TWI610096B - 液晶顯示裝置及抬頭顯示器裝置 - Google Patents

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Kazuhiko Oosawa
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Ortus Technology Co Ltd
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Description

液晶顯示裝置及抬頭顯示器裝置
本發明係關於一種液晶顯示裝置及抬頭顯示器裝置。
就經常為多數人同時觀看的電視而言,有廣視角的液晶顯示裝置的需求。此外,在使用於車載用的抬頭顯示器(HUD)裝置的小型液晶顯示裝置方面,也有廣視角的液晶顯示裝置的需求,以便司機或助手席的人可辨識顯示。
作為廣視角的液晶顯示裝置,以往使用利用縱電場的垂直配向(VA:Vertical Alignment)模式或利用橫電場的IPS(In-Plane Switching;面內切換)模式等,在此等液晶顯示裝置方面,也難以得到所需的廣視角。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第5265614號公報
本發明提供一種可使視角提高的液晶顯示裝 置及抬頭顯示器裝置。
關於本發明一形態的液晶顯示裝置具備:垂直配向(VA)型的液晶面板、挾持前述液晶面板的第一及第二TAC(三醋酸纖維素)薄膜、挾持前述第一及第二TAC薄膜的第一及第二相位差板、及挾持前述第一及第二相位差板的第一及第二偏光板。前述第一及第二偏光板分別具有互相概略正交的第一及第二吸收軸,前述第一及第二相位差板分別具有互相概略正交的第一及第二遲相軸,前述第一及第二遲相軸分別和前述第一及第二吸收軸以概略45°交叉。前述第一及第二TAC薄膜的各TAC薄膜係厚度方向相位差為20nm以上且70nm以下,面內相位差為7nm以下。前述第一及第二相位差板的各相位差板係面內相位差為130nm以上且150nm以下,Nz係數為1.4以上且1.7以下。設nx為遲相軸方向的折射率、ny為進相軸方向的折射率、nz為厚度方向的折射率,則Nz=(nx-nz)/(nx-ny)。
關於本發明一形態的抬頭顯示器裝置具備:光源部;及關於前述一形態之液晶顯示裝置,前述液晶顯示裝置係使來自前述光源部的光透過,將顯示光投射於顯示構件。
藉由本發明,可提供一種可使視角提高的液晶顯示裝置及抬頭顯示器裝置。
1‧‧‧液晶顯示裝置
10‧‧‧偏光板
11‧‧‧相位差板
12‧‧‧TAC薄膜
20‧‧‧液晶面板
21‧‧‧基板
22‧‧‧液晶層
23‧‧‧密封材料
24‧‧‧開關元件
25‧‧‧絕緣層
26‧‧‧像素電極
27‧‧‧接觸插件
28‧‧‧彩色濾光片
29‧‧‧共用電極
30‧‧‧凸起部
50‧‧‧抬頭顯示器裝置
51‧‧‧光源部
52‧‧‧反射構件
53‧‧‧顯示構件
54‧‧‧駕駛者
55‧‧‧虛像
第1圖為顯示關於本實施形態的液晶顯示裝置構造的剖面圖。
第2圖為顯示液晶顯示裝置構造的立體圖。
第3圖為顯示液晶顯示裝置構造的立體圖。
第4圖為顯示液晶面板構造的剖面圖。
第5圖為說明液晶顯示裝置動作的圖。
第6圖為說明液晶顯示裝置動作的圖。
第7圖為說明第一相位差板的折射率橢圓體的概略圖。
第8圖為說明第一TAC薄膜的折射率橢圓體的概略圖。
第9圖為說明斷開狀態的液晶層的折射率橢圓體的概略圖。
第10圖為說明第二TAC薄膜的折射率橢圓體的概略圖。
第11圖為說明第二相位差板的折射率橢圓體的概略圖。
第12圖為匯集第7圖至第11圖的折射率橢圓體的圖。
第13圖為與關於本實施形態的視角相應的對比度的模擬結果。
第14圖為概略顯示關於本實施形態的抬頭顯示器裝置的剖面圖。
第15圖為顯示關於比較例的液晶顯示裝置構造的剖面圖。
第16圖為說明關於比較例的折射率橢圓體的圖。
第17圖為與關於比較例的視角相應的對比度的模擬結果。
以下,就實施形態參照圖示進行說明。然而,應注意圖示為概略的或概念的圖示,各圖示的尺寸及比率不一定和實際情形相同。此外,即使在圖示的相互間顯示相同的部分的情況,也有彼此的尺寸的關係或比率不同而顯示的情況。特別是以下所示的幾個實施形態為例示使本發明的技術思想具體化用的裝置及方法的實施形態,並非依據構成零件的形狀、構造、配置等而特定本發明的技術思想。再者,在以下的說明中,對於具有相同功能及構造的要素附上相同符號,重複說明只在必要時進行。
(用語及記號的定義)
本說明書中的用語及記號的定義如下。
(1)折射率(nx、ny、nz)
「nx」為面內的折射率成為最大的方向(即遲相軸方向)的折射率。「ny」為在面內和遲相軸正交的方向(即進相軸方向)的折射率。「nz」為厚度方向的折射率。
在x方向(遲相軸)的折射率nx與y方向(進相軸)的折射率ny之間有下式的關係:nx≧ny
(2)面內相位差(Ro)
「Ro」為以波長λ(nm)的光測定的薄膜的面內相位差 。在本實施形態中,使用可見光的中心附近,例如500~600nm間的任意的波長λ。面內相位差Ro係設薄膜的厚度為d(nm)時,以下式求出:Ro=(nx-ny)×d
(3)厚度方向相位差(Rth)
「Rth」為以波長λ(nm)的光測定的薄膜的厚度方向相位差。厚度方向相位差Rth係設薄膜的厚度為d(nm)時,以下式求出:Rth={(nx+ny)/2-nz}×d
(4)Nz係數
Nz係數係以下式求出:Nz=(nx-nz)/(nx-ny)
(5)負型C板(negative-C-plate)
負型C板為概略顯示折射率的關係的折射率橢圓體具有「nx=ny>nz」的關係的相位差薄膜。
〔1〕液晶顯示裝置的構造
第1圖為顯示關於本實施形態的液晶顯示裝置1構造的剖面圖。液晶顯示裝置1具備液晶面板(LCP)20、一對偏光板(POL)10-1、10-2、一對相位差板(λ/4)11-1、11-2、及一對TAC(三醋酸纖維素)薄膜12-1、12-2。在第1圖中,為了容易理解圖示,對偏光板標記“POL”,對相位差板標記“λ/4”。
在液晶面板20一方的主面上依次層積TAC薄膜12-1、相位差板11-1、偏光板10-1。在液晶面板20另一方的主面上依次層積TAC薄膜12-2、相位差板11-2、偏光 板10-2。
液晶面板20具有垂直配向(VA:Vertical Alignment)模式。液晶面板20具有不施加電場給液晶層(液晶層間的電壓為概略零)的斷開(off)狀態、及施加電場給液晶層(在液晶層間施加正的電壓)的接通(on)狀態。在VA型的液晶面板20方面,液晶分子在斷開狀態朝垂直方向配向,液晶分子在接通狀態朝水平方向傾斜。關於液晶面板20的具體構造,將於後述之。
第2圖及第3圖為顯示液晶顯示裝置1構造的立體圖。第2圖概略地顯示斷開狀態的液晶面板20,第3圖概略地顯示接通狀態的液晶面板20。在第2圖及第3圖中,各層所示的兩條一點鏈線為互相正交的基準線。關於TAC薄膜12-1、12-2及液晶層22,概略地顯示折射率橢圓體的上面圖。
偏光板10-1、10-2在與光的行進方向正交的平面內具有互相正交的透過軸及吸收軸。偏光板10-1、10-2在具有任意方向的振動面的光之中,透過具有與透過軸平行的振動面的直線偏光(直線偏光的光成分),吸收具有與吸收軸平行的振動面的直線偏光(直線偏光的光成分)。偏光板10-1、10-2以彼此的透過軸正交的方式,即在正交尼克耳(crossed-nicol)狀態配置。在第2圖之例中,偏光板10-1的吸收軸設定成對於基準軸形成概略45°的角度。
相位差板11-1、11-2具有折射率異向性,在與光的行進方向正交的平面內具有互相正交的遲相軸及 進相軸。相位差板11-1、11-2具有在分別透過遲相軸及進相軸的預定波長的光之間給予預定的延遲(retardation)(設定為透過λ之光的波長時,λ/4的相位差)的功能。即,相位差板11-1、11-2係由λ/4板所構成。相位差板11-1、11-2具有將直線偏光轉換為圓偏光或將圓偏光轉換為直線偏光的功能。
相位差板11-1、11-2配置成彼此的遲相軸正交。相位差板11-1的遲相軸設定為對於偏光板10-1的吸收軸形成概略45°的角度。相位差板11-2的遲相軸設定為對於偏光板10-2的吸收軸形成概略45°的角度。再者,規定前述的偏光板及相位差板的角度包含可實現所希望動作的誤差及起因於製程的誤差。例如,前述的概略45°包含45°±5°的範圍。此外,前述的正交包含90°±5°的範圍。
TAC薄膜12-1、12-2為具有給予透過光相位差的功能的相位差薄膜(相位差補償薄膜)。TAC薄膜12-1、12-2係由負型C板所構成。關於TAC薄膜12-1、12-2的構造,將於後述之。
(液晶面板20的構造)
其次,就液晶面板20的構造的一例進行說明。第4圖為顯示液晶面板20構造的剖面圖。
液晶面板20具備:形成有彩色濾光片及共用電極等的彩色濾光基板(CF基板)21-1、形成有開關元件(TFT)及像素電極等且與CF基板21-1對向配置的TFT基板21-2、及夾持於CF基板21-1與TFT基板21-2間的液晶層 22。CF基板21-1及TFT基板21-2的各基板係由透明基板(例如玻璃基板)所構成。TFT基板21-2與光源部(背光)對向配置,來自背光的照明光從TFT基板21-2側射入液晶面板20。
液晶層22係由為貼合CF基板21-1及TFT基板21-2的密封材料23所封入的液晶材料所構成。液晶材料按照施加於CF基板21-1及TFT基板21-2間的電場操作液晶分子的配向而光學特性變化。此外,液晶層22係由具備具有介電異向性的液晶分子的液晶層所構成,係由例如向列型液晶所構成。
如前述,就液晶模式而言,使用VA模式。即,液晶層22係由正型(p型)液晶材料所構成,在未施加電壓(電場)的狀態(初期配向狀態)使其對於基板面大致垂直地配向。再者,雖然圖示省略,但在CF基板21-1及TFT基板21-2的各基板中,在和液晶層22連接之面上設有控制液晶層22配向的配向膜。
在TFT基板21-2的液晶層22側設有複數個開關元件24。就開關元件24而言,使用例如TFT(Thin Film Transistor;薄膜電晶體)。TFT24具備:電性連接於掃描線的閘極電極、設於閘極電極上的閘極絕緣膜、設於閘極絕緣膜上的半導體層(例如非晶矽層)、及離間設於半導體層上的源極電極與汲極電極。源極電極電性連接於信號線。
在TFT24上設有絕緣層25。在絕緣層25上設有複數個像素電極26。在絕緣層25內且TFT24的汲極電 極上設有電性連接於像素電極26的接觸插件27。
在CF基板21-1的液晶層22側設有彩色濾光片28。彩色濾光片28具備複數片著色濾光片(著色構件),具體而言,具備複數片紅色濾光片28-R、複數片綠色濾光片28-G、及複數片藍色濾光片28-B。一般的彩色濾光片以光的三原色即紅(R)、綠(G)、藍(B)構成。鄰接的R、G、B的三色組成為顯示的單位(像素),一個像素中的R、G、B的任一單色的部分為稱為次像素(subpixel)之最小驅動單位。TFT24及像素電極26設於各個次像素上。在以下的說明中,除了特別需要區別像素與次像素的情況之外,將次像素稱為像素。
在紅色濾光片28-R、綠色濾光片28-G及藍色濾光片28-B的邊界部分、及像素(次像素)的邊界部分設有遮光用的黑色矩陣(遮光膜)BM。即,黑色矩陣BM形成為網眼狀。黑色矩陣BM係為了例如遮蔽著色構件間不需要的光,使對比度提高而設置。
在彩色濾光片28及黑色矩陣BM上設有共用電極29。共用電極29平面狀地形成於液晶面板20的整個顯示區域上。
在共用電極29上對應於各像素而設有凸起部30。凸起部30係由例如樹脂所構成,具有例如圓錐形。凸起部30具有控制液晶分子傾斜的方向的功能。藉由此複數個凸起部30,液晶層22係由液晶分子傾斜的方向不同的複數個區域(domain)所構成。即,液晶面板20使用所謂的多區域方式。藉由使用多區域方式,可改善視角 依存性。
像素電極26、接觸插件27及共用電極29係由透明電極所構成,使用例如ITO(氧化銦錫)。就絕緣層25而言,使用透明的絕緣材料,使用例如氮化矽(SiN)。
〔2〕動作
其次,就如上述所構成的液晶顯示裝置1的動作進行說明。第5圖為說明斷開狀態的液晶顯示裝置1動作的圖。第5圖中顯示從顯示面側(剖面圖的上方)看的配向狀態。再者,以下的動作為對於朝與畫面垂直的方向前進的光的說明。
在斷開狀態,液晶層22的液晶分子其長軸朝垂直方向配向。來自背光的入射光透過偏光板10-2成為直線偏光,再透過相位差板11-2成為圓偏光。液晶層22之與基板平行的平面內的折射率異向性為概略零。因此,圓偏光在保持概略相同的狀態下透過液晶層22。接著,透過液晶層22的圓偏光透過相位差板11-1成為直線偏光。此直線偏光與偏光板10-1的吸收軸為平行,所以為偏光板10-1所吸收。因此,在斷開狀態,液晶顯示裝置1成為黑顯示。即,液晶顯示裝置1為常黑型。
第6圖為說明接通狀態的液晶顯示裝置1動作的圖。在接通狀態,液晶層22的液晶分子配向成朝水平方向傾斜。設波長λ=550nm,則接通狀態的液晶層22的延遲△nd為275nm(=λ/2)左右。「△n」為液晶層的雙折射性,「d」為液晶層的厚度。
來自背光的入射光透過偏光板10-2成為直線 偏光,再透過相位差板11-2成為圓偏光。因為液晶層22具有△nd=275nm,所以圓偏光透過液晶層22成為反轉的圓偏光。接著,透過液晶層22的圓偏光透過相位差板11-1成為直線偏光。此直線偏光與偏光板10-1的透過軸為平行,所以透過偏光板10-1。因此,在接通狀態,液晶顯示裝置1成為白顯示。具體而言,實現與彩色濾光片相符合的顏色顯示。
且說在本實施形態中,為了擴展視角,而具備TAC薄膜12-1、12-2。以下,就TAC薄膜12-1、12-2的光學補償作用進行說明。
首先,就按相位差板11-1、TAC薄膜12-1、液晶層22、TAC薄膜12-2及相位差板11-2的順序,概略地顯示此等構件的折射率之折射率橢圓體進行說明。再者,第7圖至第11圖為說明斷開狀態的液晶顯示裝置1所含的構件的折射率橢圓體的概略圖,關於上面圖、正面圖及側面圖的方向,以第2圖為基準。
第7圖為說明相位差板11-1(記載為λ/4(1))的折射率橢圓體的概略圖。第7圖(a)顯示折射率橢圓體的構造,顯示折射率橢圓體的上面圖、正面圖及側面圖。第7圖(b)顯示對於以與畫面的垂直線呈角度45°射入之光的折射率橢圓體的構造。在第7圖(b)中,位於中心的橢圓(或圓)為上面圖,周圍的八個橢圓為分別從八個方位(0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°及315°)觀看,在對光軸垂直之面切斷折射率橢圓體時的剖面圖,該光軸係以畫面的垂直線為基準之角度45°的光軸。即,對 以與畫面的垂直線呈角度45°射入(透過)之光的相位差板11-1的折射率(雙折射)的概略從第7圖(b)可理解。再者,切斷面通過折射率橢圓體的中心。關於以下說明的第8圖至第11圖,也和第7圖同樣。
在第7圖的相位差板11-1方面,折射率橢圓體其長軸朝向面內(水平面)的橫方向。此折射率橢圓體具有「nx>ny」的關係。關於相位差板11-1(及11-2)的更具體的條件,將於後述之。
第8圖為說明TAC薄膜12-1(記載為TAC(1))的折射率橢圓體的概略圖。在第8圖的TAC薄膜12-1方面,折射率橢圓體為圓盤形。TAC薄膜12-1係由負型C板所構成,折射率橢圓體具有「nx=ny>nz」的關係。關於TAC薄膜12-1(及12-2)的更具體的條件,將於後述之。再者,雖然負型C板的一般定義為「nx=ny>nz」,但嚴格來說,有不成為「nx=ny」的可能性。因此,在本實施形態中,有時會將具有「nx≒ny>nz」關係的薄膜稱為負型C板。
第9圖為說明斷開狀態的液晶層22的折射率橢圓體的概略圖。在第9圖的液晶層22方面,折射率橢圓體(液晶分子)其長軸朝向垂直方向。沿著液晶分子長軸的折射率(異常光的折射率)為ne,沿著液晶分子短軸的折射率(正常光的折射率)為no。斷開狀態的液晶層22係由正型C板(positive-C-plate)所構成,折射率橢圓體具有「nx=ny<nz」的關係。no=nx=ny,ne=nz
第10圖為說明TAC薄膜12-2(記載為TAC(2)) 的折射率橢圓體的概略圖。在第10圖的TAC薄膜12-2方面,折射率橢圓體為圓盤形。TAC薄膜12-2係由負型C板所構成,折射率橢圓體具有「nx=ny>nz」的關係。
第11圖為說明相位差板11-2(記載為λ/4(2))的折射率橢圓體的概略圖。在第11圖的相位差板11-2方面,折射率橢圓體其長軸朝向面內的縱方向。此折射率橢圓體具有「nx>ny」的關係。
第12圖為匯集第7圖至第11圖的折射率橢圓體的圖。如前述,第12圖中係顯示對於以與畫面(上面)的垂直線呈傾斜45°透過之光的雙折射的樣子。
如前述,TAC薄膜12-1、12-2係由負型C板所構成,並且斷開狀態的液晶層22係由正型C板所構成。如從第12圖可理解,TAC薄膜12-1、12-2與液晶層22係雙折射的方向正交。因此,液晶層22的雙折射為TAC薄膜12-1、12-2的雙折射所減低。藉此,可實現廣視角。第12圖中顯示相位差補償的效果,第12圖的三角意味著對比度為良好,第12圖的圓圈意味著對比度為更加良好。
以下,就TAC薄膜12-1、12-2及相位差板11-1、11-2的條件進行說明。雖然相位差或Nz係數為可見光的中心附近,例如500~600nm間的任意波長的值即可,但在本實施形態中,關於TAC薄膜及相位差板的數值設定為使用波長λ=590nm的可見光時的值。
在本實施形態中,TAC薄膜12-1、12-2設定為其厚度方向相位差Rth為20nm以上且70nm以下,更好為設定為30nm以上且60nm以下。此外,TAC薄膜12-1、12-2 設定為其面內相位差Ro為0以上且7nm以下,更好為設定為0以上且5nm以下。
如第8圖及第10圖所示,TAC薄膜12-1的遲相軸配置成和TAC薄膜12-2的遲相軸概略正交。遲相軸對應於折射率nx的方向(X方向)。藉此,TAC薄膜12-1的面內相位差與TAC薄膜12-2的面內相位差起作用成相抵。因此,可更加縮小整個TAC薄膜12-1及TAC薄膜12-2的面內相位差(可使其接近零),所以可使正面對比度提高。再者,TAC薄膜的遲相軸與相位差板的遲相軸之關係可任意地設定。
再者,作用於以與畫面的垂直線呈45度的角度透過斷開狀態的液晶層22之光的液晶層22的延遲△nd'為100nm左右。厚度d'為對應於以與畫面的垂直線呈45度的角度透過液晶層22之光的液晶層22的厚度。為了減低此液晶層22的延遲,TAC薄膜12-1、12-2合計的厚度方向相位差Rth最好為100nm左右。
相位差板11-1、11-2其面內相位差Ro設定為130nm以上且150nm以下,更好為設定為135nm以上且145nm以下。此外,相位差板11-1、11-2其Nz係數設定為1.4以上且1.7以下,更好為設定為1.5以上且1.65以下。藉由將相位差板11-1、11-2的Nz係數設定為上述條件,可減低起因於雙折射隨著觀看的方向而變化的視角依存性。
第13圖為與視角相應的對比度的模擬結果。對比度以白亮度(最大亮度)/黑亮度(最小亮度)定義。在 第13圖中,記載於最外圓周上的數值表示方位角(°),複數個同心圓表示的數值表示通過畫面中心(或某基準點)的垂直線與從畫面中心通過測定點的直線形成的角度(°),即,畫面對觀察者傾斜的角度。
第13圖中顯示對比度為100以下的區域、大於100且200以下的區域、大於200且300以下的區域、大於300且400以下的區域、大於400且500以下的區域。如從第13圖可理解,為了減低液晶層22的雙折射,藉由新設挾持液晶層22的TAC薄膜12-1、12-2,可提高視角。
〔3〕適用例
其次,就關於本實施形態的液晶顯示裝置1的適用例(實施例)進行說明。關於本實施形態的液晶顯示裝置1可適用於抬頭顯示器(HUD)裝置。
第14圖為概略顯示關於本實施形態的抬頭顯示器裝置50的剖面圖。抬頭顯示器裝置50具備第1圖所示的液晶顯示裝置1、光源部51、反射構件52及顯示構件53。
光源部51係由例如具有面形狀的光源(面光源)所構成,供應照明光給液晶顯示裝置1。就光源部51所含的發光元件而言,使用例如白色的發光二極體(LED:Light Emitting Diode)。液晶顯示裝置1透過來自光源部51的照明光,進行光調變。然後,液晶顯示裝置1顯示表示車速等駕駛資訊的圖像。
反射構件52係由平面鏡或凹面鏡等所構成。反射構件52使來自液晶顯示裝置1的顯示光朝顯示構件53反射。使用凹面鏡作為反射構件52時,凹面鏡以預定 的放大率放大來自液晶顯示裝置1的顯示光。
顯示構件53係為了投射從液晶顯示裝置1射出的顯示光而使用,藉由朝駕駛者54反射顯示光,使顯示光顯示作為虛像55。顯示構件53為例如車輛的擋風玻璃。此外,顯示構件53可以是抬頭顯示器裝置50專用所設的半透明的螢幕(組合器)。組合器例如配置於車輛的儀表板上、安裝於駕駛者54前方所配置的後視鏡上、或安裝於擋風玻璃上部所設置的遮陽板上而使用。組合器係由例如具有曲面的板狀的合成樹脂製的基材所構成,對其基材的表面施以由氧化鈦、氧化矽等構成的蒸鍍膜,此蒸鍍膜具備半透過的功能。
如以第14圖的實線所示,從光源部51射出的照明光透過液晶顯示裝置1同時被進行光調變。透過液晶顯示裝置1的顯示光為反射構件52所反射,投射於顯示構件53。藉由顯示光投射於此顯示構件53所得到的虛像(顯示像)55會被駕駛者54所看見。藉此,駕駛者54可觀察到和風景重疊之顯示於駕駛座正面前方的虛像55。
另一方面,如以第14圖的虛線所示,外界光的一部分透過顯示構件53而為反射構件52所反射,照射於液晶顯示裝置1。所謂外界光,係從顯示構件53的外側(和配置液晶顯示裝置1之側相反側)射入的各種光,為例如太陽光等來自外部的光。此時,液晶顯示裝置1的顯示面(畫面)與光源部51的主面(照明光射出之面)為大致平行,即外界光的光軸與液晶顯示裝置1的顯示面為大致垂直時,為液晶顯示裝置1所反射的光沿與外界光相反的光 路前進,投射於顯示構件53。因此,本來不應顯示之不需要的影像產生,駕駛者54看見的顯示影像的顯示品質會降低。
此處,液晶顯示裝置1的顯示面對於光源部51的主面只傾斜預定的傾斜角θ。換言之,液晶顯示裝置1的顯示面的垂直線對於光源部51的光路(或外界光的光路)只傾斜預定的傾斜角θ。傾斜角θ為比0°大且45°以下,具體而言,為10°以上且30°以下。藉此,外界光為液晶顯示裝置1所反射的反射光不反射於和液晶顯示裝置1的顯示光相同的方向,而如以第14圖的虛線所示的光路,對於光源部51的光路反射於角度2θ的方向。此結果,可抑制起因於液晶顯示裝置1的反射光而顯示特性劣化的情事。
再者,如前述,關於本實施形態的液晶顯示裝置1使用TAC薄膜12-1、12-2減低液晶層22的雙折射,所以可實現廣視角。因此,如第14圖所示,即使是使液晶顯示裝置1的顯示面與光源部51的主面只傾斜預定的傾斜角θ的情況,也可以抑制液晶顯示裝置1的顯示特性劣化的情事。
〔4〕比較例
其次,就關於比較例的液晶顯示裝置進行說明。第15圖為顯示關於比較例的液晶顯示裝置構造的剖面圖。
比較例未具備本實施形態的TAC薄膜12-1、12-2。即,在液晶面板20一方的主面上層積相位差板11-1及偏光板10-1,在液晶面板20另一方的主面上層積相位 差板11-2及偏光板10-2。
第16圖為說明關於比較例的折射率橢圓體的圖。和第12圖同樣,第16圖中顯示對於以與畫面(上面)的垂直線呈傾斜45°透過之光的雙折射的樣子。第16圖中顯示斷開狀態的液晶層的雙折射的樣子。
在比較例方面,無法減低液晶層的雙折射。因此,關於比較例的液晶顯示裝置相較於本實施形態,不能實現廣視角。
第17圖為與關於比較例的視角相應的對比度的模擬結果。比較第13圖與第17圖,可了解到在本實施形態方面,相較於比較例,視角提高了。
〔5〕效果
如以上詳述,在本實施形態方面,液晶顯示裝置1具備:垂直配向(VA)型的液晶面板20;挾持液晶面板20的TAC薄膜12-1、12-2;挾持TAC薄膜12-1、12-2的相位差板11-1、11-2;及挾持相位差板11-1、11-2的偏光板10-1、10-2。而且,斷開狀態的液晶層22係由正型C板所構成,對此,TAC薄膜12-1、12-2係由負型C板所構成。
因此,藉由本實施形態,在從斜向觀看液晶顯示裝置1的畫面時,TAC薄膜12-1、12-2發揮減低液晶層22的雙折射的功能。藉此,在斷開狀態從斜向觀看液晶顯示裝置1的畫面時,可減低液晶顯示裝置1的雙折射。此結果,可使對比度的視角特性提高。即,因為在斷開狀態的顯示(黑顯示)進一步被改善,所以可使對比度提高。
再者,在本說明書中,板或薄膜為例示其構件的表現,並不受其構造限定。即,相位差板並不受板狀的構件限定,也可以是具有在說明書中記載的功能的薄膜或其他的構件。偏光板並不受板狀的構件限定,也可以是具有在說明書中記載的功能的薄膜或其他的構件。TAC薄膜並不受薄膜狀的構件限定,也可以是具有在說明書中記載的功能的層或其他的構件。
此外,關於本實施形態的液晶顯示裝置可適用於抬頭顯示器裝置以外的各式各樣的顯示裝置,特別是希望廣視角特性的各式各樣的顯示裝置。例如,關於本實施形態的液晶顯示裝置可適用於電視、個人電腦、行動電話、個人數位助理、遊戲機、汽車導航裝置、電子字典、數位相機、攝影機及各種監視器等。
本發明並不受上述實施形態限定,在不脫離其要旨的範圍內,可將構成要素變形而具體化。再者,上述實施形態中可含有各種階段的發明,藉由一個實施形態所揭示的複數個構成要素的適當組合、或不同的實施形態所揭示的構成要素的適當組合,構成各種的發明。例如,即使從實施形態所揭示的全部構成要素刪除幾個構成要素,也可以解決發明欲解決的課題,得到發明的效果時,可抽出刪除此等構成要素的實施形態作為發明。
1‧‧‧液晶顯示裝置
10-1‧‧‧偏光板
10-2‧‧‧偏光板
11-1‧‧‧相位差板
11-2‧‧‧相位差板
12-1‧‧‧TAC薄膜
12-2‧‧‧TAC薄膜
20‧‧‧液晶面板
21-1‧‧‧彩色濾光基板
21-2‧‧‧TFT基板
22‧‧‧液晶層
23‧‧‧密封材料
26‧‧‧像素電極
28‧‧‧彩色濾光片
29‧‧‧共用電極
30‧‧‧凸起部

Claims (5)

  1. 一種液晶顯示裝置,其特徵在於具備:垂直配向(VA)型的液晶面板;挾持前述液晶面板的第一及第二TAC(三醋酸纖維素)薄膜;挾持前述第一及第二TAC薄膜的第一及第二相位差板;及挾持前述第一及第二相位差板的第一及第二偏光板,前述第一及第二偏光板分別具有互相概略正交的第一及第二吸收軸,前述第一及第二相位差板分別具有互相概略正交的第一及第二遲相軸,前述第一及第二遲相軸分別和前述第一及第二吸收軸以概略45°交叉,前述第一及第二TAC薄膜的各TAC薄膜係厚度方向相位差為20nm以上且70nm以下,面內相位差為7nm以下,前述第一及第二相位差板的各相位差板係面內相位差為130nm以上且150nm以下,Nz係數為1.4以上且1.7以下,設nx為遲相軸方向的折射率、ny為進相軸方向的折射率、nz為厚度方向的折射率,則Nz=(nx-nz)/(nx-ny)。
  2. 如請求項1之液晶顯示裝置,其中前述第一及第二TAC 薄膜的各TAC薄膜係由負型C板所構成。
  3. 如請求項1之液晶顯示裝置,其中前述第一及第二相位差板的各相位差板係由1/4波長板所構成。
  4. 一種抬頭顯示器裝置,其特徵在於具備:光源部;及如請求項1之液晶顯示裝置,前述液晶顯示裝置係使來自前述光源部的光透過,將顯示光投射於顯示構件。
  5. 如請求項4之抬頭顯示器裝置,其中前述液晶顯示裝置的顯示面係相對於前述光源部的光射出之面傾斜。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI700532B (zh) * 2018-06-05 2020-08-01 南韓商Lg化學股份有限公司 疊層以及包括其的液晶顯示器

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200073722A (ko) 2018-12-14 2020-06-24 삼성전자주식회사 반사 시스템
TWI828255B (zh) * 2022-07-29 2024-01-01 張庭嘉 光學變色裝置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201038983A (en) * 2009-02-13 2010-11-01 Nitto Denko Corp Laminate optical body, optical film, liquid crystal display device using said optical film, and method for manufacturing laminate optical body
US20120081785A1 (en) * 2009-06-19 2012-04-05 Nitto Denko Corporation Method for producing optical film, optical film, laminated polarizing plate, and image display
JP2012226231A (ja) * 2011-04-22 2012-11-15 Nitto Denko Corp 長尺状円偏光板の製造方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4476505B2 (ja) * 2001-02-09 2010-06-09 シャープ株式会社 液晶表示装置
JP4564795B2 (ja) * 2003-09-30 2010-10-20 株式会社日立製作所 液晶表示装置
JP4382502B2 (ja) * 2004-01-05 2009-12-16 Nec液晶テクノロジー株式会社 液晶表示装置
JP4255893B2 (ja) * 2004-07-16 2009-04-15 富士通株式会社 液晶表示装置
CN1815324A (zh) * 2005-02-02 2006-08-09 力特光电科技股份有限公司 光学补偿膜、光学补偿偏光板及液晶显示装置
JP2008250234A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Fujifilm Corp 液晶表示装置
JP2009053614A (ja) * 2007-08-29 2009-03-12 Nitto Denko Corp 積層光学フィルム、積層光学フィルムを用いた液晶パネルおよび液晶表示装置
RU2444034C1 (ru) * 2008-04-07 2012-02-27 Шарп Кабусики Кайся Устройство жидкокристаллического дисплея
JP5376423B2 (ja) * 2008-04-16 2013-12-25 株式会社ジャパンディスプレイ 投射型表示装置
RU2012107284A (ru) * 2009-07-30 2013-09-10 Шарп Кабусики Кайся Жидкокристаллическое дисплейное устройство
KR101840713B1 (ko) * 2011-09-23 2018-03-22 삼성디스플레이 주식회사 투명 표시 장치
JP2013152430A (ja) * 2011-12-26 2013-08-08 Fujifilm Corp 光学フィルム、積層フィルム、及びそれらの製造方法
JP6248473B2 (ja) * 2013-08-28 2017-12-20 日本精機株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201038983A (en) * 2009-02-13 2010-11-01 Nitto Denko Corp Laminate optical body, optical film, liquid crystal display device using said optical film, and method for manufacturing laminate optical body
US20120081785A1 (en) * 2009-06-19 2012-04-05 Nitto Denko Corporation Method for producing optical film, optical film, laminated polarizing plate, and image display
JP2012226231A (ja) * 2011-04-22 2012-11-15 Nitto Denko Corp 長尺状円偏光板の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI700532B (zh) * 2018-06-05 2020-08-01 南韓商Lg化學股份有限公司 疊層以及包括其的液晶顯示器
US11275266B2 (en) 2018-06-05 2022-03-15 Lg Chem, Ltd. Laminate and liquid crystal display device comprising same

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