專利名稱：可改變偏振光狀態(tài)的光學(xué)組件及液晶顯示裝置的制作方法
可改變偏振光狀態(tài)的光學(xué)組件及液晶顯示裝置技術(shù)領(lǐng)域：
在液晶顯示裝置中的應(yīng)用。背景技術(shù)：
隨著液晶技術(shù)的不斷發(fā)展，液晶顯示器得到廣泛的應(yīng)用，從液晶手表的 出現(xiàn)開始，液晶就作為電子時(shí)代的重要角色分外引人注目。相繼出現(xiàn)了帶有 液晶顯示的便攜式電話、游戲機(jī)、電子辭典、攝像機(jī)、數(shù)字相機(jī)、可視電話， 乃至筆記本電腦、監(jiān)視器、液晶電視等。特別是近年來，在電視與個(gè)人電腦領(lǐng)域，液晶顯示器已逐步取代CRT,成為市場的主流。隨著信息化的發(fā)展，人們對信息獲取需求越來越強(qiáng)烈，白天在辦公室需 要使用個(gè)人電腦，晚上在家通過看電視或個(gè)人電腦從網(wǎng)上獲取信息，因此， 人們將會花費(fèi)大量的時(shí)間面對液晶顯示裝置，如個(gè)人電腦、液晶電視等。請參閱圖1，液晶顯示器是將兩塊帶透明電極的玻璃基板102、 104用數(shù) 微米直徑的玻璃J朱或塑料珠隔墊，邊緣用月交固定，注入扭曲向列相液晶130， 液晶130在上、下基板104、 102之間扭曲90度，上、下基板104、 102外側(cè) 分別附著一片光軸互相垂直的偏振片120、 110。上側(cè)的偏振片120光軸(平 行于紙面)與上側(cè)基板104處的液晶取向平行，下側(cè)的偏振片110光軸(垂 直于紙面)與下側(cè)基板102處的液晶取向平行。自然光自上基板104至下基板102入射液晶屏，不加電場時(shí)光線通過第一塊偏振片120變?yōu)槠叫猩匣?104處液晶取向的偏振光，偏振光被液晶層旋光，轉(zhuǎn)過90。后正好與下基板 102處偏振片IIO的光軸相平行，可以透過，作為顯示器的亮態(tài)；加電場時(shí) 液晶130分子沿電場方向豎起，原來的扭曲排列變?yōu)榇怪逼叫信帕校窆?與垂直排列的液晶不作用，透過上偏振片120的偏振光通過液晶層時(shí)偏振面 不再發(fā)生旋轉(zhuǎn)，到達(dá)出射端的偏振片110時(shí)，偏光軸與出射光的偏振方向垂 直，光被截止，呈現(xiàn)暗態(tài)。如果電場不是特別強(qiáng)，液晶分子處于半豎立狀態(tài)， 旋光作用也處于半完全狀態(tài)，則會有部分光透過，呈現(xiàn)中間灰度，這就是液 晶顯示器的工作原理。從液晶顯示器的工作原理可知，液晶顯示器的出射光 是一種線偏振光。除了這種扭曲向列相液晶外，液晶還有展曲、彎曲等畸變特性，不同的 畸變特性對應(yīng)于液晶的不同顯示模式。但這些不同的顯示模式的基本原理與 上述的扭曲向列相液晶的顯示原理類似，即通過液晶分子的排列改變光線的 偏振方向來實(shí)現(xiàn)顯示，而最終出射的光是線偏振光。與線偏振光不同，自然光在各個(gè)方向上的矢量分布是均勻的，這種均勻 分布的自然光對人眼的感光細(xì)胞的刺激是各向同性的，人眼習(xí)慣于這種自然 光。圓偏振光也是一種偏振光，但由于圓偏振光的矢量方向是快速旋轉(zhuǎn)的， 也表現(xiàn)為各向同性，與自然光最接近。與線偏振光相比，人眼觀看圓偏振光 則相對較為舒適。因此，通過光學(xué)組件改變現(xiàn)有的液晶顯示器的出射光的偏振狀態(tài)，對于降低人們視覺疲勞具有十分重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種可改變出射光偏振光狀態(tài)的光 學(xué)組件的新用途，以降低視覺疲勞。本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題在于提供一種采用上述光學(xué)組件的液 晶顯示裝置，其出射光透過上述光學(xué)組件后為圓偏振光或橢圓偏振光。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種技術(shù)方案是提供一種可改變偏振 光狀態(tài)的光學(xué)組件，.其安裝在液晶顯示裝置于出射光出射方向上的外側(cè)至外 部空間的任一區(qū)域內(nèi)，包括透明基板以及膜覆蓋于基板表面的波長補(bǔ)償膜， 所述光學(xué)組件用于將液晶顯示裝置的出射光由線偏振光變成圓偏振光或橢圓 偏振光出射，以降低視覺疲勞。更具體地，所述波長補(bǔ)償膜為人/4奇數(shù)倍的波長補(bǔ)償膜。'更具體地，所述X/4奇數(shù)倍的波長補(bǔ)償膜的光軸與液晶顯示裝置的出射 光偏振方向成45度或135度。更具體地，所述波長補(bǔ)償膜還可為一層具有人/4補(bǔ)償功能的復(fù)合膜。更具體地，所述波長X的范圍在380 760nm之間。更具體地，所述復(fù)合膜在沿出射光方向由一層補(bǔ)償膜與一層X/4波 長補(bǔ)償膜組成。更具體地，所述V2補(bǔ)償膜的延遲光軸與出射光偏振方向夾角為e，所述 補(bǔ)償膜的延遲光軸與出入射光偏振方向夾角為29+45°或20+135°。更具體地，所述出射光偏振方向與x/2補(bǔ)償膜的延遲光軸夾角為e，夾角 e值范圍在0°~卯°之間。更具體地，所述補(bǔ)償膜上還粘覆有另一透明基板或保護(hù)膜，以保護(hù)波長 補(bǔ)償膜。更具體地，所述光學(xué)組件通過一夾具固定在液晶顯示裝置上，以便于將 光學(xué)組件安裝在液晶顯示裝置上。更具體地，所述夾具具有二夾頭，所述二夾頭之間通過彈性元件連接。 本發(fā)明提供的另一技術(shù)方案是提供一種液晶顯示裝置，其具有顯示屏， 該顯示屏在出射光出射方向上的外側(cè)至外部空間的任一區(qū)域內(nèi)安裝有一光學(xué) 組件，所述光學(xué)組件包括透明基板以及覆蓋于基板表面的波長補(bǔ)償膜，所述 光學(xué)組件用于將液晶顯示裝置的出射光由線偏振光變成圓偏振光或橢圓偏振 光出射，以降低視覺疲勞。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下有益效果由于本發(fā)明在液晶顯示 裝置上安裝了具有波長補(bǔ)償功能的光學(xué)組件，從而可改變液晶顯示裝置的線 偏振出射光為圓偏振光出射光或橢圓偏振光出射光，有利于降低視覺疲勞。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明 圖l是液晶顯示器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明中光學(xué)組件第一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是圖2的俯^L示意圖。圖4a是圖2中夾具的示意圖。圖4b是圖4a中的夾具處于工作狀態(tài)時(shí)的示意圖。圖5是圖2所示實(shí)施例中波長補(bǔ)償膜的延遲光軸與液晶顯示裝置的出射光光軸的夾角示意圖。圖6是本發(fā)明中光學(xué)組件第二較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是圖6所示實(shí)施例安裝在液晶顯示裝置上的光學(xué)示意圖。圖8是圖2及圖6所示實(shí)施例安裝在液晶顯示裝置上的光學(xué)特性比對圖。具體實(shí)施方式
請參閱圖2至圖3，是本發(fā)明中光學(xué)組件的第一較佳實(shí)施例，該光學(xué)組 件可安裝在液晶顯示裝置(如液晶顯示器、液晶電視等)的顯示屏于出射光 方向上的外側(cè)至外部空間的任一區(qū)域內(nèi)，其具有二透明玻璃基板l、 2以及波 長補(bǔ)償膜3。所述波長補(bǔ)償膜3為光學(xué)薄膜，其為奇數(shù)倍的補(bǔ)償膜，可 提供波長相位延遲功能，波長補(bǔ)償膜3的波長人的范圍在380 760nm之間、 厚度為140nm,可通過粘著劑粘著覆蓋在基板1上，采用波長補(bǔ)償膜3結(jié)構(gòu) 可減少光損耗，當(dāng)然，上述波長補(bǔ)償膜3還可以通過鍍膜等方式覆蓋于基板 1上。另一基板2則貼覆在波長補(bǔ)償膜3的表面，以保護(hù)波長補(bǔ)償膜3，此夕卜， 還可以采用PVC等材料制成的保護(hù)膜來替代基板2，采用保護(hù)膜時(shí)，可將保 護(hù)膜直接貼附在波長補(bǔ)償膜3上?？梢岳斫猓鲜龉鈱W(xué)組件中的基板1、 2 的材質(zhì)并不限于玻璃，其也可以是采用其他材質(zhì)制成的透明基板，只要不影 響光線的出射即可。為便于將上述光學(xué)組件安裝在液晶顯示裝置上，本發(fā)明還設(shè)有夾具4，所述夾具4可對稱地夾持住光學(xué)組件及液晶顯示裝置。如圖4a及圖4b所示， 在本實(shí)施例中，所述夾具4具有二夾頭41， 二夾頭41之間通過彈性元件42 (如彈簧等)連接，從而使二夾頭41之間的距離可隨被夾持件的厚度進(jìn)行調(diào) 節(jié)，并通過彈性元件42的彈性回復(fù)力夾持住被夾持件。請參閱圖5，所述奇數(shù)倍補(bǔ)償膜3的延遲光軸與夾具4所夾持的液 晶顯示裝置出射光的偏振方向成45度或135度角，因波長補(bǔ)償膜3的波長延 遲為故可將從液晶顯示裝置出射的線偏振光轉(zhuǎn)換成圓偏振光。此種結(jié) 論可依據(jù)以下原理所得假設(shè)入射到波長補(bǔ)償膜3上的線偏振光具有確定的振動面(如圖8)，振 動面的X軸和Y軸的電矢量可表示為<formula>formula see original document page 9</formula>(l畫l)其中，A是入射光的振幅，co是角頻率，cp是相位角，人是光的波長。并且:<formula>formula see original document page 9</formula>令:<formula>formula see original document page 9</formula>則式(1-1 )可改為<formula>formula see original document page 9</formula>令:其中5為入射光在X軸和Y軸分量的位相差: 則有<formula>formula see original document page 10</formula>(1-5)<formula>formula see original document page 10</formula>(1-6)將式(1-6)方程兩邊分別平方然后相加則得<formula>formula see original document page 10</formula>(1-7)由式(l-7)垂直振動合成的軌跡方程，當(dāng)位相差5=±兀/2時(shí)，得到式(l-8)軌跡方程<formula>formula see original document page 10</formula>(1-8)若^= ，則式(1-8)變?yōu)閳A的方程。由此， 一束線偏振光入射到厚度 為d的波晶片上，出射光是圓偏振的條件有為_ — 3 = "^"(W -W )d1) ^和勺之間的位相差——2，由于 A ' 是由波晶片本身引起的，所以選用X/4奇數(shù)倍的波長補(bǔ)償膜2) &和^的振幅^= ，假定入射線偏振光的振幅為A,其振動方向與 X軸的夾角為"，則":^乂cos"， =^siim。要使"^"y，必須《=45度?？傊钜皇€偏振光通過奇數(shù)倍的波長延遲片，而且X/4奇數(shù)倍的波長延遲片的光軸與出射光的偏振方向成45度角時(shí)，可以得到一束圓偏振光。由此，本發(fā)明第一較佳實(shí)施例在基板1上貼有X/4補(bǔ)償膜3，且波長補(bǔ) 償膜3與入射光成45度角，即可得圓偏振光。請一同參閱圖6及圖7，是本發(fā)明中光學(xué)組件的第二較佳實(shí)施例，其與 上述第一較佳實(shí)施例的區(qū)別主要在于在基板1上設(shè)置有補(bǔ)償功能的復(fù) 合膜5，所述復(fù)合膜5由在沿出射光方向有一層人/2補(bǔ)償膜5a與一層X/4補(bǔ) 償膜5b組成，所述X/2補(bǔ)償膜5a粘在補(bǔ)償膜5b與基板或保護(hù)膜2之間。 上述光學(xué)組件同樣可通過夾具4夾設(shè)在液晶顯示裝置上，其波長的范圍在 380 760nm之間，出射光偏振方向與人/2補(bǔ)償膜5a的延遲光軸夾角為9,入/4 補(bǔ)償膜5b的延遲光軸與出入射光偏振方向夾角為20+45°或26+135°, 其中 e的變化范圍在0~卯°之間。所述X/4補(bǔ)償膜5b及補(bǔ)償膜5a厚度分別優(yōu)選為140nm及270nm， 因此可以將液晶顯示裝置出射光由線偏振光轉(zhuǎn)換成圓偏振光和橢圓偏振光。請?jiān)俅螀㈤唸D6及圖7，從液晶顯示裝置出射偏振光的偏振方向與 補(bǔ)償膜5a的延遲光軸夾角為e， 補(bǔ)償膜5a的延遲光軸與.入/4補(bǔ)償膜5b 的延遲光軸夾角為26+45。。本發(fā)明第二較佳實(shí)施例采用補(bǔ)償膜5a與X/4 補(bǔ)償膜5b組合復(fù)合膜，即波長延遲片組合，可以對可見光波長進(jìn)行更好的補(bǔ) 償效果。申請人對本發(fā)明提供的光學(xué)組件的兩個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)時(shí) 使用32英寸的液晶電一見，對常規(guī)液晶電3見、以及在常規(guī)液晶電視上分別安裝 有上述第一、第二較佳實(shí)施中所述的光學(xué)組件三種情況進(jìn)行測試比較，連續(xù)觀看DVD電3見節(jié)目180分鐘內(nèi)，每隔30分鐘進(jìn)4亍一次，對眼睛的疲勞自覺 癥狀和視力情況進(jìn)行了調(diào)查。三種情況下電視的最高亮度都設(shè)置為 325cd/m2，觀看環(huán)境為一般家庭的照度等級，即90~1001ux，觀看者距離屏 幕約2.2m。樣本數(shù)為分為少年組、青年組、中年組、老年組三個(gè)組，其中少 年組年齡分布8~ 18歲、青年組年齡分布19~35歲、中年組年齡分布36~55 歲、老年組年齡分布55歲以上，各抽取了 IO人，即總共40人進(jìn)行了對比試 驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果如下，常規(guī)液晶電視、在常規(guī)液晶電視上分別安裝第一、 第二較佳實(shí)施例中所述的光學(xué)組件三種情況下，觀看DVD節(jié)目的視力隨觀 看時(shí)間的長短都有不同程度的下降。對比來看，觀看半小時(shí)以后，三種情況 暫時(shí)性視力都有不同程度下降。安裝有第一、第二較佳實(shí)施例中所述的光學(xué) 組件的，相對常規(guī)液晶電視觀看者視力下降幅度比較少，其中，安裝有第二 較佳實(shí)施例中所述的光學(xué)組件的又相對安裝有第 一較佳實(shí)施例中所述的光學(xué) 組件的觀看者視力下降幅度更小，對保護(hù)觀看者視力下降最有幫助。
權(quán)利要求
1. 一種可改變偏振光狀態(tài)的光學(xué)組件，安裝在液晶顯示裝置于出射光出射方向上的外側(cè)至外部空間的任一區(qū)域內(nèi)，其包括透明基板以及波長補(bǔ)償膜，所述波長補(bǔ)償膜覆蓋于基板表面，其特征在于所述光學(xué)組件用于將液晶顯示裝置的出射光由線偏振光變成圓偏振光或橢圓偏振光出射，以降低視覺疲勞。
2. 如權(quán)利要求1所述的可改變偏振光狀態(tài)的光學(xué)組件，其特征在于所述 波長補(bǔ)償膜為人/4奇數(shù)倍的波長補(bǔ)償膜。
3. 如權(quán)利要求2所述的可改變偏振光狀態(tài)的光學(xué)組件，其特征在于所述 波長補(bǔ)償膜的光軸與液晶顯示裝置的出射光偏振方向成45度或135度。
4. 如權(quán)利要求1所述的可改變偏振光狀態(tài)的光學(xué)組件，其特征在于所述 波長補(bǔ)償膜為一層具有入/4補(bǔ)償功能的復(fù)合膜。
5. 如權(quán)利要求2或4所述的可改變偏振光狀態(tài)的光學(xué)組件，其特征在于 所述波長X的范圍在380 760nm之間。
6. 如權(quán)利要求4所述的可改變偏振光狀態(tài)的光學(xué)組件，其特征在于所述 復(fù)合膜在沿出射光方向由一層V2補(bǔ)償膜與 一層V4波長補(bǔ)償膜組成。
7. 如權(quán)利要求6所述的可改變偏振光狀態(tài)的光學(xué)組件，其特征在于所述 X/2補(bǔ)償膜的延遲光軸與出射光偏振方向夾角為e，所述X/4補(bǔ)償膜的延遲光軸 與出入射光偏振方向夾角為20+45°或20+135°。
8. 如權(quán)利要求6所述的可改變偏振光狀態(tài)的光學(xué)組件，其特征在于所述出射光偏振方向與x/2補(bǔ)償膜的延遲光軸夾角為e，夾角e值范圍在0°~90°之間。
9. 如權(quán)利要求1、 2、 4或6所述的可改變偏振光狀態(tài)的光學(xué)組件，其特征 在于所述波長補(bǔ)償膜上還覆蓋有另一透明基板或保護(hù)膜。
10. 如權(quán)利要求l所述的可改變偏振光狀態(tài)的光學(xué)組件，其特征在于 所述光學(xué)組件通過一夾具固定在液晶顯示裝置上。
11. 如權(quán)利要求10所述的可改變偏振光狀態(tài)的光學(xué)組件，其特征在于 所述夾具具有二夾頭，所述二夾頭之間通過彈性元件連接。
12. —種液晶顯示裝置，具有顯示屏，所述顯示屏在出射光出射方向上 的外側(cè)至外部空間的任一區(qū)域內(nèi)安裝有一光學(xué)組件，所述光學(xué)組件包括透明 基板以及覆蓋于基板表面的波長補(bǔ)償膜，其特征在于所述光學(xué)組件用于將 液晶顯示裝置的出射光由線偏振光變成圓偏振光或橢圓偏振光出射，以降低 i見覺疲勞。
13. 如權(quán)利要求12所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述波長補(bǔ)償膜 為人/4奇數(shù)倍的波長補(bǔ)償膜。
14. 如權(quán)利要求12所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述波長補(bǔ)償膜 為 一層具有X/4補(bǔ)償功能的復(fù)合膜。
15. 如權(quán)利要求14所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述復(fù)合膜在沿 出射光方向由一層入/2補(bǔ)償膜與一層入/4波長補(bǔ)償膜組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可改變偏振光狀態(tài)的光學(xué)組件及采用該光學(xué)組件的液晶顯示裝置，其中，該光學(xué)組件安裝在液晶顯示裝置于出射光出射方向上的外側(cè)至外部空間的任一區(qū)域內(nèi)，其包括透明基板以及波長補(bǔ)償膜，所述波長補(bǔ)償膜覆蓋于基板表面，所述光學(xué)組件用于將液晶顯示裝置的出射光由線偏振光變成圓偏振光或橢圓偏振光出射，以保護(hù)使用者的視力。由于本發(fā)明在液晶顯示裝置上安裝了具有波長補(bǔ)償功能的光學(xué)組件，從而可改變液晶顯示裝置的線偏振出射光為圓偏振光出射光或橢圓偏振光出射光，有利于降低視覺疲勞。
文檔編號G02B5/30GK101271201SQ200710100760
公開日2008年9月24日 申請日期2007年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月23日
發(fā)明者東 付, 孫賢文, 泓 張, 謝相偉, 閆曉林, 黃衛(wèi)東 申請人:深圳Tcl工業(yè)研究院有限公司