偏光结构、显示面板及显示装置的制作方法

本实用新型涉及显示领域，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(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。

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，依次包括：

第一光学补偿膜，具有第一折射率，所述第一光学补偿膜包括入光面和与所述入光面相对的出光面，所述第一光学补偿膜的出光面上形成有多个凹槽；

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的出光面上，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；

偏光膜，设于所述第二光学补偿膜上。

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。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，所述凸起结构呈周期性排列。

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，所述偏光结构还包括支撑膜，所述支撑膜叠设于所述第一光学补偿膜的入光面上。

在其中一个实施例中，所述偏光结构还包括支撑膜，所述支撑膜设于所述第二光学补偿膜与所述偏光膜之间。

一种偏光结构，包括：

第一光学补偿膜，具有第一折射率，所述第一光学补偿膜包括入光面和与所述入光面相对的出光面，所述第一光学补偿膜的出光面上形成有多个凹槽；

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，所述凸起结构呈周期性排列，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，所述第二光学补偿膜贴合于所述第一光学补偿膜的出光面上，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；

偏光膜，设于所述第二光学补偿膜上。

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；

所述第一偏光板和/或第二偏光板包括上述偏光结构。

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，置于所述显示装置底部，用于提供入射光；

显示面板，置于所述背光模组上方，用于接收所述入射光并显示画面；

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剖视图；

图5为一实施例中第一光学补偿膜光轴、第二光学补偿膜光轴和偏光膜穿透轴的方向关系图；

图6为一实施例中显示面板结构剖视图；

图7为一实施例中第二偏光板结构示意图；

图8为一实施例中第一偏光板结构示意图；

图9为一实施例中显示装置结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型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实用新型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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型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，不是旨在于限制本实用新型。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。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

如图1所示，偏光结构包括依次叠设的第一光学补偿膜100、第二光学补偿膜200和偏光膜300，其中，第一光学补偿膜100包括入光面100A和出光面100B，入光面为接收入射光的一面，光线从入光面进入第一光学补偿膜100并从出光面射出，且第一光学补偿膜出光面100B形成有多个凹槽101。第二光学补偿膜叠设在第一光学补偿膜的出光面上，第二光学补偿膜形成有多个与凹槽101形状、尺寸相匹配的凸起结构201，凸起结构201可刚好嵌入凹槽101内，凸起结构201的宽度小于或接近入射光的波长，第二光学补偿膜200贴合于第一光学补偿膜100上，且凸起结构201完全容纳于凹槽101内，即第一光学补偿膜100与第二光学补偿膜200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100进入第二光学补偿膜200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201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100和第二光学补偿膜200并在第二光学补偿膜200与第一光学补偿膜100的接触面形成凸起结构201，通过凸起结构形成光栅，入射光从第一光学补偿膜100垂直至第二光学补偿膜200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。偏光膜300设于第二光学补偿膜上，能够对光线进行偏振处理后形成线偏振光并从射出。在一实施例中，偏光膜300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。

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100进入第二光学补偿膜200时，在凸起结构201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200上形成有多个凸起结构201，各凸起结构201为长条形凸起，各长条形凸起结构201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201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201，凸起结构201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201为长方体凸起，在其他的实施例中，凸起结构201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，相邻凸起结构的中心间距相等。在一实施例中，相邻凸起结构的中心间距小于或等于10μm，即小于或等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，正常光对应的折射率为正常折射率，反常光对应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和图5所示，第一光学补偿膜100为单光轴A-补偿膜，单光轴A-补偿膜内部可填充向列相液晶102，向列相液晶为长条棒状型液晶，各向列相液晶的光轴平行，使第一光学补偿膜呈单光轴特性。偏光膜300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。在本实施例中，设偏光膜的穿透轴301方向为Y方向，第一光学补偿膜的光轴103与入光面平行且平行于偏振膜的穿透轴301，即第一光学补偿膜的光轴为Y方向。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200为单光轴C-补偿膜，单光轴C-补偿膜内可填充碟状液晶202，各碟状液晶的光轴平行使第二光学补偿膜呈单光轴特性，碟状液晶的光轴垂直于入光面，即第二光学补偿膜的光轴203垂直于入光面，第二光学补偿膜的光轴203方向为图中的Z方向。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-补偿膜的正常折射率n2o。由于第二补偿膜上方设有偏光膜，只有电场方向与偏光膜穿透轴平行的光线能穿过偏光膜，第一光学补偿膜的反常光的电场方向和第二光学补偿膜的正常光的电场方向与穿透轴平行，因此选取第一光学补偿膜的反常折射率n1e为第一折射率，选取第二光学补偿膜的正常折射率n2o为第二折射率，n1e＞n2o。在一实施例中，单光轴C-补偿膜选取单光轴负型C-补偿膜，单光轴负型C-补偿膜的正常折射率大于反常折射率。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。

在一实施例中，偏光结构还包含支撑膜，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。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。在一实施例中，支撑膜可叠设于第一光学补偿膜的入光面上。在另一实施例中，支撑膜可设于第二光学补偿膜与偏光膜之间。在其他实施例中，偏光板入光测可不设置支撑膜，由于在偏光膜的入光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，因此在偏光结构中可以省略偏光膜入光侧的支撑膜，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。

本实用新型还涉及一种偏光结构，如图1所示，偏光结构包括依次叠设的第一光学补偿膜100、第二光学补偿膜200和偏光膜300。其中，第一光学补偿膜100包括入光面100A和出光面100B，第一光学补偿膜出光面100B形成有多个凹槽101；第二光学补偿膜叠设在第一光学补偿膜的出光面上，第二光学补偿膜形成有多个与凹槽101形状、尺寸相匹配的凸起结构201，凸起结构201的宽度小于或接近入射光的波长，凸起结构呈周期性排列，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，第二光学补偿膜200贴合于第一光学补偿膜100上，且凸起结构201完全容纳于凹槽101内；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100进入第二光学补偿膜200时，是从光密质进入光疏质的过程，光线在该凸起结构处可发生衍射，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。

本实用新型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。

第二偏光板10和/或第一偏光板30包含上文介绍的偏光结构。在一实施例中，当偏光结构位于第二偏光板中时，如图7所示，第二偏光板除包含上述偏光结构外，还包含支撑膜400、抗反射层500和压敏胶层600，其中，支撑膜400叠设于偏光膜上，抗反射层500叠设于支撑膜400上且位于第二偏光板的顶层，压敏胶层600设于第一光学补偿膜的入光面上，即第二偏光板从入光至出光方向依次包括压敏胶层600、第一光学补偿膜100、第二光学补偿膜200、偏光膜300、支撑膜400和抗反射层500，第二偏光板通过压敏胶层600粘贴于第二基板上。其中，第一光学补偿膜100可为第一单光轴A-补偿膜，第二光学补偿膜200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，当偏光结构位于第一偏光板中时，如图8所示，第一偏光板除包含上述偏光结构外，还包含依次叠设相位补偿膜700、压敏胶层800，其中，相位补偿膜700叠设于偏光膜300上，压敏胶层800叠设于相位补偿膜700上，即第一偏光板从入光至出光方向依次包括第一光学补偿膜100、第二光学补偿膜200、偏光膜300、相位补偿膜700和压敏胶层800。其中，相位补偿膜700用于对光线进行相位补偿，压敏胶层800用于使第一偏光板粘贴于第一基板上。在一实施例中，第一偏光板还可包含支撑膜，支撑膜可位于第二光学补偿膜与偏光膜之间，还可贴合于第一光学补偿膜的入光面上。

在其他实施例中，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。

本实用新型还公开一种显示装置，如图9所示，包括背光模组2以及置于背光模组上方的显示面板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。显示面板中的偏光板的结构已在上文介绍，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实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。