CN100523956C

CN100523956C - 能获得高视角的光学补偿偏振膜

Info

Publication number: CN100523956C
Application number: CNB2006100068531A
Authority: CN
Inventors: 永井博
Original assignee: NEC LCD Technologies Ltd
Current assignee: Tianma Japan Ltd
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2006-02-05
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2026-02-05
Also published as: US20060170850A1; JP2006208983A; CN1815335A; JP4642493B2; US7443473B2

Abstract

LCD器件包括中间夹着均匀取向液晶层的第一和第二补偿偏振膜。第一补偿偏振膜包括具有35到245nm面内延迟的偏振膜，其中n1≥nz＞n2，其中n1和n2是第一延迟膜内彼此垂直延伸的光轴的折射率，nz是第一延迟膜的厚度方向折射率。第二补偿偏振膜具有保护层、偏振膜和具有0到10nm面内延迟和0到35nm厚度方向延迟的延迟膜。

Description

能获得高视角的光学补偿偏振膜

技术领域

本发明涉及一种光学补偿偏振膜和液晶显示(LCD)器件，尤其涉及一种能提高有关对比度和色度的视角特性的光学补偿偏振膜，和使用这种光学补偿偏振膜的均匀取向型LCD器件。

背景技术

已经提出了一种IPS(面内开关)模式的LCD器件，其中在像素电极和公共电极之间产生平行于基板的电场。IPS模式的LCD器件公知地比TN模式LCD器件的视角宽。IPS模式的LCD器件一般具有一对基板、夹在该对基板之间的液晶层和分别粘附到基板外表面上的第一和第二偏振层。在LCD器件中，在最初取向时偏振膜和液晶层的取向是这样的，即当在电极之间没有施加电场时显示黑色。改变液晶层的取向方向，从而当施加电场时获得λ/4的光程，由此显示白色。

在该LCD器件中，偏振膜用于控制由液晶取向改变而产生的光透射。每个偏振膜一般通过在偏振层上层叠透明保护膜(TAC：三醋酸纤维素)来构成。偏振层是将入射光分为两个彼此垂直的偏振分量的光学元件。具有平行于偏振层透射轴的振动方向的一个分量穿过LCD器件。具有平行于偏振层吸收轴的振动方向的另一个分量被吸收或扩散。

通过在单元厚度方向上从两侧的偏振膜之间插入液晶单元来构成具有均匀取向液晶层的LCD器件，包括透射的IPS型。一般地，如此定位两侧的偏振层，即透射轴彼此垂直。其中透射轴彼此垂直设置的一对偏振层称作正交偏振器。

一般来说，正交偏振器的特性依赖于视角。当光从倾斜于正交偏振器的方向进入时，透射轴的方向改变。因此，即使第一和第二偏振层如此层叠，即这些层的透射轴垂直于入射光，但对于倾斜入射光的交叉角度也从正角偏离。结果，已经穿过第一偏振层的偏振光具有在平行于第二偏振层偏振轴方向上的分量。该分量穿过第二偏振层，导致光泄漏。

如上所述，正交偏振器对于视角的依赖性不利地影响LCD器件屏幕的亮度和对比度，并成为使能获得适宜色度的可视范围(视角)变窄的因素。为了实现具有较宽视角的LCD器件，如下面所述，发展光学补偿偏振膜是必需的。就是说，光学补偿偏振膜必须抑制正交偏振器对于视角的依赖性，从而提高没有感觉到光泄漏的可视范围(视角)。对于这种光学补偿偏振膜已经有了几种提议。

JP-A-2001-242462描述了一种在均匀取向LCD器件，如IPS模式的LCD器件中限制如上所述光泄漏的技术。在所述技术中，双轴双折射膜(光学补偿膜)用于获得补偿，从而平行于第二偏振器透射轴的倾斜入射光的分量变得垂直于第二偏振器透射轴，由此抑制了光泄漏。

发明内容

1.本发明要解决的问题

然而，在上述常规的技术中，尽管仅通过添加单个层而对于特定波长存在抑制光泄漏的显著优点，但类似于液晶层，对波长具有依赖性并添加于其上的光学补偿膜不能对所有的波长进行光学补偿。这不能解决发生光泄漏的问题。此外，偏振膜由偏振层和透明保护层构成。该透明保护层具有与其厚度相对应的延迟。因而，通过光入射侧偏振膜转换成线性偏振光的倾斜入射光通过该透明保护层转换成椭圆偏振光，并在液晶层处进一步导致偏振变化。这引入了一个问题，即屏幕上的光泄漏和着色。

鉴于上述常规技术的上述问题，本发明的一个目的是提供一种光学补偿偏振膜对，其具有使倾斜入射并穿过偏振层的光的偏振变为等价于垂直入射并穿过偏振层的光的偏振，并在较宽的波长范围上补偿偏振膜光学特性变化的功能。

本发明的另一个目的是提供一种通过使用上述光学补偿偏振膜而具有宽视角的LCD器件。

2.解决问题的方式

本发明提供了一种光学补偿偏振膜对，其包括：第一补偿偏振膜，其包括按下面顺序设置的第一保护层、第一偏振层、第一延迟膜和负单轴第二延迟膜，和第二补偿偏振膜，其与所述第一补偿偏振膜成对使用，并包括按下面顺序设置的第二保护层、第二偏振层和第三延迟膜。

所述第一延迟膜具有面内延迟为35到245nm的双折射，折射率满足下面的关系式：n1≥nz>n2，给出的n1和n2是在所述第一延迟膜内彼此垂直延伸的光轴的折射率，给出的nz是所述第一延迟膜的厚度方向折射率，所述第一延迟膜的所述光轴之一具有垂直于所述第一偏振层的吸收轴延伸的所述折射率n1；

所述第二延迟膜具有面内延迟为0到15nm的双折射，厚度方向延迟为50到123nm，所述第二延迟膜具有垂直于所述第一偏振层的表面的光轴；

所述第三延迟膜具有面内延迟为0到10nm的双折射，厚度方向延迟为0到35nm。

在本发明的光学补偿偏振膜对和LCD器件中，可减小LCD器件中在显示黑色过程中在倾斜观察中的光泄漏。此外，可抑制正观察(前面观察)与倾斜观察之间的色度变化，由此提高了LCD器件的图像质量。

本发明优选的实施例采用了存在于光入射侧偏振膜的液晶层一侧上的偏振膜保护层的厚度方向上的较小延迟。优选地，厚度方向上的延迟(厚度方向延迟)应设为17nm或更小，由此抑制保护偏振层的保护层将倾斜进入液晶层的光转变为椭圆偏振光。结果，抑制了由液晶层导致的依赖于波长的相位变化，由此可以与线偏振类似的状态进行光透射。

包括第一和第二延迟层并设置在光发射侧偏振层与液晶层之间的光学补偿膜具有下面的功能。该光学补偿膜通过具有负单轴光学特性并具有在与偏振层表面垂直的方向上延伸的光轴的第二延迟膜(nc)用于一次将从液晶层发射的线性偏振光转变为椭圆偏振光。光学补偿膜通过具有负单轴或双轴光学特性、具有最小折射率和具有平行于偏振层表面的光轴的第一延迟膜(na)还用于将从第二延迟膜(nc)发射的椭圆偏振光再次转变为线性偏振光。

对于经历偏振变化的偏振光，从液晶层发射的偏振光的偏振轴方向与从第一延迟膜(na)发射之后的偏振光的偏振轴方向不同。通过将第一延迟膜(na)的面内延迟设在35到245nm内并通过将第二延迟膜(nc)厚度方向上的延迟设在50到123nm内，该偏振光用于消除正交偏振器对视角的依赖性，对于倾斜入射光来说，该依赖性导致相交角度从正交偏离，就是说，偏振轴变为光发射侧偏振膜的吸收轴方向。在该光学补偿膜中，如果通过单个双轴延迟膜在一个方向执行光学补偿(例如线性地)，则双折射的波长依赖性直接反映在色分散上。另一方面，通过两个延迟膜的组合在两个方向上进行光学补偿(例如，具有较短波长并对波长具有较强依赖性的光具有较长的光程)，波长依赖性就会在光发射侧消除，由此降低了色分散。

结果，减小了液晶层和光学补偿膜的双折射的波长依赖性。因而抑制了在显示黑色过程中在倾斜方向上的光泄漏。同时，光学补偿可在较宽的波长范围上进行而没有着色。因而改善了视角特性。

附图说明

图1是依照本发明第一个和第二实施例的LCD器件的截面图；

图2A和2B每个都是显示图1中所示第一个实施例的LCD器件100放大部分的截面图；

图3是显示延迟膜的延迟的透视图；

图4是显示延迟膜117和119与透射率之间关系的图表；

图5是显示延迟膜117与透射率之间关系的图表；

图6是显示延迟膜119面内延迟范围的图表，其中减小了在显示黑色过程中的光泄漏；

图7是显示延迟膜117和119与色度比率之间关系的图表；

图8是显示延迟膜117和119在厚度方向上延迟的图表，其中透射率为0.5或更小，色度比率是1或更小；和

图9A和9B每个都是显示依照本发明第二个实施例的LCD器件放大部分的截面图。

具体实施方式

之后，将参照附图详细描述本发明的实施例。图1是显示依照本发明第一个实施例的LCD器件的截面图。LCD器件100构造为具有均匀取向液晶层的IPS模式的LCD器件。LCD器件100具有光入射侧的第一偏振层101、薄膜晶体管阵列基板(TFT基板)102、液晶层103、滤色器(CF)基板104和光发射侧的第二偏振层105，这些器件从背光光源一侧按该顺序设置。在液晶层103与TFT基板102之间设置有取向膜111。在液晶层103与CF基板104之间设置有另一个取向膜113。TFT基板102包括玻璃基板106、和形成在玻璃基板上并配置有绝缘膜107、TFT108、像素电极109和对向电极110的层叠结构。

TFT108每个都控制施加给像素电极109的电位。在LCD器件100中，像素电极109和对向电极110形成在TFT基板102上。液晶层103中的液晶分子112施加有横向方向的电场。绝缘膜107包括氮化硅膜。CF基板104包括滤色器114、遮光层115和玻璃基板116。滤色器114使穿过液晶层103的光以三个基色的任意一个着色。遮光层115遮蔽TFT108、未示出的数据线等。在单色LCD器件的情形中，该结构省略了滤色器114。

图2A和2B每个都示出了图1中所示LCD器件的放大部分。图2A显示了在光发射侧中的第一偏振层105、延迟膜117和118、和包含玻璃基板116的CF基板104。图2B显示了光入射侧的第二偏振层101、延迟膜119和包含玻璃基板106的TFT基板102。光入射侧的第二偏振层101包括例如由PVA(聚乙烯醇)形成的偏振层120和例如由TAC形成的保护层121，如图2B中所示。光发射侧的第一偏振层105包括偏振层120和保护层124，如图2A中所示。

如图2A中所示，在光发射侧的玻璃基板116和第二偏振层105之间设置有具有预定光学特性的延迟膜117和118。如图2B中所示，在光入射侧的玻璃基板106和第一偏振层101之间设置有具有预定光学特性的延迟膜119。常规的偏振膜使用将偏振层两侧夹持在保护层(TAC)之间的偏振层。

本实施例的结构是这样的，即用延迟膜117和118取代玻璃基板一侧的光发射侧偏振膜105的保护层，且用延迟膜119取代玻璃基板一侧的光入射侧偏振膜101的保护层。延迟膜具有保护偏振层的功能。保护层121和124每个都用作负单轴延迟膜，其光轴在垂直于偏振膜表面的方向上延伸。保护层121和124分别具有与层121和124相对应的延迟。例如通过粘附或涂布膜来形成延迟膜117，118和119。如果延迟膜119厚度方向上的延迟为0nm，则即使当没有保护层的情况下偏振膜直接粘附到玻璃基板，偏振光也不会产生相位变化。因此，达到了类似的效果。

在上面，使构成LCD器件100的光学补偿偏振膜经过采用图2A和2B中所示结构的模拟。对于包括延迟膜117，118和119的延迟的光学特性，可以将在显示黑色过程中倾斜观察中的光泄漏情况减小到不明显的等级。在模拟之前，将常规IPS模式LCD器件中背光的亮度逐渐降低来进行实验，从而确定：当亮度降低时，在什么样的背光亮度等级处，在显示黑色过程中倾斜观察中的光泄漏将不显著影响图像质量。作为该试验的结果确定了下面的情况。当背光亮度是正常亮度的1/2时，在显示黑色过程中倾斜观察中的光泄漏变得对显示影响较小。当背光亮度为1/4时，在显示黑色过程中倾斜观察中的光泄漏基本不被察觉。因此，作为在显示黑色过程中从倾斜观察获得图像的情形中光泄漏不被察觉的等级，可以采用这样的等级，即泄漏光的强度减小到参考亮度的一半，其中参考亮度是在从倾斜方向上观察正交偏振器的情形中确定的。

使用Δu’V’表示色度差。在没有光学补偿的情况下在前面观察方向和倾斜观察方向之间的色度比率假定为1。当从前面观察方向和倾斜观察方向观察时的色度比率没有受到光学补偿不利影响的范围也作为选择范围的条件。厚度方向上延迟膜117和119的延迟的选择范围的参考设定为下面的范围。就是说，在该范围中，膜117和119一般用作偏振膜保护层，与使用80μm(厚度方向的延迟＝50nm)的以及具有

负单轴光学特性TAC层的情形相比抑制光泄漏的效果更大。作为这些膜倾斜观察的方向，采用与偏振膜的光轴成方位角45°和极角45°的方向。

图3中显示了延迟膜的延迟的定义，其中包括光学主轴的面内折射率为n1和n2，厚度方向上的折射率(厚度方向折射率)为nz，d[mm]是按照液晶层的厚度，延迟膜的有效厚度。面内延迟定义为(n1-n2)×d的绝对值，厚度方向上的延迟定义为[{(n1+n2)/2}-nz]×d。在该模拟中，使用具有

负单轴光学特性的延迟膜117和119，并使用具有(ns-nz)/(ns-nf)＝0光学特性的延迟膜118。这里使用的标记ns和nf分别是延迟膜118的慢轴和快轴。应注意到，折射率n1和nz等于寻常光折射率no，而折射率n2等于非寻常光折射率ne。因而，延迟膜118满足关系式no＝n1≥nz>ne＝n2。

在该模拟中，可将在显示黑色过程中从方位角45°和极角45°的方向倾斜观察中的光泄漏抑制到不明显等级的范围根据下面的条件确定，其中：延迟膜117厚度方向上的延迟设为50nm和80nm；延迟膜118的面内延迟设为130nm；延迟膜119厚度方向上的延迟设为0到50nm。

图4中显示了所得的范围，其中延迟膜119的厚度方向延迟画在横坐标上，透射率画在纵坐标上。在延迟膜117的厚度方向延迟为50nm的情形中获得了由三角形画出的曲线，在延迟膜的厚度方向延迟为80nm的情形中获得了由四方形画出的另一个曲线，虚线是不使用补偿膜的情形，其中延迟膜117和119的延迟等于具有80μm厚度的TAC膜的延迟，且没有使用延迟膜118。在依照该模拟的范围内，在延迟膜119厚度方向上延迟的整个范围中透射率为0.5或更小。因而实现了光学补偿效果。通过仔细研究每个延迟膜的效果，可以发现，当延迟膜117厚度方向上的延迟增加时和延迟膜119厚度方向上的延迟降低时，透射率降低。

接下来，根据下面的条件获得延迟膜117的范围，其中：延迟膜118的面内延迟为130nm；延迟膜119厚度方向上的延迟为0nm。图5中显示了所得的范围，其中延迟膜117的厚度方向延迟画在横坐标上，而透射率画在纵坐标上。在延迟膜119的厚度方向延迟为0nm的情形中获得了由四边形画出的曲线，而虚线是在延迟膜的厚度方向延迟为50nm的情形中获得的。从该图可以看出，在延迟膜117厚度方向上的延迟从50到123nm的范围内透射率下降。根据下面的条件获得延迟膜118的范围，其中：延迟膜117厚度方向上的延迟为80nm；延迟膜119厚度方向上的延迟为0nm。图6中显示了所得的范围，其中其中延迟膜119的厚度方向延迟画在横坐标上，而透射率画在纵坐标上。对于延迟膜117和119的厚度方向延迟分别为80nm和0nm的情形获得了实线曲线，对于不使用光学补偿的情形获得了虚线，其中延迟膜117和119的延迟等于具有80μnm厚度的TAC膜的延迟。从该图可以理解到，延迟膜118的面内延迟在35到245nm的范围内，透射率为0.5或更小。

另一方面，根据下面的条件获得在前面观察方向与倾斜观察方向之间的色度比率不恶化的范围，其中：延迟膜117厚度方向上的延迟设为50和80nm；延迟膜118的面内延迟为130nm；延迟膜119厚度方向上的延迟为0到50nm。图7中显示了所得的范围，其中延迟膜119的厚度方向延迟画在横坐标上，而色度比率画在纵坐标上。在延迟膜117的厚度方向延迟为50nm的情形中获得了由三角形画出的曲线，对于延迟膜117的厚度方向延迟为80nm的情形获得了由四边形画出的另一个曲线，对于不使用光学补偿的情形获得了虚线，其中延迟膜117和119的延迟等效于具有80μm厚度的TAC膜的延迟，且没有使用延迟膜118。在该模拟的范围内，当延迟膜117厚度方向上的延迟为50nm时，在延迟膜119厚度方向上的延迟从0到50nm范围内，色度比率为1或更小。接下来，当延迟膜117厚度方向上的延迟为80nm时，在延迟膜119厚度方向上的延迟为35nm或更小的范围内，色度比率为1或更小。当延迟膜119的延迟进一步降低时，色度比率降低。

如上所述，色度比率依赖于延迟膜117厚度方向上的延迟。因此，在下述范围内执行模拟，即所述范围包括延迟膜117在厚度方向上的延迟为50到123nm的范围，其有效减小了亮度。图8中获得和显示了能提供1或更小色度比率的延迟膜117和119延迟的组合，其中延迟膜119的厚度方向延迟画在横坐标上，延迟膜117的厚度方向延迟画在纵坐标上，色度比率用轮廓线表示。图8中所示的两个轮廓线表示1和0.5的色度比率。

从该图发现了下面的内容。其中选择透射率为0.5或更小和色度比率为1或更小的部分而提供了图8中所示的矩形区域，即其中延迟膜119厚度方向的延迟在0到35nm范围内下降，延迟膜117厚度方向上的延迟在50到123nm范围内下降。

在图8所示的结果中，这里选择将色度比率减到一半的范围作为对减小色度比率有效的范围。在延迟膜119厚度方向上的延迟nil在0到17nm范围内时，延迟膜117厚度方向上的延迟ncl应落入下面的范围。

57.0—0.23×nil+0.11×nil²≤ncl≤120.0—0.42×nil—0.08×nil²

因而，延迟膜119厚度方向上的延迟减小到小于用于常规偏振膜中保护层的TAC厚度方向上的延迟。由此减小了液晶层中偏振的变化。因此，通过在均匀取向LCD器件中使用该光学补偿膜，可将亮度比率和色度比率减到一半的值。

作为在显示黑色过程中抑制倾斜方向上的光泄漏的结果，前方向上的对比度提高了，从而提供了较高清晰度的图像。在为了提高LCD器件可视性而已经经过雾化处理的偏振膜上进行表面处理，在不使用光学补偿的情况下，该表面处理可在显示黑色过程中导致倾斜方向上较大的光泄漏，这是公知的。在该情形中，出现了问题，即由于该表面处理，在倾斜方向上发射的光在前方向上发射出去，由此恶化了对比度。为了解决该问题，通过执行光学补偿来抑制由于表面处理而在前方向上发射出去的倾斜方向上的光，从而降低在显示黑色过程中前方向上的亮度。

在本实施例中，延迟膜117和119延迟的组合设定在由图8中的粗线框架表示的范围内，延迟膜118的透射率设定在如图6中所示的0.5或更小的范围内。这样，在显示黑色过程中倾斜观察中的光泄漏被减小到不明显的等级，在前观察方向和倾斜观察方向之间的色度比率没有恶化。这可认为是下面的原因。通过将延迟膜117，118和119的延迟设定为与上述范围内的组合相一致，则可通过延迟膜117和118抑制由液晶层103和CF基板104导致的光扩散。结果，在构成光发射侧的第二偏振层105的偏振层120位置处产生较小的光扩散状态。在本实施例中，如上所述可减小在显示黑色过程中倾斜观察中的光泄漏，由此提高了LCD器件的图像质量。

接下来，将描述本发明的第二个实施例。依照本发明第二个实施例的LCD器件具有与图1中所示截面结构相似的截面结构，将参照图1描述。在本实施例中，LCD器件100A也构造为具有均匀取向液晶层的IPS模式的LCD器件。LCD器件100A具有光入射侧的第一偏振层101、薄膜晶体管阵列基板(TFT基板)102、液晶层103、滤色器(CF)基板104和光发射侧的第二偏振层105，这些器件从背光光源一侧按该顺序设置。在液晶层103与TFT基板102之间设置有取向膜111。在液晶层103与CF基板104之间设置有另一个取向膜113。TFT基板102包括玻璃基板106、绝缘膜107、TFT108、像素电极109和对向电极110。

TFT108每个都控制施加给像素电极109的电位。在LCD器件100A中，像素电极109和对向电极110形成在TFT基板102上。液晶层103中的液晶分子112施加有横向方向的电场。绝缘膜107包括氮化硅膜。CF基板104包括滤色器114、遮光层115和玻璃基板116。滤色器114使穿过液晶层103的光以三个基色的任意一个着色。遮光层115遮蔽TFT108、未示出的数据线等。然而在单色LCD器件的情形中，省略了滤色器114。

图9A和9B每个都示出了依照本实施例的LCD器件100A的放大部分。图9A显示了在光发射侧中的第二偏振层105、延迟膜118、125和123、和包含玻璃基板116的CF基板104。图9B显示了光入射侧的第一偏振层101、延迟膜119和包含玻璃基板106的TFT基板102。延迟膜123和125是具有在垂直于偏振膜表面的方向上的光轴的负单轴延迟膜。这两个延迟膜123和125结合到一起，从而具有与第一个实施例中延迟膜117相似的光学特性。这两个延迟膜123和125之一用作具有负单轴光学特性的延迟膜，其具有垂直于作为延迟膜117的偏振膜的光轴，类似于一般用作偏振膜保护层的TAC。获得了与第一个实施例类似的优点，由此通过另一个延迟膜补偿了由TAC导致的延迟不足。

在下面，将一起描述延迟膜123和125，尽管可用延迟膜117代替这些膜。光入射侧的第一偏振层101具有例如由PVA形成的偏振层120，如图9B中所示，和例如由TAC形成的保护层121。还有，光发射侧的第二偏振层105包括偏振层120和保护层124，如图9A中所示。常规的偏振膜使用将偏振层两侧夹持在保护层(TAC)之间的偏振层。然而，在本实施例中，玻璃基板中光发射侧偏振膜的保护层被延迟膜117和118取代，玻璃基板中光入射侧偏振膜的保护层被延迟膜119取代。延迟膜具有保护偏振层的功能。保护层121和124每一个都与具有在垂直于偏振膜表面方向上延伸的光轴的负单轴延迟膜的功能相似。保护层121和124分别具有对应于它们厚度的延迟。

如图9A中所示，在光发射侧的玻璃基板116和第二偏振层105之间设置有具有预定光学特性的延迟膜117和118。如图9B中所示，在光入射侧的玻璃基板106和第一偏振层101之间设置有具有预定光学特性的延迟膜119。例如通过粘附或涂布形成延迟膜117，118和119。如果延迟膜119厚度方向上的延迟为0nm，即使当没有保护层的情况下偏振膜直接粘附到玻璃基板，也可达到类似的效果。

使构成LCD器件100A的光学补偿偏振膜经过采用图9A和9B中所示结构的模拟。对于包括延迟膜117，118和119的延迟的光学特性，可以将在显示黑色过程中倾斜观察中的光泄漏情况减小到不明显的等级。在模拟之前，通过将常规IPS模式LCD器件中背光的亮度逐渐降低来进行实验，从而确定：当亮度降低时，在什么样的背光亮度等级处，在显示黑色过程中倾斜观察中的光泄漏将不显著影响图像质量。作为该试验的结果确定了下面的情况。当背光亮度是正常亮度的1/2时，在显示黑色过程中倾斜观察中的光泄漏变得对显示影响较小。当背光亮度为1/4时，在显示黑色过程中倾斜观察中的光泄漏基本不被察觉。因此，作为在显示黑色过程中从倾斜观察获得图像的情形中光泄漏不明显的等级，可以采用这样的等级，即泄漏光数量减小到参考等级的一半。

当从前面观察方向和倾斜观察方向观察时的色度比差没有受到光学补偿不利影响的范围也作为选择适宜范围的条件。在该模拟中，假定在没有光学补偿的情况下在前面观察方向和倾斜观察方向之间的色度比率为1，其作为参考，色度比率用Δu’V’表示。厚度方向上延迟膜117和119延迟的选择范围的参考设定为下面的范围。就是说，膜117和119一般用作偏振膜保护层，与使用在厚度方向上具有50nm延迟的80μm厚的以及具有

负单轴光学特性的TAC层的情形相比，抑制光泄漏的效果更大。作为这些膜倾斜观察的方向，采用与偏振膜的光轴成方位角45°和极角45°的方向。

如图3中所示，为了定义延迟膜的延迟，包括光学主轴的面内折射率为n1和n2，厚度方向上的折射率为nz，d[mm]是按照液晶层的厚度的延迟膜的有效厚度。面内延迟定义为(n1-n2)×d的绝对值，厚度方向上的延迟定义为[{(n1+n2)/2}-nz]×d。在该模拟中，使用具有(n1-n2)≒0负单轴光学特性的延迟膜117和119，并使用具有(ns-nz)/(ns-nf)＝0光学特性的延迟膜118。延迟膜118满足关系式no＝n1≥nz>n1＝n2。

在该模拟中，可将在显示黑色过程中从方位角45°和极角45°的方向倾斜观察中的光泄漏抑制到不明显等级的范围根据下面的条件确定，其中：延迟膜117厚度方向上的延迟设为50nm和80nm；延迟膜118的面内延迟设为130nm；延迟膜119厚度方向上的延迟设为0到50nm。所得的范围与图4中所示的那些相似。在依照该模拟的范围内，在延迟膜119厚度方向上延迟的整个范围中透射率为0.5或更小。因而实现了光学补偿效果。通过仔细研究每个延迟膜的效果，可以发现，当延迟膜117厚度方向上的延迟增加时和延迟膜119厚度方向上的延迟降低时，透射率降低。

接下来，根据下面的条件获得延迟膜117的范围，其中：延迟膜118的面内延迟为130nm；延迟膜119厚度方向上的延迟为0nm。所得的范围与图5中所述相似。从该图可以看出，在延迟膜117厚度方向上的延迟从50到123nm的范围内透射率下降。根据下面的条件获得延迟膜118的范围，其中：延迟膜117厚度方向上的延迟为80nm；延迟膜119厚度方向上的延迟为0nm。所得的范围与图6中所示的相似。结果，延迟膜118的面内延迟在35到245nm的范围内，透射率为0.5或更小。

另一方面，根据下面的条件获得在前面观察方向与倾斜观察方向之间的色度比率不恶化的范围，其中：延迟膜117厚度方向上的延迟设为50和80nm；延迟膜118的面内延迟为130nm；延迟膜119厚度方向上的延迟为0到50nm。所得的范围与图7中所示相似。在该模拟的范围内，当延迟膜117厚度方向上的延迟为50nm时，在延迟膜119厚度方向上的延迟从0到50nm范围内，色度比率为1或更小。接下来，当延迟膜117厚度方向上的延迟为80nm时，在延迟膜119厚度方向上的延迟为35nm或更小的范围内，色度比率为1或更小。当延迟膜119的延迟进一步降低时，色度比率降低。

如上所述，色度比率依赖于延迟膜117厚度方向上的延迟。因此，在下述范围内执行模拟，即所述范围包括延迟膜117在厚度方向上的延迟为50到123nm的范围，其有效减小了亮度。获得能使色度比率为1或更小的延迟膜117和119延迟的组合，所得的结果与图8中所示的相似。从该图发现了下面的内容，选择透射率为0.5或更小和色度比率为1或更小的部分而提供了图8中所示的矩形区域，即其中延迟膜119厚度方向的延迟在0到35nm范围内下降，延迟膜117厚度方向上的延迟在50到123nm范围内下降。

在图8所示的结果中，这里选择将色度比率减到一半的范围作为对减小色度差有效的范围。在延迟膜119厚度方向上的延迟nil在0到17nm范围内时，延迟膜117厚度方向上的延迟ncl应落入下面的范围。

57.0—0.23×nil+0.11×nil²≤ncl≤120.0—0.42×nil—0.08×nil²

作为在显示黑色过程中抑制倾斜方向上的光泄漏的结果，前方向上的对比度提高了，从而提供了较高清晰度的图像。在为了提高LCD器件可视性而在已经经过雾化处理的偏振膜上进行的表面处理中，出现了问题，即由于该表面处理，在倾斜方向上发射的光在前方向上发射出去，由此恶化了对比度。为了解决该问题，通过执行光学补偿来抑制由于表面处理而在前方向上发射出去的倾斜方向上的光，从而降低在显示黑色过程中前方向上的亮度。

已经根据优选的实施例描述了本发明。然而，依照本发明的光学补偿偏振膜和LCD器件并不限于上述的实施例。对上面实施例结构的各种改变和修改应认为在本发明的范围内。

Claims

1.一种光学补偿偏振膜对，包括：

第一补偿偏振膜，其包括按顺序设置的第一保护层、第一偏振层、第一延迟膜和负单轴第二延迟膜，和

第二补偿偏振膜，其与所述第一补偿偏振膜成对使用，并包括按顺序设置的第二保护层、第二偏振层和第三延迟膜：

所述第一延迟膜具有面内延迟为35到245nm的双折射，其折射率满足下面的关系式：n1≥nz>n2，给出的n1和n2是在所述第一延迟膜内彼此垂直延伸的光轴的折射率，给出的nz是所述第一延迟膜的厚度方向折射率，所述第一延迟膜的所述光轴之一具有垂直于所述第一偏振层的吸收轴延伸的所述折射率n1；

2.根据权利要求1所述的光学补偿偏振膜对，其中所述第二延迟膜的所述面内延迟在0到10nm的范围内，对于所述第三延迟膜的所述面内延迟在0到7nm的范围内且所述第三延迟膜的所述厚度方向延迟nil在0到17nm的范围内的情形，所述第二延迟膜的所述厚度方向延迟ncl满足下面的关系式：

57.0—0.23×nil+0.11×nil²≤ncl≤120.0—0.42×nil—0.08×nil²。

3.根据权利要求1所述的光学补偿偏振膜对，其中所述第二延迟膜包括多个层。

4.根据权利要求3所述的光学补偿偏振膜对，其中所述第二延迟膜中的所述多个层的至少一个构造成保护所述第一偏振层的保护层。

5.根据权利要求4所述的光学补偿偏振膜对，其中所述保护层包括三醋酸纤维素。

6.一种液晶显示器件，包括根据权利要求1所述的光学补偿膜对、和夹在所述光学补偿膜对之间的均匀取向液晶层，其中所述第一偏振层具有与所述第二偏振层的吸收轴垂直的吸收轴。

7.根据权利要求6所述的液晶显示器件，其中具有所述折射率n2的所述第一延迟膜的另一个所述光学轴平行于所述均匀取向液晶层的光轴。