高透光性和色彩調節(jié)的圓偏光板以及包含該偏光板的反射式液晶顯示器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于反射式液晶顯示器的圓偏光板，該圓偏光板包括：包括偏光片的偏光板，該偏光片的吸光軸相對于朝向上基板設置的液晶盒的液晶的排列方向形成85°-95°角；以及1/4波長板，該1/4波長板的光軸相對于朝向上基板設置的液晶盒的液晶的排列方向形成130°-140°角，其中，所述的1/4波長板具有逆向波長色散特性。
【專利說明】高透光性和色彩調節(jié)的圓偏光板以及包含該偏光板的反射式液晶顯示器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于反射式液晶顯示器的圓偏光板，更具體地，能夠實現(xiàn)改進的透射率和色覺的用于反射式液晶顯示器的圓偏光板，和包含該偏光板的反射式液晶顯示器。
【背景技術】
[0002]液晶顯示器(IXDs)可以分為使用背光作為光源的透射式液晶顯示器和使用外部自然光或人造光作為光源的反射式液晶顯示器。
[0003]由于使用背光作為光源，透射式液晶顯示器具有甚至在相對黑暗的外部環(huán)境中可以實現(xiàn)明亮圖像的優(yōu)勢，但是具有例如在明亮的地方屏幕識別故障和高功率損耗的缺點。相反，反射式液晶顯示器可以使用外部自然光或人造光作為光源，導致低功率損耗，并且由于其中沒有設置背光，可以有利地薄且重量輕。由于上述優(yōu)點，近來，反射式液晶顯示器逐漸用于移動終端(例如手機)中。
[0004]根據(jù)相關領域，反射式液晶顯示器通常包括由透明材料形成的上基板和下基板；置于上基板和下基板之間的液晶盒；在下基板下面形成或在下基板與液晶盒之間形成的反射板；在上基板上形成的1/4延遲板；以及設置在延遲板上的偏光板。
[0005]然而，在根據(jù)相關領域的反射式液晶顯示器的情況下，由于透射光和反射光在所經(jīng)過路徑上差異的發(fā)生，容易產生色差，結果產生帶黃色現(xiàn)象，屏幕顯示黃色，從而導致色覺上的劣化。此外，可能導致在黑暗情況下產生藍色覺的帶藍色現(xiàn)象。另外，與透射式液晶顯示器的情況相比，光的透`射率可能劣化從而導致低亮度。

【發(fā)明內容】

[0006]【技術問題】
[0007]本發(fā)明的一個方面提供一種用于具有改進的透射率、同時通過降低帶黃色現(xiàn)象和帶藍色現(xiàn)象而供給優(yōu)良色覺的反射式液晶顯示器的圓偏光板，以及包含上述偏光板的反射式液晶顯示器。
[0008]本發(fā)明的各方面并不限于此，其可以從說明書的全部描述來理解。具有本領域普通技能的技術人員可以毫無困難地理解本發(fā)明的其他方面。
[0009]【技術方案】
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于反射式液晶顯示器的圓偏光板，該圓偏光板包括:包括偏光片的偏光板，該偏光片的吸光軸相對于朝向上基板設置的液晶盒的液晶的排列方向形成85°~95°角；以及1/4波長板，該1/4波長板的光軸相對于朝向上基板設置的液晶盒的液晶的排列方向形成130°~140°角，其中，所述的1/4波長板具有逆向波長色散特性。
[0011]所述1/4波長板可以符合式(4)和式(5)。[0012]式(4)0.5 ≤ Rin(450)/Rin(550X1.0
[0013]式(5)1.0〈Rin(650)/Rin(550)≤1.3
[0014]其中，Rin(450)表示在450nm波長處的面內延遲值，Rin(550)表示在550nm波長處的面內延遲值，Rin(650)表示在650nm波長處的面內延遲值。
[0015]所述偏光片可以具有43-47%的透射率。
[0016]所述偏光片在CIE色彩坐標系中可以具有-1~-0.6的a色值和0.3~2.5的b色值。
[0017]所述1/4波長板可以是單軸向拉伸膜。所述1/4波長板可以是單軸向拉伸的環(huán)烯烴聚合物(COP)膜、聚碳酸酯(PC)膜、液晶膜以及丙烯酸樹脂膜中的一種。
[0018]所述1/4波長板在550nm的波長處可以具有120~170nm的面內延遲值。
[0019]所述1/4波長板在550nm的波長處可以具有-20~150nm的厚度方向延遲值。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種反射式液晶顯示器，該顯示器包括:上基板；與上基板相對設置并與上基板之間具有預定間隔的下基板；置于上基板和下基板之間的液晶盒；設置在下基板與液晶盒之間或者設置在下基板之下的反射板；以及設置在上基板上的圓偏光板，所述圓偏光板包括:包括偏光片的偏光板，該偏光片的吸光軸相對于朝向上基板設置的液晶盒的液晶的排列方向形成85°~95°角；以及1/4波長板，該1/4波長板的光軸相對于朝向上基板設置的液晶盒的液晶的排列方向形成130°~140°角，其中，所述的1/4波長板具有逆向波長色散特性。
[0021]所述的反射式液晶顯示器可以是面內轉換(IPS)模式的液晶顯示器或者電控雙折射(ECB)模式的液晶顯示器。
[0022]在上述各項中并沒有描述本發(fā)明的全部特征。參照以下的【具體實施方式】，本發(fā)明的各種特征和由此獲得的優(yōu)勢和效果將得到更加詳細地理解。
[0023]【有益效果】
[0024]當圓偏光板應用于反射式液晶顯示器時，對比度提高從而增加了可見度，在黑暗情況下黃色覺降低同時藍色覺降低，從而實現(xiàn)了優(yōu)良的色覺。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1顯示了說明根據(jù)實驗例2的圓偏光板的延遲值的視覺敏感度特性的圖像。
[0026]圖2為說明在使用根據(jù)實施例和比較例1-6的圓偏光板時，亮室的對比度的曲線圖。
[0027]圖3為說明在使用根據(jù)實施例和比較例1-6的圓偏光板時，暗室的對比度的曲線圖。
[0028]圖4為說明根據(jù)1/4波長板的Rth(550)的變化的對比度的曲線圖。
【具體實施方式】
[0029]在下文中，將參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細闡述。
[0030]為了開發(fā)一種在黑暗環(huán)境下具有改進的色覺的圓偏光板和包含該偏光板的反射式液晶顯示器，作為反復研究的結果，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)使用一種圓偏光板可以實現(xiàn)上述目的，在所述圓偏光板中，偏光片的吸光軸和1/4波長板的光軸被設置為相對于液晶盒的液晶排列方向形成特定的角度，其中，所述的1/4波長板具有逆向波長色散特性，從而完成本發(fā)明。
[0031]更具體地說，根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實施方式】的用于反射式液晶顯示器的圓偏光板可以包括:包括偏光片的偏光板，該偏光片的吸光軸相對于朝向上基板設置的液晶盒的液晶的排列方向形成85°?95°角；以及1/4波長板,該1/4波長板的光軸相對于朝向上基板設置的液晶盒的液晶的排列方向形成130°?140°角，其中，所述的1/4波長板具有逆向波長色散特性。
[0032]根據(jù)發(fā)明人研究的結果，正如在本發(fā)明的實施方式中那樣，當偏光片的吸光軸和1/4波長板的光軸分別設置為相對于朝向上基板設置的液晶盒的液晶的排列方向形成85°?95°角和130°?135°角時，可以看到，白光的顏色從黃色區(qū)移到藍色區(qū)從而顯著地提高可見度和色覺。此外，正如在本發(fā)明的實施方式中那樣，當具有逆向波長色散特性的膜用作1/4波長板時，與使用具有常規(guī)的或者平坦的波長色散特性的膜的情況相比，可以實現(xiàn)清晰的黑色，從而顯著地提高了對比度。
[0033]下文中，將對根據(jù)本發(fā)明的實施方式的圓偏光板進行詳細說明。如上所述，根據(jù)本發(fā)明實施方式的圓偏光板包含:(i)包括偏光片的偏光板和(ii) 1/4波長板。
[0034]在此情況下，所述的偏光片指的是一種能夠僅使在特定方向上偏振的光通過的光學元件，并且通常具有如下的結構:基于聚乙烯醇(在下文中，稱為PVA)的分子鏈在特定方向上排列，并且其中包括碘化物或二色性偏振材料。可以通過如下方法來制造偏光片:用碘或二色性染料將PVA膜染色，然后在預定的方向上拉伸膜并且之后進行交聯(lián)。在此情況下，PVA的聚合度沒有特別限定，但是考慮到分子運動的自由度及與所包含的材料適宜混合，其可以是約1,000?10，000，優(yōu)選地，可以是約1,500-5，000。
[0035]同時，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，偏光片的吸光軸可以設置為相對于朝向上基板設置的液晶盒的液晶的排列方向形成85°?95°角。在此情況下，術語“朝向上基板設置的液晶盒的液晶的排列方向(the alignment direction of liquid crystals of the liquidcrystal cell, disposed toward the upper substrate)”指的是在朝向觀看者設置的液晶盒的基板上，通過摩擦或光照而使液晶排列的方向。偏光片的吸光軸指的是其在拉伸方向上的這樣的光軸，在通過單向拉伸碘染色的PVA膜形成偏光片時能夠吸收光。當偏光片的吸光軸與液晶盒的排列方向形成符合上述角度范圍時，可以實現(xiàn)優(yōu)良的色覺和對比度。
[0036]同時，偏光片可以具有43?47%的透光率。此外，偏光片在CIE色彩坐標系中可以具有-1?-0.6的a色值和0.3?2.5的b色值。在此情況下，a色值和b色值指的是表示在CIE色彩坐標系中的顏色的值，更準確地說，a色值可以通過a=500[(X/Xn)1/3-(Y/Yn)1/3]計算，+a表示紅色而_a表示綠色。此外，b色值可以通過b=200[(Y/Yn)1/3-(Z/Zn)1/3]計算，+b表示黃色而_b表示藍色(此處，XruYnJP Zn對應于標準白色的X、Y、和Z值)。
[0037]正如以下制備例中所述，在制備偏光片時可以通過調節(jié)碘濃度和進行補色步驟來調節(jié)偏光片的透光率和色彩特性。根據(jù)發(fā)明人的研究，在使用具有上述透光率、a色值和b色值的偏光片的情況下，可以在白色模式和黑色模式中實現(xiàn)進一步的中間色。
[0038]同時，由于偏光片具有極小的厚度，偏光板通?？梢酝ㄟ^在偏光片的一個表面或兩個表面貼附保護膜來形成。在此情況下，可以不受限制地使用由各種材料形成的、本發(fā)明所屬【技術領域】中通常所用的保護膜來作為保護膜，例如可以使用三乙?；w維素(TAC)膜、環(huán)烯烴膜、丙烯酸樹脂膜等等?？梢允褂谜澈蟿┑葘⒈Ｗo膜粘合到偏光片上。另外，除了保護膜之外，為了提高其附加功能，偏光板可以進一步包括額外的功能性膜，例如延遲膜、寬視角補償板或亮度增強膜。
[0039]然后，1/4波長板可以將穿過偏光板的直線型偏振光轉換為圓偏振光。如上所述，可以設置根據(jù)本發(fā)明實施方式的1/4波長板，使其光軸相對于朝向上基板設置的液晶盒的液晶的排列方向形成130° -140°角，優(yōu)選地為135°角。同時,根據(jù)本發(fā)明的實施方式，1/4波長板的光軸指的是其這樣的軸，其中穿過該1/4波長板的光的兩個正交分量具有相同的電場強度。通常，在延遲膜的情況下，例如，當為了形成相位差而單軸向或雙軸拉伸膜時，光軸指的是在膜拉伸的方向上的軸。
[0040]同時，作為根據(jù)本發(fā)明的實施方式的1/4波長板，可以使用具有逆向波長色散特性的膜。在此情況下，具有逆向波長色散特性的膜指的是具有如下特性的膜，其中相延遲隨著光的波長的增大而增加，更具體地說，指的是符合下式(I)的膜。
[0041 ]式(I):Rin (450) <Rin (550) <Rin (650)
[0042]其中，Rin(A)表示在λ nm波長處的面內延遲值。也就是說，Rin (450)表示在450nm波長處的面內延遲值，Rin (550)表示在550nm波長處的面內延遲值，Rin (650)表示在650nm波長處的面內延遲值。
[0043]同時，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，面內延遲值Rin(X)指的是由下式(2)限定的值，厚度方向的延遲值Rth(X)指的是由下式(3)限定的值。
[0044]式(2):Rin( λ ) = (nx_ny) Xd
[0045]式(3):Rth( λ ) = (nz_ny) Xd
[0046]其中，nx表示1/4波長板的面內慢軸方向的折射率，ny表示1/4波長板的面內快軸方向的折射率，nz表示1/4波長板的厚度方向的折射率，d表示1/4波長板的厚度。
[0047]同時，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的1/4波長板沒有限定，但是可以具有在550nm波長處的12011111~17011111的面內延遲值1^11(550)。當Rin (550)符合上述數(shù)值范圍時，直線型的偏振光可以在可見光區(qū)間內順利地轉化為圓偏振光。
[0048]此外，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的1/4波長板沒有限定，但是可以具有在550nm波長處的-2011111~15011111的厚度方向的延遲值1^1(550)。當Rth (550)符合上述數(shù)值范圍時，可以保證進一步的良好視角特性。
[0049]更優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的1/4波長板可以具有符合下式(4)和式(5)的波長色散特性。
[0050]式(4):0.5 ≤ Rin(450)/Rin(550X1.0
[0051]式(5):1.0〈Rin(650)/Rin(550)≤ 1.3
[0052]其中，Rin(450)、Rin (550)、Rin (650)分別表示在 450nm、550nm 和 650nm 波長處的膜的面內延遲值。根據(jù)發(fā)明人的研究，當1/4波長板的波長色散特性符合下面式(3)和式(4)時，可以實現(xiàn)中間色的白色覺或黑色覺，并且實現(xiàn)優(yōu)良的對比度。通常，當光穿過1/4波長板時，πΚ?η(λ)/λ的偏振變化產生。在使用具有常規(guī)或平坦的波長色散特性的波長板的情況下，在450nm、550nm和650nm波長處偏振變化顯示為π Rin(450)/450 >Ji Rin(550)/550 > Ji Rin(650)/650,因此，偏振變化在接近短波長時增大。另一方面，在使用具有逆向波長色散特性的偏光板時，產生相似水平的偏振變化而與波長無關。然而，甚至在具有逆向波長色散特性的偏光板的情況下，當Rin(450)/Rin(550)過小或Rin(650)/Rin(550)過大時，會導致偏振變化的差異，使色覺降低。因此，可以使用符合上述數(shù)值范圍的波長板。
[0053]同時，只要根據(jù)本發(fā)明的實施方式的1/4波長板具有逆向波長色散特性，其材料沒有特別限定。例如，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的1/4波長板可以是單軸向拉伸的聚合物膜或液晶膜等，更具體地說，可以由單軸向拉伸的環(huán)烯聚合物(COP)膜、聚碳酸酯膜、丙烯酸樹脂膜、液晶膜等形成。此外，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的1/4波長板可以由單層膜形成，可以是通過例如涂布、共擠出、粘合等方法形成的在其中層壓的包含兩層以上膜的層疊膜的形式。
[0054]更具體地，根據(jù)本發(fā)明實施方式的具有逆向波長色散特性的1/4波長板可以由以下膜形成:通過包含液晶形成膜然后拉伸該膜來制造的具有芴骨架的聚碳酸酯膜；通過形成膜并拉伸該膜來制造的乙酸纖維素膜；通過混合具有常規(guī)波長色散特性的芳族聚酯聚合物和具有逆向波長色散特性的芳族聚酯聚合物來形成膜然后拉伸該膜來制造的膜；通過使包括形成具有不同波長色散特性的聚合物的單體單元的共聚物形成的聚合物形成膜然后拉伸該膜來制造的膜；具有層壓在其中的兩層具有不同的波長色散特性的拉伸膜的復合月旲；等等。
[0055]正如本發(fā)明的實施方式中那樣，與使用具有常規(guī)波長色散特性或平坦波長色散特性的1/4波長板的情況相比，在使用具有逆向波長色散特性的1/4波長板的情況下，可以在暗室模式下實現(xiàn)進一步清晰的黑色。在使用具有常規(guī)波長色散特性或平坦波長色散特性的1/4波長板的情況下，由于在短波處相延遲大，可能會產生色移現(xiàn)象，導致帶藍色現(xiàn)象，其中，在暗室模式下不能實現(xiàn)清晰的黑色且呈現(xiàn)藍色覺。然而，在使用具有逆向波長色散特性的1/4波長板的情況下，由于接近短波的相延遲減少，可以抑制所述色移現(xiàn)象，因此，可以實現(xiàn)清晰的黑色。
[0056]接著，將對根據(jù)本發(fā)明實施方式的反射式液晶顯示器進行描述。根據(jù)本發(fā)明實施方式的反射式液晶顯示器可以包括上基板、下基板、液晶盒、反射板和圓偏光板，在此情況下，圓偏光板可以是根據(jù)本發(fā)明上述的實施方式的圓偏光板。
[0057]更具體地，根據(jù)本發(fā)明實施方式的反射式液晶顯示器可以包括上基板、與上基板相對設置并與上基板之間具有預定間隔的下基板、置于上基板和下基板之間的液晶盒、設置在下基板與液晶盒之間或設置在下基板之下的反射板以及設置在上基板上的圓偏光板。所述圓偏光板可以包括:包括偏光片的偏光板，該偏光片的吸光軸相對于朝向上基板設置的液晶盒的液晶的排列方向形成85° -95°角；以及設置在偏光板與上基板之間的1/4波長板，該1/4波長板的光軸相對于朝向上基板設置的液晶盒的液晶的排列方向形成130° -140°角，其中，所述的1/4波長板具有逆向波長色散特性。
[0058]在此情況下，上基板和下基板可以由透明材料形成，例如，可以由玻璃或透光塑料形成。
[0059]同時，上基板和下基板可以彼此相對，同時彼此之間具有預定的間隔，并且為了驅動液晶盒，可以在上基板和下基板的相對表面上形成開關元件。
[0060]同時，液晶盒可以置于上基板和下基板之間，可以由具有正介電各向異性的液晶組成。根據(jù)液晶在液晶盒中的排列和驅動狀態(tài)，液晶盒的驅動模式可以是不同的。一般來說，液晶盒的各種模式，例如扭曲排列的向列(TN)型液晶盒、超扭曲排列的向列(STN)型液晶盒、聚合物分散液晶(PDLC)型液晶盒、電控雙折射(ECB)型液晶盒、面內轉換(IPS)型液晶盒等，可以用于反射式液晶顯示器?？紤]到視角方面，根據(jù)本發(fā)明實施方式的反射式液晶顯示器可以是電控雙折射(ECB)模式的液晶顯示器或者面內轉換(IPS)模式的液晶顯示器，但本發(fā)明并不限于此。
[0061]同時，根據(jù)本發(fā)明實施方式，液晶顯示器的液晶盒間隔可以是約2.0-2.4μπι。當液晶盒間隔在2.0-2.4μπι范圍內時，可以顯示出在白色上的極大提升。在未形成如上所述適當尺寸的液晶盒間隔的情況下，透射光和反射光經(jīng)過的路徑差異將產生，使得光效率改變而引起色差。
[0062]提供反射板來反射從液晶顯示器之外入射到其上的光，從而能夠使該光作為光源。反射板可以設置在下基板與液晶盒之間或設置在下基板之下。反射板可以通過導電材料例如鋁、銀等淀積來制造。
[0063]同時，根據(jù)本發(fā)明前述實施方式的圓偏光板可以用于根據(jù)本發(fā)明實施方式的反射式液晶裝置中。也就是說，所述的圓偏光板可以包括:包括偏光片的偏光板，該偏光片的吸光軸相對于朝向上基板設置的液晶盒的液晶的排列方向成85° -95°角，優(yōu)選為90°角；以及設置在偏光板與上基板之間的1/4波長板，該1/4波長板的光軸相對于朝向上基板設置的液晶盒的液晶的排列方向形成130° -140°角，優(yōu)選為135°角，其中，所述的1/4波長板具有逆向波長色散特性。有關圓偏光板的詳細說明與上文所述相同，在此處省略。
[0064]【發(fā)明的實施例】
[0065]在下文中，將參照具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述。然而，給出以下的具體實施例是為了進一步理解本發(fā)明，因而不應當將本發(fā)明的內容解釋為僅限于所述實施例。
[0066]制備例
[0067]PVA膜(來自Kura`ray有限公司，聚合度:2400)經(jīng)過水浴和溶脹浴，并在含有I2和KI的水溶液中染色后，將染色后的PVA膜在含有硼酸和KI的水溶液中拉伸5倍來制備偏光片。在此情況下，I2的濃度和染色浴的溫度示于下[表1]中。此外，為了調節(jié)偏光片的色彩，在補色步驟中調節(jié)KI溶液濃度至約2-4%的水平。
[0068]其后，將具有60μηι厚度的三乙酰纖維素(TAC)膜置于偏光片的兩個表面上。在將基于PVA的水性粘合溶液置于偏光片與TAC膜之間并利用層壓機形成層疊片之后，將層疊片在80°C條件下干燥8分鐘，制成偏光板。
[0069]實驗例I
[0070]使用分光光度計(裝置名:N&K)來測量由上述制備例制備的偏光板的透光率和色彩。測量結果示于下[表1]中。
[0071][表1]
[0072]
【權利要求】
1.一種圓偏光板,包括: 包括偏光片的偏光板，該偏光片的的吸光軸相對于朝向上基板設置的液晶盒的液晶的排列方向形成85° -95°角，以及 1/4波長板，其光軸相對于朝向上基板設置的液晶盒的液晶的排列方向形成130。-140。角， 其中，所述的1/4波長板具有逆向波長色散特性。
2.如權利要求1所述的圓偏光板，其中所述的1/4波長板符合式(4)和式(5):
式(4) 0.5 ≤ Rin(450) /Rin(550)〈1.0
式(5) 1.0〈Rin(650)/Rin(550)≤ 1.3 其中，Rin(450)表示在450nm波長的面內延遲值， Rin(550)表示在550nm波長的面內延遲值，以及 Rin(650)表示在650nm波長的面內延遲值。
3.如權利要求1所述的圓偏光板，其中所述的偏光片具有43-47%的透射率。
4.如權利要求1所述的圓偏光板，其中，所述的偏光片在CIE色彩坐標系中具有-1~-0.6的a色值和0.3~2.5的b色值。
5.如權利要求1所述的圓偏光板，其中，所述的1/4波長板是單軸向拉伸膜。
6.如權利要求1所述的圓偏光板，其中，所述的1/4波長板選自單軸向拉伸的環(huán)烯烴聚合物(COP)膜、聚碳酸酯(PC)膜、液晶膜以及丙烯酸樹脂膜。
7.如權利要求1所述的圓偏光板，其中，所述的1/4波長板在550nm波長時具有-20~150nm的厚度方向延遲值。
8.如權利要求1所述的圓偏光板，其中，所述的1/4波長板在550nm波長時具有120-170nm的面內延遲值。
9.一種反射式液晶顯示器，包括: 上基板； 與所述上基板相對設置并與所述上基板之間具有預先確定的間隔的下基板； 置于所述上基板和下基板之間的液晶盒， 設置在所述下基板與所述液晶盒之間或者設置在所述下基板之下的反射板；以及 設置在所述上基板上的如權利要求1-8任一項所述的圓偏光板。
10.如權利要求9所述的反射式液晶顯示器，其中所述的反射式液晶顯示器是面內轉換(IPS)模式液晶顯示器或者電控雙折射(ECB)模式液晶顯示器。
【文檔編號】G02B5/30GK103765262SQ201380002565
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年7月23日 優(yōu)先權日:2012年7月23日
【發(fā)明者】南星鉉, 羅鈞日 申請人:Lg化學株式會社