CN1742215A

CN1742215A - 色校正偏振器

Info

Publication number: CN1742215A
Application number: CN 200480002603
Authority: CN
Inventors: 迈克尔·V·波克施托; 路易斯·D·西尔弗斯坦
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2024-01-23
Also published as: CN100442090C

Abstract

本发明提供了一种色校正偏振器，其包括偏振片层和至少一个盘形薄膜层。该盘形薄膜层在可见光波长范围内是光学透明的。该盘形薄膜层在至少380至500nm和/或600至780nm的波长范围内起偏振片的作用。本发明还披露了包括色校正偏振器的液晶盒。

Description

色校正偏振器

相关申请

本申请要求2003年1月24日提交的美国临时申请第60/442,440号和2003年6月18日提交的美国申请第10/465,083号的利益和优先权，将其披露的内容结合于本文中以供参考。

技术领域

本发明总体上涉及液晶显示器，尤其涉及具有色校正偏振器的液晶显示器。

背景技术

大多数液晶显示器都会遇到显著的在感觉上的彩色误差。液晶层的光谱选择性是在液晶显示器中引起错误彩色再现和灰度着色的原因之一。

液晶显示器的操作原理需要一种偏振器。该偏振器的功能是借助优选的偏振方向选择性地透射或反射光。透射通过线性偏振器(或由线性偏振器反射)的非偏振光具有与所谓的偏振器的透射轴共线的偏振方向。

线性偏振器的偏振能力的特点在于二向色比。事实上，小部分偏振矢量垂直于透射轴的光可以透射通过偏振器。因此，横向吸收系数(k_)具有较高但有限的值。小部分偏振矢量平行于透射轴的光可以由偏振器吸收，因而纵向吸收系数(k_‖)具有相对较小的非零值。二向色比定义为：

K_d＝k_/k_‖ (1)

高的二向色比是指透射通过偏振器的光的较高程度的偏振。

偏振器的另一个重要特性是二向色比的光谱相依性。横向和纵向吸收系数是依赖于光的波长的。因此，二向色比也是波长相关的。这种依存关系呈现在着色起初通过偏振器的白光本身。两个垂直交叉的典型的偏振器的样品透射光谱示于图1中。该透射光谱显示出低于约550nm的逐渐增加的光谱泄漏，并在高于大约680nm的长波长泄漏迅速增加。这些泄漏导致偏振器的明显着色。然而，应当注意到，人的目视系统对680nm以及以上波长的灵敏度极低，并且用于LCDs的大多数照明源在此区域具有最小的强度。因此，由于偏振器泄漏引起的着色的主要来源是短波长区域。

所描述的着色可以发生在不同类型的偏振器中。着色值依赖于偏振器的特定类型，但对于人眼仍然是明显的。示于图1的透射光谱是碘基偏振器的特征。由于其相对较高的二向色比，这些碘基偏振器被广泛用于液晶显示器。包括二向色染料基偏振器的其他类型的偏振器也易于发生着色。

所描述的偏振器着色是液晶盒着色的原因之一。彩色误差和色调变化的量值和显著性将随液晶盒的特定光学结构和显示器应用场合而变化。在某些情况下，低成本单色液晶显示器的使用者甚至可以容许相对较大的彩色误差和色调变化。然而，对于一般的彩色液晶显示器，尤其对于高性能、全色有源矩阵液晶显示面板(AMLCD)，使用者开始要求其具有与在当今的电视和计算机工作站监视器中的高质量彩色阴极射线管显示器相当的颜色准确性和稳定性水平。该指定的高水平的液晶盒彩色性能需要消除实际上所有的彩色误差和色调变化，包括由偏振器引起的着色。

尤其是，液晶盒的彩色误差和色调变化的起源可归因于两个主要原因：光谱透射峰或反射峰的移位，其来自液晶层的有效双折射的变化和偏振分量之间的相位延迟，以及在实际偏振控制薄膜中如上所述对于偏振器的着色那样与理想偏振性能的偏离。彩色误差的第一来源通常在高灰度阶占优势，并且经常可以通过减少液晶层的双折射和/或厚度来有效地控制。与之相反，偏振器的相关着色在低灰度阶占优势，并且继续存在直到显示器的黑色电平。

因此，希望有可以应用于偏振器和液晶盒的简单的、偏振敏感的色校正。还希望提供在可见光波长区域具有高透明度的色校正方法，用以保持偏振器或液晶盒的高透明度。

发明内容

本发明的一个目的是提供具有良好彩色再现和灰度再现的偏振器和液晶显示器。

本发明的另一个目的是提供具有色偏移全校正的偏振器和液晶显示器。

本发明的另外的目的是消除具有麻烦和复杂的颜色和灰度校正的系统的已知的偏振器和液晶显示器的缺点。

这些和其他目的是通过本发明的色校正偏振器来实现的，其包括偏振片层和至少一个盘形(discotic)薄膜层。该盘形薄膜层在可见光波长范围内是光学透明的。该盘形薄膜层在至少为380至500nm和/或600至780nm的波长范围内起偏振片的作用。

在一个具体实施例中，提供一种包括色校正偏振器的液晶盒。该液晶盒包括前面板、后面板、放置在前面板和后面板之间的液晶、以及色校正偏振器。该色校正偏振器包括至少一个偏振片层和至少一个盘形薄膜层。该盘形薄膜层在可见光波长范围内是光学透明的，并且在至少为380至500nm和/或600至780nm的波长范围内起偏振片的作用。

附图说明

当阅读了根据下文结合附图进行的详细描述时，可以更清楚地理解本发明，其中：

图1是一对典型的碘基片状偏振器的透射光谱，其中透射轴是以90°交叉的；

图2简单示出了色校正偏振器薄膜的基本构造，其包括根据本发明的一个具体实施例的偏振器和色校正盘形薄膜；

图3简单示出了根据本发明的一个具体实施例的色校正偏振器，其包括盘形薄膜层、放置在盘形薄膜层上的粘合剂层、以及基片层；

图4简单示出了根据本发明的一个具体实施例的色校正偏振器，其包括盘形薄膜层、基片层、以及放置在基片层上的粘合剂层；

图5简单示出了根据本发明的一个具体实施例的色校正偏振器，其包括在盘形薄膜层上的防眩(或防闪光)涂层；

图6简单示出了根据本发明的一个具体实施例的色校正偏振器，其包括在盘形薄膜层顶部的保护层；

图7是彩色液晶显示器构造的一个参比实例的示意图，其中没有本发明的色校正偏振器；

图8是彩色液晶显示器构造的一个实例的示意图，其中具有本发明的一个具体实施例的色校正偏振器；

图9是盘形薄膜对于垂直于和平行于该薄膜的透射轴取向的偏振光的样品透射光谱；

图10A是如图7所示的参比实例彩色液晶显示器的CIE 1976图，其中没有本发明的色校正偏振器；

图10B是如图8所示的彩色液晶显示器的CIE 1976图，其中具有本发明的色校正偏振器；

图11是数据曲线图，其说明了在CIE1976图上参比和色校正的彩色液晶显示器的中性点色度偏移；以及

图12是等色度差等高(轮廓)线图，其示出了参比和色校正彩色液晶显示器之间的角向色度变化的差异，是以色度JNDs表示的。

具体实施方式

本发明提供了盘形染料薄膜基色校正偏振器，其可以用于TFT显示器和液晶显示器(LCDs)，诸如扭曲向列型(TN)LCDs、垂直排列(VA)LCDs、平面转换(IPS)LCDs、以及无源LCDs。

盘形染料基薄膜是潜在的适用于色校正的装置。染料物质用于色校正目的在本技术领域是熟知的。为了有效色校正大多数类型的LCDs，明显需要色校正性能和偏振能力的结合，这是因为彩色误差通常与特定的偏振状态相联系。此外，大多数的盘形薄膜在斜视角具有相对较高的偏振特性。此特点是很重要的，因为在斜角与偏振器有关的颜色缺陷变得更加明显。此外，盘形薄膜通常具有延迟性能。

如在美国专利第5,739,296号和第6,049,428号中所述，使用薄晶体膜(TCF)偏振器可以获得色校正效应，将它们所披露的内容以引用的方式结合于本文中。可获自Optiva公司(South SanFrancisco California)的TCF偏振器具有较小的厚度和特殊的性能，包括相对于温度变化的高热阻和热稳定性、折射率的高各向异性、吸收系数的各向异性、具有单个非常透射轴和两个寻常吸收轴的E型光学特性、在斜角的高偏振性能、较大的二向色比、以及简单的制造过程。这些偏振器可以由盘形材料制成。

本发明的色校正偏振器包括具有不完整色域(颜色范围)的第一偏振片层、以及第二盘形薄膜层。该盘形薄膜层在380至500nm和/或600至780nm的波长范围内起偏振片的作用。该盘形薄膜层在可见光波长范围内是光学透明的。

色校正偏振器可以用于液晶盒、或用于包括液晶盒的液晶显示器。该色校正偏振器可以在正常视角和斜视角进行色域和灰度校正。

本发明的液晶盒包括多个层，包括偏振片层和至少一个盘形薄膜层。该盘形薄膜层在至少为380至500nm和/或600至780nm的波长范围内起偏振片的作用。本发明的技术优点在于在液晶盒的正常角和斜角进行色域的校正。本发明可以用于液晶盒的黑色和白色状态以及任何灰度状态的校正。本发明还校正偏振器的彩色再现。

在本发明的一个具体实施例中，液晶盒包括至少一个偏振片层和至少一个另外的盘形薄膜偏振片层，其一起在全可见光波长范围内起偏振片的作用，并且具有这样的光谱透射，其加以最优化用于特定的液晶显示器以便校正液晶盒的黑色或白色或任何灰度状态。该最优化涉及背光、滤色片、液晶盒、以及其他层特性。该最优化过程的目的是为了在一层中具有偏振片和色校正膜的结合性能，以便使液晶显示器具有更不复杂和更薄的结构。此具体实施例的盘形薄膜偏振片层在所有可见光波长范围内起偏振片的作用，并且在380至500nm和/或从600至780nm的波长范围内还具有预定的吸收峰。

其他多层结构也是可能的，其提供了至少一个盘形薄膜偏振片(其在全可见光波长区域起宽带偏振片的作用)和一个或多个盘形薄膜偏振片(将其加入以便在某个特定区域用作色校正薄膜)的不同组合。

盘形薄膜偏振片层可以设置在液晶盒的内部或外部。具有平行于检偏器的透射轴的盘形薄膜偏振片层可以校正黑色状态的色度，而一具有垂直于检偏器的透射轴的盘形薄膜偏振片层可以校正白色状态的色度。当盘形薄膜层位于液晶盒内部时还有另一个方案，其中透射轴可以相对于检偏器的透射轴定位在规定的角度。这使得盘形薄膜也能够被用作光学延迟器。盘形薄膜的透射轴和检偏器之间的角度可以由盘形薄膜层的延迟特性加以限定。

例如，可以考虑具有两个垂直交叉的传统的偏振器的透射单元。该单元的白点色度可以利用具有垂直于检偏器的透射轴的盘形薄膜层来校正。黑点色度可以利用具有平行于检偏器的透射轴的盘形薄膜层来校正。当白(或黑)点恢复到中性色度时，所描述的构造的任意一种都可以校正灰度点，例如在CIE1976图上的标准D65白点。

相对于标准CIE1976色图，本发明提供了将液晶盒的白点、黑点、以及灰点的位置恢复到中性色度区域的可能性。在380nm至500nm范围内偏振的盘形薄膜层的使用能够使在低灰度阶的蓝移和黑色电平被中和。在600nm至780nm范围内偏振的盘形薄膜层的使用能够使在高灰度阶的黄色色调和液晶盒的全通(full-on)状态被中和。在液晶盒着色中的这些趋势是在那些采用交叉输入和输出偏振器的液晶盒构造中发现的特征。在380nm至500nm以及在600nm至780nm波长范围内偏振的盘形薄膜的使用使得可以同时校正在高灰度阶的黄色趋势和在低灰度阶的蓝移。后一种情况可以利用一个或两个薄膜来实现。在使用两个薄膜的情况下，第一薄膜在380至500nm的范围内偏振，而第二薄膜在600至780nm的范围内偏振，两个薄膜的透射轴通常彼此垂直地取向。本发明可以充分中和色图上在任何方向畸变的黑点、白点或灰点的色度。

在斜视角的液晶显示器的增强的颜色性能是基于盘形薄膜层的极好的角向性能。盘形材料及制造技术的适当选择提供了在斜视角度具有高偏振能力的盘形薄膜。

本发明的一个优点是保持了要进行色校正的液晶盒或偏振器的亮度通过量。本发明的盘形薄膜层具有高适光透射率，即，由眼睛的适光敏感性加权的谱光(spectral light)透射率。将盘形薄膜层加入偏振器或液晶盒中，同时提供有效的色校正，可以完成此功能，同时适光透射率仅有最小的降低。典型的降低是在3至5％的范围内，其对于大多数应用而言是可以忽略的。

对于依靠光偏振并且包括积分(integral)偏振器的任何偏振器或液晶盒，使用盘形薄膜层都是可能的。盘形薄膜层可以直接沉积到液晶盒的前面板或后面板上，或沉积到任何偏振片上。这是本发明的另一个优点。

除了制造色校正偏振器薄膜的方法和/或具有色校正偏振片层的液晶盒以外，本发明还允许制备这样的偏振器，其在进一步的制备步骤之前将盘形薄膜层附着于该偏振器。这种方法并不需要对液晶显示器的传统的制造过程进行改变。

在具有两个盘形薄膜层放置在液晶盒的内部或外部的构造中，具有平行于检偏器的透射轴的盘形薄膜对于黑色状态和低灰度阶提供了色校正，而具有垂直于检偏器的透射轴的盘形薄膜对于白色状态和高灰度阶提供了色校正。

在盘形薄膜层位于液晶盒内部的情况下还有一些其他方案。因此，透射轴可以相对于检偏器定位在一定角度。这使得盘形薄膜可以额外起光学延迟片的作用。盘形薄膜和检偏器的透射轴之间的角度将由盘形薄膜层的延迟特性和对于特定应用所需要的补偿光学延迟的量来限定。

在本发明的一个具体实施例中，盘形薄膜层在380和500nm之间具有一吸收峰。在另一个具体实施例中，盘形薄膜层在600和780nm之间具有一吸收峰。在所述区域之一中的吸收峰校正偏振片层或液晶盒的色域。

在本发明的另一具体实施例中，盘形薄膜层是由盘形二向色染料分子的稳定的溶致液晶制成的。在水溶液中形成稳定的液晶相为染料分子提供了最初的有序化。这种有序化以及其后溶剂的蒸发和薄膜的取向提供了具有光偏振能力的盘形薄膜层。因此，在本发明中的盘形二向色染料用于形成稳定的溶致液晶的能力是优选的，以便于由二向色染料分子制造偏振盘形薄膜层。

用于色校正偏振器的盘形薄膜层可以是E型偏振器。例如，盘形薄膜层可以由以下结构通式的菲并-9′，10′：2，3-喹喔啉的磺基衍生物制备：

其中，n＝1-4，m＝1-4，以及z＝0-6以使m+z+n≤12；X和Y为CH₃、C₂H₅、OCH₃、OC₂H₅、Cl、Br、OH或NH₂；M是抗衡离子；以及j是在染料分子中抗衡离子的数目，如果抗衡离子是由几个分子共享的，则其可以是分数(对于n＞1，可以涉及不同的抗衡离子)。

盘形薄膜层也可以由结构式I-VIII的至少之一的菲并-9′，10′：2，3-喹喔啉的磺基衍生物制备，

m＝0，1，2，3 m＝0，1，2，3，4

z＝0，1，2，3，4，5，6 z＝0，1，2，3，4，5，6

m＝0，1，2，3 m＝0，1，2，3，4 m＝0，1，2，3，4

z＝0，1，2，3，4，5，6 z＝0，1，2，3，4，5，6 z＝0，1，2，3，4，5，6

m＝0，1，2，3 m＝0，1，2

z＝0，1，2，3，4，5，6 z＝0，1，2，3，4，5，6

m＝0，1，2

z＝0，1，2，3，4，5，6

其中，m＝0-2，z＝0-6，同时X和Y为CH₃、C₂H₅、OCH₃、OC₂H₅、Cl、Br、OH或NH₂；M是抗衡离子；以及j是在染料分子中抗衡离子的数目，如果抗衡离子是由几个分子共享的，则其可以是分数(如果磺基基团的数目大于1，则可以涉及不同的抗衡离子)。

由上述盘形分子制备的偏振膜在380至500nm的范围内可以起偏振片的作用。此外，由于在500-780nm范围内的低吸收，偏振膜在可见光波长范围内具有高透明度。此外，染料分子可以形成稳定的溶致液晶，并具有二向色性能。这些染料分子可以用于本发明的盘形薄膜层。

在本发明的另一具体实施例中，盘形薄膜层起E型偏振片的作用。该E型偏振片透射非常光波，并抑制寻常光波。盘形薄膜偏振器经常是E型。E型偏振器的优点是较高的角向特性和较小的厚度。一对E型盘形薄膜层和O型偏振片层的结合可以增强角向特性。在液晶盒中使用E型偏振器和一对E型盘形薄膜层和O型偏振器可以增加在正常和斜视角的对比度、改善视角、增强灰度稳定性、以及提供某些其他依赖于液晶盒类型的优点。在另一个具体实施例中，液晶盒具有至少一个O型偏振片层。

在本发明中，液晶盒可以利用O型偏振片层加以设计。O型偏振片可以由碘基聚合物偏振片制成。碘偏振片经常用作液晶盒的偏振片并且多数这些偏振片具有蓝泄漏，其包括在380nm至500nm的短波长区域内的一对垂直交叉偏振2片的增加的透射率。该蓝泄漏可以导致在低灰度阶和斜角的畸变彩色再现以及降低液晶盒的色域。使用盘形薄膜层可以增强在低灰度阶和斜角的色域和彩色再现的校正。

在本发明的另一具体实施例中，E型偏振片层具有负双折射。在液晶盒中的液晶层具有正双折射。加入具有负双折射的层可以补偿非常光线和寻常光线之间的光程差。该补偿可以增强在斜角和正常角的对比度、改善彩色再现和视角。

在另一具体实施例中，薄晶体膜(TCF)偏振片用作盘形薄膜偏振片或本发明的偏振器。除上述优点以外，还可以获得其他的优点。例如，在制造过程中可以改进薄膜的光学性能。此方法使得可以改进偏振膜的吸收光谱以便保证显示器的适当的彩色再现和消色差。使用染料作为最初的材料还使得使用这类偏振片作为滤色片或中性光学校正滤光片或作为UV或IR滤光片成为可能。

利用薄膜的双折射，偏振器可以用作延迟器。通过改进薄膜的光学各向异性，可以改善具有TCF偏振器的液晶盒的视角。

排列(对准)步骤可以允许在偏振器表面上形成具有特定方向的微粗糙度的系统，并且它使偏振器用作液晶层的排列层(对准层)成为可能。

使用可获自Optiva公司的薄晶体膜(TCF)可以增加视角、改善对比度和亮度特性、简化制造工艺、降低液晶显示器的生产成本、以及扩大液晶盒的工作温度范围。

TCF偏振器可以用于盘形薄膜偏振片，其在所有可见光波长范围起偏振片的作用，并且具有对特定液晶盒加以最优化的光谱，以便校正液晶盒的黑色或白色或任何灰度状态。

可以将至少一个粘合剂层和至少一个基片加到色校正偏振器膜上。基片层的作用是增强薄膜的机械稳定性。此外，基片层也可以用作色校正装置，例如液晶盒的一层。可以将粘合材料固定到液晶盒的色校正膜或偏振器上。

在本发明的另一具体实施例中，基片是双折射的。基片的双折射促进色校正膜的另外的功能。例如，基片的双折射特性可以用作色校正膜的另外的防眩层。在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)用作基片材料的情况下，可以改善色校正膜的热稳定性。

在本发明的另一具体实施例中，色校正偏振器膜包括至少一个另外的保护层。该保护层可以增加抗刮性能、机械稳定性和耐湿性。

色校正偏振器膜还可以包括另外的抗反射层或另外的防眩层或防闪光层。当将色校正偏振膜用于液晶盒时，防眩层或抗反射层的作用分别是抑制反射光的眩光。

在本发明的另一具体实施例中，液晶盒包括另外的反射层。该反射层对于反射式液晶盒是需要的。这些反射式液晶盒能够使用入射背景光(incident ambient light)而不需要整体的(integral)照明系统，并且这些反射式液晶盒的功耗较低。该反射式液晶盒具有较小的厚度，其可以减少切换时间，并且提供了高多路传输速率和低色散。

在本发明的另一具体实施例中，液晶盒具有反射层，并且至少部分该反射层具有镜面反射性能。由于缺少来自光的扩散散射引起的光强损失，镜面反射给液晶盒提供了高亮度。在另一具体实施例中，液晶盒具有反射层，并且至少部分该反射层具有扩散反射性能。反射层的扩散反射可以扩大反射式液晶显示器的有效视锥(viewingcone)，并且还可以抑制在多个液晶盒层中的干涉效应。在另一具体实施例中，液晶盒具有反射层，并且至少部分该反射层是能透射的(半透反射层transflective)。折射层是指反射层部分透射来自积分背光源的光。使用折射层可以提供在一个单元中结合反射盒和透射盒性能的液晶盒。

在本发明中，液晶盒中的盘形薄膜层还可以起延迟片或滤色片的作用、或至少两种列举的功能的组合。除用于校正滤色片的彩色再现或用于增强延迟器的对比度外，功能的组合减少了盒的厚度，其又改善了角向特性，并且简化了液晶盒的构造。

可以将在液晶盒中的盘形薄膜层施加到盒内的偏振器上。偏振片层放置在盒内部，或者放置在液晶盒的透明基片之间，可以为偏振片层提供另外的保护，使其免受大气水分和机械损伤，并且可以减小盒厚度。较小的盒厚度提供了改善的角向特性。

现在将参照附图对本发明进行描述。

图1示出了一对透射轴以90°交叉的典型的碘偏振器的透射光谱图。轴101表示波长，而轴102表示透射率。该曲线图表明了传统偏振器的典型缺点，其与在350至530nm的蓝-紫区的光谱泄漏有关。尽管在红区的泄漏有显著高的值，但在液晶显示器的应用中并不是如此重要。这是由于在红区大多数背光照明系统具有相对较低的辐射强度，并且在高于680nm的波长区域内人眼具有非常低的适光敏感性。因此，当灰度阶降低并接近黑色电平时，在涉及一对这类传统偏振器的典型显示器的比色图上的白点，可以经历从所需要的消色差标准逐渐移向蓝区。

图2示出了根据本发明的一个具体实施例的色校正偏振器的基本构造。该色校正偏振器包括偏振片层202和盘形薄膜层201。该盘形薄膜层由盘形分子203构成。该盘形薄膜层还起偏振片的作用，其可以是光谱选择性的和双折射的。虽然示于图2的基本构造仅包括两层，但也可以包括其他层以便增强色校正偏振器的功能性。

图3示出了一种构造，其包括盘形薄膜层201、粘合剂层301、以及基片层302，其中粘合剂层301是放置在盘形薄膜层201的顶部。此构造示出了本发明的一种可能的应用。引入粘合剂层301以便将盘形薄膜层201固定到偏振器上、或液晶盒的任何表面上。盘形薄膜层201和粘合剂层301是依次沉积到基片层302上的。为了盘形薄膜层的对准可能需要基片层作为机械基础。基片层302可以是双折射的或非双折射的。例如，基片可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、TAC、以及PMMA制成。

图4示出了包括盘形薄膜层201、粘合剂层301、以及基片层302的构造，其中粘合剂层301放置在基片层302上。粘合剂层301的位置使此构造不同于示于图3的构造。图4中的基片层302可以是非双折射的。

图3和图4举例说明了本发明的应用之一。具有放置在侧面的粘合剂层301的多个层可以通过该粘合剂层被固定到任何其他表面。因此，由基片302支撑并装备有粘合剂层301的盘形薄膜层201可以用于任何液晶盒或偏振器的色校正。

图5示出了包括盘形薄膜层201的构造，其中防眩或防闪光涂层501沉积到盘形薄膜层201上。将防眩或防闪光涂层501用于液晶显示器以便改善在背景光下工作的盒的对比度和亮度。

图6示出了包括盘形薄膜层201的构造，其中保护层601放置在盘形薄膜层201上。该保护层601可以放置到盘形薄膜层上或者可以将它进一步放置到沉积在盘形薄膜层上的任何层上。保护薄膜层601提供了保护，使免受大气水分、机械损伤，并且增强了抗刮性能。

实施例1

利用两个有源矩阵液晶显示器研究了由本发明提供的技术优点。如图7所示，第一显示器未进行色校正，并且作为比较的对照物。如图8所述，第二个显示器进行色校正，用以说明由本发明所得到的结果。图9至图12示出了所得到的结果。

图7示出了没有本发明的色校正偏振器的对照液晶显示器的结构。此构造的基本设计参数如下：(1)高效Nitto G-1224-DU片状偏振片(701，707)具有在液晶盒(707)的后部以45°角对准的透射轴以及在前检偏器(701)位置以-45°对准的透射轴；(2)在液晶层(706)中，由相对于后基片-45°顺时针扭转90°到相对于前基片-135°，使得摩擦方向的排列和偏振器取向一起构成正常白色(NW)O-模(O-mode)排列；(3)具有TAC基片(702)的Fuji Film的盘形补偿膜，其位于液晶层(706)和在盒的后部的偏振片(707)和前部的偏振片(701)之间，并且沿着液晶层摩擦方向排列；(4)MLC-12000-000液晶材料(706)，具有k₁₁＝9.3e^-12、k₂₂＝5.8e^-12、k₃₃＝15.9e^-12、ε‖＝12.95、ε⊥＝3.55、n_o@550nm＝1.4762而n_e@550nm＝1.5639；(5)4.5μm的盒间隙、2°预倾角以及0.0495的厚度-间距比(d/p)；(6)在场断态(field-off state)0V的液晶驱动电压，以及在场开态(field-on state)5.0V的液晶驱动电压；(7)在液晶层边界的800A ITO透明电极(704)材料和400A聚酰胺对准层(705)；(8)1.1mm的Corning#1737玻璃基片(703)；(9)一组厚度为1.6μm的Topan RGB滤色片(708)；以及(10)用于照明源(709)的Landmark三带RGB荧光背光光谱。

图8示出了模拟的液晶显示器的结构，用于表明由本发明所产生的技术优点。与示于图7的参比液晶显示器相比，示于图8的液晶显示器进一步包括盘形薄膜层801。盘形薄膜层801设置在偏振片(检偏器)(701)的前表面上，以便校正显示器的颜色特性。

图9示出了对于垂直于和平行于盘形薄膜的透射轴取向的偏振光的盘形色校正薄膜的透射光谱。X轴901表示以纳米为单位的波长，而Y轴902表示盘形薄膜的透射率。平行于盘形薄膜的透射轴取向的偏振光的透射光谱由曲线903表示，而垂直于盘形薄膜的透射轴取向的偏振光的透射光谱由曲线904表示。图9示出了本发明的盘形薄膜在380至500nm区域内偏振光线的能力。图9还示出了该薄膜在500nm至780nm区域内的高透射率。这是本发明的盘形薄膜具有高适光透射率的证据。

图10A示出了如图7所示的液晶显示器的CIE1976图，其中没有本发明的色校正偏振器。图10B示出了如图8所示的液晶显示器的CIE1976图，其中具有本发明的色校正偏振器。图10A描绘了参比液晶显示器的黑(Blk)点和白(W)点在比色图上的位置。标为D65的点为CIE标准白施照体(光源，illuminant，)D65提供参考色度。黑点是由液晶盒的断态得到的，而白点是由开态得到的。图10B描绘了本发明的液晶显示器的黑点和白点在比色图上的位置。利用P22磷光体原色(1002)，三角边界区域将液晶显示器(1001)的色域边界和参考颜色CRT的色域边界分开。具有色校正偏振层(图10B)的液晶显示器的黑点和白点彼此更靠近，并且这些点更靠近标准D65白点。当相对于图10A和图10B中的D65白点比较其色度坐标时，这表明了有效的色校正性能，尤其是蓝移黑点(Blk)的中和。

图11显示了对于参比和色校正显示器构造在CIE1976图上的中性点色度偏移。曲线1102是相对于参比显示器得到的，而曲线1101是相对于色校正显示器得到的。图11表明了在显示强度水平的整个范围内盘形薄膜偏振器对于颜色跟踪性能的影响。本发明人确定了为了在下列的相对于白色峰值适光亮度(0伏)的百分数为80％、60％、40％、20％、10％、5％、1％、0.5％而产生适光灰度阶所需要施加的LC电压，以及黑色(5伏)所需要施加的LC电压。然后在每个适光灰度阶计算白点的色度坐标。示于图11中的所形成的曲线说明了在参比和色校正构造中在AMLCD的整个强度范围内白点的色度变化(即颜色跟踪误差)。可以明显看到，相对于未校正的参比显示器(1102)，在显示强度水平的整个范围内，色校正显示器(1101)的显示中性点的色度变化显著降低了。

图12示出了用于显示黑色状态的角向色度变化的交叉构造差异等高(轮廓)线，其是以色度JNDs表示的。因为由两条分开的等色差曲线难以在视觉上评估视角相关的色调变化的减少，所以在每个角度产生了色差等高曲线，其产生自色校正的和参比构造之间的Δu’v’值的差异。显示测量学的最近的标准已经规定了对于大多数观测者而言Δu’v’＝0.004构成了色度的恰辨差(JND)。为了更直接地以明显的色度差异的单位来表示交叉构造差异，已经将等高线比例改为色度JNDs单位。等高线的负值表示其中相对于基线构造中的相同的角位置色校正构造已经减小了色调变化的角状区域。正等高值表明了其中参比构造提供了更小的角向色调变化的角状区域。由图12可以清楚地观察到，除了沿着主要对角线(此处它们趋于零)之外，几乎在每处等高线都是负值。在这个等高差异曲线中，沿上述水平轴和垂直轴产生的色调变化的显著减小是很明显的。这个最后的曲线是以这样的单位表示的，其估计这些色差是与观测者的感觉关联的。

本发明的色校正偏振器膜可以以直视透射和反射方式用于液晶显示器的色校正以及用于投影系统的应用场合。本发明对于不同类型的液晶显示器到可以找到应用场合，包括扭曲向列型和超扭曲向列型液晶显示器，以及用于不同类型的TFT显示器，诸如那些基于垂直排列和平面转换技术的显示器。

如上所述，已经描述了色校正偏振器。以上本发明的特定具体实施例的描述是为了举例说明和描述的目的。它们并不是详尽的或将本发明限制于所披露的精确形式，并且许多明显根据上述教导的改进、具体实施方式和变化都是可能的。因此，本发明的范围由本文中所附的权利要求及其等效替换所限定。

Claims

1.一种色校正偏振器，包括：

偏振片层；以及

至少一个盘形薄膜层，其中

所述盘形薄膜层在可见光波长范围内是光学透明的，并且在380至500nm和600至780nm的两个波长范围的至少一个范围内起偏振片的作用。

2.根据权利要求1所述的色校正偏振器，其中所述盘形薄膜层在380和500nm之间的波长范围内具有一吸收峰。

3.根据权利要求1所述的色校正偏振器，其中所述盘形薄膜层在600和780nm之间的波长范围内具有一吸收峰。

4.根据权利要求1-3中任一权项所述的色校正偏振器，其中所述偏振片层和所述至少一个盘形薄膜层具有平行或垂直的透射轴。

5.根据权利要求1-4中任一权项所述的色校正偏振器，其中所述盘形薄膜层是由基于盘形二向色染料分子的溶致液晶制成的。

6.根据权利要求1-5中任一权项所述的色校正偏振器，其中所述盘形薄膜层起E型偏振片的作用。

7.根据权利要求6所述的色校正偏振器，其中所述E型偏振片层具有负双折射。

8.根据权利要求1-7中任一权项所述的色校正偏振器，其中所述盘形薄膜层是薄晶体膜偏振器。

9.根据权利要求1-8中任一权项所述的色校正偏振器，其中所述偏振片层是薄晶体膜偏振器。

10.根据权利要求1-9中任一权项所述的色校正偏振器，其中所述盘形薄膜层是由以下结构通式的菲并-9′，10′：2，3-喹喔啉的磺基衍生物制成的，

其中，n是一选自1、2、3和4的数值，m是一选自1、2、3和4的数值，以及z是一选自0、1、2、3、4、5和6的数值，以使m+z+n≤12；X和Y为CH₃、C₂H₅、OCH₃、OC₂H₅、Cl、Br、OH或NH₂；M是抗衡离子；以及j是染料分子中抗衡离子的数目，如果所述抗衡离子由几个分子共享的话，则其可以是分数，对于n＞1，可以涉及不同的抗衡离子。

11.根据权利要求10所述的色校正偏振器，其中所述盘形薄膜层是由结构式I-VIII的至少之一的菲并-9′，10′：2，3-喹喔啉的磺基衍生物制成的：

m＝0，1，2，3 m＝0，1，2，3，4

z＝0，1，2，3，4，5，6 z＝0，1，2，3，4，5，6

m＝0，1，2，3 m＝0，1，2，3，4 m＝0，1，2，3，4

m＝0，1，2，3 m＝0，1，2

z＝0，1，2，3，4，5，6 z＝0，1，2，3，4，5，6

m＝0，1，2

z＝0，1，2，3，4，5，6

其中，m是一选自0、1、2、3和4的数值，z是一选自0、1、2、3、4、5和6的数值，X和Y为CH₃、C₂H₅、OCH₃、OC₂H₅、Cl、Br、OH或NH₂；M是抗衡离子；以及j是染料分子中抗衡离子的数目，如果所述抗衡离子是由几个分子共享的话，则其可以是分数，如果磺基基团的数目大于1，则可以涉及不同的抗衡离子。

12.根据权利要求1-11中任一权项所述的色校正偏振器，进一步包括至少一个粘合材料层。

13.根据权利要求1-12中任一权项所述的色校正偏振器，进一步包括至少一个双折射层。

14.根据权利要求1-13中任一权项所述的色校正偏振器，进一步包括一保护层。

15.根据权利要求1-14中任一权项所述的色校正偏振器，进一步包括一抗反射层。

16.根据权利要求1-15中任一权项所述的色校正偏振器，进一步包括一防眩层。

17.一种液晶盒，包括：

前面板；

后面板；

放置在所述前面板和所述后面板之间的液晶；以及

色校正偏振器，其中

所述色校正偏振器包括至少一个偏振片层和至少一个盘形薄膜层，所述盘形薄膜层在可见光波长范围内是光学透明的，并且在380至500nm和600至780nm的两个波长范围的至少一个范围内起偏振片的作用。

18.根据权利要求17所述的液晶盒，其中所述偏振片层和至少一个盘形薄膜层具有平行或垂直的透射轴。

19.根据权利要求17-18中任一权项所述的液晶盒，其中所述盘形薄膜偏振片层在所述可见光波长范围内也是偏振片。

20.根据权利要求17-19中任一权项所述的液晶盒，其中所述盘形薄膜层具有预定的透射光谱，其是中性偏振器和色校正偏振器的光谱的组合。

21.根据权利要求17-20中任一权项所述的液晶盒，其中所述盘形薄膜层在380和500nm之间具有一吸收峰。

22.根据权利要求17-20中任一权项所述的液晶盒，其中所述盘形薄膜层在600和780nm之间的波长范围内具有一吸收峰。

23.根据权利要求17-22中任一权项所述的液晶盒，其中至少一个偏振片层是O型偏振器。

24.根据权利要求23所述的液晶盒，其中所述O型偏振器是碘基聚合物偏振器。

25.根据权利要求17-22中任一权项所述的液晶盒，其中至少一个偏振片层是E型偏振器。

26.根据权利要求25所述的液晶盒，其中所述E型偏振器是由基于盘形二向色染料分子的溶致液晶制成的。

27.根据权利要求17-26中任一权项所述的液晶盒，其中所述盘形薄膜层起E型偏振片的作用。

28.根据权利要求17-27中任一权项所述的液晶盒，其中所述盘形薄膜层是由基于盘形二向色染料分子的溶致液晶制成的。

29.根据权利要求27所述的液晶盒，其中所述E型偏振片层具有负双折射。

30.根据权利要求17-29中任一权项所述的液晶盒，其中所述盘形薄膜层是薄晶体膜偏振片。

31.根据权利要求25-30中任一权项所述的液晶盒，其中所述偏振片层是薄晶体膜。

32.根据权利要求25-31中任一权项所述的液晶盒，其中所述E型偏振片层是由以下结构通式的菲并-9′，10′：2，3-喹喔啉的磺基衍生物制成的：

其中，n是一选自1、2、3和4的数值，m是一选自1、2、3和4的数值，以及z是一选自0、1、2、3、4、5和6的数值，以使m+z+n≤12；X和Y为CH₃、C₂H₅、OCH₃、OC₂H₅、Cl、Br、OH或NH₂；M是抗衡离子；以及j是分子中抗衡离子的数目，如果所述抗衡离子由几个分子共享的话，则其可以是分数，对于n＞1，可以涉及不同的抗衡离子。

33.根据权利要求32所述的液晶盒，其中所述E型偏振片层是由结构式I-VIII的至少之一的菲并-9′，10′：2，3-喹喔啉的磺基衍生物制成的，

m＝0，1，2，3 m＝0，1，2，3，4

z＝0，1，2，3，4，5，6 z＝0，1，2，3，4，5，6

m＝0，1，2，3 m＝0，1，2，3，4 m＝0，1，2，3，4

m＝0，1，2，3 m＝0，1，2

z＝0，1，2，3，4，5，6 z＝0，1，2，3，4，5，6

m＝0，1，2

z＝0，1，2，3，4，5，6

其中，m是一选自0、1、2、3和4的数值，z是一选自0、1、2、3、4、5和6的数值，X和Y为CH₃、C₂H₅、OCH₃、OC₂H₅、Cl、Br、OH或NH₂；M是抗衡离子；以及j是分子中抗衡离子的数目，如果所述抗衡离子由几个分子共享的话，则其可以是分数，如果磺基基团的数目大于1，则可以涉及不同的抗衡离子。

34.根据权利要求18-33中任一权项所述的液晶盒，进一步包括设置在所述液晶盒外表面上的防眩或抗反射涂层。

35.根据权利要求18-34中任一权项所述的液晶盒，进一步包括反射层。

36.根据权利要求35所述的液晶盒，其中至少部分所述反射层具有镜面反射性能。

37.根据权利要求35-36中任一权项所述的液晶盒，其中至少部分所述反射层具有扩散反射性能。

38.根据权利要求35-37中任一权项所述的液晶盒，其中至少部分所述反射层是能透射的。

39.根据权利要求17-38中任一权项所述的液晶盒，其中所述盘形薄膜层起延迟片的作用。

40.根据权利要求17-39中任一权项所述的液晶盒，其中所述色校正偏振器进一步包括滤色片。

41.根据权利要求17-40中任一权项所述的液晶盒，其中所述盘形薄膜层被施加于位于所述盒内部的偏振片层上。