圆偏光片及反射式液晶显示器的设计与应用

2020-07-03徐凯

数字通信世界 2020年6期

徐凯

（天津澳普林特通讯器材组件有限公司，天津 301700）

一般而言，液晶显示器（LCD）可以分为使用背光作为光源的透射式LCD 和使用外部自然光或人造光作为光源而不使用背光的反射式LCD。在透射式LCD 的情况下，通过使用背光作为光源甚至在黑暗的外部环境下也可以实现明亮的图像。然而，难以辨别明亮地方的图像，并且可能消耗大量的电力。基于此，设计了一种可提高透射率的且适用于反射式液晶显示器的圆偏光片，以提高反射式液晶显示器的可视性和色调。

1 反射式LCD 与透射式LCD

反射式LCD 使用外部自然光或人造光作为光源，可以降低电力消耗。此外，由于反射式LCD 不使用背光，反射式LCD 可以变得薄且轻。因此，目前的趋势是在便携终端（例如移动电话）上采用反射式LCD 的比例在增加。现有技术制作的反射式LCD 包括由透明材料形成的上基板和下基板，但由于存在反射光与透射光的光程差，可能发生色差。因此，可能发生其中屏幕具有浅黄色色晕的黄化现象而使色调劣化。此外，与透射式LCD 相比，反射式LCD 能降低光透射率，从而降低亮度。

2 用于反射式液晶显示器的圆偏光片设计

本发明提供了一种圆偏光片和包括该圆偏光片的反射式液晶显示器。圆偏光片设计包括中吸收轴相对于液晶盒的液晶取向方向成约85°至约95°的角度的偏光膜，在CIE 坐标中，颜色“a”为约-1 至约-0.6，以及颜色“b”为约0.3至约2.5；还包括1/4波长板，其中光轴具有相对于液晶盒的液晶取向方向成约130°至约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波长板包括单轴定向膜，1/4波长板在550nm 的波长下的面内相位差为120nm 至170nm。

在此基础上，对反射式液晶显示器进行设计，主要包括：上基板；以预定的距离面对上基板的下基板；设置在上基板和下基板之间的液晶盒；设置在下基板和液晶盒之间或者下基板的下面的反射板；设置在上基板上的圆偏光片。其中反射式液晶显示器的圆偏光片设计与上述圆偏光片设计内容一致，反射式液晶显示器以面内切换模式或电控双折射模式运行。

3 圆偏光片及反射式液晶显示器的应用

3.1 圆偏光片的制备

将PVA 膜浸渍在洗涤槽和溶胀槽中并在包含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倍以制备偏光元件。在此，I2浓度和染色浴温度示于下面的表1中。此外，调节KI 溶液以在补偿性颜色工艺中具有约2%至约4%的浓度以控制各个偏光元件的颜色。接着，将厚度为约60μm 的TAC 膜设置在所述偏光元件的两个表面上，将基于PVA 的粘合剂溶液注入到所述偏光元件和TAC 膜之间以使用层合机使它们层压在一起。接着，将所得的结构在约80℃的温度下干燥约8分钟制备偏光片。将1/4波长相位差膜设置在所制备偏光片的扁平表面上，然后使用粘合剂膜将所述1/4波长相位差膜的光轴相对于所述偏光片的吸收轴成约45°角设置。然后，层压所得的结构以制备具有高透光率的圆偏光片。

3.2 制备效果

表1 碘浓度对透光率的影响

使用分光光度计测量制备的偏光片的透光率和颜色。测量的结果示于下面的表1中。此外，偏光片的单体透光率（Ts）随碘浓度变化的曲线图如图1所示。从表1和图1可以看出，通过调节碘浓度可以适当调节所述偏光片的透光率。

图1 单体透光率（Ts）随碘浓度变化的曲线图

3.3 应用效果

将各自具有约47%的透光率和在1/4相位差板中的面内相位差值为约130nm 的两个圆偏光片样品以彼此不同的方向层压在反射式LCD 的表面上，通过人眼目测比较并测量其色调。图2为显示测量结果的照片。图2（A）显示在如下情况下的测量结果：其中层压所述圆偏光片样品从而使得所述偏光片的吸收轴相对于液晶盒的液晶取向方向成约90°的角度倾斜，以及所述1/4波长板的光轴相对于液晶盒的液晶取向方向成约135°的角度倾斜。图2（B）显示在如下情况下的测量结果：其中层压所述圆偏光片样品从而使得所述偏光片的吸收轴相对于液晶盒的液晶取向方向成约45°的角度倾斜，以及所述1/4波长板的光轴相对于液晶盒的液晶取向方向成约90°的角度倾斜。

当向所述LCD 提供电力时，如图2所示，在其中所述偏光片的吸收轴和1/4波长板的光轴相对于液晶取向方向的角度在上述范围内的情况下，即，在所述样品A 的情况下保持了黑白色调。另一方面，在其中所述1/4波长板的光轴以以在上述范围之外的角度倾斜的情况下，即，在样品B 的情况下，则黑白色调失真而具有淡蓝色色调。这可以解释为在其中1/4波长板的光轴没有充分对准以改变光的偏振状态的情况下发生的颜色偏移现象。