TW200537164A - Liquid crystal display with neutral dark state - Google Patents

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200537164 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一光學顯示器，且尤其是更關於一結合一極 化器使用的改良液晶顯示器。 【先前技術】 液晶顯示器（LCD)是用於諸如膝上型電腦、手持計算機及 數位手錶之裝置中的光學顯示器。典型的液晶顯示器包括 一液晶顯示器層及一電極矩陣，其係配置於一對吸收性極 化器中。用於彩色顯示器時，該液晶顯示器通常也包括一 濾色器。該液晶顯示器單元之部分的光學狀態係藉著使用 孩電極矩陣所應用的電場而改變。該等液晶及極化器被改 變之光學狀態的的組合導致在液晶顯示器上出現已極化光 的像素’以形成所需求的影像。 典型液晶顯示器包括一前方極化器，其係靠近觀看者； 及一後方極化器，其係在液晶顯示器與觀看者相對的另一 側。此等極化器是平面極化器，其等在一極化方向所吸收 =光’ ^在正交之極化方向的光更多。通常在—液晶顯示 益中之則方極化器的發射軸係與後方極化器的發射輪交 許多商業上之關注已導向平面顯示器(尤其是薄型 平面顯示器)的研發及改進。在建構塑膠平面顯示器中：： 遇的問題是「黑點」之發展，其係由於氣體穿過塑膠二 讀料而在液晶材料中形成之氣泡所產生。與塑膠平面顯 不益關連的另一問題是液晶顯示器單元的濕氣污染。此等 98418.doc 200537164 問題在傳統的液晶顯示器中係藉由使用低滲透性玻璃基板 而非塑膠基板加以避免。就塑膠平面顯示器而言，此等問 題可藉由增加額外之氣體及濕氣阻障層至該液晶顯示器結 構及/或塑膠基板中而克服。然而，增加此氣體及濕氣阻障 層增加了顯示器的厚度、重量及成本。 以合成極化薄膜形式之極化器顯現相對較易於製造及處 理。一般而言，吸收性極化薄膜優先地吸收其電向量沿一 方向導引之光（稱為吸收性極化狀態），且發射與該吸收性極 化狀態正交之極化光（稱為發射極化狀態）。此特性稱為二色 性。 吸收性極化裔包括Η型（蛾）極化器及染料極化器。例如， Η型極化器疋一包括聚乙烯醇峨複合物的合成二色性片 狀極化器。此一化學複合物稱為色基。Η型極化器的基本材 料是一水溶性、高分子量物質，且產生薄膜具有相對地較 低的濕氣與熱阻抗，且當曝露在周圍大氣條件中時易於捲 曲、剝離或彎曲。此外，Η型極化器係本質上不穩定，且在 该極化器二側需要保護性包覆（三醋酸纖維素（TAC)之複數 層），以防止極化器在正常工作環境中退化。H型極化器一 身又疋用在液晶顯不器中。 【發明内容】 對於Η型極化器須包括保護性包覆層的要求，增加了液晶 顯示器之厚度。在一些情況下，該等包覆層也顯示一不符 合需求之型式的雙折射，導致顯示器之暗狀態變成彩色， 且也造成該顯示器之有用視角的減少。因此需要改進結合 98418.doc 200537164 某些液晶顯示器使用的極化器之型式，以減少厚度，使得 暗狀態之彩色更中性，且維持該顯示器的大視角。 本發明係關於結合液晶顯示器（LCD)單元之極化器的使 用"亥液曰曰顯示器之該等液晶分子是在該單元之平面（平面 中切換·· SIP)中切換。該SIP液晶_示器具有不同於其他型 式之液晶顯示器單元的雙折射特性。結果，使用以IPS液晶 顯不器引入雙折射的吸收性極化器，減少了影像對比且引 入不符合需求之彩色偏移。使用一結合SIP液晶顯示器單元 之低雙折射極化器維持影像對比且不引入彩色偏移。 在一具體實施例中，本發明係關於一液晶顯示器，其包 含在一平面中切換（SIP)液晶顯示器（LCD)單元。一第一吸 收性極化器係置於該液晶顯示器單元的一第一側上。該第 一吸收性極化器包括一層極化敏感吸收性材料，且介於該 層極化敏感吸收性材料與該液晶顯示器單元層間的材料層 係無三醋酸纖維素（TAC)。 本發明另一具體實施例係關於一液晶顯示器，其包含一 平面中切換（SIP)液晶顯示器（LCD)單元；及一第一吸收性 極化器，其係置於該液晶顯示器單元的一第一側上。該第 一吸收性極化器具有包括至少一吸收性極化層的一或多數 層。該第一吸收性極化器及液晶顯示器單元係各平行於一 由正交之X及y軸所定義的x-y平面置放。一 Z軸係正交χ轴及 y軸二者。該第一吸收性極化器定義一發射極化方向，用於 透過該第一吸收性極化器發射之光。該發射極化方向係平 行於X軸。一 x-z延遲係數（bxz tctal)被定義用於該第一吸收性 98418.doc 200537164 極化器，如： bxz total 一Σ (nxi-nzi)li ’ 其中nxi係用於該第一吸收性極化器之第丨層中平行χ轴極化 之光的折射率，nzi係用於該第一吸收性極化器之第丨層中平 行z軸極化之光的折射率，而h係在該z方向中該第一吸收性 極化器之第i層的厚度，且其中丨是一辨識該第一吸收性極化 器之不同層的整數。bxz t〇tal=2 Oxi-nzOlii絕對值係少於2〇 奈米。 本發明另一具體實施例係關於一液晶顯示器，其包含一 平面中切換（SIP)液晶顯示器（LCD)單元；及一第一吸收性 極化器，其係置於該液晶顯示器單元的一第一側上。該第 一吸收性極化器具有一吸收性極化層。該第一吸收性極化 器及該液晶顯示器單元係各平行於一由正交之乂及^軸所定 義之x-y平面置放，一 z軸係正交乂軸及y軸二者。該第一吸 收性極化器定義一發射極化方向，用於透過該第一吸收性 極化器發射之光。該發射極化方向係平行於乂軸。用於該吸 收性極化層中平行X軸極化之光的折射率係〜，且用於該吸 收性極化層中平行z軸極化之光的折射率係 ζ Ζ-Λΐιχζ ηχ-ηζ 之絕對值係少於0.0005。 本發明以上之發明内容並非意於說明本發明之各示範性 具體實施例或所有實作。以下附圖及詳細說明更特別地例 示此等具體實施例。 【實施方式】 本發明係可應用於液晶顯示器（LCD)，且尤其是可應用於 98418.doc 200537164 其液晶係在該顯示器之平面中切換的液晶顯示器。與一使 用具有TAC層之吸收性極化器相比，使用一已減少雙折射 之吸收性極化為可獲得視角之改進，且維持在暗狀態中之 彩色中性。 一使用Η型極化器的傳統液晶顯示器（lcd)堆疊ι〇〇係概 要地顯示在圖1中。一液晶顯示器單元102通常是由一夾置 於二玻璃板間之液晶（LC)層形成。該液晶顯示器單元1〇2的 上及下表面係設置有提供黏著物（如一壓敏性黏著物）之複 數層104、106，以固定極化器結構1〇8及11〇至該液晶顯示 器單元之各表面。該等11型極化器1〇8及11〇各包括含碘吸收 性極化器層109、111，且也包括三醋酸纖維素的複數層 112 114、U6、11 8作為塗布或層積在吸收性極化器層 及111之二表面上的一保護性包覆。該液晶顯示器堆疊1〇〇 也可包括一半透反射器或反射器12〇，用於增強液晶顯示器 的焭度及對比。半透反射器或反射器12〇可藉著一黏著層 122(例如一壓敏黏著物）裝附至該顯示器的背側，該半透反 射為或反射器之功能係增強該液晶顯示器的亮度及對比。 該等吸收性極化器層1〇9及lu通常各具有約2〇微米之厚 度，而各該等TAC層112、114、116、118通常是約8〇微米厚， 且忒壓敏黏著層122的厚度通常是約25微米。 液曰曰S、員示态單元應用於大型顯示器面板（例如液晶顯示 器电視及桌上型L視器）中的目前流行趨勢，引人一增加視 角的而要此已導致採用不同於標準扭轉向列（TN)或超扭 轉向列（STN)型液晶顯示器單元的液晶顯示器。其中―種〉夜 98418.doc -10- 200537164 晶顯示器在此稱為平面中切換（SIP)液晶顯示器。SIP液晶顯 示器單元在一些重要方面係不同於其他型式之液晶顯示器 單元，如現將參考圖2加以描述。SIP液晶顯示器單元200係 由一層夾置在兩通常為玻璃板之外罩204及206間的液晶 (LC)分子202形成。吸收性極化器205通常是安裝在玻璃板 204及206外部。電極208是安裝在該等玻璃板204中之一 上。該等電極208彼此均置放在相同平面中，與一顯示器（例 如TN或STN)之電極不同的是，其中互補電極係安裝在二不 同玻璃板上。 當電極208a及208b之間無電壓時，一液晶分子之行210係 顯示為未切換狀態。該等分子210之方位是使長軸平行於玻 璃板204及206，但是在一離開圖表之平面的方向。使該等 液晶分子造成此方向是因為該等板204及206中至少之一被 動地在此方向對準該等分子，（例如透過使用單元200内部 之對準層）。 當應用一電壓橫跨一對電極（例如電極208c及208d)時，一 電場會在該等電極間產生：圖中概要地提供電場線214，以 顯示介於電極208c及208d間之電場方向。液晶分子的長軸 朝向電場線214之方向（在平行玻璃板之平面的方向），且平 行於圖式之平面，如液晶分子的行212所示。與TN液晶顯 示器不同的是，SIP液晶顯示器中的液晶分子未固定於底板 204，且因此當應用一電壓橫跨一電極對時，可自由旋轉過 90度。液晶分子對準其本身至所應用的電場，同時維持與 玻璃板204及206平行。 98418.doc -11 - 200537164 此表現是與例如一丁職晶顯示器不同（其中該液晶分子 鍵之一的末端係固定至該等玻璃板中之一，且其他液晶分 子意圖使其等本身對準至在該等玻璃板間應用而與該等破 螭板垂直的電場）。在通過該TN液晶顯示器中不同位置處之 液晶分子所產生之方向，造成該™液晶顯示器的光學特徵 隨視角而變化。另一方面，在SIP液晶顯示器中，因為該等 液晶分子係平行於該等玻璃板之平面置放，隨著通過sip液 晶顯示器之深度的改變，該等液晶分子的方向只有極少變 化。因此，比起一 TN液晶顯示器，SIP液晶顯示器的光學特 徵在-大更多的視角範圍中實質上係固定。SIp液晶顯示器 的視角在所有方向中均可高達16〇度或更多。 上述名詞「平面中切換；SIP」係意於涵蓋藉由更普遍使 用之名詞所稱之各種液晶顯示器的變化，諸如（但不限於） 在參考圖2描述之類似原理下操作之平面切換（ips)液晶顯 不器、超級ips液晶顯示器、邊界場切換（FFS)液晶顯示器、 FFS超級液晶顯示器、鐵電液晶顯示器及非鐵電液晶顯示 器。 些極化器係基於光與用以形成該極化器片本身的基本 材料之固有化學結構的相互作用。此等係稱為本質極化 器。此表現與需要使用二色性添加物至極化器片之矩陣的H 型極化器’與其他諸如染料極化器的吸收性極化器不同。 本質極化器通常也是薄且耐用。 本質極化器的一型式係通常包括一合成二色性平面極化 器之K型極化器，其以具有光吸收色基的平衡濃度之分子排 98418.doc •12· 200537164 列聚乙烯醇（PVA)片或薄膜為基礎。K型極化器從其矩陣之 光吸收特性，而非自染料添加物、著色劑或懸浮結晶性材 料之光吸收特性衍生出其二色性。因此，κ型極化器兼具有 良好之極化效率及良好的熱及濕氣阻抗。Κ型極化器就彩色 而言也可非常中性。 一種已改進之Κ型極化器（稱為ΚΕ極化器）係由美國麻州 Norwood之3Μ公司所製造。該ΚΕ極化器在嚴厲環境條件（諸 如高溫及高溼度）下具有已改進之極化器穩定性。與Η型極 化器相反的是，其中該光吸收特性是來自於PVA及一三碘 化物離子間之色基的組成，ΚΕ極化器係藉著一酸催化、熱 脫水反應由PVA起化學反應而製造。所生成的色基包含聚 乙烯基，且所產生的聚合物可稱為如乙烯醇與乙烯基的一 共聚物。 與Η型極化器不同的是，Κ型極化器諸如ΚΕ極化器不需要 夾置在TAC的複數片間。ΚΕ極化器的聚乙烯基色基是極為 穩定的化學實體，因為該色基係該聚合物分子之本質。此 色基是熱穩定以及具有抵抗各式各樣溶劑及化學物品攻擊 的阻抗。 一 Κ型極化器，諸如ΚΕ極化器，具有數個超過Η型極化器 之額外優勢。Κ型極化器係更薄，且可經設計具有可變之發 射位準。更值得注意的是，Κ型極化器，諸如ΚΕ極化器， 可用於在嚴厲環境條件（包括諸如攝氏85度及85%相對溼度 之高溫及高溼度）下需要高效能之應用中，用於延長使用時 間。在此極端環境條件下，Η型極化器的穩定性會大幅減 98418.doc -13- 200537164 少，因此限制其等在嚴厲環境條件下使用於平面顯示器中 之可用性。 、由於κ型極化裔的固有化學穩定性，包括壓敏黏著物之各 式黏著物配方可直接應用於κ型極化器。此外，一單面塑膠 支撐件係用於K型極化器以適當地提供實體支撐，且因為此 支撐件可位於液晶顯示器模組的光路徑之外，其不需要是 光學同向性，且諸如聚對苯二甲酸乙二酯（PET)之低成本基 板是可接受的替代。再者，建構單側層S板的能力允許該 等光學結構更薄，允許在平面板顯示器元件的設計及製造 中之額外彈性。此外，通常結合使用^[型極化器之該等TAC 包覆層會引入雙折射。另一方面，κ型極化器不需要使用 TAC層’因此不引入雙折射至一顯示器系統。 圖3顯示根據本發明原理之液晶顯示器單位3〇〇的一特定 具體實施例。一SIP液晶顯示器單元302包含一置於兩外罩 層302b間的液晶層302a，可塗布一黏著物（諸如p〇latechn〇 AD_20的壓敏黏著物）之複數層3〇4及3〇6，以固定極化器結 構至该液晶顯示器單元302。一吸收性極化器3〇8(例如〖型 或KE型極化器片的一本質極化器）係置於液晶顯示器堆疊 300之觀看側。該吸收性極化器3〇8可經由黏著層3〇6裝附至 液晶顯示器單元302。該吸收性極化器308未含有1^(：層。κ 型極化器片通常具有約20微米的厚度。重要的是減少在該 層極化敏感吸收性材料及液晶顯示器間之材料層（諸如黏 著層304)的雙折射。然而，也許在極化器3〇8外部上有一丁ac 層’因為在該層極化敏感吸收性材料及液晶顯示器外罩声 98418.doc -14- 200537164 3 02b間之空間外被引入的延遲，係較被引入此空間内的延 遲不重要。 也可使用除K型極化器外之其他型式的吸收性極化器。例 如，該吸收性極化器也許是一Η型極化器，但其在該層極化 敏感吸收性極化器層及液晶顯示器外罩層間無一 TAC層。 該吸收性極化器可為一具塗層之極化器，例如一由美國加 州南舊金山之Optiva公司以Tcftm產品標誌製造之具塗層 之液晶極化器層。也可使用包括剪力極化器及染料極化器 之其他型式的吸收性極化器。

極化器308也可包括一以聚對苯二甲酸乙二酯（pET)支樓 層310形式之支撐基板，其面對液晶顯示器單位3〇〇之觀看 側。該PET支撐層310通常具有約25至18〇微米的厚度，且可 用作該顯示器之外部外罩。然而，單位3〇〇不需要一諸如pET 支撐層3 10之支撐基板。例如，]^£極化器片本身可裝附至 一顯示器。 一第一吸收性極化器3 12例如本質極化器（諸如κ型或KE 極化器片、或上述其他型式的極化器中之一）係置於液晶顯 示器單元3 02之其他側。該第二吸收性極化器3丨2至少在該 層極化敏感吸收性材料及液晶顯示器單元3〇2間也可不具 有TAC層，且可使用黏著層3〇4裝附至液晶顯示器單元 3 02。本質極化器312通常也具有約20微米的厚度。一半透 反射器或反射器314可置於本質極化器312的背側，以增強 液晶顯示器的亮度及對比。 當用於背光模式時，可使用一光源320以提供光給顯示器 98418.doc -15- 200537164 單位300。來自光源320的光可經由一光導322導向SIP液晶 顯示器單元302。離開光導322之側的光可在照射於半透反 射裔層3 14前穿過一或多個附加光管理層324。光管理層的 實例包括亮度增強層，諸如可自美國明尼蘇達州聖保羅的 3M公司獲得的BEFiDBEF®薄膜。一控制器326可連接至 液晶顯不器單元302，以控制賦予穿過液晶顯示器單元3〇2 的光上之影像。 在液晶顯示器堆疊中使用本質極化器可免除極化器之保 護包覆的需要。使用於如H型極化器之其他型式極化器的包 覆包括置於該極化器各側上的一層TAC。避免使用TAC包覆 層導致液晶顯示器堆疊厚度明顯地減少。例如，在圖3中示 範之液晶顯示器單位300(其包括PET支撐層31〇及半透反射 态或反射器314)可比圖1中使用TAC層之對應液晶顯示器堆 疊100薄將近300微米。 當使用一結合SIP液晶顯示器之極化器（諸如KE極化器） 時’會產生其他重要之優勢。此等優勢出現在該影像光的 視角及彩色偏移中。現將參考圖4解釋，圖4顯示一層材料 402。該層402係平行χ-y平面置放。層4〇2的厚产 平面中的尺寸。具有平行於x、y、z平面之電^的光義之為折z 射率分別定義為nx、ny&nz。其中當nx=ny=：nz時該 向性。換句話說，透過該材料層傳播的光會經歷相同的^ 射率，不論該光的極化狀態及入射角。折射率的絕對值不 一定需要完全相同以成為同向性，且在該等折射率間可有 一些小差別。 98418.doc -16· 200537164 一延遲係數b係被定義為該層厚度乘上二個折射率間之 差的乘積。例如，如果在折射率〜及〜間有一差（△〜〇，則 Χ-Ζ延遲係數bxz係定為： bxz=(nx-nz)l=Anxzl ⑴ 其中雙折射，且丨是層4〇2的厚度。 TAC疋雙折射，且如果是由TAC製造，則層4〇2可操作為 一負C板。換句活s兒，用於平行χ軸極化之光的折射率是〜， 且用於平行y軸極化之光的折射率是％，其中ηχ=~。然而Χ， 平行ζ轴極化之光，會經歷到折射率ηζ^ηχ、因此，可 看到TAC層402僅對垂直照射在薄膜4〇2上的光是同向性。 對於不垂直照射在TAC層402的光，該光會有一分量之折射 率為nz。因此，TAC層402對於不垂直照射在TAC層4〇2上的 光是雙折射的，且引人延遲至非正f的光中。對於該Μ 之一特定實例的x-z雙折射係由Δηχζ=ηχ_ηζ=1 4923_i 49i5 = 0.0008所給定。 1^-112=0.0008及112_11)^〇.〇〇〇8二種情形。 雙折射的值可為負或正，其取決於〜及^之相對大小。在 此描述的延遲及雙折射的值係定義為大小的絕對值，不管 其等為正或負。因此一 0.0008之雙折射值可描^ 在吸收性極化器一侧上的TAC層可為約5〇微米厚，且因 此使用上述表示式⑴計算出之TAC層的延遲係數係辦 米。對於-些液晶顯示器單元，此—高x_z雙折射係有用於 補償液晶顯示器單元本身中的離軸殘餘雙折射。’然而，仰 液晶顯示器單元有可,忽略的離軸殘餘雙折射，因為該等液 98418.doc -17- 200537164 晶分子是包含在平行X_y平面之液晶層的平面内。因此，因 為該TAC層會混合穿過該TAC層的光之極化狀態，tac層的 X-Z雙折射之作用為減少SIP液晶顯示器單元的對比，而非 增加對比。 因此當使用SIP液晶顯示器單元時，最好具有一比通常使 用TAC層之Η型式極化器所經歷更小的χ_ζ延遲係數，以維 持該影像的對比。此在大視角時尤其適用。減少延遲係數 可藉由減少吸收性極化層的厚度，及任何介於該吸收性極 化器及液晶層間之雙折射材料的厚度而達成。因此，可減 少TAC層中之厚度以減少χ-ζ延遲係數。 同時，也可減少χ-ζ雙折射。用於在極化器中被吸收之極 化狀恶的光之折射率ny的值，係比〜及〜不重要，因為大多 數經y極化的光是被吸收。因此~的值可與〜及&相同，但 此非必要，且可能與〜及nz不同。在一 ^^極化器的特定實 例中，ηχ=1·5078 及 ηζ=1·5〇75，且因此Δηχζ=〇〇〇〇3。該極化 器的χ-ζ雙折射因此可能少於〇 〇〇〇5。 可藉由減少雙折射層的厚度及χ_ζ雙折射二者以減少χ_ζ L遲係數例如，ΚΕ極化器之厚度通常是約2〇微米，且因 此從以上表示式（1)計算出之&£極化器的χ-ζ延遲係數是6 奈米。所以，一典型ΚΕ極化器之雙折射係數的值係比一典 3L TAC層之延遲係數在大小上少一個階乘以上。一約丨$微 米之較薄ΚΕ極化器層具有大約45奈米之χ_ζ延遲係數。 應瞭解到在該吸收性極化器層及液晶層間之各層的 延遲係數，可對由在顯示器内傳播的光所經歷之總雙折射 98418.doc -18- 200537164 發生影響。例如，在圖1所示之顯示器中，層1〇9、114及1〇4 可各對在液晶顯示器單元102中之液晶層及吸收性極化器 層109間通過的光之延遲造成影響。然而，諸如層⑽之黏 著層通常是同向性的。因此，只要將各層的延遲係數加總， 即可針對-由-些層形成的極化器計算线χ_ζ延遲係數 (bxztotal)。因此’可計算出總χ_ζ延遲係數㈨心⑷）為·· bxz ϊ0Χ^ι=Σ bxz i=E (nxi-nzi)li=I Δχζ j \{ ⑺ 其中下標i指該吸收性極化器的第丨層。所以，當一吸收性極 化為包括兩TAC層（各具有64奈米之x_z延遲係數）時，則該 及收性極化器之總X-z延遲係數是至少128奈米。 使用較薄雙#射層及具mz雙折射之材料允許減 少總X-Z延遲係數。例如，回顧圖3中所示的顯示器，用於 在吸收性極化器層308及液晶顯示器單元3〇2中之液晶層間 傳播的光之總x-z延遲係數，是等於極化器3〇8的χ_ζ延遲係 數，對於20微米厚度ΚΕ極化器之特定實例其係6奈米。黏 著層306及液曰曰顯示器單元3〇2中的玻璃層二者均是同向 性，且因此對總χ-ζ延遲係數沒有貢獻。 因此，使雙折射層更薄及減少χ_ζ雙折射的方法可單獨或 組合使用，以減少吸收性極化器之總χ_ζ延遲係數（bu⑻d 至比/、型Η型極化器更少之值。例如，該總χ_ζ延遲係數 (bxz _al)可少於20奈米，最好是1〇奈米或更佳是少於5奈米。 可苓考圖5A及5B中所示的錐光偏振圖更明顯地看到極 化器又折射的效應，圖中顯示對於一平面切換（ips)液晶顯 不夯所计异出之資料。此等圖形顯示透過一與KE極化器交 98418.doc -19- 200537164 叉的ips液晶顯示器單元所計算出之暗狀態的透射比，係用 於以各種角度照射在該極化器/液晶顯示器單元上的光。假 :該照明光是在55〇奈米。在圖5”，其假設在液晶顯示器 單元任側上均無TAC層。該i %輪廊奶（即該輪廊代表可 能發射之光所發射99%的光之角度）具有—約6〇度的最小角 度值。 在圖5B中，假設在IPS液晶顯示器單元的任一側上有 層各TAC層均引入一 40奈米的延遲。對於光愈來愈離轴， 該雙折射混合光的極化狀態，因此1%輪廓5〇4具有一大約 54度的取小角度值。換句話說，光透過圖5B中模擬之液晶 顯示器單元發射的方向，比在無TAC層的模擬中更接近垂 直發射。此可解釋為如果包括一 TAC層，在一 lps液晶顯示 器中會減少有用之視角。此表現在定性上是類似於其他型 式之SIP液晶顯示器。 使用諸如TAC層之雙折射層結合在一 SIp液晶顯示器單 元中之極化器也會減少暗狀態之彩色的中性。一實驗係使 用一自日立（Hitachi)型號i81SXW LCD監視器獲得之lps液 晶顯示器貫施，其製品如參考圖1所述係在Η型極化器任一 側上具有TAC層。在其一半螢幕上的極化器是由2〇微米厚 之ΚΕ型極化器取代。螢幕的原始側（具有雙折射TAc層）稱 為未修改側，而該螢幕具有KE極化器之另一側稱為已修改 側。因此，螢幕之已修改側上的構造類似於圖3中所示。 在修改以後，顯示器被驅動以顯示不同彩色，且對於勞 幕各側的代表點測量已發射光的彩色。該等彩色测量值是 98418.doc -20- 200537164 當自離法線60度越過-36G度方位角時進行。彩色測量是使 用腹imEZC〇ntraSU60錐光偏振儀，以測量出該榮幕的 紅、藍、綠及暗狀態之色度座標（CIE，i93i)為方位角的一 點。再次，在灰點（未修改螢幕）及黑點（已修改螢幕）間實質 上有重疊，顯示已修改螢幕的紅色係實質上與於未修改勞 幕的紅色相同。灰點與黑點之重疊使其難以區分在圓圈 602、604及606中之黑及灰點。 貫驗結果呈現在圖6中。針對未修改榮幕測量出的點如灰 色點所顯示，且針對已修改營幕測量出的點是顯示為里 點。第-圓圈602顯示針對用藍光操作的已修改及未修改營 幕所測量出的點。在灰及黑點間實質上有重疊，表示已修 改瑩幕的藍色類似於未修改螢幕的藍色。同樣地，第二圓 圈604顯示針對用綠光操作的螢幕所測量出的點。再次，在 灰點（未修改螢幕）及黑點（已修改螢幕）間實質上有重疊，顯 示已修改螢幕的綠色係實質上與於未修改螢幕的綠色相 同。第三圓圈606顯示針對用紅光操作的螢幕所測量出的 …、、而，在暗（黑）狀態中操作之螢幕的彩色對於已修改及 未1W改螢幕是有所不同。在橢圓6G8中之黑點表示當在暗狀 心中操作％自未修改螢幕發射的光之測量值。如圖中可 見由於在未修改極化器的極化器中之TAC層的雙折射產 生的彩色偏移，在暗狀態點的彩色中有相當可觀的展開。 口亥暗狀悲延伸進到色度圖表的藍及紅區域中，且因此當在 不同角度觀看時，該暗狀態顯現相當可觀的彩色偏移。 98418.doc -21 - 200537164 與已修改螢幕對應的結果之集合（以灰色點顯示），在彩 色圖中顯不明顯較少之展開。此意味著在沒有雙折射tac 層下刼作之IPS液晶顯示器單元的暗狀態，當在該暗狀態操 作時顯示極少角度相依的彩色偏移。當以導致較低總χ_ζ延 遲係數之複數層操作時，該暗狀態因此係比當以雙折射 TAC層操作時在彩色上更中性。 使用在一液晶顯示器堆疊中之本質極化器（諸如κ型極化 器）也可提供一有效氣體及濕氣滲透性阻障給在液晶顯示 為早70中的液晶材料。因此，在以—κ型極化器建構之液晶 顯不器結構中，無須將額外之阻障層或包覆置於該液晶顯 示器單it的任一側上’以達到符合需求的渗透性規格。尤 八疋針對濕氣療汽傳輸率（MVTR)的標準（astm 係 少於每天每平方米20宅克，且氧氣傳輸率（〇2GTR)之標準 (ASTM D3 985)係少於每天每平方米丨毫升。對於使用⑸極 化器形成的液晶顯示裔結構（包括聚對苯二甲酸乙二酯支 撐結構），已顯示出具有一每天每平方米4·6毫克或更少之 VTR及少於每天每平方米0.005毫升之〇2GTR(在攝氏 20度及相對溼度90%下測試）。 I在些不同構造中’一 SIP液晶顯示器可能包括κ型或 3L極化其中一些疋在共同擁有之美國專利第6,630,970

Bh虎中進一步描述。此等不同構造可包括硬質塗層、擴散 态、擴散性黏著層、抗反射塗層、四分之一波長延遲器層 及其類似物。 本發明不應被視為受限於上述特定實例，而是應將其視 98418.doc -22- 200537164 為涵蓋如隨附申請專利範圍中所提出的本發明之所有方 面。在審視本說明書之後，與本發明有關的熟悉此項技術 人士將易於明瞭可應用於本發明之各種修改、等效過程及 弄多結構。該等申請專利範圍係涵蓋此類修改與裝置。 【圖式簡單說明】 在結合附圖考量以上本發明各具體實施例的詳細說明 後，可更完整地瞭解本發明，其中： 圖1概要地示範一使用H型吸收極化器之先前技術液晶顯 示器（LCD); 圖2概要地示範一平面中切換（SIp)液晶顯示器； 圖3概要地示範一依據本發明之原理使用本質極化器之 SIP液晶顯示器的具體實施例； 圖4概要地示範在一材料層中之雙折射； 圖5A呈現一用於透過一使用依據本發明原理之本質極化 器的IPS液晶顯示器之光在各種角纟中經計算出的發射； 圖5B呈現一用於透過一使用具有TAC層之極化器的ips 液晶顯不器之光在各種角度中經計算出的發射；及 圖6呈現用於一具有極化器（其有或沒有tac層）之〗ps液 晶顯不器對於各種彩色的彩色展開之實驗結果。 雖然本發明係可適用於各種修改及替代形式，其特定者 已藉由圖式中之貫例加以顯示，且已在上文中詳細說明。 然而應瞭解’不希望將本發明限於所說明之特定具體實施 例。相反地’本發明係涵蓋在由所附申請專利範圍所界定 的本發明之精神及料㈣所有修改、等效與替代例。 98418.doc -23· 200537164 【主要元件符號說明】 100 液晶顯示器堆疊 102 液晶顯示器單元 104 黏著層 106 黏著層 108 極化器結構/H型極化器 109 吸收性極化器層 110 極化器結構/H型極化器 111 吸收性極化器層 112 TAC層 114 TAC層 116 TAC層 118 TAC層 120 半透反射器或反射器 122 黏著層 200 SIP液晶顯示器單元 202 液晶分子 204 玻璃板/外罩 205 吸收性極化器 206 玻璃板/外罩 208 電極 208a 電極 208b 電極 208c 電極 208d 電極 98418.doc -24- 200537164 210 液晶分子之行 212 液晶分子之行 214 電場線 300 液晶顯示器堆疊 302 液晶顯示器單元 302a 液晶層 302b 外罩層 304 黏著層 306 黏著層 308 吸收性極化器 310 支撐層 312 第二吸收性極化器 314 半透反射器/反射器 320 光源 322 光導 324 光管理層 326 控制器 402 材料層 502 輪廓 504 輪廓 602 第一圓圈 604 第二圓圈 606 第三圓圈 608 橢圓 98418.doc -25-

Claims (1)

1. 200537164 十、申請專利範圍·· 1 · 一種液晶顯示器，其包含： 一平面中切換（SIP)液晶顯示器（LCD)單元；及 一第一吸收性極化器，其係置於該液晶顯示器單元的 一第一側上，該第一吸收性極化器包括一層極化敏感吸 收性材料，介於該層極化敏感吸收性材料與該液晶顯示 器單元間的材料層沒有三醋酸纖維素（TAC)。 2· 一種液晶顯示器，其包括： 一平面中切換（SIP)液晶顯示器（LCD)單元；及 一第一吸收性極化器，其包含一或多數層，該等一或 多數層包括置於該液晶顯示器單元的一第一側上之至少 吸收性極化層，該第一吸收性極化器及該液晶顯示器 單兀各平行於一由正交之x&y軸所定義的x_y平面置放， 軸係正父於该X軸及该y轴，該第一吸收性極化器定義 一用於透過該第一吸收性極化器發射之光的發射極化方 向’该發射極化方向係平行於該X軸，其中一用於該第一 吸收性極化器的X_Z延遲係數（bxz 被定義如： bxz total=E (nxrnzi)li， 其中nxi係用於該第一吸收性極化器之該第丨層中平行 該X軸極化之光的該折射率，nzi係用於該第一吸收性極化 器之該第i層中平行該2軸極化之光的該折射率，而I係在 該z方向中該第一吸收性極化器之該第丨層的厚度，且其中 i是一辨識該第一吸收性極化器之不同層的整數，且匕 ___ Vi / X z t〇tai=l (nxi-njli係少於 2〇奈米。 98418.doc 200537164 3 · —種液晶顯示器，其包含： 一平面中切換（SIP)液晶顯示器（LCD)單元；及 一第一吸收性極化器，其具有一置於該液晶顯示器單 兀的一第一側上之吸收性極化層，該第一吸收性極化器 及該液晶顯示器單元各平行於一由正交之x&y軸所定義 之χ-y平面置放，一z軸係正交於該χ軸及該y軸，該第一吸 收性極化器定義一發射極化方向，用於透過該第一吸收 I*生極化器發射之光，該發射極化方向平行於該X轴，其中 nx係用於在該吸收性極化層中平行該χ軸極化之光的該折 射率，ηζ係用於在該吸收性極化層中平行該ζ軸極化之光 、折射率’一 之絕對值係小於〇 〇〇〇5。 4. 如印求項！、2或3之顯示器，其特徵在於該第一吸收性極 化器係一K型或KE型吸收性極化器。 5. 如，求項卜2或3之顯示器，其特徵在於該第一吸收性極 化^係置於該液晶顯示器單元的—觀看側上。 甸貝1 2或3之顯不器，其特徵在於-光源係置於該 液日日顯示器單元的一照明側上。 7· 之顯示器’其特徵在於一光導、-半透反射器 光源t理層中至少—者係置於該液晶顯示器單元與該 8 ·如明求項丨、2或3之顯示哭，豆 至該液晶…單-… 控制_合 "、、貝不為早兀，以控 一 予透過^ “顯^11單元賦 從日日..、、負不為早兀之光上的影像。 9·如凊求項]、9十、q + B 、.或之顯示器，其特徵在於該第—吸收性極 98418.doc 200537164 化器提供一少於約每天每平方米4.6毫克或更少的濕氣蒸 汽傳輸率，及一少於約每天每平方米0.005毫升之氧氣傳 輸率給該液晶顯示器單元。 10.如請求項2之顯示器，其特徵在於bxz t 〇 t a 1 係少^^ 1 〇 0 11 ·如請求項1或2之顯示器，其中在該第一吸收性極化層的 一平面中折射率（nx)與該第一吸收性極化層的一厚度折 射率（nz)間之差之絕對值係少於0.0005。 98418.doc