CN1190193A - 液晶显示器件 - Google Patents
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Abstract
一种液晶显示器件包括:一包括设置在基板上的垂直取向膜的液晶元件;一对设置成插入液晶元件的偏振板;及设置在至少一块偏振板与液晶元件之间的一相差补偿元件。特征在于,相差补偿元件折射率椭圆体的三根主轴之一与液晶元件表面的法线倾斜,且沿一根主轴的折射率小于沿另两根主轴的折射率。
Description
本发明涉及一种供计算机、字处理机等使用的液晶显示器件,更具体地说,本发明涉及一种其显示对比度与灰度视角相依特性有改进的液晶显示器件。
作为一种具有出众的视角特性的液晶显示模式,众所周知的一种方法是应用一种具有垂直(homeotropic)取向膜的液晶元件和一种N型向列液晶(日本公开第7-281 176号)。根据这种传统方法,如图14A所示,在液晶元件的结构中设置了一对基板7和11,中间插一层由N型向列液晶制成的液晶层9,在基板7和11上形成垂直取向膜8和10并分别位于液晶层9的一面,另在液晶元件的两面设置相(位)差补偿膜6和12。或者,可以只在液晶元件的一面设置相(位)差补偿膜。
现在参见图14B描述相差补偿膜6和12。在直角坐标系中,假设三个主折射率是na、nb和nc,na=nb>nc,主折射率na与nb的方向处于基本上平行于显示器件基板表面的某一平面内,而主折射率nc的方向基本上垂直于基板表面。
这样,在这种液晶显示器件中,在不加电压时(即当把液晶分子对准成基本上垂直于基板表面时),能在每一视角方向获得暗状态。在该状态中,相差补偿膜的作用是校正光从液晶层以任何斜线方向输出的延迟量。
在上述的液晶显示器件中,不管观看方向如何,不加电压时可获得满意的黑暗显示,因此可获得对比度出众的视角特性。然而,作灰度显示时,由于液晶元件的延迟和上述相差补偿膜的延迟校正特性,灰度特性在某一预定视角(如约10°~50°的某一视角)上被颠倒了。
本发明的液晶显示器件包括:一包括垂直取向膜的液晶元件,这些取向膜设置在基板上,基板在液晶层一侧上插一N型向列液晶层;一对用以插入液晶元件的偏振板;以及设置在一对偏振板中至少一块偏振板与液晶元件之间的相差补偿元件,其中,相差补偿元件折射率椭圆件三根主轴的一根主轴从法线偏向液晶元件表面,而且沿这根主轴的折射率小于沿另两根主轴的折射率。
在本发明的一个实施例中,相差补偿元件包括一层相差补偿膜。
在本发明的另一实施例中,相差补偿元件包括多层具有不同光轴极角的相差补偿膜,而且这些层迭的相差补偿膜的聚光轴从法线偏向相差补偿元件表面。
在本发明的再一个实施例中,相差补偿元件由层迭的相差补偿膜组成,这些补偿膜又包括多层具有不同光轴极角与不同方位角的相差补偿膜,且整个层迭的相差补偿膜的光轴从法线偏向该相差补偿元件表面。
在本发明的又一实施例中,相差补偿元件包括一块相差补偿膜,其中,光轴极角是连续变化的,且相差补偿膜的聚光轴从法线偏向该相差补偿元件表面。此外,该相差补偿元件由一块其光轴方位角连续变化的相差补偿膜组成,或由一块其光轴极角与方位角连续变化的相差补偿膜组成,且相差补偿膜的聚光轴从法线偏向该相差补偿元件表面。
在另一实施例的相差补偿元件中,当折射率椭圆体的多个主折射率为na、nb和nc且满足关系na+nb>nc时,主折射率na和nb中至少有一个方向位于基本上平行于该相差补偿元件表面的平面内,且主折射率nc的方向从法线偏向相差补偿元件表面。
在本发明再一个实施例的相差补偿元件中,当折射率椭圆体多个主折射率na、nb和nc满足关系na>nc且nb>nc时,主折射率nc的方向从法线偏向该相差补偿元件表面。
在本发明的另一个实施例中,上述液晶显示器件还包括第二相差补偿单元,其中一根主轴从法线倾斜到液晶元件的表面,因而,相差补偿单元在平行于液晶元件表面的平面内其折射率各向异性,并且第二相差补偿单元消除了相差补偿元件折射率的各向异性。
在本发明的另一个实施例中,第二相差补偿单元的折射率椭圆体的三根主轴中一根主轴在平行于液晶元件表面的平面内,沿该根主轴的折射率大于或小于沿另两根主轴的折射率。
在本发明的另一个实施例中,第二相差补偿元件至少包括一块相差补偿膜。
在本发明的另一个实施例中,上述液晶显示器件还包括第三相差补偿元件,设置在一对偏振板至少其中之一与液晶单元之间,其中第三相差补偿单元的折射率椭圆体的三根主轴中的两根主轴在平行于液晶单元表面的平面内,沿这两根主轴的折射率大小彼此不同,这两根主轴中折射率较大的主轴的方向垂直于相邻偏振板的吸收轴方向。
在本发明的另一个实施例中,第三相差补偿元件至少包括一块相差补偿膜。
因此,这里描述的本发明的优点在于提供一种宽视角范围的液晶显示器件,它没有在使用配备垂直取向膜的液晶元件和N型向列液晶时的灰度颠倒现象。
对于本领域的熟练人员,在阅读理解了下述结合附图所作的详细说明以后,本发明的种种优点将更加清楚。
图1A、图1B和1C示出本发明代表性液晶显示器件的结构和光学特性:图1A是一透视图,表明本发明使用的相差补偿元件诸主折射率的方向;图1B是一剖视图,表明液晶显示器件的剖面结构;图1C是平行于基板表面的平面上的正交投射图,表明液晶元件的摩擦方向、液晶元件中间层内液晶分子导向体的光轴方向、偏振板的偏振轴方向以及相差补偿元件的光轴方向。
图2的曲线图表示在应用垂直取向膜与N型向列液晶的代表性普通液晶显示器件中,显示表面上下方向的视角与延迟值之间的关系以及本发明的相差补偿元件的延迟值变化(d)。横坐标代表基板表面液晶元件中间层内导向体光轴的正交投射方向,纵坐标代表延迟值。
图3表示本发明实施例1液晶显示器的视角区域,其对比度为10或更大。
图4曲线图表示本发明实施例1液晶显示器件左右方向5级灰度的灰度特性。
图5曲线图表示本发明实施例1液晶显示器件上下方向5级灰度的灰度特性。
图6表示本发明实施例2液晶显示器件的视角区域,其对比度为10或更大。
图7曲线图表示本发明实施例2液晶显示器件左右方向5级灰度的灰度特性。
图8曲线图表示本发明实施例2液晶显示器件上下方向5级灰度的灰度特性。
图9表示对比例液晶显示器件的视角区域,其对比度为10或更大。
图10曲线图表示对比例液晶显示器件左右方向5级灰度的灰度特性。
图11曲线图表示对比例液晶显示器件上下方向5级灰度的灰度特性。
图12曲线图表示本发明实施例3液晶显示器上下方向5级灰度的灰度特性。
图13A及图13B示意性表示本发明实施例3液晶显示器件在灰度显示期间液晶显示元件中液晶分子的状态。
图14A和14B表示普通液晶显示器件的结构:图14A是液晶显示器件的剖视图;图14B是表示相差补偿膜光学特性的透视图。
图15A是本发明实施例4液晶显示器件的剖视图,表示示例性的层迭结构的偏光镜、相差补偿元件和液晶元件。
图15B表示图15A所示实施例4相差补偿膜的折射率各向异性。
图15C表示图15A所示相差补偿元件的光轴与偏光镜吸光轴之间的关系。
图16曲线图表示从上下方向观察时实施例4液晶显示器件的灰度特性。
图17曲线图表示从左右方向观察时实施例4液晶显示器件的灰度特性。
图18A是本发明实施例5液晶显示器件的剖视图,表示示例性层迭结构的偏光镜、相差补偿元件和液晶元件。
图18B表示图18A所示实施例5相差补偿膜的折射率各向异性。
图18C表示图18A所示相差补偿元件的光轴与偏光镜吸光轴之间的关系。
图19曲线表示实施例5液晶显示器件在阈值附近的施加电压-透射率特性。
图20曲线图表示实施例4液晶显示器件在阈值附近的施加电压-透射率特性。
图21曲线图表示从上下方向观察时实施例5液晶显示器件的灰度特性。
图22曲线图表示从左右方向观察时实施例5液晶显示器件的灰度特性。
图23A是本发明实施例6液晶显示器件的剖视图,表示示例性层迭结构的偏光镜、相差补偿元件和液晶元件。
图23B表示图23A所示实施例6相差补偿膜的折射率各向异性。
图23C表示图23A所示相差补偿元件的光轴与偏光镜吸光轴之间的关系。
图24曲线图表示从上下方向观察时实施例6液晶显示器件的灰度特性。
图25曲线图表示从左右方向观察时实施例6液晶显示器件的灰度特性。
下面将参照附图通过示例性实施例来描述本发明。
实施例1
图1B是表示本发明实施例1液晶显示器件结构的剖视图。该液晶显示器件包括一个液晶元件,其中设置了一对基板107和111,用于插入一由N型向列液晶组成的液晶层109,在液晶层109一侧,分别在基板107和111上形成垂直取向膜108和110。设置一个由三块相差补偿膜104、105和106构成的相差补偿元件和一个由三块相差补偿膜112、113和114构成的相差补偿元件,以在其间插入液晶元件。最后,在三块相差补偿膜104、105和106外面设置偏振板103,而在三块相差补偿膜112、113和114外面设置偏振板115。
对于相差补偿膜104、105、106、112、113和114,图1A所示的光轴nc的极角θ,在相差补偿膜104和114中定为约5°,在相差补偿膜105和113中定为约15°,而在相差补偿膜106和112中定为约25°。对于方位角(即图1C所示由相差补偿膜的光轴与液晶层之中间层内液晶分子的顺轴形成的夹角),相对于相差补偿膜104光轴120的方位角α1和相对于相差补偿膜114光轴123的方位角β1定为约35°,相对于相差补偿膜105光轴121的方位角α2和相对于相差补偿膜113光轴124的方位角β2定为约25°,而相对于相差补偿膜106光轴122的方位角α3和相对于相差补偿膜112光轴125的方位角β3定为约15°。
图3表示对比度约为10或更大的液晶显示器件的视角区域,图4表示液晶显示器件在左右方向5级灰度的灰度特性,而图5表示液晶显示器件上下方向5级灰度的灰度特性。图4曲线中,V代表液晶驱动电压,Azim代表方位角,Wave代表光波长,后面各图都如此标志。
下面简单描述一下本发明的功能。
图1A至1C表示本发明代表性液晶显示器件的结构和相应的光学特性。图1A是本发明使用的相差补偿元件的主折射率方向的透视图。假设把相差补偿元件限定在直角坐标系内,元件表面为x-y平面,相差补偿元件折射率椭圆体的三个主折射率为na、nb和nc,且其中最小的主折射率是nc,折射率na的方向基本上平行于相差补偿元件表面,且折射率nb和nc的方向在绕围主折射率na方向(x轴)的箭头20表示的方向上逆向倾斜。具体说,最小主折射率nc的方向(光轴方向)与相差补偿元件表面法线Z倾斜一个极角θ。
图1B表示液晶显示器件的剖面结构,图1C是在平行于基板表面的平面上的正交投射图,表示液晶元件的摩擦方向、液晶元件中间层内液晶分子导向体的光轴方向、偏振板的偏光轴方向以及相差补偿元件的光轴方向。下面描述图1B所示液晶显示器件的剖面结构。
本发明的特征是把光轴102(主折射率nc)与法线Z的极角θ不定为0°,而定在0°<θ≤90°范围内。在已有技术中,极角θ基本上为0°。
图2表示某一方向(显示表面的上下方向)上的视角关系,其中,把应用垂直取向膜与N型向列液晶的液晶显示器件中液晶元件中间位置的导向体光轴正交投射到基板表面。图2中,(a)代表不加电压时液晶元件中延迟值的变化,(b)代表在透射率约25%时液晶元件中延迟值的变化,(c)代表普通相差补偿膜中延迟值的变化,(d)代表本发明相差补偿元件的延迟值变化,(e)则代表延迟值(b)和(c)之和。图2表示把液晶元件中间位置内导向体的光轴正交投射到基板表面的情况。然而,根据插入液晶层的两块取向膜所造成的液晶分子的预倾角,可以把导向体在更靠近一块基板而不是靠近液晶元件中间位置的位置上的某根光轴作为标准。
由图2可知,不加电压时,普通相差补偿膜的延迟值变化(c)和液晶元件的延迟值变化(a)分别在0°视角得出局部最大值和局部最小值,且这些变化相互抵消。液晶元件在透射率约为25%时的延迟值变化(b)在向下方向上-40°视角附近得出局部最小值。此外,延迟值变化(e)(即延迟值(b)与(c)之和)在向下方随着视角增大而减小,并在-20°视角附近变为0。若视角再增大,则延迟值变化(e)取负值,但其绝对值增大。
这样,应用普通相差补偿膜的液晶显示器件,其透射率在向下方向随着视角增大而减少,且在约-20°视角时变为黑暗状态。若视角再增大,则透射率增大到引起灰度颠倒现象。
根据本发明,采用的相差补偿元件在灰度显示状态下用以抵消液晶元件的延迟变化。
正如图2中用(d)示意性表示的那样,本发明采用的相差补偿元件,其延迟的视角相依特性满足了上述条件。因此,根据本发明,在应用配备了垂直取向膜和N型向列液晶的液晶元件的液晶显示器件中,能扩大不出现灰度颠倒现象的视角区域。
另外,根据本发明,可使用其中图1A所示的极角θ不为0°且图1C所示的α和β不同的相差补偿元件。或者,可使用其中图1A所示的极角θ不为0°且图1C所示的和α和β在相差补偿元件中连续变化的相差补偿元件。作为前一种相差补偿元件,可使用一块相差补偿膜或层迭的多块相差补偿膜。在使用层迭型相差补偿元件时,整个θ应不为0°。此外,最好使α和β做得不同。
应用上述的相差补偿元件可对灰度显示和黑暗显示都实行最佳光学补偿。
根据本发明,在至少一块插入液晶元件的偏振板与该液晶元件之间设置至少一个相差补偿元件。假设某折射率椭圆体的主折射率为na、nb和nc,然后满足关系na>nb、na>nc,且na轴与相差补偿元件表面法线形成的角在约0°~90°范围内。在把光轴正交反射到液晶元件基板的情况下,假设等分由液晶元件两面两块偏振板的偏光轴形成的小偏转角的轴同液晶元件内液晶分子的顺轴匹配,且正交于顺轴的某轴在A轴上,则通过把na轴正交投射到液晶元件基板而得到的轴就处于A轴的顺向或逆向,而由通过把na轴正交投射到液晶元件基板而得到的轴与A轴构成的角处于约0°~45°范围内。这样,可对灰度显示和黑暗显示二者实行最佳光学补偿。
实施例2
在实施例2的液晶显示器件结构中,省略了图1B所示液晶显示器件的相差补偿膜104、105、113和114,故在器件每面只留一块相差补偿膜106和112。
具体说,两块相差补偿膜106和112各有一个定为约15°的极角θ,图1C中的方位角α1和β1都定为约35°。
图6表示对比度约为10或更大的液晶显示器件的视角区域,图7表示液晶显示器件在左右方向的5级灰度的灰度特性,图8表示液晶显示器件在上下方向的5级灰度的灰度特性。
对比例
在对比例中,在象实施例1那样同样的液晶元件上设置一块相差补偿膜106,其在图1A所示的θ定为约0°。具体说,对比例省略了相差补偿膜104、105、112、113和114,且图1C所示的光轴120~125消失了。
图9表示对比度约为10或更大的液晶显示器件的视角区域,图10表示液晶显示器件在左右方向5级灰度的灰度特性,图11表示液晶显示器在上下方向5级灰度的灰度特性。
从图3~11可知,对比例中,在向下方向约30°或更大视角处(图11),约25%的灰度透射率(V=2,650)和约50%的灰度透射率(V=2,950)被颠倒了。在实施例2中,在向下方向约55°或更大视角处(图8),约25%的灰度透射率(V=2,700)和约50%的灰度透射率(V=3,000)被颠倒了,而在实施例1中,在向下方向约60°或更大视角处(图5),约25%的灰度透射率(V=2,800)和约50%的灰度透射率(V=3,200)被颠倒了。因此,本发明显角抑制了灰度颠倒现象。
实施例1和2的结构中液晶元件与每块偏振板之间设置了一块或三块相差补偿膜。然而,本发明并不限于此,在相差补偿元件中可包括的相差补偿膜不限数量。此外,光轴极角和方位角并不限于上述实施例的描述。
在上述实施例1和2中,如下所述,可按类似方式使用另一种相差补偿元件。具体说,可使用这样一种结构的相差补偿元件,其中假设折射率椭圆体的主折射率为na、nb和nc,且满足关系na=nb>nc,主折射率na的方向和主折射率nb的方向中至少有一个方向处于基本上平行相差补偿元件表面的一个平面内,而主折射率nc的方向与相差补偿元件的法线倾斜。
或者,可使用这样结构的相差补偿元件,其中假设折射率椭圆体的主折射率为na、nb和nc,满足关系na>nc和nb和nc,且主射率nc的方向与相差补偿元件的法线倾斜。此时,在相差补偿元件的法线与主折射率nc的方向之间的极角θ应定成满足关系0°<θ≤90°。根据本发明的这另一实施例,可把上述的相差补偿元件只设置在液晶元件的一面。这另一实施例同样适用于下列的实施例3和4。
实施例3
在实施例3中,液晶显示器件的相差补偿元件用相差补偿膜304和314代替相差补偿膜104和114,其中设置的光轴的极角(即图1A中的θ)在厚度方向约0°~90°范围内连续变化,图1B中的方位角α1和β1约为35°。这样,制造出本发明的液晶显示器件。
在实施例3中,除去了图1B所示的相差补偿膜105、106、112和113。
图12表示在本发明液晶显示器件上下方向上的灰度显示的视角特性。从图12可知,在约80°视角处,约25%的透射率(V=2,800)和约50%的透射率(V=3,200)被颠倒了,因而得到了比实施例1和2更满意的特性。
与实施例2相比,本例扩展了不出现灰度颠倒的视角范围,原因如下。由相差补偿膜304和314形成的θ值被连续改变,因而不存在使相差补偿元件的延迟值变为0的视角。在相差补偿膜中θ值不变的情况下,如图2中曲线(d)代表的那样,相差补偿元件的延迟值在上下方向的变化对应于视角的变化。具体说,在预定的视角处(图2中向下方向约30°),延迟值变成0。如图2中曲线(b)所示,液晶元件的延迟值在整个视角范围内不变为0。若消除了曲线(b)和(d)中延迟值视角特性的差异,就能改善有关的灰度颠倒现象。
实施例3中,不存在液晶元件的延迟值不变0的视角,原因在于液晶分子顺轴的极角在液晶元件中元件厚度方向连续变化。
图13A示意性表示液晶元件中液晶分子在灰度显示期间的某种状态。相对于平行于每个液晶分子主轴(顺轴)传播的光的延迟值为0。例如,在图13A中,平行于液晶分子B和D主轴方向的视角处,由这些液晶分子代表的延迟值为0。然而,液晶分子A、C和E却呈现出有限的延迟。这样,作为一个整体,液晶层有一定的延迟。
在图13B示意性示出的实施例3中使用的相差补偿元件中,光轴(图1A中的nc轴)在膜厚度方向连续变化。根据上述同样的原理,不存在整块膜的延迟值变0的视角,可获得灰度颠倒现象令人满意的改进。
作为相差补偿元件,使用一块光轴方位角连续变化的相差补偿膜。或者,也可使用极角与方位角连续变化且其聚光轴与相差补偿元件的法线倾斜的一块相差补偿膜。此外,根据本发明,可使用两块或更多的相差补偿膜,并象实施例1描述的那样把方位角α和β做得不同。
此外,在上述实施例1~3中,显然可把相差补偿元件只设置在液晶元件的一面而不是设置在液晶元件的两面。
另外,根据本发明,上述实施例1~3中任一实施例的相差补偿元件都可组合使用实施例4的相差补偿元件。
实施例4
图15A所示的液晶显示器件5包括一个液晶元件14和两个在其间插入液晶元件14的相差补偿元件55和56。此外,液晶显示器件5的偏振板503和515分别定位在相差补偿元件55和56上。
相差补偿元件55从液晶元件14一侧依次具有相差补偿膜506和505。此外,相差补偿元件56从液晶元件14一侧依次具有相差补偿膜512和513。各块相差补偿膜都具有双折射特性。
图15B示出了相差补偿膜505、506、512和513的一个折射率椭圆体(未示出)的主轴方向。假设沿该折射率椭圆体主轴方向的折射率(主折射率)分别是na、nb和nc。此外,还假设在折射率椭圆体绕折射率为na的主轴旋转的情况下,由折射率为nc的主轴与液晶元件14表面法线构成的角为θ。图中,d表示相差补偿膜的厚度。
在相差补偿膜506和512中,nc<na,nc<nb,θ=0°。在相差补偿膜505和513中,nc<na,nc<nb,θ>0°。
此外,如图15C所示,在相差补偿膜505和513中,折射率为nc的主轴与法线倾斜的方向同液晶导向体与该法线倾斜的方向相对。图15C中,箭头53表示该主轴倾斜的方向,而箭头59表示液晶导向体倾斜的方向。此外,箭头59的指向与显示表面的向下方向一样。箭头57和58分别指示偏振板503和515的吸光轴(偏光轴)方向。
按上述结构,很容易制作相差补偿元件。
下面将示出一例实施例。
构成相差补偿膜506和512,使得
d×(na-nc)=14nm
d×(nb-nc)=14nm,而且
θ=0°
构成相差补偿膜505和513,使得
d×(na-nc)=86nm
d×(nb-nc)=86nm,而且
θ=20°
液晶元件14可以同实施例1的一样。
图16曲线表示上述液晶显示器件5在上下方向的灰度特性。图17曲线表示左右方向的灰度特性。现已确认,运用本实施例的液晶显示器件5,象实施例1的情况一样,在向下方向消除了灰度颠倒现象。
实施例5
在实施例5中,在平行于液晶元件表面的某个平面内,总的来说相差补偿元件不存在折射率的各向异性。相反,在上述的实施例1~3和5中,由于折射率椭圆体的三根主轴之一与液晶元件表面法线倾斜,所以在平行于液晶元件表面的某个平面内的一个折射率有各向异性。具体说,在上述诸实施例中,折射率在主轴倾斜的方向上的值很小。根据这种结构,即使不对液晶层加电压,液晶显示器件也发光。因此,在对液晶元件14施加用于抵消相差补偿元件上述的折射率各向异性的电压时,该器件的透射度变为零并得到黑暗显示。拥有这样一种电压-透射率特性的液晶显示器件要求驱动电路有精密的电压控制机理,从实用角度看是不合适的。本例中,如下述讨论的,克服了这种不便。
图18A所示的液晶显示器件6包括一个液晶元件14和两块在其间插入液晶元件14的相差补偿元件65和66。此外,液晶显示器件6的偏振板503和515分别定位在相差补偿元件65和66上。
相差补偿元件65具有位于相差补偿膜505与偏振板503之间的相差补偿膜605。在这方面,相差补偿元件65不同于实施例4的相差补偿元件55。相差补偿元件66具有位于相差补偿膜513与偏振板515之间的相差补偿膜613。在这方面,相差补偿元件66不同于实施例4的相差补偿元件56。本例中各块相差补偿膜都具有双折射特性。
图18B表示相差补偿膜605和613上折射率椭圆体(未示出)的主轴方向。假设沿折射率椭圆体主轴方向的折射率(主折射率)分别是na、nb和nc。折射率为nc的主轴平行于液晶元件14表面的法线。此外,构成相差补偿膜605和613,使
d×(nb-na)=10nm,且
d×(nb-nc)=10nm如图18C所示,折射率为nb的主轴方向平行于线63b。
折射率椭圆体的主轴方向和相差补偿膜505、506、512和513的延迟值均与实施例4一样。
图19曲线表示本实施例液晶显示器件6的电压-透射率特性曲线。为了比较,图20曲线示出一实施例4中液晶显示器件5的电压一透射率特性。注意,透射率是在垂直于显示表面的方向上观察到的,极视角为0°。这些曲线中,放大于0%透射率邻近的区域。
在实施例4液晶显示器件5的电压-透射率曲线(图20)中,只在靠近某种液晶材料阈值电压的电压处才得到0%的透射率。相反地,如图19所示,在本例介绍的液晶显示器件6中,在等于或低于液晶材料阈值电压的整个范围内得到了0%的透射率。
图21曲线示出了液晶显示器件6在上下方向的灰度特性。图22表示在左右方向的灰度特性。运用本例的液晶显示器件6,现已确认,在向下方向消除了灰度颠倒现象。
实施例6
本例液晶显示器件7所配备的相差补偿膜706和712,其折射率在平行于液晶元件14表面的平面内呈现出单轴的正各向异性。因此,抑制了在液晶显示器件7处于黑暗显示状态并以斜向观察到的透射率的增大,结果改善了对比度视角特性。
图23A所示的液晶显示器件7包括一个液晶元件14和两个其间插入液晶元件14的相差补偿元件75和76。此外,液晶显示器件7还具有分别定位在相差补偿元件75和76上的偏振板503和515。
相差补偿元件75的相差补偿膜706位于相差补偿膜506与液晶元件14之间。在这方面,相差补偿元件75不同于实施例5的相差补偿元件65。此外,相差补偿元件76的相差补偿膜712位于相差补偿膜512与液晶元件14之间。在这方面,相差补偿元件76不同于实施例5的相差补偿元件66。本例的各相差补偿膜都具有双折射特性。
图23B表示相差补偿膜706和712上折射率椭圆体(未示出)的主轴方向。图23B中,包括其折射率为na的主轴和折射率为nb的主轴在内的一个平面平行于液晶元件14的表面。构成相差补偿膜706和712,使得
d×(nb-na)=35nm,且
d×(nb-nc)=35nm由于nb≠na,所以在平行于液晶元件14表面的某个平面内,相差补偿膜706和712具有折射率各向异性。
然而,如下所述,相差补偿膜706和712的折射率椭圆体的主轴na和nb平行于偏振板503和515的吸收轴或者与其垂直。因此,在没有电压加到液晶元件14上时,液晶显示器件7的透射率为零。更具体地说,在本实施例中,获得了实施例4中图17所示的相差补偿膜605和613的作用。
图23C表示相差补偿膜706与712的主轴方向和偏振板503与515的吸光轴方向之间的关系。相差补偿膜706具有nb折射率的主轴706b的方向与偏振板503吸光轴57的方向正交。此外,相差补偿膜712具有nb折射率的主轴712b的方向与偏振板515吸光轴58的方向正交。具体说,相差补偿膜706与712的最大折射率方向与邻近各相差补偿元件的偏振板的吸光轴正交。
图24表示液晶显示器件7在上下方向的灰度特性曲线。图25表示在左右方向的灰度特性。从图24确认,运用本例的液晶显示器件7,在向下方向消除了灰度颠倒现象。此外,从图24和27确认,当液晶显示器7处于黑暗显示状态且以上下或左右方向倾斜时,同实施例2相比,可明显抑制透射率增大,即显著改善了对比度视角特性。
在本实施例中,假设在相差补偿膜706和712中,d×(nb-na)=35nm,d×(nb-nc)=35nm。然而,本实施例不限于此。应当满足下列关系:0nm<d×(nb-na)<70nm以及0nm<d×(nb-nc)<70nm。
在本实施例中,在相差补偿元件75中,相差补偿膜706、506、505和605以相邻于液晶单元14的顺序形成。然而,形成该层的顺序并不限于此,只要相差补偿膜706设置成比相差补偿膜506更靠近液晶单元14。对于相差补偿单元76也同样。
在本实施例中,在液晶单元14的两侧设置特性相同的相差补偿膜。然而,适当地调整每个相差补偿膜的延迟值,就可以仅在液晶单元14的一侧设置相差补偿膜。
在本实施例中,相差补偿膜506和706的折射率为单轴各向异性。然而,这些相差补偿膜506和706可以由一个折射率为双轴各向异性的相差补偿膜代替。对于相差补偿膜506和605也同样。
如上所述,根据本发明,在应用配备垂直取向膜和N型向列液晶的液晶元件的情况下,可提供视角区域大且不出现灰度颠倒现象的液晶显示器件。
在不背离本发明的范围和精神的情况下,本领域的技术人员可方便地作出其它各种变型。因此,不打算让本发明附上的权利要求书的范围受制于这里所作的说明,而是让权利要求书作宽广的解释。
Claims (12)
1.一液晶显示器件,包括:
一包括设置在基板上的垂直取向膜的液晶元件,所述基板把一N型向列液晶层插在液晶层一侧;
一对设置成插入液晶元件的偏振板;及
一设置在这对偏振板中至少一块偏振板与液晶元件之间的相差补偿元件,
相差补偿元件的折射率椭圆体的三根主轴之一与液晶元件表面的法线倾向,且沿一根主轴的折射率小于沿其它主轴的折射率。
2.如权利要求1所述的液晶显示器件,其特征在于相差补偿元件包括一块相差补偿膜。
3.如权利要求1所述的液晶显示器件,其特征在于相差补偿元件包括多块具有不同极角光轴的相差补偿膜,且层迭相差补偿膜的聚光轴与相差补偿元件表面的法线倾斜。
4.如权利要求1所述的液晶显示器件,其特征在于相差补偿元件由层迭的相差补偿膜构成,后者包括多块具有不同光轴极角和不同方位角的相差补偿膜,且整个层迭相差补偿膜的光轴与相差补偿元件表面的法线倾斜。
5.如权利要求1所述的液晶显示器件,其特征在于相差补偿元件包括一块其光轴极角连续变化的相差补偿膜,且相差补偿膜的聚光轴与相差补偿元件表面的法线倾斜。
6.如权利要求2所述的液晶显示器件,其特征在于,在相差补偿元件中,当折射率椭圆体的多个主折射率是na、nb和nc且满足关系na=nb>nc时,则主折射率na和nb的方向中至少有一个方向处于基于上平行于相差补偿元件表面的某个平面内,且主折射率nc的方向与相差补偿元件表面的法线倾斜。
7.如权利要求2所述的液晶显示器件,其特征在于在相差补偿元件中,当折射率椭圆体的多个主折射率是na、nb和nc时,满足关系na>nc和nb>nc,且主折射率nc的方向与相差补偿元件表面的法线倾斜。
8.如权利要求1所述的液晶显示器件,其特征在于,还包括第二相差补偿单元,
其中,一根主轴从法线向液晶元件表面倾斜,相差补偿单元在平行于液晶元件表面的平面内其折射率各向异性,
第二相差补偿单元消除了相差补偿单元的折射率各向异性。
9、如权利要求8所述的液晶显示器件,其特征在于第二相差补偿单元的折射率椭圆体的三根主轴中的一根主轴在平行于液晶元件表面的平面内,沿该根主轴的折射率大于沿其它两根主轴的折射率。
10、如权利要求9所述的液晶显示器件,其特征在于第二相差补偿元件至少包括一个相差补偿膜。
11、如权利要求1所述的液晶显示器件,其特征在于还包含第三相差补偿单元,设置在偏振板对中至少其中一块与液晶元件之间,
其中第三相差补偿单元的折射率椭圆体的三根主轴中的两根主轴在平行于液晶元件表面的平面内,沿这两板主轴的折射率的大小彼此不同,两根主轴中折射率较大的主轴的方向垂直于相邻偏振板的吸收轴的方向。
12、如权利要求11所述的液晶显示器件,其特征在于第三相差补偿单元至少包括一块相补偿膜。
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Granted publication date: 20020320 Termination date: 20140205 |