專利名稱：用于降低色偏的光學薄膜和具有該光學薄膜的液晶顯示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于降低色偏的光學薄膜和具有該光學薄膜的液晶顯示器(LCD)，更具體地涉及其中形成有雕刻的透鏡部以降低依賴于視角的色偏的用于降低色偏的光學薄膜以及具有該光學薄膜的LCD。
背景技術：
響應于高度發(fā)達的信息社會的出現(xiàn)，有關圖像顯示的組件和裝置已得到很大改進并被迅速地傳播。在這些組件和裝置當中，圖像顯示裝置已廣泛地分布用于電視(TV)、個人計算機(PC)顯示器等。此外，正在嘗試同時增大這種顯示裝置的尺寸和減小其厚度。一般而言，液晶顯示器(IXD)是一種平板顯示器，并利用液晶顯示圖像。因為IXD 與其它顯示裝置相比具有重量輕、驅(qū)動電壓低以及功耗低的優(yōu)點，因此在整個工業(yè)中被廣泛使用。圖I是示意性地示出IXD 100的基本結(jié)構(gòu)和工作原理的概念圖。以示例方式參照常規(guī)的垂直排列(VA) IXD，兩個偏振膜110和120被布置使得它們的光軸取向相互垂直。具有雙折射特性的液晶分子150被插入并布置在涂有透明電極140 的兩個透明基板130之間。當從電源單元180施加電場時，液晶分子移動，并垂直于電場排列。從背光單元發(fā)出的光在穿過第一偏振膜120之后被線偏振。如圖I的左側(cè)所示， 在不供電時，液晶分子與基板保持垂直。因此，處于線偏振狀態(tài)的光被光軸垂直于第一偏振膜120的光軸的第二偏振膜110阻擋。同時，如圖I的右側(cè)所示，當通電時，電場造成液晶分子水平排列，使得它們在兩個正交的偏振膜110和120之間平行于基板。因此，來自第一偏振膜的線偏振光，在到達第二偏振膜之前穿過液晶分子時，被轉(zhuǎn)換為偏振被旋轉(zhuǎn)90度的另一種線偏振光、圓偏振光或橢圓偏振光。然后該轉(zhuǎn)換的光能夠穿過第二偏振膜。通過調(diào)節(jié)電場的強度可從垂直取向到水平取向逐漸改變液晶的取向，從而允許控制光發(fā)射的強度。圖2是示出了依賴于視角的液晶的取向和光透射。當液晶分子在像素220內(nèi)以預定方向排列時，液晶分子的取向隨視角變化而變化。當從左前方(210)觀看時，液晶分子看起來像是它們大致沿水平取向212排列，且屏幕相對較亮。當從前方沿線230觀看時，看到液晶分子沿取向232排列，該取向與像素 220內(nèi)部的取向相同。另外，當從左前方(250)觀看時，液晶分子看起來像是它們大致沿垂直取向252排列，并且屏幕稍暗。
因此，由于LCD的光的強度和色彩隨視角變化而變化，因而與其它自發(fā)發(fā)光的顯示器相比，LCD的視角受到了極大的限制。為了增大視角，已經(jīng)實施了大量研究。圖3是示出減小對比度和色偏依賴于視角的變化的常規(guī)嘗試的概念圖。參照圖3，像素被分成兩個像素部分，即第一像素部分320和第二像素部分340，這兩個像素部分中的液晶的取向互相對稱。依賴觀看者的觀看方向，或者可以看到如第一像素部分320中所示取向的液晶，或者可以看到如第二像素部分340中所示取向的液晶。到達觀看者的光的強度是兩個像素部分的光的總強度。當從左前方(310)觀看時，第一像素部分320中的液晶分子看起來好像是它們沿水平取向312排列，并且第二像素部分320中的液晶分子看起來好像是它們沿垂直取向314 排列。因此，第一像素部分320使屏幕看起來亮。類似地，當從右前方(350)觀看時，第一像素部分320中的液晶分子看起來好像是它們沿垂直取向352排列，并且第二像素部分340 中的液晶分子看起來好像是它們沿水平取向354排列。那么，第二像素部分340可使得屏幕看起來亮。另外，當從前方觀看時，看到液晶分子沿取向332和334排列，這與像素部分 320和340內(nèi)部的取向相同。因此，即使在視角改變時，觀看者觀察到的屏幕的亮度仍保持相同或類似，并且關于屏幕的垂直中心線對稱。因此，這使得可減小對比度和色偏依賴于視角的變化。圖4是示出用于減小對比度和色偏依賴于視角的變化的常規(guī)方法的概念圖。參照圖4，增加了具有雙折射特性的光學薄膜420。光學薄膜420的雙折射特性與在LCD面板的像素440內(nèi)部的液晶分子的雙折射特性相同，且與液晶分子的取向?qū)ΨQ。歸因于像素440內(nèi)部的液晶分子的取向和光學薄膜的雙折射特性，到達觀看者的光的強度是來自光學薄膜420和像素440的光的總強度。具體地，當從左前方(410)觀看時，像素440內(nèi)部的液晶分子看起來好像是它們沿水平取向414排列，并且由光學薄膜420產(chǎn)生的虛像液晶看起來好像是它們沿垂直取向412 排列。所得到的光的強度是來自光學薄膜420和像素440的光的總強度。類似地，當從右前方(450)觀看時，像素440內(nèi)部的液晶分子看起來好像是它們沿垂直取向454排列，并且由光學薄膜420產(chǎn)生的虛像液晶看起來好像是它們沿水平取向452排列。所得到的光的強度是來自光學薄膜420和像素440的光的總強度。另外，當從前方觀看時，看到液晶分子沿取向434和432排列，這分別與像素440內(nèi)部的取向以及光學薄膜420的雙折射取向相同。然而，即使采用上述方法，仍存在圖5中所示的問題。也就是說，隨視角變化仍會出現(xiàn)色偏，且當視角增大時色彩改變。在本發(fā)明的背景部分中所公開的信息僅用于加強對本發(fā)明的背景的理解，不應該被視作是承認或以任何形式暗示該信息形成了對本領域技術人員來說是已知的現(xiàn)有技術。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各個方面提供一種用于降低色偏的光學薄膜，其能夠響應于視角的增大而降低色偏，以及具有該光學薄膜的LCD。還提供一種用于降低色偏的光學薄膜，其能夠在降低色偏的同時防止幻影和起霧，以及具有該光學薄膜的LCD。還提供一種用于降低色偏的光學薄膜，其在降低色偏的同時呈現(xiàn)出極高的透射率，以及具有該光學薄膜的LCD。在本發(fā)明的一個方面，在LCD中用于降低色偏的光學薄膜被設置在LCD的液晶面板的前方，并且包括基底層；多個雕刻的透鏡部，形成在所述基底層中以使所述雕刻的透鏡部彼此隔開；以及填充部分，所述填充部分的每一個被設置在所述雕刻的透鏡部中的相應的一個內(nèi)部。所述填充部分的折射率與所述基底層的折射率不同。在一實施例中，所述填充部分可被部分地填充在所述雕刻的透鏡部的內(nèi)部。在一實施例中，所述填充部分的折射率可大于所述基底層的折射率。在一實施例中，所述基底層和所述填充部分可由透明聚合物樹脂形成。在根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于降低色偏的光學薄膜和具有該光學薄膜的LCD中， 在降低響應于視角增大的色偏的同時，防止了幻影和起霧。另外，在根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于降低色偏的光學薄膜和具有該光學薄膜的 IXD(TN IXD、VA IXD、IPS IXD等)中，呈現(xiàn)出極高的透射率。本發(fā)明的方法和設備具有其它的特征和優(yōu)點，這些特征和優(yōu)點根據(jù)被合并于此并且在以下對本發(fā)明的詳細描述中一起用于解釋本發(fā)明的特定原理的附圖而變得明顯，或更詳細地記載在這些附圖中。


圖I是示意性地示出IXD的基本結(jié)構(gòu)和工作原理的概念圖；圖2是示出液晶依賴于視角的取向和光透射的概念圖；圖3是示出減小對比度和色偏依賴于視角的變化的常規(guī)嘗試的概念圖；圖4是示出減小對比度和色偏依賴于視角的變化的另一種常規(guī)嘗試的概念圖；圖5是示出未安裝光學薄膜的LCD的依賴于視角的色偏的曲線圖；圖6至圖12是示出根據(jù)比較示例的用于降低色偏的光學薄膜的截面圖；圖13是示出根據(jù)比較示例的制造光學薄膜的方法的視圖；圖14至圖17是示出當根據(jù)比較示例的用于降低色偏的光學薄膜與顯示器面板隔開時發(fā)生幻影和起霧的視圖；圖18是示出安裝有圖17所示光學薄膜的LCD的依賴于視角的色偏的曲線圖，用于與圖5中所示的曲線圖比較；圖19是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于降低色偏的光學薄膜的視圖；以及圖20和圖21是解釋圖19所示的光學薄膜的透射率得以提高的原理的視圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將詳細參考本發(fā)明的各種實施例，其示例在附圖中圖示并且在下面進行描述。雖然結(jié)合其示例性實施例來描述本發(fā)明，但應當理解的是，本描述并不旨在將本發(fā)明限制于那些示例性實施例。相反，本發(fā)明旨在不僅覆蓋示例性實施例，而且還覆蓋可包含于所附權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的各種替代、修改、等同和其它實施例。比較示例下面將給出比較示例的描述。首先描述本發(fā)明降低色偏的原理，然后描述利用雕刻的透鏡部防止幻影和起霧的機理。圖6和圖7是示出根據(jù)第一比較示例的光學薄膜的透鏡部的截面圖。光學薄膜通常被布置在顯示器面板10的前方。如圖中所示，光學薄膜20包括基底層21和透鏡部23。將基底層21形成為透光材料層?；讓?1可由透明聚合物樹脂制成，特別是紫外(UV)固化透明樹脂。通過將基底層21雕刻至預定深度而形成透鏡部23。透鏡部23通過將入射到其上的光折射而降低色偏。透鏡部23可利用色彩混合效應來減小響應于視角增加而發(fā)生的色彩改變。通過將寬度減小到小于透鏡部之間的間隔，可允許沿垂直于顯示器面板的平面的方向發(fā)出的更多的光穿過。透鏡部23用于改變垂直于顯示器面板的平面發(fā)出的光的方向，使其不再垂直于顯示器面板的平面，并用于改變最初發(fā)出的并不垂直于顯示器面板的平面的一部分光的方向，使其垂直于顯示器面板的平面發(fā)出。也就是說，透鏡部可以通過改變基于視角的光的方向而引起色彩混合，從而降低色偏。透鏡部23可具有從以下的但不限于此的圖案中選擇的圖案具有多邊形截面的條紋、具有多邊形截面的波紋、具有多邊形截面的矩陣、具有多邊形截面的蜂窩狀、具有多邊形截面的點、具有半圓形截面的條紋、具有半圓形截面的波紋、具有半圓形截面的矩陣、 具有半圓形截面的蜂窩狀、具有半圓形截面的點、具有半橢圓形截面的條紋、具有半橢圓形截面的波紋、具有半橢圓形截面的矩陣、具有半橢圓形截面的蜂窩狀、具有半橢圓形截面的點、具有半卵形(semi-oval)截面的條紋、具有半卵形截面的波紋、具有半卵形截面的矩陣、具有半卵形截面的蜂窩狀以及具有半卵形截面的點。透鏡部不限于上述形狀，而可以具有各種形狀。透鏡部優(yōu)選地具有兩側(cè)對稱的截面。這里，術語“多邊形截面”可包括但不限于三角形、梯形以及四邊形截面。另外，術語“半卵形截面”可包括除圓弧和橢圓弧之外的曲線輪廓。而且，術語“半圓形截面”、“半橢圓形截面”以及“半卵形截面”不限于通過將圓形、橢圓形或卵形精確地分成兩個部分而得到的形狀，而是包括其中透鏡部的截面輪廓的一部分包括圓弧、橢圓弧或曲線的形狀。也就是說，“半橢圓形截面”可具有有兩個橢圓弧側(cè)邊以及線性上(或下)邊的形狀(即其中兩個斜邊都為橢圓弧的梯形形狀)。可優(yōu)選地，截面的外形包括具有大于直線的曲率的曲線。另外，條紋構(gòu)成的圖案也可包括各種圖案，例如水平條紋圖案、豎直條紋圖案等。 水平條紋圖案在補償豎直視角上有效。如圖7中所示，豎直條紋圖案在補償水平視角上有效。為了防止云紋現(xiàn)象，透鏡部23可被形成為相對于基底層21的邊緣具有預定的偏角。例如，在條紋圖案中，條紋可相對于水平或豎直方向具有預定的傾斜角度。優(yōu)選地，如圖7中所示，透鏡部23周期性地形成在基底層21的一個表面上。凹槽彼此隔開且互相平行。透鏡部23可形成在指向觀看者的表面上，或形成在指向顯示器面板的表面上?？商娲兀哥R部23可形成在基底層21的兩個表面上。圖8是示出根據(jù)第二比較示例的光學薄膜的截面圖，圖9是示出根據(jù)第三比較示例的光學薄膜的截面圖。
這些圖示出透鏡部可具有三角形或半圓形截面。圖10和圖11分別是示出根據(jù)第四比較示例和第五比較示例的光學薄膜的截面圖。雖然透鏡部可形成在基底層的面向顯示器面板的后表面上，但它們也可形成在基底層的指向觀看者的前表面上，如圖中所示。圖12是示出根據(jù)第六比較示例的光學薄膜的截面圖。如圖12中所示，透鏡部可形成在基底層的兩個表面上。圖13是示出根據(jù)第七示例的制造光學薄膜的方法的視圖。用于降低色偏的光學薄膜可具有支撐基底層21的底層25。底層25優(yōu)選為透明樹脂薄膜或UV可透過的玻璃基板?？衫玫挠糜诘讓?5的材料的示例可包括但不限于聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)以及三醋酸纖維素(TAC)。制備透鏡部23的方法包括將UV固化樹脂涂覆在底層25的一個表面上的步驟，以及在使UV線照射到UV固化樹脂上的同時利用表面上具有與透鏡部圖案相反的圖案的成形軋輥在UV固化樹脂中形成透鏡部的步驟。之后，通過使UV線照射到UV固化樹脂上完成具有透鏡部23的基底層21的制備。然而，透鏡部并不限于此，而可以利于各種方法形成，例如使用熱塑樹脂的熱壓、 注入熱塑樹脂或熱固樹膠的注模法，等等。圖14和圖15是示出當用于降低色偏的光學薄膜與顯示器面板隔開時發(fā)生幻影和起霧的視圖。如圖14中所示，當用于降低色偏的光學薄膜安裝在顯示器面板的前方時，將光學薄膜與顯示器面板隔開的越遠，會使幻影和起霧看起來越明顯。(當光學薄膜緊密接觸顯示器面板時，因為幻影圖像和原始圖像之間的間隙非常小，所以難以將幻影和原始圖像區(qū)別開，這將在下面描述)?；糜笆癸@示器面板上的圖像變形。因此需要在降低色偏的同時能防止幻影的解決方案。另外，當用于降低色偏的光學薄膜被設置為使得其與顯示器面板隔開時，不僅出現(xiàn)上述幻影問題，而且還出現(xiàn)起霧的問題，如圖15中所示，這是因為透鏡部使從顯示器面板反射和從透鏡部之間的平面反射的光擴散。也就是說，入射到光學薄膜和顯示器面板上的光i)從光學薄膜和空氣(即位于光學薄膜和顯示器面板之間的空氣)之間的界面和ii) 從空氣和顯示器面板之間的界面反射一次或多次，然后入射到透鏡部上。透鏡部使入射光擴散，從而造成起霧。該現(xiàn)象降低了亮室對比度(BRCR)，從而降低了顯示裝置的可視性。因此，需要一種可防止在用于降低色偏的光學薄膜中出現(xiàn)幻影和起霧的解決方案。圖16和圖17是示意性地示出根據(jù)第九和第十比較示例的、被設計為消除用于降低色偏的光學薄膜中的幻影和起霧的顯示裝置的視圖。可通過使光學薄膜緊密接觸顯示器面板而消除幻影和起霧。例如，可如圖16中所示通過借助于粘合劑將用于降低色偏的光學薄膜附接到顯示器面板或如圖17中所示通過由具有自粘合特性的材料形成基底層然后將基底層直接附接到顯示器面板來防止幻影和起霧，并提高透射率。另外，還可簡單地使光學薄膜緊密接觸顯示器面板而無需將其粘合到顯示器面板，以使在光學薄膜和顯示器面板之間沒有空氣隙。
當觀察到幻影時，發(fā)現(xiàn)具有半橢圓形截面的透鏡部可最有效地防止幻影。在減輕起霧方面，還優(yōu)選將透鏡部指向顯示器面板而不是觀看者。(用于降低色偏的光學薄膜與顯示器面板隔開時的情況與此相同)。這里，基底層可由UV固化透明彈性體制成，以使得其可容易地被直接附接到顯示器面板?；讓拥目捎貌牧峡梢园ǖ幌抻诒┧釓椥泽w、硅基彈性體(聚二甲基硅氧烷PDMS)、聚氨酯基彈性體、聚乙烯醇縮丁醛(PMB)彈性體、乙烯-醋酸乙烯(EVA)基彈性體、聚氯乙烯醚(PVE)基彈性體、飽和無定形聚酯基彈性體、密胺樹脂基彈性體等。下面的表I顯示通過測量在用于降低色偏的光學薄膜與顯示器面板隔開的顯示裝置中和在圖16中所示的顯示裝置中的起霧所獲得的結(jié)果。表I
權利要求
1.一種在液晶顯示器中用于降低色偏的光學薄膜，所述光學薄膜被設置在液晶顯示器的液晶面板的前方，并且包括基底層；多個雕刻的透鏡部，形成在所述基底層中以使所述雕刻的透鏡部彼此隔開；以及填充部分，所述填充部分的每一個被設置在所述雕刻的透鏡部中相應的一個的內(nèi)部， 其中所述填充部分的折射率與所述基底層的折射率不同。
2.根據(jù)權利要求I所述的光學薄膜，其中所述填充部分被部分地填充在所述雕刻的透鏡部的內(nèi)部。
3.根據(jù)權利要求射率。
4.根據(jù)權利要求樹脂。
5.根據(jù)權利要求
6.根據(jù)權利要求
7.根據(jù)權利要求I所述的光學薄膜，其中所述填充部分的折射率大于所述基底層的折 I所述的光學薄膜，其中所述基底層和所述填充部分包括透明聚合物所述的光學薄膜，其中所述基底層為自粘合劑。所述的光學薄膜，其中所述基底層包括透明的彈性體。所述的光學薄膜，其中所述雕刻的透鏡部具有從下列圖案構(gòu)成的組中選出的圖案具有多邊形截面的條紋、具有多邊形截面的波紋、具有多邊形截面的矩陣、 具有多邊形截面的蜂窩狀、具有多邊形截面的點、具有半圓形截面的條紋、具有半圓形截面的波紋、具有半圓形截面的矩陣、具有半圓形截面的蜂窩狀、具有半圓形截面的點、具有半橢圓形截面的條紋、具有半橢圓形截面的波紋、具有半橢圓形截面的矩陣、具有半橢圓形截面的蜂窩狀、具有半橢圓形截面的點、具有半卵形截面的條紋、具有半卵形截面的波紋、具有半卵形截面的矩陣、具有半卵形截面的蜂窩狀以及具有半卵形截面的點。
8.一種液晶顯示器，包括如權利要求I所述的用于降低色偏的光學薄膜。
9.根據(jù)權利要求8所述的液晶顯示器，其中所述用于降低色偏的光學薄膜的所述透鏡部形成在所述基底層的指向所述液晶面板的表面中。
10.根據(jù)權利要求8所述的液晶顯示器，其中所述用于降低色偏的光學薄膜緊密接觸所述液晶面板。
11.根據(jù)權利要求10所述的液晶顯示器，其中所述用于降低色偏的光學薄膜借助于粘合劑被附接到所述液晶面板。
12.根據(jù)權利要求10所述的液晶顯示器，其中所述基底層為自粘合劑，使得所述基底層直接附接到所述液晶面板。
全文摘要
本發(fā)明公開用于降低色偏的光學薄膜和具有該光學薄膜的液晶顯示器。在液晶顯示器中用于降低色偏的光學薄膜被設置在液晶顯示器的液晶面板的前方。該光學薄膜包括基底層；多個雕刻的透鏡部，形成在基底層中以使雕刻的透鏡部彼此隔開；以及填充部分，填充部分的每一個被設置在雕刻的透鏡部中的相應的一個內(nèi)部。填充部分的折射率與基底層的折射率不同。填充部分被部分地填充在雕刻的透鏡部的內(nèi)部。填充部分的折射率大于基底層的折射率。基底層和填充部分由透明聚合物樹脂形成。
文檔編號G02B5/30GK102590920SQ20121000744
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權日2011年1月11日
發(fā)明者樸晟植, 趙隱永 申請人:三星康寧精密素材株式會社