TWI251102B - Liquid crystal display device - Google Patents

Description

1251102 ⑴ 政、發明說明 #>、、、々 (發明說明應敛明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施万式及圖式簡單說明） 發明所屬之技術領域 本發明係關於一糯垂直定向方式的液晶顯不裝置。 先前技術 以往液晶顯示裝置廣泛使用作為文字處理機或電腦的 晝面，近幾年也迅速普及作為電視的畫面。這些液晶顯示 裝置的多數採用TN (扭轉向列）模式’但該液晶顯示裝置 從斜方向看時，有以下問題：對比度容易降低’灰度特性 易反轉。 因此，近幾年為使來自斜方向的視角特性提高而v A (垂 直對準）模式的液晶顯示裝置受到注目。該模式的液晶顯 示裝置的液晶元件係組合具有負的介電各向異性的向列 (nematic)液晶和垂直定向膜所構成。 再者，例如登記專利第2947350號（登記日：1999年7月2 曰）揭示一種液晶顯示裝置1 0 1 :如圖1 3所示，為了光學補 償黑顯示時的液晶元件1 1 1的光學各向異性，在液晶元件 1 1 1和偏光板1 1 2之間配置正單軸性薄膜1 1 4，在液晶元件 1 1 1和偏光板1 1 3之間配置負單軸性薄膜1 1 5。 若是上述結構，則在從斜方向看液晶分子垂直定向的液 晶元件1 1 1時，雖然液晶元件1 1 1將與極角相對應的相位差 給與透過光，但若適當設定各薄膜114、115的延遲 (retardation)，則可用各薄膜1 1 4·、1 1 5補償該相位差。因此， 和從正面方向看時，即液晶分子維持透過光偏光狀態時略 同樣，可黑顯示。此結果，可防土從斜方向看時的漏光， 1251102

⑺ 可提高對比度，同時可抑制著色或灰度破壞的產生。 然而，現今在更加期望實視界角、南顯不等級的液晶顯 示裝置的狀況下，要求改善從斜方向看時的著色或灰度破 壞，但使用記載於上述登記專利第2947350號的延遲的各 薄膜1 1 4、1 1 5時，未必可說是足夠，還留下改善的餘地。 發明内容 本發明係在垂直定向模式的液晶顯示裝置，對於適於從 斜方向看時的著色或灰度破壞抑制的各薄膜的延遲，進行 考察偏光板的基材薄膜給與的影響的結果，其目的在於確 實提供一種一面將從斜方向看時的對比度維持在實用上 十分高的值，一面將著色或灰度破壞抑制在實用上容許範 圍内的液晶顯示裝置。 關於本發明的液晶顯示裝置為了達成上述目的，係具備 液晶元件·設有夹持液晶’同時使該液晶的液晶分子與表 面大概垂直定向的兩片基板；兩片偏光板：配置於該液晶 元件兩侧，配置成各個的吸收軸互相正交；第一相位差薄 膜：配置於上述兩偏光板一方及液晶元件之間，具有正單 軸各向異性；及，第二相位差薄膜：配置於上述兩偏光板 地方及上述液晶元件之間，具有負單軸各向異性，在上述 兩偏光板設有基材薄膜，其配置成光軸與上述基板大概垂 直，具有負單軸各向異性，上述第一相位差薄膜的滯相軸 配置成從上述液晶看，和同侧的上述偏光板的吸收軸正 交，將上述第二相位差薄膜的光軸配置成與上述基板大概 垂直，其特徵在於：採取以下手段。 1251102

P叹上述第一相位差薄膜的面内方向的延遲為Rp [nm】 ，設上、戈々々 、第一相位差薄膜的厚度方向的延遲為Rn [nm〗，設 上述基材薄膜的厚度方向的延遲為Rtac [nm]，設上述液晶 白勺^ ρ 、 j, 又万向的延遲為Rlc [nm]，設關於上述Rp的參數α [nm]

vL ''' α二U5 - 〇·7 X Rtac，設關於上述Rn的參數冷[nm]為/5 = Rle — 65 - ι ·4 X Rtac時，上述延遲Rp設定在上述α的8〇〇/〇以 上且120%以下，同時上述延遲Rn設定在上述Θ的60%以上 且90%以下。 此外，取代將上述第二相位差薄膜配置於從上述液晶 看，和第一相位差薄膜相反侧，也可以將該第二相位差薄 膜配置於和上述第一相位差薄膜同侧且第一相位差薄膜 和偏光板之間 在上述各結構的液晶顯示裝置，雖然與基板大概垂直地 定向的液晶分子對於從基板法線方向入射的光不給與相 位差，但對於從斜面入射的光卻給與與極角（來自法線方 向的傾斜角）相對應的相位差。因此，在上述液晶顯不裝 置，若無第-及第二相位差薄膜，則本來應由出射侧的偏 光板吸收的光就不被完全吸收。此結& I生漏《使對 而給與的相位差為 比度降低，同時產生著色或 對此，上述結構設有上述 上述液晶按照極角 償。此結果，防土從方向看 可防止著色或灰度破壞的產 此處，決定上述兩相位差 灰度破壞。 第一及第二相位差薄膜’所以 兩相位差薄膜所補 時的漏光’提高對比度’同時 生。 •薄膜的延遲之際，無基材薄膜 1251102 (4)

的情況，只是從最佳上述第一及第二相位差薄膜具有的厚 度方向延遲減去上述基材薄膜具有的厚度方向的延遲，在 從斜方向看時的要求著色或灰度破壞更加抑制的狀況 下，未必可說是足夠的補償。 於是，本案發明者在將從斜方向看垂直定向模式的液晶 顯示裝置時的對比度維持在實用上十分高的值的狀況 下，為更加抑制著色或灰度破壞而反覆研究的結果，發現 基材薄膜的厚度方向的延遲並不是和上述第一及第二相 位差薄膜的厚度方向的延遲起同等作用。特別是將具有正 單軸各向異性的第一相位差薄膜的面内方向的延遲設定 成上述對比度最大之際，發現該延遲不取決於液晶具有的 延遲而取決於上述基材薄膜具有的厚度方向的延遲，以及 以對比度成為最大之類的上述各延遲為基準，設定在特定 範圍，藉此可有效抑制著色或灰度破壞，到達使本發明完 成。 本發明之液晶顯示裝置係按照上述基材薄膜的厚度方 向的延遲Rtac設定上述第一相位差薄膜的面内方向的延 遲Rp，按照上述液晶及基材薄膜的厚度方法的延遲Rlc及 Rtac設定上述第二相位差薄膜的厚度方向的延遲Rn，同時 在從斜方向看時的對比度維持在實用上十分高的值的狀 況下，在可容許著色或灰度破壞的範圍設定上述延遲Rp 及Rn。藉此，和將基材薄膜的厚度方向的延遲與上述第 一及第二相位差薄膜的厚度方向的延遲同等處理的情況 不同，可確實得到液晶顯示裝置，其將從上述斜方向看時

1251102 的對比度維持在實用上十分高的值，並且將著色或灰度破 壞抑制在容許範圍内。 再者，由於上述第一相位膜的面内方向的延遲RP範圍 不取決於液晶厚度方向的延遲R1C，所以即使是和厚度不 同的液晶共同使用的情況，上述延遲R P範圍也不變化。 因此，在厚度方向的延遲Rlc互相不同的液晶間可共用基 材薄膜及第一相位差薄膜，可提高生產性。 此外，在特別要求抑制上述著色或灰度破壞的情沉，除 了上述各結構之外，最好將上述延遲Rp設定在上述α的 9〇%以上且110%以下，同時將上述延遲Rn設定在上述召的 65°/。以上且85%以下。藉此，可得到液晶顯示裝置，其更 ^抑制從斜方向看時的著色或灰度破壞。 再者，關於本發明的液晶顯示裝置除了上述各結構之 外’上述液晶最好具有負的介電各向異性。根據該結構， 藉由對於基板施加略垂直方向的電場，可使定向在基板法 、'泉方向的液晶分子按照電場強度傾斜，比具有正的介電各 向異性的情況可簡化電極的構造。 本發明之其他目的、特徵及優點根據以下所示的記載當 可充分理解。此外，本發明之效益根據參考附圖的以下說

實施方式 兹就本發明一實施形態根據圖1至圖1 2說明如下。又

如後述，本發明亦可適用於其他液晶元件，但以下作 佳一例，就多域（multidomain)定向的液晶元件加以說 -10 -

1251102 明。 關於本實施形態的液晶顯示裝置1如圖1所示，係層疊垂 直定向（VA)方式的液晶元件1 1、配置於該液晶元件1 1兩 侧的偏光板1 2、1 3、配置於一方偏光板1 2和液晶元件1 1 之間的正單軸性薄膜（第一相位差薄膜）14及配置於他方 偏光板1 3和液晶元件1 1之間的負單軸性薄膜（第二相位差 薄膜）1 5所構成。

上述液晶元件1 1如圖2所示，具備TFT (薄膜電晶體）基 板1 1 a ·設有與像素對應的像素電極2 1 a (後述），對向基板 1 1 b。設有對向電極2 1 b，及’液晶層（液晶）11c·為兩基 板1 1 a、1 1 b所夾持，由具有負的介電各向異性的向列 (nematic)液晶構成。又，關於本實施形態的液晶顯示裝置 1可彩色顯示，在上述對向基板11b形成與各像素顏色對應 的濾、色器。

再者，形成上述像素電極21a的TFT基板11a在液晶層 1 1 c侧表面形成垂直定向膜2 2 a。同樣地，在形成上述對向 電極2 1 b的對向基板1 1 b的液晶層1 1 c侧表面形成垂直定向 膜2 2 b。藉此，在未施加電壓給上述兩電極2 1 a、2 1 b間的 狀態，配置於兩基板1 1 a、1 1 b間的液晶層1 1 c的液晶分子 Μ對於上述基板11a、lib表面垂直定向。此外，若施加電 壓給兩電極2 1 a、2 1 b間，則液晶分子Μ從沿著上述基板 11 a、1 1 b法線方向的狀態（電壓無施加狀態）以與施加電壓 相對應的傾斜角傾斜（參考圖3)。又，由於兩基板1 1 a、1 1 b 對向，所以除了需要特別區別的情況之外，將各個的法線 -11 - 1251102 ⑺

方向及面内方向只稱為法線方向或面内方向。 此處，關於本實施形態的液晶元件11係多域定向的液晶 元件，將各像素分割成多數範圍（domain)，將定向方向， 即施加電壓時液晶分子Μ傾斜之際的方位（傾斜角的面内 成分）控制成在各範圍間不同。 具體而言，如圖4所示，在上述像素電極21a將截面形狀 山型、面内形狀鋸齒形地彎曲成略直角的突起列2 3 a…形 成帶狀。同樣地，在上述對向電極21b將法線方向形狀山 型、面内形狀鋸齒形地彎曲成略直角的突起列2 3 b…形成 帶狀。這些兩突起列23a、23b在面内方向的間隔配置成突 起列2 3 a斜面的法線和突起列2 3 b斜面的法線略一致。此 外，上述各突起列2 3 a、2 3 b係在上述像素電極2 1 a及對向 電極21b上塗佈感光性樹脂，以微影（photolithography)製程 加工所形成。 此處，在突起列2 3 a附近，液晶分子定向成與斜面垂直。 此外，在施加電壓時，突起列2 3 a附近的電場傾斜成與突 起列2 3 a的斜面平行。此處，液晶分子係長軸在與電場垂 直的方向傾斜，因液晶的連續性而離開突起列2 3 a斜面的 液晶分子也在和斜面附近的液晶分子同樣的方向定向。同 樣地，在施加電壓時，突起列2 3 b附近的電場傾斜成與突 起列23 b的斜面平行。此處，液晶分子係長軸在與電場垂 直的方向傾斜，因液晶的連續性而離開突起列23b斜面的 液晶分子也在和斜面附近的液晶分子同樣的方向定向。 這些結果，在各突起列23a···及23b…，若將角部C以外 -12- 1251102

⑻ 的部分稱為線部，則在突起列23a的線部L23a*突起列23b 的線部L23b之間的區域，施加電壓時的液晶分子定向方向 的面内成分和從線邵L23a到線邵L23b的方向的面内成分 —致° 此處’各突起列23a、23b在角部C彎曲成略直角。因此， 液晶分子定向方向在像素内被四分割，在像素内可形成液 晶分子定向方向互相不同的範圍D1〜£)4。 另一方面，圖1所示的偏光板1 2、1 3分別具備偏光薄膜 1 2 a、1 3 a和作為保持偏光薄膜1 2 a、1 3 a的基材薄膜的三乙 醯纖維素（triacetyl cellulose)(TAC)薄膜 12b、13b。上述兩 TAC薄膜12b、13b具有負的單軸光學各向異性，各個的光 轴设走成和液晶元件1 1的法線方向略一致。此外，上述兩 偏光板12、13配置成偏光板12的吸收軸AA12和偏光板13 的吸收軸AA13正交。再者，兩偏光板1 2、13配置成各個 的吸收軸AA12、AA13和施加電壓時的上述各範圍d 1〜D4 的液晶分子定向方向的面内成分形成45度的角度。 此外，層疊於液晶元件1 1 一方的正單軸性薄膜丨4設薄膜 面内方向的折射率為nxp及nyp。設法線方向的折射率為 nzp時’係具有nxp>nyp = nzp特性的光學各向異性薄膜，面 内方向的延遲Rp設薄膜厚度為dp，如以下式（1)所示，以 式（1)算出：

Rp = dp · (nxp-nyp) "-(l) 再者，正單軸性薄膜14配置成其滯相軸SL14從液晶元件11 看，和同侧的偏光板12的吸收軸AA12正交。 -13 - 1251102

另一方面，層疊於液晶元件1 1他方的負單軸性薄膜1 5， 設薄膜面内的折射率為ηχη及nyn，設法線方向的折射率為 nzn時，係具有ηχη二nyn>nzn特性的光學各向異性薄膜，厚 度方向的延遲Rn設薄膜厚度為dn時，如下式（2 )所示，以 式（2)算出：

Rn = dn· { (nxn + nyn)/2-nzn) ··· (2) 此外負單軸性薄膜1 5配置成其光軸和液晶元件1 1的法線 方向略一致^。 上述結構的液晶顯示裝置1在施加電壓給像素電極2 1 a 和對向電極2 lb之間的期間，液晶元件丨丨的液晶分子如圖3 所不’對於法線方向僅與電壓相對應的角度傾斜定向。藉 此’將與電壓相對應的相位差給與通過液晶元件丨丨的光。 此處’兩偏光板12、13的吸收轴a A12、A A13配置成互 相正六 又’詳細如後，正單軸性薄膜〖4及負單軸性薄膜丄5 u下·液晶元件1 1的液晶分予如圖2所示，在法線方 "足向時’補償液晶元件1 1給與透過光的相位差。 因土卜 一 ’入射到出射侧的偏光板（例如12)的光變成與读黾 11給與的相位差相對應的橢圓偏光，該入射光的一 分通過 、 板 W偏光板1 2。此結果，可按照施加電壓控制來自偏光 1 2的出射光量，可灰度顯示。 再者’上述液晶元件1 1在像素内形成液晶分子定向向 才目 个同的範圍D1〜D4。因此，從與屬於某範圍（例如D 使阳为子定向方向平行的方向看液晶元件1 1的結果，即 喝硬晶分子不能給與透過光相位差的情況，剩餘範圍 -14- 1251102 (10)

(這種情況D2〜D4)的液晶分子亦可給與透過光相位差。因 此，各範圍彼此可互相光學補償。此結果，改善從斜方向 看液晶元件1 1時的顯示等級，可擴大視界角。

另一方面，在未施加電壓給像素電極2 1 a和對向電極2 1 b 之間的期間，液晶元件1 1的液晶分子如圖2所示，在於垂 直定向狀態。在此狀態（電壓無施加時），從法線方向入射 到液晶元件11的光不因各液晶分子而給與相位差’在維持 偏光狀態的狀況下通過液晶元件11。此結果，入射到出射 侧的偏光板（例如1 2)的光成為與偏光板1 2的吸收軸AA12 略平行方向的直線偏光，不能通過偏光板12。此結果，液 晶顯示裝置1可顯示黑。

此處，利用液晶分子給與從斜方向入射到液晶元件1 1 的光與液晶分子定向方向之間的角度，即入射光和液晶元 件1 1的法線方向之間的角度（極角）相對應的相位差。因 此，若無正單軸性薄膜1 4及負單軸性薄膜1 5，則入射到偏 光板12的光成為與極角相對應的橢圓偏光，其一部分通過 偏光板12。此結果，儘管本來應為黑顯示的垂直定向狀 態，但產生漏光，顯示的對比度降低，同時有產生著色或 灰度破壞之虞。 然而，圖1所示的結構設有正單軸性薄膜1 4及負單軸性 薄膜1 5，所以若適當設定各個的延遲，則可消除液晶元件 1 1按照極角給與的相位差。此結果，防止漏光，可提高從 斜方向看時的對比度，同時可防止著色或灰度破壞。 此處，關於本實施形態的液晶顯示裝置1，作為斜視角 -15 -

1251102 的顯示等級，為了得到一面維持實際使用上十分高的對比 度，一面顯示良好色度及良好灰度特性的液晶顯示裝置， 更詳細係為了一面將從斜方向看時的對比度保持在1 〇以 上實用上十分高的值，一面從上述方向的觀察者幾乎不感 到著色及灰度破壞，如下設定正單軸性薄膜1 4及負單軸性 薄膜1 5的延遲。 具體而言，設TAC薄膜12b、13b的厚度方向的延遲為Rtac [nm]，設關於上述延遲Rp的參數al [nm]為如下的式（3)所 示： α 1 二 1 3 5 - 0.7 X Rtac …（3) 則正單軸性薄膜1 4的面内方向的延遲Rp設定在α 1的80% 以上且120%以下的值。 此外，設液晶元件1 1的厚度方向的延遲為Rlc [nm]，設 關於上述延遲Rn的參數/51 [nm]為如下的式（4)所示： /5 1 二 Rlc-65- 1.4XRtac …（4) 則負單軸性薄膜1 5的厚度方向的延遲Rn設定在/3 1的60% 以上且90%以下的值。 如此，將上述延遲Rp、Rn以上述參數α 1、/3 1為基準， 設定在圖5所示的範圍A 1，藉此可確實得到液晶顯示裝置 L·其一面將從斜方向看液晶顯示裝置I時的對比度保持在 1 0以上實用上十分高的值，一面從上述斜方向的觀察者幾 乎不感到著色及灰度破壞，具有良好的視界角特性。 再者，比上述範圍A1外周部内部，由上述觀察者所掌 握的著色及灰度破壞減少，特別是如圖5所示的範圍A2， -16 -

1251102 (12) 將上述延遲Rp設定在上述αΐ的90%以上且110%以下的 值，同時將上述延遲Rn設定在上述/31的6 5%以上且85%以 下，藉此可實現具有更良好視界角特性的液晶顯示裝置1。

又，在該區域A2内，上述著色及灰度破壞的改善效果 不為上述觀察者所認識，上述著色及灰度破壞的改善效果 實質上已飽和。因此，藉由設定在該區域A2内，可實現 具有同程度良好顯示等級的液晶顯示裝置1。此外，若將 上述延遲Rp設定在和上述αΐ相同，將上述延遲Rn設定在 和上述/3 1相同，則從斜方向看時的對比度成為最大。再 者，若將上述延遲Rp設定在上述αΐ的80%〜120%，將上述 延遲Rn設定上述冷1的85%〜90%，則將著色或灰度破壞抑制 在容許範圍内，並且相較於上述區域A2，可提高對比度。

此外，如圖6所示的液晶顯示裝置1 a，和圖1所示的液晶 顯示裝置1比較，變更層疊順序，在正單軸性薄膜1 4和液 晶元件1 1之間配置負單軸性薄膜1 5，亦可得到同樣的效 果。 此處，如從上述式（3 )及後述圖7可明白，正單軸性薄膜 1 5的延遲Rp不取決於液晶元件〖丨的元件厚度dlc，即液晶 元件1 1的厚度方向的延遲Rlc，而只取決於T AC薄膜12b、 13b的厚度方向的延遲Rtac。 因此’即使和厚度不同的液晶元件丨i共同使用的情況， 正單軸性薄膜1 4及T A C薄膜1 2 b、1 3 b的最佳值也不變化。 此結果，按圖1或圖6所示的順序層疊液晶元件丨丨、偏光板 12、13、正單軸性薄膜14及負單軸性薄膜15的液晶顯示裝 -17- 1251102 ⑼

置1 (1 a)在互相不同的液晶元件丨i間，可共用正單軸性薄 膜14及TAC薄膜12b、13b。又，即使這種情況，負單軸性 薄膜1 5也按照液晶元件1 1被選擇。 [實施例1 ] 本實施例作為液晶元件1 1，準備液晶層1 1 c的折射率各

向異性Δη為0.08，厚度（元件厚度die)分別為3.0 [/zm]、4.0 [// m]及5.0 [ // m]的液晶元件，即厚度方向的延遲Rlc ( = dlc· Δη)分別為 240 [nm]、320 [nm]及 400 [nm]的液晶元件。 此外，作為TAC薄膜12b、13b，準備厚度方向的延遲Rtac 分別為 0 [nm]、30 [nm]、50 [nm]、80 [nm]的 T AC 薄膜。再者， 對於上述各液晶元件1 1及T AC薄膜1 2b、1 3 b組合的备個， 求出從斜方向看時的對比度成為最大的Rp及Rll。此結 果，可得到如圖7所示的實驗結果。 又，測定對比度之際，實際使用液晶顯示·裝置i時的視 界角係離液晶元件1 1法線的角度（極角）為〇度〜6 〇度，極角 越大’對比度越降低’所以如圖8所示，從極角g 〇度的方 向測定對比度。此外，測定對比度之際的方位（在面内的 方向）係對比度以偏光薄膜12a、13a的吸收軸AA12、ΑΑΠ 為基準，在45度的方位最降低，所以以兩吸收軸aa12、 A A13為基準，從4 5度的方位測定。 據此，正單軸性薄膜1 4的面内方向的延遲Rp和上述參 數α 1相同，負單軸性薄膜1 5的厚度方向的延遲Rn和上述 參數/51相同時，可確認得到最大對比度的液晶顯示裝置 1。此外’藉由使上述實驗結果以_次式近似，可算出上 -18-

1251102 (14) 逑式（3)及（4)。 再者，一面使上述延遲Rp及Rn分別每5 %變化，一面觀 察者從上述斜方向評估各液晶顯示裝置1的著色及灰度破 壞。特別是觀察者作為有無著色現象，在上述斜方向評估 有無白移到黃色或帶點綠色的顏色的現象，作為有無灰度 破壞，評估有無明亮區域的灰度破壞，映像表現力降低的 現象。 藉此，即使液晶元件1 1的厚度方向的延遲Rlc及TAC薄 膜12b、13b的延遲Rtac為上述值的任一值，若上述延遲Rp 為上述參數α 1的80%以上且120%以下的值，並且上述延遲

Rn為上述參數石1的60%以上且90%以下的值，則亦可確認 上述斜方向（極角60度）的對比度超過10，實際使用上維持 充分的對比度。再者，若將上述延遲Rp及Rn設定在上述

範圍，則確認液晶顯示裝置1係從上述斜方向的觀察者幾 乎不感到著色及灰度破壞，顯示良好的視界角特性。此 外，上述延遲Rp比參數α 1的80%小或比120%大時及上述延 遲Rn比參數/5 1的60%小或比90%大時，由從上述斜方向的 觀察者明確認到例如白移到黃色或帶點綠色的顏色的著 色現象或者因明亮區域的灰度破壞而映像表現力降低的 現象，也確認觀察者不能容許著色或灰度破壞。 此外，即液晶元件1 1的厚度方向的延遲R1 c及T A C薄膜 1 2b、1 3 b的延遲Rtac為上述值的任一值，若上述延遲Rp 為上述參數α〖的90%以上且1〖0%以F的值，並且上述延遲 Rn為上述參數点1的65%以上JL 85%以下的值，則比上述延 -19 - 1251102

(15) 遲Rp為上述參數αΐ的80%〜90%或110%〜120%或者上述延遲 Rn為上述參數点1的60%〜65%或85%〜90%的情況，可確認由 從上述斜方向的觀察者所掌握的著色及灰度破壞亦減少。 此外，若上述延遲Rp為上述參數αΐ的90%以上且11〇% 以下的值，並且上述延遲Rn為上述參數的65%以上且 85%以下的值，則上述著色及灰度破壞的改善效果實質上 飽和，從上述斜方向的觀察者在將各延遲Rp及Rn設定在 該範圍的多數液晶顯示裝置1彼此之間不能確認著色及灰 度破壞的不同，可確認得到同程度良好的顯示等級。 又，可確認在上述區域A 2的延遲Rp的中心值為從上述 斜方向以對比度為最大的上述延遲Rp (= αΐ)的100% (同一 值）。另一方面，在上述區域Α2的延遲Rn的中心值為從上 述斜方向以對比度為最大的上述延遲Rn (= 0 1)的75%，亦 可確認比對比度的最佳值沒1小地設定負單軸性薄膜i 5的 厚度方向的延遲Rn可改善著色現象或灰度破壞。 此外，若將上述延遲Rp設定在上述α 1的80%〜120%，將 上述延遲Rn設定在上述冷1的85%〜90%，則可確認將著色或 灰度破壞抑制在容許範圍内，並且相較於上述區域A2， 可提高對比度。 再者，關於如圖6所示的液晶顯示裝置1 a，和圖1所示液 晶顯示裝置1比較，變更層疊順序，在正單軸性薄膜1 4和 液晶元件1 1之間配置負單軸性薄膜1 5的結構也是，即使上 逑延遲Rlc及Rtac為上述值的任一值，用作在上述斜視角 (極度6 0度）得到最大對比度的延遲Rp、Rn亦和圖1的液晶 -20 - 1251102 (16)

顯示裝置1的情況相同，即使液晶顯示裝置1 a的情況，藉 由在和液晶顯示裝置1的情況同樣的範圍設定在上述延遲 Rp及Rn，亦可確認得到同樣的效果。 又，上述係就如圖2至圖4構成液晶元件1 1，將在像素的 液晶分子的定向方向分割成4個的情況加以說明，但不限 於此。藉由例如圖9及圖1 0所示的構造等其他構造，將定 向方向進行4分割亦可得到同樣效果。 具體而言，使用圖9所tf的像素電極2 1 a的液晶元件省略 圖4所示的突起列23a、23b，在像素電極21a設有四角錐狀 突起24。又，該突起24亦可和上述突起列23a同樣，在像 素電極2 1 a上塗佈感光性樹脂，藉由以微影製程加工而形 成。 此結構也是，在突起2 4附近液晶分子定向成與各斜面垂 直。此外，在施加電壓時，突起24部分的電場在與突起24 斜面平行的方向傾斜。這些結果，在施加電壓時，液晶分 子定向角度的面内成分和最近斜面的法線方向的面内成 分（方向PI、P2、P3或P4)相等。因此，像素區域分割成傾 斜時的定向方向互相不同4個範圍D1〜D4。此結果，可得 到和圖2至圖4構造的液晶元件1 1同樣的效果。 又，形成例如4 0英寸之類的大型液晶電視時，各像素尺 寸若是1 mm四方程度則變大，只是在像素電極2 1 a各設1 個突起24，定向限制力變弱，有定向不穩定之虞。因此， 如這種情況，定向限制力不足時，最好在各像素電極2 1 a 上設置多數突起24。 -21 - 1251102

(17) 再者，例如圖1 〇所示’在對向基板1 1 b的對向電極2 1 b 上設置定向控制窗2 5 ’其係上下方向（在面内與略方形像 素電極2 1 a的任一邊平行的方向）對稱連結γ字狀缝隙（sut) 而成，亦可實現多域定向。 若是該結構，對向基板1 1 b的表面中，在定向控制窗2 5 正下面的區域即使施加電壓’也不施加使液晶分子傾斜程 度的電場，液晶分子垂直定向。另一方面，對向基板丨lb 的表面中，在定向控制窗25周圍的區域隨著接近對向基板 1 1 b，產生避關定向控制窗2 5而擴大之類的電場。此處， 液晶分子係長軸在與電場垂直的方向傾斜，液晶分子定向 方向的面内分在圖中如箭頭所示，與定向控制窗2 5的各邊 略垂直。因此，即使此結構，亦可將在像素的液晶分子的 足向方向分割成4個，可得到和圖2至圖4構造的液晶元件 11同樣效果。 此外，上述係就將定向方向進行4分割的情況加以說 明。但如圖1 1及圖1 2所示，使用放射狀定向的液晶元件1 1 亦可得到同樣效果。 具體而言，圖1 1所示的構造設有略半球狀突起2 6以取代 圖9所示的突起24。這種情況也是在突起2 6附近，液晶分 子定向成與突起26表面垂直。此外，在施加電壓時，笑起 26部分的電場在與突起26表面平行的方向傾斜。這些結 果，在施加電壓時，液晶分子傾斜之際，液晶分子谷易又 成在面内方向以突起2 6為中心的放射狀傾斜，液晶兀件1 1 的各液晶分子可放射狀傾斜定向。又，上述A起2 6亦 -22- (18) 1251102

和上述突起24同樣的製程形成。此夕卜，和上述突起则 樣，在定向限制力不足時’最好在各像素電極2u上設置 多數突起26。 此外’圖12所示的構造在像素電極2la形成圓形缝陈27 以取代圖9所示的突起24。藉此，施加電壓之際，像素電 極21a的表面中，在缝隙27正上面的區域不施加使液晶分 子傾斜程度的電場。因Λ ’在此區域施加電壓時，液晶分 子也垂直定向。另一方面，像音泰托，，# 丁 豕京包極21a的表面中，在缝 際27附近的區域電場隨著在厚度方向接近缝隙27，如避開 缝隙27般地傾斜而擴大。此處，液晶分子係長軸在垂直方 向傾斜，因液晶的連續性而離開缝隙27的液晶分子也在同 樣的方向定向。因此，施加電壓給像素電極2U時，各液 晶分子係定向方向的面内成分在圖中如箭頭所示，以缝隙 27為中心而放射狀擴大般地定向，即以缝隙27中心為軸， 可軸對稱地定向。此處，上述電場的傾斜隨著施加電壓而 變化，所以液晶分子足向万向的基板法線方向成分（傾斜 角度）可用施加電壓控制。又，若施加電壓增加，則對於 基板法線方向的傾斜角變大，各液晶分子與顯示畫面略平 行，並且在面内放射狀定向。此外，和上述突起26同樣， 在定向限制力不足時，取好在各像素電極2ia上設置多數 缝際2 7。 且說上述係就分割在像素的液晶分子的定向方向的情 況加以說明，但即使是不定向分割的液晶元件（單域的液 晶元件）亦可得到略同樣的效果。 -23 - 1251102

(19) 這種情況，突起列2 3 a等不設而分別平坦形成於像素電 極2 1 a、對向電極2 1 b。再者，單域定向的液晶元件的情況， 和多域定向或放射狀傾斜定向的液晶元件不同，在製程設 有摩擦（rubbing)製程，液晶層1 1 c的液晶分子的摩擦方向 設定在兩基板11a、lib成為反平行。此外，如上述摩擦方 向和偏光板1 2、1 3的吸收軸AA12、AA13成為4 5度的角度 般地配置液晶元件1 1或偏光板1 2、1 3。即使這種情況，在 電壓無施加時’像素的液晶分子也和圖2的情況同樣’在 基板準線方向（垂直）定向。因此，藉由使用和上述實施形 態同樣的偏光板1 2、1 3及相位差板（1 4、1 5 )，可得到同樣 的效果。 但是，圖1及圖6所示的液晶顯示裝置1、1 a因配置於從 液晶元件1 1到一方偏光板1 2的構件的光學特性和配置於 從液晶元件1 1到他方偏光板1 3的構件的光學特性不一致 而有下述之虞：從左方位或右方位看液晶元件1 1時的對比 度和從上方位或下方位看液晶元件1 1時的對比度互相不 同。因此，在這些液晶顯示裝置1、1 a要求保持上下左右 視角特性平衡時，最好使用4分割定向或放射定向等將各 像素的液晶分子的定向方向分割成4方向以上的液晶元 件。 此外，上述係以液晶元件1 1的液晶層1 1 c具有負的介電 各向異性的情況為例加以說明，但不限於此，即使具有正 的介電各向異性的情況，也和圖2同樣，若是黑顯示時液 晶分子對於液晶元件1 1的基板垂直定向的液晶元件，則可 -24- 1251102

(20) 得到同樣的效果。 這種情況，例如在IPS (面内開關）模式使用的梳形電極 構造，藉由使用使基板平行方向產生電場的電極’在基板 平行方向施加電場給液晶層1 1 c。即使這種情況，在電壓 無施加時（無電場時）’像素的液晶分子也和圖2同樣’對 於基板在垂直方向定向。因此，使用和上述實施形態同樣 的偏光板1 2、1 3及相位差板（1 4、1 5 )，可得到同樣的效果。 在發明之詳細說明項所作的具體實施形態或實施例始 終是要闡明本發明之技術内容，不應只限於這種具體例而 被狹義解釋，在本發明之精神和其次所載之申請專利範圍 内當可各種變更實施。 圖式簡單說明 圖1顯示本發明之實施形態，係顯示液晶顯示裝置要部 結構的模式圖。 圖2顯示設於上述液晶顯示裝置的液晶元件，係顯示電 壓無施加狀態的模式圖。 圖3顯示設於上述液晶顯示裝置的液晶元件，係顯示電 壓施加狀態的模式圖。 圖4顯示上述液晶元件的結構例，係顯示像素電極附近 的平面圖。 圖5顯示設於上述液晶顯示裝置的正單軸性薄膜的面内 方向的延遲及負單軸性薄膜的厚度方向的延遲的較佳範 圍，係以對於各個的參數的相對值顯示各延遲的圖面。 圖6顯示上述液晶顯示裝置的變形例，係顯示液晶顯示 -25 -

Claims (1)

1. 申請案 換本(94年8月） 拾、申請專利範圍 1· 一種液晶顯示裝置，其特徵在於： 係具備： 液晶元件，設有夾持液晶，同時使該液晶的液晶分 子與表面大概垂直定向的兩片基板； 兩片偏光板，配置於該液晶元件兩側，配置成各個 吸收軸互相正交； 第一相位差薄膜，配置於上述兩偏光板其中之一偏 光板及液晶元件之間’具有正單轴各向異性；及 第二相位差薄膜，配置於上述兩偏光板中另一偏光 板及上述液晶元件之間，具有負單轴各向異性； 在上述兩偏光板設有基材薄膜，其配置成光軸與上 述基板大概垂直’具有負单轴各向異性，上述第一相 位差薄膜的滯相軸配置成從上述液晶看，和同側的上 述偏光板的吸收軸正交，將上述第二相位差薄膜的光 軸配置成與上述基板大概垂直； 設上述第一相位差薄膜的面内方向的延遲為Rp [nm] ’设上述弟^一相位差薄膜的厚度方向的延遲為Rn [nm] ’設上述基材薄膜的厚度方向的延遲為Rtac [nm]，設上 述液晶的厚度方向的延遲為Rlc [nm]， 設關於上述Rp的參數a [nm]為 cl = 135 - 0.7XRtac » 设關於上述Rn的參數/5 [nm]為 /3 = Rlc — 65 - 1.4X Rtac 時， 上述延遲Rp設定在上述α的80%以上且120%以下， 1251102

   同時上述延遲Rn設定在上述/5的60 %以上且90%以下 者。 2. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中將上述延 遲Rp設定在上述α的90%以上且110%以下，同時將上述 延遲Rn設定在上述冷的65%以上且85%以下。 3. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中上述液晶 具有負的介電各向異性。 4. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中上述液晶 丨φ 元件為多域定向的液晶元件。 5. —種液晶顯示裝置，其特徵在於： 係具備： 液晶元件’設有夾持液晶，同時使該液晶的液晶分 子與表面大概垂直定向的兩片基板； 兩片偏光板’配置於該液晶元件兩側’配置成各個 的吸收轴互相正交；

   第一相位差薄膜，配置於上述兩偏光板其中之一偏 光板及液晶元件之間，具有正單軸各向異性；及 第二相位差薄膜，配置於上述第一相位差薄膜及上 述液晶元件之間，具有負單軸各向異性； 在上述兩偏光板設有基材薄膜，其配置成光軸與上 述基板大概垂直，具有負單軸各向異性，上述第一相 位差薄膜的滯相軸配置成從上述液晶看，和同側的上 述偏光板的吸收軸正交，將上述第二相位差薄膜的光 軸配置成與上述基板大概垂直；

   1251102 設上述第一相位差薄膜的面内方向的延遲為Rp [nm] ，設上述第二相位差薄膜的厚度方向的延遲為Rn [nm] ，設上述基材薄膜的厚度方向的延遲為Rtac [nm]，設上 述液晶的厚度方向的延遲為Rlc [nm]， 設關於上述Rp的參數a [nm]為 a = 135 - 0.7 X Rtac 5 設關於上述Rn的參數/3 [nm]為 /3 = Rlc - 65 - 1.4X Rtac 時， 上述延遲Rp設定在上述α的80%以上且120%以下，同 時上述延遲Rn設定在上述/3的60%以上且90%以下者。 6. 如申請專利範圍第5項之液晶顯示裝置，其中將上述延 遲Rp設定在上述α的90%以上且110%以下，同時將上述 延遲Rn設定在上述冷的65%以上且85%以下。 7. 如申請專利範圍第5項之液晶顯示裝置，其中上述液晶 具有負的介電各向異性。 8. 如申請專利範圍第5項之液晶顯示裝置，其中上述液晶 元件為多域定向的液晶元件。 胃請案 •「月中年8月） 陸、(一）、本案指定代表圖為：第_丄_圖 (二）、本代表圖之元件代表符號簡單說明： I 液晶顯示裝置 II 液晶元件 12 偏光板 12a 偏光薄膜 12b 三乙醯纖維素薄膜

   13 偏光板 13a 偏光薄膜 13b 三乙醯纖維素薄膜 14 正單軸性薄膜 15 負單軸性薄膜 柒、本案苦有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式: