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CN1768295A - 包括使用正双轴延迟膜的视角补偿膜的面内切换液晶显示器 - Google Patents

包括使用正双轴延迟膜的视角补偿膜的面内切换液晶显示器 Download PDF

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CN1768295A
CN1768295A CNA2004800090981A CN200480009098A CN1768295A CN 1768295 A CN1768295 A CN 1768295A CN A2004800090981 A CNA2004800090981 A CN A2004800090981A CN 200480009098 A CN200480009098 A CN 200480009098A CN 1768295 A CN1768295 A CN 1768295A
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positive biaxial
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Abstract

公开了一种面内切换液晶显示器，该面内切换液晶显示器使用正双轴延迟膜，同时调节该正双轴延迟膜的光轴方向和延迟值。该面内切换液晶显示器改善在预定角度位置处、以及在前方位置的对比度，从而在黑暗状态中的根据视角的色移被最小化。

Description

包括使用正双轴延迟膜的视角补偿膜的面内切换液晶显示器
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器(LCD)，更具体地，涉及一种包括使用正双轴延迟膜的补偿膜、同时调整正双轴延迟膜的光轴方向和延迟值的面内切换液晶显示器，从而改善具有被正介电各向异性(Δε＞0)或负介电各向异性(Δε＜0)的液晶填充的液晶单元的面内切换液晶显示器的视角特性。
背景技术
IPS-LCD的电极以使电场平行于IPS-LCD的液晶板被施加的方式排列。如美国专利号第6,078,375中的公开内容，与两个基底相邻的液晶层的表面具有在0°～5°范围内的预倾角。IPS板(液晶单元)具有包括一对排列于同一面内的电极的有源矩阵驱动电极(activematrix drive electrode)。此外，有源矩阵驱动电极使在两玻璃基底间形成的液晶层包括IPS(In-Plain Switching面内切换)、S-IPS(Super-In-Plain switching超面内切换)和FFS(Fringe FieldSwitching边缘场切换)模式。根据S-IPS模式，通过形成曲折型的电极布图可以获得双域液晶排列，从而，在白色状态(明亮状态)下的IPS色移可以被最小化。
该IPS-LCD在美国专利第3,807,831中被公开。然而，美国专利第3,807,831号中所公开的IPS-LCD不使用补偿膜。因此，该IPS-LCD由于相对大量的光泄漏，从而在预定倾角处具有低对比度。
美国专利第5,189,538中公开了包括两种延迟膜如+A板和正双轴延迟膜的LCD，但是，没有公开关于IPS-LCD的技术信息。
为了改善TN-LCD在预定倾角处的对比特性和颜色特性，美国专利第5,440,413中公开了具有两个正双轴延迟膜的TN-LCD。
美国专利第6,285,430中公开了使用一层正双轴延迟膜的IPS-LCD补偿膜，该IPS-LCD的性质如下：
-一层正双轴延迟膜位于于偏振板和液晶层之间。
-双轴延迟膜的平面内延迟值约为190nm～390nm。
-双轴延迟膜的平面内延迟值与偏振板保护膜的厚度方向的延迟值的绝对值成比例地增加。
使用双轴延迟膜的主要目的是为了改善IPS-LCD在所有方位角内、尤其在45°、135°、225°和315°的倾角处的对比特性。尽管IPS-LCD在上述方位角处的对比特性可以被改善，但是，黑暗状态中的IPS-LCD在其它方位角处具有大量的光泄漏。因此，在其它方位角处的IPS-LCD对比度被相对地降低。因此，上述IPS-LCD的缺点在于，IPS-LCD由于在黑暗状态中相对高的光泄漏，而在特定方位角处具有相对较低的对比度。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够在所有方位角内的所有倾角处、以及在前方位置获得高对比特性的IPS-LCD。
本发明的另一目的是提供一种在所有方位角的所有倾角、在黑暗状态中具有低透射的IPS-LCD。
本发明通过使用正双轴延迟膜、同时调节该正双轴延迟膜的光轴方向和延迟值而实现上述目的。
为了实现上述目的，提供了一种面内切换液晶显示器，其包括：第一偏振板；第二偏振板；和液晶单元，该液晶单元被水平排列于两个玻璃基底之间，并且被正介电各向异性(Δε＞0)或负介电各向异性(Δε＜0)的液晶填充，液晶单元内填充的液晶的光轴在平面内与第一和第二偏振板平行排列，其中，第一偏振板的吸收轴垂直于第二偏振板的吸收轴，液晶单元中填充的液晶的光轴平行于第一偏振板的吸收轴，为了补偿视角，正双轴延迟膜被置于液晶单元和偏振板之间，并且，根据正双轴延迟膜的排列顺序调节该正双轴延迟膜的光轴方向和延迟值。
为了补偿在黑暗状态中的面内切换液晶显示器(IPS-LCD)的视角，本发明的特征在于，使用至少一层正双轴延迟膜，其中，根据上、下偏振板和正双轴延迟膜的排列顺序而调节正双轴延迟膜的光轴方向和延迟值。
对比度为表示图像清晰度度的指标，高对比度产生高度清晰的图像。IPS-LCD的对比特性主要在70°倾角处被破坏。因此，如果IPS-LCD在70°倾角处具有改善的对比度，则表示该IPS-LCD在所有视角处的对比特性被改善。因此，优选以70°倾角进行IPS-LCDs的视角特性的改善的对比。当IPS-LCD仅使用偏振板时，在70°倾角处的最小对比度等于或小于10∶1。然而，本发明的IPS-LCD使用正双轴延迟膜，同时调节其光轴和延迟值，从而本发明的IPS-LCD可以具有大于20∶1的最小对比度。优选地，本发明的IPS-LCD在70°倾角处具有大于20∶1的最小对比度。
以下详细描述本发明的内容。
图1为说明IPS-LCD的基本结构的视图。
IPS-LCD包括第一偏振板1、第二偏振板2、和液晶单元3。第一偏振板1的吸收轴4垂直排列于第二偏振板2的吸收轴5，并且第一偏振板1的吸收轴4平行于液晶单元3的光轴6。图2中显示了两个偏振板的两个吸收轴4和5、以及一个液晶单元的一个光轴6。
根据本发明的使用补偿膜的液晶显示器包括第一偏振板1、水平地排列于两个玻璃基底之间、并且被正介电各向异性(Δε＞0)或负介电各向异性(Δε＜0)的液晶填充的液晶单元3、以及第二偏振板2。液晶单元3中填充的液晶的光轴6在平面内与偏振板平行排列。第一偏振板1的吸收轴4垂直排列于第二偏振板2的吸收轴5，并且，第一偏振板1的吸收轴4平行于液晶单元3内填充的液晶的光轴6。此外，第一和第二基底之一包括具有一对电极的有源矩阵驱动电极，该有源矩阵驱动电极在与液晶层相邻的基底的表面上形成。
液晶层的延迟值定义为：RLC＝(nx，LC-ny，LC)×d，其中，d为液晶层的厚度。优选地，根据本发明的IPS板的液晶层在550nm波长处具有200nm～400nm范围内的延迟值。
为了在对IPS-LCD施加电压时形成白色状态，经过第一偏振板后在90°处被线性偏振的光线在其经过液晶层后必须被线性偏振为0°。此外，为了实现上述的偏振光线的状态，IPS-LCD的液晶层的延迟值必须为589nm(代表人可以感觉到的最大亮度的单色光)的半波长。因此，为了使光线产生白色，可以调节IPS-LCD的液晶层的延迟值稍小于或大于589nm的半波长。因此，优选地，延迟值在589nm的半波长所对应的295nm附近的范围内。
本发明的LCD可以沿多个方向排列液晶，或者可以通过向液晶施加电压而将其分为多个区域。
根据包括一对电极的有源矩阵驱动电极的模式，LCDs可以被分为IPS(In-Plain Switching面内切换)LCDs、Super-IPS(Super-In-Plain switching超面内切换)LCDs和FFS(Fringe Field Switching边缘场切换)LCDs。在本发明中，IPS-LCD可以包括Super-IPS LCD、FFS LCD、和反向TNIPS LCD。
图3说明用于补偿IPS-LCD的视角的延迟膜的折射率。根据图3，x轴方向的折射率为nx(8)，y轴方向的折射率为ny(9)，z轴方向的折射率为nz(10)。延迟膜的特性取决于折射率。
双轴延迟膜具有互不相同的在x轴、y轴和z轴方向的折射率。双轴延迟膜被限定如下：
式1
nx≠ny≠nz
负双轴延迟膜被限定如下：
式2
nx≠ny＞nz
正双轴延迟膜被限定如下：
式3
nx≠ny＜nz
满足式3的正双轴延迟膜具有互不相同的在x轴、y轴和z轴方向的折射率，从而，其具有平面内延迟值和厚度延迟值。通过使用平面内折射率nx(8)和ny(9)而限定平面内延迟值如下：
式4
Rin＝d×(nx-ny)，其中d为膜厚度。
通过使用折射率ny(9)和nz(10)而限定厚度延迟值如下：
式5
Rth＝d×(nz-ny)，其中d为膜厚度。
正双轴延迟膜代表具有正平面内延迟值和正厚度延迟值的膜。
正双轴延迟膜的波长分布特性包括标准波长分布、平坦波长分布和反向波长分布。正双轴延迟膜的不限定的例子包括使用向列液晶和双轴定向的PC(聚碳酸酯)的UV固化液晶膜。
根据本发明，根据延迟膜的排列顺序而确定延迟膜的光轴方向。
根据本发明的第一实施例，提供了包括排列于IPS板3和第二偏振板2之间的正双轴延迟膜的面内切换液晶显示器，其中，正双轴延迟膜11的光轴12垂直于第二偏振板2的吸收轴5，并且正双轴延迟膜11在550nm波长处的平面内延迟值等于或小于190nm。
延迟膜的光轴与其吸收轴互相垂直排列的两个偏振板所产生的光泄漏相关。即，为了使偏振板的光泄漏最小化，正双轴延迟膜的平面内光轴必须被垂直排列于与该正双轴延迟膜相邻的偏振板的吸收轴。
当偏振板的吸收轴分别以0°和90°的角度方向排列时，如果在沿45°方位角的方向倾斜偏振板的同时观测器检查黑暗状态，则可以发现光泄漏随倾斜角的增加而增加。这是因为随倾斜角增加，两个偏振板的吸收轴之间的角度较大地偏离了垂直状态。即，为了使光泄漏最小化，则偏振光必须以偏离垂直状态的程度的角度而转动。由背后照明装置发射的光线在经过第一偏振板后被线性地偏振，而且线性偏振光的转动角度必须随倾斜角增加。为了使线性偏振光旋转，则正双轴延迟膜的平面内光轴必须垂直排列于相邻偏振板的吸收轴。
同时，为了使线性偏振光与第二偏振板的吸收轴对应于倾斜角的增加而同步转动，则优选地设定正双轴延迟膜的平面内延迟值等于或小于190nm。此时，正双轴延迟膜的平面内延迟值可以根据正双轴延迟膜的厚度延迟值而改变。为了恰当地补偿视角，优选地，随延迟膜的总厚度延迟值增加而降低平面内延迟值。
图4a和4b说明了本发明的第一实施例，并且除背后照明装置和观测器的位置不同外，图4a和4b中所显示的IPS-LCDs的结构彼此基本相同。
表1为根据图4a中所示的第一IPS-LCD结构的偏振板保护膜和正双轴延迟膜的设计值(平面内延迟值和厚度延迟值)对在70°倾角处的视角特性的模拟结果。
表1
第一偏振板的内保护膜 IPS-板 正双轴延迟膜 第二偏振板的内保护膜 在70°倾角处的最小对比度
Rin(nm) Rth(nm) Nz
 COP  290nm  180  144  0.2  80um TAC  166
 160  173  -0.08  120um TAC  83
 40um TAC  160  88  0.45  40um TAC  83
 124  102  0.18  80um TAC  79
 118  139  -0.17  120um TAC  65
 80um TAC  160  49  0.72  COP  33
 155  78  0.5  40um TAC  30
 110  77  0.3  80um TAC  30
通过考虑第一和第二偏振板1、2的内保护膜的延迟值、正双轴延迟膜11的平面内延迟值和厚度延迟值、以及代表双轴性的Nz，以代表在所有方位角的所有倾角处具有优良视角特性的条件进行模拟。
此处，Nz为表示正双轴延迟膜的双轴性的指标，其可以通过使用膜的沿三轴方向的折射率而被限定如下：
式6
N z = ( n x - n z ) ( n x - n y )
表1说明了根据偏振板保护膜和正双轴延迟膜的设计值在视角特性方面的改进。根据表1，由于不使用视角补偿膜的IPS-LCD具有约7∶1的最小CR(对比度)，因此，如果IPS-LCD在70°倾角处具有大于30∶1的CR，则表明在所有视角处都可以获得高于30∶1的CR值，从而得到视角特性的显著改进。
此外，表2显示当延迟膜的实际设计值被用于图4b所示的IPS-LCD结构时的模拟结果。
表2
第一偏振板的内保护膜 IPS-板 正双轴延迟膜 第二偏振板的内保护膜 在70°倾角处的最小对比度
Rin(nm) Rth(nm) Nz
 40um TAC  250  170  76  0.55  40um TAC  83
 290  160  88  0.45  83
 330  155  102  0.34  83
表2显示根据偏振板保护膜和正双轴延迟膜的设计值的视角特性的改进。如果40um TAC(三醋酸纤维素)被用作偏振板保护膜，则该偏振板保护膜具有小于80um TAC偏振板保护膜的Rth的负Rth，从而正双轴延迟膜的设计值被改变。因此，可以通过改变设计值而获得优良的视角特性。详细地，通过调节偏振板保护膜和正双轴延迟膜的设计值，可以获得在70°倾角处大于80∶1的CR。
根据本发明的第二实施例，提供了包括排列于IPS板3和第一偏振板1之间的第一正双轴延迟膜11、和排列于IPS板3和第二偏振板2之间的第二正双轴延迟膜13的面内切换液晶显示器，其中，第一正双轴延迟膜11的光轴12平行于第一偏振板1的吸收轴4，并且，第二正双轴延迟膜13的光轴14垂直于第二偏振板2的吸收轴5，第一正双轴延迟膜11在550nm波长处具有等于或小于190nm的平面内延迟值，第二正双轴延迟膜13在550nm波长处具有150～350nm范围内的平面内延迟值。
IPS-LCD的视角特性可以由于根据视角的偏振板的几何问题、和IPS-LCD板的延迟值对视角的相依性而可以被降低。通过使用两个偏振板获得LCD的黑暗状态，其中，通过第二偏振板的吸收轴吸收由背后照明装置产生的、并由第一偏振板线性偏振的光线。然而，与垂直入射光不同，倾斜的入射光产生在经过偏振板后已被旋转的旋转线性偏振光，然后经过被转动的第二偏振板的吸收轴。因此，通过第一偏振板引入的线性偏振光不垂直于第二偏振板的吸收轴，从而产生平行于透射轴的光组分。随倾角增加，线性偏振光就较大程度偏离于相对于透射轴的垂直状态，从而平行于透射轴的光组分可能增加。因此，可能在黑暗状态中发生光泄漏。
处于黑暗状态的LCD的光泄漏为导致LCD视角特性的破坏的主要因素。光泄漏随倾角的增加而增加，且光泄漏的增加降低了CR、并增加了色移。因此，通过使根据倾角的在黑暗状态中的光泄漏最小化，可以改善视角特性。为了改善视角特性，则经过第一偏振板后已经被线性偏振的光线必须与第二偏振板的吸收轴一致。为此，本发明使用正双轴延迟膜。为了使已被偏振的光线与第二偏振板的吸收轴随倾角相称，则平面内延迟值和厚度延迟值是必须的。
第一偏振板的吸收轴必须与第一正双轴延迟膜的光轴一致，从而，通过第一正双轴延迟膜可以获得预定的椭圆形偏振光。然后，椭圆形偏振光通过第二正双轴延迟膜而变为与偏振板的吸收轴一致的线性偏振光。为此，第二正双轴延迟膜的光轴必须被垂直排列于第二正双轴延迟膜的吸收轴。如果使用具有等于或小于190nm的平面内延迟值的第一正双轴延迟膜，则第一正双轴延迟膜将通过第一偏振板已被线性偏振的光线转化为椭圆形偏振光，该椭圆形偏振光是在光线经过第二正双轴延迟膜后产生与第二偏振板的吸收轴一致的线性偏振光所必须的。
第二正双轴延迟膜将通过第一正双轴延迟膜形成的椭圆形偏振光转换为线性偏振光。此外，如果根据由第一正双轴延迟膜产生的光线的偏振状态使用具有在约150nm～350nm范围内的延迟值的第二正双轴延迟膜，则可能获得与第二偏振板的吸收轴一致的线性偏振光。
在图5a和5b中说明了本发明的第二实施例，并且在图5a和5b中显示的IPS-LCDs的结构除背面照明装置和观测器的位置外彼此基本相同。
表3说明了对图5a和5b中显示的第二IPS-LCD结构使用延迟膜的实际设计值时的模拟结果。
表3
第一偏振板的内保护膜 正双轴延迟膜 IPS-板 正双轴延迟膜 第二偏振板的内保护膜 在  70°倾角处的最小对比度
Rin(nm) Rth(nm) Nz  Rin(nm) Rth(nm) Nz
 COP  25  12.5  0.5  290nm  285  142  0.5  COP  238
 35  17  0.5  230  115  0.5  40umTAC  160
 60  30  0.5  200  100  0.5  80umTAC  55
 40umTAC  160  88  0.45  302  151  0.5  COP  214
 124  102  0.18  250  125  0.5  40umTAC  136
 118  139  -0.17  220  110  0.5  80umTAC  50
 80umTAC  160  49  0.72  350  175  0.5  COP  100
 155  78  0.5  300  150  0.5  40umTAC  68
通过考虑到第一和第二偏振板1和2的内保护膜的延迟值、第一和第二正双轴延迟膜11和13的平面内延迟值和厚度延迟值、以及代表双轴性的Nz，在表示在所有方位角内的所有倾角处具有极优视角特性的条件下进行上述模拟。
表3显示了根据IPS-LCD的第一和第二正双轴延迟膜的设计值(平面内延迟值、厚度延迟值和内保护膜)的在70°倾角处最小CR值。当具有0厚度延迟值的非定向的COP(环烯烃聚合物)被用于偏振板内保护膜时代表最优的视角特性。
根据本发明的第三实施例，提供了包括被置于IPS板3和第一偏振板1之间的第一正双轴延迟膜11、和被置于IPS板3和第二偏振板2之间的第二正双轴延迟膜13的面内切换液晶显示器，其中，第一正双轴延迟膜11的光轴12平行于第一偏振板1的吸收轴4，并且第二正双轴延迟膜13的光轴14平行于第二偏振板2的吸收轴5，并且第一正双轴延迟膜11在550nm波长处具有等于或小于150nm的平面内延迟值，第二正双轴延迟膜13在550nm波长处具有在200～350nm范围内的平面内延迟值。
为了将光线转换为对于在光线经过第二正双轴延迟膜之后产生线性偏振光所需要的椭圆形偏振光，则第一正双轴延迟膜的光轴必须平行排列于第一偏振板的吸收轴。
通过第一正双轴延迟膜产生的椭圆形偏振光可以通过两种方法被转换为线性偏振光。第一种方法为：使第二正双轴延迟膜的光轴垂直于第二偏振板的吸收轴，第二种方法为：使第二正双轴延迟膜的光轴平行于第二偏振板的吸收轴。此时，第一种方法的设计值不同于第二种方法的设计值。
第一正双轴延迟膜的延迟值可以根据第二正双轴延迟膜的设计值而改变，并且具有等于或小于150nm的平面内延迟值的第一正双轴延迟膜可以产生椭圆形偏振光，该椭圆形偏振光是在光线经过第二正双轴延迟膜后产生平行于第二偏振板的吸收轴的线性偏振光所需要的。
此外，根据第一正双轴延迟膜的延迟值决定第二正双轴延迟膜的延迟值，并且具有在约200nm～350nm范围内的延迟值的第二正双轴延迟膜可以产生与第二偏振板的吸收轴一致的线性偏振光。
在图6a和6b中说明本发明的第三实施例，并且，除背面照明光源的和观测器的位置外，图6a和6b中所示的IPS-LCDs的结构彼此基本相同。
表4说明了当对图6a和6b中所示的第三IPS-LCD结构使用设计设计值时的模拟结果。
表4
第一偏振板的内保护膜 正双轴延迟膜 IPS-板 正双轴延迟膜 第二偏振板的内保护膜 在70°倾角处的最小对比度
Rin(nm) Rth(nm) Nz  Rin(nm) Rth(nm) Nz
 COP  35  17  0.5  290nm  250  125  0.5  COP  278
 44  22  0.5  310  155  0.5  40umTAC  234
 75  37  0.5  334  167  0.5  80umTAC  100
 40umTAC  100  50  0.5  241  120  0.5  COP  259
 120  60  0.5  282  141  0.5  40umTAC  235
 145  72  0.5  314  157  0.5  80umTAC  94
 80umTAC  123  62  0.5  180  90  0.5  COP  136
 145  72  0.5  239  120  0.5  40umTAC  100
通过考虑第一和第二偏振板1和2的内保护膜的延迟值、正双轴延迟膜的平面内延迟值和厚度延迟值、以及代表双轴性的Nz，在表示在所有方位角内的所有倾角处具有极优视角特性的条件下进行上述模拟。为了使模拟简单化，在表4中采用“Nz＝0.5”。然而，也可以使用其它的Nz值。
表4显示了当第一偏振板的吸收轴平行于第一正双轴延迟膜的光轴、并且第二偏振板的吸收轴平行于第二正双轴延迟膜的光轴时、根据设计值的在70°倾角处的最小CR值。在70°倾角处的最小CR值可以根据第一和第二正双轴延迟膜、以及偏振板内保护膜的设计值而改变。当无平面内延迟值的非定向的COP(环烯烃聚合物)被用于偏振板的内保护膜时代表最优的视角特性。
偏振板可以使用具有唯一负厚度延迟值的内、外保护膜，或使用不具有厚度延迟值的内、外保护膜。
内保护膜非限定的例子包括无方向的COP(环烯烃聚合物)、40umTAC(三醋酸纤维素)、80um TAC(三醋酸纤维素)或PNB(聚降冰片烯)。
当设计延迟膜，以使IPS-LCD在所有方位角内的所有倾角处、在黑暗状态中具有低的透射时，偏振板内保护膜的厚度延迟值是非常重要的因素。
第一偏振板1的内保护膜优选地具有0或负的厚度延迟值。这是因为与第一偏振板1相邻的正双轴延迟膜可以补偿由第一偏振板1的内保护膜产生的延迟值。
此外，正双轴延迟膜可以被用作至少一个偏振板的内保护膜。
优选地，正双轴延迟膜11和13由聚合物材料或UV固化液晶膜而制备。
代表本LCD中的双轴延迟膜的双轴性的 Nz ( N z = ( n x - n z ) ( n x - n y ) ) 可以具有各种值。
附图说明
图1为说明IPS-LCD的基本结构的视图。
图2为说明图1中的IPS-LCD的偏振板的吸收轴、和液晶的光轴的排列的视图。
图3为说明延迟膜的折射率的视图。
图4a和4b为说明根据本发明的一个实施例的包括视角补偿膜的第一IPS-LCD的结构的视图。
图5a和5b为说明根据本发明的一个实施例的包括视角补偿膜的第二IPS-LCD的结构的视图。
图6a和6b为说明根据本发明的一个实施例的包括视角补偿膜的第三IPS-LCD的结构的视图。
图7～10为表示当白光被用于根据本发明的一个实施例的包括视角补偿膜的IPS-LCD结构时、在所有方位角内的约0°～80°的倾角处的对比特性的模拟结果的图表，其中，图7为第一IPS-LCD的模拟结果，图8为第二IPS-LCD的模拟结果，图9为第三IPS-LCD的模拟结果，图10为第三IPS-LCD的模拟结果。
具体实施方式
以下，描述本发明的优选实施例。然而，应该注意下述优选实施例用于说明的目的，而本发明并不限于此。
实施例1
如图4a所示的IPS-LCD包括被具有2.9μm单元间隙、3°预倾角、Δε＝+7的介电各向异性、和Δn＝0.1的双折射率的液晶填充的IPS液晶单元。在550nm波长处具有Rin＝180nm的平面内延迟值和Rth＝144nm的厚度延迟值的UV固化液晶膜被用于正双轴延迟膜11。具有几乎为0的延迟值的COP内保护膜被用作第一偏振板1的内保护膜，并且在550nm波长处具有Rth＝-64nm的厚度延迟值的80μm TAC被用作第二偏振板2的内保护膜。当使用白光时，对包括视角补偿膜的第一IPS-LCD结构在所有方位角内的约0°～80°倾角处的对比特性的模拟结果如图7和表1所示。
根据图7，圆心对应于0度倾角，并且倾角随圆半径增加而增加。在图7中，沿圆的半径标记的数字20、40、60和80代表倾角。
此外，沿圆的圆周标记的数字0～360代表方位角。图7表示了当上偏振板以0°方位角的方向排列、且下偏振板以90°方位角的方向排列时、沿所有可视方向(0°～80°的倾角、和0°～360°的方位角)的对比特性。专门使用两个偏振板的IPS-LCD在70°倾角处具有等于或小于10∶1的对比度。然而，如图7和表1所示，本发明的IPS-LCD在70°倾角处具有大于166∶1的对比度。
实施例2
如图5 b所示的IPS-LCD包括被具有2.9μm单元间隙、3°预倾角、Δε＝+7的介电各向异性、和Δn＝0.1的双折射率的液晶填充的IPS液晶单元。在550nm波长处具有Rin＝20nm的平面内延迟值和Rth＝10nm的厚度延迟值的UV固化液晶膜被用于第一正双轴延迟膜11。此外，在550nm波长处具有Rin＝288nm的平面内延迟值和Rth＝144nm的厚度延迟值的UV固化液晶膜被用于第二正双轴延迟膜13。偏振板1和2的内保护膜由COP制成。当使用白光时，对包括视角补偿膜的第二IPS-LCD结构在所有方位角内的约0°～80°倾角处的对比特性的模拟结果如图8所示。
实施例3
如图6a所示的IPS-LCD包括被具有2.9μm单元间隙、3°预倾角、Δε＝+7的介电各向异性、和Δn＝0.1的双折射率的液晶填充的IPS液晶单元。在550nm波长处具有Rin＝87nm的平面内延迟值和Rth＝17.5nm的厚度延迟值的UV固化液晶膜被用于第一正双轴延迟膜11。此外，在550nm波长处具有Rin＝241nm的平面内延迟值和Rth＝120nm的厚度延迟值的UV固化液晶膜被用于第二正双轴延迟膜13。第一偏振板1的内保护膜由具有Rth＝-32nm的厚度延迟值的40μm TAC制成，第二正双轴延迟膜13被用作第二偏振板2的内保护膜。
当使用白光时，对包括视角补偿膜的第三IPS-LCD结构在所有方位角内的约0°～80°倾角处的对比特性的模拟结果如图9所示。
实施例4
如图6b所示的IPS-LCD包括被具有2.9μm单元间隙、3°预倾角、Δε＝+7的介电各向异性、和Δn＝0.1的双折射率的液晶填充的IPS液晶单元。在550nm波长处具有Rin＝35nm的平面内延迟值和Rth＝17.5nm的厚度延迟值的UV固化液晶膜被用于第一正双轴延迟膜11。此外，在550nm波长处具有Rin＝240nm的平面内延迟值和Rth＝120nm的厚度延迟值的UV固化液晶膜被用于第二正双轴延迟膜13。第一和第二偏振板1和2的内保护膜由COP制成。
当使用白光时，对包括视角补偿膜的第三IPS-LCD结构在所有方位角内的约0°～80°倾角处的对比特性的模拟结果如图10所示。
工业实用性
由上述内容可知，根据本发明的面内切换液晶显示器使用正双轴延迟膜，同时调节该正双轴延迟膜的光轴方向和延迟值，因此该面内切换液晶显示器可以改善在预定角度位置以及在其前方位置的对比特性，从而在黑暗状态中的根据视角的色移可以被最小化。
尽管根据目前认为是最实效的和优选的实施例描述本发明，但是，应该理解本发明并不限于公开的实施例和附图，相反，本发明本应包括在附加的权利要求的精神和范围内的所有修饰和改变。

Claims (6)

1、一种面内切换液晶显示器，包括：
第一偏振板；
第二偏振板；和
液晶单元，该液晶单元被水平排列，并且被正介电各向异性(Δε＞0)或负介电各向异性(Δε＜0)的液晶填充，液晶单元内填充的液晶的光轴在平面内与第一和第二偏振板平行排列，
其中，第一偏振板的吸收轴垂直于第二偏振板的吸收轴，液晶单元内填充的液晶的光轴平行于第一偏振板的吸收轴，由以下公式限定的正双轴延迟膜被置于液晶单元和第二偏振板之间，该正双轴延迟膜的光轴垂直于第二偏振板的吸收轴，并且，该正双轴延迟膜在550nm波长处的平面内延迟值等于或小于190nm，
公式
nx≠ny＜nz，其中nx和ny为平面内折射率，nz为厚度折射率，并且正双轴延迟膜具有正平面内延迟值(Rin＝d×(nx-ny))和正厚度延迟值(Rth＝d×(nz-ny))，其中d为膜厚度。
2、一种面内切换液晶显示器，包括：
第一偏振板；
第二偏振板；和
液晶单元，该液晶单元被水平排列，并且被正介电各向异性(Δε＞0)或负介电各向异性(Δε＜0)的液晶填充，液晶单元内填充的液晶的光轴在平面内与第一和第二偏振板平行排列，
其中，第一偏振板的吸收轴垂直于第二偏振板的吸收轴，液晶单元内填充的液晶的光轴平行于第一偏振板的吸收轴，由以下公式限定的第一正双轴延迟膜被置于液晶单元和第一偏振板之间，由以下公式限定的第二正双轴延迟膜被置于液晶单元和第二偏振板之间，第一正双轴延迟膜的光轴平行于第一偏振板的吸收轴，第二正双轴延迟膜的光轴垂直于第二偏振板的吸收轴，第一正双轴延迟膜在550nm波长处的平面内延迟值等于或小于190nm，第二正双轴延迟膜在550nm波长处的平面内延迟值在150nm～350nm的范围内，
公式
nx≠ny＜nz，其中nx和ny为平面内折射率，nz为厚度折射率，并且正双轴延迟膜具有正平面内延迟值(Rin＝d×(nx-ny))和正厚度延迟值(Rth＝d×(nz-ny))，其中d为膜厚度。
3、一种面内切换液晶显示器，包括：
第一偏振板；
第二偏振板；和
液晶单元，该液晶单元被水平排列，并且被正介电各向异性(Δε＞0)或负介电各向异性(Δε＜0)的液晶填充，液晶单元内填充的液晶的光轴在平面内与第一和第二偏振板平行排列，
其中，第一偏振板的吸收轴垂直于第二偏振板的吸收轴，液晶单元内填充的液晶的光轴平行于第一偏振板的吸收轴，由以下公式限定的第一正双轴延迟膜被置于液晶单元和第一偏振板之间，由以下公式限定的第二正双轴延迟膜被置于液晶单元和第二偏振板之间，第一正双轴延迟膜的光轴平行于第一偏振板的吸收轴，第二正双轴延迟膜的光轴平行于第二偏振板吸收轴，第一正双轴延迟膜在550nm波长处的平面内延迟值等于或小于150nm，第二正双轴延迟膜在550nm波长处的平面内延迟值在200nm～350nm的范围内，
公式
nx≠ny＜nz，其中nx和ny为平面内折射率，nz为厚度折射率，并且正双轴延迟膜具有正平面内延迟值(Rin＝d×(nx-ny))和正厚度延迟值(Rth＝d×(nz-ny))，其中d为膜厚度。
4、根据权利要求1～3中任意一项的面内切换液晶显示器，其中，液晶单元在550nm波长处的延迟值在200nm～400nm的范围内。
5、根据权利要求1～3中任意一项的面内切换液晶显示器，其中，正双轴延迟膜被用作至少一个偏振板的保护膜。
6、根据权利要求1～3中任意一项的面内切换液晶显示器，其中，第一偏振板的内保护膜具有0或负厚度延迟值。
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