CN108427155A - 光学薄膜、包含光学薄膜的偏光板以及液晶显示器 - Google Patents

光学薄膜、包含光学薄膜的偏光板以及液晶显示器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于改善对比度的光学薄膜、包含光学薄膜的偏光板以及包含偏光板的液晶显示器。用于改善对比度的光学薄膜包含保护层和形成于保护层上的对比度改善层。对比度改善层包含第一树脂层和面向第一树脂层的第二树脂层，且第二树脂层包含具有光学图案和在光学图案之间的平坦部的经图案化部分。第二树脂层含有光吸收剂且满足方程式1：<方程式1>(H2‑H1)＜R≤H1(其中H2是所述第二树脂层的最大厚度(单位：微米)，H1是所述光学图案的最大高度(单位：微米)，以及R是所述光吸收剂的平均直径(D50)(单位：微米))。

Description

光学薄膜、包含光学薄膜的偏光板以及液晶显示器
相关申请案的交叉参考
本申请案请求2017年2月14日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请案第10-2017-0020226号的权益，所述专利申请案的全部公开内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种用于改善对比度的光学薄膜、包含光学薄膜的偏光板以及包含偏光板的液晶显示器。更具体地说，本发明涉及用于改善对比度的光学薄膜、包含光学薄膜的偏光板以及包含偏光板的液晶显示器，所述光学薄膜可在改善正面亮度(frontbrightness)、正面对比度(front contrast ratio)以及侧面对比度(side contrastratio)的同时增大视角(viewing angle)，且即使在非驱动状态下也可通过减小最小反射率来改善图像质量和黑色可见度。
背景技术
液晶显示器受操作以在从背光单元接收光之后通过液晶面板发射光。由于来自背光单元的光垂直入射到液晶显示器的屏幕上，所以液晶显示器的屏幕在侧向方向上观看时必然具有比在前向方向上观看时更低的对比度(contrast ratio，CR)。因此，正在开发用于改善侧面对比度的光学薄膜。
一般来说，用于改善对比度的光学薄膜使用光学图案改善对比度。举例来说，对比度可通过具有平坦部和光学图案交替形成的光学薄膜改善。光学图案包含倾斜表面且可通过折射和漫射(diffusing)入射到倾斜表面上的光来改善对比度，且平坦部可通过将光发射到达平坦部来漫射光及维持亮度。然而，尽管侧面对比度可通过此类光学图案改善，但正面对比度通常会降低。因此，需要能够改善侧面对比度且同时使正面对比度的降低最小化的偏光板。
发明内容
本发明的一个方面在于提供能够改善正面亮度、正面对比度以及侧面对比度的用于改善对比度的光学薄膜。
本发明的另一个方面在于提供能够增大侧面视角的用于改善对比度的光学薄膜。
本发明的另一个方面在于提供即使在非驱动状态下也能够通过减小最小反射率来改善图像质量和黑色可见度的用于改善对比度的光学薄膜。
本发明的又一个方面在于提供包含根据本发明的用于改善对比度的光学薄膜的偏光板。
本发明的又一个方面在于提供并不需要抗反射薄膜且因此具有减小的厚度的偏光板。
根据本发明的一个方面，用于改善对比度的光学薄膜包含保护层和形成于保护层上的对比度改善层。对比度改善层包含第一树脂层和面向第一树脂层的第二树脂层，且第二树脂层包含具有光学图案和在光学图案之间的平坦部的经图案化部分。第二树脂层含有光吸收剂且满足方程式1：
<方程式1>
(H2-H1)＜R≤H1
(其中H2是第二树脂层的最大厚度(单位：微米)，H1是光学图案的最大高度(单位：微米)，且
R是光吸收剂的平均直径(D50)(单位：微米))。
根据本发明的一个方面，用于改善对比度的光学薄膜具有从保护层侧所测量的3.90％或更低的最小反射率。
根据本发明的一个方面，光吸收剂存在于光学图案与相邻光学图案之间。
根据本发明的一个方面，光吸收剂在第二树脂层中以0.01重量％到5重量％的量存在。
根据本发明的一个方面，光吸收剂包含在其表面上具有光吸收层的颗粒。
根据本发明的一个方面，颗粒包含(甲基)丙烯酸、硅氧烷以及苯乙烯颗粒中的至少一种。
根据本发明的一个方面，光吸收剂具有20微米或更小的平均直径R(D50)。
根据本发明的一个方面，光学图案具有75°到90°的基准角θ，且经图案化部分满足方程式2：
<方程式2>
1＜P/W≤10
(其中P是经图案化部分的周期(单位：微米)，以及
W是光学图案的最大宽度(单位：微米))。
根据本发明的一个方面，每一光学图案包含形成于其顶部部分处的第一表面和与第一表面连接的一或多个倾斜表面，且每一倾斜表面是平坦表面或弯曲表面。
根据本发明的一个方面，每一光学图案具有0.3到10.0的高宽比。
根据本发明的一个方面，第二树脂层具有比第一树脂层更高的折射率。
根据本发明的一个方面，第二树脂层与第一树脂层之间的折射率差的绝对值在0.05到0.30的范围内。
根据本发明的一个方面，第一树脂层形成为直接地接触第二树脂层，且第二树脂层形成为直接地接触保护层。
根据本发明的一个方面，保护层包含在550纳米的波长下具有8,000纳米或更大的平面内延迟(Re)的保护薄膜。
根据本发明的一个方面，保护薄膜由聚酯树脂形成。
根据本发明的另一个方面，偏光板包含偏光膜和根据本发明的用于改善对比度的光学薄膜。用于改善对比度的光学薄膜形成于偏光膜上。
根据本发明的另一个方面，所述用于改善对比度的光学薄膜形成于所述偏光膜的出光表面上。
根据本发明的另一个方面，所述第一树脂层是自粘性的且直接地形成于所述偏光膜上。
根据本发明的另一方面，液晶显示器包含根据本发明的偏光板。
本发明提供能够改善正面亮度、正面对比度以及侧面对比度的用于改善对比度的光学薄膜。
本发明提供能够增大侧面视角的用于改善对比度的光学薄膜。
本发明提供即使在非驱动状态下也能够通过减小最小反射率来改善图像质量和黑色可见度的用于改善对比度的光学薄膜。
本发明提供包含根据本发明的用于改善对比度的光学薄膜的偏光板。
本发明提供并不需要抗反射薄膜且具有减小的厚度的偏光板。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施例的用于改善对比度的光学薄膜的截面视图。
图2为根据本发明的一个实施例的偏光板的截面视图。
图3为在实例中使用的光吸收剂的TEM图像。
图4为说明根据一实例的正面对比度的改善的示意图。
图5说明根据比较例的光学路径。
附图标号说明
10：光学薄膜；
20：偏光板；
100A：对比度改善层；
110A：第一树脂层；
111：填充图案；
120A：第二树脂层；
120Aa：上表面；
120Ab：下表面；
121：光学图案；
122：平坦部；
123：倾斜表面；
124：第一表面；
130：光吸收剂；
200：保护层；
300：偏光膜；
A：宽度；
H1：最大高度；
H2：最大厚度；
H3：最小厚度；
L：宽度；
P：间距；
R：平均直径；
W：最大宽度；
θ：基准角。
具体实施方式
将参考附图详细地描述本发明的实施例以便向本领域的技术人员提供对本发明的透彻理解。应理解，本发明可以不同方式体现且不限于以下实施例。在附图中，为清楚起见将省略与描述无关的部分。在整个说明书中，相同组件将由相同参考数字表示。
本文中，例如“上”和“下”的空间上相对术语是参考附图定义的。因此，应理解，术语“上表面”可与术语“下表面”互换使用，且当例如层或薄膜的元件被称作放置“在另一元件上”时，其可能直接放置在另一元件上，或可能存在插入元件。另一方面，当元件被称为“直接”放置于另一元件上时，其间不存在插入元件。
本文中，术语“水平方向”和“垂直方向”分别意指液晶显示器的矩形屏幕的纵向方向和横向方向。本文中，“侧面”是指在由(φ，θ)表示的球形坐标系统中在0°到60°范围内的区域，其中参考水平方向，前侧由(0°，0°)表示，左端点由(180°，90°)表示，且右端点由(0°，90°)表示。
本文中，术语“顶部部分”是指雕刻光学图案中的最高部分。
本文中，“高宽比(aspect ratio)”是指光学图案的最大高度比其最大宽度的比率(最大高度/最大宽度)。
本文中，“间距”是指相邻光学图案之间的距离，即，一个光学图案的最大宽度与一个平坦部的宽度的总和。
本文中，“平面内延迟(in-plane retardation，Re)”是在550纳米的波长下测量的值且由方程式A表示：
<方程式A>
Re＝(nx-ny)×d
其中nx和ny分别是在550纳米的波长下对应保护层或基层的慢轴和快轴的折射率，且d是保护层或基层的厚度(单位：纳米)。
本文中所使用，术语“(甲基)丙烯酰基”是指丙烯酰基和/或甲基丙烯酰基。
在下文中，将参考图1描述根据本发明的一个实施例的用于改善对比度的光学薄膜。图1为根据本发明的一个实施例的用于改善对比度的光学薄膜10的截面视图。
参考图1，用于改善对比度的光学薄膜10可以包含对比度改善层100A和保护层200。尽管图1中未显示，但用于改善对比度的光学薄膜10可形成于偏光膜的出光表面上。
对比度改善层
对比度改善层100A包含第一树脂层110A和面向第一树脂层110A的第二树脂层120A。
第二树脂层
第二树脂层120A形成于第一树脂层110A上，具体地说，形成于第一树脂层110A的出光表面上。第二树脂层120A可通过漫射从第一树脂层110A的出光表面入射的光来增加光漫射。
第二树脂层120A包含具有一或多个光学图案121和在光学图案121与相邻光学图案121之间的平坦部122的经图案化部分。光学图案121包含相对于平坦部122而言倾斜的至少一个倾斜表面123。第二树脂层120A包含具有光吸收层(在图1中未显示)的光吸收剂130。第二树脂层120A包含上表面120Aa和下表面120Ab。第二树脂层120A的上表面120Aa接触保护层200。第二树脂层120A的下表面120Ab对应于经图案化部分。
第二树脂层120A满足方程式1：
<方程式1>
(H2-H1)＜R≤H1
(其中H2是第二树脂层的最大厚度(单位：微米)，
H1是光学图案的最大高度(单位：微米)，且
R是光吸收剂的平均直径(D50)(单位：微米))。
根据方程式1，光吸收剂130的平均直径R小于或等于光学图案121的最大高度H。因此，光吸收剂130可存在于相邻光学图案121之间的第二树脂层120A的区域中。由于光吸收剂130存在于相邻光学图案121之间且因此吸收到达平坦部122的光(在侧向方向上从第一树脂层110A入射)，与不包含光吸收剂的对比度改善层相比，可通过利用光学图案121的倾斜表面123防止光的全反射来最小化正面对比度的降低，由此改善正面对比度和正面相对亮度同时增大侧面对比度。以此方式，用于改善对比度的光学薄膜的最小反射率能被减小，由此在光学显示器并未驱动时改善光学显示器的屏幕的黑色可见度和图像质量。因此，用于改善对比度的光学薄膜10在应用于光学显示器时减少对额外抗反射薄膜的使用的需要，由此允许光学显示器的厚度减小。具体地说，用于改善对比度的光学薄膜10可具有如从保护层200侧所测量的3.90％或更低，例如3.88％或更低，更具体地说3.80％或更低的最小反射率。在此范围内，当光学显示器并未驱动时，光学显示器的屏幕的黑色可见度和图像质量可被改善。优选的是，第二树脂层120A满足R＜H1。
根据方程式1，H2-H1(其对应于表达式(第二树脂层的最大厚度-光学图案的最大高度))小于光吸收剂的平均直径R。因此，光吸收剂130并不存在于第一表面124(对应于光学图案的顶部部分)与第二树脂层120A的上表面120Aa之间的第二树脂层120A的区域中。如果光吸收剂存在于上文所阐述的第二树脂层120A的区域中，那么由于从第一树脂层110A到达平坦部122的光的吸收归会因于平坦部与光吸收剂之间的较大距离而无法预期，所以对于改善正面对比度具有不显著影响或几乎无影响，且用于改善对比度的光学薄膜可由于光吸收剂变得不透明。
优选的是，光吸收剂130存在于相邻光学图案121之间的区域中，即，在低于光学图案121的顶部部分的区域中。换句话说，在由图1中的平坦部122和相邻光学图案121的倾斜表面123形成的梯形区域中。当然，光吸收剂130可存在于除第一表面(对应于光学图案121的顶部部分)124与第二树脂层120A的上表面120Aa之间的区域外的第二树脂层120A的区域中。
经图案化部分可满足方程式2，且光学图案121可能具有75°到90°的基准角θ。基准角θ是指形成于光学图案121的倾斜表面123与沿着光学图案121的最大宽度W的线之间的角度。在此范围内，用于改善对比度的光学薄膜10可改善正面方向上的相对亮度，改善正面对比度和侧面对比度两个，减小正面对比度与侧面对比度之间的差异，且改善在相同侧面视角和相同正面视角下的对比度。具体地说，光学图案121可能具有80°到90°的基准角θ，且经图案化部分可能具有1.2到8的P/W值。
<方程式2>
1＜P/W≤10
(其中P是经图案化部分的周期(单位：微米)，且
W是光学图案的最大宽度(单位：微米))。
尽管图1显示光学图案121的两个基准角θ彼此相等的结构，但光学图案121可能具有不同基准角θ，只要基准角θ在如上文所描述的75°到90°范围内。
光学图案121可以是包含形成于其顶部部分处的第一表面124和与第一表面124连接的至少一个倾斜表面123的光学图案。尽管图1显示两个相邻倾斜表面123经由第一表面124彼此连接的梯形光学图案，但本发明不限于此。
第一表面124形成于光学图案的顶部部分处且可通过进一步漫射到达光学显示器中的第二树脂层120A的光来改善视角和亮度。因此，用于改善对比度的光学薄膜可改善光漫射，由此最小化亮度损失。
第一表面124可以是平坦表面以促进形成用于改善对比度的光学薄膜10的过程。替代地，第一表面124可能具有精细粗糙度或为弯曲的表面。在第一表面124是弯曲表面的结构中，光学图案121可通过双凸透镜图案(1enticular lens pattern)实现。图1显示雕刻图案(engraved pattern)，所述雕刻图案包含形成于其顶部部分处的一个平坦表面和平坦倾斜表面，且具有梯形横截面(例如，具有截断三角形横截面的截断棱镜图案，即，截断棱镜形状或切割棱镜形状)。替代地，光学图案可以是第一表面形成于其顶部部分处的雕刻图案，且倾斜表面是弯曲表面(例如，具有截断双凸(切割双凸)透镜图案或截断微透镜(切割微透镜)图案的对比度改善层)。优选的是，光学图案121具有正方形或矩形横截面。替代地，雕刻光学图案121可能具有为N边多边形形状(其中N是3到20的整数)的横截面，例如矩形、正方形等。
第一表面124可能平行于平坦部122、第一树脂层110A的最低表面和第二树脂层120A的最上表面(即，第二树脂层120A的上表面120Aa)中的至少一个。图1显示光学图案121的第一表面124、平坦部122、第一树脂层110A的最低表面以及第二树脂层120A的最上表面彼此平行的结构。
第一表面124的宽度A可以是0.5微米到30微米，具体地说2微米到20微米。在此范围内，第一表面124可应用于光学显示器且可预期改善对比度。
光学图案121可能具有0.1到10.0，具体地说0.1到7.0，更具体地说0.1到5.0或0.1到2.0的高宽比(H1/W)。在此范围内，光学显示器可在侧向方向上呈现改善的对比度和改善的视角。
光学图案121可具有20微米或更低，具体地说15微米或更低，更具体地说10微米或更低的最大高度H1。在此范围内，光学显示器可呈现对比度、视角以及亮度的改善而不遭受莫尔纹现象(Moiré phenomenon)等等。
光学图案121可具有20微米或更低，具体地说15微米或更低，更具体地说10微米或更低的最大宽度W。在此范围内，光学显示器可呈现对比度、视角以及亮度的改善而不遭受莫尔纹现象等等。
图1显示经图案化部分的相邻光学图案121具有相同基准角θ、第一表面124的相同宽度A、相同最大高度H1以及相同最大宽度W的结构。然而，相邻光学图案121可能具有不同最大宽度W、第一表面124的不同宽度A、不同最大高度H1以及不同基准角θ。
在从第一树脂层110A接收光后，平坦部122可将光发射到第二树脂层120A，由此改善正面亮度。
光学图案121的最大宽度W比平坦部122的宽度L的比率(W/L)可以是9或更低，并且具体地说可在0.1到3，更具体地说0.15到2的范围内。在此范围内，用于改善对比度的光学薄膜10可改善正面方向上的相对亮度，减小正面对比度与侧面对比度之间的差异，且改善相同侧面视角和相同正面视角下的对比度。另外，用于改善对比度的光学薄膜10可防止莫尔纹现象。平坦部122的宽度L可以是1微米到300微米，具体地说1微米到50微米。在此范围内，用于改善对比度的光学薄膜10可改善正面亮度。
一个光学图案121的最大宽度W和直接相邻其的平坦部122的宽度L形成一个间距P。
间距P可在1微米到500微米，具体地说1微米到50微米的范围内。在此范围内，光学图案121可改善亮度和对比度而不导致莫尔纹现象。
尽管图1显示经图案化部分的相邻间距P相同的结构，但应理解，间距P可彼此不同或相邻间距P中的至少一个可不同于其它间距P。
第二树脂层120A可具有50微米或更低，例如30微米或更低的最大厚度H2。在此范围内，用于改善对比度的光学薄膜10可最小化侧面对比度的减少。
表达式(第二树脂层120A的最大厚度-光学图案121的最大高度)，即，(H2-H1)(也被称作“壁厚”)的值可以是30微米或更低，例如20微米或更低，或10微米或更低。在此范围内，用于改善对比度的光学薄膜10可最小化侧面对比度的降低。
图1示出光学图案121是雕刻图案的结构。然而，光学图案121可以是压纹图案(embossed pattern)。
尽管图1中未清楚地显示，但图1显示光学图案121是以条纹形状(stripe shape)延伸的结构。替代地，光学图案121可以形成为点形状。术语“点”意味着填充图案和光学图案121的组合是分散的。
第二树脂层120A具有比第一树脂层110A更高的折射率。因此，当光进入第一树脂层110A的入光表面时，对比度改善层100A漫射和发射光，由此改善正面方向上的相对亮度，改善正面对比度和侧面对比度两个，最小化正面对比度的降低尽管增大侧面对比度，减小正面对比度与侧面对比度之间的差异，且改善相同侧面视角和相同正面视角下的对比度。
第二树脂层120A与第一树脂层110A之间的折射率差(第二树脂层120A的折射率-第一树脂层110A的折射率)的绝对值可在0.05到0.30，具体地说0.05到0.20的范围内。在此范围内，用于改善对比度的光学薄膜10可提供漫射偏光的较大效果且同时改善对比度。具体地说，折射率差在0.05到0.15的范围内的对比度改善层100A在光学显示器中可具有极好的漫射偏光效果且因此即使在相同视角下也会改善亮度。
第二树脂层120A可能具有1.50或更高，具体地说1.50到1.70的折射率。在此范围内，用于改善对比度的光学薄膜10可对光漫射具有极好效果。第二树脂层120A可以由紫外线(UV)可固化或热可固化组合物形成，所述组合物包含(甲基)丙烯酸、聚碳酸酯、硅酮以及环氧树脂中的至少一种，但不限于此。
光吸收剂
光吸收剂130吸收到达平坦部122的光(在侧向方向上从第一树脂层110A入射)，且因此防止光被光学图案121的倾斜表面123全反射，由此减小最小反射率且改善正面对比度。一般来说，尽管用于改善对比度的光学薄膜包含光吸收剂且因此可改善对比度，但当用于改善对比度的光学薄膜包含光吸收剂时，可能存在因颗粒的后向散射(backscattering)所致的亮度的明显劣化和白色增强的问题。一般来说，用于减小最小反射率的抗反射薄膜包含以所陈述顺序形成的基层、高折射率层以及低折射率层，且减小在低折射率层上测量的最小反射率。而根据本发明的用于改善对比度的光学薄膜10可减小高折射率层的最小反射率，尽管其包含以所陈述顺序堆叠的低折射率层和高折射率层。
如上文所描述，光吸收剂130不能存在于第一表面124(对应于光学图案121的顶部部分)与第二树脂层120A的上表面120Aa之间的第二树脂层120A的区域中，且可能存在于相邻光学图案121之间的第二树脂层120A的区域中。以此方式，用于改善对比度的光学薄膜10可同步改善正面相对亮度、正面对比度以及侧面对比度。优选的是，光吸收剂130存在于由图1中的平坦部122和相邻光学图案121的倾斜表面123形成的梯形区域中。尽管图1中未显示，但光吸收剂130可存在于除第一表面(对应于光学图案121的顶部部分)124与第二树脂层120A的上表面120Aa之间的区域外的第二树脂层120A的区域中。
光吸收剂130可能具有20微米或更低，具体地说10微米或更低，或6微米或更低的平均直径R(D50)。在此范围内，当存在于光学图案121之间时，光吸收剂130可经预期吸收光，且对侧面对比度可无影响。“平均直径(D50)”可以通过本领域的技术人员已知的常用方法测量。
光吸收剂130的平均直径R(D50)可小于经图案化部分的平坦部122的最大宽度L。
光吸收剂130在第二树脂层120A中以0.01重量％(wt％)到5.0重量％，较佳地0.01重量％到4.0重量％，或0.01重量％到3.0重量％的量存在。在此范围内，光吸收剂130可通过吸收光改善正面对比度，且可防止因其过量使用所致的亮度劣化。
光吸收剂130可以包含在其表面上具有光吸收层的颗粒，例如在其表面上具有光吸收层的光漫射器(light diffuser)。优选的是，光吸收层形成于每一颗粒的整个表面上。光吸收层具有如上文所描述的吸收光的效果。光吸收层可能具有1.0微米或更低，具体地说0.01微米到0.5微米的厚度。在此范围内，光吸收层可具有吸收光的效果。光吸收层可以包含本领域的技术人员已知的常用光吸收材料，例如碳黑，但不限于此。光吸收层可以仅包含光吸收材料，或可以包含光吸收材料和树脂。树脂可经选择以免影响第二树脂层120A的效果且呈现与光吸收材料良好的相容性。决定光吸收剂130的形状的光漫射器可能具有球面、半球面或非晶形状，且是本领域的技术人员已知的常用光漫射器。举例来说，光漫射器可以包含有机光漫射器和无机光漫射器中的至少一种。这些光漫射器可以单独或以其组合形式使用。有机光漫射器可以包含(甲基)丙烯酸、硅氧烷以及苯乙烯颗粒中的至少一种。无机光漫射器可以包含碳酸钙、硫酸钡、二氧化钛、氢氧化铝、硅石、玻璃、滑石、云母、白碳、氧化镁以及氧化锌中的至少一种。
第一树脂层
第一树脂层110A可在其下表面从光学显示器接收到光之后取决于光入射位置在各种方向上折射和发射光，由此漫射光。第一树脂层110A与第二树脂层120A直接接触形成。
第一树脂层110A可以包含至少部分地填充光学图案121的填充图案111。当元件被称作“至少部分地填充”光学图案121时，所述元件可完全地填充光学图案121，或部分地填充光学图案121。当填充图案111部分地填充光学图案121时，光学图案121的剩余空间可以用空气或具有某一折射率的树脂填充。具体地说，树脂可能具有折射率，所述折射率小于或等于第一树脂层110A的折射率且大于或等于第二树脂层120A的折射率。
第一树脂层110A可以是包含填充图案111的层。第一树脂层110A可具有小于1.52，具体地说1.35或更高且小于1.50的折射率。在此范围内，用于改善对比度的光学薄膜10可具有较大的光漫射效果，可轻易地被形成，且可具有较大的漫射偏光和改善对比度的效果。第一树脂层110A可以由包含透明树脂的UV可固化或热可固化组合物形成。具体地说，透明树脂可以包含(甲基)丙烯酸、聚碳酸酯、硅酮以及环氧树脂中的至少一种，但不限于此。透明树脂在固化之后可具有90％或更大的透光率。
第一树脂层110A可能具有1微米或更大，例如5微米到20微米的最小厚度H3。在此范围内，第一树脂层110A可使用在用于改善对比度的光学薄膜10中。具体地说，当第一树脂层110A是自粘性的且因此直接地附贴到偏光膜时，第一树脂层110A能使得用于改善对比度的光学薄膜10良好地附贴到偏光膜。
图1显示第二树脂层120A具有比第一树脂层110A更高的折射率的结构。然而，第二树脂层120A可能具有比第一树脂层110A更低的折射率。在此，第二树脂层120A可能具有小于1.52，具体地说1.35或更大且小于1.50的折射率，且第一树脂层110A可能具有1.50或更大，具体地说1.50到1.70，或1.50到1.60的折射率。在此范围内，用于改善对比度的光学薄膜10可具有极好的光漫射效果。在此范围内，用于改善对比度的光学薄膜10可改善侧面对比度。
对比度改善层100A可具有10微米到100微米，具体地说10微米到60微米，更具体地说10微米到45微米的厚度。在此范围内，对比度改善层100A可用于光学显示器。
对比度改善层100A可以堆叠在保护层200上。
在一个实施例中，第二树脂层120A可以是不具有附着力的非粘性层。在此情况下，一或多个粘合层、接合层，或粘性接合层可以形成于第二树脂层120A与保护层200之间。在另一实施例中，第二树脂层120A可以是自粘性的。在此情况下，第二树脂层120A可以直接形成于保护层200上。当第二树脂层120A是自粘性的时，第二树脂层120A可以由丙烯酸、环氧树脂以及聚氨酯树脂(urethane resin)中的至少一种形成，且使得用于改善对比度的光学薄膜10的厚度降低。
保护层
保护层200可以形成于对比度改善层100A上，支撑对比度改善层100A，且发射从对比度改善层100A发射的光。
保护层200可以包含光学透明的保护薄膜和保护涂层中的至少一种。
当保护层200属于保护薄膜类型时，保护层可以包含由光学透明树脂形成的保护薄膜。可以通过熔融(melting)和挤压(extrusion)树脂形成保护薄膜。树脂可以视需要进一步进行拉伸。光学透明树脂可以包含选自包含三乙酰纤维素的纤维素酯、包含非晶环烯烃聚合物(amorphous cyclic olefin polymer，COP)的环状聚烯烃、聚碳酸酯、包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)的聚酯、聚醚砜、聚砜、聚酰胺、聚酰亚胺、非环状聚烯烃、包含聚(甲基丙烯酸甲酯)的聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚氯乙烯以及聚偏二氯乙烯树脂的至少一种树脂。
保护薄膜可以是未拉伸薄膜、通过用某一方法伸展树脂获得的且具有某一范围的延迟(retardation)的延迟薄膜，或各向同性(isotropic)光学薄膜。在一个实施例中，保护薄膜可能具有8,000纳米或更大，具体地说10,000纳米或更大，更具体地说大于10,000纳米，又更具体地说10,100纳米到15,000纳米的Re。在此范围内，当进一步漫射被对比度改善层100A漫射的光时，保护薄膜可防止彩虹斑(rainbow spot)的产生。在另一实施例中，保护薄膜可以是具有60纳米或更小，具体地说0纳米到60纳米，更具体地说40纳米到60纳米的Re的光学各向同性薄膜。在此范围内，保护薄膜可以通过补偿视角提供良好图像质量。本文中，术语“各向同性光学薄膜”意指具有大体上相同的nx、ny以及nZ的薄膜，且“大体上相同”不仅包含nx、ny以及nz完全相同的情况，而且还包含nx、ny与nz之间存在可接受误差容限的情况。
尽管图1中未显示，但保护薄膜可以包含基膜和形成于基膜的至少一个表面上的底涂层(primer layer)。底涂层的折射率比基膜的折射率的比率(底涂层的折射率/基底膜的折射率)可以是1.0或更小，并且具体地说可在0.6到1.0，更具体地说0.69到0.95，又更具体地说0.7到0.9，又更具体地说0.72到0.88范围内。在此范围内，第一基础层可具有改善的透射率。基膜可具有1.3到1.7，具体地说1.4到1.6的折射率。在此范围内，基膜可用作第一基层，使针对底涂层的折射率容易控制，且改善第一基层的透射率。基膜可以包含由如上文所述的树脂形成的薄膜。底涂层可具有1.0到1.6，具体地说1.1到1.6，更具体地说1.1到1.5的折射率。在此范围内，与基膜相比，底涂层具有适当的折射率，由此改善基层的透射率。底涂层可具有1纳米到200纳米，具体地说60纳米到200纳米的厚度。在此范围内，底涂层可用于光学薄膜，且与基膜相比，所述底涂层具有适当的折射率，因此改善基层的透射率而不脆化(embrittlement)。底涂层可以是不含聚氨酯基团的非聚氨酯底涂层。具体地说，底涂层可以由底涂层组合物形成，所述底涂层组合物包含树脂或单体，例如聚酯、丙烯酰基等。底涂层可通过控制这些单体之间的混合比(例如，莫耳比)而具有如上文所述的折射率。底涂层组合物可进一步包含例如UV吸收剂、抗静电剂、消泡剂、表面活性剂等添加剂中的至少一种。
当保护层200属于保护涂层类型时，保护层在与第二树脂层120A的粘合性、透明度、机械强度、热稳定性、水气阻挡以及耐久性方面可以提供极好性质。在一个实施例中，保护涂层可以由包含光化辐射可固化化合物(actinic radiation-curable compound)和聚合起始剂(polymerization initiator)的光化辐射可固化树脂组合物形成。
光化辐射可固化化合物可以包含阳离子可聚合固化化合物、自由基可聚合固化化合物、聚氨酯树脂以及硅酮树脂中的至少一种。阳离子可聚合固化化合物可以是每分子具有至少一个环氧基的环氧化合物或每分子具有至少一个恶丁环的恶丁环化合物(oxetanecompound)。自由基可聚合固化化合物可以是每分子具有至少一个(甲基)丙烯酰氧基的(甲基)丙烯酸化合物。
环氧化合物可以包含氢化环氧化合物、链型脂族环氧化合物、环状脂族环氧化合物以及芳香族环氧化合物中的至少一种。
自由基可聚合固化化合物可以实现具有极好硬度和机械强度以及高耐久性的保护涂层。自由基可聚合固化化合物的实例可以包含每分子具有至少一个(甲基)丙烯酰氧基的(甲基)丙烯酸酯单体和通过使至少两个含官能基化合物反应获得且每分子具有至少两个(甲基)丙烯酰氧基的(甲基)丙烯酸酯寡聚物。(甲基)丙烯酸酯单体的实例可以包含每分子具有一个(甲基)丙烯酰氧基的单官能(甲基)丙烯酸酯单体、每分子具有两个(甲基)丙烯酰氧基的双官能(甲基)丙烯酸酯单体，以及每分子具有三个或更多个(甲基)丙烯酰氧基的多官能(甲基)丙烯酸酯单体。(甲基)丙烯酸酯寡聚物的实例可以包含聚氨酯(甲基)丙烯酸酯寡聚物、聚酯(甲基)丙烯酸酯寡聚物以及环氧基(甲基)丙烯酸酯寡聚物。
聚合起始剂可固化光化辐射可固化化合物。聚合引发剂可以包含光阳离子起始剂(photocationic initiator)和光增感剂(photosensitizer)中的至少一种。光阳离子起始剂可以包含本领域中已知的任何典型光阳离子起始剂。具体地说，光学阳离子起始剂可以包含含有阳离子和阴离子的鎓盐。具体地说，阳离子可以包含二芳基碘鎓(diaryliodonium)，例如二苯基碘鎓、4-甲氧基二苯基碘鎓、双(4-甲基苯基)碘鎓、双(4-叔丁基苯基)碘鎓、双(十二烷基苯基)碘鎓以及(4-甲基苯基)[(4-(2-甲基丙基)苯基)]碘鎓；三芳基锍鎓(triarylsulfoniums)，例如三苯基硫鎓以及二苯基-4-硫代苯氧基苯基硫鎓(diphenyl-4-thiophenoxyphenylsulfonium)；以及双[4-(二苯基硫)苯基]硫化物(bis[4-(diphenylsulfonio)phenyl]sulfide)。具体地说，阴离子的实例可以包含六氟磷酸根(PF6 -)、四氟硼酸根(BF4 -)、六氟锑酸根(SbF6 -)、六氟砷酸根(AsF6 -)、六氯锑酸根(SbCl6 -)。光增感剂可以是本领域中已知的任何典型光增感剂。具体地说，光增感剂可以包含选自噻吨酮、磷、三嗪、苯乙酮、苯甲酮、安息香以及肟光增感剂的至少一种。
光化辐射可固化树脂组合物可进一步包含常用添加剂，例如硅酮流平剂(silicone leveling agents)、UV吸收剂、抗静电剂(antistatic agent)等等。
保护层200可具有5微米到200微米，具体地说30微米到120微米的厚度。另外，保护薄膜类型的保护层200可具有30微米到100微米的厚度，且保护涂层类型的保护层200可具有5微米到50微米的厚度。在此范围内，保护层200可用于发光显示器中。
表面处理层，例如底涂层、硬涂(hard coating)层、抗指纹层、抗反射层、抗眩光(anti-glare)层、低反射层以及超低反射层，可进一步形成于保护层200的至少一个表面上。底涂层可改善偏光片和保护层200之间的粘合性。硬涂层、抗指纹层、抗反射层等可向保护层200、偏光膜等提供额外功能。
用于改善对比度的光学薄膜10可具有30微米到200微米，例如40微米到150微米的厚度。在此范围内，用于改善对比度的光学薄膜10可确保加工性(processability)且呈现改善的表面硬度。
用于改善对比度的光学薄膜10可以通过本领域的技术人员已知的常用方法制造。举例来说，用于第二树脂层120A的树脂(其包含光吸收剂130)可涂布到保护层200上，进行形成光学图案121和平坦部122的应用，且随后固化，由此形成第二树脂层120A。接下来，当填充光学图案121时，用于第一树脂层110A的树脂可以涂布到第二树脂层120A上，且随后固化，由此形成用于改善对比度的光学薄膜10。然而，本发明不限于此。
根据本发明，偏光板可以包含根据本发明的用于改善对比度的光学薄膜10。将参考图2描述根据本发明的一个实施例的偏光板。图2为根据本发明的一个实施例的偏光板20的截面视图。
参考图2，偏光板20可以包含偏光膜300和用于改善对比度的光学薄膜10。
偏光膜
偏光膜300可偏振且透射从液晶面板入射的光。偏光膜300形成于对比度改善层100A的入光表面上。
偏光膜300可以包含偏光片。具体地说，偏光片可以包含通过单轴地(uniaxially)拉伸聚乙烯醇薄膜获得的聚乙烯醇偏光片或通过使聚乙烯醇薄膜脱水获得的多烯类(polyene)偏光片。偏光片可具有5微米到40微米的厚度。在此范围内，偏光膜300可用于光学显示器中。
偏光膜300可以包含偏光片和形成于偏光片的至少一个表面上的保护层。保护层保护偏光片，由此改善偏光板的可靠度和机械强度。对保护层的描述大体上等同于对包含于用于改善对比度的光学薄膜10中的保护层200的描述。优选的是，保护层是聚酯保护薄膜(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜)，所述聚酯保护薄膜具有8,000纳米或更大，具体地说10,000纳米或更大，更具体地说大于10,000纳米，又更具体地说10,100纳米到15,000纳米的Re。
对比度改善层100A可形成于偏光膜300上。
在一个实施例中，第一树脂层110A可以是不具有附着力的非粘附性层。在此情况下，一或多个粘合层、接合层，或粘性接合层可以形成于第一树脂层110A与偏光膜300之间。在另一实施例中，第一树脂层110A可以是自粘性的。在此情况下，第一树脂层110A可以直接地形成于偏光膜300上。当第一树脂层110A是自粘性的时，第一树脂层110A可以由丙烯酸、环氧树脂以及聚氨酯树脂中的至少一种形成。
尽管图2中未显示，但粘合层可以形成于偏光膜300的下表面上且因此将偏光板接合到液晶面板。
尽管图2中未显示，但一或多个保护层、抗反射薄膜等等可以进一步经由粘合层堆叠在保护层200的出光表面上。
根据本发明，液晶显示器可以包含根据本发明的偏光板。在一个实施例中，液晶显示器可以包含相对于液晶面板而言在观看者侧的偏光板。本文中，术语“在观看者侧的偏光板”是指放置在液晶面板的屏幕侧上的偏光板，即，在液晶面板与光源相对的一侧上的偏光板。
在一个实施例中，液晶显示器可以包含以所陈述顺序堆叠的背光单元、第一偏光板、液晶面板以及第二偏光板，其中第二偏光板可以包含根据本发明的偏光板。液晶面板可以采用垂直配向(vertical alignment，VA)模式、共面切换(in-plane switching，IPS)模式、图案化垂直配向(patterned vertical alignment，PVA)模式或超图案化垂直配向(super-patterned vertical alignment，S-PVA)模式，但不限于此。
在另一实施例中，液晶显示器可以包含在光源侧的偏光板。本文中，术语“在光源侧的偏光板”是指相对于液晶面板而言设置在光源侧的偏光板。
在另一实施例中，相对于液晶面板而言在观看者侧的偏光板和在光源侧的偏光板两个可以包含根据本发明的偏光板。
接下来，将参考一些实例更详细地描述本发明。然而，应注意，提供这些实例仅为了说明，并且不应以任何方式理解为限制本发明。
实例1
将包含光吸收剂的UV固化树脂(SSC-5760，SHIN-A T&C有限公司)涂布到用于保护层的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜(厚度：80微米，在550纳米的波长下Re＝14,000纳米，东洋纺(Toyobo)有限公司)的一个表面上。接着，将具有经图案化部分(其包含在两侧具有相同基准角的光学图案和形成于光学图案之间的平坦部)的薄膜涂布于涂层上以形成雕刻图案和平坦部，随后固化，由此形成包含经图案化部分(在两侧具有如表1中所列出的相同基准角的雕刻图案(具有如图1中所显示的梯形形状)和平坦部)的第二树脂层(折射率：1.60)。
在此，光吸收剂是其中含碳黑光吸收层经涂布到丙烯酸光漫射器的表面上的光吸收剂(xx-2740，积水(Sekisui)有限公司)。光吸收剂具有6微米的平均直径R(D50)。光吸收剂存在于由图1中的平坦部和相邻光学图案的倾斜表面形成的梯形区域中。光吸收剂在第二树脂层中以0.5重量％的量存在。图3是实例1中所使用的光吸收剂的横截面的TEM图像。
当完全地填充雕刻图案时，将UV固化树脂(SSC-4560，SHIN-A T&C有限公司)涂布到第二树脂层上，随后固化UV固化树脂，由此形成具有完全地填充雕刻图案的填充图案的第一树脂层(折射率：1.48)的用于改善对比度的光学薄膜。第一树脂层是自粘性的。
实例2到实例4
用于改善对比度的光学薄膜以与实例1相同的方式形成，不同之处在于光吸收剂的量如表2中所列出的加以修改。
比较例1
用于改善对比度的光学薄膜以与实例1相同的方式形成，不同之处在于第二树脂层并不包含光吸收剂。
比较例2
用于改善对比度的光学薄膜以与实例1相同的方式形成，不同之处在于表1中的第二树脂层的厚度H2修改成15微米，且以如表2中所列出的量添加光吸收剂。在用于改善对比度的光学薄膜中，光吸收剂还存在于光学图案的第一表面与PET薄膜之间的区域中。
比较例3
用于改善对比度的光学薄膜以与实例1相同的方式形成，不同之处在于以如表2中所列出的量添加光漫射器(Tospearl 145，迈图(Momentive)有限公司，硅酮光漫射器，颗粒直径：4微米)而不是光吸收剂。
表1
将实例和比较例的用于改善对比度的光学薄膜及使用用于改善对比度的光学薄膜制造的偏光板评估为如表2中所列出的性质。结果在表2中示出。
偏光板的制备
通过以下方式制备偏光器：在60℃下将聚乙烯醇薄膜拉伸成其初始长度的3倍，并且将碘吸附到拉伸后的薄膜上，随后在40℃下在硼酸水溶液中将薄膜拉伸成拉伸后的薄膜长度的2.5倍。
将实例和比较例的每一用于改善对比度的光学薄膜的第一树脂层接合到偏光片的一个表面，由此制造偏光板。
参考例1
偏光板以与实例1相同的方式制备，不同之处在于未形成对比度改善层。保护层堆叠在偏光片的一个表面上，由此制造偏光板。
正面亮度、正面对比度、侧面对比度以及视角
如下制造和评估用于液晶显示器的模块。
制备实例1：制造第一偏光板
通过以下方式制备第一偏光片：在60℃下将聚乙烯醇薄膜拉伸成其初始长度的3倍，并且将碘吸附到拉伸后的薄膜上，随后在40℃下在硼酸水溶液中将薄膜拉伸成拉伸后的薄膜长度的2.5倍。作为基层，使用用于偏光板的接合剂(Z-200，Nippon Goshei有限公司)将三乙酰纤维素薄膜(厚度：80微米)接合到第一偏光片的两个表面，由此制造第一偏光板。
制备实例2：制造用于液晶显示器的模块
制备实例1的第一偏光板、液晶面板(PVA模式)，以及在实例和比较例中制备的每一偏光板以所陈述顺序组装，由此制造用于液晶显示器的模块。在实例和比较例中制造的每一偏光板被用作可视侧偏光板。
组装LED灯源、光导板以及用于液晶显示器的模块，由此制造包含单侧边缘类型LED灯源的液晶显示器(其具有与三星(Samsung)LED TV(UN32H5500)相同的配置，除了使用实例和比较例的每一用于液晶显示器的模块以外)。
通过使用EZCONTRAST X88RC(EZXL-176R-F422A4，ELDIM有限公司)在球形坐标系统中的坐标(0°，0°)和坐标(0°，60°)中的每一个下以白模式和黑模式中的每一个测量亮度。如下计算正面对比度：在球形坐标系统中的坐标(0°，0°)下的白模式的亮度比黑模式的亮度的比率。如下计算侧面对比度：在球形坐标系统中的坐标(0°，60°)下的白模式的亮度比黑模式的亮度的比率。
观看角度分别被视为1/2视角和1/3视角，在其中对应于正面亮度的1/2和1/3的亮度值在白模式中得以测量。
最小反射率
通过使用反射率测量装置在反射模式中在320纳米到800纳米的波长下测量样品的反射率，所述样品通过将黑色丙烯酰基薄板(CLAREX，Nitto Jushi Kogyo有限公司)层压到实例和比较例的每一用于改善对比度的光学薄膜的第一树脂层而制备，且所测量的反射率值的最小值被视为最小反射率。
表2
如表2中所示，实例的用于改善对比度的光学薄膜和包含用于改善对比度的所述光学薄膜的偏光板可同步改善正面亮度、正面对比度及侧面对比度，且可增大侧面视角。另外，根据本发明的用于改善对比度的光学薄膜和偏光板可减小最小反射率，由此即使在模块的非驱动状态下也会改善图像质量和黑色可见度。
另一方面，不包含光吸收剂的比较例1的样品显现低正面对比度，且归因于其高最小反射率，其未呈现改善的黑色可见度。
比较例2的样品(光吸收剂也存在于光学图案的第一表面与PET薄膜之间的区域中)显现降低的正面对比度和正面亮度。
尽管有增大的视角，包含光漫射器的比较例3的样品并不包含光吸收剂且因此具有低正面对比度和提高的反射率的问题。
参考图4，当光吸收剂130存在于光学图案121之间的高折射率树脂层的区域中时，相对于平坦部122而言在侧向方向上入射的光被光吸收剂130吸收，因此防止被光学图案121的倾斜表面123全反射，由此改善正面对比度且减小最小反射率。
参考图5，当高折射率树脂层并不包含光吸收剂时，归因于在黑模式下被光学图案的倾斜表面全反射，正面方向上的相对亮度随着黑模式下的亮度提高而降低。
应理解，本领域的技术人员可以在不脱离本发明的精神和权利要求范围情况下进行各种修改、变化、更改以及等效实施例。

Claims (19)

1.一种用于改善对比度的光学薄膜，其特征在于，包含保护层以及形成于所述保护层上的对比度改善层，
所述对比度改善层包含第一树脂层和面向所述第一树脂层的第二树脂层，以及
所述第二树脂层包含具有光学图案和在所述光学图案之间的平坦部的经图案化部分，所述第二树脂层含有光吸收剂，且满足方程式1：
<方程式1>
(H2-H1)＜R≤H1，
其中H2是所述第二树脂层的最大厚度，其单位为微米，
H1是所述光学图案的最大高度，其单位为微米，以及
R是所述光吸收剂的D50平均直径，其单位为微米。
2.根据权利要求1所述的用于改善对比度的光学薄膜，其特征在于，所述用于改善对比度的光学薄膜具有从保护层侧所测量的3.90％或更低的最小反射率。
3.根据权利要求1所述的用于改善对比度的光学薄膜，其特征在于，所述光吸收剂存在于光学图案与相邻光学图案之间。
4.根据权利要求1所述的用于改善对比度的光学薄膜，其特征在于，所述光吸收剂在所述第二树脂层中以0.01重量％到5重量％的量存在。
5.根据权利要求1所述的用于改善对比度的光学薄膜，其特征在于，所述光吸收剂包含在其表面上具有光吸收层的颗粒。
6.根据权利要求5所述的用于改善对比度的光学薄膜，其特征在于，所述颗粒包含(甲基)丙烯酸、硅氧烷以及苯乙烯颗粒中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的用于改善对比度的光学薄膜，其特征在于，所述光吸收剂具有20微米或更小的D50平均直径R。
8.根据权利要求1所述的用于改善对比度的光学薄膜，其特征在于，所述光学图案具有75°到90°的基准角θ，且所述经图案化部分满足方程式2：
<方程式2>
1＜P/W≤10，
其中P是所述经图案化部分的周期，其单位为微米，以及
W是所述光学图案的最大宽度，其单位为微米。
9.根据权利要求1所述的用于改善对比度的光学薄膜，其特征在于，每一所述光学图案包含形成于其顶部部分处的第一表面和与所述第一表面连接的一或多个倾斜表面，且每一所述倾斜表面是平坦表面或弯曲表面。
10.根据权利要求1所述的用于改善对比度的光学薄膜，其特征在于，每一所述光学图案具有0.3到10.0的高宽比。
11.根据权利要求1所述的用于改善对比度的光学薄膜，其特征在于，所述第二树脂层具有比所述第一树脂层更高的折射率。
12.根据权利要求1所述的用于改善对比度的光学薄膜，其特征在于，所述第二树脂层与所述第一树脂层之间的折射率差的绝对值在0.05到0.30的范围内。
13.根据权利要求1所述的用于改善对比度的光学薄膜，其特征在于，所述第一树脂层形成为直接地接触所述第二树脂层，且所述第二树脂层形成为直接地接触所述保护层。
14.根据权利要求1所述的用于改善对比度的光学薄膜，其特征在于，所述保护层包含在550纳米的波长下具有8,000纳米或更大的平面内延迟Re的保护薄膜。
15.根据权利要求14所述的用于改善对比度的光学薄膜，其特征在于，所述保护薄膜由聚酯树脂形成。
16.一种偏光板，其特征在于，包含：
偏光膜；以及
根据权利要求1到15中任一项所述的用于改善对比度的光学薄膜，所述用于改善对比度的光学薄膜形成于所述偏光膜的一个表面上。
17.根据权利要求16所述的偏光板，其特征在于，所述用于改善对比度的光学薄膜形成于所述偏光膜的出光表面上。
18.根据权利要求16所述的偏光板，其特征在于，所述第一树脂层是自粘性的且直接地形成于所述偏光膜上。
19.一种液晶显示器，其特征在于，包含根据权利要求16所述的偏光板。
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