CN108121020A - 光学元件和具有该光学元件的显示装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种光学元件和具有该光学元件的显示装置，该光学元件通过在具有折射率n1的树脂中沿预定方向设置具有与n1不同的折射率n2的各向异性聚合物来提供一定方向的光扩散。可以在不使用任何隔栅图案的情况下进行这样的视角控制，并且这样的视角控制消除了附加增亮膜的必要性，从而有利地降低了制造成本并防止了诸如对角线斑点的缺陷。

Description

光学元件和具有该光学元件的显示装置

本申请要求于2016年11月30日提交的韩国专利申请第2016-0162025号的权益，该韩国专利申请通过引用并入本文，如同在本文中完全阐述一样。

技术领域

本发明涉及显示装置。更具体地，本发明涉及用于控制视角的光学元件以及包括该光学元件的显示装置。

背景技术

通常，液晶显示装置可以包括以矩阵形式设置的像素。像素中的每个像素均可以根据图像信息被提供数据信号。像素的光透射可以由数据信号来控制以用于显示期望的图像。

图1是示意性地示出了常规的液晶显示装置的结构的立体图。

参照图1，常规的液晶显示器包括：液晶面板10，液晶面板10包括以矩阵形式布置以显示图像的像素；驱动部分15和16，驱动部分15和16用于驱动像素；背光单元，背光单元设置在液晶面板10的后表面上以朝向液晶面板10的整个表面发射光；以及面板导引件(guide)45，面板导引件45用于容纳液晶面板10和背光单元并且将液晶面板10和背光单元固定。

液晶面板10包括滤色器基板、阵列基板以及位于滤色器基板与阵列基板之间的液晶层。滤色器基板和阵列基板接合在一起，使得均匀的单元间隙(cell gap)得以保持。

滤色器基板和阵列基板接合在一起的液晶面板10可以包括公共电极和像素电极以向液晶层施加电场。另外，当在向公共电极施加电压的同时控制施加至像素电极的数据信号的电压时，液晶层的液晶由于取决于公共电极与像素电极之间的电场的介电各向异性而旋转，从而以像素为基础透射或阻挡光以显示字母或图像。

在这种情况下，像素中的每个像素均可以包括开关元件如薄膜晶体管(TFT)，从而以像素为基础来控制施加至像素电极的数据信号的电压。

上偏光板和下偏光板可以附接至液晶面板10的外侧。下偏光板使穿过背光单元的光偏振，并且上偏光板使穿过液晶面板10的光偏振。

用作液晶面板10的光源的背光单元根据定位发光灯的方式被分成边缘式(edgetype)和直下式(direct type)。

边缘式通过作为光源设置在液晶面板10的一侧处的灯来提供光。更具体地，边缘式背光单元包括设置在导光板42的一侧处的多个灯以及设置在导光板42的后表面处的反射板41。

从灯发射的光进入导光板42的侧表面。设置在导光板42的后表面处的反射板41将透射至导光板42的后表面的光朝向位于导光板42的上表面上的光学片43反射，由此减少光损失并且改善均匀性。

包括滤色器基板和阵列基板的液晶面板10通过面板导引件45被装载在背光单元上。液晶面板10、面板导引件45和背光单元设置在盖底部50与壳体顶部60之间。盖底部50和壳体顶部60通过螺钉耦接以构成液晶显示器。

在光学片43上设置有用于控制视角的视角控制片44，将参照附图对该视角控制片44进行详细描述。

图2是示出了图1所示的常规液晶显示装置的视角控制片的配置的立体图。

另外，图3A和图3B是示例性示出了使用隔栅(louver)的视角控制片的发光性能的视图。

参照图2，常规的视角控制片44可以具有如下结构：在该结构中，在由聚碳酸酯(PC)制成的两片基膜44a之间设置有由炭黑制成的隔栅图案44b。常规的视角控制片44可能会阻挡沿倾斜方向入射的光，并且从而可能会减小上视角和下视角。

也就是说，参照图3A和图3B，常规的视角控制片44透射平行于隔栅图案44b发射的光，但是阻挡相对于隔栅图案44b倾斜发射的光(即，以上视角和下视角发射的光)，从而控制竖直方向上的视角。

例如，这种性能防止了液晶面板10被反射在车辆前玻璃上的现象，从而有助于安全驾驶。

常规的视角控制片44需要形成梯形隔栅图案44b以用于控制视角。另外，形成有两个层——即，基膜44a的上层和下层——以便支承隔栅图案44b，从而导致成本增加以及对角线斑点沿着隔栅图案44b的纹理可见的缺点。也就是说，当在将基膜44a层压在隔栅图案44b的上表面和下表面上的过程期间因不均匀的辊(roller)压力而发生线挤压时，隔栅的一部分可能会被损坏，使得黑线或白线缺陷可能会出现。

另外，由于包括炭黑的隔栅图案44b用作遮光膜，因此可能会降低正面(front)亮度。因此，必须应用用于改善亮度的膜，如双层增亮膜(DBEF)。为此，存在成本增加的缺点。

发明内容

因此，本发明涉及一种光学元件和包括该光学元件的显示装置，其基本上消除了由于相关技术的限制和缺点而导致的一个或更多个问题。

本发明的一个目的是提供一种在不使用任何隔栅的情况下控制视角的光学元件以及包括该光学元件的显示装置。

本发明的另一目的是提供一种在不添加任何用于改善亮度的膜的情况下改善正面亮度的光学元件以及包括该光学元件的显示装置。

本发明的另外的优点、目的和特征将在下面的描述中部分地阐述，并且在本领域普通技术人员研究以下内容后将部分地变得明显，或者可以从本发明的实践中习得。本发明的目的和其他优点可以通过在所写的说明书及其权利要求书以及附图中特别指出的结构来实现和获得。

为了实现这些目的和其他优点，并且根据本发明的目的，如在本文中体现和广泛描述的那样，一种光学元件包括：具有折射率n1的树脂；以及各向异性聚合物，其沿预定方向布置在树脂中并且具有大于n1的折射率n2。

树脂可以包括三醋酸纤维素(TAC)、丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)或环烯烃聚合物(COP)。

各向异性聚合物可以呈现沿一个方向具有取向性的棒形或圆柱形。

n1可以与各向异性聚合物沿短轴的折射率n3不同，并且n1可以与各向异性聚合物沿长轴的折射率n4不同。

n2可以为至少1.3，优选为1.4至1.8，更优选为1.5至1.68。

各向异性聚合物可以相对于光学元件以5wt％至50wt％(优选35wt％至50wt％)的量添加。

n1可以等于各向异性聚合物沿短轴的折射率n3，并且各向异性聚合物沿长轴的折射率n4可以大于n3。

n1和n3可以为1.3至1.6，优选为1.5±0.05。

n4可以为至少1.3，优选为1.35至1.65。

各向异性聚合物可以相对于光学元件以5wt％至50wt％(优选5wt％至20wt％)的量添加。

各向异性聚合物还可以包括炭黑或黑色染料。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括显示面板的显示装置，所述显示装置包括光学元件以及设置在光学元件的一侧处的偏光板。

光学元件可以包括沿与偏光板的光透射轴正交的方向设置的各向异性聚合物。

应当理解的是，本发明的前述一般描述和下面的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步说明。

附图说明

附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并且附图被并入本申请中并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施方式并且与说明书一起用于说明本发明的原理。在附图中：

图1是示意性地示出了常规液晶显示装置的结构的立体图；

图2是示出了图1所示的常规液晶显示装置的视角控制片的配置的立体图；

图3A和图3B是示例性地示出了使用隔栅的视角控制片的发光性能的视图；

图4是示意性地示出了根据本发明的第一实施方式的显示装置的配置的截面图和所发射的光的路线；

图5是示例性地示出了根据图4所示的本发明的第一实施方式的显示装置的部分配置的截面图；

图6A和图6B是示例性地示出了根据图4所示的本发明的第一实施方式的显示装置中的光学元件的配置的立体图；

图7是示意性地示出了根据本发明的第二实施方式的显示装置的配置的截面图；

图8是示例性地示出了根据图7所示的本发明的第二实施方式的显示装置的部分配置的截面图和所发射的光的路线；

图9是示例性地示出了根据图7所示的本发明的第二实施方式的显示装置中的光学元件的配置的立体图；

图10A和图10B是示出了根据视角的亮度性能的示例的视图；

图11是示出了根据视角的亮度性能的示例的曲线图；

图12A是示例性地示出了根据本发明的第一实施方式的显示装置中取决于各向异性聚合物的含量的光学性能的表格；

图12B是示例性地示出了根据本发明的第一实施方式的显示装置中取决于各向异性聚合物的含量的亮度性能和视角性能的曲线图；

图13A是示例性地示出了根据本发明的第二实施方式的显示装置中取决于各向异性聚合物的含量的光学性能的表格；

图13B是示例性地示出了根据本发明的第二实施例的显示装置中取决于各向异性聚合物的含量的亮度性能和视角性能的曲线图；

图14是示意性地示出了本发明的第三实施方式的显示装置的配置的截面图；以及

图15是示意性地示出了根据本发明的第四实施方式的显示装置的配置的截面图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述光学元件和包括该光学元件的显示装置的优选实施方式，使得本发明所属领域的普通技术人员可以容易地实现实施方式。

本发明的优点、特征以及实现这些优点、特征的方法将从下面结合附图进行的详细描述中更清楚地理解。然而，本发明不限于下面描述的各种实施方式，并且可以以各种形式来实现。提供本发明的实施方式只是为了完全公开本发明，并且充分地告知本发明所属领域的普通技术人员本发明的范围。因此，本发明由权利要求的范围限定。在整个附图中将尽可能地使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。为了描述清楚，附图中所示的层和区域的尺寸和相对尺寸可能被放大。

将理解的是，当元件如元件或层被称为在另一元件或层“上”时，该元件或层可以直接在另一元件上，或者也可以存在中间元件或层。另一方面，当元件被称为“直接地”或“径直地”在另一元件“上”时，可以不存在中间元件或层。

可以使用诸如之下、下面、下、之上和上之类的空间相对术语来清楚地描述一个器件或元件与另一器件或元件之间的关系。应该理解的是，除了附图中示出的或运动时的方向之外，空间相对术语包括使用器件或元件时器件或元件的不同方向。例如，当附图中所示的元件被翻转时，被称为在另一元件“之下”或“下面”的一个元件可以被放置在另一个元件“之上”。因此参照附图，作为说明性术语的“之下”可以包括“之下”和“之上”两者。

提供本说明书中使用的术语来说明本发明的实施方式，而不应被解释为限制本发明。在整个说明书中，除非另外特别说明，否则以单数形式描述的部件包含复数形式的部件。除了所提到的部件、步骤、操作和/或元件之外，本文中使用的诸如“包括”和“包含”之类的术语不排除另外的部件、步骤、操作和/或元件的存在或添加。

图4是示意性地示出了根据本发明的第一实施方式的显示装置的配置的截面图和所发射的光的路线。在这种情况下，虽然图4所示的显示装置提出了液晶显示器作为示例，但是本发明不限于此。

图5是示例性地示出了根据本发明的第一实施方式的显示装置的部分配置的截面图。为了便于描述，图5还示出了偏光板的光透射轴和各向异性聚合物的长轴方向。

另外，图6A和图6B是示例性地示出了关于根据图4所示的本发明的第一实施方式的显示装置的光学元件的配置的立体图。

参照图4至图6A和图6B，根据本发明的第一实施方式的显示装置包括显示面板110和背光单元140，在显示面板110中，像素以矩阵的形式布置以显示图像，背光单元140设置在显示面板110的后表面上以朝向显示面板110的整个表面发射光。

在提出液晶显示器作为显示装置的示例的情况下，显示面板110可以是液晶面板。因此，显示面板110包括：滤色器基板105和阵列基板115，滤色器基板105和阵列基板115在彼此面对的同时彼此接合以保持均匀的单元间隙；以及形成在滤色器基板105与阵列基板115之间的单元间隙中的液晶层130。

滤色器基板105包括：滤色器，其包括用于实现红色、绿色和蓝色的多个子滤色器；黑色矩阵，其用于将子滤色器彼此区分开并且阻挡穿过液晶层130的光的透射；以及透明公共电极，其用于向液晶层130施加电压。

另外，阵列基板115包括：多个栅极线和多个数据线，其沿水平方向和竖直方向布置以限定多个像素区；薄膜晶体管，其作为开关元件设置在栅极线与数据线之间的每个交叉处；以及形成在每个像素区中的像素电极。此时，在平面转换(IPS)液晶显示器的情况下，代替滤色器基板105，可以在阵列基板115上形成公共电极。

如此，公共电极和像素电极形成在包括彼此接合的滤色器基板105和阵列基板115的显示面板110上，从而向液晶层130施加电压。此外，当在向公共电极施加电压的同时控制施加至像素电极的数据信号的电压时，液晶层130的液晶由于取决于公共电极与像素电极之间的电场的介电各向异性而旋转，从而以像素为基础透射或阻挡光，以显示字母或图像。

此时，为了以像素为基础控制施加至像素电极的电压，可以在每个像素中独立地设置开关元件如薄膜晶体管。

上偏光板101和下偏光板111可以附接在具有该配置的显示面板110的外侧处。在这种情况下，下偏光板111使穿过背光单元140的光偏振，并且上偏光板101使穿过显示面板110的光偏振。

附接至显示面板110的底表面的下偏光板111可以包括偏光器111a和形成在偏光器111a的上侧和下侧处的保护层111b’和111b”。

下偏光板111是普通的偏光元件，其仅透射具有360度的所有方向的振动表面的自然光中的具有预定方向的振动表面的一些光，并吸收其他光，由此获得偏振光。例如，作为示例，图5示出了下偏光板111具有沿水平(左右)方向的光透射轴的情况。在这种情况下，上偏光板101可以具有沿竖直(上下)方向的光透射轴。

将光分成与入射表面垂直的偏振分量和与入射表面平行的偏振分量的元件通常被用作具有光吸收性的偏光器111a。因此，可以通过偏光器111a获得线偏光和椭圆偏光。

为此，通过根据应用选择合适的材料并加工成膜的形式，可以获得均匀的偏光和高的偏光效率。

例如，用碘处理的聚乙烯醇(PVA)膜可以用作偏光器111a。此外，作为保护层，具有对尺寸和变化的稳定性、耐磨性以及优异的透射率、UV吸收率和耐久性的三乙酸纤维素(TAC)膜或丙烯酸膜例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜可以用作保护层111b’，其是用于保护PVA膜的内部元件，但是本发明不限于此。

具有该配置的下偏光板111可以通过粘合剂附接至阵列基板115的下表面。

本发明不限于取决于设置发光灯的方式的直下式或边缘式。然而，例如，更具体地，在边缘式背光单元140的情况下，多个灯可以安装在导光板142的一侧处，并且反射板可以安装在导光板142的后表面处。

在这种情况下，灯可以利用多种光源(如冷阴极荧光灯(CCFL)、外部电极荧光灯(EEFL)、热阴极荧光灯(HCFL)和发光二极管(LED))中的任一种作为光源。

从灯发射的光入射到由透明材料制成的导光板142的侧表面上，并且设置在导光板142的后表面上的反射板朝向导光板142的上表面上的光学片143反射透射到导光板142的后表面的光，从而减少光损失并改善均匀性。

此时，根据本发明的第一实施方式的光学片143包括扩散片和棱镜片，并且还可以包括保护片。棱镜片用于收集来自导光板142的光，扩散片用于使来自棱镜片的光扩散，并且保护片用于保护棱镜片和扩散片。穿过保护片的光被提供至显示面板110。

根据本发明的第一实施方式的显示装置还可以包括位于光学片143上的增亮膜145如双层增亮膜(DBEF)，但是本发明不限于此。

如上所述，包括滤色器基板105和阵列基板115的显示面板110装载在具有该配置的背光单元140上，以构成显示装置。

在这种情况下，本发明的特征在于，用于控制视角性能(即取决于视角的亮度，换言之，光的发射方向)的光学元件120设置在显示面板110与背光单元140之间。此时，提出了这样的示例：在该示例中，图6B所示的光学元件120’包括含有炭黑、黑色染料等的各向异性聚合物120b’。在这种情况下，各向异性聚合物120b’可以用作阻挡层(barrier)，从而比图6A所示的光学元件120在阻挡上视角和下视角方面发挥更好的效果。

特别地，根据本发明的第一实施方式的光学元件120通过粘合剂109层压到下偏光板111上。然而，本发明不限于此，并且光学元件120可以以片的形式设置在背光单元140中以构成背光单元140。

根据本发明的第一实施方式的光学元件120包括具有折射率n1的树脂120a和具有不同于n1的折射率n2、沿预定方向布置在树脂120a中的各向异性聚合物120b。在这种情况下，假定沿短轴的折射率为n3且沿长轴的折射率为n4，则n2表示各向异性聚合物120b的平均折射率，其由(n3+n4)/2示出。

在这种情况下，树脂120a可以由不具有各向异性的聚合物制成。作为中间层，树脂120a优选地具有1.3至1.6的折射率n1，例如其与具有1.5±0.05的折射率的粘合剂109相同。

可以使用诸如三醋酸纤维素(TAC)、丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)或环烯烃聚合物(COP)之类的用于光学膜的基本材料来形成树脂120a。

另外，各向异性聚合物120b可以具有任何形状如棒形或圆柱形，只要各向异性聚合物120b可以沿一个方向具有取向性(例如，n3<n4)即可。

在这种情况下，根据本发明的第一实施方式的光学元件120的特征在于，n2被设定成大于n1，以阻挡上视角和下视角，即，以减少光在上下方向上的扩散。此处，如图4中所示，当显示装置竖直设置时，上下方向基于显示图像的中心。

也就是说，为了阻挡上视角和下视角，各向异性聚合物120b的平均折射率n2应当大于树脂120a的折射率n1，并且在各向异性聚合物120b的平均折射率n2与树脂120a的折射率n1之间的差距增加时，阻挡视角的效果增加。例如，n2应该至少为1.3、优选地为1.4至1.8、更优选地为1.5至1.68。

在这种情况下，n1应该不同于n3，并且n1应该不同于n4。

当具有折射率n2的棒形各向异性聚合物120b沿竖直方向布置在具有折射率n1的树脂120a中时(当如图4所示竖直设置显示装置时)，由于各向异性聚合物120b与树脂120a之间的折射率的差异，从背光单元140发射的光会扩散。在这种情况下，由于各向异性聚合物120b的棒形，基于布置方向，光的水平扩散增加并且其竖直扩散减少。

关于根据本发明的第一实施方式的光学元件120，各向异性聚合物120b可以沿与下偏光板111的光透射轴基本上正交的方向设置。也就是说，各向异性聚合物120b的长方向可以沿与下偏光板111的光透射轴基本上正交的方向设定。

因此，可以在正交方向上阻挡视角。例如，当应用于车辆时，由于该性能，可以防止显示面板屏幕反射在车辆前玻璃上的现象。

另外，使用常规隔栅的当前视角控制片导致正面亮度降低大约17％，而根据本发明的光学元件120可以增加正面亮度。

同时，通过控制各向异性聚合物的各向异性，亮度再循环(recycling)是可能的，这将参照本发明的第二实施方式进行详细描述。

图7是示意性地示出了根据本发明的第二实施方式的显示装置的配置的截面图。在该示例中，提出了图7所示的显示装置是液晶显示器的示例，但本发明不限于此。

图8是示例性地示出了根据图7所示的本发明的第二实施方式的显示装置的部分配置的截面图。为了便于描述，图8还示出了偏光板的光透射轴和各向异性聚合物的长轴方向。

另外，图9是示例性地示出了关于根据图7所示的本发明的第二实施方式的显示装置的光学元件的配置的立体图。

参照图7至图8，根据本发明的第二实施方式的显示装置包括显示面板210和背光单元240，在显示面板210中，像素以矩阵的形式布置以显示图像，背光单元240设置在显示面板210的后表面上以朝向显示面板210的前表面发射光。

在提出液晶显示器作为显示装置的示例的情况下，显示面板210可以是液晶面板。因此，显示面板210包括：滤色器基板205和阵列基板215，滤色器基板205和阵列基板215在彼此面对的同时彼此接合以保持均匀的单元间隙；以及形成在滤色器基板205与阵列基板215之间的单元间隙中的液晶层230。

另外，上偏光板201和下偏光板211可以附接至具有该配置的显示面板210的外侧。在这种情况下，下偏光板211使穿过背光单元240的光偏振，并且上偏光板201使穿过显示面板210的光偏振。

其中，附接至显示面板210的底表面的下偏光板211可以包括偏光器211a和形成在偏光器211a的上侧和下侧处的保护层211b’和211b’。

下偏光板211是普通的偏光元件，其仅透射具有360度的所有方向的振动表面的自然光中的具有预定方向的振动表面的一些光并吸收其他光，从而获得偏振光。例如，作为示例，图8示出了下偏光板211具有沿水平(左右)方向的光透射轴的情况。在这种情况下，上偏光板201可以具有沿竖直(上下)方向的光透射轴。

下偏光板211可以通过粘合剂附接至阵列基板215的下表面。

如上所述，本发明不限于直下式方法或边缘式方法。然而，例如，更具体地，在边缘式方法的背光单元240的情况下，多个灯可以安装在导光板242的一侧处，并且反射板241可以安装在导光板242的后表面处。

从灯发射的光入射到由透明材料制成的导光板242的侧表面上，并且设置在导光板242的后表面上的反射板241朝向导光板242的上表面上的光学片243反射透射到导光板242的后表面上的光，从而减少光损失并改善均匀性。

在这种情况下，根据本发明的第二实施方式的光学片243包括扩散片和棱镜片并且还可以包括保护片。

如上所述，包括滤色器基板205和阵列基板215的显示面板210装载在具有该配置的背光单元240上，以构成显示装置。

在这种情况下，本发明的特征在于，用于控制视角性能的光学元件220设置在显示面板210与背光单元240之间。

在这种情况下，如上所述，根据本发明的第二实施方式的光学元件220还可以包括含有炭黑、黑色染料等的各向异性聚合物220b。

特别地，根据本发明的第二实施方式的光学元件220通过粘合剂209层压至下偏光板211，但本发明不限于此，并且光学元件220可以以片的形式设置在背光单元240中以构成背光单元240。

根据本发明的第二实施方式的光学元件220包括具有折射率n1的树脂220a和具有不同于n1的折射率n2、沿预定方向布置在树脂220a中的各向异性聚合物220b。在这种情况下，假定沿短轴方向的折射率为n3且沿长轴方向的折射率为n4，则n2表示由(n3+n4)/2示出的各向异性聚合物220b的平均折射率。

在这种情况下，如上所述，树脂220a可以由不具有各向异性的聚合物制成。作为中间层，树脂220a优选地具有1.3至1.6的折射率n1，并具有例如与具有1.5±0.05的折射率的粘合剂209的折射率相同的折射率n1。

可以使用诸如三醋酸纤维素(TAC)、丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)或环烯烃聚合物(COP)之类的用于光学膜的基本材料来形成树脂220a。

另外，各向异性聚合物220b可以具有任何形状如棒形或圆柱形，只要各向异性聚合物220b可以沿一个方向具有取向性(例如n3<n4)即可。

在这种情况下，根据本发明的第二实施方式的显示装置可以通过控制各向异性聚合物的各向异性使光再循环，从而消除了在光学片243上进一步设置增亮膜如DBEF的必要性，这不同于本发明的前述第一实施方式。

也就是说，根据本发明的第二实施方式的光学元件220的特征在于，n1被设定成等于n3，并且n4被设定成大于n3，以阻挡上视角和下视角，也就是说，以减少光在上下方向上的扩散。此处，如图7所示，当显示装置竖直设置时，上下方向基于显示图像的中心。

也就是说，为了阻挡上视角和下视角，各向异性聚合物220b的平均折射率n2应当大于树脂220a的折射率n1，并且在异性聚合物220b的平均折射率n2与树脂220a的折射率n1之间的差距增加时，阻挡视角的效果增加。另外，为了使光再循环，n1应该与n3基本上等于。此处，“基本上相等”指的是在考虑误差范围时的“相等”。

例如，n1和n3应当是1.3至1.6、优选地为1.5±0.05。

另外，n4应当大于n3，并且在n4与n3之间的差距增加时，使光再循环的效果增加。例如，n4应该至少为1.3、优选地为1.35至1.65。

当具有折射率n2的棒形各向异性聚合物220b沿竖直方向布置在具有折射率n1的树脂220a中时(当如图7所示竖直设置显示装置时)，如同本发明的第一实施方式，由于各向异性聚合物220b与树脂220a之间的折射率的差异，从背光单元240发射的光会扩散。在这种情况下，由于各向异性聚合物220b的棒形，基于布置方向，光的水平(左右)扩散增加，而其竖直(上下)扩散减少。

关于根据本发明的第二实施方式的光学元件220，各向异性聚合物220b可以沿与下偏光板211的光透射轴基本上正交的方向设置。也就是说，各向异性聚合物220b的长方向可以沿与下偏光板211的光透射轴基本上正交的方向设定。

另外，当各向异性聚合物220b沿短轴的折射率n3基本上等于树脂220a的折射率n1并且沿长轴的折射率n4大于沿短轴的折射率n3时，可以使由各向异性聚合物220b反射的S波再循环并有助于增加正面亮度。

也就是说，光源可以由矢量的和来表示。如图9所示，光源可以分为P波和S波。在这种情况下，当介质的折射率n1等于各向异性聚合物220b沿短轴的折射率n3时，可以透射P波方向的光。另外，当介质的折射率n1与各向异性聚合物220b沿长轴的折射率n4不同时，可以反射S波方向的光。反射的S波方向的光通过反射板241将其偏振变成P波、再次入射到各向异性聚合物220b上并有助于改善通过各向异性聚合物220b的亮度。因此，如上所述，本发明的第二实施方式不需要上述增亮膜。

图10A和图10B示出了根据视角的亮度性能的示例。

在这种情况下，图10A示出了根据关于本发明的第一实施方式的显示装置的视角的亮度性能，并且图10B示出了根据关于本发明的第二实施方式的显示装置的视角的亮度性能。

另外，图11是示出了根据视角的亮度性能的示例的曲线图。在这种情况下，比较示例提出了包括使用隔栅的视角控制片的常规显示装置的情况，并且比较示例和本发明的第一实施方式提出了还包括增亮膜的情况。

参照图10A、图10B和图11，本发明的第一实施方式和第二实施方式可以将竖直方向的视角控制成与比较示例类似的水平。

另外，本发明的第一实施方式与比较示例相比显示出正面亮度增加了约30％，并且本发明的第二实施方式与比较示例相比显示出正面亮度增加了约10％。

与比较示例的30°相比，本发明的第一实施方式和第二实施方式显示出略微增大的上视角，上视角处的亮度是正面亮度的15％。

这样的视角控制在没有任何隔栅图案的情况下是可能的，并且具体地，本发明的第二实施方式不需要额外的增亮膜，从而提供了降低制造成本和防止诸如对角线斑点等缺陷的效果。

图12A是示例性地示出了根据本发明的第一实施方式的显示装置中取决于各向异性聚合物的含量的光学性能的表格。另外，图12B是示例性地示出了根据本发明的第一实施方式的显示装置中取决于各向异性聚合物的含量的亮度性能和视角性能的曲线图。

在这种情况下，图12A和图12B示例性地示出了在各向异性聚合物相对于光学元件以5wt％、20wt％、35wt％、50wt％和70wt％的量存在的情况下的光学性能，如漏光和雾度(haze)。

另外，图12A和图12B示出了树脂的折射率n1约为1.55并且各向异性聚合物的折射率n2约为1.64的情况。

从图12A和图12B可以看出，当各向异性聚合物的含量增加时，阻挡上视角的效果增加。

也就是说，可以看出，当各向异性聚合物相对于光学元件以5wt％、20wt％、35wt％、50wt％和70wt％的量存在时，亮度对应于正面亮度的15％的上视角分别是48°、43°、39°、35°和32°。

当各向异性聚合物的含量增加时，总厚度增加，存在漏光的缺点，雾度增加并且正面亮度减小。

也就是说，可以看出，当各向异性聚合物相对于光学元件以5wt％、20wt％、35wt％、50wt％和70wt％的量存在时，漏光分别为等级1(LV)、等级1、等级2、等级2和等级4。在这种情况下，当漏光为等级2或更小时，确定物品适用于批量生产。

另外，可以看出，当各向异性聚合物相对于光学元件以5wt％、20wt％、35wt％、50wt％和70wt％的量存在时，正面亮度分别是138％、133％、130％、126％和122％。

因此，各向异性聚合物可以相对于光学元件以约5wt％至50wt％的量、优选地以35wt％至50wt％的量添加。

图13A是示例性地示出了根据本发明的第二实施方式的显示装置中取决于各向异性聚合物的含量的光学性能的表格。另外，图13B是示例性地示出了根据本发明的第二实施方式的显示装置中取决于各向异性聚合物的含量的亮度性能和视角性能的曲线图。

在这种情况下，图13A和图13B示例性地示出了在各向异性聚合物相对于光学元件以5wt％、20wt％、35wt％、50wt％和70wt％的量存在的情况下的光学性能，如漏光、雾度和再循环效率。

参照图13A和图13B，当各向异性聚合物的含量增加时，正面亮度由于再循环效率增加而增加，但是阻挡上视角的效果不足。

也就是说，可以看出，在各向异性聚合物相对于光学元件以5wt％、20wt％、35wt％、50wt％和70wt％的量存在的情况下，再循环效率分别为105％、110％、118％、124％和131％。另外，当各向异性聚合物相对于光学元件以5wt％、20wt％、35wt％、50wt％和70wt％的量存在时，正面亮度分别为104％、107％、110％、116％和123％，并且与正面亮度的15％对应的上视角分别为36°、40°、43°、46°和50°。

另外，当各向异性聚合物的含量增加时，总厚度增加，存在漏光的缺点，并且雾度增加。

也就是说，可以看出，当各向异性聚合物相对于光学元件以5wt％、20wt％、35wt％、50wt％和70wt％的量存在时，漏光分别为等级1(LV)、等级1、等级2、等级2和等级4。在这种情况下，当漏光为等级2或更小时，确定物品适用于批量生产。

因此，各向异性聚合物可以相对于光学元件以约5wt％至50wt％的量、优选地以5wt％至20wt％的量添加。

如上所述，根据本发明的光学元件可以以片的形式设置在背光单元中，这将参照本发明的第三实施方式进行描述。

图14是示意性示出了根据本发明的第三实施方式的显示装置的配置的截面图。

在这种情况下，除了光学元件以片的形式设置在背光单元中以外，根据图14所示的本发明的第三实施方式的显示装置具有与本发明的第一实施方式和第二实施方式的显示装置基本上相同的配置。

另外，提出了图14所示的显示装置是液晶显示器的示例，但如上所述，本发明不限于此。

参照图14，根据本发明的第三实施方式的显示装置包括显示面板310和背光单元340，在显示面板310中像素以矩阵的形式布置以显示图像，背光单元340设置在显示面板310的后表面上以朝向显示面板310的前表面发射光。

在提出液晶显示器作为显示装置的示例的情况下，显示面板310可以是液晶面板。因此，显示面板310包括：滤色器基板305和阵列基板315，滤色器基板305和阵列基板315在彼此面对的同时彼此接合以保持均匀的单元间隙；以及形成在滤色器基板305与阵列基板315之间的单元间隙中的液晶层。

另外，上偏光板301和下偏光板311可以附接至具有该配置的显示面板310的外侧。在这种情况下，下偏光板311使穿过背光单元340的光偏振，并且上偏光板301使穿过显示面板310的光偏振。

如上所述，本发明不限于直下式方法或边缘式方法。然而，例如，更具体地，在边缘式方法的背光单元340的情况下，可以在导光板342的一侧处安装多个灯，并且可以在导光板342的后表面处安装反射板。

从灯发射的光入射在由透明材料制成的导光板342的侧表面上，并且设置在导光板342的后表面上的反射板朝向位于导光板342的上表面上的光学片343反射透射至导光板342的后表面的光，从而减少光损失并且改善均匀性。

在这种情况下，根据本发明的第三实施方式的光学片343包括扩散片和棱镜片，并且还可以包括保护片。

在这种情况下，根据本发明的第三实施方式的显示装置的特征在于，用于控制视角性能的光学元件320设置在光学片343上。也就是说，根据本发明的第三实施方式的光学元件320可以以片的形式设置在背光单元340中以构成背光单元340。

如上所述，包括滤色器基板305和阵列基板315的显示面板310被装载在具有该配置的背光单元340上，以构成显示装置。

根据本发明的第三实施方式的光学元件320包括具有折射率n1的树脂和具有与n1不同的折射率n2的各向异性聚合物，该各向异性聚合物沿预定方向布置在树脂中。在这种情况下，假定沿短轴的折射率为n3并且沿长轴的折射率为n4，则n2表示各向异性聚合物的平均折射率，该平均折射率由(n3+n4)/2示出。

在这种情况下，如上所述，树脂可以由不具有各向异性的聚合物制成。作为中间层，树脂优选地具有1.3至1.6的折射率n1。

树脂可以使用诸如三醋酸纤维素(TAC)、丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)或环烯烃聚合物(COP)的用于光学膜的基本材料来形成。

另外，各向异性聚合物可以具有任何形状如棒形或圆柱形，只要该各向异性聚合物可以沿一个方向具有取向性(例如，n3<n4)即可。

在这种情况下，与根据本发明的第一实施方式的光学元件基本类似，根据本发明的第三实施方式的光学元件320的特征在于，n2被设定为大于n1以阻挡上视角和下视角，即，以减少光在竖直(上下)方向上的扩散。在此，如图14所示，当如图14所示竖直地设置显示装置时，上下方向基于显示图像的中心。

也就是说，为了阻挡上视角和下视角，各向异性聚合物的平均折射率n2应当大于树脂的折射率n1，并且当各向异性聚合物的平均折射率n2与树脂的折射率n1之间的差距增加时，阻挡视角的效果增加。例如，n2应该为至少1.3、优选地为1.4至1.8、更优选地为1.5至1.68。

在这种情况下，n1应当与n3不同，并且n1应当与n4不同。

另外，关于根据本发明的第三实施方式的光学元件320，各向异性聚合物可以沿与下偏光板311的光透射轴基本上正交的方向设置。也就是说，各向异性聚合物的长方向可以设定为与下偏光板311的光透射轴基本上正交的方向。

可替选地，与本发明的第二实施方式基本类似，根据本发明的第三实施方式的显示装置可以通过控制各向异性聚合物的各向异性而使光再循环，由此消除了在光学片343上另外设置增亮膜如DBEF的必要性。

也就是说，在这种情况下，根据本发明的第三实施方式的光学元件320的特征在于：n1被设定为等于n3并且n4被设定为大于n3，以阻挡上视角和下视角，即，以减少光在上下方向上的扩散。

也就是说，为了阻挡上视角和下视角，各向异性聚合物的平均折射率n2应当大于树脂的折射率n1，并且当各向异性聚合物的平均折射率n2与树脂的折射率n1之间的差距增加时，阻挡视角的效果增加。另外，为了使光再循环，n1应该与n3基本上相等。在此，“基本上相等”指的是在考虑误差范围时的“相等”。

例如，n1和n3应当为1.3至1.6、优选地为1.5±0.05。

另外，n4应当大于n3，并且当n4与n3之间的差距增加时，使光再循环的效果增加。例如，n4应该为至少1.3，优选地为1.35至1.65。

关于根据本发明的第三实施方式的光学元件320，当各向异性聚合物沿短轴的折射率n3基本上等于树脂的折射率n1并且沿长轴的折射率n4大于沿短轴的折射率n3时，可以使由各向异性聚合物反射的S波再循环并且从而有助于增加正面亮度。

根据本发明的第一实施方式、第二实施方式和第三实施方式的光学元件可以例如通过以下方式形成：将预定量的作为基材的树脂与各向异性聚合物混合，通过挤压形成膜，并且通过拉伸使各向异性聚合物沿预定方向定向。

如上所述，显示装置不限于液晶显示器，并且可以是有机发光显示装置。这将参照本发明的第四实施方式来详细描述。

图15是示意性地示出了根据本发明的第四实施方式的显示装置的配置的截面图，其示例性地示出了有源区中的面板组件的截面结构。

根据本发明的第四实施方式的有机发光显示装置广泛地包括用于显示图像的面板组件以及连接至面板组件的柔性电路板。

面板组件可以包括面板部分和薄膜密封层，其中，面板部分被划分为有源区和焊盘区，薄膜密封层覆盖有源区并且设置在面板部分上。

参照图15，面板部分可以设置在基板401上。

基板401可以是柔性基板。

柔性基板可以是具有优异的耐热性和耐久性的塑性材料，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚芳酯、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚砜(PES)和聚酰亚胺。然而，本发明不限于此，并且可以使用各种柔性材料。

如本发明的第四实施方式中那样，在沿基板401的方向显示图像的底发射型的情况下，基板401应该使用透明材料来形成。然而，本发明不限于此，并且适用于沿与基板401相反的方向显示图像的前发射型。在这种情况下，基板401不需要使用透明材料来形成。

另外，有源区可以被分成像素区AAa和外围区AAb，其中，在像素区AAa中设置有多个子像素以显示图像，外围区AAb设置在像素区AAa的外侧以将外部信号传输到像素区AAa中。

在这种情况下，薄膜密封层440可以形成在面板部分上，使得薄膜密封层440覆盖像素区AAa和外围区AAb的一部分。

在这种情况下，子像素以矩阵的形式设置在有源区中，并且用于驱动像素的扫描驱动器、驱动元件如数据驱动器以及其他部件设置在有源区的外侧。

另外，面板元件402可以设置在像素区AAa的基板401的上表面上。如本文所使用的，为了便于描述，术语“面板元件”402广义地指代有机发光二极管和用于驱动有机发光二极管的TFT阵列。

每个子像素包括有机发光二极管和电连接至有机发光二极管的电子元件。电子元件可以包括至少两个TFT、存储电容器等。电子元件电连接至线并且通过从设置在面板部分外侧的驱动元件接收的电信号来驱动。电连接至有机发光二极管的电子元件和线的阵列被称为“TFT阵列”。

有机发光二极管包括第一电极、有机化合物层和第二电极。

在这种情况下，除了进行光发射的发光层之外，有机化合物层还可以包括将空穴或电子的载流子有效地传输至发光层的各种有机层。

有机层可以包括设置在第一电极与发光层之间的空穴注入层和空穴传输层以及设置在第二电极与发光层之间的电子注入层和电子传输层。

如此，由透明氧化物制成的第一电极形成在TFT阵列上，并且有机化合物层和第二电极顺序堆叠在第一电极上。

基于该结构，有机发光二极管具有如下配置：在该配置中，从第一电极注入的空穴和从第二电极注入的电子分别穿过用于传输的传输层并且在发光层中彼此组合然后转移至较低的能级，由此产生波长与发光层中的能量差相对应的光。

另外，TFT基本上包括开关晶体管和驱动晶体管。

开关晶体管连接至扫描线和数据线，并且根据输入至扫描线的开关电压将输入至数据线的数据电压传送至驱动晶体管。存储电容器连接至开关晶体管和电源线，并且存储与从开关晶体管接收的电压和供应至电源线的电压之间的差相对应的电压。

驱动晶体管连接至电源线和存储电容器，并且向有机发光二极管提供与存储在存储电容器中的电压和阈值电压之间的差的平方成比例的输出电流，并且有机发光二极管通过输出电流发射光。

驱动晶体管包括有源层、栅电极和源电极/漏电极，并且有机发光二极管的第一电极连接至驱动晶体管的漏电极。

例如，驱动晶体管可以包括有源层和第一绝缘层，其中，有源层形成在缓冲层上，第一绝缘层形成在设置有有源层的基板401上。另外，驱动晶体管可以包括：栅电极，栅电极形成在第一绝缘层上；第二绝缘层，第二绝缘层形成在设置有栅电极的基板401上；以及源电极/漏电极，源电极/漏电极形成在第二绝缘层上并且通过第一接触孔电连接至有源层的源极区/漏极区。

可以在设置有驱动晶体管的基板401上形成第三绝缘层。

另外，可以在第三绝缘层上形成滤色器。每个子像素的滤色器可以具有红色、绿色和蓝色中的任何一种颜色。另外，呈现白色的子像素可以没有滤色器。红色、绿色和蓝色的阵列可以是可变的，并且在各个滤色器之间可以设置能够吸收外部光的黑色矩阵。

在底发射型的情况下，滤色器可以设置在第一电极下方。

可以在设置有滤色器的基板401上形成第四绝缘层。

在这种情况下，驱动晶体管的漏电极可以通过形成在第三绝缘层和第四绝缘层中的第二接触孔电连接至第一电极。

另外，可以在第四绝缘层上的各个子像素区之间的边界处形成堤部(bank)。也就是说，堤部可以具有呈矩阵形状的晶格(lattice)结构，并且围绕第一电极的边缘并且使第一电极的一部分露出。

前述有机发光二极管的有机化合物层可以形成在基板401的整个表面上。在这种情况下，可以省略图案化过程，并且因此具有简化整个过程的效果。然而，本发明不限于此，并且也可以在堤部之间的第一电极上形成有机化合物层。

第二电极形成在显示区的有机化合物层上。

可以在设置有第二电极的基板401上的像素部分的基板401的整个表面上形成由诸如聚合物的有机材料制成的盖(capping)层。然而，本发明不限于此，并且可以省去盖层。

再次参照图15，可以在设置有第二电极的基板401的上表面上形成薄膜密封层440，使得薄膜密封层440覆盖面板元件402。包括在面板元件402中的有机发光二极管包括有机材料并且因此容易被外部水分或氧气劣化。因此，为了保护该有机发光二极管，面板元件402应该被密封。薄膜密封层440用于密封具有多个无机膜和多个有机膜交替堆叠的结构的面板元件402。面板元件402用薄膜密封层440而不是密封基板密封，由此赋予有机发光显示装置薄且柔韧。但是，本发明不限于此。

将详细描述薄膜密封层440。例如，在设置有面板元件402的基板401上顺序地形成第一保护膜440a、有机膜440b和第二保护膜440c作为密封器件，以构成薄膜密封层440。如上所述，构成薄膜密封层440的无机膜和有机膜的数目不受限制。

集成电路芯片可以以玻璃上芯片(COG)方式安装在如上所述配置的面板组件的焊盘区中。

用于进行驱动信号的处理的电子元件以膜上芯片(COF)方式安装在柔性电路板中，并且可以安装用于将外部信号传送至柔性电路板的连接器。

柔性电路板可以朝向面板组件的背部折叠，使得柔性电路板面向面板组件的后表面。在这种情况下，可以使用各向异性导电膜来将面板部分的端子部分电连接至柔性电路板的连接部分。

关于具有根据本发明的第四实施方式的这种配置的有机发光显示装置，在底发射型的情况下，基板401的后表面设置有光学元件420以控制视角性能(即，根据视角的亮度性能，换句话说，光的发射方向)。

特别地，根据本发明的第四实施方式的光学元件420通过粘合剂405层压至基板401。然而，本发明不限于此，并且光学元件420可以以片的形式附接至基板401。

与本发明的第一实施方式至第三实施方式基本上类似，根据本发明的第四实施方式的光学元件420的特征在于，在具有折射率n1的树脂中，具有与n1不同的折射率n2的各向异性聚合物沿预定方向设置。

在这种情况下，为了使根据本发明的第四实施方式的光学元件420阻挡上视角和下视角，即，减少光在竖直方向上的扩散，n2可以被设定为大于n1。

在这种情况下，n1应当与n3不同，并且n1应该与n4不同。在这种情况下，假定沿短轴的折射率为n3并且沿长轴的折射率为n4，则n2表示各向异性聚合物的平均折射率，该平均折射率由(n3+n4)/2示出。

可替选地，为了使根据本发明的第四实施方式的光学元件420阻挡上视角和下视角，即减少光在竖直方向上的扩散，并且提供光再循环，n1可以被设定为等于n3并且n4可以被设定为大于n3。也就是说，为了使光再循环，n1应该与n3基本上相等。在此，“基本上相等”指的是在考虑误差范围时的“相等”。

如上所述，本发明提供了一种控制上视角和下视角的光学元件。例如，本发明能够通过将光学元件应用于车辆或显示装置的背光单元而使显示面板对于车辆前玻璃可见的现象最小化，从而提供能够实现最佳的操作条件的视角性能。

另外，可以在不使用任何隔栅图案的情况下进行这样的视角控制，并且这样的视角控制消除了附加增亮膜的必要性，由此有利地降低了制造成本并且防止了诸如对角线斑点的缺陷。

另外，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和改变。因此，本发明旨在覆盖本发明的修改和变型，只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围内。例如，可以以修改的形式来实现在实施方式中具体示出的各个部件。

Claims (15)

1.一种光学元件，包括：

具有折射率n1的树脂；以及

各向异性聚合物，所述各向异性聚合物沿预定方向布置在所述树脂中并且具有大于n1的折射率n2。

2.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述树脂包括三醋酸纤维素TAC、丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚碳酸酯PC或环烯烃聚合物COP。

3.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述各向异性聚合物呈现沿一个方向具有取向性的棒形或圆柱形。

4.根据权利要求1所述的光学元件，其中，n1与所述各向异性聚合物沿短轴的折射率n3不同，以及其中，n1与所述各向异性聚合物沿长轴的折射率n4不同。

5.根据权利要求4所述的光学元件，其中，n2＝(n3+n4)/2，且n2为1.5至1.68。

6.根据权利要求4所述的光学元件，其中，所述各向异性聚合物相对于所述光学元件以35wt％至50wt％的量添加。

7.根据权利要求1所述的光学元件，其中，n1等于所述各向异性聚合物沿短轴的折射率n3，以及其中，所述各向异性聚合物沿长轴的折射率n4大于或等于n3。

8.根据权利要求7所述的光学元件，其中，n1和n3为1.3至1.6。

9.根据权利要求8所述的光学元件，其中，n1和n3为1.5±0.05。

10.根据权利要求8所述的光学元件，其中，n4至少为1.3。

11.根据权利要求10所述的光学元件，其中，n4为1.35至1.65。

12.根据权利要求7所述的光学元件，其中，所述各向异性聚合物相对于所述光学元件以5wt％至20wt％的量添加。

13.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述各向异性聚合物还包括炭黑或黑色染料。

14.一种包括显示面板的显示装置，所述显示装置包括根据权利要求1至13中任一项所述的光学元件以及设置在所述光学元件的一侧处的偏光板。

15.根据权利要求14所述的显示装置，其中，所述各向异性聚合物沿与所述偏光板的光透射轴正交的方向设置。