專利名稱：具有寬視角的液晶顯示裝置的制作方法
技術領域：
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采用多個雙軸光學 膜而改善視角特性LCD裝置。
背景技術：
近年來，諸如移動電話、個人數(shù)字助理(PDA)以及筆記本計算機的各種便攜式電 子裝置的發(fā)展增大了對平板顯示器的需求，平板顯示器能夠應用于這些裝置，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、場發(fā)射顯示(FED)裝置、真空熒光顯示(VFD)裝置等。對這些裝置的研究正在積極開 展。其中，鑒于其大規(guī)模生產(chǎn)技術、驅動方案的便捷以及色彩呈現(xiàn)特性高的實現(xiàn)，LCD裝置 目前引人矚目。 這種LCD裝置根據(jù)液晶分子的配向來實現(xiàn)各種顯示模式。然而，由于白和黑顏色
呈現(xiàn)、響應速度快以及驅動電壓低，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，被配向為與基板平行的液晶分子被重新配向為幾乎垂直于基板，由于液晶
分子的折射率各向異性，這會造成當施加電壓時出現(xiàn)視角變窄的問題。 為了克服這種視角問題，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裝置在實際當中進行了大規(guī)模生產(chǎn)。IPS模式LCD裝置被配置
為在每個像素中形成彼此平行配向的至少一對電極以產(chǎn)生與基板實際平行的橫向場，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3和數(shù)據(jù)線 4來限定。附圖中僅示出了第(n，m)個像素；然而，實際在液晶顯示板l上布置了n條選通 線3和m條數(shù)據(jù)線4，以在整個液晶顯示板l上限定出nXm個像素。薄膜晶體管(TFT) 10 形成在每個像素中的選通線3和數(shù)據(jù)線4之間的交叉處。TFT 10包括柵極11，經(jīng)由選通 線3向其施加掃描信號；半導體層12，其形成在柵極11上，并響應于所施加的掃描信號而 被激活以形成溝道層；以及源極13和漏極14，其形成在半導體層12上，經(jīng)由數(shù)據(jù)線4向其 施加圖像信號。由此構建的TFT10將從外部輸入的圖像信號施加給液晶層。
多個公共線5和像素電極7被布置得大致平行于數(shù)據(jù)線4。另外，連接到公共電極 5的公共線16被設置在每個像素的中心。連接到像素電極7的像素電極線18以與公共線 16交疊的方式設置在公共線16上。由于公共線16與像素電極線18彼此交疊，所以在IPS 模式LCD裝置中產(chǎn)生了存儲電容。 由此，在具有這種構造的IPS模式LCD裝置中，液晶分子被配向為與公共電極5和 像素電極7大致平行。當信號被施加到像素電極7同時TFT 10被驅動時，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。液晶分子在相同程度上沿著橫 向場旋轉，由此防止了由于其折射各向異性而產(chǎn)生的灰度級反轉。
下文將參照圖IB更詳細地描述具有這種構造的現(xiàn)有技術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層壓在整個第一基板
20上方。半導體層12形成在柵絕緣層22上，而源極13和漏極14形成在半導體層12上。
鈍化層24形成在整個第一基板20上方。第一配向層28a形成在鈍化層24上，該第一配向
層具有通過摩擦等方式而確定的用于對液晶分子進行配向的配向方向。此外，多個公共電極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 線和數(shù)據(jù)線之間)。濾色器層34被設置用來呈現(xiàn)紅(R)、綠(G)、和藍(B)色的實際色彩。 用于保護濾色器層34以及提高基板平坦性的保護層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層28b形成在保護層36上。 液晶層40形成在第一基板20和第二基板30之間，由此完全地構成液晶顯示板1。
如上所述，在IPS模式LCD裝置中，通過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，因此液晶層40內(nèi)的液晶分子以 相同程度旋轉，由此防止了因液晶分子的折射各向異性而引起的灰度級反轉。
然而，IPS模式LCD裝置存在以下問題。即，在IPS模式LCD裝置中，液晶分子沿 著橫向場以相同程度旋轉，以防止由于液晶分子的折射各向異性而引起的灰度級反轉，由 此改善了豎直(上下)方向或水平(左右)方向上的視角特性，而沒有提高屏幕對角線方 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LCD裝置的光的偏振特性，來改善對角線方向上的視 角特性的LCD裝置。 為了實現(xiàn)這些和其他優(yōu)點，根據(jù)這里具體實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，從而改善對角線方向上的視角特性。 通過結合附圖來閱讀本發(fā)明的隨后詳細描述，本發(fā)明的上述和其他目標、特征、方
面和優(yōu)點將變得更明了。


附圖被包括在本說明書中以提供對本發(fā)明的進一步理解，并結合到本說明書中且 構成本說明書的一部分，附圖示出了本發(fā)明的實施方式，且與說明書一起用于解釋本發(fā)明 的原理。 在附圖中 圖1A和圖IB是示出典型的IPS模式LCD裝置的結構的圖； 圖2是簡要示出現(xiàn)有技術的LCD裝置的結構的立體圖； 圖3A是示出從正面觀看LCD裝置時上、下偏振片的吸收軸的圖； 圖3B是示出從對角線方向觀看LCD裝置時上、下偏振片的吸收軸的圖； 圖4A和圖4B是示出A補償膜在x、 y和z軸方向上的折射率的關系的圖； 圖5A和圖5B是示出C補償膜在x、 y和z軸方向上的折射率的關系的圖； 圖6是示出雙軸補償膜在x、 y和z軸方向上的折射率的關系的圖； 圖7A和圖7B是每個光的橢圓偏振以及對應的龐加萊向量； 圖8是示出從正面觀看LCD裝置時龐加萊球中的光的偏振態(tài)的圖； 圖9是示出從對角線方向觀看LCD裝置時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)明第一實施方式的LCD裝置的結構的圖； 圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的LC板的結構的截面圖； 圖12A是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的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)明第二實施方式的LCD裝置的結構的圖；而 圖14A和圖14B是分別示出從對角線方向上觀看現(xiàn)有技術LCD裝置和根據(jù)本發(fā)明
的LCD裝置時的視角特性的圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖給出本發(fā)明的詳細描述。 在對角線方向上觀看LCD裝置時視角特性的下降是由于LCD裝置的對角線方向上 的漏光造成的。下面將更詳細地加以描述。 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，透射過第一偏振片152的光在x軸方向上線偏振，然后入射到LCD裝置中。 當不向LC板101施加信號時，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軸方向上線偏振態(tài)透射過LC板101。同時，附接到上基板的第二偏振 片154的偏振軸垂直于透射過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，從而沒有光從第二偏振片152輸出，導致整個屏幕全黑。 然而，在對角線方向上觀看LCD裝置時，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，第一偏振片152和第二偏振片154彼 此垂直，而在對角線方向上觀看時不彼此垂直。 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 所布置的第一偏振片152和第二偏振片154的偏振軸，圖3B示出了從對角線方向(即在以 一定極角和方位角透射過LCD裝置的屏幕的光路上)觀看LCD裝置時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，虛線表示第一偏振片152上的偏振軸(即 光吸收軸)的方向，實線表示第二偏振片154上的光吸收軸的方向。 如圖3A所示，從正面觀看LCD裝置時(即，光垂直透射過LCD裝置的屏幕時)，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，在對角線方向上 觀看LCD裝置時(即，光以預設的極角和預設的方位角透射過LCD裝置的屏幕時)，第一偏 振片152和第二偏振片154的偏振軸并不彼此垂直，而是以其間的預設角e布置。
同樣地，在對角線方向上觀看LCD裝置時，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)線偏振并透射過LC板101的光部分 地透射過第二偏振片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， 在對角線方向上觀看LCD裝置時，也會部分地漏光，造成難以保持全黑狀態(tài)。
由此，在對角線方向上觀看LCD裝置時，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，為了改善在對角線方向上觀看LCD裝置時的視角特性， 在第一偏振片152處偏振的光應被第二偏振片154完全吸收。為此，在本發(fā)明中，使用補償 膜來改變透射過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。 補償膜可以分類為單軸膜和雙軸膜。單軸膜是一種具有單個光軸的各向異性雙折 射膜，雙軸膜是一種具有兩個光軸的各向異性雙折射膜。在補償膜中，根據(jù)光軸的方向和大 小，單軸膜可以劃分為A補償膜和C補償膜。圖4和圖5示出了 A補償膜和C補償膜的折 射率特性。 圖4A和圖4B分別示出正A補償膜和負A補償膜。如圖4A和4B所示，A補償膜 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 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A補償膜。正A 補償膜和負A補償膜可以根據(jù)以下的公式1定義。
[公式1]
nx>ny = nz
nx < ny = nz 同時，圖5A和圖5B分別示出了正C補償膜和負C補償膜。如圖5A和5B所示， C補償膜的特征在于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C補償膜。正C補償膜和負C補償膜可以根
據(jù)以下的公式2來定義。[公式幻 nx = ny < nz nx = ny > nz 另外，補償膜引起的延遲由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之間的關系可以根據(jù)公式3來限定。 [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 示補償膜的厚度。 A補償膜和C補償膜的例子通常可以包括環(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、聚苯乙烯樹脂以及聚對苯二甲酸乙二醇酯。 雙軸膜可以分類為正雙軸膜、負雙軸膜以及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、負雙軸膜以及z軸拉伸 雙軸膜。正雙軸膜、負雙軸膜以及z軸拉伸雙軸膜可以分別由公式4來定義。
[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表示補償膜的厚度。 根據(jù)公式4和5的定義，負雙軸膜是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，補償膜的使用使得在第一偏振片152處線偏振的光被相位轉換，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 來表示。 Jones向量僅能夠表現(xiàn)全偏振。因此，為了表現(xiàn)部分偏振，應使用根據(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〈> 表示時間平均，E,和Ey表示x軸和y軸方向上的磁場分量。這里，在這四 個變量之間建立了不等式S ES +Sl+Si。該不等式僅針對全偏振成立。g卩，對于全偏
振，在通過用sl、s2以及s3除以亮度SO而得到的標準化變量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 交坐標的點。 在此，在龐加萊球中，赤道上的所有點都表示線偏振態(tài)，北極對應于右旋圓偏振， 南極對應于左旋圓偏振。另外，北半球的所有點都對應于右旋橢圓偏振，南半球的所有點都 對應于左旋橢圓偏振。 圖7A和圖7B是示出正交坐標系統(tǒng)和相應的龐加萊向量中的任意橢圓偏振的圖。
如圖7A和圖7B所示，對于龐加萊向量P，對應于其中長軸的方位角是V且橢圓角 是x的橢圓偏振，緯度角是2x，方位角是2v，正交坐標是(cons(2v)cons(2x)， sin(2v) cos (2x) ， sin (2x))。如果該點位于北半球，則場向量在順時針方向上旋轉，如果該點位于南 半球，則場向量在逆時針方向上旋轉。在此，龐加萊球上的對映點(antipode)表示正交偏 振態(tài)。 此外，表示當光穿過透明介質時偏振態(tài)變化的么正Jones矩陣可以通過龐加萊球 上的旋轉轉換來分析。 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映點表示正交偏振狀態(tài)，所以點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，第一偏振片152的光透射 軸保持與第二偏振片154的吸收軸相同的線偏振態(tài)。因此，由于從正面觀看IPS模式LCD 裝置時第一偏振片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，所以透射過第一 偏振片152的線偏振光被第二偏振片154全部吸收，從而沒有光通過第二偏振片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，能夠保持全黑狀態(tài)。
與此同時，圖9示出了表示從對角線方向上觀看IPS模式LCD裝置時光的偏振態(tài) 的龐加萊球。 在圖9中，點Al指示第一偏振片152的光吸收軸，相應的對映點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Bl指示第二偏振片154的光透射軸，點 B2直至第二偏振片154的光吸收軸。如圖3B所示，從對角線方向上觀看IPS模式LCD裝置時，第一偏振片152和第二偏振片154的偏振方向形成了預設角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A2和作為第二偏振片154的光吸收軸的點B2并 不匹配而是間隔開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。大致對應于第一偏振片152的光透射軸與第二偏振片154的光吸收軸之 間夾角的光透射過第二偏振片154。因此，為了防止IPS模式LCD裝置的對角線方向上的漏 光，點A2和點B2應彼此匹配，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，利用補償膜來改變在第一偏振片152處線偏振的光的偏振態(tài)，以使 龐加萊球上的點A2與點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)明的詳細實施方式。在此，將利用龐加萊球來描述根據(jù)本發(fā)明實 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改變光的偏振態(tài)， 以防止LCD裝置的對角線方向上的漏光。 圖10示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的LCD裝置的結構。 如圖10所示，根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的LCD裝置200可以包括用于實現(xiàn)圖像 的LC板201 ;分別附接到LC板201的上、下部的第一補償膜244和第二補償膜246 ;附接到 第一補償膜244的下部的第一偏振片250 ;以及附接到第二補償膜246的上部的第二偏振 片260。 盡管附圖中未詳細示出，但LC板201可以包括第一基板、第二基板以及插設在第 一基板和第二基板之間的液晶層。TFT、選通線和數(shù)據(jù)線的圖案以及各個電極可以形成在第 一基板上，呈現(xiàn)實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)域而導致圖像 質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。另選的是，還可 以使用邊緣場切換(FFS)模式LC板作為本發(fā)明的LC板201。對于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來提供。第一偏振體 252是可以將自然光轉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正交偏振分量的情況下，兩個偏振分量中的一個被允許透射， 而另一個被吸收、反射或散射。盡管對第一偏振體252中使用的光學膜沒有具體限制，但是 光學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設方向上配向的0型偏振體； 其中溶致液晶在預設方向上配向的E型偏振體等。第一支撐體254用于保護第一偏振片 252，通常使用典型的沒有延遲的保護膜?？梢允褂萌魏伪Ｗo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來提供。類似于第 一偏振體252，第二偏振體262可以由聚乙烯醇(PVA)基樹脂制成。對于第二支撐體264， 三醋酸纖維素(TAC)被用作透明保護膜。 附接到LC板201的下部的第一補償膜244是正C膜以及單軸補償膜。在此，C膜通常可以是UV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，第二補償膜246是正雙軸補償膜。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，第二補償膜 246的雙軸膜的雙軸性變?yōu)?2. 0 < Nz < 0。通常，當雙軸膜的雙軸性Nz是Nz < 0時，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，當雙 軸膜的雙軸性Nz是0 < Nz < 1時，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。第二補償膜246是具有Nz < 0的雙軸性Nz的正雙軸 膜。 第二補償膜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，第二補償膜246可具有正常波長色散、平 坦波長色散以及反向波長色散的各種特性。 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的關閉狀態(tài)下沿著配向層的摩擦方向布置。因
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裝置中的橫向磁場的公共電極和像素電極沿著數(shù)據(jù)線設
置，因此配向層的摩擦方向形成約15° 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203和數(shù)據(jù)線204所限定的像素內(nèi)以預設角度彎曲至少一次，配向層的摩擦是 在數(shù)據(jù)線方向上進行的，即，以90。角進行。也就是說，電極205和207的方向和配向方向 形成了預設角度9 。 由此，彎曲公共電極205和像素電極207是為了在一個像素中形成具有不同主視 角的多個域，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204 形成了預設角，并且配向層的摩擦在是數(shù)據(jù)線方向上進行的。因此，公共電極205和像素電 極207的摩擦方向形成了預設角度(例如大約e =15° 45° )。 本發(fā)明不限于具有上述結構的IPS模式LCD裝置，而可以應用于具有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設角度的FFS模式LCD裝置。
將參照圖12A到12C來描述根據(jù)具有上述結構的第一實施方式的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 護圖(protectedview)。 如圖12A所示，實現(xiàn)為正C膜的第一補償膜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， 實現(xiàn)為正雙軸膜的第二補償膜246布置在LC板201和第二偏振片260之間。第二補償膜 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 為線偏振。大部分線偏振光在第一偏振片250的吸收軸(點Al)被吸收，而透射過第一偏 振片250的光的偏振態(tài)位于點A2。 S卩，第一偏振片250的透射軸位于點A2。在此，第二偏 振片260的吸收軸位于點B2，從而與第一偏振片250的透射軸隔開預設距離。
如果在第一偏振片250處線偏振的光透射過實現(xiàn)為正C膜的第一補償膜244，則偏 振態(tài)以軸Sl為中心在逆時針方向旋轉，從點A2移動到點Cl。在此，點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LC板201，則LC 板201的偏振態(tài)位于點A1，因為配向層是以9(T角摩擦的。因此，偏振態(tài)以軸A20為中心 逆時針旋轉，從點Cl移動到了點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LC板201的光以軸A20為中心在順時針方向旋轉了約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LC板201的光接著透射過實現(xiàn)未正雙軸膜的第二補償膜246，則偏振 態(tài)從點C2旋轉到點B2。在此，由于第二補償膜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，使得偏振態(tài)從點C2移動到 點B2。結果，透射過第二補償膜246的光變?yōu)榫€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，結果防止了光透射過第二偏振片260。
如圖12C所示，第一偏振片250處的線偏振光的偏振態(tài)(對應于點A2)被正C膜 244和LC板201改變，最終通過正雙軸膜246與點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，由此防止了對角線方向上的漏光。 圖13是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的LCD裝置300的結構的圖，其中本實施方 式中所示的結構類似于圖IO所示的LCD裝置的結構。 S卩，根據(jù)第二實施方式的LCD裝置300可以包括用于實現(xiàn)圖像的LC板301 ;附接 到LC板301下部的實現(xiàn)為正C膜的第一補償膜344 ;附接到LC板301上部的實現(xiàn)為正雙 軸膜的第二補償膜346 ;以及附接到第二補償膜346的上部的第二偏振片360。
S卩，根據(jù)第一實施方式的LCD裝置和根據(jù)第二實施方式的LCD裝置除了光軸之外， 結構大致相同。即，根據(jù)第一實施方式的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，在第一實施方式中第二 補償膜246的nx軸是O。，而在第二實施方式中第二補償膜346的nx軸是90。。
即使考慮具有上述構造的根據(jù)第二實施方式的LCD裝置，當光被透射后，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，由此防止了對角線方向上的漏光。 圖14A示出了現(xiàn)有技術LCD裝置的對角線方向上的通常的黑模式下的視角特性的 模擬結果，圖14B示出了根據(jù)本發(fā)明的LCD裝置的對角線方向上的通常的黑模式下的視角 特性的模擬結果。 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是針對現(xiàn)有技術的LCD裝置以及根據(jù)本發(fā)明的具 有光補償膜的LCD裝置，在利用白色調光時，模擬在相對于所有半徑向量角(或方位角)的 0 80°范圍的傾斜角的對比度特性的結果。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LCD裝置的對比度特性和圖14B所示的根據(jù)本發(fā)明的 LCD裝置的對比度特性進行比較可以看出，在正常的黑模式下，在對應于LC板的對角線方 向的45° 、135° 、225°和315°上漏光顯著減少。這里，現(xiàn)有技術的LCD裝置的對角線方 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 裝置的對角線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 技術的LCD裝置相比，根據(jù)本發(fā)明的LCD裝置的對角線反向上視角的透射率顯著地減小。
上述實施方式和優(yōu)點僅是示例性的，不應當被理解為對本公開的限制。這些教導 可容易地應用于其他類型的裝置。本說明書是例示性的，并不限制權利要求的范圍。本領 域技術人員可以想到許多替換、修改和變型。此處描述的示例性實施方式的特征、結構、方 法和其他特性可通過各種方式結合以獲得附加的和/或可選的示例性實施方式。
由于本特征可通過多種形式來實現(xiàn)而不脫離其特性，應當理解上述實施方式不受 限于上述描述的任何細節(jié)，除非另有規(guī)定，而應在所附權利要求限定的范圍內(nèi)寬泛地進行 理解，并且因此落入權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利要求包含。
權利要求
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，其一個表面附接到該第一支撐體上。
4. 根據(jù)權利要求3所述的液晶顯示裝置，其中第一支撐體由透明保護膜形成。
5. 根據(jù)權利要求4所述的液晶顯示裝置，其中所述透明保護膜由三醋酸纖維素形成。
6. 根據(jù)權利要求3所述的液晶顯示裝置，其中第一偏振片由聚乙烯醇基樹脂形成。
7. 根據(jù)權利要求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，該第一支撐體由無延遲Rth的三 醋酸纖維素形成。
8. 根據(jù)權利要求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，其一個表面附接到第二支撐體上。
9. 根據(jù)權利要求8所述的液晶顯示裝置，其中第二支撐體由透明保護膜形成。
10. 根據(jù)權利要求9所述的液晶顯示裝置，其中所述透明保護膜由三醋酸纖維素形成。
11. 根據(jù)權利要求8所述的液晶顯示裝置，其中第二偏振片由聚乙烯醇基樹脂形成。
12. 根據(jù)權利要求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。
13. 根據(jù)權利要求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)權利要求1所述的液晶顯示裝置，其中非偏振光入射穿過第一偏振片。
17. 根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示裝置，其中非偏振光入射穿過第二偏振片。
18. 根據(jù)權利要求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 顯示板或邊緣場開關模式液晶顯示板。
全文摘要
本發(fā)明公開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償膜來改變?nèi)肷涞揭壕э@示板并經(jīng)過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角線方向上漏光。
文檔編號G02F1/13363GK101770114SQ20091026631
公開日2010年7月7日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權日2008年12月31日
發(fā)明者文鐘源, 申洸勛 申請人:樂金顯示有限公司