专利名称：偏光片和采用该偏光片的液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种偏光片和采用该偏光片的液晶显示装置，尤指一种具有高透过率的偏光片。
背景技术：
近年来，由于液晶显示装置具轻、薄、耗电小等优点，所以被广泛应用于笔记本计算机、行动电话、个人数字助理等现代化信息设备。由于液晶显示装置是一种被动组件，其本身并不能发光，因而需利用一光源系统作为液晶显示装置的光源，如背光系统。常知的背光系统包括导光板和光源。自背光系统出射的光线进入液晶单元时必须为偏振光，因而于液晶单元两侧贴上偏光片以整合液晶的偏振态。
现有技术的偏光片有吸收式偏光片和反射式偏光片。吸收式偏光片一般为碘系偏光片或染料系偏光片，如2004年5月26日公开的中国大陆专利申请200310103065.0号所述的偏光片是将聚乙烯醇膜用碘或二色性染料染色以得到偏光片。由于背光系统出射的光线为自然光，任意自然光均可认为是任意两偏振方向相互垂直的线偏振光相互结合作用的结果，即可将任意自然光拆解为任意两个偏振方向相互垂直的线偏振光，则背光系统出射的任意光线均可认为是偏振方向平行于偏光片光轴方向的线偏振光与偏振方向垂直于偏光片光轴方向的线偏振光相互作用的结果。故，背光系统出射的光线进入偏光片后，偏振方向平行于偏光片光轴方向的线偏振光通过偏光片直接出射，而偏振方向垂直于偏光片光轴方向的线偏振光被偏光片吸收，造成光线浪费。由上述可知，该种偏光片最大光透过率理论上为50％，实际上仅能达到40％多，光利用率较低。
现有技术的反射式偏光片其作用是使偏振方向平行于偏光片光轴方向的线偏振光通过偏光片直接出射，而将偏振方向垂直于偏光片光轴方向的线偏振光反射，反射光通过两个1/4波片或一个1/2波片后相位延迟1/2个波长，因而偏振方向垂直于偏光片光轴方向的线偏振光相位延迟1/2个波长后变成偏振方向平行于偏光片光轴方向的线偏振光，再经过偏光片出射。这种偏光装置光最大透过率理论上可达到100％，实际上一般为70％多，但利用此种偏光装置其结构较为复杂，需要增加两个1/4波片或一个1/2个波片和一反射膜，成本也比较高。
发明内容为克服现有技术中偏光片光透过率较低的问题，本发明提供一种光透过率较高的偏光片。
本发明还提供一种采用该偏光片的液晶显示装置。
为解决上述问题，本发明提供一种偏光片，该偏光片包括一双折射晶体，该双折射晶体包括一光学轴；其中该双折射晶体的厚度为[(k+1/2)×λ]/(no-ne)，其中k为自然数，λ为光源发出的光线的波长，no为该双折射晶体对于寻常光的折射率，ne为该双折射晶体对于非寻常光的折射率；偏振方向平行于偏光片光学轴方向的线偏光可直接从该偏光片透射出去，其偏振态不变；偏振方向垂直于偏光片光学轴方向的线偏光被该双折射晶体内转化为偏振方向平行于偏光片光学轴方向的线偏光通过。
为解决上述问题，本发明提供一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括一上基板和一与上基板相对设置的下基板、一液晶层和两偏光片，该液晶层设置于上基板与下基板之间，两偏光片分别设置于上、下基板的外表面，该偏光片包括一双折射晶体，其具有一光学轴；其中，该双折射晶体的厚度为[(k+1/2)×λ]/(no-ne)，其中k为自然数，λ为光源发出的光线的波长，no为该双折射晶体对于寻常光的折射率，ne为该双折射晶体对于非寻常光的折射率；偏振方向平行于偏光片光学轴方向的线偏光可直接从该偏光片透射出去，其偏振态不变；偏振方向垂直于偏光片光学轴方向的线偏光被该双折射晶体内转化为偏振方向平行于偏光片光学轴方向的线偏光通过。
相较于现有技术，由于该偏光片对于偏振方向垂直于光学轴方向的线偏光是透明的，因而偏振方向平行于偏光片光学轴方向的线偏振光可通过该偏光片，偏振方向垂直于偏光片光学轴方向的线偏振光也可通过该偏光片而不会被吸收或被反射，且通过对该偏光片厚度的限制，偏振方向平行于偏光片光学轴方向的线偏振光通过偏光片后其偏振方向不变，而偏振方向垂直于偏光片光学轴方向的线偏振光在通过偏光片后偏振方向偏转90°，变为偏振方向平行于偏光片光学轴方向的线偏振光，因而该偏光片其透光特性更好，理论上该种偏光片其透光率可达到100％，实际上该种偏光片其透光率也可以达到70％左右。与现有技术中偏光片的40％透光率相比较，该偏光片的透光率更高。
采用该偏光片的液晶显示装置透光特性更好，且由于不需要增加1/4波片或1/2波片，因而该液晶显示装置结构较简单，成本较低。
图1是本发明偏光片的结构示意图。
图2是本发明液晶显示装置的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1，为本发明偏光片的结构示意图。该偏光片10包括一上保护层11、一与上保护层相对设置的下保护层12和一双折射晶体层13，该双折射晶体层13位于上保护层11和下保护层12之间。该双折射晶体13和上、下保护层11、12均采用对于可见光是透明的材质，即该偏光片对于可见光是透明的。
由于该偏光片10的上、下保护层11、12和双折射晶体层13均为透明材质，即该透明材质对于可见光是透明的，因而从背光模块发出的光线或外部环境光可直接透过上保护层11或下保护层12进入该双折射晶体13。
该双折射晶体13为方解石晶体，其具有各向异性性质，且该晶体具有一光学轴。背光模块发出的自然光或环境光进入双折射晶体13前可将其认为是一偏振方向平行于双折射晶体13光学轴方向的线偏振光与一偏振方向垂直于双折射晶体13光学轴方向的线偏振光组合而成。
偏振方向平行于双折射晶体13光学轴方向的线偏振光通过该双折射晶体13时线偏振光不发生双折射现象，直接传播出去，其偏振方向不会发生变化。
偏振方向垂直于双折射晶体13光学轴方向的线偏振光，由于该双折射晶体13对于光源发出的光线是透明的，即光线可从双折射晶体13处穿透出去，因而该偏振方向垂直于双折射晶体13光学轴方向的线偏振光，可穿透双折射晶体13，且由于双折射晶体的性质，该线偏振光在双折射晶体13中发生双折射现象。该线偏振光在双折射晶体13内分成寻常光o光和非寻常光e光，当该寻常光o光和非寻常光e光在从双折射晶体13射出时，其相位差为π的奇数倍时，即光程差为1/2波长的奇数倍时，此时该寻常光o光和非寻常光e光合成的光波也为一个线偏振光，且该线偏振光的偏振方向偏转90°，即该偏振方向垂直于双折射晶体13光学轴方向的线偏振光从双折射晶体13内射出后变偏振方向平行于双折射晶体13光学轴方向的线偏振光。若寻常光o光与非寻常光e光在该双折射晶体13内折射率分别为no和ne，该双折射晶体13的厚度为d，则寻常光o光与非寻常光e光通过该双折射晶体13后产生的光程差Δ为Δ＝d×(no-ne)通常将(no-ne)称为双折射率，而寻常光o光与非寻常光e光通过双折射晶体13后，两光波的相位差Γ为Γ＝(2π/λ)×Δ＝(2π/λ)×d×(no-ne)由于寻常光o光与非寻常光e光通过双折射晶体13后，两光波的相位差Γ应为π的奇数倍，即Γ＝(2k+1)×π(k＝0，1，2，3，...)因而，该双折射晶体13的厚度d应为d＝Γ/[(2π/λ)×(no-ne)]＝[(2k+1)×π]/[(2π/λ)×(no-ne)]＝[(k+1/2)×λ]/(no-ne)(k＝0，1，2，3，...)由于该双折射晶体13采用方解石晶体，对于方解石晶体13，该晶体13对于波长λ为350～2300nm段的光线均是透明的，且该方解石晶体13对于寻常光o光的折射率no为1.658，而对于非寻常光e光的折射率ne为1.486，因而对于波长λ为1500nm的可见光，该方解石晶体13的厚度d应为(8721k+4360.5)nm，其中k＝0，1，2，3，...等自然数。该双折射晶体13也可采用三氧化二铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、氧化铟锡(ITO)和钒酸钇(YVO4)等双折射晶体。
由于偏振方向平行于偏光片光学轴方向的线偏振光可直接通过该偏光片，偏振方向垂直于偏光片光学轴方向的线偏振光也可通过该偏光片而不会被吸收或被反射，且偏振方向平行于偏光片光学轴方向的线偏振光与偏振方向垂直于偏光片光学轴方向的线偏振光在通过偏光片后均变为偏振方向平行于偏光片光学轴方向的线偏振光，因而与先前技术相比较，该偏光片其透光特性更好，理论上该种偏光片其透光率可达到100％，实际上该种偏光片其透光率也可以达到70％左右。
请参阅第二图，为本发明液晶显示装置的结构示意图。该液晶显示装置100包括一上基板110，一与上基板110相对设置的下基板120，一液晶层130，该液晶层130设置于上基板110与下基板120之间，一上偏光片111和一下偏光片121，其分别设置于上基板110与下基板120的外侧面，该上偏光片111和下偏光片121均包含一双折射晶体，其中该双折射晶体对于可见光是透明的，且该双折射晶体的厚度应为[(k+1/2)×λ]/(no-ne)，其中k＝0，1，2，3，...等自然数。由于该液晶显示装置采用上述的偏光片，因而该液晶显示装置的透光特性更高，且因为该种偏光片的透光率可达到70％左右，因而该液晶显示装置透光率可达到普通液晶显示装置的3倍左右。
权利要求
1.一种偏光片，其包括一双折射晶体，该双折射晶体包括一光学轴；其特征在于该双折射晶体的厚度为[(k+1/2)×λ]/(no-ne)，其中k为自然数，λ为光源发出的光线的波长，no为该双折射晶体对于寻常光的折射率，ne为该双折射晶体对于非寻常光的折射率；偏振方向平行于偏光片光学轴方向的线偏光可直接从该偏光片透射出去，其偏振态不变；偏振方向垂直于偏光片光学轴方向的线偏光被该双折射晶体内转化为偏振方向平行于偏光片光学轴方向的线偏光通过。
2.如权利要求1所述的偏光片，其特征在于该双折射晶体是采用透明材质制成。
3.如权利要求2所述的偏光片，其特征在于该双折射晶体材质为三氧化二铝、二氧化硅、氧化铟锡、方解石和钒酸钇晶体中的一种。
4.一种液晶显示装置，其包括一上基板、一与上基板相对设置的下基板、一液晶层和两偏光片，该液晶层设置于上基板与下基板之间，两偏光片分别设置于上、下基板的外表面，该偏光片包括一双折射晶体，其具有一光学轴；其特征在于该双折射晶体的厚度为[(k+1/2)×λ]/(no-ne)，其中k为自然数，λ为光源发出的光线的波长，no为该双折射晶体对于寻常光的折射率，ne为该双折射晶体对于非寻常光的折射率；偏振方向平行于偏光片光学轴方向的线偏光可直接从该偏光片透射出去，其偏振态不变；偏振方向垂直于偏光片光学轴方向的线偏光被该双折射晶体内转化为偏振方向平行于偏光片光学轴方向的线偏光通过。
5.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于该双折射晶体是采用透明材质制成。
6.如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于该双折射晶体材质为三氧化二铝、二氧化硅、氧化铟锡、方解石和钒酸钇晶体中的一种。
全文摘要
本发明涉及一种偏光片，该偏光片包括一双折射晶体，该双折射晶体包括一光学轴；该双折射晶体的厚度为[(k+1/2)×λ]/(n
文档编号G02B5/30GK1790123SQ20041007763
公开日2006年6月21日 申请日期2004年12月17日 优先权日2004年12月17日
发明者陈杰良 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司