專利名稱：減小漏光不對(duì)稱的lcd器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示(LCD)器件，尤其涉及一種能在LCD器件的屏幕上減小漏光不對(duì)稱的面內(nèi)開關(guān)(IPS)模式LCD器件。
背景技術(shù)：
一般地，面內(nèi)開關(guān)(IPS)模式LCD器件包括液晶(LC)層、其間夾持液晶層的一對(duì)基板、和一對(duì)偏振膜，每個(gè)都粘附在對(duì)應(yīng)的一個(gè)基板的外側(cè)上。在該IPS模式LCD器件中，如此確定LC層中LC分子的最初取向，即當(dāng)LC層上沒有施加電壓時(shí)LCD器件的屏幕表現(xiàn)出黑色，當(dāng)LC層上施加有特定電壓，從而將LC分子的取向旋轉(zhuǎn)大約45度時(shí)，屏幕表現(xiàn)出白色。與扭曲向列(TN)模式LCD器件相比，IPS模式LCD器件一般獲得了較大的視角，因?yàn)樵贗PS模式LCD器件中LC分子的旋轉(zhuǎn)方向平行于基板。
在IPS模式LCD器件中，在屏幕上顯示黑色時(shí)，當(dāng)在傾斜方向上觀察LCD器件時(shí)會(huì)出現(xiàn)漏光，這是公知的。專利公開JP-A-2002-55341公開了一種用于抑制IPS模式LCD中漏光的技術(shù)。在該技術(shù)中，用延遲膜或光學(xué)補(bǔ)償膜來(lái)補(bǔ)償LC層的延遲，由此抑制漏光，所述延遲膜具有與LC層相反的延遲和與LC分子傾斜方向相同的方向上傾斜的光軸。
在IPS模式LCD器件中，盡管LC在平行于基板的方向上均勻取向，但實(shí)際上在LC層與TFT(薄膜晶體管)的取向膜之間以及LC層與濾色器(CF)基板的取向膜之間的每個(gè)邊界處LC層都具有一個(gè)預(yù)傾角。盡管其本身差別相對(duì)小，但該預(yù)傾角使得用戶根據(jù)視角而觀察到LCD器件中不同量的漏光，因?yàn)椴煌暯翘峁┝瞬煌男孤顟B(tài)。
圖16A顯示了在具有反平行取向LC層的IPS模式LCD器件中LC分子取向的一個(gè)例子。圖16B顯示了從LCD器件前側(cè)觀看時(shí)的LC的取向。如圖16A中所示，LC分子201較長(zhǎng)的光軸202在TFT基板102的表面上具有預(yù)傾角θt11，，而LC分子201較長(zhǎng)的光軸202在CF基板104的表面上具有預(yù)傾角θc11。預(yù)傾角θt11的大小等于預(yù)傾角θc11的大小，而TFT基板102上的LC分子201的上升方向與CF基板104上的LC分子201的上升方向相反。
圖17顯示了根據(jù)反平行取向LCD器件中的黑色顯示模擬計(jì)算的亮度視錐。如此設(shè)置亮度視錐中的方向，即假定圖16A中的Z軸為前方向，或在零度極角處，假定圖16B中的Y軸在零度的方位角處。圖17中的視錐用等亮度輪廓線顯示了當(dāng)顯示黑色時(shí)觀察到的漏光的亮度級(jí)，方位角從零到360度，極角從零到80度。在用于獲得亮度視錐的模擬中，預(yù)傾角假定為|θt11|＝|θc11|＝1.5度，而LC分子的上升方向假定為TFT基板上X軸的正方向和CF基板上X軸的負(fù)方向。
圖18顯示了在25/205度方位角(顯示為實(shí)線)處和65/245度方位角(顯示為點(diǎn)線)處的方向上極角與標(biāo)準(zhǔn)亮度之間的關(guān)系。在該圖中，圖17中所示的最大亮度用于所計(jì)算亮度的標(biāo)準(zhǔn)化。假定25度方位角處的方向?yàn)榍€的正側(cè)，205度方位角處的方向?yàn)樨?fù)側(cè)，在25/205度方位角處的方向上，由正側(cè)上的實(shí)曲線(a)顯示的漏光的峰值亮度遠(yuǎn)大于負(fù)側(cè)上的漏光的峰值亮度。假定65度方位角處的方向?yàn)榍€的正側(cè)，245度方位角處的方向?yàn)樨?fù)側(cè)，在65/245度方位角處方向上，在負(fù)側(cè)上由點(diǎn)曲線(b)顯示的漏光的峰值亮度遠(yuǎn)大于，即雙倍于正側(cè)上的峰值亮度。
在LC層的反平行取向中，LC分子的上升方向在TFT基板側(cè)與CF基板側(cè)之間相反，如圖16A中所示。如圖LC分子排列在X軸上，如圖16B中所示，這就導(dǎo)致了沿X軸從底部側(cè)和從頂部側(cè)傾斜觀看LC面板時(shí)LC分子不同的觀察圖象。結(jié)果，在頂部側(cè)觀看和在底部側(cè)觀看之間，顯示黑色的亮度是不對(duì)稱的，如圖17和18中所示，其降低了LCD器件的整體圖象質(zhì)量。
圖19顯示了斜展取向(splay-oriented)模式LCD器件中LC分子的取向。在斜展取向模式LCD中，LC分子201在TFT基板上具有預(yù)傾角θt22，在CF基板上具有預(yù)傾角θc22。斜展取向模式LCD器件的取向是這樣的，即TFT基板和CF基板上LC分子上升方向之一在反平行取向中旋轉(zhuǎn)180度，從而當(dāng)從前側(cè)觀看時(shí)，TFT基板和CF基板上LC分子的上升方向是相同的方向。斜展取向模式LCD器件的該結(jié)構(gòu)減小了當(dāng)沿X軸從頂部側(cè)和底部側(cè)傾斜觀看LC面板的情況之間觀看到的LC分子圖象的差，由此減小了在頂部側(cè)觀看與底部側(cè)觀看之間亮度與視角特性中的不對(duì)稱。這提供了一種涉及反平行取向模式LCD器件的頂部-底部不對(duì)稱問題的解決方法。
圖20顯示了由模擬獲得的在斜展取向模式LCD器件中顯示黑色時(shí)的亮度視錐。在圖20中，與圖17所示的情形一樣，Z軸假定在零度極角處，Y軸假定在零度方位角處，其中由相同亮度輪廓線表示顯示黑色時(shí)的漏光亮度，方位角從零到360度，極角從零到80度。在該模擬中，假定LCD器件具有|θt22|＝|θc22|＝0.5度的預(yù)傾角，在TFT基板和CF基板上的LC分子的上升方向都沿著X軸的正方向。
圖21顯示了在25/205度方位角和65/245度方位角方向上的極角與亮度之間的關(guān)系。在圖21中，曲線(a)顯示了在25/205度方位角方向上的極角與標(biāo)準(zhǔn)亮度之間的關(guān)系，而曲線(b)顯示了在65/245度方向上的極角與標(biāo)準(zhǔn)亮度之間的關(guān)系。例如，在65/245度方位角方向的負(fù)側(cè)(底部側(cè))上的峰值亮度與正側(cè)(頂部側(cè))上的峰值亮度之比大約為1.35∶1。比較圖21的曲線和圖18的曲線，將會(huì)理解到，由于在斜展取向模式LCD器件中，頂部側(cè)的峰值亮度與底部側(cè)的峰值亮度之間具有較小的差，所以斜展取向模式LCD器件比反平行模式LCD器件具有較好的頂部-底部對(duì)稱性。
應(yīng)當(dāng)注意到，盡管如果顯示黑色時(shí)漏光具有較高的亮度，觀察者幾乎不會(huì)感覺到漏光的視角依賴性，但如果漏光本身具有較小的亮度，例如由于使用光學(xué)補(bǔ)償膜來(lái)抑制漏光的總級(jí)別，則觀察者會(huì)感覺到相對(duì)強(qiáng)的漏光的視角依賴性。這是因?yàn)?，觀察者一般會(huì)感覺到被抑制級(jí)別的漏光中較小的差別。就是說，基于漏光亮度的視角依賴性，漏光的減小更降低了LCD器件的圖象質(zhì)量。因而，斜展取向模式LCD器件中獲得的漏光對(duì)稱性的改善是不充分的，需要進(jìn)一步改善斜展取向模式LCD器件中的圖象質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于傳統(tǒng)LCD器件中的上述問題，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種LCD器件，其能抑制漏光，也能減小顯示黑色時(shí)漏光的不對(duì)稱，從而改善LCD器件的圖象質(zhì)量。
在本發(fā)明的第一個(gè)方面中，液晶顯示(LCD)器件包括液晶(LC)層、其間夾持有所述液晶層的第一和第二基板、和鄰近所述第二基板設(shè)置的光學(xué)補(bǔ)償膜，其中所述第一基板在其上裝配有用于給所述LC層施加平行于所述第一基板的電場(chǎng)的電極；所述LC層具有大致零度的扭曲角，并包括具有平行于所述第一基板延伸的長(zhǎng)光軸的LC分子；所述LC層在所述第一基板的基板表面上具有正的預(yù)傾角θp1，在所述第二基板的基板表面上具有負(fù)的預(yù)傾角-θp1；所述光學(xué)補(bǔ)償膜具有三個(gè)光學(xué)彈性軸，包括沿Y軸延伸的快軸，沿從X軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)正旋轉(zhuǎn)角θs的方向延伸的慢軸，和沿所述光學(xué)補(bǔ)償膜厚度方向延伸的另一個(gè)軸，所述厚度方向從Z軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)所述正旋轉(zhuǎn)角θs；以及所述X軸具有大致與顯示黑色時(shí)從基板表面上升的所述LC分子的所述長(zhǎng)光軸的上升方向的投影一致的正方向，所述投影投射到所述基板表面的一個(gè)上，所述Y軸具有大致與當(dāng)從所述LCD器件前側(cè)看時(shí)從所述X軸逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90度角的方向一致的正方向，所述Z軸具有大致與當(dāng)從所述第一基板向所述第二基板觀看時(shí)所述基板表面的法線一致的正方向，所述正旋轉(zhuǎn)方向與當(dāng)從所述Y軸負(fù)側(cè)向所述Y軸正側(cè)觀看時(shí)的逆時(shí)針方向一致。
在本發(fā)明第一個(gè)方面的LCD器件中，因?yàn)樵诤穸确较蛏系乃雎S和另一個(gè)軸相對(duì)于快軸或Y軸旋轉(zhuǎn)了一個(gè)正的旋轉(zhuǎn)角θs，所以減小了在頂部側(cè)和底部側(cè)之間由LC分子的預(yù)傾角導(dǎo)致的延遲差，由此減小了視角特性的不對(duì)稱。
在第二個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種液晶顯示(LCD)器件，包括液晶(LC)層、其間夾持有所述液晶層的第一和第二基板、和鄰近所述第二基板設(shè)置的光學(xué)補(bǔ)償膜，其中所述第一基板在其上裝配有用于給所述LC層施加平行于所述第一基板的電場(chǎng)的電極；所述LC層具有大致零度的扭曲角，并包括具有平行于所述第一基板延伸的長(zhǎng)光軸的LC分子；所述LC層在所述第一基板的基板表面上具有正的預(yù)傾角θp2，在所述第二基板的基板表面上具有負(fù)的預(yù)傾角-θp3；所述光學(xué)補(bǔ)償膜具有三個(gè)光學(xué)彈性軸，包括沿Y軸延伸的快軸，沿X軸延伸的慢軸，和沿Z軸延伸的所述光學(xué)補(bǔ)償膜厚度方向上的另一個(gè)軸；以及所述X軸具有大致與顯示黑色時(shí)從基板表面上升的所述LC分子的所述長(zhǎng)光軸的上升方向的投影一致的正方向，所述投影投射到所述基板表面的一個(gè)上，所述Y軸具有大致與當(dāng)從所述LCD器件前側(cè)看時(shí)從所述X軸逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90度角的方向一致的正方向，所述Z軸具有大致與當(dāng)從所述第一基板向所述第二基板觀看時(shí)所述基板表面的法線一致的正方向，所述正旋轉(zhuǎn)方向與當(dāng)從所述Y軸負(fù)側(cè)向所述Y軸正側(cè)觀看時(shí)的逆時(shí)針方向一致。
在本發(fā)明第二個(gè)方面的LCD器件中，第一基板上的LC分子的預(yù)傾角與第二基板上的預(yù)傾角不同。因而，假定從第一基板到第二基板存在的LC分子在單一平面上交迭，則LC層的光學(xué)彈性軸就會(huì)從Z軸的方向偏離一個(gè)角度，該角度對(duì)應(yīng)于正的預(yù)傾角和負(fù)的預(yù)傾角之間的差。這就減小了頂部側(cè)和底部側(cè)之間的延遲差，由此減小了視角特性的不對(duì)稱。
依照本發(fā)明的LCD器件，光學(xué)補(bǔ)償膜的特定結(jié)構(gòu)減小了由頂部側(cè)和底部側(cè)之間的LC層的預(yù)傾角導(dǎo)致的延遲差。因而，可減小視角特性的不對(duì)稱，從而改善了LCD器件的對(duì)比度與視角(contrast-to-viewing angle)特性。
從下面參照附圖的描述中，本發(fā)明的上述和其他目的，特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)更加清楚。
圖1是依照本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施方案的LCD器件的截面圖。
圖2是用于顯示LC分子預(yù)傾角的圖1LCD器件的示意性截面圖。
圖3是用于顯示正和負(fù)旋轉(zhuǎn)角定義的圖1LCD器件的示意性截面圖。
圖4是用于顯示其光學(xué)特性的圖1中所示的光學(xué)補(bǔ)償膜的示意性透視圖。
圖5圖表性地顯示了光學(xué)補(bǔ)償膜的延遲與顯示黑色時(shí)漏光的不對(duì)稱性之間的關(guān)系。
圖6顯示了由模擬獲得的圖1LCD器件的亮度視錐。
圖7圖表性地顯示了在特定方位角方向上極角與亮度之間的關(guān)系。
圖8是由圖1LCD器件的模擬獲得的三維圖表，顯示了在特定方向上，亮度比率與預(yù)傾角和光學(xué)補(bǔ)償膜的光學(xué)彈性軸的旋轉(zhuǎn)角組合之間的關(guān)系。
圖9是由模擬獲得的另一個(gè)三維圖表，顯示了在另一個(gè)特定方向上，亮度比率與預(yù)傾角和光學(xué)補(bǔ)償膜的光學(xué)彈性軸的旋轉(zhuǎn)角組合之間的關(guān)系。
圖10是通過在平面上將圖8所示的結(jié)果和圖9所示的結(jié)果交迭所獲得的圖表。
圖11是用于顯示LC分子預(yù)傾角的依照本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施方案的LCD器件的示意性截面圖。
圖12是用于顯示其光學(xué)特性的圖11的LCD器件中的光學(xué)補(bǔ)償膜的示意性透視圖。
圖13是由第二個(gè)實(shí)施方案的模擬獲得的三維圖表，顯示了在特定方向上，亮度比率與TFT基板上的預(yù)傾角和CF基板上的預(yù)傾角的組合之間的關(guān)系。
圖14是由模擬獲得的另一個(gè)三維圖表，顯示了在另一個(gè)特定方向上，亮度比率與TFT基板上的預(yù)傾角和CF基板上的預(yù)傾角的組合之間的關(guān)系。
圖15是通過在平面內(nèi)將圖13所示的結(jié)果和圖14所示的結(jié)果交迭所獲得的圖表。
圖16A是具有反平行取向的LC層的常規(guī)IPS模式LCD器件的示意性截面圖，圖16B是圖16A中所示的LC層中LC分子的前側(cè)視圖。
圖17顯示了通過模擬獲得的當(dāng)圖16A的LCD器件顯示黑色時(shí)的亮度視錐(viewing cone)。
圖18圖表性地顯示了由圖16A的LCD器件模擬所獲得的，在特定方位角方向上極角與亮度之間的關(guān)系。
圖19是具有斜展取向LC層的常規(guī)LCD器件的示意性截面圖。
圖20顯示了在圖19的LCD器件中顯示黑色時(shí)的亮度視錐。
圖21圖表性地顯示了在常規(guī)LCD器件中，在特定方位角方向上極角與亮度之間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將參照附圖具體描述本發(fā)明，其中在整個(gè)附圖中，相同的組成元件用相同或相關(guān)的參考標(biāo)記表示。
圖1顯示了依照本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施方案的LCD器件。由標(biāo)記100表示的LCD器件一般作為IPS模式LCD器件來(lái)執(zhí)行，且從LCD器件的背光單元(沒有示出)向前側(cè)觀看時(shí)，包括按下述順序設(shè)置的光入射側(cè)(第一)偏振膜101、TFT基板102、取向膜111、LC層103、取向膜113、CF基板104、光學(xué)補(bǔ)償膜118、以及光發(fā)射側(cè)(第二)偏振膜105。
LC層103包括其中具有大約零度扭曲角的斜展取向LC分子112。圖2顯示了LC層103中LC分子112長(zhǎng)光軸120的取向。這里使用的預(yù)傾角與下面詳細(xì)定義的一致，其中平行于基板102和104的方向處于零度，從基板表面逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的具有長(zhǎng)光軸120的LC分子112的上升方向?yàn)檎瑥幕灞砻骓槙r(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的具有長(zhǎng)光軸120的LC分子112的上升方向?yàn)樨?fù)。如圖2中所示，由于取向膜111的作用，LC分子112以正的旋轉(zhuǎn)方向從TFT基板102的表面上升為一個(gè)預(yù)傾角θt2(0＜θt2＜2度)，且由于取向膜113的作用，以負(fù)的旋轉(zhuǎn)方向從CF基板104的表面上升為一個(gè)預(yù)傾角θc2，其中保持關(guān)系|θt2|＝|θc2|。
圖3顯示了圖1的LCD器件的XYZ坐標(biāo)系統(tǒng)，確定了當(dāng)按上述使用時(shí)正和負(fù)的旋轉(zhuǎn)角。X軸具有指向附圖右側(cè)的平行于基板102和104的正方向，Y軸具有一正方向，其與當(dāng)從LCD的前側(cè)觀看時(shí)，即從CF基板104向TFT基板102觀看時(shí)從X軸逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90度角的方向一致，Z軸具有一正方向，其與從TFT基板102向CF基板104的法線觀看時(shí)的方向一致。所述正旋轉(zhuǎn)方向與從Y軸負(fù)側(cè)向Y軸正側(cè)觀看時(shí)的逆時(shí)針方向“A”一致。所述負(fù)旋轉(zhuǎn)方向與從Y軸負(fù)側(cè)向Y軸正側(cè)觀看時(shí)的順時(shí)針方向“B”一致。
返回圖1，TFT基板102包括其上裝配有絕緣膜107的玻璃基板體106、與各個(gè)像素電極109相關(guān)的TFT108的陣列、和對(duì)向電極110。TFT108控制施加到相應(yīng)像素電極109的電位。CF基板104包括其上裝配有彩色層114和遮光膜圖案115的玻璃基板體116。彩色層114用基色，即紅色，綠色和藍(lán)色中的一個(gè)將穿過LC層103的光著色。遮光膜圖案115將TFT108和數(shù)據(jù)線等(沒有示出)遮光。在LCD器件100中，由于像素電極109和對(duì)向電極110之間的電位差，從而給LC分子112施加了一個(gè)橫向電場(chǎng)，由此控制通過LC層103的光的透射率并在屏幕上顯示圖象。
由于其特定的光學(xué)特性，光學(xué)補(bǔ)償膜118具有抑制當(dāng)屏幕上顯示黑色時(shí)的漏光的功能。圖4示意性顯示了光學(xué)補(bǔ)償膜118的光學(xué)特性。在圖4中，X軸方向與投射到基板表面上的LC分子的長(zhǎng)軸方向一致，Y軸方向與基板表面內(nèi)的X軸的法線方向一致，Z軸垂直于基板表面。在每個(gè)X，Y和Z軸中，附圖中由箭頭表示正方向。
光學(xué)補(bǔ)償膜118具有由附圖中的nx，ny和nz表示的光學(xué)彈性軸。在本文中，這些光軸的折射率也可以稱作nx，ny和nz。公知作為快軸的光學(xué)彈性軸ny與Y軸一致，公知作為慢軸的光學(xué)彈性軸nx與以正方向從X軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角θ1的方向一致，所述正方向是當(dāng)從Y軸正方向觀看時(shí)X-Y平面內(nèi)的逆時(shí)針方向，光學(xué)彈性軸nz與從Z軸方向以正旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)角θ1的方向一致。因而，光學(xué)補(bǔ)償膜118的光學(xué)彈性軸是這樣的，即光學(xué)彈性軸nx和nz分別與從X和Z軸旋轉(zhuǎn)θ1的方向一致，Y軸作為旋轉(zhuǎn)軸。
對(duì)上面的LCD器件進(jìn)行模擬，由此獲得LC分子112預(yù)傾角和光學(xué)補(bǔ)償膜118的慢軸等的旋轉(zhuǎn)角θ1的組合范圍，所述組合獲得了將漏光不對(duì)稱抑制到希望水平的效果。
在這些模擬之前，通過試驗(yàn)獲得在傾斜觀看時(shí)這些漏光幾乎沒有降低圖象質(zhì)量的漏光級(jí)別，接下來(lái)通過另一個(gè)試驗(yàn)獲得在相反方向之間的漏光峰值亮度的比率，觀察者在這些漏光下不會(huì)感覺到漏光的不對(duì)稱。
對(duì)于在傾斜觀看時(shí)漏光的亮度，在逐漸降低IPS模式LCD器件中的背光亮度時(shí)，在試驗(yàn)中使用不具有光學(xué)補(bǔ)償膜的一般IPS模式LCD器件來(lái)確定在傾斜觀看時(shí)漏光不會(huì)降低圖象質(zhì)量的漏光級(jí)別。這顯示出，背光單元正常亮度的一半不會(huì)明顯降低傾斜觀看時(shí)LCD器件的圖象質(zhì)量，且顯示出正常亮度的四分之一使觀察者在傾斜觀看時(shí)幾乎不會(huì)感覺到漏光。
因而，在傾斜視角觀看時(shí)的常規(guī)IPS模式LCD器件的漏光亮度作為參考亮度，所述參考亮度的一半作為漏光不會(huì)明顯降低圖象質(zhì)量的級(jí)別。這里選擇的傾斜方向是從偏振膜的偏振軸偏離45度方位角。
對(duì)于傾斜觀看時(shí)漏光的不對(duì)稱，制造一原型LC面板，該模型LC面板設(shè)計(jì)成在相反方向之間具有不同亮度的光軸排列。通過用肉眼觀察LC面板的試驗(yàn)獲得相反方向之間的亮度比率，此時(shí)不會(huì)感覺到任何亮度差。該試驗(yàn)顯示出，相反方向之間的峰值亮度的比率為1.2∶1或更低時(shí)對(duì)于觀察者來(lái)說消除不對(duì)稱是足夠的。
圖5顯示了由模擬獲得光學(xué)補(bǔ)償膜118的延遲，(nx-ny)×d與漏光亮度比率之間的關(guān)系，旋轉(zhuǎn)角θ1定為零度。在該模擬中，使用具有0＜(nx-nz)/(nx-ny)≤0.5光學(xué)特性的光學(xué)補(bǔ)償膜。在圖5中，縱坐標(biāo)表示的亮度比率是從具有光學(xué)補(bǔ)償膜118的LCD器件以傾斜視角觀察到的漏光量與從不具有光學(xué)補(bǔ)償膜118的常規(guī)IPS模式LCD器件以傾斜視角觀察到的漏光量的比率。從圖5可以理解到，具有滿足關(guān)系94nm≤(nx-ny)×d≤214nm的延遲(nx-ny)×d的光學(xué)補(bǔ)償膜使漏光的亮度比率等于或小于0.5，從而降低漏光。
圖6顯示了由模擬獲得的代表顯示黑色時(shí)漏光亮度的亮度視錐。在該模擬中，假定預(yù)傾角θc2為-1.5度，光學(xué)補(bǔ)償膜118慢軸的旋轉(zhuǎn)角θ1為1.5度。在圖6中，由等亮度輪廓線表示顯示黑色時(shí)漏光的亮度，方位角從零到360度，極角從零到80度，與圖7相似。圖17顯示了極角與在25/205度方位角和65/245度方位角方向上的標(biāo)準(zhǔn)亮度之間的關(guān)系。圖7中，用圖6的亮度分布表中的最大亮度將所計(jì)算的亮度標(biāo)準(zhǔn)化。
如圖6中所示，亮度分布關(guān)于在90/270度方位角方向上延伸的中線左右對(duì)稱。此外，漏光的峰值亮度出現(xiàn)在60度和80度極角之間的25/205度和65/245度方位角周圍，如圖6和7中所示。在下面的描述中，假定25和65度方位角為正側(cè)，205和245度的相對(duì)方位角為負(fù)側(cè)，對(duì)于25/205度方位角和65/245度方位角的方向，獲得預(yù)傾角θc2和光學(xué)補(bǔ)償膜118慢軸的旋轉(zhuǎn)角θ1的組合范圍，每種組合都達(dá)到了正側(cè)峰值亮度和負(fù)側(cè)峰值亮度之間1.2或更小的比率。
圖8顯示了由模擬獲得的作為三維圖表的預(yù)傾角和旋轉(zhuǎn)角θ1的組合與亮度比率之間的關(guān)系。在該模擬中，通過在-2度和-0.5度之間改變CF基板104上LC分子的預(yù)傾角θc2，并在-2度和2度之間改變光學(xué)補(bǔ)償膜118慢軸的旋轉(zhuǎn)角θ1，對(duì)于預(yù)傾角和旋轉(zhuǎn)角θ1的每種組合，獲得在25/205度方位角方向上的正側(cè)峰值亮度與負(fù)側(cè)峰值亮度的比率。對(duì)于光學(xué)補(bǔ)償膜118，使用其中具有0＜(nx-nz)/(nx-ny)≤0.5和(nx-ny)×d＝130nm光學(xué)特性的光學(xué)補(bǔ)償膜。
圖9顯示了由模擬獲得的作為三維圖表的預(yù)傾角和旋轉(zhuǎn)角θ1的組合與亮度比率之間的關(guān)系。在該模擬中，通過在-2度和-0.5度之間改變CF基板104上LC分子的預(yù)傾角，并在-2度和+2度之間改變光學(xué)補(bǔ)償膜118慢軸的旋轉(zhuǎn)角θ1，與圖8相同，對(duì)于預(yù)傾角和旋轉(zhuǎn)角θ1的每種組合，獲得在65/245度方位角方向上的正側(cè)峰值亮度與負(fù)側(cè)峰值亮度的比率。
在圖8和9中所示的每個(gè)模擬結(jié)果中獲得了1.2或以下亮度比率的范圍與提供了1.2以上亮度比率的范圍之間的邊界用線性表達(dá)式近似。此外，從圖8和圖9獲得的邊界在公共平面內(nèi)交迭，如圖10中所示。
在圖10中，用預(yù)傾角θc2和光學(xué)補(bǔ)償膜118慢軸的旋轉(zhuǎn)角θ1表示在25/205度方位角方向上獲得1.2或以下亮度比率的范圍，如下0.661×θc2-0.554≤θ1≤0.524×θc2+0.524 (1)另一方面，在65/245度方位角方向上獲得1.2或以下亮度比率的范圍如下表示θ1≤4.76×θc2+7.54(2)因而，如果預(yù)傾角和光學(xué)補(bǔ)償膜118慢軸的旋轉(zhuǎn)角θ1的組合滿足關(guān)系(1)和(2)，也就是說，如果組合落入圖10中的陰影區(qū)域A和B中，則在25/205和65/245度方位角方向上亮度比率就降低到1.2或1.2以下?？捎妙A(yù)傾角θc2和光學(xué)補(bǔ)償膜118慢軸的旋轉(zhuǎn)角θ1來(lái)表示陰影區(qū)域A和B，如下所示陰影區(qū)域A表示為0.661×θc2-0.554≤θ1≤4.76×θc2+7.54 (3)θc2的范圍滿足-1.95≤θc2＜-1.65。
陰影區(qū)域B表示為0.661×θc2-0.544≤θ1≤0.524×θc2+0.524 (4)θc2的范圍滿足-1.65≤θc2≤-0.5。
在本實(shí)施方案中，光學(xué)補(bǔ)償膜118的光學(xué)彈性軸nx和nz旋轉(zhuǎn)一個(gè)旋轉(zhuǎn)角θ1就減小了由LC分子預(yù)傾角導(dǎo)致的頂部-底部方向上延遲的差別。這就減小了視角特性中的不對(duì)稱，因而提高了LCD器件的對(duì)比度與視角(contrast-to-viewing angle)特性。此外，預(yù)傾角θc2和旋轉(zhuǎn)角θ1的組合設(shè)定落入上面的陰影區(qū)域A和B中，從而將亮度比率減小到1.2或以下，由此將漏光不對(duì)稱降低到觀察者可忽略所述不對(duì)稱的級(jí)別。
依照本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施方案的LCD器件具有例如圖1中所示的結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方案的LCD器件在LC分子112取向和光學(xué)補(bǔ)償膜118的光學(xué)特性方面不同于第一個(gè)實(shí)施方案。圖11顯示了本實(shí)施方案LCD器件中LC分子的取向。在圖11中，LC分子112以正旋轉(zhuǎn)方向從TFT基板102的表面上升為一個(gè)預(yù)傾角θt3，其中0＜θt3＜2度，并以負(fù)旋轉(zhuǎn)方向從CF基板104的表面上升為一個(gè)預(yù)傾角θc3。圖12顯示了本實(shí)施方案中光學(xué)補(bǔ)償膜118的光學(xué)特性，其中光學(xué)補(bǔ)償膜118具有三個(gè)光學(xué)彈性軸nx，ny和nz，它們分別與X，Y和Z軸一致。
對(duì)本實(shí)施方案的LCD器件進(jìn)行模擬，從而獲得TFT基板上的預(yù)傾角θt3和CF基板上的預(yù)傾角θc3的組合區(qū)域，所述組合獲得了將漏光不對(duì)稱抑制到觀察者忽略所述不對(duì)稱的滿意級(jí)別的效果。在該模擬中，確定了TFT基板上預(yù)傾角θt3和CF基板上預(yù)傾角θc3的組合，所述組合提供了在25/205度方位角和65/245度方位角方向上正側(cè)峰值亮度與負(fù)側(cè)峰值亮度的1.2或以下的比率。對(duì)于光學(xué)補(bǔ)償膜118，使用其中具有0≤(nx-nz)/(nx-ny)≤0.5和(nx-ny)×d＝130nm光學(xué)特性的光學(xué)補(bǔ)償膜。
圖13顯示了由模擬獲得的作為三維圖表的預(yù)傾角θt3和預(yù)傾角θc3的組合與25/205度方位角方向上的亮度比率之間的關(guān)系。圖14顯示了由模擬獲得的作為三維圖表的預(yù)傾角θt3和預(yù)傾角θc3的組合與65/245度方位角方向上的亮度比率之間的關(guān)系。
在獲得了1.2或以下亮度比率的區(qū)域與提供了1.2以上亮度比率的區(qū)域之間的邊界用圖13和圖14中所示的每個(gè)t圖表中的線性表達(dá)式近似。此外，所述邊界在公共平面內(nèi)交迭，如圖15中所示。在圖15中，用預(yù)傾角θt3和預(yù)傾角θc3表示在25度方位角方向上獲得1.2或以下亮度比率的區(qū)域，如下-1.51×θt3-1.23≤θc3≤-0.999×θt3+0.936 (5)類似的，在65度方位角方向上獲得1.2或以下亮度比率的區(qū)域如下表示θc3≤-2.42×θt3+1.82 (6)因而，如果TFT基板102上的預(yù)傾角θt3與CF基板104上的預(yù)傾角θc3的組合滿足關(guān)系(5)和(6)，也就是說，如果組合落入圖15中的陰影區(qū)域C和D中，則在25/205度方位角和65/245度方位角方向上都可獲得1.2或1.2以下的亮度比率?？捎妙A(yù)傾角θt3和預(yù)傾角θc3來(lái)表示陰影區(qū)域C和D，如下所示陰影區(qū)域C表示為-1.51×θt3-1.23≤θc3≤-0.999×θt3+0.936 (7)θt3的范圍滿足0.500≤θt3＜0.625。
陰影區(qū)域D表示為-1.51×θt3-1.23≤θc3≤-0.242×θt3+1.82 (8)θt3的范圍滿足0.625≤θt3≤2.0。
在本實(shí)施方案中，LC分子從TFT基板102的表面上升為一個(gè)預(yù)傾角θt3，并從CF基板的表面上升為一個(gè)預(yù)傾角θc3。如果兩個(gè)預(yù)傾角θt3和θc3彼此不同，則從TFT基板102向CF基板104觀看時(shí)LC分子的光學(xué)彈性軸從Z軸偏離一個(gè)角度，所述角度對(duì)應(yīng)于預(yù)傾角θt3和θc3之間的差。因而，可減小由LC層的預(yù)傾角導(dǎo)致的頂部-底部方向上延遲的差別，類似于第一個(gè)方案的情形，其中光學(xué)補(bǔ)償膜118的光學(xué)彈性軸旋轉(zhuǎn)了一個(gè)旋轉(zhuǎn)角θ1，由此抑制了視角特性的不對(duì)稱。此外，將預(yù)傾角θt3和預(yù)傾角θc3的組合設(shè)定落入陰影區(qū)域C和D，從而對(duì)相反方向提供了1.2或以下的峰值亮度比率。這就將漏光的不對(duì)稱減小到觀察者可忽略所述不對(duì)稱的級(jí)別。
盡管僅僅作為例子描述了上面的實(shí)施方案，但本發(fā)明不限于上面的實(shí)施方案，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明范圍的情況下很容易做各種修改和替換。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示(LCD)器件，包括液晶(LC)層、其間夾持有所述液晶層的第一和第二基板、和鄰近所述第二基板設(shè)置的光學(xué)補(bǔ)償膜，其中所述第一基板在其上裝配有用于給所述LC層施加平行于所述第一基板的電場(chǎng)的電極；所述LC層具有大致零度的扭曲角，并包括具有平行于所述第一基板延伸的長(zhǎng)光軸的LC分子；所述LC層在所述第一基板的基板表面上具有正的預(yù)傾角θp1，在所述第二基板的基板表面上具有負(fù)的預(yù)傾角-θp1；所述光學(xué)補(bǔ)償膜具有三個(gè)光學(xué)彈性軸，包括沿Y軸延伸的快軸，沿從X軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)正旋轉(zhuǎn)角θs的方向延伸的慢軸，和沿所述光學(xué)補(bǔ)償膜厚度方向延伸的另一個(gè)軸，所述厚度方向從Z軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)所述正旋轉(zhuǎn)角θs；以及所述X軸具有大致與顯示黑色時(shí)從所述基板表面上升的所述LC分子的所述長(zhǎng)光軸的上升方向的投影一致的正方向，所述投影投射到所述基板表面的一個(gè)上，所述Y軸具有大致與當(dāng)從所述LCD器件前側(cè)看時(shí)從所述X軸逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90度角的方向一致的正方向，所述Z軸具有大致與當(dāng)從所述第一基板向所述第二基板觀看時(shí)所述基板表面的法線一致的正方向，所述正旋轉(zhuǎn)方向與當(dāng)從所述Y軸負(fù)側(cè)向所述Y軸正側(cè)觀看時(shí)的逆時(shí)針方向一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的LCD器件，其中所述正旋轉(zhuǎn)角θs滿足下面的關(guān)系式0.661×θp1-0.544≤θs≤4.76×θp1+7.54，所述預(yù)傾角θp1的范圍滿足-1.95≤θp1＜-1.65；和0.661×θp1-0.544≤θs≤0.524×θp1+0.524，所述預(yù)傾角θp1的范圍滿足-1.65≤θp1≤-0.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的LCD器件，其中所述光學(xué)補(bǔ)償膜具有下述光學(xué)特性0＜(nx-nz)/(nx-ny)≤0.5；和94nm≤(nx-ny)×d≤214nm其中nx，ny和nz分別是所述光學(xué)補(bǔ)償膜的所述慢軸，所述快軸和所述另一個(gè)軸的折射率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的LCD器件，其中在顯示黑色時(shí)在一個(gè)方位角方向上觀察到的漏光的峰值亮度與在顯示所述黑色時(shí)在與所述一個(gè)方位角方向相反的另一個(gè)方位角方向上觀察到的所述漏光的峰值亮度的比率等于或小于1.2。
5.一種液晶顯示(LCD)器件，包括液晶(LC)層、其間夾持有所述液晶層的第一和第二基板、和鄰近所述第二基板設(shè)置的光學(xué)補(bǔ)償膜，其中所述第一基板在其上裝配有用于給所述LC層施加平行于所述第一基板的電場(chǎng)的電極；所述LC層具有大致零度的扭曲角，并包括具有平行于所述第一基板延伸的長(zhǎng)光軸的LC分子；所述LC層在所述第一基板的基板表面上具有正的預(yù)傾角θp2，在所述第二基板的基板表面上具有負(fù)的預(yù)傾角-θp3；所述光學(xué)補(bǔ)償膜具有三個(gè)光學(xué)彈性軸，包括沿Y軸延伸的快軸，沿X軸延伸的慢軸，和沿Z軸延伸的所述光學(xué)補(bǔ)償膜厚度方向上的另一個(gè)軸；以及所述X軸具有大致與顯示黑色時(shí)從所述基板表面上升的所述LC分子的所述長(zhǎng)光軸的上升方向的投影一致的正方向，所述投影投射到所述基板表面的一個(gè)上，所述Y軸具有大致與當(dāng)從所述LCD器件前側(cè)看時(shí)從所述X軸逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90度角的方向一致的正方向，所述Z軸具有大致與當(dāng)從所述第一基板向所述第二基板觀看時(shí)所述基板表面的法線一致的正方向，所述正旋轉(zhuǎn)方向與當(dāng)從所述Y軸負(fù)側(cè)向所述Y軸正側(cè)觀看時(shí)的逆時(shí)針方向一致。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的LCD器件，其中所述負(fù)的預(yù)傾角θp3滿足下面的關(guān)系式-1.51×θp2-1.23≤θp3≤-0.999×θp2+0.936，所述正的預(yù)傾角θp2的范圍滿足0.500≤θp2＜0.625；和-1.51×θp2-1.23≤θp3≤-2.42×θp2+1.82，所述正的預(yù)傾角θp2的范圍滿足0.625≤θp2≤2.0。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的LCD器件，其中所述光學(xué)補(bǔ)償膜具有下述光學(xué)特性0＜(nx-nz)/(nx-ny)≤0.5；和94nm≤(nx-ny)×d≤214nm其中nx，ny和nz分別是所述光學(xué)補(bǔ)償膜的所述慢軸，所述快軸和所述另一個(gè)軸的折射率。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的LCD器件，其中在顯示黑色時(shí)在一個(gè)方位角方向上觀察到的漏光的峰值亮度與在顯示所述黑色時(shí)在與所述一個(gè)方位角方向相反的另一個(gè)方位角方向上觀察到的所述漏光的峰值亮度的比率等于或小于1.2。
全文摘要
LCD器件包括斜展取向LC層、其間夾持有所述LC層的第一和第二基板、和在顯示黑色時(shí)用于減小漏光的光學(xué)補(bǔ)償膜。光學(xué)補(bǔ)償膜具有三個(gè)光學(xué)彈性軸，包括與Y軸一致的快軸，從X軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)正旋轉(zhuǎn)角θ1的慢軸，和從Z軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)所述正旋轉(zhuǎn)角θ1的另一個(gè)軸。所述正旋轉(zhuǎn)方向與當(dāng)從Y軸負(fù)側(cè)向正側(cè)看時(shí)基板表面內(nèi)的逆時(shí)針方向一致。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1758108SQ20051011342
公開日2006年4月12日 申請(qǐng)日期2005年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月5日
發(fā)明者永井博, 池野英德 申請(qǐng)人:Nec液晶技術(shù)株式會(huì)社