專利名稱：彩色液晶顯示設備及彩色液晶顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種彩色液晶顯示設備，如反射型彩色液晶顯示設備或半透射型彩色液晶顯示設備，尤其是使用相位板的彩色液晶顯示設備，同樣也涉及一種液晶顯示裝置。
背景技術：
現(xiàn)在，平板顯示器作為用于個人電腦等的各種監(jiān)視器以及諸如手機的顯示設備等已經是非常普遍的了。今后，期望平板顯示器將更加普及，如用于大屏幕電視的發(fā)展。
最普遍的平板顯示器就是液晶顯示器。對于液晶顯示器的彩色顯示方法，廣泛使用一種稱作微濾色器的方法。
微濾色器的方法通過將至少三個子像素構成一個單元像素并為三個子像素分別配備紅(R)、綠(G)和藍(B)三原色的濾色器來實現(xiàn)全色顯示，進而具有快速實現(xiàn)高色彩再現(xiàn)性的優(yōu)點?？墒?，對于微濾色器方法的缺點，透射率是單色顯示方法的1/3，所以光利用率低。
在具有背光的透射型液晶顯示裝置或具有前光源的反射型液晶顯示裝置中，這種低的光利用率導致背光或前光源的高功耗。而且，在不使用輔助光源的反射型液晶顯示裝置中，低的光利用率對于顯示裝置是致命的，致使目前很少使用彩色顯示裝置。
另一方面，在二十世紀七十年代，主要廣泛地研究利用電控雙折射模式的彩色顯示模式(以下稱作“ECB彩色模式”)。通過使用ECB彩色模式，能夠根據干涉色實現(xiàn)彩色顯示，進而在不形成濾色器的情況下實現(xiàn)亮色顯示。
可是，在ECB彩色模式中，存在許多缺陷而不能實現(xiàn)高純度紅色顯示并且視角特性非常差。為此，在二十世紀八十年代或其之后，ECB彩色模式已經基本由微型濾色器方法所替代。因此，現(xiàn)在已經很少使用ECB彩色模式的液晶顯示設備。
為了解決濾色器方法和ECB彩色模式的上述問題，本發(fā)明提出一種新的顯示原理，如國際公布WO2004/042687中所述。根據該顯示原理，通過結合使用ECB彩色模式和濾色器方法，由于相對于傳統(tǒng)的RGB濾色器方法增加了光利用率，故能夠實現(xiàn)亮顯示的裝置。
在下文中，將這樣結合使用了基于雙折射效應的著色現(xiàn)象以及濾色器的混合型彩色顯示方法稱作“混色液晶模式(方法)”。
現(xiàn)說明混色液晶模式的顯示原理。該模式包括上述國際公布WO2004/042687中描述的各種應用和修改的實施例。在此，參照圖5至圖9描述這些實施例中的基礎實施例和兩個修改實施例。
基礎實施例圖5為示出了混色液晶模式的液晶顯示設備中像素結構的示意圖。在該液晶顯示設備中，如圖5所示，一個像素10被分成多個子像素11和12(本實施例中為兩個子像素)。在一個子像素12中，設置綠色濾色器G。在另一個子像素52中，通過調節(jié)延遲，實現(xiàn)消色差色亮度從黑色到白色的改變以及任意色彩從紅色經由品紅到藍色的顯示。更特別地，單位像素由第一子像素11和第二子像素12構成，其中通過在施加電壓的情況下改變液晶層的延遲而在第一子像素中顯示色彩，以及在第二子像素中設置濾色器并通過施加電壓在亮度改變范圍內改變延遲顯示濾色器的顏色(綠色)。在顯示綠色的具有高發(fā)光率的子像素中，使用綠色濾色器G而不使用ECB著色現(xiàn)象。此外，ECB著色現(xiàn)象僅適用于紅色和藍色。
例如，配有綠色濾色器的子像素12(以下稱作“G子像素”)處于暗態(tài)，而未配有濾色器的子像素11(以下稱作“透明子像素”)處于白(亮)態(tài)(消色差色的改變區(qū)域內最亮的狀態(tài))，進而能夠在子像素中整體顯示白色。
可選地，也能夠使G子像素12處于最大秀射狀態(tài)，并使透明子像素11處于消色差色區(qū)域內(顯示)的品紅色狀態(tài)。品紅色包括紅色(R)和藍色(B)兩種，使其能夠通過顏色組合獲得白色顯示。
為了提供單一的綠色(G)，G子像素12處于最大的透射狀態(tài)并且透明的子像素11處于暗態(tài)。為了提供單一的紅色(R)(或藍色(B))，G子像素12處于暗態(tài)并調節(jié)透明子像素11的延遲以提供紅色(或藍色)。例如，當透射型液晶顯示器插入在一對交叉尼科爾偏振片之間時，可將延遲調節(jié)為450nm(或600nm)。
通過結合使用上述方法，也能夠獲得R和G或B和G的混合色。
在G子像素12和透明子像素11中，通過將具有零延遲的這些子像素設置為暗態(tài)能夠實現(xiàn)黑色顯示。順帶地，在反射型液晶顯示設備使用單一偏振片時，延遲值為在此所述的1/2。
在此結構中，在G子像素12中，延遲在0-250nm范圍內變化，而在透明子像素11中，延遲在0-250nm的范圍和450nm-600nm的范圍內變化。在兩個子像素中，通常使用共同的液晶材料，以便將子像素之間的驅動電壓范圍設置得不同。
此外，在此結構中，作為綠色濾色器選擇的結果，能夠通過調節(jié)延遲避免綠色的產生。在此，提供綠色的延遲大約為1300nm，因此其為非常大的值，進而對生產和特征不利?？墒?，通過使用利用綠色濾色器的方法，不必使用這樣大的延遲值。此外，綠色具有高的發(fā)光率，進而借助綠色濾色器產生高純度的顏色以提高圖像質量。
通過使用上述結構，不必像常規(guī)使用的液晶顯示設備一樣提供過大的單元厚度。例如，在透射型液晶顯示設備中，紅色對應450nm的延遲而藍色對應600nm的延遲，使得所用的液晶顯示設備僅需要具有能夠實現(xiàn)600nm延遲的單元厚度。在使用RGB濾色器的常規(guī)的液晶顯示設備中，需要實現(xiàn)白色/黑色顯示的延遲大約為250nm，使得該顯示模式(混色液晶模式)中所需的單元厚度大約為10μm，其是常規(guī)單元厚度的兩倍。
通常而言，響應速度與單元厚度的平方成比例。可是，借助最新的驅動技術發(fā)展能夠實現(xiàn)幾個多秒(multi-second)的相應速度，使得即便是混色液晶模式中的響應速度約為最新驅動技術的4倍，盡管有時產生污點，但也能夠實現(xiàn)運動圖片顯示。
此外，在上述構造用于反射型液晶顯示設備的情況中，單元厚度為上述液晶顯示設備的1/2，而響應速度為上述液晶顯示設備的1/4。因此，反射液晶顯示設備能夠以不存在實際問題的情況實現(xiàn)運動圖像顯示。
此外，通過濾色器確定綠色的色彩再現(xiàn)范圍并且綠色具有高的發(fā)光率，使其能夠實現(xiàn)高的色彩再現(xiàn)性但犧牲白色分量的透射率。
(修改的實施例1)
在上述基礎實施例中，借助具有補充綠色的顏色，諸如品紅色的濾色器的延遲改變，能夠提供將被著色的第一子像素。
在圖6中示出了基礎實施例的這個修改實施例中的像素結構。G子像素22配有類似于基礎實施例中的綠色濾色器。此外，在基礎實施例中為透明的第一子像素21配有品紅色的濾色器M。在類似于上述基礎實施例中的第二子像素(G子像素)22中，在亮度變化調制范圍內實行調制以改變綠色亮度，而在第一子像素21中，在色調變化調制范圍內實行調制以實現(xiàn)改變品紅色亮度的顯示。
圖7示出了在理想品紅色濾色器提供480-580nm波長范圍的零透射率以及其他范圍內100％透射率的情況下，由于延遲而引起的顏色改變所計算出的數(shù)值。如圖7所示，當?shù)谝蛔酉袼刂械难舆t量從零開始增加時，實現(xiàn)亮度變化，即顯示狀態(tài)從黑色狀態(tài)經由暗品紅色狀態(tài)(半色調品紅色狀態(tài))變至品亮紅色狀態(tài)。因此，當延遲量進一步增加并超過在不使用濾色器情況下提供白色的延遲值時，色彩按照品紅、紅色、紅紫色(品紅色)、紫色和藍色的順序連續(xù)變化。
實際上，當該圖與示出了不使用濾色器情況下所計算的數(shù)值的圖8相比較時，色度的變化范圍擴展接近純紅色或藍色(位于色度表的拐角)，故可以發(fā)現(xiàn)通過提供品紅色濾色器能夠擴展紅色和藍色的彩色重構的范圍。此外，從紅色到藍色的改變沿著(彩色三角形的)底邊移動，故也能發(fā)現(xiàn)可以實現(xiàn)從紅色到藍色的顏色混合的連續(xù)變化。這樣，通過在第一子像素中設置品紅色濾色器能夠擴大紅色和藍色的色彩再現(xiàn)范圍，并在改變延遲時實現(xiàn)中間顏色的連續(xù)變化。
為了在該修改實施例中顯示白色，品紅色子像素21和G子像素22中設置提供最大透射率的相同延遲值(250nm)?？蛇x地，也能夠將G子像素22設置成最大透射狀態(tài)(延遲值250nm)而將品紅色子像素21設置成介于紅色和藍色的中間狀態(tài)(延遲值大約為550nm)。在之前的情況中，為了改變消色差顏色的亮度，品紅色子像素的延遲根據綠色濾色器子像素的延遲進行變化，以便共同改變其層次等級(gradation level)。
顯示黑色、RGB的單彩顏色以及這些顏色的混合色的情況與上述基礎實施例中的情況相同。
如上所述，通過使用顏色，諸如補充綠色的品紅色的濾色器，能夠與消色差顏色層次顯示一起表示綠色的補色層次，進而顯著地增加了可顯示顏色的數(shù)量。
此外，品紅色濾色器允許透射紅色和藍色，使其相對于使用結合使用紅色濾色器和藍色濾色器的常規(guī)方法能夠實現(xiàn)亮顯示。
(修改的實施例2)在圖5中所示的液晶顯示設備中，在具有高發(fā)光特性的綠色子像素中，能夠實現(xiàn)連續(xù)層次顯示，而在透明子像素中，彩色狀態(tài)，即藍色和紅色利用ECB著色現(xiàn)象，使得范圍變?yōu)樯{(hue)根據電壓改變的范圍。該ECB顏色范圍不僅是色調改變而且亮度也略微改變的范圍，使其能夠通過利用一定范圍內的亮度變化實現(xiàn)模擬層次顯示，在所述范圍內色調變化即使是在上述范圍內也不能被觀察到?？墒?，不能實現(xiàn)根據嚴格意義上的層次顯示。
根據ECB著色效果的顯示顏色層次級的數(shù)量僅被限定為亮態(tài)和暗態(tài)的兩個數(shù)值，但與使用常規(guī)RGB濾色器的方法相比，能夠將一個像素所需的子像素數(shù)量從三個減到兩個。因此，當驅動IC的數(shù)量相同時，使用ECB著色效應的有效像素的數(shù)量為使用常規(guī)RGB濾色器方法的1.5倍?？蛇x地，為了獲得相同數(shù)量的像素，能夠減少所需IC驅動器的數(shù)量，以便能夠獲得低成本的面板。此外，對于孔徑比，使用ECB基著色效應的情況由于其需要較少數(shù)量的子像素而存在優(yōu)勢。
圖9示出了相比于圖5中所示像素結構而具有增加的層次級數(shù)量的一個像素的結構，其中像素50的子像素51被分成具有不同面積的多個(兩個)子像素51a和51b，進而以數(shù)字方式顯示層次。
由于子像素具有不同的面積，故根據打開顯示對應顏色的子像素的面積能夠顯示一些中間顏色級。
當在此情況中具有N個子像素時，能夠通過以1∶2∶......∶2N-1的分布比例將N個子像素分成多個部分而獲得具有高度線性的層次顯示特性。附帶地，在圖9中示出的實施例中，N＝2。
在本實施例的液晶顯示設備中，數(shù)字層次僅適用于具有低發(fā)光特性的紅色和藍色。在綠色子像素中，在0-250nm的延遲范圍內執(zhí)行連續(xù)調制，進而顯示連續(xù)的層次級。為此，人眼不會感覺到較大損壞的層次特性，進而能夠獲得相對好的彩色圖像。換句話說，通過使用僅對于人眼能夠檢測到的小數(shù)量的層次級的紅色和藍色的數(shù)字層次，即使在有限數(shù)量的層次級的情況下也能夠提供充分的特性。在此修改實施例中，為了提供有限層次級的充足層次特性，像素間距優(yōu)選是小的。更特別地，鑒于上述人們不能識別像素的清晰度，像素間距優(yōu)選不超過200μm。根據上述顯示方法，能夠實現(xiàn)亮的液晶顯示設備，其具有高的光利用率并能夠實現(xiàn)可是全色顯示。
另一方面，將其一部分用作光反射區(qū)域而另一部分用作光透射區(qū)域的透過型液晶顯示設備，已經廣泛地用于手機中、便攜信息終端等中。特別地，便攜電子裝置通常在戶外使用，故其需要確保高的顯示質量，如在非常亮的外部光情況下充足的可視性(可見度)，以及黑暗的屋內高對比度和良好的色彩再現(xiàn)性。
順帶地，如上所述，近年來RGB濾色器型彩色液晶顯示設備犧牲亮度但明顯提高了顯示特性，如響應速度和對比度，所以被廣泛使用。這些顯示特征中，視角特性尤其被各個領域所廣泛研究。因此，通過優(yōu)化視角補償薄膜能夠顯著提高視角特性，故立刻就不會存在問題了。
另一方面，在混色液晶顯示模式中，利用雙折射基彩色顯示原則，使得顯示顏色依賴于視角的問題已經被停滯。
在利用垂直取向(VA)模式的普通液晶顯示器中，為了解決視角依賴性的問題，已經研究并廣泛使用了通過插入所謂的負性C板(在下文中予以詳細說明)完全補償施加電壓情況下的液晶雙折射量，以提供光學各向同性狀態(tài)的方法。
可是，根據本發(fā)明的研究，當上述補償薄膜(板)用于混色液晶模式以提供光學各項同性狀態(tài)時，已經證明所產生的視角特性更差。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠提供高顯示質量以及寬視角特性的彩色液晶顯示設備。
根據本發(fā)明的一個方面，提供一種彩色液晶顯示設備，包括偏振器；第一相位板；分別配有電極并彼此相對設置的第一和第二基板；包含液晶分子的液晶層；以及多個像素，其分別包括通過根據施加電壓改變所述液晶層面內延遲的第一子像素，以及配有濾色器的第二子像素，其通過根據施加電壓改變亮度變化范圍內面內延遲顯示濾色器的顏色；其中第一相位板具有垂直于基板表面的光軸；基板表面的法線方向上的折射系數(shù)小于面內方向上的折射系數(shù)；以及面外延遲的絕對值處于像素處于最小亮度狀態(tài)時第一或第二子像素液晶層的面外延遲，與像素處于彩色顯示狀態(tài)時第一或第二子像素液晶層的面外延遲之間。
在本發(fā)明的彩色液晶顯示設備中，相位板具有在基板面內方向上長于基板法線方向上的光路(長度)，并且光路差的絕對值小于液晶層的絕對值。因此，能夠提供具有高顯示質量和寬視角特性的彩色液晶顯示設備。
根據以下結合附圖的本發(fā)明優(yōu)選實施例的描述，使得本發(fā)明的這些和其他目的、特征和優(yōu)勢變得更加清楚。


圖1為示出了彩色液晶顯示裝置中使用的作為本發(fā)明彩色液晶顯示設備實施例的反射型液晶顯示設備的結構。
圖2(a)和2(b)為示出了構成反射型液晶顯示設備的C板概念的示意圖。
圖3(a)和3(b)為示出了對于本發(fā)明實例2中提供最小色差的C板的視角、色差和延遲值之間關系的研究結果的圖表。
圖4為示出了根據本發(fā)明實例4的配有背光的透射型液晶顯示設備結構的示意性截面圖。
圖5和6為分別示出了常規(guī)液晶顯示設備中一個像素(單元像素)的像素結構實施例的示意圖。
圖7示出了在常規(guī)液晶顯示設備中設有品紅色濾色器的情況下延遲改變時顏色變化的色度圖。
圖8為示出了在常規(guī)液晶顯示設備未設有品紅色濾色器的情況下延遲改變時顏色變化的色度圖。
圖9為示出了常規(guī)液晶顯示設備中一個像素(單元像素)的像素結構的另一實施例的示意圖。
具體實施例方式
以下，參照圖更明確地描述本發(fā)明的實施例。
以不同于垂直入射光的方式調制傾斜入射到液晶層的光。這通常稱作視角特性并且是確定液晶顯示器的顯示質量的大的因數(shù)。出現(xiàn)視角特性的一個原因是液晶層在基板垂直(法線)方向和基板面內方向上具有不同的折射率。垂直入射光不會受到基板垂直方向上折射率的影響，而傾斜入射光在基板垂直方向上具有分量，故其在基板面內方向上的折射率和基板垂直方向上的折射率彼此不同時，由于該分量而受到影響。因此，按照不同于垂直入射光的處于偏振態(tài)的光，發(fā)射傾斜入射光。在此，根據液晶層和相位板的延遲，液晶層(或相位板)的厚度以及基板面內方向和法線(垂直)方向之間折射率差的乘積(product)被稱作“面外延遲”或簡稱為“延遲”。在面內方向上的折射率關于觀看方向(方位)不同時，包含光入射面的方向被取作觀看方向，而液晶層(或相位板)的厚度與觀察方向上面內折射率和法線(方向)折射率之間的折射率差的乘積被取作面外延遲。
在一些液晶顯示器中，通過施加電壓改變面內折射率的各向異性以便在亮態(tài)和暗態(tài)之間提供對比。通常，液晶層厚度和面內折射率各項異性的乘積，即面內最大折射率和最小折射率之間的差值被稱作“延遲”。在背景技術的描述中，術語“延遲”表示此含意。可是，在此，該含意中的延遲指“面內延遲”而不同于面外延遲。對于相位板同樣適用。
(第一實施例)圖1為示出了彩色液晶顯示裝置中使用的作為本發(fā)明彩色液晶顯示設備實施例的反射型液晶顯示設備的結構。
參照圖1，反射性液晶顯示設備60包括一層疊結構，其包括偏振片61、用作相位板的視角補償薄膜62、用作設置在觀察者一側第一基板的第一玻璃基板63、透明電極64、取向膜65、液晶層66、取向膜67、反射電極68、用作與第一玻璃基板63相對設置的第二基板的第二玻璃基板69。
順帶地，反射電極68可配有由公知方法形成的不平坦部以具有可分性，或配有設置在視角補償薄膜62和第一玻璃基板63之間或視角補償薄膜62上的前散射薄膜以便具有擴散性。
液晶顯示設備60利用所謂的垂直取向(VA)模式，其中具有負性電介質各向異性的液晶材料的液晶分子被垂直(向勻地，homeotropically)取向。對于偏振片61，優(yōu)選使用寬帶環(huán)形偏振片。在使用側帶環(huán)形偏振片的情況中，采用用于在不施加電壓時顯示黑色的所謂的常規(guī)黑色模式。
設置在偏振片61和第一玻璃基板63之間的視角補償薄膜62具有薄膜法線方向上的光軸，并且是具有薄膜表面垂直方向上特別折射率和薄膜面內方向上各向同性折射率的單軸相位薄膜。這樣的相位薄被稱為“C板”。
在基板法線方向上比面內方向上具有更大折射率，即具有基板法線方向上慢軸的C板被稱作“正性C板”。在基板法線方向上比在面內方向上具有更小的折射率，即在基板法線方向上具有快軸的C板被稱作“負性C板”。
圖2(a)和2(b)為分別示出了折射率橢球和C板薄膜表面之間關系的示意圖。圖2(a)中所示的C板為正性C板，其中折射率橢球2垂直于薄膜1(主要)表面設置。圖2(b)中所示的C板為負性C板，其中折射率橢球3以展平表面平行于薄膜1的(主要)表面的方式設置。根據多路調制差值獲得的數(shù)值限定C板(視角補償薄膜62)的面外延遲(值)，所示差值為由于薄膜厚度而引起的薄膜面內方向上折射率與薄膜表面垂直方向上的折射率的差值。
在當前可得到的VA模式液晶顯示設備中，通常使用負性C板并將延遲設定為即使是在以傾斜方向觀看設備時也能保持黑色顯示。VA液晶本身具有與含有基板法線方向上光軸(慢軸)的正性C板相同的結構，以便通過將具有與液晶層66相同相位差的負性C板作為視角補償薄膜62來滿足上述條件。另一方面，當使用正性C板時，視角特性變差，所以在上述情況中通常使用正性C板。
在具有上述光學各向異性的液晶單元中，顯示狀態(tài)與黑色顯示中不存在雙折射介質的情況完全相同，進而不存在由液晶產生的視角特性。
通過使用負性C板，即使是以任何傾斜方向觀看液晶顯示設備時，都不會由于光泄漏意外地產生亮顯示狀態(tài)。因此，能夠實現(xiàn)寬視角顯示?？墒牵趯嶋H顯示設備中，由于保留了偏振片引起的視角特性，故存在微小的視角特性?？墒牵壕э@示設備所產生的視角特性通常很好。
如上所述，為了優(yōu)化黑色顯示過程中的雙折射以具有光學各向同性，所用視角補償薄膜62的延遲(值)的絕對值與液晶層66的延遲(值)基本相同。
可是，當具有上述延遲的光學薄膜用于混色液晶模式時，類似于普通VA液晶顯示情況下紅色或藍色顯示過程中，黑色顯示過程中的視角依賴特性非常好。因此，不必獲得良好的可視性。根據特殊的數(shù)值，以下文中展示的實例進行說明，并且根據獲得的結果和改進實施例進行定性解釋。
類似于VA液晶模式情況，通過將視角補償薄膜62延遲的絕對值設定成等于液晶層66延遲的絕對值，使得混色液晶模式的黑色顯示特性與缺少雙折射介質情況下的黑色顯示特性相同。因此，能夠不依賴視角顯示完全的黑色。這與商業(yè)上獲得的VA液晶顯示情況中的效果完全相同。
VA液晶的根據取向狀態(tài)在施加電壓時從垂直(向勻的，homeotropic)取向狀態(tài)變至平行(均勻的)取向狀態(tài)。同樣在混色液晶模式中，當液晶垂直取向以實現(xiàn)常規(guī)的黑色模式時，在未施加電壓時液晶處于垂直取向狀態(tài)的情況下實現(xiàn)黑色顯示。當通過對液晶施加高電壓實現(xiàn)彩色顯示時，取向狀態(tài)接近平行取向狀態(tài)。在基于上述設計于黑色顯示過程中獲得完全的光學各向異性的情況中，根據本發(fā)明人的研究可以法線色調很據彩色顯示過程中的視角進行大幅度地變化。
在此，根據T.Suzuki和M.Suzuki在“利用光學補償?shù)腎PS模式TFT-LCD的顯示質量提高”，Preprints of Symposium on Japanese Liquid Crystal Society，Issue1998，2C04，322-323頁(1998)中報道的文章，考慮色度依據視角的變化。
該文章描述了用于提高共面開關(IPS)模式中視角的補償膜。IPS模式提供了平行(均勻)取向。為了抑制由于IPS模式中視角所引起的著色現(xiàn)象，插入正性C板。文章中已經報道了正性C板在垂直入射光的情況下具有零雙折射(延遲)量，并被設計以根據入射光傾斜度消除雙折射量，進而能夠抑制由于視角變化引起的著色。
同樣在垂直取向(VA)模式中，液晶處于這樣的取向狀態(tài)，即液晶分子垂直或在施加電壓的情況下基本與基板保持平行。與基板平行取向的液晶分子的取向狀態(tài)與IPS模式中液晶分子的類似。
在上述文章中，通過結合提供平行取向的IPS模式和具有與垂直取向液晶相同結構的正性C板，可獲得良好的結果。因此，為了提高VA液晶模式中施加電壓情況下的視角，可以使用正性C板。另一方面，在使用負性C板進行類似考慮時，負性C板的使用在施加電壓的狀態(tài)下引起差的視角特性。
同樣，在使用類似于VA液晶模式的垂直取向模式的ECB彩色模式(包括作為一個實例的混色液晶模式)時，能夠通過根據施加電壓情況下的彩色顯示使用正性C板來抑制顯示顏色的視角依賴性。
可是，正性C板在VA液晶模式中的使用如上所述引起黑色狀態(tài)下的差顯示特性。在基于雙折射的彩色顯示僅作用于液晶顯示設備的整個表面時，正性C板的使用足以適用于上述目的?？墒?，在混色液晶模式中，借助在包含實現(xiàn)ECB基彩色顯示的像素和配有綠色濾色器的像素的兩種類型像素中的顏色混合，能夠實現(xiàn)彩色顯示。
例如，在一個像素由包含配有品紅色濾色器的第一子像素和配有綠色濾色器的第二像素的兩個子像素構成一個像素的上述結構中，常規(guī)黑色模式下，當不施加電壓時顯示黑色。當對第一子像素施加電壓并且該電壓的電壓值逐漸增加時，顯示顏色按照黑色、暗品紅色、亮品紅色、紅色、紫色和藍色的順序進行變化。
類似地，當對第二子像素施加電壓并且該電壓的電壓值逐漸增加時，顯示顏色按照黑色、暗綠色和亮綠色的順序進行變化。此外，當對第一和第二子像素同時施加電壓時，顯示顏色按照黑色、灰色和白色進行變化。
在此，當使用正性C板時，以接近為第一子像素施加的最大電壓的電壓進行ECB基彩色顯示過程中的視角特性被顯著提高。可是，黑色顯示過程中的視角特性在不施加電壓時非常差。
例如，在進行藍色顯示時，為第一子像素施加最大電壓使得液晶分子傾斜以實現(xiàn)藍色顯示，并且不對第二子像素施加電壓以便液晶分子保持垂直取向以便實現(xiàn)黑色顯示。
在此，第一子像素中藍色顯示部分中的視角特性好，而第二子像素中的視角特性差，使得在視角改變時黑色顯示狀態(tài)不能保持在第二子像素。因此，第二子像素變?yōu)榫G色。換句話說，當觀察第一和第二子像素中混色(混合)時，藍色根據視角而朝綠色轉變，進而色調整體改變。同樣在紅色顯示的情況中，紅色朝黃色轉變。
另一方面，當負性C板被優(yōu)化以用于普通VA液晶顯示器并且是光學各向同性時，第二子像素中的黑色顯示無視視角而保持不變?？墒?，第一子像素中的藍色顯示引起大的視角依賴性。
更特別地，當觀察第一和第二子像素的混色時，顯示狀態(tài)依賴于第一子像素中的視角特性。因此，改變了藍色調。用于顯示藍色的子像素配有品紅色濾色器，進而觀察到顏色從藍色朝品紅色轉變。
類似地，在紅色的情況中，引發(fā)顏色從紅色朝品紅色轉換。如上所述，黑色顯示過程中的視角和ECB基彩色顯示過程中的視角提供相互之間的交替關系。
本發(fā)明人已經進行了實際獲得各種圖像，如用作將要顯示圖像的單色字符和彩色圖像的估算，以便優(yōu)化視角特性并與之間良好平衡進行比較，進而獲得以下結果。
更特別地，鑒于字符顯示的可視性，通過使用負性C板能夠實現(xiàn)很好的顯示。在大多數(shù)情況中，字符作為單色圖像(白色背景下的黑色字符)進行顯示，使得顏色的視角依賴性不存在問題。因此，字符顯示的可視性通過優(yōu)化對比度而變得最好。在單色顯示中，利用僅對綠色和品紅色子像素中的亮度調制，使其通過使用類似于RGB彩色方法中的負性C板能夠獲得良好的可視性。同樣，在顯示僅具有綠色或品紅色的彩色照片或單色照片的攝影圖像時，通過利用提供與RGB彩色方法中相類似的關于視角對比度最小變化的負性C板，由于僅使用亮度調制，故能夠實現(xiàn)良好的可視性。
根據普通的包含混合藍色或紅色的圖形圖像，如上所述，品紅色子像素中色調關于視角進行的改變存在問題。可是，通過將負性C板的延遲絕對值設置得略小于提供根據視角對比度的最小變化的延遲絕對值，即完全消除液晶層折射率各向異性的延遲絕對值，所產生的圖像質量與彩色圖形圖像一樣不存在問題(盡管能夠識別出在顏色上有輕微地改變)。這大概是因為盡管負性C板的使用引起了藍色顯示和紅色顯示過程中顏色的輕微變化，但顏色變化基本為色調變化并且顏色延遲改變很少。因此，認為顏色改變不會反過來影響所產生的照片顯示質量。
在使用負性C板的情況中，如上所述，當傾斜觀察閉光狀態(tài)(黑色狀態(tài))而改變色調時，引起光泄漏。在照片圖像顯示中，特別地，通過與綠色進行顏色混合，紅色變至黃色(帶有黃色的紅色)。因此，產生的顯示質量顯著惡化。
如上所述，鑒于與對比度和色調的視角特性相關的總平衡，當使用具有負性延遲的C板時能夠獲得最好的延遲。當在負值范圍內根據絕對值將C板的延遲設定為小于提供垂直取向(液晶分子)液晶層延遲完全消除的這樣條件的數(shù)值時，C板在液晶傾斜時同樣根據折射系數(shù)的變化在一定范圍內還具有消除(canceling)作用。因此，不僅能夠抑制阻光狀態(tài)中的對比度變化而且能夠抑制透光狀態(tài)中的色度變化。相應地，能夠根據中間的良好平衡優(yōu)化對比度和色度的視角特性。
類似于常規(guī)的RGB彩色方法，當負性C板的延遲被設定為恰能消除液晶層在黑色顯示過程中的延遲的預定值時，視角依賴性在色度變化范圍內不合要求地變得重要。當負性C板的延遲值小于預定值時，顏色變化小且保持了對比度，故能夠獲得極好平衡的圖像。
在VA模式中，在不施加電壓而使得液晶處于垂直取向的情況時，液晶層的折射率橢球垂直于基板，使其在垂直方向上具有最大打折射率(長軸方向)并在面內方向上具有最小折射率(短軸方向)。當通過施加電壓使得液晶傾斜取向時，液晶的折射率橢球改變而使其在垂直方向上具有較小折射率，并且在水平方向上平均具有較大的折射率。換句話說，通過施加電壓使得液晶層在延遲相對于傾斜入射光減少的方向上改變。
C板延遲絕對值小于延遲完全消除折射率各向異性的設定意指這樣的設定，即C板的延遲絕對值被設定為介于液晶處于垂直取向狀態(tài)并且顯示黑色時液晶層的延遲值與液晶處于傾斜狀態(tài)或水平(均勻)取向狀態(tài)且像素(第二子像素)處于彩色顯示狀態(tài)時液晶層的延遲值之間的中間值。因此，能夠實現(xiàn)對比度和色調良好平衡的優(yōu)化。
根據本發(fā)明人的研究，當考慮第一子像素和第二子像素中視角特性的總平衡時，發(fā)現(xiàn)通過使用負性C板能夠獲得最好的特性。
此外，還發(fā)現(xiàn)負性C板的延遲優(yōu)選比提供對比度視角依賴性優(yōu)化條件的數(shù)值小。此外，當提供優(yōu)化對比度的負性C板的延遲取作RCR(nm)，該顯示模式的優(yōu)選延遲不小于1(nm)并小于RCR×3/4(nm)，更優(yōu)選地不小于RCR×1/4(nm)并小于RCR×3/4(nm)。
此外，當液晶材料的折射率各向異性Δn與單元厚度d的乘積取作RLC時，該顯示模式中負性C板的優(yōu)選延遲的絕對值不小于1(nm)并小于RLC×3/4(nm)。
如上所述，通過利用將負性C板用作視角補償薄膜62的結構，可以實現(xiàn)能夠抑制彩色顯示過程中視角依賴性同時抑制黑色顯示過程中視角依賴性以便提高對比度視角依賴性的液晶顯示設備。
更特別地，通過在不施加電壓過程中使液晶層66的液晶分子沿著基本垂直于基板63和69的方向取向，以及通過設置具有垂直于基板表面的方向光軸的視角補償薄膜62，能夠提供色彩鮮明且具有高的光利用率、高顯示質量以及寬視角特性的彩色液晶顯示設備和彩色液晶顯示裝置，其具有在基板面內方向上大于基板法線反向上的光路(長度)，以及光路之間小于液晶層66的延遲絕對值的絕對值。
(第二實施例)以下，描述第二實施例。在此實施例中，本發(fā)明中使用的相位補償板適用于光學補償彎曲(OCB)模式的液晶。該實施例中的基本概念與第一實施例中的相類似。因此，在下文中，主要說明區(qū)別點。
OCB模式液晶顯示設備的基本結構與圖1中所示的VA模式液晶顯示設備相類似。在OCB模式中，不同于VA模式，使用具有正性電介質各向異性的液晶材料。此外，為了實現(xiàn)彎曲取向，沿著水平方向實行取向處理(摩擦處理)，并借助公知方法執(zhí)行從外傾斜取向到彎曲取向的取向改變處理(轉變處理)。因此，在預備的OCB模式液晶顯示設備中，當施加電壓不小于預定的彎曲取向保持電壓時，液晶從彎曲取向變到垂直(向勻)取向。在強電場下，液晶沿著基本垂直于基板的方向取向，故在此將取向稱作“垂直取向”。在OCB模式中，通過電壓控制彎曲取向和垂直取向之間的中間態(tài)來執(zhí)行光調制。
在OCB模式中的彎曲取向和垂直取向的任意情況中，在顯示設備中人保持面內延遲。為此，通過使用具有面內延遲的光學薄膜(稱作“A板”)實行相位補償。設計該A板使得閉光狀態(tài)中結合液晶層后的面內延遲總量為零。
當光學薄膜用于補償視角時，除具有基板面內方面上光軸的A板外，能夠使用各種光學薄膜，如具有傾斜光軸的O板，以及液晶固有取向狀態(tài)固定的薄膜。
以下，將A板作為實例說明顯示原理，但也類似的方式也適用于其他薄膜。
其中設定A板的面內延遲使得彎曲取向狀態(tài)為黑色狀態(tài)的模式被稱作“常規(guī)黑色模式”。另一方面，其中設定A板的面內延遲使得施加大電壓情況下的垂直取向狀態(tài)為黑色狀態(tài)的模式被稱作“常規(guī)白色模式”(因為在不施加電壓或低電壓時顯示白色)。
國際專利公布No.WO2005/106574已經提出了這樣一個實施例，A板適用于使用OCB液晶的混色方法。在混色方法中，當設定A板的面內延遲使得在施加大的電壓的情況下垂直取向狀態(tài)為黑色狀態(tài)時，不施加電壓或施加低電壓時能夠實現(xiàn)彩色顯示。這種方式被稱作“常規(guī)彩色模式”。
現(xiàn)說明本發(fā)明的這樣一個實施例，其適用于使用OCB模式的混色液晶顯示設備并配有常規(guī)黑色模式或常規(guī)彩色模式中的A板。
基本概念類似于VA模式。在常規(guī)彩色模式中，設置A板以使通過施加高電壓將液晶分子基本垂直取向時能夠完全阻擋光。A板的面內延遲可以是這樣小的數(shù)值，其能夠消除液晶層遺留的微小面內延遲。借助A板和液晶層的結合能夠阻擋光并在沿著傾斜方向觀看顯示設備時引起光泄漏，進而降低對比度。因為A板的面內延遲小，所以主要由液晶層的延遲控制A板和液晶層結合的延遲，進而相對于傾斜入射光具有正值。當設置具有負性延遲的C板以消除正值時，提高了對比度的視角延遲?？墒牵愃朴赩A模式的情況，在低壓范圍內引起基于視角的色度變化，進而顯著降低了圖片圖像的圖像質量。為此，C板的延遲值為負，但優(yōu)選可具有小于能夠完全補償包含A板的液晶層黑色狀態(tài)的延遲絕對值的絕對值。在常規(guī)黑色模式中，當液晶在施加低壓情況下處于彎曲取向狀態(tài)時，由于A板而形成閉光狀態(tài)。A板的面內延遲值為相對大的數(shù)值，以便消除彎曲取向的面內延遲。
不存在液晶層和非面內方向而是垂直方向上A板相結合的折射率各向異性，但存在由于垂直方向上液晶層的折射率分量所產生的正折射率各向異性。為了減輕由于該正折射率各向異性而產生的視角依賴性，設置負性C板。在此，當C板的延遲值被設定為恰能消除閉光狀態(tài)中液晶層和A板結合的延遲時，當液晶由于施加高電壓而處于垂直取向狀態(tài)時，視角依賴性變大。因此，不能獲得良好的圖像質量。由此，通過施加電壓能夠增加液晶的垂直方向分量，使得垂直方向上的折射率隨增加的電壓變至更大的數(shù)值。因此，面內方向上的折射率變?yōu)楦≈怠Q句話說，延遲在正方向上增加。相應地，為了減少色調變化范圍內視角依賴性，C板優(yōu)選具有大于恰能消除閉光狀態(tài)中液晶層與A板結合的延遲值的延遲值。
基于上述結果，考慮到第一子像素和第二子像素中視角特性的總平衡，能夠在使用負性C板時獲得最好特性。此外，優(yōu)選地設定延遲的絕對值使其轉變?yōu)樘峁┥{變化范圍內提高的視角特性的數(shù)值，而不是提供對比度視角依賴性優(yōu)化條件的數(shù)值。
當彩色顯示過程中液晶層(包括A板)的延遲小于其在閉光過程中的延遲時，C板的負性延遲值的絕對值轉變?yōu)楸忍峁Ρ榷纫蕾囆詢?yōu)化條件的數(shù)值小的值。其中設定VA模式和常規(guī)彩色模式的OCB模式適用于該情況。
另一方面，當彩色顯示過程中液晶層(包括A板)的延遲大于其在閉光過程中的延遲時，C板的負性延遲值的絕對值轉變?yōu)楸忍峁Ρ榷纫蕾囆詢?yōu)化條件的數(shù)值，即負方向上的數(shù)值大的值。其中設置常規(guī)黑色模式的OCB模式適用于該情況。
在任意情況中，負性C板的延遲絕對值被設定為閉光(黑色顯示)過程中包含A板的液晶層的延遲值與其在彩色顯示過程中延遲值之間的數(shù)值。
如上所述，通過使用負性C板用作視角補償薄膜62的結構，能夠實現(xiàn)不僅通過抑制黑色顯示過程中對比度的視角依賴性而使其提高而且也能提高彩色顯示過程中的視角依賴性的液晶顯示設備。
以上描述了用作本發(fā)明彩色液晶顯示設備實例的反射型液晶顯示設備。接著，作為另一實例，以下描述半透射型液晶顯示設備。
如WO2004/042687中所述，半透射型液晶顯示設備包括第二基板，其配有用于反射層內入射光以透射從第一基板側入射的光的光反射層，進而適當?shù)貙崿F(xiàn)具有高反射性的反射型顯示器以及能夠實現(xiàn)全色顯示的透射型顯示器。通過使用上述反射型液晶顯示設備中反射型顯示部分的顯示原理，以及使用透射型顯示部分的常規(guī)的RGB濾色器方法，能夠適當?shù)貙崿F(xiàn)具有高反射性的反射型顯示器以及允許全色顯示的透射型顯示器。
此外，在此情況中，RGB濾色器方法所需液晶層的面內延遲接近基于本實施例中雙折射效應的彩色顯示所需的液晶層的面內延遲，進而具有這樣的優(yōu)勢，即不必使用常規(guī)存在問題的多隙工序，其中反射型顯示部分和透射型顯示部分具有不同的單元厚度。
在上述描述中，根據基于雙折射效應的反射型彩色顯示，負性C板的優(yōu)選延遲值為小于以下條件的數(shù)值，即完全補償液晶層的雙折射以獲得光學各向異性(例如，小于其3/4)。換句話說，盡管延遲值由于對比度的視角依賴性而略偏離理想值，但通過采用能夠抑制色度改變的延遲值，亦能夠獲得良好的可視性。
另一方面，透射型顯示部分需要實現(xiàn)高質量的全色顯示。在此，如上所述，WO2004/042687中所述的半透射型液晶顯示設備中，通過僅使用液晶亮度改變范圍，而不使用雙折射彩色顯示，并結合使用RGB濾色器方法，能夠在透射型顯示部分中實現(xiàn)全色顯示。換句話說，該顯示模式與常規(guī)的VA液晶模式完全相同，故所用的補償薄膜可設定以提供對比度的優(yōu)化條件。
簡而言之，當從液晶層66觀看時，具有小于滿足提供光學各向異性條件的數(shù)值的延遲值的負性C基板，設置在反射型顯示部分的觀察一側。此外，為了觀察透射性顯示部分一側，設備結構可被設定為滿足提供光學各向異性的條件。更特別地，在作為反射型顯示部分的液晶層66的觀察一側，具有根據使用目的基于上述原理確定的預定量的延遲值的C板設置在另一層(對邊)上，具有提供不足延遲量以實現(xiàn)光學各向異性的延遲量的C板，可額外進行設置以便實現(xiàn)極好的透射型顯示。
順帶地，通過將負性C板設置在與反射型顯示部分相對一側的側邊上，盡管不能說獲得完全的光學各向異性，但能夠實現(xiàn)改進作用。
以下，基于實例更具體地說明本發(fā)明。
(公共設備結構)在以下比較實例和實例中，公共設備結構如下。
液晶層構造的基本結構與圖1中所示的相同。更特別地，經過對齊(垂直)取向處理的兩個(上和下)玻璃基板3和7，彼此分開以形成一個單元。具有負性電介質各向異性(-Δε)和0.083的折射系數(shù)各向異性Δn的液晶材料(型號Merck&Co.，Inc.的“MLC-6608”)插入到單元的間隔中，以提供6μm的單元厚度。而且，液晶分子關于垂直每個基板63和69的方向形成1度的預傾角。上下基板63和69上的預傾液晶分子彼此平行但其傾斜方向不同(反平行關系)。
對于使用的基板結構，根據實例的需求，一個基板為配有薄膜晶體管(TFT)的有源矩陣基板而另一基板為配有濾色器的濾色器基板。由于像素電極在TFT側基板上，鋁電極用于提供反射型結構。
在上基板(濾色器基板)和線性板之間，設置用作寬帶環(huán)形偏振片61的寬帶λ/4板(能夠基本滿足1/4可見光區(qū)域內波長條件的相位補償板)，進而提供上述常規(guī)黑色結構，即在不施加電壓情況下給出黑色狀態(tài)，而在實行反射型顯示時于施加電壓情況下給出明亮狀態(tài)。此外，在寬帶環(huán)形偏振片61和濾色器63之間，C板具有基板法線方向的光軸。C板的延遲根據實例進行改變。
通過使用測角光度計(MURAKAMI COLOR RESEARCHLABORATORY CO.，LTD.的GCMS-11)實行實施例中的特征估算。通過使光以極角方向進入測角光度計實行測量，極角方向為與預傾角相同的方向并且是從基板法線方向傾斜30度以便根據基板法線方向測量反射光。以下，這種測量條件被稱作“30度傾斜和法線方向觀察條件”。
(比較實施例1)作為比較，預備具有1平方厘米電極的反射型液晶顯示設備(單元)。通過從單元的底部以下基板、鋁電極、取向膜、液晶層、取向膜、透明電極、上基板、前散射板和寬帶環(huán)形板的順序設置這些組件構成該單元。在比較實例中，不使用TFT和濾色器。
在該液晶顯示設備中，在不施加電壓的情況下實現(xiàn)黑色顯示，而通過施加2.75V的電壓實現(xiàn)白色顯示。此外，在施加3.3V電壓的情況下實現(xiàn)低純度紅色顯示，并在施加4.3V電壓的情況下實現(xiàn)藍色顯示。作為白色和黑色之間亮度比例的對比度大約為5。
(比較實施例2)除抗色劑(color resist)(FUJIFILM Arch Co.，Ltd.的“CMS571”)的品紅色濾色器設置在上基板和透明電極之間外，以與比較實施例1相同的方式制備反射型液晶顯示設備。
在該液晶顯示設備中，在不施加電壓的情況下實現(xiàn)黑色顯示，而通過施加2.75V電壓能夠實現(xiàn)亮品紅色顯示。此外，在施加3.3V電壓的情況下，能夠實現(xiàn)高純度的紅色顯示，并在施加4.3V電壓的情況下實現(xiàn)藍色顯示。作為白色和黑色之間亮度比例的對比度大約為5。
通過光從基本前側引入設備(單元)并沿基板法線方向反射時，將反射光的光譜作為參考顏色，估算30度傾斜和法線方向觀察條件下顯示的光譜色差。為了估算該差值，使用系數(shù)ΔE。
系數(shù)ΔE為定量表示參考顏色和所測量的顯示顏色之間的顏色差，并可由以下等式表示的系數(shù)ΔE=(L1*-L2*)2+(a1*-a2*)2+(b1*-b2*)2]]>其中，L1*、a1*和b1*表示CIELAB彩色系統(tǒng)中顯示顏色的三個系數(shù)L*、a*和b*(顏色間隔)；而L2*、a2*和b2*表示CIELAB彩色系統(tǒng)中另一顯示顏色的三個系數(shù)L*、a*和b*。
系數(shù)ΔE通常稱作“色差”。
在紅色顯示過程中，ΔE大約為10，而在藍色顯示過程中，ΔE大約為6。
根據ΔE(色差)值，當光的入射方向(方位角)改變時，在入射方向偏離預傾的入射角方向45度的情況下，紅色顯示過程中的色差(ΔE)大約為30而藍色顯示過程中的色差大約為12。在入射方向偏離預傾的入射角方向90度的情況下，紅色顯示過程中的色差大約為30而藍色顯示過程中的色差大約為13。
(比較實施例3)除了將C板設置在前散射板和寬帶環(huán)形偏振片之間外，以與比較實施例1相同的方式制備反射型液晶顯示設備。
當通過將C板的延遲從-500(nm)變至+500(nm)測量對比度時，利用具有380nm延遲的負性C板能夠獲得不小于50的最大對比度。
接著，除了將C板設置在前散射板和寬帶環(huán)形偏振片之間外，以與比較實施例2相同的方式制備反射型液晶顯示設備。
當通過將C板的延遲從-500(nm)變至+500(nm)測量對比度時，利用具有380nm延遲的負性C板，類似于不使用濾色器的上述情況，能夠獲得不小于50的最大對比度。
當通過使用最大對比度的負性C板測量色差ΔE時，在光的入射方向為預傾的傾斜角方向的情況下，紅色顯示過程中的色差大約為20，而藍色顯示過程中的色差大約為40，進而比不使用C板的情況要差。此外，當光的入射方向為偏離預傾的傾斜角方向45度時，紅色顯示過程中的色差大約為50，而藍色顯示過程中的色差大約為30。當光的入射方向為偏離預傾的傾斜角方向90度時，紅色顯示過程中的色差大約為60，而藍色顯示過程中的色差大約為40。
根據任意的光入射角，這些結果比不使用C板的比較實施例2要差。
(實例1)除C板被設置在前散射板和寬帶環(huán)形偏振片之間外，以與比較實施例2相同的方式制備反射型液晶顯示設備。
在該實例中，通過將C板的延遲從-500(nm)變至+500(nm)，能夠確定提供最小值色差的C板延遲，所述色差根據ECB作用彩色顯示過程中的視角進行變化。
當通過將C板的延遲從-500(nm)變至+500(nm)來測量ΔE(色差)時，盡管其根據光的入射方向進行變化，但通?？稍诩t色顯示和藍色顯示過程中于正延遲值時獲得最小ΔE。
當光的入射方向為預傾的傾斜角方向時，提供最小色差的C板延遲在紅色顯示過程中大約為-100nm，并且提供最小色差的C板延遲在藍色顯示過程中大約為+100nm。最小色差在紅色顯示過程中大約為5，而最小色差在藍色顯示過程中小于1。
當光的入射方向為偏離預傾的入射角方向45度時，提供最小色差的C板延遲在紅色顯示過程中大約為+300nm，并且提供最小色差的C板延遲在藍色顯示過程中大約為+300nm。最小色差在紅色顯示過程中大約為6，而最小色差在藍色顯示過程中大約3。
當光的入射方向為偏離預傾的入射角方向90度時，提供最小色差的C板延遲在紅色顯示過程中大約為+250nm，并且提供最小色差的C板延遲在藍色顯示過程中大約為+250nm。最小色差在紅色顯示過程中大約為18，而最小色差在藍色顯示過程中大約為6。
順帶地，當C板具有+300的延遲并且光的入射角為預傾的入射角方向或偏離預傾入射角方向90度時，所產生的對比度不小于1。因此，可以引發(fā)由于視角依賴性而產生的白色/黑色反相現(xiàn)象。
根據該實例，盡管減少了亮態(tài)和暗態(tài)之間的對比度，但通過使用正性C板，也能夠抑制幾乎所有情況中ECB作用顯示過程中色調關于視角的變化。
(實例2)在該實例中，作為有源矩陣基板，TFF基板具有12英寸的對角線長度(尺寸)和600×800的像素。設備(單元)結構包括從設備的底部按照下列順序設置的TFF基板、鋁電極、取向膜、液晶層、取向膜、透明電極、濾色器、上基板、前散射板以及寬帶環(huán)形偏振片。
每個像素被分成分別配有綠色濾色器和品紅色濾色器的兩個子像素。綠色(G)子像素和品紅色(M)子像素提供1∶1.13(G∶M)的面積比。
在每個像素中，當對G子像素施加2.75V的電壓而不對M子像素施加電壓(0V)時，整體實現(xiàn)綠色顯示。當不對G子像素施加電壓而對M子像素施加2.75V的電壓時，整體實現(xiàn)品紅色顯示。此外，當對G子像素和M子像素都施加2.75V的電壓時，整體實現(xiàn)白色顯示。當對G子像素不施加電壓而對M子像素施加3.3V的電壓時，整體實現(xiàn)紅色顯示。當對G子像素不施加電壓而對M子像素施加4.3V的電壓時，整體實現(xiàn)藍色顯示。此外，當對G子像素施加2.75V電壓而對M子像素施加3.3V電壓時，整體實現(xiàn)黃色顯示。當對G子像素施加2.75V電壓而對M子像素施加4.3V電壓時，整體實現(xiàn)青色顯示。
在所述顯示設備中，C板設置在前散射板和寬帶環(huán)形偏振片之間。通過將C板的延遲從-500(nm)變至+500(nm)，能夠在ECB作用彩色顯示過程中測量根據視角變化的色差(ΔE)。
圖3(a)和3(b)中示出了上述結果，其中圖3(a)示出了施加3.3V電壓情況下紅色顯示過程中的結果，而圖3(b)示出了施加4.3V電壓情況下藍色顯示過程中的結果。
從這些圖中可以明顯看出，通過使用C板能夠最小化色差。此外，也可發(fā)現(xiàn)提供最小色差的延遲值對于絕對值小于比較實例3中所述的-380nm。更特別地，發(fā)現(xiàn)在近似-250nm延遲值時能夠給出最小色差。
當使用具有250nm(絕對值)延遲值的負性C板，且沿著預傾的入射角方向觀看顯示設備時，所產生的對比度為20。因此，能夠獲得足夠的可視性(可見度)。
(實例3)在該實例中，如圖4中所示制備配有背光的半透射型液晶顯示設備。更特別地，半透射型液晶顯示設備92設置在背光91上方并包括從背光側以下列順序疊置的第一寬帶環(huán)形偏振93、配有TFT的玻璃基板94、反射(透射)電極95、取向膜96、液晶層97、取向膜98、透明電極99、玻璃基板100、前散射板101、負性C板102以及第二寬帶環(huán)形偏振片103。
在配有TFT的玻璃基板94和取向膜96之間，在光透射部分上設置透明電極并在光反射部分上設置反射電極。單元厚度為透射部分和反射部分公用的6μm。在透射部分處，設置RGB的三色濾色器。此外，在反射部分處，設置綠色濾色器和品紅色濾色器。
在上述制備的半透射型液晶顯示設備，通過根據實例1中的結果按照設置在前散射板101和第二寬帶環(huán)形偏振片103之間的負性C板102，使用具有250nm(絕對值)延遲的負性C板，能夠實現(xiàn)良好的反射型顯示器。
此外，不同于(第一)負性C板102(設置在前散射板101和第二寬帶環(huán)形偏振片102之間)的第二負性C板被設置在第一寬帶環(huán)形偏振片93和配有TFT的玻璃基板94之間。相比于不使用第二負性C板的情況，通過使用具有60nm(絕對值)延遲的第二負性C板，能夠在透射顯示過程中，即75度的光入射角的情況中改進視角特性，進而確保足夠的視角。
(實例4)在實例中，除用前光源替換背光91并將其設置在半透射型液晶顯示設備92的前面外，以與實例3中相同的方式制備半透射型液晶顯示設備。當觀看反射部分時，可以觀看到從前光源發(fā)出并被液晶層97反射的反射光。另一方面，當觀看透射部分時，可以觀看到從前光源發(fā)出的并通過液晶層97的透射光。
因此，當以與實例3中相同的方式估算所制備的半透射液晶顯示設備時，除第一負性C板102外，通過在第一寬帶環(huán)形偏振片和還配有TFT的玻璃基板之間設置第二負性C板，能夠改進透射顯示過程中，即75度的光入射角的情況中的視角特性，進而實現(xiàn)良好的視角特性。
(實例5)在該實例中，制備配有如附圖4中所示的背光的半透射液晶顯示設備。更特別地，半透射型液晶顯示設備92設置在背光91上，并以下列順序從背光一側疊置包括第一寬帶環(huán)形偏振片93、配有TFT的玻璃基板94、反射(透射)電極95、取向膜96、液晶層97、取向膜98、透明電極99、玻璃基板100、前散射板101以及第二寬帶環(huán)形偏振片103。在該實例中，不同于實例3，不使用負性C板102。
在該實例中，負性C板設置在第一寬帶環(huán)形偏振片93與配有TFT的玻璃基板94之間。相比于不使用負性C板的情況，在使用負性C板和不使用負性C板的情況之間，對于反射部分很明顯是不存在特征差異的?？墒窃谠搶嵗校ㄟ^使用具有290nm(絕對值)延遲的負性C板，能夠提高透射部分的視角特性。
在上述實施例中，描述了光學薄膜設置在玻璃基板和偏振片之間的結構?？墒牵材軌蚴褂盟^的單元內相位板，其包含配置在兩個玻璃基板之間的光學薄膜。根據所需，能夠形成具有這樣圖案的單元內相位板，即C板對于每個子像素具有不同的延遲值。
此外，在上述實施例中，使用VA模式或OCB模式，但發(fā)明也適用于各種取向模式，如電控雙折射模式(ECB)，其中液晶在不施加電壓的情況下處于均勻取向狀態(tài)，并且取向狀態(tài)隨增加的電壓變至垂直取向和上下預傾角彼此不同的混合取向(HAN)模式。
盡管參照在此披露的結構已經描述了本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于闡述的細節(jié)，并且本發(fā)明傾向于覆蓋在以下權利要求的改進目的或范圍內進行的修改或改變。
權利要求
1.一種彩色液晶顯示設備，其包括偏振器；第一相位板；分別配有電極并彼此相對設置的第一和第二基板；包含液晶分子的液晶層；以及多個像素，其分別包括通過根據施加的電壓改變所述液晶層面內延遲來顯示彩色的第一子像素，以及配有濾色器的第二子像素，第二子像素通過根據施加的電壓改變亮度變化范圍內面內延遲來顯示濾色器的顏色；其中所述第一相位板具有垂直于基板表面的光軸；沿垂直于基板表面方向上的折射系數(shù)小于面內方向上的折射系數(shù)；并且面外延遲的絕時值處于像素處于最小亮度狀態(tài)時第一或第二子像素液晶層的面外延遲與像素處于彩色顯示狀態(tài)時第一或第二子像素液晶層的面外延遲之間。
2.根據權利要求1所述的設備，其中所述第一相位板具有面外延遲，其絕對值小于像素處于最小亮度狀態(tài)時第一或第二子像素的所述液晶層的面外延遲，并大于像素處于彩色顯示狀態(tài)時第一或第二子像素的所述液晶層的面外延遲。
3.根據權利要求2所述的設備，其中所述第一相位板具有延遲，其絕對值小于像素處于最小亮度時第一或第二子像素的所述液晶層的面外延遲的3/4。
4.根據權利要求1所述的設備，其中所述液晶層包括在不施加外部場時垂直取向的液晶分子。
5.根據權利要求1所述的設備，其中所述液晶層包括彎曲取向的液晶分子以及具有面內延遲的第二相位板。
6.根據權利要求5所述的設備，其中所述第二相位板消除處于彎曲取向狀態(tài)的所述液晶分子的面內延遲。
7.根據權利要求5所述的設備，其中所述第二相位板消除在對所述電極施加電壓情況下處于垂直取向狀態(tài)的所述液晶分子的面內延遲。
8.根據權利要求1所述的設備，其中所述第一相位板處于所述偏振片和所述第一基板之間，并且所述第二基板配有用于反射從所述第一基板外部入射的光的反射層。
9.根據權利要求8所述的設備，其中所述第二基板進一步配有允許從所述第一基板外部入射的光透射的光透射層。
10.根據權利要求1所述的設備，其中所述第一相位板設置在所述偏振片和所述第一基板之間，并具有當像素處于最小亮度狀態(tài)時小于第一或第二子像素的所述液晶層的面外延遲值的3/4的面外延遲值，并且在所述第二基板的外部設置另一個相位板。
11.根據權利要求1所述的設備，其中所述第二子像素的濾色器為綠色濾色器。
全文摘要
一種混色液晶顯示設備，包括液晶層，其中液晶分子在不施加電壓的情況下相對于一對基板對齊取向，以及包括具有垂直于基板表面方向上的光軸的相位板。所述相位板具有在基板面內方向上大于基板法線方向上的折射率，并具有絕對值小于液晶層延遲的延遲，進而抑制顏色關于視角的變化。
文檔編號G02F1/133GK1811550SQ20051012164
公開日2006年8月2日 申請日期2005年12月6日 優(yōu)先權日2004年12月6日
發(fā)明者淺尾恭史 申請人:佳能株式會社