專(zhuān)利名稱(chēng)：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。本發(fā)明具體涉及一種具有平行配向型液晶層的液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
作為光調(diào)制裝置，已經(jīng)提出了一種具有平行配向型液晶層的反射型液晶顯示裝置(例如，參見(jiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。
日本專(zhuān)利申請(qǐng)未審公開(kāi)No.249126/99(例如，第 到 段)該出版物中披露的液晶光學(xué)裝置具有平行配向型液晶層，設(shè)置在該液晶層的前側(cè)和后側(cè)的偏振片以及反射電極，并且還具有設(shè)置在平行配向型液晶層與偏振片之間的兩種延遲膜，其中為了在裝置中獲得在寬視角范圍內(nèi)具有高亮度和高對(duì)比度的顯示，優(yōu)化延遲膜和液晶層的延遲值。
不過(guò)，這種優(yōu)化也適用于使用HAN(混合配向向列)型液晶層或彎曲配向型液晶層的結(jié)構(gòu)，既不是使用平行配向型液晶層的結(jié)構(gòu)所特有的，也沒(méi)有完全利用平行配向型液晶層的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明關(guān)注以下事實(shí)平行配向型或者均勻配向型(下面統(tǒng)稱(chēng)為平行配向型)液晶層在預(yù)定的參考電場(chǎng)(例如零電場(chǎng))下，具有基本上都平行于夾住液晶層的上基板和下基板表面并且與該表面處于相同方向的液晶分子，換言之，液晶分子指向矢的方向基本上平行于基板表面，從而與其他類(lèi)型相比，可更精確和容易地分辨出液晶分子的平均傾角。還注意到，平行配向型液晶分子不象彎曲配向型液晶層所需的偏壓那樣需要附加的配向控制，并且能采用相對(duì)簡(jiǎn)單的配向控制。根據(jù)這些關(guān)注的問(wèn)題，本發(fā)明者得出平行配向型特有的完全利用平行配向型優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)化，在使用平行配向型液晶層的顯示裝置中能最有效地獲得所需的視角性質(zhì)。
此外，在需要按照與上述專(zhuān)利文獻(xiàn)中所述不同的方法獲得所需視角性質(zhì)的措施時(shí)，希望在除反射型之外的液晶顯示裝置(例如近來(lái)已經(jīng)實(shí)際使用的所謂透射反射型)中在使用平行配向型液晶層的情況下進(jìn)行優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述作出本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠完全利用平行配向型液晶層的優(yōu)點(diǎn)并獲得所需視角性質(zhì)的液晶顯示裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種能夠完全利用平行配向型液晶層的優(yōu)點(diǎn)并獲得所需視角性質(zhì)的反射型、透射型和透射反射型液晶顯示裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面，液晶顯示裝置具有以下結(jié)構(gòu)其中從其前側(cè)開(kāi)始依次設(shè)有線(xiàn)偏振片、第一延遲膜、第二延遲膜、液晶層和光學(xué)反射層，其中線(xiàn)偏振片、第一和第二延遲膜構(gòu)成具有右手或左手圓偏振功能的裝置，第一延遲膜具有基本上為半個(gè)入射光波長(zhǎng)的固定延遲，液晶層包括平行配向型液晶材料，在該裝置的黑色顯示操作期間，第二延遲膜和液晶層整體上具有基本上為四分之一入射光波長(zhǎng)的延遲，并且滿(mǎn)足以下條件中的任何一個(gè)(1)線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其平行位置小于45度的預(yù)定角度，且第二延遲膜的慢軸和液晶層的配向方向基本上彼此垂直；(2)線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其平行位置預(yù)定角度，且第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此平行；(3)線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其垂直位置預(yù)定角度，且第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此垂直；和(4)線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其垂直位置預(yù)定角度，且第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此平行。
由此，可縮小產(chǎn)生極低對(duì)比度的視角范圍，同時(shí)使該范圍成點(diǎn)對(duì)稱(chēng)分布，并且相對(duì)縮小灰度級(jí)反轉(zhuǎn)的視角范圍，同時(shí)使該范圍點(diǎn)對(duì)稱(chēng)地分布。
在這一方面，所述的預(yù)定角度處于參考角度(在液晶顯示裝置中能獲得最大對(duì)比度的角度)附近可獲得最大對(duì)比度的90％或更大的角度范圍之內(nèi)，優(yōu)選處于21±10度范圍內(nèi)。
此外，為了實(shí)現(xiàn)這些目的，根據(jù)本發(fā)明另一方面，液晶顯示裝置具有以下結(jié)構(gòu)，其中從其前側(cè)開(kāi)始依次設(shè)有前線(xiàn)偏振片、第一延遲膜、第二延遲膜、液晶層、第三延遲膜、第四延遲膜和后線(xiàn)偏振片，其中線(xiàn)偏振片、第一和第二延遲膜構(gòu)成具有右手和左手圓偏振功能其中之一的裝置，第三和第四延遲膜以及后線(xiàn)偏振片構(gòu)成具有右手和左手圓偏振功能其中另一個(gè)的裝置，第一延遲膜具有基本上為半個(gè)入射光波長(zhǎng)的固定延遲，液晶層包括平行配向型液晶材料，第四延遲膜具有基本上為半個(gè)入射光波長(zhǎng)的固定延遲，并且滿(mǎn)足以下條件中任何一個(gè)(1)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其平行位置小于45度的第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此垂直，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此垂直，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其平行位置小于45度的第二預(yù)定角度；(2)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其平行位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此垂直，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此垂直，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其垂直位置第二預(yù)定角度；(3)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其平行位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此垂直，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此平行，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其平行位置第二預(yù)定角度；(4)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其平行位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此垂直，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此平行，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其平行位置第二預(yù)定角度；
(5)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其平行位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此平行，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此垂直，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其平行位置第二預(yù)定角度；(6)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其平行位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此平行，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此垂直，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其垂直位置第二預(yù)定角度；(7)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其平行位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此平行，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此平行，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其平行位置第二預(yù)定角度；(8)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其平行位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此平行，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此平行，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其垂直位置第二預(yù)定角度；(9)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其垂直位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此垂直，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此垂直，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其平行位置第二預(yù)定角度；(10)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其垂直位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此垂直，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此垂直，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其垂直位置第二預(yù)定角度；(11)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其垂直位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此垂直，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此平行，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其平行位置第二預(yù)定角度；(12)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其垂直位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此垂直，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此平行，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其垂直位置第二預(yù)定角度；(13)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其垂直位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此平行，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此垂直，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其平行位置第二預(yù)定角度；(14)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其垂直位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此平行，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此垂直，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其垂直位置第二預(yù)定角度；(15)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其垂直位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此平行，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此平行，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其平行位置第二預(yù)定角度；和(16)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其垂直位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此平行，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此平行，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其垂直位置第二預(yù)定角度。
如果第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向之間的關(guān)系，以及液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸之間的關(guān)系都相當(dāng)于基本平行或基本垂直關(guān)系，則在該裝置的黑色顯示操作期間，第二延遲膜、液晶層和第三延遲膜整體上具有基本上為半個(gè)入射光波長(zhǎng)的延遲，而如果第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向之間的關(guān)系，和液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸之間的關(guān)系相當(dāng)于基本平行和基本垂直關(guān)系中一個(gè)與另一個(gè)的互不相同的關(guān)系，則在該裝置的黑色顯示操作期間，第二延遲膜、液晶層和第三延遲膜整體上具有基本上等于零的延遲。
這意味著產(chǎn)生以下性質(zhì)，其中產(chǎn)生極低對(duì)比度的視角范圍相對(duì)較窄，并且具有灰度級(jí)反轉(zhuǎn)的視角范圍也相對(duì)較窄。
在這一方面，優(yōu)選第一和第二預(yù)定角度基本上彼此相等，并且所述預(yù)定角度處于參考角度(在液晶顯示裝置中能得到最大對(duì)比度的角度)附近可得到最大對(duì)比度的90％或更大數(shù)值的角度范圍之內(nèi)，且更優(yōu)選處于21±10度范圍內(nèi)。
此外，在上述各個(gè)方面中，光學(xué)反射層設(shè)置在液晶層與第三延遲膜之間，其中使用與光學(xué)反射層相應(yīng)的區(qū)域作為像素內(nèi)的光學(xué)反射區(qū)，使用除該光學(xué)反射區(qū)之外的區(qū)域作為像素內(nèi)的光學(xué)透射區(qū)，從而預(yù)計(jì)在透射反射型液晶顯示裝置中可獲得上述優(yōu)點(diǎn)。
另外，希望第三延遲膜是混合配向向列補(bǔ)償膜，并且第二延遲膜是混合配向向列補(bǔ)償膜。在最靠近液晶層的一側(cè)混合配向向列補(bǔ)償膜具有傾角處于60與90度之間的液晶分子，在距液晶層最遠(yuǎn)一側(cè)混合配向向列補(bǔ)償膜具有傾角大致為零度的液晶分子的液晶顯示裝置中，可獲得極其優(yōu)異的視角性質(zhì)。此外，極大地改善了液晶顯示裝置黑色顯示操作期間該裝置中的視角性質(zhì)，第二和第三延遲膜的分子或折射率橢球的平均傾角基本上垂直于液晶分子或液晶層的折射率橢球的平均傾角，并且第二和第三延遲膜的延遲之和基本上等于液晶層的延遲值。


圖1為表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的液晶顯示裝置的一般結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖2所示的示意透視圖表示了本發(fā)明采用的平行配向型液晶層的結(jié)構(gòu)。
圖3表示了圖1的液晶顯示裝置中不同種類(lèi)部件的光軸和方向的組合。
圖4的表格表示了圖1的液晶顯示裝置中不同種類(lèi)部件的光軸和方向的組合以及黑色顯示期間第二延遲膜與液晶層的總延遲值。
圖5表示了在按照?qǐng)D3和4中所示的組合設(shè)計(jì)的液晶顯示裝置中獲得的視角性質(zhì)。
圖6所示的示意透視圖表示了第二延遲膜和/或第三延遲膜采用的混合配向膜的分子序。
圖7表示了在使用圖6的混合配向膜的結(jié)構(gòu)的情形和比較例的不同情形中，延遲的視角性質(zhì)。
圖8所示的剖面圖表示了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的液晶顯示裝置的一般結(jié)構(gòu)。
圖9表示了圖8的液晶顯示裝置中不同種類(lèi)部件的光軸與方向的組合。
圖10的表格表示了圖8的液晶顯示裝置中不同部件的光軸與方向的組合以及黑色顯示期間第二延遲膜、液晶層和第三延遲膜的總延遲值。
圖11為表示根據(jù)圖9和10所示的組合設(shè)計(jì)出的液晶顯示裝置中獲得的視角性質(zhì)的第一圖。
圖12為表示根據(jù)圖9和10所示的組合設(shè)計(jì)出的液晶顯示裝置中獲得的視角性質(zhì)的第二圖。
圖13為表示根據(jù)圖9和10所示的組合設(shè)計(jì)出的液晶顯示裝置中獲得的視角性質(zhì)的第三圖。
圖14為表示根據(jù)圖9和10所示的組合設(shè)計(jì)出的液晶顯示裝置中獲得的視角性質(zhì)的第四圖。
圖15所示的剖面圖表示了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的液晶顯示裝置的一般結(jié)構(gòu)。
圖16表示了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的液晶顯示裝置中所用的延遲膜和液晶層的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖通過(guò)實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明的上述方面和其他形式。
(第一實(shí)施例)
圖1示意地表示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的液晶顯示裝置的剖面結(jié)構(gòu)。
液晶顯示裝置100是反射型液晶顯示裝置，并具有以下結(jié)構(gòu)，其中從作為顯示屏側(cè)的前側(cè)開(kāi)始依次設(shè)有線(xiàn)偏振片(Pol)11、作為半波片的第一延遲膜(Ret1)12、作為四分之一波片的第二延遲膜(Ret2)13、液晶層(LC)14以及光學(xué)反射層(Ref)15。線(xiàn)偏振片11與第一和第二延遲膜12、13構(gòu)成具有右手或左手圓偏振功能的裝置。注意，為了清楚地描述，此處僅說(shuō)明主要構(gòu)成元件，不過(guò)實(shí)際上顯示裝置100中還包括其他構(gòu)成元件。
第一延遲膜12具有基本上為半個(gè)入射光波長(zhǎng)λ的固定延遲，即值為λ/2。假設(shè)這種入射光是波長(zhǎng)一般處于380nm至780nm范圍內(nèi)的光。液晶層14具有前面所述的平行配向型液晶材料。更具體而言，液晶層14具有圖2中所示的分子序，其中所有液晶分子14m基本上都沿決定液晶分子14m初始配向的上和下配向?qū)?6、17的摩擦方向18配向。換言之，使液晶分子14m的折射率橢球(Indicatrixes)的主軸均平行于摩擦方向18，即，使液晶分子14m的指向矢平行于摩擦方向18。應(yīng)當(dāng)注意，此處將配向?qū)?6和17的摩擦方向18設(shè)定為液晶層14配向的方向(初始配向方向)，不過(guò)可使用除摩擦之外的方法來(lái)確定配向方向。
再次參照?qǐng)D1，在裝置100的黑色顯示操作(暗態(tài))期間，第二延遲膜13和液晶層14整體上預(yù)計(jì)具有基本上為四分之一入射光波長(zhǎng)(λ/4)的延遲。
如圖1中實(shí)線(xiàn)LB所示，入射到液晶顯示裝置100上的外部光首先通過(guò)線(xiàn)偏振片11，成為線(xiàn)偏振光，然后通過(guò)第一延遲膜12，此時(shí)發(fā)生λ/2的延遲，變成改變的預(yù)定方向的線(xiàn)偏振光。接下來(lái)，線(xiàn)偏振光進(jìn)入第二延遲膜13，成為右手(或左手)橢圓偏振光，并被引導(dǎo)到液晶層14。在黑色顯示操作(暗態(tài))期間，液晶層14的延遲近似為零(在本例中大約為30nm以得到圓偏振光)，右手(或左手)圓偏振光到達(dá)反射層15(上面為大約光路的第一半程)。在光路的第二半程，來(lái)自液晶層14的光被反射層15反射，從而成為相反方向的左手(或右手)圓偏振光，并進(jìn)入液晶層14。光再次通過(guò)液晶層14，從而變成與第一半程入射到液晶層14上的橢圓偏振光處于相反方向的橢圓偏振光，并且進(jìn)入第二延遲膜13。第二延遲膜13將反射的橢圓偏振光轉(zhuǎn)換成偏振方向垂直于第一半程入射到第二延遲膜13上的線(xiàn)偏振光的偏振方向的線(xiàn)偏振光。當(dāng)線(xiàn)偏振光穿過(guò)第一延遲膜12時(shí)，該光具有λ/2的延遲，被轉(zhuǎn)換成偏振方向垂直于第一半程入射到第一延遲膜12上的線(xiàn)偏振光偏振方向的線(xiàn)偏振光，并被引導(dǎo)到偏振片11。由于偏振片11的吸收軸恰好平行于線(xiàn)偏振光的偏振方向，從第一延遲膜12進(jìn)入的光被攔截(吸收)，不會(huì)射出裝置100的顯示屏，從而呈現(xiàn)黑色顯示。
同樣，在如圖1中虛線(xiàn)LW所示的白色顯示操作(亮態(tài))中，類(lèi)似地，右手(或左手)橢圓偏振光入射到液晶層14上。此時(shí)，液晶層14具有λ/4的延遲(大約150nm)，并將預(yù)定偏振方向的線(xiàn)偏振光引導(dǎo)到反射層15(第一半程如前所述)。在第一半程，反射層15反射線(xiàn)偏振光，并使反射光返回液晶層14，而其偏振方向保持相同。液晶層14將反射線(xiàn)偏振光轉(zhuǎn)換成與第一半程入射到層14上的橢圓偏振光具有相同方向的右手(或左手)橢圓偏振光，并將橢圓偏振光引導(dǎo)到第二延遲膜13。第二延遲膜13將反射光轉(zhuǎn)換成與第一半程入射到膜13上的線(xiàn)偏振光具有相同偏振方向的線(xiàn)偏振光，從而將其引導(dǎo)到第一延遲膜12。第一延遲膜12也將該光轉(zhuǎn)換成與第一半程入射到膜12上的線(xiàn)偏振光具有相同偏振方向的線(xiàn)偏振光，從而使其返回到線(xiàn)偏振片11。由于偏振片11的吸收軸垂直于線(xiàn)偏振光的偏振方向，從第一延遲膜12進(jìn)入的光穿過(guò)該片，并且從裝置100的屏幕射出，從而呈現(xiàn)白色顯示。
在半色調(diào)顯示的情形中，液晶層14和第二延遲膜13產(chǎn)生與要顯示的半色調(diào)顏色或亮度相應(yīng)的延遲，并使具有與該延遲相應(yīng)的振動(dòng)分量的橢圓偏振光返回第一延遲膜12。由此，偏振片11接收射出屏幕的、與顏色或亮度相應(yīng)的垂直于吸收軸的線(xiàn)偏振光分量，并實(shí)現(xiàn)半色調(diào)顯示。
本實(shí)施例另外具有任何如下所述的結(jié)構(gòu)要求(R-1)第一，線(xiàn)偏振片11的吸收軸與第一延遲膜12的慢軸偏離其平行位置小于45度的預(yù)定角度，且第二延遲膜13的慢軸和液晶層14的配向方向基本上彼此垂直，(R-2)第二，線(xiàn)偏振片11的吸收軸與第一延遲膜12的慢軸偏離其平行位置預(yù)定角度，且第二延遲膜13的慢軸與液晶層14的配向方向基本上彼此平行，(R-3)第三，線(xiàn)偏振片11的吸收軸與第一延遲膜12的慢軸偏離其垂直位置預(yù)定角度，且第二延遲膜13的慢軸與液晶層14的配向方向基本上彼此垂直，和(R-4)第四，線(xiàn)偏振片11的吸收軸與第一延遲膜12的慢軸偏離其垂直位置預(yù)定角度，且第二延遲膜13的慢軸與液晶層14的配向方向基本上彼此平行。
在圖3和圖4中概括地表示出上述的第一到第四關(guān)系。
圖3同時(shí)表示了上述的所有四種關(guān)系，其中用箭頭表示了各軸或方向。在該圖中，為了清楚起見(jiàn)，分別用Pol、Ret1、Ret2、LC和Ref表示線(xiàn)偏振片11、第一延遲膜12、第二延遲膜13、液晶層14和光學(xué)反射層15。
在圖3中，從頂部的Po1開(kāi)始，然后為向下的相鄰元件，我們發(fā)現(xiàn)與第一到第四關(guān)系中的任意關(guān)系具有一致性。例如，在圖3中用虛箭頭表示出第四關(guān)系，并且相對(duì)于上述的軸和方向，每個(gè)元件中繪出的實(shí)箭頭在視覺(jué)上產(chǎn)生以下設(shè)置采取具有近似垂直關(guān)系的Po1與Ret1和具有大致平行關(guān)系的Ret2與LC的組合。另外，對(duì)于Po1和Ret1的軸和方向而言，圖3中所示的符號(hào)“//*”或“+*”分別表示Po1和Ret1具有如上所述的大致平行或垂直關(guān)系。此外，對(duì)于Ret2和LC的軸和方向，圖3中所示的符號(hào)“//”或“+”分別表示Ret2與LC具有上面所述的大致平行或垂直關(guān)系。
圖4的表格進(jìn)一步綜合地示出所述關(guān)系以及黑色顯示期間第二延遲膜(Ret2)和液晶層(LC)的延遲值。R-1到R-4行的軸和方向的組合分別與第一到第四關(guān)系相對(duì)應(yīng)。注意，圖3中所示的垂直和水平方向與根據(jù)本實(shí)施例設(shè)計(jì)的顯示裝置顯示屏上的垂直和水平方向相對(duì)應(yīng)。因而，例如，液晶層LC中繪出的右上箭頭表示屏幕上從底部到頂部的縱向方向。不過(guò)，除縱向以外，還可以將所述箭頭的方向設(shè)定為屏幕上的任何其他方向。例如，在考慮到所獲得的視角性質(zhì)時(shí)，可將所述箭頭的方向設(shè)定為屏幕任一對(duì)角線(xiàn)的方向。
圖5中所示的(R-1)到(R-4)分別表示采用第一到第四關(guān)系的液晶顯示裝置的視角性質(zhì)。在(R-1)到(R-4)的每一幅圖中，上面的圖表示等對(duì)比度性質(zhì)的示意圖，而下面的圖表示灰度級(jí)反轉(zhuǎn)性質(zhì)的示意圖，并且每幅圖表示從最右端為0度開(kāi)始沿左到右方向逆時(shí)針360度的性質(zhì)。在此情形中，在圖5的中心處用箭頭表示液晶層14的配向方向。
該附圖用輪廓線(xiàn)表示從作為屏幕正常視覺(jué)狀態(tài)的曲線(xiàn)圖圓形中心開(kāi)始，在所有角度方向上轉(zhuǎn)動(dòng)視線(xiàn)時(shí)得到的對(duì)比度和灰度級(jí)反轉(zhuǎn)程度。換言之，假設(shè)0度方向?qū)?yīng)于屏幕左右方向上的最右端，從屏幕的前部直接觀看的狀態(tài)開(kāi)始得到數(shù)值，例如，相對(duì)于0度方向，沿屏幕的左右方向向右轉(zhuǎn)動(dòng)視線(xiàn)。在其他角度方向獲取數(shù)值，并且根據(jù)在全部角度方向上獲取的數(shù)值得出數(shù)值輪廓線(xiàn)。
在等對(duì)比度性質(zhì)圖中，用點(diǎn)表示顯示極高對(duì)比度(100或更大)的范圍，而用斜線(xiàn)表示顯示極低對(duì)比度的范圍。另外，在灰度級(jí)反轉(zhuǎn)性質(zhì)圖中，用十字表示引起灰度級(jí)反轉(zhuǎn)的范圍(8個(gè)灰度級(jí)的情形)。
根據(jù)圖5可知，顯示極低灰度級(jí)的范圍相對(duì)很小，并且呈點(diǎn)對(duì)稱(chēng)分布。另外，可知引起灰度級(jí)反轉(zhuǎn)的范圍也很小，并且呈點(diǎn)對(duì)稱(chēng)分布。因而，根據(jù)本實(shí)施例，可獲得極佳的視角性質(zhì)。
如圖5中所示的視角性質(zhì)是第一延遲膜12是用于構(gòu)成右手圓偏振裝置的膜的情形。當(dāng)然，第一延遲膜12可以為用于構(gòu)成左手圓偏振裝置的膜，只要滿(mǎn)足上述的第一到第四要求中的任何一個(gè)即可。當(dāng)?shù)谝谎舆t膜12用作左手圓偏振裝置時(shí)，所得到的視角性質(zhì)與每個(gè)圖的性質(zhì)關(guān)于與圖5中心處所示的箭頭(液晶層14的配向方向)平行的參考線(xiàn)是對(duì)稱(chēng)的。
注意，在用于獲得圖5中性質(zhì)的具體示例中，將第一到第四結(jié)構(gòu)要求中的所述預(yù)定角度設(shè)定為21度。不過(guò)，將該角度的公差范圍定義為，液晶顯示裝置中在參考角度附近獲得最大對(duì)比度的90％或更大的角度范圍，在該參考角度處得到最大對(duì)比度。此外，在該具有公差的范圍內(nèi)，可獲得適合于實(shí)際使用的視角性質(zhì)，并實(shí)現(xiàn)本發(fā)明特有的優(yōu)點(diǎn)?？蓪⒃摴钤O(shè)定為預(yù)定角度的±10度范圍。另外，預(yù)計(jì)當(dāng)?shù)谝谎舆t膜12的慢軸與第二延遲膜13的慢軸形成的銳角為60°±10°時(shí)，可得到優(yōu)異的結(jié)果。
此外，對(duì)于該具體示例而言，第二延遲膜13是所謂的NR膜，即所謂的混合配向向列補(bǔ)償膜時(shí)是適宜的。
圖6示意地表示了補(bǔ)償膜的剖面結(jié)構(gòu)。
在圖6中，補(bǔ)償膜13f具有在上支撐層13a與下支撐層13b之間具有改良混合配向的液晶分子，其中最靠近液晶層14一側(cè)的液晶分子具有60°到90°范圍、優(yōu)選90°的預(yù)傾角，而距液晶層14最遠(yuǎn)側(cè)的液晶分子具有大約2°、優(yōu)選0°的預(yù)傾角。
基于兩側(cè)的這種預(yù)傾角構(gòu)造，補(bǔ)償膜13’與液晶層14的平行配向分子之間的匹配得到改善，從而可由補(bǔ)償膜13’與液晶層14的平行配向分子一起精確地產(chǎn)生所要提供的延遲。此外，可適當(dāng)?shù)厥÷砸壕?4一側(cè)的支撐層13b。
圖7表示作為比較例，在最靠近液晶層14一側(cè)液晶分子的預(yù)傾角為50°時(shí)(參見(jiàn)虛線(xiàn))的情況下，和在本具體示例中該預(yù)傾角為90°時(shí)(參見(jiàn)實(shí)線(xiàn))的情況下，膜13’和液晶層14所提供的延遲的視角相關(guān)性。注意，該圖表示黑色顯示時(shí)的性質(zhì)，縱軸表示與從前部正面觀看時(shí)獲得的延遲(λ/4)的差值。
如從圖7可以看出，相對(duì)于正面觀看狀態(tài)(0°)作為參考，在比較例中右部與左部之間的延遲變化明顯不同，而在本例中變化幾乎是對(duì)稱(chēng)的。從而，當(dāng)從右部或左部觀看屏幕時(shí)，本例優(yōu)選能優(yōu)選提供幾乎相同的可視性。圖7還表示根據(jù)本例，在正面觀察狀態(tài)下延遲幾乎為λ/4，并且在黑色顯示期間在屏幕前部觀看時(shí)，可實(shí)現(xiàn)極暗顯示。
(第二實(shí)施例)圖8示意表示了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的液晶顯示裝置的剖面結(jié)構(gòu)。
液晶顯示裝置200是一種透射型液晶顯示裝置，并具有以下結(jié)構(gòu)從作為顯示屏側(cè)的前側(cè)開(kāi)始依次設(shè)有線(xiàn)偏振片(Pol)11、作為半波片的第一延遲膜(Ret1)12、作為四分之一波片的第二延遲膜(Ret2)13、液晶層(LC)14、作為四分之一波片的第三延遲膜(Ret3)、作為半波片的第四延遲膜(Ret4)22以及后線(xiàn)偏振片(Po12)23。線(xiàn)偏振片11、第一和第二延遲膜12、13構(gòu)成了具有右手和左手圓偏振功能其中之一的裝置，第三和第四延遲膜21、22與后線(xiàn)偏振片23構(gòu)成了具有右手和左手圓偏振功能其中另一個(gè)的裝置。注意，與前面實(shí)施例中相同的部分被賦予相同的附圖標(biāo)記，并將省略其詳細(xì)描述，此外為了清楚，僅述及主要構(gòu)成元件。
如前面所述，第一延遲膜12具有λ/2的值，并且液晶層14具有平行配向型液晶材料。
在本實(shí)施例中，取代第一實(shí)施例中的光學(xué)反射層15，該結(jié)構(gòu)設(shè)有第三和第四延遲膜21和22以及另一線(xiàn)偏振片23。在裝置200的黑色顯示操作(暗態(tài))期間，第二延遲膜13、液晶層14和第三延遲膜21整體上具有基本上為半個(gè)入射光波長(zhǎng)(λ/2)或者基本為零的延遲。在前面的描述中具有何種延遲是顯而易見(jiàn)的。第四延遲膜22具有基本上為半個(gè)入射光波長(zhǎng)(λ/2)的固定延遲。
從后偏振片23的背側(cè)施加來(lái)自背光(未示出)的光。
如圖8中實(shí)線(xiàn)LB所示，入射到液晶顯示裝置200上的背光首先穿過(guò)線(xiàn)偏振片23，成為線(xiàn)偏振光，然后穿過(guò)第四延遲膜22，使其具有λ/2的延遲，成為處于改變的預(yù)定方向的線(xiàn)偏振光。接下來(lái)，線(xiàn)偏振光進(jìn)入第三延遲膜21，成為右手(或左手)橢圓偏振光，并被引導(dǎo)到液晶層14。在黑色顯示操作(暗態(tài))期間，液晶層14的延遲幾乎為零(不過(guò)，在本例中大約為60nm，以便獲得與入射光具有相同形態(tài)的橢圓偏振光)，并且入射到液晶層14上的橢圓偏振光被引導(dǎo)到第二延遲膜13，其方向與入射橢圓偏振光保持相同。第二延遲膜13將傳送來(lái)的橢圓偏振光轉(zhuǎn)變成預(yù)定方向的線(xiàn)偏振光。第一延遲膜12為該線(xiàn)偏振光提供λ/2的延遲，從而改變偏振方向，并且被引導(dǎo)到前偏振片11。由于偏振片11的吸收軸恰好平行于線(xiàn)偏振光的偏振方向，從第一延遲膜12進(jìn)入的光被攔截(吸收)，沒(méi)有射出裝置200的屏幕，從而呈現(xiàn)黑色顯示。
同樣，在圖8中虛線(xiàn)Lw所示的白色顯示操作(亮態(tài))期間，類(lèi)似地，右手(或左手)橢圓偏振光入射到液晶層14上。此時(shí)，液晶層14具有λ/2的延遲(大約300nm)，并將方向與入射到層14上的橢圓偏振光的方向相反的橢圓偏振光引導(dǎo)到第二延遲膜13。第二延遲膜13將傳送來(lái)的光轉(zhuǎn)換成偏振方向垂直于黑色顯示期間的光的線(xiàn)偏振光，從而將其引導(dǎo)到第一延遲膜12。為引導(dǎo)到第一延遲膜12的光提供λ/2的延遲，從而偏振方向改變，并將所產(chǎn)生的線(xiàn)偏振光引導(dǎo)到前偏振片11。由于偏振片11的吸收軸垂直于線(xiàn)偏振光的偏振方向，從第一延遲膜12進(jìn)入的光穿過(guò)偏振片，并射出裝置200的屏幕，從而呈現(xiàn)白色顯示。
在半色調(diào)顯示的情形中，液晶層14和第二及第三延遲膜13、21表現(xiàn)出與要顯示的半色調(diào)顏色或亮度相對(duì)應(yīng)的延遲，并且向第一延遲膜12施加具有與該延遲相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)分量的橢圓偏振光。由此，偏振片11接收射出屏幕的、與顏色或亮度相對(duì)應(yīng)的、垂直于吸收軸的線(xiàn)偏振光分量，從而呈現(xiàn)半色調(diào)顯示。
本實(shí)施例另外具有如下所述的任一結(jié)構(gòu)要求。為了在這些結(jié)構(gòu)要求中選擇一個(gè)，確定了在裝置200的黑色顯示操作期間第二延遲膜13、液晶層14和第三延遲膜21整體上應(yīng)當(dāng)提供的延遲。
(T-1)首先，前線(xiàn)偏振片11的吸收軸與第一延遲膜12的慢軸偏離其平行位置小于45度的第一預(yù)定角度，第二延遲膜13的慢軸與液晶層14的配向方向基本上彼此垂直，液晶層14的配向方向與第三延遲膜21的慢軸基本上彼此垂直，第四延遲膜22的慢軸與后線(xiàn)偏振片23的吸收軸偏離其平行位置小于45度的第二預(yù)定角度，并且在裝置200的黑色顯示操作期間，第二延遲膜13、液晶層14與第三延遲膜21整體上具有基本上為半個(gè)入射光波長(zhǎng)(λ/2)的延遲。
(T-2)第二，前線(xiàn)偏振片11的吸收軸與第一延遲膜12的慢軸偏離其平行位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜13的慢軸與液晶層14的配向方向基本上彼此垂直，液晶層14的配向方向與第三延遲膜21的慢軸基本上彼此垂直，第四延遲膜22的慢軸與后線(xiàn)偏振片23的吸收軸偏離其垂直位置第二預(yù)定角度，并且在裝置200的黑色顯示操作期間第二延遲膜13、液晶層14和第三延遲膜21整體上具有基本上為半個(gè)入射光波長(zhǎng)(λ/2)的延遲；(T-3)第三，前線(xiàn)偏振片11的吸收軸與第一延遲膜12的慢軸偏離其平行位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜13的慢軸與液晶層14的配向方向基本上彼此垂直，液晶層14的配向方向與第三延遲膜21的慢軸基本上彼此平行，第四延遲膜22的慢軸與后線(xiàn)偏振片23的吸收軸偏離其平行位置第二預(yù)定角度，并且在裝置200的黑色顯示操作期間，第二延遲膜13、液晶層14和第三延遲膜21整體上具有基本上等于零(0)的延遲；(T-4)第四，前線(xiàn)偏振片11的吸收軸與第一延遲膜12的慢軸偏離其平行位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜13的慢軸與液晶層14的配向方向基本上彼此垂直，液晶層14的配向方向與第三延遲膜21的慢軸基本上彼此平行，第四延遲膜22的慢軸與后線(xiàn)偏振片23的吸收軸偏離其平行位置第二預(yù)定角度，并且在裝置200的黑色顯示操作期間，第二延遲膜13、液晶層14和第三延遲膜21整體上具有基本上等于零(0)的延遲；(T-5)第五，前線(xiàn)偏振片11的吸收軸與第一延遲膜12的慢軸偏離其平行位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜13的慢軸與液晶層14的配向方向基本上彼此平行，液晶層14的配向方向與第三延遲膜21的慢軸基本上彼此垂直，第四延遲膜22的慢軸與后線(xiàn)偏振片23的吸收軸偏離其平行位置第二預(yù)定角度，并且在裝置200的黑色顯示操作期間，第二延遲膜13、液晶層14和第三延遲膜21整體上具有基本上等于零(0)的延遲；(T-6)第六，前線(xiàn)偏振片11的吸收軸與第一延遲膜12的慢軸偏離其平行位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜13的慢軸與液晶層14的配向方向基本上彼此平行，液晶層14的配向方向與第三延遲膜21的慢軸基本上彼此垂直，第四延遲膜22的慢軸與后線(xiàn)偏振片23的吸收軸偏離其垂直位置第二預(yù)定角度，并且在裝置200的黑色顯示操作期間，第二延遲膜13、液晶層14和第三延遲膜21整體上具有基本上等于零(0)的延遲；(T-7)第七，前線(xiàn)偏振片11的吸收軸與第一延遲膜12的慢軸偏離其平行位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜13的慢軸與液晶層14的配向方向基本上彼此平行，液晶層14的配向方向與第三延遲膜21的慢軸基本上彼此平行，第四延遲膜22的慢軸與后線(xiàn)偏振片23的吸收軸偏離其平行位置第二預(yù)定角度，并且在裝置200的黑色顯示操作期間，第二延遲膜13、液晶層14和第三延遲膜21整體上具有基本上為半個(gè)入射光波長(zhǎng)(λ/2)的延遲；(T-8)第八，前線(xiàn)偏振片11的吸收軸與第一延遲膜12的慢軸偏離其平行位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜13的慢軸與液晶層14的配向方向基本上彼此平行，液晶層14的配向方向與第三延遲膜21的慢軸基本上彼此平行，第四延遲膜22的慢軸與后線(xiàn)偏振片23的吸收軸偏離其垂直位置第二預(yù)定角度，并且在裝置200的黑色顯示操作期間，第二延遲膜13、液晶層14和第三延遲膜21整體上具有基本上為半個(gè)入射光波長(zhǎng)(λ/2)的延遲；
(T-9)第九，前線(xiàn)偏振片11的吸收軸與第一延遲膜12的慢軸偏離其垂直位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜13的慢軸與液晶層14的配向方向基本上彼此垂直，液晶層14的配向方向與第三延遲膜21的慢軸基本上彼此垂直，第四延遲膜22的慢軸與后線(xiàn)偏振片23的吸收軸偏離其平行位置第二預(yù)定角度，并且在裝置200的黑色顯示操作期間，第二延遲膜13、液晶層14和第三延遲膜21整體上具有基本上為半個(gè)入射光波長(zhǎng)(λ/2)的延遲；(T-10)第十，前線(xiàn)偏振片11的吸收軸與第一延遲膜12的慢軸偏離其垂直位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜13的慢軸與液晶層14的配向方向基本上彼此垂直，液晶層14的配向方向與第三延遲膜21的慢軸基本上彼此垂直，第四延遲膜22的慢軸與后線(xiàn)偏振片23的吸收軸偏離其垂直位置第二預(yù)定角度，并且在裝置200的黑色顯示操作期間，第二延遲膜13、液晶層14和第三延遲膜21整體上具有基本上為半個(gè)入射光波長(zhǎng)(λ/2)的延遲；(T-11)第十一，前線(xiàn)偏振片11的吸收軸與第一延遲膜12的慢軸偏離其垂直位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜13的慢軸與液晶層14的配向方向基本上彼此垂直，液晶層14的配向方向與第三延遲膜21的慢軸基本上彼此平行，第四延遲膜22的慢軸與后線(xiàn)偏振片23的吸收軸偏離其平行位置第二預(yù)定角度，并且在裝置200的黑色顯示操作期間，第二延遲膜13、液晶層14和第三延遲膜21整體上具有基本上等于零(0)的延遲；(T-12)第十二，前線(xiàn)偏振片11的吸收軸與第一延遲膜12的慢軸偏離其垂直位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜13的慢軸與液晶層14的配向方向基本上彼此垂直，液晶層14的配向方向與第三延遲膜21的慢軸基本上彼此平行，第四延遲膜22的慢軸與后線(xiàn)偏振片23的吸收軸偏離其垂直位置第二預(yù)定角度，并且在裝置200的黑色顯示操作期間，第二延遲膜13、液晶層14和第三延遲膜21整體上具有基本上等于零(0)的延遲；(T-13)第十三，前線(xiàn)偏振片11的吸收軸與第一延遲膜12的慢軸偏離其垂直位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜13的慢軸與液晶層14的配向方向基本上彼此平行，液晶層14的配向方向與第三延遲膜21的慢軸基本上彼此垂直，第四延遲膜22的慢軸與后線(xiàn)偏振片23的吸收軸偏離其平行位置第二預(yù)定角度，并且在裝置200的黑色顯示操作期間，第二延遲膜13、液晶層14和第三延遲膜21整體上具有基本上等于零(0)的延遲；(T-14)第十四，前線(xiàn)偏振片11的吸收軸與第一延遲膜12的慢軸偏離其垂直位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜13的慢軸與液晶層14的配向方向基本上彼此平行，液晶層14的配向方向與第三延遲膜21的慢軸基本上彼此垂直，第四延遲膜22的慢軸與后線(xiàn)偏振片23的吸收軸偏離其垂直位置第二預(yù)定角度，并且在裝置200的黑色顯示操作期間，第二延遲膜13、液晶層14和第三延遲膜21整體上具有基本上等于零(0)的延遲；(T-15)第十五，前線(xiàn)偏振片11的吸收軸與第一延遲膜12的慢軸偏離其垂直位置第一預(yù)定角度，且第二延遲膜13的慢軸與液晶層14的配向方向基本上彼此平行，液晶層14的配向方向與第三延遲膜21的慢軸基本上彼此平行，第四延遲膜22的慢軸與后線(xiàn)偏振片23的吸收軸偏離其平行位置第二預(yù)定角度，并且在裝置200的黑色顯示操作期間，第二延遲膜13、液晶層14和第三延遲膜21整體上具有基本上為半個(gè)入射光波長(zhǎng)(λ/2)的延遲；和(T-16)第十六，前線(xiàn)偏振片11的吸收軸與第一延遲膜12的慢軸偏離其垂直位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜13的慢軸與液晶層14的配向方向基本上彼此平行，液晶層14的配向方向與第三延遲膜21的慢軸基本上彼此平行，第四延遲膜22的慢軸與后線(xiàn)偏振片23的吸收軸偏離其垂直位置第二預(yù)定角度，并且在裝置200的黑色顯示操作期間，第二延遲膜13、液晶層14和第三延遲膜21整體上具有基本上為半個(gè)入射光波長(zhǎng)(λ/2)的延遲。
圖9和10中概括出第一到十六關(guān)系。
圖9表示了上面所述的所有16種關(guān)系，其中用箭頭表示上述的各種軸和方向。為了清楚起見(jiàn)，分別用Po1、Ret1、Ret2和LC表示線(xiàn)偏振片11、第一延遲膜12、第二延遲膜13和液晶層14，分別用Ret3、Ret4和Po12表示第三延遲膜21、第四延遲膜22和第二線(xiàn)偏振片23。
圖9按照與前面圖3相同的目的繪制出來(lái)。例如，圖9中用虛箭頭表示第十三關(guān)系，并且對(duì)于上面所述的軸和方向，可以理解對(duì)應(yīng)于Po1與Ret1具有大致垂直關(guān)系，Ret2與LC具有大致平行關(guān)系，LC與Ret3具有大致垂直關(guān)系，以及Ret3與Ret4具有大致平行關(guān)系這種組合。圖10中的表格表示了黑色顯示期間的各個(gè)組合以及第二延遲膜(Ret2)、液晶層(LC)和第三延遲膜的總延遲值。第T-1到T-16行的軸和方向的組合分別相應(yīng)于第一到第十六關(guān)系。注意圖9中觀察時(shí)的上、下、右和左也分別對(duì)應(yīng)于裝置屏幕上的上、下、右和左，但不限于這種對(duì)應(yīng)性。
從圖10顯然可以看出，可如下指定在裝置200黑色顯示期間，第二延遲膜(Ret2)、液晶層(LC)與第三延遲膜(Ret3)的延遲之和。換言之，當(dāng)?shù)诙舆t膜(Ret2)的慢軸與液晶層(LC)的配向方向之間的關(guān)系以及液晶層(LC)的配向關(guān)系與第三延遲膜(Ret3)的慢軸之間的關(guān)系都相當(dāng)于基本平行(//)或基本垂直(+)的關(guān)系時(shí)，延遲之和基本上為半個(gè)入射光波長(zhǎng)。與之不同的是，當(dāng)這兩個(gè)關(guān)系彼此不同時(shí)，換言之，當(dāng)這兩個(gè)關(guān)系其中之一相當(dāng)于基本平行(//)和基本垂直(+)的關(guān)系其中之一，另一個(gè)關(guān)系相當(dāng)于基本平行(//)和基本垂直(+)的關(guān)系中的另外一個(gè)時(shí)，延遲之和基本上等于零。
圖11到14中(T-1)到(T-16)分別表示應(yīng)用了第一到第十六關(guān)系的液晶顯示裝置的視角性質(zhì)。按照與前面圖5中相同的目的繪出(T-1)到(T-16)的每個(gè)圖。
由圖11到14可知，顯示極低對(duì)比度的范圍相對(duì)較窄，并且僅當(dāng)相當(dāng)大程度地改變視角時(shí)對(duì)比度才下降。此外，可知引起灰度級(jí)反轉(zhuǎn)的范圍也相對(duì)較窄，并且不引起灰度級(jí)反轉(zhuǎn)的角度范圍適于實(shí)際使用。因而，根據(jù)本實(shí)施例，可獲得良好的視角性質(zhì)。
圖11到14中所示的視角性質(zhì)是將第一延遲膜12作為用于構(gòu)成形成右手圓偏振裝置的膜的情形。當(dāng)然，第一延遲膜12可以為用于構(gòu)成形成左手圓偏振裝置的膜，只要滿(mǎn)足第一到第十六要求其中任何一個(gè)即可。當(dāng)?shù)谝谎舆t膜12用作左手圓偏振裝置時(shí)，所獲得的視角性質(zhì)與每個(gè)圖形的性質(zhì)關(guān)于平行于圖11到14每一個(gè)中心處所示箭頭(液晶層14的配向方向)的參考線(xiàn)是對(duì)稱(chēng)的。
注意，在獲得圖11到14中性質(zhì)的具體示例中，第一到第十六結(jié)構(gòu)要求中的所述第一預(yù)定角度和第二預(yù)定角度均設(shè)定為21度?？蓪⑦@兩個(gè)角度設(shè)定為容許范圍內(nèi)的其他數(shù)值，或者設(shè)定為彼此不同的數(shù)值，不過(guò)最好設(shè)定為相等的。另一方面，可將該角度的容許范圍定義為參考角度附近能得到最大對(duì)比度的90％或更大數(shù)值的角度范圍，該參考角度是液晶顯示裝置中獲得最大對(duì)比度的角度。此外，在該容許范圍內(nèi)，可獲得適合實(shí)際使用并實(shí)現(xiàn)本發(fā)明固有優(yōu)點(diǎn)的視角性質(zhì)。將容許范圍設(shè)定為預(yù)定角度的±10度。另外，當(dāng)?shù)谝谎舆t膜12的慢軸與第二延遲膜13的慢軸所形成的銳角為60°±10°時(shí)，并且第三延遲膜21的慢軸與第四延遲膜22的慢軸所形成的銳角為60°±10°時(shí)，預(yù)計(jì)可獲得良好的結(jié)果。
此外，在具體示例中適于使用所謂的NR膜，即混合配向向列補(bǔ)償膜作為第二延遲膜13或第三延遲膜21。優(yōu)選這兩個(gè)膜都是混合配向向列補(bǔ)償膜。更優(yōu)選的是補(bǔ)償膜具有與圖6中所示相同的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的技術(shù)目的與上述相同，此處將省略其描述。
(第三實(shí)施例)圖15示意表示了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的液晶顯示裝置的剖面結(jié)構(gòu)。
液晶顯示裝置300是透射反射型液晶顯示裝置，并且主要具有以下結(jié)構(gòu)在如上所述的透射型液晶顯示裝置200的結(jié)構(gòu)中具有設(shè)置在液晶層14與第三延遲膜21之間的光學(xué)反射層31。在光學(xué)反射層31中，基本上在每個(gè)像素內(nèi)形成反射區(qū)，并且其他區(qū)域形成為透射區(qū)。光學(xué)反射層31也可以用作像素電極。
可按照與第一和第二實(shí)施例中分別描述的反射型液晶顯示裝置100和透射型液晶顯示裝置200相同的方式描述入射光的其他結(jié)構(gòu)方面和行為。換言之，被光學(xué)反射層31反射的光的行為與反射型液晶顯示裝置100中相同，背光發(fā)出的穿過(guò)層31之外部分(即透射區(qū)域)的光的行為與透射型液晶顯示裝置200中相同。
根據(jù)本實(shí)施例，預(yù)計(jì)可獲得上述第一和第二實(shí)施例中表現(xiàn)出的相同效果和優(yōu)點(diǎn)。
(第四實(shí)施例)本實(shí)施例使用第二延遲膜13和第三延遲膜21產(chǎn)生一種結(jié)構(gòu)，即透射型和透射反射型液晶顯示裝置，并且進(jìn)一步提供具有附加要求以便獲得進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)的膜。
在前文中，已經(jīng)描述了第二和第三延遲膜13、21優(yōu)選采用混合配向向列補(bǔ)償膜，不過(guò)可采用也可以不采用該混合配向向列補(bǔ)償膜。在本實(shí)施例中，建議選擇這種膜作為第二和第三延遲膜13、21。如圖16的示意圖所示，在裝置200或300的黑色顯示操作期間(向液晶層施加電場(chǎng)時(shí))，第二延遲膜12和第三延遲膜21的分子或折射率橢球的平均傾角β基本上垂直于液晶層14的液晶分子或折射率橢球的平均傾角α。另外，使第二延遲膜13的延遲Δn2d2與第三延遲膜21的延遲Δn3d3的和基本上等于液晶層14的延遲值ΔnLCdLC。即，ΔnLCdLC＝Δn2d2+Δn3d3。
實(shí)際上，可將液晶層14的平均傾角α設(shè)定在70°到80°的范圍，并將延遲膜的平均傾角β設(shè)定為大約20°。另外，可將延遲Δn2d2和Δn3d3的每個(gè)數(shù)值設(shè)定為0.231×0.55μm，并將延遲ΔnLCdLC的數(shù)值設(shè)定為大約250nm。
由此，可相當(dāng)大地增大提供足夠高對(duì)比度的視角范圍，同時(shí)保持不引起灰度級(jí)反轉(zhuǎn)的適于實(shí)際使用的視角范圍。從而，根據(jù)本實(shí)施例，可實(shí)現(xiàn)良好的視角性質(zhì)。特別是在本實(shí)施例中，由于液晶層14為平行配向型，可預(yù)先精確地得到平均傾角α。從而，如上所述通過(guò)將液晶層與混合配向向列補(bǔ)償膜組合，易于得到所希望的性質(zhì)，產(chǎn)生優(yōu)選的方面。
上面描述了本發(fā)明的實(shí)施例，不過(guò)可通過(guò)多種方式進(jìn)行改變。另外，本發(fā)明能用具有附加結(jié)構(gòu)元件的液晶顯示裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，應(yīng)當(dāng)注意，使用術(shù)語(yǔ)，如“慢軸”、“配向方向”、“垂直”和“平行”來(lái)表示本發(fā)明特定的技術(shù)特征，不過(guò)可使用其他術(shù)語(yǔ)來(lái)表示，從而本發(fā)明涉及由這些術(shù)語(yǔ)翻譯出的技術(shù)特征的真實(shí)意思。
本發(fā)明并非必須限于上述實(shí)施例，在不偏離權(quán)利要求范圍的條件下，本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可得出其多種變型。
(工業(yè)應(yīng)用)本發(fā)明可用于使用平行配向型液晶層的液晶顯示裝置。
100液晶顯示裝置11線(xiàn)偏振片12第一延遲膜13第二延遲膜14液晶層15光學(xué)反射層14m液晶分子16，17配向?qū)?8摩擦方向13’混合配向向列補(bǔ)償膜13a，13b支撐層200液晶顯示裝置21第三延遲膜22第四延遲膜23線(xiàn)偏振片
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，具有以下結(jié)構(gòu)從其前側(cè)開(kāi)始依次設(shè)有線(xiàn)偏振片、第一延遲膜、第二延遲膜、液晶層和光學(xué)反射層，其中所述線(xiàn)偏振片和第一及第二延遲膜構(gòu)成具有右手或左手圓偏振功能的裝置；第一延遲膜具有基本上為半個(gè)入射光波長(zhǎng)的固定延遲；所述液晶層包括平行配向型液晶材料；在該裝置的黑色顯示操作期間，第二延遲膜與液晶層整體上具有基本上為四分之一個(gè)入射光波長(zhǎng)的延遲；并且滿(mǎn)足以下條件中的任何一個(gè)(1)線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其平行位置小于45度的預(yù)定角度，且第二延遲膜的慢軸和液晶層的配向方向基本上彼此垂直；(2)線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其平行位置預(yù)定的角度，且第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此平行；(3)線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其垂直位置預(yù)定的角度，且第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此垂直；和(4)線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其垂直位置預(yù)定的角度，且第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此平行。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述預(yù)定的角度處于以下角度范圍內(nèi)，其中當(dāng)參考角度是液晶顯示裝置中能獲得最大對(duì)比度的角度時(shí)，在參考角度附近獲得最大對(duì)比度的90％或更大的數(shù)值。
3.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述預(yù)定角度處于21±10度范圍內(nèi)。
4.一種液晶顯示裝置，具有以下結(jié)構(gòu)從其前側(cè)開(kāi)始依次設(shè)有前線(xiàn)偏振片、第一延遲膜、第二延遲膜、液晶層、第三延遲膜、第四延遲膜和后線(xiàn)偏振片，其中所述線(xiàn)偏振片和第一及第二延遲膜構(gòu)成具有右手和左手圓偏振功能其中之一的裝置，第三和第四延遲膜以及后線(xiàn)偏振片構(gòu)成具有右手和左手圓偏振功能其中另一個(gè)的裝置；第一延遲膜具有基本上為半個(gè)入射光波長(zhǎng)的固定延遲；所述液晶層包括平行配向型液晶材料；并且第四延遲膜具有基本上為半個(gè)入射光波長(zhǎng)的固定延遲；滿(mǎn)足以下條件中的任何一個(gè)(1)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其平行位置小于45度的第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此垂直，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此垂直，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其平行位置小于45度的第二預(yù)定角度；(2)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其平行位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此垂直，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此垂直，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其垂直位置第二預(yù)定角度；(3)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其平行位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此垂直，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此垂直，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其平行位置第二預(yù)定角度；(4)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其平行位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此垂直，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此垂直，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其平行位置第二預(yù)定角度；(5)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其平行位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此平行，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此垂直，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其平行位置第二預(yù)定角度；(6)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其平行位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此平行，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此垂直，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其垂直位置第二預(yù)定角度；(7)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其平行位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此平行，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此平行，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其平行位置第二預(yù)定角度；(8)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其平行位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此平行，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此平行，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其垂直位置第二預(yù)定角度；(9)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其垂直位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此垂直，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此垂直，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其平行位置第二預(yù)定角度；(10)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其垂直位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此垂直，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此垂直，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其垂直位置第二預(yù)定角度；(11)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其垂直位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此垂直，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此平行，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其平行位置第二預(yù)定角度；(12)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其垂直位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此垂直，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此平行，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其垂直位置第二預(yù)定角度；(13)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其垂直位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此平行，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此垂直，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其平行位置第二預(yù)定角度；(14)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其垂直位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此平行，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此垂直，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其垂直位置第二預(yù)定角度；(15)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其垂直位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此平行，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此平行，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其平行位置第二預(yù)定角度；和(16)前線(xiàn)偏振片的吸收軸與第一延遲膜的慢軸偏離其垂直位置第一預(yù)定角度，第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向基本上彼此平行，液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸基本上彼此平行，且第四延遲膜的慢軸與后線(xiàn)偏振片的吸收軸偏離其垂直位置第二預(yù)定角度，如果第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向之間的關(guān)系、以及液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸之間的關(guān)系都對(duì)應(yīng)于基本平行或基本垂直的關(guān)系，則在該裝置的黑色顯示操作期間，第二延遲膜、液晶層和第三延遲膜整體上具有基本上為半個(gè)入射光波長(zhǎng)的延遲，而如果第二延遲膜的慢軸與液晶層的配向方向之間的關(guān)系、和液晶層的配向方向與第三延遲膜的慢軸之間的關(guān)系對(duì)應(yīng)于基本平行和基本垂直的關(guān)系中一個(gè)與另一個(gè)互不相同的關(guān)系，則在該裝置的黑色顯示操作期間，第二延遲膜、液晶層和第三延遲膜整體上具有基本上等于零的延遲。
5.如權(quán)利要求4所述的液晶顯示裝置，其特征在于第一和第二預(yù)定角度基本上彼此相等。
6.如權(quán)利要求4或5所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述預(yù)定角度處于以下的角度范圍內(nèi)，其中當(dāng)參考角度是液晶顯示裝置中能獲得最大對(duì)比度的角度時(shí)，在參考角度附近獲得最大對(duì)比度的90％或更大的數(shù)值。
7.如權(quán)利要求4、5或6所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述預(yù)定角度處于21±10度范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求4-7中任一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，還包括設(shè)置在液晶層與第三延遲膜之間的光學(xué)反射層，其中與光學(xué)反射層相應(yīng)的區(qū)域用作像素內(nèi)的光學(xué)反射區(qū)，除光學(xué)反射區(qū)之外的區(qū)域用作像素內(nèi)的光學(xué)透射區(qū)。
9.如權(quán)利要求4-8中任一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其特征在于第三延遲膜是混合配向向列補(bǔ)償膜。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其特征在于第二延遲膜是混合配向向列補(bǔ)償膜。
11.如權(quán)利要求9或10所述的液晶顯示裝置，其中所述混合配向向列補(bǔ)償膜在最靠近液晶層一側(cè)具有傾角處于60和90度之間的液晶分子，在距液晶層最遠(yuǎn)一側(cè)具有傾角基本上為0度的液晶分子。
12.如權(quán)利要求9或10所述的液晶顯示裝置，其中在該裝置的黑色顯示操作期間，第二和第三延遲膜的分子或折射率橢球的平均傾角基本上垂直于液晶層的液晶分子或折射率橢球的平均傾角，第二與第三延遲膜的延遲之和基本上等于液晶層的延遲值。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種完全利用平行配向型液晶層并獲得所需視角性質(zhì)的液晶顯示裝置。液晶顯示裝置100具有以下結(jié)構(gòu)，其中從其前側(cè)開(kāi)始依次設(shè)有線(xiàn)偏振片11、第一延遲膜12、第二延遲膜13、液晶層14和光學(xué)反射層15。線(xiàn)偏振片11與第一和第二延遲膜12、13形成具有右手或左手圓偏振功能的裝置。第一延遲膜12具有基本上為半個(gè)入射光波長(zhǎng)的固定延遲。液晶層14包括平行配向型液晶材料。在裝置的黑色顯示操作期間，第二延遲膜13與液晶層14整體上具有基本上為四分之一個(gè)入射光波長(zhǎng)的延遲。此外，例如滿(mǎn)足以下條件線(xiàn)偏振片11的吸收軸與第一延遲膜12的慢軸偏離其平行位置小于45度的預(yù)定角度，且第二延遲膜13的慢軸與液晶層14的配向方向基本上彼此垂直。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1791831SQ200480012979
公開(kāi)日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2004年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月15日
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