CN116953838A - 偏光板和包括该偏光板的光学显示设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种偏光板和包括该偏光板的光学显示设备。该偏光板包括:偏光片;以及图案化部分,该图案化部分包括堆叠在偏光片的至少一个表面上并具有不同折射率的第一树脂层和第二树脂层,其中第一树脂层为图案化层,该图案化层包括:在与第二树脂层的界面处以预定间隔形成的多个第一光学图案;以及在每对相邻的第一光学图案之间形成的一个或多个第二光学图案,并且第一光学图案和第二光学图案满足本文阐述的关系式1至3。
Description
相关申请的引证
本申请要求在韩国知识产权局于2022年4月26日提交的韩国专利申请第10-2022-0051352号的权益,其全部公开内容通过引用并入本申请。
技术领域
本发明涉及偏光板和包括该偏光板的光学显示设备。
背景技术
通过允许从背光单元发射的光传播通过液晶面板来操作液晶显示器。因此,当从其屏幕的正面观看时,液晶显示器表现出良好的对比度(CR)。然而,当从屏幕的侧面观看时,与从屏幕的正面观看时相比,液晶显示器表现出较差的对比度。因此,为了改善对比度和视场角,正在考虑使用具有预定形状的图案化膜的方法。
液晶显示器可在操作状态(运行状态)和非操作状态之间切换。当液晶显示器处于操作状态时,为了在液晶显示器的屏幕上显示高质量图像,对比度和视场角的改善是关键的。另一方面,当液晶显示器处于非操作状态时,由外部光引起的反射虹的减少是关键的。当荧光或三波长光从距液晶显示器短距离或长距离投射到处于非操作状态的液晶显示器的屏幕上时,如图6和图7所示的反射虹出现在液晶显示器的屏幕上,导致屏幕外观不佳。如图6和图7所示,当外部光入射到液晶显示器的屏幕上时,液晶显示器的屏幕会由于外部光从黑色屏幕散射而表现出较差的外观。
因此,需要一种解决方案来克服与液晶显示器的非操作状态和操作状态两者有关的上述问题。通常,已经考虑了向观众侧偏光板添加防反射膜或低反射率膜的方法。然而,添加这种单独的功能膜导致偏光板的厚度增加,同时需要额外的相关工艺。
本发明的背景技术公开在韩国专利公开第10-2018-0047569号中。
发明内容
本发明的一个方面是提供一种偏光板,当包括该偏光板的光学显示设备处于操作状态时,该偏光板可以改善正面和侧面的对比度和视场角。
本发明的另一方面是提供一种偏光板,当包括该偏光板的光学显示设备处于非操作状态时,该偏光板可以减少反射虹。
本发明的一个方面涉及偏光板。
偏光板包括:偏光片;以及图案化部分,图案化部分包括堆叠在偏光片的至少一个表面上的第一树脂层和第二树脂层,第一树脂层具有与第二树脂层不同的折射率,其中第一树脂层是图案化层,图案化层包括:在与第二树脂层的界面处以预定间隔形成的多个第一光学图案;以及在每对相邻的第一光学图案之间形成的一个或多个第二光学图案,该第一光学图案具有两个相对的侧表面,这些侧表面各自至少包括具有底角θ1的第一侧表面,并且第一光学图案和第二光学图案满足关系式1至3:
0.1μm≤m2≤m1×0.2, ---(1)
0.1μm≤w2≤w1×0.5, ---(2)
0.1μm≤h2≤h1×0.2, ---(3)
其中m1是第一光学图案的相对第一侧表面之间的最小宽度(单位:μm),
w1是第一光学图案的相对第一侧表面之间的最大宽度(单位:μm),
h1是第一光学图案的最小宽度和最大宽度之间的最小距离(单位:μm),
m2是在第二光学图案的顶部部分形成的第二表面的最大宽度(单位:μm),
w2是第二光学图案的最大宽度(单位:μm),以及
h2是第二光学图案的最大高度(单位:μm)。
本发明的另一方面涉及一种光学显示设备。
该光学显示设备包括根据本发明的偏光板。
本发明的实施方式提供了一种偏光板,当包括该偏光板的光学显示设备处于操作状态时,该偏光板可以改善正面和侧面的对比度和视场角。
本发明的实施方式提供了一种偏光板,当包括该偏光板的光学显示设备处于非操作状态时,该偏光板可以减少反射虹。
附图说明
图1是根据本发明一个实施方式的偏光板的截面图。
图2是偏光板的图案化部分在偏光板的光学图案的横向方向上的部分放大截面图。
图3是沿光学图案的横向方向的图案化部分的部分放大截面图。
图4是沿光学图案的横向方向的图案化部分的部分放大截面图。
图5是根据本发明另一实施方式的偏光板的放大截面图。
图6是示出了在显示设备上出现反射虹的图像,该显示设备包括在长距离的荧光照射下的常规偏光板,其中该常规偏光板仅具有根据本发明的第一光学图案而不具有根据本发明的第二光学图案。
图7是示出了在显示设备上出现反射虹的图像,该显示设备包括在短距离的三波长光照射下的常规偏光板,其中该常规偏光板仅具有第一光学图案而不具有第二光学图案。
具体实施方式
在下文中,将参考附图详细描述本发明的实施方式,使得本领域技术人员可以容易地实现本发明。应当理解,本发明可以以不同的方式实施,并且不限于以下实施方式。
在附图中,为了清楚起见,将省略与描述无关的部分。在整个说明书中,相同的部件将用相同的附图标记表示。
这里,参考附图来定义诸如“上”和“下”的空间相对术语。因此,应当理解,“上表面”可以与“下表面”互换使用。此外,当元件(例如层或膜)被称为置于另一元件“上”时,其可直接置于另一元件上,或可存在中间元件。另一方面,当元件被称为“直接”放置在另一元件上时,其间没有插入元件。
本文中,“面内延迟(Re)”是在550nm的波长下测量的值,如根据等式A计算:
Re=(nx-ny)×d, ---(A)
其中nx和ny是保护层的折射率,分别在550nm的波长下在其慢轴和快轴方向上测量,并且d是保护层的厚度(单位:nm)。
本文中,术语“(甲基)丙烯酰基”是指丙烯酰基和/或甲基丙烯酰基。
如本文中用于表示具体数值范围的表述“X至Y”意指“≥X且≤Y”。
本发明的实施方式提供了一种偏光板,其可以在操作状态下改善正面和侧面的对比度和视场角,同时在非操作状态下减少反射虹。通过减少非操作状态下的反射虹,根据本发明的偏光板可以改善包括偏光板的光学显示设备的外观,而不会不利地影响对比度和视场角的改善。这里,“操作状态”是指开启使用偏光板的光学显示设备的状态,“非操作状态”是指关闭使用偏光板的光学显示设备的状态。
在一个实施方式中,根据本发明的偏光板可以实现所有上述效果,而无需在偏光板的外部光首先入射到的表面上设置功能膜(包括抗反射层、低反射率层或超低反射率层)。这里,“外部光”是指入射到偏光板上的自然光。
根据本发明的偏光板包括:偏光片;以及图案化部分,图案化部分包括堆叠在偏光片的至少一个表面上的第一树脂层和第二树脂层,第一树脂层具有与第二树脂层不同的折射率,其中第一树脂层是图案化层,图案化层包括:在与第二树脂层的界面处以预定间隔形成的多个第一光学图案;以及在相邻的第一光学图案之间形成的一个或多个第二光学图案,该第一光学图案具有两个相对的侧表面,每个侧表面至少包括具有底角θ1的第一侧表面,并且第一光学图案和第二光学图案满足以下描述的关系式1至3。
在下文中,将参考图1至图5来描述根据本发明的偏光板。
偏光板可包括偏光片100、图案化部分200和第一保护层500。
图案化部分200可形成在偏光片100的光出射表面或光入射表面上。优选地,图案化部分200形成在偏光片100的光出射表面上,以便容易地实现本发明的期望效果。这里,“光出射表面”是指偏光片100的表面,从包括光源的背光单元发射并已经进入偏光片的光(内部光)通过该表面离开偏光片。此外,“光入射表面”是指从背光单元发射的光(内部光)通过其进入偏光片的偏光片表面。即,参照从背光单元发射的光(内部光)来确定光出射表面和光入射表面。
当用于光学显示设备,特别是液晶显示设备中时,根据本发明的偏光板可用作观众侧偏光板以减少反射虹。然而,应当理解,本发明不限于此。
图案化部分
图案化部分200可包括依次堆叠在偏光片100的光出射表面上的第一树脂层210和第二树脂层220。
第一树脂层210和第二树脂层220具有不同的折射率。当已经进入图案化部分200的光离开图案化部分200时,这可以有助于改善对比度和视场角。第一树脂层210和第二树脂层220之间的折射率差可以是0.5或更小,例如0.01、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45或0.5,例如0.01至0.3。在该范围内,可以实现第一光学图案的可见度和对比度的改善。
在一个实施方式中,在第一树脂层210和第二树脂层220中,具有较高折射率的树脂层可以具有1.5或更大的折射率,例如1.5至1.7的折射率。另外,在第一树脂层210和第二树脂层220中,具有较低折射率的树脂层可以具有小于1.5的折射率,例如1.3至小于1.5的折射率。在该范围内,第一树脂层210和第二树脂层220之间的折射率差可以容易地落在上述范围内。
优选地,第一树脂层210具有比第二树脂层220低的折射率。
第一树脂层210和第二树脂层220可以彼此直接邻接。
第一树脂层210是图案化层并且可以具有10μm或更小的最小厚度s1,例如0μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm,具体地0μm至10μm或0μm至5μm。在该范围内,第一树脂层可以稳定地形成在偏光片上。这里,最小厚度s1被定义为第一树脂层210的上表面和下表面之间的最小距离。
第二树脂层220可以是形成在第一树脂层210上的图案化层,以填充图案化部分200的上表面和第一树脂层210的光出射表面之间的间隙。第二树脂层220可以具有10μm或更小的最小厚度s2,例如0μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm,具体地大于0μm至10μm或大于0μm至5μm。在该范围内,第二树脂层220可以稳定地形成在偏光片上。这里,最小厚度s2被定义为第二树脂层220的上表面和下表面之间的最小距离。
第一树脂层210和第二树脂层220中的每一个可以由能够确保第一树脂层210和第二树脂层220中的每一个具有上述范围内的折射率的可光固化或热固性组合物形成。例如,组合物可包括(甲基)丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂和环氧树脂,但不限于此。
第一树脂层210是图案化层,其包括:在与第二树脂层220的界面处以预定间隔形成的多个第一光学图案300;以及在相邻的第一光学图案300之间形成的一个或多个第二光学图案400。第一光学图案300具有两个相对的侧表面。第一光学图案300的每个侧表面至少具有底角为θ1的第一侧表面302。第一光学图案300和第二光学图案400满足关系式1至3:
0.1μm≤m2≤m1×0.2, ---(1)
0.1μm≤w2≤w1×0.5, ---(2)
0.1μm≤h2≤h1×0.2, ---(3)
其中m1是第一光学图案的相对第一侧表面之间的最小宽度(单位:μm),
w1是第一光学图案的相对第一侧表面之间的最大宽度(单位:μm),
h1是第一光学图案的最小宽度和最大宽度之间的最小距离(单位:μm),
m2是在第二光学图案的顶部部分形成的第二表面的最大宽度(单位:μm),
w2是第二光学图案的最大宽度(单位:μm),以及
h2是第二光学图案的最大高度(单位:μm)。
关系式1至3被设计为确保仅使用在第一树脂层和第二树脂层之间的界面处形成的光学图案就可以实现对比度和视场角的改善以及防止反射虹。当满足关系式1至3时,根据本发明的偏光板可以在操作状态下改善正面和侧面的对比度和视场角,同时在非操作状态下减少反射虹。如果关系式1至3中的任一个不能得到满足,那么根据本发明的偏光板则不能提供或不能充分提供在操作状态和非操作状态每一个中的上述效果。
通过在第一光学图案的至少一侧形成满足所有关系式1至3的一个或多个第二光学图案,与具有不满足所有关系式1至3的第二光学图案的偏光板相比,根据本发明的偏光板可以有效地防止反射虹的发生,在第一树脂层和第二树脂层之间的界面处形成的第一光学图案不会不利地影响对比度和视场角的改善。
特别地,根据本发明的偏光板可以防止反射虹出现,而不需要在图案化部分200的光出射表面或第一保护层500的光出射表面上附加地形成提供抗反射效果的抗反射层或低反射率层,从而允许偏光板厚度的减小和偏光板制造工艺的简化。
在一个实施方式中,在关系式1中,m2/m1可以大于0至0.2,例如0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19或0.2。
在一个实施方式中,在关系式2中,w2/w1可以大于0至0.5,例如0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19、0.2、0.21、0.22、0.23、0.24、0.25、0.26、0.27、0.28、0.29、0.3、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.4、0.41、0.42、0.43、0.44、0.45、0.46、0.47、0.48、0.49或0.5。
在一个实施方式中,在关系式3中,h2/h1可以大于0至0.2,例如0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19或0.2。
第二光学图案400形成在第一光学图案300的至少一侧,在第二光学图案400和第一光学图案300之间具有间隔。具体地,第二光学图案400可以形成在每对相邻的第一光学图案300之间。这样,第二光学图案400可以防止反射虹出现。
第二光学图案400可以在相邻第一光学图案300之间的平坦区域的特定区域上形成为预定的最大宽度。在此,在相邻的第一光学图案300之间形成的一个或多个第二光学图案400的最大宽度w2的总和与相邻的第一光学图案300之间的平坦区域的总宽度w3的比率可以是20%至90%,例如20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%或90%,优选30%至75%。在该范围内,第二光学图案400可以容易地实现本发明的期望效果。
在一个实施方式中,第二光学图案400可以形成在第一光学图案300的两侧,在第二光学图案400和第一光学图案300之间具有间隔,如图2所示。
在另一个实施方式中,第二光学图案400可以仅形成在第一光学图案300的一侧,在第二光学图案400和第一光学图案300之间具有间隔(空间),如图5所示。在这种情况下,图案化部分的在各对相邻的第一光学图案300之间的一些平坦区域中,例如,平坦区域w6(见图5)可以没有第二光学图案400。
在一些实施方式中,w3可为0.1μm至8.0μm,优选1.0μm至7.0μm。在该范围内,可以实现视场角的改善。
平坦区域包括两个或更多个平坦表面。
第一光学图案300通过第一平坦表面403与第二光学图案400间隔开,其中第一光学图案300与第二光学图案400之间的最小距离,即第一平坦表面的宽度w4可以是0.1μm至5.0μm,优选0.5μm至3.0μm。在该范围内,可以实现视场角和对比度的改善。
可以在每对相邻的第一光学图案300之间形成一个或多个(优选两个或多个,更优选两个至三个)第二光学图案400。当在每对相邻的第一光学图案300之间形成两个或更多个第二光学图案时,可以容易地实现本发明的期望效果。这里,第二光学图案可以彼此间隔开。当在每对相邻的第一光学图案300之间存在两个或更多个第二光学图案400时,第二光学图案可以彼此间隔开,如图1所示,或者可以彼此紧邻,其间没有任何间隔(即,其间的距离为0μm)。
第一树脂层210包括多个图案组,每个图案组包括第一光学图案300和第二光学图案400,其中在每个图案组中一对相邻的第二光学图案之间的距离w5可以相同或不同。当在每个图案组中一对相邻的第二光学图案之间的距离w5相同时,可以容易地实现本发明的期望效果。这里,w5可以是0μm至5μm。
接下来,将详细描述第一光学图案。
第一光学图案
第一光学图案300包括多个第一光学图案,其中多个第一光学图案中的每一个通过平坦表面与第二光学图案400间隔开。
第一光学图案300是从第一树脂层210向第二树脂层220突出的浮雕图案(凸纹图案、压花图案,embossed pattern)。
第一光学图案300具有两个相对的侧面。每个侧表面至少具有底角为θ1的第一侧表面302。这里,第一侧表面302被定义为第一光学图案300的直接连接到第一平坦表面403的侧表面。
底角θ1可以是60°至90°,例如60°、61°、62°、63°、64°、65°、66°、67°、68°、69°、70°、71°、72°、73°、74°、75°、76°、77°、78°、79°、80°、81°、82°、83°、84°、85°、86°、87°、88°、89°或90°,具体地65°至85°。在该范围内,第一光学图案300可以改善对比度和可见度。
第一侧表面302可以是平坦的或弯曲的。例如,第一侧表面302可以是单个平坦表面,如图2所示。或者,第一侧表面302可以是单个弯曲表面。当第一侧表面302是弯曲表面时,第一侧表面302可以在从第一树脂层210到第二树脂层220的方向上或者在从第二树脂层220到第一树脂层210的方向上是凸起的。
在第一光学图案300中,m1可以为0.1μm至9.0μm,优选为2.0μm至7.0μm。在该范围内,可以容易地满足关系式1,并且可以容易地实现视场角和对比度的改善。
在第一光学图案300中,w1可以是2.0μm至15.0μm,具体地5.0μm至10.0μm。在该范围内,可以容易地满足关系式2并且可以容易地形成光学图案。
在第一光学图案300中,h1可以是7.0μm至15.0μm,具体地9.0μm至13.0μm。在该范围内,可以容易地满足关系式3并且可以容易地形成光学图案。
第一光学图案300可以满足关系式4。这有助于改善对比度和视场角。
[关系式4]
1<p/w1≤10, ---(4)
其中w1(单位:μm)与关系式2中定义的相同,并且
p是图案化部分的间距(单位:μm)。
优选地,在公式4中,p/w1(p与w1的比率)可以是1.5至8。
这里,间距p是指w1与一对相邻第一光学图案之间的距离(即,平坦区域的宽度w3)之和(w1+w3)。间距p可以是3.0μm和20.0μm,具体地4.0μm至16.0μm。在该范围内,可以容易地满足关系式4,并且可以容易地形成图案化部分。此外,w3可为0.1μm至8.0μm,具体地1.0μm至7.0μm。在该范围内,第一光学图案300可以改善视场角和对比度。
第一光学图案300可具有0.1至3.0(具体地0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9或3.0,优选地大于1至3.0或1.1至2.0)的纵横比。在该范围内,第一光学图案300可以改善对比度和视场角。这里,“纵横比”被定义为第一光学图案300的最大高度H与第一光学图案300的w1的比率。这里,H可以等于h1,或者可以大于h1。
第一光学图案300的最大高度H可以为7μm至15μm,优选为9μm至13μm。在该范围内,第一光学图案300的纵横比可以容易地落在上述范围内。
尽管在图2中未示出,多个第一光学图案300可以纵向延伸以形成条图案,并且因此可以在其纵向方向上具有相同的最大高度。
第一光学图案300的两个侧表面中的至少一个还可以包括连接到第一侧表面302的第二侧表面。这将参考图3详细描述。
参考图3,图案化部分包括第一树脂层210A和第二树脂层220A。
第一光学图案310具有两个相对的侧表面。每个侧表面包括:第一侧表面302;以及连接到第一侧表面302的第二侧表面303。
第一光学图案310满足关系式5、6、7。这样,第一光学图案310可以进一步改善本发明的期望效果。
[关系式5]
0.1μm≤h3≤h1×0.4, ---(5)
其中h3(单位:μm)是H-h1(H是第一光学图案的最大高度),h1(单位:μm)与关系式3中定义的相同。
[关系式6]
θ1×0.1≤θ2<θ1, ---(6)
其中θ2(单位:°)是第二侧表面的底角,并且
θ1(单位:°)是第一侧表面的底角。
[关系式7]
m1×0.1≤m3≤m1, ---(7)
其中m3(单位:μm)是两个相对的第二侧表面之间的最小宽度,并且
m1(单位:μm)与关系式1中定义的相同。
优选地,θ2可为50°至85°,优选60°至80°,m3可为0.1μm至6μm,优选2μm至5μm。在该范围内,第一光学图案300可以容易地实现本发明的期望效果。
在第一光学图案300中,两个相对的侧表面303通过第一表面301彼此连接。
第一表面301可以是完全平坦的表面(参见图1、图2和图3),或者可以是部分具有精细不均匀性的平坦表面。当第一表面301是完全平坦的表面时,第一光学图案可以具有N边形截面(N是4至10的整数),例如矩形、正方形或梯形。
或者,第一表面301可以是弯曲表面。这里,第一表面301可以在从第一树脂层210到第二树脂层220的方向上或者在从第二树脂层220到第一树脂层210的方向上是凸起的。这将参考图4详细描述。
参考图4,图案化层包括第一树脂层210B和第二树脂层220B。
第一光学图案320具有两个相对的第一侧表面302和将两个第一侧表面302彼此连接的第一表面301。第一表面301在从第一树脂层210B到第二树脂层220B的方向上是凸起的弯曲表面。
第一光学图案320满足关系式8和9。这样,第一光学图案可以进一步改善本发明的期望效果。
[关系式8]
0.1μm≤h4≤h1×0.4, ---(8)
其中h4(单位:μm)是H-h1(H是第一光学图案的最大高度),h1(单位:μm)与关系式3中定义的相同。
[关系式9]
θ1×0.1≤θ3<θ1, ---(9)
其中θ3(单位:°)是连接两个相对的第一侧表面的第一表面的底角,θ1(单位:°)是第一侧表面的底角。
这里,θ3定义为第一表面301的切线T与m1(即两个相对的第一侧表面302之间的最小宽度)之间形成的角度。
在一个实施方式中,h4可为0.1μm至6μm,例如1μm至1.8μm。在一个实施方式中,θ3可为40°至80°,例如50°至75°。在这些范围内,第一光学图案可以容易地实现本发明的期望效果。
第二光学图案
尽管第二光学图案400另外形成在每对相邻的第一光学图案300之间,但是第二光学图案400可以通过满足关系式1至3来减少反射虹,而不会不利地影响对比度和视场角的改善。
当在每对相邻的第一光学图案之间形成两个或更多个第二光学图案400时,第二光学图案400的形状(例如,高度、宽度等)可以彼此相同,并且可以以规则的间隔布置,这不同于精细的不均匀性(通常具有不规则的形状或不规则的宽度或不规则的间隔)。
尽管在图2中未示出,第二光学图案400可以在与第一光学图案的纵向方向相同的方向上延伸以形成条图案,并且因此可以在其纵向方向上具有相同的最大高度。
第二光学图案400可以是从第一树脂层210向第二树脂层220突出的浮雕光学图案。
第二光学图案400可包括形成在其顶部上的第二表面401和连接到第二表面401的两个第二侧表面402。
第二表面401形成在第二光学图案400的顶部以减少反射虹。
第二表面401可以是如图2所示的大致平坦的表面,或者可以是部分具有精细不均匀性的平坦表面。第二表面401可以具有0.1μm至2.0μm的宽度m2,例如0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1.0μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm、1.6μm、1.7μm、1.8μm、1.9μm或2.0μm,优选0.4μm至1.5μm。在该范围内,可以容易地满足关系式1,并且可以容易地实现视场角和对比度的改善。
或者,第二表面401可以是弯曲表面。
第二侧表面402可以包括一个或多个(例如一至三个)平坦表面。
在一个实施方式中,第二侧表面402可以包括一个平坦表面,如图2所示。
在另一个实施方式中,第二侧表面402可以包括两个或更多个平坦表面。在这种情况下,每个平坦表面可以相对于第二光学图案的最大宽度w2具有不同的底角θ。这里,底角θ是指在第二侧表面的平坦表面中的相应一个与第二光学图案的最大宽度之间形成的角度。第二侧表面可以是在从第一树脂层到第二树脂层的方向上凸起的多边形表面,或者可以是在从第一树脂层到第二树脂层的方向上凹入的多边形表面。底角θ可为60°至90°,例如60°、61°、62°、63°、64°、65°、66°、67°、68°、69°、70°、71°、72°、73°、74°、75°、76°、77°、78°、79°、80°、81°、82°、83°、84°、85°、86°、87°、88°、89°或90°,例如75°至90°。在该范围内,第二光学图案可以容易地实现本发明的期望效果。例如,第二光学图案可以具有N边形截面(N是从3到10的整数),例如梯形、矩形或正方形。
可替代地,第二侧表面可以包括一个或多个(例如一至三个)弯曲表面。在一个实施方式中,第二侧表面可以包括一个弯曲表面。在另一个实施方式中,第二侧表面可以包括两个或更多个弯曲表面。在这种情况下,每个弯曲表面可以相对于第二光学图案的最大宽度具有不同的底角。这里,底角θ是指在侧表面的弯曲表面中的相应一个与第二光学图案的最大宽度之间形成的角度。
这里,第二侧表面可以在从第一树脂层到第二树脂层的方向上是凸起的,或者可以在从第一树脂层到第二树脂层的方向上是凹入的。底角可以是60°至90°,例如75°至90°。在该范围内,第二光学图案可以容易地实现本发明的期望效果。
第二光学图案400的最大宽度w2可以是0.1μm至5μm,例如0.1μm、0.5μm、1.0μm、1.5μm、2.0μm、2.5μm、3.0μm、3.5μm、4.0μm、4.5μm或5.0μm,具体地0.5μm至3μm。在该范围内,可以容易地满足关系式2并且可以容易地形成光学图案。
第二光学图案的最大高度h2可以是0.1μm至3.0μm,例如0.1μm、0.5μm、1.0μm、1.5μm、2.0μm、2.5μm或3.0μm,具体地0.5μm至2.5μm。在该范围内,可以容易地满足关系式3并且可以容易地形成光学图案。
在一个实施方式中,第二光学图案400可以具有比第一光学图案300更小的纵横比。这样,第二光学图案400可以显著地减少反射虹,而不会不利地影响对比度和视场角的改善。在一个实施方式中,第一光学图案和第二光学图案之间的纵横比差可以是0.5或更小,例如0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45或0.5,例如0.1至0.5。
在一个实施方式中,第二光学图案400的底角可以小于或等于第一光学图案300的底角。这样,第二光学图案400可以显著地减少反射虹,而不会不利地影响对比度和视场角的改善。在一个实施方式中,第一光学图案和第二光学图案之间的底角差可以是30°或更小,例如0°、1°、2°、3°、4°、5°、6°、7°、8°、9°、10°、11°、12°、13°、14°、15°、16°、17°、18°、19°、20°、21°、22°、23°、24°、25°、26°、27°、28°、29°或30°,例如0°至30°。
在一个实施方式中,第二光学图案400可以具有与第一光学图案300相同的截面形状,或者可以具有与第一光学图案300不同的截面形状。例如,当第二光学图案400具有梯形截面形状时,第一光学图案300也可以具有梯形截面形状。
接下来,将描述形成图案化部分的方法。然而,本发明不限于此。
首先,在铜箔上形成多个雕刻光学图案,每个雕刻光学图案具有与第一光学图案相同的形状,然后使用金刚石抛光膜(diamond lapping film)在形成于铜箔上的每对相邻雕刻光学图案之间形成具有与第二光学图案相同形状的雕刻光学图案,从而形成用于形成第一光学图案和第二光学图案的雕刻图案。然后,在将用于第二树脂层的组合物以预定厚度涂覆到用于第一保护层的膜的一个表面上之后,将所获得的雕刻图案转移到涂层上,随后固化,然后采用用于第一树脂层的组合物填充所转移的图案,随后固化,从而形成图案化部分。
偏光片
偏光片100用于偏振来自液晶面板的入射光并使偏振光透射到图案化层。
偏光片100可包括通过单轴拉伸聚乙烯醇膜制造的聚乙烯醇类偏光片或通过使聚乙烯醇膜脱水制造的多烯类偏光片。偏光片可以使用聚乙烯醇膜通过本领域技术人员已知的典型方法制造。
偏光片10可以具有5μm至40μm的厚度。在此范围内,偏光片可用于光学显示设备。
第一保护层
第一保护层500是光透射层,其可以透射已经通过图案化层扩散的光。
第一保护层500可以是具有预定延迟范围的延迟膜或各向同性光学膜。在一个实施方式中,第一保护层可具有8,000nm或更大(具体地10,000nm或更大,更具体地大于10,000nm,更具体地10,100nm至15,000nm)的Re。在该范围内,第一保护层可以防止虹斑的产生,同时进一步扩散已经扩散通过第二树脂层和第一树脂层的叠层的光。在另一个实施方式中,第一保护层可以是具有60nm或更小(具体地0nm至60nm,更具体地40nm至60nm)的Re的各向同性光学膜。在该范围内,第一保护层可以通过补偿视场角来提供良好的图像质量。本文中,“各向同性光学膜”是指其中nx、ny和nz具有基本上相同的值的膜。这里,表述“基本上相同”不仅包括nx、ny和nz具有完全相同的值的情况,而且包括nx、ny和nz具有不明显不同的值的情况。优选地,第一保护层是Re为8,000nm或更大(具体地10,000nm或更大,更具体地大于10,000nm)的延迟膜。
第一保护层500可以具有30μm至120μm(具体地20μm至80μm)的厚度。在该范围内,第一保护层可用于光学显示设备。第一保护层500可以具有80%或更大(具体地85%至95%)的透光率,如对于可见光谱中的光所测量的。第一保护层500可以包括通过单轴或双轴拉伸光学透明树脂获得的膜。具体地,光学透明树脂可包括选自以下的至少一种:聚酯,例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸丁二醇酯;丙烯酸树脂;环烯烃聚合物(COP);纤维素酯,例如三乙酰基纤维素(TAC);聚乙酸乙烯酯;聚氯乙烯(PVC);聚降冰片烯;聚碳酸酯(PC);聚酰胺;聚缩醛;聚苯醚;聚苯硫醚;聚砜;聚醚砜;聚芳酯;和聚酰亚胺。优选地,第一保护层包括由聚酯树脂形成的膜。第一保护层可以包括由经过修饰的光学透明树脂形成的膜。这里,修饰可包括共聚、支化、交联、分子末端修饰等。
尽管在图1中未示出,偏光板可以进一步包括在第一保护层500的至少一个表面上形成的功能层以提供附加功能。功能层可包括底漆层、硬涂层和抗指纹层,但不限于此。
尽管在图1中未示出,偏光板可以进一步包括在图案化层和偏光片100或偏光片的光入射表面,即,偏光片的下表面之间形成的第二保护层。
根据本发明的光学显示设备包括根据本发明的偏光板。
在一个实施方式中,光学显示设备可以包括偏光板作为相对于液晶面板的观众侧偏光板。这里,“观众侧偏光板”是指设置在光学显示设备的屏幕相对于液晶面板的一侧上的偏光板,即,设置为与光学显示设备的光源相对。
在一个实施方式中,液晶显示设备可以包括顺序堆叠的聚光背光单元、光源侧偏光板、液晶面板和观众侧偏光板,其中观众侧偏光板可以包括根据本发明的偏光板。这里,“光源侧偏光板”是指设置在光学显示设备的光源侧的偏光板。液晶面板可采用垂直对准(VA)模式、IPS模式、图案化垂直对准(PVA)模式或超图案化垂直对准(S-PVA)模式,但不限于此。
光学显示设备可以是可折叠或柔性的光学显示设备,或者可以是非可折叠或非柔性的光学显示设备。
接下来,将参考一些实施例更详细地描述本发明。然而,应注意,提供这些实施例仅用于说明,且不应以任何方式解释为限制本发明。
实施例1
将用于第二树脂层的组合物(包括UV可固化树脂,Shina T&C Co.,Ltd.)以预定厚度涂布在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(没有抗反射层)的下表面上。
在铜箔上形成各自具有与第一光学图案相同形状的多个雕刻光学图案之后,使用金刚石抛光膜在铜箔上形成的每对相邻雕刻光学图案之间形成具有与第二光学图案相同形状的雕刻光学图案,从而在铜箔上形成用于形成第一光学图案和第二光学图案的雕刻图案。
然后,将雕刻图案从铜箔转移到获得的涂层上,随后固化,从而形成第二树脂层。然后,使用用于第一树脂层的组合物(包括UV可固化树脂,ShinaT&CCo.,Ltd.)填充第二树脂层的下表面,随后固化,从而获得具有如图2所示的截面的图案化部分(第一树脂层的折射率:1.48,第二树脂层的折射率:1.60)。图案化部分的细节示于下表1中。
通过在60℃下将聚乙烯醇膜拉伸至其初始长度的3倍,将碘吸附至经拉伸的膜,并在40℃下在硼酸水溶液中将膜进一步拉伸至2.5倍来制造偏光片。然后,将获得的图案化层粘合到制造的偏光片的上表面,随后将环烯烃聚合物(COP)膜(ZEON Co.,Ltd.)粘合到偏光片的下表面。
实施例2
以与实施例1中相同的方式制造偏光板,不同之处在于如下表1中所列改变图案化层的各光学图案的尺寸。
对比例1
除了省略图案化层之外,以与实施例1中相同的方式制造偏光板。即,偏光板具有其中PET膜、偏光片和COP膜以所述顺序堆叠的结构。
对比例2至7
以与实施例1中相同的方式制造偏光板,不同之处在于如下表1中所列改变图案化层的各光学图案的尺寸。
使用实施例和对比例中制备的各偏光板,制备液晶显示器模型,然后评价表1中所示的性能。
具体地,在从液晶面板(55英寸UHD TV,型号:UN55KS8000F,三星电子(SamsungElectronics))上移除观众侧偏光板之后,将实施例和对比例中制造的每个偏光板作为观众侧偏光板附着到液晶面板上,从而制备用于测量视场角的模型。在用于测量视场角的模型中,光源侧偏光板具有其中COP膜、偏光片和PET膜以所述顺序堆叠的结构。
评价视场角测量模型的以下性质,结果示于表1中。
(1)相对亮度(单位:%),相对对比度(单位:%):使用EZCONTRAST X88RC(EZXL-176R-F422A4,ELDIM S.A.)以白色模式和黑色模式两者测量在球面坐标系中从正面(0°)、右侧(90°)和左侧(-90°)观察时制造的液晶显示器模型的亮度。相对亮度计算为{(实施例和对比例中制造的各液晶显示器模型的亮度)/(对比例1中制造的液晶显示器模型的亮度)}×100。将对比度计算为白色模式下的亮度与黑色模式下的亮度的比率。相对对比度计算为{(实施例和对比例中制造的各液晶显示器模型的对比度)/(对比例1中制造的液晶显示器模型的对比度)}×100。
(2)侧面对比度(lateral contrast ratio)与正面对比度的比率(@白色模式,@黑色模式,单位:%):以与(1)中相同的方式测量侧面对比度与正面对比度的比率。在白色模式和黑色模式的每一个中,计算{(侧面对比度对正面对比度)}×100。
(3)视场角(单位:°):以与(1)中相同的方式测量视场角。视场角被确定为每个制造的液晶显示器模型的亮度为液晶显示器模型的正面亮度(front luminance)的75%和50%的角度。较高的视场角表示较好的可见度。
(4)反射虹:将制造的液晶显示器模型与用三波长灯照射的“关闭”状态下的反射虹的强度进行比较。用肉眼在1-10的标度上评价反射虹。较低的分数表示反射虹的减少更优。
表1
如表1所示,根据本发明的偏光板可以在操作状态下改善正面/侧面对比度和视场角,同时在非操作状态下减少反射虹。
相反,不包括第二光学图案的对比例1的偏光板不能实现本发明的所有所需效果。此外,对比例2-7的偏光板,尽管包括第二光学图案,但不满足本文所述的所有关系式1、2和3,也不能实现本发明的所有所需效果。
应当理解,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,本领域技术人员可以进行各种修改、改变、变更和等效实施方式。
Claims (20)
1.一种偏光板,包括:
偏光片;以及
图案化部分,所述图案化部分包括堆叠在所述偏光片的至少一个表面上的第一树脂层和第二树脂层,所述第一树脂层具有与所述第二树脂层不同的折射率,
其中,所述第一树脂层为图案化层,所述图案化层包括:在与所述第二树脂层的界面处以预定间隔形成的多个第一光学图案;以及在每对相邻的第一光学图案之间形成的一个或多个第二光学图案,
所述第一光学图案具有两个相对的侧表面,每个侧表面至少包括具有底角θ1的第一侧表面,以及
所述第一光学图案和所述第二光学图案满足关系式1至3:
0.1μm≤m2≤m1×0.2,---(1)
0.1μm≤w2≤w1×0.5,---(2)
0.1μm≤h2≤h1×0.2,---(3)
其中m1是所述第一光学图案的相对的第一侧表面之间的最小宽度,
w1是所述第一光学图案的相对的第一侧表面之间的最大宽度,h1是所述第一光学图案的所述最小宽度和所述最大宽度之间的最小距离,
m2是在所述第二光学图案的顶部部分形成的第二表面的最大宽度,
w2是所述第二光学图案的最大宽度,以及
h2是所述第二光学图案的最大高度,
其中m1、w1、h1、m2、w2和h2的单位是μm。
2.根据权利要求1所述的偏光板,其中,所述第二光学图案形成在所述第一光学图案的两侧,在所述第二光学图案和所述第一光学图案之间具有间隔。
3.根据权利要求1所述的偏光板,其中,所述第二光学图案仅形成在所述第一光学图案的一侧,在所述第二光学图案和所述第一光学图案之间具有间隔。
4.根据权利要求3所述的偏光板,其中,所述图案化部分具有其中在一对相邻的第一光学图案之间没有形成第二光学图案的区域。
5.根据权利要求1所述的偏光板,其中,所述第二光学图案相比于所述第一光学图案具有较小的纵横比。
6.根据权利要求1所述的偏光板,其中,所述第一光学图案和所述第二光学图案之间的纵横比差为0.5或更小。
7.根据权利要求1所述的偏光板,其中,在每对相邻的第一光学图案之间形成一个或两个第二光学图案。
8.根据权利要求1所述的偏光板,其中,所述第二光学图案纵向延伸以形成条图案。
9.根据权利要求1所述的偏光板,其中,所述第二光学图案在其纵向方向上具有相同的最大高度。
10.根据权利要求1所述的偏光板,其中,所述第二光学图案彼此间隔开或彼此不间隔开。
11.根据权利要求1所述的偏光板,其中,所述图案化部分包括多个图案组,每个图案组包括所述第一光学图案和所述第二光学图案,并且在每个图案组中一对相邻的第二光学图案之间的距离相同。
12.根据权利要求1所述的偏光板,其中,所述第二光学图案是包括所述第二表面和连接到所述第二表面的两个侧表面的浮雕光学图案。
13.根据权利要求1所述的偏光板,其中,所述第二光学图案具有0.1μm至5μm的最大宽度和0.1μm至3.0μm的最大高度,并且所述第二表面具有0.1μm至2.0μm的宽度。
14.根据权利要求1所述的偏光板,其中,所述第一光学图案纵向延伸以形成条图案。
15.根据权利要求1所述的偏光板,其中,所述第一光学图案在其纵向方向上具有相同的最大高度。
16.根据权利要求1所述的偏光板,其中,所述第一光学图案具有60°至90°的底角θ并且满足关系式4:
1<p/w1≤10,---(4)
其中w1是所述第一光学图案的相对的第一侧表面之间的最大宽度,以及
p是所述图案化部分的间距,
其中w1和p的单位是μm。
17.根据权利要求1所述的偏光板,其中,所述第一光学图案是包括第一表面和连接到所述第一表面的两个侧表面的浮雕光学图案。
18.根据权利要求1所述的偏光板,其中,所述第二光学图案具有与所述第一光学图案相同或不同的截面形状。
19.根据权利要求1所述的偏光板,其中,所述第一树脂层和所述第二树脂层之间的折射率差为0.5或更小。
20.一种光学显示设备,包括根据权利要求1至19中任一项所述的偏光板。
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