專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為了液晶分子進(jìn)行黑顯示例如在近似垂直地取向的液晶面板上附加光學(xué)位相差板的液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
液晶顯示裝置具有輕、薄、耗電省等特點(diǎn)，由于這一特點(diǎn)廣泛用于OA設(shè)備、信息終端、鐘表、電視機(jī)等各種領(lǐng)域。尤其是有源矩陣型液晶顯示裝置，因?yàn)橥ㄟ^利用薄膜晶體管(Thin Film Transistor)進(jìn)行像素開關(guān)，是能獲得優(yōu)異的響應(yīng)特性的液晶顯示裝置，所以用作為必須顯示眾多圖像信息的攜帶式電視和或計(jì)算機(jī)的顯示器。
近幾年，隨著信息量的增大，開始要求提高液晶顯示裝置的圖像精晰度及顯示速度。
例如，通過將薄膜晶體管的陣列結(jié)構(gòu)做得更加微細(xì)以增大像素?cái)?shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)高晰度。
另外，關(guān)于顯示速度的提高例如正在研討采用向列液晶的OCB(OpticalCompensated Birefringence光學(xué)補(bǔ)償雙折射)模式、VAN(Vertically AlignedNematic垂直排列向列)模式、HAN(Hybrid Aligned Nematic混合排列向列)模式、及π排列模式、及利用蝶狀結(jié)構(gòu)液晶的表面穩(wěn)定鐵電液晶(SSFLCSurface-Stabiliged Ferroelectric Liguid Crystal)模式及反鐵電液晶(AFLCAnti-Ferroelectric Liguid Crystal)模式，以取代現(xiàn)有的顯示模式。
上述顯示模式中，尤其是VAN模式能獲得比現(xiàn)有的扭曲向列(TwistedNematic)模式更快的響應(yīng)速度，還有利用垂直取向能不需要摩擦(rubbing)處理的特點(diǎn)，因?yàn)樵撎幚頃?huì)由于靜電引起破壞造成不良。其中由于多疇型VAN模式(以下稱為MVA模式)的視角擴(kuò)大比較容易，所以尤其受到人們的關(guān)注。
作為得到多疇結(jié)構(gòu)的方式通常采用以下的方法，即在陣列基板的像素電極及對(duì)向基板的對(duì)向電極上設(shè)置取向分割用的電極縫或凸起，利用它們控制由像素電極及對(duì)向電極加在像素區(qū)域上的電場(chǎng)的梯度(例如參照專利第2565639號(hào)公報(bào))。這時(shí)，液晶層的像素區(qū)域其液晶分子的取向方向在外加電壓的狀態(tài)下互相成90°角度那樣，例如取向分割成四個(gè)疇，通過這樣實(shí)現(xiàn)改善視角特性的對(duì)稱性及抑制反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。另外，為了補(bǔ)償在使液晶分子相對(duì)電極基板垂直地排列的黑顯示狀態(tài)下液晶層的位相差取決于視角的關(guān)系，采用了負(fù)的光學(xué)位相差板，由此對(duì)于視角有良好的對(duì)比度(CR)。該負(fù)的光學(xué)位相差板如果是具有也能補(bǔ)償偏振光板取決于視角的特性那樣的面內(nèi)位相差的雙軸位相差板，則能實(shí)現(xiàn)更優(yōu)良的視角-對(duì)比度特性。

發(fā)明內(nèi)容
但是，上述MVA模式中，視角補(bǔ)償在黑顯示(最小)灰度以外不夠充分，亮度(透射率)特性在面板正面的方位和斜的方位之間不一樣。在液晶顯示裝置是將像素區(qū)域取向分割成四個(gè)疇的MVA模式時(shí)，例如如圖24～26所示的那樣在與各種灰度對(duì)應(yīng)的液晶外加電壓下得到將面板的正面方位作為0°的視角-亮度特性。圖24為表示相對(duì)面板正面方位在左右方位上得到的視角-亮度特性，圖25表示相對(duì)面板正面的方位在斜的方位上得到的視角-亮度特性，圖26表示相對(duì)面板正面的方位在上下方位上得到的視角-亮度特性。這里，在液晶層LQ上施加范圍在0V～4.7V的電壓。圖24～圖26中，橫軸表示將面板正面方位作為0°的視角，縱軸用透射率表示面板的亮度。根據(jù)上述視角亮度特性可知，中間灰度上的亮度差相對(duì)面板正面在斜方位的視角上在縮小，再有白顯示(最大)灰度上的亮度也由于取決于視角的關(guān)系而降低，所以在是多色顯示時(shí)存在的問題是可以看到整體褪色變成淡茶色。
在上述的MVA模式中還存在的問題是，由于在為了得到四個(gè)疇而設(shè)置的凸起或電極縫、以及上述疇間的取向邊界上產(chǎn)生的舒利萊恩(Schlieren)取向的影響，液晶顯示裝置的亮度要比不作取向分割的場(chǎng)合顯著地惡化。為了改進(jìn)這一問題，雖然可以考慮減少取向分割數(shù)目，但由于以下的理由又將難以進(jìn)行。即在像素區(qū)域的取向分割數(shù)為4時(shí)，液晶顯示裝置具有如圖30所示那樣的視角-對(duì)比度特性。該視角-對(duì)比度特性其對(duì)比度(CR)在全部方位上均大于10，這一點(diǎn)是相當(dāng)出色的。
另外，在像素區(qū)域的取向分割數(shù)為2時(shí)，液晶顯示裝置具有如圖27～圖29所示的視角-對(duì)比度特性，這一特性和取向分割數(shù)為4的液晶顯示裝置的情況相同。但是，該液晶顯示裝置具有圖27～圖29示出的視角-亮度特性。根據(jù)上述這些圖，可知在中間灰度上產(chǎn)生亮度反轉(zhuǎn)。中間灰度的位相差的各向異性雖然其液晶分子的取向方向在兩個(gè)疇間以成為反平行的上下方向互相補(bǔ)償，但在左右方位上一樣地起作用。即因?yàn)樵诿姘逭婧鸵暯欠轿恢g位相差對(duì)于外加電壓的變化度發(fā)生變化而產(chǎn)生亮度反轉(zhuǎn)。因而，存在的問題是在取向分割數(shù)為2時(shí)，雖能改善液晶顯示裝置的亮度，但在中間灰度上的視角-亮度特性惡化。
本發(fā)明為解決上述問題而提出，其目的在于提供一種液晶顯示裝置，該裝置在利用能使液晶單元的液晶分子在黑顯示用的排列狀態(tài)和白顯示用的排列狀態(tài)間躍遷的電場(chǎng)來(lái)控制液晶單元的位相差及旋光性的液晶顯示方式中，不損壞視角-對(duì)比度特性，能使中間灰度的視角-亮度特性提高。
本申請(qǐng)第一方面為提供一種液晶顯示裝置，該裝置包括液晶分子配置在產(chǎn)生與外加電壓對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)的一對(duì)基板間、在一對(duì)基板間無(wú)外加電壓時(shí)相對(duì)基板面近似垂直地排列、而在電壓加在一對(duì)基板間時(shí)在規(guī)定斷面上使導(dǎo)向偶極子傾斜排列的液晶單元；和與液晶單元對(duì)向配置的光學(xué)位相差板，光學(xué)位相差板有沿厚度方向重疊的第一區(qū)域及第二區(qū)域，使其至少在與基板面近似垂直的方向上形成具有光軸的負(fù)的位相差，第一區(qū)域由各條光軸在規(guī)定的斷面朝和液晶分子傾斜方向相同的一側(cè)傾斜、并且該傾斜角度再沿厚度方向連續(xù)變化排列的多個(gè)負(fù)折射率媒體組成。
本申請(qǐng)第二方面為提供一種液晶顯示裝置，該裝置包括液晶分子配置在產(chǎn)生與外加電壓對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)的一對(duì)基板間、在無(wú)電壓外加在一對(duì)基板間時(shí)相對(duì)基板面近似垂直地排列、而在電壓外加在一對(duì)基板間時(shí)在規(guī)定斷面使導(dǎo)向偶極子傾斜排列的液晶單元；及與液晶單元對(duì)向配置的光學(xué)位相差板，光學(xué)位相差板具有沿厚度方向重疊的第一區(qū)域及第二區(qū)域，第一區(qū)域由各條光軸在規(guī)定斷面向和液晶分子傾斜方向相同一側(cè)傾斜、并且該傾斜角度再沿厚度方向連續(xù)變化排列的多個(gè)負(fù)折射率媒體組成，第二區(qū)域由各條光軸在規(guī)定斷面向和液晶分子的傾斜方向相反一側(cè)傾斜、并且該傾斜角度再沿厚度方向連續(xù)變化排列的多個(gè)負(fù)折射率媒體組成。
本申請(qǐng)第三方面為提供一種液晶顯示裝置，該裝置包括液晶分子配置在產(chǎn)生與外加電壓對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)的一對(duì)基板間的液晶單元、和夾持液晶單元配置的一對(duì)光學(xué)位相差板，這一對(duì)光學(xué)位相差板的每塊具有沿厚度方向重疊的第一區(qū)域及第二區(qū)域，第一區(qū)域由各條光軸向規(guī)定的一側(cè)傾斜、并且該傾斜角度再沿厚度方向連續(xù)變化排列的多個(gè)負(fù)折射率媒體組成，第二區(qū)域由各條光軸向和規(guī)定一側(cè)相反的一側(cè)傾斜、并且該傾斜角度再沿厚度方向連續(xù)變化排列的多個(gè)負(fù)折射率媒體組成。
本申請(qǐng)第四方面為提供一種液晶顯示裝置，該裝置包括液晶分子配置在產(chǎn)生與外加電壓對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)的一對(duì)基板間、在一對(duì)基板間無(wú)外加電壓時(shí)相對(duì)于基板近似垂直地排列、而在一對(duì)基板間外加電壓時(shí)在規(guī)定斷面使導(dǎo)向偶極子傾斜排列的液晶單元、和夾持液晶單元配置的一對(duì)光學(xué)位相差板，一對(duì)光學(xué)位相差板的每塊板，有沿厚度方向重疊的第一區(qū)域及第二區(qū)域，使其至少在與基板近似垂直的方向上形成具有光軸的負(fù)的位相差第一區(qū)域由各條光軸在規(guī)定斷面向和液晶分子的傾斜方向相同的一側(cè)傾斜、并且該傾斜角再沿厚度方向連續(xù)變化排列的多個(gè)負(fù)折射率媒體組成，第二區(qū)域由各條光軸在規(guī)定斷面向和液晶分子的傾斜方向相反一側(cè)傾斜、并且該傾向角度再沿厚度方向連續(xù)變化排列的多個(gè)負(fù)折射率媒體組成。
上述液晶顯示裝置在光學(xué)位相差板排列躍遷過程中能對(duì)所有液晶分子的排列狀態(tài)進(jìn)行液晶單元的位相差取決于視角的特性及偏振光板取決于視角的特性的補(bǔ)償。因此不會(huì)給視角-對(duì)比度特性帶來(lái)不良影響，能提高中間灰度的視角-亮度特性。尤其是在液晶單元象MVA模式那樣取向分割時(shí)，即使取向分割數(shù)為2，仍舊能不影響視角-對(duì)比度特性，提高中間灰度的視角-亮度特性。


圖1為表示本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的液晶顯示裝置的外形圖。
圖2為概要表示圖1示出的液晶顯示裝置的電路構(gòu)成圖。
圖3為表示圖1示出的液晶顯示裝置的斷面結(jié)構(gòu)圖。
圖4為說(shuō)明圖2示出的光學(xué)位相差板的結(jié)構(gòu)用的說(shuō)明圖。
圖5為表示圖4示出的光學(xué)膜上構(gòu)成折射率橢圓形的圓盤形高分子的示意圖。
圖6為表示與包含圖4示出的x軸及軸的xz軸平面平行的光學(xué)位相差板RT的y方位斷面圖。
圖7為表示與包含圖4示出的y軸及z軸的yz軸平面平行的光學(xué)位相差板RT的x方位斷面圖。
圖8為表示與包含圖4示出的x軸及y軸的xy軸平面平行的光學(xué)位相差板RT的Z方位斷面圖。
圖9為表示圖3示出的偏振光板對(duì)液晶面板的吸收軸和光學(xué)位相差板的滯相軸間的關(guān)系圖。
圖10為表示圖3示出的像素電極的平面結(jié)構(gòu)圖。
圖11為表示在無(wú)來(lái)自圖10示出的像素電極的外加電壓時(shí)液晶層中得到的液晶分子排列圖。
圖12為表示在有來(lái)自圖10示出的像素電極的外加電壓時(shí)液晶層中得到的液晶分子排列圖。
圖13為表示在相對(duì)圖1示出的面板正面方位的左右方位上得到的液晶顯示裝置的視角-亮度特性實(shí)測(cè)值的圖。
圖14為表示在相對(duì)圖1示出的面板正面方位的斜的方位上得到的液晶顯示裝置的視角-亮度特性實(shí)測(cè)值的圖。
圖15為表示在相對(duì)圖1示出的面板正面方位的上下方位上得到的液晶顯示裝置的視角-亮度特性實(shí)測(cè)值的圖。
圖16為表示圖1示出的液晶顯示裝置的視角-對(duì)比度特性實(shí)測(cè)值的圖。
圖17為表示本發(fā)明第二實(shí)施形態(tài)的液晶顯示裝置的像素電極平面結(jié)構(gòu)圖。
圖18為表示無(wú)來(lái)自圖17示出的像素電極的外加電壓時(shí)液晶層中得到的液晶分子排列圖。
圖19為表示有來(lái)自圖17示出的像素電極的外加電壓時(shí)液晶層中得到的液晶分子排列圖。
圖20為表示在用圖17示出的像素電極時(shí)相對(duì)面板正面方位的左右方位上得到的液晶顯示裝置視角-亮度實(shí)測(cè)值的圖。
圖21為表示在用圖17示出的像素電極時(shí)相對(duì)面板正面方位的斜的方位上得到的液晶顯示裝置視角-亮度實(shí)測(cè)值的圖。
圖22為表示在用圖17示出的像素電極時(shí)相對(duì)面板正面方位的上下方位上得到的液晶顯示裝置視角-亮度實(shí)測(cè)值的圖。
圖23為表示在采用圖17示出的像素電極時(shí)得到的液晶顯示裝置的視角-對(duì)比度特性實(shí)測(cè)值的圖。
圖24為表示在取向分割數(shù)為4的現(xiàn)有的MVA模式液晶顯示裝置中相對(duì)于面板正面方位的左右方位上得到的視角-亮度特性實(shí)測(cè)值的圖。
圖25為表示和圖24的情況相同的MVA模式液晶顯示裝置在面板正面方位的斜的方位上得到的視角-亮度特性實(shí)測(cè)值的圖。
圖26為表示和圖24的情況相同的MVA模式液晶顯示裝置在面板正面方位的上下方位上得到的視角-亮度特性實(shí)測(cè)值的圖。
圖27為表示在取向分割數(shù)為2的現(xiàn)有的MVA模式液晶顯示裝置中相對(duì)于面板正面方位的左右方位上得到的視角-亮度特性實(shí)測(cè)值的圖。
圖28為表示和圖27的情況相同的MVA模式液晶顯示裝置在面板正面方位的斜的方位上得到的視角-亮度特性實(shí)測(cè)值的圖。
圖29為表示和圖27的情況相同的MVA模式液晶顯示裝置在面板正面方位的上下方位上得到的視角-亮度特性實(shí)測(cè)值的圖。
圖30為表示和圖24的情況相同的MVA模式液晶顯示裝置的視角-對(duì)比度特性實(shí)測(cè)值的圖。
圖31為表示和圖27的情況相同的MVA模式液晶顯示裝置的視角-對(duì)比度特性實(shí)測(cè)值的圖。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明TMD液晶顯示裝置、AR陣列基板、CT對(duì)向基板、LQ液晶層、DP液晶面板、PL第一及第二偏振光板、RT第一及第二光學(xué)位相差板、RT1及RT2第一及第二光學(xué)膜、PE像素電極、CE對(duì)向電極、SL狹縫、PS凸起、DK圓盤形液晶分子、20向列液晶分子、30偏振光板吸收軸、31位相差板面內(nèi)滯相軸、34摩擦方向、35摩擦邊界。
具體實(shí)施例方式
以下參照

本發(fā)明第一實(shí)施形態(tài)的液晶顯示裝置。該液晶顯示裝置為從MVA模式進(jìn)行顯示的透射型液晶顯示裝置。
圖1表示該液晶顯示裝置TMD的外形，圖2概要表示圖1示出的液晶顯示裝置TMD的電路結(jié)構(gòu)，圖3表示圖1示出的液晶顯示裝置TMD的剖面圖。
如圖1所示，液晶顯示裝置TMD包括成為第一電極基板的陣列基板AR、與第一電極基板對(duì)向的成為第二電極基板的對(duì)向基板CT、包含有負(fù)介電常數(shù)各向異性的向列液晶材料并夾持在陣列基板AR和對(duì)向基板CT間的液晶層LQ、夾持由陣列基板AR及對(duì)向基板CT及液晶層LQ組成的液晶面板(液晶單元)DP的第一及第二偏振光板PL、以及分別配置在液晶面板DP與第一偏振光板PL間及液晶面板DP與第二偏振光板PL間的第一及第二光學(xué)位相差板RT。陣列基板AR和對(duì)向基板CT利用配置的外緣密封構(gòu)件11互相貼合在一起，將液晶層LQ圍在當(dāng)中。液晶顯示裝置TMD中，顯示圖像用的顯示區(qū)域D配置在外緣密封構(gòu)件11的內(nèi)側(cè)，配置驅(qū)動(dòng)電路用的外圍區(qū)域EA配置在該顯示區(qū)域DA的周圍。液晶材料在陣列基板AR與對(duì)向基板CT貼合后從液晶注入口12注入，注入完成后再用密封構(gòu)件13密封。
陣列基板AR在顯示區(qū)域DA中如圖2所示，有配置成矩陣狀的m×n個(gè)的像素電極PE、沿這些像素電極PE的行配置的m根掃描線Y(Y1～Ym)、沿這些像素電極PE的列方向配置的n根信號(hào)線X(X1～Xn)、以及與m×n個(gè)像素電極PE對(duì)應(yīng)在掃描線Y1～Ym及信號(hào)線X1～Xn的交叉位置附近配置的m×n個(gè)像素開關(guān)15，再有沿像素電極PE的行配置的m根輔助電容線16。掃描線Y1～Ym配置成與信號(hào)線X1～Xn近似正交、與輔助電容線16近似平行。各輔助電容線16設(shè)定為從對(duì)向電極驅(qū)動(dòng)電路等作為對(duì)向電位VCOM得到的規(guī)定電位，和對(duì)應(yīng)行的像素電極PE作電容耦合，分別構(gòu)成輔助電容Cs。
另外，陣列基板AR在外圍區(qū)域EA中有驅(qū)動(dòng)掃描線Y1～Ym的掃描線驅(qū)動(dòng)電路YD、驅(qū)動(dòng)信號(hào)線X1～Xn的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路XD。各像素開關(guān)15例如由多晶硅薄膜晶體管構(gòu)成，接對(duì)應(yīng)的掃描線Y及對(duì)應(yīng)的信號(hào)線X，利用來(lái)自該掃描線Y的驅(qū)動(dòng)電壓導(dǎo)通，將來(lái)自信號(hào)線X的信號(hào)電壓加在對(duì)應(yīng)的像素電極PE上。還有，各像素開關(guān)15除了用多晶硅薄膜晶體管之外，還可以用非晶態(tài)硅薄膜晶體管構(gòu)成。
像素電極PE利用由金屬等遮光的導(dǎo)電構(gòu)件形成的信號(hào)線X及掃描線Y分割，在電氣絕緣的狀態(tài)下上述信號(hào)線X及掃描線Y稍有重疊。像素電極PE由在玻璃基板等透光性絕緣基板GL上形成的ITO等透明導(dǎo)電構(gòu)件組成，利用其拓寬的平面在液晶層LQ的像素區(qū)域形成電場(chǎng)。
如圖3所示，陣列基板AR中在透光的絕緣基板GL上形成各個(gè)像素開關(guān)15，再覆蓋上彩色濾色片CF。彩色濾色片CF由對(duì)于多列像素電極PE的每列就反復(fù)排列一次并分別與多個(gè)像素電極PE的一個(gè)像素電極對(duì)向的紅色彩色濾色層R、綠色彩色濾色層G、藍(lán)色彩色濾色層B構(gòu)成。另外，多根柱狀的支撐件17在這些像素電極PE之間在彩色濾色片CF上形成。彩色濾色片CF、像素電極PE及柱狀支撐件17整體都被取向膜18覆蓋。取向膜18例如用聚酰亞胺等透明樹脂構(gòu)成，不實(shí)施摩擦處理，賦予垂直取向性。取向膜18在無(wú)外加電壓狀態(tài)下能使液晶層LQ的液晶材料所含的液晶分子20沿與陣列基板AR近似垂直的方向取向。
像素開關(guān)15具有在絕緣基板GL上的多晶硅半導(dǎo)體層21上隔著柵極絕緣膜22重疊的柵極電極15G、在半導(dǎo)體層21中配置在柵極電極15G的下方的溝道區(qū)域21C、利用雜質(zhì)的摻入在半導(dǎo)體層21中配置在溝道區(qū)域21C兩側(cè)的漏極區(qū)域21D及源極區(qū)域21S、與漏極區(qū)域21D連接的漏極電極15D、以及與源極區(qū)域21S連接的源極電極15S。信號(hào)線X、掃描線Y、及輔助電容線16等布線部、像素開關(guān)15的柵極電極15G、漏極電極15D、及源極電極15S用鋁、鉬、銅、鉭等遮光導(dǎo)電構(gòu)件形成，具體為將覆蓋柵極絕緣膜22的導(dǎo)電層通過形成圖形從而分別形成掃描線Y、輔助電容線16及柵極電極15G。在本實(shí)施形態(tài)中，柵極電極15G是掃描線Y的一部分。
通過將覆蓋掃描線Y、輔助電容線16、柵極電極15G、及柵極絕緣膜22的層間絕緣膜23上形成的導(dǎo)電層形成圖形從而分別形成信號(hào)線X、漏極電極15D、及源極電極15S。這里，漏極電極15D在貫穿柵極絕緣膜22及層間絕緣膜32的接觸孔內(nèi)與漏極區(qū)域21D接觸，并和信號(hào)線X一體形成，源極電極15S在貫穿柵極絕緣膜22及層間絕緣膜23的接觸孔內(nèi)和源極區(qū)域21S接觸后形成。源極區(qū)域21S隔著柵極絕緣膜22與輔助電容線16對(duì)向。彩色濾色片CF覆蓋信號(hào)線X、漏極電極15D、及源極電極15S而形成。像素電極PE在貫穿彩色濾色片CF的接觸孔24內(nèi)形成，使其與像素開關(guān)15的元件電極15S接觸。源極區(qū)域21S及像素電極PE和輔助電容線16電容耦合，構(gòu)成輔助電容Cs。
另外，對(duì)向基板CT中，對(duì)向電極CF由在玻璃基板等透光的絕緣基板GL上形成的ITO等透明導(dǎo)電構(gòu)件組成，取向膜19覆蓋該對(duì)向電極CE后形成。取向膜19例如由聚酰亞胺等透明樹脂構(gòu)成，不作摩擦處理，賦予垂直取向性。對(duì)向電極CF配置成與設(shè)在陣列基板AR側(cè)的多個(gè)像素電極PE整體對(duì)向。取向膜19將液晶層LQ的液晶材料中含的液晶份子20沿與對(duì)向基板CT近似垂直的方向取向。
第一及第二光學(xué)位相差板RT分別貼在陣列基板AR及對(duì)向基板CT的相對(duì)于液晶層LQ的相反側(cè)，第一及第二偏振光板PL分別貼在第一及第二光學(xué)位相差板RT上。
本實(shí)施形態(tài)中，彩色濾色片CF采用配置在陣列基板AR上的COA(Colorfilter On Array Substrate陣列基板上的彩色濾色片)結(jié)構(gòu)，但彩色濾色片CF也可以配置在對(duì)向基板CT上。但是COA結(jié)構(gòu)在陣列基板AR和對(duì)向基板CT貼合而構(gòu)成液晶面板DP時(shí)，能夠不需要利用基準(zhǔn)線標(biāo)記等進(jìn)行高精度的對(duì)位。
以下，參照?qǐng)D4至圖8說(shuō)明各光學(xué)位相差板RT的結(jié)構(gòu)。光學(xué)位相差板RT為了補(bǔ)償液晶面板DP的液晶層LQ上產(chǎn)生的位相差取決于視角的特性，具有至少一對(duì)第一及第二光學(xué)膜RT1、RT2，如圖4所示處于使厚度方向與互相正交的x軸、y軸及z軸中的z軸一致的狀態(tài)。光學(xué)模RT1、RT2分別如圖5所示，包含由x軸方向、y軸方向、及z軸方向的平均折射率nx、ny、nz具有nx＝ny＞nz的關(guān)系的圓盤狀高分子組成的一組折射率橢圓體。
圖6為表示與含x軸及z軸的xz平面平行的光學(xué)位相差板RT的y方位斷面圖，圖7為表示與含y軸及z軸的yz平面平行的光學(xué)位相差板的x方位斷面圖、圖8為表示與含x軸及y軸的zy平面平行的光學(xué)位相差板的z方位斷面圖。
第一光學(xué)膜RT1內(nèi)的折射率橢圓體DK處于相對(duì)于厚度方向成直角的xy平面慢慢傾斜并沿厚度方向混合排列的狀態(tài)，第二光學(xué)膜RT2內(nèi)的折射率橢圓體DK處于相對(duì)于與第一光學(xué)膜RT1內(nèi)的折射率橢圓體DK的傾斜方位分別成反平行地慢慢地傾斜并沿厚度方向混合排列的狀態(tài)。這里，采用富士寫真Film(株)生產(chǎn)的寬視野薄膜(WVF)作為第一及第二光學(xué)薄膜RT1、RT2。這里，寬視野薄膜為按照混合排列方式將圓盤狀液晶聚合的聚合體，通過使圓盤狀液晶分子DK的傾斜方位互相反平行，將兩片寬視野膜重合在一起，從而構(gòu)成光學(xué)位相差板RT。
各寬視野膜與x軸方向及y軸方向的平均折射率nx、ny與薄膜內(nèi)全部圓盤狀液晶分子DK的平均傾角對(duì)應(yīng)具有nx＞ny的關(guān)系的折射率各向異性。再有，如相對(duì)xy平面將平均傾角取小于45°則能實(shí)現(xiàn)nx＞ny＞nz的關(guān)系。在如上述那樣將這種寬視野膜兩片重疊在一起構(gòu)成光學(xué)位相差板RT時(shí)，圓盤狀液晶分子DK的傾角相對(duì)于xy平面取正值的和取負(fù)值的成對(duì)存在。該狀態(tài)變得和光學(xué)位相差板RT全體折射率橢圓體相對(duì)xy平面不傾斜的狀態(tài)等效。因此，該光學(xué)位相差板RT有和雙軸延伸并設(shè)折射率橢圓體的折射率各向異性為nx＞ny＞nz的例如(株)JESR生產(chǎn)的雙軸阿頓(ARTON)膜相同的功能。本實(shí)施形態(tài)的場(chǎng)合，光學(xué)膜RT1、RT2作為整體構(gòu)成在x軸方向上具有滯相軸的光學(xué)位相差板RT。
在第一及第二偏振光板PL為正交偏振光板時(shí)，如圖9所示，當(dāng)?shù)谝患暗诙鈱W(xué)位相差板RT正交配置時(shí)，合計(jì)4片寬視野膜(WVF)的平均折射率的各向異性變成nx＝ny＞nz，一對(duì)第一及第二光學(xué)位相差板RT作為負(fù)的單軸性薄膜(負(fù)的折射率媒體)起作用。液晶面板DP視作液晶層LQ的液晶分子20為了黑顯示以近似垂直的排列狀態(tài)下的正的單軸性薄膜。因此，負(fù)的單軸性薄膜和正的單軸性薄膜互相對(duì)各自的折射率各向異性進(jìn)行補(bǔ)償，消除在黑顯示狀態(tài)下液晶層LQ產(chǎn)生的位相差的取決于視角的特性。再如圖9所示，第一及第二光學(xué)位相差板RT通過具有和分別配置在光學(xué)位相差板RT上面及下面的第一及第二偏振光板PL的吸收軸30正交的滯相軸31，從而也能補(bǔ)償上述偏振光板PL的取決于視角的特性。
圖9示出的第一及第二偏振光板PL為正交偏振光板，也可換成平行偏振光板。第一及第二光學(xué)位相差板RT配置在這種平行偏振光板間時(shí)，也能得到同樣的效果。另外，液晶分子20在有外加電壓時(shí)及無(wú)外加電壓時(shí)的任何一種情形如變成近似垂直地排列的狀態(tài)，則能消除該液晶層LQ上產(chǎn)生的位相差的取決于視角的特性。
圓盤狀液晶分子DK在兩片寬視野膜中的一片中變成相對(duì)液晶層LQ的平面為正的傾角，在另一片中變成相對(duì)液晶層LQ的平面為負(fù)的傾角。這樣的兩片寬視野膜重疊構(gòu)成光學(xué)位相差板RT時(shí)，在光學(xué)位相差板RT中正傾角的液晶分子DK和負(fù)傾角的圓盤狀液晶分子DK成對(duì)存在，傾角的值變成沿光學(xué)位相差板RT的厚度方向近似連續(xù)地變化的狀態(tài)。一般TN式、VA式(包括MVA式)、同類式、混合排列式、光學(xué)補(bǔ)償彎曲式、超扭曲向列式為通過法線方向上將電場(chǎng)加在液晶層LQ上從而控制該液晶層LQ的位相差或旋光性的液晶顯示式。在采用這種液晶顯示式時(shí)，在中間灰度及正交偏振光板構(gòu)成時(shí)的白顯示、平行偏振光板構(gòu)成時(shí)的黑顯示、反極性圓偏振光板間配置液晶面板的構(gòu)成時(shí)的白顯示、同極性圓偏振光板間配置液晶面板的構(gòu)成時(shí)的黑顯示時(shí)的液晶分子排列上，相對(duì)液晶層LQ的平面正傾角的向列液晶分子20和負(fù)傾角的向列液晶分子20成對(duì)存在，傾角的值成為在液晶層LQ的厚度方向上近似連續(xù)地變化的狀態(tài)。因此，如構(gòu)成光學(xué)位相差板RT，使得利用圓盤狀液晶分子DK的傾角及位相差量分別抵消液晶層LQ的向列液晶分子20的傾角及位相差量，則作為整個(gè)液晶顯示裝置，對(duì)于中間灰度及正交偏振光板構(gòu)成時(shí)的白顯示、平行偏振光板構(gòu)成時(shí)的黑顯示、液晶面板配置在反極性圓偏振光板間的構(gòu)成時(shí)的白顯示、液晶面板配置在同極性圓偏振光板間的構(gòu)成時(shí)的黑顯示的取決于視角的特性也能補(bǔ)償。
光學(xué)位相差板RT的位相差值在設(shè)光學(xué)位相差板RT的厚度為t時(shí)，為(nx-ny)t＝50nm、(nx-nz)t＝120nm。這是設(shè)液晶層LQ的厚度d和液晶材料折射率各方異性Δn的乘積Δnd為290nm時(shí)的設(shè)計(jì)值。
MVA模式是對(duì)液晶層LQ的位相差用電場(chǎng)進(jìn)行控制的ECB模式(Electrically Controller Birefringencemode電控雙折射模式)，在正交偏光鏡下的液晶層LQ的透射率(LC)能以下式表示。
T(LC)＝Io·sin2(2θ)·sin2((Δn(λ，V)·d/λ)·π)…(1)式中，Io為偏振光板PL的平行透射率，θ為液晶層LQ的滯相軸和偏振光板PL的透射軸的夾角，V為外加電壓，d為液晶層LQ的厚度，λ為入射光波長(zhǎng)。在式1中，折射率各向異性Δn(λ、V)取決于該區(qū)域中有效的外加電壓及向列液晶分子20的各個(gè)傾角。為了使T(LC)從0變化為Io，要使Δn(λ，V)d/λ在0至λ/2的范圍內(nèi)變化。MVA模式時(shí)，取向膜界面的向列液晶分子20即使外加電壓也幾乎不傾斜。為了使前述的Δn(λ，V)d/λ的范圍為0至λ/2，要將液晶層厚度d和液晶材料折射率各向異性Δn的乘積Δnd取得比視角大的550nm的半波長(zhǎng)足夠大的值，具體為270nm以上。但是如取得過大，則由于電光學(xué)特性變得過于陡峭，故上限為350nm左右。在該范圍內(nèi)的Δnd組成的液晶層LQ的液晶分子20處于近似垂直排列的狀態(tài)時(shí)，為了補(bǔ)償液晶層LQ的正位相差，需要-350nm至-270nm的負(fù)位相差。偏振光板PL的基膜即TAC有近似單軸的負(fù)位相差，具體為有-70nm的負(fù)位相差。在兩塊偏振光板PL間由于兩片基膜配置在偏振光層的內(nèi)側(cè)，所以在兩塊偏振光板PL間就存在-140nm的負(fù)的位相差層。因此，由上述Δnd組成的液晶層LQ的液晶分子20處于近似垂直地排列的狀態(tài)時(shí)，為了補(bǔ)償液晶層LQ的正位相差，在兩塊偏振光板PL之間還要另行設(shè)置-280nm至-200nm的負(fù)光學(xué)位相差板RT。
為了用第一及第二光學(xué)位相差板RT實(shí)現(xiàn)上述目的，只要將第一及第二光學(xué)差板RT正交配置，各光學(xué)位相差板RT的(nx-nz)t取100nm≤(nx-nz)t≤140nm即可。同時(shí)，為了補(bǔ)償?shù)谝患暗诙窆獍錚L的取決于視角的特性，只要(nx-nz)t-(nx-ny)t＝70nm即可，因而只要(nx-ny)t為30nm≤(nx-ny)t≤70nm即可。
圖10表示像素電極PE的平面結(jié)構(gòu)，圖11表示在無(wú)來(lái)自像素電極PE的外加電壓時(shí)液晶層LQ中得到的液晶分子排列，圖12表示在有來(lái)自像素電極PE的外加電壓時(shí)液晶層LQ中得到的液晶分子排列。圖10～圖12中，薄膜晶體管15、取向膜18、彩色濾色片CF等省略。在液晶面板DP中，多個(gè)像素電壓PE分別規(guī)定液晶分子20隨著電壓的施加在垂直排列的狀態(tài)與厚度方向慢慢傾斜的混合排列狀態(tài)之間躍遷的多個(gè)像素區(qū)域。各像素區(qū)域在混合排列狀態(tài)下將液晶分子20的取向方向劃分成互相不同的例如四個(gè)疇(domain)。為了進(jìn)行這一取向分割，如圖10～圖12所示，多條狹縫SL配置在像素電極PE上，凸起PS與狹縫SL平行配置在對(duì)向基板CT的對(duì)向電極CE上。通過以1μm的高度將(株)JESR的透明保護(hù)層制成圖形形成凸起PS，在圖10中，PS’表示凸起PS相對(duì)像素電極PE的平面配置，34表示為了取向分割對(duì)覆蓋像素電極PE的取向膜18進(jìn)行摩擦處理時(shí)的摩擦方向，35表示沿不同的方向被摩擦過的區(qū)域相鄰的摩擦邊界。這樣的結(jié)構(gòu)中，像素區(qū)域內(nèi)的液晶分子20在無(wú)外加電壓時(shí)，如圖11所示近似垂直地排列，有電壓外加時(shí)如圖12所示，向與凸起PS及狹縫SL正交的方位傾斜，在凸起PS及狹縫SL的兩側(cè)對(duì)稱地排列。因此，通過如圖10所示將凸起PS及狹縫SL的朝向設(shè)定在正交的兩個(gè)方向上，從而能在四個(gè)疇之間使液晶分子20的取向方向相互相差90°角度。只要相對(duì)各液晶分子20的取向方向?qū)⑵窆獍錚L的吸收軸的夾角θ配置為45°，就能使液晶層LQ的透射率T(LC)在0至Io的范圍內(nèi)變化。
圖13表示在相對(duì)面板正面方位的左右方位上得到的液晶顯示裝置視角-亮度特性實(shí)測(cè)值，圖14表示在相對(duì)面板正面方位的斜的方位上得到的液晶顯示裝置視角-亮度特性實(shí)測(cè)值，圖15表示相對(duì)面板正面方位的上下方位上得到的液晶顯示裝置視角-亮度特性實(shí)測(cè)值。這里，液晶層LQ上外加0V至4.7V范圍的電壓。橫軸表示將面板正面方位作為0°的視角，縱軸用透射率表示面板的亮度。0V為黑顯示(最小)灰度用的電壓，4.7V為白顯示(最大)灰度用電壓。圖13～圖15中特性曲線的間隔在各視角上大致保持一定的比率。上述的視角-亮度特性和用現(xiàn)有的MVA模式液晶顯示裝置得到的圖24～圖26所示的視角-亮度特性曲線比較，有明顯的改善。同時(shí)解決現(xiàn)有的MVA模式液晶顯示裝置上斜著看能看到顯示多種顏色的圖像整體褪色成淡茶色的問題。圖16為本實(shí)施形態(tài)液晶顯示裝置的視角-對(duì)比度特性實(shí)測(cè)值，這里，液晶顯示裝置用白顯示(最大)灰度用電壓即4.7V驅(qū)動(dòng)。該視角-對(duì)比度特性中，對(duì)比度(CR)在全部方位上均大于10。即可以知道能實(shí)現(xiàn)圖30所示的和現(xiàn)有的MVA液晶顯示裝置幾乎同等優(yōu)良的視角特性。
以下對(duì)本發(fā)明第二實(shí)施形態(tài)的液晶顯示裝置進(jìn)行說(shuō)明。除了該液晶顯示裝置取向分割數(shù)為2外，其余用和第一實(shí)施形態(tài)相同的結(jié)構(gòu)、方法及材料構(gòu)成。
圖17表示像素電極PE的平面結(jié)構(gòu)，圖18表示在無(wú)來(lái)自像素電極PE的外加電壓時(shí)液晶層LQ中得到的液晶分子排列，圖19表示在有來(lái)自像素電極PE的外加電壓時(shí)液晶層LQ中得到的液晶分子排列。圖17～圖19中省略了薄膜晶體管15、取向膜18、彩色濾色片CF等。在液晶面板DP中，多個(gè)像素電極PE和第一實(shí)施形態(tài)一樣分別規(guī)定液晶分子20隨著電壓的施加在垂直排列狀態(tài)和厚度方向上慢慢傾斜的混合排列狀態(tài)之間躍遷的多個(gè)像素區(qū)域。各像素區(qū)域在混合排列狀態(tài)下將液晶分子20的取向方向劃分成互相不同的兩個(gè)疇。為了進(jìn)行這一取向分割，用掩模摩擦法摩擦陣列基板AR及對(duì)向基板CT，使得如圖18及圖19所示按照摩擦邊界35將像素區(qū)域一分為兩。即，使摩擦邊界35的兩側(cè)摩擦方向各異，在電壓加在液晶層LQ上之際，使液晶分子20向以摩擦邊界為軸的對(duì)稱的方向傾斜。因此，液晶分子20的傾斜方位變成互相成180°的角度的兩個(gè)方位。如配置成各液晶分子20的傾斜方法和偏振光板PL的吸收軸間的夾角θ為45°，則能使T(LC)在0至Io的范圍內(nèi)變化。
圖20表示在相對(duì)面板正面方位的左右方位上得到的液晶顯示裝置的視角-亮度特性實(shí)測(cè)值，圖21表示在相對(duì)面板正面方位的斜的方位上得到的液晶顯示裝置的視角-亮度特性實(shí)測(cè)值，圖22表示在相對(duì)面板正面方位的上下方位上得到的液晶顯示裝置的視角-亮度特性實(shí)測(cè)值。這里，液晶層LQ上外加0V至4.7V范圍的電壓。橫軸表示將面板正面方位作為0°的視角，縱軸用透射率表示面板的亮度。0V為黑顯示(最小)灰度用的電壓，4.7V為白顯示(最大)灰度用電壓。圖20～圖22中，特性曲線的間隔在各視角上均保持大致一定的比率。上述視角-亮度特性和取向分割數(shù)為2的現(xiàn)有的MVA模式液晶顯示裝置得到的圖27～圖29所示的視角-亮度特性比較，消除灰度反轉(zhuǎn)，而且即使和取向分割數(shù)為4的現(xiàn)有的MVA模式液晶顯示裝置得到的圖24～圖26示出的視角-亮度特性比較，也有明顯的改善。同時(shí)解決了在現(xiàn)有的MVA液晶顯示裝置中斜著看會(huì)看到顯示多種顏色的圖像、整體退色成淡茶色的問題。
圖23是該液晶顯示裝置的視角-對(duì)比度特性的實(shí)測(cè)值。這里，液晶顯示裝置用白顯示(最大)灰度用電壓即4.7驅(qū)動(dòng)。最終能實(shí)現(xiàn)和圖30及圖31示出的現(xiàn)有的MVA模式液晶顯示裝置或圖16示出的第一實(shí)施形態(tài)的液晶顯示裝置大致相同的優(yōu)良的視角特性。
本實(shí)施形態(tài)的液晶顯示裝置中，取向分割數(shù)取2。因此，和第一實(shí)施形態(tài)比，能解決前述取向分割數(shù)引起的實(shí)際孔徑效率降低的問題，在絕對(duì)亮度上也優(yōu)于第一實(shí)施形態(tài)。用現(xiàn)有的技術(shù)，當(dāng)取向分割數(shù)取2時(shí)，因?yàn)樵谛钡囊曇吧蠒?huì)產(chǎn)生灰度反轉(zhuǎn)，所以不適宜用于視角特性要求高的用途，但本實(shí)施形態(tài)的液晶顯示裝置也能適用于這樣的用途。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，其特征在于，包括液晶分子配置在產(chǎn)生與外加電壓對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)的一對(duì)基板間、在所述一對(duì)基板間無(wú)外加電壓時(shí)相對(duì)基板面近似的垂直地排列、而在電壓加在所述一對(duì)基板間時(shí)在規(guī)定斷面上使導(dǎo)向偶極子傾斜排列的液晶單元；以及與所述液晶單元對(duì)向配置的光學(xué)位相差板，所述光學(xué)位相差板有沿厚度方向重疊的第一區(qū)域及第二區(qū)域，使其至少在與所述基板面近似垂直的方向上形成具有光軸的負(fù)的位相差，所述第一區(qū)域由各條光軸在所述規(guī)定的斷面朝和所述液晶分子傾斜方向相同的一側(cè)傾斜、并且該傾斜角度再沿厚度方向連續(xù)變化排列的多個(gè)負(fù)折射率媒體組成。
2.一種液晶顯示裝置，其特征在于，包括液晶分子配置在產(chǎn)生與外加電壓對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)的一對(duì)基板間、在無(wú)電壓外加在所述一對(duì)基板間時(shí)相對(duì)基板面近似垂直排列、而在電壓外加在所述一對(duì)基板間時(shí)在規(guī)定斷面使導(dǎo)向偶極子傾斜排列的液晶單元；以及與所述液晶單元對(duì)向配置的光學(xué)位相差板，所述光學(xué)位相差板具有沿厚度方向重疊的第一區(qū)域及第二區(qū)域，所述第一區(qū)域由各條光軸在所述規(guī)定斷面向和所述液晶分子傾斜方向相同一側(cè)傾斜、并且該傾斜角度再沿厚度方向連續(xù)變化排列的多個(gè)負(fù)折射率媒體組成，所述第二區(qū)域由各條光軸在所述規(guī)定斷面向和所述液晶分子的傾斜方向相反一側(cè)傾斜、并且該傾斜角度再沿厚度方向連續(xù)變化排列的多個(gè)負(fù)折射率媒體組成。
3.一種液晶顯示裝置，其特征在于，包括液晶分子配置在產(chǎn)生與外加電壓對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)的一對(duì)基板間的液晶單元、以及夾持所述液晶單元配置的一對(duì)光學(xué)位相差板，所述一對(duì)光學(xué)位相差板的每塊板具有沿厚度方向重疊的第一區(qū)域及第二區(qū)域，所述第一區(qū)域由各條光軸向規(guī)定的一側(cè)傾斜、并且該傾斜角度再沿厚度方向連續(xù)變化排列的多個(gè)負(fù)折射率媒體組成，所述第二區(qū)域由各條光軸向和規(guī)定一側(cè)相反的一側(cè)傾斜、并且該傾斜角度再沿厚度方向連續(xù)變化排列的多個(gè)負(fù)折射率媒體組成。
4.如權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述光學(xué)位相差板為負(fù)的兩軸位相差板。
5.如權(quán)利要求4所述的液晶顯示裝置，其特征在于，所述兩軸位相差板具有補(bǔ)償夾持所述光學(xué)位相差板及所述液晶單元的一對(duì)偏振光板的取決于視角的特性的面內(nèi)位相差。
6.如權(quán)利要求5所述的液晶顯示裝置，其特征在于，所述液晶單元?jiǎng)澐殖墒挂壕Х肿拥娜∠蚍较虿煌亩鄠€(gè)疇。
7.如權(quán)利要求6所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述液晶單元?jiǎng)澐殖蓛蓚€(gè)疇。
8.如權(quán)利要求6所述的液晶顯示裝置，其特征在于，所述液晶單元?jiǎng)澐殖伤膫€(gè)疇。
9.如權(quán)利要求3所述的液晶顯示裝置，其特征在于，所述一對(duì)光學(xué)位相差板正交配置，設(shè)各光學(xué)位相差板厚度t與互相正交的x軸方向、y軸方向、及z軸方向的平均折射率nx、ny、nz，則滿足30nm≤(nx-ny)t≤70nm及100nm≤(nx-nz)t≤140nm的關(guān)系。
10.一種液晶顯示裝置，其特征在于，包括液晶分子配置在產(chǎn)生與外加電壓對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)的一對(duì)基板間、在一對(duì)基板間無(wú)外加電壓時(shí)相對(duì)于基板近似垂直地排列、而在一對(duì)基板間外加電壓時(shí)在規(guī)定斷面使導(dǎo)向偶極子傾斜排列的液晶單元；以及夾持液晶單元配置的一對(duì)光學(xué)位相差板，所述一對(duì)光學(xué)位相差板的每塊板有沿厚度方向重疊的第一區(qū)域及第二區(qū)域，使其至少在與基板面近似垂直的方向上形成具有光軸的負(fù)的位相差，所述第一區(qū)域由各條光軸在規(guī)定斷面向和液晶分子的傾斜方向相同的一側(cè)傾斜、并且該傾斜角再沿厚度方向連續(xù)變化排列的多個(gè)負(fù)折射率媒體組成，所述第二區(qū)域由各條光軸在規(guī)定斷面向和液晶分子的傾斜方向相反一側(cè)傾斜、并且該傾斜角度再沿厚度方向連續(xù)變化排列的多個(gè)負(fù)折射率媒體組成。
全文摘要
液晶顯示裝置包括液晶層LQ被夾持在一對(duì)電極基板AR與CT間而構(gòu)成的液晶面板、夾持液晶面板的一對(duì)偏振光板PL、及配置在液晶面板和一對(duì)偏振光板PL間的一對(duì)光學(xué)位相差板RT。各光學(xué)位相差板RT其互相正交的x軸方向、y軸方向、及z軸方向的平均折射率nx、ny、nz在使z軸方向與法線方向一致的狀態(tài)下具有存在nx＞ny＞nz關(guān)系的折射率各向異性。各光學(xué)位相差板RT的x軸方向和該光學(xué)位相差板RT相鄰的偏振光板PL的透射軸大致平行。利用在垂直排列狀態(tài)和混合排列狀態(tài)間使液晶分子躍遷的利用電場(chǎng)來(lái)控制液晶層的位相差及旋光性的液晶顯示模式，不損壞視角－對(duì)比度特性，使中間灰度的視角－亮度特性得以提高。
文檔編號(hào)G02F1/1337GK1584704SQ20041006421
公開日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月20日
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