專(zhuān)利名稱(chēng)：具有寬視角的液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示(LCD)裝置，更具體地涉及一種能夠通過(guò)采用多個(gè)雙軸光學(xué) 膜而改善視角特性LCD裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，諸如移動(dòng)電話(huà)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)以及筆記本計(jì)算機(jī)的各種便攜式電 子裝置的發(fā)展增大了對(duì)平板顯示器的需求，平板顯示器能夠應(yīng)用于這些裝置，并且尺寸小， 重量輕，且能量效率高。平板顯示器的例子是液晶顯示(LCD)裝置、等離子體顯示板(PDP) 裝置、場(chǎng)發(fā)射顯示(FED)裝置、真空熒光顯示(VFD)裝置等。對(duì)這些裝置的研究正在積極開(kāi) 展。其中，鑒于其大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)、驅(qū)動(dòng)方案的便捷以及色彩呈現(xiàn)特性高的實(shí)現(xiàn)，LCD裝置 目前引人矚目。 這種LCD裝置根據(jù)液晶分子的配向來(lái)實(shí)現(xiàn)各種顯示模式。然而，由于白和黑顏色
呈現(xiàn)、響應(yīng)速度快以及驅(qū)動(dòng)電壓低，最近通常使用TN模式LCD裝置。在TN模式LCD裝置
中，施加電壓時(shí)，被配向?yàn)榕c基板平行的液晶分子被重新配向?yàn)閹缀醮怪庇诨澹捎谝壕?br> 分子的折射率各向異性，這會(huì)造成當(dāng)施加電壓時(shí)出現(xiàn)視角變窄的問(wèn)題。 為了克服這種視角問(wèn)題，最近引入了具有寬視角特性的各種模式的LCD裝置。其
中，面內(nèi)切換(IPS)模式LCD裝置在實(shí)際當(dāng)中進(jìn)行了大規(guī)模生產(chǎn)。IPS模式LCD裝置被配置
為在每個(gè)像素中形成彼此平行配向的至少一對(duì)電極以產(chǎn)生與基板實(shí)際平行的橫向場(chǎng)，由此
將液晶分子配向在平面表面上。 圖1是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的IPS模式LCD裝置的圖，其中圖1A是其平面圖，圖IB 是沿圖1A的線(xiàn)I-I截取的截面圖。 如圖1A所示，液晶顯示板1的像素由排列在水平和豎直方向的選通線(xiàn)3和數(shù)據(jù)線(xiàn) 4來(lái)限定。附圖中僅示出了第(n，m)個(gè)像素；然而，實(shí)際在液晶顯示板l上布置了n條選通 線(xiàn)3和m條數(shù)據(jù)線(xiàn)4，以在整個(gè)液晶顯示板l上限定出nXm個(gè)像素。薄膜晶體管(TFT) 10 形成在每個(gè)像素中的選通線(xiàn)3和數(shù)據(jù)線(xiàn)4之間的交叉處。TFT 10包括柵極11，經(jīng)由選通 線(xiàn)3向其施加掃描信號(hào)；半導(dǎo)體層12，其形成在柵極11上，并響應(yīng)于所施加的掃描信號(hào)而 被激活以形成溝道層；以及源極13和漏極14，其形成在半導(dǎo)體層12上，經(jīng)由數(shù)據(jù)線(xiàn)4向其 施加圖像信號(hào)。由此構(gòu)建的TFT10將從外部輸入的圖像信號(hào)施加給液晶層。
多個(gè)公共線(xiàn)5和像素電極7被布置得大致平行于數(shù)據(jù)線(xiàn)4。另外，連接到公共電極 5的公共線(xiàn)16被設(shè)置在每個(gè)像素的中心。連接到像素電極7的像素電極線(xiàn)18以與公共線(xiàn) 16交疊的方式設(shè)置在公共線(xiàn)16上。由于公共線(xiàn)16與像素電極線(xiàn)18彼此交疊，所以在IPS 模式LCD裝置中產(chǎn)生了存儲(chǔ)電容。 由此，在具有這種構(gòu)造的IPS模式LCD裝置中，液晶分子被配向?yàn)榕c公共電極5和 像素電極7大致平行。當(dāng)信號(hào)被施加到像素電極7同時(shí)TFT 10被驅(qū)動(dòng)時(shí)，在公共電極5與 像素電極7之間產(chǎn)生了與液晶顯示板1大致平行的橫向場(chǎng)。液晶分子在相同程度上沿著橫 向場(chǎng)旋轉(zhuǎn)，由此防止了由于其折射各向異性而產(chǎn)生的灰度級(jí)反轉(zhuǎn)。
下文將參照?qǐng)DIB更詳細(xì)地描述具有這種構(gòu)造的現(xiàn)有技術(shù)IPS模式LCD裝置。 如圖1B所示，柵極11形成在第一基板20上。柵絕緣層22層壓在整個(gè)第一基板
20上方。半導(dǎo)體層12形成在柵絕緣層22上，而源極13和漏極14形成在半導(dǎo)體層12上。
鈍化層24形成在整個(gè)第一基板20上方。第一配向?qū)?8a形成在鈍化層24上，該第一配向
層具有通過(guò)摩擦等方式而確定的用于對(duì)液晶分子進(jìn)行配向的配向方向。此外，多個(gè)公共電極5形成在第一基板20上，像素電極7和數(shù)據(jù)線(xiàn)4形成在柵絕
緣層22上，由此在公共電極5與像素電極7之間產(chǎn)生了橫向場(chǎng)E。 黑底32和濾色器層34形成在第二基板30上。黑底32用于防止光漏到液晶分子 不被操作的區(qū)域。如附圖中所示，黑底32通常形成在TFT10的區(qū)域以及像素之間(即選通 線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)之間)。濾色器層34被設(shè)置用來(lái)呈現(xiàn)紅(R)、綠(G)、和藍(lán)(B)色的實(shí)際色彩。 用于保護(hù)濾色器層34以及提高基板平坦性的保護(hù)層34形成在濾色器層34上，并且具有確 定配向方向的第二配向?qū)?8b形成在保護(hù)層36上。 液晶層40形成在第一基板20和第二基板30之間，由此完全地構(gòu)成液晶顯示板1。
如上所述，在IPS模式LCD裝置中，通過(guò)分別形成在第一基板20和柵絕緣層22上 的公共電極5和像素電極7在液晶層40內(nèi)形成了橫向場(chǎng)，因此液晶層40內(nèi)的液晶分子以 相同程度旋轉(zhuǎn)，由此防止了因液晶分子的折射各向異性而引起的灰度級(jí)反轉(zhuǎn)。
然而，IPS模式LCD裝置存在以下問(wèn)題。即，在IPS模式LCD裝置中，液晶分子沿 著橫向場(chǎng)以相同程度旋轉(zhuǎn)，以防止由于液晶分子的折射各向異性而引起的灰度級(jí)反轉(zhuǎn)，由 此改善了豎直(上下)方向或水平(左右)方向上的視角特性，而沒(méi)有提高屏幕對(duì)角線(xiàn)方 向上的視角特性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠利用正C膜(positive C-film)和正雙軸膜 (positive biaxial film)改變透射過(guò)LCD裝置的光的偏振特性，來(lái)改善對(duì)角線(xiàn)方向上的視 角特性的LCD裝置。 為了實(shí)現(xiàn)這些和其他優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)這里具體實(shí)施和廣義描述的本發(fā)明的目的，本發(fā) 明提供了一種液晶顯示(LCD)裝置，其包括具有液晶層的液晶顯示板；分別位于所述液晶 顯示板的上、下部分以使入射光偏振的第一偏振片和第二偏振片；布置在第一偏振片與液 晶顯示板之間用來(lái)改變光的偏振態(tài)的正C膜，所述正C膜在水平方向上具有Re = Onm的 延遲值，在厚度方向上具有Rth = -50 -200nm的延遲值；以及布置在所述液晶顯示板與 第二偏振片之間用來(lái)改變光的偏振態(tài)的正雙軸膜，所述正雙軸膜在水平方向上具有Re = 80 160nm的延遲值，在厚度方向上具有Rth = -24 _160nm的延遲值，其中Re = (nx_ny) d， Rth = (r^-rOd，其中nx、 ny和nz分別代表x軸方向上的折射率、y軸方向上的折射率和 z軸方向上的折射率。 根據(jù)本發(fā)明，正C膜和正雙軸膜布置在偏振片與液晶顯示板之間，以改變?nèi)肷涞?br> 液晶顯示板上的偏振光的偏振特性。偏振特性的改變使得入射到第二偏振片上的光的光軸
能夠與第二偏振片的吸收軸相匹配，從而改善對(duì)角線(xiàn)方向上的視角特性。 通過(guò)結(jié)合附圖來(lái)閱讀本發(fā)明的隨后詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他目標(biāo)、特征、方
面和優(yōu)點(diǎn)將變得更明了。


附圖被包括在本說(shuō)明書(shū)中以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并結(jié)合到本說(shuō)明書(shū)中且 構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分，附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施方式，且與說(shuō)明書(shū)一起用于解釋本發(fā)明 的原理。 在附圖中 圖1A和圖IB是示出典型的IPS模式LCD裝置的結(jié)構(gòu)的圖； 圖2是簡(jiǎn)要示出現(xiàn)有技術(shù)的LCD裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖； 圖3A是示出從正面觀看LCD裝置時(shí)上、下偏振片的吸收軸的圖； 圖3B是示出從對(duì)角線(xiàn)方向觀看LCD裝置時(shí)上、下偏振片的吸收軸的圖； 圖4A和圖4B是示出A補(bǔ)償膜在x、 y和z軸方向上的折射率的關(guān)系的圖； 圖5A和圖5B是示出C補(bǔ)償膜在x、 y和z軸方向上的折射率的關(guān)系的圖； 圖6是示出雙軸補(bǔ)償膜在x、 y和z軸方向上的折射率的關(guān)系的圖； 圖7A和圖7B是每個(gè)光的橢圓偏振以及對(duì)應(yīng)的龐加萊向量； 圖8是示出從正面觀看LCD裝置時(shí)龐加萊球中的光的偏振態(tài)的圖； 圖9是示出從對(duì)角線(xiàn)方向觀看LCD裝置時(shí)龐加萊球中的光的偏振態(tài)的圖； 圖10是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的LCD裝置的結(jié)構(gòu)的圖； 圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的LC板的結(jié)構(gòu)的截面圖； 圖12A是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的LCD裝置的光軸的圖； 圖12B是示出表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的LCD裝置中光的偏振態(tài)的龐加萊球
的圖； 圖12C是圖12B的投影圖； 圖13是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的LCD裝置的結(jié)構(gòu)的圖；而 圖14A和圖14B是分別示出從對(duì)角線(xiàn)方向上觀看現(xiàn)有技術(shù)LCD裝置和根據(jù)本發(fā)明
的LCD裝置時(shí)的視角特性的圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖給出本發(fā)明的詳細(xì)描述。 在對(duì)角線(xiàn)方向上觀看LCD裝置時(shí)視角特性的下降是由于LCD裝置的對(duì)角線(xiàn)方向上 的漏光造成的。下面將更詳細(xì)地加以描述。 如圖2所示，第一偏振片152和第二偏振片154附接到典型IPS模式LCD裝置的 液晶(LC)板101的上、下部分，以使LC板101的輸入和輸出光成為線(xiàn)偏振。
在正常黑模式下，附接到上、下基板的第一偏振片152和第二偏振片154的偏振軸 彼此垂直。因此，透射過(guò)第一偏振片152的光在x軸方向上線(xiàn)偏振，然后入射到LCD裝置中。 當(dāng)不向LC板101施加信號(hào)時(shí)，LC板101的液晶分子142被朝向x軸方向配向，因此入射到 LC板101上的光以x軸方向上線(xiàn)偏振態(tài)透射過(guò)LC板101。同時(shí)，附接到上基板的第二偏振 片154的偏振軸垂直于透射過(guò)液晶層的光的偏振方向。因此，光被上基板的偏振片154全 部吸收，從而沒(méi)有光從第二偏振片152輸出，導(dǎo)致整個(gè)屏幕全黑。 然而，在對(duì)角線(xiàn)方向上觀看LCD裝置時(shí)，第一偏振片152和第二偏振片154的偏振
6方向并不大致彼此垂直。即，從正面觀看LCD裝置時(shí)，第一偏振片152和第二偏振片154彼 此垂直，而在對(duì)角線(xiàn)方向上觀看時(shí)不彼此垂直。 圖3A示出了從正面(即與LCD裝置的屏幕垂直透射的光路上)觀看LCD裝置時(shí) 所布置的第一偏振片152和第二偏振片154的偏振軸，圖3B示出了從對(duì)角線(xiàn)方向(即在以 一定極角和方位角透射過(guò)LCD裝置的屏幕的光路上)觀看LCD裝置時(shí)所布置的第一偏振片 152和第二偏振片154的偏振軸。在此，附圖中，虛線(xiàn)表示第一偏振片152上的偏振軸(即 光吸收軸)的方向，實(shí)線(xiàn)表示第二偏振片154上的光吸收軸的方向。 如圖3A所示，從正面觀看LCD裝置時(shí)(即，光垂直透射過(guò)LCD裝置的屏幕時(shí))，第 一偏振片152和第二偏振片154的偏振軸彼此垂直。然而，如圖3B所示，在對(duì)角線(xiàn)方向上 觀看LCD裝置時(shí)(即，光以預(yù)設(shè)的極角和預(yù)設(shè)的方位角透射過(guò)LCD裝置的屏幕時(shí))，第一偏 振片152和第二偏振片154的偏振軸并不彼此垂直，而是以其間的預(yù)設(shè)角e布置。
同樣地，在對(duì)角線(xiàn)方向上觀看LCD裝置時(shí)，由于第一偏振片152和第二偏振片154 的偏振方向不彼此垂直，所以在第一偏振片152處已經(jīng)線(xiàn)偏振并透射過(guò)LC板101的光部分 地透射過(guò)第二偏振片154而不是被第二偏振片154完全吸收。因此，即使在正常黑狀態(tài)下， 在對(duì)角線(xiàn)方向上觀看LCD裝置時(shí)，也會(huì)部分地漏光，造成難以保持全黑狀態(tài)。
由此，在對(duì)角線(xiàn)方向上觀看LCD裝置時(shí)，由于第一偏振片152和第二偏振片154的 偏振方向不彼此垂直，由此在第一偏振片152處偏振的光部分漏掉而不完全被第二偏振片 154吸收，所以視角特性降低。因而，為了改善在對(duì)角線(xiàn)方向上觀看LCD裝置時(shí)的視角特性， 在第一偏振片152處偏振的光應(yīng)被第二偏振片154完全吸收。為此，在本發(fā)明中，使用補(bǔ)償 膜來(lái)改變透射過(guò)LC板101的光的偏振方向，以使入射在第二偏振片154上的光的光軸與第 二偏振片154(即光吸收層)的偏振方向相匹配。 補(bǔ)償膜可以分類(lèi)為單軸膜和雙軸膜。單軸膜是一種具有單個(gè)光軸的各向異性雙折 射膜，雙軸膜是一種具有兩個(gè)光軸的各向異性雙折射膜。在補(bǔ)償膜中，根據(jù)光軸的方向和大 小，單軸膜可以劃分為A補(bǔ)償膜和C補(bǔ)償膜。圖4和圖5示出了 A補(bǔ)償膜和C補(bǔ)償膜的折 射率特性。 圖4A和圖4B分別示出正A補(bǔ)償膜和負(fù)A補(bǔ)償膜。如圖4A和4B所示，A補(bǔ)償膜 的特征在于y軸方向上的折射率ny與z軸方向上的折射率nz相同(即ny = nz)，而x軸方 向上的折射率nx與y軸方向上的折射率ny以及z軸方向上的折射率nz不同(即nx # ny =nz)。如圖4A所示，如果x軸方向上的折射率nx大于y軸方向的折射率ny，則為正A補(bǔ) 償膜。相反，如果x軸方向上的折射率n,小于y軸方向的折射率riy，則為負(fù)A補(bǔ)償膜。正A 補(bǔ)償膜和負(fù)A補(bǔ)償膜可以根據(jù)以下的公式1定義。
[公式1]
nx>ny = nz
nx < ny = nz 同時(shí)，圖5A和圖5B分別示出了正C補(bǔ)償膜和負(fù)C補(bǔ)償膜。如圖5A和5B所示， C補(bǔ)償膜的特征在于x軸方向上的折射率nx與y軸方向上的折射率ny相同(即nx = ny)， 而z軸方向上的折射率nz與x軸方向上的折射率nx以及y軸方向上的折射率ny不同(即 nz # nx = ny)。如圖5A所示，如果x軸方向上的折射率nx和y軸方向上的折射率ny小于 z軸方向上的折射率nz，則為正C補(bǔ)償膜。相反，如果x軸方向上的折射率nx和y軸方向的
7折射率ny大于z軸方向上的折射率nz，則為負(fù)C補(bǔ)償膜。正C補(bǔ)償膜和負(fù)C補(bǔ)償膜可以根
據(jù)以下的公式2來(lái)定義。[公式幻 nx = ny < nz nx = ny > nz 另外，補(bǔ)償膜引起的延遲由x軸方向上的折射率npy軸方向的折射率riy以及z軸 方向的折射率nz決定，延遲與折射率nx、 ny以及nz之間的關(guān)系可以根據(jù)公式3來(lái)限定。 [OO58][公式3]
Re = (nx_ny)d
Rth = (nx_nz)d 其中Re表示水平方向上的延遲值，而Rth表示厚度方向上的延遲值。另外，d表 示補(bǔ)償膜的厚度。 A補(bǔ)償膜和C補(bǔ)償膜的例子通?？梢园ōh(huán)烯烴聚合物膜、聚碳酸酯膜、UV固化水 平或水平配向液晶膜、聚苯乙烯樹(shù)脂以及聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。 雙軸膜可以分類(lèi)為正雙軸膜、負(fù)雙軸膜以及z軸拉伸雙軸膜。圖6示出了雙軸膜 的x軸方向上的折射率nx、 y軸方向的折射率ny以及z軸方向上的折射率nz。雙軸膜可以 根據(jù)x、y、z軸方向上的折射率nx、ny、nz的比例而劃分為正雙軸膜、負(fù)雙軸膜以及z軸拉伸 雙軸膜。正雙軸膜、負(fù)雙軸膜以及z軸拉伸雙軸膜可以分別由公式4來(lái)定義。
[公式4]
nz > nx > ny
nx > ny > nz
nx > nz > ny 另外，雙軸膜的雙軸性可以根據(jù)公式5來(lái)表示。
[公式5]
Nz = Rth/Re 如公式3中所定義的，Re表示水平方向上的延遲值，Rth表示厚度方向上的延遲 值，而d表示補(bǔ)償膜的厚度。 根據(jù)公式4和5的定義，負(fù)雙軸膜是Nz > 1 ，正雙軸膜是Nz < 1 ，而z軸拉伸雙軸 膜是O <Nz < 1。 在本發(fā)明中，補(bǔ)償膜的使用使得在第一偏振片152處線(xiàn)偏振的光被相位轉(zhuǎn)換，從 而光的偏振方向可以完全垂直于第二偏振片154的偏振方向，由此使入射到第二偏振片 154上的光能夠被完全吸收。 光偏振態(tài)可以用Jones矩陣來(lái)分析。根據(jù)Jones矩陣，由于邊界表面的光反射被 忽略，所以表現(xiàn)出透明介質(zhì)的偏振透射特性的Jones矩陣是么正矩陣，其可以用龐加萊球 來(lái)表示。 Jones向量?jī)H能夠表現(xiàn)全偏振。因此，為了表現(xiàn)部分偏振，應(yīng)使用根據(jù)以下公式6
而定義的strokes參數(shù)。[公式6] S0 = 〈 I Ex I ,+〈 I Ey 12>
S丄=〈I Ex 12》〈I Ey 12> S2 = 2 I Ex I I Ey I 〈cos (小x-小y) > S3 = 2 I Ex I I Ey I 〈sin (小x_小y) > 其中〈> 表示時(shí)間平均，E,和Ey表示x軸和y軸方向上的磁場(chǎng)分量。這里，在這四 個(gè)變量之間建立了不等式S ES +Sl+Si。該不等式僅針對(duì)全偏振成立。g卩，對(duì)于全偏
振，在通過(guò)用sl、s2以及s3除以亮度SO而得到的標(biāo)準(zhǔn)化變量sl、s2以及s3之間定義了公 式7。[公式7]
sj+sj+s^+l 這是三維空間中半徑為1的龐加萊球的公式，其中(sl，s2，s3)表示龐加萊球的正 交坐標(biāo)的點(diǎn)。 在此，在龐加萊球中，赤道上的所有點(diǎn)都表示線(xiàn)偏振態(tài)，北極對(duì)應(yīng)于右旋圓偏振， 南極對(duì)應(yīng)于左旋圓偏振。另外，北半球的所有點(diǎn)都對(duì)應(yīng)于右旋橢圓偏振，南半球的所有點(diǎn)都 對(duì)應(yīng)于左旋橢圓偏振。 圖7A和圖7B是示出正交坐標(biāo)系統(tǒng)和相應(yīng)的龐加萊向量中的任意橢圓偏振的圖。
如圖7A和圖7B所示，對(duì)于龐加萊向量P，對(duì)應(yīng)于其中長(zhǎng)軸的方位角是V且橢圓角 是x的橢圓偏振，緯度角是2x，方位角是2v，正交坐標(biāo)是(cons(2v)cons(2x)， sin(2v) cos (2x) ， sin (2x))。如果該點(diǎn)位于北半球，則場(chǎng)向量在順時(shí)針?lè)较蛏闲D(zhuǎn)，如果該點(diǎn)位于南 半球，則場(chǎng)向量在逆時(shí)針?lè)较蛏闲D(zhuǎn)。在此，龐加萊球上的對(duì)映點(diǎn)(antipode)表示正交偏 振態(tài)。 此外，表示當(dāng)光穿過(guò)透明介質(zhì)時(shí)偏振態(tài)變化的么正Jones矩陣可以通過(guò)龐加萊球 上的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換來(lái)分析。 圖8示出了表示如圖3A所示的從正面觀看IPS模式LCD裝置時(shí)第一偏振片152 和第二偏振片154的偏振態(tài)的龐加萊球。 由于龐加萊球上的對(duì)映點(diǎn)表示正交偏振狀態(tài)，所以點(diǎn)A指示第一偏振片152的光 吸收軸和第二偏振片154的光透射軸，點(diǎn)B指示第一偏振片152的光透射軸和第二偏振片 154的光吸收軸。如圖8所示，從正面觀看IPS模式LCD裝置時(shí)，第一偏振片152的光透射 軸保持與第二偏振片154的吸收軸相同的線(xiàn)偏振態(tài)。因此，由于從正面觀看IPS模式LCD 裝置時(shí)第一偏振片152的光吸收軸垂直于第二偏振片154的光吸收軸，所以第一偏振片152 的光透射軸和第二偏振片154的光吸收軸彼此平行。 這樣，由于第一偏振片152的光透射軸和第二偏振片154的光吸收軸彼此平行因 而第一偏振片152的光透射軸和第二偏振片154的光吸收軸位于同一點(diǎn)，所以透射過(guò)第一 偏振片152的線(xiàn)偏振光被第二偏振片154全部吸收，從而沒(méi)有光通過(guò)第二偏振片154透射 到外部。因此，在正常的黑模式下，從正面觀看IPS模式LCD裝置時(shí)，能夠保持全黑狀態(tài)。
與此同時(shí)，圖9示出了表示從對(duì)角線(xiàn)方向上觀看IPS模式LCD裝置時(shí)光的偏振態(tài) 的龐加萊球。 在圖9中，點(diǎn)Al指示第一偏振片152的光吸收軸，相應(yīng)的對(duì)映點(diǎn)A2指示第一偏振 片152的與該光吸收軸正交的光透射軸。另外，點(diǎn)Bl指示第二偏振片154的光透射軸，點(diǎn) B2直至第二偏振片154的光吸收軸。如圖3B所示，從對(duì)角線(xiàn)方向上觀看IPS模式LCD裝置時(shí)，第一偏振片152和第二偏振片154的偏振方向形成了預(yù)設(shè)角e而并不彼此垂直。因 此，作為第一偏振片152的光透射軸的點(diǎn)A2和作為第二偏振片154的光吸收軸的點(diǎn)B2并 不匹配而是間隔開(kāi)x。間隔x指示了第一偏振片152的光透射軸與第二偏振片154的光吸 收軸之間的夾角。大致對(duì)應(yīng)于第一偏振片152的光透射軸與第二偏振片154的光吸收軸之 間夾角的光透射過(guò)第二偏振片154。因此，為了防止IPS模式LCD裝置的對(duì)角線(xiàn)方向上的漏 光，點(diǎn)A2和點(diǎn)B2應(yīng)彼此匹配，使得第一偏振片152的光透射軸平行于第二偏振片154的光 吸收軸，由此在第一偏振片152處偏振的光可以在第二偏振片154處被完全吸收。
在本發(fā)明中，利用補(bǔ)償膜來(lái)改變?cè)诘谝黄衿?52處線(xiàn)偏振的光的偏振態(tài)，以使 龐加萊球上的點(diǎn)A2與點(diǎn)B2相匹配(即，第一偏振片152的光透射軸能夠平行于第二偏振 片154的光吸收軸)，由此防止由于透射過(guò)第二偏振片154的光引起的漏光。
下文將描述本發(fā)明的詳細(xì)實(shí)施方式。在此，將利用龐加萊球來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí) 施方式的LCD裝置的偏振態(tài)。如上所述，本發(fā)明將被配置為利用雙軸膜來(lái)改變光的偏振態(tài)， 以防止LCD裝置的對(duì)角線(xiàn)方向上的漏光。 圖10示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的LCD裝置的結(jié)構(gòu)。 如圖10所示，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的LCD裝置200可以包括用于實(shí)現(xiàn)圖像 的LC板201 ;分別附接到LC板201的上、下部的第一補(bǔ)償膜244和第二補(bǔ)償膜246 ;附接到 第一補(bǔ)償膜244的下部的第一偏振片250 ;以及附接到第二補(bǔ)償膜246的上部的第二偏振 片260。 盡管附圖中未詳細(xì)示出，但LC板201可以包括第一基板、第二基板以及插設(shè)在第 一基板和第二基板之間的液晶層。TFT、選通線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)的圖案以及各個(gè)電極可以形成在第 一基板上，呈現(xiàn)實(shí)際顏色的濾色器層以及用于防止由于光漏到非圖像顯示區(qū)域而導(dǎo)致圖像 質(zhì)量下降的黑底可以形成在第二基板上。 特別地，根據(jù)本發(fā)明的LC板201是IPS模式LC板。因此，公共電極和像素電極彼 此平行地布置在第一基板上，由此向液晶層施加與基板的表面平行的磁場(chǎng)。另選的是，還可 以使用邊緣場(chǎng)切換(FFS)模式LC板作為本發(fā)明的LC板201。對(duì)于LD板201，可以采用延 遲值約250 350nm的向列液晶。 第一偏振片250可以用第一偏振體252和第一支撐體254來(lái)提供。第一偏振體 252是可以將自然光轉(zhuǎn)換為任意偏振光的膜。在此，第一偏振體252可以是具有以下功能 的膜在將入射光劃分為兩個(gè)正交偏振分量的情況下，兩個(gè)偏振分量中的一個(gè)被允許透射， 而另一個(gè)被吸收、反射或散射。盡管對(duì)第一偏振體252中使用的光學(xué)膜沒(méi)有具體限制，但是 光學(xué)膜的例子可以包括以包含碘或二色性染料的聚乙烯醇(PVA)基樹(shù)脂為主成分的聚合 物膜；其中包含二色性材料和液晶化合物的液晶合成物在預(yù)設(shè)方向上配向的0型偏振體； 其中溶致液晶在預(yù)設(shè)方向上配向的E型偏振體等。第一支撐體254用于保護(hù)第一偏振片 252，通常使用典型的沒(méi)有延遲的保護(hù)膜。可以使用任何保護(hù)膜，但通常使用三醋酸纖維素 (TAC)。 另外，第二偏振片260可以用第二偏振體262和第二支撐體264來(lái)提供。類(lèi)似于第 一偏振體252，第二偏振體262可以由聚乙烯醇(PVA)基樹(shù)脂制成。對(duì)于第二支撐體264， 三醋酸纖維素(TAC)被用作透明保護(hù)膜。 附接到LC板201的下部的第一補(bǔ)償膜244是正C膜以及單軸補(bǔ)償膜。在此，C膜通?？梢允荱V固化垂直配向液晶膜、雙軸拉伸聚合物膜等。在此，正C膜在厚度方向上的 延遲值Rth為Rth = -50nm -200nm(Re = 0)。 此外，第二補(bǔ)償膜246是正雙軸補(bǔ)償膜。其水平方向上的延遲值Re為Re = 80 160nm，其厚度方向上的延遲值Rth為Rth = -24 _160nm。因此，基于公式5，第二補(bǔ)償膜 246的雙軸膜的雙軸性變?yōu)?2. 0 < Nz < 0。通常，當(dāng)雙軸膜的雙軸性Nz是Nz < 0時(shí)，雙 軸膜是正雙軸膜，其在x、y、z軸方向上的折射率nx、ny、nz的比是n, > nx > ny。另夕卜，當(dāng)雙 軸膜的雙軸性Nz是0 < Nz < 1時(shí)，雙軸膜是z軸拉伸雙軸膜，其在x、 y、 z軸方向上的折 射率nx、 ny、 nz的比是nx > nz > ny。第二補(bǔ)償膜246是具有Nz < 0的雙軸性Nz的正雙軸 膜。 第二補(bǔ)償膜246， S卩，正雙軸膜的例子可以包括UV固化液晶膜聚碳酸酯、聚對(duì)苯 二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、單軸拉伸TAC、單軸拉伸聚降冰片烯(PNB)、雙軸拉伸聚碳酸酯 (PC)、雙軸拉伸鈷卟啉(COP)、雙軸LC膜等。另外，第二補(bǔ)償膜246可具有正常波長(zhǎng)色散、平 坦波長(zhǎng)色散以及反向波長(zhǎng)色散的各種特性。 第一偏振片250的吸收軸以90。角布置，第二偏振片260的吸收軸以0。角布置。
另外，第二補(bǔ)償膜246的nx軸以0。角布置，LC板201的摩擦方向也形成90。角。 LC板201的液晶分子在LC板201的關(guān)閉狀態(tài)下沿著配向?qū)拥哪Σ练较虿贾谩Ｒ?br> 此，液晶分子的光軸也形成90。角。因此，LC板201具有90。摩擦角的原因如下。 通常，產(chǎn)生IPS模式LCD裝置中的橫向磁場(chǎng)的公共電極和像素電極沿著數(shù)據(jù)線(xiàn)設(shè)
置，因此配向?qū)拥哪Σ练较蛐纬杉s15° 45°的角。 然而，如圖ll所示，在本發(fā)明中，IPS模式LC板201的公共電極205和像素電極 207在選通線(xiàn)203和數(shù)據(jù)線(xiàn)204所限定的像素內(nèi)以預(yù)設(shè)角度彎曲至少一次，配向?qū)拥哪Σ潦?在數(shù)據(jù)線(xiàn)方向上進(jìn)行的，即，以90。角進(jìn)行。也就是說(shuō)，電極205和207的方向和配向方向 形成了預(yù)設(shè)角度9 。 由此，彎曲公共電極205和像素電極207是為了在一個(gè)像素中形成具有不同主視 角的多個(gè)域，由此改善LCD裝置的視角特性。公共電極205和像素電極207與數(shù)據(jù)線(xiàn)204 形成了預(yù)設(shè)角，并且配向?qū)拥哪Σ猎谑菙?shù)據(jù)線(xiàn)方向上進(jìn)行的。因此，公共電極205和像素電 極207的摩擦方向形成了預(yù)設(shè)角度(例如大約e =15° 45° )。 本發(fā)明不限于具有上述結(jié)構(gòu)的IPS模式LCD裝置，而可以應(yīng)用于具有90。摩擦方 向，并且在所布置的電極方向和摩擦方向之間形成預(yù)設(shè)角度的FFS模式LCD裝置。
將參照?qǐng)D12A到12C來(lái)描述根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施方式的LCD裝置的偏振 態(tài)。在此，圖12A示出了根據(jù)本發(fā)明的LCD裝置的每個(gè)分量的偏振態(tài)，圖12B示出了表示根 據(jù)本發(fā)明的LCD裝置的偏振態(tài)的龐加萊球，而圖12C是圖12B的二維圖，S卩，龐加萊球的保 護(hù)圖(protectedview)。 如圖12A所示，實(shí)現(xiàn)為正C膜的第一補(bǔ)償膜244布置在第一偏振片250和LC板 201之間。另外，第二偏振片260布置在LC板201的上部。在此，第二偏振片260的光吸 收軸垂直于LC板201的摩擦方向(即，第二偏振片260的光吸收軸形成在0。角)。另外， 實(shí)現(xiàn)為正雙軸膜的第二補(bǔ)償膜246布置在LC板201和第二偏振片260之間。第二補(bǔ)償膜 246的nx軸垂直于LC板201的摩擦方向，且平行于第二偏振片260的光吸收軸(S卩，nx軸 形成0°角)。
如圖12B所示，如果非偏振光從LC板201的背光入射到第一偏振片250，則該光變 為線(xiàn)偏振。大部分線(xiàn)偏振光在第一偏振片250的吸收軸(點(diǎn)Al)被吸收，而透射過(guò)第一偏 振片250的光的偏振態(tài)位于點(diǎn)A2。 S卩，第一偏振片250的透射軸位于點(diǎn)A2。在此，第二偏 振片260的吸收軸位于點(diǎn)B2，從而與第一偏振片250的透射軸隔開(kāi)預(yù)設(shè)距離。
如果在第一偏振片250處線(xiàn)偏振的光透射過(guò)實(shí)現(xiàn)為正C膜的第一補(bǔ)償膜244，則偏 振態(tài)以軸Sl為中心在逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，從點(diǎn)A2移動(dòng)到點(diǎn)Cl。在此，點(diǎn)Cl位于龐加萊球的 第四象限，由此保持橢圓偏振態(tài)。 透射過(guò)正C膜246的光變?yōu)闄E圓偏振態(tài)。如果橢圓偏振光透射過(guò)LC板201，則LC 板201的偏振態(tài)位于點(diǎn)A1，因?yàn)榕湎驅(qū)邮且?(T角摩擦的。因此，偏振態(tài)以軸A20為中心 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從點(diǎn)Cl移動(dòng)到了點(diǎn)C2。在此由于LC板201的液晶層的延遲值是約280nm 350nm，所以透射過(guò)LC板201的光以軸A20為中心在順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)了約183° 229° 。 在此，光的偏振態(tài)保持橢圓偏振態(tài)，其位于龐加萊球的第一象限。 如果透射過(guò)LC板201的光接著透射過(guò)實(shí)現(xiàn)未正雙軸膜的第二補(bǔ)償膜246，則偏振 態(tài)從點(diǎn)C2旋轉(zhuǎn)到點(diǎn)B2。在此，由于第二補(bǔ)償膜246是正雙軸膜，所以光軸存在于ny軸和nz 軸之間。因此，光的偏振態(tài)基于ny軸和nz軸之間的光軸而旋轉(zhuǎn)，使得偏振態(tài)從點(diǎn)C2移動(dòng)到 點(diǎn)B2。結(jié)果，透射過(guò)第二補(bǔ)償膜246的光變?yōu)榫€(xiàn)偏振光，且偏振軸與第二偏振片260的吸收 軸相同。該偏振光全部被第二偏振片260吸收，結(jié)果防止了光透射過(guò)第二偏振片260。
如圖12C所示，第一偏振片250處的線(xiàn)偏振光的偏振態(tài)(對(duì)應(yīng)于點(diǎn)A2)被正C膜 244和LC板201改變，最終通過(guò)正雙軸膜246與點(diǎn)B2匹配。因此，入射到第二偏振片260 上的光的光軸與第二偏振片260的吸收軸相匹配，使得在第一偏振片250處偏振的光被第 二偏振片260完全吸收，由此防止了對(duì)角線(xiàn)方向上的漏光。 圖13是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的LCD裝置300的結(jié)構(gòu)的圖，其中本實(shí)施方 式中所示的結(jié)構(gòu)類(lèi)似于圖IO所示的LCD裝置的結(jié)構(gòu)。 S卩，根據(jù)第二實(shí)施方式的LCD裝置300可以包括用于實(shí)現(xiàn)圖像的LC板301 ;附接 到LC板301下部的實(shí)現(xiàn)為正C膜的第一補(bǔ)償膜344 ;附接到LC板301上部的實(shí)現(xiàn)為正雙 軸膜的第二補(bǔ)償膜346 ;以及附接到第二補(bǔ)償膜346的上部的第二偏振片360。
S卩，根據(jù)第一實(shí)施方式的LCD裝置和根據(jù)第二實(shí)施方式的LCD裝置除了光軸之外， 結(jié)構(gòu)大致相同。即，根據(jù)第一實(shí)施方式的LCD裝置被配置為第一偏振片250的吸收軸是 90° ，第二偏振片260的吸收軸是0。，而根據(jù)第二實(shí)施方式的LCD裝置被配置為第一偏 振片350的吸收軸是0。，第二偏振片360的吸收軸是90。。另外，在第一實(shí)施方式中第二 補(bǔ)償膜246的nx軸是O。，而在第二實(shí)施方式中第二補(bǔ)償膜346的nx軸是90。。
即使考慮具有上述構(gòu)造的根據(jù)第二實(shí)施方式的LCD裝置，當(dāng)光被透射后，光的偏 振態(tài)被正C膜344和LC板301在圖12B所示的龐加萊球中改變，最終由于正雙軸膜346，光 的光軸與第二偏振片260的吸收軸相匹配。結(jié)果，在第一偏振片350處偏振的光被第二偏 振片360全部吸收，由此防止了對(duì)角線(xiàn)方向上的漏光。 圖14A示出了現(xiàn)有技術(shù)LCD裝置的對(duì)角線(xiàn)方向上的通常的黑模式下的視角特性的 模擬結(jié)果，圖14B示出了根據(jù)本發(fā)明的LCD裝置的對(duì)角線(xiàn)方向上的通常的黑模式下的視角 特性的模擬結(jié)果。 在此，下偏振片和上偏振片被布置成使其光軸彼此正交，液晶層的光軸平行于下
12偏振片的光透射軸。在此，圖14A和14B是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的LCD裝置以及根據(jù)本發(fā)明的具 有光補(bǔ)償膜的LCD裝置，在利用白色調(diào)光時(shí)，模擬在相對(duì)于所有半徑向量角(或方位角)的 0 80°范圍的傾斜角的對(duì)比度特性的結(jié)果。在圖14A和14B中，圓心可具有0。的傾斜 角。隨著圓的半徑增大，傾斜角變大。另外，沿著圓周給出的數(shù)字表示半徑向量角。
將圖14A所示的現(xiàn)有技術(shù)LCD裝置的對(duì)比度特性和圖14B所示的根據(jù)本發(fā)明的 LCD裝置的對(duì)比度特性進(jìn)行比較可以看出，在正常的黑模式下，在對(duì)應(yīng)于LC板的對(duì)角線(xiàn)方 向的45° 、135° 、225°和315°上漏光顯著減少。這里，現(xiàn)有技術(shù)的LCD裝置的對(duì)角線(xiàn)方 向上的最大透射率Tmax是Tmax = 0. 00192，而根據(jù)本發(fā)明的具有正C膜和正雙軸膜的LCD 裝置的對(duì)角線(xiàn)方向上的最大透射率Tmax是Tmax = 0. 000188。因此，可注意到，與根據(jù)現(xiàn)有 技術(shù)的LCD裝置相比，根據(jù)本發(fā)明的LCD裝置的對(duì)角線(xiàn)反向上視角的透射率顯著地減小。
上述實(shí)施方式和優(yōu)點(diǎn)僅是示例性的，不應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)本公開(kāi)的限制。這些教導(dǎo) 可容易地應(yīng)用于其他類(lèi)型的裝置。本說(shuō)明書(shū)是例示性的，并不限制權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng) 域技術(shù)人員可以想到許多替換、修改和變型。此處描述的示例性實(shí)施方式的特征、結(jié)構(gòu)、方 法和其他特性可通過(guò)各種方式結(jié)合以獲得附加的和/或可選的示例性實(shí)施方式。
由于本特征可通過(guò)多種形式來(lái)實(shí)現(xiàn)而不脫離其特性，應(yīng)當(dāng)理解上述實(shí)施方式不受 限于上述描述的任何細(xì)節(jié)，除非另有規(guī)定，而應(yīng)在所附權(quán)利要求限定的范圍內(nèi)寬泛地進(jìn)行 理解，并且因此落入權(quán)利要求的邊界和范圍內(nèi)的或落入所述邊界和范圍的等同物內(nèi)的全部 變化和修改由所附權(quán)利要求包含。
權(quán)利要求
一種液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置包括具有液晶層的液晶顯示板；分別布置在所述液晶顯示板的上部和下部以使光產(chǎn)生偏振的第一偏振片和第二偏振片；布置在第一偏振片和所述液晶顯示板之間用來(lái)改變光的偏振態(tài)的正C膜，所述正C膜在水平方向上具有Re＝0nm的延遲值，在厚度方向上具有Rth＝-50～-200nm的延遲值；以及布置在所述液晶顯示板和第二偏振片之間用來(lái)改變光的偏振態(tài)的正雙軸膜，所述正雙軸膜在水平方向上具有Re＝80～160nm的延遲值，在厚度方向上具有Rth＝-24～-160nm的延遲值，其中Re＝(nx-ny)d，Rth＝(nx-nz)d，這里nx、ny和nz分別代表x軸方向上的折射率、y軸方向上的折射率和z軸方向上的折射率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中第一偏振片的吸收軸和第二偏振片的吸 收軸彼此垂直。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中第一偏振片包括 第一支撐體；以及第一偏振體，其一個(gè)表面附接到該第一支撐體上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的液晶顯示裝置，其中第一支撐體由透明保護(hù)膜形成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的液晶顯示裝置，其中所述透明保護(hù)膜由三醋酸纖維素形成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的液晶顯示裝置，其中第一偏振片由聚乙烯醇基樹(shù)脂形成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的液晶顯示裝置，其中第一偏振片包括 第一偏振體；以及布置在第一偏振片和所述正C膜之間的第一支撐體，該第一支撐體由無(wú)延遲Rth的三 醋酸纖維素形成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中第二偏振片包括 第二支撐體；以及第二偏振體，其一個(gè)表面附接到第二支撐體上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的液晶顯示裝置，其中第二支撐體由透明保護(hù)膜形成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的液晶顯示裝置，其中所述透明保護(hù)膜由三醋酸纖維素形成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的液晶顯示裝置，其中第二偏振片由聚乙烯醇基樹(shù)脂形成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中所述正C膜由UV固化垂直配向液晶膜 或者雙軸拉伸聚合物膜形成，其中UV是指紫外線(xiàn)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中所述正雙軸膜由從以下組中選出的材 料形成UV固化液晶膜聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、單軸拉伸三醋酸纖維 素、單軸拉伸聚降冰片烯、雙軸拉伸聚碳酸酯、雙軸拉伸鈷卟啉以及雙軸液晶膜。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中所述正雙軸膜的nx軸平行于第二偏振 片的光吸收軸。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中所述液晶顯示板的摩擦方向平行于第 一偏振片的光吸收軸。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中非偏振光入射穿過(guò)第一偏振片。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中非偏振光入射穿過(guò)第二偏振片。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中所述液晶顯示板是面內(nèi)切換模式液晶 顯示板或邊緣場(chǎng)開(kāi)關(guān)模式液晶顯示板。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有寬視角的液晶顯示裝置，其中在液晶顯示板和偏振片之間布置了補(bǔ)償膜來(lái)改變?nèi)肷涞揭壕э@示板并經(jīng)過(guò)偏振片輸出的光的偏振態(tài)，由此防止在正常的黑模式下在液晶顯示裝置的對(duì)角線(xiàn)方向上漏光。
文檔編號(hào)G02F1/13363GK101770114SQ20091026631
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
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