專利名稱：液晶顯示裝置及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置及電子設(shè)備背景技術(shù)作為液晶顯示裝置，公知的有兼?zhèn)浞瓷淠Ｊ胶屯干淠Ｊ降陌胪干浞瓷湫鸵壕э@示裝置。作為這種半透射反射型液晶顯示裝置，已提案有在上基板和下基板之間保持液晶層并且在下基板的內(nèi)表面具有例如在鋁等金屬膜上形成了光透射用的窗部的反射膜、使該反射膜具有半透射反射板的功能這樣的方式。(另外，在本說明書中稱一對基板的液晶層側(cè)的面為內(nèi)表面、相反側(cè)的面為外表面)此時(shí)，在反射模式中從上基板側(cè)入射的外光通過液晶層之后在下基板的內(nèi)表面的反射膜被反射，再通過液晶層從上基板側(cè)射出，用于(貢獻(xiàn)于)顯示。另一方面，在透射模式中，從下基板入射的來自背光源(back light)的光，從反射膜的窗部通過液晶層之后，從上基板側(cè)出射至外部，貢獻(xiàn)于顯示。因而，在反射膜的形成區(qū)域中，形成有窗部的區(qū)域?yàn)橥竿干滹@示區(qū)域，其他區(qū)域?yàn)榉瓷滹@示區(qū)域。
但是，在現(xiàn)有的半透過反射型液晶顯示裝置中，存在著透射顯示中的視角狹窄的技術(shù)問題。這與為不產(chǎn)生視差而在液晶單元(液晶盒)的內(nèi)表面設(shè)置半透射反射板有關(guān)，由于存在不得不用只在觀察者側(cè)設(shè)置的一枚偏振板進(jìn)行反射顯示的限制，從而光學(xué)設(shè)計(jì)的自由度小的原因造成的。另外，為了解決該課題，在下列專利文獻(xiàn)1、2及非專利文獻(xiàn)1中揭示了采用垂直取向液晶的新型液晶顯示裝置。
專利文獻(xiàn)1特開2002-40428號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開平5-113561號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)1″Development of transflective LCD for high contrastand wide viewing angle by using homeotropic alignment″，M.Jisaki等人發(fā)表于Asia Display/IDW′01，p.133-136(2001)在上述專利文獻(xiàn)1、2及非專利文獻(xiàn)1中，為了使圓偏振光入射至液晶層，而在基板的外表面?zhèn)染哂袑⒅本€偏振板和1/4波長板(相位差板)組合而成的圓偏振板。雖然這樣的圓偏振板的特性對視角特性產(chǎn)生很大的影響，但在上述文獻(xiàn)中，并沒有對于圓偏振板規(guī)定詳細(xì)的條件的意思的記載，有時(shí)會(huì)因視角的不同而降低對比度。例如，在上述構(gòu)造中，存在著從斜方向觀看時(shí)的顯示中產(chǎn)生黑浮(光泄漏)，不能獲得足夠的對比度的問題。以上，列舉了半透射反射型液晶顯示裝置的例子來說明存在的問題點(diǎn)，但這不僅限于半透射反射型，在透射型液晶顯示裝置上也有共同的問題。另外，這里，以垂直取向方式為例進(jìn)行了說明、但不局限于涉及上述問題的方式，其他方式(例如TN方式)的液晶顯示裝置也存在有共同的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述技術(shù)問題而提出的，其目的在于提供能夠抑制在采用圓偏振板時(shí)的斜方向的黑浮的液晶顯示裝置及電子設(shè)備。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的液晶顯示裝置是將液晶層保持在一對基板之間而形成的液晶顯示裝置，其特征在于在所述一對基板的外表面分別設(shè)有圓偏振板，所述圓偏振板的每一個(gè)分別包括具有入射光波長的大致1/4的相位差的1/4波長板和直線偏振板，在所述一對基板中的至少一側(cè)基板上，在所述1/4波長板和所述直線偏振板之間設(shè)置有雙折射元件，對于所述雙折射元件，當(dāng)將其平面內(nèi)的相互正交的方位角方向的折射率設(shè)為nx、ny，將厚度方向的折射率設(shè)為nz時(shí)，滿足nz＞nx或nz＞ny的條件。
本發(fā)明的發(fā)明人根據(jù)只通過配置圓偏振板等的方法無法改善所述黑浮的問題這一情況分析，認(rèn)為其原因是由于圓偏振板自身所帶有的視角特性造成的，從而完成了本發(fā)明。本發(fā)明的液晶顯示裝置，以具有圓偏振板的結(jié)構(gòu)為前提，通過雙折射元件補(bǔ)償其圓偏振板的平面方向的相位差。
圖9，圖10是用于講解本發(fā)明雙折射元件作用的示意圖。圖9(b)是示意性地展示現(xiàn)有技術(shù)的液晶顯示裝置的構(gòu)成的圖；圖10(b)是示意性地展示本發(fā)明的液晶顯示裝置的構(gòu)成的圖。在這里，為了簡化說明，圍繞從液晶顯示裝置去除液晶面板后的結(jié)構(gòu)，即、對只提取圓偏振板、雙折射元件等而得的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。在這些構(gòu)成中，上下的圓偏振板互相垂直，從正面看為進(jìn)行黑顯示。而且，圖9(a)、圖10(a)分別在圖9(b)、圖10(b)的結(jié)構(gòu)中示出了方位角0°～360°、極角0°(面板的法線方向)～80°的坐標(biāo)上的黑顯示的等輝度曲線。另外、等輝度曲線的分度(scale)圖9(a)與圖10(a)相等。
如圖9(a)所示，在現(xiàn)有的液晶顯示裝置中，在中央存在黑顯示形成黑沉(較暗)的部分(網(wǎng)狀影線的符號(hào)D的區(qū)域)，在右上、左上、右下、左下的4角，可以看到黑顯示形成明浮(較亮)的部分(點(diǎn)狀影線的符號(hào)B區(qū))。另一方面，可知在圖10(a)所示的本發(fā)明的液晶顯示裝置中，雖然在上下左右的4處發(fā)生了明浮的部分(點(diǎn)狀影線的符號(hào)B′的區(qū)域)，但該區(qū)域B′的亮度變得比區(qū)域B小，從而對比度被大幅度改善。通過本次模擬試驗(yàn)，本發(fā)明的發(fā)明人確認(rèn)了雖然將雙折射元件的厚度方向的延遲(折射率(nz-ny)×厚度d)設(shè)為140nm，但即使改變該折率nz的值，只要nz滿足所述的條件，就能夠看到相同的傾向。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，優(yōu)選所述雙折射元件的滯相軸和所述直線偏振板的吸收軸大致平行。通過這樣的構(gòu)成，可以全方位地實(shí)現(xiàn)無黑浮的顯示。
另外，在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，對于所述雙折射元件，優(yōu)選在設(shè)nx＞ny、Δn＝nz-ny、所述雙折射元件的厚度為d時(shí)，滿足80nm≤Δn·d≤180nm的條件。本發(fā)明的發(fā)明人著眼于雙折射元件的折射率各向異性Δn，進(jìn)行了模擬，觀察在將Δn·d進(jìn)行了各種改變時(shí)，從斜方向觀看的情況下黑顯示時(shí)的亮度將發(fā)生怎樣的變化(模擬的結(jié)果后述)。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Δn·d在上述范圍內(nèi)時(shí)，在斜方向的黑浮受到了充分的抑制。尤其當(dāng)將Δn·d為接近140nm的值時(shí)，無論從哪一個(gè)角度觀看，均可獲得幾乎沒有黑浮的顯示。
本發(fā)明可適用于在一個(gè)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)包括進(jìn)行透射顯示的透射顯示區(qū)域和進(jìn)行反射顯示的反射顯示區(qū)域的半透射反射型液晶顯示裝置。如果根據(jù)該構(gòu)成，可以不受使用場所明暗的限制而獲得可視性優(yōu)良的廣視角的液晶顯示裝置。
本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于具有上述本發(fā)明的液晶顯示裝置。根據(jù)該結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)具有廣視角的液晶顯示部的電子設(shè)備。
圖1是示意性地示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的液晶顯示裝置的剖視圖。
圖2是用于說明雙折射元件的折射率各向異性的說明圖。
圖3是示出比較例(現(xiàn)有技術(shù)的構(gòu)成)的液晶顯示裝置的等輝度曲線的圖。
圖4是示出根據(jù)實(shí)施例1的液晶顯示裝置的等輝度曲線的圖。
圖5是示出根據(jù)實(shí)施例2的液晶顯示裝置的等輝度曲線的圖。
圖6是示出根據(jù)實(shí)施例3的液晶顯示裝置的等輝度曲線的圖。
圖7是圍繞實(shí)施例3的液晶顯示裝置，圖解表示相對于極角度黑顯示的亮度的曲線圖。
圖8是示出本發(fā)明的電子設(shè)備的一例的圖。
圖9是用于說明本發(fā)明的雙折射元件的作用的圖。
圖10是用于說明本發(fā)明的雙折射元件的作用的圖附圖標(biāo)記10...陣列基板、16、26...1/4波長板、17，27...直線偏振板、20...對置基板、28...雙折射元件、50...液晶層、100...液晶顯示裝置、1000...電子設(shè)備
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是將作為本發(fā)明的液晶顯示裝置的一個(gè)例子的有源矩陣型半透射反射型液晶顯示裝置的像素部放大示出的局部剖視圖。
本實(shí)施方式的液晶顯示裝置100，在陣列基板10上具有多個(gè)矩形的像素電極13，沿著被矩陣狀配置的這些像素電極的邊界設(shè)置有數(shù)據(jù)線、掃描線等，以圍住各像素電極13的方式配設(shè)的數(shù)據(jù)線、掃描線等被形成的區(qū)域的內(nèi)側(cè)是一個(gè)點(diǎn)區(qū)域，成為可以在矩陣狀配置的各點(diǎn)區(qū)域的每一個(gè)進(jìn)行顯示的結(jié)構(gòu)。
圖1所示的液晶顯示裝置100為以下結(jié)構(gòu)即，在陣列基板10和與其相對配置的對置基板20之間，保持有由初期取向狀態(tài)呈垂直取向的介電常數(shù)各向異性為負(fù)的液晶材料構(gòu)成的液晶層50，在陣列基板10的外表面?zhèn)染哂斜彻庠?0。陣列基板10是在由石英、玻璃等透光性材料構(gòu)成的基板本體10A的表面，以絕緣膜19介于中間，部分形成由鋁、銀等反射率高的金屬膜構(gòu)成的反射膜11而構(gòu)成的。反射膜11的形成區(qū)域?yàn)榉瓷滹@示區(qū)30，反射膜11的非形成區(qū)域、即反射膜11的開口部內(nèi)為透射顯示區(qū)域40。這樣、本實(shí)施方式的液晶顯示裝置100是包括垂直取向型的液晶層50的垂直取向型液晶顯示裝置，是使反射表示及透射顯示成為可能的半透射反射型的液晶顯示裝置。
在基板本體10A上形成的絕緣膜19，其表面具有凹凸形狀，依附該凹凸形狀反射膜11的表面具有凹凸。由于這種凹凸使反射光散亂，從而可防止來自外部的映像進(jìn)入，獲得寬視角的顯示。另外，在反射膜11上、在與反射顯示區(qū)域30對應(yīng)的位置形成有絕緣膜12。即、以位于反射膜11的上方的方式選擇性地形成絕緣膜12，伴隨絕緣膜12的形成，使在反射顯示區(qū)域30和透射顯示區(qū)域40的液晶層50的層厚不同。絕緣膜12例如由膜厚為2～3μm左右的丙烯酸系樹脂等有機(jī)膜構(gòu)成，在反射顯示區(qū)域30和透射顯示區(qū)域40的邊界付近、具有傾斜區(qū)域，所述傾斜區(qū)包括使自身的層厚連續(xù)變化的傾斜面。使絕緣膜12不存在的部分的液晶層50的厚度為4～6μm左右、反射顯示區(qū)域30中的液晶層50的層厚成為透射顯示區(qū)域40中的液晶層50的層厚的約一半。
這樣，絕緣層12通過自身的膜厚使反射顯示區(qū)域30和透射顯示區(qū)域40的液晶層50的層厚不同而發(fā)揮作為液晶層厚調(diào)整層的功能。另外，在本實(shí)施方式的情況下，絕緣膜12的上部的平坦面的邊緣與反射膜11(反射顯示區(qū)域)的邊緣大致一致，透射顯示區(qū)域40包括絕緣膜12的傾斜區(qū)域。并且、在包含絕緣膜12的表面的陣列基板10的表面，形成有由銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，以下簡稱為ITO)等的透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的像素電極13、由聚酰亞胺等構(gòu)成的垂直取向膜(省略圖示)。另外，本實(shí)施方式中，雖然單獨(dú)設(shè)置反射膜11和像素電極13而進(jìn)行疊層，但是，在反射顯示區(qū)域30中，也可以將由金屬膜構(gòu)成的反射膜作為像素電極使用。
另一方面，在透射顯示區(qū)域40中，在基板本體10A上形成絕緣膜19，其表面不形成反射膜11及絕緣膜12。即、在絕緣膜19上形成由像素電極13、及聚酰亞胺等構(gòu)成的垂直取向膜。
對置基板20側(cè)，在由玻璃、石英等的透光性材料構(gòu)成的基板本體20A的內(nèi)表面，設(shè)置有濾色器22。另外，圖中，符號(hào)BM表示黑矩陣(黑底)。在濾色器22的液晶層側(cè)，形成由ITO等的透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的公共電極23、由聚酰亞胺等構(gòu)成的垂直取向膜(圖示略)。在共通電極23上，在反射顯示區(qū)域30形成開口部，通過由該開口部產(chǎn)生的斜向電場，能夠規(guī)制液晶分子的傾倒方向。
然后，在陣列基板10的基板本體10A的外表面?zhèn)?，借助粘接?圖略)，從基板本體側(cè)粘貼C片15、1/4波長板16，及直線偏振板17。在對置基板20的基板本體20A的外表面?zhèn)?，借助粘接?圖略)從基板本體側(cè)粘貼C片25、1/4波長板26、雙折射元件28、及直線偏振板27。
1/4波長板16、26具有入射光波長的大致1/4的相位差(retardation)，本實(shí)施方式采用了相對于波長560nm的入射光具有140nm的相位差的延伸薄膜。1/4波長板16，1/4波長板26的滯相軸以分別相對于偏振板17、偏振板27的吸收軸45°交叉的方式設(shè)置，由這些1/4波長板16及直線偏振板17構(gòu)成下側(cè)的圓偏振板，由1/4波長板26及直線偏振板27構(gòu)成上側(cè)的圓偏振板。另外，使這些圓偏振板的光學(xué)軸設(shè)置成在初始狀態(tài)能夠進(jìn)行黑顯示的狀態(tài)。也就是說，偏振板17的吸收軸和偏振板27的吸收軸正交，1/4波長板16的滯相軸與1/4波長板26的滯相軸正交。
雙折射元件28用于補(bǔ)償圓偏振板(1/4波長板26，直線偏振板27)具有的視角特性，具有其厚度方向的折射率比其平面內(nèi)的折射率的小的一方還大的光學(xué)特性。即，雙折射元件28，如圖4所示，當(dāng)將在其平面內(nèi)相互正交的方位角方向的折射率設(shè)為nx、ny，將厚度方向的折射率設(shè)為nz時(shí)，具有滿足nz＞nx或nz＞ny的條件的光學(xué)特性。在本例中，例如被設(shè)定成nz＝nx＞ny。
C片15、25是在厚度方向具有相位差的相位差薄膜，具有其厚度方向的折射率(nz)比平面內(nèi)的折射率(nx，ny；nx＝ny)還小的光學(xué)特性。在本例中，當(dāng)將C片15、25的厚度設(shè)為d時(shí)的延遲值(nz-nx)·d設(shè)定成120nm。
另外，液晶層50，在將其折射率各向異性設(shè)為Δn、層厚設(shè)為d時(shí)的延遲值Δn·d被設(shè)定在0.4～0.5的范圍內(nèi)。具體的講，例如被設(shè)定為Δn·d＝0.41。
如上所述，本實(shí)施方式的液晶顯示裝置100，由于在構(gòu)成圓偏振板的1/4波長板26和直線偏振板27之間，具有用于補(bǔ)償該圓偏振板自身持有的視角特性的雙折射元件28，因此，即使從斜方向觀看時(shí)也難以發(fā)生黑浮，能夠獲得高對比度的顯示。
第1實(shí)施例下面，說明本發(fā)明的第一實(shí)施例。在本實(shí)施例中，示出了以前述實(shí)施方式的構(gòu)成的液晶顯示裝置為前提，本發(fā)明的發(fā)明人通過模擬求出對比度的視角特性的結(jié)果。圖3～圖6表示方位角為0°～360°、極角0°(面板的法線方向)～80°的坐標(biāo)中的黑顯示的等輝度曲線。
圖3表示在沒有雙折射元件28的結(jié)構(gòu)(比較例)中的黑顯示的等輝度曲線。在圖3中、中央處有黑顯示發(fā)生黑沉(較暗)部分(網(wǎng)狀底紋的符號(hào)D的區(qū)域)，右上、左上、右下、左下的4角能夠看到黑顯示發(fā)生明浮(較亮)的部分(點(diǎn)狀底紋的符號(hào)B1的區(qū)域)。在這樣的區(qū)域B1中不能獲得充分的對比度。
另一方面，圖4示出了將雙折射元件28的滯相軸與上偏振板27的透射軸平行設(shè)置的結(jié)構(gòu)(實(shí)施例1)中的黑顯示的等輝度曲線。雖然在圖4中，也在右上、左上、右下、左下4角，發(fā)生了黑浮產(chǎn)生的部分(點(diǎn)狀底紋的符號(hào)B2的區(qū)域)，但該區(qū)域B2的亮度比區(qū)域B1小，由此可見對比度被大幅度改善。
圖5表示在與上偏振板27的吸收軸大致平行地設(shè)置了雙折射元件28的滯相軸的結(jié)構(gòu)(實(shí)施例2)中的黑顯示的等輝度曲線。在該構(gòu)成中、全方位實(shí)現(xiàn)了無黑浮的顯示，視角特性變得更好。
圖6示出了代替雙折射元件28設(shè)置了滿足nz＞nx(＝ny)條件的薄膜的結(jié)構(gòu)(實(shí)施例3)中的黑顯示的等輝度曲線。該結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例1、實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)相比黑浮(點(diǎn)狀底紋的符號(hào)B4的區(qū)域)的比例稍高，但即使這樣，也能夠看到與現(xiàn)有的(比較例)相比，有相當(dāng)大的改善效果。
第2實(shí)施例以下，說明本發(fā)明的第2實(shí)施例。在本實(shí)施例中，考察了在前述實(shí)施例3的構(gòu)成中，設(shè)為nx＞ny、Δn＝nz-ny而使Δn變化后，最無黑浮的45°方向的亮度的變化。圖7表示以20nm等級使Δn從60nm變化到200nm為止時(shí)的模擬結(jié)果。在圖7中，橫軸是極角度，縱軸是黑顯示的亮度。由該圖可知，隨著相位差Δn變大，黑浮漸漸變小，若位相差Δn進(jìn)一步變大，黑浮則再漸漸地變大。另外，當(dāng)Δn的值在80nm～180nm的范圍內(nèi)時(shí)，黑浮被充分抑制，尤其當(dāng)Δn為140nm時(shí)，無論從哪一個(gè)角度看，均可獲得高對比度的顯示。
電子設(shè)備接下來，說明具有本發(fā)明的上述實(shí)施方式的液晶顯示裝置的電子設(shè)備的具體示例。
圖8為展示攜帶電話的一例的立體圖。在該圖中，符號(hào)1000表示攜帶電話本體，符號(hào)1001為采用了上述液晶顯示裝置的顯示部。在這樣的攜帶電話等電子設(shè)備的顯示部采用了上述實(shí)施方式的液晶顯示裝置時(shí)，可實(shí)現(xiàn)具有高對比度且廣視角的液晶顯示部的電子設(shè)備。
另外，本發(fā)明的技術(shù)范圍不局限于以上實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)的范圍內(nèi)可加以種種變化。例如，在上述實(shí)施方式中，給出了在半透射反射型液晶顯示裝置中使用本發(fā)明的例子，但是，液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)并不限于此，本發(fā)明也可以適用于透射型、反射型的液晶顯示裝置。另外，顯示方式也不僅限于垂直取向方式，也可以采用TN方式等的其他方式。此外，有關(guān)各種構(gòu)成要素的材料、尺寸、形狀等的具體記述可以作適當(dāng)變更。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，是將液晶層夾持在一對基板之間而構(gòu)成的液晶顯示裝置，其特征在于在所述一對基板的外表面分別設(shè)置圓偏振板，所述圓偏振板的每個(gè)分別包括具有入射光波長的大致1/4的相位差的1/4波長板和直線偏振板，在所述一對基板中的至少一方基板上，在所述1/4波長板和所述直線偏振板之間設(shè)置雙折射元件；對于所述雙折射元件，當(dāng)將其平面內(nèi)的相互正交的方位角方向的折射率設(shè)為nx、ny并將厚度方向的折射率設(shè)為nz時(shí)，滿足nz＞nx或nz＞ny。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述雙折射元件的滯相軸與所述直線偏振板的吸收軸大致平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液晶顯示裝置，其特征在于對于所述雙折射元件，當(dāng)設(shè)nx＞ny、Δn＝nz-ny且將所述雙折射元件的厚度設(shè)為d時(shí)，滿足80nm≤Δn·d≤180nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其特征在于在一個(gè)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)包括進(jìn)行透射顯示的透射顯示區(qū)域和進(jìn)行反射顯示的反射顯示區(qū)域。
5.一種電子設(shè)備，其特征在于具有權(quán)利要求1～4中任意一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種在采用圓偏振板時(shí)可抑制斜方向的黑浮的液晶顯示裝置及電子設(shè)備。本發(fā)明的液晶顯示裝置，上下的圓偏振板分別具有1/4波長板16、26和直線偏振板17、27，在構(gòu)成一方的圓偏振板的1/4波長板26和直線偏振板27之間設(shè)置有雙折射元件28。并且，對于該雙折射元件28，在將其平面內(nèi)相互正交的方位角方向的折射率設(shè)為nx，ny、厚厚度方向的折射率設(shè)為nz時(shí)滿足nz＞nx或nz＞ny。
文檔編號(hào)G02F1/13GK1680857SQ200510063300
公開日2005年10月12日 申請日期2005年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月8日
發(fā)明者松島壽治 申請人:精工愛普生株式會(huì)社