專利名稱：耦合偏光板組件和包括該組件的面內切換型液晶顯示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種耦合偏光板組件和包括該組件的面內切換型液晶顯示器，其中當將所述耦合偏光板組件應用于面內切換型液晶顯示器時，其能夠使彩色失真最小化并確保寬視角。
背景技術：
液晶顯示器(IXD)、普通圖像顯示器得到了廣泛的應用。然而，盡管其具有多種優(yōu)異的特性，但是窄視角被認為是其的缺點。液晶顯示器的模式是根據液晶的原始排列、電極的結構和液晶的性能來分類的， 目前常用的液晶顯示器的模式為扭曲向列(TN)模式、垂直排列(VA)模式和面內切換(IPS) 模式。此外，根據在沒有接受電壓的情況下是否透過光可以分為正常黑(normal black)模式和正常白(normal white)模式，根據液晶的區(qū)域和原始排列，VA模式分為PVA(圖案化 VA(patterned VA))模式、SPVA(超級PVA)模式和MVA(多區(qū)域VA)模式，以及IPS模式分為S-IPS (超級IPS)模式或FFS (邊緣場開關)模式。當液晶分子沒有被激活時，面內切換模式具有均勻且基本平行于基板表面的排列。因此，由于當下偏光板的透光軸與液晶分子的快軸在前表面上的方向相同時，由于液晶的光學性能，甚至在傾斜的表面上所述透光軸和液晶的快軸的方向也相同，因此即使光在穿過下偏光板后經過液晶顯示器，也不會發(fā)生偏振狀態(tài)的變化，從而其可以穿過液晶層而不發(fā)生變化。因此，通過在基板的上表面和下表面上的偏光板的排列可以在未激活狀態(tài)下顯示預先確定的黑色狀態(tài)。這樣的面內切換型液晶顯示器通常在不使用光學膜的情況下就可以實現寬視角，從而使得其具有在自然地確保透光率的同時提供均勻的圖像和覆蓋整個屏幕的視角的優(yōu)點。因此，所述面內切換型液晶顯示器主要用于18英寸以上的高端顯示
ο在相關領域中使用面內切換模式的液晶顯示器需要位于包括液晶的液晶盒外面的偏光板來使光偏振化，并且在所述偏光板的一面或兩面上使用由TAC (三乙酰纖維素)膜形成的保護膜來保護偏光片。在這種構造中，當液晶顯示黑態(tài)時，由下偏光板上的偏光片偏振化的光不是在前平面上而是在由三乙酰纖維素形成的傾斜平面上被橢圓地偏振化，從而使得橢圓偏振化的光在液晶盒中增加了偏振，因此光透過并具有多種顏色。此外，近年來，隨著對大圖像顯示器件(例如使用面內切換模式的大尺寸TV)的需求而要求寬視角。因此，在面內切換型液晶顯示器中，為了確保寬視角，已經通過如下方法制備顯示器在液晶盒與液晶盒的一個偏光板的PVA之間設置代替TAC膜的各向同性保護層，并層疊具有不同光學性能的兩層或更多層的補償層，或者在液晶盒與另一偏光板的偏光片之間設置一個Z-軸取向(沿厚度方向取向)膜。相關領域中提出的用于補償視角的面內切換型液晶顯示器的詳細構造如下所述。 根據具有面內切換模式的液晶顯示器的結構，當從前方觀看時，在沒有施加電壓時所述液晶垂直(90° )取向，包括在背光側的下偏光板中的偏光片的吸收軸的角度為90°，以及在偏光板和液晶盒之間設置各向同性保護膜。此外，包括在顯示側的偏光板中的偏光片的吸收軸的角度為0°，以及在液晶盒側，在偏光片和液晶盒之間配置下述的光學膜。已經存在包括負C-板和正雙軸板的液晶顯示器(韓國專利申請第2008-118531 號)；包括正A-板和正雙軸半的液晶顯示器(韓國專利申請第2008-118532號)；包括負雙軸板和正雙軸板的液晶顯示器(韓國專利申請第2008-123002號)；包括正A-板和正 C-板的液晶顯示器；包括負雙軸板和正C-板的液晶顯示器；包括正C-板和負雙軸板的液晶顯示器；包括負A-板和負雙軸板的液晶顯示器(韓國專利申請第2008-27107號)；包括正雙軸板和負雙軸板的液晶顯示器(韓國專利申請第2008-43414號)；包括負A-板和負 C-板的液晶顯示器(韓國專利申請第2008-2190號)；包括正雙軸板和負C-板的液晶顯示器(韓國專利申請第2008-26831號)；包括Z-軸取向膜和正C-板的液晶顯示器；和包括一片Z-軸取向膜的液晶顯示器。這些結構可以通過輥對輥法(roll-to-roll method)制備，其有利于大規(guī)模生產。然而，在相關領域中提出的液晶顯示器使用通過將具有不同光學性能的兩層層疊在液晶層的一側上形成的三層補償膜類型的耦合偏光板(一個下各向同性膜+兩個上補償層)，或者由于較低的經濟效益和在制備過程中使用收縮膜的必須的收縮步驟而難以具有大面積的Z-軸取向膜。因此，在相關領域中，由于使用用三個補償膜層疊的耦合偏光板，因為液晶盒兩側的厚度不同，溫度或濕度的變化容易導致發(fā)生彎曲，所以難以制備薄的產品，以及由于使用昂貴的補償膜導致較差的價格競爭力，其使用限于高成本的面內切換型液晶顯示器。

發(fā)明內容
技術問題本發(fā)明提供了包括補償膜的耦合偏光板組件和包括該耦合偏光板組件的經濟的且薄的液晶顯示器，所述補償膜被設計具有特殊光學性能以在面內切換模式下使隨任何觀看方向變化的彩色失真最小化并確保寬視角，由于在龐加萊偏振球(Poincare Sphere)上的偏振狀態(tài)的分布度較小，所述面內切換型液晶顯示器通過使彩色失真最小化而提供高質量的圖像，并且同時確保寬視角。技術方案本發(fā)明提供了一種耦合偏光板組件，其包括上偏光板，其具有從上至下依次的保護膜、偏光片和第一補償膜；和下偏光板，其具有從上至下依次的第二補償膜、偏光片和保護膜，其中，所述第一補償膜具有50 200nm的面內延遲(RO)和-1 -0. 01的折射率比 (refractive index ratio) (NZ)，且其慢軸平行于上偏光板中的偏光片的吸收軸，所述第二補償膜具有50 250nm的面內延遲(RO)和-2 -0. 5的折射率比，且其慢軸垂直于下偏光板中的偏光片的吸收軸，以及所述第一補償膜和第二補償膜的面內延遲的總和為200 350nmo此外，本發(fā)明提供了包括如上所述的耦合偏光板組件的面內切換型液晶顯示器。有益效果根據本發(fā)明的耦合偏光板組件，當其用于面內切換型液晶顯示器時，由于在龐加萊偏振球上的偏振狀態(tài)的分布度較小，所述耦合偏光板組件可以使隨任何觀看方向變化的彩色失真最小化，并確?？膳c相關領域中使用三層補償膜所能達到的水平相比的寬視角。 此外，對于上偏光板和下偏光板，僅用一層補償膜就可以確保寬視角，從而使得可以高產率地實現薄液晶顯示器的大規(guī)模生產(降低由于外來物質或雜質導致的次品率)。


結合附圖，本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點對本領域的技術人員而言將變得更加顯而易見。在附圖中圖1為圖示根據本發(fā)明的面內切換液晶顯示器(IPS-LCD)的結構的立體圖；圖2為圖示根據本發(fā)明的補償膜的折射率的示意圖；圖3為顯示用于圖示補償膜和偏光板的退繞方向的在制備過程中的機器方向的示意圖；圖4為圖示本發(fā)明的坐標系中Φ和θ的表達的示意圖；圖5為顯示根據本發(fā)明在Φ =45°和θ =60°的觀看方向通過第一補償膜、液晶盒和第二補償膜在龐加萊偏振球上的偏振狀態(tài)的變化區(qū)域的圖；圖6為顯示在本發(fā)明的實施例1的所有的觀看方向上的透光率的模擬結果的圖；圖7為顯示本發(fā)明的實施例1的在Φ = 45°和θ =60°的觀看方向上在龐加萊偏振球上的偏振狀態(tài)的變化的圖；圖8為顯示本發(fā)明的實施例1的在380nm至780nm的可見光范圍內以IOnm的波長增量的光的偏振狀態(tài)的圖；圖9顯示根據本發(fā)明的實施例1的黑色模式在所有的觀看方向上的色坐標的圖；圖10為顯示本發(fā)明的實施例2的所有的觀看方向上的透光率的模擬結果的圖；圖11為顯示在本發(fā)明的實施例2的在Φ = 45°和θ =60°的觀看方向上和 550nm短波長下偏振狀態(tài)的變化范圍以及本發(fā)明所包括的龐加萊偏振球上的偏振狀態(tài)的范圍的圖；圖12為顯示本發(fā)明的實施例2的在380nm至780nm的可見光范圍內以IOnm的波長增量的光的偏振狀態(tài)的圖；圖13為顯示本發(fā)明的實施例3的所有的觀看方向上的透光率的模擬結果的圖；圖14為顯示在本發(fā)明的實施例3的在Φ = 45°和θ =60°的觀看方向上和 550nm短波長下偏振狀態(tài)的變化范圍以及本發(fā)明所包括的龐加萊偏振球上的偏振狀態(tài)的范圍的圖；圖15為顯示本發(fā)明的實施例3的在380nm至780nm的可見光范圍內以IOnm的波長增量的光的偏振狀態(tài)的圖；圖16為顯示本發(fā)明的對比實施例1的所有的觀看方向上的透光率的模擬結果的圖；圖17為顯示在本發(fā)明的對比實施例1的在Φ = 45°和θ =60°的觀看方向上和550nm短波長下偏振狀態(tài)的變化范圍以及本發(fā)明所包括的龐加萊偏振球上的偏振狀態(tài)的范圍的圖；圖18為顯示本發(fā)明的對比實施例1的在380nm至780nm的可見光范圍內以IOnm 的波長增量的光的偏振狀態(tài)的圖19顯示在根據本發(fā)明的對比實施例1的黑色模式下在所有的觀看方向上的色坐標的圖；圖20為顯示本發(fā)明的對比實施例2的所有的觀看方向上的透光率的模擬結果的圖；圖21顯示在根據本發(fā)明的對比實施例2的黑色模式下在所有的觀看方向上的色坐標的圖；圖22為顯示本發(fā)明的對比實施例3的從所有的觀看方向上的透光率的模擬結果的圖；圖23為顯示本發(fā)明的對比實施例4的從所有的觀看方向上的透光率的模擬結果的圖。
具體實施例方式本發(fā)明涉及包括補償膜的耦合偏光板組件和包括該耦合偏光板組件的面內切換型液晶顯示器，其中，所述補償膜被設計具有特殊的光學性能以使得當其用于面內切換型液晶顯示器時確保寬視角和圖像的清晰度。本發(fā)明的耦合偏光板組件包括上偏光板，其具有從上至下依次的保護膜、偏光片和第一補償膜；和下偏光板，其具有從上至下依次的第二補償膜、偏光片和保護膜。所述第一補償膜具有面內延遲(RO)為50 200nm和折射率比(NZ)為_1 _0. 01 的光學性能，所述第二補償膜具有面內延遲(RO)為50 250nm和折射率比(NZ) 為-2 -0. 5的光學性能，并且所述第一補償膜和第二補償膜的面內延遲的總和為200 350nm。此外，所述第一補償膜的慢軸平行于上偏光板中的偏光片的吸收軸，而所述第二補償膜的慢軸垂直于下偏光板中的偏光片的吸收軸。對于在可見光范圍內的所有波長，本發(fā)明的補償膜的光學性能由下面的公式1 3所定義。如果光源的波長沒有特別聲明，則描述的是589nm的光學性能，其中，Nx為在面內方向上具有最大折射率的軸的折射率，Ny是在面內方向上在Nx的垂直方向上的折射率，以及Nz為厚度方向的折射率，其表達如下，在圖2中公式1Rth = [ (Nx+Ny) /2_Nz] X d其中，Nx和Ny是面內折射率，且Nx > Ny，阪是在膜的厚度方向上振動 (oscillate)的光的折射率，以及d為膜的厚度；公式2RO = (Nx-Ny) X d其中，Nx和Ny為補償膜的面內折射率，以及d為膜的厚度，且Nx彡Ny ；以及公式3NZ = (Nx-Nz) / (Nx-Ny) = Rth/R0+0. 5其中，Nx和Ny是面內折射率，且Nx > Ny, Nz是在膜的厚度方向上振動的光的折射率，以及d為膜的厚度。在此，Rth為厚度方向的延遲，其顯示與在厚度方向上的面內平均折射率的相位差，并且其不是實際的相位差，而是參考值，RO為面內延遲，當光以正交方向(垂直方向)透過膜時，其為實際的相位差。此外，NZ為折射率比，根據其可以分辨出補償膜的板的類型。補償膜的板的類型稱作A-板，其在膜的面內方向上具有光軸(沒有相位差存在的光傳播方向)；C-板，其具有垂直于平面方向的光軸；以及在存在兩個光軸時的雙軸板。具體而言，對于NZ = 1，折射率符合Nx > Ny = Nz，稱作正A-板；對于1 < NZ，折射率符合Nx > Ny > Nz，稱作負雙軸A-板；對于0 < NZ < 1，折射率具有如下關系Nx > Nz > Ny，稱作Z-軸取向膜；對于NZ = 0，折射率具有如下關系Nx =阪> Ny，稱作負A-板； 對于NZ < 0，折射率具有如下關系阪> Nx > Ny,稱作正雙軸A-板；對于NZ =⑴，折射率具有如下關系Nx = Ny > Nz，稱作負C-板；對于NZ =-⑴時，折射率具有如下關系Nz > Nx = Ny，稱作正C-板。然而，按照理論的定義，在現實世界的方法中難以完美地制備A-板和C-板。因此，在一般的方法中，通過設定A-板的折射率比的大致范圍和C-板的面內延遲的范圍內的預定值來區(qū)分A-板和C-板。設定預定值在應用于根據拉伸而具有不同的折射率的所有其它材料時存在局限。因此，本發(fā)明的上和下偏光板中包括的補償膜由包含數字的NZ、RO和 Rth等表示，其為板的光學性能，而不是根據折射率的各向同性。這些補償膜通過拉伸而具有相位差，其中在拉伸方向折射率增加的膜具有正(+) 折射率性能，而在拉伸方向折射率降低的膜具有負(_)折射率性能。具有正(+)折射率性能的補償膜可以由選自TAC(三乙酰纖維素)、⑶P(環(huán)烯烴聚合物)、C0C(環(huán)烯烴共聚物)、 PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PP (聚丙烯)、PC (聚碳酸酯)、PSF (聚砜)和PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)的一種制成，以及具體而言，具有負(_)折射率的補償膜可以由改性PS (聚苯乙烯)或改性PC(聚碳酸酯)制成。此外，賦予補償膜光學性能的拉伸方法分為固定端拉伸和自由端拉伸，其中，所述固定端拉伸為在膜的拉伸過程中固定除了拉伸方向以外的長度，而自由端拉伸為在膜的拉伸過程中除了拉伸方向以外還要在另一方向上提供自由度。一般而言，在拉伸過程中，膜在除了拉伸方向以外其它方向上收縮，但是Z-軸取向膜需要特殊的收縮處理而不是拉伸處理。圖3顯示了卷繞的原膜(raw film)的方向，其中，卷繞膜的退繞方向稱作MD(機器方向)，以及垂直于MD的方向稱作TD (橫向)。此外，在該過程中，膜在MD上的拉伸稱作自由端拉伸，而在TD上的拉伸稱作固定端拉伸。根據拉伸方法(當僅應用第一種方法時)總結NZ和板的類型，通過自由端拉伸具有正(+)折射率性能的膜可以制備正A-板；通過固定端拉伸具有正(+)折射性能的膜可以制備負雙軸A-板；通過自由端拉伸，接著固定端收縮具有正(+)折射性能或負(_)折射性能的膜可以制備Z-軸取向膜；通過自由端拉伸具有負(_)折射性能的膜可以制備負A-板； 以及通過固定端拉伸具有負(_)折射性能的膜可以制備正雙軸A-板。除了上述方法外，通過應用其它方法可以控制慢軸的方向、相位差和NZ值，以及所述其它方法為在包括本發(fā)明的領域內通常采用的許多方法之一而不受特別限制。本發(fā)明的耦合偏光板組件包括上偏光板，其具有從上至下依次的保護膜、偏光片和第一補償膜；和下偏光板，其具有從上至下依次的第二補償膜、偏光片和保護膜。
所述第一補償膜具有50 200nm的面內延遲(RO)和_1 -0. 01的折射率比 (NZ)，所述第二補償膜具有50 250nm的面內延遲(RO)和-2 -0. 5的折射率比(NZ)。如圖5所示，根據本發(fā)明的第一和第二補償膜應具有如下光學性能在龐加萊偏振球上的偏振狀態(tài)應該在紅色圓內部區(qū)域變化，以使根據所有的觀看方向變化的顏色失真最小化，確保包括所述第一和第二補償膜的面內切換型液晶顯示器的寬視角。在這種構造中，所述紅色圓具有由如下距離定義的半徑從光以Φ = 45和θ = 60的視角和550nm短波長穿過下偏光板的偏光片時的龐加萊偏振球上的偏振狀態(tài)到其中光被最大化地吸收進入上偏光板的吸收軸的偏振狀態(tài)的距離。因此，所述第一和第二補償膜通過調節(jié)一個補償膜相對于另一補償膜的光學性能以使所述區(qū)域保持在紅色圓內來控制偏振狀態(tài)。本發(fā)明相對于第二補償膜選擇和使用第一補償膜使得所有的偏振狀態(tài)保持在紅色圓內部的區(qū)域。具體而言，參照圖5，50nm(其是第二補償膜的面內延遲(RO)的下限)是其中在制備補償膜的方法中可以實現高產率的值，其中，符合本發(fā)明目的(紅色圓)的液晶顯示器的最小折射率比(NZ)為-2(編號為4的紅色圓)。之后，直到折射率比(NZ)從-2開始增加并達到-0. 7才產生與紅色圓的接觸點，其中最大的面內延遲為250nm(編號為3、2和1的紅色圓)。此外，當折射率比(NZ)超過-0. 7時，沒有產生與圓的接觸點，但是應該保持在其中不會發(fā)生右旋圓偏振的-0. 5以下，以滿足關于液晶盒的補償條件，其中，所述面內延遲應該保持在250nm，其中由于第二補償膜導致的在龐加萊偏振球上的偏振狀態(tài)不在上半球上[S3為正(+)]。因此，如圖5所示，選擇第一補償膜以用于本發(fā)明，當穿過在龐加萊偏振球的偏振狀態(tài)的最大變化區(qū)域(紅色)中的由第二補償膜的光學性能確定的偏振狀態(tài)[紅色1、2、3 和4]和液晶[藍色1、2、3和4]時，可以滿足本發(fā)明的補償條件的所述第一補償膜的偏振狀態(tài)接近黑點F。盡管具有能夠靠近黑點F的光學性能的任意膜都可以用作第一補償膜，優(yōu)選使折射率比(NZ)保持在-1 -0. 01的范圍內以容易地在龐加萊偏振球上進行模擬，以及在所述折射率比范圍內能夠靠近點F的面內延遲(RO)為50 200nm。盡管滿足上述光學性能的任意膜都可以用于第一補償膜和第二補償膜，優(yōu)選通過如下步驟制備第一補償膜對具有負(_)折射率的膜實施一次或更多次固定端拉伸，并在 TD上實施比在MD上更多次的拉伸使得慢軸在MD上。這是為了將其應用到輥對輥法中，其中上偏光板的吸收軸在MD上，因此，第一補償膜的慢軸應該保持在MD上。此外，通過如下步驟制備第二補償膜對具有負(_)折射率的膜實施一次或更多次的固定端拉伸，并在MD上實施比在TD上更多次的拉伸使得慢軸在TD上。這使為了將其容易地應用到輥對輥法中， 其中下偏光板的偏光片的吸收軸在MD上，從而使得第二補償膜的慢軸保持在TD上。以所述第一補償膜的慢軸平行于上偏光板中的偏光片的吸收軸來設置第一補償膜，而以所述第二補償膜的慢軸垂直于下偏光板的偏光片的吸收軸來設置第二補償膜。同時，包括液晶和補償膜的大多數光學系統(tǒng)的相位差(弧度)根據光源的波長而不同，使得在穿過光學系統(tǒng)之后的偏振狀態(tài)根據波長變化。大多數光學系統(tǒng)在短波長時相位差(弧度)大，而在長波長時相位差(弧度)小，使得在短波長時的偏振狀態(tài)的變化大于在長波長時的偏振狀態(tài)的變化，而因此，產生了分布(distribution)。這種分布導致根據視角方向變化的彩色失真，使得其影響液晶顯示器的圖像質量。本發(fā)明設計用以通過控制分布來使彩色失真最小化，并通過改變在龐加萊偏振球上的偏振狀態(tài)來控制所述分布。液晶的取向方向(alignment direction)和補償膜的慢軸的方向顯示在龐加萊偏振球上的偏振狀態(tài)的變化方向。當所述液晶的取向方向和補償膜的慢軸方向為水平時，它們的偏振狀態(tài)導致相同的偏振并且光的分布增加，或者當它們垂直時，它們的偏振狀態(tài)導致在相反方向上的偏振，從而阻止了光的分布。分布的增加表明顏色(color)隨著視角方向的變化加劇，其中，因為會產生彩色失真，較有利地為所述分布要盡可能地小。在本發(fā)明中，液晶的取向方向垂直于補償膜的慢軸，使得它們的偏振狀態(tài)引起相反方向上的偏振，因此所述分布比當軸為水平時的分布小。此外，當經過液晶的取向方向和補償膜的慢軸的方向的偏振的變化彼此相反時， 通過使第一補償膜和第二補償膜的面內延遲的總和保持在類似于液晶相位差范圍的范圍內可以更有效的防止分布。面內延遲為對在各觀看方向上的偏振狀態(tài)的變化有影響的因素，因此，通過將面內延遲限定在類似于液晶相位差范圍的范圍內可以使光的分布最小化。具體而言，在本發(fā)明中使用的液晶盒在589nm的波長下具有300 330nm范圍的相位差(AnXd)，從而通過使第一補償膜和第二補償膜的面內延遲的總和保持在上述的300 330nm的范圍內可以使分布最小化。然而，由于本發(fā)明的目的是使分布最小化的同時確保寬視角，第一補償膜和第二補償膜的面內延遲的總和應該為200 350nm以同時達到所述目的。一般而言，補償膜具有根據入射光的波長而變化的相位差。在短波長時相位差大，而在長波長時相位差小，具有這些性能的補償膜稱作具有正常波長分布(normal wavelength distribution)的補償膜。此外，在短波長時具有小的相位差且在長波長時具有大的相位差的膜稱作具有逆波長分布(inverse wavelength distribution)的補償膜。 補償膜的分布由通常在本領域內使用的780nm的光源的相位差與380nm的光源的相位差的比值表示。作為參考，在能夠對所有的波長實現相同的偏振狀態(tài)的具有完全逆波長分布的補償膜中，[R0 (38Onm)/RO (78Onm) ] = 0.4872。盡管本發(fā)明可以使用所有的補償膜而無需考慮其分布，但是優(yōu)選使用 [R0(380nm)/R0(780nm) > 1的補償膜以正好在光穿過上偏光板的偏光片之前降低偏振狀態(tài)的波長依賴。具體而言，正好在光穿過上偏光板的偏光片之前偏振狀態(tài)的波長依賴較小的事實表明在黑色模式下隨觀看方向變化的顏色變化小。滿足這種光學性能的任何材料都可以用于本發(fā)明中。將PVA(聚乙烯醇)層(其是通過拉伸和染色而提供偏振功能的偏光片)分別設置在上和下偏光板的偏光片上，以及將保護膜分別設置在下偏光板的PVA層和上偏光板的 PVA層上與液晶盒相反的一側?？梢酝ㄟ^本領域中常用的方法制備上和下偏光板，具體而言，可以使用輥對輥法和片對片(sheet-to-sheet)法?？紤]到制備過程中的產率和效率， 優(yōu)選使用輥對輥法，以及特別地，其是有效的，因為PVA偏光片的吸收軸的方向總是固定在 MD上。在這種構造中，在下偏光板的保護膜和上偏光板的保護膜中，根據折射率的差異而變化的光學性能不會影響視角，使得在本發(fā)明中不特別限制折射率。在本領域中通常使用的材料可以用于制備上和下偏光板的保護膜，具體而言，可以使用選自TAC(三乙酰纖維素)、COP (環(huán)烯烴聚合物)、COC (環(huán)烯烴共聚物)、PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PP (聚丙烯)、PC (聚碳酸酯)、PSF (聚砜)和PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)中的一種。此外，本發(fā)明涉及包括所述耦合偏光板組件的面內切換型液晶顯示器。所述上偏光板的吸收軸垂直于下偏光板中的偏光片的吸收軸當在沒有施加電壓的情況下液晶取向為90時，液晶盒為面內切換型液晶，其中在 589nm的波長下由下面的公式4確定的面板相位差(AnXd)為300nm 330nm，以及在本發(fā)明的構造中，優(yōu)選為大約310 320nm。這是因為IPS-IXD(面內切換型液晶顯示器)面板的液晶盒的相位差應該為589nm(人能感受到的最強的單色光)波長的一半，從而當向 IPS-LCD面板施加電壓時，在穿過下偏光板之后在水平方向線性偏振的光通過在穿過液晶盒之后的在垂直方向上的線性偏振變?yōu)榘咨珷顟B(tài)(white state)。在這種情況下，可以調節(jié)其比所述半波長稍微長點或短點以使其為白色。公式4( Δ η X d) = (ne_no) X d其中，ne為液晶的非常光線折射率，no為普通光線折射率，d為液晶盒間隙，Δη 和d是標量而非向量。本發(fā)明的液晶顯示器具有的光學條件為在黑色模式下所有的光方向的最大透光率為0. 2%以下，優(yōu)選0. 05%以下。在本發(fā)明中，通過當光經過各光學層時改變龐加萊偏振球的偏振狀態(tài)可以理解傾斜表面的補償原理。圖6顯示在Φ =45°和θ =60°的視角時，根據本發(fā)明的液晶顯示器的偏振狀態(tài)。具體而言，其顯示當Φ方向的表面以θ角度在前平面中繞Φ+90°的軸旋轉至顯示側時，從前面方向出來的光在龐加萊偏振球上的偏振狀態(tài)的變化。當S3軸的坐標在龐加萊偏振球上為正(+)時，出現了右旋圓偏振，其中，當某一偏振水平分量為Εχ，以及偏振垂直分量為Ey，右旋圓偏振表示Ex分量相對于Ey分量的光的相位延遲大于0且小于波長的一半。此外，在根據本發(fā)明的液晶顯示器中，當具有550nm的短波長的光以Φ = 45°和θ =60°的視角穿過各光學層時在龐加萊偏振球上的各偏振狀態(tài)在具有如下半徑的圓內變化從光穿過下偏光板的偏光片之后的偏振狀態(tài)到其中光被最大化地吸收至上偏光板的吸收軸中的偏振狀態(tài)。這為示于圖5的紅色圓內的區(qū)域，其中，當所述偏振狀態(tài)中的任一個在所述區(qū)域以外時，雖然可以實現作為本發(fā)明一個目的的所有光方向的透光率，但是隨視角變化的顏色變化非常顯著，使得在傾斜的表面上液晶顯示器的彩色失真。圖1為圖示根據本發(fā)明的面內切換型液晶顯示器的基本結構的立體圖，下面將進一步描述。從背光源單元40開始，根據本發(fā)明的面內切換型液晶顯示器包括下偏光板10、面內切換型液晶盒30和上偏光板20。所述下偏光板10具有從上至下依次的第二補償膜14、 偏光片11和保護膜13，以及所述上偏光板20具有從上至下依次的保護膜23、偏光片21和第一補償膜24。上偏光板的偏光片21和下偏光板的偏光片11的吸收軸22和12相互垂直，以及當從前面看時，所述下偏光板的偏光片11的吸收軸12應該垂直地設置。具體而言，當靠近背光源單元的下偏光板的吸收軸為垂直方向時，穿過下偏光板的光在水平方向上被偏振，以及當通過穿過施加面板電壓的液晶盒實現白色狀態(tài)時，所述光垂直前進并穿過顯示側的具有水平方向的吸收軸的上偏光板。即使在顯示器側一個戴著吸收軸為水平方向的偏光太陽鏡(偏光太陽鏡的吸收軸為水平方向)的人可以看見來自液晶顯示器的光。如果靠近背光源的下偏光板的吸收軸為水平方向時，戴著偏光太陽鏡的人不能看到圖像。此外，對于大尺寸的液晶顯示器，考慮到人的主視角在水平方向上寬于垂直方向， 除了用于廣告等的特殊液晶顯示器之外，普通的液晶顯示器通常制備成4 3或16 9的類型，以便從顯示器側很好地顯示圖像。因此，當從顯示器側前觀看時，下偏光板的吸收軸被設置成垂直方向，以及上偏光板的吸收軸被設置成水平方向。在上偏光板中，所述第一補償膜M的慢軸25和所述偏光片21的吸收軸22被設置成相互平行，以及在下偏光板中，所述第二補償膜14的慢軸15和偏光片11的吸收軸12
被設置成相互垂直?？梢酝ㄟ^龐加萊偏振球解釋本發(fā)明的視角補償的效果。所述龐加萊偏振球用于顯示在特定視角的偏振狀態(tài)的變化，使得當在液晶顯示器中以特定的視角前進的光(其使用偏振來顯示圖像)穿過液晶顯示器內部的各光學元件時，其可以顯示偏振狀態(tài)的變化。在本發(fā)明中的所述特定視角為示于圖4中的半球坐標系中的Φ =45°和θ =60°的方向， 并且通過顯示相對于所有波長的來自該方向的光在龐加萊偏振球上的偏振狀態(tài)的變化可以看出波長分布。在下文中，在上述構造中，通過實施例和對比實施例描述在沒有施加電壓時在所有的視角實現黑色狀態(tài)的效果。盡管通過下面的實施方式可以更容易理解本發(fā)明，但是下面的實施例僅是作為本發(fā)明的實例而提供，而非限定由所附權利要求所要求的本發(fā)明的保護范圍。實施例通過使用TECH WIZ LCD lD(Sanayi System有限公司，韓國)進行模擬來比較寬視角的效果，該儀器是下面的實施例1-3和對比實施例1-4的LCD模擬系統(tǒng)。實施例1將根據本發(fā)明的各光學膜、液晶盒和背光源的實際測量的數據用于具有圖1所示的層疊結構的TECH WIZ IXD lD(Sanayi System有限公司，韓國)。下面將詳細描述圖1的結構。從背光源單元40開始，設置了下偏光板10、面內切換型液晶盒30 (當沒有施加電壓時從顯示側前面看時該液晶盒具有90°的液晶取向)和上偏光板20，其中，通過從背光源單元40開始層疊保護膜13、偏光片11和第二補償膜14形成下偏光板10，以及從面內切換型液晶盒30開始層疊第一補償膜M、偏光片21和保護膜23形成上偏光板20。所述液晶盒為應用到LG顯示器有限公司(LG Display Co. Ltd.)生產的42英寸面板的LC420WU5的液晶盒。另一方面，用于本實施例中的各光學膜和背光源單元具有如下的光學性能。首先，通過用碘染色拉伸的PVA使下偏光板10和上偏光板20的偏光片11和21 具有偏振功能，以及所述偏光片的偏振性能為在370 780nm的可見光范圍內具有99. 9% 以上的流明偏振度(luminance degree of polarization)和41 %以上的流明組透光率 (luminance group transmittance)。流明偏振度和流明組透光率由如下公式5 9所定義，當根據波長的透光軸的透光率為TD ( λ )，根據波長的吸收軸的透光率為MD ( λ )，以及在 JIS Z 8701 :199 中定義的亮度補償值(luminance compensation value)為義；1)，其中，S(A)為光源頻譜，以及光源為C-光源。
權利要求
1.一種耦合偏光板組件，其包括上偏光板，其具有從上至下依次的保護膜、偏光片和第一補償膜；和下偏光板，其具有從上至下依次的第二補償膜、偏光片和保護膜，其中，所述第一補償膜具有50 200nm的面內延遲(RO)和-1 -0. 01的折射率比 (NZ)，且其慢軸平行于上偏光板中的偏光片的吸收軸，所述第二補償膜具有50 250nm的面內延遲(RO)和-2 -0. 5的折射率比(NZ)，且慢軸垂直于下偏光板中的偏光片的吸收軸，以及所述第一補償膜和第二補償膜的面內延遲的總和為200 350nm。
2.根據權利要求1所述的耦合偏光板組件，其中，所述第一補償膜和第二補償膜獨立地由選自TAC (三乙酰纖維素)、C0P (環(huán)烯烴聚合物)、C0C (環(huán)烯烴共聚物)、PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PP(聚丙烯)、PC(聚碳酸酯)、PSF(聚砜)和PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯) 的一種制成。
3.根據權利要求1所述的耦合偏光板組件，其中，所述第一補償膜和第二補償膜各自依次包括PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)層、PS(聚苯乙烯)層和PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)層。
4.一種面內切換型液晶顯示器，其包括根據權利要求1 3中任一項所述的耦合偏光板組件。
5.根據權利要求4所述的面內切換型液晶顯示器，其中，液晶盒在589nm的波長下具有 300 330nm的相位差(AnXd)
6.根據權利要求4所述的面內切換型液晶顯示器，其中，液晶的取向方向平行于下偏光板中的偏光片的吸收軸。
7.根據權利要求4所述的面內切換型液晶顯示器，其中，在黑色模式下所有觀看方向的最大透光率為0.2%以下。
8.根據權利要求4所述的面內切換型液晶顯示器，其中，當具有550nm的短波長的光以 Φ =45°和θ =60°的觀察方向穿過各光學層時，在龐加萊偏振球上的各偏振狀態(tài)處在具有如下半徑的圓內所述半徑為從光正好穿過下偏光板的偏光片之后的偏振狀態(tài)到其中光被最大化地吸收至上偏光板的偏光片的吸收軸中的偏振狀態(tài)的距離。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耦合偏光板組件和包括該耦合偏光板組件的面內切換型液晶顯示器。具體而言，本發(fā)明公開了包括補償膜的耦合偏光板組件和包括該耦合偏光板組件和面內切換型液晶的液晶顯示器，所述補償膜被設計成具有特定的光學性能以在面內切換模式下使隨觀看方向變化的彩色失真最小化并確保寬視角。根據本發(fā)明的液晶顯示器，由于在龐加萊偏振球(Poincare Sphere)上的偏振狀態(tài)的變化的分布度較小，所以可以使隨觀看方向變化的彩色失真最小化，并可以確保寬視角。此外，對于上偏光板和下偏光板，僅使用一片補償膜就可以確保寬視角，從而可以高產率地實現薄液晶顯示器的大規(guī)模生產(降低由于外來物質導致的次品率)。
文檔編號G02F1/13363GK102326118SQ201080009021
公開日2012年1月18日 申請日期2010年3月18日 優(yōu)先權日2009年3月24日
發(fā)明者金奉春 申請人:東友精細化工有限公司