專利名稱：偏光元件及采用該偏光元件的液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置中使用的偏光元件與相位差板。

背景技術(shù)：
液晶顯示器由于其顯示品質(zhì)高、且薄型、耗電低等特點(diǎn)，其用途在不斷擴(kuò)大，適用的產(chǎn)品遍及從手機(jī)用顯示器、數(shù)碼相機(jī)用顯示器等手提式監(jiān)測器，到臺式電腦用監(jiān)測器、印刷或設(shè)計(jì)用監(jiān)測器、醫(yī)療用監(jiān)測器，進(jìn)而液晶電視等廣大的范圍。
近幾年來伴隨著液晶顯示器用途的擴(kuò)大，希望液晶顯示器更高品質(zhì)，其中，特別強(qiáng)烈要求廣視角、高對比度、耗電低等。
液晶顯示器的顯示原理，是利用液晶分子的折射率各向異性與偏振片的偏振光透過特性來顯示明暗。然而，由于液晶分子的折射率因方向而異，液晶顯示器當(dāng)從正面看時(shí)與從斜方向看時(shí)，液晶層的折射率不同。這是由于因液晶顯示器的視角而引起的色調(diào)變化或?qū)Ρ榷茸兓闹饕?。另外，液晶顯示器的黑色，是通過偏振片的正交尼科爾(crossed nicols)顯示的，但從斜方向看時(shí)，偏振片的吸收軸從正交偏移，產(chǎn)生光的泄漏。因此，當(dāng)從斜方向看時(shí)，存在對比度降低的問題。為了改善這些液晶顯示器的視角特性問題，在液晶顯示器上采用可光學(xué)補(bǔ)償?shù)南辔徊畎濉?br> 作為一般的相位差板，可以舉出高分子膜拉伸的相位差板或采用液晶的相位差板。當(dāng)采用拉伸的高分子膜時(shí)，由于在拉伸方向的平行或垂直方向產(chǎn)生光軸，當(dāng)制造相位差膜時(shí)，相位差膜的光軸對膜的長度方向形成平行或垂直。將其裁斷使與液晶顯示元件的尺寸一致，粘貼在偏振片及液晶顯示器上使用，但在裁斷或粘貼時(shí)，光軸發(fā)生偏移。另外，當(dāng)從膜的長度方向以某個(gè)角度裁斷時(shí)等，難以把軸精度良好地進(jìn)行裁斷，存在利用效率差的問題。
其次，采用液晶的相位差板，必需有取向控制膜及其取向處理。取向處理有摩擦取向處理或光學(xué)取向處理。在摩擦取向處理時(shí)，摩擦?xí)r產(chǎn)生靜電、粉塵，而在大畫面處理時(shí)，有產(chǎn)生不勻等問題。光學(xué)取向處理，不產(chǎn)生靜電、粉塵，是有用的，但存在照射光的偏振光軸精度的問題。另外，與拉伸膜同樣，也存在裁斷時(shí)或偏振片粘貼時(shí)的軸精度問題。
相位差板，相位差板的折射率各向異性軸與偏振片的吸收軸、液晶的折射率各向異性軸，應(yīng)達(dá)到特定角度地進(jìn)行配置，一般采用粘合劑把相位差板與偏振片及液晶板粘貼后使用。此時(shí)，相位差板的光軸即使偏離少也得不到所希望的光學(xué)特性，會引起液晶顯示器的色調(diào)變化或?qū)Ρ榷冉档偷葐栴}發(fā)生。
作為液晶顯示裝置中使用的偏振片，現(xiàn)在廣泛采用聚乙烯醇浸漬碘后，將其拉伸制造的碘類偏振片。該碘類偏振片，吸收光的一部分偏光成分，而透過正交方向的偏光成分。該吸收型偏振片，即使最大也僅利用液晶顯示裝置光源的光量的50％，存在光利用效率差的問題。下列專利文獻(xiàn)1中公開了一種用于提高光利用效率的包覆絲型(wiregrid type)偏光光學(xué)元件。 特開2001-74935號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題 當(dāng)液晶顯示裝置中采用碘類偏振片等吸收型偏振片時(shí)，從原理上看，光的利用效率達(dá)到50％以下。另一方面，包覆絲型偏光元件，是在線(金屬線)的長度方向反射具有平行的電學(xué)矢量的光，透過具有垂直方向電學(xué)矢量的光的反射型偏光元件。通過再利用該反射成分的光，可以提高光的利用效率。
然而，對包覆絲型偏光元件來說，存在下列3個(gè)課題。第一，在透明的基板上形成了金屬線的包覆絲型偏光元件的金屬線面，存在接觸弱、金屬線易破壞的課題。這在制造時(shí)的操作或制品的可靠性方面存在問題。第二，相位差板與偏振片粘貼后使用時(shí)，必需用粘合劑，但該粘合劑層使透過偏振片的直線偏振光的偏光度下降，存在液晶顯示裝置的對比度降低的問題。這可以認(rèn)為是粘合劑層引起光散射所致。第三，當(dāng)液晶顯示裝置中采用包覆絲型偏光元件時(shí)，存在因光源的熱使偏光元件變形的問題。
解決課題的手段 在這里，本發(fā)明的目的是提供一種，相位差板與偏振片的光軸達(dá)到高精度一致的帶相位差功能的包覆絲型偏光元件及帶偏光功能膜的包覆絲型偏光元件，以及采用它的液晶顯示裝置。
一種偏光元件，其特征在于，包括透明基板、和上述透明基板的一個(gè)表面上互相平行地形成的多根金屬線，并在上述金屬線的表面上形成具有雙折射性的樹脂膜。
一種偏光元件，其特征在于，包括透明基板、和上述透明基板的一個(gè)表面上互相平行地形成的多根金屬線，并在上述金屬線的表面上形成取向控制膜，在上述取向控制膜的表面上形成具有雙折射性的樹脂膜。
一種偏光元件，其特征在于，包括透明基板、和上述透明基板的一個(gè)表面上互相平行地形成的多根金屬線，在上述金屬線的表面上形成含有光學(xué)異構(gòu)化合物的樹脂膜，上述樹脂膜在與上述金屬線的平行方向上具有吸收軸。
一種液晶顯示裝置，包括一對基板；在該一對基板上配置的偏振片；在該一對基板間配置的液晶層；對在該一對基板的至少任何一個(gè)上形成的上述液晶層施加電場的電極組；分別在上述一對基板上形成的一對取向控制膜與上述一對基板外配置的光源，在該裝置中，上述光源側(cè)的偏振片為權(quán)利要求1～12中記載的偏光元件。
按照上述本發(fā)明，可以提供一種不采用昂貴的構(gòu)件及復(fù)雜的制造工藝，相位差板與偏振片的光軸高精度達(dá)到一致的帶相位差功能的包覆絲型偏光元件及帶偏光功能膜的包覆絲型偏光元件，以及采用它們的液晶顯示裝置。



圖1是帶相位差功能膜的包覆絲型偏光元件的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是現(xiàn)有的包覆絲型偏光元件的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示紫外線照射時(shí)的照射方向圖。
圖4是棒狀液晶分子的模擬圖與帶相位差功能膜的包覆絲型偏光元件的金屬線面上棒狀液晶分子排列狀態(tài)模擬圖。
圖5是圓盤狀液晶分子的模擬圖與帶相位差功能膜的包覆絲型偏光元件的金屬線面上圓盤狀液晶分子排列狀態(tài)模擬圖。
圖6是采用取向控制膜的帶相位差功能膜的包覆絲型偏光元件的結(jié)構(gòu)圖。
圖7是表示采用取向控制膜的帶相位差功能膜的包覆絲型偏光元件的制法圖。
圖8是相位差功能膜的光軸說明圖。
圖9是包覆絲型偏光元件的金屬線斷面模擬圖。
圖10是液晶顯示裝置的斷面模擬圖。
圖11是IPS模式液晶顯示裝置的斷面圖。
圖12是IPS模式液晶顯示裝置的有源矩陣(active matrix)基板的像素部分圖。
圖13是帶偏光功能膜的包覆絲型偏光元件的結(jié)構(gòu)圖。
符號說明 11...透明基板、12...金屬線、13...包覆絲型偏光元件、14...偏光元件、21...相位差功能膜、22...取向控制膜、23...偏光功能膜、31...棒狀液晶分子、32...圓盤狀液晶分子、41...光、51...液晶板、52...背光光源單元、53...1/4波長板、54...反射板、101、102...玻璃基板、103...共同電極(公共電極)、104...掃描電極(柵電極)、105...像素電極(源電極)、106...信號電極(漏電極)、107...絕緣膜、108...保護(hù)絕緣膜、110...液晶分子、110′...液晶層(液晶組合物層)、111...濾色器、113...遮光板(黑色基體)、116...半導(dǎo)體膜、117...電場方向、120...共同電極配線、131...取向控制膜、133、134...有機(jī)絕緣膜
具體實(shí)施例方式 下面，對本發(fā)明涉及的帶相位差功能膜的包覆絲型偏光元件，采用圖1～圖9進(jìn)行說明。
如圖1所示，帶相位差功能膜的包覆絲型偏光元件，在透明的基板11上形成直線狀金屬線12，在透明的基板11與金屬線12上形成作為具有相位差的樹脂層的相位差功能膜21。相位差功能膜21，用作與金屬線12接觸等的保護(hù)膜也是有效的。另外，在偏光元件與相位差功能膜之間由于不需粘接層，故可以避免消光比的降低，可在液晶顯示裝置中有效達(dá)到高對比度。
相位差功能膜21，由液晶分子或圓盤狀分子或液晶高分子、或這些的混合物形成。該相位差功能膜21的相位差，其特征在于，通過金屬線12的凹凸結(jié)構(gòu)的自組織化呈現(xiàn)。由于通過金屬線12的凹凸結(jié)構(gòu)，決定偏振光透過軸及相位差功能膜的光軸，故采用圖2所示的現(xiàn)有的包覆絲型偏光元件，能夠使該偏光軸與相位差層的光軸高精度地一致。
另外，相位差功能膜21的相位差，其特征在于，采用如圖3所示的方法，通過照射光41，特別是照射紫外線而呈現(xiàn)。照射的光41，通過包覆絲型偏光元件使其成為偏振光，通過該偏振光而呈現(xiàn)相位差，故包覆絲型偏光元件的偏光軸與相位差層的光軸可完全達(dá)到一致。
另外，形成相位差功能膜21的液晶分子及圓盤狀分子，其特征在于，具有光聚合性部位或熱聚合性部位。通過具有該聚合性部位，可使液晶分子的取向固定，對長期可靠性有效。
在圖1所示的帶相位差功能膜的包覆絲型偏光元件中，金屬線12間距愈狹窄，長寬比愈高，在寬廣的波長區(qū)域，特別是在短波長區(qū)域，可得到高消光比。由于在液晶顯示裝置中，在波長380～800nm的可見光區(qū)域，必需得到良好的消光比，故金屬線間距50nm～300nm、金屬線寬25nm～200nm、金屬線長寬比在1以上是優(yōu)選的。另外，如處于該條件下，在金屬線表面形成的相位差功能膜21的自組織化容易發(fā)生、而且有效。因而，金屬線12的間距50nm～300nm、金屬線寬25nm～200nm、金屬線長寬比在1以上，在相位差功能膜21的自組織化中也有效發(fā)揮作用。
作為透明基板11，優(yōu)選對可見光區(qū)域透明性高，耐熱性、耐沖擊性優(yōu)異的基板。具體的可以舉出玻璃、石英等無機(jī)材料基板；或聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚芳基化物、聚醚酮、聚醚砜、聚酮、聚酰亞胺、三乙?；w維素、聚乙烯醇、體積大的環(huán)狀烯烴樹脂、聚酯、聚砜(polysulfone)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、二甘醇二碳酸酯、苯乙烯/丙烯腈共聚物、苯乙烯/甲基丙烯酸共聚物等高分子樹脂基板。當(dāng)在液晶顯示裝置中使用時(shí)，由于透明基板11發(fā)生翹曲等問題，故優(yōu)選熱膨脹系數(shù)小者。
作為金屬線12的材質(zhì)，優(yōu)選在使用的波長反射率高，可以舉出鋁、金、銀、銅、鎢、鉛等。
作為形成相位差功能膜21的液晶分子，分子形狀為棒狀或圓盤狀，沿線面的凹凸容易排列，是有效的。如圖4(a)所示，當(dāng)為棒狀液晶分子31時(shí)，如圖4(b)所示，棒狀液晶分子31的長軸方向沿金屬線12在長度方向排列。作為棒狀液晶分子，其特征在于，具有以下的結(jié)構(gòu)
式中，所謂-X-，可以采用下列(4)～(12)的任何一種

上述化學(xué)結(jié)構(gòu)式(1)～(3)及(13)～(15)，R的至少1個(gè)為{-(CH2)nCH3、-O(CH2)nCH3，n＝1～20}等烷基或烷氧基，其他也可以為{-H、-Cl、-CN、-NO2、-N(CH3)2、苯基}。另外，在烷基、烷氧基主鏈中，也可插入{-CH＝CH-}的乙烯基。芳香環(huán)上的氫原子也可被氟原子取代。苯環(huán)也可以是環(huán)己烷環(huán)。
另外，當(dāng)R具有下列化學(xué)結(jié)構(gòu)時(shí)，由于發(fā)生光聚合或熱聚合，對自組織化后的分子取向穩(wěn)定化是有效的。

式中，n＝1～10。
作為形成相位差功能膜21的液晶分子為圓盤狀液晶分子時(shí)，圖5(a)所示的圓盤狀液晶分子32，如圖5(b)所示，層壓形成圓柱狀，這些分子沿金屬線12的溝排列。作為圓盤狀液晶分子，其特征在于具有以下的結(jié)構(gòu)。

在上述化學(xué)結(jié)構(gòu)式(19)～(21)中，R′為下述結(jié)構(gòu)的任何一種。{-(CH2)nCH3、-O(CH2)nCH3、-OCO(CH2)nCH3、-OCO-Φ-(CH2)nCH3、-OCO-Φ-O(CH2)nCH3、-OCOCH2CH(CH3)(CH2)nCH3，式中，Φ表示苯基}。
另外，當(dāng)R′具有上述化學(xué)結(jié)構(gòu)式(16)～(18)時(shí)，由于可以進(jìn)行光聚合或熱聚合，對自組織化后的分子取向的穩(wěn)定化是有效的。
作為形成相位差功能膜21的液晶性高分子，其特征在于具有以下結(jié)構(gòu)。

式中，n＝1～15。

式中，m＝1～15，n＝1～15。
其次，本發(fā)明涉及的帶相位差功能膜的包覆絲型偏光元件，如圖6所示，其特征在于，在包覆絲型偏光元件的金屬線12的面上形成取向控制膜22，在該取向控制膜22上，通過液晶分子或圓盤狀分子形成相位差功能膜21。另外，液晶分子或圓盤狀分子，其特征在于，具有光或熱聚合性，可以成膜。
作為取向控制膜22，優(yōu)選透明的樹脂膜，可以舉出如下。聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚芳基化物、聚醚酮、聚醚砜、聚酮、聚酰亞胺、三乙?；w維素、聚乙烯醇、體積大的環(huán)狀烯烴樹脂、聚酯、聚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、二甘醇二碳酸酯、苯乙烯/丙烯腈共聚物、苯乙烯/甲基丙烯酸共聚物等高分子樹脂。
取向控制膜22，用布進(jìn)行摩擦處理或通過照射偏振光進(jìn)行光取向處理，賦予作為使液晶分子或圓盤狀分子取向的功能的取向控制能力。取向控制能力的賦予，優(yōu)選采用圖7所示的光取向處理。按照該方法，可以得到使包覆絲型偏光元件的偏光軸與相位差功能膜21的光軸高精度一致的帶相位差功能膜的包覆絲型偏光元件。
下面，對本發(fā)明涉及的帶相位差功能膜的包覆絲型偏光元件，用實(shí)施例加以具體說明。為進(jìn)行下列說明，圖8中所示的A軸、B軸、C軸方向的相位差功能膜21的折射率分別定義為nA、nB、nC。
圖9模擬示出包覆絲型偏光元件的斷面。如圖9所示，包覆絲型偏光元件的金屬線12的斷面形狀，全部不是方型，而是以具有稍微錐形的形狀存在。當(dāng)錐狀變緩時(shí)，消光比下降，但實(shí)用上并無問題。另外，在圖9中，a表示金屬線寬、b/a表示金屬線長寬比、c表示金屬線間距。
實(shí)施例1 在厚度0.7mm的石英基板上的寬約90nm、長寬比約2.5的鋁線，以約180nm間距形成的包覆絲型偏光元件上，把用下列化學(xué)結(jié)構(gòu)式(24)、(25)表示的棒狀液晶分子以4∶6比例的組合物進(jìn)行涂布，于約110度加熱30分鐘后，用2kW高壓水銀燈，照射波長365nm紫外線3J/cm2，使成膜。該相位差功能膜的各方向折射率為nA＞nB＝nC，明確可知包覆絲型偏光元件的偏光軸與相位差功能膜的光軸一致。

實(shí)施例2 在厚度1.1mm的玻璃基板上的寬約90nm、長寬比約2.5的鋁線，以約180nm間距形成的包覆絲型偏光元件上，把用下列化學(xué)結(jié)構(gòu)式(26)表示的圓盤狀液晶分子進(jìn)行涂布，于約50度加熱20分鐘后，再于120度加熱30分鐘，使成膜。該相位差功能膜的各方向折射率為nB＝nC＞nA，明確可知包覆絲型偏光元件的偏光軸與相位差功能膜的光軸一致。

實(shí)施例3 在厚度0.7mm的石英基板上的寬約90nm、長寬比約2.5的鋁線，以約180nm間距形成的包覆絲型偏光元件上，把用下列化學(xué)結(jié)構(gòu)式(27)表示的聚合物進(jìn)行旋轉(zhuǎn)涂布。還有，在本實(shí)施例中，涂布時(shí)采用旋轉(zhuǎn)涂布方式，但涂布方式并不限于此。如圖3所示，從石英基板面?zhèn)?，?kW高壓水銀燈，照射紫外線5J/cm2，于100度加熱20分鐘。此時(shí)的加熱，采用紅外線加熱器等與照射紫外線同時(shí)進(jìn)行的方法，對于迅速呈現(xiàn)大的相位差是有效的。該相位差功能膜的各方向折射率為nB＞nA＝nC，明確可知包覆絲型偏光元件的偏光軸與相位差功能膜的光軸一致。

實(shí)施例4 在厚度0.7mm的石英基板上寬約90nm、長寬比約2.5的鋁線，以約180nm間距形成的包覆絲型偏光元件上，把用下列化學(xué)結(jié)構(gòu)式(28)表示的聚合物進(jìn)行旋轉(zhuǎn)涂布。如圖3所示，從石英基板面?zhèn)?，?kW高壓水銀燈，照射波長365nm紫外線7J/cm2，于100度加熱20分鐘。此時(shí)的加熱，采用紅外線加熱器等與照射紫外線同時(shí)進(jìn)行的方法，對于迅速呈現(xiàn)大的相位差是有效的。該相位差功能膜的各方向折射率為nA＞nB＝nC，明確可知包覆絲型偏光元件的偏光軸與相位差功能膜的光軸一致。

實(shí)施例5 在厚度0.7mm的石英基板上寬約90nm、長寬比約2.5的鋁線，以約180nm間距形成的包覆絲型偏光元件上，把用下列化學(xué)結(jié)構(gòu)式(29)表示的聚酰胺酸的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液進(jìn)行旋轉(zhuǎn)涂布。把該基板于70度加熱1分鐘，然后，于220度加熱30分鐘，進(jìn)行酰亞胺化，獲得膜厚200nm的聚酰亞胺膜。然后，如圖3所示，從石英基板面?zhèn)龋?kW高壓水銀燈，照射波長254nm的紫外線8J/cm2。此時(shí)，與照射同時(shí)，采用紅外線加熱器加熱至180度。在該聚酰亞胺膜上，滴下涂布用下列化學(xué)結(jié)構(gòu)式(30)表示的棒狀液晶分子，于140度加熱固化。該相位差功能膜的各方向折射率為nA＞nB＝nC，明確可知包覆絲型偏光元件的偏光軸與相位差功能膜的光軸一致。

如上所述，本發(fā)明涉及的帶相位差功能膜的包覆絲型偏光元件通過在液晶顯示裝置中使用，可以得到寬廣的視角，低耗電，高對比度的液晶顯示裝置。液晶顯示裝置的主要顯示模式，可以舉出TN(Twisted Nematic)模式、IPS(In-Plane Switching)模式、VA(Vertical Alignment)模式。按照本發(fā)明，可以提供適于各種模式的帶相位差功能膜的包覆絲型偏光元件。
實(shí)施例6 下面，對采用本發(fā)明涉及的帶相位差功能膜的包覆絲型偏光元件的液晶顯示裝置之實(shí)施例，采用圖10～圖12進(jìn)行說明。
當(dāng)采用本發(fā)明涉及的帶相位差功能膜的包覆絲型偏光元件時(shí)，優(yōu)選采用圖10的構(gòu)成。此時(shí)，用于視角補(bǔ)償?shù)南辔徊罟δ苣?1配置在液晶板51側(cè)。從光源52發(fā)出來的光，當(dāng)入射至帶相位差功能膜的包覆絲型偏光元件13中時(shí)，一方向的偏振光透過液晶板51側(cè)，而另一方向的偏振光反射至光源52側(cè)。該反射的偏振光通過反射板54再反射而再利用，與采用吸收型偏振片相比，可以減少電力消耗。
此時(shí)，1/4波長板53，若其光軸與反射的偏振光的偏光軸以成45度的角度配置，通過帶相位差功能膜的包覆絲型偏光元件13、反射的偏振光在再反射的過程中，由于與帶相位差功能膜的包覆絲型偏光元件13的透過軸一致，故更有效。還有，14是另一個(gè)偏光元件。
圖11是用于說明本發(fā)明涉及的IPS模式液晶顯示裝置的實(shí)施例的一像素附近的模擬斷面圖。另外，圖12是用于說明本發(fā)明涉及的IPS模式液晶顯示裝置的實(shí)施例的一像素附近結(jié)構(gòu)的有源矩陣基板模擬圖。
圖12(a)是平面圖，圖12(b)是沿圖12(a)的A-A′線的斷面圖，圖12(c)是沿圖12(a)的B-B′線的斷面圖。還有，圖11對應(yīng)于圖12(a)沿A-A′線的斷面一部分。另外，圖12(b)與圖12(c)的斷面圖，強(qiáng)調(diào)部件結(jié)構(gòu)，加以模擬表示，圖12(a)的A-A′線、B-B′線的切斷部不是一對一對應(yīng)。例如，圖12(c)表示連接共用電極103與共用配線120的貫穿孔118僅代表性表示1處的圖。
在圖11中，在作為有源矩陣基板的玻璃基板101上，配置由Cr(鉻)構(gòu)成的柵電極(掃描信號電極)104與圖11(a)(c)所示的共用配線(共同電極配線)120，使覆蓋該柵電極104及共同電極配線120地形成由氮化硅構(gòu)成的柵極絕緣膜107。另外，在柵電極104上，通過柵極絕緣膜107配置由無定型硅或聚硅酮構(gòu)成的半導(dǎo)體膜116，作為有源元件的薄膜晶體管(TFT)的能動層的功能。另外，使半導(dǎo)體膜116圖案的一部分上重疊地配置由Cr·Mo(鉻/鉬)構(gòu)成的漏電極(影像信號配線)106與源電極(像素電極)105，使其全部被覆地形成由氮化硅構(gòu)成的保護(hù)膜108。
另外，如圖12(c)模擬表示的那樣，通過貫穿柵極絕緣膜107與保護(hù)膜108而形成的貫穿孔118，與共同電極配線120連接的共用電極(共同電極)103，配置在有機(jī)保護(hù)膜133上。另外，從圖12(a)可知，在平面上的一像素區(qū)域，使對著該像素電極105地形成從共同電極配線120，通過貫穿孔118引出的共同電極103。
因此，在本實(shí)施例中，像素電極105，配置在有機(jī)保護(hù)膜133下層的保護(hù)膜18的更下層，在有機(jī)保護(hù)膜133上配置共同電極103而構(gòu)成。在夾持這些多個(gè)像素電極105與共同電極103的區(qū)域，形成一像素構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。另外，如上所述，構(gòu)成的單位像素配置成距陣狀的有源矩陣基板的表面，即在共同電極103的機(jī)保護(hù)膜133上形成取向控制膜131。
另外，如圖11所示，在構(gòu)成相向基板的玻璃基板102上，濾色器層111，用遮光部(黑色基體)113，把各個(gè)像素隔開進(jìn)行配置，濾色器層111及遮光部113，用透明性絕緣材料構(gòu)成的有機(jī)保護(hù)膜134被覆。在該有機(jī)保護(hù)膜134上也形成取向控制膜131，構(gòu)成濾色器基板。這些取向控制膜131，通過摩擦取向處理而賦予液晶取向性能。
構(gòu)成有源矩陣基板的玻璃基板101與構(gòu)成相向電極的玻璃基板102，在取向控制膜131的面上相向配置，在其間配置由液晶分子110構(gòu)成的液晶層(液晶組合物層)110′。
如上所述，構(gòu)成采用薄膜晶體管的有源矩陣型液晶顯示裝置，即構(gòu)成TFT液晶顯示裝置。在該TFT液晶顯示裝置中，構(gòu)成液晶組合物層110’的液晶分子110，在不施加電場時(shí)，在相向配置的基板101與102的面上，形成大致平行的取向狀態(tài)，在向著由摩擦取向處理決定的初始取向方向的狀態(tài)下進(jìn)行均勻取向。
在這里，在柵電極104上施加電壓，薄膜晶體管(TFT)打開，通過像素電極105與共同電極103之間的電位差，對液晶組合物層施加電場117，通過液晶組合物具有的介電各向異性與電場的相互作用，構(gòu)成液晶組合物層的液晶分子110變成向著電場方向。此時(shí)，通過液晶組合物層的折射各向異性與偏振片13與14的作用，使液晶顯示裝置的光透過率改變進(jìn)行顯示。
還有，有機(jī)保護(hù)膜133、134，可以采用絕緣性、透明性優(yōu)良的丙烯酸類樹脂、環(huán)氧丙烯酸類樹脂或聚酰亞胺類樹脂等熱固性樹脂。另外，作為有機(jī)保護(hù)膜133、134，既可以采用光固化性的透明樹脂，也可以采用聚硅氧烷類樹脂等無機(jī)類材料。另外，有機(jī)保護(hù)膜133、134，也可以兼作取向控制膜132。
采用這種IPS模式的液晶板，制造圖10所示的液晶顯示裝置。此時(shí)，在液晶板51上設(shè)置的帶相位差功能膜的包覆絲型偏光元件13，采用實(shí)施例2所示的折射率各向異性nB＝nC＞nA的偏光元件。作為比較對象，采用不形成相位差功能膜的包覆絲型偏光元件，制造同樣的IPS模式的液晶顯示裝置。這些液晶顯示裝置的對比度、視角特性，采用Ez-Contrast160R(ELDIM社制造)進(jìn)行測定，結(jié)果是對比度50以上的視角寬達(dá)約20％，得到良好的視角特性的液晶顯示裝置。
其次，對本發(fā)明涉及的帶偏光功能膜的包覆絲型偏光元件，采用圖13進(jìn)行說明。
首先，當(dāng)液晶顯示裝置中采用現(xiàn)有的包覆絲型偏光元件時(shí)，得到在可見光區(qū)域具有充分的消光比的包覆絲型偏光元件。然而，包覆絲型偏光元件的金屬線，必需間距窄、高的長寬比，這種包覆絲型偏光元件不容易制造。
另外，當(dāng)液晶顯示裝置中采用現(xiàn)有的包覆絲型偏光元件時(shí)，由于外光在包覆絲型偏光元件的表面反射，即使在明亮的屋內(nèi)也發(fā)生對比度要降低的問題。
在這里，本發(fā)明涉及的帶偏光功能膜的包覆絲型偏光元件，使原來的包覆絲型偏光元件的消光比提高，可以防止金屬線面的光反射。
如圖13所示，其特征在于，在包覆絲型偏光元件的金屬線12側(cè)的表面，在與金屬線12的長度方向同樣的方向上設(shè)置具有吸收軸的偏光功能膜23。
偏光功能膜23，其特征在于，在透明的樹脂膜中添加具有下列化學(xué)結(jié)構(gòu)特征的色素化合物。即，分子結(jié)構(gòu)為長的直線棒狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)成化合物的芳香族環(huán)具有同一平面性，茋結(jié)構(gòu)或偶氮苯結(jié)構(gòu)等具有對光產(chǎn)生異構(gòu)化的部位，另外，涉及氫鍵的基團(tuán)少是優(yōu)選的。
作為代表性例子，Polysua zo系直接染料可以舉出C.I.直接黃12、44，C.I.直接橙39z、C.I.直接紅23、28、31、37、79、81，C.I.直接紫9、12，C.I.直接藍(lán)1、22、78、90、151，C.I.直接綠1，C.I.直接黑17，甲基橙、苯胺黃、鉬黃10、酸性紅97等，其中，含聯(lián)苯胺類、二苯基尿素類、茋類、二萘胺類、J-酸類、蒽醌類結(jié)構(gòu)的化合物是優(yōu)選的。
另外，透明的樹脂，舉出如下。聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚芳基化物、聚醚酮、聚醚砜、聚酮、聚酰亞胺、三乙酰基纖維素、聚乙烯醇、體積大的環(huán)狀烯烴樹脂、聚酯、聚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、二甘醇二碳酸酯、苯乙烯/丙烯腈共聚物、苯乙烯/甲基丙烯酸共聚物等高分子樹脂。
以組合上述色素化合物進(jìn)行添加為特征，使本發(fā)明涉及的帶偏光功能膜的包覆絲型偏光元件中的偏光功能膜的色調(diào)的可見光區(qū)域保持幾乎恒定。
本發(fā)明的帶偏光功能膜的包覆絲型偏光元件當(dāng)在液晶顯示裝置中使用時(shí)，優(yōu)選具有圖10所示的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，液晶板51上的偏光元件14為帶偏光功能膜的包覆絲型偏光元件時(shí)，可以得到高偏光度，另外由于可以防止外光的反射，因此是有效的。
另外，本發(fā)明的帶偏光功能膜的包覆絲型偏光元件當(dāng)在液晶顯示裝置中使用時(shí)，其特征在于，把偏光元件14對上述色素化合物的偏光度及色調(diào)補(bǔ)償?shù)丶右越M合后添加。具體的是，液晶顯示裝置中一般采用的碘類偏振片，其在可見光區(qū)域的約380nm～約450nm的消光比，較其他波長區(qū)域低，用液晶顯示裝置顯示黑時(shí)出現(xiàn)變成略帶藍(lán)色的問題。因此，在圖10中，作為相向偏振片的外側(cè)偏光元件14當(dāng)采用碘類偏振片時(shí)，代替相位差功能膜21的偏光功能膜，其特征在于，通過調(diào)節(jié)色素化合物的添加量，使約380nm～約450nm的消光比上升。
偏光功能膜的吸收各向異性的賦予，如圖3所示，通過照射光來進(jìn)行。使上述具有光各向異性部位的色素化合物含在樹脂中，如圖3所示，當(dāng)照射光時(shí)通過光各向異性反應(yīng)，色素化合物取向，相對金屬線的平行方向形成吸收軸。還有，當(dāng)從樹脂面?zhèn)日丈涔鈺r(shí)，可賦予反吸收軸。另外，照射的光優(yōu)選365nm等的紫外線。
下面，對本發(fā)明涉及的帶偏光功能膜的包覆絲型偏光元件的制造方法，采用實(shí)施例7進(jìn)行具體說明。
實(shí)施例7 在厚度0.7mm的石英基板上的寬約90nm、長寬比約2.5的鋁線，以約180nm間距形成的包覆絲型偏光元件上，二胺化合物、對-亞苯基二胺與1，4-二氨基吡啶以摩爾比1∶1的比例進(jìn)行混合，酸二酐1，2，3，4-環(huán)丁烷四羧酸二酐構(gòu)成的聚酰胺酸清漆中添加直接藍(lán)1、直接紅81及亮黃，調(diào)節(jié)樹脂成分濃度達(dá)6重量％、直接藍(lán)1濃度0.2重量％、直接紅81濃度0.3重量％、亮黃濃度0.5重量％、NMP 60重量％、γ-丁內(nèi)酯20重量％、丁基溶纖劑13重量％后印刷形成，于220℃進(jìn)行30分鐘熱處理，形成由膜厚約500nm的致密的聚酰亞胺膜構(gòu)成的偏光功能膜。如圖3所示，對其從石英基板面?zhèn)扔?kW高壓水銀燈照射波長365nm的紫外線10J/cm2。該帶偏光功能膜的包覆絲型偏光元件的消光比測定結(jié)果是，相對于賦予偏光功能膜前的消光比約120，偏光功能膜賦予后的消光比提高至約170。
權(quán)利要求
1.偏光元件，其特征在于包括透明基板、和上述透明基板的一個(gè)表面上互相平行地形成的多根金屬線，并在上述金屬線的表面上形成相位差功能膜。
2.按照權(quán)利要求1所述的偏光元件，其特征在于，在上述金屬線與相位差功能膜之間形成取向控制膜。
3.按照權(quán)利要求1所述的偏光元件，其特征在于，上述相位差功能膜為液晶分子及/或液晶性高分子。
4.按照權(quán)利要求3所述的偏光元件，其特征在于，上述液晶分子，分子形狀為棒狀液晶分子，分子長軸方向與上述金屬線的長度方向平行。
5.按照權(quán)利要求3所述的偏光元件，其特征在于，上述液晶分子，分子形狀為圓盤狀的圓盤狀液晶分子，該圓盤狀液晶分子重合成圓柱形狀的方向與上述金屬線的長度方向平行。
6.按照權(quán)利要求3所述的偏光元件，其特征在于，上述液晶分子，通過聚合加以固定。
7.按照權(quán)利要求1所述的偏光元件，其特征在于，上述相位差功能膜為具有偶氮苯類化合物及/或茋類化合物的光異構(gòu)化部位的高分子。
8.按照權(quán)利要求1所述的偏光元件，其特征在于，上述透明基板為玻璃、石英或樹脂膜。
9.偏光元件，其特征在于包括透明基板、和上述透明基板的一個(gè)表面上互相平行地形成的多根金屬線，并在上述金屬線的表面上形成偏光功能膜。
10.按照權(quán)利要求9所述的偏光元件，其特征在于，上述偏光功能膜，在與上述金屬線平行或垂直方向具有吸收軸。
11.按照權(quán)利要求9所述的偏光元件，其特征在于，上述偏光功能膜，由偶氮類化合物及/或茋類化合物構(gòu)成。
12.按照權(quán)利要求9所述的偏光元件，其特征在于，上述透明基板為玻璃、石英或樹脂膜。
13.液晶顯示裝置，該裝置包括一對基板；在該一對基板外側(cè)配置的偏光元件；在該一對基板間配置的液晶層；在該一對基板的至少任何一個(gè)上形成的、對上述液晶層施加電場的電極組；分別在上述一對基板上形成的一對取向控制膜；和在上述一對基板外配置的光源，其特征在于，上述偏光元件包括透明基板、和上述透明基板的一個(gè)表面上互相平行地形成的多根金屬線，并在該金屬線表面上形成相位差功能膜或偏光功能膜。
14.按照權(quán)利要求13所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述電場方向與上述一對基板平行，上述液晶層采用垂直取向。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不采用昂貴的裝置及復(fù)雜的制造工藝，使偏振片的吸收軸與相位差板的光學(xué)軸高精度一致，具有寬廣的視角、低耗電、高質(zhì)量的液晶顯示裝置。具體是在透明基板(11)上，金屬線(12)通過形成的包覆絲型偏光元件的金屬線(12)面上的凹凸進(jìn)行自組織化，形成呈現(xiàn)相位差的相位差功能膜(21)。
文檔編號G02F1/1335GK101231364SQ200810003529
公開日2008年7月30日 申請日期2008年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月24日
發(fā)明者松森正樹, 富岡安, 舟幡一行 申請人:株式會社日立制作所