具有宽视角的液晶显示装置的制作方法

专利名称：具有宽视角的液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示(LCD)装置，更具体地涉及一种能够通过采用多个双轴光学 膜而改善视角特性LCD装置。
背景技术：
近年来，诸如移动电话、个人数字助理(PDA)以及笔记本计算机的各种便携式电 子装置的发展增大了对平板显示器的需求，平板显示器能够应用于这些装置，并且尺寸小， 重量轻，且能量效率高。平板显示器的例子是液晶显示(LCD)装置、等离子体显示板(PDP) 装置、场发射显示(FED)装置、真空荧光显示(VFD)装置等。对这些装置的研究正在积极开 展。其中，鉴于其大规模生产技术、驱动方案的便捷以及色彩呈现特性高的实现，LCD装置 目前引人瞩目。 这种LCD装置根据液晶分子的配向来实现各种显示模式。然而，由于白和黑颜色
呈现、响应速度快以及驱动电压低，最近通常使用TN模式LCD装置。在TN模式LCD装置
中，施加电压时，被配向为与基板平行的液晶分子被重新配向为几乎垂直于基板，由于液晶
分子的折射率各向异性，这会造成当施加电压时出现视角变窄的问题。 为了克服这种视角问题，最近引入了具有宽视角特性的各种模式的LCD装置。其
中，面内切换(IPS)模式LCD装置在实际当中进行了大规模生产。IPS模式LCD装置被配置
为在每个像素中形成彼此平行配向的至少一对电极以产生与基板实际平行的横向场，由此
将液晶分子配向在平面表面上。 图1是示出根据现有技术的IPS模式LCD装置的图，其中图1A是其平面图，图IB 是沿图1A的线I-I截取的截面图。 如图1A所示，液晶显示板1的像素由排列在水平和竖直方向的选通线3和数据线 4来限定。附图中仅示出了第(n，m)个像素；然而，实际在液晶显示板l上布置了n条选通 线3和m条数据线4，以在整个液晶显示板l上限定出nXm个像素。薄膜晶体管(TFT) 10 形成在每个像素中的选通线3和数据线4之间的交叉处。TFT 10包括栅极11，经由选通 线3向其施加扫描信号；半导体层12，其形成在栅极11上，并响应于所施加的扫描信号而 被激活以形成沟道层；以及源极13和漏极14，其形成在半导体层12上，经由数据线4向其 施加图像信号。由此构建的TFT10将从外部输入的图像信号施加给液晶层。
多个公共线5和像素电极7被布置得大致平行于数据线4。另外，连接到公共电极 5的公共线16被设置在每个像素的中心。连接到像素电极7的像素电极线18以与公共线 16交叠的方式设置在公共线16上。由于公共线16与像素电极线18彼此交叠，所以在IPS 模式LCD装置中产生了存储电容。 由此，在具有这种构造的IPS模式LCD装置中，液晶分子被配向为与公共电极5和 像素电极7大致平行。当信号被施加到像素电极7同时TFT 10被驱动时，在公共电极5与 像素电极7之间产生了与液晶显示板1大致平行的横向场。液晶分子在相同程度上沿着横 向场旋转，由此防止了由于其折射各向异性而产生的灰度级反转。
下文将参照图IB更详细地描述具有这种构造的现有技术IPS模式LCD装置。 如图1B所示，栅极11形成在第一基板20上。栅绝缘层22层压在整个第一基板
20上方。半导体层12形成在栅绝缘层22上，而源极13和漏极14形成在半导体层12上。
钝化层24形成在整个第一基板20上方。第一配向层28a形成在钝化层24上，该第一配向
层具有通过摩擦等方式而确定的用于对液晶分子进行配向的配向方向。此外，多个公共电极5形成在第一基板20上，像素电极7和数据线4形成在栅绝
缘层22上，由此在公共电极5与像素电极7之间产生了横向场E。 黑底32和滤色器层34形成在第二基板30上。黑底32用于防止光漏到液晶分子 不被操作的区域。如附图中所示，黑底32通常形成在TFT10的区域以及像素之间(即选通 线和数据线之间)。滤色器层34被设置用来呈现红(R)、绿(G)、和蓝(B)色的实际色彩。 用于保护滤色器层34以及提高基板平坦性的保护层34形成在滤色器层34上，并且具有确 定配向方向的第二配向层28b形成在保护层36上。 液晶层40形成在第一基板20和第二基板30之间，由此完全地构成液晶显示板1。
如上所述，在IPS模式LCD装置中，通过分别形成在第一基板20和栅绝缘层22上 的公共电极5和像素电极7在液晶层40内形成了横向场，因此液晶层40内的液晶分子以 相同程度旋转，由此防止了因液晶分子的折射各向异性而引起的灰度级反转。
然而，IPS模式LCD装置存在以下问题。即，在IPS模式LCD装置中，液晶分子沿 着横向场以相同程度旋转，以防止由于液晶分子的折射各向异性而引起的灰度级反转，由 此改善了竖直(上下)方向或水平(左右)方向上的视角特性，而没有提高屏幕对角线方 向上的视角特性。

发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能够利用正C膜(positive C-film)和正双轴膜 (positive biaxial film)改变透射过LCD装置的光的偏振特性，来改善对角线方向上的视 角特性的LCD装置。 为了实现这些和其他优点，根据这里具体实施和广义描述的本发明的目的，本发 明提供了一种液晶显示(LCD)装置，其包括具有液晶层的液晶显示板；分别位于所述液晶 显示板的上、下部分以使入射光偏振的第一偏振片和第二偏振片；布置在第一偏振片与液 晶显示板之间用来改变光的偏振态的正C膜，所述正C膜在水平方向上具有Re = Onm的 延迟值，在厚度方向上具有Rth = -50 -200nm的延迟值；以及布置在所述液晶显示板与 第二偏振片之间用来改变光的偏振态的正双轴膜，所述正双轴膜在水平方向上具有Re = 80 160nm的延迟值，在厚度方向上具有Rth = -24 _160nm的延迟值，其中Re = (nx_ny) d， Rth = (r^-rOd，其中nx、 ny和nz分别代表x轴方向上的折射率、y轴方向上的折射率和 z轴方向上的折射率。 根据本发明，正C膜和正双轴膜布置在偏振片与液晶显示板之间，以改变入射到
液晶显示板上的偏振光的偏振特性。偏振特性的改变使得入射到第二偏振片上的光的光轴
能够与第二偏振片的吸收轴相匹配，从而改善对角线方向上的视角特性。 通过结合附图来阅读本发明的随后详细描述，本发明的上述和其他目标、特征、方
面和优点将变得更明了。


附图被包括在本说明书中以提供对本发明的进一步理解，并结合到本说明书中且 构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，且与说明书一起用于解释本发明 的原理。 在附图中 图1A和图IB是示出典型的IPS模式LCD装置的结构的图； 图2是简要示出现有技术的LCD装置的结构的立体图； 图3A是示出从正面观看LCD装置时上、下偏振片的吸收轴的图； 图3B是示出从对角线方向观看LCD装置时上、下偏振片的吸收轴的图； 图4A和图4B是示出A补偿膜在x、 y和z轴方向上的折射率的关系的图； 图5A和图5B是示出C补偿膜在x、 y和z轴方向上的折射率的关系的图； 图6是示出双轴补偿膜在x、 y和z轴方向上的折射率的关系的图； 图7A和图7B是每个光的椭圆偏振以及对应的庞加莱向量； 图8是示出从正面观看LCD装置时庞加莱球中的光的偏振态的图； 图9是示出从对角线方向观看LCD装置时庞加莱球中的光的偏振态的图； 图10是示出根据本发明第一实施方式的LCD装置的结构的图； 图11是示出根据本发明的LC板的结构的截面图； 图12A是示出根据本发明第一实施方式的LCD装置的光轴的图； 图12B是示出表示根据本发明第一实施方式的LCD装置中光的偏振态的庞加莱球
的图； 图12C是图12B的投影图； 图13是示出根据本发明第二实施方式的LCD装置的结构的图；而 图14A和图14B是分别示出从对角线方向上观看现有技术LCD装置和根据本发明
的LCD装置时的视角特性的图。
具体实施例方式
下面将参照附图给出本发明的详细描述。 在对角线方向上观看LCD装置时视角特性的下降是由于LCD装置的对角线方向上 的漏光造成的。下面将更详细地加以描述。 如图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装置的 液晶(LC)板101的上、下部分，以使LC板101的输入和输出光成为线偏振。
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的偏振轴 彼此垂直。因此，透射过第一偏振片152的光在x轴方向上线偏振，然后入射到LCD装置中。 当不向LC板101施加信号时，LC板101的液晶分子142被朝向x轴方向配向，因此入射到 LC板101上的光以x轴方向上线偏振态透射过LC板101。同时，附接到上基板的第二偏振 片154的偏振轴垂直于透射过液晶层的光的偏振方向。因此，光被上基板的偏振片154全 部吸收，从而没有光从第二偏振片152输出，导致整个屏幕全黑。 然而，在对角线方向上观看LCD装置时，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，从正面观看LCD装置时，第一偏振片152和第二偏振片154彼 此垂直，而在对角线方向上观看时不彼此垂直。 图3A示出了从正面(即与LCD装置的屏幕垂直透射的光路上)观看LCD装置时 所布置的第一偏振片152和第二偏振片154的偏振轴，图3B示出了从对角线方向(即在以 一定极角和方位角透射过LCD装置的屏幕的光路上)观看LCD装置时所布置的第一偏振片 152和第二偏振片154的偏振轴。在此，附图中，虚线表示第一偏振片152上的偏振轴(即 光吸收轴)的方向，实线表示第二偏振片154上的光吸收轴的方向。 如图3A所示，从正面观看LCD装置时(即，光垂直透射过LCD装置的屏幕时)，第 一偏振片152和第二偏振片154的偏振轴彼此垂直。然而，如图3B所示，在对角线方向上 观看LCD装置时(即，光以预设的极角和预设的方位角透射过LCD装置的屏幕时)，第一偏 振片152和第二偏振片154的偏振轴并不彼此垂直，而是以其间的预设角e布置。
同样地，在对角线方向上观看LCD装置时，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处已经线偏振并透射过LC板101的光部分 地透射过第二偏振片154而不是被第二偏振片154完全吸收。因此，即使在正常黑状态下， 在对角线方向上观看LCD装置时，也会部分地漏光，造成难以保持全黑状态。
由此，在对角线方向上观看LCD装置时，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处偏振的光部分漏掉而不完全被第二偏振片 154吸收，所以视角特性降低。因而，为了改善在对角线方向上观看LCD装置时的视角特性， 在第一偏振片152处偏振的光应被第二偏振片154完全吸收。为此，在本发明中，使用补偿 膜来改变透射过LC板101的光的偏振方向，以使入射在第二偏振片154上的光的光轴与第 二偏振片154(即光吸收层)的偏振方向相匹配。 补偿膜可以分类为单轴膜和双轴膜。单轴膜是一种具有单个光轴的各向异性双折 射膜，双轴膜是一种具有两个光轴的各向异性双折射膜。在补偿膜中，根据光轴的方向和大 小，单轴膜可以划分为A补偿膜和C补偿膜。图4和图5示出了 A补偿膜和C补偿膜的折 射率特性。 图4A和图4B分别示出正A补偿膜和负A补偿膜。如图4A和4B所示，A补偿膜 的特征在于y轴方向上的折射率ny与z轴方向上的折射率nz相同(即ny = nz)，而x轴方 向上的折射率nx与y轴方向上的折射率ny以及z轴方向上的折射率nz不同(即nx # ny =nz)。如图4A所示，如果x轴方向上的折射率nx大于y轴方向的折射率ny，则为正A补 偿膜。相反，如果x轴方向上的折射率n,小于y轴方向的折射率riy，则为负A补偿膜。正A 补偿膜和负A补偿膜可以根据以下的公式1定义。
[公式1]
nx>ny = nz
nx < ny = nz 同时，图5A和图5B分别示出了正C补偿膜和负C补偿膜。如图5A和5B所示， C补偿膜的特征在于x轴方向上的折射率nx与y轴方向上的折射率ny相同(即nx = ny)， 而z轴方向上的折射率nz与x轴方向上的折射率nx以及y轴方向上的折射率ny不同(即 nz # nx = ny)。如图5A所示，如果x轴方向上的折射率nx和y轴方向上的折射率ny小于 z轴方向上的折射率nz，则为正C补偿膜。相反，如果x轴方向上的折射率nx和y轴方向的
7折射率ny大于z轴方向上的折射率nz，则为负C补偿膜。正C补偿膜和负C补偿膜可以根
据以下的公式2来定义。[公式幻 nx = ny < nz nx = ny > nz 另外，补偿膜引起的延迟由x轴方向上的折射率npy轴方向的折射率riy以及z轴 方向的折射率nz决定，延迟与折射率nx、 ny以及nz之间的关系可以根据公式3来限定。 [OO58][公式3]
Re = (nx_ny)d
Rth = (nx_nz)d 其中Re表示水平方向上的延迟值，而Rth表示厚度方向上的延迟值。另外，d表 示补偿膜的厚度。 A补偿膜和C补偿膜的例子通常可以包括环烯烃聚合物膜、聚碳酸酯膜、UV固化水 平或水平配向液晶膜、聚苯乙烯树脂以及聚对苯二甲酸乙二醇酯。 双轴膜可以分类为正双轴膜、负双轴膜以及z轴拉伸双轴膜。图6示出了双轴膜 的x轴方向上的折射率nx、 y轴方向的折射率ny以及z轴方向上的折射率nz。双轴膜可以 根据x、y、z轴方向上的折射率nx、ny、nz的比例而划分为正双轴膜、负双轴膜以及z轴拉伸 双轴膜。正双轴膜、负双轴膜以及z轴拉伸双轴膜可以分别由公式4来定义。
[公式4]
nz > nx > ny
nx > ny > nz
nx > nz > ny 另外，双轴膜的双轴性可以根据公式5来表示。
[公式5]
Nz = Rth/Re 如公式3中所定义的，Re表示水平方向上的延迟值，Rth表示厚度方向上的延迟 值，而d表示补偿膜的厚度。 根据公式4和5的定义，负双轴膜是Nz > 1 ，正双轴膜是Nz < 1 ，而z轴拉伸双轴 膜是O <Nz < 1。 在本发明中，补偿膜的使用使得在第一偏振片152处线偏振的光被相位转换，从 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上的光能够被完全吸收。 光偏振态可以用Jones矩阵来分析。根据Jones矩阵，由于边界表面的光反射被 忽略，所以表现出透明介质的偏振透射特性的Jones矩阵是么正矩阵，其可以用庞加莱球 来表示。 Jones向量仅能够表现全偏振。因此，为了表现部分偏振，应使用根据以下公式6
而定义的strokes参数。[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〈> 表示时间平均，E,和Ey表示x轴和y轴方向上的磁场分量。这里，在这四 个变量之间建立了不等式S ES +Sl+Si。该不等式仅针对全偏振成立。g卩，对于全偏
振，在通过用sl、s2以及s3除以亮度SO而得到的标准化变量sl、s2以及s3之间定义了公 式7。[公式7]
sj+sj+s^+l 这是三维空间中半径为1的庞加莱球的公式，其中(sl，s2，s3)表示庞加莱球的正 交坐标的点。 在此，在庞加莱球中，赤道上的所有点都表示线偏振态，北极对应于右旋圆偏振， 南极对应于左旋圆偏振。另外，北半球的所有点都对应于右旋椭圆偏振，南半球的所有点都 对应于左旋椭圆偏振。 图7A和图7B是示出正交坐标系统和相应的庞加莱向量中的任意椭圆偏振的图。
如图7A和图7B所示，对于庞加莱向量P，对应于其中长轴的方位角是V且椭圆角 是x的椭圆偏振，纬度角是2x，方位角是2v，正交坐标是(cons(2v)cons(2x)， sin(2v) cos (2x) ， sin (2x))。如果该点位于北半球，则场向量在顺时针方向上旋转，如果该点位于南 半球，则场向量在逆时针方向上旋转。在此，庞加莱球上的对映点(antipode)表示正交偏 振态。 此外，表示当光穿过透明介质时偏振态变化的么正Jones矩阵可以通过庞加莱球 上的旋转转换来分析。 图8示出了表示如图3A所示的从正面观看IPS模式LCD装置时第一偏振片152 和第二偏振片154的偏振态的庞加莱球。 由于庞加莱球上的对映点表示正交偏振状态，所以点A指示第一偏振片152的光 吸收轴和第二偏振片154的光透射轴，点B指示第一偏振片152的光透射轴和第二偏振片 154的光吸收轴。如图8所示，从正面观看IPS模式LCD装置时，第一偏振片152的光透射 轴保持与第二偏振片154的吸收轴相同的线偏振态。因此，由于从正面观看IPS模式LCD 装置时第一偏振片152的光吸收轴垂直于第二偏振片154的光吸收轴，所以第一偏振片152 的光透射轴和第二偏振片154的光吸收轴彼此平行。 这样，由于第一偏振片152的光透射轴和第二偏振片154的光吸收轴彼此平行因 而第一偏振片152的光透射轴和第二偏振片154的光吸收轴位于同一点，所以透射过第一 偏振片152的线偏振光被第二偏振片154全部吸收，从而没有光通过第二偏振片154透射 到外部。因此，在正常的黑模式下，从正面观看IPS模式LCD装置时，能够保持全黑状态。
与此同时，图9示出了表示从对角线方向上观看IPS模式LCD装置时光的偏振态 的庞加莱球。 在图9中，点Al指示第一偏振片152的光吸收轴，相应的对映点A2指示第一偏振 片152的与该光吸收轴正交的光透射轴。另外，点Bl指示第二偏振片154的光透射轴，点 B2直至第二偏振片154的光吸收轴。如图3B所示，从对角线方向上观看IPS模式LCD装置时，第一偏振片152和第二偏振片154的偏振方向形成了预设角e而并不彼此垂直。因 此，作为第一偏振片152的光透射轴的点A2和作为第二偏振片154的光吸收轴的点B2并 不匹配而是间隔开x。间隔x指示了第一偏振片152的光透射轴与第二偏振片154的光吸 收轴之间的夹角。大致对应于第一偏振片152的光透射轴与第二偏振片154的光吸收轴之 间夹角的光透射过第二偏振片154。因此，为了防止IPS模式LCD装置的对角线方向上的漏 光，点A2和点B2应彼此匹配，使得第一偏振片152的光透射轴平行于第二偏振片154的光 吸收轴，由此在第一偏振片152处偏振的光可以在第二偏振片154处被完全吸收。
在本发明中，利用补偿膜来改变在第一偏振片152处线偏振的光的偏振态，以使 庞加莱球上的点A2与点B2相匹配(即，第一偏振片152的光透射轴能够平行于第二偏振 片154的光吸收轴)，由此防止由于透射过第二偏振片154的光引起的漏光。
下文将描述本发明的详细实施方式。在此，将利用庞加莱球来描述根据本发明实 施方式的LCD装置的偏振态。如上所述，本发明将被配置为利用双轴膜来改变光的偏振态， 以防止LCD装置的对角线方向上的漏光。 图10示出了根据本发明第一实施方式的LCD装置的结构。 如图10所示，根据本发明第一实施方式的LCD装置200可以包括用于实现图像 的LC板201 ;分别附接到LC板201的上、下部的第一补偿膜244和第二补偿膜246 ;附接到 第一补偿膜244的下部的第一偏振片250 ;以及附接到第二补偿膜246的上部的第二偏振 片260。 尽管附图中未详细示出，但LC板201可以包括第一基板、第二基板以及插设在第 一基板和第二基板之间的液晶层。TFT、选通线和数据线的图案以及各个电极可以形成在第 一基板上，呈现实际颜色的滤色器层以及用于防止由于光漏到非图像显示区域而导致图像 质量下降的黑底可以形成在第二基板上。 特别地，根据本发明的LC板201是IPS模式LC板。因此，公共电极和像素电极彼 此平行地布置在第一基板上，由此向液晶层施加与基板的表面平行的磁场。另选的是，还可 以使用边缘场切换(FFS)模式LC板作为本发明的LC板201。对于LD板201，可以采用延 迟值约250 350nm的向列液晶。 第一偏振片250可以用第一偏振体252和第一支撑体254来提供。第一偏振体 252是可以将自然光转换为任意偏振光的膜。在此，第一偏振体252可以是具有以下功能 的膜在将入射光划分为两个正交偏振分量的情况下，两个偏振分量中的一个被允许透射， 而另一个被吸收、反射或散射。尽管对第一偏振体252中使用的光学膜没有具体限制，但是 光学膜的例子可以包括以包含碘或二色性染料的聚乙烯醇(PVA)基树脂为主成分的聚合 物膜；其中包含二色性材料和液晶化合物的液晶合成物在预设方向上配向的0型偏振体； 其中溶致液晶在预设方向上配向的E型偏振体等。第一支撑体254用于保护第一偏振片 252，通常使用典型的没有延迟的保护膜。可以使用任何保护膜，但通常使用三醋酸纤维素 (TAC)。 另外，第二偏振片260可以用第二偏振体262和第二支撑体264来提供。类似于第 一偏振体252，第二偏振体262可以由聚乙烯醇(PVA)基树脂制成。对于第二支撑体264， 三醋酸纤维素(TAC)被用作透明保护膜。 附接到LC板201的下部的第一补偿膜244是正C膜以及单轴补偿膜。在此，C膜通常可以是UV固化垂直配向液晶膜、双轴拉伸聚合物膜等。在此，正C膜在厚度方向上的 延迟值Rth为Rth = -50nm -200nm(Re = 0)。 此外，第二补偿膜246是正双轴补偿膜。其水平方向上的延迟值Re为Re = 80 160nm，其厚度方向上的延迟值Rth为Rth = -24 _160nm。因此，基于公式5，第二补偿膜 246的双轴膜的双轴性变为-2. 0 < Nz < 0。通常，当双轴膜的双轴性Nz是Nz < 0时，双 轴膜是正双轴膜，其在x、y、z轴方向上的折射率nx、ny、nz的比是n, > nx > ny。另夕卜，当双 轴膜的双轴性Nz是0 < Nz < 1时，双轴膜是z轴拉伸双轴膜，其在x、 y、 z轴方向上的折 射率nx、 ny、 nz的比是nx > nz > ny。第二补偿膜246是具有Nz < 0的双轴性Nz的正双轴 膜。 第二补偿膜246， S卩，正双轴膜的例子可以包括UV固化液晶膜聚碳酸酯、聚对苯 二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、单轴拉伸TAC、单轴拉伸聚降冰片烯(PNB)、双轴拉伸聚碳酸酯 (PC)、双轴拉伸钴卟啉(COP)、双轴LC膜等。另外，第二补偿膜246可具有正常波长色散、平 坦波长色散以及反向波长色散的各种特性。 第一偏振片250的吸收轴以90。角布置，第二偏振片260的吸收轴以0。角布置。
另外，第二补偿膜246的nx轴以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的关闭状态下沿着配向层的摩擦方向布置。因
此，液晶分子的光轴也形成90。角。因此，LC板201具有90。摩擦角的原因如下。 通常，产生IPS模式LCD装置中的横向磁场的公共电极和像素电极沿着数据线设
置，因此配向层的摩擦方向形成约15° 45°的角。 然而，如图ll所示，在本发明中，IPS模式LC板201的公共电极205和像素电极 207在选通线203和数据线204所限定的像素内以预设角度弯曲至少一次，配向层的摩擦是 在数据线方向上进行的，即，以90。角进行。也就是说，电极205和207的方向和配向方向 形成了预设角度9 。 由此，弯曲公共电极205和像素电极207是为了在一个像素中形成具有不同主视 角的多个域，由此改善LCD装置的视角特性。公共电极205和像素电极207与数据线204 形成了预设角，并且配向层的摩擦在是数据线方向上进行的。因此，公共电极205和像素电 极207的摩擦方向形成了预设角度(例如大约e =15° 45° )。 本发明不限于具有上述结构的IPS模式LCD装置，而可以应用于具有90。摩擦方 向，并且在所布置的电极方向和摩擦方向之间形成预设角度的FFS模式LCD装置。
将参照图12A到12C来描述根据具有上述结构的第一实施方式的LCD装置的偏振 态。在此，图12A示出了根据本发明的LCD装置的每个分量的偏振态，图12B示出了表示根 据本发明的LCD装置的偏振态的庞加莱球，而图12C是图12B的二维图，S卩，庞加莱球的保 护图(protectedview)。 如图12A所示，实现为正C膜的第一补偿膜244布置在第一偏振片250和LC板 201之间。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 收轴垂直于LC板201的摩擦方向(即，第二偏振片260的光吸收轴形成在0。角)。另外， 实现为正双轴膜的第二补偿膜246布置在LC板201和第二偏振片260之间。第二补偿膜 246的nx轴垂直于LC板201的摩擦方向，且平行于第二偏振片260的光吸收轴(S卩，nx轴 形成0°角)。
如图12B所示，如果非偏振光从LC板201的背光入射到第一偏振片250，则该光变 为线偏振。大部分线偏振光在第一偏振片250的吸收轴(点Al)被吸收，而透射过第一偏 振片250的光的偏振态位于点A2。 S卩，第一偏振片250的透射轴位于点A2。在此，第二偏 振片260的吸收轴位于点B2，从而与第一偏振片250的透射轴隔开预设距离。
如果在第一偏振片250处线偏振的光透射过实现为正C膜的第一补偿膜244，则偏 振态以轴Sl为中心在逆时针方向旋转，从点A2移动到点Cl。在此，点Cl位于庞加莱球的 第四象限，由此保持椭圆偏振态。 透射过正C膜246的光变为椭圆偏振态。如果椭圆偏振光透射过LC板201，则LC 板201的偏振态位于点A1，因为配向层是以9(T角摩擦的。因此，偏振态以轴A20为中心 逆时针旋转，从点Cl移动到了点C2。在此由于LC板201的液晶层的延迟值是约280nm 350nm，所以透射过LC板201的光以轴A20为中心在顺时针方向旋转了约183° 229° 。 在此，光的偏振态保持椭圆偏振态，其位于庞加莱球的第一象限。 如果透射过LC板201的光接着透射过实现未正双轴膜的第二补偿膜246，则偏振 态从点C2旋转到点B2。在此，由于第二补偿膜246是正双轴膜，所以光轴存在于ny轴和nz 轴之间。因此，光的偏振态基于ny轴和nz轴之间的光轴而旋转，使得偏振态从点C2移动到 点B2。结果，透射过第二补偿膜246的光变为线偏振光，且偏振轴与第二偏振片260的吸收 轴相同。该偏振光全部被第二偏振片260吸收，结果防止了光透射过第二偏振片260。
如图12C所示，第一偏振片250处的线偏振光的偏振态(对应于点A2)被正C膜 244和LC板201改变，最终通过正双轴膜246与点B2匹配。因此，入射到第二偏振片260 上的光的光轴与第二偏振片260的吸收轴相匹配，使得在第一偏振片250处偏振的光被第 二偏振片260完全吸收，由此防止了对角线方向上的漏光。 图13是示出根据本发明第二实施方式的LCD装置300的结构的图，其中本实施方 式中所示的结构类似于图IO所示的LCD装置的结构。 S卩，根据第二实施方式的LCD装置300可以包括用于实现图像的LC板301 ;附接 到LC板301下部的实现为正C膜的第一补偿膜344 ;附接到LC板301上部的实现为正双 轴膜的第二补偿膜346 ;以及附接到第二补偿膜346的上部的第二偏振片360。
S卩，根据第一实施方式的LCD装置和根据第二实施方式的LCD装置除了光轴之外， 结构大致相同。即，根据第一实施方式的LCD装置被配置为第一偏振片250的吸收轴是 90° ，第二偏振片260的吸收轴是0。，而根据第二实施方式的LCD装置被配置为第一偏 振片350的吸收轴是0。，第二偏振片360的吸收轴是90。。另外，在第一实施方式中第二 补偿膜246的nx轴是O。，而在第二实施方式中第二补偿膜346的nx轴是90。。
即使考虑具有上述构造的根据第二实施方式的LCD装置，当光被透射后，光的偏 振态被正C膜344和LC板301在图12B所示的庞加莱球中改变，最终由于正双轴膜346，光 的光轴与第二偏振片260的吸收轴相匹配。结果，在第一偏振片350处偏振的光被第二偏 振片360全部吸收，由此防止了对角线方向上的漏光。 图14A示出了现有技术LCD装置的对角线方向上的通常的黑模式下的视角特性的 模拟结果，图14B示出了根据本发明的LCD装置的对角线方向上的通常的黑模式下的视角 特性的模拟结果。 在此，下偏振片和上偏振片被布置成使其光轴彼此正交，液晶层的光轴平行于下
12偏振片的光透射轴。在此，图14A和14B是针对现有技术的LCD装置以及根据本发明的具 有光补偿膜的LCD装置，在利用白色调光时，模拟在相对于所有半径向量角(或方位角)的 0 80°范围的倾斜角的对比度特性的结果。在图14A和14B中，圆心可具有0。的倾斜 角。随着圆的半径增大，倾斜角变大。另外，沿着圆周给出的数字表示半径向量角。
将图14A所示的现有技术LCD装置的对比度特性和图14B所示的根据本发明的 LCD装置的对比度特性进行比较可以看出，在正常的黑模式下，在对应于LC板的对角线方 向的45° 、135° 、225°和315°上漏光显著减少。这里，现有技术的LCD装置的对角线方 向上的最大透射率Tmax是Tmax = 0. 00192，而根据本发明的具有正C膜和正双轴膜的LCD 装置的对角线方向上的最大透射率Tmax是Tmax = 0. 000188。因此，可注意到，与根据现有 技术的LCD装置相比，根据本发明的LCD装置的对角线反向上视角的透射率显著地减小。
上述实施方式和优点仅是示例性的，不应当被理解为对本公开的限制。这些教导 可容易地应用于其他类型的装置。本说明书是例示性的，并不限制权利要求的范围。本领 域技术人员可以想到许多替换、修改和变型。此处描述的示例性实施方式的特征、结构、方 法和其他特性可通过各种方式结合以获得附加的和/或可选的示例性实施方式。
由于本特征可通过多种形式来实现而不脱离其特性，应当理解上述实施方式不受 限于上述描述的任何细节，除非另有规定，而应在所附权利要求限定的范围内宽泛地进行 理解，并且因此落入权利要求的边界和范围内的或落入所述边界和范围的等同物内的全部 变化和修改由所附权利要求包含。
权利要求
一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括具有液晶层的液晶显示板；分别布置在所述液晶显示板的上部和下部以使光产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显示板之间用来改变光的偏振态的正C膜，所述正C膜在水平方向上具有Re＝0nm的延迟值，在厚度方向上具有Rth＝-50～-200nm的延迟值；以及布置在所述液晶显示板和第二偏振片之间用来改变光的偏振态的正双轴膜，所述正双轴膜在水平方向上具有Re＝80～160nm的延迟值，在厚度方向上具有Rth＝-24～-160nm的延迟值，其中Re＝(nx-ny)d，Rth＝(nx-nz)d，这里nx、ny和nz分别代表x轴方向上的折射率、y轴方向上的折射率和z轴方向上的折射率。
2. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中第一偏振片的吸收轴和第二偏振片的吸 收轴彼此垂直。
3. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中第一偏振片包括 第一支撑体；以及第一偏振体，其一个表面附接到该第一支撑体上。
4. 根据权利要求3所述的液晶显示装置，其中第一支撑体由透明保护膜形成。
5. 根据权利要求4所述的液晶显示装置，其中所述透明保护膜由三醋酸纤维素形成。
6. 根据权利要求3所述的液晶显示装置，其中第一偏振片由聚乙烯醇基树脂形成。
7. 根据权利要求3所述的液晶显示装置，其中第一偏振片包括 第一偏振体；以及布置在第一偏振片和所述正C膜之间的第一支撑体，该第一支撑体由无延迟Rth的三 醋酸纤维素形成。
8. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中第二偏振片包括 第二支撑体；以及第二偏振体，其一个表面附接到第二支撑体上。
9. 根据权利要求8所述的液晶显示装置，其中第二支撑体由透明保护膜形成。
10. 根据权利要求9所述的液晶显示装置，其中所述透明保护膜由三醋酸纤维素形成。
11. 根据权利要求8所述的液晶显示装置，其中第二偏振片由聚乙烯醇基树脂形成。
12. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述正C膜由UV固化垂直配向液晶膜 或者双轴拉伸聚合物膜形成，其中UV是指紫外线。
13. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述正双轴膜由从以下组中选出的材 料形成UV固化液晶膜聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、单轴拉伸三醋酸纤维 素、单轴拉伸聚降冰片烯、双轴拉伸聚碳酸酯、双轴拉伸钴卟啉以及双轴液晶膜。
14. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述正双轴膜的nx轴平行于第二偏振 片的光吸收轴。
15. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述液晶显示板的摩擦方向平行于第 一偏振片的光吸收轴。
16. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中非偏振光入射穿过第一偏振片。
17. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中非偏振光入射穿过第二偏振片。
18. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述液晶显示板是面内切换模式液晶 显示板或边缘场开关模式液晶显示板。
全文摘要
本发明公开了一种具有宽视角的液晶显示装置，其中在液晶显示板和偏振片之间布置了补偿膜来改变入射到液晶显示板并经过偏振片输出的光的偏振态，由此防止在正常的黑模式下在液晶显示装置的对角线方向上漏光。
文档编号G02F1/13363GK101770114SQ20091026631
公开日2010年7月7日 申请日期2009年12月24日 优先权日2008年12月31日
发明者文钟源, 申洸勋 申请人:乐金显示有限公司