偏光结构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(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，提供一种偏光结构及显示装置。

一种偏光结构，依次包括：

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；

光学补偿膜，设于所述偏光膜上且位于所述偏光结构的顶层，所述光学补偿膜具有第一折射率，所述第一折射率大于空气折射率，所述光学补偿膜与空气接触的一面形成有凹槽，所述凹槽的宽度小于或接近入射光的波长。

由于在显示装置中，背光模组产生的大部分光线是垂直入射至显示面板，在传统技术中，显示面板中的偏光结构各层膜表面平整且与垂直入射光方向垂直，因此大部分入射光垂直入射至显示面板时仍然垂直射出，导致显示面板正视角画质较好而侧视角画质较差。在本方案中，由于设有光学补偿膜，光学补偿膜位于偏光结构的顶层且具有第一折射率，第一折射率大于空气折射率，即光穿透光学补偿膜进入空气时，是从光密质进入光疏质的过程，结合光学补偿膜上形成有凹槽，各凹槽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，该凹槽相当于一光栅，入射至凹槽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，所述凹槽的宽度大于或等于300nm，且小于或等于1000nm。

在其中一个实施例中，所述凹槽为长条形凹槽，且所述长条形凹槽并排设置。

在其中一个实施例中，所述凹槽呈二维矩阵阵列排列，且所述凹槽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，相邻凹槽的中心间距小于或等于10μm。

在其中一个实施例中，所述光学补偿膜为单光轴c-补偿膜，所述第一折射率为所述c-补偿膜的正常折射率。

在其中一个实施例中，所述光学补偿膜内掺杂有抗炫功能的树酯颗粒。

在其中一个实施例中，所述光学补偿膜为单光轴a-补偿膜，所述第一折射率为所述a-补偿膜的反常折射率。

一种偏光结构，依次包括：

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；

光学补偿膜，设于所述偏光膜上且位于所述偏光结构的顶层，所述光学补偿膜具有第一折射率，所述第一折射率大于空气折射率，所述光学补偿膜与空气接触的一面形成有多个凹槽，各所述凹槽的宽度小于或接近入射光的波长，所述凹槽的中心间距小于或等于单个像素的开口宽度，所述光学补偿膜内掺杂有抗炫功能的树酯颗粒。

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为一实施例中光学补偿膜的立体结构图；

图3b为另一实施例中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为一实施例中偏光结构剖视图；

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、光学补偿膜300，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，光线从入射面进入相位补偿膜100进行相位补偿后从出光面射出，由于光线经过液晶后会出现相位延迟的现象，通过相位补偿膜，可以对光线相位进行修正。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。经过相位补偿的光线进入偏光膜200，偏光膜200用于对光线进行偏振处理以形成线性偏振光，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。偏光膜200可为聚乙烯醇膜，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。光学补偿膜300叠设于偏光结构的顶层，且与空气接触的一面形成有多个凹槽301，光学补偿膜具有第一折射率，该第一折射率大于空气折射率，当光穿透光学补偿膜300进入空气时，是从光密质进入光疏质的过程。同时，由于凹槽301的宽度小于或接近波长，该凹槽相当于一光栅，光线在该凹槽处可发生衍射。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，本方案通过在顶层设置光学补偿膜并在光学补偿膜与空气接触的一面形成凹槽，该凹槽形成光栅，且光学补偿膜的第一折射率大于空气折射率，入射光穿透光学补偿膜时，会在凹槽处发生衍射，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，凹槽的宽度为x，x的取值范围可为300nm≤x≤1000nm，当光线垂直穿透光学补偿膜300进入空气时，在凹槽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与空气折射率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，空气折射率n2的取值为1。在一实施例中，若m＝n1-1，m的取值范围可为0.01＜m＜1.5。

如图3a所示，光学补偿膜300上形成有多个凹槽301，各凹槽301为长条形凹槽，各长条形凹槽301可并排设置，各长条形凹槽的宽度(x方向)小于或接近入射光的波长。如图3b所示，凹槽301也可呈二维矩阵阵列排列，各凹槽的宽度(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，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，由于在顶层设置有光学补偿膜且光学补偿膜上形成有多个凹槽301，凹槽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。当凹槽为长条形凹槽且并排排列时，仅在一维方向(x方向)发生衍射，使光线发散到凹槽的两侧；当凹槽呈二维矩形阵列排列时，由于凹槽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，凹槽301为长方体凹槽，在其他的实施例中，凹槽301也可为其他形态的凹槽，凹槽的尺寸能使入射的光线发生衍射即可。在一实施例中，相邻凹槽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凹槽对该像素光线进行偏转。

偏光膜200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，光线进入液晶时一般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。在一实施例中，如图4所示，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n1o，在本实施例中，第一折射率为c-补偿膜正常折射率n1o。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，即该线偏振光的电场方向与光学补偿膜的光轴垂直，因此在光学补偿膜内只发生正常折射，第一折射率选取光学补偿膜的正常折射率n1o，n1o大于空气折射率n2。

在另一实施例中，光学补偿膜300为单光轴a-补偿膜，单光轴a-补偿膜内可填充向列相液晶，向列相液晶的光轴平行于入光面且平行于偏光膜的穿透轴，向列相液晶的反常折射方向为光电场方向与向列相液晶光轴平行，即向列相液晶的反常折射的光电场方向与偏光膜的穿透轴平行，对应的反常折射率为n1e，在本实施例中，第一折射率为a-补偿膜反常折射率n1e。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，即该线偏振光的电场方向与光学补偿膜的光轴平行，因此在光学补偿膜内只发生反常折射，第一折射率选取光学补偿膜的反常折射率n1e，n1e大于空气折射率n2。

为了减弱观看画面时显示面板对光的反射作用，需要对偏光结构进行抗反射处理。若是在偏光结构的最顶层覆盖一层抗反射薄膜，由于抗反射薄膜也具有一定的厚度，增加抗反射薄膜不利于产品的薄型化设计。在一实施例中，如图4所示，在光学补偿膜300内可掺杂抗炫功能的树酯颗粒303，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，且有利于产品的薄型化设计。在一实施例中，偏光结构还包括叠设于相位补偿膜入光面的压敏胶层，偏光结构通过压敏胶层可粘贴在玻璃基板上。

在一实施例中，如图5所示，在光学补偿膜300与偏光膜200之间还设有支撑膜400，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，光学补偿膜300直接贴合于偏光膜200的出光面上，即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光学补偿膜，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，光学补偿膜的最小厚度d(如图2所示)需具有合适的厚度以实现对偏光膜的保护作用。在一实施例中，偏光结构还包括叠设于相位补偿膜入光面的压敏胶层500，偏光结构通过压敏胶层可粘贴在玻璃基板上。

本发明还涉及一种偏光结构，结合图1和图4所示，偏光结构包括依次叠设的相位补偿膜100、偏光膜200、光学补偿膜300，其中，相位补偿膜100包括入光面100a和出光面100b。光学补偿膜300叠设于偏光结构的顶层，且与空气接触的一面形成有多个凹槽301，光学补偿膜具有第一折射率，该第一折射率大于空气折射率，当光穿透光学补偿膜300进入空气时，是从光密质进入光疏质的过程。同时，由于凹槽301的宽度小于或接近波长，该凹槽相当于一光栅，光线在该凹槽处可发生衍射。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，本方案通过在顶层设置光学补偿膜并在光学补偿膜与空气接触的一面形成凹槽，该凹槽形成光栅，且光学补偿膜的第一折射率大于空气折射率，入射光穿透光学补偿膜时，会在凹槽处发生衍射，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。相邻凹槽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凹槽对该像素光线进行偏转。在光学补偿膜中还掺杂抗炫功能的树酯颗粒303，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，且有利于产品的薄型化设计。

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，偏光结构包括置于顶层的光学补偿膜，光学补偿膜具有第一折射率且形成有凹槽，第一折射率大于空气折射率，且凹槽的宽度小于或接近入射光的波长，该凹槽可形成衍射光栅。当偏光板中包含上述偏光结构时，光线垂直入射至显示面板并穿透偏光结构进入空气中时，是从光密质进入光疏质的过程，且由于凹槽的宽度小于或接近波长，该凹槽相当于光栅，因此在凹槽处会发生衍射现象，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。其中，偏光结构的具体结构已在上文详细介绍，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，如图7所示，显示面板为液晶显示面板，其包括上偏光板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。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。

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。