CN110262133A - 具有cop延迟器和cop匹配rm的低反射率lcd - Google Patents

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Abstract

一种液晶显示装置(LCD)被配置用于最小化不需要的内部环境光反射。所述LCD包括多个层，所述层从可视侧包括：第一线性偏振器；外部延迟器，其由环烯烃聚合物(COP)材料或环烯烃共聚物(COC)材料制成；滤色器基板；滤色器层；内部反应性介晶(RM)延迟器配向层；内部反应性介晶(RM)延迟器；液晶(LC)层；以及第二线性偏振器。所述外部延迟器和所述内部RM延迟器被配置成使得所述外部延迟器和所述内部RM延迟器的光学特性(例如光偏振控制功能)相匹配，以相互抵消穿过外部延迟器和内部RM延迟器的光。所述LCD在高的和低的环境照明条件中均同时保持高图像质量。

Description

具有COP延迟器和COP匹配RM的低反射率LCD
技术领域
本发明可应用于显示器领域，特别适用于户外使用和其它潜在的类似的高环境光照的情况。
背景技术
今年来，透射型或发光型显示器的性能，例如液晶显示器(LCDs)和有机发光二极管显示器(OLEDs)，在诸如分辨率，色域能力和亮度等指标上显著增加。这样的显示器还具有降低的成本，使得对于大多数的应用，包括静态和移动，室内和室外的应用，它们现在作为电子显示器市场的主体。这导致反射和穿透反射显示器类型倒退到用于非常高的环境光照应用和长电池寿命需求应用的小众应用中。
即使是最近才采用的反射式显示技术的应用，例如户外标牌，电子阅读器和智能手表以及户外常用的类似装置，现在主要由透射式或发射式装置提供服务，因为它们提高的图像质量能力。在这些领域，以及显示装置可趋向主要用于中等环境光或仅偶尔的高环境光情况的其他区域中，例如智能手机，平板电脑，汽车显示器和笔记本电脑，尝试已经被执行去调整透射式或发射式显示器以在较高环境光照情况下具有改进的性能，且受成本和暗室性能的影响最小。这些调整包括使用抗反射或防眩光膜以减少来自显示器前表面的反射，以及使用圆形前偏振器以吸收来自显示器内的环境光的反射。圆形偏振片在去除内反射方面特别有效，因此可用于显示器，例如通过使用标准线性偏振器(有时也称为平面偏振器)可获得更高的暗室对比度的LCD，以及不使用偏振光并且因此会导致发光的亮度损失的OLED。
用于高分辨率，窄边框，广视角应用的主流LCD显示技术,例如智能手机和平板电脑，采用边缘场切换(FFS)模式。FFS模式通常不与圆形偏振器兼容，因为在全电压的条件下，包括零，它们都具有LC指向矢配向，因此具有在轴上的光的偏振平面中具有大的分量的光轴，所以没有暗态是可以实现的。对于其他常用的LC模式，例如平面内切换(IPS)，扭曲向列(TN)和电控双折射(ECB)，也是如此。这些LC模式依赖于线性偏振器的使用，其具有与单元的平面中LC的光轴的投影平行或垂直对准的透射轴，在至少一个显示电压状态中产生特定的透射条件。
US2010/0134448(Park等人，2010年6月3日公开)描述了使用集成到触摸板中的相位补偿(延迟器)膜来改善LCD的室外可见度和视角特性。JP2008-83492(Epson ImaginingDevices Co.，Ltd)描述了使用相位补偿(延迟器)膜来防止由于静电和反射光引起的显示质量的劣化。US2017/0031206(Smith等人，2017年2月2日公开)和共有的PCT/JP2016/003507描述了使用相位补偿(延迟器)膜来防止由于反射光引起的显示质量的劣化。
发明内容
提供一种LC显示器，其中通常与线性偏振器结合使用以获得最佳低环境光图像质量的LC模式配置与圆形前偏振器一起使用，以在保持与LC模式相关的高质量透射显示性能的同时，从内部显示器组件中通过吸收不受控制的环境光反射来改善高环境照明的外观，是期望的。虽然显示器从背光穿透到观察者的光被预期的LC层调节以提供预期的透射，但是在传统配置中，在所有LC状态下从内层界面反射的不需要的环境光没有控制地重新发光(反射)，导致显示器的对比度降低和图像质量下降。
本公开涉及显示器配置,其减少液晶装置中(例如，显示器和光调节器)，并且更具体地来自IPS或FFS型显示器的环境光反射，以便提供增强的对比度和图像质量，尤其是在高环境光的条件下。更普遍，本发明涉及在液晶装置中的减少环境光反射，所述液晶装置例如为通常用至少一第一线性偏振器并且常常用第二线性偏振器操作的显示器和光调节器，例如FFS，IPS，VAN，TN模式等。因此，在通常不与圆形偏振器一起使用的液晶装置中减少了环境光反射。
在本公开中描述的实施方案中，通过(i)在LC单元的内表面上添加至少一个均匀的无图案的延迟层和(ii)在LC单元的外表面上使用由外部延迟层和线性偏振器组成的圆形偏振器，实现增强的对比度和整体性能。外部延迟器和内部延迟器有效地完全抵消了由LCD发送的所有波长的彼此的偏振控制功能，从而确保在暗室(低环境照明)条件下观看的图像的高对比度。圆形偏振器显著减少了来自LC单元内表面的不需要的环境反射，从而确保在高环境照明条件下观看的图像的高对比度。众所周知，传统上用两个线性偏振器(没有圆形偏振器)操作的LCD，例如FFS，IPS，TN等显示技术，在高环境照明条件下观看的图像比在相同环境照明条件下，在通常用两个圆形偏振器操作的LCD上观看的图像对比度更低。然而，不可能在诸如FFS，IPS和TN显示器之类的显示器中简单地替换线性偏振器成圆形偏振器，而不显著降低图像质量。本发明的一些方面展示了附加的光学层，例如内部延迟器和外部延迟器，如何可以添加到通常用两个线性偏振器操作的LCD上，以便能够在低和高环境照明条件下观察高对比度图像。
本发明在保持与LC模式相关的高质量透射显示性能的同时，通过吸收来自内部显示组件的不受控制的环境光反射，获得被配置用于最佳低环境光图像质量和改善的高环境照明外观的LC显示器。由此减少了液晶显示器中，并且尤其是来自IPS或FFS型显示器的环境光反射，从而提供增强的对比度和图像质量。
因此，本发明的一个方面是一种液晶显示装置(LCD)，其被配置用于最小化特别是来自内部组件的不需要的环境光反射。在示例性实施例中，一种LCD包括多个层，所述层从可视侧包括：第一线性偏振器；外部延迟器，其由环烯烃聚合物(COP)材料或环烯烃共聚物(COC)材料制成；滤色器基板；滤色器层；内部反应性介晶(RM)延迟器配向层；内部反应性介晶(RM)延迟器；液晶(LC)层；以及第二线性偏振器。所述外部延迟器和所述内部RM延迟器被配置成使得所述外部延迟器和所述内部RM延迟器的光学特性(例如光偏振控制功能)相匹配，以相互抵消通过外部延迟器和内部RM延迟器的光。从而最小化所述不需要的内部环境光反射。所述第一和所述第二线性偏振器之间的方位角是90°，所述第一线性偏振器和所述外部延迟器之间的方位角是45°，以及所述内部RM延迟器和所述外部延迟器之间的方位角是90°。
在示例性实施例中，所述内部RM延迟器和所述外部延迟器层各自具有在550nm处测量的、在110nm至165nm范围内的延迟值,所述内部RM延迟器层和所述外部延迟器层之间在550nm处测量的延迟值的差异在0nm至10nm的范围内。如本文所用，R450表示在450nm处测量的蓝光的延迟，R550表示在550nm处测量的绿光的延迟，R650表示在650nm处测量的红光的延迟。在示例性实施例中，所述内部RM延迟器层具有在0.95至1.07(1.01±0.06)范围内的R450/R550值，以及在0.93至1.05(0.99±0.06)范围内的R650/R550值。
为了实现前述和相关目的，本发明包括在下文中充分描述并在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了本发明的某些说明性实施例。然而，这些实施例仅表示本发明原理的各种方式中的一些可以被采用。当结合附图考虑时，本发明的其他目的，优点和新颖特征将从本发明的以下详细描述中变得显而易见。
附图说明
图1是本领域传统的LCD光学堆叠布置的示意图。
图2是根据本发明实施例的示例性LCD光学堆叠布置的示意图。
图3是定义根据本发明实施例的LCD的方位配向方向的图。
图4是定义于LCD有关的一些光学元件的方位配向方向的表。
图5是根据本发明实施例的另一LCD光学堆叠布置的示意图。
图6是根据本发明实施例的又一LCD光学堆叠布置的示意图。
附图标记说明
TFT线性偏振器 1
TFT基板 2
有源矩阵电极 3
第一LC配向层 4
LC 5
第二LC配向层 6
内部RM延迟器 7
内部RM延迟器配向层 8
滤色器(CF)层 9
CF基板 10
外部延迟器 11
CF基板线性偏振器 12
抗反射膜 13
光学间隔层 61
第二平坦化层 62
第一平坦化层 81
电磁屏蔽层 91
C板延迟器 95
传统的FFS或IPS型LCD 100
具有外部和内部延迟器的FFS或IPS 101
型LCD
另一种具有外部和内部延迟器的FFS 102
或IPS型LCD
又一种具有外部和内部延迟器的FFS 103
或IPS型LCD
可视侧 200
背光单元 300
具体实施方式
为了说明本发明的改进，出于比较目的，图1是本领域传统的LCD的光学堆叠布置的示意图。参考图1，一种传统配置的透射式FFS或IPS型LCD100，其可以被认为是本领域的标准，通常包括液晶(LC)材料5以通常为3-5μm的均匀单元间隙夹设在TFT基板2和滤光器(CF)基板10之间的光学堆叠。第一和第二LC配向层4和6设置在TFT基板和CF基板的与LC材料相邻的内表面上，以促进LC的均匀、反平行平面配向。滤色器(CF)层9设置在滤色器基板10上，并且有源矩阵像素阵列和有源矩阵电极3设置在薄膜晶体管(TFT)基板2的内表面上。线性偏振器1和12被层压到TFT基板和CF基板的外表面上，导致线性偏振光从背光300和可视侧200上的环境光照穿透到显示器堆叠中。
所述可视侧有时被称为LCD的观察者侧或者外侧，并且是人通常在LCD上观看或者观察图像的一侧，可以从该侧提供图像用于投影，等等。相对于附图中的图示，LCD的顶侧、上侧或外侧，或LCD的元件、组件或层是在相应图示的顶部，例如，相较于LCD的另一侧更靠近可视侧，该另一侧通常被称为非可视侧、底侧、下侧、内侧或后侧，或者在某些情况下被称为LCD的背光侧。在一些情况下，术语“内表面”可以表示在LCD的组件或层的堆叠内部的表面，例如，在LCD的相应的TFT基板2和CF基板10之间，其将从参考相应附图的图示的描述中显而易见。术语“外部”通常是指不在TFT基板3和CF基板10之间的位置。术语“内部”通常是指TFT基板2和CF基板10之间的位置。
图1中所示的透射式FFS或IPS型LCD100的缺点在于，从可视侧200入射到FFS或IPS型LCD 100上的环境光照的一部分(例如阳光等)被反射回观察者。这种不需要的反射光降低了FFS或IPS型LCD100的感知图像质量。特别地，反射光降低了FFS或IPS型LCD100的感知对比度。不需要的反射环境光的第一部分来自可视侧的最上层并且被称为外部反射，因为这些不想要的反射发生在FFS或IPS型LCD100的图像形成组件的外部。换句话说，外部反射发生在不位于TFT基板2和CF基板10之间的组件上。从FFS或IPS型LCD100反射的光的第一部分可以通过使用沉积在第一线性偏振器12的可视侧上的抗反射膜13减少,该抗反射膜13通常是最靠近FFS或IPS型LCD100的可视侧的最上层。
不需要的反射环境光的第二部分来自透射式FFS或IPS型LCD100内使用的材料和界面，且这些不想要的反射因此被称为内部反射。换句话说，内部反射从位于TFT基板2和CF基板10之间的组件发生。不需要的反射光的总和部分是第一部分(不需要的外部反射)和第二部分(不需要的内部反射)的总和。虽然高质量的抗反射膜可以显著抑制不需要的外部反射，但不需要的内部反射必须被减少以保持FFS或IPS型LCD100的高图像质量。
用于抑制不需要的内部反射的配置已经被尝试过。例如，先前已经公开了通过使用内部光学延迟膜和外部光学延迟膜来抑制不需要的内部反射(参见上面背景技术部分中引用的US2017/0031206)。在本发明的示例性实施例中，公开了外部延迟器和内部延迟器的最佳材料和处理条件相对于这种先前配置的创造性改进。进一步地，在本发明的示例性实施例中，公开了外部和内部延迟器相对于FFS或IPS型LCD的其他光学组件的最佳配向。进一步地，在本发明的示例性实施例中，公开了FFS或IPS型LCD的附加组件以改善显示性能。
因此，本发明的一个方面是一种液晶显示装置(LCD)，其被配置用于最小化，特别是来自内部组件的，不需要的环境光反射。在示例性实施例中，LCD包括多个层，所述层从可视侧包括：第一线性偏振器；外部延迟器，其由环烯烃聚合物(COP)材料或环烯烃共聚物(COC)材料制成；滤色器基板；滤色器层；内部反应性介晶(RM)延迟器配向层；内部反应性介晶(RM)延迟器；液晶(LC)层；以及第二线性偏振器。所述外部延迟器和所述内部RM延迟器被配置成使得所述外部延迟器和所述内部RM延迟器的光学特性(例如光偏振控制功能)相匹配，以相互抵消通过外部延迟器和内部RM延迟器的光。从而同时最小化所述不需要的内部环境光反射并保持所显示图像的高对比度。
图2是根据本发明实施例的示例性LCD光学堆叠布置101的示意图。参考图2，FFS或IPS型LCD101以显著抑制不需要的内部反射的方式配置。一些组件与图1的传统配置相当，因此相同的组件用相同的附图标记表示。从可视侧，FFS或IPS型LCD101包括抗反射膜13，CF基板线性偏振器12，外部延迟器11，滤色器(CF)基板10，滤色器层9，内部反应性介晶(RM)延迟器配向层8，内部反应性介晶(RM)延迟器层7，LC配向层6，LC层5，LC配向层4，有源矩阵电极层3，TFT基板2，TFT线性偏振器1和背光单元300。在FFS或IPS型LCD101中描述的除背光单元300之外的所有组件可以粘附在一起以防止形成气隙。本文描述的所有延迟器是可以改变光的偏振状态的光学延迟器。因此，比较图2和图1，LCD101包括以下不包括在传统LCD100中的附加的层：外部延迟器11，内部RM延迟器配向层8和内部RM延迟器7。
内部反应性介晶(RM)延迟器配向层8的配向方向可以通过摩擦工艺或UV光配向工艺形成。如果使用UV光配向工艺，则可以使用254nmUV辐射(键断裂光配向)或可以使用365nmUV辐射(键合光配向)。内部反应性介晶(RM)延迟器配向层8的配向方向限定了内部反应性介晶RM延迟器层7的光轴的配向方向。
为了确保图2中所示的FFS或IPS型LCD101具有与图1中所示的FFS或IPS型LCD 100相同的暗室(即，在没有环境光照的情况下)图像质量，外部光学延迟器11和内部RM延迟器层7被配置成使得它们的光学特性相匹配以使相互抵消穿过外部延迟器和内部RM延迟器的光。外部延迟器11和内部RM延迟器层7尤其被配置成使得它们的偏振控制功能相互匹配以相互抵消。例如，如果源自背光的光具有通过内部RM延迟器层7从线性偏振状态修改为左旋圆偏振状态的偏振状态，则外部光学延迟器11将所述左旋圆偏振状态转换回所述线性偏振状态。同样地，例如，如果来自环境光源(例如，阳光或其他外部光)的光具有通过外部光学延迟器11从线性偏振状态修改为左旋圆偏振状态的偏振状态，则内部RM延迟器层7将所述左旋圆极化状态转换回所述线性偏振状态。更普遍地，延迟器层7和11的效果将是每个都旋转偏振椭圆的长轴并改变椭圆率，但在每种情况下相反，因此，当组合考虑时，延迟器层7和11不改变从背光300穿透至线性偏振器12的光的偏振状态。
参考图2，所述外部延迟器11是层压膜，并且特别地可以配置为四分之一波片(QWP或λ/4)膜。所述外部延迟器11是正单轴材料。换句话说，外部延迟器11是正A板，并且与CF线性偏振器12配向在大致45°(±10°)。来自可视侧的环境光在穿过CF线性偏振器12和外部延迟器11的组合之后变为圆偏振。来自下面的部件的圆偏振光的反射,即相对于外部延迟器11远离可视侧的,将被CF线性偏振器12吸收，因此显著减少了不希望的内部反射。外部延迟器11和CF线性偏振器12可以作为形成合成的圆偏振器的复合膜被制造。
外部延迟器11由环烯烃聚合物(COP)材料或环烯烃共聚物(COC)材料制成。COP或COC材料的优点在于对于所有光学波长(红色，绿色和蓝色)延迟及波长是相对平坦的函数形式。COP和COC材料具有相对平坦的色散曲线。平坦的色散曲线使外部延迟器11和CF线性偏振器12的组合能够产生在可见光谱上的圆偏振光，因此以上述方式显著地减少内部反射。COP或COC材料的另一个优点是发明人发现COP或COC材料对外部环境条件是稳健的。因此，外部光学延迟器11的光学特性保持不受高环境光照条件，大环境温度变化和大环境湿度变化的影响。因此，无论环境条件如何，外部光学延迟器11和CF线性偏振器12产生在可见光谱上的高质量的圆偏振光，从而可以显著减少内部反射。与传统配置相比，COP或COC材料的使用实现了意想不到的和增强的结果，因为可以配制具有与COP或COC材料相同的色散特性的RM材料，使外部光学延迟器11和内部RM延迟器层7具有相互抵消的光学功能。可用于本发明的COP或COC材料的示例包括与产品中使用的相当的材料，例如NZF-UF01A(NittoDenko)，ZeonorFilm(Zeon Corporation)和Arton Film(JSR)。
内部RM延迟器层7可以涂覆在内部RM延迟器配向层8上。RM涂布方法可以是本领域中使用的缝型模涂布方法或旋涂方法。内部RM延迟器层7可以被配置为四分之一波片(QWP或λ/4)膜，并且是正单轴材料。因此，内部RM延迟器层7是正A板。内部RM延迟器层与外部光学延迟器11配向在大致90°(±10°)。将RM材料用于内部RM延迟器层7的优点在于，实现QWP功能所需的厚度可以足够薄以最小化降低暗室图像质量的色彩赝象。与上面相比，通过将RM材料用于内部RM延迟器层7，实现了意想不到的和增强的结果，因为可以配制具有与COP或COC材料相同的色散特性的RM材料，使外部光学延迟器11和内部RM延迟器层7具有相互抵消的光学功能。内部RM延迟器层7可以具有小于3.0μm的厚度，并且特别地可以具有小于1.0μm的厚度。
为了如所描述的那样操作，最小化对暗室透射显示质量，特别是对比度的影响，层叠四分之一波片的外部延迟器11和内部RM四分之一波片延迟器7应操作以尽可能完整地有效消除由LCD发送的所有波长的彼此的偏振控制功能。RM材料可以被配制是一个意想不到的和增强的结果，使得在所有制造工艺完成之后，内部RM四分之一波片延迟器7的色散与层叠四分之一波片外部延迟器11的色散非常匹配，从而确保具有高图像质量的显示器，因为暗室对比度高并且来自环境光源的反射低。因此，匹配光学特性，特别是层叠四分之一波片外部延迟器11和内部反应性介晶四分之一波片延迟器7的偏振功能，代表了在光学性能，高耐久性和相对低成本方面具有意想不到的和增强的结果的解决方案。
内部RM延迟器层7和外部延迟器层11可以具有在550nm处测量的110nm至165nm范围内的延迟值。在优选实施例中，内部RM延迟器层7和外部延迟器层11可以具有在550nm处测量的130nm至145nm范围内的延迟值。内部RM延迟器层7和外部延迟器层11之间在550nm处测量的延迟值的差异可以是大约0nm至10nm，并且优选地小于5nm。通常，内部RM延迟器层7和外部延迟器层11在给定波长处的延迟的较小差异允许具有较高对比度的显示图像。因此，内部RM延迟器层7和外部延迟器层11在给定波长下的延迟的较小差异是优选的。通常，对于所有光波长，内部RM延迟器层7和外部延迟器层11的延迟的较小差异是优选的。
对于每个光波长，可能难以保持内部RM延迟器层7和外部延迟器层11的相同的延迟差。因此，对于短光波长(即可见光谱的蓝色部分)，可以优选地最小化内部RM延迟器层7和外部延迟器层11的延迟差。或者，对于中光波长(即可见光谱的绿色部分)，可以优选地最小化内部RM延迟器层7和外部延迟器层11的延迟差。或者，对于长光波长(即可见光谱的红色部分)，可以优选地最小化使内部RM延迟器层7和外部延迟器层11的延迟差。
对于下面的讨论，令“R650”表示在650nm处测量的红光的延迟，“R550”表示在550nm处测量的绿光的延迟，并且“R450”表示在450nm处测量的蓝光的延迟。已经表明，当内部反应性介晶四分之一波片延迟器7具有在0.95至1.07(1.01±0.06)范围内的R450/R550值，并且该R650/R550值的范围为0.93至1.05(0.99±0.06)时，LCD装置在对比度方面具有可接受的图像质量。当内部反应性介晶四分之一波片延迟器7的R450/R550值在0.97至1.05(1.01±0.04)范围内，且R650/R550值的范围为0.95至1.03(0.99±0.04)时，LCD装置的对比度方面已经示出了进一步提高的图像质量。当内部反应性介晶四分之一波片内部延迟器7的R450/R550值在0.99到1.03(1.01±0.02)范围内，且R650/R550值的范围为0.97至1.01(0.99±0.02)时，LCD装置的对比度方面已经示出了更进一步提高的图像质量。
另外，已经示出了当层叠四分之一波片外部延迟器11)具有在0.95至1.07(1.01±0.06)范围内的R450/R550的值，并且R650/R550的值在0.93至1.05(0.99±0.06)范围内时，LCD装置在对比度方面具有可接受的图像质量。当层叠四分之一波片外部延迟器11具有在0.97至1.05(1.01±0.04)范围内的R450/R550值，且R650/R550的值在0.95到1.03(0.99±0.04)的范围内时，LCD装置的对比度方面已经示出了进一步增强的图像质量。当层叠四分之一波片外部延迟器11具有在0.99至1.03(1.01±0.02)范围内的R450/R550的值，且R650/R550的范围为0.97至1.01(0.99±0.02)时，LCD装置在对比度方面以及示出了更进一步提高的图像质量。
此外，已经示出了当内部反应性介晶四分之一波片延迟器7和层叠四分之一波片外部延迟器11具有在0.95至1.07(1.01±0.06)范围内的R450/R550值，且R650/R550的值在0.93至1.05(0.99±0.06)的范围内时，LCD装置在对比度方面具有可接受的图像质量。当内部反应性介晶四分之一波片延迟器7和层叠四分之一波片外部延迟器11具有0.97至1.05(1.01±0.04)范围内的R450/R550值时，且R650/R550的值在0.95至1.03(0.99±0.04)的范围内，LCD装置在对比度方面已经示出了进一步提高的图像质量。当内部反应性介晶四分之一波片延迟器7和层叠四分之一波片外部延迟器11具有0.99到1.03(1.01±0.02)范围内的R450/R550值时，且R650/R550的值在0.97至1.01(0.99±0.02)的范围内，LCD装置在对比度方面已经示出了更进一步提高的图像质量。更宽的公差范围的配置往往更容易制造，但具有更低的图像对比度。相反的，更窄的公差范围的配置往往更难制造，但具有更高的图像对比度。更宽的公差范围在RM材料化学的设计方面也具有更大的灵活性。
层叠四分之一波片外部延迟器11的优点在于，由线性偏振器12和层叠四分之一波片11组成的圆形偏振器膜相对便宜且耐用。外部四分之一波片11的环境耐久性是重要的。此外，内部反应性介晶四分之一波片延迟器7的优点在于，这种延迟器比层叠四分之一波片外部延迟器11薄得多，因此内部反应性介晶四分之一波片延迟器7不会对液晶单元间隙产生不利影响。使用相对薄的内部反应性介晶四分之一波片延迟器7的另一个优点是避免了颜色赝象。当来自第一像素区域的光通过第二像素的滤色器时发生颜色赝象，由此第一和第二像素区域具有相同或不同的颜色。通过最小化反应性介晶四分之一波片延迟器7的厚度来最小化这种类型的颜色赝象。因此，层叠四分之一波片外部延迟器11和内部反应性介晶四分之一波片延迟器7的组合代表了在光学性能，耐用性和低成本方面具有意想不到的和增强的结果的解决方案。
图3是定义如所述配置的LCD装置中的方位配向方向的图，图4是定义一些光学元件的方位配向方向的表。参考图3，图中示出了FFS或IPS型LCD101的平面图，其具有方位配向角φ。参考图4，示出了FFS或IPS型LCD101内的组件表以及各个组件的方位配向角，其包括：TFT基板线性偏振器1的透射轴，TFT基板LC配向层4的配向方向，CF基板LC配向层6的配向方向，内部RM延迟器层7的光轴，外部层叠延迟器11的光轴和CF基板线性偏振器12的透射轴。内部RM延迟器配向层8的方位配向方向和内部RM延迟器层7的光轴始终相同。
尽管在图4中示出了所有方位配向角(φ)的精确值，但是应当理解，制造公差和相关工艺可以限制可以获得的精度。因此，图4中提到的方位配向角(φ)对于最佳性能是期望的。参考图4，x°的值可以取0°和360°之间的任何值，并且最通常地是具有0°或90°的值。诸如线性偏振器1,12和延迟器7,11的组件具有对称性，使得φ和φ+180°的配向方向相同。同样参考图4，“n”的值可以取值1,3,5,7等。对于非零LC预倾角，TFT基板LC配向层4的配向方向和CF基板LC配向层6的配向方向的方位配向角的差异始终为180°。换句话说，对于具有非零预倾角的LC，LC配向是反平行的。如果LC没有预倾角，则CF基板LC配向层6的配向方向与TFT基板LC配向层4的配向方向之间的差可以是0°或180°。
CF基板线性偏振器12的透射轴与外部层叠延迟器11的光轴的方位配向角之差为45°，使得CF基板线性偏振器12和外部叠层延迟器11的光轴形成圆形偏振器。外部叠层延迟器11的光轴与内部RM延迟器层7的光轴的方位配向角之差为90°，即，对于透过两个延迟器7,11的光，外部叠层延迟器11和内部RM延迟器层7的偏振功能相互抵消。CF基板线性偏振器12的透射轴与TFT基板线性偏振器1的透射轴的方位配向角之差为90°，即，线性偏振器1和12交叉。除非另有说明，否则图4中所示的组件的方位配向角应用于所有后续实施例。
图5是根据本发明实施例的另一LCD光学堆叠布置的示意图。图5描绘了FFS或IPS型LCD102，其还显著地抑制了不想要的内部反射，并且具有进一步改善图像质量的附加组件。因此，与先前实施例共同的组件用相同的附图标记标识，附加组件在图5中标识。FFS或IPS型LCD102还包括电磁屏蔽层91，其可以沉积在CF基板10上并且位于滤色器基板10和滤色器层9之间。电磁屏蔽层91是导电层并且可以是ITO层。
FFS或IPS型LCD102还包括第一平坦化层81，其可以沉积在滤色器层9的非可视侧上并且用于消除滤色器层9的表面粗糙度。期望的是平坦化层81尽可能薄以避免颜色赝象。平坦化层81的最厚部分可以小于5μm，并且在示例性实施例中小于2μm。
FFS或IPS型LCD102还包括第二平坦化层62，其可以沉积在内部RM延迟器层7的非可视侧上并且用于消除内部RM延迟器层7的表面粗糙度。期望的是第二平坦化层62也尽可能薄以避免颜色赝象。平坦化层62的最厚部分可以小于2μm，并且更优选地，平坦化层62的最厚部分可以小于1μm。
FFS或IPS型LCD102还包括可以沉积在内部RM延迟器7的非可视侧上的光学间隔层61。例如，如图5所示，光学间隔层61可以沉积在第二平面化层62上。如果不使用第二平面化层62，则可以将光学间隔层61直接沉积在内部RM层7上。光学间隔层61的目的是保持LC层5的均匀厚度。
图6是根据本发明实施例的另一LCD光学堆叠布置的示意图。FFS或IPS型LCD103是对FFS或IPS型LCD102的调整并且包括可定位于外部延迟器11和内部RM延迟器7之间的正单轴延迟器95，其光轴配向在可视方向上(即，正C板延迟器)。换句话说，至少一第一正C板延迟器95定位在外部延迟器11和内部RM延迟器7之间。尽管图6显示了正C板延迟器95的所有可能位置，正C板延迟器95可以采取如图6所示的至少一个位置。例如，正单轴延迟器95可以仅位于外部延迟器11和CF基板10之间。
正C板延迟器的目的是补偿由于外部延迟器11和内部RM延迟器7的组合而可能发生的离轴可视劣化。正C板延迟器可以具有80nm～200nm范围内的延迟值。正C板延迟器的最佳正延迟值可取决于外部延迟器11的双轴性。正C板延迟器可以是层压到FFS或IPS型LCD102的外部的膜，例如，在外部延迟器11和CF基板10之间。所述正C板延迟器可以是也包含外部延迟器11的复合膜的一部分。正C板延迟器可以也包含外部延迟器11和线性偏振器12的复合层压膜的一部分。正C板延迟器可以是设置在FFS或IPS型LCD102的内部上的RM层，位于内部RM延迟器7和滤色器基板10之间。如果正C板延迟器是RM层，则可能需要合适的配向层(未示出)。用于RM正C板延迟层的配向层可以促进RM分子的垂直配向。
在图5和图6的实施例中，许多附加的单轴或双轴延迟膜(未示出)可以位于TFT基板线性偏振器1和CF基板线性偏振器12之间，以补偿由于LC层5和/或CF基板线性偏振器与TFT基板线性偏振器的组合而可能发生的离轴可视劣化。
因此，本发明的一个方面是一种液晶显示装置(LCD)，其被配置用于最小化特别是来自内部组件的不需要的环境光反射。在示例性实施例中，一种LCD包括多个层，所述层从可视侧包括：第一线性偏振器；外部延迟器，其由环烯烃聚合物(COP)材料或环烯烃共聚物(COC)材料制成；滤色器基板；滤色器层；内部反应性介晶(RM)延迟器配向层；内部反应性介晶(RM)延迟器；液晶(LC)层；以及第二线性偏振器。所述LCD可以单独地或组合地包括以下特征中的一个或多个。
在所述LCD的一示例性实施例中，所述外部延迟器和所述内部RM延迟器被配置成使得所述外部延迟器和所述内部RM延迟器的光学特性相匹配，以相互抵消通过外部延迟器和内部RM延迟器的光。
在所述LCD的一示例性实施例中，所述相匹配的光学特性包括光偏振控制功能。
在所述LCD的一示例性实施例中，所述第一线性偏振器和所述第二线性偏振器之间的方位角是90°，所述第一线性偏振器和所述外部延迟器之间的方位角是45°，以及所述内部RM延迟器和所述外部延迟器之间的方位角是90°。
在所述LCD的一示例性实施例中，所述内部RM延迟器由正单轴材料制成。
在所述LCD的一示例性实施例中，所述外部延迟器由正单轴材料制成。
在所述LCD的一示例性实施例中，所述外部延迟器是配置为四分之一波片的层压膜。
在所述LCD的一示例性实施例中，所述内部RM延迟器是配置为四分之一波片的膜。
在所述LCD的一示例性实施例中，所述内部RM延迟器和所述外部延迟器层各自具有在550nm处测量的、在110nm至165nm范围内的延迟值。
在所述LCD的一示例性实施例中，所述内部RM延迟器层和所述外部延迟器层之间在550nm处测量的延迟值的差异在0nm至10nm的范围内。
在所述LCD的一示例性实施例中，R450表示在450nm处测量的蓝光的延迟，R550表示在550nm处测量的绿光的延迟，R650表示在650nm处测量的红光的延迟；以及所述内部RM延迟器层具有在0.95至1.07(1.01±0.06)范围内的R450/R550值，以及在0.93至1.05(0.99±0.06)范围内的R650/R550值。
在所述LCD的一示例性实施例中，R450表示在450nm处测量的蓝光的延迟，R550表示在550nm处测量的绿光的延迟，R650表示在650nm处测量的红光的延迟；以及所述外部延迟器具有在0.95至1.07(1.01±0.06)范围内的R450/R550值，以及在0.93至1.05(0.99±0.06)范围内的R650/R550值。
在所述LCD的一示例性实施例中，进一步包括电磁屏蔽层，所述电磁屏蔽层沉积在所述滤色器基板上并且位于滤色器基板和滤色器层之间。
在所述LCD的一示例性实施例中，所述电磁屏蔽层是导电层。
在所述LCD的一示例性实施例中，进一步包括沉积在所述滤色器层的非可视侧上的第一平坦化层，所述第一平坦化层消除滤色器层的表面粗糙度。
在所述LCD的一示例性实施例中，进一步包括沉积在所述内部RM延迟器的非可视侧上的第二平坦化层，所述第二平坦化层消除内部RM延迟器的表面粗糙度。
在所述LCD的一示例性实施例中，进一步包括沉积在所述内部RM延迟器的非可视侧上的光学间隔层，所述光学间隔层被配置为保持所述LC层的均匀厚度。
在所述LCD的一示例性实施例中，进一步包括位于所述第一线性偏振器的可视侧的抗反射膜。
在所述LCD的一示例性实施例中，进一步包括沉积在所述外部延迟器和所述内部RM延迟器之间的至少一个C板延迟器。
尽管已经关于某个实施例示出和描述了本发明，但是本领域技术人员在阅读和理解本说明书和附图时可以想到等同的改变和修改。特别是关于由上述元件(部件，组件，装置，组合物等)执行的各种功能，用于描述这些元件的术语(包括对“方法”的引用)旨在对应，除非另有说明，对于执行所述元件的指定功能的任何元件(即，功能上等同的)，即使在结构上不等同于在本发明的示例性实施例或实施例中执行该功能的所公开的结构。另外，虽然上面仅针对若干实施例中的一个或多个描述了本发明的特定特征，这样的特征可以与其他实施例的一个或多个其他特征组合，其对于任何给定或特定应用可能是被期望的和有利的。
工业适用性
本发明的实施例适用于许多显示装置，并且用户可受益于显示器的能力，以在较高环境光照下提供改进的显示可视性，而不需要增加背光功率，特别是当显示器由电池供电时。这种设备的示例包括移动电话，个人数字助理(PDA)，平板电脑和手提电脑，台式显示器和数码相机。

Claims (19)

1.一种液晶显示装置(LCD)，包括多个层，其特征在于，所述层从可视侧包括：
第一线性偏振器；
外部延迟器，其由环烯烃聚合物(COP)材料或环烯烃共聚物(COC)材料制成；
滤色器基板；
滤色器层；
内部反应性介晶(RM)延迟器配向层；
内部反应性介晶(RM)延迟器；
液晶(LC)层；以及
第二线性偏振器。
2.如权利要求1所述的LCD，其特征在于，所述外部延迟器和所述内部RM延迟器被配置成使得所述外部延迟器和所述内部RM延迟器的光学特性相匹配，以相互抵消通过所述外部延迟器和所述内部RM延迟器的光。
3.如权利要求2所述的LCD，其特征在于，所述相匹配的光学特性包括光偏振控制功能。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的LCD，其特征在于，所述第一线性偏振器和所述第二线性偏振器之间的方位角是90°，所述第一线性偏振器和所述外部延迟器之间的方位角是45°，以及所述内部RM延迟器和所述外部延迟器之间的方位角是90°。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的LCD，其特征在于，所述内部RM延迟器由正单轴材料制成。
6.如权利要求1-4中任意一项所述的LCD，其特征在于，所述外部延迟器由正单轴材料制成。
7.如权利要求1-6中任意一项所述的LCD，其特征在于，所述外部延迟器是配置为四分之一波片的层压膜。
8.如权利要求1-7中任意一项所述的LCD，其特征在于，所述内部RM延迟器是配置为四分之一波片的膜。
9.如权利要求1-8中任意一项所述的LCD，其特征在于，所述内部RM延迟器和所述外部延迟器各自具有在550nm处测量的、在110nm至165nm范围内的延迟值。
10.如权利要求9中所述的LCD，其特征在于，所述内部RM延迟器和所述外部延迟器之间在550nm处测量的延迟值的差异在0nm至10nm的范围内。
11.如权利要求1-10中任意一项所述的LCD，其特征在于，R450表示在450nm处测量的蓝光的延迟，R550表示在550nm处测量的绿光的延迟，R650表示在650nm处测量的红光的延迟；以及
所述内部RM延迟器具有在0.95至1.07(1.01±0.06)范围内的R450/R550值，以及在0.93至1.05(0.99±0.06)范围内的R650/R550值。
12.如权利要求1-11中任意一项所述的LCD，其特征在于，
R450表示在450nm处测量的蓝光的延迟，R550表示在550nm处测量的绿光的延迟，R650表示在650nm处测量的红光的延迟；以及
所述外部延迟器具有在0.95至1.07(1.01±0.06)范围内的R450/R550值，以及在0.93至1.05(0.99±0.06)范围内的R650/R550值。
13.如权利要求1-12中任意一项所述的LCD，其特征在于，进一步包括电磁屏蔽层，所述电磁屏蔽层沉积在所述滤色器基板上并且位于所述滤色器基板和所述滤色器层之间。
14.如权利要求13中所述的LCD，其特征在于，所述电磁屏蔽层是导电层。
15.如权利要求1-14中任意一项所述的LCD，其特征在于，进一步包括沉积在所述滤色器层的非可视侧上的第一平坦化层，所述第一平坦化层消除所述滤色器层的表面粗糙度。
16.如权利要求15中所述的LCD，其特征在于，进一步包括沉积在所述内部RM延迟器的非可视侧上的第二平坦化层，所述第二平坦化层消除所述内部RM延迟器的表面粗糙度。
17.如权利要求1-16中任意一项所述的LCD，其特征在于，进一步包括沉积在所述内部RM延迟器的非可视侧上的光学间隔层，所述光学间隔层被配置为保持所述LC层的均匀厚度。
18.如权利要求1-17中任意一项所述的LCD，其特征在于，进一步包括位于所述第一线性偏振器的可视侧的抗反射膜。
19.如权利要求1-18中任意一项所述的LCD，其特征在于，进一步包括沉积在所述外部延迟器和所述内部RM延迟器之间的至少一个C板延迟器。
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