圓偏光片及反射式液晶顯示器的設計與應用

徐 凱

（天津澳普林特通訊器材組件有限公司，天津 301700）

一般而言，液晶顯示器（LCD）可以分為使用背光作為光源的透射式LCD 和使用外部自然光或人造光作為光源而不使用背光的反射式LCD。在透射式LCD 的情況下，通過使用背光作為光源甚至在黑暗的外部環(huán)境下也可以實現(xiàn)明亮的圖像。然而，難以辨別明亮地方的圖像，并且可能消耗大量的電力。基于此，設計了一種可提高透射率的且適用于反射式液晶顯示器的圓偏光片，以提高反射式液晶顯示器的可視性和色調(diào)。

1 反射式LCD 與透射式LCD

反射式LCD 使用外部自然光或人造光作為光源，可以降低電力消耗。此外，由于反射式LCD 不使用背光，反射式LCD 可以變得薄且輕。因此，目前的趨勢是在便攜終端（例如移動電話）上采用反射式LCD 的比例在增加。現(xiàn)有技術(shù)制作的反射式LCD 包括由透明材料形成的上基板和下基板，但由于存在反射光與透射光的光程差，可能發(fā)生色差。因此，可能發(fā)生其中屏幕具有淺黃色色暈的黃化現(xiàn)象而使色調(diào)劣化。此外，與透射式LCD 相比，反射式LCD 能降低光透射率，從而降低亮度。

2 用于反射式液晶顯示器的圓偏光片設計

本發(fā)明提供了一種圓偏光片和包括該圓偏光片的反射式液晶顯示器。圓偏光片設計包括中吸收軸相對于液晶盒的液晶取向方向成約85°至約95°的角度的偏光膜，在CIE 坐標中，顏色“a”為約-1 至約-0.6，以及顏色“b”為約0.3至約2.5；還包括1/4波長板，其中光軸具有相對于液晶盒的液晶取向方向成約130°至約140°的角度。偏光膜由聚乙烯醇膜形成，具有43%至47%的透光率。1/4波長板包括單軸定向膜，1/4波長板在550nm 的波長下的面內(nèi)相位差為120nm 至170nm。

在此基礎(chǔ)上，對反射式液晶顯示器進行設計，主要包括：上基板；以預定的距離面對上基板的下基板；設置在上基板和下基板之間的液晶盒；設置在下基板和液晶盒之間或者下基板的下面的反射板；設置在上基板上的圓偏光片。其中反射式液晶顯示器的圓偏光片設計與上述圓偏光片設計內(nèi)容一致，反射式液晶顯示器以面內(nèi)切換模式或電控雙折射模式運行。

3 圓偏光片及反射式液晶顯示器的應用

3.1 圓偏光片的制備

將PVA 膜浸漬在洗滌槽和溶脹槽中并在包含I2和KI 的水溶液中染色。然后，在包含硼酸和KI 的水溶液中使PVA 膜拉伸5倍以制備偏光元件。在此，I2濃度和染色浴溫度示于下面的表1中。此外，調(diào)節(jié)KI 溶液以在補償性顏色工藝中具有約2%至約4%的濃度以控制各個偏光元件的顏色。接著，將厚度為約60μm 的TAC 膜設置在所述偏光元件的兩個表面上，將基于PVA 的粘合劑溶液注入到所述偏光元件和TAC 膜之間以使用層合機使它們層壓在一起。接著，將所得的結(jié)構(gòu)在約80℃的溫度下干燥約8分鐘制備偏光片。將1/4波長相位差膜設置在所制備偏光片的扁平表面上，然后使用粘合劑膜將所述1/4波長相位差膜的光軸相對于所述偏光片的吸收軸成約45°角設置。然后，層壓所得的結(jié)構(gòu)以制備具有高透光率的圓偏光片。

3.2 制備效果

表1 碘濃度對透光率的影響

使用分光光度計測量制備的偏光片的透光率和顏色。測量的結(jié)果示于下面的表1中。此外，偏光片的單體透光率（Ts）隨碘濃度變化的曲線圖如圖1所示。從表1和圖1可以看出，通過調(diào)節(jié)碘濃度可以適當調(diào)節(jié)所述偏光片的透光率。

圖1 單體透光率（Ts）隨碘濃度變化的曲線圖

3.3 應用效果

將各自具有約47%的透光率和在1/4相位差板中的面內(nèi)相位差值為約130nm 的兩個圓偏光片樣品以彼此不同的方向?qū)訅涸诜瓷涫絃CD 的表面上，通過人眼目測比較并測量其色調(diào)。圖2為顯示測量結(jié)果的照片。圖2（A）顯示在如下情況下的測量結(jié)果：其中層壓所述圓偏光片樣品從而使得所述偏光片的吸收軸相對于液晶盒的液晶取向方向成約90°的角度傾斜，以及所述1/4波長板的光軸相對于液晶盒的液晶取向方向成約135°的角度傾斜。圖2（B）顯示在如下情況下的測量結(jié)果：其中層壓所述圓偏光片樣品從而使得所述偏光片的吸收軸相對于液晶盒的液晶取向方向成約45°的角度傾斜，以及所述1/4波長板的光軸相對于液晶盒的液晶取向方向成約90°的角度傾斜。

當向所述LCD 提供電力時，如圖2所示，在其中所述偏光片的吸收軸和1/4波長板的光軸相對于液晶取向方向的角度在上述范圍內(nèi)的情況下，即，在所述樣品A 的情況下保持了黑白色調(diào)。另一方面，在其中所述1/4波長板的光軸以以在上述范圍之外的角度傾斜的情況下，即，在樣品B 的情況下，則黑白色調(diào)失真而具有淡藍色色調(diào)。這可以解釋為在其中1/4波長板的光軸沒有充分對準以改變光的偏振狀態(tài)的情況下發(fā)生的顏色偏移現(xiàn)象。

圖2 色調(diào)隨圓偏光片的排列的變化

4 結(jié)束語

本文設計了一種適用于反射式液晶顯示屏的圓偏光片，應用發(fā)現(xiàn)當將本文設計偏光膜的吸收軸和1/4波長板的光軸分別相對于液晶盒的液晶取向方向成約85°至約95°和約130°至約135°的角度設置時，發(fā)現(xiàn)白光的顏色由黃色區(qū)域偏移到藍色區(qū)域，顯著提高了可視性和色調(diào)，具有推廣與應用價值。