專利名稱：具有改進(jìn)的視角特性的lcd器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示(LCD)器件，以及更具體涉及包括均勻定向的液晶(LC)層和具有改進(jìn)視角特性的LCD器件。本發(fā)明還涉及一種用于這種LCD器件的偏振膜對(duì)。
背景技術(shù)：
橫向電場(chǎng)模式的LCD器件如面內(nèi)切換模式(IPS-模式)LCD器件是公知的技術(shù)，其中在LC層中，像素電極和公共電極在其間產(chǎn)生橫向電場(chǎng)。IPS模式的LCD器件比常規(guī)的TN模式LCD器件具有更寬視角特性的優(yōu)點(diǎn)。IPS模式LCD器件通常包括LC單元，該LC單元包括第一和第二基板和其間夾有的LC層，以及分別粘附在LC單元的第一和第二基板外表面上的第一和第二偏振膜。
在由橫向電場(chǎng)限定的LC層中，第一和第二基板具有使LC分子的定向變化可視化的功能。通過(guò)在偏振層上層疊透明保護(hù)膜如三醋酸纖維素(TAC)膜來(lái)配置偏振膜。偏振層將入射光分為互相垂直的兩個(gè)偏振光分量，以及使一個(gè)偏振光分量通過(guò)，該偏振光分量具有平行于偏振層的透射軸的振蕩面，同時(shí)吸收或散射另一偏振光分量，該偏振光分量具有平行于偏振層的吸收軸的振蕩面。
在LCD器件中，LC層的“偏振膜對(duì)”和初始定向通常被設(shè)計(jì)為當(dāng)電極在其間不產(chǎn)生電場(chǎng)時(shí)，LCD器件表現(xiàn)出黑色狀態(tài)，而當(dāng)電極在其間產(chǎn)生特定的電場(chǎng)時(shí)，該LCD器件表現(xiàn)出明亮狀態(tài)。在明亮狀態(tài)下，LC層中的LC分子被定向?yàn)閺腖C分子的初始定向偏離λ/2的角度。
通常，LCD器件具有均勻定向的LC層，如透射型IPS模式的LCD器件，該LCD器件包括沿其厚度方向上觀察時(shí)在其間夾有LC單元的偏振膜對(duì)。該偏振膜對(duì)的兩個(gè)偏振膜被布置為這兩個(gè)偏振膜的透射軸互相垂直。這種偏振膜在技術(shù)上被稱為正交偏振器。眾所周知，正交偏振器具有不期望的視角依賴性，其中在相對(duì)傾斜方向上，正交偏振器上入射的光改變了偏振膜的透射軸的方向。
因此，正交偏振器被布置為偏振層的兩個(gè)透射軸以直角交叉，該正交偏振器允許光沿傾斜方向并通過(guò)第一偏振膜入射到LC單元上，由于交叉角相對(duì)直角的偏移，因此具有平行于第二偏振膜透射軸的不期望的光分量。在LCD器件中顯示黑色狀態(tài)時(shí)，該不期望的光分量導(dǎo)致泄漏光穿過(guò)第二偏振膜。
如上所述的正交偏振器的視角依賴性導(dǎo)致視角的減小，所述視角即，在LCD器件的屏幕上很好地欣賞圖像的亮度、對(duì)比度和色彩的可視范圍。有鑒于此，為了在LCD器件中實(shí)現(xiàn)更寬的視角范圍，有必要開發(fā)一種能夠減小正交偏振器的視角依賴性的光學(xué)補(bǔ)償偏振膜，用以防止泄漏光并增加視角范圍。專利公開JP-2001-242462A，例如，描述了一種用在均勻定向的IPS模式LCD器件中的技術(shù)，其中作為光學(xué)補(bǔ)償膜的雙軸延遲膜對(duì)正交偏振器進(jìn)行補(bǔ)償，以使得平行于第二偏振膜的透射軸的傾斜入射光的光分量朝著透射軸的垂直方向改變，傾斜的入射光沿傾斜的視角方向并穿過(guò)第一偏振膜入射到LC單元上。
在上述公開中所描述的LCD器件中，僅僅增加具有類似于LC層的波長(zhǎng)依賴性的光學(xué)補(bǔ)償膜并不能在整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)正交偏振器進(jìn)行光學(xué)補(bǔ)償，盡管在特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)該補(bǔ)償是有效的。這導(dǎo)致了在其它波長(zhǎng)范圍內(nèi)的泄漏光，并且因此對(duì)取決于觀察方向的方位角的圖像色彩產(chǎn)生影響。此外，由于偏振膜的透明保護(hù)層具有取決于透明保護(hù)膜厚度的延遲，因此傾斜入射光(該傾斜入射光一旦經(jīng)由光入射側(cè)的偏振層就轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性偏振光)經(jīng)由透明保護(hù)層再次被轉(zhuǎn)變?yōu)闄E圓形偏振光，并經(jīng)由LC層被附加地作出偏振，由此增加了不期望的泄漏光和發(fā)射光的著色。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于常規(guī)技術(shù)中的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種偏振膜對(duì)和LCD器件，在顯示黑色狀態(tài)時(shí)，能夠減小沿傾斜觀察方向上的泄漏光，而基本上不會(huì)產(chǎn)生色度變化(shift)。
本發(fā)明提供了一種偏振膜對(duì)，包括第一和第二偏振膜，該第一和第二偏振膜分別包括第一和第二偏振層，所述第一偏振膜與布置在所述第一偏振層和所述第二偏振膜之間的第一延遲膜相關(guān)，所述第一延遲膜具有雙折射特性、0至10nm的面內(nèi)延遲和0至35nm的厚度方向上的延遲，所述第二偏振膜與布置在所述第二偏振層和所述第一偏振膜之間的第二和第三延遲膜相關(guān)，所述第二延遲膜具有雙折射特性、35至245nm的面內(nèi)延遲、沿第一面內(nèi)光軸的第一折射率(n1)和沿第二面內(nèi)光軸的第二折射率(n2)，其中n1＜n2，所述第二光軸平行或垂直于所述第二偏振層的吸收軸，所述第三延遲膜具有雙折射特性、0至15nm的面內(nèi)延遲、50至123nm的厚度方向上的延遲、正單軸光學(xué)特性以及垂直于所述第二偏振層的光軸。
本發(fā)明還提供了一種液晶顯示(LCD)器件，包括均勻定向的液晶(LC)層；在其間夾有LC層以形成LC單元的第一和第二基板；以及在其間夾有LC單元并分別包括第一和第二偏振層的第一和第二偏振膜，該第一偏振膜包括在接近第二偏振膜的第一偏振層表面上的第一延遲膜，所述第一偏振膜與布置在所述第一偏振層和所述第二偏振膜之間的第一延遲膜相關(guān)，所述第一延遲膜具有雙折射特性、0至10nm的面內(nèi)延遲和0至35nm的厚度方向上的延遲，所述第二偏振膜與布置在所述第二偏振層和所述第一偏振膜之間的第二和第三延遲膜相關(guān)，所述第二延遲膜具有雙折射特性、35至245nm的面內(nèi)延遲、沿第一面內(nèi)光軸的第一折射率(n1)和沿第二面內(nèi)光軸的第二折射率(n2)，其中n1＜n2，所述第二光軸平行或垂直于所述第二偏振層的吸收軸，所述第三延遲膜具有雙折射特性、0至15nm的面內(nèi)延遲、50至123nm的厚度方向上的延遲、正單軸光學(xué)特性以及垂直于所述第二偏振層的光軸。
根據(jù)本發(fā)明的偏振膜對(duì)和LCD器件，第一至第三延遲膜的特定組合提供了這樣的特點(diǎn)在顯示黑色狀態(tài)時(shí)，減小了沿傾斜觀察方向上的泄漏光，而基本上不發(fā)生色度變化。
更具體地說(shuō)，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，第一延遲膜改變了穿過(guò)第一偏振層的光的偏振狀態(tài)，而第二和第三延遲膜改變了穿過(guò)第一延遲膜和LC層的光的偏振狀態(tài)。從而在第一偏振層的位置處提供了穿過(guò)第二和第三延遲膜的光的較低散射，由此減小了沿傾斜觀察方向上的泄漏光，而基本上不會(huì)發(fā)生色度變化。
第一和第二偏振膜的每一個(gè)都可以布置在LCD單元的光入射側(cè)或發(fā)光側(cè)，只要另一個(gè)偏振膜相對(duì)于LCD單元與前者相對(duì)布置即可。
從下面的描述，參考附圖將使本發(fā)明的上述及其他目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)更明顯。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的LCD器件的像素的剖面圖。
圖2A和2B分別與相關(guān)光學(xué)膜相結(jié)合地示出了濾色(CF)基板和薄膜晶體管(TFT)基板的詳細(xì)剖面圖。
圖3示出了延遲膜的延遲定義的透視圖。
圖4示出了延遲膜的厚度方向的延遲和標(biāo)準(zhǔn)化的透射系數(shù)之間的關(guān)系曲線圖。
圖5示出了延遲膜的厚度方向的延遲和標(biāo)準(zhǔn)化的透射系數(shù)之間的關(guān)系曲線圖。
圖6示出了在顯示黑色狀態(tài)時(shí)實(shí)現(xiàn)泄漏光減小的延遲范圍的曲線圖。
圖7示出了延遲膜的厚度方向的延遲和標(biāo)準(zhǔn)化的色度變化之間的關(guān)系曲線圖。
圖8示出了實(shí)現(xiàn)0.5或0.5以下的標(biāo)準(zhǔn)化透射系數(shù)以及1或1以下的標(biāo)準(zhǔn)化色度變化的延遲范圍的曲線圖。
圖9A和9B分別與相關(guān)光學(xué)膜相結(jié)合地示出了用在本發(fā)明第二實(shí)施例中的CF基板和TFT基板的詳細(xì)剖面圖。
圖10A和10B分別與相關(guān)光學(xué)膜相結(jié)合地示出了用在本發(fā)明第三實(shí)施例中的CF基板和TFT基板的詳細(xì)剖面圖。
圖11A和11B分別示出了來(lái)自圖2A和2B的CF基板和TFT基板的第一變型的詳細(xì)剖面圖。
圖12A和12B分別示出了來(lái)自圖2A和2B的CF基板和TFT基板的第二變型的詳細(xì)剖面圖。
圖13A和13B分別示出了來(lái)自圖2A和2B的CF基板和TFT基板的第三變型的詳細(xì)剖面圖。
圖14A和14B分別示出了來(lái)自圖2A和2B的CF基板和TFT基板的第四變型的詳細(xì)剖面圖。
具體實(shí)施例方式
為了更好的理解本發(fā)明，在描述優(yōu)選實(shí)施例之前將先描述本發(fā)明的原理。這里假定在LCD單元的光入射側(cè)上布置了第一偏振膜，而在LCD單元的發(fā)光側(cè)上布置了第二偏振膜，當(dāng)從光入射側(cè)朝發(fā)光側(cè)觀察時(shí)，第二偏振膜依次具有(或與它們相關(guān))第三和第二延遲膜。在本發(fā)明的偏振膜對(duì)或LCD器件的情況下，在第一偏振層的接近LCD單元的表面上布置了第一延遲膜，該第一延遲膜可以用作第一偏振層的保護(hù)層。
為了防止沿傾斜方向入射到LCD單元中的LC層上的光轉(zhuǎn)變?yōu)闄E圓形的偏振光，第一延遲膜具有較低的厚度方向上的延遲，優(yōu)選小于17nm。這抑制了由依賴于波長(zhǎng)的LC層所引起的光的相位變化，從而在基本上呈線性偏振光的狀態(tài)下，允許入射光穿過(guò)LC層。
第三延遲膜將基本上呈線性偏振的光一度轉(zhuǎn)變?yōu)闄E圓形的偏振光，其中該第三延遲膜被布置在發(fā)光側(cè)上，并具有正單軸光學(xué)特性和垂直于第一或偏振層的光軸。具有面內(nèi)延遲如n1＜n2的第二延遲膜將橢圓形的偏振光再次轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性偏振光。由穿過(guò)LCD單元的線性偏振光的偏振軸與由穿過(guò)第二延遲膜的線性偏振光的偏振軸具有不同的方向。通過(guò)將第二和第三延遲膜的厚度方向上的延遲分別設(shè)計(jì)在35nm到245nm之間和50nm到123nm之間的范圍內(nèi)，可以補(bǔ)償該偏振膜對(duì)的視角依賴性。
如果單個(gè)雙軸延遲膜用于朝向單一方向的光學(xué)補(bǔ)償，那么該單個(gè)延遲膜的延遲的波長(zhǎng)依賴性將呈現(xiàn)出原來(lái)的色度變化。另一方面，在本發(fā)明中使用兩個(gè)正單軸延遲膜的組合在兩個(gè)方向上影響光學(xué)補(bǔ)償，由此在發(fā)光側(cè)面可以消除了該波長(zhǎng)依賴性，從而減小了色度變化。
因此，三個(gè)延遲膜的組合補(bǔ)償了LC層和各偏振層的延遲的波長(zhǎng)依賴性，由此減小了顯示黑色狀態(tài)時(shí)傾斜觀察方向上的泄漏光，而基本上不會(huì)發(fā)生色度變化。如果分別在發(fā)光側(cè)和光入射側(cè)布置第一偏振膜和第二偏振膜，那么可以獲得類似的結(jié)果。
現(xiàn)在，參考附圖更具體地描述本發(fā)明，其中在整個(gè)附圖中相同的組成元件由相同的參考數(shù)字表示。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的IPS模式LCD器件的像素。通常由數(shù)字100表示的LCD器件包括光入射側(cè)偏振膜101、TFT(薄膜晶體管)基板102、LC層103、CF(濾色器)基板104和發(fā)光側(cè)偏振膜105，上述部件是從LCD器件的光入射側(cè)朝著發(fā)光側(cè)連續(xù)地布置的。在TFT基板102的接近LC層103的表面上形成第一定向膜111，而在CF基板104的接近LC層103的表面上形成第二定向膜113。TFT基板102包括玻璃基板體106，其上形成絕緣膜107、TFT 108、像素電極109以及公共電極110。
TFT 108控制施加到像素電極109的電位。在該LCD器件100中，像素電極109和公共電極110形成在TFT基板102上，用以將橫向電場(chǎng)施加到LC層103中的LC分子112上。絕緣膜107可以包括氮化硅。CF基板104包括在其上形成濾色器114和光屏蔽膜115的玻璃基板體116。每個(gè)濾色器114提供包括紅、綠和藍(lán)的三基色當(dāng)中的一種顏色。光屏蔽膜115為TFT 108、數(shù)據(jù)線(未示出)等等遮光。如果LCD是單色LCD器件，那么濾色器114可以被省略。
圖2A和2B分別示出了CF基板104和TFT基板102的玻璃基板體的外側(cè)細(xì)節(jié)。CF基板104的玻璃基板體116在其上連續(xù)地安裝了延遲膜(nc)117、延遲膜(na)118以及包括偏振層120和保護(hù)層124的偏振膜105。TFT基板102的玻璃基板體106在其上連續(xù)地安裝了延遲膜(ni)119和包括偏振層120和保護(hù)層121的偏振膜101。偏振層120由聚乙烯醇(PVA)制成，而保護(hù)層121和124由TAC制成。
延遲膜(第一延遲膜ni)119、延遲膜(第二延遲膜na)118以及延遲膜(第三延遲膜nc)117分別具有特定的光學(xué)特性。當(dāng)從光入射側(cè)觀察時(shí)，這些延遲膜119、118、117可以由依次粘附的薄膜材料制成，或由涂敷玻璃基板體的敷層材料制成。
通常使用的典型偏振膜被夾在一對(duì)保護(hù)(TAC)膜之間。但是，在本實(shí)施例中，在偏振膜101的靠近玻璃基板體106的表面上布置延遲膜(ni)119，以及偏振層120被夾在保護(hù)層121和延遲膜(ni)119之間，由此對(duì)于第一偏振膜101的偏振層120來(lái)說(shuō)，延遲膜119具有保護(hù)層功能。類似地，在偏振膜105的靠近玻璃基板體116的表面上布置延遲膜(nc)117和延遲膜(na)118，由此對(duì)于第二偏振膜105的偏振層120來(lái)說(shuō)，延遲膜117和118具有保護(hù)層功能。
每個(gè)保護(hù)層121、124具有負(fù)的單軸延遲膜的功能，該單軸延遲膜具有垂直于偏振膜101、105的表面的光軸。保護(hù)層121、124分別具有取決于其厚度的延遲；但是，由于配置在偏振層120的外表面上，因此對(duì)圖像沒有影響。如果延遲膜119具有0nm的厚度方向上的延遲，即在厚度方向上具有0nm的延遲，那么延遲膜119不改變偏振光的相位。因此，其中在玻璃基板體106上直接粘附第一偏振膜101的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于圖2B所示的延遲膜119具有0nm的厚度方向上的延遲的結(jié)構(gòu)。
將用于LCD器件100以及圖2A和2B所示的光學(xué)補(bǔ)償偏振膜對(duì)進(jìn)行模擬，以獲得為了實(shí)現(xiàn)期望結(jié)果的延遲膜117、118、119所應(yīng)當(dāng)滿足的條件，在該期望結(jié)果中，在LCD器件中顯示黑色狀態(tài)時(shí)的泄漏光被減小到LCD器件的觀察者幾乎不會(huì)注意到泄漏光的程度。在該模擬之前，通過(guò)將背光源的亮度從最大亮度向減小的亮度改變，從而在傾斜的觀察方向上試驗(yàn)性地研究背光亮度的哪一級(jí)別幾乎不會(huì)影響IPS模式LCD器件的顯示質(zhì)量。該研究揭示了，在顯示黑色狀態(tài)時(shí)，背光源的普通最大亮度級(jí)的一半可以使得傾斜觀察方向上的泄漏光幾乎不影響LCD器件的顯示質(zhì)量，以及普通最大亮度的四分之一可以使得泄漏光基本上不影響顯示質(zhì)量。
鑒于上述研究結(jié)果，觀察者幾乎不會(huì)注意到泄漏光的級(jí)別被確定為基準(zhǔn)泄漏光的一半，該基準(zhǔn)泄漏光等于在傾斜觀察方向上從正交偏振器觀察到的泄漏光。此外，使用光學(xué)補(bǔ)償時(shí)，在不導(dǎo)致色度降低的正觀察方向和傾斜觀察方向之間所觀察到的色度級(jí)別變化被用作基準(zhǔn)色度變化。該基準(zhǔn)泄漏光和基準(zhǔn)色度變化被用于確定所希望的延遲膜的延遲范圍。該模擬中使用的傾斜觀察方向是距偏振膜對(duì)的光軸呈45度的方位角和距基板表面的平面呈45度極角。
圖3示出了對(duì)延遲膜117，118，119的折射率分量的方向的定義，其中，n1和n2是面內(nèi)折射率分量，以及nz是延遲膜的厚度方向上的折射率分量。延遲膜的面內(nèi)延遲由(n1-n2)×d的絕對(duì)值來(lái)定義，其中“d”是以例如納米為單位的延遲膜的厚度。
厚度方向上的延遲由[{(n1+n2)/2}-nz]×d的絕對(duì)值來(lái)定義。
在上述模擬中，假定延遲膜117具有(n1-n2)0的單軸光學(xué)特性，其中n1＜nz且n2＜nz，延遲膜119具有(n1-n2)0的單軸光學(xué)特性，其中n1≥nz且n2≥nz，以及延遲膜118具有n1＜n2的光學(xué)特性。將該軸布置成延遲膜118的光軸垂直于偏振膜120的光軸(慢軸n2)、延遲膜117和119的光軸垂直于偏振層120、以及LC層103的初始定向與延遲膜118的光軸對(duì)準(zhǔn)。應(yīng)當(dāng)注意，無(wú)論LC層的初始定向是平行或者是垂直于偏振膜對(duì)的光軸，都不顯著地影響光學(xué)補(bǔ)償效果，這是因?yàn)樵谶@兩個(gè)方向上都抑制了LC層的相位變化。
圖4示出了在顯示黑色狀態(tài)過(guò)程中，延遲膜119的厚度方向上的延遲和標(biāo)準(zhǔn)化的透射系數(shù)之間獲得的模擬結(jié)果，其中在不使用光學(xué)補(bǔ)償?shù)那闆r下，對(duì)延遲膜119的每次延遲獲得的透射系數(shù)被該光學(xué)透射系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化。所述的不使用光學(xué)補(bǔ)償?shù)那闆r是各個(gè)延遲膜117、119都被80μm厚度的TAC層所取代，以及在其中沒有設(shè)置延遲膜118的情況。
在圖4中，在對(duì)從0至50nm變化的延遲膜119的厚度方向上的延遲的模擬中計(jì)算透射系數(shù)，其中由正方形點(diǎn)構(gòu)成的曲線(i)表示具有50nm的厚度方向上的延遲的相關(guān)延遲膜117的情況，以及其中由菱形點(diǎn)構(gòu)成的曲線(ii)表示具有80nm的厚度方向上的延遲的相關(guān)延遲膜的情況。如上所述的，在相對(duì)于正交偏振器的傾斜觀察方向的情況下，計(jì)算透射系數(shù)。
如由圖4理解的，對(duì)于延遲膜119所采用的厚度方向上的延遲的整個(gè)范圍來(lái)說(shuō)，計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)化透射系數(shù)低于0.5，這揭示了改進(jìn)的更寬視角特性。圖4的細(xì)節(jié)表明，為了在顯示黑色狀態(tài)時(shí)獲得更高的光學(xué)補(bǔ)償效果和實(shí)現(xiàn)更低的透射系數(shù)，延遲膜117應(yīng)該具有超過(guò)50nm的厚度方向上的延遲以及延遲膜119應(yīng)該具有低于50nm的厚度方向上的延遲。
圖5示出了在顯示黑色狀態(tài)時(shí)，在延遲膜117的厚度方向上的延遲和標(biāo)準(zhǔn)化的透射系數(shù)之間的模擬中所獲得的關(guān)系，類似于圖4對(duì)延遲膜119所示的那樣。在該模擬中，延遲膜118具有130nm的面內(nèi)延遲，以及延遲膜119具有0nm的厚度方向上的延遲。如由圖5理解的，對(duì)于具有50nm至123nm的厚度方向上的延遲的延遲膜118的情況，標(biāo)準(zhǔn)的透射系數(shù)低于1。
圖6示出了在延遲膜118的面內(nèi)延遲和標(biāo)準(zhǔn)化透射系數(shù)之間的在模擬過(guò)程中獲得的關(guān)系。在該模擬中，延遲膜117和延遲膜119的厚度方向上的延遲分別被固定在80nm和0nm。如由圖6理解的，對(duì)于35nm到245nm之間的延遲膜118的厚度方向上的延遲的范圍，標(biāo)準(zhǔn)化的透射系數(shù)等于或低于0.5。因此，在顯示黑色狀態(tài)時(shí)，在45度的方位角和45度的極角處，傾斜觀察方向上的泄漏光被減小至觀察者基本上不會(huì)注意到該泄漏光的級(jí)別。
圖7示出了在模擬過(guò)程中所獲得的在延遲膜119的厚度方向上的延遲和標(biāo)準(zhǔn)化色度改變之間的關(guān)系。在該模擬中，對(duì)于延遲膜117具有50nm(圖形(i))和80nm(圖形(ii))的厚度方向上的延遲的情況，延遲膜119的厚度方向上的延遲在0nm和50nm之間變化，延遲膜118的面內(nèi)延遲被固定在130nm，以及沿正面觀察和沿傾斜觀察中所測(cè)得的色度結(jié)果，以獲得色度變化。
如由圖7理解的，對(duì)于具有50nm的厚度方向上的延遲的延遲膜117的情況，在延遲膜119的厚度方向上的延遲的0nm和50nm之間的整個(gè)范圍中，標(biāo)準(zhǔn)化的色度變化低于1，由此表明在正面觀察和傾斜觀察之間沒有出現(xiàn)色度變化的退化。另一方面，對(duì)于具有80nm的厚度方向上的延遲的延遲膜117的情況，如果延遲膜119的厚度方向上的延遲低于35nm，那么標(biāo)準(zhǔn)化色度變化可以保持低于1，以及如果延遲膜119的厚度方向上的延遲低于17nm，那么還可保持低于0.5。
圖8示出了延遲膜117、119的厚度方向上的延遲的組合和標(biāo)準(zhǔn)化色度變化之間的關(guān)系。如上所述，由于色度變化取決于延遲膜117的厚度方向上的延遲，因此對(duì)延遲膜117厚度方向上的延遲的50nm到123nm之間的范圍進(jìn)行另一模擬，這對(duì)亮度減小是有效的。在該模擬中，獲得了延遲膜117和119的厚度延遲的組合，該組合實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化色度變化為1。
圖8示出模擬的結(jié)果。在同一圖中，選擇了這樣一個(gè)延遲范圍，該延遲范圍實(shí)現(xiàn)了0.5的標(biāo)準(zhǔn)化透射系數(shù)和低于1的色度變化，并且該延遲范圍被顯示為由粗線的矩形包圍。該范圍被定義為0nm到35nm之間的延遲膜119的厚度方向上的延遲以及50nm到123nm之間的延遲膜117的厚度方向上的延遲。此外，在圖8中，還選擇另一延遲范圍作為更優(yōu)選的延遲范圍，該延遲范圍實(shí)現(xiàn)了低于0.5的透射系數(shù)和低于0.5的色度變化。通過(guò)以下關(guān)系，利用延遲膜117的厚度方向上的延遲(nc1)和延遲膜119的厚度方向上的延遲(ni1)來(lái)定義所述的延遲范圍57.0-0.23×ni1+0.11×ni12≤nc1≤120.0-0.42×ni1-0.08×ni12，其中ni1在0至17nm的范圍內(nèi)。
在本實(shí)施例中，在由粗線矩形圖定義的范圍內(nèi)，對(duì)延遲膜117和119的厚度方向上的延遲的組合進(jìn)行選擇，此外，在實(shí)現(xiàn)了圖6中的0.5的標(biāo)準(zhǔn)化透射系數(shù)的范圍內(nèi)選擇延遲膜118的延遲。在顯示黑色狀態(tài)時(shí)，這實(shí)現(xiàn)了將泄漏光減小至觀察者幾乎不會(huì)注意到泄漏光的級(jí)別，而基本上不會(huì)使正面觀察和傾斜觀察之間的色度變化發(fā)生退化。該結(jié)果被認(rèn)為是由于這樣的事實(shí)，所述事實(shí)是，對(duì)于處在上述范圍內(nèi)的延遲膜117，118，119的組合允許延遲膜117、118抑制由LC層103和CF基板104引起的光的散射，且因此，在偏振層120的位置處獲得較低的散射條件，其中該下偏振層120構(gòu)成了布置在LCD器件發(fā)光側(cè)的第二偏振膜105。
在本實(shí)施例中，使用延遲膜(ni)119作為偏振層120的保護(hù)層，該偏振層120布置在光入射側(cè)第一偏振膜101的接近LC層103的表面上，延遲膜119具有較小的厚度方向上的延遲，優(yōu)選等于或低于17nm，用于抑制在傾斜方向上入射到LC層103上的光被保護(hù)層轉(zhuǎn)換成橢圓形偏振光。這抑制了光的取決于波長(zhǎng)的相位變化，如在常規(guī)LCD器件的LC層103中遇到的，由此將光作為幾乎線性偏振的光傳送。另一方面，在LCD器件的發(fā)光側(cè)中，延遲膜(nc)117具有正單軸光學(xué)特性和垂直于偏振層120表面的光軸，該延遲膜將穿過(guò)LC層103的線性偏振光一度變?yōu)闄E圓形偏振光，然后延遲膜118將來(lái)自延遲膜(nc)117的橢圓形偏振光再次變?yōu)榫€性偏振光，其中該延遲膜118具有這樣的光學(xué)特性，其中沿其光軸的面內(nèi)折射率n1和n2具有n1＜n2的關(guān)系。
穿過(guò)LC層103的偏振光的偏振軸方向不同于穿過(guò)延遲膜118的偏振光的偏振軸方向。在35至245nm范圍內(nèi)設(shè)計(jì)的延遲膜(na)118的面內(nèi)延遲和在50至123nm的范圍內(nèi)設(shè)計(jì)的延遲膜117的厚度方向上的延遲消除了正交偏振器的視角依賴性，其中對(duì)于傾斜的入射光，交叉角偏轉(zhuǎn)了直角。亦即，由此設(shè)計(jì)的延遲膜117和118將傾斜入射光的偏振軸朝著第二偏振膜105發(fā)光側(cè)的吸收軸的方向改變。
如果單個(gè)雙軸延遲膜用于朝著一個(gè)方向進(jìn)行光學(xué)補(bǔ)償，即，用于線性補(bǔ)償，那么單個(gè)延遲膜的雙折射的波長(zhǎng)依賴性表現(xiàn)為照原樣色散。另一方面，在本實(shí)施例中，兩個(gè)正單軸延遲膜的組合光學(xué)地補(bǔ)償了朝向兩個(gè)方向的入射光。這允許具有更高波長(zhǎng)依賴性的波長(zhǎng)較短的光分量在較大程度上繞過(guò)該光學(xué)路徑，由此在發(fā)光側(cè)消除了波長(zhǎng)依賴性并減小了色散。
因此，LC層103和包括延遲膜117、118的光學(xué)補(bǔ)償膜的雙折射的波長(zhǎng)依賴性可以被抑制，由此抑制了在顯示黑色狀態(tài)時(shí)的傾斜觀察方向上的泄漏光，并且在更寬的波長(zhǎng)范圍中提供了光學(xué)補(bǔ)償，而不會(huì)導(dǎo)致色度改變。本實(shí)施例提高了視角特性且因此提高了LCD器件的顯示質(zhì)量。
在某些LCD器件中，在偏振膜的表面上進(jìn)行霧化處理，以提高圖像的清晰度。在這種LCD器件中，在顯示黑色狀態(tài)時(shí)，如果在傾斜方向上導(dǎo)致了更大的泄漏光，則由于偏振膜的霧化處理，傾斜方向中發(fā)射的光可以朝正面觀察方向發(fā)射，由此降低了正面觀察方向中的對(duì)比度。在本實(shí)施例中，使用延遲膜117、118、119的光學(xué)補(bǔ)償減小了在顯示黑色狀態(tài)時(shí)的傾斜方向上的泄漏光，由此抑制了由表面處理引起的正面泄漏光。因此，本實(shí)施例減小了在顯示黑色狀態(tài)時(shí)的正面亮度，由此提高了正面觀察方向中的對(duì)比度并提供了更高分辨率的圖像。
類似于圖2，圖9A和9B分別示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的LCD器件中的CP基板和TFT基板的玻璃基板體的外側(cè)細(xì)節(jié)。除了延遲膜的布置之外，本實(shí)施例的LCD器件類似于圖1所示的第一實(shí)施例的LCD器件。更具體地說(shuō)，在本實(shí)施例中，在玻璃基板體116上連續(xù)地形成延遲膜118和117。延遲膜117具有保護(hù)發(fā)光側(cè)第二偏振膜105的偏振層120的功能。
為了研究延遲膜117、118、119的光學(xué)特性的條件進(jìn)行了如下模擬，以實(shí)現(xiàn)在顯示黑色狀態(tài)時(shí)將泄漏光減小至觀察者幾乎不會(huì)注意到該泄漏光的級(jí)別。模擬中的條件類似于第一實(shí)施例進(jìn)行的模擬中的條件。在本實(shí)施例的模擬中，延遲膜118具有的光軸垂直于偏振層120的光軸。
該模擬結(jié)果類似于圖4至8所示。因此，延遲膜117和118的布置順序不影響該結(jié)果，延遲膜117具有單軸光學(xué)特性，其中n1＜nz且n2＜nz，延遲膜118具有n1＜n2的光學(xué)特性。如前所述，具有與第一實(shí)施例相關(guān)的范圍的延遲膜117、118、119的延遲組合在本實(shí)施例中也是有效的。
類似于圖2，圖10A和10B分別示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的LCD器件中的CF基板和TFT基板的玻璃基板體的外側(cè)細(xì)節(jié)。除了本實(shí)施例中的兩個(gè)延遲膜123和125構(gòu)成了第二實(shí)施例中的延遲膜117之外，本實(shí)施例的LCD器件類似于第二實(shí)施例的LCD器件。
每個(gè)延遲膜123、125由單軸延遲膜配置成，該單軸延遲膜具有垂直于偏振膜105的偏振表面的光軸。延遲膜123、125的其中之一由TAC制成，通常用于構(gòu)成保護(hù)層，以及延遲膜123、125的另一個(gè)由這樣一種材料制成，該材料對(duì)由TAC膜提供的延遲的過(guò)量或不足進(jìn)行補(bǔ)償，由此延遲膜123、125的組合具有類似于延遲膜117的光學(xué)特性，如在厚度方向上的延遲。
在上述實(shí)施例中，在LCD器件100的光入射側(cè)上布置了第一偏振膜101和延遲膜119，而在發(fā)光側(cè)上布置了第二偏振膜105和延遲膜117、118。但是，可以在發(fā)光側(cè)上布置第一偏振膜101和延遲膜119，而可以在光入射上布置第二偏振膜105和延遲膜117、118。此外，入射光的方向可以與圖1相反，以及可以入射到第二偏振膜105上，以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。延遲膜117、118、119不必粘附在偏振層上，并且只要其它薄膜或玻璃基板體不改變偏振光的偏振狀態(tài)，也可以將其它薄膜或玻璃基板體布置在該延遲膜和該偏振層之間。
圖11A和11B分別示出了CF基板和TFT基板的剖面圖，它是根據(jù)由圖2A和2B所示結(jié)構(gòu)的第一變型。在該第一變型中，TFT基板101類似于第一實(shí)施例中的TFT基板102，而CF基板104僅僅包括第四延遲膜(n1)119，該延遲膜(n1)119具有位于玻璃基板體116和第二偏振膜105之間的保護(hù)層的功能。將第二和第三延遲膜(na，nc)118、117布置在CF基板104的玻璃基板體116和第一偏振膜101之間。
圖12A和12B分別是CF基板和TFT基板的剖面圖，它是根據(jù)由圖2A和2B所示的CF基板和TFT基板的第二變型。在該第二變型中，TFT基板102類似于第一實(shí)施例中的TFT基板102，而第二偏振膜105包括在偏振層120和玻璃基板體116之間的第二延遲膜(na)118。在CF基板104的玻璃基板體116和第一偏振膜101之間布置了第三延遲膜(nc)117。
圖13A和13B分別示出了CF基板和TFT基板的剖面圖，它是根據(jù)由圖2A和2B所示的CF基板和TFT基板的第三變型。在第三變型中，TFT基板102類似于第一實(shí)施例中的TFT基板102，然而CF基板104僅僅包括在偏振層120和玻璃基板體116之間的第二延遲膜(na)118。將第三延遲膜(nc)117布置在CF基板104的玻璃基板體116和第一偏振膜101之間。
圖14A和14B分別示出了CF基板和TFT基板的剖面圖，它是根據(jù)由圖2A和2B所示的CF基板和TFT基板的第四變型。在第四變型中，TFT基板類似于第一實(shí)施例中的TFT基板102，然而CF基板104包括了在偏振層120和玻璃基板體116之間的第三延遲膜(nc)117的一部分，用于保護(hù)偏振層120。將第二延遲膜(na)118和第三延遲膜(nc)117的另一部分布置在CF基板104的玻璃基板體116和第一偏振膜101之間。
由于僅僅舉例描述了上述各實(shí)施例，因此本發(fā)明不局限于上述各實(shí)施例，并且在不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍的條件下，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以由此容易地進(jìn)行各種改進(jìn)或變化。
權(quán)利要求
1.一種偏振膜對(duì)，包括第一和第二偏振膜，該第一和第二偏振膜分別包括第一和第二偏振層，所述第一偏振膜與布置在所述第一偏振層和所述第二偏振膜之間的第一延遲膜相關(guān)，所述第一延遲膜具有雙折射特性、0至10nm的面內(nèi)延遲和0至35nm的厚度方向上的延遲，所述第二偏振膜與布置在所述第二偏振層和所述第一偏振膜之間的第二和第三延遲膜相關(guān)，所述第二延遲膜具有雙折射特性、35至245nm的面內(nèi)延遲、沿第一面內(nèi)光軸的第一折射率(n1)和沿第二面內(nèi)光軸的第二折射率(n2)，其中n1＜n2，所述第二光軸平行或垂直于所述第二偏振層的吸收軸，所述第三延遲膜具有雙折射特性、0至15nm的面內(nèi)延遲、50至123nm的厚度方向上的延遲、正單軸光學(xué)特性以及垂直于所述第二偏振層的光軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的偏振膜對(duì)，其中所述第一延遲膜具有0至7nm的面內(nèi)延遲和0至17nm的厚度方向上的延遲(ni1)，所述第三延遲膜具有0至10nm的面內(nèi)延遲和厚度方向上的延遲(nc1)，并保持以下關(guān)系57.0-0.23×ni1+0.11×ni12≤nc1≤120.0-0.42×ni1-0.08×ni12。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的偏振膜對(duì)，其中所述第一偏振膜具有第一保護(hù)層、在其間夾有所述第一偏振層的所述第一延遲膜和所述第一保護(hù)層，以及所述第二偏振膜具有第二保護(hù)層、所述第二和第三延遲膜以及所述第二保護(hù)層，在它們之間夾有所述第二偏振層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的偏振膜對(duì)，其中所述第二延遲膜被布置為比所述第三延遲膜更接近于所述第一偏振膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的偏振膜對(duì)，其中所述第二延遲膜被布置為比所述第三延遲膜更遠(yuǎn)離所述第一偏振膜。
6.一種液晶顯示(LCD)器件，包括均勻定向的液晶(LC)層；在其間夾有所述LC層以形成LC單元的第一和第二基板；以及在其間夾有所述LC單元并分別包括第一和第二偏振層的第一和第二偏振膜，所述第一偏振膜與布置在所述第一偏振層和所述第二偏振膜之間的第一延遲膜相關(guān)，所述第一延遲膜具有雙折射特性、0至10nm的面內(nèi)延遲和0至35nm的厚度方向上的延遲，所述第二偏振膜與布置在所述第二偏振層和所述第一偏振膜之間的第二和第三延遲膜相關(guān)，所述第二延遲膜具有雙折射特性、35至245nm的面內(nèi)延遲、沿第一面內(nèi)光軸的第一折射率(n1)和沿第二面內(nèi)光軸的第二折射率(n2)，其中n1＜n2，所述第二光軸平行或垂直于所述第二偏振層的吸收軸，所述第三延遲膜具有雙折射特性、0至15nm的面內(nèi)延遲、50至123nm的厚度方向上的延遲、正單軸光學(xué)特性以及垂直于所述第二偏振層的光軸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的LCD器件，其中所述第二延遲膜的所述第一面內(nèi)光軸平行或垂直于所述均勻定向的LC層的光軸。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的LCD器件，其中所述第二延遲膜被布置為比所述第三延遲膜更接近于所述第一偏振膜，以及所述第二延遲膜的所述第一面內(nèi)光軸垂直于所述均勻定向的LC層的所述光軸。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的LCD器件，其中所述第二延遲膜被布置為比所述第三延遲膜更遠(yuǎn)離所述第一偏振膜，以及所述第二延遲膜的所述第一面內(nèi)光軸平行于所述均勻定向的LC層的所述光軸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LCD器件，包括在其間夾有LC單元的一對(duì)偏振膜。光入射側(cè)的偏振膜包括偏振層和第一延遲膜，而發(fā)光側(cè)的偏振膜包括偏振層以及第二和第三延遲膜。第一和第三延遲膜的特定組合提供了光學(xué)補(bǔ)償，該光學(xué)補(bǔ)償用于在LCD器件中顯示黑色狀態(tài)時(shí)實(shí)現(xiàn)更低的泄漏光和更低的色度變化。
文檔編號(hào)G02F1/13GK1932561SQ20061015342
公開日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2006年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月14日
發(fā)明者永井博 申請(qǐng)人:Nec液晶技術(shù)株式會(huì)社