專利名稱：液晶顯示器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示器件，更具體地，涉及一種液晶顯示器件，當(dāng)其液晶層呈現(xiàn)大概的垂直對齊狀態(tài)時，該液晶顯示器件表現(xiàn)出黑色顯示。
背景技術(shù)：
近年來，得益于其顯示質(zhì)量的改善，液晶顯示器件的用途非常廣泛。但是，對顯示質(zhì)量的進(jìn)一步提高仍然有強(qiáng)烈的期望。
要求進(jìn)一步改善的液晶顯示器的一種顯示屬性是減小顯示質(zhì)量對視角的依賴。即，期望開發(fā)一種液晶顯示器件，即使當(dāng)在相對于顯示平面的法線傾斜的方向上觀察時(該方向由視角定義)，也能表現(xiàn)出具有足夠高對比率的顯示。換句話說，期望液晶顯示器的視角更寬。
為了提高液晶顯示器件表現(xiàn)的顯示對比率，抑制黑色顯示狀態(tài)下的光泄漏很重要。在這方面，當(dāng)液晶層呈現(xiàn)大概的垂直對齊狀態(tài)時表現(xiàn)黑色顯示的液晶顯示器件比較有利。這樣的液晶顯示器件包括常白模式的TN型液晶顯示器件和常黑模式的垂直對齊型液晶顯示器件。這些類型的液晶顯示器件使用大概成垂直對齊的液晶顯示層和一對通過交叉尼科爾斯(crossed-Nicols)狀態(tài)的液晶層相互面對布置的偏振片來表現(xiàn)出黑色顯示。當(dāng)在與顯示平面垂直的方向觀察時，由這些液晶顯示器件表現(xiàn)的黑色顯示較好。但是，當(dāng)從與垂直于顯示平面的方向傾斜的方向(以下將這樣的方向稱為“傾斜視角方向”)觀察時，由于發(fā)生光泄漏而使得顯示質(zhì)量降低。
在傾斜視角方向發(fā)生光泄漏，是因為(1)當(dāng)在傾斜視角方向觀察垂直對齊狀態(tài)中的液晶層時，產(chǎn)生雙折射，(2)當(dāng)在傾斜視角方向觀察時，置于交叉尼科爾斯?fàn)顟B(tài)的一對偏振片的透射軸偏離相互正交的關(guān)系(由透射軸構(gòu)成的角度超過90°)。
例如，日本公開專利出版物No.2000-39610披露了在常黑垂直對齊型液晶顯示器件中，可以通過以下手段來抑制傾斜視角方向的光泄漏(1)用具有負(fù)單軸各向異性的光學(xué)薄片補(bǔ)償液晶層在黑色顯示狀態(tài)中的延遲，(2)提供具有雙軸各向異性的光學(xué)薄片，其可以是具有與偏振片的透射軸(也稱偏振軸)平行或垂直的減慢軸(slower axis)的λ/2片(半波片)的等效物。
但是，當(dāng)根據(jù)上述出版物的公開內(nèi)容設(shè)計單軸各向異性和雙軸各向異性光學(xué)薄片時，發(fā)現(xiàn)能夠在傾斜視角方向獲得良好黑色顯示的雙軸各向異性光學(xué)薄片允許的選擇范圍很小，以至于該光學(xué)薄片的工業(yè)應(yīng)用很困難。
此外，當(dāng)使用上述出版物中描述的具有190nm或更多面內(nèi)(in-plane)延遲的雙軸各向異性光學(xué)薄片時，發(fā)現(xiàn)雙軸各向異性光學(xué)薄片的減慢軸與偏振片的透射軸之間對齊所允許的裕量很小。因此，即使在與顯示平面垂直的方向上，輕微的不對齊也將導(dǎo)致光泄露，這將使前對比率退化。
上述出版物還描述了最好使用雙軸各向異性光學(xué)薄片，其NZ(NZ＝(nx-nz)/(nx-ny)，其中nx、ny和nz分別是該雙軸各向異性光學(xué)薄片在減慢軸方向、加快軸方向、和厚度方向上的折射率)的范圍是0.28-0.67(見圖4)。但是，在工業(yè)上制造NZ小于1.0(即，nx＞nz＞ny)的雙軸各向異性光學(xué)薄片很困難。
發(fā)明概述鑒于以上所述，本發(fā)明的目的是提供一種液晶顯示器件，當(dāng)其液晶層呈現(xiàn)大概垂直對齊狀態(tài)時，表現(xiàn)黑色顯示，通過使用生產(chǎn)率卓越的雙軸相位片，其顯示質(zhì)量得以改善。
本發(fā)明的液晶顯示器件包括在黑色顯示狀態(tài)呈現(xiàn)大概垂直對齊狀態(tài)的液晶層；布置為通過該液晶層相互面對的第一和第二偏振片，使得該偏振片的透射軸相互垂直；至少一個置于液晶層與第一偏振片和/或第二偏振片之間的第一相位片；至少一個第二相位片，置于該至少一個第一相位片與第一偏振片或第二偏振片中距所述至少一個第一相位片較遠(yuǎn)的一個之間；以及一個照明器，用于通過第一偏振片或第二偏振片用光照明液晶層，其中，所述至少一個第一相位片具有雙軸光學(xué)各向異性，并具有在黑色顯示狀態(tài)補(bǔ)償液晶層的厚度方向延遲的部分和抑制由第一偏振片和第二偏振片的透射軸在傾斜視角方向偏離相互垂直的關(guān)系而導(dǎo)致的光泄露的功能，至少一個第二相位片具有負(fù)單軸光學(xué)各向異性，并具有與至少一個第一相位片協(xié)調(diào)來補(bǔ)償在黑色顯示狀態(tài)中液晶層的厚度方向延遲的功能。
在黑色顯示狀態(tài)中液晶層的厚度方向延遲，Δn.d1c(其中Δn是液晶層的雙折射率，d1c是液晶層的厚度)最好滿足關(guān)系式200nm≤Δn.d1c≤500nm。
優(yōu)選地，具有雙軸各向異性的至少一個第一相位片的減慢軸(x軸)基本上平行于第一偏振片或第二偏振片中與所述至少一個第一相位片相對于液晶層在同一側(cè)的一個的透射軸，并且所述至少一個第一相位片的厚度方向延遲(Rth1＝(nx-nz).d)和面內(nèi)延遲(Re＝(nx-ny).d)滿足關(guān)系式100nm≤Rth1+1.9Re≤500nm，其中，nx、ny和nz分別是該至少一個第一相位片在減慢軸方向、加快軸方向、和厚度方向(d)上的折射率，加快軸在包括減慢軸并平行于液晶層的平面內(nèi)并垂直于減慢軸。更優(yōu)選地，厚度方向延遲和面內(nèi)延遲滿足關(guān)系式200nm≤Rth1+1.9Re≤400nm。
至少一個第一相位片的面內(nèi)延遲Re最好滿足關(guān)系式Re＜190nm，更優(yōu)選地，滿足關(guān)系式Re≤150nm。
所述至少一個第一相位片最好滿足關(guān)系式nx＞ny＞nz。
可選地，本發(fā)明的液晶顯示器件包括在黑色顯示狀態(tài)呈現(xiàn)大概垂直對齊狀態(tài)的液晶層；布置為通過該液晶層相互面對的第一和第二偏振片，使得該偏振片的透射軸相互垂直；至少一個置于液晶層與第一偏振片和/或第二偏振片之間的第一相位片；至少一個第二相位片，置于該至少一個第一相位片與第一偏振片或第二偏振片中距所述至少一個第一相位片較遠(yuǎn)的一個之間；以及一個照明器，用于通過第一偏振片或第二偏振片用光照明液晶層，其中，液晶層在黑色顯示狀態(tài)的厚度方向延遲，Δn.d1c(其中Δn是液晶層的雙折射率，d1c是液晶層的厚度)滿足關(guān)系式200nm≤Δn.d1c≤500nm，所述至少一個第一相位片具有雙軸光學(xué)各向異性，且該至少一個第一相位片的減慢軸基本上平行于第一偏振片或第二偏振片中與所述至少一個第一相位片相對于液晶層在同一側(cè)的一個的透射軸，并且所述至少一個第一相位片的厚度方向延遲(Rth1＝(nx-nz).d)和面內(nèi)延遲(Re＝(nx-ny).d)滿足關(guān)系式100nm≤Rth1+1.9Re≤500nm，和Re＜190nm，其中，nx、ny和nz分別是該至少一個第一相位片在減慢軸方向、加快軸方向、和厚度方向(d)上的折射率，加快軸在包括減慢軸并平行于液晶層的平面內(nèi)并垂直于減慢軸。
所述至少一個第一相位片最好滿足關(guān)系式nx＞ny＞nz。
所述至少一個第一相位片最好滿足關(guān)系式0nm＜Rth-Re≤100nm。
可選地，本發(fā)明的液晶顯示器件包括在黑色顯示狀態(tài)呈現(xiàn)大概垂直對齊狀態(tài)的液晶層；布置為通過該液晶層相互面對的第一和第二偏振片，使得該偏振片的透射軸相互垂直；至少一個置于液晶層與第一偏振片和/或第二偏振片之間的第一相位片；至少一個第二相位片，置于該至少一個第一相位片與第一偏振片或第二偏振片中距所述至少一個第一相位片較遠(yuǎn)的一個之間；以及一個照明器，用于通過第一偏振片或第二偏振片用光照明液晶層，其中，液晶層在黑色顯示狀態(tài)的厚度方向延遲，Δn.d1c(其中Δn是液晶層的雙折射率，d1c是液晶層的厚度)滿足關(guān)系式200nm≤Δn.d1c≤500nm，所述至少一個第一相位片具有雙軸光學(xué)各向異性，且該至少一個第一相位片的減慢軸(x軸)基本上平行于第一偏振片或第二偏振片中與所述至少一個第一相位片相對于液晶層在同一側(cè)的一個的透射軸，并且所述至少一個第一相位片的厚度方向延遲(Rth1＝(nx-nz).d)和面內(nèi)延遲(Re＝(nx-ny).d)滿足關(guān)系式100nm≤Rth1+1.9Re≤500nm，和nx＞ny＞nz，其中，nx、ny和nz分別是該至少一個第一相位片在減慢軸方向、加快軸方向、和厚度方向(d)上的折射率，加快軸在包括減慢軸并平行于液晶層的平面內(nèi)并垂直于減慢軸。
該至少一個第一相位片的面內(nèi)延遲Re最好滿足關(guān)系式Re≤150nm。
上述液晶顯示器件最好還包括一個附加第二相位片，該第二相位片具有負(fù)單軸光學(xué)各向異性，置于第一偏振片和第二偏振片之間，其中，所述至少一個第一相位片的厚度方向延遲(Rth1)大于該附加第二相位片的厚度方向延遲(Rth2’)。
液晶層在黑色顯示狀態(tài)的厚度方向延遲Δn.d1c與多個存在于第一偏振片和第二偏振片之間的相位片的總的厚度方向延遲(Rtht)之間的差(ΔRth＝Δn.d1c-Rtht)最好滿足關(guān)系式-100nm≤ΔRth≤100nm，更優(yōu)選地，滿足關(guān)系式-50nm≤ΔRth≤50nm。
優(yōu)選地，所述至少一個第一相位片包括一個第一相位片，所述至少一個第二相位片包括一個第二相位片。在這種情況下，當(dāng)液晶顯示器件還包括一個置于第一相位片與第一偏振片或第二偏振片中與所述第一相位片相對于液晶層位于同一側(cè)的一個之間的具有負(fù)單軸光學(xué)各向異性的附加第二相位片時，第一相位片的厚度方向延遲(Rth1)最好大于附加第二相位片的厚度方向延遲(Rth2”)。
優(yōu)選地，所述液晶層包括具有負(fù)介電各向異性的液晶材料，并表現(xiàn)常黑模式的顯示。
優(yōu)選地，照明器用通過第二偏振片的光照亮液晶層，并且所述至少一個第一相位片之一置于第一偏振片與液晶層之間。
用于通過第一偏振片或第二偏振片用光照亮液晶層的照明器和該照明器通過其照亮液晶層的偏振片可以用發(fā)出平行于被替代的偏振片的透射軸的線性偏振光的偏振光照明器代替。
附圖簡述

圖1A和1B是本發(fā)明實施例的液晶顯示器件100A和100B的圖形表示；圖2是本發(fā)明另一實施例的液晶顯示器件200的圖形表示；圖3是表示適用于本發(fā)明實施例的液晶顯示器件中的第一相位片16的面內(nèi)延遲Re與厚度方向延遲Rth1之間的關(guān)系的曲線；圖4是表示適用于本發(fā)明實施例的液晶顯示器件的第一相位片16的面內(nèi)延遲Re和厚度方向延遲Rth1的優(yōu)選范圍的曲線；發(fā)明詳述以下參考相關(guān)附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
參考圖1A和1B，描述本發(fā)明實施例的液晶顯示器件100A和100B的構(gòu)造和功能。
液晶顯示器件100A和100B分別包括一個液晶層10，在黑色顯示狀態(tài)中呈現(xiàn)大概垂直對齊狀態(tài)。圖1A和1B示出黑色顯示狀態(tài)的液晶層10，其中，液晶層10的液晶分子10a相對于顯示平面(平行于液晶層的表面)大體上垂直對齊。
液晶層的對齊狀態(tài)通過在相互面對的電極11a和11b間施加電壓來控制，其間有液晶層10。液晶層10與電極11a和11b構(gòu)成液晶盒11。液晶盒11可以包括已知的組件，如對齊薄膜、濾色層、以及用于在要求時向電極11a和/或11b提供預(yù)定電壓的互連和開關(guān)元件。
例如，當(dāng)具有正介電各向異性的液晶材料用于構(gòu)成一個90度扭曲的液晶層如液晶層10時，可以通過作用一個等于或大于飽和電壓的電壓來獲得大概垂直對齊的狀態(tài)。當(dāng)具有負(fù)介電各向異性的向列液晶材料用于液晶層10，并且用一個垂直對齊薄膜等垂直對齊時，在沒有電壓作用期間可以獲得大概垂直對齊的狀態(tài)。注意，此處所用的“大概垂直對齊的狀態(tài)”包括這樣的狀態(tài)其中幾乎整個液晶層，不包括固定在對齊薄膜等上的液晶分子層，處于垂直對齊的狀態(tài)。例如，用于在液晶層10兩端作用電壓的電極11a和11b可以是有源矩陣液晶顯示器件中的像素電極和計數(shù)器電極。
液晶層10在黑色顯示狀態(tài)在厚度方向上的延遲(厚度方向延遲)Δn.d1c(其中Δn是液晶層的雙折射率，d1c是液晶層的厚度)最好滿足關(guān)系式200nm≤Δn.d1c≤500nm。通過將液晶層10在黑色顯示狀態(tài)的厚度方向延遲Δn.d1c設(shè)置為上述范圍內(nèi)的值，可以用下面描述的第一和第二相位片16和18有效補(bǔ)償所述延遲，從而可以呈現(xiàn)良好的黑色顯示。
特別地，最好使用具有負(fù)介電各向異性的向列液晶材料作為液晶層10的材料，并用垂直對齊薄膜等垂直對齊該材料。通過使用在黑色顯示狀態(tài)中不具有面內(nèi)延遲的該液晶層，可以用相位片滿意地補(bǔ)償所述延遲，從而可以達(dá)到高質(zhì)量的常黑模式顯示。
第一和第二偏振片12和14布置為彼此面對，液晶層10位于二者之間，使得其透射軸(偏振軸)PA相互垂直。用于在透射模式下執(zhí)行顯示的液晶顯示器件100A和100B分別備有一個照明器(未示出)，用于通過第一或第二偏振片12或14用光照亮液晶層10。此處假設(shè)該照明器置于從圖1A和1B看第二偏振片14的下側(cè)。例如，已知的熒光燈可以用作該照明器。
通常在市場上可以買到的偏振片包括一個具有偏振功能的層(偏振層)和用于支持該偏振層的層(支持層)。在有些情況下，支持層(和/或偏振層)可以具有光學(xué)各向異性。在下面的說明中，為了簡化說明，假設(shè)偏振片12和14只有允許線性偏振光透過的功能，該光的振動平面平行于透射軸PA。下文中將詳細(xì)描述考慮具有光學(xué)各向異性的偏振片12和14的支持層。
液晶顯示器件100A和100B分別包括位于一對偏振片12和14之間具有雙軸各向異性的第一相位片16和具有負(fù)單軸各向異性的第二相位片18。正確設(shè)置第一相位片16的光學(xué)各向異性(延遲)，使得該第一相位片16具有以下功能補(bǔ)償液晶層10在黑色顯示狀態(tài)下的部分厚度方向延遲，和抑制由于第一和第二偏振片12和14的透射軸偏離相互垂直的關(guān)系而引起的在傾斜視角方向觀察時的光泄漏。同樣，正確設(shè)置第二相位片18的光學(xué)各向異性(延遲)，使得該第二相位片18具有以下功能與第一相位片16協(xié)調(diào)，補(bǔ)償液晶層10在黑色顯示狀態(tài)下的厚度方向延遲。
根據(jù)本發(fā)明，液晶層10在黑色顯示狀態(tài)下的厚度方向延遲(正單軸光學(xué)各向異性)不僅由具有負(fù)單軸各向異性的相位片(第二相位片18)補(bǔ)償，而且具有雙軸各向異性的相位片(第一相位片16)也有補(bǔ)償功能。因此，與前述出版物中描述的雙軸各向異性光學(xué)薄膜相比，第一相位片16允許的選擇范圍更寬，因此可以使用工業(yè)上很容易獲得的相位片達(dá)到良好的黑色顯示。本發(fā)明的液晶顯示器件的第一相位片與前述出版物中描述的雙軸各向異性光學(xué)薄膜的區(qū)別在于具有不僅補(bǔ)償置于交叉尼科爾斯?fàn)顟B(tài)的偏振片12和14的透射軸PA偏離從傾斜視角方向觀察時相互垂直的關(guān)系，而且補(bǔ)償大概垂直對齊狀態(tài)的液晶層10的部分厚度方向延遲的功能。
如圖1A所示，例如，第一相位片16置于液晶層10與第一偏振片12之間，第二相位片18置于液晶層10與第二偏振片14之間?？蛇x地，如圖1B所示，當(dāng)?shù)谝幌辔黄?6置于液晶層10與第一偏振片12之間時，第二相位片18可以置于液晶層10與第一偏振片16之間。第二相位片18置于第一相位片16與第一偏振片12或第二偏振片14中距離第一相位片16較遠(yuǎn)的一個(所示例子中是偏振片14)之間某處。
具有雙軸光學(xué)各向異性的第一相位片16的減慢軸(定義為x軸)SA基本上平行于相對于液晶層10在同一側(cè)的偏振片12的透射軸PA。此處假設(shè)第一相位片16的折射率在減慢軸SA的方向、加快軸FA(定義為y軸)的方向、和厚度(d)方向(平行于液晶層10的厚度方向；定義為z軸)上分別用nx、ny和nz表示。加快軸FA在平行于液晶層10且包括減慢軸SA的平面內(nèi)，且垂直于減慢軸SA。為了在傾斜視角方向上獲得良好的黑色顯示，第一相位片16的厚度方向延遲(Rth1＝(nx-nz).d)和面內(nèi)延遲(Re＝(nx-ny).d)優(yōu)選地滿足關(guān)系式100nm≤Rth1+1.9Re≤500nm，更優(yōu)選地滿足關(guān)系式200nm≤Rth1+1.9Re≤400nm。
第一相位片16的面內(nèi)延遲Re優(yōu)選地滿足關(guān)系式Re＜190nm，更優(yōu)選地滿足關(guān)系式Re≤150nm。通過將面內(nèi)延遲Re設(shè)置為小于190nm，優(yōu)選地等于或小于150nm的值，第一相位片16的減慢軸SA和偏振片12(和/或偏振片14)的透射軸PA之間的對齊裕量得以增加。此外，在未對齊的情況下，在垂直于顯示平面的方向上(z軸方向)可以觀察到的光泄漏被抑制，從而抑制了前對比率的變化。
同樣，第一相位片16最好滿足關(guān)系式nx＞ny＞nz。一般而言，通過拉伸構(gòu)成相位片的聚合體薄膜、通過澆鑄聚合體溶液到基片表面、或者通過其它方式，從而允許聚合體鏈排列在一個薄膜平面內(nèi)(對應(yīng)于相位片的x-y平面)，就可以賦予相位片光學(xué)各向異性。因此，很難使厚度方向(z軸方向)上的折射率nz大于面內(nèi)折射率nx和ny。鑒于此，與如前述出版物No.2000-39610中所述滿足關(guān)系式nx＞nz＞ny的相位片相比，滿足關(guān)系式nx＞ny＞nz的相位片16可以在工業(yè)上高效制造。這不僅降低了相位片16的成本，還抑制了相位片16特性的變化。結(jié)果，最終的液晶顯示器件質(zhì)量可以提高，顯示質(zhì)量的變化可以抑制。
此外，第一相位片16最好滿足關(guān)系式0nm＜Rth-Re≤100nm。如果具有雙軸光學(xué)各向異性的第一相位片16的Rth-Re，即(ny-nz).d超過100nm，則在制造第一相位片16的過程中很難控制光學(xué)各向異性。這樣可能增加第一相位片16的nx、ny和nz的變化，結(jié)果可能導(dǎo)致傾斜視角方向上對比率的降低。發(fā)生這種情況的原因是如果要通過例如雙軸拉伸制造Rth-Re值超過100nm的第一相位片16，就必須在y軸方向上提供與x軸方向上相同的拉伸度。這使得很難同時將nx和ny調(diào)節(jié)到預(yù)定值。
滿足關(guān)系式0nm＜Rth-Re＜100nm的第一相位片16可以通過通常稱為“卷到卷(roll-to-roll)方法”的方法制造，例如，其中偏振片12和第一相位片16粘結(jié)在一起。更具體而言，成卷的長偏振片和成卷的長相位片連續(xù)地被粘結(jié)在一起，使得偏振片的透射軸和相位片的減慢軸彼此平行。然后，將粘結(jié)在一起的偏振片和相位片切割成預(yù)定尺寸的片，以獲得粘結(jié)在一起的偏振片12和第一相位片16。與將事先切割成各自的預(yù)定尺寸的第一偏振片12和第一相位片16分別粘結(jié)在一起，使得透射軸PA和減慢軸SA相互平行的情況相比，該卷到卷方法生產(chǎn)率很高，并提高了透射軸PA和減慢軸SA之間的對齊精度，減小了光學(xué)特性的變化。第一相位片16更優(yōu)選地滿足關(guān)系式20nm＜Rth-Re＜80nm。
至于第二相位片18，厚度方向(圖1A和1B中的NA)上的負(fù)延遲Rth2優(yōu)選地設(shè)置為使得液晶層10的厚度方向延遲Δn.d1c與第一相位片16的厚度方向延遲Rth1和第二相位片18的厚度方向延遲Rth2的總和(Rtht)之間的差(ΔRth＝Δn.d1c-Rtht)滿足關(guān)系式-100nm≤ΔRth≤100nm。更優(yōu)選地，設(shè)置第二相位片18使得該差滿足關(guān)系式-50nm≤ΔRth≤50nm。
在第一和第二偏振片12和14之間提供另一個具有負(fù)單軸各向異性的第二相位片(未示出)(具有厚度方向延遲Rth2’)的情況下，總的厚度方向延遲Rtht將是第一和第二偏振片12和14之間存在的所有相位片的厚度方向延遲的總和(Rtht＝Rth1+Rth2+Rth2’)。
在上述例子中，提供每一個相位片作為第一和第二相位片16和18。可選地，如圖2所示的液晶顯示器件200，可以提供兩個第一相位片16a、16b和兩個第二相位片18a、18b。在如液晶顯示器件200中使用兩個第一相位片的情況下，第一相位片16a和16b布置為使得各自的減慢軸SA分別平行于布置在相對于液晶層10的同一側(cè)的偏振片12和14的透射軸PA。在所示例子中，第一相位片16a的減慢軸SA平行于第一偏振片12的透射軸PA，而第一相位片16b的減慢軸SA平行于第二偏振片14的透射軸PA。因此，第一相位片16a和16b的減慢軸SA相互垂直，從而上述定義延遲關(guān)系的x軸和y軸分別在兩個第一相位片16a和16b之間成直角。以上參考圖1A和1B描述的第一相位片16的厚度方向延遲(Rth1＝(nx-nz).d)和面內(nèi)延遲(Re＝(nx-ny).d)分別對應(yīng)于根據(jù)圖2中的各個第一相位片16a和16b的nx、ny和nz以及厚度d的值計算的總和Rth1和總和Re。優(yōu)選地，兩個第一相位片16a和16b的nx、ny和nz的值分別相等，但也可以彼此不同。在該情況下，第一相位片16a和16b的nx、ny和nz的值也最好滿足關(guān)系式nx＞ny＞nz。
同樣，上述第二相位片18的厚度方向延遲Rth2對應(yīng)于兩個具有負(fù)單軸光學(xué)各向異性的第二相位片18a和18b的總和Rth2。
如上所述，第一和第二相位片各自可以提供多個。但是，相位片的數(shù)量最好較小。數(shù)量的增加將增加用偏振片12和/或偏振片14的透射軸對齊相應(yīng)的相位片的光學(xué)軸(減慢軸和加快軸)的步驟。這樣可能引起由于未對準(zhǔn)和在相位片之間或粘結(jié)在一起的相位片與偏振片之間進(jìn)入灰塵而導(dǎo)致的質(zhì)量下降。
特別地，最好具有單個具有雙軸光學(xué)各向異性的第一相位片。最好也有單個具有負(fù)單軸各向異性的第二相位片。但是，廣泛用于偏振片12和14的支持層的三乙酰-纖維素(TAC)層具有負(fù)單軸各向異性(大約20nm-70nm的厚度方向延遲)，因此，起第二相位片的作用。因此，事實上，液晶顯示器件總共包括三個第二相位片。偏振片12和14(包括TAC層)常常用于各種液晶顯示器件。因此，圖1A和1B所示構(gòu)造的第二相位片18的厚度方向延遲(Rth2)優(yōu)選地應(yīng)當(dāng)根據(jù)液晶顯示器件的類型正確設(shè)置。為每個偏振層12和14提供TAC層。因此，在設(shè)置上述第二相位片18的厚度方向延遲Rth2中應(yīng)當(dāng)考慮的條件(ΔRth＝Δn.d1c-Rtht)中的Rtht，例如，包括第一相位片16的Rth1、第二相位片18的Rth2、和偏振片12和14的TAC層的總的延遲(Rth2’)。
如圖1A和1B所示，第二相位片18最好置于第一相位片16與第一偏振片12或第二偏振片14中距離第一相位片16較遠(yuǎn)的一個(所示例子中是偏振片14)之間某處。換句話說，第二相位片18最好不置于第一相位片16與第一偏振片12或第二偏振片14中相對于液晶層10與該第一相位片16在同一側(cè)的一個(所示例子中是偏振片12)之間。
原因在于如果具有大于第一相位片16的厚度方向延遲Rth1的延遲Rth2的第二相位片18置于第一相位片16與距離該第一相位片16較近的偏振片12之間，則改善傾斜視角方向的黑色顯示的質(zhì)量的效果會降低。因此，用Rth2”表示的位置比較靠近第一相位片16的偏振片12的TAC層的延遲最好滿足關(guān)系式Rth1＞Rth2”。通常，偏振片12和14(支持層)的延遲為70nm或更小。因此，TAC層不會發(fā)生上述問題。偏振片12和14的TAC層的總的延遲Rth2’最好小于第一相位片16的厚度方向延遲Rth1和第二相位片18的厚度方向延遲Rth2的總和(Rth1+Rth2＞Rth2′)。
考慮到相位片的耐熱性，第一和第二相位片16和18最好相對于液晶層10置于與照明器(未示出)相反的一側(cè)。特別地，具有雙軸各向異性的第一相位片16最好相對于液晶層10置于與照明器相反的一側(cè)。
上述實施例假設(shè)使用發(fā)出沒有偏振的光的照明器，如熒光燈。在使用發(fā)出線性偏振光的情況下，照明器和偏振片12或14中距離該照明器較近的一個可以用偏振光照明器代替，該偏振光照明器發(fā)出平行于被代替的偏振片的透射軸的線性偏振光。
下面，結(jié)合其構(gòu)造與特性之間的關(guān)系，更具體描述圖1A所示的液晶顯示器件100A。下文中，為了系統(tǒng)說明實施例的特征，將根據(jù)仿真結(jié)果進(jìn)行討論。注意，仿真的正確性經(jīng)過了實驗的證實。
關(guān)于偏振片12和14，所使用的是各自包括一個TAC層并具有負(fù)單軸各向異性的偏振片。TAC層的厚度方向延遲假設(shè)各自為50nm，即，總共100nm。關(guān)于照明器，使用一種已知的具有熒光燈的背照，其置于從圖1A看偏振片14的下面。
具有負(fù)介電各向異性的向列液晶材料用作液晶層10，對三種情況下液晶層10在黑色顯示狀態(tài)下的厚度方向延遲進(jìn)行了檢驗249nm、369nm和408nm。
通過仿真使用偏振片12和14、液晶層10、以及具有不同延遲值的第一和第二相位片16的構(gòu)造的各種情況，對黑色顯示狀態(tài)下，傾斜視角方向上的光泄漏(光透射比)進(jìn)行了測量。觀察顯示平面的方向設(shè)置為使得到觀察者側(cè)的偏振片12的透射軸PA的方位角為45°，視角(從法線到顯示平面的角)為60°。
下表1示出各種構(gòu)造情況的細(xì)節(jié)，仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)在黑色顯示狀態(tài)下在傾斜視角方向光泄漏很少，包括液晶層10的厚度方向延遲Δn.d、面內(nèi)延遲Re、和第一相位片16的厚度方向延遲Rth1、第二相位片16的厚度方向延遲Rth2、偏振片12和14的TAC層的總延遲Rth2’、相位片(包括TAC層)的總的厚度方向延遲Rtht、以及Δn.d和Rtht之間的差。
表1

圖3示出提供上述結(jié)果的構(gòu)造中，在黑色顯示狀態(tài)中光泄漏最小的構(gòu)造的第一相位片16的Re和Rth1的繪圖結(jié)果。
從圖3的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)谝幌辔黄?6的Re和Rth1滿足由直線表示的關(guān)系式Rth1+1.9′Re＝300(nm)時，光泄漏最少。表1和圖3所示的構(gòu)造在黑色顯示狀態(tài)下在法線方向的光泄漏也小，因此，前對比率高。
根據(jù)上述結(jié)果，確定了在上述觀察方向(方位角45°，視角60°)能夠獲得對比率等于或大于10的顯示的第一相位片14的Re和Rth1的范圍。
除了可以獲得對比率等于或大于10的Re和Rth1的范圍(本發(fā)明)外，圖4還示出前述出版物No.2000-39610中描述的雙軸各向異性光學(xué)片的延遲(對應(yīng)于Re和Rth1)的優(yōu)選范圍(現(xiàn)有技術(shù))。
如圖4所示。對于常規(guī)的雙軸各向異性光學(xué)片。面內(nèi)延遲為190nm或以上，優(yōu)選范圍是滿足nx＞nz＞ny的范圍(圖4中虛線以下的部分)。因此，現(xiàn)有技術(shù)具有能夠表現(xiàn)良好的黑色顯示的雙軸各向異性光學(xué)片的允許選擇范圍窄的問題，因而很難在工業(yè)上制造一個具有nx＞nz＞ny的折射率各向異性的光學(xué)片?，F(xiàn)有技術(shù)還有問題，即在黑色顯示狀態(tài)，在法線方向往往發(fā)生光泄漏，因為面內(nèi)延遲達(dá)190nm或更大。
根據(jù)本發(fā)明適當(dāng)使用的與常規(guī)雙軸各向異性光學(xué)片不同的第一相位片16的Re和Rth1的范圍能夠抑制/防止發(fā)生上述問題。即，根據(jù)本發(fā)明，能夠表現(xiàn)良好的黑色顯示的第相位片16允許的選擇范圍較寬，并且有可能使用工業(yè)上容易制造的具有nx＞ny＞nz的光學(xué)各向異性的相位片。
特別地，滿足關(guān)系式0nm＜Rth-Re≤100nm的第一相位片16可以高效率地制造，光學(xué)各向異性的變化小。此外，通過采用卷到卷方法，不僅可以提高生產(chǎn)率，而且可以提高對準(zhǔn)精度。通過該方法，第一相位片16可以與第一偏振片12形成整體。這有助于液晶顯示器件100A的顯示質(zhì)量的改善。
此外，通過設(shè)置第一相位片16的面內(nèi)延遲Re小于190nm，可以抑制前對比率的變化。
關(guān)于具有負(fù)單軸各向異性的第二相位片18，通過設(shè)置厚度方向延遲，使其滿足關(guān)系式-100nm≤ΔRth≤100nm，在上述觀察方向上可以獲得10或更大的對比率。為了進(jìn)一步提高對比率，更優(yōu)選地將厚度方向延遲設(shè)置為滿足關(guān)系式-50nm≤ΔRth≤50nm。自然，最理想的ΔRth值是0。
盡管上述說明中采用了用于圖1A所示的液晶顯示設(shè)備100A的仿真結(jié)果，上述的延遲關(guān)系也適用于參考圖1B和2所描述的構(gòu)造。盡管液晶層10優(yōu)選地是具有負(fù)介電各向異性的垂直對齊的液晶層，在大概垂直對齊狀態(tài)表現(xiàn)黑色顯示的其它類型的液晶層也可以采用，如TN液晶層。
根據(jù)本發(fā)明，通過采用生產(chǎn)率卓越的雙軸相位片，可以改善當(dāng)其液晶層處于大概垂直對齊的狀態(tài)時呈現(xiàn)黑色顯示的液晶顯示器件。
具有良好顯示質(zhì)量的本發(fā)明液晶顯示器件特別適合要求高分辨率的應(yīng)用，如液晶監(jiān)視器和液晶電視。
盡管在優(yōu)選實施例中描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員很清楚，可以以各種方式改變所披露的發(fā)明，并且可以設(shè)想出不同于以上具體提出的很多實施例。因此，所附權(quán)利要求將覆蓋落入本發(fā)明實質(zhì)和范圍內(nèi)的全部修改。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器件，包括在黑色顯示狀態(tài)呈現(xiàn)大概垂直對齊狀態(tài)的液晶層；布置為通過該液晶層相互面對的第一和第二偏振片，使得該偏振片的透射軸相互垂直；至少一個置于液晶層與第一偏振片和/或第二偏振片之間的第一相位片；至少一個第二相位片，置于該至少一個第一相位片與第一偏振片或第二偏振片中距所述至少一個第一相位片較遠(yuǎn)的一個之間；以及一個照明器，用于通過第一偏振片或第二偏振片用光照明液晶層，其中，所述至少一個第一相位片具有雙軸光學(xué)各向異性，并具有補(bǔ)償在黑色顯示狀態(tài)下液晶層的厚度方向延遲的部分和抑制由第一偏振片和第二偏振片的透射軸偏離相互垂直的關(guān)系而導(dǎo)致的在傾斜視角方向光泄露的功能，且至少一個第二相位片具有負(fù)單軸光學(xué)各向異性，并具有與至少一個第一相位片協(xié)調(diào)來補(bǔ)償在黑色顯示狀態(tài)中液晶層的厚度方向延遲的功能。
2.權(quán)利要求1的液晶顯示器件，其中，所述至少一個第一相位片的面內(nèi)延遲Re滿足關(guān)系式Re＜190nm。
3.權(quán)利要求1的液晶顯示器件，其中，所述液晶層包括具有負(fù)介電各向異性的液晶材料，并呈現(xiàn)常黑模式的顯示。
4.權(quán)利要求1的液晶顯示器件，其中，所述照明器通過第二偏振片用光照亮液晶層，且至少一個第一相位片之一置于第一偏振片與液晶層之間。
5.權(quán)利要求1的液晶顯示器件，其中，用于通過第一偏振片或第二偏振片用光照亮液晶層的照明器和該照明器通過其照明液晶層的偏振片用發(fā)出線性偏振光的偏振光照明器代替，該偏振光照明器發(fā)出的偏振光平行于被代替的偏振片的透射軸。
6.一種液晶顯示器件，包括在黑色顯示狀態(tài)呈現(xiàn)大概垂直對齊狀態(tài)的液晶層；布置為通過該液晶層相互面對的第一和第二偏振片，使得該偏振片的透射軸相互垂直；至少一個置于液晶層與第一偏振片和/或第二偏振片之間的第一相位片；至少一個第二相位片，置于該至少一個第一相位片與第一偏振片或第二偏振片中距所述至少一個第一相位片較遠(yuǎn)的一個之間；以及一個照明器，用于通過第一偏振片或第二偏振片用光照明液晶層，其中，液晶層在黑色顯示狀態(tài)的厚度方向延遲，Δn.d1c(其中Δn是液晶層的雙折射率，d1c是液晶層的厚度)滿足關(guān)系式200nm≤Δn.d1c≤500nm，所述至少一個第一相位片具有雙軸光學(xué)各向異性，且該至少一個第一相位片的減慢軸基本上平行于第一偏振片或第二偏振片中與所述至少一個第一相位片相對于液晶層在同一側(cè)的一個的透射軸，并且所述至少一個第一相位片的厚度方向延遲(Rth1＝(nx-nz).d)和面內(nèi)延遲(Re＝(nx-ny).d)滿足關(guān)系式100nm≤Rth1+1.9Re≤500nm，和Re＜190nm，其中，nx、ny和nz分別是該至少一個第一相位片在減慢軸方向、加快軸方向、和厚度方向(d)上的折射率，加快軸在包括減慢軸并平行于液晶層的平面內(nèi)并垂直于減慢軸。
7.權(quán)利要求6的液晶顯示器件，其中，所述至少一個第一相位片滿足關(guān)系式nx＞ny＞nz。
8.權(quán)利要求6的液晶顯示器件，還包括一個具有負(fù)單軸光學(xué)各向異性的附加第二相位片，置于第一偏振片與第二偏振片之間，其中，所述至少一個第一相位片的厚度方向延遲(Rth1)大于該附加第二相位片的厚度方向延遲(Rth2’)。
9.權(quán)利要求6的液晶顯示器件，其中，液晶層在黑色顯示狀態(tài)的厚度方向延遲(Δn.d1c)與存在于第一偏振片和第二偏振片之間的多個相位片的總的厚度方向延遲(Rtht)之間的差(ΔRth＝Δn.d1c-Rtht)滿足關(guān)系式-100nm≤ΔRth≤100nm。
10.權(quán)利要求6的液晶顯示器件，其中，所述至少一個第一相位片由一個第一相位片構(gòu)成，所述所述至少一個第二相位片由一個第二相位片構(gòu)成。
11.權(quán)利要求10的液晶顯示器件，還包括一個具有負(fù)單軸光學(xué)各向異性的附加第二相位片，置于第一相位片與第一偏振片或第二偏振片中與所述第一相位片相對于液晶層位于同一側(cè)的一個之間，其中，所述第一相位片的厚度方向延遲(Rth1)大于該附加第二相位片的厚度方向延遲(Rth2”)。
12.權(quán)利要求6的液晶顯示器件，其中，所述液晶層包括具有負(fù)介電各向異性的液晶材料，并呈現(xiàn)常黑模式的顯示。
13.權(quán)利要求6的液晶顯示器件，其中，所述照明器通過第二偏振片用光照亮液晶層，且至少一個第一相位片之一置于第一偏振片與液晶層之間。
14.權(quán)利要求6的液晶顯示器件，其中，用于通過第一偏振片或第二偏振片用光照亮液晶層的照明器和該照明器通過其照明液晶層的偏振片用發(fā)出線性偏振光的偏振光照明器代替，該偏振光照明器發(fā)出的偏振光平行于被代替的偏振片的透射軸。
15.一種液晶顯示器件，包括在黑色顯示狀態(tài)呈現(xiàn)大概垂直對齊狀態(tài)的液晶層；布置為通過該液晶層相互面對的第一和第二偏振片，使得該偏振片的透射軸相互垂直；至少一個置于液晶層與第一偏振片和/或第二偏振片之間的第一相位片；至少一個第二相位片，置于該至少一個第一相位片與第一偏振片或第二偏振片中距所述至少一個第一相位片較遠(yuǎn)的一個之間；以及一個照明器，用于通過第一偏振片或第二偏振片用光照明液晶層，其中，液晶層在黑色顯示狀態(tài)的厚度方向延遲，Δn.d1c(其中Δn是液晶層的雙折射率，d1c是液晶層的厚度)滿足關(guān)系式200nm≤Δn.d1c≤500nm，所述至少一個第一相位片具有雙軸光學(xué)各向異性，且該至少一個第一相位片的減慢軸(x軸)基本上平行于第一偏振片或第二偏振片中與所述至少一個第一相位片相對于液晶層在同一側(cè)的一個的透射軸，并且所述至少一個第一相位片的厚度方向延遲(Rth1＝(nx-nz).d)和面內(nèi)延遲(Re＝(nx-ny).d)滿足關(guān)系式100nm≤Rth1+1.9Re≤500nm，和nx＞ny＞nz，其中，nx、ny和nz分別是該至少一個第一相位片在減慢軸方向、加快軸方向、和厚度方向(d)上的折射率，加快軸在包括減慢軸并平行于液晶層的平面內(nèi)并垂直于減慢軸。
16.權(quán)利要求15的液晶顯示器件，其中，所述至少一個第一相位片的面內(nèi)延遲Re滿足關(guān)系式Re＜190nm。
17.權(quán)利要求15的液晶顯示器件，還包括一個具有負(fù)單軸光學(xué)各向異性的附加第二相位片，置于第一偏振片與第二偏振片之間，其中，所述至少一個第一相位片的厚度方向延遲(Rth1)大于該附加第二相位片的厚度方向延遲(Rth2’)。
18.權(quán)利要求15的液晶顯示器件，其中，液晶層在黑色顯示狀態(tài)的厚度方向延遲(An.d1c)與存在于第一偏振片和第二偏振片之間的多個相位片的總的厚度方向延遲(Rtht)之間的差(ΔRth＝Δn.d1c-Rtht)滿足關(guān)系式-100nm≤ΔRth≤100nm。
19.權(quán)利要求15的液晶顯示器件，其中，所述至少一個第一相位片由一個第一相位片構(gòu)成，所述所述至少一個第二相位片由一個第二相位片構(gòu)成。
20.權(quán)利要求19的液晶顯示器件，還包括一個具有負(fù)單軸光學(xué)各向異性的附加第二相位片，置于第一相位片與第一偏振片或第二偏振片中與所述第一相位片相對于液晶層位于同一側(cè)的一個之間，其中，所述第一相位片的厚度方向延遲(Rth1)大于該附加第二相位片的厚度方向延遲(Rth2”)。
21.權(quán)利要求15的液晶顯示器件，其中，所述液晶層包括具有負(fù)介電各向異性的液晶材料，并呈現(xiàn)常黑模式的顯示。
22.權(quán)利要求15的液晶顯示器件，其中，所述照明器通過第二偏振片用光照亮液晶層，且至少一個第一相位片之一置于第一偏振片與液晶層之間。
23.權(quán)利要求15的液晶顯示器件，其中，用于通過第一偏振片或第二偏振片用光照亮液晶層的照明器和該照明器通過其照明液晶層的偏振片用發(fā)出線性偏振光的偏振光照明器代替，該偏振光照明器發(fā)出的偏振光平行于被代替的偏振片的透射軸。
全文摘要
本發(fā)明的液晶顯示器件包括在黑色顯示狀態(tài)呈現(xiàn)大概垂直對齊狀態(tài)的液晶層；布置為相互面對的第一和第二偏振片，其透射軸相互垂直；至少一個置于液晶層與第一偏振片和/或第二偏振片之間的第一相位片；至少一個第二相位片，置于第一相位片與第一偏振片或第二偏振片中距第一相位片較遠(yuǎn)的一個之間；用于通過第一偏振片或第二偏振片用光照明液晶層的照明器。第一相位片具有雙軸光學(xué)各向異性，并補(bǔ)償在黑色顯示狀態(tài)下液晶層的厚度方向延遲的部分和抑制由第一偏振片和第二偏振片的透射軸偏離相互垂直的關(guān)系而導(dǎo)致的在傾斜視角方向光泄露。第二相位片具有負(fù)單軸光學(xué)各向異性，并與第一相位片協(xié)調(diào)來補(bǔ)償在黑色顯示狀態(tài)中液晶層的厚度方向延遲。
文檔編號G02F1/1335GK1487340SQ0312012
公開日2004年4月7日 申請日期2003年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月8日
發(fā)明者內(nèi)田歲久, 宮地弘一, 久保真澄, 中井信彥, 大蔵英彥, 一, 彥, 澄 申請人:夏普公司