CN105301823A - 纳米囊液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种纳米囊液晶显示装置。该纳米囊液晶显示装置括：液晶面板，其包括基板以及在所述基板上面的纳米囊液晶层；第一偏振板，其在所述基板的外表面上，并且包括第一偏振层；以及第二偏振板，其直接在所述纳米囊液晶层的外表面上，并且包括第二偏振层和相位差层，其中，由所述相位差层补偿所述纳米囊液晶层的延迟。

Description

纳米囊液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示(LCD)装置。更具体地，本发明涉及包括能够防止光泄漏问题的纳米囊(nanocapsule)液晶层的LCD装置。
背景技术
由于足以显示运动图像的特征及其高对比度，液晶显示(LCD)装置被广泛地用于TV、监视器等，并且使用液晶分子的光学各向异性和偏振特性来显示图像。
LCD装置需要包括两个基板以及位于这两个基板之间的液晶层的液晶面板。液晶分子的配向(alignment)方向能够通过在液晶分子两端施加电场来控制。
由于液晶面板不包括光源，因此LCD装置需要背光源。背光源设置在液晶面板下方，并且包括光源。
图1是例示了根据相关技术的LCD装置的截面图。
参照图1，LCD装置包括液晶面板10，该液晶面板10包括阵列基板、滤色器基板以及在该阵列基板和该滤色器基板之间的液晶层50、以及在液晶面板10下面的背光单元60。称为阵列基板的第一基板2包括像素区域P，并且在第一基板2的内表面上，薄膜晶体管T在各个像素区域P中并且连接到各个像素区域P中的像素电极P。
在称为滤色器基板的第二基板4的内表面上，黑底32形成为包围像素区域P的阵列(lattice)形状，以覆盖非显示元件(诸如薄膜晶体管T)并且使像素电极28暴露。
红色滤色器、绿色滤色器和蓝色滤色器34形成为与相应的像素区域P对应的阵列形状，并且公共电极36形成在黑底32和滤色器34上。
第一偏振板20和第二偏振板30分别附接到第一基板2和第二基板4的外表面。
第一配向层31a和第二配向层31b形成在像素电极28和公共电极36二者与液晶层50之间。第一配向层31a和第二配向层31b被摩擦并且对液晶分子进行配向。
密封图案70形成在第一基板2和第二基板4之间并沿着第一基板2和第二基板4的周边区域，并且防止液晶的泄漏。
包括光源的背光单元60向液晶面板10提供光。
为了提供具有改善的响应时间的LCD装置，引入了具有纳米囊液晶层的新的LCD装置。纳米囊液晶层包括多个纳米囊，并且随机地排列的向列(nematic)液晶分子由各个纳米囊囊包(capsuled)。
因为纳米囊液晶层不具有光学各向异性的初始配向，所以可以不要求液晶分子的配向。因此，在该装置中可以不需要配向层，而且可以不需要用于形成配向层的处理(诸如摩擦)。
另外，由于纳米囊液晶层通过固化处理形成，因此当在第一基板2上形成滤色器34和公共电极36时，可以省去第二基板4。
此外，可以省去用于形成第一基板2和第二基板4之间的液晶层的间隙的处理，并且可以省去用于形成用于防止液晶分子的泄漏的密封图案的处理。
结果，可以提高处理效率。
然而，纳米囊LCD装置中的纳米囊变形，使得可能产生黑色状态下的光泄漏。
此外，在侧面视角中，第一偏振板20和第二偏振板30的透射轴之间的角度大于90度，使得可能产生光泄漏。
结果，纳米囊LCD装置的对比度减小，使得产生图像质量和可见性方面的问题。
发明内容
因此，本发明涉及一种纳米囊液晶显示器(LCD)装置，该纳米囊LCD装置基本上消除了由于现有技术的局限性和缺点所导致的问题中的一个或更多个。
本发明的一个优点在于提供了能够防止光泄漏问题的纳米囊LCD装置。
本发明的一个优点在于提供了能够增加对比度的纳米囊LCD装置。
本发明的一个优点在于提供了能够提高其响应时间和/或生产效率的纳米囊LCD装置。
本发明的一个优点在于提供了具有薄外形和轻重量的纳米囊LCD装置。
本发明的另外的特征和优点将在随后的描述中进行阐述，并且从所述描述部分地将是显而易见的，或者可以通过本发明的实践而得知。本发明的这些和其它优点将通过在书面描述及其权利要求书以及附图中具体指出的结构而实现和获得。
为了实现这些和其它优点并且根据本发明的目的，如本文中实现并广泛地描述的，一种纳米囊液晶显示装置包括：液晶面板，其包括基板以及在所述基板上方的纳米囊液晶层；第一偏振板，其在所述基板的外表面上，并且包括第一偏振层；以及第二偏振板，其直接在所述纳米囊液晶层的外表面上，并且包括第二偏振层和相位差层，其中，由所述相位差层补偿所述纳米囊液晶层的延迟。
将要理解的是，前述一般描述和以下详细描述二者是示例性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步说明。
附图说明
附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，并且被并入本说明书且构成本说明书的一部分，附图例示了本发明的实施方式，并且与本说明书一起用来解释本发明的原理。在附图中：
图1是例示了根据相关技术的LCD装置的截面图；
图2是例示了根据本发明的第一实施方式的纳米囊LCD装置的截面图。
图3A和图3B是例示了根据本发明的第一实施方式的纳米囊LCD装置的图像显示原理的示意图。
图4A是根据相关技术的纳米囊LCD装置在黑色状态下的对比度的仿真结果。
图4B是根据本发明的第一实施方式的纳米囊LCD装置在黑色状态下的对比度的仿真结果。
图5是例示了根据本发明的第二实施方式的纳米囊LCD装置的截面图。
图6是例示了根据本发明的第二实施方式的经过纳米囊LCD装置的光学元件的光的偏振状态的庞加莱(Poincare)球。
图7是根据本发明的第二实施方式的包括具有相位差层的第二偏振板的纳米囊LCD装置在黑色状态下的对比度的仿真结果。
具体实施方式
现在将详细地参考示例性实施方式，在附图中例示了这些示例性实施方式的示例。
图2是例示了根据本发明的第一实施方式的纳米囊LCD装置的截面图。图3A和图3B是例示了根据本发明的第一实施方式的纳米囊LCD装置的图像显示原理的示意图。
参照图2、图3A和图3B，纳米囊LCD装置100包括液晶面板110和背光单元120。
液晶面板110包括基板101和纳米囊液晶层。
基板101被称为下基板或阵列基板。尽管未示出，但是选通线和数据线在基板101的内表面上彼此交叉以限定像素区域。薄膜晶体管(TFT)形成在选通线和数据线的交叉部附近，并且钝化层设置在TFT上。黑底(其具有包围像素区域的阵列形状)以及交替地设置在像素区域中的红色滤色器、绿色滤色器和蓝色滤色器在黑底之间设置于钝化层上。
像素电极105(其连接到TFT)和公共电极107(其与像素电极105分隔开)设置在滤色器上或者设置在滤色器上方。像素电极105和公共电极107可以交替地进行布置。
在像素电极105和公共电极107之间产生电场，并且控制纳米囊液晶层200的液晶分子220，由此使光透射率改变以显示图像。
纳米囊液晶层200包括缓冲层210和多个纳米囊230。纳米囊230在缓冲层210中进行分散，每个纳米囊230都在其中包括多个液晶分子220。换句话说，所述多个液晶分子220由具有纳米尺寸的每个纳米囊230囊包。纳米囊液晶层200改变光透射率以显示图像。
纳米囊液晶层200在正常状态下是光学各向同性型液晶层。因此，当未向纳米囊液晶层200施加电场时，纳米囊液晶层200在两维或三维上是光学各向同性的。然而，当施加在像素电极105和公共电极107之间感应出的电场时，纳米囊液晶层200在与所施加的电场垂直或平行的方向上具有双折射特性。
也就是说，当纳米囊230中的液晶分子220是具有(-)介电各向异性的负型向列液晶分子时，液晶分子220布置成垂直于电场以具有双折射特性。另一方面，当纳米囊230中的液晶分子220是具有(+)介电各向异性的正型向列液晶分子时，液晶分子220布置成平行于电场以具有双折射特性。
因此，当施加电场时，纳米囊液晶层200可以具有光学单轴特性。
纳米囊230可以具有纳米囊液晶层200的总容积的约5％至约95％，并且优选地，可以具有纳米囊液晶层200的总容积的约25％至约65％。缓冲层210占据所述总容积的其余部分。
缓冲层210可以由透明材料或半透明材料制成，并且具有水溶性、脂溶性或者水溶性和脂溶性的混合。缓冲层210可以进行热固化或UV固化。缓冲层210可以具有添加剂以增加强度并且减少固化时间。
包括纳米囊230的纳米囊液晶层200的厚度(即，盒间隙)可以为约1至约10微米，并且优选地，可以为约2至约5微米。
当纳米囊液晶层200的厚度(即，盒间隙)小于2微米时，光透射率的改变不足以显示图像。另一方面，当纳米囊液晶层200的厚度(即，盒间隙)大于5微米时，像素电极105和公共电极107之间的电场无法施加到纳米囊液晶层200的上部，使得电力消耗增加。此外，由于液晶面板110的总厚度增加，因此针对柔性显示装置，难以使用纳米囊LCD装置100。
纳米囊230可以具有约1nm至约320nm的直径，并且优选地，可以具有约30nm至约100nm的直径。
由于纳米囊230具有比可见光的任何波长小的直径，因此基本上不发生由于折射率而导致的光学变化，并且可以获得光学各向同性的特性。此外，能够使可见光的散射最小化。
具体地，当纳米囊230形成有约100nm或更小的直径时，可以获得高对比度。
纳米囊230在液晶材料的缓冲层210中进行分散。另选地，纳米囊230设置在聚合物的膜状缓冲层210中。可以使用印刷法、涂覆法或分配法来形成液晶材料的缓冲层210。具有纳米囊230的聚合物的膜状缓冲层210可以通过层压处理来形成。
在纳米囊液晶层200形成在基板101上之后，可以进行固化处理以去除缓冲层210中的溶剂。
第一偏振板130和第二偏振板140附接在液晶面板110的外表面上。换句话说，第一偏振板130在基板101的外表面上，并且第二偏振板140在纳米囊液晶层200的外表面上。由于纳米囊液晶层200被固化，因此第二偏振板140能够在没有基板的情况下附接到纳米囊液晶层200。第一偏振板130具有沿着第一方向的第一偏振轴，而第二偏振板140具有沿着与第一方向垂直的第二方向的第二偏振轴。
直接附接在纳米囊液晶层200的外表面上的第二偏振板140包括相位差层147。在相位差层147中，第一水平轴的折射率“nx”可以等于第二水平轴的折射率“ny”，并且垂直轴的折射率“nz”可以比折射率“nx”和“ny”大，即，nz>nx＝ny。
背光单元120位于液晶面板110下方，以向液晶面板110提供光。另选地，能够在反射型LCD装置中省去背光单元120。
背光单元120被分类成侧光型和直射型。侧光型背光单元120在液晶面板110下方的导光面板(未示出)的至少一侧上包括光源(未示出)。直射型背光单元120在液晶面板110的下方包括至少一个光源。本发明中的背光单元120是侧光型或直射型。
冷阴极荧光灯(CCFL)、外部电极荧光灯(EEFL)或发光二极管(LED)可以被用作背光单元120的光源。
参照图3A，在纳米囊LCD装置100的关闭状态下，纳米囊230中的液晶分子220随机地排列。液晶分子220和纳米囊230在折射率各向异性方面具有差异，纳米囊液晶层200是光学各向同性的。
因此，从背光单元120发出的、经过第一偏振板130的光在没有光学变化的情况下经过纳米囊液晶层200，并且由具有与第一偏振板130的偏振轴垂直的偏振轴的第二偏振板140阻挡，使得纳米囊LCD装置100具有黑色状态。
参照图3B，水平电场在像素电极105和公共电极107之间产生，纳米囊230中的液晶分子220沿着电场规则地排列，使得经过纳米囊液晶层200的光的光学特性改变。经过纳米囊液晶层200的光经过第二偏振板140，使得纳米囊LCD装置100具有白色状态。
在这种情况下，优选的是，纳米囊230的折射率和液晶分子220的折射率之间的差约为±0.1。液晶分子220的平均折射率(n)可以被限定如下：n＝[(ne+2*no)/3](其中，ne为液晶分子220的长轴的折射率，并且no为液晶分子220的短轴的折射率)。
因此，包括纳米囊液晶层200的纳米囊LCD装置100能够在其透射率根据施加的电压的变化而改变的情况下被用作显示装置。
由于纳米囊液晶层200不具有变成光学各向异性的初始配向，所以可以不要求液晶分子的配向，因此在纳米囊LCD装置100中可以不需要配向层，而且可以不需要用于形成配向层的处理(诸如摩擦)。也就是说，纳米囊液晶层200可以在没有配向层的情况下与像素电极105和公共电极107直接接触。
此外，由于纳米囊液晶层200被固化，因此能够省去(图1的)第二基板4。由于液晶面板110在没有第二基板4的情况下具有薄的外形，因此纳米囊LCD装置100具有厚度和重量方面的优点，并且能够被用作柔性显示装置。
此外，可以省去用于形成第一基板和第二基板之间的液晶层的间隙的处理，并且可以省去用于形成用于防止液晶分子的泄漏的密封图案的处理。
结果，可以提高处理效率。
此外，当外力施加到纳米囊LCD装置100时，因为液晶分子220设置在纳米囊230内部并且具有比可见光的波长小的尺寸，所以不产生由于外力导致的光泄漏。因此，当作为柔性显示装置的纳米囊LCD装置100弯曲或折叠时，不存在光泄漏。
由于可以直接附接在纳米囊液晶层200的外表面上的第二偏振板140包括满足这种折射率关系(即，nz>nx＝ny)的相位差层147，因此防止了由纳米囊230的变形导致的光泄漏问题。结果，对比度增加，并且图像质量提高。
附接在液晶面板110的外表面上的第一偏振板130包括具有沿着第一方向的偏振轴的第一偏振层131以及第一基膜133a和第二基膜133b。第一偏振层131设置在第一基膜133a和第二基膜133b之间。第一偏振层131受第一基膜133a和第二基膜133b保护并且由第一基膜133a和第二基膜133b支承。
第一偏振板130通过第一粘合剂层135在第二基膜133b的外表面处附接在基板101的外表面上。
第二偏振板140包括具有沿着与第一方向垂直的第二方向的偏振轴的第二偏振层141、第三基膜143和相位差层147。第二偏振层141设置在第三基膜143和相位差层147之间。第二偏振层141受第三基膜143和相位差层147保护并且由第三基膜143和相位差层147支承。
第二偏振板140通过第二粘合剂层145在相位差层147的外表面处附接在纳米囊液晶层200的外表面上。
第一偏振板130和第二偏振板140中的每一个透射沿着预定方向的直线偏振光。可以通过对吸收作为偏振器的碘的聚乙烯醇(PVA)膜进行拉伸来制造第一偏振板130和第二偏振板140中的每一个。
第一基膜至第三基膜133a、133b和143中的每一个可以由以下项中的一者形成：三乙酰纤维素(triacetylcellulose)、聚对苯二甲酸乙酯聚合物(polyethyleneterephthalatepolymer)、聚萘二甲酸聚合物(polyethylenenaphthalatepolymer)、聚酯聚合物(polyesterpolymer)、聚乙烯聚合物(polyethylenepolymer)、聚丙烯聚合物(polypropylenepolymer)、聚偏二氯乙烯聚合物(polyvinylidenechloridepolymer)、聚乙烯醇聚合物(polyvinylalcoholpolymer)、聚乙烯乙烯醇聚合物(polyethylenevinylalcoholpolymer)、聚苯乙烯聚合物(polystyrenepolymer)、聚碳酸酯聚合物(polycarbonatepolymer)、降冰片烯聚合物(norbornenepolymer)、聚甲基戊烯聚合物(polymethylpentenepolymer)、聚醚酮聚合物(polyetherketonepolymer)、聚醚砜聚合物(polyethersulfonepolymer)，聚砜聚合物(polysulfonepolymer)、聚醚酮酰亚胺聚合物(polyetherketoneimidepolymer)、聚酰胺聚合物(polyamidepolymer)、聚甲基丙烯酸酯聚合物(polymethacrylatepolymer)、聚丙烯酸酯聚合物(polyacrylatepolymer)、聚芳酯聚合物(polyarylatepolymer)和含氟聚合物。
第一偏振板130和第二偏振板140的剩余相位延迟可以由第一基膜至第三基膜133a、133b和143部分地补偿。
第一基膜至第三基膜133a、133b和143中的每一个可以具有约2至约5nm的面内延迟值(Re)以及约-75至-80nm的厚度延迟值(Rth)。另选地，第一基膜至第三基膜133a、133b和143中的每一个可以是没有延迟值的零延迟膜。
第二偏振板140中的相位差层147满足“nz>nx＝ny”的关系，并且可以是正C板。由纳米囊液晶层200产生的相位差可以由相位差层147以及第一基膜至第三基膜133a、133b和143完全地补偿。
相位差层147的厚度延迟值(Rth)可以被限定如下：Rth＝d*(nz-ny)(其中，“d”为相位差层147的厚度，“nz”为相位差层147的在厚度方向(即，垂直方向)上的折射率，并且“ny”为相位差层147在水平方向上的折射率)。
相位差层147的面内延迟值可以约为零，并且相位差层147的厚度延迟值可以为正。因此，作为正C板的相位差层147具有沿着厚度方向(即，z方向)的光路，并且具有在约为550nm的波长下的约80至约120nm或约5至约40nm的厚度延迟值。
在本发明的纳米囊LCD装置100中，由作为正C板的相位差层147使光路朝x方向和z方向折射，使得光泄漏被防止并且对比度增加。
也就是说，当通过利用固化处理去除溶剂来形成纳米囊液晶层200时，纳米囊液晶层200收缩，使得纳米囊液晶层200中的纳米囊230也在法线方向(即，z方向)上收缩。也就是说，由于纳米囊液晶层200通过固化处理形成，因此纳米囊230的垂直直径比纳米囊230的水平直径小。结果，在纳米囊230中，z方向上的折射率变成比x方向和y方向上的折射率小。
因此，纳米囊液晶层200可以具有满足“nx＝ny>nz”的关系的负C板的特性。
由于纳米囊液晶层200具有约1至约10微米的厚度，因此作为负C板的纳米囊液晶层的厚度延迟值可以为-40至-5nm。
在根据本发明的第一实施方式的纳米囊LCD装置100中，通过设置具有“nz>nx＝ny”的关系的相位差层147作为正C板，在第二偏振板140上，由纳米囊液晶层200产生的相位差得到补偿。
例如，当第一偏振板130的第二基膜133b是不具有延迟值的零延迟膜时，相位差层147的厚度延迟值可以为约5至约40nm。也就是说，纳米囊液晶层200和相位差层147的厚度延迟值之和为零。当第一偏振板130的第二基膜133b具有非零延迟值(例如，具有约-75至约-80nm的厚度延迟值)时，相位差层147的厚度延迟值可以为约80至约120nm。也就是说，纳米囊液晶层200、第二基膜133b和相位差层147的厚度延迟值之和为零。
因此，防止了由纳米囊液晶层200中的纳米囊230的变形产生的光泄漏，并且提高了对比度，使得图像质量和可视性也得以提高。
图4A是根据相关技术的纳米囊LCD装置在黑色状态下的对比度的仿真结果。图4B是根据本发明的第一实施方式的纳米囊LCD装置在黑色状态下的对比度的仿真结果。
参照图4A，在没有相位差层147的纳米囊LCD装置中，在黑色状态下在四个角部(即，45、135、225和315度的对角线方向)处强烈地产生了光泄漏。结果，对比度减小，并且图像质量和可见性恶化。
然而，参照图4B，在具有根据本发明的相位差层147的纳米囊LCD装置中，光泄漏问题被减小并且最小化。
光泄漏可以从在角部处测量的亮度得到验证。在没有相位差层147的纳米囊LCD装置的黑色状态下，作为光泄漏的测量亮度为0.0500。然而，在具有相位差层147的纳米囊LCD装置的黑色状态下，测量亮度为0.0194，并且光泄漏显著地减少。结果，在根据本发明的纳米囊LCD装置100中，对比度增加，并且图像质量和可见性提高。
如上所述，在根据本发明的第一实施方式的纳米囊LCD装置100中，因为由纳米囊230的变形产生的延迟能够由第二偏振板140上的相位差层147补偿，所以能够防止或最小化黑色状态下的光泄漏。因此，对比度增加，并且图像质量和可见性提高。
图5是例示了根据本发明的第二实施方式的纳米囊LCD装置的截面图。可以在整个附图中使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。
参照图5，纳米囊LCD装置100包括液晶面板110和背光单元120。液晶面板110包括：形成有TFT、滤色器层等的基板101；以及在基板101上面的纳米囊液晶层200。
在基板101上，还形成有(图3B的)像素电极105和(图3B的)公共电极107。
纳米囊液晶层200包括缓冲层210和多个纳米囊230。纳米囊230在缓冲层210进行分散。纳米囊液晶层200改变光透射率以显示图像。
第一偏振板130和第二偏振板150附接在液晶面板110的外表面上。换句话说，第一偏振板130在基板101的外表面上，并且第二偏振板150在纳米囊液晶层200的外表面上。由于纳米囊液晶层200被固化，因此第二偏振板150能够在没有基板的情况下附接到纳米囊液晶层200。第一偏振板130具有沿着第一方向的第一偏振轴，并且直接附接在基板101的外表面上。第二偏振板150具有沿着与第一方向垂直的第二方向的第二偏振轴，并且直接附接在纳米囊液晶层200的外表面上。
直接附接在纳米囊液晶层200的外表面上的第二偏振板150包括相位差层157。在相位差层157中，第一水平轴的折射率“nx”可以小于垂直轴的折射率“nz”并且大于第二水平轴的折射率“ny”，即nz>nx>ny。
背光单元120位于液晶面板110下方，以向液晶面板110提供光。另选地，能够在反射型LCD装置中省去背光单元120。
由于纳米囊液晶层200不具有变成光学各向异性的初始配向，所以可以不要求液晶分子的配向，因此在纳米囊LCD装置100中可以不需要配向层，而且可以不需要用于形成配向层的处理(诸如摩擦)。
此外，由于纳米囊液晶层200被固化，因此能够省去(图1的)第二基板4。由于液晶面板110在没有第二基板4的情况下具有薄的外形，因此纳米囊LCD装置100具有厚度和重量方面的优点，并且能够被用作柔性显示装置。
此外，可以省去用于形成第一基板和第二基板之间的液晶层的间隙的处理，并且可以省去用于形成用于防止液晶分子的泄漏的密封图案的处理。
结果，可以提高处理效率。
此外，当外力施加到纳米囊LCD装置100时，因为液晶分子220设置在纳米囊230内部并且具有比可见光的波长小的尺寸，所以不产生由于外力导致的光泄漏。因此，当作为柔性显示装置的纳米囊LCD装置100弯曲或折叠时，不存在光泄漏。
由于可以直接附接在纳米囊液晶层200的外表面上的第二偏振板150包括满足这种折射率关系(即，nz>nx>ny)的相位差层157，因此防止了由纳米囊230的变形以及第一偏振板130和第二偏振板150的偏振轴的非垂直性导致的光泄漏问题。结果，对比度增加，并且图像质量提高。
附接在液晶面板110的外表面上的第一偏振板130包括具有沿着第一方向的偏振轴的第一偏振层131以及第一基膜133a和第二基膜133b。第一偏振层131设置在第一基膜133a和第二基膜133b之间。第一偏振层131受第一基膜133a和第二基膜133b保护并且由第一基膜133a和第二基膜133b支承。
第一偏振板130通过第一粘合剂层135在第二基膜133b的外表面处附接在基板101的外表面上。
第二偏振板150包括具有沿着与第一方向垂直的第二方向的偏振轴的第二偏振层151、第三基膜153和相位差层157。第二偏振层151设置在第三基膜153和相位差层157之间。第二偏振层151受第三基膜153和相位差层157保护并且由第三基膜153和相位差层157支承。
第二偏振板150通过第二粘合剂层155在相位差层157的外表面处附接在纳米囊液晶层200的外表面上。
第一偏振板130和第二偏振板150的剩余相位延迟可以由第一基膜至第三基膜133a、133b和153部分地补偿。
第一基膜至第三基膜133a、133b和153中的每一个可以具有约2至约5nm的面内延迟值(Re)以及约-75至-80nm的厚度延迟值(Rth)。
第二偏振板150中的相位差层157满足“nz>nx>ny”的关系，并且可以是正双轴膜。由纳米囊液晶层200以及偏振轴在侧面视角处的非垂直性产生的相位差可以由相位差层157完全地补偿。
作为正双轴膜的相位差层157具有面内延迟值(Rin)和厚度延迟值(Rth)二者。面内延迟值(Rin)可以被限定为“Rin＝d*(nx-ny)”，并且厚度延迟值(Rth)可以被限定为“Rth＝d*((nz+ny)/2-nz)”(其中，“d”为相位差层157的厚度)。
作为正双轴膜的相位差层157具有在约550nm的波长下的约80至约120nm或约5至约40nm的面内延迟值、以及在约550nm的波长下的约80至约120nm或约5至约40nm的厚度延迟值。
光的偏振状态或特性由作为正双轴膜的相位差层157控制，使得光泄漏被防止并且对比度增加。
也就是说，当通过利用固化处理去除溶剂来形成纳米囊液晶层200时，纳米囊液晶层200收缩，使得纳米囊液晶层200中的纳米囊230也在法线方向(即，z方向)上收缩。结果，在纳米囊230中，z方向上的折射率变成比x方向和y方向上的折射率小。
因此，纳米囊液晶层200可以具有满足“nx＝ny>nz”的关系的负C板的特性。
由于纳米囊液晶层200具有约1至约10微米的厚度，因此作为负C板的纳米囊液晶层的厚度延迟值可以为-40至-5nm。
在根据本发明的第一实施方式的纳米囊LCD装置100中，通过设置具有“nz>nx>ny”的关系的相位差层147作为负双轴膜，在第二偏振板150中，由纳米囊液晶层200产生的相位差得到补偿。
例如，当第一偏振板130的第二基膜133b是不具有延迟值的零延迟膜时，相位差层157可以具有约5至约40nm的面内延迟值以及约5至约40nm的厚度延迟值。
当第一偏振板130的第二基膜133b具有非零延迟值(例如，具有约2至5nm的面内延迟值以及约-75至-80nm的厚度延迟值)时，相位差层157可以具有约80至约120nm的面内延迟值以及约80至约120nm的厚度延迟值。
因此，防止了由纳米囊液晶层200中的纳米囊230的变形以及偏振轴的非垂直性产生的光泄漏，并且提高了对比度，使得图像质量和可见性也得以提高。
图6是例示了根据本发明的第二实施方式的经过纳米囊LCD装置的光学元件的光的偏振状态的庞加莱球。
庞加莱球表示光在球表面上的偏振状态。因为如果已知光学元件的光学轴和相位延迟值，则通过使用庞加莱球容易地预测偏振状态，所以庞加莱球被广泛地用于设计补偿膜。
在庞加莱球中，赤道指定线性偏振，极点“S3”指定左手圆偏振，极点“-S3”指定右手圆偏振，上半球指定左手椭圆极化，并且下半球指定右旋椭圆偏振。
在图6中，当从前面观察本发明的(图5的)纳米囊LCD装置100时，赤道上的点“S1”指定(图5的)第一偏振板130的偏振状态，并且点“-S1”指定(图5的)第二偏振板150的偏振状态。
第一偏振板130和第二偏振板150的偏振状态关于庞加莱球的中心对称。因此，第一偏振板130和第二偏振板150的偏振状态彼此垂直，由此产生完美的黑色状态。
另一方面，当从侧面观察纳米囊LCD装置100时，第二偏振板150的透射轴和第一偏振板130的透射轴朝向点“S2”移动，并且第二偏振板150的吸收轴和第一偏振板130的吸收轴朝向点“-S2”移动。
结果，第一偏振板130的吸收轴和第二偏振板150的吸收轴关于该中心不对称，使得第一偏振板和第二偏振板的偏振状态彼此不垂直。由于第一偏振板和第二偏振板具有非垂直性，因此存在光泄漏问题。
此外，由于(图5的)纳米囊液晶层200具有由于(图5的)纳米囊230的变形导致的负C板的特性变化，因此进一步地产生了光泄漏问题。
然而，能够通过在纳米囊液晶层200上的第二偏振板150中设置具有这种折射率关系(即，nz>nx>ny)的(图5的)相位差层157来防止光泄漏问题。
也就是说，经过(图5的)第一偏振层131的光具有点“A”的偏振状态，并经过具有延迟值的(图5的)第二基膜133b的光具有点“C”的偏振状态。
经过纳米囊液晶层200的光由于纳米囊液晶层200的延迟值而具有点“D”的偏振状态。光经过具有这种折射率关系(即，nz>nx>ny)的作为正双轴膜的相位差层157，从而具有点“-A”的偏振状态。
由于经过相位差层157的光的偏振状态平行于(图5的)第二偏振层151的吸收轴，因此光被第二偏振层151阻挡。结果，纳米囊LCD装置100在侧面产生完美的黑色状态。
图7是根据本发明的第二实施方式的包括具有相位差层的第二偏振板的纳米囊LCD装置在黑色状态下的对比度的仿真结果。
参照图4A，在黑色状态下，在具有更高的亮度的纳米囊LCD装置的四个角部中存在光泄漏。也就是说，纳米囊LCD装置的对比度减小，使得存在图像质量和可见性方面的问题。
然而，参照图7，在黑色状态下，在具有(图5的)相位差层157的(图5的)纳米囊LCD装置100的四个角部中不存在光泄漏。
光泄漏可以从在角部处测量的亮度得到验证。在没有相位差层的纳米囊LCD装置的黑色状态下，作为光泄漏测量亮度为0.0500。然而，在具有相位差层157的纳米囊LCD装置的黑色状态下，测量亮度为0.0004，并且使光泄漏最小化。
结果，在根据本发明的纳米囊LCD装置100中，对比度增加，并且图像质量和可见性提高。
如上所述，在根据本发明的第二实施方式的纳米囊LCD装置100中，因为由纳米囊230的变形以及第一偏振板130和第二偏振板150的透射轴或吸收轴的非垂直性产生的延迟能够由第二偏振板140中的相位差层157补偿，所以能够防止或最小化黑色状态下的光泄漏。因此，对比度增加，并且图像质量和可见性提高。
对于本领域技术人员将显而易见的是，能够在不脱离本发明的精神或范围的情况下对本发明进行各种修改和变型。因此，本发明旨在涵盖本发明的落入在所附权利要求及其等同物的范围内的修改和变型。
本申请要求于2014年7月9日在韩国申请的韩国专利申请No.10-2014-0085828的利益，该韩国专利申请为了全部目的通过引用方式被并入到本文中，如同其全部在本文中陈述一样。

Claims (20)

1.一种纳米囊液晶显示装置，该纳米囊液晶显示装置包括：
液晶面板，其包括基板以及在所述基板上面的纳米囊液晶层；
第一偏振板，其在所述基板的外表面上，并且包括第一偏振层；以及
第二偏振板，其直接在所述纳米囊液晶层的外表面上，并且包括第二偏振层和相位差层，
其中，由所述相位差层补偿所述纳米囊液晶层的延迟。
2.根据权利要求1所述的纳米囊液晶显示装置，其中，所述纳米囊液晶层和所述相位差层的厚度延迟值之和为零。
3.根据权利要求2所述的纳米囊液晶显示装置，其中，所述纳米囊液晶层具有约1微米至约10微米的厚度以及负C特性，并且所述纳米囊液晶层的厚度延迟值为约-40nm至约-5nm。
4.根据权利要求3所述的纳米囊液晶显示装置，其中，所述相位差层具有正C特性。
5.根据权利要求4所述的纳米囊液晶显示装置，其中，所述第一偏振板还包括基膜，所述基膜设置在所述第一偏振层和所述基板之间并且是零延迟膜，并且其中，所述相位差层的厚度延迟值为约5nm至约40nm。
6.根据权利要求4所述的纳米囊液晶显示装置，其中，所述第一偏振板还包括基膜，所述基膜设置在所述第一偏振层和所述基板之间并且是具有约-75nm至约-80nm的厚度延迟值的非零延迟膜，并且其中，所述相位差层的厚度延迟值为约80nm至约120nm。
7.根据权利要求3所述的纳米囊液晶显示装置，其中，所述相位差层具有正双轴特性。
8.根据权利要求7所述的纳米囊液晶显示装置，其中，所述第一偏振板还包括基膜，所述基膜设置在所述第一偏振层和所述基板之间并且是零延迟膜，并且其中，所述相位差层具有约5nm至约40nm的面内延迟值以及约5nm至约40nm的厚度延迟值。
9.根据权利要求7所述的纳米囊液晶显示装置，其中，所述第一偏振板还包括基膜，所述基膜设置在所述第一偏振层和所述基板之间并且是具有约-75nm至约-80nm的厚度延迟值的非零延迟膜，并且其中，所述相位差层具有约80nm至约120nm的面内延迟值以及约80nm至约120nm的厚度延迟值。
10.根据权利要求1所述的纳米囊液晶显示装置，其中，所述第一偏振板的透射轴垂直于所述第二偏振板的透射轴。
11.根据权利要求1所述的纳米囊液晶显示装置，其中，所述第一偏振板还包括在所述第一偏振层下面的第一基膜、在所述第一偏振层和所述基板之间的第二基膜以及在所述第二基膜和所述基板之间的粘合剂层。
12.根据权利要求1所述的纳米囊液晶显示装置，其中，所述第二偏振板还包括在所述相位差层和所述纳米囊液晶层之间的粘合剂层，并且所述第二偏振板通过所述粘合剂层直接附接在所述纳米囊液晶层上。
13.根据权利要求1所述的纳米囊液晶显示装置，其中，所述纳米囊液晶层包括多个纳米尺寸的囊，所述多个纳米尺寸的囊中的每一个在其中包括多个液晶分子，所述多个液晶分子在缓冲层中进行分散。
14.根据权利要求13所述的纳米囊液晶显示装置，其中，每个纳米尺寸的囊的直径为约1nm至约320nm。
15.根据权利要求13所述的纳米囊液晶显示装置，其中，所述纳米尺寸的囊的容积为所述纳米囊液晶层的容积的约25％至约65％。
16.根据权利要求13所述的纳米囊液晶显示装置，其中，向列液晶分子和所述纳米尺寸的囊之间的折射率差约为±0.1。
17.根据权利要求1所述的纳米囊液晶显示装置，其中，所述纳米囊液晶层通过固化处理形成，使得纳米囊的垂直直径比所述纳米囊的水平直径小。
18.根据权利要求1所述的纳米囊液晶显示装置，其中，所述液晶面板还包括：
选通线和数据线，所述选通线和所述数据线在所述基板上并且彼此交叉，以限定像素区域；
薄膜晶体管，其在所述像素区域中并且连接到所述选通线和所述数据线；
像素电极，其在所述像素区域中并且连接到所述薄膜晶体管；以及
公共电极，其在所述像素区域中并且与所述像素电极分隔开。
19.根据权利要求18所述的纳米囊液晶显示装置，其中，所述纳米囊液晶层与所述像素电极和所述公共电极接触。
20.根据权利要求1所述的纳米囊液晶显示装置，所述纳米囊液晶显示装置还包括背光单元，所述背光单元位于所述第一偏振板下方并且包括光源。
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