CN101685220A - 用于补偿色偏的光滤波器和具有该光滤波器的显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开用于补偿色偏的光滤波器和具有该光滤波器的显示装置。所述光滤波器被提供在显示装置的显示面板的前面。所述光滤波器包括背景层和提供在所述背景层上具有预定厚度的绿色波长吸收图案。绿色波长吸收图案吸收绿色波长的光。所述绿色波长吸收图案包含吸收510nm至560nm范围中的绿色波长的光的材料，并且还可包含白光吸收材料。绿色的互补色吸收部分吸收与绿色互补的波长的光，并且包含吸收440nm至480nm范围内的蓝色波长的光的材料和吸收600nm至650nm范围内的红色波长的光的材料中的至少一种。第一厚膜层、第一薄膜层和第二厚膜层以所描述的顺序互相堆叠。

Description

用于补偿色偏的光滤波器和具有该光滤波器的显示装置

相关申请的交叉引用

本申请要求以下韩国专利申请的优先权：2008年9月22日递交的No.10-2008-0092655、2008年9月22日递交的No.10-2008-0092656、2008年9月22日递交的No.10-2008-0092657、2008年10月7日递交的No.10-2008-0098120、2009年2月6日递交的No.10-2009-0009883和2009年9月17日递交的No.10-2009-0087906，为了所有的目的通过参考将这些专利的全部内容合并于此。

技术领域

本发明涉及用于补偿色偏的光滤波器，更具体地涉及被提供在显示面板的前面，以将取决于视角的增加的色偏最小化的光滤波器，以及具有该光滤波器的显示装置。

背景技术

随着高水平信息社会的最近出现，与图像显示有关的组件和装置得到了显著的改进，并且被迅速配销。其中，用于电视、计算机显示器等的图像显示装置被广泛地配销。另外，人们还尝试增大显示装置的尺寸，同时减小显示装置的厚度。

一般而言，液晶显示器(LCD)是平板显示器中利用液晶显示图像的一种类型。由于LCD与其它显示装置相比具有重量轻、驱动电压低且功耗低的优点，因此LCD被广泛应用于整个工业中。

图1是示意性示出LCD 100的基本结构和工作原理的概念性视图。

例如，传统垂直取向(VA)LCD包括光轴互相垂直的两个偏振膜110和120。具有双折射特性的液晶分子150被布置在涂敷有透明电极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，并被垂直于电场排列。

从背光单元发出的光在穿过第一偏振膜120后发生了线偏振。

如图1左侧所示，当电源关着时，液晶保持垂直于基板。在这种状态下，液晶不会对光的偏振有任何影响。结果，保持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阻止。

如图1右侧所示，当施加电压时，液晶响应于电场偏移到与两个正交偏振膜110和120之间的基板平行的水平位置。因此，来自第一偏振膜的线偏振光被转换为另一线偏振光，该另一线偏振光的偏振方向垂直于从第一偏振膜传来的线偏振光的偏振方向，其在穿过液晶分子恰好到达第二偏振膜之前变为圆偏振光或椭圆偏振光。然后，转换后的光能够穿过第二偏振膜。可以通过调整电场的强度将液晶的取向从垂直位置逐渐改变为水平位置，从而控制光发射强度。

图2是示出取决于视角的液晶的取向和光透射率的概念性视图。

当液晶分子在像素220中以预定方向排列时，根据视角的不同，液晶分子的取向看起来也彼此不同。

当从左前方沿线210观看时，液晶分子看起来像是以基本水平的取向212排列，并且图像相对较亮。当从前方沿线230观看时，观察到液晶分子以取向232排列，这与像素220内部液晶分子的实际取向相同。另外，当从左前方沿线250观看时，液晶分子看起来像是以基本垂直的取向252排列，并且图像相对较暗。

因此，由于LCD的光的强度和颜色随视角的变化而改变，所以与其它同时发光的显示器相比，LCD的视角受到了极大的限制。为了改善视角，已经实施了多项研究。

图3是示出减小取决于视角的对比度的变化和色偏的传统方法的概念性视图。

参见图3，像素被分为两个像素部分，即第一像素部分320和第二像素部分340，这两个像素部分的液晶取向互相对称。第一像素部分320中的液晶取向和第二像素部分340中的液晶取向均可以看到。到达用户的光的强度是来自两个像素部分的光的总强度。

当从左前方沿线310观看时，第一像素部分320中的液晶分子看起来像是以水平取向312排列，而第二像素部分320中的液晶分子看起来像是以垂直取向314排列。这样，第一像素部分320能够看起来很亮。同样，当从右前方沿线350观看时，第一像素部分320中的液晶分子看起来像是以垂直取向352排列，而第二像素部分320中的液晶分子看起来像是以水平取向354排列。这样，第二像素部分340能够看起来很亮。另外，当从前方观看时，观察到液晶分子以取向332和334排列，这与像素部分320和340内部的液晶分子的实际取向相同。相应地，即使是在观看角度改变并相对于图像的垂直中心线对称时，用户观察到的图像的亮度也保持相同或相近。结果，这使得可以减小取决于视角的对比度的变化和色偏(color shift)。

图4是示出减小取决于视角的对比度的变化和色偏的另一传统方法的概念性视图。

参见图4，添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LCD面板的像素440内部的液晶分子的双折射特性相同，并且具有与液晶分子的取向对称的取向。像素440内部的液晶分子的取向和光学膜的双折射材料的取向使得到达用户的光的强度是穿过光学膜420和像素440两者的光的总强度。

具体来说，当从左前方沿线410观看时，像素440内部的液晶分子看起来像是以水平取向414排列，而光学膜420的虚拟液晶分子看起来像是以垂直取向412排列。得到的光的强度是穿过光学膜420和像素440两者的光的总强度。同样地，当从右前方沿线450观看时，像素440内部的液晶分子看起来像是以垂直取向454排列，而光学膜420的虚拟液晶分子看起来像是以水平取向452排列。得到的光的强度是穿过光学膜420和像素440两者的光的总强度。另外，当从前方观看时，观察到液晶分子以取向434和432排列，取向434和432分别与像素440内部的液晶分子和光学膜420的虚拟液晶分子相同。

然而，即使是采用了图3和4所示的方法，取决于视角的色偏仍然存在，因此色彩随着视角增加而变化。

该背景技术部分中分开的信息仅用于加强对本发明背景的理解，而不应被认为是对该信息形成本领域技术人员已知的现有技术的承认或任意形式的暗示。

发明内容

本发明的各个方面提供一种能够确保宽视角并且通过最小化取决于视角增加的色偏来改善显示装置的图像质量的光滤波器。

本发明的各个方面还提供一种能够最小化当视角增加时全部复合色的色偏的光滤波器，全部复合色包括基于红色的复合色(例如索尼(sony)红和中红)以及基于蓝色的复合色(例如索尼蓝、紫色和藏蓝色)。

在本发明一个方面中，提供在显示装置的显示面板前面的用于补偿色偏的光滤波器可以包括背景层和提供在所述背景层上具有一定厚度的绿色波长吸收图案(pattern)。绿色波长吸收图案吸收绿色波长的光。

所述绿色波长吸收图案可以包含吸收510nm至560nm范围内的绿色波长的光的绿色波长吸收材料。

绿色波长吸收图案可以进一步包括白光吸收材料。

所述光滤波器可以进一步包括吸收与绿色互补的波长的光的绿色的互补色吸收部分。

所述绿色的互补色吸收部分可以包括从吸收440nm至480nm范围内的蓝色波长的光的蓝色波长吸收材料和吸收600nm至650nm范围内的红色波长的光的红色波长吸收材料所组成的组中选择的至少一种。

所述光滤波器可以进一步包括以所描述的顺序互相堆叠的第一厚膜层、第一薄膜层和第二厚膜层。

根据以上所记载的本发明的示例性实施例，所述光滤波器能够确保宽视角并且通过使用绿色波长吸收图案最小化取决于视角增加的色偏来改善显示装置的图像质量。

另外，本发明的示例性实施例还能够最小化当视角增加时全部复合色的色偏，全部复合色包括基于红色的复合色，例如索尼红和中红，以及基于蓝色的复合色，例如索尼蓝、紫色和藏蓝色。

此外，所述绿色波长吸收图案被提供用于补偿取决于视角增加的色偏，并且绿色的互补色吸收部分被提供用于防止从显示器前向发射的光的色彩变化的绿色的互补色吸收部分，从而可以保持显示的原始颜色。

本发明的方法和设备可以具有根据合并于此的附图中的更详细记载和一起用于解释本发明的某些原理的以下具体实施方式显而易见或记载在其中的特征和优点。

附图说明

图1是示意性示出LCD的基本结构和工作原理的概念性视图；

图2是示出取决于视角的液晶取向和光透射率的概念性视图；

图3是示出减小取决于视角的对比度的变化和色偏的传统方法的概念性视图；

图4是示出减小取决于视角的对比度的变化和色偏的另一传统尝试的概念性视图；

图5是当应用图3和图4中所示的用于补偿色偏的两种方法的传统LCD以全灰度级显示白光时，光谱根据视角增加而变化的两幅图；

图6是示出本申请人先前提交的申请中所提议的用于补偿色偏的光滤波器的截面图；

图7是示出图6中所示的光滤波器补偿色偏的原理的图；

图8是当应用图3和图4中所示的用于补偿色偏的两种方法的传统LCD以低灰度级显示白光时，光谱根据视角增加而变化的两幅图；

图9是示出传统LCD中13种复合色的取决于视角θ变化的色偏Δu’v’的图；

图10是示出采用图6中所示的光滤波器的LCD中13种复合色的取决于视角θ变化的色偏Δu’v’的图；

图11是示意性示出根据本发明第一示例性实施例的用于补偿色偏的光滤波器的透视图；

图12是示出使用图11中所示的光滤波器的显示装置中13种复合色的取决于视角的变化的色偏的图；

图13是示出当应用图11中示出的光滤波器的显示装置以全灰度级显示白光时，归一化的光谱随视角增加而变化的图；

图14和15是用于解释绿色波长吸收图案的参考视图；

图16和17是示出具有提供在背景层上的绿色波长吸收图案的光滤波器中折射率对色偏的影响的两幅图，其中图16示出在背景层的折射率与绿色波长吸收图案的折射率相等的情况下取决于视角的色偏，图17示出在背景层的折射率比绿色波长吸收图案的折射率大0.06的情况下取决于视角的色偏。

图18是示出具有根据本发明第二实施例的光滤波器的显示装置中13种复合色取决于视角变化的色偏的图；

图19是示意性示出根据本发明第三示例性实施例的光滤波器的截面图；

图20是示出当提供仅包括绿色波长吸收图案而不包括绿色的互补色吸收部分时色彩坐标根据视角增加而变化的图；

图21是示出当提供包括绿色波长吸收图案和绿色的互补色吸收部分两者时色彩坐标根据视角增加而变化的图；

图22是示意性示出根据本发明第四示例性实施例的光滤波器的透视图；

图23是示意性示出根据本发明第六示例性实施例的光滤波器的透视图；

图24是示出使用图23中所示的光滤波器的显示装置中13种复合色的取决于视角变化的色偏的图；和

图25是示意性示出根据本发明第七示例性实施例的光滤波器的截面图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各种实施例，本发明的示例在附图中示出并在以下进行描述。尽管结合示例性实施例来描述本发明，但是应当理解，本说明书并不意在将本发明限制为那些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅覆盖这些示例性实施例，还覆盖包括在所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代、修改、等同物及其它实施例。

比较性实施例

图5是当图3和图4中所示的应用了用于色偏补偿的两种方法的传统LCD以全灰度级显示白光时，光谱根据视角增加而变化的两幅图；

如图中所示，光谱的强度反比于视角而逐渐减小。当通过用每个光谱的最大值来除每个光谱对光谱进行了归一化，以便准确地检查依赖于波长范围的光谱强度的减小程度时，可以理解，归一化的光谱的强度在400nm至500nm的蓝色波长范围中根据视角的增加而减小，即使在其它波长范围内光谱的强度根据视角的增加而相同。这表明根据视角的增加，光谱的强度在400nm至500nm的蓝色波长范围中比其它波长范围中减少更多。相应地，与蓝色互补的黄色则随着视角增加而增加。这种颜色改变降低了图像质量。

图6是示出本申请人先前提交的申请中所提议的用于补偿色偏的光滤波器700的截面图.

图6中所示的光滤波器700包括薄膜层742以及第一厚膜层744和第二厚膜层746，以便减小取决于视角增加的色偏。薄膜层742具有780nm或更小的厚度，并具有第一折射率。第一厚膜层744被提供在薄膜层742的一个表面上，比薄膜层742厚，并具有第二折射率。第二厚膜层746被提供在薄膜层742的相对的表面上，比薄膜层742厚，并具有第三折射率。

光滤波器可以减小光穿过液晶时所发生的光的亮度根据LCD的视角增加而在300nm至500nm波长范围中的相对较大的降低。因而，光滤波器可以减小以全灰度级显示的白光取决于视角增加的色偏。

图7是示出图6中所示的光滤波器补偿色偏的原理的图。

薄膜层742的厚度与可见光的波长范围相等或更小。为此，薄膜层742的厚度为780nm或更小。如果薄膜层742的厚度大于780nm，则有益的或有害的干涉都不会在可见光范围内发生。

另外，第一和第二厚膜层744和746比薄膜层742厚。因此，厚膜层744和746的厚度大于780nm，甚至可以是几mm。第一和第二厚膜层744和746可以具有相同的厚度或不同的厚度。

薄膜层742、第一厚膜层744和第二厚膜层746分别具有第一折射率、第二折射率和第三折射率。第一折射率可以低于或高于第二折射率和/或第三折射率。

光滤波器可以通过将具有较低折射率的薄膜层夹在具有较高折射率的厚膜层之间来制造。例如，第一厚膜层744和第二厚膜层746的折射率可以在2至4的范围内，而薄膜层的折射率可以在1至2的范围内。

相反，具有较高折射率的薄膜层可以被夹在具有较低折射率的厚膜层之间。在这种情况下，厚膜层中的一个或多个可以由玻璃制成。如果基底由钢化玻璃制成，由于钢化玻璃具有大约1.5的折射率，因此基底可以被用作具有较低折射率的厚膜层。除了基底之外，粘合层或空气层也可以被用作具有较低折射率的厚膜层。当然，诸如抗反射膜、防眩光膜和防雾膜之类的功能膜也可以被用作厚膜层。

同样地，第一厚膜层、第二厚膜层和薄膜层的折射率可以以不同的方式进行改变，以便调节光的透射率和光的反射率。

薄膜层742的折射率用n来表示，第一厚膜层744和第二厚膜层746的折射率用n_t来表示。为方便起见，假设第一厚膜层744和第二厚膜层746具有相同的折射率，但是本发明并不限于此。第一厚膜层的折射率和第二厚膜层的折射率优选可以相同，或者相差1或更少。

第一厚膜层744面向显示面板布置，而第二厚膜层746面向用户布置。入射到第一厚膜层744的光满足根据斯涅尔定律推出的以下方程1。

n_tsinθ_t＝n₀sinθ₀       方程1

当光880从显示面板通过第一厚膜层744与薄膜层742之间的界面进入薄膜层742时，光880的一部分在其穿过界面时被折射，而光880的另一部分在界面处被反射。在方程(1)中，θ_t表示光880相对于界面的法线的角度(入射角)，θ表示进入薄膜层的折射光881相对于界面的法线的角度(折射角)。

在薄膜层742与第二厚膜层746之间的界面处，光881被再次分为穿过界面时被折射的透射光882和在界面处被反射的反射光883。透射光882相对于薄膜层742与第二厚膜层746之间的界面的角度由薄膜层742的折射率与第二厚膜层746的折射率之间的差来确定。假设第一厚膜层744和第二厚膜层746具有相同的折射率，则进入第二厚膜层746的光882相对于薄膜层742与第二厚膜层746之间的界面的角度为θ_t。基于斯涅尔定律，角度θ_t可以由从显示面板入射到光滤波器上的光889的角度θ₀、厚膜层的折射率n_t和空气的折射率n₀(＝1)来表示。

当来自显示面板的光889穿过光滤波器时，根据斯涅尔定律，从光滤波器出射的光的角度与入射角θ₀相同。相应地，入射角θ₀对应于用户的视角。

相应界面处的反射可以由下面的方程2和3来表示。

R_p＝[(n_tcosθ-ncosθ_t)/(n_tcosθ+ncosθ_t)]²          方程2

R_s＝[(ncosθ-n_tcosθ_t)/(ncosθ+n_tcosθ_t)]²          方程3

在以上方程2和3中，R_p表示p偏振光的反射率，R_s表示s偏振光的反射率。可以理解，反射率R_p和反射率R_s根据薄膜层的折射率n、厚膜层的折射率n_t、入射角θ_t和折射角θ而变化。

在以下方程4中，反射率R是方程2的R_p和方程3的R_s的均值。

反射光883被再次分为在界面处折射的光线887和在界面处反射的光线884。在界面处的这种折射和反射过程被重复。

在以下方程4中，透射率T是透射光882的透射率T₁和透射光885的透射率T₂的总和。尽管在图7中仅示出两束折射光，但是反射和折射在界面处重复发生，并且透射率T是所有折射光线的总的透射率。

在以下方程4中，界面的反射率R是光887的反射率R1与光888的反射率R2的总和。同样，虽然在图7中仅示出两束反射光，但是反射率R是从界面反射的所有光线的总的反射率。

在光被由第一厚膜层744、薄膜层742和第二厚膜层746所定义的两个界面反复反射的过程中，干涉可以使得透射率根据波长而变化。

为了补偿具有高灰度级的白光中根据视角增加而出现的色偏，对薄膜层的厚度l、薄膜层的折射率n和第一厚膜层与薄膜层之间的界面处的反射率R进行调整，使得根据方程4的透射率T的均值可以在蓝色波长范围中被最大化。

T＝(1-R)²/(1+R²-2Rcosδ)             方程4

在方程4中，δ表示均穿过薄膜层的光882与光885之间的相位差，如以下方程5中所表示的。

δ＝(2π/λ)2nlcosθ(0°≤θ≤80°)  方程5

在方程5中，相位差δ由折射率n、厚度l、折射角θ和波长λ来确定。

根据相差的不同可能会产生有益的或有害的干扰。当均穿过薄膜层的光882与光885之间的光程差是波长的整数倍时，可以获得最大透射率。

当针对特定的波长范围确定了折射率n、厚度l和薄膜层的折射角θ时，可以确定相位差δ。这里，折射角θ是在薄膜层的折射率n、厚膜层的折射率n_t和视角θ₀被设置时自动确定的值。

根据以上方程1至3可以理解，反射率依据薄膜层的折射率n和厚膜层的折射率n_t以及视角θ₀的不同而变化。因此，对于视角θ₀，可以通过调整薄膜层的折射率n和厚膜层的折射率n_t来确定反射率。

从以上方程4可以看出，当设置了反射率R与相位差δ时，也就确定了透射率T。因此，对特定视角和光的特定波长的透射率可以通过选择薄膜层的折射率n和厚膜层的折射率n_t以及薄膜层的厚度l来调整。

例如，可以通过将薄膜层的厚度选择为780nm或更小、将薄膜层的折射率设置在1至2的范围内、并将厚膜层的折射率设置在2至4的范围内来增加特定波长在大视角时的光透射率。如果反过来设置折射率，即将薄膜层的折射率设置在2至4的范围内，将厚膜层的折射率设置在1至2的范围内，也可以获得相同的结果。

在具有厚膜/薄膜/厚膜结构的光滤波器中，在380nm至780nm的可见光波长范围内，最小透射率相对于最大透射率的比率可以在0.5到0.9的范围内。

相应地，多光束干涉使其可以补偿光强根据视角的增加在蓝色波长范围内下降相对大的量的现象。具体来说，在达到大约80度的大视角时，透射率在蓝色波长范围内由于有益的干涉而增加，但在绿色和红色波长范围内由于有害的干涉而降低。这可以通过将光强的损耗调整为在整个波长范围内相同或相似来补偿蓝色波长范围内的不平衡，即使是在大视角时也是如此。图6中所示的具有厚膜/薄膜/厚膜结构的光滤波器可以有效地补偿以全灰度级显示的白光取决于视角增加的色偏。

然而，图6中所示的光滤波器不能最小化所有色彩取决于视角增加的色偏。

图8是当应用图3和图4中所示的用于补偿色偏的两种方法的传统LCD以低灰度级显示白光时，光谱根据视角增加而变化的两幅图。

由于在复制实际图像或移动图片时LCD表述多种颜色以及白色，因此色偏补偿在保护大视角时起着重要作用。

显示器工业中通常使用诸如白、红、蓝、绿、肤色、索尼红、索尼蓝、索尼绿、青、紫、黄、中红(moderate red)和藏蓝之类的13种色彩作为评估的标准。仅图6中所示的光滤波器不能最小化所有色彩中的色偏。

这是由于当高灰度级的光从显示面板发出时，光的亮度在整个波长范围内根据视角的增加而降低，具体来说，在蓝色波长范围内降低得较多，而在绿色波长范围内的降低得相对较小。然而，当发出低灰度级的光时，光的亮度在整个波长范围内增加，具体而言，在绿色波长范围内增加得较多。

具有复合色的光可以通过以各种灰度级组合绿光、红光和蓝光来获得，如以下表1中所示。因此，需要补偿各种复合色随视角增加而出现的色偏。

表1

	颜色	R	G	B
					1	白	255	255	255
2	红(原色)	255	0	0
					3	绿(原色)	0	255	0
4	蓝(原色)	0	0	255
					5	肤色	197	151	130
6	红(索尼)	178	47	58
					7	绿(索尼)	69	150	70
8	蓝(索尼)	46	62	151
					9	青	86	133	135
10	紫	92	59	107
					11	黄	213	222	53
12	中红	197	86	98
					13	藏蓝	74	92	165

图9是示出传统LCD中13种复合色的色偏Δu’v’(θ)根据视角θ变化的图，图10是示出采用图6中所示的光滤波器的LCD中13种复合色的色偏Δu’v’(θ)根据视角θ变化的图。

Δu’v’(θ)表示0度视角的色彩坐标(u₀，v₀)与各个视角θ的色彩坐标(u_θ，v_θ)之间的长度，并且可以由以下方程来表示：

Δu’v’(θ)＝[(u₀-u_θ)²+(v₀-v_θ)²]^1/2

在以上所提及的图中，水平轴表示水平视角。

如图9和图10所示，当使用图6中所示的光滤波器时，基于蓝色的复合色示出色偏Δu’v’的降低，如60°水平(右/左)视角处的H1和H2所表示的。比较而言，基于红色的复合色示出色偏Δu’v’的增加，如60°水平视角处的T1和T2所表示的。因此，图6中所示的光滤波器并不能补偿全部13个复合色中的色偏。

第一实施例

图11是示意性示出根据本发明第一示例性实施例的用于补偿色偏的光滤波器的透视图。

根据本发明第一示例性实施例的光滤波器被提供在显示装置的显示面板的前面。该实施例的光滤波器通常适用于LCD，但本发明并不限于此。

如图11中所示，光滤波器包括背景层10和绿色波长吸收图案20。

在图11中，绿色波长吸收图案20被提供在背景层10的面向显示面板的一个表面上。绿色波长吸收图案20由多个绿色波长吸收条纹组成，这些绿色波长吸收条纹以预定的间隔互相隔开，并且互相平行。绿色波长吸收图案还可以被提供在背景层的面向用户的另一表面上，或者被提供在背景层的两个相对的表面上。

绿色波长吸收图案20被以预定的厚度提供在背景层10上。

绿色波长吸收图案可以具有各种形状，只要这种形状具有能够吸收以预定视角发出的绿色波长的光的厚度。例如，绿色波长吸收图案可以包括，但不限于，具有楔形截面的条纹、具有楔形截面的起伏(wave)、具有楔形截面的阵列(matrix)、具有楔形截面的蜂窝、具有四边形截面的条纹、具有四边形截面的起伏、具有四边形截面的阵列、或具有四边形截面的蜂窝。图11示出由具有楔形截面的条纹组成的绿色波长吸收图案20。楔形截面包括三角形截面和梯形截面。

绿色波长吸收图案可以相对于用户以各种方向来取向，例如以水平或垂直方向。当以水平方向取向时，绿色波长吸收图案可以有效地补偿根据垂直视角而出现的色偏，当以垂直方向取向时，可以有效地补偿根据水平视角而出现的色偏。绿色波长吸收图案20可以具有相对于背景层的较长边缘的预定偏置(bias)角，以便防止莫尔现象。

绿色波长吸收图案吸收绿色波长的光。绿色波长吸收图案被提供在背景层10的一个表面上，以通过根据视角增加而增加在整个波长范围上对光的吸收，具体来说是更多地增加对510nm至560nm的绿色波长范围内的光的吸收，从而最小化具有复合色的光根据视角增加而出现的色偏。

当从显示面板发出的光具有低灰度级时，随着视角的增加，亮度在整个波长范围内增加，并且绿色波长范围内的亮度增加更多。由于具有复合色的光通过以各种灰度级组合绿光、红光和蓝光来获得，因此仅利用图6中所示的用于补偿色偏的膜很难补偿所有类型复合色中的色偏。相应地，可以通过根据视角的增加而逐渐增加对所有波长范围内的光的吸收，具体来说是根据视角的增加更多地增加对绿色波长的光的吸收，来最小化复合色根据视角增加而出现的色偏。

为了吸收绿色波长，绿色波长吸收图案20可以包含能够吸收510nm至560nm范围内的绿色波长的光的绿色波长吸收材料。绿色波长吸收材料例如可以是，能够吸收510nm至560nm范围内的绿色波长的光的无机或有机材料。优选地，可以使用粉色着色剂。

可以通过使用包含绿色波长吸收材料的紫外光固化树脂来填充形成于背景层的一个表面上的凹槽，并使用紫外线辐照凹槽中的绿色波长吸收材料，来制作绿色波长吸收图案20。

背景层形成一层，并且通常由透明聚合物树脂制成。背景层10可以通过例如使用紫外光固化树脂的卷绕式方法、使用热塑性树脂的热压方法、或使用热固性树脂的热压铸成形方法，以板的形式制成。

背景层10的厚度T可以优选被设置在50μm至1mm的范围。背景层10的厚度被设置为50μm或更大，是为了在保证背景层的机械性能和热阻的同时获得较柔软的特性和较薄的轮廓。另外，背景层10的厚度T被设置为1mm或更小，是为了在保证背景层的柔软、薄的轮廓和光透射率的同时使背景层的机械性能具有良好的质量。

背景层10可以由基本允许光通过的任意高透明材料制成。例如，背景层10可以由从较轻、便宜并且易于制造的聚酯、丙烯、纤维素、聚烯烃、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、苯酚和氨基甲酸乙酯所组成的组中选择的一种材料制成。

光滤波器还可以具有背衬层(未示出)，背衬层可以被提供在背景层的一个表面上，以支撑背景层。

背衬层作为支撑件，在制造工艺中可以在该支撑件上形成背景层10。背衬层优选可以由对UV透明的透明树脂膜制成。背衬层可以由例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)等制成。

图12是示出采用图11中所示的光滤波器的显示装置中13种复合色取决于视角变化的色偏的图。

如图12中所示，使用根据本发明第一示例性实施例的光滤波器，根据显示装置中视角的增加来测量13种复合色中的色偏。

具体来说，根据本发明第一示例性实施例的光滤波器通过根据视角的增加而吸收相对较大量的绿色波长的光，来最小化基于红色的复合色(例如索尼红、中红等)和基于蓝色的复合色(例如索尼蓝、紫、藏蓝等)的色偏。结果，这可以最终最小化所有复合色中的色偏。

具体来说，与图10中具有达到0.085的值的色偏Δu’v’相比，通过使用图11中所示的光滤波器，可以将13种复合色的色偏减小到0.06或更小。由于使用裸眼可以注意到0.085的色偏Δu’v’，因此根据视角的增加，图像质量下降。比较而言，使用裸眼很少会注意到0.06或更少的色偏Δu’v’。结果，这可以改善依据视角增加的图像质量。

图13是示出当应用图11中示出的光滤波器的显示装置以全灰度级显示白光时，归一化的光谱根据视角增加而变化的图。

如图13中所示，根据视角增加而出现的光谱中的缩减在整个波长范围上基本相同。因此，基本去除了随着视角增加的而出现的色偏。

图14和15是用于解释绿色波长吸收图案20的参考视图。

具有包含绿色波长吸收材料的绿色波长吸收图案20的光滤波器被安装在LCD电视中，并且在前面以60°视角使用全白色图像来测量色彩坐标。

当具有楔形截面的绿色波长吸收图案被填充有绿色波长吸收材料时，绿色波长吸收材料的颜色看起来根据视角的增加而更强，并且在CIE 1976 UCS色彩坐标系u’v’中，色彩坐标移向粉红色。另外，当除绿色波长吸收材料之外图案还填充有后续描述的碳黑色或青色波长吸收材料和橙色波长吸收材料时，在色彩坐标系u’v’中，色彩坐标移向紫粉色。

在色彩坐标系中，Δv’/Δu’的值，即(v’₆₀-v’₀)/(u’₆₀-u’₀)，优选在tan(-15°)至tan(45°)的范围内。(u’₀和v’₀是在前面测量的色彩坐标值，u’₆₀和v’₆₀是以60°视角测量的色彩坐标值。)

具体而言，如果光吸收图案23仅填充有绿色波长吸收材料，则在色彩坐标系u’v’中，色彩坐标变化斜率优选在15°至45°的范围内。如果光吸收图案23填充有碳黑以及绿色波长吸收材料，则色彩坐标变化斜率优选在-15°至15°的范围内。如果光吸收图案23填充有青色波长吸收材料和橙色波长吸收材料以及绿色波长吸收材料，则色彩坐标变化斜率优选在-15°至15°的范围内。

图16和17是示出具有绿色波长吸收图案的光滤波器中折射率对色偏的影响的两幅图，其中图16示出在背景层的折射率与绿色波长吸收图案的折射率相等的情况下取决于视角的色偏，图17示出在背景层的折射率比绿色波长吸收图案的折射率大0.06的情况下取决于视角的色偏。

在其中包括绿色波长吸收材料的绿色波长吸收图案被形成在背景层的层中，其它条件都设置为相同时，测量折射率对色偏的影响。

如图16和17所示，当背景层的折射率与绿色波长吸收图案的折射率相等时，色偏Δu’v’大约为0.042，当背景层的折射率与绿色波长吸收图案的折射率之差为0.06时，色偏Δu’v’大约0.045。在这些色偏之间没有明显的差别。

比较而言，在以下表2中，在折射率之间存在差别的情况下的前透射率大于在折射率之间不存在差别的情况下的前透射率。

表2

	LCD电视	相等的折射率	折射率差＝0.06
				亮度(尼特)	431.5	328.3	344.8
透射率	100％	76％	80％

在以上表2中，根据从显示装置发出的光的量，4％的透射率差可以具有不同的意义。例如，如果从LCD发出的光的亮度为50尼特(即便携式电话的水平)，则差为大约2尼特，人眼很难辨识出该差值。比较而言，如果亮度为500尼特或更大(即LCD电视的水平)，则差值为大约20尼特，人眼可以辨识出该差值。考虑到LCD电视的亮度在增加，透射率本身增加4％具有重要的技术意义。

图16和17以及表2示出从背景层的折射率大于绿色波长吸收图案的折射率的光滤波器中获得的测试结果。比较而言，绿色波长的折射率可以大于背景层的折射率。

绿色波长吸收图案与背景层之间的折射率之差优选在0.001至0.1的范围内。

第二实施例

图18是示出具有根据本发明第二实施例的光滤波器的显示装置中13种复合色取决于视角变化的色偏的图。

根据第二实施例的光滤波器具有绿色波长吸收图案，其包含能够吸收整个可见光波长范围的白光吸收材料以及绿色波长吸收材料。

白光吸收材料可以是无机材料、有机材料和/或具有块色彩的金属。更优选地，白光吸收材料可以是碳黑。

绿色波长吸收图案20可以由包含绿色波长吸收材料和白光吸收材料的紫外光固化树脂制成。

例如，绿色波长吸收图案20可以包括，在紫外光固化树脂中包含的大约1wt％的绿色波长吸收材料和大约0.5wt％的白光吸收材料。

透射率和视角由绿色波长吸收图案20的齿距(pitch)、厚度、较大宽度、较小宽度以及倾斜表面的斜率来确定。

如果绿色波长吸收图案20的厚度、宽度和光吸收率减小，则补偿由视角而定的色偏的效果增加。然而，由于绿色波长吸收图案20还吸收穿过滤波器的光，因此光的透射率根据视角显著地降低。

如果绿色波长吸收图案20的厚度增加，则背景层10的厚度也增加，这使得很难弯曲背景层10。由于如果背景层10被弯曲到一定的程度很可能被折断，因此不易利用卷绕模铸工艺来制造背景层10。此外，所制作的背景层10不易于以卷轴的方式卷绕，从而引起保管问题。

另外，增加绿色波长吸收图案的宽度使得开孔比降低，而开孔比决定了穿过滤波器的光的量，从而减小了光的透射率。另外，增加白光吸收材料的内容来增强阻止白光的效果也使得包含在图案中的混合物的粘性升高，这使得很难将混合物注入凹槽中。因此，绿色波长吸收图案20的厚度、宽度和光吸收率应当给出最佳值。

绿色波长吸收图案的宽度优选在1μm至50μm的范围内。

在绿色波长吸收图案中，楔形截面的底边的宽度(即较大的宽度)可以是齿距的40％或更小，并且倾斜表面的斜率可以是10°。

第三实施例

图19是示意性示出根据本发明第三示例性实施例的光滤波器的截面图。

当从显示面板直接向前发出的光穿过光滤波器时，显示的图像的颜色可能被绿色波长吸收图案的绿色波长吸收材料改变。因此，提供绿色的互补色吸收部分，其包含红色波长吸收材料和蓝色波长吸收材料作为颜色校正着色剂。该配置用于将直接向前发射的光的颜色校正为与原始颜色类似。

图19示出示例性实施例，其中绿色的互补色吸收部分是绿色的互补色吸收层40。

绿色的互补色吸收层40堆叠在背景层10的一个表面上。绿色的互补色吸收层包含吸收与绿色互补的特定波长的光的绿色的互补色吸收材料。绿色的互补色吸收材料可以是吸收600nm至650nm的红色波长范围、同时允许绿色波长范围穿过的红色波长吸收材料，和/或是吸收440nm至480nm的蓝色波长范围同时允许绿色波长范围穿过的蓝色波长吸收材料(例如黄色着色剂)。

绿色的互补色吸收层能以薄膜或粘合层的形式实现。如果绿色的互补色吸收层是分立的膜，则其可以是用于吸收绿色的互补色的专用膜或者是具有其它功能的功能膜。例如，以下将描述的第一厚膜层、薄膜层和第二厚膜层中至少之一可以通过在其中包含绿色的互补色吸收层材料而被用作绿色的互补色吸收层。

尽管图19示出绿色的互补色吸收层与背景层10表面相接触的示例性实施例，但是另一层可以夹在背景层与绿色的互补色吸收层之间。

如果以粘合层或包含颜色校正着色剂的背景层的形式代替独立膜的形式来提供绿色的互补色吸收层，则可以简化光滤波器的结构及其制造工艺。

图20是示出当提供仅包括绿色波长吸收图案而不包括绿色的互补色吸收部分时，色彩坐标根据视角增加而变化的图，图21是示出当提供包括绿色波长吸收图案和绿色的互补色吸收部分两者时，色彩坐标根据视角增加而变化的图。

如图20和21中所示，可以理解，图21中示出的示例可以进一步补偿复合色的色偏。

以下表3示出在前面以0°视角测量的退出显示器的白光的色彩坐标的测试结果。

表3

	仅包括绿色波长吸收图案	包括绿色波长吸收图案和绿色的互补色吸收部分两者
			白光的色彩坐标(CIE 1936)	(0.28505，0.292492)	(0.3123，0.3271)

如表3中所示，当仅提供绿色波长吸收图案时，白光具有颜色，而不是示出原始的非彩色。比较而言，当还提供绿色的互补色吸收部分时，白光能够保持原始的非彩色。

第四实施例

图22是示意性示出根据本发明第四示例性实施例的光滤波器的透视图。

如图22中所示，绿色的互补色吸收部分可以以绿色的互补色吸收片41的形式提供在绿色波长吸收图案20的一侧上。在图22中，绿色的互补色吸收部分被提供在绿色波长吸收图案的后表面上，即提供在楔形截面的底边上。

绿色波长吸收图案和绿色的互补色吸收片可以通过电镀层修补工艺来形成。例如，在形成绿色波长吸收图案之后，可以通过将包含绿色的互补色吸收材料的紫外光固化树脂涂覆到绿色波长吸收图案的底边上的凹槽内，然后固化紫外光固化树脂，来形成绿色的互补色吸收片41。

有利的是，该实施例的光滤波器具有比以上所述的根据第三示例性实施例的光滤波器更良好的光透射率。

第五实施例

绿色波长吸收图案可以进一步包含吸收橙色波长光的材料和吸收青色波长光的材料，这两种波长对由视角而定的色偏有不利影响。橙色波长吸收材料和/或青色波长吸收材料可以包含在分立的树脂膜中，包含在粘合层中，或者包含在背景层中。

第六实施例

图23是示意性示出根据本发明第六示例性实施例的光滤波器的透视图。

如图23中所示，光滤波器包括第一厚膜层12、第一薄膜层14和第二厚膜层16，其以所描述的顺序互相堆叠。作为另一示例性实施例，光滤波器可以进一步包括第二薄膜层和第三厚膜层，其以所描述的顺序与第一厚膜层、第一薄膜层和第二厚膜层连续堆叠。

厚膜层的至少之一可以是背景层、支撑用于补偿色偏的光滤波器的基底、显示面板的前基板、防眩光膜、偏振膜、延迟膜、扩散膜、粘合层、空气层或其等同物，但是本发明不限于此。

图24是示出在使用图23中所示的光滤波器的显示装置中13种复合色的由视角变化而定的色偏的图。

通过在玻璃基底上形成具有210nm厚度的Nb₂O₅薄膜，并使用压敏粘合剂(PSA)将具有绿色波长吸收图案的膜附到Nb₂O₅薄膜上，来制作光滤波器，其中绿色波长吸收图案通过使用1wt％绿色波长吸收材料(例如粉色着色剂)填充背景层的凹槽来形成。这里，玻璃基底用作厚膜，Nb₂O₅膜用作薄膜，并且PSA层用作厚膜。

测量由水平视角的增加而定的色偏Δu’v’。如图24中所示，可以理解，13种复合色的色偏与图9和10中所示的图相比被均匀减小。

第七实施例

图25是示意性示出根据本发明第七示例性实施例的光滤波器的截面图。

如图25中所示，包括背景层和形成于背景层上的绿色波长吸收图案的膜可以用作厚膜层。

如前面所记载的，根据本发明示例性实施例的光滤波器可以被提供为用于补偿色偏的光滤波器，并且被提供为具有复合功能的复合光滤波器，其通过将光滤波器与另一类型的功能性光滤波器(例如防雾膜、抗反射膜、防眩光膜、基底等)互相堆叠来制作。

此外，根据本发明示例性实施例的光滤波器可以与显示面板隔开，或者可以通过粘合剂附到显示面板。

尽管参考本发明的某些实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员会理解，可以在不超出所附权利要求及其等同物所限定的本发明的精神和范围的情况下，进行形式上和细节上的各种改变。

Claims (24)

1、一种用于补偿色偏的光滤波器，被提供在显示装置的显示面板的前面，所述光滤波器包括：

背景层；和

被提供在所述背景层上、具有一定厚度的绿色波长吸收图案，其中所述绿色波长吸收图案吸收绿色波长的光。

2、根据权利要求1所述的光滤波器，其中所述绿色波长吸收图案包括具有楔形截面的条纹、具有楔形截面的起伏、具有楔形截面的阵列、具有楔形截面的蜂窝、具有四边形截面的条纹、具有四边形截面的起伏、具有四边形截面的阵列、或具有四边形截面的蜂窝。

3、根据权利要求1所述的光滤波器，其中所述绿色波长吸收图案包括吸收510nm至560nm范围内的绿色波长的光的绿色波长吸收材料。

4、根据权利要求3所述的光滤波器，其中所述绿色波长吸收材料包括吸收510nm至560nm范围内的绿色波长的光的粉色着色剂。

5、根据权利要求1所述的光滤波器，其中在相对于前面成60°视角时，色彩坐标中的色偏Δv’/Δu’在tan(-15°)至tan(45°)的范围内。

6、根据权利要求1所述的光滤波器，进一步包括被提供在背景层的一个表面上以支撑所述背景层的背衬层。

7、根据权利要求1所述的光滤波器，其中所述显示装置是液晶显示器。

8、根据权利要求1所述的光滤波器，其中所述绿色波长吸收图案进一步包括白光吸收材料。

9、根据权利要求8所述的光滤波器，其中所述白光吸收材料包括具有黑颜色的材料。

10、根据权利要求9所述的光滤波器，其中所述白光吸收材料包括碳黑。

11、根据权利要求1所述的光滤波器，其中所述背景层的折射率与所述绿色波长吸收图案的折射率之差为从0.001到0.1。

12、根据权利要求1所述的光滤波器，进一步包括吸收与绿色互补的波长的光的绿色的互补色吸收部分。

13、根据权利要求12所述的光滤波器，其中所述绿色的互补色吸收部分包括绿色的互补色吸收层，所述绿色的互补色吸收层是其内固定有绿色的互补色吸收材料的树脂层。

14、根据权利要求13所述的光滤波器，其中所述绿色的互补色吸收层包括其内固定有绿色的互补色吸收材料的粘合层。

15、根据权利要求13所述的光滤波器，其中所述背景层包括吸收与绿色互补的波长的光的绿色的互补色吸收材料，使得所述背景层充当所述绿色的互补色吸收层。

16、根据权利要求12所述的光滤波器，其中所述绿色的互补色吸收部分包括形成于所述绿色波长吸收图案一侧上的绿色的互补色吸收片。

17、根据权利要求16所述的光滤波器，其中所述绿色的互补色吸收片被形成在所述绿色波长吸收图案的后表面上。

18、根据权利要求16所述的光滤波器，其中所述绿色波长吸收图案具有楔形截面，并且所述绿色的互补色吸收片被形成在所述绿色波长吸收图案的所述楔形截面的底边上。

19、根据权利要求12所述的光滤波器，其中所述绿色的互补色吸收部分包括从吸收440nm至480nm范围内的蓝色波长的光的蓝色波长吸收材料和吸收600nm至650nm范围内的红色波长的光的红色波长吸收材料所组成的组中选择的至少一种材料。

20、根据权利要求12所述的光滤波器，进一步包括以所描述的顺序互相堆叠的第一厚膜层、第一薄膜层和第二厚膜层，

其中所述第一薄膜层具有不超过780nm的厚度，并且所述第一厚膜层和所述第二厚膜层具有大于所述第一薄膜层的厚度的厚度，并且

其中所述第一厚膜层、第一薄膜层和第二厚膜层中至少之一是绿色的互补色吸收部分。

21、根据权利要求1所述的光滤波器，进一步包括以所描述的顺序互相堆叠的第一厚膜层、第一薄膜层和第二厚膜层，

其中所述第一薄膜层具有不超过780nm的厚度，并且所述第一厚膜层和所述第二厚膜层具有大于所述第一薄膜层的厚度的厚度。

22、根据权利要求21所述的光滤波器，进一步包括第二薄膜层和第三厚膜层，所述第二薄膜层和所述第三厚膜层以所描述的顺序与所述第一厚膜层、所述第一薄膜层和所述第二厚膜层连续堆叠。

23、根据权利要求21所述光滤波器，其中所述第一厚膜层和所述第二厚膜层中至少之一包括背景层、支撑用于补偿色偏的光滤波器的基底、显示面板的前基板、防眩光膜、偏振膜、延迟膜、扩散膜、粘合层或空气层。

24、一种显示装置，包括权利要求1所述的用于补偿色偏的光滤波器。

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