CN101395524A - 减少包括光控膜的lcd装置的波纹效应 - Google Patents

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Abstract

本发明包括一种用于减少LCD装置的波纹效应的方法。提供了一种LCD装置，其包括具有前侧和后侧的液晶面板。光控膜设置在所述液晶面板的一侧上。所述光控膜包括格栅元件。偏振器设置在所述液晶面板的至少一侧上。对设置在所述液晶面板的前侧上的至少一个光学部件进行雾度处理。

Description

减少包括光控膜的LCD装置的波纹效应
背景技术
本发明涉及一种用于减少LCD(液晶显示)装置所表现出的波纹效应(moiré effect)的方法，该LCD装置包括具有格栅(louver)元件的光控膜。
一般来讲，LCD装置包括液晶显示器面板(也称为“液晶面板”)和光源(即，背光源)，背光源从背面(即，与显示器表面相对的表面)照射液晶面板。
典型的LCD装置还具有分别设置在液晶面板两侧的一对第一偏振器和第二偏振器。将偏振器设置成使得第一偏振器的偏振轴线和第二偏振器的偏振轴线(分别为第一偏振轴线和第二偏振轴线)成一定的角度，例如直角。背光源的实例是边缘照明式背光源，边缘照明式背光源包括光导板和从板的边缘朝向光导板提供光的光源。在不采用边缘照明式背光源时，背光源可以是直接照明式背光源，在直接照明式背光源中一个或多个光源设置在显示器输出区域中的液晶面板的背面之后。
然而，对于采用上述背光源来进行照射的情况，由于光束直接透射通过液晶面板传向显示器的观察者，并且显示器能够被相对于观察者成一定角度站立的其他人看到，因此难以保护显示内容的隐私，例如，在使用自动取款机(ATM)时，用户的密码可能会被其他人看到。此外，当LCD装置是车载设备(例如车辆导航系统)时，LCD装置面板在挡风玻璃上的反射可能会干扰驾驶员的视线。
要解决这些问题，显示器面板可配备有隐私滤光器，该滤光器防止液晶面板发射的光不必要地沿偏离观察轴线的方向传播。一种这样的隐私滤光器为在内侧具有多个微小格栅(或格栅形状的元件)的格栅膜。格栅膜可以附接到显示器屏幕以保护隐私并防止在车窗上产生不需要的反射。嵌入格栅膜的多个微小格栅可以控制透射通过格栅膜的光束的传播方向，并且可以设定具体的出射角度范围(方向控制效果)。因此，能够有效地防止透射通过液晶面板的光束沿离轴方向射出。这种格栅膜也是光控膜。
然而，当在LCD装置中使用布置有规则排列的格栅元件的光控膜时，可以观察到波纹效应。波纹效应是由具有不同固有频率的两个或更多个规则结构之间的干涉引起的。例如，当两个相似的点阵重叠时，可观察到作为一种干涉现象的波纹效应。尽管波纹效应有益地用于测量装置和医疗器械领域，但是波纹效应导致了显示器装置性能的显著降低。
据认为，波纹效应是由于存在于液晶面板、棱镜膜、格栅膜等之中的规则排列的元件之间的干涉而产生的。此外，由于LCD像素具有规则的间距结构，因此当光学调整膜包括以规则的方式重复的结构时，要避免LCD像素和光学调整膜的规则结构之间的波纹干涉是极为困难的。具体地讲，当在LCD装置中使用具有规则重复的格栅元件的膜(例如光控膜)时，该膜与LCD像素间的波纹干涉是不可避免的。
因此，此前已提出了将不均匀性赋予规则排列的元件的方法。例如，已提出这样的方法，该方法允许棱镜膜或格栅膜元件的角度、尺寸和排列具有不规则的分布。然而，这种方法具有这样的问题，例如，制备具有这种不均匀性的装置需要复杂的工艺，并且难以制造出精密的显示器。
发明内容
本发明包括一种减少LCD装置的波纹效应的方法。提供了一种LCD装置，该装置包括具有前侧和后侧的液晶面板。光控膜设置在液晶面板的一侧。光控膜包括格栅元件。偏振器设置在液晶面板的至少一侧上。对设置在液晶面板的前侧上的至少一个光学部件进行雾度处理。
附图说明
图1为包括格栅元件的光控膜的示意图。
图2为示出了具有光控膜的LCD装置的构造的示意图。
图3为示出了经过80％和25％雾度处理的LCD装置的亮度分布的曲线图。
图4为示出了包括光控膜的LCD装置的其他实施例的示意图。
图5为示出了包括光控膜的LCD装置的另一个实施例的示意图。在这些附图中，类似的附图标记表示类似的元件。
具体实施方式
如上所述，当在LCD装置中使用包括格栅层的光控膜时，该膜将会与LCD像素间距发生波纹干涉。因此，需要减少波纹效应。
本发明涉及减少LCD装置中可能出现的像素波纹效应的方法，该LCD装置包括具有格栅元件的光控膜。具体地讲，本发明涉及使用对设置在LCD装置前方的层或膜实施雾度处理来减少像素波纹效应的方法。
如前所述，当在LCD显示器中使用具有规则排列的格栅元件的光控膜时，可观察到波纹效应。在LCD装置中，由于LCD像素具有规则的间距，因此当光学调整膜包括规则的重复结构时，尤其难以避免波纹干涉。具体地讲，当在LCD装置中使用具有规则重复的格栅元件的膜(例如光控膜)时，该膜与LCD像素的波纹干涉是不可避免的。
此前已经提出了将不均匀性赋予规则排列的元件的方法，例如，允许棱镜膜或格栅膜中的元件的角度、尺寸和排列具有不规则分布。然而，这种方法存在一些问题，例如，制备具有这种不均匀性的装置需要复杂的工艺，并且难以制造出精密的显示器。
因此，本发明使用的是采用简单工艺的雾度处理。
由于虽然从外观上会认为液晶面板是完美的，但是事实上在液晶面板中存在着无数较大和较小的缺陷，因此，此前已经采用雾度处理来防止产生这些缺陷。雾度处理还用于抵销可能出现在整个液晶面板上的暗点。在这种情况下，通常对液晶面板的后偏振器实施雾度处理。
然而，在本发明中，由于液晶自身包括规则的重复结构，因此对后偏振器实施雾度处理是没有效果的。因此，在本发明中，优选的是，对前偏振器实施雾度处理。当偏振器为多层层合膜时，雾度处理可以包括将微珠嵌入用于附连每个偏振器膜的粘合剂层中。此外，可以对前偏振器附近的层或膜，例如保护膜、基底、光控膜、扩散膜、或将这样的层或膜附连到前偏振器的粘合剂层，实施雾度处理。
因此，本文公开了一种减少LCD装置的像素波纹效应的方法，该方法包括以下步骤：在包括液晶面板、具有格栅元件的光控膜、以及偏振器的LCD装置中(其中光控膜设置在液晶面板的一侧，并且偏振器设置在液晶面板的至少一侧上)，对设置在液晶面板前侧的光学膜进行雾度处理。设置在液晶面板前侧的光学膜可以为光学调整膜(例如扩散膜)以及光控膜和偏振器。
在将光控膜设置在液晶面板前侧的LCD装置中，可以对光控膜实施雾度处理。在这种情况下，可以对设置在光控膜的格栅元件上或其附近的基底、粘合剂层、保护膜或光学调整膜实施雾度处理。
也可以对设置在液晶面板前侧的偏振器进行雾度处理。当偏振器为其中基底、粘合剂层、保护膜或光学调整膜被进一步层合到偏振器膜上的多层膜时，可以对所述基底、粘合剂层、保护膜或光学调整膜实施雾度处理。
可以使用本领域已知的任何方法执行雾度处理，例如将由聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯等形成的微珠注入膜中。如果使用微珠注入方法，可以通过控制注入微珠的含量来控制雾度处理的程度。此外，通过使用(例如)BYK GARDNER的Haze-guard Plus装置测量光学膜(该光学膜包括实施了雾度处理的粘合剂层或膜层)的雾度处理的程度可确定该雾度处理的程度。如果雾度处理的程度太低，则不能充分减少波纹效应，但是如果程度太高，LCD装置的光透射比可能会显著地减小。为了减少波纹效应而不降低LCD装置的光透射比，我们已经发现，液晶面板前侧的雾度量优选的是从40％至80％，并且更优选的是50％至60％。就这一点而言，％雾度指的是在标准的BYK GARDNER Haze-guard Plus仪器或类似测量装置上测量出的百分比雾度。
将在下文描述使用格栅膜的LCD装置的构造和雾度处理的实施例。
在美国专利No.RE 27,617(Olsen)、美国专利No.3,707,416(Stevens)和美国专利No.3,919,559(Stevens)中具体描述了格栅膜的构造、制备和应用。
图1示意性地示出了包括格栅层(12)的传统光控膜复合物(10)，该格栅层(12)包括格栅元件(15)和刚性窗口基底(14)，该刚性窗口基底(14)通过粘合剂层固定到格栅层的两个表面。格栅层(12)在膜内具有微小格栅(或格栅形状的元件)(15)。一般来讲，格栅层(12)包括光透射部分(17)和遮光的微小格栅元件(15)。
优选的是，相邻的格栅元件(15)之间的光透射部分(17)的宽度或厚度大于各个格栅元件(15)的宽度或厚度(即，格栅元件在平行于格栅层表面并垂直于格栅元件纵向的方向上的尺寸)，以使得光控膜复合物(10)的光透射比总体上不会显著地降低。格栅元件的角度(13)，即格栅层的表面和格栅元件的平面间的角度，通常为40至90度。当格栅元件处于与格栅层表面成直角的位置时，格栅元件的角度(13)为90度。从一个格栅元件到另一个格栅元件的间距或间隔在整个格栅层(12)上可以是均匀或不均匀的并且在图1中用附图标记(11)表示。
优选的是，格栅层(12)的光透射部分(17)由具有高透明度的聚合物制备。例如，可以使用热塑性树脂、热固性树脂或可用光化射线(例如紫外线)固化的树脂。此类树脂的实例包括纤维素树脂(例如，醋酸丁酸纤维素和三乙酰基纤维素)、聚烯烃树脂(例如，聚乙烯和聚丙烯)、聚酯树脂(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、丙烯酸类树脂和聚碳酸酯树脂。
格栅元件(15)可以由能够吸收或反射光的遮光材料形成。这种材料的实例包括：(1)深色颜料或深色染料，例如黑色或灰色颜料或染料；(2)金属，例如铝、银等；(3)深色金属氧化物；以及(4)包含深色颜料或染料的上述聚合物。粘合剂层(16)可以由传统的粘合剂形成，例如压敏粘合剂、热敏粘合剂或可固化粘合剂。
优选的是，固定到格栅层(12)上的两个窗口基底(14)抑制格栅层(12)的翘曲或卷曲，继而抑制包括格栅层(12)的膜复合物(10)的翘曲或卷曲，并且表面侧的基底也起到保护层的作用以防止格栅层(12)遭到破坏。
在实际的LCD装置的构造中，例如在图2所示的构造中，光控膜复合物(40)布置在LCD装置(42)的显示单元的前方。光控膜复合物(40)包括上述的格栅层(12)以及前窗口基底(14a)和后窗口基底(14b)，优选的是，窗口基底为复合物(40)提供足够的刚度以防止翘曲或卷曲。在一些情况下，为了在薄的剖面中提供附加功能，可以使用光学调整膜(例如吸收偏振器、反射偏振器、棱镜膜或扩散膜)来代替一个或两个窗口基底。
吸收偏振器可以为平面偏振器或圆偏振器。平面偏振器对一种偏振取向的光的吸收比对正交偏振取向的光的吸收更加强烈。平面偏振器的实例包括：二向色偏振器，例如H型(碘)偏振器和染料偏振器；本征偏振器，例如K型偏振器和改进的K型偏振器(称为KE偏振器，3M公司(Norwood，Mass.)制造)；以及薄层包覆或封装的偏振器。
圆偏振器阻挡左旋(L)或右旋(R)圆偏振光中的一种，并且透射另一种偏振状态的光，圆偏振器可以由平面偏振器和四分之一波长延迟片构成。
通过将不需要的偏振态的光反射回光室以回收利用，反射偏振器可以起到亮度增强元件的作用。反射偏振器仅透射所需偏振态的光并且反射不需要的偏振态的光。反射光可以重新射入光室，可能被转换成所需的偏振态，随后穿过反射偏振器。这样，可以更加有效地利用来自光源的光。适合的反射偏振器的实例为可得自3M公司的VikuitiTM品牌的反射式偏光增光膜(DBEF)(VikuitiTMbrand Dual Brightness Enhancing Film)。
图2的构造还包括LCD装置(42)。该LCD装置(42)示出为包括显示单元以及背光源单元(34)，该显示单元包括前偏振器(31)、液晶面板(32)和后偏振器(33)。显示单元可以仅包括前偏振器(31)和液晶面板(32)。示出的LCD装置(42)还可以包括设置在显示单元和背光源单元之间的扩散膜(38)和棱镜膜(36)。在这个实施例中，对靠近使用者的基底实施雾度处理。
棱镜膜(36)可以重新定向光，使光以相对于棱镜膜的特定角度离开光室。还可以回收利用通过棱镜膜(36)重新定向的光，使光最终以能够通过棱镜膜的角度离开光室。例如，可得自3M公司的VikuitiTM品牌的亮度增强膜(BEF)(VikuitiTM brand Brightness Enhancing Film)，可以用作棱镜膜(36)。作为另外一种选择，棱镜膜(36)可以包括也可以得自3M公司的VikuitiTM品牌的透射直角膜(TRAF)(VikuitiTMbrandTransmissive Right Angle Film)。TRAF重新定向以大角度射入的光，使之以不同的角度射出。
扩散膜(38)扩散入射光，以使得光的强度在空间上更均匀。来自一个或多个点光源的光在扩散膜入射表面的特定位置上的强度可能要大得多。然而，射出扩散膜的光的强度在整个扩散膜的出射表面上更加均匀。
图3为示出经过25％和80％雾度处理的LCD装置的所测亮度分布的图。在此图中，将单位为尼特的平均亮度(在LCD装置的输出区域上的平均值)作为相对于表面法向的观察角度θ的函数来绘图，θ的范围为-80度至+80度。使用的LCD装置具有与图5所示的LCD装置(将在下面具体描述)相同的构造，并且通过嵌入微珠，来对设置在液晶面板前侧的偏振器中的粘合剂层实施雾度处理。还对具有25％雾度、80％雾度及其他雾度值的该LCD装置进行视觉观察，以研究％雾度对系统性能的效果，包括亮度和波纹效应。
关于这些测试和观察，当LCD装置经过25％的雾度处理时，LCD装置的精密度降低并且能够在显示器屏幕上观察到波纹效应。然而，当LCD装置经过40％的雾度处理时，尽管可以察觉轻微的波纹效应，但是与25％的处理相比，观察者不适度得到显著的降低。此外，当实施50％的雾度处理时，波纹效应变得几乎不可察觉。当实施80％的雾度处理时，LCD装置的亮度变得比25％雾度系统的亮度弱，但它在所关注的视角范围内具有相似的亮度分布。然而，当实施大于80％的雾度处理时，虽然不能观察到波纹效应，但在视角范围内的光透射比显著地降低。
图4示意性地示出了在液晶面板(32)的前侧具有光控膜复合物(52)的LCD装置(50)的构造。这里的光控膜包括格栅层和层合到该格栅层后表面的吸收偏振器。在使用光控膜复合物(52)时，在液晶面板的前方不需要单独的偏振器。可以对能够层合到光控膜复合物(52)的格栅层的前表面上的基底、保护膜或光学调整膜实施雾度处理。
图5示意性地示出了在液晶面板的后侧具有光控膜复合物(62)的LCD装置(60)的构造。光控膜复合物(62)包括格栅层以及分别层合到格栅层的前表面和后表面上的吸收偏振器和反射偏振器。根据需要，可以使用与棱镜膜或扩散膜层合的光控膜复合物来代替反射偏振器。在此实施例中，设置在液晶面板前表面上的吸收偏振器(31)可以经过雾度处理。当将其他光学调整膜或保护膜设置在吸收偏振器(31)上时，可以对靠近使用者的层或膜实施雾度处理。
虽然已经结合上述示例性实例对本发明进行了描述，但在不脱离所附的权利要求书所限定的本发明精神和范围的前提下，可以进行各种修改。
本发明的效果
本发明提供了一种用于减少使用光控膜时产生的波纹效应，同时保持视角控制等特性的简单方法。因此，显示器的性能没有降低，同时防止了来自液晶面板的不必要的光传播，并且保护了使用者的隐私。

Claims (7)

1.一种减少LCD装置的波纹效应的方法，包括以下步骤：
提供LCD装置，其包括具有前侧和后侧的液晶面板；
将光控膜设置在所述液晶面板的一侧上，所述光控膜包括格栅元件；
将偏振器设置在所述液晶面板的至少一侧上；以及
对设置在所述液晶面板的前侧上的至少一个光学部件进行雾度处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述光控膜设置在所述液晶面板的前侧并且经受所述雾度处理。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括将基底、粘合剂层、保护膜或光学调整膜设置在所述光控膜的所述格栅元件上，并且其中所述基底、所述粘合剂层、所述保护膜或所述光学调整膜经受所述雾度处理。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述设置偏振器的步骤包括将前偏振器设置在所述液晶面板的所述前侧，所述前偏振器经受所述雾度处理。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述前偏振器包括基底、粘合剂层、保护膜或光学调整膜，并且其中所述基底、所述粘合剂层、所述保护膜或所述光学调整膜经受所述雾度处理。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中实施从40％至80％的所述雾度处理。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中实施从50％至60％的所述雾度处理。
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Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20090325