CN101365979B - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶显示装置,其至少包括:背光;偏振器;在550nm的波长下延迟为210~300nm的第一光学各向异性层;在550nm的波长下延迟为50~140nm的第二光学各向异性层;具有负光学各向异性的第三光学各向异性层;包含相互面对的上下基板和夹在上下基板之间的液晶层的液晶单元;在550nm的波长下延迟为50~140nm的第四光学各向异性层;在550nm的波长下延迟为210~300nm的第一光学各向异性层;和偏振器,它们从背光开始按照此顺序堆叠布置,所述第二光学各向异性层至少包含具有固定的向列混合液晶取向结构的液晶膜。该液晶显示装置提供明亮图像并且对比度高、视角依赖性降低。

Description

液晶显示装置
【技术领域】
本发明涉及用于诸如文字处理器和个人计算机的办公室自动化(OA)设备、诸如个人数字助理和移动电话的移动信息终端、或装有液晶监视器的可携式摄像机的液晶显示装置或具有反射模式和透射模式两者的透反式液晶显示装置。
【背景技术】
液晶显示装置广泛地分成能够以反射模式显示图像的液晶显示装置、能够以透射模式显示图像的液晶显示装置、能够以反射和透射两种模式显示图像的液晶显示装置,并已由于其外形小和重量轻特性而作为膝上型计算机和电视机用显示装置得到广泛应用。特别地,透反式液晶显示装置使用能够以反射和透射两种模式显示图像的显示模式,因此能够在照明良好和黑暗的区域中显示图像,并通过根据环境的亮度切换到反射或透射模式中的任何一种来降低耗电量。因此,透反式液晶显示装置已被应用于各种移动信息终端。
透射式、反射式、特别是透射模式下的透反式液晶显示装置不能避免由液晶分子的反射率各向异性导致的倾斜观看时发生有关视角的问题,诸如显示对比度降低、显示颜色改变和灰度(gradation)反转,并因此需要在这些方面进行改善。
对于使用TN模式的透射式液晶显示装置(液晶的扭转角是90度),已经提出并在实践中使用了解决这些问题的一种方法,其中将光学补偿膜设置在液晶单元与上偏振器和下偏振器中的每一个之间。
例如,已知有一些结构,其中将由混合配向圆盘型液晶或向列混合配向液晶聚合物化合物设置在液晶单元与上偏振器和下偏振器中的每一个之间(下文专利文献Nos.1-3)。
对于透反式液晶显示装置,需要在液晶单元上方或下方设置包含一个或多个显示原理上的单轴延迟膜和偏振器的圆形偏振器,供透射模式使用。
为了扩大透射模式下透反式液晶装置的视角,已经提出并在实践中使用了一种方法,其中将以向列混合取向配向的光学补偿膜用作要设置在液晶单元与背光之间的圆形偏振器(参见专利文献No.4和No.5)。
(1)专利文献No.1:日本专利特许No.2640083
(2)专利文献No.2:日本专利特开平No.11-194325
(3)专利文献No.3:日本专利特开平No.11-194371
(4)专利文献No.4:日本专利特开No.2002-31717
(5)专利文献No.5:日本专利特开No.2004-157474
【发明内容】
但是,前述方法不能解决倾斜观察液晶显示装置时发生的诸如显示对比度降低、显示颜色改变和灰度反转的关于视角的上述问题。特别地,对于透反式液晶显示装置,由于使用包含一个或多个原理上的延展膜和偏振器的圆形偏振器而本质上难以改善视角。
鉴于前述问题,本发明的目的是提供一种能够提供明亮图像并且对比度高、视角依赖性低的液晶显示装置。本发明的目的还有通过在部分液晶单元上布置反射层来提供一种能够在透射模式下提供明亮图像并且对比度高、视角依赖性低的透反式液晶显示装置。
也就是说,依照本发明的第一方面,提供了一种液晶显示装置,其至少包括:背光;偏振器;在550nm的波长下延迟为210~300nm的第一光学各向异性层;在550nm的波长下延迟为50~140nm的第二光学各向异性层;具有负光学各向异性的第三光学各向异性层;包含相互面对的上下基板和夹在上下基板之间的液晶层的液晶单元;在550nm的波长下延迟为50~140nm的第四光学各向异性层;在550nm的波长下延迟为210~300nm的第一光学各向异性层;和偏振器,它们从背光开始按照此顺序堆叠布置,所述第二光学各向异性层至少包含具有固定的向列混合液晶取向结构的液晶膜。
依照本发明的第二方面,提供了一种液晶显示装置,其至少包括:
背光;偏振器;在550nm的波长下延迟为210~300nm的第一光学各向异性层;在550nm的波长下延迟为50~140nm的第二光学各向异性层;包含相互面对的上下基板和夹在上下基板之间的液晶层的液晶单元;具有负光学各向异性的第三光学各向异性层;在550nm的波长下延迟为50~140nm的第四光学各向异性层;在550nm的波长下延迟为210~300nm的第一光学各向异性层;和偏振器,它们从背光开始按照此顺序堆叠布置,所述第二光学各向异性层至少包含具有固定的向列混合液晶取向结构的液晶膜。
依照本发明的第三方面,提供了一种液晶显示装置,其至少包括:
背光;偏振器;在550nm的波长下延迟为210~300nm的第一光学各向异性层;在550nm的波长下延迟为50~140nm的第四光学各向异性层;具有负光学各向异性的第三光学各向异性层;包含相互面对的上下基板和夹在上下基板之间的液晶层的液晶单元;在550nm的波长下延迟为50~140nm的第二光学各向异性层;在550nm的波长下延迟为210~300nm的第一光学各向异性层;和偏振片,它们从背光开始按照此顺序堆叠布置,所述第二光学各向异性层至少包含具有固定的向列混合液晶取向结构的液晶膜。
依照本发明的第四方面,提供了一种液晶显示装置,其至少包括:
背光;偏振器;在550nm的波长下延迟为210~300nm的第一光学各向异性层;在550nm的波长下延迟为50~140nm的第四光学各向异性层;包含相互面对的上下基板和夹在上下基板之间的液晶层的液晶单元;具有负光学各向异性的第三光学各向异性层;在550nm的波长下延迟为50~140nm的第二光学各向异性层;在550nm的波长下延迟为210~300nm的第一光学各向异性层;和偏振器,它们从背光开始按照此顺序堆叠布置,该第二光学各向异性层至少包含具有固定的向列混合液晶取向结构的液晶膜。
依照本发明的第五方面,提供了依照第一至四方面中任何一个的液晶显示装置,其中液晶层为扭转向列模式的。
依照本发明的第六方面,提供了依照第一至四方面中任何一个的液晶显示装置,其中液晶层具有扭转角为0度的平行取向。
依照本发明的第七方面,提供了依照第一至四方面中任何一个的液晶显示装置,其中第三光学各向异性层满足公式(1)中规定的要求,并且当面内延迟(Re)和厚度方向延迟(Rth)分别用公式(2)和(3)表示时,在550nm的波长下其具有0nm~30nm范围的面内延迟(Re)和-200nm~-30nm范围的厚度方向延迟(Rth):
(1)nx≥ny>nz
(2)Re=(nx-ny)xd
(3)Rth={nz-(nx+ny)/2}xd
其中nx和ny表示光学各向异性层的面内主折射率,nz表示光学各向异性层的厚度方向主折射率,d表示其厚度(nm)。
依照本发明的第八方面,提供了一种依照第一至四方面中任何一个的液晶显示装置,其中第三光学各向异性层由从液晶化合物、三醋酸纤维、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺-酰亚胺和环烯烃聚合物组成的组中选出的至少一种材料形成。
依照本发明的第九方面,提供了依照第一至四方面中任何一个的液晶显示装置,其中第一和第四光学各向异性层为延展聚合膜。
依照本发明的第十方面,提供了依照第一至四方面中任何一个的液晶显示装置,其中第一和第四光学各向异性层都是通过将表现出光学正单轴性的液晶性物质以该物质处于液晶态时形成的向列取向固定而制造的液晶膜。
依照本发明的第十一方面,提供了依照第一至四方面中任何一个的液晶显示装置,其中由形成第二光学各向异性层的液晶膜的混合方向向平面投影的倾斜方向与液晶层的摩擦方向限定的角在0~30度的范围内。
依照本发明的第十二方面,提供了依照第一至四方面中任何一个的液晶显示装置,其中第二光学各向异性层是通过将表现出光学正单轴性的液晶性物质以该物质处于液晶态时形成的向列混合取向固定而制造的液晶膜,并且该向列混合取向的平均倾斜角在36~45度的范围内。
依照本发明的第十三方面,提供了依照第一至七方面中任何一个的液晶显示装置,其中液晶单元的下基板具有透反式电极,在该透反式电极上,形成具有反射功能的区域和具有透射功能的区域。
依照本发明的第十四方面,提供了依照第十三方面的液晶显示装置,其中液晶单元中具有反射功能的区域上的液晶层的厚度小于具有透射功能的区域上的液晶层的厚度。
【附图说明】
图1是描述液晶分子倾斜和扭转角的概念视图。
图2是描述形成第二光学各向异性层的液晶膜的配向结构的概念视图。
图3是描述液晶单元预倾斜方向的概念视图。
图4是实施例1的液晶显示装置的截面示意图。
图5是示出实施例1中的偏振器吸收轴、液晶单元的预倾斜方向、聚合延展膜的慢轴和液晶膜倾斜方向的角度关系的平面图。
图6是示出从所有方向观看实施例1的液晶显示装置时的对比度比率的视图。
图7是实施例2的液晶显示装置的截面示意图。
图8是示出实施例2中的偏振器吸收轴、液晶单元的预倾斜方向、聚合延展膜的慢轴和液晶膜倾斜方向的角度关系的平面图。
图9是示出从所有方向观看实施例2的液晶显示装置时的对比度比率的视图。
图10是实施例3的液晶显示装置的截面示意图。
图11是示出实施例3中的偏振器吸收轴、液晶单元的预倾斜方向、聚合延展膜的慢轴和液晶膜倾斜方向的角度关系的平面图。
图12是示出从所有方向观看实施例3的液晶显示装置时的对比度比率的视图。
图13是实施例4的液晶显示装置的截面示意图。
图14是示出实施例4中的偏振器吸收轴、液晶单元的预倾斜方向、聚合延展膜的慢轴和液晶膜倾斜方向的角度关系的平面图。
图15是示出从所有方向观看实施例4的液晶显示装置时的对比度比率的视图。
图16是比较实施例1的液晶显示装置的截面示意图。
图17是示出从所有方向观看比较实施例1的液晶显示装置时的对比度比率的视图。
图18是比较实施例2的液晶显示装置的截面示意图。
图19是实施例5的透反式液晶显示装置的截示意面图。
(附图标记说明)
1、2:基板
3、26:透明电极
4:反电极
5:液晶层
6、24:液晶单元
7、8:偏振器
9、15、19、22:第四光学各向异性层
10、12、16-18、20、21、23:第一光学各向异性层
11:第二光学各向异性层
13:第三光学各向异性层
14:背光
25:反射电极
【具体实施方式】
下文中将对本发明进行更详细的描述。
本发明的液晶显示装置具有选自以下四种型式(A)至(D)的结构,并且必要时可以包含诸如光扩散层、光控制薄膜、导光板和棱镜片的组成部分,对此,除使用上述由具有固定向列混合取向的液晶膜形成的第二光学各向异性层之外,没有特殊限制。可以用结构型式(A)至(D)中的任何一个来获得视角依赖性低的光学特性:
(A)偏振器/第一光学各向异性层/第四光学各向异性层/液晶单元/第三光学各向异性层/第二光学各向异性层/第一光学各向异性层/偏振器/背光;
(B)偏振器/第一光学各向异性层/第四光学各向异性层/第三光学各向异性层/液晶单元/第二光学各向异性层/第一光学各向异性层/偏振器/背光
(C)偏振器/第一光学各向异性层/第二光学各向异性层/液晶单元/第三光学各向异性层/第四光学各向异性层/第一光学各向异性层/偏振器/背光
(D)偏振器/第一光学各向异性层/第二光学各向异性层/第三光学各向异性层/液晶单元/第四光学各向异性层/第一光学各向异性层/偏振器/背光
本发明中使用的组成部分将在下面按照顺序描述。
首先,将描述本发明中使用的液晶单元。
液晶单元模式的例子包括TN(扭转向列)、STN(超扭转向列)、ECB(电控双折射)、IPS(面内切换)、VA(垂直配向)、OCB(光学补偿双折射)、HAN(混合配向向列)、ASM(轴对称配向微胞)、半色调灰阶模式、区域分隔模式、和使用铁电性液晶和反铁电性液晶的显示模式。本发明中使用的液晶单元模式优选为使用ECB(电控双折射)模式的成像模式,其中液晶分子均匀配向。这是因为当对于TN模式和STN模式液晶层的透射式显示部分变厚并且其反射式显示部分变薄时,如果两部分之间的厚度差异增大,则将会引起两部分之间边界处的液晶分子有缺陷地配向,并因此可能引起生产中的问题。
对液晶单元的驱动模式没有特殊限制,因此,其可以为STN-LCD中使用的无源矩阵模式、使用诸如TFT(薄膜晶体管)电极和TFD(薄膜二极管)电极的有源电极的有源矩阵模式和电浆选址(plasmaaddress)模式。
液晶单元包括夹在相互面对布置的两个透明基板之间的液晶层(观看者一侧的基板可以称为“上基板”,背光侧的基板可以称为“下基板”)。
对形成液晶层的材料没有特殊限制。该材料的例子包括各种低分子量液晶物质、聚合液晶物质及其混合物,它们可以构成各种液晶单元。液晶材料可以与染料、手征性掺杂剂、或非液晶物质混合到其不阻止液晶物质表现出液晶性的程度。液晶单元可以具有上述各种液晶单元模式的各种组成部分或下述各种组成部分。
对于形成液晶单元的透明基板没有特殊限制,只要它们能使形成液晶层的液晶材料在特定的配向方向上配向即可。更具体的例子包括其本身具有配向液晶材料的性质的基板和其本身没有配向能力但具有能够配向液晶材料的配向层的基板。液晶单元的电极可以是任何传统电极,例如ITO。该电极通常可以布置在透明基板的表面上,该表面与液晶层接触。在使用带有配向层的透明基板的情形中,可以在配向层与基板之间提供电极。
本发明的液晶显示装置是使用背光的透射式液晶显示。但是,可以通过在液晶单元的下基板上布置提供具有反射功能的区域和具有透射功能的区域的透反式电极,来制造在反射模式和透射模式下都可以运行的透反式液晶显示装置。
对反射层(下文中也可以称为“反射器”)没有特殊限制,因此,其可以为诸如铝、银、金、铬和铂的金属、包含这些金属中的一种或多种的合金、诸如氧化镁的氧化物、多层介电薄膜、表现出选择反射性的液晶膜、及其组合。这些反射器可以是平的或弯曲的,并且可以是通过在其表面上形成高低不平的图案(rugged pattern)而提供有漫反射性的反射器;具有透明基板上的电极的功能的反射器,所述透明基板位于与观看者一侧相对的一侧;或其任何组合。
所述液晶单元包含透反层,在该透反层上,形成具有反射功能的区域和具有透射功能的区域。具有反射功能的区域将是通过反射提供图像的反射式显示部分,而具有透射功能的区域将是通过透射提供图像的透射式显示部分。
液晶单元中的反射式显示部分的液晶层优选地比透射式显示部分的液晶层薄。下面将说明原因。
首先,将说明当液晶层的厚度经设置适合于反射显示时透射式显示部分中的透射式显示。当液晶层的厚度经调节适合于反射式显示时,通过外部场(例如电场)引起的液晶层配向变化而导致的偏振变化量是这样一种程度,其使得通过使光从观看者一侧入射到液晶层并在反射器处被反射、以再次穿过液晶层并退出到观看者一侧以便使光来回穿过液晶层来获得足够的对比度。但是,此设置在穿过透射式显示部分中液晶层的光的偏振改变量方面并不充分。因此,除布置在液晶单元观看者一侧用于反射式显示的偏振器之外,即使将仅用于透射式显示的偏振器布置在液晶单元后面(从观看者处看),也不能在透射式显示部分中获得充分的显示。也就是说,当液晶层的配向适合于反射式显示部分时,透射式显示部分不能获得用于显示的充足对比度,这是因为它缺少亮度,或者即使亮度充足,其对于黑暗显示,透射率也不降低。
更具体地,在反射式显示时,液晶层的液晶取向状态受到所施加电压的控制使得大约1/4波长的延迟被赋予仅穿过液晶层一次的光。因为透射式显示部分处于黑暗显示模式时,透射比的充分降低导致光的几乎一半发光强度被布置在光被反射到的一侧的偏振器吸收,因此用厚度适合于反射显示的液晶层,即通过实现提供1/4波长的相位调制的电压调制所实现的透射式显示,不能获得亮度充足的显示。此外,当诸如偏振器和光学延迟补偿器的光学元件被布置为使得在透射式显示部分的明亮显示模式下增加发光度时,黑暗显示模式下透射式显示部分的发光度将为明亮显示模式中的大约1/2,导致对比度比率不足。
与此相反,为了使液晶层的厚度适合于透射式显示,必须对液晶层应用电压调制,从而将1/2波长的延迟赋予透过液晶层的光。因此,为了将反射光和透射光两者均用于具有高分辨率和优良可视性的显示模式,反射式显示部分的液晶层必须比透射式显示部分的厚。理想地,反射式显示部分的液晶层厚度大约为透射式显示部分的1/2。
在透射式显示部分中,液晶单元的延迟优选为200~400nm,更优选为250~350nm,在反射式显示部分中优选为100~200nm,更优选为120~180nm。偏离这些范围的透射式和反射式显示部分的延迟是不希望的,因为它们将会引起不必要的着色和亮度的降低。
对本发明中使用的偏振器没有特殊限制,只要能达到本发明的目的即可。因此,偏振器可以是液晶显示装置中通常使用的任何一种传统偏振器。具体例子包括诸如聚乙烯醇(PVA)和部分缩醛化PVA的基于PVA的偏振器、诸如通过延展包含乙烯-乙燃基醇共聚物(ehtylene-vinyl acetate copolymer)的部分皂化产物的亲水性聚合膜并吸收碘和/或二色性染料而制造的那些偏振器、和诸如聚氯乙烯的脱氯产物的包含聚烯取向膜的那些偏振片。作为替换,可以使用反射式偏振器。
这些偏振器可以单独使用或与为了增加强度、抗湿性、和抗热性而在偏振器的一个或两个表面上提供的透明保护层结合使用。保护层的例子包括通过直接或借助偏振器上的粘合剂将诸如聚酯、三醋酸纤维或环烯烃聚合物叠加到偏振器上而形成的保护层;透明树脂涂覆层;基于丙烯酸或环氧的光设定型树脂层。保护层涂覆在偏振膜的两个表面上时,它们可以彼此相同或不同。
对本发明中使用的第一和第四光学各向异性层没有特殊限制,只要它们具有良好的透明度和均匀度即可。但是,各层均优选为聚合延展膜或由液晶材料形成的光学补偿膜。聚合延展膜的例子包括由基于纤维素、聚碳酸酯、多芳基化合物、聚砜、聚丙烯、聚醚砜或环烯烃的聚合物形成的单轴或双轴延迟膜。此处作为例子的第一和第四光学各向异性层可以由聚合延展膜或由液晶材料形成的光学膜单独形成或由其组合形成。在这些聚合延展膜中,优选的是基于环烯烃的聚合物,因为它们有成本效益并且因其薄膜均匀度和小的双折射波长色散能抑制图像质量的色彩调制的改变。由液晶材料形成的光学薄膜的例子包括由各种主链型和/或侧链型液晶聚合物,例如液晶聚酯、液晶聚碳酸酯、液晶聚丙烯酸酯、或可以在配向之后通过交联等聚合的具有反应性的低分子量液晶化合物构成的光学薄膜。这些薄膜可以是具有自支撑性的单层薄膜或在透明支撑基板上形成。
550nm波长下第一光学各向异性层的延迟值经调节为210~300nm。该延迟值优选为250~275nm。
550nm波长下第四光学各向异性层的延迟值经调节为50~140nm。该延迟值优选为70~120nm。
本发明中使用的第二光学各向异性层是至少包含液晶薄膜的层,该液晶薄膜通过将表现出光学正单轴性的液晶聚合物,更具体地说表现出光学正单轴性的聚合液晶化合物或包含选自聚合液晶化合物的至少一种并表现出光学正单轴性的聚合液晶组成物以液晶聚合化合物或组成物处于液晶态时形成的平均倾斜角为5~45度的向列混合取向进行固定而产生。
此处使用的术语“向列混合取向”指的是一种取向结构,该取向结构中液晶分子以其中液晶分子指向矢相对于上薄膜表面和下薄膜表面的角度彼此不同的向列取向配向。因此,由于指向矢和薄膜平面形成的角度在薄膜的上下界面附近之间不同,所以向列混合取向可以称为其中角度在上下薄膜表面之间连续变化的取向。
在具有固定的向列混合取向结构的液晶膜中,液晶分子的指向矢在薄膜厚度方向上所有位置上指向不同的角度。因此,可以说这个薄膜结构中不再存在光轴。
此处所使用的术语“平均倾斜角”是指在液晶膜的厚度方向上液晶分子的指向矢与薄膜平面之间定义的角度的平均值。在本发明使用的液晶膜中,由薄膜表面之一附近的指向矢与该薄膜表面形成的角的绝对值通常为20~90度,优选为40~85度,更优选为70~80度,而该指向矢与另一薄膜表面形成的角的绝对值通常为0~20度,优选为0~10度。平均倾斜角的绝对值通常为5~45度,优选为20~45度,更优选为25~43度,最优选为36~40度。平均倾斜角如果偏离上述范围将会导致在从倾斜方向看所形成的液晶显示装置时该装置的对比度下降。
形成本发明中使用的第二光学各向异性层的液晶膜可以由任何液晶材料形成,只要如上所述该材料能够被固定于具有特定的平均倾斜角的向列混合取向即可。例如,该薄膜可以是通过使低分子量液晶物质处于液晶态、然后将该物质以向列混合取向配向并通过光或热交联固定该配向取向而制造的液晶膜,或通过使聚合液晶物质处于液晶态、然后将该物质以向列混合取向配向并通过冷却固定该配向取向而制造的液晶膜。此处所使用的术语“液晶膜”指的是通过将诸如低分子量或聚合液晶物质的液晶物质形成为薄膜而制造的液晶膜,而与液晶膜本身是否表现出液晶性无关。
对于液晶显示装置,要表现出更适合的视角改善效果的液晶膜的厚度根据其显示模式或各种光学参数而变化,但通常为0.2~10μm,优选为0.3~5μm,特别优选为0.5~2μm。小于0.2μm的薄膜厚度将会无法获得充分的补偿效果。大于10μm的薄膜厚度将会引起液晶显示装置中不必要的着色图像。
对于从液晶膜平面的法线方向观看时液晶膜平面的视在延迟值,在具有固定的向列混合取向结构的液晶膜中,平行于指向矢的方向上的折射率(ne)与垂直于指向矢的方向上的折射率(no)不同,因此,假定通过用ne中减去no获得的值(ne-no)是视在双折射率(apparentbirefringence),视在延迟值(apparent retardation)作为视在双折射率与绝对薄膜厚度的乘积给出。此视在延迟值通过诸如偏振光椭圆率测量仪的偏振光学测量容易地获得。用作补偿元件的液晶膜的延迟值相对于550nm的单色光通常为10~400nm,优选为30~200nm,特别优选为50~140nm。小于10nm的延迟值将导致无法获得充分的视角扩大效果。大于400nm的延迟值将导致倾斜观看时液晶显示装置上的不必要着色(coloration)。
将更详细地描述本发明的液晶显示装置中光学各向异性层的具体布置情况。为了描述具体布置情况,用图1~3如下定义由液晶膜形成的光学各向异性层的上下平面和倾斜方向以及液晶单元的预倾斜方向。
当液晶膜形成的光学各向异性层的上下平面通过薄膜界面附近的液晶分子的指向矢与该薄膜平面形成的角来定义时,在相对于指向矢的锐角侧形成20~90度角的平面定义为“b平面”,而在相对于指向矢的锐角侧形成0~20度角的平面定义为“c平面”。
当穿过光学各向异性层从b平面观看c平面时,液晶分子的指向矢与其在c平面的投影之间的角为锐角且平行于该投影的方向被定义为“倾斜方向”(参见图1和2)。
接下来,在液晶单元的单元界面上,用于驱动液晶单元的低分子量液晶通常不平行于单元界面,而是以某个角度倾斜,该角度通常定义为“预倾斜角”。但是,单元界面上的液晶分子的指向矢与其投影形成锐角且平行于该投影的方向,在此处被定义为“液晶单元的预倾斜方向”(参见图3)。
本发明中使用的第三光学各向异性层具有负折射率各向异性,即满足下面公式(1)限定的要求,优选第三光学各向异性层的nx和ny彼此基本相等。对于下面公式(2)定义的Re(550nm的波长下平面方向中的延迟),第三光学各向异性层优选为0~30nm,更优选为0~10nm。对于下面公式(3)中定义的Rth(550nm的波长下厚度方向中的延迟),第三光学各向异性层也优选为-200~-30nm,更优选为-150~-50nm。
(1)nx≥ny>nz
(2)Re=(nx-ny)xd
(3)Rth={nz-(nx+ny)/2}xd
其中nx和ny表示光学各向异性层的面内主折射率,nz表示光学各向异性层的厚度方向主折射率,d表示其厚度(nm)。
在本发明中,第三光学各向异性层可以由单层或多层构成,只要它表现出负光学各向异性并满足公式(1)限定的要求即可。第三光学各向异性层可以是其中表现出光学各向异性的聚合物膜或其中通过配向液晶分子表现出光学各向异性的任何聚合物膜。当第三光学各向异性元件是聚合物膜时,其例子包括三醋酸纤维、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺亚胺、聚酯酰亚胺和改性聚碳酸酯。对这些材料没有特殊限制,如果除这些材料之外的任何材料能够如在前述材料的分子链的配向状态的情形中一样呈现聚合物分子链的配向状态,则可以使用该材料。在这些材料中,优选的是由三醋酸纤维或聚酰亚胺形成的聚合物膜。聚合物膜可以双轴延展从而表现出要求的Rth。作为替换,可以通过向聚合物中添加添加剂来调节Rth。日本专利特开No.2000-111914和No.2001-166144公开了用于调节三醋酸纤维的Rth的技术。
第三光学各向异性层由液晶分子形成时,其优选由盘状液晶分子或胆甾醇液晶分子、更优选由盘状液晶分子形成。相对于基板,盘状液晶分子基本水平的配向使形成表现出负光学各向异性的层成为可能。也可以在本发明中使用例如日本专利特开平No.11-352328中公开的配向技术。术语“基本水平”指的是盘状液晶分子光轴与基板的法线方向形成的平均角在0±10度的范围内。盘状液晶分子可以以不是0度(具体地说在0±10度的范围内)的平均倾斜角倾斜地配向或者可以以其中倾斜角逐渐变化的混合取向配向。作为替换,可以通过添加手征性掺杂剂或施加剪切应力使前述配向状态变形以便扭转。
胆甾醇液晶分子通过其螺旋扭转取向表现出负光学各向异性。配向螺旋胆甾醇液晶分子并控制扭转角或延迟值使获得理想的光学特性成为可能。胆甾醇液晶分子可以以传统方式的扭转取向配向。
优选将液晶分子固定在配向的状态,更优选通过聚合将其固定在其中。
将描述形成第三光学各向异性层的优选的盘状液晶分子。盘状液晶分子优选与聚合物膜平面基本水平地(平均倾斜角在0~40度的范围内)配向。盘状液晶分子可以倾斜地配向或者被配向为使得倾斜角将逐渐变化(混合取向)。对于倾斜取向或混合取向,平均倾斜角均优选为0~40度。在各种文献中描述了盘状液晶分子(Mol.Cryst.Liq.Cryst.,vol.71,page 111(1981),C.Destrade et al.;QuarterlyChemistry Survey,No.22,The Chemistry of Liquid Crystals,Chapter5,Chapter 10,Section 2(1994),edited by Japan Chem.Soc.;Angew.Chem.Soc.Chem.Comm.,page 1794(1985),B.Kohne et al.;J.Am.Chem.Soc.,vol.116,page 2,665(1994),J.Zhang et al.)。在日本专利特开平No.8-27284中描述了盘状液晶分子的聚合。为了通过聚合固定盘状液晶分子,应使可聚合基与盘状液晶分子的盘状核结合。但是,如果直接将可聚合基与盘状核结合,则难以在聚合反应时保持配向。因此,在盘状核与可聚合基之间引入连接基。在日本专利特开No.2001-4387中描述了具有可聚合基的盘状液晶分子。
上述第一、第二、第三和第四光学各向异性层可以通过粘合剂或粘性粘合剂层相互附着。
对形成粘合剂层的粘合剂没有特殊限制,只要它们对光学各向异性层有足够的粘性并且不会损害其光学特性即可。粘合剂的例子包含基于丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、环氧树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、橡胶、氨基甲酸乙酯、聚乙烯醚的粘合剂及其混合物和诸如热固化和/或光固化型、和电子辐射固化型的各种反应性粘合剂。粘合剂可以是具有用于保护光学各向异性层的透明保护层的功能的粘合剂。
对形成粘性粘合剂层的粘性粘合剂没有特殊限制。可以使用从包含诸如丙烯酸类聚合物、基于硅酮的聚合物、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚醚、基于氟或基于橡胶的聚合物之类的作为基础聚合物的聚合物的粘性粘合剂中适当选出的任何粘性粘合剂。特别地,优选使用诸如丙烯酸粘性粘合剂的粘性粘合剂,其具有良好的透光度、耐天气性和耐热性并表现出诸如适中的可湿性、凝集性和粘合性的粘性特性。
粘合剂层或粘性粘合剂层可以通过任何适当的方法形成。该方法的例子包括以下方法,其中将基础聚合物或其组成物溶解或分散在只包含甲苯或乙酸乙酯或其组合的溶剂中从而制备包含10~40%(按质量计)的粘性粘合剂或粘合剂的粘性粘合剂或粘合剂溶液,然后通过诸如浇铸或涂覆的适当形成方法将该溶液直接覆盖在上述光学各向异性层上,或者该方法的例子还包括以下方法,其中依照如上所述方法在隔离物上形成粘性粘合剂或粘合剂层并随后将其转移到光学各向异性层上。粘性粘合剂层或粘合剂层可以包含诸如天然或合成树脂的添加剂,特别是包含粘性赋予(tackiness-imparting)树脂、玻璃纤维、玻璃珠、金属粉末、及其它无机粉末的填充剂或颜料、染料、和抗氧化剂之类的添加剂。粘性粘合剂层或粘合剂层可以包含微粒以便表现出光扩散性。
光学各向异性层通过粘性粘剂层或粘合剂层相互附着时,可以对它们进行表面处理以便改善其对粘性粘合剂或粘合剂的粘合性。对表面处理的方法没有特殊限制。可以适当地使用诸如电晕放电、溅射、低压紫外线照射、或等离子体处理的表面处理,其能够维持液晶膜表面的透明度。在这些表面处理中,电晕放电处理是良好的方法。
然后,将描述依照本发明的包含上述构件的液晶显示装置的结构。
本发明的液晶显示装置的结构需要从图4、7、10和13所示的以下四种型式中选择:
(A)偏振器/第一光学各向异性层/第四光学各向异性层/液晶单元/第三光学各向异性层/第二光学各向异性层/第一光学各向异性层/偏振器/背光;
(B)偏振器/第一光学各向异性层/第四光学各向异性层/第三光学各向异性层/液晶单元/第二光学各向异性层/第一光学各向异性层/偏振器/背光;
(C)偏振器/第一光学各向异性层/第二光学各向异性层/液晶单元/第三光学各向异性层/第四光学各向异性层/第一光学各向异性层/偏振器/背光;
(D)偏振器/第一光学各向异性层/第二光学各向异性层/第三光学各向异性层/液晶单元/第四光学各向异性层/第一光学各向异性层/偏振器/背光
液晶单元中液晶层的预倾斜方向与由其中固定了向列混合取向的液晶膜形成的第二光学各向异性层的倾斜方向构成的角优选为0~30度,更优选为0~20度,特别优选为0~10度。大于30度的角度将无法获得充分的视角补偿效果。
由第一光学各向异性层的慢轴与第二光学各向异性层的倾斜方向构成的角优选为大于或等于50度并小于80度,更优选为大于或等于55度并小于75度。大于或等于80度或小于55度的角度将导致正面对比度(front contrast)降低。
由第一光学各向异性层的慢轴与第四光学各向异性层的慢轴构成的角优选为大于或等于50度并小于80度,更优选为大于或等于55度并小于75度。大于80度或小于80度的角度将导致正面对比度降低。
对上述光扩散层、背光、光控制薄膜、光导向板与棱镜片没有特殊要求,它们可以是惯常使用的那些。
除上述组成部分之外,本发明的液晶显示装置可以提供有其他附加组成部分。例如,使用彩色滤光片(color filter)使制造能够提供具有增加的色纯度的多色或全色显示图像的彩色液晶显示装置成为可能。
【本发明的效果】
本发明的液晶显示装置具有显示明亮、正面对比度高和视角依赖性低的特征。在部分液晶单元中提供反射层使制造能在透射模式下显示明亮图像并且对比度高、视角依赖性低的透反式液晶显示装置成为可能。
【实施例】
在下面的实施例中将进一步描述本发明,但是不应将本发明理解为局限于此。除非另有说明,否则实施例中的延迟(Δnd)是550nm的波长下的值。
(第三光学各向异性层13的制备)
用2,2′-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)和2,2′-双(三氟甲基)-4,4′-二苯基二胺(TFMB)合成重量平均分子量(Mw)为70000且Δn为大约0.04的聚酰亚胺。在80μm厚的三醋酸纤维上涂覆百分之二十五(按质量计)的用环己酮作为溶剂制备的聚酰亚胺的溶液。在150℃的温度下将涂覆的三醋酸纤维加热5分钟从而制造完全透明的平滑膜13。该薄膜具有面内延迟Re=1nm,厚度方向延迟Rth=-100nm、并且
Figure S2006800498650D00181
(实施例1)
将分别参照图4和5描述实施例1的液晶显示装置的结构和轴布置。
在基板1上布置由诸如ITO的高透射材料形成的透明电极3,而在基板2上是由诸如ITO的高透射材料形成的反电极4。由表现出正介电常数各向异性的液晶材料形成的液晶层5夹在透明电极3与反电极4之间。第四光学各向异性层9、第一光学各向异性层10和偏振器7布置在基板2一侧(与形成反电极4的一侧相对),而第三光学各向异性层13、第二光学各向异性层11、第一光学各向异性层12和偏振器8布置在基板1的一侧(与形成透明电极3的一侧相对)。从观看者的角度看,背光14布置在偏振器8后侧。
依照日本专利特开平No.6-347742的公开,制备的第二光学各向异性层11是由具有固定的向列混合取向的0.86μm厚的液晶膜形成的层,其中薄膜厚度方向上的平均倾斜角是40度。制造液晶显示装Z置使其具有如图5所示的轴布置。
此实施例中使用的液晶单元6是使用Merck Ltd.制造的ZLI-1695作为液晶材料制造的,从而使液晶层厚度为4.9μm。两个单元界面处的预倾斜角均为2度,而液晶单元的Δnd为大约320nm。
偏振器7(厚度:大约100μm;Sumitomo Chemical Industry Co.,Ltd.制造的SQW-062)设置在液晶单元6的观看者一侧(图4中的上部)。在偏振器7与液晶单元6之间设置由单轴延展降冰片烯共聚膜形成的聚合延展膜作为第一光学各向异性层10和由单轴延展降冰片烯共聚膜形成的聚合延展膜作为第四光学各向异性层9。聚合延展膜10的Δnd为大约270nm,而聚合延展膜9的Δnd为大约110nm。
在从观看者角度看,液晶单元6的后侧布置以上制造的Rth=-100nm的负性膜(negative film)作为第三光学各向异性层13、液晶膜作为第二光学各向异性层11和由单轴延展降冰片烯共聚膜形成的聚合延展膜作为第一光学各向异性层12,其背部布置偏光片8。具有固定的向列混合取向的液晶膜11的Δnd为105nm,而单轴延展聚合膜12的Δnd为265nm。
偏振器7、8的吸收轴、聚合延展膜9、10和12的慢轴、液晶单元6在两个界面处的预倾斜方向和液晶膜11的倾斜方向的取向如图5所示。
图6示出背光打开时由白色图像0V和黑色图像5V的透射率比率“(白色图像)/(黑色图像)”定义的来自所有方向的对比度比率。以20度为间隔画出同心圆。因此,最外面的圆表示距离中心80度。
根据图6已证实液晶显示装置具有优良的视角特性。
(实施例2)
将分别参照图7和8描述实施例2的液晶显示装置的结构和轴布置。
使用实施例1的液晶单元6。在与形成反电极4的一侧相对的基板2的一侧布置第三光学各向异性层13、第四光学各向异性层15、第一光学各向异性层16和偏振器7。在与形成透明电极3的一侧相对的基板1的一侧布置第二光学各向异性层11、第一光学各向异性层17和偏振器8。背光14布置在偏振器8后面。
偏振器7、8、第二光学各向异性层11、和第三光学各向异性层13与实施例1中使用的那些相同。
偏振器7设置在液晶单元6的观看者一侧(图7的上部)。在偏振器7与液晶单元6之间设置由单轴延展降冰片烯共聚膜形成的聚合延展膜作为第一光学各向异性层16、由单轴延展降冰片烯共聚膜形成的聚合延展膜作为第四光学各向异性层15和以上制造的Rth=-100的负性膜13作为第三光学各向异性层13。聚合延展膜16的Δnd为大约270nm,而聚合延展膜15的Δnd为大约110nm。
在从观看者角度看的液晶单元6后面布置液晶膜作为第二光学各向异性层11和由单轴延展降冰片烯共聚膜形成的聚合延展膜作为第一光学各向异性层17,在其背部布置偏振器8。具有固定的向列混合取向的液晶膜11的Δnd为105nm,而单轴延展聚合膜17的Δnd为265nm。
偏振器7、8的吸收轴、聚合延展膜15、16和17的慢轴、液晶单元6两个界面处的预倾斜方向和液晶膜11的倾斜方向的取向如图8所示。
图9示出背光打开时由白色图像0V和黑色图像5V的透射率比率“(白色图像)/(黑色图像)”定义的来自所有方向的对比度比率。以20度为间隔画出同心圆。因此,最外面的圆表示距离中心80度。
根据图9已证实液晶显示装置具有优良的视角特性。
(实施例3)
将分别参照图10和11描述实施例3的液晶显示装置的结构和轴布置。
使用实施例1的液晶单元6。在与形成反电极4的一侧相对的基板2的一侧布置第二光学各向异性层11、第一光学各向异性层18和偏振器7。在与形成透明电极3的一侧相对的基板1的一侧布置第三光学各向异性层13、第四光学各向异性层19、第一光学各向异性层20和偏振器8。背光14布置在偏振器8后面。
偏振器7、8、第二光学各向异性层11、和第三光学各向异性层13与实施例1中使用的那些相同。
偏振器7设置在液晶单元6的观看者一侧(图10的上部)。在偏振器7与液晶单元6之间设置由单轴延展降冰片烯共聚膜形成的聚合延展膜作为第一光学各向异性层18和液晶膜作为第二光学各向异性层11。聚合延展膜18的Δnd为大约265nm,而具有固定的混合向列取向的液晶膜11的Δnd为大约105nm。
在从观看者角度看的液晶单元6的后侧布置以上制造的Rth=-100nm的负性膜作为第三光学各向异性层13、由单轴延展降冰片烯共聚膜形成的聚合延展膜作为第四光学各向异性层19和由单轴延展降冰片烯共聚膜形成的聚合延展膜作为第一光学各向异性层20,其背部布置偏光片8。单轴延展聚合膜19的Δnd为110nm,而单轴延展聚合膜20的Δnd为270nm。
偏振器7、8的吸收轴、聚合延展膜18、19和20的慢轴、液晶单元6在两个界面处的预倾斜方向和液晶膜11的倾斜方向的取向如图11所示。
图12示出背光打开时由白色图像0V和黑色图像5V的透射率比率“(白色图像)/(黑色图像)”定义的来自所有方向的对比度比率。以20度为间隔画出同心圆。因此,最外面的圆表示距离中心80度。
根据图12已证实该液晶显示装置具有优良的视角特性。
(实施例4)
将分别参照图13和14描述实施例4的液晶显示装置的结构和轴布置。
使用实施例1的液晶单元6。在与形成反电极4的一侧相对的基板2的一侧布置第三光学各向异性层13、第二光学各向异性层11、第一光学各向异性层21和偏振器7。在与形成透明电极3的一侧相对的基板1的一侧布置第四光学各向异性层22、第一光学各向异性层23和偏振器8。背光14布置在偏振器8后面。
偏振器7、8、第二光学各向异性层11、和第三光学各向异性层13实施例1中使用的那些相同。
偏振器7设置在液晶单元6的观看者一侧(图13的上部)。在偏振器7与液晶单元6之间设置由单轴延展降冰片烯共聚膜形成的聚合延展膜作为第一光学各向异性层21、液晶膜作为第二光学各向异性层11和以上制造的Rth=-100nm的负性膜作为第三光学各向异性层13。聚合延展膜21的Δnd为大约265nm,而具有固定的混合向列取向的液晶膜11的Δnd为大约105nm。
在从观看者角度看的液晶单元6的后侧布置由单轴延展降冰片烯共聚膜形成的聚合延展膜作为第四光学各向异性层22和由单轴延展降冰片烯共聚膜形成的聚合延展膜作为第一光学各向异性层23,在其背部布置偏光片8。单轴延展聚合膜22的Δnd为110nm,而单轴延展聚合膜23的Δnd为270nm。
偏振器7、8的吸收轴、聚合延展膜21、22和23的慢轴、液晶单元6在两个界面处的预倾斜方向和液晶膜11的倾斜方向的取向如图14所示。
图15示出背光打开时由白色图像0V和黑色图像5V的透射率比率″(白色图像)/(黑色图像)″定义的来自所有方向的对比度比率。以20度为间隔画出同心圆。因此,最外面的圆表示距离中心80度。
根据图15已证实该液晶显示装置具有优良的视角特性。
(比较实施例1)
将参照图16描述比较实施例1的液晶显示装置的结构。
除去除了第三光学各向异性层13之外,本实施例的液晶显示装置用与实施例1相同的程序制造。
图17示出背光打开时由白色图像0V和黑色图像5V的透射率比率“(白色图像)/(黑色图像)”定义的来自所有方向的对比度比率。以20度为间隔画出同心圆。因此,最外面的圆表示距离中心80度。
针对视角特性,将实施例1与比较实施例1进行比较。
比较图6和17中所示的对比度等值线,证实使用第三光学各向异性层13显著改善了视角特性。
(比较实施例2)
将参照图18描述比较实施例2的液晶显示装置的结构。
除将第四光学各向异性层9从液晶单元6的观看者一侧转移到其后侧之外,本实施例的液晶显示装置用与实施例1相同的程序制造。
但是,已证实即使从正面观看该装置时对比度也显著降低并且图像质量降低到图像用肉眼不可见的程度。
(实施例5)
将参照图19描述实施例5的透反式液晶显示装置的结构。
除使用液晶单元24之外,本实施例的液晶显示装置用与实施例1相同的程序制造。
在液晶单元24的基板1上布置由诸如铝的高反射性材料形成的反射电极25和由诸如ITO的高透射性材料形成的透明电极26。由表现出正介电常数各向异性的液晶材料形成的液晶层5夹在反射和透明电极25、26与反电极4之间。
反射电极区25(反射式显示部分)和透明电极区26(透射式显示部分)中的液晶单元24的液晶层厚度分别设置为2.4μm和4.9μm。两基板界面处液晶层的预倾斜角为2度。反射式显示部分和透射式显示部分中液晶单元的Δnd分别为大约150nm和320nm。
针对来自所有方向的等值线,已证实用本装置获得了与图6所示类似的结果并且能够制造具有宽视角的透反式液晶显示装置。
在这些实施例中,在不适用彩色滤光片的情况下进行实验。当然,在液晶单元中提供彩色滤光片能提供优良的多色或全色图像。
【工业实用性】
依照本发明,提供了能够提供明亮图像并且正面对比度高、视角依赖性低的液晶显示装置。

Claims (14)

1.一种液晶显示装置,其至少包括:
背光;
偏振器;
在550nm的波长下延迟为210~300nm的第一光学各向异性层;
在550nm的波长下延迟为50~140nm的第二光学各向异性层;
具有负光学各向异性的第三光学各向异性层;
包含相互面对的上下基板和夹在上下基板之间的液晶层的液晶单元;
在550nm的波长下延迟为50~140nm的第四光学各向异性层;
在550nm的波长下延迟为210~300nm的第一光学各向异性层;和
偏振器,
它们从背光开始按照此顺序堆叠布置,
所述第二光学各向异性层至少包含具有固定的向列混合液晶取向结构的液晶膜。
2.一种液晶显示装置,其至少包括:
背光;
偏振器;
在550nm的波长下延迟为210~300nm的第一光学各向异性层;
在550nm的波长下延迟为50~140nm的第二光学各向异性层;
包含相互面对的上下基板和夹在上下基板之间的液晶层的液晶单元;
具有负光学各向异性的第三光学各向异性层;
在550nm的波长下延迟为50~140nm的第四光学各向异性层;
在550nm的波长下延迟为210~300nm的第一光学各向异性层;和
偏振器,
它们从背光开始按照此顺序堆叠布置,
所述第二光学各向异性层至少包含具有固定的向列混合液晶取向结构的液晶膜。
3.一种液晶显示装置,其至少包括:
背光;
偏振器;
在550nm的波长下延迟为210~300nm的第一光学各向异性层;
在550nm的波长下延迟为50~140nm的第四光学各向异性层;
具有负光学各向异性的第三光学各向异性层;
包含相互面对的上下基板和夹在上下基板之间的液晶层的液晶单元;
在550nm的波长下延迟为50~140nm的第二光学各向异性层;
在550nm的波长下延迟为210~300nm的第一光学各向异性层;和
偏振器,
它们从背光开始按照此顺序堆叠布置,
所述第二光学各向异性层至少包含具有固定的向列混合液晶取向结构的液晶膜。
4.一种液晶显示装置,其至少包括:
背光;
偏振器;
在550nm的波长下延迟为210~300nm的第一光学各向异性层;
在550nm的波长下延迟为50~140nm的第四光学各向异性层;
包含相互面对的上下基板和夹在上下基板之间的液晶层的液晶单元;
具有负光学各向异性的第三光学各向异性层;
在550nm的波长下延迟为50~140nm的第二光学各向异性层;
在550nm的波长下延迟为210~300nm的第一光学各向异性层;和
偏振器,
它们从背光开始按照此顺序堆叠布置,
所述第二光学各向异性层至少包含具有固定的向列混合液晶取向结构的液晶膜。
5.根据权利要求1-4中的任何一项所述的液晶显示装置,其中所述液晶层为扭转向列模式的。
6.根据权利要求1-4中的任何一项所述的液晶显示装置,其中所述液晶层具有扭转角为0度的平行取向。
7.根据权利要求1-4中的任何一项所述的液晶显示装置,其中所述第三光学各向异性层满足公式(1)中规定的要求,并且当面内延迟(Re)和厚度方向延迟(Rth)分别用公式(2)和(3)表示时,在550nm的波长下,其具有0nm~30nm范围的面内延迟(Re)和-200nm~-30nm范围的厚度方向延迟:
(1)nx≥ny>nz
(2)Re=(nx-ny)xd
(3)Rth={nz-(nx+ny)/2}xd
其中nx和ny表示光学各向异性层的面内主折射率,nz表示光学各向异性层的厚度方向主折射率,d表示其以nm为单位的厚度。
8.根据权利要求1-4中的任何一项所述的液晶显示装置,其中所述第三光学各向异性层由从液晶化合物、三醋酸纤维、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺-酰亚胺、和环烯烃聚合物组成的组中选出的至少一种材料形成。
9.根据权利要求1-4中的任何一项所述的液晶显示装置,其中第一和第四光学各向异性层是延展聚合膜。
10.根据权利要求1-4中的任何一项所述的液晶显示装置,其中第一和第四光学各向异性层均是通过将表现出光学正单轴性的液晶物质以该物质处于液晶态时形成的向列取向固定而制造的液晶膜。
11.根据权利要求1-4中的任何一项所述的液晶显示装置,其中由形成第二光学各向异性层的液晶膜的混合方向向平面投影的倾斜方向和液晶层的摩擦方向限定的角在0~30度的范围内。
12.根据权利要求1-4中的任何一项所述的液晶显示装置,其中第二光学各向异性层是通过将表现出光学正单轴性的液晶物质以该物质处于液晶态时形成的向列混合取向固定而制造的液晶膜,并且该向列混合取向的平均倾斜角在36~45度的范围内。
13.根据权利要求1-4中的任何一项所述的液晶显示装置,其中液晶单元的下基板具有透反式电极,在其上形成具有反射功能的区域和具有透射功能的区域。
14.如权利要求13所述的液晶显示装置,其中液晶单元中具有反射功能的区域上的液晶层的厚度小于具有透射功能的区域上的液晶层的厚度。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007212959A (ja) * 2006-02-13 2007-08-23 Nippon Oil Corp 透過型液晶表示装置
JP4228004B2 (ja) * 2006-05-24 2009-02-25 新日本石油株式会社 透過型液晶表示装置
JP4975415B2 (ja) * 2006-11-17 2012-07-11 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 透過型液晶表示装置
JP2008309957A (ja) * 2007-06-13 2008-12-25 Nippon Oil Corp 透過型液晶表示装置
KR100989129B1 (ko) * 2008-04-03 2010-10-20 삼성모바일디스플레이주식회사 표시 장치
US8749740B2 (en) 2009-09-08 2014-06-10 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display device
JP2011081021A (ja) * 2009-09-09 2011-04-21 Fujifilm Corp Va型液晶表示装置
JP5500505B2 (ja) * 2010-08-27 2014-05-21 株式会社リコー 画像形成装置
TWI556971B (zh) * 2011-04-13 2016-11-11 Lg化學股份有限公司 光學薄膜
KR20150107716A (ko) * 2013-01-15 2015-09-23 아사히 가라스 가부시키가이샤 광학 보상 적층막, 전극 기판, 액정 표시 장치용 기판 및 액정 표시 장치
WO2014157079A1 (ja) * 2013-03-25 2014-10-02 富士フイルム株式会社 円偏光板、円偏光板用位相差板、有機el表示装置
KR101959470B1 (ko) 2015-03-27 2019-03-18 주식회사 엘지화학 반사형 액정 소자 및 이의 용도
CN106842670B (zh) 2017-04-10 2021-03-26 Tcl华星光电技术有限公司 柔性基板
TW201921060A (zh) * 2017-09-15 2019-06-01 美商瑞爾D斯帕克有限責任公司 用於可切換定向顯示器的光學堆疊結構
KR102261688B1 (ko) * 2018-04-17 2021-06-07 주식회사 엘지화학 타원 편광판 및 유기발광장치
KR102506192B1 (ko) * 2019-08-21 2023-03-03 삼성에스디아이 주식회사 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1499256A (zh) * 2002-11-08 2004-05-26 精工爱普生株式会社 液晶显示装置和电子设备
CN1507577A (zh) * 2001-04-13 2004-06-23 �ձ�������ʽ���� 透射反射液晶显示器

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3469272B2 (ja) 1993-06-02 2003-11-25 新日本石油株式会社 液晶性高分子組成物
EP0628847B1 (en) * 1993-06-02 1998-10-07 Nippon Oil Company, Limited Liquid crystalline polymer film, process for producing same, and utilization thereof
JP2640083B2 (ja) 1993-09-22 1997-08-13 富士写真フイルム株式会社 光学補償シート及びそれを用いた液晶表示装置
JP2692035B2 (ja) 1994-05-13 1997-12-17 富士写真フイルム株式会社 薄膜の製造方法
US5635105A (en) 1994-05-13 1997-06-03 Fuji Photo Film Co., Ltd. Liquid crystal display and optical compensatory sheet and process for preparation of the same
JP3872583B2 (ja) 1997-12-26 2007-01-24 新日本石油株式会社 液晶表示装置
JP4260912B2 (ja) 1997-12-26 2009-04-30 新日本石油株式会社 液晶表示装置
DE69835500T2 (de) 1997-12-26 2007-02-15 Nippon Oil Corp. Flüssigkristallanzeigen
DE69925320T2 (de) 1998-01-07 2006-02-02 Fuji Photo Film Co., Ltd., Minami-Ashigara Optische Kompensationsfolie und Flüssigkristallanzeige
JP4084483B2 (ja) 1998-01-07 2008-04-30 富士フイルム株式会社 光学補償シートおよび液晶表示装置
JPH11271759A (ja) * 1998-03-23 1999-10-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶表示装置
JP4234823B2 (ja) 1998-09-30 2009-03-04 富士フイルム株式会社 光学補償シートおよび液晶表示装置
JP3926072B2 (ja) * 1998-12-18 2007-06-06 シャープ株式会社 液晶表示装置
JP4260332B2 (ja) 1999-03-31 2009-04-30 富士フイルム株式会社 セルロースエステルフイルム用レターデーション上昇剤、セルロースエステルフイルム、光学補償シート、楕円偏光板および液晶表示装置
US6630973B1 (en) 1999-03-31 2003-10-07 Fuji Photo Film Co., Ltd. Optically anisotropic cellulose ester film containing discotic compound
JP2001004837A (ja) 1999-06-22 2001-01-12 Fuji Photo Film Co Ltd 位相差板および円偏光板
US6903789B1 (en) * 1999-09-16 2005-06-07 Merck Patent Gmbh Optical compensator and liquid crystal display II
JP2001235747A (ja) * 2000-02-24 2001-08-31 Nippon Mitsubishi Oil Corp 液晶プロジェクタ
US6812983B2 (en) * 2000-05-17 2004-11-02 Fuji Photo Film Co., Ltd. Retardation plate and fabrication method thereof, and plate for circularly polarizing light, ½ wave plate and reflection-type liquid crystal display device utilizing the retardation plate
JP2002031717A (ja) 2000-07-14 2002-01-31 Nippon Mitsubishi Oil Corp 円偏光板および液晶表示装置
JP4643806B2 (ja) 2000-07-28 2011-03-02 Sriスポーツ株式会社 ゴルフクラブシャフト
JP2002277633A (ja) * 2001-03-15 2002-09-25 Nitto Denko Corp 光学フィルム、偏光板及び液晶表示装置
JP2003156622A (ja) * 2001-11-19 2003-05-30 Nippon Oil Corp 円偏光板および液晶表示装置
JP3863446B2 (ja) 2002-03-08 2006-12-27 シャープ株式会社 液晶表示装置
CN100419541C (zh) * 2003-08-14 2008-09-17 Lg化学株式会社 具有两个或更多的色散率值不同的c板的复合光补偿c板及其液晶显示器
JP4900963B2 (ja) * 2005-03-10 2012-03-21 富士フイルム株式会社 光学補償フィルム、偏光板および液晶表示装置
CN101310212B (zh) * 2005-11-14 2010-05-19 富士胶片株式会社 液晶显示装置用基板的制造方法、液晶显示装置用基板及液晶显示装置
JP2007212959A (ja) * 2006-02-13 2007-08-23 Nippon Oil Corp 透過型液晶表示装置
JP4228004B2 (ja) * 2006-05-24 2009-02-25 新日本石油株式会社 透過型液晶表示装置
JP4899153B2 (ja) * 2006-09-05 2012-03-21 Nltテクノロジー株式会社 液晶表示装置
JP4975415B2 (ja) * 2006-11-17 2012-07-11 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 透過型液晶表示装置
JP2008309957A (ja) * 2007-06-13 2008-12-25 Nippon Oil Corp 透過型液晶表示装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1507577A (zh) * 2001-04-13 2004-06-23 �ձ�������ʽ���� 透射反射液晶显示器
CN1499256A (zh) * 2002-11-08 2004-05-26 精工爱普生株式会社 液晶显示装置和电子设备

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