具有更宽观看角度的平面内切换液晶显示设备的制作方法

专利名称：具有更宽观看角度的平面内切换液晶显示设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种平面内切换模式的液晶显示设备(IPS LCD)，特别涉及一种IPS LCD设备的改进以获得更宽观看角度。
背景技术：
IPS LCD设备由于这样的结构而具有宽观看角度的优势，该结构中液晶(LC)的扭曲方向平行于衬底的表面。IPS LCD设备通常包括LC层、在其间夹着LC层的一对玻璃衬底，以及在其间将玻璃衬底和LC层夹在一起的一对极化膜。在IPS LCD设备中，对LC层施加平行于衬底的横向电场以控制用于图像显示的LC分子的方向。
已知在IPS LCD设备中会发生色度偏移，尤其是如果从极化膜的极化方向偏离45度的角度方向来观看LCD设备时。色度偏移降低了LCD设备的图像质量。例如，专利公开JP-A-10(1998)-307291和-2001-242462说明了抑制IPS LCD设备中色度偏移的技术。
图19以剖面图示出了JP-A-10-307291中所述的IPS LCD设备的一部分，其中描绘了TFT衬底211和TFT衬底侧上的相关的极化膜219。极化膜219包括PVA(聚乙烯醇)极化层219C、其间夹着PVA极化层219C的一对三乙酰纤维素(triacetyl cellulose)(TAC)保护层219B和219D、以及布置在TAC保护层219B和TFT衬底211之间的光学补偿层219A。
TAC保护层219B具有负迟滞，而光学补偿层219A具有正迟滞，其值等于TAC保护层219B的负迟滞的绝对值。在此公开中叙述了光学补偿层219A补偿在TAC保护层219B中产生的迟滞，由此减小了在TAC保护层219B中的迟滞引起的极化分量以抑制色度偏移。
但是，在JP-A-10-307291中所述的结构中，由于LC层的迟滞和彩色滤光器引起的光散射而使入射到光出射侧极化膜的光的极化改变。这样，在上述结构中通过减小泄漏光来抑制色度偏移是不胜任的。
图20以其放大视图示意性示出了在JP-A-2001-242462中所述的IPS LCD设备。LCD设备包括两轴迟滞膜302和303，两轴迟滞膜302和303每一个布置在LC层301和一对极化膜304和305的对应的一个之间。迟滞膜302和303的迟滞基本上等于LC层301的迟滞。在此公开中叙述了迟滞膜302和303应该优选地布置以便在光入射侧极化膜304的极化轴和迟滞膜302和303的慢轴之间的角度假定为30度。
在JP-A-2001-242462中，叙述了由该结构抑制了反透射现象。该反透射是这样的，LC层的透射的改变方向与驱动电压的改变方向相反。通常，已知的IPS LCD设备中，当LC层的驱动电压在中间灰度等级水平的范围内改变时，在绿光或蓝光的波长范围内观看到反透射现象。在公开中还叙述了由观看角度的改变而引起的色度偏移被该结构抑制。
但是，在JP-A-2001-242462中所述的LCD设备，没有考虑由极化膜304的极化轴和迟滞膜302和303的慢轴之间的偏差引起的泄漏光，以及由极化膜304的极化轴和LC层301的光轴之间的偏差引起的泄漏光。通常，极化膜304的极化轴从迟滞膜302和303的慢轴偏离0到30度的角度。此偏离在显示黑色时产生了泄漏光而降低了对比度并由此降低了LCD设备的图像质量。

发明内容
鉴于在传统技术中的上述问题，本发明的一个目的是提供一种IPSLCD设备，其在从倾斜观看方向观看时能够减少当显示黑色时泄漏的泄漏光以由此改善IPS LCD设备的对比度，并且能够在垂直观看角度和倾斜观看角度之间抑制色度偏移以由此改善LCD设备的图像质量。
本发明在其第一方面中提供一种IPS LCD设备，其包括具有第一光轴的液晶(LC)层；其间夹着LC层的第一和第二衬底，第一和第二衬底分别布置在LCD设备的光出射侧和光入射侧上；其间夹着第一和第二衬底和LC层的第一和第二极化膜，第一和第二极化膜具有彼此垂直延伸的极化轴并且分别布置在LCD设备的光出射侧和光入射侧上，第二极化膜包括第一保护层、极化层和第二保护层，从光入射侧看它们连续地布置，第一和第二保护层的每一个具有取决于第一和第二保护层的每一个的厚度的迟滞；以及布置在第一极化膜和第二极化膜之间的光学补偿层，其中光学补偿层具有满足关系(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5的双折射率，其中ns、nf和nz分别是光学补偿层的沿平面内慢轴的折射率、沿平面内快轴的折射率和沿厚度方向的折射率；光学补偿层的平面内慢轴和第一光轴之间的角度在±2度内；以及光学补偿层具有平面内迟滞N1(nm)，第二光学保护层在0＜D1≤80范围内具有满足下面关系的厚度D1(μm)83.050-0.810×D1≤N1≤228.090-0.74×D1。
本发明还在其第二方面中提供了一种IPS LCD设备，其包括具有第一光轴的液晶(LC)层；其间夹着LC层的第一和第二衬底，第一和第二衬底分别布置在LCD设备的光出射侧和光入射侧上；其间夹着第一和第二衬底和LC层的第一和第二极化膜，第一和第二极化膜具有彼此垂直延伸的极化轴并且分别布置在LCD设备的光出射侧和光入射侧上；以及分别布置在第一极化膜和第一衬底之间以及第二极化膜和第二衬底之间的第一和第二光学补偿层，其中第一和第二光学补偿层的每一个具有满足关系(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5的双折射率，其中ns、nf和nz分别是第一和第二光学补偿层的每一个的沿平面内慢轴的折射率、沿平面内快轴的折射率和沿厚度方向的折射率；第一光学补偿层的平面内慢轴和第一光轴之间的角度在±2度内，并且第二光学补偿层的平面内慢轴和第一光轴之间的角度在90±2度内；以及第一和第二光学补偿层分别具有平面内迟滞N1(nm)和N2(nm)，其在0.6＜N2≤46范围内满足下面关系29.87+1.79N2-0.048N22+0.001N23≤N1≤187.22-1.66N2+0.0475N22-0.0009N23。
本发明还在其第三方面中提出了一种IPS LCD设备，其包括具有第一光轴的液晶(LC)层；其间夹着LC层的第一和第二衬底，第一和第二衬底分别布置在LCD设备的光出射侧和光入射侧上；其间夹着第一和第二衬底和LC层的第一和第二极化膜，第一和第二极化膜具有彼此垂直延伸的极化轴并且分别布置在LCD设备的光出射侧和光入射侧上；以及分别布置在第一极化膜和第一衬底之间以及第二极化膜和第二衬底之间的第一和第二光学补偿层，其中第一和第二光学补偿层的每一个具有满足关系(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5的双折射率，其中ns、nf和nz分别是第一和第二光学补偿层的每一个的沿平面内慢轴的折射率、沿平面内快轴的折射率和沿厚度方向的折射率；第一和第二光学补偿层的每一个的平面内慢轴和第一光轴之间的角度在±2度内；以及第一和第二光学补偿层分别具有平面内迟滞N1(nm)和N2(nm)，其满足下面关系在0.6≤N2≤22范围内，162.560-8.874N2+2.258N22-0.291N23+0.0165N24-0.000346N25≤N1≤142.465+2.546N2-0.017N22；在22＜N2≤62范围内，73.04-0.977N2+0.0220N22≤N1≤142.465+2.546N2-0.017N22；以及在62＜N2≤92范围内，73.04-0.977N2+0.00220N22≤N1≤1205.596-41.304N2+0.586N22-0.0028N23。
本发明还在其第四方面中提出了一种IPS LCD设备，其包括具有第一光轴的液晶(LC)层；其间夹着LC层的第一和第二衬底，第一和第二衬底分别布置在LCD设备的光出射侧和光入射侧上；其间夹着第一和第二衬底和LC层的第一和第二极化膜，第一和第二极化膜具有彼此垂直延伸的极化轴并且分别布置在LCD设备的光出射侧和光入射侧上；以及分别布置在第一极化膜和第一衬底之间以及第二极化膜和第二衬底之间的第一和第二光学补偿层，其中第一光学补偿层具有满足关系(ns1-nz1)/(ns1-nf1)≤0.5的双折射率，其中ns1、nf1和nz1分别是第一光学补偿层的沿平面内慢轴的折射率、沿平面内快轴的折射率和沿厚度方向的折射率；第二光学补偿层具有满足关系(ns2-nz2)/(ns2-nf2)≤-2的双折射率，其中ns2、nf2和nz2分别是第二光学补偿层的沿平面内慢轴的折射率、沿平面内快轴的折射率和沿厚度方向的折射率；第一光学补偿层的平面内慢轴和第一光轴之间的角度在±2度内，第二光学补偿层具有基本上垂直于第二衬底的表面的光轴；以及第一和第二光学补偿层分别具有平面内迟滞N1(nm)和N2(nm)，其在0＜N2≤6.0范围内满足下面关系36.859+7.617N2≤N1≤168.193+9.783N2。
本发明还在其第五方面中提出了一种IPS LCD设备，其包括具有第一光轴的液晶(LC)层；其间夹着LC层的第一和第二衬底，第一和第二衬底分别布置在LCD设备的光出射侧和光入射侧上；其间夹着第一和第二衬底和LC层的第一和第二极化膜，第一和第二极化膜具有彼此垂直延伸的极化轴并且分别布置在LCD设备的光出射侧和光入射侧上，第一和第二极化膜的每一个包括第一保护层、极化层和第二保护层，从光入射侧看它们连续地布置，第一和第二保护层的每一个具有在其厚度方向中的迟滞；以及布置在第一极化膜和第一衬底之间的光学补偿层，其中光学补偿层具有满足关系0.0≤(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5的双折射率，其中ns、nf和nz分别是光学补偿层的沿平面内慢轴的折射率、沿平面内快轴的折射率和沿厚度方向的折射率；光学补偿层的平面内慢轴和第一光轴之间的角度在±2度内；以及光学补偿层具有平面内迟滞N1(nm)，第二极化膜的第二保护层具有在其厚度方向的迟滞Rt2Rt2=(npx2+npy22-npz2)×d2]]>其中npx2，npy2，npz2和d2分别是第二极化膜的第二保护层的沿平面内慢轴的折射率、沿平面内快轴的折射率、沿垂直轴的折射率和厚度；以及N1和Rt2之间在0≤Rt2≤55nm范围内满足下面的关系83.050-1.18Rt2≤N1≤228.090-1.08Rt2。
本发明还在其第六方面中提出了一种用于液晶显示(LCD)设备的极化膜对，包括第一极化膜，其包括第一保护层、具有第一吸收轴的第一极化层、具有垂直于第一极化层表面的光轴的第一迟滞膜，第一迟滞膜具有负单轴双折射率，其具有在0到15nm范围内的平面内迟滞和50到123nm的垂直迟滞，第二迟滞膜具有平行于极化层的表面和第一吸收轴的光轴，第二迟滞膜具有83到210nm的平面内迟滞的负单轴双折射率，第二迟滞膜具有沿相互平行延伸的平面内光轴的不同的折射率(no)和(ne)，以及沿垂直于极化层的表面的方向的折射率(nz)，折射率满足关系no＝nz＞ne，第一保护层、第一极化层、第一迟滞膜和第二迟滞膜连续地层叠；以及第二极化膜，其包括第二保护层、具有第二吸收轴的第二极化层、以及具有0到10nm的平面内迟滞和0到35nm的垂直迟滞的双折射率的第三迟滞膜，第二保护层、第二极化层和第三迟滞层连续地层叠。
本发明还在其第七方面中提出了一种LCD设备，其包括具有均匀取向的液晶(LC)层、其间夹着LC层的一对衬底、其间夹着衬底和LC层的本发明的极化膜对。
根据本发明的IPS LCD设备，在倾斜观看方向当显示黑色时泄漏的泄漏光能被降低以改善LCD设备的对比度，并且在垂直观看方向和倾斜观看方向之间的色度偏移能被抑制以由此改善IPS LCD设备的图像质量。
本发明的上述的和其它的目的、特征和优点将从参考附图的下面的说明中更明显看出。


图1是根据本发明第一实施例的IPS LCD设备的剖面图。
图2A和2B是图1的IPS LCD设备的放大的部分剖面图。
图3是LCD设备的透视图，用于定义LCD设备的方位角φ和观看角度θ。
图4是光学补偿层的透视图，用于定义其迟滞。
图5是示出了光学补偿层的平面内迟滞和在倾斜观看方向中的透射率的关系的图。
图6是示出了光学补偿层的平面内迟滞和在倾斜观看方向中的色度偏移的关系的图。
图7是示出了光学补偿层的迟滞和保护层的厚度优越组合的范围的图。
图8A和8B是根据本发明第二实施例的IPS LCD设备的部分剖面图。
图9是示出了CF衬底侧上的光学补偿层的平面内迟滞和在倾斜观看方向中归一化透射率的关系的图。
图10是示出了CF衬底侧上的光学补偿层的平面内迟滞和在倾斜观看方向中归一化色度偏移的关系的图。
图11是示出了第一光学补偿层和第二光学补偿层的迟滞的优越组合的范围的图。
图12是示出了CF衬底侧上的光学补偿层的平面内迟滞和在倾斜观看方向中归一化透射率的关系的图。
图13是示出了CF衬底侧上的光学补偿层的平面内迟滞和在倾斜观看方向中归一化色度偏移的关系的图。
图14是示出了第一光学补偿层和第二光学补偿层的迟滞的优越组合的范围的图。
图15是示出了CF衬底侧上的光学补偿层的平面内迟滞和在倾斜观看方向中归一化透射率的关系的图。
图16是示出了CF衬底侧上的光学补偿层的平面内迟滞和在倾斜观看方向中归一化色度偏移的关系的图。
图17是示出了第一光学补偿层和第二光学补偿层的迟滞的优越组合的范围的图。
图18A是示出了第四实施例的IPS LCD设备的示意性剖面图，并且图18B到18D是图18A所示的光学补偿层的折射率椭圆。
图19是一公开中所述的传统IPS LCD设备的剖面图。
图20是另一公开中所述的另一传统IPS LCD设备的放大的透视图。
图21是示出了光学补偿层的折射率的特定条件下，第二保护层和第三保护层的迟滞的组合与在倾斜观看方向中归一化泄漏光之间的关系的图。
图22是示出了光学补偿层的折射率的另一个特定条件下，第二保护层和第三保护层的迟滞的组合与在倾斜观看方向中归一化泄漏光之间的关系的图。
图23是示出了光学补偿层的折射率的另一个特定条件下，第二保护层和第三保护层的迟滞的组合与在倾斜观看方向中归一化泄漏光之间的关系的图。
图24是示出了在厚度方向中的第二保护层的迟滞和在倾斜观看方向中的归一化泄漏光之间的关系的图。
图25是示出了在厚度方向中的第三保护层的迟滞和在倾斜观看方向中的归一化泄漏光之间的关系的图。
图26是示出了在厚度方向中的第二保护层的迟滞和在倾斜观看方向中的归一化色度偏移之间的关系的图。
图27是示出了在厚度方向中的第二保护层和第三保护层的迟滞的组合和在倾斜观看方向中的归一化色度偏移之间的关系的图。
图28是示出了在厚度方向中的光学补偿层和保护层的迟滞和在厚度方向中保护层的迟滞二者的优越组合的范围的图。
具体实施例方式
现在，参考附图更具体地说明本发明，其中整个附图中相似的组件用相似的标号表示。
参考图1，根据本发明第一实施例的IPS LCD通常用标号100表示，其包括光入射面极化膜101、TFT(薄膜晶体管)衬底102、LC层103、CF(彩色滤光器)衬底104、以及光出射侧极化膜105，它们沿背光的传播方向看连续地排列。定向膜111插入在LC层103和TFT衬底102之间，并且另一个定向膜113插入在LC层103和CF衬底104之间。具有特定光学特性的光学补偿层117插入在CF衬底104和光出射侧极化膜105之间。光学补偿层117可以通过例如结合或涂敷来提供。
TFT衬底102包括玻璃衬底体106、绝缘膜107、以及多个像素，每个像素包括TFT108、像素电极109和一部分计数电极110。每个TFT108控制相应的像素电极109的电势。像素电极109和计数电极110的对应部分在其间将横向电场施加到LC层103中的LC分子112上。绝缘膜107包括有机膜和氮化硅膜。CF衬底104包括彩色滤光器114、遮挡膜图形115和玻璃衬底体116。彩色滤光器114将三基色加到由LC层103传递的光中。遮挡膜图形115遮挡TFT108、数据线等不受光照。
图2A示出了图1的LCD设备100的一部分的细节，包括光出射侧极化膜105、CF衬底104的光学补偿层117以及玻璃衬底体116。图2B示出了图1的LCD设备100的另一部分的细节，包括光入射侧极化膜101和TFT衬底102的玻璃衬底体106。
如图2B所示，光入射侧极化膜101包括由例如PVA构成的极化层120，以及由例如TAC构成的第一和第二保护层121和122，它们之间夹着极化层120。如图2A所示，光出射侧极化膜105包括极化层120以及第三和第四保护层123和124，它们之间夹着极化层120。每个保护层121、122、123或124作为具有负单光轴的迟滞层，并且具有取决于每个保护层厚度的迟滞。
发明人对具有上述结构的IPS LCD设备100进行了模拟，以获得有关光学补偿层117的包括其迟滞的光学特性和光入射侧极化膜101的第二保护层122的光学特性的合适条件。在此使用的合适的条件是当从倾斜观看方向观看LCD设备时，泄漏光和色度偏移被减小到满意的水平。泄漏光的满意水平是普通观看者察觉不到泄漏光的干扰现象，而色度偏移的满意水平是与不包括如117的光学补偿层的普通IPSLCD设备相比较色度偏移不增加。
在模拟中，除了光学补偿层117和光入射侧极化膜101的第二保护层122之外的组件的参数固定为表1所列的。
表1

如图3所示，在表1的符号中，用方位角φ和倾斜角θ表示在XYZ坐标系中的光轴，其中X轴和Y轴平行于极化膜的极化轴。任意矢量的方位角φ用X轴和投影到X-Y平面上的任意矢量之间的角表示，倾斜角用任意矢量和X-Y平面之间的角表示。
模拟之前在IPS LCD设备中进行了实验以在逐渐降低背光的亮度级之后，获得倾斜观看方向中的泄漏光基本上不降低图像的质量时的背光的亮度级。实验显示了通常用于图像显示的最大亮度级的一半允许泄漏光不显著影响倾斜观看方向中的图像质量，并且最大亮度级的四分之一允许泄漏光不被观看者察觉。鉴于这些结果，倾斜观看方向中典型IPS LCD设备的泄漏光的一半用作参考泄漏光水平，在该处能获得合适的图像质量。倾斜观看方向设置在方位角，其偏离极化膜的极化轴45度。
如图4所示，就光学补偿层的迟滞而言，平面内迟滞在此由(ns-nf)d和垂直迟滞(Δnd)，即厚度方向中的迟滞来定义，在此如下定义(nf+ns2-nz)×d]]>其中ns、nf和nz是沿平面内慢轴的折射率、沿平面内快轴的折射率和在厚度方向的折射率，d是光学补偿层的等效厚度。在模拟中，采用具有光学特性(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5的光学补偿层117，采用具有光学特性(ns-nz)/(ns-nf)≥6的第二保护层122。第二保护层122的光轴定向到(φ，θ)＝(0，90)。光学补偿层117的慢轴和LC层103的光轴之间的角度优选地设置在±2度之内，并且更优选地设置为0度。
图5示出了倾斜观看方向中本实施例的LCD设备的归一化透射率和光学补偿层(OPL)117的平面内迟滞之间的关系，绘制了第二保护层(SPL)122的不同长度。图中所示的透射率在黑色显示时在方位角45度和观看角70度下的评估，并且被相同条件下获得的传统LCD设备的透射率归一化。传统LCD设备除了在传统LCD设备中没有光学补偿层之外与本实施例的LCD设备相似。
如前所述，如果归一化的透射率是0.5或更低，那么能够获得在黑色显示时泄漏光的满意水平。从图5，如果第二保护层122的厚度在0到80μm的范围内并且光学补偿层117的迟滞在45到225nm范围内，那么能够获得0.5或更低的归一化透射率。更具体地说，第二保护层122的厚度的该范围和光学补偿层117的迟滞的该范围的适当组合提供了在黑色显示时的泄漏光的满意水平。第二保护层122的厚度范围，0到80μm，对应于第二保护层122的0到6.0nm的平面内迟滞，及其厚度方向的0到55nm的迟滞(垂直迟滞)。
图6示出了光学补偿层(OPL)117的平面内迟滞和SPL 122的不同厚度的色度偏移之间的关系。色度偏移被其中没有光学补偿层的传统LCD设备中测得的色度偏移归一化。色度偏移使用从(φ，θ)＝(0，0)的垂直观看方向观看时，(u’，v’)＝(u0’，v0’)的色度，和从(φ，θ)＝(45，70)的倾斜观看方向观看时，(u’，v’)＝(u1’，v1’)的色度在色度坐标系中定义为如下Δu′v′=(u1′-u0′)2+(v1′-v0′)2.]]>简而言之，色度偏移表示在垂直方向(垂直于屏幕的方向)观看的颜色和在倾斜方向观看的颜色的差异。色度偏移的定义出现于“1976CIE Chromaticity Diagram”。
在图6中，假设第二保护层122具有在0μm和80μm之间的厚度，如果光学补偿层117的迟滞在30nm和230nm之间的范围内，那么归一化色度偏移保持“1”或更低，由此获得色度偏移的有效优良抑制。还应该理解，如果采用一种结构，其中第二保护层122具有0μm和40μm之间的厚度并且光学补偿层117的迟滞在130nm或之上的迟滞，那么可以获得更优良的色度偏移的抑制。
从图5和图6可以得到第二保护层122的厚度和光学补偿层117的迟滞的组合，该组合可以在倾斜观看方向中达到泄漏光的满意水平。图7示出了组合结果，其中OPL 117的迟滞和第二保护层(SPL)122的厚度的优良组合用暗区表示。暗区可以用使用近似线性方程的公式表示暗区的上限和下限，如下83.050-0.810x≤y≤228.090-0.74x，并且0＜x≤80，其中x和y表示第二保护层122的厚度和光学补偿层117的迟滞。
在本实施例中，用上述公式和用图6中的暗区表示的组合提供了在倾斜方向的泄漏光的满意水平和色度偏移的优良抑制。这被认为是由于通过光学补偿层117可以抑制在光入射侧上的极化膜101的第二保护层122、LC层103和CF衬底104中产生的光学散射，由此获得了光出射侧上的极化膜105的极化层120的表面上的光的低散射状态。
图8A和8B与图2A和2B相似，是根据本发明的第二实施例的LCD设备的部分剖面图。本发明的LCD设备除了第一实施例的LCD设备的结构之外，包括在光学补偿膜101和玻璃衬底体106之间的另一个光学补偿层118。
对图中的LCD设备进行了模拟，与没有光学补偿层117或118的传统IPS LCD设备相比，获得达到在倾斜观看方向中的泄漏光的满意水平和色度偏移的满意水平的条件。这些模拟中，其它组件的参数使用了下面的值。
表2

在此模拟中，光学补偿层117和118具有光学特性，其中(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5在CF衬底侧上的光学补偿层117的慢轴和LC层103的光轴之间的角度应该设定在±2度之间，并且优选地设置在0度。
图9示出了在CF衬底侧上的光学补偿层117的迟滞和在倾斜观看方向中LCD设备的归一化透射率之间的关系。在图9中，如果在TFT衬底侧上的光学补偿层118的迟滞在0.6nm和46nm之间的范围内，并且在CF衬底侧上的光学补偿层117的迟滞在30nm和180nm之间的范围内，那么归一化透射率是0.5或更大。也就是说，这些迟滞的组合提供了在黑色显示时，在倾斜观看方向中的泄漏光的满意水平。
图10示出了在CF衬底侧上的光学补偿层117的平面内迟滞和在倾斜观看方向中的归一化色度偏移之间的关系。在图10中，如果光学补偿层118的迟滞在0.6nm和45nm之间的范围内，归一化色度偏移是“1”或更低，其与CF衬底侧上的光学补偿层117的迟滞无关。此外，如果CF衬底侧上的光学补偿层117的迟滞是150nm或以上，那么归一化的色度偏移是0.8或更低，以获得更有效的色度偏移的抑制。
通过使用图9和10所示的关系，能够获得光学补偿层117和118的组合，其可达到泄漏光的满意水平并有效地抑制色度偏移。由图11中的暗区域示出了组合结果，其中x和y表示在TFT衬底侧上的光学补偿层118的迟滞和在CF衬底侧上的光学补偿层117的迟滞。在图11中的暗区域的上限和下限可以用x的三次方程近似，并且暗区域在0.6≤x≤46范围内用下面的关系定义29.87+1.79x-0.048x2+0.001x3≤y≤187.22-1.66x+0.0475x2-0.0009x3。
在本实施例中，通过将光学补偿层117和118的平面内迟滞设定在图11中的暗区所示的范围内，可以获得泄漏光和色度偏移的满意水平。如本实施例的结构那样，光学补偿层118可以粘贴在第二保护层122上。
根据本发明第三实施例的LCD设备，除了在本实施例中在TFT衬底侧上的光学补偿层118的慢轴和LC层103的光轴之间的角度被设定在±2度范围内，优选地设定在0度之外，与第二实施例的LCD设备相似。
为达到在倾斜观看方向中的泄漏光的满意水平和抑制色度偏移降到传统IPS LCD设备的水平，对LCD设备关于光学补偿层117和118的包括其迟滞的光学特性进行了模拟。
图12示出了在CF衬底侧上的光学补偿层117的平面内迟滞和在倾斜观看方向中归一化透射率之间的关系。在图12中，将理解存在迟滞的合适的组合，其中光学补偿层117和118的迟滞分别在0.6nm和92nm之间和在60nm和230nm之间的范围内。此组合提供了0.5或更低的归一化透射率，由此在黑色显示时达到了在倾斜观看方向中的泄漏光的满意水平。
图13示出了在CF衬底侧上的光学补偿层117的平面内迟滞和在倾斜观看方向中的归一化色度偏移之间的关系。在图13中，将理解对于在TFT衬底侧上的光学补偿层118的迟滞在0.6nm和15nm之间的范围内的情况，如果在CF衬底侧上的光学补偿层117的迟滞大约140nm之上，那么归一化色度偏移是“1”或更低。也能理解，如果TFT衬底侧上的光学补偿层118的迟滞在大约15nm或之上，那么归一化色度偏移是“1”或更低，而与在CF衬底侧上的光学补偿层117的迟滞无关，并且如果在CF衬底侧上的光学补偿层117的迟滞是大约150nm或之上，那么归一化色度偏移是0.8或更低。
通过使用图12和13所示的关系，能够获得光学补偿层117和118的组合，其可达到泄漏光的满意水平并有效地抑制色度偏移。由图14中的暗区域示出了组合结果，其中x和y分别表示在TFT衬底侧上的光学补偿层118的迟滞和在CF衬底侧上的光学补偿层117的迟滞。
暗区被分成x的三个范围，0.6≤x≤22，22＜x≤62，以及62＜x≤92，并且每个范围的下限和上限用定义图14的暗区的二阶到五阶方程近似。结果范围定义如下。
(i)在0.6≤x≤22范围内162.560-8.874x+2.258x2-0.291x3+0.0165x4-0.000346x5≤y≤142.465+2.546x-0.017x2(ii)在22＜x≤62范围内73.04-0.977x+0.0220x2≤y≤142.465+2.546x-0.017x2(iii)在62＜x≤92范围内73.04-0.977x+0.00220x2≤y≤1205.596-41.304x+0.586x2-0.0028x3
在本实施例中，通过将光学补偿层117和118的平面内迟滞设定在图14中的暗区所示的范围内，可以获得泄漏光的满意水平和色度偏移的抑制。要注意的是这些迟滞应该设置在暗区内而TFT衬底侧上的光学补偿层118的慢轴和LC层103的光轴之间的角度设置在±2度之内。
根据本发明第四实施例的IPS LCD设备具有与第二实施例的LCD设备相似的结构，除了在本实施例中光学补偿层118具有光学特性(ns-nz)/(ns-nf)≤-2和在本实施例中光学补偿层118具有垂直与衬底表面的光轴之外。光学补偿层118具有正单轴并且在其厚度方向的迟滞大约0到55nm。对本实施例的LCD设备进行了模拟以获得泄漏光的满意水平和抑制色度偏移到传统IPS LCD设备的色度偏移之下，其中除了没有光学补偿层117和118之外，传统IPS LCD设备具有与本发明相似的结构。
图15示出了通过模拟获得的CF衬底侧上的光学补偿层117的平面内迟滞和在倾斜观看方向中归一化透射率之间的关系。在图15中，将理解存在一个迟滞的组合，其中达到了0.5或更低的归一化透射率，以获得在黑色显示时倾斜观看方向中的泄漏光的满意水平。此组合是光学补偿层117和118的迟滞分别在0和6.0nm之间和在45nm和225nm之间的范围内。
图16示出了在CF衬底侧上的光学补偿层117的平面内迟滞和在倾斜观看方向中的归一化色度偏移之间的关系。在图16中，将理解对于在TFT衬底侧上的光学补偿层118的迟滞在0和6.0nm之间的范围内的情况，如果光学补偿层117的迟滞在30nm和230nm之间的范围内，那么归一化色度偏移是“1”或更低。也能理解，如果TFT衬底侧上的光学补偿层118的迟滞是3.0nm和6.0nm之间并且CF衬底侧上的光学补偿层117的迟滞是130nm或之上，那么归一化色度偏移被抑制到“1”或更低。
通过使用图15和16所示的关系，能够获得光学补偿层117和118的迟滞的组合，其可获得泄漏光的满意水平并有效地抑制色度偏移。由图17中的暗区示出了组合结果，其中x和y分别表示在TFT衬底侧上的光学补偿层118的迟滞和在CF衬底侧上的光学补偿层117的迟滞。
暗区的下限和上限用定义图17的暗区的x的线性方程近似。组合的范围在在0＜x≤6.0范围内如下定义36.859+7.617x≤y≤168.193+9.783x图18A示出了本实施例的IPS LCD设备的示意性剖面图，而图18B到18D示出了其中实现光学补偿的原理。在TFT衬底侧101上的光学补偿层118能用具有垂直于衬底表面的长轴的折射率椭圆表示，而光入射侧极化膜101的第二保护层122能用具有平行于衬底表面的长轴的折射率椭圆表示。
如果光学补偿层118被看作图18A所示的倾斜观看方向“a”中的独立的层，那么如图18B所示，光学补偿层118的折射率被认为在横向中被压缩。如果第二保护层122被看作在方向“a”中的独立的层，那么如图18C所示，第二保护层122的折射率被看作在横向中被延伸。通过将光学补偿层118和第二保护层122一个层叠在另一个上，在横向延伸的第二保护层122的折射率被在横向压缩的光学补偿层118的折射率所补偿，由此整个折射率椭圆被认为是接近一个圆，如图18D所示。
在本实施例中，确定光学补偿层117和118的平面内迟滞以满足图17所示的暗区，以获得在倾斜观看方向中的泄漏光的满意水平并抑制色度偏移。在第一实施例中，第二保护层122的厚度降低到减小其迟滞，并且由此抑制了色度偏移，而在本实施例中，具有正单光轴的光学补偿层118补偿了具有负光轴的第二保护层122的迟滞来抑制色度偏移。在本实施例中的后面的补偿对应于在第一实施例中的第二保护层122的厚度的降低而实现的补偿。
根据本发明的第五实施例的IPS LCD设备具有与图1所示的第一实施例的LCD设备相似的结构。在本实施例中，在倾斜观看方向中泄漏光通过光入射侧极化膜101的第二保护层122(图2B)的厚度方向中的迟滞和光出射侧极化膜105的第三保护层123(图2A)的厚度方向中的迟滞的组合而被抑制。在本实施例中，在第一实施例中的极化膜101的第二保护层122的“厚度d”被在厚度方向中第二保护层122的“迟滞”所代替。通过将表示图7中的第二保护层122的“厚度d”的x用第二保护层122的“迟滞x”代替，能够获得第二保护层122和光学补偿膜118的迟滞x和y的组合，其达到了泄漏光的满意水平和色度偏移的抑制。获得了0.5的归一化透射率的组合是通过用x的线性方程来近似图7中的暗区的上限和下限来表示的，以获得下面的关系82.813-0.900x≤y≤229.604-1.214x其中0nm＜x≤55nm对应于0μm＜d≤80μm。
对包括具有上述公式中的迟滞“y”的光学补偿层117的图2的LCD设备进行模拟，以获得在厚度方向中的第二保护层122的迟滞和在厚度方向中的第三保护层123的迟滞的组合，这达到了“1”或更低的进一步归一化的泄漏光。在此定义进一步归一化的泄漏光，假设最小归一化透射率0.3，对于第二保护层122具有80μm厚度(对应于55nm的迟滞)的情况，假设为“1”。对于光学补偿层117具有折射率满足0.0≤(ns-nz)/(ns-nf)＜0.2，折射率满足0.2≤(ns-nz)/(ns-nf)＜0.4，以及折射率满足0.4≤(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5的情况进行了这些模拟。在模拟中用到的其它参数如表3中所列。
表3

在厚度方向中的第二保护层122的迟滞Rt2(nm)被如下关系定义Rt2=(npx2+npy22-npz2)×d2]]>其中npx2，npy2，npz2和d2分别是第二保护层122的最大平面内折射率、垂直于最大折射率方向的方向中的平面内折射率、垂直折射率和厚度。
在厚度方向中的第三保护层123的迟滞Rt3(nm)被如下关系定义Rt3=(npx3+npy32-npz3)×d3]]>其中npx3，npy3，npz3和d3分别是第三保护层123的最大平面内折射率、垂直于最大折射率方向的方向中的平面内折射率、垂直折射率和厚度。
第二保护层122的平面内迟滞用(npx2-npy2)×d2定义，而第三保护层123的平面内迟滞用(npx3-npy3)×d3定义。在该模拟中，第二保护层122和第三保护层123具有等于或小于10nm的平面内迟滞。
图21示出了归一化泄漏光和迟滞的组合(Δnd)之间的关系，其中迟滞的组合(Δnd)是对于光学补偿层的折射率满足0.0≤(ns-nz)/(ns-nf)＜0.2的光学特性的第二保护层(SPL)122和第三保护层(TPL)123二者在厚度方向中的迟滞的组合。图21中的暗区提供了第二保护层122和第三保护层123的迟滞的组合，其中达到了在倾斜观看方向中“1”或更低的归一化泄漏光。暗区被分成x的两个范围，0.0≤x＜37.5和37.5≤x≤55。在暗区的每个分割的范围中“y”的上限和下限可以用“x”的二阶方程来近似，其中x和y分别表示第二保护层122和第三保护层123的迟滞Rt2和Rt3。暗区可以用下面的关系表达(i)在0.0≤x＜37.5范围内48.3-1.05x+0.00952x2≤y≤111.0-0.529x-0.00472x2(ii)在37.5≤x≤55.0范围内34.2-16.9x-0.222x2≤y≤111.0-0.529x-0.00472x2图22示出了归一化泄漏光和迟滞的组合(Δnd)之间的关系，其中迟滞的组合(Δnd)是对于光学补偿层117的折射率满足0.2≤(ns-nz)/(ns-nf)＜0.4的光学特性的第二保护层(SPL)122和第三保护层(TPL)123二者在厚度方向中的迟滞的组合。图22中的暗区提供了第二保护层122和第三保护层123的迟滞的组合，其中达到了在倾斜观看方向中“1”或更低的归一化泄漏光。暗区被分成x的三个范围，0.0≤x＜10.0，10.0≤x＜38.0和38.0＜x≤55。在暗区的每个分割的范围中“y”的上限和下限可以用“x”的二阶方程来近似，其中x和y分别表示第二保护层122和第三保护层123的迟滞Rt2和Rt3。暗区可以用下面的关系表达(i)在0.0≤x＜10.0范围内8.75-0.957x+0.0093x2≤y≤90.3-0.368x-0.00832x2；(ii)在10.0≤x＜38.0范围内0≤y≤90.3-0.368x-0.00832x2；以及(iii)在38.0≤x≤55.0范围内
431.0-22.8x+0.302x2≤y≤90.3-0.368x-0.00832x2。
图23示出了归一化泄漏光和迟滞的组合之间的关系，其中迟滞的组合是对于光学补偿层117具有满足0.4≤(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5的光学特性的第二保护层122的迟滞(x)和第三保护层123的迟滞(y)的组合。图23中的暗区提供了归一化泄漏光的满意水平1.0。通过使用相似的近似方程，在图23中的暗区在0.0≤x≤55.0的范围内可以用下面的关系表示0≤y≤65.2-0.805x。
在本实施例中，对于光学补偿层117的折射率的各种情况，通过使用在厚度方向第二保护层122和第三保护层123的迟滞的组合并满足图21、22和23所示的暗区，能够在光出射层极化膜105的极化层120处获得满意的低光散射。这样，与第一实施例的LCD设备相比较，本发明实施例的IPS LCD设备实现了在黑色显示时在倾斜的观看角度中更加降低了泄漏光。此外，如果第二保护层122具有在范围0到25nm内的迟滞，那么根据第三保护层123的迟滞，归一化泄漏光进一步降低到0.5或更低。
要注意的是甚至在本实施例中没有第二保护层122也能获得第二保护层122具有0迟滞Rt2的情况下的相似的优点。
根据本发明的第六实施例的IPS LCD设备具有与第一实施例的LCD设备100相似的结构，除了第二保护层122和第三保护层123的参数之外。在本实施例的模拟中，第三保护层123具有0到10nm的平面内迟滞，并且第二保护层122具有0到8nm的平面内迟滞。第二保护层122和第三保护层123的光轴垂直于衬底表面。负单轴迟滞膜被用作光学补偿层117，其具有双折射率，其中no＝n1＝nz＞ne＝n2，n1和n2是彼此垂直的方向中的平面内折射率。光学补偿层117的光轴平行于极化层120的光吸收轴(图2)。
根据本发明的实施例的极化膜对利用图2A和2B所示的极化膜105和101的工作原理。本实施例的极化膜对的第一极化膜105包括保护层124、极化层120、执行保护层123的功能的第一迟滞膜，以及执行光学补偿层117的功能的第二迟滞膜。第二极化膜101包括保护层121、极化层120、以及执行保护层122的功能的第三迟滞膜122。
图24示出了通过模拟获得的第二保护层122(第三迟滞膜)的迟滞和在倾斜观看方向中的归一化透射率之间的关系。如果在厚度方向的第二保护层122的迟滞在0和55nm之间改变，第三保护层(第一迟滞膜)123的迟滞被固定在55nm和80nm，那么倾斜观看方向中的归一化透射率如图24所示改变。对于第二和第三保护层122和123的迟滞两者都是55nm的情况，归一化透射率0.25在此后被用作参考“1”作为进一步归一化透射率，以表示当第三保护层123的迟滞在55nm和120nm之间改变而第二保护层122的迟滞被固定时透射率的变化。图25示出了进一步归一化透射率的结果。
从图25能理解，如果第三保护层的迟滞被设定在55nm和123nm之间，与第三保护层123的迟滞是此范围之外的情况相比较，显示黑色时的进一步归一化透射率能被降低。迟滞的此范围达到了显示黑色时在倾斜观看方向中的泄漏光的更低的水平。
图26示出了通过模拟获得的归一化色度偏移和第二保护层122的迟滞之间的关系。在模拟中，第二保护层122的迟滞在0和55nm之间改变而第三保护层123的迟滞被固定在55nm和80nm，以获得在垂直观看方向和倾斜观看方向之间的色度偏移的比。结果比被垂直观看方向和倾斜观看方向之间的色度偏移的比所归一化，其是在LCD设备没有光学补偿层且第二和第三保护层具有80μm厚度的情况获得的。
图27示出了归一化色度偏移和第二保护层122和第三保护层123二者在厚度方向中的迟滞的组合之间的关系。在图27中，对于在厚度方向的第三保护层123的迟滞在55nm和123nm的范围中的情况，如果第二保护层122具有0到18nm的迟滞，那么归一化的色度偏移是“1”或更低，这提供了泄漏光的上述满意水平。
此后定义图27所示的归一化色度偏移的暗区。在0.5或更低和0.5以上之间的归一化色度偏移的暗区的边界(y)可以用x的二阶方程表示，其中x和y分别表示第二保护层122和第三保护层123二者在厚度方向的迟滞。暗区在0＜x≤17的范围内，可以由下面的关系定义59.0-0.73x+0.34x2≤y≤117.0-0.16x-0.27x2。
换句话说，由上面的公式定义的y的范围达到了归一化色度偏移0.5或更低的满意水平，由此有效地抑制了在倾斜观看方向中的色度偏移。
应该注意的是图7所示的第二保护层122的“厚度d”可以用厚度方向中的第二保护层122的“迟滞”代替，以获得在倾斜方向中的泄漏光和色度偏移的满意水平。图28示出了通过第二保护层122的迟滞和光学补偿层117的迟滞的组合获得的归一化色度偏移的满意水平。如从图28可以理解的，如果对于第二保护层122具有0到18nm的迟滞的情况，光学补偿层具有83到210nm的迟滞，那么可以获得满意的归一化色度偏移。
本发明的原理可以优选地应用到包括极化膜的IPS LCD设备中，该极化膜在其表面上具有的特殊模糊值，此特殊模糊值通过为改善可见度的表面处理而获得的。此LCD设备在黑色显示时通常具有倾斜的方向中的显著的泄漏光。这引起一个问题，即在倾斜方向中出射的光的方向由于表面处理而改变到垂直方向，由此增加了黑色显示时的亮度并且降低了对比度。本发明抑制了黑色显示时在倾斜方向的泄漏光，由此在黑色显示时降低了亮度并因而改善了LCD设备中在垂直方向中的对比度。本发明还降低了在倾斜方向中的色度偏移。这样，本发明的LCD设备可以包括经过各种表面处理的极化膜的各种类型。
由于描述的上面的实施例仅是作为例子，本发明并不局限于上述实施例并且本领域技术人员从中可以容易地进行各种修改或改变而不偏离本发明的范围。
例如，图2所示的光学补偿层117、第三保护层123、极化层120和第四保护层124可以一个层叠在另一个上以形成光学补偿和极化膜。
此外，要注意的是本发明的原理可以被应用到任何模式的LCD设备，与IPS LCD设备相似，只要其LC层具有均匀取向并且其中的LC分子在平行于衬底表面的方向中旋转以改变灰度等级水平。
权利要求
1.一种平面内切换模式液晶显示(IPS LCD)设备，包含具有第一光轴的液晶(LC)层；其间夹着所述LC层的第一和第二衬底，所述第一和第二衬底分别布置在所述LCD设备的光出射侧和光入射侧上；其间夹着所述第一和第二衬底和所述LC层的第一和第二极化膜，所述第一和第二极化膜具有彼此垂直延伸的极化轴并且分别布置在所述LCD设备的光出射侧和光入射侧上，所述第二极化膜包括第一保护层、极化层和第二保护层，从所述光入射侧看它们连续地布置，所述第一和第二保护层的每一个具有取决于所述第一和第二保护层的所述每一个的厚度的迟滞；以及布置在所述第一极化膜和所述第二极化膜之间的光学补偿层，其中所述光学补偿层具有满足关系(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5的双折射率，其中ns、nf和nz分别是所述光学补偿层的沿平面内慢轴的折射率、沿平面内快轴的折射率和沿厚度方向的折射率；所述光学补偿层的所述平面内慢轴和所述第一光轴之间的角度在±2度内；以及所述光学补偿层具有平面内迟滞N1(nm)，所述第二光学保护层在0＜D1≤80范围内具有满足下面关系的厚度D1(μm)83.050-0.810×D1≤N1≤228.090-0.74×D1。
2.根据权利要求1的IPS LCD设备，其中0＜D1≤40。
3.一种平面内切换模式液晶显示(IPS LCD)设备，包含具有第一光轴的液晶(LC)层；其间夹着所述LC层的第一和第二衬底，所述第一和第二衬底分别布置在所述LCD设备的光出射侧和光入射侧上；其间夹着所述第一和第二衬底和所述LC层的第一和第二极化膜，所述第一和第二极化膜具有彼此垂直延伸的极化轴并且分别布置在所述LCD设备的光出射侧和光入射侧上；以及分别布置在所述第一极化膜和所述第一衬底之间以及所述第二极化膜和所述第二衬底之间的第一和第二光学补偿层，其中所述第一和第二光学补偿层的每一个具有满足关系(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5的双折射率，其中ns、nf和nz分别是所述第一和第二光学补偿层的每一个的沿平面内慢轴的折射率、沿平面内快轴的折射率和沿厚度方向的折射率；所述第一光学补偿层的所述平面内慢轴和所述第一光轴之间的角度在±2度内，并且所述第二光学补偿层的所述平面内慢轴和所述第一光轴之间的角度在90±2度内；以及所述第一和第二光学补偿层分别具有平面内迟滞N1(nm)和N2(nm)，其在0.6＜N2≤46范围内满足下面关系29.87+1.79N2-0.048N22+0.001N23≤N1≤187.22-1.66N2+0.0475N22-0.0009N23。
4.根据权利要求3的IPS LCD设备，其中150≤N1≤185。
5.一种平面内切换模式液晶显示(IPS LCD)设备，包含具有第一光轴的液晶(LC)层；其间夹着所述LC层的第一和第二衬底，所述第一和第二衬底分别布置在所述LCD设备的光出射侧和光入射侧上；其间夹着所述第一和第二衬底和所述LC层的第一和第二极化膜，所述第一和第二极化膜具有彼此垂直延伸的极化轴并且分别布置在LCD设备的光出射侧和光入射侧上；以及分别布置在所述第一极化膜和所述第一衬底之间以及所述第二极化膜和所述第二衬底之间的第一和第二光学补偿层，其中所述第一和第二光学补偿层的每一个具有满足关系(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5的双折射率，其中ns、nf和nz分别是所述第一和第二光学补偿层的每一个的沿平面内慢轴的折射率、沿平面内快轴的折射率和沿厚度方向的折射率；所述第一和所述第二光学补偿层的每一个的所述平面内慢轴和所述第一光轴之间的角度在±2度内；以及所述第一和第二光学补偿层分别具有平面内迟滞N1(nm)和N2(nm)，其满足下面关系在0.6≤N2≤22范围内，162.560-8.874N2+2.258N22-0.291N23+0.0165N24-0.000346N25≤N1≤142.465+2.546N2-0.017N22；在22＜N2≤62范围内，73.04-0.977N2+0.0220N22≤N1≤142.465+2.546N2-0.017N22；以及在62＜N2≤92范围内，73.04-0.977N2+0.00220N22≤N1≤1205.596-41.304N2+0.586N22-0.0028N23。
6.根据权利要求5的IPS LCD设备，其中150≤N1≤230。
7.一种平面内切换模式液晶显示(IPS LCD)设备，包含具有第一光轴的液晶(LC)层；其间夹着所述LC层的第一和第二衬底，所述第一和第二衬底分别布置在所述LCD设备的光出射侧和光入射侧上；其间夹着所述第一和第二衬底和所述LC层的第一和第二极化膜，所述第一和第二极化膜具有彼此垂直延伸的极化轴并且分别布置在LCD设备的光出射侧和光入射侧上；以及分别布置在所述第一极化膜和所述第一衬底之间以及所述第二极化膜和所述第二衬底之间的第一和第二光学补偿层，其中所述第一光学补偿层具有满足关系(ns1-nz1)/(ns1-nf1)≤0.5的双折射率，其中ns1、nf1和nz1分别是所述第一光学补偿层的沿平面内慢轴的折射率、沿平面内快轴的折射率和沿厚度方向的折射率；所述第二光学补偿层具有满足关系(ns2-nz2)/(ns2-nf2)≤-2的双折射率，其中ns2、nf2和nz2分别是所述第二光学补偿层的沿平面内慢轴的折射率、沿平面内快轴的折射率和沿厚度方向的折射率；所述第一光学补偿层的所述平面内慢轴和所述第一光轴之间的角度在±2度内，所述第二光学补偿层具有基本上垂直于第二衬底的表面的光轴；以及所述第一和第二光学补偿层分别具有平面内迟滞N1(nm)和N2(nm)，其在0＜N2≤6.0范围内满足下面关系36.859+7.617N2≤N1≤168.193+9.783N2。
8.一种平面内切换模式液晶显示(IPS LCD)设备，包含具有第一光轴的液晶(LC)层；其间夹着所述LC层的第一和第二衬底，所述第一和第二衬底分别布置在所述LCD设备的光出射侧和光入射侧上；其间夹着所述第一和第二衬底和所述LC层的第一和第二极化膜，所述第一和第二极化膜具有彼此垂直延伸的极化轴并且分别布置在所述LCD设备的光出射侧和光入射侧上，所述第一和第二极化膜的每一个包括第一保护层、极化层和第二保护层，从光入射侧看它们连续地布置，所述第一和第二保护层的每一个具有在其厚度方向中的迟滞；以及布置在所述第一极化膜和所述第一衬底之间的光学补偿层，其中所述光学补偿层具有满足关系0.0≤(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5的双折射率，其中ns、nf和nz分别是所述光学补偿层的沿平面内慢轴的折射率、沿平面内快轴的折射率和沿厚度方向的折射率；所述光学补偿层的所述平面内慢轴和所述第一光轴之间的角度在±2度内；以及所述光学补偿层具有平面内迟滞N1(nm)，所述第二极化膜的所述第二保护层具有在其厚度方向的迟滞Rt2Rt2=(npx2+npy22-npz2)×d2,]]>其中npx2，npy2，npz2和d2分别是所述第二极化膜的所述第二保护层的沿平面内慢轴的折射率、沿平面内快轴的折射率、沿垂直轴的折射率和厚度；以及所述N1和Rt2之间在0≤Rt2≤55nm范围内满足下面的关系83.050-1.18Rt2≤N1≤228.090-1.08Rt2。
9.根据权利要求8的IPS LCD设备，其中所述光学补偿层的所述双折射率满足关系0.0≤(ns-nz)/(ns-nf)＜0.2；所述第一极化膜的所述第一保护层具有在其厚度方向中的迟滞Rt3Rt3=(npx3+npy32-npz3)×d3]]>其中npx3，npy3，npz3和d3分别是所述第一极化膜的所述第一保护层的沿平面内慢轴的折射率、沿平面内快轴的折射率、沿厚度方向的折射率和厚度；以及所述Rt2和Rt3之间满足下面的关系在0.0≤Rt2＜37.5范围内，48.3-1.05Rt2+0.00952Rt22≤Rt3≤111.0-0.529Rt2-0.00472Rt22；在37.5≤Rt2≤55.0范围内，342.0-16.9Rt2-0.222Rt22≤Rt3≤111.0-0.529Rt2-0.00472Rt22。
10.根据权利要求8的IPS LCD设备，其中所述光学补偿层的所述双折射率满足关系0.2≤(ns-nz)/(ns-nf)≤0.4；所述第一极化膜的所述第一保护层具有在其厚度方向中的迟滞Rt3Rt3=(npx3+npy32-npz3)×d3]]>其中npx3，npy3，npz3和d3分别是所述第一极化膜的所述第一保护层沿平面内慢轴的折射率、沿平面内快轴的折射率、沿厚度方向的折射率和厚度；以及所述Rt2和Rt3满足下面的关系在0.0≤Rt2＜10.0范围内，8.75-0.957Rt2+0.0093Rt22≤Rt3≤90.3-0.368Rt2-0.00832Rt22；在10.0≤Rt2＜38.0范围内，0≤Rt3≤90.3-0.368Rt2-0.00832Rt22；在38.0≤Rt2≤55.0范围内，431.0-22.8Rt2+0.302Rt22≤Rt3≤90.3-0.368Rt2-0.00832Rt22。
11.根据权利要求8的IPS LCD设备，其中所述光学补偿层的所述双折射率满足关系0.4≤(ns-nz)/(ns-nf)＜0.5所述第一极化膜的所述第一保护层具有在其厚度方向中的迟滞Rt3Rt3=(npx3+npy32-npz3)×d3]]>其中npx3，npy3，npz3和d3分别是所述第一极化膜的所述第一保护层沿平面内慢轴的折射率、沿平面内快轴的折射率、沿厚度方向的折射率和厚度；以及所述Rt2和Rt3在0.0≤Rt2≤55.0范围内满足下面的关系0≤Rt3≤65.2-0.805Rt2。
12.根据权利要求8的IPS LCD设备，其中0≤Rt2≤25。
13.根据权利要求8的IPS LCD设备，其中(npx2-npy2)×d2≤10；并且(npx3-npy3)×d3≤10。
14.一种用于液晶显示(LCD)设备的极化膜对，包括第一极化膜，其包括第一保护层、具有第一吸收轴的第一极化层、具有垂直于所述第一极化层表面的光轴的第一迟滞膜，所述第一迟滞膜具有负单轴双折射率，其具有在0到15nm范围内的平面内迟滞和50到123nm的垂直迟滞，第二迟滞膜具有平行于所述极化层的所述表面和所述第一吸收轴的光轴，所述第二迟滞膜具有83到210nm的平面内迟滞的负单轴双折射率，所述第二迟滞膜具有沿相互平行延伸的平面内光轴的不同的折射率(no)和(ne)，以及沿垂直于所述极化层的所述表面的方向的折射率(nz)，所述折射率满足关系no＝nz＞ne，所述第一保护层、所述第一极化层、所述第一迟滞膜和所述第二迟滞膜连续地层叠；以及第二极化膜，其包括第二保护层、具有第二吸收轴的第二极化层、以及具有0到10nm的平面内迟滞和0到35nm的垂直迟滞的双折射率的第三迟滞膜，所述第二保护层、所述第二极化层和所述第三迟滞层连续地层叠。
15.根据权利要求14的极化膜对，其中所述第一迟滞膜的所述平面内迟滞在0到10nm的范围内，所述第三迟滞层的所述平面内迟滞在0到7nm范围内，所述第三迟滞膜的所述垂直迟滞(ni1)在0到17nm的范围内，以及所述第一迟滞膜具有满足下面关系的垂直迟滞(nc1)57.0-0.23ni1+0.11ni12≤nc1≤120.0-0.42ni1-0.08ni12。
16.根据权利要求14的极化膜对，其中所述第一迟滞膜包括多个层。
17.根据权利要求16的极化膜对，其中所述第一迟滞膜的所述多个层的至少一个是三乙酰纤维素(TAC)层。
18.一种液晶显示(LCD)设备，其包含具有均匀取向的液晶(LC)层、其间夹着所述LC层的一对衬底、其间夹着所述衬底和所述LC层的极化膜对，所述极化膜对包括第一极化膜，其包括第一保护层、具有第一吸收轴的第一极化层、具有垂直于所述第一极化层表面的光轴的第一迟滞膜，所述第一迟滞膜具有负单轴双折射率，其具有在0到15nm范围内的平面内迟滞和50到123nm的垂直迟滞，第二迟滞膜具有平行于所述极化膜的所述表面和所述第一吸收轴的光轴，所述第二迟滞膜具有83到210nm的平面内迟滞的负单轴双折射率，所述第二迟滞膜具有沿相互平行延伸的平面内光轴的不同的折射率(no)和(ne)，以及沿垂直于所述极化层的所述表面的方向的折射率(nz)，所述折射率之间满足关系no＝nz＞ne，所述第一保护层、所述第一极化层、所述第一迟滞层和所述第二迟滞层连续地层叠；以及第二极化膜，其包括第二保护层、具有第二吸收轴的第二极化层、以及具有0到10nm的平面内迟滞和0到35nm的垂直迟滞的双折射率的第三迟滞膜，所述第二保护层、所述第二极化层和所述第三迟滞层连续地层叠，所述第一极化膜和所述第二极化膜布置成所述第一吸收轴和所述第二吸收轴相互垂直延伸。
19.根据权利要求18的LCD设备，其中所述第二迟滞膜的所述光轴垂直于所述LC层的光轴延伸。
全文摘要
一种平面内切换模式(IPS)LCD设备包括其间夹着LC层的TFT衬底和CF衬底，以及其间夹着衬底和LC层的一对极化膜。每个极化膜具有极化层和保护层。具有双折射率的光学补偿层布置在光出射侧极化膜和CF衬底之间。光学补偿层在0＜D
文档编号G02B5/30GK1627154SQ20041010111
公开日2005年6月15日 申请日期2004年12月13日 优先权日2003年12月12日
发明者永井博, 池野英德 申请人:Nec液晶技术株式会社