[发明专利]双稳态扭曲向列(BTN)液晶显示设备

说明书

技术领域

本发明涉及液晶显示器(LCD，liquid crystal display)的领域，尤其涉及一种改进以倾斜角度观看时的双稳态扭曲向列(BTN，bistable twistednematic)液晶显示器的光学性能的方法。

背景技术

LCD的视角问题

向列液晶(LC，liquid crystal)分子形成光轴与液晶的指向矢平行的单轴双折射介质。几乎所有已知的向列液晶都具有非常折射率大于普通折射率的正光学各向异性。通常，针对垂直通过到达单元基底的光优化LCD的光学性质。对于以倾斜角θ入射的光，液晶的双折射以与对于正常入射(normalincidence)的光的方法不同的方法修正光偏振的状态。这可能引起例如在黑暗状态下光泄漏量的增大，使倾斜视角时的对比度劣化。显示器明亮状态的颜色也可以依赖于倾斜视角而改变。LCD的光学性能随着视角的变化是因液晶的双折射特性引起的LCD的固有问题。

双折射层

已经进行了大量工作来改进倾斜视角时LCD的光学性能。该工作主要集中于使用称作补偿膜的外部双折射层，以便消除以倾斜角度观看时LCD在黑暗状态下的双折射。双折射介质是具有折射率各向异性的介质。在多数通常情况下，介质是双轴的并且由折射率椭球(图1)充分描述。沿着椭球的三个轴(x，y，z)的三个不同的折射率(nx，ny，nz)定义介质的光学性质。根据惯例，我们选择垂直于玻璃基底平面的z轴以及基底平面内的x和y轴(面内轴)。

当例如通过拉伸塑料膜实现双轴介质时，z轴垂直于薄片且x和y轴在薄片平面内。如果两个面内折射率相等，nx＝ny，则介质是单轴的并且z轴是垂直于膜平面的光轴。在该情况下，单轴膜称作C板。对于nz＞nx＝ny，C板是正性(C+)。如果面内折射率的任意一个(nx或ny)与面外折射率nz相等，则膜是单轴的并且光轴平行于膜平面。在该情况下，单轴膜称作A板。对于nx＞ny＝nz，A板是正性(A+)。在图2a和2b中说明这种C板和A板，其中单轴膜板称为1。

一种表征双轴介质的常见方法是通过定义为Nz＝(nx-nz)/(nx-ny)且nx＞ny的Nz参数。典型地，与较大的面内折射率(对于我们是nx)相对应的轴称作慢轴，与较小的面内折射率(对于我们是ny)相对应的轴称作快轴。选择nx＞ny是任意的选择，仅为了区分较大和较小的面内折射率。

表1概述不同种类的双折射介质以及其相关Nz值。

表1：Nz与双折射介质类型之间的关系