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CN101614905B - 视角增加的显示装置 - Google Patents

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CN101614905B CN2009101503168A CN200910150316A CN101614905B CN 101614905 B CN101614905 B CN 101614905B CN 2009101503168 A CN2009101503168 A CN 2009101503168A CN 200910150316 A CN200910150316 A CN 200910150316A CN 101614905 B CN101614905 B CN 101614905B
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Abstract

本发明提供一种显示装置，该显示装置包括显示面板、第一光学单元和第二光学单元。显示面板包括第一基板、第二基板和插设在第一基板和第二基板之间的液晶层。液晶层以垂直配向模式运行。第一光学单元包括C板和具有第一吸收轴的第一偏光板。第二光学单元包括正A板、负A板和具有第二吸收轴的第二偏光板，第二吸收轴与第一吸收轴基本垂直。正A板和负A板可以聚集色光的分散的偏振态。

Description

视角增加的显示装置
技术领域
本发明涉及一种利用液晶分子透光率显示图像的液晶显示(LCD)装置。
背景技术
LCD装置包括利用液晶分子的透光率显示图像的LCD面板，以及设置在LCD面板下方给LCD面板提供光的背光组件。
LCD面板包括第一基板、面对第一基板的第二基板和插设在第一基板和第二基板之间的液晶层。第一基板包括薄膜晶体管(TFT)和像素电极。第二基板包括公共电极。
液晶层的液晶分子可以通过像素电极和公共电极之间形成的电场以垂直配向模式运行。例如，当像素电极和公共电极之间没有形成电场时，LCD面板可以显示白色图像。作为选择，当像素电极和公共电极之间形成电场时，LCD面板可以显示黑色图像。
当像素电极和公共电极之间形成电场时，液晶层的液晶分子取向在基本上垂直于像素电极或者公共电极的方向上。当液晶分子取向在垂直方向上时，从LCD面板的前面观看的图像对比度会很高，但是从LCD面板的侧面观看的图像对比度会很低，这是因为朝着LCD面板侧传播的光的相位会在LCD面板的厚度方向上通过液晶分子延迟。
就是说，以垂直配向模式运行的LCD面板，因为由液晶分子引起在LCD面板的厚度方向上的相位延迟，所以会具有从LCD面板侧面观看的图像对比度很低的问题。
发明内容
本发明提供一种在垂直配向模式中增加侧视角的显示装置。
本发明还提供可以将红光、绿光和蓝光的偏振态聚集到庞加莱球的消光点的显示装置。因此，可以防止因光的偏振态的分散引起的对比度的降低，从而可以提高显示装置的侧视对比度。
本发明的其它特征将在下面的描述中予以阐述，并且部分地从描述明显得出，或者可以通过本发明的实践知悉。
本发明揭示的显示装置包括显示面板、第一光学单元和第二光学单元。显示面板包括第一基板、第二基板和设置在第一基板和第二基板之间的液晶层。液晶层被垂直配向。第一光学单元包括C板和具有第一吸收轴的第一偏光板。第二光学单元包括正A板、在光传播方向上设置在正A板上方的负A板和具有第二吸收轴的第二偏光板，第二吸收轴与第一吸收轴实质上垂直。负A板是具有厚度方向相位延迟值(Rth)的相位延迟膜，满足Rth≤0且nx≠ny的数值条件。正A板是具有厚度方向相位延迟值(Rth)的相位延迟膜，满足Rth≥0且nx≠ny的数值条件，并且C板是负C板，满足“nx＝ny＞nz”的数值条件。
Rth＝{(nx+ny)/2-nz}×d，“d”是相位延迟膜的厚度。“nx”表示x轴方向上的折射率，并且“ny”表示y轴方向上的折射率，y轴方向基本上垂直于x轴方向。“nz”表示z轴方向上的折射率，z轴方向基本上垂直于x轴方向和y轴方向。
在本发明的一个示范性实施例中，第一光学单元可以在光的传播方向上设置在显示面板的下面，并且第二光学单元可以在光的传播方向上设置在显示面板的上面。作为选择，第一光学单元可以在光的传播方向上设置在该显示面板的上面，第二光学单元可以在光的传播方向上设置在显示面板的下面。
在本发明的一个示范性实施例中，C板可以设置在显示面板和第一偏光板之间，正A板和负A板可以设置在显示面板和第二偏光板之间。
在本发明的一些示范性实施例中，负A板的x轴和y轴中的一个轴可以基本上垂直于第二偏光板的第二吸收轴，基本上垂直于第二吸收轴的该轴方向上的折射率可以小于x轴和y轴中的另一个轴方向上的折射率。此外，正A板的x轴和y轴中的一个轴可以基本上平行于第二吸收轴，并且基本上平行于第二吸收轴的该轴方向上的折射率可以大于x轴和y轴中的另一个轴方向上的折射率。
在本发明的一个示范性实施例中，负A板的面内相位延迟值(Ro)和厚度方向相位延迟值(Rth)可以与正A板的面内相位延迟值(Ro)和厚度方向相位延迟值(Rth)不对称。Rth表示为公式Rth＝{(nx+ny)/2-nz}×d，Ro表示为公式Ro＝(nx-ny)×d，其中“d”为相位延迟膜的厚度。“nx”表示x轴方向上的折射率，“ny”表示y轴方向上的折射率，y轴方向实质上垂直于x轴方向。
在本发明的一些示范性实施例中，负A板的面内相位延迟值(Ro_r)与红光的波长(λ_r)的比(Ro_r/λ_r)在0.093至0.173的范围内，并且负A板的厚度方向相位延迟值(Rth_r)与红光的波长(λ_r)的比(Rth_r/λ_r)在0.073至0.153的范围内。负A板的面内相位延迟值(Ro_g)与绿光的波长(λ_g)的比(Ro_g/λ_g)在0.108至0.188的范围内，负A板的厚度方向相位延迟值(Rth_g)与绿光的波长(λ_g)的比(Rth_g/λ_g)在0.086至0.166的范围内。负A板的面内相位延迟值(Ro_b)与蓝光的波长(λb)的比(Ro_b/λ_b)在0.140至0.220的范围内，负A板的厚度方向相位延迟值(Rth_b)与蓝光的波长(λ_b)的比(Rth_b/λ_b)在0.113至0.193的范围内。
在本发明的一些示范性实施例中，正A板的面内相位延迟值(Ro_r)与红光的波长(λ_r)的比(Ro_r/λ_r)在0.133至0.213的范围内，正A板的厚度方向相位延迟值(Rth_r)与红光的波长(λ_r)的比(Rth_r/λ_r)在0.107至0.187的范围内。正A板的面内相位延迟值(Ro_g)与绿光的波长(λ_g)的比(Ro_g/λ_g)在0.152至0.232的范围内，正A板的厚度方向相位延迟值(Rth_g)与绿光的波长(λ_g)的比(Rth_g/λ_g)在0.124至0.204的范围内。正A板的面内相位延迟值(Ro_b)与蓝光的波长(λ_b)的比(Ro_b/λ_b)在0.194至0.274的范围内，正A板的厚度方向相位延迟值(Rth_b)与蓝光的波长(λ_b)的比(Rth_b/λ_b)在0.159至0.239的范围内。
在本发明的一个示范性实施例中，C板的厚度方向相位延迟值(Rth)的绝对值可以小于液晶层的厚度方向相位延迟值(Rth)的绝对值。这里，Rth＝{(nx+ny)/2-nz}×d，其中“d”为C板的厚度。“nx”表示x轴方向上的折射率，“ny”表示y轴方向上的折射率，y轴方向基本上垂直于x轴方向。“nz”表示z轴方向上的折射率，z轴实质上垂直于x轴方向和y轴方向。
在本发明的一个示范性实施例中，液晶层和C板的厚度方向相位延迟值之差与蓝光波长的比(B)可以大于液晶层和C板的厚度方向相位延迟值之差与绿光波长的比(G)。此外，液晶层和C板的厚度方向相位延迟值之差与绿光波长的比(G)可以大于液晶层和C板的厚度方向相位延迟值之差与红光波长的比(R)。
在本发明的一些示范性实施例中，液晶层和C板的厚度方向相位延迟值之差与红光波长的比(R)可以在约0.01至约0.08的范围内。液晶层和C板的厚度方向相位延迟值之差与绿光波长的比(G)可以在约0.05至约0.135的范围内。液晶层和C板的厚度方向相位延迟值之差与蓝光波长的比(B)可以在约0.145至约0.230的范围内。
在本发明的一个示范性实施例中，正A板和负A板可以将由C板和液晶层分散的红光、绿光和蓝光的偏振态聚集。
本发明还公开了这样的显示装置，该显示装置包括显示面板、第一光学单元和第二光学单元。显示面板包括第一基板、第二基板和插设在第一基板和第二基板之间的液晶层。液晶层被垂直配向。第一光学单元包括第一偏光板和C板。第一光学单元设置在第一基板的下面，且具有第一吸收轴。C板设置在第一偏光板和第一基板之间。第二光学单元包括第二偏光板、正A板和负A板。第二偏光板设置在第二基板的上面，且具有第二吸收轴，第二吸收轴基本上垂直于第一吸收轴。正A板设置在第二偏光板和第二基板之间。负A板在光的传播方向上设置在正A板的下面。
负A板是具有厚度方向相位延迟值(Rth)的相位延迟膜，其满足Rth≤0且nx≠ny的数值条件，并且正A板是具有厚度方向相位延迟值(Rth)的相位延迟膜，其满足Rth≥0且nx≠ny的数值条件。Rth＝{(nx+ny)/2-nz}×d，“d”是相位延迟膜的厚度。“nx”表示x轴方向上的折射率，“ny”表示y轴方向上的折射率，y轴方向基本上垂直于x轴方向。“nz”表示z轴方向上的折射率，z轴基本上垂直于x轴方向和y轴方向。
在本发明的一些示范性实施例中，负A板可以设置在液晶层和第二基板之间。第二基板可以包括面对液晶层的多个滤色器，负A板可以形成在滤色器上以面对液晶层。作为选择，负A板可以设置在第二基板和正A板之间。
在本发明的一些示范性实施例中，负A板的x轴和y轴中的一个轴可以基本上平行于第一偏光板的第一吸收轴，并且基本上平行于第一吸收轴的该轴方向上的折射率可以小于x轴和y轴中的另一个轴方向上的折射率。正A板的x轴和y轴中的一个轴可以基本上平行于第一吸收轴，并且基本上平行于第一吸收轴的该轴方向上的折射率可以大于x轴和y轴中的另一个轴方向上的折射率。
在本发明的一些示范性实施例中，负A板的N-Z系数(Nz)的绝对值可以在约0.9至约1.1的范围内，其中正A板的N-Z系数(Nz)的绝对值可以在约0.9至约1.1的范围内，并且Nz＝(nx-nz)/(nx-ny)。“nx”表示x轴方向上的折射率，“ny”表示y轴方向上的折射率，y轴方向基本上垂直于x轴方向。“nz”表示z轴方向上的折射率，z轴基本上垂直于x轴方向和y轴方向。
负A板在绿光波长范围内的面内相位延迟值(Ro)可以在约47.0nm至约49.0nm。负A板的第一负面内分散延迟值可以在约1.00至约1.20的范围内，其中第一负面内分散延迟值是蓝光波长范围内的面内相位延迟值(Ro)与绿光波长范围内的面内相位延迟值(Ro)的比。负A板的第二负面内分散延迟值可以在约0.90至约1.10的范围内，其中第二负面内分散延迟值是红光波长范围内的面内相位延迟值(Ro)与绿光波长范围内的面内相位延迟值(Ro)的比。这里，Ro＝(nx-ny)×d。“nx”表示x轴方向上的折射率，“ny”表示y轴方向上的折射率，y轴方向基本上垂直于x轴方向。“d”是负A板的厚度。
在本发明的一些示范性实施例中，负A板在绿光波长范围内的厚度方向相位延迟值(Rth)可以在约-23.0nm至约-25.0nm的范围内。负A板的第一负厚度方向分散延迟值与负A板的第一负面内分散延迟值可以基本上相同，其中第一负厚度方向分散延迟值是蓝光波长范围内的厚度方向相位延迟值(Rth)与绿光波长范围内的厚度方向相位延迟值(Rth)的比。负A板的第二负厚度方向分散延迟值与负A板的第二负面内分散延迟值可以基本上相同，其中第二负厚度方向分散延迟值是红光波长范围内的厚度方向相位延迟值(Rth)与绿光波长范围内的厚度方向相位延迟值(Rth)的比。
红光的波长范围可以在约640nm至约660nm的范围内。绿光的波长范围可以在约540nm至约560nm的范围内，蓝光的波长范围可以在约440nm至约460nm的范围内。
在本发明的一些示范性实施例中，正A板在绿光波长范围内的面内相位延迟值(Ro)可以在约179.5nm至约180.5nm的范围内。正A板的第一正面内分散延迟值可以在约0.880至约0.890的范围内，其中第一正面内分散延迟值是蓝光波长范围内的面内相位延迟值(Ro)与绿光波长范围内的面内相位延迟值(Ro)的比。正A板的第二正面内分散延迟值可以在约1.000至约1.100的范围内，其中第二正面内分散延迟值是红光波长范围内的面内相位延迟值(Ro)与绿光波长范围内的面内相位延迟值(Ro)的比。这里，Ro＝(nx-ny)×d。“nx”表示x轴方向上的折射率，“ny”表示y轴方向上的折射率，y轴方向基本上垂直于x轴方向。“d”是正A板的厚度。
在本发明的一些示范性实施例中，正A板在绿光波长范围内的厚度方向相位延迟值(Rth)可以在约96.0nm至约98.0nm的范围内。正A板的第一正厚度方向分散延迟值可以与正A板的第一正面内分散延迟值基本上相同，其中第一正厚度方向分散延迟值是蓝光波长范围内的厚度方向相位延迟值(Rth)与绿光波长范围内的厚度方向相位延迟值(Rth)的比。正A板的第二正厚度方向分散延迟值可以与正A板的第二正面内分散延迟值基本上相同，其中第二正厚度方向分散延迟值是红光波长范围内的厚度方向相位延迟值(Rth)与绿光波长范围内的厚度方向相位延迟值(Rth)的比。
红光的波长范围可以在约640nm至约660nm的范围内。绿光的波长范围可以在约540nm至约560nm的范围内，蓝光的波长范围可以在约440nm至约460nm的范围内。
在本发明的一个示范性实施例中，在红光、绿光和蓝光的至少一个中，正波长延迟值和负波长延迟值之差可以在约0.20至约0.30的范围内。这里，正波长延迟值是正A板的面内相位延迟值(Ro)与光的波长(λ)的比，其中负波长延迟值是负A板的面内相位延迟值(Ro)与光的波长(λ)的比。这里，Ro＝(nx-ny)×d，其中Ro和λ以纳米为单位。“nx”表示x轴方向上的折射率，“ny”表示y轴方向上的折射率，y轴方向基本上垂直于x轴方向。“d”是正A板或负A板的厚度。
应当理解的是，无论是前面的总体描述还是下面的详细描述都是示范性和说明性的，并且旨在提供对如权利要求所述的本发明的进一步的解释。
附图说明
附图图解了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理，包括这些附图以提供对本发明的进一步理解并这些附图被并入说明书之中、构成说明书的一部分。
图1是示出根据本发明第一示范性实施例的显示装置的截面图；
图2是示出图1所示显示装置的光学构件间关系的示意图；
图3是采用庞加莱球示出图2中的光学构件的吸收轴和光轴之间关系的图线；
图4是采用庞加莱面示出光通过图2所示C板之后的偏振态的图线；
图5是采用庞加莱面示出光通过图2所示液晶层之后的偏振态的图线；
图6是采用庞加莱面示出光通过图2所示正A板之后的偏振态的图线；
图7是采用庞加莱面示出光通过图2所示负A板之后的偏振态的图线；
图8是示出“液晶层和C板的厚度方向相位延迟值之差与色光的每个波长的比”与“庞加莱面中消光点和色光的每个偏振态间的距离”之间的关系的图线；
图9是示出“负A板的面内相位延迟值与色光的每个波长的比”与“庞加莱面中消光点和色光的每个偏振态之间的距离”之间的关系以及“负A板的厚度方向相位延迟值与色光的每个波长的比”和“庞加莱面中消光点和色光的每个偏振态之间的距离”之间的关系的图线；
图10是示出“正A板的面内相位延迟值与色光的每个波长的比”和“庞加莱面中消光点和色光的每个偏振态之间的距离”之间的关系以及“正A板的厚度方向相位延迟值与色光的每个波长的比”和“庞加莱面中消光点和色光的每个偏振态之间的距离”之间的关系的图线；
图11是示出根据本发明第二示范性实施例的显示装置的截面图；
图12是示出图11所示的显示装置的光学构件间关系的示意图；
图13是示出图12中的光学构件的吸收轴和光轴之间关系的图线；
图14是采用庞加莱面示出光通过图12所示C板之后的偏振态的图线；
图15是采用庞加莱面示出光通过图12所示液晶层之后的偏振态的图线；
图16是采用庞加莱面示出光通过图12所示正A板之后的偏振态的图线；
图17是采用庞加莱面示出光通过图12所示负A板之后的偏振态的图线；
图18是示出图12所示负A板的特性的图线；
图19是示出图12所示正A板的特性的图线；
图20是示出根据本发明第三示范性实施例的显示装置的截面图。
具体实施方式
下面，将参考附图详细地描述本发明，附图中示出了本发明的示范性实施例。然而，本发明可以以很多不同的形式实施，而不应解释为限于在此所阐述的示范性实施例。相反，提供这些示范性实施例使得该揭示更透彻，并且将向本领域的技术人员充分传达本发明的范围。附图中，为了清楚起见，可能夸大层和区的尺寸和相对尺寸。附图中，相同的附图标号表示相同的元件。
应当理解的是，当元件或层被称为“在另一元件或层上”、“连接到另一元件或层”或者“耦接到另一元件或层”时，它可以直接在其它元件或层上、连接到其它元件或层或者耦接到其它元件或层，或者可以存在插入元件或层。相反，当元件被称为“直接在另一元件或层上”、“直接连接到另一元件或层”或者“直接耦接到另一元件或层”时，不存在插入元件或层。正如这里所用的，词语“和/或”包括一个或者多个相关列出项的任何和所有结合。
应当理解的是，尽管词语第一、第二、第三等可以在此用于描述各种元件、组件、区域、层和/部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应当受限于这些词语。这些词语仅用于区别一个元件、组件、区域、层或者部分与另一个区域、层或部分。因此，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可以称为第二元件、组件、区域、层或部分，而不脱离本发明的教导。
空间相对词语，例如“在......之下”、“在......下面”、“下面的”、“在......之上”、“上面的”等，在此可用于方便描述，以描述图中所示的一个元件或者特征相对于另一个元件(多个元件)或者特征(多个特征)的关系。应当理解的是，空间相对词语旨在涵盖装置除图中所示取向之外的在使用或者操作中的不同取向。例如，如果图中的装置被倒置，则描述为在其它元件或者特征“下面”或者“之下”的元件会定向为在其它元件或者特征的“上面”。因此，示范性词语“之下”可以包含之上和之下的两个取向。装置还可以有不同的取向(旋转90度或者其它取向)，并且可以在此使用相应解释的空间关系描述符。
在此采用的词语仅是为了描述具体的示范性实施例，而不是旨在限制本发明。正如这里所使用的，单数形式“一个(a、an)”和“该(the)”旨在包括复数形式，除非上下文中清楚地另有示意。还应当理解的是，词语“包括(comprises)”和/或“包含(comprising)”，当在该说明书中使用时，是指所述特征、数量、步骤、操作、元件和/或组件的存在，而不排除一个或者多个其它特征、数量、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或者增加。
这里，参考截面图来描述本发明的示范性实施例，该截面图为本发明的理想化示范性实施例(和中间结构)的示意图。同样，可以预期，例如，由制造技术和/或公差引起图形的变化。因此，本发明的示范性实施例不应解释为限于在此所示区域的特定形状，而是包括例如制造所致形状上的偏离。
除非另有限定，在此采用的所有词语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同的意思。还应当理解的是，除非在此特别限定，诸如通用字典中定义的词语应当解释为具有与它们在相关技术的上下文中的意思一致的意思，而不解释为理想化或者过于表面理解。
在下文，将参考附图详细地说明本发明的示范性实施例。
图1是示出根据本发明第一示范性实施例的显示装置的截面图。图2是示出图1所示显示装置的光学构件间关系的示意图。
参考图1和图2，根据本发明第一示范性实施例的显示装置包括显示面板100、第一光学单元200和第二光学单元300。
显示面板100包括第一基板110、面对第一基板110的第二基板120和插设在第一基板110和第二基板120之间的液晶层130。
第一基板110包括多个信号线(未示出)、电连接到信号线的多个薄膜晶体管(TFT)(未示出)和多个像素电极112。像素电极112经由TFT从信号线接收数据电压。像素电极112可以包括透明导电材料。
第二基板120包括对应于像素电极112的多个滤色器122和形成在滤色器122上的公共电极(未示出)。滤色器122可以包括红色滤色器、绿色滤色器和蓝色滤色器。公共电极接收公共电压。公共电极可以包括透明导电材料。
液晶层130设置在第一基板110和第二基板120之间。液晶层130可以以垂直配向模式运行。就是说，当像素电极112和公共电极之间没有形成电场时，液晶层130的液晶分子取向在水平方向(即，基本上平行于第一基板110的方向)上。当像素电极112和公共电极之间形成电场时，液晶层130的液晶分子取向在垂直方向(即，基本上垂直于第一基板110的方向)上。
第一光学单元200设置在显示面板100下面。第一光学单元200包括第一偏光板210和C板220。第一偏光板210设置在显示面板100的下面，并且C板220设置在第一偏光板210和显示面板100之间。从而，设置在第一偏光板210下面的光源所产生的光透过第一偏光板210和C板220，并且传播到显示面板100。
第二光学单元300设置在显示面板100上方。第二光学单元300包括第二偏光板310、正A板320和负A板330。第二偏光板310设置在显示面板100的上面。正A板320设置在第二偏光板310和显示面板100之间。负A板330设置在第二偏光板310和正A板320之间。
通过显示面板100的光继续通过正A板320、负A板330和第二偏光板310以显示图像。负A板330在光的传播方向上设置在正A板320上方。
作为选择，第一光学单元200和第二光学单元300的位置可以彼此互换。就是说，第二光学单元300可以设置在显示面板100的下面，而第一光学单元200可以设置在显示单元100的上面。
例如，第二偏光板310可以设置在显示面板100的下面，并且正A板320可以设置在第二偏光板310和显示面板100之间。负A板330可以设置在正A板320和显示面板100之间。在此情况下，负A板330在光的传播方向上设置在正A板320的上面。
此外，第一偏光板210可以设置在显示面板100的上面，并且C板220可以设置在第一偏光板210和显示面板100之间。
第一偏光板210具有第一吸收轴212和第一偏振轴(未示出)，第一吸收轴212基本上平行于第一方向DI1，第一偏振轴(未示出)基本上平行于与第一方向DI1基本垂直的第二方向DI2。通过第一偏光板210的光偏振为第二方向DI2。第三方向DI3代表光的传播方向，其基本上垂直于第一方向DI1和第二方向DI2的每个。
C板220设置在第一偏光板210的上面，并且具有基本上平行于第三方向DI3的光轴222。C板220可以是满足数值条件“nx＝ny＞nz”的负C板。这里，“nx”表示x轴方向上的折射率。此外，“ny”表示y轴方向上的折射率，并且“nz”表示z轴方向上的折射率。在该示范性实施例中，x轴方向基本上与第二方向DI2平行。此外，y轴方向基本上与第一方向DI1平行，并且z轴方向基本上与第三方向DI3平行。
C板220的面内相位延迟值(Ro)因nx等于ny(nx＝ny)而等于零。C板220的面内相位延迟值(Ro)为(nx-ny)×d，其中“d”表示C板220的厚度。
C板220的厚度方向相位延迟值(Rth)因nx和ny大于nz(nx＝ny＞nz)而为正。C板220的厚度方向相位延迟值(Rth)为{(nx+ny)/2-nz}×d。
液晶层130设置在C板220的上面。液晶层130可以以垂直配向模式运行。液晶层130的折射率可以基本上与C板220的折射率相反。液晶层130的光轴132与第三方向DI3基本上平行。液晶层130的光轴132的方向可以与C板220的光轴222的方向相反。液晶层130可以满足“nx＝ny＜nz”的数值条件。
液晶层130的面内相位延迟值(Ro)因nx等于ny(nx＝ny)而为零。液晶层130的厚度方向相位延迟值(Rth)因nx和ny小于nz(nx＝ny＜nz)而为负值。液晶层130的厚度方向相位延迟值(Rth)为{(nx+ny)/2-nz}×d，其中“d”表示液晶层130的厚度。
在本示范性实施例中，C板220的厚度方向相位延迟值(Rth)的绝对值可以是液晶层130的厚度方向相位延迟值(Rth)的绝对值。例如，C板220的厚度方向相位延迟值(Rth)对于绿光约为225纳米(nm)，而液晶层130的厚度方向相位延迟值(Rth)对于绿光约为-277纳米。
滤色器122设置在液晶层130的上面。滤色器122将白色光变为诸如红光、绿光、蓝光等的色光。例如，滤色器122可以透射包括在白光中的红光、绿光和蓝光之一。
正A板320设置在滤色器122的上面。正A板320的光轴基本上平行于第二方向DI2。正A板320的x轴和y轴中的轴向折射率大于另一个轴向折射率的一个轴可以基本上平行于第二方向DI2。就是说，正A板320的x轴和y轴中的一个轴可以基本上平行于第二方向DI2，并且在基本上平行于第二方向DI2的轴向上的折射率可以大于x轴和y轴中另一轴向上的折射率。例如，当y轴方向上的折射率(ny)大于x轴方向上的折射率(nx)时，正A平面320的y轴可以基本上平行于第一方向DI1。
正A板320可以是相位延迟膜，其厚度方向相位延迟值(Rth)满足Rth≥0且nx≠ny的数值条件。正A板320的厚度方向相位延迟值(Rth)为{(nx+ny)/2-nz}×d，其中“d”表示正A板320的厚度。
负A板330设置在正A平面320的上面。负A板330的光轴332基本上平行于第一方向DI1。就是说，光轴332基本上垂直于正A板320的光轴322。此外，负A板330的x轴和y轴之一可以基本上垂直于第二方向DI2，在该轴向上折射率(即，nx或ny)小于另一个方向的折射率。就是说，负A板330的x轴和y轴之一可以基本上垂直于第二方向DI2，并且基本上垂直于第二方向DI2的轴向上的折射率可以小于x轴和y轴的另一个轴向上的折射率。例如，当x轴向上的折射率(nx)小于y轴向上的折射率(ny)时，负A板330的x轴可以基本上垂直于第一方向DI1。
负A板330可以是相位延迟膜，其厚度方向相位延迟值(Rth)满足Rth≤0且nx≠ny的数值条件。负A板330的厚度方向相位延迟值(Rth)为{(nx+ny)/2-nz}×d，其中“d”表示负A板330的厚度。
负A板330的面内相位延迟值(Ro)和厚度方向相位延迟值(Rth)可以与正A板320的面内相位延迟值(Ro)和厚度方向相位延迟值(Rth)不对称。例如，负A板330的面内相位延迟值(Ro)对绿光可以约为106nm，并且负A板330的厚度方向相位延迟值(Rth)对绿光可以约为90nm。相反，正A板320的面内相位延迟值(Ro)对绿光可以约为81nm，并且正A板320的厚度方向相位延迟值(Rth)对绿光可以约为-69nm。
第二偏光板310设置在负A板330的上面。第二偏光板310具有基本上平行于第二方向DI2的第二吸收轴312和基本上平行于第一方向DI1的第二偏振轴(未示出)。
在本发明的示范性实施例中，负A板330的x轴和y轴之一可以基本上垂直于第二偏光板310的第二吸收轴312，在该轴向上折射率(即，nx或ny)小于另一个的折射率。就是说，负A板330的x轴和y轴中的一个轴可以基本上垂直于第二偏光板310的第二吸收轴312，并且基本上垂直于第二吸收轴312的轴向上的折射率可以小于x轴和y轴的另一个轴向上的折射率。
此外，正A板320的x轴和y轴之一可以基本上平行于第二偏光板310的第二吸收轴312，在该轴向上折射率(即，nx或ny)大于另一个的折射率。就是说，正A板320的x轴和y轴之一可以基本上平行于第二偏光板310的第二吸收轴312，并且基本上平行于第二吸收轴312的轴向上的折射率可以大于x轴和y轴的另一个轴向上的折射率。
图3是示出图2中的光学构件的吸收轴和光轴之间关系的图线。
参考图2和图3，庞加莱球(Poincare sphere)具有三个坐标轴，包括第一坐标轴S1、第二坐标轴S2和第三坐标轴S3。庞加莱球是在显示装置的侧视图中用于立体描述偏振态的球。例如，图3所示的庞加莱球示出了当观察者相对于显示装置的平面以约45度的方位角和约60度的极角观看显示装置时的偏振态。
液晶层130的光轴(即，旋转轴)指向第二坐标轴S2的方向，并且C板220的光轴(即，旋转轴)指向第二坐标轴S2的相反方向。
第一偏光板210的第一偏光轴(即，下板透射轴)设置在由第一坐标轴S1和第二坐标轴S2形成的平面上。第一偏光轴在相对于第一坐标轴S1的逆时针方向上倾斜约11.5度。
第二偏光板310的第二偏光轴(即，上板透射轴)设置在由第一坐标轴S1和第二坐标轴S2形成的平面上。上板透射轴和下板透射轴关于第二坐标轴S2对称。
正A板320的光轴设置在由第一坐标轴S1和第二坐标轴S2形成的平面上。正A板320的光轴和下板透射轴关于第一坐标轴S1对称。就是说，正A板320的光轴相对于第一坐标轴S1在顺时针方向上倾斜约11.5度。
负A板330的光轴设置在由第一坐标轴S1和第二坐标轴S2形成的平面上。负A板330的光轴和上板透射轴关于第一坐标轴S1对称。
庞加莱球的消光点(extinction point)可以与正A板320的光轴一致。消光点是对应于从第一偏光板210透过到达负A板330的光的理想偏振状态的点。当从第一偏光板210传播到达负A板330的光的偏振态聚集到消光点时，显示装置的侧视对比度可为最大值。
图4是采用庞加莱面示出光通过的图2所示的C板后的偏振态。
参考图2、图3和图4，图4中的庞加莱面是从第一坐标轴S1观察的庞加莱球的平面图。就是说，庞加莱面(Poincare plane)由第二坐标轴S2和第三坐标轴S3形成。坐标轴的数值是当庞加莱球的半径对应于一个任意单位(arbitrary unit)时距庞加莱球中心的相对距离。
当光通过第一偏光板210而尚未通过C板220时，红光、绿光和蓝光的偏振态设在庞加莱面的第二坐标轴S2上。已经通过第一偏光板210的红光、绿光和蓝光的偏振态从庞加莱面的中心沿第二坐标轴S2分离到右侧。消光点从庞加莱面的中心沿第二坐标轴S2分开到左侧。
当光通过C板220时，红光、绿光和蓝光的偏振态沿着第三坐标轴S3向下移动第一距离。色光的偏振态会分散。
图5是采用庞加莱面示出光通过图2所示液晶层后的偏振态的图线。
参考图2和图5，红光、绿光和蓝光在已经通过C板220后进一步通过液晶层130。已经通过液晶层130的色光的偏振态沿第三坐标轴S3向上移动第二距离。第二距离可以大于第一距离。从而，已经通过液晶层130的色光的偏振态可以设在相对于第二坐标轴S2的上面位置处。色光的偏振态可以比光通过C板220时进一步分散。
图6是采用庞加莱面示出光通过图2所示的正A板后的偏振态的图线。
参考图2和图6，红光、绿光和蓝光在已经通过液晶层130后进一步通过滤色器122。滤色器122仅选择性透射红光、绿光和蓝光之一。
红光、绿光和蓝光在已经通过滤色器122后进一步通过正A板320。透过正A板320的色光的偏振态沿着第三坐标轴S3向下移动第三距离以相邻于第三坐标轴S3设置。第三距离可以小于第一距离。色光的分散的偏振态可以被聚集。
图7是采用庞加莱面示出光通过图2中所示的负A板后的偏振态的图线。
参考图2和图7，红光、绿光和蓝光在通过正A板320后进一步通过负A板330。透过负A板330的色光的偏振态沿着第三坐标轴S3向上移动第四距离以设置为相邻于消光点。第四距离可以小于第三距离。色光的偏振态可以进一步聚集。
如上所述，在显示装置的侧视图中，正A板320和负A板330可以将由C板220和液晶层130分散的红光、绿光和蓝光的偏振态聚集到庞加莱球的消光点，从而色光的偏振态基本上与消光点一致。从而，显示装置的侧视对比度可以得到提高。
图8是示出“液晶层和C板的厚度方向相位延迟值之差对色光的每个波长的比”与“庞加莱面中消光点和色光的每个偏振态间的距离”之间的关系的图线。
参考图2、图7和图8，图8中图线的纵轴(D_EXP-PS)表示消光点与从第一偏光板210传播到负A板330的色光的每个偏振态之间的距离。图线的横轴(Rth_LC-Rth_Cplate/λ)表示液晶层130和C板220的厚度方向相位延迟值之差对色光的每个波长(λ)的比。纵轴(D_EXP-PS)的数值是当庞加莱球的半径对应于一个任意单位时距庞加莱球的中心的相对距离。
“R”表示“液晶层130和C板220的厚度方向相位延迟值之差对红光的波长(λ)的比”与“庞加莱面中消光点和红光的偏振态之间的距离(D_EXP-PS)”之间的关系。“G”表示“液晶层130和C板220的厚度方向相位延迟值之差对绿光的波长(λ)的比”与“庞加莱面中消光点和绿光的偏振态之间的距离(D_EXP-PS)”之间的关系。此外，“B”表示“液晶层130和C板220的厚度方向相位延迟值之差对蓝光的波长(λ)的比”与“庞加莱面中消光点和蓝光的偏振态之间的距离(D_EXP-PS)”之间的关系。
根据本发明示范性实施例的液晶层130和C板220满足下面的条件以获得最佳的侧视对比度。
液晶层130和C板220的厚度方向相位延迟值之差(Rth_LC-Rth_Cplate)对色光的每个波长(λ)的比(Rth_LC-Rth_Cplate/λ)调整为使得消光点与通过第一偏光板210到负A板330的色光的每个偏振态之间的距离(D_EXP-PS)在约0.1任意单位范围内。
例如，液晶层130和C板220的厚度方向相位延迟值之差(Rth_LC-Rth_Cplate)对红光的波长(λ)的比(R)可在约0至约0.08的范围内，优选在约0.01至约0.08的范围内。液晶层130和C板220的厚度方向相位延迟值之差(Rth_LC-Rth_Cplate)对绿光的波长(λ)的比(G)可在约0.05到约0.135的范围内。此外，液晶层130和C板220的厚度方向相位延迟值之差(Rth_LC-Rth_Cplate)对蓝光的波长(λ)的比(B)可在约0.145到约0.230的范围内。
此外，液晶层130和C板220的厚度方向相位延迟值之差(Rth_LC-Rth_Cplate)对蓝光的波长(λ)的比(B)大于液晶层130和C板220的厚度方向相位延迟值之差(Rth_LC-Rth_Cplate)对绿光的波长(λ)的比(G)。
此外，液晶层130和C板220的厚度方向相位延迟值之差(Rth_LC-Rth_Cplate)对绿光的波长(λ)的比(G)大于液晶层130和C板220的厚度方向相位延迟值之差(Rth_LC-Rth_Cplate)对红光的波长(λ)的比(R)。
图9是示出“负A板的面内相位延迟值对色光的每个波长的比”和“庞加莱面中消光点和色光的每个偏振态之间的距离”之间的关系以及“负A板的厚度方向相位延迟值对色光的每个波长的比”与“庞加莱面中消光点和色光的每个偏振态间的距离”之间的关系的图线。
参考图2、图7和图9，图9中的图线的纵轴(D_EXP-PS)表示消光点与从第一偏光板210传播到负A板330的色光的每个偏振态之间的距离。图线的横轴(Ro(λ)/λ，-Rth(λ)/λ)表示负A板330的面内相位延迟值对色光的每个波长(λ)的比(Ro(λ)/λ)或者负A板330的厚度方向相位延迟值对色光的每个波长(λ)的比(-Rth(λ)/λ)。纵轴(D_EXP-PS)的数值是当庞加莱球的半径对应于一个任意单位时距庞加莱球的中心的相对距离。
“A11”表示“负A板330的面内相位延迟值对红光的波长(λ)的比(Ro(λ)/λ)”和“庞加莱面中消光点与红光的偏振态之间的距离(D_EXP-PS)”之间的关系。“A12”表示“负A板330的面内相位延迟值对绿光的波长(λ)的比(Ro(λ)/λ)”和“庞加莱面中消光点与绿光的偏振态之间的距离(D_EXP-PS)”之间的关系。此外，“A13”表示“负A板330的面内相位延迟值对蓝光的波长(λ)的比(Ro(λ)/λ)”和“庞加莱面中消光点与蓝光的偏振态之间的距离(D_EXP-PS)”之间的关系。
“A21”表示“负A板330的厚度方向相位延迟值对红光的波长(λ)的比(-Rth(λ)/λ)”和“庞加莱面中消光点与红光的偏振态之间的距离(D_EXP-PS)”之间的关系。“A22”表示“负A板330的厚度方向相位延迟值对绿光的波长(λ)的比(-Rth(λ)/λ)”和“庞加莱面中消光点与绿光的偏振态之间的距离(D_EXP-PS)”之间的关系。此外，“A23”表示“负A板330的厚度方向相位延迟值对蓝光的波长(λ)的比(-Rth(λ)/λ)”和“庞加莱面中消光点与蓝光的偏振态之间的距离(D_EXP-PS)”之间的关系。
根据本发明的负A板330满足下面的条件以获得最佳的侧视对比度。
负A板330的面内相位延迟值对色光的波长(λ)的比(Ro(λ)/λ)和负A板330的厚度方向相位延迟值对色光的波长(λ)的比(-Rth(λ)/λ)被调整为使得消光点与从第一偏光板210传播到负A板330的色光的每个偏振态之间的距离(D_EXP-PS)在约0.1的任意单位范围内。
例如，负A板330的面内相位延迟值对红光波长(λ)的比(A11)可以在约0.093到约0.173的范围内，并且负A板330的厚度方向相位延迟值对红光波长(λ)的比(A21)可以在约0.073到约0.153的范围内。
此外，负A板330的面内相位延迟值对绿光的波长(λ)的比(A12)可以在约0.108到约0.188的范围内，并且负A板330的厚度方向相位延迟值对绿光的波长(λ)的比(A22)可以在约0.086到约0.166的范围内。
此外，负A板330的面内相位延迟值对蓝光的波长(λ)的比(A13)可以在约0.140到约0.220的范围内，并且负A板330的厚度方向相位延迟值对蓝光的波长(λ)的比(A23)可以在约0.113到约0.193的范围内。
图10是示出“正A板的面内相位延迟值对色光的每个波长的比”和“庞加莱面中消光点和色光的每个偏振态之间的距离”之间的关系以及“正A板的厚度方向相位延迟值对色光的每个波长的比”和“庞加莱面中消光点和色光的每个偏振态之间的距离”之间的关系的图线。
参考图2、图7和图10，图10中的图线的纵轴(D_EXP-PS)表示消光点和从第一偏光板210传播到正A板320的色光的每个偏振态之间的距离。图线的横轴(Ro(λ)/λ，Rth(λ)/λ)表示正A板320的面内相位延迟值对色光的每个波长(λ)的比(Ro(λ)/λ)或者正A板320的厚度方向相位延迟值对色光的每个波长(λ)的比(-Rth(λ)/λ)。纵轴(D_EXP-PS)的数值是当庞加莱球的半径对应于一个任意单位时距庞加莱球的中心的相对距离。
“B11”表示“正A板320的面内相位延迟值对红光的波长(λ)的比(Ro(λ)/λ)”和“庞加莱面中消光点与红光的偏振态之间的距离(D_EXP-PS)”之间的关系。“B12”表示“正A板320的面内相位延迟值对绿光的波长(λ)的比(Ro(λ)/λ)”和“庞加莱面中消光点与绿光的偏振态之间的距离(D_EXP-PS)”之间的关系。此外，“B13”表示“正A板320的面内相位延迟值对蓝光的波长(λ)的比(Ro(λ)/λ)”和“庞加莱面中消光点与蓝光的偏振态之间的距离(D_EXP-PS)”之间的关系。
“B21”表示“正A板320的厚度方向相位延迟值对红光的波长(λ)的比(Rth(λ)/λ)”和“庞加莱面中消光点与红光的偏振态之间的距离(D_EXP-PS)”之间的关系。“B22”表示“正A板320的厚度方向相位延迟值对绿光的波长(λ)的比(Rth(λ)/λ)”和“庞加莱面中消光点与绿光的偏振态之间的距离(D_EXP-PS)”之间的关系。此外，“B23”表示“正A板320的厚度方向相位延迟值对蓝光的波长(λ)的比(Rth(λ)/λ)”和“庞加莱面中消光点与蓝光的偏振态之间的距离(D_EXP-PS)”之间的关系。
根据本发明的正A板320满足下面的条件以获得最佳的侧视对比度。
正A板320的面内相位延迟值对色光的波长(λ)的比(Ro(λ)/λ)和厚度方向相位延迟值对色光的波长(λ)的比(Rth(λ)/λ)被调整为使得消光点与从第一偏光板210传播到正A板320的色光的每个偏振态之间的距离(D_EXP-PS)在约0.1的任意单位范围内。
例如，正A板320的面内相位延迟值对红光的波长(λ)的比(B11)可以在约0.133到约0.213的范围内，并且正A板320的厚度方向相位延迟值对红光的波长(λ)的比(B21)可以在约0.107到约0.187的范围内。
此外，正A板320的面内相位延迟值对绿光的波长(λ)的比(B12)可以在约0.152到约0.232的范围内，并且正A板320的厚度方向相位延迟值对绿光的波长(λ)的比(B22)可以在约0.124到约0.204的范围内。
此外，正A板320的面内相位延迟值对蓝光的波长(λ)的比(B13)可以在约0.194到约0.274的范围内，并且正A板320的厚度方向相位延迟值对蓝光的波长(λ)的比(B23)可以为约0.159到约0.239的范围内。
图11是示出根据本发明第二示范性实施例的显示装置的截面图。图12是示出图11所示的显示装置的光学构件间关系的示意图。
参考图11和图12，根据本发明第二示范性实施例的显示装置包括显示面板100、第一光学单元200、第二光学单元300和背光单元400。
显示面板100包括第一基板110、面对第一基板110的第二基板120和插设在第一基板110和第二基板120之间的液晶层130。
第一基板110包括多个信号线(未示出)、电连接到信号线的多个TFT(未示出)和多个像素电极112。像素电极112经由TFT接收来自信号线的数据电压。
第二基板120包括对应于像素电极112的多个滤色器122和形成在滤色器122上的公共电极(未示出)。滤色器122可以包括红色滤色器、绿色滤色器和蓝色滤色器。公共电极接收公共电压。公共电极可以包括透明导电材料。
液晶层130插设在第一基板110和第二基板120之间。液晶层130可以以垂直配向模式运行。就是说，当像素电极112和公共电极之间没有形成电场时，液晶层130的液晶分子取向在水平方向(即，与第一基板110基本上平行的方向)上。当像素电极112和公共电极之间形成电场时，液晶层130的液晶分子取向在垂直方向(即，与第一基板110基本上垂直的方向)上。
第一光学单元200设置在显示面板100的下面。第一光学单元200包括第一偏光板210和C板220。第一偏光板210设置在显示面板100的下面，并且C板220设置在第一偏光板210和显示面板100之间。从而，设置在第一偏光板210下面的背光单元400产生的光通过第一偏光板210和C板220，并且传播到显示面板100。
第二光学单元300包括第二偏光板310、正A板320和负A板330。第二偏光板310设置在显示面板100的上面。正A板320设置在第二偏光板310和显示面板100之间。负A板330在光的传播方向上设置在正A板320的下面。
已经通过显示面板100的光继续通过负A板330、正A板320和第二偏光板310以显示图像。负A板330在光的传播方向上设置在正A板320的下面。
在本示范性实施例中，负A板330设置在液晶层130和第二基板120之间。例如，负A板330可以形成在滤色器122上以面对液晶层130，并且可以通过涂覆法或者分配法(dispensing method)形成。负A板330可以形成在滤色器122上，并且可以取代保护滤色器122的覆层(over-coating layer)(未示出)。作为选择，负A板330可以形成在覆层(未示出)上。
C板220设置在图11中的第一基板110的下面，但是C板220可以选择性地设置在第一基板110和液晶层130之间。就是说，C板220可以形成第一基板110上，并且可以通过涂覆法或者分配法(dispensing method)形成。
第一偏光板210具有基本上平行于第一方向DI1的第一吸收轴212和基本上平行于第二方向DI2的第一偏光轴(未示出)，第二方向DI2基本上垂直于第一方向DI1。已经通过第一偏光板210的光偏振为第二方向DI2。第三方向DI3表示光的传播方向，其基本上垂直于第一方向DI1和第二方向DI2的每一个。
C板220设置在第一偏光板210的上面，并且具有基本上平行于第三方向DI3的光轴222。C板220可以是满足数值条件“nx＝ny＞nz”的负C板。这里，“nx”表示x轴方向上的折射率。此外，“ny”表示y轴方向上的折射率，“nz”表示z轴方向上的折射率。在本示范性实施例中，x轴方向基本平行于第二方向DI2。此外，y轴方向基本平行于第一方向DI1，z轴方向基本上平行于第三方向DI3。
C板220的面内相位延迟值(Ro)因nx等于ny(nx＝ny)而为零。C板220的面内相位延迟值(Ro)为(nx-ny)×d，其中“d”表示C板220的厚度。
C板220的厚度方向相位延迟值(Rth)因nx和ny大于nz(nx＝ny＞nz)而为正值。C板220的厚度方向相位延迟值(Rth)为{(nx+ny)/2-nz}×d。
液晶层130设置在C板220的上面。液晶层130可以以垂直配向模式运行。液晶层130的折射率可以基本上与C板220的折射率相反。液晶层130的光轴132可以基本上平行于第三方向DI3。液晶层130的光轴132的方向可以与C板220的光轴222的方向相反。液晶层130可以满足“nx＝ny＜nz”的数值条件。
液晶层130的面内相位延迟值(Ro)因nx等于ny(nx＝ny)而为零。液晶层130的厚度方向相位延迟值(Rth)因nx和ny小于nz(nx＝ny＜nz)而为负值。液晶层130的厚度方向相位延迟值(Rth)为{(nx+ny)/2-nz}×d，其中“d”表示液晶层130的厚度。
负A板330设置在液晶层130的上面，并且其光轴332基本上平行于第一方向DI1。就是说，负A板330的光轴332可以基本上与第一偏光板210的第一吸收轴212平行。负A板330的光轴332为nx和ny之一，其折射率小于另一个的折射率。就是说，光轴332表示快轴。
负A板330可以是相位延迟膜，其的厚度方向相位延迟值(Rth)满足Rth≤0和nx≠ny的数值条件。负A板330的厚度方向相位延迟值(Rth)为{(nx+ny)/2-nz}×d，其中“d”表示负A板330的厚度。
滤色器122设置在负A板330的上面。滤色器122将白光转变为色光，如红光、绿光、蓝光等。例如，滤色器122透射包括在白光中的红光、绿光和蓝光之一。
正A板320设置在滤色器122的上面。正A板320的光轴322基本上平行于第一方向DI1。就是说，正A板320的光轴322可以基本上平行于第一偏光板210的第一吸收轴212。正A板320的光轴322为nx和ny之一，其折射率大于另一个的折射率。就是说，光轴322表示慢轴。
正A板320可以是相位延迟膜，其厚度方向相位延迟值(Rth)满足Rth≥0和nx≠ny的数值条件。正A板320的厚度方向相位延迟值(Rth)为{(nx+ny)/2-nz}×d，其中“d”表示正A板320的厚度。
第二偏光板310设置在负A板330的上面。第二偏光板310具有基本上平行于第二方向DI2的第二吸收轴312和基本上平行于第一方向DI1的第二偏振轴(未示出)。
图13是示出图12中的光学构件的吸收轴和光轴之间关系的图线。
参考图12和图13，庞加莱球具有三个坐标轴，包括第一坐标轴S1、第二坐标轴S2和第三坐标轴S3。庞加莱球是用于立体地描述显示装置侧面的偏振态的球。例如，图13所示的庞加莱球示出了观察者在相对于显示装置的面约45度的方位角和约60度的极角观看显示装置时的偏振态。
液晶层130的光轴132是指向第二坐标轴S2方向的旋转轴，C板220的光轴222是指向第二坐标轴S2的相反方向的旋转轴。
第一偏光板210的第一偏振轴(即，下板透射轴)设置在第一坐标轴S1和第二坐标轴S2形成的平面上。第一偏振轴相对于第一坐标轴S1逆时针方向倾斜约11.5度。
第二偏光板310的第二偏振轴(即，上板透射轴)设置在第一坐标轴S1和第二坐标轴S2形成的平面上。上板透射轴和下板透射轴关于第二坐标轴S2对称。
负A板(NEGA A-plate)330的光轴332是设置在由第一坐标轴S1和第二坐标轴S2形成的平面上的旋转轴。负A板(NEGA A-plate)330的光轴332可以指向与下板透射轴的方向基本上相同的方向。
正A板(POSI A-plate)320的光轴322是设置在第一坐标轴S1和第二坐标轴S2形成的平面上的旋转轴。正A板320的光轴322可以指向与负A板(NEGAA-plate)330的光轴332的方向基本上相反的方向。
庞加莱球的消光点(EX-POINT)可以形成在与第二偏光板310的第二偏振轴(即，上板透射轴)相反的方向上。消光点(EX-POINT)是对应于从第一偏光板210传播到正A板320的光的理想偏振态的点。当从第一偏光板210传播到正A板320的光的偏振态与消光点(EX-POINT)一致时，显示装置的侧视对比度(CR)可以为最大。
图14是采用庞加莱面示出光通过图12所示C板后的偏振态。
参考图12、图13和图14，图14中的庞加莱面是从第一坐标轴S1观察的庞加莱球的平面图。就是说，由第二坐标轴S2和第三坐标轴S3形成庞加莱面。
当光通过第一偏光板210时，红光、绿光和蓝光的偏振态设在庞加莱面的第二坐标轴S2上。已经通过第一偏光板210的红光、绿光和蓝光的偏振态沿第二坐标轴S2由庞加莱面的中心分离到右侧。消光点由庞加莱面的中心沿第二坐标轴S2分离到左侧。
当已经通过第一偏光板210的光通过C板220时，红光、绿光和蓝光的偏振态沿着第三坐标轴S3向下移动第一距离，色光的偏振态会分散。
图15是采用庞加莱面示出光通过图12所示液晶层后的偏振态的图线。
参考图12和图15，红光、绿光和蓝光在已经通过C板220后进一步通过液晶层130。已经通过液晶层130的色光的偏振态沿着第三坐标轴S3向上移动第二距离。第二距离可以大于第一距离。从而，已经通过液晶层130的色光的偏振态可以设在相对于第二坐标轴S2的上面位置处。色光的偏振态可以比光通过C板220时进一步聚集。
图16是采用庞加莱面示出光通过图12所示负A板后的偏振态的图线。
参考图12和图16，红光、绿光和蓝光还在通过液晶层130后通过负A板330。已经通过负A板330的色光的偏振态相对于负A板330的光轴332顺时针旋转，并且移动第三距离。色光的偏振态比光通过液晶层130时的情况进一步分散。
红光、绿光和蓝光已经通过负A板330后进一步通过滤色器122。滤色器122仅选择性透射红光、绿光和蓝光之一。
图17是采用庞加莱面示出光通过图12所示的正A板后的偏振态的图线。
参考图12和图17，红光、绿光和蓝光在已经通过负A板330后进一步通过正A板320。已经通过正A板320的色光的偏振态相对于正A板320逆时针旋转第四距离，以设置为相邻于消光点。第四距离可以小于第三距离。由负A板330分散的色光的偏振态由正A板320聚集到消光点。
如上所述，已经通过正A板320的色光的偏振态可以聚集到庞加莱球的消光点。就是说，色光的偏振态可以基本上与消光点一致。从而，可以提高显示装置的侧视对比度。
图18是示出图12所示负A板的特性的图线。
参考图18，负A板330的N-Z系数(Nz)可以在约-0.9到约-1.1的范围内，并且可以为约-1.0。N-Z系数(Nz)为“-|(nx-nz)/(nx-ny)|”。
在本示范性实施例中，绿光波长范围内的面内相位延迟值(Ro)可以在约47.0nm至49.0nm的范围内，并且可以为约47.8nm。绿光的波长范围为约540nm到约560nm，并且绿光的波长为大致550nm。
第一负面内分散延迟值定义为蓝光波长范围内的面内相位延迟值(Ro)与绿光波长范围内的面内相位延迟值(Ro)的比。第一负面内分散延迟值可以在约1.00到约1.20的范围内，并且可以为约1.08。蓝光的波长范围为约440nm到约460nm，并且蓝光的波长为大致450nm。
第二负面内分散延迟值被定义为红光波长范围内的面内相位延迟值(Ro)与绿光波长范围内的面内相位延迟值(Ro)的比。第二负面内分散延迟值可以在约0.90到约1.10的范围内，并且可以为约0.96。红光的波长范围为约640nm至约660nm，并且红光的波长为大致650nm。
在本示范性实施例中，绿光波长范围内的厚度方向相位延迟值(Rth)可以在约-23.0nm至约-25.0nm的范围内，并且可以为约-23.9nm。
第一负厚度方向分散延迟值定义为蓝光波长范围内的厚度方向相位延迟值(Rth)与绿光波长范围内的厚度方向相位延迟值(Rth)的比。第一负厚度方向分散延迟值可以与第一负面内分散延迟值基本上相同。
第二负厚度方向分散延迟值定义为红光波长范围内的厚度方向相位延迟值(Rth)与绿光波长范围内的厚度方向相位延迟值(Rth)的比。第二负厚度方向分散延迟值可以与第二负面内分散延迟值基本上相同。
图19是示出图12所示正A板特性的图线。
参考图19，正A板320的N-Z系数(Nz)可以在约0.9至约1.1的范围内，优选可以为约1.04。N-Z系数(Nz)为“|(nx-nz)/(nx-ny)|”。
在本示范性实施例中，绿光波长范围内的面内相位延迟值(Ro)可以在约179.5nm至约180.5nm的范围内，并且可以为约180nm。绿光的波长范围为约540nm至约560nm，并且绿光的波长为大致550nm。
第一正面内分散延迟值定义为蓝光波长范围内的面内相位延迟值(Ro)与绿光波长范围内的面内相位延迟值(Ro)的比。第一正面内分散延迟值可以在约0.880至约0.890的范围内，并且可以为约0.885。蓝光的波长范围为约440nm至约460nm，并且蓝光的波长为约450nm。
第二正面内分散延迟值定义为红光波长范围内的面内相位延迟值(Ro)与绿光波长范围内的面内相位延迟值(Ro)的比。第二正面内分散延迟值可以在约1.000至约1.100的范围内，并且可以为约1.038。红光的波长范围为约640nm至约660nm，并且红光的波长为约650nm。
在本示范性实施例中，绿光波长范围内的厚度方向相位延迟值(Rth)可以在约96.0nm至约98.0nm的范围内，并且可为约96.7nm。
第一正厚度方向分散延迟值定义为蓝光波长范围内的厚度方向相位延迟值(Rth)与绿光波长范围内的厚度方向相位延迟值(Rth)的比。第一正厚度方向分散延迟值可以与第一正面内分散延迟值基本上相同。
第二正厚度方向分散延迟值定义为红光波长范围内的厚度方向相位延迟值(Rth)与绿光波长范围内的厚度方向相位延迟值(Rth)的比。第二正厚度方向分散延迟值可以与第二正面内分散延迟值基本上相同。
当负A板和正A板的每个N-Z系数(Nz)的绝对值在约0.9至约1.1的范围内时，负A板和正A板可以满足下面的相位延迟条件。
当正红波长延迟值定义为正A板的面内相位延迟值(Ro)与红光波长(λ)的比，并且负红波长延迟值定义为负A板的面内相位延迟值(Ro)与红光的波长(λ)的比时，正红波长延迟值减去负红波长延迟值之差可以在约0.20至约0.30的范围内，并且可以为约0.25。红光的波长可以在约640nm至约660nm的范围内，并且可以为650nm。
当正绿波长延迟值定义为正A板的面内相位延迟值(Ro)与绿光的波长(λ)的比，并且负绿波长延迟值定义为负A板的面内相位延迟值(Ro)与绿光的波长(λ)的比时，负绿波长延迟值与正绿波长延迟值之差可以在约0.20至约0.30的范围内，并且可以为约0.25。绿光的波长可以在约540nm至约560nm的范围内，并且可以为550nm。
当正蓝波长延迟值定义为正A板的面内相位延迟值(Ro)与蓝光的波长(λ)的比，并且负蓝波长延迟值定义为负A板的面内相位延迟值(Ro)与蓝光的波长(λ)的比时，负蓝波长延迟值与正蓝波长延迟值之差可以在约0.20至约0.30的范围内，并且可以为约0.25。蓝光的波长可以在约440nm至约460nm的范围内，并且可以为450nm。
图20是示出根据本发明第三示范性实施例的显示装置的截面图。
图20所示的显示装置除了负A板330设置在第二基板120和正A板320之间外，可以具有与参考图11描述的显示装置基本上相同的结构。因此，相同的附图标号用于相同或者类似的元件，并且将省略有关与图11所述的相同或者类似元件的进一步描述。
参考图20，根据本发明第三示范性实施例的负A板330设置在第二基板120和正A板320之间。就是说，负A板330没有设置在液晶层130和滤色器122之间，而是设置在显示面板100的上面。负A板330可以以膜的形式附着到第二基板120的上表面。
如上所述，已经通过C板220和液晶层130的红光、绿光和蓝光的偏振态在显示装置的侧面上看被分散，并且彼此不一致。然而，根据本发明示范性实施例的正A板320和负A板330可以聚集色光的分散的偏振态。
从而，色光的偏振态通过正A板320和负A板330基本上与庞加莱球的消光点一致。因此，可以提高显示装置的侧视对比度，并且可以提高显示装置的侧视角。
对本领域的技术人员而言明显的是，可以在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行各种修改和改变。因此，本发明旨在覆盖落在所附权利要求及其等同方案的范围内的各种修改和变化。

Claims (25)

1.一种显示装置，包括：
显示面板，包括第一基板、第二基板和设置在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，所述液晶层被垂直配向；
第一光学单元，包括C板和具有第一吸收轴的第一偏光板；以及
第二光学单元，包括正A板、在光传播方向上设置在所述正A板上方的负A板和具有第二吸收轴的第二偏光板，所述第二吸收轴与所述第一吸收轴实质上垂直，
其中所述负A板是具有厚度方向相位延迟值Rth的相位延迟膜且满足Rth≤0且nx≠ny的数值条件，所述正A板是具有所述厚度方向相位延迟值Rth的相位延迟膜且满足Rth≥0且nx≠ny的数值条件，C板是负C板且满足“nx＝ny＞nz”的数值条件；
其中Rth＝{(nx+ny)/2-nz}×d，“d”是所述相位延迟膜的厚度；
“nx”表示x轴方向上的折射率，“ny”表示y轴方向上的折射率，所述y轴方向实质上垂直于所述x轴方向；并且
“nz”表示z轴方向上的折射率，所述z轴方向实质上垂直于所述x轴方向和所述y轴方向。
2.如权利要求1所述的显示装置，其中所述第一光学单元在所述光的传播方向上设置在所述显示面板下方，所述第二光学单元在所述光的传播方向上设置在所述显示面板上方。
3.如权利要求1所述的显示装置，其中所述第一光学单元在所述光的传播方向上设置在所述显示面板上方，所述第二光学单元在所述光的传播方向上设置在所述显示面板下方。
4.如权利要求1所述的显示装置，其中所述C板设置在所述显示面板和所述第一偏光板之间，所述正A板和所述负A板设置在所述显示面板和所述第二偏光板之间。
5.如权利要求1所述的显示装置，其中所述负A板的x轴和y轴中的一个轴实质上垂直于所述第二偏光板的所述第二吸收轴，实质上垂直于所述第二吸收轴的轴的方向上的折射率小于所述x轴和所述y轴中的另一个轴的方向上的折射率，而且
其中所述正A板的x轴和y轴中的一个轴实质上平行于所述第二吸收轴，实质上平行于所述第二吸收轴的轴的方向上的折射率大于所述x轴和所述y轴中的另一个轴的方向上的折射率。
6.如权利要求1所述的显示装置，其中所述负A板的面内相位延迟值Ro和厚度方向相位延迟值Rth与所述正A板的面内相位延迟值Ro和厚度方向相位延迟值Rth不对称，并且
其中Ro＝(nx-ny)×d，“d”为所述相位延迟膜的厚度；以及
“nx”表示x轴方向上的折射率，“ny”表示y轴方向上的折射率，所述y轴方向实质上垂直于所述x轴方向。
7.如权利要求6所述的显示装置，其中所述负A板的所述面内相位延迟值Ro_r与红光的波长λ_r的比Ro_r/λ_r在0.093至0.173的范围内，所述负A板的所述厚度方向相位延迟值Rth_r与所述红光的波长λ_r的比Rth_r/λ_r在0.073至0.153的范围内，
其中所述负A板的所述面内相位延迟值Ro_g与绿光的波长λ_g的比Ro_g/λ_g在0.108至0.188的范围内，所述负A板的所述厚度方向相位延迟值Rth_g与所述绿光的波长λ_g的比Rth_g/λ_g在0.086至0.166的范围内，
其中所述负A板的所述面内相位延迟值Ro_b与蓝光的波长λ_b的比Ro_b/λ_b在0.140至0.220的范围内，所述负A板的所述厚度方向相位延迟值Rth_b与所述蓝光的波长λ_b的比Rth_b/λ_b在0.113至0.193的范围内。
8.如权利要求6所述的显示装置，其中所述正A板的所述面内相位延迟值Ro_r与红光的波长λ_r的比Ro_r/λ_r在0.133至0.213的范围内，所述正A板的所述厚度方向相位延迟值Rth_r与所述红光的波长λ_r的比Rth_r/λ_r在0.107至0.187的范围内，
其中所述正A板的所述面内相位延迟值Ro_g与绿光的波长λ_g的比Ro_g/λ_g在0.152至0.232的范围内，所述正A板的所述厚度方向相位延迟值Rth_g与所述绿光的波长λ_g的比Rth_g/λ_g在0.124至0.204的范围内，
其中所述正A板的所述面内相位延迟值Ro_b与蓝光的波长λ_b的比Ro_b/λ_b在0.194至0.274的范围内，所述正A板的所述厚度方向相位延迟值Rth_b与所述蓝光的波长λ_b的比Rth_b/λ_b在0.159至0.239的范围内。
9.如权利要求1所述的显示装置，其中所述C板的厚度方向相位延迟值Rth的绝对值小于所述液晶层的厚度方向相位延迟值Rth的绝对值，
其中Rth＝{(nx+ny)/2-nz}×d，“d”为所述C板的厚度；
“nx”表示x轴方向上的折射率，“ny”表示y轴方向上的折射率，所述y轴方向实质上垂直于所述x轴方向；以及
“nz”表示z轴方向上的折射率，所述z轴实质上垂直于所述x轴方向和所述y轴方向。
10.如权利要求1所述的显示装置，其中所述液晶层和所述C板的所述厚度方向相位延迟值之差与蓝光波长的比B大于所述液晶层和所述C板的所述厚度方向相位延迟值之差与绿光波长的比G，并且
所述液晶层和所述C板的所述厚度方向相位延迟值之差与所述绿光波长的比G大于所述液晶层和所述C板的所述厚度方向相位延迟值之差与红光波长的比R。
11.如权利要求10所述的显示装置，其中所述液晶层和所述C板的所述厚度方向相位延迟值之差与所述红光波长的比R在0.01至0.08的范围内，
其中所述液晶层和所述C板的所述厚度方向相位延迟值之差与所述绿光波长的比G在0.05至0.135的范围内，
其中所述液晶层和所述C板的所述厚度方向相位延迟值之差与所述蓝光波长的比B在0.145至0.230的范围内。
12.如权利要求1所述的显示装置，其中所述正A板和所述负A板将由C板和液晶层分散的红光、绿光和蓝光的偏振态聚集到庞加莱球的消光点。
13.一种显示装置，包括：
显示面板，包括第一基板、第二基板和插设在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，所述液晶层被垂直配向；
第一光学单元，包括：
第一偏光板，设置在所述第一基板的下面，所述第一偏光板具有第一吸收轴；和
C板，设置在所述第一偏光板和所述第一基板之间；以及第二光学单元，包括：
第二偏光板，设置在所述第二基板的上面，所述第二偏光板具有第二吸收轴，所述第二吸收轴实质上垂直于所述第一吸收轴；
正A板，设置在所述第二偏光板和所述第二基板之间；和
负A板，在光的传播方向上设置在所述正A板下方，
其中所述负A板是具有厚度方向相位延迟值Rth的相位延迟膜且满足Rth≤0且nx≠ny的数值条件，所述正A板是具有厚度方向相位延迟值Rth的相位延迟膜且满足Rth≥0且nx≠ny的数值条件，并且
其中Rth＝{(nx+ny)/2-nz}×d，“d”是所述相位延迟膜的厚度；
“nx”表示x轴方向上的折射率，“ny”表示y轴方向上的折射率，所述y轴方向实质上垂直于所述x轴方向；以及
“nz”表示z轴方向上的折射率，所述z轴实质上垂直于所述x轴方向和所述y轴方向。
14.如权利要求13所述的显示装置，其中所述负A板设置在所述液晶层和所述第二基板之间。
15.如权利要求14所述的显示装置，其中所述第二基板包括面对所述液晶层的多个滤色器，所述负A板设置在所述滤色器上以面对所述液晶层。
16.如权利要求13所述的显示装置，其中所述负A板设置在所述第二基板和所述正A板之间。
17.如权利要求13所述的显示装置，其中所述负A板的x轴和y轴中的一个轴实质上平行于所述第一偏光板的所述第一吸收轴，实质上平行于所述第一吸收轴的轴的方向上的折射率小于所述x轴和所述y轴中的另一个轴的方向上的折射率，而且
其中所述正A板的x轴和y轴中的一个轴实质上平行于所述第一吸收轴，并且实质上平行于所述第一吸收轴的轴的方向上的折射率大于所述x轴和所述y轴中的另一个轴的方向上的折射率。
18.如权利要求13所述的显示装置，其中所述负A板的N-Z系数Nz的绝对值在0.9至1.1的范围内，所述正A板的N-Z系数Nz的绝对值在0.9至1.1的范围内，而且
其中Nz＝(nx-nz)/(nx-ny)；
“nx”表示x轴方向上的折射率，“ny”表示y轴方向上的折射率，所述y轴方向实质上垂直于所述x轴方向；以及
“nz”表示z轴方向上的折射率，所述z轴实质上垂直于所述x轴方向和所述y轴方向。
19.如权利要求18所述的显示装置，其中所述负A板在绿光波长范围内的面内相位延迟值Ro在47.0nm至49.0nm的范围内，并且
其中所述负A板的第一负面内分散延迟值在1.00至1.20的范围内，所述第一负面内分散延迟值是蓝光波长范围内的面内相位延迟值Ro与绿光波长范围内的面内相位延迟值Ro的比，并且
其中所述负A板的第二负面内分散延迟值在0.90至1.10的范围内，所述第二负面内分散延迟值是红光波长范围内的面内相位延迟值Ro与绿光波长范围内的面内相位延迟值Ro的比，
其中Ro＝(nx-ny)×d；
“nx”表示x轴方向上的折射率，“ny”表示y轴方向上的折射率，所述y轴方向实质上垂直于所述x轴方向；以及
“d”是所述负A板的厚度。
20.如权利要求19所述的显示装置，其中所述负A板在绿光波长范围内的厚度方向相位延迟值Rth在-23.0nm至-25.0nm的范围内，并且
其中所述负A板的第一负厚度方向分散延迟值与所述负A板的所述第一负面内分散延迟值实质上相同，所述第一负厚度方向分散延迟值是蓝光波长范围内的厚度方向相位延迟值Rth与绿光波长范围内的厚度方向相位延迟值Rth的比，并且
其中所述负A板的第二负厚度方向分散延迟值与所述负A板的所述第二负面内分散延迟值实质上相同，所述第二负厚度方向分散延迟值是红光波长范围内的厚度方向相位延迟值Rth与绿光波长范围内的厚度方向相位延迟值Rth的比。
21.如权利要求20所述的显示装置，其中所述红光的波长范围在640nm至660nm的范围内，所述绿光的波长范围在540nm至560nm的范围内，所述蓝光的波长范围在440nm至460nm的范围内。
22.如权利要求18所述的显示装置，其中所述正A板在绿光波长范围内的面内相位延迟值Ro在179.5nm至180.5nm的范围内，并且
其中所述正A板的第一正面内分散延迟值在0.880至0.890的范围内，所述第一正面内分散延迟值是蓝光波长范围内的面内相位延迟值Ro与绿光波长范围内的面内相位延迟值Ro的比，并且
其中所述正A板的第二正面内分散延迟值在1.000至1.100的范围内，所述第二正面内分散延迟值是红光波长范围内的面内相位延迟值Ro与绿光波长范围内的面内相位延迟值Ro的比，
其中Ro＝(nx-ny)×d；
“nx”表示x轴方向上的折射率，“ny”表示y轴方向上的折射率，所述y轴方向实质上垂直于所述x轴方向；以及
“d”是所述正A板的厚度。
23.如权利要求22所述的显示装置，其中所述正A板在绿光的波长范围内的厚度方向相位延迟值Rth在96.0nm至98.0nm的范围内，并且
其中所述正A板的第一正厚度方向分散延迟值与所述正A板的所述第一正面内分散延迟值实质上相同，所述第一正厚度方向分散延迟值是蓝光波长范围内的厚度方向相位延迟值Rth与绿光波长范围内的厚度方向相位延迟值Rth的比，并且
其中所述正A板的第二正厚度方向分散延迟值与所述正A板的所述第二正面内分散延迟值实质上相同，所述第二正厚度方向分散延迟值是红光波长范围内的厚度方向相位延迟值Rth与绿光波长范围内的所述厚度方向相位延迟值Rth的比。
24.如权利要求23所述的显示装置，其中所述红光的波长范围在640nm至660nm的范围内，并且
其中所述绿光的波长范围在540nm至560nm的范围内，并且所述蓝光的波长范围在440nm至460nm的范围内。
25.如权利要求13所述的显示装置，其中在红光、绿光和蓝光的至少一个中，负波长延迟值和正波长延迟值之差在0.20至0.30的范围内，并且
其中所述正波长延迟值是所述正A板的面内相位延迟值Ro与光的波长λ的比，所述负波长延迟值是所述负A板的所述面内相位延迟值Ro与所述光的波长λ的比，并且
其中Ro＝(nx-ny)×d；
“nx”表示x轴方向上的折射率，“ny”表示y轴方向上的折射率，所述y轴方向实质上垂直于所述x轴方向；以及
“d”是所述正A板或者所述负A板的厚度。
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