CN1912660A - 偏光膜以及具有该偏光膜的显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种偏光膜，包括第一和第二保护层以及在它们之间的偏光层。偏光层形成在第一保护层上。第二保护层形成在偏光层上。第二保护层沿着与第二保护层厚度相对应的方向(厚度方向，thickness－wise direction)具有约110nm至约200nm的延迟值，其中，沿厚度方向的延迟值Rth用下式进行表达：Rth＝d(nx－nz)，其中，“d”表示第二保护层的厚度，nx表示沿x方向的折射率，以及nz表示沿z方向的折射率。因此，由于昂贵的补偿膜可以仅附着在LCD面板的一个表面上，所以降低了制造显示装置的成本。另外，解决了色偏(color shift)问题，从而提高了显示质量。

Description

偏光膜以及具有该偏光膜的显示装置
技术领域
本发明涉及偏光膜以及具有该偏光膜的显示装置。更具体地，本发明涉及具有改进色偏(color shift)的偏光膜以及具有该偏光膜的显示装置。
背景技术
液晶显示(“LCD”)装置通常包括滤色片基板、阵列基板(arraysubstrate)和设置在滤色片基板与阵列基板之间的液晶层。当向液晶层施加电场时，液晶层的液晶分子的排列发生改变。当液晶层的液晶分子的排列发生改变时，液晶层的光学透射率(opticaltransmittance)发生改变，从而显示图像。
LCD装置具有许多优点和长处，因而应用于各种领域。这样的优点和长处包括低驱动电压、低功耗、驱动电路简单、***电路简单、重量轻、以及体积小(仅举几个例子)。
但是，LCD装置具有视角狭窄的缺点。为了克服视角狭窄的缺点，研发了例如多域(multiple domain)技术、面内切换(“IPS”)模式技术、垂直配向模式技术、光径调整技术、以及相位补偿(phasecompensating)技术。
根据相位补偿技术，采用了具有相位补偿层的偏光膜。具体地，双轴型、单轴型、液晶(“LC”)涂敷型等的偏光膜具有附着在其上的相位补偿层。然而，上述的偏光膜的成本非常高。
为了降低制造LCD装置的成本，将相位补偿层仅附着在两个偏光膜中的一个上，例如，配置在阵列基板外表面上的偏光膜或者配置在滤色片基板外表面上的偏光膜上。然而，当将相位补偿层仅附着在偏光膜中的一个上时，会引起许多问题。
在所引起的许多问题中的一个是(包括)当显示黑色时的色偏问题。另外，对于图样化垂直配向(“PVA”)模式，尽管对比度高，但是由于色偏降低了均匀性。
发明内容
本发明的示例性具体实施例提供了能够提高显示质量的偏光膜。
本发明的示例性具体实施例还提供了具有上述偏光膜的显示器装置。
在根据本发明的偏光膜的示例性具体实施例中，偏光膜包括第一保护层、偏光层以及第二保护层。偏光层形成在第一保护层上。第二保护层形成在偏光层上。第二保护层沿着对应第二保护层的厚度的方向(厚度方向，thickness-wise direction)具有约110nm至约200nm的延迟值Rth，其中，沿厚度方向的延迟值Rth用下式进行表达：
Rth＝d(nx-nz)
其中，“d”表示第二保护层的厚度，nx表示沿x方向的折射率，以及nz表示沿z方向的折射率。
例如，至少一个偏光层包含聚乙烯醇(PVA)，而第一和第二保护层包含三乙酰基纤维素(TAC)。
在根据本发明的偏光膜的另一个示例性具体实施例中，偏光膜包括第一保护层、偏光层、第二保护层以及第三保护层。偏光层形成在第一保护层上。第二保护层形成在偏光层上。第二保护层沿着对应第二保护层的厚度的方向(厚度方向)具有约45nm至约55nm的第一延迟值。第三保护层形成在第二保护层上。第三保护层沿厚度方向具有约45nm至约80nm的第二延迟值Rth。沿厚度方向的延迟值Rth用下式进行表达：
Rth＝d(nx-nz)
其中，“d”表示第二保护层或第三保护层的厚度，nx表示沿x方向的折射率，以及nz表示沿z方向的折射率。
例如，至少一个偏光层包含聚乙烯醇(PVA)，而第一、第二和第三保护层包含三乙酰基纤维素(TAC)。
在根据本发明的显示装置的示例性具体实施例中，显示装置包括液晶显示面板、第一偏光膜以及第二偏光膜。液晶显示面板具有显示基板、面向显示基板的相对(相对置的)基板、以及设置在显示基板与相对基板之间的液晶层。第一偏光膜具有：补偿层，设置在相对基板上；第一保护层，设置在补偿层上；第一偏光层，设置在第一保护层上；以及第二保护层，设置在第一偏光层上。第二偏光膜具有：第三保护层，设置在显示基板的下面；第二偏光层，设置在第三保护层的下面；以及第四保护层，设置在第二偏光层的下面。第二偏光膜满足下式：
Rth＝6T+b，
其中，Rth表示第二偏光膜的第三保护层沿纳米级的第三保护层的厚度方向的延迟值Rth，“T”表示液晶显示面板的液晶层的厚度，“b”在约100至约114的范围内。
例如，第一和第二偏光层包含聚乙烯醇(PVA)，而第一、第二、第三以及第四保护层包含三乙酰基纤维素(TAC)。
在根据本发明的显示装置的另一个示例性具体实施例中，显示装置包括液晶显示面板、第一偏光膜以及第二偏光膜。液晶显示器面板具有显示基板、面向显示基板的相对基板、以及设置在显示基板与相对基板之间的液晶层。第一偏光膜具有：补偿层，设置在相对基板上；第一保护层，设置在补偿层上；第一偏光层，设置在第一保护层上；以及第二保护层，设置在第一偏光层上。第二偏光膜具有：第三保护层，设置在显示基板的下面；第四保护层，设置在第三保护层的下面；第二偏光层，设置在第四保护层的下面，第四保护层沿厚度方向的延迟值为在约45nm至约55nm的范围内；以及第五保护层，设置在第二偏光层的下面。第二偏光膜满足下式：
Rth＝6T+b，
其中，Rth表示第二偏光膜的第三保护层沿纳米级的第三保护层的厚度方向的延迟值，“T”表示液晶显示面板的液晶层的厚度，“b”在约40至约53范围内。
例如，第一和第二偏光层包含聚乙烯醇(PVA)，而第一、第二、第三、第四以及第五保护层包含三乙酰基纤维素(TAC)。
在根据本发明的显示装置的另一个示例性具体实施例中，显示装置包括液晶显示面板、第一偏光膜以及第二偏光膜。液晶显示面板显示图像。液晶显示面板具有第一表面和第二表面。第一偏光膜包括：补偿层，形成在液晶显示面板的第一表面上；第一保护层，形成在补偿层上以保护补偿层；第一偏光层，形成在第一保护层上；以及第二保护层，形成在第一偏光层上。第二偏光膜包括：第三保护层，形成在液晶显示面板的第二表面上；第二偏光层，形成在第三保护层上；第四保护层，形成在第二偏光层上。
因此，由于昂贵的补偿膜可以仅附着在LCD面板的一个表面上，所以降低了制造显示装置的成本。
此外，解决了当补偿膜仅附着在LCD面板的一个表面上时产生的色偏问题，从而提高了显示质量。
附图说明
通过结合参考附图的示例性具体实施方式的详细描述，本发明的上述以及其它特征和优点将会变得更加明显，其中：
图1为图示说明根据本发明的显示装置的示例性具体实施例的示意性剖视图；
图2为图示说明根据本发明的显示装置的另一个示例性具体实施方式的示意性剖视图；
图3A为图示说明向列型液晶(nematic liquid crystal)关于X、Y和Z轴的折射率的简图；
图3B为图示说明盘状液晶(discotic liquid crystal)关于X、Y和Z轴的折射率的简图；
图3C为图示说明通过根据本发明的图3A向列型液晶与图3B盘状液晶的结合，补偿光波之间相位差的方法的示例性具体实施例的简图；
图3D为图示说明图1和图2中的部分液晶面板和补偿膜的示意性剖视图；
图4为根据本发明的附着在玻璃基板上的视角补偿板的示例性具体实施例的部分剖面透视图；
图5为示出X彩色坐标(color coordination)与方位角(azimuthalangle)之间关系的曲线图；
图6为示出Y彩色坐标与方位角之间关系的曲线图；
图7为示出保护层厚度与延迟值之间关系的曲线图；
图8为显示面板的液晶层厚度与沿图1中的第二偏光膜的第三保护层的厚度方向的最佳延迟值之间的关系的曲线图；
图9为显示装置的液晶层厚度与沿图2中的第二偏光膜的第三保护层的厚度方向的最佳延迟值之间的关系的曲线图；
图10为图示说明根据本发明的具有附着在其上的偏光膜的显示装置的示例性具体实施方式的剖视图。
具体实施方式
通过参考附图(其中示出了本发明的示例性具体实施例)，在下文将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同形式具体实施，并且不应该解释为限于本文所提出的示例性具体实施例。相反，提供这些示例性具体实施例是为了使本披露内容全面和完整，并将本发明充分地传达给本领域的技术人员。在附图中，为了清楚，可能将层和区域的尺寸和相对尺寸放大了。
应当理解，当提及一个元件或层“在...之上”、“连接至”或“偶联至”另一个元件或层时，它可以直接在之上、连接至或偶联至另一个元件或层，或者可能存在介入元件(intervening element)。相反，当提及一个元件“直接在...之上”、“直接连接至”或“直接偶联至”另一个元件或层时，则不存在介入元件或层。全文中，相同的标记指代相同的元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任何和全部组合。
应当理解，尽管本文可能会使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部件(section)，但是这些元件、组件、区域、层和/或部件不应受这些术语限制。这些术语仅仅用于区分一个元件、组件、区域、层或部件与另一个元件、组件、区域、层或部件。因此，在不背离本发明内容的条件下，可以将下面所讨论的第一元件、组件、区域、层或部件称为第二元件、组件、区域、层或部件。
本文可能使用空间相关术语，如“在......下方”、“在......下面”“下部”、“在......上方”、“上部”等，以便于描述图中所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。应该理解，除了在图中所描述的取向(orientation)之外，空间相关术语用来包括在使用或操作中装置的不同取向。例如，如果将图中的装置翻转，描述为在另一个元件或特征“下面”或“下方”的元件将取向为在另一个元件或特征的“上方”。因此，术语“在......下面”可包括在上面和下面的两个取向。装置可以是其它取向(旋转90度或者其它取向)并且相应地解释本文所使用的空间相关描述语。
本文所用术语仅仅是为了详细描述本发明示例性具体实施例，而不是为了限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个”和“所述”也用于包括其复数形式，除非上下文清楚地另有说明。还应理解，当用于本说明书中时，术语“包括”和/或“包含”说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件、和/或组件，但是并不排除存在或加入一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件、和/或它们的组。
通过参照示意性图示说明本发明的理想示例性具体实施例(和中间结构)的剖视图，本文描述了本发明的示例性具体实施例。同样地，可以预料由于例如制造技术和/或公差(tolerance)造成的的图示形状的差异。因此，本发明的示例性具体实施例不应该解释为限于所示区域的具体形状，而是包括例如由于制造产生的形状偏差。例如，所图示为矩形的注入区(implanted region)通常具有圆形或曲线特征和/或在其边缘具有注入浓度梯度，而不是由注入到非注入区的二元变化。同样地，由注入形成的隐埋区可能会在隐埋区和通过其发生注入的表面之间的区域中产生一些注入。因此，图中所图示的区域在本质上是示意性的，它们的形状不是用来图示装置的区域的实际形状，并且不用来限制本发明的范围。
除非另外指明，本文所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的一个普通技术人员通常理解的相同含义。还应当理解，应该将术语(如在通常使用的词典中定义的那些术语)解释为具有与在相关领域的背景中的含意一致的含意，而不能以理想化或过于形式的意义进行解释，除非本文这样定义表达。
图1为图示说明根据本发明的显示装置的示例性具体实施例的示意性剖视图。
参照图1，根据本发明的示例性具体实施例的显示装置包括第一偏光膜110、第二偏光膜120和液晶显示(LCD)面板130。将第一和第二偏光膜110和120分别设置在LCD面板130的上表面和下表面上。
第一偏光膜110包括补偿层(compensating layer)111、第一保护层112、第一偏光层113以及第二保护层114。将补偿层111设置在LCD面板130的上表面上。将第一保护层112设置在补偿层111上。将第一偏光层113设置在第一保护层112上。将第二保护层114设置在第一偏光层113上。
补偿层111包括盘状液晶，其补偿在LCD面板130中的液晶层的向列型液晶。
举例而言，第一偏光层113包含聚乙烯醇(PVA)。将第一偏光层113的PVA加以拉伸，并浸泡在碘(I)或二向色染料溶液中，以使碘分子或二向色染料分子沿拉伸方向进行排列。碘分子和二向色染料分子具有二向色特性，其吸收沿拉伸方向振动的第一光部，并传送沿与拉伸方向垂直的方向振动的第二光部。
第一保护层112和第二保护层114包含三乙酰基纤维素(TAC)。第一和第二保护层112和114支撑并保护第一偏光层113。
LCD面板130包括阵列基板131、面向阵列基板131的滤色片基板132、以及设置在阵列基板131与滤色片基板132之间的液晶层133。
阵列基板131包括多个沿第一方向延伸的栅极线(未示出)、以及多个沿与第一方向不同的第二方向延伸的数据线(未示出)。阵列基板131还包括开关元件(未示出)和像素电极(未示出)。开关元件和像素电极在由两个相邻栅极线和两个相邻数据线所限定的像素区域内形成。像素电极包括透光并且导电的材料，如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等。
可以使用薄膜晶体管(“TFT”)作为开关元件。TFT包括：栅电极，电连接至栅极线中的一个上；源电极，电连接至数据线中的一个上；以及漏电极，电连接至像素电极。
滤色片基板132包括滤色片层(未示出)和在滤色片层上形成的公共电极层(未示出)。公共电极层包括透光并且导电的材料，如ITO、IZO等。
当通过栅极线将栅极电压施加到栅电极上时，TFT被接通，使得通过TFT将数据线的数据电压施加到像素电极上。当将数据电压施加到像素电极上时，在阵列基板131的像素电极和滤色片基板132的公共电极之间产生电场，从而改变液晶层133的液晶分子的排列。当液晶分子的排列改变时，液晶层133的光学透射率发生变化，从而显示图像。
第二偏光膜120包括第三保护层121、第二偏光层122和第四保护层123。第三保护层121设置在LCD面板130的阵列基板131的外表面上。第二偏光层122设置在第三保护层121的下面。第四保护层123设置在第二偏光层122的下面。
第二偏光层122包含例如聚乙烯醇(PVA)。将第二偏光层122的PVA加以拉伸，并浸泡在碘(I)或二向色(性)染料溶液中，以使碘分子或二向色染料分子沿拉伸方向进行排列。碘分子和二向色染料分子具有二向色特性，其吸收沿拉伸方向振动的第一光部，并传送沿与拉伸方向垂直的方向振动的第二光部。
第三保护层121和第四保护层123包含例如三乙酰基纤维素(TAC)。第三和第四保护层121和123支撑并保护设置在它们之间的第二偏光层122。
传统的第三保护层沿对应第三保护层厚度的方向具有约45nm至约55nm的延迟值(Rth)。但是，根据本示例性具体实施例，本示例性具体实施例的第三保护层121沿对应第三保护层121厚度的方向具有约110nm至约200nm的延迟值(Rth)。当第三保护层121沿厚度方向具有约110nm至约200nm的延迟值(Rth)时，减少了色偏问题，色偏问题是补偿层111仅附着在LCD面板130的其中一个表面上的传统显示装置的最大问题之一。
图2为图示说明根据本发明的显示装置的另一个示例性具体实施例的示意性剖视图。
参照图2，根据本发明的示例性具体实施例，显示装置200包括第一偏光膜110、第二偏光膜210和LCD面板130。第一偏光膜110和第二偏光膜210分别附着在LCD面板130的上表面和下表面上。除了第二偏光膜210之外，图2中的显示装置与图1中的显示装置相同。因此，使用相同的参考标号指代在图1中所描述的那些相同或相似部件，并且省略涉及上述元件的进一步的解释说明。
第二偏光膜210包括第三保护层211、第四保护层212、第二偏光层213以及第五保护层214。第三保护层211设置在LCD面板130的下面。第四保护层212设置在第三保护层211的下面。第二偏光层213设置在第四保护层212的下面。第五保护层214设置在第二偏光层213的下面。
第二偏光层213包含例如聚乙烯醇(PVA)。将第二偏光层213的PVA加以拉伸，并浸泡在碘(I)或二向色染料溶液中以使碘分子或二向色染料分子沿拉伸方向进行排列。碘分子和二向色染料分子具有二向色特性，其吸收沿拉伸方向振动的第一光部，并传送沿与拉伸方向垂直的方向振动的第二光部。
第三保护层211、第四保护层212和第五保护层214包含三乙酰基纤维素(TAC)。第三、第四和第五保护层211、212和214支撑并保护设置在它们之间的第二偏光层213。
本示例性具体实施例的第四保护层212沿相应第四保护层的厚度的方向具有约45nm至约55nm的延迟值(Rth)。但是，根据本示例性具体实施例，本示例性具体实施例的第二偏光膜210还包括第三保护层211，以便调节沿厚度方向的延迟值。用于调节沿厚度方向的延迟值(Rth)的第三保护层211具有约45nm至约80nm的延迟值(Rth)。第三保护层211减少了色偏问题，色偏问题是将补偿层111仅附着在LCD面板130的其中一个表面上的传统显示装置的最大问题之一。
图3A为图示说明向列型液晶关于X、Y和Z轴的折射率的简图。图3B为图示说明盘状液晶关于X、Y和Z轴的折射率的简图。
参照图3A，随着具有相对于向列液晶101的定向(director)的入射角(θ)的光增加，纵波(P)的折射率在液晶层中增大(ΔnP/Δθ＞0)。在X方向的折射率“nx”和在Y方向的折射率“ny”基本相同，其每一个均小于在Z方向的折射率“nz”(nz＞nx，ny)。
参照图3B，随着具有相对于盘状液晶102的定向的入射角(θ)的光增加，纵波(P)的折射率在视角补偿板中减小(ΔnP/Δθ＜0)。在X方向的折射率“nx”和在Y方向的折射率“ny”基本相同，其每一个均大于在Z方向的折射率“nz”(nz＜nx，ny)。在图3A和图3B中，“S”表示横波(S)。
根据本发明的示例性具体实施方式，图3C为图示说明通过根据本发明的图3A向列型液晶与图3B盘状液晶的结合，补偿光波之间相位差的方法的简图。
参照图3C，当向列型液晶101的定向与盘状液晶102的光轴(radial axis)平行时，或多或少地补偿了在光的方向上的相位差。这是因为在Z方向的折射率“nz”在液晶层133中具有最大值，而在补偿层中具有最小值，如图3A和图3B所示。
图3D为图示说明图1和图2中的部分液晶面板130和补偿层111的示意性剖视图。
参照图3D，设置在LCD面板130的阵列基板131与滤色片基板132之间的液晶层133包括向列型液晶分子101。靠近液晶层133的上部和下部，向列型液晶分子101以角度θ1(相对于阵列基板131和滤色片基板132所限定的表面)预倾斜。在两个部分处倾斜的方向彼此相反，例如，液晶分子101在顶部朝下倾斜，而液晶分子101在底部朝上倾斜。在液晶层133的中部，向列型液晶分子101相对于第一偏光膜110基本上垂直配向。
在液晶层133中的向列型液晶分子101加以排列，以使亥姆霍兹自由能(Helmholtz free energy)最小。通过下面的方法可获得液晶层133中的向列型液晶分子101的分子排列。
液晶层133中的向列型液晶分子101的亥姆霍兹自由能密度是向列型液晶分子101的弹性能量密度与由施加到向列型液晶分子101的电磁场产生的能量密度的总和。当液晶被倾斜、扭转或弯曲时，产生弹性能量密度。总的弹性能量密度加上电磁场能量密度(1/2(ε0E2))(其中ε0为介电常数，而E为电场强度)，得到亥姆霍兹自由能密度。在静电场中，可以忽略磁场。
亥姆霍兹自由能密度在全部液晶层133占据的空间上的积分(integration)得到亥姆霍兹自由能。利用变分法(variation method)建立欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange)方程。欧拉-拉格朗日方程给出亥姆霍兹自由能具有最小值的条件。
根据欧拉-拉格朗日方程，当在液晶层133上部和下部的向列型液晶分子101的预倾角相同时，并且当在液晶层133上部和下部的向列型液晶分子101关于液晶层133的中部对称排列时，亥姆霍兹自由能具有最小值。
将在液晶层133与第一偏光膜110的边界附近排列的向列型液晶分子101的预倾角θ1(0＜θ1＜90)的值代入欧拉-拉格朗日方程。θ1的值代入欧拉-拉格朗日方程产生在液晶层133中的向列型液晶分子101的整个排列，其与图3D所示的排列具有相同的影响。即，在第一偏光膜110中的盘状液晶分子102的定向与在液晶层133中的向列型液晶分子101的光轴平行，从而如参照图3C所述减少了相位差并改进了视角。应当理解，尽管在图3D中向列型液晶分子101没有示出被扭转，但是实际上，向列型液晶分子101通过在边界处的条件(condition)扭转了90°。
包括具有盘状液晶分子102的补偿层111的第一偏光膜110设置在液晶层133的上方。为了加宽视角，将补偿层111的盘状液晶分子102加以排列，以使补偿层111的第一最近排(closest row)的盘状液晶分子102的定向与液晶层133的第一最近排的向列型液晶分子101的定向平行，补偿层111的第二最近排的盘状液晶分子102与液晶层133的第二最近排的向列型液晶分子101的定向平行，等等。
图4为根据本发明的附着在玻璃基板上的视角补偿板的示例性具体实施例的部分剖面透视图。
在图4中，图示了附着在图3A的90°扭转向列型液晶层的视角补偿板。除了液晶的方向之外，附着在图3B垂直配向模式液晶显示装置的液晶层133上的视角补偿层111具有与90°扭转向列模式液晶显示装置的补偿层相同的结构。因此，没有对附着在垂直配向模式液晶显示设备的液晶层上的视角补偿板进行进一步详细的描述。
参照图4，第一偏光膜110包括：具有三乙酰基纤维素(TAC)的第二保护层114；具有聚乙烯醇(PVA)的第一偏光层113；具有三乙酰基纤维素(TAC)的第一保护层112；以及具有盘状液晶102并被设置在第一保护层112上的补偿层111。
第一保护层112和第二保护层114支撑并保护设置在它们之间的第一偏光层113。传统地，只有一个保护层附着在偏光层的仅一个表面上。但是，当只有一个保护层附着在偏光层的一个表面上时，在其上没有附着保护层的偏光层另一相对表面被损坏。
包含PVA的第一偏光层113使光发生偏振。例如，将PVA膜加以拉伸并吸收碘或二向色染料，以形成第一偏光层113。拉伸方向对应偏振方向的吸收方向。
补偿层111可以如下形成。将液体溶剂(包括盘状液晶分子102)涂敷在第一保护层112上，并加热以蒸发液体溶剂。然后，将盘状液晶分子102加以摩擦以使其倾斜，以便完成补偿层111。
在图4中，为了图示说明盘状液晶分子102的排列，将补偿层111的厚度加以放大。举例而言，第一偏光膜110的补偿层111为在约2μm至约3μm的范围内，并且第一偏光层113的厚度为在约25μm的范围内。
图5为示出X彩色坐标与方位角之间的关系的曲线图。图6为示出Y彩色坐标与方位角之间的关系的曲线图。
图5和图6中的基准为对应使用的AC板(AC-PLATE)和NTAC的曲线。通过包括具有传统补偿层的第一偏光膜、和具有传统第三保护层(其沿厚度方向具有45nm至约55nm的延迟值)的第二偏光膜的LCD面板，得到对应X板(X-PLATE)的曲线图。根据X板的曲线图，色偏被加剧。根据C板(C-PLATE)的曲线图，其通过具有第二偏光膜(其具有在第三保护层上形成的视角补偿板(c板))的显示面板得到，色偏被改进。
但是，c板仍然昂贵。通过调节第三保护层的厚度，可以获得与c板相同的延迟值。
图7为示出保护层的厚度与延迟值之间的关系的曲线图。
如图7所示，当三乙酰基纤维素(TAC)层的厚度增加时，沿TAC层表面方向的延迟值(Ro)和延迟值(R′)均增大。因此，通过调节第三保护层的厚度可以获得相同的影响，以具有使用c板的效果。
在图1和图2中的液晶层133可以具有各种厚度。因此，在本发明中，测量了对应于LCD面板130液晶层133的厚度的最佳延迟值。
在图1中LCD面板130的液晶层133的厚度与第二偏光膜120的第三保护层121沿表面方向和厚度方向所测量的最佳延迟值Ro和Rth之间的关系，分别示于下表1中。
表1
 液晶层厚度(μm)   Ro(+/-5nm)   Rth(+/-10)nm   液晶的折射率
 3.6   3nm   107.7 0.082
 3.7   3nm   115.9
 3.75   3nm   120
 3.8   5nm   124.1
 3.95   5nm   136.4
 4   5nm   140.5
 4.05   5nm   144.6
 4.1   8nm   148.7
通过表1描绘的曲线图示于图8中。
图8为曲线图，示出了图1中的显示面板的液晶层厚度与沿第二偏光膜的第三保护层的厚度方向的最佳延迟值之间的关系。
在图8中，x轴对应于图1中LCD面板130的液晶层133的厚度，而y轴对应于第三保护层121沿厚度方向的最佳延迟值Rth。
参照图1和图8，第二偏光膜120的第三保护层121沿厚度方向的最佳延迟值Rth与LCD面板130的液晶层133的厚度大致成比例。在LCD面板130的液晶层133的厚度与第二偏光膜120的第三保护层121沿厚度方向的最佳延迟值Rth之间的线性近似表达式可以表达为下面的表达式1。
表达式1
Rth＝6.0036T+102.72，
其中，Rth表示第二偏光膜120的第三保护层121沿纳米级的厚度方向的最佳延迟值Rth，“T”表示微米级的液晶层133的厚度。
通过考虑偏差，可将上述表达式1表达为下面的表达式2。
表达式2
Rth＝6T+b，
其中，Rth表示第二偏光膜120的第三保护层121沿纳米级的厚度方向的最佳延迟值Rth，“T”表示微米级的液晶层133的厚度，“b”为在约100至约114的范围内。
在图2中LCD面板130的液晶层133的厚度与第二偏光膜210的第三保护层211沿表面方向和厚度方向所测量的最佳延迟值Ro和Rth之间的关系，分别示于下表2中。
表2
 液晶层厚度(μm)   Ro(+/-5nm)   Rth(+/-10)nm   液晶的折射率
 3.6   3nm   47.7 0.082
 3.7   3nm   55.9
 3.75   3nm   60
 3.8   5nm   64.1
 3.95   5nm   76.4
 4   5nm   80.5
 4.05   5nm   84.6
 4.1   8nm   88.7
通过表2描绘的曲线图示于图9中。
图9为示出了在图2中的显示器面板的液晶层厚度与沿第二偏光膜的第三保护层的厚度方向的最佳延迟值之间的关系的曲线图。
在图9中，x轴对应于图2中LCD面板130的液晶层133的厚度，而y轴对应于第三保护层211沿厚度方向的最佳延迟值Rth。
参照图2和图9，第二偏光膜210的第三保护层211沿厚度方向的最佳延迟值Rth与LCD面板130的液晶层133的厚度大致成比例。LCD面板130的液晶层133的厚度与第二偏光膜210的第三保护层211沿厚度方向的最佳延迟值Rth之间的线性近似表达式可以表达为下面的表达式3。
表达式3
Rth＝6.0036T+42.721，
其中，Rth表示第二偏光膜210的第三保护层211沿纳米级的厚度方向的最佳延迟值Rth，“T”表示微米级的液晶层133的厚度。
通过考虑偏差，可将上述表达式3表达为下面的表达式4。
表达式4
Rth＝6T+b，
其中，Rth表示第二偏光膜210的第三保护层211沿纳米级的厚度方向的最佳延迟值Rth，“T”表示微米级的液晶层133的厚度，“b”为在约40至约53的范围内。
图10为示出根据本发明的具有附着在其上的偏光膜的示例性具体实施例的显示装置的剖视图。
参照图10，根据本发明，液晶显示(LCD)装置800的示例性具体实施例包括：LCD面板130；背光组件(未示出)，为LCD面板130提供光；第一偏光膜110，设置在LCD面板130的第一表面上；以及第二偏光膜120，设置在LCD面板130的相对第二表面上。
LCD面板130包括滤色片基板、阵列基板以及设置在滤色片基板与阵列基板之间的液晶层133。
背光组件(未示出)设置在LCD面板130的下面。背光组件为LCD面板提供光。
背光组件包括导光板、为导光板提供光的灯、以及提高从导光板出来的光的光学性能的光学片。
滤色片基板包括第一透明基板701、滤色片702、平面层(planarization layer)703以及第一透明电极704。
具有红色滤色片、绿色滤色片和蓝色滤色片的滤色片702形成在第一透明基板701上。
平面层703形成在滤色片702上。
通过利用粘合剂(未示出)将第一偏光膜110附着在滤色片基板的表面上。第一偏光膜110包括补偿层111、第一保护层112、第一偏光层113以及第二保护层114。将补偿层111设置在LCD面板130上，将第一保护层112设置在补偿层111上。将第一偏光层113设置在第一保护层112上，并将第二保护层114设置在第一偏光层113上。
补偿层111包括盘状液晶(在图3和图4中的102)，并且补偿在LCD面板130的液晶层133中的向列型液晶(图3中的101)以加宽视角。
第一偏光层113包含聚乙烯醇PVA。将第一偏光层113的PVA加以拉伸，并浸泡在碘(I)或二向色染料溶液中以使碘分子或二向色染料分子沿拉伸方向进行排列。碘分子和二向色染料分子具有二向色特性，其吸收沿拉伸方向振动的第一光部，并传送沿与拉伸方向垂直的方向振动的第二光部。
第一保护层112和第二保护层114包含三乙酰基纤维素(TAC)。第一和第二保护层112和114支撑并保护设置在它们中间的第一偏光层113。
阵列基板包括第二透明基板705、薄膜晶体管(TFT)709、第二透明电极710、栅极驱动电路712、数据驱动电路(未示出)、反射电极707以及连接布线713。
阵列基板包括显示区DR和***区PR。TFT 709、第二透明电极710和反射电极707设置在显示区DR中。栅极驱动电路712和数据驱动电路(未示出)设置在***区PR中。
TFT 709设置在第二透明基板705上。多个TFT 709以矩阵形状排列在第二透明基板705上。TFT 709和第二透明电极710彼此电连接。
有机绝缘层708形成在第二透明基板705上，以覆盖TFT 709。有机绝缘层708覆盖部分第二透明电极710。有机绝缘层708包括多个使部分第二透明电极710暴露的开口。
多个模压图案(embossing pattern)形成在有机绝缘层708上。反射电极707形成在有机绝缘层708的侧部和有机绝缘层708的上部。反射电极707具有基本均匀的厚度，以便使有机绝缘层708的模压图案形成在反射电极707的表面上。
模压图案提高反射率。反射电极707包括具有高反射率的金属例如但不限于，铝(Al)、银(Ag)、铬(Cr)。甚至当背光组件(未示出)不为LCD面板130提供光时，LCD面板130通过利用环境光而显示图像。
连接布线713形成在阵列基板的***区PR中。通过连接布线713，将在***区PR中的栅极驱动电路712电连接至TFT 709的栅电极上。
TFT 709包括栅电极、漏电极以及源电极。栅电极电连接到连接布线713上。漏电极电连接到第二透明电极710上。源电极电连接到数据驱动电路(未示出)上。
第二偏光膜120附着在阵列基板的下表面上。第二偏光膜120包括第三保护层121、第二偏光层122以及第四保护层123。第三保护层121设置在阵列基板的下面。第二偏光层122设置在第三保护层121的下面。第四保护层123设置在第二偏光层122的下面。
第二偏光层122包含聚乙烯醇(PVA)。将第二偏光层122的PVA加以拉伸，并浸泡在碘(I)或二向色染料溶液中以使碘分子或二向色染料分子沿拉伸方向进行排列。碘分子和二向色染料分子具有二向色特性，其吸收沿拉伸方向振动的第一光部，并传送沿与拉伸方向垂直的方向振动的第二光部。第二偏光膜120具有与第一偏光膜110的偏光轴基本垂直的偏光轴。可替换地，第二偏光膜120具有与第一偏光膜110的偏光轴基本平行的偏光轴。
第三保护层121和第四保护层123包含三乙酰基纤维素(TAC)。第三和第四保护层121和123支撑并保护设置在它们之间的第二偏光层122。
传统的保护层沿厚度方向具有约45nm至约55nm的延迟值Rth。但是，根据本发明，第三保护层121沿厚度方向具有约110nm至约200nm的延迟值Rth。当第三保护层121具有约110nm至约200nm的延迟值Rth时，避免了色偏问题，而色偏问题是只有一个附着在显示器面板的一个表面上的补偿层的传统LCD装置的最大问题之一。
用组合件711如密封剂将滤色片基板与阵列基板组合起来。组合件711设置在滤色片基板和阵列基板的***区PR中。
隔离物(spacer)706形成在第一透明电极704上。在第一透明电极704与滤色片基板132之间的隔离物706为在滤色片基板与阵列基板之间的液晶层133限定空间。
液晶层133设置在滤色片基板与阵列基板之间。液晶层133包括如图3A所示的向列型液晶分子101。
当在第一和第二透明电极704和710之间、或者在第一透明电极704和反射电极707之间产生电场时，向列型液晶分子101的排列发生改变，以调节光学透射率。
将基准电压施加到第一透明电极704。当栅极驱动电路712将栅极信号施加到TFT 709时，TFT 709被接通，以便数据驱动电路(未示出)通过TFT 709将数据信号施加到第二透明电极710和反射电极707。因此，向列型液晶分子101的排列发生改变。
由背光组件(未示出)产生的光例如被设置在阵列基板下面的第二偏光膜120线性地偏振，并且当光穿过液晶层133时，光学透射率被改变。当光穿过滤色片702时，只有具有特定颜色的部分光可以通过滤色片702。然后，具有特定颜色的部分光穿过第一偏光膜110，从而显示图像。通过补偿层111的盘状液晶分子102(如图3B所示)，补偿穿过液晶层133的向列型液晶分子101的光的相位，从而加宽视角。另外，第三保护层121减少了色偏问题。
图8中的LCD装置800采用例如图1所示的第二偏光层120。可替换地，图8中的LCD装置800可以采用图2所示的第二偏光层210。
图8中的LCD装置800对应于透反射(transflective)型LCD装置。但是，透射型或反射型LCD装置可以采用具有TAC层(TAC层厚度可以调节)的偏光膜，以便解决色偏问题。
根据本发明，由于昂贵的补偿膜可以仅仅附着在LCD面板的一个表面上，所以降低了制造显示器装置的成本。
此外，解决了当补偿膜仅附着在LCD面板的一个表面上时发生的色偏问题，从而提高了显示质量。
已描述了本发明的示例性具体实施例及其优点，但应该注意，在不背离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的条件下，可以进行各种变化、替换和改变。

Claims (16)

1.一种偏光膜，包括：
第一保护层；
偏光层，形成在所述第一保护层上；
第二保护层，形成在所述偏光层上，所述第二保护层沿对应于所述第二保护层的厚度的方向(厚度方向)具有约110nm至约200nm的延迟值Rth，其中，沿厚度方向的所述延迟值Rth用下式表示：
Rth＝d(nx-nz)，
其中，“d”表示所述第二保护层的厚度，nx表示沿x方向的折射率，以及nz表示沿z方向的折射率。
2.根据权利要求1所述的偏光膜，其中，所述偏光层包含聚乙烯醇(PVA)。
3.根据权利要求1所述的偏光膜，其中，所述第一保护层和第二保护层包含三乙酰基纤维素(TAC)。
4.一种偏光膜，包括：
第一保护层；
偏光层，形成在所述第一保护层上；
第二保护层，形成在所述偏光层上，所述第二保护层沿对应于所述第二保护层的厚度的方向(厚度方向)具有约45nm至约55nm的第一延迟值Rth；以及
第三保护层，形成在第二保护层上，所述第三保护层沿所述厚度方向具有约45nm至约80nm的第二延迟值Rth，其中沿所述厚度方向的所述延迟值Rth用下式表示：
Rth＝d(nx-nz)
其中，“d”表示所述第二保护层或第三保护层的厚度，nx表示沿x方向的折射率，以及nz表示沿z方向的折射率。
5.根据权利要求4所述的偏光膜，其中，所述偏光层包含聚乙烯醇(PVA)。
6.根据权利要求4所述的偏光膜，其中，所述第一保护层、第二保护层以及第三保护层包含三乙酰基纤维素(TAC)。
7.一种显示装置，包括：
液晶显示面板，具有显示基板、面向所述显示基板的相对基板、以及设置在所述显示基板与所述相对基板之间的液晶层；
第一偏光膜，具有设置在所述相对基板上的补偿层、设置在所述补偿层上的第一保护层、设置在所述第一保护层上的第一偏光层、以及设置在所述第一偏光层上的第二保护层；
第二偏光膜，具有设置在所述显示基板下面的第三保护层、设置在所述第三保护层下面的第二偏光层、以及设置在所述第二偏光层下面的第四保护层，所述第二偏光膜的所述第三保护层满足下式：
Rth＝6T+b，
其中，Rth表示所述第二偏光膜的所述第三保护层沿纳米级的所述第三保护层的厚度方向的延迟值，“T”表示所述液晶显示面板的所述液晶层的厚度，“b”为在约100至约114的范围内。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述第一和第二偏光层包含聚乙烯醇(PVA)，并且所述第一、第二、第三以及第四保护层包含三乙酰基纤维素(TAC)。
9.一种显示装置，包括：
液晶显示面板，具有显示基板、面向所述显示基板的相对基板、以及设置在所述显示基板与所述相对基板之间的液晶层；
第一偏光膜，具有设置在所述相对基板上的补偿层、设置在所述补偿层上的第一保护层、设置在所述第一保护层上的第一偏光层、以及设置在所述第一偏光层上的第二保护层；以及
第二偏光膜，具有设置在所述显示基板下面的第三保护层、设置在所述第三保护层下面的第四保护层、设置在所述第四保护层下面的第二偏光层、以及设置在所述第二偏光层下面的第五保护层，其中所述第四保护层沿厚度方向的延迟值Rth为在约45nm至约55nm的范围内，所述第二偏光膜的所述第三保护层满足下式：
Rth＝6T+b，
其中，Rth表示所述第二偏光膜的所述第三保护层沿纳米级的所述第三保护层的厚度方向的延迟值，“T”表示所述液晶显示面板的所述液晶层的厚度，“b”为在约40至约53的范围内。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述第一和第二偏光层包含聚乙烯醇(PVA)，并且所述第一、第二、第三、第四以及第五保护层包含三乙酰基纤维素(TAC)。
11.一种显示装置，包括：
用于显示图像的液晶显示面板，所述液晶显示器面板具有第一表面和第二表面；
第一偏光膜，包括：补偿层，形成在所述液晶显示面板的所述第一表面上；第一保护层，形成在所述补偿层上以保护所述补偿层；第一偏光层，形成在所述第一保护层上；以及第二保护层，形成在所述第一偏光层上；以及
第二偏光膜，包括：第三保护层，形成在所述液晶显示面板的所述第二表面上；第二偏光层，形成在所述第三保护层上；以及第四保护层，形成在所述第二偏光层上。
12.根据权利要求11所述的显示装置，其中，所述液晶显示面板包括：
滤色片基板；
阵列基板，面向所述滤色片基板；以及
液晶层，设置在所述阵列基板与所述滤色片基板之间。
13.根据权利要求12所述的显示装置，其中，所述第一偏光膜设置在所述滤色片基板上，并且所述第二偏光膜设置在所述阵列基板的下面。
14.根据权利要求13所述的显示装置，其中，所述补偿层包含盘状液晶，所述第一和第二偏光层包含聚乙烯醇(PVA)，并且所述第一、第二、第三以及第四保护层包含三乙酰基纤维素(TAC)。
15.根据权利要求14所述的显示装置，其中，所述第三保护层沿对应于所述第三保护层的厚度的方向(厚度方向)具有约110nm至约200nm的延迟值Rth，其中，沿所述厚度方向的所述延迟值Rth用下式表示：
Rth＝d(nx-nz)，
其中，“d”表示所述第三保护层的厚度，nx表示沿x方向的折射率，以及nz表示沿z方向的折射率。
16.根据权利要求14所述的显示装置，进一步包括设置在所述阵列基板与所述第三保护层之间的第五保护层，其中，所述第三保护层沿所述厚度方向具有约45nm至约55nm的延迟值，并且所述第五保护层具有约45nm至约80nm的延迟值，其中，沿所述厚度方向的所述延迟值Rth用下式表示：
Rth＝d(nx-nz)，
其中，“d”表示所述第三或第五保护层的厚度，nx表示沿x方向的折射率，以及nz表示沿z方向的折射率。
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