液晶顯示器的制造方法
【專利摘要】一種液晶顯示器，包括：第一偏振薄膜；第一延遲區(qū)；包含夾在一對基板之間的液晶層的液晶單元，其中在黑色顯示時液晶層中的液晶分子相對于這對基板表面平行取向；和第二偏振薄膜，在不施加電壓的狀態(tài)下第一延遲區(qū)的慢軸相對于在與第一延遲區(qū)相鄰的液晶單元的基板側(cè)液晶層表面的液晶分子的長軸垂直或平行排列，所述液晶單元以橫向電場模式操作，和所述第一延遲區(qū)包括本文定義的第一延遲層和第二延遲層。
【專利說明】液晶顯示器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種橫向電場模式，例如，面內(nèi)切換(IPS)模式的液晶顯示器，其中通過對水平方向取向的液晶化合物施加橫向電場進(jìn)行顯示。
【背景技術(shù)】
[0002]IPS(面內(nèi)切換)類型或FFS(邊緣場切換)類型的液晶顯示器不屬于如TN(扭轉(zhuǎn)向列)類型或VA(垂直對準(zhǔn))類型中通過在上下基板之間施加電場產(chǎn)生液晶分子驅(qū)動的模式，但是屬于稱之為橫向電場系統(tǒng)的系統(tǒng)(模式)，其中液晶分子在基板面內(nèi)方向受含有幾乎與基板表面平行的分量的電場而響應(yīng)。
[0003]由于該系統(tǒng)理論上對基于其結(jié)構(gòu)的視角的限制小，因此它稱之為具有特性的驅(qū)動系統(tǒng)，例如，色度波動或色調(diào)變化小并且視角寬。近年來，除了用于電視之外，它開始廣泛用于從移動終端到高清晰度和高圖像質(zhì)量專業(yè)用途的顯示器。
[0004]在橫向電場系統(tǒng)的液晶顯示器中，也已知這樣一種通過使用各向同性薄膜作為夾持液晶單元的偏振片的保護(hù)薄膜的結(jié)構(gòu)，可以利用液晶單元的優(yōu)點而不會破壞它們(參見，例如，JP-A-2010-107953 (本文使用的術(shù)語“ JP-A”是指“未審公布的日本專利申請)。
[0005]然而，由于在該結(jié)構(gòu)中沒有考慮因偏振薄膜引起的補(bǔ)償，因此需要進(jìn)行光學(xué)補(bǔ)償阻止因在特別是傾斜方向觀察時漏光引起的對比度降低或色移，因此，提出了橫向電場系統(tǒng)的液晶顯示器，其中通過安裝光學(xué)各向異性層來考慮顯示器整體的補(bǔ)償。
[0006]例如，JP-A-2007-279083中公開了一種具有堆疊結(jié)構(gòu)的延遲薄膜，包括含有聚乙烯醇樹脂的取向薄膜(中間層)和含有提供于纖維素酰化物薄膜(支撐體)上的垂直取向棒狀液晶化合物的層。
[0007]而且，盡管因橫向電場系統(tǒng)的驅(qū)動引起的延遲的影響小，但是由于來自于取向薄膜的強(qiáng)取向約束力(錨定效應(yīng))作用于在取向薄膜表面附近的液晶分子，因此所述液晶分子的取向不因常規(guī)液晶顯示器所用的電壓而變化。更具體地說，仍然相對于基板表面平行取向的所述液晶分子以施加電壓以便進(jìn)行黑色顯示的狀態(tài)存在，這是由于所述液晶分子對垂直液晶層入射的光具有延遲(殘留延遲)，已知其影響被認(rèn)為不是較小(參見，例如，JP-A-2003-255347)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]然而，可以看出，通過JP-A-2007-279083中所述的延遲薄膜的光學(xué)補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計，在高亮度狀態(tài)下沒有獲得所需的補(bǔ)償效果。
[0009] 為了在IPS模式的液晶單元中實現(xiàn)施加電壓(45°方向)時的白色顯示，通常需要約λ/2的And(面內(nèi)方向延遲)，另一方面，當(dāng)通過安裝實際液晶單元進(jìn)行試驗時，可以理解在對液晶單元施加電壓時And降低(下降)并且白色顯示時的透光度不足，甚至當(dāng)不施加電壓(取向角為0° )時所述液晶單元的延遲(Δnd!’)設(shè)定為λ/2(275nm),因此,本發(fā)明人已增加所述液晶單元在不施加電壓(0° )的狀態(tài)下的△nd’以調(diào)整白色顯示狀態(tài)下And至λ/2，結(jié)果發(fā)現(xiàn)可以實現(xiàn)白色顯示狀態(tài)下的透光度但是灰色顯示時灰度反轉(zhuǎn)性質(zhì)(gradation inversion property)和黑色顯示時每一色調(diào)的視角的漏光受損。
[0010]這說明需要對例如JP-A-2003-255347中記載的在驅(qū)動液晶單元時認(rèn)為不在理想狀態(tài)下的殘余延遲進(jìn)行研究。
[0011 ] 因此，基于上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種液晶顯示器，其中中性色調(diào)顯示時的灰度反轉(zhuǎn)性質(zhì)得到改善同時黑色顯示狀態(tài)下的漏光得到抑制并且通過考慮到白色顯示時和中性色調(diào)顯示時的狀態(tài)設(shè)計光學(xué)補(bǔ)償呈現(xiàn)高的對比度。
[0012]為了解決上述問題而進(jìn)行了深入研究，結(jié)果本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，盡管在不施加電場的黑色顯示狀態(tài)下對光學(xué)補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計進(jìn)行常規(guī)研究并且所述液晶單元的驅(qū)動液晶最穩(wěn)定，但是考慮到狀態(tài)，例如白色顯示時的狀態(tài)(其中在周邊與黑色顯示時的狀態(tài)相比驅(qū)動液晶的取向狀態(tài)不均勻，例如，在液晶層界面附近的取向性能或者在施加電場的狀態(tài)下液晶單元內(nèi)的電場部分地(例如，電極周圍)不與夾持液晶單元的基板平行取向)，必須進(jìn)行光學(xué)補(bǔ)償)，本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)對由多個延遲層構(gòu)成的光學(xué)補(bǔ)償區(qū)內(nèi)進(jìn)行精細(xì)控制來實現(xiàn)本發(fā)明。
[0013]具體地說，根據(jù)本發(fā)明，由于白色顯示時的理想延遲值A(chǔ)ndw與黑色顯示(不施加電壓的狀態(tài))時的延遲值A(chǔ)ndb之差I(lǐng) Andb-AndwI以殘余延遲存在，因此考慮殘余延遲進(jìn)行補(bǔ)償以提供具有高等級的光學(xué)補(bǔ)償?shù)囊壕э@示器，由于在液晶單元內(nèi)通常填充有液晶分子，因此厚度方向的殘余延遲可以表示為I Andb-Andw|/2。
[0014]本發(fā)明包括下面構(gòu)造。
[0015](I)液晶顯示器，包括:
[0016]第一偏振薄膜，
[0017]第一延遲區(qū)，
[0018]包含夾在一對基板之間的液晶層的液晶單元，其中在黑色顯示時液晶層中的液晶分子相對于這對基板表面平行取向，和
[0019]第二偏振薄膜，
[0020]其中在不施加電壓的狀態(tài)下第一延遲區(qū)的慢軸相對于在與第一延遲區(qū)相鄰的液晶單元的基板側(cè)液晶層表面的液晶分子的長軸垂直或平行排列，
[0021 ] 所述液晶單元以橫向電場模式操作，和
[0022]所述第一延遲區(qū)至少含有具有彼此不同的延遲值的第一延遲層和第二延遲層并滿足下面所示的式I)和2):
[0023]式I)
[0024]0.5 X (I Rth111 -1 Rth12 ) ^ | Δ ndb_ Δ ndw /2^ ( Rth111 -1 Rth121)
[0025]式2)
[0026]1.3 ≤ I Rth121 / I Re121 +0.5 ≤.6
[0027]其中Andb是波長為550nm下所述液晶單元在黑色顯示(在不施加電壓的狀態(tài)下)時的延遲值，Andw是波長為550nm下所述液晶單元在白色顯示時的延遲值(在施加電壓的狀態(tài)下)，Rth11是波長為550nm下在構(gòu)成第一延遲區(qū)的第一延遲層的厚度方向的延遲值，并且Re12和Rth12分別是構(gòu)成第一延遲區(qū)的第二延遲層在波長為550nm下在面內(nèi)方向的延遲值和在波長為550nm下在厚度方向的延遲值。
[0028](2)如上述(I)所述的液晶顯示器，其中所述液晶單元在黑色顯示時的延遲值Δ ndb 滿足 275nm〈 Δ ndb〈450nm。
[0029](3)如上述(2)所述的液晶顯示器，其中所述液晶單元在黑色顯示時的延遲值Δ ndb 滿足 320nm〈 Δ ndb〈400nm。
[0030](4)如上述(1)-(3)任一項所述的液晶顯示器，其中所述液晶單元滿足下面所示的式3)和4):
[0031]式3)
[0032]1.0 ≤ Δ ndb (450) / Δ ndb (550)≤ 1.6
[0033]式4)
[0034]0.5 ≤ Δ ndb (650) / Δ ndb (550)≤ 1.0
[0035]其中AndbU)是液晶單元在黑色顯示時在測定波長λ (nm)下的延遲值。
[0036](5)如上述(1)-(4)任一項所述的液晶顯示器，其中構(gòu)成第一延遲區(qū)的第一延遲層滿足下面所示的式5)和6):
[0037]式5)
[0038]1.05 ( Rth11 (450) /Rth11 (550) ( 1.15
[0039]式6)
[0040]0.90 ( Rth11 (650) /Rth11 (550) ( 0.98
[0041]其中Rth11(A)是在第一延遲區(qū)的第一延遲層的厚度方向在測定波長λ (nm)下的延遲值。
[0042](6)如上述(1)-(5)任一項所述的液晶顯示器，其中構(gòu)成第一延遲區(qū)的第二延遲層滿足下面所示的式7)和8):
[0043]式7)
[0044]0.95 ( Rth12 (450) /Rth12 (550) ( 1.10
[0045]式8)
[0046]0.90 ( Rth12 (650) /Rth12 (550) ( 1.05
[0047]其中Rth12(A)是在第一延遲區(qū)的第二延遲層的厚度方向于測定波長λ (nm)下的延遲值。
[0048](7)如上述(1)-(6)任一項所述的液晶顯示器，其中構(gòu)成第一延遲區(qū)的第一延遲層和第二延遲層分別具有滿足Rthn〈0和Rth12>0的延遲值。
[0049](8)如上述(1)-(7)任一項所述的液晶顯示器，其中含有所述第一延遲層和所述第二延遲層的所述第一延遲區(qū)由三層或多層并插入沒有延遲的層構(gòu)成。
[0050](9)如上述(I)-⑶任一項所述的液晶顯示器，其中所述第一延遲區(qū)是含有下面三層構(gòu)成的:含有平均?；〈菵S滿足2.0〈DS〈2.6的纖維素酰化物作為主要成分的層、含有帶極性基團(tuán)的聚乙烯醇樹脂或丙烯酸類樹脂的層、和其中垂直取向的(homeotropically oriented)液晶化合物以取向狀態(tài)固定的層。
[0051](10)如上述(1)-(9)任一項所述的液晶顯示器，其中所述第一延遲區(qū)是總厚度為20-50 μ m的疊層。
[0052](11)如上述(I)-(IO)任一項所述的液晶顯示器，其中所述第一偏振薄膜和所述第二偏振薄膜各自的厚度是3-15 μ m。
[0053](12)如上述(I)-(Il)任一項所述的液晶顯示器，其中在與所述第一偏振薄膜的液晶單元的相對側(cè)安裝有保護(hù)薄膜，并且包含該保護(hù)薄膜、第一偏振薄膜和第一延遲區(qū)的偏振片的總厚度是80-120 μ m。
[0054]根據(jù)本發(fā)明，可以提供適用于在IPS模式的液晶顯示器的白色顯示時光學(xué)補(bǔ)償?shù)墓鈱W(xué)特性。
[0055]具體地說，本發(fā)明的液晶顯示器在高亮度顯示狀態(tài)下可以提供良好質(zhì)量的圖像。
[0056]附圖簡述
[0057]圖1是本發(fā)明的IPS類型的液晶顯示器的一個實例的示意橫截面圖。
[0058]圖2是顯示適用于本發(fā)明的像素區(qū)的一個實例的示意圖。
[0059]圖3是本發(fā)明的IPS類型的液晶顯示器的另一實例的示意橫截面圖。
[0060]圖4是本發(fā)明的FFS類型的液晶顯示器的一個實例的示意橫截面圖。
[0061]圖5是本發(fā)明的FFS類型的液晶顯示器的另一實例的示意橫截面圖。
[0062][附圖標(biāo)記的描述]
[0063]2: 電極
[0064]3: 電極
[0065]4: 取向薄膜的摩擦方向
[0066]5a, 5b:液晶分子在不施加電壓的狀態(tài)下或在施加低電壓的狀態(tài)下的取向方向
[0067]6a, 6b:液晶分子在施加電壓的狀態(tài)下的取向方向
[0068]10: 液晶單元
[0069]11: 第一基板
[0070]12: 液晶層
[0071]12a: 液晶層的慢軸
[0072]13: 濾色片
[0073]14: 電極
[0074]15: 第二基板
[0075]20: 第一偏振薄膜
[0076]20a: 第一偏振薄膜的吸收軸
[0077]22: 第二偏振薄膜
[0078]22a: 第二偏振薄膜的吸收軸
[0079]24: 第一光學(xué)補(bǔ)償區(qū)(第一延遲區(qū))
[0080]26: 第二光學(xué)補(bǔ)償區(qū)(第二延遲區(qū))
[0081]28: 偏振片的保護(hù)薄膜
[0082]30: 背光裝置
[0083]發(fā)明詳述
[0084]下面依次描述本發(fā)明的液晶顯示器及其構(gòu)成元件的實施方式。在本說明書中，用 表示的數(shù)值范圍是指包括之前和之后的數(shù)值作為下限值和上限值的范圍。
[0085]在本說明書中，光學(xué)軸之間的關(guān)系包括本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】可以接受的誤差。具體地說，術(shù)語“平行”或“垂直”是指落入小于精確角度±10°的范圍，優(yōu)選在小于精確角度±5°的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在小于精確角度±3°的范圍內(nèi)。術(shù)語“垂直取向”是指落入小于精確垂直角度±20°的范圍，優(yōu)選在小于±15°的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在小于±10°的范圍內(nèi)。術(shù)語“慢軸”是指折射率最大的方向 。
[0086]盡管第一延遲區(qū)在本發(fā)明是包括多層的疊層，但是當(dāng)討論與液晶單元的排列關(guān)系時，通過將該疊層的第一延遲區(qū)認(rèn)為是單層延遲片檢測的面內(nèi)方向的慢軸當(dāng)作慢軸。
[0087]除非另有具體說明，測定折射率的波長是可見光區(qū)的λ=550ηπι。
[0088]除非本說明書中另有具體說明，術(shù)語“偏振片”是指既包括長偏振片也包括切割成裝入液晶設(shè)備中的大小的偏振片(在本說明書中，術(shù)語“切割”是指包括“沖切”和“切掉”等)。在本說明書中，術(shù)語“偏振薄膜”和“偏振片”分別使用，并且術(shù)語“偏振片”是指在“偏振薄膜”至少一面上具有保護(hù)該偏振薄膜的透明保護(hù)薄膜的疊層。
[0089]在本說明書中，Re(A)和Rth(A)分別代表波長λ下的面內(nèi)延遲和厚度方向的延遲，在本說明書中波長是550nm，除非另有具體說明。Re ( λ )是在薄膜的法線方向?qū)Ρ∧な┘硬ㄩL入nm的光,使用K0BRA21ADH或WR(由Oji Scientific Instruments制造)測定的。測定波長λ nm的選擇可以通過手工改變波長選擇性過濾器或通過程序改變測定值等進(jìn)行。
[0090]當(dāng)待測定的薄膜以單軸或雙軸折射率橢球表示時，薄膜的Rth(X )是以下面所述的方式計算的。
[0091]使用面內(nèi)慢軸(由K0BRA21ADH或WR確定)作為傾斜軸(旋轉(zhuǎn)軸)(當(dāng)薄膜沒有慢軸時，將薄膜的任意面內(nèi)方向定義為旋轉(zhuǎn)軸)，在相對于薄膜的法線方向從0° -50°以10 °梯度旋轉(zhuǎn)確定的六個方向，對波長λ nm的入射光測定六個Re ( λ )值，并通過K0BRA21ADH或WR基于這六個Re ( λ )測定值、假定的平均折射率值和輸入的薄膜厚度值計算 Rth (A)0
[0092]在上面計算中，當(dāng)使用面內(nèi)慢軸作為旋轉(zhuǎn)軸在法線方向的某一傾斜角度下薄膜的延遲值為零時，大于得到零延遲的該傾斜角的傾斜角的延遲值變?yōu)樨?fù)數(shù)，然后通過K0BRA21ADH 或 WR 計算薄膜的 Rth ( λ )。
[0093]而且，使用慢軸作為傾斜軸(旋轉(zhuǎn)軸)(當(dāng)薄膜沒有慢軸時，將任意面內(nèi)方向定義為旋轉(zhuǎn)軸)，在任意傾斜的兩個方向測定延遲值，并基于該數(shù)據(jù)、假定的平均折射率值和輸入的薄膜厚度值，也可以根據(jù)下面所示的式(I)和(2)計算Rth。
[0094]式⑴
[0095]
【權(quán)利要求】
1.液晶顯示器，包括: 第一偏振薄膜； 第一延遲區(qū)； 包含夾在一對基板之間的液晶層的液晶單元，其中在黑色顯示時液晶層中的液晶分子相對于這對基板表面平行取向；和第二偏振薄膜， 其中在不施加電壓的狀態(tài)下第一延遲區(qū)的慢軸相對于在與第一延遲區(qū)相鄰的液晶單元的基板側(cè)液晶層表面的液晶分子的長軸垂直或平行排列， 所述液晶單元以橫向電場模式操作，和 所述第一延遲區(qū)包括具有彼此不同的延遲值的第一延遲層和第二延遲層并滿足下式I)和 2): 式I)
0.5 X (I Rth111 -1 Rth121)≤ I Δ ndb_ Δ ndw | /2 ≤(Rth111 -1 Rth121) 式2)
1.3 ≤ I Rth121 / I Re121+0.5 ≤ 1.6 其中Andb是波長為550nm下所述液晶單元在黑色顯示時的延遲值，八]1(1￥是波長為550nm下所述液晶單元在白色顯示時的延遲值，Rth11是波長為550nm下在所述第一延遲層的厚度方向的延遲值，并且Re12和Rth12分別是所述第二延遲層在波長550nm下在面內(nèi)方向的延遲值和在波長550nm下在厚度方向的延遲值。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中所述液晶單元在黑色顯示時的延遲值A(chǔ)ndb滿足 275nm〈 Δ ndb〈450nm。
3.如權(quán)利要求2所述的液晶顯示器，其中所述液晶單元在黑色顯示時的延遲值A(chǔ)ndb滿足 320nm〈 Δ ndb〈400nm。
4.如權(quán)利要求1-3任一項所述的液晶顯示器，其中所述液晶單元滿足下式3)和4): 式3)
1.0 ≤ Andb (450)/Andb(550)≤ 1.6
式4)
0.5 ≤ Andb (650)/Andb(550)≤ 1.0 其中AndbU)是所述液晶單元在黑色顯示時于測定波長λ (nm)下的延遲值。
5.如權(quán)利要求1-3任一項所述的液晶顯示器，其中所述第一延遲層滿足下式5)和6): 式5)
1.05 ≤ Rth11 (450) /Rth11 (550) ≤ 1.15
式6)
0.90≤ Rth11 (650) /Rth11 (550) ≤ 0.98 其中Rth11(X)是在所述第一延遲層的厚度方向于測定波長λ (nm)下的延遲值。
6.如權(quán)利要求1-3任一項所述的液晶顯示器，其中所述第二延遲層滿足下式7)和
8): 式7).0.95 ≤( Rth12 (450)/Rth12 (550) ≤ 1.10 式8)
.0.90 ≤(Rth12 (650)/Rth12 (550) ≤1.05 其中Rth12(A)是在所述第二延遲層的厚度方向于測定波長λ (nm)下的延遲值。
7.如權(quán)利要求1-3任一項所述的液晶顯示器，其中所述第一延遲層和第二延遲層分別具有滿足Rthn〈0和Rth12>0的延遲值。
8.如權(quán)利要求1-3任一項所述的液晶顯示器，其中所述第一延遲區(qū)還包括在所述第一延遲層和所述第二延遲層之間沒有延遲的層。
9.如權(quán)利要求1-3任一項所述的液晶顯示器，其中所述第一延遲區(qū)包括:含有平均酰基取代度DS滿足2.0〈DS〈2.6的纖維素?；镒鳛橹饕煞值膶?；含有帶極性基團(tuán)的聚乙烯醇樹脂或丙烯酸類樹脂的層；和其中垂直取向的液晶化合物以取向狀態(tài)被固定的層。
10.如權(quán)利要求1-3任一項所述的液晶顯示器，其中所述第一延遲區(qū)的總厚度為.20-50 μ mD
11.如權(quán)利要求1-3任一項所述的液晶顯示器，其中所述第一偏振薄膜和第二偏振薄膜各自的厚度是3-15 μ m。
12.如權(quán)利要求1-3任一項所述的液晶顯示器，其還包括在所述第一偏振薄膜的與所述液晶單元相對側(cè)布置的保護(hù)薄膜，并且包含該保護(hù)薄膜、第一偏振薄膜和第一延遲區(qū)的偏振片的總厚度是80-120 μ m。
【文檔編號】G02F1/13363GK103513467SQ201310254783
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月25日
【發(fā)明者】武田淳, 巖崎達(dá)也, 松田由紀(jì), 脅田拓, 海鉾洋行 申請人:富士膠片株式會社