專利名稱：液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示器(liquid crystal display)，具體而言，涉及垂直取向型的液晶顯示器。
背景技術(shù)：
垂直取向型的液晶顯示器具有垂直設(shè)置或稍傾斜于垂直方向設(shè)置在液晶層和兩個(gè)透明基板之間的界面上的液晶分子，液晶層夾在兩個(gè)透明基板中間。液晶層在正面觀察狀態(tài)的延遲(retardation)為0或幾乎為0。偏振器在液晶層外側(cè)成正交偏光(cross-Nicol)設(shè)置，以展現(xiàn)成正交偏光設(shè)置的兩個(gè)偏振器的消光(quenching)性能。因此，可以制造具有良好的黑色顯示特征的通常黑色類型的顯示器。
而垂直取向型的LCD在相對(duì)于LCD面板法線方向(基板法線方向)以深極角觀察時(shí)與光透射(或通過透射)有關(guān)。特別是當(dāng)不施加電壓時(shí)，因光透射而變差的視角特征是顯著的。形成光透射的原因可以認(rèn)為有兩個(gè)主要因素。
第一個(gè)因素是因液晶層延遲的增加而引起的雙折射效應(yīng)的出現(xiàn)。延遲Δ由下面的公式(1)給出Δ=[nenonosin2θ+necos2θ-ne]dcosθ]]>其中θ表示入射到液晶層上的入射光的角度(與基板法線方向的傾角)，d表示液晶層的厚度，ne和no表示液晶材料的非常光線折射率和尋常光線折射率。
可以理解，延遲Δ很大程度上取決于1/cosθ，并隨著入射到液晶層上的入射光的角度θ向著90°增加而增加，由此產(chǎn)生雙折射效應(yīng)，從而導(dǎo)致光透射。
第二個(gè)因素是偏振器。如果偏振器在上下基板外側(cè)成正交偏光設(shè)置，則除了極角觀察角度(polar observation angle)變成偏振器的透過軸或吸收軸，上下偏振器的布置隨著極角觀察角變深而偏離正交偏光狀態(tài)。沿著LCD面板的面內(nèi)方向(in-plane direction)(基板面內(nèi)方向)觀察，建立了完全平行偏光狀態(tài)。即，隨著觀察角度沿著法線方向變深，偏振器的正交偏光狀態(tài)消失，并發(fā)生光透射。
圖9是使用視角補(bǔ)償膜的垂直取向型LCD的示意性分解透視圖。垂直取向型LCD由一對(duì)基板(上下基板31和32)以及夾在基板之間的液晶層39構(gòu)成。上下基板3 1和32包括由例如平板玻璃制成的上下透明基板33和34；由透明的導(dǎo)電材料(例如，氧化銦錫(ITO))制成的上下透明電極35和36，其形成在上下透明基板33和34的內(nèi)表面上并具有預(yù)定構(gòu)圖；以及分別覆蓋上下透明電極35和36的上下垂直配向膜(vertical alignment film)37和38。
該對(duì)基板(上下基板31和32)大致平行設(shè)置，垂直配向膜37和38彼此面對(duì)并夾緊液晶層39。電壓施加單元43橫跨透明電極35和36連接并可在透明電極35和36之間向液晶層39施加任意電壓。圖9示出未橫跨透明電極35和36之間向液晶層施加電壓的液晶層的取向狀態(tài)。上下垂直配向膜37和38具有由刷磨處理(rubbing process)得到的約89°的預(yù)傾角。
在該對(duì)基板(上下基板31和32)的外側(cè)，一對(duì)上下偏振器41和42以正交偏光狀態(tài)大致平行設(shè)置。各箭頭指示每個(gè)偏振器41和42的透過軸的方向。吸收軸的方向與透過軸的方向垂直。每個(gè)偏振器41和42僅透射在透過軸方向上偏振的光。
未施加電壓時(shí)，向上的入射光由下偏振器42沿著箭頭方向偏振，透過液晶層39并被上偏振器41擋住。因此，垂直取向型LCD顯示“黑色”。
施加電壓時(shí)，液晶分子39a的取向狀態(tài)相對(duì)于未施加電壓的狀態(tài)發(fā)生變化。因此，從下偏振器42向上入射的光具有沿著上偏振器41的透過軸方向的光學(xué)分量，使得光透過上偏振器41，并且垂直取向型LCD顯示“白色”。
視角補(bǔ)償膜(相差膜)45插入在上基板3 1和上偏振器41之間。已知的是，如果插入了視角補(bǔ)償膜45，則可以防止由上述第一因素引起的光透射。
用作視角補(bǔ)償膜的是具有在面內(nèi)方向的折射率小于厚度方向的折射率的負(fù)單軸光學(xué)各向異性的透明介質(zhì)，或者是在補(bǔ)償膜的面內(nèi)方向上具有負(fù)雙軸光學(xué)各向異性和相位延遲軸(delay phase axis)的透明介質(zhì)。在補(bǔ)償膜具有負(fù)雙軸光學(xué)各向異性的情況下，面內(nèi)方向的相位延遲軸必須平行于兩個(gè)偏振器中一個(gè)偏振器的透過軸。
視角補(bǔ)償膜45可插入在一個(gè)基板和偏振器之間，如圖9所示，或者其可插入在兩個(gè)基板和偏振器之間。
視角補(bǔ)償膜用在下面的布置中。
第一布置是偏振器以正交偏光狀態(tài)設(shè)置在垂直取向單元(verticalorientation cells)的上側(cè)和下側(cè)上，而且具有負(fù)單軸光學(xué)各向異性的視角補(bǔ)償膜(相差膜)設(shè)置在一個(gè)偏振器和垂直取向單元之間，其光軸沿著視角補(bǔ)償膜的法線方向。
第二布置是偏振器以正交偏光狀態(tài)設(shè)置在垂直取向單元的上側(cè)和下側(cè)上，而且具有負(fù)單軸光學(xué)各向異性的視角補(bǔ)償膜(相差膜)設(shè)置在兩個(gè)偏振器和垂直取向單元之間，其光軸沿著視角補(bǔ)償膜的法線方向。
第三布置是偏振器以正交偏光狀態(tài)設(shè)置在垂直取向單元的上側(cè)和下側(cè)上，而且具有負(fù)雙軸光學(xué)各向異性的視角補(bǔ)償膜(相差膜)設(shè)置在一個(gè)偏振器和垂直取向單元之間，其在面內(nèi)方向的相位延遲軸平行于兩個(gè)偏振器中一個(gè)偏振器的透過軸并垂直于另一個(gè)偏振器的透過軸。
第四布置是偏振器以正交偏光狀態(tài)設(shè)置在垂直取向單元的上側(cè)和下側(cè)上，而且具有負(fù)雙軸光學(xué)各向異性的視角補(bǔ)償膜(相差膜)設(shè)置在兩個(gè)偏振器和垂直取向單元之間，其在面內(nèi)方向的相位延遲軸平行于兩個(gè)偏振器中一個(gè)偏振器的透過軸并垂直于另一個(gè)偏振器的透過軸，而相位延遲軸是垂直的。
如圖9所示，引入右手坐標(biāo)系，其中X和Y方向(正方向是箭頭方向)定義為在上下基板31和32的面內(nèi)方向上垂直，而Z軸定義為垂直于上下基板3 1和32的表面，并具有從下基板32到上基板31的正方向?；迕鎯?nèi)方向的角坐標(biāo)是沿著正Z方向觀察上下基板31和32時(shí)，在0°從正X方向開始逆時(shí)針(向著正Y方向的旋轉(zhuǎn)方向)定義的。以該角坐標(biāo)，正Y方向是90°方向，負(fù)X方向是180°方向，負(fù)Y方向是270°方向。上偏振器41的透過軸的方向(箭頭方向)是45°/225°方向，下偏振器42的透過軸的方向是135°/315°方向。
圖10是示出帶有或不帶有視角補(bǔ)償膜(相差膜)的垂直取向型LCD的光透過率的極角觀察角度相關(guān)性的計(jì)算示例的圖。
計(jì)算是針對(duì)圖9所示的垂直取向型LCD以及從圖9所示的垂直取向型LCD中除去視角補(bǔ)償膜的垂直取向型LCD所做的。視角補(bǔ)償膜45在厚度方向上具有為液晶層39的延遲Δ的約0.9倍的延遲Rth，并在負(fù)雙軸光學(xué)各向異性方面在面內(nèi)方向上具有3nm的延遲Re。面內(nèi)方向的相位延遲軸是45°/225°方向。
橫坐標(biāo)以單位“°(度)”表示觀察角(極角)。該角度(觀察角、極角)是從正Z方向到正X方向(0°方位角)或負(fù)X方向(180°方位角)的傾角。從正Z方向到正X方向(0°方位角)的傾角由正值表示，從正Z方向到負(fù)X方向(180°方位角)的傾角由負(fù)值表示。負(fù)觀察角的絕對(duì)值等于從正Z方向到負(fù)X方向(180°方位角)的傾角。
縱座標(biāo)以單位“％”表示每個(gè)觀察角處的光透過率。
曲線a示出觀察角和不帶有視角補(bǔ)償膜的垂直取向型LCD的光透過率之間的關(guān)系，曲線b示出觀察角和帶有視角補(bǔ)償膜的垂直取向型LCD的光透過率之間的關(guān)系。
從圖中可以看出，在約20°或更大的極角處，不帶有視角補(bǔ)償膜的垂直取向型LCD的光透過率小于帶有視角補(bǔ)償膜的垂直取向型LCD的光透過率，并且在60°的極角處，前者是后者的一半或比后者小。
從曲線b可以看出，即使帶有視角補(bǔ)償膜的垂直取向型LCD也不能使其光透過率為0。這是因?yàn)樯鲜龅牡诙馔干湟蛩亍?br> 為了消除因第二因素引起的光透射，以這樣的方式旋轉(zhuǎn)線偏振光振動(dòng)面，使得從光輸入側(cè)偏振器發(fā)射的線偏振光總是平行于光輸出側(cè)偏振器的吸收軸。其實(shí)現(xiàn)方法可以是將一半波膜插入在偏振器之間并且將相位延遲軸設(shè)定為平行于其中一個(gè)偏振器的吸收軸。半波片在任何極角觀察角處必須具有半波長(zhǎng)。
為了實(shí)現(xiàn)該性能，必須使用很特殊的相差膜，這種相差膜具有正雙軸光學(xué)各向異性，并以這樣的方式設(shè)計(jì)，使其在面內(nèi)方向上的折射率比在厚度方向上的折射率大，從而在面內(nèi)方向上建立半個(gè)波長(zhǎng)的相差。
圖11是示出觀察角(極角)以及帶有或不帶有具有正雙軸光學(xué)各向異性的相差膜的垂直取向型LCD的光透過率之間的關(guān)系。
圖11所示的圖的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)具有與圖10所示的圖的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)相同的含義。
曲線c表示當(dāng)使光從下偏振器側(cè)入射時(shí)觀察角(極角)和光透過率之間的關(guān)系，其中視角補(bǔ)償膜以層疊的方式夾在兩個(gè)偏振器之間。上下偏振器的布置與如圖9所示的垂直取向型LCD的偏振器的布置相同。即，偏振器以這樣的方式設(shè)置，使得上偏振器的透過軸方向是45°/225°方向，下偏振器的透過軸方向是135°/315°方向。曲線d表示當(dāng)使光從下偏振器側(cè)入射時(shí)觀察角(極角)和光透過率之間的關(guān)系，其中具有正雙軸光學(xué)各向異性的相差膜還以與下偏振器層疊的方式夾在上偏振器和視角補(bǔ)償膜之間。上下偏振器的布置與如圖9所示的垂直取向型LCD的偏振器的布置相同。具有正雙軸光學(xué)各向異性的相差膜在面內(nèi)方向上的相差設(shè)定為半個(gè)波長(zhǎng)，在厚度方向上的相差設(shè)定為半個(gè)波長(zhǎng)的一半(四分之一波長(zhǎng))。相差膜(半波長(zhǎng)膜)設(shè)置成，其相位延遲軸方向設(shè)定為45°/225°方向。
從曲線c和d之間的比較明顯地看出，通過插入具有正雙軸光學(xué)各向異性的相差膜，可幾乎甚至在20°或更大的觀察角(極角)處消除光透射。
通過使用具有正雙軸光學(xué)各向異性的視角補(bǔ)償膜和相差膜，可幾乎完全地消除光透射(例如，參見文獻(xiàn)IDW’00，頁數(shù)419-422，S.Yano等人著，“利用雙軸膜的寬視角偏振器(Wide Viewing Angle Polarizer Using BiaxialFilm)”)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有良好顯示質(zhì)量的液晶顯示器。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種液晶顯示器，其包括大致平行且相互面對(duì)設(shè)置的第一和第二基板；形成在所述第一基板的相對(duì)表面上的第一電極；形成在所述第一基板的相對(duì)表面上方并覆蓋所述第一電極的第一垂直配向膜；形成在所述第二基板的相對(duì)表面上的第二電極；形成在所述第二基板的相對(duì)表面上方并覆蓋所述第二電極的第二垂直配向膜；夾在所述第一和第二基板的相對(duì)表面之間并在所述第一和第二基板的相對(duì)表面上方的液晶層；具有作為透過軸方向的第一方向并面對(duì)所述第一基板的與所述液晶層相對(duì)的表面設(shè)置的第一偏振器；以及具有作為透過軸方向的第二方向并面對(duì)所述第二基板的與所述液晶層相對(duì)的表面設(shè)置的第二偏振器，其中，所述第一和第二偏振器設(shè)置成，沿著所述第一和第二基板的法線方向觀察，使得所述第一方向與所述第二方向相交形成一非直角的角度，以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的黑色顯示。
該液晶顯示器在斜向觀察時(shí)可實(shí)現(xiàn)良好的顯示質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供具有良好顯示質(zhì)量的液晶顯示器。


圖1是定義上下偏振器的透過軸之間的偏移角(shift angle)和其它參數(shù)的圖。
圖2是以實(shí)測(cè)值和理論值示出正面觀察時(shí)光透過率的偏移角相關(guān)性的曲線圖。
圖3A和3B是示出垂直取向型LCD的光透過率的極角觀察角度相關(guān)性的仿真結(jié)果和實(shí)測(cè)值的曲線圖。
圖4A到4D是使用等亮度線示出光透過率的偏移角相關(guān)性的曲線圖。
圖5是示出根據(jù)一實(shí)施例的垂直取向型LCD的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示例的示意性分解透視圖。
圖6是示出在車輛后面(從后座)觀察的安裝有根據(jù)實(shí)施例的垂直取向型LCD的車輛內(nèi)部的示意圖。
圖7A和7B是示出根據(jù)該實(shí)施例變型的垂直取向型LCD的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示例的示意性分解透視圖。
圖8A和8B是示出根據(jù)該實(shí)施例變型的垂直取向型LCD的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的另一示例的示意性分解透視圖。
圖9是使用視角補(bǔ)償膜的垂直取向型LCD的示意性分解透視圖。
圖10是示出帶有或不帶有視角補(bǔ)償膜的垂直取向型LCD的光透過率的極角觀察角度相關(guān)性的計(jì)算結(jié)果的曲線圖。
圖11是示出使用或未使用具有正雙軸光學(xué)各向異性的相差膜時(shí)觀察角(極角)和光透過率之間的關(guān)系的曲線圖。
圖12是示出在具有圖5所示結(jié)構(gòu)的垂直取向型LCD的視角補(bǔ)償膜的面內(nèi)方向上的各延遲Re對(duì)應(yīng)的右/左觀察角和光透過率之間的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)液晶顯示器的應(yīng)用領(lǐng)域，其在所有方向上的良好視角特性并不是必需的。
例如，如果顯示器安裝在車輛駕駛座和助手座之間所謂的中控臺(tái)上，則特別是沿著右/左方向的視角特性是重要的。實(shí)際的是，實(shí)現(xiàn)右/左斜向觀察時(shí)而不是正面觀察時(shí)的高顯示質(zhì)量。
如前面所述，使用正交偏光的偏振器的液晶顯示器的光透射隨著觀察角(極角)的增加而增加，這是因?yàn)閺挠^察位置觀察上下偏振器的透過軸(吸收軸)之間的角度從90°偏移。
本發(fā)明人已考慮通過使沿著正面觀察方向(基板法線方向)觀察時(shí)上下偏振器的透過軸(吸收軸)之間的角度從90°偏移，來改進(jìn)斜向觀察液晶顯示器時(shí)的顯示質(zhì)量。
將對(duì)通過將上下偏振器的透過軸(吸收軸)之間的角度從90°偏移而得到的效果的仿真結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行說明。
由SHINTECH Inc.制造的LCD仿真器、LCD Master 6.0用于仿真。仿真和實(shí)際測(cè)量是針對(duì)具有圖9所示結(jié)構(gòu)的單區(qū)域(mono-domain)型的垂直取向型LCD。液晶層的延遲Δ是360nm，視角補(bǔ)償膜的面內(nèi)延遲Re是3nm，并且其深度方向的延遲Rth是310nm。由Polatechno Co.，Ltd制造的偏振器SKN-18243T用作上下偏振器。液晶層和垂直配向膜之間的預(yù)傾角均為89°，液晶分子在上下基板上反平行取向。電壓施加期間液晶分子的傾斜方位角在圖9所示的角坐標(biāo)系中設(shè)定為270°方位角。除非特別指明，都使用圖9中所定義的坐標(biāo)系。
參照?qǐng)D1，定義上下偏振器的透過軸之間的偏移角及其它。圖1是沿著垂直取向型LCD的上下基板的法線方向觀察的圖。
圖1中的單點(diǎn)劃線的箭頭表示上偏振器的透過軸方向。虛線的箭頭表示下偏振器的透過軸方向。研究在下面的假設(shè)條件下進(jìn)行，前一方向和0°方位角之間的角度α等于后一方向和0°方位角之間的角度β?！捌平恰倍x為向著正方向從90°偏移(即，α+β-90°)的上下偏振器的透過軸之間的角度(例如，α+β)。
圖2示出由實(shí)測(cè)值和理論值表示的正面觀察時(shí)光透過率的偏移角相關(guān)性。
橫坐標(biāo)表示單位為“°(度)”的偏移角，縱坐標(biāo)表示單位為“％”的光透過率。曲線e表示實(shí)測(cè)結(jié)果，曲線f表示由理論公式得到的值。
隨著偏移角變大，由實(shí)測(cè)值和理論值表示的正面觀察時(shí)的光透過率增大。如果施加電壓顯示“亮”時(shí)的光透過率為20％，則對(duì)比度CR＝50(光透過率為0.4％)時(shí)得到的偏移角實(shí)測(cè)值為約5°，理論值為約6°。如果需要100或更大的CR(光透過率為0.2％或更小)，則期望實(shí)測(cè)值中將偏移角設(shè)定為約4°或更小。
圖3A和3B是示出垂直取向型LCD的光透過率的極角觀察角度相關(guān)性的仿真結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果的曲線圖。圖3A和3B都示出沿著參照?qǐng)D9所定義的180°/0°方位角(LCD面板的左/右方向)的光透過率的極角觀察角度相關(guān)性。圖3A和3B的圖的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)具有與圖10的圖的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)相同的含義。
參照?qǐng)D3A。圖3A所示的曲線g、h、i和j表示上偏振器的透過軸分別為45°/225°、46°/226°、47°/227°和48°/228°方向、下偏振器的透過軸分別為135°/315°、134°/314°、133°/313°和132°/312°方向的條件下的光透過率。即，曲線g、h、i和j表示偏移角分別為0°、2°、4°和6°的條件下的光透過率。
可以理解，隨著偏移角變大，雖然正面觀察時(shí)光透過率增加，但是無光透射時(shí)的極角觀察角度變深。還可以理解，以極角為40°或60°觀察時(shí)，光透過率隨著偏移角變大而變小。如上所述，通過將偏振器設(shè)置一偏移角，可以改善沿著右和左方位角的傾斜方向的視角特性。
參照?qǐng)D3B。圖3B所示的曲線k、l、m和n表示上偏振器的透過軸分別為45°/225°、46.5°/226.5°、47°/227°和47.5°/227.5°方向、下偏振器的透過軸分別為135°/315°、133.5°/313.5°、133°/313°和132.5°/312.5°方向的條件下的光透過率。即，曲線k、l、m和n表示偏移角分別為0°、3°、4°和5°的條件下的光透過率。
實(shí)測(cè)結(jié)果同樣得到了與仿真結(jié)果相似的結(jié)果。
本發(fā)明人所進(jìn)行的研究的結(jié)果教導(dǎo)如下，由于正面觀察時(shí)光透過率隨著偏移角變大而變大，因此權(quán)衡光透過率和位差效應(yīng)，優(yōu)選地將偏移角設(shè)定為6°或更小，并且更為優(yōu)選地將偏移角設(shè)定為大于等于1°且小于等于5°。
圖4A到4D采用等亮度線示出光透過率的偏移角相關(guān)性。圖4A到4D通過等亮度線示出光透過率的狀態(tài)，其中極角觀察角度設(shè)定為每個(gè)方位角方向。
在曲線圖中，三個(gè)同心圓表示從內(nèi)圓開始極角依次為20°、40°和60°的位置。同心圓的中心是極角為0°的位置。曲線p、q和r分別表示光透過率為0.1％、0.2％和1.0％的等亮度線。
圖4A示出上下偏振器的透過軸分別設(shè)定為45°/225°和135°/315°方向的等亮度線。
圖4B、4C和4D示出上下偏振器的透過軸分別設(shè)定為46.5°/226.5°和133.5°/313.5°方向(圖4B)、47°/227°和133°/313°方向(圖4C)、47.5°/227.5°和132.5°/312.5°方向(圖4D)的等亮度線。
隨著偏移角變大，例如，曲線q(光透過率為0.2％的曲線)沿著左/右(180°/0°)方向移動(dòng)到同心圓外側(cè)(在更深的極角方向上)的位置。
可在上/下(90°/270°)方向看出與此相反的趨勢(shì)。
這說明光透過率在左/右(180°/0°)方向受到抑制，而在上/下(90°/270°)方向得到增強(qiáng)。
如上所述，右/左方向的視角特性可通過采用右/左方向的正偏移角而得以改進(jìn)。
上/下方向的視角特性可通過采用右/左方向的負(fù)偏移角(上/下方向的正偏移角)而得以改進(jìn)。
圖5是示出根據(jù)一實(shí)施例的垂直取向型LCD的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示例的示意性分解透視圖。圖5中也采用圖9所示的坐標(biāo)系。
垂直取向型LCD由一對(duì)基板(上下基板31和32)以及夾在基板之間的液晶層39構(gòu)成。例如，液晶層由包含具有負(fù)介電各向異性(Δε＜0)的向列液晶39a的向列液晶層制成。
上下基板31和32包括例如由平板玻璃制成的上下透明基板33和34；由透明導(dǎo)電材料(例如，氧化銦錫(ITO))制成的上下透明電極35和36，其形成在上下透明基板33和34的內(nèi)表面上并具有預(yù)定構(gòu)圖；以及上下垂直配向膜37和38，其分別覆蓋上下透明電極35和36。
該對(duì)基板(上下基板31和32)大體平行于相互面對(duì)并夾擠液晶層39的垂直配向膜37和38設(shè)置。液晶層39的延遲Δ為例如360nm。
電壓施加單元43橫跨透明電極35和36連接并可在透明電極35和36之間向液晶層39施加任意電壓。對(duì)上下垂直配向膜37和38在相對(duì)于上下基板31和32的反平行方向上均勻并同等地進(jìn)行刷磨過程或配向過程(alignment process)，以得到約89°的預(yù)傾角。利用得到預(yù)傾角的配向過程，與垂直配向膜37和38相接觸的液晶層39中的液晶分子大體在相對(duì)于基板(上下基板31和32)的垂直方向(從垂直方向傾斜1°的方向)配向。電壓施加期間液晶分子的傾斜方位角為例如270°。
在該對(duì)基板(上下基板31和32)的外側(cè)，在面內(nèi)方向(in-plane direction)大體平行設(shè)置一對(duì)上下偏振器41和42。例如，上下偏振器41和42是由Polatechno Co.，Ltd制造的SKN-18243T。
每個(gè)箭頭表示每個(gè)偏振器41和42的透過軸的方向。沿著上下基板31和32的法線方向觀察，上下偏振器41和42的透過軸之間的角度在0°/180°方向的兩側(cè)上大于90°，例如是93°。例如，上偏振器41的透過軸的方向?yàn)?6.5°/226.5°方向，下偏振器42的透過軸的方向是133.5°/313.5°方向。0°/180°方向是例如觀察方向的到基板面內(nèi)的正投影方向。
如前所述，偏移角優(yōu)選地為6°或更小，更為優(yōu)選地為大于等于1°且小于等于5°。即，沿著上下基板31和32的法線方向觀察，上下偏振器41和42的透過軸之間的角度在0°/180°方向兩側(cè)優(yōu)選地大于90°且小于等于96°，并且更優(yōu)選地為大于等于91°且小于等于95°。
視角補(bǔ)償膜(相差膜)45插入在上基板31和上偏振器41之間，上偏振器41的面內(nèi)方向設(shè)置為大體平行于視角補(bǔ)償膜的面內(nèi)方向。例如，視角補(bǔ)償膜45由具有負(fù)雙軸光學(xué)各向異性的透明介質(zhì)制成，該透明介質(zhì)在補(bǔ)償膜的面內(nèi)方向上具有相位延遲軸。視角補(bǔ)償膜45可由具有負(fù)單軸光學(xué)各向異性的透明介質(zhì)制成，該透明介質(zhì)在面內(nèi)方向上具有比厚度方向上高的折射率。
在使用具有負(fù)單軸光學(xué)各向異性的透明介質(zhì)和使用負(fù)雙軸光學(xué)各向異性的透明介質(zhì)的兩種情況下，視角補(bǔ)償膜45在厚度方向上的延遲Rth優(yōu)選地為不向液晶層施加電壓期間延遲Δ的0.5倍或更大且1.2倍或更小，例如310nm。在本實(shí)施例的垂直取向型LCD的情況下，補(bǔ)償膜在面內(nèi)方向的延遲Re優(yōu)選地為大于等于1nm且小于等于80nm，例如3nm。
參照?qǐng)D12，將對(duì)具有負(fù)雙軸光學(xué)各向異性的補(bǔ)償膜在面內(nèi)方向的延遲Re優(yōu)選地為大于等于1nm且小于等于80nm的原因進(jìn)行描述。
圖12是示出在具有圖5所示結(jié)構(gòu)(上偏振器41的透過軸的方向是46.5°/226.5°方向，下偏振器42的透過軸的方向是133.5°/313.5°方向，偏移角是3°。視角補(bǔ)償膜45的延遲Rth是310nm，面內(nèi)方向上的相位延遲軸平行于上偏振器41的透過軸)的垂直取向型LCD的視角補(bǔ)償膜45在面內(nèi)方向上的不同延遲Re對(duì)應(yīng)的右/左觀察角(0°/180°方位角)和光透過率之間的關(guān)系的曲線圖。
橫坐標(biāo)表示單位為“°(度)”的右/左觀察角，縱坐標(biāo)表示單位為“％”的光透過率。入射到LCD上的光的波長(zhǎng)是550nm。
曲線s表示右/左觀察角與面內(nèi)方向上的0nm延遲Re時(shí)的光透過率之間的關(guān)系，即，視角補(bǔ)償膜具有負(fù)單軸光學(xué)各向異性。曲線t、u、v和w表示在30nm、50nm、80nm和137.5nm(入射光的四分之一波長(zhǎng))的面內(nèi)方向延遲時(shí)的關(guān)系。
80 nm或更小的延遲Re滿足期望的面內(nèi)方向延遲Re滿足的其中一個(gè)條件，即，60°的右/左觀察角處的光透過率小于0nm的面內(nèi)方向延遲Re的光透過率。
為了獲得使用具有負(fù)雙軸光學(xué)各向異性的視角補(bǔ)償膜的實(shí)際效果，大于等于1nm且小于等于80nm的范圍被視為期望的面內(nèi)方向延遲Re的范圍。
再參照?qǐng)D5。視角補(bǔ)償膜45在面內(nèi)方向的相位延遲軸平行于上偏振器41(鄰近視角補(bǔ)償膜45的偏振器)的透過軸，或者可以垂直于該透過軸。面內(nèi)方向的相位延遲軸平行于或垂直于兩個(gè)偏振器41和42中一個(gè)的透過軸是不必要的。如果相位延遲軸平行或垂直于兩個(gè)偏振器41和42中一個(gè)的透過軸，特別是鄰近視角補(bǔ)償膜45的偏振器的透過軸，則優(yōu)點(diǎn)是可容易地制造液晶顯示器，而且成本較低。
如果將偏振器粘附到視角補(bǔ)償膜來制造液晶顯示器，則位置配向容易，并且可使用相同的延伸方向。即使偏振器不粘附到膜，位置配向也是容易的。
視角補(bǔ)償膜45可插入在大體平行的一個(gè)基板和對(duì)應(yīng)的偏振器之間，如圖5所示，或者其可插入在大體平行的基板和偏振器之間。如果由具有負(fù)雙軸光學(xué)各向異性的透明介質(zhì)制成的視角補(bǔ)償膜45插入在基板和偏振器之間，則兩個(gè)視角補(bǔ)償膜45的面內(nèi)方向相位延遲軸可設(shè)置為平行或垂直于鄰近視角補(bǔ)償膜的偏振器的透過軸。換句話說，兩個(gè)視角補(bǔ)償膜45的面內(nèi)相位延遲軸的方向不必相互垂直。不必將兩個(gè)視角補(bǔ)償膜45以這樣的方式設(shè)置，使得兩個(gè)視角補(bǔ)償膜45的面內(nèi)相位延遲軸的方向相互平行。
通過將兩個(gè)視角補(bǔ)償膜45的面內(nèi)方向相位延遲軸設(shè)為平行或垂直于鄰近視角補(bǔ)償膜的偏振器的透過軸，可容易地且低成本地制造液晶顯示器。
在無電壓施加的情況下，向上入射的光被下偏振器42沿著箭頭方向偏振，透過液晶層39，大部分光被上偏振器41擋住。垂直取向型LCD因此顯示“黑色”。本實(shí)施例的垂直取向型LCD是標(biāo)準(zhǔn)的黑色類型的液晶顯示器。
圖6是示出從車輛后面(后座)觀察的安裝本實(shí)施例的垂直取向型LCD的車輛的內(nèi)部的示意圖。在圖6中，垂直取向型LCD 50安裝在駕駛座51和助手座52之間中間。圖6示出的X、Y和Z軸的方向與圖5所示的一致。
在圖6中，從駕駛座51和助手座52到垂直取向型LCD的視線由虛線箭頭所示。從駕駛座51到垂直取向型LCD的視線是從基板垂直方向(正Z方向)向正X方向傾斜的方向(0°方向)。從助手座52到垂直取向型LCD 50的視線是從基板垂直方向(正Z方向)向負(fù)X方向傾斜的方向(180°方向)。
圖5所示的本實(shí)施例的垂直取向型LCD特別適于安裝有主要用于斜向觀察的垂直取向型LCD的車輛。例如，圖6所示的安裝有垂直取向型LCD的車輛的屏幕主要從駕駛座和助手座觀察。由于這些觀察方向(觀察角)大致固定，例如，偏移角以這樣的方向設(shè)定，使得在觀察角處的光透過率變得最小。對(duì)于安裝有液晶顯示器的車輛，相對(duì)于車輛主體寬度方向的透過軸的角度優(yōu)選地大于90°且96°或更小，或者更為優(yōu)選地，大于等于91°且小于等于95°。
圖7A和7B是示出根據(jù)該實(shí)施例變型的垂直取向型LCD的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示例的示意性分解透視圖。偏振器、視角補(bǔ)償膜等相似于上個(gè)實(shí)施例的。
參照?qǐng)D7A。圖7A所示的垂直取向型LCD的上透明電極36具有例如長(zhǎng)方形橫截面的狹縫36a。圖7A示出未橫跨透明電極35和36施加電壓時(shí)的液晶層39的取向狀態(tài)。未對(duì)上下垂直配向膜37和38進(jìn)行配向過程。因此，上下垂直配向膜37和38在未施加電壓時(shí)使液晶分子39a相對(duì)于上下基板31和32垂直配向。在未施加電壓時(shí)，垂直取向型LCD顯示“暗”。
參照?qǐng)D7B。圖7B示出施加電壓時(shí)液晶層39的取向狀態(tài)。
在狹縫36a附近在相對(duì)于基板表面傾斜的方向上產(chǎn)生電場(chǎng)。在圖7B中，電場(chǎng)的方向由液晶層39中的箭頭所示。
由于每個(gè)液晶分子39a的導(dǎo)向器(director)垂直于該電場(chǎng)配向，因此可實(shí)現(xiàn)多區(qū)域結(jié)構(gòu)的液晶顯示器。在施加電壓時(shí)，垂直取向型LCD顯示“亮”。
圖8A和8B是示出根據(jù)該實(shí)施例變型的垂直取向型LCD的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的另一示例的示意性分解透視圖。偏振器、視角補(bǔ)償膜等與上個(gè)實(shí)施例的相似。
參照?qǐng)D8A。在圖7A和7B所示的垂直取向型LCD中，狹縫36a形成在透明電極36中。在圖8A和8B所示的垂直取向型LCD中，作為配向控制元件的突起部44設(shè)置在上下基板31和32(上下透明基板33和34)上。
圖8A示出未施加電壓時(shí)液晶分子39a的取向狀態(tài)。突起部44在傾斜于垂直方向的方向上配向與基板表面相接觸的液晶分子39a。垂直取向型LCD顯示“暗”。
參照?qǐng)D8B。圖8B示出施加電壓時(shí)液晶分子39a的取向狀態(tài)。由于電壓橫跨透明電極35和36施加，因此液晶分子39a在相對(duì)于基板表面傾斜的方向上被配向，從而可以實(shí)現(xiàn)多區(qū)域結(jié)構(gòu)。垂直取向型LCD顯示“亮”。
圖7A和7B以及圖8A和8B所示的液晶顯示器具有在0°方位角和180°方位角處良好可視性的區(qū)域。該液晶顯示器適于車載液晶顯示器，其中，0°/180°方向設(shè)定為平行于車輛寬度方向。
除了圖7A和7B以及圖8A和8B所示的結(jié)構(gòu)，其它的多區(qū)域結(jié)構(gòu)的垂直取向型LCD也適于車載液晶顯示器，例如具有透明電極中的狹縫和透明基板上的突起部的垂直取向型LCD，以及具有在透明基板中的代替突起部的凹槽的垂直取向型LCD。
本發(fā)明可應(yīng)用于一般的垂直取向型LCD，無論其是單純矩陣類型(simplematrix type)還是主動(dòng)矩陣類型(active matrix type)。本發(fā)明適于主要用于斜向觀察的液晶顯示器，特別是安裝有大致固定的顯示觀察角的車載液晶顯示器。本發(fā)明還適于經(jīng)常由使用者向上觀察的便攜式信息終端顯示器。
本發(fā)明已結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述。本發(fā)明不僅僅限于上面的實(shí)施例?？勺銎渌母鞣N修改、改進(jìn)、組合等對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來講是明顯的。
本申請(qǐng)基于并要求于2005年3月25日提交的日本專利申請(qǐng)No.2005-088161的優(yōu)先權(quán)，這里將其全部公開內(nèi)容引作參考。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器，其包括大致平行且相互面對(duì)設(shè)置的第一和第二基板；形成在所述第一基板的相對(duì)表面上的第一電極；形成在所述第一基板的相對(duì)表面上方并覆蓋所述第一電極的第一垂直配向膜；形成在所述第二基板的相對(duì)表面上的第二電極；形成在所述第二基板的相對(duì)表面上方并覆蓋所述第二電極的第二垂直配向膜；夾在所述第一和第二基板的相對(duì)表面之間并在所述第一和第二基板的相對(duì)表面上方的液晶層；具有作為透過軸方向的第一方向并面對(duì)所述第一基板的與所述液晶層相對(duì)的表面設(shè)置的第一偏振器；和具有作為透過軸方向的第二方向并面對(duì)所述第二基板的與所述液晶層相對(duì)的表面設(shè)置的第二偏振器，其中，所述第一和第二偏振器被設(shè)置成，沿著所述第一和第二基板的法線方向觀察，使得所述第一方向與所述第二方向相交形成一非直角的角度，以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的黑色顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中，還包括以這樣的方式設(shè)置在所述第一基板和所述第一偏振器之間的第一光學(xué)各向異性膜，使得所述第一光學(xué)各向異性膜的面內(nèi)方向大致平行于所述第一偏振器的面內(nèi)方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶顯示器，其中，所述第一光學(xué)各向異性膜具有負(fù)單軸光學(xué)各向異性。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶顯示器，其中，所述第一光學(xué)各向異性膜具有負(fù)雙軸光學(xué)各向異性和在所述第一光學(xué)各向異性膜的面內(nèi)作為相位延遲軸的第三方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液晶顯示器，其中，所述具有負(fù)雙軸光學(xué)各向異性的第一光學(xué)各向異性膜在面內(nèi)方向上的延遲大于等于1nm且小于等于80nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶顯示器，其中，所述第一光學(xué)各向異性膜在深度方向上的延遲是未向所述液晶層施加電壓期間的延遲的0.5倍或更大且1.2倍或更小。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液晶顯示器，其中，所述第一方向平行或垂直于所述第三方向。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶顯示器，其中，還包括以這樣的方式設(shè)置在所述第二基板和所述第二偏振器之間的第二光學(xué)各向異性膜，使得所述第二光學(xué)各向異性膜的面內(nèi)方向大致平行于所述第二偏振器的面內(nèi)方向。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液晶顯示器，其中，所述第二光學(xué)各向異性膜具有負(fù)單軸光學(xué)各向異性。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液晶顯示器，其中，所述第二光學(xué)各向異性膜具有負(fù)雙軸光學(xué)各向異性，并在所述第二光學(xué)各向異性膜的面內(nèi)的第四方向具有相位延遲軸。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液晶顯示器，其中，所述具有負(fù)雙軸光學(xué)各向異性的第二光學(xué)各向異性膜在面內(nèi)方向上的延遲大于等于1nm且小于等于80nm。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液晶顯示器，其中，所述第二光學(xué)各向異性膜在深度方向上的延遲是未向所述液晶層施加電壓期間延遲的0.5倍或更大且1.2倍或更小。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液晶顯示器，其中，所述第二方向平行或垂直于所述第四方向。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液晶顯示器，其中，所述第三方向是不平行或垂直于所述第四方向的方向。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中，所述第一和第二偏振器被設(shè)置成，沿著所述第一和第二基板的法線方向觀察，使得所述第一方向與所述第二方向相交形成一角度，該角度大于90°且小于等于96°。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中，所述第一和第二偏振器被設(shè)置成，沿著所述第一和第二基板的法線方向觀察，使得所述第一方向與所述第二方向相交形成一角度，該角度大于等于91°且小于等于95°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液晶顯示器。該液晶顯示器包括第一和第二基板；形成在第一基板上的第一電極；形成在第一基板上方的第一垂直配向膜；形成在第二基板上的第二電極；形成在第二基板上方的第二垂直配向膜；夾在第一和第二基板之間并在第一和第二基板上方的液晶層；具有作為透過軸方向的第一方向并面對(duì)第一基板的表面設(shè)置的第一偏振器；以及具有作為透過軸方向的第二方向并面對(duì)第二基板的表面設(shè)置的第二偏振器，其中，第一和第二偏振器設(shè)置為，沿著第一和第二基板的法線方向觀察，使得第一方向與第二方向相交形成一非直角的角度，以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的黑色顯示。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1837933SQ200510136250
公開日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2005年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月25日
發(fā)明者巖本宜久, 杉山貴 申請(qǐng)人:斯坦雷電氣株式會(huì)社