CN109188592A - 偏光结构及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种偏光结构，包括：相位补偿膜，包括入光面和与入光面相对的出光面；偏光膜，设于相位补偿膜的出光面上；支撑膜，设于偏光膜上，支撑膜具有第一折射率，支撑膜背离偏光膜的一面形成有多个凹槽；抗反射膜，形成有多个与凹槽形状、尺寸相匹配的凸起结构，凸起结构的宽度小于或接近入射光的波长，抗反射膜贴合于支撑膜上，且凸起结构容纳于凹槽内，抗反射膜具有第二折射率，第一折射率大于第二折射率。通过设置不同折射率的支撑膜和抗反射膜且形成凸起结构，可以使垂直入射光偏转，将正视角光能量分配到侧视角，提高侧视角画质。本发明还涉及另一种偏光结构及一种包含上述偏光结构的显示装置。

Description

偏光结构及显示装置
技术领域
本发明涉及显示领域，特别是涉及一种偏光结构及显示装置。
背景技术
随着显示技术的发展，显示装置因具有高画质、省电、机身薄等优点被广泛应用于这种电子产品中，其中，画质的好坏是影响消费者体验的最主要的因素。显示装置一般由背光模组和置于背光模组上的显示面板构成，背光模组为显示面板提供入射光，该入射光通常是集中垂直入射至显示面板，因此在正视方向观看显示屏时，能获取较好的显示画质，但是在侧视方向观看显示屏时，画质较差，色偏比较严重，使得正常显示的视角较小。目前，在VA液晶(Vertical Alignment liquid crystal，垂直排列液晶)显示器中采用将滤光片中的子像素再次划分为多个次像素的手段来改善侧视角的画质，从而扩大显示视角。但是这种方法需要更多的TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)元件来驱动次像素，如此势必为增加面板内部的金属走线，造成可透光的区域变小，影响面板的透光率，影响画质。而若为了保证光亮度，则需提高背光模组的性能，使其产生更高亮度的入射光，如此又会增加背光成本。
发明内容
基于此，有必要针对显示装置显示视角小、侧视画质较差的问题，提供一种偏光结构及显示装置。
一种偏光结构，包括：
相位补偿膜，包括入光面和与所述入光面相对的出光面；
偏光膜，设于所述相位补偿膜的出光面上；
支撑膜，设于所述偏光膜上，所述支撑膜具有第一折射率，所述支撑膜背离所述偏光膜的一面形成有多个凹槽；
抗反射膜，形成有多个与所述凹槽形状、尺寸相匹配的凸起结构，所述凸起结构的宽度小于或接近入射光的波长，所述抗反射膜贴合于所述支撑膜上，且所述凸起结构容纳于所述凹槽内，所述抗反射膜具有第二折射率，所述第一折射率大于所述第二折射率。
由于在显示装置中，大部分光线是垂直入射至显示面板，显示面板包含偏光结构，偏光结构包括偏光膜和叠设于偏光膜上以支撑保护偏光膜的支撑膜以及叠设在支撑膜上的抗反射膜，抗反射膜能够减少炫光和反射，提高视觉体验。若偏光结构中的各层膜表面平整且与垂直入射光相互垂直，大部分入射光垂直入射至偏光结构时仍然垂直射出，大部分光能量集中在正视角，导致显示面板正视角画质较好而侧视角画质较差。而本方案中，在偏光结构的支撑膜上形成有凹槽，同时在支撑膜上叠设一层抗反射膜，抗反射膜形成有多个与凹槽相匹配的凸起结构，抗反射膜与支撑膜紧密贴合无间隙，凸起结构容纳于凹槽内，支撑膜具有第一折射率，抗反射膜具有第二折射率，且第一折射率大于第二折射率，即光垂直入射至显示面板时，穿透支撑膜并入射至抗反射膜的过程，是从光密质进入光疏质的过程。同时，在抗反射膜与支撑膜接触的一面形成有多个凸起结构，各凸起结构的宽度小于或接近入射光的波长，当入射光从光密质进入光疏质时，该凸起结构相当于一光栅，入射至凸起结构处的光线会发生衍射，从而改变光线的传播路径，使垂直入射光发散到侧视角，提高侧视角的画质。
在其中一个实施例中，所述凸起结构的宽度大于或等于300nm，且小于或等于1000nm。
在其中一个实施例中，所述凸起结构为长条形凸起，且所述长条形凸起结构并排设置。
在其中一个实施例中，所述凸起结构呈二维矩阵阵列排列，且所述凸起结构的长度和宽度均小于或接近入射光的波长。
在其中一个实施例中，相邻凸起结构的中心间距小于或等于10μm。
在其中一个实施例中，所述支撑膜包含三醋酸纤维素支撑膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯支撑膜、聚甲基丙烯酸甲酯支撑膜中的任意一种。
在其中一个实施例中，所述凸起结构呈周期排列。
在其中一个实施例中，所述第一折射率与第二折射率的差值范围为0.01～1.5。
一种偏光结构，包括：
相位补偿膜，包括入光面和与所述入光面相对的出光面；
偏光膜，设于所述相位补偿膜的出光面上；
支撑膜，设于所述偏光膜上，所述支撑膜具有第一折射率，所述支撑膜背离所述偏光膜的一面形成有多个凹槽；
抗反射膜，形成有多个与所述凹槽形状、尺寸相匹配的凸起结构，所述凸起结构呈二维矩阵阵列排列，各所述凸起结构的长度和宽度小于或接近入射光的波长，相邻凸起结构的中心间距小于或等于单个像素的开口宽度，所述抗反射膜贴合于所述支撑膜上，且所述凸起结构容纳于所述凹槽内，所述抗反射膜具有第二折射率，所述第一折射率大于所述第二折射率。
上述偏光结构，每个像素区间内均至少包含一个凸起结构，可以使大部分垂直入射至显示面板的光线在二维平面内向侧视角偏转，将正视角能量分配到侧视角，从而提高侧视角的画质。
一种显示装置，包括：
背光模组，用于提供光源；
显示面板，置于所述背光模组一侧，用于显示画面；
所述显示面板包含上述偏光结构。
上述显示装置的显示面板包含有偏光结构，可以使背光模组垂直入射至显示面板的光线向侧视角偏转，将正视角能量分配到侧视角，从而提高侧视角的画质。
附图说明
图1为偏光结构爆炸图；
图2为偏光结构对入射光的衍射示意图；
图3a为一实施例中抗反射膜的立体结构图；
图3b为另一实施例中抗反射膜的立体示意图；
图4为一实施例中偏光结构局部剖视图；
图5为一实施例中偏光结构示意图；
图6为一实施例中显示装置结构示意图；
图7为一实施例中显示面板结构示意图。
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首选实施例。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的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方法或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，偏光结构包括依次叠设的相位补偿膜100、偏光膜200、支撑膜300和抗反射膜400，其中，相位补偿膜100包括入光面100A和出光面100B，入光面为接收入射光的一面，光线从入光面进入相位补偿膜，通过相位补偿膜进行相位补偿后从出光面射出。在显示器中，光线经过处理后会出现相位延迟的现象，相位延迟会严重影响画质，设置相位补偿膜，在光线射出显示面板前进行相位补偿，可避免相位延迟对画质的影响。在一实施例中，相位补偿膜可为A-板或C-板或A-板和C-板的组合。经过相位补偿后的光线经过偏光膜200，偏光膜200对入射光进行偏振处理，只有电场方向与偏光膜的穿透轴平行的光线可穿透偏光膜，即从偏光膜200射出的光线的电场方向与偏光膜的穿透轴平行。在一实施例中，偏光膜为聚乙烯醇膜，聚乙烯醇膜具有高透明、高延展性能并且对光线具有偏振作用。由于偏光膜具有极强的亲水性，需要在偏光膜表面设置支撑膜300以支撑并保护偏光膜的物理特性。在一实施例中，支撑膜可包含三醋酸纤维素(TAC)支撑膜，也可包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)支撑膜，还可包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)支撑膜。在本方案中，支撑膜300背离偏光膜的一面形成有多个凹槽301，同时在支撑膜形成有凹槽的一面覆盖一层抗反射膜400，抗反射膜400上形成有多个与凹槽301形状、尺寸相匹配的凸起结构401，凸起结构401可刚好嵌入凹槽301内，凸起结构401的宽度小于或接近入射光的波长，抗反射膜400贴合于支撑膜300上，且凸起结构401完全容纳于凹槽301内，即支撑膜300与抗反射膜400之间紧密贴合无间隙。支撑膜具有第一折射率n1，抗反射膜具有第二折射率n2，第一折射率n1大于第二折射率n2，当光穿透支撑膜300进入抗反射膜400时，是从光密质进入光疏质的过程。又由于凸起结构的宽度小于或接近入射光的波长，当入射光传播至该凸起结构401处时，由于凸起结构的宽度小于或接近波长，该凸起结构相当于一光栅，光线在该凸起结构处可发生衍射。在一实施例中，抗反射膜可为具有粗糙表面的薄膜，通过对薄膜表面进行细微的凹凸加工，可使薄膜反光表面变为哑光无反射表面，使光的反射率可以下降到1％以下，防止光线发射入眼睛，从而减小炫光和反射，提高显示器的显示效果。在另一实施例中，抗反射膜的表面包含由低折射率和高折射率材料交替形成的膜堆，通过膜堆对光线进行干涉，利用干涉现象减少反射光，其表面反射率可下降至0.5％以下。在显示装置中，由于绝大部分光线是垂直入射至偏光板中，即绝大部分光线垂直于入光面，本方案通过设置不同折射率的支撑膜300和抗反射膜400并在抗反射膜400与支撑膜300的接触面形成凸起结构401，通过凸起结构形成光栅，入射光从支撑膜300垂直入射至抗反射膜400时，会在凸起结构处发生衍射，改变垂直入射光的传播路径，使光线发生偏转，从而使正视角光型能量分配到大视角，提高侧视角的画质。
结合图2所示，凸起结构的宽度为X，X的取值范围可为300nm≤X≤1000nm，当光线垂直穿透支撑膜300进入抗反射膜400时，在凸起结构401处发生衍射，即光线传播路径发生改变，光线偏离原来垂直入射方向，向侧边发散，因此会有更多的光线射入侧边，提高侧视角度的画质。可以理解的，第一折射率n1与第二折射率n2的差异越大，衍射现象越明显，越容易将正视光型能量分配到大视角。在一实施例中，第一折射率n1的取值范围为1.0＜n1＜2.5，第二折射率n2的取值范围为1.0＜n2＜2.5。在一实施例中，若m＝n1-n2，m的取值范围可为0.01＜m＜1.5。
如图3a所示，抗反射膜400上形成有多个凸起结构401，各凸起结构401为长条形凸起，各长条形凸起结构401可并排设置，各长条形凸起的宽度小于或接近入射光的波长。如图3b所示，凸起结构401也可呈二维矩阵阵列排列，各凸起结构的宽度(X方向)和长度(Y方向)均小于或接近入射光的波长。由于在显示装置中，背光模组生成的光线大部分是集中垂直入射至显示面板，若偏光结构中各层膜的表面平整且与垂直入射光相互垂直，垂直入射光穿透偏光板时不会改变其传播方向，即光线垂直入射时仍然垂直射出，造成光线集中在正视角度，使得正视方向的显示画质较好，而侧视角度由于光线较弱，侧视角度的画质较差。在本方案中，由于设有多个凸起结构401，凸起结构401可以使垂直入射光线产生衍射，光线偏离原来垂直入射方向，向侧边发散，因此会有更多的光线射入侧边，提高侧视角度的画质。当凸起结构为长条形凸起且并排排列时，仅在一维方向(X方向)发生衍射，使光线发散到凸起结构的两侧；当凸起结构呈二维矩形阵列排列时，由于凸起结构的长度和宽度均小于或接近入射光的波长，会在二维平面(X方向和Y方向)内发生衍射。在一实施例中，凸起结构呈周期性排列，即由凸起结构构建的衍射光栅呈周期性排列，便于对光波进行调制。在一实施例中，相邻凸起结构的中心间距小于或等于10μm，即小于一般像素的开口宽度，即满足每个像素开口对应有至少一个凸起结构对该像素光线进行偏转。在一些实施例中，凸起结构401为长方体凸起。在另一实施例中，支撑膜上凹槽侧壁的上表面301A包含曲面，如图4所示，光线(图中箭头)通过凸起结构发生衍射，通过曲面发生折射，在发生衍射的同时还具有折射现象，有利于光线的偏转。在其他的实施例中，凸起结构401也可为其他形态的凸起，凸起结构的尺寸能使入射的光线发生衍射即可。
在一实施例中，如图5所示，偏光结构还包含压敏胶层500，压敏胶层贴合于相位补偿膜的入光面，即偏光结构从入光至出光方向依次包括压敏胶层500、相位补偿膜100、偏光膜200、支撑膜300和抗反射膜400。
本发明还涉及一种偏光结构，结合图1和图3b所示，偏光结构包括依次叠设的相位补偿膜100、偏光膜200、支撑膜300和抗反射膜400，其中，相位补偿膜100包括入光面100A和出光面100B，支撑膜300背离偏光膜的一面形成有多个凹槽301，抗反射膜400上形成有多个与凹槽301形状、尺寸相匹配的凸起结构401，凸起结构401可刚好嵌入凹槽301内，凸起结构401的宽度小于或接近入射光的波长，支撑膜具有第一折射率n1，抗反射膜具有第二折射率n2，第一折射率n1大于第二折射率n2，凸起结构401呈二维矩阵阵列排列，凸起结构的长度和宽度小于或接近入射光的波长。当光穿透支撑膜300进入抗反射膜400时，是从光密质进入光疏质的过程。又由于凸起结构的宽度小于或接近入射光的波长，当入射光传播至该凸起结构401处时，由于凸起结构的宽度小于或接近波长，该凸起结构相当于一光栅，光线在该凸起结构处可发生衍射，使入射光线向侧视角偏转。由于凸起结构呈二维矩形阵列排列，入射光可以在二维平面内向侧视角偏转，从而使二维平面内各个侧视角的画质得到改善。相邻凸起结构的中心间距小于或等于单个像素的开口宽度，即满足每个像素开口对应有至少一个凸起结构对该像素光线进行偏转。
本发明还公开一种显示装置，如图6所示，包括背光模组2以及置于背光模组一侧的显示面板1，其中，显示面板1包含上述偏光结构。背光模组2用于提供光源，光源产生入射光，该入射光集中在与垂直方向呈小角度的范围内入射至显示面板1，该小角度θ可小于30°。显示面板1接收到的大部分光为垂直入射光，由于显示面板1包含偏光结构，偏光结构内存在支撑膜和抗反射膜且抗反射膜与支撑膜的接触面形成有凸起结构，在凸起结构处通过衍射可以将垂直入射光进行偏转，从而将正视角能量分配到侧视角，提高侧视角的画质。其中，偏光结构已在上文介绍，此处不再赘述。其中，背光模组20中光源可为侧入式光源，导光板的上下表面均设有长条V型槽，导光板下表面V型槽的侧壁与侧入式光源平行，导光板上表面的V型槽与下表面的V型槽相互垂直。
在一实施例中，显示面板为，如图7所示，显示面板为液晶显示面板，显示面板包括上偏光板10、下偏光板30以及夹设于上偏光板10和下偏光板30之间的液晶层20，液晶层20包括玻璃基板和夹设于玻璃基板之间的液晶分子。入射光经过下偏光板后变为线偏振光，液晶层20可扭转线偏振光的偏振方向，使线偏振光从上偏光板中通过，从而在显示面板上显示画面，其中上偏光板10包含上文介绍的偏光结构。其他实施例中，显示面板也可以为有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)显示面板、量子点发光二极管(Quantum Dot Light Emitting Diodes，QLED)显示面板或者曲面显示面板，以及包含上述偏光结构的其他显示面板。
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)

1.一种偏光结构，其特征在于，包括：
相位补偿膜，包括入光面和与所述入光面相对的出光面；
偏光膜，设于所述相位补偿膜的出光面上；
支撑膜，设于所述偏光膜上，所述支撑膜具有第一折射率，所述支撑膜背离所述偏光膜的一面形成有多个凹槽；
抗反射膜，形成有多个与所述凹槽形状、尺寸相匹配的凸起结构，所述凸起结构的宽度小于或接近入射光的波长，所述抗反射膜贴合于所述支撑膜上，且所述凸起结构容纳于所述凹槽内，所述抗反射膜具有第二折射率，所述第一折射率大于所述第二折射率。
2.如权利要求1所述的偏光结构，其特征在于，所述凸起结构的宽度大于或等于300nm，且小于或等于1000nm。
3.如权利要求1所述的偏光结构，其特征在于，所述凸起结构为长条形凸起，且所述长条形凸起结构并排设置。
4.如权利要求1所述的偏光结构，其特征在于，所述凸起结构呈二维矩阵阵列排列，且所述凸起结构的长度和宽度均小于或接近入射光的波长。
5.如权利要求1所述的偏光结构，其特征在于，相邻凸起结构的中心间距小于或等于10μm。
6.如权利要求1所述的偏光结构，其特征在于，所述支撑膜包括三醋酸纤维素支撑膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯支撑膜、聚甲基丙烯酸甲酯支撑膜中的任意一种。
7.如权利要求1所述的偏光结构，其特征在于，所述凸起结构呈周期排列。
8.如权利要求1所述的偏光结构，其特征在于，所述第一折射率与第二折射率的差值范围为0.01～1.5。
9.一种偏光结构，其特征在于，包括：
相位补偿膜，包括入光面和与所述入光面相对的出光面；
偏光膜，设于所述相位补偿膜的出光面上；
支撑膜，设于所述偏光膜上，所述支撑膜具有第一折射率，所述支撑膜背离所述偏光膜的一面形成有多个凹槽；
抗反射膜，形成有多个与所述凹槽形状、尺寸相匹配的凸起结构，所述凸起结构呈二维矩阵阵列排列，各所述凸起结构的长度和宽度小于或接近入射光的波长，相邻凸起结构的中心间距小于或等于单个像素的开口宽度，所述抗反射膜贴合于所述支撑膜上，且所述凸起结构容纳于所述凹槽内，所述抗反射膜具有第二折射率，所述第一折射率大于所述第二折射率。
10.一种显示装置，包括：
背光模组，用于提供光源；
显示面板，置于所述背光模组一侧，用于显示画面；
其特征在于，所述显示面板包括权利要求1至9任一项所述的偏光结构。
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