专利名称：液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及垂直取向模式的液晶显示装置。
背景技术：
迄今，液晶显示装置被广泛地用作文字处理器及计算机的画面，近年来，作为电视机的画面也得到急剧的普及。这些液晶显示装置的多数采用TN(扭曲向列)模式，但在该液晶显示装置中，从斜方向看时，存在对比度容易降低、灰度特性容易反转这类问题。
因此，近年来，为了提高从斜方向看的视角特性，VA(垂直取向)模式的液晶显示装置正日益引人注目。该模式的液晶显示装置的液晶盒通过将具有负的介电各向异性的向列液晶与垂直取向膜组合起来而构成。
另外，例如在注册专利第2947350号(注册日1999年7月2日)中，如图13所示，公开了为了用光学方法补偿黑显示时的液晶盒111的光学各向异性，在液晶盒111与偏振片112之间配置了正单轴膜114，在液晶盒111与偏振片113之间配置了负单轴膜115的液晶显示装置101。
在上述结构中，从斜方向看液晶分子呈垂直取向的液晶盒111时，尽管液晶盒111给予透射光以与极角对应的相位差，但只要恰当地设定各个膜114、115的延迟，则该相位差可被各个膜补偿。因此，与从正面方向看的情况，即，液晶分子维持透射光的偏振状态的情况大体相同，可进行黑显示。其结果是，可防止从斜方向看时的光漏泄，提高对比度，同时可抑制着色及灰度变坏的发生。
可是，在当前，在希望得到更宽的视角、更高的显示品质的液晶显示装置的情况下，要求从斜方向看时的着色及灰度变坏能得到改善，但使用具有上述的注册专利第2947350号中所述的延迟的各个膜114、115的情况必然谈不上是充分的，还留有改善的余地。
发明内容
本发明是考察了在垂直取向模式的液晶显示装置中偏振片的基体材料膜对适合于抑制从斜方向看时着色及灰度变坏的各个膜的延迟所产生的影响而得到的结果，其目的在于可靠地提供一边将从斜方向看时的对比度在实用上维持在充分高的值、一边将着色及灰度变坏抑制在实用上容许的范围内的液晶显示装置。
为了达到上述目的，本发明的液晶显示装置包括设置了夹持住液晶并且使该液晶的液晶分子对表面大致呈垂直取向的2块基板的液晶盒；被配置在该液晶盒两侧、各自的吸收轴相互正交地配置的2块偏振片；被配置在上述两偏振片的一方与液晶盒之间的具有正的单轴各向异性的第1延迟膜；以及被配置在上述两偏振片的另一方与上述液晶盒之间的具有负的单轴各向异性的第2延迟膜，在上述两偏振片上，光轴被配置成与上述基板大致垂直，设置具有负的单轴各向异性的基体材料膜，上述第1延迟膜的滞后轴被配置成从上述液晶看时与同一侧的上述偏振片的吸收轴正交，上述第2延迟膜的光轴被配置成与上述基板大致垂直，在这样的液晶显示装置中，其特征在于采取了以下的方法。
即，当假定上述第1延迟膜的面内方向的延迟为Rp[nm]，上述第2延迟膜的厚度方向的延迟为Rn[nm]，上述基体材料膜的厚度方向的延迟为Rtac[nm]，上述液晶的厚度方向的延迟为Rlc[nm]，与上述Rp有关的参数α[nm]为α＝135-0.7×Rtac，与上述Rn有关的参数β[nm]为β＝Rlc-65-1.4×Rtac时，上述延迟Rp被设定为上述α的80％以上并且120％以下，同时上述延迟Rn被设定为上述β的60％以上并且90％以下。
另外，可在与上述第1延迟膜同一侧并且在第1延迟膜与偏振片之间配置上述第2延迟膜，以代替从上述液晶看时在与第1延迟膜相反一侧配置该第2延迟膜。
在上述各结构的液晶显示装置中，与基板大致垂直地取向的液晶分子尽管对于从基板的法线方向入射的光不给予相位差，但对于倾斜入射的光却给予了与极角(对法线方向的倾角)对应的相位差。因此，在上述液晶显示装置中，如果没有第1和第2延迟膜，则原来应被出射侧的偏振片吸收的光却完全不被吸收。其结果是，发生了光漏泄，使对比度降低，同时发生了着色及灰度变坏。
与此相对照，在上述结构中，由于设置了上述第1和第2延迟膜，所以可用两延迟膜补偿由上述液晶给予的、与极角对应的相位差。其结果是，可防止从斜方向看时的光漏泄，提高对比度，同时可防止着色及灰度变坏的发生。
这里，在决定上述两延迟膜的延迟时，在没有基体材料膜的情况下仅靠从最佳的上述第1和第2延迟膜所具有的厚度方向的延迟减去上述基体材料膜所具有的厚度方向的延迟，必然也谈不上从斜方向看时在要求进一步抑制着色及灰度变坏的状况下实现充分的补偿。
因此，为了将从斜方向看垂直取向模式的液晶显示装置时的对比度在实用上维持在充分高的值不变，并且进一步抑制着色及灰度变坏，本申请的发明人经反复研究，结果发现，基体材料膜的厚度方向的延迟与上述第1和第2延迟膜的厚度方向的延迟并不起同等作用。特别是，在设定具有正的单轴各向异性的第1延迟膜的面内方向的延迟使得上述对比度变得最大时，发现该延迟并不依赖于液晶所具有的延迟，而是依赖于上述基体材料膜所具有的厚度方向的延迟，并且通过将对比度成为最大那样的上述各延迟在规定范围内设定为基准，可有效地抑制着色及灰度变坏，从而使本发明得以完成。
在本发明的液晶显示装置中，上述第1延迟膜的面内方向的延迟Rp根据上述基体材料膜的厚度方向的延迟Rtac来设定，上述第2延迟膜的厚度方向的延迟Rn根据上述液晶和基体材料膜的厚度方向的延迟Rlc和Rtac来设定，同时从斜方向看时的对比度在实用上维持在充分高的值不变，在着色及灰度变坏可容许的范围内设定上述延迟Rp和Rn。由此，不同于将上述基体材料膜的厚度方向的延迟与上述第1和第2延迟膜的厚度方向的延迟进行同等的处理的情况，能够可靠地得到从上述斜方向看时的对比度在实用上维持在充分高的值、而且着色及灰度变坏被抑制在容许范围内的液晶显示装置。
此外，由于上述第1延迟膜的面内方向的延迟Rp的范围不依赖于液晶的厚度方向的延迟Rlc，所以即使在与厚度不同的液晶共用的情况下，上述延迟Rp的范围也不变。因此，在厚度方向的延迟Rlc互不相同的液晶之间，可共用基体材料膜和第1延迟膜，可提高生产率。
另外，在特别要求抑制上述着色及灰度变坏的情况下，除上述各结构外，希望上述延迟Rp被设定为上述α的90％以上并且110％以下，同时上述延迟Rn被设定为上述β的65％以上并且85％以下。由此，可得到从斜方向看时进一步抑制了着色及灰度变坏的液晶显示装置。
此外，本发明的液晶显示装置除上述各结构外，还希望上述液晶具有负的介电各向异性。按照该结构，通过对基板施加大致为垂直方向的电场，可使在基板的法线方向取向的液晶分子随电场强度而倾斜，与具有正的介电各向异性的情况相比，可简化电极的结构。
本发明的其他的目的、特征和优点通过以下所示的记述而得到充分地了解。另外，本发明的优点在参照附图所作的如下说明中变得很明白。
图1是表示本发明的实施形态的图并且是表示液晶显示装置的重要部分结构的示意图。
图2是表示设置在上述液晶显示装置中的液晶盒的图并且是表示未施加电压状态的示意图。
图3是表示设置在上述液晶显示装置中的液晶盒的图并且是表示施加电压状态的示意图。
图4是表示上述液晶盒的结构例的图并且是表示像素电极附近情况的平面图。
图5是表示设置在上述液晶显示装置中的正单轴膜的面内方向的延迟和负单轴膜的厚度方向的延迟的最佳范围的图并且是采用将各延迟相对于各自相关的参数的相对值表示的附图。
图6是表示上述液晶显示装置的变例的图并且是表示液晶显示装置的重要部分结构的示意图。
图7是表示本发明的实施例的图并且是对于液晶盒与偏振片的组合表示上述各延迟的最佳值的实验结果的附图。
图8是表示液晶显示装置中对比度的评价方法的附图。
图9是表示上述各液晶显示装置另一结构例的图并且是表示液晶盒的像素电极的斜视图。
图10是表示上述各液晶显示装置的又一结构例的图并且是表示液晶盒的像素电极附近情况的平面图。
图11是表示上述各液晶显示装置的又一结构例的图并且是表示液晶盒的像素电极的斜视图。
图12是表示上述各液晶显示装置的再一结构例的图并且是表示液晶盒的像素电极和对置电极的斜视图。
图13是表示现有技术的图并且是表示液晶显示装置的重要部分结构的示意图。
具体实施例方式
基于图1至图12对本发明的一种实施形态说明如下。再有，细节在后面将要述及，本发明也可应用于其他液晶盒。以下，作为一个优选例，说明多畴取向的液晶盒。
如图1所示，本实施形态的液晶显示装置1系将垂直取向(VA)模式的液晶盒11，在该液晶盒11的两侧配置的偏振片12、13，在一块偏振片12与液晶盒11之间配置的正单轴膜(第1延迟膜)14以及在另一偏振片13与液晶盒11之间配置的负单轴膜(第2延迟膜)15层叠构成。
如图2所示，上述液晶盒11包括设置了与像素对应的像素电极21a(将在后面述及)的TFT(薄膜晶体管)基板11a；设置了对置电极21b的对置基板11b；被夹持在两基板11a与11b之间，由具有负的介电各向异性的向列液晶构成的液晶层(液晶)11c。再有，本实施形态的液晶显示装置1能进行彩色显示，在上述对置基板11b上形成与各像素的颜色对应的滤色层。
此外，在形成了上述像素电极21a的TFT基板11a上，形成与液晶层11c一侧的表面垂直的取向膜22a。同样，在形成了上述对置电极21b的对置基板11b的液晶层11c一侧的表面上，形成垂直取向膜22b。由此，在上述两电极21a、21b之间未施加电压的状态下，被配置在两基板11a、11b之间的液晶层11c的液晶分子M垂直于上述基板11a、11b的表面而取向。另外，如果对两电极21a、21b之间施加电压，则液晶分子M从沿上述基板11a、11b的法线方向的状态(未施加电压状态)以对应于施加电压的倾角而倾斜(参照图3)。再有，由于两基板11a、11b对置，除了特别需要区别的情况外，将各自的法线方向和面内方向仅称为法线方向或面内方向。
这里，本实施形态的液晶盒11是多畴取向的液晶盒，各像素被分割为多个范围(畴)，取向方向，即施加电压时液晶分子M倾斜时的方位(倾角的面内分量)被控制成在各畴之间不同。
具体来说，如图4所示，在上述像素电极21a上，剖面形状为“山”字形、面内的形状弯曲成与锯齿略呈直角的突起列23a...被形成为条状。同样，在上述对置电极21b上，法线方向的形状为“山”字形、面内的形状弯曲成与锯齿略呈直角的突起列23b...被形成为条状。这两个突起列23a、23b在面内方向的间隔被配置成使突起列23a的斜面的法线与突起列23b的斜面的法线大体一致。另外，上述各突起列23a、23b通过在上述像素电极21a和对置电极21b上涂敷感光树脂并用光刻工序加工形成。
这里，在突起列23a的附近，液晶分子被取向成与斜面垂直。另外，施加电压时，突起列23a附近的电场倾斜成与突起列23a的斜面平行。这里，液晶分子的长轴向垂直于电场的方向倾斜，借助于液晶的连续性，远离突起列23a的斜面的液晶分子也在与斜面附近的液晶分子相同的方向取向。同样，施加电压时，突起列23b附近的电场倾斜成与突起列23b的斜面平行。这里，液晶分子的长轴向垂直于电场的方向倾斜，借助于液晶的连续性，远离突起列23b的斜面的液晶分子也在与斜面附近的液晶分子相同的方向取向。
其结果是，在个突起列23a...和23b...中，如果将角部C以外的部分称为线部，则在突起列23a的线部L23a与突起列23b的线部L23b之间的区域，施加电压时液晶分子的取向方向的面内分量与从线部L23a向线部L23b的方向的面内分量一致。
这里，各突起列23a、23b在角部C大致弯曲成直角。因此，液晶分子的取向方向在像素内被分割成4个部分，在像素内可形成液晶分子的取向方向互不相同的畴D1～D4。
另一方面，图1所示的偏振片12、13分别包括偏振膜12a、13a和作为保持偏振膜12a、13a的基体材料膜的三乙酸纤维素(TAC)膜12b、13b。上述两TAC膜12b、13b具有负的单轴光学各向异性，各自的光轴被设定成与液晶盒11的法线方向大体一致。另外，上述两偏振片12、13被配置成使偏振片12的吸收轴AA12与偏振片13的吸收轴AA13正交。此外，两偏振片12、13被配置成各自的吸收轴AA12、AA13与施加电压时上述各畴D1～D4的液晶分子的取向方向的面内分量呈45度的角度。
另外，当假定膜面内方向的折射率为nxp和nyp、法线方向的折射率为nzp时，被层叠在液晶盒11的一方的正单轴膜14是具有nxp＞nyp＝nzp的特性的光学各向异性膜，当假定膜厚为dp时，面内方向的延迟Rp如以下的式(1)所示那样算出，Rp＝dp·(nxp-nyp) ...(1)此外，正单轴膜14的滞后轴SL14被配置成从液晶盒11看与同一侧的偏振片12的吸收轴AA12正交。
另一方面，当假定膜面内方向的折射率为nxp和nyp、法线方向的折射率为nzp时，被层叠在液晶盒11的另一方的负单轴膜15是具有nxp＞nyp＝nzp的特性的光学各向异性膜，当假定膜厚为dn时，厚度方向的延迟Rn如下式(2)所示那样算出，Rn＝dn·{(nxp+nyp)/2-nzn} ...(2)另外，负单轴膜15的光轴被配置成与液晶盒11的法线方向大体一致。
在上述结构的液晶显示装置1中，在像素电极21a与对置电极21b之间施加电压的期间，如图3所示，液晶盒11的液晶分子以对法线方向倾斜一个与电压对应的角度来取向。由此，对通过液晶盒11的光给予与电压对应的相位差。
这里，两偏振片12、13的吸收轴AA12、AA13以相互正交的方式配置，细节在后面将要述及，正单轴膜14和负单轴膜15被构成为当液晶盒11的液晶分子如图2所示沿法线方向取向时补偿液晶盒11所给予透射光的相位差。
因此，向出射侧的偏振片(例如12)入射的光成为与液晶盒11所给予的相位差对应的椭圆偏振光，该入射光的一部分通过偏振片。其结果是，根据所施加的电压可控制来自偏振片12的出射光量，灰度显示成为可能。
此外，在上述液晶盒11中，在像素内形成液晶分子的取向方向互不相同的畴D1～D4。因此，从与属于某畴(例如D1)的液晶分子的取向方向平行的方向看液晶盒11的结果是，即使在使该液晶分子不能给予透射光以相位差的情况下，剩下的畴(此时，为D2～D4)的液晶分子可给予透射光以相位差。因此，各畴彼此之间在光学上可相互补偿。其结果是，可改善从斜方向看液晶盒11时的显示品质，增宽视角。
另一方面，在像素电极21a与对置电极21b之间未施加电压的期间，如图2所示，液晶盒11的液晶分子处于垂直取向状态。在该状态(未施加电压时)，从法线方向朝液晶盒11入射的光不由各液晶分子给予相位差，在维持偏振状态不变的情况下通过液晶盒11。其结果是，向出射侧的偏振片(例如12)入射的光成为与偏振片12的吸收轴AA12大致平行的方向的线偏振光，无法通过偏振片12。其结果是，液晶显示装置1可进行黑显示。
这里，由液晶分子给予从斜方向入射到液晶盒11的光以一个相位差，该相位差对应于与液晶分子的取向方向之间的角度，即入射光与液晶盒11的法线方向之间的夹角(极角)。因此，如果没有正单轴膜14和负单轴膜15，则入射到偏振片12的光成为与极角对应的椭圆偏振光，其一部分通过偏振片12。其结果是，原来应该是黑显示，尽管为垂直取向状态，还是发生了光漏泄，显示的对比度降低，同时存在发生着色及灰度变坏的可能性。
可是，在图1所示的结构中，由于设置了正单轴膜14和负单轴膜15，所以如恰当地设定各自的延迟，则可抵消液晶盒11所给予的与极角对应的相位差。其结果是，可防止光漏泄，提高从斜方向看时的对比度，同时可防止着色及灰度变坏。
这里，在本实施形态的液晶显示装置1中，作为斜视角的显示品质，为了得到在实际使用上维持充分高的对比度，并且表现出良好的色调和良好的灰度特性的液晶显示装置，更详细地说，为了保持从斜方向看时对比度达10以上的实用上充分高的值，同时观察者从上述方向看时几乎感觉不到着色和灰度变坏，正单轴膜14和负单轴膜15的延迟按以下方式设定。
具体地说，如果假定TAC膜12b、13b的厚度方向的延迟为Rtac[nm]，与上述延迟Rp有关的参数α1[nm]如下式(3)所示，α1＝135-0.7×Rtac ...(3)则正单轴膜14的面内方向的延迟Rp被设定为α1的80％以上并且120％以下的值。
另外，如果假定液晶盒11的厚度方向的延迟为Rlc[nm]，与上述延迟Rn有关的参数β1[nm]如下式(4)所示，β1＝Rlc-65-1.4×Rtac ...(4)则负单轴膜15的厚度方向的延迟Rn被设定为β1的60％以上并且90％以下的值。
这样，通过在图5所示的范围A1内设定上述延迟Rp、Rn，并将上述参数α1、β1作为基准，保持从斜方向看液晶显示装置1时的对比度达10以上的实用上充分高的值，同时观察者从上述斜方向看时几乎感觉不到着色和灰度变坏，能够可靠地得到具有良好的视角特性的液晶显示装置1。
此外，比上述范围A1的外围部靠内部的一方由上述观察者把握到的着色和灰度变坏在减少，而特别在如图5所示的范围A2那样，通过将上述延迟Rp设定为上述α1的90％以上并且110％以下的值，同时将上述延迟Rn设定为上述β1的65％以上并且85％以下，可实现具有更良好的视角特性的液晶显示装置1。
再有，在该区域A2内，上述观察者识别不了上述着色和灰度变坏的改善效果，上述着色和灰度变坏的改善效果实质上正趋于饱和。因此，通过在该区域A2内进行设定，可实现具有相同程度的良好的显示品质的液晶显示装置1。另外，如果与上述α1同样地设定上述延迟Rp，与上述β1同样地设定上述延迟Rn，则从写方向看时的对比度变为最大。此外，如果将上述延迟Rp设定为上述α1的80％～120％，将上述延迟Rn设定为β1的85％～90％，则可将着色及灰度变坏抑制在容许的范围内，并且与上述区域A2相比可提高对比度。
另外，如图6所示的液晶显示装置1a那样，与图1所示的液晶显示装置1相比，变更层叠顺序，在正单轴膜14与液晶盒11之间配置负单轴膜15，也可得到同样的效果。
这里，从上述式(3)和后述的图7可知，正单轴膜14的延迟Rp不依赖于液晶盒11的盒厚dlc，即液晶盒11的厚度方向的延迟Rlc，仅依赖于TAC膜12b、13b的厚度方向的延迟Rtac。
因此，即使在与厚度不同的液晶盒11共用的情况下，正单轴膜14和TAC膜12b、13b的最佳值也不变。其结果是，按照图1或图6所示的顺序，在将液晶盒11、偏振片12、13、正单轴膜14和负单轴膜15层叠起来的液晶显示装置1(1a)中，在互不相同的液晶盒11之间，可共用正单轴膜14和TAC膜12b、13b。再有，即使在该情况下，也可根据液晶盒11来选择负单轴膜15。
(实施例1)在本实施例中，作为液晶盒11，准备液晶层11c的折射率各向异性Δn为0.08，厚度(盒厚dlc)分别为3.0[微米]、4.0[微米]、5.0[微米]的液晶盒，即厚度方向的延迟Rlc(＝dlc·Δn)分别为240[nm]、320[nm]、400[nm]的液晶盒。另外，准备厚度方向的延迟Rtac分别为0[nm]、30[nm]、50[nm]、80[nm]的TAC膜作为TAC膜12b、13b。此外，对于上述各液晶盒11与TAC膜12b、13b的组合的每一种，求得了从斜方向看时的对比度达到最大的Rp和Rn。其结果是，得到图7所示的实验结果。
再有，在测定对比度时，在实际上使用液晶显示装置1时的视角，即对液晶盒11的法线的夹角(极角)为0度～60度，由于极角越大，对比度越低，所以如图8所示，从极角为60度的方向测定对比度。另外，关于测定对比度时的方位(在面内的方向)，由于在以偏振膜12a、13a的吸收轴AA12、AA13为基准时在45度的方位对比度最低，故以两吸收轴AA12、AA13为基准从45度的方位进行测定。
由此，在正单轴膜14的面内方向的延迟Rp与上述的参数α1相同，负单轴膜15的厚度方向的延迟Rn与上述的参数β1相同的情况下，可确认能得到最大对比度的液晶显示装置1。另外，借助于将上述实验结果按一次方程进行近似，上式(3)和(4)可以算出。
此外，一边将上述延迟Rp、Rn各改变5％，观察者一边从上述斜方向评价液晶显示装置1的着色和灰度变坏。特别是，观察者通过在上述斜方向评价白里泛黄或泛蓝的色移现象的有无，作为着色现象的有无；通过评价亮区的灰度变坏使得影像的表现力降低的现象的有无，作为灰度变坏的有无。
据此，液晶盒11的厚度方向的延迟Rlc和TAC膜12b、13b的延迟Rtac无论是上述值的哪一个，上述延迟Rp均为上述参数α1的80％以上并且120％以下的值，而且，只要上述延迟Rn为上述参数β1的60％以上并且90％以下的值，则上述斜方向(极角60度)上的对比度超过10，在实际使用上可确认能维持充分的对比度。此外，如果将上述延迟Rp和Rn设定在上述范围内，则观察者从上述斜方向观察液晶显示装置1时几乎感觉不到着色和灰度变坏，被确认表现出良好的视角特性。另外，当上述延迟Rp比参数α1的80％小而比120％大时，以及上述延迟Rn比参数β1的60％小而比90％大时，观察者从上述斜方向观察可明确地确认例如白里泛黄或泛蓝的色移着色现象，或亮区的灰度变坏使得影像的表现力降低的现象，还可确认观察者不能容许着色和灰度变坏的事态。
除此以外，液晶盒11的厚度方向的延迟Rlc和TAC膜12b、13b的延迟Rtac无论是上述值的哪一个，上述延迟Rp均为上述参数α1的90％以上并且110％以下，而且，只要上述延迟Rn为上述参数β1的65％以上并且85％以下的值，则与上述延迟Rp为上述参数α1的80％～90％或110％～120％，或者上述延迟Rn为上述参数β1的60％～65％或85％～90％的情况相比，可确认由观察者从上述斜方向观察时所把握到的着色和灰度变坏在减少。
另外，上述延迟Rp为上述参数α1的90％以上并且110％以下的值，而且，只要上述延迟Rn为上述参数β1的65％以上并且85％以下的值，上述着色和灰度变坏的改善效果实质上趋于饱和，在各延迟Rp和Rn被设定在该范围内的多个液晶显示装置1彼此之间，观察者从上述斜方向观察时无法确认着色和灰度变坏的不同之处，从而可确认已获得同样程度的良好显示品质。
再有，可确认上述区域A2中的延迟Rp的中心值为从上述斜方向看时使对比度成为最大的上述延迟Rp(＝α1)的100％(同一值)。另一方面，上述区域A2中的延迟Rn的中心值为从上述斜方向看时使对比度成为最大的上述延迟Rn(＝β1)的75％，以及设定负单轴膜15的厚度方向的延迟Rn比对比度的最佳值β1小，从这些方面也可确认能够改善着色现象及灰度变坏。
另外，只要设定上述延迟Rp为上述α1的80％～120％，设定上述延迟Rn为上述β1的85％～90％，即可将着色及灰度变坏抑制在容许范围内，而且，与上述区域A2相比，可确认能够提高对比度。
此外，如图6所示的液晶显示装置1a那样，与1所示的液晶显示装置1相比，对于变更层叠顺序，在正单轴膜14与液晶盒11之间配置负单轴膜15的结构，上述延迟Rlc和Rtac无论为上述值的哪一个，在上述斜视角(极角60度)处用于得到最大对比度的延迟Rp、Rn与图1的液晶显示装置1的情况相同，即使在液晶显示装置1a的情况下，在与液晶显示装置1同样的范围内，通过设定上述延迟Rp和Rn，也可确认能够得到同样的效果。
再有，如上所述，说明如图2至图4那样构成液晶盒11并将像素中的液晶分子的取向方向分割为4个部分的情况，但不限于此。即使采用例如图9和图10所示的结构等，或其他的结构，将取向方向分割为4个部分，也能够得到同样的效果。
具体地说，在使用图9所示的像素电极21a的液晶盒中，省略了图4所示的突起列23a、23b，在像素电极21a处设置四棱锥状的突起24。再有，该突起24也与上述突起列23a一样，通过在像素电极21a上涂敷感光树脂，用光刻工序进行加工而形成。
在该结构中，也在突起24的附近使液晶分子与各斜面垂直那样地取向。此外，在施加电压时，突起24的部分的电场向平行于突起24的斜面的方向倾斜。其结果是，在施加电压时，液晶分子的取向角度的面内分量与最近的斜面的法线方向的面内分量(方向P1、P2、P3或P4)变得相等。因此，像素区被分割成倾斜时的取向方向互不相同的4个畴D1～D4。其结果是，可得到与图2至图4的结构的液晶盒11同样的效果。
再有，例如在构成40英寸那样的大型液晶电视机的情况下，各像素的尺寸增大至约1mm见方，仅靠对像素电极21a逐一设置突起24，取向约束力很弱，有取向变得不稳定的可能性。因此，如该情况那样，当取向约束力不足时，希望在各像素电极21a上设置多个突起24。
此外，例如如图10所示，在对置基板11b的对置电极21b上开设对上下方向(在面内，与大致呈方形的像素电极21a的某一个的边平行的方向)对称地联结“Y”字形的狭缝而成的取向控制窗25，也可实现多畴取向。
对该结构来说，在对置基板11b的表面中的取向控制窗25的正下方的区域内，即使施加电压，只要达不到使液晶分子倾斜程度的电场，液晶分子就呈垂直取向。另一方面，在对置基板11b的表面中的取向控制窗25的周围的区域内，随着接近于对置基板11b，发生了避开取向控制窗25而扩展那样的电场。这里，液晶分子的长轴向垂直于电场的方向倾斜，液晶分子的取向方向的面内分量如图中的箭头所示，变得与取向控制窗25的各边大致垂直。因此，即使在该结构中，也可将像素中的液晶分子的取向方向分割成4个部分，取得与图2至图4的结构的液晶盒11同样的效果。
另外，在上面已经对于将取向方向分割成4个部分的情况进行了说明，但如图11和图12所示，使用辐射状取向的液晶盒11也可取得同样的效果。
具体来说，在图11所示的结构中，设置略呈半球形的突起26，以代替图9所示的突起24。此时，也在突起26的附近使液晶分子与突起26的表面垂直那样地取向。此外，在施加电压时，突起26的部分的电场向平行于突起26的表面的方向倾斜。其结果是，在施加电压使液晶分子倾斜时，液晶分子在面内方向容易呈以突起26为中心的辐射状倾斜，液晶盒11的各液晶分子可呈辐射状倾斜取向。再有，上述突起26也可用与上述突起24同样的工序形成。另外，与上述突起24一样，在取向约束力不足的情况下，希望在各像素电极21a上设置多个突起26。
另外，在图12所示的结构中，可在像素电极21a上设置圆形的狭缝27，以代替图9所示的突起24。由此，在施加电压时，在像素电极21a的表面中的狭缝27的正上方区域内，达不到使液晶分子倾斜程度的电场。因此，在该区域，即使在施加电压时也可使液晶分子垂直地取向。另一方面，在像素电极21a的表面中的狭缝27附近的区域内，随着在厚度方向接近于狭缝27，电场避开狭缝那样地倾斜并扩展。这里，液晶分子的长轴向垂直的方向倾斜，借助于液晶的连续性，远离狭缝27的液晶分子也在同样的方向取向。因此，在对像素电极21a施加电压的情况下，各液晶分子在取向方向的面内分量如图中的箭头所示，以狭缝27为中心呈辐射状扩展那样地取向，即能够以狭缝27的中心为轴呈轴对称取向。这里，上述电场的倾斜由于随施加的电压而变化，从而液晶分子的取向方向在基板法线方向的分量(倾角)可用所施加的电压来控制。再有，如果所施加的电压增加，则对基板法线方向的倾角增大，各液晶分子与显示画面大致平行，而且在面内呈辐射状取向。另外，与上述突起26一样，在取向约束力不足时，希望在各像素电极21a上设置多个狭缝27。
可是，上面虽然对分割像素中的液晶分子的取向方向的情况进行了说明，但即使是未进行取向分割的液晶盒(单畴的液晶盒)，也能取得大致相同的效果。
此时，在像素电极21a、对置电极21b上不设置突起列23a等，各自被平坦地形成。此外，单畴取向的液晶盒的场合与多畴取向及辐射状倾斜取向的液晶盒不同，在制造工序中设置了摩擦工序，液晶层11c的液晶分子的摩擦方向被设定成在两基板11a、11b中为反平行。另外，液晶盒11及偏振片12、13被配置成使得上述摩擦方向与偏振片12、13的吸收轴AA12、AA13成45度的夹角。即使是这种情况，在未施加电压时，像素的液晶分子也与图2的情况一样，沿基板法线方向(垂直)取向。因此，通过使用与上述实施形态同样的偏振片12、13及延迟片(14、15)，也能取得同样的效果。
但是，在图1和图6所示的液晶显示装置1·1a中，由于从液晶盒11到一方的偏振片12所配置的构件的光学特性与从液晶盒11到另一方的偏振片13所配置的构件的光学特性不一致，所以从左方位或右方位看液晶盒11时的对比度与从上方位或下方位看液晶盒11时的对比度有互不相同的可能性。因此，对于这些液晶显示装置1·1a，在被要求上下左右的视角特性取得平衡的场合，希望采用分割为4部分的取向或辐射状取向等，以及采用各像素的液晶分子的取向方向被分割为4个方向以上的液晶盒。
另外，上面以液晶盒11的液晶层11c具有负的介电各向异性的情况为例进行了说明，但不限于此。即使是具有正的介电各向异性的情况，与图2一样，如果是在黑显示时液晶分子对液晶盒11的基板呈垂直取向的液晶盒，也能取得同样的效果。
此时，例如如IPS(面内转换)模式下使用的梳齿电极结构那样，通过采用在基板平行方向使电场发生的电极，在基板平行方向对液晶层11c施加电场。即使是这种情况，在未施加电压时(无电场时)，像素的液晶分子与图2一样，也在对基板垂直的方向取向。因此，通过采用与上述实施形态相同的偏振片12、13和延迟片(14、15)，也能取得同样的效果。
在发明的详细说明的事项中所处理的具体的实施形态或实施例毕竟是为阐明本发明的技术内容而提出的，不应仅限定于那样的具体例子作狭义的解释，而在本发明的精神和下面所述的权利要求的范围内可作种种变更来付诸实施。
权利要求
1.一种液晶显示装置，该液晶显示装置(1)包括设置了夹持住液晶(11c)并且使该液晶的液晶分子(M)对表面呈垂直取向的2块基板(11a、11b)的液晶盒(11)；被配置在该液晶盒(11)的两侧，各自的吸收轴被配置成相互正交的2块偏振片(12、13)；被配置在上述两偏振片的一方(12)与液晶盒(11)之间，具有正的单轴各向异性的第1延迟膜(14)；以及被配置在上述两偏振片的另一方(13)与上述液晶盒(11)之间，具有负的单轴各向异性的第2延迟膜(15)，在上述两偏振片(12、13)上，设置其光轴被配置成垂直于上述基板(11a、11b)、具有负的单轴各向异性的基体材料膜(12b、13b)，上述第1延迟膜(14)的滞后轴被配置成与从上述液晶(11c)看时同一侧的上述偏振片(12)的吸收轴正交，上述第2延迟膜(15)的光轴被配置成垂直于上述基板(11a、11b)，其特征在于当假定上述第1延迟膜(14)的面内方向的延迟为Rp纳米，上述第2延迟膜(15)的厚度方向的延迟为Rn纳米，上述基体材料膜(12b、13b)的厚度方向的延迟为Rtac纳米，上述液晶(11c)的厚度方向的延迟为Rlc纳米，假定与上述Rp有关的参数α为α＝135-0.7×Rtac，假定与上述Rn有关的参数β为β＝Rlc-65-1.4×Rtac时，上述延迟Rp被设定为上述α的80％以上并且120％以下，同时上述延迟Rn被设定为上述β的85％以上并且90％以下，其中上述α、β的单位为纳米。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于上述延迟Rp被设定为上述α的90％以上并且110％以下，同时上述延迟Rn被设定为上述β的65％以上并且85％以下。
3.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于上述液晶(11c)具有负的介电各向异性。
4.如权利要求1至3的任一项所述的液晶显示装置，其特征在于上述液晶盒(11)是多畴取向的液晶盒。
5.一种液晶显示装置，该液晶显示装置(1a)包括设置了夹持住液晶(11c)并且使该液晶的液晶分子(M)对表面呈垂直取向的2块基板(11a、11b)的液晶盒(11)；被配置在该液晶盒(11)的两侧，各自的吸收轴被配置成相互正交的2块偏振片(12、13)；被配置在上述两偏振片的一方(12)与液晶盒(11)之间，具有正的单轴各向异性的第1延迟膜(14)；以及被配置在上述第1延迟膜(14)与上述液晶盒(11)之间，具有负的单轴各向异性的第2延迟膜(15)，在上述两偏振片(12、13)上，设置其光轴被配置成垂直于上述基板(11a、11b)、具有负的单轴各向异性的基体材料膜(12b、13b)，上述第1延迟膜(14)的滞后轴被配置成与从上述液晶看时同一侧的上述偏振片(12)的吸收轴正交，上述第2延迟膜(15)的光轴被配置成垂直于上述基板(11a、11b)，其特征在于当假定上述第1延迟膜(14)的面内方向的延迟为Rp纳米，上述第2延迟膜(15)的厚度方向的延迟为Rn纳米，上述基体材料膜(12b、13b)的厚度方向的延迟为Rtac纳米，上述液晶(11c)的厚度方向的延迟为Rlc纳米，假定与上述Rp有关的参数α为α＝135-0.7×Rtac，假定与上述Rn有关的参数β为β＝Rlc-65-1.4×Rtac时，上述延迟Rp被设定为上述α的80％以上并且120％以下，同时上述延迟Rn被设定为上述β的85％以上并且90％以下，其中上述α、β的单位为纳米。
6.如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于上述延迟Rp被设定为上述α的90％以上并且110％以下，同时上述延迟Rn被设定为上述β的65％以上并且85％以下。
7.如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于上述液晶(11c)具有负的介电各向异性。
8.如权利要求5至7的任一项所述的液晶显示装置，其特征在于上述液晶盒(11)是多畴取向的液晶盒。
全文摘要
在垂直取向模式的液晶盒(11)与偏振片(12)之间配置面内方向的延迟为Rp[nm]的正单轴膜(14)，在液晶盒(11)与偏振片(13)之间配置厚度方向的延迟为Rn[nm]的负单轴膜(15)。另外，当假定各偏振片(12、13)的三乙酸纤维素膜(12b、13b)的厚度方向的延迟为Rtac[nm]，与上述Rp有关的参数α1[nm]为135－0.7×Rtac，与上述Rn有关的参数β1[nm]为Rlc－65－1.4×Rtac时，将上述Rp设定为上述α1的80％～120％，将上述Rn设定为上述β1的60％～90％。由此，能够可靠地提供在实用上将从斜方向看时的对比度维持为充分地高、并将着色及灰度变坏抑制在容许范围内的垂直取向模式的液晶显示装置。
文档编号G02F1/1335GK1804690SQ20051004886
公开日2006年7月19日 申请日期2003年3月7日 优先权日2002年3月8日
发明者宫地弘一 申请人:夏普公司