液晶显示装置转让专利

申请号 : CN201380018657.4

文献号 : CN104204922B

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 樱木一义镰田豪菅野透植木俊前田强山本惠美

申请人 : 夏普株式会社

摘要 :

液晶显示装置具备:液晶面板,该液晶面板包括液晶单元和一对偏光板,上述液晶单元包括一对基板和被夹持在上述一对基板间的液晶层,上述一对偏光板配置在上述液晶层的光入射侧和光射出侧;照明装置,该照明装置配置在上述液晶单元的光入射侧,向上述液晶单元照射光;和光控制部件,该光控制部件配置在上述液晶面板的光射出侧,使从上述液晶面板射出的光在从上述液晶面板的法线方向看的方位角方向上各向异性地扩散而对光的射出方向进行控制。上述光控制部件以上述液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向与上述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向大致一致的方式配置。

权利要求 :

1.一种液晶显示装置,其特征在于,具备:

液晶面板,该液晶面板包括液晶单元和一对偏光板,所述液晶单元包括一对基板和被夹持在所述一对基板间的液晶层,所述一对偏光板配置在所述液晶层的光入射侧和光射出侧;

照明装置,该照明装置配置在所述液晶单元的光入射侧,向所述液晶单元照射光;和光控制部件,该光控制部件配置在所述液晶面板的光射出侧,使从所述液晶面板射出的光在从所述液晶面板的法线方向看的方位角方向上各向异性地扩散而对光的射出方向进行控制,所述光控制部件以所述液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向和所述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向大致一致的方式配置,所述光控制部件具备:具有光透射性的基材;在所述基材的一面上形成的多个光扩散部;和在所述基材的一面中的所述光扩散部的形成区域以外的区域形成的光吸收层,所述光扩散部具有:与所述基材接触的光射出端面;与所述光射出端面相对,具有比所述光射出端面的面积大的面积的光入射端面;和与所述光射出端面和所述光入射端面接触,使从所述光入射端面入射的光反射的反射面,所述光扩散部的从所述光入射端面至所述光射出端面的高度大于所述光吸收层的层厚,从所述基材的法线方向看到的所述光扩散部的平面形状具有长轴和短轴,所述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向与所述短轴方向大致一致。

2.一种液晶显示装置,其特征在于,具备:

液晶面板,该液晶面板包括液晶单元和一对偏光板,所述液晶单元包括一对基板和被夹持在所述一对基板间的液晶层,所述一对偏光板配置在所述液晶层的光入射侧和光射出侧;

照明装置,该照明装置配置在所述液晶单元的光入射侧,向所述液晶单元照射光;和光控制部件,该光控制部件配置在所述液晶面板的光射出侧,使从所述液晶面板射出的光在从所述液晶面板的法线方向看的方位角方向上各向异性地扩散而对光的射出方向进行控制,所述光控制部件以所述液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向和所述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向大致一致的方式配置,所述光控制部件具备:具有光透射性的基材;在所述基材的一面上形成的多个光扩散部;和在所述基材的一面中的所述光扩散部的形成区域以外的区域形成的光吸收层,所述光扩散部具有:与所述基材接触的光射出端面;与所述光射出端面相对,具有比所述光射出端面的面积大的面积的光入射端面;和与所述光射出端面和所述光入射端面接触,使从所述光入射端面入射的光反射的反射面,所述光扩散部的从所述光入射端面至所述光射出端面的高度大于所述光吸收层的层厚,所述多个光扩散部呈条纹状配置在所述基材的一面上,

所述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向与所述多个光扩散部排列的方向大致一致。

3.一种液晶显示装置,其特征在于,具备:

液晶面板,该液晶面板包括液晶单元和一对偏光板,所述液晶单元包括一对基板和被夹持在所述一对基板间的液晶层,所述一对偏光板配置在所述液晶层的光入射侧和光射出侧;

照明装置,该照明装置配置在所述液晶单元的光入射侧,向所述液晶单元照射光;和光控制部件,该光控制部件配置在所述液晶面板的光射出侧,使从所述液晶面板射出的光在从所述液晶面板的法线方向看的方位角方向上各向异性地扩散而对光的射出方向进行控制,所述光控制部件以所述液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向和所述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向大致一致的方式配置,所述光控制部件具备:具有光透射性的基材;在所述基材的一面上形成的多个光扩散部;和在所述基材的一面中的所述光扩散部的形成区域以外的区域形成的光吸收层,所述光扩散部具有:与所述基材接触的光射出端面;与所述光射出端面相对,具有比所述光射出端面的面积大的面积的光入射端面;和与所述光射出端面和所述光入射端面接触,使从所述光入射端面入射的光反射的反射面,所述光扩散部的从所述光入射端面至所述光射出端面的高度大于所述光吸收层的层厚,所述光吸收层具有在所述基材的一面上散布地设置的多个光吸收层,

从所述基材的法线方向看到的所述光吸收层的平面形状具有长轴和短轴,所述多个光吸收层的所述长轴方向大致沿着一个方向,所述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向与所述多个光吸收层的所述短轴方向大致一致。

4.一种液晶显示装置,其特征在于,具备:

液晶面板,该液晶面板包括液晶单元和一对偏光板,所述液晶单元包括一对基板和被夹持在所述一对基板间的液晶层,所述一对偏光板配置在所述液晶层的光入射侧和光射出侧;

照明装置,该照明装置配置在所述液晶单元的光入射侧,向所述液晶单元照射光;和光控制部件,该光控制部件配置在所述液晶面板的光射出侧,使从所述液晶面板射出的光在从所述液晶面板的法线方向看的方位角方向上各向异性地扩散而对光的射出方向进行控制,所述光控制部件以所述液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向和所述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向大致一致的方式配置,所述光控制部件具备:具有光透射性的基材;在所述基材的一面上形成的多个光扩散部;和在所述基材的一面中的所述光扩散部的形成区域以外的区域形成的光吸收层,所述光扩散部具有:与所述基材接触的光射出端面;与所述光射出端面相对,具有比所述光射出端面的面积大的面积的光入射端面;和与所述光射出端面和所述光入射端面接触,使从所述光入射端面入射的光反射的反射面,所述光扩散部的从所述光入射端面至所述光射出端面的高度大于所述光吸收层的层厚,所述多个光扩散部中的至少一个光扩散部的所述反射面的倾斜角度根据部位而不同。

5.一种液晶显示装置,其特征在于,具备:

液晶面板,该液晶面板包括液晶单元和一对偏光板,所述液晶单元包括一对基板和被夹持在所述一对基板间的液晶层,所述一对偏光板配置在所述液晶层的光入射侧和光射出侧;

照明装置,该照明装置配置在所述液晶单元的光入射侧,向所述液晶单元照射光;和光控制部件,该光控制部件配置在所述液晶面板的光射出侧,使从所述液晶面板射出的光在从所述液晶面板的法线方向看的方位角方向上各向异性地扩散而对光的射出方向进行控制,所述光控制部件以所述液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向和所述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向大致一致的方式配置,所述照明装置的极角方向的亮度变化相对大的方位角方向上的从所述照明装置射出的光的扩散角为40°以上60°以下。

6.一种液晶显示装置,其特征在于,具备:

液晶面板,该液晶面板包括液晶单元和一对偏光板,所述液晶单元包括一对基板和被夹持在所述一对基板间的液晶层,所述一对偏光板配置在所述液晶层的光入射侧和光射出侧;

照明装置,该照明装置配置在所述液晶单元的光入射侧,向所述液晶单元照射光;和光控制部件,该光控制部件配置在所述液晶面板的光射出侧,使从所述液晶面板射出的光在从所述液晶面板的法线方向看的方位角方向上各向异性地扩散而对光的射出方向进行控制,所述光控制部件以所述液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向和所述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向大致一致的方式配置,所述液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向、所述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向、和所述照明装置的极角方向的亮度变化相对大的方位角方向大致一致。

7.一种液晶显示装置,其特征在于,具备:

液晶面板,该液晶面板包括液晶单元和一对偏光板,所述液晶单元包括一对基板和被夹持在所述一对基板间的液晶层,所述一对偏光板配置在所述液晶层的光入射侧和光射出侧;

照明装置,该照明装置配置在所述液晶单元的光入射侧,向所述液晶单元照射光;和光控制部件,该光控制部件配置在所述液晶面板的光射出侧,使从所述液晶面板射出的光在从所述液晶面板的法线方向看的方位角方向上各向异性地扩散而对光的射出方向进行控制,所述光控制部件以所述液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向和所述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向大致一致的方式配置,所述光控制部件包括:具有光透射性的基材;在所述基材的一面上形成的多个光吸收层;和在所述基材的一面中的所述光吸收层的形成区域以外的区域形成的光扩散部,所述光扩散部具有:与所述基材接触的光射出端面;与所述光射出端面相对,具有比所述光射出端面的面积大的面积的光入射端面;和与所述光射出端面和所述光入射端面接触,使从所述光入射端面入射的光反射的反射面,所述光扩散部的从所述光入射端面到所述光射出端面的高度大于所述光吸收层的层厚,所述光扩散部具有:与液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向对应的第一反射面;和与所述第一反射面相反的一侧的第二反射面,所述第一反射面的倾斜角度与所述第二反射面的倾斜角度不同。

8.如权利要求7所述的液晶显示装置,其特征在于:

从所述液晶面板射出的光向所述第一反射面倾斜地入射时,所述第一反射面的倾斜角度大于所述第二反射面的倾斜角度。

9.一种液晶显示装置,其特征在于,具备:

液晶面板,该液晶面板包括液晶单元和一对偏光板,所述液晶单元包括一对基板和被夹持在所述一对基板间的液晶层,所述一对偏光板配置在所述液晶层的光入射侧和光射出侧;

照明装置,该照明装置配置在所述液晶单元的光入射侧,向所述液晶单元照射光;和光控制部件,该光控制部件配置在所述液晶面板的光射出侧,使从所述液晶面板射出的光在从所述液晶面板的法线方向看的方位角方向上各向异性地扩散而对光的射出方向进行控制,所述光控制部件以所述液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向和所述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向大致一致的方式配置,所述光控制部件包括:具有光透射性的基材;在所述基材的一面上形成的多个光吸收层;和在所述基材的一面中的所述光吸收层的形成区域以外的区域形成的光扩散部,所述光扩散部具有:与所述基材接触的光射出端面;与所述光射出端面相对,具有比所述光射出端面的面积大的面积的光入射端面;和与所述光射出端面和所述光入射端面接触,使从所述光入射端面入射的光反射的反射面,所述光扩散部的从所述光入射端面到所述光射出端面的高度大于所述光吸收层的层厚,所述光吸收层与所述基材的一面接触的部分的平面形状为至少具有长轴和短轴的各向异性形状。

10.如权利要求9所述的液晶显示装置,其特征在于:

所述光吸收层的短轴方向与所述液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向大致一致。

11.一种液晶显示装置,其特征在于,具备:

液晶面板,该液晶面板包括液晶单元和一对偏光板,所述液晶单元包括一对基板和被夹持在所述一对基板间的液晶层,所述一对偏光板配置在所述液晶层的光入射侧和光射出侧;

照明装置,该照明装置配置在所述液晶单元的光入射侧,向所述液晶单元照射光;和光控制部件,该光控制部件配置在所述液晶面板的光射出侧,使从所述液晶面板射出的光在从所述液晶面板的法线方向看的方位角方向上各向异性地扩散而对光的射出方向进行控制,所述光控制部件以所述液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向和所述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向大致一致的方式配置,所述光控制部件包括:具有光透射性的基材;在所述基材的一面上形成的多个光吸收层;和在所述基材的一面中的所述光吸收层的形成区域以外的区域形成的光扩散部,所述光扩散部具有:与所述基材接触的光射出端面;与所述光射出端面相对,具有比所述光射出端面的面积大的面积的光入射端面;和与所述光射出端面和所述光入射端面接触,使从所述光入射端面入射的光反射的反射面,所述光扩散部的从所述光入射端面到所述光射出端面的高度大于所述光吸收层的层厚,所述多个光吸收层中的至少一个光吸收层的尺寸或形状与其他光吸收层的尺寸或形状不同。

12.一种液晶显示装置,其特征在于,具备:

液晶面板,该液晶面板包括液晶单元和一对偏光板,所述液晶单元包括一对基板和被夹持在所述一对基板间的液晶层,所述一对偏光板配置在所述液晶层的光入射侧和光射出侧;

照明装置,该照明装置配置在所述液晶单元的光入射侧,向所述液晶单元照射光;和光控制部件,该光控制部件配置在所述液晶面板的光射出侧,使从所述液晶面板射出的光在从所述液晶面板的法线方向看的方位角方向上各向异性地扩散而对光的射出方向进行控制,所述光控制部件以所述液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向和所述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向大致一致的方式配置,所述光控制部件包括:具有光透射性的基材;在所述基材的一面上形成的多个光吸收层;和在所述基材的一面中的所述光吸收层的形成区域以外的区域形成的光扩散部,所述光扩散部具有:与所述基材接触的光射出端面;与所述光射出端面相对,具有比所述光射出端面的面积大的面积的光入射端面;和与所述光射出端面和所述光入射端面接触,使从所述光入射端面入射的光反射的反射面,所述光扩散部的从所述光入射端面到所述光射出端面的高度大于所述光吸收层的层厚,所述多个光吸收层中的至少一个光吸收层的长轴沿着与其他光吸收层的长轴不同的方向。

13.一种液晶显示装置,其特征在于,具备:

液晶面板,该液晶面板包括液晶单元和一对偏光板,所述液晶单元包括一对基板和被夹持在所述一对基板间的液晶层,所述一对偏光板配置在所述液晶层的光入射侧和光射出侧;

照明装置,该照明装置配置在所述液晶单元的光入射侧,向所述液晶单元照射光;和光控制部件,该光控制部件配置在所述液晶面板的光射出侧,使从所述液晶面板射出的光在从所述液晶面板的法线方向看的方位角方向上各向异性地扩散而对光的射出方向进行控制,所述光控制部件以所述液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向和所述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向大致一致的方式配置,所述光控制部件包括:具有光透射性的基材;在所述基材的一面上形成的多个光吸收层;和在所述基材的一面中的所述光吸收层的形成区域以外的区域形成的光扩散部,所述光扩散部具有:与所述基材接触的光射出端面;与所述光射出端面相对,具有比所述光射出端面的面积大的面积的光入射端面;和与所述光射出端面和所述光入射端面接触,使从所述光入射端面入射的光反射的反射面,所述光扩散部的从所述光入射端面到所述光射出端面的高度大于所述光吸收层的层厚,所述光吸收层的长轴方向的长度为100μm以下。

14.如权利要求13所述的液晶显示装置,其特征在于:

所述光吸收层的长轴方向的长度为40μm以下。

15.一种液晶显示装置,其特征在于,具备:

液晶面板,该液晶面板包括液晶单元和一对偏光板,所述液晶单元包括一对基板和被夹持在所述一对基板间的液晶层,所述一对偏光板配置在所述液晶层的光入射侧和光射出侧;

照明装置,该照明装置配置在所述液晶单元的光入射侧,向所述液晶单元照射光;和光控制部件,该光控制部件配置在所述液晶面板的光射出侧,使从所述液晶面板射出的光在从所述液晶面板的法线方向看的方位角方向上各向异性地扩散而对光的射出方向进行控制,所述光控制部件以所述液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向和所述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向大致一致的方式配置,所述光控制部件包括:具有光透射性的基材;在所述基材的一面上形成的多个光吸收层;和在所述基材的一面中的所述光吸收层的形成区域以外的区域形成的光扩散部,所述光扩散部具有:与所述基材接触的光射出端面;与所述光射出端面相对,具有比所述光射出端面的面积大的面积的光入射端面;和与所述光射出端面和所述光入射端面接触,使从所述光入射端面入射的光反射的反射面,所述光扩散部的从所述光入射端面到所述光射出端面的高度大于所述光吸收层的层厚,所述光扩散部的所述反射面的倾斜角度连续地变化,所述反射面的截面形状为曲线状的倾斜面。

16.一种液晶显示装置,其特征在于,具备:

液晶面板,该液晶面板包括液晶单元和一对偏光板,所述液晶单元包括一对基板和被夹持在所述一对基板间的液晶层,所述一对偏光板配置在所述液晶层的光入射侧和光射出侧;

照明装置,该照明装置配置在所述液晶单元的光入射侧,向所述液晶单元照射光;和光控制部件,该光控制部件配置在所述液晶面板的光射出侧,使从所述液晶面板射出的光在从所述液晶面板的法线方向看的方位角方向上各向异性地扩散而对光的射出方向进行控制,所述光控制部件以所述液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向和所述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向大致一致的方式配置,所述光控制部件包括:具有光透射性的基材;在所述基材的一面上形成的多个光吸收层;和在所述基材的一面中的所述光吸收层的形成区域以外的区域形成的光扩散部,所述光扩散部具有:与所述基材接触的光射出端面;与所述光射出端面相对,具有比所述光射出端面的面积大的面积的光入射端面;和与所述光射出端面和所述光入射端面接触,使从所述光入射端面入射的光反射的反射面,所述光扩散部的从所述光入射端面到所述光射出端面的高度大于所述光吸收层的层厚,所述光扩散部的所述反射面具有多个不同的倾斜角度,所述反射面的截面形状为折线状的倾斜面。

17.如权利要求7、9、11~13和15~16中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于:所述光吸收层与所述基材的一面接触的部分的平面形状为椭圆或内接于椭圆的形状。

18.如权利要求7、9、11~13和15~16中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于:所述多个光吸收层中的至少一个光吸收层与其他光吸收层的至少一部分连接。

19.如权利要求1~7、9、11~13和15~16中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于:所述照明装置射出具有单轴指向性的光。

20.如权利要求1~7、9、11~13和15~16中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于:所述照明装置射出具有双轴指向性的光。

21.如权利要求1~7、9、11~13和15~16中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于:所述液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向与所述液晶面板的显示画面的垂直方向大致一致。

22.如权利要求1~7、9、11~13和15~16中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于:所述液晶面板具有由进行不同颜色的显示的多个子像素构成的像素,所述子像素为大致长方形状,所述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向与所述子像素的短边方向大致一致。

23.如权利要求1~7、9、11~13和15~16中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于:在所述光控制部件的光射出侧还设置有使入射的光散射的光散射部件。

24.如权利要求1~7、9、11~13和15~16中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于:所述液晶面板的显示模式为扭转向列模式。

25.如权利要求1~7、9、11~13和15~16中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于:在所述液晶层与所述偏光板之间设置有相位差板。

26.如权利要求25所述的液晶显示装置,其特征在于:

所述相位差板中包含盘状液晶,

从所述相位差板的法线方向看,所述盘状液晶倾斜的方位角方向与所述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向所成的角度为大致45°。

说明书 :

液晶显示装置

技术领域

[0001] 本发明涉及液晶显示装置。
[0002] 本申请基于2012年4月2日在日本提出申请的特愿2012-084137号和2012年7月20日在日本提出申请的特愿2012-161494号主张优先权,并将其内容援引至此。

背景技术

[0003] 液晶显示装置被广泛用作以便携式电话等为首的便携型电子设备或者电视机、个人计算机等的显示器。通常,液晶显示装置在从正面观看显示画面时发挥出优异的显示特性。而当从倾斜方向观看显示画面时对比度降低,视认性容易变差。或者,有时在灰度等级显示中发生明亮度反转的灰度等级反转等。因此,提出了将能够以良好的视认性观察画面的视野角范围扩大的各种方法。作为改善液晶显示装置的视野角的手段之一,已知使用相位差板等光学补偿板的方法,提出有各种相位差板。
[0004] 例如,在下述的专利文献1中公开了一种液晶显示装置,该液晶显示装置具备:扭转向列(Twisted Nematic,以下简写为TN)模式的液晶单元;在液晶单元的两面配置的一对偏光板;和在液晶单元与偏光板之间分别配置的正A型相位差层。另外,在下述的专利文献2中公开了一种液晶显示装置,该液晶显示装置具备:液晶单元,该液晶单元具备具有负的介电常数各向异性的液晶层;在液晶单元的两面配置的一对偏光板;和在一对偏光板与液晶单元之间中的至少一者设置的作为相位差补偿元件的双轴性膜。
[0005] 作为用于改善液晶显示装置的视野角的其他手段,提出了在液晶面板的视认侧(观看侧)设置使来自液晶面板的射出光散射的部件的方案。例如,在下述的专利文献3中公开了一种透射型显示装置,该透射型显示装置在液晶面板的视认侧设置有光扩散片,该光扩散片具有光扩散层,该光扩散层在1维方向和2维方向中的任一者上并列形成有截面大致V字状的多个槽。
[0006] 专利文献4中公开了具备液晶单元和光学补偿偏光板的液晶显示装置。光学补偿偏光板配置在液晶单元的光入射侧和光射出侧中的至少一者一侧。光学补偿偏光板具有偏光板、双折射层和散射各向异性膜。
[0007] 专利文献5中公开了具备液晶显示面板和光扩散片的液晶显示装置。光扩散片配置在液晶显示面板的光射出侧。
[0008] 光扩散片具有低折射率区域和高折射率区域。低折射率区域的截面形状与等腰三角形近似。高折射率区域配置在低折射率区域的周边。现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1:日本特开2011-248074号公报
[0011] 专利文献2:日本特开2000-19518号公报
[0012] 专利文献3:日本特开2000-352608号公报
[0013] 专利文献4:日本特开2002-90527号公报
[0014] 专利文献5:国际公开第2009/044520号

发明内容

[0015] 发明要解决的技术问题
[0016] 根据专利文献2的双轴性相位差板,能够在有效地补偿液晶层的相位差的同时实现相位差板的成本降低。但是,当将这种双轴性相位差板组合到例如专利文献1的TN模式的液晶面板中时,画面纵方向的亮度的变化增大。其原因是,在TN模式的液晶单元中液晶分子一边扭转一边取向,因此液晶的延迟根据观察画面的角度和灰度等级而不同。作为其改善对策,可以考虑在液晶单元的视认侧配置各向同性散射膜。但是,即使使用了各向同性散射膜,光的扩散也不充分,无法充分扩大亮度视野角。
[0017] 专利文献3的光扩散片是通过在一定的方向形成多个槽而呈现出各向异性的光扩散的光扩散片。但是,即使不考虑液晶单元的视野角特性而使用上述的光扩散片,也不会带来亮度视野角特性的改善。
[0018] 当将专利文献4和5的光学补偿偏光板应用于TN模式的液晶显示装置时,画面纵方向的亮度的变化增大。其原因是,TN模式的液晶显示装置中,液晶分子一边扭转一边取向,液晶的延迟根据观察画面的角度和灰度等级而不同。另外,即使在液晶显示装置的视认侧配置有上述的光扩散片,也无法使光充分地扩散。
[0019] 本发明的多个方式的目的在于,实现亮度视野角特性优异的液晶显示装置。本发明的多个方式的目的在于,提供抑制了从倾斜方向观看显示画面时的灰度等级反转,视野角特性优异的液晶显示装置。
[0020] 用于解决技术问题的手段
[0021] 为了实现上述目的,本发明的一个方式的液晶显示装置具备:液晶面板,该液晶面板包括液晶单元和一对偏光板,上述液晶单元包括一对基板和被夹持在上述一对基板间的液晶层,上述一对偏光板配置在上述液晶层的光入射侧和光射出侧;照明装置,该照明装置配置在上述液晶单元的光入射侧,向上述液晶单元照射光;和光控制部件,该光控制部件配置在上述液晶面板的光射出侧,使从上述液晶面板射出的光在从上述液晶面板的法线方向看的方位角方向上各向异性地扩散的光控制部件,上述光控制部件以上述液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向和上述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向大致一致的方式配置。
[0022] 本发明的一个方式的液晶显示装置包括:液晶面板,该液晶面板包括一对基板、被夹持在上述一对基板间的液晶层、和配置在上述液晶层的光入射侧和光射出侧的一对偏光板;照明装置,该照明装置配置在上述液晶面板的光入射侧,向上述液晶面板照射光;和光控制部件,该光控制部件配置在上述液晶面板的光射出侧,使从上述液晶面板射出的光在从上述液晶面板的法线方向看的方位角方向上各向异性地扩散而对光的射出方向进行控制,上述光控制部件以对上述液晶面板施加有一定的电压的情况下的极角方向的透射率变化相对大的方位角方向与上述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向大致的方式配置。
[0023] 本发明的一个方式的液晶显示装置可以:从上述液晶面板的法线方向看,表示上述液晶面板的白显示亮度的视野角依赖性的多个等亮度曲线中,至少白显示亮度相对高的等亮度曲线具有旋转非对称的形状,上述液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向,为由具有上述旋转非对称的形状的等亮度曲线包围的区域相对窄的方位角方向。
[0024] 本发明的一个方式的液晶显示装置可以:上述光控制部件具备:具有光透射性的基材;在上述基材的一面上形成的多个光扩散部;和在上述基材的一面中的上述光扩散部的形成区域以外的区域形成的光吸收层,上述光扩散部具有:与上述基材接触的光射出端面;与上述光射出端面相对,具有比上述光射出端面的面积大的面积的光入射端面;和与上述光射出端面和上述光入射端面接触,使从上述光入射端面入射的光反射的反射面,上述光扩散部的从上述光入射端面至上述光射出端面的高度大于上述光吸收层的层厚。
[0025] 本发明的一个方式的液晶显示装置可以:从上述基材的法线方向看到的上述光扩散部的平面形状具有长轴和短轴,上述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向与上述短轴方向大致一致。
[0026] 本发明的一个方式的液晶显示装置可以:上述多个光扩散部呈条纹状配置在上述基材的一面上,上述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向与上述多个光扩散部排列的方向大致一致。
[0027] 本发明的一个方式的液晶显示装置可以:上述光吸收层具有在上述基材的一面上散布地设置的多个光吸收层,从上述基材的法线方向看到的上述光吸收层的平面形状具有长轴和短轴,上述多个光吸收层的上述长轴方向大致沿着一个方向,上述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向与上述多个光吸收层的上述短轴方向大致一致。
[0028] 本发明的一个方式的液晶显示装置可以:上述多个光扩散部中的至少一个光扩散部的上述反射面的倾斜角度根据部位而不同。
[0029] 在本发明的一个方式的液晶显示装置中,可以:上述照明装置的极角方向的亮度变化相对大的方位角方向上的从上述照明装置射出的光的扩散角为40°以上60°以下。
[0030] 在本发明的一个方式的液晶显示装置中,可以:上述液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向、上述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向、和上述照明装置的极角方向的亮度变化相对大的方位角方向大致一致。
[0031] 在本发明的一个方式的液晶显示装置中,可以:上述光控制部件包括:具有光透射性的基材;在上述基材的一面上形成的多个光吸收层;和在上述基材的一面中的上述光吸收层的形成区域以外的区域形成的光扩散部,上述光扩散部具有:与上述基材接触的光射出端面;与上述光射出端面相对,具有比上述光射出端面的面积大的面积的光入射端面;和与上述光射出端面和上述光入射端面接触,使从上述光入射端面入射的反射的反射面,上述光扩散部的从上述光入射端面到上述光射出端面的高度大于上述光吸收层的层厚。
[0032] 在本发明的一个方式的液晶显示装置中,可以:上述光扩散部具有:与上述液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向对应的第一反射面;和与上述第一反射面相反的一侧的第二反射面,上述第一反射面的倾斜角度与上述第二反射面的倾斜角度不同。
[0033] 在本发明的一个方式的液晶显示装置中,可以:从上述液晶面板射出的光向上述第一反射面倾斜地入射时,上述第一反射面的倾斜角度大于上述第二反射面的倾斜角度。
[0034] 在本发明的一个方式的液晶显示装置中,可以:上述光吸收层与上述基材的一面接触的部分的平面形状为至少具有长轴和短轴的各向异性形状。
[0035] 在本发明的一个方式的液晶显示装置中,可以:上述光吸收层与上述基材的一面接触的部分的平面形状为椭圆或内接于椭圆的形状。
[0036] 在本发明的一个方式的液晶显示装置中,可以:上述光吸收层的短轴方向与上述液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向大致一致。
[0037] 在本发明的一个方式的液晶显示装置中,可以:上述多个光吸收层中的至少一个光吸收层的尺寸或形状与其他光吸收层的尺寸或形状不同。
[0038] 在本发明的一个方式的液晶显示装置中,可以:上述多个光吸收层中的至少一个光吸收层的长轴沿着与其他光吸收层的长轴不同的方向。
[0039] 在本发明的一个方式的液晶显示装置中,可以:上述多个光吸收层中的至少一个光吸收层与其他光吸收层的至少一部分连接。
[0040] 在本发明的一个方式的液晶显示装置中,可以:上述光吸收层的长轴方向的长度为100μm以下。
[0041] 在本发明的一个方式的液晶显示装置中,可以:上述光吸收层的长轴方向的长度为40μm以下。
[0042] 在本发明的一个方式的液晶显示装置中,可以:上述光扩散部的上述反射面的倾斜角度连续地变化,上述反射面的截面形状为曲线状的倾斜面。
[0043] 在本发明的一个方式的液晶显示装置中,可以:上述光扩散部的上述反射面具有多个不同的倾斜角度,上述反射面的截面形状为折线状的倾斜面。
[0044] 在本发明的一个方式的液晶显示装置中,可以:上述照明装置射出具有单轴指向性的光。
[0045] 在本发明的一个方式的液晶显示装置中,可以:上述照明装置射出具有双轴指向性的光。
[0046] 在本发明的一个方式的液晶显示装置中,可以:上述液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向与上述液晶面板的显示画面的垂直方向大致一致。
[0047] 在本发明的一个方式的液晶显示装置中,可以:上述液晶面板具有由进行不同颜色的显示的多个子像素构成的像素,上述子像素为大致长方形状,上述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向与上述子像素的短边方向大致一致。
[0048] 在本发明的一个方式的液晶显示装置中,可以:在上述光控制部件的光射出侧还设置有使入射的光散射的光散射部件。
[0049] 在本发明的一个方式的液晶显示装置中,可以:上述液晶面板的显示模式为扭转向列模式。
[0050] 在本发明的一个方式的液晶显示装置中,可以:在上述液晶层与上述偏光板之间设置有相位差板。
[0051] 在本发明的一个方式的液晶显示装置中,可以:上述相位差板中包含盘状液晶,从上述相位差板的法线方向看,上述盘状液晶倾斜的方位角方向与上述光控制部件的扩散性相对强的方位角方向所成的角度为大致45°。
[0052] 在本发明的一个方式的液晶显示装置中,可以:在上述光控制部件的光射出侧设置有使入射的光散射的光散射部件。
[0053] 发明效果
[0054] 根据本发明的多个方式,能够实现亮度视野角特性优异的液晶显示装置。根据本发明的多个方式,能够提供抑制了从倾斜方向观看显示画面时的灰度等级反转,并且视野角特性优异的液晶显示装置。

附图说明

[0055] 图1是表示第一实施方式的液晶显示装置的概略结构的分解立体图。
[0056] 图2是液晶显示装置中的液晶单元和偏光板的截面图。
[0057] 图3A是用于对液晶面板的动作进行说明的图。
[0058] 图3B是用于对液晶面板的动作进行说明的图。
[0059] 图4是表示液晶显示装置中的光控制膜的立体图。
[0060] 图5是用于对光控制膜中的光的举动进行说明的图。
[0061] 图6是对控制膜和以往的各向同性散射膜的光扩散特性进行比较的图。
[0062] 图7是用于对极角和方位角的定义进行说明的图。
[0063] 图8A是液晶显示装置的正面图。
[0064] 图8B是表示示出白显示时的亮度视野角特性的等亮度曲线的图。
[0065] 图9是表示液晶显示装置中的背光源的强度分布的曲线图。
[0066] 图10是表示本实施方式的液晶显示装置的亮度视野角特性的图。
[0067] 图11是表示以往的液晶显示装置的亮度视野角特性的图。
[0068] 图12A是表示光控制膜的第一变形例的立体图。
[0069] 图12B是表示光控制膜的第一变形例的平面图。
[0070] 图13是表示光控制膜的第二变形例的平面图。
[0071] 图14是表示第一变形例、第二变形例的光控制膜的光扩散特性的一个例子的图。
[0072] 图15A是表示光控制膜的第三变形例的平面图。
[0073] 图15B是表示光控制膜的第四变形例的平面图。
[0074] 图15C是表示光控制膜的第五变形例的平面图。
[0075] 图16是表示第二实施方式的液晶显示装置中的背光源的强度分布的曲线图。
[0076] 图17是第三实施方式的液晶显示装置中的光控制膜的截面图。
[0077] 图18是表示第四实施方式的液晶显示装置的概略结构的分解立体图。
[0078] 图19是用于对串扰的发生原理进行说明的图。
[0079] 图20是表示第五实施方式的液晶显示装置的概略结构的分解立体图。
[0080] 图21是表示第六实施方式的液晶显示装置的概略结构的分解立体图。
[0081] 图22是表示第一实施方式的液晶显示装置的概略结构的立体图。
[0082] 图23是液晶显示装置的截面图。
[0083] 图24是液晶面板的纵截面图。
[0084] 图25是表示光控制膜的立体图。
[0085] 图26是光控制膜的平面图。
[0086] 图27A是用于对遮光层的俯视时的大小进行说明的图。
[0087] 图27B是用于对遮光层的俯视时的大小进行说明的图。
[0088] 图28是表示专利文献1中记载的液晶显示装置的白显示时的对比度视野角特性的图。
[0089] 图29A是表示液晶显示装置中的背光源的亮度分布的图。
[0090] 图29B是表示液晶显示装置中的背光源的亮度分布的图。
[0091] 图30A是表示相位差膜中包含的盘状液晶倾斜的方位角方向的图。
[0092] 图30B是表示相位差膜中包含的盘状液晶倾斜的方位角方向的图。
[0093] 图30C是表示相位差膜中包含的盘状液晶倾斜的方位角方向的图。
[0094] 图31A是按照顺序表示光控制膜的制造工序的立体图。
[0095] 图31B是按照顺序表示光控制膜的制造工序的立体图。
[0096] 图31C是按照顺序表示光控制膜的制造工序的立体图。
[0097] 图31D是按照顺序表示光控制膜的制造工序的立体图。
[0098] 图32是第二实施方式的液晶显示装置的截面图。
[0099] 图33是表示光散射膜的特性的图。
[0100] 图34A是第三实施方式的光控制膜的截面图。
[0101] 图34B是第三实施方式的光控制膜的截面图。
[0102] 图35A是用于对倾斜角度不同的反射面处的光的反射进行说明的图。
[0103] 图35B是用于对倾斜角度不同的反射面处的光的反射进行说明的图。
[0104] 图36A是表示第四实施方式的液晶显示装置中的背光源的强度分布的曲线图。
[0105] 图36B是表示第四实施方式的液晶显示装置中的背光源的强度分布的曲线图。
[0106] 图37是第五实施方式的光控制膜的平面图。
[0107] 图38A是第六实施方式的遮光层的平面图。
[0108] 图38B是第六实施方式的遮光层的平面图。
[0109] 图38C是第六实施方式的遮光层的平面图。
[0110] 图38D是第六实施方式的遮光层的平面图。
[0111] 图38E是第六实施方式的遮光层的平面图。
[0112] 图38F是第六实施方式的遮光层的平面图。
[0113] 图39A是第七实施方式的光控制膜的平面图。
[0114] 图39B是第七实施方式的光控制膜的平面图。
[0115] 图39C是第七实施方式的光控制膜的平面图。
[0116] 图39D是第七实施方式的光控制膜的平面图。
[0117] 图40A是第八实施方式的光控制膜的截面图。
[0118] 图40B是第八实施方式的光控制膜的截面图。
[0119] 图41A是用于对光扩散部的反射面的倾斜角度与面积率的关系进行说明的图。
[0120] 图41B是用于对光扩散部的反射面的倾斜角度与面积率的关系进行说明的图。
[0121] 图42A是第九实施方式的光控制膜的截面图。
[0122] 图42B是第九实施方式的光控制膜的截面图。
[0123] 图43A是表示使用了比较例1的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。
[0124] 图43B是表示使用了比较例1的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。
[0125] 图44A是表示使用了比较例2的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。
[0126] 图44B是表示使用了比较例2的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。
[0127] 图45A是表示使用了比较例2的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。
[0128] 图45B是表示使用了比较例2的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。
[0129] 图46A是表示使用了比较例3的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。
[0130] 图46B是表示使用了比较例3的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。
[0131] 图47A是表示使用了实施例1的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。
[0132] 图47B是表示使用了实施例1的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。
[0133] 图48A是表示使用了实施例1的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。
[0134] 图48B是表示使用了实施例1的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。
[0135] 图49A是表示使用了实施例2的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。
[0136] 图49B是表示使用了实施例2的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。
[0137] 图50A是表示使用实施例3的液晶显示装置并将开口率设定为50%时的灰度等级亮度特性的图。
[0138] 图50B是表示使用实施例3的液晶显示装置并将开口率设定为50%时的灰度等级亮度特性的图。
[0139] 图51A是表示使用了实施例3的液晶显示装置时的方位角φ:0°-180°方向(画面横方向)的灰度等级亮度特性的图。
[0140] 图51B是表示使用了实施例3的液晶显示装置时的方位角φ:0°-180°方向(画面横方向)的灰度等级亮度特性的图。
[0141] 图51C是表示使用了实施例3的液晶显示装置时的方位角φ:0°-180°方向(画面横方向)的灰度等级亮度特性的图。
[0142] 图51D是表示使用了实施例3的液晶显示装置时的方位角φ:0°-180°方向(画面横方向)的灰度等级亮度特性的图。
[0143] 图52A是表示使用了实施例3的液晶显示装置时的方位角φ:90°-270°方向(画面纵方向)的灰度等级亮度特性的图。
[0144] 图52B是表示使用了实施例3的液晶显示装置时的方位角φ:90°-270°方向(画面纵方向)的灰度等级亮度特性的图。
[0145] 图52C是表示使用了实施例3的液晶显示装置时的方位角φ:90°-270°方向(画面纵方向)的灰度等级亮度特性的图。
[0146] 图52D是表示使用了实施例3的液晶显示装置时的方位角φ:90°-270°方向(画面纵方向)的灰度等级亮度特性的图。
[0147] 图53A是表示使用了实施例4的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。
[0148] 图53B是表示使用了实施例4的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。
[0149] 图54A是表示使用了实施例5的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。
[0150] 图54B是表示使用了实施例5的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。

具体实施方式

[0151] [第一实施方式]
[0152] 以下,使用图1~图11对本发明的第一实施方式进行说明。
[0153] 在本实施方式中,列举具备透射型液晶面板的液晶显示装置的例子进行说明。
[0154] 此外,在以下的所有附图中,有时为了使得容易看各结构要素,而使尺寸的比例尺根据结构要素的不同而不同地表示。
[0155] 图1是从斜上方(视认侧)看本实施方式的液晶显示装置的分解立体图。
[0156] 本实施方式的液晶显示装置11,如图1所示,包括光控制膜12(光控制部件)和液晶面板113。液晶面板113包括第一偏光板13、第一相位差板14、液晶单元15、第二相位差板16、第二偏光板17和背光源18(照明装置)。在图1中,示意性地图示了构成液晶单元15的TFT基板19、彩色滤光片基板110和液晶层111,对于其详细的构造将在后面进行说明。
[0157] 观察者从配置有光控制膜12的图1中的液晶显示装置11的上侧观看显示。在以下的说明中,将配置有光控制膜12的一侧称为视认侧或前面侧,将配置有背光源18的一侧称为背面侧。另外,在以下的说明中,定义x轴为液晶显示装置11的画面的水平方向,y轴为液晶显示装置11的画面的垂直方向,z轴为液晶显示装置11的厚度方向。
[0158] 在本实施方式的液晶显示装置11中,将从背光源18射出的光在液晶面板5中按每个像素调制,利用按每个像素调制后的光来显示规定的图像、文字等。当从液晶面板113射出的光透射光控制膜12时,射出光的配光分布成为比入射光控制膜12之前扩展的状态,该光从光控制膜12射出。由此,观察者能够以宽的视野角观看显示。
[0159] 以下,对液晶面板113的具体的结构进行说明。
[0160] 在此,列举有源矩阵方式的透射型液晶面板为一个例子进行说明,但本实施方式能够应用的液晶面板并不限于有源矩阵方式的透射型液晶面板。本实施方式能够应用的液晶面板可以是例如半透射型(透射反射兼用型)液晶面板,进一步也可以是各像素不具有开关用薄膜晶体管(Thin Film Transistor,以下简写为TFT)的单纯矩阵方式的液晶面板。
[0161] 图2是液晶面板113的纵截面图。
[0162] 构成液晶面板113的液晶单元15,如图2所示,具有TFT基板19、彩色滤光片基板110和液晶层111。TFT基板19作为开关元件基板起作用。彩色滤光片基板110与TFT基板19相对配置。液晶层111被夹持在TFT基板19与彩色滤光片基板110之间。液晶层111被封入由TFT基板19、彩色滤光片基板110、TFT基板19和密封部件(未图示)包围的空间内。密封部件将TFT基板19与彩色滤光片基板110隔开规定的间隔贴合。本实施方式的液晶单元15例如是以TN模式进行显示的液晶单元,液晶层111中使用介电常数各向异性为正的液晶。在TFT基板19与彩色滤光片基板110之间,配置有用于将这些基板间的间隔保持为一定的柱状的间隔物112。间隔物112例如是树脂制的,利用光刻技术形成。此外,在图2中,间隔物112的形状为柱状,如后述的图24所示,间隔物112(在图24中为间隔物213)也可以为球状。
[0163] 本发明的液晶显示装置,作为显示模式,不限于上述的TN模式,可以使用后面的实施方式中例示的VA(Vertical Alignment,垂直取向)模式、STN(Super Twisted Nematic,超扭转向列)模式、IPS(In-Plane Switching,面内开关)模式、FFS(Fringe Field Switching,边缘场开关)模式等。在这些显示模式中,根据取向膜的摩擦方向的不同,从倾斜方向观察显示图像时,有发生灰度等级反转的情况。其中,在本实施方式中,列举使用了TN模式的液晶单元15的例子。
[0164] 在TFT基板19上呈矩阵状配置有多个像素(未图示)。像素为显示的最小单位区域。在TFT基板19上以彼此平行地延伸的方式形成有多个源极总线(未图示)。在TFT基板19上,以彼此平行地延伸的方式形成有多个栅极总线(未图示)。多个栅极总线与多个源极总线正交。在TFT基板19上,多个源极总线和多个栅极总线形成为格子状。由相邻的源极总线和相邻的栅极总线划分而得到的矩形状的区域成为一个像素。源极总线与后述的TFT的源极电极连接。栅极总线与TFT的栅极电极连接。
[0165] 在构成TFT基板19的透明基板114的液晶层111侧的面上,形成有具有半导体层115、栅极电极116、源极电极117、漏极电极118等的TFT119。透明基板114例如可以使用玻璃基板。在透明基板114上形成有半导体层115。作为半导体层115的材料,例如使用CGS(Continuous Grain Silicon:连续晶界硅)、LPS(Low-temperature Poly-Silicon:低温多晶硅)、α-Si(Amorphous Silicon:非晶硅)等半导体材料。在透明基板114上以覆盖半导体层115的方式形成有栅极绝缘膜120。作为栅极绝缘膜120的材料,使用例如氧化硅膜、氮化硅膜或它们的层叠膜等。
[0166] 在栅极绝缘膜120上,以与半导体层115相对的方式形成有栅极电极116。作为栅极电极116的材料,使用例如W(钨)·TaN(氮化钽)的层叠膜、Mo(钼)、Ti(钛)、Al(铝)等。
[0167] 在栅极绝缘膜120上,以覆盖栅极电极116的方式形成有第一层间绝缘膜121。作为第一层间绝缘膜121的材料,例如使用氧化硅膜、氮化硅膜或它们的层叠膜等。在第一层间绝缘膜121上形成有源极电极117和漏极电极118。在第一层间绝缘膜121和栅极绝缘膜120中,贯通第一层间绝缘膜121和栅极绝缘膜120形成有接触孔122和接触孔123。源极电极117经接触孔122与半导体层115的源极区域连接。漏极电极118经接触孔123与半导体层115的漏极区域连接。作为源极电极117和漏极电极118的材料,使用与上述的栅极电极116同样的导电性材料。在第一层间绝缘膜121上,以覆盖源极电极117和漏极电极118的方式形成有第二层间绝缘膜124。作为第二层间绝缘膜124的材料,使用与上述的第一层间绝缘膜121同样的材料或者有机绝缘性材料。
[0168] 在第二层间绝缘膜124上形成有像素电极125。在第二层间绝缘膜124中,贯通第二层间绝缘膜124形成有接触孔126。像素电极125经接触孔126与漏极电极118连接。像素电极125将漏极电极118作为中继用电极与半导体层115的漏极区域连接。作为像素电极125的材料,例如使用ITO(Indium Tin Oxide,铟锡氧化物)、IZO(Indium Zinc Oxide,铟锌氧化物)等透明导电性材料。根据该结构,通过栅极总线供给扫描信号,在TFT119成为导通状态时,通过源极总线供给至源极电极117的图像信号经半导体层115、漏极电极118被供给至像素电极125。另外,以覆盖像素电极125的方式在第二层间绝缘膜124上的整个面形成有取向膜
127。该取向膜127具有使构成液晶层111的液晶分子水平取向的取向限制力。此外,作为TFT的形态,可以为图2所示的顶栅型TFT,也可以为底栅型TFT。
[0169] 另一方面,在构成彩色滤光片基板110的透明基板129的液晶层111侧的面上,依次形成有黑矩阵130、彩色滤光片131、平坦化层132、对置电极133、取向膜134。黑矩阵130具有在像素间区域中遮断光的透射的功能,用Cr(铬)、Cr/氧化Cr的多层膜等金属、或使碳颗粒分散在感光性树脂中而得到的光致抗蚀剂来形成。彩色滤光片131中包括红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)各种颜色的色素。R、G、B中的任一个彩色滤光片131与TFT基板19上的一个像素电极125相对配置。此外,彩色滤光片131可以为R、G、B这3种颜色以上的多色结构。
[0170] 平坦化层132由覆盖黑矩阵130和彩色滤光片131的绝缘膜构成。平坦化层132具有使由黑矩阵130和彩色滤光片131产生的台阶缓和而平坦化的功能。在平坦化层132上形成有对置电极133。作为对置电极133的材料,使用与像素电极125同样的透明导电性材料。在对置电极133上的整个面上形成有取向膜134。该取向膜134具有使构成液晶层111的液晶分子水平取向的取向限制力。
[0171] 在本实施方式的情况下,作为彩色滤光片131的3种颜色的R、G、B,如图1所示,在液晶面板5的显示画面的水平方向(横方向)上排列。
[0172] 在图1中省略了图示,但是背光源18具备例如发光二极管、冷阴极管等光源、导光板、反射器、反射片、棱镜片。
[0173] 光源配置在导光板的一个端面。导光板使从端面入射的光在内部传播,并从前面射出。这样,作为背光源,可以使用光源配置在导光板的端面的边光型的背光源。或者,也可以使用不具有导光板、在液晶单元15的背面侧排列有多个光源的正下方型的背光源。
[0174] 如图1所示,在光控制膜12与液晶单元15之间设置有作为偏振片发挥作用的第一偏光板13。在此,用以x轴的正方向为基准逆时针旋转时看到的角度来表示各光学轴的方位角方向。第一偏光板13的透射轴P11设定在45°-225°方向。在液晶单元15与背光源18之间,设置有作为偏振片起作用的第二偏光板17。第二偏光板17的透射轴P12以与第一偏光板13的透射轴P11正交的方式配置,设定在135°-315°方向。第一偏光板13的透射轴P11与第二偏光板17的透射轴P12为正交尼科尔配置。
[0175] 在第一偏光板13与液晶单元15之间设置有第一相位差板14。第一相位差板14的滞相轴T11以与第一偏光板13的透射轴P11正交的方式配置,设定在135°-315°方向。在第二偏光板17与液晶单元15之间设置有第二相位差板16。第二相位差板16的滞相轴T12以与第二偏光板17的透射轴P11正交的方式配置,设定在45°-225°方向。
[0176] 接着,对光控制膜12详细地进行说明。
[0177] 图4是从视认侧的斜上方看光控制膜12的立体图。
[0178] 光控制膜7,如图4所示,包括基材139、多个光扩散部140、和光吸收层(也称为遮光层)141。多个光扩散部140形成在基材139的一面(与视认侧相反的一侧的面)上。光吸收层141形成在基材139的一面上。光控制膜12以使设置有光扩散部140的一侧朝向第一偏光板
13,基材139的一侧朝向视认侧的方式配置在第一偏光板13上。光控制膜12通过粘接剂层(未图示)固定于第一偏光板13。
[0179] 基材139优选使用例如三乙酰纤维素(TAC)膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)膜等的透明树脂制的基材。基材139成为在制造工序中在后面涂敷光吸收层141、光扩散部140的材料时的基底,因此需要具备制造工序中的热处理工序的耐热性和机械强度。因此,基材139除了树脂制的基材之外,也可以使用玻璃制的基材等。其中,优选基材139的厚度薄到不损坏耐热性、机械强度的程度。其理由是基材139的厚度越厚,越可能产生显示的模糊。另外,基材139的总光线透射率优选按照JIS K7361-1的规定为90%以上。当总光线透射率为90%以上时,能得到充分的透明性。在本实施方式中,作为一个例子使用厚度为100μm的透明树脂制基材。
[0180] 光扩散部140例如由丙烯酸树脂、环氧树脂等具有光透射性和感光性的有机材料构成。光扩散部140的总光线透射率优选按照JIS K7361-1的规定为90%以上。这是因为当总光线透射率为90%以上时,能够得到充分的透明性。光扩散部140的水平截面(xy截面)的形状为长方形,作为光射出端面的基材139侧的长方形的面积小,作为光入射端面的与基材139相反的一侧的长方形的面积大,水平截面的面积从基材139侧向与基材139相反的一侧逐渐变大。即,光扩散部140在从基材139侧看时,具有所谓的倒锥状的四棱锥台状的形状。
光扩散部140的与光射出端面140b和光入射端面140a接触的侧面140c相对于光射出端面
140b和光入射端面140a倾斜。侧面(也称为反射面)140c作为使从光入射端面140a入射的光反射的反射面发挥作用。在以下的说明中,将光扩散部140的侧面称为反射面140c。
[0181] 多个光扩散部140沿着同一方向延伸,隔开规定的间隔彼此平行地配置。即,多个光扩散部140形成为条纹状。在本实施方式中,光扩散部140的延伸方向如图1所示,与液晶面板113的显示画面的水平方向(横方向)一致。此外,在图1中,仅将光扩散部140和光吸收层141的配置表示成条纹状。
[0182] 在以下的说明中,将与光扩散部140的延伸方向平行的方向表示为a-b方向,将与光扩散部140的延伸方向垂直的方向表示为c-d方向。
[0183] 光扩散部140是光控制膜12中有助于光的透射的部分。即,入射到光扩散部140的光,一边在光扩散部140的锥状的反射面140c进行全反射,一边在被封闭在光扩散部140的内部的状态下进行传导,被射出。
[0184] 光控制膜12以基材139朝向视认侧的方式配置,因此,四棱锥台状的光扩散部140的2个相对面中的面积小的面成为光射出端面140b,面积大的面成为光入射端面140a。另外,光扩散部140的反射面140c的倾斜角(图5中的光入射端面140a与反射面140c所成的角α1)作为一个例子为80°左右。其中,反射面140c的倾斜角度α1只要设定成光在从光控制膜12射出时扩散至期望的角度即可,没有特别限定。
[0185] 光吸收层141形成在基材139的一面中的除多个光扩散部140的形成区域以外的区域中。因此,在本实施方式的情况下,多个光吸收层141形成为条纹状。光吸收层141,作为一个例子,由黑抗蚀剂、黑色墨水等具有光吸收性和感光性的有机材料构成。此外,也可以使用Cr(铬)、Cr/氧化Cr的多层膜等的金属膜。光吸收层141的层厚被设定为小于光扩散部140的从光入射端面140a至光射出端面140b的高度。在本实施方式的情况下,光吸收层141的层厚作为一个例子为150nm左右,光扩散部140的从光入射端面140a至光射出端面140b的高度作为一个例子为20μm左右。多个光扩散部140间的间隙,在与基材139的一面接触的部分存在光吸收层141,在其他部分存在空气143。
[0186] 优选基材139的折射率与光扩散部140的折射率大致同等。其理由是因为:当基材139的折射率与光扩散部140的折射率相差大时,在光想要从光扩散部140射出时,有可能在光扩散部140与基材139的界面产生不需要的光的折射、反射,产生不能得到期望的视野角、射出光的光量减少等不良情况。
[0187] 在本实施方式的情况下,在相邻的光扩散部140之间设置有空气143,因此,当例如由透明丙烯酸树脂形成光扩散部140时,光扩散部140的反射面140c成为透明丙烯酸树脂与空气143的界面。也可以用空气143以外的低折射率材料来填充光扩散部140的周围。但是,光扩散部140的内部与外部的界面的折射率差,无论与在外部存在什么样的低折射率材料的情况相比,在外部存在空气143的情况下最大。因此,根据斯涅尔定律(Snell’s Law),在本实施方式的结构中,临界角变得最小,光在光扩散部140的反射面140c进行全反射的入射角范围变得最宽。其结果,光的损失进一步得到抑制,能够得到高的亮度。
[0188] 如图5的箭头LB1和LC1所示,以超过临界角的角度向光扩散部140的反射面140c入射的入射光,在反射面140c进行全反射从光扩散部140透射而向观察者侧射出。另外,如图5的箭头LA1所示,不入射到反射面140c而垂直地透过光扩散部140的中央部的入射光,保持原样地向观察者侧射出。
[0189] 另一方面,如图5的箭头LD1所示,以临界角以下的角度向光扩散部140的反射面140c入射的入射光不进行全反射,而透过光扩散部140的反射面140c。此时,在光扩散部140的形成区域以外的区域设置有光吸收层141,因此,透过扩散部140的反射面140c的光被光吸收层141吸收。但是,当透过光扩散部140的反射面140c的光增加时,产生光量的损失,无法得到亮度高的图像。因此,优选使用以不在临界角以下入射光扩散部140的反射面140c的角度射出光的背光源、即所谓的具有指向性的背光源。
[0190] 对本实施方式的光控制膜12的光扩散的各向异性进行说明。
[0191] 从与光扩散部140的延伸方向平行的方向(图4中的a-b方向)看光扩散部140时,如使用图5说明的那样,入射到光控制膜12的光扩散部140的光,在反射面140c反射,扩散至比入射到光扩散部140之前宽的角度而从光控制膜12射出。另一方面,从与光扩散部140的延伸方向垂直的方向(图4中的c-d方向)看光扩散部140时,仅在较长地延伸的光扩散部140的两端存在反射面。因此,光扩散部140在与光扩散部140的延伸方向平行的方向上几乎不具有光的扩散作用。即,本实施方式的光控制膜12在c-d方向、即与光扩散部140的延伸方向垂直的方向(多个光扩散部140的排列方向)上具有强扩散性,在a-b方向、即与光扩散部140的延伸方向平行的方向上几乎不具有扩散性。光控制膜12呈现这样的光扩散的各向异性。
[0192] 在此,对在以下的说明中使用的极角、方位角进行说明。
[0193] 如图7所示,将以液晶显示装置11的画面的法线方向E1为基准,观察者的视线方向F1所成的角度设为极角θ,将以x轴的正方向(0°方向)为基准,观察者的视线方向F1投影到画面上时的线段G1的方向所成的角度(从0°方向逆时针旋转看到的角度)设为方位角φ。
[0194] 图6是对本实施方式的光控制膜12与以往的各向同性散射膜的光扩散特性的一个例子进行比较的图。图6的横轴表示极角[度],图6的纵轴表示扩散光的强度[相对值]。图6中的实线表示本实施方式的光控制膜12的光扩散特性。图6中的虚线表示以往的各向同性散射膜的光扩散特性。
[0195] 在图6中,本实施方式的光控制膜12的光扩散特性是本发明的发明人实际进行模拟而得到的。作为模拟软件,使用了Light Tools。作为计算的参数,将光扩散部140的光入射端面140a的开口宽度(图5中的符号W11)设定为9μm,将光射出端面140b的开口宽度(图5中的符号W12)设定为15μm,将光扩散部140的高度(图5中的符号D1)设定为20μm,将反射面140c的倾斜角度(图5中的符号α1)设定为81.5°,将光射出端面140b的开口率设定为60%。
[0196] 在以往的各向同性散射膜中,光散射的程度在任意方位角方向上均不变。因此,光扩散特性如图6中用虚线表示的那样,具有以极角0°为中心的峰,在±10°左右的范围内,扩散光的强度高的区域对称地分布。在各向同性散射膜的情况下,光虽然整体地扩散,但是没有向宽角度侧大幅扩展。各向同性散射膜,当提高散射度时,虽然亮度视野角改善,但是显示图像的模糊感变强。其结果,显示品质下降。
[0197] 与此相对,在本实施方式的光控制膜12的模拟结果中,光扩散特性如图6中用实线表示的那样,在以极角0°为中心的更窄的范围内,具有扩散光的强度显示最高的峰值的区域。进一步,由于在光扩散部140的反射面140c反射后的光向宽角度侧扩散的作用,在极角为±30°的附近出现了扩散光的强度高的区域(相对于峰值1,显示0.3左右的强度的区域)。利用该作用,通过如后面说明的那样,与液晶面板113的亮度视野角特性最佳地组合,能够提高显示品质。
[0198] 返回图1,TFT基板19的取向膜被实施了摩擦等的取向处理,使得取向控制方向成为135°→315°方向。用箭头R12表示取向膜的取向控制方向。彩色滤光片基板110的取向膜被实施了摩擦等的取向处理,使得取向控制方向成为45°→225°方向。用R11表示取向膜的取向控制方向。
[0199] 本实施方式的背光源18射出具有单轴指向性的光。即,背光源18在正交的2个方位角方向上配光分布不同。图9是表示背光源18的强度分布的曲线图。图9的横轴表示极角[度]。图9的纵轴表示强度[相对值]。背光源18的方位角φ:0°-180°方向(a-b方向)的配光分布宽,方位角φ:90°-270°方向(c-d方向)的配光分布窄。
[0200] 对TN模式的液晶面板113的动作进行说明。
[0201] 图3A、3B是用于对液晶面板113的动作进行说明的图。
[0202] 图3A是表示没有对液晶面板113(图3A、3B所示的像素电极125与对置电极133之间)施加电压时(未施加电压时)的状态的图。图3B是表示对液晶面板113施加有一定的电压时(施加电压时)的状态的图。此外,在图3A、3B中,为方便起见,省略第一相位差膜16、第二相位差膜14的图示。符号M是构成液晶层111的液晶分子。
[0203] 在像素电极125与对置电极133之间没有施加电压时,如图3A所示,构成液晶层111的液晶分子M成为在2个取向膜127、134之间扭转了90°的状态。此时,透过具有135°-315°方向的透射轴P12的第二偏光板17的直线偏振光的偏振面,由于液晶层111所具有的旋光性而旋转90°,光透过具有45°-225°方向的透射轴P11的第一偏光板13。其结果,未施加电压时成为白显示。
[0204] 在像素电极125与对置电极133之间施加有电压时,如图3B所示,构成液晶层111的液晶分子M成为在2个取向膜127、134之间沿着电场的方向立起的状态。此时,透过具有135°-315°方向的透射轴P12的第二偏光板17的直线偏振光的偏振面不旋转,因此,光不透过具有45°-225°方向的透射轴P11的第一偏光板13。其结果,在施加电压时成为黑显示。通过如以上那样,按每个像素控制电压的施加/不施加,能够切换白显示与黑显示,以显示图像。
[0205] 但是,在白显示时液晶分子M以扭转了90°的状态取向,因此,液晶的延迟根据观察的角度和灰度等级而不同。由此,白显示的亮度根据观察的角度而不同。
[0206] 如图8A所示,在液晶显示装置11的画面114中,将水平方向(x轴方向)设为方位角φ:0°-180°方向(a-b方向),将垂直方向(y轴方向)设为方位角φ:90°-270°方向(c-d方向)。此时,液晶面板5的方位角方向上的亮度分布、即所谓的亮度视野角特性,如图8B所示。即,等亮度曲线为旋转非对称的形状,呈现在方位角φ:0°-180°方向上较长地延伸,在方位角φ:90°-270°方向上被压扁的形状。换而言之,本实施方式的液晶面板113的亮度视野角,在方位角φ:90°-270°方向(c-d方向)上相对狭窄,在方位角φ:0°-180°方向(a-b方向)上相对宽。包括图8B在内,在以下的附图中,用将相同亮度连接而得到的等高线来表示视野角亮度特性,越接近中心,表示亮度越高。
[0207] 在此,亮度视野角特性也可以说是在对液晶面板113施加有一定的电压的情况下的极角方向的光透射率的变化。即,本实施方式的液晶面板113在方位角φ:90°-270°方向(c-d方向)中,极角方向的光透射率的变化相对大,在方位角φ:0°-180°方向(a-b方向)中极角方向的光透射率的变化相对小。
[0208] 在本实施方式中,使液晶面板113的亮度视野角窄的方位角方向和光控制膜12的扩散性强的方位角方向沿着方位角90°-270°方向(c-d方向)一致。此时,使背光源18的配光分布窄的方位角方向,与液晶单元15和偏光板的亮度视野角窄的方位角方向(光控制膜12的扩散性强的方位角方向)一致。反而言之,使液晶单元15和偏光板的亮度视野角宽的方位角方向,与背光源18的配光分布宽的方位角方向一致。
[0209] 通过这样使光控制膜12的扩散性强的方位角方向与液晶面板113的亮度视野角窄的方位角方向一致,从液晶显示装置11向该方位角方向射出的光与向其他方位角方向射出的光相比,扩散至宽角度。另外,因为使背光源18的配光分布宽的方向与液晶单元15和偏光板的亮度视野角宽的方位角方向一致,所以,能够抑制液晶单元15的亮度视野角良好的方位角方向上的亮度的下降。其结果,该方位角方向上的液晶单元15的亮度视野角的狭窄得到改善,能够实现亮度视野角特性优异的液晶显示装置。
[0210] 图10表示本实施方式的液晶显示装置11的白显示时的亮度视野角特性的测定结果。
[0211] 测定使用在上下的基板之间液晶分子扭转了90°的TN模式的液晶面板进行。测定在以下的条件下进行。下侧基板的摩擦方向为135°→315°方向。上侧基板的摩擦方向为45°→225°方向。液晶层的延迟(Δnd)为大约390nm(绿色光的透射率最大)。作为上下的偏光板使用了碘偏光板。上侧偏光板的吸收轴为45°-225°方向。下侧偏光板的吸收轴为135°-315°方向。上下的相位差板为双轴相位差板。NZ系数(=(ns-nz)/(ns-nf),ns:滞相轴方向的折射率,nf:进相轴方向的折射率,nz:z轴方向的折射率)为大约2.8。面内相位差为大约60nm,上侧相位差板的滞相轴为135°-315°方向。下侧相位差板的滞相轴为45°-225°方向。
[0212] 液晶面板的亮度视野角特性,如图8B所示,等亮度曲线在方位角φ:0°-180°方向上较长地延伸,亮度视野角在方位角φ:90°-270°方向(c-d方向)上相对狭窄,在方位角φ:0°-180°方向(a-b方向)上相对变宽。与此相对,确认了在液晶面板上组合了光控制膜的液晶显示装置整体的亮度视野角特性,如图10所示,亮度高的区域在90°-270°方向(c-d方向)上扩展,能够改善亮度视野角特性、特别是画面上下方向的亮度视野角特性。
[0213] 作为比较例,在图11中表示对同一液晶面板组合了各向同性散射膜的液晶显示装置的白显示时的亮度视野角特性的模拟结果。如上所述,各向同性散射膜虽然使光整体地扩散,但是不具有使光向宽角度侧大幅扩散的作用。其结果,图11与图8B几乎没有改变,可知即使组合各向同性散射膜,也无法改善液晶面板所具有的偏置的亮度视野角特性。
[0214] [光控制膜的第一变形例]
[0215] 可以使用以下所示的光控制膜来代替上述实施方式的液晶显示装置所使用的光控制膜。
[0216] 图12A是表示第一变形例的光控制膜150的立体图。图12B是表示第一变形例的光控制膜150的平面图。
[0217] 在上述实施方式的光控制膜12的情况下,多个光扩散部140形成为条纹状。与此相对,本变形例的光控制膜150,如图12A、12B所示,多个光吸收层151散布地设置在基材139的一面上。从基材139的法线方向看到的光吸收层151的平面形状为细长的椭圆形,具有长轴和短轴。与光吸收层151的下方对应的部分成为椭圆锥台状的空间,该空间中存在空气143。光控制膜150具有存在空气的多个空间,在多个空间以外的部分设置有连续的光扩散部
152。
[0218] 如图12B所示,多个光吸收层151的长轴方向大致沿着a-b方向。多个光吸收层151的短轴方向大致沿着c-d方向。因此,当考虑光扩散部152的反射面152c的朝向时,光扩散部152的反射面152c中的沿着a-b方向的反射面152c的比例,比沿着c-d方向的反射面152c的比例多。因此,在沿着a-b方向的反射面152c反射而在c-d方向上扩散的光Lab1,变得比在沿着c-d方向的反射面152c反射而在a-b方向上扩散的光Lcd1多。因此,光控制膜150的扩散性相对强的方位角方向成为光吸收层151的短轴方向即c-d方向。换言之,也可以说a-b方向为光扩散构造的周期长的方向,c-d方向为光扩散构造的周期短的方向。因此,光控制膜150的扩散性相对强的方位角方向,也可以说是光扩散构造的周期短的方向即c-d方向。
[0219] [光控制膜的第二变形例]
[0220] 图13是表示第二变形例的光控制膜160的平面图。
[0221] 在上述第一变形例中,光吸收层151的形状为椭圆形,而本变形例的光控制膜160中,如图13所示,从基材的法线方向看到的光吸收层161的平面形状为细长的长方形。多个光吸收层161的长轴(长边)方向大致沿着a-b方向。多个光吸收层161的短轴(短边)方向大致沿着c-d方向。因此,在本变形例的情况也与第一变形例同样,光控制膜160的扩散性相对强的方位角方向成为光吸收层161的短轴方向即c-d方向。光吸收层161的下方成为四棱锥台状的空间,其以外的区域成为光扩散部162。
[0222] 在第一变形例、第二变形例的光控制膜150、160的情况下,与第一实施方式的光控制膜12不同,在光吸收层151、161的长轴方向(a-b方向)上也显示出弱的扩散性。并且,在c-d方向上扩散的光比在a-b方向上扩散的光多,因此,光扩散特性例如如图14所示。光扩散特性以极角0°为中心具有扩散光的强度显示最高的峰值的区域。进一步,在光扩散部152、162的反射面反射的光由于向宽角度侧扩散的作用,在极角为±20~30°的附近出现扩散光的强度高的区域。当按方向来看该宽角度侧的峰时,c-d方向的光的强度比a-b方向的光的强度高。
[0223] [光控制膜的第三变形例]
[0224] 图15A是表示第三变形例的光控制膜165的平面图。如本变形例的光控制膜165那样,光吸收层166的平面形状可以不像第一变形例那样细长,而为接近圆的椭圆形。即使接近圆,只要为椭圆,光吸收层166就具有长轴和短轴。因此,在本变形例的光控制膜165的情况下,扩散性相对强的方位角方向也成为光吸收层166的短轴方向即c-d方向。光吸收层166的下方成为椭圆锥台状的空间,其以外的区域成为光扩散部167。
[0225] [光控制膜的第四变形例]
[0226] 图15B是表示第四变形例的光控制膜170的平面图。如本变形例的光控制膜170所示,不一定需要所有的光吸收层171a、171b沿着同一方向,可以一部分的光吸收层171a沿着与其他光吸收层171b不同的方向配置。在本变形例的光控制膜170的情况下,大部分的光吸收层171b的长轴方向沿着a-b方向、短轴方向沿着c-d方向。因此,光控制膜170的扩散性相对强的方位角方向,成为大部分的光吸收层171b的短轴方向即c-d方向。光吸收层171a、171b的下方成为椭圆锥台状的空间,其以外的区域成为光扩散部172。
[0227] [光控制膜的第五变形例]
[0228] 图15C是表示第五变形例的光控制膜75的平面图。如本变形例的光控制膜175那样,不一定需要所有的光吸收层176a、176b的平面形状相同,也可以是具有不同的平面形状的光吸收层176b混合存在。在本变形例的光控制膜175的情况下,光吸收层176a、176b的平面形状虽然不同,但是长轴方向沿着a-b方向、短轴方向沿着c-d方向。因此,在本变形例的光控制膜175的情况下,扩散性相对强的方位角方向也成为多个光吸收层的短轴方向即c-d方向。光吸收层176a、176b的下方成为空间,其以外的区域成为光扩散部177。
[0229] 在使用以上例示的第一变形例~第五变形例的光控制膜150、160、165、170、175的情况下,通过使扩散性相对强的方位角方向与液晶面板113的亮度视野角窄的方位角方向一致,也能够得到改善亮度视野角特性的与第一实施方式同样的效果。
[0230] [第二实施方式]
[0231] 以下,使用图16对本发明的第二实施方式进行说明。
[0232] 本实施方式的液晶显示装置的基本结构,与第一实施方式相同,背光源的配光特性与第一实施方式不同。
[0233] 图16是表示本实施方式的液晶显示装置中使用的背光源的强度分布的曲线图。图16的横轴为极角[°]。图16的纵轴为强度[相对值]。
[0234] 第一实施方式的背光源18,如图9所示,具有单轴指向性,背光源18的方位角φ:0°-180°方向(a-b方向)的配光分布宽,方位角φ:90°-270°方向(c-d方向)的配光分布窄。
与此相对,本实施方式的背光源,如图16所示,为具有双轴指向性的背光源。方位角φ:0°-
180°方向(a-b方向)的配光分布与方位角φ:90°-270°方向(c-d方向)的配光分布都窄,两者一致。进一步而言,在该双轴以外的所有方位角方向上,配光分布都窄,具有指向性。
[0235] 在本实施方式中,通过使光控制膜与液晶面板的配置最佳化,也能够得到改善亮度视野角特性的与第一实施方式同样的效果。进一步,与第一实施方式不同,从背光源照射在液晶面板的亮度视野角宽的方位角方向上也集中的光。由此,能够提高液晶显示装置的画面正面方向的亮度。
[0236] [第三实施方式]
[0237] 以下,使用图17对本发明的第三实施方式进行说明。
[0238] 本实施方式的液晶显示装置的基本结构与第一实施方式相同,光控制膜的结构与第一实施方式不同。
[0239] 图17是表示本实施方式的液晶显示装置中使用的光控制膜的截面图。
[0240] 在图17中,对于与第一实施方式中使用的图4、图5相同的结构要素标注同一符号,省略详细的说明。
[0241] 在上述第一实施方式中,当着眼于一个光扩散部140时,光扩散部140的反射面140c无论任何部位均具有一定的倾斜角度。与此相对,本实施方式的光控制膜180,如图17所示,光扩散部182的反射面182c以从光射出端面182b至光入射端面182a向外侧凸出的方式平缓地弯曲。即,反射面182c的倾斜角度在一个光扩散部182中,根据部位的不同而不同。
符号181表示光吸收层。
[0242] 在本实施方式中,通过使光控制膜180和液晶面板113的配置最佳化,能够得到改善亮度视野角特性的与第一实施方式同样的效果。
[0243] 另外,在如第一实施方式那样,光扩散部140的反射面140c的倾斜角度为一定的情况下,沿着画面的水平方向或垂直方向改变观察角度时,根据观察角度的不同,有时能够看到亮度不均匀。与此相对,在本实施方式的光控制膜180中,在各个光扩散部182中倾斜角度根据反射面182c的部位的不同而不同。
[0244] 因此,与反射面的倾斜角度为一定的情况相比,光的反射角度分布扩展。由此,亮度根据观察角度平缓地变化,能够提高视野角特性。
[0245] 此外,在本实施方式中,列举了在一个光扩散部182中使反射面182c的倾斜角度变化的例子,也可以代替该结构,在一个光扩散部中使反射面的倾斜角度一定,在一个像素内包括的多个光扩散部之间使反射面的倾斜角度变化。在一个光扩散部中使反射面的倾斜角度变化存在极限,例如当想要在65°~85°的宽范围内使倾斜角度变化时,光扩散部的制作困难。另外,角度的控制也困难。在该情况下,如果使得在多个光扩散部之间使反射面的倾斜角度变化,则光扩散部容易制作,角度的控制变得容易。
[0246] [第四实施方式]
[0247] 以下,使用图18、图19对本发明的第四实施方式进行说明。
[0248] 本实施方式的液晶显示装置的基本结构,与第一实施方式相同,彩色滤光片的配置与第一实施方式不同。
[0249] 图18是表示本实施方式的液晶显示装置的分解立体图。图19是用于对串扰的发生原理进行说明的图。
[0250] 在图18、图19中,对于与在第一实施方式中使用的图1、图5相同的结构要素标注同一符号,省略详细的说明。
[0251] 在第一实施方式中,彩色滤光片131的3种颜色即R、G、B,如图1所示,沿着液晶面板113的显示画面的水平方向(横方向)排列。与此相对,在本实施方式的液晶显示装置190中,如图18所示,彩色滤光片131的3种颜色即R、G、B,沿着液晶面板113的显示画面的垂直方向(纵方向)排列。即,构成1个像素的与R对应的子像素、与G对应的子像素、与B对应的子像素均横向长地配置。
[0252] 这以外的结构与第一实施方式相同。
[0253] 在本实施方式中,通过使光控制膜12与液晶面板113的配置最佳化,也能够得到改善亮度视野角特性的与第一实施方式同样的效果。
[0254] 但是,当采用第一实施方式的结构时,根据情况的不同有可能发生串扰。串扰是指相同的信息通过不同的路径进入观察者的眼中,由此使观察者看到多重图像的现象。
[0255] 以下,对串扰的原因进行说明。
[0256] 如图19所示,假设从特定的像素PX1相对于液晶面板113的法线方向V1以角度θ2射出的光LA1,不在反射面140c反射,而透过光扩散部140,在射出光控制膜12时折射,在与液晶面板113的法线方向V1成角度α1的方向上行进,到达观察者的眼中。将该光LA1称为0次反射光。另外,将从特定的像素PX1相对于液晶面板113的法线方向V1以角度θ11射出的LB1,在光扩散部140的反射面140c反射,在射出光控制膜12时折射而在与液晶面板113的法线方向成角度α1的方向上行进,到达观察者的眼中。将该光LB1称为1次反射光。
[0257] 如图19的例子那样,0次反射光LA1与1次反射光LB1通过不同的路径同时进入观察者的眼睛时,发生串扰。在此,0次反射光LA1的射出位置与1次反射光LB1的射出位置之间的距离W11越小,折射后的0次反射光LA1与1次反射光LB1之间的距离W21越小,两者的光越容易进入眼睛。在第一实施方式中,液晶单元15的亮度视野角与背光源18的配光特性在画面的横方向上宽,与各颜色对应的子像素形成为纵向长,因此容易发生串扰。与此相对,在本实施方式中,即使液晶单元15的亮度视野角与背光源18的配光特性在画面的横方向上宽这一点相同,因为与各颜色对应的子像素形成为横向长,所以也难以发生串扰。其结果,能够提高显示品质。
[0258] [第五实施方式]
[0259] 以下,使用图20对本发明的第五实施方式进行说明。
[0260] 本实施方式的液晶显示装置的基本结构与第一实施方式相同,光控制部件的结构与第一实施方式不同。
[0261] 图20是表示本实施方式的液晶显示装置的分解立体图。
[0262] 在图20中,对于与第一实施方式中使用的图1相同的结构要素标注同一符号,省略详细的说明。
[0263] 第一实施方式的液晶显示装置11,具备在基材139上呈条纹状形成有多个光扩散部140的光控制膜12作为光控制部件。代替该结构,本实施方式的液晶显示装置195,如图20所示,具备各向异性散射膜196作为光控制部件。各向异性散射膜196是在表面上非周期性地形成有多个凹凸构造的膜状的部件。各个凹凸在一个轴方向上延伸,在面内以在彼此正交的2个轴方向上的凹凸的平均间距不同的方式形成。各向异性散射膜通过这样的结构,在彼此正交的2个轴方向上具有不同的散射性。
[0264] 作为各向异性散射膜196的一个例子,有使树脂片的表面的凹凸在一个方向上细长地延伸的各向异性散射膜,与凹凸的延伸方向垂直的方向成为扩散性强的方位角方向。因此,在本实施方式的情况下,液晶面板113的亮度视野角窄的方位角方向,和与各向异性散射膜196的凹凸的延伸方向垂直的方向一致。作为各向异性散射膜196的一个例子,可以列举例如LCD用视野角扩大膜(商品名称:VIEWSTEP,东洋纺绩株式会社制造)。
[0265] 在本实施方式中,通过使各向异性散射膜196与液晶面板113的配置最佳化,也能够得到改善亮度视野角特性的与第一实施方式同样的效果。
[0266] [第六实施方式]
[0267] 以下,使用图21对本发明的第六实施方式进行说明。
[0268] 本实施方式的液晶显示装置的基本结构与第一实施方式相同,具备光散射膜这一点与第一实施方式不同。
[0269] 图21是表示本实施方式的液晶显示装置的分解立体图。
[0270] 在图21中,对于与第一实施方式中使用的图1相同的结构要素标注同一符号,省略详细的说明。
[0271] 本实施方式的液晶显示装置197,如图21所示,在光控制膜12的光射出侧还具备光散射膜198(光散射部件)。光散射膜198与光控制膜12同样地既可以是使光各向异性地散射的膜,也可以是使光各向同性地散射的膜。通过使用这种光散射膜198,能够使由光控制膜12没完全扩散的光充分地扩散。
[0272] [第七实施方式]
[0273] 以下,使用图22~图31D对本发明的第七实施方式进行说明。
[0274] 在本实施方式中,列举具备透射型液晶面板的液晶显示装置的例子进行说明。
[0275] 此外,在以下的所有附图中,有时为了使得容易看各结构要素,而使尺寸的比例尺根据结构要素的不同而不同地表示。在图22~24中,对于与第一实施方式中使用的图中相同的结构要素标注同一符号,省略详细的说明。
[0276] 图22是从斜上方(视认侧)看本实施方式的液晶显示装置21的立体图。图23是液晶显示装置21的截面图。
[0277] 本实施方式的液晶显示装置21,如图22和图23所示,具备液晶面板113、背光源18(照明装置)和光控制膜29(光控制部件)。液晶面板113具备第一偏光板17、第一相位差膜16(相位差板)、液晶单元15、第二相位差膜14(相位差板)和第二偏光板13。在图22中,将液晶单元15示意性地图示为1块板状,其结构与第一实施方式相同,因此省略详细的说明。
[0278] 观察者从配置有光控制膜29的图22中的液晶显示装置21的上侧观看显示。在以下的说明中,将配置有光控制膜29的一侧称为视认侧。将配置有背光源18的一侧称为背面侧。
[0279] 如图22所示,背光源18具备光源236和导光体237。光源236配置在导光体237的端面。作为光源236,可以使用例如发光二极管、冷阴极管等。
[0280] 本实施方式的背光源18为边光型的背光源。
[0281] 导光体237具有将从光源236射出的光导向液晶面板113的功能。作为导光体237的材料,可以使用例如丙烯酸树脂等树脂材料。
[0282] 从光源236入射导光体237的端面的光,在导光体237的内部一边进行全反射一边传播,从导光体237的上表面(光射出面)以大致均匀的强度射出。虽然未图示,但在导光体237的上表面配置有散射片和棱镜片。从导光体237的上表面射出的光,被散射片散射后,由棱镜片会聚,大致平行化后射出。作为棱镜片,可以使用例如住友3M公司制造的BEF(商品名称)。
[0283] 作为本实施方式的背光源18,使用对光的射出方向进行控制,某种程度缓和地设定了指向性的背光源(以下,有时称为通常背光源)。关于通常背光源的亮度分布,将在后面进行说明。
[0284] 在背光源18与液晶单元15之间设置有第一偏光板17。第一偏光板17作为偏振片起作用。在此,以x轴方向的正方向为基准逆时针旋转地表示角度。这样一来,第一偏光板17的透射轴P1被设定在135°-315°方向。
[0285] 在液晶单元15与光控制膜29之间设置有第二偏光板13。第二偏光板13作为偏振片起作用。第二偏光板13的透射轴P11以与第一偏光板17的透射轴P12正交的方式配置。第二偏光板13的透射轴P11被设定在45°-225°方向。第一偏光板17的透射轴P12与第二偏光板13的透射轴P12成为正交尼科尔配置。
[0286] 在第一偏光板17与液晶单元15之间设置有第一相位差膜16。第一相位差膜16的滞相轴T12以与第一偏光板17的透射轴P12正交的方式配置。第一相位差膜16的滞相轴K1被设定在45°-225°方向。
[0287] 在第二偏光板13与液晶单元15之间设置有第二相位差膜14。第二相位差膜14的滞相轴T11以与第二偏光板13的透射轴P11正交的方式配置。第二相位差膜14的滞相轴T11被设定在135°-315°方向。
[0288] 作为本实施方式的相位差膜(第一相位差膜16、第二相位差膜14),可以使用富士胶片株式会社制造的WV膜。
[0289] 接着,对光控制膜29详细地进行说明。
[0290] 图25是从视认侧看光控制膜29的立体图。
[0291] 光控制膜29,如图25所示,具备基材239、多个遮光层(也称为光吸收层)240、和光扩散部241。多个遮光层240形成在基材239的一面(与视认侧相反的一侧的面)上。光扩散部241形成在基材239的一面中的遮光层240的形成区域以外的区域。
[0292] 光控制膜29,如图23所示,以配置有光扩散部241的一侧朝向第二偏光板13,基材239的一侧朝向视认侧的方式配置在第二偏光板13上。光控制膜29通过粘接剂层243被固定于第二偏光板13。
[0293] 基材239能够使用与第一实施方式的基材139相同的材料。在本实施方式中,作为一个例子使用厚度为100μm的透明树脂制基材。
[0294] 遮光层240从基材239的主面的法线方向看随机地配置。遮光层240可以使用与第一实施方式的光吸收层141相同的材料。
[0295] 光扩散部241可以使用与第一实施方式的光扩散部140相同的材料。
[0296] 光扩散部241具有光射出端面241a、光入射端面241b和反射面241c。光射出端面241a为与基材239接触的面。光入射端面241b为与光射出端面241a相对的面。反射面241c为光扩散部241的锥状的侧面。反射面241c为使从光入射端面241b入射的光反射的面。光入射端面241b的面积大于光射出端面241a的面积。
[0297] 光扩散部241是光控制膜29中有助于光的透射的部分。即,入射到光扩散部241的光一边在光扩散部241的反射面241c进行全反射,一边在被大致封闭在光扩散部241的内部的状态下进行传导,被射出。
[0298] 光控制膜29以基材239朝向视认侧的方式配置。因此,光扩散部241的2个相对面中的面积小的面成为光射出端面241a。另一方面,面积大的面成为光入射端面241b。
[0299] 光扩散部241的反射面241c的倾斜角度(光入射端面241b与反射面241c所成的角度),作为一个例子为82°左右。其中,光扩散部241的反射面241c的倾斜角度,只要是在从光控制膜29射出时,能够使入射光充分地扩散的角度即可,没有特别限定。在本实施方式中,光扩散部241的反射面241c的倾斜角度一定。
[0300] 光扩散部241的从光入射端面241b至光射出端面241a的高度,被设定为比遮光层240的层厚大。在本实施方式的情况下,遮光层240的层厚,作为一个例子为150nm左右。光扩散部241的从光入射端面241b至光射出端面241a的高度,作为一个例子为20μm左右。由光扩散部241的反射面241c与遮光层240包围的部分,成为中空部242。中空部242中存在有空气。
[0301] 此外,优选基材239的折射率与光扩散部241的折射率大致同等。其理由如下。例如,考虑基材239的折射率与光扩散部241的折射率相差大的情况。在该情况下,从光入射端面241b入射的光从光扩散部241射出时,有时在光扩散部241与基材239的界面发生不必要的光的折射、反射。在该情况下,有可能发生得不到期望的视野角、射出光的光量减少等现象。
[0302] 在本实施方式的情况下,中空部242(光扩散部241的外部)存在空气。因此,当利用例如透明丙烯酸树脂来形成光扩散部241时,光扩散部241的反射面241c成为透明丙烯酸树脂与空气的界面。在此,也可以利用其他低折射率材料来填充中空部242。但是,光扩散部241的内部与外部的界面的折射率差,与外部存在任何低折射率材料的情况相比,在存在空气的情况下最大。
[0303] 因此,根据斯涅尔定律,在本实施方式的结构中,临界角变得最小,光在光扩散部241的反射面241c进行全反射的入射角范围变得最宽。其结果,能够进一步抑制光的损失,得到高亮度。
[0304] 图26是光控制膜29的示意图。在图26中,左侧上段是光控制膜29的平面图。左侧下段是沿着左侧上段的平面图的A2-A2线的截面图。右侧上段是沿着左侧上段的平面图的B2-B2线的截面图。
[0305] 本实施方式的光控制膜29,如图26的左侧上段所示,多个遮光层240散布地设置在基材239的一面上。从基材239的法线方向看到的遮光层240的平面形状为细长的椭圆形。遮光层240具有长轴和短轴。在本实施方式的光控制膜29中,在各个遮光层240中,短轴的长度与长轴的长度之比大致相等。
[0306] 如图26的左侧下段、右侧上段所示,与遮光层240的下方对应的部分成为椭圆锥台状的中空部242。光控制膜29具有多个中空部242。在多个中空部242以外的部分,连续设置有光扩散部241。
[0307] 在本实施方式的光控制膜29中,作为各个遮光层240的平面形状的椭圆的长轴方向(以下有时成为遮光层的长轴方向)大致沿着X方向。作为各个遮光层240的平面形状的椭圆的短轴方向(以下有时称为遮光层的短轴方向)大致沿着Y方向。因此,当考虑光扩散部241的反射面241c的朝向时,光扩散部241的反射面241c中,沿着X方向的反射面241c的比例,多于沿着Y方向的反射面241c的比例。因此,在沿着X方向的反射面241c反射而在Y方向上扩散的光Ly,多于在沿着Y方向的反射面241c反射而在X方向上扩散的光Lx。因此,光控制膜29的扩散性相对强的方位角方向成为遮光层240的短轴方向即Y方向。
[0308] 此外,遮光层240的平面形状可以包括圆形、多边形、半圆等形状。
[0309] 另外,遮光层240的一部分可以重叠地形成。
[0310] 图27A、27B是用于对遮光层240的俯视时的大小进行说明的图。
[0311] 图27A是表示多个遮光层240中的一个遮光层240的平面图。图27B是表示人的视力与人的眼睛能够识别的物体的大小之间的关系的曲线图。在图27B中,横轴为人的视力。纵轴为人的眼睛能够识别的物体的大小。
[0312] 在光控制膜29中,遮光层240的俯视时的大小最好小到某种程度。其理由是因为,当遮光层240的俯视时的大小过大时,在液晶显示装置21的显示图像中,遮光层240有可能作为点被识别出来。
[0313] 如图27A所示,设遮光层240的长轴方向的长度为B21。设遮光层240的短轴方向的长度为B22。为了使遮光层240难以作为点被识别出来,优选遮光层240的长轴方向的长度B21为100μm以下。以下,对用于导出遮光层240的长轴方向的长度B1的方法进行说明。
[0314] 如图27B所示,人的视力与人的眼睛能够识别的物体的大小之间存在一定的关系。在图27B所示的曲线C2的上方的范围AR21是人的眼睛能够识别物体的范围。另一方面,曲线C2的下方的范围AR22是人的眼睛不能识别物体的范围。该曲线C2通过由以下的式子导出的(3)式定义。
[0315] 当最小视角为β(分)时,人的眼睛的视力α由下述的(1)式导出。
[0316] α=1/β···(1)
[0317] 当将人的眼睛能够识别的物体的大小设为V(mm),将从人的眼睛到物体的距离设为W(m)时,最小视角β由下述的(2)式导出。
[0318] β=(V/1000)/{W×2π/(360/60)}···(2)
[0319] 根据上述的(1)式、(2)式,视力α由下述的(3)式表示。
[0320] α={W×2π/(360/60)}/(V/1000)···(3)
[0321] 当对上述的(3)式进行变形时,人的眼睛能够识别的物体的大小V由下述的(4)式表示。
[0322] V=[{W×2π/(360/60)}×1000]/α···(4)
[0323] 当使用便携式电话等便携型电子设备时,从人的眼睛至物体的距离W为20cm~30cm左右。在此,作为一个例子,将从人的眼睛至物体的距离W设为25cm。
[0324] 为了取得机动车的驾驶执照所需要的最低视力为0.7。在该情况下,人的眼睛能够识别的物体的大小V为100μm。可以认为当物体的大小V为100μm以下时,人的眼睛难以识别物体。即,优选遮光层240的长轴方向的长度B21为100μm以下。由此,能够抑制遮光层240在显示图像中作为点被识别出来。在该情况下,遮光层240的短轴方向的长度B22比遮光层240的长轴方向的长度B21短,并且设定为100μm以下。
[0325] 进一步,视力为2.0的人的眼睛能够识别的物体的大小V为40μm。可以认为当物体的大小V为40μm以下时,人的眼睛几乎无法识别物体。即,更优选遮光层240的长轴方向的长度B21为40μm以下。由此,能够可靠地抑制遮光层240在液晶显示装置21的显示画面中作为点被识别出来。在该情况下,遮光层240的短轴方向的长度B22比遮光层240的长轴方向的长度B21短,并且设定为40μm以下。
[0326] 以下,对液晶显示装置21的显示图像的对比度根据观看显示图像的角度的不同而不同进行说明。
[0327] TN模式的液晶面板113的动作,如使用图3A和3B进行说明的那样。图28是表示专利文献4(日本特开2002-90527号公报)中记载的液晶显示装置的表示白显示时的对比度视野角特性的等对比度曲线的图。
[0328] 当如图8A所示,在液晶显示装置中定义了方位角方向时,等对比度曲线如图28所示。7条等对比度曲线的对比度随着从外侧向内侧逐渐变高。7条等对比度曲线的对比度从外侧起依次为:第一条100、第二条200、第三条300、第四条350、第五条400、第六条450、第七条500。7条等对比度曲线全部为旋转非对称的形状。各个等对比度曲线偏置于方位角φ:90°方向。即,亮度峰向方位角φ:90°方向偏移。
[0329] 此外,对比度为显示图像的白显示的亮度值/黑显示的亮度值。对比度越大,能够判断为显示图像的视认性越好。
[0330] 在专利文献4的液晶显示装置中,对液晶面板施加有一定的电压时的方位角φ:270°方向的光透射率的变化大。因此,当从方位角φ:270°方向一侧观察显示图像时,显示图像的视认性变差。
[0331] 于是,在本实施方式中,采用了以下的结构,使得即使从方位角φ:270°方向的一侧观察显示图像,也能够维持显示图像的视认性好的状态。具体而言,如图22和图23所示,在液晶面板113的光射出侧配置有光控制膜29。进一步,使在对光控制膜29的液晶面板113施加有一定的电压时的极角方向的光透射率的变化相对大的方位角方向(方位角φ:90°-270°方向),与光控制膜29的扩散性相对强的方位角方向(图26所示的遮光层240的短轴方向即Y方向)大致一致。
[0332] 图29A、29B是表示本实施方式的液晶显示装置21中的背光源18的亮度分布的图。
[0333] 图29A是背光源18的等亮度曲线。图29B是针对图29A的等亮度曲线,用极坐标表示方位角φ:0°-180°方向和方位角φ:90°-270°方向的亮度分布的图。在图29B中,横轴为极角θ[°]。纵轴为将正面方向的显示亮度设为1而表示的标准化亮度。
[0334] 如前所述,本实施方式的背光源18是对光的射出方向进行控制,某种程度缓和地设定了指向性的通常背光源。用方位角φ将该通常背光源的亮度分布视觉化的图为图29A。
[0335] 如图29A所示,8条等亮度曲线从外侧向内侧亮度逐渐变高。8条等亮度曲线的亮度2
[cd/m ]从外侧起依次为第一条1000、第二条2000、第三条2500、第四条3000、第五条3500、第六条4000、第七条4500、第八条5000。8条等亮度曲线分别沿着方位角φ:0°-180°方向延伸。另一方面,在方位角φ:90°-270°方向上被压扁。
[0336] 如图29A、29B所示,在方位角φ:0°-180°方向上,亮度高的角度范围相对宽。与此相对,在方位角φ:90°-270°方向上,亮度高的角度范围相对窄。即,在方位角φ:0°-180°方向上,背光源18的亮度变化相对小。另一方面,在方位角φ:90°-270°方向上,极角方向的背光源18的亮度变化相对大。
[0337] 本实施方式的背光源18具有低指向性。具体而言,背光源18的极角方向的亮度变化相对大的方位角方向上的从背光源18射出的光的扩散角为大致50°。以下,有时将从背光源射出的光的扩散角简称为扩散角。
[0338] 在此,“扩散角”为亮度衰减到峰值亮度的50%时的背光源18的射出角度α、β之差的绝对值|α-β|。在本实施方式中,扩散角,如图29B所示,在将横轴的极角设为射出角度的情况下,在方位角φ:90°-270°方向上为大致50°。
[0339] 此外,扩散角的范围只要为40°以上60°以下即可。例如,便携式信息终端用途的扩散角为大致40°。TV用途的扩散角为大致50°。便携式信息终端用途的扩散板的扩散性能与TV用途的扩散片的扩散性能不同。另外,根据机种的不同,扩散角也有为大致54°的。根据以上的观点,当扩散角的范围为40°以上60°以下时,可以说背光源18具有低指向性。
[0340] 在本实施方式中,使对液晶面板113施加有一定的电压的情况下的极角方向的光透射率的变化相对大的方位角方向(方位角φ:90°-270°方向)、光控制膜29的扩散性相对强的方位角方向、和背光源18的极角方向的亮度变化相对大的方位角方向大致一致。
[0341] 图30A~30C是表示相位差膜中包含的盘状液晶MD2倾斜的方位角方向的图。图30A是表示盘状液晶MD2的取向状态的侧面图。图30B是表示盘状液晶MD2的取向状态的平面图。图30C是表示盘状液晶MD2倾斜的方位角方向与光控制膜的扩散性相对强的方位角方向之间的关系的图。换而言之,图30C是用于对第一相位差膜16的配置状态进行说明的平面图。
[0342] 在此,作为一个例子列举第一相位差膜16进行说明。对第二相位差膜14省略说明。图30A的上方相当于第一相位差膜16的接近液晶层111的一侧。在图30A、30B中,着眼于第一相位差膜16中包含的一部分的盘状液晶MD2。
[0343] 在以下的说明中,有时将盘状液晶MD2倾斜的方位角方向称为“倾斜方位角方向”。
[0344] 如图30A所示,位于第一相位差膜16的上方的盘状液晶MD2的长轴BD2,相对于第一相位差膜16的法线ND2斜着倾斜。另一方面,位于第一相位差膜16的下方的盘状液晶MD2的长轴BD2,与第一相位差膜16的法线ND2正交。多个盘状液晶MD2中的位于最上方的盘状液晶MD2的长轴BD2,与第一相位差膜16的法线ND2大致平行。盘状液晶MD2的长轴MD,随着从第一相位差膜16的下方向上方逐渐倾斜,变得与第一相位差膜16的法线ND2大致平行。
[0345] 在此,考虑在未施加电压时,液晶分子M成为在取向膜127与取向膜134之间扭转了90°的状态的情况。在该情况下,为了确保显示图像的上下或左右的对比度的对称性,需要将液晶分子M1的预倾斜的方位角方向设定为45°、135°、225°和315°中的任一个。这是因为当改变液晶分子M1的预倾斜的方位角方向时,对比度视野角会旋转。因此,使盘状液晶MD的倾斜方位角方向与液晶分子M1的预倾斜的方位角方向对应。
[0346] 在本实施方式中,如图30B所示,将从第一相位差膜16的法线方向看时盘状液晶MD2的倾斜方位角方向JD2与方位角φ:90°-270°方向所成的角度设定为大致45°。
[0347] 换而言之,如图30C所示,将第一相位差膜16配置成:盘状液晶MD2的倾斜方位角方向JD2与光控制膜29的扩散性相对强的方位角方向(方位角φ:90°-270°方向)所成的角度γ为大约45°。由此,在未施加电压时液晶分子M扭转90°的TN模式的液晶显示装置21中,能够确保上下或左右的对比度的对称性。
[0348] (液晶显示装置的制造方法)
[0349] 图31A~31D是依次表示光控制膜29的制造工序的立体图。
[0350] 以构成上述结构的液晶显示装置21的光控制膜29的制造工序为中心,对其制造方法进行说明。
[0351] 先对液晶面板113的制造工序的概略进行说明。首先,分别制作TFT基板19和彩色滤光片基板110。然后,使TFT基板19的形成有TFT119的一侧的面与彩色滤光片基板110的形成有彩色滤光片131的一侧的面相对地配置。然后,通过密封部件将TFT基板19与彩色滤光片基板110贴合。然后,在由TFT基板19、彩色滤光片基板110和密封部件包围的空间内注入液晶。接着,在这样操作而得到的液晶单元15的两面上,使用光学粘接剂等分别贴合第一相位差膜16、第一偏光板17、第二相位差膜14、第二偏光板13。经过以上的工序,液晶面板113完成。
[0352] 此外,TFT基板19和彩色滤光片基板110的制造方法只要利用通常方法即可,省略其说明。
[0353] 首先,如图31A所示,准备厚度为100μm的三乙酰纤维素的基材239。接着,使用旋涂法在该基材239的一面上涂敷含有碳的黑色负型抗蚀剂作为遮光部材料。由此,形成膜厚150nm的涂膜245。
[0354] 接着,将形成有上述涂膜245的基材239载置在加热板上,在温度90℃进行涂膜245的预烘培。由此,黑色负型抗蚀剂中的溶剂挥发。
[0355] 接着,使用曝光装置隔着形成有平面形状为例如椭圆形状的多个开口图案246的光掩模247对涂膜245照射光L,从而进行曝光。此时,使用利用了波长365nm的i线、波长2
404nm的h线、波长436nm的g线的混合线的曝光装置。曝光量为100mJ/cm。
[0356] 使用上述的光掩模247进行曝光后,使用专用的显影液进行由黑色负型抗蚀剂构成的涂膜245的显影,在100℃进行干燥,如图31B所示,在基材239的一面上形成平面形状为例如椭圆形的多个遮光层240。在本实施方式的情况下,在下一工序中将由黑色负型抗蚀剂构成的遮光层240作为掩模进行透明负型抗蚀剂的曝光,形成中空部242。因此,光掩模247的开口图案246的位置与中空部242的形成位置对应。
[0357] 椭圆形的遮光层240与下一工序的光扩散部241的非形成区域(中空部242)对应。
[0358] 多个开口图案246全部为椭圆形的图案。开口图案246的长径和短径由各种大小构成。相邻的开口图案246之间的间隔(间距)的配置不是规则的,也不是周期性的。优选开口图案246的间隔(间距)小于液晶面板113的像素的间隔(间距,例如150μm)。由此,在像素内形成至少1个遮光层240。因此,在与例如便携式设备等中使用的像素间距小的液晶面板组合时,能够实现宽视野角化。
[0359] 在本实施方式中,通过使用黑色负型抗蚀剂的光刻法形成遮光层240,但是并不限于此。另外,当使用本实施方式的开口图案246与遮光图案反转的光掩模时,也能够使用具有光吸收性的正型抗蚀剂。或者,可以使用蒸镀法、印刷法等直接形成遮光层240。
[0360] 接着,如图31C所示,使用旋涂法在遮光层240的上表面涂敷由丙烯酸树脂构成的透明负型抗蚀剂作为光扩散部材料。由此,形成膜厚20μm的涂膜248。
[0361] 接着,将形成有上述的涂膜248的基材239载置在加热板上,在温度95℃进行涂膜248的预烘培。由此,透明负型抗蚀剂中的溶剂挥发。
[0362] 接着,以遮光层240为掩模从基材239侧对涂膜248照射光F,进行曝光。此时,使用利用了波长365nm的i线、波长404nm的h线、波长436nm的g线的混合线的曝光装置。曝光量为500mJ/cm2。
[0363] 然后,将形成有上述的涂膜248的基材239载置在加热板上,在温度95℃进行涂膜248的曝光后烘培(Post Exposure Bake,PEB)。
[0364] 接着,使用专用的显影液进行由透明负型抗蚀剂构成的涂膜248的显影,在100℃进行后烘培,如图31D所示,在基材239的一面上形成具有多个中空部242的透明树脂层241。在本实施方式中,如图31C所示,使用扩散光进行曝光,因此,构成涂膜248的透明负型抗蚀剂被以从遮光层240的非形成区域向外侧扩展的方式放射状地曝光。由此,形成正锥状的中空部242。光扩散部241成为倒锥状的形状。光扩散部241的反射面241c的倾斜角度能够由扩散光的扩散的程度来控制。
[0365] 在此使用的光F2,可以使用平行光,或扩散光,或特定的出射角度上的强度与其他出射角度上的强度不同的光、即在特定的出射角度具有强弱的光。在使用平行光的情况下,光扩散部241的反射面241c的倾斜角度成为例如60°~90°左右的单一的倾斜角度。在使用扩散光的情况下,成为倾斜角度连续地变化的、截面形状为曲线状的倾斜面。在使用在特定的出射角度具有强弱的光的情况下,成为具有与其强弱对应的斜面角度的倾斜面。这样,能够调整光扩散部241的反射面241c的倾斜角度。由此,能够调整光控制膜29的光扩散性,得到作为目标的视认性。
[0366] 此外,作为将从曝光装置射出的平行光作为光F2对基材239进行照射的手段之一,例如在从曝光装置射出的光的光路上配置雾度250左右的扩散板,隔着扩散板照射光。
[0367] 以上,经过图31A~31D的工序,本实施方式的光控制膜29完成。光控制膜29的总光线透射率优选为90%以上。当总光线透射率为90%以上时,能得到充分的透明性,能够充分发挥对光控制膜29要求的光学性能。总光线透射率是基于JIS K7361-1的规定的总光线透射率。此外,在本实施方式中,列举了使用液态的抗蚀剂的例子,但是,也可以使用膜状的抗蚀剂来代替该结构。
[0368] 最后,将完成的光控制膜29,如图23所示,在使基材239朝向视认侧、使光扩散部241与第二偏光板13相对的状态下,通过粘接剂层243粘贴在液晶面板113上。
[0369] 通过以上的工序,本实施方式的液晶显示装置21完成。
[0370] 在本实施方式的液晶显示装置21中,在液晶面板113的光射出侧配置有光控制膜29,因此,入射到光控制膜29的光,以角度分布比入射到光控制膜29之前宽的状态从光控制膜29射出。因此,即使观察者将视线从液晶显示装置21的正面方向(法线方向)倾斜,也能够看到良好的显示。
[0371] 进一步,对光控制膜29的液晶面板113施加有一定的电压的情况下的极角方向的光透射率的变化相对大的方位角方向(方位角φ:90°-270°方向),与光控制膜29的扩散性相对强的方位角方向大致一致。因此,从液晶显示装置21在方位角φ:90°-270°方向上射出的光,与在其他方位角方向上射出的光相比,扩散至宽角度。由此,在方位角φ:90°-270°方向与其他方位角方向之间,能够使亮度变化的程度平均化。因此,能够抑制在白显示时的对比度视野角特性中,亮度峰向特定的方位角方向偏移。
[0372] 也就是说,能够提高亮度分布的对称性。因此,能够抑制从倾斜方向观看显示画面时的灰度等级反转,提供视野角特性优异的液晶显示装置21。
[0373] 进一步,在本实施方式中,对液晶面板113施加有一定的电压的情况下的极角方向的光透射率的变化相对大的方位角方向(方位角φ:90°-270°方向)、光控制膜29的扩散性相对强的方位角方向、和背光源18的极角方向的亮度变化相对大的方位角方向大致一致。由此,能够使从背光源18射出的光中的指向性相对高的光强烈地扩散。其结果,能够改善方位角φ:90°-270°方向上的液晶面板113的亮度视野角的狭窄。因此,能够提供亮度视野角特性优异的液晶显示装置21。
[0374] 已知通常在将条纹、格子等这样的具有规则性的图案彼此重叠的情况下,当各图案的周期稍微偏移,能够看到干涉条纹图案(莫尔条纹)。例如当使呈矩阵状排列有多个光扩散部的光控制膜与呈矩阵状排列有多个像素的液晶面板重叠时,有可能在光控制膜的光扩散部的周期图案与液晶面板的像素的周期图案之间产生莫尔条纹,使显示品质降低。
[0375] 与此相对,在本实施方式的液晶显示装置21中,多个遮光层240在平面上随机地配置。光扩散部241形成在遮光层240的形成区域以外的区域。因此,不会在液晶面板113的像素的规则性排列之间因干涉而产生莫尔条纹,能够维持显示品质。
[0376] 在本实施方式中,使多个遮光层240的配置随机,但是不一定需要使多个遮光层240的配置随机。只要多个遮光层240的配置为非周期性的,就能够抑制莫尔条纹的产生。进一步,在根据状况或用途,允许产生少许的莫尔条纹的情况下,多个遮光层240也可以周期性地配置。
[0377] [第八实施方式]
[0378] 以下,使用图32和图33对本发明的第八实施方式进行说明。
[0379] 本实施方式的液晶显示装置2101的基本结构与第七实施方式相同,在具备光散射膜2102这一点上与第七实施方式不同。
[0380] 图32是本实施方式的液晶显示装置2101的截面图。
[0381] 在图32中,对于与第一实施方式和第七实施方式中使用的图相同的结构要素标注同一符号,省略详细的说明。
[0382] 本实施方式的液晶显示装置2101,如图32所示,在光控制膜29的光射出侧还具备光散射膜2102(光散射部件)。
[0383] 光散射膜2102是在粘合剂树脂2103的内部分散有多个光散射体2104而形成的。作为粘合剂树脂2103,可以使用例如丙烯酸树脂等。作为光散射体2104,可以使用例如丙烯酸树脂珠等。光散射膜2102通过粘接剂层2105被固定在基材239的视认侧的面上。
[0384] 图33是表示光散射膜2102的特性的图。该特性为使用大塚电子株式会社制造的LCD评价装置(产品名称:LCD-5200),对光散射膜2102的一面(基材239一侧的面)垂直地投光时的特性。在图33中,横轴为极角θ[°]。纵轴为对光散射膜2102的一面垂直地投射波长550nm的光时透过光散射膜2102的光的强度(透射强度)。
[0385] 如图33所示,光散射膜2102的透射强度的特性相对于方位角方向是各向同性的。
[0386] 此外,光散射膜2102与光控制膜29同样,可以是使光各向异性地散射的膜,也可以是使光各向同性地散射的膜。通过使用这种光散射膜2102,能够使没有被光控制膜29完全扩散的光充分地扩散。
[0387] [第九实施方式]
[0388] 以下,使用图34A、34B和图35A、35B对本发明的第九实施方式进行说明。
[0389] 本实施方式的液晶显示装置的基本结构与第八实施方式相同,光控制膜2209的光扩散部2241具有彼此倾斜角度不同的反射面2241c1、2241c2这一点与第八实施方式不同。因此,在本实施方式中,对光控制膜2209进行说明。
[0390] 图34A、34B是本实施方式的光控制膜2209的截面图。
[0391] 图34A是沿着方位角φ:90°-270°方向的光控制膜2209的截面图。图34B是表示在沿着方位角φ:90°-270°方向的截面中,光相对于光扩散部2241的入射角度、光扩散部2241的反射面2241c1、2241c2的倾斜角度、以及从光扩散部2241射出的光的射出角度之间的关系的图。
[0392] 在图34B中,为方便起见,省略基材2239的图示。
[0393] 在图34B中,角度ψ1是第一反射面2241c1的倾斜角度。角度ψ2是第二反射面2241c2的倾斜角度。角度σ0是入射到光扩散部2241的光的入射角度(光扩散部2241的高度方向T1与入射到光扩散部2241的光的入射方向S0所成的角度)。角度σ1是在第一反射面2241c1反射的光的射出角度(在第一反射面2241c1反射而从光扩散部2241射出的光的射出方向S21与入射到光扩散部2241的光的入射方向S0所成的角度)。角度σ2是在第二反射面2241c2反射的光的射出角度(在第二反射面2241c2反射而从光扩散部2241射出的光的射出方向S22,与入射到光扩散部2241的光的入射方向S0所成的角度)。
[0394] 折射率n1是空气的折射率。折射率n2是光扩散部的折射率。
[0395] 如图34A所示,本实施方式的光扩散部2241具有第一反射面2241c1和第二反射面2241c2。第一反射面2241c1是在对液晶面板113施加有一定的电压的情况下的极角方向的光透射率的变化相对大的方位角方向(方位角φ:90°-270°方向)中,方位角φ:90°方向的一侧的反射面。另一方面,第二反射面2241c2是在方位角φ:90°-270°方向上的方位角φ:
270°方向的一侧的反射面。第二反射面2241c2为第一反射面2241c2的相反侧的反射面。在本实施方式中,第一反射面2241c1的倾斜角度ψ1与第二反射面的倾斜角度ψ2彼此不同。
[0396] 如上所述,通常背光源的亮度分布为在方位角φ:90°-270°方向上相对于极角θ=0°非对称的亮度分布。考虑具有这样的非对称的亮度分布的光入射到光控制膜2209的情况。在该情况下,从液晶面板113射出的光相对于光扩散部2241倾斜地入射。
[0397] 在该情况下,角度ψ1、σ0、σ1、折射率n1、n2的关系由下述的(5)式定义。角度ψ2、σ0、σ2、折射率n1、n2的关系由下述的(6)式定义。
[0398]
[0399]
[0400] 根据上述的(5)式、(6)式,能够以使得角度σ1与角度σ2相等的方式求出角度ψ1和角度ψ2。
[0401] 图35A、35B是用于对光在倾斜角度不同的反射面的反射进行说明的图。
[0402] 图35A是比较例的、第一反射面2241Xc1的倾斜角度ψ1与第二反射面2241Xc2的倾斜角度ψ2彼此相等的光扩散部2241X的截面图。图35B是本实施方式的、第一反射面2241c1的倾斜角度ψ1与第二反射面2241c2的倾斜角度ψ2彼此不同的光扩散部2241的截面图。
[0403] 如图35A所示,考虑第一反射面2241Xc1的倾斜角度ψ1与第二反射面2241Xc2的倾斜角度ψ2彼此相等的光扩散部2241X的情况。在该情况下,从液晶面板射出的光相对于光扩散部2241X靠近方位角φ:90°方向倾斜地入射时,在第一反射面2241Xc1反射的光与在第二反射面2241Xc2反射的光以彼此不同的射出角度射出。因此,亮度峰容易向特定的方位角方向偏移。其结果,难以提高亮度分布的对称性。
[0404] 为了提高亮度分布的对称性,在想要使入射光强烈地扩散的方位角方向上,需要使光扩散部的第一反射面的倾斜角度与第二反射面的倾斜角度不同。具体而言,在方位角φ:90°-270°方向中,使光扩散部的第一反射面的倾斜角度与第二反射面的倾斜角度彼此不同。
[0405] 在本实施方式中,如图35B所示,第一反射面2241c1的倾斜角度ψ1大于第二反射面2241c2的倾斜角度ψ2。在该情况下,即使从液晶面板射出的光相对于光扩散部2241靠近方位角φ:90°方向倾斜地入射,在第一反射面2241c1反射的光和在第二反射面2241c2反射的光也以彼此相等的射出角度射出。因此,能够抑制亮度峰偏向特定的方位角方向,提高亮度分布的对称性。
[0406] 作为这样做成第一反射面2241c1的倾斜角度ψ与第二反射面2241c2的倾斜角度ψ2彼此不同的光扩散部2241的方法,可以列举例如在透明负型抗蚀剂的曝光时使光源倾斜进行曝光的方法。此外,也可以不使光源倾斜,而使涂敷有透明负型抗蚀剂的基材倾斜地进行曝光。
[0407] 根据本实施方式,能够具有液晶显示装置的显示画面的上下左右方向上对称的亮度分布。因此,无论从哪个方位角方向观看显示画面,均成为相同的亮度。由此,能够抑制从倾斜方向观看显示画面时的灰度等级反转,能够得到视野角特性优异的显示。
[0408] [第十实施方式]
[0409] 以下,使用图36A、36B对本发明的第十实施方式进行说明。
[0410] 本实施方式的液晶显示装置的基本结构与第七实施方式相同,具有指向性背光源这一点与第七实施方式不同。因此,在本实施方式中,对指向性背光源进行说明。
[0411] 图36A、36B是表示本实施方式的液晶显示装置中的背光源的亮度分布的图。
[0412] 图36A是本实施方式的背光源的等亮度曲线。图36B是相对于图36A的等亮度曲线,用极坐标表示方位角φ:0°-180°方向和方位角φ:90°-270°方向上的亮度分布的图。在图36B中,横轴为极角θ[°]。纵轴为将正面方向上的显示亮度设为1而表示的标准化亮度。
[0413] 本实施方式的背光源与上述的通常背光源相比,提高了正面方向的指向性。因此,与通常背光源相比,正面亮度高1.4倍左右。本实施方式的背光源是对光的射出方向进行控制,指向性被设定为高于通常背光源的指向性背光源。将该指向性背光源的亮度分布用方位角φ视觉化而得到的图为图36A。
[0414] 如图36A所示,9条等亮度曲线随着从外侧向内侧亮度变高。9条等亮度曲线的亮度[cd/m2]从外侧起依次为第一条1000、第二条1500、第三条2000、第四条2500、第五条3000、第六条3500、第七条4000、第八条4500、第九条5000。
[0415] 9条等亮度曲线分别沿着方位角φ:0°-180°方向延伸。而在方位角φ:90°-270°方向上被压扁。
[0416] 如图36A、36B所示,在方位角φ:0°-180°方向上,亮度高的角度范围相对宽。与此相对,在方位角φ:90°-270°方向上,亮度高的角度范围相对窄。即,在方位角φ:0°-180°方向上,背光源的亮度变化相对小。另一方面,在方位角φ:90°-270°方向上,背光源的亮度变化相对大。
[0417] 在本实施方式中,使在对液晶面板施加有一定的电压的情况下的极角方向的光透射率的变化相对大的方位角方向(方位角φ:90°-270°方向)、光控制膜的扩散性相对强的方位角方向、和背光源的极角方向的亮度变化相对大的方位角方向大致一致。
[0418] 即使在使用了具有上述亮度分布的指向性背光源的情况下,通过与上述实施方式的光控制膜组合,也能够抑制从倾斜方向观看显示画面时的灰度等级反转,能够得到视野角特性优异的显示。
[0419] [第十一实施方式]
[0420] 以下,使用图37对本发明的第十一实施方式进行说明。
[0421] 本实施方式的液晶显示装置的基本结构与第七实施方式相同,在光控制膜2309上配置有多个光扩散部2341这一点与第七实施方式不同。因此,在本实施方式中对光控制膜2309进行说明。
[0422] 图37是光控制膜2309的示意图。在图37中,左侧上段为光控制膜2309的平面图。左侧下段为沿着左侧上段的平面图的C2-C2线的截面图。右侧上段为沿着左侧上段的平面图的D2-D2线的截面图。
[0423] 本实施方式的光控制膜2309,如图37的左侧上段所示,多个光扩散部2341散布地设置在基材2339的一面上。从基材2339的法线方向看到的光扩散部2341的平面形状为细长的椭圆形。光扩散部2341具有长轴和短轴。
[0424] 如图37的左侧下段、右侧上段所示,与遮光层2340的下方对应的部分成为中空部2342。在该中空部2342存在有空气。光控制膜2309具有存在空气的连续的中空部2342。在中空部2342以外的部分散布地设置有光扩散部2341。
[0425] 多个光扩散部2341的长轴方向大致沿着X方向。多个光扩散部2341的短轴方向大致沿着Y方向。因此,当考虑光扩散部2341的反射面2341c的朝向时,光扩散部2341的反射面2341c中的沿着X方向的反射面2341c的比例大于沿着Y方向的反射面2341c的比例。因此,在沿着X方向的反射面2341c反射而在Y方向上扩散的光Ly多于在沿着Y方向的反射面2341c反射而在X方向上扩散的光Lx。因此,光控制膜2309的扩散性相对强的方位角方向成为光扩散部2341的短轴方向即Y方向。
[0426] 在本实施方式中,在液晶面板113的光射出侧配置有光控制膜2309,进一步,使在对光控制膜2309的液晶面板113施加有一定的电压的情况下的极角方向的光透射率的变化相对大的方位角方向(方位角φ:90°-270°方向)与光控制膜2309的扩散性相对强的方位角方向(光扩散部2341的短轴方向即Y方向)大致一致。
[0427] 即使在使用上述光控制膜2309的情况下,也能够抑制从倾斜方向观看显示画面时的灰度等级反转,能够实现视野角特性优异的显示图像。
[0428] 此外,光扩散部2341的平面形状可以包括圆形、多边形、半圆等形状。另外,光扩散部2341的开口部彼此可以重叠地形成。
[0429] [第十二实施方式]
[0430] 以下,使用图38A~38F对本发明的第十二实施方式进行说明。
[0431] 本实施方式的液晶显示装置的基本结构与第七实施方式相同,光控制膜的遮光层的形状为内接于椭圆的形状这一点与第七实施方式不同。
[0432] 因此,在本实施方式中,省略液晶显示装置的基本结构的说明,对遮光层进行说明。
[0433] 图38A~38F是本实施方式的遮光层的平面图。
[0434] 如图38A~38F所示,本实施方式的遮光层的形状为内接于椭圆的形状。
[0435] 具体而言,图38A所示的遮光层2440A的形状为内接于椭圆的四边形。图38B所示的遮光层2440B的形状为内接于椭圆的六边形。图38C所示的遮光层2440C的形状为内接于椭圆的八边形。图38D所示的遮光层2440D的形状为内接于椭圆的三角形。图38E所示的遮光层2440E的形状为内接于椭圆的十边形。图38F所示的遮光层2440F的形状为内接于椭圆的图形。遮光层2440F的中央部分比内接于椭圆的部分细。
[0436] 在本实施方式中,使遮光层2440A~2440F的短轴方向与对液晶面板113施加有一定的电压的情况下的极角方向的光透射率的变化相对大的方位角方向(方位角φ:90°-270°方向)大致一致。
[0437] 使用本实施方式的遮光层2440A~2440F,也能够抑制从倾斜方向观看显示画面时的灰度等级反转,能够得到视野角特性优异的显示。
[0438] [第十三实施方式]
[0439] 以下,使用图39A~39D对本发明的第十三实施方式进行说明。
[0440] 本实施方式的液晶显示装置的基本结构与第七实施方式相同,光控制膜的遮光层的结构与第七实施方式不同。
[0441] 因此,在本实施方式中,省略液晶显示装置的基本结构的说明,对光控制膜进行说明。
[0442] 图39A~39D为本实施方式的光控制膜的平面图。
[0443] 如图39A~39D所示,本实施方式的光控制膜与第一实施方式的光控制膜相比,遮光层的结构不同。
[0444] 具体而言,在第七实施方式的光控制膜29中,在各个遮光层240中,短轴的长度与长轴的长度之比大致相等。与此相对,在图39A所示的光控制膜2509光控制膜2509A中,混合存在有短轴的长度与长轴的长度之比不同的遮光层2540遮光层2540A。
[0445] 进一步,在第七实施方式的光控制膜29中,各个遮光层240的长轴方向配置在方位角φ:0°-180°方向上。与此相对,图39B所示的光控制膜2509B中,多个遮光层2540B中的一部分的遮光层2540B的长轴与其他遮光层2540B的长轴朝向不同的方向。
[0446] 另外,在第七实施方式的光控制膜29中,多个遮光层240全部散布地配置。与此相对,在图39C所示的光控制膜2509C中,多个遮光层2540C中的一部分遮光层2540C与其他遮光层2540C的一部分连接。
[0447] 另外,在第七实施方式的光控制膜29中,多个遮光层240的形状全部为椭圆形状。与此相对,在图39D所示的光控制膜2509D中,多个遮光层2540D中的一部分的遮光层2540D的形状为长方形。
[0448] 使用本实施方式的光控制膜2509A~2509D,也能够抑制从倾斜方向观看显示画面时的灰度等级反转,能够得到视野角特性优异的显示。
[0449] [第十四实施方式]
[0450] 以下,使用图40A、40B、图41A、41B对本发明的第十四实施方式进行说明。
[0451] 本实施方式的液晶显示装置的基本结构与第七实施方式相同,光控制膜的光扩散部的反射面的结构与第七实施方式不同。
[0452] 因此,在本实施方式中,省略液晶显示装置的基本结构的说明,对光控制膜进行说明。
[0453] 图40A、40B是本实施方式的光控制膜2609A、2609B的截面图。
[0454] 如图40A、40B所示,本实施方式的光控制膜2609A、2609B与第一实施方式的光控制膜29相比,光扩散部2641A、641B的反射面的结构不同。
[0455] 具体而言,在第七实施方式的光控制膜29中,光扩散部40的反射面241c的倾斜角度一定。与此相对,在图40A、40B所示的光控制膜2609A、609B中,光扩散部2641A、2641B的反射面的倾斜角度连续地变化。光扩散部2641A、2641B的反射面的截面形状为曲线状的倾斜面。
[0456] 在图40A所示的光控制膜2609A中,光扩散部2641A的反射面2641Ac向中空部2642A侧弯曲,中空部2642A的反射面2641Ac侧的部分变得凹陷。
[0457] 图40B所示的光控制膜2609B中,光扩散部2641B的反射面2641Bc向中空部2642B侧弯曲,中空部2642B的反射面2641Bc侧的部分变得凸出。
[0458] 图41A、41B是用于对光扩散部的反射面的倾斜角度与面积率的关系进行说明的图。
[0459] 图41A是光扩散部的反射面的倾斜角度的分布在第一反射面和第二反射面相同的情况下的图。图41B是光扩散部的反射面的倾斜角度的分布在第一反射面和第二反射面不同的情况下的图。图41A、41B中,横轴为光扩散部的反射面的倾斜角度。纵轴为光扩散部的反射面的面积率。面积率是在从侧面看光扩散部的反射面时,具有某倾斜角度的部分的面积与反射面整体的面积的比率。在本实施方式中,反射面弯曲,因此,倾斜角度成为反射面的弯曲部分的规定位置的切线与光扩散部的光入射端面所成的角度。在此,作为一个例子,列举第一反射面的倾斜角度ψ1大于第二反射面的倾斜角度ψ2的情况进行说明。
[0460] 在本实施方式中,光扩散部的反射面的倾斜角度以主要的倾斜角度为中心在角度分布上具有宽度。光扩散部的反射面的倾斜角度的分布,可以如图41A所示,在第一反射面的倾斜角度ψ1和第二反射面的倾斜角度ψ2分别为相同的倾斜分布。另外,也可以如图41B所示,在第一反射面的倾斜角度ψ1和第二反射面的倾斜角度ψ2分别为不同的倾斜分布。
[0461] 其中,第一反射面的倾斜角度ψ1与第二反射面的倾斜角度ψ2相比,对亮度分布的对称性的贡献度大。因此,为了使亮度分布的对称性好,优选第一反射面的倾斜角度ψ1的分布窄。
[0462] 使用本实施方式的光控制膜2609A、2609B,也能够抑制从倾斜方向观看显示画面时的灰度等级反转,能够得到视野角特性优异的显示。
[0463] [第十五实施方式]
[0464] 以下,使用图42A、42B对本发明的第十五实施方式进行说明。
[0465] 本实施方式的液晶显示装置的基本结构与第十四实施方式相同,光控制膜的光扩散部的反射面的结构与第十四实施方式不同。
[0466] 因此,在本实施方式中,省略液晶显示装置的基本结构的说明,对光控制膜进行说明。
[0467] 图42A、42B是本实施方式的光控制膜2709A、2709B的截面图。
[0468] 如图42A、42B所示,本实施方式的光控制膜2709A、2709B与第八实施方式的光控制膜2609A、2609B相比,光扩散部的反射面的结构不同。
[0469] 具体而言,第十四实施方式的光控制膜2609A、2609B中,光扩散部2641A、2641B的反射面的倾斜角度连续地变化,光扩散部2641A、2641B的反射面的截面形状为曲线状的倾斜面。与此相对,图42A、42B所示的光控制膜2709A、2709B中,光扩散部2741A、2741B的反射面具有多个不同的倾斜角度。光扩散部2741A、2741B的反射面的截面形状为折线状的倾斜面。
[0470] 在图42A所示的光控制膜2709A中,光扩散部2741A的反射面2741Ac具有倾斜角度不同的3个倾斜面,中空部2742A的反射面2741Ac侧的部分凹陷。
[0471] 在图42B所示的光控制膜2709B中,光扩散部2741B的反射面2741Bc具有倾斜角度不同的3个倾斜面,中空部2742B的反射面2741Bc侧的部分凸出。
[0472] 使用本实施方式的光控制膜,也能够抑制从倾斜方向观看显示画面时的灰度等级反转,能够得到视野角特性优异的显示。
[0473] 此外,本发明的技术范围并不限定于上述实施方式,只要在不超出本发明的宗旨的范围内都可以进行各种改变。
[0474] 例如,液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向与光控制膜的扩散性相对强的方位角方向不需要完全一致,只要大致一致即可。
[0475] 通常在液晶显示装置的装配工序中,可以认为液晶面板与光控制膜的对位在旋转方向上的偏移为3°左右以内。因此,液晶面板的亮度视野角相对窄的方位角方向与光控制膜的扩散性相对强的方位角方向偏差3°左右的情况也包括在本发明的技术范围中。
[0476] 另外,可以为如下结构:在上述实施方式中的光控制膜的基材的视认侧设置有反射防止层、偏振滤光片层、带电防止层、防眩处理层和防污处理层中的至少一个。利用该结构,根据基材的视认侧设置的层的种类,能够增加使外部光反射减少的功能、防止附着尘埃和污垢附着的功能、防止伤痕的功能等,能够防止视野角特性的经时劣化。
[0477] 另外,在上述实施方式中,使光扩散部或空间部分的形状为四棱锥台状或椭圆锥台状,但是也可以为其他形状。另外,光扩散部的反射面的倾斜角度以光轴为中心可以不一定对称。在如上述实施方式那样使光扩散部的形状为四棱锥台状或椭圆锥台状的情况下,光扩散部的反射面的倾斜角度以光轴为中心线对称,因此,得到以光轴为中心线对称的角度分布。与此相对,在根据显示装置的用途和使用方式而有意要求非对称的角度分布的情况下,例如有想要仅在画面的上方侧或右侧扩大视野角等的要求的情况下,可以使光扩散部的反射面的倾斜角度为非对称。
[0478] 另外,关于液晶显示装置的各结构部件的材料、数量、配置等的具体结构并不限定于上述实施方式,能够适当改变。例如在上述实施方式中,表示了在液晶面板的外侧配置偏光板和相位差板的例子,但是也可以代替该结构,在构成液晶面板的一对基板的内侧形成偏光层和相位差层。
[0479] 实施例
[0480] 以下,通过实施例和比较例对本发明的方式进一步具体地进行说明,但是本发明的方式并不限定于以下的实施例。
[0481] 为了验证本发明的液晶显示装置的效果,在本发明的方式的液晶显示装置与比较例的液晶显示装置中,比较了灰度等级亮度特性。以下,对这些比较结果进行说明。
[0482] 液晶面板使用TN模式的液晶面板。相位差膜使用富士胶片株式会社制造的WV膜。
[0483] “比较例1B”
[0484] 液晶显示装置使用了与专利文献4(日本特开2002-90527号公报)中记载的结构相同的结构。液晶显示装置具备液晶单元和光学补偿偏光板。液晶显示装置不具备光控制膜。背光源为通常背光源。
[0485] “比较例2B”
[0486] 液晶显示装置使用了与专利文献5(国际公开第2009/044520号)中记载的结构相同的结构。液晶显示装置具备液晶显示面板和光扩散片。液晶显示装置不具备光控制膜。背光源为通常背光源。
[0487] 光扩散片的参数如以下所示。高折射率区域的折射率为1.59。低折射率区域的折射率为1.40。高折射率区域与低折射区域之间的界面的倾斜角度为82°。低折射区域的间距为50μm。截面为等腰三角形的低折射区域的高度是110μm。开口率为50%。
[0488] “比较例3B”
[0489] 液晶显示装置使用了具有使光各向同性地扩散的光控制膜的液晶显示装置。光控制膜的遮光层的平面形状为圆形。背光源为指向性背光源。
[0490] 光控制膜的参数如以下所示。遮光层的直径为20μm。光扩散部的折射率为1.5。空气层的折射率为1.0。光扩散部的反射面的倾斜角度为82°。光扩散部的高度为20μm。开口率为50%。
[0491] “实施例1B~5B”的液晶显示装置使用了具有使光各向异性地扩散的光控制膜的液晶显示装置。光控制膜的遮光层的平面形状为椭圆形。
[0492] “实施例1B”
[0493] 背光源为通常背光源。实施例1B的液晶显示装置相当于第一实施方式的液晶显示装置21。
[0494] 光控制膜的参数如以下所示。遮光层的长轴的长度为20μm。遮光层的短轴的长度为10μm。光扩散部的折射率为1.5。空气层的折射率为1.0。光扩散部的反射面的倾斜角度为82°。光扩散部的高度为20μm。开口率为50%。
[0495] “实施例2B”
[0496] 使用了在视认侧设置有光散射膜的液晶显示装置。背光源为通常背光源。实施例2B的液晶显示装置相当于第二实施方式的液晶显示装置2101。
[0497] 光控制膜的参数与实施例1B相同。
[0498] “实施例3B”
[0499] 使用了光扩散部具有彼此不同的倾斜角度的第一反射面和第二反射面的液晶显示装置。背光源为通常背光源。实施例3B的液晶显示装置相当于第三实施方式的液晶显示装置。
[0500] 光控制膜的参数基本上与实施例1B相同。但是,方位角φ:90°-270°方向(画面纵方向)上的光扩散部的反射面的倾斜角度与实施例1不同。方位角φ:90°-270°方向(画面纵方向)中,方位角φ:90°方向的反射面的倾斜角度为88°。方位角φ:270°方向的反射面的倾斜角度为76°。开口率除了50%以外,还设定为60%、70%、80%、90%。
[0501] “实施例4B”
[0502] 背光源为指向性背光源。实施例4B的液晶显示装置相当于在第一实施方式的液晶显示装置21的基础上将通常背光源替换为指向性背光源而得到的液晶显示装置。
[0503] “实施例5B”
[0504] 背光源为指向性背光源。实施例5B的液晶显示装置相当于在第二实施方式的液晶显示装置2101的基础上将通常背光源替换为指向性背光源而得到的液晶显示装置。
[0505] 对各比较例和各实施例进行模拟,确认了灰度等级亮度特性。
[0506] 作为模拟软件,使用了Light Tools。在图43A~图54B中表示其结果。在图43A~图54B中,横轴为极角[°],纵轴为标准化亮度。标准化亮度是将输入灰度等级为最高灰度等级(255灰度等级)时的正面方向上的显示亮度表示为1而得到的值。
[0507] 图43A、43B是表示使用了比较例1B的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。图43A为表示方位角φ:0°-180°方向(画面横方向)的灰度等级亮度特性的图。图43B为表示方位角φ:90°-270°方向(画面纵方向)的灰度等级亮度特性的图。
[0508] 图44A、44B和图45A、45B是表示使用比较例2B的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。
[0509] 图44A是表示方位角φ:0°-180°方向(画面横方向)的灰度等级亮度特性的图。图44B是表示方位角φ:90°-270°方向(画面纵方向)的灰度等级亮度特性的图。
[0510] 图45A是表示方位角φ:45°-225°方向的灰度等级亮度特性的图。图45B是表示方位角φ:135°-315°方向的灰度等级亮度特性的图。
[0511] 图46A、46B是表示使用了比较例3B的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。图46A是表示方位角φ:0°-180°方向(画面横方向)的灰度等级亮度特性的图。图46B是表示方位角φ:90°-270°方向(画面纵方向)的灰度等级亮度特性的图。
[0512] 图47A、47B和图48A、48B是表示使用了实施例1B的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。
[0513] 图47A是表示方位角φ:0°-180°方向(画面横方向)的灰度等级亮度特性的图。图47B是表示方位角φ:90°-270°方向(画面纵方向)的灰度等级亮度特性的图。
[0514] 图48A是表示方位角φ:45°-225°方向的灰度等级亮度特性的图。图48B是表示方位角φ:135°-315°方向的灰度等级亮度特性的图。
[0515] 图49A、49B是表示使用了实施例2B的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。图49A是表示方位角φ:0°-180°方向(画面横方向)的灰度等级亮度特性的图。图49B是表示方位角φ:90°-270°方向(画面纵方向)的灰度等级亮度特性的图。
[0516] 图50A、50B是表示使用实施例3B的液晶显示装置,将开口率设定为50%时的灰度等级亮度特性的图。
[0517] 图50A是表示方位角φ:0°-180°方向(画面横方向)的灰度等级亮度特性的图。图50B是表示方位角φ:90°-270°方向(画面纵方向)的灰度等级亮度特性的图。
[0518] 图51A~51D是表示使用了实施例3B的液晶显示装置时的方位角φ:0°-180°方向(画面横方向)的灰度等级亮度特性的图。
[0519] 图51A是表示将开口率设定为60%时的图。图51B为将开口率设定为70%时的图。图51C是将开口率设定为80%时的图。图51D是将开口率设定为90%时的图。
[0520] 图52A~52D是表示使用了实施例3B的液晶显示装置时的方位角φ:90°-270°方向(画面纵方向)的灰度等级亮度特性的图。
[0521] 图52A是将开口率设定为60%时的图。图52B是将开口率设定为70%时的图。图52C为将开口率设定为80%时的图。图52D为将开口率设定为90%时的图。
[0522] 图53A、53B是表示使用了实施例4B的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。图53A是表示方位角φ:0°-180°方向(画面横方向)的灰度等级亮度特性的图。图53B是表示方位角φ:90°-270°方向(画面纵方向)的灰度等级亮度特性的图。
[0523] 图54A、54B是表示使用了实施例5B的液晶显示装置时的灰度等级亮度特性的图。图54A是表示方位角φ:0°-180°方向(画面横方向)的灰度等级亮度特性的图。图54B是表示方位角φ:90°-270°方向(画面纵方向)的灰度等级亮度特性的图。
[0524] 如图43A~图54A所示,根据“比较例1B~3B”、“实施例1B~5B”的结果,在方位角φ:0°-180°方向(画面横方向)上没有确认到灰度等级反转和灰度等级凹塌。
[0525] 但是,如图43B~图46B所示,在“比较例1B~3B”中,在方位角φ:90°-270°方向(画面纵方向)上确认到灰度等级凹塌。例如,“比较例1B”中,如图43B所示,在极角θ:-45°附近确认到灰度等级凹塌。
[0526] 与此相对,如图47B~图54B所示,“实施例1B~5B”中,在方位角φ:90°-270°方向(画面纵方向)上没有确认到灰度等级反转和灰度等级凹塌。
[0527] 根据“比较例1B~3B”、“实施例1B~5B”的结果可知:通过配置使光各向异性地扩散的光控制膜,使对液晶面板施加有一定的电压的情况下的极角方向的光透射率的变化相对大的方位角方向,与光控制膜的扩散性相对强的方位角方向大致一致,能够抑制灰度等级反转和灰度等级凹塌的发生。
[0528] 进一步,如图47B和图49B所示,在“实施例2B”中,即使与正面成角度地观察液晶面板,与“实施例1B”相比,亮度的降低也小。
[0529] 例如,在“实施例2B”中,如图49B所示,确认到在极角θ:-30°附近亮度的降低小。根据“实施例1B”、“实施例2B”的结果可知:通过设置光散射膜,能够使亮度变化感减小。
[0530] 另外,如图49B和图50B所示,在“实施例3B”中,没有如在“实施例2B”中确认到的那样的最大峰值亮度以外的峰值亮度,亮度分布关于最大峰值亮度对称。根据“实施例2B”、“实施例3B”的结果可知,通过使方位角φ:90°-270°方向(画面纵方向)上的光扩散部的反射面的倾斜角度不同,能够使亮度变化感进一步减小。
[0531] 此外,如图47A、47B和图53A、B所示,在“实施例4B”中,通过使用指向性背光源,与“实施例1B”相比,亮度分布变窄。同样地,如图49A、49B和图54A、54B所示,在“实施例5B”中,与“实施例2Bs”相比,亮度分布变窄。
[0532] 产业上的可利用性
[0533] 本发明的多个方式能够利用于各种显示器、便携用电子设备等的显示部等所使用的液晶显示装置。
[0534] 符号说明
[0535] 11、21、190、195、197、2101……液晶显示装置;12、150、29、160、165、170、175、180、2209、2309、2509A、2509B、2509C、2509D、2609A、2609B、2709A、2709B……光控制膜(光控制部件);13……第一偏光板(偏光板);15……液晶单元;17……第二偏光板(偏光板);18……背光源(照明装置);19……TFT基板;110……彩色滤光片基板;111……液晶层;113……液晶面板;139、239、2239、2339、2639A;2639B、2739A;2739B……基材;140、152、162、167、172、
177、182、241、2241、2341、2641A;2641B、2741A;2741B……光扩散部;141、151、161、166、
171、176a、176b、181、240、2240、2340、2440A、2440B、2440C、2440D、2440E、2440F、2540A、
2540B、2540C、2540D、2640A、2640B、2740A、2740B……光吸收层(遮光层);196……各向异性散射膜(光控制部件);198、2102……光散射膜(光散射部件);MD2……盘状液晶;ψ1……第一反射面的倾斜角度;ψ2……第二反射面的倾斜角度;θ……极角;φ……方位角。