CN111771159B - 层合体和包括其的液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及层合体和包括其的液晶显示器，所述层合体包括：第一半波片；第二半波片；和设置在第一半波片与第二半波片之间的正C板。

Description

层合体和包括其的液晶显示装置
技术领域
本申请要求于2018年6月5日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0064879号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
本申请涉及层合体和包括其的液晶显示器。
背景技术
近年来，随着对信息显示器日益增长的关注以及对使用便携式信息介质的需求不断增长，主要进行了替代现有显示装置阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)的轻量型薄膜平板显示器(Flat Panel Display，FPD)的研究和商业化。特别地，在这样的平板显示装置中，作为利用液晶的光学各向异性来显示图像的装置的液晶显示器(LCD)在分辨率、色彩显示和图像品质方面是优异的，并且被积极地应用于笔记本或桌面显示器。
在这样的液晶显示器中，通过施加至共用电极和像素电极的电压的差驱动液晶层的液晶分子。
液晶具有诸如介电各向异性和折射各向异性的特征。介电各向异性意指由电场引起的偏振度根据液晶的长轴和短轴方向而改变，以及折射各向异性意指折射率根据液晶的长轴和短轴方向而改变，这引起偏振态改变，因为感测到的折射率根据光通过液晶分子时的方向而改变。
因此，液晶显示器具有由经彼此面对的平面形成的一对透明绝缘基板以及介于其间作为所需部件的液晶层构成的液晶面板，并且通过各电场产生电极之间的电场的变化任意地控制液晶分子的偏振并通过利用此时改变的光透射率来显示各种图像。
在这种情况下，偏振器位于液晶面板的上部和下部中的每一者处，并且偏振器透射与透射轴一致的偏振分量的光，从而通过两个偏振器的透射轴的排列和液晶的排列特性来确定光的透射程度。
现有技术中的液晶显示器中使用的偏振器主要为其中通过使用对碘具有良好吸附能力的聚乙烯醇(PVA)通过拉伸使碘离子取向的PVA伸长型。
发明内容
技术问题
本申请致力于提供能够解决偏振器的尺寸限制并且具有增强的正面CR特性的液晶显示器。
技术方案
本申请的一个实施方案提供了层合体，所述层合体包括：
第一半波片；
第二半波片；和
设置在第一半波片与第二半波片之间的正C板。
此外，本申请的另一个实施方案提供了液晶显示器，
所述液晶显示器包括：上偏振器；下偏振器；和设置在上偏振器与下偏振器之间的液晶面板，
其中上偏振器和下偏振器被设置成使得其吸收轴彼此平行，
在上偏振器与液晶面板之间顺序地包括第一半波片、正C板和第二半波片，
以及液晶面板为水平取向液晶模式。
有益效果
根据本申请的一个实施方案，液晶显示器的上偏振器和下偏振器的吸收轴被设置成彼此平行，从而解决了根据偏振器原材料的宽度的偏振器的尺寸限制。
此外，根据本申请的一个实施方案，第一半波片、正C板和第二半波片被包括在上偏振器与液晶面板之间，因此，与第一半波片、正C板和第二半波片被设置在下偏振器与液晶面板之间的情况相比，暗亮度由于侧光的散射而降低，从而增加了正面对比度(ContrastRatio，CR)。
此外，根据本申请的一个实施方案，正C板被包括在第一半波片与第二半波片之间以使暗态下视角处的漏光最小化，从而最终使对比度(CR)的减小最小化。
附图说明
图1为示意性地示出根据本申请的一个实施方案的液晶显示器的结构的图。
图2为示意性地示出本申请的比较例1和2的液晶显示器的结构的图。
图3为示意性地示出根据本申请的参照例1的液晶显示器的结构的图。
图4至图7分别为示出根据实施例1、比较例1、比较例2和参照例1的液晶显示器的全向光特性的图。
＜附图标记说明＞
10：上偏振器
20：下偏振器
30：液晶面板
40：第一半波片
50：正C板
60：第二半波片
具体实施方式
在下文中，将描述本申请的优选实施方案。然而，本申请的实施方案可以被修改成各种其他形式，并且本申请的范围不限于下面描述的实施方案。此外，提供本申请的实施方案是为了向本领域普通技术人员更完整地描述本申请。
在本说明书中，除非明确相反地描述，否则部分“包括”要素的情况应理解为意指包括所述要素但不排除任何其他要素。
在相关技术的液晶显示器中，上偏振器和下偏振器中的任一偏振器的吸收轴被设置为0度并且另一偏振器的吸收轴被设置为90度，并且上偏振器和下偏振器的吸收轴彼此正交。然而，当偏振器的吸收轴为90度时，偏振器的水平长度受到制造偏振器的辊的宽度限制，这成为扩大产品尺寸的限制因素。制造目前的偏振器的辊的最大宽度为约2600mm，这意味着21:9标准TV的最大尺寸为约110英寸水平。
为了改善这样的偏振器的尺寸限制，提出了用于将聚乙烯醇(PVA)膜横向拉伸以在TD上形成偏振器辊的吸收轴的方法。然而，即使在这种情况下，也可能出现由于横向拉伸的均匀性降低而引起的不均匀，并且偏振度由于拉伸比的降低而可能降低。
因此，在本申请中，液晶显示器的上偏振器和下偏振器的吸收轴都被设置为0度，从而解决根据偏振器原材料的宽度的偏振器的尺寸限制。
根据本申请的一个实施方案的层合体包括：第一半波片；第二半波片；和设置在第一半波片与第二半波片之间的正C板。
此外，根据本申请的一个实施方案的液晶显示器包括：上偏振器；下偏振器；和设置在上偏振器与下偏振器之间的液晶面板，上偏振器和下偏振器被设置成使得上偏振器和下偏振器的吸收轴彼此平行，在上偏振器与液晶面板之间顺序地包括第一半波片、正C板和第二半波片，以及液晶面板为水平取向液晶模式。
在本申请中，上偏振器和下偏振器被设置成使得其吸收轴彼此平行。如上所述，为了解决根据偏振器原材料的宽度的偏振器的尺寸限制，上偏振器和下偏振器二者的吸收轴均可以为0度。
在本申请中，液晶显示器在上偏振器与液晶面板之间包括第一半波片、正C板和第二半波片的情况比液晶显示器在下偏振器与液晶面板之间包括第一半波片、正C板和第二半波片的情况更优选。
在本申请中，关于上偏振器和下偏振器，基于液晶面板，附接至作为液晶面板的下部的TFT玻璃表面的偏振器被称为下偏振器，以及附接至液晶面板的上部(其为液晶面板的相对侧)的偏振器被称为上偏振器。
从背光单元(BLU)发射并入射在下偏振器上的光由于下面板中的单元内部的散射而在正面具有暗亮度升高元素。在这种情况下，只要不存在下板的延迟，散射的光即可以被上板的偏振器吸收，使得与液晶显示器在下偏振器与液晶面板之间包括第一半波片、正C板和第二半波片的情况相比，在液晶显示器在上偏振器与液晶面板之间包括第一半波片、正C板和第二半波片的情况下，暗亮度由于侧光散射而降低，并因此正面CR升高。
此外，在本申请的一个实施方案中，第一半波片与第二半波片中的任一者的半波片的光轴与上偏振器的吸收轴之间形成的角度可以为17.5度至27.5度，并且可以为20度至25度，并且另一半波片的光轴与上偏振器的吸收轴之间形成的角度可以为62.5度至72.5度，并且可以为65度至70度。当角度偏离所述角度时，可能无法进行90度线性偏振光转换(例如0度→90度)，并因此，光轴未与上偏振器的吸收轴正交，并且在黑暗时发生漏光并因此C/R下降。作为理想的光轴角度，第一半波片的光轴与上偏振器的吸收轴之间形成的角度为22.5度，并且第二半波片的光轴与上偏振器的吸收轴之间形成的角度为67.5度，并且设定所述范围的原因是考虑了一般光学膜的制造公差。
第一半波片和第二半波片可以由本领域已知的材料制成，并且没有特别限制。例如，可以单独使用聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯、聚降冰片烯等)、无定形聚烯烃、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚酮、聚酮硫化物、聚醚砜、聚砜、聚苯硫醚、聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚缩醛、聚碳酸酯、聚芳酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、基于纤维素的聚合物(例如三乙酰纤维素)、PVA、环氧树脂、酚树脂、降冰片烯树脂、聚酯树脂、丙烯酸类树脂、氯乙烯树脂、偏二氯乙烯树脂等，或者可以混合使用其中的两者或更多者，但是本申请不限于此。
第一半波片和第二半波片可以通过形成树脂组合物并进行单轴或双轴拉伸来获得。此外，作为第一半波片和第二半波片，可以使用其中液晶聚合物或液晶单体取向的取向膜。
第一半波片和第二半波片为其中将延迟实现为一半使得e射线与o射线之间的相对相位差变为π的延迟器(retarder)。相位差可以表示为Δnd，并且半波片可以通过根据材料的Δnd调节厚度来制造。
在本申请的一个实施方案中，独立地在第一半波片和第二半波片中的每一者中，优选Ro(550)值大于Ro(450)值。Ro(450)可以意指450nm下的正面延迟值，Ro(550)可以意指550nm下的正面延迟值，正面延迟值Ro可以由以下方程式5表示。
[方程式5]
Ro＝(nx-ny)×d
在以上方程式5中，
nx表示其中第一半波片或第二半波片的平面方向折射率成为最大的方向上的折射率，
ny表示第一半波片或第二半波片的平面方向中的与nx方向垂直的方向上的折射率，以及
d表示第一半波片或第二半波片的厚度。
更具体地，独立地在第一半波片或第二半波片中的每一者中，Ro(450)/Ro(550)值可以在0.8至0.9的范围内。
在本申请的一个实施方案中，正C板被设置在第一半波片与第二半波片之间。
在本申请中，正C板意指折射率分布为nz>nx＝ny的膜。在这种情况下，nx表示膜的平面方向折射率成为最大的方向上的折射率，ny表示膜的平面方向中的与nx方向垂直的方向上的折射率，以及nz表示膜的厚度方向折射率。
可以使用本领域已知的正C板并且没有特别限制。更具体地，正C板可以通过以适当的方法使聚合物膜取向来制备，或者可以通过将可聚合的胆甾醇型液晶化合物涂覆在基板的一个表面上，使聚合物膜在预定方向上取向，然后固化来制备。当使用可聚合的胆甾醇型液晶化合物时，可以使用零延迟膜作为基板。在本申请中，零延迟膜意指即使透射光也基本上也不发生延迟的膜。
作为垂直取向液晶层的通常使用的正C板可以意指包含基本上垂直取向的液晶的液晶聚合物层，并且该聚合物层可以表现出所谓的正C板的特性。在以上描述中，正C板的特性可以意指慢轴方向上的折射率nx基本上等于快轴方向上的折射率ny，并且厚度方向上的折射率nz大于快轴方向上的折射率ny(nz>ny)。在以上描述中，慢轴方向上的折射率nx基本上等于快轴方向上的折射率ny，因此，存在由于处理误差等而产生的微小差异的情况包括在基本上等于的范围内。此外，垂直取向液晶层可以包含一些非垂直取向的液晶，只要垂直取向液晶层表现出正C板的特性即可。此外，色散特性可以具有正色散特性或负色散特性。
550nm下由以下方程式1表示的正C板的厚度方向延迟值Rth可以在50nm至190nm的范围内。此外，550nm下由以下方程式2表示的正C板的正面延迟值Ro可以在-5nm至5nm的范围内或者可以为0。
[方程式1]
Rth＝(nz-ny)×d
[方程式2]
Ro＝(nx-ny)×d
在以上方程式1和2中，
nx表示正C板的平面方向折射率成为最大的方向上的折射率，
ny表示正C板的平面方向中的与nx方向垂直的方向上的折射率，
nz表示正C板的厚度方向折射率，以及
d表示正C板的厚度。
当正C板的厚度方向延迟值Rth偏离所述数值范围时，可能出现光学特性的水平和垂直不对称性，并且可能降低黑效率(black efficiency)，因此，正面CR值可能降低。
正C板的厚度方向延迟值Rth可以满足以下方程式3或4。
[方程式3]
Rth(450)＜Rth(550)＜Rth(650)
[方程式4]
Rth(450)≥Rth(550)≥Rth(650)
在以上方程式3和4中，
Rth(450)意指450nm下的厚度方向延迟值，Rth(550)意指550nm下的厚度方向延迟值，以及Rth(650)意指650nm下的厚度方向延迟值。
特别地，更优选正C板的厚度方向延迟值Rth满足以上方程式3。当正C板的厚度方向延迟值Rth满足以上方程式3时，厚度方向延迟值Rth具有反向波色散性(inverse-wavedispersibility)，并且用于收集针对各波长在某一点处扩散至最大的光状态，从而用于防止视角处的漏光和色彩变化。
图1为示意性地示出根据本申请的一个实施方案的液晶显示器的结构的图。如下图1中所示，根据本申请的一个实施方案的液晶显示器包括：上偏振器10；下偏振器20；和设置在上偏振器10与下偏振器20之间的液晶面板30，上偏振器10和下偏振器20被设置成使得上偏振器10和下偏振器20的吸收轴彼此平行，在上偏振器10与液晶面板30之间顺序地包括第一半波片40、正C板50和第二半波片60，以及液晶面板为水平取向液晶模式。
根据本申请的一个实施方案的液晶显示器在第一半波片与第二半波片之间包括正C板以使视角处的对比度(CR)的减小最小化。
在本申请的一个实施方案中，液晶显示器可以另外在第二半波片与液晶面板之间或者在液晶面板与下偏振器之间包括视角补偿膜。可以使用本领域已知的视角补偿膜并且没有特别限制。
在本申请的一个实施方案中，上偏振器、下偏振器、液晶面板、第一半波片、正C板和第二半波片可以通过使用基于水的粘合剂或UV固化性粘合剂来粘合，或者可以通过使用PSA粘合剂来粘合。
在本申请中，上偏振器和下偏振器可以为其中经碘和二色性染料中的至少一种单独染色的基于聚乙烯醇的偏振器。
作为用于制备基于聚乙烯醇的偏振器的方法的一个实例，可以使用包括以下步骤的方法：制备其中经碘和/或二色性染料染色的聚乙烯醇偏振器的步骤；和在偏振器的一个表面上层合保护膜的步骤。例如，方法不限于此，但是制备基于聚乙烯醇的偏振器的步骤可以包括：用碘和/或二色性染料对基于聚乙烯醇的聚合物膜进行染色的染色步骤、使基于聚乙烯醇的膜和染料交联的交联步骤、和对基于聚乙烯醇的膜进行拉伸的拉伸步骤。
用于保护偏振器的膜是指附接在偏振器的一个表面上的透明膜，并且可以采用机械强度、热稳定性、水分屏蔽特性、各向同性等优异的膜。例如，可以使用基于乙酸酯的膜(例如三乙酰纤维素(TAC))、基于聚酯的树脂膜、基于聚醚砜的树脂膜、基于聚碳酸酯的树脂膜、基于聚酰胺的树脂膜、基于聚酰亚胺的树脂膜、基于聚烯烃的树脂膜、基于环烯烃的树脂膜、基于聚氨酯的树脂膜和基于丙烯酰基的树脂膜，但是本申请不限于此。
此外，保护膜可以为各向同性膜，可以为具有光学补偿功能(例如相位差)的各向异性膜，或者可以由一个薄片构成或者可以由粘合在一起的两个或更多个薄片构成。此外，保护膜可以为未经拉伸的、经单轴或双轴拉伸的膜，保护膜的厚度通常为1μm至500μm，并且优选1μm至300μm。
同时，在将保护膜层合在基于聚乙烯醇的偏振器的一个表面上的步骤中，保护膜被粘合至偏振器，并且可以通过使用粘合剂将保护膜粘合至偏振器。在这种情况下，粘合可以通过本领域公知的膜接合方法来进行，例如，粘合可以通过使用本领域公知的粘合剂来进行，所述粘合剂包括水性粘合剂(例如基于聚乙烯醇的粘合剂)、热固性粘合剂(例如基于氨基甲酸酯的粘合剂等)、可光阳离子固化粘合剂(例如基于环氧化合物的粘合剂等)和可光自由基固化粘合剂(例如基于丙烯酰基的粘合剂等)。
根据本申请的一个实施方案的液晶显示器可以另外包括背光单元。背光单元用于向液晶面板供应光，并且背光单元的光源可以采用冷阴极荧光灯(Cold CathodeFluorescent Lamp，CCFL)、外部电极荧光灯(External Electrode Fluorescent Lamp，EEFL)、冷热荧光灯(Hot Cold Fluorescent Lamp，HCFL)的荧光灯、或发光二极管(LED)中的任一者。
在本申请的一个实施方案中，液晶面板可以为面内切换(In Plane Switching，IPS)模式液晶面板或面线切换(Plane to Line Switching，PLS)模式液晶面板。
此外，构成液晶显示器的其他构成元件例如上基板和下基板(例如滤色器基板或阵列基板)的类型也没有特别限制，并且可以采用本领域已知的配置而没有限制。
发明实施方式
在下文中，将参照实施例更详细地描述本发明。提供以下实施例以帮助理解本发明并因此不旨在限制本发明。
＜实施例＞
＜实施例1＞
将批量生产的以TAC/PVA/TAC结构层合的偏振器(LG Chemical Co.,Ltd.)切割成具有0度的吸收轴并用作基础基板，并且通过使用粘合剂(厚度为20μm的U1级粘合剂)将具有22.5度的光轴的第一半波片、正C板和具有67.5度的光轴的第二半波片顺序地层合至偏振器。将经层合的层合体附接至IPS面板(43英寸IPD LCD面板，LG Display)的上部，将用作基础基板的具有0度的吸收轴的一般偏振器附接至IPS面板的下部。
此时，第一半波片和第二半波片各自采用具有Ro(450)/Ro(550)＝0.86的波长色散性的半波片。此外，正C板采用具有厚度方向延迟值为140nm以及正面延迟值为0的正C板(液晶膜，LG Chemical Co.,Ltd.)。
实施例1的结构示意性地示于下图1中。
<比较例1>
与下图2的结构一样，在不采用正C板的情况下，与实施例1类似地进行比较例1。
<比较例2>
与下图2的结构一样，在不应用正C板并且第一半波片和第二半波片各自采用具有Ro(450)/Ro(550)＝1.01的波长色散性的半波片的情况下，与实施例1类似地进行比较例2。
<参照例1>
与下图3的结构一样，制造其中上偏振器和下偏振器的吸收轴彼此正交的液晶显示器。
<实验例1>
对于以上实施例1、比较例1、比较例2和参照例1的液晶显示器，通过使用TechwizLCD 1D程序进行模拟并且通过使用43英寸IPS LCD TV验证该模拟。评估仪器通过ELDIM′sEZ Contrast仪器和BM7评估正面亮度和视角特性。
以上实施例1的液晶显示器的全向光特性示于图4中，以上比较例1的液晶显示器的全向光特性示于图5中，以上比较例2的液晶显示器的全向光特性示于图6中，以及以上参照例1的液晶显示器的全向光特性示于图7中。
[表1]
C/R
参照例1 1,077(100％)
实施例1 611(57％)
比较例1 553(51％)
比较例2 280(26％)
与所述结果一样，根据本申请的一个实施方案，液晶显示器的上偏振器和下偏振器的吸收轴被设置成彼此平行，从而解决了根据偏振器原材料的宽度的偏振器的尺寸限制。
此外，根据本申请的一个实施方案，第一半波片、正C板和第二半波片被包括在上偏振器与液晶面板之间，因此，与第一半波片、正C板和第二半波片被设置在下偏振器与液晶面板之间的情况相比，暗亮度由于侧光散射而降低，从而增加了正面对比度(CR)。
此外，根据本申请的一个实施方案，正C板被包括在第一半波片与第二半波片之间以使暗态下视角处的漏光最小化，从而最终使对比度(CR)的减小最小化。

Claims (8)

1.一种液晶显示器，包括：
上偏振器；
下偏振器；和
设置在所述上偏振器与所述下偏振器之间的液晶面板，
其中所述上偏振器和所述下偏振器被设置成使得其吸收轴彼此平行，
在所述上偏振器与所述液晶面板之间顺序地包括第一半波片、正C板和第二半波片，其中所述正C板意指折射率分布为nz>nx＝ny的膜，其中nx表示膜沿着以下方向的折射率，使得在所述方向中所述膜的平面方向折射率最大，ny表示膜的平面方向中的与nx方向垂直的方向上的折射率，以及nz表示膜的厚度方向折射率，以及
所述液晶面板为水平取向液晶模式。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述第一半波片和所述第二半波片中的任一半波片的光轴与所述上偏振器的吸收轴之间形成的角度在17.5度至27.5度的范围内，并且
另一半波片的光轴与所述上偏振器的吸收轴之间形成的角度在62.5度至72.5度的范围内。
3.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中550nm下由以下方程式1表示的所述正C板的厚度方向延迟值Rth在50nm至190nm的范围内，以及550nm下由以下方程式2表示的所述正C板的正面延迟值Ro在-5nm至5nm的范围内：
[方程式1]
Rth＝(nz-ny)×d
[方程式2]
Ro＝(nx-ny)×d
在以上方程式1和2中，
nx表示所述正C板沿着以下方向的折射率，使得在所述方向中所述正C板的平面方向折射率最大，
ny表示所述正C板的平面方向中的与nx方向垂直的方向上的折射率，
nz表示所述正C板的厚度方向折射率，以及
d表示所述正C板的厚度。
4.根据权利要求3所述的液晶显示器，其中所述正C板的厚度方向延迟值Rth满足以下方程式3：
[方程式3]
Rth(450)＜Rth(550)＜Rth(650)
在以上方程式3中，Rth(450)意指450nm下的厚度方向延迟值，Rth(550)意指550nm下的厚度方向延迟值，以及Rth(650)意指650nm下的厚度方向延迟值。
5.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中独立地在所述第一半波片和所述第二半波片中的每一者中，Ro(550)值大于Ro(450)值，
所述Ro(450)意指450nm下的正面延迟值，以及所述Ro(550)意指550nm下的正面延迟值，以及
正面延迟值Ro由以下方程式5表示：
[方程式5]
Ro＝(nx-ny)×d
在以上方程式5中，
nx表示所述第一半波片或所述第二半波片沿着以下方向的折射率，使得在所述方向中所述第一半波片或所述第二半波片的平面方向折射率最大，
ny表示所述第一半波片或所述第二半波片的平面方向中的与nx方向垂直的方向上的折射率，以及
d表示所述第一半波片或所述第二半波片的厚度。
6.根据权利要求1所述的液晶显示器，还包括：
在所述第二半波片与所述液晶面板之间或者在所述液晶面板与所述下偏振器之间的视角补偿膜。
7.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述上偏振器和所述下偏振器各自独立地为其中经碘和除碘之外的二色性染料中的至少一种单独染色的基于聚乙烯醇的偏振器。
8.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述液晶面板为面内切换模式液晶面板或者为面线切换模式液晶面板。
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