TWI288283B - Liquid crystal display device - Google Patents

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TWI288283B
TWI288283B TW095105639A TW95105639A TWI288283B TW I288283 B TWI288283 B TW I288283B TW 095105639 A TW095105639 A TW 095105639A TW 95105639 A TW95105639 A TW 95105639A TW I288283 B TWI288283 B TW I288283B
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polarizing plate
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Shinichiro Oka
Masaya Adachi
Shinichi Komura
Ikuo Hiyama
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Hitachi Displays Ltd
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Description

1288283 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於顯示圖像之液晶顯示裝置 【先前技術】 液晶顯示裝置’係藉由調節光之透過光量而顯示圖像之 非發光型顯示器，具有薄型、輕量、低耗電之特徵。
液晶顯示裝置有’透過型液晶顯示裝置，其於背面配置 光源(以下稱為背光)，藉由調節其背光之透過光量而顯示 圖像；及反射型液晶顯示裝置，其利用室内照明或太陽光 等外部光線自顯示器之表面使外部光線人射，且藉由調節 其反射光量而顯示圖傻。叉，古 ^ m又有可於明亮的環境中作為反 射型顯示裝置使用、而於黑暗的環境中作為透過型顯示裝 置使用之液晶顯示裝置（以下稱為半透過型液晶顯示裝 置）。半透過型液晶顯示裝置兼具有反射型與透過型之兩 種顯示功能，於明亮的環境中藉由熄滅背光，可減低耗 電。又，於黑暗的環境中藉由點亮背光而變得可視。即， 假想於各種照明環境下使用之行動電話或數位相機等行動 機器之液晶顯示裝置較理想。 實現液晶顯示裝置之顯示模式之一有VA(Vertical
Alignment，垂直排列）方式。應用於VA方式之液晶分子， 於未施加有電壓時相對於基板面垂直地配向。藉由以其吸 收軸互相正父之2片偏光板夾著該一對基板（以下，將如此 月況稱為正交尼科爾稜鏡），背光之光藉由偏光板而遮斷 且成為黑色顯示。 107262.doc 1288283 再者，VA方式之液晶顯示裝置中，藉由配置稱為負C板 (以下稱為負C-Plate)之相位差板，可擴大黑色顯示時之視 角範圍，上述負C板係於液晶層與偏光板之間面内方向之 折射率大致為零、厚度方向之折射率小於面内方向的負折 射率橢圓體。因此，適用負C-Plate之VA方式之液晶顯示 裝置應用於要求廣視角之大型液晶電視等。 V A方式之液晶顯示裝置，為改善中間色調顯示時之色 φ 變化、灰階反轉等，進行使液晶分子之傾倒方向為複數個 方向之多區域化。其可藉由如上述配向控制用之突起或電 極狹縫等而達成。例如，藉由於像素中央附近配置圓形之 突起，液晶分子可於全方位傾倒。然而，於全方位液晶分 子傾倒之倘形時，於正交尼科爾稜鏡下對其進行觀測，則 於與各偏光板之吸收軸平行的方向上液晶分子傾倒之區域 中，成為光不透過被稱作區域之黑色線。其成為使透過率 降低之原因。 • 因此應用於大型液晶電視之VA方式之液晶顯示裝置 中，形成為相對於偏光板之吸收軸液晶分子於大致45度方 向傾倒之電極結構。然而，如此之電極結構，與上述配置 於像素中央的圓形突起之情形相比，開口率降低。作為改 善該問題之方法，於專利文獻！中，揭示有利用植合 板與1/績長板之圓偏光板的方法。於該情形時、，’因於域 區域中光透過，故可達成較高的透過率。 進而’貫用化之時，採用有適用波長依存性較小的^ ;長板之寬頻帶圓偏光板。如專利文獻2所揭示，寬頻帶 107262.doc I288283 圓偏光板藉由組合偏光板與1/2波長板、1/4波長板而實 現。 又，例如如專利文獻3所揭示，VA方式之液晶顯示裝置 中適用圓偏光板，藉此可實現半透過型液晶顯示裝置。 [專利文獻1]曰本專利特開平5-1 13561號公報 、[專利文獻2]曰本專利特開平1〇_6881$號公報 [專利文獻3]曰本專利特開2〇〇3_295165號公報 % [專利文獻4]曰本專利特開平7-230097號公報 [非專利文獻1]日向野敏行、石鍋隆宏、内田龍男：2〇〇4 年度液晶討論會（PC05) [非專利文獻2]T.Eguchi，et.aL.，IDWO4Proceedings，FMC3-35p.579· [發明所欲解決之問題] 如上所述，使用有圓偏光板之VA方式之液晶顯示裝 置，可有效利用像素内之域區域。進而，可實現對行動機 器有利的半透過型液晶顯示裝置。然@，適用圓偏光板之 VA方式之液晶顯示裝置中，即使適用負a—，於里色 顯示時亦無法充分抑制自斜方向觀拜時產生之漏光，故而 對比率將降低。即，使用圓偏光 ^ , 闾徇尤扳之VA方式之液晶顯示裝 置中，存在無法獲得充分的視角特性之問題。 本發明係為解決上述問題所^ ^ , — 70成者，其目的在於提供一 種了於廣視角範圍達成較黑斜 r , 風奴呵對比率的液晶顯示裝置。 【發明内容】 衣直 為達成上述目的，本發明構 且有·筮b Μ 成為以下液晶顯示裝置：其 /、有·弟1基板與第2基板；液晶声， 9 其夾持於該等基板； 107262.doc 1288283 第1偏光板，其相對於第1基板配置於配置有液晶層之側的 相反側，第2偏光板，其相對於第2基板配置於配置有液晶 層之側的相反側；相位差板，其於第丨基板與第丨偏光板之 間及第2基板與第2偏光板之間分別配置有一片以上；像素 • 電極，其配置於第1基板與第2基板之任一一方之基板上的 ^ 液晶層侧；及對向電極，其配置於上述第1基板與第2基板 之任一他方之基板上的液晶層側；且液晶層於未施加電壓 φ 時’液晶分子之長軸相對於第1基板及第2基板大致垂直地 配向’第1偏光板及第2偏光板具有偏光層及夾持偏光層之 一對保護層，配置於配置有第丨偏光板及第2偏光板之液晶 層之側的保護層之厚度方向之延遲尺让為^ nm以上5 nm以 下。 又’第1偏光板及第2偏光板具有偏光層及保護層，該保 濃層相對於偏光層僅配置於配置有液晶層之側的相反側。 又’於弟1基板與第1偏光板之間及第2基板與第2偏光板 _ 之間分別具有正C-Plate。 [發明之效果] 本發明可實現於廣視角範圍可獲得較高對比率之液晶顯 示裝置。 【實施方式】 使用有圓偏光板之VA方式之液晶顯示裝置於黑色顯示 時自斜方向觀察時，產生漏光。因此，存在斜方向對比率 降低之問題。用於液晶顯示裝置之偏光板藉由偏光層與用 以保護偏光層之保護膜而構成。上述保護膜包含三乙醮纖 107262.doc 1288283 維素（以下稱為TAC)膜。該TAC膜可作為面内方向之折射 率大致為零、厚度方向之折射率小於面内方向的負折射率 橢圓體，即負C-Plate。 未使用圓偏光板之VA方式之液晶顯示裝置中，作為偏 • 光板之保護層的TAC膜發揮負C-Plate功能時，本來因部分 擔負為減低斜方向之漏光而配置之負c_plate之功能，故不 會產生任何問題。即，未使用圓偏光板之VA方式之液晶顯 • 示裝置中，因偏光板之TAC膜作為負C-Plate的功能係用於 有效地防止自斜方向觀察時之漏光，故係不可缺少之構 件0 另一方面，使用圓偏光板之VA方式之液晶顯示裝置 中，於偏光板與液晶層之間配置相位差板。進而，與其不 同地配置用以防止斜方向之漏光的gc_piate。即，使用有 圓偏光板之VA方式之液晶顯示裝置中，於偏光板與負c_
Plate之間存在相位差板。該情形時’於作為偏光板之保護 層的TAC膜與負C_P丨ate之間存在產生相位差之光學構件 (相位差板），故作為TAC膜之負c_plate之功能無法有效地 抑制斜方向之漏光。即，相對於進入斜方向之光，因通過 TAC膜時所產生之多餘相位差’故於黑色顯示時產生漏 光’從而成為使對比率降低之主要原因。 因此，為解決上述問題，作為偏光板之保護層，使用於 全方位表現出大致等向性的光學特性的薄膜而取代I 膜，或不使用保護層，#此可改善。進而，作為用以實現 寬頻帶圓偏光板之1/2波長板’藉由使用吣係數大於等於〇
J07262.doc -10- 1288283 小於1之1/2波長板，可更減少漏光。即，使本發明之ι/2波 長板為具有nx > nz > ny之關係者。 以下利用圖示就各實施例加以說明。 [實施例1] -本實施例中，於適應圓偏光板之VA方式之液晶顯示裝 . 置中，作為偏光板之保護層，使用於全方位表現出大致等 向性光學特性之薄膜取代TAC膜，藉此起到於廣視角範圍 _ 使對比率提南的效果。 圖1係表示本發明之液晶顯示裝置之剖面構造的概略 圖。 本發明之液晶顯示裝置，包含配置於第1偏光板29與第2 偏光板30之間的液晶單元28。於第1偏光板29與液晶單元 28之間，配置3片相位差板。自第i偏光板巧側，配置第工 相位差板31、第2相位差板32、第！負c_piate35。同樣地於 第2偏光板30與液晶單元28之間亦配置3片相位差板，自液 • 晶單元28側，配置箄2負C-Plate36、第3相位差板33、第4 相位差板34。進而，於第2偏光板30之液晶單元28之相反 側，配置背光單元3 7。 即，構成為，於第丨基板10與相位差板之間、第2基板n 與相位差板之間，分別配置負C-Plate(第1負C-Plate35、第 2 負 C-Plate36)。 較好的是第1相位差板31與第4相位差板34之相位差為 1/2波長，即相對於偏光板配置於配置有液晶層之側的相 位差板之相位差為1/2波長。第〗相位差板3丨與第4相位差 107262.doc 1288283 板34，使用聚碳酸酯或降冰片烯系樹脂等。 較好的是第2相位差板32與第3相位差板33之相位差為 1/4波長，即相對於液晶層配置於配置有偏光板之側的相 位差板之相位差為1 /4波長。第2相位差板32與第3相位差 . 板3 3 ’使用聚碳酸酯或降冰片稀系樹脂等材料。 • 第1負C_Plate35，可使用醋酸纖維素、醋酸丁酸纖維素 4醯化纖維素類，聚碳酸酯，聚烯烴，聚苯乙稀，聚酯等 φ 材料。綜合看來較好的是醯化纖維素類，尤其較好的是醋 酸纖維素。 第2負C-Plate36，可使用與第！負C_Plate35相同的材料。 較好的是第1負C-Plate35與第2負C-Plate36之Rth大致相 等。 背光單元37包含作為光源的LED與導光板、擴散板等。 LED較好的是白色，但亦可使用rgB三色之lED。再者， 背光單元37，可係自底面照亮液晶單元者，光源或構造並 # 非限定於此。例如，亦可使用CCFL作為光源。 圖5係表示第1偏光板29之剖面構造的概略圖。第！偏光 板29包含··第1偏光層39，其含有延伸之pvA(p〇ly Vinyl Alcoho卜聚乙烯醇）層；及第丨保護膜38與第2保護膜4〇， 其作為夾持且保護第1偏光層之保護層發揮功能。該等自 液晶單元28側，依次配置第2保護膜40、第1偏光層39、第 1保護膜3 8。 圖6係表示第2偏光板3 0之剖面構造的概略圖。第2偏光 板3 0與第1偏光板相同，包含··第2偏光層42，其包含延伸 107262.doc ^ 命 • iz - ^ s<9 1288283 之PVA層；及第3保護膜41與第4保護膜43，其作為夾持且 保護第2偏光層之保護層發揮功能。該等自液晶單元28 側，依次配置第3保護膜41、第2偏光層42、第4保護膜 43。第1偏光板29之吸收軸與第2偏光板30之吸收軸以大致 .正交之方式配置。 . 圖2係表示圖4所示之A-A’間的液晶單元28之剖面構造的 概略圖。 Φ 液晶單元28具有第1基板10與第2基板11。第1基板10與 第2基板π夾持液晶層21。第1基板1〇於配置有液晶層21之 側具有彩色濾光器16與共通電極12及第1配向膜14。又， 第2基板11於配置有液晶層2丨之側具有像素電極丨3與第2配 向膜15。於第1基板10與第2基板u之間，具有用以保持液 晶層21之厚度為固定之柱狀間隔片2〇。於接近於第1基板 1〇之液晶層21之側（本實施例中第丨配向膜14上）具備配向控 制用之突起22。又，於接近於對應其突起22之第二基板u _ 之液晶層側配置遮光部17。 較好的是第1基板1〇及第2基板12為透明的以便光透過， 例如，可使用玻璃或塑料。然而塑料使空氣通過，故藉由 於基板表面製膜氮化膜等而實施使用阻氣層亦可。 晶分子之長軸方向之介電常數小於
液晶層21包含表示液晶分子」 其短軸方向的負介電各向異性:
液晶材料使用於包含室溫範圍 者0又，於播田TPT A k L 107262.doc 1288283 間中充分保持透過率、並表示未產±閃燦之高電阻率者。 即，液晶層21之電阻率較好的是大於等於1〇12 Qcm2，尤其 較好的是大於等於1〇13 iQcm2。 彩色濾光器16排列透過紅、綠、藍光之紅色區域、綠色 區域、藍色區域，例如有條狀排列或三角形排列等。 共通電極12包含透明導電性材料，例如使用氧化銦錫 (以下稱為ITO)或氧化鋅（Zn〇)。 第1配向膜14及第2配向膜15具有使基板表面之液晶分子 垂直地配向之功能。第〗配向膜14及第2配向膜15較好的是 聚醯亞胺系有機膜，但Si〇垂直蒸鍍膜、界面活性劑或鉻 錯合物等亦可。 遮光部17為遮斷由配向控制用之突起22之周邊的液晶配 向混亂引起之漏光而配置。遮光部17所使用之材料，係金 屬等不透明材料，較好的是鉻、鈕_鉬、鈕、鋁、銅等。 配向控制用之突起22，為規定施加電場時傾倒之液晶分 子之方向而配置。配向控制用之突起22之周邊部中，對應 該配向控制用之突起的傾斜，液晶層21之液晶分子之配向 方向自基板法線方向傾斜。配向控制用之突起22例如藉由 丙稀酸系樹脂而形成。其丙烯酸系樹脂，藉由光蝕刻可形 成突起。然而，於VA方式之液晶顯示裝置中配向控制方 法’並非限定於突起形成者，如專利文獻4所揭示之電極 狹缝構造亦可。 圖3係表示構成像素顯示區域之矩陣狀配置之等價電路 的圖。像素區域具有訊號佈線23與掃描佈線24。一個像素 107262.doc -14- 1288283 係藉由訊號佈線23與掃描佈線24而包圍之區域，該像素配 置為稷數個矩陣狀。一個像素中至少具有一個薄膜電晶體 48(以下稱為TFT)。訊號佈線23與掃描佈線24大致正交配 置，於其交點附近配置TFT48。又，一個像素中至少配置 .—個儲存電容49。進而，TFT48與通孔26連接。圖3列舉主 •動矩陣駆動為例而加以說明，本實施例若係被動矩陣驅動 亦可獲得相同的效果。 • 訊號佈線23，施加用以控制液晶層21之訊號。訊號佈線 23所使用之材料係低電阻的導電性材肖，較#的是鉻、 组-翻、组、銘、鋼等。 掃描佈線24中，施加用以控制TFT之訊號。掃描佈線μ 所使用之材料，與訊號佈線23同樣地較好的是鉻、鈕_ 鉬、鈕、鋁、銅等。 儲存電容49為防止所保持之圖像訊號漏電而配置。 圖4係表示第2基板11之一個像素之概略構成的平面圖。 ❿TFT48係逆父錯型構造，其通道部具有半導體層μ，為連 接像素電極13與源極電極27具有通孔26。又，於與配置於 對向之第1基板1〇的配向控制用之突起22大致相等之處， 配置遮光部1 7。 像素電極13為將電場施加至液晶層2丨而配置。像素電極 13由與共通電極12相同的材料而構成。於像素電極η之像 素中央附近設置電極狹縫部47。 較好的是VA方式之液晶顯示裝置，為改善巾間色調顯 示時之色變化、灰階反轉等，進行使液晶分子之傾倒方= 107262.doc ί <Ϋ j -15 - ' 1288283 為：數個方向之多區域化。於本實施例中，以配向控制用 之大起22為中心於全方位液晶分子傾倒，故可達成多域。 然而，於全方位液晶分子傾倒之情形時，若於正交尼科爾 牙夂鏡:觀測其則與偏光板之吸收軸平行方向上液晶分子傾 倒之區域中，成為光不透過被稱作區域之黑色線。該區域 成為使透過率降低之原因。作為改善其之方法，有適用圓 偏光板之方法藉由使用圓偏光板，於域區域中可使光透 過。 又，va方式之液晶顯不裝置中，為減低於黑色顯示時 自斜方向觀察時之漏光，提出有於偏光板29、3G與液晶層 之間分別配置負C-Plate。貞C-Plate係可視為面内方向之折 射率差大致為零、厚度方向之折射率小於面内方向之折射 率的光學性負折射率橢圓體之光學構件。以厚度方向之延 遲（以下稱為Rth)表示並藉由下式而定義。 [數1]
R th 2 • d …⑴ 此處nx、ny、nz為折射率橢圓體之主軸方向之折射率， nx、％表示面内方向之折射率，〜表示厚度方向之折射 率。又，d為相位差板（此處為負c_piate)之厚度。另一方 面，VA方式之液晶顯示裝置中黑色顯示時之液晶層可視為 面内方向之折射率差大致為零、厚度方向之折射率大於面 内方向之光學性正折射率橢圓體。即，可視為光學性負折 射率橢圓體之負C-Plate，可補償可視為光學性正折射率橢 107262.doc -16 - 1288283 圓體之液晶層。因此，較好的是，於為抑制斜方向之漏光 而配置之負c指te與液晶層之間，不另外配置如產生相位 差之光學構件。 用於液晶顯不裝置之偏光板一般為以下構造，利用包含 三乙醯纖維素（以下稱為TAC)膜之保護層，夾住藉由使碘 吸附於聚乙烯醇（以下稱為p VA )、且付與偏光功能而實現 之偏光膜的兩面。一般丁^^^膜可視為面内方向之折射率差 鲁大致為零、厚度方向之折射率小於面内方向的負折射率橢 圓體，即負e-Plate。 未使用圓偏光板之VA方式之液晶顯示裝置中，作為偏 光板之保護層的TAC膜發揮負C-Plate功能之情形時，本 來’因部分擔負為減低斜方向之漏光而配置之負C-Plate之 功能’故不會產生任何問題。即，未使用圓偏光板之VA* 式之液晶顯示裝置中，因偏光板之TAC膜作為負C-Plate的 功能係用於有效地防止自斜方向觀察時之漏光，故係不可 φ 缺少的構件。 另一方面，使用圓偏光板之V A方式之液晶顯示裝置 中’通常於偏光板與液晶層之間配置2片正A板（以下稱為 正A-Plate)作為用以達成寬頻帶圓偏光板之1/4波長板，進 而，另外配置用以防止斜方向之漏光的負C-Plate。此處， 所謂正A-Plate係Nz係數為1.0之一軸性相位差板。Nz係數 藉由下式而定義。 [數2] 107262.doc \<9\ 1288283 。A-Plate，因係ηχ>%=ηζ之關係，故Nz係數為使用 圓偏光板之VA方式之液晶顯示裝置中，於偏光板與負 之間存在相位差板。於該情形時，於作為偏光板之保 護層的TAC膜與負C_PIate之間存在產生相位差之光學構件 •(相位差板）’故作為TAC膜之負C_Plate之功能，無法有效 .地抑制斜方向之漏光。#，相對於進人斜方向之光，因通 過TAC膜時所產生之多餘相位差，故於黑色顯示時產生漏 φ 光’從而成為使對比率降低之主要原因。 圖7係表示本發明之圖1所揭示之液晶顯示裝置的相位差 板與偏光板之光學軸之關係的模式圖。為達成寬頻帶之圓 偏光板必須配置如圖7所示之相位差板。較好的是第丨相位 差板31與第4相位差板34、又第2相位差板32與第3相位差 板33之遲相軸分別大致正交。進而，第i及第2偏光板之吸 收轴與第1至第4相位差板之遲相軸的關係較好的是，若第 1偏光板29之吸收軸為〇度，則第1相位差板31之遲相軸為_ # 105度’第2相位差板32之遲相軸為15度，第3相位差板33 之遲相軸為-75度’第4相位差板34之遲相軸為-15度，第2 偏光板30之吸收軸為-90度。 本發明中使用之圖5及圖6所示之偏光板之第2保護膜 40、及第3保護膜4 1，為減低自斜方向觀察時之漏光，尤 其較好的是Rth為零。然而，實際上由於製造誤差、不均 一等成為大於等於-5 nm小於等於5 nm，於該範圍内則可 充分地獲得效果。第2保護膜40、及第3保護膜41較好的是 為Rth小於先前所使用之TAC膜的材料，例如如降冰片烯 107262.doc -18- 1288283 系樹脂般之材料。 進而，為更減輕黑色顯示時之斜方向之漏光，第丨相位 差板3 1與第4相位差板34，較好的是使用Nz係數大於等於〇 小於1之相位差板。此時藉由液晶層21之面内的延遲（以下 . 稱為Re)及第1負C-Plate35與第2負C-Plate36之Rth，而決定 • 第1相位差板31與第4相位差板34之最佳的>^係數。 圖8係表示對於黑色顯示時之透過率的負讣依 φ 存性的圖。為確認使本發明之斜方向之漏光減少的效果， 於以下條件下進行理論計算。將液晶層21之折射率各向異 性Δη設為〇·〇99，將入射光之波長設為55〇 nm。將液晶層 21之厚度設為3 μπι至5 μπι。又，使第1負C_Plate與第2負c· Plate之Rth為相等者。 圖8之結果作為計算例，液晶層21之厚度為35 之情 形時。此時，將光之入射角度設為6〇度，將方位角方向自 第1偏光板29之吸收軸，設為〇度（圖8(a))、3〇度（圖8(b》、 • 45度（圖8(c))之三個方向。又，使第1相位差板31與第4相 位差板34之Nz係數自0.1至1.〇為止以每〇1改變。自結果得 知黑色顯示時之透過率依存於負C-Plate之Rth。 圖9係表示對於黑色顯示時之透過率最低的負c-piate之 Rth的液晶層21之厚度依存性的圖。自結果得知，最佳的 負C-Plate之Rth相對於液晶層2丨之厚度大致成正比關係。 使用經此處決定之最佳的負C-Plate之Rth，就對比率之 視角特性加以研究。對比率之視角特性，藉由is〇134〇6_ 2(Erg0nomic reqUirement f01· nat panel display，平板顯示 107262.doc -19· 1288283
Is之人體工學規格）之ClassI& Classn而評價。於將液晶顯 示裝置之對角設為2·2英吋、將自液晶顯示裝置至眼睛為 止之距離設為300 mm之時，ClassII之erenge相對於基板正 面成為±22度。ClassI假想有很多人一起看顯示器之情形， Orange疋義為土40度。求出該各個之㊀renge2範圍中之平均 對比率。所謂平均對比率，係對於基板面使自垂直方向（〇 度）至erenge為止之極角範圍中之對比率，於全方位面積分 時之平均值。 圖10係表示對於ClassI(圖10(a))及ClassII(圖10(b))中之 平均標準化對比率之Nz係數依存性的圖。所謂平均標準化 對比率，係以平均對比率之最大值（該條件中，液晶層21 之厚度為3.5 μηι、Nz係數為〇·4之情形）標準化為丨之值。 如圖10所示，Nz係數於約〇·2與〇·7附近觀察到變曲點。 因此，於液晶層2 1之厚度為3 μηι至5 μηι(此時液晶之折射 各向異性為0.099)、負C-Plate之Rth大於等於80 nm小於等 於1 60 nm時，為減低自斜方向觀察時之漏光，^^係數較好 的是大於等於0.2小於等於〇·7之範圍，尤其較好的是，液 晶層厚度為3.5 μηι、負C-PIate之Rth為90 nm、1/2波長板 之Nz係數為〇·4。 圖11係表示於以下三個條件中，相對於第一偏光板之吸 收軸45度方向之對比率之入射角依存性的圖。 (1) 第1相位差板31與第4相位差板34之Nz係數為0.4 第2保護膜40及第3保護膜41之Rth為0 nm (2) 第1相位差板3 1與第4相位差板34之Nz係數為〇·4 -20- 107262.doc 1288283 第2保護膜40及第3保護膜41之Rth為37 nm (3)第1相位差板31與第4相位差板34之Nz係數為丄 第2保遵膜40及第3保護膜41之Rth為37 nm 如圖11所示，於斜方向中以⑴> ⑺> (3)之順序獲得較 • 高對比率。 . 根據上述結果’本發明於使用圓偏光板之VA方式之液 曰曰顯不裝置中可減輕斜方向之漏光、且於廣視角範圍獲得 較高的對比率。 [實施例2] 其次，參照圖示就其他實施例加以說明。VA方式之液 晶顯不裝置藉由適用圓偏光板，可實現半透過型液晶顯示 裝置。於本實施例中之VA方式之半透過型液晶顯示裝置之 / 偏光板或相位差板配置與實施例丨相同，獲得與實施例j相 同的效果。 圖12係表示於VA方式之半透過液晶顯示裝置中圖13所 φ 示之B-B’間之液晶單元28之剖面構造的概略圖。本發明之 半透過型液晶顯示裝置，於一個像素中具有透過區域（圖 12之T部）與反射區域（圖12之R部）。液晶單元28，具有第1 基板10與液晶層21及第2基板11，第1基板10與第2基板 11 ’夾持液晶層2 1。第1基板1 〇於液晶層2 1側真有彩色遽 光器16與共通電極12及第1配向膜14。又，第2基板11於液 晶層21侧，具有像素電極13與第2配向膜1 5。於第2基板11 之液晶層21側之反射區域配置反射板19。進而，於第1基 板10之液晶層21側之反射區域具有階差部1 8。階差部1 8具 21 107262.doc 1288283 備柱狀間隔片20，其用以保持液晶層21之厚度為固定。於 /、通電極12之接近於液晶層2丨側具備配向控制用之突起 22又於接近於第2基板11之液晶層側配置遮光部17。 圖13係表不第2基板u之一個像素之概略構造的平面 • 圖半透過液晶顯示裝置巾，必需用以反射入射光之反射 • 板。因此，如圖13所示之反射區域中，配置用以反射入射 光之反射板1 9。 φ 反射板19，為進行反射顯示而設置以便反射自第1基板 側入射之外部光線。較好的是反射板19具有凹凸，以便使 反射光擴散。又，反射板19與像素電極13連接，以便使透 過區域與反射區域為同電位。因此，較好的是反射板19由 導電性較高的金屬而形成，以便亦發揮作為反射區域之像 素電極的功能。尤其較好的是，反射板丨9由可視區域之反 射率較高、導電性優良之銀、鋁等而形成。 P白差邛1 8藉由光阻材料而構成。於半透過型液晶顯示裝 φ 置中’較好的是使液晶層2 1之反射區域之Re為透過區域之 Re的二分之一，以便使相對於透過區域之電壓的透過率特 性與相對於反射區域之電壓的反射率特性一致。因此，較 好的是於反射區域設置階差，且使反射區域之液晶層21之 厚度約為透過區域之液晶層21之厚度的二分之一。 於以上之結構中，本發明之半透過液晶顯示裝置之透過 區域’與實施例1之液晶顯示裝置之透過區域於光學性方 面實質上同等。故，偏光板之保護膜使用光學性大致等向 性的薄膜，第1相位差板31與第4相位差板34，藉由使ffiNz 107262.doc -22- 1288283 係數大於等於〇小於丨之相位差板，本實施例之半透過液晶 顯不裝置之透過特性，獲得與實施例1相同的效果。因 此，可減輕使用圓偏光板之VA方式之半透過液晶顯示裝置 中之斜方向之漏光，且於廣視角範圍獲得較高的對比率。 . [實施例3] • 其。人’參照圖示就其他實施例加以說明。本實施例，藉 由於負C-Plate與TAC膜之間配置補償TAC膜之相位差的正 φ C-Plate，可獲得與保護層之相位差為〇時相同的效果。 圖14係表示表示本實施例之液晶顯示裝置之構造的剖面 構造概略圖。本發明之液晶顯示裝置，藉由配置於第㈠爲 光板29與第2偏光板30之間的液晶單元28而構成。於第 光板29與液晶單元28之間，配置4片相位差板。自第！偏光 板29側，配置第1正(：_板（以下，稱為正c_piate)44、第^目 位差板31、第2相位差板32、以及第^ c_piate35。同樣地 於第2偏光板30與液晶單元28之間亦配置3片相位差板，自 • 接近於液晶單元28之側，配置第2負C-Plate36、第3相位差 板33、第4相位差板34、以及第2正c_piate45。進而，於第 2偏光板30之液晶單元28之相反側，配置背光單元37。 即’構成為’於第1基板1 〇與第1偏光板2 9之間、及第2 基板11與第2偏光板30之間分別具有正C-Plate(第i正c_
Plate44、第 2正 C-Plate45)。 第1相位差板3 1至第4相位差板34之結構與實施例i或2所 揭示者相同。 第1正C-Plate44可視為，面内方向之折射率差大致為 107262.doc -23- 1288283 零、厚度方向之折射率大於面内方向的光學性正折射率橢 圓體。藉由使可視為負C-Plate之TAC膜與正C-Plate之光學 特性同等，可補償TAC膜中所產生之相位差。然而，指出 有即便使第1正C-Plate44之Rth與第2保護膜40之Rth大致同 等’於折射率橢圓體之主軸方向之折射率不同之情形時， 各個相位差板也具有不同角度延遲特性（非專利文獻丨）。 因此，較好的是於第1正C_plate44與第2保護膜40中，使 表示下述定義之相位差板之角度特性的設計參數Tz大致相 等。 [數3] - ηζΛ/^ 第1正C-Plate44藉由使垂直配向之高分子液晶為膜狀、 或成形為單軸性壓縮之聚合物或醋酸纖維素而可加以製 造。 較好的是第2正C-Plate45與第1正C-Plate44相同，第2正 C-Plate45之Tz與第2保護膜40之Tz大致同等。第2正c-
Plate45藉由使垂直配向之高分子液晶為膜狀、或成形單軸 性壓縮之聚合物或醋酸纖維素而可加以製造。 液晶單元28之結構與實施例1或2所揭示者相同。 本實施例藉由利用正C-Plate，獲得與使用光學性等向性 的膜作為實施例1及2所揭示之偏光板之保護層的tac膜之 代替品大致相同的效果。因此，使用圓偏光板之v A方式之 液晶顯示裝置中可減輕斜方向之漏光、且於廣視角範圍獲 i〇7262.doc ·2“ 1288283 得較高的對比率。 [實施例4] 其次，參照圖示就其他實施例加以說明。本實施例係於 與圖1相同的液晶顯示裝置中，變更液晶單元28之結構 者。圖15係表示本實施例之液晶顯示裝置之剖面構造的概 • 略圖。本實施例之液晶單元28具有夾持液晶層21之第1基 板10與第2基板11。第1基板1〇或第2基板11係玻璃以外之 φ 塑料或聚醚砜（以下稱為PES)等之第1膜狀基板46或第2臈 狀基板50亦可。此時，同時配置第1阻氣層5 1與第2阻氣層 52 〇 第1膜狀基板46或第2膜狀基板50，使用第1負C%Plate35 或第2負C-Plate36等相位差板作為基板之代替品亦可。 即，第1膜狀基板46或第2膜狀基板50亦可構成為，任_ 一 方或雙方’分別具有面内方向之折射率差大致為零、厚度 方向之折射率大於面内方向之光學性正折射率橢圓體的功
又，第1膜狀基板46或第2膜狀基板50亦可構成為，任一 一方或雙方，分別具有1/4波長之相位差及/或丨/2波長之相 位差。 由於第1膜狀基板46使空氣通過，故第1阻氣層5 1為防止 其而配置。第1阻氣層51可藉由於基板表面製膜氮化膜等 而製作完成。 與第1阻氣層同樣地，由於第2膜狀基板50使空氣通過， 故第2阻氣層52為防止其而配置。第2阻氣層52與第1阻氣 I07262.doc -25- .<5> 1288283 層51同樣地，可藉由於基板表面製膜氮化石夕膜等而製作完 成。將相位差板作為取代基板之情形時，必須實施阻氣 層。於相位差板表面形成氮化矽膜等亦可。 液晶單元28之結構與實施例1至3所揭示者相同。 又，相位差板配置亦與實施例丨所揭示者相同。此處於 所使用之取代基板存在相位差之情形時，必須再考慮相位 差板配置。例如，取代基板之相位差若與負同等， φ則可去除第1負C-Plate35與第2負C_Plate36或減小Rth。 彩色濾光器16,如非專利文獻2所揭示，藉由使用反⑽· to-Roll(卷軸式）技術可形成於薄膜基板上。 本實施例，於第1基板10與第2基板u之任一一方或其雙 方，藉由使用塑料基板或薄膜基板，可實現液晶顯示裝置 之輕量化與薄型化、進而於廣視角範圍獲得較高的對比 率 〇 [實施例5] 其次’參照圖示就其他實施例加以說明。本實施例，於 適應圓偏光板之VA方式之液晶顯示裝置中，藉由去除作為 偏光板之保護層的TAC膜，起到於廣視角範圍使對比率提 高之效果。 圖16及圖17係表示，本實施例之液晶顯示裝置所使用之 第1偏光板2 9及弟2偏光板3 0之剖面構造的概略圖。 先前之偏光板，具有作為保護層之TAC膜。然而，如上 所述’於具有圓偏光板之垂直配向方式之液晶顯示褒置 中，TAC膜之相位差成為對比率降低之原因。因此，用於 107262.doc -26- 1288283 本實施例之液晶顯示裝置的相位差板具有保護層之功能， 去除配置於偏光板之液晶層侧的保護層，即，相對於第j 偏光層39僅於與配置有液晶層21之側相反側配置第i保護 膜38，相對於第2偏光層42僅於與配置有液晶層21之側相 反侧配置第4保護膜43,藉此獲得與實施例丨相同的效果。 第1偏光板29及第2偏光板30,未具有第2保護膜4〇及第3 保護膜41，於相位差板上直接配置第丨偏光層39及第2偏光 層42。或，使用無需保護膜之偏光層亦可，其可藉由例如 酵素合成直鏈澱粉等而達成。 液晶單元28之結構與實施例1至3所揭示者相同。 又，相位差板配置與實施例1所揭示者相同。 本實施例，可達成液晶顯示裝置之薄型化、低成本化， 並且於廣視角範圍獲得較南的對比率。 【圖式簡單說明】 圖1係表示本發明之液晶顯示裝置之實施例丨的剖面構造 之概略圖。 圖2係表示實施例1之液晶單元之剖面構造的概略圖。 圖3係表示構成實施例1之像素顯示區域之矩陣狀配置之 等價電路的圖。 圖4係表示實施例1之第2基板之一個像素之概略構造的 平面圖。 圖5係表示實施例1之第1偏光板之剖面構造的概略圖。 圖6係表示實施例1之第2偏光板之剖面構造的概略圖。 圖7係表示實施例1之液晶顯示裝置之相位差板與偏光板 107262.doc -27- 1288283 之光學軸的關係之模式圖。 圖8(aHc)係表示對實施例1之黑色顯示時之透過率之負 C-Plate的Rth依存性之圖。 圖9係表示對實施m之黑色顯示時之透過率最低的負& Plate之Rth的液晶層之厚度依存性的圖。 圖10係表不對於實施例12ClassI&ClassU中之平均標準 化對比率之Nz係數依存性的圖。 圖11係表示相對於實施例丨之第一偏光板之吸收軸45度 方向之對比率之入射角依存性的圖。 圖12係表示本發明之液晶顯示裝置之實施例2之液晶單 元之剖面構造的概略圖。 圖13係表示實施例2之第2基板之一個像素之概略構造的 平面圖。 圖14係表示表示本發明之液晶顯示裝置之實施例3之構 造的剖面構造概略圖。 圖15係表示本發明之液晶顯示裝置之實施例4之剖面構 的概略圖。 圖1 6係表示本發明之液晶顯示裝置之實施例5之第1偏光 板之剖面構造的概略圖。 圖1 7係表示本發明之液晶顯示裝置之實施例5之第2偏光 板之剖面構造的概略圖。 【主要元件符號說明】 弟1基板 11 第2基板 107262.doc -28- € 1288283
12 第1像素電極 13 第2像素電極 14 第1配向膜 15 第2配向膜 16 彩色濾光器 17 黑色矩陣 18 階差部 19 反射板 20 柱狀間隔片 21 液晶層 22 配向控制用之突起 23 訊號佈線 24 掃描佈線 25 半導體層 26 通孔 27 源極電極 28 液晶早元 29 第1偏光板 30 第2偏光板 31 第1相位差板 32 第2相位差板 33 第3相位差板 34 第4相位差板 35 第 1 負 C-Plate 107262.doc -29-
第 2負 C-Plate 背光單元 第1保護膜 第1偏光層 第2保護膜 第3保護膜 第2偏光層 第4保護膜 第 1正 C-Plate 第 2正 C-Plate 第1膜狀基板 電極狹縫部 TFT 儲存電容 第2膜狀基板 第1阻氣層 第2阻氣層
-30

Claims (1)

1288283 十、申請專利範圍： 1 · 一種液晶顯示裝置，其特徵為具有： 第1基板與第2基板； 液晶層，其被上述第1基板與上述第2基板夾持； 第1偏光板，其相對於上述第1基板配置於配置有上述 液晶層之側的相反側； 第2偏光板，其相對於上述第2基板配置於配置有上述 液晶層之側的相反側； 相位差板，其於上述第1基板與上述第1偏光板之間及 上述第2基板與上述第2偏光板之間分別配置有一片以 上； 像素電極，其配置於上述第丨基板與上述第2基板之任 方基板上的上述液晶層側；及 對向電極，其配置於上述第1基板與上述第2基板之任 一他方之基板上的上述液晶層側； 上述液晶層於未施加電壓時，液晶分子之長軸相對於 上述第1基板及上述第2基板大致垂直地配向，且 上述第1偏光板及第2偏光板具有偏光層及夾持上述偏 光層之一對保護層； 配置於配置有上述第i偏光板及第2偏光板之上述液晶 層之側的保護層厚度方向之延遲以让為^ nm以上5 nmW 下。 2 · 一種液晶顯示裝置，其特徵為具有： 第1基板與第2基板； 107262.doc 1288283 液晶層，其被上述第1基板與上述第2基板夾持； 第1偏光板，其相對於上述第1基板配置於配置有上述 液晶層之側的相反側； 第2偏光板，其相對於上述第2基板配置於配置有上述 液晶層之側的相反侧； 相位差板，其於上述第1基板與上述第1偏光板之間及 上述第2基板與上述第2偏光板之間分別配置有一片以 上； 像素電極，其配置於上述第1基板與上述第2基板之任 --方之基板上的上述液晶層側；及 對向電極，其配置於上述第1基板與上述第2基板之任 一他方之基板上的上述液晶層側； 上述液晶層於未施加電壓時，液晶分子之長軸相對於 上述第1基板及上述第2基板大致垂直地配向，且 上述第1偏光板及第2偏光板具有偏光層與保護層，該 保護層相對於上述偏光層僅配置於配置有上述液晶層之 側的相反側。 3· —種液晶顯示裝置，其特徵為具有： 第1基板與第2基板； 液晶層，其被上述第1基板與上述第2基板夾持； 第1偏光板，其相對於上述第1基板配置於配置有上述 液晶層之側的相反側； 第2偏光板，其相對於上述第2基板配置於配置有上述 液晶層之側的相反側； 107262.doc 1288283 相位差板’其於上述第1基板與上述第1偏光板之間及 上述第2基板與上述第2偏光板之間分別配置有一片以 上； 像素電極，其配置於上述第1基板與上述第2基板之任 方之基板上的上述液晶層側；及 對向電極，其配置於上述第1基板與上述第2基板之任 一他方之基板上的上述液晶層側； 上述液晶層於未施加電壓時，液晶分子之長軸相對於 上述第1基板及上述第2基板大致垂直地配向，且 於上述第1基板與上述第1偏光板之間及上述第2基板 與上述第2偏光板之間分別具有正e-Plate。 4.如請求項1至3中任一項之液晶顯示裝置，其中具有矩陣 狀配置之複數個像素； 上述複數個像素之各個具有透過區域與反射區域。 5·如請求項1至3中任一項之液晶顯示裝置，其中上述相位 差板具有·第1相位差板，其於配置有上述液晶層之側 具有1/4波長之相位差；及第2相位差板，其於配置有上 述第1偏光板及上述第2偏光板之側具有1/2波長之相位 差。 6.如請求項1至3中任一項之液晶顯示裝置，其中於上述第 1基板與上述相位差板及上述第2基板與上述相位差板之 間具有負C-Plate。 7·如請求項1至3中任一項之液晶顯示裝置，其中上述相位 差板具有··第1相位差板，其於配置有上述液晶層之側 107262.doc 1288283 具有1/4波長之相位差；及第2相位差板，其於配置有上 述第1偏光板及上述第2偏光板之側具有1/2波長之相位 差； 上述第2相位差板之Nz係數係0以上小於1。 • 8·如請求項1至3中任一項之液晶顯示裝置，其中於上述第 ， 1基板上或上述第2基板上具有訊號佈線與掃描線，於上 述訊號佈線與上述掃描線交叉處具有薄膜電晶體。 _ 9·如請求項1至3中任一項之液晶顯示裝置，其中相對於上 述第1基板或上述第2基板於配置有上述液晶層之側配置 彩色濾光器。 1 〇·如請求項1至3中任一項之液晶顯示裝置，其中上述第j 基板及上述第2基板之中任一一方或雙方之基板包含高 分子材料。 月求項1至3中任一項之液晶顯示裝置，其中上述第^ 基板及上述第2基板之任一一方或其雙方分別具有1/4波 _ 長之相位差，或具有1/2波長之相位差。 、月长項1或2之液晶顯示裝置，其中上述第1基板及上 、A 土板之任 方或其雙方具有面内方向之折射率 、 為零且厚度方向之折射率大於面内方向之光學上 正的折射率橢圓體的功能。 107262.doc
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