CN1777837A - 具有偏向视锥的液晶显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液晶显示器，其包括：前面板(104)，包括具有配向方向的前配向层；后面板(105)，包括具有配向方向的后配向层；以及液晶层(110)，位于前配向层和后配向层之间。液晶层旋转扭曲角大约为90°，预倾角不超过2°。液晶层的配向，材料和厚度使液晶指向矢的方向(101)在旋转扭曲中点处与所述液晶显示器偏离法线的视向一致。

Description

具有偏向视锥的液晶显示器

相关申请交叉参考

本发明要求2003年7月2日提交的美国专利申请第10/613,328号的优先权，该美国专利申请要求2003年3月25日提交的美国临时申请第60/45,668号的优先权，其内容结合于此供参考。

技术领域

本发明主要涉及液晶装置领域，具体而言，涉及具有偏向视锥(offset viewing cone)的液晶显示器。

背景技术

在现有技术中，为偏离法线的、定向光学特征如透射、反射、对比度、亮度等而设计的装置是众所周知的。向列型液晶的光学各向异性使其非常适合在这些装置中使用。液晶材料和应用方法的高度发展为它们在定向、光调节光学装置中的应用提供了坚实的技术基础和便利的条件。

在液晶显示器中，来自于前光或背光系统或来自于环境光源的光依次穿过多个功能层。在透射式LCD中，显示器的功能性要求至少一个偏光片、一个限定在多个透明电极之间的液晶(LC)层、以及另一偏光片。反射式LCD的结构可能要求一个或者两个整体偏光片。其它所需元件包括配向层(配向膜，alignment layer)，其规定液晶和透明基板界面上液晶分子指向矢(director)的取向，以保护液晶层和基板之间限定的其它层免受机械损伤和其它损伤。反射式LCD包括有另外的反射层。另外，根据对显示器及其功能的技术要求，显示器还可包括多个功能层，如延迟板(retardationplate)，彩色滤光片等，平面化保护层(planarization and protectivelayers)，绝缘层以及其它层。

已知有多种液晶配置能调节光强，为显示图像提供可控的对比度。针对此功能的最常见且通常十分有效的LC装置是以向列相液晶为基础，利用扭曲效应，即光线穿过液晶材料层时偏振面的扭曲来工作。扭曲向列液晶盒的工作原理是以一对偏光片的使用为基础，该对偏光片是与电压驱动LC液晶盒同时使用的。前偏光片偏振入射光。偏振光在到达第二偏光片之前，在穿过液晶层时，其偏振面发生一定角度的扭曲。第二偏光片也叫检偏器。光在穿过液晶层时，液晶上的电压变化导致偏振面的扭曲角发生变化。这样，通过改变液晶出口处光的偏振面与检偏器透射轴的夹角，显示器出口处的光强就能得到控制。

调节穿过显示器功能层的光强的能力是由限制在透明电极间的液晶实现的，而透明电极又被限制在透明基板和进口及出口偏光片之间。根据LCD的具体应用，进口及出口偏光片可被取向使其透射轴交叉，这种情形下的工作模式称作寻常白(normally-white)(NW)模式，或者这两个偏光片可以被取向使其透射轴相互平行排列，这种情形下的运行模式叫做寻常黑(normally-black)(NB)模式。在扭曲向列型(TN)LCD以NW模式工作的情况下，如果通过电极施加到LC层的电压能完全抑制扭曲效应，第一偏光片对光的偏振就会保持不变，而光线被吸收到第二偏光片中，该第二偏光片方向垂直于第一偏光片(交叉偏光片)。反之，如果没有电压施加到LC，那么，光线的偏振面就会旋转，这样，光束就会穿过第二偏光片而不会被吸收。在TN LCD以NB模式工作的情况下，所施加的电压与光线通过量(light throughput)的比与NW模式中所描述的相反。

根据LCD设计的特点，上述配置可以展示出显著的变化。有两种LCD：反射式和透射式。反射式LCD利用周围光源的光，不用专门的背光系统，因此能量消耗极小。透射式显示器具有背光系统，其利用与观看者相对的一侧上的光源。具有半透明镜子，并在镜子后有背光系统的反射式显示器可以反射和透射两种模式运行。这种混合类型的LCD称作透射-反射式或半透反射式LCD。

在描述LCD时，区分前侧和后侧是很便利的。前侧就是面对观看者的一侧，在反射式LCD中，前侧还面对环境光源。后侧与前侧相对，在透射式LCD中，后侧面对背光系统。LC层前面的LCD结构中的层组通常被称作前面板，而LC层后面的层被称作后面板。相应地，位于后面板和前面板中的类似功能的层被规定为“后”和“前”，如后基板和前基板，后电极和前电极，等。

许多当前的液晶显示器利用所谓混合模式的液晶。术语“混合模式”指Mauguin条件被破坏时液晶的模式，在这样的模式下，液晶层不再仅仅起偏振旋转器的作用，而起到偏振旋转器和双折射片或波片的混合作用。在这种情形下，液晶层迟延在数量级上接近于光的波长：

       (n_e-n₀)d≈λ

n_e和n₀分别指非常射线和寻常光线在液晶中的折射率，d是液晶的厚度，λ是可见光的波长(400-700nm)。这里，液晶层的延迟是指液晶层厚度与非常射线和寻常光线之间的折射率差值(即，液晶层的双折射率)的乘积。应当注意，Mauguin条件的满足通常要求液晶层的延迟必须远大于可见光的波长，考虑到大多数液晶材料的折射率，同时期望液晶盒间隙很小，这个条件很少能满足。

混合模式允许液晶装置得到发展，使其具有高亮度，高倍增(multiplexing)，增强的角度特性，更好的色彩表现和其它有利特征。为了实现这些优点，液晶显示器的参数需要仔细调节。其物理原因是光在液晶中要进行复杂转变。例如，在通常的情形下，通过混合模式液晶透射的线偏振光会转变成椭圆偏振，另外还导致在液晶层出口处的偏振状态表现出很强的波长相关性。因此，通常情况下，在液晶显示器光学活性状态(NW模式下的明亮状态或者NB模式下的黑暗状态)下不可能得到明亮的非彩色光输出。

为了实现混合模式LCD操作的性能优势和减少上述缺点，已经发展了众多的理论和概念。这里我们概述为获得最佳光学和视角性能而对液晶模式所作调节中用到的参数。用到的液晶层参数有扭曲角、预倾角、和延迟，这里，延迟被确定为液晶层厚度与双折射率的乘积。偏光片和配向层的主要可调参数有前、后偏光片透射轴间的夹角和各前、后配向层的摩擦方向。通常，液晶双折射率、液晶层厚度、扭曲角和偏光片夹角被作为主要参数分离出来，尽管预倾角在调节以混合模式运行的LCD的光学和视角性能中也起到作用。

另外，各种光相位补偿器(即，光相位差板)的使用也能影响LCD的光学性能。使用相位差板是为了加宽液晶装置的视角，得到更好的对比度和输出亮度，提供更佳的显色性，以及加强其它角特性等。不同种类的光相位差板，如拉伸膜四分之一和二分之一波片、扭曲盘状(twist-discotic)液晶、和富士膜等，被设计用来加强液晶光学装置的各种特性。

在技术背景中，所有这些加强用到两种不同方法。一方面，所有类型液晶装置对比视角或视锥的加宽都会从技术上为所公开发明的领域中某些具体任务提供解决方案。这里我们涉及到定向光线/对比度调节器和广角光线/对比度调节器使用范围间的交叉。尽管在要求偏离法线的观察方向时可能使用宽视角的装置，但是，由于在不能观察的方向上的过多光损失，以及不必要的复杂性和成本，所以这通常不是最佳解决方案。另一方面，在大多数使用LCD的情形下，使用为特定偏离法线的观察方向专门设计和优化的LCD，会便宜得多，且更具有实用性。通过调节液晶自身和相关局部的参数来改进液晶盒观察特性的技术对本公开的发明十分有用。原因在于所述解决方案具有简明性。

美国专利第5,280,371号描述了一种方法，其利用定向散射器聚集以倾斜方向穿过液晶显示装置的光。该方法包括使用微透镜阵列，同时还使用沿光路顺序安装的传统的兰伯特光扩散器(lambertian light diffuser)。阵列中透镜的光轴平行，因此有一个公共光轴。该组合被插入液晶显示器的多个层中，其方式为使微透镜阵列转向光源，并使兰伯特扩散器紧跟在液晶的前玻璃基板后面。当微透镜阵列的公共光轴从液晶显示器中的光路平行方向转开时，光最集中的区域发生转向，配向为与该微透镜列阵的光轴平行。该装置的主要缺陷在于微透镜阵列生产技术的复杂性及其相关成本。

美国专利第6,380,995B1号描述了一种装置，该装置的定向观看性能是借助不均匀表面上的反射式电极层来实现的。该电极有一个大致朝向主视角方向的透明部分。该装置的主要缺点是其只能用于反射型液晶显示器。透射型液晶显示器和其它没有反射功能层的液晶装置不适宜此种方法。另外，生产具有不均匀表面结构的反射式、部分透明的电极在技术上是个挑战，且造价昂贵。

美国专利第4,890,902号描述了一种专门设计的光学调光材料，该材料由有机树脂组成，液晶材料微滴结合为合成树脂基材。基材的折射率与微滴中液晶光轴的折射率匹配或者失配，这样，微滴LC指向矢相对材料表面配向时，光的最大透射以相对材料表面的所选斜角或与材料垂线成所选狭角发生。该材料在液晶盒、用于窗(window)和显示器的光控制装置中的使用，给装置提供了斜视角，因此具有将光导向偏离法线方向的潜在能力。聚合物散布型液晶(PDLC)的缺陷在于工作电压相对较高，对比度低，和电压断路状态时光高度分散的特性，该特性会导致高度漫反射。

发明内容

因此，本发明的一个主要目的就是消除已知装置的缺点和不确定性，如讨厌的背光系统，液晶材料的限制，沿视向(观察方向)上图像对比度低，过多的光损失和表面漫反射，复杂的制造工艺及与此相关的高成本。

本发明的另一个目的是提供具有定向的偏向视锥的液晶显示器，其可利用液晶技术传统的高度发达的方法制造。

另一个目的是提供透射式、反射式、或半透反射式类型的液晶显示装置，其能在偏离显示器法线方向上产生具有最高对比度和亮度的图像。

这些目的和其它目的可通过本发明的液晶显示器来实现的，该液晶显示器包括：前面板，包括具有配向方向的前配向层；后面板，包括具有配向方向的后配向层；以及液晶层，位于前配向层和后配向层之间。该液晶层旋转扭曲角大约为90°，预倾角不超过2°。该液晶层的配向、材料和厚度的配置使液晶指向矢的方向在旋转扭曲中点处与该液晶显示器的偏向的视向一致。

附图说明

结合附图阅读以下说明会更清楚地理解本发明。图中：

图1A是示意图，示出在液晶通电状态下的液晶分子的指向矢。

图1B是示意图，示出在液晶断电状态下的液晶分子的指向矢。

图2A是示意图，示出具有偏向视锥的透射式液晶显示器。

图2B是示意图，示出具有偏向视锥的反射式液晶显示器。

图3是示意图，示出具有偏向视锥的液晶显示器在汽车仪表板上的应用。

图4是示意图，示出具有偏向视锥的液晶显示器中各层的次序和相互排列。

图5是示意图，示出根据本发明一个实施例的具有偏向视锥的液晶显示器中的层结构。

图6-7是示意图，示出根据本发明一个实施例的偏光片相互取向和液晶摩擦方向。

图8-10是根据本发明的液晶显示器的对比度等值极坐标图。

具体实施方式

本发明提供具有定向偏向视锥的高效液晶显示器，其结构简单，便于制造。本发明的液晶显示器可以是透射式、反射式或半透反射式，能将最大图像对比度和亮度的视锥偏转至选定的偏离法线方向。具体地，透射变量允许视锥由直光路偏转，而反射变量允许视锥由镜像光路发生偏转。这种能力可以用于各种目的的图像显示装置，特别是在该装置必须安装在相对于观看者偏移位置时。

本发明的液晶显示器包括多个层，具体地说，包括液晶、基板、偏光片、电极和配向层等层。液晶层主要是扭曲向列型液晶，预倾角不超过2°。液晶层的配向、厚度和材料都经过适当选择，以提供显示器观察方向的所需偏离。具体地说，液晶显示器的观看偏离方向与旋转扭曲中点处的液晶分子指向矢的方向一致。

参考图1A和1B，对本发明做更详细的说明。图1A中示出了液晶通电状态下的液晶分子指向矢。图1B中示出了液晶断电状态下的液晶分子指向矢。液晶110的分子位于配向层104和105之间。通电与断电状态的区别在于施加到液晶的电压。在断电状态下电压值为零，而在通电状态中，施加了非零电压以在液晶内部产生电场109。该电场迫使分子沿电场109转向。通电状态下的分子的指向矢，通过分子与电场的相互作用和下文说明的由预倾斜产生的张力，由分子的扭曲旋转106限定。在断电状态中，仅涉及到预倾斜相互作用和扭曲旋转。

由于与邻近的配向层105间强烈的相互作用，邻近配向层105的液晶分子在断电状态和通电状态中有近似相同的预倾角103。分子间的相互作用将倾斜从由配向层的邻近层延伸至液晶深处。在断电状态中，预倾角102随着分子远离配向层而变小，如图1B所示，大多数液晶分子只服从扭曲旋转。在旋转扭曲中点处的分子的指向矢101位于水平方向。

通电状态中，电压使液晶分子指向矢做方位转动。因此，倾斜角111随着分子远离配向层而增加。预倾斜、电场和扭曲旋转的相互作用使旋转扭曲中点处分子的指向矢101配向为与水平方向108成角107。在这种配置下，光会沿偏离法线的观察方向传播。图像对比度在旋转扭曲中点处分子指向矢方向上最大。

图2A和图2B示出具有偏向视锥的液晶显示器工作的主要原理。图2A示出透射式工作情况，其中，该装置位于光源和光检测器(或人眼)之间的光路上。这里，具有偏向视锥的液晶显示器控制穿过液晶盒的透射光锥，使最大图像对比度的视锥的中心围绕在某些选定偏离法线方向周围。在如图2B所示反射式工作中，具有偏向视锥液晶显示器反射光锥，使最大图像对比度的视锥的中心围绕在所选偏离法线方向周围。观察偏向意味着最大图像对比度由显示器的法线偏移。

两个偏光片的透射轴可以相互垂直或平行，分别形成寻常白或寻常黑显示。

液晶显示器的偏光片可以是E型或O型。O型偏光片是二向色偏光片，抑制非常光线。E型则抑制寻常光线。液晶显示器中常用的薄膜偏光片是基于碘有机化合物的，主要为O型。基于二向色染料的偏光片经常代表E型偏光片。液晶薄膜(TCF^TM)偏光片是一个基于二向色染料的偏光片的良好实用的例子，由加利福尼亚州南旧金山(South San Francisco)的Optiva公司提供。

TCF偏光片由光各向异性的二向色液晶膜构成。该薄膜能用作制造偏光片的材料是由于其具有一些典型特性，包括极薄的厚度(1微米或更小)、低的温度敏感度、高度各向异性的折射率、良好的角度特性以及在斜角时的高偏光能力。

上述特性与形成该液晶膜时所用材料和所用方法的特殊特征有关。该晶体薄膜的特殊分子-晶体结构是在将液晶涂到合适的基板，配向和烘干时，通过液晶相结晶化而形成的，包含至少一种能形成稳定溶致或热致液晶相的有机物质。该各向异性晶体薄膜中的有机物质包含至少一种有机化合物，其分子式包括：(i)至少一个离子基团，以确保在极性溶剂中可溶，以得到溶致液晶相，和/或(ii)至少一个非离子基团，以确保在非极性溶剂中可溶，以得到溶致液晶相，和/或(iii)至少一个平衡离子，该平衡离子在材料形成过程中或者保留或者不保留在分子结构中。

该光各向异性二向色晶膜的基材选取由在共轭芳香环中是否有展开的共轭π键系统存在和分子平面中是否有基团(如胺，苯酚，酮，等)存在并进入到芳香键系统来决定。进行该选取就可以考虑薄膜可见光范围内透射频谱方面的要求。利用染料作为初始化合物还使得利用晶体薄膜偏光片作为色温滤光片(correcting color filter)或中性滤光片和/或作为紫外或红外滤光片成为可能。这些可行性之间的选择取决于技术任务和可用材料等。

这些有机化合物在溶解于合适的溶剂中时，形成胶态体系(溶致液晶)，其中的分子聚集形成构成该体系运动单元(kinetic unit)的超分子复合物[专利申请RU2000104475 of 25.00.00]。该溶致液晶相从本质上说是该体系有序状态的前驱体(precursor)，随后对超分子复合物进行配向并去除溶剂从而达到有序状态。

偏光片定向工艺导致形成以某个特定方向为特征的表面微观粗糙度。这种情况允许该偏光片用作配向层。

在光各向异性二向色晶膜中，分子平面相互平行，并且至少在部分晶体中分子形成三维晶体结构。生产技术的优化可允许光各向异性二向色单晶膜的形成。该单晶中的光轴与分子平面垂直。这样的晶体薄膜具有高度的各向异性，而且至少在一个方向上表现出高折射率和/或高吸收系数。

吸收系数和折射率所需的各向异性，以及一次晶轴所必需的定向(即，多层结构中电光各向异性晶体薄膜的光学性质)，可通过确定一个基板表面偏光膜中分子的角分布来保证。也可以混合胶态体系(其会导致组合超分子形成)，以得到具有中间光学特性的晶膜。在混合胶态溶液中得到的光各向异性二向色晶膜中，吸收系数和折射率可以在由初始成分确定的极限范围内任意取值。由于所用有机化合物的一个特性尺寸(平面间距3.4±0.2)的一致性，混合不同的胶态体系得到组合超分子是可能的。

在生产过程中根据上述方法控制晶体薄膜光学特性的可能性允许根据各种具体问题的要求调节层的特性。例如，可以改变偏光片的吸收光谱，这样可以提高显示器的色彩表现和消色差性。双折射率层通过在特定波长上的预设相移，可用作相位相位差板。通过改变层的光各向异性，可以提高带薄膜晶体偏光片的液晶显示器的角特性。

光各向异性二向色晶膜的厚度由所用溶液中固体物质的含量确定。在这些层形成时，在商业生产中经常控制的技术参数是溶液浓度。最终晶膜的结晶程度可利用X射线衍射和/或光学方法监控。涂有晶体薄膜的基板表面可进行另外一些处理，以保证表面湿度均匀(表现表面亲水性)。可能的处理包括机加工、退火、机械化学处理等。这些处理可导致层厚度减小，以及有序度提高。还可通过利用对基板表面进行机加工而形成的特殊各向异性配向结构再提高有序度。

层的光学二向色性使其可以利用这些偏光片作为相位相位差板，以提高液晶显示器的对比度和/或角特性。

在本发明的另一个实施例中，至少一个液晶盒偏光片位于基板之间，因此，该特定偏光片实质上是内部偏光片。由于降低了液晶盒的厚度，利用该内部偏光片可以加宽液晶盒视角，降低液晶盒转换时间，加强液晶盒亮度，得到更佳的色彩表现，以及进一步改善液晶盒的性能。在另一个实施例中，除了偏振功能以外，该内部偏光片还担负另外的功能，如配向层，或色彩校正层(color correctinglayer)，或相位差板，或者至少两个这些特定功能的组合。内部偏光片由经过配向以得到偏光效果的二向色染色材料构成时，上述任何类型都可以组合。

另外，当利用高介电常数的材料制成内部偏光片时可降低液晶盒驱动电压。为达到这种效果，该内部偏光片应当位于面板的电极和基板之间。这样，从电极之间的空间里去掉高介电常数的物质，就可以降低将液晶盒由扭曲状态转换成非扭曲状态所需电压。

在本发明的另一个实施例中，液晶盒以反射式液晶显示器模式工作，因此，多个液晶盒层中有光反射层。在另一个实施例中，液晶盒以半透反射式液晶显示器模式工作，因此，该特定反射层将部分透明以从集成的背光源透射光线。

对于液晶显示器的反射和透射-反射模式，液晶盒层中的干扰需要排除或降低至最小，就要求该多个液晶层的功能性中增加光散射功能。在带反射层的实施例中，该反射层可漫反射，因此除了光反射功能以外，还有提供了光散射功能。另一方面，尽管其它技术方法能实现光散射，但是镜面反射层的使用能提高显示的亮度和对比度，因此也具有实际价值。

降低干扰的最简单的方法是在多个液晶盒层中加入专门的光散射层。在另一个实施例中，光散射材料的微滴被加到液晶层中。

在另一个实施例中，在液晶盒表面涂有防反射和/或防眩涂层。该实施例通过降低前表面镜面反射加强了观看性能。在另一个实施例中，前述光散射层被作为光散射涂层涂到反射液晶盒表面，以实现防眩功能。

为了增强液晶的观看性能或提供某些辅助功能，可能需要额外的层。本发明可结合任一所描述的功能层，两个或多个所描述的层，以及将所述层的功能组合在一起的层。

粘合剂层通常粘结液晶盒层或者粘结液晶盒与某些外部物体。光相位差板是双折射层，有时必需要加强LCD观看性能，从而改进视角、对比度和亮度、以及色彩和灰阶重现等。加入绝缘层以保护液晶盒免受电击穿。保护层用来保护液晶盒免受外部损伤、刮擦、或者防止各层间破坏性相互作用。彩色滤光片用来使光源系统中发出的光带色，以修改显示器的色域或者使显示器具有彩色图像显示能力。最后一种情况实际上要求带图案的(patterned)彩色滤光片基材。

为了加强本发明的定向效果，液晶盒上可加入特殊光学层。这些层可以是一列光定向元件，如多个光波导管或多个小透镜，衍射光栅，或其它任何加强穿过液晶盒的光的准直的层。在另一个实施例中，可结合其它光导向光学层，使用提供准直光的背光系统以得到提高定向效果。

图1A和图1B分别示出通电状态和断电状态下本发明的具有偏向视锥的液晶显示器中液晶分子的配置，其中，各标号表示：101-液晶断电状态下旋转扭曲中点处分子的指向矢，103-邻近配向层的分子预倾角，102-断电状态下邻近配向层分子旁边的分子的预倾角倾斜，104、105-配向层，106-90°旋转扭曲的方向，107-视偏角，108-旋转扭曲中点处的水平方向，109-电场方向，110-液晶分子，111-通电状态下邻近配向层分子旁边的分子预倾角倾斜。

图2A给出具有偏向视锥的透射式液晶显示器，其中，各标号表示：201-光源，202-起始光路锥体，203-光定向液晶盒，204-液晶光定向液晶盒之后的对比视锥，205-通过液晶光定向液晶盒产生的对比视锥的圆心角。该图示出液晶盒相对起始方向改变视体(viewing volume)中心后的对比视锥。

图2B给出具有偏向视锥的反射式液晶显示器。图2B示出经过液晶显示器相对于初始方向再定向的对比视锥。在反射式液晶盒情况下视锥偏向是指由镜反射光路再定向。

图3给出具有偏向视锥液晶显示器用于汽车仪表板的应用情况，其中，各标号表示：301-汽车，302-驾驶员人体，303-装备有偏向视锥光定向液晶盒的液晶显示器的汽车仪表板，304-驾驶员观看的偏离法线方向，305-垂直于液晶盒表面的未使用方向。

图4示出具有偏向视锥的液晶显示器中各层的次序及相互间的排列情况，其中，各标号表示：401-偏光片，402-配向层，403-液晶层，404-配向层，405-偏光片，406-偏光片透射轴，407-配向层摩擦方向，408-示出了液晶分子90°扭曲的螺旋结构，409-配向层摩擦方向，410-偏光片透射轴。各偏光片的透射轴与最近的配向层的摩擦方向平行，配向层的摩擦方向限定液晶中分子指向矢的配向。该图示说明了e型配置(即，偏光片透射轴经配向与LC指向矢平行)下寻常白LC液晶盒的配向情况。图4所示配置是为了进行说明的目的，而不是对本发明进行任何的限制。其它模式和配向也是可行的。

图5说明根据本发明的具有偏向视锥液晶显示器的层结构，其中，各标识号表示：501-玻璃，502-ITO电极，503-SiO₂绝缘层，504-晶体薄膜，505-配向层，506-液晶层。

利用图5所示的LCD结构，进行了三个实例。表1概述第一实例中所用主要参数，其中在NW模式(交叉偏光片)下的90°TN配置中使用了TCF N015内部偏光片，其可由Optiva公司提供。表2概述第二实例所用主要参数，该实例与第一实例设计相同，但使用了常规的外部偏光片。表3概述第三实例所用主要参数，该例中在NB模式(平行偏光片)下的90°TN配置中使用了TCF N021内部偏光片，其可由Optiva公司提供。

图6示出第一和第二实例中LC摩擦方向和偏光片的取向，其中，各标号表示：601-后侧偏光片透射轴、602-前侧偏光片透射轴、603-后侧摩擦方向、604-前侧摩擦方向、605-扭曲方向、606-玻璃的轴。

图7给出本发明第三实例的偏光片相互方向和液晶摩擦方向。

表1：第一 Optiva设计的基本特性

材料	类型	厚度	折射率
				ITO	100ohm	30nm	1.85@633nm
SiO2		75nm	1.57@633nm
				PI		70nm	1.653
LC	MLC-7700-100，2°预倾角，1.45V-2.5V倍增，1/4占空比，7.6微米液晶盒间隙
				玻璃		0.7mm	1.52
TCF	N015	800nm	n0＝1.85 ne＝1.51
				背光	宽波段白色

表2： 基线设计基本特性

材料	类型	厚度	折射率
				ITO	100ohm	30nm	1.85@633nm
PI		70nm	1.653
				LC	MLC-7700-100，2°预倾角，1.45V-2.5V倍增，1/4占空比，7.6微米液晶盒间隙
玻璃		0.7mm	1.52
				外部偏光片	高效率	2.5微米	n0＝1.52 ne＝1.52
背光	宽波段白色

表3： 第二Optiva设计的基本参数

材料	类型	厚度	折射率
				ITO	100ohm	30nm	1.85@633nm
SiO2		70-80nm	1.57@633nm
				PI		70-80nm	1.653
LC	MLC-7700-100，1°预倾角，1.4V-2.42V倍增，4.5微米液晶盒间隙，第一最小值
				玻璃		0.7mm	1.5
TCF	N021.00	400nm	n0＝1.95 ne＝1.51
				背光	LED	589nm峰值	30nm带宽

图8、图9和图10分别示出第一、第二和第三实例中所得到的LCD适光加权对比度(photopically-weighted contrast ratio)的角相关性。各图都表明在方位角15°到35°时最大对比度高于40。图8和图9的比较清楚地说明使用Optiva公司提供的内部TCF偏光片能增加装置的视角并能加强对选定方向的视锥的偏向。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种液晶显示器，其包括：

前面板，包括某个具有配向方向的前配向层；

后面板，包括具有某个配向方向的后配向层；以及

液晶层，位于所述前配向层和所述后配向层之间，

其中，所述液晶层旋转扭曲角大约为90°，预倾角不超过2°，所述液晶层的配向、材料和厚度使液晶指向矢的方向在所述旋转扭曲中点处与所述液晶显示器偏离法线的视向一致。

2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中，所述前面板还包括前偏光片，所述后面板还包括后偏光片。

3.根据权利要求2所述的液晶显示器，其中，所述前偏光片与所述后偏光片的透射轴垂直。

4.根据权利要求2所述的液晶显示器，其中，所述前偏光片与所述后偏光片的透射轴平行。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的液晶显示器，其中，所述前偏光片和所述后偏光片中至少一个是E型偏光片，并且所述E型偏光片的透射轴和与所述E型偏光片在相同面板上的所述配向层的配向方向相互垂直。

6.根据权利要求5所述的液晶显示器，其中，所述E型偏光片是由芳香有机化合物制造的晶体薄膜，所述晶体薄膜在任意光轴方向上的晶面间距为3.4±0.3。

7.根据权利要求6所述的液晶显示器，其中，至少一种所述芳香有机化合物含有杂环。

8.根据权利要求6至7中任一项所述的液晶显示器，其中，所述晶体薄膜由基于至少一种二向色染料的溶致液晶形成。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的液晶显示器，其中，所述晶体薄膜用二价和/或三价金属离子处理。

10.根据权利要求2至4中任一项所述的液晶显示器，其中，所述前偏光片和所述后偏光片是O型偏光片。

11.根据权利要求10所述的液晶显示器，其中，所述前O型偏光片的透射轴与所述前配向层的配向方向相平行，而所述后O型偏光片的透射轴与所述后配向层的配向方向相平行。

12.根据权利要求2至4中任一项所述的液晶显示器，其中，所述前偏光片的透射轴和所述前配向层的配向方向形成0°到90°的夹角。

13.根据权利要求2至4中任一项所述的液晶显示器，其中，所述后偏光片的透射轴和所述后配向层的配向方向形成0°到90°的夹角。

14.根据权利要求2至13中任一项所述的液晶显示器，其中，所述前偏光片和所述后偏光片中至少一个是内部偏光片。

15.根据权利要求14所述的液晶显示器，其中，所述内部偏光片具有至少一项功能选自由配向层、色温滤光片、相位差板、和它们的任意组合构成的组。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的液晶显示器，还包括反射层。

17.根据权利要求16所述的液晶显示器，其中，所述反射层是半透明的。

18.根据权利要求16或17所述的液晶显示器，还包括背光系统。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的液晶显示器，还包括防反射或防眩层。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的液晶显示器，还包括光散射层。

21.根据权利要求1至20中任一项所述的液晶显示器，还包括延迟层、保护层、粘合剂层、彩色滤光片、或者结合有上述层中至少两个的功能的层。

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