專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及垂直取向模式的液晶顯示裝置。
因此，近年來，為了提高從斜方向看的視角特性，VA(垂直取向)模式的液晶顯示裝置正日益引人注目。該模式的液晶顯示裝置的液晶盒通過將具有負(fù)的介電各向異性的向列液晶與垂直取向膜組合起來而構(gòu)成。
另外，例如在注冊(cè)專利第2947350號(hào)(注冊(cè)日1999年7月2日)中，如

圖13所示，公開了為了用光學(xué)方法補(bǔ)償黑顯示時(shí)的液晶盒111的光學(xué)各向異性，在液晶盒111與偏振片112之間配置了正單軸膜114，在液晶盒111與偏振片113之間配置了負(fù)單軸膜115的液晶顯示裝置101。
在上述結(jié)構(gòu)中，從斜方向看液晶分子呈垂直取向的液晶盒111時(shí)，盡管液晶盒111給予透射光以與極角對(duì)應(yīng)的相位差，但只要恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定各個(gè)膜114、115的延遲，則該相位差可被各個(gè)膜補(bǔ)償。因此，與從正面方向看的情況，即，液晶分子維持透射光的偏振狀態(tài)的情況大體相同，可進(jìn)行黑顯示。其結(jié)果是，可防止從斜方向看時(shí)的光漏泄，提高對(duì)比度，同時(shí)可抑制著色及灰度變壞的發(fā)生。
可是，在當(dāng)前，在希望得到更寬的視角、更高的顯示品質(zhì)的液晶顯示裝置的情況下，要求從斜方向看時(shí)的著色及灰度變壞能得到改善，但使用具有上述的注冊(cè)專利第2947350號(hào)中所述的延遲的各個(gè)膜114、115的情況必然談不上是充分的，還留有改善的余地。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的液晶顯示裝置包括設(shè)置了夾持住液晶并且使該液晶的液晶分子對(duì)表面大致呈垂直取向的2塊基板的液晶盒；被配置在該液晶盒兩側(cè)、各自的吸收軸相互正交地配置的2塊偏振片；被配置在上述兩偏振片的一方與液晶盒之間的具有正的單軸各向異性的第1延遲膜；以及被配置在上述兩偏振片的另一方與上述液晶盒之間的具有負(fù)的單軸各向異性的第2延遲膜，在上述兩偏振片上，光軸被配置成與上述基板大致垂直，設(shè)置具有負(fù)的單軸各向異性的基體材料膜，上述第1延遲膜的滯后軸被配置成從上述液晶看時(shí)與同一側(cè)的上述偏振片的吸收軸正交，上述第2延遲膜的光軸被配置成與上述基板大致垂直，在這樣的液晶顯示裝置中，其特征在于采取了以下的方法。
即，當(dāng)假定上述第1延遲膜的面內(nèi)方向的延遲為Rp[nm]，上述第2延遲膜的厚度方向的延遲為Rn[nm]，上述基體材料膜的厚度方向的延遲為Rtac[nm]，上述液晶的厚度方向的延遲為Rlc[nm]，與上述Rp有關(guān)的參數(shù)α[nm]為α＝135-0.7×Rtac，與上述Rn有關(guān)的參數(shù)β[nm]為β＝Rlc-65-1.4×Rtac時(shí)，上述延遲Rp被設(shè)定為上述α的80％以上并且120％以下，同時(shí)上述延遲Rn被設(shè)定為上述β的60％以上并且90％以下。
另外，可在與上述第1延遲膜同一側(cè)并且在第1延遲膜與偏振片之間配置上述第2延遲膜，以代替從上述液晶看時(shí)在與第1延遲膜相反一側(cè)配置該第2延遲膜。
在上述各結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置中，與基板大致垂直地取向的液晶分子盡管對(duì)于從基板的法線方向入射的光不給予相位差，但對(duì)于傾斜入射的光卻給予了與極角(對(duì)法線方向的傾角)對(duì)應(yīng)的相位差。因此，在上述液晶顯示裝置中，如果沒有第1和第2延遲膜，則原來應(yīng)被出射側(cè)的偏振片吸收的光卻完全不被吸收。其結(jié)果是，發(fā)生了光漏泄，使對(duì)比度降低，同時(shí)發(fā)生了著色及灰度變壞。
與此相對(duì)照，在上述結(jié)構(gòu)中，由于設(shè)置了上述第1和第2延遲膜，所以可用兩延遲膜補(bǔ)償由上述液晶給予的、與極角對(duì)應(yīng)的相位差。其結(jié)果是，可防止從斜方向看時(shí)的光漏泄，提高對(duì)比度，同時(shí)可防止著色及灰度變壞的發(fā)生。
這里，在決定上述兩延遲膜的延遲時(shí)，在沒有基體材料膜的情況下僅靠從最佳的上述第1和第2延遲膜所具有的厚度方向的延遲減去上述基體材料膜所具有的厚度方向的延遲，必然也談不上從斜方向看時(shí)在要求進(jìn)一步抑制著色及灰度變壞的狀況下實(shí)現(xiàn)充分的補(bǔ)償。
因此，為了將從斜方向看垂直取向模式的液晶顯示裝置時(shí)的對(duì)比度在實(shí)用上維持在充分高的值不變，并且進(jìn)一步抑制著色及灰度變壞，本申請(qǐng)的發(fā)明人經(jīng)反復(fù)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基體材料膜的厚度方向的延遲與上述第1和第2延遲膜的厚度方向的延遲并不起同等作用。特別是，在設(shè)定具有正的單軸各向異性的第1延遲膜的面內(nèi)方向的延遲使得上述對(duì)比度變得最大時(shí)，發(fā)現(xiàn)該延遲并不依賴于液晶所具有的延遲，而是依賴于上述基體材料膜所具有的厚度方向的延遲，并且通過將對(duì)比度成為最大那樣的上述各延遲在規(guī)定范圍內(nèi)設(shè)定為基準(zhǔn)，可有效地抑制著色及灰度變壞，從而使本發(fā)明得以完成。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，上述第1延遲膜的面內(nèi)方向的延遲Rp根據(jù)上述基體材料膜的厚度方向的延遲Rtac來設(shè)定，上述第2延遲膜的厚度方向的延遲Rn根據(jù)上述液晶和基體材料膜的厚度方向的延遲Rlc和Rtac來設(shè)定，同時(shí)從斜方向看時(shí)的對(duì)比度在實(shí)用上維持在充分高的值不變，在著色及灰度變壞可容許的范圍內(nèi)設(shè)定上述延遲Rp和Rn。由此，不同于將上述基體材料膜的厚度方向的延遲與上述第1和第2延遲膜的厚度方向的延遲進(jìn)行同等的處理的情況，能夠可靠地得到從上述斜方向看時(shí)的對(duì)比度在實(shí)用上維持在充分高的值、而且著色及灰度變壞被抑制在容許范圍內(nèi)的液晶顯示裝置。
此外，由于上述第1延遲膜的面內(nèi)方向的延遲Rp的范圍不依賴于液晶的厚度方向的延遲Rlc，所以即使在與厚度不同的液晶共用的情況下，上述延遲Rp的范圍也不變。因此，在厚度方向的延遲Rlc互不相同的液晶之間，可共用基體材料膜和第1延遲膜，可提高生產(chǎn)率。
另外，在特別要求抑制上述著色及灰度變壞的情況下，除上述各結(jié)構(gòu)外，希望上述延遲Rp被設(shè)定為上述α的90％以上并且110％以下，同時(shí)上述延遲Rn被設(shè)定為上述β的65％以上并且85％以下。由此，可得到從斜方向看時(shí)進(jìn)一步抑制了著色及灰度變壞的液晶顯示裝置。
此外，本發(fā)明的液晶顯示裝置除上述各結(jié)構(gòu)外，還希望上述液晶具有負(fù)的介電各向異性。按照該結(jié)構(gòu)，通過對(duì)基板施加大致為垂直方向的電場(chǎng)，可使在基板的法線方向取向的液晶分子隨電場(chǎng)強(qiáng)度而傾斜，與具有正的介電各向異性的情況相比，可簡化電極的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的其他的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)通過以下所示的記述而得到充分地了解。另外，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在參照附圖所作的如下說明中變得很明白。
圖2是表示設(shè)置在上述液晶顯示裝置中的液晶盒的圖并且是表示未施加電壓狀態(tài)的示意圖。
圖3是表示設(shè)置在上述液晶顯示裝置中的液晶盒的圖并且是表示施加電壓狀態(tài)的示意圖。
圖4是表示上述液晶盒的結(jié)構(gòu)例的圖并且是表示像素電極附近情況的平面圖。
圖5是表示設(shè)置在上述液晶顯示裝置中的正單軸膜的面內(nèi)方向的延遲和負(fù)單軸膜的厚度方向的延遲的最佳范圍的圖并且是采用將各延遲相對(duì)于各自相關(guān)的參數(shù)的相對(duì)值表示的附圖。
圖6是表示上述液晶顯示裝置的變例的圖并且是表示液晶顯示裝置的重要部分結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施例的圖并且是對(duì)于液晶盒與偏振片的組合表示上述各延遲的最佳值的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的附圖。
圖8是表示液晶顯示裝置中對(duì)比度的評(píng)價(jià)方法的附圖。
圖9是表示上述各液晶顯示裝置另一結(jié)構(gòu)例的圖并且是表示液晶盒的像素電極的斜視圖。
圖10是表示上述各液晶顯示裝置的又一結(jié)構(gòu)例的圖并且是表示液晶盒的像素電極附近情況的平面圖。
圖11是表示上述各液晶顯示裝置的又一結(jié)構(gòu)例的圖并且是表示液晶盒的像素電極的斜視圖。
圖12是表示上述各液晶顯示裝置的再一結(jié)構(gòu)例的圖并且是表示液晶盒的像素電極和對(duì)置電極的斜視圖。
圖13是表示現(xiàn)有技術(shù)的圖并且是表示液晶顯示裝置的重要部分結(jié)構(gòu)的示意圖。
如圖1所示，本實(shí)施形態(tài)的液晶顯示裝置1系將垂直取向(VA)模式的液晶盒11，在該液晶盒11的兩側(cè)配置的偏振片12、13，在一塊偏振片12與液晶盒11之間配置的正單軸膜(第1延遲膜)14以及在另一偏振片13與液晶盒11之間配置的負(fù)單軸膜(第2延遲膜)15層疊構(gòu)成。
如圖2所示，上述液晶盒11包括設(shè)置了與像素對(duì)應(yīng)的像素電極21a(將在后面述及)的TFT(薄膜晶體管)基板11a；設(shè)置了對(duì)置電極21b的對(duì)置基板11b；被夾持在兩基板11a與11b之間，由具有負(fù)的介電各向異性的向列液晶構(gòu)成的液晶層(液晶)11c。再有，本實(shí)施形態(tài)的液晶顯示裝置1能進(jìn)行彩色顯示，在上述對(duì)置基板11b上形成與各像素的顏色對(duì)應(yīng)的濾色層。
此外，在形成了上述像素電極21a的TFT基板11a上，形成與液晶層11c一側(cè)的表面垂直的取向膜22a。同樣，在形成了上述對(duì)置電極21b的時(shí)置基板11b的液晶層11c一側(cè)的表面上，形成垂直取向膜22b。由此，在上述兩電極21a、21b之間未施加電壓的狀態(tài)下，被配置在兩基板11a、11b之間的液晶層11c的液晶分子M垂直于上述基板11a、11b的表面而取向。另外，如果對(duì)兩電極21a、21b之間施加電壓，則液晶分子M從沿上述基板11a、11b的法線方向的狀態(tài)(未施加電壓狀態(tài))以對(duì)應(yīng)于施加電壓的傾角而傾斜(參照?qǐng)D3)。再有，由于兩基板11a、11b對(duì)置，除了特別需要區(qū)別的情況外，將各自的法線方向和面內(nèi)方向僅稱為法線方向或面內(nèi)方向。
這里，本實(shí)施形態(tài)的液晶盒11是多疇取向的液晶盒，各像素被分割為多個(gè)范圍(疇)，取向方向，即施加電壓時(shí)液晶分子M傾斜時(shí)的方位(傾角的面內(nèi)分量)被控制成在各疇之間不同。
具體來說，如圖4所示，在上述像素電極21a上，剖面形狀為“山”字形、面內(nèi)的形狀彎曲成與鋸齒略呈直角的突起列23a...被形成為條狀。同樣，在上述對(duì)置電極21b上，法線方向的形狀為“山”字形、面內(nèi)的形狀彎曲成與鋸齒略呈直角的突起列23b...被形成為條狀。這兩個(gè)突起列23a、23b在面內(nèi)方向的間隔被配置成使突起列23a的斜面的法線與突起列23b的斜面的法線大體一致。另外，上述各突起列23a、23b通過在上述像素電極21a和對(duì)置電極21b上涂敷感光樹脂并用光刻工序加工形成。
這里，在突起列23a的附近，液晶分子被取向成與斜面垂直。另外，施加電壓時(shí)，突起列23a附近的電場(chǎng)傾斜成與突起列23a的斜面平行。這里，液晶分子的長軸向垂直于電場(chǎng)的方向傾斜，借助于液晶的連續(xù)性，遠(yuǎn)離突起列23a的斜面的液晶分子也在與斜面附近的液晶分子相同的方向取向。同樣，施加電壓時(shí)，突起列23b附近的電場(chǎng)傾斜成與突起列23b的斜面平行。這里，液晶分子的長軸向垂直于電場(chǎng)的方向傾斜，借助于液晶的連續(xù)性，遠(yuǎn)離突起列23b的斜面的液晶分子也在與斜面附近的液晶分子相同的方向取向。
其結(jié)果是，在個(gè)突起列23a...和23b...中，如果將角部C以外的部分稱為線部，則在突起列23a的線部L23a與突起列23b的線部L23b之間的區(qū)域，施加電壓時(shí)液晶分子的取向方向的面內(nèi)分量與從線部L23a向線部L23b的方向的面內(nèi)分量一致。
這里，各突起列23a、23b在角部C大致彎曲成直角。因此，液晶分子的取向方向在像素內(nèi)被分割成4個(gè)部分，在像素內(nèi)可形成液晶分子的取向方向互不相同的疇D1～D4。
另一方面，圖1所示的偏振片12、13分別包括偏振膜12a、13a和作為保持偏振膜12a、13a的基體材料膜的三乙酸纖維素(TAC)膜12b、13b。上述兩TAC膜12b、13b具有負(fù)的單軸光學(xué)各向異性，各自的光軸被設(shè)定成與液晶盒11的法線方向大體一致。另外，上述兩偏振片12、13被配置成使偏振片12的吸收軸AA12與偏振片13的吸收軸AA13正交。此外，兩偏振片12、13被配置成各自的吸收軸AA12、AA13與施加電壓時(shí)上述各疇D1～D4的液晶分子的取向方向的面內(nèi)分量呈45度的角度。
另外，當(dāng)假定膜面內(nèi)方向的折射率為nxp和nyp、法線方向的折射率為nzp時(shí)，被層疊在液晶盒11的一方的正單軸膜14是具有nxp＞nyp＝nzp的特性的光學(xué)各向異性膜，當(dāng)假定膜厚為dp時(shí)，面內(nèi)方向的延遲Rp如以下的式(1)所示那樣算出，Rp＝dp·(nxp-nyp) ...(1)此外，正單軸膜14的滯后軸SL14被配置成從液晶盒11看與同一側(cè)的偏振片12的吸收軸AA12正交。
另一方面，當(dāng)假定膜面內(nèi)方向的折射率為nxp和nyp、法線方向的折射率為nzp時(shí)，被層疊在液晶盒11的另一方的負(fù)單軸膜15是具有nxp＞nyp＝nzp的特性的光學(xué)各向異性膜，當(dāng)假定膜厚為dn時(shí)，厚度方向的延遲Rn如下式(2)所示那樣算出，Rn＝dn·{(nxp+nyp)/2-nzn} ...(2)另外，負(fù)單軸膜15的光軸被配置成與液晶盒11的法線方向大體一致。
在上述結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置1中，在像素電極21a與對(duì)置電極21b之間施加電壓的期間，如圖3所示，液晶盒11的液晶分子以對(duì)法線方向傾斜一個(gè)與電壓對(duì)應(yīng)的角度來取向。由此，對(duì)通過液晶盒11的光給予與電壓對(duì)應(yīng)的相位差。
這里，兩偏振片12、13的吸收軸AA12、AA13以相互正交的方式配置，細(xì)節(jié)在后面將要述及，正單軸膜14和負(fù)單軸膜15被構(gòu)成為當(dāng)液晶盒11的液晶分子如圖2所示沿法線方向取向時(shí)補(bǔ)償液晶盒11所給予透射光的相位差。
因此，向出射側(cè)的偏振片(例如12)入射的光成為與液晶盒11所給予的相位差對(duì)應(yīng)的橢圓偏振光，該入射光的一部分通過偏振片。其結(jié)果是，根據(jù)所施加的電壓可控制來自偏振片12的出射光量，灰度顯示成為可能。
此外，在上述液晶盒11中，在像素內(nèi)形成液晶分子的取向方向互不相同的疇D1～D4。因此，從與屬于某疇(例如D1)的液晶分子的取向方向平行的方向看液晶盒11的結(jié)果是，即使在使該液晶分子不能給予透射光以相位差的情況下，剩下的疇(此時(shí)，為D2～D4)的液晶分子可給予透射光以相位差。因此，各疇彼此之間在光學(xué)上可相互補(bǔ)償。其結(jié)果是，可改善從斜方向看液晶盒11時(shí)的顯示品質(zhì)，增寬視角。
另一方面，在像素電極21a與對(duì)置電極21b之間未施加電壓的期間，如圖2所示，液晶盒11的液晶分子處于垂直取向狀態(tài)。在該狀態(tài)(未施加電壓時(shí))，從法線方向朝液晶盒入射的光不由各液晶分子給予相位差，在維持偏振狀態(tài)不變的情況下通過液晶盒11。其結(jié)果是，向出射側(cè)的偏振片(例如12)入射的光成為與偏振片12的吸收軸AA12大致平行的方向的線偏振光，無法通過偏振片12。其結(jié)果是，液晶顯示裝置1可進(jìn)行黑顯示。
這里，由液晶分子給予從斜方向入射到液晶盒11的光以一個(gè)相位差，該相位差對(duì)應(yīng)于與液晶分子的取向方向之間的角度，即入射光與液晶盒11的法線方向之間的夾角(極角)。因此，如果沒有正單軸膜14和負(fù)單軸膜15，則入射到偏振片12的光成為與極角對(duì)應(yīng)的橢圓偏振光，其一部分通過偏振片12。其結(jié)果是，原來應(yīng)該是黑顯示，盡管為垂直取向狀態(tài)，還是發(fā)生了光漏泄，顯示的對(duì)比度降低，同時(shí)存在發(fā)生著色及灰度變壞的可能性。
可是，在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，由于設(shè)置了正單軸膜14和負(fù)單軸膜15，所以如恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定各自的延遲，則可抵消液晶盒11所給予的與極角對(duì)應(yīng)的相位差。其結(jié)果是，可防止光漏泄，提高從斜方向看時(shí)的對(duì)比度，同時(shí)可防止著色及灰度變壞。
這里，在本實(shí)施形態(tài)的液晶顯示裝置1中，作為斜視角的顯示品質(zhì)，為了得到在實(shí)際使用上維持充分高的對(duì)比度，并且表現(xiàn)出良好的色調(diào)和良好的灰度特性的液晶顯示裝置，更詳細(xì)地說，為了保持從斜方向看時(shí)對(duì)比度達(dá)10以上的實(shí)用上充分高的值，同時(shí)觀察者從上述方向看時(shí)幾乎感覺不到著色和灰度變壞，正單軸膜14和負(fù)單軸膜15的延遲按以下方式設(shè)定。
具體地說，如果假定TAC膜12b、13b的厚度方向的延遲為Rtac[nm]，與上述延遲Rp有關(guān)的參數(shù)α1[nm]如下式(3)所示，α1＝135-0.7×Rtac ...(3)則正單軸膜14的面內(nèi)方向的延遲Rp被設(shè)定為α1的80％以上并且120％以下的值。
另外，如果假定液晶盒11的厚度方向的延遲為Rlc[nm]，與上述延遲Rn有關(guān)的參數(shù)β1[nm]如下式(4)所示，β1＝Rlc-65-1.4×Rtac ...(4)則負(fù)單軸膜15的厚度方向的延遲Rn被設(shè)定為β1的60％以上并且90％以下的值。
這樣，通過在圖5所示的范圍A1內(nèi)設(shè)定上述延遲Rp、Rn，并將上述參數(shù)α1、β1作為基準(zhǔn)，保持從斜方向看液晶顯示裝置1時(shí)的對(duì)比度達(dá)10以上的實(shí)用上充分高的值，同時(shí)觀察者從上述斜方向看時(shí)幾乎感覺不到著色和灰度變壞，能夠可靠地得到具有良好的視角特性的液晶顯示裝置1。
此外，比上述范圍A1的外圍部靠內(nèi)部的一方由上述觀察者把握到的著色和灰度變壞在減少，而特別在如圖5所示的范圍A2那樣，通過將上述延遲Rp設(shè)定為上述α1的90％以上并且110％以下的值，同時(shí)將上述延遲Rn設(shè)定為上述β1的65％以上并且85％以下，可實(shí)現(xiàn)具有更良好的視角特性的液晶顯示裝置1。
再有，在該區(qū)域A2內(nèi)，上述觀察者識(shí)別不了上述著色和灰度變壞的改善效果，上述著色和灰度變壞的改善效果實(shí)質(zhì)上正趨于飽和。因此，通過在該區(qū)域A2內(nèi)進(jìn)行設(shè)定，可實(shí)現(xiàn)具有相同程度的良好的顯示品質(zhì)的液晶顯示裝置1。另外，如果與上述α1同樣地設(shè)定上述延遲Rp，與上述β1同樣地設(shè)定上述延遲Rn，則從寫方向看時(shí)的對(duì)比度變?yōu)樽畲?。此外，如果將上述延遲Rp設(shè)定為上述α1的80％～120％，將上述延遲Rn設(shè)定為β1的85％～90％，則可將著色及灰度變壞抑制在容許的范圍內(nèi)，并且與上述區(qū)域A2相比可提高對(duì)比度。
另外，如圖6所示的液晶顯示裝置1a那樣，與圖1所示的液晶顯示裝置1相比，變更層疊順序，在正單軸膜14與液晶盒11之間配置負(fù)單軸膜15，也可得到同樣的效果。
這里，從上述式(3)和后述的圖7可知，正單軸膜14的延遲Rp不依賴于液晶盒11的盒厚dlc，即液晶盒11的厚度方向的延遲Rlc，僅依賴于TAC膜12b、13b的厚度方向的延遲Rtac。
因此，即使在與厚度不同的液晶盒11共用的情況下，正單軸膜14和TAC膜12b、13b的最佳值也不變。其結(jié)果是，按照?qǐng)D1或圖6所示的順序，在將液晶盒11、偏振片12、13、正單軸膜14和負(fù)單軸膜15層疊起來的液晶顯示裝置1(1a)中，在互不相同的液晶盒11之間，可共用正單軸膜14和TAC膜12b、13b。再有，即使在該情況下，也可根據(jù)液晶盒11來選擇負(fù)單軸膜15。
(實(shí)施例1)在本實(shí)施例中，作為液晶盒11，準(zhǔn)備液晶層11c的折射率各向異性Δn為0.08，厚度(盒厚dlc)分別為3.0[微米]、4.0[微米]、5.0[微米]的液晶盒，即厚度方向的延遲Rlc(＝dlc·Δn)分別為240[nm]、320[nm]、400[nm]的液晶盒。另外，準(zhǔn)備厚度方向的延遲Rtac分別為0[nm]、30[nm]、50[nm]、80[nm]的TAC膜作為TAC膜12b、13b。此外，對(duì)于上述各液晶盒11與TAC膜12b、13b的組合的每一種，求得了從斜方向看時(shí)的對(duì)比度達(dá)到最大的Rp和Rn。其結(jié)果是，得到圖7所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
再有，在測(cè)定對(duì)比度時(shí)，在實(shí)際上使用液晶顯示裝置1時(shí)的視角，即對(duì)液晶盒11的法線的夾角(極角)為0度～60度，由于極角越大，對(duì)比度越低，所以如圖8所示，從極角為60度的方向測(cè)定對(duì)比度。另外，關(guān)于測(cè)定對(duì)比度時(shí)的方位(在面內(nèi)的方向)，由于在以偏振膜12a、13a的吸收軸AA12、AA13為基準(zhǔn)時(shí)在45度的方位對(duì)比度最低，故以兩吸收軸AA12、AA13為基準(zhǔn)從45度的方位進(jìn)行測(cè)定。
由此，在正單軸膜14的面內(nèi)方向的延遲Rp與上述的參數(shù)α1相同，負(fù)單軸膜15的厚度方向的延遲Rn與上述的參數(shù)β1相同的情況下，可確認(rèn)能得到最大對(duì)比度的液晶顯示裝置1。另外，借助于將上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果按一次方程進(jìn)行近似，上式(3)和(4)可以算出。
此外，一邊將上述延遲Rp、Rn各改變5％，觀察者一邊從上述斜方向評(píng)價(jià)液晶顯示裝置1的著色和灰度變壞。特別是，觀察者通過在上述斜方向評(píng)價(jià)白里泛黃或泛藍(lán)的色移現(xiàn)象的有無，作為著色現(xiàn)象的有無；通過評(píng)價(jià)亮區(qū)的灰度變壞使得影像的表現(xiàn)力降低的現(xiàn)象的有無，作為灰度變壞的有無。
據(jù)此，液晶盒11的厚度方向的延遲Rlc和TAC膜12b、13b的延遲Rtac無論是上述值的哪一個(gè)，上述延遲Rp均為上述參數(shù)α1的80％以上并且120％以下的值，而且，只要上述延遲Rn為上述參數(shù)β1的60％以上并且90％以下的值，則上述斜方向(極角60度)上的對(duì)比度超過10，在實(shí)際使用上可確認(rèn)能維持充分的對(duì)比度。此外，如果將上述延遲Rp和Rn設(shè)定在上述范圍內(nèi)，則觀察者從上述斜方向觀察液晶顯示裝置1時(shí)幾乎感覺不到著色和灰度變壞，被確認(rèn)表現(xiàn)出良好的視角特性。另外，當(dāng)上述延遲Rp比參數(shù)α1的80％小而比120％大時(shí)，以及上述延遲Rn比參數(shù)β1的60％小而比90％大時(shí)，觀察者從上述斜方向觀察可明確地確認(rèn)例如白里泛黃或泛藍(lán)的色移著色現(xiàn)象，或亮區(qū)的灰度變壞使得影像的表現(xiàn)力降低的現(xiàn)象，還可確認(rèn)觀察者不能容許著色和灰度變壞的事態(tài)。
除此以外，液晶盒11的厚度方向的延遲Rlc和TAC膜12b、13b的延遲Rtac無論是上述值的哪一個(gè)，上述延遲Rp均為上述參數(shù)α1的90％以上并且110％以下，而且，只要上述延遲Rn為上述參數(shù)β1的65％以上并且85％以下的值，則與上述延遲Rp為上述參數(shù)α1的80％～90％或110％～120％，或者上述延遲Rn為上述參數(shù)β1的60％～65％或85％～90％的情況相比，可確認(rèn)由觀察者從上述斜方向觀察時(shí)所把握到的著色和灰度變壞在減少。
另外，上述延遲Rp為上述參數(shù)α1的90％以上并且110％以下的值，而且，只要上述延遲Rn為上述參數(shù)β1的65％以上并且85％以下的值，上述著色和灰度變壞的改善效果實(shí)質(zhì)上趨于飽和，在各延遲Rp和Rn被設(shè)定在該范圍內(nèi)的多個(gè)液晶顯示裝置1彼此之間，觀察者從上述斜方向觀察時(shí)無法確認(rèn)著色和灰度變壞的不同之處，從而可確認(rèn)已獲得同樣程度的良好顯示品質(zhì)。
再有，可確認(rèn)上述區(qū)域A2中的延遲Rp的中心值為從上述斜方向看時(shí)使對(duì)比度成為最大的上述延遲Rp(＝α1)的100％(同一值)。另一方面，上述區(qū)域A2中的延遲Rn的中心值為從上述斜方向看時(shí)使對(duì)比度成為最大的上述延遲Rn(＝β1)的75％，以及設(shè)定負(fù)單軸膜15的厚度方向的延遲Rn比對(duì)比度的最佳值β1小，從這些方面也可確認(rèn)能夠改善著色現(xiàn)象及灰度變壞。
另外，只要設(shè)定上述延遲Rp為上述α1的80％～120％，設(shè)定上述延遲Rn為上述β1的85％～90％，即可將著色及灰度變壞抑制在容許范圍內(nèi)，而且，與上述區(qū)域A2相比，可確認(rèn)能夠提高對(duì)比度。
此外，如圖6所示的液晶顯示裝置1a那樣，與1所示的液晶顯示裝置1相比，對(duì)于變更層疊順序，在正單軸膜14與液晶盒11之間配置負(fù)單軸膜15的結(jié)構(gòu)，上述延遲Rlc和Rtac無論為上述值的哪一個(gè)，在上述斜視角(極角60度)處用于得到最大對(duì)比度的延遲Rp、Rn與圖1的液晶顯示裝置1的情況相同，即使在液晶顯示裝置1a的情況下，在與液晶顯示裝置1同樣的范圍內(nèi)，通過設(shè)定上述延遲Rp和Rn，也可確認(rèn)能夠得到同樣的效果。
再有，如上所述，說明如圖2至圖4那樣構(gòu)成液晶盒11并將像素中的液晶分子的取向方向分割為4個(gè)部分的情況，但不限于此。即使采用例如圖9和圖10所示的結(jié)構(gòu)等，或其他的結(jié)構(gòu)，將取向方向分割為4個(gè)部分，也能夠得到同樣的效果。
具體地說，在使用圖9所示的像素電極21a的液晶盒中，省略了圖4所示的突起列23a、23b，在像素電極21a處設(shè)置四棱錐狀的突起24。再有，該突起24也與上述突起列23a一樣，通過在像素電極21a上涂敷感光樹脂，用光刻工序進(jìn)行加工而形成。
在該結(jié)構(gòu)中，也在突起24的附近使液晶分子與各斜面垂直那樣地取向。此外，在施加電壓時(shí)，突起2 4的部分的電場(chǎng)向平行于突起24的斜面的方向傾斜。其結(jié)果是，在施加電壓時(shí)，液晶分子的取向角度的面內(nèi)分量與最近的斜面的法線方向的面內(nèi)分量(方向P1、P2、P3或P4)變得相等。因此，像素區(qū)被分割成傾斜時(shí)的取向方向互不相同的4個(gè)疇D1～D4。其結(jié)果是，可得到與圖2至圖4的結(jié)構(gòu)的液晶盒11同樣的效果。
再有，例如在構(gòu)成40英寸那樣的大型液晶電視機(jī)的情況下，各像素的尺寸增大至約1mm見方，僅靠對(duì)像素電極21a逐一設(shè)置突起24，取向約束力很弱，有取向變得不穩(wěn)定的可能性。因此，如該情況那樣，當(dāng)取向約束力不足時(shí)，希望在各像素電極21a上設(shè)置多個(gè)突起24。
此外，例如如圖10所示，在對(duì)置基板11b的對(duì)置電極21b上開設(shè)對(duì)上下方向(在面內(nèi)，與大致呈方形的像素電極21a的某一個(gè)的邊平行的方向)對(duì)稱地聯(lián)結(jié)“Y”字形的狹縫而成的取向控制窗25，也可實(shí)現(xiàn)多疇取向。
對(duì)該結(jié)構(gòu)來說，在對(duì)置基板11b的表面中的取向控制窗25的正下方的區(qū)域內(nèi)，即使施加電壓，只要達(dá)不到使液晶分子傾斜程度的電場(chǎng)，液晶分子就呈垂直取向。另一方面，在對(duì)置基板11b的表面中的取向控制窗25的周圍的區(qū)域內(nèi)，隨著接近于對(duì)置基板11b，發(fā)生了避開取向控制窗25而擴(kuò)展那樣的電場(chǎng)。這里，液晶分子的長軸向垂直于電場(chǎng)的方向傾斜，液晶分子的取向方向的面內(nèi)分量如圖中的箭頭所示，變得與取向控制窗25的各邊大致垂直。因此，即使在該結(jié)構(gòu)中，也可將像素中的液晶分子的取向方向分割成4個(gè)部分，取得與圖2至圖4的結(jié)構(gòu)的液晶盒11同樣的效果。
另外，在上面已經(jīng)對(duì)于將取向方向分割成4個(gè)部分的情況進(jìn)行了說明，但如圖11和圖12所示，使用輻射狀取向的液晶盒11也可取得同樣的效果。
具體來說，在圖11所示的結(jié)構(gòu)中，設(shè)置略呈半球形的突起26，以代替圖9所示的突起24。此時(shí)，也在突起26的附近使液晶分子與突起26的表面垂直那樣地取向。此外，在施加電壓時(shí)，突起26的部分的電場(chǎng)向平行于突起26的表面的方向傾斜。其結(jié)果是，在施加電壓使液晶分子傾斜時(shí)，液晶分子在面內(nèi)方向容易呈以突起26為中心的輻射狀傾斜，液晶盒11的各液晶分子可呈輻射狀傾斜取向。再有，上述突起26也可用與上述突起24同樣的工序形成。另外，與上述突起24一樣，在取向約束力不足的情況下，希望在各像素電極21a上設(shè)置多個(gè)突起26。
另外，在圖12所示的結(jié)構(gòu)中，可在像素電極21a上設(shè)置圓形的狹縫27，以代替圖9所示的突起24。由此，在施加電壓時(shí)，在像素電極21a的表面中的狹縫27的正上方區(qū)域內(nèi)，達(dá)不到使液晶分子傾斜程度的電場(chǎng)。因此，在該區(qū)域，即使在施加電壓時(shí)也可使液晶分子垂直地取向。另一方面，在像素電極21a的表面中的狹縫27附近的區(qū)域內(nèi)，隨著在厚度方向接近于狹縫27，電場(chǎng)避開狹縫那樣地傾斜并擴(kuò)展。這里，液晶分子的長軸向垂直的方向傾斜，借助于液晶的連續(xù)性，遠(yuǎn)離狹縫27的液晶分子也在同樣的方向取向。因此，在對(duì)像素電極21a施加電壓的情況下，各液晶分子在取向方向的面內(nèi)分量如圖中的箭頭所示，以狹縫27為中心呈輻射狀擴(kuò)展那樣地取向，即能夠以狹縫27的中心為軸呈軸對(duì)稱取向。這里，上述電場(chǎng)的傾斜由于隨施加的電壓而變化，從而液晶分子的取向方向在基板法線方向的分量(傾角)可用所施加的電壓來控制。再有，如果所施加的電壓增加，則對(duì)基板法線方向的傾角增大，各液晶分子與顯示畫面大致平行，而且在面內(nèi)呈輻射狀取向。另外，與上述突起26一樣，在取向約束力不足時(shí)，希望在各像素電極21a上設(shè)置多個(gè)狹縫27。
可是，上面雖然對(duì)分割像素中的液晶分子的取向方向的情況進(jìn)行了說明，但即使是未進(jìn)行取向分割的液晶盒(單疇的液晶盒)，也能取得大致相同的效果。
此時(shí)，在像素電極21a、對(duì)置電極21b上不設(shè)置突起列23a等，各自被平坦地形成。此外，單疇取向的液晶盒的場(chǎng)合與多疇取向及輻射狀傾斜取向的液晶盒不同，在制造工序中設(shè)置了摩擦工序，液晶層11c的液晶分子的摩擦方向被設(shè)定成在兩基板11a、11b中為反平行。另外，液晶盒11及偏振片12、13被配置成使得上述摩擦方向與偏振片12、13的吸收軸AA12、AA13成45度的夾角。即使是這種情況，在未施加電壓時(shí)，像素的液晶分子也與圖2的情況一樣，沿基板法線方向(垂直)取向。因此，通過使用與上述實(shí)施形態(tài)同樣的偏振片12、13及延遲片(14、15)，也能取得同樣的效果。
但是，在圖1和圖6所示的液晶顯示裝置1.1a中，由于從液晶盒11到一方的偏振片12所配置的構(gòu)件的光學(xué)特性與從液晶盒11到另一方的偏振片13所配置的構(gòu)件的光學(xué)特性不一致，所以從左方位或右方位看液晶盒11時(shí)的對(duì)比度與從上方位或下方位看液晶盒11時(shí)的對(duì)比度有互不相同的可能性。因此，對(duì)于這些液晶顯示裝置1·1a，在被要求上下左右的視角特性取得平衡的場(chǎng)合，希望采用分割為4部分的取向或輻射狀取向等，以及采用各像素的液晶分子的取向方向被分割為4個(gè)方向以上的液晶盒。
另外，上面以液晶盒11的液晶層11c具有負(fù)的介電各向異性的情況為例進(jìn)行了說明，但不限于此。即使是具有正的介電各向異性的情況，與圖2一樣，如果是在黑顯示時(shí)液晶分子對(duì)液晶盒11的基板呈垂直取向的液晶盒，也能取得同樣的效果。
此時(shí)，例如如IPS(面內(nèi)轉(zhuǎn)換)模式下使用的梳齒電極結(jié)構(gòu)那樣，通過采用在基板平行方向使電場(chǎng)發(fā)生的電極，在基板平行方向?qū)σ壕?1c施加電場(chǎng)。即使是這種情況，在未施加電壓時(shí)(無電場(chǎng)時(shí))，像素的液晶分子與圖2一樣，也在對(duì)基板垂直的方向取向。因此，通過采用與上述實(shí)施形態(tài)相同的偏振片12、13和延遲片(14、15)，也能取得同樣的效果。
在發(fā)明的詳細(xì)說明的事項(xiàng)中所處理的具體的實(shí)施形態(tài)或?qū)嵤├吘故菫殛U明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容而提出的，不應(yīng)僅限定于那樣的具體例子作狹義的解釋，而在本發(fā)明的精神和下面所述的權(quán)利要求的范圍內(nèi)可作種種變更來付諸實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置(1)包括設(shè)置了夾持住液晶(11c)并且使該液晶的液晶分子(M)對(duì)表面大致呈垂直取向的2塊基板(11a、11b)的液晶盒(11)；被配置在該液晶盒(11)的兩側(cè)，各自的吸收軸被配置成相互正交的2塊偏振片(12、13)；被配置在上述兩偏振片的一方(12)與液晶盒(11)之間，具有正的單軸各向異性的第1延遲膜(14)；以及被配置在上述兩偏振片的另一方(13)與上述液晶盒(11)之間，具有負(fù)的單軸各向異性的第2延遲膜(15)，在上述兩偏振片(12、13)上，設(shè)置其光軸被配置成大致垂直于上述基板(11a、11b)、具有負(fù)的單軸各向異性的基體材料膜(12b、13b)，上述第1延遲膜(14)的滯后軸被配置成與從上述液晶(11c)看時(shí)同一側(cè)的上述偏振片(12)的吸收軸正交，上述第2延遲膜(15)的光軸被配置成大致垂直于上述基板(11a、11b)，其特征在于當(dāng)假定上述第1延遲膜(14)的面內(nèi)方向的延遲為Rp[nm]，上述第2延遲膜(15)的厚度方向的延遲為Rn[nm]，上述基體材料膜(12b、13b)的厚度方向的延遲為Rtac[nm]，上述液晶(11c)的厚度方向的延遲為Rlc[nm]，假定與上述Rp有關(guān)的參數(shù)α[nm]為α＝135-0.7×Rtac，假定與上述Rn有關(guān)的參數(shù)β[nm]為β＝Rlc-65-1.4×Rtac時(shí)，上述延遲Rp被設(shè)定為上述α的80％以上并且120％以下，同時(shí)上述延遲Rn被設(shè)定為上述β的60％以上并且90％以下。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述延遲Rp被設(shè)定為上述α的90％以上并且110％以下，同時(shí)上述延遲Rn被設(shè)定為上述β的65％以上并且85％以下。
3.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述液晶(11c)具有負(fù)的介電各向異性。
4.如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述液晶盒(11)是多疇取向的液晶盒。
5.一種液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置(1a)包括設(shè)置了夾持住液晶(11c)并且使該液晶的液晶分子(M)對(duì)表面大致呈垂直取向的2塊基板(11a、11b)的液晶盒(11)；被配置在該液晶盒(11)的兩側(cè)，各自的吸收軸被配置成相互正交的2塊偏振片(12、13)；被配置在上述兩偏振片的一方(12)與液晶盒(11)之間，具有正的單軸各向異性的第1延遲膜(14)；以及被配置在上述第1延遲膜(14)與上述液晶盒(11)之間，具有負(fù)的單軸各向異性的第2延遲膜(15)，在上述兩偏振片(12、13)上，設(shè)置其光軸被配置成大致垂直于上述基板(11a、11b)、具有負(fù)的單軸各向異性的基體材料膜(12b、13b)，上述第1延遲膜(14)的滯后軸被配置成與從上述液晶看時(shí)同一側(cè)的上述偏振片(12)的吸收軸正交，上述第2延遲膜(15)的光軸被配置成大致垂直于上述基板(11a、11b)，其特征在于當(dāng)假定上述第1延遲膜(14)的面內(nèi)方向的延遲為Rp[nm]，上述第2延遲膜(15)的厚度方向的延遲為Rn[nm]，上述基體材料膜(12b、13b)的厚度方向的延遲為Rtac[nm]，上述液晶(11c)的厚度方向的延遲為Rlc[nm]，假定與上述Rp有關(guān)的參數(shù)α[nm]為α＝135-0.7×Rtac，假定與上述Rn有關(guān)的參數(shù)β[nm]為β＝Rlc-65-1.4×Rtac時(shí)，上述延遲Rp被設(shè)定為上述α的80％以上并且120％以下，同時(shí)上述延遲Rn被設(shè)定為上述β的60％以上并且90％以下。
6.如權(quán)利要求5所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述延遲Rp被設(shè)定為上述α的90％以上并且110％以下，同時(shí)上述延遲Rn被設(shè)定為上述β的65％以上并且85％以下。
7.如權(quán)利要求5所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述液晶(11c)具有負(fù)的介電各向異性。
8.如權(quán)利要求5至7的任一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述液晶盒(11)是多疇取向的液晶盒。
全文摘要
在垂直取向模式的液晶盒11與偏振片12之間配置面內(nèi)方向的延遲為Rp[nm]的正單軸膜14，在液晶盒11與偏振片13之間配置厚度方向的延遲為Rn[nm]的負(fù)單軸膜15。另外，當(dāng)假定各偏振片12、13的三乙酸纖維素膜12b、13b的厚度方向的延遲為Rtac[nm]，與上述Rp有關(guān)的參數(shù)α1[nm]為135－0.7×Rtac，與上述Rn有關(guān)的參數(shù)β1[nm]為R1c－65－1.4×Rtac時(shí)，將上述Rp設(shè)定為上述α1的80％～120％，將上述Rn設(shè)定為上述β1的60％～90％。由此，能夠可靠地提供在實(shí)用上將從斜方向看時(shí)的對(duì)比度維持為充分地高、并將著色及灰度變壞抑制在容許范圍內(nèi)的垂直取向模式的液晶顯示裝置。
文檔編號(hào)G02F1/13GK1477424SQ03120128
公開日2004年2月25日 申請(qǐng)日期2003年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月8日
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