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TWI390306B - 穿透型液晶顯示裝置 - Google Patents

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TWI390306B
TWI390306B TW096143367A TW96143367A TWI390306B TW I390306 B TWI390306 B TW I390306B TW 096143367 A TW096143367 A TW 096143367A TW 96143367 A TW96143367 A TW 96143367A TW I390306 B TWI390306 B TW I390306B
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TW
Taiwan
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liquid crystal
anisotropic layer
optical anisotropic
display device
polarizing plate
Prior art date
Application number
TW096143367A
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English (en)
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TW200834189A (en
Inventor
Tetsuya Uesaka
Satoru Ikeda
Original Assignee
Nippon Oil Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Nippon Oil Corp filed Critical Nippon Oil Corp
Publication of TW200834189A publication Critical patent/TW200834189A/zh
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Description

穿透型液晶顯示裝置
本發明係關於文字處理器和個人電腦等之OA機器、和電子記事本、行動電話等之行動資訊機器、或具備液晶螢幕之照相機一體型VRT等中所使用的穿透型液晶顯示裝置。
液晶顯示裝置一般係由液晶單元、偏光板及光學補償片(相位差板)所構成。於穿透型液晶顯示裝置中，係於一對偏光板之間夾持著液晶單元，將一片或複數片之光學補償片配置於液晶單元與偏光板之間。
液晶單元係含有棒狀液晶性分子、用於將其封入之二片基板及用於對棒狀液晶性分子施加電壓之電極層。作為液晶單元之方式，可舉例如：TN(Twisted Nematic，扭轉向列)方式、STN(Super Twisted Nematic，超扭轉向列)方式、ECB(Electrically Controlled Birefringence，電控雙折射)方式、IPS(In－Plane Switching，橫向電場驅動)方式、VA(Vertical Alignment，垂直排列)方式、OCB(Optically Compensated Birefringence，光補償雙折射)方式、HAN(Hybrid Aligned Nematic，混成分子排列向列)方式、ASM(Axially Symmetric Aligned Microcell，軸對稱排列微單元)方式、半色調灰階方式、區塊分割方式、或利用強介電性液晶、反強介電性液晶之顯示方式等之各種方式。
然而，穿透型液晶顯示裝置中，尚無法避免因為液晶分子所具有之折射率異向性而由斜向觀看時之顯示對比降低、顯示色改變、或色調反轉等之視野角問題，而期待其改善。
作為解決該問題之方法，習知提案有於使用TN(液晶扭轉角90度)之穿透型液晶顯示裝置中，在液晶單元與上下偏光板之間配置光學補償薄膜，並予以實用化。
例如，已知有將使盤型液晶進行混合配向之光學補償薄膜配置在液晶單元與上下偏光板之間的構成，或將使液晶性高分子進行向列混合配向之光學補償薄膜配置於液晶單元與上下偏光板之間的構成等(專利文獻1~3)。
然而，於TN之情況下，對比寬廣之區域雖獲得改善，但色調反轉的範圍仍較廣，視野角特性尚未必可稱為充足。其起因在於，液晶層扭轉90度的份、施加了電壓時之液晶單元內之液晶分子所傾斜之部分變寬至90度方向的份，會使色調反轉之範圍變廣。
基於上述理由，由色調反轉範圍變窄的意味而言，作為上述液晶單元之方式，較佳係液晶分子之扭轉角為0度且利用了經水平配向之ECB方式的顯示方式。作為ECB方式之視野角改善，提案有於水平液晶單元之上下方分別配置了二片經向列混合配向之光學補償薄膜與單軸性相位差薄膜的構成(專利文獻4)。
然而，即便使用此方法，仍無法解決斜向觀看時之顯示對比降低、顯示色改變、或色調反轉等之視野角問題，再者，由於使用了上下合計四片的薄膜，故殘留有因各薄膜之參數偏差所造成之顯示特性偏差多、總膜厚變厚、可靠性低落等問題，而期望此等之改良。
(1)專利文獻1：日本專利第2640083號公報(2)專利文獻2：日本專利特開平11－194325號公報(3)專利文獻3：日本專利特開平11－194371號公報(4)專利文獻4：日本專利特開2005－2020101號公報
本發明係用以解決上述問題者，其提供顯示特性之偏差少、顯示明亮、高對比、且視野角依存性少之穿透型液晶顯示裝置。
本發明之第1型態係關於一種穿透型液晶顯示裝置，其係自背光源側依序至少由下述所構成者：偏光板；波長550nm下之相位差值為50至180nm之第2光學異向性層；波長550nm下之相位差值為20至140nm之第1光學異向性層；於互相對向配置之上基板與下基板之間夾持著液晶層的水平配向液晶單元；波長550nm下之相位差值為50至200nm之第3光學異向性層；以及偏光板；其特徵為，第1光學異向性層係至少由將向列混合配向構造固定化之液晶薄膜所構成。
本發明之第2型態係關於一種穿透型液晶顯示裝置，其係自背光源側依序至少由下述所構成者：偏光板；波長550nm下之相位差值為50至200nm之第3光學異向性層；於互相對向配置之上基板與下基板之間夾持著液晶層的水平配向液晶單元；波長550nm下之相位差值為20至140nm之第1光學異向性層；波長550nm下之相位差值為50至180nm之第2光學異向性層；以及偏光板；其特徵為，第1光學異向性層係至少由將向列混合配向構造固定化之液晶薄膜所構成。
本發明之第3型態係關於一種穿透型液晶顯示裝置，其係自背光源側依序至少由下述所構成者：偏光板；波長550nm下之相位差值為20至140nm之第1光學異向性層；於互相對向配置之上基板與下基板之間夾持著液晶層的水平配向液晶單元；波長550nm下之相位差值為50至180nm之第2光學異向性層；波長550nm下之相位差值為50至200nm之第3光學異向性層；以及偏光板；其特徵為，第1光學異向性層係至少由將向列混合配向構造固定化之液晶薄膜所構成。
本發明之第4型態係關於一種穿透型液晶顯示裝置，其係自背光源側依序至少由下述所構成者：偏光板；波長550nm下之相位差值為50至200nm之第3光學異向性層；波長550nm下之相位差值為50至180nm之第2光學異向性層；於互相對向配置之上基板與下基板之間夾持著液晶層的水平配向液晶單元；波長550nm下之相位差值為20至140nm之第1光學異向性層；以及偏光板；其特徵為，第1光學異向性層係至少由將向列混合配向構造固定化之液晶薄膜所構成。
本發明之第5型態係關於一種穿透型液晶顯示裝置，其係自背光源側依序至少由下述所構成者：偏光板；波長550nm下之相位差值為50至180nm之第2光學異向性層；於互相對向配置之上基板與下基板之間夾持著液晶層的水平配向液晶單元；波長550nm下之相位差值為20至140nm之第1光學異向性層；波長550nm下之相位差值為50至200nm之第3光學異向性層；以及偏光板；其特徵為，第1光學異向性層係至少由將向列混合配向構造固定化之液晶薄膜所構成。
本發明之第6型態係關於一種穿透型液晶顯示裝置，其係自背光源側依序至少由下述所構成者：偏光板；波長550nm下之相位差值為50至200nm之第3光學異向性層；波長550nm下之相位差值為20至140nm之第1光學異向性層；於互相對向配置之上基板與下基板之間夾持著液晶層的水平配向液晶單元；波長550nm下之相位差值為50至180nm之第2光學異向性層；以及偏光板；其特徵為，第1光學異向性層係至少由將向列混合配向構造固定化之液晶薄膜所構成。
本發明之第7型態係關於上述任一種之穿透型液晶顯示裝置，其中，上述第2及第3型態之光學異向性層係含有含聚碳酸酯樹脂或環狀聚烯烴樹脂之熱可塑性高分子。
本發明之第8型態係關於上述任一種之穿透型液晶顯示裝置，其中，上述第2及第3型態之光學異向性層，係將光學性地顯示正之單軸性的液晶物質在液晶狀態下所形成之向列配向進行固定化而成的液晶薄膜。
本發明之第9型態係關於上述任一種之穿透型液晶顯示裝置，其中，以上述偏光板之吸收軸與上述第3光學異向性層之慢軸呈正交或平行的方式進行層合。
本發明之第10型態係關於上述任一種之穿透型液晶顯示裝置，其中，將第1光學異向性層之液晶薄膜之混合方向投影於基板平面上之傾斜方向與液晶層之摩擦方向之間的角度為30度以內之範圍。
本發明之第11型態係關於上述任一種之穿透型液晶顯示裝置，其中，將第1光學異向性層之液晶薄膜之混合方向投影於基板平面上之傾斜方向與第2光學異向性層之慢軸之間的角度為70度以上且110度以下之範圍。
本發明之第12型態係關於上述任一種之穿透型液晶顯示裝置，其中，上述偏光板之吸收軸與將上述第1光學異向性層之液晶薄膜之混合方向投影於基板平面上之傾斜方向之間所成角度為30度以上且60度以下之範圍。
本發明之第13型態係關於上述任一種之穿透型液晶顯示裝置，其中，第1光學異向性層之液晶薄膜係含有光學性地顯示正單軸性的液晶物質，並為將該液晶物質在液晶狀態下所形成之向列混合配向固定化的液晶薄膜，且為該向列混合配向中之平均傾斜角為5~45度之液晶薄膜。
(發明效果)
本發明之液晶顯示裝置係具有顯示明亮、正面對比高、視野角依存性少的特徵。
以下，詳細說明本發明。
本發明之穿透型液晶顯示裝置，係含有如以下(1)~(6)之6種之任一構成，視需要可進一步追加光擴散層、光控制薄膜、導光板、稜鏡片等之構件，且此等並無特別限制。由可得到視野角依存性較少之光學特性的觀點而言，可使用(1)~(6)之任一構成。
(1)偏光板/第3光學異向性層/液晶單元/第1光學異向性層/第2光學異向性層/偏光板/背光源(2)偏光板/第2光學異向性層/第1光學異向性層/液晶單元/第3光學異向性層/偏光板/背光源(3)偏光板/第3光學異向性層/第2光學異向性層/液晶單元/第1光學異向性層/偏光板/背光源(4)偏光板/第1光學異向性層/液晶單元/第2光學異向性層/第3光學異向性層/偏光板/背光源(5)偏光板/第3光學異向性層/第1光學異向性層/液晶單元/第2光學異向性層/偏光板/背光源(6)偏光板/第2光學異向性層/液晶單元/第1光學異
向性層/第3光學異向性層/偏光板/背光源以下，針對本發明所使用之液晶單元進行說明。
作為本發明中液晶單元之方式，係使用水平配向單元。所謂水平配向單元，係指其扭轉角度為約0度之單元。於此所謂的約0度，係指0度以上、5度以下之扭轉角度。液晶單元之相位差(△nd)較佳為200nm~400nm，更佳為230nm~350nm。在超離此範圍時，將導致不必要之著色和亮度降低，而不佳。
另外，液晶單元之驅動方式亦無特別限制，可為STN－LCD等所使用之被動矩陣方式，以及使用TFT(Thin Film Transistor)電極、TFD(Thin Film Diode)電極等之活性電極之主動矩陣方式、電漿定址(plasma address)方式等之任一種驅動方式。
液晶單元係由於互相對向配置之二枚透明基板(以下，有時將觀察者側稱為上基板，將背光源側稱為下基板)之間夾持著液晶層的構成所形成。
作為顯示形成上述液晶層之液晶性的材料，並無特別限制，可舉例如可構成各種液晶單元之一般的各種低分子液晶物質、高分子液晶物質及此等之混合物。又，在不損及液晶性之範圍內，亦可於此等中添加色素和手性劑、非液晶性物質等。上述液晶單元係除了上述電極基板及液晶層之外，亦可具備作成上述各種方式液晶單元所需之各種構成要件、和後述之各種構成構件。
作為構成液晶單元之透明基板，若為使顯示構成液晶層之液晶性之材料配向於特定配向方向者，則無特別限制。具體而言，可使用下述任一種：基板本身具有使液晶配向之性質的透明基板；基板本身雖欠缺配向能，但於其上設置了具有使液晶配向之性質的配向膜等的透明基板等。另外，液晶單元之電極可使用ITO等之公知者。電極一般可設於液晶層所鄰接之透明基板之面上，在使用具有配向膜之基板的情況下，可設置於基板與配向膜之間。
本發明所使用之偏光板，若為可達成本發明目的者則無特別限制，可適當使用液晶顯示裝置中所使用的一般者。具體而言，可使用在由聚乙烯醇(PVA)和部分縮醛化PVA般之PVA系和乙烯－醋酸乙烯酯共聚物之部分皂化物等所形成的親水性高分子薄膜上，吸附了碘及/或2色性色素之偏光薄膜；由聚氯乙烯之脫鹽酸處理物般之聚烯配向薄膜等所形成之偏光薄膜。又，亦可使用反射型之偏光薄膜。
該偏光板可單獨使用偏光薄膜，亦可在提升強度、提升耐濕性、提升耐熱性等之目的下，於偏光薄膜之單面或雙面上設置透明保護層等。作為透明保護層，可舉例如：將聚酯、三乙醯纖維素、環狀烯烴系高分子等之透明塑膠薄膜，直接或經由接黏層而層合者；透明樹脂之塗佈層；丙烯酸系和環氧系等之光硬化型樹脂層等。在將此等透明保護層被覆於偏光薄膜之雙面上的情況下，亦可於兩側設置不同保護層。
其次，針對本發明所使用之光學異向性層依序進行說明。
首先，針對第2及第3光學異向性層進行說明。
作為上述光學異向性層，若為透明性與均勻性優越者，則無特別限制，較佳可使用高分子延伸薄膜、和由液晶所形成之光學薄膜。作為高分子延伸薄膜，可例示由纖維素系、聚碳酸酯系、聚丙烯酸酯系、聚碸系、聚丙烯酸系、聚醚碸系、環狀烯烴系高分子等所形成之單軸或雙軸相位差薄膜。於此所例示之第2及第3光學異向性層，可僅由高分子延伸薄膜所構成，亦可僅由以液晶所形成之光學薄膜所構成，亦可併用高分子延伸薄膜與由液晶所形成之光學薄膜之二者。其中，由成本面及因薄膜均勻性和雙折射波長分散特性小故可抑制畫質色變調的觀點等而言，較佳為碳酸酯系或環狀烯烴系高分子。
另外，作為由液晶所形成之光學薄膜，可舉例如由下述者所形成的光學薄膜：主鏈型及/或側鏈型之各種液晶性高分子化合物、例如液晶性聚酯、液晶性聚碳酸酯、液晶性聚丙烯酸酯等；和具有藉由配向後交聯等而可高分子量化之反應性的低分子量之液晶化合物等；此等可為具有自立性之單獨薄膜，亦可為形成於透明支撐基板上者。
在面內方向上設x方向、y方向，並將厚度方向設為z方向時，正之單軸性光學異向性層，其折射率具有nx>ny＝nz之關係。又，正之雙軸性光學異向性層，其折射率具有nx>nz>ny之關係。負之單軸性光學異向性層，其折射率具有nx＝ny>nz之關係。負之雙軸性光學異向性層，其折射率具有nx>ny>nz之關係。
第2光學異向性層中，在將第2光學異向性層之厚度設為d2、將第2光學異向性層面內之主折射率設為Nx2及Ny2、將厚度方向之主折射率設為Nz2，且滿足Nx2>Nz2≧Ny2，並將波長550nm之光下之面內延遲值Re2設為Re2＝(Nx2－Ny2)×d2[nm]時，第2光學異向性層面內之延遲值(Re2)通常為50nm~180nm、較佳70nm~160nm、更佳100nm~140nm之範圍。在Re2超離上述範圍時，有無法得到充分之視野角改良效果，或由斜向觀看時發生不必要著色之虞。
第3光學異向性層係使用於補償正交配置之2片偏光板的視野角。在將第3光學異向性層之厚度設為d3、將第3光學異向性層面內之主折射率設為Nx3及Ny3、將厚度方向之主折射率設為Nz3，且滿足Nx3>Nz3≧Ny3，並將波長550nm之光下之面內延遲值Re3設為Re3＝(Nx3－Ny3)×d3[nm]時，第3光學異向性層面內之延遲值(Re3)通常為50nm~200nm、較佳70nm~180nm、更佳100nm~140nm之範圍。在Re3超離上述範圍時，有無法得到充分之視野角改良效果，或由斜向觀看時發生不必要著色之虞。
本發明所使用之第1光學異向性層，係由光學性地顯示正之單軸性的液晶性高分子所形成，具體而言，係由光學性地顯示正之單軸性的液晶性高分子化合物、或至少含有1種該液晶性高分子化合物之光學性地顯示正之單軸性液晶性高分子組成物所形成，並為至少含有將該液晶性高分子化合物或該液晶性高分子組成物在液晶狀態下所形成之平均傾斜角為5~45度之向列混合配向構造予以固定化之液晶薄膜的層。
本發明所謂之向列混合配向，係指液晶分子呈向列配向，此時液晶分子之導軸(director)與薄膜平面所成角係在薄膜上面與下面為不同的配向形態。從而，由於在上面界面附近與下面界面附近，該導軸與薄膜平面所成角度相異，故可謂在該薄膜之上面與下面之間，該角度呈連續性變化。
另外，將向列混合配向狀態經固定化之薄膜中，液晶分子之導軸在薄膜膜厚方向之所有地方均朝向不同角度。從而，在所謂薄膜之構造體的情況下，該薄膜早已不存在光軸。
另外，本發明中所謂平均傾斜角，係指於液晶薄膜之膜厚方向上，液晶分子之導軸與薄膜平面所成角度的平均值。供於本發明之液晶薄膜中，薄膜一界面附近之導軸與薄膜平面所成角度，以絕對值計，通常成為20~90度、較佳40~80度、更佳50~60度之角度，於該面之相反面上，以絕對值計，通常成為0~20度、較佳0~10度之角度，其平均傾斜角，以絕對值計，通常為5~45度、較佳20~45度、更佳25~40度。在平均傾斜角超離上述範圍時，有由斜方向觀看時之對比降低等之虞，故不佳。又，平均傾斜角可應用晶體旋轉法而求得。
構成本發明所使用之第1光學異向性層之液晶薄膜，係含有上述般之液晶性高分子化合物和液晶性高分子組成物之向列混合配向狀態被固定化，且具有特定之平均傾斜角者，但若為進行向列混合配向，且滿足平均傾斜角之範圍者，則可為由任意之液晶所形成者。例如亦可使用下述者：將低分子液晶於液晶狀態下形成為向列混合配向後，藉由光交聯和熱交聯進行固定化而得之液晶薄膜。又，本發明中所謂之液晶薄膜，不是指薄膜本身是否呈現液晶性，而是藉由使低分子液晶、高分子液晶等之液晶物質進行薄膜化而得者。
另外，在由構成第1光學異向性層之液晶薄膜的法線方向觀看時，作為面內表觀之相位差值，係在經向列混合配向之薄膜中，平行於導軸之方向的折射率(以下稱為ne)與垂直方向之折射率(以下稱為no)為不同，在將由ne減去no之值(ne－no)作為表觀上之雙折射率時，表觀上之相位差值係為表觀上之雙折射率與絕對膜厚之積。此相位差值可藉由楕圓偏光儀等之偏光光學測定而容易求得。使用作為光學異向性層之液晶薄膜的相位差值，係相對於波長550nm之單色光，為20nm~140nm之範圍。在相位差值未滿20nm時，有無法得到充分之視野角擴大效果之虞。又，在大於140nm時，由斜方向觀看時，有於液晶顯示裝置發生不必要之著色之虞。
另外，構成第1光學異向性層之液晶薄膜之平均傾斜角及相位差值，必須為上述範圍，但會因構成第1光學異向性層之液晶性高分子和液晶性化合物之物性等而使該薄膜之膜厚改變，通常為0.2 μm~10 μm、較佳0.3 μm~5 μm、特佳0.5 μm~2 μm之範圍。膜厚未滿0.2 μm時，會有無法得到充分補償效果之虞。又，若膜厚超過10 μm，則有顯示裝置之顯示發生不必要之著色之虞。
以下針對本發明之液晶顯示裝置中之光學異向性層的具體配置條件進行說明，但在說明更具體之配置條件前，以下使用圖1~圖3分別定義由液晶薄膜所形成之光學異向性層的上下、該光學異向性層之傾斜方向及液晶單元層之預傾方向。
首先，若將由液晶薄膜所形成之光學異向性層之上下，分別藉由構成該光學異向性層之液晶薄膜之薄膜界面附近中之液晶分子導軸與薄膜平面所成角度進行定義，則將液晶分子之導軸與薄膜平面所成角度於銳角側成為20~90度之角度的面作為b面，將該角度於銳角側成為0~20度之角度的面作為c面。由此光學異向性層之b面通過液晶薄膜層而觀看c面時，則將在液晶分子導軸與對導軸c面之投影成分間所成角度成為銳角的方向、且與投影成分平行的方向定義為光學異向元件之傾斜方向(圖1及圖2)。
其次，一般在液晶單元層之單元界面處，驅動用低分子液晶係相對於單元界面不呈平行，以某角度傾斜著，一般將此角度稱為預傾角，而將在單元界面之液晶分子導軸與導軸對界面之投影成分間所成角度為銳角之方向、且與導軸之投影成分平行之方向定義為液晶單元層之預傾方向(圖3)。
上述第1、第2、第3光學異向性層及偏光板，可藉由分別經由接黏劑層或黏著劑層彼此貼合而製作。
作為形成接黏劑層之接黏劑，若為對光學異向性層具有充分接黏力，且不損及光學異向性層之光學特性者，則無特別限制，可舉例如丙烯酸系樹脂系、甲基丙烯酸系樹脂系、環氧樹脂系、乙烯－醋酸乙烯酯共聚物系、橡膠系、胺基甲酸乙酯系、聚乙烯醚系及此等之混合物系，和熱硬化型及/或光硬化型、電子束硬化型等之各種反應性者。此等接黏劑亦包括兼具保護光學異向性層之透明保護層之機能者。
形成黏著劑層之黏著劑並無特別限制，可適當選擇將例如丙烯酸系聚合物、聚矽氧系聚合物、聚酯、聚胺基甲酸酯、聚醯胺、聚醚、氟系和橡膠系等之聚合物作為基質聚合物者而使用。尤其可較佳地使用如丙烯酸系黏著劑般之光學透明性優越，濕潤性、凝集性和黏著特性之調整容易，且耐候性和耐熱性等優越者。
接黏劑層或黏著劑層(以下，有時將接黏劑與黏著劑合併稱為「黏．接著劑」)之形成，可依適當方式進行。作為其例，可舉例如：使基底聚合物或其組成物溶解或分散於含有甲苯或醋酸乙酯等之適當溶劑之單獨物或混合物的溶媒中，而調製成10~40重量%左右之黏．接著劑溶液，將其依流延方式或塗佈方式等適當之展開方式而直接設置於上述光學異向性層上的方式；或根據上述，在分隔件上形成黏．接著劑層並將其移接至上述光學異向性層上的方式等。另外，於黏．接著劑層中，亦可含有例如天然物或合成物之樹脂類，尤其是黏著性賦予樹脂，或由玻璃纖維、玻璃珠、金屬粉、其他無機粉末等所形成之填充劑，顏料、著色劑、抗氧化劑等之添加劑。另外，亦可為含有微粒子而顯示光擴散性之黏．接著劑層等。
尚且，在將光學異向性層經由接黏劑層或黏著劑層而彼此貼合時，可將光學異向性層表面進行表面處理以提升與接黏劑層或黏著劑層間的密黏性。表面處理之手段並無特別限制，可適當採用可維持上述光學異向性層表面之透明性的電暈放電處理、濺鍍處理、低壓UV照射、電漿處理等之表面處理法。此等表面處理法中，以電暈放電處理為良好者。
其次，針對由上述構件所構成之本發明之液晶顯示裝置的構成進行說明。
本發明之液晶顯示裝置之構成必須選自如圖4、圖7、圖10、圖13、圖16、圖19所示之以下6種構成。
(1)偏光板/第3光學異向性層/液晶單元/第1光學異向性層/第2光學異向性層/偏光板/背光源(2)偏光板/第2光學異向性層/第1光學異向性層/液晶單元/第3光學異向性層/偏光板/背光源(3)偏光板/第3光學異向性層/第2光學異向性層/液晶單元/第1光學異向性層/偏光板/背光源(4)偏光板/第1光學異向性層/液晶單元/第2光學異向性層/第3光學異向性層/偏光板/背光源(5)偏光板/第3光學異向性層/第1光學異向性層/液晶單元/第2光學異向性層/偏光板/背光源(6)偏光板/第2光學異向性層/液晶單元/第1光學異向性層/第3光學異向性層/偏光板/背光源
液晶單元內之液晶層之預傾方向、與由使向列混合配向構造固定化之液晶薄膜所形成之第1光學異向性層之傾斜方向之間所成角度，較佳為0度至30度之範圍，更佳為0度至20度之範圍，特佳為0度至10度之範圍。若兩者所成角度超過30度，則有無法得到充分視野角補償效果之虞。
另外，第2光學異向性層之慢軸與第1光學異向性層之傾斜方向之間所成角度，較佳為70度以上、110度以下。更佳為80度以上、100度以下。在大於110度或小於70度時，會有導致正面對比降低的可能性，故不佳。
另外，第1光學異向性層之傾斜方向與偏光板之吸收軸之間所成角度，較佳為30度以上、60度以下。更佳為40度以上、50度以下。在大於60度或小於30度的情況下，會有導致正面對比降低的可能性，故不佳。
另外，第2光學異向性層之慢軸與偏光板之吸收軸之間所成角度，較佳為30度以上、60度以下。更佳為40度以上、50度以下。在大於60度或小於30度的情況下，會有導致正面對比降低的可能性，故不佳。
另外，第3光學異向性層與偏光板之吸收軸之間所成角度，較佳為正交或平行的配置。亦即，正交係指一般為80~100度、較佳85~95度、更佳為約90度之範圍，平行係指一般為10度以內、較佳5度以內、更佳為約0度的範圍。在上述範圍中，會有正面對比降低所造成之畫質降低之虞。
作為上述光擴散層、背光源、光控制薄膜、導光板、稜鏡片，並無特別限制，可使用公知者。
本發明之液晶顯示裝置中，除了上述構成構件之外，亦可附設其他構成構件。例如，可藉由將彩色濾光片附設於本發明之液晶顯示裝置上，而製成可進行高色純度之多彩或全彩顯示的彩色液晶顯示裝置。
(產業上之可利用性)
本發明之穿透型液晶顯示裝置，係具有顯示明亮、正面對比高、視野角依存性少的特徵，適合使用於文字處理器和個人電腦等之OA機器、電子記事本、行動電話等之行動資訊機器、具備液晶螢幕之照相機一體型VTR等。
<實施例>
以下，藉由實施例及比較例而更具體地說明本發明，但本發明並不限定於此等。又，本實施例中之相位差值(△nd)，係在未特別限定之下，設為波長550下之值。
(1)薄膜厚度測定法薄膜厚度之測定係使用SLOAN公司製之SURFACE TEXTURE ANALYSIS SYSTEM Dektak 3030ST。又，亦併用了自干涉波測定(日本分光(股)製，紫外、可見、近紅外分光光度計V－570)與折射率之資料而求取膜厚的方法。
(2)液晶薄膜之參數測定使用王子計測機器(股)製之自動雙折射計KOBRA21ADH。
<實施例1>
針對實施例1之液晶顯示裝置之概念圖，使用圖4進行說明，並針對其軸構成，使用圖5進行說明。
於基板1上設置由ITO等之穿透率高之材料所形成的透明電極3，於基板2上設置由ITO等之穿透率高之材料所形成的對向電極4，於透明電極3與對向電極4之間夾持著由顯示正之介電異向性之液晶材料所形成的液晶層5。在基板2形成有對向電極4之側的相反側上設置第3光學異向性層11、偏光板7，在基板1形成有透明電極3之面的相反側上設置第1光學異向性層9、第2光學異向性層10及偏光板8。於偏光板8之背面側設置背光源12。
依照日本專利特開平6－347742號公報，製成由使膜厚方向之平均傾斜角為28度之向列混合配向被固定化之膜厚0.69 μm之液晶薄膜所形成的第1光學異向性層9(△nd為120nm)，依圖5所示之軸配置製成液晶顯示裝置。
所使用之液晶單元6，係使用ZLI－1695(Merck公司製)作為液晶材料，液晶層厚設為4.9 μm。液晶層之基板兩界面的預傾角為3度，液晶單元之△nd為約320nm。
於偏光板7及8，使用住友化學(股)製之SQW－062(厚度約100 μm)。
第2光學異向性層10，係作成為由經單軸延伸之聚碳酸酯薄膜所形成之高分子延伸薄膜(△nd為約170nm)。
第3光學異向性層11，係作成為由降 烯系薄膜所形成之高分子延伸薄膜(日本Zeon(股)製，Zeonor，△nd為約100nm)。
偏光板7及8之吸收軸、液晶單元6之兩界面的預傾方向、液晶薄膜9之傾斜方向、高分子延伸薄膜10、高分子延伸薄膜11之慢軸，係依圖5所記載之條件進行配置。
圖6係將白顯示0V、黑顯示5V之穿透率的比(白顯示)/(黑顯示)作為對比度，表示來自全方向之對比度。
由圖6可知，其具有良好之視野角特性。又，圖6之同心圓係依20度之間隔所描繪。從而，最外圓表示距離中心80度。對比之等高線係從內側起依序設為50、30、10、2(以下圖亦相同)。
<實施例2>
針對實施例2之液晶顯示裝置之概念圖，使用圖7進行說明，並針對其軸構成，使用圖8進行說明。
於實施例1所使用之液晶單元6中，在基板2形成有對向電極4之面的相反側上，設置第1光學異向性層9、第2光學異向性層10及偏光板7，在基板1形成有透明電極3之面的相反側上，設置第3光學異向性層11、偏光板8。於偏光板8之背面側設置背光源12。
偏光板7、8、第1光學異向性層9、第2光學異向性層10、第3光學異向性層11，係使用與實施例1相同者。
偏光板7及8之吸收軸、液晶單元6之兩界面的預傾方向、液晶薄膜9之傾斜方向、高分子延伸薄膜10、高分子延伸薄膜11之慢軸，係依圖8所記載之條件進行配置。
圖9係將白顯示0V、黑顯示5V之穿透率的比(白顯示)/(黑顯示)作為對比度，表示來自全方向之對比度。
由圖9可知，其具有良好之視野角特性。
<實施例3>
針對實施例3之液晶顯示裝置之概念圖，使用圖10進行說明，並針對其軸構成，使用圖11進行說明。
於實施例1所使用之液晶顯示裝置中，除了將第2光學異向性層10之位置，從第1光學異向性層9與偏光板8之間，移動至第3光學異向性層11與基板2之間以外，其餘均與實施例1相同地進行製造。
圖12係將白顯示0V、黑顯示5V之穿透率的比(白顯示)/(黑顯示)作為對比度，表示來自全方向之對比度。
由圖12可知，其具有良好之視野角特性。
<實施例4>
針對實施例4之液晶顯示裝置之概念圖，使用圖13進行說明，並針對其軸構成，使用圖14進行說明。
於實施例2所使用之液晶顯示裝置中，除了將第2光學異向性層10之位置，從第1光學異向性層9與偏光板7之間，移動至第3光學異向性層11與基板1之間以外，其餘均與實施例1相同地進行製造。
圖15係將白顯示0V、黑顯示5V之穿透率的比(白顯示)/(黑顯示)作為對比度，表示來自全方向之對比度。
由圖15可知，其具有良好之視野角特性。
<實施例5>
針對實施例5之液晶顯示裝置之概念圖，使用圖16進行說明，並針對其軸構成，使用圖17進行說明。
於實施例1所使用之液晶顯示裝置中，除了將第1光學異向性層9之位置，從基板1與第2光學異向性層10之間，移動至第3光學異向性層11與基板2之間以外，其餘均與實施例1相同地進行製造。
圖18係將白顯示0V、黑顯示5V之穿透率的比(白顯示)/(黑顯示)作為對比度，表示來自全方向之對比度。
由圖18可知，其具有良好之視野角特性。
<實施例6>
針對實施例6之液晶顯示裝置之概念圖，使用圖19進行說明，並針對其軸構成，使用圖20進行說明。
於實施例2所使用之液晶顯示裝置中，除了將第1光學異向性層9之位置，從基板2與第2光學異向性層10之間，移動至第3光學異向性層11與基板1之間以外，其餘均與實施例1相同地進行製造。
圖21係將白顯示0V、黑顯示5V之穿透率的比(白顯示)/(黑顯示)作為對比度，表示來自全方向之對比度。
由圖21可知，其具有良好之視野角特性。
<比較例1>
針對比較例1之液晶顯示裝置之概念圖，使用圖22進行說明，並針對其軸構成，使用圖23進行說明。
於實施例1所使用之液晶顯示裝置中，除了將第1光學異向性層9與第2光學異向性層10之位置互換以外，其餘均與實施例1相同地進行製造。
圖24係將白顯示0V、黑顯示5V之穿透率的比(白顯示)/(黑顯示)作為對比度，表示來自全方向之對比度。
針對視野角特性，比較實施例1與比較例1。
若依圖6與圖24比較全方向之等對比曲線，可知在將第2光學異向性層10設為液晶單元之背光源側(圖之下側)的情況下，可大幅地改善視野角特性。
<比較例2>
針對比較例2之液晶顯示裝置之概念圖，使用圖25進行說明，並針對其軸構成，使用圖26進行說明。
於實施例2所使用之液晶顯示裝置中，除了將第1光學異向性層9與第2光學異向性層10之位置互換以外，其餘均與實施例2相同地進行製造。
圖27係將白顯示0V、黑顯示5V之穿透率的比(白顯示)/(黑顯示)作為對比度，表示來自全方向之對比度。
針對視野角特性，比較實施例2與比較例2。
若依圖9與圖27比較全方向之等對比曲線，可知在將第2光學異向性層10設為液晶單元之背光源側(圖之下側)的情況下，可大幅地改善視野角特性。
<比較例3>
針對比較例3之液晶顯示裝置之概念圖，使用圖28進行說明，並針對其軸構成，使用圖29進行說明。於實施例3中，除了去除第3光學異向性層11以外，其餘均與實施例3相同地進行製造。
圖30係將白顯示0V、黑顯示5V之穿透率的比(白顯示)/(黑顯示)作為對比度，表示來自全方向之對比度。
針對視野角特性，比較實施例3與比較例3。
若依圖6與圖30比較全方向之等對比曲線，可知藉由追加第3光學異向性層11，將大幅地改善視野角特性。
本實施例中，雖依無彩色濾光片之形態進行了實驗，但若將彩色濾光片設於液晶單元中，當然可進行良好之多彩或全彩顯示。
1、2．．．基板
3．．．透明電極
4．．．對向電極
5．．．液晶層
6．．．液晶單元
7、8．．．偏光板
9．．．第1光學異向性層
10．．．第2光學異向性層
11．．．第3光學異向性層
12．．．背光源
圖1係用於說明液晶分子之傾斜角及扭轉角之概念圖。
圖2係構成第2光學異向元件之液晶性薄膜之配向構造的概念圖。
圖3係說明液晶單元之預傾方向的概念圖。
圖4係模式性地表示實施例1之液晶顯示裝置的剖面圖。
圖5係表示實施例1中偏光板之吸收軸、液晶單元之預傾方向、高分子延伸薄膜之慢軸及液晶薄膜之傾斜方向間之角度關係的平面圖。
圖6係表示實施例1中自全方位觀看液晶顯示裝置時之對比度的圖。
圖7係模式性地表示實施例2之液晶顯示裝置的剖面圖。
圖8係表示實施例2中偏光板之吸收軸、液晶單元之預傾方向、高分子延伸薄膜之慢軸及液晶薄膜之傾斜方向間之角度關係的平面圖。
圖9係表示實施例2中自全方位觀看液晶顯示裝置時之對比度的圖。
圖10係模式性地表示實施例3之液晶顯示裝置的剖面圖。
圖11係表示實施例3中偏光板之吸收軸、液晶單元之預傾方向、高分子延伸薄膜之慢軸及液晶薄膜之傾斜方向間之角度關係的平面圖。
圖12係表示實施例3中自全方位觀看液晶顯示裝置時之對比度的圖。
圖13係模式性地表示實施例4之液晶顯示裝置的剖面圖。
圖14係表示實施例4中偏光板之吸收軸、液晶單元之預傾方向、高分子延伸薄膜之慢軸及液晶薄膜之傾斜方向間之角度關係的平面圖。
圖15係表示實施例4中自全方位觀看液晶顯示裝置時之對比度的圖。
圖16係模式性地表示實施例5之液晶顯示裝置的剖面圖。
圖17係表示實施例5中偏光板之吸收軸、液晶單元之預傾方向、高分子延伸薄膜之慢軸及液晶薄膜之傾斜方向間之角度關係的平面圖。
圖18係表示實施例5中自全方位觀看液晶顯示裝置時之對比度的圖。
圖19係模式性地表示實施例6之液晶顯示裝置的剖面圖。
圖20係表示實施例6中偏光板之吸收軸、液晶單元之預傾方向、高分子延伸薄膜之慢軸及液晶薄膜之傾斜方向間之角度關係的平面圖。
圖21係表示實施例6中自全方位觀看液晶顯示裝置時之對比度的圖。
圖22係模式性地表示比較例1之液晶顯示裝置的剖面圖。
圖23係表示比較例1中偏光板之吸收軸、液晶單元之預傾方向、高分子延伸薄膜之慢軸及液晶薄膜之傾斜方向間之角度關係的平面圖。
圖24係表示比較例1中自全方位觀看液晶顯示裝置時之對比度的圖。
圖25係模式性地表示比較例2之液晶顯示裝置的剖面圖。
圖26係表示比較例2中偏光板之吸收軸、液晶單元之預傾方向、高分子延伸薄膜之慢軸及液晶薄膜之傾斜方向間之角度關係的平面圖。
圖27係表示比較例2中自全方位觀看液晶顯示裝置時之對比度的圖。
圖28係模式性地表示比較例3之液晶顯示裝置的剖面圖。
圖29係表示比較例3中偏光板之吸收軸、液晶單元之預傾方向、高分子延伸薄膜之慢軸及液晶薄膜之傾斜方向間之角度關係的平面圖。
圖30係表示比較例3中自全方位觀看液晶顯示裝置時之對比度的圖。
1、2．．．基板
3．．．透明電極
4．．．對向電極
5．．．液晶層
6．．．液晶單元
7、8．．．偏光板
9．．．第1光學異向性層
10．．．第2光學異向性層
11．．．第3光學異向性層
12．．．背光源

Claims (13)

  1. 一種穿透型液晶顯示裝置，係自背光源側依序至少由下述所構成者：偏光板；波長550nm下之相位差值為50至180nm之第2光學異向性層；波長550nm下之相位差值為20至140nm之第1光學異向性層；於電極面互相對向配置之上基板與下基板之間夾持著液晶層的水平配向液晶單元；波長550nm下之相位差值為50至200nm之第3光學異向性層；以及偏光板；其特徵為，第1光學異向性層係至少由將向列混合配向構造固定化之液晶薄膜所構成。
  2. 一種穿透型液晶顯示裝置，係自背光源側依序至少由下述所構成者：偏光板；波長550nm下之相位差值為50至200nm之第3光學異向性層；於電極面互相對向配置之上基板與下基板之間夾持著液晶層的水平配向液晶單元；波長550nm下之相位差值為20至140nm之第1光學異向性層；波長550nm下之相位差值為50至180nm之第2光學異向性層；以及偏光板；其特徵為，第1光學異向性層係至少由將向列混合配向構造固定化之液晶薄膜所構成。
  3. 一種穿透型液晶顯示裝置，係自背光源側依序至少由下述所構成者：偏光板；波長550nm下之相位差值為20至140nm之第1光學異向性層；於電極面互相對向配置之上基板與下基板之間夾持著液晶層的水平配向液晶單元；波長550nm下之相位差值為50至180nm之第2光學 異向性層；波長550nm下之相位差值為50至200nm之第3光學異向性層；以及偏光板；其特徵為，第1光學異向性層係至少由將向列混合配向構造固定化之液晶薄膜所構成。
  4. 一種穿透型液晶顯示裝置，其係自背光源側依序至少由下述所構成者：偏光板；波長550nm下之相位差值為50至200nm之第3光學異向性層；波長550nm下之相位差值為50至180nm之第2光學異向性層；於電極面互相對向配置之上基板與下基板之間夾持著液晶層的水平配向液晶單元；波長550nm下之相位差值為20至140nm之第1光學異向性層；以及偏光板；其特徵為，第1光學異向性層係至少由將向列混合配向構造固定化之液晶薄膜所構成。
  5. 一種穿透型液晶顯示裝置，其係自背光源側依序至少由下述所構成者：偏光板；波長550nm下之相位差值為50至180nm之第2光學異向性層；於電極面互相對向配置之上基板與下基板之間夾持著液晶層的水平配向液晶單元；波長550nm下之相位差值為20至140nm之第1光學異向性層；波長550nm下之相位差值為50至200nm之第3光學異向性層；以及偏光板；其特徵為，第1光學異向性層係至少由將向列混合配向構造固定化之液晶薄膜所構成。
  6. 一種穿透型液晶顯示裝置，其係自背光源側依序至少由下述所構成者：偏光板；波長550nm下之相位差值為 50至200nm之第3光學異向性層；波長550nm下之相位差值為20至140nm之第1光學異向性層；於電極面互相對向配置之上基板與下基板之間夾持著液晶層的水平配向液晶單元；波長550nm下之相位差值為50至180nm之第2光學異向性層；以及偏光板；其特徵為，第1光學異向性層係至少由將向列混合配向構造固定化之液晶薄膜所構成。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之穿透型液晶顯示裝置，其中，上述第2及第3光學異向性層係含有熱可塑性高分子，其含有聚碳酸酯樹脂或環狀聚烯烴樹脂。
  8. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之穿透型液晶顯示裝置，其中，上述第2及第3光學異向性層，係將光學性地顯示正之單軸性的液晶物質在液晶狀態下所形成之向列配向進行固定化而成的液晶薄膜。
  9. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之穿透型液晶顯示裝置，其中，以上述偏光板之吸收軸與上述第3光學異向性層之慢軸呈正交或平行的方式進行層合。
  10. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之穿透型液晶顯示裝置，其中，將第1光學異向性層之液晶薄膜之混合方向投影於基板平面上之傾斜方向與液晶層之摩擦方向間之角度為30度以內之範圍。
  11. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之穿透型液晶顯示裝置，其中，將第1光學異向性層之液晶薄膜之混合方向投影於基板平面上之傾斜方向與第2光學異向性層 之慢軸間之角度為70度以上且110度以下之範圍。
  12. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之穿透型液晶顯示裝置，其中，上述偏光板之吸收軸與將上述第1光學異向性層之液晶薄膜之混合方向投影於基板平面上之傾斜方向間所成角度為30度以上且60度以下之範圍。
  13. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之穿透型液晶顯示裝置，其中，第1光學異向性層之液晶薄膜係含有光學性地顯示正單軸性的液晶物質，並為將該液晶物質在液晶狀態下所形成之向列混合配向固定化的液晶薄膜，且為該向列混合配向中之平均傾斜角為5~45度之液晶薄膜。
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