CN102799016A - 用于降低色偏的滤光器和具有该滤光器的液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于降低色偏的滤光器和具有该滤光器的液晶显示器。在LCD的显示面板的前方布置有用于降低色偏的滤光器。该滤光器包括色偏降低层和外部光阻挡层，色偏降低层包括基底层和在基底层上形成的多个阴刻或阳刻的透镜部，以使透镜部彼此隔开。从显示面板发出的光由于液晶分子的双折射特性而具有依赖于视角的不同颜色和一灰度级。透镜部使入射到透镜部上的一部分光扩散，使得该部分光与从相邻透镜部之间穿过的另一部分光混合。外部光阻挡层包含光吸收材料，该光吸收材料是吸收所有可见光波长的黑色材料。

Description

用于降低色偏的滤光器和具有该滤光器的液晶显示器
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年5月27日提交的韩国专利申请No.10-2011-0050615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）的滤光器和具有该滤光器的LCD，更具体地，涉及这样的用于降低色偏的滤光器：其中提供有具有阴刻（engraved）或阳刻（raised）的透镜部的色偏降低层以及外部光阻挡层以降低依赖于视角的色偏，以及具有该滤光器的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率的概念图。
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，如图5所示，随视角变化仍会出现色偏，且当视角增大时颜色改变。
另外，相关技术的光学膜和显示装置，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可降低响应于视角的增大而出现的色偏的用于液晶显示器（LCD）的滤光器，以及具有该滤光器的LCD。
还提供可在降低色偏的同时防止幻影和起雾的用于LCD的滤光器，以及具有该滤光器的LCD。
还提供可减轻伽马曲线失真和灰度反转的用于LCD的滤光器，以及具有该滤光器的LCD。
还提供可在减轻亮室对比度（BRCR）降低的同时防止由于外部光而出现起雾的用于LCD的滤光器，以及具有该滤光器的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。
在本发明的一个方面，提供用于在LCD中降低色偏的滤光器，该滤光器被布置在LCD的显示面板的前方。滤光器包括色偏降低层和外部光阻挡层。色偏降低层包括基底层和多个阴刻或阳刻的透镜部，透镜部形成在基底层上以使透镜部彼此隔开。从显示面板发出的光由于液晶分子的双折射特性而具有依赖于视角的不同颜色以及一灰度级。透镜部使入射到透镜部的每一个上的一部分光扩散，从而使该部分光与从相邻透镜部之间穿过的另一部分光混合。外部光阻挡层包含光吸收材料。
在示例实施例中，光吸收材料是吸收所有可见光波长的黑色材料。
根据本发明的示例实施例，可以通过降低响应于视角的增大而出现的色偏而增大视角并改善显示装置的图像质量。
另外，根据本发明的示例实施例，可以在降低色偏的同时减轻幻影和起雾。
另外，根据本发明的示例实施例，可以减轻伽马曲线失真和灰度反转。
另外，根据本发明的示例实施例，可以在减轻BRCR降低的同时防止由于外部光而出现起雾。
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是示意性地示出液晶显示器（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是示出其上未安装本发明的光学膜的LCD的依赖于视角的色偏的图；
图6至图8是示出根据比较示例的色偏降低层的截面图；
图9是示出制造根据比较示例的色偏降低层的方法的视图；
图10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11是示出透镜部的间隔-节距（spacing to pitch）比与色偏降低率之间的关系的视图；
图12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13至图18是示出透镜部的截面形状与幻影之间的关系的视图；
图19至图24是示出通过将根据比较示例的色偏降低层布置得使其紧密接触显示面板而可减轻幻影和起雾的视图；
图25是示出通过将根据比较示例的粘性色偏降低层附接到在超级图案化垂直排列（S-PVA）模式LCD TV中的具有图5中所示的色偏的显示面板然后测量色偏降低率所得到的结果的图；
图26是示出在不具有根据比较示例的粘性色偏降低层的超级平面内切换（S-IPS）模式LCD TV中的色偏的图；
图27是示出通过将根据比较示例的粘性色偏降低层附接到位于图26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图；
图28至图31是示出根据比较示例的色偏降低层在采用冷阴极荧光灯（CCFL）背光单元（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图；
图32至图35是示出根据比较示例的色偏降低层在采用发光二极管（LED）BLU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图；
图36至图39是示出根据比较示例的色偏降低层在采用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图；
图40至图42是示出透镜部的尺寸与幻影之间的关系的视图；
图43是示出透镜部的尺寸与云纹现象之间的关系的视图；以及
图44是示意性地示出根据本发明的示例性实施例的用于降低色偏的滤光器的截面图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各种实施例，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，然后描述利用色偏降低层防止幻影和起雾的机理。还描述色偏降低层如何有效减小伽马曲线失真和灰度反转。
图6和图7是示出根据比较示例的色偏降低层的截面图。
色偏降低层20通常被布置在显示面板10的前方。
如图中所示，色偏降低层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）可固化透明树脂。
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。通过将透镜部之间的宽度减小到小于透镜部的间隔，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以及具有半卵形截面的点。
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。
比较示例的色偏降低层不限于上述形状，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。
另外，条纹构成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7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7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。
虽然图6示出了其中将透镜部23阴刻在基底层21内的示例，但透镜部23不限于此。可替代地，透镜部可以是位于基底层上的阳刻部。
透镜部可形成在基底层的面向显示面板的后表面上，也可形成在基底层的面向观看者的前表面上。另外，透镜部可形成在基底层的两个表面上。
这里，多个透镜部形成为使它们彼此隔开。这表示多个透镜部形成在光学膜的截面上以使它们彼此隔开，还表示在相邻的透镜部之间呈现允许光透过的基底层的平坦表面。因此，具有预定图案，例如具有半椭圆形截面的矩阵的透镜部，当从观看者角度观看它们时，看起来像具有矩阵图案的单个透镜结构，而在光学膜的截面上透镜部看起来彼此隔开。因此，本发明的透镜部可以采用这种布置。
图9是示出用于制备根据比较示例的色偏降低层的方法的视图。
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，比较示例的色偏降低层并不限于此，而是基底层的凹槽可以利于各种方法形成，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10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超级平面内切换（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10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11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11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12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12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11和图12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13至图18是示出透镜部的截面形状和幻影之间的关系的视图。
如图13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14至图18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19至图21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19中所示，当根据比较示例的色偏降低层安装在显示面板的前方时，将色偏降低层与显示面板隔开的越远，则使得幻影看起来越明显。图20是示出当色偏降低层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，当色偏降低层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21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，入射到色偏降低层和显示面板上的光从色偏降低层和空气（即色偏降低层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可视性。因此，需要一种可防止在色偏降低层中出现幻影和起雾的解决方案。
图22至图24是示出用于在根据比较示例的色偏降低层中消除幻影和起雾的解决方案的视图。图22是示意性示出根据比较示例的显示装置的视图，图23是示出幻影从图21中所示的显示装置被消除的视图，图24是示意性示出了根据比较示例的显示装置的视图。
可通过使色偏降低层紧密接触显示面板而消除幻影和起雾。例如，可如图22中所示通过借助于粘合剂31将色偏降低层附接到显示面板或如图24中所示通过形成本身具有粘性特性的材料的基底层使得该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，还可简单地使色偏降低层紧密接触显示面板而无需将其粘合到显示面板，以使在色偏降低层和显示面板之间没有空气隙。当色偏降低层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，为了降低起雾，还优选地，透镜部指向显示面板而不是指向观看者。（这在当色偏降低层与显示面板隔开时是相同的。）
这里，粘性基底层可由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显示通过测量在色偏降低层与显示面板隔开的显示装置中和在图22中所示的显示装置中的起雾所获得的结果。
表1
Figure BDA00001683271600111
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，然后在与左右成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。
当色偏降低层粘结（或直接附接）到显示面板时，测得反射起雾为2.58尼特，其与当色偏降低层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，甚至与使用没有透镜部的简单PET膜的情况相比，也更明显地降低了反射起雾。
图25是示出了通过将根据比较示例的粘性色偏降低层（其中透镜部具有宽为30μm、深为60μm、节距为83μm的半椭圆形截面）附接到S-PVA模式LCD TV中的具有图5中所示的色偏的显示面板并然后测量色偏降低率所得到的结果的曲线图。
在图25中色偏降低率为52%。
图26是示出在不具有根据比较示例的色偏降低层的S-IPS模式LCD TV中的色偏的曲线图，图27是示出通过将根据比较示例的粘性色偏降低层（其中透镜部具有宽为30μm、深为60μm、节距为83μm的半椭圆形截面）附接到位于图30的LCD TV中的显示面板并然后测量色偏降低率所得到的结果的曲线图。
色偏降低率为50%。
另外，从TN模式LCD也可获得降低色偏的效果。尤其是，如下所述，TN模式LCD可获得减轻灰度反转的效果。
图28至图31是示出根据比较示例的色偏降低层在采用CCFL BLU和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。
为了测量色偏减小的程度，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。通过直接将色偏降低层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30。通过直接将色偏降低层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，当使用色偏降低层时，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色偏降低层在采用LED BLU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。
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32。通过直接将色偏降低层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34。通过直接将色偏降低层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，当使用色偏降低层时，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36至图39是示出根据比较示例的色偏降低层在采用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。
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36。通过直接将色偏降低层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37。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30度以及60度的垂直观看角处测量关于W、R、G以及B的灰度级的亮度而得到图38。通过直接将色偏降低层样品附接到显示面板、然后以相同的方式测量而得到图39。可以看到，当使用色偏降低层时，明显减小了依赖于角度的伽马曲线之间的区别。
图40至图42是示出透镜部的尺寸与幻影之间的关系的视图，图43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色偏降低膜（其中其透镜部具有45μm以下的节距）设置成使其与显示面板紧密接触，可防止幻影。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40至图42示出通过沿着穿过圆形图像的中心的线测量圆形图像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与图像相交的两个交点处的两个峰值。相反地，可看出，按照图40的样品#6_P1、图41的样品#6_P2和图42的样品#6_P3的顺序幻影逐渐减小。
另外，如图43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
通过将上述比较示例的色偏降低层布置在显示面板的前方可很大程度地降低色偏。此外，通过将色偏降低层布置为使其与显示面板的前部分紧密接触，可克服幻影和起雾问题。还可以减轻伽马曲线失真和灰度反转。
上述比较示例中的用于降低色偏和减轻灰度反转的特征以及用于防止幻影和起雾的特征也是本发明的必要特征。但本发明提出一种附加的方案以进一步防止由于外部光而出现起雾同时进一步增大亮室对比度（BRCR）。
如以上参照图21所描述的，外部光是亮室对比度降低的原因。使色偏降低层与面板紧密接触可以相当大程度地减轻起雾和增大BRCR。然而，入射到色偏降低层和面板上的外部光仍然在空气与面板之间的界面以及在面板与色偏降低层之间的界面处被扩散和反射，从而增大了黑色图像的亮度。这种现象降低了亮室对比度，从而降低了显示装置所再现的图像的可视度。
另外，外部光在基底层与底层之间的界面处的反射以及从底层的前表面的反射是反射起雾增大的原因。这种起雾由于高亮度而导致在黑色屏幕上出现乳白色现象。增大的黑色亮度增大了BRCR并降低了可视度。
图44是示意性示出根据本发明的示例实施例的增大BRCR的滤光器的截面图。
该实施例的滤光器包括色偏降低层20和外部光阻挡层30。滤光器还可以包括底层25。
如图44所示，滤光器从前方起依次包括外部光阻挡层30、底层25和色偏降低层20。
外部光阻挡层30中包含光吸收材料。优选地将外部光阻挡层30布置在关于色偏降低层20的外侧部分中。
外部光阻挡层30可以包含具有黑色吸收能力特征的光吸收材料，即具有对所有可见光波长的吸收能力的黑色光吸收材料。至于外部光阻挡层的透射颜色的色坐标，由于黑色光吸收材料，L*小于或等于50，并且a*和b*具有从-30到+30范围内的值。黑色光吸收材料可以是碳黑。
根据实施例，可以通过将碳黑着色剂3g（1wt％，液态）混合到丁酮（MEK）溶剂52g中，然后将混合物涂覆为涂层来产生外部光阻挡层。另外，外部光阻挡层可以包含树脂，并且光吸收材料可以混合于树脂中，从而形成外部光阻挡层。
基底层或底层中可以包含光吸收材料，使得基底层或底层充当外部光阻挡层，而没有分离的外部光阻挡层。另外，粘合层可以充当外部光阻挡层。在这种情况下，光吸收材料可以形成为使其混合于粘合剂中。此外，外部光阻挡层可以具有其它光学功能。具体来说，具有光学功能的其它层中可以包含光吸收材料，使得它们也可以充当外部光阻挡层。
底层25用于支撑色偏降低层20和外部光阻挡层30。色偏降低层和外部光阻挡层可以直接涂覆为位于底层的后表面和前表面上的涂层。在这种情况下，由于一个底层就可以支撑色偏降低层和外部光阻挡层，因此可以有利地减少底层的数目。在一些实施例中，底层25可以省略。
表3呈现出本发明的具有外部光阻挡层的示例的测试结果和不具有外部光阻挡层的比较示例的测试结果。
表3
Figure BDA00001683271600161
Figure BDA00001683271600171
注：反射起雾*:外部光的反射起雾
外部光的反射起雾指示外部光被反射和散射的程度。起雾较小是更优选的。在测量外部光的方法中，通过将样品附着到面板，并在外部光以40度向上入射，且面板表面上的照明强度为300勒克斯（lux）的条件下，测量与左右成50度的侧面反射的光的亮度。如表3中所呈现的，可以理解，外部光阻挡层减轻了起雾。
本发明的用于显示装置的滤光器可以进一步包括多种功能膜，例如用于保护面板的透明基板、防雾层、抗反射层、偏振膜和相位延迟膜。
在这种情况下，本发明的滤光器的各构成层可以使用粘合剂或联结剂粘合或联结。粘合剂或联结剂的具体示例可以包括但不限于丙烯酸粘合剂、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）、饱和无定形聚酯和密胺树脂。
已经关于特定实施例和附图呈现了本发明具体示例实施例的上述描述。这些描述不是穷尽性的也不意在将本发明局限于所公开的精确形式，很明显，对本领域普通技术人员来说，根据上述教示，可以进行多种更改和变化。
因此，本发明的范围不应当限于前述实施例，而应当由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (17)

1.一种用于在液晶显示器中降低色偏的滤光器，所述滤光器被布置在所述液晶显示器的液晶显示面板的前方，在所述液晶显示器中，从所述液晶显示面板发出的光由于液晶分子的双折射特性而具有依赖于视角的不同颜色和一灰度级，所述滤光器包括：
色偏降低层；和
外部光阻挡层，
其中所述色偏降低层包括基底层和多个阴刻或阳刻的透镜部，所述透镜部形成在所述基底层上以使所述透镜部彼此隔开，所述透镜部使入射到所述透镜部的每一个上的一部分光扩散，从而使所述部分光与从所述透镜部的相邻透镜部之间穿过的另一部分光混合，并且
其中所述外部光阻挡层包括光吸收材料。
2.根据权利要求1所述的滤光器，其中所述光吸收材料包括吸收所有可见光波长的黑色材料。
3.根据权利要求2所述的滤光器，其中所述外部光阻挡层的透射颜色的色坐标为：在D65光源情况下，L*小于或等于50，a*和b*的范围从-30到+30。
4.根据权利要求1所述的滤光器，其中所述光吸收材料包括碳黑。
5.根据权利要求1所述的滤光器，其中所述光吸收材料包含于所述基底层中，并且所述外部光阻挡层为所述基底层。
6.根据权利要求1所述的滤光器，其中所述外部光阻挡层包括混合于树脂中的所述光吸收材料。
7.根据权利要求1所述的滤光器，其中所述外部光阻挡层包括混合于粘合剂中的所述光吸收材料。
8.根据权利要求1所述的滤光器，其中所述外部光阻挡层设置在所述色偏降低层的前方。
9.根据权利要求1所述的滤光器，进一步包括底层，其中
所述色偏降低层为直接涂覆在所述底层的后表面上的涂层，并且
所述外部光阻挡层是直接涂覆在所述底层的前表面上的涂层。
10.根据权利要求1所述的滤光器，其中所述透镜部各自的截面包括椭圆弧。
11.根据权利要求1所述的滤光器，其中所述基底层自身具有粘性。
12.根据权利要求1所述的滤光器，其中所述透镜部具有等于或大于0.25的深度-宽度比。
13.根据权利要求1所述的滤光器，其中所述透镜部具有从0.5到0.95的间隔-节距比。
14.根据权利要求1所述的滤光器，其中所述透镜部具有小于或等于45μm的节距。
15.一种液晶显示器，包括如权利要求1所述的用于降低色偏的滤光器。
16.根据权利要求15所述的液晶显示器，其中所述用于降低色偏的滤光器的所述透镜部形成在所述基底层的面向所述液晶显示面板的后表面上。
17.根据权利要求15所述的液晶显示器，其中所述用于降低色偏的滤光器与所述液晶显示面板紧密接触。
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