液晶显示装置的制作方法

专利名称：：液晶显示装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及液晶显示装置，尤其是涉及具备用于使从液晶显示面板出射的光扩散的光扩散元件的液晶显示装置。
背景技术：
：近年来，以便携型电话机和PDA(PersonalDigitalAssistant:个人数字助理)为代表的便携型电子设备被广泛利用。在便携型电子设备的显示部，使用具有薄型、轻量、低耗电力等优点的液晶显示装置。液晶显示装置，与CRT、PDP(等离子体显示面板)等自发光型的显示装置不同，显示元件本身不发光。因此，在透过型的液晶显示装置中，在液晶显示元件的背面侧设置有称作背光源的照明元件，液晶显示元件按照每个像素控制来自背光源的照明光的透过光量，由此进行图像的显示。作为液晶显示装置，公知的有各种方式的装置。但是，一部分的方式(例如，使用TN型或STN型的液晶显示元件的方式)具有视野角狭窄的缺点，为了解决该问题正在进行各种技术开发。作为用于改善液晶显示装置的视野角特性的代表的技术，有附加光学补偿板的方式。另外，还公知有使从背光源出射的光在提高其指向性(平行度)的基础上入射到液晶显示元件，使通过液晶显示元件的光通过配置在液晶显示元件的前面的双凸透镜片扩散的方式(例如专利文献O。图12表示在专利文献1中公开的液晶显示装置500。液晶显示装置500具备液晶显示面板520、配置在液晶显示面板520的背面侧的背光源510、配置在液晶显示面板520的观察者侧的双凸透镜片530。背光源510具备光源501、将从光源501出射的光导入到液晶显示面板520的导光板502。导光板502具有朝向液晶显示面板520射出光的出射面502a、和与出射面502a相对的背面502b，在背面502b形成4从光源501射出的光，在导光板502内传播的途中，通过背面的棱镜503反射到液晶显示面板520侧，从出射面502a射出。背面502b的棱镜503，具有相对于出射面502a以相互不同的规定角度倾斜的2个倾斜面，由此，从背光源510射出的光，在显示面法线方向(正面方向)的强度显著变强。也就是说，从背光源510射出的光，被赋予较高的指向性。液晶显示面板520，由于设计成与显示面法线方向平行地入射的光为对比度最高，所以通过使如上所述的指向性较高的光入射到液晶显示面板520，能够提高对比度。另夕卜，由于通过液晶显示面板520的光，通过双凸透镜片530被扩散，因此视野龟被扩展。这样一来，对于液晶显示装置500，能够实现高对比度和广视野角特性两方面。专利文献1:日本专利特开平9-22011号公报
发明内容但是，在上述专利文献1中公开的液晶显示装置500中，发生显示的模糊，导致显示品质降低。该显示的模糊是由于，在从某像素射出的光中，混入从其它的像素射出经由作为光扩散元件的双凸透镜片530扩散后的光而发生混色，显示图像发生劣化而产生的。本发明鉴于上述问题而完成，其目的是抑制具备光扩散元件的液晶显示装置中的显示的模糊。本发明的液晶显示装置，包括光源；调制从上述光源射出的光的液晶显示面板；和配置在上述液晶显示面板的观察者一侧，使通过上述液晶显示面板的光扩散的光扩散元件，上述液晶显示面板包括彩色滤光片，上述光扩散元件按照上述彩色滤光片与上述光扩散元件的距离d、上述液晶显示面板的像素间距p和显示面亮度L满足d/p〈12.151L^3186的关系的方式配置。在某优选实施方式中，上述光扩散元件按照上述距离d、上述像素间距p和上述显示面亮度L满足d/p〈11.267L^3156的关系的方式配置。在某优选实施方式中，上述光扩散元件按照上述距离d、上述像素间距p和上述显示面亮度L满足d/p<10.368L/Q3133的关系的方式配置。在某优选实施方式中，上述光扩散元件按照上述距离d、上述像素间距p和上述显示面亮度L满足d/p<9.1486UQ3Q68的关系的方式配置。在某优选实施方式中，上述光扩散元件按照上述距离d、上述像素间距p和上述显示面亮度L满足d/p<7.2083L-G2848的关系的方式配置。在某优选实施方式中，上述光扩散元件按照上述距离d、上述像素间距p和上述显示面亮度L满足d/p〈3.8036L/1，3的关系的方式配置。在某优选实施方式中，本发明的液晶显示装置具备包括上述光源的照明元件。在某优选实施方式中，上述照明元件具有相对于显示面法线方向成30°以上的角的方向的亮度为显示面法线方向的亮度的13%以下的配光分布。在某优选实施方式中，上述照明元件具有相对于显示面法线方向成30°以上的角的方向的亮度为显示面法线方向的亮度的3%以下的配光分布。在某优选实施方式中，上述照明元件具有控制从上述光源射出的光的指向性的指向性控制元件。本发明的液晶显示装置的光扩散元件按照彩色滤光片和光扩散元件的距离d、液晶显示面板的像素间距p和显示面亮度L满足规定的关系的方式配置，由此抑制显示的模糊。图1为示意性表示本发明的优选实施方式的液晶显示装置100的截面图。图2为表示液晶显示装置100具备的照明元件(背光源)的一个例子的截面图。图3是用于说明图2所示的照明元件具备的棱镜片的功能的图。图4是液晶显示装置100具备的光扩散元件的一个例子的截面图。图5是表示液晶显示装置100具备的光扩散元件的其它的一个例子的截面图。图6是表示液晶显示装置100具备的光扩散元件的另一其它的一个例子的截面图。图7是用于说明通过光扩散元件观察物体时的观察对象物与实际观察的范围的关系的图。图8是表示使显示面亮度L变化时d/p与色差AE^b的关系的图表。图9是将图8中厶￡*&&=3.0时的d/p的值，以显示面亮度L为横轴，以d/p为纵轴进行制图而成的图表。图10是将图8*AE*ab=2.5、2.0、1.5、1,0、0.5时的d/p的值，以显示面亮度L为横轴，以d/p为纵轴进行制图而成的图表。图11(a)、(b)和(c)是表示从照明元件射出的光的配光分布的例子的图表。图12是示意性表示现有的液晶显示装置500的截面图。符号说明1光源2导光板3棱镜片(指向性控制元件)4棱镜10照明元件(背光源)20液晶显示面板21背面基板22前面基板23液晶层24彩色滤光片30光扩散元件30A透镜片(光扩散元件)30B棱镜片(光扩散元件)30C扩散膜(光扩散元件)31透镜32棱镜33基体34颗粒40a、40b相位差补偿元件750a、50b偏光板100液晶显示装置具体实施例方式以下，参照本发明的实施方式。此外，本发明并不局限于本发明的实施方式。(实施方式1)图1表示本实施方式的液晶显示装置100。液晶显示装置100具备:液晶显示面板20、配置在液晶显示面板20的背面侧的照明元件(背光源)10、配置在液晶显示面板20的观察者一侧的光扩散元件30。液晶显示面板20具有一对基板21和22、以及它们之间设置的液晶层23。在基板21和22的液晶层23—侧的表面，形成有用于对液晶层23施加电压的电极，和用于规定液晶层23中包含的液晶分子的取向方向的取向膜(均在图中未示)。另外，在观察者一侧配置的基板22的液晶层23—侧(即观察者侧的基板22和液晶层23之间)设置有彩色滤光片24。在液晶显示面板20的观察者一侧，设置有相位差补偿元件40a和偏光板50a。另外，在液晶显示面板20的背面侧也设置有相位差补偿元件40b和偏光板50b。作为相位差补偿元件40a和40b能够使用公知的各种相位差板。此外，相位差补偿元件的个数和配置并不局限于这里所例示的内容。也可以设置3个以上的相位差补偿元件，也可以在偏光板50a和50b的任一个与液晶显示面板20之间仅设置一个相位差补偿元件。在观察者侧的相位差补偿元件40a和液晶显示面板20之间，配置有光扩散元件30。照明元件10至少包括光源。从本实施方式的照明元件io射出的光在显示面法线方向(正面方向)的强度显著增强。即，从照明元件10射出的光被赋予较高的指向性。图2表示照明元件10的具体的结构的一个例子。图2所示的照明元件10具备光源1、和将从光源1射出的光导向液晶显示面板20的导光板2。光源l例如为发光二极管(LED)或冷阴极管。在导光板2上形成用于使从光源1射出并入射到导光板2内部的光射出到液晶显示面板20侧的结构。例如，在导光板2的两个主面中的至少一个面上形成有棱镜、皱褶。照明元件10还具有控制从导光板2射出的光的指向性的棱镜片3.作为指向性控制元件发挥功能的该棱镜片3设置在导光板2和液晶显示面板20之间。棱镜片3具有在导光板2—侧的主面上形成的多个棱镜4，如图3所示，利用全反射现象将从导光板2射出的光射向显示面法线方向。像这样，从导光板2射出的光通过棱镜片3被赋予较高的指向性。从照明元件IO射出的光具有较高的指向性，则能够将通过液晶层23的光调制为几乎一样(S卩能够对通过液晶层23的光赋予几乎一样的延迟)，因此能够降低由液晶分子的折射率各向异性引起的显示品质的视角依赖性。通过液晶层23的光，如果就这样则指向性高、亮度具有较大的偏差(即显示面法线方向的亮度显著较高，倾斜方向的亮度较低)，但通过由光扩散元件30扩散，可降低亮度的偏差，由此扩展视野角。作为光扩散元件30，能够使用具有将光扩散的功能的各种元件。光扩散元件30，例如为如图4所示的具有多个透镜31的透镜片30A、如图5所示的具有多个棱镜32的棱镜片30B。透镜片30A和棱镜片30B，利用透镜31、棱镜32的折射作用和全反射现象将光扩散。光扩散元件30或者也可以是如图6所示的利用内部散射的扩散膜30C。扩散膜30C(也被称作"扩散器")，如在图6中将一部分扩大显示的那样，具备由树脂材料形成的基体(matrix)33、和分散在基体33中具有与基体33的折射率不同的折射率的颗粒34。扩散膜30C利用基体33和颗粒34的折射率的差引起的散射现象将光扩散。另外，也可以将透镜片30A、棱镜片30B和扩散膜30C组合使用。本实施方式中的光扩散元件30，按照彩色滤光片24和光扩散元件30的距离d、液晶显示面板20的像素间距p和显示面亮度L满足下列式(1)的关系的方式配置。d/p<12.151U03186......(1)此外，这里所说的彩色滤光片24和光扩散元件30的距离d，严格来说，也如图1所示，为彩色滤光片24的观察者侧的表面与光扩散元9件30的背面侧(与观察者侧相反的一侧)的表面的距离。另外，像素间距p是指如在图1中将彩色滤光片24的一部份扩大显示的那样，能够存在的多个间距中的最小的间距。显示面亮度L为使全部像素为白显示(最高灰度等级显示)状态时的亮度。通过按照距离d、像素间距p和显示面亮度L满足上述式(1)的关系的方式配置光扩散元件30，能够进行抑制显示模糊的高品质的显示。以下，具体说明该理由。"显示模糊"是相对于目视对象的光(像)混入有对象外的光的结果、引起混色使图像不清晰的现象。因此，显示模糊的程度，着眼于某像素，能够用当改变其周围的像素的亮度时的色差表示，例如能够用L*ab(CIE1976)表色系中的色差AEtab表示。色差^￡*&13能够以JISZ8729为基准进行测定。在下列表1中，表示AE+ab的值和视觉的感觉的表现的具体的对应关系。如从表1中可知，通过使色差AE^b不足3.0，能够实现显示模糊被抑制的没有不谐调感的显示。表1视觉的感觉的表现△E*ab仅一点色差(trace)0~0.5仅一点色差(alight)0.51.5能够感知的色差(noticeable)1.5~3,0显著的色差(appreciable)3,0~6.0较大的色差(much)6.0~12.0非常大的色差(verymuch)12.0本申请的发明者进行详细的研讨后的结果，可知以色差AE、b表示的显示模糊，能够将距离d和像素间距p的比d/p作为参数进行评价。在通过光扩散元件观察物体的情况下，如图7所示，观察者观察到来自比观察对象物更大范围的光。因此，显示模糊的程度依赖于在实际的观察范围中观察对象物所占的比例。将光扩散元件的扩散角记作9，将光扩散元件与观察对象物的距离记作d，将观察对象物的一边的长度记作p，则实际观察范围的面积为7T(dtan6)2=7id2tan26，与此相对，观察对象物的面积p2，所以在观察范围中观察对象物所占的比例10为p2/(7td2tan26)=(p/d)2(1/;rtan20)。上述的说明，对于与光扩散元件30仅分离距离d的像素，也直接适用，所以显示模糊能够将距离d和像素间距p的比d/p(p/d的倒数)作为参数进行评价。另外，以色差AE^b表示的显示模糊也能够将显示面亮度L作为参数进行评价。图8表示当使显示面亮度L(cd/m2)变化时的d/p和色差AE^b的关系。此外，图8中表示关于黑显示状态和青绿显示状态下的红像素所测定的色差AE、b。在黑显示状态下，图像元素内的红像素、绿像素和蓝像素全部都为最低亮度，与此相对，在青绿显示状态下，红像素为最低亮度，绿像素和蓝像素为最高亮度。作为测定设备，使用株式会社，厶夕、、匕、3y(LambdaVision，inc)制的高感度显微分光单元TFCAM-7000C进行测定。另外，测定在以下条件下进行，即使用IO倍的透镜作为物镜，使用包括X-BEF(住友3M公司制)的照明元件10作为指向性控制元件3。根据图8可知，如果d/p相同，则显示面亮度L越高，色差AE+ab越大。因此，显示模糊也能够将显示面亮度L作为参数进行评价。另夕卜，从图8可知，如果显示面亮度L相同，则d/p越大色差AE+ab越大。在图9中表示将在图8中厶￡*&13=3.0时的d/p的值，以显示面亮度L为横轴，d/p为纵轴制图。在图9中，也一并表示出将制图的d/p的值乘方近似的曲线C1，该曲线C1以下列式(2)表示。d/p-12.151L-固6......(2)在图9的图表中，通过(1/和么￡*&1)规定的点如果位于曲线(1的下方，KlJAE*ab不足3.0。因此，可知距离d和像素间距p的比d/p与显示面亮度L如果满足己表示出的式(1)的关系(相当于将式(2)的等号置换为不等号的关系)，则能够使AE^b不足3.0，能够充分抑制显示模糊。此外，当测定图8和图9所示的色差AE^b时，作为测定时的状态之一选择青绿显示状态。这是由于当选择青绿显示状态时，与选择显示其它颜色的状态相比，色差AE^b变大。在下列表2中，表示在选择青绿显示状态(只有红像素为最低亮度)，品红显示状态(只有绿像素为最低亮度)，黄显示状态(只有蓝像素为最低亮度)的情况下(d/p为5.25)的色差AE^b的值。从表2也可知，当选择青绿显示状态时，与选择品红显示状态和黄显示状态时相比，色差AE^b大。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>另外，当测定图8和图9表示的色差AE^b时，在将青绿以条纹状显示的状态下进行测定。这是由于，通过显示这样的图案，色差AE^b变大。在下列表3中表示，以条纹状显示青绿的状态(位于包括评价对象的像素的图像元素的周围的图像元素也显示青绿的状态)进行了测定的情况、和以点状显示青绿的状态(周围的图像元素显示白色的状态)进行了测定的情况下的色差AE4b的值。从表3可知，以条纹状显示青绿比以点状显示青绿的情况下的色差AE^b大。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>如上所述，当测定图8和图9所示的色差AE^b时，以色差AEfab变得最大的条件，换言之，以最容易发生显示模糊的条件进行测定。因此，通过按照在如图9所示的曲线C1以下的方式(即按照d/p和L满足式(1)的关系的方式)配置光扩散元件30，能够充分地抑制显示模糊。此外，为了更进一步抑制显示模糊，优选按照使色差AE^b更小的方式配置光扩散元件30。图10中，表示AEhb二2.5、2.0、1.5、1.0、0.5时的d/p的值。在图10中，也一并表示将所示的d/p的值关于△E*ab=2,5、2.0、1.5、1.0、0.5的各个分别乘方近似后的曲线C2、C3、C4、C5禾口C6，这些曲线C2、C3、C4、C5和C6以下列式(3)、(4)、(5)、(6)禾B(7)表示。d/p=11.267L-03156……(3)d/p:10.368L國03133......(4)d/p=9.1486L-".3"68......(5)d/p=7.2083L-o.2848……(6)d/p=3.8036L-o.2(K)3……(7)因此，通过按照d/p和L规定的点分别在曲线C2、C3、C4、C5和C6以下的方式配置光扩散元件30，艮卩，按照d/p和L分别满足下列式(8)、(9)、(10)、(11)、和(12)的关系的方式配置光扩散元件30，由此能够使色差AE+ab不足2.5、不足2.0、不足1.5、不足1.0和不足0.5，能够更进一步抑制显示模糊。d/p〈11.267L锡6......(8)d/p<10.368L-03133......(9)d/p<9.1486L-03068......(10)d/p<7.2083L-。.2848......(11)d/p〈3.8036L扁3......(12)此外，如图1所示，优选光扩散元件30配置在液晶显示面板20的外侧。当将光扩散元件30配置在液晶显示面板20的外侧，与配置在液晶显示面板20的内侧(例如在观察者侧的基板22和彩色滤光片24之间)的情况相比，能够更加廉价地形成光扩散元件30。另外，也能够获得光扩散元件30的材料的选择种类更多的优点。另外，作为照明元件IO，并不限定于图2例示的元件，能够使用各种背光源，为了能够得到更高的对比度，优选使用能够射出指向性更高的光的元件。具体而言，照明元件10，优选具有相对于显示面法线方向成3(T以上的角的方向的亮度为显示面法线方向的亮度的13%以下的配光分布，更加优选具有3%以下的配光分布。在图11(a)、(b)和(c)中表示照明元件10的优选的配光分布的例子。在图11(a)所示的配光分布中，相对于显示面法线方向成3CT以上的角的方向的亮度为显示面法线方向(0°)的亮度的8%13%以下。通过使用具有这样的配光分布的照明元件10，能够得到优良的显示品质。另外，在图11(b)和(c)所示的配光分布中，相对于显示面法线方向成3(T以上的角的方向的亮度为显示面法线方向(0°)的亮度的3%以下。通过使用具有这样的配光分布的照明元件10，能够得到更优良的显示品质。图11(a)所示的程度的指向性，例如，通过使用具备图2所示的全反射型棱镜片3的照明元件IO能够容易地实现。另外，图ll(b)和(c)所示的程度的指向性，通过使用美国专利第5949933号说明书或美国专利第5598281号说明书中公开的背光源能够实现。在上述米国专利第5949933号说明书中，公开了在导光板的主面上设置有双凸透镜微棱镜(lenticularmicroprism)的边缘型的背光源。另外，上述美国专利第5598281号说明书中，公开了使从光源射出的光通过开口部入射到微准直器和微透镜的正下方型的背光源。产业上的可利用性依据本发明，能够抑制具备光扩散元件的液晶显示装置的显示模糊，能够实现高品质的显示。本发明能够适合用于全部液晶显示装置，尤其是能够适合用于视野角特性低的显示模式(例如，STN模式或TN模式、ECB模式)的液晶显示装置。STN模式那样的利用双折射性的显示模式中，由于倾斜地入射到液晶层的光导致对显示的不良影响变大，所以优选使用使指向性高的光入射液晶层，使由液晶层调制的光通过光扩散元件扩散的视野角扩大技术，使用本发明的意义大。权利要求1.一种液晶显示装置，其包括光源；调制从所述光源射出的光的液晶显示面板；和配置在所述液晶显示面板的观察者一侧，使通过所述液晶显示面板的光扩散的光扩散元件，所述液晶显示装置的特征在于所述液晶显示面板包括彩色滤光片，所述光扩散元件按照所述彩色滤光片与所述光扩散元件的距离d、所述液晶显示面板的像素间距p和显示面亮度L满足d/p＜12.151L-0.3186的关系的方式配置。2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于所述光扩散元件按照所述距离d、所述像素间距p和所述显示面亮度L满足d/p<11.267I/Q3156的关系的方式配置。3.根据权利要求l所述的液晶显示装置，其特征在于所述光扩散元件按照所述距离d、所述像素间距p和所述显示面亮度L满足d/p〈10.368I/G'3133的关系的方式配置。4.根据权利要求l所述的液晶显示装置，其特征在于所述光扩散元件按照所述距离d、所述像素间距p和所述显示面亮度L满足d/p<9.1486UQ3Q68的关系的方式配置。5.根据权利要求l所述的液晶显示装置，其特征在于所述光扩散元件按照所述距离d、所述像素间距p和所述显示面亮度L满足d/p〈.2083U"848的关系的方式配置。6.根据权利要求l所述的液晶显示装置，其特征在于所述光扩散元件按照所述距离d、所述像素间距p和所述显示面亮度L满足d/p<3.8036I/a2D()3的关系的方式配置。7.根据权利要求1~6中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于:其具备包括所述光源的照明元件。8.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于所述照明元件具有相对于显示面法线方向成30°以上的角的方向的亮度为显示面法线方向的亮度的13%以下的配光分布。9.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于所述照明元件具有相对于显示面法线方向成30°以上的角的方向的亮度为显示面法线方向的亮度的3%以下的配光分布。10.根据权利要求7~9中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于所述照明元件具有控制从所述光源射出的光的指向性的指向性控制元件。全文摘要本发明提供一种液晶显示装置，抑制具备光扩散元件的液晶显示装置中的显示模糊。本发明的液晶显示装置包括光源；调制从光源射出的光的液晶显示面板；和配置在液晶显示面板的观察者一侧，使通过液晶显示面板的光扩散的光扩散元件。液晶显示面板包括彩色滤光片，光扩散元件按照彩色滤光片与光扩散元件的距离d、液晶显示面板的像素间距p和显示面亮度L满足d/p＜12.151L^-0.3186的关系的方式配置。文档编号G02B5/02GK101563644SQ20078004579公开日2009年10月21日申请日期2007年12月10日优先权日2006年12月11日发明者宫崎伸一,御园健司申请人:夏普株式会社