CN102830458A - 用于降低色偏的光学膜和具有该光学膜的液晶显示器 - Google Patents

Abstract

一种用于降低色偏的液晶显示器，包括：设置在前偏振层和后偏振层之间的液晶层，以及设置在所述液晶层和所述前偏振层之间的光学膜。该光学膜包括基底层和阴刻在所述基底层中的多个透镜部，所述透镜部彼此隔开。从所述液晶层发出的光由于该液晶层的双折射特性而具有依据于视角的不同颜色和一灰度级。所述光学膜使光的入射到每个透镜部上的部分扩散，以使光的该部分与光的在相邻透镜部之间穿过的另一部分混合。

Description

用于降低色偏的光学膜和具有该光学膜的液晶显示器

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年5月24日提交的韩国专利申请No.10-2011-0049041的优先权，出于所有目的通过引用将该申请的全部内容合并于此。

技术领域

本发明涉及用于液晶显示器（LCD）的光学膜和具有该光学膜的LCD，更具体地涉及用于LCD的具有梯度（gradient）折射率的光学膜以及具有该光学膜的LCD。

背景技术

响应于高度发达的信息社会的出现，有关图像显示的组件和装置已得到很大改进并被迅速地传播。在这些组件和装置当中，图像显示装置已广泛地分布用于电视（TV）、个人计算机（PC）显示器等。此外，正在尝试同时增大这种显示装置的尺寸和减小其厚度。

一般而言，液晶显示器（LCD）是一种平板显示器，并利用液晶显示图像。因为LCD与其它显示装置相比具有重量轻、驱动电压低以及功耗低的优点，因此在整个工业中被广泛使用。

图1是示意性地示出LCD 100的基本结构和工作原理的概念图。

以示例方式参照常规的垂直排列（VA）LCD，两个偏振膜110和120被布置使得它们的光轴取向相互垂直。具有双折射特性的液晶分子150被插入并布置在涂有透明电极140的两个透明基板130之间。当从电源单元180施加电场时，液晶分子移动，并垂直于电场排列。

从背光单元发出的光在穿过第一偏振膜120之后被线偏振。如图1的左侧所示，在不供电时，液晶分子与基板保持垂直。因此，处于线偏振状态的光被光轴垂直于第一偏振膜120的光轴的第二偏振膜110阻挡。

同时，如图1的右侧所示，当通电时，电场造成液晶分子水平排列，使得它们在两个正交的偏振膜110和120之间平行于基板。因此，来自第一偏振膜的线偏振光，在到达第二偏振膜之前穿过液晶分子时，被转换为偏振被旋转90度的另一种线偏振光、圆偏振光或椭圆偏振光。然后该转换的光能够穿过第二偏振膜。通过调节电场的强度可从垂直取向到水平取向逐渐改变液晶的取向，从而允许控制光发射的强度。

图2是示出了依赖于视角的液晶的取向和光透射的概念图。

当液晶分子在像素220内以预定方向排列时，液晶分子的取向随视角变化而变化。

当从左前方（210）观看时，液晶分子看起来像是它们大致沿水平取向212排列，且屏幕相对较亮。当从前方沿线230观看时，看到液晶分子沿取向232排列，该取向与像素220内部的取向相同。另外，当从左前方（250）观看时，液晶分子看起来像是它们大致沿垂直取向252排列，并且屏幕稍暗。

因此，由于LCD的光的强度和颜色随视角变化而变化，因而与其它自发发光的显示器相比，LCD的视角受到了极大的限制。为了增大视角，已经实施了大量研究。

图3是示出减小对比度和色偏依赖于视角的变化的常规尝试的概念图。

参照图3，像素被分成两个像素部分，即第一像素部分320和第二像素部分340，这两个像素部分中的液晶的取向互相对称。依赖观看者的观看方向，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。到达观看者的光的强度是两个像素部分的光的总强度。

当从左前方（310）观看时，第一像素部分320中的液晶分子看起来好像是它们沿水平取向312排列，并且第二像素部分320中的液晶分子看起来好像是它们沿垂直取向314排列。因此，第一像素部分320使屏幕看起来亮。类似地，当从右前方（350）观看时，第一像素部分320中的液晶分子看起来好像是它们沿垂直取向352排列，并且第二像素部分340中的液晶分子看起来好像是它们沿水平取向354排列。那么，第二像素部分340可使得屏幕看起来亮。另外，当从前方观看时，看到液晶分子沿取向332和334排列，这与像素部分320和340内部的取向相同。因此，即使在视角改变时，观看者观察到的屏幕的亮度仍保持相同或类似，并且关于屏幕的垂直中心线对称。因此，这使得可减小对比度和色偏依赖于视角的变化。

图4是示出用于减小对比度和色偏依赖于视角的变化的另一种常规方法的概念图。

参照图4，增加了具有双折射特性的光学膜420。光学膜420的双折射特性与在LCD面板的像素440内部的液晶分子的双折射特性相同，且与液晶分子的取向对称。归因于像素440内部的液晶分子的取向和光学膜的双折射特性，到达观看者的光的强度是来自光学膜420和像素440的光的总强度。

具体地，当从左前方（410）观看时，像素440内部的液晶分子看起来好像是它们沿水平取向414排列，并且由光学膜420产生的虚像液晶看起来好像是它们沿垂直取向412排列。所得到的光的强度是来自光学膜420和像素440的光的总强度。类似地，当从右前方（450）观看时，像素440内部的液晶分子看起来好像是它们沿垂直取向454排列，并且由光学膜420产生的虚像液晶看起来好像是它们沿水平取向452排列。所得到的光的强度是来自光学膜420和像素440的光的总强度。另外，当从前方观看时，看到液晶分子沿取向434和432排列，这分别与像素440内部的取向以及光学膜420的双折射取向相同。

然而，即使采用上述方法，随视角变化仍会出现色偏，且当视角增大时颜色也会改变。

另外，相关技术的显示装置，尤其是扭曲向列（TN）模式LCD，具有伽马曲线失真和灰度反转的问题。

在该发明背景部分中所公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，不应该被视作是承认或任何形式的暗示该信息形成了对本领域技术人员来说已知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面提供用于液晶显示器（LCD）的光学膜，其可降低响应于视角的增大而出现的色偏，以及具有该光学膜的LCD。

还提供用于LCD的光学膜，其可减轻伽马曲线失真和灰度反转，以及具有该光学膜的LCD。

还提供用于LCD的光学膜，其可降低色偏、防止幻影和通过防止起雾来防止亮室对比度（BRCR）和分辨率降低，以及具有该光学膜的LCD。

根据下面的描述本发明的特定示例性实施例的上述和其它方面、特征和优点对于具有本领域普通技术的人员来说将更加明显。

在本发明的一方面中，提供一种在液晶显示器中用于降低色偏的光学膜。所述光学膜包括基底层和形成在所述基底层中且彼此隔开的多个透镜部。所述透镜部和所述基底层具有折射率在从所述透镜部到所述基底层的方向上逐渐变化的折射率梯度。从液晶层发出的光由于该液晶层的双折射特性而具有依据于视角的不同颜色和一灰度级。所述光的入射到所述透镜部上的部分被扩散，以使所述光的该部分与所述光的在相邻透镜部之间穿过的另一部分混合。

在本发明的示例性实施例中，所述透镜部的每个可以具有邻近于所述基底层的1L部分，并且所述基底层可以具有1B部分到nB部分，所述1B部分比所述nB部分更邻近于所述1L部分。所述1B部分的折射率可以比所述nB部分的折射率更接近于所述1L部分的折射率。

在本发明的另一示例性实施例中，所述基底层可以具有邻近于所述透镜部的每个的1B部分，并且所述透镜部的每个可以具有1L部分到nL部分，所述1L部分比所述nL部分更邻近于所述1B部分。所述1L部分的折射率可以比所述nL部分的折射率更接近于所述1B部分的折射率。

在本发明的进一步示例性实施例中，所述基底层和所述透镜部二者均具有折射率梯度。

在本发明的示例性实施例中，所述光学膜可以仅在所述透镜部的每个的宽度方向上具有一维的折射率梯度。

在本发明的另一示例性实施例中，所述光学膜在折射率上可以关于其深度方向上的中心线具有对称性。

根据本发明的示例性实施例，通过降低响应于视角的增大而出现的色偏，可增大视角和改善显示装置所显示的图像的质量。

另外，根据本发明的示例性实施例，可减轻伽马曲线失真和灰度反转。

此外，根据本发明的示例性实施例，可通过防止幻影和起雾来增大亮室对比度（BRCR）和分辨率。

本发明的方法和设备具有其它的特征和优点，这些特征和优点根据被合并于此并且在以下对本发明的详细描述中一起用于解释本发明的特定原理的附图而变得明显，或更详细地记载在这些附图中。

附图说明

图1至图4是有关现有技术的视图，其中：

图1是示意性地示出LCD的基本结构和工作原理的概念图；

图2是示出液晶依赖于视角的取向和光透射率的概念图；

图3是示出减小对比度和色偏依赖于视角的变化的常规尝试的概念图；

图4是示出减小对比度和色偏依赖于视角的变化的另一种常规尝试的概念图；

图5至图41是有关比较示例的视图，其中：

图5至图7是示出根据比较示例的用于降低色偏的光学膜的截面图；

图8是示出制造根据比较示例的用于降低色偏的光学膜的方法的视图；

图9是示出透镜部的深度-宽度比与色偏降低率之间的关系的视图；

图10是示出透镜部的间隔-节距比与色偏降低率之间的关系的视图；

图11是示出透镜部的间隔-节距比与透射率之间的关系的视图；

图12至图17是示出透镜部的截面形状和幻影之间的关系的视图；

图18至图23是示出通过设置根据比较示例的用于降低色偏的光学膜使其紧密接触显示面板而可防止幻影和起雾的视图；

图24至图27是示出根据比较示例的用于降低色偏的光学膜在采用CCFL BLU和扭曲向列（TN）面板的LCD显示器（型号：B2440MH）中减小色偏、灰度反转以及伽马曲线失真的曲线图；

图28至图31是示出根据比较示例的用于降低色偏的光学膜在采用LEDBLU和TN面板的LCD显示器（型号：BX2440）中减小色偏、灰度反转以及伽马曲线失真的曲线图；

图32至图35是示出根据比较示例的用于降低色偏的光学膜在采用超级图案化垂直排列（S-PVA）面板的46英寸的LCD TV（型号：LH46CSPLBC）中减小色偏和伽马曲线失真的曲线图；

图36是示出在不具有根据比较示例的用于降低色偏的光学膜的S-IPS模式LCD TV中的色偏的曲线图;

图37是示出通过将根据比较示例的用于降低色偏的光学膜附接到位于图36的LCD TV中的显示面板然后测量色偏降低率所得到的结果的曲线图；

图38至图40是示出透镜部的尺寸和幻影之间的关系的视图；

图41是示出透镜部的尺寸和云纹现象之间的关系的视图；

图42至图45是有关本发明示例性实施例的视图，其中：

图42至图44是示意性示出根据本发明示例性实施例的LCD的视图；以及

图45是示出根据本发明示例性实施例的LCD的色偏降低效果的视图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各种实施例，其示例在附图中图示并且在下面进行描述。虽然结合其示例性实施例来描述本发明，但应当理解的是，本描述并不旨在将本发明限制于那些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅覆盖示例性实施例，而且还覆盖可包含于所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替代、修改、等同和其它实施例。

比较示例

下面将给出比较示例的描述。首先描述在本发明中降低色偏的原理，然后描述利用用于降低色偏的光学膜防止幻影和起雾的机理。还描述用于降低色偏的光学膜如何有效减小伽马曲线失真和灰度反转。

图5和图6是示出根据比较示例的用于降低色偏的光学膜的截面图。

图5中示出的用于降低色偏的光学膜通常被布置在显示面板10的前方。

如图中所示，光学膜20包括基底层21和透镜部23。

基底层21被形成为透光材料层。基底层21可由透明聚合物树脂制成，特别是紫外（UV）固化透明树脂。

通过将基底层21阴刻或阳刻至预定深度或高度而形成透镜部23。透镜部23通过将入射到其上的光折射而降低色偏。透镜部23可利用颜色混合效应来减小响应于视角增加而发生的颜色改变。通过将透镜部的宽度减小到小于透镜部之间的间隔，可允许沿垂直于显示面板的平面的方向发出的更多的光穿过。

透镜部用于改变垂直于显示面板的平面发出的一部分光的方向，使其不再垂直于显示面板的平面，并用于改变最初发出的并不垂直于显示面板的平面的部分光的方向，使其垂直于显示面板的平面发出。也就是说，透镜部可以通过基于视角改变光的方向而引起颜色混合，从而降低色偏。

透镜部23可具有从以下的但不限于此的图案中选择的图案：具有多边形截面的条纹、具有多边形截面的波纹（wave）、具有多边形截面的矩阵（matrix）、具有多边形截面的蜂窝状（honeycomb）、具有多边形截面的点（dot）、具有多边形截面的同心圆、具有半圆形截面的条纹、具有半圆形截面的波纹、具有半圆形截面的矩阵、具有半圆形截面的蜂窝状、具有半圆形截面的点、具有半圆形截面的同心圆、具有半椭圆形截面的条纹、具有半椭圆形截面的波纹、具有半椭圆形截面的矩阵、具有半椭圆形截面的蜂窝状、具有半椭圆形截面的点、具有半椭圆形截面的同心圆、具有半卵形（semi-oval）截面的条纹、具有半卵形截面的波纹、具有半卵形截面的矩阵、具有半卵形截面的蜂窝状、具有半卵形截面的点以及具有半卵形截面的同心圆。

这里，术语“多边形截面”可包括但不限于三角形、梯形以及四边形截面。另外，术语“半卵形截面”可包括除圆弧和椭圆弧之外的曲线轮廓。而且，术语“半圆形截面”、“半椭圆形截面”以及“半卵形截面”不限于通过将圆形、椭圆形或卵形精确地分成两个部分而得到的形状，而是包括其中透镜部的截面轮廓的一部分包括圆弧、椭圆弧或抛物线的形状。也就是说，“半椭圆形截面”可具有有两个椭圆弧侧边以及线性底边的形状。

比较示例的用于降低色偏的光学膜不限于上述形状，而可以具有各种其它的形状。具有两侧对称的截面的形状是优选的。

在示例中，包含条纹的图案也可包括各种图案，例如水平条纹图案、竖直条纹图案等。水平条纹图案在补偿竖直视角上有效。如图6中所示，竖直条纹图案在补偿水平视角上有效。

为了防止云纹现象，透镜部23可被形成为相对于基底层21的边缘具有预定的偏角。例如，在条纹图案中，条纹可相对于水平或竖直方向具有预定的倾斜角度。

优选地，如图6中所示，透镜部23周期性地形成在基底层21的一个表面上。透镜部23彼此隔开且互相平行。

虽然透镜部形成在基底层的面向显示面板的后表面中，但它们也可形成在基底层的面向观看者的前表面中。另外，透镜部可形成在基底层的两个表面中。

这里，形成多个透镜部。这表示在光学膜的截面上透镜部彼此隔开，并且在相邻的透镜部之间呈现基底层的使光穿过的平面。从而，具有截面为半椭圆形的矩阵图案的透镜部，当从观看者一侧观看它们时看起来是具有矩阵图案的单个透镜结构，而当观看光学膜的截面时，透镜部看起来是彼此隔开。因此，该结构对应于本发明的透镜部。

图8是示出用于制备根据比较示例的光学膜的方法的视图。

在底层25上可形成基底层21。

底层25优选为透明的树脂薄膜或UV可透过的玻璃基板。可利用的用于底层的材料的示例可包括但不限于聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚碳酸酯（PC）、聚氯乙烯（PVC）以及三醋酸纤维素（TAC）。底层的折射率优选与基底层的折射率相同，但本发明不限于此。

制备透镜部23的方法包括将UV固化树脂涂覆在底层25的一个表面上的步骤，以及在将UV线照射到UV固化树脂的同时利用表面上具有与透镜部图案相反的图案的成形轧辊在UV固化树脂中形成阴刻的凹槽的步骤。之后，通过使UV线照射到UV固化树脂上完成具有透镜部23的基底层21的制备。

然而，比较示例的用于降低色偏的光学膜并不限于此，而是基底层的凹槽可以利用各种方法形成，例如使用热塑树脂的热压、注入热塑树脂或热固树胶的注模法，等等。

图9是示出透镜部的深度（D）-宽度（W）比与色偏降低率之间的关系的视图。

通过人眼可识别的色偏度Δu’v’为0.004以上。具有最佳色偏特性的S-IPS显示面板在从0度到60度范围变化的视角下展现出0.02的最大色偏Δu’v’。因此，为了实现通过人眼可识别的色偏降低，色偏降低幅度需要为20%以上（即最大Δu’v’需要为0.016以下）。从图9的曲线图可看出，为了使色偏降低20%以上，透镜部的深度-宽度比需要是0.25以下。另外，如果透镜部的深度-宽度比超过6，则将不可能利用形成透镜部的通常方法来制造该薄膜。因此，透镜部的深度-宽度比需要为6以下。

图10是示出透镜部的间隔（C）-节距（P）比与色偏降低率之间的关系的视图。

同样地，根据图10的曲线图，为使色偏降低20%以上，透镜部的间隔-节距比需要为0.95以下。

图11是示出透镜部的间隔（C）-节距（P）比与透射率之间的关系的视图。

如图11的曲线图中所示，透镜部的间隔-节距比越大，膜的光透射率就越大。具有50%以上的光透射率的膜可实施为商业产品。因而，为了使透射率为50%以上，透镜部的间隔-节距比需要为0.5以上。

因此，图10和图11中所示的曲线图示出了透镜部的间隔-节距比优选在从0.5到0.95的范围内。

图12至图17是示出透镜部的截面形状和幻影之间的关系的视图。

如图12中所示，当改变透镜部（宽为27μm、深为81μm以及节距为90μm）的曲率时观察到幻影的出现。可理解的是，具有半椭圆形截面的透镜部可最有效地防止幻影。

当形状从半椭圆形到三角形变化时，即曲率减小时，可更加清楚地观察到幻影（假像）。图13至图17是示出与原始图像的亮度分布相比幻影的亮度分布的视图。

图18至图20是示出当用于降低色偏的光学膜与显示面板隔开时出现幻影和起雾的视图。

如图18中所示，当根据比较示例的用于降低色偏的光学膜安装在显示面板的前方时，将用于降低色偏的光学膜与显示面板隔开的越远，则使得幻影看起来越明显。图19是示出当用于降低色偏的光学膜被布置以使其与显示面板隔开时出现幻影的视图。幻影使显示面板上的图像失真。因此需要可降低色偏而不产生幻影的解决方案。

另外，当用于降低色偏的光学膜被设置为使得其与显示面板隔开时，不仅出现上述幻影问题，而且还出现起雾的问题，如图20中所示，这是因为透镜部使从显示面板反射和从透镜部之间的平面反射的光扩散。也就是说，入射到用于降低色偏的光学膜和显示面板上的光从用于降低色偏的光学膜和空气（即用于降低色偏的光学膜和显示面板之间的空气）之间的界面和从空气和显示面板之间的界面反射一次或多次，然后入射到透镜部上。该现象降低了亮室对比度（BRCR），从而降低了显示装置的可视性。因此，需要一种可防止在用于降低色偏的光学膜中出现幻影和起雾的解决方案。

图21至图23是示出用于在根据比较示例的用于降低色偏的光学膜中消除幻影和起雾的解决方案的视图。图21是示意性示出根据比较示例的显示装置的视图，图22是示出幻影从图21中所示的显示装置被消除的视图，图23是示意性示出了根据比较示例的显示装置的视图。

可通过使用于降低色偏的光学膜紧密接触显示面板而消除幻影和起雾。例如，可如图21中所示通过借助于粘合剂31将用于降低色偏的光学膜附接到显示面板或如图23中所示通过由具有自粘合特性的材料形成基底层以使基底层直接附接到显示面板来防止幻影和起雾并改善透射率。另外，还可简单地使用于降低色偏的光学膜紧密接触显示面板而无需将其粘合到显示面板，以使在用于降低色偏的光学膜和显示面板之间没有空气隙。当用于降低色偏的光学膜紧密接触显示面板时，因为幻影和原始图像之间的间隙非常小，所以难以将幻影和原始图像区别开。

这里，在降低起雾方面，还优选地，透镜部指向显示面板而不是指向观看者。（这在当用于降低色偏的光学膜与显示面板隔开时是相同的。）

这里，粘合基底层可由UV固化透明弹性体制成，以使得其可容易地被直接附接到显示面板。基底层的可用材料可以包括但不限于丙烯酸弹性体、硅酮基弹性体（聚二甲基硅氧烷：PDMS）、聚氨酯基弹性体、聚乙烯醇缩丁醛（PMB）弹性体、乙烯－醋酸乙烯（EVA）基弹性体、聚氯乙烯醚（PVE）基弹性体、饱和无定形聚酯基弹性体、密胺树脂基弹性体等。

下面的表1显示通过测量在用于降低色偏的光学膜与显示面板隔开的显示装置中和在图21中所示的显示装置中的起雾所获得的结果。

表1

利用具有240勒克斯的发光体D65作为外部光源，通过将样品附接到黑色基板，然后在60度的水平视角处测量被反射的光的亮度而进行测量。由于外部光源位于比样品高的地方，因此从样品下方可观察到镜面反射，且从所有方向可观察到不规则反射。因此，由外部光源所造成的反射起雾是通过在60度的水平视角处而不是从样品下方检测不规则反射的光而测量的。

当用于降低色偏的光学膜粘结（或直接附接）到显示面板时，测得反射起雾为2.58尼特，其与当用于降低色偏的光学膜与显示面板隔开以由此形成介于其间的空气隙时相比是非常小的。可以得出，即使与使用没有透镜部的简单PET薄膜的情况相比，也更明显地降低了反射起雾。

图24至图27是示出根据比较示例的用于降低色偏的光学膜在采用CCFL BLU和扭曲向列（TN）面板的LCD显示器（型号：B2440MH）中减小色偏、灰度反转以及伽马曲线失真的视图。

为了测量色偏降低的程度，利用SS320测角计作为测量装置。通过在从0到60度角范围内以10度的间隔变化的垂直视角处测量色坐标、然后将色坐标转换为色偏而得到图24。通过直接将用于降低色偏的光学膜样品附接到显示面板、然后以相同的方式测量和转换而得到图25。可以看到，色偏降低率为25.5%（上）和65.4%（下）。

为了测量灰度反转和伽马曲线失真的减轻程度，利用CS-1000作为测量装置。通过在0度（前方）、30度以及60度的垂直视角处测量关于W、R、G以及B的灰度级的亮度而得到图26。通过直接将用于降低色偏的光学膜样品附接到显示面板、然后以相同的方式测量而得到图27。可以看到，当使用用于降低色偏的光学膜时，因为伽马曲线线性的恢复而减轻了灰度反转，明显减小了依赖于角度的伽马曲线之间的区别，以及减轻了伽马曲线失真。

图28至图31是示出根据比较示例的用于降低色偏的光学膜在采用LEDBLU和TN面板的LCD显示器（型号：BX2440）中减小色偏、灰度反转以及伽马曲线失真的视图。

为了测量色偏降低的程度，利用SS320测角计作为测量装置。通过在从0到60度角范围内以10度的间隔变化的垂直视角处测量色坐标、然后将色坐标转换为色偏而得到图28。通过直接将用于降低色偏的光学膜样品附接到显示面板、然后以相同的方式测量和转换而得到图29。可以看到，色偏降低率为30.9%（上）和63.5%（下）。

为了测量灰度反转和伽马曲线失真的减轻程度，利用CS-1000作为测量装置。通过在0度、30度以及60度的垂直视角处测量关于W、R、G以及B的灰度级的亮度而得到图30。通过直接将用于降低色偏的光学膜样品附接到显示面板、然后以相同的方式测量而得到图31。可以看到，当使用用于降低色偏的光学膜时，因为伽马曲线线性的恢复而减轻了灰度反转，明显减小了依赖于角度的伽马曲线之间的区别，以及减轻了伽马曲线失真。

图32至图35是示出根据比较示例的用于降低色偏的光学膜在采用超级图案化垂直排列（S-PVA）面板的46英寸的LCD TV（型号：LH46CSPLBC）中减小色偏和伽马曲线失真的视图。

为了测量色偏降低的程度，利用SS320测角计作为测量装置。通过在从0到60度角范围内以10度的间隔变化的水平观看角处测量色坐标、然后将色坐标转换为色偏而得到图32。通过直接将用于降低色偏的光学膜样品附接到显示面板、然后以相同的方式测量和转换而得到图33。可以看到，色偏降低率为48.7%（左）和53.7（右）。

为了测量伽马曲线失真的减轻程度，利用CS-1000作为测量装置。通过在0度、30度以及60度的左侧水平观看角处测量关于W、R、G以及B的灰度级的亮度而得到图34。通过直接将用于降低色偏的光学膜样品附接到显示面板、然后以相同的方式测量而得到图35。可以看到，当使用用于降低色偏的光学膜时，明显减小了依赖于角度的伽马曲线之间的区别。

图36是示出在不具有根据比较示例的用于降低色偏的光学膜的S-IPS模式LCD TV中的色偏的视图。图37是示出通过将根据比较示例（其中透镜部具有宽为30μm、深为60μm和节距为83μm的半椭圆截面）的用于降低色偏的光学膜附接到位于图30的LCD TV中的显示面板然后测量色偏降低率所得到的结果的视图。色偏降低为50%。

图38至图40是示出透镜部的尺寸与幻影之间的关系的视图，图41是示出透镜部的尺寸与云纹现象之间的关系的视图。

通过将用于降低色偏的光学膜（其中其透镜部具有45μm以下的节距）附接到显示面板，可防止在用于降低色偏的光学膜中的幻影。优选地，在满足上述深度-宽度比和间隔-节距比二者的同时，透镜部具有45μm以下的节距。如果透镜部的节距小于0.01μm，则透镜部的效果不明显，这是因为它们用作像是折射率介于光学膜的折射率与空气的折射率之间的薄膜，而不是实现上述由于光的反射、折射和散射而导致的颜色混合。因此，透镜部的节距优选地为0.01μm以上。

下面的表2显示各个样品的透镜部的尺寸。此处，透镜部具有相同的深度-宽度比和相同的间隔-节距比。

表2

样品	宽度（μm）	深度（μm）	节距（μm）
				#6_ref.	20	62.5	90
#6_P1	10	31.25	45
				#6_P2	6	18.75	27
#6_P3	4	12.5	18

图38至图40示出通过测量圆形图像沿着穿过其中心的线的亮度所获得的结果。如图中所示，样品#6_ref.显示出在穿过中心的线遇到图像的两个交点处的两个峰值。相反地，可看出，按照图38的样品#6_P1、图39的样品#6_P2和图40的样品#6_P3的顺序幻影逐渐减小。

另外，如图41中所示，云纹现象出现在样品#6_ref.中，但是没有出现在样品#6_P1中。

本发明的实施例

通过以上可看出，通过将比较示例的用于降低色偏的光学膜布置在显示面板的前方可很大程度地降低色偏。还可减轻伽马曲线失真和灰度反转。此外，通过布置用于降低色偏的光学膜使其紧密接触显示面板的前部可克服幻影和起雾的问题。

比较示例中的用于减小色偏和灰度反转的特征以及用于防止幻影和起雾的特征对于本发明是必要的。除了这些特征以外，本发明通过引入梯度折射率的概念，提出另外的解决方案来进一步解决以下问题，这些问题包括：1）图像质量在锐度方面和亮室对比度（BRCR）方面的降低，以及2）幻影的增大。

图42至图44是示意性示出根据本发明的示例性实施例的LCD的视图。

如图42中所示，本发明的LCD包括显示面板10和用于降低色偏的光学膜。

用于降低色偏的光学膜通常布置在显示面板10的前方。不过，本发明不局限于此。例如，用于降低色偏的光学波可在液晶层的前方被设置在显示面板的内部。

光学膜包括基底层21和彼此隔开的透镜部24。从液晶层发出的光由于液晶层的双折射特性而具有依据于视角的不同颜色和灰度级。光学膜使光的入射到透镜部之上的部分扩散，以使光的该部分与光的在相邻透镜部之间穿过的另一部分混合。

透镜部的折射率和基底层的折射率具有梯度，该梯度示出从透镜部的折射率到基底层的折射率逐渐变化。尽管术语“逐渐”优选表示连续的变化，但是这并不是意在限制。也可以是不连续变化。在这种情况下，稍后会描述的n的大小优选为3以上，并且更优选地为4以上。由于在n的大小越来越大时，该变化越来越接近于连续变化，因此n的更大大小是更优选的。

透镜部的折射率可以具有沿着宽度方向（x方向）的一维梯度。在示例中，当基底层的邻近透镜部的部分被称为1B部分，透镜部的邻近1B部分的部分被称为1L部分，且透镜部的比1L部分离1B部分远的部分被称为nL部分时，1L部分的折射率可比nL部分的折射率更接近于1B部分的折射率。

此处，n可以为2以上的自然数。在示例中，当n为2，图42中所示的具有梯形截面的透镜部的中心部分被称为2L部分，且邻近具有梯形截面的透镜部的斜面的部分被称为1B部分时，1B部分的折射率比2L部分的折射率更接近于1L部分的折射率。

如图42中所示，1B部分、1L部分和nL部分可以被设置在透镜部的宽度方向上，以使透镜部的折射率在宽度方向上具有一维梯度。

尤其是，透镜部的折射率可仅在宽度方向上具有一维梯度而在其它方向上是均匀的，例如在其深度方向（图42中的z方向）是均匀的。

另外，透镜部的折射率可以关于作为其深度方向（z方向）上的中心线的对称轴对称。

作为替代，基底层的折射率可在透镜部的宽度方向上具有一维梯度。在示例中，当透镜部的邻近基底层的部分被称为1L部分，基底层的邻近1L部分的部分被称为1B部分，且基底层的比1B部分离1L部分远的部分被称为nB部分时，1B部分的折射率可比nB部分的折射率更接近于1L部分的折射率。

此处，n可以是为2以上的自然数。

1L部分、1B部分和nL部分可以被设置在透镜部的宽度方向上，以使基底层的折射率在透镜部的宽度方向上具有一维梯度。

尤其是，基底层的折射率可仅在透镜部的宽度方向上具有一维梯度，而在其它方向上是均匀的，例如在透镜部的深度方向上是均匀的。

另外，基底层的折射率可以关于作为透镜部的深度方向上的中心线的对称轴对称。

制备透镜部的方法包括以下步骤：将UV固化树脂涂覆到底层一个表面上，以及在通过UV辐射照射UV固化树脂的同时，利用成形轧辊在UV固化树脂中形成凹槽，该成形轧辊具有在其表面中图案化的透镜部的镜像。然后，通过利用UV辐射再次照射UV固化树脂来完成具有凹槽的基底层的制备。此后，凹槽被充满包含过量低折射率单体的UV固化树脂，接着在高温（例如，大约80度）下进行热处理然后进行UV固化，从而完成透镜部的制备。在高温热处理期间，单体迁移并扩散到所固化的基底层中，以使折射率显示出梯度。

作为替代，透镜部的折射率和基底层的折射率二者均具有梯度。

不过，本发明不局限于前述实施例，而是可以具有其它各种实施例。

在图42中，光学膜被配置成使得透镜部42被埋在基底层21中。

在前述实施例中，由于透镜部具有阴刻的结构，因此在基底层的折射率与所阴刻的透镜部内部的空气的折射率（大约为1）之间具有很大差异。因此，由于所阴刻的透镜部的光的折射和反射，而出现相对大量的幻影，这是有问题的。另外，由于所阴刻的透镜部引起的透射和反射起雾，而使亮室对比度（BRCR）和分辨率相对很差。

因而，本发明可通过提供具有梯度折射率的透镜部代替空气来减小由折射率的骤变所引起的反射而防止起雾和幻影。

具有梯度折射率的透镜部以很多种配置被布置，并且其尺寸可被调整从而满足显示器的期望特征。光的扩散程度和前方透射率依据于透镜部的宽度和节距而变化。当节距太窄时，前方透射率大大减小，这是因为出射到前方的光的量减少，而色偏或灰度反转可大大减小，这是因为出射到前方的大量的光在侧面混合。因此，设计和优化透镜部以使它们可在不减小前方透射率的情况下减小色偏或灰度反转是重要的。

为了在一个方向如水平方向或垂直方向有效工作，优选具有一维的折射率梯度。

本发明可无需依据于例如TN、图案化垂直排列（PVA）或平面内切换（IPS）之类的模式划分而被应用，而效果可能根据LCD模式的不同而稍有不同。

如图43和图44中所示，本发明的LCD也可包括面板保护透明基板22。另外，本发明的LCD还可包括各种功能薄膜，例如防雾膜、抗反射膜、偏振膜以及相位延迟膜。附图标记32表示粘合层。

在这种情况下，本发明的LCD的各个构成层可利用粘合剂或粘结剂粘合或粘结。其具体的材料可包括丙烯酸粘合剂、硅酮基粘合剂、聚氨酯基粘合剂、聚乙烯醇缩丁醛（PMB）粘合剂、乙烯－醋酸乙烯（EVA）基粘合剂、聚氯乙烯醚（PVE）、饱和无定形聚酯、密胺树脂等。

图45是示出根据本发明示例性实施例的LCD的色偏降低效应的视图。

为了利用所得到的结果呈现由LCD中液晶材料的双折射所引起的色偏，依据于视角的色坐标利用蒙特卡尔（Monte Carlo）方法的光学模拟程序进行仿真。

为了确定具有梯度折射率的透镜部24是否具有颜色混合效应，通过对裸LCD TV建模而得到仿真结果。通过将包括具有梯度折射率的透镜部的光学膜设置在TV的前表面上而得到仿真结果。依次地，对这些结果进行比较。当宽度为45μm且深度为50μm的具有梯度折射率的透镜部仅在水平方向上以90μm的节距随机布置时，仿真结果如图45中所见。

作为以上仿真中的基准的裸LCD TV是具有PVA模式的LED背光LCDTV。从结果曲线图中明显看出，色偏在水平方向上减小30%以上。

对本发明的具体示例性实施例的以上描述已经针对特定实施例和附图来进行呈现。它们并不意在穷举性的或者将本发明局限于所公开的精确形式，而是显然，针对以上教导，许多修改和变化对于具有本领域普通技术的人员来说是可能的。

因此，本发明的范围意在不局限于先前实施例，而是由所附权利要求书及其等同物来限定。

Claims (18)

1.一种在液晶显示器中用于降低色偏的光学膜，在所述液晶显示器中从液晶层发出的光由于该液晶层的双折射特性而具有依据于视角的不同颜色和一灰度级，所述光学膜包括：

基底层；和

形成在所述基底层中的多个透镜部，所述多个透镜部彼此隔开，

其中所述透镜部和所述基底层具有折射率在从所述透镜部到所述基底层的方向上逐渐变化的折射率梯度，并且

所述光的入射到所述透镜部的每个上的部分被扩散并且与所述光的在相邻透镜部之间穿过的另一部分混合。

2.根据权利要求1所述的光学膜，其中所述折射率梯度被设置在所述透镜部的每个的宽度方向上。

3.根据权利要求1所述的光学膜，其中

所述透镜部的每个具有邻近于所述基底层的1L部分，

所述基底层具有1B部分到nB部分，所述1B部分比所述nB部分更邻近于所述1L部分，并且

所述1B部分的折射率比所述nB部分的折射率更接近于所述1L部分的折射率。

4.根据权利要求3所述的光学膜，其中所述1L部分以及所述1B部分到所述nB部分被布置在所述透镜部的每个的宽度方向上，因而所述折射率梯度在所述透镜部的每个的宽度方向上是一维的。

5.根据权利要求3所述的光学膜，其中所述n为2以上的自然数。

6.根据权利要求1所述的光学膜，其中

所述基底层具有邻近于所述透镜部的每个的1B部分，

所述透镜部的每个具有1L部分到nL部分，所述1L部分比所述nL部分更邻近于所述1B部分，并且

所述1L部分的折射率比所述nL部分的折射率更接近于所述1B部分的折射率。

7.根据权利要求6所述的光学膜，其中所述1B部分以及所述1L部分到所述nL部分被布置在所述透镜部的每个的宽度方向上，因而所述折射率梯度在所述透镜部的每个的宽度方向上是一维的。

8.根据权利要求6所述的光学膜，其中所述n为2以上的自然数。

9.根据权利要求1所述的光学膜，其中所述折射率梯度仅被一维地设置在所述透镜部的每个的宽度方向上。

10.根据权利要求9所述的光学膜，其中所述透镜部的每个的折射率关于其深度方向上的中心线对称。

11.根据权利要求1所述的光学膜，其中所述透镜部具有从由下列图案构成的组中选出的图案：具有多边形截面的条纹、具有多边形截面的波纹、具有多边形截面的矩阵、具有多边形截面的蜂窝状、具有多边形截面的点、具有多边形截面的同心圆、具有半圆形截面的条纹、具有半圆形截面的波纹、具有半圆形截面的矩阵、具有半圆形截面的蜂窝状、具有半圆形截面的点、具有半圆形截面的同心圆、具有半椭圆形截面的条纹、具有半椭圆形截面的波纹、具有半椭圆形截面的矩阵、具有半椭圆形截面的蜂窝状、具有半椭圆形截面的点、具有半椭圆形截面的同心圆、具有半卵形截面的条纹、具有半卵形截面的波纹、具有半卵形截面的矩阵、具有半卵形截面的蜂窝状、具有半卵形截面的点以及具有半卵形截面的同心圆。

12.根据权利要求1所述的光学膜，其中所述透镜部被埋在所述基底层中。

13.根据权利要求1所述的光学膜，其中所述基底层本身具有粘性。

14.一种液晶显示器，包括如权利要求1所述的光学膜。

15.根据权利要求14所述的液晶显示器，其中所述用于降低色偏的光学膜的所述透镜部形成在所述基底层的面向所述液晶显示器的显示面板的后表面中。

16.根据权利要求14所述的液晶显示器，其中所述用于降低色偏的光学膜紧密接触所述液晶显示器的显示面板。

17.根据权利要求16所述的液晶显示器，进一步包括粘合剂，所述用于降低色偏的光学膜借助于所述粘合剂被附接到所述显示面板。

18.根据权利要求16所述的液晶显示器，其中所述基底层本身具有粘性，从而被直接附接到所述显示面板。

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