[发明专利]偏振片和包括该偏振片的偏振装置

说明书

技术领域

本发明涉及偏振片和包括该偏振片的偏振装置，所述偏振片能够使非平行入射光偏振化成为高度偏振光，并且更具体而言，涉及偏振片和包括该偏振片的偏振装置，所述偏振片能够使非平行紫外光偏振化成为高照度偏振光。

背景技术

近年来，液晶显示器(LCD)被广泛用作手机、电子计算器、便携式计算机、LCD监视器等的显示装置。

这样的LCD包括设置成相互面对的并且用衬垫材料(spacer)以预定间隙间隔开的上基板和下基板，以及设置在所述上基板和下基板之间的液晶层。所述上基板和下基板在它们的相对表面上具有带预定图案的电极，并且将取向层设置在所述电极上来确定液晶的预倾斜角度(pre-tilt angle)。

通常，所述取向层用摩擦法或者光控取向法进行取向。通过用例如聚酰亚胺的取向材料涂覆基板并依靠由摩擦布产生的机械摩擦诱导液晶的预倾斜来进行摩擦法。因为这种方法能够覆盖较大表面积并且实现高速处理，所以它被广泛应用在工业应用领域中。

但是，因为在取向层上形成的精细沟槽的形状根据摩擦强度而不同，所以液晶分子不能被均匀取向，造成随机相位失真和光散射。结果，可能劣化LCD的性能。另外，在摩擦加工中尘埃和静电的产生造成产率降低。

光控取向法是通过将紫外光辐射到用取向层涂覆的基板上来诱导液晶的预倾斜。与摩擦法不同，光控取向法不会导致尘埃和静电的产生。另外，光控取向法可以用于同时控制跨越取向层的整个表面的预倾斜并且使液晶分子均匀取向，由此防止了相位失真和光散射。

为了在取向层上进行光控取向，需要线性偏振紫外光或者部分偏振紫外光。偏振装置用于提供该偏振光。在光控取向法中使用的偏振片必须能够用在大面积上，必须能够用在紫外区，并且必须具有有利的耐热性、耐久性和高透光率。

此外，随着显示器和信息材料工业变得越来越先进，对偏振紫外(UV)光和可见光的需要也在不断增长。特别是当在LCD中的取向层使用紫外光时，特别要求用于大面积的偏振紫外光处于其中要求均匀取向的扭曲向列模式(twist nematic mode)或者共面转换模式。

在这点上，当使用高能区的紫外光作为偏振光时，需要能够在延长的时期内保持稳定的偏振特性的材料和方法。在相关技术中，通常采用片状偏振片通过在塑性基板上沿一个方向使光吸收层(例如碘)取向，来实现偏振效果。但是，如果将该片状偏振片暴露于强紫外光下，它将会在短时间内燃烧，这会导致偏振特性的丧失。由于这个原因，片状偏振片是不合适的。

因此，作为用均匀偏振紫外光辐照大面积的另一种方法，已经开发了使用布儒斯特偏振角(Brewster′s angle)的偏振片。

但是，为LCD中的光控取向所开发的常规偏振片使用单独的复杂光学系统来通过使用布儒斯特偏振角的偏振效果用均匀偏振紫外光来辐照大面积，并且所述光学系统的使用显著增加了成本。另外，布儒斯特偏振片的缺陷在于要求100％的平行光。作为实现大尺寸偏振光的一个现有技术，第268004号韩国专利公开了一种大尺寸偏振片和偏振装置。大尺寸偏振片确保了均匀的照度分布，并包括通过堆叠至少一层基板以长方形、三角形或者平行四边形形成的石英基板元件，和支撑该石英基板元件的偏振片支架。另外，该偏振装置包括该大尺寸偏振片、用于将入射光转变为平行光的聚光透镜和另外的移动控制器。为了实现在上述专利中披露的偏振效果，入射光必须被转变为平行光。为了实现这个目的，必须在光学路径上设置一个大反射镜和多种光学系统。因此，光学路径的长度将会增加，并且为了将紫外光均匀辐照到相当于第三代以上LCD的面积的玻璃上需要约6m以上的光学路径。因此，问题是增加了在光源和辐照目标表面之间的距离，降低了照度，并且增加了辐照装置的尺寸。

第558161号韩国专利涉及一种反射偏振膜和包括该反射偏振膜的显示设备，所述反射偏振膜具有提高的照度和最小化的光损失并且能够容易地制作。上述反射偏振膜具有多个光学层的堆叠结构，该光学层由各向同性的可光固化聚合物材料形成，其中在各个光学层的各个边缘表面(borderingsurface)上形成了顶角在80～100°(度)之间的棱镜光学图案。

为了克服相关技术中用在LCD显示器中的偏振膜的低照度特性的问题，第558161号韩国专利提供了一种能够通过布儒斯特偏振效果获得偏振光并且增加偏振光的量的反射偏振膜和使用该反射偏振膜的LCD装置，所述偏振光依靠光的中继通过位于在堆叠膜的边缘上反射的光的行进方向上的上部膜最终从反射偏振膜发射出。