ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ ДИСПЛЕЙНОЕ УСТРОЙСТВО
LIQUID CRYSTAL DISPLAY

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к жидкокристаллическому дисплейному устройству. Более конкретно, настоящее изобретение относится жидкокристаллическому дисплейному устройству, соответствующему жидкокристаллическим дисплейным устройствам, которые имеют оптимально рассчитанную характеристику дисперсии длины волны для жидкокристаллической ячейки и замедляющей пленки.
Уровень техники
Жидкокристаллические дисплейные устройства широко используют в качестве устройств отображения в компьютерах, телевизорах и других устройствах обработки информации. В частности, широко используют жидкокристаллические дисплеи с тонкопленочными транзисторами (в дальнейшем также называемые как «тонкопленочные транзисторы - жидкокристаллические дисплеи»), и ожидается сохранение роста сбыта их при сопутствующей потребности в еще лучшем качестве изображения. Приводимое ниже пояснение относится к примеру жидкокристаллического дисплея с тонкопленочными транзисторами, но настоящее изобретение не ограничено жидкокристаллическими дисплеями с тонкопленочными транзисторами и также применимо к жидкокристаллическим дисплеям с пассивной матрицей, жидкокристаллическим дисплеям с плазменной адресацией и т.п., а в общем случае применимо ко всем жидкокристаллическим дисплеям, в которых отображение осуществляют на основе жидкого кристалла, который заключен между парой подложек, имеющих соответствующие электроды, сформированные на них, при этом к электродам прикладывают напряжение.
До настоящего времени режимом, наиболее широко используемым в жидкокристаллических дисплеях с тонкопленочными транзисторами, является так называемый режим скрученного нематического кристалла, в котором молекулы жидкого кристалла, имеющего положительную диэлектрическую анизотропию, ориентированы горизонтально между взаимно противолежащими подложками. В жидкокристаллических дисплейных устройствах со скрученным нематическим кристаллом направление ориентации молекул жидкого кристалла вблизи одной из подложек закручено на 90° относительно направления ориентации молекул жидкого кристалла, которые находятся вблизи другой подложки. Такие жидкокристаллические дисплейные устройства со скрученным нематическим кристаллом изготавливают в соответствии с устоявшейся технологией изготовления, которая является недорогой и промышленно законченной, хотя остается возможность улучшения, поскольку трудно реализовывать высокий контраст.
Между тем раскрыты жидкокристаллические дисплейные устройства с так называемой вертикальной ориентацией молекул, в которых молекулы жидкого кристалла, имеющего отрицательную диэлектрическую анизотропию, ориентированы вертикально между взаимно противолежащими подложками (например, в патентном документе 1). Например, как раскрыто в патентном документе 1, в жидкокристаллическом дисплейном устройстве с вертикальной ориентацией молекул в случае, когда напряжение не приложено, молекулы жидкого кристалла ориентированы по существу в вертикальном направлении относительно поверхности подложки, и, следовательно, для жидкокристаллической ячейки фактически не характерны ни двулучепреломление, ни оптический поворот, и свет проходит через жидкокристаллическую ячейку почти без какого-либо изменения состояния поляризации его. Поэтому, когда напряжение не приложено, можно реализовать по существу полное воспроизведение черного цвета, расположив пару линейных поляризаторов с жидкокристаллической ячейкой между ними таким образом, чтобы оси поглощения их были по существу ортогональными друг к другу. После того как напряжение прикладывают, молекулы жидкого кристалла наклоняются, становясь по существу параллельными подложкам, и результат проявляется в большом двулучепреломлении, которое преобразуется в воспроизведение белого света. Поэтому в таких жидкокристаллических дисплейных устройствах с вертикальной ориентацией молекул можно легко реализовать очень высокий контраст, который невозможен в режиме скрученного нематического кристалла.
Однако в жидкокристаллическом дисплейном устройстве с вертикальной ориентацией молекул, имеющем описанную выше конфигурацию, существует возможность улучшения, вызванная тем, что угол обзора нельзя легко расширить. Жидкокристаллические дисплейные устройства с вертикальной ориентацией молекул позволяют иметь по существу полное воспроизведение белого цвета, поскольку, как описано выше, жидкокристаллическая ячейка фактически не имеет двулучепреломления при наблюдении спереди, а два поляризатора являются полностью ортогональными друг к другу. Однако жидкокристаллическая ячейка имеет двулучепреломление и имеет кажущееся замедление при наклонном угле обзора. Кроме того, геометрическая относительная зависимость двух поляризаторов больше не имеет выраженной ортогональности, и, следовательно, происходит утечка света, которая приводит к меньшему контрасту и более узкому диапазону углов обзора. Поэтому в жидкокристаллических дисплейных устройствах с вертикальной поляризацией молекул часто располагают замедляющую пленку для исключения чрезмерного замедления жидкокристаллической ячейки при косом угле обзора и для поддержания ортогональности поляризаторов, расположенных по схеме ортогональных николей, при косом угле обзора. Например, известные раскрытые способы, предназначенные для расширения угла обзора, включают в себя размещение поляризаторов по обеим сторонам жидкокристаллической ячейки с вертикальной ориентацией молекул и размещение между поляризатором и жидкокристаллической ячейкой по меньшей мере одной замедляющей пленки из числа одноосной замедляющей пленки (так называемой положительной А-пластины), имеющей оптическую ось в плоскости, в которой показатель преломления необыкновенной волны больше показателя преломления обыкновенной волны, одноосной замедляющей пленки (так называемой отрицательной С-пластины), имеющей оптическую ось из плоскости (по нормальному направлению к пленке), и при этом показатель преломления необыкновенной волны меньше показателя преломления обыкновенной волны, или двуосной замедляющей пленки (например, из патентных документов с 1 по 4).
Для получения более широкого угла обзора в жидкокристаллическом дисплейном устройстве с вертикальной ориентацией молекул, описанном выше, важно (1) поддерживать ортогональность поляризаторов в схеме ортогональных николей при косом угле обзора, аналогично ортогональности при наблюдении спереди, и (2) сокращать чрезмерное замедление жидкокристаллической ячейки при косом угле обзора. Обычно (1) и (2) получают, размещая соответствующие замедляющие пленки. Этот способ расширения угла обзора путем использования замедляющих пленок является широко известным. Однако во всех обычных способах расчет условий замедления оптимизируют исключительно для единственной длины волны (обычно около 550 нм), и поэтому при воспроизведении черного цвета происходит утечка света при других длинах волн, а не при расчетной длине волны. Поэтому имеется возможность усовершенствования в части проявления окрашивания при косых углах обзора.
При решении указанных выше задач изобретатели подали предшествующую патентную заявку (например, см. патентный документ 5) на основе обнаружения того, что указанную выше задачу можно решить, используя замедляющие пленки с обратной дисперсией длины волны (замедляющие пленки дисперсионного типа с обратной дисперсией длины волны), в которых за счет характеристики дисперсии длины волны полностью разделены (1) сохранение ортогональности поляризаторов, расположенных по схеме ортогональных николей, при косом угле обзора тем же самым способом, как и при наблюдении спереди, во время воспроизведения черного цвета; и (2) сокращение чрезмерного замедления в жидкокристаллической ячейки при косом угле обзора, так что (1) и (2) уравновешиваются для каждой отдельной замедляющей пленки в жидкокристаллическом дисплейном устройстве.
[Патентный документ 1]
Публикация Japanese Kokai, № 2000-39610
[Патентный документ 2]
Публикация Japanese Kokai, № Hei-11-258606
[Патентный документ 3]
Публикация Japanese Kokai, № Hei-10-153802
[Патентный документ 4]
Публикация Japanese Kokai, № 2000-131693
[Патентный документ 5]
WO06/001448
Раскрытие изобретения
Однако согласно патентному документу 5 замедление |Rxy(550)| в плоскости при длине волны 550 нм, которое необходимо в каждом замедляющем слое, является существенным, и, следовательно, остается возможность улучшения, поскольку изготовление таких замедляющих пленок с обратной дисперсией длины волны обычно является трудной задачей вследствие того, что по своей природе замедляющие пленки с обратной дисперсией длины волны не обеспечивают замедления. Кроме того, все еще требуется дополнительное подавление окрашивания в диапазоне косых углов обзора.
В настоящем изобретении приняты во внимание упомянутые выше ситуации. Задача настоящего изобретения заключается в создании жидкокристаллического дисплейного устройства, имеющего высокий контраст, и которое свободно от окрашивания во время воспроизведения черного цвета в широком диапазоне углов обзора.
При решении описанных выше задач (1) и (2) и в результате проведения различных исследований относительно жидкокристаллических дисплейных устройств, имеющих высокий контраст и свободных от окрашивания в широком диапазоне углов обзора, изобретатели обнаружили, что окрашивание при косом угле обзора можно подавить, используя двуосную замедляющую пленку дисперсионного типа с обратной дисперсией длины волны, имеющую небольшое замедление, компенсируя замедление, создаваемое составляющими материалами жидкокристаллической ячейки, помимо слоя жидкого кристалла (например, слоем цветного фильтра, материалами прозрачных электродов, такими как оксид индия и олова). Поэтому изобретатели сосредоточили внимание на замедлении замедляющих пленок и замедлении жидкокристаллической ячейки и обнаружили, что окрашивание при косом угле обзора можно эффективно подавлять даже в случае использования двуосных замедляющих пленок дисперсионного типа с обратной дисперсией длины волны, имеющих сравнительно небольшое замедление в сопоставлении с обычными ситуациями, оптимизируя замедление замедляющих пленок при длине волны 450 нм, длине волны 550 нм и длине волны 650 нм и оптимизируя замедление в направлении толщины жидкокристаллической ячейки при длине волны 450 нм, длине волны 550 нм и длине волны 650 нм. Изобретатели пришли к настоящему изобретению на основании полученных сведений, указанных выше, что позволило решить описанные выше задачи.
Конкретно, жидкокристаллическое дисплейное устройство настоящего изобретения представляет собой жидкокристаллическое дисплейное устройство, включающее в себя:
первый поляризатор;
жидкокристаллическую ячейку;
второй поляризатор, имеющий азимут оси поглощения, который является ортогональным, при наблюдении сверху отображающей поверхности жидкокристаллической ячейки, к азимуту оси поглощения первого поляризатора, в таком порядке; и
замедляющую пленку, расположенную по меньшей мере один раз из между первым поляризатором и жидкокристаллической ячейкой и между вторым поляризатором и жидкокристаллической ячейкой,
при этом замедляющая пленка представляет собой двуосную замедляющую пленку дисперсионного типа с обратной дисперсией длины волны, имеющую медленную ось в плоскости, которая является ортогональной, при наблюдении сверху отображающей поверхности, к оси поглощения поляризатора на той же самой стороне относительно жидкокристаллической ячейки и удовлетворяющей уравнениям с (1) по (4), приведенным ниже, а
жидкокристаллическая ячейка представляет собой жидкокристаллическую ячейку с вертикальной ориентацией молекул, имеющую пару прозрачных подложек и расположенные между ними слой жидкого кристалла (ЖК) и по меньшей мере слои голубого, зеленого и красного цветных фильтров, которые выделяют три соответствующих цвета из голубого, зеленого и красного и удовлетворяют уравнениям (5) и (6), приведенным ниже,
R0(B)/R0(G)≤0,965
(1)
Rth(B)/Rth(G)≤0,965
(2)
R0(R)/R0(G)≥1,015
(3)
Rth(R)/Rth(G)≥1,015
(4)
Rth_ЖК(В)/Rth_ЖК(G)≤1,000
(5)
Rth_ЖК(R)/Rth_ЖК(G)≥1,000
(6),
где в уравнениях с (1) по (4) R0(B), R0(G) и R0(R) обозначают, соответственно, замедления в плоскости замедляющей пленки при длинах волн 450 нм, 550 нм и 650 нм,
Rth(B), Rth(G) и Rth(R) обозначают, соответственно, замедления в направлении толщины замедляющей пленки при длинах волн 450 нм, 550 нм и 650 нм, и
в уравнениях (5) и (6) Rth_ЖК(В), Rth_ЖК(G) и Rth_ЖК(R) обозначают, соответственно, замедления в направлении толщины жидкокристаллической ячейки при длинах волн 450 нм, 550 нм и 650 нм.
Настоящее изобретение подробно поясняется ниже.
Жидкокристаллическое дисплейное устройство настоящего изобретения имеет первый поляризатор, жидкокристаллическую ячейку, второй поляризатор, имеющий азимут оси поглощения, который является ортогональным, при наблюдении сверху отображающей поверхности жидкокристаллической ячейки, к азимуту оси поглощения первого поляризатора, в таком порядке, и замедляющую пленку между первым поляризатором и жидкокристаллической ячейкой и/или между вторым поляризатором и жидкокристаллической ячейкой. В настоящем описании термин «поляризатор» означает элемент, который преобразует естественный свет в линейно поляризованный свет. Кроме того, поляризатор может быть назван поляризационным устройством. Первый и второй поляризаторы скомпонованы таким образом, что один образует поляризатор (поляризатор задней стороны) и другой образует анализатор (поляризатор стороны наблюдения). Жидкокристаллическая ячейка обычно имеет пару подложек и слой жидкого кристалла, заключенный между парой подложек. Первый поляризатор и второй поляризатор расположены таким образом, что оси поглощения их являются взаимно ортогональными, при наблюдении сверху отображающей поверхности (схема ортогональных николей). В отсутствие прилагаемого напряжения в упомянутой выше жидкокристаллической ячейке фактически не проявляется двулучепреломление в направлении вперед. Поэтому в жидкокристаллическом дисплейном устройстве настоящего изобретения можно реализовывать по существу полное воспроизведение черного цвета в направлении вперед, когда напряжение не приложено. Жидкокристаллическое дисплейное устройство настоящего изобретения не ограничено осуществлением, в котором азимут (направление) оси поглощения первого поляризатора является точно ортогональным, при наблюдении сверху отображающей поверхности, к азимуту (направлению) оси поглощения второго поляризатора. При условии, что высокий контраст может быть получен в направлении вперед, угол, образуемый азимутом оси поглощения первого поляризатора и азимутом оси поглощения второго поляризатора, может отклоняться от 90° на примерно ±1° (более предпочтительно, на ±0,5°). В настоящем изобретении предполагается, что используемый поляризатор представляет собой так называемый поляризатор O-типа, в котором имеется поливинилспиртовая пленка совместно с дихроичным анизотропным материалом, таким как комплекс йода, поглощенным и ориентационно упорядоченным. Поляризатор O-типа представляет собой поляризатор, который поглощает свет, генерируемый в конкретном направлении (определяемом как ось поглощения) в плоскости поляризатора, и который передает свет, генерируемый в направлении, ортогональном к оси поглощения в плоскости поляризатора, и также свет, генерируемый в нормальном направлении относительно поляризатора. В настоящем описании термин «замедляющая пленка» означает слой, имеющий оптическую анизотропию, и является синонимом двулучепреломляющего слоя, замедляющей пластины, оптически анизотропного слоя, двулучепреломляющей среды, оптически анизотропной пленки, фазовой компенсирующей пленки и т.д. Замедляющая пленка настоящего изобретения может быть листом.
Упомянутая выше замедляющая пленка представляет собой двуосную замедляющую пленку дисперсионного типа с обратной дисперсией длины волны, медленная ось в плоскости которой является ортогональной, при наблюдении сверху отображающей поверхности, к оси поглощения поляризатора, который находится на той же стороне относительно жидкокристаллической ячейки, и такую, что замедляющая пленка удовлетворяет уравнениям с (1) по (4), приведенным выше. Такая конфигурация позволяет оптимизировать условия замедления не только для зеленого света вблизи длины волны 550 нм, но также для голубого света вблизи длины волны 450 нм и красного света вблизи длины волны 650 нм, и позволяет получать высококонтрастное высококачественное жидкокристаллическое дисплейное устройство, которое свободно от окрашивания во время воспроизведения черного цвета в широком диапазоне углов обзора. Жидкокристаллическое дисплейное устройство настоящего изобретения не ограничено осуществлением, в котором медленная ось в плоскости замедляющей пленки является точно ортогональной, при наблюдении сверху отображающей поверхности, к оси поглощения поляризатора на той же стороне относительно жидкокристаллической ячейки. При условии, что высокий контраст может быть получен в направлении вперед, угол, образуемый медленной осью в плоскости замедляющей пленки и осью поглощения поляризатора на той же стороне относительно жидкокристаллической ячейки, при наблюдении сверху отображающей поверхности, может отклоняться от 90° на около ±1° (более предпочтительно, на ±0,5°). Окрашивание голубым может возникать во время воспроизведения черного цвета, когда R0(B)/R0(G) и/или Rth(B)/Rth(G) превышает 0,965. Кроме того, окрашивание красным может возникать во время воспроизведения черного цвета, когда R0(R)/R0(G) и/или Rth(R)/Rth(G) меньше чем 1,015.
Жидкокристаллическая ячейка представляет собой жидкокристаллическую ячейку с вертикальной ориентацией молекул, имеющую пару прозрачных подложек и расположенный между ними слой жидкого кристалла и по меньшей мере слои голубого, зеленого и красного цветных фильтров, которые выделяют три соответствующих света, голубой, зеленый и красный, так что жидкокристаллическая ячейка удовлетворяет уравнениям (5) и (6), приведенным выше. Поэтому двуосную замедляющую пленку дисперсионного типа с обратной дисперсией длины волны, имеющую сравнительно меньшее замедление в сопоставлении с обычными замедляющими пленками, можно использовать благодаря оптимизации замедления в направлении толщины жидкокристаллической ячейки при длине волны 450 нм, длине волны 550 нм и длине волны 650 нм. Замедление в направлении толщины жидкокристаллической ячейки является полной суммой замедлений в направлении толщины всех сред между парой прозрачных подложек, включая пару прозрачных подложек, то есть является замедлением в направлении толщины, измеренной с использованием всей жидкокристаллической ячейки в качестве образца. Когда другие составляющие элементы жидкокристаллической ячейки помимо слоя жидкого кристалла, а именно прозрачные подложки, слои цветных фильтров и т.д., также имеют замедление, то замедление в направлении толщины жидкокристаллической ячейки является полной суммой, включая замедления упомянутых выше элементов. В настоящем описании термин «красный» означает, предпочтительно, цвет, доминирующая длина волны которого находится в пределах от 620 нм до 680 нм, более предпочтительно, цвет, доминирующая длина волны которого находится в пределах от 630 нм до 670 нм. Термин «зеленый» означает, предпочтительно, цвет, доминирующая длина волны которого находится в пределах от 520 нм до меньше чем 580 нм, более предпочтительно, цвет, доминирующая длина волны которого находится в пределах от 530 нм до 570 нм. Термин «голубой» означает, предпочтительно, цвет, доминирующая длина волны которого находится в пределах от 420 нм до меньше чем 480 нм, более предпочтительно, цвет, доминирующая длина волны которого находится в пределах от 430 нм до 470 нм. Поэтому жидкокристаллическая ячейка может иметь пару прозрачных подложек и заключенный между ними слой жидкого кристалла, а также слой голубого цветного фильтра, который пропускает (выделяет) голубой цвет, слой зеленого цветного фильтра, который пропускает (выделяет) зеленый цвет, и слой красного цветного фильтра, который пропускает (выделяет) красный цвет.
При условии, что жидкокристаллическое дисплейное устройство настоящего изобретения содержит описанные выше составляющие элементы, без особых ограничений жидкокристаллическое дисплейное устройство также можно снабдить другими элементами в качестве составляющих элементов.
Ниже подробно поясняются предпочтительные осуществления жидкокристаллического дисплейного устройства согласно настоящему изобретению.
Упомянутое выше жидкокристаллическое дисплейное устройство может иметь первый поляризатор; первую замедляющую пленку; жидкокристаллическую ячейку; вторую замедляющую пленку; и второй поляризатор, имеющий азимут оси поглощения, который является ортогональным, при наблюдении сверху отображающей поверхности, к азимуту оси поглощения первого поляризатора, в таком порядке, при этом первая замедляющая пленка представляет собой двуосную замедляющую пленку дисперсионного типа с обратной дисперсией длины волны, медленная ось в плоскости которой является ортогональной, при наблюдении сверху отображающей поверхности, к оси поглощения первого поляризатора, и такую, что первая замедляющая пленка удовлетворяет уравнениям с (1) по (4), приведенным выше, и при этом вторая замедляющая пленка представляет собой двуосную замедляющую пленку дисперсионного типа с обратной дисперсией длины волны, медленная ось в плоскости которой является ортогональной, при наблюдении сверху отображающей поверхности, к оси поглощения второго поляризатора, и такую, что вторая замедляющая пленка удовлетворяет уравнениям с (1) по (4), приведенным выше. Такая конфигурация позволяет предотвращать падение контраста в направлении вперед и позволяет реализовывать высокий контраст, отсутствие окрашивания в широком диапазоне углов обзора.
Описанное выше жидкокристаллическое дисплейное устройство может иметь (а) первый поляризатор; первую замедляющую пленку; жидкокристаллическую ячейку; вторую замедляющую пленку; и второй поляризатор, имеющий азимут оси поглощения, который является ортогональным, при наблюдении сверху отображающей поверхности, к азимуту оси поглощения первого поляризатора, в таком порядке, при этом первая замедляющая пленка представляет собой двуосную замедляющую пленку дисперсионного типа с обратной дисперсией длины волны, медленная ось в плоскости которой является ортогональной, при наблюдении сверху отображающей поверхности, к оси поглощения первого поляризатора, и такую, что первая замедляющая пленка удовлетворяет уравнениям с (1) по (4), приведенным выше, а вторая замедляющая пленка представляет собой отрицательную С-пластину, медленная ось в плоскости которой является ортогональной или параллельной, при наблюдении сверху отображающей поверхности, к оси поглощения второго поляризатора, такую, что отрицательная С-пластина удовлетворяет уравнениям с (1) по (4), приведенным выше. Как вариант жидкокристаллическое дисплейное устройство может иметь (b) первый поляризатор; первую замедляющую пленку; жидкокристаллическую ячейку; вторую замедляющую пленку; и второй поляризатор, имеющий азимут оси поглощения, который является перпендикулярным, при наблюдении сверху отображающей поверхности, к азимуту оси поглощения первого поляризатора, в таком порядке, при этом первая замедляющая пленка представляет собой двуосную замедляющую пленку дисперсионного типа с обратной дисперсией длины волны, медленная ось в плоскости которой является ортогональной, при наблюдении сверху отображающей поверхности, к оси поглощения первого поляризатора, и такую, что первая замедляющая пленка удовлетворяет уравнениям с (1) по (4), приведенным выше, а вторая замедляющая пленка представляет собой отрицательную С-пластину, замедление которой в плоскости равно нулю и которая удовлетворяет уравнениям (2) и (4), приведенным выше. Такая конфигурация позволяет предотвращать падение контраста в направлении вперед и позволяет реализовывать высокий контраст, отсутствие окрашивания в широком диапазоне углов обзора. Описанное выше осуществление (а) не ограничено конфигурацией, в которой медленная ось в плоскости второй замедляющей пленки является точно ортогональной к или параллельной, при наблюдении сверху отображающей поверхности, оси поглощения второго поляризатора. При условии, что высокий контраст может быть получен в направлении вперед, угол, образуемый медленной осью в плоскости второй замедляющей пленки и осью поглощения второго поляризатора, при наблюдении сверху отображающей поверхности, в случае ортогональных осей может отклоняться от 90° на примерно ±1° (более предпочтительно, на ±0,5°). В случае параллельных осей угол, образуемый медленной осью в плоскости второй замедляющей пленки и осью поглощения второго поляризатора, при наблюдении сверху отображающей поверхности, может отклоняться примерно на ±1° (более предпочтительно, на ±0,5°) от точной параллельности. Поэтому в настоящем описании ортогональность между двумя данными осями или направлениями означает, предпочтительно, что две оси или направления образуют точно угол 90°, но нет необходимости в том, чтобы угол был равен точно 90°, если только высокий контраст может быть получен в направлении вперед, и поэтому необходимо, чтобы две оси или два направления были только по существу ортогональными. В частности, положительный результат настоящего изобретения может быть получен при условии, что угол находится в пределах диапазона 90°±1° (более предпочтительно, 90°±0,5°). В настоящем описании параллельность между двумя данными осями или направлениями означает, предпочтительно, что две оси или направления образуют точно угол 0°, но нет необходимости, чтобы угол был точно равен 0°, при условии, что высокий контраст может быть получен в направлении вперед, и поэтому необходимо, чтобы две оси или два направления были только по существу параллельными. В частности, положительный результат настоящего изобретения может быть получен при условии, что угол находится в пределах диапазона 0°±1° (более предпочтительно, 0°±0,5°). Исходя из упрощения процесса изготовления и снижения стоимости изготовления, триацетилцеллюлозную пленку, которую обычно используют в качестве защитной пленки поляризаторов, предпочтительно использовать с качестве описанной выше второй замедляющей пленки.
С учетом подавления окрашивания голубым во время воспроизведения черного цвета предпочтительно, чтобы замедляющая пленка удовлетворяла R0(B)/R0(G)≤0,965 (более предпочтительно, 0,940). С учетом более эффективного подавления окрашивания голубым во время воспроизведения черного цвета путем уравнивания двуосного параметра голубого цвета с двуосным параметром зеленого цвета более предпочтительно, чтобы Rth(B)/Rth(G) в замедляющей пленке было по существу идентичным R0(B)/R0(G). С учетом более эффективного подавления окрашивания голубым во время воспроизведения черного цвета без увеличения толщины пленки более предпочтительно, чтобы замедляющая пленка удовлетворяла R0(B)/R0(G)≥0,818. Причина состоит в том, что хотя теоретическое оптимальное значение дисперсии длины волны в замедляющих пленках дисперсионного типа с обратной дисперсией длины волны обычно составляет R0(B)/R0(G)=0,818(=450/550), существует тенденция уменьшения замедления, которое вносит замедляющая пленка дисперсионного типа с обратной дисперсией длины волны, и увеличения толщины замедляющей пленки при меньшем R0(B)/R0(G). В данном случае значение 0,828 является предпочтительным по сравнению с 0,808 при том же отклонении 0,010 от теоретического оптимального значения 0,818.
С учетом подавления окрашивания красным во время воспроизведения черного цвета предпочтительно, чтобы замедляющая пленка удовлетворяла R0(R)/R0(G)≥1,015 (более предпочтительно, 1,040). С учетом более эффективного подавления окрашивания красным во время воспроизведения черного цвета путем уравнивания двуосного параметра красного цвета и двуосного параметра зеленого цвета более предпочтительно, чтобы Rth(R)/Rth(G) в замедляющей пленке было идентичным R0(R)/R0(G). С учетом эффективного подавления окрашивания красным во время воспроизведения черного цвета без увеличения толщины пленки более предпочтительно, чтобы замедляющая пленка удовлетворяла R0(R)/R0(G)≤1,181. Причина состоит в том, что хотя теоретическое оптимальное значение дисперсии длины волны в замедляющих пленках дисперсионного типа с обратной дисперсией длины волны обычно равно R0(R)/R0(G)=1,181(=650/550), существует тенденция уменьшения замедления, которое вносит замедляющая пленка дисперсионного типа с обратной дисперсией длины волны, и увеличения толщины замедляющей пленки при большем R0(R)/R0(G). В данном случае значение 1,171 является предпочтительным по сравнению с 1,191 при том же отклонении 0,010 от теоретического оптимального значения 1,181.
С учетом подавления окрашивания голубым во время воспроизведения черного цвета предпочтительно, чтобы жидкокристаллическая (ЖК) ячейка удовлетворяла 0,818≤Rth_ЖК(В)/Rth_ЖК(G)≤1,000, более предпочтительно 0,818≤Rth_ЖК(В)/Rth_ЖК(G)≤0,965.
С учетом подавления окрашивания красным во время воспроизведения черного цвета предпочтительно, чтобы жидкокристаллическая ячейка удовлетворяла 1,000≤Rth_ЖК(R)/Rth_ЖК(G)≤1,181, более предпочтительно 1,015≤Rth_ЖК(R)/Rth_ЖК(G)≤1,181.
В описанном выше жидкокристаллическом дисплейном устройстве предпочтительно, чтобы по меньшей мере одна из толщин d(R), d(G) и d(B) слоя жидкого кристалла, соответствующего областям, где соответственно расположены слои голубого, зеленого и красного цветных фильтров, отличалась от других толщин d(R), d(G) и d(B); более предпочтительно, чтобы d(R), d(G) и d(B) отличались друг от друга. Такие конфигурации позволяют легко реализовывать жидкокристаллическую ячейку, которая удовлетворяет уравнениям (5) и (6), приведенным выше.
Результат изобретения
Настоящее изобретение позволяет реализовать жидкокристаллическое дисплейное устройство, имеющее высокий контраст и отсутствие окрашивания во время воспроизведения черного цвета в широком диапазоне углов обзора.
Лучшие варианты осуществления изобретения
Ниже настоящее изобретение будет пояснено подробно на основе осуществлений с обращением к сопровождающим чертежам. Однако настоящее изобретение не ограничено исключительно этими осуществлениями.
[Первое осуществление настоящего изобретения]
Первое осуществление жидкокристаллического дисплейного устройства, в котором использовано настоящее изобретение, будет пояснено с обращением к фигурам с 1 по 4. На фиг.1 представлен схематичный разрез, иллюстрирующий конфигурацию жидкокристаллического дисплейного устройства из первого осуществления настоящего изобретения. На фиг.2 представлена диаграмма, предназначенная для пояснения перехода состояний поляризации в жидкокристаллическом дисплейном устройстве из первого осуществления настоящего изобретения, и показана плоскость S1-S3 в сфере Пуанкаре. На фиг.3 представлена диаграмма, предназначенная для пояснения перехода состояний поляризации в обычном жидкокристаллическом дисплейном устройстве, где на (а) показан случай длины волны 450 нм, на (b) случай длины волны 550 нм и на (с) случай длины волны 650 нм. На фиг.4 представлена диаграмма, предназначенная для пояснения перехода состояний поляризации в жидкокристаллическом дисплейном устройстве из первого осуществления настоящего изобретения, где на (а) показан случай длины волны 450 нм, на (b) случай длины волны 550 нм и на (с) случай длины волны 650 нм.
Как показано на фиг.1, жидкокристаллическое дисплейное устройство настоящего изобретения включает в себя жидкокристаллическую ячейку 10 с вертикальной ориентацией молекул, пару поляризаторов 14f, 14r, расположенных так, что жидкокристаллическая ячейка 10 размещена между ними; первую двуосную замедляющую пленку 15r, расположенную между жидкокристаллической ячейкой 10 и первым поляризатором 14r; и вторую двуосную замедляющую пленку 15f, расположенную между жидкокристаллической ячейкой 10 и вторым поляризатором 14f. Первый поляризатор 14r и второй поляризатор 14f расположены таким образом, что оси поглощения их являются по существу ортогональными друг к другу (угол, образуемый осями, находится в пределах 90°±1°, более предпочтительно, в пределах 90°±0,5°), при наблюдении сверху отображающей поверхности жидкокристаллической ячейки 10 (схема ортогональных николей). Блок задней подсветки (непоказанный) в виде источника света расположен на внешней стороне относительно поляризующей пленки 14r так, что не находится непосредственно против жидкокристаллической ячейки 10. Защитные пленки, такие как триацетилцеллюлозные пленки, расположены на соответствующих внешних сторонах первого поляризатора 14r и второго поляризатора 14f. Кроме того, первая двуосная замедляющая пленка 15r и вторая двуосная замедляющая пленка 15f могут функционировать как защитные пленки, которые защищают первый поляризатор 14r и второй поляризатор 14f, соответственно. За исключением блока задней подсветки, все элементы соединены друг с другом посредством клея или связующего вещества. Жидкокристаллическая ячейка 10 включает в себя первую и вторую прозрачные подложки 11r, 11f; и слой 13 жидкого кристалла, расположенный между прозрачными подложками 11r, 11f и содержащий жидкие кристаллы, молекулы которых вертикально ориентированы относительно прозрачных подложек 11r, 11f. На прозрачной подложке 11f размещены в заданном порядке голубой пиксел, на котором расположен слой 12В голубого (В) цветного фильтра, зеленый пиксел, на котором расположен слой 12G зеленого (G) цветного фильтра, и красный пиксел, на котором расположен слой 12R красного (R) цветного фильтра. Для получения возможности воспроизведения различных цветов один пиксел включает в себя три взаимно прилегающих подпиксела, голубой, зеленый и красный. В первом осуществлении настоящего изобретения (фиг.1) слои 12В, 12G, 12R цветных фильтров образованы на стороне второй прозрачной подложки 11f, но могут быть образованы на стороне первой прозрачной подложки 11r.
Далее подробно поясняются различные составляющие элементы. Жидкокристаллическая ячейка 10 представляет собой жидкокристаллическую ячейку с вертикальной ориентацией, в которой черный цвет воспроизводится при вертикальной ориентации молекул жидкого кристалла в слое 13 жидкого кристалла относительно поверхности прозрачных подложек 11r, 11f. Примеры режимов работы жидкокристаллического дисплея, в которых воспроизведение черного цвета осуществляется путем вертикальной ориентации молекул жидкого кристалла в слое 13 жидкого кристалла относительно поверхности прозрачных подложек 11r, 11f, включают в себя, например, состояние скрученного нематического кристалла, режим электрически управляемого двулучепреломления, режим с вертикальной ориентацией молекул и режим оптически компенсированного изгиба. В настоящем описании термин «жидкокристаллическая ячейка с вертикальной ориентацией молекул» не всегда означает точную вертикальную ориентацию молекул жидкого кристалла относительно поверхности подложки и может означать жидкокристаллическую ячейку, в которой молекулы жидкого кристалла ориентированы по существу вертикально к поверхности подложки.
Обычные прозрачные подложки, например стеклянные подложки, могут быть соответствующим образом использованы в качестве прозрачных подложек 11r, 11f. Точно так же обычные поляризаторы можно использовать в качестве поляризаторов 14r, 14f, например, поливинилспиртовую пленку с дихроичным анизотропным материалом, таким как комплекс йода, адсорбированным и ориентационно упорядоченным на ней. Слой обычного жидкого кристалла можно использовать в качестве слоя 13 жидкого кристалла, например, нематического жидкого кристалла, имеющего отрицательную диэлектрическую анизотропию. Обычно вертикальная ориентация может быть реализована путем использования пленки с вертикальной ориентацией молекул (непоказанной), которая включает в себя полиимид или что-либо подобное.
Каждая из двуосных замедляющих пленок 15r, 15f удовлетворяет соотношению nx>ny>nz, где nx и ny (nx>ny) обозначают главные показатели преломления замедляющей пленки по направлению в плоскости, nz обозначает главный показатель преломления по направлению из плоскости, и d обозначает толщину замедляющей пленки. Двуосные замедляющие пленки 15r, 15f представляют собой так называемые замедляющие пленки дисперсионного типа с обратной дисперсией длины волны, в которых замедление R0 в плоскости замедляющей пленки определяется как (nx-ny)×d и замедление Rth в направлении толщины замедляющей пленки определяется как (nz-(nx+ny)/2)×d, и в которых замедления R0(B), R0(G) и R0(R) в плоскости замедляющей пленки при длине волны 450 нм, длине волны 550 нм и длине волны 650 нм, соответственно, и замедления Rth(B), Rth(G), Rth(R) в направлении толщины замедляющей пленки при длине волны 450 нм, длине волны 550 нм и длине волны 650 нм, соответственно, удовлетворяют уравнениям с (1) по (4), приведенным ниже. В качестве таких двуосных замедляющих пленок дисперсионного типа с обратной дисперсией длины волны можно использовать, например, модифицированные поликарбонатные пленки, имеющие флуореновый каркас, или модифицированные целлюлозные пленки, в которых степень ацетилирования отрегулирована соответствующим образом. Способ формирования двуосных замедляющих пленок 15r, 15f особым образом не ограничен и может включать в себя, например, формование окунанием в раствор, экструзию из расплава или что-либо подобное для формирования пленки. Множество замедляющих пленок можно формировать одновременно с помощью совместной экструзии. При условии получения необходимого замедления замедляющие пленки могут быть нерастянутыми или могут быть соответствующим образом растянуты. Способ растягивания особо не ограничен. Полимерные пленки можно растягивать между валиками при воздействии растягивающих сил, сжимать и растягивать между валиками, растягивать по одной оси в поперечном направлении на раме для растяжки или растягивать по двум осям в продольном и поперечном направлениях. Как вариант полимерные пленки могут быть особым образом растянуты под действием сократительной способности термоусадочной пленки.
R0(B)/R0(G)≤0,965 (более предпочтительно 0,940)
(1)
Rth(B)/Rth(G)≤0,965 (более предпочтительно 0,940)
(2)
R0(R)/R0(G)≥1,015 (более предпочтительно 1,040)
(3)
Rth(R)/Rth(G)≥1,015 (более предпочтительно 1,040)
(4)
С учетом эффективного подавления окрашивания во время воспроизведения черного цвета без увеличения толщины пленки предпочтительно, чтобы R0(B), R0(G) и R0(R), и Rth(B), Rth(G) и Rth(R) каждой двуосной замедляющей пленки 15r, 15f удовлетворяли уравнениям с (А) по (D), приведенным ниже.
R0(B)/R0(G)≥0,818
(A)
Rth(B)/Rth(G)≥0,818
(B)
R0(R)/R0(G)≤1,181
(C)
Rth(R)/Rth(G)≤1,181
(D)
С учетом более эффективного подавления окрашивания во время воспроизведения черного цвета более предпочтительно, чтобы Rth(B)/Rth(G) было по существу идентичным R0(B)/R0(G), и более предпочтительно, чтобы Rth(R)/Rth(G) было по существу идентичным R0(R)/R0(G) для каждой двуосной замедляющей пленки 15r, 15f.
Конкретные условия замедлений двуосных замедляющих пленок 15r, 15f не особенно ограничены до тех пор, пока не проявляется эффект увеличения угла обзора жидкокристаллического дисплейного устройства, и соответствующие оптимальные значения могут быть выбраны с учетом рассмотренного ниже замедления Rth_ЖК в направлении толщины всей жидкокристаллической (ЖК) ячейки 10. Например, двуосную замедляющую пленку, имеющую замедление R0(G)=55 нм в плоскости и Rth(G)=-125 нм, можно выбрать для жидкокристаллической ячейки, имеющей Rth_ЖК(G)=320 нм. Медленная ось в плоскости (направление оси x) двуосной замедляющей пленки 15r является по существу ортогональной к оси поглощения поляризатора 14r, при наблюдении сверху отображающей поверхности (угол, образуемый двумя осями, полагают находящимся в пределах 90°±1°, более предпочтительно, в пределах 90°±0,5°). Медленная ось в плоскости (направление оси x) двуосной замедляющей пленки 15f является по существу ортогональной к оси поглощения поляризатора 14f, при наблюдении сверху отображающей поверхности (угол, образуемый двумя осями, полагают находящимся в пределах 90°±1°, более предпочтительно, в пределах 90°±0,5°).
Таким образом, «медленная ось в плоскости замедляющих пленок» в настоящем описании представляет направление (направление оси x) главной диэлектрической оси, соответствующей главному показателю nx преломления. В этом случае термин «оптическая ось» не представляет точно оптическую ось, используемую в кристаллооптике, а определяется следующим образом. В предположении, что вычисляют среднее значение трех главных показателей преломления замедляющей пленки и затем вычисляют разность между каждым главным показателем преломления и средним значением, главная ось, которая соответствует главному показателю преломления, имеющему максимальное абсолютное значение разности, в этом случае является «оптической осью». Таким образом, оптически двуосная замедляющая пленка имеет не две, а одну «оптическую ось». Как при этом упоминалось, «оптическая ось» двуосной замедляющей пленки соответствует оптической оси согласно обычному определению, когда она оптически приближается к одноосной замедляющей пленке.
Обычные слои цветных фильтров могут соответствующим образом использоваться в качестве слоев 12B, 12G, 12R цветных фильтров. В данном случае могут использоваться, например, слои цветных фильтров с дисперсией пигмента. Слои 12B, 12G, 12R цветных фильтров в первом осуществлении настоящего изобретения (фиг.1) расположены таким образом, что (толщина слоя 12В голубого цветного фильтра) > (толщина слоя 12G зеленого цветного фильтра) > (толщина слоя 12R красного цветного фильтра). Соответственно, толщина слоя 13 жидкого кристалла удовлетворяет соотношению (толщина слоя 13 жидкого кристалла в красных пикселах) > (толщина слоя 13 жидкого кристалла в зеленых пикселах) > (толщина слоя 13 жидкого кристалла в голубых пикселах). Как описано ниже, это соотношение задают, чтобы оптимизировать дисперсию длины волны для замедления в направлении толщины жидкокристаллической ячейки 10 в целом. При условии, что замедление в направлении толщины жидкокристаллической ячейки 10 удовлетворяет соотношениям из уравнений (5) и (6), приведенных ниже, толщина слоя 13 жидкого кристалла для каждого цветного пиксела не ограничена упомянутыми выше соотношениями. Это происходит потому, что оптимальная толщина слоя 13 жидкого кристалла изменяется в зависимости от замедления и дисперсии длины волны каждого слоя 12B, 12G, 12R цветных фильтров и от дисперсии длины волны при двулучепреломлении жидкокристаллического материала, из которого образуют слой 13 жидкого кристалла (ЖК).
Rth_ЖК(В)/Rth_ЖК(G)≤1,000 (более предпочтительно 0,965) (5)
Rth_ЖК(G)/Rth_ЖК(G)≥1,000 (более предпочтительно 1,015) (6)
В уравнениях (5) и (6) Rth_ЖК(В), Rth_ЖК(G) и Rth_ЖК(R) обозначают, соответственно, замедления в направлении толщины жидкокристаллической ячейки 10 на длине волны 450 нм, длине волны 550 нм и длине волны 650 нм. В данном случае замедление в направлении толщины определяется как Rth=(nz-(nx+ny)/2)×d, где nx, ny (nx≥ny) обозначают главные показатели преломления по направлению в плоскости среды, nz обозначает главный показатель преломления по направлению из плоскости, и d обозначает толщину среды. В настоящем описании замедление в направлении толщины жидкокристаллической ячейки является суммой значений всех замедлений в направлении толщины всех сред между парой прозрачных подложек, включая пару прозрачных подложек, то есть является замедлением в направлении толщины, измеряемым с использованием всей жидкокристаллической ячейки в качестве образца. Соответственно, когда составляющие элементы жидкокристаллической ячейки, отличные от слоя жидкого кристалла, то есть прозрачные подложки, слои цветных фильтров и т.д., также имеют замедление, то замедление в направлении толщины жидкокристаллической ячейки является суммой значений, которые включают в себя замедления упомянутых выше составляющих.
С учетом более эффективного подавления окрашивания во время воспроизведения черного цвета предпочтительно, чтобы Rth_ЖК(В), Rth_ЖК(G) и Rth_ЖК(R) удовлетворяли уравнениям (Е) и (F), приведенным ниже.
Rth_ЖК(В)/Rth_ЖК(G)≥0,818
(E)
Rth_ЖК(R)/Rth_ЖК(G)≤1,181
(F)
В первом осуществлении настоящего изобретения толщину слоя 13 жидкого кристалла корректируют, регулируя толщину слоев 12B, 12G, 12R цветных фильтров для каждого цветного пиксела. Однако толщина слоев 12B, 12G, 12R цветных фильтров может быть постоянной для каждого цветного пиксела, и толщину слоя 13 жидкого кристалла можно корректировать, предусмотрев слой коррекции толщины, образованный из прозрачного материала, отдельно от слоев 12B, 12G, 12R цветных фильтров. Очевидно, что толщину слоя 13 жидкого кристалла также можно корректировать, задавая неодинаковые толщины слоев 12B, 12G, 12R цветных фильтров и также толщины слоев коррекции толщины для каждого цветного пиксела.
Обычные составляющие элементы можно соответствующим образом использовать в качестве других составляющих элементов жидкокристаллической ячейки, которые не включены в чертежи и приведенное выше пояснение (например, ориентирующие слои, прозрачные электроды, элементы тонкопленочных транзисторов, металлические проводники и т.д.).
Далее следует пояснение замедления в жидкокристаллической ячейке 10. Исследования, проведенные изобретателями, выявили, что обычные слои цветных фильтров обычно имеют замедление, типичное для С-пластины. При замедлении, типичном для С-пластины, оптическая ось находится по направлению из плоскости и удовлетворяется соотношение nx≈ny≠nz, где nx, ny обозначают главные показатели преломления по направлению в плоскости (направлению x, направлению y), и nz обозначает главный показатель преломления по направлению из плоскости (направлению z). Двулучепреломление светового луча, падающего с направления z, не возникает и, следовательно, не сказывается на оптических характеристиках при рассмотрении жидкокристаллического дисплейного устройства с нормального направления. Однако двулучепреломление влияет на оптические характеристики при рассмотрении жидкокристаллического дисплейного устройства с наклонного направления. С-пластины могут быть подразделены на положительные С-пластины и отрицательные С-пластины в соответствии с положительным или отрицательным знаком значения показателя преломления необыкновенной волны за вычетом показателя преломления обыкновенной волны. То есть, С-пластина является положительной С-пластиной, когда nx≈ny<nz, и отрицательной С-пластиной, когда nx≈ny>nz. Исследования изобретателей выявили, что для слоев зеленых цветных фильтров существует сильная тенденция становиться положительными С-пластинами, а для слоев голубых цветных фильтров и красных цветных фильтров становиться отрицательными С-пластинами. Например, в результате анализа разобранного на детали промышленного жидкокристаллического телевизора А получены значения Rth для слоя цветного фильтра, для каждой длины волны, Rth(B)=-1 нм, Rth(G)=+14 нм и Rth(R)=-6 нм. В результате анализа разобранного на детали промышленного жидкокристаллического телевизора В получены значения Rth для слоя цветного фильтра, для каждой длины волны, Rth(B)=-18 нм, Rth(G)=+12 нм и Rth(R)=-8 нм. В результате анализа разобранного на детали промышленного жидкокристаллического телевизора С получены значения Rth для слоя цветного фильтра, для каждой длины волны, Rth(B)=-13 нм, Rth(G)=+7 нм и Rth(R)=-11 нм.
Когда состоянием ориентации слоя жидкого кристалла является вертикальная ориентация, замедление Rth в направлении толщины слоя жидкого кристалла выражается как произведение Δn×d двулучепреломления Δn жидкого кристалла и зазора d ячейки с жидким кристаллом. В обычных жидкокристаллических материалах двулучепреломление жидкого кристалла, выраженное в виде Δn(B), Δn(G) и Δn(R), принимает значения Δn(G)=0,09; Δ(B)/Δ(G)=1,05 и Δ(R)/Δ(G)=0,97 при длине волны 450 нм, длине волны 550 нм и длине волны 650 нм, соответственно. Поэтому значение Rth слоя жидкого кристалла в обычных жидкокристаллических ячейках, изготавливаемых, например, с зазором d=3,4 мкм ячейки, составляет Rth(B)=321,3 нм, Rth(G)=306 нм и Rth(R)=296,82 нм для соответствующих длин волн. Например, в случае, когда жидкокристаллическая ячейка имеет такой же слой цветного фильтра, как использованный в упомянутом выше жидкокристаллическом телевизоре А, значения замедления Rth_ЖК в направлении толщины жидкокристаллической ячейки для соответствующих длин волн составляют Rth_ЖК(В)=321,3 нм-1 нм=320,3 нм, Rth_ЖК(G)=306 нм+14 нм=320 нм и Rth_ЖК(R)=296,82 нм-6 нм=293,82 нм. Эти значения не удовлетворяют условиям уравнений (5) и (6), что требуется для получения результата настоящего изобретения.
Относительную зависимость между замедлениями в направлении толщины, Rth_ЖК(В), Rth_ЖК(G) и Rth_ЖК(R), жидкокристаллической ячейки можно корректировать произвольно, регулируя толщину слоя жидкого кристалла для каждого цветного пиксела путем изменения толщины слоя цветного фильтра для каждого цветного пиксела. Например, значения замедления Rth_ЖК в направлении толщины жидкокристаллической ячейки для каждой длины волны становятся Rth_ЖК(В)=302,4 нм-1 нм=301,4 нм; Rth_ЖК(G)=306 нм+14 нм=320 нм и Rth_ЖК(R)=340,47 нм-6 нм=334,47 нм при задании толщины d(B), d(G) и d(R) слоя жидкого кристалла для областей, в которых предусмотрены слои голубого, зеленого и красного цветных фильтров, равными 3,2 мкм, 3,4 мкм и 3,9 мкм, соответственно. Эти значения удовлетворяют условиям уравнений (5) и (6), что требуется для получения результата настоящего изобретения.
Далее полезный результат настоящего изобретения поясняется при прослеживании переходов состояния поляризации на сфере Пуанкаре. Концепция сферы Пуанкаре широко известна в области, например, кристаллооптики в качестве метода эффективного прослеживания состояния поляризации, когда его изменяют с помощью замедляющего элемента (см., например, Hiroshi Takasaki, “Kessho Kogaku (Crystal Optics)”, Morikita Publishing Co., Ltd., 1975, p.146-163). На сфере Пуанкаре правополяризованный свет представляется на верхней полусфере, левополяризованный свет представляется на нижней полусфере, линейно поляризованный свет представляется на экваторе, и правоциркулярно поляризованный свет и левоциркулярно поляризованный свет представляются на верхнем и нижнем полюсах, соответственно. Два состояния поляризации, имеющие симметричную зависимость относительно центра сферы, имеют одинаковое абсолютное значение угла эллиптичности, но противоположные полярности, и поэтому образуют ортогонально поляризованную световую пару. Влияние замедляющей пленки на сферу Пуанкаре заключается в преобразовании точки, которая представляет состояние поляризации сразу же после прохождения через замедляющую пленку, в точку, вращательно сдвинутую вокруг медленной оси на сфере Пуанкаре на угол, который определяется в соответствии с (2π)×(замедление)/(длина волны) (в радианах). В случае наблюдения с наклонного направления центр поворота и угол поворота определяются медленной осью и замедлением при этом угле наблюдения. Не вдаваясь в подробное пояснение, центр поворота и угол поворота можно вычислить путем нахождения направления вибрации в собственной моде вибрации и волнового вектора в замедляющей пленке, например, решая уравнение Френеля для нормального падения. Медленная ось в случае наблюдения с наклонного направления зависит от угла наблюдения и от двуосного параметра NZ, который определяется как (nx-nz)/(nx-ny) (=Rth/R0+0,5), а замедление в случае наблюдения с наклонного направления зависит от угла обзора, двуосного параметра NZ и R0 или Rth. То есть, центр поворота (медленная ось) является одним и тем же при одинаковом двуосном параметре NZ. Угол поворота (сдвиг) считается пропорциональным R0 или Rth.
Предположим случай, в котором на жидкокристаллическое дисплейное устройство из первого осуществления настоящего изобретения смотрят с направления, которое наклонено под углом 60° (в дальнейшем называемым полярным углом 60°) относительно азимута (в дальнейшем называемого азимутальным углом 45°), который делит пополам азимуты оси поглощения первого поляризатора 14r и второго поляризатора 14f. Состояние поляризации света, излучаемого блоком задней подсветки, сразу же после прохождения через первый поляризатор 14r располагается в точке Р0 сферы Пуанкаре и не совпадает с состоянием поляризации, которое может поглощаться вторым поляризатором 14f, представленным точкой Е, то есть не совпадает с положением экстинкции второго поляризатора 14f. Эта ситуация показана на фиг.2 на плоскости S1-S3 сферы Пуанкаре. Точки, которые показывают соответствующие состояния поляризации, фактически находятся на поверхности сферы Пуанкаре, но на чертеже показаны спроецированными на плоскость S1-S3. Для простоты не приняты во внимание поглощения и пограничное отражение от различных оптических элементов. Предполагается, что Δn замедляющих пленок 15r, 15f (обычно от 0,0001 до 0,1) является достаточно малым по сравнению со средним показателем преломления (от 1,4 до 1,6) замедляющей пленки.
Точка Р0 и точка Е, которые совпадают в случае (непоказанном) наблюдения по направлению вперед, не совпадают при наблюдении с наклонного направления, имеющего азимутальный угол 45° и полярный угол 60°. Поэтому при наблюдении с наклонного направления будет заметна утечка света, если жидкокристаллическая ячейка 10 и замедляющие пленки 15r, 15f отсутствуют. Однако ситуация является иной, когда жидкокристаллическая ячейка 10 и замедляющие пленки 15r, 15f фактически имеются. Во-первых, после прохождения через первую двуосную замедляющую пленку 15r состояние поляризации из точки Р0 сдвигается к точке Р1 в результате преобразования путем поворота на определенный угол вокруг медленной оси первой двуосной замедляющей пленки 15r, представленной точкой В1 на сфере Пуанкаре. Затем после прохождения через жидкокристаллическую ячейку 10 состояние поляризации сдвигается к точке Р2 в результате преобразования путем поворота на определенный угол вокруг медленной оси жидкокристаллической ячейки 10, представленной осью S1 на сфере Пуанкаре. Наконец, после прохождения через вторую двуосную замедляющую пленку 15f поляризационное состояние сдвигается окончательно к точке Р3, которая совпадает с точкой Е, в результате преобразования путем поворота на определенный угол вокруг медленной оси второй двуосной замедляющей пленки 15f, представленной точкой В2 на сфере Пуанкаре. Поэтому в жидкокристаллическом дисплейном устройстве из первого осуществления настоящего изобретения свет из блока задней подсветки может блокироваться точно таким же образом, как и по направлению вперед, при наблюдении под азимутальным углом 45° и полярным углом 60°. При пояснении состояний поляризации на описанной выше сфере Пуанкаре в основном имеют дело с монохроматическим светом конкретной длины волны (обычно длины волны около 550 нм). В концепции сферы Пуанкаре, поясненной выше, изменение (длины стрелок на чертеже, более точно, угла поворота их) состояния поляризации в результате замедления замедляющей пленкой определяется в соответствии с (2π)×(замедление)/(длина волны) (в радианах). Поэтому замедление, необходимое для получения одного и того же состояния поляризации, различается в зависимости от длины волны. В частности, более значительное замедление требуется в случае большей длины волны.
Иначе говоря, изменение состояния поляризации является различным для каждой длины волны, когда не используют замедляющую пленку и жидкокристаллическую ячейку, которые обеспечивают более значительное замедление по мере того, как длина волны становится больше. Например, при использовании замедляющей пленки и жидкокристаллической ячейки, оптимально рассчитанных для зеленого монохроматического света при длине волны 550 нм, зеленый свет с длиной волны 550 нм преобразуется к точке Р3, которая совпадает с точкой Е, но другой свет, например, голубой свет с длиной волны 450 нм или красный свет с длиной волны 650 нм, переходит к точке Р3, которая, как показано на фигурах с 3(а) по 3(с), отличается от точки Е. В результате возникает утечка голубого и красного света, что приводит к известной проблеме окрашивания во время воспроизведения черного цвета в обычных жидкокристаллических дисплейных устройствах.
В отличие от этого, как описано выше, в жидкокристаллическом дисплейном устройстве из первого осуществления настоящего изобретения замедляющие пленки 15r, 15f и жидкокристаллическая ячейка 10 удовлетворяет уравнениям с (1) по (6), и, следовательно, голубой свет с длиной волны 450 нм и красный свет с длиной волны 650 нм также преобразуются к точке Р3, которая, как показано на фигурах с 4(а) по 4(с), совпадает с точкой Е, как и зеленый свет с длиной волны 550 нм, который преобразуется к точке Р3, которая совпадает с точкой Е. В результате может быть получено свободное от окрашивания высококачественное воспроизведение черного цвета. Хотя наиболее идеальной характеристикой дисперсии длины волны замедляющих пленок и жидкокристаллической ячейки является (замедление)∝(длина волны), в результате исследования, выполненного изобретателями, выявлено, что свободное от окрашивания высококачественное воспроизведение черного цвета может быть получено, когда уравнения с (1) по (6), приведенные выше, удовлетворяются.
[Второе осуществление настоящего изобретения]
Второе осуществление жидкокристаллического дисплейного устройства, в котором использовано настоящее изобретение, будет пояснено с обращением к фигурам с 5 по 7. На фиг.5 представлен схематичный разрез, иллюстрирующий конфигурацию жидкокристаллического дисплейного устройства из второго осуществления настоящего изобретения. На фиг.6 представлена диаграмма, предназначенная для пояснения переходов состояний поляризации в жидкокристаллическом дисплейном устройстве из второго осуществления настоящего изобретения, и показана плоскость S1-S3 в сфере Пуанкаре. На фиг.7 представлена диаграмма, предназначенная для пояснения перехода состояний поляризации в жидкокристаллическом дисплейном устройстве из второго осуществления настоящего изобретения, где на (а) показан случай длины волны 450 нм, на (b) случай длины волны 550 нм и на (с) случай длины волны 650 нм.
Как показано на фиг.5, жидкокристаллическое дисплейное устройство настоящего изобретения включает в себя жидкокристаллическую ячейку 20 с вертикальной ориентацией молекул; пару поляризаторов 24f, 24r, расположенных так, что жидкокристаллическая ячейка 20 заключена между ними; двуосную замедляющую пленку 25r, расположенную между жидкокристаллической ячейкой 20 и одним поляризатором 14r; и триацетилцеллюлозную пленку 26f, расположенную между жидкокристаллической ячейкой 20 и вторым поляризатором 24f. Первый поляризатор 24r и второй поляризатор 24f расположены таким образом, что оси поглощения их являются по существу ортогональными друг к другу (угол, образуемый осями, находится в пределах 90°±1°, более предпочтительно, в пределах 90°±0,5°), при наблюдении сверху отображающей поверхности жидкокристаллической ячейки 20 (схема ортогональных николей). Блок задней подсветки (непоказанный) в виде источника света расположен на внешней стороне относительно поляризующей пленки 24r, так что не находится непосредственно против жидкокристаллической ячейки 20. Защитные пленки, такие как триацетилцеллюлозные пленки, расположены на соответствующих внешних сторонах первого поляризатора 24r и второго поляризатора 24f. Кроме того, первая двуосная замедляющая пленка 25r и триацетилцеллюлозная пленка 26f могут функционировать как защитные пленки, которые защищают первый поляризатор 24r и второй поляризатор 24f. За исключением блока задней подсветки, все элементы соединены друг с другом посредством клея или связующего вещества. Жидкокристаллическая ячейка 20 включает в себя первую и вторую прозрачные подложки 21r, 21f; и слой 23 жидкого кристалла, расположенный между прозрачными подложками 21r, 21f и включающий в себя жидкие кристаллы, молекулы которых вертикально ориентированы относительно прозрачных подложек 21r, 21f. На прозрачной подложке 21f размещены в заданном порядке голубой пиксел, на котором расположен слой 22В голубого цветного фильтра, зеленый пиксел, на котором расположен слой 22G зеленого цветного фильтра, и красный пиксел, на котором расположен слой 22R красного цветного фильтра. Для получения возможности воспроизведения различных цветов один пиксел включает в себя три взаимно прилегающих подпиксела, голубой, зеленый и красный. Во втором осуществлении настоящего изобретения (фиг.5) слои 22B, 22G, 22R цветных фильтров образованы на стороне второй прозрачной подложки 21f, но могут быть образованы на стороне первой прозрачной подложки 21r.
Ниже подробно поясняются различные составляющие элементы. За исключением двуосной замедляющей пленки 25r и триацетилцеллюлозной пленки 26f другие составляющие являются полностью идентичными составляющим из первого осуществления, и пояснение их будет опущено. Например, жидкокристаллическую ячейку, полностью идентичную жидкокристаллической ячейке 10 из первого осуществления, можно использовать в качестве жидкокристаллической ячейки 20 из второго осуществления настоящего изобретения. Кроме того, поляризаторы, полностью идентичные поляризаторам 14f, 14r из первого осуществления настоящего изобретения, можно соответственно использовать в качестве поляризаторов 24f, 24r из второго осуществления настоящего изобретения. То же самое справедливо в отношении других элементов.
Соотношение nx>ny>nz сохраняется для двуосной замедляющей пленки 25r, где nx, ny (nx>ny) обозначают главные показатели преломления замедляющей пленки по направлению в плоскости, nz обозначает главный показатель преломления по направлению из плоскости, и d обозначает толщину замедляющей пленки. Двуосная замедляющая пленка 25r представляет собой так называемую замедляющую пленку дисперсионного типа с обратной дисперсией длины волны, в которой замедление R0 в плоскости замедляющей пленки определяется как (nx-ny)×d, и замедление Rth в направлении толщины замедляющей пленки определяется как (nz-(nx+ny)/2)×d, и в которой замедления R0(B), R0(G) и R0(R) в плоскости при длине волны 450 нм, длине волны 550 нм и длине волны 650 нм, соответственно, и замедления Rth(B), Rth(G), Rth(R) в направлении толщины замедляющей пленки при длине волны 450 нм, длине волны 550 нм и длине волны 650 нм, соответственно, удовлетворяют уравнениям с (1) по (4), приведенным выше (уравнениям с (1) по (4) в первом осуществлении). В качестве двуосной замедляющей пленки дисперсионного типа с обратной дисперсией длины волны можно использовать, например, модифицированную поликарбонатную пленку, имеющую флуореновый каркас, или модифицированную целлюлозную пленку, в которой степень ацетилирования отрегулирована соответствующим образом. Способ формирования двуосной замедляющей пленки 25r особым образом не ограничен и может включать в себя, например, формование окунанием в раствор, экструзию из расплава или что-либо подобное для формирования пленки. Множество замедляющих пленок можно формировать одновременно с помощью совместной экструзии. При условии получения необходимого замедления замедляющая пленка может быть нерастянутой или может быть соответствующим образом растянута. Способ растягивания особо не ограничен. Полимерные пленки можно растягивать между валиками при воздействии растягивающих сил, сжимать и растягивать между валиками, растягивать по одной оси в поперечном направлении на раме для растяжки или растягивать по двум осям в продольном и поперечном направлениях. Как вариант полимерные пленки могут быть особым образом растянуты под действием сократительной способности термоусадочной пленки.
С учетом эффективного подавления окрашивания во время воспроизведения черного цвета без увеличения толщины пленки предпочтительно, чтобы R0(B), R0(G) и R0(R), и Rth(B), Rth(G) и Rth(R) двуосной замедляющей пленки 25r удовлетворяли уравнениям с (А) по (D), приведенным выше (уравнениям с (А) по (D) в первом осуществлении).
С учетом более эффективного подавления окрашивания во время воспроизведения черного цвета более предпочтительно, чтобы Rth(B)/Rth(G) было по существу идентичным R0(B)/R0(G), и более предпочтительно, чтобы Rth(R)/Rth(G) было по существу идентичным R0(R)/R0(G) в двуосной замедляющей пленке 25r.
Триацетилцеллюлозная пленка 26f представляет собой так называемую отрицательную С-пластину, в которой поддерживается соотношение nx=ny (или nx≈ny)>nz, где nx, ny обозначают главные показатели преломления по направлению в плоскости, nz обозначает главный показатель преломления по направлению из плоскости, и d обозначает толщину пленки. Поэтому триацетилцеллюлозная пленка 26f функционирует как защитная пленка и также как замедляющая пленка.
Конкретные условия замедления двуосной замедляющей пленки 25r не являются особенно ограниченными до тех пор, пока не проявляется эффект увеличения угла обзора жидкокристаллического дисплейного устройства, и соответствующие оптимальные значения могут быть выбраны с учетом замедления Rth_ЖК в направлении толщины всей жидкокристаллической (ЖК) ячейки 20 и замедления Rth в направлении толщины триацетилцеллюлозной пленки 26f. Например, двуосную замедляющую пленку, имеющую замедление R0(G)=65 нм в плоскости и Rth(G)=-225 нм, можно использовать для жидкокристаллической ячейки, имеющей Rth_ЖК(G)=320 нм, и триацетилцеллюлозной пленки, имеющей Rth(G)=-50 нм. При наблюдении сверху отображающей поверхности медленная ось в плоскости (направление оси x) двуосной замедляющей пленки 25r представляется по существу ортогональной к оси поглощения поляризатора 24r (угол, образуемый двумя осями, полагают находящимся в пределах 90°±1°, более предпочтительно, в пределах 90°±0,5°). Предпочтительно, чтобы замедление R0(G) в плоскости триацетилцеллюлозной пленки 26f было равно нулю, но исследования, проведенные изобретателями, показали, что такой же результат, как и в случае, когда замедление в плоскости равно нулю, можно получить при условии, что замедление в плоскости не больше чем 10 нм. Если замедление R0(G) в плоскости триацетилцеллюлозной пленки 26f не равно нулю, то предпочтительно, чтобы при наблюдении сверху отображающей поверхности медленная ось в плоскости (направление оси x) триацетилцеллюлозной пленки 26f и ось поглощения поляризатора 24f были по существу ортогональными (угол, образуемый осями, находится в пределах 90°±1°, более предпочтительно, чтобы он находился в пределах 90°±0,5°) или по существу параллельными (угол, образуемый осями, находится в пределах 0°±1°, более предпочтительно, чтобы он находился в пределах 0°±0,5°).
Обычные слои цветных фильтров могут соответствующим образом использоваться в качестве слоев 22B, 22G, 22R цветных фильтров. В данном случае могут использоваться, например, слои цветных фильтров с дисперсией пигмента. Слои 22B, 22G, 22R цветных фильтров во втором осуществлении настоящего изобретения (фиг.5) расположены таким образом, что (толщина слоя 22В голубого цветного фильтра) > (толщина слоя 22G зеленого цветного фильтра) > (толщина слоя 22R красного цветного фильтра). Соответственно, толщина слоя 23 жидкого кристалла удовлетворяет соотношению (толщина слоя 23 жидкого кристалла в красных пикселах) > (толщина слоя 23 жидкого кристалла в зеленых пикселах) > (толщина слоя 23 жидкого кристалла в голубых пикселах). Как описывается ниже, это соотношение задают, чтобы оптимизировать дисперсию длины волны для замедления в направлении толщины жидкокристаллической ячейки 20 в целом. При условии, что замедление в направлении толщины жидкокристаллической ячейки 20 удовлетворяет соотношениям из уравнений (5) и (6), приведенным выше (уравнений (5) и (6) в первом осуществлении), толщина слоя 23 жидкого кристалла для каждого цветного пиксела не ограничена упомянутыми выше соотношениями. Это происходит потому, что оптимальная толщина слоя 23 жидкого кристалла изменяется в зависимости от замедления и дисперсии длины волны каждого слоя 22В, 22G, 22R цветных фильтров и от дисперсии длины волны при двулучепреломлении в жидкокристаллическом материале, из которого образуют слой 23 жидкого кристалла.
С учетом более эффективного подавления окрашивания во время воспроизведения черного цвета предпочтительно, чтобы Rth_ЖК(В), Rth_ЖК(G) и Rth_ЖК(R) удовлетворяли уравнениям (Е) и (F), приведенным выше (уравнениям (Е) и (F) в первом осуществлении).
Далее полезный результат настоящего изобретения поясняется при прослеживании переходов состояния поляризации на сфере Пуанкаре. Предположим случай, в котором на жидкокристаллическое дисплейное устройство из второго осуществления настоящего изобретения смотрят по наклонному направлению, имеющему азимутальный угол 45° и полярный угол 60°. Состояние поляризации света, излучаемого блоком задней подсветки, сразу же после прохождения через первый поляризатор 24r располагается в точке Р0 сферы Пуанкаре и не совпадает с состоянием поляризации, которое может поглощаться вторым поляризатором 24f, представленным точкой Е, то есть не совпадает с положением экстинкции второго поляризатора. Эта ситуация показана на фиг.6 на плоскости S1-S3 сферы Пуанкаре. Точки, которые показывают соответствующие состояния поляризации, фактически находятся на поверхности сферы Пуанкаре, но на чертеже показаны спроецированными на плоскость S1-S3. Для простоты не приняты во внимание поглощения и пограничное отражение от различных оптических элементов. Предполагается, что Δn двуосной замедляющей пленки 25r и триацетилцеллюлозной пленки 26f (обычно от 0,0001 до 0,1) являются достаточно малыми по сравнению со средним показателем преломления (от 1,4 до 1,6) замедляющей пленки и триацетилцеллюлозной пленки.
Точка Р0 и точка Е, которые совпадают в случае (непоказанном) наблюдения по направлению вперед, не совпадают при наблюдении по наклонному направлению, имеющему азимутальный угол 45° и полярный угол 60°. Поэтому при наблюдении по наклонному направлению будет заметна утечка света, если жидкокристаллическая ячейка 20 и замедляющая пленка 25r отсутствуют. Однако ситуация является иной, когда жидкокристаллическая ячейка 20 и замедляющая пленка 25r фактически имеются. Во-первых, после прохождения через двуосную замедляющую пленку 25r состояние поляризации из точки Р0 сдвигается к точке Р1 в результате преобразования путем поворота на определенный угол вокруг медленной оси двуосной замедляющей пленки 25r, представленной точкой В1 на сфере Пуанкаре. Затем после прохождения через жидкокристаллическую ячейку 20 состояние поляризации сдвигается к точке Р в результате преобразования путем поворота на определенный угол вокруг медленной оси жидкокристаллической ячейки 20, представленной осью S1 на сфере Пуанкаре. Наконец, после прохождения через триацетилцеллюлозную пленку 26f состояние поляризации сдвигается окончательно к точке Р3, которая совпадает с точкой Е, в результате преобразования путем поворота на определенный угол вокруг медленной оси жидкокристаллической ячейки 20, представленной осью S1 на сфере Пуанкаре. Поэтому при наблюдении под азимутальным углом 45° и полярным углом 60° в жидкокристаллическом дисплейном устройстве из второго осуществления настоящего изобретения свет из блока задней подсветки может блокироваться точно таким же образом, как и по направлению вперед.
В жидкокристаллическом дисплейном устройстве из второго осуществления настоящего изобретения двуосная замедляющая пленка 25r и жидкокристаллическая ячейка 20 удовлетворяют соотношениям с (1) по (6), приведенным выше (в уравнениях с (1) по (6) из первого осуществления). Поэтому, как показано на фигурах с 7(а) по 7(с), голубой свет с длиной волны 450 нм и красный свет с длиной волны 650 нм преобразуются к точке Р2, как и зеленый свет с длиной волны 550 нм, который преобразуется к точке Р2. Если даже при последнем преобразовании триацетилцеллюлозной пленкой 26f получают отличающуюся степень преобразования поляризации для каждой длины волны, различие в вариации будет все же небольшим в отношении степени всего преобразования. Голубой свет с длиной волны 450 нм и красный свет с длиной волны 650 нм преобразуются к точке Р2, которая, как показано на фигурах с 7(а) по 7(с), по существу совпадает с точкой Е, как и зеленый свет с длиной волны 550 нм, который преобразуется к точке Р3, которая по существу совпадает с точкой Е. В результате может быть получено свободное от окрашивания высококачественное воспроизведение черного цвета. Хотя наиболее идеальной характеристикой дисперсии длины волны замедляющих пленок и жидкокристаллической ячейки является (замедление)∝(длина волны), в результате исследования, выполненного изобретателями, выявлено, что свободное от окрашивания высококачественное воспроизведение черного цвета может быть получено, когда уравнения с (1) по (6), приведенные выше, удовлетворяются. При том же исследовании было выявлено, что более предпочтительно, чтобы замедление R0 в плоскости и замедление Rth в направлении толщины триацетилцеллюлозной пленки 26f удовлетворяли соотношениям из уравнений с (1) по (4), приведенным выше, при этом замедление R0 в плоскости замедляющей пленки определяется как (nx-ny)×d, и замедление Rth в направлении толщины замедляющей пленки определяется как (nz-(nx+ny)/2)×d. Триацетилцеллюлозные пленки, которые обычно используют в качестве защитных пленок поляризаторов, представляют собой так называемые пленки с обратной дисперсией длины волны, которые удовлетворяют соотношениям из уравнений с (1) по (4), приведенных выше.
Настоящее изобретение будет пояснено более подробно примерами. Однако настоящее изобретение не ограничено исключительно этими примерами.
Пример 1
Пример 1 соответствует фактически изготовленному жидкокристаллическому дисплейному устройству, идентичному жидкокристаллическому дисплейному устройству из первого осуществления настоящего изобретения. В таблицу 1 сведены различные оптические параметры (замедления и дисперсии длины волны) жидкокристаллического дисплейного устройства вместе с параметрами из примера 2.
Пример 2
Пример 2 соответствует фактически изготовленному жидкокристаллическому дисплейному устройству, идентичному жидкокристаллическому дисплейному устройству из второго осуществления настоящего изобретения.
Сравнительный пример 1
Жидкокристаллическое дисплейное устройство из сравнительного примера 1 было изготовлено таким же образом, как и жидкокристаллическое дисплейное устройство из примера 1, за исключением того, что в нем был изменен материал замедляющей пленки, и аналогично этому была изменена характеристика дисперсии длины волны для замедления. В таблицу 2 сведены различные оптические параметры (замедления и дисперсии длины волны) из сравнительного примера 1 вместе с параметрами из других сравнительных примеров.
Сравнительный пример 2
Жидкокристаллическое дисплейное устройство из сравнительного примера 2 было изготовлено таким же образом, как и жидкокристаллическое дисплейное устройство из примера 1, за исключением того, что в нем был изменен зазор жидкокристаллической ячейки, и аналогично этому была изменена характеристика дисперсии длины волны для замедления.
Сравнительный пример 3
Жидкокристаллическое дисплейное устройство из сравнительного примера 3 было изготовлено таким же образом, как и жидкокристаллическое дисплейное устройство из примера 2, за исключением того, что в нем был изменен зазор жидкокристаллической ячейки, и аналогично этому была изменена характеристика дисперсии длины волны для замедления.
Сравнительный пример 4
На фиг.8 представлен схематичный разрез, иллюстрирующий конфигурацию жидкокристаллического дисплейного устройства из сравнительного примера 4. Жидкокристаллическое дисплейное устройство из сравнительного примера 4, такое как устройство, показанное на фиг.8, было изготовлено с обращением к примеру 9 из патентного документа 6. Как показано на фиг.8, жидкокристаллическое дисплейное устройство из сравнительного примера 4 включает в себя жидкокристаллическую ячейку 30 с вертикальной ориентацией молекул; пару поляризаторов 34f, 34r, расположенных так, что жидкокристаллическая ячейка 30 размещена между ними; отрицательную С-пластину 35r, расположенную между жидкокристаллической ячейкой 30 и первым поляризатором 34r; и положительную А-пластину 36f, расположенную между жидкокристаллической ячейкой 30 и вторым поляризатором 34f. Блок задней подсветки (непоказанный) в виде источника света расположен на внешней стороне относительно поляризующей пленки 34r так, что не находится непосредственно против жидкокристаллической ячейки 30. Первый поляризатор 34r и второй поляризатор 34f расположены так, что оси поглощения их являются по существу ортогональными друг к другу. Положительная А-пластина 36f расположена таким образом, что медленная ось ее является по существу ортогональной к оси поглощения второго поляризатора 34f. Толщина слоя цветного фильтра (зазор жидкокристаллической ячейки) является одинаковой для всех цветов.
Оценивание
(Способ измерения замедления R0 в плоскости и замедления Rth в направлении толщины)
Измерения выполняли, используя поляриметр с двумя вращающимися фазовыми пластинками (название изделия: Axo-scan, от Axometrics, Inc.). Фактически R0 измеряли в нормальном направлении замедляющей пленки. Для вычисления Rth замедление измеряли в нормальном направлении замедляющих пленок и жидкокристаллической ячейки и также по наклонному направлению, повернутому на угол θ (θ составляет от 0° до 50°) относительно нормального направления. Затем определяли Rth путем подбора кривой в соответствии с известной схемой оптической индикатрисы. Наклонный азимут задавали так, чтобы он был ортогонален к медленной оси в плоскости.
(Способ измерения угла обзора в зависимости от контраста жидкокристаллического дисплейного устройства)
Измерения выполняли, используя прибор для измерения угла обзора (название изделия: Ez Contrast 160, от ELDIM). В качестве источника света использовали блок задней подсветки, устанавливаемый в промышленный жидкокристаллический телевизор (LC-42GX3W от Sharp Corporation). Яркости при воспроизведении белого экрана и черного экрана измеряли по наклонному направлению, имевшему азимутальный угол 45° и полярный угол 60°. Отношение их обозначено как CR (45, 60).
(Способ измерения угла обзора в зависимости от цветности жидкокристаллического дисплейного устройства)
Измерения выполняли, используя прибор для измерения угла обзора (название изделия: Ez Contrast 160, от ELDIM). В качестве источника света использовали блок задней подсветки, устанавливаемый в промышленный жидкокристаллический телевизор (LC-42GX3W от Sharp Corporation). Измеряли цветовую точку u'v' при воспроизведении черного цвета в направлении вперед (полярный угол 0°) и цветовую точку u'v' при воспроизведении черного цвета в наклонном направлении, имевшем азимутальный угол 45° и полярный угол 60°. Расстояние между двумя точками было ΔЕ (45, 60).
Оценочные результаты
В таблицы 1 и 2 сведены результаты измерений оптических параметров (замедления и дисперсии длины волны), а также угла обзора контраста и угла обзора цветности для соответствующих примеров и сравнительных примеров. Оценочные результаты из таблиц 1 и 2 свидетельствуют, что жидкокристаллические дисплейные устройства из примеров 1 и 2 настоящего изобретения имеют более высокие характеристики воспроизведения, а именно, равное или более высокое отношение CR (45, 60) и меньшее ΔЕ (45, 60), чем имеют обычные жидкокристаллические дисплейные устройства из сравнительных примеров с 1 по 3. Результаты также свидетельствуют о том, что жидкокристаллические дисплейные устройства из примеров 1 и 2 настоящего изобретения имеют характеристики воспроизведения, аналогичные характеристикам воспроизведения обычного жидкокристаллического дисплейного устройства из примера 4, несмотря на небольшое необходимое замедление в замедляющей пленке с обратной дисперсией длины волны. Установлено, что настоящее изобретение позволяет создавать высококачественное жидкокристаллическое дисплейное устройство с высоким контрастом, свободное от окрашивания во время воспроизведения черного цвета в широком диапазоне углов обзора при уменьшении необходимого замедления в замедляющей пленке с обратной дисперсией длины волны, которое трудно получать при изготовлении.
<b>Таблица 1</b>
Пример 1
Пример 2
B
G
R
B
G
R
Замедляющая пленка на стороне второго поляризатора
R0 (нм)
52,7
55,1
56,2
3,91
5,10
5,88
R0/R0 (G)
0,956
1,000
1,020
0,767
1,000
1,153
Rth (нм)
120
125
128
42,1
55,7
62,0
Rth/Rth (G)
0,960
1,000
1,024
0,756
1,000
1,113
ЖК ячейка
Δn ЖК слоя
0,095
0,090
0,037
0,095
0,090
0,087
Зазор ячейки, d (мкм)
3,2
3,4
3,9
3,2
3,4
3,9
Rth ЖК слоя (нм)
302
306
340
302
305
340
Rth цветного фильтра и т.д. (нм)
-1
14
-6
-2
15
-10
Суммарное значение Rth (нм)
301
320
334
300
321
330
Rth/Rth (G)
0,942
1,000
1,045
0,936
1,000
1,030
Замедляющая пленка на стороне первого поляризатора
R0 (нм)
52,7
55,1
56,2
62,2
65,2
67,2
R0/R0(G)
0,956
1,000
1,020
0,954
1,000
1,031
Rth (нм)
120
125
128
216
225
230
Rth/Rth(G)
0,960
1,000
1,024
0,960
1,000
1,022
Оценочные результаты
CR (45, 60)
82
75
ΔЕ (45, 60)
0,015
0,010
<b>Таблица 2</b>
Сравнительный пример 1
Сравнительный пример 2
Сравнительный пример 3
Сравнительный пример 4
B
G
R
B
G
R
B
G
R
B
G
R
Замедляющая пленка на стороне второго поляризатора
R0 (нм)
55,6
55,0
54,5
52,7
55,1
56,2
3,91
5,10
5,88
122
135
142
R0/R0 (G)
1,010
1,000
0,990
0,956
1,000
1,020
0,767
1,000
1,153
0,900
1,000
1,050
Rth (нм)
126
125
124
120
125
128
42,1
55,7
62,0
69,8
77,5
81,4
Rth/Rth (G)
1,010
1,000
0,990
0,960
1,000
1,024
0,756
1,000
1,113
0,900
1,000
1,050
ЖК ячейка
Δn ЖК слоя
0,095
0,090
0,087
0,095
0,090
0,087
0,095
0,090
0,087
0,095
0,090
0,087
Зазор ячейки, d (мкм)
3,2
3,4
3,9
3,4
3,4
3,4
3,4
3,4
3,4
3,4
3,4
3,4
Rth ЖК слоя (нм)
302
306
340
321
306
297
321
306
297
321
306
297
Rth цветного фильтра и т.д. (нм)
-2
15
-10
-3
15
-9
-3
15
-9
-3
15
-9
Суммарное значение Rth (нм)
300
321
330
318
321
288
318
321
288
318
321
288
Rth/Rth (G)
0,936
1,000
1,030
0,992
1,000
0,897
0,992
1,000
0,897
0,992
1,000
0,897
Замедляющая пленка на стороне первого поляризатора
R0 (нм)
55,6
55,0
54,5
52,7
55,1
56,2
62,2
65,2
67,2
0
0
0
R0/R0 (G)
1,010
1,000
0,990
0,956
1,000
1,020
0,954
1,000
1,031
--
--
--
Rth (нм)
126
125
124
120
125
128
216
225
230
201
190
184
Rth/Rth (G)
1,010
1,000
0,990
0,960
1,000
1,024
0,960
1,000
1,022
1,060
1,000
0,970
Оценочные результаты
CR (45, 60)
72
70
67
79
ΔЕ (45, 60)
0,062
0,058
0,051
0,015
По настоящей заявке испрашивается приоритет патентной заявки №2008-64102, поданной в Японии 13 марта 2008 года в соответствии с Парижской конвенцией и положениями национального закона в указанной стране, содержание которой полностью включено в эту заявку путем ссылки.
Краткое описание чертежей
На чертежах:
[Фиг.1]
Фиг.1 - схематичный разрез, иллюстрирующий конфигурацию жидкокристаллического дисплейного устройства из первого осуществления настоящего изобретения.
[Фиг.2]
Фиг.2 - диаграмма, предназначенная для пояснения перехода состояний поляризации в жидкокристаллическом дисплейном устройстве из первого осуществления настоящего изобретения, и при этом показана плоскость S1-S3 в сфере Пуанкаре.
[Фиг.3]
Фиг.3 - диаграмма, предназначенная для пояснения перехода состояний поляризации в обычном жидкокристаллическом дисплейном устройстве, где на (а) показан случай длины волны 450 нм, на (b) случай длины волны 550 нм и на (с) случай длины волны 650 нм.
[Фиг.4]
Фиг.4 - диаграмма, предназначенная для пояснения перехода состояний поляризации в жидкокристаллическом дисплейном устройстве из первого осуществления настоящего изобретения, где на (а) показан случай длины волны 450 нм, на (b) случай длины волны 550 нм и на (с) случай длины волны 650 нм.
[Фиг.5]
Фиг.5 - схематичный разрез, иллюстрирующий конфигурацию жидкокристаллического дисплейного устройства из второго осуществления настоящего изобретения.
[Фиг.6]
Фиг.6 - диаграмма, предназначенная для пояснения перехода состояний поляризации в жидкокристаллическом дисплейном устройстве из второго осуществления настоящего изобретения, и при этом показана плоскость S1-S3 в сфере Пуанкаре.
[Фиг.7]
Фиг.7 - диаграмма, предназначенная для пояснения перехода состояний поляризации в жидкокристаллическом дисплейном устройстве из второго осуществления настоящего изобретения, где на (а) показан случай длины волны 450 нм, на (b) случай длины волны 550 нм и на (с) случай длины волны 650 нм.
[Фиг.8]
Фиг.8 - схематичный разрез, иллюстрирующий конфигурацию жидкокристаллического дисплейного устройства из сравнительного примера 4.
Пояснение позиций и обозначений
10, 20, 30: жидкокристаллическая ячейка
11r, 21r, 31r: первая прозрачная подложка
11f, 21f, 31f: вторая прозрачная подложка
12В, 22В, 32В: слой голубого цветного фильтра
12G, 22G, 32G: слой зеленого цветного фильтра
12R, 22R, 32R: слой красного цветного фильтра
13, 23, 33: слой жидкого кристалла
14r, 24r, 34r: первый поляризатор
14f, 24f, 34f: второй поляризатор
15r, 25r: первая двуосная замедляющая пленка
15f: вторая двуосная замедляющая пленка
26f: триацетилцеллюлозная пленка
35r: отрицательная С-пластина
35f: положительная А-пластина