CN1208666C - 液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液晶显示装置，在把由水平方向取向的正介电常数各向性的向列型液晶层(2)、夹持该液晶层(2)并具有透明电极的一对透明基板(31、32)和在分别与液晶取向方向不同的方向上具有吸收轴并配置在正交尼克尔棱镜上的一对偏振片(41、42)等组成的以透射式液晶板为显示部分的液晶显示装置中，使用具有液晶取向方向不同约180°的两种取向区的液层层作为液晶层(2)，并把使在与液晶取向方向大致平行方向上具有广范围的光线折射得比散射和入射角度更宽的透镜片(7)安装在液晶板(1)的观察侧。

Description

液晶显示装置

技术领域

本发明涉及液晶装置，其使用于广视角液晶电视、OA(办公自动化)和CAD(计算机辅助设计)用广视角液晶监视器，对于以高速响应为特征的水平取向或垂直取向的液晶板，特别是对于视角特性不良的方位角，本发明涉及通过在透镜片上展开正面对比度、且以尽可能不牺牲亮度和响应速度的方式容易提供的广视角液晶面板。

背景技术

随着信息基本设施的发展，构成图象和声音信息终端的电视装置、乃至OA用个人计算机的监视器正在不断发展。特别是根据省空间低功率的社会要求，可以说在中小型电视乃至OA用个人计算机的监视器中液晶显示装置的使用已成时代潮流。于是，为此目的而研开发有源方式的扭曲向列型、无源式超扭曲向列型液晶被广泛使用。

可是，现在很多使用在小型液晶电视和个人用监视器上的液晶面板由于利用扭曲向列型的取向或超扭曲向列型取向，因而使视角变狭，引起画面两端颜色不同，在多人观察时，观察的图象因人而异，坐在正面时与以舒适姿态观看时的图象不同，在作为电视使用时存在问题。另外，在个人使用的PC监视器中，伴随着大画面化，存在因显示部分的色调变化等问题，从而防碍了液晶的推广。

为了解决这个问题，虽然有人建议采用多域TN(取向分割式)(特开平5-107544号公报)，ASM显示方式(特开平6-301015号公报)，MVA显示方式(特开平8-43825号公报)，IPS显示方式(特开平7-36058号公报)等方案，但并不是所有的特性都优良，而且还存在成本上升等问题。

另外随着数字播放、DVD等显示信息密度的提高，虽然必需既具有广视角又具有动画性能优良的高速响应液晶显示，但MVA、ASM等具有与视角增大相交换而在响应速度方面不利的结构。

作为液晶显示装置而言，一直在研究使用正介电常数各向异性的向列型液晶材料获得水平取向的水平取向方式和使用负介电常数各向异性的向列型液晶材料获得垂直配向的方式。虽然水平取向方式在高速响应、可靠性方面与扭曲向列型和IPS型等比较具有优越性，但是已经提出的视野角改善方法损失了这个优越性。

作为例如直接扣除残余延迟的方法必需用非常大的电压，因此，就对比度而言，虽然视角特性格外提高，但色调反转没有解决。

虽然有通过增加预倾斜角度来消除反转角度的方法，但因用这种方法时要利用锚环非常多的取向膜材料，而存在取向的可靠性差的困扰。随着总的延迟的减少，亮度也减少。因此作为改善亮度的手段，增加扭曲取向或板间隙是有效的，但是无论哪种方法都使响应速度大幅度下降，因此被认为将损害固有的性能。

因此，虽然最好的方法是四分割法，但与垂直取向相比，则使视角特性全方位下降。另外，简便和可靠性高的四分割控制方法尚不被人知晓。

另外，虽然有关采用透镜薄膜改善视角的报导很多，但大部分是关于扭曲向列型的；与MVA、IPS等相比，视角特性差，对高速动画性能而言，只能获得不能交替辉映的半途而废的结果。

发明内容

本发明的目的在于解决在使用已有的TN板的场合下产生的视角的问题，本发明提供一种液晶显示装置，其不会发生在ASM、4分割MVA等面板中看到的成本折衷选择，并且是可高速响应的，可把广视角特性的液晶板作为显示部分。

本发明是一种以透射式液晶板为显示部分的液晶显示装置，所述的液晶板由作为水平方向取向的正介电常数各向异性的向列型液晶层、夹持该液晶层并具有透明电极的一对透明基板和在分别与液晶取向不同的方向上具有吸收轴并配置在正交尼克尔棱镜上的一对偏振片等组成；在该液晶显示装置中，使用具有与液晶取向方向不同约180°的两种取向区的液晶层作为上述液晶层，把使与液晶取向方向大致平行方向上具有宽范围的光线折射得比散射或入射角度更宽的透镜片配置在液晶板的观察侧。

在本发明的液晶显示装置，补偿在加特定电压状态下产生的与基板面平行的液晶层双折射的第1相位差板、按其延迟相位轴方向与液晶取向方大致正交地配置。

在本发明的液晶显示装置中，装备在与基板面垂直方向上具有负延迟的第2相位差板。

在本发明的液晶显示装置中，装备在与偏振片吸收轴方向一致的方向上具有延迟相位轴的第3相位差板。

在本发明的液晶显示装置中，各相位差板由2块以上组成，并配置在液晶板的基板两外侧上，按偏振片，第3相位差板，第2相位差板，第1相位差板，基板，液晶层，基板，第1相位差板，第2相位差板，第3相位差板，偏振片的顺序配置。

在本发明的液晶显示装置中各相位差板中的配置在一个基板外侧上的相位差板与配置在基板另一外侧上的相位差板表现出大致相同的双折射。

在本发明的液晶显示装置中，在不加电场时液晶层的延迟相位轴方向与偏振片吸收轴方向相差约45°角。

本发明是一种以透射式液晶板为显示部分的液晶显示装置，所述的液晶板由作为垂直方向取向的负介电常数各向异性的向列型液晶层、夹持该液晶层并具有透明电极的一对透明基板和在与加电场时的液晶取向方向分别相反的方向上具有吸收轴并配置在正交尼克尔棱镜上的一对偏振片等组成，在该液晶显示装置中，使用具有加电场时的液晶取向方向不同约180°的两种取向区的液晶层作为上述液晶层，把使与加电场时的液晶取向方向大致平行的方向上比散射具有宽范围的光线折射得或入射角度更宽的透镜片装备在液晶板观察侧。

在本发明的液晶显示装置中，装备在与基板面垂直方向上具有负延迟的第4相位差板。

在本发明的液晶显示装置中，装备在与偏振片吸收轴方向一致的方向上具有延迟相位轴的第5相位差板。

在本发明的液晶显示装置中，各相位差板至少由两块以上组成，并配置在液晶面板的基板两外侧上，再按偏振片，第5相位差板，第4相位差板，基板，液晶层，基板，第4相位差板，第5相位差板，偏振片的顺序配置。

在本发明的液晶显示装置中，各相位差板中的配置在基板一外侧上的相位差板和配置在基板另一外侧上的相位差板有现出大致相同的双折射。

在本发明的液晶显示装置中，加电场时的液晶延迟相位轴方向与偏光轴方向大致相差45°角。

在本发明中，上述特定的电压为8V以上。在本发明中将不加电压状态的液晶层的延迟设定比1/2波长条件大，将显示白电压设定比液晶响应电压数值高1V以上，这时液晶层的延迟为从200nm至250nm。

在本发明中，在把电压加在液晶层上的透明电极至少一边上设置与液晶取向方向交叉的电极开口。

如上所述，本发明通过用高电压显示HA取向、负延迟和透镜的黑显示，可以获得更对称和高的对比度显示。

附图说明

图1是与本发明第1实施例有关的液晶显示装置的液晶盒的剖面说明图。

图2是与本发明第1实施例有关的液晶显示装置的液晶层和相位差板的说明图。

图3是与本发明第1实施例有关的液晶显示装置中的液晶层的说明图。

图4是液晶显示装置的残余延迟的说明图。

图5是与本发明第2实施例有关的液晶显示装置的液晶层和相位差板的说明图。

图6是与本发明第3实施例有关的液晶显示装置的液晶层和相位差板的说明图。

图7是与本发明第4实施例有关的液晶层和相位差板的说明图。

图8是与本发明的第4实施例有关的液晶显示装置和相位差板的变种例的说明图。

图9是与本发明第6实施例有关的液晶显示装置的液晶层和相位差板的说明图。

图10是与本发明第7实施例有关的液晶显示装置的等对比度特性曲线的说明图。

图11是与本发明第7实施例有关的液晶显示装置的视角特性说明图。

图12是比较例的等对比度曲线的说明图。

图13是比例倒的液晶显示装置的视角特性的说明图。

图14是与本发明的第5实施例有关的液晶显示装置的视角特性的说明图。

图15是与本发明第5实施例有关的液晶显示装置的等对比度曲线的说明图。

图16是说明与本发明第9实施例有关的液晶显示装置的透明电极结构的图。

图17是说明与本发明第9实施例有关的液晶显示装置的透明电极间产生的电力线的状态的图。

图18是说明与本发明第9实施例有关的液晶显示装置上产生的液晶倾斜方向的图。

图19是与本发明第9实施例有关的液晶显示装置的视角特性的说明图。

具体实施方式

下面说明本发明的实施方式。

现在说明本发明的液晶显示装置的概要，按照本发明既可以高速响应、又可扩大野角，说明如下：

首先就在本发明的液晶显示装置中使用的透镜片进行说明。透镜片通过基本上圆柱状的透镜或三棱柱状的棱镜透镜在1个方向并排在窄条上构成。当圆形的点光源照射在该透镜片上时，出射光在带的长轴方向无变化，在与该轴方向垂直的方向扩大，以比散射或入射角大的角度折射。即扩大的方向可以在液晶显示装置中，通过正面的对比度特性扩大后看到。

该透镜片可以用公知的方法容易地制作。例如涂布丙烯类树脂制膜通过在窄带上图形化利用热形成。另外如果树脂材料的折射率与空气的折射率不同，则树脂材料作为透镜起作用，如果是可成形的透明树脂，则可以利用。虽然折射率越大越容易作为透镜使用，但在实际上折射率一超过2，具有可见光范围内吸收的光往往变多，这是不可取的。由于条的形成图形基板上起整个薄膜均匀的透镜的作用，所以虽然与液晶面板几乎没有关系，但考虑到真纹的产生、焦点距离的调节等，最好将条纹形成的图形设定从象素间距的1/3至1倍左右。

虽然制作后的透镜片往往具有适当的粘接剂而固定在液晶板上，但可以在透镜部上保持薄的空气层，也可以利用薄膜保持材料的平坦性只置于透镜片的外表就可以。由于在透镜片与液晶板之间形成非常薄的空气层，由于这个间隙，反射光在透镜的平坦部分发生干涉可弄乱显示。为此，在平坦部分配置遮光部分，也可在整个透镜上形成用于降低反射率的很薄的金属膜。为了遮光，除铬等金属之外，还可印刷碳精粉树脂等，由于可以某种程度地控制反射，所以也可以用使平坦部的研磨表面变粗糙的处理来代替。

我们有效利用了该透镜薄膜的特征，并且就扩大视角的液晶取向进行了讨论，结果证明了两分割的平行线水平取向和两分割的平行线垂直取向有效的结论。

下面就与使用本发明的水平取用液晶的第1实施例有关的液晶显示装置进行说明。与第1实施例有关的液晶显示装置如图1所示装备有液晶板1，面光源6和透镜片7。液晶板1由液晶层2，一对基板31、32，一对偏振片41、42等组成。一对基板31、32夹持液晶层2，并具有与液晶层2连接的透明电极(在图的一侧省略)。一对偏振片41、42，如图2的斜视图所示，在分别与作为液晶层2的取向方向的研磨的轴不同的方向具有吸收轴并配置在正交尼克尔棱镜上。而光源6把来自荧光灯(未示出)等的光以均匀面状射在液晶面板1上。透镜片7以比散射或入射角大的角度折射来自液晶面板1的透射光。

液晶层2是水平取向的正介电常数各向异性的向列型液晶层，被分割在两种取向区内。各自的取向方向从170°到190°，最好偏离180°一些，几乎并行在一个轴方向上。取向方向离开直线偏离10°以上，视角特性就变成不对称，使用透镜片7的补偿变为困难。虽然制作两种取向区的方法有多种，但可以按利用原有的研磨和光倾斜控制的组合，掩膜研磨，光取向膜等公知的液晶取向技术。例如，如图3所示，沿研磨方向分成两个区，然后用紫外线照射一个区的表面，用紫外线照射另一区的内表面，便可制造成两分割区。作为该取向区，当将各显示象素按面积比1∶1分割时，就可以获得对称的视角特性，为此虽然其形状没有限制，但最好用直线2或4分割象素以便形成长方形的形状。利用这个形状可以进行单纯的掩膜分割。另外，根据显示尺寸制作使相邻的显示象素按2个1组与象素一致形状的区域也是可取的。通过这些可进行利用显示图形的简便区域分割。而这时的各区的形状最好是能均匀显示腹中装有哨子的泥偶人形或条状模样。几乎成为一个轴方向的该液晶取向方向与偏振片的吸收轴方向大致偏离45°。液晶板的亮度由于液晶层受水平取向状时的双折射的影响，所以其相位差最好为半波长的状态。如果液晶层的折射率差Δn相同，则可以把45°时液晶板厚度设定得薄一些，以便对改善视角特性更有利。

由于液晶层的两个取向区因加电场而分别向相反方向立起，所以可以防止流晶在取向方向的中间等级反转。并且，因为这种状态是对称的，所以使液晶面板正面具有最好的特性，当然在相对液晶取向方向垂直的方位角上也显示出对称的视野角特性。

一旦加上足够的电压，液晶取向就几乎变为黑，延迟非常小，从液晶面板正面看时，在尼克尔棱镜下几乎变黑，可是，由于在液晶层与取向膜之间很强的约束力起作用，所以如采用被通常有源元件所用的5V左右电压，则将如图4所示，出现液晶取向不变化区21，21。这就是所谓残余延迟，其大小也与液晶材料有关，大多在从20nm到50nm的范围。虽然这个值相当小，但在以高对比度为目的情况下，便成为黑浮起的主要原因。

下面就与解决这个问题的第2实施例有关的液晶显示装置，用图5就行说明。与第2实施例有关的液晶显示装置同与第1实施例有关的液晶显示装置相比，具有装备第1相位差板51这方面的特征。第1相位差板51夹在配置在正交尼克尔棱镜上的一对偏振片41、42之间，与液晶层2一起配置。第1相位差板51是在水平方向具有延迟相位轴的补偿用相位差板，在加电场时，与在平行基板面的平行方向残留的一轴的液晶层2的残余延迟几乎相等，并且与液晶取向方向(研磨轴)大至垂直配置。通过该第1相位差板51可以补偿从液晶正面看到的延迟。结果可以容易实现在加电压时达到300以上的高对比度的液晶面板1。第一相位差板51也可以配置在液晶层2的入射光侧。

下面利用图6说明与第3实施例有关的液晶显示装置，与第3实施例有关的液晶显示装置同与第2实施例有关的液晶显示装置相比，具有装备第2相位差板52这方面的特征。第2相位差板52夹持在配置在正交尼克尔棱镜上的一对偏振片41、42之间，并与第一相位差板一起配置。当把观察与第2实施例有关的水平取向液晶显示装置的液晶面板视角放倒时，就只在水平方向发生不可补偿的双折射。为了补偿该相位差，可以通过配置具有在对基板面垂直方向超前相位轴方向的第2相位差板来达到。第二相位差板52在与基板面垂直方向具有负的延迟，并且其大小由与在与基板平行面内的液晶层和第1相位差51的延迟的差值决定。通常由于把液晶层设定为270nm左右时的亮度是优选的，所以最好排入垂直方向为负相位差板。结果加电压时的黑白显示除液晶取向方向外是良好的，不用说，在偏振片41、42等上一般具有表现在垂直方向双射射各向异性的TAC层等的情况比较多，但在这种情况下当然第2相位差板52的最佳的延迟尺寸也发生变化。另外，例如通过拉伸制作的第2相位差板52往往在水平方向发生某些相位差，但可以通过配置适当的水平相位差板进行补偿，使其与偏振片的吸收轴方向一致，借此也可以做到不损害正面透射率，这样的改进当然包含在本发明中。

下面利用图7说明与第4实施例有关的水平取向液晶显示装置。与第4实施例有关的液晶显示装置图5第3实施例有关的液晶显示装置相比，具有装备第3相位差板53这方面的特征。第3相位差板53夹在配置在正交尼克尔棱镜上的一对偏振片41、42之间并与液晶层2和第1、第2相位差板一起配置。把第3水平取向液晶显示装置的观察视角放倒就可以观察到因方位角的改变看到的偏振片的配置角变化引起的消光。为了防止发生这种现象，配置具有在与偏振片的吸收轴方向平行的方向上延迟相位轴的第3相位差板53是有效的，通过使第3相位差板53的延迟相位轴的配置角度随着决定视角的偏振片41、42的配置的变化连动地变化，消除了对视角的影响。接着说明液晶取向方的视角按原来的样子不充分的理由，加电场时的液晶状态示在图4中。在取向薄膜界面附近的残余延迟层21和残余延迟层23具有在液晶面板中央部几乎垂直取向的液晶层22。残余延迟层21、23与水平延迟一起具有相应于倾斜角的垂直方向的延迟。当使视角从取向方向倒下时，视角处在残余延迟层21、23的倾斜的中心，一个残余延迟层21的延迟减少时，另一残余延迟层23处在增加的关系，并且倾斜角越小，其影响越大。因此引起在液晶取向方向接近的灰度等级反转，于是视野角度变窄。

关于与第4实施例有关的液晶显示装置，虽然是针对液晶面板1，说明了在观察侧配置各相位差板51、53，但不用说各相位差板51～53也可以配置在光源侧，也可以配置在两侧。换言之，当考虑制作用不同的材料的薄膜的波长依赖关系的调整、延迟尺寸的微调和制作垂直方向负的大延迟的薄膜往往困难时，使各相位差板由两块以上构成。并且配置在液晶板1的基板31、32的两则，从功能上是更可取的。该例1作为与第4实施例有关的液晶显示装置的变种例示在图8中。这例子与图7相对应，各使用2块第1～第3相位差板51～53，作为由各第1～第3相位差板51～53组成的第1相位差板组和由第1～第3相位差板51～53组成的第2相位差板组，配置在液晶板的基板31、32的两侧。如果这样，可以简单进行各种调整。即使在图5和图6中所示的实施例中，也使用第1、第2相位差板51、52各两块，作为分别由第1、第2相位差板51，52组成的第1相位差板组，和由第1，第2相位差板51，52组成的第2相位差板组，可以配置在液晶面板的基板31、32的两侧。

接着就在与本发明有关的液晶显示装置中，获得更对称的高对比度显示方法进行说明。该方法通过把黑显示的电压设定在8V以上获得更对称的高对度显示。因为不失一般性，所以利用具有在图8中示出的结构的液晶显示装置进行说明。

按照本发明的第1至第4实施例，如图1所示，虽然通过利用透镜片7可以在比较不介意灰度等级反转的条件下构成液晶显示装置，但是如果可以在原来的液晶模式下使对比度的视角依赖性和灰度等级反转变小是最好不过了。因此如果对比度的视角依赖性和灰度等级反转的限度变少，则可以利用具有比较宽的角度出射光的透镜。通过控制扩大角度必然会提高光的利用效率。

在图4中示出的液晶层2的残余延迟21、23随所加的电压的上升在定时上降低，结果使补偿使用的相位差板51的延迟变小，利用相位差板52就可以完全补偿液晶的延迟。

与本发明有关的液晶显示装置通过调整液晶层2的延迟和白显示电压就可进一步抑制灰度等反转。因为灰度等级反转由两种不同的取向区的倾角在驱动电压范围在几乎从0°到90°这样的极端角度变化引起的，所以不可能用平均化的方法补偿各个区的相差很大的视角依性。即如果全部的倾斜角不变化则补偿就容易。

根据已经描述的理由，残余的延迟越低越好，通过撤销电压使黑状态液晶倾斜角变小困难。可是，按照本发明可以使白状态的倾斜角增加。可是稳定生产大的倾斜角在生产上非常困难，虽然作为用于使白显示状态的倾斜角增大的公知技术，斜蒸镀二氧化硅、弱研磨等是公知的，但斜蒸镀不适合大量生产，弱研磨因倾斜角稳定困难不适合大量生产。

加入上述状况讨论的结果表明，可以通过电压直接控制倾斜角，即本发明决定把在原来的中间灰度等级中的液晶取向用在白显示中。这样可能因把在高中间灰度等级中利用的液晶取向用在白显示而使液晶的延迟减少，但这个减少或通过预先把液晶板设定厚一些来补偿或增加液晶材料的Δn来补偿。

探测不引起灰度等级反转的电压结果表明显然如果只利用从液晶响应电压阈值1V以上大的电压，大概不会发生灰度等级反转问题。这时调整的液晶延迟比1/2波长大，最好从300nm到400nm左右，随着电压的加上把液晶的延迟减少到从200nm至270nm范围内利用。如果最初的延迟比300nm小，可利用的延迟也变小，使光的利用效率下降，在比350nm大时显示白的电压又升到必需值以上，就会发生液晶驱动器设计上的问题和消耗功率增加等不希望的现象。

下面说明与第5实施例有关的液晶显示装置。按照第5实施例，制成与图8所示的第4实施例同样的液晶显示装置，但按照该实施例液晶板厚度为4μm，液晶材料的Δn为0.9。调整相位差板51以便使在加电压10V下的透射率变成最小，而在电压3.5V下获得透射率变成最大的液晶板。

虽然评价了与第5实施例有关的液晶显示装置的研磨方向的透射率与视角的依赖性，但如图14所示，没有发生灰度等级反转。把与第1实施例有关的液晶显示装置同样的透镜片7组合的装置表现出如图15所示那样良好的视角特性。

下面就与作为平行垂直取向的第6实施例有关的液晶显示装置进行说明。当变成平行垂直取向时可进一步使透镜片的价值提高。与第6实施例有关的液晶显示装置同与图1和图2中示出的水平取向的第1实施例有关的液晶显示装置具有同样的配置，都具有液晶板1，面光源6，透镜片7。液晶层2，一对基板31、32，1对偏振片41，42等也是相同的。液晶层2因注入具有负的介电常数各向异性的材料而具有两种取向区。当加上电压时就响应取向处理变化成水平取向。在水平取向状态，大致180°方向是不同的1个轴取向。为了制作不同的取向状态，可以几乎原封不动地采用在研磨和光倾斜控制的组合，光取向、掩膜研磨等中公知的技术。该液晶板是正常黑的，可以容易实现对比度500以上。另外，在本实施例中白显示时的电压设定为5V。

下面利用图9说明与第7实施例有关的液晶显示装置。与第7实施例有关的液晶显示装置同与第6实施例有关的液晶显示装置相比，具有在装备一对第4相位差板52b这方面的特征。第4相位差板52b夹持在配置地正交尼克尔棱镜上的一对偏振片41b、42b之间并与液晶层2b一起配置。第4相位差板52b具有在与基板垂直方向超前相位轴，并具有负的延迟。在与第6实施例有关的液晶显示装置中，如果使视角倒下，则因相对基板面垂直的液晶的延迟起作用，发生黑浮现。如果象第7实施例那样组装第4相位差板52b，就与水平取向液晶显示装置不同，由于没有残余延迟的问题，而可以完全补偿黑状态。

下面说明与第8实施例有关的液晶显示装置，与第8实施例有关的液晶显示装置同与图9所示的第7实施例有关的液晶显示装置相比，具有在装备第5相位差板这方面的特征。第5相位差板夹持在配置于正交尼克尔棱镜上的一对偏振片之间并与第4相位差板一起配置。第5相位差板具有与偏振片吸收轴方向一致方向延迟相位轴。在与第7实施例有关的液晶显示装置中，虽然偏振片配置角度因视角发生变化，但通过象第8实施例那样使用在与偏振片吸收轴方向一致的方向具有延迟相位轴的第5相位差板就可以补偿偏振片配置角度的变化。

在垂直取向的液晶显示装置中，也与从第1到第4实施例中说明的水平取向的液晶显示装置同样，其相位差板可以用1块或两块以上，在两块以上的情况下，配置在液晶板的基板两侧，并且能使配置在一侧的相位差板和配置在另一侧的相位差板都能表现出几乎相同的双折射。

该垂直取向的液晶显示装置往往仍存在在液晶取向方向容易引起近白色的中间灰度等级反转的问题。其改善方法与水平方向同样有许多研究者的报告。例如有4分割MVA技术，虽然与水平取向不同，不会使性能变差，但直接利用研磨之类方法直接控制取向是困难的，使阶梯形成的工序增加，另外，虽然也有利用电极开口部的取向控制法，但使响应严重降低，不能维持原来的响应速度。在分割基础上的改善，虽然往往因控制白显示时的倾斜角而使电压变小，但其结果导致延迟不充分，使白变成黑，同时，间隙增大又使在低电压响应降低。因此在垂直取向的液晶显示装置中，通过使用透镜片也能阻止可能的反转，在现有的VA上可以使用不增加的高压。结果可以提供明亮的薄液晶板和高速响应的液晶板。

下面说明与发明的第8实施例有关的液晶显示装置，本实施例的液晶显示装置如图1所示由液晶板1，面光源6和透镜片7等构成。面光源6由冷阴极式荧光灯和使来自冷阴极式荧光灯的入射光出射成均匀片状的光导体构成。

液晶板1通过把在透明基板上形成矩阵状的薄膜晶体管、和透明电极的有源矩阵基板31与形成扭曲角几乎90°的扭曲向列型液晶、形成透明电路和滤色器的滤色器基板32接着并将液晶封入两基板31、32之间来构成。在液晶显示装置的两基板31、32的外侧配置一对偏振片41、42，再在已配置在观察者侧的偏振片42的外侧上配置用作光散射层的透镜片7。

下面说明比较例的液晶显示装置，在比较例中，虽然作为液晶板与第1实施例有同样的构成，但没有设置透镜7。

在图10中示出了与第8实施例有关的液晶显示装置的等对比度曲线，并就该实施例的液晶显示装置的中间显示时的视角特性分别在图11(a)中示出了相对研磨轴垂直的方向的视角特性，在图11(b)中示出了偏振片的吸收轴方向的视角特性，在图11(c)中示出了研磨方向的视角特性。图11示出了把加电压时的正面方向的透射率作为0％，在白显置示时加5V电压时的透射率作为100％时中间灰度等级显示时(正面方向的透射率变为10％、20％、30％和50％时)的视角特性。另外在图12中示出了比较例的液晶显示装置的等对比度曲线。另外，就比较例的液晶显示装置与研磨轴垂直的方向、偏振片的吸收轴方向和研磨轴方向的中间显示时的视角特性分别在图13(a)，13(b)和图13(c)中示出。在图11及图13所示的液晶显示装置中，白显示时的电压设定为5V。

如果将表示等对比度曲线的图10与图12相比较就可以判断出与第8实施例有关的液晶显示装置与比例倒的液晶显示装置相比时等对比度的范围变宽了，另外，当比较表示中间灰度等级显示时的视角特性的图11与图13时，就视角特性而言，该实施例的液晶显示装置的角度也变宽了。并且，由于该实施例的液晶显示装置使用水平取向的液晶，所以可实现高速响应。

下面说明与本发明的第9实施例有关的液晶显示装置。与该实施例有关的液晶显示装置通过在例如第5实施例的液晶显示装置中、在至少一个透明电极上设置与液晶取向方向交叉的电极开口而提供使灰度等级反转降低的方法。如上所述，为了防止灰度等级反转虽然取向4分割是有效的，但实现稳定的取向分割通常引起工序增加的缺点。可是，通过设置电极开口，即使不完全也可以进行4分割。这些将在下面说明。

用与第5实施例有关的液晶显示装置同样的结构制成与第9实施例有关的液晶显示装置，但液晶板厚度为4μm，液晶材料的Δn为0.7，并且在下侧的透明电极82上如图16所示那样弄空窄缝状开口821。当在电极81与电极82之间加电压时，如图17所示，电极82与电极81之间的电力线ELF在开口821中消失，从电极82向电极81产生斜电场。结果使液晶倾斜方向231和232变成如图18所示那样左右扭转。这种液晶倾斜方向的扭转也同样发生在电极18上，必然会通过与上下倾斜组合引入四种扭转的取向，从而减少灰度等级反转。

为了使设置在一个透明电极82上的开口821的斜电场有效起作用，最好使电极的宽和开口的宽都在从10μm至40μm范围内。宽度比这个范围的值细时会使电场不倾斜，如果比这个范围值粗，则不能确保扭转的区。另外，开口281的角度最好设定为相对研磨角度从45°到75°，以便能充分获得相对液晶的面内的转矩。另外，第9实施例也可以适用于水平取向、直取向中的任何方向。

上面对该液晶显示装置研磨方向的透射率的视角特性进行了评价，可以看出如图19所示，可以获得不发生灰度等级反转的良好灰度特性。

在以上说明的实施例中，是就供给若干个相位差板的液晶显示装置说明的，但用并有若干个相位差板所获得的相位差补偿效果的一块相位差来代替也能产生同样的效果。

如上所述，按照本发明的方案，通过简单的取向控制和透镜片的使用，可以获能与MVA、IPS相比拟的宽视角特性，可以获得把具有用通常的补偿方式不能实现的高速响应性能的液晶板作为显示部分的液晶显示装置。

Claims (9)

1.一种以透射式液晶板为显示部分的液晶显示装置，所述的液晶板由作为水平方向取向的正介电常数各向异性的向列型液晶层、夹持该液晶层并具有透明电极的一对透明基板和在分别与液晶取向方向不同的方向上具有吸收轴并配置在正交尼克尔棱镜上的一对偏振片等组成；其特征在于：使用具有液晶取向方向不同约180°的两种取向区的液晶层作为上述液晶层，把使与液晶取向方向大致平行方向上具有宽范围的光线折射得比散射或入射角度更宽的透镜片配置在液晶板的观察侧；

补偿在加特定电压状态下产生的与基板面平行的液晶层的双折射的第1相位差板、按其延迟相位轴方向与液晶取向方向大致正交地配置；以及

装备在与基板面垂直方向上具有负延迟的第2相位差板。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：装备在与偏振片吸收轴方向一致方向上具有延迟相位轴的第3相位差板。

3.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于：各相位差板由两块以上组成，并且配置在液晶板的基板两外侧上，再按偏振片，第3相位差板，第2相位差板，第1相位差板，基板，液晶层，基板，第1相位差板，第2相位差板，第3相位差板，偏振片的顺序配置。

4.如权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于：各相位差板中的配置在基板一个外侧上的相位差板与配置在基板另一外侧上的相位差板表现出大致相同的双折射。

5.如权利要求1、2、3或4所述的液晶显示装置，其特征在于：未加电场时的液晶层的延迟相位轴的方向与偏振片吸收轴方向相差约45°角。

6.如权利要求1、2、3或4所述的液晶显示装置，其特征在于：上述特定的电压为8V以上。

7.如权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于：把未加电压状态的液晶层的延迟设定比1/2波长条件大，将白显示电压设定比液晶响应电压数值高1V以上，这时的液晶层的延迟为从200nm到250nm。

8.如权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于：在把电压加在液晶层上的透明电极的至少一个上设置与液晶取向方向交叉的电极开口。

9.如权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于：在把电压加在液晶层上的透明电极的至少一个上设置与液晶取向方向交叉的电极开口。

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