偏光结构、显示面板及显示装置的制作方法

本发明涉及显示领域，特别是涉及一种偏光结构、显示面板及显示装置。

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(verticalalignmentliquidcrystal，垂直排列)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(thinfilmtransistor，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。

技术实现要素：

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，提供一种偏光结构显示面板及显示装置。

一种偏光结构，包括：

偏光膜，所述偏光膜包括入光面和与所述入光面相对的出光面；

第一光学补偿膜，设于所述偏光膜的出光面上，所述第一光学补偿膜具有第一折射率，所述第一光学补偿膜背离所述偏光膜出光面的一面形成有多个凹槽；

第二光学补偿膜，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，所述第二光学补偿膜贴合于所述第一光学补偿膜上，且所述凸起结构容纳于所述凹槽内，所述第二光学补偿膜具有第二折射率，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，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，使得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，由于设有第一光学补偿膜和第二光学补偿膜，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，穿透第一光学补偿膜并入射至第二光学补偿膜的过程，是从光密质进入光疏质的过程。同时，在第二光学补偿膜与第一光学补偿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，所述凸起结构为长方体凸起结构。

在其中一个实施例中，所述偏光膜具有穿透轴，所述第一光学补偿膜为单光轴a-补偿膜，所述单光轴a-补偿膜的光轴与所述穿透轴平行，所述第一折射率为所述a-补偿膜的反常折射率，所述第二光学补偿膜为单光轴c-补偿膜，所述单光轴c-补偿膜的光轴与所述穿透轴垂直，所述第二折射率为所述c-补偿膜的正常折射率。

在其中一个实施例中，所述偏光膜具有穿透轴，所述第一光学补偿膜为第一单光轴a-补偿膜，所第二光学补偿膜为第二单光轴a-补偿膜，所述第一单光轴a-补偿膜的光轴与所述穿透轴平行，所述第一折射率为所述第一单光轴a-补偿膜的反常折射率，所述第二单光轴a-补偿膜的光轴与所述穿透轴垂直，所述第二折射率为所述第二单光轴a-补偿膜的正常折射率。

在其中一个实施例中，所述第二光学补偿膜内掺杂有抗炫功能的树酯颗粒。

一种偏光结构，包括：

偏光膜，具有穿透轴，所述偏光膜包括入光面和与所述入光面相对的出光面；

第一光学补偿膜，所述第一光学补偿膜为第一单光轴a-补偿膜，设于所述偏光膜的出光面上，所述单光轴a-补偿膜具有反常折射率，所述第一单光轴a-补偿膜的光轴与所述穿透轴平行，所述第一单光轴a-补偿膜背离所述偏光膜出光面的一面形成有多个凹槽；

第二光学补偿膜，所述第二光学补偿膜为单光轴c-补偿膜，所述单光轴c-补偿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，所述凸起结构的长度和宽度均小于或接近入射光的波长，所述单光轴c-补偿膜贴合于所述第一单光轴a-补偿膜上，且所述凸起结构容纳于所述凹槽内，所述单光轴c-补偿膜具有正常折射率，所述单光轴c-补偿膜的光轴与所述穿透轴垂直，所述单光轴a-补偿膜的反常折射率大于所述单光轴c-补偿膜的正常折射率。

上述偏光结构，可以使大部分垂直入射至显示面板的光线向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。

一种显示面板，包括：

第一基板，所述第一基板包括入光侧和出光侧；

第二基板，位于所述第一基板的出光侧且与所述第一基板相对设置；

第一偏光板，形成于所述第一基板上背离所述第二基板的一侧；

第二偏光板，形成于所述第二基板上背离所述第一基板的一侧；

所述第一偏光板包括上述所述的偏光结构；和/或，

所述第二偏光板包括上述所述的偏光结构。

上述显示面板包含有偏光结构，利用偏光结构，可以使大部分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。

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；

所述显示面板为上述显示面板。

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为一实施例中第二光学补偿膜的立体结构图；

图3b为另一实施例中第二光学补偿膜的立体示意图；

图4为一实施例中偏光结构局部剖视图；

图5为另一实施例中偏光结构局部剖视图；

图6为一实施例中显示面板结构示意图；

图7为一实施例中第一偏光板结构示意图；

图8为一实施例中第二偏光板结构示意图；

图9为一实施例中显示装置结构示意图。

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偏光膜100、第一光学补偿膜200和第二光学补偿膜300，其中，偏光膜100包括入光面100a和出光面100b，入光面为接收入射光的一面，光线从入光面进入偏光膜100进行光线的偏振处理后形成线偏振光并从出光面射出。在一实施例中，偏光膜100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。第一光学补偿膜200叠设在偏光膜的出光面上，且第一光学补偿膜在背离偏光膜出光面100b的一面形成有多个凹槽201。第二光学补偿膜形成有多个与凹槽201形状、尺寸相匹配的凸起结构301，凸起结构301可刚好嵌入凹槽201内，凸起结构301的宽度小于或接近入射光的波长，第二光学补偿膜300贴合于第一光学补偿膜200上，且凸起结构301完全容纳于凹槽201内，即第一光学补偿膜200与第二光学补偿膜300之间紧密贴合无间隙。第一光学补偿膜具有第一折射率n1，第二光学补偿膜具有第二折射率n2，第一折射率n1大于第二折射率n2。当光穿透第一光学补偿膜200进入第二光学补偿膜300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301处时，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第一光学补偿膜200和第二光学补偿膜300并在第二光学补偿膜300与第一光学补偿膜200的接触面形成凸起结构301，通过凸起结构形成光栅，入射光从第一光学补偿膜200垂直入射至第二光学补偿膜300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，当光线垂直穿透第一光学补偿膜200进入第二光学补偿膜300时，在凸起结构301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，第二光学补偿膜300上形成有多个凸起结构301，各凸起结构301为长条形凸起，各长条形凸起结构301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301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，若偏光结构各光学薄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301，凸起结构301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。在一些实施例中，凸起结构301为长方体凸起，在其他的实施例中，凸起结构301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，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，有利于对光波进行调制。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。

偏光膜100具有吸收轴和穿透轴，电场方向与穿透轴平行的偏振光能通过偏光膜。在本方案中，光学补偿膜应为可透光的透明或半透明材料制成且具有光学补偿的功能，光学补偿具体可为相位补偿。在一实施例中，光学补偿膜内填充有液晶，液晶为双折射材料，通常，光线进入液晶时会折射成正常光和反常光两条光线，其中，正常光的折射率为正常折射率，反常光的折射率为反常折射率，反常折射方向为光电场方向与液晶光轴平行的方向，正常折射方向为光电场与液晶光轴垂直的方向，反常折射方向与正常折射方向垂直。在本实施例中，如图4所示，第一光学补偿膜200为第一单光轴a-补偿膜，第一单光轴a-补偿膜内部可填充向列相液晶202，向列相液晶为长条棒状型液晶，向列相液晶202的光轴与入光面平行且平行于偏振膜的穿透轴，向列相液晶的反常折射方向为光电场方向与向列相液晶的光轴平行的方向，即向列相液晶202反常折射的光电场方向与偏振膜的穿透轴平行，对应的反常折射率为n1e；第二光学补偿膜300为单光轴c-补偿膜，单光轴c-补偿膜内可填充碟状液晶302，碟状液晶的光轴垂直于入光面，碟状液晶的正常折射方向为光电场方向与碟状液晶光轴垂直的各个方向，即碟状液晶的正常折射的光电场方向可为与入光面平行的各个方向，对应的正常折射率为n2o。在本实施例中，第一折射率为a-补偿膜的反常折射率n1e，第二折射率为c-补偿膜正常折射率n2o。光线经过偏光膜的偏振处理后变为线偏振光，该线偏振光的电场方向与穿透轴平行，经过第一光学补偿膜，由于线偏振光的电场方向与第一光学补偿膜的光轴平行，因此在第一光学补偿膜内只发生反常折射，第一折射率选取第一光学补偿膜的反常折射率，然后经过第二光学补偿膜，由于经过第一光学补偿膜后的线偏振光的电场方向仍然与偏振膜的穿透轴平行，与第二光学补偿膜的光轴垂直，因此在第二光学补偿膜内只发生正常折射，第二折射率选取第二光学补偿膜的正常折射率。由于光线经过处理后会出现相位延迟的现象，在本方案中，在利用单光轴a-补偿膜与单光轴c-补偿膜的折射率不同而使垂直入射光线发生偏转的同时，单光轴a-补偿膜与单光轴c-补偿膜也构成双光轴相位补偿膜，可以对光线进行相位补偿，避免相位延迟对画质的影响。

在另一实施例中，如图5所示，第一光学补偿膜为第一单光轴a-补偿膜，第一单光轴a-补偿膜内部可填充向列相液晶202，向列相液晶202的光轴与入光面平行且与偏振膜的穿透轴平行，向列相液晶202的反常折射方向为光电场方向与向列相液晶202的光轴平行的方向，即向列相液晶202反常折射的光电场方向与偏振膜的穿透轴平行，对应的反常折射率为n1e；第二光学补偿膜300为第二单光轴a-补偿膜，第二单光轴a-补偿膜内部可填充向列相液晶303，且向列相液晶303的光轴与穿透轴垂直，向列相液晶303的正常折射方向为光电场方向与向列相液晶303的光轴垂直的方向，即向列相液晶303正常折射的光电场方向与偏振膜的穿透轴平行，对应的正常折射率为n1o。而单光轴a-补偿膜的反常折射率大于其正常折射率，即n1e>n1o。光线从第一单光轴补偿膜进入第二单光轴补偿膜的过程，是光密质进入光疏质的过程。

在一实施例中，在第一光学补偿膜200与偏光膜100之间还设有支撑膜，支撑膜可为三醋酸纤维素(tac)支撑膜，也可为聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)支撑膜，还可为聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)支撑膜。在偏光结构中，通常使用聚乙烯醇作为偏光膜，而聚乙烯醇具有极强的亲水性，设置支撑膜，能保护偏光膜的物理特性。在另一实施例中，第一光学补偿膜200直接贴合于偏光膜100的出光面上，即第一光学补偿膜与偏光膜之间不设置支撑膜，由于在偏光膜的一侧设有第一光学补偿膜和第二光学补偿膜，第一光学补偿膜和第二光学补偿膜既能对光线进行偏转，也可以充当保护层来保护偏光膜，因此在偏光板中可以省略偏光膜出光侧的支撑膜，有利于产品的薄型化设计。需要注意的是，第一光学补偿膜和第二光学补偿膜需具有合适的厚度以实现对偏光膜的保护作用。

偏光结构具体位于偏光板中，是偏光板的核心部件，偏光板具体通过偏光结构对光线进行偏振处理。而偏光板集成于显示面板中，位于显示面板显示画面一侧的偏光板为第二偏光板，位于显示面板背离显示画面一侧的另一侧的偏光板为第一偏光板，光线入射至显示面板时，先经过第一偏光板的偏振处理后再经过第二偏光板并射出。在一实施例中，上述偏光结构可位于该第二偏光板中，其中的第二光学补偿膜内可掺杂具有抗炫功能的树酯颗粒，在不增加偏光板厚度的情况下可减小显示面板光反射现象，提升用户体验。

本发明还公开了另一种偏光结构，结合图1、图3b和图4所示，该偏光结构包括依次叠设的偏光膜、第一单光轴a-补偿膜和单光轴c-补偿膜；其中，偏光膜具有穿透轴，偏光膜包括入光面和出光面；第一单光轴a-补偿膜叠设在偏光膜的出光面上，第一单光轴a-补偿膜具有反常折射率，第一单光轴a-补偿膜的光轴与穿透轴平行，第一单光轴a-补偿膜在背离偏光膜出光面的一面形成有多个凹槽；单光轴c-补偿膜形成有多个与凹槽形状、尺寸相匹配的凸起结构，凸起结构呈二维矩阵阵列排列，凸起结构可刚好嵌入凹槽内，凸起结构的宽度小于或接近入射光的波长，单光轴c-补偿膜具有正常折射率，单光轴c-补偿膜的光轴与穿透轴垂直；单光轴a-补偿膜的反常折射率大于单光轴c-补偿膜的正常折射率。

入射光经过偏光膜后形成线偏振光，线偏振光的光电场方向与偏光膜的穿透轴平行。线偏振光进入第一单光轴a-补偿膜后，由于第一单光轴a补偿膜的光轴与穿透轴平行，线偏振光进入第一单光轴a-补偿膜只发生反常折射，对应的折射率为单光轴a-补偿膜的反常折射率。线偏振光穿透第一单光轴a-补偿膜后进入单光轴c-补偿膜，由于单光轴c-补偿膜的光轴与穿透轴垂直，线偏振光进入单光轴c-补偿膜只发生正常折射，对应的折射率为单光轴c-补偿膜的正常折射率。由于单光轴a-补偿膜的反常折射率大于单光轴c-补偿膜的正常折射率，当光穿透单光轴a-补偿膜进入单光轴c-补偿膜时，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处时，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，从而改变垂直入射光的传播路径，光线发生偏转，使正视角光型能量分配到大视角，提高侧视角的画质。在本方案中，由于凸起结构呈二维矩阵阵列排列，使得光线在二维平面内的各个角度发生衍射，使得二维平面内的各个侧视角的画质均得到提升。

本发明还公开一种显示面板，包括第一基板、第二基板、第一偏光板和第二偏光板，其中，第一基板包括入光侧和出光侧，第二基板位于第一基板的出光侧且与第一基板相对设置，第一偏光板形成于第一基板上背离第二基板的一侧，第二偏光板形成于第二基板上背离第一基板的一侧，第一偏光板和/或第二偏光板包含偏光结构，偏光结构已在上文详细介绍，在此不再赘述。

上述显示面板，光线依次经过第一偏光板、第一基板、第二基板和第二偏光板，最后显示画面。由于偏光板中包含偏光结构，在偏光结构处，光线会发生折射现象，使垂直入射光向侧视角偏转，将正视角能量分配到侧视角，提高侧视角的画质。

在一实施例中，如图6所示，显示面板可为液晶显示面板，该液晶显示面板包含第二偏光板10、第一偏光板30、支撑第二偏光板的第二基板、支撑第一偏光板的第一基板以及夹设在第一基板和第二基板中间的液晶，其中，第一基板、第二基板和夹设在第一基板和第二基板中间的液晶构成液晶层20。入射光经过第一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，使线偏振光从第二偏光板中通过，从而在显示面板上显示画面。

上述偏光结构可位于第二偏光板中，也可位于第一偏光板中。在一实施例中，如图7所示，当偏光结构位于第一偏光板时，第一偏光板除包含上述偏光结构外，还包含贴合于偏光膜入光面的支撑膜500以及叠设于第二光学补偿膜上的压敏胶层400，第一偏光板可通过压敏胶层400粘贴于第一基板上，即第一偏光板从入光至出光方向可包含依次叠设的支撑膜500、偏光膜100、第一光学补偿膜200、第二光学补偿膜300以及压敏胶层400，其中，第一光学补偿膜200可为第一单光轴a-补偿膜，第二光学补偿膜300可为第二单光轴a-补偿膜或单光轴c-补偿膜，在利用第一光学补偿膜与第二光学补偿膜的折射率不同而使垂直入射光线发生偏转的同时，第一光学补偿膜与第二光学补偿膜也构成双光轴相位补偿膜，可以对光线进行相位补偿，避免相位延迟对画质的影响。在另一实施例中，如图8所示，当偏光结构位于第二偏光板中时，第二偏光板除包括上述偏光结构外，还可包括有在偏光膜的入光面叠设的相位补偿膜600与压敏胶层700，其中，相位补偿膜600位于压敏胶层700与偏光膜100之间，即第二偏光板从入光至出光方向可包括依次叠设的压敏胶层700、相位补偿膜600、偏光膜100、第一光学补偿膜200和第二光学补偿膜300。

在其他实施例中，显示面板也可以为有机发光二极管(organiclight-emittingdiode,oled)显示面板、量子点发光二极管(quantumdotlightemittingdiodes，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。

本发明还公开一种显示装置，如图9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包含上文介绍的偏光结构。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内存在第一光学补偿膜和第二光学补偿膜且第二光学补偿膜与第一光学补偿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。显示面板中的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。

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。