CN103869402A - 偏振板和包括所述偏振板的液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本文公开了偏振板。所述偏振板包括偏振器、形成在所述偏振器的下侧的延迟膜和形成在所述偏振器的上侧的保护膜。所述延迟膜具有相对于所述偏振器的吸收轴的约+0.03°至小于+0.2°的快轴的光轴扭转角，并且所述保护膜在550nm的波长处具有大于约10,000nm和小于等于约15,000nm的平面内相位差（Ro）。还公开了包括它的液晶显示装置。

Description

偏振板和包括所述偏振板的液晶显示装置

技术领域

本发明涉及偏振板和包括所述偏振板的液晶显示装置。

背景技术

偏振板用于控制光的振动方向的目的，以在液晶单元的内部和外部使液晶显示装置的显示图案形象化。虽然在最初的发展阶段，液晶显示装置被应用于小型装置，但是液晶显示装置近来被用于广泛的应用范围中，包括笔记本电脑、液晶监视器、液晶彩色投影仪、液晶电视、用于汽车的导航系统、个人电话、用于室内或户外的测量设备等。特别地，液晶监视器和液晶电视通常使用高亮度背光单元。因此，在偏振板中还需要使用偏振膜，以呈现比常规产品更高的性能。

所述偏振板包括偏振器、堆叠在所述偏振器的一侧上的保护膜，和堆叠在所述偏振器的另一侧上并具有给予相位差的功能的延迟膜。在所述偏振板中，当层压所述偏振器和具有给予相位差的功能的延迟膜时，必须防止所述偏振器的吸收轴和所述延迟膜的快轴之间的光轴扭转，使偏振效率最大化，以允许所述液晶显示装置呈现最大的对比度。然而，当所述保护膜和所述延迟膜具有超高的相位差时，所述偏振板可呈现劣化的偏振效率，因而呈现劣化的对比度。

在对液晶显示面板的评价中偏振效率和对比度是重要的因素。因此，虽然已经尝试通过改变拉伸中的处理条件、用于偏振板的材料等来改善这些因素，但仅可实现有限的效果。

发明内容

根据本发明的一个方面，偏振板可包括：偏振器；形成在所述偏振器的下侧的延迟膜；和形成在所述偏振器的上侧的保护膜，其中，布置所述延迟膜以具有相对于所述偏振器的吸收轴的约+0.03°至小于+0.2°的快轴的角度，并且所述保护膜在550nm的波长处具有大于约10,000nm至小于等于约15,000nm的平面内相位差（Ro）。

根据本发明的另一个方面，提供了可包括所述偏振板的液晶显示装置。

附图说明

从结合附图给出的下面实施方式的详细说明中，本发明的上述和其他方面、特征和优点将变得明显，其中：

图1为根据本发明的一个实施方式的偏振板的截面图；

图2为根据本发明的实施方式的偏振板的分解透视图；

图3为根据本发明的一个实施方式的延迟膜的截面图；和

图4为根据本发明的一个实施方式的液晶显示装置的截面图。

具体实施方式

将参照附图详细地说明本发明的实施方式。应理解，本发明可以不同的方式实现，而不限于下面的实施方式。附图中，为了清楚，将省略与所述说明无关的部分。整个说明书中，相似的附图标记将表示相似的部件。

如文中使用，参照附图定义例如“上侧”和“下侧”的术语。因此，应理解可交换地使用术语“上侧”和“下侧”。如文中使用，为了表示光轴扭转，“+”可意味着相对于参照轴的顺时针方向，并且“-”可意味着相对于参照轴的逆时针方向，其中所述参照轴为偏振器的吸收轴。

下文，将参照图1详细地说明根据本发明的一个实施方式的偏振板。图1为根据本发明的一个实施方式的偏振板的截面图。

参照图1，根据一个实施方式的偏振板100可包括：偏振器20；形成在所述偏振器20的上侧上的保护膜；和形成在所述偏振器20的下侧上的延迟膜30，其中，所述延迟膜30可具有相对于所述偏振器20的吸收轴的约+0.03°至小于+0.2°的快轴的光轴扭转（P-r），并且所述保护膜10在550nm的波长处可具有约5,000nm至小于等于约15,000nm的平面内相位差（Ro）

当延迟膜具有相对于偏振器的吸收轴的小于+0.03°或大于等于+0.2°的快轴的光轴扭转时，该偏振板可呈现差的偏振效率，并且当其上堆叠有该偏振板时，液晶显示面板还可显示差的对比度。具体地，相对于偏振器的吸收轴，延迟膜可具有约+0.03°至约+0.15°，更具体地，约+0.04°至约+0.15°，例如+0.03°、+0.04°、+0.05°、+0.06°、+0.07°、+0.08°、+0.09°、+0.10°、+0.11°、+0.12°、+0.13°、+0.14°或+0.15°的快轴的光轴扭转。

当层压延迟膜和偏振器时，必须防止它们相对于彼此的光轴扭转，以允许偏振板呈现最大的偏振效率，并且当所述偏振板安装在上面时，让液晶显示装置呈现最大的对比度。根据本发明，通过控制这样的光轴扭转，所述偏振板可呈现改善的偏振效率，并且所述液晶显示装置可呈现改善的对比度。

图2为根据本发明的实施方式的偏振板的分解透视图。

参照图2，根据实施方式的偏振板100可包括：偏振器20；形成在所述偏振器20的上侧上的保护膜10；和形成在所述偏振器20的下侧上的延迟膜30，其中，延迟膜30可具有相对于偏振器20的吸收轴20a的快轴30a的光轴扭转α。这里，α可在约+0.03°至小于约+0.2°的范围内。

保护膜10为高倍率拉伸的膜，并具有超高的相位差，并在550nm的波长处可具体地具有约5,000nm至约15,000nm的平面内相位差（Ro）。如果Ro小于5,000nm或大于15,000nm，偏振板可具有劣化的偏振效率、彩虹斑和侧面漏光，并可根据入射光的角度和波长具有相位差的差异。具体地，在550nm的波长处，保护膜可具有大于约10,000nm、更具体地约10,100nm至约12,000nm，或约12,000nm至约15,000nm，更具体地约12,000nm至约13,000nm，例如10100、10200、10300、10400、10500、10600、10700、10800、10900、11000、11100、11200、11300、11400、11500、11600、11700、11800、11900、12000、12100、12200、12300、12400、12500、12600、12700、12800、12900、13000、13100、13200、13400、13500、13600、13700、13800、13900、14000、14100、14200、14300、14500、14600、14700、14800、14900或15000nm的Ro。

在550nm的波长处，保护膜10可具有如等式1表示的小于等于约1.8的双轴性程度（Nz），具体地约1.0至约1.8，例如约1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7或1.8。在这个范围内，所述保护膜可抑制由双折射造成的彩虹斑。

<等式1>

Nz=(nx-nz)/(nx-ny)

其中，nx、ny和nz分别为所述保护膜在550nm波长处的在x轴、y轴和z轴方向的折射率。

在550nm的波长处，所述保护膜可具有如等式2表示的小于等于约15,000nm的平面外延迟（Rth），例如约10,000nm至约12,000nm，例如约10000、10200、10400、10600、10800、11000、11200、11400、11600、11800或12000nm。在这个范围内，所述保护膜可抑制由双折射造成的彩虹斑。

<等式2>

Rth=((nx+ny)/2-nz)×d

其中，nx、ny和nz分别为所述保护膜在550nm波长处的在x轴、y轴和z轴方向的折射率，并且d为所述保护膜的厚度（单位：nm）。

保护膜10可具有对应于它的径向（MD）的x轴、对应于它的宽度方向（TD）的y轴和对应于它的厚度方向的z轴，x轴、y轴和z轴彼此正交。

所述保护膜可具有约0.1至0.2，例如约0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19或0.2的nx-ny。在这个范围内，所述保护膜可防止由于双折射的彩虹斑。

根据实施方式的偏振板可通过粘合剂层堆叠在液晶显示面板（未显示）上。所述液晶显示面板的液晶可包括扭曲向列型（TN）液晶、超扭曲向列型（STN）液晶、水平对齐模式的液晶（例如SUPER-IPS、边缘场转换（FFS）等）和垂直对齐（VA）模式的液晶。优选地，所述偏振板堆叠在垂直对齐（VA）模式的液晶上。

包括在粘合剂层中的粘合剂可为能够呈现出光学膜的粘合剂所需的透明度、耐久性、可再加工性等的任何粘合剂，而无需任何限制。例如，所述粘合剂可为包括(甲基)丙烯酸共聚物作为粘合剂树脂的粘合剂。

所述偏振板可具有约100μm至约200μm的厚度。在这个范围内，所述偏振板可应用于所述液晶显示装置。

所述偏振器包括本领域中通常使用的聚乙烯醇树脂。具体地，所述偏振器可为线性偏振器，通过将二色性材料吸附并对齐至聚乙烯醇树脂以吸收具有特定方向的振荡平面的线性偏振光并传输具有其正交方向的振荡平面的线性偏振光而形成所述线性偏振器。所述二色性材料为碘或二色性有机染料。

典型地，可通过单轴拉伸聚乙烯醇树脂膜，然后用二色性材料染色所述聚乙烯醇膜，并用硼酸处理，而获得偏振器。

偏振器可具有约10μm至约50μm的厚度。

偏振器可通过粘合层堆叠在所述保护膜上。粘合层可由用于偏振板的粘结剂，具体地为水基粘结剂或压敏粘结剂形成。粘合层可具有约50nm至约200nm的厚度。

保护膜为透明保护层，并保护所述偏振器。

保护膜可包括乙酰纤维素，所述乙酰纤维素包括三乙酰纤维素或二乙酰纤维素。优选地，保护膜包括聚酯膜，所述聚酯膜包括聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯树脂膜。当所述聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯树脂膜被用作保护膜时，该保护膜可用于制备更薄的液晶面板，并且由于其高耐久性可被用于汽车。

虽然图1中未显示，所述保护膜可进一步包括表面涂层。具体地，所述表面涂层可形成在偏振器和保护膜之间。

保护膜通常具有疏水表面。尤其地，当聚对苯二甲酸乙二醇酯膜被用作保护膜时，该保护膜可呈现更高的疏水性。为将聚对苯二甲酸乙二醇酯膜涂布至偏振板，对所述聚对苯二甲酸乙二醇酯膜进行表面改性，以将其表面从疏水表面转变成亲水表面。当使用目前的纤维素膜中常用的氢氧化钠对所述保护膜进行表面改性时，可能无法充分地改性保护膜的表面，或者会损坏保护膜的表面。为解决这样的问题，可在所述保护膜上形成包括具有疏水和亲水官能团的前体的表面涂层。所述具有疏水和亲水官能团的前体可包括聚酯树脂、聚醋酸乙烯酯树脂或它们的混合物，不限于此。

通过加入所述表面涂层而使所述保护膜的机械性能和低水渗透性最优化，因而给予所述偏振板对严酷的外部条件的高抵抗力。此外，表面涂层形成在保护膜和偏振板之间，从而改善保护膜和偏振器的粘合力。

保护膜可为在MD或TD方向经受单轴或双轴拉伸的拉伸膜，并具有约1至约6的拉伸比。

保护膜可具有约0.001%至约10%，优选约0.1%至约5%的雾度。在这个范围内，所述保护膜可应用于偏振板。

保护膜可具有约50%至约99%，优选约85%至约99%的总的光透射率。在这个范围内，所述保护膜可应用于偏振板。

保护膜可具有约25μm至约500μm的厚度。在这个范围内，所述保护膜可易于作为所述偏振器的保护膜被操作，提供更薄的显示面板，并且当堆叠在偏振器上时可应用于偏振板。优选地，保护膜具有约25μm至约300μm，更优选约25μm至约150μm的厚度。

可在与偏振器粘合表面相反的表面上对所述保护膜进行表面处理，例如防闪（AG）、硬涂布、防静电、抗反射（AR）处理等。此外，所述保护膜可进一步包括在经表面处理的表面上形成的涂层，并包括液晶化合物、其聚合物等。所述保护膜可进一步包括堆叠在其表面上的表面保护膜，已对所述表面保护膜进行用于其保护的表面处理。

所述延迟膜具有延迟功能，并用于取消或增加液晶单元所产生的延迟。

基于光轴的数目，延迟膜被分为具有一个光轴的单轴延迟膜和具有两个光轴的双轴延迟膜。此外，根据在光轴方向及另一个方向上的折射率，所述延迟膜具有正的或负的双折射。即，如果延迟膜在光轴方向具有大于其它方向的折射率，那么该延迟膜具有正的双折射，并且如果延迟膜在在光轴方向具有小于其它方向的折射率，那么该延迟膜具有负的双折射。

延迟包括平面内延迟（Re）和平面外延迟（Rth）。可分别通过等式3和等式4计算Re和Rth。

<等式3>

Re=(nx-ny)×d

<等式4>

Rth=((nx+ny)/2-nz)×d

其中，nx、ny和nz分别为延迟膜在550nm波长处的在x轴、y轴和z轴方向的折射率，并且d为延迟膜的厚度（单位：nm）。

关于延迟，可根据等式5计算表示双轴性程度的Nz：

<等式5>

Nz=(nx-nz)/(nx-ny)

其中，nx、ny和nz分别为所述延迟膜在550nm波长的x轴、y轴和z轴方向的折射率。

图3为根据本发明的一个实施方式的偏振板的延迟膜的截面图。

参照图3，延迟膜30可具有对应于其径向的（MD方向）的x轴、对应于其宽度方向（TD方向）的y轴和对应于其厚度方向的z轴，x轴、y轴和z轴彼此正交。

延迟膜可为正的双轴膜，并且在550nm的波长处具有约0nm至约80nm，例如约0、10、20、30、40、50、60、70或80nm的Re；约0nm至约200nm，例如约0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190或200nm的Rth；和约1至约5，例如约1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9或5.0的Nz。在这个范围内，当被包括在偏振板内时，所述延迟膜可改善偏振效率，并且液晶显示面板可呈现改善的前方和侧方的对比度。

例如，在550nm的波长处，延迟膜可具有0nm至40nm，或0nm至30nm的Re，并可具有0nm至50nm，或0nm至40nm的Rth。在这个范围内，所述延迟膜具有低相位差，并且允许更大的显示装置以确保视角。

延迟膜可包括包括三乙酰纤维素（TAC）膜、醋酸酯丙酸酯纤维素（CAP）膜等的纤维素膜、环烯烃聚合物（COP）、聚降冰片烯、聚碳酸酯、聚酯、聚醚砜、聚砜、聚酰胺、聚酰亚胺、聚烯烃、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚氯乙烯和聚偏二氯乙烯树脂膜或它们的混合物。优选地，所述延迟膜为纤维素膜或环烯烃聚合物（COP）膜，包括延迟的三乙酰纤维素（称为N-TAC）膜等。

延迟膜可具有约10μm至约100μm的厚度。在这个范围内时，当被用在偏振板中时，延迟膜可提供光补偿效果，并防止颜色变化和彩虹斑，并且偏振板可呈现对液晶的良好的偏振状态。优选地，延迟膜具有约30μm至约90μm的厚度。

当延迟膜，特别是由纤维素树脂形成的延迟膜，被粘合到偏振器时，应考虑所述液晶显示面板关于延迟膜和偏振器的轴的位置的偏振效果和对比度。

当层压延迟膜和偏振器时，可布置延迟膜以具有相对于偏振器的吸收轴的约+0.03°至小于+0.2°的快轴的光轴扭转。如果延迟膜具有约小于+0.03°或大于等于约+0.2°的快轴的光轴扭转，偏振板可呈现差的偏振效率，因而当其上堆叠有偏振板时，液晶显示面板可呈现差的对比度。

偏振器可通过粘合层堆叠在延迟膜上。

粘合层可由用于偏振板的粘结剂，具体地为水基粘结剂或压敏粘结剂形成。所述粘合层可具有约50nm至约200nm的厚度。

下文，将参照图4详细地说明根据本发明的一个实施方式的液晶显示装置。图4为根据本发明的一个实施方式的液晶显示装置的截面图。

参照图4，液晶显示器300可包括：液晶显示面板200；形成在显示面板200的上侧上的第一偏振板120；形成在显示面板200的下侧上的第二偏振板130；和形成在第二偏振板130的下侧上的背光单元140，其中，第一和第二偏振板120、130的至少一个可为根据本发明的一个实施方式的偏振板。

虽然图4中未显示，液晶显示面板200可包括：第一基板；面对第一基板的第二基板；和形成在第一和第二基板之间的液晶层，并且所述液晶层可包括TN、STN、IPS、SUPER-IPS、FFS和VA模式的液晶。

虽然图4中未显示，背光单元140可包括光源、导光板、反射片、漫射片等。

下文，将参照一些实施例更详细地阐释本发明。然而，应注意提供这些实施例仅用于说明，而不应以任何方式解释为限制本发明。

用在实施例和对比例中的组分的细节如下：

（A）偏振器：聚乙烯醇膜（VF-PS6000，日本Kuraray有限公司，厚度：60μm）

（B）保护膜：聚对苯二甲酸乙二醇酯膜（在550nm的波长处的平面内相位差Ro：12,000nm，厚度：100μm，总透射率：42.7±0.2%）

（C）延迟膜：三乙酰纤维素膜（N-TAC，日本Konica有限公司，厚度：40μm）

实施例和对比例

通过染色用于偏振器的材料，然后延长等制备偏振器。具体地，在60℃拉伸聚乙烯醇膜至它最初长度的3倍的长度，将碘吸附到拉长的聚乙烯醇膜上，然后在40℃于硼酸溶液中拉伸膜至所述拉伸的膜的长度的2.5倍，从而制备偏振器。

使用粘结剂（Z-200，Nippon Goshei有限公司）在所述偏振器的上侧堆叠保护膜。在所述偏振器的下侧布置延迟膜，以具有如表1中列出的相对于所述偏振器的吸收轴的快轴的光轴扭转，然后使用（Z-200，Nippon Goshei有限公司）结合到所述偏振器。

使用Axoscan测量所述延迟膜的快轴和所述偏振器的吸收轴之间的光轴扭转，并使用Jasco V7100测量所述偏振板的偏振效率。

具体地，在所述偏振板的MD方向取样，以提供具有50mm×50mm的大小的样品。在设置样品以使光入射到所述延迟膜的表面上后，使用Jasco V7100测量偏振效率，并用Axoscan测量所述延迟膜的快轴和所述偏振器的吸收轴之间的光轴扭转。基于对比例1的不具有光轴扭转的样品，计算偏振效率的差异。

制备的偏振板附着到32英寸的液晶面板（LTA320AP02，VA模式，三星电子有限公司），然后使用亮度计SR-3A（Topcon有限公司）测量对比度。当所述偏振板安装在所述液晶面板上时，测量对比度（CR），并基于对比例1的样品的对比度，即（对比度1的样品的CR）与（对比例1的样品的测量的CR–CR），计算CRO值。

表1

如表1显示，根据本发明的偏振板显示高的偏振效率，并当在上面安装所述偏振板时，所述液晶显示面板显示高的对比度。

相反，对比例2至7的偏振板呈现差的偏振效率，其中偏振器的吸收轴和延迟膜的快轴之间的光轴扭转在根据本发明的范围外，或者保护膜的相位差在根据本发明的范围外，并且使用对比例2至7的偏振板的液晶显示面板还显示不良的对比度。

Claims (8)

1.一种偏振板，包括：偏振器；形成在所述偏振器的下侧上的延迟膜；和形成在所述偏振器的上侧上的保护膜，

其中，所述延迟膜具有相对于所述偏振器的吸收轴的+0.03°至小于+0.2°的快轴的光轴扭转角，并且所述保护膜在550nm的波长处具有大于10,000nm至小于等于15,000nm的平面内相位差Ro。

2.如权利要求1所述的偏振板，其中，所述保护膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。

3.如权利要求1所述的偏振板，其中，所述保护膜为表面改性的保护膜。

4.如权利要求1所述的偏振板，其中，所述延迟膜在550nm的波长处具有如等式3表示的0nm至80nm的平面内延迟Re：

<等式3>

Re=(nx-ny)×d,

其中，nx和ny分别为所述延迟膜在550nm波长处的在x轴和y轴方向的折射率，并且d为所述延迟膜的厚度，所述厚度的单位为nm。

5.如权利要求1所述的偏振板，其中，所述延迟膜在550nm的波长处具有如等式4表示的0nm至200nm的平面外延迟Rth：

<等式4>

Rth=((nx+ny)/2-nz)×d,

其中，nx、ny和nz分别为在所述延迟膜在550nm波长处的在x轴、y轴和z轴方向的折射率，并且d为所述延迟膜的厚度，所述厚度单位为nm。

6.如权利要求1所述的偏振板，其中，所述延迟膜在550nm的波长处具有如等式5表示的1至5的Nz：

<等式5>

Nz=(nx-nz)/(nx-ny),

其中，nx、ny和nz分别为在所述延迟膜在550nm波长处的在x轴、y轴和z轴方向的折射率。

7.如权利要求1所述的偏振板，其中，所述延迟膜包括纤维素、环烯烃聚合物、聚降冰片烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、聚醚砜树脂、聚砜树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚烯烃树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚乙烯醇树脂、聚氯乙烯树脂和聚偏二氯乙烯树脂的至少一种。

8.一种液晶显示装置，包括根据权利要求1至7的任一项所述的偏振板。

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