CN100397193C - 偏光装置以及具有偏光装置的显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种偏光装置以及具有偏光装置的显示器。所述偏光装置包括：一偏光板，具有一第一折射率；以及一折射层，具有一第二折射率，且位于该偏光板上；其中，该第二折射率低于该第一折射率，从而可以提高该显示器的可视角范围。所述显示器包括：一第一偏光板；一显示面板，位于该第一偏光板上；一第二偏光板，位于该显示面板上，且该第二偏光板具有一第一折射率；以及一折射层，位于该第二偏光板上，且该折射层具有一第二折射率；其中，该第二折射率小于该第一折射率，从而可以提高该显示器的可视角范围。

Description

偏光装置以及具有偏光装置的显示器

技术领域

本发明涉及一种偏光装置，尤其是具有视角补偿效果的偏光装置；以及具有偏光装置的显示器。

背景技术

随着因特网与无线电通讯技术的高速发展，信息化渐渐普及到个人，因此可携式信息产品，如笔记本电脑、移动电话、数码相机、及个人数字助理等，均快速发展与成长。

由于液晶显示器具有薄型化、轻量化、低耗电量、无辐射污染、且能与半导体制造过程技术兼容等优点，并顺应着这股因特网数字信息化市场的兴起，使其在短短三十年间，产品的应用呈飞跃性的成长；由早期的简易手表、计算器等低信息容量显示产品的应用，渐渐扩展到精细化的监视器或可携式信息产品。其技术涵盖材料、设备、制造过程、产品特性等诸多层面的开发，可谓一日于里。时至今日，更以惊人的气势持续成长，俨然成为下一代平面显示器件市场的主流。

液晶显示器最为人所诟病的即为视角的问题。当液晶显示器被具有优良指向性的背光源照亮时，几乎所有的光线都是向前直进的，因此当我们从前端观看显示器时，在两侧方向上的光量是非常小的，一般来说，市面上的液晶显示器视角以30度左右最为常见，若想以大于此度数的角度观看显示器，则会因光量不足而无法看到清晰的画面。

为了改善这个缺点，公知技术中出现了数种尝试解决的方法，请参考图1，其为其中一种的中国台湾专利公开第00343291号所提出液晶显示器的剖面图。其中，液晶显示器1是由偏光板10、微粒111和填充物112所构成的扩散层11、液晶面板(cell)12、偏光板13、以及由棱镜141和光源142所构成的背光源组14所组成。

由背光源组14所发出平行的光线以近似垂直的方式到达液晶显示器1，再依序经由偏光板13、液晶面板12、扩散层11、以及偏光板10的折射而向外发散形成影像光束；该方案即利用微粒111与液晶面板12的折射率不同、以及利用填充物112的折射率与液晶面板12的折射率不同，而分别改善扩散光线的角度以及光线在偏光板10与液晶面板12之间的反射现象。

请再参考图2，其为公知的显示器剖面图，其中在背光源组14上依次有一液晶面板12、偏光板10、第一扩散层11’与一第二扩散层15’。由于各层均互相平行，因此各层的法线N也相同，当光线从背光源组14射出时，经过液晶面板12、偏光板10、第一扩散层11’与第二扩散层15’行进，由于各层的折射率相同，故光线以第二路径A2移动而不会再有任何折射产生，直到穿出第二扩散层15’，由于空气的密度远低于第二扩散层15’，因此光线以第一路径A1离开。由此可知，第二路径A2与法线N所形成的第二角度a2小于由第一路径A1与法线N所形成的第一角度a1，而对使用者而言，第一视角a是由第一视线A与法线N形成。因此，传统上靠第一、第二扩散层11’、15’来增加视角虽然有其有用之处，然而其缺点在于光线的行进方向变化多样，多多少少会造成反差降低的副作用。

请参考图3，其为图2的显示器的视角改变反差的示意图，其中可以看到公知技术在三百六十度的全周视角中，其反差的变化可分为三个区域，即第一反差区C1表示反差值在18至30，第二反差区C2表示反差值在30至500，第三反差区C3表示反差值在500至1000以上，由此图可知，以视角八十度附近而言，反差只有不到30的程度，相当的低。

另外，也有在显示器上贴设一法兰尼透镜(Fresnel lens)的方式达到增加视角的方式，然而法兰尼透镜本身还有像差(aberration)的问题，譬如说色像差、弯曲像差等等，因此可以说是制造更多问题，且法兰尼透镜由于自身的阶梯形状，因此当光线穿入及穿出时造成的漫射也有降低反差的问题存在。

因此由上述各公知显示器可知，这些方式除了在二侧视角上的提升程度仍然有限之外，也无法针对液晶显示器所具有的暗态色偏(color shift)效应加以改善，此外，二侧视角上的对比度(contrast)以及色彩饱和度方面的增进也极为有限。

因此，发明人鉴于公知技术的缺陷，经过悉心研究提出了本发明“用于显示器的偏光装置”，以下为本发明的简要说明。

发明内容

本发明的主要目的是为了改善显示器的可视角范围。

本发明的另一目的是为了改善显示器的对比度、暗态色偏(color shift)效应，并提高其色彩饱和度。

本发明的主要构思是在显示器的显示面板上依序形成一低折射率层以及至少一扩散层。

根据本发明的主要构思，提出一种显示器，至少包括：一第一偏光板(polarizer)；一显示面板，位于该第一偏光板上；一第二偏光板，位于该显示面板上；以及一折射层，位于该第二偏光板上；其中，该折射层的折射率低于该第二偏光板的折射率，以提高该显示器的可视角范围。

根据本发明的另一构思，该显示面板为一液晶显示面板。

根据本发明的再一构思，该折射层由一折射率比该第二偏光板的折射率低的物质构成。

根据本发明的又一构思，该物质为空气。

根据本发明的另一构思，该折射层上还设有至少一个第一扩散层与至少一个第二扩散层。

根据本发明的又一构思，该第一扩散层由多个微粒及一填充物所构成，其中该多个微粒为纳米微粒，该填充物为一胶体；及/或该第二扩散层可为下列任一选项：三醋酸纤维(TAC，Triactyl Cellulose)、聚碳酸酯(PC，Polycarbonate)、聚乙烯醇(PVA，Polyvinyl Alcohol)、聚醚砜(PES，PolyetherSultone)、聚乙二醇对苯二甲酸酯(PET，Polyethylene terephthalate)、环烯聚合物(COP，Cyclic Olefin Polymer)、环烯共聚合物(COC，Cyclic OlefinCopolymer)。

根据本发明的另一构思，提出一种应用于显示器的偏光装置，包括：一偏光板；以及一折射层，位于该偏光板上；其中，该折射层的折射率低于该偏光板，以提高该显示器的可视角范围。

根据本发明的再一构思，该显示器为一液晶显示器或一等离子显示器。

根据本发明的又一构思，该折射层由一折射率比该第二偏光板的折射率低的物质构成，该物质可以是空气。

根据本发明的另一构思，该折射层上还设有至少一个第一扩散层与至少一个第二扩散层。

根据本发明的再一构思，提出一种上述的偏光装置的制作方法，其特征在于在该偏光板上形成该折射层。

根据本发明的再一构思，提出一种上述的偏光装置的制作方法，其中该第一扩散层由多个微粒及一填充物构成，其中该多个微粒为纳米微粒，该填充物为一胶体；及/或该第二扩散层系可为下列任一选项：三醋酸纤维(TAC，Triactyl Cellulose)、聚碳酸酯(PC，Polycarbonate)、聚乙烯醇(PVA，PolyvinylAlcohol)、聚醚砜(PES，Polyether Sulfone)、聚乙二醇对苯二甲酸酯(PET，Polyethylene terephthalate)、环烯聚合物(COP，Cyclic Olefin Polymer)、环烯共聚合物(COC，Cyclic Olefin Copolymer)。

通过下列的详细说明，将有益于更深入地了解本发明。

附图说明

图1为中国台湾专利公开第00343291号的液晶显示器的剖面图；

图2为公知的显示器剖面图；

图3为图2的显示器的视角改变反差的示意图；

图4为本发明具有视角补偿装置的显示器偏光板；以及

图5为本发明的显示器的视角改变反差的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1：液晶显示器       10：偏光板    11：扩散层

11’：第一扩散层    111：微粒     112：填充物

12：液晶面板        13：偏光板    14：背光源组

141：棱镜           142：光源     15’：第二扩散层

16：折射层          N：法线       A：第一视线

a：第一视角         A1：第一路径  a1：第一角度

A2：第二路径        a2：第二角度  A3：第三路径

a3：第三角度        B：第二视线   b：第二视角

具体实施方式

请参考图4，其为本发明具有视角补偿装置的显示器偏光板，其中在背光源组14上依次有一液晶面板12、第二偏光板10、折射层16、第一扩散层11’与一第二扩散层15’。

当光线从背光源组14发出时，在液晶面板12与第二偏光板10中以第二路径A2行进，然而当光线行进到本发明所独有的折射层16时，由于该折射层16所具有的第二折射率小于该第二偏光板所具有的第一折射率，故根据当光线自折射率高的物质进入折射率低的物质时，光线会偏离法线的物理现象，因此光线穿入折射层16时，光线的第三路径A3与法线N所形成的第三角度a3就会大于第二角度a2，之后，光线再进入第一扩散层11’与一第二扩散层15’时则会再偏向法线N而以第二路径A2行进，不过当光线穿入空气时，则又会偏离法线N而以第一路径A1行进，而法线N与第一路径A1之间的第一角度a1大于第二角度a2。因此，当光线自背光源组14依次穿入液晶面板12、偏光板10、折射层16、第一扩散层11’与一第二扩散层15’之后，最后形成第二视线B，而第二视线B与法线N之间的第二视角b与图2的公知技术所揭示的第一视角a明显大许多，这样就达到了本发明想要补偿视角的目的。

如果想增加光线从第二偏光板10到折射层16的折射角度，就要使第二折射率尽可能小于第一折射率，其中一种方式就是降低折射层16的密度，故折射层16由空气构成，由于空气密度很低所以光线从第二偏光板10到折射层16的折射角度可以达到极高的折射角度，当然，由于空气以氧气与氮气为主要组成物，若以分子较小的单一气体分子组成，则可使折射层16的密度更为降低，进而使光线从第二偏光板10到折射层16的折射角度可以更大，使得第二视角b可以加大。

不过，就目前而言，折射层16所能找到的低折射率的材料，其折射率数值大约在1.3至1.4之间，而第二偏光板10、第一扩散层11’与一第二扩散层15’这三者的折射率大约是1.5以上，故通过折射率的差异确实可以达到增加视角的效果。

另外，就图4而言，在折射层16外可以仅有一第一扩散层11’以兼保护折射层16，换句话说，以第一扩散层11’与偏光板10之间所形成的空间来容纳空气或分子较小的单一气体分子，自然而然的形成一折射层16。

请再参考图5，其中可见本发明在三百六十度的全周视角中，其反差的变化可分为三个区域，即第一反差区C1a表示反差值在50至60，第二反差区C2a表示反差值在60至300，第三反差区C3a表示反差值在300至650以上，由此图可知，以视角四十五度附近而言，第一反差区C1a与图3的第一反差区C1相比，反差已大幅提升至相当高的水平，反差效果提升接近两倍，而在视角八十度的位置，图5所示是落在第二反差区C2a内，也就是说有60至300的程度，与公知的技术相比而言有令人惊讶的提升，这在图3所示的那些公知的液晶显示器上是从所未有的现象。

此外，本发明中的视角补偿装置可运用于液晶显示器、等离子体面板或是其它种类的平板显示器，并均可获得相当的增加视角的效果。

不过折射层16虽然增加了视角，也就是增加了从侧面看显示器时的反差，却有可能降低正中央视线的反差，以图5而言，正中央的反差为第三反差区C3a，反差值则超过650，虽然较图2的1000少，然而此点在绝大多数的情形下也无需特别注意，尤其是对于家用的显示器而言，包括液晶电视与等离子电视等，其通常用于多人一同观赏，并且通常其面积远大于个人计算机所使用的显示器面板，故维持中央与侧向的视觉效果例如反差使其能够维持相近的程度，要比为了维持中央的反差而导致侧向视线的反差急剧恶化更加重要，况且要进一步提升整体显示器的反差还有其它方式可以实现，所以这并非本发明的弱点，本发明拉近了侧面与正中央的反差数值反而才是本发明的优点，因此这也是本发明所能实现的效果之一。而能够达到此效果的本发明由于使用折射层16使显示器的暗态色偏的现象可以大幅度减少，这比公知的显示器效果显然好很多，这对侧向视线有所帮助，也就是说达到了视角补偿的效果。由此可见，本发明特别适用在高对比的显示器上，所以虽然中央反差降低，但侧向反差却大幅度提高，两者差距缩小，这对于高对比(也就是高反差)的显示器来说并不是问题，反而是很大的优点。

本领域普通技术人员可以对本发明作出各种修改而不背离本发明申请权利要求书所限定的专利范围。

Claims (11)

1.一种显示器，包括：

一第一偏光板；

一显示面板，位于该第一偏光板上；

一第二偏光板，位于该显示面板上，且该第二偏光板具有一第一折射率；以及

一折射层，位于该第二偏光板上，且该折射层具有一第二折射率；

其中，该第二折射率小于该第一折射率，从而可以提高该显示器的可视角范围。

2.如权利要求1所述的显示器，其中该显示面板为一液晶显示面板。

3.如权利要求1所述的显示器，其中该折射层由一折射率比该第二偏光板的折射率低的物质构成。

4.如权利要求3所述的显示器，其中该物质为空气。

5.如权利要求1所述的显示器，其中该折射层上还设有至少一个第一扩散层与至少一个第二扩散层。

6.如权利要求5所述的显示器，其中：

该第一扩散层由多个微粒及一填充物所构成，其中该多个微粒为纳米微粒，该填充物为一胶体；及/或

该第二扩散层可为下列任一选项：三醋酸纤维、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚醚砜、聚乙二醇对苯二甲酸酯、环烯聚合物、环烯共聚合物。

7.一种应用于显示器的偏光装置，包括：

一偏光板，具有一第一折射率；以及

一折射层，具有一第二折射率，且位于该偏光板上；

其中，该第二折射率低于该第一折射率，从而可以提高该显示器的可视角范围。

8.如权利要求7所述的偏光装置，其中该显示器为一液晶显示器或一等离子显示器。

9.如权利要求7所述的偏光装置，其中该折射层由一折射率比该第二偏光板的折射率低的物质构成。

10.如权利要求7所述的偏光装置，其中该折射层由空气构成。

11.如权利要求7所述的偏光装置，其中该折射层上还设有至少一个第一扩散层与至少一个第二扩散层。

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