專利名稱：液晶顯示器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種供計算機、字處理機等使用的液晶顯示器件，更具體地說，本發(fā)明涉及一種其顯示對比度與灰度視角相依特性有改進的液晶顯示器件。
作為一種具有出眾的視角特性的液晶顯示模式，眾所周知的一種方法是應用一種具有垂直(homeotropic)取向膜的液晶元件和一種N型向列液晶(日本公開第7-281 176號)。根據(jù)這種傳統(tǒng)方法，如

圖14A所示，在液晶元件的結(jié)構(gòu)中設置了一對基板7和11，中間插一層由N型向列液晶制成的液晶層9，在基板7和11上形成垂直取向膜8和10并分別位于液晶層9的一面，另在液晶元件的兩面設置相(位)差補償膜6和12?；蛘?，可以只在液晶元件的一面設置相(位)差補償膜。
現(xiàn)在參見圖14B描述相差補償膜6和12。在直角坐標系中，假設三個主折射率是na、nb和nc，na＝nb＞nc，主折射率na與nb的方向處于基本上平行于顯示器件基板表面的某一平面內(nèi)，而主折射率nc的方向基本上垂直于基板表面。
這樣，在這種液晶顯示器件中，在不加電壓時(即當把液晶分子對準成基本上垂直于基板表面時)，能在每一視角方向獲得暗狀態(tài)。在該狀態(tài)中，相差補償膜的作用是校正光從液晶層以任何斜線方向輸出的延遲量。
在上述的液晶顯示器件中，不管觀看方向如何，不加電壓時可獲得滿意的黑暗顯示，因此可獲得對比度出眾的視角特性。然而，作灰度顯示時，由于液晶元件的延遲和上述相差補償膜的延遲校正特性，灰度特性在某一預定視角(如約10°～50°的某一視角)上被顛倒了。
本發(fā)明的液晶顯示器件包括一包括垂直取向膜的液晶元件，這些取向膜設置在基板上，基板在液晶層一側(cè)上插一N型向列液晶層；一對用以插入液晶元件的偏振板；以及設置在一對偏振板中至少一塊偏振板與液晶元件之間的相差補償元件，其中，相差補償元件折射率橢圓件三根主軸的一根主軸從法線偏向液晶元件表面，而且沿這根主軸的折射率小于沿另兩根主軸的折射率。
在本發(fā)明的一個實施例中，相差補償元件包括一層相差補償膜。
在本發(fā)明的另一實施例中，相差補償元件包括多層具有不同光軸極角的相差補償膜，而且這些層迭的相差補償膜的聚光軸從法線偏向相差補償元件表面。
在本發(fā)明的再一個實施例中，相差補償元件由層迭的相差補償膜組成，這些補償膜又包括多層具有不同光軸極角與不同方位角的相差補償膜，且整個層迭的相差補償膜的光軸從法線偏向該相差補償元件表面。
在本發(fā)明的又一實施例中，相差補償元件包括一塊相差補償膜，其中，光軸極角是連續(xù)變化的，且相差補償膜的聚光軸從法線偏向該相差補償元件表面。此外，該相差補償元件由一塊其光軸方位角連續(xù)變化的相差補償膜組成，或由一塊其光軸極角與方位角連續(xù)變化的相差補償膜組成，且相差補償膜的聚光軸從法線偏向該相差補償元件表面。
在另一實施例的相差補償元件中，當折射率橢圓體的多個主折射率為na、nb和nc且滿足關系na+nb＞nc時，主折射率na和nb中至少有一個方向位于基本上平行于該相差補償元件表面的平面內(nèi)，且主折射率nc的方向從法線偏向相差補償元件表面。
在本發(fā)明再一個實施例的相差補償元件中，當折射率橢圓體多個主折射率na、nb和nc滿足關系na＞nc且nb＞nc時，主折射率nc的方向從法線偏向該相差補償元件表面。
在本發(fā)明的另一個實施例中，上述液晶顯示器件還包括第二相差補償單元，其中一根主軸從法線傾斜到液晶元件的表面，因而，相差補償單元在平行于液晶元件表面的平面內(nèi)其折射率各向異性，并且第二相差補償單元消除了相差補償元件折射率的各向異性。
在本發(fā)明的另一個實施例中，第二相差補償單元的折射率橢圓體的三根主軸中一根主軸在平行于液晶元件表面的平面內(nèi)，沿該根主軸的折射率大于或小于沿另兩根主軸的折射率。
在本發(fā)明的另一個實施例中，第二相差補償元件至少包括一塊相差補償膜。
在本發(fā)明的另一個實施例中，上述液晶顯示器件還包括第三相差補償元件，設置在一對偏振板至少其中之一與液晶單元之間，其中第三相差補償單元的折射率橢圓體的三根主軸中的兩根主軸在平行于液晶單元表面的平面內(nèi)，沿這兩根主軸的折射率大小彼此不同，這兩根主軸中折射率較大的主軸的方向垂直于相鄰偏振板的吸收軸方向。
在本發(fā)明的另一個實施例中，第三相差補償元件至少包括一塊相差補償膜。
因此，這里描述的本發(fā)明的優(yōu)點在于提供一種寬視角范圍的液晶顯示器件，它沒有在使用配備垂直取向膜的液晶元件和N型向列液晶時的灰度顛倒現(xiàn)象。
對于本領域的熟練人員，在閱讀理解了下述結(jié)合附圖所作的詳細說明以后，本發(fā)明的種種優(yōu)點將更加清楚。
圖1A、圖1B和1C示出本發(fā)明代表性液晶顯示器件的結(jié)構(gòu)和光學特性圖1A是一透視圖，表明本發(fā)明使用的相差補償元件諸主折射率的方向；圖1B是一剖視圖，表明液晶顯示器件的剖面結(jié)構(gòu)；圖1C是平行于基板表面的平面上的正交投射圖，表明液晶元件的摩擦方向、液晶元件中間層內(nèi)液晶分子導向體的光軸方向、偏振板的偏振軸方向以及相差補償元件的光軸方向。
圖2的曲線圖表示在應用垂直取向膜與N型向列液晶的代表性普通液晶顯示器件中，顯示表面上下方向的視角與延遲值之間的關系以及本發(fā)明的相差補償元件的延遲值變化(d)。橫坐標代表基板表面液晶元件中間層內(nèi)導向體光軸的正交投射方向，縱坐標代表延遲值。
圖3表示本發(fā)明實施例1液晶顯示器的視角區(qū)域，其對比度為10或更大。
圖4曲線圖表示本發(fā)明實施例1液晶顯示器件左右方向5級灰度的灰度特性。
圖5曲線圖表示本發(fā)明實施例1液晶顯示器件上下方向5級灰度的灰度特性。
圖6表示本發(fā)明實施例2液晶顯示器件的視角區(qū)域，其對比度為10或更大。
圖7曲線圖表示本發(fā)明實施例2液晶顯示器件左右方向5級灰度的灰度特性。
圖8曲線圖表示本發(fā)明實施例2液晶顯示器件上下方向5級灰度的灰度特性。
圖9表示對比例液晶顯示器件的視角區(qū)域，其對比度為10或更大。
圖10曲線圖表示對比例液晶顯示器件左右方向5級灰度的灰度特性。
圖11曲線圖表示對比例液晶顯示器件上下方向5級灰度的灰度特性。
圖12曲線圖表示本發(fā)明實施例3液晶顯示器上下方向5級灰度的灰度特性。
圖13A及圖13B示意性表示本發(fā)明實施例3液晶顯示器件在灰度顯示期間液晶顯示元件中液晶分子的狀態(tài)。
圖14A和14B表示普通液晶顯示器件的結(jié)構(gòu)圖14A是液晶顯示器件的剖視圖；圖14B是表示相差補償膜光學特性的透視圖。
圖15A是本發(fā)明實施例4液晶顯示器件的剖視圖，表示示例性的層迭結(jié)構(gòu)的偏光鏡、相差補償元件和液晶元件。
圖15B表示圖15A所示實施例4相差補償膜的折射率各向異性。
圖15C表示圖15A所示相差補償元件的光軸與偏光鏡吸光軸之間的關系。
圖16曲線圖表示從上下方向觀察時實施例4液晶顯示器件的灰度特性。
圖17曲線圖表示從左右方向觀察時實施例4液晶顯示器件的灰度特性。
圖18A是本發(fā)明實施例5液晶顯示器件的剖視圖，表示示例性層迭結(jié)構(gòu)的偏光鏡、相差補償元件和液晶元件。
圖18B表示圖18A所示實施例5相差補償膜的折射率各向異性。
圖18C表示圖18A所示相差補償元件的光軸與偏光鏡吸光軸之間的關系。
圖19曲線表示實施例5液晶顯示器件在閾值附近的施加電壓-透射率特性。
圖20曲線圖表示實施例4液晶顯示器件在閾值附近的施加電壓-透射率特性。
圖21曲線圖表示從上下方向觀察時實施例5液晶顯示器件的灰度特性。
圖22曲線圖表示從左右方向觀察時實施例5液晶顯示器件的灰度特性。
圖23A是本發(fā)明實施例6液晶顯示器件的剖視圖，表示示例性層迭結(jié)構(gòu)的偏光鏡、相差補償元件和液晶元件。
圖23B表示圖23A所示實施例6相差補償膜的折射率各向異性。
圖23C表示圖23A所示相差補償元件的光軸與偏光鏡吸光軸之間的關系。
圖24曲線圖表示從上下方向觀察時實施例6液晶顯示器件的灰度特性。
圖25曲線圖表示從左右方向觀察時實施例6液晶顯示器件的灰度特性。
下面將參照附圖通過示例性實施例來描述本發(fā)明。
實施例1圖1B是表示本發(fā)明實施例1液晶顯示器件結(jié)構(gòu)的剖視圖。該液晶顯示器件包括一個液晶元件，其中設置了一對基板107和111，用于插入一由N型向列液晶組成的液晶層109，在液晶層109一側(cè)，分別在基板107和111上形成垂直取向膜108和110。設置一個由三塊相差補償膜104、105和106構(gòu)成的相差補償元件和一個由三塊相差補償膜112、113和114構(gòu)成的相差補償元件，以在其間插入液晶元件。最后，在三塊相差補償膜104、105和106外面設置偏振板103，而在三塊相差補償膜112、113和114外面設置偏振板115。
對于相差補償膜104、105、106、112、113和114，圖1A所示的光軸nc的極角θ，在相差補償膜104和114中定為約5°，在相差補償膜105和113中定為約15°，而在相差補償膜106和112中定為約25°。對于方位角(即圖1C所示由相差補償膜的光軸與液晶層之中間層內(nèi)液晶分子的順軸形成的夾角)，相對于相差補償膜104光軸120的方位角α1和相對于相差補償膜114光軸123的方位角β1定為約35°，相對于相差補償膜105光軸121的方位角α2和相對于相差補償膜113光軸124的方位角β2定為約25°，而相對于相差補償膜106光軸122的方位角α3和相對于相差補償膜112光軸125的方位角β3定為約15°。
圖3表示對比度約為10或更大的液晶顯示器件的視角區(qū)域，圖4表示液晶顯示器件在左右方向5級灰度的灰度特性，而圖5表示液晶顯示器件上下方向5級灰度的灰度特性。圖4曲線中，V代表液晶驅(qū)動電壓，Azim代表方位角，Wave代表光波長，后面各圖都如此標志。
下面簡單描述一下本發(fā)明的功能。
圖1A至1C表示本發(fā)明代表性液晶顯示器件的結(jié)構(gòu)和相應的光學特性。圖1A是本發(fā)明使用的相差補償元件的主折射率方向的透視圖。假設把相差補償元件限定在直角坐標系內(nèi)，元件表面為x-y平面，相差補償元件折射率橢圓體的三個主折射率為na、nb和nc，且其中最小的主折射率是nc，折射率na的方向基本上平行于相差補償元件表面，且折射率nb和nc的方向在繞圍主折射率na方向(x軸)的箭頭20表示的方向上逆向傾斜。具體說，最小主折射率nc的方向(光軸方向)與相差補償元件表面法線Z傾斜一個極角θ。
圖1B表示液晶顯示器件的剖面結(jié)構(gòu)，圖1C是在平行于基板表面的平面上的正交投射圖，表示液晶元件的摩擦方向、液晶元件中間層內(nèi)液晶分子導向體的光軸方向、偏振板的偏光軸方向以及相差補償元件的光軸方向。下面描述圖1B所示液晶顯示器件的剖面結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的特征是把光軸102(主折射率nc)與法線Z的極角θ不定為0°，而定在0°＜θ≤90°范圍內(nèi)。在已有技術中，極角θ基本上為0°。
圖2表示某一方向(顯示表面的上下方向)上的視角關系，其中，把應用垂直取向膜與N型向列液晶的液晶顯示器件中液晶元件中間位置的導向體光軸正交投射到基板表面。圖2中，(a)代表不加電壓時液晶元件中延遲值的變化，(b)代表在透射率約25％時液晶元件中延遲值的變化，(c)代表普通相差補償膜中延遲值的變化，(d)代表本發(fā)明相差補償元件的延遲值變化，(e)則代表延遲值(b)和(c)之和。圖2表示把液晶元件中間位置內(nèi)導向體的光軸正交投射到基板表面的情況。然而，根據(jù)插入液晶層的兩塊取向膜所造成的液晶分子的預傾角，可以把導向體在更靠近一塊基板而不是靠近液晶元件中間位置的位置上的某根光軸作為標準。
由圖2可知，不加電壓時，普通相差補償膜的延遲值變化(c)和液晶元件的延遲值變化(a)分別在0°視角得出局部最大值和局部最小值，且這些變化相互抵消。液晶元件在透射率約為25％時的延遲值變化(b)在向下方向上-40°視角附近得出局部最小值。此外，延遲值變化(e)(即延遲值(b)與(c)之和)在向下方隨著視角增大而減小，并在-20°視角附近變?yōu)?。若視角再增大，則延遲值變化(e)取負值，但其絕對值增大。
這樣，應用普通相差補償膜的液晶顯示器件，其透射率在向下方向隨著視角增大而減少，且在約-20°視角時變?yōu)楹诎禒顟B(tài)。若視角再增大，則透射率增大到引起灰度顛倒現(xiàn)象。
根據(jù)本發(fā)明，采用的相差補償元件在灰度顯示狀態(tài)下用以抵消液晶元件的延遲變化。
正如圖2中用(d)示意性表示的那樣，本發(fā)明采用的相差補償元件，其延遲的視角相依特性滿足了上述條件。因此，根據(jù)本發(fā)明，在應用配備了垂直取向膜和N型向列液晶的液晶元件的液晶顯示器件中，能擴大不出現(xiàn)灰度顛倒現(xiàn)象的視角區(qū)域。
另外，根據(jù)本發(fā)明，可使用其中圖1A所示的極角θ不為0°且圖1C所示的α和β不同的相差補償元件?；蛘?，可使用其中圖1A所示的極角θ不為0°且圖1C所示的和α和β在相差補償元件中連續(xù)變化的相差補償元件。作為前一種相差補償元件，可使用一塊相差補償膜或?qū)拥亩鄩K相差補償膜。在使用層迭型相差補償元件時，整個θ應不為0°。此外，最好使α和β做得不同。
應用上述的相差補償元件可對灰度顯示和黑暗顯示都實行最佳光學補償。
根據(jù)本發(fā)明，在至少一塊插入液晶元件的偏振板與該液晶元件之間設置至少一個相差補償元件。假設某折射率橢圓體的主折射率為na、nb和nc，然后滿足關系na＞nb、na＞nc，且na軸與相差補償元件表面法線形成的角在約0°～90°范圍內(nèi)。在把光軸正交反射到液晶元件基板的情況下，假設等分由液晶元件兩面兩塊偏振板的偏光軸形成的小偏轉(zhuǎn)角的軸同液晶元件內(nèi)液晶分子的順軸匹配，且正交于順軸的某軸在A軸上，則通過把na軸正交投射到液晶元件基板而得到的軸就處于A軸的順向或逆向，而由通過把na軸正交投射到液晶元件基板而得到的軸與A軸構(gòu)成的角處于約0°～45°范圍內(nèi)。這樣，可對灰度顯示和黑暗顯示二者實行最佳光學補償。
實施例2在實施例2的液晶顯示器件結(jié)構(gòu)中，省略了圖1B所示液晶顯示器件的相差補償膜104、105、113和114，故在器件每面只留一塊相差補償膜106和112。
具體說，兩塊相差補償膜106和112各有一個定為約15°的極角θ，圖1C中的方位角α1和β1都定為約35°。
圖6表示對比度約為10或更大的液晶顯示器件的視角區(qū)域，圖7表示液晶顯示器件在左右方向的5級灰度的灰度特性，圖8表示液晶顯示器件在上下方向的5級灰度的灰度特性。
對比例在對比例中，在象實施例1那樣同樣的液晶元件上設置一塊相差補償膜106，其在圖1A所示的θ定為約0°。具體說，對比例省略了相差補償膜104、105、112、113和114，且圖1C所示的光軸120～125消失了。
圖9表示對比度約為10或更大的液晶顯示器件的視角區(qū)域，圖10表示液晶顯示器件在左右方向5級灰度的灰度特性，圖11表示液晶顯示器在上下方向5級灰度的灰度特性。
從圖3～11可知，對比例中，在向下方向約30°或更大視角處(圖11)，約25％的灰度透射率(V＝2,650)和約50％的灰度透射率(V＝2,950)被顛倒了。在實施例2中，在向下方向約55°或更大視角處(圖8)，約25％的灰度透射率(V＝2,700)和約50％的灰度透射率(V＝3,000)被顛倒了，而在實施例1中，在向下方向約60°或更大視角處(圖5)，約25％的灰度透射率(V＝2,800)和約50％的灰度透射率(V＝3,200)被顛倒了。因此，本發(fā)明顯角抑制了灰度顛倒現(xiàn)象。
實施例1和2的結(jié)構(gòu)中液晶元件與每塊偏振板之間設置了一塊或三塊相差補償膜。然而，本發(fā)明并不限于此，在相差補償元件中可包括的相差補償膜不限數(shù)量。此外，光軸極角和方位角并不限于上述實施例的描述。
在上述實施例1和2中，如下所述，可按類似方式使用另一種相差補償元件。具體說，可使用這樣一種結(jié)構(gòu)的相差補償元件，其中假設折射率橢圓體的主折射率為na、nb和nc，且滿足關系na＝nb＞nc，主折射率na的方向和主折射率nb的方向中至少有一個方向處于基本上平行相差補償元件表面的一個平面內(nèi)，而主折射率nc的方向與相差補償元件的法線傾斜。
或者，可使用這樣結(jié)構(gòu)的相差補償元件，其中假設折射率橢圓體的主折射率為na、nb和nc，滿足關系na＞nc和nb和nc，且主射率nc的方向與相差補償元件的法線傾斜。此時，在相差補償元件的法線與主折射率nc的方向之間的極角θ應定成滿足關系0°＜θ≤90°。根據(jù)本發(fā)明的這另一實施例，可把上述的相差補償元件只設置在液晶元件的一面。這另一實施例同樣適用于下列的實施例3和4。
實施例3在實施例3中，液晶顯示器件的相差補償元件用相差補償膜304和314代替相差補償膜104和114，其中設置的光軸的極角(即圖1A中的θ)在厚度方向約0°～90°范圍內(nèi)連續(xù)變化，圖1B中的方位角α1和β1約為35°。這樣，制造出本發(fā)明的液晶顯示器件。
在實施例3中，除去了圖1B所示的相差補償膜105、106、112和113。
圖12表示在本發(fā)明液晶顯示器件上下方向上的灰度顯示的視角特性。從圖12可知，在約80°視角處，約25％的透射率(V＝2,800)和約50％的透射率(V＝3,200)被顛倒了，因而得到了比實施例1和2更滿意的特性。
與實施例2相比，本例擴展了不出現(xiàn)灰度顛倒的視角范圍，原因如下。由相差補償膜304和314形成的θ值被連續(xù)改變，因而不存在使相差補償元件的延遲值變?yōu)?的視角。在相差補償膜中θ值不變的情況下，如圖2中曲線(d)代表的那樣，相差補償元件的延遲值在上下方向的變化對應于視角的變化。具體說，在預定的視角處(圖2中向下方向約30°)，延遲值變成0。如圖2中曲線(b)所示，液晶元件的延遲值在整個視角范圍內(nèi)不變?yōu)?。若消除了曲線(b)和(d)中延遲值視角特性的差異，就能改善有關的灰度顛倒現(xiàn)象。
實施例3中，不存在液晶元件的延遲值不變0的視角，原因在于液晶分子順軸的極角在液晶元件中元件厚度方向連續(xù)變化。
圖13A示意性表示液晶元件中液晶分子在灰度顯示期間的某種狀態(tài)。相對于平行于每個液晶分子主軸(順軸)傳播的光的延遲值為0。例如，在圖13A中，平行于液晶分子B和D主軸方向的視角處，由這些液晶分子代表的延遲值為0。然而，液晶分子A、C和E卻呈現(xiàn)出有限的延遲。這樣，作為一個整體，液晶層有一定的延遲。
在圖13B示意性示出的實施例3中使用的相差補償元件中，光軸(圖1A中的nc軸)在膜厚度方向連續(xù)變化。根據(jù)上述同樣的原理，不存在整塊膜的延遲值變0的視角，可獲得灰度顛倒現(xiàn)象令人滿意的改進。
作為相差補償元件，使用一塊光軸方位角連續(xù)變化的相差補償膜?；蛘撸部墒褂脴O角與方位角連續(xù)變化且其聚光軸與相差補償元件的法線傾斜的一塊相差補償膜。此外，根據(jù)本發(fā)明，可使用兩塊或更多的相差補償膜，并象實施例1描述的那樣把方位角α和β做得不同。
此外，在上述實施例1～3中，顯然可把相差補償元件只設置在液晶元件的一面而不是設置在液晶元件的兩面。
另外，根據(jù)本發(fā)明，上述實施例1～3中任一實施例的相差補償元件都可組合使用實施例4的相差補償元件。
實施例4圖15A所示的液晶顯示器件5包括一個液晶元件14和兩個在其間插入液晶元件14的相差補償元件55和56。此外，液晶顯示器件5的偏振板503和515分別定位在相差補償元件55和56上。
相差補償元件55從液晶元件14一側(cè)依次具有相差補償膜506和505。此外，相差補償元件56從液晶元件14一側(cè)依次具有相差補償膜512和513。各塊相差補償膜都具有雙折射特性。
圖15B示出了相差補償膜505、506、512和513的一個折射率橢圓體(未示出)的主軸方向。假設沿該折射率橢圓體主軸方向的折射率(主折射率)分別是na、nb和nc。此外，還假設在折射率橢圓體繞折射率為na的主軸旋轉(zhuǎn)的情況下，由折射率為nc的主軸與液晶元件14表面法線構(gòu)成的角為θ。圖中，d表示相差補償膜的厚度。
在相差補償膜506和512中，nc＜na，nc＜nb，θ＝0°。在相差補償膜505和513中，nc＜na，nc＜nb，θ＞0°。
此外，如圖15C所示，在相差補償膜505和513中，折射率為nc的主軸與法線傾斜的方向同液晶導向體與該法線傾斜的方向相對。圖15C中，箭頭53表示該主軸傾斜的方向，而箭頭59表示液晶導向體傾斜的方向。此外，箭頭59的指向與顯示表面的向下方向一樣。箭頭57和58分別指示偏振板503和515的吸光軸(偏光軸)方向。
按上述結(jié)構(gòu)，很容易制作相差補償元件。
下面將示出一例實施例。
構(gòu)成相差補償膜506和512，使得d×(na-nc)＝14nmd×(nb-nc)＝14nm，而且θ＝0°構(gòu)成相差補償膜505和513，使得d×(na-nc)＝86nmd×(nb-nc)＝86nm，而且θ＝20°液晶元件14可以同實施例1的一樣。
圖16曲線表示上述液晶顯示器件5在上下方向的灰度特性。圖17曲線表示左右方向的灰度特性。現(xiàn)已確認，運用本實施例的液晶顯示器件5，象實施例1的情況一樣，在向下方向消除了灰度顛倒現(xiàn)象。
實施例5在實施例5中，在平行于液晶元件表面的某個平面內(nèi)，總的來說相差補償元件不存在折射率的各向異性。相反，在上述的實施例1～3和5中，由于折射率橢圓體的三根主軸之一與液晶元件表面法線傾斜，所以在平行于液晶元件表面的某個平面內(nèi)的一個折射率有各向異性。具體說，在上述諸實施例中，折射率在主軸傾斜的方向上的值很小。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，即使不對液晶層加電壓，液晶顯示器件也發(fā)光。因此，在對液晶元件14施加用于抵消相差補償元件上述的折射率各向異性的電壓時，該器件的透射度變?yōu)榱悴⒌玫胶诎碉@示。擁有這樣一種電壓-透射率特性的液晶顯示器件要求驅(qū)動電路有精密的電壓控制機理，從實用角度看是不合適的。本例中，如下述討論的，克服了這種不便。
圖18A所示的液晶顯示器件6包括一個液晶元件14和兩塊在其間插入液晶元件14的相差補償元件65和66。此外，液晶顯示器件6的偏振板503和515分別定位在相差補償元件65和66上。
相差補償元件65具有位于相差補償膜505與偏振板503之間的相差補償膜605。在這方面，相差補償元件65不同于實施例4的相差補償元件55。相差補償元件66具有位于相差補償膜513與偏振板515之間的相差補償膜613。在這方面，相差補償元件66不同于實施例4的相差補償元件56。本例中各塊相差補償膜都具有雙折射特性。
圖18B表示相差補償膜605和613上折射率橢圓體(未示出)的主軸方向。假設沿折射率橢圓體主軸方向的折射率(主折射率)分別是na、nb和nc。折射率為nc的主軸平行于液晶元件14表面的法線。此外，構(gòu)成相差補償膜605和613，使d×(nb-na)＝10nm，且d×(nb-nc)＝10nm如圖18C所示，折射率為nb的主軸方向平行于線63b。
折射率橢圓體的主軸方向和相差補償膜505、506、512和513的延遲值均與實施例4一樣。
圖19曲線表示本實施例液晶顯示器件6的電壓-透射率特性曲線。為了比較，圖20曲線示出一實施例4中液晶顯示器件5的電壓一透射率特性。注意，透射率是在垂直于顯示表面的方向上觀察到的，極視角為0°。這些曲線中，放大于0％透射率鄰近的區(qū)域。
在實施例4液晶顯示器件5的電壓-透射率曲線(圖20)中，只在靠近某種液晶材料閾值電壓的電壓處才得到0％的透射率。相反地，如圖19所示，在本例介紹的液晶顯示器件6中，在等于或低于液晶材料閾值電壓的整個范圍內(nèi)得到了0％的透射率。
圖21曲線示出了液晶顯示器件6在上下方向的灰度特性。圖22表示在左右方向的灰度特性。運用本例的液晶顯示器件6，現(xiàn)已確認，在向下方向消除了灰度顛倒現(xiàn)象。
實施例6本例液晶顯示器件7所配備的相差補償膜706和712，其折射率在平行于液晶元件14表面的平面內(nèi)呈現(xiàn)出單軸的正各向異性。因此，抑制了在液晶顯示器件7處于黑暗顯示狀態(tài)并以斜向觀察到的透射率的增大，結(jié)果改善了對比度視角特性。
圖23A所示的液晶顯示器件7包括一個液晶元件14和兩個其間插入液晶元件14的相差補償元件75和76。此外，液晶顯示器件7還具有分別定位在相差補償元件75和76上的偏振板503和515。
相差補償元件75的相差補償膜706位于相差補償膜506與液晶元件14之間。在這方面，相差補償元件75不同于實施例5的相差補償元件65。此外，相差補償元件76的相差補償膜712位于相差補償膜512與液晶元件14之間。在這方面，相差補償元件76不同于實施例5的相差補償元件66。本例的各相差補償膜都具有雙折射特性。
圖23B表示相差補償膜706和712上折射率橢圓體(未示出)的主軸方向。圖23B中，包括其折射率為na的主軸和折射率為nb的主軸在內(nèi)的一個平面平行于液晶元件14的表面。構(gòu)成相差補償膜706和712，使得d×(nb-na)＝35nm，且d×(nb-nc)＝35nm由于nb≠na，所以在平行于液晶元件14表面的某個平面內(nèi)，相差補償膜706和712具有折射率各向異性。
然而，如下所述，相差補償膜706和712的折射率橢圓體的主軸na和nb平行于偏振板503和515的吸收軸或者與其垂直。因此，在沒有電壓加到液晶元件14上時，液晶顯示器件7的透射率為零。更具體地說，在本實施例中，獲得了實施例4中圖17所示的相差補償膜605和613的作用。
圖23C表示相差補償膜706與712的主軸方向和偏振板503與515的吸光軸方向之間的關系。相差補償膜706具有nb折射率的主軸706b的方向與偏振板503吸光軸57的方向正交。此外，相差補償膜712具有nb折射率的主軸712b的方向與偏振板515吸光軸58的方向正交。具體說，相差補償膜706與712的最大折射率方向與鄰近各相差補償元件的偏振板的吸光軸正交。
圖24表示液晶顯示器件7在上下方向的灰度特性曲線。圖25表示在左右方向的灰度特性。從圖24確認，運用本例的液晶顯示器件7，在向下方向消除了灰度顛倒現(xiàn)象。此外，從圖24和27確認，當液晶顯示器7處于黑暗顯示狀態(tài)且以上下或左右方向傾斜時，同實施例2相比，可明顯抑制透射率增大，即顯著改善了對比度視角特性。
在本實施例中，假設在相差補償膜706和712中，d×(nb-na)＝35nm，d×(nb-nc)＝35nm。然而，本實施例不限于此。應當滿足下列關系0nm＜d×(nb-na)＜70nm以及0nm＜d×(nb-nc)＜70nm。
在本實施例中，在相差補償元件75中，相差補償膜706、506、505和605以相鄰于液晶單元14的順序形成。然而，形成該層的順序并不限于此，只要相差補償膜706設置成比相差補償膜506更靠近液晶單元14。對于相差補償單元76也同樣。
在本實施例中，在液晶單元14的兩側(cè)設置特性相同的相差補償膜。然而，適當?shù)卣{(diào)整每個相差補償膜的延遲值，就可以僅在液晶單元14的一側(cè)設置相差補償膜。
在本實施例中，相差補償膜506和706的折射率為單軸各向異性。然而，這些相差補償膜506和706可以由一個折射率為雙軸各向異性的相差補償膜代替。對于相差補償膜506和605也同樣。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在應用配備垂直取向膜和N型向列液晶的液晶元件的情況下，可提供視角區(qū)域大且不出現(xiàn)灰度顛倒現(xiàn)象的液晶顯示器件。
在不背離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，本領域的技術人員可方便地作出其它各種變型。因此，不打算讓本發(fā)明附上的權利要求書的范圍受制于這里所作的說明，而是讓權利要求書作寬廣的解釋。
權利要求
1.一液晶顯示器件，包括一包括設置在基板上的垂直取向膜的液晶元件，所述基板把一N型向列液晶層插在液晶層一側(cè)；一對設置成插入液晶元件的偏振板；及一設置在這對偏振板中至少一塊偏振板與液晶元件之間的相差補償元件，相差補償元件的折射率橢圓體的三根主軸之一與液晶元件表面的法線傾向，且沿一根主軸的折射率小于沿其它主軸的折射率。
2.如權利要求1所述的液晶顯示器件，其特征在于相差補償元件包括一塊相差補償膜。
3.如權利要求1所述的液晶顯示器件，其特征在于相差補償元件包括多塊具有不同極角光軸的相差補償膜，且層迭相差補償膜的聚光軸與相差補償元件表面的法線傾斜。
4.如權利要求1所述的液晶顯示器件，其特征在于相差補償元件由層迭的相差補償膜構(gòu)成，后者包括多塊具有不同光軸極角和不同方位角的相差補償膜，且整個層迭相差補償膜的光軸與相差補償元件表面的法線傾斜。
5.如權利要求1所述的液晶顯示器件，其特征在于相差補償元件包括一塊其光軸極角連續(xù)變化的相差補償膜，且相差補償膜的聚光軸與相差補償元件表面的法線傾斜。
6.如權利要求2所述的液晶顯示器件，其特征在于，在相差補償元件中，當折射率橢圓體的多個主折射率是na、nb和nc且滿足關系na＝nb＞nc時，則主折射率na和nb的方向中至少有一個方向處于基于上平行于相差補償元件表面的某個平面內(nèi)，且主折射率nc的方向與相差補償元件表面的法線傾斜。
7.如權利要求2所述的液晶顯示器件，其特征在于在相差補償元件中，當折射率橢圓體的多個主折射率是na、nb和nc時，滿足關系na＞nc和nb＞nc，且主折射率nc的方向與相差補償元件表面的法線傾斜。
8.如權利要求1所述的液晶顯示器件，其特征在于，還包括第二相差補償單元，其中，一根主軸從法線向液晶元件表面傾斜，相差補償單元在平行于液晶元件表面的平面內(nèi)其折射率各向異性，第二相差補償單元消除了相差補償單元的折射率各向異性。
9.如權利要求8所述的液晶顯示器件，其特征在于第二相差補償單元的折射率橢圓體的三根主軸中的一根主軸在平行于液晶元件表面的平面內(nèi)，沿該根主軸的折射率大于沿其它兩根主軸的折射率。
10.如權利要求9所述的液晶顯示器件，其特征在于第二相差補償元件至少包括一個相差補償膜。
11.如權利要求1所述的液晶顯示器件，其特征在于還包含第三相差補償單元，設置在偏振板對中至少其中一塊與液晶元件之間，其中第三相差補償單元的折射率橢圓體的三根主軸中的兩根主軸在平行于液晶元件表面的平面內(nèi)，沿這兩板主軸的折射率的大小彼此不同，兩根主軸中折射率較大的主軸的方向垂直于相鄰偏振板的吸收軸的方向。
12.如權利要求11所述的液晶顯示器件，其特征在于第三相差補償單元至少包括一塊相補償膜。
全文摘要
一種液晶顯示器件包括:一包括設置在基板上的垂直取向膜的液晶元件;一對設置成插入液晶元件的偏振板;及設置在至少一塊偏振板與液晶元件之間的一相差補償元件。特征在于,相差補償元件折射率橢圓體的三根主軸之一與液晶元件表面的法線傾斜,且沿一根主軸的折射率小于沿另兩根主軸的折射率。
文檔編號G02F1/1337GK1190193SQ9810381
公開日1998年8月12日 申請日期1998年2月5日 優(yōu)先權日1997年2月5日
發(fā)明者下敷領文一 申請人:夏普株式會社