TWI261711B - In-plane switching liquid crystal display comprising compensation film for angular field of view using positive biaxial retardation film - Google Patents

Description

1261711 玫、發明說明: 【發明所屬之技術區域】 本發明係有關於一種含有補償膜之液晶顯示器，具體 上係為了改善被具有正介電常數異方向性之液晶（Α ε >〇)或 是有負介電常數異方向性之液晶（△ ε <〇)充滿之平面内切換 式液晶顯示器（In-Plarle Switching liquid crystal display ; IPS-LCD)的視角特性，利用正雙軸位相差膜來調節雙軸位相 差膜的光軸方向和位相差值。 【先前技術】 IPS-LCD之電極係配置成可平行地對液晶面施加電 場。如美國專利第6,078,3 75號之揭示，鄰接二基板之兩方 的液晶層表面具有一 0度至5度的預傾角（Pretilt Angle)。IPS 平面（液晶胞）具有主動陣列驅動電極（active matrix drive electrode)，該主動陣歹ij焉區動電極含有酉己置於同一平面内之一 對電極，該主動陣列驅動電極係在二片玻璃基板之間對液晶 層提供平面内切換式（In-Plane Switching ; IPS)、超平面内切 換式（Super-In-Plane Switching ; S-IPS)、邊界電場轉換式 (Fringe Filed Switching ; FFS)模式。超平面内切換式 (Super-In-Plane Switching)具有藉由形成 Z 字形（zig-zag)電 極型來具體實現二重分割（T w 〇 d 〇 m a i η)液晶配列，使明亮狀 態的IPS色彩變化最小化之特性。 最早的IPS-LCD係發表於美國專利第3,8 07,83 1號。 該專利係使用無補償膜之LPS-LCD構造。無補償膜之 1261711 lps-lcd因為在傾斜角之漏光相對較高而有在傾斜角顯示 較低的對比值之缺點存在。 ' 美國專利5，1 8 9，5 3 8號揭示一種含有二種類的位相差 膜+A板和正雙軸位相差膜之一般形態的[CD，但是未揭示 有關於如LPS-LCD之資訊或技術。 美國專利第5,440,4 1 3號敘述一種具有二片正雙轴位 相差膜之TN-LCD，使用雙軸位相差膜之目的係用以改善在 傾斜角之TN-LCD的對比特性及色彩特性。 美國專利第6,285，430號發表一種使用一片正雙轴位 相差膜之IPS-LCD補償膜，該IPS-LCD之特性如下： -在偏光板和液晶層之間配置一片正雙軸位相差膜。 -雙軸位相差膜之位相差值為19〇nm〜390nm。 •雙軸位相差膜之位相差值係按照偏光保護膜的厚度 方向之位相差值的絕對值的大小而比例增加。 使用所發表之正雙軸位相差膜之主要目的係改良在 45度、135度、225度、315度徑向量方向的傾斜角之Ips_LCE) 的對比特性。雖然在该專徑向量（r a d i u s v e c t 〇 r)傾斜角之 IPS-LCD的對比特性增加，但是在其他徑向量角之LPS-Lcd 黑暗狀態，漏光仍然維持在大的狀態。因為如此理由，在其 他徑向量角傾斜之LPS-LCD的對比值相對較低。因此，具 有如上述配置之IPS-LCD在任意徑向量傾斜角，因為在黑暗 狀態之漏光相對較高而有顯示較低的對比值之缺點存在。 【發明内容】 4 1261711 本發明之目的係提供一種IPS-LCD，可以在正面 部徑向量傾斜角具體地實現高對比特性。 又，本發明之其他目的係提供一種IPS-LCD，在 徑向量傾斜角具有非常低的黑暗狀態穿透率。 為了達成如此目的’本發明藉由使用正雙軸位相 (Positive biaxial retardation film)來調節雙軸位相差膜 軸方向及位相差值，來具體實現IPS-LCD之廣視角特性 本發明提供一種平面内切換式液晶顯示器，具備 一偏光板；一第二偏光板；及一液晶胞，其係以水平配 式在二片玻璃基板之間對準並充填有具有正介電常數 向性（△ ε >0)或是有負介電常數異方向性（△ ε <〇)之液 充填於該液晶胞内之液晶的一光轴係設置於與該第一 二偏光板平行之平面内（in-plane)’其中該第一偏光板的 轴與該第二偏光板吸收軸垂直，充填於該液晶胞内之液 光轴與該第一偏光板的該吸收軸平行，為了視角補償 該液晶胞和該偏光板之間配置有一正雙軸位相差膜，並 該正雙軸位相差膜的配置順序來調節該正雙軸位相差 光輛方向和位相差值。 本發明為了補償在黑暗狀態IPS_LCd的視角，使 片以上的正雙軸位相差膜依照配置上、下偏光板之順序 節光軸方向與位相差值。 對比值係顯示晝面之鮮明度指標，對比值越高時 U具體實現鮮明的畫質。IPS_LCD以在傾斜角7〇度之 寺丨生最差，若能夠提升在7 0度傾斜角之對比特性時， 和全 全部 差膜 之光 〇 :第 向方 異方 晶， 及第 吸收 晶的 ，在 藉由 膜的 用一 來調 越可 對比 意味 1261711 著在可以提升全部視角之對比特性。因此，可以說比較在傾 斜角7 〇度之對比特性的改良程度，係比較視角特性改良程 度之最佳方法。在7 0度傾斜角之最小對比值，只使用偏光 板時為1 〇 : 1以下，使用依照本發明之正雙轴位相差膜，設 定正雙軸位相差膜的光軸、將正雙軸位相差膜的位相差值範 圍限定在一定範圍時，可以得到為最小對比值2〇 : 1以上。 在傾斜角7 0度之最小對比值係以2 〇 : 1以上為佳。 【實施方式】 以下’對本發明進行詳細說明。 第1圖係顯示I p S - L C D的基本構造。 IPS-LCD係由第一偏光板卜第二偏光板2、以及液晶 胞3構成，第一偏光板之吸收軸4與第二偏光板之吸收軸$ 4與液晶胞之光軸 之配置係互相垂直，第一偏光板之吸收軸 6之配置係互相平行。第2圖係顯示第二偏光板之吸收軸* 5和液晶胞的光轴6。 使用依照本發明的補償膜之液晶顯示器，其特徵為

6 1261711 之一，在鄰接液晶層之表面上形成有含有電極對之主動陣列 驅動電極（active matrix drive electrode)。 前述液晶層位相差值之定義為RLC、n 、」

Vnx，Lc — ny,LC) X d， 在此d係表示液晶層之厚度。本發明所使用之lps平面的液 晶層以在5 5 0nm波長在220nm範圍具有4〇〇nm範圍之位相 差值為佳。 對IPS-LCD板施加電壓時’為了使通過第一偏光板以 9〇度進行線偏光之光線，在通過液晶層後以〇度進行線偏光 能夠成為明亮狀態，IPS-LCD板之液晶層的位相差值必須為 589nm(人體感覺最明亮的單色光）之半波長才可以，可以調 節為比半波長稍長或是稍短來成為白色（white c〇l〇〇。因 此’位相差值以具有在295nm(5 80nm單色光的半波長）左右 之範圍為佳。 本發明之L C D含有在多重區域進行液晶配向，或是藉 由所施加的電壓在多重區域進行區分。 LCD依據含有電極對之主動陣列驅動電極（active matrix drive electrode)之模式而可以區分為平面内切換式 (In-Plane Switching ; IPS)、超平面内切換式（Super-In-Plane Switching ; S-IPS)、邊界電場轉換式（Fringe Filed

Switching ; FFS)。在本發明稱為IPS-LCD時係包含超平面 内切換式（Super-In-Plane Switching; S-IPS)、邊界電場轉換 式（Fringe Filed Switching ; FFS)、以及逆扭轉向列型平面内 切換式（reverse TNIPS)等。 參照第3圖，深入觀察為了補償IPS-LCD的視角所使 1261711 用之位相差膜的折射率時，可以將χ軸方向之折射率稱為 nx8、y軸方向之折射率為ny9、z軸方向之折射率為nzlO。 此時位相差膜的特性係取決於折射率的大小。 三軸方向之折射率全部不同時，稱為雙軸位相差膜 (biaxial retardation film)，雙軸位相差膜可以如下定義。 [式1] nx ny ^ nz 負雙軸位相差膜（negative biaxial retardation film)係 如下述式2定義。 [式2] ηχ Φ ny>nz 又’正雙軸位相差膜（Positive negative biaxial retardation film)係如下述式3定義。 [式3] ηχ Φ ny<nz 因為如式3之正雙軸位相差膜，薄膜之三個軸方向的 折射率不同’所以具有平面内位相差值（in_plane retardation value)、和每度方向的位相差值（thickness retardation value) ° 其中平面内位相差值（in_piane retardati〇n value)係 利用平面内之折射率ηχ8和ny9，如下述之定義。 [式4]

Rin =d x (nx - ny) 此時’ d係表示薄膜之厚度。 在居*度方向的位相差值（thickness retardation 1261711 如下述之定義。 value)，係利用折射率ny9和折射率n 1〇 [式5]

Rth = d X (nz — ny) 此時，d係表示薄膜之厚度。 正雙軸位相差膜係指具有正 十面内位相差值（in-plane retardation value)、和 it 厘疮士， 土 7子度方向的位相差值（thickness retardation value)之膜。 正雙軸位相差膜之波長色散特性可以具有正常波長色 散特性（normal Wavelength dispersi〇n)、平坦波長色散特性 (flat waveiength diSpersion)、逆波長色散特性 wavelength dispersion)。在正雙軸位相差膜可以使用的薄膜 有使用扭轉式液晶之UV硬化型液晶膜（uv curable liquid crystal film)、雙軸軟延伸聚碳酸酯（p〇lycarb〇nate; Pc)等。 本發明之位相差膜的光軸方向係取決於位相差膜之配 置順序。 本發明之苐1實化例係供一種平面内切換式液晶顯 示器，其特徵為，正雙軸位相差膜1 1係配置在IP S面板3 與第二偏光板2之間，正雙轴位相差膜係光軸1 2與鄰接之 第二偏光板的吸收軸5正交，在5 5 Onm波長之平面内位相差 值為190nm以下。 位相差膜之光轴與正父偏光板的漏光有關聯，為了使 正交偏光板之漏光最小化，鄰接之偏光板的吸收軸與正雙轴 位相差膜之膜平面内的光軸必須正交。 亦即，正交偏光板之吸收軸係配置在〇度、9〇度的方 9 1261711 向8才’邊往徑向量角 得知傾斜角二展 傾斜邊確認黑暗狀態 肖心加漏光越增加。如此增加傾斜引起漏光 、 係因為增加傾斜自日士 - ϊ』 、 7 —偏光板的吸收軸從正交 肖度增加。可以旋轉從正交狀態脫離角度程产的 狀態’來使漏光最小化。從背kl. ht、“度的 仗月先（backhght)入射之光線 板後進行線偏光後，必須隨著傾斜角度而增加 =角。如此旋轉進行線偏光後的光線，其目的係為 正雙軸位相差膜之腺| & & «千面内的光軸與鄰接偏光板的吸 之配置互相垂直。 另一方面’為了藉由傾斜角增加，以使進行過線 之光線旋轉至與第二偏光板之吸收轴一致，正雙轴位相 的平面内位相差值α 190_以下為佳。此時，平面内位 值會隨著厚度方向之位相差值而改變大小，為了適當地 視角’最好是藉由增加位相差膜在總厚度方向的位相差 減少平面内之位相差值。 本發明之第1實施例如第4a、4b圖之例示，在第 4b圖所例示IPS_LCD構造，係只有背光位置盥 方向相反，其他之事項相同。 ，、硯看旦 下述表1係整理在第一 LCD構造（第4a圖）、藉由 板的保護膜與正雙軸位相差膜的設計值（平面内位相差 厚度方向的位相差值）在傾斜角7〇度之視角特性的模 果。 、 時， 增加 狀態 偏光 通過 光線 了使 收軸 偏光 差膜 相差 補償 值來 4a ' 面之 偏光 值、 擬結 10 l26l7li [表1] 第一偏光板的 IPS 正雙軸位相差膜 第二偏光板的 --- 在傾斜角70度之 最小對比僅 2部保護膜 -Panel Rm(nm) Rth(nm) n2 内部保護膜 cop 180 144 0.2 80μπι TAC 166 160 173 -0.08 120μιη TAC 83 40μπι TAC 290nm 160 88 0.45 40μιη TAC 83 124 102 0.18 80μιη TAC 79 118 139 -0.17 120μπι TAC 65 80μπι TAC 160 49 0.72 COP 33 155 78 0.5 40μιη TAC 30 110 77 0.3 80μηι TAC 30 模擬時係考慮第一偏光板1和第二偏光板2的内部保 護膜的位相差值、工雙軸位相差膜11之平面内位相差值和 厚度方向的位相差值、以及顯示雙軸性（Biaxiality)程度之 N2項目，顯示在全部的徑向量傾斜角呈現優良視角特性之條 件。 在此，Nz 項目係顯示雙軸位相差膜之雙軸性 (Biaxiality)程度之指數，係利用三個軸方向之薄膜的折射率 如下定義。 [式6] ^nx-ny) 表1係例示隨著偏光板保護膜和雙軸性位相差膜之設 計值，顯示視角特性之改良程度。由表1之結果看來，因為 11 1261711 未使用視角補償膜之IPS_LCD之最小CR(contrast尺^1〇)值 大致為7:1程度’在傾斜角7〇度Cr值為3〇:ι以上時，顯 不在全部的視角之CR值為3 〇:丨以上，可以知道該視角改良 效果非常優良。 又，下述表2，係應用第4b圖之：LCD構造之實際位 相差薄膜的設計值時，顯示模擬結果。 [表2] 第一偏光板之内部 保護膜 IPS -Panel 正雙軸性位相差膜 第二偏光板之 内部保護膜 在傾斜角 7〇度之最 小對比值 Rin(nm) Rin(nm) Nz 40μηι TAC 250 170 76 0.55 40μηι TAC 83 290 160 88 0.45 83 330 155 102 0.34 83 表2係顯示依照偏光板保護膜與正雙軸性位相差膜的 設計值，視角特性有如何程度的改善之例示。在偏光板保護 膜使用40μϊΏ TAC(三乙酸酯纖維素）時，因為具有比8〇_ TAC膜更低的負Rth，所以正雙軸位相差膜的設計值改變， 藉由設計條件可以確保優良性能之視角特性。 藉由偏光板的内部保護薄和位相差膜設計條件，可以 確保在傾斜角7 0度有最小8 0:1以上的c R特性。 本發明之第2實施例，係提供一種平面内切換式液晶 顯不裝置，其特徵為，第一正雙軸位相差膜i i係配置在§ 面板3與第一偏光板2之間，第二正雙軸位相差犋i3係配 12 1261711 置在IP S面板3與第二偏光板2之間，第一正雙軸位相差膜 之光軸1 2與鄰接之第一偏光板的吸收軸4平行，第二正雙 軸位相差膜之光軸1 4係與鄰接之第二偏光板的吸收軸5垂 直，在550nm波長第一正雙軸位相差膜n具有19〇nm以下 之平面内位相差值’在550nm波長第二正雙軸位相差膜13 具有150nm至350nm範圍之平面内位相差值。 IPS-LCD的視角特性降低之原因，係因為依照視角之 偏光板的幾何學問題、及依照IPS-LCD平面之視角的位相差 值依存性而發生。LCD的黑暗狀態（Black state)之構成係使 用正父偏光板，以使從背光入射線偏光被第二偏光板的吸收 軸吸收。但是，傾斜入射的光線邊通過偏光板，邊以和垂直 入射時不同方式來形成旋轉的線偏光，同時第二偏光板的吸 收軸亦與垂直入射時不同之方式進行旋轉。因此，通過第一 偏光板之入射線偏光無法與第二偏光板之吸收軸互相正交 而發生與穿透軸平行之成分。隨著傾斜角增加，線偏光之:

線脫離與穿透轴正交壯能夕gI 又狀恶之角度增大，與穿透軸平行之成分 增加，因為此理由，在黑暗狀態會發生漏光。 在黑暗狀態之漏光係LCD視角特性下降的 因。隨著傾斜角增加漏光增加，隨著漏光增加會使叫對比原 下降以及色彩變化變大。因此，使 、旧斜角所造成之黑暗狀能 的漏光乘小化，能夠接朴 g 牲 心 U升視角之特性。改善如此視角特性之 方法，可以使通過第〜士令 〈 偏光板之Λ偏光的光線與第二偏 的吸收軸-致之方式來 先板 ^ , 今了使通過第一偏*妃 之線偏光的光線與第二偏光板的 先板 队釉一致，本發明係使用 13 1261711 正雙轴位相差膜。為了使所形成之偏光狀態可以如此依照 斜角而使線偏光之光線與第二偏板的吸收軸一致，必須有 面内位相差值和厚度方向位相差值。 第一偏光板之吸收軸與第一正雙軸位相差膜之吸收 必須一致之理由，係使用第一正雙軸位相差膜來形成適當 擴圓偏光，通過第二雙軸位相差膜來形成與偏光板的吸收 一致的線偏光。為了具有如此機能，第二正雙軸位相差膜 光軸必須與第二偏光板的吸收軸正交才可以。使用具 1 9Onm以下之平面内位相差值之第一正雙軸位相差膜時， 任務係在中間階段形成橢圓偏光，使通過第一偏光板之線 光的光線，通過第二正雙軸位相差膜會成為與第二偏光板 吸收軸一致之線偏光。 第二正雙軸位相差膜之任務，係使通過第一正雙軸 相差膜所形成之橢圓偏光形成線偏光，依照第一正雙軸位 差膜所形成之偏光狀態使第二正雙軸位相差膜之平面内 相差值為150nm至3 50nm範圍時，可以形成與第二偏光 的吸收軸一致之線偏光。 本發明之第2實施例如第5 a、5 b圖所示，在第5 a 5b圖所示之IPS-LCD構造，除了背光位置與觀看方向相 以外，其他事項相同。 下述表3係顯示在第二LCD構造下應用實際位相差 的設計值時之模擬結果。 傾 平 轴 的 軸 之 有 其 偏 的 位 相 位 板 反 膜 14 1261711 [表3] 第一偏 光板的 内部保 謨膜 正雙軸位相差膜 IPS- Panel 正雙軸位相差膜 第二偏 光板的 内部保 謨膜 在傾斜 角70度 之最小 對比值 Rin (nm) Rth (nm) n2 Rin(nm) Rth (nm) n2 COP 25 12.5 0.5 290nm 285 142 0.5 COP 238 35 17 0.5 230 115 0.5 40 βπι TAC 160 60 30 0.5 200 100 0.5 80 // m TAC 55 40//m TAC 160 88 0.45 302 151 0.5 COP 214 124 102 0.18 250 125 0.5 40//m TAC 136 118 139 -0.17 220 110 0.5 80//m TAC 50 SO β τη TAC 160 49 0.72 350 175 0.5 COP 100 155 78 0.5 300 150 0.5 40 μ m TAC 68 模擬時必須考慮第一偏光板1與第二偏光板2之内部 保護膜的位相差值、正雙軸位相差膜Π、1 3之平面内位相 差值與厚度方向的位相差值、顯示雙軸性（Biaxiality)程度之 Nz項目，顯示在全部徑向量傾斜角具有優良的視角特性之條 件。 表3係顯示按照第一正雙軸位相差膜與第二正雙軸位 相差膜之設計值（平面内位相差值、厚度方向之位相差值、 偏光板之内部保護膜），在傾斜角70度之最小對比（CR)值。 顯示使用在偏光板之内部保護膜之厚度方向沒有位相差值 15 1261711 之無軟伸COP(環烯聚合物；cycie 〇elfin Polymer )膜時，具 有最優良的視角特性。 本發明之第3實施例，係提供一種平面内切換式液晶 顯示器，其特徵為，第一正雙軸位相差膜n係配置在IPs 面板J與第一偏光板1之間，第二正雙軸位相差膜1 3係配 置在IP S面板3與第二偏光板2之間，第一正雙軸位相差膜 之光軸1 2與鄰接之第一偏光板的吸收軸4平行，第二正雙 軸位相差膜之光軸1 4係與鄰接之第二偏光板的吸收軸5平 行，在5 50nm波長第一正雙軸位相差膜i }具有150nm以下 之平面内位相差值’在550nm波長第二正雙軸位相差膜13 具有20 0nm至3 50nm範圍之平面内位相差值。 第一正雙軸位相差膜之吸收軸與第一偏光板之吸收軸 必須平行之理由，係作為在中間形成橢圓偏光之任務，使通 過第二正雙轴位相差膜後成為線偏光。 使藉由第一正雙軸位相差膜所形成之橢圓偏光成為線 偏光之方法有二種。包括使第一或第二雙軸位相差膜的光軸 與鄰接之第二偏光板的吸收軸正交配置之方法’以及平行配 置之方法。差異點在於改變正交配置和平行配置之設計值。 第一正雙軸位相差膜之位相差值係按照第二正雙軸位 才目差膜的設計值而改變，可以形成必要的橢圓偏光，使通過 使用不面内位相差值為1 5 0 nm以下的範圍之第二正雙軸位 才目差膜後，形成與吸收軸平行之線偏光。 第二正雙軸位相差膜的位相差值係取決於第一正雙軸 薄膜之位相差值，使用位相差值為200nm至3 5 Onm範圍之 16 1261711 值時，可以形成與第二偏光板的吸收軸一致的線偏光。 本發明之第3實施例如第6a、6b圖所示，在第6a、 6b圖所示之IPS-LCD構造，除了背光位置與觀看晝面方向 相反以外，其他事項相同。 下述表4係顯示在第三LCD構造下應用實際位相差膜 的設計值時之模擬結果。 [表4] 第一偏 光板的 内部保 謨膜 正雙軸位相差膜 IPS- Panel 正雙軸位相差膜 第二偏 光板的 内部保 謨膜 在傾斜 角70度 之最小 對比值 Rin (nm) Rth (nm) n2 Rin (nm) Rth (nm) n2 COP 35 17 0.5 290nm 250 125 0.5 COP 278 44 22 0.5 310 155 0.5 40//ΓΠ TAC 234 75 37 0.5 334 167 0.5 80//m TAC 100 40" m TAC 100 50 0.5 241 120 0.5 COP 259 120 60 0.5 282 141 0.5 40/z m TAC 235 145 72 0.5 314 157 0.5 80//m TAC 94 80//m TAC 123 62 0.5 180 90 0.5 COP 136 145 72 0.5 239 120 0.5 40 μ m TAC 100 模擬時必須考慮第一偏光板1與第二偏光板2之内部 保護膜的位相差值、正雙軸位相差膜之平面内位相差值與厚 度方向的位相差值、顯示雙轴性（Biaxiality)程度之Nz項 17 1261711 目’顯示在全部徑向量傾斜角具有優良的視角特性之條件。 為了使模擬簡便，在表4使用Nz = 〇 5，但是亦可以使用其 他的Nz值。 表4係在第一偏光板吸收軸與第一正雙軸位相差膜的 光軸平行，第二偏光板的吸收軸與第二正雙軸位相差膜的光 軸平行之配置下，顯示依照設計值在傾斜角7〇度之最小對 比（CR)值結果。依照設計值（第一正雙軸膜、第二正雙軸膜、 偏光板的内部保護膜），在傾斜角7〇度之最小對比（CR)值。 顯示使用在偏光板之内部保護膜之厚度方向沒有位相差值 之無軟伸cop(環烯聚合物；Cycle 01efin p〇lymer )膜時具 有最優良的視角特性。 偏光板可以使用具有負的厚度方向位相差值之内部和 外部保護膜’或是使用厚度方向無位相差值之内部和外部保 護膜， 内部保護膜可以使用無軟伸之C0P(環烯聚合物； Cycloolefin) 、40μηι TAC(三乙酸纖維素；Triacetate Celloluse) > 80μιη TAC(三乙酸纖維素；Triacetate Celloluse)、PNB(聚降 稀；Polynorbornene)。 位相差膜之設計係非常重要的因素，可以使偏光板的 内部保護膜之厚度方向的位相差值在全部徑向量傾斜角都 具有較低的IPS-LCD暗（dark state)穿透度。 最好是第一偏光板1的内部保護膜在厚度方向的位相 差值為0，或是具有負的厚度方向的位相差值。因為鄰接第 一偏光板之正雙轴性位相差膜可以抵銷偏光板的内部保護 18

1261711 膜所發生的位相差值。 又，正雙軸性位相差膜係至少可以使用在一 偏光板的内部保護膜。 正雙軸位相差膜1 1、1 3以使用聚合物材料或 化型液晶膜來製造為佳。 在本發明之L C D元件所顯示二軸性位相差薄 性（biaxiality)Nz程度係可以具有全部的範圍之值。 以下，為了 幫助理解本發曰/ 佳實施例’下述實施例僅是本發明之例示，本發明 下述實施例。 (實施例1) 在第4a圖所示之ips_lcd，係IPS-LCD晶诞 該液晶IPS-LCD晶胞係被晶胞間隙為2·9μιη、預傾) 介電常數異方向性△ ε = + 7、複折射△ n = 〇 ：[之液晶 雙轴性位相差膜1丨係使用UV硬化型液晶膜，在 長之平面内位相差值為Rin=i8〇nm，厚度方向的位j 為144nm。第一偏光板1的内部保護膜係使用位相 為0之COP内部保$邮 ^ 保€ Μ，第二光板2的内部保護 在 550nm波長之伞 干面内位相差值為Rth=— 64nm TAC。使用白色光眭+ ， u ~在對全部徑向量〇度〜8 〇度範 角，模擬對含有視禹$ 用補償膜之第一 IPS-LCD構造的 之結果，如第7圖及主 M及表1所示。 在第7圖，卷 田0的中心之傾斜角為0時，顯 片以上之 是U V硬 膜的雙軸 ，提示較 未限定於 所構成， !為3度、 充滿。正 5 5 0 n m 波 3差值Rth 差值幾乎 膜係使用 之 8 0 μηι 圍的傾斜 對比特性 示越增加 19 1261711 圓的半徑時，傾斜角增加。在第7圖之圓的半徑越增加時顯 示增加之數值20、40、60、80係表示傾斜角（inclination angle) ° 沿著圓周所表示的數值 〇至3 60係表示徑向量 (Azimuthal Angle)。當偏光板所配置之方向係上偏光板為經 向量角0度方向、下偏光為90度方向配置時，顯示在全部 視角方向（傾斜角0度至80度、徑向量角〇度至360度）之對 比特性的結果。只使用偏光板之ips_lcd顯示從傾斜角7〇 度起對比特性為10 : 1以下，另一方面，第7圖及表1顯 示在傾斜角70度之對比特性為1 66 : !以上之優秀的對比特 性。 (實施例2) 在第5b圖所示之ips-LCD，係IPS-LCD晶胞所構成， 該液晶IPS-LCD晶胞係被晶胞間隙為2·9μπι、預傾角為3度、 介電常數異方向性△ ε = + 7、複折射△ η = 0·1之液晶充滿。第 一正雙軸性位相差膜11係使用UV硬化型液晶膜製成，在 5 5 0nm波長之平面内位相差值為Rin = 2〇nm，厚度方向的位相 差值Rth為1 Onm。第二正雙軸性位相差膜i 3係使用υν硬 化型液晶膜製成，在5 5 0nm波長之平面内位相差值為 Rln = 2 8 8nm，厚度方向的位相差值Rth為144nm。兩側面的偏 光板1、2的内部保護膜係由c〇p所構成。 使用白色光時在對全部徑向量〇度〜8〇度範圍的傾斜 角，杈擬對含有視角補償膜之第二IPS-LCD構造的對比特性 之結果’如第8圖所示。 20 1261711 (實施例3 ) 在第6b圖所示之IPS-LC]D，係IPS_LCD晶胞所構成， 該液晶IPS-LCD晶胞係被晶胞間隙為2.9μιη、預傾角為3度、 介電常數異方向性△ ε = + 7、複折射△ η = 〇 ;ι之液晶充滿。第 一正雙軸性位相差膜】丨係使用UV硬化型液晶膜製成，在 5 5 0nm波長之平面内位相差值為Rin = 87nm，厚度方向的位相 差值Rth為17.5nm。第二正雙軸性位相差膜13係使用 硬化型液晶膜製成’在55〇nm波長之平面内位相差值為 Rin = 2 4 1nm ’厚度方向的位相差值Rth為12〇nm。第一偏光板 1的内部保護膜係使用在550nm波長之平面内位相差值為 Rth=— 32nm之40μιη TAc，第二偏光板2的内部保護膜係使 用第二正雙軸性位相差膜1 3。 使用白色光時在對全部徑向量〇度〜8 〇度範圍的傾斜 角’模擬對含有視角補償膜之第三IPS-LCD構造的對比特性 之結果，如第9圖。 (實施例4) 在第6b圖所示之IPS_LCD，係Ips_LCD晶胞所構成， 该液晶IPS-LCD晶胞係被晶胞間隙為2 9 # m 、預傾角為3 度、介電常數異方向性△ £ = + 7、複折射△ η = 〇·!之液晶充 滿。第一正雙軸性位相差膜丨丨係使用UV硬化型液晶膜製 成，在5 50nm波長之平面内位相差值為Rin = 35nm，厚度方 向的位相差值Rth為1 7.5 nm。第二正雙軸性位相差膜1 3係 使用uv硬化型液晶膜製成，在5 50nm波長之平面内位相差 值為Rin = 240nm，厚度方向的位相差值1^為12〇nm。兩側 21 1261711 面的偏光板1、2的内部保護膜係由COP構成。 使用白色光時在對全部徑向量〇度〜8 0度範圍的傾斜 角，模擬對含有視角補償膜之第三IPS-LCD構造的對比特性 之結果，如第10圖。 本發明係利用正雙軸性位相差膜，藉由調節正雙軸位 相差膜之光轴方向和位相差差值來改良平面内切換式液晶 顯示裝置之正面與傾斜角的對比特性，可以使黑暗狀態 (black state)之視角的色彩變化最小化。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示鈕IPS-LCD的基本構造。 第2圖之係顯示在第1圖的基本構造中，偏光板吸收軸 與IPS-LCD板的液晶光軸配置圖。 第3圖係顯示位相差膜的折射率。 第4a、4b圖係依照本發明之含有視角補償膜之第一 IPS-LCD的構造。 第5 a、5 b圖係依照本發明之含有視角補償膜之第二 IPS-LCD的構造。 第6a、6b圖係依照本發明之含有視角補償膜之第三 IPS-LCD的構造。 第7至第1 0圖係各自顯示模擬含有依照本發明之視角 補償薄膜之IPS-LCD構造，使用白色光時，在全部對徑向量 角為0度至8 0度範圍的傾斜角之對比特性的結果等之圖。

第7圖係第一 IPS-LCD構造；第8圖係第二IPS-LCD 22 1261711

構造；第9圖係第三IPS-LCD構造；第10圖係第三IPS-LCD 構造。 【主要元件符號說明】 I 第一偏光板 2 第二偏光板 3 液晶胞 4 第一偏光板的吸收 軸 5 第二偏光板的吸收 6、12 光軸 轴 II 正雙軸位相差膜 23

Claims (1)

1. 126171J 拾、申請專利範圍： 1 . 一種平面内切換式液晶顯示器，其特徵為，具備： 一第一偏光板； 一第二偏光板； 一液晶胞，以水平方式配置並充填有具有正介電常數 方向性（△ ε >0)或是有負介電常數異方向性（Α ε <0)之 晶；該液晶胞内之液晶的一光軸係設置於與該第一及第二 光板平行之平面内（in-plane)， 其中該第一偏光板的一吸收軸與該第二偏光板之一 收軸垂直，充填在該液晶胞内之液晶的該光軸與該第一偏 板的該吸收軸平行， 由下述式3所定義之一正雙軸位相差膜係配置在該液 胞與該第二偏光板之間，該正雙軸位相差膜的光軸與該第 偏光板的吸收軸垂直，該正雙軸位相差膜在5 5 Onm波長下 平面内位相差值是等於或低於190 nm， [式3] ηχ Φ ny<nz 在此，nx、 ny係表示平面内折射率，nz係表示厚 方向的折射率， 該正雙軸位相差膜具有正的平面内位相差值（Rln =c (η χ — n y)、此時’ d為薄膜厚度）和正的厚度方向的位相差 (Rth = d X (nz— ny)、此時，d係表示薄膜之厚度）。 2. —種平面内切換式液晶顯示器，其特徵為，具備 異 液 偏 吸 光 晶 之 度 X 值 24 1261711 一第一偏光板； 一弟—~偏光板，及 一液晶胞，以水平方向配置並充填有具有正介電常數 異方向性（△ ε >0)或是有負介電常數異方向性（△ ε <0)之液 晶；充填在該液晶胞内之液晶的光軸係設置於與偏光板平行 之平面内（in-plane)， 其中該第一偏光板的吸收軸與該第二偏光板吸收軸垂 直5充填在該液晶胞内之液晶的光轴與該第一偏光板的吸收 軸平行， 由下述式3所定義之一第一正雙軸位相差膜係配置在 該液晶胞與該第一偏光板之間，下式3所定義之一第二正雙 轴位相差膜係配置在該液晶胞與該苐二偏光板之間’該第·— 正雙軸位相差膜之光軸與該第一偏光板的吸收軸平行，該第 二正雙軸位相差膜之光軸係與該第二偏光板的吸收軸垂 直，該第一正雙軸位相差膜在5 5 Onm波長時之平面内位相差 值是等於或低於 190nm以下，該第二正雙軸位相差膜在 550nm波長時的平面内位相差值是在150nm至350nm之間， [式3] ηχ Φ ny<nz 在此，nx、 ny係表示平面内折射率，nz係表示厚度 方向的折射率， 正雙軸位相差膜具有正的平面内位相差值（Rin =d X (nx— ny)、此時，d為薄膜厚度）和正的厚度方向的位相差值 (Rth = d X (nz— ny)、此時，d係表示薄膜之厚度）。 25 1261711 3 . 一種平面内切換式液晶顯示器，其特徵 一第一偏光板； 一第二偏光板；及 一液晶胞，其係以水平方向配置並充填有 數異方向性（△ ε >0)或是有負介電常數異方向 液晶；充填在該液晶胞内之液晶的一光輛係設 平行之平面内（in-plane)， 其中該第一偏光板的一吸收軸與該第二 收軸垂直，充填在該液晶胞内之液晶的一光輛 板的該吸收轴平行， 由下述式3所定義之一第一正雙轴位相 該液晶胞與該第一偏光板之間，下式3所定義 軸位相差膜係配置在該液晶胞與該第二偏光柄 正雙軸位相差膜之一光軸與該第一偏光板， 行’該第二正雙軸位相差膜之一光軸係與該第 吸收軸平行，該第一正雙軸位相差膜在5 5 Onm 内位相差值等於或低於 1 5 Onm，該第二正雙 550nm波長時的平面内位相差值介於2〇〇nm j [式3] ηχ 关 ny<nz 在此，nx、 ny係表示平面内折射率， 方向的折射率，正雙軸位相差膜具有正的平 (Rin =d X (ηχ— %)、此時，d為薄膜厚度）和正 為，具備： 具有正介電常 性（△ ε < 0)之 置於與偏光板 偏光板的一吸 與該第一偏光 差膜係配置在 之一第二正雙 .之間，該第一 丨勺該吸收軸平 二偏光板的該 波長時的平面 軸位相差膜在 L 3 5 0 n m 之間， 係表示厚度 面内位相差值 的厚度方向的 26 1261711 位相差值（R t h = d χ (η z — n y)、此時，d係表示薄膜之厚度）。 4.如申請專利範圍第1至3項中任一項之平面内切換式 液晶顯示器，其中液晶胞的位相差值在5 5 Onm波長時為 200nm 至 400nm 〇 5 .如申請專利範圍第1至3項中任一項之平面内切換 式液晶顯示器，其中該正雙軸位相差膜可以當作一片以上之 偏光板的保護膜來使用。 6.如申請專利範圍第1至3項中任一項之平面内切換 式液晶顯示器，其中該第一偏光板的内部保護膜在厚度方向 的位相差值為0或是負值。 27