專利名稱:具有更寬觀看角度的平面內(nèi)切換液晶顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種平面內(nèi)切換模式的液晶顯示設(shè)備(IPS LCD),特別涉及一種IPS LCD設(shè)備的改進以獲得更寬觀看角度。
背景技術(shù):
IPS LCD設(shè)備由于這樣的結(jié)構(gòu)而具有寬觀看角度的優(yōu)勢,該結(jié)構(gòu)中液晶(LC)的扭曲方向平行于襯底的表面。IPS LCD設(shè)備通常包括LC層、在其間夾著LC層的一對玻璃襯底,以及在其間將玻璃襯底和LC層夾在一起的一對極化膜。在IPS LCD設(shè)備中,對LC層施加平行于襯底的橫向電場以控制用于圖像顯示的LC分子的方向。
已知在IPS LCD設(shè)備中會發(fā)生色度偏移,尤其是如果從極化膜的極化方向偏離45度的角度方向來觀看LCD設(shè)備時。色度偏移降低了LCD設(shè)備的圖像質(zhì)量。例如,專利公開JP-A-10(1998)-307291和-2001-242462說明了抑制IPS LCD設(shè)備中色度偏移的技術(shù)。
圖19以剖面圖示出了JP-A-10-307291中所述的IPS LCD設(shè)備的一部分,其中描繪了TFT襯底211和TFT襯底側(cè)上的相關(guān)的極化膜219。極化膜219包括PVA(聚乙烯醇)極化層219C、其間夾著PVA極化層219C的一對三乙酰纖維素(triacetyl cellulose)(TAC)保護層219B和219D、以及布置在TAC保護層219B和TFT襯底211之間的光學(xué)補償層219A。
TAC保護層219B具有負遲滯,而光學(xué)補償層219A具有正遲滯,其值等于TAC保護層219B的負遲滯的絕對值。在此公開中敘述了光學(xué)補償層219A補償在TAC保護層219B中產(chǎn)生的遲滯,由此減小了在TAC保護層219B中的遲滯引起的極化分量以抑制色度偏移。
但是,在JP-A-10-307291中所述的結(jié)構(gòu)中,由于LC層的遲滯和彩色濾光器引起的光散射而使入射到光出射側(cè)極化膜的光的極化改變。這樣,在上述結(jié)構(gòu)中通過減小泄漏光來抑制色度偏移是不勝任的。
圖20以其放大視圖示意性示出了在JP-A-2001-242462中所述的IPS LCD設(shè)備。LCD設(shè)備包括兩軸遲滯膜302和303,兩軸遲滯膜302和303每一個布置在LC層301和一對極化膜304和305的對應(yīng)的一個之間。遲滯膜302和303的遲滯基本上等于LC層301的遲滯。在此公開中敘述了遲滯膜302和303應(yīng)該優(yōu)選地布置以便在光入射側(cè)極化膜304的極化軸和遲滯膜302和303的慢軸之間的角度假定為30度。
在JP-A-2001-242462中,敘述了由該結(jié)構(gòu)抑制了反透射現(xiàn)象。該反透射是這樣的,LC層的透射的改變方向與驅(qū)動電壓的改變方向相反。通常,已知的IPS LCD設(shè)備中,當(dāng)LC層的驅(qū)動電壓在中間灰度等級水平的范圍內(nèi)改變時,在綠光或藍光的波長范圍內(nèi)觀看到反透射現(xiàn)象。在公開中還敘述了由觀看角度的改變而引起的色度偏移被該結(jié)構(gòu)抑制。
但是,在JP-A-2001-242462中所述的LCD設(shè)備,沒有考慮由極化膜304的極化軸和遲滯膜302和303的慢軸之間的偏差引起的泄漏光,以及由極化膜304的極化軸和LC層301的光軸之間的偏差引起的泄漏光。通常,極化膜304的極化軸從遲滯膜302和303的慢軸偏離0到30度的角度。此偏離在顯示黑色時產(chǎn)生了泄漏光而降低了對比度并由此降低了LCD設(shè)備的圖像質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于在傳統(tǒng)技術(shù)中的上述問題,本發(fā)明的一個目的是提供一種IPSLCD設(shè)備,其在從傾斜觀看方向觀看時能夠減少當(dāng)顯示黑色時泄漏的泄漏光以由此改善IPS LCD設(shè)備的對比度,并且能夠在垂直觀看角度和傾斜觀看角度之間抑制色度偏移以由此改善LCD設(shè)備的圖像質(zhì)量。
本發(fā)明在其第一方面中提供一種IPS LCD設(shè)備,其包括具有第一光軸的液晶(LC)層;其間夾著LC層的第一和第二襯底,第一和第二襯底分別布置在LCD設(shè)備的光出射側(cè)和光入射側(cè)上;其間夾著第一和第二襯底和LC層的第一和第二極化膜,第一和第二極化膜具有彼此垂直延伸的極化軸并且分別布置在LCD設(shè)備的光出射側(cè)和光入射側(cè)上,第二極化膜包括第一保護層、極化層和第二保護層,從光入射側(cè)看它們連續(xù)地布置,第一和第二保護層的每一個具有取決于第一和第二保護層的每一個的厚度的遲滯;以及布置在第一極化膜和第二極化膜之間的光學(xué)補償層,其中光學(xué)補償層具有滿足關(guān)系(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5的雙折射率,其中ns、nf和nz分別是光學(xué)補償層的沿平面內(nèi)慢軸的折射率、沿平面內(nèi)快軸的折射率和沿厚度方向的折射率;光學(xué)補償層的平面內(nèi)慢軸和第一光軸之間的角度在±2度內(nèi);以及光學(xué)補償層具有平面內(nèi)遲滯N1(nm),第二光學(xué)保護層在0<D1≤80范圍內(nèi)具有滿足下面關(guān)系的厚度D1(μm)83.050-0.810×D1≤N1≤228.090-0.74×D1。
本發(fā)明還在其第二方面中提供了一種IPS LCD設(shè)備,其包括具有第一光軸的液晶(LC)層;其間夾著LC層的第一和第二襯底,第一和第二襯底分別布置在LCD設(shè)備的光出射側(cè)和光入射側(cè)上;其間夾著第一和第二襯底和LC層的第一和第二極化膜,第一和第二極化膜具有彼此垂直延伸的極化軸并且分別布置在LCD設(shè)備的光出射側(cè)和光入射側(cè)上;以及分別布置在第一極化膜和第一襯底之間以及第二極化膜和第二襯底之間的第一和第二光學(xué)補償層,其中第一和第二光學(xué)補償層的每一個具有滿足關(guān)系(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5的雙折射率,其中ns、nf和nz分別是第一和第二光學(xué)補償層的每一個的沿平面內(nèi)慢軸的折射率、沿平面內(nèi)快軸的折射率和沿厚度方向的折射率;第一光學(xué)補償層的平面內(nèi)慢軸和第一光軸之間的角度在±2度內(nèi),并且第二光學(xué)補償層的平面內(nèi)慢軸和第一光軸之間的角度在90±2度內(nèi);以及第一和第二光學(xué)補償層分別具有平面內(nèi)遲滯N1(nm)和N2(nm),其在0.6<N2≤46范圍內(nèi)滿足下面關(guān)系29.87+1.79N2-0.048N22+0.001N23≤N1≤187.22-1.66N2+0.0475N22-0.0009N23。
本發(fā)明還在其第三方面中提出了一種IPS LCD設(shè)備,其包括具有第一光軸的液晶(LC)層;其間夾著LC層的第一和第二襯底,第一和第二襯底分別布置在LCD設(shè)備的光出射側(cè)和光入射側(cè)上;其間夾著第一和第二襯底和LC層的第一和第二極化膜,第一和第二極化膜具有彼此垂直延伸的極化軸并且分別布置在LCD設(shè)備的光出射側(cè)和光入射側(cè)上;以及分別布置在第一極化膜和第一襯底之間以及第二極化膜和第二襯底之間的第一和第二光學(xué)補償層,其中第一和第二光學(xué)補償層的每一個具有滿足關(guān)系(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5的雙折射率,其中ns、nf和nz分別是第一和第二光學(xué)補償層的每一個的沿平面內(nèi)慢軸的折射率、沿平面內(nèi)快軸的折射率和沿厚度方向的折射率;第一和第二光學(xué)補償層的每一個的平面內(nèi)慢軸和第一光軸之間的角度在±2度內(nèi);以及第一和第二光學(xué)補償層分別具有平面內(nèi)遲滯N1(nm)和N2(nm),其滿足下面關(guān)系在0.6≤N2≤22范圍內(nèi),162.560-8.874N2+2.258N22-0.291N23+0.0165N24-0.000346N25≤N1≤142.465+2.546N2-0.017N22;在22<N2≤62范圍內(nèi),73.04-0.977N2+0.0220N22≤N1≤142.465+2.546N2-0.017N22;以及在62<N2≤92范圍內(nèi),73.04-0.977N2+0.00220N22≤N1≤1205.596-41.304N2+0.586N22-0.0028N23。
本發(fā)明還在其第四方面中提出了一種IPS LCD設(shè)備,其包括具有第一光軸的液晶(LC)層;其間夾著LC層的第一和第二襯底,第一和第二襯底分別布置在LCD設(shè)備的光出射側(cè)和光入射側(cè)上;其間夾著第一和第二襯底和LC層的第一和第二極化膜,第一和第二極化膜具有彼此垂直延伸的極化軸并且分別布置在LCD設(shè)備的光出射側(cè)和光入射側(cè)上;以及分別布置在第一極化膜和第一襯底之間以及第二極化膜和第二襯底之間的第一和第二光學(xué)補償層,其中第一光學(xué)補償層具有滿足關(guān)系(ns1-nz1)/(ns1-nf1)≤0.5的雙折射率,其中ns1、nf1和nz1分別是第一光學(xué)補償層的沿平面內(nèi)慢軸的折射率、沿平面內(nèi)快軸的折射率和沿厚度方向的折射率;第二光學(xué)補償層具有滿足關(guān)系(ns2-nz2)/(ns2-nf2)≤-2的雙折射率,其中ns2、nf2和nz2分別是第二光學(xué)補償層的沿平面內(nèi)慢軸的折射率、沿平面內(nèi)快軸的折射率和沿厚度方向的折射率;第一光學(xué)補償層的平面內(nèi)慢軸和第一光軸之間的角度在±2度內(nèi),第二光學(xué)補償層具有基本上垂直于第二襯底的表面的光軸;以及第一和第二光學(xué)補償層分別具有平面內(nèi)遲滯N1(nm)和N2(nm),其在0<N2≤6.0范圍內(nèi)滿足下面關(guān)系36.859+7.617N2≤N1≤168.193+9.783N2。
本發(fā)明還在其第五方面中提出了一種IPS LCD設(shè)備,其包括具有第一光軸的液晶(LC)層;其間夾著LC層的第一和第二襯底,第一和第二襯底分別布置在LCD設(shè)備的光出射側(cè)和光入射側(cè)上;其間夾著第一和第二襯底和LC層的第一和第二極化膜,第一和第二極化膜具有彼此垂直延伸的極化軸并且分別布置在LCD設(shè)備的光出射側(cè)和光入射側(cè)上,第一和第二極化膜的每一個包括第一保護層、極化層和第二保護層,從光入射側(cè)看它們連續(xù)地布置,第一和第二保護層的每一個具有在其厚度方向中的遲滯;以及布置在第一極化膜和第一襯底之間的光學(xué)補償層,其中光學(xué)補償層具有滿足關(guān)系0.0≤(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5的雙折射率,其中ns、nf和nz分別是光學(xué)補償層的沿平面內(nèi)慢軸的折射率、沿平面內(nèi)快軸的折射率和沿厚度方向的折射率;光學(xué)補償層的平面內(nèi)慢軸和第一光軸之間的角度在±2度內(nèi);以及光學(xué)補償層具有平面內(nèi)遲滯N1(nm),第二極化膜的第二保護層具有在其厚度方向的遲滯Rt2Rt2=(npx2+npy22-npz2)×d2]]>其中npx2,npy2,npz2和d2分別是第二極化膜的第二保護層的沿平面內(nèi)慢軸的折射率、沿平面內(nèi)快軸的折射率、沿垂直軸的折射率和厚度;以及N1和Rt2之間在0≤Rt2≤55nm范圍內(nèi)滿足下面的關(guān)系83.050-1.18Rt2≤N1≤228.090-1.08Rt2。
本發(fā)明還在其第六方面中提出了一種用于液晶顯示(LCD)設(shè)備的極化膜對,包括第一極化膜,其包括第一保護層、具有第一吸收軸的第一極化層、具有垂直于第一極化層表面的光軸的第一遲滯膜,第一遲滯膜具有負單軸雙折射率,其具有在0到15nm范圍內(nèi)的平面內(nèi)遲滯和50到123nm的垂直遲滯,第二遲滯膜具有平行于極化層的表面和第一吸收軸的光軸,第二遲滯膜具有83到210nm的平面內(nèi)遲滯的負單軸雙折射率,第二遲滯膜具有沿相互平行延伸的平面內(nèi)光軸的不同的折射率(no)和(ne),以及沿垂直于極化層的表面的方向的折射率(nz),折射率滿足關(guān)系no=nz>ne,第一保護層、第一極化層、第一遲滯膜和第二遲滯膜連續(xù)地層疊;以及第二極化膜,其包括第二保護層、具有第二吸收軸的第二極化層、以及具有0到10nm的平面內(nèi)遲滯和0到35nm的垂直遲滯的雙折射率的第三遲滯膜,第二保護層、第二極化層和第三遲滯層連續(xù)地層疊。
本發(fā)明還在其第七方面中提出了一種LCD設(shè)備,其包括具有均勻取向的液晶(LC)層、其間夾著LC層的一對襯底、其間夾著襯底和LC層的本發(fā)明的極化膜對。
根據(jù)本發(fā)明的IPS LCD設(shè)備,在傾斜觀看方向當(dāng)顯示黑色時泄漏的泄漏光能被降低以改善LCD設(shè)備的對比度,并且在垂直觀看方向和傾斜觀看方向之間的色度偏移能被抑制以由此改善IPS LCD設(shè)備的圖像質(zhì)量。
本發(fā)明的上述的和其它的目的、特征和優(yōu)點將從參考附圖的下面的說明中更明顯看出。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的IPS LCD設(shè)備的剖面圖。
圖2A和2B是圖1的IPS LCD設(shè)備的放大的部分剖面圖。
圖3是LCD設(shè)備的透視圖,用于定義LCD設(shè)備的方位角φ和觀看角度θ。
圖4是光學(xué)補償層的透視圖,用于定義其遲滯。
圖5是示出了光學(xué)補償層的平面內(nèi)遲滯和在傾斜觀看方向中的透射率的關(guān)系的圖。
圖6是示出了光學(xué)補償層的平面內(nèi)遲滯和在傾斜觀看方向中的色度偏移的關(guān)系的圖。
圖7是示出了光學(xué)補償層的遲滯和保護層的厚度優(yōu)越組合的范圍的圖。
圖8A和8B是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的IPS LCD設(shè)備的部分剖面圖。
圖9是示出了CF襯底側(cè)上的光學(xué)補償層的平面內(nèi)遲滯和在傾斜觀看方向中歸一化透射率的關(guān)系的圖。
圖10是示出了CF襯底側(cè)上的光學(xué)補償層的平面內(nèi)遲滯和在傾斜觀看方向中歸一化色度偏移的關(guān)系的圖。
圖11是示出了第一光學(xué)補償層和第二光學(xué)補償層的遲滯的優(yōu)越組合的范圍的圖。
圖12是示出了CF襯底側(cè)上的光學(xué)補償層的平面內(nèi)遲滯和在傾斜觀看方向中歸一化透射率的關(guān)系的圖。
圖13是示出了CF襯底側(cè)上的光學(xué)補償層的平面內(nèi)遲滯和在傾斜觀看方向中歸一化色度偏移的關(guān)系的圖。
圖14是示出了第一光學(xué)補償層和第二光學(xué)補償層的遲滯的優(yōu)越組合的范圍的圖。
圖15是示出了CF襯底側(cè)上的光學(xué)補償層的平面內(nèi)遲滯和在傾斜觀看方向中歸一化透射率的關(guān)系的圖。
圖16是示出了CF襯底側(cè)上的光學(xué)補償層的平面內(nèi)遲滯和在傾斜觀看方向中歸一化色度偏移的關(guān)系的圖。
圖17是示出了第一光學(xué)補償層和第二光學(xué)補償層的遲滯的優(yōu)越組合的范圍的圖。
圖18A是示出了第四實施例的IPS LCD設(shè)備的示意性剖面圖,并且圖18B到18D是圖18A所示的光學(xué)補償層的折射率橢圓。
圖19是一公開中所述的傳統(tǒng)IPS LCD設(shè)備的剖面圖。
圖20是另一公開中所述的另一傳統(tǒng)IPS LCD設(shè)備的放大的透視圖。
圖21是示出了光學(xué)補償層的折射率的特定條件下,第二保護層和第三保護層的遲滯的組合與在傾斜觀看方向中歸一化泄漏光之間的關(guān)系的圖。
圖22是示出了光學(xué)補償層的折射率的另一個特定條件下,第二保護層和第三保護層的遲滯的組合與在傾斜觀看方向中歸一化泄漏光之間的關(guān)系的圖。
圖23是示出了光學(xué)補償層的折射率的另一個特定條件下,第二保護層和第三保護層的遲滯的組合與在傾斜觀看方向中歸一化泄漏光之間的關(guān)系的圖。
圖24是示出了在厚度方向中的第二保護層的遲滯和在傾斜觀看方向中的歸一化泄漏光之間的關(guān)系的圖。
圖25是示出了在厚度方向中的第三保護層的遲滯和在傾斜觀看方向中的歸一化泄漏光之間的關(guān)系的圖。
圖26是示出了在厚度方向中的第二保護層的遲滯和在傾斜觀看方向中的歸一化色度偏移之間的關(guān)系的圖。
圖27是示出了在厚度方向中的第二保護層和第三保護層的遲滯的組合和在傾斜觀看方向中的歸一化色度偏移之間的關(guān)系的圖。
圖28是示出了在厚度方向中的光學(xué)補償層和保護層的遲滯和在厚度方向中保護層的遲滯二者的優(yōu)越組合的范圍的圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在,參考附圖更具體地說明本發(fā)明,其中整個附圖中相似的組件用相似的標(biāo)號表示。
參考圖1,根據(jù)本發(fā)明第一實施例的IPS LCD通常用標(biāo)號100表示,其包括光入射面極化膜101、TFT(薄膜晶體管)襯底102、LC層103、CF(彩色濾光器)襯底104、以及光出射側(cè)極化膜105,它們沿背光的傳播方向看連續(xù)地排列。定向膜111插入在LC層103和TFT襯底102之間,并且另一個定向膜113插入在LC層103和CF襯底104之間。具有特定光學(xué)特性的光學(xué)補償層117插入在CF襯底104和光出射側(cè)極化膜105之間。光學(xué)補償層117可以通過例如結(jié)合或涂敷來提供。
TFT襯底102包括玻璃襯底體106、絕緣膜107、以及多個像素,每個像素包括TFT108、像素電極109和一部分計數(shù)電極110。每個TFT108控制相應(yīng)的像素電極109的電勢。像素電極109和計數(shù)電極110的對應(yīng)部分在其間將橫向電場施加到LC層103中的LC分子112上。絕緣膜107包括有機膜和氮化硅膜。CF襯底104包括彩色濾光器114、遮擋膜圖形115和玻璃襯底體116。彩色濾光器114將三基色加到由LC層103傳遞的光中。遮擋膜圖形115遮擋TFT108、數(shù)據(jù)線等不受光照。
圖2A示出了圖1的LCD設(shè)備100的一部分的細節(jié),包括光出射側(cè)極化膜105、CF襯底104的光學(xué)補償層117以及玻璃襯底體116。圖2B示出了圖1的LCD設(shè)備100的另一部分的細節(jié),包括光入射側(cè)極化膜101和TFT襯底102的玻璃襯底體106。
如圖2B所示,光入射側(cè)極化膜101包括由例如PVA構(gòu)成的極化層120,以及由例如TAC構(gòu)成的第一和第二保護層121和122,它們之間夾著極化層120。如圖2A所示,光出射側(cè)極化膜105包括極化層120以及第三和第四保護層123和124,它們之間夾著極化層120。每個保護層121、122、123或124作為具有負單光軸的遲滯層,并且具有取決于每個保護層厚度的遲滯。
發(fā)明人對具有上述結(jié)構(gòu)的IPS LCD設(shè)備100進行了模擬,以獲得有關(guān)光學(xué)補償層117的包括其遲滯的光學(xué)特性和光入射側(cè)極化膜101的第二保護層122的光學(xué)特性的合適條件。在此使用的合適的條件是當(dāng)從傾斜觀看方向觀看LCD設(shè)備時,泄漏光和色度偏移被減小到滿意的水平。泄漏光的滿意水平是普通觀看者察覺不到泄漏光的干擾現(xiàn)象,而色度偏移的滿意水平是與不包括如117的光學(xué)補償層的普通IPSLCD設(shè)備相比較色度偏移不增加。
在模擬中,除了光學(xué)補償層117和光入射側(cè)極化膜101的第二保護層122之外的組件的參數(shù)固定為表1所列的。
表1
如圖3所示,在表1的符號中,用方位角φ和傾斜角θ表示在XYZ坐標(biāo)系中的光軸,其中X軸和Y軸平行于極化膜的極化軸。任意矢量的方位角φ用X軸和投影到X-Y平面上的任意矢量之間的角表示,傾斜角用任意矢量和X-Y平面之間的角表示。
模擬之前在IPS LCD設(shè)備中進行了實驗以在逐漸降低背光的亮度級之后,獲得傾斜觀看方向中的泄漏光基本上不降低圖像的質(zhì)量時的背光的亮度級。實驗顯示了通常用于圖像顯示的最大亮度級的一半允許泄漏光不顯著影響傾斜觀看方向中的圖像質(zhì)量,并且最大亮度級的四分之一允許泄漏光不被觀看者察覺。鑒于這些結(jié)果,傾斜觀看方向中典型IPS LCD設(shè)備的泄漏光的一半用作參考泄漏光水平,在該處能獲得合適的圖像質(zhì)量。傾斜觀看方向設(shè)置在方位角,其偏離極化膜的極化軸45度。
如圖4所示,就光學(xué)補償層的遲滯而言,平面內(nèi)遲滯在此由(ns-nf)d和垂直遲滯(Δnd),即厚度方向中的遲滯來定義,在此如下定義(nf+ns2-nz)×d]]>其中ns、nf和nz是沿平面內(nèi)慢軸的折射率、沿平面內(nèi)快軸的折射率和在厚度方向的折射率,d是光學(xué)補償層的等效厚度。在模擬中,采用具有光學(xué)特性(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5的光學(xué)補償層117,采用具有光學(xué)特性(ns-nz)/(ns-nf)≥6的第二保護層122。第二保護層122的光軸定向到(φ,θ)=(0,90)。光學(xué)補償層117的慢軸和LC層103的光軸之間的角度優(yōu)選地設(shè)置在±2度之內(nèi),并且更優(yōu)選地設(shè)置為0度。
圖5示出了傾斜觀看方向中本實施例的LCD設(shè)備的歸一化透射率和光學(xué)補償層(OPL)117的平面內(nèi)遲滯之間的關(guān)系,繪制了第二保護層(SPL)122的不同長度。圖中所示的透射率在黑色顯示時在方位角45度和觀看角70度下的評估,并且被相同條件下獲得的傳統(tǒng)LCD設(shè)備的透射率歸一化。傳統(tǒng)LCD設(shè)備除了在傳統(tǒng)LCD設(shè)備中沒有光學(xué)補償層之外與本實施例的LCD設(shè)備相似。
如前所述,如果歸一化的透射率是0.5或更低,那么能夠獲得在黑色顯示時泄漏光的滿意水平。從圖5,如果第二保護層122的厚度在0到80μm的范圍內(nèi)并且光學(xué)補償層117的遲滯在45到225nm范圍內(nèi),那么能夠獲得0.5或更低的歸一化透射率。更具體地說,第二保護層122的厚度的該范圍和光學(xué)補償層117的遲滯的該范圍的適當(dāng)組合提供了在黑色顯示時的泄漏光的滿意水平。第二保護層122的厚度范圍,0到80μm,對應(yīng)于第二保護層122的0到6.0nm的平面內(nèi)遲滯,及其厚度方向的0到55nm的遲滯(垂直遲滯)。
圖6示出了光學(xué)補償層(OPL)117的平面內(nèi)遲滯和SPL 122的不同厚度的色度偏移之間的關(guān)系。色度偏移被其中沒有光學(xué)補償層的傳統(tǒng)LCD設(shè)備中測得的色度偏移歸一化。色度偏移使用從(φ,θ)=(0,0)的垂直觀看方向觀看時,(u’,v’)=(u0’,v0’)的色度,和從(φ,θ)=(45,70)的傾斜觀看方向觀看時,(u’,v’)=(u1’,v1’)的色度在色度坐標(biāo)系中定義為如下Δu′v′=(u1′-u0′)2+(v1′-v0′)2.]]>簡而言之,色度偏移表示在垂直方向(垂直于屏幕的方向)觀看的顏色和在傾斜方向觀看的顏色的差異。色度偏移的定義出現(xiàn)于“1976CIE Chromaticity Diagram”。
在圖6中,假設(shè)第二保護層122具有在0μm和80μm之間的厚度,如果光學(xué)補償層117的遲滯在30nm和230nm之間的范圍內(nèi),那么歸一化色度偏移保持“1”或更低,由此獲得色度偏移的有效優(yōu)良抑制。還應(yīng)該理解,如果采用一種結(jié)構(gòu),其中第二保護層122具有0μm和40μm之間的厚度并且光學(xué)補償層117的遲滯在130nm或之上的遲滯,那么可以獲得更優(yōu)良的色度偏移的抑制。
從圖5和圖6可以得到第二保護層122的厚度和光學(xué)補償層117的遲滯的組合,該組合可以在傾斜觀看方向中達到泄漏光的滿意水平。圖7示出了組合結(jié)果,其中OPL 117的遲滯和第二保護層(SPL)122的厚度的優(yōu)良組合用暗區(qū)表示。暗區(qū)可以用使用近似線性方程的公式表示暗區(qū)的上限和下限,如下83.050-0.810x≤y≤228.090-0.74x,并且0<x≤80,其中x和y表示第二保護層122的厚度和光學(xué)補償層117的遲滯。
在本實施例中,用上述公式和用圖6中的暗區(qū)表示的組合提供了在傾斜方向的泄漏光的滿意水平和色度偏移的優(yōu)良抑制。這被認為是由于通過光學(xué)補償層117可以抑制在光入射側(cè)上的極化膜101的第二保護層122、LC層103和CF襯底104中產(chǎn)生的光學(xué)散射,由此獲得了光出射側(cè)上的極化膜105的極化層120的表面上的光的低散射狀態(tài)。
圖8A和8B與圖2A和2B相似,是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的LCD設(shè)備的部分剖面圖。本發(fā)明的LCD設(shè)備除了第一實施例的LCD設(shè)備的結(jié)構(gòu)之外,包括在光學(xué)補償膜101和玻璃襯底體106之間的另一個光學(xué)補償層118。
對圖中的LCD設(shè)備進行了模擬,與沒有光學(xué)補償層117或118的傳統(tǒng)IPS LCD設(shè)備相比,獲得達到在傾斜觀看方向中的泄漏光的滿意水平和色度偏移的滿意水平的條件。這些模擬中,其它組件的參數(shù)使用了下面的值。
表2
在此模擬中,光學(xué)補償層117和118具有光學(xué)特性,其中(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5在CF襯底側(cè)上的光學(xué)補償層117的慢軸和LC層103的光軸之間的角度應(yīng)該設(shè)定在±2度之間,并且優(yōu)選地設(shè)置在0度。
圖9示出了在CF襯底側(cè)上的光學(xué)補償層117的遲滯和在傾斜觀看方向中LCD設(shè)備的歸一化透射率之間的關(guān)系。在圖9中,如果在TFT襯底側(cè)上的光學(xué)補償層118的遲滯在0.6nm和46nm之間的范圍內(nèi),并且在CF襯底側(cè)上的光學(xué)補償層117的遲滯在30nm和180nm之間的范圍內(nèi),那么歸一化透射率是0.5或更大。也就是說,這些遲滯的組合提供了在黑色顯示時,在傾斜觀看方向中的泄漏光的滿意水平。
圖10示出了在CF襯底側(cè)上的光學(xué)補償層117的平面內(nèi)遲滯和在傾斜觀看方向中的歸一化色度偏移之間的關(guān)系。在圖10中,如果光學(xué)補償層118的遲滯在0.6nm和45nm之間的范圍內(nèi),歸一化色度偏移是“1”或更低,其與CF襯底側(cè)上的光學(xué)補償層117的遲滯無關(guān)。此外,如果CF襯底側(cè)上的光學(xué)補償層117的遲滯是150nm或以上,那么歸一化的色度偏移是0.8或更低,以獲得更有效的色度偏移的抑制。
通過使用圖9和10所示的關(guān)系,能夠獲得光學(xué)補償層117和118的組合,其可達到泄漏光的滿意水平并有效地抑制色度偏移。由圖11中的暗區(qū)域示出了組合結(jié)果,其中x和y表示在TFT襯底側(cè)上的光學(xué)補償層118的遲滯和在CF襯底側(cè)上的光學(xué)補償層117的遲滯。在圖11中的暗區(qū)域的上限和下限可以用x的三次方程近似,并且暗區(qū)域在0.6≤x≤46范圍內(nèi)用下面的關(guān)系定義29.87+1.79x-0.048x2+0.001x3≤y≤187.22-1.66x+0.0475x2-0.0009x3。
在本實施例中,通過將光學(xué)補償層117和118的平面內(nèi)遲滯設(shè)定在圖11中的暗區(qū)所示的范圍內(nèi),可以獲得泄漏光和色度偏移的滿意水平。如本實施例的結(jié)構(gòu)那樣,光學(xué)補償層118可以粘貼在第二保護層122上。
根據(jù)本發(fā)明第三實施例的LCD設(shè)備,除了在本實施例中在TFT襯底側(cè)上的光學(xué)補償層118的慢軸和LC層103的光軸之間的角度被設(shè)定在±2度范圍內(nèi),優(yōu)選地設(shè)定在0度之外,與第二實施例的LCD設(shè)備相似。
為達到在傾斜觀看方向中的泄漏光的滿意水平和抑制色度偏移降到傳統(tǒng)IPS LCD設(shè)備的水平,對LCD設(shè)備關(guān)于光學(xué)補償層117和118的包括其遲滯的光學(xué)特性進行了模擬。
圖12示出了在CF襯底側(cè)上的光學(xué)補償層117的平面內(nèi)遲滯和在傾斜觀看方向中歸一化透射率之間的關(guān)系。在圖12中,將理解存在遲滯的合適的組合,其中光學(xué)補償層117和118的遲滯分別在0.6nm和92nm之間和在60nm和230nm之間的范圍內(nèi)。此組合提供了0.5或更低的歸一化透射率,由此在黑色顯示時達到了在傾斜觀看方向中的泄漏光的滿意水平。
圖13示出了在CF襯底側(cè)上的光學(xué)補償層117的平面內(nèi)遲滯和在傾斜觀看方向中的歸一化色度偏移之間的關(guān)系。在圖13中,將理解對于在TFT襯底側(cè)上的光學(xué)補償層118的遲滯在0.6nm和15nm之間的范圍內(nèi)的情況,如果在CF襯底側(cè)上的光學(xué)補償層117的遲滯大約140nm之上,那么歸一化色度偏移是“1”或更低。也能理解,如果TFT襯底側(cè)上的光學(xué)補償層118的遲滯在大約15nm或之上,那么歸一化色度偏移是“1”或更低,而與在CF襯底側(cè)上的光學(xué)補償層117的遲滯無關(guān),并且如果在CF襯底側(cè)上的光學(xué)補償層117的遲滯是大約150nm或之上,那么歸一化色度偏移是0.8或更低。
通過使用圖12和13所示的關(guān)系,能夠獲得光學(xué)補償層117和118的組合,其可達到泄漏光的滿意水平并有效地抑制色度偏移。由圖14中的暗區(qū)域示出了組合結(jié)果,其中x和y分別表示在TFT襯底側(cè)上的光學(xué)補償層118的遲滯和在CF襯底側(cè)上的光學(xué)補償層117的遲滯。
暗區(qū)被分成x的三個范圍,0.6≤x≤22,22<x≤62,以及62<x≤92,并且每個范圍的下限和上限用定義圖14的暗區(qū)的二階到五階方程近似。結(jié)果范圍定義如下。
(i)在0.6≤x≤22范圍內(nèi)162.560-8.874x+2.258x2-0.291x3+0.0165x4-0.000346x5≤y≤142.465+2.546x-0.017x2(ii)在22<x≤62范圍內(nèi)73.04-0.977x+0.0220x2≤y≤142.465+2.546x-0.017x2(iii)在62<x≤92范圍內(nèi)73.04-0.977x+0.00220x2≤y≤1205.596-41.304x+0.586x2-0.0028x3
在本實施例中,通過將光學(xué)補償層117和118的平面內(nèi)遲滯設(shè)定在圖14中的暗區(qū)所示的范圍內(nèi),可以獲得泄漏光的滿意水平和色度偏移的抑制。要注意的是這些遲滯應(yīng)該設(shè)置在暗區(qū)內(nèi)而TFT襯底側(cè)上的光學(xué)補償層118的慢軸和LC層103的光軸之間的角度設(shè)置在±2度之內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明第四實施例的IPS LCD設(shè)備具有與第二實施例的LCD設(shè)備相似的結(jié)構(gòu),除了在本實施例中光學(xué)補償層118具有光學(xué)特性(ns-nz)/(ns-nf)≤-2和在本實施例中光學(xué)補償層118具有垂直與襯底表面的光軸之外。光學(xué)補償層118具有正單軸并且在其厚度方向的遲滯大約0到55nm。對本實施例的LCD設(shè)備進行了模擬以獲得泄漏光的滿意水平和抑制色度偏移到傳統(tǒng)IPS LCD設(shè)備的色度偏移之下,其中除了沒有光學(xué)補償層117和118之外,傳統(tǒng)IPS LCD設(shè)備具有與本發(fā)明相似的結(jié)構(gòu)。
圖15示出了通過模擬獲得的CF襯底側(cè)上的光學(xué)補償層117的平面內(nèi)遲滯和在傾斜觀看方向中歸一化透射率之間的關(guān)系。在圖15中,將理解存在一個遲滯的組合,其中達到了0.5或更低的歸一化透射率,以獲得在黑色顯示時傾斜觀看方向中的泄漏光的滿意水平。此組合是光學(xué)補償層117和118的遲滯分別在0和6.0nm之間和在45nm和225nm之間的范圍內(nèi)。
圖16示出了在CF襯底側(cè)上的光學(xué)補償層117的平面內(nèi)遲滯和在傾斜觀看方向中的歸一化色度偏移之間的關(guān)系。在圖16中,將理解對于在TFT襯底側(cè)上的光學(xué)補償層118的遲滯在0和6.0nm之間的范圍內(nèi)的情況,如果光學(xué)補償層117的遲滯在30nm和230nm之間的范圍內(nèi),那么歸一化色度偏移是“1”或更低。也能理解,如果TFT襯底側(cè)上的光學(xué)補償層118的遲滯是3.0nm和6.0nm之間并且CF襯底側(cè)上的光學(xué)補償層117的遲滯是130nm或之上,那么歸一化色度偏移被抑制到“1”或更低。
通過使用圖15和16所示的關(guān)系,能夠獲得光學(xué)補償層117和118的遲滯的組合,其可獲得泄漏光的滿意水平并有效地抑制色度偏移。由圖17中的暗區(qū)示出了組合結(jié)果,其中x和y分別表示在TFT襯底側(cè)上的光學(xué)補償層118的遲滯和在CF襯底側(cè)上的光學(xué)補償層117的遲滯。
暗區(qū)的下限和上限用定義圖17的暗區(qū)的x的線性方程近似。組合的范圍在在0<x≤6.0范圍內(nèi)如下定義36.859+7.617x≤y≤168.193+9.783x圖18A示出了本實施例的IPS LCD設(shè)備的示意性剖面圖,而圖18B到18D示出了其中實現(xiàn)光學(xué)補償?shù)脑?。在TFT襯底側(cè)101上的光學(xué)補償層118能用具有垂直于襯底表面的長軸的折射率橢圓表示,而光入射側(cè)極化膜101的第二保護層122能用具有平行于襯底表面的長軸的折射率橢圓表示。
如果光學(xué)補償層118被看作圖18A所示的傾斜觀看方向“a”中的獨立的層,那么如圖18B所示,光學(xué)補償層118的折射率被認為在橫向中被壓縮。如果第二保護層122被看作在方向“a”中的獨立的層,那么如圖18C所示,第二保護層122的折射率被看作在橫向中被延伸。通過將光學(xué)補償層118和第二保護層122一個層疊在另一個上,在橫向延伸的第二保護層122的折射率被在橫向壓縮的光學(xué)補償層118的折射率所補償,由此整個折射率橢圓被認為是接近一個圓,如圖18D所示。
在本實施例中,確定光學(xué)補償層117和118的平面內(nèi)遲滯以滿足圖17所示的暗區(qū),以獲得在傾斜觀看方向中的泄漏光的滿意水平并抑制色度偏移。在第一實施例中,第二保護層122的厚度降低到減小其遲滯,并且由此抑制了色度偏移,而在本實施例中,具有正單光軸的光學(xué)補償層118補償了具有負光軸的第二保護層122的遲滯來抑制色度偏移。在本實施例中的后面的補償對應(yīng)于在第一實施例中的第二保護層122的厚度的降低而實現(xiàn)的補償。
根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的IPS LCD設(shè)備具有與圖1所示的第一實施例的LCD設(shè)備相似的結(jié)構(gòu)。在本實施例中,在傾斜觀看方向中泄漏光通過光入射側(cè)極化膜101的第二保護層122(圖2B)的厚度方向中的遲滯和光出射側(cè)極化膜105的第三保護層123(圖2A)的厚度方向中的遲滯的組合而被抑制。在本實施例中,在第一實施例中的極化膜101的第二保護層122的“厚度d”被在厚度方向中第二保護層122的“遲滯”所代替。通過將表示圖7中的第二保護層122的“厚度d”的x用第二保護層122的“遲滯x”代替,能夠獲得第二保護層122和光學(xué)補償膜118的遲滯x和y的組合,其達到了泄漏光的滿意水平和色度偏移的抑制。獲得了0.5的歸一化透射率的組合是通過用x的線性方程來近似圖7中的暗區(qū)的上限和下限來表示的,以獲得下面的關(guān)系82.813-0.900x≤y≤229.604-1.214x其中0nm<x≤55nm對應(yīng)于0μm<d≤80μm。
對包括具有上述公式中的遲滯“y”的光學(xué)補償層117的圖2的LCD設(shè)備進行模擬,以獲得在厚度方向中的第二保護層122的遲滯和在厚度方向中的第三保護層123的遲滯的組合,這達到了“1”或更低的進一步歸一化的泄漏光。在此定義進一步歸一化的泄漏光,假設(shè)最小歸一化透射率0.3,對于第二保護層122具有80μm厚度(對應(yīng)于55nm的遲滯)的情況,假設(shè)為“1”。對于光學(xué)補償層117具有折射率滿足0.0≤(ns-nz)/(ns-nf)<0.2,折射率滿足0.2≤(ns-nz)/(ns-nf)<0.4,以及折射率滿足0.4≤(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5的情況進行了這些模擬。在模擬中用到的其它參數(shù)如表3中所列。
表3
在厚度方向中的第二保護層122的遲滯Rt2(nm)被如下關(guān)系定義Rt2=(npx2+npy22-npz2)×d2]]>其中npx2,npy2,npz2和d2分別是第二保護層122的最大平面內(nèi)折射率、垂直于最大折射率方向的方向中的平面內(nèi)折射率、垂直折射率和厚度。
在厚度方向中的第三保護層123的遲滯Rt3(nm)被如下關(guān)系定義Rt3=(npx3+npy32-npz3)×d3]]>其中npx3,npy3,npz3和d3分別是第三保護層123的最大平面內(nèi)折射率、垂直于最大折射率方向的方向中的平面內(nèi)折射率、垂直折射率和厚度。
第二保護層122的平面內(nèi)遲滯用(npx2-npy2)×d2定義,而第三保護層123的平面內(nèi)遲滯用(npx3-npy3)×d3定義。在該模擬中,第二保護層122和第三保護層123具有等于或小于10nm的平面內(nèi)遲滯。
圖21示出了歸一化泄漏光和遲滯的組合(Δnd)之間的關(guān)系,其中遲滯的組合(Δnd)是對于光學(xué)補償層的折射率滿足0.0≤(ns-nz)/(ns-nf)<0.2的光學(xué)特性的第二保護層(SPL)122和第三保護層(TPL)123二者在厚度方向中的遲滯的組合。圖21中的暗區(qū)提供了第二保護層122和第三保護層123的遲滯的組合,其中達到了在傾斜觀看方向中“1”或更低的歸一化泄漏光。暗區(qū)被分成x的兩個范圍,0.0≤x<37.5和37.5≤x≤55。在暗區(qū)的每個分割的范圍中“y”的上限和下限可以用“x”的二階方程來近似,其中x和y分別表示第二保護層122和第三保護層123的遲滯Rt2和Rt3。暗區(qū)可以用下面的關(guān)系表達(i)在0.0≤x<37.5范圍內(nèi)48.3-1.05x+0.00952x2≤y≤111.0-0.529x-0.00472x2(ii)在37.5≤x≤55.0范圍內(nèi)34.2-16.9x-0.222x2≤y≤111.0-0.529x-0.00472x2圖22示出了歸一化泄漏光和遲滯的組合(Δnd)之間的關(guān)系,其中遲滯的組合(Δnd)是對于光學(xué)補償層117的折射率滿足0.2≤(ns-nz)/(ns-nf)<0.4的光學(xué)特性的第二保護層(SPL)122和第三保護層(TPL)123二者在厚度方向中的遲滯的組合。圖22中的暗區(qū)提供了第二保護層122和第三保護層123的遲滯的組合,其中達到了在傾斜觀看方向中“1”或更低的歸一化泄漏光。暗區(qū)被分成x的三個范圍,0.0≤x<10.0,10.0≤x<38.0和38.0<x≤55。在暗區(qū)的每個分割的范圍中“y”的上限和下限可以用“x”的二階方程來近似,其中x和y分別表示第二保護層122和第三保護層123的遲滯Rt2和Rt3。暗區(qū)可以用下面的關(guān)系表達(i)在0.0≤x<10.0范圍內(nèi)8.75-0.957x+0.0093x2≤y≤90.3-0.368x-0.00832x2;(ii)在10.0≤x<38.0范圍內(nèi)0≤y≤90.3-0.368x-0.00832x2;以及(iii)在38.0≤x≤55.0范圍內(nèi)
431.0-22.8x+0.302x2≤y≤90.3-0.368x-0.00832x2。
圖23示出了歸一化泄漏光和遲滯的組合之間的關(guān)系,其中遲滯的組合是對于光學(xué)補償層117具有滿足0.4≤(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5的光學(xué)特性的第二保護層122的遲滯(x)和第三保護層123的遲滯(y)的組合。圖23中的暗區(qū)提供了歸一化泄漏光的滿意水平1.0。通過使用相似的近似方程,在圖23中的暗區(qū)在0.0≤x≤55.0的范圍內(nèi)可以用下面的關(guān)系表示0≤y≤65.2-0.805x。
在本實施例中,對于光學(xué)補償層117的折射率的各種情況,通過使用在厚度方向第二保護層122和第三保護層123的遲滯的組合并滿足圖21、22和23所示的暗區(qū),能夠在光出射層極化膜105的極化層120處獲得滿意的低光散射。這樣,與第一實施例的LCD設(shè)備相比較,本發(fā)明實施例的IPS LCD設(shè)備實現(xiàn)了在黑色顯示時在傾斜的觀看角度中更加降低了泄漏光。此外,如果第二保護層122具有在范圍0到25nm內(nèi)的遲滯,那么根據(jù)第三保護層123的遲滯,歸一化泄漏光進一步降低到0.5或更低。
要注意的是甚至在本實施例中沒有第二保護層122也能獲得第二保護層122具有0遲滯Rt2的情況下的相似的優(yōu)點。
根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的IPS LCD設(shè)備具有與第一實施例的LCD設(shè)備100相似的結(jié)構(gòu),除了第二保護層122和第三保護層123的參數(shù)之外。在本實施例的模擬中,第三保護層123具有0到10nm的平面內(nèi)遲滯,并且第二保護層122具有0到8nm的平面內(nèi)遲滯。第二保護層122和第三保護層123的光軸垂直于襯底表面。負單軸遲滯膜被用作光學(xué)補償層117,其具有雙折射率,其中no=n1=nz>ne=n2,n1和n2是彼此垂直的方向中的平面內(nèi)折射率。光學(xué)補償層117的光軸平行于極化層120的光吸收軸(圖2)。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的極化膜對利用圖2A和2B所示的極化膜105和101的工作原理。本實施例的極化膜對的第一極化膜105包括保護層124、極化層120、執(zhí)行保護層123的功能的第一遲滯膜,以及執(zhí)行光學(xué)補償層117的功能的第二遲滯膜。第二極化膜101包括保護層121、極化層120、以及執(zhí)行保護層122的功能的第三遲滯膜122。
圖24示出了通過模擬獲得的第二保護層122(第三遲滯膜)的遲滯和在傾斜觀看方向中的歸一化透射率之間的關(guān)系。如果在厚度方向的第二保護層122的遲滯在0和55nm之間改變,第三保護層(第一遲滯膜)123的遲滯被固定在55nm和80nm,那么傾斜觀看方向中的歸一化透射率如圖24所示改變。對于第二和第三保護層122和123的遲滯兩者都是55nm的情況,歸一化透射率0.25在此后被用作參考“1”作為進一步歸一化透射率,以表示當(dāng)?shù)谌Wo層123的遲滯在55nm和120nm之間改變而第二保護層122的遲滯被固定時透射率的變化。圖25示出了進一步歸一化透射率的結(jié)果。
從圖25能理解,如果第三保護層的遲滯被設(shè)定在55nm和123nm之間,與第三保護層123的遲滯是此范圍之外的情況相比較,顯示黑色時的進一步歸一化透射率能被降低。遲滯的此范圍達到了顯示黑色時在傾斜觀看方向中的泄漏光的更低的水平。
圖26示出了通過模擬獲得的歸一化色度偏移和第二保護層122的遲滯之間的關(guān)系。在模擬中,第二保護層122的遲滯在0和55nm之間改變而第三保護層123的遲滯被固定在55nm和80nm,以獲得在垂直觀看方向和傾斜觀看方向之間的色度偏移的比。結(jié)果比被垂直觀看方向和傾斜觀看方向之間的色度偏移的比所歸一化,其是在LCD設(shè)備沒有光學(xué)補償層且第二和第三保護層具有80μm厚度的情況獲得的。
圖27示出了歸一化色度偏移和第二保護層122和第三保護層123二者在厚度方向中的遲滯的組合之間的關(guān)系。在圖27中,對于在厚度方向的第三保護層123的遲滯在55nm和123nm的范圍中的情況,如果第二保護層122具有0到18nm的遲滯,那么歸一化的色度偏移是“1”或更低,這提供了泄漏光的上述滿意水平。
此后定義圖27所示的歸一化色度偏移的暗區(qū)。在0.5或更低和0.5以上之間的歸一化色度偏移的暗區(qū)的邊界(y)可以用x的二階方程表示,其中x和y分別表示第二保護層122和第三保護層123二者在厚度方向的遲滯。暗區(qū)在0<x≤17的范圍內(nèi),可以由下面的關(guān)系定義59.0-0.73x+0.34x2≤y≤117.0-0.16x-0.27x2。
換句話說,由上面的公式定義的y的范圍達到了歸一化色度偏移0.5或更低的滿意水平,由此有效地抑制了在傾斜觀看方向中的色度偏移。
應(yīng)該注意的是圖7所示的第二保護層122的“厚度d”可以用厚度方向中的第二保護層122的“遲滯”代替,以獲得在傾斜方向中的泄漏光和色度偏移的滿意水平。圖28示出了通過第二保護層122的遲滯和光學(xué)補償層117的遲滯的組合獲得的歸一化色度偏移的滿意水平。如從圖28可以理解的,如果對于第二保護層122具有0到18nm的遲滯的情況,光學(xué)補償層具有83到210nm的遲滯,那么可以獲得滿意的歸一化色度偏移。
本發(fā)明的原理可以優(yōu)選地應(yīng)用到包括極化膜的IPS LCD設(shè)備中,該極化膜在其表面上具有的特殊模糊值,此特殊模糊值通過為改善可見度的表面處理而獲得的。此LCD設(shè)備在黑色顯示時通常具有傾斜的方向中的顯著的泄漏光。這引起一個問題,即在傾斜方向中出射的光的方向由于表面處理而改變到垂直方向,由此增加了黑色顯示時的亮度并且降低了對比度。本發(fā)明抑制了黑色顯示時在傾斜方向的泄漏光,由此在黑色顯示時降低了亮度并因而改善了LCD設(shè)備中在垂直方向中的對比度。本發(fā)明還降低了在傾斜方向中的色度偏移。這樣,本發(fā)明的LCD設(shè)備可以包括經(jīng)過各種表面處理的極化膜的各種類型。
由于描述的上面的實施例僅是作為例子,本發(fā)明并不局限于上述實施例并且本領(lǐng)域技術(shù)人員從中可以容易地進行各種修改或改變而不偏離本發(fā)明的范圍。
例如,圖2所示的光學(xué)補償層117、第三保護層123、極化層120和第四保護層124可以一個層疊在另一個上以形成光學(xué)補償和極化膜。
此外,要注意的是本發(fā)明的原理可以被應(yīng)用到任何模式的LCD設(shè)備,與IPS LCD設(shè)備相似,只要其LC層具有均勻取向并且其中的LC分子在平行于襯底表面的方向中旋轉(zhuǎn)以改變灰度等級水平。
權(quán)利要求
1.一種平面內(nèi)切換模式液晶顯示(IPS LCD)設(shè)備,包含具有第一光軸的液晶(LC)層;其間夾著所述LC層的第一和第二襯底,所述第一和第二襯底分別布置在所述LCD設(shè)備的光出射側(cè)和光入射側(cè)上;其間夾著所述第一和第二襯底和所述LC層的第一和第二極化膜,所述第一和第二極化膜具有彼此垂直延伸的極化軸并且分別布置在所述LCD設(shè)備的光出射側(cè)和光入射側(cè)上,所述第二極化膜包括第一保護層、極化層和第二保護層,從所述光入射側(cè)看它們連續(xù)地布置,所述第一和第二保護層的每一個具有取決于所述第一和第二保護層的所述每一個的厚度的遲滯;以及布置在所述第一極化膜和所述第二極化膜之間的光學(xué)補償層,其中所述光學(xué)補償層具有滿足關(guān)系(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5的雙折射率,其中ns、nf和nz分別是所述光學(xué)補償層的沿平面內(nèi)慢軸的折射率、沿平面內(nèi)快軸的折射率和沿厚度方向的折射率;所述光學(xué)補償層的所述平面內(nèi)慢軸和所述第一光軸之間的角度在±2度內(nèi);以及所述光學(xué)補償層具有平面內(nèi)遲滯N1(nm),所述第二光學(xué)保護層在0<D1≤80范圍內(nèi)具有滿足下面關(guān)系的厚度D1(μm)83.050-0.810×D1≤N1≤228.090-0.74×D1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的IPS LCD設(shè)備,其中0<D1≤40。
3.一種平面內(nèi)切換模式液晶顯示(IPS LCD)設(shè)備,包含具有第一光軸的液晶(LC)層;其間夾著所述LC層的第一和第二襯底,所述第一和第二襯底分別布置在所述LCD設(shè)備的光出射側(cè)和光入射側(cè)上;其間夾著所述第一和第二襯底和所述LC層的第一和第二極化膜,所述第一和第二極化膜具有彼此垂直延伸的極化軸并且分別布置在所述LCD設(shè)備的光出射側(cè)和光入射側(cè)上;以及分別布置在所述第一極化膜和所述第一襯底之間以及所述第二極化膜和所述第二襯底之間的第一和第二光學(xué)補償層,其中所述第一和第二光學(xué)補償層的每一個具有滿足關(guān)系(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5的雙折射率,其中ns、nf和nz分別是所述第一和第二光學(xué)補償層的每一個的沿平面內(nèi)慢軸的折射率、沿平面內(nèi)快軸的折射率和沿厚度方向的折射率;所述第一光學(xué)補償層的所述平面內(nèi)慢軸和所述第一光軸之間的角度在±2度內(nèi),并且所述第二光學(xué)補償層的所述平面內(nèi)慢軸和所述第一光軸之間的角度在90±2度內(nèi);以及所述第一和第二光學(xué)補償層分別具有平面內(nèi)遲滯N1(nm)和N2(nm),其在0.6<N2≤46范圍內(nèi)滿足下面關(guān)系29.87+1.79N2-0.048N22+0.001N23≤N1≤187.22-1.66N2+0.0475N22-0.0009N23。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的IPS LCD設(shè)備,其中150≤N1≤185。
5.一種平面內(nèi)切換模式液晶顯示(IPS LCD)設(shè)備,包含具有第一光軸的液晶(LC)層;其間夾著所述LC層的第一和第二襯底,所述第一和第二襯底分別布置在所述LCD設(shè)備的光出射側(cè)和光入射側(cè)上;其間夾著所述第一和第二襯底和所述LC層的第一和第二極化膜,所述第一和第二極化膜具有彼此垂直延伸的極化軸并且分別布置在LCD設(shè)備的光出射側(cè)和光入射側(cè)上;以及分別布置在所述第一極化膜和所述第一襯底之間以及所述第二極化膜和所述第二襯底之間的第一和第二光學(xué)補償層,其中所述第一和第二光學(xué)補償層的每一個具有滿足關(guān)系(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5的雙折射率,其中ns、nf和nz分別是所述第一和第二光學(xué)補償層的每一個的沿平面內(nèi)慢軸的折射率、沿平面內(nèi)快軸的折射率和沿厚度方向的折射率;所述第一和所述第二光學(xué)補償層的每一個的所述平面內(nèi)慢軸和所述第一光軸之間的角度在±2度內(nèi);以及所述第一和第二光學(xué)補償層分別具有平面內(nèi)遲滯N1(nm)和N2(nm),其滿足下面關(guān)系在0.6≤N2≤22范圍內(nèi),162.560-8.874N2+2.258N22-0.291N23+0.0165N24-0.000346N25≤N1≤142.465+2.546N2-0.017N22;在22<N2≤62范圍內(nèi),73.04-0.977N2+0.0220N22≤N1≤142.465+2.546N2-0.017N22;以及在62<N2≤92范圍內(nèi),73.04-0.977N2+0.00220N22≤N1≤1205.596-41.304N2+0.586N22-0.0028N23。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的IPS LCD設(shè)備,其中150≤N1≤230。
7.一種平面內(nèi)切換模式液晶顯示(IPS LCD)設(shè)備,包含具有第一光軸的液晶(LC)層;其間夾著所述LC層的第一和第二襯底,所述第一和第二襯底分別布置在所述LCD設(shè)備的光出射側(cè)和光入射側(cè)上;其間夾著所述第一和第二襯底和所述LC層的第一和第二極化膜,所述第一和第二極化膜具有彼此垂直延伸的極化軸并且分別布置在LCD設(shè)備的光出射側(cè)和光入射側(cè)上;以及分別布置在所述第一極化膜和所述第一襯底之間以及所述第二極化膜和所述第二襯底之間的第一和第二光學(xué)補償層,其中所述第一光學(xué)補償層具有滿足關(guān)系(ns1-nz1)/(ns1-nf1)≤0.5的雙折射率,其中ns1、nf1和nz1分別是所述第一光學(xué)補償層的沿平面內(nèi)慢軸的折射率、沿平面內(nèi)快軸的折射率和沿厚度方向的折射率;所述第二光學(xué)補償層具有滿足關(guān)系(ns2-nz2)/(ns2-nf2)≤-2的雙折射率,其中ns2、nf2和nz2分別是所述第二光學(xué)補償層的沿平面內(nèi)慢軸的折射率、沿平面內(nèi)快軸的折射率和沿厚度方向的折射率;所述第一光學(xué)補償層的所述平面內(nèi)慢軸和所述第一光軸之間的角度在±2度內(nèi),所述第二光學(xué)補償層具有基本上垂直于第二襯底的表面的光軸;以及所述第一和第二光學(xué)補償層分別具有平面內(nèi)遲滯N1(nm)和N2(nm),其在0<N2≤6.0范圍內(nèi)滿足下面關(guān)系36.859+7.617N2≤N1≤168.193+9.783N2。
8.一種平面內(nèi)切換模式液晶顯示(IPS LCD)設(shè)備,包含具有第一光軸的液晶(LC)層;其間夾著所述LC層的第一和第二襯底,所述第一和第二襯底分別布置在所述LCD設(shè)備的光出射側(cè)和光入射側(cè)上;其間夾著所述第一和第二襯底和所述LC層的第一和第二極化膜,所述第一和第二極化膜具有彼此垂直延伸的極化軸并且分別布置在所述LCD設(shè)備的光出射側(cè)和光入射側(cè)上,所述第一和第二極化膜的每一個包括第一保護層、極化層和第二保護層,從光入射側(cè)看它們連續(xù)地布置,所述第一和第二保護層的每一個具有在其厚度方向中的遲滯;以及布置在所述第一極化膜和所述第一襯底之間的光學(xué)補償層,其中所述光學(xué)補償層具有滿足關(guān)系0.0≤(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5的雙折射率,其中ns、nf和nz分別是所述光學(xué)補償層的沿平面內(nèi)慢軸的折射率、沿平面內(nèi)快軸的折射率和沿厚度方向的折射率;所述光學(xué)補償層的所述平面內(nèi)慢軸和所述第一光軸之間的角度在±2度內(nèi);以及所述光學(xué)補償層具有平面內(nèi)遲滯N1(nm),所述第二極化膜的所述第二保護層具有在其厚度方向的遲滯Rt2Rt2=(npx2+npy22-npz2)×d2,]]>其中npx2,npy2,npz2和d2分別是所述第二極化膜的所述第二保護層的沿平面內(nèi)慢軸的折射率、沿平面內(nèi)快軸的折射率、沿垂直軸的折射率和厚度;以及所述N1和Rt2之間在0≤Rt2≤55nm范圍內(nèi)滿足下面的關(guān)系83.050-1.18Rt2≤N1≤228.090-1.08Rt2。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的IPS LCD設(shè)備,其中所述光學(xué)補償層的所述雙折射率滿足關(guān)系0.0≤(ns-nz)/(ns-nf)<0.2;所述第一極化膜的所述第一保護層具有在其厚度方向中的遲滯Rt3Rt3=(npx3+npy32-npz3)×d3]]>其中npx3,npy3,npz3和d3分別是所述第一極化膜的所述第一保護層的沿平面內(nèi)慢軸的折射率、沿平面內(nèi)快軸的折射率、沿厚度方向的折射率和厚度;以及所述Rt2和Rt3之間滿足下面的關(guān)系在0.0≤Rt2<37.5范圍內(nèi),48.3-1.05Rt2+0.00952Rt22≤Rt3≤111.0-0.529Rt2-0.00472Rt22;在37.5≤Rt2≤55.0范圍內(nèi),342.0-16.9Rt2-0.222Rt22≤Rt3≤111.0-0.529Rt2-0.00472Rt22。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的IPS LCD設(shè)備,其中所述光學(xué)補償層的所述雙折射率滿足關(guān)系0.2≤(ns-nz)/(ns-nf)≤0.4;所述第一極化膜的所述第一保護層具有在其厚度方向中的遲滯Rt3Rt3=(npx3+npy32-npz3)×d3]]>其中npx3,npy3,npz3和d3分別是所述第一極化膜的所述第一保護層沿平面內(nèi)慢軸的折射率、沿平面內(nèi)快軸的折射率、沿厚度方向的折射率和厚度;以及所述Rt2和Rt3滿足下面的關(guān)系在0.0≤Rt2<10.0范圍內(nèi),8.75-0.957Rt2+0.0093Rt22≤Rt3≤90.3-0.368Rt2-0.00832Rt22;在10.0≤Rt2<38.0范圍內(nèi),0≤Rt3≤90.3-0.368Rt2-0.00832Rt22;在38.0≤Rt2≤55.0范圍內(nèi),431.0-22.8Rt2+0.302Rt22≤Rt3≤90.3-0.368Rt2-0.00832Rt22。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的IPS LCD設(shè)備,其中所述光學(xué)補償層的所述雙折射率滿足關(guān)系0.4≤(ns-nz)/(ns-nf)<0.5所述第一極化膜的所述第一保護層具有在其厚度方向中的遲滯Rt3Rt3=(npx3+npy32-npz3)×d3]]>其中npx3,npy3,npz3和d3分別是所述第一極化膜的所述第一保護層沿平面內(nèi)慢軸的折射率、沿平面內(nèi)快軸的折射率、沿厚度方向的折射率和厚度;以及所述Rt2和Rt3在0.0≤Rt2≤55.0范圍內(nèi)滿足下面的關(guān)系0≤Rt3≤65.2-0.805Rt2。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的IPS LCD設(shè)備,其中0≤Rt2≤25。
13.根據(jù)權(quán)利要求8的IPS LCD設(shè)備,其中(npx2-npy2)×d2≤10;并且(npx3-npy3)×d3≤10。
14.一種用于液晶顯示(LCD)設(shè)備的極化膜對,包括第一極化膜,其包括第一保護層、具有第一吸收軸的第一極化層、具有垂直于所述第一極化層表面的光軸的第一遲滯膜,所述第一遲滯膜具有負單軸雙折射率,其具有在0到15nm范圍內(nèi)的平面內(nèi)遲滯和50到123nm的垂直遲滯,第二遲滯膜具有平行于所述極化層的所述表面和所述第一吸收軸的光軸,所述第二遲滯膜具有83到210nm的平面內(nèi)遲滯的負單軸雙折射率,所述第二遲滯膜具有沿相互平行延伸的平面內(nèi)光軸的不同的折射率(no)和(ne),以及沿垂直于所述極化層的所述表面的方向的折射率(nz),所述折射率滿足關(guān)系no=nz>ne,所述第一保護層、所述第一極化層、所述第一遲滯膜和所述第二遲滯膜連續(xù)地層疊;以及第二極化膜,其包括第二保護層、具有第二吸收軸的第二極化層、以及具有0到10nm的平面內(nèi)遲滯和0到35nm的垂直遲滯的雙折射率的第三遲滯膜,所述第二保護層、所述第二極化層和所述第三遲滯層連續(xù)地層疊。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的極化膜對,其中所述第一遲滯膜的所述平面內(nèi)遲滯在0到10nm的范圍內(nèi),所述第三遲滯層的所述平面內(nèi)遲滯在0到7nm范圍內(nèi),所述第三遲滯膜的所述垂直遲滯(ni1)在0到17nm的范圍內(nèi),以及所述第一遲滯膜具有滿足下面關(guān)系的垂直遲滯(nc1)57.0-0.23ni1+0.11ni12≤nc1≤120.0-0.42ni1-0.08ni12。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的極化膜對,其中所述第一遲滯膜包括多個層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的極化膜對,其中所述第一遲滯膜的所述多個層的至少一個是三乙酰纖維素(TAC)層。
18.一種液晶顯示(LCD)設(shè)備,其包含具有均勻取向的液晶(LC)層、其間夾著所述LC層的一對襯底、其間夾著所述襯底和所述LC層的極化膜對,所述極化膜對包括第一極化膜,其包括第一保護層、具有第一吸收軸的第一極化層、具有垂直于所述第一極化層表面的光軸的第一遲滯膜,所述第一遲滯膜具有負單軸雙折射率,其具有在0到15nm范圍內(nèi)的平面內(nèi)遲滯和50到123nm的垂直遲滯,第二遲滯膜具有平行于所述極化膜的所述表面和所述第一吸收軸的光軸,所述第二遲滯膜具有83到210nm的平面內(nèi)遲滯的負單軸雙折射率,所述第二遲滯膜具有沿相互平行延伸的平面內(nèi)光軸的不同的折射率(no)和(ne),以及沿垂直于所述極化層的所述表面的方向的折射率(nz),所述折射率之間滿足關(guān)系no=nz>ne,所述第一保護層、所述第一極化層、所述第一遲滯層和所述第二遲滯層連續(xù)地層疊;以及第二極化膜,其包括第二保護層、具有第二吸收軸的第二極化層、以及具有0到10nm的平面內(nèi)遲滯和0到35nm的垂直遲滯的雙折射率的第三遲滯膜,所述第二保護層、所述第二極化層和所述第三遲滯層連續(xù)地層疊,所述第一極化膜和所述第二極化膜布置成所述第一吸收軸和所述第二吸收軸相互垂直延伸。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的LCD設(shè)備,其中所述第二遲滯膜的所述光軸垂直于所述LC層的光軸延伸。
全文摘要
一種平面內(nèi)切換模式(IPS)LCD設(shè)備包括其間夾著LC層的TFT襯底和CF襯底,以及其間夾著襯底和LC層的一對極化膜。每個極化膜具有極化層和保護層。具有雙折射率的光學(xué)補償層布置在光出射側(cè)極化膜和CF襯底之間。光學(xué)補償層在0<D
文檔編號G02B5/30GK1627154SQ20041010111
公開日2005年6月15日 申請日期2004年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月12日
發(fā)明者永井博, 池野英德 申請人:Nec液晶技術(shù)株式會社