專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置。更詳細(xì)而言，是涉及使用圓偏光板的VA(垂直取向) 模式的液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
液晶顯示裝置作為以計(jì)算機(jī)和電視機(jī)為代表的各種信息處理裝置的顯示裝置而 被廣泛地使用。特別是TFT方式的液晶顯示裝置(以下也稱為“TFT-LCD”)廣泛普及，被期 待市場(chǎng)的進(jìn)一步擴(kuò)大，與此相伴，被期望畫質(zhì)的進(jìn)一步提高。以下，以TFT-LCD為例進(jìn)行說 明，但是本發(fā)明并不限定于TFT-LCD，能夠普遍適用于液晶顯示裝置，也能夠適用于例如單 純矩陣方式、等離子體尋址方式等的液晶顯示裝置。目前為止，被TFT-LCD最廣泛使用的方式，是使具有正的介電常數(shù)各向異性的液 晶在相互對(duì)置的基板間水平取向的所謂的TN(扭轉(zhuǎn) 向列)模式。TN模式的液晶顯示裝置 的特征在于，與一個(gè)基板相鄰的液晶分子的取向方向，相對(duì)于與另一個(gè)基板相鄰的液晶分 子的取向方向扭轉(zhuǎn)90度。在這種TN模式的液晶顯示裝置中，雖然確立了廉價(jià)的制造技術(shù)， 產(chǎn)業(yè)上成熟，但是難以實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度比。與此相對(duì)，已知使具有負(fù)的介電常數(shù)各向異性的液晶在相互對(duì)置的基板間垂直取 向的所謂的VA模式的液晶顯示裝置。在VA模式的液晶顯示裝置中，在未施加電壓時(shí)，液晶 分子在與基板面大致垂直的方向上取向，因此液晶單元幾乎不顯示雙折射性和旋光性，使 光幾乎不改變光的偏振狀態(tài)地通過液晶單元。因此，通過在液晶單元的上下將一對(duì)偏振片 (直線偏振片)以其吸收軸相互正交的方式配置(以下也稱為“正交尼科爾偏振片”)，能夠 在未施加電壓時(shí)實(shí)現(xiàn)大致完全的黑顯示。在施加閾值電壓以上的電壓時(shí)(以下簡(jiǎn)單地記為 施加電壓時(shí))，液晶分子傾斜與基板大致平行，顯示大的雙折射性而能夠?qū)崿F(xiàn)白顯示。因此， 這種VA模式的液晶顯示裝置能夠容易實(shí)現(xiàn)非常高的對(duì)比度比。在這種VA模式的液晶顯示裝置中，如果施加電壓時(shí)的液晶分子的傾斜方向是一 個(gè)方向，則液晶顯示裝置的視野角特性上會(huì)產(chǎn)生不對(duì)稱性，因此通過例如在像素電極的構(gòu) 造上下功夫、以及在像素內(nèi)設(shè)置突起物等取向控制部件的方法來將液晶分子的傾斜方向在 像素內(nèi)分割為多個(gè)方向的取向分割型VA模式即MVA模式(多液晶疇型VA模式)被廣泛使用。在MVA模式中，從使白顯示狀態(tài)的透過率最大化的觀點(diǎn)出發(fā)，通常將偏振片的軸 方位與施加電壓時(shí)的液晶分子的傾斜方位設(shè)定為構(gòu)成45°的角度。這是由于，在使偏振片 的軸與雙折射介質(zhì)的滯相軸構(gòu)成的角為α (單位rad)的情況下，在正交尼科爾偏振片之 間夾著雙折射介質(zhì)時(shí)的透過率與sin\2a)成比例。在典型的MVA模式中，液晶分子的傾 斜方位能夠被分割為45°、135°、225°、315°這四個(gè)疇。在這種被分割為四個(gè)疇的MVA模 式中，被觀察到在疇彼此的邊界和取向控制單元的附近，條紋(Schliere)取向、向不期望 的方向取向的情況也較多，成為透過率損失的原因。為了解決這樣的問題，對(duì)使用圓偏光板的VA模式的液晶顯示裝置進(jìn)行了研究(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。通過這種液晶顯示裝置，在相互正交的左右圓偏光板之間夾著雙折射 介質(zhì)時(shí)的透過率，因?yàn)椴灰来嬗谄衿妮S與雙折射介質(zhì)的滯相軸所構(gòu)成的角，所以即使 液晶分子的傾斜方位為45°、135°、225°、315°以外，只要能夠控制液晶分子的傾斜，就 能夠確保期望的透過率。因此，例如，在像素中央配置圓形的突起物，使液晶分子全方位地 傾斜即可，或者完全不控制傾斜方位地使液晶分子向任意的方位傾斜即可。另外，在本說明 書中，將使用圓偏光板的VA模式也稱為圓偏光VA模式或圓偏光模式。與此相對(duì)，將使用直 線偏光板的VA模式也稱為直線偏光VA模式或直線偏光模式。此外，圓偏光板如所熟知的 那樣，典型地由直線偏光板和λ/4板的組合構(gòu)成。進(jìn)而，由于圓偏光在被反射鏡等反射時(shí)具有左右手性交換的性質(zhì)，所以例如當(dāng)在 反射鏡上配置左圓偏光板并使光射入時(shí)，透過圓偏光板而轉(zhuǎn)換為左圓偏光的光，通過被反 射鏡反射而轉(zhuǎn)換為右圓偏光，該右圓偏光不能透過上述左圓偏光板，因此結(jié)果可知，圓偏光 板具有防止反射的光學(xué)的功能。圓偏光板的這種防止反射的光學(xué)的功能，能夠在屋外等明 亮的環(huán)境中觀察顯示裝置時(shí)防止不需要的反射，因此可知具有改善以VA模式液晶顯示裝 置為代表的顯示裝置在明亮的環(huán)境中的對(duì)比度比的效果。在此，上述不需要的反射，被認(rèn)為 以由存在于顯示裝置的內(nèi)部的透明電極和TFT元件的金屬配線等引起的反射為主。如果不 防止該不需要的反射，則即使是在暗的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)大致完全的黑顯示的顯示裝置，在明亮 的環(huán)境中進(jìn)行觀察時(shí)，顯示裝置的黑顯示時(shí)的光量也增大，其結(jié)果使對(duì)比度比降低。如上述那樣，在使用圓偏光板的圓偏光VA模式中能夠得到透過率改善的效果和 防止不需要的反射的效果，但是在現(xiàn)有的圓偏光VA模式的液晶顯示裝置中，在傾斜視角上 的對(duì)比度比較低、不能得到充分的視野角特性這一方面有改善的余地。對(duì)此，提出有各種使 用雙折射層(相位差膜)的改良視野角特性的方案。例如公開有專利文獻(xiàn)1中的下述(A) 的方法，專利文獻(xiàn)2中的下述(B)的方法，專利文獻(xiàn)3中的下述(C)的方法，專利文獻(xiàn)4中 的下述(D)的方法，非專利文獻(xiàn)1中的下述(E)的方法。(A)使用2個(gè)滿足nx > ny > nz的關(guān)系的λ /4板的方法。(B)組合使用2個(gè)滿足nx > ny > nz的關(guān)系的λ/4板和1個(gè)或2個(gè)滿足nx < ny ^ nz的關(guān)系的第二種雙折射層的方法。(C)組合使用2個(gè)滿足nx > nz > ny的關(guān)系的λ /4板和滿足nx = ny > nz的關(guān) 系的雙折射層的方法。(D)在(C)的方法中，進(jìn)一步組合使用1個(gè)或2個(gè)滿足nx > nz > ny的關(guān)系的 λ/2 板。(E)組合使用2個(gè)單軸性的λ /4板(滿足nx > ny = nz的關(guān)系的所謂A板)、滿 足nx = ny > nz的關(guān)系的雙折射層和滿足nx > nz > ny的關(guān)系的雙折射層的方法?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2002-404 號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2009-37049號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開2003-207782號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本特開2003-186017號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)
非專利文獻(xiàn)1 :Zhibing Ge，外 6 名，“Wide-View Circular Polarizers for Mobile Liquid Crystal Displays”，IDRC08，2008 年，p. 266-268

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題然而，本發(fā)明人研究的結(jié)果，認(rèn)為上述㈧、⑶和(C)的方法中在視野角特性方面 還有改善的余地。此外，在上述(C)、(D)和(E)的方法中，在需要制造困難且高成本的滿足 nx > nz > ny的關(guān)系(滿足0 <阪< 1的關(guān)系)的雙軸性相位差膜這一方面有改善的余 地。本發(fā)明人為了解決上述問題而進(jìn)行了各種研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)著眼于配置在被正交 尼科爾配置的一對(duì)偏振片(第一偏振片和第二偏振片)之間的雙折射層的相位差條件，在 第一偏振片與第二偏振片之間適當(dāng)?shù)嘏渲脻M足nx > ny彡nz的關(guān)系(滿足阪彡1. 0)的 第一種雙折射層和滿足nx < ny < nz的關(guān)系(滿足阪(0. 0)的第二種雙折射層，由此能 夠在正面方向上保持第一偏振片和第二偏振片的正交性，并且在斜向方向上也能夠保持第 一偏振片和第二偏振片的正交性，提出了下述(F)的方法。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)上述第一種雙折射 層和第二種雙折射層，與被控制為nx > nz > ny (0 < Nz < 1)的雙軸性相位差膜不同，通 過使用具有適當(dāng)?shù)墓逃须p折射的材料，能夠以簡(jiǎn)單的方法制造，在先提出了專利申請(qǐng)(日 本特愿 2008-099526)。(F)組合使用2個(gè)λ /4板、滿足nx = ny > nz的關(guān)系的第三種雙折射層、滿足nx > ny ^ nz的關(guān)系的第一種雙折射層和滿足nx < ny < nz的關(guān)系的第二種雙折射層的方法。然而，本發(fā)明人進(jìn)一步進(jìn)行了研究，結(jié)果認(rèn)為，在上述(F)的方法中，雖然通過對(duì)2 個(gè)λ /4板的阪系數(shù)(表示雙軸性的參數(shù))進(jìn)行最佳設(shè)計(jì)能夠提高視野角特性，但是在使 用2個(gè)滿足nx > ny彡nz (Nz彡1. 0)的關(guān)系的通用的雙軸性λ /4板的設(shè)計(jì)條件下，在視 野角特性上有改善的余地。本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)狀而完成的，其目的在于提供一種能夠簡(jiǎn)單地制造且能夠在 廣視角范圍中實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度比的液晶顯示裝置。解決課題的方法本發(fā)明人對(duì)能夠簡(jiǎn)單地制造且能夠在廣視角范圍中實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度比的圓偏光VA 模式的液晶顯示裝置進(jìn)行了各種研究，著眼于在被正交尼科爾配置的一對(duì)偏振片(第一偏 振片和第二偏振片)之間配置的雙折射層的相位差條件。并且發(fā)現(xiàn)在以圓偏光VA模式下 所需的2個(gè)λ /4板(第一 λ /4板和第二 λ /4板)作為滿足nx > ny彡nz的關(guān)系(在本 說明書中，將“滿足nx > ny ^ nz的關(guān)系的雙折射層”定義為第一種雙折射層)的通用的 雙軸性λ/4板的基礎(chǔ)上，通過將它們的阪系數(shù)調(diào)整為大致相同，并通過在第一 λ/4板與 第一偏振片之間、以及在第二 λ /4板與第二偏振片之間，配置滿足nx < ny < nz的關(guān)系的 雙折射層(在本說明書中，將“滿足nx < ny ^ nz的關(guān)系的雙折射層”定義為第二種雙折 射層)，能夠在廣視角范圍中降低黑顯示狀態(tài)的漏光、實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度比。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)上述 第一種雙折射層和第二種雙折射層，與被控制為nx > nz > ny (0 < Nz < 1)的雙軸性相位 差膜不同，通過使用具有適當(dāng)?shù)墓逃须p折射的材料，能夠以簡(jiǎn)單的方法制造。
此外，本發(fā)明人們發(fā)現(xiàn)妨礙完全的黑顯示的主要原因根據(jù)方位不同而不同，發(fā)現(xiàn) 通過在第一 λ/4板與第二入/4板之間配置滿足1^ =耶>皿的關(guān)系的雙折射層(在本說 明書中，將“滿足nx = ny > ηζ的關(guān)系的雙折射層”定義為第三種雙折射層)，能夠?qū)Χ鄠€(gè)方 位進(jìn)行相位差補(bǔ)償。即，作為實(shí)現(xiàn)對(duì)于多個(gè)方位的相位差補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)方法，發(fā)現(xiàn)如下方法 首先，通過調(diào)整第三種雙折射層的相位差值，使方位0°上的相位差補(bǔ)償?shù)臈l件最佳化，其 次，通過適當(dāng)調(diào)整第一和第二的第二種雙折射層的相位差值，不改變方位0°上的相位差補(bǔ) 償?shù)淖罴鸦瘲l件，而使方位45°上的相位差補(bǔ)償?shù)臈l件最佳化。如果利用這種方法來調(diào)整 相位差值，則能夠在更廣的方位中降低斜向的黑顯示狀態(tài)的漏光，能夠在方位和極角的兩 面中實(shí)現(xiàn)廣視角范圍下的高對(duì)比度比。進(jìn)而，第三種雙折射層與被控制為nx > nz > ny(0 < Nz < 1)的雙軸性相位差膜不同，通過使用具有適當(dāng)?shù)墓逃须p折射的材料，能夠以簡(jiǎn)單的 方法制造。另外，在本說明書中，“方位”表示在與液晶單元的基板面平行的方向上的朝向， 取0 360°，“極角”表示相對(duì)于液晶單元的基板面法線方向的傾斜角，取0 90°。根據(jù)以上情況，本發(fā)明人想到能夠出色地解決上述課題，從而完成了本發(fā)明。艮口， 本發(fā)明是一種液晶顯示裝置，當(dāng)定義滿足nx > ny ^ nz的關(guān)系的雙折射層為第一種雙折射 層，滿足nx < ny < nz的關(guān)系的雙折射層為第二種雙折射層，滿足nx ^ ny ^ nz的關(guān)系的 雙折射層為第三種雙折射層時(shí)，該液晶顯示裝置依次具有第一偏振片；第一的第二種雙 折射層；面內(nèi)相位差被調(diào)整為λ/4的第一的第一種雙折射層；在一對(duì)相對(duì)的基板之間具備 液晶層的液晶單元；第二的第一種雙折射層，其具有與該第一的第一種雙折射層大致相同 的Nz系數(shù)，面內(nèi)相位差被調(diào)整為λ /4 ；第二的第二種雙折射層，其具有與該第一的第二種 雙折射層大致相同的Nz系數(shù)和面內(nèi)相位差；和第二偏振片，其中，該第一的第一種雙折射 層與該液晶單元之間、以及該液晶單元與該第二的第一種雙折射層之間中的至少一者，具 有至少一層第三種雙折射層，該第一的第一種雙折射層的面內(nèi)滯相軸與該第一偏振片的吸 收軸成大致45°的角度，該第二的第一種雙折射層的面內(nèi)滯相軸與該第一的第一種雙折射 層的面內(nèi)滯相軸大致正交，該第二偏振片的吸收軸與該第一偏振片的吸收軸大致正交，該 第一的第二種雙折射層的面內(nèi)進(jìn)相軸與該第一偏振片的吸收軸大致正交，該第二的第二種 雙折射層的面內(nèi)進(jìn)相軸與該第二偏振片的吸收軸大致正交，通過使液晶層中的液晶分子與 基板面大致垂直地取向來進(jìn)行黑顯示。在本說明書中，“偏振片”是指具有使自然光轉(zhuǎn)換為直線偏光的功能的元件，與偏 光板、偏光膜同義?！半p折射層”是指具有光學(xué)各向異性的層，與相位差膜、相位差板、光學(xué)各 向異性層、雙折射介質(zhì)等同義。本說明書中的“雙折射層”，從充分發(fā)揮本發(fā)明的作用效果的 觀點(diǎn)出發(fā)，是指后文所述的面內(nèi)相位差R的絕對(duì)值和厚度方向相位差Rth的絕對(duì)值中的任 一者具有IOnm以上的值，優(yōu)選是指具有20nm以上的值。此外，如上述那樣，在本說明書中， “第一種雙折射層”是指滿足nx > ny > nz的關(guān)系的雙折射層，“第二種雙折射層”是指滿 足nX<ny彡nz的關(guān)系的雙折射層。nx和ny表示對(duì)于波長550nm的光的面內(nèi)方向的主折 射率，nz表示對(duì)于波長550nm的光的面外方向(厚度方向)的主折射率。在本說明書中，“面內(nèi)相位差R”是在定義雙折射層(包括液晶單元和λ /4板)的 面內(nèi)方向的主折射率為nx和ny、面外方向(厚度方向)的主折射率為nz、雙折射層的厚度 為d時(shí)，由R= |nX-ny|Xd定義的面內(nèi)相位差(單位mm)。與此相對(duì)，“厚度方向相位差 Rth”是由Rth = (nz-(nx+ny)/2) Xd定義的面外(厚度方向)相位差(單位:nm)。“ λ /4板”是指至少對(duì)于波長550nm的光具有大致1/4波長(精確而言是137. 5nm,但大于115nm、 小于ieOnm即可。)的光學(xué)各向異性的雙折射層，與λ/4相位差膜、λ/4相位差板同義?！懊鎯?nèi)滯相軸(進(jìn)相軸)”是在將上述面內(nèi)主折射率ruuny中較大的一者再定義為 ns、較小的一者再定義為nf時(shí)，與主折射率ns(nf)相對(duì)應(yīng)的介電主軸的方向(χ軸或y軸 方向)。進(jìn)而，“Nz系數(shù)”是由阪=(ns-nz)/(ns-nf)定義的雙折射層的表示雙軸性的程 度的參數(shù)。另外，只要無特別說明，在本說明書中主折射率和相位差的測(cè)定波長就是^Onm。 此外，即使是具有相同的Nz系數(shù)的雙折射層，如果雙折射層的平均折射率=(nx+ny+nz)/3 不同，則在折射角的影響下雙折射層對(duì)于來自斜向的入射的有效相位差不同，導(dǎo)致設(shè)計(jì)準(zhǔn) 則變得復(fù)雜。為避免該問題，在本說明書中只要無特別說明，就將各雙折射層的平均折射率 統(tǒng)一為1. 5來計(jì)算阪系數(shù)。對(duì)于實(shí)際的平均折射率不是1. 5的雙折射層，則假定平均折射 率為1. 5進(jìn)行換算。此外，對(duì)于厚度方向相位差Rth也進(jìn)行同樣的處理。在本說明書中，“第一的第一種雙折射層的阪系數(shù)與第二的第一種雙折射層的Nz 系數(shù)大致相同”表示Nz系數(shù)的差不到0. 1的情況，優(yōu)選不到0. 05?！暗谝坏牡诙N雙折射 層的Nz系數(shù)與第二的第二種雙折射層的Nz系數(shù)大致相同”表示Nz系數(shù)的差不到0. 1的情 況，優(yōu)選不到0. 05?！暗谝坏牡诙N雙折射層的面內(nèi)相位差與第二的第二種雙折射層的面內(nèi) 相位差大致相同”表示面內(nèi)相位差的差不到20nm的情況，優(yōu)選不到lOnm。“第一的第一種雙折射層的面內(nèi)滯相軸與第一偏振片的吸收軸構(gòu)成大致45°的角 度”是指，第一的第一種雙折射層的面內(nèi)滯相軸與第一偏振片的吸收軸所構(gòu)成的角為40 50°即可，特別優(yōu)選為45°。即使在第一的第一種雙折射層的面內(nèi)滯相軸與第一偏振片的 吸收軸之間的相對(duì)角度全都不是45°的情況下，由于第一的第一種雙折射層的面內(nèi)滯相 軸與第二的第一種雙折射層的面內(nèi)滯相軸正交，因此就相對(duì)于基板面法線方向上的漏光而 言，也能夠獲得充分的防止效果。另一方面，在防止反射功能和提高透過率的方面，由于上 述相對(duì)角度是45°，因此能夠獲得顯著的效果?！暗诙牡谝环N雙折射層的面內(nèi)滯相軸與第 一的第一種雙折射層的面內(nèi)滯相軸大致正交”是指，第二的第一種雙折射層的面內(nèi)滯相軸 與第一的第一種雙折射層的面內(nèi)滯相軸所構(gòu)成的角度為88 92°即可，特別優(yōu)選為90°。 “第二偏振片的吸收軸與第一偏振片的吸收軸大致正交”是指，第二偏振片的吸收軸與第一 偏振片的吸收軸所構(gòu)成的角度為88 92°即可，特別優(yōu)選為90°。“第一的第二種雙折射 層的面內(nèi)進(jìn)相軸與第一偏振片的吸收軸大致正交”是指，第一的第二種雙折射層的面內(nèi)進(jìn) 相軸與第一偏振片的吸收軸所構(gòu)成的角度為88 92°即可，特別優(yōu)選為90°?！暗诙牡?二種雙折射層的面內(nèi)進(jìn)相軸與第二偏振片的吸收軸大致正交”是指，第二種雙折射層的面 內(nèi)進(jìn)相軸與第二偏振片的吸收軸所構(gòu)成的角度為88 92°即可，特別優(yōu)選為90°。本發(fā)明的液晶顯示裝置，只要具有上述的第一偏振片、第一的第二種雙折射層、第 一的第一種雙折射層、液晶單元、第二的第一種雙折射層、第二的第二種雙折射層、第二偏 振片和第三種雙折射層作為結(jié)構(gòu)要素，則對(duì)其他的部件并不特別限定。從可靠地實(shí)現(xiàn)后述 的本發(fā)明中的顯示光的偏振狀態(tài)的變化的觀點(diǎn)出發(fā)，作為本發(fā)明的液晶顯示裝置的優(yōu)選方 式，能夠列舉在上述的第一的第二種雙折射層、第一的第一種雙折射層、液晶單元、第二的 第一種雙折射層、第二的第二種雙折射層和第三種雙折射層之外，在第一偏振片與第二偏 振片之間不包含雙折射介質(zhì)的方式。另外，從減少在液晶顯示裝置中使用的雙折射層的數(shù) 目來降低成本的觀點(diǎn)出發(fā)，作為本發(fā)明的液晶顯示裝置的更優(yōu)選的方式，能夠列舉在上述的第一偏振片、第一的第二種雙折射層、第一的第一種雙折射層、液晶單元、第二的第一種 雙折射層、第二的第二種雙折射層、第二偏振片和第三種雙折射層之外，在液晶顯示裝置中 不包含雙折射介質(zhì)的方式。另一方面，在上述的第一偏振片、第一的第二種雙折射層、第一 的第一種雙折射層、液晶單元、第二的第一種雙折射層、第二的第二種雙折射層、第二偏振 片和第三種雙折射層之外，還可以在液晶顯示裝置中附加雙折射介質(zhì)，例如為了調(diào)整雙折 射層等的波長分散性，還可以在液晶顯示裝置中附加面內(nèi)相位差被調(diào)整為λ/2的λ/2板。此外，上述第三種雙折射層優(yōu)選與液晶單元相鄰配置。在此，“相鄰配置”是指在第 三種雙折射層與液晶單元之間不設(shè)置雙折射介質(zhì)，例如也包括在第三種雙折射層與液晶單 元之間配置有各向同性膜的方式。此外，在設(shè)置有多個(gè)第三種雙折射層的情況下，優(yōu)選多個(gè) 第三種雙折射層中的至少一層與液晶單元相鄰配置、各個(gè)第三種雙折射層彼此相互相鄰配 置的方式。另外，第三種雙折射層中的nx ny，也能夠換言為|nX-ny| 0，具體來說表示面 內(nèi)相位差R = Inx-ny I Xd不到20nm的情況，優(yōu)選不到lOnm。上述第三種雙折射層既可以 由多層構(gòu)成，也可以僅由一層構(gòu)成，配置在上述第一 λ/4板和上述第二 λ/4板的內(nèi)側(cè)(液 晶單元一側(cè))，并且只要其厚度方向相位差的總和相同，液晶顯示裝置的透過光強(qiáng)度的特性 在原理上就完全相同。因此，只要以后無特別說明，在本說明書中，作為本發(fā)明的液晶顯示 裝置，就僅指在上述第二 λ/4板與上述液晶單元之間配置有一層第三種雙折射層的液晶 顯示裝置，以簡(jiǎn)化說明。作為上述偏振片，典型地能夠列舉使具有雙色性的碘絡(luò)合物等各向異性材料在聚 乙烯醇(PVA)膜上吸附取向。通常，為了確保機(jī)械強(qiáng)度和耐濕熱性，在PVA膜的兩側(cè)疊層三 醋酸纖維素(Triacetate cellulose) (TAC)膜等保護(hù)膜以供實(shí)用，但是只要無特別說明，在 本說明書中說到“偏振片”時(shí)就僅指不包括保護(hù)膜、具有偏光功能的元件。另外，第一偏振 片和第二偏振片，即使任一個(gè)是起偏振鏡(背面?zhèn)鹊钠衿?或檢偏振鏡(觀察面?zhèn)鹊钠?振片)，液晶顯示裝置的透過光強(qiáng)度的特性在原理上也完全相同。以下只要無特別說明，在 本說明書中就僅指第一偏振片是起偏振鏡的液晶顯示裝置，以簡(jiǎn)化說明。上述液晶單元具有一對(duì)基板和夾在該一對(duì)基板之間的液晶層。本發(fā)明的液晶 單元，是通過使液晶層中的液晶分子大致垂直于基板面地取向來進(jìn)行黑顯示的垂直取向 (Vertical Alignment :VA)模式的液晶單元。在VA模式中，包括Multi-domain VA(MVA)(多 疇 VA)模式、Continuous Pinwheel Alignment (連續(xù)焰火狀排列)(CPA)模式、Patterned VA(垂直取向構(gòu)型)(PVA)模式、Biased VA(偏置垂直取向)(BVA)模式、Reverse TN(反扭 轉(zhuǎn)向列)(RTN)模式、h Plane Switching-VA(平面轉(zhuǎn)換)(IPS-VA)模式等。在本說明書 中，“使液晶分子大致垂直于基板面地取向”是指，液晶分子的平均預(yù)傾角為80°以上即可。本發(fā)明的液晶顯示裝置，在第一偏振片與第二偏振片之間，具有面內(nèi)相位差被調(diào) 整為λ/4的第一的第一種雙折射層(第一 λ/4板)、面內(nèi)相位差被調(diào)整為λ/4的第二的 第一種雙折射層(第二 λ/4板)和第一和第二的第二種雙折射層。在本發(fā)明中，如上述那 樣，在第一偏振片與第二偏振片之間還具有第三種雙折射層。例如，第二 λ/4板和第二的 第二種雙折射層的組合，第二 λ/4板和第三種雙折射層的組合，第一 λ/4板和第一的第二 種雙折射層的組合，第一 λ /4板和第三種雙折射層的組合，優(yōu)選為不通過粘合劑而被疊層 的疊層體。這種疊層體，例如能夠通過如下方法等來制作，即，在共押出方法等的壓出制膜的同時(shí)利用粘接劑進(jìn)行疊層的方法，或者由高分子膜形成疊層體中的一方的雙折射層，在 該高分子膜上通過涂布由液晶性材料和非液晶性材料形成的另一方的雙折射層來形成或 轉(zhuǎn)印，由此進(jìn)行疊層的方法等。后者的利用涂布或轉(zhuǎn)印的方法，特別是第三種雙折射層多采 用涂布聚酰亞胺等非液晶性材料和膽留相液晶等液晶性材料的方法來制作，因此在制作第 二 λ/4板和第三種雙折射層的疊層體、第一 λ/4板和第三種雙折射層的疊層體時(shí)，能夠適 于使用。在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，相對(duì)于第一偏振片從正面方向射入的光，被第一偏 振片轉(zhuǎn)換為直線偏光，維持偏振狀態(tài)不變地透過第一的第二種雙折射層，被第一 λ/4板從 直線偏光轉(zhuǎn)換為圓偏光，維持偏振狀態(tài)不變地透過液晶單元和第三種雙折射層，被與上述 第一 λ/4板呈正交關(guān)系的第二 λ/4板，從圓偏光再次轉(zhuǎn)換為與剛透過上述第一偏振片之 后相同的直線偏光，維持偏振狀態(tài)不變地透過第二的第二種雙折射層，與上述第一偏振片 正交的第二偏振片將直線偏光遮斷，由此能夠得到良好的黑顯示。即，第二種雙折射層和第 三種雙折射層，并非以對(duì)于從正面方向射入的光轉(zhuǎn)換偏振狀態(tài)為目的。另外，上述說明是對(duì)通過追蹤每次透過各層而變化的偏振狀態(tài)來得到黑顯示的情 況進(jìn)行的說明，但是通過如下所述的說明會(huì)更直觀地被理解。即，本發(fā)明的液晶顯示裝置， 在正面方向上，(1)包含在第一偏振片與第二偏振片之間的第一 λ/4板和第二 λ/4板相 互正交，并且相互的相位差相同(λ /4)，因此相互之間相位差抵消而被無效化；(2)包含在 第一偏振片與第二偏振片之間的第二種雙折射層中，第一的第二種雙折射層的進(jìn)相軸與第 一偏振片的吸收軸正交，第二的第二種雙折射層的進(jìn)相軸與第二偏振片的吸收軸正交，因 此各自實(shí)質(zhì)上被無效化；進(jìn)而，( 包含在上述第一偏振片與第二偏振片之間的第三種雙 折射層和液晶單元，在正面方向上相位差全都為零，因此實(shí)質(zhì)上被無效化；進(jìn)而，(4)上述 第一偏振片和第二偏振片相互正交而構(gòu)成所謂的正交尼科爾偏振片，因此能夠得到正交尼 科爾偏振片的完全的黑顯示。另一方面，本發(fā)明的液晶顯示裝置，在斜向上，當(dāng)假設(shè)第二種雙折射層和第三種雙 折射層沒有引起偏振狀態(tài)的轉(zhuǎn)換時(shí)，基于后述的三個(gè)理由，對(duì)于第一偏振片從斜向射入的 光不能被第二偏振片遮斷，因此不能得到完全的黑顯示。即，第二種雙折射層和第三種雙折 射層，以僅對(duì)于從斜向射入的光轉(zhuǎn)換偏振狀態(tài)、進(jìn)行視野角補(bǔ)償為目的。如以上那樣，本發(fā)明中的第二種雙折射層和第三種雙折射層，維持正面方向上的 良好的黑顯示不變，在斜向上也能夠得到良好的黑顯示，由此，能夠提高斜向上的對(duì)比度 比，實(shí)現(xiàn)視野角特性優(yōu)異的液晶顯示裝置。接著，詳述對(duì)于從斜向射入的光，通過第二種雙折射層和第三種雙折射層轉(zhuǎn)換偏 振狀態(tài)、進(jìn)行視野角補(bǔ)償?shù)娜齻€(gè)理由。在此，考慮如

圖1所示的第一偏振片(吸收軸方位 90° ) 110、第一 λ/4板(滯相軸方位135° )120、VA模式液晶單元130、第二 λ/4板(滯 相軸方位45° ) 140、第二偏振片(吸收軸方位0° )150被依次疊層，不包含第二種雙折射 層和第三種雙折射層的最簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的圓偏光VA模式液晶顯示裝置100。另外，圖1中，被繪 制在第一和第二偏振片110、150上的箭頭表示其吸收軸的方位，被繪制在第一和第二 λ/4 板120、140上的箭頭表示其滯相軸的方位，被繪制在VA模式液晶單元130上的橢圓體，表 示其折射率橢圓體(橢球)的形狀。首先，考慮正面方向的黑顯示，對(duì)于第一偏振片110從正面方向射入的光，被第一偏振片110轉(zhuǎn)換為直線偏光，被第一 λ/4板120從直線偏光轉(zhuǎn)換為圓偏光，維持偏振狀態(tài) 不變地透過液晶單元130，被與上述第一 λ/4板120呈正交關(guān)系的第二 λ/4板140從圓偏 光再次轉(zhuǎn)換為與剛透過第一偏振片110之后相同的直線偏光，與第一偏振片110正交的第 二偏振片150將直線偏光遮斷，由此能夠得到良好的黑顯示。換言之，液晶顯示裝置100， 在正面方向上，(1)包含在上述第一和第二偏振片110、150之間的第一和第二 λ/4板120、 140相互正交，并且相互的相位差相同(λ/4)，因此相互之間相位差抵消而被失效化；(2) 包含在上述第一和第二偏振片110、150之間的液晶單元130，在正面方向上相位差為零，因 此實(shí)質(zhì)上被無效化；進(jìn)而，(3)上述第一和第二偏振片110、150相互正交而構(gòu)成所謂的正交 尼科爾偏振片，因此能夠得到完全的黑顯示。接著，考慮斜向的黑顯示，由于下述的斜向上的視野角阻礙的主要原因(1) (3)，所以不能得到完全的黑顯示。(1)上述第一和第二 λ/4板120、140相互不正交或相互的相位差不相同，因此不 能被無效化。(2)上述液晶單元130的相位差不為零，因此不能被無效化。(3)上述第一和第二偏振片110、150相互不正交，因此不能構(gòu)成正交尼科爾偏振片。參照?qǐng)D2，進(jìn)一步詳細(xì)說明視野角阻礙的主要原因(1) (3)。如圖2(a)示意性 地表示的那樣，在正面方向(相對(duì)于基板面的法線方向)上，第一 λ/4板120的滯相軸121 和第二 λ/4板140的滯相軸141相互正交，與此相對(duì)，在方位0°上的斜向上，第一 λ/4板 120的滯相軸121和第二 λ /4板140的滯相軸141不再相互正交，因此相互之間相位差沒 有抵消，也不能被無效化。此外，如圖2(b)示意性地表示的那樣，在正面方向上，第一 λ/4 板120的滯相軸121和第二 λ/4板140的滯相軸141相互正交，與此相對(duì)，在方位45°上的 斜向上，第一和第二 λ/4板120、140，雖然滯相軸121和滯相軸141相互正交，但是相互的 相位差不相同，因此相互之間相位差不能抵消。其原因是，相位差由雙折射(折射率差)X 厚度來決定，但是有效雙折射在正面方向和斜向上不同，而且也依存于方位?；谙嗤睦?由，在正面方向上為零的VA模式液晶單元130的相位差，在任意的斜向上不再為零。僅在正 面方向上有效雙折射為零，相位差也為零。進(jìn)而，如圖2(c)示意性地表示的那樣，在正面方 向上，第一偏振片110的吸收軸111和第二偏振片150的吸收軸151相互正交，與此相對(duì)， 在方位45°上的斜向上，第一偏振片110的吸收軸111和第二偏振片150的吸收軸151不 再相互正交。如以上說明的那樣，最小結(jié)構(gòu)的圓偏光VA模式液晶顯示裝置100，由于上述三個(gè) 視野角阻礙的主要原因(1) (3)，在斜向上不能得到完全的黑顯示。反過來說，如果能 夠針對(duì)這些阻礙的主要原因?qū)嵤┨幚砑催M(jìn)行光學(xué)補(bǔ)償，則在斜向上也能夠得到更佳的黑顯 示。前面所說明的視野角改良技術(shù)(A) (E)中實(shí)際上進(jìn)行了該處理。另外，在多數(shù)情況 下，上述的視野角阻礙的主要原因(1)和(2)混合后被觀測(cè)到。因此，對(duì)它們進(jìn)行光學(xué)補(bǔ)償 的情況下，也可以使用并非個(gè)別最佳化、而是使視野角阻礙的主要原因(1)和(2)整體最佳 化的方法。在本發(fā)明的圓偏光VA模式液晶顯示裝置中，根據(jù)下面詳述的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，被設(shè)計(jì)為 對(duì)上述視野角阻礙的主要原因(1) (3)同時(shí)進(jìn)行光學(xué)補(bǔ)償。具體而言，第一，在以第一λ /4板和第二 λ /4板作為滿足nx > ny彡nz的關(guān)系的通用的雙軸性λ /4板(第一種雙 折射層)的基礎(chǔ)上，將它們的Nz系數(shù)調(diào)整為大致相同；第二，在第一 λ/4板與第一偏振片 之間，以及第二 λ /4板與第二偏振片之間配置滿足nx < ny彡nz的關(guān)系的雙折射層(第 二種雙折射層)；第三，通過在第一 λ /4板與第二 λ /4板之間配置滿足nx = ny > nz的 關(guān)系的雙折射層(第三種雙折射層)，實(shí)現(xiàn)光學(xué)補(bǔ)償。在此，對(duì)本發(fā)明中的雙折射層的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行說明。本發(fā)明人為了簡(jiǎn)單且有效地 進(jìn)行上述的視野角阻礙的主要原因的光學(xué)補(bǔ)償而進(jìn)行了各種研究，著眼于需要光學(xué)補(bǔ)償?shù)?因素根據(jù)方位而不同。如下述表1所示，發(fā)現(xiàn)在方位0°上針對(duì)視野角阻礙的主要原因(3) 不需要進(jìn)行偏振片的光學(xué)補(bǔ)償，發(fā)現(xiàn)在該方位上針對(duì)視野角阻礙的主要原因(1)進(jìn)行λ/4 板的光學(xué)補(bǔ)償、以及針對(duì)視野角阻礙的主要原因(2)僅進(jìn)行液晶單元的光學(xué)補(bǔ)償即可。[表 1]
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，其特征在于當(dāng)定義滿足nx > ny ^ nz的關(guān)系的雙折射層為第一種雙折射層，滿足nx < ny ^ nz 的關(guān)系的雙折射層為第二種雙折射層，滿足nx ^ ny ^ nz的關(guān)系的雙折射層為第三種雙折 射層時(shí)，該液晶顯示裝置依次具有 第一偏振片； 第一的第二種雙折射層；面內(nèi)相位差被調(diào)整為λ/4的第一的第一種雙折射層； 在一對(duì)相對(duì)的基板之間具備液晶層的液晶單元；第二的第一種雙折射層，其具有與該第一的第一種雙折射層大致相同的Nz系數(shù)，面內(nèi) 相位差被調(diào)整為λ /4 ；第二的第二種雙折射層，其具有與該第一的第二種雙折射層大致相同的Nz系數(shù)和面 內(nèi)相位差；和第二偏振片，其中，該第一的第一種雙折射層與該液晶單元之間、以及該液晶單元與該第二的第一種雙折 射層之間中的至少一者，具有至少一層第三種雙折射層，該第一的第一種雙折射層的面內(nèi)滯相軸與該第一偏振片的吸收軸成大致45°的角度， 該第二的第一種雙折射層的面內(nèi)滯相軸與該第一的第一種雙折射層的面內(nèi)滯相軸大 致正交，該第二偏振片的吸收軸與該第一偏振片的吸收軸大致正交， 該第一的第二種雙折射層的面內(nèi)進(jìn)相軸與該第一偏振片的吸收軸大致正交， 該第二的第二種雙折射層的面內(nèi)進(jìn)相軸與該第二偏振片的吸收軸大致正交， 通過使液晶層中的液晶分子與基板面大致垂直地取向來進(jìn)行黑顯示。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于當(dāng)定義所述第一和第二的第一種雙折射層的Nz系數(shù)為Nzq，所述液晶單元在黑顯示時(shí) 的厚度方向相位差為mc，配置在所述第一的第一種雙折射層與所述第二的第一種雙折射層之間的至少一層的第三種雙折射層的厚度方向相位差的總和為R3時(shí)，滿足下述式(1) ⑶1.0 彡 Nzq 彡 2. 9(1)(169nmXNzq-81nm)-30nm 彡 Rlc+R3 (2) Rlc+R3 彡(169nmXNzq-81nm)+30nm (3)。
3.如權(quán)利要求2所述的液晶顯示裝置，其特征在于當(dāng)定義所述第一和第二的第二種雙折射層的Nz系數(shù)為阪2，面內(nèi)相位差為R2時(shí)，滿足 下述式(4) (7)(-0. 87 X Nzq2+2. 15 X Nzq-O. 76) -0. 45 彡 Nz2 (4) Nz2 彡(-0. 87 X Nzq2+2. 15 X Nzq-O. 76) +0. 45 (5) (25nmXNzq2-159nmXNzq+311nm) -40nm ^ R2 (6) R2 彡(25nmXNzq2-159nmXNzq+311nm) +40nm (7)。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其特征在于當(dāng)定義所述第一和第二的第一種雙折射層的Nz系數(shù)為^q時(shí)，滿足2. 00 ^ Nzq0
5.如權(quán)利要求1或2所述的液晶顯示裝置，其特征在于當(dāng)定義所述第一和第二的第一種雙折射層的Nz系數(shù)為Nzq，所述第一和第二的第二種 雙折射層的Nz系數(shù)為Nz2且面內(nèi)相位差為R2時(shí)，滿足Nzq < 2. 00，滿足-0. 45 ^ Nz2 ^ 0, 且滿足5nm彡R2彡133nm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠簡(jiǎn)單制造，并且能夠在廣視角范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度比的液晶顯示裝置。本發(fā)明的液晶顯示裝置，依次具有第一偏振片、第一的第二種(nx＜ny≤nz)雙折射層、第一λ/4板(nx＞ny≥nz)、液晶單元、具有與第一λ/4板大致相同的Nz系數(shù)的第二λ/4板、具有與第一的第二種雙折射層大致相同的Nz系數(shù)和面內(nèi)相位差的第二的第二種雙折射層、以及第二偏振片，該第一的第一種雙折射層與該液晶單元之間、以及該液晶單元與該第二的第一種雙折射層之間中的至少一者，具有至少一層第三種(nx≈ny≥nz)的雙折射層，該第一λ/4板的面內(nèi)滯相軸與該第一偏振片的吸收軸呈大致45°的角度，該第二λ/4板的面內(nèi)滯相軸與該第一λ/4板的面內(nèi)滯相軸大致正交，該第二偏振片的吸收軸與該第一偏振片的吸收軸大致正交，該第一的第二種雙折射層的面內(nèi)進(jìn)相軸與該第一偏振片的吸收軸大致正交，該第二的第二種雙折射層的面內(nèi)進(jìn)相軸與該第二偏振片的吸收軸大致正交，通過使液晶層中的液晶分子與基板面大致垂直地取向來進(jìn)行黑顯示。
文檔編號(hào)G02B5/30GK102124401SQ201080002291
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者坂井彰 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社