TWI386715B - Liquid crystal panel and liquid crystal display device - Google Patents

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TWI386715B
TWI386715B TW097120614A TW97120614A TWI386715B TW I386715 B TWI386715 B TW I386715B TW 097120614 A TW097120614 A TW 097120614A TW 97120614 A TW97120614 A TW 97120614A TW I386715 B TWI386715 B TW I386715B
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Shouhei Maezawa
Masatoshi Tomonaga
Hiroyuki Takemoto
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Nitto Denko Corp
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Description

液晶面板及液晶顯示裝置
本發明係關於一種液晶面板，詳細而言係關於一種提高傾斜方向之對比度之液晶面板。又，係關於一種具備液晶面板之液晶顯示裝置。
用於可顯示彩色圖像之液晶顯示裝置中的液晶單元，主流係使用紅、綠、藍之3原色彩色濾光單元，藉由加法混色而進行彩色顯示。然而，液晶中之光的折射率針對每種顏色而不同，因此自傾斜方向觀看液晶顯示裝置時，存在如下問題：根據觀看角度不同而看到液晶顯示裝置之畫面著色為不同顏色的色彩偏移。為了防止該色彩偏移，提出有具有多間隙結構之液晶單元。其係針對每種顏色而改變液晶層之厚度、即單元間隙之技術。然而，即使使用具有多間隙結構之液晶單元，亦無法改善液晶顯示裝置之缺點即對比度下降。作為改善對比度之技術，提出有下述技術：於位於單元間隙較厚之區域與單元間隙較薄之區域的邊界之傾斜區域中配置遮光膜(例如，專利文獻1)。其係利用透過傾斜區域之光或於傾斜區域反射之光來防止對比度下降的技術。
另一方面，對於用於必需動畫顯示之電視接收機等中的液晶顯示裝置，轉變為TN(Twisted Nematic，扭轉向列)方式或STN(Super Twisted Nematic，超扭轉向列)方式，近年來，VA(Vertically－Aligned，垂直配向)方式或IPS(In Plane Switching，共平面切換)方式成為主流。其中，IPS方式係使液晶層所含有之液晶分子水平配向，於其面內使配向方向發生變化之方式。因此，液晶分子於液晶單元中不會向傾斜方向配向，故而由觀看畫面之角度所引起的光學特性之變化較小，與VA方式相比，可獲得廣視角。另一方面，存在較之VA方式而對比度較低之問題。此處，IPS方式中有稱作e模式之方式與稱作o模式之方式。其中，e模式中，對於配置於光源側、即液晶單元之液晶層側的偏光元件，使吸收軸朝向於與未施加電壓之狀態下水平配向之液晶分子的長軸方向大致正交之方向。因此，由於自光源所發出之全方位光透過偏光元件而產生之直線偏振光，因通過長軸方向正交之液晶分子而成為橢圓偏振光，故而在通過使吸收軸朝向與液晶分子之長軸方向大致平行的方向之偏光元件時，傾斜方向之對比度降低。
專利文獻1：日本專利特開2004－354745號公報
[發明所欲解決之問題]
將專利文獻1之技術應用於IPS方式－e模式之液晶面板中，可抑制由於在傾斜區域中光穿透或反射所引起之對比度下降。另一方面，因將直線偏振光變換為橢圓偏振光所致之傾斜方向之對比度下降並未改善。
本發明係鑒於上述實際情況而製成者，其目的在於提供一種液晶面板及包含該液晶面板之液晶顯示裝置，上述液晶面板係IPS方式－e模式之彩色液晶面板，且具有可抑制
並改善因將直線偏振光變換為橢圓偏振光所致傾斜方向之對比度下降之多間隙結構。
本發明之液晶面板包括：液晶單元，其具備：具有不同顏色之複數個彩色濾光單元；及與上述複數個彩色濾光單元接觸而設，並於與各個上述複數個彩色濾光單元接觸之每一區域設定不同厚度，進而包含水平配向之液晶分子之液晶層；第1偏光元件，其設置於上述液晶單元之上述複數個彩色濾光單元側，並使吸收軸朝向與上述液晶分子未施加電壓時的長軸方向大致平行之方向；第2偏光元件，其設置於上述液晶單元之上述液晶層側，並使吸收軸朝向與上述液晶分子之長軸方向大致正交的方向；以及相位差膜，其設置於上述第1偏光元件與上述複數個彩色濾光單元之間，並且面內方向之折射率大致相同，且厚度方向之折射率小於面內方向之折射率。
根據上述構成，由於上述第1偏光元件與上述複數個彩色濾光單元之間具有面內方向之折射率大致相同且厚度方向之折射率小於面內方向之折射率的相位差膜，故將通過液晶層而成為橢圓偏振光之光變換為直線偏振光，從而改善傾斜方向之對比度。再者，所謂面內方向係指與相位差膜之厚度方向正交的平面內之各方向。
又，所謂彩色濾光單元係指為了進行彩色顯示而設於液 晶單元內之構件，係包含攙有染料或顏料之樹脂膜的構件。亦包含僅由攙有染料或顏料之樹脂膜所構成者及進而具備保護該樹脂膜之保護層者等。
較好的是本發明之液晶面板對應複數個彩色濾光單元之各個厚度而設定液晶層之厚度。
根據上述構成，對應複數個彩色濾光單元之各個厚度而設定液晶層之厚度，故而藉由設定複數個彩色濾光單元之各個厚度，可設定液晶層之厚度。因此，可容易地針對每種光色而使液晶層單元中之光的相位差合理化。
較好的是：本發明之液晶面板之複數個彩色濾光單元包含藍色彩色濾光單元、綠色彩色濾光單元及紅色彩色濾光單元，且接觸藍色彩色濾光單元之區域的液晶層厚度小於接觸綠色彩色濾光單元及紅色彩色濾光單元之區域的液晶層厚度，對應於綠色彩色濾光單元之區域的液晶層厚度為對應於紅色彩色濾光單元之區域的液晶層厚度以下。
根據上述構成，接觸藍色彩色濾光單元之液晶層厚度小於接觸綠色彩色濾光單元及紅色彩色濾光單元之液晶層厚度，故而，可使藍色光的相位延遲小於綠色及紅色光之相位延遲。又，對應於綠色彩色濾光單元之液晶層厚度為對應於紅色彩色濾光單元之液晶層厚度以下，故而可使綠色光之相位延遲等於或小於紅色光之相位延遲。因此可抑制傾斜方向之色彩偏移。
較好的是，本發明之液晶面板中，相對於綠色光即波長550 nm之光的上述液晶單元之面內相位差值Re[550]以 Re[550]＝(nx550 －ny550 )×dG (1)
表示(其中，nx550 係相對於波長550 nm之光的上述液晶層面內的慢軸方向之主折射率，ny550 係相對於波長550 nm之光的上述液晶層面內的快軸方向之主折射率，dG 係接觸綠色彩色濾光單元之區域的上述液晶層厚度)；且相對於藍色光即波長450 nm之光的上述液晶單元之面內相位差值Re[450]以Re[450]＝(nx450 －ny450 )×dB (2)
表示(其中，nx450 係相對於波長450 nm之光的上述液晶層面內的慢軸方向之主折射率，ny450 係相對於波長450 nm之光的上述液晶層面內的快軸方向之主折射率，dB 係接觸藍色彩色濾光單元之區域的上述液晶層厚度)；且上述面內相位差值Re[550]及上述面內相位差值Re[450]滿足Re[450]<Re[550] (3)之關係。
根據上述構成，液晶層之面內相位差值Re[550]及面內相位差值Re[450]滿足式(3)之關係，故而通過液晶層之綠色光相對於藍色光而產生相位延遲。因此，可抵消相位差膜內部中所產生之藍色光相對於綠色光的相位延遲。再者，面內相位差值係表示與液晶層之厚度方向正交之平面內的慢軸與快軸之相位差值。又，慢軸表示同一平面內主折射率最大之方向，快軸表示與慢軸正交之方向。
較好的是，本發明之液晶面板中，相對於綠色光即波長 550 nm之光的上述相位差膜厚度方向之相位差值Rth[550]以Rth[550]＝(nx550 －nz550 )×d (4)
表示(其中，nx550 係相對於波長550 nm之光的上述相位差膜面內的慢軸方向之主折射率，nz550 係相對於波長550nm之光的上述相位差膜厚度方向的快軸方向之主折射率，d係相位差膜之厚度)；且上述相位差值Rth[550]在20 nm≦Rth[550]≦80 nm (5)之範圍內。
若相位差膜之Rth[550]小於20 nm，則有傾斜方向之對比度下降之虞，若Rth[550]大於80 nm，則有傾斜方向之色彩偏移增大之虞。因此，根據上述構成，Rth[550]在20 nm以上80 nm以下，故而可抑制傾斜方向之色彩偏移，並且可改善傾斜方向之對比度。
本發明之液晶面板可較好地用於液晶顯示裝置中。
藉由本發明，可提供一種液晶面板，其係IPS方式－e模式之彩色液晶面板，且具有改善傾斜方向之對比度的多間隙結構。
以下，按照圖1~圖5說明將本發明具體化之液晶面板及液晶顯示裝置的一實施形態。
圖1係本實施形態之液晶顯示裝置之概略剖面圖。該液 晶顯示裝置300至少具備：液晶面板200、配置於液晶面板200之一側的背光模組80。
採用直下方式時，背光模組80較好的是至少具備光源81、反射薄膜82、擴散板83、稜鏡片84、及亮度提昇薄膜85。具體而言，背光模組80係以於反射薄膜82與擴散板83之間夾持光源81之方式而構成，於擴散板83之光源81的相反側依序積層稜鏡片84與亮度提昇薄膜85，由此而構成。於該結構之背光模組80的亮度提昇薄膜85上積層液晶面板200，從而構成液晶顯示裝置。藉由該結構，自光源81所入射之光的一部分直接到達擴散板83，所入射之光的其他部分藉由反射薄膜82而反射後，到達擴散板83，進而經由稜鏡片84與亮度提昇薄膜85而到達液晶面板200。
如圖2所示，液晶面板200係依序積層第2偏光元件8、液晶單元10、相位差膜2及第1偏光元件1而構成。各層可經由任意適當之黏接層而積層。作為黏接層，例如可列舉黏著劑層、黏接劑層。以第2偏光元件8成為背光模組80側之方式將液晶面板200積層於背光模組80上。
液晶單元10係下述構成：於視認側之玻璃基板3上積層彩色濾光單元6，於該彩色濾光單元6與背光源側的玻璃基板7之間夾入液晶層5。於該液晶單元10之彩色濾光單元6側(視認側)設置上述相位差膜2及第1偏光元件1。又，於該液晶單元10之液晶層5側(背光源側)設置第2偏光元件8。
彩色濾光單元6由藍色彩色濾光單元6B、綠色彩色濾光單元6G、紅色彩色濾光單元6R構成，且依序變薄。此 處，玻璃基板3與玻璃基板7之間的距離固定，故而液晶層5之厚度對應於複數個彩色濾光單元之各個厚度而進行設定。因此，液晶層5之厚度中，接觸藍色彩色濾光單元6B之表面之區域的厚度dB 最小，接觸綠色彩色濾光單元6G之表面之區域的厚度dG 、接觸紅色彩色濾光單元6R之表面之區域的厚度dR 依序增大。即，液晶單元10採用下述多間隙結構：具有針對每個接觸複數個彩色濾光單元之區域而設定不同厚度的液晶層5。厚度dB 較好的是2.5 μm以上未滿3.3 μm。厚度dG 較好的是3.3 μm~3.8 μm。厚度dR 較好的是3.3 μm~4.0 μm。
該彩色濾光單元若為分別具有藍、綠、及紅之光的3原色者，則可使用任意適當者。較好的是紅色彩色濾光單元在590 nm~780 nm之波長下顯示透過率之最大值、綠色彩色濾光單元在520 nm~580 nm之波長下顯示透過率之最大值、藍色彩色濾光單元在400 nm~480 nm之波長下顯示透過率之最大值者。各色之最大透過率較好的是在80%以上。
液晶層5包含水平配向之液晶分子。此處，「水平配向」係指上述液晶分子之配向向量相對於基板平面平行且同樣配向之狀態者。再者，本說明書中，上述水平配向亦包括液晶分子相對於玻璃基板平面稍稍傾斜之情形、即液晶分子具有預傾角之情形。
因液晶層5包含水平配向之液晶分子，故而於液晶層5中，將面內之慢軸的折射率設為nx、快軸的折射率設為 ny、將液晶層之厚度設為d時，產生以Re＝(nx－ny)×d………(6)
表示之面內相位差。該相位差可藉由改變液晶層之厚度d而設定。更具體而言，藉由使接觸藍色彩色濾光單元6B之表面的區域之厚度dB 充分小於接觸綠色彩色濾光單元6G之表面的區域之厚度dG ，可使波長為550 nm之光的面內之相位差值Re[550]大於波長為450 nm之面內的相位差值Re[450]。
作為用於上述IPS方式之液晶的具體例，可列舉向列型液晶。作為向列型液晶，根據目的可採用任意適當之向列型液晶。例如，向列型液晶既可為介電常數各向異性為正者，亦可為介電常數各向異性為負者。作為介電常數各向異性為正的向列型液晶之具體例，可列舉默克公司製造之商品名「ZLI－4535」。作為介電常數各向異性為負的向列型液晶之具體例，可列舉默克公司製造之商品名「ZLI－2806」。又，上述向列型液晶之尋常光折射率(no)與非尋常光折射率(ne)之差、即雙折射率(△nLC )可根據上述液晶之響應速度及透過率等而任意設定，通常較好的是0.05~0.30。
IPS方式係利用電場控制複折射效應(ECB：Electrically Controlled Birefringence)，例如利用由金屬形成之對向電極與像素電極所產生之平行於基板的電場(亦稱作橫電場)，使於不存在電場之狀態下所水平配向的向列型液晶響應。更具體而言，例如，如TECHNO TIMES公司出版 「月刊DISPLAY7月號」p.83~p.88(1997年版)、或日本液晶學會出版「液晶Vol.2 No.4」p.303~p.316(1998年版)中所揭示，常黑方式中，若使液晶單元之未施加電場時的配向方向與一側之偏光元件之吸收軸一致、且使上下之偏光板正交配置，則於無電場之狀態下完全成為黑顯示。有電場時，液晶分子一邊保持平行於基板，一邊旋轉動作，藉此可獲得對應於旋轉角之透過率。再者，上述IPS方式包含採用V字型電極或鋸齒狀電極等之超級板內切換(S－IPS，Super In－Plane Switching)方式、及先進超級板內切換(AS－IPS，Advanced Super In－Plane Switching)方式。作為採用上述IPS方式之市售的液晶顯示裝置，例如可列舉：日立製作所股份有限公司之20V型寬螢幕液晶電視商品名「Wooo」、飯山(iiyama)股份有限公司之19型液晶顯示器 商品名「ProLite E481S－1」、NANAO股份有限公司製造之17型TFT液晶顯示器 商品名「Flexscan L565」等。
將第1偏光元件1配置為其吸收軸方向與液晶層5之未施加電壓之狀態下的配向方向(初始配向方向)大致平行即0∘±2∘。又，將第2偏光元件8配置為其吸收軸方向與液晶層5之配向方向大致正交即90∘±2∘。因此，第1偏光元件1與第2偏光元件8配置為大致相互正交。藉由將兩個偏光元件配置為該配置，液晶面板200成為e模式之IPS液晶面板。再者，第1偏光元件1及第2偏光元件8可使用任意者。又，亦可使用於偏光元件之單側或兩側具備保護薄膜之偏光板。 作為市售之偏光板，可列舉日東電工公司製造之商品名「NPF．SEG1224DU」等。
相位差膜2係以面內方向之折射率無差異、厚度方向之折射率小於面內方向之折射率為特徵之所謂負C板的相位差膜。即，係將該相位差膜2之慢軸的折射率設為nx、快軸的折射率設為ny、厚度方向的折射率設為nz時，滿足nx＝ny>nz………(7)之關係的薄膜。式(7)中，面內方向之折射率無差異，故而慢軸之折射率nx及快軸之折射率ny相等，大於厚度方向之折射率nz。再者，折射率nx及折射率ny存在10 nm以下的差時，考慮到折射率nx及折射率ny實質上相等，則式(7)亦成立。因此，折射率nx及折射率ny具有10 nm以下之差的相位差膜亦將厚度方向之折射率小於面內方向之折射率作為必要條件而包含於負C板中。
又，較好的是，相位差膜2之相對於綠色光即波長為550 nm之光的厚度方向之相位差值Rth[550]以Rth[550]＝(nx550 －nz550 )×d (4)表示，(其中，nx550 係相對於波長550 nm之光的相位差膜之面內的慢軸方向之主折射率，nz550 係相對於波長550 nm之光的相位差膜之厚度方向的快軸方向之主折射率，d係相位差膜之厚度)
並且上述相位差值Rth[550]在20 nm≦Rth[550]≦80 nm (5)之範圍內。
若Rth[550]小於20 nm，則有傾斜方向之對比度下降之虞，若Rth[550]大於80 nm，則有傾斜方向之色彩偏移增大之虞。如式(5)所示，藉由使相位差膜之Rth[550]為20 nm以上80 nm以下，可抑制傾斜方向之色彩偏移，並且可改善傾斜方向之對比度。進而較好的是20 nm以上60 nm以下，尤好的是30 nm以上50 nm以下。
上述相位差膜只要可獲得上述特性，則可由任意適當之材料形成。作為形成相位差膜之材料的具體例，可列舉非液晶性材料。尤好的是非液晶性聚合物。上述非液晶性材料與液晶性材料不同，與基板之配向性無關，藉由其自身之性質，可形成顯示nx＝ny>nz之光學單軸性的膜。作為非液晶性材料，例如，就耐熱性、耐藥品性、透明性優良，且亦富於剛性之方面而言，較好的是聚醯胺、聚醯亞胺、聚酯、聚醚酮、聚醯胺醯亞胺、聚酯醯亞胺等聚合物。該等聚合物既可單獨使用任一種，例如亦可作為聚芳醚酮與聚醯胺之混合物之類的具有不同官能基之兩種以上的混合物加以使用。上述聚合物中，就高透明性、高配向性、高延伸性之方面而言，尤好的是聚醯亞胺。
作為上述聚醯亞胺之具體例以及上述相位差膜之形成方法的具體例，可列舉日本專利特開2004－46065號公報中所揭示之聚合物及光學補償薄膜之製造方法。
可將上述相位差膜之厚度設定為任意適當之值。以非液晶性材料形成上述相位差膜時，較好的是0.5~10μ m，更好的是0.5~8 μm，進而較好的是0.5~5 μm。
作為相位差膜之其他具體例，可列舉膽固醇配向固化層。所謂「膽固醇配向固化層」，係指該層之構成分子採用螺旋結構，該螺旋軸與面方向大致垂直地配向，並將該配向狀態固定之層。因此，「膽固醇配向固化層」不僅包括液晶化合物呈現出膽固醇液晶相之情形，亦包括非液晶化合物具有如膽固醇液晶相之模擬結構的情形。例如，「膽固醇配向固化層」可藉由下述方式形成：於液晶材料顯示液晶相之狀態下，藉由手性劑而賦予扭力，使其配向為膽固醇結構(螺旋結構)，於此狀態下實施聚合處理或交聯處理，藉此固定該液晶材料之配向(膽固醇結構)。
作為上述膽固醇配向固化層之具體例，可列舉日本專利特開2003－287623號公報中所揭示之膽固醇層。
上述相位差膜之厚度可設定為任意適當之值。上述相位差膜為膽固醇配向固化層時，較好的是0.5~10 μm，更好的是0.5~8 μm，進而較好的是0.5~5 μm。
作為形成上述相位差膜之材料的進而其他具體例，可列舉以三醋酸纖維素(TAC，triacetylcellulose)等纖維素系樹脂、降冰片烯系樹脂等形成之高分子薄膜。作為該相位差膜，可直接使用市售之薄膜。進而，可使用對市售之薄膜實施延伸處理及/或收縮處理等2次加工者。作為市售之薄膜，例如可列舉：Fuji Photo Film股份有限公司製造之Fujitac Series(商品名；ZRF80S、TD80UF、TDY－80UL)、Konica Minolta Opto股份有限公司製造之商品名「KC8UX2M」、日本ZEON股份有限公司製造之商品名 「Zeonor」、JSR股份有限公司製造之商品名「Arton」等。作為用以滿足上述光學特性之延伸方法，例如可列舉雙軸延伸(縱橫等倍率延伸)。
上述相位差膜之厚度可設定為任意適當之值。上述相位差膜係以纖維素系樹脂、降冰片烯系樹脂等所形成之高分子薄膜時，較好的是45~105 μm，更好的是50~95 μm，進而較好的是55~90 μm。
作為上述相位差膜之進而其他具體例，可列舉具有上述膽固醇配向固化層與塑膠薄膜層之積層體。作為形成該塑膠薄膜層之樹脂，例如可列舉纖維素系樹脂、降冰片烯系樹脂等。該等樹脂如上所述。
上述膽固醇配向固化層與上述塑膠薄膜層之積層方法可採用任意適當之方法。具體而言可列舉：於塑膠層上轉印上述膽固醇配向固化層之方法；經由黏接劑層而將預先形成於基材上之膽固醇配向固化層與塑膠薄膜層貼合之方法等。作為形成黏接劑層之黏接劑，代表性的可列舉硬化型黏接劑。作為硬化型黏接劑之代表例，可列舉：紫外線硬化型等光硬化型黏接劑、濕氣硬化型黏接劑、熱固性型黏接劑。黏接劑層之厚度較好的是1 μm~10 μm，更好的是1 μm~5 μm。
接著，使用圖3~圖5，於以下說明上述實施形態中改善傾斜方向之對比度的機制。
圖3(a)圖3(b)係進一步模式性地且平面地表示用以理解偏光狀態之龐加萊球。將圖模擬為地球進行說明，於中央 畫出之直線43相當於赤道。又，點41相當於北極點，點42相當於南極點。此處，所有偏光狀態可以龐加萊球表面上之任一點表示，北極點表示右轉之圓偏光，南極點表示左轉之圓偏光，赤道上表示所有直線偏振光，並且北半球之部分表示全部右轉之橢圓偏振光，南半球之部分表示全部左轉之橢圓偏振光。
進而，點A表示通過第2偏光元件之直線偏振光的位置。點B表示理想之視認側之偏光的位置，通過第1偏光元件之偏振光移動至點B時，傾斜方向之對比度最大，傾斜方向之色彩偏移最小。
首先，使用圖3(b)說明並不具有多間隙結構之e模式－IPS方式的液晶面板之偏光的移動。第2偏光元件之吸收軸方向與液晶層之配向方向正交，故而以點A表示之直線偏振光透過液晶層5時，以點B為中心向逆時針方向旋轉，移動至I地點。此時，液晶層中之折射率由於顏色之不同而不同，故而圖中以B符號表示之藍色偏振光移動最大，繼而，以G符號表示之綠色偏振光、以R符號表示之紅色偏振光之移動依次減少。因此，到達地點由於光色而各不相同，結果產生傾斜方向之色彩偏移。
接著，使用圖3(a)說明具有多間隙結構之e模式－IPS方式的液晶面板之偏光的移動。以點A表示之直線偏振光以點B為中心向逆時針方向旋轉，移動至I地點。此時，液晶層中之折射率由於顏色不同而不同，然而由於針對每種顏色而設定液晶層之厚度，故而可抑制相位差。因此，到達地 點為大致相同之地點，故而可抑制傾斜方向之色彩偏移。
然而，於任一液晶面板中，I地點距離理想之視認側的偏光位置點B均較遠，故而傾斜方向之對比度下降。
如圖4所示，本實施形態中，於液晶單元與第1偏光元件之間進一步設置負C板，故而來自液晶單元之偏振光垂直地向南極方向移動，到達II地點。由此，如圖4(a)所示，藉由多間隙結構而抑制傾斜方向之色彩偏移，到達I點之偏振光利用負C板而向南極方向移動，所到達之II地點與理想之視認側的偏光位置點B大致一致。另一方面，並不具有多間隙結構之例中，如圖4(b)所示，所到達之II地點並未聚集為一點，故而無法抑制傾斜方向之色彩偏移。另一方面，II地點與理想之視認側的偏光位置點B接近，故而可改善傾斜方向之對比度。
使用圖5(a)圖5(b)，針對具備負C板之液晶面板，說明藉由配置負C板而產生之效果的不同。再次如圖5(a)所示，於液晶單元10與第1偏光元件1之間設置負C板時，光之到達點II與理想之視認側的偏光位置點B大致一致，故而可抑制傾斜方向之色彩偏移，可改善傾斜方向之對比度。如圖5(b)所示，於第2偏光元件與液晶單元之間設置負C板時，通過第2偏光元件之直線偏振光首先向南極方向移動，到達I點。其後，以點B為中心而向逆時針方向旋轉，到達點II。此時之點II為遠離理想之偏光位置點B之位置，故而傾斜方向之對比度下降。如此，即使為具備同一負C板之液晶面板，由於其配置不同，則效果亦顯示出不同。
藉由上述實施形態之液晶顯示裝置，可獲得如下效果。
(1)上述實施形態中，液晶單元10具有多間隙結構。因此，與不具有多間隙結構之構成相比，可抑制傾斜方向之色彩偏移。
(2)又，面內方向之折射率無差異、且厚度方向之折射率小於面內方向之折射率的相位差膜2、即負C板設置於液晶單元10與第1偏光元件1之間。因此，藉由透過第2偏光元件8而產生之直線偏振光藉由液晶層5而成為橢圓偏振光，藉由負C板而恢復為直線偏振光後，透過第1偏光元件1，故而可改善傾斜方向之對比度。
(3)上述實施形態中，針對每個特定顏色之彩色濾光單元6B、6G、6R設定複數個彩色濾光單元6之厚度。因構成液晶單元10之2塊玻璃基板3、7之間的距離固定，故而藉由分別設定彩色濾光單元6B、6G、6R之厚度，可容易地設定液晶層5之厚度dB 、dG 、dR 。液晶之折射率在任一區域中均相同，故而藉由設定液晶層5之厚度dB 、dG 、dR ，可設定相位差。即，藉由分別設定彩色濾光單元6B、6G、6R之厚度的容易方法，可針對每種光色設定液晶單元之相位差，故而可容易地抑制傾斜方向之色彩偏移。
(4)上述實施形態中，接觸藍色彩色濾光單元6B之液晶層5之厚度dB 小於接觸綠色彩色濾光單元6G及紅色彩色濾光單元6R之液晶層5的各個厚度dG 及厚度dR ，故而可使藍色光之相位延遲小於綠色及紅色光之相位延遲。因此，通過液晶層5之綠色光相對於藍色光而產生相位延遲。因 此，可抵消於相位差膜2內部產生之藍色光相對於綠色光的相位延遲。
(5)上述實施形態中，液晶面板200之相位差膜2之相對於波長550 nm之光的厚度方向之相位差值Rth[550]為20 nm以上80 nm以下，故而可抑制傾斜方向之色彩偏移，且可改善傾斜方向之對比度。
再者，上述實施形態亦可如下所示進行變更。
所使用之複數個彩色濾光單元並不僅限於藍色、綠色、紅色之3色。例如，亦可為進而具有如深紅之其他顏色之濾光片者。其原因在於，藉由添加3原色之濾光片以外之濾光片，可更加容易地進行中間色之顯示。
上述實施形態中，將綠色彩色濾光單元與紅色彩色濾光單元所接觸之區域的液晶層5之厚度設置為不同者，但亦可相同。其原因在於，綠色光與紅色光在液晶層5中之折射率的差較小，實際上未必須要改變液晶層5之厚度dG 及厚度dR 來調整相位差。然而，若可嚴密地設定厚度dG 及厚度dR ，則將厚度dG 及厚度dR 設置為不同者可進一步抑制傾斜方向之色彩偏移。
上述實施例中，於第1偏光元件1與液晶單元10之間配置相位差膜2，然而如圖8所示，亦可於玻璃基板3與彩色濾光單元6之間設置相位差膜2。藉由該構成，可使藉由通過第2偏光元件8而產生之直線偏振光於液晶層5中成為橢圓偏振光，藉由相位差膜2使該橢圓偏振光恢復為直線偏振光。該直線偏振光具有與第1偏光元件1之吸收軸正交的偏 光方向，故而可改善傾斜方向之對比度。即，若相位差膜2於彩色濾光單元6與第1偏光元件1之間，則亦可為任一位置。
上述實施例中，作為背光模組，揭示了採用直下方式之情形，但例如其亦可為側光方式者。採用側光方式時，除了上述構成以外，進而至少具備導光板與光反射器。
上述實施例中，液晶顯示裝置係自液晶面板之背面照射光而看見畫面之透過型，亦可為自液晶面板之視認側照射光而看見畫面之反射型。或者，上述液晶顯示裝置亦可為兼具透過型與反射型之兩種性質的半透過型。
實施例1
進而，藉由實施例進一步具體說明以上說明之實施形態，且確認效果。
○具有多間隙結構之液晶單元 於形成有黑色矩陣之玻璃基板上塗佈分散有顏料之著色樹脂溶液，進行預烤而實施乾燥，形成著色樹脂層。繼而，於該著色樹脂層上塗佈正性抗蝕劑，使用光罩進行嚗光，使用顯影液進行正性抗蝕劑之顯影，進行著色樹脂層之蝕刻。其後，將正性抗蝕劑剝離。為了分別形成紅色彩色濾光單元、綠色彩色濾光單元、藍色彩色濾光單元，而重複3次該操作，使各色之著色樹脂層(彩色濾光單元)之厚度變化，製作彩色濾光單元基板3。
接著，於其他玻璃基板上形成薄膜電晶體、掃描線、信號線及像素電極，製作主動矩陣基板7。於該2塊基板上形 成配向膜，對其表面以摩擦布於一方向上摩擦。
接著，於主動矩陣基板7上散布球狀微粒子(間隔物)。另一方面，於彩色濾光單元基板3之有效顯示區域的周邊部，除了用以注入液晶之開口部以外，藉由網版印刷法塗佈環氧樹脂黏接劑。其後，將主動矩陣基板與彩色濾光單元基板重疊在一起、加壓，同時進行加熱黏接，製作對應於各色之彩色濾光單元的單元間隙為dB ＝3.0 μm、dG ＝3.5 μm、dR ＝3.5 μm之空單元。
藉由真空注入法向該空單元中注入向列型液晶，注入後，以紫外線硬化樹脂密封液晶之注入口，製作IPS模式之液晶單元。再者，所注入之向列型液晶係下述液晶：將慢軸方向之折射率設為nx、將與慢軸正交之方向的折射率設為ny時，以△n＝nx－ny表示之折射率的差於550 nm之波長之光下為0.124，並且介電常數各向異性為正。如此形成之液晶單元在不施加電壓時之波長450之光的Re為360 nm，波長550之光的Re為434 nm，波長650之光的Re為434 nm。
○偏光元件 直接使用市售之偏光板[(日東電工公司製)NPF－SIG1423DU]。該偏光板於偏光元件之兩側具備實質上各向同性之保護薄膜。又，第1及第2偏光板可使用相同者，僅使吸收軸之方向如圖2所示進行正交。
○負C板 負C板之製造方法如下所示。
Rth[550]＝20 nm之負C板
向安裝有機械式攪拌裝置、迪恩－斯達克裝置、氮氣導入管、溫度計及冷卻管之反應容器(500 mL)內添加17.77 g(40 mmol)之2,2'－雙(3,4－二羧基苯基)六氟丙酸二酐[Clariant Japan股份有限公司製]及12.81 g(40 mmol)之2,2－雙(三氟甲基)－4,4'_二胺基聯苯[和歌山精化工業股份有限公司製]。繼而，添加使2.58 g(20 mmol)之異喹啉溶解於275.21 g之間甲酚中的溶液，於23℃下攪拌1小時，獲得(600 rpm)均勻之溶液。接著，使用油浴對反應容器進行加熱以使反應容器內之溫度達到180±3℃，一邊保持溫度一邊攪拌5小時，獲得黃色溶液。進而，攪拌3小時後，停止加熱及攪拌，放置冷卻而恢復至室溫，則聚合物成為凝膠狀而析出。
向上述反應容器內之黃色溶液中添加丙酮，使上述凝膠完全地溶解，製作7重量%之稀釋溶液。一邊持續攪拌，一邊向2 L之異丙醇中一點一點地添加該稀釋溶液，析出白色粉末。過濾取得該粉末，投入至1.5 L之異丙醇中進行清洗。進而再次重複相同之操作而進行清洗後，再次過濾取得上述粉末。將其於60℃之空氣循環式恆溫烘箱中乾燥48小時後，於150℃下乾燥7小時，作為白色粉末而獲得包含以下述式(8)表示之重複單元的聚醯亞胺(產率85%)。上述聚醯亞胺之聚合平均分子量(Mw)為124,000、醯亞胺化率為99.9%。
藉由棒式塗佈機，將上述聚醯亞胺溶解於甲基異丁基酮 而成之聚醯亞胺溶液(15重量%)於聚對苯二甲酸乙二酯薄膜[TORAY股份有限公司製造之商品名LUMILER S27－E]之表面上向一方向塗佈，於130±1℃之空氣循環式恆溫烘箱中使其乾燥5分鐘，形成厚度0.5 μm之聚醯亞胺層。將上述聚對苯二甲酸乙二酯薄膜剝離，測定聚醯亞胺層之光學特性，結果折射率橢球顯示nx＝ny>nz之關係，透過率＝90%，平均折射率＝1.55，550 nm波長下之厚度方向之相位差Rth＝20 nm，厚度方向與面內方向之折射率的差△nxz＝nx－nz＝0.04。
經由丙烯酸系黏著劑層依序積層上述第2偏光板、液晶單元、負C板、第1偏光板，構成圖2所示之E模式的液晶面板。將該液晶面板與背光模組結合，製作圖1所示之液晶顯示裝置。
實施例2
除了使用Rth[550]＝40 nm之負C板以外，與實施例1相同，故而省略其說明。又，負C板之製造中，除了乾燥後之聚醯亞胺層之厚度達到1 μm以外，與實施例1之負C板的製造方法相同，故而省略其說明。
實施例3
除了使用Rth＝60 nm之負C板以外，與實施例1相同，故 而省略其說明。又，負C板之製造中，除了乾燥後之聚醯亞胺層之厚度達到1.5 μm以外，與實施例1之負C板的製造方法相同，故而省略其說明。
實施例4
除了使用Rth＝80 nm之負C板以外，與實施例1相同，故而省略其說明。又，負C板之製造中，除了乾燥後之聚醯亞胺層之厚度達到2 μm以外，與實施例1之負C板的製造方法相同，故而省略其說明。
[比較例1]
除了如圖6所示，並不使用負C板以外，與實施例2相同，故而省略其說明。
[比較例2]
除了如圖7所示，將負C板設置於第2偏光元件8與液晶單元10之間以外，與實施例1相同，故而省略其說明。
[測定方法] (1)相位差值(Re[λ]、Rth[λ]、λ表示透過光之波長) 使用王子測量機器股份有限公司製、商品名「KOBRA21－ADH」，於23℃下實施測定。再者，平均折射率使用藉由阿貝折射率計[Atago股份有限公司製，產品名「DR－M4」]所測定之值。
(2)厚度 厚度未滿10 μm時，使用薄膜用分光光度計[大塚電子股份有限公司製，產品名「Intensified Multichannel Photodetector MCPD－2000」]進行測定。厚度在10 μm以 上時，使用Anritsu製造之數位式測微計「KC－351C型」進行測定。
(3)液晶顯示裝置之傾斜方向的對比度 於23℃之暗室中，使背光源點亮後，經過30分鐘後，使用ELDIM公司製、產品名「EZ Contrast 160D」，對顯示畫面之方位角0∘~360∘、方向角60∘下之顯示白圖像及黑圖像時的XYZ表示系之Y值加以測定。根據白圖像中之Y值(YW)與黑圖像中之Y值(YB)，算出傾斜方向之對比度「YW/YB」。再者，將液晶面板之長邊設為方位角0∘，將法線方向設為方向角0∘。
(4)液晶顯示裝置之傾斜方向之色彩偏移量(△xy)的測定方法： 於23℃之暗室中，使背光源點亮後，經過30分鐘後進行測定。具體而言，使液晶顯示裝置中顯示黑圖像，藉由ELDIM公司製、產品名「EZ Contrast 16OD」，測定顯示畫面之全方位(0∘~360∘)、方向角60∘下之色調、x值及y值。根據下式：{(x－0.313)2 ＋(y－0.329)2 }1/2 算出傾斜方向之色彩偏移量(△xy值)。再者，將液晶面板之長邊方向設為方位角0∘，將液晶面板之法線方向設為方向角0∘。x＝0.313、y＝0.329表示於顯示畫面中顯示黑圖像時的不帶彩色之黑色。
[結果及評價] 液晶顯示裝置之顯示特性示於下表中。
可判定，與並未使用負C板之比較例1相比，實施例2可改善傾斜方向之對比度。又，將比較例2與實施例2加以比較可知：即使具有負C板，若配置不同，則亦不會改善傾斜方向之對比度(與比較例1相比更加惡化)。
比較實施例1~4，則Rth越大，傾斜方向之對比度越高，從而較好。另一方面，Rth越大，傾斜方向之色彩偏移的值越大，導致惡化。因此，Rth小於20 nm時，傾斜方向之對比度的改善並不充分，Rth大於80 nm時，傾斜方向之色彩偏移惡化，故而Rth較好的是20 nm以上80 nm以下。進而較好的是20 nm以上60 nm以下，尤好的是30 nm以上50 nm以下。
[產業上之可利用性]
本實施形態之液晶面板及液晶顯示裝置可用於任意適當之用途中。其用途例如係電腦顯示器、筆記型電腦、影印 機等OA(Office Automation，辦公自動化)設備，行動電話、鐘錶、數位相機、個人數位助理器(PDA，Personal digital assistant)、可攜式遊戲機等行動裝置，攝影機、電視、微波爐等家用電器，後方監控器、汽車導航系統用監視器、汽車音響等車載用設備，商業店鋪用資訊用監視器等展示設備，監視用監視器等警備設備，看護用監視器、醫療用監視器等看護/醫療設備等。
1‧‧‧第1偏光元件
2‧‧‧相位差膜(負C板)
3‧‧‧玻璃基板(彩色濾光單元基板)
5‧‧‧液晶層
6‧‧‧彩色濾光單元
6B‧‧‧藍色彩色濾光單元
6G‧‧‧綠色彩色濾光單元
6R‧‧‧紅色彩色濾光單元
7‧‧‧玻璃基板(主動矩陣基板)
8‧‧‧第2偏光元件
10‧‧‧液晶單元
41‧‧‧點
42‧‧‧點
43‧‧‧直線
80‧‧‧背光模組
81‧‧‧光源
82‧‧‧反射薄膜
83‧‧‧擴散板
84‧‧‧稜鏡片
85‧‧‧亮度提昇薄膜
200‧‧‧液晶面板
300‧‧‧液晶顯示裝置
圖1係表示本發明之液晶顯示裝置的一實施形態之概略剖面圖。
圖2係圖1之放大圖，係表示本發明之液晶面板的一實施形態之概略剖面圖。
圖3係說明本發明之液晶面板的效果之模式圖，圖3(a)係說明具有多間隙結構之液晶面板之偏光的變化之圖，圖3(b)係說明不具有多間隙結構之液晶面板之偏光的變化之圖。
圖4係說明本發明之液晶面板的效果之模式圖，圖4(a)係說明對具有多間隙結構之液晶面板施加相位差膜時偏光的變化之圖，圖4(b)係說明對不具有多間隙結構之液晶面板施加相位差膜時偏光的變化之圖。
圖5係說明本發明之液晶面板的效果之模式圖，圖5(a)係說明本實施形態之液晶面板之偏光的變化之圖，圖5(b)係說明改變相位差膜之配置的液晶面板之偏光的變化之圖。
圖6係表示比較例之液晶顯示裝置之概略剖面圖。
圖7係表示其他比較例之液晶顯示裝置之概略剖面圖。
圖8係表示本發明之液晶面板的變形例之概略剖面圖。
1‧‧‧第1偏光元件
2‧‧‧相位差膜(負C板)
3‧‧‧玻璃基板(彩色濾光單元基板)
5‧‧‧液晶層
6‧‧‧彩色濾光單元
6B‧‧‧藍色彩色濾光單元
6G‧‧‧綠色彩色濾光單元
6R‧‧‧紅色彩色濾光單元
7‧‧‧玻璃基板(主動矩陣基板)
8‧‧‧第2偏光元件
10‧‧‧液晶單元
200‧‧‧液晶面板
dB 、dG 、dR ‧‧‧厚度

Claims (7)

  1. 一種液晶面板，包括：液晶單元，其具備：具有不同顏色之複數個彩色濾光單元；及與上述複數個彩色濾光單元接觸而設，並於與各個上述複數個彩色濾光單元接觸之每一區域設定不同厚度，進而包含水平配向的液晶分子之液晶層；第1偏光元件，其設於上述液晶單元之上述複數個彩色濾光單元側，並使吸收軸朝向與上述液晶分子未施加電壓時的長軸方向大致平行之方向；第2偏光元件，其設於上述液晶單元之上述液晶層側，並使吸收軸朝向與上述液晶分子之長軸方向大致正交的方向；以及相位差膜，其設置於上述第1偏光元件與上述複數個彩色濾光單元之間，並且面內方向之折射率大致相同，且厚度方向之折射率小於面內方向之折射率，上述第2偏光元件設置於光源側。
  2. 如請求項1之液晶面板，其中對應上述複數個彩色濾光單元之各個厚度而設定上述液晶層之厚度。
  3. 如請求項1之液晶面板，其中上述複數個彩色濾光單元包含藍色彩色濾光單元、綠色彩色濾光單元及紅色彩色濾光單元，且接觸藍色彩色濾光單元之區域的液晶層厚度小於接觸綠色彩色濾光單元及紅色彩色濾光單元之區域的液晶層厚度， 接觸綠色彩色濾光單元之區域的液晶層厚度為接觸紅色彩色濾光單元之區域的液晶層厚度以下。
  4. 如請求項2之液晶面板，其中上述複數個彩色濾光單元包含藍色彩色濾光單元、綠色彩色濾光單元及紅色彩色濾光單元，且接觸藍色彩色濾光單元之區域的液晶層厚度小於接觸綠色彩色濾光單元及紅色彩色濾光單元之區域的液晶層厚度，接觸綠色彩色濾光單元之區域的液晶層厚度為接觸紅色彩色濾光單元之區域的液晶層厚度以下。
  5. 如請求項1至4中任一項之液晶面板，其中相對於綠色光即波長550 nm之光的上述液晶單元之面內相位差值Re[550]以Re[550]=(nx550 -ny550 )×dG 表示(其中，nx550 係相對於波長550 nm之光的上述液晶層面內的慢軸方向之主折射率，ny550 係相對於波長550 nm之光的上述液晶層面內的快軸方向之主折射率，dG 係接觸綠色彩色濾光單元之區域的上述液晶層厚度)；且相對於藍色光即波長450 nm之光的上述液晶單元之面內相位差值Re[450]以Re[450]=(nx450 -ny450 )×dB 表示(其中，nx450 係相對於波長450 nm之光的上述液晶層面內的慢軸方向之主折射率，ny450 係相對於波長450 nm之光的上述液晶層面內的快軸方向之主折射率， dB 係接觸藍色彩色濾光單元之區域的上述液晶層厚度)；上述面內相位差值Re[550]及上述面內相位差值Re[450]滿足Re[450]<Re[550]之關係。
  6. 如請求項1至4中任一項之液晶面板，其中相對於綠色光即波長550 nm之光的上述相位差膜厚度方向之相位差值Rth[550]以Rth[550]=(nx550 -nz550 )×d表示(其中，nx550 係相對於波長550 nm之光的上述相位差膜面內的慢軸方向之主折射率，nz550 係相對於波長550 nm之光的上述相位差膜厚度方向的快軸方向之主折射率，d係相位差膜之厚度)；且上述相位差值Rth[550]係於20 nm≦Rth[550]≦80 nm之範圍。
  7. 如請求項5之液晶面板，其中相對於綠色光即波長550 nm之光的上述相位差膜厚度方向之相位差值Rth[550]以Rth[550]=(nx550 -nz550 )×d表示(其中，nx550 係相對於波長550 nm之光的上述相位差膜面內的慢軸方向之主折射率，nz550 係相對於波長550 nm之光的上述相位差膜厚度方向的快軸方向之主折射率，d係相位差膜之厚度)；且上述相位差值Rth[550]係於 20 nm≦Rth[550]≦80 nm之範圍。
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