专利名称：具有内置视角补偿膜的偏振片以及包括该偏振片的ips-lcd的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种集成含有视角补偿膜的偏振片，其用于由具有正介电各向异性的 液晶(Δε >0)填充的面内切换液晶显示器(IPS-LCD)，以及包括该偏振片的面内切换液 晶显示器，且更具体而言，本发明涉及一种集成偏振片，其通过使用视角补偿膜作为形成该 偏振片的偏振膜的保护膜而能够用于制造薄的偏振片并确保良好的视角，以及包括该偏振 片的 IPS-LCD。
背景技术：
液晶显示器(在下文中，简称为“LCD”)是一种显示器件，其通过有选择地允许从 背光源组件发出的光穿透到具有液晶极化的各个像素中而显示所需图像。在所述液晶显示器中，面内切换液晶显示器(IPS-LCD)的优点在于它的视角比广 泛使用的扭曲向列(TN)LCD的视角更宽。即，所述IPS-LCD中的液晶与电极的横向表面不 是垂直取向的，而是通过设置在液晶盒(在该液晶盒中液晶被取向)的相同平面电极上为 平行取向的。也就是说，当如图1中所示形成电场时，液晶的取向方向在所述液晶显示器的 屏幕上发生了改变。图1显示在广泛使用的IPS-IXD的各液晶像素中液晶分子的运动。如图1中所示， 当公共电极10和像素电极20之间没有形成电场时，所述液晶分子排列在各像素中，以使它 们可以与所述液晶分子的摩擦方向平行。当所述摩擦方向与临近背光源组件的偏振片的吸 收轴平行时，此显示器件称作0-模式IPS-LCD。同样，当所述摩擦方向与临近背光源组件的 偏振片的吸收轴垂直时，此显示器件称作E-模式IPS-LCD。无论何种模式，观察者一侧的偏 振片的吸收轴都垂直于临近所述背光源组件的偏振片的吸收轴。图2和3显示了 0-模式 IPS-IXD。如图2和3中所示，所述IPS-IXD具有同时形成在液晶盒的两侧上的偏振片，以 使它们的吸收轴可以相互垂直。当在所述偏振片中没有电场形成时，由于经过光源一侧的 偏振片的光到达IPS-LCD中的上偏振片而不引起任何的相位延迟，因此所述光不能经过所 述上偏振片。结果是，像素处于暗态，这通常称作常黑暗模式。如图中所示，应当注意的事 实是本发明中所用的术语“IPS-IXD”包括超IPS、边缘场切换(FFS)、反向TN IPS等。在其它情况下，当所述公共电极和所述像素电极之间形成电场时，所述液晶的取 向方向由所述液晶的旋转而发生改变。因此，经过光源一侧的偏振片的光也经过观察者一 侧的偏振片，由此使得像素发光。当斜向发射所述光时，即，当观察者斜向观察该光时，所述IPS-LCD中的这些液晶 具有比TN-LCD更加改善的可见性。这就是为什么将TN LCD的液晶取向层设置在液晶盒的 上面或下面；并将电极设置在液晶盒的上面和下面的原因。当所述液晶由电场导致产生取 向时，形成其中所述液晶与垂直方向斜向取向的区域，并由此由于斜向液晶的取向可以导 致高的相位延迟。结果是，经过所述液晶的光不能完全地被线性偏振，而是椭圆偏振从而引 起漏光，其中一些光泄露或者不能完全地经过液晶。当漏光发生时，对比度劣化，这导致非
3常低的可见性。在所述IPS-LCD的情况下，当所述液晶再取向时，不形成其中所述液晶与垂直方 向斜向取向的区域，并由此由于倾斜液晶的取向导致的相位延迟的改变不是太高。因此，所 述IPS-IXD已经广泛用作具有宽视角的液晶显示器。然而，当斜向发射光时，在IPS-LCD的情况下，液晶盒中的光路被延长，并且与发 射到前面的光相比，发射的光被更加弱地椭圆偏振化。同样，由于所述斜向发射的光在该偏 振片上泄露，因此必须对相位延迟进行补偿。视角补偿膜已经被广泛用于补偿相位延迟。此处，所述视角补偿膜指的是这样的 膜，其具有与所述斜向发射光的相位延迟相反的相位延迟，由此相对于该斜向发射光的相 位延迟可以反向诱发它的相位延迟。然而，由于所述斜向发射光的相位延迟根据光的发射角度或条件是不均勻的，因 此延迟膜的相位延迟的种类或水平通常由非常细致的研究来决定。所述延迟膜起到相反地补偿可能在液晶或偏振片中引起的相位延迟的作用，而具 有相位延迟的膜通常用作延迟膜。根据延迟膜的类型，所述延迟膜可以分成A板、C板和B 板。在此处，所述表达“A板和C板”意指根据各个板的折射率各向异性而分类。在下 文中，所述A板和B板的详细描述如下。S卩，光经过的材料分别具有相对于x、y和ζ轴的折射率(nx、ny、nz)。此处，当材料 具有相同的折射率时，该材料称为各向同性；而当材料具有部分或完全不同的折射率时，该 材料称作各向异性。为了方便起见，当假定膜的厚度方向为ζ方向时，该膜的两个平面方向 中的一个是χ方向，以及平面方向的另一个为y方向，折射率分别通过如图6中所示方向的 折射率表示。此处，当膜在两个方向具有相同的折射率但是在一个方向具有不同的折射率时， 该膜称作单轴膜。同样，当膜在所有的三个方向具有不同的折射率时，该膜称作双轴膜。在单轴膜中，当膜在平面方向具有不同的折射率时，该膜称作A板。在此情况下， 所述A板的折射率可以通过下面的公式1表示，以及所述A板中的面内相位延迟值(Rin)可 以通过下面的公式2表示。公式1nx ^ ny = nz公式2Rin = dX (nx-ny)其中，d表示板(膜)的厚度。在公式1中，当膜符合nx > ny的公式要求时，该膜称作+A板；当膜符合nx < ny 的公式要求时，该膜称作-A板。同样在单轴膜中，当膜在厚度方向具有不同的折射率时，该膜称作C板。在此情况 下，所述C板的折射率可以通过下面的公式3表示，以及所述C板中的厚度方向相位延迟值 (Rth)可以通过下面的公式4表示。公式3nx = ny ^ nz
公式4Rth = dX (nz-ny)在公式2中，当膜符合nx < ny的公式要求时，该膜称作+C板；当膜符合nx > ny 的公式要求时，该膜称作-C板。同样，所述双轴膜指的是它的面内和厚度方向的相位延迟全部不同的膜。在所述 双轴膜中，"B板具有nx > ny > nz的公式关系。由于IPS液晶盒本身起到具有高的相位延迟值的+A板的作用，因此人们已提出使 用-A板作为视角补偿膜的技术以补偿现有技术中的相位延迟。所述-A板通过将盘状液晶 以恒定取向排列而制造。使用上面描述的盘状液晶制造-A板是难以实现的，且该制造方法 具有关于光轴偏离等的问题。因此，所述-A板不具有足够的性能。考虑到最近的技术，也 不可能制造使用向列型液晶的-A板。作为替代方案，人们已经提出了通过在-B板上叠加+C板以补偿IPS液晶盒中引 起的相位延迟的视角补偿膜，如图4中所示。然而，该制造方法同样具有的问题是视角补 偿膜难以确保根据不同视角的足够对比度，并且像素颜色可能通常带有红色。此外，常规的视角补偿膜作为单独的层附着到偏振片，然后用于补偿IPS-LCD中 引起的相位延迟。然而，这种单独的层(如视角补偿膜)会造成面板总厚度的增加。
发明内容
技术问题设计本发明以解决现有技术的问题，因此本发明的一个方面提供了一种新型的偏 振片，以及包括该偏振片的IPS-LCD，其中所述偏振片能够降低面板的厚度并能够节约制造 成本。技术方案根据本发明的一个方面，本发明提供了一种集成偏振片，其包括偏振膜；保护 膜，其粘附到所述偏振膜的一个表面上；以及涂覆有液晶形式的+C板的+A板，所述+C板粘 附到所述粘附了保护膜的偏振膜的另一个表面上。根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种包括集成偏振片的面内切换液晶显 示器(IPS-LCD)，该集成偏振片包括涂覆有液晶形式的+C板的+A板，其中所述集成偏振片 包括偏振膜；保护膜，其粘附到所述偏振膜的一个表面上；以及涂覆有液晶形式的+C板的 +A板，所述+C板粘附到所述粘附了保护膜的偏振膜的另一个表面上，其中所述集成偏振片 中的涂覆有+C板的+A板设置在液晶盒的表面上。在此情况下，相对于550nm波长的光，所述+A板可以优选具有30 500nm，更优选 90 150nm，且最优选110 130nm的面内相位延迟值。此外，相对于550nm波长的光，所述+C板可以优选具有60 lOOnm，更优选70 90nm,且最优选70 80nm的厚度方向相位延迟值。此外，所述涂覆有液晶形式的+C板的+A板可以具有0. 15 0. 5的Nz (| I-Rth/ Rin I ) °根据本发明的又一个方面，本发明提供了一种集成偏振片，其包括偏振膜；保护 膜，其粘附到所述偏振膜的一个表面上；以及涂覆有+C板的+A板，所述+C板粘附到所述粘附了保护膜的偏振膜的另一个表面上。有益效果如上所述，由于可以在此处不使用用于常规面板中的保护膜，因此根据本发明的 一个示例性实施方式的偏振片和IPS-LCD可用于减小厚度并节约制造成本，并且所述C板 的厚度也可以得到减小。
图1为说明面内切换液晶显示器(IPS-LCD)中液晶排列变化的示意图。图2为说明不包括视角补偿膜的IPS-IXD中的叠加图案的示意图。图3为更加详细地说明不包括视角补偿膜的IPS-LCD中的偏振片的叠加图案的示意图。图4为显示根据本发明的另一示例性实施方式的偏振片的叠加图案的示意图，其 中将+C板涂覆到-B板上并用作内部保护膜。图5为显示在其上具有叠加的作为单独层的+A板和+C板的常规IPS-IXD的叠加 图案的示意图。图6为其中各轴表示以解释折射率的坐标图。图7为显示根据本发明的一个示例性实施方式的偏振片的叠加图案的示意图，其 中将+C板涂覆到-A板上并用作内部保护膜。图8为显示与图7中相同的叠加图案的示意图，只是光源和观察者位于与图7中 所示的相反位置。图9为显示比较实施例1中提供的IPS-IXD的对比度的图。图10为显示比较实施例2中提供的IPS-IXD的对比度的图。图11为显示发明实施例中提供的IPS-IXD的对比度的图。图12为显示比较实施例3中提供的IPS-IXD的对比度的图。
具体实施例方式在下文中，将更加详细地描述本发明的示例性实施方式。本发明人进行了大量尝试以解决上述问题，并且发现优选用薄膜形式的+C板涂 覆+A板，而不用制造+A板和+C板作为单独的层并它们彼此叠加，而且所述涂覆有薄膜形 式的+C板的+A板优选用作偏振片的保护膜。因此，在上述事实的基础上完成了本发明。S卩，根据本发明的一个示例性实施方式的偏振片和包括该偏振片的IPS-LCD具有 两个下面的主要特征。1)将+C板涂覆在+A板上。这里，所述+C板以液晶化合物的形式涂覆以显示相位 延迟。2)在偏振片的保护膜中，所述涂覆有+C板的+A板用作液晶盒一侧的保护膜。首先，更加详细地描述板的涂层构型。根据本发明，此处使用两层的板，其通过用 +C板涂覆+A板而形成。当此处使用如上所述的两层的板时，本发明的一个示例性实施方式 可以通过将垂直取向的液晶(例如，向列型液晶)涂覆在+A板上而容易地实现。在此情况下，所述处理板的上述构型的优点在于与常规层压的视角补偿膜相比，它们可以降低厚度。即，多层膜的叠加需要在这些膜之间使用粘合剂层，因此所述视角补偿 膜的厚度可能由于使用粘合剂层而增加。然而，当用如本发明提供的+C板涂覆+A板时，所述+C板不应具有足够的厚度以 维持它的形状。这就是为什么使用具有足够高的折射率各向异性以补偿所述+C板的厚度 的材料以使得所述+C板可以具有所需的如公式4表示的厚度方向相位延迟值。因此，所述 +C板的厚度可以减小Iym或更小。同样，可以在所述+C板和+A板之间形成取向层，但是 该取向层可以不形成，且在使液晶取向方面不存在问题。因此，当所述取向层可以不形成 时，视角补偿膜的厚度可以显著地减小。基于上述理由，与其中所述板通过粘合剂结合的补 偿膜的厚度相比，其中所述+C板涂覆到所述+A板上的视角补偿膜的厚度可以显著地减小。在此情况下，相对于550nm波长的光，所述+A板优选具有大约30 500nm，更优选 大约90 150nm，且最优选大约110 130nm的面内相位延迟值，由此所述+A板可适合用 在 IPS-LCD 中。此外，相对于550nm波长的光，所述+C板优选具有大约60 lOOnm，更优选大约 70 90nm，且最优选大约70 80nm的厚度方向相位延迟值。由于所述IPS-IXD的暗态下的漏光主要是由所述偏振片引起以及部分由IPS-IXD 的液晶盒引起，这就是为什么各视角补偿膜可以补偿的相位延迟比偏振片引起的相位延迟 具有更加宽的范围的原因。为了使得所述偏振片的垂直交叉状态下的漏光最小化，所述+A 板的相位延迟值为30 500nm，以及所述+C板的相位延迟值为大约60 lOOnm。因此，所 述相位延迟基于所述+A和+C板的相位延迟值而确定。然而，当所述+A板的面内相位延迟 值为大约90 150nm以及所述+C板的厚度方向相位延迟值为大约70 90nm时，所述+A 和+C板显示优异的改善它们的对比度和色彩特性的效果。此外，即使在上述的波长范围内，下面公式5表示的Nz ( S卩，(1_(厚度方向相位延 迟值/面内相位延迟值))的绝对值)需要在0.15 0.50的范围内。公式5Nz = 1-Rth/Rin|这是当所述+A板涂覆+C板，并用作上述的偏振片的内部保护膜时，得到足够的视 角补偿效果所必须的值。在此情况下，当Nz太低或太高时，斜角对比度和色彩特性差，这导 致损害的光学性质。因此，所述Nz优选控制在合适的范围内。任何通常使用的类型的+A板可以用作所述+A板，只要它们符合关于相位延迟的 范围的要求。同样，用于形成所述+C板的液晶也可以形成随着液晶厚度的变化的具有所需 波长范围的+C板的层。因此，可以使用所述液晶的任何常规的可涂覆的材料而没有限制， 并且特别优选所述液晶的垂直取向的材料。接着，如下详细地描述其中涂覆有+C板的上述+A板用作偏振片的保护膜的集成 偏振片的构型。通常，所述偏振片具有集成的延迟膜，其中，具有面内相位延迟值的膜(其用作保 护膜以保护作为偏振膜(元件)的拉伸的聚乙烯醇(拉伸的PVA))用具有厚度方向相位延 迟值的液晶材料涂覆(如图5中所示)，或者包括具有厚度方向相位延迟值的三乙酰纤维 素(TAC)、同时具有面内相位延迟值和厚度方向相位延迟值的双轴C0P，或者不具有厚度方 向相位延迟值的环烯烃(COP)、零TAC(Zer0 TAC)和丙烯酸酯膜。所述保护膜具有小的相位延迟值，但是具有色散特性，例如逆色散、平色散和正常色散。然而，单轴A板也由具有例如逆色散、平色散和正常色散的色散特性的材料制成。 根据本发明人进行的研究结果显示当所述偏振片的单轴A板和保护膜一起使用时，重叠 的色散特性可以引起另外的漏光。因此，所述研究结果显示优选或者移除所述A板或者移 除所述保护膜，因为它们中的一个是非必须的膜。因此，考虑到当所述A板用作所述偏振片的保护膜的替代膜时，所述A板可以起 到保护膜的功能并由于移除了保护膜而减小厚度，本发明人提出了根据本发明的集成偏振 片。也就是说，由于移除保护膜时，粘合剂层(其应当置于保护膜和视角补偿膜之间)也可 以连同保护膜一起移除，因此可以有效地减小面板的整体厚度，可以减少它的制造成本，以 及可以防止由同时使用A板和保护膜引起的另外的漏光。也就是说，根据本发明的一个示例性实施方式的集成偏振片的特征在于，它包括: 偏振膜；保护膜，其粘附到该偏振膜的一侧；以及+A板，其粘附到粘附了所述偏振膜的保护 膜的一侧的对侧，所述+A板涂覆有液晶形式的+C板，如图7和8的IPS-LCD构型中所示。特别地，希望使用所述+A板的吸收轴与所述偏振膜的吸收轴平行设置的辊对辊 方法(roll-to-roll process)，并为了满足这种轴的设置，所述+C板必须设置在该偏振膜 的一侧。因此，更加希望将所述+C板设置在该偏振膜的一侧。图7显示观察者一侧的偏振片用作根据本发明的一个示例性实施方式的集成偏 振片；以及图8显示光源一侧的偏振片用作根据本发明的一个示例性实施方式的集成偏振 片。此外，根据本发明的一个示例性实施方式的IPS-IXD为这样的IPS-IXD 其包括所 述粘附到液晶盒的一侧的集成偏振片，其中，所述集成偏振片的涂覆有+C板的+A板以所述 液晶盒的方向形成。当所述+A板应用到如上所述的偏振片的一侧时，所述+A板充当内部 保护膜，这使得所述IPS-IXD的厚度减小。在下文中，将更加详细地描述本发明的示例性实施方式。在下文中，将结合示例性实施方式更加详细地描述本发明。然而，应当理解此处 给出的描述仅仅是用于说明目的的优选实施例，而不意于限制本发明的范围。因此，应当认 为本发明的范围由所附的权利要求和由所述权利要求合理衍生的项目确定。实施例比较实施例1 不包括视角补偿膜的IPS-LCD观察如图3中所示的不包括视角补偿膜的IPS-IXD的对比度的变化。在图3中， 设置观察者一侧的偏振片(为了方便，用第二偏振片表示，在下文中，可以改变第一偏振片 和第二偏振片)2使得所述观察者一侧的偏振片2的吸收轴5能够与所述液晶的光轴和所 述光源一侧的偏振片(或第一偏振片)1的吸收轴垂直。在图3中，具有相位延迟值几乎为 0的环烯烃(COP)、零TAC或丙烯酸酯膜可以用作所述两个偏振片中的所述第一偏振片1的 内部保护膜。在这种情况下该实施例中使用了零TAC。此外，具有厚度为50 μ m以及厚度方 向相位延迟值(Rth)为-30nm的TAC膜用作所述第二偏振片2的内部保护膜。由于这些偏 振片的外部保护膜不影响所述偏振片的偏振，因此此处可以使用本领域中用作外部保护膜 的任何膜。所述外部保护膜的非限制性的实例包括TAC、丙烯酸酯膜等。在该示例性实施方 式中使用TAC膜。
此夕卜，IPS-面板的液晶盒3用如下的液晶填充，该液晶的盒距离为3. 3 μ m(330nm 的面内相位延迟值)，预倾斜角度为1.4°，介电各向异性为Δ ε =+7，和双折射为在 550nm波长处Δη = 0. 1。如表1中列出的和图9中所示，显示当这些偏振片应用到所述 IPS面板时，所述偏振片的内部保护膜相对于全部纵向角度在倾角75°可以具有10 1的 最小对比度。表 1
第一偏振片的内部保护膜IPS-LCD第二偏振片的内部保护膜最小对比 度80 μπι厚度和0 nm相位延 迟值的TAC330 nm50 μηι厚度和-30 nm相位延 迟值的TAC10:1比较实施例2 同时包括视角补偿膜和偏振片作为单独的层的IPS-IXD如图5中 所示，当所述视角补偿膜以单独膜的形式使用而不使用所述偏振片的保护膜时，观察所述 IPS-IXD的对比度的变化。如图5中所示，显示设置所述第一偏振片1使得它的吸收轴与 所述第二偏振片的吸收轴5垂直，以及设置靠近所述第二偏振片的单轴延迟膜(A膜)使得 它的光轴14能够与所述第二偏振片的吸收轴5平行。作为靠近所述面板的玻璃表面的所 述第一偏振片1的保护膜，可以使用例如TAC、COP或丙烯酸酯膜的材料，其几乎不具有相 位延迟值并显示例如逆色散、平色散和正常色散的色散特性。在此情况下，在该实施例中使 用TAC，并且TAC也用作所述面板的玻璃表面对面的膜。作为所述第二偏振片2的保护膜， 使用厚度为50 μ m和厚度方向相位延迟值(Rth)为-30nm的TAC，其选自具有特定的相位延 迟值和例如逆色散、平色散和正常色散的色散特性的膜中。如表2中列出的，所述+C板12 由UV固化的、垂直设置的液晶膜制造，并且在550nm波长下厚度方向相位延迟值为100 120nm。作为所述具有例如逆色散、平色散和正常色散的色散特性的A板12，可以使用拉伸 的聚碳酸酯(PC)、COP或丙烯酸酯膜。在该示例性实施方式中使用COP。如表2中所列出 的，显示所述A板的面内相位延迟值为100 130nm。此外，所述液晶盒3用如下的液晶填充，该液晶的盒距离为3.3 μ m(330nm的面内 相位延迟值)，预倾斜角度为1.4°，介电各向异性为Δ ε =+7和双折射为在550nm波长 处Δη = 0.1。如下面的表2中所列出的和图10中所示的，在表2中所列出的条件之中，符 合所述+A板的面内相位延迟值为120nm以及所述+C板的厚度方向相位延迟值为IlOnmji 实当这些偏振片应用到所述IPS面板时，所述偏振片的内部保护膜相对于全部纵向角度 在倾角75°可以具有35 1(图10中的结果为40 1)的最小对比度。表 权利要求
一种集成偏振片，其包括偏振膜；保护膜，其粘附到所述偏振膜的一个表面上；以及涂覆有液晶形式的+C板的+A板，所述+C板粘附到所述粘附了保护膜的偏振膜的另一个表面上。
2.根据权利要求1所述的集成偏振片，其中，所述+A板的面内相位延迟值为30 500nmo
3.根据权利要求1所述的集成偏振片，其中，所述+C板的厚度方向相位延迟值为60 IOOnm0
4.根据权利要求1 3中的任一项所述的集成偏振片，其中，所述涂覆有液晶形式的 +C 板的 +A 板的 Nz (11-Rth/Rin|)为 0. 15 0. 5。
5.一种面内切换液晶显示器(IPS-IXD)，其包括集成偏振片，且所述集成偏振片粘附 到液晶盒的一个表面上，其中，所述集成偏振片包括偏振膜；保护膜，其粘附到所述偏振膜的一个表面上；以及涂覆有液晶形式的+C板的+A板，所述+C板粘附到所述粘附了保护膜的偏振膜的另一 个表面上；其中，将所述集成偏振片中的涂覆有+C板的+A板设置在所述液晶盒的表面上。
6.根据权利要求5所述的IPS-IXD，其中，所述+A板的面内相位延迟值为30 500nm。
7.根据权利要求5所述的IPS-LCD，其中，所述+C板的厚度方向相位延迟值为60 IOOnm0
8.根据权利要求5 7中的任一项所述的IPS-IXD，其中，所述涂覆有液晶形式的+C 板的 +A 板的 Nz (11-Rth/Rin )为 0. 15 0. 5。
全文摘要
本发明提供了一种集成含有视角补偿膜的偏振片，其用于由具有正介电各向异性的液晶(Δε＞0)填充的面内切换液晶显示器(IPS-LCD)，以及包括该偏振片的面内切换液晶显示器。更具体而言，本发明提供了一种集成偏振片，其通过使用视角补偿膜作为形成该偏振片的偏振膜的保护膜而能够用于制造薄的偏振片并确保良好的视角，以及包括该偏振片的IPS-LCD。所述集成偏振片包括偏振膜；保护膜，其粘附到该偏振膜的一个表面上；以及涂覆有液晶形式的+C板的+A板，所述+C板粘附到所述粘附了保护膜的偏振膜的另一个表面上。
文档编号G02B5/30GK101960343SQ200980108207
公开日2011年1月26日 申请日期2009年3月24日 优先权日2008年3月24日
发明者张俊元, 朴文洙, 李大熙 申请人:Lg化学株式会社