專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示裝置，特別涉及一種包括纖維填充塑料基板的液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
近年來，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)液晶顯示器(LCD)具有越來越寬的應(yīng)用。其中，LCD在移動無線電通信裝置如移動電話和個人數(shù)字輔助系統(tǒng)(PDA)中越來越廣泛地使用，這是因為LCD很薄和重量輕并且消耗的功率比其它顯示裝置少很多。此外，為了更有效地使用LCD，逐漸需要進一步減小它們的重量和厚度以及進一步提高它們的抗震性。
為了實現(xiàn)這些目的，有人建議用塑料基板代替LCD的常規(guī)玻璃基板。然而，為了使用塑料基板，或者使用樹脂材料板有效地作為LCD的基板，仍然需要克服很多障礙。
最大的問題之一是塑料基板的高線性熱膨脹系數(shù)。具體而言，玻璃的線性熱膨脹系數(shù)通常是幾ppm/℃左右，而塑料的線性熱膨脹系數(shù)至少是幾十ppm/℃。如果該材料具有高線性熱膨脹系數(shù)，則材料的尺寸將根據(jù)溫度而很大程度地改變。相應(yīng)地，難以在這種容易膨脹的基板上形成TFT或其它驅(qū)動元件，因為TFT必須被精確構(gòu)圖。而且，即使常規(guī)玻璃基板用做安裝TFT的基板(這里有時簡稱為“TFT基板”)，并且如果塑料基板用做它的相對基板，則仍然難以在相對基板上對準(zhǔn)濾色器(和/或黑體)與TFT基板上的像素電極。
為了通過減小其線性熱膨脹系數(shù)來制成變化非常小的塑料基板的尺寸，有人也建議了一種通過混合填料與樹脂基體獲得的復(fù)合材料的塑料基板的制造方法。這里將由這種復(fù)合材料構(gòu)成的基板稱為“復(fù)合基板”。例如，日本特許公開公報No.11-2812公開了一種包括復(fù)合基板的反射導(dǎo)電基板，該復(fù)合基板是通過用樹脂浸漬玻璃纖維織物部件并固化該樹脂而形成的。
另一方面，日本特許公開公報No.2001-13376公開了一種包括復(fù)合基板的塑料基板，該復(fù)合基板是通過在樹脂中設(shè)置線性或條形纖維以使纖維互相不接觸而形成的。根據(jù)日本特許公開公報No.2001-13376，如果通過用樹脂填充纖維織物(或機織織物)形成復(fù)合基板，如在日本特許公開公報No.11-2812中所公開的，則將在基板表面由纖維織物的機織和重疊部分產(chǎn)生細(xì)小的不平整部分，因此可能導(dǎo)致顯示質(zhì)量惡化。但是，日本特許公開公報No.2001-13376堅持利用這種方式通過在樹脂中設(shè)置那些纖維可以獲得具有平坦表面的復(fù)合基板。
但是，本發(fā)明人從各個角度分析了通過用纖維填充樹脂基體獲得的這種復(fù)合基板的光學(xué)性能。結(jié)果是，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在包括常規(guī)復(fù)合基板的LCD中觀察到一些光泄漏。本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)這種光泄漏是由于復(fù)合基板的折射率各向異性造成的并取決于它的偏振器的透射軸(或偏振軸)和復(fù)合基板之間的位置關(guān)系。
就是說，即使如日本特許公開公報No.2001-133761中公開的那樣消除了由纖維的機織或重疊部分形成的不平整性，由于復(fù)合基板的折射率各向異性而使顯示質(zhì)量仍然惡化。日本特許公開公報No.2001-133761只提到折射率分布而沒有提及關(guān)于折射率各向異性(即相位差或延遲)和它的分布。這樣，日本特許公開公報No.2001-133761沒有認(rèn)識到纖維填充復(fù)合基板的折射率各向異性現(xiàn)象。
同時，例如日本特許公開公報No.59-33428和No.60-78420介紹了只由樹脂材料制成的塑料基板的光軸(即，光學(xué)各向異性的軸)的優(yōu)選設(shè)置。
具體地說，日本特許公開公報No.59-33428介紹了如果使用雙軸滾壓晶體塑料基板，則通過垂直于偏振器的透射軸(或偏振軸)設(shè)置塑料基板的光學(xué)各向異性軸可消除由塑料基板的雙折射產(chǎn)生的顏色不均勻性。
另一方面，日本特許公開公報No.60-78420介紹了通過根據(jù)塑料基板的延遲大小將在光軸和研磨方向之間限定的角度減小到小于45度，可提高顯示質(zhì)量。日本特許公開公報No.60-78420還介紹了如果塑料基板具有15nm或更小的延遲，則光軸和研磨方向之間的角度可隨機限定。
但是，本發(fā)明人詳細(xì)地分析了那些復(fù)合基板的光學(xué)各向異性，發(fā)現(xiàn)即使在塑料基板的光軸如日本特許公開公報No.59-33428或60-78420那樣限定，仍然不能使光泄漏最小化，并且不能提高顯示質(zhì)量(例如其中的正面對比率)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述問題，本發(fā)明的優(yōu)選實施方式大大提高了包括纖維填充塑料基板的液晶顯示裝置的顯示質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的液晶顯示裝置包括液晶層；比液晶層更靠近觀察者設(shè)置的第一基板；設(shè)置成面向第一基板的第二基板，其中第一基板和第二基板之間設(shè)置液晶層；和比第一基板更靠近觀察者設(shè)置的第一偏振器。第一基板包括第一塑料基板，其上的多個纖維在第一方向?qū)?zhǔn)。第一偏振器對準(zhǔn)成使得第一偏振器的透射軸基本平行于或基本垂直于第一方向。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，第一塑料基板優(yōu)選還包括其它多個纖維，它們在與第一方向交叉的第二方向?qū)?zhǔn)。
在該特定優(yōu)選實施方式中，第一和第二方向優(yōu)選基本上以直角彼此相交。
在另一優(yōu)選實施方式中，第一塑料基板優(yōu)選具有共面延遲并且優(yōu)選對準(zhǔn)成使得其折射率在基板的平面內(nèi)變?yōu)樽畲蟮姆较蛳鄬τ诘谝黄衿鞯耐干漭S限定小于45度的角度。
在替換的優(yōu)選實施方式中，第一塑料基板沒有共面(in-plane)延遲。
在又一優(yōu)選實施方式中，被進行了研磨處理的第一對準(zhǔn)膜優(yōu)選設(shè)置在第一基板上，以便面向液晶層，并且第一對準(zhǔn)膜的研磨方向優(yōu)選限定成以便基本平行于或基本垂直于第一方向。
在另一優(yōu)選實施方式中，液晶層優(yōu)選是TN液晶層。該裝置優(yōu)選還包括第二偏振器和至少一個相位板，該第二偏振器設(shè)置在第二基板上以便第二基板夾在液晶層和第二偏振器之間，該相位板設(shè)置在第一基板和液晶層之間和/或第二基板和液晶層之間。第一和第二偏振器優(yōu)選設(shè)置成使得其透射軸彼此基本垂直或基本平行。如果至少一個相位板的指數(shù)橢球體具有作為主軸的彼此垂直相交的a軸、b軸和c軸并且如果a軸、b軸和c軸上的主折射率分別是na、nb和nc，則優(yōu)選滿足na＝nb＞nc，a軸位于至少一個相位板的平面內(nèi)，c軸相對于垂直于相位板的線在bc平面內(nèi)限定傾角θ。至少一個相位板優(yōu)選設(shè)置成使得其c軸基本上平行于設(shè)置在與至少一個相位板的液晶層的相同側(cè)上的第一或第二偏振器的吸收軸(即，基本垂直于透射軸)。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的液晶顯示裝置可以是透射型LCD、反射型LCD或透射反射型(半透射型)LCD。如果本發(fā)明應(yīng)用于透射型LCD或透射反射型LCD，則第二基板可以是與第一塑料基板基本相同的塑料基板。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，在顯微領(lǐng)域中由纖維(或纖維束)引起的折射率各向異性產(chǎn)生的光泄漏可以最小化。這樣，可以提高包括纖維填充塑料基板的液晶顯示裝置的顯示質(zhì)量，特別是其正面對比率。
本發(fā)明的其它特征、元件、處理、步驟、特性和優(yōu)點將從下面參照附圖的本發(fā)明優(yōu)選實施方式的詳細(xì)說明中更顯然得出。
附圖簡述

圖1A和1B分別是表示用在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的液晶顯示裝置中的塑料基板的結(jié)構(gòu)的示意平面圖和透視圖。
圖1C是示意性地表示塑料基板中所包括的平面機織織物的平面圖。
圖2A和2B是表示纖維填充復(fù)合基板的折射率各向異性的示意圖。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的液晶顯示裝置30的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖4表示在液晶顯示裝置30中的光軸的設(shè)置的示意圖。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的液晶顯示裝置中使用的傾斜相位板的折射率各向異性的示意圖。
優(yōu)選實施方式的詳細(xì)說明本發(fā)明人對纖維填充復(fù)合基板的折射率各向異性現(xiàn)象進行了深入的研究，結(jié)果得到以下發(fā)現(xiàn)，并形成了本發(fā)明的基礎(chǔ)。
首先，將詳細(xì)說明纖維填充復(fù)合基板的折射率各向異性。在下列例子中，將說明多束纖維對準(zhǔn)以便基本互相垂直相交的復(fù)合基板。在纖維填充復(fù)合基板中，纖維優(yōu)選在兩個方向?qū)?zhǔn)，以便基本上彼此垂直相交(纖維的主軸面對的兩個方向中的一個方向這里有時稱為“對準(zhǔn)方向”)。這是因為例如關(guān)于線性熱膨脹系數(shù)，基板的各個物理性能(包括機械和熱性能)可能形成各向同性。而且，在兩個基本垂直方向?qū)?zhǔn)的那些纖維優(yōu)選構(gòu)成機織織物。如果使用機織織物，則與使用無紡織物相比可更有效地提高機械強度。在下列例子中，優(yōu)選使用平面機織織物。平面機織織物是優(yōu)選的，因為與緞子機織織物或斜紋圖案機織織物相比可減小復(fù)合基板的厚度變化(即其表面的不平整性)。就是說，由疊加纖維產(chǎn)生的水平差在平面機織織物中比在緞子機織織物或斜紋圖案機織織物中可以降低得更多。
圖1A和1B中所示的塑料基板10是包括纖維束11和樹脂基體12的復(fù)合基板10。如果需要的話，復(fù)合基板10的主表面可以用保護涂層(例如硬涂層)覆蓋。在圖1A和1B所示的例子中，該塑料基板不包括保護涂層，因此由與復(fù)合基板相同的參考標(biāo)記10區(qū)別。
纖維束11在基板平面內(nèi)在兩個基本垂直方向(例如，在這種情況下在x軸方向和y軸方向)對準(zhǔn)。因此，復(fù)合基板10是如圖1C示意所示的平面機織織物。在每束11中包括相同密度的相同類型的纖維。例如，每個纖維束11的寬度可以是約200μm并且兩個相鄰纖維束11之間的間距在x和y軸方向都是約500μm。構(gòu)成每個纖維束11的每個纖維可以具有例如約11μm的直徑。
可以通過常規(guī)方法(例如，在10mm2面積上)測量這個復(fù)合基板10的的折射率各向異性。然后，在復(fù)合基板10的平面內(nèi)，折射率變?yōu)樽畲蟮姆较蛭挥趚軸和y軸之間(但是偏離與x軸和y軸限定成約45度角的方向)。相信這是因為即使機織織物由在x軸和y軸方向以相同間距對準(zhǔn)的相同纖維束11構(gòu)成，這兩個方向仍然不能彼此完全相等。
將用做液晶顯示裝置的透明基板的復(fù)合基板10優(yōu)選具有與常規(guī)玻璃基板一樣高的對可見輻射的透射率(即，是透明的)，并且優(yōu)選沒有雙折射。相應(yīng)地，構(gòu)成這個復(fù)合基板10的纖維束11和樹脂基體12的材料優(yōu)選對可見輻射是透明的，優(yōu)選具有基本相等的折射率，并且優(yōu)選沒有雙折射。即使這樣(即，即使纖維束11和樹脂基體12由具有幾乎相等的折射率和沒有雙折射的透明材料構(gòu)成)，由于復(fù)合基板10的制造工藝的熱滯現(xiàn)象而使得到的復(fù)合基板10仍然應(yīng)該具有一定的雙折射(即，折射率各向異性)。相信原因如下。具體而言，纖維束11具有比樹脂基體12小的線性熱膨脹系數(shù)，因此，由于制造工藝的熱滯現(xiàn)象而在纖維束11和樹脂基體12之間產(chǎn)生熱應(yīng)力，因此由于光彈效應(yīng)而產(chǎn)生折射率各向異性。
如果在微觀區(qū)域基礎(chǔ)上測量復(fù)合基板10的折射率各向異性，則獲得以下結(jié)果。應(yīng)該指出的是，復(fù)合基板10的區(qū)域與區(qū)域折射率這里將稱為“微觀區(qū)域折射率”，而由正常方法測量的折射率這里將稱為“宏觀折射率”或“平均折射率”。而且，由微觀區(qū)域折射率定義的折射率各向異性(雙折射)和延遲這里將分別稱為“微觀區(qū)域折射率各向異性(或微觀區(qū)域雙折射)”和“微觀區(qū)域延遲”。
首先，在復(fù)合基板10的每個區(qū)域13中，其中纖維束11只在x軸方向或y軸方向?qū)?zhǔn)，在它們的對準(zhǔn)方向上纖維束11的折射率nx(或ny)具有較大的微觀區(qū)域折射率各向異性，如圖2A所示。另一方面，纖維束11在兩個基本垂直方向(即x軸和y軸方向)對準(zhǔn)的每個區(qū)域14呈現(xiàn)負(fù)的單軸微觀區(qū)域折射率各向異性(nxny＞nz)，如圖2B所示。此外，其中不存在纖維束11的復(fù)合基板10的每個區(qū)域15呈現(xiàn)各向同性的光學(xué)性能(即nxnynz)。
在復(fù)合基板10的平面內(nèi)，區(qū)域14和15沒有折射率各向異性(即，nxny)。相應(yīng)地，在基板平面上通過上述常規(guī)折射率測量方法測量的折射率各向異性代表區(qū)域13的微觀區(qū)域折射率各向異性，并表示x軸方向的折射率與y軸方向的折射率不等。
復(fù)合基板10的宏觀折射率可以通過使用具有Xe燈光源(具有約400nm到約700nm的波長和約10mmφ的測量面積)或He-Ne激光器光源(具有約632.8nm的波長和約2mmφ的測量面積)的橢圓計(例如由Jasco公司制造的橢圓計M-220)而定量地測量。難以定量地測量復(fù)合基板10的微觀區(qū)域折射率。但是，可以通過偏振顯微鏡來定性地確定上述微觀區(qū)域折射率各向異性。
如果具有這種唯一光學(xué)各向異性的復(fù)合基板10用做液晶顯示裝置的透明基板，則將產(chǎn)生下列問題。
根據(jù)如在日本特許公開公報No.59-33428和60-78420中公開的常規(guī)設(shè)計，偏振器的傳輸軸和研磨方向必須相對于復(fù)合基板10的光軸限定。更具體地說，偏振器的傳輸軸和研磨方向(即，液晶分子的預(yù)傾斜方向)基本上平行于(或基本上垂直于)其中折射率在復(fù)合基板10的平面內(nèi)為最大的方向。這是因為在現(xiàn)有技術(shù)中專注于塑料基板10的宏觀折射率各向異性。
如果兩個偏振器設(shè)置成交叉偏光鏡，并且其間設(shè)置復(fù)合基板10，以至于兩個偏振器之一的傳輸軸基本平行于(或基本垂直于)其中復(fù)合基板10的宏觀折射率變?yōu)樽畲蟮姆较?，則由于其中纖維束11只在x軸方向或y軸方向?qū)?zhǔn)(見圖2A)的區(qū)域13的微觀區(qū)域折射率各向異性而觀察到光泄漏。這種光泄漏將使黑色顯示質(zhì)量下降和使液晶顯示裝置的對比率(例如，正面對比率)降低。
更重要的是，如果微觀區(qū)域折射率各向異性在x軸和y軸方向基本上平均，則甚至在其基板平面內(nèi)幾乎沒有宏觀折射率各向異性(延遲)的復(fù)合基板10也將具有微觀區(qū)域折射率各向異性，因此也產(chǎn)生光泄漏。就是說，如在日本特許公開公報No.60-78420中所述的“偏振器的傳輸軸和復(fù)合基板10的光軸之間的關(guān)系可以任意限定，只要共面延遲為15nm或更小即可”是不正確的。
在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的液晶顯示裝置中，兩個基板設(shè)置成以便在它們之間夾著液晶層，并且更靠近觀察者設(shè)置的兩個基板中的至少一個包括塑料基板，在該塑料基板上纖維束在基本上彼此垂直的兩個方向?qū)?zhǔn)。此外，甚至比塑料基板更靠近觀察者的偏振器設(shè)置成使得偏振器的傳輸軸基本上平行于或基本上垂直于兩個對準(zhǔn)方向之一。在上述優(yōu)選實施方式中，塑料基板包括在彼此基本垂直相交的兩個方向?qū)?zhǔn)的纖維束。然而，即使使用纖維束只在一個方向(這里將稱為“第一方向”)對準(zhǔn)的塑料基板，將設(shè)置成比塑料基板更靠近觀察者的偏振器可以設(shè)置成使得該偏振器的傳輸軸基本平行于或基本垂直于第一方向。
在這種設(shè)置中，如果塑料基板具有共面延遲(即，宏觀延遲)，則在基板平面內(nèi)折射率變?yōu)樽畲蟮姆较蛳薅ǔ膳c該偏振器的傳輸軸形成小于約45度的角度。但是，如果至少靠近觀察者的偏振器設(shè)置成使得該偏振器的傳輸軸基本上平行或基本上垂直于纖維的對準(zhǔn)方向，則可以使由于纖維束11只在一個方向?qū)?zhǔn)的區(qū)域的微觀區(qū)域折射率各向異性產(chǎn)生的光泄漏最小化或消除它。這是因為，即使基本上平行于或基本上垂直于纖維的對準(zhǔn)方向被偏振的線性偏振光線通過具有這種折射率各向異性的微觀區(qū)域，其中在該微觀區(qū)域中折射率在纖維的對準(zhǔn)方向上變?yōu)樽畲?，則這種線性偏振光線根本不受折射率各向異性的影響，如圖2A所示。
為了減小塑料基板的共面延遲或為了實現(xiàn)各向同性機械性能，塑料基板優(yōu)選還包括在與第一方向交叉的第二方向?qū)?zhǔn)的多個纖維。更優(yōu)選，使用其中第一和第二方向彼此基本上以直角相交的塑料基板，如上述優(yōu)選實施方式那樣。如果第一和第二方向彼此基本上以直角相交，則基本上平行于第一方向設(shè)置的偏振器的傳輸軸基本上垂直于第二方向。結(jié)果是，由其中纖維束只在一個方向?qū)?zhǔn)的區(qū)域的微觀區(qū)域折射率各向異性產(chǎn)生的光泄漏可以有效地最小化或被消除。
通常，塑料基板優(yōu)選基本沒有共面延遲(例如小于約5nm的共面延遲)。這種條件可以通過例如調(diào)整在兩個交叉方向?qū)?zhǔn)的纖維束的厚度(以及所包含的各個纖維的厚度和數(shù)量)和兩個相鄰纖維束之間的間距來實現(xiàn)。通過使用其中基本相同的纖維束在兩個基本垂直方向以與上述優(yōu)選實施方式相同的間距對準(zhǔn)的機織織物，宏觀共面延遲可以減小到小于約5nm或甚至小于約1nm。
下面將進一步詳細(xì)介紹根據(jù)本發(fā)明特定優(yōu)選實施方式的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)。
圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的透射型液晶顯示裝置30的結(jié)構(gòu)。圖4示意性地示出了在透射型液晶顯示裝置30中的光軸的設(shè)置。
透射型液晶顯示裝置30優(yōu)選包括兩個基板31和32、置于兩個基板31和32之間的液晶層33、以及兩個偏振器34和35，這兩個偏振器設(shè)置成在它們之間夾著兩個基板31和32。
用做基板31和32的兩個塑料基板各包括在兩個基本垂直方向36對準(zhǔn)的纖維束，與在圖1中所示的塑料基板10一樣。例如，基板31可以是包括在其主表面和液晶層33之間的相對電極的相對基板，而基板32可以是包括在其主表面和液晶層33之間的透明像素電極、TFT和其它電路元件(未示出)的有源矩陣基板。
兩個偏振器34和35設(shè)置成兩個交叉偏光鏡，以至于偏振器34的吸收軸37和偏振器35的吸收軸38基本上彼此以直角相交。而且，從觀察者的觀點看，吸收軸37和38優(yōu)選設(shè)置成限定約45度的傾角。用做基板31和32的塑料基板的纖維對準(zhǔn)方向36優(yōu)選基本上平行或基本上垂直于吸收軸37和38。每個偏振器的吸收軸和其傳輸軸基本上彼此以直角相交。相應(yīng)地，偏振器34和35的傳輸軸優(yōu)選基本上平行或基本上垂直于纖維對準(zhǔn)方向36。
液晶層33優(yōu)選是TN模式液晶層。每個對準(zhǔn)膜(未示出)的研磨方向39優(yōu)選基本上平行于設(shè)置在液晶層33的相同側(cè)上的其相關(guān)偏振器的吸收軸。也就是說，為基板31提供的對準(zhǔn)膜的研磨方向基本上平行于吸收軸37，而為基板32提供的對準(zhǔn)膜的研磨方向基本上平行于吸收軸38。這個液晶顯示裝置30設(shè)計成能以正常白光模式進行顯示操作。
這種液晶顯示裝置30可以使光泄漏最小化，由此顯示高品質(zhì)的圖像，光泄漏是由于上述微觀區(qū)域折射率各向異性產(chǎn)生的。原因如下。光泄漏是由于平行于纖維對準(zhǔn)方向的延遲產(chǎn)生的。然而，這兩個吸收軸37和38之一是基本上平行于或基本上垂直于產(chǎn)生延遲的纖維對準(zhǔn)方向。相應(yīng)地，可能泄漏的光實際上被吸收到偏振器34或35中并且對顯示操作不起作用。因而，液晶顯示裝置30可以呈現(xiàn)在黑色顯示上的提高的顯示品質(zhì)并且可以表現(xiàn)為更高的對比率(例如，更高的正面對比率)。
作為基板31和32的復(fù)合基板材料的透明樹脂可以是常規(guī)的透明樹脂。優(yōu)選的透明樹脂的例子包括熱固樹脂如環(huán)氧樹脂、苯酚樹脂、苯酚-環(huán)氧混合樹脂和雙馬來酰亞胺三嗪混合樹脂，以及熱塑性樹脂如聚碳酸酯、聚醚砜和聚醚酰亞胺。
優(yōu)選的透明纖維的例子包括無機纖維如E玻璃、D玻璃和S玻璃以及有機纖維如芳香族聚酰胺和其它樹脂。透明纖維優(yōu)選用作纖維束，更優(yōu)選用作上述機織織物。
為了提高復(fù)合基板的機械強度以及其機械和光學(xué)性能的均勻程度，纖維優(yōu)選在整個平面上在所有方向均勻?qū)?zhǔn)，每個纖維的直徑和每個纖維束的寬度優(yōu)選盡可能的小，并且束與束之間的間距也盡可能的窄。更優(yōu)選，例如，每個纖維優(yōu)選具有約20μm或以下的直徑，更優(yōu)選例如直徑為約10μm或更小。每個纖維束11優(yōu)選具有例如約200μm或更小的寬度。此外，束與束之間的間距優(yōu)選例如約為500μm或更小。
機織織物是最優(yōu)選的上述平面機織織物。作為選擇，也可以使用任何其它常用的機織織物如緞子或斜紋機織織物?；蛘呱踔烈部梢允褂脽o紡織物。
復(fù)合基板的透明度優(yōu)選盡可能的高。相應(yīng)地，為了使光從纖維和樹脂基體之間的界面擴散反射和光被纖維散射，纖維和樹脂基體的折射率優(yōu)選選擇成使得彼此盡可能的接近。一般來說，樹脂基體的材料種類選擇范圍比纖維的選擇范圍寬。而且，優(yōu)選通過某種方法改變樹脂的化學(xué)性能來調(diào)整樹脂的折射率。例如，如果替代品如氟原子注入到樹脂骨架中，則可以減小其折射率。另一方面，如果溴原子注入到其中，則可以增加其折射率。
該復(fù)合基板可以通過任何各種公知方法處理纖維(即，纖維束或機織織物)和樹脂基體材料來制造。例如，如果使用熱固樹脂，可以通過壓縮、輥軋、澆注或轉(zhuǎn)移模制工藝制造該復(fù)合基板。另一方面，熱塑性樹脂可以通過壓縮、注射成形或擠壓處理而模制成復(fù)合基板的形狀。
任選地，保護涂層(即，硬涂層)可以附加地設(shè)置在復(fù)合基板的表面上。保護涂層可以由有機材料或無機材料構(gòu)成。保護涂層通常由具有優(yōu)異耐熱性、阻擋性能(即，阻擋水或氧氣的能力)和機械強度的無機材料如SiO2膜構(gòu)成?？梢杂行У厥褂盟芰匣鍌鬏斂梢娸椛洹＿@樣，保護涂層也需要傳輸可見輻射。而且，為了使從復(fù)合基板和保護涂層之間的界面的反射最小化，保護涂層的材料優(yōu)選具有幾乎等于復(fù)合基板的樹脂基體的折射率的折射率。
例如，由通過以約500μm的間距基本彼此垂直地機織纖維束(每個纖維束包括直徑為約10μm的約50個E玻璃纖維并且寬度為約200μm)而獲得的平面機織織物和作為樹脂基體的環(huán)氧樹脂構(gòu)成的復(fù)合基板可具有約0.17mm的厚度、小于約1nm的共面延遲和在厚度方向的約20nm的延遲，并且可以有效地用作液晶顯示裝置30的塑料基板。這些共面延遲可以利用例如Jasco公司制造的分光鏡橢圓計M-220來測量。
包括這種塑料基板的液晶顯示裝置30可具有約1000∶1或更高的正面對比率，這遠(yuǎn)高于通過設(shè)置偏振器使其吸收軸相對于纖維束的對準(zhǔn)方向(即，x軸或y軸方向)限定約45度角所獲得的300∶1的正面對比率。
為了改善TN模式液晶顯示裝置30的視角相關(guān)性，可以使用在授予本申請申請人的日本專利No.2866540中公開的相位板(這里將其稱為“傾斜相位板”)。下面將參照圖5介紹如何設(shè)置傾斜相位板42的光軸(即指數(shù)橢圓體的主軸)。應(yīng)該指出的是，在下面的描述中將使用的指數(shù)橢圓體及其主軸是從實際測量中獲得的近似值。
首先，為傾斜相位板42定義右手垂直坐標(biāo)系x-y-z。更具體地說，x-y平面基本上平行于相位板42的主表面，z軸基本上垂直于相位板42的主表面。相位板42的三個垂直主軸假設(shè)為a軸、b軸和c軸，并且a軸、b軸和c軸上的折射率(即主折射率)分別用na、nb和nc表示。則，滿足不等式na＝nb＞nc。就是說，相位板42具有負(fù)的單軸折射率各向異性。此外，a軸限定在基本平行于相位板42的主表面的平面內(nèi)并優(yōu)選基本上平行于x軸。在標(biāo)準(zhǔn)相位板中，b軸基本平行于y軸，c軸基本上平行于z軸。然而，在這個相位板42中，b軸相對于y軸傾斜，c軸相對于z軸傾斜，如圖5所示。b軸和c軸都具有傾角θ并且都相對于a軸順時針傾斜。作為選擇，b軸和c軸還可以從圖5中所示方向向相反方向即相對于a軸的逆時針方向傾斜。
在圖3中所示的TN模式液晶顯示裝置30中，傾斜相位板42設(shè)置在基板31和偏振器34和/或基板32和偏振器35之間。在這種情況下，傾斜相位板42設(shè)置成使得c軸的傾斜方向40(具有主折射率nc，這是在各向異性方向的折射率)與用于基板31的對準(zhǔn)膜的研磨方向39相反。
這個優(yōu)選實施方式的液晶顯示裝置30的塑料基板31和32具有在基板平面內(nèi)基本為零的宏觀延遲(nx-ny)·d(其中d是基板的厚度)，但是在厚度方向的宏觀延遲(nx-nz)·d(其中d是基板的厚度)是不可忽略的值。例如，如果使用厚度為約0.17mm的纖維填充復(fù)合基板，則共面延遲Rp(這是宏觀延遲)小于約1nm，但是厚度方向的延遲Rth為約20nm。
相應(yīng)地，如果在這個優(yōu)選實施方式的液晶顯示裝置中設(shè)置傾斜相位板42，則傾斜相位板42的延遲優(yōu)選由值得考慮的厚度方向的塑料基板的延遲限定。
在上述液晶顯示裝置30中，液晶層33是TN模式液晶層。因此，兩個對準(zhǔn)膜的每個的研磨方向優(yōu)選基本上平行于其相關(guān)偏振器的吸收軸。另一方面，在IPS模式液晶顯示裝置中，例如，研磨方向(通常是反平行的)定義成相對于作為交叉偏光鏡設(shè)置的兩個偏振器之一的傳輸軸形成約10度角。即使這樣，偏振器也優(yōu)選設(shè)置成使得其傳輸軸基本上平行于或基本上垂直于纖維束的對準(zhǔn)方向，如像上述TN模式液晶顯示裝置30那樣。在IPS模式液晶顯示裝置中，纖維束的兩個對準(zhǔn)方向優(yōu)選是顯示屏面上的水平(寬度)和垂直(長度)方向。
在上述優(yōu)選實施方式中，本發(fā)明適用于透射型液晶顯示裝置，其中互相面對且其間置入液晶層的兩個基板都是塑料基板。作為選擇，只有兩個基板之一可以是塑料基板。而且，如果本發(fā)明適用于反射型液晶顯示裝置，靠近觀察者設(shè)置的兩個透明基板之一優(yōu)選是塑料基板。在這種情況下，塑料基板優(yōu)選設(shè)置成使得在塑料基板上的兩個相交纖維對準(zhǔn)方向之一基本上平行于或基本上垂直于靠近觀察者設(shè)置的偏振器的吸收軸。此外，在反射型液晶顯示裝置中，設(shè)有反射層的另一基板不必是透明的，但是仍然可以是塑料基板。這是因為通過使用具有基本相同機械性能(如線性熱膨脹系數(shù))的兩個基板可以實現(xiàn)較高的可靠性。
在上述優(yōu)選實施方式中，本發(fā)明應(yīng)用于TN模式液晶顯示裝置。然而，通過用垂直對準(zhǔn)的液晶層替換圖3中所示的透射型液晶顯示裝置30的液晶層33可以獲得VA模式液晶顯示裝置。該VA模式液晶顯示裝置可以具有與圖3所示結(jié)構(gòu)十分相同的結(jié)構(gòu)，除了它的液晶層是垂直對準(zhǔn)液晶層之外。下面將參照圖3介紹VA模式液晶顯示裝置的示意結(jié)構(gòu)。
在VA模式液晶顯示裝置30中，偏振器34和35優(yōu)選設(shè)置成交叉偏光鏡，以至于其吸收軸37和38彼此以直角相交。而且，吸收軸37和38設(shè)置成形成約45度的傾角，如觀察者觀察到的。此外，作為基板31和32的塑料基板優(yōu)選設(shè)置成使得兩個纖維對準(zhǔn)方向36的每個基本上平行于或基本上垂直于吸收軸37和38。
液晶層33包括具有負(fù)電介質(zhì)各向異性的向列液晶材料。垂直對準(zhǔn)膜設(shè)置在基板31和32的表面上以便面對液晶層33。在沒有電壓施加于液晶層33上時，液晶分子基本上垂直于基板31和32的內(nèi)部表面對準(zhǔn)。然而，當(dāng)電場施加于液晶層33時，液晶分子朝向基本上垂直于電場的方向傾斜。傾斜角由施加的電場強度確定。控制液晶分子的取向，以便液晶分子傾斜的方向(即平行于基板平面的方向)相對于偏振器34和35的吸收軸37和38限定約45度角。這種VA模式液晶顯示裝置30在正常黑色模式進行顯示操作。為了提高視角特性，優(yōu)選控制液晶分子的取向以至于液晶分子在每個像素內(nèi)朝向四個方向傾斜，每對方向彼此相差90度。這種控制有時稱為“取向分割”。用這種方式控制液晶分子取向的公知VA模式的例子包括MVA模式。即使在進行這種取向分割時，也可控制液晶分子的取向以使液晶分子在每個分割區(qū)域(即子像素)中傾斜的方向相對于偏振器34和35的吸收軸37和38限定約45度角。
具有這種結(jié)構(gòu)的這種VA模式液晶顯示裝置30還可以使光泄漏最小化，由此顯示高品質(zhì)圖像，其中這種光泄漏是由于纖維束只在一個方向?qū)?zhǔn)的區(qū)域的微觀區(qū)域折射率各向異性造成的。原因如下。這種光泄漏是由于平行于纖維對準(zhǔn)方向的延遲產(chǎn)生的。但是，兩個吸收軸37和38之一基本上平行于或基本上垂直于產(chǎn)生延遲的纖維對準(zhǔn)方向。相應(yīng)地，可能泄漏的光實際上被吸收到偏振器34或35中并且對顯示操作不起作用。因而，液晶顯示裝置30可以在黑色顯示中呈現(xiàn)提高的顯示品質(zhì)并且可以表現(xiàn)為較高的對比率(例如，較高的正面對比率)。包括這種塑料基板的VA模式液晶顯示裝置30可具有約1000∶1或更高的正面對比率，這遠(yuǎn)高于通過設(shè)置偏振器使其吸收軸相對于纖維束的對準(zhǔn)方向36限定約45度角所獲得的約450∶1的正面對比率。
根據(jù)本發(fā)明的各個優(yōu)選實施方式，大大提高了包括纖維填充塑料基板的液晶顯示裝置的顯示品質(zhì)。因而，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的液晶顯示裝置可以有效地用在移動無線電通信裝置如移動電話或PDA中。
前面已經(jīng)參照本發(fā)明的優(yōu)選實施方式介紹了本發(fā)明，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯然可以對這里公開的本發(fā)明進行各種方式的修改并可以假設(shè)上述具體實施方式
以外的其它很多實施方式。因而，所附權(quán)利要求書趨于覆蓋落入本發(fā)明的實際構(gòu)思和范圍內(nèi)的本發(fā)明的所有修改。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，包括液晶層；比所述液晶層更靠近觀察者設(shè)置的第一基板；第二基板，它面對所述第一基板設(shè)置，并且所述第一和第二基板之間設(shè)置所述液晶層；和比所述第一基板更靠近觀察者設(shè)置的第一偏振器；其中所述第一基板包括第一塑料基板，其上多個纖維在第一方向?qū)?zhǔn)，和所述第一偏振器對準(zhǔn)，以使所述第一偏振器的傳輸軸基本上平行于或基本上垂直于所述第一方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其中所述第一塑料基板還包括在與所述第一方向相交的第二方向?qū)?zhǔn)的另外的多個纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的液晶顯示裝置，其中所述第一和第二方向彼此基本上以直角相交。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項的液晶顯示裝置，其中所述第一塑料基板具有共面延遲，并設(shè)置成使得其折射率在所述基板平面內(nèi)變?yōu)樽畲蟮姆较蛳鄬τ谒龅谝黄衿鞯乃鰝鬏斴S限定小于約45度的角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項的液晶顯示裝置，其中所述第一塑料基板沒有共面延遲。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項的液晶顯示裝置，其中經(jīng)受研磨處理的第一對準(zhǔn)膜設(shè)置在所述第一基板上，以便面對所述液晶層，并且所述第一對準(zhǔn)膜的所述研磨方向設(shè)置成基本上平行于或基本上垂直于所述第一方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項的液晶顯示裝置，其中所述液晶層是TN液晶層，并且其中所述裝置還包括設(shè)置在所述第二基板上的第二偏振器，以便所述第二基板被夾在所述液晶層和所述第二偏振器之間；和設(shè)置在所述第一基板和所述液晶層之間以及所述第二基板和所述液晶層之間的至少之一處的至少一個相位板；其中所述第一和第二偏振器設(shè)置成其傳輸軸彼此基本上平行或基本上垂直，和如果所述至少一個相位板的所述指數(shù)橢圓體具有彼此以直角相交的作為主軸的a軸、b軸和c軸，并且如果所述a軸、b軸和c軸上的主折射率分別是na、nb和nc時，則滿足na＝nb＞nc，所述a軸位于所述至少一個相位板的平面內(nèi)，所述c軸相對于垂直于所述相位板的直線在bc平面內(nèi)限定傾角θ；和所述至少一個相位板設(shè)置成使其c軸基本上平行于設(shè)置在與所述至少一個相位板相同的液晶層一側(cè)上的所述第一或第二偏振器的所述吸收軸。
全文摘要
一種液晶顯示裝置包括液晶層；比液晶層更靠近觀察者設(shè)置的第一基板；面對第一基板設(shè)置的第二基板，并且第一和第二基板之間設(shè)置液晶層；和比第一基板更靠近觀察者設(shè)置的第一偏振器。第一基板包括第一塑料基板，其上多個纖維在第一方向?qū)?zhǔn)。設(shè)置第一偏振器以至于第一偏振器的傳輸軸基本上平行于或基本上垂直于第一方向。
文檔編號G02F1/1333GK1527112SQ200410003158
公開日2004年9月8日 申請日期2004年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月25日
發(fā)明者齊田信介, 渡邊典子, 子 申請人:夏普株式會社