專利名稱：液晶顯示裝置和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置和電子設(shè)備，具體是涉及適于作為能夠限制顯示畫面的視角范圍的顯示裝置的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
通常，裝載液晶顯示裝置的移動電話及其它便攜式信息終端，想要設(shè)計成使自己能夠觀看該液晶顯示裝置的顯示畫面，有時不想讓別人看到該顯示畫面，在這種情況下，現(xiàn)狀是設(shè)計成使用視角窄的顯示元件或者將限制視角的光學(xué)薄膜粘貼到顯示畫面上(例如，參見以下的專利文獻(xiàn)1)。但這樣一來，在要使多人看到顯示畫面的情況下，由于無法擴(kuò)展視角，所以很不方便。
因此，提出了一種設(shè)計成通過將控制視角的視角控制元件內(nèi)置于液晶顯示裝置內(nèi)并切換視角控制元件而能夠切換視角的寬窄的裝置(例如，參見以下的專利文獻(xiàn)2)。這種裝置構(gòu)成為，作為視角控制元件使用相位差控制用液晶元件，并通過對施加在該液晶元件上的電壓進(jìn)行控制來切換視角的寬窄。例如，在專利文獻(xiàn)2中，公開了作為相位差控制用液晶元件的液晶模式使用手征向列液晶、同質(zhì)液晶、隨機(jī)取向的向列液晶等的技術(shù)。
專利文獻(xiàn)1特開2002-297044號公報。
專利文獻(xiàn)2特開平11-174489號公報。
然而，在使用上述的相位差控制用液晶元件的液晶顯示裝置中，雖然由于相位差控制用液晶元件的切換，對比度比(對比率)成為10∶1的范圍稍微變小，但該范圍的極角邊界值變?yōu)榍袚Q前的50～70％左右，因而存在從整體上看對比度的變化小而難以進(jìn)行充分的視角控制的問題。特別是，通常由于即使是對比度比(對比率)為2∶1左右也能夠充分地識別，所以實際上作為用于限制視角而構(gòu)成為使左右的人無法看到的顯示技術(shù)還不能說是實用的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明是解決上述問題的發(fā)明，其目的在于實現(xiàn)具備能夠確保與以往相比更大的視角的控制范圍或變化形態(tài)的視角控制裝置的液晶顯示裝置。
鑒于這樣的情況，本發(fā)明的液晶顯示裝置，其特征在于，具備顯示用液晶層、對于該顯示用液晶層授予顯示用電場的顯示用電場授予結(jié)構(gòu)、以及分別配置在上述顯示用液晶層的兩側(cè)的一對偏振層，該液晶顯示裝置具有配置在上述偏振層與上述顯示用液晶層之間的視角控制用液晶層、以及將視角控制用電場授予該視角控制用液晶層的視角控制用電場授予結(jié)構(gòu)，其中，上述視角控制用液晶層被構(gòu)成為，能夠切換水平取向狀態(tài)和垂直取向狀態(tài)，而且，上述視角控制用液晶層的上述水平取向狀態(tài)的滯相軸與相對于上述視角控制用液晶層配置在與上述顯示用液晶層相反的一側(cè)的上述偏振層的偏振光透過軸或偏振光吸收軸平行地配置。
按照本發(fā)明，由于通過視角控制用液晶層實質(zhì)上構(gòu)成為能夠切換均勻的水平取向狀態(tài)和垂直取向狀態(tài)，并且該水平取向狀態(tài)的滯相軸相對于配置在與顯示用液晶層相反的一側(cè)的偏振層(鄰接的偏振層)的偏振光透過軸或偏振光吸收軸實質(zhì)上平行地配置，而使得能夠幾乎消除對處于水平取向狀態(tài)的視角控制用液晶層的透過率的極角分布的影響，所以如果使視角控制用液晶層成為水平取向狀態(tài)，則難以限制視角。另一方面，由于通過利用處于垂直取向狀態(tài)時傾斜入射的光的偏振狀態(tài)發(fā)生變化而使得在極角大的部分中光的利用效率降低或光的漏泄增大，能夠與以往相比使對比度比大幅地下降，所以能夠提高視角限制效果。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地上述視角控制用液晶層，在上述視角控制用電場授予結(jié)構(gòu)的電場無施加時成為上述水平取向狀態(tài)，而在電場施加時成為上述垂直取向狀態(tài)。在這種情況下，由于水平取向狀態(tài)為初始取向，所以易于將水平取向狀態(tài)的上述滯相軸設(shè)定為與偏振層的偏振光透過軸或偏振光吸收軸平行，從而能夠容易且準(zhǔn)確地進(jìn)行軸方位的設(shè)定。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地上述視角控制用液晶層，在上述視角控制用電場授予結(jié)構(gòu)的電場無施加時成為上述垂直取向狀態(tài)，而在電場施加時成為上述水平取向狀態(tài)。按照這種結(jié)構(gòu)，由于易于設(shè)定視角控制用液晶層的垂直取向狀態(tài)，所以能夠容易且準(zhǔn)確地進(jìn)行限制視角時的光學(xué)狀態(tài)的設(shè)定。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地上述視角控制用液晶層的上述水平取向狀態(tài)的取向方位角，相對于上述偏振光透過軸和上述偏振光吸收軸實質(zhì)上被設(shè)定在平行的4個方位上。按照這種結(jié)構(gòu)，由于視角控制用液晶層的水平取向狀態(tài)的滯相軸相對于上述偏振光透過軸和偏振光吸收軸中的任何一者被設(shè)定在平行的4個方位上，所以能夠滿足本發(fā)明的上述的基本條件，并且由于使液晶分子朝向多個取向方位角，所以能夠極力地減小視角控制用液晶層處于水平取向狀態(tài)時的光學(xué)特性的方位角依賴性。在這種情況下，視角控制用液晶層的水平取向狀態(tài)的4個方位，能夠利用用于限定液晶分子的傾倒方位的突起、縫隙(電極開口部)、以及棱等的取向限定裝置進(jìn)行設(shè)定。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地在上述顯示用液晶層的兩側(cè)分別鄰接配置相位差層。按照這種結(jié)構(gòu)，由于通過使相位差層分別鄰接配置在顯示用液晶層的兩側(cè)，而能夠使圓偏振光向顯示用液晶層入射，因而不需要顯示用液晶層的取向方位與視角控制用液晶層的取向方位的精密的一致，所以能夠容易地進(jìn)行制造。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地在從正面看顯示畫面的情況下，上述視角控制用液晶層的上述滯相軸被設(shè)定成傾斜。在本發(fā)明的情況下，由于在與滯相軸平行和正交的方位、即在上述偏振光透過軸和偏振光吸收軸的軸方位上視角變寬，因而通過傾斜地設(shè)定滯相軸而能夠提高左右方向的視角限制效果，所以能夠可靠地防止來自左右的對顯示畫面的窺視。
本發(fā)明的電子設(shè)備，是裝載了上述的任何一者中所述的液晶顯示裝置的電子設(shè)備，特別是在移動電話、便攜式電視機(jī)等的便攜式信息終端、個人計算機(jī)、電子鐘表等的便攜式電子設(shè)備中，能夠有效地使用視角限制效果。


圖1是表示實施例1的基本結(jié)構(gòu)的概要結(jié)構(gòu)圖(a)和(b)。
圖2是表示實施例1的偏振層的偏振軸與液晶層的滯相軸的關(guān)系的說明圖。
圖3是將實施例1的剖面結(jié)構(gòu)放大表示的放大部分縱剖面圖。
圖4是表示實施例1的不同結(jié)構(gòu)例的偏振軸與滯相軸的關(guān)系的說明圖。
圖5是表示從實施例1中去除了視角控制用液晶單元后的結(jié)構(gòu)的對比度特性的方位角分布和極角分布的分布圖。
圖6是表示在實施例1中，視角控制用液晶層處于水平取向狀態(tài)時的對比度特性的方位角分布和極角分布的分布圖。
圖7是表示在實施例1中，視角控制用液晶層處于垂直取向狀態(tài)時的對比度特性的方位角分布和極角分布的分布圖。
圖8是將實施例2的剖面結(jié)構(gòu)放大表示的放大部分縱剖面圖。
圖9是表示實施例2的偏振軸與滯相軸的關(guān)系的說明圖。
圖10是表示實施例2的偏振軸與滯相軸的關(guān)系的說明圖。
圖11是表示在實施例2中，視角控制用液晶層為水平取向狀態(tài)，而顯示用液晶層為光遮擋狀態(tài)時的亮度的方位角分布和極角分布的分布圖。
圖12是表示在實施例2中，視角控制用液晶層為水平取向狀態(tài)，而顯示用液晶層為光透過狀態(tài)時的亮度的方位角分布和極角分布的分布圖。
圖13是表示在實施例2中，視角控制用液晶層為垂直取向狀態(tài)，而顯示用液晶層為光遮擋狀態(tài)時的亮度的方位角分布和極角分布的分布圖。
圖14是表示在實施例2中，視角控制用液晶層為垂直取向狀態(tài)，而顯示用液晶層為光透過狀態(tài)時的亮度的方位角分布和極角分布的分布圖。
圖15是表示限制視角時的一種手法的亮度的極角分布的曲線圖。
圖16是表示限制視角時的另一種手法的亮度的極角分布的曲線圖。
圖17是表示在改變了實施例2的視角控制用液晶層的延遲的結(jié)構(gòu)中，視角控制用液晶層為垂直取向狀態(tài)，而顯示用液晶層為光遮擋狀態(tài)時的亮度的方位角分布和極角分布的分布圖。
圖18(a)是表示電子設(shè)備的外觀的立體圖，(b)是表示電子設(shè)備的顯示畫面的圖。
標(biāo)記說明100、200-液晶顯示裝置，110、210-顯示用液晶單元，120、220-視角控制用液晶單元，11、21-顯示用液晶層，12、13、22、23-偏振層，12p、13p、22p、23p-偏振軸，14、24-視角控制用液晶層，14p、24p-滯相軸。
具體實施例方式
實施例1.
下面，參見附圖詳細(xì)地對本發(fā)明的實施例1進(jìn)行說明。圖1是表示本實施例的液晶顯示裝置的原理性的結(jié)構(gòu)的概要結(jié)構(gòu)圖。圖1(a)所示的原理性的結(jié)構(gòu)10，是將一對偏振層12、13配置在顯示用液晶層11的兩側(cè)，并將視角控制用液晶層14配置在光入射側(cè)(圖示下方)的偏振層12與顯示用液晶層11之間的結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)10中，從背光源等的光源入射的光，在成為具有與偏振層12的偏振光透過軸平行的振動面的線偏振光之后，由視角控制用液晶層14進(jìn)行光調(diào)制，然后，在顯示用液晶層11接受了用于形成指定的顯示的光調(diào)制，從而僅僅是具有與偏振層13的偏振光透過軸平行的振動面的偏振光成分向觀察側(cè)出射。
另一方面，圖1(b)所示的原理性的結(jié)構(gòu)10’，雖然將一對偏振層12、13配置在顯示用液晶層11的兩側(cè)這一點與上述是相同的，但將視角控制用液晶層14配置到了光出射側(cè)(觀察側(cè)，圖示上方)的偏振層13與顯示用液晶層11之間。在該結(jié)構(gòu)10’中，從光源入射的光，在成為具有與偏振層12的偏振光透過軸平行的振動面的線偏振光之后，利用顯示用液晶層11接受用于形成指定的顯示的光調(diào)制，然后，在視角控制用液晶層14中再次被光調(diào)制，從而僅僅是具有與偏振層13的偏振光透過軸平行的振動面的偏振光成分向觀察側(cè)出射。
在上述的圖1(a)和(b)所示的任何一方的結(jié)構(gòu)10、10’中，由于在視角控制用液晶層14中透過光的視角分布被調(diào)制，所以由在顯示用液晶層11中所接受的光調(diào)制而產(chǎn)生的顯示圖像的視角分布也被調(diào)制。在本實施例的液晶顯示裝置中，雖然也可以具有相當(dāng)于上述任何一種結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)(即，也可以將光入射側(cè)和觀察側(cè)設(shè)定在上下任何一方)，但在以下的說明中，以采用圖1(a)所示的結(jié)構(gòu)10為前提進(jìn)行說明。
圖2是在本實施例的原理性的結(jié)構(gòu)10中，表示偏振層12、視角控制用液晶層14、顯示用液晶層11和偏振層13的相對姿勢關(guān)系的概要說明圖。在本實施例中，構(gòu)成為使偏振層12的變光軸(偏振光透過軸或偏振光吸收軸，在圖示的例子中表示的是偏振光透過軸情況下的例子。)12p和與之鄰接的視角控制用液晶層14的滯相軸14p實質(zhì)上成為平行。
其中，滯相軸14p指的是視角控制用液晶層14處于水平取向狀態(tài)時的滯相軸(是與具有折射率各向異性的液晶層的折射率最小的軸方向一致的軸)。本實施例的視角控制用液晶層14構(gòu)成為，利用后述的電極結(jié)構(gòu)(視角控制用電場授予結(jié)構(gòu))能夠切換實質(zhì)上均勻的水平取向狀態(tài)和實質(zhì)上均勻的垂直取向狀態(tài)，因此，基本上，液晶分子在水平取向狀態(tài)下，與偏振層12的偏振軸12p平行地取向。在圖示例的情況下，后述的取向膜的取向方位14a、14b被設(shè)定在與滯相軸14p平行的方位角上。但是，由于在偏振層12中偏振光透過軸與偏振光吸收軸正交，所以也可以構(gòu)成為使滯相軸14p與偏振軸12p正交。在此，取向方位14a表示偏振層12側(cè)的液晶分子的取向方向，而取向方位14b表示顯示用液晶層11側(cè)的液晶分子的取向方向。
此外，所謂偏振層12的偏振軸12p和與之鄰接的視角控制用液晶層14的滯相軸14p實質(zhì)上成為平行，意味著也可以不是完全地平行，相對于完全地成為平行的方位角只要是-10度～+10度范圍即可。如果是該范圍，則與完全地成為平行的情況相比能夠得到幾乎不遜色的光學(xué)特性。但是，從光學(xué)特性上說特別優(yōu)選地是-5度～+5度的范圍。
本實施例構(gòu)成為，如后所述，具備TN(扭曲向列)模式的顯示用液晶層11，偏振層12和13形成為正交尼科爾配置，其結(jié)果，如果沒有視角控制用液晶層14，則成為常白模式的TN型液晶顯示裝置。因此，在顯示用液晶層11中，入射側(cè)的取向方向11a被設(shè)定為與偏振層12的偏振光透過軸12p平行，出射側(cè)的取向方向11b則被設(shè)定為與偏振層13的偏振光透過軸13p平行。
圖3是將本實施例的實際的結(jié)構(gòu)放大表示的放大部分縱剖面圖。本實施例具有在由玻璃或塑料等構(gòu)成的透明的基板111和112之間夾持顯示用液晶層11而形成的顯示用液晶單元110、配置在該顯示用液晶單元110的光入射側(cè)的偏振層12、配置在顯示用液晶淡單元110的觀察側(cè)的偏振層13、配置在顯示用液晶單元110與偏振層12之間的在透明的基板141和142之間夾持視角控制用液晶層14而形成的視角控制用液晶單元140。
在顯示用液晶單元110的基板111的內(nèi)表面上形成有TFD元件等的開關(guān)元件113、層間絕緣膜114、在層間絕緣膜114上形成的像素電極115(顯示用電場授予結(jié)構(gòu))、以及形成在像素電極115上的取向膜116。其中，開關(guān)元件113與未圖示的布線導(dǎo)電連接，像素電極115通過設(shè)置在層間絕緣膜114上的通孔連接到了開關(guān)元件113上。像素電極115由ITO(氧化銦錫膜)等的透明導(dǎo)電體構(gòu)成。取向膜116由聚酰亞胺等的有機(jī)樹脂或SiO2等的無機(jī)絕緣材料等構(gòu)成。
另一方面，在顯示用液晶單元110的基板112的內(nèi)表面上，形成有以與像素排列對應(yīng)的指定圖形排列呈現(xiàn)指定的色相的著色層(在圖示例的情況下為R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))這3色的著色層)而構(gòu)成的濾色器119。該濾色器119，優(yōu)選地在上述著色層之上進(jìn)一步形成未圖示的透明保護(hù)膜(由丙烯酸樹脂等形成的用于保護(hù)著色層并且確保表面的平坦性的平坦化膜)。在濾色器119上形成有由ITO等的透明導(dǎo)電體構(gòu)成的對置電極118(顯示用電場授予結(jié)構(gòu))。該對置電極118，在如上所述將TFD元件那樣的2端子非線性元件作為上述開關(guān)元件113使用的情況下，被形成為具有與像素對應(yīng)的寬度的帶狀，多個對置電極118被排列成條狀。但是，在將TFT(薄膜晶體管)等那樣的3端子非線性元件作為開關(guān)元件113使用的情況下，則在像素的排列區(qū)域整個面上一體地形成。此外，在該對置電極118上進(jìn)一步形成了取向膜117。該取向膜117與上述取向膜116同樣地構(gòu)成。
顯示用液晶層11，在圖示例的情況下，由具有旋光性的具有90度的扭轉(zhuǎn)角的向列液晶構(gòu)成。即，在無電場施加時，液晶分子11m，在基板111的內(nèi)表面上以其長軸朝向取向膜116的取向方向的姿勢進(jìn)行取向，在基板112的內(nèi)表面上以其長軸朝向取向膜117的取向方向的姿勢進(jìn)行取向，其間的液晶分子11m成漸漸地向?qū)雍穹较蚺で娜∠蜃藙?。另外，在顯示用液晶單元110中，相當(dāng)于顯示用液晶層11的像素電極115(顯示用電場授予結(jié)構(gòu))的平面范圍的區(qū)域構(gòu)成像素。
在視角控制用液晶層14的基板141的內(nèi)表面上設(shè)置有由ITO等的透明導(dǎo)電體形成的電極層143(視角控制用電場授予結(jié)構(gòu))和在該電極層143上形成的取向膜144。電極層143在與上述顯示用液晶層11的像素排列區(qū)域重疊的平面區(qū)域整體上一體地形成。此外，雖然取向膜144與上述同樣，能夠由聚酰亞胺樹脂等的有機(jī)樹脂或SiO2等的無機(jī)絕緣材料構(gòu)成，但在圖示例中構(gòu)成為，在無電場施加時，視角控制用液晶層14內(nèi)的液晶分子14m具有水平地取向的初始取向能力。例如，能夠通過涂敷、燒結(jié)水平取向用聚酰亞胺膜并在上述取向方向14a上實施摩擦處理來形成取向膜144。
在視角控制用液晶層14的基板142的內(nèi)表面上設(shè)置有由ITO等的透明導(dǎo)電體形成的電極層146和在該電極層146(視角控制用電場授予結(jié)構(gòu))上形成的取向膜145。電極層146在與上述顯示用液晶層11的像素排列區(qū)域重疊的平面區(qū)域整體上一體地形成。此外，雖然取向膜145與上述同樣，能夠由聚酰亞胺樹脂等的有機(jī)樹脂或SiO2等的無機(jī)絕緣材料構(gòu)成，但在圖示例中構(gòu)成為，在無電場施加時，視角控制用液晶層14內(nèi)的液晶分子14m具有水平地取向的初始取向能力。例如，能夠通過涂敷、燒結(jié)水平取向用聚酰亞胺膜并在上述取向方向14b上實施摩擦處理來形成取向膜145。
在視角控制用液晶單元140中，在無電壓施加時，視角控制用液晶層14處于初始取向狀態(tài)、即處于實質(zhì)上均勻的水平取向狀態(tài)，液晶分子14m，全都將長軸朝向上述摩擦方向。該液晶分子14m由具有正的介電常數(shù)各向異性的向列液晶等構(gòu)成。其中，當(dāng)給上述電極層143與144之間施加大于等于閾值的指定的電壓時，液晶分子14m，將長軸朝向電場方向，視角控制用液晶層14實質(zhì)上成為均勻的垂直取向狀態(tài)。
在本實施例中，當(dāng)光從圖3的下方入射時(在將背光源等配置在圖3的偏振層12的下側(cè)的情況下)，光通過偏振層12而變?yōu)榫哂信c偏振光透過軸平行的振動面的線偏振光，并入射到視角控制用液晶層14上。當(dāng)視角控制用液晶層14處于水平取向狀態(tài)時，由于入射的線偏振光的偏振軸12p的方位角與視角控制用液晶層14的滯相軸的方位角實質(zhì)上一致，因而對于入射光的折射率，僅僅是分子長軸方向或短軸方向中的任何一方的折射率會造成影響，所以幾乎不會產(chǎn)生對于線偏振光的光調(diào)制(偏振狀態(tài)的變化)，此外，也能夠幾乎消除對于線偏振光的入射角的光調(diào)制狀態(tài)的依賴性。特別是，通過平行地構(gòu)成上述偏振層12的偏振軸12p和視角控制用液晶層14的滯相軸，使得由顯示用液晶單元110產(chǎn)生的對于顯示圖像的視角特性的影響幾乎不會產(chǎn)生。
另一方面，當(dāng)視角控制用液晶層14變?yōu)榇怪比∠驙顟B(tài)時，由于液晶分子14m變?yōu)榇怪弊藙荩噪m然對于從基板法線方向入射的光不具有雙折射性，但對于入射角的影響卻會出現(xiàn)。即，雖然對于與液晶分子14m的長軸平行的線偏振光不會造成任何的光學(xué)影響，但對于相對于分子長軸傾斜地入射的線偏振光來說，液晶分子14m的折射率各向異性所帶來的影響(彼此不同的長軸方向的折射率和短軸方向的折射率所產(chǎn)生的影響的程度)卻會因該入射角而變化。通常，入射角越大則使線偏振光的偏振狀態(tài)變化的程度就越大，其結(jié)果，由于光的利用效率或遮擋效率降低而使從偏振層13出射的光的強(qiáng)度降低、或者產(chǎn)生光漏泄，所以在該視角(極角)方向上由顯示用液晶單元110形成的圖像的對比度降低。
圖4是表示改變了本實施例的偏振層12、13以及視角控制用液晶層14的方位角后的狀態(tài)。在本例中，本實施例的顯示畫面構(gòu)成為與圖4相同的姿勢，當(dāng)從正面看該顯示畫面時，構(gòu)成為偏振層12、13的偏振軸(偏振光透過軸或偏振光吸收軸，在圖示例中表示了偏振光透過軸。)12p、13p相對于成為上下方向(圖示上下方向)的方向傾斜。在圖示例的情況下，偏振軸12p、13p分別被設(shè)定為相對于上下方向朝向傾斜45度的角度。這樣，由于能夠在上下方向和左右方向上提高由視角控制用液晶層14產(chǎn)生的視角限制效果，所以在從左右方向窺視顯示畫面的可能性高的狀況下能夠進(jìn)一步提高視角限制效果。優(yōu)選地該情況下的滯相軸的傾斜角，從光學(xué)上說相對于任何一個偏振軸被設(shè)定在10～45的范圍內(nèi)。
圖5表示在圖4的結(jié)構(gòu)中去掉了圖3所示的視角控制用液晶層14后的狀態(tài)的對比度特性的方位角分布和極角分布，圖6表示未給視角控制用液晶層14施加電場時的本實施例的對比度特性的方位角分布和極角分布，圖7表示給視角控制用液晶層14施加了大于等于閾值的電壓(30伏)時的本實施例的對比度特性的方位角分布和極角分布。其中，設(shè)上述的視角控制用液晶層14的延遲Δn·d(Δn是液晶的折射率各向異性，d是單元間隙(μm))為4.0μm。在各個圖中，附加了數(shù)字30的曲線是對比度比為10的等對比度比曲線。
來看上述的圖，在未給視角控制用液晶層14施加電場時，本實施例，與在沒有視角控制用液晶層14的情況下具有大致同等的寬視角相對，當(dāng)給視角控制用液晶層14施加電壓時，雖然對比度比不足10的區(qū)域放大得大，對于沿著偏振層12、13的偏振光透過軸和偏振光吸收軸的方位角區(qū)域來說視角限制效果比較弱，但對于偏離該方位角的方位來說，當(dāng)極角超過10～15度時就成為具有對比度比不足10的視角極窄的液晶層。因此，可以看出，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在本實施例中大幅度地提高了視角限制效果，而且在實用上也完全沒有問題。
另外，在本實施例中，由于實質(zhì)上只要形成結(jié)構(gòu)10、10’即可，所以例如也可以用共同的基板構(gòu)成圖3所示的顯示用液晶單元110的基板111和視角控制用液晶單元140的基板142。
此外，在本實施例中，也可以將視角補(bǔ)償板配置在與顯示用液晶層鄰接的位置上。在這種情況下，需要使視角控制用液晶層不必中間介入視角補(bǔ)償板而與一方的偏振板直接鄰接。
實施例2.
下面，參見圖8對本發(fā)明的實施例2的液晶顯示裝置200進(jìn)行說明。在本實施例中，在將顯示用液晶單元210采用垂直取向(Vertical Aligned)模式這一點、將視角控制用液晶單元240構(gòu)成為初始取向狀態(tài)為垂直取向狀態(tài)而在電壓施加時成為水平取向狀態(tài)這一點、以及在顯示用液晶單元210的兩側(cè)配置有相位差層21A、21B這一點上，分別與上述實施例1不同。另外，視角控制用液晶單元240也可以采用與實施例1的視角控制用液晶單元140相同的結(jié)構(gòu)。
在本實施例的顯示用液晶單元210中，顯示用液晶層21使用具有負(fù)的介電各向異性的液晶(向列液晶)，將延遲Δn·d設(shè)為0.42μm。另外，由于基板211和212、開關(guān)元件213、層間絕緣膜214、像素電極215(顯示用電場授予結(jié)構(gòu))、濾色器219、對置電極218等基本上與上述實施例1是同樣的，所以說明從略。另一方面，取向膜216、217用由垂直取向用的聚酰亞胺膜等形成的垂直取向膜構(gòu)成。其中，在垂直取向模式的顯示用液晶層21中，由于規(guī)定了從取向的初始取向狀態(tài)到電壓施加時的傾倒方位，所以使液晶分子21m的長軸從垂直方向朝向傾倒方位稍微傾斜。其中，可以通過對垂直取向膜實施摩擦處理來規(guī)定上述傾倒方位，此外，也可以通過在取向膜的表面上設(shè)置突起217t或凹部、或者設(shè)置在對置電極218(顯示用電場授予結(jié)構(gòu))上的開口部(縫隙)等的取向限制裝置來規(guī)定上述傾倒方位。特別是，為了極力減少顯示性能的方位角依賴性，優(yōu)選地構(gòu)成為使液晶分子21m以突起217t等的取向限制裝置為中心放射狀地傾倒。
此外，在視角控制用液晶單元240中，與實施例1不同，為了得到垂直取向的初始取向狀態(tài)，取向膜244、245使用的是垂直取向用的聚酰亞胺膜等的垂直取向膜。在這種情況下，為了規(guī)定電極層246、243(視角控制用電場授予結(jié)構(gòu))的電壓施加時的液晶分子24m的傾倒方位角，設(shè)計成對垂直取向膜實施摩擦處理等以在視角控制用液晶層24全體上得到均勻的水平取向狀態(tài)。該電壓施加時的水平取向狀態(tài)的液晶分子24m的傾倒方位，與上述實施例1同樣，被設(shè)定為與偏振層22的偏振光透過軸或偏振光吸收軸實質(zhì)上平行。
在本實施例中，如圖9所示，偏振層22的偏振軸(在圖示例中是偏振光透過軸)22p和視角控制用液晶層24的水平取向狀態(tài)的滯相軸24p構(gòu)成為實質(zhì)上平行，此外，偏振層23的偏振軸(在圖示例中為偏振光透過軸)23p與上述偏振軸(偏振光透過軸)22p正交。此外，如圖10所示，雖然視角控制用液晶層24的水平取向狀態(tài)的滯相軸24p與偏振層22的偏振軸(在圖示例中為偏振光透過軸)22p正交，但也可以構(gòu)成為與未圖示的偏振光吸收軸平行。進(jìn)而，如圖10所示，優(yōu)選地在從正面看顯示畫面時，上述偏振軸22p、23p和上述滯相軸24p相對于上下方向被設(shè)定在傾斜的方向上(傾斜45度的方向)。優(yōu)選地該情況下的滯相軸的傾斜角，在光學(xué)上相對于任何一方的偏振軸被設(shè)定在10～45的范圍內(nèi)。
另外，不論在哪一種情況下，都可以將視角控制用液晶層24的滯相軸的方向設(shè)定為加上在圖9和圖10中用虛線表示的其它的正交的3個方向的4個方向。即，在視角控制用液晶層24的水平取向狀態(tài)下，通過構(gòu)成為利用與上述的顯示用液晶單元210同樣的取向限定裝置而使液晶分子24m向上述4個方向傾倒，使得在滿足將滯相軸24p構(gòu)成為實質(zhì)上與偏振層22的偏振光透過軸和偏振光吸收軸中的任何一方平行的條件的同時，能夠減小視角控制用液晶層24的光學(xué)特性的方位角分布的不平衡。
在本實施例中，如圖8所示，將相位差層21A配置在視角控制用液晶單元240與顯示用液晶單元210之間，將相位差層21B配置在顯示用液晶單元210與偏振層23之間。相位差層21A，例如由將1/4波長層25和C板26疊層而構(gòu)成，相位差層21，例如由將C板27和1/4波長層28疊層而構(gòu)成。其中，也可以分別僅用1/4波長層構(gòu)成相位差層21A、21B。1/4波長層25、28，在將相互正交的軸方向的折射率設(shè)為nx、ny、nz，將nz設(shè)為光軸方向的折射率時，nx和ny具有不同的值，在光軸方向上具有指定的延遲，從而使正交的偏振光成分的相位差恰好變化1/4波長。在本實施例中，按照1/4波長層25能夠?qū)⒕€偏振光變換成圓偏振光而1/4波長層28能夠?qū)A偏振光變換成線偏振光的方式，1/4波長層25和1/4波長層28分別被配置為相對于偏振層22、23的偏振軸具有一定的關(guān)系(光學(xué)軸具有45度的方位角差的關(guān)系)。
此外，C板26、27是在與上述同樣地定義的折射率中使nx＝ny＞nz的關(guān)系成立的板，并且用于減少由于垂直取向模式的顯示用液晶層21的垂直取向狀態(tài)的視角特性引起的光漏泄等的顯示不良。本實施例的C板26、27的相位差(nz-nx)·d(d是光軸方向的厚度)被設(shè)為135nm。
由于通過配置上述的相位差層21A、21B，在本實施例中，不需要嚴(yán)密地設(shè)定顯示用液晶層21的取向方向與偏振層22、23的偏振光透過軸和偏振光吸收軸的關(guān)系，所以具有制造變得容易的效果。此外，在比顯示用液晶單元210的顯示用液晶層21位于觀察側(cè)存在Cr等的金屬遮光膜的情況下，還具有能夠用偏振層23遮擋該金屬遮光膜的表面反射光的效果。
圖11和圖12是對于用上述圖9的實線所示的結(jié)構(gòu)的本實施例，表示視角控制用液晶層24處于水平取向狀態(tài)時的顯示用液晶單元210的光遮擋狀態(tài)的亮度特性和光透過狀態(tài)的亮度特性的方位角分布和極角分布的圖，圖13和圖14是表示視角控制用液晶層24處于垂直取向狀態(tài)時的顯示用液晶單元210的光遮擋狀態(tài)的亮度特性和光透過狀態(tài)的亮度特性的方位角分布和極角分布的圖。其中，視角控制用液晶層24的延遲Δn·d為1.0μm。此外，各個圖中的1、10、50和80分別表示由裝置的等透過率曲線所表示的光透過率(1％、10％、50％、80％)。
從圖11所示的光遮擋狀態(tài)和圖12所示的光透過狀態(tài)的亮度分布可以看出，在視角控制用液晶層24處于水平取向狀態(tài)時，能夠遍及寬的視角范圍得到高的對比度。特別是，在偏振層22、23的偏振軸方向上遍及全體地得到了高的光遮擋狀態(tài)(1％)。另一方面，從圖13所示的光遮擋狀態(tài)和圖14所示的光透過狀態(tài)的亮度分布可以看出，在視角控制用液晶層24處于垂直取向狀態(tài)時，大幅度地限定了表示高的光遮擋狀態(tài)(1％)的區(qū)域，并且大幅度地限定了表示光透過狀態(tài)的高的亮度的區(qū)域，其結(jié)果，能夠大大地限制視角。特別是，在偏離偏振層22、23的偏振軸方向的方位上，光遮擋狀態(tài)和光透過狀態(tài)的亮度顛倒而產(chǎn)生了顯示的正負(fù)反轉(zhuǎn)。
圖15和圖16是表示視角限制的原理的曲線圖。圖15的曲線圖表示以下的情況，雖然光遮擋狀態(tài)的亮度的極角分布是大致平坦的，但通過在極角變高的部分使光透過狀態(tài)的亮度降低，使得在極角變高的部分對比度降低了。用這樣的手法限制視角的是上述實施例1。另一方面，圖16的曲線圖表示以下的情況，將光透過狀態(tài)的亮度的極角分布設(shè)為大致平坦，通過在極角變高的部分使光遮擋狀態(tài)的亮度增加(即，產(chǎn)生光漏泄)，使得在極角變高的部分對比度降低了。在限制視角的情況下，不僅可以用圖15所示的手法，也可以用圖16所示的手法進(jìn)行限制，上述的實施例2，可以說接近于后者的手法。另外，圖15和圖16是為了說明上述的2種手法而模式地表示虛擬的亮度分布的圖，而不是表示實際的亮度分布的圖。
圖17是表示將上述實施例2的視角控制用液晶層24的延遲Δn·d設(shè)為0.5μm時的視角控制用液晶層24處于垂直取向狀態(tài)時的光遮擋狀態(tài)的亮度分布。該亮度分布與圖13所示的分布相比，可以看出得到高的光遮擋狀態(tài)的區(qū)域擴(kuò)展了一些，而在極角大的區(qū)域中亮度充分地變高，從而得到了實用性的視角限制效果。通常，如果視角控制用液晶層24的延遲大于等于0.5μm，則能夠進(jìn)行充分的視角限制。
另外，在上述實施例1和實施例2中，都是一方的偏振層與視角控制用液晶層光學(xué)性地鄰接。由此，使偏振層的偏振軸與視角控制用液晶層的滯相軸在光學(xué)上實質(zhì)上一致，從而能夠得到上述的高的效果。
此外，作為視角限制的手法，雖然也可以考慮在顯示用液晶層的兩側(cè)配置一對偏振層，而與其獨立地在視角控制用液晶層的兩側(cè)也配置另外的一對偏振層，并且將它們疊層配置的結(jié)構(gòu)，但在這種結(jié)構(gòu)中，由于偏振層的數(shù)量變多而使顯示變暗并且無法采用上述的圖15和圖16雙方的手法，所以只能采用圖15所示的手法。另一方面，在上述實施例1和實施例2中，由于都能夠只用一對偏振層構(gòu)成，所以能夠明亮地構(gòu)成顯示，并且除了圖15的手法之外還可以采用圖16的手法。
實施例3.
最后，對裝載上述的液晶顯示裝置的電子設(shè)備進(jìn)行說明。圖18(a)表示作為本發(fā)明的電子設(shè)備(便攜式電子設(shè)備)1000的移動電話機(jī)的外觀，圖18(b)表示該電子設(shè)備1000的顯示畫面100DP。在該電子設(shè)備1000中，如圖18(a)所示，設(shè)置了操作部1001和顯示部1002，并構(gòu)成為可將操作部1001和顯示部1002折疊起來。在顯示部1002的內(nèi)部收容有電路基板1003，在該電路基板1003上安裝了上述液晶顯示裝置100，其顯示畫面100DP在顯示部1002的表面露出。
在液晶顯示裝置100的顯示畫面100DP上，如圖18(b)所示，與上述視角控制用液晶層14鄰接的偏振層12的偏振光透過軸14p和與之正交的偏振光吸收軸(未圖示)，相對于顯示畫面100DP的上下方向被設(shè)定在傾斜的方向上。此外，雖然在視角控制用液晶層14處于水平取向狀態(tài)時，對比度的方位角分布和極角分布成為曲線A那樣，但當(dāng)變?yōu)榇怪比∠驙顟B(tài)時，在從偏振光透過軸14p和與之正交的偏振光吸收軸偏離的方位上，對比度分布被限制在極角狹窄的范圍內(nèi)，如曲線B所示，視角大幅度地變小。因此，通過將視角控制用液晶層14采用垂直取向狀態(tài)，即使要從顯示畫面100DP的上下方向或左右方向傾斜地觀看顯示，由于視角限制也變得無法觀看顯示內(nèi)容。特別是，由于電子設(shè)備1000的所有者以外的人大多從左右方向傾斜地觀看顯示，所以如果視角控制用液晶層14為垂直取向狀態(tài)，則能夠可靠地防止來自左右的窺視。
另外，本發(fā)明的液晶顯示裝置和電子設(shè)備并不僅限定于上述的圖示例，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)，當(dāng)然可以進(jìn)行各種變更。例如，在上述各個實施例中，雖然是以具備開關(guān)元件的有源矩陣型液晶顯示裝置為前提進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于此，例如，也可以是無源矩陣型的液晶顯示裝置，或者也可以是段型的液晶顯示裝置。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，其特征在于，具備顯示用液晶層、對于該顯示用液晶層授予顯示用電場的顯示用電場授予結(jié)構(gòu)、以及分別配置在上述顯示用液晶層的兩側(cè)的一對偏振層，該液晶顯示裝置具有配置在上述偏振層與上述顯示用液晶層之間的視角控制用液晶層、以及將視角控制用電場授予該視角控制用液晶層的視角控制用電場授予結(jié)構(gòu)，其中，上述視角控制用液晶層被構(gòu)成為能夠切換水平取向狀態(tài)和垂直取向狀態(tài)，而且，上述視角控制用液晶層的上述水平取向狀態(tài)的滯相軸，與相對于上述視角控制用液晶層配置在與上述顯示用液晶層相反的一側(cè)的上述偏振層的偏振光透過軸或偏振光吸收軸平行地配置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述視角控制用液晶層，在上述視角控制用電場授予結(jié)構(gòu)的電場無施加時成為上述水平取向狀態(tài)，而在電場施加時成為上述垂直取向狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述視角控制用液晶層，在上述視角控制用電場授予結(jié)構(gòu)的電場無施加時成為上述垂直取向狀態(tài)，而在電場施加時成為上述水平取向狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述視角控制用液晶層的上述水平取向狀態(tài)的取向方位角，相對于上述偏振光透過軸和上述偏振光吸收軸實質(zhì)上被設(shè)定在平行的4個方位上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～3中的任意一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于在上述顯示用液晶層的兩側(cè)分別鄰接配置有相位差層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中的任意一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于在從正面看顯示畫面的情況下，上述視角控制用液晶層的上述滯相軸被設(shè)定成傾斜。
7.一種電子設(shè)備，裝載了權(quán)利要求1～6中的任意一項所述的液晶顯示裝置。
全文摘要
實現(xiàn)具備能夠更大地確保視角變化的視角控制裝置的液晶顯示裝置。本發(fā)明的液晶顯示裝置，具備顯示用液晶層(11)、對于顯示用液晶層授予顯示用電場的顯示用電場授予結(jié)構(gòu)、以及分別配置在顯示用液晶層的兩側(cè)的一對偏振層(12)、(13)，其特征在于，具有配置在偏振層(12)與顯示用液晶層(11)之間的視角控制用液晶層(14)、以及將視角控制用電場授予視角控制用液晶層(14)的視角控制用電場授予結(jié)構(gòu)，其中，視角控制用液晶層(14)構(gòu)成為能夠切換水平取向狀態(tài)和垂直取向狀態(tài)，而且，視角控制用液晶層的水平取向狀態(tài)的滯相軸(14p)與配置在與顯示用液晶層(11)相反的一側(cè)的偏振層(12)的偏振光透過軸或偏振光吸收軸(12p)平行地配置。
文檔編號G02F1/133GK1808237SQ200610001938
公開日2006年7月26日 申請日期2006年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月19日
發(fā)明者松島壽治 申請人:精工愛普生株式會社