專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置，特別涉及在液晶顯示面板的觀看者側(cè)具有光擴(kuò)散層的 直視型液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
液晶顯示裝置不是自發(fā)光型的顯示裝置，因此除了一部分反射型的以外，必須向 液晶顯示面板提供用于顯示的光的背面照明裝置(所謂背光單元)。液晶顯示面板的背面 (與觀看者側(cè)相反的一側(cè))所設(shè)置的背光單元大致分為邊光型和直下型。邊光型是使從配 置在導(dǎo)光板側(cè)面的光源(冷陰極管(CCFT :Cold Cathode Fluorescent Tube)、LED)出射的 光在導(dǎo)光板內(nèi)傳播并且在液晶顯示面板側(cè)將其導(dǎo)出的方式。直下型的結(jié)構(gòu)是在液晶顯示面 板的背面排列多個(gè)光源，從光源出射的光不通過導(dǎo)光板而入射到液晶顯示面板。液晶顯示裝置存在顯示的觀看效果隨觀看方向而不同的問題，即視野角特性變差 的問題。這是由于液晶層存在折射率各向異性，液晶層的有效相位差(延遲)隨觀看方向 而不同所造成的。作為提高液晶顯示裝置的視野角特性的方法之一，公知如下方法控制背光源的 光的指向性(平行度)，使對(duì)視野角特性不帶來壞影響的入射光主要入射到液晶顯示面板， 用微透鏡(陣列)使通過了液晶顯示面板的光全方位地?cái)U(kuò)散(例如專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1 日本特開平9-127309號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2003-50307號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開平11-242225號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題然而，在使用上述微透鏡的情況下，形成凹凸?fàn)钔庑蔚奈⑼哥R或者在平坦的層內(nèi) 形成規(guī)定形狀的折射率分布的微透鏡(有時(shí)稱為“平板微透鏡”)都存在如下問題難以 控制透鏡形狀，難以精密地控制透鏡凸部的厚度與粘結(jié)層的厚度之比，和/或難以高精度 地控制光通量的分布。特別是形成凹凸?fàn)钔庑蔚耐哥R存在如下問題難以高精度地均勻地 粘合于顯示面板，另外，透鏡特性會(huì)隨著嵌入粘結(jié)層中的部分的大小、形狀的不同而發(fā)生變 化，達(dá)不到實(shí)用的程度。并且，還存在不能消除透鏡界面處的后方散射的問題。另一方面，利用全反射的光擴(kuò)散片是公知的(專利文獻(xiàn)2)。專利文獻(xiàn)2中公開的 光擴(kuò)散片是背投型顯示裝置用擴(kuò)散片，用于使從顯示面板出射的平行度高的影像光擴(kuò)散。本發(fā)明者研究了為了擴(kuò)大直視型液晶顯示裝置的視野角而將利用全反射的光擴(kuò) 散層設(shè)置在直視型液晶顯示面板的觀看者側(cè)的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了如下應(yīng)用于直視型時(shí)特有的問 題多重像和視野角特性的極角依存性中的局部性(某極角處的)色度變化(色度的藍(lán)移) 會(huì)被觀察到。另外，在此所說的“利用全反射的光擴(kuò)散層”不是意味著僅利用全反射，而是 意味著至少利用全反射，用于顯示的光包含全反射光和其它反射光。
本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其主要目的是使用利用全反射的光擴(kuò)散層 來改善直視型液晶顯示裝置的視野角特性。用于解決問題的方案本發(fā)明的液晶顯示裝置，具有液晶顯示面板，其具備一對(duì)偏光板；以及第1光擴(kuò) 散層和第2光擴(kuò)散層，其各自具有互相對(duì)置的第1主面和第2主面，使上述第1主面朝向上 述液晶顯示面板的觀看者側(cè)的表面來配置，上述第1光擴(kuò)散層和第2光擴(kuò)散層各自獨(dú)立地 具有第1區(qū)域和多個(gè)第2區(qū)域，所述第1區(qū)域由具有第1折射率&的第1物質(zhì)形成，所述 多個(gè)第2區(qū)域由具有比上述第1折射率小的第2折射率N2的第2物質(zhì)形成，上述多個(gè)第2 區(qū)域是在上述第1區(qū)域內(nèi)在與上述第2主面平行的面內(nèi)的1個(gè)方向上以規(guī)定間距P來配置 的，并且，上述多個(gè)第2區(qū)域各自在與上述第1區(qū)域之間形成有相對(duì)于上述第2主面的法線 傾斜a °的多個(gè)界面，上述第1光擴(kuò)散層配置在比上述第2光擴(kuò)散層靠近上述液晶顯示面 板的一側(cè)，上述第1光擴(kuò)散層的上述多個(gè)第2區(qū)域沿著上述液晶顯示面板的水平方向排列 成條狀。在一個(gè)實(shí)施方式中，上述第2光擴(kuò)散層的上述多個(gè)第2區(qū)域沿著上述液晶顯示面 板的垂直方向排列成條狀。在一個(gè)實(shí)施方式中，上述第1光擴(kuò)散層和第2光擴(kuò)散層的上述第2區(qū)域各自近似 于等腰三角形，所述等腰三角形在上述第2主面?zhèn)染哂械走?，在上述?主面?zhèn)染哂许旤c(diǎn)， 頂角為2 a。
的差為上述波長范圍中的的平均值的0. 02以下。在一個(gè)實(shí)施方式中，上述第2區(qū)域還包括吸收可見光的物質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施方式中，上述規(guī)定間距P為該方向的像素間距的3/4以下。一個(gè)實(shí)施方式的液晶顯示裝置還具有設(shè)置在上述第2光擴(kuò)散層的觀看者側(cè)的光 散射層。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠使用利用全反射的光擴(kuò)散層(光擴(kuò)散片)來改善直視型液晶顯 示裝置的視野角特性。在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，光擴(kuò)散層所導(dǎo)致的多重像不易被看到。 根據(jù)本發(fā)明，只要將光擴(kuò)散層配置在液晶顯示面板的觀看者側(cè)的規(guī)定位置就能夠改善視野 角特性。本發(fā)明適用于公知的所有液晶顯示面板。例如，不僅適用于視野角特性差的TN模 式的液晶顯示面板，還適用于視野角特性好的VA模式的液晶顯示面板。并且，適用于具備
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在一個(gè)實(shí)施方式中，設(shè)上述等腰三角形的高度為H，設(shè)n為2以上的整數(shù)時(shí)，滿足 [公式1]
在一個(gè)實(shí)施方式中，優(yōu)選400nm至800nm的波長范圍中的N1;/N2的最大值和最小值在像素內(nèi)設(shè)有取向方向互相不同的液晶區(qū)域的取向分割構(gòu)造和/或在像素內(nèi)設(shè)有呈互相 不同的亮度的副像素的像素分割(多像素)構(gòu)造的液晶顯示面板。


圖1是具備光擴(kuò)散層的液晶顯示裝置100的示意性分解截面圖。圖2是具備光擴(kuò)散層的液晶顯示裝置100的示意性分解立體圖。圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式的液晶顯示裝置110的示意性分解立體圖。圖4是用于說明光擴(kuò)散層10的結(jié)構(gòu)和功能的圖。 圖5的(a)和(b)是表示從光擴(kuò)散層出射的各種光的擴(kuò)散特性的圖，(a)是從背 光單元出射的光的半值角Δ θ5(1為士 10°的情況，(b)是從背光單元出射的光的半值角 Δ θ5(1 為 士35° 情況。圖6的(a) (d)是表示以往的MVA模式的液晶顯示裝置的、特性的視野角依 存性的圖。圖7的(a) (d)是表示設(shè)有1個(gè)光擴(kuò)散層的MVA模式的液晶顯示裝置的Y特 性的視野角依存性的圖。圖8的(a) (d)是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的MVA模式的液晶顯示裝置的Y特 性的視野角依存性的圖。圖9是表示以往的液晶顯示裝置的色差的圖。圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的液晶顯示裝置的色差的圖。圖11的(a)和(b)是用于說明使用了本發(fā)明的實(shí)施方式的光擴(kuò)散層的情況下能 夠看到的多重像的圖，(a)是示意性截面圖，(b)是示意性平面圖。圖12是表示實(shí)驗(yàn)性地求出多重像出現(xiàn)的位置a的厚度(L+H)依存性的結(jié)果的圖。圖13是表示示出多重像的實(shí)測(cè)結(jié)果的線輪廓的一個(gè)例子的圖。圖14是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的其它液晶顯示裝置IlOA的示意性分解立體圖。附圖標(biāo)記說明10、10A、10B:光擴(kuò)散片、光擴(kuò)散層(全反射擴(kuò)散層)；12、12a、12b 高折射率區(qū)域 (第1區(qū)域)；12s:界面(全反射面)；14:低折射率區(qū)域(第2區(qū)域)；20 :MVA模式的液 晶顯示面板；20a 觀看者側(cè)的玻璃基板；30 背光單元；40 光散射層(擴(kuò)散反射層)；100、 110、IlOA 液晶顯示裝置；302a 垂直入射光；302b 僅經(jīng)過1次全反射而出射的光(垂直 入射光)；304a、306a 斜入射光；304b 經(jīng)過2次全反射而出射的光(斜入射光的一部分)； 306b 僅經(jīng)過1次全反射而出射的光(斜入射光的一部分)。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖來說明具備本發(fā)明的實(shí)施方式的光擴(kuò)散層的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu) 和特性。本發(fā)明的液晶顯示裝置是觀看者直接觀看從顯示面出射的光的直視型液晶顯示裝置。參照?qǐng)D1和圖2來說明本發(fā)明的實(shí)施方式的液晶顯示裝置所具備的光擴(kuò)散片10 及其作用。為了簡(jiǎn)化，說明僅具備1片光擴(kuò)散片的液晶顯示裝置100。圖1是液晶顯示裝置100的示意性分解截面圖，圖2是液晶顯示裝置100的示意性分解立體圖。在此例示VA模式的液晶顯示裝置。與以往的TN模式相比，利用垂直取向型液晶 層的VA模式的液晶顯示裝置具有改善了的視野角特性。垂直取向型液晶層由未施加電壓 時(shí)的液晶分子的預(yù)傾角為85°以上90°以下的垂直取向膜和介電各向異性為負(fù)的向列相 液晶材料構(gòu)成。VA模式的液晶顯示裝置，特別是專利文獻(xiàn)3所記載的MVA模式的液晶顯示 裝置，視野角特性優(yōu)良，被廣泛采用。在MVA模式中，在互相正交的2個(gè)方向配置有直線狀 的取向限制部件(狹縫或肋條)，在取向限制部件之間，形成代表各疇的導(dǎo)向偶極子的方位 角相對(duì)于配置在正交尼科耳中的偏光板的偏振光軸(透過軸)成45度的4個(gè)液晶疇。當(dāng) 將方位角的0度設(shè)為表的表盤的3點(diǎn)鐘方向，將逆時(shí)針方向設(shè)為正時(shí)，4個(gè)疇的導(dǎo)向偶極子 的方位角為45度、135度、225度、315度。相對(duì)于偏振光軸為45度方向的直線偏振光不被 偏光板吸收，因此從透過率的觀點(diǎn)來看是最優(yōu)選的。這樣，MVA模式的液晶顯示裝置具有在 1個(gè)像素中形成4個(gè)疇的結(jié)構(gòu)(4分割取向構(gòu)造或簡(jiǎn)稱4D構(gòu)造)，因此具有改善了的視野角 特性。然而，對(duì)于MVA模式的液晶顯示裝置還希望γ特性的視野角特性的進(jìn)一步改善，在 下面的實(shí)施方式中，說明通過設(shè)置光擴(kuò)散層來進(jìn)一步改善MVA模式的液晶顯示裝置的γ特 性的視野角特性的例子。液晶顯示裝置100具備光擴(kuò)散片10、液晶顯示面板20以及背光單元30。在此，例 示使用具備相位差板的MVA模式的液晶顯示面板20的情況。為了參考，在本說明書中引用 專利文獻(xiàn)3中公開的全部內(nèi)容。另外，相位差板也可以使用公知的相位差板。光擴(kuò)散片10具有互相對(duì)置的第1主面和第2主面，具有1個(gè)光擴(kuò)散層10，該1個(gè) 光擴(kuò)散層10將第1主面朝向VA模式的液晶顯示面板的觀看者側(cè)的表面來配置。也可以在 光擴(kuò)散層10的液晶顯示面板20—側(cè)(光入射側(cè))設(shè)置基膜(未圖示)。另外，也可以在光 擴(kuò)散層10的觀看者側(cè)(光出射側(cè))設(shè)置抗炫層、抗反射層、低反射層或防止反射層(都未 圖示)。當(dāng)然，也可以根據(jù)需要，組合其中任意2個(gè)以上。光擴(kuò)散片10和液晶顯示面板20 通過粘結(jié)層(未圖示)而粘合。一般地，在液晶顯示面板20兩側(cè)的最表面設(shè)有偏光板，因 此光擴(kuò)散片10會(huì)粘合在觀看者側(cè)的偏光板上。在此，也將在液晶顯示面板20上粘貼光擴(kuò) 散片10而成的裝置(不具有背光單元30的裝置)稱為液晶顯示裝置。光擴(kuò)散層10包括具有第1折射率N1的第1物質(zhì)和具有比第1折射率小的第2折 射率N2的第2物質(zhì)，第2物質(zhì)形成有多個(gè)第2區(qū)域14 (低折射率區(qū)域)，該多個(gè)第2區(qū)域14 各自在與第2主面垂直的截面上的形狀近似于在第2主面?zhèn)染哂械走叀⒃诘?主面?zhèn)染哂?頂點(diǎn)的等腰三角形。多個(gè)第2區(qū)域14在由第1物質(zhì)形成的第1區(qū)域(高折射率區(qū)域)12 內(nèi)，在與第2主面平行的面內(nèi)的至少1個(gè)方向，以規(guī)定間距P被配置。在高折射率區(qū)域12和 低折射率區(qū)域14的界面12s，從高折射率區(qū)域側(cè)以臨界角以上的角度入射的光被全反射。如參照?qǐng)D4所后述的那樣，在此例示的光擴(kuò)散層10的低折射區(qū)域的等腰三角形 滿足規(guī)定條件，因此與光擴(kuò)散層10的主面垂直(入射角的絕對(duì)值為0°至0. Γ不到)入 射的光302a在光擴(kuò) 散層10內(nèi)僅被全反射1次之后從光擴(kuò)散層10出射到觀看者側(cè)(出射 光302b)。以相對(duì)于主面傾斜的角度(入射角的絕對(duì)值為0.1°以上)入射的光的一部分 304a在光擴(kuò)散層10內(nèi)被全反射η次(η為2以上的整數(shù))以上(圖1中η = 2)之后從光 擴(kuò)散層出射到觀看者側(cè)(出射光304b)。另外，以相對(duì)于主面傾斜的角度(入射角的絕對(duì)值 為0. Γ以上)入射的光的另一部分306a在光擴(kuò)散層10內(nèi)僅被全反射1次之后從光擴(kuò)散層10出射到觀看者側(cè)(出射光306b)。其結(jié)果，上述至少1個(gè)方向的視野角特性(以上述 至少1個(gè)方向規(guī)定的方位角處的極角(Θ)依存性)會(huì)提高。這樣，光擴(kuò)散層10利用全反 射使光擴(kuò)散，因此也稱為“全反射擴(kuò)散層”。此外，顯示中利用的光不限于全反射光。另外，光擴(kuò)散層利用了全反射，因此與利用透鏡的折射作用的情況相比，不易受形 狀的影響，并且，低折射率區(qū)域具有與等腰三角形近似的簡(jiǎn)單形狀，因此還具有易于制造的 優(yōu)點(diǎn)。并且，光擴(kuò)散層的互相對(duì)置的主面(表面)互相平行，能夠容易地粘合到液晶顯示面 板的表面。另外，與液晶顯示面板粘合的面僅由高折射率區(qū)域構(gòu)成，因此粘合對(duì)光擴(kuò)散層內(nèi) 的全反射特性沒有絲毫影響。在此，如圖2所示，從與光擴(kuò)散層10的主面垂直的方向看時(shí)，多個(gè)第2區(qū)域14都 是在垂直方向延伸的矩形，多個(gè)第2區(qū)域14沿著水平方向排列成條狀。圖1與圖2的水平 方向的截面圖對(duì)應(yīng)。從圖1可知，光擴(kuò)散層10能夠提高水平方向的視野角特性(即水平方 向的極角(Θ)依存性)。根據(jù)用途，在很多MVA型液晶顯示面板20中，將顯示面看作表的 表盤，4個(gè)疇的導(dǎo)向偶極子的方位角設(shè)為45度、135 度、225度、315度，在正交尼科耳中配置 的一對(duì)偏光板的偏振光軸(透過軸)配置成一方與顯示面的垂直方向(12點(diǎn)鐘-6點(diǎn)鐘方 向)大致平行，另一方與水平方向(3點(diǎn)鐘-9點(diǎn)鐘方向)大致平行。在液晶顯示裝置中，根 據(jù)用途，所要求的視野角特性是不同的。因此，通過設(shè)置光擴(kuò)散層10，能夠有效地提高視野 角特性，其中，光擴(kuò)散層10在沿著要求大視野角特性的方向排列多個(gè)矩形的第2區(qū)域14，所 述多個(gè)矩形的第2區(qū)域14在與要求大視野角特性的方向正交的方向上延伸。一般而言，水 平方向的視野角特性得到重視，使用圖2所示的在水平方向排列多個(gè)在垂直方向上延伸的 矩形的第2區(qū)域14的光擴(kuò)散層是有效的。本發(fā)明的實(shí)施方式的液晶顯示裝置110，如圖3的示意性分解立體圖所示，具有光 擴(kuò)散層IOA和10B。在此，光擴(kuò)散層IOA與液晶顯示裝置100的光擴(kuò)散層10相同，光擴(kuò)散層 IOB是在水平方向延伸的矩形的第2區(qū)域14沿著垂直方向成條狀地排列多個(gè)。這樣，通過 加設(shè)光擴(kuò)散層10B，能夠提高垂直方向的視野角特性。下面，參照?qǐng)D4來說明光擴(kuò)散層10的結(jié)構(gòu)和功能的詳細(xì)情況。在下面的說明中， 為了簡(jiǎn)化，液晶顯示面板20的主面和光擴(kuò)散層10的主面平行，忽略它們的界面和與使它們 粘合的粘結(jié)層(未圖示)的界面處的光的折射。另外，下面的說明即使考慮上述折射，基本 上也是成立的。在此，如圖4所示，設(shè)低折射率區(qū)域14的間距為P，設(shè)等腰三角形的高度為H，頂 角為2α。從與光擴(kuò)散層10垂直的方向(圖4中Δ θ =0)入射的光302a僅有1次全反 射，因此當(dāng)假定設(shè)計(jì)條件為最苛刻的情況時(shí)，需要滿足在低折射率區(qū)域14的頂點(diǎn)全反射的 光不入射到相鄰的低折射率區(qū)域14、而從光擴(kuò)散層10的表面出射(出射光302b)的條件， 因此成為[公式3]
ZTPH ^ T""；~~~( 1 )
tan 2or +tan or
ο另外，需要滿足從斜方向(| Δ θ I > 0° )入射到光擴(kuò)散層10的光進(jìn)行1次全反 射的條件，即
[公式4] (參照?qǐng)D1中的入射光306a和出射光306b)。并且，為了使從斜方向(I Δ θ I >0° )入射到光擴(kuò)散層10的光的一部分304a進(jìn) 行2次全反射而從光擴(kuò)散層10出射(出射光304b)，需要使θ 2滿足在界面12s發(fā)生全反 射的條件。θ2 由[公式5] 給出，因此根據(jù)斯奈爾定律，在高折射率區(qū)域(第1區(qū)域=N1) 12與低折射率區(qū)域 (第2區(qū)域Ν2) 14的界面12s的全反射條件成為[公式6] 因此，將θ 2代入，成為[公式7] 實(shí)際上，在式(5)中，產(chǎn)生2次全反射的光的入射角Δ θ不是平行光(不是Δ θ =0° )，而是與平行光無限接近的Δ θ的區(qū)域的光，因此可以認(rèn)為[公式8] 因此，作為光擴(kuò)散層(全反射擴(kuò)散層)10的設(shè)計(jì)，在使用一定指向性下具有半值角 Δ θ 5(|的背光單元的情況下，為了使在與液晶顯示面板相對(duì)垂直的方向(Δ θ =0)的光僅 進(jìn)行1次全反射，并且斜方向的光(I δ θ I > ο)的一部分進(jìn)行2次全反射，設(shè)計(jì)成滿足上 述式(1)和(6)。這樣，不僅是斜光的1次全反射，并且2次全反射光也能夠得到有效的利 用，能夠得到大視野角特性。另外，在使斜入射光的一部分進(jìn)行η次以上(n ^ 2)全反射的情況下，上述式(6) 可擴(kuò)展為[公式9][
(n為2以上的整數(shù)) ⑵因此在使斜入射光的一部分進(jìn)行η次以上全反射的情況下，設(shè)計(jì)成滿足上述式 (1)和⑵。另外，毋容置疑，需要滿足最終條件在高折射率區(qū)域12 (折射率N1)與空氣的界 面，光不全反射，而是折射，從高折射率區(qū)域12出射。因此，對(duì)于在高折射率區(qū)域12與低折 射率區(qū)域14的界面12s進(jìn)行η次全反射的光，需要滿足 當(dāng)滿足上述式(1)和式(6)或式(1)和式(7)時(shí)，當(dāng)將從背光單元30出射的光 的強(qiáng)度分布的最大強(qiáng)度設(shè)為100%、將強(qiáng)度為10%的角度設(shè)為士 Δ θ1(1時(shí)，如果設(shè)計(jì)成 士 Δ θ 1(|滿足上述式(1)和式(6)或式(1)和式(7)，則通過液晶顯示面板20而出射的光 在光擴(kuò)散層10中能夠得到有效(90%以上)的利用，因此是優(yōu)選的。該情況下，作為將從背 光30出射的光聚光的部件，可廣泛地使用公知的光學(xué)元件。例如，可使用棱鏡片、棱鏡片與 擴(kuò)散反射板(光散射板)的一體構(gòu)造物、隔柵或逆棱鏡。另外，在本說明書中，在設(shè)有它們 的情況下，包含它而稱為背光單元。另外，從背光單元出射的光的指向性不必一定要設(shè)計(jì)成滿足上述條件。只要從不 滿足上述條件的角度入射的光如后述的那樣由低折射率區(qū)域14吸收，就不影響視野角特性。下面，參照?qǐng)D5來說明使用了附帶下面3個(gè)參數(shù)組A、B以及C的特征的光擴(kuò)散層 (分別稱為光擴(kuò)散層A、B以及C)的情況下的光的擴(kuò)散特性的差異。光擴(kuò)散層A滿足上述 條件，而光擴(kuò)散層B和C不滿足上述條件。A =N1 = 1. 55，N2 = 1. 40，α = 8. 0°，P = 50 μ m，H = 110 μ mB =N1 = 1. 55，N2 = 1· 50，α = 8· 0°，P = 50 μ m，H = 110 μ mC =N1 = 1. 55，N2 = 1· 50，α = 6· 0°，P = 50 μ m，H = 155 μ m圖5的(a)表示具有半值角Δ θ 5Q = 士 10°的指向性的光從背光單元入射到光擴(kuò) 散層A和B時(shí)，從光擴(kuò)散層10出射的光的擴(kuò)散特性。在此所示的擴(kuò)散特性是低折射率區(qū)域 14以規(guī)定間距被排列的方向的出射光強(qiáng)度的極角依存性，與液晶顯示裝置的視野角特性相 當(dāng)。光擴(kuò)散層A能夠有效地利用在光擴(kuò)散層內(nèi)進(jìn)行了 2次全反射的光，結(jié)果表明，與光擴(kuò)散 層B相比，出射光的強(qiáng)度分布覆蓋大角度范圍。然而，1次全反射光的峰值和2次全反射光的峰值顯著地呈現(xiàn)在圖5的(a)的光擴(kuò) 散層A的出射光強(qiáng)度分布中。由于這些峰值的原因，觀看者會(huì)對(duì)視野角特性產(chǎn)生不連續(xù)感。 因此，為了防止這種情況，優(yōu)選降低入射到光擴(kuò)散層的光的指向性，即，加大半值角Δ θ50Ο 圖5的(b)表示從背光單元出射的光的半值角Δ θ5(1為士35°時(shí)的擴(kuò)散特性的結(jié)果。從 圖5的(b)可知，滿足上述條件的光擴(kuò)散層A的出射光強(qiáng)度分布比光擴(kuò)散層B和C的廣，并 且，不具有圖5的(a)中看到的明顯的峰值。因此，能夠抑制觀看者會(huì)對(duì)視野角特性產(chǎn)生不 連續(xù)感的情況。
下面，參照?qǐng)D6、圖7以及圖8來說明以往的MVA模式的液晶顯示裝置和本發(fā)明的 實(shí)施方式的MVA模式的液晶顯示裝置的γ特性的視野角依存性(極角依存性)。圖6 圖8所示的圖的橫軸是要顯示的灰度級(jí)(輸入灰度級(jí)，0 255灰度級(jí))，縱軸是所顯示的 灰度級(jí)。任一個(gè)液晶顯示裝置都被設(shè)定成從正面觀看時(shí)能夠得到Y(jié) =2. 2的曲線。圖6的(a) (d)是表示以往的M VA模式的液晶顯示裝置的、特性的視野角依 存性的圖。該以往的液晶顯示裝置具備相位差板。圖7的(a) (d)是表示在具有圖6的 (a) (d)的視野角特性的以往的MVA型液晶顯示裝置中僅設(shè)有1片滿足上述條件的光擴(kuò) 散層10的、MVA模式的液晶顯示裝置的γ特性的視野角依存性的圖，該液晶顯示裝置具 有與圖2所示的液晶顯示裝置100相同的結(jié)構(gòu)。圖8的(a) (d)是表示在具有圖6的
(a) (d)的視野角特性的以往的MVA型液晶顯示裝置中設(shè)有2片滿足上述條件的光擴(kuò)散 層10的、本發(fā)明的實(shí)施方式的MVA模式的液晶顯示裝置的γ特性的視野角依存性的圖，該 液晶顯示裝置具有與圖3所示的液晶顯示裝置110相同的結(jié)構(gòu)。分別是(a)表示左右方向，
(b)表示上下方向，(c)表示45°方向，(d)表示135°方向的極角θ依存性。方位角是3 點(diǎn)鐘方向?yàn)?°，逆時(shí)針方向?yàn)檎?。從圖6的(a)可知，以往的液晶顯示裝置在任一個(gè)方位角方向都是隨著極角θ變 大，泛白(顯示比本來要顯示的亮度高的亮度的現(xiàn)象)變得顯著。該傾向在上下方向(垂 直方向)最顯著，下面是在左右方向(水平方向)顯著。圖中未表示，但是，在液晶層的延 遲大的情況下，在靠近最高灰度級(jí)的區(qū)域會(huì)出現(xiàn)灰度級(jí)反轉(zhuǎn)(亮度隨著提高灰度級(jí)而減小 的情況)。與此相對(duì)，從看圖7的(a) (d)可知，在圖2所示的液晶顯示裝置中，左右方向的 視野角特性得到顯著的改善。即，在該液晶顯示裝置所具有的光擴(kuò)散層10(參照?qǐng)D2)中，低 折射率區(qū)域14延伸的方向是垂直方向，與該方向正交的方向即水平方向(左右方向)的視 野角特性得到顯著的改善。在此所示例子的光擴(kuò)散層的上述參數(shù)是N1 = 1. 59,N2 = 1. 40， α =8.0°，Ρ = 50μπι，Η= ΙΙΟμπι。即，通過設(shè)置光擴(kuò)散層，左右方向的泛白得到極大的 改善，斜方向(極角>0° )的灰度級(jí)特性也成為接近、=2. 2的值，其中，上述光擴(kuò)散層 是在水平方向排列了在垂直方向延伸的低折射率區(qū)域14而成的。此外，光擴(kuò)散層是在水平 方向排列有在垂直方向延伸的多個(gè)低折射區(qū)域，但是，是使排列方向相對(duì)于總線傾斜士 1° 以上而配置的。傾斜的方向可以是順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向中的任意一個(gè)，在此是在逆時(shí) 針方向傾斜。其發(fā)揮防止后述的莫爾條紋的效果，并且還發(fā)揮改善圖7的(c)所示的45° 方向的視野角特性的效果。并且，從看圖8的(a) (d)可知，在低折射率區(qū)域14與水平方向和垂直方向排 列成條狀地設(shè)有2個(gè)光擴(kuò)散層的本發(fā)明的實(shí)施方式的液晶顯示裝置(參照?qǐng)D3)中，改善了 上下方向和水平方向的視野角特性，并且改善了 45°方向和135°方向的視野角特性，所 有方位的視野角特性成為接近Y = 2. 2的值。此外，從在此所用的背光單元出射的光的半值角Δ θ5(|是士35°左右，包含使視 野角特性下降的光。因此，使半值角Δ θ5(|為士25°以下，甚至使Δ θ5(|為士 15°以下，就 能夠使斜視角(I θ I > 0° )處的灰度級(jí)特性也成為接近Y = 2. 2的值。此外，如后所述， 在采用使低折射率區(qū)域14吸收向光擴(kuò)散層10的入射角大的光的結(jié)構(gòu)的情況下，不一定必 須要提高從背光單元出射的光的指向性(減小半值角)。
下面，參照?qǐng)D9和圖10，說明色度變化特性。圖9是以往的液晶顯示裝置的色差， 圖10是本發(fā)明的實(shí)施方式的液晶顯示裝置的色差。在圖10中，實(shí)施了抑制如后所述的視 野角特性的極角依存性中的局部性(某極角處的)色度變化(色度的藍(lán)移)的對(duì)策。以往 的液晶顯示裝置具有圖6所示的γ特性的視野角依存性，實(shí)施方式的液晶顯示裝置具有圖 8所示的Y特性的視野角依存性。圖9和圖10表示從水平方向觀看時(shí)的色度，表示極角 θ為45°和60°的結(jié)果。圖9和圖10表示麥克貝思圖上的色度隨視角的變化(與θ = 0°的色度的差)，左起到第18個(gè)藍(lán)綠色(cyan)為止是有彩色的，從第19個(gè)白色(white) 到第24個(gè)黑色(black)為止是無彩色的，最右面是平均值。如圖9所示，在以往的液晶顯示裝置中，關(guān)于極角θ =45°處的各色的色度變化， u' ν'色度坐標(biāo)中的色差A(yù)u' ν'大的情況存在，與此相對(duì)如圖10所示，在本發(fā)明的實(shí)施 方式的液晶顯示裝置中，色差A(yù)u' ν'在0.01以下，成為小的值。在上述光擴(kuò)散層中，低折射率區(qū)域的某方向上的與主面垂直的截面的形狀與等腰三角形近似，具有參照?qǐng)D4說明了的規(guī)定關(guān)系，因此具有光的利用效率高，并且視野角特性 的改善效果好的優(yōu)點(diǎn)，但是，本發(fā)明的實(shí)施方式的液晶顯示裝置的光擴(kuò)散層不限于此。艮口， 不僅可以使用光擴(kuò)散層Α，還可以使用光擴(kuò)散層B和C。光擴(kuò)散層10具有由具有第1折射率N1的第1物質(zhì)形成的第1區(qū)域和由具有第2 折射率N2的第2物質(zhì)形成的多個(gè)第2區(qū)域，多個(gè)第2區(qū)域在與第2主面平行的面內(nèi)的1個(gè) 方向上以規(guī)定間距P被配置在第1區(qū)域內(nèi)，并且，多個(gè)第2區(qū)域各自只要在與第1區(qū)域之間 形成相對(duì)于第2主面的法線傾斜α °的多個(gè)界面即可。作為光擴(kuò)散層10，也可以使用專利 文獻(xiàn)2所記載的光擴(kuò)散層(光擴(kuò)散片)。其中，專利文獻(xiàn)2所記載的光擴(kuò)散層的結(jié)構(gòu)是僅使 與入射角為0°以上10°以下的范圍的平行光接近的光有效地僅進(jìn)行1次全反射，因此光 的利用效率低，并且視野角特性的改善效果小。如上所述，只要將利用全反射的光擴(kuò)散層設(shè)置在液晶顯示面板的觀看者側(cè)，就能 夠改善VA模式的液晶顯示裝置的γ特性的視野角特性。然而，如上所述，可知當(dāng)將利用 全反射的光擴(kuò)散層設(shè)置在直視型液晶顯示面板的觀看者側(cè)，會(huì)產(chǎn)生多重像被看到的、應(yīng)用 于直視型的情況下特有的問題。下面，參照?qǐng)D11的(a)和(b)，說明在使用了本發(fā)明的實(shí)施方式的光擴(kuò)散層的情況 下能夠看到的多重像。如圖11的(a)示意性地表示的，在從背光單元出射的光中存在以I θ ‘ I > 0° 且不滿足上述條件的角度出射的光，因此會(huì)看到θ ‘ =0°的光所形成的實(shí)像(1次像)和 以I θ ‘ I > 0°的角度入射的光所形成的多重像(2次像)。這是由于以ι θ ‘ I > 0° 的角度入射到光擴(kuò)散層10的光在與以Θ' =0°入射的光從光擴(kuò)散層10的高折射率區(qū)域 12a出射的位置起偏離距離a(ym)的位置向正面方向出射所造成的。以| θ ‘ | > 0°的 角度入射到光擴(kuò)散層10的光從高折射率區(qū)域12a入射到低折射率區(qū)域14內(nèi)，在那里折射， 向正面方向出射。當(dāng)與顯示面垂直的方向看時(shí)，如圖11的(b)所示，液晶顯示裝置的1個(gè) 像素量的線點(diǎn)亮?xí)r，會(huì)看到實(shí)像和多重像。在圖11的(a)中，L1是基膜16的厚度，L2是玻璃基板20a的厚度和偏光板的厚 度的和，L3是從光擴(kuò)散層10的高折射率物質(zhì)(第1物質(zhì))的底面到低折射率物質(zhì)(第2物 質(zhì))的頂點(diǎn)的距離。
在此所示的θ'是表示液晶顯示面板20的觀看者側(cè)的玻璃基板20a和偏光板 (因?yàn)楸《磮D示)中的光的行進(jìn)方向的角度，當(dāng)入射到基膜16時(shí)發(fā)生折射，進(jìn)一步地，入 射到高折射率區(qū)域12時(shí)發(fā)生折射，成為小于θ ‘的角度，但是，它們之間的折射率差小。另 夕卜，未考慮由于折射而入射角變小的情況，因此在此求出的條件比實(shí)際條件苛刻。上述多重像是如下這樣造成的從高折射率區(qū)域12入射到低折射率區(qū)域14的光 的一部分(以比臨界角小的角度入射的光)在界面12s不發(fā)生全反射而是發(fā)生折射，入射 到低折射率區(qū)域14，在與顯示面垂直的方向上出射。在直視型液晶顯示裝置中，從背光單元出射的光是擴(kuò)散光，因此存在滿足下式關(guān) 系的成分(平行光成分)，并且[公式11] N1Cos α > N2斜入射光(Δ θ >0)的一部分的成分不滿足下式[公式12]N1Cos ( θ ‘ +(2η-1) α ) > N2 (η 為 1 以上的整數(shù))。S卩，斜入射光的一部分的成分在界面12s不發(fā)生全反射，而是發(fā)生折射，入射到低 折射率區(qū)域14。該問題是只要存在相對(duì)于主面傾斜的界面(高折射率區(qū)域/低折射區(qū)域)就會(huì)產(chǎn) 生的問題，不僅在使用滿足參照?qǐng)D4說明的規(guī)定關(guān)系的光擴(kuò)散層的情況下，并且在使用專 利文獻(xiàn)2所記載的光擴(kuò)散層的情況下也會(huì)產(chǎn)生。本發(fā)明的液晶顯示裝置能夠解決該問題。下面說明使得使用了利用全反射的光擴(kuò) 散層的直視型液晶顯示裝置中產(chǎn)生的多重像難以看到的結(jié)構(gòu)和作用?？梢钥紤]使多重像成為不為人視覺識(shí)別的程度的對(duì)策。視力是作為分辨能力而被 測(cè)量的，即能夠?qū)⑾噜彽膬蓚€(gè)點(diǎn)分辨為不同的點(diǎn)的能力，此時(shí)所用的是蘭氏(Landolt)環(huán)。 視力以能夠識(shí)別的最小視角的倒數(shù)來表示，將能夠確認(rèn)1分(1分是1度的1/60的角度) 的視角的視力規(guī)定為視力1.0。假如能夠確認(rèn)的最小視角為2分則視力是0.5。一般的視 力檢查的距離是離視力表5米，而以與視力1. O相當(dāng)?shù)奶m氏環(huán)分辨為不同的點(diǎn)或線的情況 為1. 5mm的距離。順便說一下，1. 5mm相當(dāng)于相隔5米的地方的視角為1分。例如，在以蘭氏環(huán)為基準(zhǔn)的視力1.0(以視角表示則為1.0分)的情況下，如果觀 測(cè)者離液晶顯示面板為50cm，則可進(jìn)行150 μ m(準(zhǔn)確而言145 μ m)的識(shí)別。因此，當(dāng)a為 150 μ m以下時(shí)，能夠有效地抑制看到多重像的情況。即，在將L和H相加所得的距離看作 總距離的情況下，滿足tan θ ‘ *(L+H) < 150 μ m的條件即可。另外，進(jìn)行了主觀評(píng)價(jià)的結(jié) 果，得到了 在觀測(cè)者離液晶顯示面板為50cm的情況下，作為a的值，只要是250 μ m以下就 能夠容許這樣的結(jié)果。將其以視角表示，則為1.7分以下。在此，以采用圖3所示的結(jié)構(gòu)而提高了左右方向(水平方向)的視野角特性的液 晶顯示裝置為例進(jìn)行說明。即，第1光擴(kuò)散層IOA配置在比第2光擴(kuò)散層IOB靠近液晶顯 示面板20的一側(cè)，第1光擴(kuò)散層IOA的多個(gè)第2區(qū)域(均為矩形區(qū)域)14沿著液晶顯示面 板20的水平方向排列成條狀，第2光擴(kuò)散層IOB的多個(gè)第2區(qū)域(均為矩形區(qū)域)14沿著 液晶顯示面板20的垂直方向排列成條狀。一對(duì)偏光板(未圖示)的一方的偏振光軸配置 在水平方向，另一方的偏振光軸配置在垂直方向。液晶顯示面板20可以是上述VA模式，也可以是其它顯示模式。如圖11的(a)所示，第1光擴(kuò)散層IOA隔著基膜16被配置在液晶顯示面板20的 觀看者側(cè)。第2光擴(kuò)散層IOB也可以隔著基膜被配置在第2光擴(kuò)散層IOB與第1光擴(kuò)散層 IOA之間，但是，為了防止多重像，優(yōu)選在第2光擴(kuò)散層IOB與第1光擴(kuò)散層IOA之間不隔著基膜。在圖11的(a)中，考慮到L和H(低折射率區(qū)域14的高度)的合計(jì)距離的情況下， a可以記作tan θ ‘ * (L+H)。因此，越減小L+H的值，a就越小，多重像就越難以識(shí)別。與光 擴(kuò)散層IOB相比，與液晶顯示面板20更靠近的光擴(kuò)散層IOA能夠減小L+H，因此能夠使水平 方向的多重像難以識(shí)別。人眼是左右并列配置的，因此 容易看到水平方向的多重像。因此，在本發(fā)明的實(shí)施 方式的液晶顯示裝置中，為了使得多重像難以視覺識(shí)別，在靠近液晶面板20的一側(cè)配置光 擴(kuò)散層10A，在光擴(kuò)散層IOA中，在垂直方向延伸的低折射率區(qū)域在水平方向排列成條狀。 當(dāng)然，優(yōu)選將上述a設(shè)為250 μ m以下，甚至150 μ m以下，但是，至少在靠近液晶面板20的 一側(cè)配置光擴(kuò)散層10A，就能夠使多重像難以視覺識(shí)別，其中，光擴(kuò)散層IOA在垂直方向延 伸的低折射率區(qū)域在水平方向排列成條狀。另外，如果一并使用下面所示的其它對(duì)策，則即 使上述a超過250 μ m,也能使多重像視覺不到。另外，如圖11的(a)所示，光擴(kuò)散層IOB的L的值包括液晶顯示面板20的觀看者 側(cè)的玻璃基板20a、偏光板(未圖示)、基膜16以及光擴(kuò)散層IOA的光擴(kuò)散層10，因此必然 會(huì)比設(shè)置在液晶顯示面板20附近的涉及光擴(kuò)散層IOA的L的值大。當(dāng)然，優(yōu)選在觀看者側(cè) 所配置的光擴(kuò)散層10B，也滿足上述條件。圖12表示實(shí)驗(yàn)性地求出多重像出現(xiàn)的位置a的厚度(L+H)依存性的結(jié)果。另外， 圖13表示示出多重像的實(shí)測(cè)結(jié)果的線輪廓的一個(gè)例子。圖13的橫軸是位置，縱軸是亮度。 根據(jù)圖13的結(jié)果制作了圖12的圖。在圖13中，在液晶顯示裝置中僅顯示一條白顯示的線(點(diǎn)亮RGB)，用CXD照相機(jī) 拍攝其亮度，通過圖像處理運(yùn)算測(cè)量亮度的截面輪廓。在實(shí)測(cè)值方面，L1分別為0、50、75、 100、190 μ m的5種，L2為500,900 μ m的2種(偏光板的厚度固定在200 μ m)，L3為30 μ m， 計(jì)10種，圖13作為一個(gè)例子，表示沒有光擴(kuò)散層、L+H = 830以及L+H = 1230μπι的3個(gè) 線輪廓。在圖13中，沒有光擴(kuò)散層則不產(chǎn)生多重像。即，不產(chǎn)生多重像所造成的亮度峰值。 L+H = 830和L+H= 1230 μ m時(shí)，如圖13中的下箭頭所示，出現(xiàn)了多重像所造成的亮度峰 值。即，在這些亮度線輪廓中，多重像峰值間的距離的一半的距離相當(dāng)于a。在圖12中， 表示改變了厚度L+H時(shí)的實(shí)測(cè)值a，實(shí)線是a的計(jì)算值，a = tan θ ‘ *(L+H)。圖中的計(jì)算值A(chǔ)、B所用的θ'采用當(dāng)從光擴(kuò)散層的低折射區(qū)域的等腰 三角形的底邊側(cè)(圖11的(a)中的上)入射平行光時(shí)，根據(jù)在極角0°和極角θ ‘(在空 氣中為極角Δ θ)的位置看到的亮度的峰值中的在θ ‘看到的亮度的峰值而求出的θ ‘。 如上所述，該θ ‘可以在實(shí)測(cè)中求出，不過，理論上在正面方向(極角0度方向)能夠造成 2重像的光通量的θ ‘也可以根據(jù)以下的式(9)求出[公式13]
在圖12 中，實(shí)測(cè)值為 N! = 1.59，N2 = 1.45。計(jì)算值 A 為 N! = 1. 59，N2 = 1. 45。 計(jì)算值 B 為 K = 1. 59，N2 = 1. 49。a 均為 8°。在圖12所示的實(shí)測(cè)值中，k分別為0、50、75、100、190 ii m的5種，L2為500、900 ii m 的2種(偏光板的厚度固定在200 y m)，L3為30 y m。因此，L是它們的組合的和，計(jì)10種 實(shí)測(cè)值。H為llOym。根據(jù)圖12，實(shí)測(cè)值和計(jì)算值A(chǔ)呈現(xiàn)良好的一致。另外，由于這種一 致，也可以定量地理論地確切考慮計(jì)算值B。根據(jù)圖12可知，在計(jì)算值A(chǔ)的情況下，為了使a為150 ym以下，S卩，當(dāng)將eB設(shè)為區(qū) 分多重像光和實(shí)像光的角度，將Lb設(shè)為觀看距離時(shí)，為了使eBztarTWLb)為1.0分(1 分為1° /60)以下，優(yōu)選使總厚度(有時(shí)表示為Lt)L+H為480i!m以下。例如，為了使L+H 為480 ii m以下，可以是k為0 ii m，L2為360 ii m(玻璃基板的厚度為260 u m,偏光板厚度為 100 u m), ！^為lOiim，H為110 ym這樣的組合。當(dāng)然不限于此，只要能夠使L+H為480 y m 以下，以任何組合來實(shí)現(xiàn)都可以。還可以看出，在計(jì)算值B的情況下，當(dāng)使a為150 y m以下， 則優(yōu)選使總厚度L+H為600 ym以下。該情況下也是，不限于此，任何組合都可以。另外，根據(jù)主觀評(píng)價(jià)的結(jié)果，為了使a為250 y m以下，即，使0 B為1. 7分以下，優(yōu) 選對(duì)于計(jì)算值A(chǔ)，使總厚度L+H為800 y m以下，對(duì)于計(jì)算值B，為980 y m以下。該情況下也 是，總厚度L+H以任何組合來實(shí)現(xiàn)都可以。在圖3所示的本發(fā)明的實(shí)施方式的液晶顯示裝 置中，當(dāng)光擴(kuò)散層10A滿足該條件時(shí)，能夠改善上下左右方向的視野角特性，并且有效地抑 制左右方向的2重像的產(chǎn)生。并且，圖3所示的本發(fā)明的實(shí)施方式的液晶顯示裝置具有2個(gè)光擴(kuò)散層10A和 10B。因此，該情況下更優(yōu)選使總厚度(2Li+L2+2L3+2H)為先前所示的各個(gè)情況下的數(shù)值以 下。該情況下也是，任何組合都可以。因此，不僅能夠改善左右方向的視野角特性，并且有 效地抑制左右方向的2重像的產(chǎn)生，并且還能夠有效地抑制上下方向的視野角特性中的2 重像，在全方位都不會(huì)導(dǎo)致顯示特性惡化。從上述式(9)可知，改變&和N2值則上述值也會(huì)改變，因此也可以根據(jù)結(jié)構(gòu)來決 定L+H的最佳值。此外，液晶顯示裝置是根據(jù)其用途來決定標(biāo)準(zhǔn)觀看距離的。例如，用于顯示器則為 50cm左右。另外，一般而言，可以認(rèn)為液晶顯示裝置的標(biāo)準(zhǔn)觀看距離只要比像素間形成的黑 矩陣(BM)不能被清楚地識(shí)別的距離長即可。例如，當(dāng)將BM的寬度設(shè)為50i!m時(shí)，最小的觀 看距離是9 B為1. 7分時(shí)要求10cm，e B為1. 0分時(shí)要求18cm。(其它對(duì)策1)如果在低折射率區(qū)域14中混合具有吸收可見光的性質(zhì)的材料來吸收入射到低折 射率區(qū)域14的光，則能夠有效地防止多重像的產(chǎn)生。作為吸收可見光的材料，例如優(yōu)選使 用炭黑或者使用藍(lán)顏料和紅顏料的混合物。優(yōu)選可見光的吸收率在95%以上，更優(yōu)選99% 以上。(其它對(duì)策2)
為了使得入射到低折射率區(qū)域14的光不在與顯示面垂直的方向出射，要在低折 射率區(qū)域14不使光折射。因此，根據(jù)式(2)，作為η次全反射來考慮，滿足[公式14]
(η 為 1 以上的整數(shù))的條件即可。例如，在N1 = 1. 55，N2 = 1. 40，α = 8. 0°，η = 1 的情況下，Δ θ 為約27°。因此，如果使從背光單元出射的全部光通量進(jìn)入27°以內(nèi)則能夠極大地減少多 重像。并且，在還考慮到η = 2的光的情況下，通過使背光單元的全部光通量進(jìn)入13°以 內(nèi)，在原理上就使多重像視覺識(shí)別不到。可以將上述其它對(duì)策1和2相對(duì)于上述對(duì)策(將a設(shè)為規(guī)定值以下的對(duì)策)獨(dú)立 地或者將任意2個(gè)以上組合起來采用。另外，為了消除這樣的多重像的問題，優(yōu)選提高背光 的指向性(減小半值角)，但是，當(dāng)過高地提高背光的指向性時(shí)，產(chǎn)生圖5的(a)所示的1次 全反射光和2次全反射光的峰值顯著地出現(xiàn)所造成的視野角特性的不連續(xù)感，因此優(yōu)選能 夠同時(shí)抑制圖5的(a)的問題和多重像的產(chǎn)生的將a設(shè)為規(guī)定值以下的對(duì)策和其它對(duì)策1。如上所述，只是將利用全反射的光擴(kuò)散層設(shè)置在液晶顯示面板的觀看者側(cè)，就能 夠改善VA模式的液晶顯示裝置的γ特性的視野角特性，并且能夠通過控制從液晶層到光 擴(kuò)散層的第2主面的距離、其它對(duì)策1、2來解決多重像的問題。但是可以看出，在應(yīng)用于直 視型的情況下視野角的極角依存性中的局部性(某極角處的)色度變化(色度的藍(lán)移)這 種特有的問題會(huì)產(chǎn)生。該問題是由于除了使用出射擴(kuò)散光的背光單元之外，第1物質(zhì)的折射率N1和第2 物質(zhì)的折射率N2還存在波長分散所造成的。即，原因是從背光單元出射的某光通量Δ θ 通過液晶顯示面板入射到光擴(kuò)散層的第1區(qū)域(折射率隊(duì))的光，在與第2區(qū)域(折射率 N2)之間的傾斜的界面，是否滿足(公式4)的式，依賴于光的波長。S卩，即使是相同入射角，根據(jù)該光的波長，或者為全反射，或者為部分反射，是會(huì)變 的。在部分反射的情況下，一部分光在界面折射而入射到第2區(qū)域內(nèi)。這是由于材料本身 的折射率存在波長分散(波長依存性)所造成的。例如，在使用了 N1 = 1. 59，N2 = 1. 50， α =8.0°的光擴(kuò)散層的情況下，從背光單元以約30°的傾斜度出射的光通過液晶顯示面 板，在第1區(qū)域內(nèi)作為Θ'=約18°的光而存在，在觀測(cè)者側(cè)作為約60°的光而出射。在 第1區(qū)域和第2區(qū)域的界面，并不是所有波長區(qū)域都進(jìn)行全反射，而是也有進(jìn)行部分反射的 波長區(qū)域。因此，反射率依賴于波長，從背光單元出射的光譜在通過光擴(kuò)散片而射出到觀測(cè) 者側(cè)的情況下會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致變色化。可以看出，當(dāng)改寫全反射條件即(公式4)的式，則成為[公式15] 在此，λ是波長。因此，折射率成為波長的函數(shù)，因此是否進(jìn)行全反射要依賴于波 長。此外，不考慮波長依存性時(shí)的折射率由波長550nm的光所對(duì)應(yīng)的折射率來代表。
在不滿足上式的全反射的情況下成為部分反射，當(dāng)將光的偏振光設(shè)為S偏振光 時(shí)，反射率R成為，[公式I6] 其中，θ 3是向第2區(qū)域折射時(shí)的折射角，[公式17] θ3 = 90°相當(dāng)于全反射。因此，如果N1和N2的比不依賴于波長而是固定的話， 反射率R就不會(huì)隨波長而變化。反射率R不依賴于波長就是從背光單元出射的光譜不隨高 折射率區(qū)域12和低折射率區(qū)域14的界面12s處的反射而變化，因此顯示色不變化。一般而言，材料的折射率的波長分散分為無波長分散(折射率與波長無關(guān)，大致 固定)、正分散(波長越長折射率越低)或逆分散(波長越長折射率越高)。其中，無波長 分散和正分散是主要的。該折射率的波長分散可以用柯西的分散式來表述。在此采納的視野角特性的極角依存性中的局部性(上述極角60°處的)色度的藍(lán) 移在正分散和正分散或者正分散和無波長分散的組合中顯著地產(chǎn)生。這是因?yàn)?，N1和N2均 為正分散的情況下，波長越長，N1和N2的折射率差越小。即，波長越長越難滿足(公式15) 的式的關(guān)系，因此波長越長反射率越低。因此，通過了光擴(kuò)散層時(shí)，譜會(huì)變化，該情況下會(huì)產(chǎn) 生色度的藍(lán)移。在考慮到折射率的波長分散的情況下，為了使N1和N2的比固定，優(yōu)選對(duì)于N1和N2 中的任意一個(gè)，都使用無波長分散的材料。并且，對(duì)于&和隊(duì)中的任意一個(gè)，在使用正分散 的材料的情況下，按N1和N2的比在可見光的波長范圍(400nm以上SOOnm以下)中成為固 定的方式來選擇材料即可。具體而言，可見光的波長范圍中的N1ZiN2的最大值和最小值的差 為可見光的波長范圍中的N1ZiN2的平均值的0. 02以下即可。這樣的材料可酌情選擇?；蛘?，如果按N1 = 1. 59,N2 = 1. 40的組合的方式來進(jìn)行能夠滿足2次全反射的條 件的折射率的設(shè)定，則即使不使N1和N2的比在可見光的波長范圍固定，也能夠抑制色度的 藍(lán)移。在此，說明了 S偏振光，對(duì)于P偏振光也可以同樣考慮。因此，根據(jù)以上情況，只是將利用全反射的光擴(kuò)散層設(shè)置在液晶顯示面板的觀看 者側(cè)，就能夠改善VA模式的液晶顯示裝置的γ特性的視野角特性，并且能夠通過控制從液 晶層到光擴(kuò)散層的第2主面的距離、其它對(duì)策1、2來解決多重像的問題。并且，使N1和N2的比與波長無關(guān)，而固定，就能夠抑制視野角特性的極角依存性中的局部性色度變化。另外，本發(fā)明的實(shí)施方式的光擴(kuò)散層，如上所述，至少具有在1個(gè)方向以規(guī)定間距 排列的多個(gè)低折射率區(qū)域。如公知的，當(dāng)間距接近的周期構(gòu)造被重疊配置時(shí)，產(chǎn)生莫爾條 紋。因此，當(dāng)光擴(kuò)散層所具有的低折射率區(qū)域所形成的周期構(gòu)造的間距和液晶顯示面板的 像素的周期構(gòu)造的間距接近時(shí)，會(huì)產(chǎn)生莫爾條紋。為了有效地抑制莫爾條紋的產(chǎn)生并且不 損害顯示質(zhì)量，優(yōu)選低折射率區(qū)域所形成的周期構(gòu)造的間距為相同方向的像素的排列間距 的3/4以下，優(yōu)選相對(duì)于像素的開口部配置2個(gè)以上的低折射率區(qū)域。另外，優(yōu)選，低折射率 區(qū)域的排列方向相對(duì)于液晶顯示面板所具有的總線(柵極總線、源極總線和/或CS總線) 具有1°以上的傾斜度。 圖3所示的液晶顯示裝置110，如上所述，具有光擴(kuò)散層IOA和10B?？拷壕э@ 示面板20的一方的光擴(kuò)散層IOA是在垂直方向延伸的矩形的多個(gè)第2區(qū)域(低折射率區(qū) 域)14沿著水平方向排列成條狀，靠近觀看者側(cè)的一方的光擴(kuò)散層IOB是在水平方向延伸 的矩形的多個(gè)第2區(qū)域14沿著垂直方向排列成條狀。由光擴(kuò)散層IOA來改善水平方向的 視野角特性，由光擴(kuò)散層IOB來改善垂直方向的視野角特性。并且，也可以如圖14所示的液晶顯示裝置IlOA那樣，在液晶顯示裝置110的光擴(kuò) 散層IOB的觀看者側(cè)，設(shè)置光散射層(擴(kuò)散反射層)40。光散射層40例如由在樹脂中分散 與樹脂相比折射率不同的粒子所得的材料形成。光散射層40發(fā)揮作為抗炫層的功能。當(dāng) 然，如上所述，在光擴(kuò)散層IOB的觀看者側(cè)，此外還可以設(shè)置抗反射層、低反射層或防反射 層。當(dāng)然，也可以根據(jù)需要，組合其中任意2個(gè)以上。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明可廣泛地應(yīng)用于公知的液晶顯示裝置，能夠改善視野角特性。
權(quán)利要求
一種液晶顯示裝置，其特征在于具有液晶顯示面板，其具備一對(duì)偏光板；以及第1光擴(kuò)散層和第2光擴(kuò)散層，其各自具有互相對(duì)置的第1主面和第2主面，使上述第1主面朝向上述液晶顯示面板的觀看者側(cè)的表面來配置，上述第1光擴(kuò)散層和第2光擴(kuò)散層各自獨(dú)立地具有第1區(qū)域和多個(gè)第2區(qū)域，所述第1區(qū)域由具有第1折射率N1的第1物質(zhì)形成，所述多個(gè)第2區(qū)域由具有比上述第1折射率小的第2折射率N2的第2物質(zhì)形成，上述多個(gè)第2區(qū)域是在上述第1區(qū)域內(nèi)在與上述第2主面平行的面內(nèi)的1個(gè)方向上以規(guī)定間距P來配置的，并且，上述多個(gè)第2區(qū)域各自在與上述第1區(qū)域之間形成有相對(duì)于上述第2主面的法線傾斜α°的多個(gè)界面，上述第1光擴(kuò)散層配置在比上述第2光擴(kuò)散層靠近上述液晶顯示面板的一側(cè)，上述第1光擴(kuò)散層的上述多個(gè)第2區(qū)域沿著上述液晶顯示面板的水平方向排列成條狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述第2光擴(kuò)散層的上述多個(gè)第2區(qū)域沿著上述液晶顯示面板的垂直方向排列成條狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述第1光擴(kuò)散層和第2光擴(kuò)散層的上述第2區(qū)域各自近似于等腰三角形，所述等腰 三角形在上述第2主面?zhèn)染哂械走?，在上述?主面?zhèn)染哂许旤c(diǎn)，頂角為2a。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液晶顯示裝置，其特征在于 設(shè)上述等腰三角形的高度為H，設(shè)n為2以上的整數(shù)時(shí)，滿足 [公式1] 禾口[公式2] 1 o
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中的任一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其特征在于400nm至800nm的波長范圍中的N/N2的最大值和最小值的差為上述波長范圍中的N/ N2的平均值的0. 02以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中的任一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其特征在于 上述第2區(qū)域還包括吸收可見光的物質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中的任一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其特征在于 上述規(guī)定的間距P為該方向的像素間距的3/4以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中的任一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其特征在于 還具有光散射層，所述光散射層設(shè)置在上述第2光擴(kuò)散層的觀看者側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明的液晶顯示裝置，具有液晶顯示面板；以及第1光擴(kuò)散層和第2光擴(kuò)散層，其具有第1主面和第2主面，使第1主面朝向液晶顯示面板的觀看者側(cè)的表面來配置，第1光擴(kuò)散層和第2光擴(kuò)散層各自獨(dú)立地具有由具有第1折射率N1的第1物質(zhì)形成的第1區(qū)域和由具有第2折射率N2(＜N1)的第2物質(zhì)形成的多個(gè)第2區(qū)域，第2區(qū)域是在第1區(qū)域內(nèi)在與第2主面平行的面內(nèi)的1個(gè)方向以間距P來配置的，并且，各第2區(qū)域在與第1區(qū)域之間形成有相對(duì)于第2主面的法線傾斜α°的界面，第1光擴(kuò)散層配置在比第2光擴(kuò)散層靠近液晶顯示面板的一側(cè)，第1光擴(kuò)散層的多個(gè)第2區(qū)域沿著液晶顯示面板的水平方向排列成條狀。根據(jù)本發(fā)明，使用利用全反射的光擴(kuò)散層來改善直視型液晶顯示裝置的視野角特性。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK101861544SQ200880116520
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月22日
發(fā)明者久保真澄, 山本明弘, 田口登喜生, 西原雄祐, 青山伊織 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社