CN101103305A - 包括使用负双轴延迟膜和正c-板的视角补偿膜的平面内转换液晶显示器 - Google Patents

包括使用负双轴延迟膜和正c-板的视角补偿膜的平面内转换液晶显示器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种平面内转换液晶显示器，包括作为视角补偿膜的负双轴延迟膜和正C-板。通过采用这种视角补偿膜，能够改善该平面内转换液晶显示器在正面和倾角处的对比特性，而且能使在黑暗状态中随视角的色移最小。

Description

包括使用负双轴延迟膜和正C－板的视角补偿膜的平面内转换液晶显示器
技术领域
本发明涉及液晶显示器(LCDs)，特别地涉及填充具有正介电各向异性(Δε＞0)或负介电各向异性(Δε＜0)的液晶的平面内转换液晶显示器(IPS-LCD)，该显示器包含负双轴延迟膜和正C-板，作为视角补偿膜以改善显示器的视角特性。
背景技术
US专利号3,807,831公开了IPS-LCDs，但该专利没有公开视角补偿膜的应用。由于在黑暗状态中的倾斜角度处相对较大的光泄漏，从而不含视角补偿膜的IPS-LCDs具有低对比度的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种IPS-LCDs，该IPS-LCDs通过使在黑暗状态中的倾角处的光泄漏最小，从而在正面和倾角处具有高对比特性和低色移。
减小IPS-LCDs的视角特性的原因被广义地分为两种：第一种原因为两个偏振器的吸收轴之间的垂直的视角依赖性，第二种原因为IPS-LCD板的双折射特性的视角依赖性。
本发明的发明人已经认识到需要用负双轴延迟膜和正C-板来补偿这两种减小视角的原因，并且为了实现广视角特性已设计出具有这两种延迟补偿膜的视角补偿膜。
而且，本发明的发明人已经发现为了达到视角的适当补偿，负双轴延迟膜的光轴方向应根据在偏振器和液晶单元(IPS-LCD板)之间的负双轴延迟膜和正C-板的排序而相应地被确定。在此发现的基础上，完成了本发明。
本发明提供了一种通过负双轴延迟膜和正C-板克服了视角问题的IPS-LCD。
更具体地，本发明特别提供了一种平面内转换液晶显示器(IPS-LCD)，该IPS-LCD包括第一偏振器、填充有正介电各向异性(Δε＞0)或负介电各向异性(Δε＜0)液晶的水平排列的液晶单元、和第二偏振器，液晶单元中的液晶的光轴位于与偏振器平行的平面内，其中第一偏振器的吸收轴和第二偏振器的吸收轴彼此垂直，液晶单元中的液晶的光轴与相邻的第一偏振器的吸收轴平行，为了达到视角补偿，在偏振器和液晶单元间排列至少一个负双轴延迟膜(nx＞ny＞nz)和至少一个正C-板(nx＝ny＜nz)，其中负双轴延迟膜的光轴与(a)相邻该负双轴延迟膜的偏振器的吸收轴垂直排列，或者(b)如果负双轴延迟膜与液晶单元相邻，则与相邻液晶单元的偏振器的吸收轴垂直排列。
对比度值为图像清晰度的指标，对比度值越高，则越清晰的图像可以实现。IPS-LCDs在70°倾角处具有最差的对比特性，因此，在70°倾角处的对比特性的改善意味着在所有视角处的对比特性的改善。在7 0°倾角处的最小对比度在只使用偏振器时小于10∶1，当根据本发明使用正C-板和负双轴延迟膜时能达到至少20∶1。在70°倾角处的最小对比度优选大于20∶1。
附图说明
图1显示IPS-LCDs的基本结构。
图2显示在图1的基本结构中的偏振器的吸收轴和IPS-LCD板的液晶光轴的排列。
图3显示延迟膜的折射指数。
图4显示本发明的含有视角补偿膜的IPS-LCD的第一个结构。
图5显示本发明的含有视角补偿膜的IPS-LCD的第二个结构。
图6显示本发明的含有视角补偿膜的IPS-LCD的第三个结构。
图7显示本发明的含有视角补偿膜的IPS-LCD的第四个结构。
具体实施方式
在下文中，将详细描述本发明。
图1显示了IPS-LCDs的基本结构。
如图1所示，IPS-LCD包括第一偏振器1、第二偏振器2和液晶单元3。第一偏振器的吸收轴4和第二偏振器的吸收轴5彼此垂直排列，第一偏振器的吸收轴4和液晶单元的光轴彼此平行排列。图2显示了两个偏振器的吸收轴4、5和液晶单元的光轴6。
根据本发明的含有补偿膜的液晶显示器包括第一偏振器1、具有被充填在两层玻璃衬底之间的具有正介电各向异性(Δε＞0)或负介电各向异性(Δε＜0)的液晶的水平排列的液晶单元3、和第二偏振器2，其中液晶单元中的液晶的光轴6位于与偏振器平行的平面内。在这个IPS-LCD设备中，第一偏振器的吸收轴和第二偏振器的吸收轴彼此垂直，并且液晶单元中的液晶的光轴6与相邻的第一偏振器的吸收轴4平行。而且，第一衬底15和第二衬底16之一具有在与液晶层相邻的表面上形成的包含电极对的有源矩阵驱动电极(active matrix driveelectrode)相邻。
本发明的IPS-LCD中的液晶单元(IPS-LCD板)在550nm波长处的延迟值优选在200nm～350nm范围内。
这是因为IPS-LCD板的延迟值必须为589nm波长(人能感觉到的最亮的单色光)的一半，以使在对IPS-LCD板施加电压后，通过第一偏振器被线性偏振到90°的光通过液晶层被线性偏振到0°，这样就变成明亮状态。而且，为了使光变白，根据所使用的液晶的波长分布特性，IPS-LCD板的延迟值可以比半波长稍长或稍短。由于这个原因，延迟值优选约为295nm，为598nm单色光的半波长。
本发明的LCDs包括一其中液晶被多域排列、或者通过施加的电压而被分为多域的IPS-LCD板。
根据有源矩阵驱动电极的模式，LCDs被分为平面内转换(IPS)、超平面内转换(Super-IPS)、和边缘厂转换(FFS)LCDs。在说明书中，如果使用术语“IPS-LCD”，应理解为包括super-IPS、FFS(边缘厂转换)，反向TN IPS LCDs等。
本发明具有为了IPS-LCD的视角补偿而结合使用正C-板和负双轴延迟膜相的特点。如果正C-板和负双轴延迟膜被结合用于IPS-LCDs的视角补偿，则实现广视角特性是可能的。
正C-板和相邻的负双轴延迟膜的厚度方向的延迟值的总和为正值，而且双轴延迟膜的平面内延迟值起到A-板的作用。这样，能够将在偏振器和IPS-LCD板内产生的光泄漏减到最小。
参考图3，描述用于IPS-LCDs的视角补偿的延迟膜的折射指数。如图3所示，在平面内折射指数中，x-轴方向的折射指数为nx8，y-轴方向的折射指数为ny9，厚度方向(即z-轴方向)的折射指数为nz10。将根据折射指数的大小来确定延迟膜的特性。
在沿三轴方向的折射指数中的沿双轴方向的折射指数互不相同的膜被称为单轴膜。单轴膜可以按照如下定义。
(1)nx＞ny＝nz的膜被称为正A-板，其平面内延迟值如下面的等式1给出的，用位于同一平面内的两个折射指数的差值和薄膜的厚度来定义。
(等式1)
Rin＝d×(nx-ny)其中d表示薄膜的厚度。
(2)nx＝ny＜nz的膜被称为正C-板，其厚度方向的延迟值如下面等式2给出的，用平面折射指数和厚度方向折射指数之差和薄膜厚度来定义。
(等式2)
Rth＝d×(nz-ny)其中d表示薄膜的厚度。
正C-板为平面延迟值几乎为零、并且厚度延迟值为正值的薄膜。
在550nm波长时，用于IPS-LCDs的视角补偿的正C-板的厚度方向延迟值优选为50nm～500nm。
需要正的厚度方向延迟值，以将黑暗状态时被偏振器透射的光减到最小。但是如果使用负双轴延迟膜，则无正的在厚度方向的延迟值。所以，需要使用正C-板以减小负的厚度方向延迟值、或者使之变为正值。为偏振器和IPS-LCD板提供视角补偿的厚度方向延迟值的范围为50nm～500nm，而且需要该范围以减小厚度方向负的延迟值或使之变为正值。
薄膜的波长分布特性可以具有标准的波长分布、平坦的波长分布、或反向波长分布。
三轴方向的折射指数互不相同的薄膜被称为双轴延迟膜，被定义如下。
在平面内折射指数中，x-轴方向的折射指数为nx8，y-轴方向的折射指数为ny9，厚度方向的折射指数为nz10。nx＞ny＞nz的膜被称为负双轴延迟膜。负双轴延迟膜具有平面内延迟值(R10，双轴)及厚度方向延迟值(Rth，双轴)，按照如下定义：
Rin，双轴＝d×(nx-ny)
Rth，双轴＝d×(n2-ny)其中d表示薄膜的厚度。
为了达到IPS-LCDs的视角补偿，负双轴延迟膜优选在550nm波长时具有在20nm～200nm范围内的平面内延迟值，和在-50nm～-300nm范围内的负厚度方向延迟值。
薄膜的波长分布特性可以具有标准的波长分布、平坦的波长分布、或反向波长分布。
包含正C-板和负双轴延迟膜的视角补偿膜的结构如图4、5、6和7所示。
夹在两个交叉的偏振器之间的液晶单元3中的液晶分子7的光轴与IPS-LCD板衬底平行排列，并按摩擦方向排列。其中与背后照明相邻的第一偏振器的吸收轴4与摩擦方向6平行的IPS-LCD被称为O-型IPS-LCD，并且，与背后照明相邻的偏振器的吸收轴与摩擦方向6垂直的IPS-LCD被称为E-型IPS-LCD。与背后照明相邻的第一偏振器1被称为下偏振器，远离背后照明排列的第二偏振器被称为上偏振器。使两个偏振器的吸收轴彼此交叉排列。
为了起到视角补偿的作用，这两种延迟膜需要被置于IPS-LCD板3和偏振器之间。
延迟膜的慢轴或光轴13可以和与其相邻的偏振器的吸收轴5垂直或平行排列。根据延迟膜的排列顺序而确定延迟膜光轴的方向。
为了使用A-板以达到偏振器的视角补偿，A-板光轴应与偏振器传输轴一致排列。如果正C-板与偏振器相邻，则A-板的光轴应与远离A-板被放置的偏振器的吸收轴垂直，然而，如果A-板与偏振器相邻，则A-板光轴应与与其相邻的偏振器的吸收轴垂直。
此时，在两种用于IPS-LCDs的视角补偿的延迟膜中，第一种延迟膜被称作负双轴延迟膜12，第种二延迟膜指正C-板11。当这两种延迟膜彼此叠加时，第二延迟膜的厚度方向的延迟绝对值优选大于第一延迟膜的厚度方向的延迟绝对值，如下面关系式所示：
(Rth)正C-板＞|R双轴|
这是由于为了改善IPS-LCD视角特性，优选补偿膜的厚度方向延迟值的总和正值。上面的条件意味着补偿膜的厚度方向延迟值的总和应该为正值。
本发明的第一实施例提供了一种IPS-LCD设备，其中负双轴延迟膜12和正C-板11排列在液晶单元3和第二偏振器2之间，正C-板排列于负双轴延迟膜12和液晶单元3之间，并且负双轴延迟膜的光轴13与相邻的第二偏振器13的吸收轴5垂直。
只有当A-板的光轴和相邻的偏振器传输轴彼此一致时，由交叉的偏振器导致的光泄漏的最小化才可能。由于偏振器的吸收轴与传输轴成直角，负双轴延迟膜的光轴和相邻的第二偏振器的吸收轴应彼此成直角。
在此实施例中，优选正C-板在550nm波长处具有在50nm～500nm范围内的厚度延迟值。
目前能够制作的负双轴延迟膜的厚度方向延迟值为-50nm～-300nm之间。这样，由于对于IPS-LCDs的视角补偿，优选厚度方向的延迟值总和最好在+50nm～+300nm的范围内，从而需要正C-板，以使厚度方向延迟值的总和为正值。
而且，优选IPS-LCDs的视角补偿所需的负双轴延迟膜的平面内延迟值小于150nm。
下面将描述如图4所示具有补偿膜的IPS-LCD的第一个结构。
如图4所显示，负双轴延迟膜和正C-板以使负双轴延迟膜与第二偏振器2相邻的方式被排列在第二偏振器2和液晶单元3之间。负双轴延迟膜的光轴13以与第二偏振器的吸收轴5垂直的方式被排列。
背后照明应与第一偏振器相邻，并且，如果背后照明与第二偏振器相邻排列，则视角补偿特性将改变。
进行该排列的模拟，同时施用延迟膜的实际设计值，结果如下面表1所示。
(表1)
    第一偏振器的内部保护膜   IPS-LCD板 正C-板的延迟值          负双轴膜     第二偏振器的内部保护膜   在70°倾角处的最小对比度
  Rin(nm)   Rth(nm)
    COP   290nm     300     67     -226     COP     65
    249     69     -178     88
    200     75     -145     107
    133     110     -48     150
    108     139     -8     143
    80-μm TAC     315     40     -320     COP     25
    160     60     -160     27
    120     66     -128     30
    COP     133     110     -48     TAC     150
    COP     153     66     -33     80μm TAC     125
    COP     226     42     -15     PNBRth＝160nm     75
IPS-LCD的视角特性是由偏振器内部保护膜、正C-板和负双轴延迟膜的延迟值如何设计所决定的。
上面表1总结了根据第一偏振器的内部保护膜、正C-板延迟值、负双轴延迟膜的延迟值、和第二偏振器的内部保护膜的对视角特性的模拟结果。由于IPS-LCDs在70°倾角处显示低对比特性，因此在70°倾角处的最小对比度为表示对比特性的改善程度的指标。没有使用视角补偿膜的包含普通偏振器的IPS-LCDs在70°倾角处具有小于10∶1的最小对比度。所以，可以发现表1中所给出的结构在对比特性方面都得到了改善，而且在这些结果中，显示最高对比度的结构为显示最佳对比特性的结构。
本发明的第二个实施例提供了一种IPS-LCD设备，其中负双轴延迟膜12和正C-板11排列在液晶单元3和第二偏振器2之间，负双轴延迟膜排列在正C-板和液晶单元之间，并且负双轴延迟膜的光轴13与第二偏振器的吸收轴5平行。
为了达到IPS-LCD的视角补偿，负双轴延迟膜的光轴应与相邻偏振器的吸收轴垂直。但是，由于相邻于第二偏振器的正C-板，从而负双轴延迟膜受第一偏振器影响。
因此，负双轴延迟膜的光轴应与第一偏振器的吸收轴垂直，并与第二偏振器的吸收轴一致。
下面将描述如图5所示包含补偿膜的IPS-LCD的第二个结构。
如图5所显示，负双轴延迟膜和正C-板以使正C-板与第二偏振器2相邻的方式被排列在第二偏振器2和液晶单元3之间。负双轴延迟膜的光轴13与第二偏振器的吸收轴平行排列。进行对此排列的模拟，同时施用延迟膜的实际设计值，结果如下面表2所示。
(表2)
  第一偏振器内部保护膜    IPS-LCD板        负双轴膜   正C-板的延迟值     第二偏振器的内部保护膜   在70°倾角处的最小对比度
  Rin(nm)   Rth(nm)
    COP   290 nm     77     -165     305     80μm TAC     95
    COP     77     -165     420     PNBRth＝160nm     86
    80-μm TAC     90     -162     390     PNBRth＝160nm     25
    COP     74     -162     230     COP     100
上面表2显示了根据偏振器的内部保护膜的延迟值、正C-板延迟值、和负双轴延迟膜的延迟值的在70°倾角处的对比特性的模拟结果。
IPS-LCDs在70°倾角处显示最小对比度，而且没有使用视角补偿膜的包含普通偏振器的IPS-LCDs在70°倾角处具有小于10∶1的对比度。因此，如表2所示，在70°倾角处的对比特性的改善意味着所有视角方向的对比特性的改善。
本发明的第三个实施例提供了一种IPS-LCD设备，其中负双轴延迟膜12和第一正C-板11排列在第二偏振器2和液晶单元3之间，第二正C-板14排列在第一偏振器1和液晶单元3之间，第一正C-板11排列在负双轴延迟膜12和液晶单元3之间，并且负双轴延迟膜的光轴13与相邻的第二偏振器的吸收轴5垂直。
为了达到IPS-LCDs的视角补偿，负双轴延迟膜的光轴应与相邻偏振器的传输轴一致。由于偏振器的传输轴与其吸收轴垂直，因此负双轴延迟膜的光轴应与偏振器的吸收轴垂直。
在该实施例中，负双轴延迟膜优选具有20nm～200nm的平面内延迟值和-50nm～-300nm的厚度方向延迟值。第一和第二正C-板的厚度方向延迟值的总和优选在50nm～500nm的范围内。
此外，两个正C-板的厚度方向延迟值的总和应大于负双轴延迟膜的厚度方向延迟值。
下面将描述如图6所示具有补偿膜的IPS-LCD的第三个结构。
如图6所示，负双轴延迟膜和第一正C-板11排列于第二偏振器2和IPS-液晶单元3之间，并且负双轴延迟膜12与第二偏振器2相邻排列。负双轴延迟膜的光轴13与第二偏振器的吸收轴5垂直排列。第二正C-板排列在第一偏振器1和IPS-LCD板3之间。
进行对此排列的模拟，同时采用延迟膜的实际设计值，结果如下面表3所示。
(表3)
    第一偏振器内部保护膜   第二正C-板的延迟值   IPS-LCD板   第一正C-板的延迟值        负双轴膜     第二偏振器内部保护膜   70°倾角处的最小对比度
  Rin(nm)   Rth(nm)
    80-μm TAG     145   290nm     272     93     -128     -     94
    80-μm TAG     110     215     92     -102     COP     136
    80-μm TAG     76     235     77     -160     -     100
    PNB     220     215     92     -102     COP     125
    PNB     220     215     92     -102     80-μm TAGRth＝-65nm     33
上面表3总结了根据第一偏振器内部保护膜的延迟值、第二偏振器内部保护膜的延迟值、第一正C-板的延迟值、第二正C-板的延迟值、和负双轴延迟膜延迟值的在70°倾角处的最小对比度的模拟结果。
本发明的第四个实施例提供了一种IPS-LCD设备，其中负双轴延迟膜12和第一正C-板11排列在第二偏振器2和液晶单元3之间，第二正C-板14排列在第一偏振器1和液晶单元3之间，第一正C-板11排列在负双轴延迟膜12和第二偏振器2之间，以及负双轴延迟膜的光轴13与第二偏振器的吸收轴5平行。
为了改善IPS-LCDs的视角特性，负双轴延迟膜的光轴应与相邻偏振器的吸收轴垂直。如图7所示，由于正C-板排列于第二偏振器和负双轴延迟膜之间，因此负双轴延迟膜与第一偏振器作用，并且需要负双轴延迟膜的光轴与第一偏振器的传输轴一致。而且，由于第一偏振器的传输轴与第二偏振器的吸收轴一致，因此负双轴延迟膜的光轴应与第二偏振器的吸收轴一致。
下面将描述图7所示的具有补偿膜的IPS-LCD的第四个结构。
负双轴延迟膜和第一正C-板排列在第二偏振器2和IPS-液晶单元3之间，并且第一正C-板与第二偏振器2相邻排列。负双轴延迟膜的光轴13与第二偏振器的吸收轴5平行排列。第二正C-板排列在第一偏振器1和IPS-液晶单元3之间。
进行对此排列模拟，同时采用延迟膜的实际设计值，结果如下面表4所示。
(表4)
第一偏振器的内部保护膜 第二正C-板延迟  IPS-LCD板      负双轴膜 第一正C-板延迟值 第二偏振器的内部保护膜 70°倾角处的最小对比度
 Rin(nm) Rth(nm)
 80-μm TAC  110  290nm  88 -65  163  COP  150
 PNBRth＝-160nm  220  88 -65  163  COP  140
 PNBRth＝-160nm  220  88 -65  237  80-μm TAC  135
 PNBRth＝-160nm  220  88 -65  350  PNBRth＝-160nm  125
图4～图7所示的IPS-LCDs包括两个交叉的偏振器1和2、液晶单元3、排列于第二偏振器2和液晶单元3之间的至少一个正C-板11和至少一个负双轴延迟膜12。
对角方向指相对于偏振器的吸收轴的45°方向，并且沿对角线方向处于交叉的偏振器状态的IPS-LCDs的视角特性最差。当根据本发明采用两种延迟膜作为IPS-LDCs的视角补偿膜时，对角方向的视角特性将被改善。
在本发明中，偏振器可以具有内部和外部保护膜。
为了保护由拉伸的聚乙烯醇(PVA)制成的偏振元件，偏振器可以包含作为内部保护膜的具有厚度方向延迟值的三醋酸纤维素(TAC)，聚降冰片烯(PNB)或不具有厚度方向延迟值的未拉伸的环烯烃(COP)。
IPS-LCDs的视角补偿特性受用于保护偏振元件的保护膜影响。如果保护膜具有厚度方向延迟值，如TAC膜，则将会出现使视角补偿特性变差的问题。如果采用各向同性薄膜，如未拉伸的环烯烃(COP)作为偏振器的保护膜，则能保证极好的视角补偿特性。
作为第一偏振器、第二偏振器或二者的内部保护膜，具有零或负厚度方向延迟值的薄膜优选地被使用。这是因为与偏振器相邻的正C-板抵消了偏振器的内部保护膜所产生的延迟值。
同时，第一偏振器1和第二偏振器2的内部保护膜优选地由选自包括未拉伸的COP、40-μm TAC、80-μm TAC和PNB的组的材料制成。
能够作为负双轴延迟膜12的薄膜的例子包括单轴拉伸的TAC、单轴拉伸的聚降冰片烯(PNB)和双轴拉伸的聚碳酸酯膜。作为第二延迟膜的正C-板11可以由聚合物材料或UV固化的液晶膜制成，其例子包括垂直配向的液晶膜(homeotropically aligned liquid crystal film)，双轴拉伸的聚碳酸酯膜等。
在本发明中，负双轴延迟膜12能起到偏振器的内部保护膜的作用。由于偏振器内部保护膜的目的是保护偏振元件，因此任何具有保护偏振器作用的透明薄膜都可以被作为保护材料。由于负双轴延迟膜是由具有保护偏振器作用的透明材料制成，所以该负双轴延迟膜能作为具有保护偏振器作用的延迟膜。
而且，在本发明中，正C-板11能起到偏振器内的部保护膜的作用。由于正C-板是由具有偏振器保护作用的透明材料制成，所以正C-板能作为具有保护偏振器作用的延迟膜。
被最广泛地用作普通偏振器的保护膜的材料是TAC。由于TAC具有负的厚度方向延迟值，因此直接使用负双轴延迟膜作为偏振器保护膜具有减小负厚度方向延迟值的作用。这允许用正C-板的低厚度方向延迟值达到视角补偿(见表1)。
如果偏振器内部保护膜具有负的厚度方向延迟值，则应使用具有较高厚度方向延迟值的正C-板以使厚度方向延迟值的总和大于零。如果偏振器内部保护膜的厚度方向延迟值为零或负值，则可以使用具有较低延迟值的正C-板来改善视角特性。
实施例
实施例1
上面表1所示的IPS-LCD包含单元间距为2.9μm，并且被具有3°预倾角、介电各向异性(Δε)为+7、以及双折射(Δn)为0.1的液晶分子填充的IPS液晶单元。负双轴延迟膜12是由拉伸的TAC膜制成，并且具有110nm的平面内延迟值(Rin)和-48nm的厚度方向延迟值(Rth)。正C-板11为UV固化的、垂直配向的液晶膜，并且具有133nm的延迟值(Rth)。两片偏振器包含具有延迟值几乎为零的COP内部保护膜。在采用这种视角补偿膜的情况下，相对于所有方位角的在70°倾角处的最小对比度的模拟结果为150∶1。
实施例2
上面表1所示的IPS-LCD包含单元间距为2.9μm，并且被具有3°预倾角、介电各向异性(Δε)为+7、双折射(Δn)为0.1的液晶分子填充的IPS液晶单元。负双轴延迟膜12是由拉伸的TAC膜制成，并且具有66nm的平面内延迟值(Rin)和-128nm的厚度方向延迟值(Rth)。正C-板11为UV固化的、垂直配向的液晶膜，并且具有120nm的延迟值(Rth)。第一偏振器1的内部保护膜由TAC制成，并具有-65nm的厚度方向延迟值。第二偏振器2的内部保护膜为具有延迟值几乎为零的COP膜。在采用这种视角补偿膜的情况下，相对于所有方位角的在70°倾角处的最小对比度的模拟结果为30∶1。
实施例3
上面表1所示的IPS-LCD包含单元间距为2.9μm，并且被具有3°预倾角、介电各向异性(Δε)为+7、双折射(Δn)为0.1的液晶分子填充的IPS液晶单元。负双轴延迟膜12是由拉伸的TAC膜制成，并且具有110nm的平面内延迟值(Rin)和-48nm的厚度方向延迟值(Rth)。正C-板11为UV固化的、垂直配向的液晶膜，并且具有133nm的延迟值(Rth)。第一偏振器1的内部保护膜由COP制成，第二偏振器2的内部保护膜为拉伸的TAC膜。在采用这种视角补偿膜的情况下，相对于所有方位角的在70°倾角处的最小对比度的模拟结果为150∶1。
实施例4
上面表2所示的IPS-LCD包含单元间距为2.9μm，并且被具有3°预倾角、介电各向异性(Δε)为+7、双折射(Δn)为0.1的液晶分子填充的IPS液晶单元。负双轴延迟膜12是由拉伸的TAC膜制成，并且具有77nm的平面内延迟值(Rin)和-165nm的厚度方向延迟值(Rth)。正C-板11为UV固化的、垂直配向的液晶膜，并且具有305nm的延迟值(Rth)。第一偏振器1的内部保护膜由COP制成，第二偏振器2的内部保护膜由80-μm TAC膜制成、并具有-65nm的厚度方向延迟值。在采用这种视角补偿膜的情况下，相对于所有方位角的在70°倾角处的最小对比度模拟结果为95∶1。
实施例5
上面表2所示的IPS-LCD包含单元间距为2.9μm，并且被有3°预倾角、介电各向异性(Δε)为+7、双折射(Δn)为0.1的液晶分子填充的IPS液晶单元。负双轴延迟膜12是由拉伸的TAC膜制成的，并且具有77nm的平面内延迟值(Rin)和-165nm的厚度方向延迟值(Rth)。第一正C-板11为UV固化的、垂直配向的液晶膜，并且具有420nm的延迟值(Rth)。第一偏振器1的内部保护膜由COP制成，第二偏振器2的内部保护膜为具有-160nm负厚度方向延迟值(Rth)的PNB膜。在采用这种视角补偿膜的情况下，相对于所有方位角的在70°倾角处的最小对比度的模拟结果为86∶1。
实施例6
上面表2所示的IPS-LCD包含单元间距为2.9μm，并且被具有3°预倾角、介电各向异性(Δε)为+7、双折射(Δn)为0.1的液晶分子填充的IPS液晶单元。负双轴延迟膜12是由拉伸的TAC膜制成，并且具有74nm的平面内延迟值(Rin)和-162nm的厚度方向延迟值(Rth)。正C-板11为UV固化的、垂直配向的液晶膜，并且具有230nm的延迟值(Rth)。第一偏振器1的内部保护膜由COP制成，第二偏振器2的内部保护膜由COP制成。在采用这种视角补偿膜的情况下，相对于所有方位角的在70°倾角处的最小对比度的模拟结果为100∶1。
实施例7
上面表3所示的IPS-LCD包含单元间距为2.9μm，并且被具有3°预倾角、介电各向异性(Δε)为+7、双折射(Δn)为0.1的液晶分子填充的IPS液晶单元。负双轴延迟膜12是由拉伸的TAC膜制成，并且具有92nm的平面内延迟值(Rin)和-102nm的厚度方向延迟值(Rth)。第二正C-板11为UV固化的、垂直配向的液晶膜，并且具有110nm的延迟值(Rth)。第一正C-板12为UV固化的、垂直配向的液晶膜，并且具有215nm的延迟值(Rth)。第一偏振器1的内部保护膜由具有-65nm的厚度方向延迟值(Rth)的80-μm TAC制成，第二偏振器2的内部保护膜由COP制成。在采用这种视角补偿膜的情况下，相对于所有方位角的在70°倾角处的最小对比度的模拟结果为136∶1。
实施例8
上面表3所示的IPS-LCD包含单元间距为2.9μm，并且被具有3°预倾角、介电各向异性(Δε)为+7、双折射(Δn)为0.1的液晶分子填充的IPS液晶单元。负双轴延迟膜12是由拉伸的TAC膜制成，并且具有92nm的平面内延迟值(Rin)和-102nm的厚度方向延迟值(Rth)。第二正C-板11为UV固化的、垂直配向的液晶膜，并且具有220nm的延迟值(Rth)。第一正C-板14为UV固化的、垂直配向的液晶膜，并且具有215nm的延迟值(Rth)。第一偏振器1的内部保护膜由PNB制成、并具有-160nm的厚度方向延迟值(Rth)，第二偏振器2的内部保护膜由COP制成。在采用这种视角补偿膜的情况下，相对于所有方位角的在70°倾角处的最小对比度的模拟结果为125∶1。
实施例9
上面表3所示的IPS-LCD包含单元间距为2.9μm，并且被具有3°预倾角、介电各向异性(Δε)为+7、双折射(Δn)为0.1的液晶分子填充的IPS液晶单元。负双轴延迟膜12是由拉伸的TAC膜制成，并且具有88nm的平面内延迟值(Rin)和-65nm的厚度方向延迟值(Rth)。第二正C-板11为UV固化的、垂直配向的液晶膜，并且具有110nm的延迟值(Rth)。第一正C-板12为UV固化的、垂直配向的液晶膜，并且具有163nm的延迟值(Rth)。第一偏振器1的内部保护膜由80-μm TAC制成、并具有-65nm厚度方向延迟值(Rth)。第二偏振器2的内部保护膜由COP制成。在采用这种视角补偿膜的情况下，相对于所有方位角的在70°倾角处的最小对比度的模拟结果为150∶1。
实施例9
上面表4所示的IPS-LCD包含单元间距为2.9μm，并且填充有3°预倾角、介电各向异性(Δε)为+7、双折射(Δn)为0.1的液晶分子的液晶单元。负双轴延迟膜12是由拉伸的TAC膜制成的，并且具有88nm的平面内延迟值(Rin)和-65nm的厚度方向延迟值(Rth)。第二正C-板14为UV固化、垂直配向的液晶膜，并且具有110nm的延迟值(Rth)。第一正C-板11为UV固化、垂直配向的液晶膜，并且具有163nm的延迟值(Rth)。第一偏振器1的内部保护膜由具有-65nm厚度方向延迟值的80-μm TAC制成，第二偏振器2的内部保护膜由COP制成。在采用这种视角补偿膜的情况下，对于所有方位角中具有最小对比度的70°倾斜角模拟结果为150∶1。
实施例10
上面表4所示的IPS-LCD包含单元间距为2.9μm，并且被具有3°预倾角、介电各向异性(Δε)为+7、双折射(Δn)为0.1的液晶分子填充的IPS液晶单元。负双轴延迟膜12是由拉伸的TAC膜制成，并且具有88nm的平面内延迟值(Rin)和-65nm的厚度方向延迟值(Rth)。第二正C-板11为UV固化的、垂直配向的液晶膜，并且具有220nm的延迟值(Rth)。第一正C-板14为UV固化的、垂直配向的液晶膜，并且具有163nm的延迟值(Rth)。第一偏振器1的内部保护膜由PNB制成、并具有-160nm厚度方向延迟值(Rth)。第二偏振器2的内部保护膜由COP制成。在采用这种视角补偿膜的情况下，相对于所有方位角的在70°倾角处的最小对比度的模拟结果为140∶1。
工业适用性
如上所述，根据本发明，负双轴延迟膜和正C-板的采用可以改善平面内转换液晶显示器在正面和倾角处的对比特性。而且，它可以使黑暗状态中随视角的色移最小。

Claims (17)

1、一种平面内转换液晶显示器，包括第一偏振器，填充有具有正介电各向异性(Δε＞0)或负介电各向异性(Δε＜0)的液晶的水平排列的液晶单元，和第二偏振器，液晶单元中液晶的光轴位于与偏振器平行的平面中，
其中第一偏振器的吸收轴与第二偏振器的吸收轴垂直，液晶单元中液晶的光轴与相邻的第一偏振器的吸收轴平行，并且
偏振器与液晶单元之间排列至少一个负双轴延迟膜(nx＞ny＞nz)和至少一个正C-板(nx＝ny＜nz)，负双轴延迟膜中，nx和ny表示平面内折射指数，nz表示膜的厚度方向折射指数，其中负双轴延迟膜的光轴或者与(a)和该负双轴延迟膜相邻的偏振器的吸收轴垂直排列，或者(b)如果该负双轴延迟膜与液晶单元相邻，则与相邻液晶单元的偏振器的吸收轴垂直排列，
负双轴延迟膜具有负的厚度方向延迟值(Rth，双轴＝d×(nz-ny)，其中d表示薄膜厚度)和正的平面内延迟值(Rin，双轴＝d×(nx-ny)，其中d表示薄膜厚度)，而正C-板具有厚度方向延迟值(Rth，正C-板＝d×(nz-ny))。
2、如权利要求1所述的平面内转换液晶显示器，其中负双轴延迟膜和正C-板排列在液晶单元和第二偏振器之间，正C-板排列在负双轴延迟膜和液晶单元之间，并且负双轴延迟膜的光轴与第二偏振器的吸收轴垂直。
3、如权利要求1所述的平面内转换液晶显示器，其中负双轴延迟膜和正C-板排列在液晶单元和第二偏振器之间，负双轴延迟膜排列在正C-板和液晶单元之间，并且负双轴延迟膜的光轴与第二偏振器的吸收轴平行。
4、如权利要求1所述的平面内转换液晶显示器，其中负双轴延迟膜和第一正C-板排列在第二偏振器和液晶单元之间，第二正C-板排列在第一偏振器和液晶单元之间，第一正C-板排列在负双轴延迟膜和液晶单元之间，并且负双轴延迟膜的光轴与相邻的第二偏振器的吸收轴垂直。
5、如权利要求1所述的平面内转换液晶显示器，其中负双轴延迟膜和第一正C-板排列在第二偏振器和液晶单元之间，第二正C-板排列在第一偏振器和液晶单元之间，第一正C-板排列在负双轴延迟膜和第二偏振器之间，并且负双轴延迟膜的光轴与第二偏振器的吸收轴平行。
6、如权利要求1所述的平面内转换液晶显示器，其中液晶单元在550nm波长时具有从220nm到350nm范围的延迟值。
7、如权利要求1所述的平面内转换液晶显示器，其中正C-板具有比负双轴延迟膜厚度方向延迟值的绝对值大的厚度方向延迟值(即(Rth)正C-板＞|Rth，双轴|))。
8、如权利要求1所述的平面内转换液晶显示器，其中正C-板在550nm波长时具有从50nm到500nm范围的厚度方向延迟值。
9、如权利要求1所述的平面内转换液晶显示器，其中负双轴延迟膜在550nm波长时具有20nm到200nm的平面内延迟值和在550nm波长时具有-50nm到-300nm的厚度方向延迟值。
10、如权利要求2所述的平面内转换液晶显示器，其中550nm波长时负双轴延迟膜和正C-板的厚度方向延迟值总和在+50nm到+300nm范围内。
11、如权利要求2所述的平面内转换液晶显示器，其中负双轴延迟膜在550nm波长时具有小于150nm的平面内延迟值。
12、如权利要求1所述的平面内转换液晶显示器，其中负双轴延迟膜由单轴拉伸的三醋酸纤维素(TAC)、单轴拉伸的聚降冰片烯(PNB)、双轴拉伸的聚碳酸酯或UV固化的液晶膜制成。
13、如权利要求1所述的平面内转换液晶显示器，其中正C-板作为偏振器的保护膜。
14、如权利要求1所述的平面内转换液晶显示器，其中第一偏振器、第二偏振器或该二者的内部保护膜具有零或负的厚度方向延迟值。
15、如权利要求1所述的平面内转换液晶显示器，其中第一或第二偏振器的内部保护膜是由选自包括未拉伸的COP、40μm TAC、80μm TAC和PNB的组的材料制成。
16、如权利要求1所述的平面内转换液晶显示器，其中负双轴延迟膜作为偏振器的内部保护膜。
17、如权利要求1所述的平面内转换液晶显示器，其中正C-板由聚合物材料或UV固化的液晶膜制成。
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