TWI228195B - Liquid crystal display device - Google Patents

Description

1228195 玖、發明說明： 發明所屬之技術領域 本發明關於液晶顯示器裝置，且更特別是指當其液晶層且 有概略垂直對準狀態時呈現黑色顯示的—種液晶顯示 置。 衣 先前技術 近年來’液晶顯示器裝置由於其在顯示品質上之改進而被 廣泛地使用。然而，仍有更進一步改進顯示品質之需求強 烈。 進一步改進液晶顯示器裝置顯示性質之一的要求，在於減 低顯示品質與視角之關聯性。意即，f求能開發一種液晶 顯示器裝置，即使在與垂直顯示面傾斜的方向（該方向係由 該視角決定）觀看時，也能夠以足夠高之對比值顯示畫面。 換句話說，需求使一液晶顯示器裝置之視角加寬。 要改進由液晶顯示斋裝置呈現之顯示對比值，重點是能抑 制在黑色顯示狀態之漏光現象。在此方面，一液晶顯示器 裝置在其液晶層具有概略垂直對準狀態時，呈現黑色顯示 是具有優勢的。此一液晶顯示器裝置之範例包括一正常白 色（normally-white)模式TN型液晶顯示器裝置，與一正常黑 色（normally-black)模式垂直對準型液晶顯示器裝置。此等 型式之液晶顯示器裝置使用概略垂直對準之液晶層，與一 對彼此面對面之偏光板經由液晶層在交叉-尼可斯（Nic〇ls) 狀態下呈現黑色顯示。在垂直於顯示面之方向觀看時，此 等液晶顯示器裝置呈現的黑色顯示較佳。然而，當在傾斜於

84090-930624.DOC 1228195 垂直顯示面方向（以下該方向係稱為一「傾斜視角之方向」） 觀看時，該黑色顯示由於發生漏光現象而降低了品質。 、在傾斜視角之方向發生漏光是因為：⑴當以傾斜視角之 、β觀看垂直對準狀恐之液晶層時產生之雙折射，與（2)當 以傾斜視角之方向觀看時，以交叉-尼可斯狀態置放之該對 偏光板之穿透軸偏離相互正交關係（該穿透軸形成之夾角超 過90度）所造成之漏光。 例如，日本專利特許公開第2000_39610號已揭示在正常黑 色垂直對準型液晶顯示器裝置中，在傾斜视角之方向之漏 1可加以抑制，藉由⑴以一具有負單轴異向性之光片，補 償在黑色顯示狀態之液晶層的遲延，與（2)提供具有可等同 一 λ / 2板（半波長板）雙軸異向性的一光片，且其較慢軸平行 或垂直於一偏光板之穿透軸（也稱為偏光軸）。 然而，依據上述公開物設計一單軸異向性光片與一雙軸異 向性光片時，頃發現可供選擇以便在一傾斜視角之=向獲 得優良黑色顯示之雙軸異向性光片的範圍，狹窄 相關產業中使用此光片。 ' 再者，當使用在上述公開物描述中具有平面内遲延為19〇 奈米或以上的雙軸向性光片時，頃發現在雙軸異向性光片 之較k軸對準該偏光板穿透軸間之允許容限較小。因此， 光的未對準將造成即使在垂直顯示面也會漏光，因此會降 低該前對比值。 上述公開物亦描述最好使用Νζ(Νζ = (ηχ - ηζ；) / (ηχ _ η>〇 在0.28至0.67範圍間（參看圖4)之雙軸異向性光片，其中抓

84090-930624.DOC 1228195 ny與nz分別為該雙軸異向性光片在較慢轴方向、較快軸方 向與在厚度方向之折射率。然而在產業中，製造Nz少於1〇 (即nx > nz > ny)的一雙軸異向性光片是很困難的。 發明内容 鐘於上述說明，本發明的一目的在於提供一種液晶顯示器 裝置’當其液晶層係概略垂直對準狀態時呈現黑色顯示， 其藉由使用生產力極佳的一雙軸相板而改進顯示品質。 本發明之液晶顯示器裝置包括：一液晶層，在黑色顯示狀 悲呈現概略垂直對準之狀態；第一與第二偏光板經由該液 晶層彼此面對面地放置，以使該等偏光板之穿透軸會相互 正叉；至少一第一相板置於該液晶層與該第一偏光板及/或 該第二偏光板之間；至少一第二相板置於該第一相板與該 第一或第二偏光板中離第一相板最遠者之間；與一發光體 ，用於以光經由該第一偏光板或第二偏光板中之一照明該 液晶層，其中該至少一第一相板具有雙軸光學異向性，且 具有補償在黑色顯示狀態之該液晶層的厚度方向遲延，及 抑制在傾斜視角方向該第一與第二偏光板之穿透軸偏離相 互正交關係所造成之漏光的功能，與至少一第二相板，具 有負單軸光學異向性且協同第一相板具有補償在黑色顯示 狀態之該液晶層於厚度方向遲延的功能。 在黑色顯示狀態，該液晶層之厚度方向遲延Δ η · dlc(其中 Δ η係該液晶層之雙折射，而dle係該液晶層的一厚度），較佳 是滿足200奈米$ Δ η · dlcS 500奈米之關係式。 較佳是該具有雙軸光學異向性之至少一第一相板的較慢

84090-930624.DOC 1228195 軸（X軸），實質上係平行第一偏光板或是第二偏光板之穿透 軸中與該至少一第一相板相對於該液晶層係位於同側者， 而該至少一第一相板之厚度方向遲延（Rthl=(nx _ nz)·旬與 平面内遲延（Re=(nx - ny)· d)滿足！⑽奈米$Rthl + 1 9· Re $ 500奈米之關係式，其中ηχ、叮與…分別為該至少一第一 相板在該較慢軸之方向、該較快軸之方向與一厚度（d)方向 之折射率，該較快軸係位於包括該較慢軸且平行於該液晶 層的一平面内，且與該較慢軸正交。更佳的是，該厚度方 向遲延與平面内遲延滿足2〇〇奈米$Rthl +1·9 · Re$4⑽奈 米的一關係式。 該至少一第一相板之平面内遲延Re，較佳是滿足Re <19〇 奈米之關係式，且更佳是滿足Reg 15〇奈米之關係式。 忒至少一第一相板較佳是滿足ηχ〉町 > 虹之關係式。 另一選擇是，本發明之液晶顯示器裝置包括：一液晶層， 在黑色顯示狀態呈現概略垂直對準狀態；第一與第二偏光 板經由该液晶層彼此面對面地放置，以使該等偏光板之穿 透軸會相互正交；至少一第一相板係置於該液晶層與該第 一偏光板及/或該第二偏光板之間；至少一第二相板係置於 該第一相板與該第一偏光板或第二偏光板中離該至少一第 一相板最遠者之間；與一發光體，用於以光經由該第一偏 光板或該第二偏光板中之一照明該液晶層，其中在黑色顯 示狀態之該液晶層的厚度方向遲延Δη · du(其中“係該液晶 層之雙折射，而dle係該液晶層的一厚度）滿足2〇〇奈米‘Δη • dlc $ 500奈米之關係式，該至少一第一相板具有雙軸光學

84090-930624.DOC -10- 1228195 異向性，且該至少一第一相板的—較慢軸（&軸）實質上係平 行第一偏光板或是第二偏光板之穿透軸中與該至少一第一 相板相對於該液晶層係位於同側者，而該至少一第一相板 之厚度方向遲延（Rthl = (nx _ nz) · d)與平面内遲延（Re = (ηχ -ny) · d)滿足 100奈米 $ Rthi +1·9· Re$500 奈米及 Re< i9〇 奈米之關係式，其中nx、町與nz分別為該至少一第一相板在 該較慢軸之方向、該較快軸之方向與一厚度（d)方向之折射 率，該較快軸係位於包括該較慢軸且平行於該液晶層的一 平面，且與該較慢軸正交。 讀至少一第一相板較佳是滿足ηχ > ny > nz之關係式。 该至少一第一相板較佳是滿足〇奈米<Rth - Re $ 1⑻奈米 之關係式。 另一選擇是，本發明之液晶顯示器裝置包括：一液晶層， 在黑色顯示狀態呈現概略垂直對準之狀態；第一與第二偏 光板經由该液晶層彼此面對面地放置，以使該等偏光板之 穿透軸會相互正交；至少一第一相板係置於該液晶層與該 第一偏光板及/或該第二偏光板之間；至少一第二相板係置 於該第一相板與該第一偏光板或第二偏光板中離至少一第 一相板最遠者之間；與一發光體，用於以光經由該第一偏 光板或第二偏光板中之一照明該液晶層，其中在黑色顯示 狀態之該液晶層的厚度方向遲延Δη · dle(其中Δη係該液晶層 之雙折射’而dlc係該液晶層的一厚度）滿足200奈米$Δι1· dlc‘ 500奈米之關係式，該至少一第一相板具有雙軸光學異 向性’該至少一第一相板的較慢軸（义軸）實質上係平行第一

84090-930624.DOC -11 - 1228195 偏光板或是第二偏光板之穿透軸中與該至少一第一相板相 對於該液晶層係位於同側者，而該至少一第一相板之厚度 方向遲延（Rthl = (nx - nz) · d)與平面内遲延（Re = (ηχ ·町) • d)滿足 100奈米 $ Rthl +1·9 · Re^ 5〇〇奈米且 ηχ〉町〉nz 之關係，其中nx、ny與nz分別為該至少一第一相板在該較慢 軸之方向、該較快軸之方向與一厚度（d)方向之折射率，該 較快軸係位於包括該較慢軸且平行於該液晶層的一平面， 且與該較慢軸正交。 该至少一第一相板之平面内遲延Re，較佳是滿足Re< 190 奈米的一關係式，而更佳是滿足Re $ 1 5 〇奈米的一關係式。 上述之液晶顯示器裝置較佳是進一步包括具有負單軸光 學異向性且置於該第一偏光板與該第二偏光板之間的一附 加第二相板，其中該至少一第一相板之厚度方向遲延（Rthl) 係大於該附加第二相板之厚度方向遲延（Rth2，）。 在黑色頭不狀態之該液晶層的厚度方向遲延An ·山。，以 及介於該第一偏光板與該第二偏光板間之該等複數個相板 的全部厚度方向遲延（Rtht)，二者之差（ARth = Δη · dle - Rtht) 較佳是滿足-100奈米$ARthS 100奈米之一關係式，而更佳 是滿足-50奈米$ ARthS 50奈米之一關係式。 較佳是該至少一第一相板係由一第一相板組成，而該至少 一第二相板係由一第二相板組成。在此情況下，當該液晶 顯示器裝置進一步包括一具有負單軸光學異向性且置於該 第一相板與該第一偏光板或該第二偏光板中與該至少一第 一相板相對於該液晶層係位於同側者之間的附加第二相板 84090-930624.DOC -12 - 1228195 時，該第一相板之厚度方向遲延（Rthl)較佳是大於該附加第 二相板之厚度方向遲延（Rth2n)。 較佳是該液晶層包括一具有負介電異向性之液晶材料，且 在一正常黑色模式下呈現顯示。 較佳是，該發光體係以光經由該第二偏光板照明該液晶層 ，而該至少一第一相板中之一係置於該第一偏光板與該液 晶層之間。 用於以光經由該第一偏光板或該第二偏光板中之一照明 該液晶層之該發光體，與該發光體經由其照明該液晶層之 偏光板，可用穿透平行於被取代之偏光板穿透軸的線性偏 光的一偏光發光體取代。 實施方式 以下將參考相關圖式說明本發明的較佳具體實施例。 請參考圖1A與1B，本發明具體實施之液晶顯示器裝置 100A與100B的組態與功能將在此說明。 液晶顯示器裝置1〇〇八與10仙各自包括一在黑色顯示狀態 呈現概略垂直對準狀態之液晶層丨〇。圖1A與1B顯示在黑色 顯示狀態之液晶層1〇，在其中液晶層1〇之液晶分子1〇a係概 略垂直對準該顯示面（其平行於該液晶層之表面）。 忒液晶層之對準狀態係藉由施加一電壓於彼此相對而夾 置液晶層10之電極Ua與llb間，以便加以控制。液晶層1〇 與電極11 a與11 b構成一液晶單元丨丨。液晶單元丨丨可包括習知 之組件，諸如對準膜、彩色濾光層與内部連線，及視需要 用於提供一預定電壓至電極丨^及/或Ub之開關元件。

84090-930624.DOC -13- 1228195 S使用例如具有正介显日 撼、冷曰Μ你A、 /、Π f /夜日"材枓，以便形成90度扭 轉心層作為液晶層1〇時，可藉由 電壓之電壓以獲得概略垂直對準狀能。，或大於飽和 τ 且了卞狀怨當—具有負介電異 對心二广晶材料被用於液晶層1 °且垂直對準-垂直 ::!其#:似物時，可在無電壓作用下獲得該概略垂直 對準狀悲。請注意在此使 便用 概各垂直對準狀態」包括 疋㈣日日層（除了固定I對準膜與其類似物的—層液晶分 ^卜）幾乎是在垂直對準狀態之狀態。跨過液晶層H)施加電 廢之電極lla盘lib，可a ^ 了 ^疋如在一王動矩陣式液晶顯示器裝 置内的一像素電極與一共同電極。 黑色顯示狀態液晶層10在厚度方向之遲延（厚度方向遲延） △η · dle(An係該液晶層之雙折射而該液晶層之厚度）， 較佳是滿足200奈米yn· dlc 15〇〇奈米之關係式。藉由設 定黑色顯示狀態之液晶層1G的厚度方向料Δη· ^為介於 上述範圍内的一值，遲延將可藉由以下將說明之第一與第 一相板16與18有效地予以補償，因而呈現優良之黑色顯示。 特別是最好使用具有負介電異向性之向列型液晶材料作 為液晶層10材料，且以垂直對準膜與其類似物一垂直對準 該材料。藉由使用此在黑色顯示狀態未具平面内遲延之液 晶層’可藉由該相板充分補償遲延，因而獲得高品質之正 常黑色模式顯示。 苐一與第二偏光板12與14係面對面地置放而將該液晶層 !〇夾置於其間，以使該等穿透軸（偏光軸）PA係相互正交。該 液晶顯示器裝置100A與100B(適於在透射模式下施行顯示） 84090-930624.DOC -14- 1228195 係各自設置有一發光體（未顯示），用於以光經由該第一或第 二偏光板12或14中之一照明液晶層1〇。在此假設一發光體 係被置於如圖1A與1B所見之第二偏光板14下方。例如，一 習知之螢光管可被當作該發光體。 市售之偏光板包括具有偏光功能的一層（偏光層）與用於 支撐該偏光層的一層（支撐層）。該支撐層（及/或該偏光層） 在某些情況下可具有光學異向性。然而在下列說明中，為 求簡化說明，假設該偏光板12與14只允許透射線性偏光， 且其振盪面係平行穿透軸PA。考慮偏光板12與14之支援層 具有光學異向性之情況將在下文中詳加說明。 液晶顯示器裝置100A與10〇B，在該對偏光板12與14間各 自包括一具有雙軸異向性之第一相板16，與一具有負單軸 芳向性之第二相板1 8。第一相板1 6之光學異向性（遲延）係經 適當地设定’以使第一相板丨6係具有補償黑色顯示狀態之 液晶層10的部份厚度方向遲延，與抑制在以傾斜之視角之 方向觀看時該弟一與弟二偏光板12與14之穿透轴偏離相互 正交關係所造成漏光的功能。同時，第二相板18之光學異 向性（遲延）係經適當地設定，以使該第二相板丨8具有協同第 一相板16補償在黑色顯示狀態之液晶層1〇的厚度方向遲延 之功能。 依據本發明，在黑色顯示狀態之液晶層10的厚度方向遲延 (正單軸光學異向性），並非只藉由具有負單軸光學異向性之 “相板（苐一相板1 g )予以補償，而是具有雙軸光學異向性之 該相板（第一相板16)也具有補償功能。因此，比起上述公開

84090-930624.DOC -15- 1228195 物所描述之雙轴異向性光片，選擇第一相板16之允許範圍 會較廣，因此使用產業中易於獲得之相板可得到優良之黑 色顯示。本發明之該液晶顯示器裝置的第一相板16，與上 述公開物中描述之該雙軸異向性光片之區別在於，本發明 不僅是可在傾斜視角之方向觀看時，補償置於交叉-尼可斯 狀態之第一與第二偏光板12與14之穿透軸PA偏離相互正交 關係’且可補償在概略垂直對準狀態之液晶層丨〇之部份厚 度方向遲延。

例如在圖1A中之顯示，第一相板1 6係置於液晶層1 〇與第 一偏光板12間，而第二相板1 8係置於液晶層丨〇與第二偏光 板14間。另一選擇是如圖1B中顯示，當第一相板16置於液 晶層ίο與第一偏光板12間，第二相板18可置於液晶層1〇與 第一相板16間。第二相板18係置於第一相板“與第一偏光 板12或第二偏光板14中離第一相板16最遠者之間（在示範例 中為偏光板14)。

之有雙軸光學異向性之第一相板16之較慢軸(界定為X秦 SA實質上是平行與液晶層1〇同側之偏光板咖穿透抽μ 在此假設第-相板16在較慢軸SA方向、在較快轴FA^ 界My軸)與在厚度⑷方向（平行於液晶相之厚度^

==日折射率係分別表示為nX、n·。較快軸F “乂万、平仃液晶層1〇且包括較慢軸8八之 ^

軸S A正交。為τ - 一 / 、、 面内’且與較，H ，第-相板1 6，、、視角《万向獲得良好之黑色顯3 遲延二: 遲延(Rthl = (nx，d)_^ ((η")，較佳是滿足_奈米咖1+1.9.Rl

84090-930624.DOC -16- 1228195 $500奈米之關係式，且更佳是滿足2〇〇奈米$Rthi +i $ 400奈米之關係式。 第一相板16之平面内遲延Re較佳是滿足Re<19〇奈米之關 係式，而更佳是滿足ReS丨50奈米之關係式。藉由:定平二 内遲延Re之值少於190奈米（較佳是等於或少於15〇奈米），第 一相板之較慢軸SA與偏光板12(及/或偏光板14):穿透: PA間的對準容限將可增加。此外，在㈣準之情況下，在

垂直顯示面之方向(z軸方向)觀察到之漏光現象會被抑制， 因而可抑制前對比值之變化。

同時，弟-相板16較佳是滿足nx > ny >虹之關係式。大 上才目板《光學井向性係藉由拉伸一構成該相板之聚合 物膜、藉由模鑄一聚合物溶液至—基板或藉由其他方式， 以允許聚合物鏈在一薄膜面對準方向(相對於該相板之” 平面）。因此係難以使厚度方向（2轴方向）之折射率以大於平 面内折射率咖。當考慮此情形時，比起在上述編號 〇:3咖之公開物中所描述滿足ηχ〉nz >叮關係式之相 滿Snx > ny > nz關係式之相板i6可由產業界有效率地 。此不僅是可減低相板1 彳日报16又成本，且可抑制相板16之 性質變異。結果，最綠乏 卜 取、、、</夜晶頟示器裝置在顯示品質上可 獲得改進，且可抑制顯示品質之變異。 、再者第相板16較佳是滿足。奈米^以g⑻奈米 之關係式。如果Rth-Re，Pd 3 «^、、 /、有雙抽光學異向性之第一相板 16 的（ny-nz) · d超過 1〇〇 太* 、 叫π未，將難以在製造第一相板16時

控制其光學異向性。此可能會增加第一相板μ之…乂與 84090-930624.DOC -17- 1228195 nz變異，結果可能導致減低在傾斜視角方向之對比值。此情 形發生之理由在於如果第一相板16具有Rth_Re超過1〇〇奈米 义值，將須藉由雙軸拉伸方式製造，例如必須在丫軸方向與 X軸方向具有相同程度之拉伸。此將使得難以同時調整虹與 ny至預定值。 *滿足〇奈米< Rth - 1^^1〇〇奈米之關係式的第一相板16可 藉由例如通#稱為捲對捲方法製造，例如其中偏光板12與 第一相板16係結合在一起。更明確言之，在一捲中之長偏 光j與在-捲中之相膜會連續結合在—起，以使該偏光膜 之穿透軸與相膜之較慢軸會互平行。所結合之偏光膜與相 膜接著會切成預定尺寸之片段，以獲得結合在一起之偏光 板12與第一相板16。比起事先將第一偏光板12與第一相板 16切割成分別具有其預定尺寸，而後個別結合一起使該穿 透軸PA與較慢軸SA相互平行，此捲對捲之方法生產力較高 ，且可改進穿透軸PA與較慢軸3八間之精確對準。第一相板 16車父佳是滿足20奈米<Rth - Re $ 80奈米之關係式。 至於第二相板18,在其厚度方向之負遲延Rth以在圖1A與 1B中之NA)較佳是經設定使液晶層1〇厚度方向之遲延^ · dlc’與第一相板16之厚度方向遲延RtM以及第二相板a之厚 度方向遲延Rth2的總和（Rtht)(ARth = Δη · ^ _ Rtht)，滿足 -100奈米$ARth$l〇〇奈米之關係式。更佳是設定第二相板 1 8，以使該差井滿足_5〇奈米g 5〇奈米之關係式。 在第一與第二偏光板12與14間設置另一具有負單軸異向 性（具有厚度方向遲延為Rth2，）之第二相板（未顯示）的情況

84090-930624.DOC -18 - 1228195 下，王π厚度方向遲延Rtht，將會是存在於第一與第二偏光 板12與14間 < 所有相板的厚度方向遲延之總和（Rtht=Rthl + Rth2 + Rth2，）。 在上述範例中，各個相板如第一與第二相板16與1 8。另一 選擇是，如顯示於圖2中的一液晶顯示器裝置2〇〇，可設置 有二第一相板16a與16b以及二第二相板18a與18b。在使用如 液晶顯示器裝置200具有二第一相板情況下，第一相板16a 與1 6b之置放方式使得各自的較慢軸s a分別平行於相對液 晶層10係同側之偏光板12與14穿透軸PA。在該示範性實例 中，第一相板16a之較慢軸SA平行第一偏光板12之穿透軸pA ’同時第一相板16b之較慢軸SA平行於第二偏光板14之穿透 軸PA。第一相板16a與16b之較慢軸从因此相互正交，且因 此界足上述遲延關係式之χ軸與y軸係在二第一相板16a 與16b間正交。上述參考圖丨八與⑺所描述第一相板16之厚度 方向遲延（Rthl= (nx - nz) ·幻與平面内遲延（Re = (nx _ ny) · d)各自對應於由圖2之各個第一相板i6a與16b之nx、ny與 nz以及該厚度所計算出之Rthi總和與Re之總和。較佳是該二 第一相板16a與16b之nx、ny與nz值係分別相等，但也可以彼 此不相等。在此情況下，第一相板16a與l6t^nx、町與犯 值較佳是滿 足nx > ny > nz之關係式。 同樣地’上述第二相板18之厚度方向遲延Rth2對應於具有 負單軸光學異向性之二苐二相板18a與18b的Rth2總和。 如上述，第一與第二相板均可各自具有複數個。然而，該 相板之數量較佳是較少。數目的增加會增加各個相板之光 84090-930624.DOC -19- 1228195 學軸（較慢軸與較快軸）與偏光板12及/或偏光板14之穿透軸 對準的步騾數目。此可能會因為未對準與進入結合成一體 之相板間或相板與偏光板間之灰塵，而造成品質降低的問 題。 特別是，一具有雙軸光學異向性之單一第一相板係較佳。 同時，一具有負單軸異向性之單一第二相板係較佳。然而 ’如先前所述，一三乙醯基-纖維素（TAC)層（已被大量用作 偏光板12與14之支撐層）具有負單軸異向性（厚度方向遲延 為約20奈米至約70奈米），且因此可當作一第二相板。因此 男際上，該液晶顯示器裝置包括全部三個第二相板。偏光 板12與14(包括該等TAC層）係常用於各種型式之液晶顯示 斋裝置。因此，在圖1A與1B顯示之組態中之第二相板丨8的 厚度方向遲延（Rth2)，較佳是應根據該液晶顯示器裝置之型 式而適當地加以設定。該TAC層係提供予各偏光板12與14 。因此，在上述設定第二相板18厚度方向遲延Rth2時，考慮 條件（ARth = Δη · dlc _ Rtht)中之Rtht，會包括第一相板16之

RtM、第二相板18之Rth2與偏光板12與14之TAC層的全部遲 延（Rth2’）。 如圖1A與1B中所示，第二相板18較佳是介於第一相板16 與第一偏光板12或第二偏光板14中離第一相板16較遠者（在 此示範例中為偏光板14)之間。換句話說，第二相板18較佳 是不置於第一相板16與第一偏光板12或第二偏光板14中與 该第一相板1 6相對於該液晶層1 〇係位於同侧者（在此示範實 例中係偏光板12)之間。 84090-930624.DOC -20- 1228195 此理由在於，如果具有之遲延Rth2大於第一相板16厚度方 向遲延Rthl的第二相板丨8，係置於第一相板丨6與靠近第一相 板16之偏光板12間時，在一傾斜視角方向改進黑色顯示品 質之效果將會降低。有鑑於此，靠近第一相板16之偏光層 12的TAC層之遲延（由Rth2”代表）較佳是應滿足Rthi〉Rth2” 4關係式。通常，偏光板12與14(支撐層）之遲延為7〇奈米或 更少。因此對於該TAC層，上述問題將不會發生。偏光板12 與14之TAC層的全部遲延Rth2’最好是小於第一相板16之厚 度方向遲延Rthl與第二相板18之厚度方向遲延Rth2的總和 (即 Rthl + Rth2 > Rth2，）。 考慮該相板之熱阻抗，第一與第二相板16與18最好是相對 液晶層10係位於孩發光體（未顯示）之相對側。特別是，具有 雙軸異向性之第一相板16較佳是相對液晶層1〇係位於該發 光體之相對側。 上述具體實施例假設使用例如穿透非偏光的一發光體（諸 如螢光賞）。在使用穿透線性偏光之發光體時，該發光體 與偏光板12或14中較靠近該發光體者，可被一穿透平行被 取代偏光板的穿透軸之線性偏光的一偏光發光體所取代。 其次，在圖1A中所不之液晶顯示器裝置1〇〇A將就其組態 與性質間之關係以較具體之方式加以說明。以下為了系統 化說明該具體實施例之特點，將根據模擬結果加以討論。 請注意模擬之有效性已經由實驗加以確認。 至於偏光板12與14,使用各包括一 TAC層且具有負單軸異 向性之偏光板。TAC層之厚度方向遲延假設各為5〇奈米，即 84090-930624.DOC -21- 1228195 全部為100奈米。關於發光體，將使用一習知具有一螢火管 之背光，其係置於圖1A中可見之偏光板14下方。 一具有負介電異向性之向列型液晶材料係用作液晶層10 ，而實驗係對於在黑色顯示狀態之液晶層10的三種厚度方 向遲延（249奈米、369奈米與408奈米）下進行。 在該黑色顯示狀態下，一傾斜視角方向之漏光（光透射） ，係藉由模擬使用偏光板12與14、液晶層10與第一與第二 相板16與1 8的各種組態情形，在不同遲延值下測量出。在 所觀看之顯示面内方向之設定，使觀看側之偏光板12穿透 軸PA的方位角為45度而視角（與垂直顯示面之夾角）為60度。 下表1的細節顯示模擬之結果，黑色顯示狀態下在傾斜視 角之方向發現較小漏光之組態，包括液晶層10之厚度方向 遲延Δη ·<!、平面内遲延Re與第一相板16之厚度方向遲延Rthl 、第二相板18之厚度方向遲延Rth2、偏光板12與14之該等 TAC層的全部遲延Rht2’、該等相板（包括TAC層）之全部厚度 方向遲延Rtht以及Δη· d與Rtht間之差。 表1 液晶層 雙軸PP 負單軸PP TAC x 2 全部Rth (Rthl+Rth2+Rth2f) Δη-d-Rtht Δ η · d Re Rthl Rth2 Rth2f Rtht Δ Rth 249 75 160 20 100 280 -31 249 75 150 30 100 280 -31 249 85 140 50 100 290 -41 249 85 130 60 100 290 -41 84090-930624.DOC 22- 1228195 249 105 100 110 100 310 -61 369 75 160 130 100 390 -21 369 75 150 140 100 390 -21 369 80 140 150 100 390 -21 369 90 130 170 100 400 -31 369 90 120 180 100 400 -31 369 95 110 190 100 400 -31 369 105 100 210 100 410 -41 408 75 160 150 100 410 -2 408 80 150 170 100 420 -12 408 85 140 180 100 420 -12 408 85 130 190 100 420 -12 408 105 100 240 100 440 -32 圖3顯示在具有上述結果之組態中，在黑色顯示狀態下漏 光最小之組態的第一相板16 Re與Rthl圖形結果。 從圖3之結果，可發現當第一相板16之Re與Rthl滿足以直 線Rthl+ 1.9 · Re = 300(奈米）代表之關係式時，其漏光最小。 表1與圖3中顯示之組態，在黑色顯示狀態下之垂直方向的 漏光也較小，且因此前對比值較高。 根據上述結果，在上述觀看方向（方位角45度，視角60度） ，可獲得對比值為10或以上之顯示的第一相板14，其Re與 Rthl的範圍將可決定。該結果顯示於圖4。 圖4除了顯示在其中可獲得對比值為10或以上（本發明）之 84090-930624.DOC -23- 1228195

Re/’、Rthl的範圍外，另有在前述編號2⑽ο」％〗〇之公開物 (先前技術）中描述的雙軸異向性光片之遲延（關於R e與 Rthl)的較佳範園。 如圖4中可見’關於習知的雙軸異向性光片，該平面内遲 延係190奈米或以上，而較佳範園係在滿足⑽〉μ >町(位 圖虛、、泉下）之知圍h。因此，先前技術具有之問題在能夠 呈現優良黑色顯示之雙軸異向性光片的選擇範圍較窄，而 產$上難以製造具有折射率異向性為nx〉nz>ny<光片。 先則技術同時具有之問題在於漏光傾向於在黑色顯示狀態 I垂直方向發生，因為該平面内遲延係高達奈米或以上。 依據本發明適用之第一相板16的{^與&化丨範圍（與該等習 知雙轴異向性光片之範圍不同），能夠抑制/防止上述問題之 發生。即依據本發明，選擇能夠呈現優良黑色顯示之第一 相，的容許範圍較廣，且可使用產業上易於製造而其光 子井向性nx > ny > nz的一相板。 特別是，可以有效地製造収〇奈米<Rth_R⑸〇〇奈米 之關係式，且具有較小光學異向性變異的一第一相板 再者，藉由採取第一相板16可與第一偏光板12一體成型之 捲對捲方法，不僅生產力而且精確對準均可增加。此可歸 功於液晶顯示器裝置100A之顯示品質的改進。 听 此外，藉由設定第一相板16之平面内遲延Re低於19〇奈米 ’可抑制前對比值之變化。 至於具有負單軸異向性之第二相板18，藉由設定厚度方向 之遲延以滿足_100奈米SARthg1〇〇奈米之關係式，述 84090-930624.DOC -24- 1228195 觀看方向可獲得之對比值為1 〇或以上。對於在對比值之進 一步改進，最好是設定該厚度方向遲延以滿足-50奈米^ ARth$50奈米之關係式。誠然，ARth之理想值為〇。 儘官在上述說明中使用圖1A所示之液晶顯示器裝置1〇〇A 之模擬結果，以上討論之遲延關係式也適用於參考圖^與2 所描述之組態。雖然液晶層1 〇最好是具有負介電異向性的 垂直對準液晶層，也可能使用在概略垂直對準狀態呈現 黑色頭示之各種型式的液晶層（諸如一 TN液晶層）。 依據本發明，當其液晶層在一概格垂直對準狀態時呈現累 色顯示的液晶顯示器裝置，可藉由使用生產力卓越的一雙 軸相板改進其顯示品質。 本4明中具有優良顯不品質之液晶顯示器裝置係適用於 要求问解析度 < 應用，特別是例如液晶監視器與液晶電視 機0 雖然已經以較佳的具體實施例對本發明作說明，熟習本指 術的人士將會瞭解可以各種方式對此處所揭示的發明進行 C文ϋ且可假口又出除上面已經明確提出且說明的具體實 施例之外的各種具體實施例。 、 14因此，本申請業希望以隨 的申請專利範圍來涵蓋屬於太 |屬Α本發明（真貫精神及範疇内的 所有修改情形。 圖式簡單說明 圖1A與1B係本發明且轉每、> 一 只她例之液晶顯示器裝置1 〇〜 與100B的示範圖。 圖2係本發明另一且晋#每、A / /、焉她例之液晶顯示器裝置200之开

84090-930624.DOC -25 - 1228195 圖3係以圖表顯示適用於太 、本發明具體實施例之液晶顯示器 裝置的一第一相板16，复承二上 ^ 兵干面内遲延Re與厚度方向遲延 kthl間之關係式。 ® 4係、以圖表於員示適用於本發明且體宭说你|夕、$曰 裝置的 —第一相板16，其平 Rthl 的 一較佳範圍。 圖式代表符號說明 10 液晶層 10a 液晶分子 11 液晶單元 11a 電極 lib 電極 12 第一偏光板 14 第二偏光板 16 第一相板 16a 第一相板 16b 第一相板 18 第二相板 18a 第二相板 18b 第二相板 100A 液晶顯示器裝置 100B 液晶顯示器裳置 200 液晶顯示器裝置

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Claims (1)

1228195 包括一具有負介電異向性且在一正常黑色模式呈現顯示 之液晶材料。 4. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示器裝置，其中該發光體 以光經由該第二偏光板照明該液晶層，且該至少一第一 相板中之一係置於該第一偏光板與該液晶層間。 5. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示器裝置，其中用於以光 經由該第一偏光板或該第二偏光板照明該液晶層之該發 光體，與該發光體會經由其照明該液晶層之該偏光板， 可用穿透平行於被取代之該偏光板之該穿透軸的線性偏 光的一偏光發光體加以取代。 6. —種液晶顯示器裝置，其包含： 一液晶層，其在一黑色顯示狀態呈現一概略垂直對準 狀態； 第一與第二偏光板，其經由該液晶層彼此面對面地放 置，以使該等偏光板之穿透軸會相互正交； 至少一第一相板，其係置於該液晶層與該第一偏光板 及/或該第二偏光板之間； 至少一第二相板，其係置於該至少一第一相板與該第 一偏光板或該第二偏光板中離該至少一第一相板最遠者 之間；及 一發光體，其用於以光經由該第一偏光板或該第二偏 光板照明該液晶層， 其中在該黑色顯示狀態之該液晶層的厚度方向遲延Δη • dlc滿足200奈米$ Δ η· dlc$ 500奈米之關係式，（其中Δη 84090-930624.DOC 1228195 係該液晶層之雙折射，而dlc係該液晶層的一厚度）， 該至少一第一相板，其具有雙軸光學異向性，且該至 少一第一相板的一較慢軸，係實質上平行該第一偏光板 或是該第二偏光板之該穿透軸中，與該至少一第一相板 相對於該液晶層係位於同側者，及 該至少一第一相板之厚度方向遲延（Rth 1 = (nx - nz) · d)與平面内遲延（Re = (nx - ny) · d)滿足100奈米$ Rthl + 1·9 · ReS 5 00奈米及Re < 190之關係式，其中nx、ny與 nz分別為該至少一第一相板在該較慢轴之方向、該較快 軸之方向與一厚度（d)方向之折射率，該較快軸係位於包 括該較慢轴且平行於該液晶層的一平面，且與該較慢車由 正交。 7. 如申請專利範圍第6項之液晶顯示器裝置，其中該至少一 第一相板滿足nx〉ny〉nz的一關係式。 8. 如申請專利範圍第6項之液晶顯示器裝置，進一步包含一 附加第二相板，其具有負單軸光學異向性且置於該第一 偏光板與該第二偏光板間， 其中該至少一第一相板之該厚度方向遲延（Rthl)係大 於該附加第二相板之厚度方向遲延（Rth2’）。 9. 如申請專利範圍第6項之液晶顯示器裝置，其中在該黑色 顯示狀態之該液晶層的厚度方向遲延Δη · dic，與存在於 該第一偏光板與該第二偏光板間之該等複數個相板的全 部厚度方向遲延（Rtht)，二者之差（Δ Rth = Δ η · dle - Rtht) 滿足-100奈米S Δ Rth$ 100奈米的一關係式。 84090-930624.DOC 1228195 1〇·如申請專利範圍第6項之液晶顯示器裝置，其中該至少一 第一相板係由一第一相板組成，且該至少一第二相板係 由^^弟^—相板組成。 11.如申請專利範圍第10項之液晶顯示器裝置，其進一步包 含一具有負單軸光學異向性之附加第二相板，其置於該 第一相板與該第一偏光板或該第二偏光板中與該第一相 板相對於該液晶層係位於同侧者之間， 其中該第一相板之該厚度方向遲延（Rthl)係大於該附 加第二相板之厚度方向遲延（Rth2n)。 12·如申請專利範圍第6項之液晶顯示器裝置，其中該液晶層 包括一具有負介電異向性且在一正常黑色模式下呈現顯 不之液晶材料。 13. 如申請專利範圍第6項之液晶顯示器裝置，其中該發光體 係以光經由該第二偏光板照明該液晶層，且該至少一第 一相板中之一係置於該第一偏光板與該液晶層之間。 14. 如申請專利範圍第6項之液晶顯示器裝置，其中用於以光 經由該第一偏光板或該第二偏光板照明該液晶層之該發 光體，以及該發光體會經由其照明該液晶層之該偏光板 ，可用穿透平行於該被取代偏光板的該穿透軸之線性偏 光的一偏光發光體加以取代。 1 5 · —種液晶顯示器裝置，其包含： 一液晶層9其在一黑色顯示狀態呈現一概略垂直對準 狀悲， 第一與第二偏光板，其經由該液晶層彼此面對面地放 84090-930624.DOC 1228195 置，以使該等偏光板之穿透轴會相互正交； 至少一第一相板，其係置於該液晶層與該第一偏光板 及/或該第二偏光板之間； 至少一第二相板’其係置於該至少一第一相板與該第 一偏光板或該第二偏光板中離該至少一第一相板最遠者 之間；及 一發光體’其用於以光經由該第一偏光板或該第二偏 光板照明該液晶層， 其中在該黑色顯示狀態之該液晶層的厚度方向遲延Δη • dle(其中Δη係該液晶層之雙折射，而4係該液晶層的一 厚度），滿足200奈米$ A n · dlc$ 5〇〇奈米之關係式， 該至少一第一相板具有雙軸光學異向性，且該至少一 第一相板的一較慢軸（x軸）係實質上平行該第一偏光板或 孩第二偏光板之穿透軸中與該至少一第一相板相對於該 液晶層係位於同側者之間，及 該至少一第一相板之厚度方向遲延（RtM = (ηχ · η幻· d)與平面内遲延（Re = (ηχ _ ny) · d)滿足1〇〇奈米 + 1-9 · Reg 500奈米，且nx〉ny〉nz之關係，其中虹、町 與nz分別為孩至少一第一相板在該較慢軸之方向、該較 决軸4方向與-厚度⑷方向之折射率，該較快軸係位於 包括該較慢軸且平行於該液晶層的一平面内，且與該較 慢軸正交。 16.如申請專利範園第15項之液晶顯示器裝置，其中該至少 -第-相板之平面内遲延以，滿^Re < 19()奈米的—關 84090-930624.DOC 1228195 係式。 17.如申請專利範圍第15項之液晶顯示器裝置，進一步包含 一具有負單轴光學異向性且置於該第一偏光板與該第二 偏光板間之附加第二相板， 其中該至少一第一相板之該厚度方向遲延（Rthl)，係大 於該附加第二相板之厚度方向遲延（Rth2f)。 18·如申請專利範圍第15項之液晶顯示器裝置，其中在該黑 色顯示狀態之該液晶層的該厚度方向遲延An · dle，與存 在於該第一偏光板與該第二偏光板間之該等複數個相板 的全部厚度方向遲延（Rtht)，二者之差（Δ Rth = A η * dlc -Rtht)滿足_l〇〇奈米S Δ Rth$ 100奈米的一關係式。 19. 如申請專利範圍第15項之液晶顯示器裝置，其中該至少 一第一相板係由一第一相板組成，且該至少一第二相板 係由 弟一相板組成。 20. 如申請專利範圍第19項之液晶顯示器裝置，其進一步包 含一附加第二相板，其具有負單軸光學異向性，且置於 該第一相板與該第一偏光板或該第二偏光板中與該第一 相板相對於該液晶層係位於同側者之間， 其中該第一相板之該厚度方向遲延（Rthl)係大於該附 加第二相板之厚度方向遲延（Rth2")。 21. 如申請專利範圍第15項之液晶顯示器裝置，其中該液晶 層包括一具有負介電異向性，且在一正常黑色模式下呈 現顯示之液晶材料。 22_如申請專利範圍第15項之液晶顯示器裝置，其中該發光 84090-930624.DOC -6- 1228195 體係以光經由該第二偏光板照明該液晶層，且該至少一 第一相板中之一係置於該第一偏光板與該液晶層之間。 23.如申請專利範圍第15項之液晶顯示器裝置，其中用於以 光經由該第一偏光板或該第二偏光板照明該液晶層之該 發光體，以及該發光體會經由其照明該液晶層之該偏光 板，可用穿透平行於被取代之該偏光板的該穿透軸之線 性偏光的一偏光發光體加以取代。 84090-930624.DOC