專利名稱:顯示器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及具有一個可提供多個象素的顯示單元的一種液晶顯示器件,該顯示器件包括一個夾在第一基片和第二基片之間的向列型液晶材料層,所說的第一基片設(shè)有一個取向?qū)?,用于使液晶材料的分子具有某個取向方向,其中的每個象素又分割成兩個相對扭曲的兩個子象素。
這樣一種顯示器件一般應(yīng)用在例如監(jiān)視器、電視方面的應(yīng)用、和例如用在汽車和儀器中的一些顯示器件。
在WO97/18459中描述了在本說明書的第一段中提到的這種類型的顯示器件。在所說的文獻(xiàn)中公開的這種器件內(nèi),把(所謂的“雙疇扭曲向列型LCD)象素分割成子象素以減小視角依賴性,以使兩個子象素的視角依賴性有所不同。為此,在所說的文獻(xiàn)給出的實(shí)例中,通過在一個表面上使一個象素的不同部分具有不同的取向方向來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。在所說的文獻(xiàn)公開的器件中,為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),用在不同方向線性極化的紫外光照射一個聚(乙烯基-4甲氧基-肉桂酸鹽)層的不同部分。用僅在一個方向摩擦過的聚酰氨取向?qū)痈采w另一個基片。獲得雙疇結(jié)構(gòu)的另外一些途徑例如是采用向液晶材料填加手性攙雜劑。在這樣一種雙疇結(jié)構(gòu)中,明顯減小了灰度反轉(zhuǎn),但這是以犧牲所顯示的圖象的對比度為代價的。
本發(fā)明的一個目的是提供一種上述類型的顯示器件,其中在一個很大的角度范圍(特別是在水平方向)改進(jìn)了顯示的圖象的對比度,同時使灰度反轉(zhuǎn)幾乎不會發(fā)生,或者根本不會發(fā)生。
為了實(shí)現(xiàn)這個目的,按照本發(fā)明的一種顯示器件的特征在于顯示單元位于兩個交叉的偏振片之間,其中的一個偏振片的偏振平面實(shí)際上平行于第一取向方向,并且,該顯示器件還設(shè)有一個延遲膜,該延遲膜的主光軸在第一偏振片的偏振平面內(nèi)延伸并且相對于穿過第一基片的平面的法線傾斜。
所謂的一個傾斜的主光軸指的是該主光軸相對于基片的表面(平面)(支撐面)的法線形成一個角度α,其中0°<α<90°。
一個延遲膜的意思是指一個雙折射材料層(不管它是否是自支撐的),或者是具有光補(bǔ)償或延遲效應(yīng)的一個層(先各向異性層)。在雙折射的情況下,折射率隨和光束相關(guān)的電場矢量的方向而變化。雙折射材料僅有一個軸加有光束,所說的光束沿所說的軸有電場矢量,并且以一個特殊的折射率ne進(jìn)行折射。相關(guān)的軸也稱之為這種材料的主光軸。對于電場矢量垂直于這個軸的光束,折射率對于所有的方向可以全相同(普通的折射率no)。如果折射率沿垂直于這個軸的方向有所變化,則這種材料稱之為雙軸材料。在本申請中,“一個層(膜)的主光軸“的意思指的是穿過該層(膜)的厚度的平均主光軸。根據(jù)材料的類型和層的結(jié)構(gòu),材料的主光軸可能有所變化,例如僅在垂直于該層的一個平面內(nèi)。這種變化例如是按照主光軸相對于層的平面的角度發(fā)生的;借此可改變穿過所說的層的厚度的有效折射率。若在層的橫向觀察,在該層的平面內(nèi)的主光軸的方向也可能發(fā)生變化。
本發(fā)明的依據(jù)是在被驅(qū)動狀態(tài)下的液晶分子對于兩個子單元給出不同的扭曲,但對于第一基片附近的液晶層則認(rèn)為這些扭曲是相同的。液晶層的這個部分由延遲膜進(jìn)行了最佳的補(bǔ)償,其條件是這個延遲膜的折射率橢球的主軸相對于垂直于液晶層延伸的軸所成的角度很小。借此,使對比度得到明顯的改善,并且使通過使用雙疇結(jié)構(gòu)獲得的灰度反轉(zhuǎn)的減小得以保持。
按本發(fā)明的顯示器件的第一實(shí)施例的特征在于延遲膜包括第一分膜和第二分膜,第一分膜的主光軸在平行于第一基片平面的平面內(nèi),第二分膜的主光軸相對于第一基片平面的法線傾斜。
至于這些延遲膜的材料,原則上可以使用所有的液晶材料。但最好使用液晶狀聚合物材料,它們是包括一個反應(yīng)性基團(tuán)的單體或單體的混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。該聚合使得這樣一種取向按照其原先取向而固定。這樣的聚合物材料的優(yōu)點(diǎn)是在聚合之前就可發(fā)生液晶單體的取向。還應(yīng)說明,這樣一種混合物在不失去它的液晶特性的條件下可額外包括非反應(yīng)性(液晶)材料、和/或非液晶單體。反應(yīng)性單體最好包括一個液態(tài)結(jié)晶基團(tuán)。
至于這種延遲膜的更多的細(xì)節(jié),可參照WO97/44703。延遲膜還可以包括以下的材料氧化鉭、氧化鎢、氧化硅、氧化鈦,或二色性材料。
按本發(fā)明的顯示器件的另一個實(shí)施例的特征在于顯示單元位于延遲膜和至少一個另外的延遲膜之間。兩個分單元在被激勵的狀態(tài)的條件不是下述這樣的在第二基片的附近認(rèn)為它們是相同的。優(yōu)選地,對于另外的延遲膜,使用一個正向的雙折射膜,它的光軸實(shí)際上垂直于液晶材料的取向方向,或者使用一個負(fù)向的雙折射膜,它的光軸垂直于基片。也可以使用雙軸的雙折射膜。
從參照以下所述的實(shí)施例的說明,本發(fā)明的這些和其它方面都將清楚明白。在附圖中
圖1是按照本發(fā)明的一個液晶顯示器件的一部分的剖面示意圖;圖2表示圖1所示的顯示器件的一部分;圖3借助于所謂的折射率橢球示意地說明類似于圖2所示的器件的一個公知的器件的光行為;圖4示意地表示按本發(fā)明顯示器件和圖3所示的顯示器件之間的差別;圖5-7表示對于不同的顯示器件的等對比度曲線。
圖1是一個液晶顯示器件的一部分的示意剖面圖,例如是一個象素的大小,它包括一個液晶單元1,所說的液晶單元1具有夾在兩個基片3、4之間的扭曲向列型液晶材料2,所說的基片3、4例如是玻璃基片并且設(shè)有電極5、6。該器件還包括兩個具有相互垂直的偏振方向的偏振片7、8。把每個象素分成兩個子象素10a、10b(雙疇器件)。液晶單元1還包括取向?qū)?未示出),用來取向在基片內(nèi)壁的液晶材料。在本例中,在基片3的位置,分子沿平行于偏振片7的偏振軸的相對方向16a、16b取向;在基片4的位置,分子沿平行于偏振片8的偏振軸的方向取向;因此子象素10a、10b具有大約90°的扭曲角,仍舊還是相對扭曲的。在這種情況下,液晶材料有一個正的光各向異性和一個正的電介各向異性。因此,如果給電極5、6加上一個電壓,則液晶分子并且因而還有引向元件本身就朝向該電場取向。因此,在理想的情況下,所有的分子實(shí)際上都垂直于兩個基片(圖2中的情況11)。然而在實(shí)際上,這個情況要求的電壓太高;液晶分子在常用的電壓下相對于基片3、4的法線成一個很小的角度,這對應(yīng)于圖2中的情況12a。結(jié)果,人們從方向13主要觀察到液晶分子的方向,因而對于還是在這個電壓下通過的任何光,都將產(chǎn)生強(qiáng)烈的并且是額外增加的、不對稱的角度依賴性。借助于所謂的“光折射率橢球“可以說明這個角度依賴性,所說的光折射率橢球是每個方向的折射率的一個三維的幾何表示法,其中的光的電場分量矢量可以振蕩。對于光各向同性材料,這個光折射率橢球是圓球;對于雙軸材料,它是一個橢球;對于單軸材料,它是軸對稱的橢球。由于在理想的情況下,在被驅(qū)動狀態(tài)下的液晶層實(shí)際上對于它的整個厚度來說都是單軸的(在幾乎所有的分子層中,除了靠近基片的分子層外,分子都是垂直于基片的),圖2的情況11可由圖3中的橢球形狀的折射率橢球14表示,它的主軸垂直于液晶層延伸,垂直于基片的折射率nz大于平行于基片的平面內(nèi)的折射率(nx=ny)。
因?yàn)橐后w不是各向同性的,所以發(fā)生雙折射。借助于圖3中的橢球形的折射率橢球15就可以對這種雙折射進(jìn)行可靠的補(bǔ)償,所說的橢球15的一個軸垂直于液晶材料層,它的垂直于基片的折射率nz小于平行于基片的平面內(nèi)的折射率(nx=ny)。
在實(shí)際中經(jīng)常使用的電壓下,分子相對于基片3、4的法線成一個很小的角度,對于子象素10a這對應(yīng)于在圖2所示的情況12a。在這種比較實(shí)際的情況下,折射率橢球14’的主軸和垂直于液晶材料層延伸的軸成一個很小的角度;折射率橢球14相對于這個軸似乎是略微有一點(diǎn)傾斜。在這種情況下通過一個延遲層(補(bǔ)償層)9實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的補(bǔ)償,其中所說的延遲層9有一個折射率橢球15’,折射率橢球15’是通過相對于這個軸按相同的方式略微傾斜折射率橢球15一點(diǎn)而得到的。
在按本發(fā)明的一個器件中,每個象素包括在基片上有不同的取向方向的兩個子象素10a、10b;在常規(guī)的電壓下,分子相對于基片3、4的法線還是成一個很小的角度,這個角度對于子象素10b來說現(xiàn)在在圖2中對應(yīng)于情況12b。結(jié)果,若從方向13進(jìn)行觀察,則看不到分子的方向。結(jié)果,折射率橢球15’不適用于子象素12b。相應(yīng)的光軸必須相對于垂直于基片的軸轉(zhuǎn)動90°,從而使已轉(zhuǎn)動的折射率橢球的光軸實(shí)際上對子象素12b的平均折射率橢球進(jìn)行了補(bǔ)償。
按照本發(fā)明,顯示單元(見圖4)包括一個延遲膜9,延遲膜9的主光軸位于偏振片8的偏振平面內(nèi),并且相對于基片4的法線傾斜。由于靠近基片4的分子在一個方向上取向,所以在下半部的分子的行為(用折射率橢球18表示)對于兩個子象素實(shí)際上是完全相同的(在最大驅(qū)動時)。通過具有折射率橢球17的一個延遲膜(補(bǔ)償層)9可獲得對這個部分的良好補(bǔ)償。延遲膜9的主光軸位于偏振片8的偏振平面內(nèi),并且相對于基片4的法線傾斜。
一個適當(dāng)?shù)难舆t膜9例如包括一個正向的雙折射膜9a和一個正向的雙折射膜9b,其中雙折射膜9a的光軸在基片4的平面內(nèi),而雙折射膜9b的光軸相對于基片4的平面傾斜。由這兩個軸構(gòu)成的平面在最大驅(qū)動時(在飽和電壓下)大體上垂直于在下半部中的引導(dǎo)元件的平均方向。膜9a,b可以相互交換。
可以借助于折射率橢球19a、19b以類似的方式表示靠近基片3的分子的行為,這些分子在上半部按兩個相互垂直的方向取向。為了使這半部得到最佳補(bǔ)償,象素設(shè)有一個延遲膜20,膜20最好是其光軸垂直于液晶材料的取向方向的一個正向的雙折射膜,或者設(shè)有一個其光軸垂直于基片的一個負(fù)向的雙折射膜。也可以使用一個雙軸的雙折射延遲膜。
圖5-7表示不同顯示器件的等對比度曲線,器件中的象素分成子象素10a、10b(雙疇型器件)。
圖5表示沒有延遲膜的一個顯示器件的等對比度曲線。圖5清楚表明,該曲線來自于針對觀察方向21優(yōu)化了的一個等對比度曲線,以及針對觀察方向22優(yōu)化了的一個等對比度曲線。
圖6表示包括相互垂直伸展的延遲膜的一個顯示器件的等對比度曲線。這個等對比度曲線和圖5所示的相比更加對稱,但角度范圍實(shí)際上相同。
最后,圖7表示按本發(fā)明的一個顯示器件的等對比度曲線,該器件在沿一個方向進(jìn)行摩擦的一側(cè)上包括延遲膜9a、9b。特別是,水平觀察角相對于圖6、7所示的有明顯地提高(對于對比度的值為100的范圍,提高了大約4倍)。在該器件中,和圖6、7相比,灰度反轉(zhuǎn)也有明顯減小。如以上所述,借助于在象素的另一側(cè)上的一個附加的延遲膜,還可進(jìn)一步改進(jìn)對比度并增加觀察角度。在圖7中,水平方向的觀察角已有明顯增加。通過把子象素轉(zhuǎn)動90°,同時改變延遲膜的軸,當(dāng)然還可改進(jìn)在垂直方向的觀察角。
權(quán)利要求
1.一種具有可提供多個象素的顯示單元的液晶顯示器件,該顯示器件包括一個夾在第一基片和第二基片之間的向列型液晶材料層,所說的第一基片設(shè)有一個取向?qū)樱糜谑挂壕Р牧系姆肿泳哂心硞€取向方向,其中的每個象素又分割成兩個相對扭曲的子象素,其特征在于顯示單元位于兩個交叉的偏振片之間,其中的一個偏振片的偏振平面實(shí)際上平行于第一取向方向,并且,該顯示器件還設(shè)有一個延遲膜,該延遲膜的主光軸在第一偏振片的偏振平面內(nèi)延伸并且相對于穿過第一基片的平面的法線傾斜。
2.權(quán)利要求1的液晶顯示器件,其特征在于第二基片設(shè)有一個取向?qū)樱谝壕Р牧系姆肿又幸饍蓚€取向方向。
3.權(quán)利要求1的液晶顯示器件,其特征在于偏振片基本上相互垂直地交叉。
4.權(quán)利要求1的液晶顯示器件,其特征在于延遲膜包括第一分膜和第二分膜,第一分膜的主光軸在平行于第一基片平面的平面內(nèi),第二分膜的主光軸相對于第一基片平面的法線傾斜。
5.權(quán)利要求1的液晶顯示器件,其特征在于延遲膜的主光軸當(dāng)象素兩端加上飽和電壓量級的電壓時位于基本上垂直于液晶材料的引導(dǎo)元件的平均方向的一個平面內(nèi)。
6.權(quán)利要求1的液晶顯示器件,其特征在于延遲膜位于第一基片一側(cè)。
7.權(quán)利要求1的液晶顯示器件,其特征在于顯示單元位于延遲膜和至少一個另外的延遲膜之間。
全文摘要
在雙疇結(jié)構(gòu)類型的扭曲向列型LCD的情況下,通過在液晶分子均勻取向的一側(cè)提供雙折射延遲膜,可得到較好的觀察角依賴性,所說的延遲膜的光軸在平行于所說的取向的一個平面中延伸。
文檔編號G09F9/35GK1263609SQ99800531
公開日2000年8月16日 申請日期1999年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月11日
發(fā)明者S·斯大林加, P·范德威特 申請人:皇家菲利浦電子有限公司