專(zhuān)利名稱(chēng)：液晶顯示裝置的制作方法
液晶顯示裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于諸如文字處理器和個(gè)人計(jì)算機(jī)的辦公室自動(dòng)化
(OA)設(shè)備、諸如個(gè)人數(shù)字助理和移動(dòng)電話(huà)的移動(dòng)信息終端、或裝 有液晶監(jiān)視器的可攜式攝像機(jī)的液晶顯示裝置或具有反射模式和透 射模式兩者的透反式液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
液晶顯示裝置廣泛地分成能夠以反射模式顯示圖像的液晶顯示 裝置、能夠以透射模式顯示圖像的液晶顯示裝置、能夠以反射和透射 兩種模式顯示圖像的液晶顯示裝置，并已由于其外形小和重量輕特性 而作為膝上型計(jì)算機(jī)和電視機(jī)用顯示裝置得到廣泛應(yīng)用。特別地，透 反式液晶顯示裝置使用能夠以反射和透射兩種模式顯示圖像的顯示 模式，因此能夠在照明良好和黑暗的區(qū)域中顯示圖像，并通過(guò)根據(jù)環(huán) 境的亮度切換到反射或透射模式中的任何一種來(lái)降低耗電量。因此， 透反式液晶顯示裝置已被應(yīng)用于各種移動(dòng)信息終端。
透射式、反射式、特別是透射模式下的透反式液晶顯示裝置不能 避免由液晶分子的反射率各向異性導(dǎo)致的傾斜觀看時(shí)發(fā)生有關(guān)視角 的問(wèn)題，諸如顯示對(duì)比度降低、顯示顏色改變和灰度(gradation)反 轉(zhuǎn)，并因此需要在這些方面進(jìn)行改善。
對(duì)于使用TN模式的透射式液晶顯示裝置(液晶的扭轉(zhuǎn)角是90 度)，已經(jīng)提出并在實(shí)踐中使用了解決這些問(wèn)題的一種方法，其中將 光學(xué)補(bǔ)償膜設(shè)置在液晶單元與上偏振器和下偏振器中的每一個(gè)之間。
例如，已知有一些結(jié)構(gòu)，其中將由混合配向圓盤(pán)型液晶或向列混 合配向液晶聚合物化合物設(shè)置在液晶單元與上偏振器和下偏振器中 的每一個(gè)之間(下文專(zhuān)利文獻(xiàn)Nos. 1-3)。
對(duì)于透反式液晶顯示裝置，需要在液晶單元上方或下方設(shè)置包含 一個(gè)或多個(gè)顯示原理上的單軸延遲膜和偏振器的圓形偏振器，供透射 模式使用。
為了擴(kuò)大透射模式下透反式液晶裝置的視角，已經(jīng)提出并在實(shí)踐 中使用了一種方法，其中將以向列混合取向配向的光學(xué)補(bǔ)償膜用作要
設(shè)置在液晶單元與背光之間的圓形偏振器(參見(jiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)No.4和 No.5)。
日本專(zhuān)利特許No.2640083 曰本專(zhuān)利特開(kāi)平No.ll - 194325 日本專(zhuān)利特開(kāi)平No.ll - 194371 日本專(zhuān)利特開(kāi)No.2002 - 31717 日本專(zhuān)利特開(kāi)No.2004 - 157474
(1) 專(zhuān)利文獻(xiàn)No.l
(2) 專(zhuān)利文獻(xiàn)No.2
(3) 專(zhuān)利文獻(xiàn)No.3
(4) 專(zhuān)利文獻(xiàn)No.4
(5) 專(zhuān)利文獻(xiàn)No.
發(fā)明內(nèi)容
但是，前述方法不能解決傾斜觀察液晶顯示裝置時(shí)發(fā)生的諸如顯 示對(duì)比度降低、顯示顏色改變和灰度反轉(zhuǎn)的關(guān)于視角的上述問(wèn)題。特 別地，對(duì)于透反式液晶顯示裝置，由于使用包含一個(gè)或多個(gè)原理上的 延展膜和偏振器的圓形偏振器而本質(zhì)上難以改善視角。
鑒于前述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠提供明亮圖像并且 對(duì)比度高、視角依賴(lài)性低的液晶顯示裝置。本發(fā)明的目的還有通過(guò)在 部分液晶單元上布置反射層來(lái)提供一種能夠在透射模式下提供明亮 圖像并且對(duì)比度高、視角依賴(lài)性低的透反式液晶顯示裝置。
也就是說(shuō)，依照本發(fā)明的第一方面，提供了一種液晶顯示裝置， 其至少包括背光；偏振器；在550nm的波長(zhǎng)下延遲為210 ~ 300nm 的第一光學(xué)各向異性層；在550nm的波長(zhǎng)下延遲為50 ~ 140nm的第 二光學(xué)各向異性層；具有負(fù)光學(xué)各向異性的第三光學(xué)各向異性層；包 含相互面對(duì)的上下基板和夾在上下基板之間的液晶層的液晶單元；在 550nm的波長(zhǎng)下延遲為50 ~ 140nm的第四光學(xué)各向異性層；在550nm 的波長(zhǎng)下延遲為210~300nm的第一光學(xué)各向異性層；和偏振器，它
們從背光開(kāi)始按照此順序堆疊布置，所述第二光學(xué)各向異性層至少包 含具有固定的向列混合液晶取向結(jié)構(gòu)的液晶膜。
依照本發(fā)明的第二方面，提供了一種液晶顯示裝置，其至少包括 背光；偏振器；在550nm的波長(zhǎng)下延遲為210 ~ 300nm的第一光學(xué)各 向異性層；在550nm的波長(zhǎng)下延遲為50 ~ 140nm的第二光學(xué)各向異 性層；包含相互面對(duì)的上下基板和夾在上下基板之間的液晶層的液晶 單元；具有負(fù)光學(xué)各向異性的第三光學(xué)各向異性層；在550nm的波長(zhǎng) 下延遲為50~ 140nm的第四光學(xué)各向異性層；在550nm的波長(zhǎng)下延 遲為210~300mn的第一光學(xué)各向異性層；和偏振器，它們從背光開(kāi) 始按照此順序堆疊布置，所述第二光學(xué)各向異性層至少包含具有固定 的向列混合液晶取向結(jié)構(gòu)的液晶膜。
依照本發(fā)明的第三方面，提供了一種液晶顯示裝置，其至少包括 背光；偏振器；在550nm的波長(zhǎng)下延遲為210 ~ 300nm的第一光學(xué)各 向異性層；在550nm的波長(zhǎng)下延遲為50 ~ 140nm的第四光學(xué)各向異
性層；具有負(fù)光學(xué)各向異性的第三光學(xué)各向異性層；包含相互面對(duì)的
上下基板和夾在上下基板之間的液晶層的液晶單元；在550nm的波長(zhǎng) 下延遲為50 ~ 140nm的第二光學(xué)各向異性層；在550nm的波長(zhǎng)下延 遲為210~300nm的第一光學(xué)各向異性層；和偏振片，它們從背光開(kāi) 始按照此順序堆疊布置，所述第二光學(xué)各向異性層至少包含具有固定 的向列混合液晶取向結(jié)構(gòu)的液晶膜。
依照本發(fā)明的第四方面，提供了一種液晶顯示裝置，其至少包括 背光；偏振器；在550nm的波長(zhǎng)下延遲為210 ~ 300nm的第一光學(xué)各 向異性層；在550nm的波長(zhǎng)下延遲為50 ~ 140nm的第四光學(xué)各向異 性層；包含相互面對(duì)的上下基板和夾在上下基板之間的液晶層的液晶 單元；具有負(fù)光學(xué)各向異性的第三光學(xué)各向異性層；在550nm的波長(zhǎng) 下延遲為50~140nm的第二光學(xué)各向異性層；在550nm的波長(zhǎng)下延 遲為210~300nm的第一光學(xué)各向異性層；和偏振器，它們從背光開(kāi) 始按照此順序堆疊布置，該第二光學(xué)各向異性層至少包含具有固定的 向列混合液晶取向結(jié)構(gòu)的液晶膜。
依照本發(fā)明的笫五方面，提供了依照第一至四方面中任何一個(gè)的 液晶顯示裝置，其中液晶層為扭轉(zhuǎn)向列模式的。
依照本發(fā)明的第六方面，提供了依照第一至四方面中任何一個(gè)的
液晶顯示裝置，其中液晶層具有扭轉(zhuǎn)角為o度的平行取向。
依照本發(fā)明的第七方面，提供了依照第一至四方面中任何一個(gè)的 液晶顯示裝置，其中第三光學(xué)各向異性層滿(mǎn)足公式(1)中規(guī)定的要
求，并且當(dāng)面內(nèi)延遲(Re)和厚度方向延遲(Rth)分別用公式(2) 和(3)表示時(shí)，在550 nm的波長(zhǎng)下其具有0nm 30nm范圍的面內(nèi) 延遲(Re)和-200nm -30nm范圍的厚度方向延遲(Rth ):
(1) nx 2 ny > nz
(2) Re = (nx誦ny) xd
(3) Rth = {nz — (nx + ny)/2}xd
其中nx和ny表示光學(xué)各向異性層的面內(nèi)主折射率，nz表示光 學(xué)各向異性層的厚度方向主折射率，d表示其厚度(nm)。
依照本發(fā)明的第八方面，提供了一種依照第一至四方面中任何一 個(gè)的液晶顯示裝置，其中第三光學(xué)各向異性層由從液晶化合物、三醋 酸纖維、聚酰胺、聚酰亞胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺-酰亞胺和環(huán)烯烴 聚合物組成的組中選出的至少一種材料形成。
依照本發(fā)明的第九方面，提供了依照第一至四方面中任何一個(gè)的 液晶顯示裝置，其中第一和第四光學(xué)各向異性層為延展聚合膜。
依照本發(fā)明的第十方面，提供了依照第一至四方面中任何一個(gè)的 液晶顯示裝置，其中第一和第四光學(xué)各向異性層都是通過(guò)將表現(xiàn)出光 學(xué)正單軸性的液晶性物質(zhì)以該物質(zhì)處于液晶態(tài)時(shí)形成的向列取向固 定而制造的液晶膜。
依照本發(fā)明的第十一方面，提供了依照第一至四方面中任何一個(gè) 的液晶顯示裝置，其中由形成第二光學(xué)各向異性層的液晶膜的混合方 向向平面投影的傾斜方向與液晶層的摩擦方向限定的角在0~30度的 范圍內(nèi)。
依照本發(fā)明的第十二方面，提供了依照第一至四方面中任何一個(gè)
的液晶顯示裝置，其中第二光學(xué)各向異性層是通過(guò)將表現(xiàn)出光學(xué)正單 軸性的液晶性物質(zhì)以該物質(zhì)處于液晶態(tài)時(shí)形成的向列混合取向固定
而制造的液晶膜，并且該向列混合取向的平均傾斜角在36~45度的 范圍內(nèi)。
依照本發(fā)明的第十三方面，提供了依照第一至七方面中任何一個(gè) 的液晶顯示裝置，其中液晶單元的下基板具有透反式電極，在該透反 式電極上，形成具有反射功能的區(qū)域和具有透射功能的區(qū)域。
依照本發(fā)明的第十四方面，提供了依照第十三方面的液晶顯示裝 置，其中液晶單元中具有反射功能的區(qū)域上的液晶層的厚度小于具有 透射功能的區(qū)域上的液晶層的厚度。


圖l是描述液晶分子傾斜和扭轉(zhuǎn)角的概念視圖。 圖2是描述形成第二光學(xué)各向異性層的液晶膜的配向結(jié)構(gòu)的概 念視圖。
圖3是描述液晶單元預(yù)傾斜方向的概念視圖。
圖4是實(shí)施例1的液晶顯示裝置的截面示意圖。
圖5是示出實(shí)施例1中的偏振器吸收軸、液晶單元的預(yù)傾斜方向、
聚合延展膜的慢軸和液晶膜傾斜方向的角度關(guān)系的平面圖。
圖6是示出從所有方向觀看實(shí)施例1的液晶顯示裝置時(shí)的對(duì)比度
比率的視圖。
圖7是實(shí)施例2的液晶顯示裝置的截面示意圖。 圖8是示出實(shí)施例2中的偏振器吸收軸、液晶單元的預(yù)傾斜方向、
聚合延展膜的慢軸和液晶膜傾斜方向的角度關(guān)系的平面圖。
圖9是示出從所有方向觀看實(shí)施例2的液晶顯示裝置時(shí)的對(duì)比度
比率的視圖。
圖IO是實(shí)施例3的液晶顯示裝置的截面示意圖。
圖ll是示出實(shí)施例3中的偏振器吸收軸、液晶單元的預(yù)傾斜方
向、聚合延展膜的慢軸和液晶膜傾斜方向的角度關(guān)系的平面圖。
圖12是示出從所有方向觀看實(shí)施例3的液晶顯示裝置時(shí)的對(duì)比 度比率的視圖。
圖13是實(shí)施例4的液晶顯示裝置的截面示意圖。
圖14是示出實(shí)施例4中的偏振器吸收軸、液晶單元的預(yù)傾斜方 向、聚合延展膜的慢軸和液晶膜傾斜方向的角度關(guān)系的平面圖。
圖15是示出從所有方向觀看實(shí)施例4的液晶顯示裝置時(shí)的對(duì)比 度比率的視圖。
圖16是比較實(shí)施例1的液晶顯示裝置的截面示意圖。
圖17是示出從所有方向觀看比較實(shí)施例1的液晶顯示裝置時(shí)的 對(duì)比度比率的視圖。
圖18是比較實(shí)施例2的液晶顯示裝置的截面示意圖。
圖19是實(shí)施例5的透反式液晶顯示裝置的截示意面圖。
(附圖標(biāo)記說(shuō)明)
1、 2:基板
3、 26:透明電極
4:反電極
5:液晶層
6、 24:液晶單元
7、 8:偏振器
9、 15、 19、 22:第四光學(xué)各向異性層
10、 12、 16-18、 20、 21、 23:第一光學(xué)各向異性層 11:第二光學(xué)各向異性層
13:第三光學(xué)各向異性層 14:背光 25:反射電極
具體實(shí)施方式

下文中將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
本發(fā)明的液晶顯示裝置具有選自以下四種型式(A)至(D)的
結(jié)構(gòu)，并且必要時(shí)可以包含諸如光擴(kuò)散層、光控制薄膜、導(dǎo)光板和棱 鏡片的組成部分，對(duì)此，除使用上述由具有固定向列混合取向的液晶 膜形成的第二光學(xué)各向異性層之外，沒(méi)有特殊限制?？梢杂媒Y(jié)構(gòu)型式
(A)至(D)中的任何一個(gè)來(lái)獲得視角依賴(lài)性低的光學(xué)特性
(A) 偏振器/第一光學(xué)各向異性層/第四光學(xué)各向異性層/液晶單元 /第三光學(xué)各向異性層/第二光學(xué)各向異性層/第一光學(xué)各向異性層/偏 振器/背光；
(B) 偏振器/第一光學(xué)各向異性層/第四光學(xué)各向異性層/第三光學(xué) 各向異性層/液晶單元/第二光學(xué)各向異性層/第一光學(xué)各向異性層/偏 振器/背光
(C) 偏振器/笫一光學(xué)各向異性層/第二光學(xué)各向異性層/液晶單元 /第三光學(xué)各向異性層/第四光學(xué)各向異性層/第一光學(xué)各向異性層/偏 振器/背光
(D) 偏振器/笫一光學(xué)各向異性層/第二光學(xué)各向異性層/第三光學(xué) 各向異性層/液晶單元/第四光學(xué)各向異性層/第一光學(xué)各向異性層/偏 振器/背光
本發(fā)明中使用的組成部分將在下面按照順序描述。 首先，將描述本發(fā)明中使用的液晶單元。
液晶單元模式的例子包括TN(扭轉(zhuǎn)向列)、STN(超扭轉(zhuǎn)向列)、 ECB (電控雙折射)、IPS (面內(nèi)切換)、VA (垂直配向)、OCB (光 學(xué)補(bǔ)償雙折射)、HAN (混合配向向列)、ASM (軸對(duì)稱(chēng)配向微胞)、 半色調(diào)灰階模式、區(qū)域分隔模式、和使用鐵電性液晶和反鐵電性液晶 的顯示模式。本發(fā)明中使用的液晶單元模式優(yōu)選為使用ECB(電控雙 折射)模式的成像模式，其中液晶分子均勻配向。這是因?yàn)楫?dāng)對(duì)于 TN模式和STN模式液晶層的透射式顯示部分變厚并且其反射式顯示 部分變薄時(shí)，如果兩部分之間的厚度差異增大，則將會(huì)引起兩部分之 間邊界處的液晶分子有缺陷地配向，并因此可能引起生產(chǎn)中的問(wèn)題。
對(duì)液晶單元的驅(qū)動(dòng)模式?jīng)]有特殊限制，因此，其可以為STN-LCD中使用的無(wú)源矩陣模式、使用諸如TFT (薄膜晶體管)電極和TFD (薄膜二極管)電極的有源電極的有源矩陣模式和電漿選址(plasma address )模式。
液晶單元包括夾在相互面對(duì)布置的兩個(gè)透明基板之間的液晶層 (觀看者一側(cè)的基板可以稱(chēng)為"上基板"，背光側(cè)的基板可以稱(chēng)為"下 基板，，)。
對(duì)形成液晶層的材料沒(méi)有特殊限制。該材料的例子包括各種低分 子量液晶物質(zhì)、聚合液晶物質(zhì)及其混合物，它們可以構(gòu)成各種液晶單 元。液晶材料可以與染料、手征性摻雜劑、或非液晶物質(zhì)混合到其不 阻止液晶物質(zhì)表現(xiàn)出液晶性的程度。液晶單元可以具有上述各種液晶 單元模式的各種組成部分或下述各種組成部分。
對(duì)于形成液晶單元的透明基板沒(méi)有特殊限制，只要它們能使形成 液晶層的液晶材料在特定的配向方向上配向即可。更具體的例子包括 其本身具有配向液晶材料的性質(zhì)的基板和其本身沒(méi)有配向能力但具
有能夠配向液晶材料的配向?qū)拥幕濉Ｒ壕卧碾姌O可以是任何傳 統(tǒng)電極，例如ITO。該電極通?？梢圆贾迷谕该骰宓谋砻嫔?，該表 面與液晶層接觸。在使用帶有配向?qū)拥耐该骰宓那樾沃?，可以?配向?qū)优c基板之間提供電極。
本發(fā)明的液晶顯示裝置是使用背光的透射式液晶顯示。但是，可 以通過(guò)在液晶單元的下基板上布置提供具有反射功能的區(qū)域和具有
透射功能的區(qū)域的透反式電極，來(lái)制造在反射模式和透射模式下都可 以運(yùn)行的透反式液晶顯示裝置。
對(duì)反射層(下文中也可以稱(chēng)為"反射器，，)沒(méi)有特殊限制，因此， 其可以為諸如鋁、銀、金、鉻和鉑的金屬、包含這些金屬中的一種或 多種的合金、諸如氧化鎂的氧化物、多層介電薄膜、表現(xiàn)出選擇反射 性的液晶膜、及其組合。這些反射器可以是平的或彎曲的，并且可以 是通過(guò)在其表面上形成高低不平的圖案(rugged pattern)而提供有 漫反射性的反射器；具有透明基板上的電極的功能的反射器，所述透 明基板位于與觀看者一側(cè)相對(duì)的一側(cè)；或其任何組合。
所述液晶單元包含透反層，在該透反層上，形成具有反射功能的
區(qū)域和具有透射功能的區(qū)域。具有反射功能的區(qū)域?qū)⑹峭ㄟ^(guò)反射提供
圖像的反射式顯示部分，而具有透射功能的區(qū)域?qū)⑹峭ㄟ^(guò)透射提供圖
像的透射式顯示部分。
液晶單元中的反射式顯示部分的液晶層優(yōu)選地比透射式顯示部
分的液晶層薄。下面將說(shuō)明原因。
首先，將說(shuō)明當(dāng)液晶層的厚度經(jīng)設(shè)置適合于反射顯示時(shí)透射式顯 示部分中的透射式顯示。當(dāng)液晶層的厚度經(jīng)調(diào)節(jié)適合于反射式顯示 時(shí)，通過(guò)外部場(chǎng)(例如電場(chǎng))引起的液晶層配向變化而導(dǎo)致的偏振變 化量是這樣一種程度，其使得通過(guò)使光從觀看者一側(cè)入射到液晶層并 在反射器處被反射、以再次穿過(guò)液晶層并退出到觀看者一側(cè)以便使光 來(lái)回穿過(guò)液晶層來(lái)獲得足夠的對(duì)比度。但是，此設(shè)置在穿過(guò)透射式顯 示部分中液晶層的光的偏振改變量方面并不充分。因此，除布置在液 晶單元觀看者一側(cè)用于反射式顯示的偏振器之外，即使將僅用于透射 式顯示的偏振器布置在液晶單元后面(從觀看者處看)，也不能在透 射式顯示部分中獲得充分的顯示。也就是說(shuō)，當(dāng)液晶層的配向適合于 反射式顯示部分時(shí)，透射式顯示部分不能獲得用于顯示的充足對(duì)比 度，這是因?yàn)樗鄙倭炼?，或者即使亮度充足，其?duì)于黑暗顯示，透 射率也不降低。
更具體地，在反射式顯示時(shí)，液晶層的液晶取向狀態(tài)受到所施加
電壓的控制使得大約1/4波長(zhǎng)的延遲被賦予僅穿過(guò)液晶層一次的光。 因?yàn)橥干涫斤@示部分處于黑暗顯示模式時(shí)，透射比的充分降低導(dǎo)致光 的幾乎一半發(fā)光強(qiáng)度被布置在光被反射到的一側(cè)的偏振器吸收，因此 用厚度適合于反射顯示的液晶層，即通過(guò)實(shí)現(xiàn)提供1/4波長(zhǎng)的相位調(diào) 制的電壓調(diào)制所實(shí)現(xiàn)的透射式顯示，不能獲得亮度充足的顯示。此外， 當(dāng)諸如偏振器和光學(xué)延遲補(bǔ)償器的光學(xué)元件被布置為使得在透射式 顯示部分的明亮顯示模式下增加發(fā)光度時(shí)，黑暗顯示模式下透射式顯 示部分的發(fā)光度將為明亮顯示模式中的大約1/2，導(dǎo)致對(duì)比度比率不 足。
與此相反，為了使液晶層的厚度適合于透射式顯示，必須對(duì)液晶
層應(yīng)用電壓調(diào)制，從而將1/2波長(zhǎng)的延遲賦予透過(guò)液晶層的光。因此， 為了將反射光和透射光兩者均用于具有高分辨率和優(yōu)良可視性的顯 示模式，反射式顯示部分的液晶層必須比透射式顯示部分的厚。理想 地，反射式顯示部分的液晶層厚度大約為透射式顯示部分的1/2。
在透射式顯示部分中，液晶單元的延遲優(yōu)選為200~400 nm,更 優(yōu)選為250~350 nm，在反射式顯示部分中優(yōu)選為100 ~ 200 nm，更 優(yōu)選為120~180nm。偏離這些范圍的透射式和反射式顯示部分的延 遲是不希望的，因?yàn)樗鼈儗?huì)引起不必要的著色和亮度的降低。
對(duì)本發(fā)明中使用的偏振器沒(méi)有特殊限制，只要能達(dá)到本發(fā)明的目 的即可。因此，偏振器可以是液晶顯示裝置中通常使用的任何一種傳 統(tǒng)偏振器。具體例子包括諸如聚乙烯醇(PVA)和部分縮醛化PVA 的基于PVA的偏振器、諸如通過(guò)延展包含乙烯-乙燃基醇共聚物 (ehtylene-vinyl acetate c叩olymer )的部分皂化產(chǎn)物的親水性聚合膜 并吸收碘和/或二色性染料而制造的那些偏振器、和諸如聚氯乙烯的脫 氯產(chǎn)物的包含聚烯取向膜的那些偏振片。作為替換，可以使用反射式 偏振器。
這些偏振器可以單獨(dú)使用或與為了增加強(qiáng)度、抗?jié)裥浴⒑涂篃嵝?而在偏振器的一個(gè)或兩個(gè)表面上提供的透明保護(hù)層結(jié)合使用。保護(hù)層 的例子包括通過(guò)直接或借助偏振器上的粘合劑將諸如聚酯、三醋酸纖 維或環(huán)烯烴聚合物疊加到偏振器上而形成的保護(hù)層；透明樹(shù)脂涂覆 層；基于丙烯酸或環(huán)氧的光設(shè)定型樹(shù)脂層。保護(hù)層涂覆在偏振膜的兩 個(gè)表面上時(shí)，它們可以彼此相同或不同。
對(duì)本發(fā)明中使用的第一和第四光學(xué)各向異性層沒(méi)有特殊限制，只 要它們具有良好的透明度和均勻度即可。但是，各層均優(yōu)選為聚合延 展膜或由液晶材料形成的光學(xué)補(bǔ)償膜。聚合延展膜的例子包括由基于 纖維素、聚碳酸酯、多芳基化合物、聚砜、聚丙烯、聚醚砜或環(huán)烯烴 的聚合物形成的單軸或雙軸延遲膜。此處作為例子的第一和第四光學(xué) 各向異性層可以由聚合延展膜或由液晶材料形成的光學(xué)膜單獨(dú)形成或由其組合形成。在這些聚合延展膜中，優(yōu)選的是基于環(huán)烯烴的聚合 物，因?yàn)樗鼈冇谐杀拘б娌⑶乙蚱浔∧ぞ鶆蚨群托〉碾p折射波長(zhǎng)色散 能抑制圖像質(zhì)量的色彩調(diào)制的改變。由液晶材料形成的光學(xué)薄膜的例 子包括由各種主鏈型和/或側(cè)鏈型液晶聚合物，例如液晶聚酯、液晶聚 碳酸酯、液晶聚丙烯酸酯、或可以在配向之后通過(guò)交聯(lián)等聚合的具有 反應(yīng)性的低分子量液晶化合物構(gòu)成的光學(xué)薄膜。這些薄膜可以是具有 自支撐性的單層薄膜或在透明支撐基板上形成。
550 nm波長(zhǎng)下第一光學(xué)各向異性層的延遲值經(jīng)調(diào)節(jié)為210 ~ 300謂。該延遲值優(yōu)選為250 ~275證。
550 nm波長(zhǎng)下第四光學(xué)各向異性層的延遲值經(jīng)調(diào)節(jié)為50 ~ 140nm。該延遲值優(yōu)選為70~120nm。
本發(fā)明中使用的第二光學(xué)各向異性層是至少包含液晶薄膜的層， 該液晶薄膜通過(guò)將表現(xiàn)出光學(xué)正單軸性的液晶聚合物，更具體地說(shuō)表 現(xiàn)出光學(xué)正單軸性的聚合液晶化合物或包含選自聚合液晶化合物的 至少一種并表現(xiàn)出光學(xué)正單軸性的聚合液晶組成物以液晶聚合化合 物或組成物處于液晶態(tài)時(shí)形成的平均傾斜角為5~45度的向列混合取 向進(jìn)行固定而產(chǎn)生。
此處使用的術(shù)語(yǔ)"向列混合取向"指的是一種取向結(jié)構(gòu)，該取向結(jié) 構(gòu)中液晶分子以其中液晶分子指向矢相對(duì)于上薄膜表面和下薄膜表 面的角度彼此不同的向列取向配向。因此，由于指向矢和薄膜平面形 成的角度在薄膜的上下界面附近之間不同，所以向列混合取向可以稱(chēng) 為其中角度在上下薄膜表面之間連續(xù)變化的取向。
在具有固定的向列混合取向結(jié)構(gòu)的液晶膜中，液晶分子的指向矢 在薄膜厚度方向上所有位置上指向不同的角度。因此，可以說(shuō)這個(gè)薄 膜結(jié)構(gòu)中不再存在光軸。
此處所使用的術(shù)語(yǔ)"平均傾斜角"是指在液晶膜的厚度方向上液 晶分子的指向矢與薄膜平面之間定義的角度的平均值。在本發(fā)明使用 的液晶膜中，由薄膜表面之一附近的指向矢與該薄膜表面形成的角的 絕對(duì)值通常為20~90度，優(yōu)選為40~85度，更優(yōu)選為70~80度，
而該指向矢與另一薄膜表面形成的角的絕對(duì)值通常為0~20度，優(yōu)選 為0 ~ 10度。平均傾斜角的絕對(duì)值通常為5 ~ 45度，優(yōu)選為20 ~ 45 度，更優(yōu)選為25 43度，最優(yōu)選為36~40度。平均傾斜角如果偏離 上述范圍將會(huì)導(dǎo)致在從傾斜方向看所形成的液晶顯示裝置時(shí)該裝置 的對(duì)比度下降。
形成本發(fā)明中使用的第二光學(xué)各向異性層的液晶膜可以由任何 液晶材料形成，只要如上所述該材料能夠被固定于具有特定的平均傾 斜角的向列混合取向即可。例如，該薄膜可以是通過(guò)使低分子量液晶 物質(zhì)處于液晶態(tài)、然后將該物質(zhì)以向列混合取向配向并通過(guò)光或熱交 聯(lián)固定該配向取向而制造的液晶膜，或通過(guò)使聚合液晶物質(zhì)處于液晶 態(tài)、然后將該物質(zhì)以向列混合取向配向并通過(guò)冷卻固定該配向取向而 制造的液晶膜。此處所使用的術(shù)語(yǔ)"液晶膜"指的是通過(guò)將諸如低分子 量或聚合液晶物質(zhì)的液晶物質(zhì)形成為薄膜而制造的液晶膜，而與液晶 膜本身是否表現(xiàn)出液晶性無(wú)關(guān)。
對(duì)于液晶顯示裝置，要表現(xiàn)出更適合的視角改善效果的液晶膜的 厚度根據(jù)其顯示模式或各種光學(xué)參數(shù)而變化，但通常為0.2 10ftm, 優(yōu)選為0.3 5fim，特別優(yōu)選為0.5~2nm。小于0.2nm的薄膜厚度將 會(huì)無(wú)法獲得充分的補(bǔ)償效果。大于l(Hun的薄膜厚度將會(huì)引起液晶顯 示裝置中不必要的著色圖像。
對(duì)于從液晶膜平面的法線(xiàn)方向觀看時(shí)液晶膜平面的視在延遲值， 在具有固定的向列混合取向結(jié)構(gòu)的液晶膜中，平行于指向矢的方向上 的折射率(ne)與垂直于指向矢的方向上的折射率(n。)不同，因此， 假定通過(guò)用ne中減去n。獲得的值(ne-n。)是視在雙折射率(apparent birefringence),視在延遲值(apparent retardation )作為視在雙折 射率與絕對(duì)薄膜厚度的乘積給出。此視在延遲值通過(guò)諸如偏振光橢圓 率測(cè)量?jī)x的偏振光學(xué)測(cè)量容易地獲得。用作補(bǔ)償元件的液晶膜的延遲 值相對(duì)于550 nm的單色光通常為10 ~ 400nm，優(yōu)選為30 ~ 200nm， 特別優(yōu)選為50~140nm。小于10 nm的延遲值將導(dǎo)致無(wú)法獲得充分的 視角擴(kuò)大效果。大于400 nm的延遲值將導(dǎo)致傾斜觀看時(shí)液晶顯示裝
置上的不必要著色(coloration)。
將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的液晶顯示裝置中光學(xué)各向異性層的具 體布置情況。為了描述具體布置情況，用圖1~3如下定義由液晶膜 形成的光學(xué)各向異性層的上下平面和傾斜方向以及液晶單元的預(yù)傾 斜方向。
當(dāng)液晶膜形成的光學(xué)各向異性層的上下平面通過(guò)薄膜界面附近 的液晶分子的指向矢與該薄膜平面形成的角來(lái)定義時(shí)，在相對(duì)于指向 矢的銳角側(cè)形成20 90度角的平面定義為"b平面"，而在相對(duì)于指向 矢的銳角側(cè)形成0 20度角的平面定義為"c平面"。
當(dāng)穿過(guò)光學(xué)各向異性層從b平面觀看c平面時(shí)，液晶分子的指向 矢與其在c平面的投影之間的角為銳角且平行于該投影的方向被定義 為"傾斜方向"(參見(jiàn)圖1和2 )。
接下來(lái)，在液晶單元的單元界面上，用于驅(qū)動(dòng)液晶單元的低分子 量液晶通常不平行于單元界面，而是以某個(gè)角度傾斜，該角度通常定 義為"預(yù)傾斜角"。但是，單元界面上的液晶分子的指向矢與其投影形 成銳角且平行于該投影的方向，在此處被定義為"液晶單元的預(yù)傾斜 方向，，(參見(jiàn)圖3)。
本發(fā)明中使用的第三光學(xué)各向異性層具有負(fù)折射率各向異性，即 滿(mǎn)足下面公式(1)限定的要求，優(yōu)選第三光學(xué)各向異性層的nx和ny 彼此基本相等。對(duì)于下面公式(2)定義的Re (550 nm的波長(zhǎng)下平面 方向中的延遲)，第三光學(xué)各向異性層優(yōu)選為0~30nm,更優(yōu)選為0~ 10nm。對(duì)于下面公式(3)中定義的Rth (550 nm的波長(zhǎng)下厚度方向 中的延遲)，第三光學(xué)各向異性層也優(yōu)選為-200~-30 nm，更優(yōu)選為 -150 ~-50腿。
(1) nx 2 ny > nz
(2) Re = (nx - ny) x d
(3) Rth = {nz國(guó)(nx + ny) / 2} x d
其中nx和ny表示光學(xué)各向異性層的面內(nèi)主折射率，nz表示光 學(xué)各向異性層的厚度方向主折射率，d表示其厚度(nm)。
在本發(fā)明中，第三光學(xué)各向異性層可以由單層或多層構(gòu)成，只要 它表現(xiàn)出負(fù)光學(xué)各向異性并滿(mǎn)足公式(1)限定的要求即可。第三光 學(xué)各向異性層可以是其中表現(xiàn)出光學(xué)各向異性的聚合物膜或其中通 過(guò)配向液晶分子表現(xiàn)出光學(xué)各向異性的任何聚合物膜。當(dāng)?shù)谌鈱W(xué)各 向異性元件是聚合物膜時(shí)，其例子包括三醋酸纖維、聚酰胺、聚酰亞 胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺亞胺、聚酯酰亞胺和改性聚碳酸酯。對(duì)這 些材料沒(méi)有特殊限制，如果除這些材料之外的任何材料能夠如在前述 材料的分子鏈的配向狀態(tài)的情形中一樣呈現(xiàn)聚合物分子鏈的配向狀 態(tài)，則可以使用該材料。在這些材料中，優(yōu)選的是由三醋酸纖維或聚 酰亞胺形成的聚合物膜。聚合物膜可以雙軸延展從而表現(xiàn)出要求的
Rth。作為替換，可以通過(guò)向聚合物中添加添加劑來(lái)調(diào)節(jié)Rth。日本專(zhuān) 利特開(kāi)No. 2000 - 111914和No. 2001 - 166144公開(kāi)了用于調(diào)節(jié)三醋酸 纖維的Rth的技術(shù)。
第三光學(xué)各向異性層由液晶分子形成時(shí)，其優(yōu)選由盤(pán)狀液晶分子 或膽齒醇液晶分子、更優(yōu)選由盤(pán)狀液晶分子形成。相對(duì)于基板，盤(pán)狀 液晶分子基本水平的配向使形成表現(xiàn)出負(fù)光學(xué)各向異性的層成為可 能。也可以在本發(fā)明中使用例如日本專(zhuān)利特開(kāi)平No.ll - 352328中公 開(kāi)的配向技術(shù)。術(shù)語(yǔ)"基本水平"指的是盤(pán)狀液晶分子光軸與基板的法 線(xiàn)方向形成的平均角在0土10度的范圍內(nèi)。盤(pán)狀液晶分子可以以不是0 度(具體地說(shuō)在0±10度的范圍內(nèi))的平均傾斜角傾斜地配向或者可 以以其中傾斜角逐漸變化的混合取向配向。作為替換，可以通過(guò)添加 手征性摻雜劑或施加剪切應(yīng)力使前述配向狀態(tài)變形以便扭轉(zhuǎn)。
膽甾醇液晶分子通過(guò)其螺旋扭轉(zhuǎn)取向表現(xiàn)出負(fù)光學(xué)各向異性。配 向螺旋膽齒醇液晶分子并控制扭轉(zhuǎn)角或延遲值使獲得理想的光學(xué)特
性成為可能。膽甾醇液晶分子可以以傳統(tǒng)方式的扭轉(zhuǎn)取向配向。
優(yōu)選將液晶分子固定在配向的狀態(tài)，更優(yōu)選通過(guò)聚合將其固定在其中。
將描述形成第三光學(xué)各向異性層的優(yōu)選的盤(pán)狀液晶分子。盤(pán)狀液 晶分子優(yōu)選與聚合物膜平面基本水平地(平均傾斜角在0 40度的范
圍內(nèi))配向。盤(pán)狀液晶分子可以?xún)A斜地配向或者被配向?yàn)槭沟脙A斜角 將逐漸變化(混合取向)。對(duì)于傾斜取向或混合取向，平均傾斜角均
優(yōu)選為0 ~ 40度。在各種文獻(xiàn)中描述了盤(pán)狀液晶分子(Mol. Cryst. Liq. Cryst., vol. 71， page 111 (1981) ， C. Destrade et al.; Quarterly Chemistry Survey, No.22， The Chemistry of Liquid Crystals, Chapter 5， Chapter 10, Section 2( 1994 ) ， edited by Japan Chem. Soc.; Angew. Chem. Soc. Chem. Comm., page 1794( 1985 ) ， B. Kohne et al.; J. Am. Chem. Soc.， vol. 116， page 2,665 ( 1994 ) ， J. Zhang et al.)。在日 本專(zhuān)利特開(kāi)平 0.8 - 27284中描述了盤(pán)狀液晶分子的聚合。為了通過(guò) 聚合固定盤(pán)狀液晶分子，應(yīng)使可聚合基與盤(pán)狀液晶分子的盤(pán)狀核結(jié) 合。但是，如果直接將可聚合基與盤(pán)狀核結(jié)合，則難以在聚合反應(yīng)時(shí) 保持配向。因此，在盤(pán)狀核與可聚合基之間引入連接基。在日本專(zhuān)利 特開(kāi)No.2001 - 4387中描述了具有可聚合基的盤(pán)狀液晶分子。
上述第一、第二、第三和第四光學(xué)各向異性層可以通過(guò)粘合劑或 粘性粘合劑層相互附著。
對(duì)形成粘合劑層的粘合劑沒(méi)有特殊限制，只要它們對(duì)光學(xué)各向異 性層有足夠的粘性并且不會(huì)損害其光學(xué)特性即可。粘合劑的例子包含 基于丙烯酸樹(shù)脂、甲基丙烯酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚 物、橡膠、氨基甲酸乙酯、聚乙烯醚的粘合劑及其混合物和諸如熱固 化和/或光固化型、和電子輻射固化型的各種反應(yīng)性粘合劑。粘合劑 可以是具有用于保護(hù)光學(xué)各向異性層的透明保護(hù)層的功能的粘合劑。
對(duì)形成粘性粘合劑層的粘性粘合劑沒(méi)有特殊限制?？梢允褂脧陌?含諸如丙烯酸類(lèi)聚合物、基于硅酮的聚合物、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、 聚醚、基于氟或基于橡膠的聚合物之類(lèi)的作為基礎(chǔ)聚合物的聚合物的 粘性粘合劑中適當(dāng)選出的任何粘性粘合劑。特別地，優(yōu)選使用諸如丙 烯酸粘性粘合劑的粘性粘合劑，其具有良好的透光度、耐天氣性和耐 熱性并表現(xiàn)出諸如適中的可濕性、凝集性和粘合性的粘性特性。
粘合劑層或粘性粘合劑層可以通過(guò)任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄐ纬?。該方?的例子包括以下方法，其中將基礎(chǔ)聚合物或其組成物溶解或分散在只
包含甲苯或乙酸乙酯或其組合的溶劑中從而制備包含10~40% (按質(zhì) 量計(jì))的粘性粘合劑或粘合劑的粘性粘合劑或粘合劑溶液，然后通過(guò) 諸如澆鑄或涂覆的適當(dāng)形成方法將該溶液直接覆蓋在上述光學(xué)各向 異性層上，或者該方法的例子還包括以下方法，其中依照如上所述方 法在隔離物上形成粘性粘合劑或粘合劑層并隨后將其轉(zhuǎn)移到光學(xué)各 向異性層上。粘性粘合劑層或粘合劑層可以包含諸如天然或合成樹(shù)脂 的添加劑，特別是包含粘性賦予(tackiness-imparting)樹(shù)脂、玻璃纖維、 玻璃珠、金屬粉末、及其它無(wú)機(jī)粉末的填充劑或顏料、染料、和抗氧 化劑之類(lèi)的添加劑。粘性粘合劑層或粘合劑層可以包含微粒以便表現(xiàn) 出光擴(kuò)散性。
光學(xué)各向異性層通過(guò)粘性粘劑層或粘合劑層相互附著時(shí)，可以對(duì)
它們進(jìn)行表面處理以便改善其對(duì)粘性粘合劑或粘合劑的粘合性。對(duì)表 面處理的方法沒(méi)有特殊限制?？梢赃m當(dāng)?shù)厥褂弥T如電暈放電、濺射、 低壓紫外線(xiàn)照射、或等離子體處理的表面處理，其能夠維持液晶膜表 面的透明度。在這些表面處理中，電暈放電處理是良好的方法。
然后，將描述依照本發(fā)明的包含上述構(gòu)件的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)需要從圖4、 7、 10和13所示的以 下四種型式中選擇
(A) 偏振器/第一光學(xué)各向異性層/第四光學(xué)各向異性層/液晶 單元/第三光學(xué)各向異性層/第二光學(xué)各向異性層/第一光學(xué)各向異性層 /偏振器/背光；
(B) 偏振器/第一光學(xué)各向異性層/第四光學(xué)各向異性層/第三光 學(xué)各向異性層/液晶單元/第二光學(xué)各向異性層/第一光學(xué)各向異性層/
偏振器/背光；
(C) 偏振器/第一光學(xué)各向異性層/第二光學(xué)各向異性層/液晶單 元/第三光學(xué)各向異性層/第四光學(xué)各向異性層/第一光學(xué)各向異性層/ 偏振器/背光；
(D) 偏振器/第一光學(xué)各向異性層/第二光學(xué)各向異性層/第三光
學(xué)各向異性層/液晶單元/第四光學(xué)各向異性層/第一光學(xué)各向異性層/ 偏振器/背光
液晶單元中液晶層的預(yù)傾斜方向與由其中固定了向列混合取向
的液晶膜形成的第二光學(xué)各向異性層的傾斜方向構(gòu)成的角優(yōu)選為0~ 30度，更優(yōu)選為0 20度，特別優(yōu)選為0~10度。大于30度的角度 將無(wú)法獲得充分的視角補(bǔ)償效果。
由第一光學(xué)各向異性層的慢軸與第二光學(xué)各向異性層的傾斜方 向構(gòu)成的角優(yōu)選為大于或等于50度并小于80度，更優(yōu)選為大于或等 于55度并小于75度。大于或等于80度或小于55度的角度將導(dǎo)致正 面對(duì)比度(front contrast)降低。
由第一光學(xué)各向異性層的慢軸與第四光學(xué)各向異性層的慢軸構(gòu) 成的角優(yōu)選為大于或等于50度并小于80度，更優(yōu)選為大于或等于55 度并小于75度。大于80度或小于80度的角度將導(dǎo)致正面對(duì)比度降 低。
對(duì)上述光擴(kuò)散層、背光、光控制薄膜、光導(dǎo)向板與棱鏡片沒(méi)有特 殊要求，它們可以是慣常使用的那些。
除上述組成部分之外，本發(fā)明的液晶顯示裝置可以提供有其他附 加組成部分。例如，使用彩色濾光片(color filter) 4吏制造能夠提供 具有增加的色純度的多色或全色顯示圖像的彩色液晶顯示裝置成為可能。
本發(fā)明的效果
本發(fā)明的液晶顯示裝置具有顯示明亮、正面對(duì)比度高和視角依賴(lài) 性低的特征。在部分液晶單元中提供反射層使制造能在透射模式下顯 示明亮圖像并且對(duì)比度高、視角依賴(lài)性低的透反式液晶顯示裝置成為 可能。
實(shí)施例
在下面的實(shí)施例中將進(jìn)一步描述本發(fā)明，但是不應(yīng)將本發(fā)明理解
為局限于此。除非另有說(shuō)明，否則實(shí)施例中的延遲(And)是550 nm 的波長(zhǎng)下的值。
(第三光學(xué)各向異性層13的制備)
用2，2'-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)和2,2' -雙(三氟甲基)-4,4' - 二苯基二胺(TFMB )合成重量平均分子量 (Mw )為70000且An為大約0.04的聚酰亞胺。在80fim厚的三醋 酸纖維上涂覆百分之二十五(按質(zhì)量計(jì))的用環(huán)己酮作為溶劑制備的 聚酰亞胺的溶液。在150。C的溫度下將涂覆的三醋酸纖維加熱5分鐘 從而制造完全透明的平滑膜13。該薄膜具有面內(nèi)延遲Re-lnm，厚 度方向延遲Rth = - 100 nm、并且nx ^ ny>nz。 (實(shí)施例1)
將分別參照?qǐng)D4和5描述實(shí)施例l的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)和軸布置。
在基板1上布置由諸如ITO的高透射材料形成的透明電極3，而 在基板2上是由諸如ITO的高透射材料形成的反電極4。由表現(xiàn)出正 介電常數(shù)各向異性的液晶材料形成的液晶層5夾在透明電極3與反電 極4之間。第四光學(xué)各向異性層9、第一光學(xué)各向異性層IO和偏振器 7布置在基板2 —側(cè)(與形成反電極4的一側(cè)相對(duì))，而第三光學(xué)各 向異性層13、第二光學(xué)各向異性層ll、第一光學(xué)各向異性層12和偏 振器8布置在基板1的一側(cè)(與形成透明電極3的一側(cè)相對(duì))。從觀 看者的角度看，背光14布置在偏振器8后側(cè)。
依照日本專(zhuān)利特開(kāi)平No.6 - 347742的公開(kāi)，制備的第二光學(xué)各 向異性層11是由具有固定的向列混合取向的0.86nm厚的液晶膜形成 的層，其中薄膜厚度方向上的平均傾斜角是40度。制造液晶顯示裝 置使其具有如圖5所示的軸布置。
此實(shí)施例中使用的液晶單元6是使用Merck Ltd.制造的ZLI -1695作為液晶材料制造的，從而使液晶層厚度為4.9nm。兩個(gè)單元界 面處的預(yù)傾斜角均為2度，而液晶單元的And為大約320 nm。
偏振器7(厚度大約IOO拜；Sumitomo Chemical Industry Co.,
Ltd.制造的SQW -062 )設(shè)置在液晶單元6的觀看者一側(cè)(圖4中的 上部)。在偏振器7與液晶單元6之間設(shè)置由單軸延展降冰片烯共聚 膜形成的聚合延展膜作為第一光學(xué)各向異性層10和由單軸延展降冰 片烯共聚膜形成的聚合延展膜作為第四光學(xué)各向異性層9。聚合延展 膜10的And為大約270 nm，而聚合延展膜9的And為大約110 nm。
在從觀看者角度看，液晶單元6的后側(cè)布置以上制造的Rth = -100 nm的負(fù)性膜(negative film)作為第三光學(xué)各向異性層13、液 晶膜作為第二光學(xué)各向異性層11和由單軸延展降冰片烯共聚膜形成 的聚合延展膜作為第一光學(xué)各向異性層12,其背部布置偏光片8。具 有固定的向列混合取向的液晶膜11的And為105 nm，而單軸延展聚 合膜12的And為265 nm。
偏振器7、 8的吸收軸、聚合延展膜9、 10和12的慢軸、液晶單 元6在兩個(gè)界面處的預(yù)傾斜方向和液晶膜11的傾斜方向的取向如圖5 所示。
圖6示出背光打開(kāi)時(shí)由白色圖像0V和黑色圖像5V的透射率比 率"(白色圖像)/ (黑色圖像)"定義的來(lái)自所有方向的對(duì)比度比率。 以20度為間隔畫(huà)出同心圓。因此，最外面的圓表示距離中心80度。
根據(jù)圖6已證實(shí)液晶顯示裝置具有優(yōu)良的視角特性。
(實(shí)施例2 )
將分別參照?qǐng)D7和8描述實(shí)施例2的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)和軸布置。
使用實(shí)施例1的液晶單元6。在與形成反電極4的一側(cè)相對(duì)的基 板2的一側(cè)布置第三光學(xué)各向異性層13、第四光學(xué)各向異性層15、 第一光學(xué)各向異性層16和偏振器7。在與形成透明電極3的一側(cè)相對(duì) 的基板1的一側(cè)布置第二光學(xué)各向異性層11、第一光學(xué)各向異性層 17和偏振器8。背光14布置在偏振器8后面。
偏振器7、 8、第二光學(xué)各向異性層ll、和第三光學(xué)各向異性層 13與實(shí)施例1中使用的那些相同。
偏振器7設(shè)置在液晶單元6的觀看者一側(cè)(圖7的上部)。在偏
振器7與液晶單元6之間設(shè)置由單軸延展降水片烯共聚膜形成的聚合 延展膜作為第一光學(xué)各向異性層16、由單軸延展降冰片烯共聚膜形成 的聚合延展膜作為第四光學(xué)各向異性層15和以上制造的Rth = - 100 的負(fù)性膜13作為第三光學(xué)各向異性層13。聚合延展膜16的And為 大約270 nm，而聚合延展膜15的And為大約110 nm。
在從觀看者角度看的液晶單元6后面布置液晶膜作為第二光學(xué) 各向異性層11和由單軸延展降水片烯共聚膜形成的聚合延展膜作為 第一光學(xué)各向異性層17，在其背部布置偏振器8。具有固定的向列混 合取向的液晶膜11的And為105 nm，而單軸延展聚合膜17的And 為265 nm。
偏振器7、 8的吸收軸、聚合延展膜15、 16和17的慢軸、液晶 單元6兩個(gè)界面處的預(yù)傾斜方向和液晶膜ll的傾斜方向的取向如圖8 所示。
圖9示出背光打開(kāi)時(shí)由白色圖像0V和黑色圖像5V的透射率比 率"(白色圖像)/ (黑色圖像)"定義的來(lái)自所有方向的對(duì)比度比率。 以20度為間隔畫(huà)出同心圓。因此，最外面的圓表示距離中心80度。
根據(jù)圖9已證實(shí)液晶顯示裝置具有優(yōu)良的視角特性。
(實(shí)施例3)
將分別參照?qǐng)D10和11描述實(shí)施例3的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)和軸布置。
使用實(shí)施例1的液晶單元6。 在與形成反電極4的一側(cè)相對(duì)的 基板2的一側(cè)布置第二光學(xué)各向異性層11、第一光學(xué)各向異性層18 和偏振器7。在與形成透明電極3的一側(cè)相對(duì)的基板1的一側(cè)布置第 三光學(xué)各向異性層13、第四光學(xué)各向異性層19、第一光學(xué)各向異性 層20和偏振器8。背光14布置在偏振器8后面。
偏振器7、 8、笫二光學(xué)各向異性層ll、和第三光學(xué)各向異性層 13與實(shí)施例1中使用的那些相同。
偏振器7設(shè)置在液晶單元6的觀看者一側(cè)(圖10的上部)。在 偏振器7與液晶單元6之間設(shè)置由單軸延展降水片烯共聚膜形成的聚
合延展膜作為第一光學(xué)各向異性層18和液晶膜作為笫二光學(xué)各向異 性層ll。聚合延展膜18的And為大約265 nm，而具有固定的混合 向列取向的液晶膜11的And為大約105 nm。
在從觀看者角度看的液晶單元6的后側(cè)布置以上制造的Rth = -100 nm的負(fù)性膜作為第三光學(xué)各向異性層13、由單軸延展降水片烯 共聚膜形成的聚合延展膜作為第四光學(xué)各向異性層19和由單軸延展 降冰片烯共聚膜形成的聚合延展膜作為第一光學(xué)各向異性層20，其背 部布置偏光片8。單軸延展聚合膜19的And為110nm，而單軸延展 聚合膜20的And為270 nm。
偏振器7、 8的吸收軸、聚合延展膜18、 19和20的慢軸、液晶 單元6在兩個(gè)界面處的預(yù)傾斜方向和液晶膜11的傾斜方向的取向如 圖11所示。
圖12示出背光打開(kāi)時(shí)由白色圖像0 V和黑色圖像5 V的透射率 比率"(白色圖像)/ (黑色圖像)，，定義的來(lái)自所有方向的對(duì)比度比率。 以20度為間隔畫(huà)出同心圓。因此，最外面的圓表示距離中心80度。
根據(jù)圖12已證實(shí)該液晶顯示裝置具有優(yōu)良的視角特性。 (實(shí)施例4)
將分別參照?qǐng)D13和14描述實(shí)施例4的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)和軸
布置o
使用實(shí)施例1的液晶單元6。 在與形成反電極4的一側(cè)相對(duì)的 基板2的一側(cè)布置第三光學(xué)各向異性層13、第二光學(xué)各向異性層11、 第一光學(xué)各向異性層21和偏振器7。在與形成透明電極3的一側(cè)相對(duì) 的基板1的一側(cè)布置第四光學(xué)各向異性層22、第一光學(xué)各向異性層 23和偏振器8。背光14布置在偏振器8后面。
偏振器7、 8、第二光學(xué)各向異性層ll、和第三光學(xué)各向異性層 13實(shí)施例1中^f吏用的那些相同。
偏振器7設(shè)置在液晶單元6的觀看者一側(cè)(圖13的上部)。在 偏振器7與液晶單元6之間設(shè)置由單軸延展降水片烯共聚膜形成的聚 合延展膜作為第一光學(xué)各向異性層21、液晶膜作為第二光學(xué)各向異性
層11和以上制造的Rth = - 100 nm的負(fù)性膜作為第三光學(xué)各向異性 層13。聚合延展膜21的And為大約265 nm,而具有固定的混合向 列取向的液晶膜11的And為大約105 nm。
在從觀看者角度看的液晶單元6的后側(cè)布置由單軸延展降冰片 烯共聚膜形成的聚合延展膜作為第四光學(xué)各向異性層22和由單軸延 展降冰片烯共聚膜形成的聚合延展膜作為第一光學(xué)各向異性層23,在 其背部布置偏光片8。單軸延展聚合膜22的And為llOnm,而單軸 延展聚合膜23的And為270 nm。
偏振器7、 8的吸收軸、聚合延展膜21、 22和23的慢軸、液晶 單元6在兩個(gè)界面處的預(yù)傾斜方向和液晶膜11的傾斜方向的取向如 圖14所示。
圖15示出背光打開(kāi)時(shí)由白色圖像0 V和黑色圖像5 V的透射率 比率，，(白色圖像)/(黑色圖像)"定義的來(lái)自所有方向的對(duì)比度比率。 以20度為間隔畫(huà)出同心圓。因此，最外面的圓表示距離中心80度。
根據(jù)圖15已證實(shí)該液晶顯示裝置具有優(yōu)良的視角特性。 (比較實(shí)施例1)
將參照?qǐng)D16描述比較實(shí)施例1的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)。 除去除了第三光學(xué)各向異性層13之外，本實(shí)施例的液晶顯示裝
置用與實(shí)施例l相同的程序制造。
圖17示出背光打開(kāi)時(shí)由白色圖像0 V和黑色圖像5 V的透射率
比率"(白色圖像)/(黑色圖像)"定義的來(lái)自所有方向的對(duì)比度比率。
以20度為間隔畫(huà)出同心圓。因此，最外面的圓表示距離中心80度。 針對(duì)視角特性，將實(shí)施例1與比較實(shí)施例1進(jìn)行比較。 比較圖6和17中所示的對(duì)比度等值線(xiàn)，證實(shí)使用第三光學(xué)各向
異性層13顯著改善了視角特性。 (比較實(shí)施例2)
將參照?qǐng)D18描述比較實(shí)施例2的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)。 除將第四光學(xué)各向異性層9從液晶單元6的觀看者一側(cè)轉(zhuǎn)移到其 后側(cè)之外，本實(shí)施例的液晶顯示裝置用與實(shí)施例l相同的程序制造。
但是，已證實(shí)即使從正面觀看該裝置時(shí)對(duì)比度也顯著降低并且圖 像質(zhì)量降低到圖像用肉眼不可見(jiàn)的程度。
(實(shí)施例5)
將參照?qǐng)D19描述實(shí)施例5的透反式液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)。
除使用液晶單元24之外，本實(shí)施例的液晶顯示裝置用與實(shí)施例 l相同的程序制造。
在液晶單元24的基板1上布置由諸如鋁的高反射性材料形成的 反射電極25和由諸如ITO的高透射性材料形成的透明電極26。由表 現(xiàn)出正介電常數(shù)各向異性的液晶材料形成的液晶層5夾在反射和透明 電極25、 26與反電極4之間。
反射電極區(qū)25 (反射式顯示部分)和透明電極區(qū)26 (透射式顯 示部分)中的液晶單元24的液晶層厚度分別設(shè)置為2.4pm和4.9nm。 兩基板界面處液晶層的預(yù)傾斜角為2度。反射式顯示部分和透射式顯 示部分中液晶單元的And分別為大約150 nm和320 nm。
針對(duì)來(lái)自所有方向的等值線(xiàn)，已證實(shí)用本裝置獲得了與圖6所示 類(lèi)似的結(jié)果并且能夠制造具有寬視角的透反式液晶顯示裝置。
在這些實(shí)施例中，在不適用彩色濾光片的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。當(dāng)然， 在液晶單元中提供彩色濾光片能提供優(yōu)良的多色或全色圖像。
工業(yè)實(shí)用性
依照本發(fā)明，提供了能夠提供明亮圖像并且正面對(duì)比度高、視角 依賴(lài)性低的液晶顯示裝置。
權(quán)利要求
1. 一種液晶顯示裝置，其至少包括背光；偏振器；在550 nm的波長(zhǎng)下延遲為2 10～300 nm的第一光學(xué)各向異性層；在550 nm的波長(zhǎng)下延遲為50～140 nm的第二光學(xué)各向異性層；具有負(fù)光學(xué)各向異性的第三光學(xué)各向異性層；包含相互面對(duì)的上下基板和夾在上下基板之間的液晶層的液晶單元；在550 nm的波長(zhǎng)下延遲為50～140 nm的第四光學(xué)各向異性層；在550 nm的波長(zhǎng)下延遲為210-300 nm的第一光學(xué)各向異性層；和偏振器，它們從背光開(kāi)始按照此順序堆疊布置，所述第二光學(xué)各向異性層至少包含具有固定的向列混合液晶取向結(jié)構(gòu)的液晶膜。
2. —種液晶顯示裝置，其至少包括背光； 偏振器；在550 nm的波長(zhǎng)下延遲為210 ~ 300 nm的第一光學(xué)各向異性層；在550 nm的波長(zhǎng)下延遲為50 ~ 140 nm的第二光學(xué)各向異性層； 包含相互面對(duì)的上下基板和夾在上下基板之間的液晶層的液晶單元；具有負(fù)光學(xué)各向異性的第三光學(xué)各向異性層；在550 nm的波長(zhǎng)下延遲為50 ~ 140 nm的第四光學(xué)各向異性層； 在550 nm的波長(zhǎng)下延遲為210 ~ 300 nm的第一光學(xué)各向異性 層5 和偏振器，它們從背光開(kāi)始按照此順序堆疊布置，所述第二光學(xué)各向異性層至少包含具有固定的向列混合液晶取 向結(jié)構(gòu)的液晶膜。
3. —種液晶顯示裝置，其至少包括背光； 偏振器；在550 nm的波長(zhǎng)下延遲為210~300 nm的第一光學(xué)各向異性層；在550 nm的波長(zhǎng)下延遲為50 ~ 140 nm的第四光學(xué)各向異性層； 具有負(fù)光學(xué)各向異性的第三光學(xué)各向異性層；包含相互面對(duì)的上下基板和夾在上下基板之間的液晶層的液晶單元；在550 nm的波長(zhǎng)下延遲為50 ~ 140 nm的第二光學(xué)各向異性層； 在550 nm的波長(zhǎng)下延遲為210 ~ 300 nm的第一光學(xué)各向異性層；和偏振器，它們從背光開(kāi)始按照此順序堆疊布置，所述第二光學(xué)各向異性層至少包含具有固定的向列混合液晶取 向結(jié)構(gòu)的液晶膜。
4. 一種液晶顯示裝置，其至少包括背光；偏振器；在550 nm的波長(zhǎng)下延遲為210 ~ 300 nm的第一光學(xué)各向異性層；在550 nm的波長(zhǎng)下延遲為50 ~ 140 nm的第四光學(xué)各向異性層； 包含相互面對(duì)的上下基板和夾在上下基板之間的液晶層的液晶單元； 具有負(fù)光學(xué)各向異性的第三光學(xué)各向異性層；在550 nm的波長(zhǎng)下延遲為50 ~ 140 nm的第二光學(xué)各向異性層；在550 nm的波長(zhǎng)下延遲為210 ~ 300 nm的第一光學(xué)各向異性層；和偏振器，它們從背光開(kāi)始按照此順序堆疊布置， 所述第二光學(xué)各向異性層至少包含具有固定的向列混合液晶取 向結(jié)構(gòu)的液晶膜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其中 所述液晶層為扭轉(zhuǎn)向列模式的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l-4中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其中 所述液晶層具有扭轉(zhuǎn)角為0度的平行取向。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其中 所述第三光學(xué)各向異性層滿(mǎn)足公式(1)中規(guī)定的要求，并且當(dāng)面內(nèi) 延遲(Re)和厚度方向延遲(Rth)分別用公式(2)和(3)表示時(shí)， 在550nm的波長(zhǎng)下，其具有0 nm~30 nm范圍的面內(nèi)延遲(Re)和-200 nm ~ - 30 nm范圍的厚度方向延遲(1) nx 2 ny > nz(2) Re = (nx - ny) x d(3) Rth = {nz — (nx + ny) / 2} x d其中nx和ny表示光學(xué)各向異性層的面內(nèi)主折射率，nz表示光 學(xué)各向異性層的厚度方向主折射率，d表示其厚度(nm)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其中 所述第三光學(xué)各向異性層由從液晶化合物、三醋酸纖維、聚酰胺、聚 酰亞胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺-酰亞胺、和環(huán)烯烴聚合物組成的組中 選出的至少一種材料形成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其中 第一和第四光學(xué)各向異性層是延展聚合膜。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其中 第一和第四光學(xué)各向異性層均是通過(guò)將表現(xiàn)出光學(xué)正單軸性的液晶 物質(zhì)以該物質(zhì)處于液晶態(tài)時(shí)形成的向列取向固定而制造的液晶膜。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其中 由形成第二光學(xué)各向異性層的液晶膜的混合方向向平面投影的傾斜 方向和液晶層的摩擦方向限定的角在0~30度的范圍內(nèi)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其中 第二光學(xué)各向異性層是通過(guò)將表現(xiàn)出光學(xué)正單軸性的液晶物質(zhì)以該物質(zhì)處于液晶態(tài)時(shí)形成的向列混合取向固定而制造的液晶膜，并且該 向列混合取向的平均傾斜角在36 ~ 45度的范圍內(nèi)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其中 液晶單元的下基板具有透反式電極，在其上形成具有反射功能的區(qū)域 和具有透射功能的區(qū)域。
14. 如權(quán)利要求13所述的液晶顯示裝置，其中液晶單元中具有 反射式功能的區(qū)域上的液晶層的厚度小于具有透射式功能的區(qū)域上 的液晶層的厚度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種液晶顯示裝置，其至少包括背光；偏振器；在550nm的波長(zhǎng)下延遲為210～300nm的第一光學(xué)各向異性層；在550nm的波長(zhǎng)下延遲為50～140nm的第二光學(xué)各向異性層；具有負(fù)光學(xué)各向異性的第三光學(xué)各向異性層；包含相互面對(duì)的上下基板和夾在上下基板之間的液晶層的液晶單元；在550nm的波長(zhǎng)下延遲為50～140nm的第四光學(xué)各向異性層；在550nm的波長(zhǎng)下延遲為210～300nm的第一光學(xué)各向異性層；和偏振器，它們從背光開(kāi)始按照此順序堆疊布置，所述第二光學(xué)各向異性層至少包含具有固定的向列混合液晶取向結(jié)構(gòu)的液晶膜。該液晶顯示裝置提供明亮圖像并且對(duì)比度高、視角依賴(lài)性降低。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK101365979SQ20068004986
公開(kāi)日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2006年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月25日
發(fā)明者上坂哲也, 池田哲 申請(qǐng)人:新日本石油株式會(huì)社