CN101021643B - 光学片及具有其的显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光学片及具有其的显示设备，该光学片包括反射偏振片和滤光层。反射偏振片反射部分入射光并透射另一部分入射光。滤光层选择性地反射通过所述反射偏振片的透射光。滤光层反射第一波段和第二波段，第一波段是在入射光光谱中的绿色峰和蓝色峰之间的交叠区域，第二波段是在入射光光谱中的绿色峰和红色峰之间的交叠区域。

Description

光学片及具有其的显示设备
技术领域
本发明涉及一种光学片，及具有该光学片的显示器。
背景技术
液晶显示器(LCD)是使用液晶的显示器之一。对比其它显示器，LCD具有诸如薄、轻、利用低驱动电压和低功耗的优点，使得LCD在工业上广泛使用。
常规LCD需要液晶面板和给液晶面板提供光的CCFL(冷阴极荧光灯)灯，液晶面板具有实现颜色的滤色器。
当来自灯的白光通过滤色器透射时，光的光谱具有相应于彩色光诸如红、绿和蓝的三个峰。然而，除了峰的相对中间区域，每种颜色的光谱彼此交叠。
因此，除了每种彩色峰的中间区域，每种彩色峰的边区域彼此交叠并显示为混色。这降低了色彩再现。
发明内容
光学片的示范性实施例包括反射偏振片和滤光层。反射偏振片反射部分入射光并透射另一部分入射光。滤光层选择性地反射通过反射偏振片的透射光。
在另一示范性实施例中，滤光层反射第一波段和第二波段，第一波段是在入射光光谱中的绿色峰和蓝色峰之间的交叠区域，第二波段是在入射光光谱中的绿色峰和红色峰之间的交叠区域。第一波段是约470nm到约530nm，第二波段是约572nm到约605nm。
另一示范性实施例提供了一种显示器，包括光源、光学片、显示面板、设置在显示面板顶上的顶偏振片和设置在显示面板底上的底偏振片。光学片包括透射来自光源的部分入射光的反射偏振片，和选择性地反射通过反射偏振片的透射光的约470nm到530nm和约572nm到约605nm之间的波长的滤光层。
附图说明
从下列结合附图的描述，可以更详细地理解本发明的优选实施例，其中：
图1是根据本发明显示器的示范性实施例的分解图；
图2是图1中所示的显示器的示范性实施例的剖面图；
图3是图1中所示的光学片的示范性实施例的剖面图；
图4是图1中所示的光学片的另一示范性实施例的剖面图；
图5是示出图4中所示的液晶层的示范性实施例的图；
图6是示出根据本发明的颜色再现和亮度与第一波段和第二波段的下降比例的示范性实施例的图表。
具体实施方式
本发明现将参照附图在下面更充分地描述，其中示出了本发明的实施例.然而，本发明可以以多种不同的形式实施并不应该被解释为限于这里所阐述的实施例.而是提供这些实施例使得本公开将是完整和完全的，并将充分地传达本发明的范围给本领域的技术人员.相似的参考标号始终指相似的元件.为了清楚，某些层和区域可以被夸大.
将被理解的是，当元件被称为另一个元件“之上”、“之下”时，它可以是直接在其它元件之上和，或者可以在其间出现中间元件。相反，当元件被称为“直接其上”或“直接其下”另一个元件时，不存在中间元件。如这里所用，术语“和/或”包括一个或多个关联列出的名词的任何和所有组合。
将会被理解的是，虽然术语第一、第二、第三等等在这里可以用于描述不同的元件、组件、区域、层和/或部件，这些元件、组件、区域、层和/或部件不应限于这些术语。这些术语仅用于区别一个元件、组件、区域、层或部件和另一个区域、层或部件。因此，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部件可以称为(termed)第二元件、组件、区域、层或部件，而不会脱离本发明的示教。
空间相对的术语，诸如“在其下”、“在其上面”等等，在这里为了描述简易，可以用来描述图中所示的一个元件或部件与另一个元件或部件的关系。将会理解的是，除了图中描述的方位之外，空间相对术语旨在包括在使用或操作中器件的不同方位。例如，如果图中的器件翻过来，原来描述为在另一个元件或部件“下面”的元件那时将定向为在另一个元件或部件的“上面”。因此，示范性术语“在其下面”可以包括在上面和在下面两个方向。器件可以被另外定向(翻转90度或其它方向)并且这里所用的空间相对描述符据此解释。
这里所用的术语只是为了描述特定实施例而不是想要成为本发明的限制。如这里所用，除非上下文清楚地指出，否则单数形式“一”和“该”也要包括复数形式。还将理解的是，当术语“包括”和/或“包含”用在这个说明书中时，说明所述的部件、区域、整体(integer)、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其它部件、区域、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在或增加。
这里参照作为本发明的理想实施例(和中间结构)的示意图的剖面示意图描述了本发明的实施例。同样地，作为例如制造技术和/或误差的结果的示意图形状的变化是将可预料。因此，本发明的实施例不应被解释为限于这里所示的区域的特定形状，而是将包括由例如制造产生的形状偏差。
在一示范性实施例中，光学片包括反射偏振片和滤光层。反射偏振片透射第一线偏振光并反射与第一线偏振光垂直的第二线偏振光。反射偏振片和滤光层具有多个具有不同折射率的相对薄层。滤光层的透射轴垂直于反射偏振片的透射轴。滤光层设置在反射偏振片的一个表面上。
在另一示范性实施例中，光学片包括反射偏振片和胆甾醇型液晶层。胆甾醇型液晶层根据入射光的波长反射部分入射光并透射其它部分入射光。滤光层具有与反射偏振片的透射圆偏振轴相反的透射圆偏振轴。光学片还包括把圆偏振光转变为线偏振光的相移膜。反射偏振片和滤光层可以彼此分离。
另一示范性实施例提供了一种显示器，包括产生光的灯、光学片和显示面板。光学片包括反射部分入射光并透射其它部分入射光的反射偏振片，和选择性地反射通过反射偏振片具有在约470nm和530nm之间或在约572nm和605nm之间的波长的光的滤光层。显示器利用通过光学片的光显示图像，并还包括设置在显示面板外部表面上的一对偏振片。
在带有光学片的显示器的一种示范性实施例中，在入射光谱的绿色峰和蓝色峰之间或在入射光谱的绿色峰和红色峰之间的交叠区域的颜色被光学片过滤。有利地，显示器以高色彩再现方式显示图像。
在下文中，本发明的示范性实施例将参照附图详细描述。
图1是根据本发明显示器的分解图，图2是图1中所示的显示器的示范性实施例的剖面图。
参照图1和图2，显示器100包括产生光的光源200、设置在光源200上的光学组件300和设置在光学组件300上的显示单元400。在一个示范性实施例中，光源可以是荧光灯和/或光学组件可以是光学片。
荧光灯200设置在光学片300和显示单元400下面，并根据由反相器(图1和图2中未示出)驱动的驱动电压产生白光。在示范性实施例中，荧光材料可以设置在荧光灯200的内部表面上。灯200的放电产生紫外线(UV)或光。产生的紫外线冲击荧光材料使得白光从荧光灯200发射。
在一示范性实施例中，荧光灯200可以是具有薄和长的圆柱形的CCFL(冷阴极荧光灯)。在另一示范性实施例中，荧光灯200可以是包括设置在灯200边缘的外部电极的EEFL(外部电极荧光灯)。在可选示范性实施例中，灯200可以具有大致U形或弯曲结构。
在一示范性实施例中，光学片300可以包括反射偏振片和/或滤光层。反射偏振片根据入射光的波长反射部分入射光并透射其它部分入射光。当入射光不是被吸收而是被反射时，反射的光基本上是循环利用的。有利地，可以提高入射光利用率和显示器100的亮度。
滤光层选择性地反射透过反射偏振片的具有特定部分波长的光。通过反射包括在蓝色峰和绿色峰之间的交叠区域中的第一波段及包括在绿色峰和红色峰之间的交叠区域中的第二波段的至少之一，滤光层提高显示器100的色彩再现。一种示范性实施例包括反射具有在约470nm和530nm之间或在约572nm和605nm之间的波长的光的滤光层。
显示单元400通过使用透过光学片300的光显示图像。显示面板400包括实质上显示图像的显示面板410和驱动显示面板410的驱动电路部分420。
显示面板410包括面向彼此的第一基板412和第二基板414。显示面板410包括在第一基板412和第二基板414之间的液晶层416。
TFT(薄膜晶体管)(未示出)可以设置在第一基板412上。滤色器(未示出)可以设置在第二基板414上。滤色器可以包括设置在第二基板414上的R、G、B滤色器(红、绿、蓝滤色器)。
驱动电路部分420包括把数据信号提供到显示面板410的数据印刷电路板422、把栅极信号提供到显示面板410的栅极印刷电路板424、把数据印刷电路板422连接到显示面板410的数据驱动电路膜426和把栅极印刷电路板424连接到显示面板410的栅极驱动电路膜428。在一示范性实施例中，数据驱动电路膜426和栅极驱动电路膜428构成TCP(带载封装)或COF(膜上芯片)。在可选示范性实施例中，通过在栅极和/或数据驱动电路膜428和426或显示面板410上使用专用信号线，可以省略栅极和/或数据印刷电路板424和422。
再参照图2，显示面板410还包括设置在第一基板412的底部侧表面上的底偏振片413和设置在第二基板414的顶部侧表面上的顶偏振片415.底偏振片413和顶偏振片415具有透射轴和基本垂直于透射轴的吸收轴.底偏振片413和顶偏振片415透射沿透射轴方向振动的光并吸收沿垂直于透射轴方向的方向振动的光.在一示范性实施例中，底偏振片413的透射轴与顶偏振片415的透射轴交叉(或垂直).
再参照图1，显示器100还包括设置在荧光灯200下面的反射层110和设置在荧光灯200上面的扩散层(diffusion layer)120。在一示范性实施例中，反射层可以是反射板且散射层可以是扩散板。
反射板110反射灯200产生的光和光学片300反射的光，使得提高了入射光的利用率。
扩散板120扩散入射光使得提高了亮度均匀性。在一示范性实施例中，扩散板120的厚度可以大于光学片300的厚度，从而减少或有效地防止较厚的光学片300下垂。
在其它示范性实施例中，显示器100还可以包括集光片和/或散光片，图1和图2中未示出。
图1示出了灯200设置在显示面板410下面的直射光型显示器。在可选示范性实施例中，也可以使用侧光型显示器，借以在显示面板410下面设置导光板和在导光板边缘设置灯200。
图3是图1中所示的光学片300的示范性实施例的剖面图。
参照图1-3，光学片300包括透射部分入射光并反射其它部分入射光的反射偏振片310，和根据透射的光的波长选择性地反射通过反射偏振片310的透射光的滤光层320。反射偏振片310和/或滤光层320可以具有多个具有不同折射率的相对薄层。在示范性实施例中，反射偏振片310和/或滤光层的薄层的数量可以从数百层到数千层。
反射偏振片310具有透射轴和与透射轴交叉(或基本垂直)的反射轴。在诸如约250nm和800nm之间的特定的波长区域中，反射偏振片310透射仅沿透射轴方向振动的第一线偏振光并反射沿反射轴方向振动的第二线偏振光。
由反射偏振片310反射的第二线偏振光通过从反射板110被反射而再次进入反射偏振片310。由此循环过程，荧光灯200产生的大部分光被透射到反射偏振片310。
为了提高入射光的利用率，光学片300的反射偏振片310的透射轴具有与显示面板410的底偏振片413的透射轴相同的方向。
通过反射偏振片310的光被扩散进从红经过绿到蓝的光谱。蓝色峰是在约430nm和460nm之间。绿色峰是在约540nm和550nm之间。红色峰是在约610nm和620nm之间。然而，通过反射偏振片310的光在蓝色峰和绿色峰之间具有蓝色和绿色光谱，并在绿色峰和红色峰之间具有绿色和红色光谱。交叠的区域降低了显示器的色彩再现。
在示范性实施例中，滤光层320根据光的波长选择性地反射通过反射偏振片310的光。更详细地，滤光层320反射在入射光光谱中的绿色峰和蓝色峰之间的交叠区域的第一波段和在入射光光谱中的绿色峰和红色峰之间的交叠区域的第二波段的至少之一。在一示范性实施例中，第一波段具有在约470nm到约530nm之间的波长，第二波段具有在约572nm到约605nm之间的波长。
如图3中所示，滤光层320设置在反射偏振片310上。在可选示范性实施例中，滤光层320可以是在反射偏振片310下面。
光学片300还可以包括保护反射偏振片310和/或滤光层320的保护层330。在示范性实施例中，保护层330可以设置在反射偏振片310下面，在滤光层320上面和/或在反射偏振片310和滤光层320之间。在一示范性实施例中，保护层330通过紫外硬化胶附着到反射偏振片310和/或滤光层320。在其它示范性实施例中，反射偏振片310和滤光层320可以分离成独立的或者不同的镜片。
图4是图1中所示的光学片的另一示范性实施例的剖面图，图5是示出图4中所示的液晶层的示范性实施例的图。
参照图4和图5，光学片500包括反射偏振片510和设置在反射偏振片510上的滤光层520。光学片500包括反射部分入射光并透射其它部分入射光的液晶层518。液晶层518可以包括胆甾醇型液晶(CLC)。
更详细地，反射偏振片510包括第一液晶层512、第二液晶层514和第三液晶层516。在一示范性实施例中，第一、第二和第三液晶层512、514和516分别可以是通过把单分子材料涂布到基板并随后进行紫外线的聚合作用而形成的紫外硬化液晶材料。
图5中所示，第一、第二和第三液晶层(512、514和516)图示为液晶相，所谓胆甾醇型液晶518，借以把液晶分子扭曲成螺旋状结构。胆甾醇型液晶518以节距(P)重复螺旋状结构。
在示范性实施例中，第一、第二和第三液晶层(512、514、516)可以具有彼此不同的斜度。在一示范性实施例中，第一液晶层512具有相应于红光波长的节距，第二液晶层514具有相应于绿光波长的节距和第三液晶层516具有相应于蓝光波长的节距。每个液晶层强烈反射具有相应于其节距的波长的入射光并透射具有不相应于其节距的另一波长的入射光。根据胆甾醇型液晶518的扭曲的分子的方向，第一、第二和第三液晶层(512、514、516)所反射的入射光成为左旋圆偏振光或右旋圆偏振光。然而，比较反射的光，通过第一、第二和第三液晶层(512、514、516)的光成为反向圆偏振光。
反射偏振片510反射的光被反射板110再次反射并随后再次进入反射偏振片510。由此循环过程，大部分的光以相同的圆偏振方向透过反射偏振片510。
在一示范性实施例中，反射偏振片510还可以包括多个液晶层以基本覆盖可见光或射线的全部波长。
滤光层520根据波长选择性地反射通过反射偏振片510的光。为了反射通过反射偏振片510的圆偏振光，滤光层520的透射轴的方向与反射偏振片510的透射轴的方向相反。
在示范性实施例中，滤光层520反射在绿色峰和蓝色峰之间的交叠区域的第一波段和在绿色峰和红色峰之间的交叠区域的第二波段的至少之一。在一示范性实施例中，第一波段具有在约470nm到约530nm之间的波长，第二波段具有在约572nm到约605nm之间的波长。有利地，滤光层520的滤光功能提高了显示器的色彩再现。
光学片500还包括保护反射偏振片510和滤光层520的保护层530。保护层530可以设置在第一液晶层512下面和/或在液晶层512、514和516之间。保护层530也可以设置在滤光层520上。在一示范性实施例中，保护层530由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)材料制成。反射偏振片510和滤光层520可以由保护层530分成不同的片。
当圆偏振光通过反射偏振片510和滤光层520并进入显示面板410时，诸如线偏振片的底偏振片413可能引起光损失.光学片500还可以包括把圆偏振光转变为线偏振光的相移层540.在一示范性实施例，相移层540是λ/4相移膜.通过相移层540的线偏振光的偏振轴平行于底偏振片413的透射轴.
图6是示出根据本发明的颜色再现和亮度与第一波段和第二波段的下降比例的示范性实施例的图表。在图6中，第一波段具有在约470nm到约530nm之间的波长，第二波段具有在约572nm到约605nm之间的波长。
参照图6，如果第一和第二波段不被滤光(例如100％)，色彩再现是约74％和亮度是约570cd。
如果第一波段由于滤光减少到70％、50％、30％和0％，色彩再现提高而亮度降低。
如果第二波段由于滤光减少到70％、50％、30％和0％，色彩再现提高而亮度降低。
然而，在滤光第二波段的情况下，色彩再现提高的多而亮度降低的少。
如果第一和第二波段同时由于滤光减少到70％、50％、30％和0％，色彩再现显著提高而亮度降低。在滤光第一和第二波段的情况下，色彩再现提高最多。
如图6中所示，根据滤光率，亮度降低了而色彩再现显著提高。在一示范性实施例中，在同时减少第一和第二波段的情况下，如果色彩再现获得高达90％，亮度降低到约75％。亮度的降低率基本等于利用高色彩再现灯的亮度的降低率。有利地，公开的发明获得基本等于常规灯高色彩再现的水平。
虽然参照附图已经在这里详细描述了本示范性实施例，要理解的是，在不脱离本发明的精神或范围，本发明不限于那些精确的实施例，且本领域的普通技术人员可以在其中进行各种其他改变和修正。所附权利要求限定的范围也旨在包括所有这种改变和修正。

Claims (22)

1.一种光学片，包括：
反射偏振片，反射部分入射光并透射另一部分入射光；和
滤光层，选择性地反射通过所述反射偏振片的透射光，
其中所述滤光层反射第一波段和第二波段，所述第一波段是在入射光光谱中的绿色峰和蓝色峰之间的交叠区域，所述第二波段是在入射光光谱中的绿色峰和红色峰之间的交叠区域。
2.根据权利要求1所述的光学片，其中所述第一波段包括在470nm和530nm之间的波长，所述第二波段包括在572nm和605nm之间的波长。
3.根据权利要求1所述的光学片，其中所述反射偏振片反射第一线偏振光并透射与所述第一线偏振光垂直的第二线偏振光。
4.根据权利要求3所述的光学片，其中所述反射偏振片和滤光层包括多个具有不同折射率的层。
5.根据权利要求4所述的光学片，其中所述反射偏振片和所述滤光层各包括透射轴，所述滤光层的透射轴垂直于所述反射偏振片的透射轴。
6.根据权利要求5所述的光学片，其中所述滤光层设置在所述反射偏振片上。
7.根据权利要求5所述的光学片，其中所述滤光层设置在所述反射偏振片下。
8.根据权利要求1所述的光学片，其中所述反射偏振片包括胆甾醇型液晶层。
9.根据权利要求1所述的光学片，其中所述反射偏振片包括多个液晶层，每个液晶层相应于彩色光谱的波长并与多个保护层的每个交替设置。
10.根据权利要求8所述的光学片，其中所述滤光层的圆偏振透射轴的方向与所述反射偏振片的圆偏振透射轴的方向相反。
11.根据权利要求10所述的光学片，其中所述滤光层设置在所述反射偏振片的顶上。
12.根据权利要求11所述的光学片，还包括把通过所述滤光层的圆偏振光转变成线偏振光的相移层。
13.根据权利要求1所述的光学片，其中所述反射偏振片和所述滤光层彼此分离成独立层。
14.一种显示器，包括：
光源；
光学片，包括透射来自所述光源的部分入射光的反射偏振片，和选择性地反射通过所述反射偏振片透射的所述入射光的在470nm和530nm之间的波长和在572nm和605nm之间的波长的至少之一的滤光层；
显示面板，设置在所述光学片上；
顶偏振片，设置在所述显示面板顶上；和
底偏振片，设置在所述显示面板底上。
15.根据权利要求14所述的显示器，其中所述反射偏振片和滤光层包括多个具有不同折射率的薄膜；且所述反射偏振片反射第一线偏振光并透射与所述第一线编振光垂直的第二线偏振光。
16.根据权利要求15所述的显示器，其中所述滤光层的透射轴垂直于所述反射偏振片的透射轴。
17.根据权利要求16所述的显示器，其中所述反射偏振片的透射轴平行于所述底偏振片的透射轴。
18.根据权利要求14所述的显示器，其中所述反射偏振片包括胆甾醇型液晶层。
19.根据权利要求18所述的显示器，其中所述滤光层的圆偏振透射轴方向与所述反射偏振片的圆偏振透射轴方向相反。
20.根据权利要求19所述的显示器，还包括把通过所述滤光层的圆偏振光转变成线偏振光的相移膜。
21.根据权利要求20所述的显示器，其中所述相移膜的偏振轴平行于所述底偏振片的透射轴。
22.一种形成显示器的方法，包括：
在光源上设置光学片，所述光学片包括透射来自所述光源的部分入射光的反射偏振片，和选择性地反射通过所述反射偏振片透射的所述入射光的在470nm和530nm之间的波长和在572nm和605nm之间的波长的至少之一的滤光层；
在所述光学片上设置显示面板；
在所述显示面板顶上设置顶偏振片；和
在所述显示面板底上设置底偏振片。
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