[发明专利]液晶显示设备

说明书

本发明涉及一个液晶显示设备，尤其涉及采用了液晶显示器和相移板结合的一个液晶显示设备，从而改进显示屏幕的响应特性和观察视角特性。

使用向列型液晶显示器件的液晶显示装置已经被广泛使用在数字段类型的显示器件中，例如时钟和台式计算器。最近几年，这种液晶显示器件也已经被使用在文字处理机、笔记本个人计算机、汽车液晶电视机等中。

一个液晶显示设备通常包括一个光发光基片，其上提供有电极线等等，用于通/断像素的发光。例如，在一个有源矩阵型液晶显示设备中，诸如薄膜晶体管的有源元件提供在该基片上，连同电极线一起作为切换装置，用于有选择地驱动，以把电压加到液晶层像素电极。在彩色液晶显示设备中，该基片上提供有滤色器层，所用于提供例如RGB的彩色。

能够根据液晶分子的扭转角而选择供这种液晶显示器件的每一个使用的一个适当的液晶显示模式。例如，有源驱动型扭转向列型液晶显示模式(下称＂TN＂模式)和多路复用驱动型超扭转向列型液晶显示模式(下称＂STN＂模式)在本领域中是公知的技术。

在TN模式中，向列型液晶分子以90°扭转导向，以便沿着该扭转导光，从而产生一个显示。STN模式实际上利用这样的现象，即当向列型液晶分子的扭转角增加到大于90°时，贯穿其中的传输在加在液晶层的门限电压的附近快速地改变电压。

在STN模式中，因为该STN模式利用一个液晶材料的双折射作用，该显示屏幕的背景会由于颜色干扰而以唯一的色彩着色。为了解决此问题，以便产生STN模式的黑白显示，人们相信采用光补偿器将会有收效。采用光补偿器的显示模式通常能够被划分成双重超级扭转向列相补偿模式(以下称＂DSTN＂模式＂)和其中采用光学各向异性薄膜的薄膜型相位失真补偿模式(以下称＂薄膜附加模式＂)。

DSTN模式采用一个双层结构，包括一个显示液晶单元层，其中液晶分子在一个确定的方向中扭转；以及另一液晶单元层，其中液晶分子在相反的方向中扭转。薄膜附加模式采用一个其中提供有一个光学各向异性薄膜的结构。该薄膜附加模式确信的优点是其重量轻而成本低。由于以STN模式实现的黑白显示特性已经通过采用这种相位失真补偿方法而被改进，所以在本专业中已经实现了彩色STN液晶显示设备，其中在一个STN模式显示设备中提供一个滤色器层。

另一方面，TN模式通常能够被划分成标准黑模式和标准白模式。在这种标准黑模式中，设计一对偏振器以使它们的极化方向彼此并行，从而在没有接通电压通过该液晶层(即断开状态中)的情况下产生一个黑色显示。在标准白色模式中，一对偏振器设计成使它们的极化彼此正交，从而在断开状态中产生白色显示。从显示对比度、色彩可重现性、显示的观察视角的相关性的角度看，该标准白色模式是有优势的。

然而，上述TN模式的液晶显示设备有如下问题。在一个TN模式的液晶显示设备中，液晶分子具有一个折射指数各向异性Δn，并且该液晶分子在相对于上下基片的一个倾斜方位。结果是，观察视角相关性可以实质上使得显示图像的对比度随着观察者观看该显示的方向和角度而实质地变化。

图34图示地示出一个TN液晶显示器件的结构的截面图。在如图所示的状态中，灰色电平电压被加到液晶层，从而该液晶分子被稍微提高。利用此状态中的TN液晶显示器件，线性偏振光以垂直于这对基片的表面的方向(＂法线方向＂)穿过这液晶分子，其穿过的角度不同于线性偏振光在相对于经过这液晶分子的法线方向的一个倾斜的方向穿过的角度。由于液晶分子具有折射指数各向异性Δn，所以来自不同方向的线性偏振光的穿过将产生具有相位差的法线光和非法线光。通过这种相位差，入射光被转换成椭面形偏振光，从而引起观察视角的相关性。

在一个实际液晶显示器件中的液晶层内，在基片之间中点附近的液晶分子具有不同于在基片上或接近基片的其它液晶分子倾角，并且在基片之间该液晶分子具有关于法线方向的一个90°的扭转。

因此，经过该液晶层的线性偏振光受到因方向和角度而异的各种程度的双折射影响，从而展现一个复杂的观察视角相关性。

这种观察视角相关性引起例如下列现象：当观察视角从垂直于屏幕的方向朝法线观看方向倾斜时，即朝向屏幕的下侧倾斜一个确定的或更大角度时，显示屏幕被着色(下称＂着色现象＂)；以及黑和白色被颠倒的现象(以下称＂黑白颠倒现象＂)。当观察视角在朝相对法线观看方向倾斜时，即朝屏幕的上侧倾斜时，对比度迅速地降低。