液晶显示装置的制作方法

xiaoxiao2020-7-2  2

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专利名称:液晶显示装置的制作方法
技术领域
本发明涉及液晶显示装置。更具体地讲,涉及使用了圆偏光板的VA(垂直取向) 模式的液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置作为以计算机或者电视接收机为代表的各种信息处理装置的显示装置正在被广泛利用。特别是,被期待着TFT方式的液晶显示装置(以下也称为“TFT-LCD”) 广泛普及且市场进一步扩大,与此相伴随地还期望画质进一步提高。以下,以TFT-IXD为例进行说明,但是本发明不限于TFT-LCD,能够适用于普遍的液晶显示装置,例如也能够适用于单纯矩阵方式、等离子体寻址方式等的液晶显示装置。至今为止,在TFT-LCD中最广泛使用的方式是使具有正的介电常数各向异性的液晶在相互相对的基板之间水平取向的所谓TN(扭转向列)模式。TN模式的液晶显示装置的特征在于与一个基板相邻的液晶分子的取向方向,相对于与另一个基板相邻的液晶分子的取向方向扭转90°。在这样的TN模式的液晶显示装置中,虽然确立了廉价的制造技术, 产业上比较成熟,但是难以实现高对比度。相对于此,已知使具有负的介电常数各向异性的液晶在相互相对的基板之间垂直取向的所谓VA模式的液晶显示装置。在VA模式的液晶显示装置中,由于在没有施加电压时液晶分子沿着相对于基板面大致垂直的方向取向,因此液晶单元几乎不表现出双折射性和旋光性,使光几乎不改变其偏振状态地通过液晶单元。因此,通过在液晶单元的上下将一对偏振片(直线偏光板)配置成其吸收轴相互正交(以下也称为“正交尼克尔偏振片”), 在没有施加电压时能够实现大致完全的黑显示。在施加大于等于阈值电压的电压时(以下仅大致设为施加电压时),液晶分子倾斜,成为与基板大致平行,表现出大的双折射性,能够实现白显示。因此,这样的VA模式的液晶显示装置能够容易地实现非常高的对比度。在这样的VA模式的液晶显示装置中,当电压施加时的液晶分子的倾斜方向为一个方向时,会导致在液晶显示装置的视野角特性方面产生非对称性,因此取向分割型的VA 模式被广泛地利用,其通过例如在像素电极的构造上的设计和在像素内设置突起物物等的取向控制机构的方法,在像素内将液晶分子的倾斜方向分割为多个。另外,液晶分子的倾斜方位不同的各区域被称为畴,取向分割型的VA模式也被称为MVA模式(多畴型VA模式)。在MVA模式中,从使白显示状态的透过率为最大的观点出发,通常设定成偏振片的轴方位与施加电压时的液晶分子的倾斜方位成45°的角度。这是因为在正交尼科尔偏振片之间夹着双折射介质时的透过率,当将偏振片的轴与双折射介质的滞相轴构成的角度设为α (单位rad)时,与sin2 Q α )成比例。在典型的MVA模式中,可以分割成液晶分子的倾斜方位是45°、135°、225°、315°的4个畴。在分割为这样4个畴的MVA模式中,在畴之间的边界或者取向控制单元附近,大多观察到纹影(Schliere)取向或者向非意图方向的取向,成为透过率损失的原因。为了解决这个问题,研究了使用圆偏光板的VA模式的液晶显示装置(例如,参照
6CN 102549485 A
专利文献1。)。根据这样的液晶显示装置,在相互正交的左右圆偏光板之间夹着双折射介质时的透过率,不依存于偏振片的轴与双折射介质的滞相轴构成的角度,因此液晶分子的倾斜方位即使是45°、135°、225°、315°以外,但只要能够控制液晶分子的倾斜就能够确保期望的透过率。因此,例如可以在像素中央配置圆形的突起物物使液晶分子在整个方位倾斜,或者也可以完全不控制倾斜方位而使其向随机的方位倾斜。另外,在本说明书中,也将使用圆偏光板的VA模式称为圆偏振光VA模式或者圆偏振光模式。相对于此,也将使用直线偏光板的VA模式称为直线偏振光VA模式或者直线偏振光模式。另外,圆偏光板如已经熟知的那样,典型地由直线偏光板与λ /4板的组合构成。而且,已知有由于圆偏振光在用反射镜等反射时具有左右手性交替的性质,因此例如当在反射镜上配置左旋圆偏光板且使光入射时,透过圆偏光板变换为左旋圆偏振光的光通过被反射镜反射,变换成右旋圆偏振光,其右旋圆偏振光不能够透过上述左旋圆偏光板,其结果,在圆偏光板中有防止反射的光学功能。这种圆偏光板的防止反射的光学功能由于能够防止在室外等明亮环境中观察显示装置的情况下的无用反射,因此具有以VA模式的液晶显示装置为代表的显示装置的明室对比度改善效果。这里,上述所谓无用反射,认为主要是由存在于显示装置内部的透明电极或者TFT元件的金属配线等产生的反射。当不防止该无用的反射时,即使是在暗室环境中实现大致完全黑显示的显示装置,在明室环境中观察时,显示装置的黑显示时的光量增大,其结果也使对比度下降。如上所述,在使用圆偏光板的圆偏振光VA模式中虽然能够得到透过率改善效果和无用反射防止效果,但是在现有的圆偏振光VA模式的液晶显示装置中,在斜视野角下的对比度低,不能够得到充分的视野角特性这一点还有改善的余地。对此,提出了各种使用双折射层(相位差薄膜)的视野角特性的改良技术。例如,该专利文献1中公开了下述(A) 的方法,在专利文献2中公开了下述(B)的方法,在专利文献3中公开了下述(C)的方法, 在专利文献4中公开了下述(D)的方法,在该非专利文献1中公开了下述(E)的方法。(A)使用2块满足nx > ny > nz的关系的λ /4板的方法。(B)组合使用2块满足nx > ny > nz的关系的λ /4板和1块或2块满足nx < ny ^ nz的关系的第二种双折射层的方法。(C)组合使用2块满足nx > ny > nz的关系的λ /4板和满足nx = ny > nz的关系的第三种双折射层的方法。(D)在(C)的方法中,进一步组合使用1块或2块满足nx >nz >ny的关系的 λ/2板的方法。(E)组合使用2块单轴性的λ /4板(满足nx > ny = nz的关系的所谓A板)、满足nx = ny > nz的关系的第三种双折射层和满足nx > nz > ny的关系的双折射层的方法。先行技术文献专利文献专利文献1 特开2002-404 号公报专利文献2 特开2009-37049号公报专利文献3 特开2003-207782号公报专利文献4 特开2003-186017号公报非专利文献
非专利文献1 :Zhibing Ge,另外 6 名,「Wide-View Circular Polarizers for Mobile Liquid Crystal Displays」,IDRC08,2008 年,p. 266-268

发明内容
发明要解决的课题但是,本发明者进行了研究,结果发现在上述(A)、(B)和(C)的方法中还存在改善视野角特性的余地。此外,在上述(C)、(D)和(E)的方法中,在需要难以制造且成本高的满足nx > nz > ny的关系(满足0 <阪< 1的关系)的双轴性相位差薄膜的方面,存在改善的余地。本发明者为了解决上述问题点进行了各种研究后,着眼于在被正交尼科耳配置的一对偏振片(第一偏振片和第二偏振片)之间配置的双折射层的相位差条件,发现在第一偏振片与第二偏振片之间,通过适当地配置满足nx > ny ^ nz的关系(满足Nz彡1. 0)的第一种双折射层(在本说明书中,将“满足nx > ny ^ nz的关系的双折射层”定义为第一种双折射层)和满足nx < ny < nz的关系(满足阪(0. 0)的第二种双折射层(在本说明书中,将“满足nx < ny < nz的关系的双折射层”定义为第二种双折射层),能够一边保持在正面方向上的第一偏振片和第二偏振片的正交性,一边保持在倾斜方向上的第一偏振片和第二偏振片的正交性,并提出了下述(F)的方法。还发现上述第一种双折射层和第二种双折射层,与被控制成nx > nz > ny(0 < Nz < 1)的双轴性相位差薄膜不同,通过使用具有适当的固有双折射的材料,能够以简便的方法制造,并在此前申请了专利(日本特愿 2008-099526)。(F)组合使用2块λ /4板、满足nx = ny > nz的关系的第三种双折射层、满足nx > ny ^ nz的关系的第一种双折射层和满足nx < ny < nz的关系的第二种双折射层的方法。然而,在上述(F)方法中,优选使用5个以上的双折射层(相位差薄膜)的方式, 存在改善制造成本的余地。另外,在上述(F)的方法中,虽然通过对2块λ/4板的阪系数(表示双轴性的参数)进行最佳设计能够提高视野角特性,但在使用2块满足ηχ> ny ^nz (Nz ^ 1.0)的关系的通用双轴性λ/4板的设计条件下,在视野角特性方面存在改善余地。因此,本发明的发明人们对成本低、能够简便制造且在广视角范围能够实现高对比度的圆偏振光VA模式的液晶显示装置进行进一步研究后,发现通过使在圆偏振光VA模式中需要的2块λ/4板(第一 λ/4板和第二 λ/4板)为满足nX>ny彡nz的关系的通用双轴性λ/4板,并且将其阪系数调整为大致相同,在第二 λ/4板与第二偏振片之间配置满足nx < ny < nz的关系的双折射层,在广视角范围能够减低黑显示状态的漏光,实现高的对比度。还发现上述第一种双折射层和第二种双折射层,与被控制在nx >nz> ny (0 < Nz < 1)的双轴性相位差薄膜不同,通过使用具有适当的固有双折射的材料,能够以简便的方法制造,并在此前申请了专利(日本特愿2009-015927)。这样,本发明者们对于提高圆偏振光VA模式中的视野角特性进行了各种研究,而在每一种技术中,由于仅在单波长(通常是550nm)中优化设计双折射层的相位差条件,因此在设计波长以外,黑显示时发生漏光,因此,在斜视角中发生着色现象这一点尚有改善的余地。另外,如在上述专利申请(日本特愿2009-015927)中记载的液晶显示装置那样,在实现了高对比度的情况下,特别是在黑显示时,在斜视角中,发生设计波长以外的漏光即着色现象。另外,在对比度低的情况下,即在黑显示时漏光多的情况下,通常即使没有特别下功夫也几乎不发生着色。本发明是鉴于上述现状而完成的,目的在于提供在广视野角范围内对比度高,且在广视野角范围和波长范围内能够抑制黑显示时的漏光的液晶显示装置。用于解决课题的手段本发明者们对于在广视野角范围内对比度高,而且在广视野角范围和波长范围内能够抑制黑显示时的漏光的液晶显示装置进行了各种研究的结果,着眼于2块λ/4板(第一 λ/4板和第二 λ/4板)之间的部件的厚度方向相位差,发现了 2块λ/4板之间的部件的厚度方向相位差的波长分散特性影响黑显示时的斜视角中的着色。而且,如上所述,发现了通过将2块入/4板做成满足1 >1^>皿的关系的通用的双轴性λ/4板,将其阪系数调整为大致相同,在第二 λ/4板与第二偏振片之间配置满足nX<ny Snz的关系的双折射层,能够在广视野角范围内减少黑显示状态的漏光,实现了高对比度,而且在此基础上,对于液晶材料固有的波长分散特性(Δη),通过增大液晶单元(和第三种双折射层)的波长分散特性,能够抑制黑显示时的斜视角中的设计波长以外的漏光,由此想到能够很好地解决上述课题,而完成了本发明。S卩,本发明是一种液晶显示装置,其特征在于在将满足nx > ny ^ nz的关系的双折射层定义为第一种双折射层,将满足nx < ny ^ nz的关系的双折射层定义为第二种双折射层,将满足nx ^ ny ^ nz的关系的双折射层定义为第三种双折射层时,所述液晶显示装置依次具有第一偏振片;面内相位差被调整为λ/4的第一个第一种双折射层;包括相对的一对基板的液晶单元;具有与该第一个第一种双折射层大致相同的Nz系数,且面内相位差被调整为λ/4的第二个第一种双折射层;第二种双折射层;和第二偏振片,该第一个第一种双折射层的面内滞相轴与该第一偏振片的吸收轴成大致45°的角度,该第二个第一种双折射层的面内滞相轴与该第一个第一种双折射层的面内滞相轴大致正交,该第二偏振片的吸收轴与该第一偏振片的吸收轴大致正交,该第二种双折射层的面内进相轴与该第二偏振片的吸收轴大致正交,该液晶单元是在该一对基板之间具有液晶层和分别将蓝色、绿色和红色中的某一种颜色分离的至少蓝色、绿色和红色的彩色滤光片层,并且满足下述式(1) 和O)中的至少一个的垂直取向型的液晶单元,Rth_all(B)/Rth_all(G) > Δ n_LC (B) / Δ n_LC (G) (1),Rth_all (R)/Rth_al I(G) < Δ n_LC (R) / Δ n_LC (G) (2),式中,Rth_all⑶、Rth_all (G)和Rth_all (R)分别表示在该第一个第一种双折射层与该液晶单元之间和该液晶单元与该第二个第一种双折射层之间中的至少一个存在至少一层第三种双折射层的情况下,使波长450nm、波长550nm和波长650nm的该液晶单元的厚度方向相位差与波长450nm、波长550nm和波长650nm的该第三种双折射层的厚度方向相位差相加而得到的值,Δη_ΙΧ(Β)、An_LC(G)和An_LC(R)分别表示波长450nm、波长550nm 和波长650nm的构成该液晶层的液晶材料的双折射。在本说明书中的所谓“偏振片”是具有将自然光变为直线偏振光的功能的元件,与偏光板、偏振膜同义。所谓“双折射层”是具有光学各向异性的层,与相位差薄膜、相位差板、光学各向异性层、双折射介质等同义。本说明书中的“双折射层”,从充分地发挥本发明的作用效果的观点出发,意味着后述的面内相位差R的绝对值和厚度方向相位差Rth的绝对值中的任一个具有IOnm以上的值的双折射层,优选意味着具有20nm以上的值的双折射层。 另外,如上所述,在本说明书中,所谓“第一种双折射层”是指满足nx > ny > nz的关系的双折射层,所谓“第二种双折射层”是指满足nx < ny ^ nz的关系的双折射层,所谓“第三种双折射层”是指满足nx ny > nz的关系的双折射层。nx和ny表示波长550nm的光在面内方向的主折射率,nz表示波长550nm的光在面外方向(厚度方向)的主折射率。本说明书中的“面内相位差R”,在将双折射层(包括液晶单元、λ/4板)的面内方向的主折射率定义为nx和ny,将面外方向(厚度方向)的主折射率定义为nz,将双折射层的厚度定义为d时,是用R= |nX-ny|Xd定义的面内相位差(单位nm)。对此,“厚度方向相位差Rth”是用Rth= (nZ-(nX+ny)/2)Xd定义的面外(厚度方向)相位差(单位mm)。 所谓“ λ /4板”是至少对波长550nm的光具有大致1/4波长(虽然正确的是137. 5nm,但只要比115nm大,比160nm小即可)的光学各向异性的层,与λ/4相位差薄膜、λ/4相位差板同义。在上述面内主折射率ruuny中,大的再定义为ns,小的再定义为nf时,“面内滞相轴(进相轴)”是指与主折射率ns(nf)对应的介电主轴的方向(χ轴或y轴方向)。而且, “Nz系数”是表示用阪=(ns-nz)/(ns-nf)定义的双折射层的双轴性的程度的参数。另外, 只要没有特别说明,本说明书中,主折射率和相位差的测定波长为^Onm。另外,即使是具有相同Nz系数的双折射层,如果双折射层的平均折射率=(nx+ny+nz) /3不同,则也会由于折射角的影响,相对于来自倾斜方向的入射,双折射层的有效的相位差不同,导致设计方针变得复杂。为了回避该问题,在本说明书中只要没有特别说明,就将各双折射层的平均折射率统一为1. 5而算出阪系数。对于实际的平均折射率与1. 5不同的双折射层,将平均折射率假设为1. 5进行换算。另外,对于厚度方向相位差Rth也作同样的处理。在本说明书中,所谓“第一个第一种双折射层的阪系数与第二个第一种双折射层的Nz系数大致相同”表示Nz系数的差不足0. 1的情况,优选不足0. 05。所谓“第一个第一种双折射层的面内滞相轴与第一偏振片的吸收轴成大致45°的角度”表示第一个第一种双折射层的面内滞相轴与第一偏振片的吸收轴所成的角为40 50°即可,特别优选45°。 即使在第一个第一种双折射层的面内滞相轴与第一偏振片的吸收轴的相对角度不完全为 45°的情况下,由于第一个第一种双折射层的面内滞相轴与第二个第一种双折射层的面内滞相轴正交,因此能够得到充分地防止基板面的法线方向的光漏出的效果。另一个面,在反射防止功能、提高透过率的方面,由于上述相对角度为45°,因此能够得到显著的效果。所谓“第二个第一种双折射层的面内滞相轴相对于第一个第一种双折射层的面内滞相轴大致正交”,可以是第二个第一种双折射层的面内滞相轴与第一个第一种双折射层的面内滞相轴所成的角度为88 92°即可,特别优选90°。所谓“第二偏振片的吸收轴相对于第一偏振片的吸收轴大致正交”表示第二偏振片的吸收轴与第一偏振片的吸收轴所成的角度为 88 92°即可,特别优选90°。所谓“第二种双折射层的面内进相轴相对于第二偏振片的吸收轴大致正交”表示是第二种双折射层的面内进相轴与第二偏振片的吸收轴构成的角度为88 92°即可,特别优选90°。本发明的液晶显示装置,只要作为其构成要素具备上述的第一偏振片、第一个第一种双折射层、液晶单元、第二个第一种双折射层、第二种双折射层和第二偏振片,对于其它的部件就没有特别限定。从确实地实现后述的本发明中的显示光的偏振光状态的变化的观点出发,作为本发明的液晶显示装置的优选方式,可以举出除上述的第一偏振片、第一个第一种双折射层、液晶单元、第二个第一种双折射层、第二种双折射层和第二偏振片外,在第一偏振片与第二偏振片之间不包括双折射介质的方式。另外,从减少液晶显示装置中使用的双折射层的数量以降低成本的观点出发,作为本发明的液晶显示装置的进一步优选的方式,可以举出除上述的第一偏振片、第一个第一种双折射层、液晶单元、第二个第一种双折射层、第二种双折射层和第二偏振片外,在液晶显示装置中不包括双折射介质的方式。另一个面,除上述的第一偏振片、第一个第一种双折射层、液晶单元、第二个第一种双折射层、 第二种双折射层和第二偏振片外,也可以在液晶显示装置中追加双折射介质,例如为了调整双折射层等的波长分散性,也可以在液晶显示装置中追加面内相位差被调整为λ/2的入/2板。另外,本发明者们发现阻碍完美的黑显示的主要原因根据方位而不同,并发现通过在第一 λ/4板与第二 λ/4板之间配置第三种双折射层,能够进行对多个方位的相位差补偿。在设置第三种双折射层的方式中,首先,通过调整第三种双折射层的相位差值,能够使在方位0°的相位差补偿的条件最佳化,接着,通过适当地配置第二种双折射层的相位差值,能够不改变方位0°的相位差补偿的最佳化条件地,使方位45°的相位差补偿的条件最佳化,因此能够在更加广泛的方位中减少倾斜方向上的黑显示状态的光漏出。其结果,能够在方位和极角的两个方面实现广泛的视角范围内的高对比度。进一步,第三种双折射层与被控制为nx > nz > ny(0 < Nz < 1)的双轴性相位差薄膜不同,通过采用具有适当的固有双折射的材料,能够用简便的方法制造。另外,在本说明书中,所谓“方位”表示与液晶单元的基板面平行的方向中的朝向,取为0 360°,所谓“极角”表示液晶单元的来自基板面法线方向的倾斜角,取为0 90°。S卩,本发明的液晶显示装置,可以在该第一 λ /4板与该液晶单元之间和该液晶单元与该第二 λ/4板之间中的至少一个,具有至少一层第三种双折射层。上述第三种双折射层特别适用于第一个第一种双折射层和第二个第一种双折射层的Nz小于2. 00的情况。上述第三种双折射层优选与液晶单元相邻配置。此处,“相邻配置”表示在第三种双折射层与液晶单元之间不设置双折射介质,例如,也包括在第三种双折射层与液晶单元之间配置各向同性薄膜。另外,在设置多个第三种双折射层的情况下,优选多个第三种双折射层之中的至少一层与液晶单元相邻配置,且各第三种双折射层彼此相互相邻配置的方式。在第一个第一种双折射层和第二个第一种双折射层的Nz为2. 00以上的情况下,本发明的液晶显示装置也可以在该第一 λ/4板与该液晶单元之间和该液晶单元与该第二 λ/4板之间不具有第三种双折射层。另外,第三种双折射层的nx ny,也可以换句话说|nX-ny| 0,具体表示面内相位差R = I nx-ny | X d不足20nm的情况,优选不足lOnm。上述第三种双折射层,可以包括多层,也可以仅有一层,只要配置于比上述第一 λ/4板和上述第二 λ/4板靠近的内侧(液晶单元一侧)的位置,且其厚度方向相位差的总和相同,液晶显示装置的透过光强度的特性在原理上就完全相同。另外,在液晶显示装置不实际具有第三种双折射层的情况下,也假想具有厚度方向相位差为零的第三种双折射层而考虑时,原理上没有任何问题。因此,此后,只要没有特别说明,在本说明书中,作为本发明的液晶显示装置,只涉及在上述第二 λ/4 板与上述液晶单元之间配置一层第三种双折射层的液晶显示装置,且将说明简略化。作为上述偏振片,典型的举出使具有双色性的碘络化物等的各向异性材料在聚乙烯醇(PVA)薄膜上吸附并取向而得的偏振片。通常,为了确保机器强度和耐湿热性,在PVA 薄膜的两侧层压三醋酸纤维素(TAC)薄膜等的保护薄膜以供实用,但只要没有特别说明, 本说明书中的“偏振片”,不包括保护薄膜,只表示具有偏振光功能的元件。另外,第一偏振片和第二偏振片的任一个不论是起偏器(背面侧的偏振片)还是检偏器(观察面侧的偏振片),液晶显示装置的透过光强度的特性在原理上都是完全相同的。此后,只要没有特别说明,在本说明书中只涉及第一偏振片是起偏振片的液晶显示装置,且将说明简略化。在一对透明基板之间,上述液晶单元具有液晶层,且还至少具有分别分离出蓝色、 绿色和红色中的任一种颜色的蓝色、绿色和红色的彩色滤光片层,并且上述液晶单元是垂直取向型(Vertical Alignment(VA)模式)的液晶单元。上述液晶单元通过使液晶层中的液晶分子在基板面上大致垂直地取向以进行黑显示。在VA模式中,包括多畴垂直取向 (MVA)模式、连续火焰状排列(CPA)模式、垂直取向构型(PVA)模式、偏向垂直取向(BVA)模式、反向扭转取向(RTN)模式、面内开关型垂直取向(IPS-VA)模式等。另外,在本说明书中, 所谓“使液晶分子在基板面上大致垂直取向”是指液晶分子的平均预倾角为80°以上即可。 另外,所谓红色,优选主波长为620nm以上680nm以下的颜色,进一步优选主波长为630nm 以上670nm以下的颜色。所谓绿色,优选主波长为520nm以上580nm以下的颜色,进一步优选主波长为530nm以上570nm以下的颜色。所谓蓝色,优选主波长为420nm以上480nm以下的颜色,进一步优选主波长为430nm以上470nm以下的颜色。这样,上述液晶单元也可以具有透过(分离)蓝色的蓝色彩色滤光片层、透过(分离)绿色的绿色彩色滤光片层、透过 (分离)红色的红色彩色滤光片层。上述液晶单元满足上述式(1)和O)中的至少一个。由此,不仅是波长550nm附近的光(绿色的光),对于波长450nm附近的短波长的光(蓝色的光)和/或波长650nm附近的长波长的光(红色的光),也能够最佳地设计相位差条件。其结果,能够在广视野角范围和波长范围中抑制发生黑显示时的漏光。更详细地讲,在仅满足上述式(1)的情况下,能够抑制蓝色的漏光,在仅满足上述式O)的情况下,能够抑制红色的漏光。另外,在满足上述式(1)和O)的情况下,能够在几乎全部的可见光范围中抑制漏光,其结果,能够有效地抑制黑显示时在斜视角中发生着色现象。另外,蓝色和红色双方发生漏光的状态即着色为品红的状态,与仅是蓝色或者红色漏光的状态即着色为蓝色或者红色的状态相比较,一般说后者“着色少”。因此,即使仅满足上述式(1)和O)中的一个的情况,也能够说着色少。 而本说明书中,液晶单元的厚度方向相位差是包括一对透明基板(上述基板)的位于一对透明基板(上述基板)的内侧中的所有介质的、厚度方向相位差的合计值,即,是以液晶单元整体为试样测定的厚度方向相位差。因此,在液晶单元中,在除液晶层以外,透明基板、彩色滤光片层等液晶单元构成部件也具有相位差的情况下,液晶单元的厚度方向相位差是包括它们的合计值。对Rth_al 1 (B)、Rth_al 1 (G)和 Rth_al 1 (R)进行更加详细的说明,Rth_al 1 (B)、 Rth_all (G)和Rth_all (R),在上述第一个第一种双折射层与上述液晶单元之间和上述液晶单元与上述第二个第一种双折射层之间不存在第三种双折射层的情况下,分别表示波长450nm、波长550nm和波长650nm的上述液晶单元的厚度方向相位差,在上述第一个第一种双折射层与上述液晶单元之间和上述液晶单元与上述第二个第一种双折射层之间中的至少一个中至少存在一层第三种双折射层的情况下,分别表示在波长450nm、波长550nm和波长650nm的上述液晶单元的厚度方向相位差与波长450nm、波长550nm和波长650nm的上述第三种双折射层的厚度方向相位差的合计值。在上述液晶显示装置中,当将与设置有蓝色、绿色和红色彩色滤光片层的区域对应的上述液晶层的厚度分别设为d(R)、(!(G)和d(B)时,d(R)、(!(G)和d(B)中的至少一个优选与其它不同,进一步优选d(R)、d(G)和d(B)相互不同。由此,能够容易地实现满足上述式(1)和O)中的至少一个的液晶单元。从同样的观点出发,在上述液晶显示装置中,当将波长650nm的红色彩色滤光片层的厚度方向相位差设为Rth_cf (R)、将波长550nm中的绿色彩色滤光片层的厚度方向相位差设为Rth_cf(G)、将波长450nm中的蓝色彩色滤光片层的厚度方向相位差设为Rth_ cf(B)时,Rtf_cf(R)、Rth_cf(G)和Rth_cf(B)中的至少一个也可以与其它不同。在这种情况下,进一步优选Rtf_cf (R)、Rth_cf (G)和Rth_cf (B)相互不同。本发明的液晶显示装置,在第一偏振片与第二偏振片之间具有面内相位差被调整为λ /4的第一个第一种双折射层(第一 λ /4板);面内相位差被调整为λ /4的第二个第一种双折射层(第二 λ/4板);和第二种双折射层。在本发明中,如上述那样,也可以在第一偏振片与第二偏振片之间进一步具有第三种双折射层。例如,优选第二 λ/4板与第二种双折射层的组合、第二 λ/4板与第三种双折射层的组合、第一 λ/4板与第三种双折射层的组合为不隔着粘着剂叠层的叠层体。这样的叠层体,例如能够通过以下方法等制作,即 在使用共挤压法等进行挤压制模的同时使用粘接剂叠层的方法;由聚合物薄膜形成叠层体中的一个双折射层,在该聚合物薄膜上,通过涂敷来形成或者通过转印来叠层由液晶性材料和非液晶性材料形成的另一个双折射层的方法。特别是第三种双折射层较多地采用涂敷聚酰亚胺等的非液晶性材料和胆留醇液晶等的液晶性材料的方法来制造,因此使用后者的涂敷或转印的方法,在制作第二 λ/4板与第三种双折射层的叠层体和第一 λ/4板与第三种双折射层的叠层体时适合使用。在本发明的液晶显示装置中,从正面方向入射到第一偏振片的光,由第一偏振片变换成直线偏振光,由第一 λ/4板从直线偏振光变换成圆偏振光,在维持偏振光状态不变的情况下透过液晶单元和第三种双折射层,由与上述第一 λ/4板处于正交关系的第二 λ/4板,从圆偏振光再次变换成与刚透过了上述第一偏振片后相同的直线偏振光,在维持偏振光状态不变的情况下透过第二种双折射层,通过由与上述第一偏振片正交的第二偏振片遮断直线偏振光,可以得到良好的黑显示。即,第二种和第三种双折射层的目的不是对从正面方向入射的光变换偏振光状态。另外,在上述说明中,通过追踪每透过一层时变化的偏振状态来对得到黑显示的过程进行了说明,但如下所述的说明能更加直观地被理解。即,本发明的液晶显示装置,在正方向上,(1)包含于第一偏振片与第二偏振片之间的第一 λ/4板和第二 λ/4板相互正交,且相互的相位差相同(λ/4),因此相位差相互抵消而被无效化,( 包含于第一偏振片与第二偏振片之间的第二种双折射层,其进相轴与第二偏振片的吸收轴正交,因此实质上被无效化,进一步,(3)包含于上述第一偏振片和第二偏振片之间的第三种双折射层和液晶单元在正面方向上的相位差为零,因此实质上被无效化,而且,(4)上述第一偏振片和第二偏振片相互正交而构成所谓正交尼科耳偏振片,因此得到正交尼科耳偏振片的完美的黑显
7J\ ο另一方面,本发明的液晶显示装置,在倾斜方向上,假设没有因第二种双折射层和第三种双折射层而发生的偏振状态的变换时,通过后述的三个理由,从倾斜方向入射到第一偏振片的光因没被第二偏振片遮断而不能得到完美的黑显示。即,第二种双折射层和第三种双折射层的目的在于只对从倾斜方向入射的光变换偏振状态,以进行视野角补偿。如上所述,本发明的第二种双折射层和第三种双折射层,在正面方向上维持良好的黑显示且在倾斜方向上也能够得到良好的黑显示,由此,能够提高斜方向上的对比度,实现视野角特性出色的液晶显示装置。接着,通过第二种双折射层和第三种双折射层对从倾斜方向入射的光变换偏振状态以进行视野角补偿的三个理由进行详细叙述。此处,如

图1所示,考虑依次叠层第一偏振片(吸收轴方位90° ) 110、第一 λ/4板(滞相轴方位135° ) 120、VA模式液晶单元130、 第二 λ /4板(滞相轴方位45° ) 140、第二偏振片(吸收轴方位0° ) 150的不包括第二种双折射层和第三种双折射层的最简单的结构的圆偏振光VA模式液晶显示装置100。另外, 在图1中,在第一偏振片和第二偏振片110、150中描绘的箭头表示其吸收轴的方位,在第一 λ /4板和第二 λ /4板120、140中描绘的箭头表示其滞相轴的方位,在VA模式液晶单元130 中描绘的椭圆体表示其折射率椭圆体的形状。首先,考虑正面方向的黑显示时,从正面方向入射到第一偏振片110的光被第一偏振片110变换为直线偏振光后,被第一 λ/4板120从直线偏振光变换为圆偏振光,维持偏振状态地透过液晶单元130,接着被与上述第一 λ/4板120为正交关系的第二 λ/4板 140从圆偏振光再变换为与刚透过上述第一偏振片110后相同的直线偏振光,接着直线偏振光被与第一偏振片110正交的第二偏振片150遮断,由此得到良好的黑显示。换句话说, 液晶显示装置100,在正方向上,(1)包含于第一偏振片与第二偏振片110、150之间的第一 λ/4板和第二 λ/4板120、140相互正交,且相互的相位差相同(λ/4),因此相位差相互抵消而被无效化,( 包含于上述第一偏振片和第二偏振片110、150之间的液晶单元130在正面方向上相位差为零,因此实质上被无效化,进一步,( 上述第一偏振片和第二偏振片 110、150相互正交而构成所谓正交尼科耳偏振片,因此得到完美的黑显示。接着,考虑关于倾斜方向的黑显示时,因下述视野角阻碍的主要原因(1) (3)而不能得到完美的黑显示。(1)因上述第一 λ/4板和第二 λ/4板120、140不相互正交或者相位差相互不同而不能被无效化。( 因上述液晶单元130的相位差不为零而不能被无效化。( 因上述第一偏振片和第二偏振片110、150不相互正交而不能构成正交尼科耳偏振片。参照图2,对视野角阻碍的主要原因(1) (3)进行更加详细的说明。如图2(a) 所示意地表示的那样,在正面方向(基板面的法线方向),第一 λ/4板120的滞相轴121与第二 λ/4板140的滞相轴141相互正交,相对于此,在方位0°的倾斜方向,第一 λ/4板 120的滞相轴121与第二 λ /4板140的滞相轴141不相互正交,因此不能相互抵消相位差而不被无效化。另外,如图2(b)所示,在正面方向,第一 λ/4板120的滞相轴121与第二 λ/4板140的滞相轴141相互正交,相对于此,在方位45°的倾斜方向,第一 λ/4板与第二 λ /4板120、140的滞相轴121与滞相轴141虽然相互正交,但是因相互的相位差不同而变得不能够相互抵消相位差。其原因为相位差由双折射(折射率差)X厚度决定,有效的双折射在正面方向和倾斜方向不同,而且还依存于方位。因为同样的理由,在正面方向为零的VA模式液晶单元130的相位差,在任意的倾斜方向不为零。只在正面方向有效的双折射为零,且相位差也为零。而且,如图2(c)所示意地表示的那样,在正面方向,第一偏振片 110的吸收轴111与第二偏振片150的吸收轴151相互正交,相对于此,在方位45°的倾斜方向,第一偏振片110的吸收轴111与第二偏振片150的吸收轴151不相互正交。如上述说明,最小结构的圆偏振光VA模式液晶显示装置100,因上述三个视野角阻碍的主要原因(1) (3)而不能够在倾斜方向得到完美的黑显示。反而言之,如果能够解决这些阻碍原因,即进行光学补偿,则即使在倾斜方向也能够得到更加良好的黑显示。使用之前所说明的视野角改良技术(A) (E)实际进行光学补偿。另外,在大多情况下,上述的视野角阻碍的主要原因(1)和(2)被综合在一起观测。因此,在进行光学补偿的情况下, 也可以使用对视野角阻碍的主要原因(1)和(2)进行整体最佳化而不进行个别的最佳化的手法。而且,在本发明的圆偏振光VA模式液晶显示装置中,根据以下详细叙述的设计方针,以同时地对上述视野角阻碍的主要原因(1) (3)进行光学补偿的方式进行设计。具体来说,第一,将第一 λ/4板和第二入/4板作为满足1 >1^>皿的关系的通用的双轴性λ/4板(第一种双折射层),并且将它们的Nz系数调整为大致相同,在第二 λ/4板与第二偏振片之间配置满足nx < ny < nz的关系的双折射层(第二种双折射层),进而,根据需要,在第一 λ/4板与第二入/4板之间配置满足1 = 1^>皿的关系的双折射层(第三种双折射层),由此实现光学补偿。此处,对本发明的双折射层的设计方针进行说明。本发明者,为了简便且有效地对上述视野角阻碍的主要原因进行光学补偿,而进行各种研究后,着眼于因方位不同而需要进行光学补偿的必要性不同。而且,如下表1所示,发现在方位0°不需要对视野角阻碍的主要原因(3)进行偏振片的光学补偿,还发现在该方位只要对视野角阻碍的主要原因(1) 进行λ/4板的光学补偿和对视野角阻碍的主要原因(2)的进行液晶单元的光学补偿即可。[表 1]
权利要求
1.一种液晶显示装置,其特征在于在将满足nx > ny > nz的关系的双折射层定义为第一种双折射层, 将满足nx < ny < nz的关系的双折射层定义为第二种双折射层, 将满足nx ny > nz的关系的双折射层定义为第三种双折射层时, 所述液晶显示装置依次具有 第一偏振片;面内相位差被调整为λ/4的第一个第一种双折射层; 包括相对的一对基板的液晶单元;具有与该第一个第一种双折射层大致相同的Nz系数,且面内相位差被调整为λ/4的第二个第一种双折射层; 第二种双折射层;和第二偏振片,该第一个第一种双折射层的面内滞相轴与该第一偏振片的吸收轴成大致45°的角度, 该第二个第一种双折射层的面内滞相轴与该第一个第一种双折射层的面内滞相轴大致正交,该第二偏振片的吸收轴与该第一偏振片的吸收轴大致正交, 该第二种双折射层的面内进相轴与该第二偏振片的吸收轴大致正交, 该液晶单元是在该一对基板之间具有液晶层和分别将蓝色、绿色和红色中的某一种颜色分离的至少蓝色、绿色和红色的彩色滤光片层,并且满足下述式(1)和(2)中的至少一个的垂直取向型的液晶单元,Rth_all(B)/Rth_all(G) > Δ n_LC (B) / Δ n_LC (G) (1), Rth_all (R)/Rth_al I(G) < Δ n_LC (R) / Δ n_LC (G) (2),式中,Rth_alI(B)、Rth_alI(G)和Rth_all(R)分别表示在该第一个第一种双折射层与该液晶单元之间和该液晶单元与该第二个第一种双折射层之间中的至少一个存在至少一层第三种双折射层的情况下,使波长450nm、波长550nm和波长650nm的该液晶单元的厚度方向相位差与波长450nm、波长550nm和波长650nm的该第三种双折射层的厚度方向相位差相加而得到的值,Δ n_LC (B)、Δ n_LC (G)和 Δ n_LC (R)分别表示波长 450nm、波长 550nm 和波长 650nm 的构成该液晶层的液晶材料的双折射。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置,其特征在于在所述液晶显示装置中,在将与设置有蓝色、绿色和红色的彩色滤光片层的区域对应的所述液晶层的厚度分别设为d(R)、(!(G)和d(B)时, d (R), d (G)和d(B)中的至少一个与其它不同。
3.如权利要求1所述的液晶显示装置,其特征在于在所述液晶显示装置中,在将波长650nm的红色的彩色滤光片层的厚度方向相位差设为Rth_cf (R)、波长550nm中的绿色的彩色滤光片层的厚度方向相位差设为Rth_cf (G)、波长450nm中的蓝色的彩色滤光片层的厚度方向相位差设为Rth_cf⑶时, Rtf_cf (R)、Rth_cf (G)和Rth_cf(B)中的至少一个与其它不同。
4.如权利要求1 3中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于在所述第一个第一种双折射层与所述液晶单元之间和所述液晶单元与所述第二个第一种双折射层之间中的至少一个,所述液晶显示装置具有至少一层所述第三种双折射层。
5.如权利要求4所述的液晶显示装置,其特征在于在将所述第一个第一种双折射层和第二个第一种双折射层的Nz系数定义为Nzq, 将所述液晶单元的黑显示时的厚度方向相位差定义为lUc,将在所述第一个第一种双折射层与所述第二个第一种双折射层之间配置的至少一层第三种双折射层的厚度方向相位差的总和定义为R3时,满足下述式C3) (5), 1.0 彡 Nzq 彡 2. 9 (3), (169nmXNzq-81nm)-30nm 彡 Rlc+R3 (4), Rlc+R3 彡(169nmXNzq-81nm)+30nm (5)。
6.如权利要求5所述的液晶显示装置,其特征在于在将所述第二种双折射层的Nz系数定义为Nz2,将面内相位差定义为R2时, 满足下述式(6) (9),(-0. 63 X Nzq2+0. 56 X Nzq+0. 40) _0· 35 ^ Nz2 (6), Nz2 ^ (-0. 63 X Nzq2+0. 56 X Nzq+0. 40) +0. 35 (7), (43nmXNzq2-226nmXNzq+370nm) -30nm 彡 R2(8),R2 彡(43nmXNzq2-226nmXNzq+370nm) +30nm(9)。
7.如权利要求6所述的液晶显示装置,其特征在于 满足 1. 40 ^ Nzq0
8.如权利要求4 7中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于在将所述第一个第一种双折射层和第二个第一种双折射层的Nz系数定义为Nzq时, 满足 Nzq < 2. 00。
9.如权利要求4或5所述的液晶显示装置,其特征在于在将所述第一个第一种双折射层和第二个第一种双折射层的Nz系数定义为Nzq,将所述第二种双折射层的Nz系数定义为Nz2,将面内相位差定义为R2时,满足 Nzq < 1. 40,满足-0. 35 ^ Nz2 ^ 0,并且满足 108nm 彡 R2 彡 168nm。
10.如权利要求1 3中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于在所述第一个第一种双折射层与液晶单元之间和所述液晶单元与所述第二个第一种双折射层之间,所述液晶显示装置不具有所述第三种双折射层。
11.如权利要求10所述的液晶显示装置,其特征在于在将所述第一个第一种双折射层和第二个第一种双折射层的Nz系数定义为Nzq,将所述液晶单元的黑显示时的厚度方向相位差定义为IUc时,满足下述式⑶、(10)和(11),`1. 0 彡 Nzq 彡 2. 9 (3),(169nmXNzq-81nm)-30nm 彡 Rlc (10),Rlc 彡(169nmXNzq-81nm)+30nm (11)。
12.如权利要求11所述的液晶显示装置,其特征在于在将所述第二种双折射层的Nz系数定义为Nz2,将面内相位差定义为R2时, 满足下述式(6) (9),(-0. 63 X Nzq2+0. 56 X Nzq+0. 40) _0· 35 ( Nz2 (6), Nz2 ^ (-0. 63 X Nzq2+0. 56 X Nzq+0. 40) +0. 35 (7), (43nmXNzq2-226nmXNzq+370nm) -30nm 彡 R2(8),R2 彡(43nmXNzq2-226nmXNzq+370nm) +30nm(9)。
13.如权利要求12所述的液晶显示装置,其特征在于 满足 1. 40 ^ Nzq0
14.如权利要求10或11所述的液晶显示装置,其特征在于在将所述第一个第一种双折射层和第二个第一种双折射层的Nz系数定义为Nzq,将所述第二种双折射层的Nz系数定义为Nz2,将面内相位差定义为R2时,满足 Nzq < 1. 40,满足-0. 35 ^ Nz2 ^ 0,并且满足 108nm 彡 R2 彡 168nm。
15.如权利要求10 14中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于在将所述第一个第一种双折射层和第二个第一种双折射层的Nz系数定义为Nzq时, 满足 2. 00 ^ Nzq。
16.如权利要求1 15中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于 所述液晶显示装置还包括蛾眼薄膜,所述蛾眼薄膜配置于露出到所述液晶显示装置的外部的显示面。
17.一种液晶显示装置,其特征在于在将满足nx > ny > nz的关系的双折射层定义为第一种双折射层, 将满足nx < ny < nz的关系的双折射层定义为第二种双折射层时, 所述液晶显示装置依次具有 第一偏振片;面内相位差被调整为λ/4的第一个第一种双折射层; 包括相对的一对基板的液晶单元;具有与该第一个第一种双折射层大致相同的Nz系数,且面内相位差被调整为λ/4的第二个第一种双折射层; 第二种双折射层;和第二偏振片,该第一个第一种双折射层的面内滞相轴与该第一偏振片的吸收轴成大致45°的角度, 该第二个第一种双折射层的面内滞相轴与该第一个第一种双折射层的面内滞相轴大致正交,该第二偏振片的吸收轴与该第一偏振片的吸收轴大致正交, 该第二种双折射层的面内进相轴与该第二偏振片的吸收轴大致正交, 该液晶单元是在该一对基板之间具有液晶层和分别将蓝色、绿色和红色中的某一种颜色分离的至少蓝色、绿色和红色的彩色滤光片层,并且满足下述式(12)和(13)中的至少一个的垂直取向型的液晶单元,Rth_c(B)/Rth_c(G) > Δ n_LC(B)/ Δ n_LC(G) (12), Rth_c(R)/Rth_c(G) < Δ n_LC(R)/ Δ n_LC(G) (13),式中,Rth_c (B)、Rth_c (G)和Rth_c (R)分别表示波长450nm、波长550nm和波长650nm的该液晶单元的厚度方向相位差,Δ n_LC (B)、Δ n_LC (G)和 Δ n_LC (R)分别表示波长 450nm、波长 550nm 和波长 650nm 的构成该液晶层的液晶材料的双折射。
18. 一种液晶显示装置,其特征在于在将满足nx > ny > nz的关系的双折射层定义为第一种双折射层, 将满足nx < ny < nz的关系的双折射层定义为第二种双折射层, 将满足nx ny > nz的关系的双折射层定义为第三种双折射层时, 所述液晶显示装置依次具有 第一偏振片;面内相位差被调整为λ/4的第一个第一种双折射层; 包括相对的一对基板的液晶单元;具有与该第一个第一种双折射层大致相同的Nz系数,且面内相位差被调整为λ/4的第二个第一种双折射层; 第二种双折射层;和第二偏振片,在该第一个第一种双折射层与该液晶单元之间和该液晶单元与该第二个第一种双折射层之间中的至少一个,该液晶显示装置具有至少一层第三种双折射层,该第一个第一种双折射层的面内滞相轴与该第一偏振片的吸收轴成大致45°的角度, 该第二个第一种双折射层的面内滞相轴与该第一个第一种双折射层的面内滞相轴大致正交,该第二偏振片的吸收轴与该第一偏振片的吸收轴大致正交, 该第二种双折射层的面内进相轴与该第二偏振片的吸收轴大致正交, 该液晶单元是在该一对基板之间具有液晶层和分别将蓝色、绿色和红色中的某一种颜色分离的至少蓝色、绿色和红色的彩色滤光片层,并且满足下述式(14)和(15)中的至少一个的垂直取向型的液晶单元,Rth_t(B)/Rth_t(G) > Δn_LC(B)/Δn_LC(G) (14), Rth_t(R)/Rth_t(G) < Δn_LC(R)/ Δn_LC(G) (15),式中,Rth_t (B)、Rth_t (G)和Rth_t (R)分别表示波长450nm、波长550nm和波长650nm 的该液晶单元的厚度方向相位差与该第三种双折射层的厚度方向相位差的合计值,Δ n_LC (B)、Δ n_LC (G)和 Δ n_LC (R)分别表示波长 450nm、波长 550nm 和波长 650nm 的构成该液晶层的液晶材料的双折射。
全文摘要
本发明提供在广视野角范围内对比度高且黑显示时的着色少的液晶显示装置,本发明的液晶显示装置依次具有偏振片;nx>ny≥nz的第一λ/4板;垂直取向型的液晶单元;具有与第一λ/4板大致相同的Nz系数且nx>ny≥nz的第二λ/4板;nx<ny≤nz的双折射层;和偏振片,液晶单元具有液晶层以及蓝、绿和红的CF层,并且满足下述式中的至少一个,R(B)/R(G)>Δn(B)/Δn(G),R(R)/R(G)<Δn(R)/Δn(G),式中,R(B)、R(G)和R(R)分别表示波长450nm、波长550nm和波长650nm的该液晶单元的厚度方向相位差,Δn(B)、Δn(G)和Δn(R)分别表示波长450nm、波长550nm和波长650nm的构成该液晶层的液晶材料的双折射。
文档编号G02F1/13363GK102549485SQ20108004388
公开日2012年7月4日 申请日期2010年5月20日 优先权日2009年10月7日
发明者坂井彰, 樱木一义, 长谷川雅浩 申请人:夏普株式会社

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