CN1646976A - 适用于液晶显示器的补偿器件以及补偿方法 - Google Patents

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Abstract

液晶显示器的补偿可以使用一种补偿结构来获得，该补偿结构可具有以下序列：a)第一o－平板(412)；b)第一延迟层(414)；c)液晶盒(402)；d)第二延迟层(418)；和e)第二o－平板(416)。第一和第二延迟层可以是c－平板或双轴延迟层。

Description

适用于液晶显示器的补偿器件以及补偿方法
发明背景
扭曲向列(TN)液晶显示器具有固有的狭窄和非均匀的视角特性。这类视角特性至少可以从显示器的光学性能方面进行讨论。对于不同的视角来说，在未补偿的显示器中，诸如对比度、色彩、以及灰度级分布之类的特性都会发生很大的变化。这就需要改善未补偿显示器的这些特性，以便于向水平、垂直或者水平和垂直同时改变位置的观众以及在水平和垂直的不同位置上的观众提供满意的特性。例如，在某些应用中，就希望在水平或垂直的位置范围内具有均匀的视觉特性。
视角范围是很重要的，它取决于液晶显示器的应用。例如，在某些应用中，希望具有较宽范围的水平位置，但相对较窄范围的垂直位置就足够了。在其它应用中，较窄范围的水平或垂直角度(或两者)的视野也可以满足的。因此，适用于非均匀视角特性所需的光学补偿取决于所需视野位置的范围。
一个很重要的视角特性是液晶显示器的明亮状态和黑暗状态之间的对比度。对比度会受多种因素的影响，例如，在不同视角上的光泄漏。
另一视角特性是随视角而变化的显示色差。该色差可称之为显示器随着视角的改变而在光的色坐标(即，基于CIE 1913标准的色坐标)中的变化。色差测量是根据在垂直于包含屏幕平面的角度上与在任何非垂直视角上或者所设置的视角上的色度坐标(即，Δx或Δy)的差异来测量的。可以根据应用来确定可接受色差的清晰度，并可以在Δx或Δy的绝对值超过了某些数值(例如，0.05或0.10)时来定义该清晰度。例如，对于一组所希望的视角来说，可以确定色差是否可接受。因为这可以取决于任何象素或象素组，所以色差理想的是在一个或多个象素驱动电压下测量。
可观察到的还有一个视角特性是灰度电压变化和甚至于发生灰度倒置的实际非均匀性的现象。当液晶层的与角度有关的传输不是单一地随着施加在该层的电压变化时，就会发生这种非均匀性的现象。当任意两个相邻灰度级的亮度比率都接近于一个数值时，就会发生灰度的倒置，在这种情况下，灰度级就变得不能区别的以及甚至于是相反的。典型的是，只在某些视角上才会发生这种灰度的倒置。
已经提出了采用补偿器件来解决上述问题。其中，一个概念是由盘状分子制成的补偿器件薄膜。目前盘状补偿器件薄膜的一个典型缺陷是发生相对较大的色差。另一个概念是双折射层的特殊组合。这就需要一种新的补偿器件结构，来提供改良的或理想的视角特性。
发明内容
总的来说，本发明涉及一种适用于诸如液晶显示器之类显示器的光学补偿器件，和包含这种光学补偿器件的显示器和其它器件，以及制造和使用这种光学补偿器件、显示器和其它器件的方法。
一个实施例是一个液晶显示器，它依次具有：a)以第一方位角取向的第一o-平板；b)第一c-平板；c)液晶盒；d)第二c-平板；以及e)以第四方位角取向的第二o-平板。在液晶盒背后表面上的液晶具有第二方位角的取向，而在液晶盒前面表面上的液晶具有第三方位角的取向。第一、第二、第三和第四方位角的取向是以螺旋状的结构来设置的。
另一实施例也是一个液晶显示器，它依次具有：a)第一o-平板；b)第一延迟层；c)液晶盒；d)第二延迟层；以及e)第二o-平板。至少在第一延迟层和第二延迟层中有一层是双轴延迟层。第一延迟层和第二延迟层中的另一层可以是，例如，双轴延迟层或者c-平板。
还有一个实施例包括适用于液晶显示器的补偿方法。这些方法包括通过以下所讨论的液晶显示器补偿结构的引入光。
本发明的以上所讨论的内容并不是试图讨论本发明的各个所披露的实施例或者每一个实施例。下列附图和详细讨论将更具体地解释这些实施例。
附图简要说明
通过以下结合附图的本发明各个实施例的详细描述可以更全面地理解本发明；附图包括：
图1是具有光学元件的坐标体系的示意图；
图2是坐标体系的另一示意图；
图3是显示液晶显示器补偿结构的透视示意图；
图4是根据本发明的液晶显示器补偿结构的第一实施例的透视示意图；
图5是根据本发明的液晶显示器补偿结构的第二实施例的透视示意图；
图6是根据本发明的液晶显示器补偿结构的第三实施例的透视示意图；
图7是根据本发明的液晶显示器补偿结构的第四实施例的透视示意图；和，
图8是根据本发明的液晶显示器补偿结构的第五实施例的透视示意图。
在本发明按照各种改进和变型的方式处理的同时，可以附图中所示的实例来显示其说明，并且详细进行讨论。然而，应该理解的是，上述讨论并不试图将本发明限制于所讨论的实施例；相反，上述讨论试图将所有的改进、等效和变型都包含于本发明的精神和范围内。
较佳实施例的详细描述
本发明相信可以适用于诸如液晶显示器之类的显示器的光学补偿器件，和包括该光学补偿器件的显示器和其它器件，以及制造和使用该光学补偿器件、显示器和其它器件的方法。然而，本发明并没有如此限制，通过以下所提供实例的详细讨论，可以获得本发明各方面的正确评价。
光学补偿器件可以采用多种不同的光学元件来制成。其中，光学元件是o-平板，c-平板，a-平板，双轴延迟层、扭曲延迟层，以及其它延迟层。例如，可以在Yeh等人发表的“液晶显示器的光学”(John Wiley & Sona，New York(1999)的文章，以及美国专利No.5,54,603，5,557,434，5,612,801，5,619,352，5,638,197，5,986,733和5,986,734，和PCT专利申请公告No.WO 01/20393和WO 01/20394等技术文献中可收集到有关o-平板，c-平板和a-平板的信息。
光学元件可以下所讨论的内容来组合配置，以形成光学补偿器件。图1说明了用于讨论光学系统的轴体系。一般，对于显示器件来说，x和y轴分别对应于显示器的宽度和长度，以及z轴一般是沿着显示器的厚度方向的。这种约定适用于全文，除非作出其它阐述。在图1所示的轴体系中，x轴和y轴可定义为平行于光学元件100的主要表面102，并且可以对应于正方形或者矩形表面的长度和宽度方向。Z轴垂直于主要表面并且一般是沿着光学元件的厚度方向的。在该坐标体系中的矢量 (例如，光轴)可以具有方位角(和倾角θ的特性，正如图2所示，方位角对应于偏离x-y平面x轴的矢量角度，而倾角θ对应于偏离x-y平面的矢量角度。
对于以下讨论所涉及到的任何光学元件来说，术语“前面”应该是指在显示器包括光学元件时距离观众最近的光学元件的一面。对于以下讨论所涉及到的任何光学元件来说，术语“后面”应该是指在显示器包括光学元件时与光学元件的前面相反且距离观众最远的光学元件的一面。为了简单起见，在该图中的约定是以光学元件的最右面作为前面。
“c-平板”表示为双折射光学元件，例如，具有基本垂直于光学元件的选择表面的主要光轴(通常也称之为“非常轴”)的平板或薄膜。该主要光轴所对应的轴使得双折射光学元件沿着该轴所具有的折射率不同于沿着正交于主要光轴的方向上的基本均匀的折射率。作为一例c-平板的实例，可使用图1所示的轴体系，nx＝ny nz，式中：nx、ny和nz分别为沿着x、y和z轴的折射率。光学的各向异性可定义为：
Δnzx＝nz-nx。
可以使用多种材料和方法来制成c-平板。例如，可以使用杆状分子的垂直对准薄膜来制成正的双折射c-平板(其中，Δnzx大于零)，例如，正性光学各向异性液晶。也可以使用单轴压缩材料来制成c-平板。适合的负性双折射c-平板材料的实例包括(Δnzx小于零)包括三醋酸基纤纬素(例如，由Fuji光学薄膜公司(Tokyo，Japan)、Konica公司(Tokyo，Japan)和Eastman Kodak公司(Rochester，Ny)出品)、聚碳酸酯(由通用电子塑料公司出品)、丙烯酸聚合体，以及包括聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚酯、聚乙烯萘甲醛以及其它等等。负性c-平板也可以使用扭曲a-平板来实现，例如，具有非常高的螺旋状扭曲能量的棒状分子，正如H.Seiberle等人所讨论的(Eurodisplay’99 Digest，P121-125(1999))。此外，可以使用非倾斜盘状分子来产生负性c-平板。
“o-平板”表示双折射光学元件，例如，具有相对于光学元件表面而倾斜的主要光轴的平板或薄膜。
o-平板可以采用多种方法和使用多种材料来制成。例如，o-平板可以采用设置在对准层上的液晶材料来制成，在这种情况下，对准层引出在液晶材料中的预倾斜。作为一个实例，可以使用液晶聚合体(LCP)，例如，具有可烧结的、聚合的或者交叉链接的液晶分子。适合材料的实例包括可聚合的液晶材料，这是本领域熟练技术人士都熟知的。例如，美国专利No.5,567,349、5,650,534和5,978,055，欧洲专利申请公告No.331233，以及PCT专利申请公告No.95/24454、00/04110、00/07975、00/48985、00/55110和00/63154都披露了这种材料的实例以及制造和使用这种材料的方法。例如，欧洲专利申请公告No.646829和656559披露了包括盘状材料的其它适用材料的实例。在一个实施例中，在制造的过程中，使用了光取向技术来对准液晶聚合体，这样就能够在后续所沉积的聚合体液晶中引入预定的倾角。在不同的众所周知的方法中，最为适合的方法是使用线性光聚合体(LPP)材料，有时也称之为光取向的聚合体网络(PPN)。例如，在美国专利No.5,389,698，5,838,407和5,602,661，欧洲专利申请公告No.689,084和756,193，以及PCT专利申请No.99/49360和99/64924中都披露了这类材料的实例以及制造和使用这类材料的方法。
“a-平板”表示双折射光学元件，例如，在光学元件的x-y平面中具有主要光轴的平板和薄膜。正性双折射a-平板可以使用诸如聚乙烯醇之类的聚合体的单轴伸展薄膜所制成，也可以使用诸如向列的正性光学各向异性LCP材料的单轴对准薄膜所制成。负性的双折射a-平板可以使用诸如包括盘状化合物的负性光学各向异性LCP材料的单轴对准薄膜所制成。
“双轴延迟层”标记为双折射光学元件，例如，沿着所有三轴都具有不同折射率(即，nx ny nz)的平板或薄膜。双轴延迟层可以使用诸如双轴取向的塑料薄膜所制成。在美国专利No.5,245,456中披露了双轴延迟层的实例。所适用的薄膜实例可包括Sumitomo化学公司(Osaka，Japan)和Nitto Denko公司(Osaka，Japan)所制造的。共面延迟和异面延迟的参数都可用于讨论双轴延迟层。当共面延迟接近于零时，则双轴延迟层元件的行为就更趋向于c-平板。一般来说，这里所定义的双轴延迟层对550nm光可具有至少3nm的共面延迟，具有低于共面延迟的延迟层可视为c-平板。
理想视角的范围或立体锥形都可以根据应用的实际需要来保持。例如，在某些实施例中，就希望可接受的视角具有较大的立体角度。在其它实施例中，则希望能够严格控制可接受视角的范围(例如，出于私密的目的)，使得视角窄于正常的未补偿的显示器的角度。
在一个实施例中，相对于未补偿的显示器，主要是希望能够提高在水平视角范围内的亮度和对比度而减小色差和灰度的倒置。在另一实施例中，相对于未补偿的显示器，主要是希望能够提高在垂直视角范围内的亮度和对比度而减小色差和灰度的倒置。在还有一个实施例中，相对于未补偿的显示器，主要希望能够提高在水平和垂直两个视角范围内的亮度和对比度而减小色差和灰度的倒置。在另一个实施例中，主要希望能够提高在较窄的水平视角范围内的亮度和对比度而减小色差和灰度的倒置，以及希望在理想的垂直视角的范围(例如，窄的或者宽的)的范围内的亮度和对比度提高而减小色差和灰度的倒置。
图3说明了一例使用具有o-平板304和306的对称补偿结构用于液晶盒302补偿的结构实例。液晶盒302可以是，例如，扭曲向列(TN)液晶盒，它可以使用相关的偏振器，例如，背面的偏振器308和前面的偏振器(分析器)310。也可以使用其它液晶盒。液晶盒可以任何模式工作，但是补偿结构的选择可以取决于液晶盒的工作模式。例如，TN液晶盒可以e-模式工作，在这种情况下，则可以将前面和背面偏振器的导通偏振方向调整到平行对准液晶盒相对应前面或背面表面的液晶方向；TN液晶盒也可以o-模式工作，在这种情况下，则可以将前面和背面偏振器的导通偏振方向调整到垂直对准液晶盒相对应前面或背面表面的液晶方向。
在与补偿器结构组合的过程中可以使用多种偏振器。该偏振器可以使用吸收型的，也可以是反射型的，还可以是两者的组合。一例适用的偏振器(特别适用于背面的偏振器308)是二色性和反射性偏振器的组合，正如在美国专利No.6,113,811中所讨论的。该偏振器包括了多层。可以根据需要，将补偿结构中的一个或多个元件合并于该偏振器。在一个实施例中，例如，可以将一方面基本传输圆形偏振光而另一方面基本反射偏振光的圆形偏振器作为反射性偏振器合并在一个四分之一波平板上，将圆形偏振光转换成线性的偏振光。
图4说明了一例具有补偿器结构404和406以及于偏振器408和410相关的液晶盒402的补偿结构400的实例。补偿器结构404和406各自包括一个o-平板412和416，以及一个c-平板414和418且c-平板定位在液晶盒402和相对应o-平板之间。换句话说，c-平板414和418的位置分别是在各个o-平板412和416和液晶盒402之间，而不是在o-平板和前后偏振器之间。较佳的是，在这种结构和以下所讨论的其它结构中，排列在液晶盒前后的o-平板/c-平板结构都具有相同的性能，从而可以只使用一种o-平板和一种c-平板。在一个实施例中，o-平板412和416都是正性的o-平板，而c-平板414和418都是负性的c-平板。
可以选择o-平板和c-平板的延迟数值(Δnd，式中：Δn是非正常的和正常的光束的反射率之差，d是光学元件的物理厚度)，以提供特殊的光学特性、便于制造、或者其它特性。作为一个实例，o-平板所具有的延迟数值范围是±30nm至±1000nm，较佳的是在±50nm至±750nm，最好是在±60nm至±500nm。c-平板所具有的延迟数值范围是±10nm至±1000nm，较佳的是在±20nm至±750nm，最好是在±20nm至±500nm。也可以根据需要来使用较高或较低的延迟数值。
在某些实施例中，c-平板可以作为基片使用，在该基板上可以再形成o-平板、可供选择的是，c-平板可以作为o-平板的对准层来使用。在另外一些实施例中，分离的基片可以用于o-平板，同时c-平板作为单独的光学元件或者在基片的另一边或同一边上形成。
可选择的是，其它延迟层元件，例如，其它的o-平板、c-平板、a-平板或者双轴延迟层，都可以附加在图4所示的基本结构上。例如，附加的c-平板520和522可分别附加在各个o-平板512和516与前面和后面的偏振器508和510之间。另外，在o-平板512和516与液晶盒502之间依旧还设置了c-平板514和518。可选择的是，在图4和图5所示的结构中，可以将一个或多个a-平板定位在任何元件之间。C-平板514和518可以是正性的c-平板，也可以是负性的c-平板。在一个实施例中，c-平板514、518、520和522是负性c-平板。在另一个实施例中，c-平板520和522是正性c-平板，而c-平板514和518是负性c-平板。
在其它实施例中，可以采用双轴延迟层来取代图4所示的一个或两个c-平板。图6说明了一例具有双轴延迟层的结构实例，该结构包括：液晶盒602、前面和后面偏振器608和610、o-平板612和616，以及在o-平板和液晶盒之间的双轴延迟层615和619。图5所示的结构也可以进行改进，在该结构中，至少一个双轴延迟层可取代一个或多个c-平板，较佳的是，至少能取代在o-平板和液晶盒之间的一个或两个c-平板。在一个实施例中，双轴延迟层可具有负性异面的双折射性，以及o-平板是正性o-平板。也可以形成具有正性异面的双折射性的双轴延迟层的结构。
双轴延迟层的共面延迟和异面延迟是可以选择的，以便于提供特殊的光学特性、方便的制造、或者其它特性。双轴延迟层可具有两个延迟数值的特性：
(Δnd)op＝(nz-(nx+ny)2*d，和(Δnd)ip＝(ny-nx)*d
式中，(Δnd)op用于描述异面的延迟，而(Δnd)ip用于指定在薄膜平面中所产生的延迟。例如，双轴延迟所具有的共面延迟数值在±3nm至±500nm的范围内，以及所具有的异面延迟数值在在±10nm至±1000nm的范围内。也可以根据需要，使用较高或较低的延迟数值。
各种光学元件光轴的相对取向会影响液晶显示器的补偿性能。可以选择各种光学元件的适当取向，以便于获得所需要的特性。在某些实施例中，可以选择o-平板和液晶盒，使得方位角的取向为：a)背面的o-平板，b)在液晶盒的背面表面上的液晶材料的指向矢，c)在液晶盒的前面表面上的液晶材料的指向矢，以及d)前面的o-平板定义了具有均匀扭曲情景的螺旋状结构。换句话说，这四种方位角的取向可以在所列的次序中单一地增加或减小。例如，这种在方位角中的阶梯式变化大约为90±5度，但是在诸如大约75度至大约105度的范围内的变化也是合适的。
图7说明了一例具有以箭头所分别表示的o-平板的方位角取向713和717以及在液晶盒702的背面表面上的指向矢703和在前面表面上的指向矢705。这些箭头指定了光轴的方位取向和它的倾角的方向，并据此定义矢量 (见图2)。图7所示的箭头对应于矢量 (见图2)，这是由矢量 在x-y平面上投影的结果(复现光轴的矢量)。也设置了前面和后面偏振器710和708以及c-平板714和718。在所说明的实例中，o-平板和液晶盒的方位角取向，在任意坐标体系中，对于第一o-平板为大约135°，对于背面表面指向矢为大约225°，对于前面表面指向矢为大约315°，以及对于第二o-平板为大约45°。可以看到，这四个方位角是以旋转的相同方向大约90°分级的，换句话说，所讨论的方位角是以大约90°来增加盘状结构的。旋转和扭曲的方向可以视为，例如，由观察者从显示器的前面所观察到的顺时针方向或者逆时针方向。
较佳的是，方位角的取向可以基本相同增量在盘状结构中增加或减小。增加差异的等级取决于应用，所需视角的角度独立设置，以及所需亮度、对比度、色差以及灰度倒置的特性。在一个希望具有好的亮度和对比度以及较小的色差和灰度倒置的好的方位角实施例中，其增量的区分较佳的是不大于五个等级，并且较佳的是不大于约两个等级。
较佳的是，在i)第一o-平板和在背面表面上的指向矢之间；ii)在背面表面的指向矢和前面表面的指向矢之间；以及iii)在前面表面的指向矢和第二o-平板之间的方位角取向分别差异75至105度，较佳的是，85至95度，并且在一个实施例中，为大约90度。
除了o-平板的方位角取向的效应以外，o-平板的倾角θ也会改变补偿器件的特性。典型的是，o-平板的倾角是在大约2度至大约85度的范围内，较佳的是，在大约5度至70度的范围内。两个o-平板的倾角可以是不同的或者是基本相同的数值。
在某些实施例中，o-平板延迟层的光轴的倾角(图2中的θ)并不是均匀的，并且在o-平板的整个厚度范围内变化，较佳的是根据预定的倾角类型来变化。在o-平板的前面定义为最接近液晶显示器的观众位置的表面的情况下，从o-平板的前面至o-平板的后面的o-平板倾角可以增加或减小。倾角的变化范围一般取决于所需的视角特性。例如，在某些实施例中，倾角是从0至10度范围中的数值变化至从25至55度范围中的数值(即，前面向后面变化或者后面向前面变化)。在其它实施例中，倾角是从0至10度范围中的数值变化至从75至90度范围中的数值。应该理解的是，也可以选择其它范围，并且这些实例并不构成任何限制。
图8说明了一例具有插入层840和842的图4结构的实施例，该实施例说明了倾角在o-平板412和416中的变化。在所说明的实例中，倾角是从背面o-平板的前面向后面以及从前面o-平板的后面向前面增加(在该情况中，前面是光学元件的最右边的表面)。在某些实施例中，两个o-平板较佳的是都以基本相同的倾角类型来增加或减小倾角。在其它实施例中，两个o-平板的倾角是相互独立的，例如，一个o-平板具有增加或减小的倾角类型而另一个o-平板具有相反减小或增加的倾角类型，或者，可替代的是，在o-平板中具有相似或均匀的倾角。
如果需要，形成的补偿器件的结构与未补偿的扭曲向列液晶显示器或具有商业补偿器件的扭曲向列液晶显示器相比较，可以产生与对比度相关的好的视角，减小某些视角或所有视角色差，或两者具有。
一般来说，应该注意的是，c-平板和o-平板的光学延迟的最佳性能，o-平板的方位角取向，以及在o-平板中的平均倾角都可以适用于TN盒的性能以及与对比度性能有关的所需指标。可以根据需要来调整这些性能，例如，在补偿器件中的o-平板、c-平板、双轴延迟层和其它光学元件的延迟数值、方位角和倾角，以获得和改变补偿器件的特性。
实例
下列实例说明了在表格中所列举的液晶和和补偿器件的结构。
表格1指定了用于产生实例1-58的扭曲向列LC盒的性能。应该注意的是，这里所讨论的实例并不限制于该特殊显示器的结构。
                            表格1
                          LC盒的特性
盒间隙 5μm
Δn在550nm中 0.082
光学延迟 410nm
在LCD的背面和前面表面上的LC指向矢的方位角角度(φr，φf)。 225°，315°
倾角 3°
介质常数 εe＝10.5 εo＝3.6
弹性常数 k11＝15pN；k22＝8pN；k33＝21pN
作为实例1-24，表格2-7各自提供了适用于在TN液晶盒的背面和前面的指向矢的方位角取向，指定为r和f。此外，两个o-平板和c-平板两者都分别提供了光学延迟(在正常和非正常折射系数之间的差异与指定平板的厚度d的乘积)。所有延迟数值都是以波长为550nm的光来指定的。如果o-平板的倾角类型是均匀的(表示为“no”)，以及在前面是最接液晶显示器观众的表面的情况下，从前面向后面增加(表示为“+”)或者从前面向后面减小(表示为“-”)，该表格也作了显示。另外，也指定了确定倾角类型的o-平板的前面倾角(f)和背面倾角(r)。根据这些实例的目的，两个o-平板的倾角类型是相同的，除非作了其它说明。
可以使用仿真软件包DIMOS 1.5c(由autronic-Melchers(karlsruhe，Germany)出品)采用上述结构信息来计算特定结构在各个不同角度上的对比度和色差，该软件包采用了Berreman公式。随后，根据质量将对比度和色差分为1至5的等级，其中，5是最好的。
实例29-58包括了讨论对应o-平板、c-平板、扭曲液晶盒和双轴延迟层的延迟数值；o-平板的方位角取向(该TN盒具有相同于实例1-28的方位角取向)以及o-平板的前面倾角(f)和背面倾角(r)的表格。并使用DIMOS软件包进行了计算。
该实例也可以根据显示器的模式来识别：e-模式显示器，该显示模式的前后偏振器的导通轴平行于在液晶盒的最近表面上的指向矢(如图7所说明)，以及o-模式显示器，该显示模式的前后偏振器的导通轴以90度与液晶盒的最近表面指向矢相交叉。
实例1-3
具有方位角取向螺旋状的E模式结构
表格2讨论了三种不同的补偿器件结构，它具有以90度增加的o-平板和液晶盒的方位角取向螺旋状结构。
                                           表格2
实例   o-平板倾角类型θr/θfφ   负性c-平板   TNφrφf   负性c-平板   o-平板倾角类型θr/θfφ o-平板Δnd c-平板Δnd 对比度 色差
1 no14°/14°135° X 225°315° X   no14°/14°45° 190nm -180nm 5 5
 2   -0°/20°135° X   225°315° X   +20°/0°45° 330nm -170nm 5 5
3   +36°/0°135° X   225°315° X   -0°/36°45°   140nm   -185nm   5   5
正如表格2所显示的，所有三个实例都具有良好的对比度和色差性能，且与o-平板的倾角类型无关。
实例4-6
具有方位角取向螺旋状的O模式结构
表格3讨论了三种不同的补偿器件结构，它具有以90度增加的o-平板和液晶盒的方位角取向螺旋状结构。
                                             表格3
实例   o-平板倾角类型θr/θfφ   负性c-平板   TNφrφf   负性c-平板   o-平板倾角类型θr/θfφ o-平板Δnd c-平板Δnd 对比度 色差
4 no16°/16°135° X 225°315° X   no16°/16°45° 165nm -80nm 4 5
5   -0°/22°135° X 225°315° X   +22°/0°45° 220nm -100nm 3 5
6   +34°/0°135° X   225°315° X   -0°/34°45° 160nm -90nm 5 5
正如表格3所显示的，所有实例都提供了可接受的对比度以及非常良好的色差。在o-平板的倾角对背面的o-平板从前面向后面增加和对前面o-平板从背面向前面增加的情况下，可以获得最佳的对比度。
实例7-9
具有方位角取向非螺旋状的E模式结构
表格4讨论了三种不同的补偿器件结构，它具有o-平板和液晶盒的方位角取向的非螺旋状结构。
                                             表格4
实例   o-平板倾角类型θr/θfφ   负性c-平板   TNφrφf   负性c-平板   o-平板倾角类型θr/θfφ o-平板Δnd c-平板Δnd 对比度 色差
7 no50°/50°45° X 225°315° X   No50°/50°135° 75nm -170nm 3 1
8   -0°/70°45° X 225°315° X   +70°/0°135° 100nm -130nm 3 1
9   +70°/0°45° X   225°315° X   -0°/70°135°   55nm   -150nm   3   1
其中对比度和色差不如实例1-3的好。
实例10-12
具有方位角取向非螺旋状的O模式结构
表格5讨论了三种不同的补偿器件结构，它具有o-平板和液晶盒的方位角取向的非螺旋状结构。
                                                表格5
实例   o-平板倾角类型θr/θfφ  负性c-平板   TNφrφf 负性c-平板   o-平板倾角类型θr/θfφ o-平板Δnd c-平板Δnd 对比度 色差
10   no75°/75°45° X 225°315° X   no75°/75°135° 200nm -100nm 2 1
11   -0°/80°45°   X   225°315°   X   +80°/0°135° 160nm -25nm 2 1
12   +72°/0°45° X 225°315° X -0°/72°135° 80nm -35nm 2 1
其中对比度和色差不如实例4-6的好。
实例13-18
具有定位在液晶盒和负性c-平板之间的o-平板的E模式结构
表格6讨论了三种不同的补偿器件结构，它具有定位在液晶盒和负性c-平板之间的o-平板。
                                                  表格6
实例   负性c-平板   o-平板倾角类型θr/θfφ   TNφrφf   o-平板倾角类型θr/θfφ   负性c-平板 o-平板Δnd c-平板Δnd 对比度 色差
13 X   no27°/27°135°   225°315°   no27°/27°45° X 85nm -180nm 3 3
14 X   no80/80°45°   225°315°   no80°/80°135° X 220nm -330nm 4 1
15   X   -0°/70°135°   225°315°    +70°/0°45° X 60nm -240nm 3 3
16   X   -0°/70°45°   225°315°   +70°/0°135° X 150nm -20nm 2 1
17 X   +70°/0°135°   225°315°   -0°/70°45° X 150nm -160nm 3 3
18 X   +80°/0°45°   225°315°   -0°/80°135° X 20nm -175nm 3 1
典型的是，色差和对比度不如实例1-3的好。
实例19-24
具有定位在液晶盒和负性c-平板之间的o-平板的O模式结构
表格7讨论了三种不同的补偿器件结构，它具有定位在液晶盒和负性c-平板之间的o-平板。
                                                  表格7
实例   负性c-平板   o-平板倾角类型θr/θfφ   TNφfφr   o-平板倾角类型θr/θfφ   负性c-平板 o-平板Δnd c-平板Δnd 对比度 色差
19 X   no20°/20°135°   225°315°   no20°/20°45° X 165nm -50nm 3 4
20 X   No67°/67°45°   225°315°   No67°/67°135° X 155nm -150nm 2 1
21   X   -0°/64°135°   225°315°   +64°/0°45° X 140nm -130nm 3 4
22   X   -0°/72°45°   225°315°   +72°/0°135° X 125nm -75nm 2 1
23 X   +56°/0°135°   225°315°   -0°/56°45°   X   160nm   -75nm   3   5
24 X   +76°/0°45°   225°315°   -0°/76°135°   X   85nm   -85nm   2   1
典型的是，色差和对比度不如实例4和6的好，但是在色差和对比度方面，实例23和实例5相似，而在对比度方面，则实例19和实例21相似。
实例25-28
其它O模式结构
表格8和9说明了在o-平板和c-平板的参数中变化的o-模式补偿器件的结构。
                                                            表格8
实例                o-平板   c-平板Δnd   TNΔnd c-平板Δnd                 o-平板
  Δnd     φ    θr    θf   Δnd   φ   θr   θf
25   159     135     30     3   -95   410   -95   159   45   3   30
26   171     135     27     3   -106   410   -105   175   45   3   28
                                                              表格9
实例 c-平板Δnd o-平板 c-平板Δnd   TNΔnd c-平板Δnd             o-平板 c-平板Δnd
  Δnd   φ   θr  θf   Δnd   φ  θr  θf
27   -40   140   135   39  3   -80  410     -80   140   45  3  39     -40
28   -44   152   135   36  3   -73  410     -79   152   45  3  35     -40
实例25和27的补偿器件所具有的对比度分别好于实例26和28的补偿器件所具有的对比度。且色差基本上与所有四个实例相似。实例25的补偿器件所具有的对比度稍好于实例27的补偿器件所具有的对比度。
实例29-32
其它E模式结构
表格10和11说明了在o-平板和c-平板的参数中变化的e-模式补偿器件的结构。
                                               表格10
实例              o-平板   c-平板Δnd   TNΔnd  c-平板Δnd               o-平板
 Δnd   φ   θr   θf   Δnd   φ   θr   θf
29  143   135   40   3   -185  410  -185   143   45   3   40
30  131   135   40   3   -166  410  -167   130   45   3   43
                                                             表格11
实例 c-平板Δnd               o-平板 c-平板Δnd   TNΔnd c-平板Δnd              o-平板 c-平板Δnd
  Δnd  φ   θr  θf    Δnd  φ   θr   θf
31   -40   167  135   90   3   -194   410   -194    167  45   3   90   -40
32   -36   184  135   97   3   -176   410   -182    184  45   3   92   -38
实例29和31的补偿器件所具有的对比度分别好于实例26和28的补偿器件所具有的对比度。且色差基本上与所有四个实例相似。实例29的补偿器件所具有的对比度稍好于实例31的补偿器件所具有的对比度。
实例33-37
在方位角取向中的变化
表格12说明了适用于o-模式TN液晶显示器的补偿器件的o-平板的方位角取向变化。在实例33-35中，前面和后面的偏振器都分别具有133和47度的偏振器导通轴的方位角取向。在实例36和37中，前面和后面的偏振器都分别具有134和46度的偏振器导通轴的方位角取向。
                                        表格12
实例              o-平板   c-平板   TN   c-平板              o-平板
  Δnd  φ  θr  θf   Δnd   Δnd   Δnd  Δnd   φ  θr  θf
33   159  133  30  3   -95   410   -95  159   47  3  30
34   159  137  30  3   -95   410   -95  159   43  3  30
35   159  135  30  3   -95   410   -95  159   45  3  30
36   159  134  30  3   -95   410   -95  159   46  3  30
37   159  136  30  3   -95   410   -95  159   44  3  30
与实例35的光学补偿器件相比较，实例33的光学补偿器件具有稍微差些的对比度，但是色差相当相似。与实例35的光学补偿器件相比较，实例34的光学补偿器件具有明显减小的对比度，但是色差相当相似。与实例35的光学补偿器件相比较，实例36和37的光学补偿器件具有稍微差些的对比度，但是色差相当相似。
实例38-46
具有c-平板和双轴延迟层的E-模式光学补偿器件的比较
表13和15说明了采用c-平板的光学补偿器件，表格14和16说明了在o-平板和TN液晶盒之间的c-平板的位置上具有双轴延迟层的光学补偿器件。
                                                表格13
实例              o-平板   c-平板Δnd   TNΔnd   c-平板Δnd               o-平板
 Δnd   φ   θr   θf   Δnd   φ   θr   θf
38  307   135   0   19   -177  410   -177   307   45   19   0
39  143   135   40   3   -185  410   -185   143   45   3   40
40  133   135   77   3   -213  410   -213   133   45   3   77
                                                         表格14
实例                 o-平板   双轴(Δnd)ip/(Δnd)op   TNΔnd 双轴(Δnd)ip/(Δnd)op                    o-平板
  Δnd   φ   θr   θf   Δnd   φ    θr     θf
41   307   135   0   19   3/-169   410   3/-169   307   45     19     0
42   117   135   77   3   26/-216   410   26/-216   117   45     3     77
                                                             表格15
实例 c-平板Δnd                  o-平板 c-平板Δnd   TNΔnd c-平板Δnd                  o-平板 c-平板Δnd
  Δnd     φ   θr   θf    Δnd     φ   θr   θf
43   -40   287     135     0     19   -212   410   -212    287     45     19    0   -40
44   -40   167     135     90     3   -194   410   -194    167     45     3    90   -40
                                                         表格16
实例   c-平板Δnd             o-平板 双轴(Δnd)ip(Δnd)op   TNΔnd 双轴(Δnd)ip(Δnd)op              o-平板   c-平板Δnd
 Δnd  φ  θr  θf  Δnd  φ  θr  θf
45   -40  292  135  0  18 9-211   410   9-211  292  45  18  0   -40
46   -40  161  135  90  3 10-200   410   10-200  161  45  3  90   -40
实例38的c-平板光学补偿器件和实例41的双轴延迟光学补偿器件的对比度和色差是基本相似的。实例39、40和42的光学补偿器件具有基本相似的对比度和色差，但该色差稍微差于实例38和41的光学补偿器件。因此，可以说实例43和44是相同的，除了这些补差器件所具有的色差和对比度稍微差于实例38和41的光学补偿器件。
实例44和46具有相同于实例39、40和42的色差和对比度。实例43和45具有稍微差些的对比度和色差。
实例47-58
具有c-平板和双轴延迟层的E-模式光学补偿器件的比较
表17和19说明了采用c-平板的光学补偿器件，表格18和20说明了在o-平板和TN液晶盒之间的c-平板的位置上具有双轴延迟层的光学补偿器件。
                                                          表格17
实例               o-平板   c-平板Δnd   TNΔnd c-平板Δnd                 o-平板
  Δnd   φ   θr   θf   Δnd   φ   θr   θf
47   149   135   0   29   -92  410   -92   149   45   29   0
48   159   135   30   3   -95  410   -95   159   45   3   30
                                                    表格18
实例                o-平板   双轴(Δnd)ip/(Δnd)op   TNΔnd   双轴(Δnd)ip/(Δnd)op                 o-平板
 Δnd   φ   θr   θf   Δnd   φ   θr   θf
49  115   135   0   73   62/-144   410   62/-144   115   45   73   0
50  98   135   57   3   53/-134   410   53/-134   98   45   3   57
                                                     表格19
实例   c-平板Δnd             o-平板   c-平板Δnd   TNΔnd c-平板Δnd               o-平板 c-平板Δnd
  Δnd   φ   θr   θf   Δnd   φ   θr   θf
51   -40   112   135   0   34   -76   410   -76   112   45   34   0   -40
52   -40   107   135   0   24   -81   410   -81   107   45   24   0   -40
53   -40   140   135   39   3   -80   410   -80   140   45   3   39   -40
54   -40   114   135   26   3   -84   410   -84   114   45   3   26   -40
                                                          表格20
实例   c-平板Δnd                 o-平板   双轴(Δnd)ip(Δnd)op   TNΔnd 双轴(Δnd)ip(Δnd)op             o-平板     c-平板Δnd
  Δnd   φ   θr   θf   Δnd  φ   θr  θf
55   -40   105   135   0   80   39-125   410     39-125   105  45   80   0     -40
56   -40   85   135   0   85   47-134   410     47-134   85  45   85   0     -40
57   -40   127   135   86   3   51/-132   410     51-132   127  45   3   86     -40
58   -40   117   135   90   3   54/-133   410     54-133   117  45   3   90     -40
实例47、48、49和50的光学补偿器件的对比度是基本相似的。实例48和50的色差稍微好于实例49，依次也稍微好于实例47。实例51-58的对比度和色差是基本相似的。
本发明不应该认为是限制于以上所讨论的特殊实例，而应该理解到，它覆盖了所附权利要求所阐述的本发明的所有方面。对本领域的熟练人士来说，很显然，在研究直接的技术条件时，本发明可适用的各种不同改进、等效处理以及多种结构都是本发明所针对的技术。

Claims (26)

1.一种液晶显示器，其特征在于，它包括：
第一o-平板，它具有第一方位角取向；
第一c-平板；
液晶盒，它包括背面表面和前面表面，其中，在背面表面上的液晶具有第二方位角取向，而在前面表面上的液晶具有第三方位角取向，第一c-平板设置在第一o-平板和液晶盒之间；
第二c-平板；和，
第二o-平板，它具有第四方位角取向，其中第二c-平板设置在第二o-平板和液晶盒之间；
其中，第一、第二、第三和第四方位角取向都是以螺旋状结构来设置的。
2.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：
所述第二方位角取向不同于所述第一方位角取向，在第一旋转方向上的角度差在75度至105度的范围内；
所述第三方位角取向不同于所述第二方位角取向，在第一旋转方向上的角度差在75度至105度的范围内；和，
所述第四方位角取向不同于所述第三方位角取向，在第一旋转方向上的角度差在75度至105度的范围内。
3.如权利要求2所述的液晶显示器，其特征在于：所述第一旋转方向是观众从第一o-平板向液晶层看去的顺时针方向。
4.如权利要求2所述的液晶显示器，其特征在于：所述第一旋转方向是观众从第一o-平板向液晶层看去的逆时针方向。
5.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：所述第一和第二o-平板是正性o-平板。
6.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：所述第一和第二o-平板是负性o-平板。
7.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：所述液晶盒是扭曲向列液晶盒。
8.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：还包括：
背面偏振器，它采用在背面偏振器和液晶盒之间的第一c-平板和第一o-平板来定位；以及，
前面偏振器，它采用在前面偏振器和液晶盒之间的第二c-平板和第二o-平板来定位。
9.如权利要求8所述的液晶显示器，其特征在于：所述背面偏振器、前面偏振器，以及液晶盒都是以e模式结构来设置的。
10.如权利要求8所述的液晶显示器，其特征在于：所述背面偏振器、前面偏振器，以及液晶盒都是以o模式结构来设置的。
11.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：所述第一o-平板的光轴是以基本均匀的数值倾斜的。
12.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：所述第一o-平板的光轴是以从第一o-平板的前面向后面的倾角变化的。
13.如权利要求12所述的液晶显示器，其特征在于：所述第一o-平板的倾角是从第一o-平板的前面向后面增加的。
14.如权利要求12所述的液晶显示器，其特征在于：所述第二o-平板的光轴是以从第二o-平板的前面向后面的倾角变化的。
15.如权利要求14所述的液晶显示器，其特征在于：所述第一o-平板的倾角是从第一o-平板的前面向后面增加的，而所述第二o-平板的倾角是从第二o-平板的前面向后面减小的。
16.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：还包括第三c-平板，它的定位使得第一o-平板在第三c-平板和液晶盒之间。
17.如权利要求16所述的液晶显示器，其特征在于：还包括第四c-平板，它的定位使得第二o-平板在第的c-平板和液晶盒之间。
18.一种液晶显示器，其特征在于：它包括：
第一o-平板；
第一延迟层；
液晶盒，其中所述第一延迟层设置在所述第一o-平板和液晶盒之间；
第二延迟层，其中第一和第二延迟层中至少一个是双轴延迟层；以及，
第二o-平板，其中所述第二延迟层设置在所述第二o-平板和液晶盒之间。
19.如权利要求18所述的液晶显示器，其特征在于：所述第一和第二延迟层都是双轴延迟层。
20.如权利要求18所述的液晶显示器，其特征在于：所述第一和第二延迟层中之一是c-平板。
21.如权利要求18所述的液晶显示器，其特征在于：所述双轴延迟层具有负的异面双折射。
22.如权利要求18所述的液晶显示器，其特征在于：所述第一和第二o-平板是正性o-平板。
23.如权利要求18所述的液晶显示器，其特征在于：还包括第一c-平板，它的定位使得所述第一o-平板在所述第一c-平板和液晶盒之间。
24.如权利要求18所述的液晶显示器，其特征在于：还包括第二c-平板，它的定位使得所述第二o-平板在所述第二c-平板和液晶盒之间。
25.一种液晶显示器的补偿方法，其特征在于：该方法包括：
引导光通过液晶盒和补偿结构包括：
第一o-平板，它具有第一方位角取向；
第一c-平板；
液晶盒，它包括背面表面和前面表面，其中在背面表面的液晶具有第二方位角取向，而在前面表面的液晶具有第三方位角取向，并且第一c-平板设置在第一o-平板和液晶盒之间；
第二c-平板；和，
第二o-平板，它具有第四方位角取向，其中第二c-平板设置在第二o-平板和液晶盒之间；
其中，所述第一、第二、第三和第四方位角取向都是以螺旋状结构设置。
26.一种适用于液晶显示器补偿的方法，其特征在于：该方法包括：
引导光通过液晶盒和补偿结构包括：
第一o-平板；
第一延迟层；
液晶盒，其中所述第一延迟层设置在所述第一o-平板和液晶盒之间；
第二延迟层，其中所述第一和第二延迟层中至少一个是双轴延迟层；和，
第二o-平板，其中所述第二延迟层设置在所述第二o-平板和液晶盒之间。
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