CN1886693A - 液晶显示设备 - Google Patents

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Abstract

光学补偿元件(40A和40B)包括在厚度方向上具有延迟的第一相位片(42A和42B)和第二相位片(44A和44B)。当通过用与预定波长λ的光相对的延迟量Δnλ·d归一化与各波长的光相对的延迟量Δn·d，设置值Δn/Δnλ时，对于所述预定波长以外的波长的光，所述第一相位片中的归一化值Δn/Δnλ小于液晶层中的归一化值Δn/Δnλ，而所述第二相位片中的归一化值Δn/Δnλ大于液晶层中的归一化值Δn/Δnλ。

Description

液晶显示设备
技术领域
本发明通常涉及液晶显示设备，特别是涉及使用能实现广视角和高响应度的OCB(光学补偿弯曲)技术的液晶显示设备。
背景技术
液晶显示设备被应用于各种领域，利用它们重量轻、小厚度和低功耗的优点。
在当前广泛市场化的扭转向列(TN)型液晶显示设备中，具有光学正折射率各向异性的液晶分子在一对基片之间以接近90°的扭转取向。在TN液晶显示设备中，通过控制液晶分子的扭转取向调节入射光在液晶层上的光旋转功率。能较为容易地制造TN液晶显示设备，但视角窄且响应度低。因此，TN液晶显示设备不合适，特别是不适合用于TV视频的活动图片显示等。
另一方面，注意力已放在作为能加大视角并改善响应度的液晶显示设备的OCB液晶显示设备上。在OCB液晶显示设备中，保持在一对基片之间的液晶层包括能弯曲取向的液晶分子。与TN液晶显示设备相比，OCB液晶显示设备具有数量级更高的改善的响应度。另外，OCB液晶显示设备有利地具有更广的视角，因为通过液晶层的双折射光的影响被液晶分子的取向状态光学地自补偿了。
在通过OCB液晶显示设备显示图象的情况中，可以用双折射的控制并结合偏光板通过在例如施加高电压时阻挡光显示黑色并可以通过在施加低电压时让光通过显示白色。
当显示黑色图象时，通过施加高电压大多数液晶分子取向于电场方向(即，取向于基片的垂直方向)。然而，基片附近的液晶分子由于与取向薄膜的相互作用而没有被取向于垂直方向。因此，通过液晶层的光受到预定方向上的相差的影响。由于相差的影响，在从正面观看屏幕的情况下(即，垂直于基片的方向上)，当显示黑色图象时不能充分减少透射率，且对比度恶化。
为了解决这一问题，可以将例如单轴相位片包括在OCB液晶显示设备中。从而，当显示黑色图象时液晶层的相差被补偿，并如传统已知地，能充分减少透射率。此外，例如日本专利申请KOKAI公开号10-197862公开了组合包括混合排列的光学负各向异性元件的相位片，从而显示具有足够低透射率的黑色图象或当斜着观看屏幕时补偿灰度特性。
在传统的OCB液晶显示设备的结构中，当斜着观看屏幕时出现色彩。这种色彩会相对于任何颜色(任何波长的颜色)出现。然而，在显示黑色图象的情况中，当斜着观看屏幕时相对于与取向薄膜的摩擦方向(液晶取向的方向)垂直的方向特别识别出带蓝色的色彩。
发明内容
考虑到上述问题作出本发明，本发明的目的在于提供一种具有能加大视角并改善响应度的优质显示的液晶显示设备。
根据本发明的一个方面，提供了一种液晶显示设备，其特征在于，包括：
液晶面板，它配置成包括保持在一对基片之间的液晶层；和
光学补偿元件，它对在将电压施加于液晶层的预定显示状态中的液晶层延迟进行光学补偿，
其中通过将电压施加于液晶层改变由液晶层中包括的液晶分子引起的双折射量，显示图象，
所述光学补偿元件至少包括在厚度方向上有延迟的第一相位片和第二相位片，且
当通过用与预定波长λ的光相对的延迟量Δnλ·d归一化与各波长的光相对的延迟量Δn·d(Δn＝(nx+ny)/2-nz，其中nx和ny为面内主折射率而nz为厚度方向上的主折射率)，设置值Δn/Δnλ时，
对于所述预定波长以外的波长的光，所述第一相位片中的归一化值Δn/Δnλ小于液晶层中的归一化值Δn/Δnλ，而所述第二相位片中的归一化值Δn/Δnλ大于液晶层中的归一化值Δn/Δnλ。
附图说明
图1为示意地示出根据本发明的一个实施例的OCB液晶显示设备的结构的截面图；
图2示意地示出应用于OCB液晶显示设备的光学补偿元件的结构；
图3示出图2所示的光学补偿元件的光学元件的光轴方向和液晶的取向方向之间的关系；
图4为用于说明当斜向观察屏幕时出现在液晶层中的延迟的视图；
图5为用于说明在如图4中所示在液晶层中出现的延迟的光学补偿的视图；
图6示出具有图2所示的结构的液晶显示设备中的各光学元件中延迟量Δn·d的波长色散特性；
图7示意地示出根据本发明的第一实施例的OCB液晶显示设备的结构；
图8示出具有图7所示的结构的液晶显示设备中各光学元件中延迟量Δn·d的波长色散特性；
图9示意地示出根据本发明的第二实施例的OCB液晶显示设备的结构；
图10示意地示出根据本发明的第三实施例的OCB液晶显示设备的结构；
图11示意地示出根据本发明的第四实施例的OCB液晶显示设备的结构；以及
图12示出具有图11所示的结构的液晶显示设备中的各光学元件中延迟量Δn·d的波长色散特性。
具体实施方式
下面将参照附图说明根据本发明的一个实施例的液晶显示设备。在本实施例中，特别将采用OCB(光学补偿弯曲)模式作为显示模式的OCB液晶显示设备作为液晶显示设备的一个例子进行说明。
如图1中所示，OCB液晶显示设备包括液晶面板1，该面板配置成将液晶层30保持在一对基片，即阵列基片10和相对的基片20，之间。液晶面板1是例如透射型的并被配置成让背光从来自阵列基片10一侧的背光单元(未示出)通向相对基片20一侧。
阵列基片10用例如玻璃的绝缘基片11形成。阵列基片10在绝缘基片11的主表面上包括有源元件12、像素电极13和取向薄膜14。有源元件12是为各像素设置的并由例如TFT(薄膜晶体管)或MIM(金属绝缘金属)组成。像素电极13与为各像素设置的有源元件12电连接。像素电极13由诸如ITO(氧化铟锡)之类的光透射导电材料形成。设置取向薄膜14以覆盖绝缘基片11的整个主表面。
相对基片20用例如玻璃的绝缘基片11形成。相对基片20在绝缘基片21的主表面上包括反电极22和取向薄膜23。反电极22由诸如ITO(氧化铟锡)之类的光透射导电材料形成。设置取向薄膜23以覆盖绝缘基片21的整个主表面。
在彩色显示型液晶显示设备中，液晶面板1包括例如红(R)、绿(G)和蓝(B)多种颜色的彩色像素。具体来说，红像素具有主要让红色波长的光通过的红色滤色片。绿像素具有主要让绿色波长的光通过的绿色滤色片。蓝像素具有主要让蓝色波长的光通过的蓝色滤色片。这些滤色器设置在阵列基片10或相对基片20的主表面上。
具有上述结构的阵列基片10和相对基片20通过间隔物(未示出)以预定间隙相连。用密封在阵列基片10和相对基片20之间的间隙中的液晶合成物形成液晶层30。可以为液晶层30选择包含具有正介电常数的各向异性和光学正单轴性的液晶分子31的一种材料。
OCB液晶显示设备包括光学补偿元件40，它对在将电压施加于液晶层30的预定显示状态中的液晶层延迟进行光学补偿，如图2所示，例如，将光学补偿元件40设置在液晶面板1的阵列基片(10)一侧的外表面上或液晶面板1的相对基片(20)一侧的外表面上。
阵列基片10一侧上的光学补偿元件40A包括偏光片41A和多个相位片42A和43A。类似地，相对基片20一侧上的光学补偿元件40B包括偏光片41B和多个相位片42B和43B。如下所述，各相位片42A和42B用作在其厚度方向上具有延迟(相位差)的相位片。另外，如下所述，各相位片43A和43B用作在其正面方向上具有延迟(相位差)的相位片。
如图3所示，取向薄膜14和23受到平行取向处理(即，在图3中箭头A的方向上的摩擦)。从而，液晶分子31的光轴的正交投影(即，液晶取向的方向)变成与箭头A的方向平行。在其中能显示图象的状态中，即，在其中施加了预定偏置的状态中，在阵列基片10和相对基片20之间由箭头A定义的液晶层30的横截面部分如图1所示液晶分子31具有弯曲取向。
在此情况下，将偏光片41A设置成在图3中箭头B的方向上具有传输轴。另外，偏光片41B设置成在图3中箭头C的方向上具有传输轴。偏光片41A和偏光片41B对液晶取向的方向A倾斜45°，并且相互以直角交叉。这种两个偏光片相互以直角交叉的传输轴的配置称为“正交尼科尔棱镜”。如果两个偏光片之间的对象的双折射量(延迟量)基本为0，则没有光通过(0透射率)并显示黑色图象。
在OCB液晶显示设备中，即使将高电压施加于弯曲取向的液晶分子，所有液晶分子并没有取向于基片的法线方向，且液晶层的延迟并不完全变成0。例如，在图1中所示的液晶面板1中，当将4.5V的电位差施加于像素电极13和反电极22之间时，液晶层30的延迟量为60nm。
光学补偿元件40包括具有消除液晶层30的延迟的延迟的相位片，它在施加预定电压的状态中(例如在通过施加高压显示黑色图象的状态中)从正面一侧观看屏幕时有效。这种相位片的光轴与垂直于在液晶层30中出现延迟的方向，(即液晶取向的方向A)的方向D平行，且该相位片在方向D上具有延迟。这些相位片中每一个对应于“在其正面方向上具有延迟的相位片”43A、43B。在本文中的正面方向是由X方向和Y方向(即，由液晶面板1的主表面)定义的面内方向。设置诸如液晶层和相位片之类的光学元件的折射率时，不仅考虑各光学元件在平面内正交投影时平面内的主折射率nx和ny还考虑所有主折射率nx、ny和nz。
从而，可以消除正面方向上液晶层30的延迟，并能通过液晶层30和相位片43A和43B的组合将延迟量减少至基本为0。因此，当从正面一侧观看屏幕时，能用充分减少的透射率显示黑色图象。也就是说，黑色显示状态对应于其中液晶层30的延迟量通过施加电压加以调节并用相位片43A和43B的延迟量加以平衡的显示状态。
如上所述，在OCB液晶显示设备中，可以通过上述机构使用在正面方向上具有延迟的相位片43A和43B改善在从正面观看时黑色图象的显示质量。然而，这并非光学补偿元件40中包括的相位片的全部调节。OCB液晶显示设备的一个特征是广视角。OCB液晶显示设备不一定必须具有广视角。可以通过调节和平衡液晶层和相位片的延迟获得广视角。
在具有广视角特征的液晶显示设备中，黑色图象的视角特性尤其重要。原因在于黑色图象的黑度质量大大影响显示图象的清晰度和对比度。下面将考虑当显示黑色图象时实现广视角的光学补偿，即，即使在任何角度观看图象也能显示具有充分减小的透射率的黑色图象。
当在OCB液晶显示设备上显示黑色图象时，将较高的电压施加于液晶层30。因此，大部分液晶分子31被取向于电场的方向(即，竖立于基片的法线方向)。液晶分子31是具有下列正单轴光学特性的分子：分子的主轴方向上的主折射率nz大于其它方向上的各主折射率nx和ny，如图4所示。为了方便，将液晶分子31的主轴方向(即，厚度方向)称为Z方向，并将垂直于主轴方向的面内方向称为X方向和Y方向。
在液晶分子31竖立于基片的法线方向上的状态中，当从正面一侧观看屏幕时主折射率的分布为各向同性的(即，面内主折射率相等(nx＝ny))，从而没有延迟出现。然而，当斜着观看屏幕时，不可忽视液晶分子31的主折射率nz的影响(nx，ny＜nz)，因此按照观看屏幕的方向出现延迟。结果，部分通过液晶层30的光通过正交尼科尔棱镜偏光片41A和41B。也就是说，不能充分减小透射率，且不能显示黑色图象。
为了解决这一问题，光学补偿元件40包括具有与液晶分子31的光学特性相反的光学特性(即，负单轴性(negative uniaxiality))的相位片。此相位片在其厚度方向上具有较小的主折射率nz和相当大的主折射率nx和ny(nx，ny＞nz)。此相位片对应于“在其厚度方向上具有延迟的相位片”42A、42B。在本文中厚度方向是除了面内X方向和Y方向外还由垂直于X方向和Y方向的Z方向定义的一个方向。在设置诸如液晶层和相位片之类的各光学元件的折射率时，考虑三维形式中的所有主折射率nx，ny和nz。
通过使用组合的相位片42A和42B，当斜着观看黑色显示状态中的屏幕时能消除液晶层30中的延迟。
具体来说，如图5所示，当从正面一侧观看屏幕时，主折射率的分布在液晶分子31和第一相位片42A(或42B)中均为各向同性(即，面内主折射率相等(nx＝ny))，且不出现延迟。另一方面，当斜着观看屏幕时，液晶分子31中出现的延迟与相位片42A(或42B)中出现的延迟相交。即，液晶分子31中主折射率的分布变成nx，ny＜nz，且该延迟出现在厚度方向上主折射率nz的影响占主导地位的液晶层30中。另一方面，相位片42A(或42B)中主折射率的分布变成nx，ny＞nz，且该延迟出现在垂直于厚度方向的平面中主折射率nx或ny的影响占主导地位的相位片中。
如果使液晶层和相位片中延迟量的绝对值基本相等，则能消除这些延迟。从而，能消除液晶层30的厚度方向上的延迟，并能通过组合液晶层30和相位片42A和42B实现延迟量基本为0的状态。因此，即使在斜着观看屏幕时，也能显示具有充分减小的透射率的黑色图象。为了简便，将延迟量定义为Rth＝Δn×d，其中Δn为((nx+ny)/2-nz)，且d为液晶层或相位片的厚度。
如上所述，在OCB液晶显示设备中实现广视角的基本方法是通过“在正面方向上具有延迟的相位片”消除在正面方向上出现在液晶层中的延迟并通过“在厚度方向上具有延迟的相位片”消除在斜向上出现在液晶层中的延迟。
在正面方向上具有延迟的相位片43A、43B可以是其中具有光学负单轴性的光学各向异性元件(例如圆盘型(discotic)液晶分子)在相位片的厚度方向上混合排列的薄膜。另外，在厚度方向上具有延迟的相位片42A、42B可以是双轴薄膜。简而言之，其中可以把圆盘型(discotic)液晶分子被混合排列的薄膜和双轴薄膜解释成在正面方向和厚度方向上均具有延迟的薄膜。
TAC(三乙酰基纤维素)薄膜可用作在厚度方向上具有延迟的相位片42A和42B。在此情况中，相位片42A和42B本身也能用作用于偏光片41A、41B的基薄膜。此方法在减小光学补偿元件的厚度和减少成本方面有效。
在以上说明中，考虑了单个波长。通常，为了强调亮度，对延迟进行调节以使在550nm或其左右的绿波长处的特性最优化。然而，在液晶层和相位片中，主折射率nx、ny和nx具有波长相关性。
图6示出液晶层、在正面方向上具有延迟的相位片和在厚度方向上具有延迟的相位片的延迟量Δn·d的波长色散特性的一个例子。在图6中，横坐标指示波长(nm)而纵坐标指示Δn/Δnλ，该值是通过将用与预定波长，即λ＝550nm的光相对的延迟量Δnλ·d对与各波长的光相对的延迟量Δn·d进行归一化而得到的。即，图6示出值Δn/Δnλ的波长色散特性。在图6中，实线L1对应于液晶层，点划线L2对应于在正面方向上具有延迟的相位片，而虚线L3对应于在厚度方向上具有延迟的相位片。
如所理解的，即使在550nm的波长处进行合适的光学补偿，也不能在不同的波长处实现合适的调节且出现色彩的问题。特别是在小于550nm的波长处，在厚度方向上具有延迟的相位片的波长色散特性与液晶层的波长色散特性大不相同。因此，当斜着观看屏幕时，不能完全消除液晶层的延迟。特别是当相对于与液晶取向的方向相垂直的方向斜着观看屏幕时，识别出带蓝色的色彩。在此例子中，将TAC薄膜用作在厚度方向上具有延迟的相位片。
为了补偿液晶层和在厚度方向上具有延迟的相位片之间的波长色散特性中的差异，光学补偿元件至少包括在厚度方向上具有延迟的两个相位片(即，第一相位片和第二相位片)。将说明具有这样的光学补偿元件的OCB液晶显示设备的实施例。
(第一实施例)
如图7中所示，在根据第一实施例的OCB液晶显示设备中，光学补偿元件40A和40B被设置在液晶面板1的阵列基片(10)一侧的外表面上和液晶面板1的相对基片(20)一侧的外表面上。
阵列基片10一侧上的光学补偿元件40A包括偏光片41A、在其厚度方向上具有延迟的第一相位片42A、在其正面方向上具有延迟的相位片43A和在其厚度方向上具有延迟的第二相位片44A。类似地，相对基片20一侧上的光学补偿元件40B包括偏光片41B、在其厚度方向上具有延迟的第一相位片42B、在其正面方向上具有延迟的相位片43B和在其厚度方向上具有延迟的第二相位片44B。相对于液晶取向方向的偏光片的传输轴方向和各相位片的光轴方向与图2和图3所示的例子中的相同。
第一相位片42A和42B是例如，如上述例子中的TAC薄膜。第一相位片42A和42B具有图6中L3所示的波长色散特性。具体来说，对于波长比预定波长(550nm)短的光，第一相位片42A、43B中的归一化值Δn/Δnλ小于液晶层30中的归一化值Δn/Δnλ。
在此情况中，要选择的第二相位片44A和44B应具有能补偿液晶层30和第一相位片42A和42B之间的波长色散特性中的差异的波长色散特性。也就是说，对于波长比预定波长(550nm)短的光，第二相位片44A、44B中的归一化值Δn/Δnλ需要大于液晶层30中的归一化值Δn/Δnλ。符合此条件的第二相位片具有消除第一相位片和液晶层之间的波长色散特性中的差异的优点。
例如，可以使用其中诸如圆盘型(discotic)液晶分子之类的具有负单轴性的光学各向异性元件在厚度方向(法线方向)上排列使得厚度方向上的主折射率nz较小且面内的主折射率nx、ny较大(nx，ny＞nz)的相位片作为第二相位片44A和44B。
图8示出液晶层、第一相位片和第二相位片的延迟量Δn·d的波长色散特性的一个例子。象图6那样，图8示出值Δn/Δnλ的波长色散特性，该值是通过用与预定波长，即λ＝550nm，的光相对的延迟量Δnλ·d归一化与各波长的光相对的延迟量Δn·d获得的。在图8中，实线L1对应于液晶层，虚线L3对应于第一相位片而虚线L4对应于第二相位片。
如图8所示，在比预定波长短的波长处，第一相位片的波长色散特性低于液晶层的波长色散特性，且第二相位片的波长色散特性高于液晶层的波长色散特性。也就是说，在400nm和700nm之间的可视波长范围中(或在比550nm的预定波长短的波长范围中)，Δn/Δnλ的最大值和最小值之间的差在第一相位片中比液晶层中小而在第二相位片中比液晶层中大。另外，换句话说，在400nm和700nm之间的可视波长范围中(或在比550nm的预定波长短的波长范围中)，波长色散特性曲线的倾斜度在第一相位片中比在液晶层中小而在第二相位片中比液晶层中大。
具体来说，将具有比液晶层的波长色散特性低的Δn/Δnλ的波长色散特性的第一相位片与具有比液晶层的波长色散特性高的Δn/Δnλ的波长色散特性的第二相位片组合。从而，第一相位片和第二相位片的总的波长色散特性基本上等于液晶层的波长色散特性。因此，当斜着观看屏幕时，能消除液晶层中出现的延迟，并能补偿液晶层中的延迟的波长色散特性。
因此，当不仅从正面而且从斜的方向观看屏幕时，能充分地减小液晶面板的透射率且增强对比度。另外，能显示具有很少色彩的黑色图象。因此，能提供具有优异视角特性和显示质量的液晶显示设备。
通过在其中偏光片、在其厚度方向上具有延迟的第一相位片和在其正面方向上具有延迟的相位片被一体地构成的光学元件上，增加例如将具有调节液晶显示设备的总波长色散特性的功能的第二相位片，能制造上述光学补偿元件40。例如，通过在此光学元件的表面上涂覆用作在厚度方向上具有延迟的第二相位片的材料或贴附用作第二相位片的薄膜，制造光学补偿元件40。简而言之，光学补偿元件在其最靠近液晶面板的一端包括第二相位片。
另选地，可以将光学补偿元件配置成在其中一体地构成第二相位片以及偏光片的光学元件的表面上设有第一相位片。在此情况中，第一相位片被设置在离液晶面板最近的一端上。
如果通过上述方法制造光学补偿元件，则能简化制造过程，能减少制造成本，并能减少光学补偿元件的成本。这一方法在制造过程中非常有利。
第二相位片(或第一相位片)最好应具有这样的厚度，该厚度对于同一波长的光提供与第一相位片中的延迟量与液晶层中的延迟量之间的差基本上相等的延迟量。具体来说，上述延迟量取决于各光学元件的厚度d。因此，能通过调节构成光学补偿元件并在厚度方向上具有延迟的相位片的厚度的组合，执行用于消除液晶层的延迟量的最优化。
简而言之，如图8的例子所示，将具有与液晶层的波长色散特性差异较小的Δn/Δnλ的波长色散特性的第一相位片的厚度设置成较薄。将具有与液晶层的波长色散特性差异较大的Δn/Δnλ的波长色散特性的第二相位片的厚度设置成较厚。在本例中，最好将第二相位片的厚度设置为第一相位片的二倍或二倍以上。在第一实施例中，当第一相位片42A、42B的厚度设置在100μm且第一相位片42A、42B的厚度设置在200μm，即第一相位片的厚度的两倍时，取得最佳结果。
(第二实施例)
如图9所示，象第一实施例一样，在根据第二实施例的OCB液晶显示设备中，光学补偿元件40A和40B设置在液晶面板1的阵列基片(10)一侧的外表面上和液晶面板1的相对基片(20)一侧的外表面上。与第一实施例共同的结构组件用同样的标识表示，并省略对其详细说明。
在阵列基片10一侧的光学补偿元件包括：偏光片41A、第一相位片42A、在其正面方向上具有延迟的相位片43A和第二相位片44A。另一方面，相对基片20一侧的光学补偿元件40B包括：偏光片41B、第一相位片42B和在其正面方向上具有延迟的相位片43B。光学补偿元件40B不包括与第二相位片相对应的相位片。
如上所述，第二相位片(或第一相位片)最好应具有这样的厚度，该厚度对于同一波长提供与第一相位片(或第二相位片)中的延迟量和液晶层中的延迟量之间的差基本上相等的延迟量。
因此，能通过将构成光学补偿元件并在厚度方向上具有延迟的多个相位片的厚度组合，执行用于消除液晶层的延迟量的最优化。也就是说，如果用单个第二相位片44A的波长色散特性消除液晶显示设备中两个第一相位片42A和42B的总波长色散特性，且相位片的结果波长色散特性实质上与液晶层30的相等，则不出现问题。
在第二实施例中，当应用具有图8所示的波长色散特性的第一相位片和第二相位片时，通过将第一相位片42A、42B的厚度设置在100μm并将第二相位片44A的厚度设置在400μm，即第一相位片的厚度的四倍时，取得最佳结果。
根据第二实施例，获得与第一实施例相同的有效效果。另外，因为只在一个光学补偿元件上设置第二相位片，所以可以减少光学元件的数量并能减少成本。
(第三实施例)
如图10所示，象第一实施例那样，在根据第三实施例的OCB液晶显示设备中，光学补偿元件40A和40B设置在液晶面板1的阵列基片(10)一侧的外表面上和液晶面板1的相对基片(20)一侧的外表面上。与第一实施例共同的结构组件由同样的标号表示，并省略对其的详细说明。
在阵列基片10一侧上的光学补偿元件40A包括：偏光片41A、第一相位片42A和在其正面方向上具有延迟的相位片43A。另一方面，在相对基片20一侧上的光学补偿元件40B包括：偏光片41B、第二相位片44B和在其正面方向上具有延迟的相位片43B。
在第三实施例中，当应用具有图8所示的波长色散特性的第一相位片和第二相位片时，通过将第一相位片42A的厚度设置在200μm并将第二相位片44B的厚度设置在400μm，即第一相位片的厚度的两倍时，取得最佳结果。
根据第三实施例，获得与第一实施例相同的有利效果。另外，因为只在一个光学补偿元件上设置第一相位片并且只在另一光学补偿元件上设置第二相位片，可以进一步减少光学元件的数量并能减少成本。
如结合第一至第三实施例所述，当构成液晶显示设备时，应满足是否各光学补偿元件包括用作第一相位片和第二相位片的光学元件中至少一个。也就是说，在阵列基片10一侧上的光学补偿元件40A和相对基片一侧上的光学补偿元件40B中至少一个中可包括用作第一相位片的光学元件。类似地，在阵列基片10一侧上的光学补偿元件40A和相对基片一侧上的光学补偿元件40B中至少一个中可包括用作第二相位片的光学元件。如上所述，将光学元件的厚度的组合最优化以获取广的视角和良好的显示质量。
(第四实施例)
在上述实施例中，通过组合多个在厚度方向上具有延迟的相位片，解决关于色彩的问题。另外，还可以采用另一方法。可以采用一种具有不同彩色像素的液晶层具有不同厚度的多隙结构。
例如，图11示出具有多隙结构的液晶面板1。液晶面板1包括红色像素PXR、绿色像素PXG和蓝色像素PXB作为多种颜色的彩色像素。绿色像素PXG在相对基片20上包括具有预定厚度的绿色滤色片CF6。红色像素PXR在相对基片20上包括比绿色滤色片CFG薄的红色滤色片CFR。蓝色像素PXG在相对基片20上包括比绿色滤色片CFG厚的蓝色滤色片CFB。
从而，当阵列基片10和相对基片20被平行地贴合时，在绿色像素PXG中提供了预定间隙。在红色像素PXR中提供比绿色像素PXG的间隙大的间隙。在蓝色像素PXB中提供比绿色像素PXG的间隙小的间隙。因此，形成一个多隙结构，该结构使得红色像素PXR的液晶层30的厚度大于绿色像素PXG的液晶层30的厚度，且蓝色像素PXB的液晶层30的厚度小于绿色像素PXG的液晶层30的厚度。
通过控制各自彩色像素的液晶层30的厚度，能调节液晶层30中的有效延迟Rth并能减少色彩度。
例如，当用多隙结构将图2中所示的光学补偿元件40A和40B与液晶面板1组合时，液晶层30和在各彩色像素的厚度方向上具有延迟的相位片42A和42B具有图12所示的延迟量Δn·d的波长色散特性。和图6一样，图12示出通过用与预定波长，即λ＝550m的光相对的延迟量Δnλ·d归一化与各波长的光相对的延迟量Δn·d所取得的值Δn/Δnλ的波长色散特性。在图12中，实线L1对应于液晶层，而虚线L3对应于在厚度方向上具有延迟的相位片。
在本例中的液晶面板1中，将蓝色像素PXB的液晶层30的厚度制成比绿色像素PXG的液晶层的厚度薄0.3μm，并将红色像素PXR的液晶层30的厚度制成比绿色像素PXG的液晶层30的厚度厚0.05μm。
如图12中所示，通过提供多隙结构，各自像素中的液晶层的波长色散特性得以充分补偿，特别是在各种颜色的中心波长(450nm、550nm和650nm)附近。
因此，如果将上述第一至第三实施例中的光学补偿元件与这里所述的多隙结构液晶面板组合，则能实现更广的视角和更高的显示质量。即使在不能用第一至第三实施例的结构完全实现光学补偿且需要执行特性的微调的情况下，提供上述多隙结构也是有效的。
在某些情况下，难以用第一相位片和第二相位片微调，因为第一相位片和第二相位片的最佳材料的选择并不多。在将第一实施例的光学补偿元件与多隙结构液晶面板组合的情况中，当将蓝色像素PXB的液晶层30的厚度制成比绿色像素PXG的液晶层30的厚度薄0.1μm，并将红色像素PXR的液晶层30的厚度制成比绿色像素PXG的液晶层30的厚度相等时，取得的黑色图象的良好显示质量。另外，在这些条件下，取得色纯度不变差的良好显示质量。
本发明不限于上述实施例。在实施本发明的阶段，可以通过不偏离本发明的精神地修改结构元件作出各种实施例，并可以作出各种发明。例如，可以从实施例中省略一些结构元件。另外，可以合适地组合不同实施例中的结构元件。
例如，在厚度方向上具有延迟的第一相位片和第二相位片可以是诸如PC(聚碳酸酯)薄膜之类的负单轴薄膜，或其中将具有负单轴性的光学各向异性元件(例如，圆盘型液晶分子)排列在相位片的厚度方向上的薄膜，或也用作在偏光片的传输轴方向上具有相位差的薄膜的双轴薄膜。
工业适用性
本发明能提供具有优秀的显示质量的液晶显示设备，它能增加视角并改善响应度。

Claims (10)

1.一种液晶显示设备，其特征在于，包括：
液晶面板，它配置成包括保持在一对基片之间的液晶层；和
光学补偿元件，它对在将电压施加于液晶层的预定显示状态中的液晶层延迟进行光学补偿，
其中通过将电压施加于液晶层改变由液晶层中包括的液晶分子引起的双折射量而显示图象，
所述光学补偿元件至少包括在厚度方向上有延迟第一相位片和第二相位片，且
当通过用与预定波长λ的光相对的延迟量Δnλ·d归一化与各波长的光相对的延迟量Δn·d(Δn＝(nx+ny)/2-nz，其中nx和ny为面内主折射率而nz为厚度方向上的主折射率)，设置值Δn/Δnλ时，
对于所述预定波长以外的波长的光，所述第一相位片中的归一化值Δn/Δnλ小于液晶层中的归一化值Δn/Δnλ，而所述第二相位片中的归一化值Δn/Δnλ大于液晶层中的归一化值Δn/Δnλ。
2.如权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，所述液晶分子在显示状态中弯曲取向于所述一对基片之间。
3.如权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，所述光学补偿元件包括在其离所述液晶面板最近的一侧的所述第一相位片或所述第二相位片。
4.如权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，所述第一相位片被设置在所述一对基片中至少一个的一侧上。
5.如权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，所述第二相位片被设置在所述一对基片中至少一个的一侧上。
6.如权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，所述液晶面板包括多种颜色的彩色像素，并且具有多隙结构，在该结构中液晶层在不同颜色的彩色像素中具有不同的厚度。
7.如权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，所述第二相位片具有这样的厚度，该厚度对于同一波长的光提供与所述第一相位片中的延迟量和所述液晶层中的延迟量之间的差值基本上相等的延迟量。
8.如权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，所述第一相位片和所述第二相位片为负单轴薄膜。
9.如权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，所述第一相位片和所述第二相位片为其中具有负单轴性的光学各向异性元件在厚度方向上排列的薄膜。
10.如权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，所述第一相位片和所述第二相位片为双轴薄膜。
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