專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶裝置，其使用于廣視角液晶電視、OA(辦公自動化)和CAD(計算機輔助設(shè)計)用廣視角液晶監(jiān)視器，對于以高速響應(yīng)為特征的水平取向或垂直取向的液晶板，特別是對于視角特性不良的方位角，本發(fā)明涉及通過在透鏡片上展開正面對比度、且以盡可能不犧牲亮度和響應(yīng)速度的方式容易提供的廣視角液晶面板。
隨著信息基本設(shè)施的發(fā)展，構(gòu)成圖象和聲音信息終端的電視裝置、乃至OA用個人計算機的監(jiān)視器正在不斷發(fā)展。特別是根據(jù)省空間低功率的社會要求，可以說在中小型電視乃至OA用個人計算機的監(jiān)視器中液晶顯示裝置的使用已成時代潮流。于是，為此目的而研開發(fā)有源方式的扭曲向列型、無源式超扭曲向列型液晶被廣泛使用。
可是，現(xiàn)在很多使用在小型液晶電視和個人用監(jiān)視器上的液晶面板由于利用扭曲向列型的取向或超扭曲向列型取向，因而使視角變狹，引起畫面兩端顏色不同，在多人觀察時，觀察的圖象因人而異，坐在正面時與以舒適姿態(tài)觀看時的圖象不同，在作為電視使用時存在問題。另外，在個人使用的PC監(jiān)視器中，伴隨著大畫面化，存在因顯示部分的色調(diào)變化等問題，從而防礙了液晶的推廣。
為了解決這個問題，雖然有人建議采用多域TN(取向分割式)(特開平5-107544號公報)，ASM顯示方式(特開平6-301015號公報)，MVA顯示方式(特開平843825號公報)，IPS顯示方式(特開平7-36058號公報)等方案，但并不是所有的特性都優(yōu)良，而且還存在成本上升等問題。
另外隨著數(shù)字播放、DVD等顯示信息密度的提高，雖然必需既具有廣視角又具有動畫性能優(yōu)良的高速響應(yīng)液晶顯示，但MVA、ASM等具有與視角增大相交換而在響應(yīng)速度方面不利的結(jié)構(gòu)。
作為液晶顯示裝置而言，一直在研究使用正介電常數(shù)各向異性的向列型液晶材料獲得水平取向的水平取向方式和使用負(fù)介電常數(shù)各向異性的向列型液晶材料獲得垂直配向的方式。雖然水平取向方式在高速響應(yīng)、可靠性方面與扭曲向列型和IPS型等比較具有優(yōu)越性，但是已經(jīng)提出的視野角改善方法損失了這個優(yōu)越性。
作為例如直接扣除殘余延遲的方法必需用非常大的電壓，因此，就對比度而言，雖然視角特性格外提高，但色調(diào)反轉(zhuǎn)沒有解決。
雖然有通過增加預(yù)傾斜角度來消除反轉(zhuǎn)角度的方法，但因用這種方法時要利用錨環(huán)非常多的取向膜材料，而存在取向的可靠性差的困擾。隨著總的延遲的減少，亮度也減少。因此作為改善亮度的手段，增加扭曲取向或板間隙是有效的，但是無論哪種方法都使響應(yīng)速度大幅度下降，因此被認(rèn)為將損害固有的性能。
因此，雖然最好的方法是四分割法，但與垂直取向相比，則使視角特性全方位下降。另外，簡便和可靠性高的四分割控制方法尚不被人知曉。
另外，雖然有關(guān)采用透鏡薄膜改善視角的報導(dǎo)很多，但大部分是關(guān)于扭曲向列型的；與MVA、IPS等相比，視角特性差，對高速動畫性能而言，只能獲得不能交替輝映的半途而廢的結(jié)果。
本發(fā)明的目的在于解決在使用已有的TN板的場合下產(chǎn)生的視角的問題，本發(fā)明提供一種液晶顯示裝置，其不會發(fā)生在ASM、4分割MVA等面板中看到的成本折衷選擇，并且是可高速響應(yīng)的，可把廣視角特性的液晶板作為顯示部分。
本發(fā)明是一種以透射式液晶板為顯示部分的液晶顯示裝置，所述的液晶板由作為水平方向取向的正介電常數(shù)各向異性的向列型液晶層、夾持該液晶層并具有透明電極的一對透明基板和在分別與液晶取向不同的方向上具有吸收軸并配置在正交尼克爾棱鏡上的一對偏振片等組成；在該液晶顯示裝置中，使用具有與液晶取向方向不同約180°的兩種取向區(qū)的液晶層作為上述液晶層，把使與液晶取向方向大致平行方向上具有寬范圍的光線折射得比散射或入射角度更寬的透鏡片配置在液晶板的觀察側(cè)。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置，補償在加特定電壓狀態(tài)下產(chǎn)生的與基板面平行的液晶層雙折射的第1相位差板、按其延遲相位軸方向與液晶取向方大致正交地配置。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，裝備在與基板面垂直方向上具有負(fù)延遲的第2相位差板。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，裝備在與偏振片吸收軸方向一致的方向上具有延遲相位軸的第3相位差板。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，各相位差板由2塊以上組成，并配置在液晶板的基板兩外側(cè)上，按偏振片，第3相位差板，第2相位差板，第1相位差板，基板，液晶層，基板，第1相位差板，第2相位差板，第3相位差板，偏振片的順序配置。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置中各相位差板中的配置在一個基板外側(cè)上的相位差板與配置在基板另一外側(cè)上的相位差板表現(xiàn)出大致相同的雙折射。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，在不加電場時液晶層的延遲相位軸方向與偏振片吸收軸方向相差約45°角。
本發(fā)明是一種以透射式液晶板為顯示部分的液晶顯示裝置，所述的液晶板由作為垂直方向取向的負(fù)介電常數(shù)各向異性的向列型液晶層、夾持該液晶層并具有透明電極的一對透明基板和在與加電場時的液晶取向方向分別相反的方向上具有吸收軸并配置在正交尼克爾棱鏡上的一對偏振片等組成，在該液晶顯示裝置中，使用具有加電場時的液晶取向方向不同約180°的兩種取向區(qū)的液晶層作為上述液晶層，把使與加電場時的液晶取向方向大致平行的方向上比散射具有寬范圍的光線折射得或入射角度更寬的透鏡片裝備在液晶板觀察側(cè)。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，裝備在與基板面垂直方向上具有負(fù)延遲的第4相位差板。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，裝備在與偏振片吸收軸方向一致的方向上具有延遲相位軸的第5相位差板。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，各相位差板至少由兩塊以上組成，并配置在液晶面板的基板兩外側(cè)上，再按偏振片，第5相位差板，第4相位差板，基板，液晶層，基板，第4相位差板，第5相位差板，偏振片的順序配置。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，各相位差板中的配置在基板一外側(cè)上的相位差板和配置在基板另一外側(cè)上的相位差板有現(xiàn)出大致相同的雙折射。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，加電場時的液晶延遲相位軸方向與偏光軸方向大致相差45°角。
在本發(fā)明中，上述特定的電壓為8V以上。在本發(fā)明中將不加電壓狀態(tài)的液晶層的延遲設(shè)定比1/2波長條件大，將顯示白電壓設(shè)定比液晶響應(yīng)電壓數(shù)值高1V以上，這時液晶層的延遲為從200nm至250nm。
在本發(fā)明中，在把電壓加在液晶層上的透明電極至少一邊上設(shè)置與液晶取向方向交叉的電極開口。
如上所述，本發(fā)明通過用高電壓顯示HA取向、負(fù)延遲和透鏡的黑顯示，可以獲得更對稱和高的對比度顯示。


圖1是與本發(fā)明第1實施例有關(guān)的液晶顯示裝置的液晶盒的剖面說明圖。
圖2是與本發(fā)明第1實施例有關(guān)的液晶顯示裝置的液晶層和相位差板的說明圖。
圖3是與本發(fā)明第1實施例有關(guān)的液晶顯示裝置中的液晶層的說明圖。
圖4是液晶顯示裝置的殘余延遲的說明圖。
圖5是與本發(fā)明第2實施例有關(guān)的液晶顯示裝置的液晶層和相位差板的說明圖。
圖6是與本發(fā)明第3實施例有關(guān)的液晶顯示裝置的液晶層和相位差板的說明圖。
圖7是與本發(fā)明第4實施例有關(guān)的液晶層和相位差板的說明圖。
圖8是與本發(fā)明的第4實施例有關(guān)的液晶顯示裝置和相位差板的變種例的說明圖。
圖9是與本發(fā)明第6實施例有關(guān)的液晶顯示裝置的液晶層和相位差板的說明圖。
圖10是與本發(fā)明第7實施例有關(guān)的液晶顯示裝置的等對比度特性曲線的說明圖。
圖11是與本發(fā)明第7實施例有關(guān)的液晶顯示裝置的視角特性說明圖。
圖12是比較例的等對比度曲線的說明圖。
圖13是比例倒的液晶顯示裝置的視角特性的說明圖。
圖14是與本發(fā)明的第5實施例有關(guān)的液晶顯示裝置的視角特性的說明圖。
圖15是與本發(fā)明第5實施例有關(guān)的液晶顯示裝置的等對比度曲線的說明圖。
圖16是說明與本發(fā)明第9實施例有關(guān)的液晶顯示裝置的透明電極結(jié)構(gòu)的圖。
圖17是說明與本發(fā)明第9實施例有關(guān)的液晶顯示裝置的透明電極間產(chǎn)生的電力線的狀態(tài)的圖。
圖18是說明與本發(fā)明第9實施例有關(guān)的液晶顯示裝置上產(chǎn)生的液晶傾斜方向的圖。
圖19是與本發(fā)明第9實施例有關(guān)的液晶顯示裝置的視角特性的說明圖。
下面說明本發(fā)明的實施方式。
現(xiàn)在說明本發(fā)明的液晶顯示裝置的概要，按照本發(fā)明既可以高速響應(yīng)、又可擴大野角，說明如下首先就在本發(fā)明的液晶顯示裝置中使用的透鏡片進行說明。透鏡片通過基本上圓柱狀的透鏡或三棱柱狀的棱鏡透鏡在1個方向并排在窄條上構(gòu)成。當(dāng)圓形的點光源照射在該透鏡片上時，出射光在帶的長軸方向無變化，在與該軸方向垂直的方向擴大，以比散射或入射角大的角度折射。即擴大的方向可以在液晶顯示裝置中，通過正面的對比度特性擴大后看到。
該透鏡片可以用公知的方法容易地制作。例如涂布丙烯類樹脂制膜通過在窄帶上圖形化利用熱形成。另外如果樹脂材料的折射率與空氣的折射率不同，則樹脂材料作為透鏡起作用，如果是可成形的透明樹脂，則可以利用。雖然折射率越大越容易作為透鏡使用，但在實際上折射率一超過2，具有可見光范圍內(nèi)吸收的光往往變多，這是不可取的。由于條的形成圖形基板上起整個薄膜均勻的透鏡的作用，所以雖然與液晶面板幾乎沒有關(guān)系，但考慮到真紋的產(chǎn)生、焦點距離的調(diào)節(jié)等，最好將條紋形成的圖形設(shè)定從象素間距的1/3至1倍左右。
雖然制作后的透鏡片往往具有適當(dāng)?shù)恼辰觿┒潭ㄔ谝壕О迳?，但可以在透鏡部上保持薄的空氣層，也可以利用薄膜保持材料的平坦性只置于透鏡片的外表就可以。由于在透鏡片與液晶板之間形成非常薄的空氣層，由于這個間隙，反射光在透鏡的平坦部分發(fā)生干涉可弄亂顯示。為此，在平坦部分配置遮光部分，也可在整個透鏡上形成用于降低反射率的很薄的金屬膜。為了遮光，除鉻等金屬之外，還可印刷碳精粉樹脂等，由于可以某種程度地控制反射，所以也可以用使平坦部的研磨表面變粗糙的處理來代替。
我們有效利用了該透鏡薄膜的特征，并且就擴大視角的液晶取向進行了討論，結(jié)果證明了兩分割的平行線水平取向和兩分割的平行線垂直取向有效的結(jié)論。
下面就與使用本發(fā)明的水平取用液晶的第1實施例有關(guān)的液晶顯示裝置進行說明。與第1實施例有關(guān)的液晶顯示裝置如圖1所示裝備有液晶板1，面光源6和透鏡片7。液晶板1由液晶層2，一對基板31、32，一對偏振片41、42等組成。一對基板31、32夾持液晶層2，并具有與液晶層2連接的透明電極(在圖的一側(cè)省略)。一對偏振片41、42，如圖2的斜視圖所示，在分別與作為液晶層2的取向方向的研磨的軸不同的方向具有吸收軸并配置在正交尼克爾棱鏡上。而光源6把來自熒光燈(未示出)等的光以均勻面狀射在液晶面板1上。透鏡片7以比散射或入射角大的角度折射來自液晶面板1的透射光。
液晶層2是水平取向的正介電常數(shù)各向異性的向列型液晶層，被分割在兩種取向區(qū)內(nèi)。各自的取向方向從170°到190°，最好偏離180°一些，幾乎并行在一個軸方向上。取向方向離開直線偏離10°以上，視角特性就變成不對稱，使用透鏡片7的補償變?yōu)槔щy。雖然制作兩種取向區(qū)的方法有多種，但可以按利用原有的研磨和光傾斜控制的組合，掩膜研磨，光取向膜等公知的液晶取向技術(shù)。例如，如圖3所示，沿研磨方向分成兩個區(qū)，然后用紫外線照射一個區(qū)的表面，用紫外線照射另一區(qū)的內(nèi)表面，便可制造成兩分割區(qū)。作為該取向區(qū)，當(dāng)將各顯示象素按面積比1∶1分割時，就可以獲得對稱的視角特性，為此雖然其形狀沒有限制，但最好用直線2或4分割象素以便形成長方形的形狀。利用這個形狀可以進行單純的掩膜分割。另外，根據(jù)顯示尺寸制作使相鄰的顯示象素按2個1組與象素一致形狀的區(qū)域也是可取的。通過這些可進行利用顯示圖形的簡便區(qū)域分割。而這時的各區(qū)的形狀最好是能均勻顯示腹中裝有哨子的泥偶人形或條狀模樣。幾乎成為一個軸方向的該液晶取向方向與偏振片的吸收軸方向大致偏離45°。液晶板的亮度由于液晶層受水平取向狀時的雙折射的影響，所以其相位差最好為半波長的狀態(tài)。如果液晶層的折射率差Δn相同，則可以把45°時液晶板厚度設(shè)定得薄一些，以便對改善視角特性更有利。
由于液晶層的兩個取向區(qū)因加電場而分別向相反方向立起，所以可以防止流晶在取向方向的中間等級反轉(zhuǎn)。并且，因為這種狀態(tài)是對稱的，所以使液晶面板正面具有最好的特性，當(dāng)然在相對液晶取向方向垂直的方位角上也顯示出對稱的視野角特性。
一旦加上足夠的電壓，液晶取向就幾乎變?yōu)楹冢舆t非常小，從液晶面板正面看時，在尼克爾棱鏡下幾乎變黑，可是，由于在液晶層與取向膜之間很強的約束力起作用，所以如采用被通常有源元件所用的5V左右電壓，則將如圖4所示，出現(xiàn)液晶取向不變化區(qū)21，21。這就是所謂殘余延遲，其大小也與液晶材料有關(guān)，大多在從20nm到50nm的范圍。雖然這個值相當(dāng)小，但在以高對比度為目的情況下，便成為黑浮起的主要原因。
下面就與解決這個問題的第2實施例有關(guān)的液晶顯示裝置，用圖5就行說明。與第2實施例有關(guān)的液晶顯示裝置同與第1實施例有關(guān)的液晶顯示裝置相比，具有裝備第1相位差板51這方面的特征。第1相位差板51夾在配置在正交尼克爾棱鏡上的一對偏振片41、42之間，與液晶層2一起配置。第1相位差板51是在水平方向具有延遲相位軸的補償用相位差板，在加電場時，與在平行基板面的平行方向殘留的一軸的液晶層2的殘余延遲幾乎相等，并且與液晶取向方向(研磨軸)大至垂直配置。通過該第1相位差板51可以補償從液晶正面看到的延遲。結(jié)果可以容易實現(xiàn)在加電壓時達到300以上的高對比度的液晶面板1。第一相位差板51也可以配置在液晶層2的入射光側(cè)。
下面利用圖6說明與第3實施例有關(guān)的液晶顯示裝置，與第3實施例有關(guān)的液晶顯示裝置同與第2實施例有關(guān)的液晶顯示裝置相比，具有裝備第2相位差板52這方面的特征。第2相位差板52夾持在配置在正交尼克爾棱鏡上的一對偏振片41、42之間，并與第一相位差板一起配置。當(dāng)把觀察與第2實施例有關(guān)的水平取向液晶顯示裝置的液晶面板視角放倒時，就只在水平方向發(fā)生不可補償?shù)碾p折射。為了補償該相位差，可以通過配置具有在對基板面垂直方向超前相位軸方向的第2相位差板來達到。第二相位差板52在與基板面垂直方向具有負(fù)的延遲，并且其大小由與在與基板平行面內(nèi)的液晶層和第1相位差51的延遲的差值決定。通常由于把液晶層設(shè)定為270nm左右時的亮度是優(yōu)選的，所以最好排入垂直方向為負(fù)相位差板。結(jié)果加電壓時的黑白顯示除液晶取向方向外是良好的，不用說，在偏振片41、42等上一般具有表現(xiàn)在垂直方向雙射射各向異性的TAC層等的情況比較多，但在這種情況下當(dāng)然第2相位差板52的最佳的延遲尺寸也發(fā)生變化。另外，例如通過拉伸制作的第2相位差板52往往在水平方向發(fā)生某些相位差，但可以通過配置適當(dāng)?shù)乃较辔徊畎暹M行補償，使其與偏振片的吸收軸方向一致，借此也可以做到不損害正面透射率，這樣的改進當(dāng)然包含在本發(fā)明中。
下面利用圖7說明與第4實施例有關(guān)的水平取向液晶顯示裝置。與第4實施例有關(guān)的液晶顯示裝置圖5第3實施例有關(guān)的液晶顯示裝置相比，具有裝備第3相位差板53這方面的特征。第3相位差板53夾在配置在正交尼克爾棱鏡上的一對偏振片41、42之間并與液晶層2和第1、第2相位差板一起配置。把第3水平取向液晶顯示裝置的觀察視角放倒就可以觀察到因方位角的改變看到的偏振片的配置角變化引起的消光。為了防止發(fā)生這種現(xiàn)象，配置具有在與偏振片的吸收軸方向平行的方向上延遲相位軸的第3相位差板53是有效的，通過使第3相位差板53的延遲相位軸的配置角度隨著決定視角的偏振片41、42的配置的變化連動地變化，消除了對視角的影響。接著說明液晶取向方的視角按原來的樣子不充分的理由，加電場時的液晶狀態(tài)示在圖4中。在取向薄膜界面附近的殘余延遲層21和殘余延遲層23具有在液晶面板中央部幾乎垂直取向的液晶層22。殘余延遲層21、23與水平延遲一起具有相應(yīng)于傾斜角的垂直方向的延遲。當(dāng)使視角從取向方向倒下時，視角處在殘余延遲層21、23的傾斜的中心，一個殘余延遲層21的延遲減少時，另一殘余延遲層23處在增加的關(guān)系，并且傾斜角越小，其影響越大。因此引起在液晶取向方向接近的灰度等級反轉(zhuǎn)，于是視野角度變窄。
關(guān)于與第4實施例有關(guān)的液晶顯示裝置，雖然是針對液晶面板1，說明了在觀察側(cè)配置各相位差板51、53，但不用說各相位差板51～53也可以配置在光源側(cè)，也可以配置在兩側(cè)。換言之，當(dāng)考慮制作用不同的材料的薄膜的波長依賴關(guān)系的調(diào)整、延遲尺寸的微調(diào)和制作垂直方向負(fù)的大延遲的薄膜往往困難時，使各相位差板由兩塊以上構(gòu)成。并且配置在液晶板1的基板31、32的兩則，從功能上是更可取的。該例1作為與第4實施例有關(guān)的液晶顯示裝置的變種例示在圖8中。這例子與圖7相對應(yīng)，各使用2塊第1～第3相位差板51～53，作為由各第1～第3相位差板51～53組成的第1相位差板組和由第1～第3相位差板51～53組成的第2相位差板組，配置在液晶板的基板31、32的兩側(cè)。如果這樣，可以簡單進行各種調(diào)整。即使在圖5和圖6中所示的實施例中，也使用第1、第2相位差板51、52各兩塊，作為分別由第1、第2相位差板51，52組成的第1相位差板組，和由第1，第2相位差板51，52組成的第2相位差板組，可以配置在液晶面板的基板31、32的兩側(cè)。
接著就在與本發(fā)明有關(guān)的液晶顯示裝置中，獲得更對稱的高對比度顯示方法進行說明。該方法通過把黑顯示的電壓設(shè)定在8V以上獲得更對稱的高對度顯示。因為不失一般性，所以利用具有在圖8中示出的結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置進行說明。
按照本發(fā)明的第1至第4實施例，如圖1所示，雖然通過利用透鏡片7可以在比較不介意灰度等級反轉(zhuǎn)的條件下構(gòu)成液晶顯示裝置，但是如果可以在原來的液晶模式下使對比度的視角依賴性和灰度等級反轉(zhuǎn)變小是最好不過了。因此如果對比度的視角依賴性和灰度等級反轉(zhuǎn)的限度變少，則可以利用具有比較寬的角度出射光的透鏡。通過控制擴大角度必然會提高光的利用效率。
在圖4中示出的液晶層2的殘余延遲21、23隨所加的電壓的上升在定時上降低，結(jié)果使補償使用的相位差板51的延遲變小，利用相位差板52就可以完全補償液晶的延遲。
與本發(fā)明有關(guān)的液晶顯示裝置通過調(diào)整液晶層2的延遲和白顯示電壓就可進一步抑制灰度等反轉(zhuǎn)。因為灰度等級反轉(zhuǎn)由兩種不同的取向區(qū)的傾角在驅(qū)動電壓范圍在幾乎從0°到90°這樣的極端角度變化引起的，所以不可能用平均化的方法補償各個區(qū)的相差很大的視角依性。即如果全部的傾斜角不變化則補償就容易。
根據(jù)已經(jīng)描述的理由，殘余的延遲越低越好，通過撤銷電壓使黑狀態(tài)液晶傾斜角變小困難?？墒?，按照本發(fā)明可以使白狀態(tài)的傾斜角增加?？墒欠€(wěn)定生產(chǎn)大的傾斜角在生產(chǎn)上非常困難，雖然作為用于使白顯示狀態(tài)的傾斜角增大的公知技術(shù)，斜蒸鍍二氧化硅、弱研磨等是公知的，但斜蒸鍍不適合大量生產(chǎn)，弱研磨因傾斜角穩(wěn)定困難不適合大量生產(chǎn)。
加入上述狀況討論的結(jié)果表明，可以通過電壓直接控制傾斜角，即本發(fā)明決定把在原來的中間灰度等級中的液晶取向用在白顯示中。這樣可能因把在高中間灰度等級中利用的液晶取向用在白顯示而使液晶的延遲減少，但這個減少或通過預(yù)先把液晶板設(shè)定厚一些來補償或增加液晶材料的Δn來補償。
探測不引起灰度等級反轉(zhuǎn)的電壓結(jié)果表明顯然如果只利用從液晶響應(yīng)電壓閾值1V以上大的電壓，大概不會發(fā)生灰度等級反轉(zhuǎn)問題。這時調(diào)整的液晶延遲比1/2波長大，最好從300nm到400nm左右，隨著電壓的加上把液晶的延遲減少到從200nm至270nm范圍內(nèi)利用。如果最初的延遲比300nm小，可利用的延遲也變小，使光的利用效率下降，在比350nm大時顯示白的電壓又升到必需值以上，就會發(fā)生液晶驅(qū)動器設(shè)計上的問題和消耗功率增加等不希望的現(xiàn)象。
下面說明與第5實施例有關(guān)的液晶顯示裝置。按照第5實施例，制成與圖8所示的第4實施例同樣的液晶顯示裝置，但按照該實施例液晶板厚度為4μm，液晶材料的Δn為0.9。調(diào)整相位差板51以便使在加電壓10V下的透射率變成最小，而在電壓3.5V下獲得透射率變成最大的液晶板。
雖然評價了與第5實施例有關(guān)的液晶顯示裝置的研磨方向的透射率與視角的依賴性，但如圖14所示，沒有發(fā)生灰度等級反轉(zhuǎn)。把與第1實施例有關(guān)的液晶顯示裝置同樣的透鏡片7組合的裝置表現(xiàn)出如圖15所示那樣良好的視角特性。
下面就與作為平行垂直取向的第6實施例有關(guān)的液晶顯示裝置進行說明。當(dāng)變成平行垂直取向時可進一步使透鏡片的價值提高。與第6實施例有關(guān)的液晶顯示裝置同與圖1和圖2中示出的水平取向的第1實施例有關(guān)的液晶顯示裝置具有同樣的配置，都具有液晶板1，面光源6，透鏡片7。液晶層2，一對基板31、32，1對偏振片41，42等也是相同的。液晶層2因注入具有負(fù)的介電常數(shù)各向異性的材料而具有兩種取向區(qū)。當(dāng)加上電壓時就響應(yīng)取向處理變化成水平取向。在水平取向狀態(tài)，大致180°方向是不同的1個軸取向。為了制作不同的取向狀態(tài)，可以幾乎原封不動地采用在研磨和光傾斜控制的組合，光取向、掩膜研磨等中公知的技術(shù)。該液晶板是正常黑的，可以容易實現(xiàn)對比度500以上。另外，在本實施例中白顯示時的電壓設(shè)定為5V。
下面利用圖9說明與第7實施例有關(guān)的液晶顯示裝置。與第7實施例有關(guān)的液晶顯示裝置同與第6實施例有關(guān)的液晶顯示裝置相比，具有在裝備一對第4相位差板52b這方面的特征。第4相位差板52b夾持在配置地正交尼克爾棱鏡上的一對偏振片41b、42b之間并與液晶層2b一起配置。第4相位差板52b具有在與基板垂直方向超前相位軸，并具有負(fù)的延遲。在與第6實施例有關(guān)的液晶顯示裝置中，如果使視角倒下，則因相對基板面垂直的液晶的延遲起作用，發(fā)生黑浮現(xiàn)。如果象第7實施例那樣組裝第4相位差板52b，就與水平取向液晶顯示裝置不同，由于沒有殘余延遲的問題，而可以完全補償黑狀態(tài)。
下面說明與第8實施例有關(guān)的液晶顯示裝置，與第8實施例有關(guān)的液晶顯示裝置同與圖9所示的第7實施例有關(guān)的液晶顯示裝置相比，具有在裝備第5相位差板這方面的特征。第5相位差板夾持在配置于正交尼克爾棱鏡上的一對偏振片之間并與第4相位差板一起配置。第5相位差板具有與偏振片吸收軸方向一致方向延遲相位軸。在與第7實施例有關(guān)的液晶顯示裝置中，雖然偏振片配置角度因視角發(fā)生變化，但通過象第8實施例那樣使用在與偏振片吸收軸方向一致的方向具有延遲相位軸的第5相位差板就可以補償偏振片配置角度的變化。
在垂直取向的液晶顯示裝置中，也與從第1到第4實施例中說明的水平取向的液晶顯示裝置同樣，其相位差板可以用1塊或兩塊以上，在兩塊以上的情況下，配置在液晶板的基板兩側(cè)，并且能使配置在一側(cè)的相位差板和配置在另一側(cè)的相位差板都能表現(xiàn)出幾乎相同的雙折射。
該垂直取向的液晶顯示裝置往往仍存在在液晶取向方向容易引起近白色的中間灰度等級反轉(zhuǎn)的問題。其改善方法與水平方向同樣有許多研究者的報告。例如有4分割MVA技術(shù)，雖然與水平取向不同，不會使性能變差，但直接利用研磨之類方法直接控制取向是困難的，使階梯形成的工序增加，另外，雖然也有利用電極開口部的取向控制法，但使響應(yīng)嚴(yán)重降低，不能維持原來的響應(yīng)速度。在分割基礎(chǔ)上的改善，雖然往往因控制白顯示時的傾斜角而使電壓變小，但其結(jié)果導(dǎo)致延遲不充分，使白變成黑，同時，間隙增大又使在低電壓響應(yīng)降低。因此在垂直取向的液晶顯示裝置中，通過使用透鏡片也能阻止可能的反轉(zhuǎn)，在現(xiàn)有的VA上可以使用不增加的高壓。結(jié)果可以提供明亮的薄液晶板和高速響應(yīng)的液晶板。
下面說明與發(fā)明的第8實施例有關(guān)的液晶顯示裝置，本實施例的液晶顯示裝置如圖1所示由液晶板1，面光源6和透鏡片7等構(gòu)成。面光源6由冷陰極式熒光燈和使來自冷陰極式熒光燈的入射光出射成均勻片狀的光導(dǎo)體構(gòu)成。
液晶板1通過把在透明基板上形成矩陣狀的薄膜晶體管、和透明電極的有源矩陣基板31與形成扭曲角幾乎90°的扭曲向列型液晶、形成透明電路和濾色器的濾色器基板32接著并將液晶封入兩基板31、32之間來構(gòu)成。在液晶顯示裝置的兩基板31、32的外側(cè)配置一對偏振片41、42，再在已配置在觀察者側(cè)的偏振片42的外側(cè)上配置用作光散射層的透鏡片7。
下面說明比較例的液晶顯示裝置，在比較例中，雖然作為液晶板與第1實施例有同樣的構(gòu)成，但沒有設(shè)置透鏡7。
在圖10中示出了與第8實施例有關(guān)的液晶顯示裝置的等對比度曲線，并就該實施例的液晶顯示裝置的中間顯示時的視角特性分別在圖11(a)中示出了相對研磨軸垂直的方向的視角特性，在圖11(b)中示出了偏振片的吸收軸方向的視角特性，在圖11(c)中示出了研磨方向的視角特性。圖11示出了把加電壓時的正面方向的透射率作為0％，在白顯置示時加5V電壓時的透射率作為100％時中間灰度等級顯示時(正面方向的透射率變?yōu)?0％、20％、30％和50％時)的視角特性。另外在圖12中示出了比較例的液晶顯示裝置的等對比度曲線。另外，就比較例的液晶顯示裝置與研磨軸垂直的方向、偏振片的吸收軸方向和研磨軸方向的中間顯示時的視角特性分別在圖13(a)，13(b)和圖13(c)中示出。在圖11及圖13所示的液晶顯示裝置中，白顯示時的電壓設(shè)定為5V。
如果將表示等對比度曲線的圖10與圖12相比較就可以判斷出與第8實施例有關(guān)的液晶顯示裝置與比例倒的液晶顯示裝置相比時等對比度的范圍變寬了，另外，當(dāng)比較表示中間灰度等級顯示時的視角特性的圖11與圖13時，就視角特性而言，該實施例的液晶顯示裝置的角度也變寬了。并且，由于該實施例的液晶顯示裝置使用水平取向的液晶，所以可實現(xiàn)高速響應(yīng)。
下面說明與本發(fā)明的第9實施例有關(guān)的液晶顯示裝置。與該實施例有關(guān)的液晶顯示裝置通過在例如第5實施例的液晶顯示裝置中、在至少一個透明電極上設(shè)置與液晶取向方向交叉的電極開口而提供使灰度等級反轉(zhuǎn)降低的方法。如上所述，為了防止灰度等級反轉(zhuǎn)雖然取向4分割是有效的，但實現(xiàn)穩(wěn)定的取向分割通常引起工序增加的缺點?？墒?，通過設(shè)置電極開口，即使不完全也可以進行4分割。這些將在下面說明。
用與第5實施例有關(guān)的液晶顯示裝置同樣的結(jié)構(gòu)制成與第9實施例有關(guān)的液晶顯示裝置，但液晶板厚度為4μm，液晶材料的Δn為0.7，并且在下側(cè)的透明電極82上如圖16所示那樣弄空窄縫狀開口821。當(dāng)在電極81與電極82之間加電壓時，如圖17所示，電極82與電極81之間的電力線ELF在開口821中消失，從電極82向電極81產(chǎn)生斜電場。結(jié)果使液晶傾斜方向231和232變成如圖18所示那樣左右扭轉(zhuǎn)。這種液晶傾斜方向的扭轉(zhuǎn)也同樣發(fā)生在電極18上，必然會通過與上下傾斜組合引入四種扭轉(zhuǎn)的取向，從而減少灰度等級反轉(zhuǎn)。
為了使設(shè)置在一個透明電極82上的開口821的斜電場有效起作用，最好使電極的寬和開口的寬都在從10μm至40μm范圍內(nèi)。寬度比這個范圍的值細(xì)時會使電場不傾斜，如果比這個范圍值粗，則不能確保扭轉(zhuǎn)的區(qū)。另外，開口281的角度最好設(shè)定為相對研磨角度從45°到75°，以便能充分獲得相對液晶的面內(nèi)的轉(zhuǎn)矩。另外，第9實施例也可以適用于水平取向、直取向中的任何方向。
上面對該液晶顯示裝置研磨方向的透射率的視角特性進行了評價，可以看出如圖19所示，可以獲得不發(fā)生灰度等級反轉(zhuǎn)的良好灰度特性。
在以上說明的實施例中，是就供給若干個相位差板的液晶顯示裝置說明的，但用并有若干個相位差板所獲得的相位差補償效果的一塊相位差來代替也能產(chǎn)生同樣的效果。
如上所述，按照本發(fā)明的方案，通過簡單的取向控制和透鏡片的使用，可以獲能與MVA、IPS相比擬的寬視角特性，可以獲得把具有用通常的補償方式不能實現(xiàn)的高速響應(yīng)性能的液晶板作為顯示部分的液晶顯示裝置。
權(quán)利要求
1.一種以透射式液晶板為顯示部分的液晶顯示裝置，所述的液晶板由作為水平方向取向的正介電常數(shù)各向異性的向列型液晶層、夾持該液晶層并具有透明電極的一對透明基板和在分別與液晶取向方向不同的方向上具有吸收軸并配置在正交尼克爾棱鏡上的一對偏振片等組成；其特征在于使用具有液晶取向方向不同約180°的兩種取向區(qū)的液晶層作為上述液晶層，把使與液晶取向方向大致平行方向上具有寬范圍的光線折射得比散射或入射角度更寬的透鏡片配置在液晶板的觀察側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于補償在加特定電壓狀態(tài)下產(chǎn)生的與基板面平行的液晶層的雙折射的第1相位差板、按其延遲相位軸方向與液晶取向方向大致正交地配置。
3.如權(quán)利要求2所述的液晶顯示裝置，其特征在于裝備在與基板面垂直方向上具有負(fù)延遲的第2相位差板。
4.如權(quán)利要求3所述的液晶顯示裝置，其特征在于裝備在與偏振片吸收軸方向一致方向上具有延遲相位軸的第3相位差板。
5.如權(quán)利要求4所述的液晶顯示裝置，其特征在于各相位差板由兩塊以上組成，并且配置在液晶板的基板兩外側(cè)上，再按偏振片，第3相位差板，第2相位差板，第1相位差板，基板，液晶層，基板，第1相位差板，第2相位差板，第3相位差板，偏振片的順序配置。
6.如權(quán)利要求5所述的液晶顯示裝置，其特征在于各相位差板中的配置在基板一個外側(cè)上的相位差板與配置在基板另一外側(cè)上的相位差板表現(xiàn)出大致相同的雙折射。
7.如權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的液晶顯示裝置，其特征在于未加電場時的液晶層的延遲相位軸的方向與偏振片吸收軸方向相差約45°角。
8.一種以透射式液晶板為顯示部分的液晶顯示裝置，所述的液晶板由作為垂直方向取向的負(fù)介電常數(shù)各向異性的向列型液晶層、夾持該液晶層并具有透明電極的一對透明基板和在與加電場時的液晶取向方向分別相反的方向上具有吸收軸并配置在正交尼科爾棱鏡上的一對偏振片等組成，其特征在于使用具有加電場時的液晶取向方向不同約180°的兩種取向區(qū)的液晶層作為上述液晶層，把使與加電場時的液晶取向方向大致平行的方向上具有寬范圍的光線折射得比散射或入射角度更寬的透鏡片裝備在液晶板的觀察側(cè)。
9.如權(quán)利要求8所述的液晶顯示裝置，其特征在于裝備在與基板面垂直方向上具有負(fù)延遲的第四相位差板。
10.如權(quán)利要求9所述的液晶顯示裝置，其特征在于裝備在與偏振片吸收軸方向一致的方向上具有延遲相位軸的第5相位差板。
11.如權(quán)利要求10所述的液晶顯示板，其特征在于各相位差板由兩塊以上組成，并且配置在液層板的基板兩外側(cè)上，再按偏振片、第5相位差板、第4相位差板、基板、液晶層、基板、第4相位差板、第5相位差板、偏振片。
12.如權(quán)利要求11所述的液晶顯示裝置，其特征在于各相位差板中配置在基板的一外側(cè)上的相位差板和配置在基板另一外側(cè)上的相位差表現(xiàn)出大致相同的雙折射。
13.如權(quán)利要求8、9、10、11或12所述的液晶顯示裝置，其特征在于加電場時的液晶延遲相位軸方向與偏光軸方向大致相差45°角。
14.如權(quán)利要求2、3、4、5、6或7所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述特定的電壓為8V以上。
15.如權(quán)利要求14所述的液晶顯示裝置，其特征在于把未加電壓狀態(tài)的液晶層的延遲設(shè)定比1/2波長條件大，將白顯示電壓設(shè)定比液晶響應(yīng)電壓數(shù)值高1V以上，這時的液晶層的延遲為從200nm到250nm。
16.如權(quán)利要求14或15所述的液晶顯示裝置，其特征在于在把電壓加在液晶層上的透明電極的至少一個上設(shè)置與液晶取向方向交叉的電極開口。
全文摘要
本發(fā)明提供一種液晶顯示裝置,在把由水平方向取向的正介電常數(shù)各向性的向列型液晶層(2)、夾持該液晶層(2)并具有透明電極的一對透明基板(31、32)和在分別與液晶取向方向不同的方向上具有吸收軸并配置在正交尼克爾棱鏡上的一對偏振片(41、42)等組成的以透射式液晶板為顯示部分的液晶顯示裝置中,使用具有液晶取向方向不同約180°的兩種取向區(qū)的液層層作為液晶層(2),并把使在與液晶取向方向大致平行方向上具有廣范圍的光線折射得比散射和入射角度更寬的透鏡片(7)安裝在液晶板(1)的觀察側(cè)。
文檔編號G02F1/1337GK1274861SQ00119239
公開日2000年11月29日 申請日期2000年5月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月24日
發(fā)明者鹽見誠, 水嶋繁光 申請人:夏普公司