專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置，尤其是通過將光學相位差片與液晶顯示元件組合而改善顯示畫面的視角依賴性的液晶顯示裝置。
以往，采用向列型液晶顯示元件的液晶顯示裝置，廣泛應用于鐘表和臺式電子計算器等數(shù)字段式顯示裝置，但最近以來，也應用于文字處理器、筆記本式個人計算機、車用液晶電視等。
液晶顯示元件，一般具有透光性基板，在該基板上形成用于接通、斷開象素的電極線等。例如，在有源矩陣型液晶顯示裝置中，在上述基板上與上述電極線一起形成薄膜晶體管等有源元件，用作選擇和驅動對液晶施加電壓的象素電極的開關裝置。另外，在進行彩色顯示的液晶顯示裝置中，在基板上設有紅色、綠色、藍色等濾色層。
作為在如上所述的液晶顯示元件中采用的液晶顯示方式，應根據(jù)液晶的扭轉角適當選擇不同的方式。例如，有源驅動型扭轉向列液晶顯示方式(以下，稱TN方式)、及多路驅動型超扭轉向列液晶顯示方式(以下，稱STN方式)，是眾所周知的方式。
TN方式，通過將向列液晶分子定向為扭轉90°的狀態(tài)并沿著該扭轉方向對光進行導向而進行顯示。STN方式，利用這樣一種特性，即通過將向列液晶分子的扭轉角擴大到90°以上從而使液晶施加電壓閾值附近的透射率急劇變化。
STN方式，由于利用液晶的雙折射效應，所以在顯示畫面的背景上將會因色干涉而附加特有的顏色。為了消除這種不正常的情況并以STN方式進行黑白顯示，采用光學補償片被認為是有效的。作為采用光學補償片的顯示方式，大致可區(qū)分為雙超扭轉向列型相位補償方式(以下，稱DSTN方式)、及配置具有光學各向異性的薄膜的薄膜型相位補償方式(以下，稱薄膜附加型方式)。
DSTN方式，采用具有顯示用液晶單元及以與該顯示用液晶單元反向的扭轉角扭轉定向的液晶單元的2層型結構。薄膜附加型方式，采用配置具有光學各向異性的薄膜的結構。從重量輕和低成本的觀點考慮，薄膜附加方式被認為是前景最好的方式。由于采用上述相位補償方式可以改善黑白顯示特性，所以已經實現(xiàn)了通過在STN方式的顯示裝置中設置濾色層從而能進行彩色顯示的彩色STN液晶顯示裝置。
另一方面，TN方式，大致可區(qū)分為正常黑色方式及正常白色方式。正常黑色方式，將一對偏振片配置成使其偏振方向相互平行，并在不對液晶層施加接通電壓的狀態(tài)(斷開狀態(tài))下顯示黑色。正常白色方式，將一對偏振片配置成使其偏振方向相互正交，并在斷開狀態(tài)下顯示白色。從顯示對比度、彩色再現(xiàn)性、顯示的視角依賴性等觀點考慮，正常白色方式是前景最好的方式。
可是，在上述TN液晶顯示裝置中，在液晶分子內存在著折射率各向異性Δn，而且，液晶分子相對于上下基板傾斜定向，所以，顯示圖象的對比度將隨著觀看者的觀看方向和角度而變化，因而存在著視角依賴性大的問題。


圖12是表示TN液晶顯示元件31的斷面結構的示意圖。圖中的狀態(tài)表示施加中間色調顯示的電壓而使液晶分子32稍稍向上傾起的情況。在該TN液晶顯示元件31中，沿著一對基板33、34的表面的法線方向通過的直線偏振光35、及相對于法線方向以一定傾斜度通過的直線偏振光36、37，與液晶分子32相交的角度各不相同。由于在液晶分子內存在著折射率各向異性Δn，所以，當各方向的直線偏振光35、36、37通過液晶分子32時，將產生正常光和異常光，并隨著二者間產生的相位差而變成橢圓偏振光，這就構成了產生視角依賴性的原因。
另外，在實際的液晶層內部，液晶分子32在基板33和基板34的中間部附近及靠近基板33或基板34的部位具有不同的傾斜角，并且，液晶分子32處于以法線方向為軸扭轉90°的狀態(tài)。
由于上述原因，通過液晶層的直線偏振光35、36、37，因其方向和角度而受到各種雙折射效應的作用，因而顯示出復雜的視角依賴性。
關于上述視角依賴性，具體地說，就是當使視角從顯示畫面的法線方向向顯示屏面的下方即正視角方向傾斜時，如超過一定角度，則將發(fā)生顯示圖象著色的現(xiàn)象(以下，稱「著色現(xiàn)象」)、及黑白反轉的現(xiàn)象(以下，稱「反轉現(xiàn)象」)。而當使視角向顯示畫面的上方即反視角方向傾斜時，對比度急劇降低。
另外，在上述液晶顯示裝置中，隨著顯示畫面的增大，還存在著視野角變窄的問題。如果在近距離從正面方向觀看大的液晶顯示畫面，則因視角依賴性的影響有時在顯示畫面的上部和下部顯示的顏色不同。其原因是，能看到整個顯示畫面的預計角度的加大相當于從更斜的方向觀看顯示畫面。
為改善上述的視角依賴性，已提出了在液晶顯示元件與一側的偏振片之間插入作為具有光學各向異性的光學元件的光學相位差片(相位差薄膜)的方案(例如，可參照特開昭55-600號公報、特開昭56-97318號公報等)。
這種方法，使因通過具有折射率各向異性的液晶分子而從直線偏振光變換成橢圓偏振光的光通過配置在具有折射率各向異性的液晶層的一側或兩側的光學相位差板，從而可以對在視角內產生的正常光和異常光的相位差變化進行補償并重新變換成直線偏振光，因而可以改善視角依賴性。
作為這種光學相位差片，是使折射率橢圓體的一個主折射率方向與光學相位差片的表面法線方向平行，例如，特開平-313159號公報所公開的就是這種形式。但是，采用這種光學相位差片，在對正視角方向的反轉現(xiàn)象的改善上仍是有限的。
因此，在特開平6-75116號公報中，作為光學相位差片，提出采用使折射率橢圓體的主折射率方向相對于光學相位差片的表面法線方向傾斜的方法。在該方法中，作為光學相位差片，采用以下兩種形式。
其中一種，是使折射率橢圓體的3個主折射率中的最小主折射率的方向與其表面平行，且使其余2個主折射率之一的方向相對于光學相位差片的表面傾斜θ角度，使另一個的方向相對于光學相位差片的表面法線方向也傾斜同樣的θ角度，并使該θ的值滿足20°≤θ≤70°。
另一種，是使折射率橢圓體的3個主折射率na、nb、nc具有na=nc＞nb這樣的關系，并使與表面法線方向平行的主折射率nb的方向及表面內的主折射率nc或na的方向以表面內的主折射率na或nc的方向為軸順時針或反時針傾斜，從而使折射率橢圓體傾斜。
在上述兩種光學相位差片中，前者可分別采用單軸的和雙軸的光學相位差片。而后者不僅可以只采用一個光學相位差片，而且可以采用將兩個該光學相位差片組合并將各自的主折射率nb的傾斜方向設定為彼此成90°的角度。
在通過將至少一個上述折射率橢圓體傾斜的光學相位差片插入液晶顯示元件與偏振片之間而構成的液晶顯示裝置中，與采用折射率橢圓體的主折射方向相對于表面法線方向不傾斜的光學相位差片的情況相比，可以使顯示圖象的因受視角影響而產生的對比度變化、著色現(xiàn)象、及反轉現(xiàn)象得到改善。
另外，為消除反轉現(xiàn)象也提出了種種方案，例如在特開昭57-186735號公報中，公開了所謂的象素分割法，就是將各顯示圖形(象素)分割為多個部分，并進行定向控制，使分割后的各部分具有獨立的視角特性。按照這種方法，由于在各分割部分中液晶分子按彼此不同的方向向上傾斜，因此可以消除使視角向上下方向傾斜時的視角依賴性。
另外，在特開平6-118406號公報和特開平6-194645號公報中，公開了一種將光學相位差片與上述象素分割法組合的技術。
在特開平6-118406號公報中公開的液晶顯示裝置，通過在液晶板與偏振片之間插入光學各向異性薄膜(光學相位差片)，可以達到提高對比度等的目的。在特開平6-194645號公報中公開的補償片(光學相位差片)，在與補償片表面平行方向的面內幾乎沒有折射率各向異性，而且，將與補償片表面垂直方向的折射率設定得小于表面內的折射率，從而具有負的折射率。因此，當施加電壓時，可以補償在液晶顯示元件內產生的正折射率，因而能減小視角依賴性。
可是，在當前進一步需要寬視野角、高顯示質量的液晶顯示裝置的情況下，要求進一步改善視角依賴性，因而僅采用上述特開平6-75116號公報所公開的折射率橢圓體傾斜的光學相位差片就未必能說是很充分的了，仍有著改善的余地。
另外，在用于消除反轉現(xiàn)象的上述象素分割法中，的確能夠消除使視角向上下方向傾斜時的反轉現(xiàn)象，但這時也存在著這樣一些缺點，即引起對比度的降低、所顯示的黑色帶有白色而好象是灰色、且當使視角向左右方向傾斜時將會產生視角依賴性。
另外，將光學相位差片與上述象素分割法結合的技術，當視角傾斜時，在傾斜45°的方向上將發(fā)生著色現(xiàn)象。而且，由于采用的是象素分割比率相同(按相等的體積分割象素)的液晶顯示元件，所以，當使視角向上下方向傾斜時在抑制對比度的降低上存在著限制。其原因如下。
在如上所述的象素分割法中，由于象素的分割比率相同，所以使TN液晶顯示元件的正視角方向(從與畫面垂直的方向起顯示對比度提高的方向)與反視角方向(從與畫面垂直的方向起顯示對比度降低的方向)的視角特性平均化?？墒?，由于實際的正視角方向的視角特性與反視角方向的視角特性相反，所以，即使將光學相位差片與上述象素分割法結合，也很難均勻地抑制上下方向的對比度降低。尤其是，當使視角向正視角方向傾斜時，存在著發(fā)生反轉現(xiàn)象、或顯示圖象容易變黑而看不清的傾向。
本發(fā)明是鑒于上述課題而開發(fā)的，其目的在于，除了如上所述的折射率橢圓體傾斜的光學相位差片的補償效果外，進一步改善視角依賴性，尤其是，抑制使視角向上下方向傾斜時產生的反轉現(xiàn)象，同時基本上均勻地抑制此時的對比度降低及顯示圖象看上去變白的傾向，而且，有效地改善在施加與液晶閾值電壓接近的電壓而顯示中間色調的狀態(tài)下的反視角方向的色調反轉。
為解決上述課題，本發(fā)明的第1結構的液晶顯示裝置，包含將液晶層封入各自備有定向膜的一對基板之間的液晶顯示元件、設置在上述液晶顯示元件兩側的一對偏振器、及在上述液晶顯示元件與上述偏振器之間至少設置一個的其折射率橢圓體傾斜的光學相位差片，上述定向膜，在上述各象素中將液晶層分割為體積不同的多個分割部，并將該分割部按各自不同的方向定向，同時，將上述液晶層的液晶分子的長軸與定向膜所成的角度即預傾斜角設定為在對上述液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓而顯示中間色調的狀態(tài)下不發(fā)生反視角方向的色調反轉的范圍。
按照上述第1結構，即使直線偏振光通過具有雙折射性的液晶層而產生正常光和異常光并隨著二者的相位差而變換成橢圓偏振光，也能由折射率橢圓體傾斜的光學相位差片進行補償。
但是，僅采用這種補償功能還不能說已經充分地滿足了進一步改善視角依賴性的要求，本發(fā)明者們，進一步反復研究的結果發(fā)現(xiàn)，液晶層的液晶分子的長軸與定向膜所成的預傾斜角，尤其是在向液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓而顯示中間色調的狀態(tài)下會影響到反視角方向的色調反轉，從而導致本發(fā)明的完成。
在本發(fā)明的第1結構的液晶顯示裝置中，將封入液晶顯示元件的液晶層的上述預傾斜角設定為在對液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓而顯示中間色調的狀態(tài)下不產生反視角方向的色調反轉的范圍。因此，可以消除顯示該中間色調的畫面的反視角方向的色調反轉，從而能更進一步地防止畫面的視角依賴性。此外，與僅具有光學相位差片的補償功能的情況相比，即使發(fā)生對比度變化或著色，也能進一步改善。
而且，在本發(fā)明的第1結構的液晶顯示裝置中，液晶層還形成以不同比率分割后的分割液晶層，并按彼此不同的方向定向。
因此，可以消除相反的正視角方向的視角特性和反視角方向的視角特性之差，并能使兩視角特性彼此接近。所以，基本上可以均勻地抑制使視角向上下方向傾斜時所產生的對比度降低及顯示圖象看上去變白的傾向，特別是，可以更鮮明地顯示黑色。
可是，雖然已經判明了上述預傾斜角越大則在對液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓而顯示中間色調的狀態(tài)下越是不可能發(fā)生反視角方向的色調反轉，但相反也已經判明，如預傾斜角過大，則在顯示該中間色調的狀態(tài)下正視角方向的亮度會急劇降低。因此，本發(fā)明的第1結構的液晶顯示裝置，在上述結構中，最好進一步將預傾斜角設定為在對液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓而顯示中間色調的狀態(tài)下不發(fā)生正視角方向的亮度急劇降低的范圍。由此，可以防止在顯示該中間色調的狀態(tài)下正視角方向的亮度急劇降低。
為解決上述課題，本發(fā)明的第2結構的液晶顯示裝置，包含將液晶層封入各自備有定向膜的一對基板之間的液晶顯示元件、設置在上述液晶顯示元件兩側的一對偏振器、及在上述液晶顯示元件與上述偏振器之間至少設置一個的其折射率橢圓體傾斜的光學相位差片，上述定向膜，在上述各象素中將液晶層分割為體積不同的多個分割部，并將該分割部按各自不同的方向定向，同時，將用于顯示在對上述液晶施加接近于液晶閾值電壓的電壓的情況下得到的中間色調的施加電壓值設定為在該中間色調的顯示狀態(tài)下不發(fā)生反視角方向的色調反轉的范圍。
按照該第2結構，與上述第1結構相同，即使直線偏振光通過具有雙折射性的液晶層而產生正常光和異常光并隨著二者的相位差而變換成橢圓偏振光，也能由折射率橢圓體傾斜的光學相位差片進行補償。
但是，僅采用這種補償功能還不能說已經充分地滿足了進一步改善視角依賴性的要求，本發(fā)明者們，進一步反復研究的結果發(fā)現(xiàn)，用于顯示在對液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓的情況下得到的中間色調的施加電壓值，在顯示該中間色調的狀態(tài)下會影響到反視角方向的色調反轉，從而導致本發(fā)明的完成。
在本發(fā)明的第2結構的液晶顯示裝置中，將用于顯示在對液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓的情況下得到的中間色調的施加電壓值設定為在該中間色調的顯示狀態(tài)下不發(fā)生反視角方向的色調反轉的范圍。因此，可以消除顯示該中間色調的畫面的反視角方向的色調反轉，從而能更進一步地防止畫面的視角依賴性。此外，與僅具有光學相位差片的補償功能的情況相比，即使發(fā)生對比度變化或著色，也能進一步改善。
而且，在本發(fā)明的第2結構的液晶顯示裝置中，與第1結構相同，液晶層還在以不同比率分割后的分割液晶層中，按彼此不同的方向定向，因此，可以消除相反的正視角方向的視角特性和反視角方向的視角特性之差，并能使兩視角特性彼此接近。所以，基本上可以均勻地抑制使視角向上下方向傾斜時所產生的對比度降低及顯示圖象看上去變白的傾向，特別是，可以更鮮明地顯示黑色。
用于顯示該中間色調的電壓，例如在正常白色顯示的情況下，以與斷開狀態(tài)的透射率對應的白色調的透射率為基礎進行設定，可是，雖然已經判明了該透射率越低則越不可能發(fā)生白色調時的反視角方向的色調反轉，但相反也已經判明，如將透射率設定得太低，則會使正視角方向的亮度急劇降低。因此，本發(fā)明的第2結構的液晶顯示裝置，在上述結構中，最好進一步將用于顯示在對液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓的情況下得到的中間色調的施加電壓值設定為在顯示該中間色調的狀態(tài)下不發(fā)生正視角方向的亮度急劇降低的范圍。由此，可以防止在顯示該中間色調的狀態(tài)下正視角方向的亮度急劇降低。
本發(fā)明的其他目的、特征、及優(yōu)點，通過以下所給出的說明即可完全理解。此外，本發(fā)明的優(yōu)點，在以下參照附圖的說明中將變得十分清楚。
圖1是以分解形式表示本發(fā)明一實施形態(tài)的液晶顯示裝置的結構的斷面圖。
圖2是表示液晶分子的長軸與定向膜所成角度即預傾斜角的說明圖。
圖3是表示上述液晶顯示裝置的光學相位差片的主折射率的斜視圖。
圖4是將液晶顯示裝置的各部分解后表示上述液晶顯示裝置的偏振片和光學相位差片的光學配置的斜視圖。
圖5是表示上述液晶顯示裝置中備有的1個象素的液晶分子的預傾斜方向的說明圖。
圖6是表示用于測定上述液晶顯示裝置的視角依賴性的測定系統(tǒng)的斜視圖。
圖7(a)、圖7(b)、圖7(c)是與實施例1有關的圖，圖7(a)是表示液晶層的定向分割比為6∶4時的上述液晶顯示裝置的透射率-液晶施加電壓特性的曲線圖，圖7(b)是表示液晶層的定向分割比為17∶3時的上述液晶顯示裝置的透射率-液晶施加電壓特性的曲線圖，圖7(c)是表示液晶層的定向分割比為19∶1時的上述液晶顯示裝置的透射率-液晶施加電壓特性的曲線圖。
圖8是與實施例1的比較例有關的圖，即表示液晶層的定向分割比為1∶1的上述液晶顯示裝置的透射率-液晶施加電壓特性的曲線圖。
圖9(a)、圖9(b)、圖9(c)是表示實施例2的液晶顯示裝置的透射率-液晶施加電壓特性的曲線圖。
圖10(a)、圖10(b)、圖10(c)是表示實施例3的液晶顯示裝置的透射率-液晶施加電壓特性的曲線圖。
圖11(a)、圖11(b)、圖11(c)是表示實施例3的比較例的液晶顯示裝置的透射率-液晶施加電壓特性的曲線圖。
圖12是表示TN液晶顯示元件的液晶分子的扭轉定向的示意圖。參照圖1至圖5對本發(fā)明一實施形態(tài)說明如下。
本實施形態(tài)的液晶顯示裝置，如圖1所示，備有液晶顯示元件1、一對光學相位差片2、3、及一對偏振片(偏振器)4、5。
液晶顯示元件1，構成將液晶層8夾在相對配置的電極基板6、7之間的結構。電極基板6，在作為基底的玻璃基板(透光性基板)9的靠液晶層8一側的表面上形成由ITO(銦錫氧化物)構成的透明電極10，并在其上形成定向膜11。電極基板7，在作為基底的玻璃基板(透光性基板)12的靠液晶層8一側的表面上形成由ITO構成的透明電極13，并在其上形成定向膜14。
為簡化起見，圖1示出對應于1個象素的結構，但在整個液晶顯示元件1中，將規(guī)定寬度的帶狀透明電極10、13以預定間隔分別配置在玻璃基板9、12上，而且，其形成方式是，在玻璃基板9、12之間從垂直于基板面的方向看去使其相互正交。兩個透明電極10、13交叉的部分相當于進行顯示的象素，這些象素按矩陣的形式配置在整個液晶顯示裝置內。
電極基板6、7由密封樹脂15粘合，并將液晶層8封入由電極基板6、7和密封樹脂形成的空間內。從驅動電路17通過透明電極10、13向液晶層8施加基于顯示數(shù)據(jù)的電壓。
在本液晶顯示裝置中，在上述液晶顯示元件1上形成光學相位差片2、3及偏振片4、5而構成的單元為液晶單元16。
定向膜11、14，具有彼此狀態(tài)不同的2個區(qū)域。因此，可以進行控制，使液晶層8內在面向上述2個區(qū)域的第1分割部(分割液晶層、第1分割液晶層)8a及第2分割部(分割液晶層、第2分割液晶層)8b中的液晶分子的定向狀態(tài)不同。定向膜11、14，在該2個區(qū)域之間，使賦予液晶分子的預傾斜角不同、或使液晶分子的預傾斜方向相對于與基板面垂直的方向為相反方向，從而產生如上所述的不同定向狀態(tài)。
如圖2所示，所謂預傾斜角，是指液晶分子20的長軸與定向膜14(11)所成的角度φ，由對定向膜11、14的摩擦與液晶材料的組合決定。
詳細情況將在后文中說明，在本實施形態(tài)的液晶顯示裝置中，為了提高使視角向上下方向和左右方向傾斜時的視角特性，將液晶層8按不同比率分割，而且，將上述液晶層8的預傾斜角設定為與光學相位差片2、3的相位差補償功能形成具有最佳特性的組合。
光學相位差片2、3分別介于液晶顯示元件1和配置在其兩側的偏振片4、5之間。光學相位差片2、3，通過使迪斯科(デイスコテイック)液晶在由透明的有機高分子構成的支承體上傾斜定向或混合定向并交聯(lián)而形成。因此，后文所述的光學相位差片2、3的折射率橢圓體是相對于光學相位差片2、3傾斜形成的。
通常適用于偏振片的三乙酰纖維素(TAC)，也能以高的可靠性用作上述光學相位差片2、3的支承體。除此以外，聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等環(huán)境適應性和抗化學藥品性優(yōu)良的無色透明有機高分子薄膜也適用。
如圖3所示，光學相位差片2、3具有不同的3個方向的主折射率na、nb、nc。主折射率na的方向，與相互正交的坐標xyz的各坐標軸中的y坐標軸的方向一致。主折射率nb的方向，相對于與光學相位差片2、3的對應于畫面的表面垂直的z坐標軸(表面法線方向)，沿箭頭A的方向傾斜θ角。主折射率nc的方向，相對于x坐標軸(上述的表面)沿箭頭B的方向傾斜θ角。
光學相位差片2、3的各主折射率，滿足na=nc＞nb的關系。因此，由于只有一個光學軸，所以光學相位差片2、3具有單軸特性，并且，折射率各向異性是負的。光學相位差片2、3的第1延遲值(nc-na)×d，因na=nc，所以近似為0nm。第2延遲值(nc-nb)×d，設定為80nm～250nm范圍內的任意值。在將第2延遲值(nc-nb)×d，設定在上述范圍內的情況下，能夠可靠地獲得光學相位差片2、3的相位差補償功能。此外，上述的nc-na和nc-nb表示折射率各向異性Δn,d表示光學相位差片2、3的厚度。
一般說來，在液晶或光學相位差片(相位差薄膜)這樣的光學各向異性體中，如上所述的三維方向的主折射率na、nb、nc的各向異性，以折射率橢圓體表示。折射率各向異性Δn，根據(jù)從哪個方向觀察該折射率橢圓體而為不同值。
另外，光學相位差片2、3的主折射率nb傾斜的角度θ、即折射率橢圓體的傾斜角度θ，在15°≤θ≤75°范圍內設定為任意值。在將傾斜角度θ設定在上述范圍內的情況下，能夠可靠地獲得光學相位差片2、3的相位差補償功能，而與折射率橢圓體的傾斜方向是順時針還是反時針無關。
另外，關于光學相位差片2、3的配置，在結構上，可以只將光學相位差片2、3中的任何一個配置在一側，也可以將光學相位差片2、3彼此重疊地配置在一側。另外，也可以采用3個以上的光學相位差片。
如圖4所示，在本液晶顯示裝置中，液晶顯示元件1的偏振片4、5，配置成使其吸收軸AX1、AX2分別與和上述定向膜11、14(參照圖1)接觸的液晶分子的長軸L1、L2正交。在本液晶顯示裝置中，因長軸L1、L2彼此正交，所以吸收軸AX1、AX2也彼此正交。
這里，如圖3所示，將向為光學相位差片2、3提供各向異性的方向傾斜的主折射率nb的方向在光學相位差片2、3的表面上的投影的方向定義為D。如圖4所示，將光學相位差片2配置成使方向D(D1)與長軸L1平行，將光學相位差片3配置成使方向D(D2)與長軸L2平行。
按照如上所述的光學相位差片2、3及偏振片4、5的配置，本液晶顯示裝置，進行所謂的正常白色顯示，即在斷開時使光透過而進行白色顯示。
以下，詳細說明液晶層8的分割、以及在液晶層8的分割狀態(tài)下與光學相位差片2、3的相位差補償功能構成具有最佳特性的組合的液晶層8的預傾斜角的設定。
如上所述，在液晶層8中，為了提高使視角向上下方向和左右方向傾斜時的視角特性，將1個象素按不同比率分割為第1分割部8a和第2分割部8b。具體地說，是將第1分割部8a和第2分割部8b設定為使其比率在6∶4至19∶1的范圍內。
另外，如圖5所示，定向膜11、14將液晶分子定向為分別與第1分割部8a和第2分割部8b正交的預傾斜方向。將定向膜11的預傾斜方向P1、P2在第1分割部8a和第2分割部8b上設定為彼此相反的方向。定向膜14的預傾斜方向P3、P4，同樣也設定為彼此相反的方向。此外，液晶層8也可以沿著透明電極10、13的任何一個的縱向進行分割。
如果將光學相位差片2、3與具有上述液晶層8的液晶顯示元件1組合，則可以獲得適合于正視角方向的視角特性及反視角方向的視角特性的定向狀態(tài)。因此，可以抑制使視角向上下方向傾斜時所產生的對比度降低及顯示圖象看上去變白的傾向，特別是，能夠以更黑的色彩鮮明地顯示受對比度降低的影響大的黑色。
另外，在液晶顯示元件1中，對于每1個象素的液晶層8內的最大的第1分割部8a，最好是設定為使上述折射率橢圓體相對于光學相位差片2、3的傾斜方向與配置在定向膜11、14附近的液晶分子的預傾斜方向相反。
因此，可以由光學相位差片2、3補償在對液晶顯示元件1施加電壓時受定向影響而仍處在傾斜狀態(tài)的上述液晶分子引起的光學特性偏差。
其結果是，可以抑制當使視角向正視角方向傾斜時的反轉現(xiàn)象，并能獲得不會黑得看不清的良好顯示圖象。此外，還可以抑制當使視角向反視角方向傾斜時的對比度的降低，所以，可以獲得不帶白色的良好的顯示圖象。而且，也可以抑制在左右方向上的反轉現(xiàn)象。
另外，在液晶層8內，如前所述，將液晶層8的預傾斜角設定為能夠與光學相位差片2、3的相位差補償功能構成具有最佳特性的組合。
詳細地說，就是將預傾斜角設定為在對液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓的中間色調顯示狀態(tài)下而不發(fā)生反視角方向的色調反轉的范圍，這里，由于是正常白色顯示，所以是接近白色的中間色調顯示狀態(tài)。以下，將接近白色的中間色調稱作白色調。
另一方面，通過實驗已確認了預傾斜角越大則白色調時的反視角方向的色調反轉越不容易發(fā)生，但相反也已確認，如預傾斜角過大，則正視角方向的白色調時的亮度將會急劇降低。就是說，還必須將預傾斜角設定為在白色調時不發(fā)生正視角方向的亮度急劇降低的范圍。
具體地說，至少作為定向膜11或定向膜14中的任何一個的材料及液晶材料，可采用使預傾斜角在大于4°小于15°的范圍內的定向膜材料與液晶材料的組合。在這種情況下，更為理想的是，采用使預傾斜角在大于6°小于14°的范圍內的定向膜材料與液晶材料的組合。該設定范圍，是對液晶層8按上述的分割比分割的所有情況通用的范圍。
如上所述，通過將至少相對的一側的預傾斜角設定在大于4°小于15°的范圍內，在通常的液晶顯示裝置所要求的50°視角內，不會發(fā)生成為問題的白色調時的反視角方向的色調反轉，無論從哪個方向觀看都能充分地繼續(xù)使用。
特別是，在將預傾斜角設定在大于6°小于14°的范圍內的情況下，在70°視角內，可以完全不發(fā)生白色調時的反視角方向的色調反轉。
另外，在本實施形態(tài)的液晶顯示裝置中，作為液晶層8的液晶材料，選擇的是將與波長550nm的光對應的折射率各向異性Δn(550)設計在大于0.060小于0.120的范圍內的材料。更為理想的是，采用將上述Δn(550)設計在0.070以上0.095以下的范圍內的液晶材料。
因此，除了光學相位差片2、3的相位差補償功能及將預傾斜角設定在上述范圍內而產生的補償功能外，還可以更進一步地改善反視角方向的對比度降低、及左右方向的反轉現(xiàn)象。
如上所述，本實施形態(tài)的液晶顯示裝置，在液晶顯示元件1和偏振片4、5之間備有光學相位差片2、3，該光學相位差片2、3的折射率橢圓體的3個主折射率na、nb、nc，具有na=nc＞nb的關系，并使與表面法線方向平行的主折射率nb的方向及表面內的主折射率nc或na的方向以表面內的主折射率na或nc的方向為軸順時針或反時針傾斜，從而使上述折射率橢圓體傾斜，在該液晶顯示裝置中，將各象素的液晶層8以不同比率進行分割并按不同的方向定向，同時，將液晶層8的預傾斜角設定為在對液晶施加接近液晶閾值電壓的電壓而顯示中間色調的狀態(tài)下不發(fā)生反視角方向的色調反轉的范圍。
因此，借助于上述光學相位差片2、3對在液晶顯示元件1內產生的與視角對應的相位差的補償功能、分割液晶層8而產生的補償功能、以及將預傾斜角設定在上述范圍而與光學相位差片2、3的補償功能構成最佳組合的補償功能，可以抑制使視角向上下方向傾斜時產生的反轉現(xiàn)象，同時基本上能均勻地抑制此時的對比度降低及顯示圖象看上去變白的傾向，而且，能特別有效地改善與視角有依賴關系的在白色調時(由于是正常白色顯示)發(fā)生的反視角方向的色調反轉，因而能顯示高畫質的圖象。
而且，在本實施形態(tài)的液晶顯示裝置中，作為液晶層8的液晶材料，由于采用的是將與波長550nm的光對應的折射率各向異性Δn(550)設計在大于0.060小于0.120的范圍內的材料，所以，除了光學相位差片2、3的相位差補償功能及將預傾斜角設定在上述范圍內而產生的補償功能外，還可以更進一步地改善反視角方向的對比度降低、及左右方向的反轉現(xiàn)象。
另外，這里，舉例說明了正常白色顯示的液晶顯示裝置，但在正常黑色顯示的液晶顯示裝置中，與光學相位差片2、3的補償效果相配合，通過將預傾斜角設定為在對液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓而顯示中間色調(黑色調)的狀態(tài)下不發(fā)生反視角方向的色調反轉的范圍并利用由此而得到的補償作用，也可以獲得與上述同樣的效果。
另外，在本實施形態(tài)中，說明了單純矩陣式的液晶顯示裝置，但除此以外，本發(fā)明也可以應用于采用TET等有源開關元件的有源矩陣式液晶顯示裝置。參照圖1對本發(fā)明另一實施形態(tài)說明如下。而為便于說明，對與上述實施形態(tài)中示出的構件具有相同功能的構件標以同一符號，其說明從略。
本實施形態(tài)的液晶顯示裝置，具有與上述實施形態(tài)1中示出的圖1的液晶顯示裝置基本相同的結構。不同點在于，在實施形態(tài)1的液晶顯示裝置中，將上述液晶層8的預傾斜角設定為在對液晶層8施加與液晶閾值電壓接近的電壓而顯示中間色調的狀態(tài)下不發(fā)生反視角方向的色調反轉的范圍，以便與光學相位差片2、3的相位差補償功能構成具有最佳特性的組合，與此不同，在本實施形態(tài)的液晶顯示裝置中，將用于顯示在對液晶層8施加與液晶閾值電壓接近的電壓的情況下得到的中間色調的施加電壓值設定為在該中間色調的顯示狀態(tài)下不發(fā)生反視角方向的色調反轉的范圍，以便與光學相位差片2、3的相位差補償功能構成具有最佳特性的組合。
以下，對該不同點進行詳細的說明。
本實施形態(tài)的液晶顯示裝置，由于是正常白色顯示，所以將用于實現(xiàn)對液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓后的中間色調顯示狀態(tài)、即白色調的施加電壓值設定為在施加該電壓的狀態(tài)下不發(fā)生反視角方向的色調反轉的范圍。
另一方面，通過實驗已確認了白色調時的透射率越低則白色調時的反視角方向的色調反轉越不容易發(fā)生，但相反也已確認，如將透射率設定得過低，則正視角方向、左右方向的亮度將會急劇降低。就是說，還必須將決定白色調時的透射率的液晶施加電壓設定在白色調時不發(fā)生正視角方向、左右方向的亮度急劇降低的范圍。
具體地說，相對于液晶施加電壓為0時的斷開狀態(tài)的100％透射率，將白色調時的液晶施加電壓設定為可以獲得大于85％的透射率。在這種情況下，更為理想的是，相對于斷開狀態(tài)的100％透射率，將白色調時的液晶施加電壓設定為可以獲得進入90％以上97％以下范圍的透射率。該設定范圍，是對液晶層8按上述的分割比分割的所有情況通用的范圍。
通過按如上方式相對于斷開狀態(tài)的100％透射率而將白色調時的液晶施加電壓設定為可以獲得大于85％的透射率，在通常的液晶顯示裝置所要求的50°視角內，不會發(fā)生成為問題的白色調時的反視角方向的色調反轉，無論從哪個方向觀看都能充分繼續(xù)使用。
特別是，在相對于斷開狀態(tài)的100％透射率而按照90％以上97％以下的范圍設定白色調時的液晶施加電壓的情況下，在70°視角內，可以完全不發(fā)生白色調時的反視角方向的色調反轉。
即，本實施形態(tài)的液晶顯示裝置，在液晶顯示元件1和偏振片4、5之間備有光學相位差片2、3，該光學相位差片2、3的折射率橢圓體的3個主折射率na、nb、nc，具有na=nc＞nb的關系，并使與表面法線方向平行的主折射率nb的方向及表面內的主折射率nc或na的方向以表面內的主折射率na或nc的方向為軸順時針或反時針傾斜，從而使上述折射率橢圓體傾斜，在該液晶顯示裝置中，將各象素的液晶層8以不同比率進行分割并按不同的方向定向，同時，將用于實現(xiàn)對液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓后的中間色調顯示狀態(tài)的施加電壓值設定為在施加該電壓的狀態(tài)下不發(fā)生反視角方向的色調反轉的范圍。
因此，借助于上述光學相位差片2、3對在液晶顯示元件1內產生的與視角對應的相位差的補償功能、分割液晶層8而產生的補償功能、以及將白色調時的液晶施加電壓設定在上述范圍而產生的補償功能，可以抑制使視角向上下方向傾斜時產生的反轉現(xiàn)象，同時基本上能均勻地抑制此時的對比度降低及顯示圖象看上去變白的傾向，而且，能特別有效地改善與視角有依賴關系的在白色調時(由于是正常白色顯示)發(fā)生的反視角方向的色調反轉，因而能顯示高畫質的圖象。
另外，在本實施形態(tài)的液晶顯示裝置中，作為液晶層8的液晶材料，也采用將與波長550nm的光對應的折射率各向異性Δn(550)設計在大于0.060小于0.120的范圍內的材料，更為理想的是，采用將上述Δn(550)設計在0.070以上0.095以下的范圍內的液晶材料，所以，除了光學相位差片2、3的相位差補償功能及將白色調時的液晶施加電壓設定在上述范圍內而產生的補償功能外，還可以更進一步地改善反視角方向的對比度降低、及左右方向的反轉現(xiàn)象。
另外，這里，也舉例說明了正常白色顯示的液晶顯示裝置，但在正常黑色顯示的液晶顯示裝置中，與光學相位差片2、3的補償效果相配合，通過將用于顯示對液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓而得到的中間色調(黑色調)的液晶施加電壓設定為在該中間色調下不發(fā)生反視角方向的色調反轉的范圍，并利用由此而得到的補償作用，也可以獲得與上述同樣的效果。
另外，與上述本實施形態(tài)1一樣，除單純矩陣式的液晶顯示裝置以外，也可以應用于采用TET等有源開關元件的有源矩陣式液晶顯示裝置。以下，參照圖1、及圖6～圖11(a)、圖11(b)、和圖11(c)，對本實施形態(tài)1、2的液晶顯示裝置的實施例與比較例一起進行如下的說明。
(實施例1)在本實施例中，如圖6所示，采用備有光接收元件21、放大器22及記錄裝置23的測定系統(tǒng)，測定了液晶顯示裝置的視角依賴性。液晶顯示裝置的液晶單元16，設置成使上述玻璃基板9側的面16a位于正交坐標xyz的基準面x-y。光接收元件21是能以一定的立體光接收角接收光的元件，在與垂直于面16a的z方向成角度Φ(視角)的方向上，配置在與坐標原點相距規(guī)定距離的位置。
在測定時，對設置在本測定系統(tǒng)內的液晶單元16，從與面16a相反一側的面照射波長550nm的單色光。透過液晶單元16后的單色先的一部分，入射到光接收元件21。光接收元件21的輸出由放大器22放大到規(guī)定的電平后，由波形存儲器、記錄儀等記錄裝置23進行記錄。
這里，準備了3個試樣#1～#3，在試樣中作為圖1的液晶顯示裝置的液晶單元16的定向膜11、14，采用日本合成橡膠公司生產的OptomerAL(商品名)，作為液晶層8，采用將第1分割部8a第2分割部8b設定為6∶4、17∶3、19∶1的液晶材料，單元厚度(液晶層8的厚度)為5μm。
作為試樣#1～#3的光學相位差片2、3，采用的結構是，通過將迪斯科(デイスコテイック)液晶涂布在透明的支承體(例如，三乙?；w維素(TAC)等)上，使迪斯科(デイスコティック)液晶傾斜定向并交聯(lián)而形成，上述第1延遲值為0nm，上述第2延遲值為100nm，圖3所示的主折射率nb的方向，相對于xyz軸坐標的z軸方向，沿箭頭A指示的方向傾斜約20°，同樣，主折射率nc的方向，相對于x軸沿箭頭B指示的方向構成約20°的角度(即，折射率橢圓體的傾斜角度θ=20°)。
將上述的試樣#1～#3設置在圖6所示的測定系統(tǒng)內，并在將光接收元件21以一定的角度Φ固定的情況下測定了與對試樣#1～#3的施加電壓對應的光接收元件21的輸出電平。
進行測定時，將光接收元件21配置成使角度Φ為30°，假定y方向為畫面的上側、x方向為畫面的左側，并將光接收元件21的配置位置分別向上方向、下方向、左方向、右方向移動。此外，還在將光接收元件21配置在z軸方向的狀態(tài)下進行了測定。
其結果示于圖7(a)～(c)。圖7(a)～(c)是表示與對試樣#1～#3施加的電壓對應的光的透射率(透射率-液晶施加電壓特性)的曲線圖。圖7(a)是分割比為6∶4的試樣#1的測定結果，圖7(b)是分割比為17∶3的試樣#2的測定結果，圖7(c)是分割比為19∶1的試樣#3的測定結果。
在上述的(a)～(c)中，用實線表示的曲線L1為z軸方向的特性，用虛線表示的曲線L2為下方向的特性，用點線表示的曲線L3為右方向的特性，用單點鎖線表示的曲線L4為上方向的特性，用雙點鎖線表示的曲線L5為左方向的特性。
從圖7(b)可以確認，在分割比為17∶3的試樣#2中，對中間色調顯示區(qū)域的透射率-施加電壓特性來說，曲線L2、L3、L4、L5接近于曲線L1。因此，在中間色調顯示區(qū)域，使視角向畫面的上下左右任意方向傾斜時都能得到基本相同的視角特性。
在下方向的測定中，在接通狀態(tài)下透射率大致保持在7％這樣低的一定值，沒有觀察到反轉現(xiàn)象。而在上方向的測定中，確認了在接通狀態(tài)下透射率為比在下方向測定中測定的透射率低的值，并且是充分降低的值。
在圖7(a)、(c)所示的試樣#1·#3中，也確認了與上述基本相同的視角特性的改善。
具體地說，如圖7(a)所示，由于分割比為6∶4，所以在中間色調顯示區(qū)域及接通狀態(tài)下，開始出現(xiàn)曲線L2(下方向)與曲線L4趨近的傾向，隨著分割比的加大，該傾向增強。另一方面，如圖7(c)所示，由于分割比為19∶1，所以開始出現(xiàn)曲線L2(下方向)與曲線L1(z軸方向)趨近的傾向，隨著分割比的減小該傾向增強。因此，在下方向(正視角方向)，可以抑制顯示圖象變黑而看不清的現(xiàn)象。
另外，使分割比以更小的步距變化而進行檢查后的結果，確認了在將分割比設定在7∶3至9∶1的范圍內的情況下，如上述的17∶3的情況所示，可以觀察到在上方向和下方向達到均衡的良好的視角特性的改善。
在本液晶顯示裝置中，在液晶顯示元件1的兩側設置著2個光學相位差片2、3，但即使僅設置其中的任何一個，仍可以獲得如上所述的視角特性。在設置一個的情況下，上下方向的視角特性雖能達到均衡而得到改善，但左右方向的視角特性卻變成非對稱的。與此不同，在設置2個的情況下，上下方向的視角特性與設置1個時一樣可以得到改善，同時左右方向的視角特性也變成對稱的，因而與上下方向同樣地得到改善。
這里，為進行比較，制作了將第1分割部8a∶第2分割部8b設定為1∶1的比較用試樣#101，同樣將其設置在圖6所示的測定系統(tǒng)內，并測定了視角依賴性。在圖8中示出作為其結果的透射率-施加電壓特性曲線。
在該曲線圖中，用實線表示的曲線L11為z軸方向的特性，用虛線表示的曲線L12為下方向的特性，用點線表示的曲線L13為右方向的特性，用單點鎖線表示的曲線L14為上方向的特性，用雙點鎖線表示的曲線L15為左方向的特性。
從其結果可以確認，在左右方向上，在接通狀態(tài)下得到足夠低的透射率，在視角特性上不存在問題。與此不同，在上下方向上，確認出在接通狀態(tài)下透射率沒有得到充分的降低。這樣，本比較例的液晶顯示裝置在上下方向具有視角依賴性。
(實施例2)在本實施例中，準備了7個試樣#11～#17，在試樣中作為圖1的液晶顯示裝置的液晶單元16的定向膜11、14，采用日本合成橡膠公司生產的OptomerAL(商品名)，作為液晶層8，采用了相對于上述定向膜11、14的預傾斜角為2.0°、4.0°、6.0°、8.0°、14.0°、15.0°、16.0°的液晶材料，單元厚度(液晶層8的厚度)為5μm。液晶層8的第1分割部8a∶第2分割部8b假定為17∶3。
這些試樣#11～#17的預傾斜角的測定，是制備注入了試樣#11～#17的材料的均質單元并以NSMAP-3000LCD型預傾斜角測定裝置(Sigma光學設備公司制)進行測定的。
作為試樣#11～#17的光學相位差片2、3，采用的是與上述實施例1相同的使デイスコテイック液晶傾斜定向的光學相位差片2、3。
對這些試樣#11～#17，以不同的白色調時的施加電壓在白色光下進行目視檢查后的結果，示于表1～表7。白色調時的電壓設定斷開狀態(tài)的透射率為100％的電壓值
表中，○不發(fā)生反視角方向的色調反轉，△1色調雖有畸變但未發(fā)生反視角方向的色調反轉因而仍在能繼續(xù)使用的程度內，△2發(fā)生仍能繼續(xù)使用的程度內的反視角方向的色調反轉，×1發(fā)生反視角方向的色調反轉，×2在正視角方向發(fā)生不能繼續(xù)使用的程度的亮度降低)表1是檢查了白色調時的顯示狀態(tài)后所得到的結果，作為用于得到白色調的液晶施加電壓，是這樣設定的，即假定對液晶的施加電壓為0時的斷開狀態(tài)下的液晶單元16的表面法線方向的透射率為100％，并對每個試樣將該施加電壓設定為在法線方向上得到該100％透射率的值。
從表1可知，在將白色調時的電壓設定為使透射率為100％的情況下，在使預傾斜角為8.0°、14.0°的試樣#14、#15中，在視角為70°時，即使從反視角方向觀看也能顯示不會發(fā)生色調反轉的良好的畫質。
另外，在使預傾斜角為6.0°的試樣#13中，在小于60°的視角下完全不存在問題，可顯示良好的畫質。而在70°的視角下，在反視角方向色調稍有畸變，但仍可以顯示不發(fā)生色調反轉的能充分使用的畫質。
在使預傾斜角為4.0°的試樣#12中，在小于60°的視角下完全不存在問題，可顯示良好的畫質。而在70°的視角下，確認發(fā)生了色調反轉，但仍可以繼續(xù)使用。
在使預傾斜角為15.0°的試樣#16中，在小于60°的視角下可顯示良好的畫質，但在70°的視角下，確認了從正視角方向觀看時亮度降低到不能繼續(xù)使用的程度。
另一方面，在使預傾斜角為2.0°的試樣#11中，即使在50°的視角下也確認了從反視角方向觀看時發(fā)生了色調反轉，而在使預傾斜角為16.0°的試樣#17中，即使在50°的視角下也確認了從正視角方向觀看時亮度降低到不能繼續(xù)使用的程度。白色調時的電壓設定斷開狀態(tài)的透射率為97％的電壓值
(表中，○不發(fā)生反視角方向的色調反轉，△1色調雖有畸變但未發(fā)生反視角方向的色調反轉因而仍在能繼續(xù)使用的程度內，×1發(fā)生反視角方向的色調反轉，×2在正視角方向發(fā)生不能繼續(xù)使用的程度的亮度降低)表2是對每個試樣將白色調時的電壓設定為使與斷開狀態(tài)的透射率對應的透射率為97％的情況下的檢查結果。
從表2可知，在將白色調時的電壓設定為使透射率為97％的情況下，在使預傾斜角為6.0°、8.0°、14.0°的試樣#13、#14、#15中，在視角為70°時，即使從反視角方向觀看也確認能顯示不會發(fā)生色調反轉的良好的畫質。
在使預傾斜角為4.0°的試樣#12中，在小于50°的視角下，即使從反視角方向觀看也確認能顯示不會發(fā)生色調反轉的良好畫質，但在60°的視角下色調發(fā)生畸變。但是，由于確認沒有發(fā)生色調反轉，所以在60°的視角下仍能繼續(xù)使用。在使預傾斜角為15.0°的試樣#16中，在小于50°的視角下可顯示良好的畫質。但在60°的視角下，確認了從正視角觀看時亮度降低到不能繼續(xù)使用的程度。
另一方面，在使預傾斜角為2.0°的試樣#11中，即使在50°的視角下也確認了從反視角方向觀看時發(fā)生了色調反轉，而在使預傾斜角為16.0°的試樣#17中，即使在50°的視角下也確認了從正視角方向觀看時亮度降低到不能繼續(xù)使用的程度。白色調時的電壓設定斷開狀態(tài)的透射率為95％的電壓值
(表中，○不發(fā)生反視角方向的色調反轉，△1色調雖有畸變但未發(fā)生反視角方向的色調反轉因而仍在能繼續(xù)使用的程度內，×1發(fā)生反視角方向的色調反轉，×2在正視角方向發(fā)生不能繼續(xù)使用的程度的亮度降低)表3是對每個試樣將白色調時的電壓設定為使與斷開狀態(tài)的透射率對應的透射率為95％的情況下的檢查結果。該表與進行使透射率為97％的電壓設定的表2的結果相同。白色調時的電壓設定斷開狀態(tài)的透射率為92％的電壓值
表中，○不發(fā)生反視角方向的色調反轉，△2發(fā)生仍能繼續(xù)使用的程度內的反視角方向的色調反轉，×1發(fā)生反視角方向的色調反轉，×2在正視角方向發(fā)生不能繼續(xù)使用的程度的亮度降低)表4是對每個試樣將白色調時的電壓設定為使與斷開狀態(tài)的透射率對應的透射率為92％的情況下的檢查結果。
從表4可知，在將白色調時的電壓設定為使透射率為92％的情況下，在使預傾斜角為6.0°、8.0°、14.0°的試樣#13、#14、#15中，在視角為70°時，即使從反視角方向觀看也確認能顯示不會發(fā)生色調反轉的良好畫質。
在使預傾斜角為4.0°的試樣#12中，在小于60°的視角下，即使從反視角方向觀看也確認能顯示不會發(fā)生色調反轉的良好畫質，而在70°的視角下則發(fā)生色調反轉。但是，仍在可以繼續(xù)使用的程度內。在使預傾斜角為15.0°的試樣#16中，在小于50°的視角下可顯示良好的畫質，但在60°的視角下，確認了從正視角觀看時亮度降低到不能繼續(xù)使用的程度。在使預傾斜角為2.0°的試樣#11中，在50°的視角下發(fā)生了色調反轉，但仍在可以繼續(xù)使用的程度內。
另一方面，在使預傾斜角為16.0°的試樣#17中，即使在50°的視角下也確認了從正視角方向觀看時亮度降低到不能繼續(xù)使用的程度。白色調時的電壓設定斷開狀態(tài)的透射率為90％的電壓值<
>(表中，○不發(fā)生反視角方向的色調反轉，△1色調雖有畸變但未發(fā)生反視角方向的色調反轉因而仍在能繼續(xù)使用的程度內，△2發(fā)生仍能繼續(xù)使用的程度內的反視角方向的色調反轉，△3在正視角方向發(fā)生仍在能繼續(xù)使用的程度內的亮度降低，×1發(fā)生反視角方向的色調反轉，×2在正視角方向發(fā)生不能繼續(xù)使用的程度的亮度降低)表5是對每個試樣將白色調時的電壓設定為使與斷開狀態(tài)的透射率對應的透射率為90％的情況下的檢查結果。
從表5可知，在將白色調時的電壓設定為使透射率為90％的情況下，在使預傾斜角為6.0°、8.0°的試樣#13、#14中，在視角為70°時，即使從反視角方向觀看也能顯示不會發(fā)生色調反轉的良好畫質。
在使預傾斜角為14.0°的試樣#15中，在小于50°的視角下可顯示良好的畫質，但在60°的視角下，確認了從正視角觀看時亮度降低。但是，該亮度的降低仍在可以繼續(xù)使用的程度內。在使預傾斜角為4.0°的試樣#12中，在小于60°的視角下，即使從反視角方向觀看也確認能顯示不會發(fā)生色調反轉的良好畫質，但在70°的視角下，色調發(fā)生了畸變。但是，尚未發(fā)生色調反轉，因而仍在可以繼續(xù)使用的程度內。在使預傾斜角為15.0°的試樣#16中，在50°的視角下，確認了從正視角觀看時亮度降低。但該亮度的降低仍在可以繼續(xù)使用的程度內。在使預傾斜角為2.0°的試樣#11中，在50°的視角下發(fā)生了色調畸變，在60°的視角下，發(fā)生了色調反轉，但仍都在可以繼續(xù)使用的程度內。
另一方面，在使預傾斜角為16.0°的試樣#17中，即使在50°的視角下也確認了從正視角方向觀看時亮度降低到不能繼續(xù)使用的程度。白色調時的電壓設定斷開狀態(tài)的透射率為87％的電壓值
(表中，○不發(fā)生反視角方向的色調反轉，△3在正視角方向發(fā)生仍在能繼續(xù)使用的程度內的亮度降低，×2在正視角方向發(fā)生不能繼續(xù)使用的程度的亮度降低)表6是對每個試樣將白色調時的電壓設定為使與斷開狀態(tài)的透射率對應的透射率為87％的情況下的檢查結果。
從表6可知，在將白色調時的電壓設定為使透射率為87％的情況下，在使預傾斜角為4.0°、6.0°、8.0°的試樣#12、#13、#14中，在小于50°的視角下可顯示良好的畫質。但在60°的視角下，確認了從正視角觀看時亮度降低。但是，該亮度的降低仍在可以繼續(xù)使用的程度內。而在70°的視角下，確認了從正視角方向觀看時亮度降低到不能繼續(xù)使用的程度。
在使預傾斜角為14.0°的試樣#15中，在50°的視角、60°的視角下，確認了從正視角觀看時亮度降低，但仍在可以繼續(xù)使用的程度內。而在70°的視角下，確認了從正視角方向觀看時亮度降低到不能繼續(xù)使用的程度。
在使預傾斜角為15.0°、16.0°的試樣#16、#17中，即使在50°的視角下從正視角方向觀看時也確認了亮度降低到不能繼續(xù)使用的程度。
在使預傾斜角為2.0°的試樣#11中，在小于50°的視角下，即使從反視角方向觀看也確認能顯示不會發(fā)生色調反轉的良好畫質，但在60°的視角下，確認了從正視角觀看時亮度降低。但是，仍在可以繼續(xù)使用的程度內。而在70°的視角下，確認了從正視角方向觀看時亮度降低到不能繼續(xù)使用的程度。白色調時的電壓設定斷開狀態(tài)的透射率為85％的電壓值
(表中，△3在正視角方向發(fā)生仍在能繼續(xù)使用的程度內的亮度降低，×3在正視角方向、左右方向上發(fā)生不能繼續(xù)使用的程度的亮度降低)表7是對每個試樣將白色調時的電壓設定為使與斷開狀態(tài)的透射率對應的透射率為85％的情況下的檢查結果。
從表7可知，在將白色調時的電壓設定為使透射率為85％的情況下，在使預傾斜角為4.0°、6.0°、8.0°、14.0°、15.0°、16.0°的試樣#12、#13、#14、#15、#16、#17中，即使在50°的視角下也確認了從正視角方向、左右方向觀看時亮度降低到不能繼續(xù)使用的程度。
另一方面，在使預傾斜角為2.0°的試樣#11中，在50°視角下，確認了從正視角觀看時亮度降低。但是，仍在可以繼續(xù)使用的程度內。而在60°的視角下，確認了從正視角方向觀看時亮度降低到不能繼續(xù)使用的程度。
即，從表1～表7可知，在調整預傾斜角、或調整白色調的透射率的情況下，能夠改善反視角方向的色調反轉。在這種情況下，可以斷定，當作為白色調的透射率為通常設定的95％～97％左右、預傾斜角設定在大于4°小于15°的范圍內時，在50°的視角內，能夠進行使反視角方向的色調反轉得到改善、且正視角方向的亮度不降低的良好顯示。而且，進而在60°以上14°以下的范圍內，即使在寬視野角的70°視角下，也能改善反視角方向的色調反轉，而且在正視角方向也能得亮度不降低的良好顯示。
另外，可以斷定，在通常設定的4°～14°的預傾斜角下，當白色調時的透射率設定為可以得到大于85％的透射率時，在50°的視角內，能夠進行反視角方向的色調反轉得到改善、且正視角方向的亮度不降低的良好顯示。進一步，可以斷定，如可以使透射率進入90％以上97％以下的范圍，則即使在寬視野角的70°視角下也能進行使反視角方向的色調反轉得到改善、且正視角方向的亮度不降低的良好顯示。
另外，還可以斷定，如果將預傾斜角的調整和白色調時的透射率的調整結合起來，則可以獲得進一步的改善效果。
接著，對與上述相同的試樣#11和試樣#14，如圖6所示，采用備有光接收元件21、放大器22及記錄裝置23的測定系統(tǒng)，測定了液晶顯示裝置的視角依賴性。
在該測定系統(tǒng)中，液晶顯示裝置的液晶單元16，設置成使上述玻璃基板9側的面16a位于正交坐標xyz的基準面x-y。光接收元件21是能以一定的立體光接收角接收光的元件，在與垂直于面16a的z方向成角度Φ(視角)的方向上，配置在與坐標原點相距規(guī)定距離的位置。
在測定時，對設置在本測定系統(tǒng)內的液晶單元16，從與面16a相反一側的面照射波長550nm的單色光。透過液晶單元16后的單色光的一部分，入射到光接收元件21。光接收元件21的輸出由放大器22放大到規(guī)定的電平后，由波形存儲器、記錄儀等記錄裝置23進行記錄。
這里，在將光接收元件21以一定的角度Φ固定的情況下測定了與對上述實施例的試樣#11、#14的施加電壓對應的光接收元件21的輸出電平。
進行測定時，將光接收元件21配置成使角度Φ為50°，假定y方向為畫面的左側、x方向為畫面的下側(正視角方向)，并將光接收元件21的配置位置分別向上方向(反視角方向)、下方向(正視角方向)、左方向、右方向移動。
其結果示于圖9(a)～(c)。圖9(a)～(c)是表示與對使預傾斜角為8.0°的試樣#14及使預傾斜角為2.0°的試樣#11施加的電壓對應的光的透射率(透射率-液晶施加電壓特性)的曲線圖。
圖9(a)是從圖5的上方向進行測定的結果，圖9(b)和圖9(c)是分別從圖5的下方向和左方向進行測定的結果。而從右方向的測定與圖9(c)相同。以下，將左方向、右方向總稱為橫向。
在圖9(a)中，用單點鎖線表示的曲線L21，是從正面、即表面法線方向測定的結果，試樣#11、#14都具有相同的透射率-液晶施加電壓特性。
在圖9(a)～(c)中，用實線表示的L22、L24、L26是試樣#14的特性，用虛線表示的L23、L25、L27是試樣#11的特性。
在將試樣#11、#14的上方向的透射率-液晶施加電壓特性進行比較時，從圖9(a)可以確認，試樣#11的曲線L23，從1V附近到2V附近透射率一度上升后下降，具有一個凸起部分，與此不同，試樣#14的曲線L22，從1V附近到2V附近透射率基本保持一定，消除了凸起部分，因而不發(fā)生反轉現(xiàn)象。
另外，在圖9(b)、(c)中，在將下方向和橫向的透射率-液晶施加電壓特性進行比較時，試樣#14的曲線L24、L26，開始時比試樣#11的曲線L25、L27透射率下降得稍微快一些，而在圖9(b)中的2V附近、圖9(c)中的2.7V附近，試樣#14和試樣#11的透射率基本上趨于一致，可以確認使預傾斜角大到8.0°不會引起不利影響。
另外，對于除了作為光學相位差片2、3使迪斯科(デイスコテイック)液晶在透明支承體上混合定向外與上述試樣#11～#17相同的試樣，也可以得到與上述同樣的結果。
(實施例3)在本實施例中，準備了3個試樣#21～#23，在試樣中作為圖1的液晶顯示裝置的液晶單元16的定向膜11、14，采用日本合成橡膠公司生產的OptomerAL(商品名)，作為液晶層8(分割比17∶3)，采用相對于上述定向膜11、14的預傾斜角為6°、且將波長550nm的折射率各向異性Δn(550)分別設定為0.070、0.080、0.095的液晶材料，單元厚度(液晶層8的厚度)為5μm。
另外，預傾斜角的測定，是制備注入了試樣#21～#23的材料的均質單元并以NSMAP-3000型預傾斜角測定裝置進行測定的。
作為試樣#21～#23的光學相位差片2、3，采用的是與上述實施例1相同的使迪斯科(デイスコテイック)液晶傾斜定向的光學相位差片2、3。
將上述的試樣#21～#23設置在圖6所示的測定系統(tǒng)內，并在將光接收元件21以一定的角度Φ固定的情況下測定了與對試樣#21～#23的施加電壓對應的光接收元件21的輸出電平。
進行測定時，將光接收元件21配置成使角度Φ為50°，假定y方向為畫面的左側、x方向為畫面的下側(正視角方向)，并將光接收元件21的配置位置分別向上方向(反視角方向)、左方向、右方向移動。
其結果示于圖10(a)～(c)。圖10(a)～(c)是表示與對試樣#21～#23施加的電壓對應的光的透射率(透射率-液晶施加電壓特性)的曲線圖。
在圖10(a)～(c)中，用單點鎖線表示的曲線L31、L34、L37是對液晶層8采用Δn(550)=0.070的液晶材料的試樣#21的特性，用實線表示的曲線L32、L35、L38是對液晶層8采用Δn(550)=0.080的液晶材料的試樣#22的特性，用虛線表示的曲線L33、L36、L39是對液晶層8采用Δn(550)=0.095的液晶材料的試樣#23的特性。
另外，作為與實施例對應的比較例，準備了2個除了對圖1的液晶單元16的液晶層8(分割比17∶3)采用將波長550nm的折射率各向異性Δn(550)分別設定為0.060、0.120的液晶材料以外與本實施例相同的比較用的試樣#201、#202，將其設置在圖6所示的測定系統(tǒng)內，并按照與本實施例同樣的方法在將光接收元件21以一定的角度Φ固定的情況下測定了與對試樣#201、#202的施加電壓對應的光接收元件21的輸出電平。
進行測定時，與本實施例相同，將光接收元件21配置成使角度Φ為50°，假定y方向為畫面的上側、x方向為畫面的下側(正視角方向)，并將光接收元件21的配置位置分別向上方向、左方向、右方向移動。
其結果示于圖11(a)～(c)。圖11(a)～(c)是表示與對比較用試樣#201、#202施加的電壓對應的光的透射率(透射率-液晶施加電壓特性)的曲線圖。
圖11(a)是從圖5的上方向進行測定的結果，圖11(b)是從圖5的右方向、圖11(c)是從左方向進行測定的結果。
在圖11(a)～(c)中，用實線表示的曲線L40、L42、L44是對液晶層8采用Δn(550)=0.060的液晶材料的試樣#201的特性，用虛線表示的曲線L41、L43、L45是對液晶層8采用Δn(550)=0.120的液晶材料的試樣#202的特性。
在將試樣#21～#23與試樣#201、#202的上方向的透射率-液晶施加電壓特性進行比較時，從圖10(a)可以確認，曲線L31、L32、L33隨著電壓的升高透射率充分地下降。與此不同，在圖11(a)中，曲線L41，與圖10(a)的曲線L31、L32、L33相比，即使提高電壓也不能使透射率充分地下降。而曲線L40則可以觀察到隨著電壓的升高透射率一度下降后又上升的反轉現(xiàn)象。
同樣，在將試樣#21～#23與試樣#201、#202的右方向的透射率-液晶施加電壓特性進行比較時，從圖10(b)可以確認，曲線L34、L35、L36隨著電壓的升高透射率下降到幾乎接近于0。而在圖11(b)中，當電壓升高時，曲線42與圖10(b)相同，透射率下降到幾乎接近于0，但從曲線43卻觀察到上述的反轉現(xiàn)象。
同樣，在將試樣#21～#23與試樣#201、#202的左方向的透射率-液晶施加電壓特性進行比較時，圖10(c)的曲線L37、L38、L39和圖11(c)曲的線L44，當電壓升高時，透射率全都下降到幾乎接近于0，但只有圖11(c)的曲線L45可以觀察到反轉現(xiàn)象。
進一步，對試樣#21～#23和試樣#201、#202，在白色光下進行目視檢查。
在50°的視角下無論從哪個方向對試樣#21～#23和試樣#201進行觀察，都能顯示觀察不到著色現(xiàn)象的良好畫質。與此不同，當在50°的視角下從左右方向對試樣#202進行觀察時，可以確認發(fā)生了從黃色到橙色的著色。
從以上結果可知，如圖10(a)～(c)所示，在對液晶層8采用將波長550nm的折射率各向異性Δn(550)分別設定為0.070、0.080、0.095的液晶材料的情況下，當施加著電壓時，透射率充分降低，也看不到反轉現(xiàn)象，因而使視野角擴大，并且也不會發(fā)生著色現(xiàn)象，從而使液晶顯示裝置的顯示質量顯著提高。
與此不同，從圖11(a)～(c)所示可以看出，在對液晶層8采用將波長550nm的折射率各向異性Δn(550)分別設定為0.060、0.120的液晶材料的情況下，不能充分地改善視角依賴性。
另外，對于除了作為光學相位差片2、3迪斯科(使デイスコテイック)液晶在透明支承體上混合定向以外與上述試樣#21～#23及試樣#201、#202相同的試樣，也可以得到與上述同樣的結果。
另外，還通過改變上述光學相位差片2、3的折射率橢圓體的傾斜角度θ檢查了與傾斜角度θ對應的透射率-液晶施加電壓特性的依賴性，其結果表明，只要是在15°≤θ≤75°的范圍內，則透射率-液晶施加電壓特性基本保持不變，而與光學相位差片2、3的迪斯科(デイスコテイック)液晶的定向狀態(tài)無關。當超出上述范圍時，可以確認反視角方向的視野角不能擴大。
進一步，還通過改變上述光學相位差片2、3的第2延遲值檢查了與第2延遲值對應的透射率-液晶施加電壓特性的依賴性，其結果表明，只要第2延遲值在80nm～250nm范圍內，則透射率-液晶施加電壓特性基本保持不變，而與光學相位差片2、3的迪斯科(デイスコテイック)液晶的定向狀態(tài)無關。當超出上述范圍時，可以確認橫向的視野角不能擴大。
另外，基于對上述比較用試樣#201、#202的目視檢查結果，又準備了3個除了對圖1的液晶單元16的液晶層8采用將波長550nm的折射率各向異性Δn(550)分別設定為0.065、0.100、0.115的液晶材料以外與本實施例相同的試樣#24～#26，并采用圖6所示的測定系統(tǒng)，按照與本實施例同樣的方法在將光接收元件21以一定的角度Φ固定的情況下測定了與對試樣#24～#26的施加電壓對應的光接收元件21的輸出電平。此外，還分別在白色光下進行了目視檢查。
從其結果可以確認，在使折射率各向異性Δn(550)為0.100的試樣#25、及使折射率各向異性Δn(550)為0.115的試樣#26中，在角度Φ為50°的情況下，當電壓升高時，在左右方向透射率稍有上升。但是，在目視檢查中沒有觀察到發(fā)生反轉現(xiàn)象，所以該透射率的上升仍在能繼續(xù)使用的程度內。在上方向的檢查結果表明，不存在任何問題。
另一方面，在使折射率各向異性Δn(550)為0.065的試樣#24中，與圖11(a)所示的比較用試樣#201相同，當電壓升高時，在上方向是透射率一度下沉后又升起的曲線，但與試樣#201的曲線相比，其透射率上升的程度小，所以仍可以繼續(xù)使用。在左右方向的檢查結果表明，不存在任何問題。
另外，在目視檢查中，對試樣#25、#26，觀察到從黃色到橙色的一定程度的著色，但仍在不發(fā)生任何問題的程度內。對試樣#24，則觀察到呈現(xiàn)出一定程度的藍色。但是，該程度的藍色也不會存在任何問題。
另外，作為補充，對試樣#24和試樣#201施加1V左右的電壓，測定了液晶單元16的表面法線方向的白色顯示時的透射率。其結果表明，試樣#201的透射率降低到不能繼續(xù)使用的程度。與此不同，對試樣#24觀察到一定程度的透射率降低，但仍在能繼續(xù)使用的程度內。
進一步，在對圖1的液晶顯示裝置的液晶單元16的定向膜11、14采用日本合成橡膠公司生產的OptomerAL(商品名)、對液晶層8分別采用相對于上述定向膜11、14的預傾斜角為4.0°、8.0°、14°的液晶材料的情況下，也得到了同樣的結果。
如上所述，本發(fā)明的液晶顯示裝置，在結構上包含將大致扭轉90°并定向后的液晶層封入在相對的表面上各自形成透明電極層和定向膜的一對透光性基板之間的液晶顯示元件、配置在上述液晶顯示元件兩側的一對偏振器、及在上述液晶顯示元件與上述偏振器之間至少設置一個的光學相位差片、即其折射率橢圓體的3個主折射率na、nb、nc具有na=nc＞nb的關系并使與表面法線方向平行的主折射率nb的方向及表面內的主折射率nc或na的方向以表面內的主折射率na或nc的方向為軸順時針或反時針傾斜從而使折射率橢圓體傾斜的光學相位差片，上述定向膜，將各象素中的液晶層以不同比率分割，并將分割后的分割液晶層按各自不同的方向定向，而且，將上述液晶層的液晶分子的長軸與定向膜所成的角度即預傾斜角設定為在對液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓而顯示中間色調的狀態(tài)下不發(fā)生反視角方向的色調反轉的范圍。
另外，本發(fā)明的液晶顯示裝置，在上述結構中，液晶層的液晶分子的長軸與定向膜所成的角度即預傾斜角，進一步，最好設定為在對液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓而顯示中間色調的狀態(tài)下不發(fā)生正視角方向的亮度急劇降低的范圍。
因此，在本發(fā)明的上述液晶顯示裝置中，與僅利用光學相位差片的補償功能的情況相比，能使液晶顯示元件的相位差變化得到進一步改善，特別是，能夠消除對液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓而顯示中間色調的畫面上的反視角方向的色調反轉，從而可以更進一步地防止畫面的視角依賴性。因此，包含上述光學相位差片和液晶顯示元件的液晶顯示裝置，能夠防止色調反轉現(xiàn)象及視角方向的對比率的降低。
此外，利用以不同比率分割后的分割液晶層的補償效果，可以消除相反的正視角方向的視角特性和反視角方向的視角特性之差，并能使兩視角特性彼此接近。所以，基本上可以均勻地抑制使視角向上下方向傾斜時所產生的對比度降低及顯示圖象看上去變白的傾向。
所謂在對液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓而顯示中間色調的狀態(tài)下不發(fā)生反視角方向的色調反轉、以及在顯示該中間色調的狀態(tài)下不發(fā)生正視角方向的亮度急劇降低的范圍，具體地說，指的是將上述分割液晶層的各定向部分中在至少一側的基板上的預傾斜角設定在大于4°小于15°的范圍內。
因此，本發(fā)明的液晶顯示裝置，在上述結構中，最好將上述分割液晶層的各定向部分中在至少一邊的基板上的預傾斜角設定在大于4°小于15°的范圍內。
按照如上方式，在通常的液晶顯示裝置所要求的50°視角上，雖然有時會發(fā)生一定程度的反視角方向的色調反轉，但無論從哪個方向觀看都能夠將液晶畫面的色調反轉現(xiàn)象抑制到能充分繼續(xù)使用的程度。
而且，在視角為70°的進一步的寬視野角的液晶顯示裝置中，所謂在對液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓而顯示中間色調的狀態(tài)下不發(fā)生反視角方向的色調反轉、以及在顯示該中間色調的狀態(tài)下不發(fā)生正視角方向的亮度急劇降低的范圍，指的是將上述預傾斜角設定在6°以上14°以下的范圍內。
因此，本發(fā)明的液晶顯示裝置，在上述結構中，最好將預傾斜角設定在6°以上14°以下的范圍內。
按照如上方式，在視角為70°的寬視野角的液晶顯示裝置中，能夠實現(xiàn)將施加與液晶閾值電壓接近的電壓而顯示中間色調的畫面上的反視角方向的色調反轉完全消除的狀態(tài)。
因此，在采用上述結構時，與現(xiàn)有的液晶顯示裝置相比，可以起到能使液晶顯示裝置的顯示圖象的質量顯著提高的作用。
本發(fā)明的另一中液晶顯示裝置，在結構上包含將大致扭轉90°并定向后的液晶層封入在相對的表面上各自形成透明電極層和定向膜的一對透光性基板之間的液晶顯示元件、配置在上述液晶顯示元件兩側的一對偏振器、及在上述液晶顯示元件與上述偏振器之間至少設置一個的光學相位差片、即其折射率橢圓體的3個主折射率na、nb、nc具有na=nc＞nb的關系并使與表面法線方向平行的主折射率nb的方向及表面內的主折射率nc或na的方向以表面內的主折射率na或nc的方向為軸順時針或反時針傾斜從而使上述折射率橢圓體傾斜的光學相位差片，上述定向膜，將各象素中的液晶層以不同比率分割，并將分割后的分割液晶層按各自不同的方向定向，而且，將用于顯示在對液晶施加接近于液晶閾值電壓的電壓的情況下得到的中間色調的施加電壓值設定為在顯示該中間色調的狀態(tài)下不發(fā)生反視角方向的色調反轉的范圍。
另外，本發(fā)明的液晶顯示裝置，在上述結構中，進一步將用于顯示在對液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓的情況下得到的中間色調的施加電壓值設定為在顯示該中間色調的狀態(tài)下不發(fā)生正視角方向的亮度急劇降低的范圍。
因此，在本發(fā)明的上述結構的液晶顯示裝置中，與僅利用光學相位差片的補償功能的情況相比，能使液晶顯示元件的相位差變化得到進一步改善，特別是，能夠消除對液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓而顯示中間色調的畫面上的反視角方向的色調反轉，從而可以更進一步地防止畫面的視角依賴性。因此，包含上述光學相位差片和液晶顯示元件的液晶顯示裝置，能夠防止色調反轉現(xiàn)象及反射角方向的對比率的降低。
此外，利用以不同比率分割后的分割液晶層的補償效果，可以消除相反的正視角方向的視角特性和反視角方向的視角特性之差，并能使兩視角特性彼此接近。所以，基本上可以均勻地抑制使視角向上下方向傾斜時所產生的對比度降低及顯示圖象看上去變白的傾向。
所謂在對液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓而顯示中間色調的狀態(tài)下不發(fā)生反視角方向的色調反轉、以及在顯示該中間色調的狀態(tài)下不發(fā)生正視角方向的亮度急劇降低的范圍，具體地說，指的是將用于顯示在對液晶施加接近于液晶閾值電壓的電壓的情況下得到的中間色調的施加電壓值設定為可以得到比不對液晶施加電壓的白色狀態(tài)(斷開狀態(tài))時的透射率的85％大的透射率。
因此，本發(fā)明的液晶顯示裝置，在上述結構中，最好將用于顯示在對液晶施加接近于液晶閾值電壓的電壓的情況下得到的中間色調的施加電壓值設定為可以得到比不對液晶施加電壓的白色狀態(tài)時的透射率的85％大的透射率。
按照如上方式，在通常的液晶顯示裝置所要求的50°視角上，雖然有時會發(fā)生一定程度的反視角方向的色調反轉，但無論從哪個方向觀看都能夠將液晶畫面的色調反轉現(xiàn)象抑制到能充分繼續(xù)使用的程度。
而且，在視角為70°的進一步的寬視野角的液晶顯示裝置中，所謂在對液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓而顯示中間色調的狀態(tài)下不發(fā)生反視角方向的色調反轉、以及在顯示該中間色調的狀態(tài)下不發(fā)生正視角方向的亮度急劇降低的范圍，指的是將用于顯示在對液晶施加接近于液晶閾值電壓的電壓的情況下得到的中間色調的施加電壓值設定為可以得到進入不對液晶施加電壓的白色狀態(tài)(斷開狀態(tài))時的透射率的90％以上97％以下范圍的透射率。
因此，本發(fā)明的液晶顯示裝置，在上述結構中，最好將用于顯示在對液晶施加接近于液晶閾值電壓的電壓的情況下得到的中間色調的施加電壓值設定為可以得到進入不對液晶施加電壓的白色狀態(tài)時的透射率的90％以上97％以下范圍內的透射率。
按照如上方式，在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，在視角為70°的寬視野角的液晶顯示裝置中，能夠實現(xiàn)將對液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓而顯示中間色調的畫面上的反視角方向的色調反轉完全消除的狀態(tài)。
因此，在采用上述發(fā)明的結構時，與現(xiàn)有的液晶顯示裝置相比，可以起到能使顯示圖象質量顯著提高的作用。
另外，在本實施形態(tài)的上述結構的液晶顯示裝置中，液晶層的液晶材料的與波長550nm的光對應的折射率各向異性Δn(550)，最好設定在大于0.060小于0.120的范圍內。
這樣設定的原因是，已經確認，當與作為可見光范圍的中心區(qū)域的波長550nm的光對應的液晶材料的折射率各向異性Δn(550)在0.060以下、0.120以上時，將因視角方向而發(fā)生反轉現(xiàn)象或對比度的降低。因此，通過將液晶材料的與波長550nm的光對應的折射率各向異性Δn(550)設定在大于0.060小于0.120的范圍內，可以消除在液晶顯示元件內產生的與視角對應的相位差，所以，在液晶畫面中無論是因視角而產生的著色現(xiàn)象還是對比度的變化、左右方向的反轉現(xiàn)象等，都能得到進一步的改善。
因此，在采用將折射率各向異性Δn(550)設定在大于0.060小于0.120的范圍內的結構的情況下，可以起到能使本發(fā)明的上述液晶顯示裝置的顯示圖象質量進一步提高的作用。
在該情況下，進一步，通過將液晶層的液晶材料的與波長550nm的光對應的折射率各向異性Δn(550)設定在大于0.070小于0.095的范圍內，可以更有效地將在液晶顯示元件內產生的與視角對應的相位差消除。按照這種方式，與本發(fā)明的上述結構的液晶顯示裝置相比，能可靠地改善因視角而產生的液晶顯示圖象的對比度的變化、左右方向的反轉現(xiàn)象、著色現(xiàn)象等，因而可以起到實現(xiàn)極其良好的顯示圖象質量的作用。
本發(fā)明的上述結構的液晶顯示裝置，在全部光學相位差片中，都將折射率橢圓體的傾斜角設定在15°至75°之間。
這樣，在設在液晶顯示裝置內的所有光學相位差片中通過將折射率橢圓體的傾斜角都設定在15°至75°之間，能夠可靠地獲得上述的本發(fā)明備有的光學相位差片的相位差補償功能，所以可以起到能可靠地提高本發(fā)明的上述結構的液晶顯示裝置的可視性的作用。
本發(fā)明的上述結構的液晶顯示裝置，在全部光學相位差片中，都最好將主折射率na和主折射率nb之差與光學相位差片的厚度d的乘積(na-nb)×d設定在80nm～250nm之間。
這樣，在設在液晶顯示裝置內的全部光學相位差片中，通過將主折射率na和主折射率nb之差與光學相位差片的厚度d的乘積(na-nb)×d設定在80nm～250nm之間，能夠可靠地獲得上述的本發(fā)明備有的光學相位差片的相位差補償功能，所以可以起到能可靠地提高本發(fā)明的上述結構的液晶顯示裝置的可視性的作用。
另外，如上所述，在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，對上述象素內的最大的上述分割液晶層，最好是將上述光學相位差片配置成使上述定向膜內側附近的液晶分子在由上述透明電極施加電壓時的傾斜方向與折射率橢圓體的傾斜方向相反。
在上述結構中，對最大的分割液晶層，只要對應于光學相位差片的表面的折射率橢圓體的傾斜方向與施加電壓時的上述液晶分子的傾斜方向相反，就可以將該液晶分子的光學特性與折射率橢圓體即光學相位差片的光學特性設定成彼此相反。因此，盡管定向膜內側附近的液晶分子由于受定向影響在施加電壓時不能立起，但該液晶分子的光學特性的偏差，可以由光學相位差片補償。
因此，當使視角向正視角方向傾斜時，可以抑制反轉現(xiàn)象，而且能獲得不會黑得看不清的良好顯示圖象。此外，還可以抑制當使視角向反視角方向傾斜時的對比度的降低，所以，可以獲得不帶白色的良好顯示圖象。而且，也可以抑制在左右方向上的反轉現(xiàn)象。
因此，如采用這種結構，可以起到能使本發(fā)明的上述結構的液晶顯示裝置的視角特性大幅度改進的作用。
另外，如上所述，在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，作為分割液晶層設置了第1分割液晶層和第2分割液晶層，并最好將第1分割液晶層和第2分割液晶層的大小比例設定為6∶4至19∶1的范圍。
因此，在限定折射率橢圓體的傾斜方向的上述結構中，能夠更可靠地改進視角特性。
在本發(fā)明的各項詳細說明中所列舉的具體實施形態(tài)或實施例，主要是用于說明本發(fā)明的技術內容，并不限定于這些具體例，不應狹義地進行解釋，在本發(fā)明的主旨和以下所述的各項權利要求的范圍內，可以實施各種變更。
權利要求
1．一種液晶顯示裝置，它包含將液晶層封入各自備有定向膜的一對基板之間的液晶顯示元件、設置在上述液晶顯示元件兩側的一對偏振器、及在上述液晶顯示元件與上述偏振器之間至少設置一個的其折射率橢圓體傾斜的光學相位差片，該液晶顯示裝置的特征在于上述定向膜，在上述各象素中將液晶層分割為體積不同的多個分割部，并將該分割部按各自不同的方向定向，同時，將上述液晶層的液晶分子的長軸與定向膜所成的角度即預傾斜角設定為在對上述液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓而顯示中間色調的狀態(tài)下不發(fā)生反視角方向的色調反轉的范圍。
2．根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于使上述折射率橢圓體的3個主折射率na、nb、nc滿足nz=nc＞nb，并使與表面法線方向平行的主折射率nb的方向以表面內的主折射率na或nc為軸從表面法線方向順時針或反時針傾斜，從而使上述折射率橢圓體傾斜。
3．根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述光學相位差片，通過使迪斯科(デイスコテイック)液晶在由透明的有機高分子構成的支承體上傾斜定向或混合定向并交聯(lián)而形成。
4．根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述分割部是2個，上述定向膜在這兩個分割部中具有彼此相反的預傾斜方向。
5．根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于將上述各預傾斜角設定為在對該液晶施加與上述液晶的閾值電壓接近的電壓而顯示中間色調的狀態(tài)下不發(fā)生正視角方向的亮度急劇降低的范圍。
6．根據(jù)權利要求5所述的液晶顯示裝置，其特征在于將上述預傾斜角設定在大于4°小于15°的范圍內。
7．根據(jù)權利要求6所述的液晶顯示裝置，其特征在于將上述預傾斜角設定在大于6°小于14°的范圍內。
8．一種液晶顯示裝置，它包含將液晶層封入各自備有定向膜的一對基板之間的液晶顯示元件、設置在上述液晶顯示元件兩側的一對偏振器、及在上述液晶顯示元件與上述偏振器之間至少設置一個的其折射率橢圓體傾斜的光學相位差片，其特征在于上述定向膜，在上述各象素中將液晶層分割為體積不同的多個分割部，并將該分割部按各自不同的方向定向，同時，將用于顯示在對上述液晶施加接近于上述液晶閾值電壓的電壓的情況下得到的中間色調的施加電壓值設定為在顯示該中間色調的狀態(tài)下不發(fā)生反視角方向的色調反轉的范圍。
9．根據(jù)權利要求8所述的液晶顯示裝置，其特征在于使上述折射率橢圓體的3個主折射率na、nb、nc滿足na=nc＞nb，并使與表面法線方向平行的主折射率nb的方向以表面內的主折射率na或nc為軸從表面法線方向順時針或反時針傾斜，從而使折射率橢圓體傾斜。
10．根據(jù)權利要求8所述的液晶顯示裝置，其特征在于將上述施加電壓設定在在顯示上述中間色調的狀態(tài)下不發(fā)生正視角方向的亮度急劇降低的范圍。
11．根據(jù)權利要求10所述的液晶顯示裝置，其特征在于將上述施加電壓值設定為可以得到比不對上述液晶施加電壓的白色狀態(tài)時的透射率的85％大的透射率。
12．根據(jù)權利要求11所述的液晶顯示裝置，其特征在于將上述施加電壓值設定為可以得到進入在不對上述液晶施加電壓的白色狀態(tài)時的透射率的90％以上97％以下范圍的透射率。
13．根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于將上述液晶層的液晶材料的與波長550nm的光對應的折射率各向異性Δn(550)設定在大于0.060小于0.120的范圍內。
14．根據(jù)權利要求8所述的液晶顯示裝置，其特征在于將上述液晶層的液晶材料的與波長550nm的光對應的折射率各向異性Δn(550)設定在大于0.060小于0.120的范圍內。
15．根據(jù)權利要求13所述的液晶顯示裝置，其特征在于將上述Δn(550)設定在大于0.70小于0.095的范圍內。
16．根據(jù)權利要求14所述的液晶顯示裝置，其特征在于將上述Δn(550)設定在大于0.70小于0.095的范圍內。
17．根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于將上述光學相位差片的折射率橢圓體的傾斜角設定在15°至75°之間。
18．根據(jù)權利要求8所述的液晶顯示裝置，其特征在于將上述光學相位差片的折射率橢圓體的傾斜角設定在15°至75°之間。
19．根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于將上述光學相位差片的主折射率na和主折射率nb之差與該光學相位差片的厚度d的乘積(na-nb)×d設定在80nm至250nm之間。
20．根據(jù)權利要求8所述的液晶顯示裝置，其特征在于將上述光學相位差片的主折射率na和主折射率nb之差與該光學相位差片的厚度d的乘積(na-nb)×d設定在80nm至250nm之間。
21．根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于對上述象素內的上述分割部中的最大分割部，將上述光學相位差片配置成使上述定向膜內側附近的液晶分子在施加電壓時的傾斜方向與折射率橢圓體的傾斜方向相反。
22．根據(jù)權利要求8所述的液晶顯示裝置，其特征在于對上述象素內的上述分割部中的最大分割部，將上述光學相位差片配置成使上述定向膜內側附近的液晶分子在施加電壓時的傾斜方向與折射率橢圓體的傾斜方向相反。
23．根據(jù)權利要求21所述的液晶顯示裝置，其特征在于作為上述分割部，設有第1分割部及體積比其小的第2分割部，將上述第1分割部與上述第2分割部的體積比設定為6∶4至19∶1的范圍。
24．根據(jù)權利要求22所述的液晶顯示裝置，其特征在于作為上述分割部，設有第1分割部及體積比其小的第2分割部，將上述第1分割部與上述第2分割部的體積比設定為6∶4至19∶1的范圍。
全文摘要
本發(fā)明提供一種液晶顯示裝置,可以消除反轉現(xiàn)象及與視角對應的相位差,能有效地改善反視角方向的色調反轉,因而能顯示高質量的圖象。本發(fā)明的液晶顯示裝置,在液晶顯示元件1與一對偏振片4、5之間至少設置一個光學相位差片2、3,以不同比率分割液晶層8并分別按不同方向定向,同時將預傾斜角設定為在對液晶施加與液晶閾值電壓接近的電壓而顯示中間色調的狀態(tài)下不發(fā)生反視角方向的色調反轉的范圍。
文檔編號G09F9/35GK1211746SQ9811694
公開日1999年3月24日 申請日期1998年8月28日 優(yōu)先權日1997年8月29日
發(fā)明者山原基裕, 水嶋繁光 申請人:夏普公司