CN105068298B - 视角扩大膜及包括其的广视角薄膜晶体管液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种视角扩大膜及包括其的广视角薄膜晶体管液晶显示装置。所述视角扩大膜包括：棱镜层，包括入光面和出光面；基材层，所述棱镜层固设于所述基材层上，棱镜层的出光面与所述基材层的入光面接触，其中，所述棱镜层以及所述基材层均由透明材料制成，在棱镜层的入光面上形成有彼此分开的多个四棱锥凸起，相邻的四棱锥凸起之间的入光面为平面。包括沿着光的传播方向依次设置的第一偏光片、液晶面板、彩色滤光片、第二偏光片以及所述视角扩大膜，其中，所述棱镜层的入光面面对第二偏光片的出光面，从而可在水平方向和竖直方向上增大视角，并提高显示效果。

Description

视角扩大膜及包括其的广视角薄膜晶体管液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示器视角补偿领域，更具体地说，涉及一种视角扩大膜以及包括该视角扩大膜的广视角薄膜晶体管液晶显示装置。
背景技术
薄膜晶体管液晶显示装置(TFT-LCD)是液晶显示器中的一种，主要使用薄膜晶体管(TFT)技术来改善影响品质。简单地说，TFT-LCD可视为两片玻璃基板中间夹着一层液晶，上层的玻璃基板是彩色滤光片、下层的玻璃基板上设置有薄膜晶体管，当电流通过晶体管产生电场变化，造成液晶分子偏转，从而改变光线的偏极性，同时，还可以设置偏光片来改变像素的明暗状态，从而控制每个像素点偏振光的出射，实现预期的显示目的。
现有技术中所存在的问题是当背光源通过偏光片、TFT等之后，输出的光线便具有了方向性，也就是说，大多数光都是从屏幕中垂直射出来的，所以，方从某一个较大的角度来观看LCD时，便不能看到原本的颜色，甚至只能看到全白或全黑。图1中所示的是一种常见的LCD模组的白画面亮度以及色度视角的示图。从图1的左图中可以看出，在观察方向的亮度下降到LCD的法线方向的亮度的1/3时，视角小于100度，同时，当观察方向的亮度为LCD的法线方向的亮度的1/2时，视角更小。图1中的右边两幅图分别为x方向和y方向上的色坐标，由图中可以看出，在大视角下的色偏也较为严重。
另外，随着人们对于显示器画面的品质追求，使得对LCD的要求也更高。比如LCD变得越来越大，对于同一台电视的观看的受众相应增加，那么有必要时LCD的视角扩大。因此，迫切需要开发一种能够增大LCD的视角的技术。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种视角扩大膜以及包括该视角扩大膜的广视角薄膜晶体管液晶显示装置，所述广视角薄膜晶体管液晶显示装置可以提升水平方向和竖直方向的视角和显示效果。
根据本发明的示例性实施例，提供一种视角扩大膜，所述视角扩大膜包括：棱镜层，包括入光面和出光面；基材层，所述棱镜层固设于所述基材层上，棱镜层的出光面与所述基材层的入光面接触，其中，所述棱镜层以及所述基材层均由透明材料制成，在棱镜层的入光面上形成有彼此分开的多个四棱锥凸起，相邻的四棱锥凸起之间的入光面为平面。
根据本发明的示例性实施例，所述四棱锥凸起的底面为矩形，所述四棱锥凸起可满足下述条件：
40°≤A≤50°；
以及
其中，A表示所述四棱锥凸起的侧面与底面之间的夹角，L1和L2分别表示四棱锥凸起的底面的边长，P1表示L1方向上的相邻的四棱锥凸起之间的间距，P2表示L2方向上的相邻的四棱锥凸起之间的间距。
根据本发明的示例性实施例，所述多个四棱锥凸起形状构成相似，底面可设置为不完全相同。
根据本发明的示例性实施例，所述多个四棱锥凸起可呈点阵状分布于棱镜层的入光面上。
根据本发明的示例性实施例，所述棱镜层的折射率可大于1.53。
根据本发明的示例性实施例，所述基材层可为PET层、PC层或PMMA层。
根据本发明的示例性实施例，提供一种广视角薄膜晶体管液晶显示装置，所述广视角薄膜晶体管液晶显示装置包括沿着光的传播方向依次设置的第一偏光片、液晶面板、彩色滤光片、第二偏光片以及如上所述的视角扩大膜，其中，所述棱镜层的入光面面对第二偏光片的出光面。
根据本发明的实施例的视角扩大膜以及包括该视角扩大膜的广视角薄膜晶体管液晶显示装置可以所述广视角薄膜晶体管液晶显示装置可以提升水平方向和竖直方向的视角、可以提高光的透射率，并且还可以有效地降低产生摩尔条纹的机率，从而可有效地提高显示效果。
附图说明
图1是一种常见的LCD的白画面亮度、色度与视角的关系图。
图2是根据本发明的示例性实施例的视角扩大膜的截面图。
图3是根据本发明的示例性实施例的视角扩大膜的平面图。
图4是根据本发明的示例性实施例的视角扩大膜的立体图。
图5是根据本发明的示例性实施例的视角扩大膜的棱镜层上的四棱锥凸起的结构示意图。
图6是根据本发明的示例性实施例的视角扩大膜的工作原理示意图。
图7是包括根据本发明的示例性实施例的视角扩大膜的广视角薄膜晶体管液晶显示装置的示意图。
图8是根据本发明的示例性实施例的广视角薄膜晶体管液晶显示装置与普通LCD的亮度视角的对比表格。
图9是图8中所示的亮度与视角的关系图。
图10是根据本发明的另一示例性实施例的广视角薄膜晶体管液晶显示装置与普通LCD的亮度视角的对比表格。
图11是图10中所示的亮度与视角的关系图。
具体实施方式
下面结合附图，对根据本发明的示例性实施例的视角扩大膜以及包括该视角扩大膜的广视角薄膜晶体管液晶显示装置进行详细的描述。在此需要说明的是，提供附图仅为了帮助本领域技术人员充分地了解根据本发明的示例性实施例的视角扩大膜以及广视角薄膜晶体管液晶显示装置的结构与工作原理，并非意在限制本发明。
图2是根据本发明的示例性实施例的视角扩大膜的截面图。
参照图2，根据本发明的示例性实施例的视角扩大膜1包括棱镜层10和基材层11。棱镜层10包括相对的入光面和出光面，棱镜层10固设于基材层11上，棱镜层10的出光面与基材层11的入光面接触。在棱镜层10的入光面上形成有彼此分开的多个四棱锥凸起101(四棱锥凸起101也可称为逆金字塔结构101)，相邻的四棱锥凸起101之间的入光面为平面102，四棱锥凸起101的底面与平面102位于同一平面上，并且四棱锥凸起101的四个侧面与平面102一起用作整个视角扩大膜1的入光面。
图3是根据本发明的示例性实施例的视角扩大膜的平面图，图4是根据本发明的示例性实施例的视角扩大膜的立体图，图5是根据本发明的示例性实施例的视角扩大膜的棱镜层上的四棱锥凸起的结构示意图。
参照图3至图5可知，四棱锥凸起101的底面优选为矩形，多个四棱锥凸起101呈点阵状分布于棱镜层10的入光面上。
优选地，在本示例性实施例中，四棱锥凸起101可满足下述条件：
40°≤A≤50°；
以及
其中，A表示所述四棱锥凸起的侧面与底面之间的夹角(包含各侧面与底面之间的夹角，含图2所示A1和A2)，L1和L2分别表示四棱锥凸起的底面的边长，P1表示L1方向上的相邻的四棱锥凸起之间的间距，P2表示L2方向上的相邻的四棱锥凸起之间的间距。优选地，所述四棱锥凸起为正四棱锥。
优选地，在本示例性实施例中，所述四棱锥凸起的折射率大于1.53。
优选地，在同一片视角扩大膜1中，将所有四棱锥凸起101的侧面与底面之间的夹角设为彼此相同，这样可以保证四棱锥凸起101对入射光的折射效果相同或相近，即，保证LCD出光面上的每个位置的视角扩大效果基本相同，从而提高液晶显示装置的整体显示效果。
此外，优选地，在同一片视角扩大膜1中，多个四棱锥凸起101的L1与P1的比值以及L2与P2的比值可以发生变化(即，一些四棱锥凸起101的L1与P1的比值以及L2与P2的比值不同于另一些四棱锥凸起101的L1与P1的比值以及L2与P2的比值)。这样，L1与P1的比值以及L2与P2的比值不断变化使四棱锥凸起的尺寸和周期不断变化，即，四棱锥凸起的排列变得不规则，同时，使得整个视角扩大膜的入光面看上去高低起伏。这样设置的目的是：可有效地避免由于四棱锥凸起的周期性结构与LCD的像素之间发生干涉，从而降低了摩尔条纹产生的可能性，进而提高液晶显示装置的显示效果。
在本发明中，基材层11可由为塑料材料制成。同时，基材层11可以设置为具有一定的韧性。例如，可以将基材层11设置为PET层、PC层或PMMA层，但本发明不限于此，根据实际应用的需要，基材层11也可由诸如玻璃等的其他材料制成。
图6是根据本发明的示例性实施例的视角扩大膜1的工作原理示意图。
下面结合图6来描述视角扩大膜1对光的作用效果，光束R1和R2入射到四棱锥凸起101的侧面，从所述侧面进入视角扩大膜1，依次经过棱镜层10和基材层11，然后从基材层11的出射面射到外部。通过折射原理可知，光束R1和R2穿过视角扩大膜1之后，使光束R1和R2与基材层11的出射面的法线之间的夹角变大，使得较大视角下的光的亮度变大，即，使得液晶显示装置的视角变大。在本发明中，凸起设置为四棱锥凸起101。参照图3至图5，四棱锥凸起101包括位于第一方向(L2方向)上的两个侧面和第二方向(L1方向)上的两个侧面，因此，可以分别对水平方向和竖直方向上的入射光进行折射，从而可以分别增大水平和竖直两个方向上的视角。
另外，光束R0经由平面102入射到视角扩大膜1，然后从基材层11的出射面射到外部。光束R0穿过视角扩大膜1之后，光束R0与基材层11的出射面的法线之间的夹角基本不变，这样就保持了原来光束的传播方向，保持了正视视角下的光的亮度。另外，设置平面102还可以节省棱镜层的制造材料，从而有利于降低视角扩大膜1的制造成本。
图7是包括根据本发明的示例性实施例的视角扩大膜的广视角薄膜晶体管液晶显示装置2的示意图。如图7中所示，将根据本发明的示例性实施例的视角扩大膜1设置在广视角薄膜晶体管液晶显示装置2的第二偏光片24上，视角扩大膜1的入光面面对第二偏光片24的出光面。所示的广视角薄膜晶体管液晶显示装置20包括沿着光的传播方向依次设置的第一偏光片21、液晶面板22、彩色滤光片23、第二偏光片24以及视角扩大膜1。
图8是根据本发明的示例性实施例的广视角薄膜晶体管液晶显示装置与普通LCD的亮度视角的对比表格；图9是图8中所示的亮度与视角的关系图。
在图8和图9中分别示出了普通LCD的亮度视角图以及根据本发明的示例性实施例的广视角薄膜晶体管液晶显示装置的亮度视角图。如图8所示的表格的第二列所示，未设置视角扩大膜的普通LCD的亮度视角图作为参考，LCD的出光面的法线方向上的亮度为100％。如图8所示的表格的第三列至第五列所示的三个示例中，四棱锥凸起101为正四棱锥(L1＝L2)，并且两个方向的四棱锥凸起之间的间距设置为相同(即，P1＝P2)，在所述三个示例中，与的值分别设置为50/200＝0.25，50/150＝0.33，50/100＝0.5，四棱锥凸起101的侧面与底面之间的夹角设置为45°，则各自的LCD的出光面的法线方向的亮度分别约为94％、89％和75％。从图8和图9中可以清晰地看出，与未设置视角扩大膜的普通LCD相比，根据本发明的示例性实施例的广视角薄膜晶体管液晶显示装置的视角明显扩大。此外，当四棱锥凸起101的侧面与底面之间的夹角设置为45°时，随着与的值增加，LCD的视角存在一定的逐渐扩大的趋势。
图10是根据本发明的另一示例性实施例的广视角薄膜晶体管液晶显示装置与普通LCD的亮度视角的对比表格；图11是图10中所示的亮度与视角的关系图。如图10所示的表格的第二列所示，未设置视角扩大膜的普通LCD的亮度视角图作为参考，LCD的出光面的法线方向上的亮度为100％。如图10所示的表格的第三列至第五列所示的三个示例中，四棱锥凸起101为正四棱锥(L1＝L2)，并且两个方向的四棱锥凸起之间的间距设置为相同(即，P1＝P2)。在所述三个示例中，将与的值均设置为50/200＝0.25，四棱锥凸起的侧面与底面之间的夹角设置为分别设置为A＝30°、A＝45°和A＝60°，在三个示例中，LCD的出光面的法线方向的亮度分别为100％、94％和102％。从图10和图11中可以看出，在的情况下，将所述夹角设置为A＝45°时，视角扩大效果比将所述夹角设置为30°和60°时的视角扩大效果更好。即，所述夹角设置为45°时的视角扩大程度较大，所述夹角设置为30°和60°时的视角扩大程度较小。
因此，优选地，可将根据本发明的实施例的视角扩大膜1的四棱锥凸起101的L1与P1的比值以及L2与P2的比值设置在大约0.25至大约0.5之间；四棱锥凸起的侧面与底面之间的夹角在45°左右(例如，可将所述夹角设置在大约40°至大约50°之间)。当然，根据实际的显示效果的需求以及实际所选取的材料，也可对四棱锥凸起的所述比值和夹角进行改变。
根据本发明的实施例可以通过在棱镜层的入光面上设置不同尺寸和不同间距的四棱锥凸起，使得棱镜层的入光面呈高低起伏状，这样可保证大部分的棱镜层不受到贴合胶体影响，仍然保持为空气和棱镜层的折射界面。此外，光从空气入射到视角扩大膜的入光面(即，光从光疏介质入射到光密介质)，避免了出现光的全反射现象的发生，从而可有效地提高光的透射率，进而提高显示效果。
根据本发明的实施例的视角扩大膜以及包括该视角扩大膜的广视角薄膜晶体管液晶显示装置可以增大视角，并提高显示效果。此外，由于棱镜层的入光面上的四棱锥凸起设置为非等周期性的结构，所以所述广视角薄膜晶体管液晶显示装置还可以有效地降低产生摩尔条纹的机会，进而提高显示效果。
此外，根据本发明的实施例的视角扩大膜以及包括该视角扩大膜的广视角薄膜晶体管液晶显示装置可以所述广视角薄膜晶体管液晶显示装置可以通过在视角扩大膜的棱镜层上设置四棱锥结构的凸起，因此，可提升水平方向和竖直方向的视角，从而可有效地提高显示效果。
虽然已示出并描述了本发明的示例性实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims (6)

1.一种视角扩大膜，包括：
棱镜层，包括入光面和出光面；
基材层，所述棱镜层固设于所述基材层上，棱镜层的出光面与所述基材层的入光面接触，
其中，所述棱镜层以及所述基材层均由透明材料制成，在棱镜层的入光面上形成有彼此分开的多个四棱锥凸起，相邻的四棱锥凸起之间的入光面为平面；
所述四棱锥凸起的底面为矩形，所述四棱锥凸起满足下述条件：
40°≤A≤50°；
以及
<mrow> <mn>0.25</mn> <mo>&amp;le;</mo> <mfrac> <msub> <mi>L</mi> <mn>2</mn> </msub> <msub> <mi>P</mi> <mn>2</mn> </msub> </mfrac> <mo>&amp;le;</mo> <mn>0.5</mn> <mo>;</mo> </mrow>
其中，A表示所述四棱锥凸起的侧面与底面之间的夹角，L1和L2分别表示四棱锥凸起的底面的边长，P1表示L1方向上的相邻的四棱锥凸起之间的间距，P2表示L2方向上的相邻的四棱锥凸起之间的间距。
2.如权利要求1所述的视角扩大膜，其中，所述多个四棱锥凸起形状构成相似，底面不完全相同。
3.如权利要求1所述的视角扩大膜，其中，所述多个四棱锥凸起呈点阵状分布于棱镜层的入光面上。
4.如权利要求1所述的视角扩大膜，其中，所述棱镜层的折射率大于1.53。
5.如权利要求1-4中任一项所述的视角扩大膜，其中，所述基材层为PET层、PC层或PMMA层。
6.一种广视角薄膜晶体管液晶显示装置，包括沿着光的传播方向依次设置的第一偏光片、液晶面板、彩色滤光片、第二偏光片以及如权利要求1至5中任一项所述的视角扩大膜，其中，所述棱镜层的入光面面对第二偏光片的出光面。
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