膜可以具有约10微米到约300微米的厚度。
基底膜可以包含如下至少一种树脂：聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯以及聚萘二甲酸丁二酯。
光收集图案层可以包含至少一种由以下所构成的族群中选出的树脂：聚缩醛树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、苯乙烯树脂、聚酯树脂、乙烯基树脂、聚苯醚树脂、聚烯烃树脂、环烯烃树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚芳砜树脂、聚醚砜树脂、聚苯硫醚树脂、聚萘二甲酸乙二酯树脂、聚乙烯树脂以及氟类树脂。
本发明的另一方面涉及一种偏光板，其包含：具有光入射平面和光出射平面的偏光片；和安置在偏光片的光入射平面上的光学片，其中光学片包含上述光学片中的任一个。
光学片可以经由结合层或粘合层与偏光片的光入射平面结合在一起。
偏光板可以还包含光扩散层，其中光扩散层可以形成在偏光片的光入射平面或光出射平面上。
光扩散层可以包含丙烯酸共聚物、多官能(甲基)丙烯酸酯单体以及平均粒径为约0.1微米到约20微米的细粒子。
细粒子可以包含至少一种由以下所构成的族群中选出的无机白色颜料：二氧化硅、碳酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁、粘土、滑石以及二氧化钛；或至少一种由以下所构成的族群中选出的有机透明或白色颜料：丙烯酸树脂、聚苯乙烯树脂、聚乙烯树脂、环氧树脂以及硅酮树脂。
细粒子可以约1重量％到约40重量％的量存在于光扩散层中。
偏光板可以还包含安置在偏光片与光学片之间的反射偏光膜。
本发明的另一方面涉及一种液晶显示器，其包含：液晶显示面板；背光单元；以及安置在液晶显示面板与背光单元之间的偏光板。
液晶显示器可以包含安置在液晶显示面板与背光单元之间的第二偏光板，和安置在液晶显示面板上侧的第一偏光板，其中第一偏光板包含：包含光入射平面和光出射平面的第一偏光片；形成在第一偏光片的光入射平面上的第一延迟补偿膜；以及形成在第一偏光片的光出射平面上的保护膜，并且其中第二偏光板包含：包含光入射平面和光出射平面的第二偏光片；直接(directly)形成在第二偏光片的光入射平面上的光学片；以及形成在第二偏光片的光出射平面上的光扩散层、保护膜或保护层中的至少一种。
背光单元可以包含光源、反射片以及光导板，其中光源为安置在光导板一侧的边缘型(edge type)光源，并且反射片安置在光导板的下侧。
有利效果
本发明提供一种能够阻止彩虹斑产生并呈现高亮度的光学片，并且包含其的液晶显示器可以实现细长结构。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施例的光学片的透视图。
图2为沿图1的线X-X′截取的截面图。
图3(a)为具有常规棱镜图案层的光学片的截面图，图3(b)为具有根据本发明的实施例的倒置棱镜(inverse prism)图案层的光学片的截面图。
图4为根据本发明的一个实施例的液晶显示器的概念图。
图5为根据本发明的另一实施例的液晶显示器的概念图。
图6为根据本发明的又一实施例的液晶显示器的概念图。
图7为根据本发明的一个实施例的背光单元的概念图。
具体实施方式
下文将参考附图详细描述本发明的实施例。应理解，本发明不限于以下实施例并且可以不同方式实施。提供这些实施例以用于本发明的全面揭示以及本领域的技术人员对本发明的透彻理解。应注意，附图的比例并不是精确的，并且为了在附图中清楚地描述，如宽度、长度、厚度等等的一些尺寸得到放大。在附图中类似组件将由类似参考标号表示。
如本文所用，如“上”和“下”的空间上相对的术语参考附图定义。因此，应理解，“上”和“下”以及“下”和“上”可以互换使用。应理解，当称一个层形成在另一层“上(on)”时，所述层可以直接形成在另一层“上(on)”，或者其间也可以存在介入层。另一方面，当称一个层“直接(directly)形成在”另一层“上(directly on)”时，不存在介入层。
光学片
根据一个实施例的光学片包含基底膜和形成在基底膜的一个表面上的光收集图案层。
本文中，光收集图案层意指包含具有纵向的光学构件的光学图案层，所述光学构件如棱镜、双凸透镜、n角度棱镜等等，但不限于此。
下文将参考图1到图3(a)和图3(b)描述根据本发明的实施例的光学片。
图1为根据本发明的一个实施例的光学片的透视图，并且图2为沿图1的线X-X′截取的截面图。
参考图1，根据本发明的一个实施例的光学片100包含基底膜110，和形成在基底膜110的一个表面上并且充当光收集图案层的棱镜图案层120。
基底膜110为包含光入射平面和光出射平面并且提供高相位延迟的聚酯膜。
聚酯膜为通过仅沿TD(横向，Transverse Direction)拉伸而不沿MD(加工方向，Machine Direction)拉伸所获得的膜，并且具有约5到约10的TD伸长度和约1到约1.1的MD伸长度。这里“MD伸长度约1到约1.1”意指除通过机械工艺沿加工方向(Machinedirection)拉伸之外，不存在额外拉伸，并且伸长度约1意指膜未拉伸并处于非拉伸状态。在这一范围内，聚酯膜可以具有高延迟并且阻止彩虹斑产生，进而改善图像质量。
聚酯膜可以从任何由聚酯树脂形成的透明膜中选出。在一些实施例中，聚酯膜可以包含以下中的至少一种：聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯以及聚萘二甲酸丁二酯树脂。
在一些实施例中，基底膜110在550纳米的波长(λ)下可以具有约5,000纳米到约15,500纳米的平面内延迟(Re)，如按等式1计算。
<等式1>
Re＝(nx-ny)×d
在等式1中，nx和ny分别为基底膜在其x轴和y轴方向上的折射率(refractiveindex)，并且d为基底膜的厚度。
在一些实施例中，基底膜110在550纳米的波长下可以具有约15,500纳米或小于15,500纳米、确切地说约5,000纳米到约15,000纳米的平面外延迟(Rth)，如按等式2计算。
<等式2>
Rth＝((nx+ny)/2-nz)×d，
在等式2中，nx、ny以及nz分别为聚酯膜在其x轴方向、y轴方向以及z轴方向上的折射率，并且d为聚酯膜的厚度(单位：纳米)。
在这些平面内延迟(Re)和平面外延迟(Rth)的范围内，基底膜可以使彩虹斑的产生降到最低而不降低亮度。
在一些实施例中，基底膜110在550纳米的波长下可以具有约2.0或小于2.0、确切地说约1.5到约1.7的Nz值，如按等式3计算。
<等式3>
Nz＝(nx-nz)/(nx-ny)，
在等式3中，nx、ny、nz分别为基底膜在其x轴方向、y轴方向以及z轴(厚度)方向上的折射率。
基底膜110可以具有约10微米到约300微米、确切地说约50微米到约125微米的厚度D，但不限于此。在这一厚度范围内，基底膜可以用于光学片。
在一些实施例中，基底膜110的TD拉伸方向可以与棱镜图案层120的纵向(Y-Y′)相同。以此方式，当基底膜的拉伸方向与棱镜图案层的纵向相同时，有可能使彩虹斑的产生降到最低而不降低亮度。
参考图2，棱镜图案层120包含连续布置在基底膜110的一个表面上的多个单元棱镜。单元棱镜可以具有介于以下范围内的相同或不同高度H：约2微米到约65微米、确切地说约10微米到约60微米、更确切地说约10微米到约30微米。在这一厚度范围内，棱镜图案层可以防止波纹现象并且提供光收集作用。单元棱镜可以具有相同或不同的间距P，确切地说约5微米到约60微米的间距P，例如约10微米到约50微米或约10微米到约30微米。在这一间距范围内，棱镜图案层可以防止波纹现象并且提供光收集作用。单元棱镜可以具有约50°到约100°的顶角α。在这一顶角范围内，单元棱镜的亮度可以提高。
在一个实施例中，棱镜图案层120可以具有约1.50到约1.70、确切地说约1.58到约1.67的折射率。在这一范围内，棱镜图案层使入射光以高亮度射出。
图3(a)为具有常规棱镜图案层的光学片的截面图，图3(b)为具有根据本发明的实施例的倒置棱镜(inverse prism)图案层的光学片的截面图。
参考图3(a)与图3(b)，图3(a)具有常规棱镜图案层的光学片使已经经由基底膜进入的光线转移到棱镜图案层，而图3(b)具有倒置棱镜图案层的光学片使已经经由棱镜图案层进入的光线转移到基底膜。
举例来说，在图3(b)具有倒置棱镜图案层的光学片中，其中将已经经由棱镜图案层120进入的光线转移到基底膜110，因为基底膜110与棱镜图案层120之间存在极小乃至不存在折射率差值，所以有可能减小通量损失。另外，图3(b)具有倒置棱镜图案层的光学片可以使彩虹斑的产生降到最低而不降低液晶显示器内的亮度。
构成倒置棱镜图案层的单元棱镜可以具有约50°到约80°的顶角α。在这一范围内，包含单元棱镜的光学片可以使彩虹斑的产生降到最低而不降低液晶显示器内的亮度。
棱镜图案层120可以通过挤压成型形成在基底膜110的一个表面上。举例来说，光学片100可以通过以下形成：将透明树脂组合物注入基底膜与其上形成有棱镜图案的模具雕刻辊之间的间隙中，同时使模具雕刻辊与基底膜的一个表面接触，并且使透明树脂组合物固化以在基底膜上形成透明涂层，接着从雕刻辊上分离透明涂层。
棱镜图案层120和光收集图案层可以由在可见范围内透明的材料形成，并且可以包含热塑性树脂或包含其的组合物。热塑性树脂的实例可以包含丙烯酸树脂、聚缩醛树脂、聚碳酸酯树脂、苯乙烯树脂、聚酯树脂、乙烯基树脂、聚苯醚树脂、聚烯烃树脂、环烯烃树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚芳砜树脂、聚醚砜树脂、聚苯硫醚树脂、聚萘二甲酸乙二酯树脂、聚乙烯树脂或氟类树脂。这些材料可以通过光收集图案层进一步促成亮度提高。
尽管附图中未显示，但根据另一实施例的光学片可以还包含安置在基底膜与光收集图案层之间的修平层。
修平层可以具有约2微米到约200微米的厚度以确保透射率和修平光收集图案层的效果。修平层可以由与光收集图案层相同的材料形成。
液晶显示器
图4为根据本发明的一个实施例的液晶显示器的概念图。参考图4，根据本发明的一个实施例的液晶显示器700可以包含液晶显示面板200、安置在液晶显示面板200背面的背光单元500、安置在液晶显示面板200正面的第一偏光板300以及安置在液晶显示面板200与背光单元500之间的第二偏光板400，其中背光单元500可以包含根据上述本发明的实施例的光学片。光学片包含所有前述特征，并且因此将省略其详细描述。
图5为根据本发明的另一实施例的液晶显示器的概念图。参考图5，根据本发明的另一实施例的液晶显示器800包含液晶显示面板200、背光单元500以及安置在液晶显示面板200与背光单元500之间的偏光板400。
偏光板400可以包含：包含光入射平面和光出射平面的偏光片130；直接安置在偏光片130的光入射平面上的光学片100；以及形成在偏光片130的光出射平面上的光扩散层140。另外，保护层或保护膜(未显示)可以形成在光扩散层140的光出射平面上。或者，偏光板400可以包含：包含光入射平面和光出射平面的偏光片130；和形成在偏光片130的光入射平面上并且安置在偏光片130与光学片100之间的光扩散层140。在这一结构中，保护层或保护膜(未显示)可以进一步形成在偏光片130的光出射平面上。
另外，偏光板可以安置在液晶显示面板200的上侧和下侧中的每一个上。本文中，安置在液晶显示面板200上侧的偏光板将定义为第一偏光板300，并且安置在液晶显示面板200与背光单元500之间的偏光板将定义为第二偏光板400。
图6为根据本发明的又一实施例的液晶显示器的概念图。参考图6，根据本发明的又一实施例的液晶显示器1000包含液晶显示面板200、背光单元500、安置在液晶显示面板200上侧的第一偏光板300以及安置在液晶显示面板200与背光单元500之间的第二偏光板400。第一偏光板300可以包含：包含光入射平面和光出射平面的第一偏光片160；形成在第一偏光片160的光入射平面上的延迟补偿膜170；以及形成在第一偏光片的光出射平面上的保护膜180。第二偏光板400可以包含：包含光入射平面和光出射平面的第二偏光片130；直接(directly)形成在第二偏光片130的光入射平面上的光学片100；以及形成在第二偏光片130的光出射平面上的光扩散层140。
尽管附图中未显示，但根据这一实施例的液晶显示器1000可以包含保护膜180或形成在偏光片130的光出射平面或光入射平面上的保护层。在这一实施例中，光扩散层140可以形成在例如偏光片130的光入射平面上，并且可以安置在偏光片130与光学片100之间。
更确切地说，如附图中所显示，光学片100可以具有如下结构：其中光学片的基底膜经由结合剂或粘合剂直接(directly)形成在第二偏光片130的光入射平面上。也就是说，光学片100的基底膜可以包含形成于其上的倒置棱镜(inverse prism)图案层。在其中包含倒置棱镜(inverse prism)图案层的光学片100的基底膜与第二偏光片结合在一起的结构中，有可能通过减小倒置棱镜图案层与基底膜之间的折射率差值来减小通量损失(fluxloss)。
另外，粘合层310、410可以进一步形成在第一偏光板300与液晶显示面板200之间以及第二偏光板400与液晶显示面板200之间，以便第一偏光板300和第二偏光板400可以分别经由粘合层310、410与液晶显示面板200结合在一起。
尽管附图中未显示，但结合层可以分别形成在保护膜180与第一偏光片之间以及第一偏光片与延迟补偿膜170之间。
如本文所用，“结合”或其衍生词意指至少两个元件经由结合剂或结合层以物理方式彼此耦合。结合剂或结合层可以包含呈现高透明度并且能够形成适于光学结构的形状维护的交联结构的树脂组合物。举例来说，可以使用环氧树脂-路易斯酸树脂、聚羟乙基树脂、不饱和聚酯-苯乙烯树脂、丙烯酸或甲基丙烯酸酯树脂等。确切地说，丙烯酸或甲基丙烯酸酯树脂可以用作呈现高透明度的树脂组合物。举例来说，树脂组合物可以包含寡聚物，如聚氨基甲酸酯丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯等，并且可以单独使用或与含有多官能团或单官能团的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体组合使用。因此，结合层可以进一步改善光学特征和结合强度。
结合层可以具有约50纳米到约3,000纳米的厚度，例如约100纳米到约500纳米。在这一厚度范围内，结合层可以确保足够的结合强度并且可以使通量损失降到最低。
在这些实施例中，光扩散层140可以是通过使树脂组合物光固化所形成的粘合层，所述光扩散层包含丙烯酸共聚物、多官能(甲基)丙烯酸酯单体以及平均粒径为约0.1微米到约20微米的细粒子。
举例来说，丙烯酸共聚物可以是(甲基)丙烯酸酯共聚物。
优选地使用具有允许通过各种交联方法形成交联结构的交联点的(甲基)丙烯酸酯共聚物。具有交联点的(甲基)丙烯酸酯共聚物可以由任何通常用作用于粘合剂的树脂组合物的(甲基)丙烯酸酯共聚物中选出，但不限于此。
多官能(甲基)丙烯酸酯单体可以是具有小于约1000的分子量的多官能(甲基)丙烯酸酯单体。举例来说，多官能(甲基)丙烯酸酯单体可以包含：双官能丙烯酸酯，如1，4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇己二酸酯二(甲基)丙烯酸酯、羟基特戊酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸二环戊酯、己内酯改性的二(甲基)丙烯酸二环戊烯酯、环氧乙烷改性的磷酸二(甲基)丙烯酸酯、二(丙烯酰氧基乙基)异氰尿酸酯、烯丙基化二(甲基)丙烯酸环己酯、二羟甲基二环戊烷二(甲基)丙烯酸酯、环氧乙烷改性的氢邻苯二甲酸二(甲基)丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇改性的三甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、金刚烷二(甲基)丙烯酸酯以及9，9-双[4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)苯基]茀等；三官能丙烯酸酯，如三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、丙酸改性的二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、环氧丙烷改性的三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、异氰尿酸三(甲基)丙烯酰氧基乙酯等；四官能丙烯酸酯，如二甘油四(甲基)丙烯酸酯和季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯等；五官能丙烯酸酯，如丙酸改性的二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯等；以及六官能丙烯酸酯，如二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯和己内酯改性的二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。
丙烯酸共聚物和多官能(甲基)丙烯酸酯单体可以约100∶5到约100∶50、确切地说约100∶10到约100∶40的重量比存在。在这一范围内，树脂组合物可以确保良好结合力。
提供细粒子以用于扩散光线，并且确切地说，其可以包含至少一种无机白色颜料，如二氧化硅、碳酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁、粘土、滑石以及二氧化钛；或至少一种由以下所构成的族群中选出的有机透明或白色颜料：丙烯酸树脂、聚苯乙烯树脂、聚乙烯树脂、环氧树脂以及硅酮树脂。当选择丙烯酸共聚物作为粘合树脂时，就丙烯酸共聚物来说，硅珠粒、环氧树脂珠粒以及聚(甲基丙烯酸甲酯)珠粒优选地用于提供良好的均匀分散度，从而确保良好的光扩散。此外，细粒子可以具有确保均匀光扩散的球形形状。
细粒子可以具有约0.1微米到约20微米的平均粒径。如果细粒子的平均粒径小于约0.1微米，那么细粒子会降低光扩散并且会使其难以达成提供液晶显示器中均匀亮度的效果。如果细粒子的平均粒径超过约20微米，那么细粒子对图像的对比度造成负面影响，并且会在细粒子的平均粒径大于显示图像的间距时导致非均匀性。确切地说，细粒子可以具有约1微米到约10微米、更确切地说约0.5微米到约10微米的平均粒径。
细粒子可以约1重量％到约40重量％的量存在于光扩散层中。在这一范围内，细粒子可以确保均匀的光扩散而不降低粘合强度。
尽管附图中未显示，但根据这一实施例的液晶显示器可以还包含安置在偏光片与基底膜之间的反射偏光膜。
提供反射偏光膜以使通量损失降到最低并使光线再循环(recycle)，并且其为通过交替地堆叠两种具有不同折射率的聚合物层所制备的多层膜(multi-layer)。反射偏光膜为仅允许光分量沿平行于一个透射轴的振荡方向自其穿过，同时通过选择性反射并且经由偏光分离透射光线来反射其它光分量。举例来说，反射偏光膜可以具有如下结构：其中在X轴上具有相同折射率并且在Y轴上具有不同折射率的多个聚合物层一个接一个地交替堆叠，其中具有相同折射率的X轴充当允许光透射的透射轴，并且具有不同折射率的Y轴充当允许光反射的反射轴。因此，在光的分量中，P波透射穿过反射偏光膜，并且S波连续反射进而得以再循环。反射偏光膜的一个实例可以包含双重亮度增强膜(DBEF，Dual BrightnessEnhancement Film，3M公司)。
反射偏光膜可以通过以下形成：交替地堆叠具有约15微米到约25微米厚度和约1.45到约1.49折射率的第一聚合物层与具有约15微米到约25微米厚度和约1.51到约1.58折射率的第二聚合物层。反射偏光膜可以具有约120微米到约150微米的总厚度。
对于偏光片130、160，可以非限制性地使用任何通常用于制造偏光板的偏光片。偏光片130、160中的每一个都通过用碘或二色性染料使聚乙烯醇膜染色，接着沿一个方向拉伸染色的聚乙烯醇膜来制造。确切地说，偏光片通过膨胀、染色、拉伸以及交联来制造。进行这些工艺的方法在本领域中是众所周知的。
偏光片130、160可以具有约5微米到约30微米的厚度，但不限于此。
偏光片130、160中的每一个都可以是沿MD或TD拉伸的单轴向拉伸膜。此处，因为就机械特性来说，光学片100的基底膜具有不同于第二偏光片130的拉伸方向是有利的，所以当沿TD拉伸基底膜时，需要沿MD拉伸偏光片以确保机械特性。
在偏光片上堆叠保护膜、光学片以及延迟补偿膜的方法不受特定限制。举例来说，保护膜、光学片以及延迟膜可以经由结合层堆叠在偏光片上。结合层可以由典型的结合剂形成，例如水类结合剂、压敏结合剂以及光可固化结合剂。
对于延迟补偿膜170，可以非限制性地使用任何通常用于制造偏光板的膜，只要所述膜具有延迟补偿功能即可。延迟补偿膜可以由丙烯酸化合物、纤维素化合物、改性的碳酸酯化合物、烯烃化合物或其混合物形成。优选地，延迟补偿膜为纤维素膜，更优选为三乙酰纤维素(TAC)膜。
延迟补偿膜可以通过调节已经穿过液晶显示面板的光线的光学特性而具有改善视角的功能。
延迟补偿膜可以具有约10微米到约100微米的厚度。在这一范围内，延迟补偿膜可以提供偏光板中的光学补偿作用，可以确保液晶的良好偏光，并且可以防止变色和光斑的产生。优选地，延迟补偿膜可以具有约40微米到约80微米的厚度。
保护膜180为安置在偏光片的一侧上并且用以保护偏光片的透明保护层。
尽管可以使用包含三乙酰纤维素或二乙酰纤维素树脂的乙酰纤维素树脂膜制备保护膜，但理想的是用聚对苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯膜形成保护膜。当聚对苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯膜用作保护膜时，有可能在减小液晶面板厚度的同时确保用于车辆的高耐久性。
尽管附图中未显示，但保护膜可以还包含根据本发明的偏光板中的表面涂层。优选地，表面涂层可以形成在偏光片与保护膜之间。
保护膜通常具有疏水性表面，并且当聚对苯二甲酸乙二酯膜用作保护膜时，保护膜的疏水性提高。为了使所述膜用于偏光板，需要将膜的表面改性成亲水性表面。然而，如在用于纤维素膜的典型表面改性中，使用氢氧化钠的表面改性具有膜表面改性不充分或膜表面受损的问题。因此，可以在保护膜上形成包含具有疏水性和亲水性官能团的底涂剂的表面涂层。具有疏水性和亲水性官能团的底涂剂可以包含聚酯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂或其组合，但不限于此。
如此添加表面涂层可以使保护膜的机械特性最大化，同时减小保护膜的水渗透性，由此保护膜可以对恶劣的外部条件呈现高耐受性。另外，表面涂层可以形成在保护膜与偏光板之间，进而提高保护膜与偏光片之间的结合力。
可以通过单轴向拉伸或双轴向拉伸来拉伸保护膜。
考虑到偏光板的用途，保护膜可以是浊度为约0.001％到约10％、优选地约0.1％到约5％的透明膜。
考虑到偏光板的用途，保护膜可以具有约50％到约99％、优选地约85％到约99％的总发光透射率。
保护膜在550纳米的波长下可以具有高于约10,000纳米、优选地约12,000纳米到约30,000纳米的平面内延迟(Re)。如果保护膜的平面内延迟超过约10,000纳米，那么偏光板可以确保良好偏光，并且可以防止彩虹斑的产生，防止光线自其侧表面泄漏并且防止相位差视入射角或波长而发生显著变化。
保护膜可以具有约25微米到约500微米的厚度。在这一厚度范围内，保护膜可以易于施用到偏光片上，可以促使厚度减小，并且当安装在偏光片上时可以用于偏光板。优选地，保护膜具有约25微米到约300微米、更优选地约25微米到约150微米的厚度。
可以对与偏光片相对的保护膜的表面进行表面处理，如眩光控制处理、硬涂层、抗静电处理、AG(防眩光)处理、AR(抗反射)处理等。另外，保护膜可以还包含在经受表面处理的保护膜表面上由液晶化合物或其聚合物化合物形成的涂层。
另外，表面保护膜可以堆叠在经受表面处理的保护膜表面上，以保护保护膜的表面。
背光单元500可以包含光源、光导板、反射片、漫射片等。在根据本发明的实施例的液晶显示器1000中，光学片的基底膜，即倒置棱镜图案层可以直接形成在第二偏光板400的下表面上，以在不使用光学片的情况下确保足够亮度，进而实现液晶显示器的细长厚度。
根据本发明的一个实施例的背光单元可以包含光源、反射片以及光导板，其中光源为安置在光导板一侧的边缘型(edge type)光源，并且反射片可以安置在光导板的下表面上。
图7为根据本发明的一个实施例的背光单元的概念图。参考图7，边缘型(edgetype)光源510安置在光导板520的一侧，并且光导板包含：从边缘型光源510发射的光线所进入的光入射平面521、与光入射平面521正交并且使光向上发射自其穿过的第一光出射平面522以及与光入射平面521正交并且使光向下发射自其穿过的第二光出射平面523。尽管附图中未显示，但双凸透镜图案或棱镜图案可以形成在光导板520的第一光出射平面522上，并且微透镜图案或棱镜图案可以形成在其第二光出射平面523上。所述光学图案可以进一步提高背光单元的亮度。
实例
下文将参考一些实例更详细地描述本发明。应理解，仅为说明目的提供这些实例，并且这些实例不应以任何方式解释为对本发明的限制。
为清楚起见，将省略对本领域的技术人员显而易见的细节描述。
实例1和实例2以及比较例1到比较例4：光学片的制备
实例1
将光可固化树脂组合物沉积到其上雕刻有棱镜层的金属模具上，所述光可固化树脂组合物包括：70重量％具有环氧乙烷重复单元的丙烯酸酯树脂(TBP102，韩农化学株式会社)、5重量％的丙烯酸苯氧基苯甲酯、7重量％的双酚F类丙烯酸酯、10重量％的乙氧基化二丙烯酸硫二苯酯、1重量％的酯类丙烯酸酯(ECX 5031，科宁有限公司)、2重量％的抗静电剂(HR-E，纳诺化学科技有限公司)、1重量％的硅添加剂(UV-3530，BYK公司)以及4重量％的引发剂(Irgacure 184、Irgacure TPO，汽巴化学有限公司)。当使表1的基底膜(聚对苯二甲酸乙二酯膜，东洋纺株式会社)的一个表面与模具上的组合物层接触时，通过用紫外光照射使涂布的组合物固化形成涂层。随后，使结合到基底膜的涂层与模具分离，进而制备在基底膜的一个表面上具有光收集图案层的光学片。此处，制造光学片以使基底膜的拉伸方向与光收集图案的纵向相同。构成光收集图案层的单元棱镜的高度、间距以及顶角显示在表1中。
使用上面安装有D型灯泡(Type-D bulb)的无线紫外光照射器(600瓦/英寸)以190纳米的波长和500毫焦/平方厘米的能量密度进行紫外光照射。
实例2
除构成光收集图案层的单元棱镜的高度、间距以及顶角如表1中列出发生变化之外，以与实例1相同的方式制备光学片。
比较例1和比较例2
除聚对苯二甲酸乙二酯膜(T910E，三菱塑料会社)用作基底膜并且构成光收集图案层的单元棱镜的高度、间距以及顶角如表1中列出发生变化之外，以与实例1相同的方式制备光学片中的每一个。
比较例3和比较例4
除聚对苯二甲酸乙二酯膜(XG7PK2，东丽株式会社)用作基底膜并且构成光收集图案层的单元棱镜的高度、间距以及顶角如表1中列出发生变化之外，以与实例1相同的方式制备光学片中的每一个。
[表1]
*平面内延迟(Re)和平面外延迟(Rth)分别为在550纳米(λ)下的值，如按等式1和等式2计算。
实例3到实例5以及比较例5到比较例10：液晶显示器的制备
实例3
制备具有如图4中所显示结构的液晶显示器。液晶显示器包含液晶显示面板、安置在液晶显示面板背面的背光单元、安置在液晶显示面板上侧的第一偏光板以及安置在液晶显示面板与背光单元之间的第二偏光板。
确切地说，偏光片是通过将用于偏光片材料的材料染色，接着拉伸等来制备。偏光片通过以下制备：在60℃下将聚乙烯醇膜(VF-PS6000，可乐丽株式会社)拉伸到其初始长度的三倍，用碘使拉伸膜染色，并且在40℃下于硼酸溶液中将染色膜拉伸到2.5倍。
第一偏光板通过以下制造：经由结合剂(Z-200，日本高谢株式会社)使三乙酸酯纤维素(TAC)保护膜(KC4DR-1，厚度：40微米，柯尼卡株式会社)连接到偏光片的两个表面。以相同方式制造第二偏光板。
液晶显示面板为8英寸PLS(三星电子有限公司)型面板，并且通过以下制造：使第一偏光板连接到液晶显示面板的上侧，并且将第二偏光板放置在液晶显示面板与背光单元之间。
背光单元使用LED灯(三星LED，八个灯)作为边缘型光源，并且包含：在上面入射光线的光导板、安置在光导板下侧的反射片以及依次堆叠在光导板上表面上的漫射片和实例1的光学片。
针对彩虹斑的产生评估所制造的液晶显示器，并且评估结果显示在表3中。
实例4
除在不使用漫射片的情况下制造背光单元并且其包含光源、光导板以及反射片之外；并且除将实例2的光学片安装在第二偏光板上以实现倒置棱镜图案从而使光学片的基底膜与其下表面邻接并且使棱镜图案层面向光导板之外，以与实例3相同的方式制备液晶显示器。随后，针对彩虹斑的产生评估液晶显示器。
实例5
制备具有如图4中所显示结构的液晶显示器。液晶显示器包含液晶显示面板、安置在液晶显示面板背面的背光单元、安置在液晶显示面板上侧的第一偏光板以及安置在液晶显示面板与背光单元之间的第二偏光板。
确切地说，第一偏光片和第二偏光片通过使用于偏光片材料的材料染色，接着拉伸等来制备。第一偏光片和第二偏光片中的每一个通过以下制备：在60℃下将聚乙烯醇膜(VF-PS6000，可乐丽株式会社)拉伸到其初始长度的三倍，用碘使拉伸膜染色，并且在40℃下于硼酸溶液中将染色膜拉伸到2.5倍。
第一偏光板通过以下制造：经由结合剂(Z-200，日本高谢株式会社)使三乙酸酯纤维素(TAC)保护膜(KC4DR-1，厚度：40微米，柯尼卡株式会社)连接到第一偏光片的两个表面。
第二偏光板通过以下制造：经由结合剂(Z-200，日本高谢株式会社)分别使实例2的光学片和光扩散层连接到第二偏光片的光入射平面和光出射平面。此处，光学片安装在第二偏光板上以实现倒置棱镜图案层从而使光学片的基底膜与其下表面邻接并且使棱镜图案层面向光导板。
光扩散层通过使树脂组合物光固化来形成，所述树脂组合物包括：100重量份的丙烯酸共聚物(Mw：18,000,000)，其通过以95∶5的重量比使丙烯酸丁酯与丙烯酸共聚合来制备；15重量份作为多官能(甲基)丙烯酸酯单体的三(丙烯酰氧基乙基)异氰尿酸酯(Mw：423)；以及4.7重量份的硅细粒子(4.5微米的平均粒径)。
液晶显示面板为8英寸PLS(三星电子有限公司)型面板，并且通过以下制造：使第一偏光板连接到液晶显示面板的正面，并且将第二偏光板放置在液晶显示面板与背光单元之间。
背光单元使用LED灯(三星LED，八个灯)作为边缘型光源，并且包含：在上面入射光线的光导板和安置在光导板下侧的反射片。
针对彩虹斑的产生评估所制造的液晶显示器，并且评估结果显示在表3中。
比较例5和比较例7：液晶显示器的制备
除将比较例1和比较例3的光学片用于实现常规棱镜图案而不是使用实例1的光学片，并且将具有常规棱镜图案层的每个光学片安装在光导板上以使光学片的基底膜与光导板邻接之外，以与实例3相同的方式制备液晶显示器。随后，针对彩虹斑的产生评估液晶显示器。
比较例6到比较例8：液晶显示器的制备
除将比较例2和比较例4的光学片用于实现倒置棱镜图案而不是使用实例2的光学片，并且将具有倒置棱镜图案层的每个光学片安装在光导板上以使光学片的基底膜与光导板邻接之外，以与实例4相同的方式制备液晶显示器。随后，针对彩虹斑的产生评估液晶显示器。
比较例9
除使用比较例2的光学片之外，以与实例5相同的方式制备液晶显示器。随后，针对彩虹斑的产生评估液晶显示器。
比较例10
除通过在背光单元的光导板上依次堆叠两个比较例1的光学片以使光学片的基底膜与光导板邻接以实现常规棱镜图案层来制造具有以下结构的背光单元之外，液晶显示器的结构与实例2的液晶显示器相同。
背光单元使用LED灯(三星LED，八个灯)作为边缘型光源，并且包含：在上面入射光线的光导板、安置在光导板下侧的反射片以及依次堆叠在光导板上表面上的光学片。
针对彩虹斑的产生评估所制造的液晶显示器，并且评估结果显示在表3中。
[表2]
液晶显示器 光学片 光收集图案层的结构 片的数目
实例3 实例1 常规棱镜图案 2个
实例4 实例2 倒置棱镜图案 1个
实例5 实例2 倒置棱镜图案 1个
比较例5 比较例1 常规棱镜图案 2个
比较例6 比较例2 倒置棱镜图案 1个
比较例7 比较例3 常规棱镜图案 2个
比较例8 比较例4 倒置棱镜图案 1个
比较例9 比较例2 倒置棱镜图案 1个
比较例10 比较例1 常规棱镜图案 2个
针对彩虹斑产生的评估
使用分光辐射度计(SR-3A，拓普康有限公司)观测彩虹斑的产生。不产生彩虹斑表示为×，产生少量彩虹斑表示为Δ，产生中等彩虹斑表示为○，并且产生严重彩虹斑表示为◎。
[表3]
彩虹斑的产生
实例3 ×
实例4 ×
实例5 ×
比较例5 ○
比较例6 ○
比较例7 ○
比较例8 ○
比较例9 ○
比较例10 ○
从表3可以看出，使用具有如按等式1计算的5,000纳米到15,500纳米平面内延迟(Re)的光学片所制备的实例3到实例5的液晶显示器未产生彩虹斑，而比较例5到比较例10的液晶显示器产生彩虹斑。

Claims (20)

1.一种光学片，其特征在于，包括：
基底膜；以及
光收集图案层，形成在所述基底膜的一个表面上，
其中在横向上拉伸所述基底膜，并且所述基底膜在550纳米的波长下具有5,000纳米到15,500纳米的平面内延迟Re，按等式1计算：
<等式1>
Re＝(nx-ny)×d，
在等式1中，nx和ny分别为所述基底膜在其x轴和y轴方向上的折射率，并且d为所述基底膜的厚度，
其中所述基底膜在550纳米的波长下具有15,500纳米或小于15,500纳米的平面外迟延Rth，按等式2计算：
<等式2>
Rth＝((nx+ny)/2-nz)×d，
在等式2中，nx、ny以及nz分别为所述基底膜在其x轴方向、y轴方向以及z轴方向上的折射率，并且d为所述基底膜的厚度。
2.根据权利要求1所述的光学片，其中所述光收集图案层包括具有纵向的光收集图案，并且所述基底膜的横向与所述光收集图案的纵向相同。
3.根据权利要求1所述的光学片，其中所述基底膜在550纳米的波长下具有2.0或小于2.0的Nz值，按等式3计算：
<等式3>
Nz＝(nx-nz)/(nx-ny)，
在等式3中，nx、ny、nz分别为所述基底膜在其x轴方向、y轴方向以及z轴方向上的折射率。
4.根据权利要求1所述的光学片，其中所述光收集图案层为棱镜图案层，所述棱镜图案层包括连续布置在所述基底膜的一个表面上的多个单元棱镜，所述单元棱镜的高度为2微米到65微米，间距为5微米到60微米，并且顶角为50°到100°。
5.根据权利要求1所述的光学片，还包括：
形成在所述基底膜与所述光收集图案层之间的修平层。
6.根据权利要求1所述的光学片，其中所述基底膜包括光入射平面和面向所述光入射平面的光出射平面，并且所述光收集图案层为倒置棱镜图案层，所述倒置棱镜图案层包括连续布置在所述光入射平面上的多个单元棱镜。
7.根据权利要求6所述的光学片，其中所述倒置棱镜图案层的所述单元棱镜具有50°到80°的顶角。
8.根据权利要求1所述的光学片，其中所述基底膜具有10微米到300微米的厚度。
9.根据权利要求1所述的光学片，其中所述基底膜包括以下至少一种树脂：聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯以及聚萘二甲酸丁二酯。
10.根据权利要求1所述的光学片，其中所述光收集图案层包括至少一种由以下所构成的族群中选出的树脂：聚缩醛树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、苯乙烯树脂、聚酯树脂、乙烯基树脂、聚苯醚树脂、聚烯烃树脂、环烯烃树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚芳砜树脂、聚醚砜树脂、聚苯硫醚树脂、聚萘二甲酸乙二酯树脂、聚乙烯树脂以及氟树脂。
11.一种偏光板，其特征在于，包括：
偏光片，具有光入射平面和光出射平面；以及
光学片，安置在所述偏光片的所述光入射平面上，所述光学片包括根据权利要求1到10中任一项所述的光学片。
12.根据权利要求11所述的偏光板，其中所述光学片经由结合层或粘合层与所述偏光片的所述光入射平面结合在一起。
13.根据权利要求11所述的偏光板，还包括：
光扩散层，
其中所述光扩散层形成在所述偏光片的所述光入射平面或所述光出射平面上。
14.根据权利要求13所述的偏光板，其中所述光扩散层包括丙烯酸共聚物、多官能(甲基)丙烯酸酯单体以及平均粒径为0.1微米到20微米的细粒子。
15.根据权利要求14所述的偏光板，其中所述细粒子包括至少一种由以下所构成的族群中选出的无机白色颜料：二氧化硅、碳酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁、粘土、滑石以及二氧化钛；或至少一种由以下所构成的族群中选出的有机透明或白色颜料：丙烯酸树脂、聚苯乙烯树脂、聚乙烯树脂、环氧树脂以及硅酮树脂。
16.根据权利要求14所述的偏光板，其中所述细粒子以1重量％到40重量％的量存在于所述光扩散层中。
17.根据权利要求11所述的偏光板，还包括：
安置在所述偏光片与所述光学片之间的反射偏光膜。
18.一种液晶显示器，其特征在于，包括：
液晶显示面板；
背光单元；以及
根据权利要求11所述的偏光板，其安置在所述液晶显示面板与所述背光单元之间。
19.根据权利要求18所述的液晶显示器，其中所述液晶显示器包括：
第二偏光板，安置在所述液晶显示面板与所述背光单元之间；以及
第一偏光板，安置在所述液晶显示面板上侧，其中
所述第一偏光板包括：包含光入射平面和光出射平面的第一偏光片、形成在所述第一偏光片的光入射平面上的第一延迟补偿膜以及形成在所述第一偏光片的光出射平面上的保护膜；并且
所述第二偏光板包括：包含光入射平面和光出射平面的第二偏光片、直接形成在所述第二偏光片的光入射平面上的光学片以及形成在所述第二偏光片的光出射平面上的光扩散层、保护膜或保护层中的至少一种。
20.根据权利要求18所述的液晶显示器，其中所述背光单元包括光源、反射片以及光导板，并且
其中所述光源为安置在所述光导板一侧的边缘型光源，并且所述反射片安置在所述光导板的下侧。
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