專利名稱:垂直取向型的液晶顯示元件的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及垂直取向型的液晶顯示元件,其具有液晶分子在一對基板間相對于基板垂直地取向的液晶層。
背景技術:
在以往的液晶顯示器中,作為液晶顯示元件,將背光設置在液晶顯示元件的背面進行照明的透射型液晶顯示元件、局部地設置反射區(qū)域的半透射型液晶顯示元件等被廣泛使用。就這些液晶顯示元件的液晶分子的取向方法來說,有TN型(twisted nematic mode)、同質(zhì)型(homogeneousalignment mode)等。在這些模式中,無論哪個模式在不施加電壓的狀態(tài)下,液晶分子都與液晶基板的主面大致平行地排列,通過施加電壓,使分子的長軸方向向垂直于基板主面的方向變化,使液晶層光學地變化。
在上述那樣的TN型等的水平取向型的液晶顯示元件中,因水平取向膜的錨定(anchoring)效應等,施加電壓時液晶分子與基板主面不能完全垂直。因此,施加電壓時基板主面的法線方向的雙折射性不能為0,顯示質(zhì)量(對比度)會下降。因此,作為實現(xiàn)高透射率和高對比度的取向方法,在不施加電壓下相對于基板主面垂直方向(雙折射幾乎為0)地取向,在施加電壓下水平方向地取向的垂直取向(VA(VerticalAlignment))模式引人注目。
在VA模式中,在對液晶層施加了電場時,按照使各像素區(qū)域內(nèi)液晶分子在一個方向上翻倒的方式進行取向控制,盡管可以如上述那樣實現(xiàn)高對比度,但視野角特性不足。因此,為了提高視野角特性,提出了通過對像素區(qū)域內(nèi)的電極設置間隙等并施加斜向電場,從而在對于對置的電極間施加了電壓時,按照使各像素區(qū)域內(nèi)液晶分子在多個方向上翻倒的方式控制取向的方案。但是,在這種垂直取向模式的液晶顯示元件中,由于通過施加電壓使液晶分子的翻倒方向朝向多方向,所以偏光板的偏光軸和液晶的軸從與基板主面垂直的方向觀察時,即使為同一方向,但不能取出光,透射率低。
在這樣的VA模式的液晶顯示元件中,作為配置多個相位差板從而改善對比度和色調(diào)的視野角依賴性(色位移color shift)的液晶顯示裝置,還提出在垂直取向型液晶單元中,配置了對于可見光具有大致1/2或以上3/4或以下的相位差的相位差層和具有光學上負的各向異性折射率、對于可見光具有大致為0的相位差的相位差層的液晶顯示裝置(例如,專利文獻1)。
特開2003-015134號公報配置了多個相位差板的液晶顯示裝置,盡管改善了對比度和色位移,但仍然不充分,不能獲得液晶顯示元件的充分的透射率,而且不能在足夠寬的視野角的范圍內(nèi)獲得高對比度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述實際狀況而完成的發(fā)明,目的在于,實現(xiàn)透射率高、并且視野角寬的垂直取向模式的液晶顯示元件。
為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的第1方案的液晶顯示元件的特征在于,包括一個基板,設置有第1電極;另一個基板,與所述一個基板對置配置,在與所述一個基板對置的面上設置有通過與所述第1電極對置的區(qū)域形成像素區(qū)域的第2電極;垂直取向膜,形成在所述第1電極和所述第2電極的相互對置的面上;液晶層,封入在所述基板之間,具有負的介電各向異性;一對偏光板,分別配置在所述一個和另一個基板的相互對置的面的相反側的外面上;以及兩個光學補償層,分別配置在所述一對基板和所述一對偏光板之間,對透過的可見光給予其波長λ的實質(zhì)上1/4的值的相位差。
在這種液晶顯示元件中,優(yōu)選是兩個光學補償層分別由第1光學補償板構成,該光學補償板在與所述一對基板的主面平行的第1軸方向的折射率為Nx,與所述基板的主面平行并且與所述第1軸方向垂直的第2軸方向的折射率為Ny,與所述基板的主面垂直的第3軸方向的折射率為Nz時,Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系,并且在與所述基板的主面平行的平面內(nèi)的面內(nèi)相位差具有可見光波長λ的1/4的值。
此外,優(yōu)選所述各個光學補償層分別由第1光學補償板構成,該光學補償板在與一對基板的主面平行的第1軸方向的折射率為Nx,與所述基板的主面平行并且與所述第1軸方向垂直的第2軸方向的折射率為Ny,與所述基板的主面垂直的第3軸方向的折射率為Nz,所述光學補償層的厚度為d時,Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系,以(Nx-Ny)d表示的面內(nèi)相位差R的值設定在120nm至160nm的范圍內(nèi),并且以{(Nx+Ny)/2-Nz}表示的Z方向的相位差Rz的值設定在50nm至300nm的范圍內(nèi)。
這種情況下,優(yōu)選是兩片第1光學補償板配置成使在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的方向的面內(nèi)相位延遲軸或折射率最小的方向的面內(nèi)相位超前軸相互正交,一對偏光板配置成使其光學軸相互正交,并且任一個偏光板的偏光軸與相鄰的所述光學補償板的所述面內(nèi)相位延遲軸或面內(nèi)相位超前軸成35°至55°的角度交叉。
而且,優(yōu)選是在一對基板外側的兩面配置的兩片第1光學補償板與各自的外側配置的偏光板之間,還分別配置了相位差板,該相位差板的Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny≈Nz的關系,并且在與基板的主面平行的平面內(nèi)的相位差R具有240nm至300nm范圍的值。
這種情況下,優(yōu)選是一對偏光板的光學軸相互正交,
在一對基板外側的兩面配置的兩片第1光學補償板,分別配置成使在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的方向的各自的面內(nèi)相位延遲軸或折射率最小的方向的各自的面內(nèi)相位超前軸相互正交,并且所述第1光學補償板朝著與相鄰的偏光板成5°至25°或65°至85°的范圍交叉的方向配置,在所述兩片第1光學補償板的外側設置的兩片相位差板,配置成使在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的方向的各自的相位延遲軸或折射率最小的方向的各自的相位超前軸相互正交,并且所述相位差板朝著與相鄰的第1光學補償板的面內(nèi)相位延遲軸或面內(nèi)相位超前軸成50°至70°的范圍交叉的方向配置。
而且,優(yōu)選是除了所述相位差板以外,在一對偏光板之間,還配置了另一個第2光學補償板,該光學補償板的Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系,以{(Nx+Ny)/2-Nz}表示的Z方向的相位差Rz的值被設定在50nm至300nm的范圍內(nèi)。
這種情況下,優(yōu)選是一對偏光板的光學軸相互正交,所述第2光學補償板分別配置在兩片相位差板和各自外側設置的偏光板之間,并且配置成使這些第2光學補償板的面內(nèi)相位延遲軸或面內(nèi)相位超前軸相互平行或正交,并且與相鄰的偏光板的光學軸平行或正交,在一對基板外側的兩面配置的兩片第1光學補償板,配置成使在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的方向的各自的面內(nèi)相位延遲軸或折射率最小的方向的各自的面內(nèi)相位超前軸相互正交,并且所述第1光學補償板朝著與相鄰的偏光板的光學軸成5°至25°或65°至85°的范圍交叉的方向配置,在所述兩片第1光學補償板的外側設置的兩片相位差板,配置成使在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的方向的各自的相位延遲軸或折射率最小的方向的各自的相位超前軸相互正交,并且所述相位差板朝著與相鄰的第1光學補償板的面內(nèi)相位延遲軸或面內(nèi)相位超前軸成50°至70°的范圍交叉的方向配置。
而且,在具備兩片光學補償板和相位差板的情況下,優(yōu)選使用半透射反射型的液晶板,該液晶板還形成了與所述第1電極和第2電極的任一個電極的一部分對應的反射膜,在通過與這些電極對置的區(qū)域形成的一個像素區(qū)域中,形成了對透過對置的一對基板的光進行控制的透射顯示區(qū)域、以及對由所述反射膜反射的光進行控制的反射顯示區(qū)域。
在所述一對基板的外側的兩面配置了所述光學補償板的液晶顯示元件中,更優(yōu)選是在一對偏光板之間,還配置了與所述第1光學補償板不同的兩片第2光學補償板,該光學補償板的Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系,以{(Nx+Ny)/2-Nz}表示的Z方向的相位差Rz的值被設定在50nm至300nm的范圍內(nèi)。
這種情況下,優(yōu)選是一對偏光板的光學軸相互正交,在一對基板外側的兩面配置的兩片第1光學補償板,配置成使在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的方向的各自的面內(nèi)相位延遲軸或折射率最小的方向的各自的面內(nèi)相位超前軸相互正交,并且所述第1光學補償板朝著與相鄰的偏光板的光學軸成35°至55°的范圍交叉的方向配置,分別在所述兩片第1光學補償板的外側設置的兩片第2光學補償板,配置成使在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的方向的各自的面內(nèi)相位延遲軸或折射率最小的方向的各自的面內(nèi)相位超前軸相互平行或正交,并且與相鄰的偏光板的光學軸平行或正交。
在本發(fā)明的液晶顯示元件中,優(yōu)選是在一對基板的一個的外側的面和所述一對偏光板的一個偏光板之間,配置了第1光學補償板,該第1光學補償板的Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系,并且與所述基板的主面平行的平面內(nèi)的相位差具有可見光波長λ的1/4的值,在所述一對基板的另一個的外側的面和所述一對偏光板的另一個偏光板之間,配置了相位差板,該相位差板的Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny≈Nz的關系,并且與基板的主面平行的平面內(nèi)的面內(nèi)相位差R具有120mm至160mm的范圍的值。
這種情況下,優(yōu)選是所述第1光學補償板和相位差板,配置成使在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的方向的各自的面內(nèi)相位延遲軸或折射率最小的方向的各自的面內(nèi)相位超前軸相互正交,一對偏光板配置成使其光學軸相互正交,并且朝著使各自的偏光板的光學軸與相鄰的所述第1光學補償板和相位差板的面內(nèi)相位延遲軸或面內(nèi)相位超前軸成35°至55°交叉的方向配置。
而且,優(yōu)選是在一對偏光板之間,還配置了與所述第1光學補償板不同的另一個第2光學補償板,該另一個第2光學補償板的Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系,以{(Nx+Ny)/2-Nz}表示的Z方向的相位差Rz的值被設定在50nm至300nm的范圍內(nèi)。
這種情況下,優(yōu)選是所述第2光學補償板,分別配置在所述第1光學補償板和一個偏光板之間、以及相位差板和另一個偏光板之間,并與相鄰的偏光板的光學軸平行或正交,所述第1光學補償板和相位差板,配置成使在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的方向的各自的面內(nèi)相位延遲軸或折射率最小的方向的各自的面內(nèi)相位超前軸相互正交,一對偏光板配置成使其光學軸相互正交,并且朝著使各自的偏光板的偏光軸與相鄰的所述第1光學補償板和相位差板的面內(nèi)相位延遲軸或面內(nèi)相位超前軸成35°至55°交叉的方向配置。
而且,在這些液晶顯示元件中,還可以設置通過施加所述電場,按照使指向朝向多個方向的方式使構成所述液晶層的液晶取向的部件。
此外,本發(fā)明的第2方案的液晶顯示元件的特征在于,包括一個基板,設置有透明的第1電極;另一個基板,與所述一個基板對置配置,在與所述一個基板對置的面上設置有通過與所述第1電極對置的區(qū)域形成用于進行透射型顯示的像素區(qū)域的透明的第2電極;垂直取向膜,形成在所述第1電極和所述第2電極的相互對置的面上;液晶層,封入在所述基板之間,具有負的介電各向異性;一對偏光板,分別配置在所述一個和另一個基板的相互對置的面的相反側的外面上;兩片第1光學補償板,分別配置在所述一對基板和所述一對偏光板之間,在與所述一對基板的主面平行的第1軸方向的折射率為Nx,與所述基板的主面平行并且與所述第1軸方向垂直的第2軸方向的折射率為Ny,以及與所述基板的主面垂直的第3軸方向的折射率為Nz時,Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系,并且對透射光給予波長λ的1/4的值的相位差;以及兩片第2光學補償板分別配置在所述兩片第1光學補償板和各自的外側配置的偏光板之間,Nx、Ny和Nz的值分別具有Nx>Ny>Nz的關系,并且使與所述基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的面內(nèi)相位延遲軸的方向與相鄰的偏光板的透射軸正交或平行。
在這種液晶顯示元件中,優(yōu)選是所述一對偏光板的光學軸相互正交,兩片所述第1光學補償板,配置成使與基板的主面平行的平面內(nèi)的平面相位差具有可見光波長λ的1/4的值,并且使在與所述基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的面內(nèi)相位延遲軸的方向與相鄰的偏光板的透射軸實質(zhì)上成45°的角度。
此外,本發(fā)明的第3方案的液晶顯示元件的特征在于,包括一個基板,設有透明的第1電極;另一個基板,在與所述一個基板對置的面上設有與所述第1電極的一部分對置的反射膜、以及配置在包含該反射膜的區(qū)域中,通過與所述第1電極對置的區(qū)域分別形成由與所述反射膜對應的反射顯示區(qū)域和該反射以外的透射區(qū)域構成的像素區(qū)域的第2電極;垂直取向膜,形成在所述第1電極和所述第2電極的相互對置的面上;
液晶層,封入在所述基板之間,具有負的介電各向異性,對透過所述像素區(qū)域的透射顯示區(qū)域的光給予與該光的波長的實質(zhì)上1/2的相位差,并且與所述像素區(qū)域的反射區(qū)域對應的層厚度具有與透射顯示區(qū)域對應的層厚度的實質(zhì)上1/2的層厚度;一對偏光板,分別配置在所述一個和另一個基板的相互對置的面的相反側的外面上;兩片第1光學補償板,分別配置在所述一對基板和所述一對偏光板之間,在與所述一對基板的主面平行的第1軸方向的折射率為Nx,在與所述基板的主面平行并且與所述第1軸方向垂直的第2軸方向的折射率為Ny,以及與所述基板的主面垂直的第3軸方向的折射率為Nz時,Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系;以及兩片相位差板,分別配置在所述兩片第1光學補償板和各自的外側配置的偏光板之間,使相互相鄰的第1光學補償板和相位差板各自的在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率呈現(xiàn)最大值的面內(nèi)相位延遲軸相互實質(zhì)上朝向45°,Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny≈Nz的關系,并且將相互相鄰的光學補償板和相位差板各自的面內(nèi)相位差合成的值具有實質(zhì)上為透射光波長的1/4的面內(nèi)相位差的值。
在這種液晶顯示元件中,優(yōu)選是一對偏光板的光學軸相互正交,在一對基板的外側的兩面配置的兩片第1光學補償板分別配置成使在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的方向的各自的面內(nèi)相位延遲軸相互正交,并且所述第1光學補償板朝著與相鄰的偏光板的透射軸成5°至25°或65°至85°的范圍交叉的方向配置,在所述兩片第1光學補償板的外側設置的兩片相位差板,配置成使在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的方向的各自的面內(nèi)相位延遲軸相互正交。
根據(jù)本發(fā)明的第1方案的液晶顯示元件,在垂直取向型的液晶單元的兩側,配置了對透過的可見光給予其波長λ的實質(zhì)上1/4的值的相位差的兩個光學補償層,所以透射率提高。
而且,作為光學補償層,使用了折射率Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系,并且與所述基板的主面平行的平面內(nèi)的相位差具有可見光波長λ的1/4的值的光學補償板,或使用了Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系,并且以(Nx-Ny)d表示的面內(nèi)相位差R的值設定在120nm至160nm范圍內(nèi),以{(Nx+Ny)/2-Nz}表示的Z方向的相位差Rz的值設定在50nm至300nm的范圍內(nèi)的光學補償板,所以可以將入射到液晶顯示元件的光變換為實質(zhì)上的圓偏光后入射到液晶單元,提高透射率。
此外,由于將所述光學補償層配置在液晶單元的兩側,所以可以將通過偏光板而偏光成直線偏光的光變換為圓偏光后入射到液晶單元,并將透過了液晶單元的偏光再次變換為實質(zhì)上的直線偏光并入射到射出側的偏光板,可以實現(xiàn)透射率高、并且視野角的范圍也寬的液晶顯示元件。
在將所述光學補償板配置在液晶單元的兩側的液晶顯示元件中,通過分別在所述的光學補償板和各自的外側配置的偏光板之間還配置Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny≈Nz的關系,并且在與基板的主面平行的平面內(nèi)的相位差R具有240nm至300nm范圍的值的實質(zhì)上的單軸相位差板,可以實現(xiàn)透射率高、并且視野角的范圍也寬、而且可進行降低了色偏移的反射顯示和透射顯示這兩種顯示的半透射反射型的液晶顯示元件。
此外,在將所述光學補償板配置在液晶單元的兩側的液晶顯示元件、或將所述光學補償板和相位差板分別配置在液晶單元的兩側的液晶顯示元件中,通過還配置了具有Nx>Ny>Nz的關系,且以{(Nx+Ny)/2-Nz}表示的Z方向的相位差Rz的值設定在50nm至300nm的范圍內(nèi)的另一個光學補償板,可以使Z方向的相位差Rz的值非常大,可以使視野角的范圍非常寬。
在本發(fā)明中,通過在液晶板的一側的面上配置所述光學補償板,在另一側的面上配置具有Nx>Ny≈Nz的關系,且面內(nèi)相位差R具有120nm至160nm范圍的值的單軸相位差板,也可以獲得對比度高、并且實用上具有足夠寬的視野角的液晶顯示元件。
這種情況下,還通過配置將Z方向的相位差Rz的值設定在50nm至300nm范圍內(nèi)的另一個光學補償板,可以使Z方向的相位差Rz的值非常大,從而可以進一步擴大視野角的范圍。
此外,根據(jù)本發(fā)明的第2方案的液晶顯示元件,在進行透射顯示的垂直取向型的液晶板的兩側,配置了對透射光給予波長λ的1/4的值的相位差的雙軸相位差板構成的兩片第1光學補償板,而且在其外側配置了使面內(nèi)相位延遲軸的方向與相鄰的偏光板的透射軸正交或平行的雙軸相位差板構成的兩片第2光學補償板,所以這些相鄰的第1、第2光學補償板的Z軸方向的相位差被相加,在Z軸方向上可以具有大的相位差,視野角特性得到極大改善。
而且,根據(jù)本發(fā)明的第3方案的液晶顯示元件,在進行透射顯示和反射顯示的垂直取向型的液晶板的兩側,配置由雙軸相位差板構成的光學補償板和使相位延遲軸與所述雙軸相位差板的面內(nèi)相位延遲軸成45°交叉配置的單軸相位差板,并使將相互相鄰的光學補償板和相位差板各自的面內(nèi)相位差合成的值實質(zhì)上為透射光波長的1/4,所以這些光學補償板和相位差板作為寬頻帶的λ/4板起作用,對比度高,并且實用上具有足夠寬的視野角,而且色調(diào)的視野角依賴性得到改善。
圖1是表示本發(fā)明的實施方式1的液晶顯示元件的構造的圖。
圖2A~圖2C是用于說明形成在取向膜上的突起部對液晶分子的取向產(chǎn)生的影響的圖,圖2A是從基板側面觀察不施加電場時的液晶的取向時的圖,圖2B是從基板側面觀察施加電場時的液晶的取向時的圖,圖2C是從基板正面方向觀察施加電場時的液晶的取向時的圖。
圖3是用于說明實施方式1的各光學元件的光學軸的配置的圖。
圖4A、圖4B表示對于液晶顯示元件的視野角的對比度分布,圖4A是實施方式1的視野角特性圖,圖4B是比較例的視野角特性圖。
圖5是表示本發(fā)明的實施方式2的液晶顯示元件的構造的圖。
圖6是用于說明本發(fā)明的實施方式2的各光學元件的光學軸的配置的圖。
圖7是用于說明本發(fā)明的實施方式3的各光學元件的光學軸的配置的圖。
圖8是用于說明本發(fā)明的實施方式4的各光學元件的光學軸的配置的圖。
圖9是表示本發(fā)明的實施方式5的液晶顯示元件的構造的圖。
圖10是用于說明本發(fā)明的實施方式5的各光學元件的光學軸的配置的圖。
圖11是表示實施方式5的液晶顯示元件的對于視野角的對比度分布的視野角特性圖。
圖12是表示本發(fā)明的實施方式6的液晶顯示元件的構造的圖。
圖13是用于說明本發(fā)明的實施方式6的各光學元件的光學軸的配置的圖。
圖14是表示光學補償板的變形例的構造的圖。
具體實施例方式
(實施方式1)本實施方式的液晶顯示元件,如圖1所示,包括一對基板1、2;在各個基板的相互對置的內(nèi)面形成的像素電極3和對置電極4;形成在這些電極的表面上的取向膜5、6;由封入在所述一對基板間的液晶層7構成的液晶板70;在該液晶板70的所述一對基板1、2各自的外側以夾置這些基板的方式配置的一對偏光板8、9;分別配置在所述液晶板70的兩側的所述一對偏光板8、9之間的兩個光學補償層12、13;以及用于將所述一對基板1、2接合的密封材料21。
基板1、2例如是由玻璃等構成的透明基板,夾置液晶層7并對置配置。
像素電極3和對置電極4是由以氧化銦錫為主要成分的ITO(Indium Tin Oxide)膜等構成的透明電極,分別形成在基板1、2的對置的內(nèi)面上。該液晶顯示元件由有源矩陣型液晶顯示元件構成,分別在像素電極3上連接有源元件3a,對置電極4由覆蓋顯示區(qū)域整體的透明導電膜形成,所述像素電極3通過與所述對置電極4對置的區(qū)域而形成一個像素。
再有,該液晶顯示元件不限于有源矩陣型,例如,在無源矩陣型的情況下,可以使多個像素電極3作為信號電極相互平行地在第1方向上延伸,多個對置電極4作為掃描電極在與所述信號電極3正交的第2方向上延伸而形成。
取向膜5、6由六甲基二硅氧烷的聚合膜等構成,以覆蓋像素電極3和對置電極4的方式形成。取向膜5、6是具有使液晶層7的取向膜附近的液晶分子7a垂直取向的取向限制力的垂直取向膜。
此外,如圖2A中用放大的剖面圖表示與液晶顯示元件的一個像素對應的部分那樣,在取向膜5的各像素區(qū)域的中央部,形成了微小的突起6a,當在所述像素電極3和對置電極4之間施加電壓而改變?nèi)∠驙顟B(tài)而以使液晶分子翻倒時,該微小的突起6a用于獲得各像素區(qū)域的每個區(qū)域的液晶分子的取向穩(wěn)定性。
液晶層7由呈現(xiàn)負的介電各向異性的液晶材料構成,被封入在由基板1和基板2及密封材料21構成的區(qū)域中。
該液晶層7在對置的電極間不施加電壓時(無施加電壓時),通過取向膜5、6的取向限制力,液晶分子7a如圖1所示那樣,與兩基板的主面垂直地取向。在施加電場時,由于負的介電各向異性,液晶分子以與所述兩基板的主面平行的方式進行翻倒那樣的動作,在施加了足夠大的電壓時,液晶分子與所述兩基板的主面實質(zhì)上平行地取向。
這種情況下,如示意地表示形成了一個像素的突起6a的部分的圖2A那樣,在取向膜6的各像素區(qū)域的中央部形成的突起6a附近的液晶分子7a,為了與突起6a的表面垂直地取向,該突起周圍的液晶分子會朝著像素中央傾斜而取向。該像素的中央附近的液晶分子的傾斜取向,對像素內(nèi)的液晶分子7a產(chǎn)生朝向像素中央翻倒的取向傾向。因此,在像素電極3和對置電極4之間施加電壓時,如圖2B和用平面圖表示該圖2B的圖2C那樣,像素區(qū)域內(nèi)的液晶分子以突起6a為中心使分子長軸轉向成放射狀并翻倒而取向。由此,在一個像素內(nèi)可以獲得液晶分子的指向(director)朝向全方向的取向狀態(tài)。
如上述那樣,當所述突起6a設置在每一個像素區(qū)域的情況下,每一個像素區(qū)域中可以獲得以所述突起6a為中心的一個取向狀態(tài)。此外,也可以在形成像素區(qū)域的一個電極中設置將所述像素區(qū)域分割為多個的縫隙(slit),在由該縫隙分割的區(qū)域的大致中央形成所述突起6a,這種情況下,在將一個像素區(qū)域分割為多個的每個分割區(qū)域中獲得以所述突起6a為中心的放射狀的取向狀態(tài),在一個像素區(qū)域中形成多個疇(domain)。
此外,液晶層7按照液晶的雙折射率Δn(異常光折射率ne-普通光折射率n0)和間隙(液晶層7的厚度)d之積例如為Δnd≈350nm±100nm(Δnd的值在250nm~450nm的范圍)的方式來構成,液晶層7在無施加電壓時,液晶分子與基板1、2的主面基本一樣地垂直取向。
夾置所述液晶板70并配置在其兩側的偏光板8和9,如圖1所示分別配置在基板1、2的外面上,而且,如圖3所示,配置成使相互的透射軸或吸收軸等光學軸8a、9a相互正交(交叉棱鏡(crossed nichol))。
配置在所述液晶板70的兩側的所述兩個光學補償層12、13由光學補償板構成,該光學補償板由折射率的波長依賴性小的降冰片烯類的樹脂形成,在與所述一對基板的主面平行的第1軸方向的折射率為Nx,與所述基板的主面平行并且與所述第1軸方向垂直的第2軸方向的折射率為Ny,與所述基板的主面垂直的第3軸方向(膜厚方向)的折射率為Nz,所述光學補償層的厚度為d時,相互正交的三方向的折射率Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系,以(Nx-Ny)d表示的面內(nèi)相位差R的值設定在120nm至160nm的范圍內(nèi),更優(yōu)選是140nm,并且以{(Nx+Ny)/2-Nz}表示的Z方向的相位差Rz的值設定在50mm至300nm的范圍內(nèi)。
即,在所述液晶板70的兩側的所述一對偏光板8和偏光板9之間,配置了與基板的主面垂直的厚度方向的第3軸方向的折射率Nz比其他兩個軸方向的折射率的值小的雙軸相位差板,該雙軸相位差板的面內(nèi)相位差R的值實質(zhì)上被設定為可見光頻帶的中間波長的大致1/4的相位差,而Z方向的相位差Rz的值被設定為對隨著斜向入射到所述液晶板的光進行變化的所述液晶層7的相位差進行補償?shù)闹怠?br>
而且,如圖3所示,所述兩片光學補償板12、13配置成使在與其板面平行的面上折射率最大的方向的面內(nèi)相位延遲軸12a、13a、或與面內(nèi)相位延遲軸12a、13a正交的折射率最小的方向的面內(nèi)相位超前軸相互正交,并且使各自的面內(nèi)相位延遲軸12a、13a或面內(nèi)相位超前軸與由相鄰的偏光板8、9的透射軸8a、9a、或吸收軸構成的偏光軸成35°至55°的范圍、實質(zhì)上45°即以45°為中心的±10°的容許范圍(45°±10°)的角度交叉。
下面,說明有關具有上述結構的液晶顯示裝置的動作。
圖1所示的液晶顯示元件,在像素電極3和對置電極4之間不施加電壓的狀態(tài)下(無施加電壓狀態(tài)),在像素電極3和對置電極4之間不產(chǎn)生電場,液晶層7內(nèi)的液晶分子7a如圖1示意地所示那樣,與基板1、2的主面垂直地取向。因此,透過了與觀察側相反側的內(nèi)側的偏光板9的直線偏光,由內(nèi)側的光學補償板13變換為圓偏光并入射到液晶板70的液晶層7,圓偏光未受到液晶分子7a垂直取向的液晶層7的光學作用而原樣透過,由觀察側的光學補償板12再次返回到原來的直線偏光,入射到交叉棱鏡上配置的觀察側的偏光板8,作為具有與其吸收軸平行的偏光面的直線偏光,并由觀察側的偏光板8吸收并變成黑色(暗)顯示。
另一方面,在像素電極3和對置電極4之間施加與像素的顯示數(shù)據(jù)對應的電壓時(施加電壓狀態(tài)),在這些電極間產(chǎn)生電場。液晶分子7a按照電場強度而傾斜,液晶層7內(nèi)的液晶分子7a在從與基板主面(基板1和2的主面)垂直地取向的垂直取向狀態(tài)至與基板主面平行地取向的水平取向的狀態(tài)之間改變其取向狀態(tài)。
在對液晶層7施加足夠高的電場時,液晶分子7a與基板主面實質(zhì)上平行,并且以像素中央的突起6a為中心而放射狀地取向。透過了圖面上位于下側的內(nèi)側的偏光板9的直線偏光,由于內(nèi)側的光學補償板13的面內(nèi)相位差實質(zhì)上具有可見光波長λ的1/4的值的相位差,并且該面內(nèi)相位延遲軸13a、或相位超前軸與所述偏光板9的透射軸9a實質(zhì)上成45°的角度交叉,所以變換為向一個旋轉方向旋轉的圓偏光并入射到液晶層7。
入射到液晶層7的直線偏光,因液晶層7的實質(zhì)上的λ/2的相位差而被變換為與所述一個方向相反旋轉的圓偏光,并入射到觀察側的光學補償板12。觀察側的光學補償板12也設定成其面內(nèi)相位差實質(zhì)上具有可見光波長λ的1/4的值的相位差,并且其相位延遲軸12a或相位超前軸與內(nèi)側的光學補償板13的相位延遲軸12a、或相位超前軸正交,所以入射到觀察側的光學補償板12的一個方向周圍的圓偏光,變換為具有與透過了內(nèi)側的偏光板9的直線偏光的偏光面正交的偏光面的直線偏光并入射到觀察側的偏光板8,該觀察側的偏光板8的透射軸8a配置成與內(nèi)側的偏光板9的透射軸9a正交,所以透過了所述光學補償板12的直線偏光透過觀察側的偏光板8,變成白色顯示(亮)。這種情況下的透射光強度I在光的波長為λ、平均強度為I0時用以下的算式表示。
(算式1)I=I0sin2(πΔnd/λ)如用該算式1所示那樣,透射光強度I不將液晶分子的指向的方位角θ作為參數(shù),所以對于各像素的全區(qū)域可均勻地透射光,獲得高透射率。
相反,在光學補償板12、13中沒有面內(nèi)相位差的情況下,透射光強度I在從基板主面的法線方向觀察的液晶指向和偏光軸8a、9a形成的角度設為θ時,用以下算式表示。
(算式2)I=I0sin2(πΔnd/λ)sin2(2θ)在算式2中,透射光強度I在θ=±45°時獲得最大透射率,在θ=0°時I=0。在對液晶層7施加電場時,當液晶分子7a在各像素內(nèi)放射狀地取向的液晶顯示元件的情況下,與偏光板8和9的光學軸8a、9a實質(zhì)上向同一方向(θ=0°)翻倒的液晶分子7a的區(qū)域變成透射率I=0,從基板主面的法線方向觀察,各像素中放射狀地產(chǎn)生暗部,透射率低。
此外,在無施加電壓時的斜方向上傾斜的方向的液晶層7內(nèi)的相位差,在液晶層7的異常光折射率為ne,液晶的普通光折射率為n0,從基板法線方向向基板水平面傾斜的角度為φ時,簡單地用以下算式表示。
(算式3)Δnd(φ)={nen0/(ne2cos2φ+n02sin2φ)-1/2-n0}×(d/cosφ)如該算式3那樣,從基板法線方向向基板水平面傾斜的角度φ越大,所述Δnd(φ)的值也越大。
另一方面,光學補償層12、13的厚度方向的遲延Rz在光學補償層12、13的厚度為d時,用以下算式表示。
(算式4)Rz={(Nx+Ny)/2-Nz}×d因此,設定光學補償層12、13的Z方向的相位差Rz的值,設定成抵消從基板法線傾斜的預定角度φ的基板法線方向的相位差的增加部分。在本實施方式中,將光學補償層12、13的Z方向的相位差Rz的值設定在50~300nm的范圍內(nèi),通過這些光學補償層12、13,則從相對于基板法線方向傾斜的方向觀察時的對比度和亮度的變化變少,視野角的范圍擴大,而且視野角φ造成的色調(diào)的反轉得到補償。
如上述那樣,本實施方式的液晶顯示元件,將具有Nx>Ny>Nz的關系的光學補償層12、13的面內(nèi)相位差R的值實質(zhì)上地設定為λ/4,所以不會有在像素電極3和對置電極4之間施加電壓進行白色顯示時成為問題的顯示像素中產(chǎn)生暗部,從而獲得高透射率,此外,本實施方式的液晶顯示元件將光學補償層12、13的Z方向的相位差Rz的值設定在50nm至300nm的范圍內(nèi),所以可以擴寬視野角的范圍,而且可抑制色調(diào)的反轉。
圖4A中表示具有光學補償層的本實施方式的液晶顯示元件的視野角和對比度分布,圖4B中表示作為沒有光學補償層的比較例的液晶顯示元件中的對于相對基板法線方向的觀察方向的角度(視野角)的對比度分布。如圖示那樣,在沒有光學補償層12、13的比較例中,對比度為10以上的區(qū)域如用實線所示,約在30°~40°的范圍,視野角的范圍非常窄。相反,在設有光學補償層12、13的本實施方式的液晶顯示元件的情況下,對比度為10以上的區(qū)域,如用實線所示那樣在上下左右擴大至160°范圍。
如以上說明的那樣,根據(jù)本實施方式的液晶顯示元件,采用VA(Vertical Alignment))模式,并通過設置在像素中央設有突起6a而使液晶分子7a從該像素中央放射狀地取向的液晶板,以及在其兩側設置Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系,并且與所述基板1、2的主面平行的平面內(nèi)的相位差具有可見光波長λ的1/4的值的光學補償板12、13,從而可進行高透射率和高對比度的顯示,此外,通過采用Z方向的相位差Rz的值為50nm至300nm范圍的光學補償板12、13,可進行寬視野角的顯示。
(實施方式2)在上述實施方式1中,示出了分別在液晶板70的兩側配置一片光學補償板12、13的液晶顯示元件,但如圖5所示,分別在液晶板70的兩側再各自追加配置一片與所述光學補償板12、13不同的另一個光學補償板14、15,也可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的。這樣,通過在液晶板70的兩側配置兩片另一個光學補償板14、15,可以使Z方向的相位差Rz的值足夠大,可以充分地補償對比度的視角依賴性。該第2實施方式的液晶顯示元件的結構,在圖1的液晶顯示元件中,除了在液晶板70的兩側還分別追加配置了另一個光學補償層14、15以外,與上述第1實施方式相同,所以在相同的構件上附加相同的標號,并省略說明。
該實施方式的液晶顯示元件,如圖5所示,包括液晶板70;配置在該液晶板70的觀察側的第1光學補償層12;以及再在觀察側配置的第2光學補償板14,此外,包括在與所述液晶板70的觀察側相反側配置的第1光學補償板13;以及再在內(nèi)側配置的第2光學補償板15。
第2光學補償層14、15是折射率Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系,Z方向的相位差Rz的值設定在50nm至300nm的范圍內(nèi)的光學補償板14、15,面內(nèi)相位差R可以沒有也可以有,其值是任意的。
即,在液晶板70的觀察側,與實施方式1同樣的觀察側的第1光學補償板12配置成使其面內(nèi)相位延遲軸12a相對于觀察液晶顯示元件時的水平的方向(水平方向)朝向45°的方向,最靠近觀察側的偏光板8配置成使其透射軸8a與所述水平方向平行,而且在所述觀察側的第1光學補償板12和觀察側的偏光板8之間,觀察側的第2光學補償板14配置成使其面內(nèi)相位延遲軸14a與所述觀察側的偏光板8的透射軸8a平行。
此外,如圖6所示,在與液晶板70的觀察側的相反側,與實施方式1同樣的內(nèi)側的第1光學補償板13配置成使其面內(nèi)相位延遲軸13a相對于觀察液晶顯示元件時的水平的方向(水平方向)朝向135°的方向,最內(nèi)側的偏光板9配置成使其透射軸9a與所述水平方向正交,而且在所述內(nèi)側的第1光學補償板13和內(nèi)側的偏光板9之間,內(nèi)側的第2光學補償板15配置成使其面內(nèi)相位延遲軸15a與所述內(nèi)側的偏光板9的透射軸9a正交。
這樣,第2光學補償板14、15配置成使其面內(nèi)相位延遲軸14a、15a分別與相鄰的偏光板8、9的透射軸8a、9a平行或正交,通過這些光學軸的配置,從而對于具有與各個偏光板8、9的透射軸8a、9a或吸收軸平行的偏光面的直線偏光來說,不會發(fā)生光學作用,所以配置在液晶板70的兩側的第1光學補償板12、13和第2光學補償板14、15,各自相鄰的光學補償板之間作為將Z方向的相位差Rz的值相加的一片光學補償板而起作用。
而且,該實施方式2的液晶顯示元件與實施方式1同樣,在對像素電極3和對置電極4未施加電壓的無施加電壓狀態(tài)下,透過了內(nèi)側的偏光板9的直線偏光,由內(nèi)側的第2光學補償板15和第1光學補償板13變換為圓偏光并入射到液晶板70的液晶層7,圓偏光原樣透過液晶層7后由觀察側的第1光學補償板12和第2光學補償板14再次返回到原來的直線偏光,被配置在交叉棱鏡的觀察側的偏光板8吸收并變成黑色(暗)顯示。
在像素電極3和對置電極4之間施加了足夠高的電壓的施加電壓狀態(tài)下,透過內(nèi)側的偏光板9的直線偏光,由內(nèi)側的第2、第1光學補償板15、13變換為圓偏光并入射到液晶板70的液晶層7,通過具有λ/2的相位差那樣取向的液晶層7變換為相反旋轉的圓偏光,由觀察側的第1、第2光學補償板12、14變換為偏光面相對于透過內(nèi)側的偏光板9的直線偏光的偏光面旋轉了90°的直線偏光,透過交叉棱鏡上配置的觀察側的偏光板8而變成白色(亮)顯示。
此外,對于相對液晶顯示元件的法線從斜向傾斜的方向入射的光,根據(jù)該光的傾斜角度產(chǎn)生變化,以使第1、第2光學補償板的相位差增大,所以可以將因斜入射到液晶層7而產(chǎn)生的相位差的變化通過所述第1、第2光學補償板的相位差的變化進行補償,使視野角的范圍變寬。
如上述那樣,實施方式2通過在液晶板70的兩側配置第1光學補償板和第2光學補償板,可以使Z方向的相位差Rz的值足夠大,可以充分補償對比度的視角依賴性。
(實施方式3)在上述實施方式1中,表示了在液晶板的兩側配置了光學補償板12、13的液晶顯示元件,但不限于此,在圖1中,也可以將與液晶板70的觀察側相反側的光學補償元件13置換為光學特性不同的另一個光學補償板層(光學補償板16)。該實施方式3的液晶顯示元件的結構,除了將配置在液晶板70的一側的一片光學補償層置換為光學性特性不同的另一片光學補償層以外,與上述第1實施方式相同,所以在相同的構件上附加相同的標號,并省略說明。
該實施方式的液晶顯示元件,如圖7所示,包括液晶板70;配置在該液晶板70的觀察側的第1光學補償層12;配置在與所述液晶板70的觀察側相反側的內(nèi)側的另一個光學補償板16;以及夾置這些液晶板70和第1光學補償層12及另一個光學補償板16而配置的一對偏光板8、9。
所述另一個光學補償板由Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny≈Nz的關系(Ny和Nz實質(zhì)上相等,Nx比Ny大),且與基板的主面平行的平面內(nèi)的面內(nèi)相位差R具有120nm至160nm范圍的值的相位差板16構成。
第1光學補償板12和相位差板16,配置成使在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的方向的各自的面內(nèi)相位延遲軸12a、16a或折射率最小的方向的各自的面內(nèi)相位超前軸相互正交,一對偏光板8、9配置成使其光學軸8a、9a相互正交,并且使各自的偏光板8、9的偏光軸8a、9a與相鄰的所述第1光學補償板12和相位差板16的相位延遲軸12a、16a或相位超前軸成35°至55°的范圍、實質(zhì)上成45°交叉。
在該液晶顯示元件中,與實施方式1同樣,在對液晶層7施加了足夠高的電場時,由于配置在液晶板70的一側的第1光學補償板12的面內(nèi)相位差是透射光的實質(zhì)上的λ/4,而配置在液晶板內(nèi)側的相位差板16的面內(nèi)相位差實質(zhì)上也是λ/4,并且配置成使第1光學補償板12的面內(nèi)相位延遲軸12a和所述相位差板16的相位延遲軸16a相互正交,并且與相鄰的偏光板8、9的透射軸8a、9a實質(zhì)上成45°,所以透過了內(nèi)側的偏光板9的直線偏光,由相位差板16變換為在一個旋轉方向上旋轉的圓偏光并入射到液晶層7,由液晶層7變換為與上述一個方向反向旋轉的圓偏光,入射到觀察側的第1光學補償板12,由該觀察側的光學補償板12變換為偏光面相對于入射到所述相位差板16時的直線偏光的偏光面旋轉了90°的直線偏光,入射到觀察側的偏光板8,并透過該偏光面8變成亮顯示。
因此,獲得高透射率并變亮,對比度變高。
此外,由于在液晶板70的觀察側配置有第1光學補償層12,所以通過該第1光學補償層12的Z方向的相位差Rz,將從基板法線傾斜的角度φ的基板法線方向的相位差增加部分抵消,對比度為10以上的區(qū)域擴寬至140°范圍,視野角特性得到改善。
(實施方式4)在上述實施方式3中,表示了在液晶板70的一側配置了一片第1光學補償層12,在另一側配置了光學性特性不同的另一個光學補償層構成的相位差板16的液晶顯示元件,但如圖8所示,在液晶板70的兩側配置的第1光學補償層12和另一個光學補償層(相位差板16)的各自的外側,再各自追加配置一片另一個光學補償板,也可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的。這樣,通過在液晶板70的兩側再配置兩片另一個光學補償板17、18,可以使Z方向的相位差Rz的值足夠大,可以充分地補償對比度的視角依賴性。該實施方式4的液晶顯示元件的結構,在圖7的液晶顯示元件中,除了在液晶板70的兩側分別追加配置了另一個光學補償層17、18以外,與上述第3實施方式相同,所以在相同的構件上附加相同的標號,并省略說明。
該實施方式的液晶顯示元件,如圖8所示,包括液晶板70;配置在該液晶板70的觀察側的第1光學補償層12;以及再在觀察側配置的第2光學補償板17,此外,包括在與所述液晶板70的觀察側相反的內(nèi)側配置的相位差板16;以及再在內(nèi)側配置的第2光學補償板18。
第2光學補償層17、18是折射率Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系,且Z方向的相位差Rz的值設定在50nm至300nm的范圍內(nèi)的光學補償板,面內(nèi)相位差R可以沒有也可以有,其值是任意的。
即,在液晶板70的觀察側,與實施方式3同樣的觀察側的光學補償板12配置成使其面內(nèi)相位延遲軸12a相對于觀察液晶顯示元件時的水平的方向(水平方向)朝向45°的方向,最靠近觀察側的偏光板8配置成使其透射軸8a與所述水平方向平行,而且在所述觀察側的第1光學補償板12和觀察側的偏光板8之間,觀察側的第2光學補償板17配置成使其面內(nèi)相位延遲軸17a與觀察側的偏光板8的透射軸8a平行。
在與液晶板70的觀察側相反側的內(nèi)側,與實施方式3同樣的相位差板16配置成使其面內(nèi)相位延遲軸16a相對于觀察液晶顯示元件時的水平的方向(水平方向)朝向135°的方向,最內(nèi)側的偏光板9配置成使其透射軸9a與所述水平方向正交,而且在內(nèi)側的相位差板16和內(nèi)側的偏光板9之間,內(nèi)側的第2光學補償板18配置成使其面內(nèi)相位延遲軸18a與內(nèi)側的所述偏光板9的透射軸9a正交。
這樣,由于第2光學補償板17、18配置成使其面內(nèi)相位延遲軸17a、18a分別與相鄰的偏光板8、9的透射軸8a、9a平行或正交,從而通過這些光學軸的配置,對于具有與各自的偏光板8、9的透射軸8a、9a或吸收軸平行的偏光面的直線偏光不會產(chǎn)生光學作用,所以配置在液晶板70的觀察側的第1光學補償板12和第2光學補償板17分別作為將Z方向的相位差Rz的值相加的一片光學補償板而起作用。
而且,該實施方式4的液晶顯示元件,對于來自與該液晶顯示元件的法線方向大致平行的內(nèi)側的入射光,與實施方式3同樣,在不對像素電極3和對置電極4施加電壓的無施加電壓狀態(tài)下,透過了內(nèi)側的偏光板9的直線偏光在內(nèi)側的第2光學補償板18中不會受到光學性作用而透過后入射到相位差板16,由該相位差板16變換為圓偏光并入射到液晶板70的液晶層7,圓偏光原樣透過液晶層7后由觀察側的第1光學補償板12再次返回到原來的直線偏光并入射到第2光學補償板17,在該第2光學補償板17中不會受到光學作用而透過,由在交叉棱鏡上配置的觀察側的偏光板8吸收而變成黑色(暗)顯示。
在像素電極3和對置電極4之間施加了足夠高的電壓的施加電壓狀態(tài)下,透過了內(nèi)側的偏光板9的直線偏光,在內(nèi)側的第2光學補償板18中不會受到光學作用而透過后入射到相位差板,由該相位差板16變換為圓偏光并入射到液晶板70的液晶層7,由具有λ/2的相位差取向的液晶層7變換為相反旋轉的圓偏光,由觀察側的第1光學補償板12變換為偏光面相對于透過了內(nèi)側的偏光板9的直線偏光的偏光面旋轉了90°的直線偏光并入射到第2光學補償板17,在該第2光學補償板17中不會受光學作用而透過,從而透過在交叉棱鏡上配置的觀察側的偏光板8而變成白色(亮)顯示。
此外,對于相對于液晶顯示元件的法線從斜向入射的光,根據(jù)該光的傾斜角度產(chǎn)生變化,以使第1、第2光學補償板的相位差增大,所以可以通過所述第1、第2光學補償板的相位差的變化來補償因斜入射到液晶層7而產(chǎn)生的相位差的變化,視野角的范圍擴大。
如上述那樣,實施方式4通過在液晶板70的一側配置第1光學補償板12和第2光學補償板17,在另一側配置相位差板16和第2光學補償板18,可以使Z方向的相位差Rz的值足夠大,可以充分地補償對比度的視角依賴性。
(實施方式5)本發(fā)明的液晶顯示元件,在第1實施方式中通過還在一對偏光板8、9之間配置相位差板,從而可以應用于半透射反射型的液晶顯示元件。對于適用于這種半透射反射型的液晶顯示元件的實施方式5,參照圖9及圖10進行說明。
該實施方式的半透射反射型的液晶顯示元件,如圖9和圖10所示,包括在每個像素中具備反射區(qū)域和透射區(qū)域的半透射反射型的液晶板71;在該液晶板71的所述一對基板1、2各自的外側以夾置這些基板的方式配置的一對偏光板8、9;在所述液晶板71的兩側的所述一對偏光板8、9之間分別配置的兩個第1光學補償層12、13;以及再在這些第1光學補償層12、13和所述偏光板8、9之間分別配置的另一個光學補償層(相位差板19、20)。該實施方式5的液晶顯示元件的結構,除了液晶板為半透射反射型的液晶板71,并且在第1光學補償層12、13和所述偏光板8、9之間分別配置了相位差板18、19以外,與所述實施方式1相同,所以在相同的構件上附加相同的標號,并省略說明。
反射透射型的液晶板71包括一對基板1、2;在各個基板的相互對置的內(nèi)面上形成的像素電極3和對置電極4;在這些電極的表面上形成的取向膜5、6;以及封入在所述一對基板1、2間的液晶層7。所述像素電極3上連接了用于供給驅動電壓的有源元件3a,并通過分別與對置電極4對置的區(qū)域形成一個像素,每個像素的一部分上形成有透明絕緣膜構成的間隙調(diào)整膜31和其上的反射膜32。
所述像素電極3覆蓋所述基板2的基板面和所述間隙調(diào)整膜31上的反射膜32而形成,在與所述對置電極4對置的像素區(qū)域中,覆蓋基板面的透明電極的部分形成透射顯示區(qū)域,覆蓋所述反射膜32上的透明電極的部分形成反射顯示區(qū)域。即,一個像素區(qū)域由反射膜與所述第1電極對置的反射顯示區(qū)域和該反射以外的透射區(qū)域構成。所述反射顯示區(qū)域中,對置的基板間的間隙通過所述間隙調(diào)整膜31而狹窄地形成,并被設定為所述透射顯示區(qū)域的基板間隔的大致1/2。液晶層7中,透射顯示區(qū)域的雙折射率Δn和間隙d之積大致為λ/2,即Δnd的值在250nm~450nm的范圍內(nèi),例如設定為350nm,而反射顯示區(qū)域的Δnd的值大致為λ/4,即Δnd的值在75nm~275nm的范圍內(nèi),例如設定為175nm。
在液晶板71的一對基板1、2的外側,分別配置了與實施方式1同樣的折射率Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系,且以(Nx-Ny)d表示的面內(nèi)相位差R的值設定在120nm至160nm的范圍內(nèi),并且以{(Nx+Ny)/2-Nz}表示的Z方向的相位差Rz的值設定在50nm至300nm的范圍內(nèi)的光學補償板12、13,再在其外側配置了一對偏光板8、9。
在該實施方式5中,還分別在兩片光學補償板12、13和一對偏光板8、9之間配置有折射率Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny≈Nz的關系,且以(Nx-Ny)×d表示的面內(nèi)相位差R的值設定在240nm至300nm的范圍內(nèi)的相位差板構成的另一個光學補償板(以下,稱為相位差板19、20)。
而且,配置在液晶板71兩側的第1光學補償板12、13、配置在其外側的相位差板19、20、以及夾置它們配置的一對偏光板8、9各自的光學軸,如圖10所示,以觀察液晶顯示元件時的水平方向作為基準而如下配置。在與觀察側相反側的圖面上位于下側的內(nèi)側的偏光板9的透射軸9a朝向90°、即朝向上下方向配置,比其靠近觀察側的內(nèi)側的相位差板20的相位延遲軸20a朝向105°的方向配置,觀察側的更內(nèi)側的第1光學補償板13的面內(nèi)相位延遲軸13a朝向165°的方向配置,夾置液晶板71并位于觀察側的觀察側的第1光學補償板12的面內(nèi)相位延遲軸12a朝向75°的方向配置,更靠近觀察側的相位差板19的相位延遲軸19a朝向15°方向配置,而最靠近觀察側的偏光板8的透射軸8a朝向0°、即朝向水平方向配置。
即,一對偏光板8、9的透射軸8a、9a相互正交配置,所述兩片相位差板19、20的相位延遲軸19a、20a相互正交,并且與相鄰的偏光板8、9的透射軸8a、9a分別成15°交叉配置,所述兩片第1光學補償板12、13的面內(nèi)相位延遲軸12a、13a相互正交,并且與相鄰的相位差板19、20的相位延遲軸19a、20a分別成60°交叉的方向配置。而且,通過在與液晶板71的觀察側相反側配置的第1光學補償板13和相位差板20,從而對于在液晶板71的法線方向上透過的光,作為實質(zhì)上將相位延遲軸朝向135°的方向配置的寬頻帶λ/4板而起作用,而通過在液晶板71的觀察側配置的第1光學補償板12和相位差板19,從而對于在液晶板71的法線方向上透過的光,作為將相位延遲軸朝向45°的方向配置的寬頻帶λ/4板而起作用。
在該實施方式5的液晶顯示元件中,對于在該液晶顯示元件的法線方向上入射的光,透射顯示如下進行。
在對置的像素電極3和對置電極4上沒有施加電壓的無施加電壓狀態(tài)下,透過了內(nèi)側的偏光板9的直線偏光,由內(nèi)側的相位差板20和第1光學補償板13變成在一個方向上旋轉的圓偏光并入射到液晶板。從液晶板70的內(nèi)側入射的光,透過液晶板71的各像素的透射顯示區(qū)域,此時,由于液晶層7的液晶分子7a為垂直地豎立的取向狀態(tài),沒有相位差,所以以原樣的圓偏光透過所述液晶板71,并入射到觀察側的第1光學補償板12和相位差板19。這些觀察側的第1光學補償板12和相位差板19的光學軸12a、19a,分別與內(nèi)側的第1光學補償板13和相位差板20的光學軸13a、20a正交配置,所以入射到這些觀察側的第1光學補償板12和相位差板19的圓偏光,變成具有與入射到內(nèi)側的相位差板20的直線偏光的偏光面平行的偏光面的直線偏光并入射到觀察側的偏光板8,由于入射到觀察側的偏光板8的直線偏光板是具有與其吸收軸平行的偏光面的直線偏光板,所以該直線偏光被吸收,變成黑色(暗)顯示。
在對置的像素電極3和對置電極4上施加足夠高的電壓,液晶分子7a與基板面實質(zhì)上平行地排列的施加電壓狀態(tài)下,透過了內(nèi)側的偏光板9的直線偏光由內(nèi)側的相位差板20和第1光學補償板13變成在一個方向上旋轉的圓偏光并入射到液晶板71。從液晶板71的內(nèi)側入射的光,透過液晶板71的各像素的透射顯示區(qū)域,此時,透射顯示區(qū)域的液晶層7中,液晶分子7a與基板面平行排列而具有λ/2的相位差(retardation),所以變成與入射的圓偏光相反旋轉的圓偏光并射出液晶板71,入射到觀察側的第1光學補償板12和相位差板19。這些觀察側的第1光學補償板12和相位差板19的光學軸12a、19a分別與內(nèi)側的第1光學補償板13和相位差板20的光學軸13a、20a正交配置,所以入射到這些觀察側的第1光學補償板12和相位差板20的圓偏光,變成與入射到內(nèi)側的相位差板20的直線偏光的偏光面正交的偏光面的直線偏光并入射到觀察側的偏光板8,入射到觀察側的偏光板8的直線偏光是具有與其透射軸平行的偏光面的直線偏光,所以變成白色(亮)顯示。
在該實施方式5的液晶顯示元件中,對于入射到該液晶顯示元件的法線方向上的光,由液晶板71反射從觀察側入射的光,觀察該反射光的反射顯示如以下那樣進行。
在對置的像素電極3和對置電極4上沒有施加電壓的無施加電壓狀態(tài)下,透過了觀察側的偏光板8的直線偏光,由觀察側的相位差板19和第1光學補償板12變成在一個方向上旋轉的圓偏光并入射到液晶板71。從液晶板71的觀察側入射到該液晶板的各像素的反射顯示區(qū)域的圓偏光,此時,由于液晶層7的液晶分子7a為垂直地豎立的取向狀態(tài),沒有相位差,所以以原樣的圓偏光透過液晶層7,并由各像素的反射膜3反射,變成相反旋轉的圓偏光,返回液晶層7,并入射到觀察側的第1光學補償板12和相位差板19。這些觀察側的第1光學補償板12和相位差板19的光學軸12a、19a,分別與內(nèi)側的第1光學補償板13和相位差板20的光學軸13a、20a正交配置,所以入射到這些觀察側的第1光學補償板12和相位差板19的圓偏光,變成具有與觀察側的偏光板8的吸收軸平行的偏光面的直線偏光并入射到觀察側的偏光板8,該直線偏光被吸收,變成黑色(暗)顯示。
在對置的像素電極3和對置電極4上施加足夠高的電壓,液晶分子7a與基板面實質(zhì)上平行地排列的施加電壓狀態(tài)下,透過了觀察側的偏光板8的直線偏光,由觀察側的相位差板19和第1光學補償板12變成在一個方向上旋轉的圓偏光并入射到液晶板71。此時,由于液晶層7的液晶分子7a相對于基板面為大致水平地取向的狀態(tài),有λ/4的相位差,所以從液晶板71的觀察側入射到所述液晶板71的各像素的反射顯示區(qū)域的圓偏光透過液晶層7而到達各像素的反射膜32時,變?yōu)榫哂信c透過了觀察側的偏光板8的直線偏光的偏光面平行的偏光面的直線偏光,由所述反射膜32反射,返回液晶層7,在這種返回的過程中再次給予λ/4的相位差,變?yōu)樵谂c所述一個方向上旋轉的圓偏光相同方向上旋轉的圓偏光,射出液晶層7,并入射到觀察側的光學補償板12和相位差板19。入射到這些觀察側的第1光學補償板12和相位差板19的圓偏光,變?yōu)榫哂信c觀察側的偏光板8的透射軸8a平行的偏光面的直線偏光,透過觀察側的偏光板8,變成白色(亮)顯示。
此外,對于相對于液晶顯示元件的法線從斜向傾斜的方向入射的光,根據(jù)該光的傾斜角度產(chǎn)生變化,以使第1光學補償板12、13的相位差增大,所以可以通過所述第1光學補償板12、13的相位差的變化來補償因斜入射到液晶層7而產(chǎn)生的相位差的變化,視野角的范圍擴大。
圖11表示在該實施方式5的半透射反射型的液晶顯示元件中,對于相對基板法線方向的觀察方向的角度(視野角)的對比度分布。如圖示那樣,在設置了第1光學補償層12、13和相位差板19、20的本實施方式的液晶顯示元件的情況下,對比度為10以上的區(qū)域,如用實線所示那樣在上下左右大致擴大到135°范圍。
這樣,在實施方式5中,通過在半透射反射型的液晶板71的兩側,配置面內(nèi)相位差實質(zhì)上為λ/4的第1光學補償板12、13和相位差為λ/2的相位差板19、20,并通過這些第1光學補償板12、13和相位差板19、20而具有寬頻帶λ/4相位差板的功能,從而可以提高透射率,并且防止反射光的著色。因而,通過光學補償板的Z方向的相位差Rz,視野角特性得到改善。
(實施方式6)在上述實施方式5中,表示了在液晶板的觀察側和相反側的兩方分別配置了一片第1光學補償層12、13和一片相位差板19、20的液晶顯示元件,但如圖12和圖13所示,在配置在液晶板71的兩側的第1光學補償層12、13和相位差板19、20的各自外側,再各自追加配置一片另一個第2光學補償板22、23,也可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的。這樣,通過在液晶板71的兩側再配置兩片另一個第2光學補償板22、23,可以使Z方向的相位差Rz的值足夠大,可以充分地補償對比度的視角依賴性。該實施方式6的液晶顯示元件的結構,在圖9和圖10的液晶顯示元件中,除了在液晶板71的兩側再分別追加配置了另一個第2光學補償層22、23以外,與上述實施方式5相同,所以在相同的構件上附加相同的標號,并省略說明。
該實施方式的液晶顯示元件,如圖12和圖13所示,包括液晶板71;配置在該液晶板71的觀察側的第1光學補償層12;配置在該觀察側的相位差板19;以及在與其外側的偏光板8之間再配置的第2光學補償板22,還包括在與所述液晶板71的觀察側相反的內(nèi)側配置的第1光學補償板13;在其內(nèi)側配置的相位差板20;以及在與其內(nèi)側的偏光板9之間再配置的第2光學補償層23。
第2光學補償層22、23分別是折射率Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系,以(Nx-Ny)d表示的面內(nèi)相位差R的值設定在120nm至160nm的范圍內(nèi),并且Z方向的相位差Rz的值設定在50nm至300nm的范圍內(nèi)的光學補償板(以下,稱為第2光學補償板22、23),面內(nèi)相位差R可以沒有也可以有,其值是任意的。
即,如圖13所示,在液晶板71的觀察側,與實施方式5同樣的觀察側的第1光學補償板12配置成使其面內(nèi)相位延遲軸12a相對于觀察液晶顯示元件時的水平的方向(水平方向)朝向75°的方向,在該觀察側,相位差板19配置成使其相位延遲軸19a相對于水平方向朝向15°的方向,最靠近觀察側的偏光板8配置成使其透射軸8a與所述水平方向平行,在更靠近所述觀察側的相位差板19和觀察側的偏光板8之間,第2光學補償板22配置成使其面內(nèi)相位延遲軸22a與所述觀察側的偏光板8的透射軸8a平行。即,兩片第1光學補償板配置成使各自的面內(nèi)相位延遲軸相互正交,并且朝著與相鄰的偏光板的透射軸成5°至25°或65°至85°的范圍交叉的方向配置。
在與液晶板71的觀察側相反側上,與實施方式5同樣的內(nèi)側的第1光學補償板13配置成使其平面內(nèi)光學軸13a相對于水平方向朝向165°的方向,在其內(nèi)側,相位差板20配置成使其面內(nèi)相位延遲軸20a相對于液晶顯示元件的水平方向朝向105°的方向,最靠內(nèi)側的偏光板9,使其透射軸9a與所述水平方向正交,再在所述內(nèi)側的相位差板20和內(nèi)側的偏光板9之間,內(nèi)側的第2光學補償板23配置成使其面內(nèi)相位延遲軸23a與所述內(nèi)側的偏光板9的透射軸9a正交。
這樣,第2光學補償板22、23配置成使其面內(nèi)相位延遲軸22a、23a分別與相鄰的偏光板8、9的透射軸8a、9a平行或正交,通過這些光學軸的配置,從而對于具有與各個偏光板8、9的透射軸8a、9a或吸收軸平行的偏光面的直線偏光不會產(chǎn)生光學性作用,所以液晶板71的兩側配置的第1光學補償板12、13和第2光學補償板22、23分別作為將Z方向的相位差Rz的值相加的一片光學補償板而起作用。
因而,該實施方式6的液晶顯示元件,與實施方式5同樣,在透射顯示中,在對像素電極3和對置電極4沒有施加電壓的無施加電壓狀態(tài)下,透過了內(nèi)側的偏光板9的直線偏光,在內(nèi)側的第2光學補償板23中不會受到光學作用而透過并入射到相位差板20和第1光學補償板13,由該相位差板20和第1光學補償板13變換為圓偏光并入射到液晶板71的液晶層7,圓偏光原樣透過液晶層7后由觀察側的第1光學補償板12和相位差板19再次返回到原來的直線偏光,在第2光學補償板22中不會受到光學作用而透過后由交叉棱鏡上配置的觀察側的偏光板8吸收,變成黑色(暗)顯示。
在像素電極3和對置電極4之間施加了足夠高的電壓的施加電壓狀態(tài)下,透過了內(nèi)側的偏光板9的直線偏光,在內(nèi)側的第2光學補償板23中不會受到光學作用而透過后入射到相位差板20和第1光學補償板13,由這些內(nèi)側的相位差板20和第1光學補償板13變換為圓偏光并入射到液晶板71的液晶層7,由具有λ/2的相位差取向的液晶層7變換為反向旋轉的圓偏光,由觀察側的第1光學補償板12和相位差板20變換為偏光面相對于透過了內(nèi)側的偏光板9的直線偏光的偏光面旋轉了90°的直線偏光并入射到第2光學補償板22,在第2光學補償板22中不會受到光學作用而透過后,透過交叉棱鏡上配置的觀察側的偏光板8而變成白色(亮)顯示。
在反射顯示中,在對置的像素電極3和對置電極4上不施加電壓的無施加電壓狀態(tài)下,透過了觀察側的偏光板8的直線偏光,入射到觀察側的相位差板19而沒有受到觀察側的第2光學補償板22的光學作用,由該相位差板19和第1光學補償板12變成向一個方向旋轉的圓偏光并入射到液晶板7。從液晶板7的觀察側入射到所述液晶板7的各像素的反射顯示區(qū)域的圓偏光,以原樣的圓偏光透過液晶層7,由各像素的反射膜32反射,變成反向旋轉的圓偏光,返回液晶層7,并入射到觀察側的第1光學補償板12和相位差板19,入射到這些觀察側的第1光學補償板12和相位差板19的圓偏光,變?yōu)榫哂信c觀察側的吸收軸平行的偏光面的直線偏光,入射到觀察側的第2光學補償板22和觀察側的偏光板18,并被吸收而變成黑色(暗)顯示。
在對置的像素電極3和對置電極4上施加了足夠高的電壓的施加電壓狀態(tài)下,透過了觀察側的偏光板8的直線偏光,入射到觀察側的相位差板19而沒有受到觀察側的第2光學補償板122的光學作用,由該觀察側的相位差板19和第1光學補償板12變成在一個方向上旋轉的圓偏光,入射到液晶板7。從液晶板7的觀察側入射到所述液晶板7的各像素的反射顯示區(qū)域的圓偏光,變?yōu)榫哂信c透過了觀察側的偏光板8的直線偏光的偏光面平行的偏光面的直線偏光,由所述反射膜2反射并返回到液晶層7,變?yōu)榕c所述一個方向上旋轉的圓偏光相同方向上旋轉的圓偏光,射出液晶層7后入射到觀察側的第1光學補償板12和相位差板19,入射到這些觀察側的第1光學補償板12和相位差板19的圓偏光,變?yōu)榫哂信c觀察側的透射軸平行的偏光面的直線偏光,入射到觀察側的第2光學補償板22,透過觀察側的偏光板8而沒有受到該觀察側的第2光學補償板22的光學作用,變成白色(亮)顯示。
此外,對于相對于液晶顯示元件的法線從斜向入射的光,根據(jù)該光的傾斜角度產(chǎn)生變化,以使第1光學補償板12、13和第2光學補償板22、23的相位差增大,所以可以通過這些第1、第2光學補償板12、13、22、23的相位差的變化來補償因斜入射到液晶層7而產(chǎn)生的相位差的變化,視野角的范圍擴大。
如上述那樣,實施方式6通過在液晶板7的兩側配置第1光學補償板12、13和第2光學補償板22、23,可以使Z方向的相位差Rz的值足夠大,可以充分地補償對比度的視角依賴性。
再有,本發(fā)明不限定于上述實施方式所示的例子,可有各種各樣的變形及應用。例如,作為第1、第2光學補償層,使用了具有Nx>Ny>Nz的關系,以(Nx-Ny)d表示的面內(nèi)相位差R的值設定在120nm至160nm的范圍內(nèi),并且以{(Nx+Ny)/2-Nz}表示的Z方向的相位差Rz的值設定在50nm至300nm的范圍內(nèi)的雙軸相位差板構成的光學補償板,但不限于此,也可以將相位差的值為120nm至160nm范圍的單軸相位差板和Z方向的相位差Rz的值為50nm至300nm范圍的相位差板組合而構成一片光學補償板。即,如圖14所示,通過將1/4波長板12a、和按照使基板的主面的法線方向的折射率比與基板的主面平行的方向的折射率小的方式來配置的相位差板12b進行層疊,也可以作為具有上述特性的一片光學補償板。
此外,在上述實施方式中,為了使液晶朝向像素的中央放射狀地取向,在對置電極側的取向膜中形成了突起,但形成這種放射狀的取向的方法本身是任意的。例如,在下側的像素電極基板側形成凹部的方法,或者,也可以在像素電極中形成縫隙,并將一個像素分割成多個取向區(qū)域。
權利要求
1.一種液晶顯示元件,其特征在于,包括一個基板,設置有第1電極;另一個基板,與所述一個基板對置配置,在與所述一個基板對置的面上設置有通過與所述第1電極對置的區(qū)域形成像素區(qū)域的第2電極;垂直取向膜,形成在所述第1電極和所述第2電極的相互對置的面上;液晶層,封入在所述基板之間,具有負的介電各向異性;一對偏光板,分別配置在所述一個和另一個基板的相互對置的面的相反側的外面上;以及兩個光學補償層,分別配置在所述一對基板和所述一對偏光板之間,對透過的可見光給予其波長λ的實質(zhì)上1/4的值的相位差。
2.如權利要求1所述的液晶顯示元件,其特征在于,兩個光學補償層分別由第1光學補償板構成,該光學補償板在與所述一對基板的主面平行的第1軸方向的折射率為Nx,與所述基板的主面平行并且與所述第1軸方向垂直的第2軸方向的折射率為Ny,與所述基板的主面垂直的第3軸方向的折射率為Nz時,Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系,并且在與所述基板的主面平行的平面內(nèi)的面內(nèi)相位差具有可見光波長λ的1/4的值。
3.如權利要求1所述的液晶顯示元件,其特征在于,光學補償層分別由第1光學補償板構成,該光學補償板在與一對基板的主面平行的第1軸方向的折射率為Nx,與所述基板的主面平行并且與所述第1軸方向垂直的第2軸方向的折射率為Ny,與所述基板的主面垂直的第3軸方向的折射率為Nz,所述光學補償層的厚度為d時,Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系,以(Nx-Ny)d表示的面內(nèi)相位差R的值設定在120nm至160nm的范圍內(nèi),并且以{(Nx+Ny)/2-Nz}表示的Z方向的相位差Rz的值設定在50nm至300nm的范圍內(nèi)。
4.如權利要求2所述的液晶顯示元件,其特征在于,在一對基板外側的兩面設置的兩片第1光學補償板,配置成使在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的方向的面內(nèi)相位延遲軸或折射率最小的方向的面內(nèi)相位超前軸相互正交,一對偏光板配置成使其光學軸相互正交,并且任一個偏光板的偏光軸與相鄰的所述光學補償板的所述面內(nèi)相位延遲軸或面內(nèi)相位超前軸成35°至55°的角度交叉。
5.如權利要求2所述的液晶顯示元件,其特征在于,在一對基板外側的兩面配置的兩片第1光學補償板與各自的外側配置的偏光板之間,還分別配置了相位差板,該相位差板的Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny≈Nz的關系,并且在與基板的主面平行的平面內(nèi)的相位差R具有240nm至300nm范圍的值。
6.如權利要求5所述的液晶顯示元件,其特征在于,一對偏光板的光學軸相互正交,在一對基板外側的兩面配置的兩片第1光學補償板,分別配置成使在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的方向的各自的面內(nèi)相位延遲軸或折射率最小的方向的各自的面內(nèi)相位超前軸相互正交,并且所述第1光學補償板朝著與相鄰的偏光板的光學軸成5°至25°或65°至85°的范圍交叉的方向配置,在所述兩片第1光學補償板的外側設置的兩片相位差板,配置成使在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的方向的各自的相位延遲軸或折射率最小的方向的各自的相位超前軸相互正交,并且所述相位差板朝著與相鄰的第1光學補償板的面內(nèi)相位延遲軸或面內(nèi)相位超前軸成50°至70°的范圍交叉的方向配置。
7.如權利要求6所述的液晶顯示元件,其特征在于,還形成了與第1電極和第2電極的任一個電極的一部分對應的反射膜,在通過與這些電極對置的區(qū)域形成的一個像素區(qū)域中,形成了對透過對置的一對基板的光進行控制的透射顯示區(qū)域、以及對由所述反射膜反射的光進行控制的反射顯示區(qū)域。
8.如權利要求5所述的液晶顯示元件,其特征在于,在一對偏光板之間,還配置了另一個第2光學補償板,該第2光學補償板的Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系,以{(Nx+Ny)/2-Nz}表示的Z方向的相位差Rz的值被設定在50nm至300nm的范圍內(nèi)。
9.如權利要求8所述的液晶顯示元件,其特征在于,一對偏光板的光學軸相互正交,所述第2光學補償板分別配置在兩片相位差板和各自外側設置的偏光板之間,并且配置成使這些第2光學補償板的面內(nèi)相位延遲軸或面內(nèi)相位超前軸相互平行或正交,并且與相鄰的偏光板的光學軸平行或正交,在一對基板外側的兩面配置的兩片第1光學補償板,配置成使在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的方向的各自的面內(nèi)相位延遲軸或折射率最小的方向的各自的面內(nèi)相位超前軸相互正交,并且所述第1光學補償板朝著與相鄰的偏光板的光學軸成5°至25°或65°至85°的范圍交叉的方向配置,在所述兩片第1光學補償板的外側設置的兩片相位差板,配置成使在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的方向的各自的面內(nèi)相位延遲軸或折射率最小的方向的各自的面內(nèi)相位超前軸相互正交,并且所述相位差板朝著與相鄰的第1光學補償板的面內(nèi)相位延遲軸或面內(nèi)相位超前軸成50°至70°的范圍交叉的方向配置。
10.如權利要求2所述的液晶顯示元件,其特征在于,在一對偏光板之間,還配置了與所述第1光學補償板不同的兩片第2光學補償板,該第2光學補償板的Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系,以{(Nx+Ny)/2-Nz}表示的Z方向的相位差Rz的值被設定在50nm至300nm的范圍內(nèi)。
11.如權利要求10所述的液晶顯示元件,其特征在于,一對偏光板的光學軸相互正交,在一對基板外側的兩面配置的兩片第1光學補償板,配置成使在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的方向的各自的面內(nèi)相位延遲軸或折射率最小的方向的各自的面內(nèi)相位超前軸相互正交,并且所述第1光學補償板朝著與相鄰的偏光板的光學軸成35°至55°的范圍交叉的方向配置,分別在所述兩片第1光學補償板的外側設置的兩片第2光學補償板,配置成使在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的方向的各自的面內(nèi)相位延遲軸或折射率最小的方向的各自的面內(nèi)相位超前軸相互平行或正交,并且與相鄰的偏光板的光學軸平行或正交。
12.如權利要求1所述的液晶顯示元件,其特征在于,在一對基板的一個的外側的面和所述一對偏光板的一個偏光板之間,配置了第1光學補償板,該第1光學補償板的Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系,并且與所述基板的主面平行的平面內(nèi)的相位差具有可見光波長λ的1/4的值,在所述一對基板的另一個的外側的面和所述一對偏光板的另一個偏光板之間,配置了相位差板,該相位差板的Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny≈Nz的關系,并且與基板的主面平行的平面內(nèi)的面內(nèi)相位差R具有120mm至160mm的范圍的值。
13.如權利要求12所述的液晶顯示元件,其特征在于,所述第1光學補償板和相位差板,配置成使在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的方向的各自的面內(nèi)相位延遲軸或折射率最小的方向的各自的面內(nèi)相位超前軸相互正交,一對偏光板配置成使其光學軸相互正交,并且朝著使各自的偏光板的光學軸與相鄰的所述第1光學補償板和相位差板的面內(nèi)相位延遲軸或面內(nèi)相位超前軸成35°至55°交叉的方向配置。
14.如權利要求12所述的液晶顯示元件,其特征在于,在一對偏光板之間,還配置了與所述第1光學補償板不同的另一個第2光學補償板,該另一個第2光學補償板的Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系,以{(Nx+Ny)/2-Nz}表示的Z方向的相位差Rz的值被設定在50nm至300nm的范圍內(nèi)。
15.如權利要求14所述的液晶顯示元件,其特征在于,所述第2光學補償板分別配置在所述第1光學補償板和一個偏光板之間、以及相位差板和另一個偏光板之間,并與相鄰的偏光板的光學軸平行或正交,所述第1光學補償板和相位差板,配置成使在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的方向的各自的面內(nèi)相位延遲軸或折射率最小的方向的各自的面內(nèi)相位超前軸相互正交,一對偏光板配置成使其光學軸相互正交,并且朝著使各自的偏光板的偏光軸與相鄰的所述第1光學補償板和相位差板的面內(nèi)相位延遲軸或面內(nèi)相位超前軸成35°至55°交叉的方向配置。
16.如權利要求1-15的任一項所述的液晶顯示元件,其特征在于,還包括通過施加所述電場,按照使指向朝向多個方向的方式使構成所述液晶層的液晶取向的部件。
17.一種液晶顯示元件,其特征在于,包括一個基板,設置有透明的第1電極;另一個基板,與所述一個基板對置配置,在與所述一個基板對置的面上設置有通過與所述第1電極對置的區(qū)域形成用于進行透射型顯示的像素區(qū)域的透明的第2電極;垂直取向膜,形成在所述第1電極和所述第2電極的相互對置的面上;液晶層,封入在所述基板之間,具有負的介電各向異性;一對偏光板,分別配置在所述一個和另一個基板的相互對置的面的相反側的外面上;兩片第1光學補償板,分別配置在所述一對基板和所述一對偏光板之間,在與所述一對基板的主面平行的第1軸方向的折射率為Nx,與所述基板的主面平行并且與所述第1軸方向垂直的第2軸方向的折射率為Ny,以及與所述基板的主面垂直的第3軸方向的折射率為Nz時,Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系,并且對透射光給予波長λ的1/4的值的相位差;以及兩片第2光學補償板,分別配置在所述兩片第1光學補償板和各自的外側配置的偏光板之間,Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系,并且使在與所述基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的面內(nèi)相位延遲軸的方向與相鄰的偏光板的透射軸正交或平行。
18.如權利要求17所述的液晶顯示元件,其特征在于,所述一對偏光板的光學軸相互正交,兩片所述第1光學補償板,配置成使與基板的主面平行的平面內(nèi)的面內(nèi)相位差具有可見光波長λ的1/4的值,并且使在與所述基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的面內(nèi)相位延遲軸的方向與相鄰的偏光板的透射軸實質(zhì)上成45°的角度。
19.一種液晶顯示元件,其特征在于,包括一個基板,設置有透明的第1電極;另一個基板,在與所述一個基板對置的面上設有與所述第1電極的一部分對置的反射膜、以及配置在包含該反射膜的區(qū)域中,通過與所述第1電極對置的區(qū)域分別形成由與所述反射膜對應的反射顯示區(qū)域和該反射以外的透射區(qū)域構成的像素區(qū)域的第2電極;垂直取向膜,形成在所述第1電極和所述第2電極的相互對置的面上;液晶層,封入在所述基板之間,具有負的介電各向異性,對透過所述像素區(qū)域的透射顯示區(qū)域的光給予該光的波長的實質(zhì)上1/2的相位差,并且與所述像素區(qū)域的反射區(qū)域對應的層厚度具有與透射顯示區(qū)域對應的層厚度的實質(zhì)上1/2的層厚度;一對偏光板,分別配置在所述一個和另一個基板的相互對置的面的相反側的外面上;兩片第1光學補償板,分別配置在所述一對基板和所述一對偏光板之間,在與所述一對基板的主面平行的第1軸方向的折射率為Nx,與所述基板的主面平行并且與所述第1軸方向垂直的第2軸方向的折射率為Ny,以及與所述基板的主面垂直的第3軸方向的折射率為Nz時,Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系;以及兩片相位差板,分別配置在所述兩片第1光學補償板和各自的外側配置的偏光板之間,使相互相鄰的第1光學補償板和相位差板各自的在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率呈現(xiàn)最大值的面內(nèi)相位延遲軸相互實質(zhì)上朝向45°,Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny≈Nz的關系,并且將相互相鄰的光學補償板和相位差板各自的面內(nèi)相位差合成的值具有實質(zhì)上為透射光波長的1/4的面內(nèi)相位差的值。
20.如權利要求19所述的液晶顯示元件,其特征在于,一對偏光板的光學軸相互正交,在一對基板的外側的兩面配置的兩片第1光學補償板分別配置成使在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的方向的各自的面內(nèi)相位延遲軸相互正交,并且所述第1光學補償板朝著與相鄰的偏光板的透射軸成5°至25°或65°至85°的范圍交叉的方向配置,在所述兩片第1光學補償板的外側設置的兩片相位差板,配置成使在與基板的主面平行的平面內(nèi)折射率最大的方向的各自的面內(nèi)相位延遲軸相互正交。
全文摘要
液晶顯示元件包括在垂直取向模式的液晶板兩側配置的光學補償板;以及在其更外側夾置所述光學補償板和液晶板而配置的一對偏光板。所述光學補償板由光學補償層構成,該光學補償層的折射率Nx、Ny和Nz的值具有Nx>Ny>Nz的關系,以(Nx-Ny)d表示的面內(nèi)相位差R的值設定在120nm至160nm的范圍內(nèi),并且以{(Nx+Ny)/2-Nz}表示的Z方向的相位差Rz的值設定在50nm至300nm的范圍內(nèi)。
文檔編號G02F1/1335GK1841146SQ20061007166
公開日2006年10月4日 申請日期2006年3月30日 優(yōu)先權日2005年3月30日
發(fā)明者小林君平 申請人:卡西歐計算機株式會社