專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
專利說明液晶顯示裝置 [發(fā)明所屬的技術領域]本發(fā)明涉及一種液晶顯示裝置，特別是視角特性優(yōu)越的液晶顯示裝置。隨著信息基本設施的發(fā)展，成為圖像及聲音的信息終端的電視顯示裝置以及OA用的個人計算機監(jiān)視器都在不斷地發(fā)展。據(jù)預測，特別是為了滿足社會上的節(jié)省空間、節(jié)省電力的要求，液晶顯示裝置在中小型的電視機、甚至OA用的個人計算機監(jiān)視器上使用的范圍今后會不斷擴大。根據(jù)市場的要求，這些液晶顯示裝置的驅動電壓要低，對比度要高，響應速度也要高。為了實現(xiàn)這些特性，最好采取使用了液晶分子均勻取向的液晶層的顯示模式?，F(xiàn)在使用最廣泛的TN模式及STN模式就屬于這種顯示模式。
可是，在TN顯示模式和STN顯示模式中，由于液晶分子有高度均勻的取向，所以起因于各個液晶分子所具有的折射率各向異性，會產生對比度和色調等顯示品質隨視角而異的缺點。這一直妨礙著將液晶顯示裝置的用途擴大到個人用途以外。
為了解決這個問題，已經提出了各種顯示模式。其中，有代表性的例子可舉出有①利用橫向電場而使液晶分子作平行于基板表面的運動的IPS(In-Plane Switching，沿面開關)模式、②使具有負介電各向異性的液晶分子大致垂直于基板表面取向，當施加電壓時液晶分子的傾斜方向不同的區(qū)域形成為像素的模式(MVA模式，例如日本特開平7-28068號公報)、③當不施加電壓時，使液晶分子大致平行于基板表面取向，而當施加電壓時，形成液晶分子豎立方向不同的區(qū)域，以此來擴大視角的模式(日本特開平10-3081號公報)等。可是，上述現(xiàn)有的模式有特性不夠好、成本也上升等問題。
例如，IPS模式和MVA模式，雖然其視角特性優(yōu)良，但和TN模式相比，液晶盒的設計容限都很窄，這會導致成品率下降、成本上升。另外，為了對應以數(shù)字廣播和DVD的普及為象征的顯示信息高密度化，要求視角很廣，同時也要求動畫性能中優(yōu)越的快速響應特性，但IPS模式等有視角特性雖優(yōu)，但高速響應特性差的問題。
另外，也嘗試過通過設置相位差補償元件來改善TN模式的視角特性，但還未得到充分的視角特性。例如，NW模式的TN型模式的電壓～光透過率特性，在正視角方向(沿著中間灰度顯示狀態(tài)的液晶分子的取向方向對顯示面法線方向(正面)傾斜的視角方向)，在其途中，隨著施加電壓的上升，透過率也隨之上升，其結果會發(fā)生已顯示圖像的灰度反轉的現(xiàn)象(灰度反轉現(xiàn)象)。設置什么樣的相位差補償元件都不能完全防止TN顯示模式中的該灰度反轉現(xiàn)象。另外，在正視角方向，從比正面方向低的電壓開始透過率的下降，在比正面方向低的電壓下達到最低透過率，然后透過率上升，所以整個顯示發(fā)黑。再說，在反視角方向(正視角方向的相反方向)，在正面方向的透過率大致成為最低的電壓下，透過率并不很低，所以整個顯示發(fā)白。利用相位差補償元件不能改善TN顯示模式中的這樣的顯示品質的視角依賴性。
本發(fā)明是鑒于上述問題而提出來的，其目的在于提供一種其視角特性比現(xiàn)有的TN顯示模式優(yōu)良、具有高速響應特性、且能在較低的成本下進行生產的液晶顯示裝置。本發(fā)明的液晶顯示裝置包括備有一對基板、設在上述一對基板之間且含有正介電各向異性的液晶分子的水平取向型液晶層，具有經上述液晶層在互相相向的一對電極內各自限定的多個像素的液晶盒；設在上述液晶盒外側的一對偏振片；在上述液晶盒和上述一對偏振片之間設置的至少一個第1相位差補償元件，是在常白模式下進行顯示的液晶顯示裝置，其中上述多個像素中的每一個像素具有取向軸方向互成170°～190°角的第1和第2液晶區(qū)域，取向軸方向由上述液晶層厚度方向中央附近的液晶分子的取向方向的方位角來決定，上述至少一個第1相位差補償元件，對于垂直入射到上述液晶層的光，補償在黑顯示狀態(tài)下上述液晶層的光程差，由此而達到上述目的。
在某個實施例中，上述一對偏振片的吸收軸被配置成互相正交，上述至少一個第1相位差補償元件在與上述液晶層平行的面內具有相位滯后軸，上述相位滯后軸大致與上述第1和第2液晶區(qū)域的取向軸方向呈正交配置。
最好是上述一對偏振片和上述液晶盒之間至少具有一個第2相位差補償元件，上述至少一個第2相位差補償元件在上述液晶層的法線方向上具有相位超前軸。
最好是上述至少一個第2相位差補償元件被配置在上述至少一個第1相位差補償元件和上述一對偏振片之間。
最好是上述至少一個第1相位差補償元件是經上述液晶盒互相相向配置的一對第1相位差補償元件，上述至少一個第2相位差補償元件是經上述液晶盒互相相向配置的一對第2相位差補償元件。
最好是在上述一對第2相位差補償元件和上述一對偏振片之間，還具有經上述液晶層互相相向配置的一對第3相位差補償元件，上述一對第3相位差補償元件中的每一個，都具有與在上述液晶盒的同一側配置的偏振片的吸收軸平行的相位滯后軸，且具有互相大致相同的光程差。
最好是上述一對第1相位差補償元件具有互相大致相同的光程差，上述一對第2相位差補償元件也具有互相大致相同的光程差。
最好是上述一對偏振片的吸收軸與上述第1和第2液晶區(qū)域的取向軸方向大約成45°角配置。
最好是上述液晶層是沿面取向型液晶層。再有，上述液晶層也可以是扭曲取向型液晶層，這時，最好扭曲角度小于90°。

圖1是本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置100中的一個像素的原理性示意圖。
圖2是本發(fā)明實施例的另一液晶顯示裝置200中的一個像素的原理性示意圖。
圖3是本發(fā)明實施例的再一液晶顯示裝置300中的一個像素的原理性示意圖。
圖4是本發(fā)明實施例的再一液晶顯示裝置400中的一個像素的原理性示意圖。
圖5是本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置的液晶層120在電壓施加狀態(tài)時的原理性示意圖。
圖6是本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置的液晶盒102的原理性示意圖。
圖7是本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置的灰度視角特性圖。以下，參照附圖，對本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置的結構和工作情況進行說明。為簡化說明，在以下的附圖中，省略了基板、電極、取向膜等。另外，在以下的附圖中，箭頭表示相位差補償元件的相位滯后軸或相位超前軸以及偏振片的吸收軸。
圖1原理性地示出本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置100的一個像素。
液晶顯示裝置100備有液晶盒102、經液晶盒102互相相向配置的一對偏振片101a和101b、設在液晶盒102和偏振片101a之間的第1相位差補償元件103。
液晶盒102具有包括有正介電各向異性的液晶分子120a的水平取向型液晶層120。液晶層被設置在構成液晶盒102、且互相相向配置的一對基板之間，形成為對基板面(顯示面)平行的層。
水平取向型液晶層是指，在不施加電壓時液晶分子的分子長軸對基板面(典型情況下設置取向膜)平行取向的液晶層。但是，嚴格地說，該液晶層并不平行于基板，而是設置有預傾角，為的是規(guī)定液晶分子的豎立方向。預傾角大于0°，小于45°。實用上為1°～10°。具體來說，水平取向型液晶層包括TN取向的液晶層或對取向膜作了逆平行摩擦處理的沿面取向型液晶層。再有，在本申請說明書中，將初始取向狀態(tài)下液晶分子的扭轉角為0°的液晶層叫做沿面取向型液晶層。
隨著經該液晶層互相相向配置的一對電極所施加的電壓，液晶層的液晶分子改變取向方向，使得通過液晶層的光發(fā)生調制(使偏振方向發(fā)生改變)。一對電極限定液晶盒的像素。在本申請說明書中，對應于最小顯示單位，即“像素”的液晶盒的區(qū)域也稱為“像素”。像素，例如在有源矩陣型液晶顯示裝置中，由像素電極和與之相向的對置電極所限定，在簡單矩陣型液晶顯示裝置中，由條形列電極(信號電極)和行電極(掃描電極)的交叉部分限定。
液晶盒102中的每一個像素具有由在液晶層120的厚度方向上中央附近的液晶分子120a的取向方向的方位角所規(guī)定的取向軸方向相互成170°～190°的第1液晶區(qū)域102a和第2液晶區(qū)域102b。液晶盒102具有所謂的多疇結構。第1液晶區(qū)域102a的取向軸方向和第2液晶區(qū)域102b的取向軸方向的夾角，最好大致為180°。當這些取向軸方向從180°(平行，或直線)偏離超過10°時，視角特性就不對稱，顯示品質會下降。
圖1中的第1液晶區(qū)域102a和第2液晶區(qū)域102b內所示的箭頭，分別表示每個區(qū)域的取向軸方向。取向軸方向可認為是液晶分子120a的預傾角方向，可用箭頭的尖端表示為液晶分子豎立的方向。這里，以液晶盒102的下側為基準，表示液晶區(qū)域102a和102b的取向軸方向的箭頭對這兩個區(qū)域的邊界可表示為相背方向，而反之，也可向著邊界表示為相向方向，形成液晶區(qū)域102a和102b。(這和以液晶盒102的上側為基準來表示取向軸方向是等效的)。另外，也可將表示液晶區(qū)域102a和102b的取向軸方向的箭頭與邊界的夾角表示為直角，但與邊界的夾角并不限于此，只要每個區(qū)域的取向軸方向相互成170°～190°就可以了。
還有，在液晶層120的厚度方向，圖中的例子是液晶分子120a相互平行的沿面取向型液晶層120，但也可以使用扭曲取向型液晶層。如使用扭曲取向型液晶層，視覺特性會有所下降，但取向穩(wěn)定性會提高，又因為抑制了初始取向的不均勻性，所以擴大了生產容限，提高了液晶顯示裝置的批量生產性。這時，也是由液晶層厚度方向上中央附近的液晶分子的方位角方向來規(guī)定取向軸方向。再有，為了得到充分快速的響應速度，并且因為很容易利用相位差補償元件補償光程差，扭曲角以小于90°較好，20°以下更好，最好為0°(即沿面取向)。
可在各個像素內分別設置多個第1液晶區(qū)域102a和第2液晶區(qū)域102b。但是，為了得到對稱的視角特性，第1液晶區(qū)域102a和第2液晶區(qū)域102b的面積比最好為1∶1，并且對稱配置。各個液晶區(qū)域102a各102b的形狀并不特別加以限定，但最好用直線將像素一分為二或一分為四大致呈矩形的形狀為宜。這樣的形狀使得用簡單的掩模分割成為可能，同時可使成為光散射來源的第1液晶區(qū)域102a和第2液晶區(qū)域102b的邊界線部分的長度縮至最短。此外，通過對應于第1液晶區(qū)域102a和第2液晶區(qū)域102b的邊界線部分設置黑矩陣，遮住來自邊界線部分的散射光，能夠提高對比度。另外，在以多個像素形成1個顯示點(顯示像素)型式的顯示裝置中也同樣能提高對比度。無論哪種情況，如交錯配置第1液晶區(qū)域102a和第2液晶區(qū)域102b，以形成方格圖樣或條形圖樣，則對于各種方位角方向，都能實現(xiàn)均勻性很高的顯示。
第1液晶區(qū)域102a和第2液晶區(qū)域102b，可以用以所謂取向分割法著稱的各種方法來形成。例如，可以用摩擦法和傾角光控制法(以光照射在選擇的位置使傾角變化的方法)組合起來的方法，掩模摩擦法(在取向膜上以設定的圖案形成露出取向膜表面的掩模，反復對露出來的表面有選擇地進行摩擦處理的方法)，取向光控制法(以光照射在選擇的位置控制取向方向的方法)。
一對偏振片101a和101b，經液晶盒102互相相向配置。液晶盒102和一對偏振片101a及101b之間，設置有第1相位差補償元件103。這樣配置以后，液晶顯示裝置100就以常白模式(NW模式)進行顯示，相位差補償元件103被設定為對垂直入射到液晶層120的光補償該液晶層120的光程差。典型的配置如圖所示那樣，為一對偏振片101a和101b的吸收軸(與偏振軸正交的軸)呈互相正交的配置(所謂交叉尼科耳配置)。第1相位差補償元件103，在平行于液晶層120的面內具有相位滯后軸，相位滯后軸與第1液晶區(qū)域102a和第2液晶區(qū)域102b的取向軸方向大致呈正交配置。
下面，對液晶顯示裝置100中的第1相位差補償元件的功能作更詳細的說明。
第1液晶區(qū)域102a和第2液晶區(qū)域102b中的液晶分子120a，在施加電場后，各自的豎立方向相反，故在從顯示面法線方向向取向軸方向傾斜的那一視角下觀察液晶顯示裝置100的顯示面時顯示品質的視角依賴性可相互得到補償。結果，在中間灰度顯示狀態(tài)下的對比度的反轉現(xiàn)象得到抑制。另外，第1液晶區(qū)域102a和第2液晶區(qū)域102b的顯示品質的視角依賴性對顯示面法線方向對稱，所以顯示面法線方向的顯示品質最高。
如對液晶層120施加充分高的電壓，則具有正介電各向異性的液晶分子120a基本上垂直于基板面取向，從基板法線方向觀察時的液晶層120的光程差極小，幾乎沒有透過配置成交叉尼科耳狀態(tài)的偏振片101a和101b的光，黑色就被顯示出來。
然而，存在于取向膜表面附近的液晶分子120a，由于受到來自取向膜的極強的取向約束力(錨泊效應)的作用，故在通常的有源矩陣型液晶顯示裝置中使用的5V左右的電壓下這些液晶分子120a的取向不發(fā)生變化。也就是說，即使在施加用來進行黑顯示的電壓的狀態(tài)下，還存在著仍平行于基板面取向的液晶分子120a。該液晶分子120a對垂直入射到液晶層120的光表現(xiàn)出有限的(不是零的)光程差。該光程差被稱為殘留光程差，其大小也隨液晶材料而異，多為20nm～50nm。殘留光程差成為在黑顯示狀態(tài)下漏光(黑色浮白)的重要原因，使對比度下降。
第1相位差補償元件103，是為補償該殘留光程差而設置的。第1相位差補償元件103，在平行于液晶層120的面內具有相位滯后軸，相位滯后軸與第1液晶區(qū)域102a和第2液晶區(qū)域102b的取向軸方向呈大致正交配置。借助于使相位差補償元件103的光程差的大小和殘留光程差的大小大致相等，能補償黑顯示狀態(tài)下液晶層120的殘留光程差，抑制黑顯示狀態(tài)下的漏光。
液晶層120的取向被分割為每個像素都有第1液晶區(qū)域102a和第2液晶區(qū)域102b，但這些液晶區(qū)域102a和102b的取向軸方向(相當于相位滯后軸)互相大致平行(180°±10°)，故光學上顯示單軸性的各向異性。因此，利用在平行于液晶層120的面內具有相位滯后軸、藉助于該相位滯后軸與第1和第2液晶區(qū)域的取向軸方向呈大體正交配置的第1相位差補償元件，能有效地補償液晶層120光學上的各向異性(光程差)。即，為了使用第1相位差補償元件103有效地補償殘留光程差，最好使用沿面取向型液晶層120，且分割為其取向軸方向互相大致成180°的不同液晶區(qū)域102a和102b。
第1相位差補償元件103，其光程差在面內是均勻的，只要由透明元件構成即可，例如可以舉出高分子的拉伸膜和液晶性膜等的相位差膜(也被稱為延遲片)。以后講述的其他相位差補償元件也是同樣的。
最好是偏振片101a和101b的吸收軸與第1和第2液晶區(qū)域102a和102b的取向軸方向成大約45°的夾角來配置。NW模式的液晶顯示裝置100的白顯示狀態(tài)的亮度，在不施加電壓的狀態(tài)下液晶層120的光程差，對于人眼的視覺靈敏度最高約550nm而言，大概在其半波長(約275nm)時變得最高。
如上所述，液晶顯示裝置100具有多疇結構，且由相位差補償元件進行光程差補償，所以視角比現(xiàn)有的TN模式的液晶顯示裝置寬。還有，因采用沿面取向型液晶層或者扭曲角不滿90°的扭曲型液晶層，故響應速度比扭曲角約為90°的TN模式液晶顯示裝置要快(能實現(xiàn)16.7毫秒以下的響應時間)。此外，因為使用包括具有正介電各向異性的液晶材料的水平取向型液晶層以NW模式進行顯示，所以白色與TN模式一樣明亮(顯示亮度約為常黑模式(NB模式)的1.5倍)。例子中示出的液晶顯示裝置100能實現(xiàn)在顯示面法線方向上的對比度(也往往稱為“正面對比度”)在300以上的高品質顯示。
使用包括負介電各向異性的液晶材料的垂直取向型液晶層的NB模式的液晶顯示裝置，特別在接近黑色的中間灰度狀態(tài)下，顯示的不均勻性很明顯。這是因為在NB模式的液晶顯示裝置中，在上述顯示狀態(tài)下的電壓～光透過率特性曲線很陡，顯示電壓容限狹窄，又加上來自取向膜和盒厚的微小不均勻性，在上述顯示狀態(tài)下特別容易看到明顯的顯示不均勻性。因此，上述NB模式的液晶顯示裝置的生產容限很窄，難以進行批量生產。與此相比，液晶顯示裝置100不會發(fā)生上述那樣的顯示不均勻性，生產容限相當于TN模式液晶顯示裝置，所以可以以與現(xiàn)有的TN模式液晶顯示裝置相同的標準批量生產。也就是說，不用縮小現(xiàn)有的TN模式液晶顯示裝置的設計參數(shù)和工藝參數(shù)的容限，而能采取同樣的制造工藝和檢查標準，所以不會因制造和檢查工序的改變和合格率下降而導致成本上升。因此，可以提供價格比IPS模式和MVA模式低廉的寬視角液晶顯示裝置。
在將視角倒過來對上述液晶顯示裝置100的表面進行觀察時，會觀察到僅靠在水平方向(液晶層120的層面內方向)具有光程差的第1相位差補償元件103不能補償?shù)墓獬滩钏鸬娘@示品質的下降。通過補償該光程差，就能進一步改善液晶顯示裝置100的顯示品質的視角依賴性。
圖2在原理上示出本發(fā)明實施例的另一液晶顯示裝置200的一個像素。液晶顯示裝置200是將第2相位差補償元件104加到液晶顯示裝置100而成。與液晶顯示裝置100共同的結構要素用相同的參照符號表示，其說明此處從略。
如圖2所示，液晶顯示裝置200在第1相位差補償元件103和偏振片101a之間具有第2相位差補償元件104。第2相位差補償元件104，如將垂直于液晶層120的層面的方向(液晶層法線方向)的主折射率表示為nz，在液晶層面內方向的2個主折射率表示為nx和ny，可用具有nz＜nx且nz＜ny關系的折射率橢圓體表示。也就是說，如圖中箭頭所示，第2相位差補償元件104在液晶層120的液晶層法線方向具有相位超前軸，在相位超前軸方向具有負光程差。該相位超前軸方向光程差的大小取決于液晶盒102和第1相位差補償元件103的液晶層120的層面內方向的光程差(稱之為“面內光程差”)和液晶盒102的液晶層法線方向的光程差(稱之為“垂直光程差”)的差值。
通過設置這樣的第2相位差補償元件104來補償液晶層120的垂直光程差，那么在以對顯示面法線的傾角作為視角時的光程差各向異性，在除了第1和第2液晶區(qū)域的取向軸方向以外的幾乎所有方向上的視角范圍內，都能平均地得到補償。因此，能抑制僅靠第1相位差補償元件103所補償不了的光程差而導致的顯示品質的下降，可以實現(xiàn)大體良好的黑顯示。另外，在偏振片101a和101b具有垂直光程差時，可設定第2相位差補償元件104的光程差以便一并補償偏振片101a和101b的光程差。
在至此的說明中，說明了只在觀察者對著液晶盒102的一側(圖的上側)配置第1相位差補償元件103和第2相位差補償元件104的結構，將各個相位差補償元件配置在光源一側(圖的下側)也可以得到同樣的特性。
另外，如圖3所示的液晶顯示裝置300那樣，也可以將第1相位差補償元件103a和103b、第2相位差補償元件104a和104b分別配置成將液晶盒102夾在中間互相相向。這時，要做到使第1相位差補償元件103a和103b的光程差的總計值與上述第1相位差補償元件103的設定光程差一致，使第2相位差元件104a和104b的光程差的總計值與上述第2相位差補償元件104的設定光程差一致。還有，最好是第1相位差補償元件103a和103b的光學特性互相相同，第2相位差補償元件104a和104b的光學特性也互相相同。因為難以調整相位差補償元件的雙折射率的大小和與波長的依賴關系，也難以制造在垂直方向具有很大的光程差的位相差補償元件，所以最好是將第1相位差補償元件103a和103b、第2相位差補償元件104a和104b分別使用相同的高分子膜制造。
若改變對液晶顯示裝置200或300的顯示面的觀察方向的方位角，偏振片101a和101b的視在吸收軸的配置角度也發(fā)生變化，所以在斜視角(從傾斜于顯示面法線的方向觀察時)在黑顯示狀態(tài)下觀察到漏光。為了防止漏光，如圖4所示的液晶顯示裝置400那樣，將其相位滯后軸大致平行于偏振片101a和101b各自的吸收軸的第3相位差補償元件105a和105b，配置在各自偏振片101a和101b緊貼的內側(液晶盒102一側)是有效的。
第3相位差補償元件105a和105b使透過液晶層120入射到觀察一側的偏振片101a的橢圓偏振光的主軸發(fā)生轉動，以此改變視角，防止在黑顯示狀態(tài)下發(fā)生的漏光。因該第3相位差補償元件補償從正面觀察時的光程差各向異性，故最好將光程差相等的第3相位差補償元件105a和105b設置在液晶盒102的兩側。
上述相位差補償元件(第1、第2以及第3相位差補償元件)不需要由各一個相位差補償元件(典型的指一片相位差膜)構成。例如可以使用一個具備第1相位差補償元件和第2相位差補償元件雙方功能的相位差補償元件來代替第1相位差補償元件和第2相位差補償元件。反過來說，也可以由多個相位差補償元件(典型的指相位差膜)層疊起來制造第1、第2或第3相位差補償元件的每一種。
用熟知的材料、熟知的方法可以制造具有水平取向型液晶層120的液晶盒102。但，為了得到很高的顯示品質，作為控制液晶盒102的盒厚用的襯墊，最好使用遮光性的襯墊，或在液晶盒102的黑矩陣部分有選擇地配置襯墊。如透明襯墊存在于圖像內，則透過襯墊的光借助于第1相位差補償元件通過折射率各向異性的光路，所以成為平時有某種程度的光透過的狀態(tài)。結果，在黑顯示狀態(tài)下會發(fā)生漏光，使對比度下降。
再有，液晶顯示裝置400雖然顯示品質優(yōu)良，但在施加電壓的狀態(tài)下(黑顯示狀態(tài))發(fā)生漏光?，F(xiàn)參照圖5對該現(xiàn)象進行說明。圖5原理性地示出了對液晶盒102的液晶層120施加了供黑顯示之用的電壓的狀態(tài)。
液晶層120包括按所施加的電壓自由地改變取向方向的中間層122，和成為殘留光程差原因的取向膜(未示出)附近的液晶層(稱之為“錨泊層”)124。中間層122中的液晶分子120a大致垂直于基板(未示出)取向。錨泊層124中的液晶分子120a，在取向軸方向相差約成180°的不同的第1液晶區(qū)域102a和第2液晶區(qū)域102b，分別在互成180°的不同方向(與預傾角方向、取向軸方向相同)豎立。
這里，因錨泊層124內的液晶分子120a在液晶區(qū)域102a和102b其取向方向互不相同，所以在施加電場時，如將視角倒過來觀察液晶區(qū)域102a和102b，則液晶區(qū)域102a和102b的視在殘留光程差的大小和方向必然互不相同。也就是說，將視角倒過來時，不能同時并且完全補償液晶區(qū)域102a和102b的殘留光程差，所以只在補償不充分的部分導致漏光，使對比度下降。從平行于殘留光程差的相位滯后軸的方向(取向軸方向)觀察時，該漏光變得最大。
例如使用日本特開平6-27454號公報中記載的透鏡膜方式可以減低上述由于取向分割所致的光程差補償不完全而產生的漏光。如上述公報中所記述的那樣，通過將柱面鏡等具有凹凸面形狀的透鏡陣列片配置在液晶顯示裝置400內以擴大一個方向上的視角，可以抑制因漏光引起的顯示品質的下降。
對圖4所示的液晶顯示裝置400的具體實施例加以說明。
參照圖6，對液晶顯示裝置400中的液晶盒102的結構和制造方法加以說明。圖6原理性地示出了液晶盒102中的1個像素。
在此處，用以下的方法來制造TFT型液晶盒102。
首先用熟知的方法制造TFT基板111和濾色片基板。在各自的基板111和112的液晶層120一側的表面上，形成聚酰亞胺取向膜113和114。液晶盒例如是18型。
使用間距為像素的一半的條形掩模使將深UV(紫外光)照射在取向膜113和114上。圖6的陰影線部分表示有選擇地照射深UV的區(qū)域。此后，例如用人造纖維類的布對取向膜113和114進行摩擦處理。如圖6中的箭頭所示，摩擦方向在上下基板為相同方向，取向膜113和114附著在基板內側，TFT基板111和濾色片基板112之間保持約4μm的間隙互相貼合在一起。此時，對相向基板進行位置對準，使得其照射UV的部分與未照射UV的部分正好相向。作為襯墊，使用遮光性的襯墊。作為液晶材料，使用雙折射率Δn為0.065的非手性液晶材料。
取向膜113和114中照射了UV的區(qū)域(陰影線部)的界面的預傾角幾乎為0°，與此相比，未照射UV的區(qū)域的界面的預傾角約為4°。在上下基板111和112中，各UV照射區(qū)域和UV非照射區(qū)域互相相向配置，所以，如圖6所示，在液晶層120的厚度方向的中央附近所在的液晶分子120a的豎立方向形成相互約相差180°的第1液晶區(qū)域102a和第2液晶區(qū)域102b。
所得到的液晶盒102中的液晶層120在未施加電壓時，光程差約為260nm，施加5V的驅動電壓(黑顯示)時的光程差(殘留光程差)在摩擦方向表現(xiàn)出最大值，約為70nm。
為了補償該殘留光程差，作為第1相位差補償元件103a和103b配置在液晶盒102的兩面，使得光程差約為35nm的相位差膜各自的相位滯后軸與摩擦方向正交。
還有，在施加電壓的狀態(tài)下(5V)，液晶層120的垂直光程差約為250nm。另外，偏振片101a和101b，各自在垂直方向具有約50nm大小的負光程差。為了進一步補償垂直光程差，作為第2相位差補償元件104a和104b，將各自在垂直方向具有約40nm大小的負光程差的相位差膜配置在液晶盒102的兩側。如上所述，補償了垂直光程差的結果是，總計的垂直光程差約為70nm(約250nm-約50nm×2-約40nm×2)，平均起來可以實現(xiàn)在3維空間沒有各向異性的黑顯示。
此外，作為第3相位差補償元件105a和105b，在各偏振片101a和101b最貼近液晶盒102的一側，配置面內光程差約為140nm的單軸性相位差膜，使得各自的相位滯后軸平行于偏振片101a和101b的吸收軸，從而得到液晶顯示裝置400。
該液晶顯示裝置400的電壓～光透過率特性示于圖7。圖7示出了從3個不同的視角方向測定的電壓～光透過率特性曲線。3條電壓～光透過率特性曲線分別為從顯示面法線方向(液晶層法線方向)測定的曲線(正面)、從顯示面法線方向沿著第1和第2液晶區(qū)域102a和102b的摩擦方向(取向軸方向)傾斜60°的方向測定的曲線(摩擦方向、視角60°)、以及從顯示面法線方向沿著與第1和第2液晶區(qū)域102a和102b的摩擦方向正交的方向傾斜60°的方向測定的曲線(摩擦正交方向、視角60°)。
從圖7所示的3個不同的視角方向的電壓～光透過率特性曲線可知，無論在哪個視角方向，隨著外加電壓的上升，光透過率幾乎單調下降。因此，在電壓～光透過率特性曲線的中途，不發(fā)生起因于透過率隨外加電壓的上升而上升的灰度反轉現(xiàn)象。此外，3個不同視角方向的電壓～光透過率曲線，都在幾乎同一個外加電壓下光透過率開始下降，而且在幾乎同一個外加電壓下達到最低光透過率。例如，如將白顯示的外加電壓設定為2V、黑顯示的外加電壓設定為5V，在該電壓范圍內，在所有的視角方向上，光透過率隨電壓的上升而單調下降。因此，在從2V至5V的所有灰度電壓下，將視角傾斜到哪個方向觀察液晶顯示裝置400，圖像都不發(fā)黑、也不發(fā)白，能觀察到與從顯示面法線方向觀察時有大致同樣良好品質的圖像。該液晶顯示裝置400的正面對比度為250以上。再說，液晶顯示裝置400的響應速度約為15毫秒，具有優(yōu)越的動畫顯示特性。本發(fā)明的液晶顯示裝置具有多疇結構，并且由相位差補償元件補償光程差，故視角比現(xiàn)有TN模式的液晶顯示裝置寬。另外，因為采用了具有沿面取向型液晶層或未滿90°扭曲角的扭曲型液晶層，故響應速度比現(xiàn)有TN模式的液晶顯示裝置快。此外，因為使用了包含正介電各向異性液晶材料的水平取向型液晶層，以NW模式進行顯示，故能實現(xiàn)與TN模式一樣的明亮的白顯示。況且，并不縮小現(xiàn)有TN模式的液晶顯示裝置的設計參數(shù)和工藝參數(shù)的容限，能夠應用同樣的制造工藝和檢查標準。
另外，本發(fā)明的液晶顯示裝置，通過設置相位差補償元件，抑制了在正面方向及視角傾斜時的黑顯示狀態(tài)下的漏光(黑色浮白)，故不發(fā)生灰度反轉現(xiàn)象，能實現(xiàn)視角特性得到改善的極為良好的顯示品質。
因此，本發(fā)明能提供一種與現(xiàn)有TN模式相比視角特性優(yōu)良、具有高速響應特性、并且生產成本較低的液晶顯示裝置。本發(fā)明的液晶顯示裝置很適合作為寬視角液晶電視、OA用或CAD用的寬視角液晶監(jiān)視器使用。
權利要求
1.一種液晶顯示裝置，包括備有一對基板、設在上述一對基板之間、含有正介電各向異性的液晶分子的水平取向型液晶層，具有經上述液晶層互相相向的一對電極各自限定的多個像素的液晶盒；設在上述液晶盒外側的一對偏振片；設在上述液晶盒和上述一對偏振片之間的至少一個第1相位差補償元件，以常白模式進行顯示，其特征在于上述多個像素中的每一個具有取向軸方向互成170°～190°角的第1和第2液晶區(qū)域，取向軸方向由上述液晶層厚度方向的中央附近的液晶分子的取向方向的方位角來決定，上述至少一個第1相位差補償元件，對垂直入射到上述液晶層的光，補償在黑顯示狀態(tài)下上述液晶層的光程差。
2.如權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述一對偏振片的吸收軸相互呈正交配置，上述至少一個第1相位差補償元件在平行于上述液晶層的面內具有相位滯后軸，上述相位滯后軸與上述第1和第2液晶區(qū)域的取向軸方向大致呈正交配置。
3.如權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述一對偏振片和上述液晶盒之間至少具有一個第2相位差補償元件，上述至少一個第2相位差補償元件在上述液晶層的法線方向具有相位超前軸。
4.如權利要求3所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述至少一個第2相位差補償元件被配置在上述至少一個第1相位差補償元件和上述一對偏振片之間。
5.如權利要求4所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述至少一個第1相位差補償元件，是經上述液晶盒互相相向配置的一對第1相位差補償元件，上述至少一個第2相位差補償元件是經上述液晶盒互相相向配置的一對第2相位差補償元件。
6.如權利要求5所述的液晶顯示裝置，其特征在于在上述一對第2相位差補償元件和上述一對偏振片之間，還具有經上述液晶層互相相向配置的一對第3相位差補償元件，上述一對第3相位差補償元件中的每一個都具有與上述液晶盒同一側配置的偏振片的吸收軸平行的相位滯后軸，并且具有互相大致相同的光程差。
7.如權利要求6所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述一對第1相位差補償元件具有互相大致相同的光程差。
8.如權利要求6所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述一對第2相位差補償元件具有互相大致相同的光程差。
9.如權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述一對偏振片的吸收軸與上述第1和第2液晶區(qū)域的取向軸方向約成45°的角。
10.如權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述液晶層是沿面取向型液晶層。
11.如權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述液晶層是扭曲取向型液晶層，扭曲角小于90°。
12.如權利要求2所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述一對偏振片和上述液晶盒之間至少具有一個第2相位差補償元件，上述至少一個第2相位差補償元件在上述液晶層的法線方向上具有相位超前軸。
13.如權利要求12所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述至少1個第2相位差補償元件被配置在上述至少一個第1相位差補償元件和上述一對偏振片之間。
14.如權利要求13所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述至少一個第1相位差補償元件是經上述液晶盒互相相向配置的一對第1相位差補償元件，上述至少一個第2相位差補償元件是經上述液晶盒互相相向配置的一對第2相位差補償元件。
15.如權利要求14所述的液晶顯示裝置，其特征在于在上述一對第2相位差補償元件和上述一對偏振片之間還具有經上述液晶層互相相向配置的一對第3相位差補償元件，上述一對第3相位差補償元件中的每一個，都具有與上述液晶盒同一側配置的偏振片的吸收軸平行的相位滯后軸，并且具有互相大致相同的光程差。
16.如權利要求15所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述一對第1相位差補償元件，具有互相大致相同的光程差。
17.如權利要求15所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述一對第2相位差補償元件，具有互相大致相同的光程差。上述一對第2相位差補償元件，具有互相大致相同的光程差。
全文摘要
本發(fā)明的課題是提供一種液晶顯示裝置,與現(xiàn)有的TN模式相比,它有優(yōu)越的視角特性,高速的響應特性,并且能以較低的成本生產。它包括:備有包含正介電各向異性的液晶分子的水平取向型液晶層的液晶盒;一對設在液晶盒外側的偏振片;設在液晶盒和一對偏振片之間的至少一個第1相位差補償元件,以常白模式進行顯示。對每個像素,液晶層具有其取向軸方向互成170°至190°的角的第1及第2液晶區(qū)域。對垂直入射到液晶層的光,第1相位差補償元件補償黑顯示狀態(tài)下液晶層的光程差。
文檔編號G02F1/1337GK1340729SQ0112586
公開日2002年3月20日 申請日期2001年8月28日 優(yōu)先權日2000年8月28日
發(fā)明者吉田圭介, 鹽見誠 申請人:夏普公司