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。更具体地讲，涉及适用于使液晶分子的初始取向为垂直取向、通过产生电场(例如横向电场)来控制液晶分子的模式的显示方式的液晶显示装置。
背景技术：
液晶显示装置以薄型、轻量和低功耗为特征，在各种领域中被广泛使用。在液晶显示装置内通常为了进行显示而具备背光源单元，利用液晶控制从背光源单元出射的光。作为光源，也能够将太阳光反射而在显示中加以利用，在文字处理器、笔记本型个人计算机、车载用显示器等主要在室内使用的液晶显示装置，或者虽然在室外使用却常常要求一定量的明亮度的液晶显示装置中，需要结构中包括光源的背光源单元。作为构成背光源单元的部件，除光源外，还能够列举反射片、扩散片、棱镜片等。背光源单元的种类通常已知边光型和正下方型。在正下方型背光源单元中，光源与液晶显示面板相对地配置，从光源出射的光直接直线性地通过配置在光源上的扩散片、棱镜片等光学片，作为显示光从背光源单元出射。边光型背光源单元具有导光板。从光源出射的光暂时从导光板的侧面入射到导光板内，被反射、扩散等之后，成为面状的光从导光板的主面出射，进而通过扩散片、棱镜片等光学片，作为显示光从背光源单元出射。在具备小型画面的液晶显示装置中，能够用较少数量的光源以低功耗进行显示并且还适于薄型化的边光型被广泛地利用。液晶显示装置要求无论从哪个角度观看显示画面时都能够得到同样的显示的视野角特性。这是因为由于进行液晶显示的开(ON)和关(OFF)的控制的液晶分子具有双折射性并且是棒状，因此相对于显示画面在正面方向上行进的光和在倾斜方向上行进的光中，光的转换方式不同。作为使液晶显示装置的视野角特性提高的技术，正在研究如下方法使用设定为一定条件的由双折射介质和胆留相层构成的偏振光分离器，对相对于基板倾斜45°方向的视野角进行补偿的方法(例如，参照专利文献1)；和在液晶显示装置的显示面配置散射各向异性的各向异性散射膜，对倾斜方向的视野角进行补偿的方法(例如，参照专利文献2)。然而，专利文献1记载的方法中，由于偏光层有3层，所以透过率大幅降低。此外， 专利文献2记载的方法中，由于在显示面配置具有各向异性的散射层，所以显示易受到外部光的影响而发生文字模糊，除此之外还因散射层使文字发生模糊。这样，尚未出现不使用特别的补偿层或者散射层而能够改善视野角特性的技术，还存在改善的余地。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开平11-64841号公报专利文献2 日本特开2004-145182号公报
发明内容
发明要解决的课题本发明是鉴于上述现状而完成的，其目的是提供一种不降低透过率而能够改善视野角特性的液晶显示装置。用于解决课题的方法液晶显示装置的显示方式根据使液晶取向的方式分类，作为现有的液晶显示装置的显示方式，已知有TN(Twisted Nematic，扭转向列)模式、VA(Vertical Alignment，垂直取向)模式、IPSQn-plane Switching，平面开关)模式、OCBOptically self-Compensated Birefringence，光学自补偿双折射)模式等。对此，最近提案有如下模式的显示方式使用具有正的介电常数各向异性的向列型液晶作为液晶材料，使该向列型液晶垂直取向来保持高对比度性，使用梳形的一对电极产生横向电场来控制液晶分子的取向的模式。以下，以上述模式为例，说明实现本发明的方法，但本发明并不限于上述模式。上述模式是在配置在同一基板上的一对梳形电极之间产生弧形的横向电场，使液晶分子沿着该横向电场取向的显示方式。由此，在液晶层中，液晶分子轴的取向方向的单位矢量即指向矢的分布，形成沿着横向电场具有对称性的弧形，在横向方向上显示所谓的弯曲状取向，因此，即使在从相对于显示面倾斜的方向观看时，也能够以与从正面方向观看时相同的显示品质来视认显示。本发明者们着眼于在上述模式的液晶显示装置中能够得到优异的对比度和视野角特性这一点，进一步对在上述模式中得到高透过率的方法进行了各种研究。本发明者们首先着眼于背光源单元。对一般的背光源单元的出射光分布进行研究之后，发现当以面板的正面方向为极角0°时，在从极角0° 士90°的各个角度具有不同亮度的出射光分布，并且着眼于以下优选方面对背光源单元的出射光分布进行调整，使得其在从极角0°到士 60°的范围内，相对于全部出射光量具有95%的光束量比例，并且在从极角0°到士60°的范围中亮度的变化从人眼来看不会变得极端。这是因为设想在从极角0°到士60°的范围内观察者视认显示的可能性高，从而通过在该范围中提高光束量比例并且降低角度依赖性，能够高效地提高观察者感觉到的亮度且提高视野角特性。而且，本发明者们着眼于这样的上述模式的特征和背光源单元的出射光分布积极进行研究之后，着眼于从极角士20°到士60°的范围的背光源单元的出射光分布，发现 在确定了背光源单元的从极角士20°到士60°的范围的出射光分布比例的基础上，通过使该范围中的上述模式下的指向矢分布的占有比率接近背光源单元的出射光分布比率，能够得到高亮度，并且能够进行视野角改善。当背光源单元的出射光分布在正面方向及与其接近的方向上、即不高于极角士20°的光集束的比例高时，虽然几乎不存在液晶补偿的紊乱，但是相对于面板表面从倾斜方向观看时的光成分与正面方向相比变得极少，存在从倾斜方向观看显示装置时因变暗而不能确认显示的情况。相反，当与极角士20°相比更倾斜的方向的光的比例变大时，正面的亮度变暗。另外，从液晶分子的折射率的观点来看，使用背光源单元时，相对于面板表面从倾斜方向观看时的光成分在通过棒状的液晶分子时发生双折射，例如被呈90°交叉配置在面板的最上表面和最下表面的偏光板夹持时，成为相对于从正面直视时的未受到光学双折射的光成分进行透过率调制的主要原因。从利用液晶而发生双折射的倾斜方向观看时的光成分中、成为调制透过率的主要原因的范围主要集中于从极角士20°到士60°的范围。这是因为，由于透过从极角0° 到士20°的指向矢的光并没有大幅发生双折射，所以调制程度低，而由于从极角士60° 到士90°光束量比例低，并且在面板所具备的玻璃基板上因全反射而折返，所以影响小。 即，如果发生双折射的倾斜方向的光的光束量比例，与在液晶分子整体的指向矢分布中从士20°到士60°的角度的比例同等，则调制的影响变少。图17-1 图17-3是表示初始倾斜是垂直取向时的透过液晶分子的光的状态的概念图，图17-1表示电压断开(OFF)时(黑显示时)，图17-2表示中间电压接通(ON)时(灰显示时)，图17-3表示电压接通(ON)时(白显示时)。如图17-1 图17-3所示，在对棒状的液晶分子10施加电压时，在初始倾斜为垂直取向的情况下，当电压断开(OFF)时、中间电压接通(ON)时和电压接通(ON)时，液晶分子的倾斜分别不同。这种情况下，特别是当倾斜方向的光(极角士20° 士60° )入射到液晶层时，如果施加到液晶分子10的电压在中间电压附近，则液晶分子10的长度方向的光路变长。由于双折射是折射率差Δη与距离 d的乘积，所以从倾斜方向观看面板表面时，可确认该中间接通(ON)时的双折射变得特别大。即，由于在倾斜方向上较大地产生双折射，所以在正面方向上透过率上升，由此，在中间电压附近，在正面方向与倾斜方向上，亮度差增大。另外，如图17-2的虚线所示，当倾斜方向的光的量进一步增加时，该方向的双折射也增大。本发明者们发现，为了避免这样的现象，优选调整液晶分子的指向矢的朝向和光的光路的个数，通过使分布量在液晶分子的指向矢和背光源单元光中相同，能够抑制倾斜方向的双折射。图18是包括在5个不同的方向上取向的液晶分子的模式的概念图。如图18所示， 存在5个液晶分子10，用实线表示通过这5个液晶分子10的每一个的共计5条的光路时， 进行调节以使得光各自通过不发生双折射的最短距离，由此难以发生倾斜方向上的亮度浮动(floating)。与此相对，当其中用虚线表示的2条光增加时，在其方向上发生双折射。使液晶的指向矢分布的士20° 士60°的区域中的占有率与相同范围中的背光源单元的出射光分布的占有率一致的情况，与分别通过各个液晶分子中能够进行补偿的最佳的光的情况是相同的。这样，本发明者们想到了能够很好地解决上述课题从而实现本发明的方案。即，本发明的液晶显示装置，其特征在于，包括液晶显示面板，其具备液晶层和夹持上述液晶层的一对基板；和配置在上述液晶显示面板的背面侧的背光源单元，上述一对基板中的一个基板具有隔开间隔、且彼此的梳齿相互啮合的一对梳形电极，上述液晶层包含具有正的介电常数各向异性的液晶分子，上述液晶层在不施加电压的状态下，相对于上述一个基板的表面在垂直的方向上取向，上述液晶层所包含的白显示状态下的全部液晶分子中相对于上述一个基板的表面在20° 60°和-60° -20°的方向上取向的液晶分子所占的比例与从上述背光源单元出射并入射到液晶显示面板的全部光中在20° 60° 和-60° -20°的方向上入射到上述一个基板的表面的光所占的比例之差小于20%。本发明的液晶显示装置包括液晶显示面板，其具备液晶层和夹持上述液晶层的一对基板；和配置在上述液晶显示面板的背面侧的背光源单元。在上述液晶层中填充有通过施加一定的电压来控制取向性的液晶分子。在上述一对基板通过设置配线、电极、半导体元件等，对液晶层内施加电压，能够控制液晶分子的取向性。另外，通过在上述一对基板设置偏光板，能够通过液晶层来控制光的透过和遮断。背光源单元必须包含光源，是具备透镜片、棱镜片、扩散片、反射片、导光板等光学部件的单元，配置在液晶显示面板的背面侧，向液晶显示面板出射光。上述一对基板中的一个基板具有隔开间隔、且彼此的梳齿相互啮合的一对梳形电极。在本说明书中，所谓“梳形”是指以作为干部的柄部分和从柄突出的梳齿部分为基本结构的形状。在这样的一对梳形电极之间提供电位差时所产生的电场例如成为弧形的横向电场。液晶分子由于表现出与这种电场的朝向相对应的取向性，所以与相对于基板面是正面方向还是倾斜方向无关，均呈现出同样的显示。上述液晶层包含具有正的介电常数各向异性(Δε)的液晶分子。因此，通过对液晶层施加一定的电压，液晶分子沿着与电场的朝向相同的方向取向。其结果是，例如表现出横向的弯曲状取向。另外，上述正的介电常数各向异性(△ ε )，在通常的驱动方法的情况下，优选为14 < Δ ε <23。即，上述液晶显示装置优选具有对上述一对梳形电极中的一个供给信号电压的源极配线，上述正的介电常数各向异性Δ ε优选为14 < Δ ε <23。另外，使用通过由相对于1个图像元素使用2条源极配线的双源极进行的源极极性反转驱动，使施加到液晶的动态范围翻倍(例如，源极电压7V在双源极时成为施加14V) 的方法，在该情况下，Δ ε优选是2.0 11.5。即，上述液晶显示装置具有供给信号电压的第一和第二源极配线，上述一对梳形电极的一个通过上述第一源极配线被供给信号电压， 上述一对梳形电极的另一个通过上述第二源极配线被供给信号电压，通过上述第一源极配线被供给的信号电压与通过上述第二源极配线被供给的信号电压具有相互相反的极性，上述正的介电常数各向异性Δ ε优选是2. 0 < Δ ε < 11. 5。上述液晶分子在不施加电压的状态下，相对于上述一对基板中的一个基板的表面在垂直方向上取向(以下，也简称为“垂直取向”)。通过这样调节液晶分子的初始取向，能够有效地进行用于黑显示的光的遮断。作为在不施加电压的状态下使液晶分子垂直取向的方法，例如，能够列举在上述一对基板中的一个或者两个与液晶层相接的面配置垂直取向膜的方法。另外，在本说明书中，所谓“垂直”不仅是指完全垂直，也包括实质上相互垂直的情况。这里的垂直优选90士4°的范围内。当超过4°时，对比度有可能下降。从而，根据本发明的液晶显示装置，由于在不施加电压的状态下液晶分子垂直取向，所以能够得到高对比度，并且在施加电压的状态下，例如，由于表现出横向的弯曲状取向，所以能够得到优异的视野角。上述液晶层所含有的在白显示状态下的全部液晶分子中相对于上述一个基板的表面在20° 60°和-60° -20°的方向上取向的液晶分子所占的比例，与从上述背光源单元出射并入射到液晶显示面板的全部光中沿着20° 60°和-60° -20°的方向入射到该一个基板的表面的光所占的比例之差不到20%。在本说明书中，白显示状态是指相对于基板面从正面方向观看时亮度为最大的状态。如上所述，通过使极角士20° 士60° 方向上的液晶分子的指向矢分布的比例接近于背光源单元出射光分布的比例，能够具有从正面方向观看时和从倾斜方向观看时成为相同显示的视野角特性，并且能够得到高亮度。
另外，极角士 20° 士 60°的方向上的背光源出射光分布，相对背光源出射光分布整体优选为40 51%。另外，相对于上述一个基板的表面在20° 60° 和-60° -20°的方向上取向的液晶分子所占的比例，与从上述背光源单元出射并入射到液晶显示面板的全部光中在20° 60°和-60° -20°的方向上入射到上述一个基板的表面的光所占的比例之差，更优选为不到15%，进一步优选为不到13%。作为本发明的液晶显示装置的结构，以这样的构成要素为必需即可，并不由其他构成要素特别限定。发明的效果根据本发明的液晶显示装置，能够得到高对比度比和优异的视野角特性，并且能够得到高透过率。
图1是实施方式1的液晶显示装置的立体示意图。图2-1是实施方式1的液晶显示装置的截面示意图，表示对液晶层不施加电压的状态。图2-2是实施方式1的液晶显示装置的截面示意图，表示对液晶层施加电压的状态。图3-1是表示白显示状态下的指向矢分布和背光源单元的出射光分布的实施方式1的液晶显示装置的截面示意图，特别表示指向矢分布整体。图3-2是表示白显示状态下的指向矢分布和背光源单元的出射光分布的实施方式1的液晶显示装置的截面示意图，特别表示极角士20° 士60°方向的指向矢分布。图4是按照极角与亮度的关系表示实施方式1的液晶显示装置所具备的背光源单元的出射光分布的曲线图。图5是使极角士20° 士60°方向的指向矢分布与背光源单元的出射光分布重复的概念图。图6是实施方式2的液晶显示装置所具备的背光源单元的截面示意图。图7是按照极角与亮度的关系表示实施方式2的液晶显示装置所具备的背光源单元的出射光分布的曲线图。图8是实施方式3的液晶显示装置所具备的背光源单元的截面示意图。图9是按照极角与亮度的关系表示实施方式3的液晶显示装置所具备的背光源单元的出射光分布的曲线图。图10是对于实施方式1 3的各液晶显示装置所具备的各背光源单元的出射光分布，将各个的极角与亮度的关系汇总的曲线图。图11是表示针对样品(I)，以10°为单位对从正面方向(极角0°方向)起至极角60°方向为止进行划分时的、倾斜方向上的灰度等级值与正面方向上的灰度等级值之比的曲线图。图12是表示针对样品(II)，以10°为单位对从正面方向(极角0°方向)起至极角60°方向为止进行划分时的、倾斜方向上的灰度等级值与正面方向上的灰度等级值之比的曲线图。
图13是表示针对样品(III)，以10°为单位对从正面方向(极角0°方向)起至极角60°方向为止进行划分时的、倾斜方向上的灰度等级值与正面方向上的灰度等级值之比的曲线图。图14是表示针对样品(IV)，以10°为单位对从正面方向(极角0°方向)起至极角60°方向为止进行划分时的、倾斜方向上的灰度等级值与正面方向上的灰度等级值之比的曲线图。图15是表示士20° 士60°的极角方向上的指向矢分布所占比例与士20° 士60°的极角方向上的背光源单元的出射光分布所占比例之间的差和亮度浮动的相关关系的曲线图。图16是实施方式4的液晶显示装置的截面示意图。图17-1是表示初始倾斜为垂直取向时的透过液晶分子的光的状态的概念图，表示电压断开(OFF)时。图17-2是表示初始倾斜为垂直取向时的透过液晶分子的光的状态的概念图，表示中间电压导通(ON)时。图17-3是表示初始倾斜为垂直取向时的透过液晶分子的光的状态的概念图，表示电压导通(ON)时。图18是包括在5个不同方向上取向的液晶分子的模式的概念图。图19是表示实施方式5的液晶显示装置的结构的截面示意图。图20是表示实施方式5的液晶显示装置的结构的平面示意图。
具体实施例方式以下揭示实施方式，参照附图更详细地说明本发明，但是本发明并不仅限定于这些实施方式。实施方式1图1是实施方式1的液晶显示装置的立体示意图。实施方式1的液晶显示装置包括液晶显示面板1，该液晶显示面板1具有液晶层13和夹持液晶层13的一对基板11、12。 更详细地讲，实施方式1的液晶显示装置从背面侧向着观察面侧，依次具备TFT基板11、液晶层13和对置基板12等部件。液晶层13包含具有正的介电常数各向异性(Δε > 0)的向列型液晶。另外，实施方式1的液晶显示装置在液晶显示面板1的背面侧具备背光源单元2。如图1所示，上述一对基板中的TFT基板11，具有隔开间隔且彼此的梳齿交替啮合的一对梳形电极14。该一对梳形电极14中的一个是通过信号配线(源极配线)被施加信号电压的像素电极21，另一个是通过共用配线被施加共用电压的对置电极22。像素电极21 和对置电极22的每一个的基本结构都包括作为干部的柄的部分；和从柄突出的梳齿的部分。在从垂直方向观看TFT基板11时，一对梳形电极14的梳齿的形状为“ < ”字形(V字形)。另外，采用这种形状的目的在于，对液晶分子的取向方位进行调整以使得与后述的偏光板71、72的透过轴构成45°的角度，以及，与使后述的2个透镜片交叉配置相符合，尽可能利用一对梳形电极14产生所期望的电场(例如横向电场)，梳齿的形状既可以是直线状， 也可以是其他形状。作为像素电极21和对置电极22的材料，优选使用具有透光性的铟锡氧化物(ΙΤ0 =Indium Tin Oxide)等金属氧化物。像素电极21与具备半导体层的薄膜晶体管(TFT =Thin Film Transistor)连接， 经由TFT进一步与源极配线连接。TFT进一步与栅极配线连接，在通过栅极配线被施加到半导体层内的栅极电压的定时，将源极配线与像素电极21电连接，向像素电极21施加信号电压。对置电极22例如在与栅极配线及源极配线重叠的位置上，连接有与它们隔着绝缘膜配置的共用配线。栅极配线和源极配线配置成相互正交，由栅极配线和源极配线包围的区域、即由共用配线包围的区域构成1个子像素。而且，每一个子像素与1种颜色的彩色滤光片对应，由多个子像素构成1个像素。图2-1和图2-2是实施方式1的液晶显示装置的截面示意图，特别详细地示出液晶分子的活动。图2-1表示对液晶层不施加电压的状态，图2-2表示对液晶层施加电压的状态。TFT基板11具有玻璃基板31，并且在玻璃基板31的液晶层13侧的表面上，具有像素电极21和对置电极22。像素电极21和对置电极22在从它们的截面方向观看时，彼此在横向上交替排列。对置基板12具备玻璃基板32和彩色滤光片41。彩色滤光片41配置在玻璃基板 32的液晶层13侧的面上。彩色滤光片41由红色滤光片41R、绿色滤光片41G和蓝色滤光片41B构成，1种颜色的彩色滤光片与1个子像素对应。而且，通过红色、绿色和蓝色的子像素的组合，构成1个像素。另外，作为彩色滤光片41，也不一定是这些颜色。在具有不同颜色的彩色滤光片之间配置有黑色的黑矩阵(BM) 42，防止混色或者漏光。在TFT基板11和对置基板12的与液晶层13接触的面分别配置有垂直取向膜51、 52。如图2-1所示，在不施加电压时，液晶分子61表现出垂直取向性，即与一对基板11、12 的表面垂直的取向性。更具体地讲，棒状的液晶分子61各自的长轴朝向与基板面垂直的方向，液晶分子61的每一个都朝向相同的方向规则地排列。如图2-2所示，在像素电极21与对置电极22之间施加电压时，沿着在这些电极之间形成的弧形(拱形)的横向电场，液晶分子61的取向性发生变化。而且，像这样受到电场的影响的液晶分子61组以梳齿(像素电极21和对置电极22)间的中间区域为中心具有对称性，整体上表现出横向的弯曲状取向。但是，从图2-2可知，位于弧形的横向电场的末端的液晶分子61、即位于像素电极21和对置电极22的正上方的液晶分子61由于难以受到电场变化的影响，所以保持在与基板面垂直的方向上取向的状态不变。另外，位于梳齿(像素电极21和对置电极2 间的区域中、距离梳齿最远的梳齿(像素电极21和对置电极22) 之间的中间区域的液晶分子61也保持在与一对基板11、12的表面垂直的方向上取向的状态不变。TFT基板11和对置基板12各自都具有偏光板71、72。在TFT基板11中，偏光板 71配置在TFT基板11的最背面侧，在对置基板12中，偏光板72配置在对置基板12的最观察面侧。该偏光板71、72能够仅使从光源出射的自然光中在某个一定的方向(透过轴方向)上振动的偏振光透过。图1所示的偏光板71、72的箭头表示它们的偏光轴方向。偏光板71、72的透过轴方向被调整成与梳齿的方向成45°。在实施方式1中，液晶分子61在不施加电压的状态下，朝向与基板11、12面垂直的方向。因此，TFT基板11的偏光板71所具有的透过轴与对置基板12的偏光板72所具有的透过轴具有相互交叉(正交尼科尔)的关系，由此在不施加电压的状态下，透过液晶层 13的光被该偏光板71、72遮断。这样，通过使液晶分子61的初始取向为垂直取向，使偏光板71、72为正交尼科尔配置，能够得到对比度比高的常黑模式的显示模式。另一方面，在施加一定以上的电压的状态下，液晶分子61表现出沿着横向电场的取向性，此时，透过液晶层12的光的振动方向(偏光轴)的朝向改变。因此，透过液晶层12 之后的光由于能够穿过对置基板12—侧的偏光板72，所以作为结果，光穿过液晶显示面板 1而用作为显示光。详述实施方式1的背光源单元2的结构。背光源单元2具有反射片81、光源82、 导光板83、扩散片84、第一透镜片85和第二透镜片86。在这些部件中，反射片81配置在最背面侧，在反射片81上(反射片的观察面侧)配置有导光板83。另外，在导光板83的一侧配置有光的出射方向朝向导光板83的光源82，在导光板83上配置有扩散片84。进一步，在扩散片84上，重叠配置有第一透镜片85和第二透镜片86。这样，实施方式1的背光源单元的配置方式是边光型。反射片81是为了提高来自光源82的光的利用效率而配置的部件，覆盖背光源单元2的整个底面。作为反射片81的材料，例如能够列举聚对苯二甲酸二乙酯(PET: Polyethylene Ter印hthalate)、聚酯系树脂的多层构造、聚酯系树脂和聚氨酯系树脂的混合物。光源82是出射在液晶显示装置的显示中加以利用的光的部件，例如，能够列举冷阴极管(CCFT :Cold Cathode Fluorescent Tube)、发光二极管(LED Light Emitting Diode)、有机电致发光体(OEL =Organic Electro-luminescence)等。在使用 LED 的情况下，多个LED以沿着导光板的侧面排列的方式配置。导光板83是由能够将入射到导光板83内的光导向显示面方向的由丙烯酸或者聚碳酸酯(PC Polycarbonate)等构成的无色透明的板状部件。在实施方式1中，从光源82 出射的光暂时从导光板83的侧面入射到导光板83内，入射的光被设置在导光板83的结构图案反射、折射并扩散，成为面状的出射光从导光板83的主面侧向液晶显示面板1出射。扩散片84是使来自导光板83的出射光扩散、提高显示的视野角的光学片，能够列举利用由片材料引起的表面粗糙的材料、在作为材料的片上通过粘合剂散布珠子而成的材料等。作为扩散片85的材料，例如能够列举PET、PC、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA =Polymethyl Methacryl Acid)等。第一透镜片85和第二透镜片86各自均为棱镜片，是将从扩散片84出射的扩散光向正面方向聚光以提高亮度的光学片。第一透镜片85和第二透镜片86的表面各自都具有凹凸，该凹凸构成相互平行的多条折线。在实施方式1中，第一透镜片85的折线与第二透镜片86的折线交叉(cross)配置，通过像这样交叉地配置折线，能够得到聚光的效果，并且能够使视野角的亮度平衡上下左右一致、即得到均勻的视野角分布。这样，实施方式1的背光源单元的配置方式也可以说是透镜交叉型。作为第一透镜片85和第二透镜片86的材料， 能够列举聚酯、丙烯酸等。另外，作为具体例子，能够列举BEF透镜(住友3M公司制)。另外，BEF透镜的棱镜角度是90°。实施方式1的液晶显示装置是白显示状态的情况下，将液晶分子分类成以下3种相对于一对基板11、12面，在垂直方向上取向的液晶分子、在水平方向上取向的液晶分子和在倾斜方向上取向的液晶分子。上述在倾斜方向上取向的液晶分子的朝向由与梳形电极的位置关系决定，各液晶分子以使棒状的液晶分子的一个顶端朝向最接近的梳形电极的方式进行取向。如图2-1和图2-2所示，当从截面方向观看一对基板11、12时，上述在倾斜方向上取向的液晶分子还被分成在右上倾斜方向上取向的液晶分子和在左上倾斜方向上取向的液晶分子，从而在施加电压的状态下，液晶分子表现出以梳形电极的梳齿(行)的中心为对称轴，在0° 士90°中的任一角度上倾斜的取向性，并且表现出以电极上的区域和电极间的中心区域为轴具有对称性的规则性分布。因此，在实施方式1中，指向矢分布构成相对于极角0°方向具有对称性的规则性分布。另外，在本说明书中，所谓极角是指，在从截面方向观看一对基板11、12面时，设与该一对基板11、12面垂直的方向为极角0°方向，将向右方向倾斜的定义为具有正极角，将向左方向倾斜的定义为具有负极角。在实施方式1中，以使从背光源单元2出射的光的出射光分布中属于极角士20° 士60°的方向上的分布的比例与液晶分子的指向矢分布中属于极角士20° 士60°的方向上的分布的比例接近的方式进行调整。图3-1和图3-2是表示白显示状态下的指向矢分布和背光源单元的出射光分布的实施方式1的液晶显示装置的截面示意图。图 3-1特别表示指向矢分布整体，图3-2特别表示极角士20° 士60°方向的指向矢分布。如图3-1和图3-2所示，被夹持在一对基板11、12之间的液晶层13所包含的液晶分子，在形成于一对梳形电极21、22之间的电场的影响下，在梳形电极上的区域表现出垂直取向，在梳形电极间的区域表现出横向的弯曲状取向。液晶层13内通过这样的液晶分子的取向性构成规则且对称的指向矢分布。图3-2中所示的斜线的部分表示极角士20° 士60°方向的指向矢分布。由图 3-1所示的实线箭头所夹的角度部分表示背光源单元出射光分布的极角士20° 士60° 方向的部分，虚线箭头表示极角0°方向。如图3-2所示，表示极角士20° 士60°方向的斜率的指向矢主要分布在基板附近和电极附近。具体地讲，在本实施方式中，极角士20° 士60°方向的指向矢分布构成如下分布将由电极上的液晶分子垂直取向的区域划分的多个指向矢分布的块中的、与一对玻璃基板31、32和一对梳形电极21、22中的任一个都分离的区域抽出而形成的分布。图4是以极角与亮度的关系表示实施方式1的液晶显示装置所具备的背光源单元的出射光分布的曲线图。图4所示的曲线是使用二维傅里叶变换式光学测角仪 (EZ-CONTRAST, ELDIM公司制)，实际测定边光型(透镜交叉型)背光源单元得到的结果。 图4中，纵轴表示以正面(极角0° )方向的亮度为100%时的亮度比，横轴表示极角方向的大小。如图4所示，实施方式1中的背光源单元的出射光分布表现出以极角0°时的亮度为中心、值随着远离0°而平稳地减少的变化。根据上述测定结果，(i)极角0° 士20° 方向的背光源单元的出射光分布的比例是50%，(ii)极角士20° 士60°方向的背光源单元的出射光分布的比例是47%，(iii)极角士60° 士90°方向的背光源单元的出射光分布的比例是3%。图5是使极角士20° 士60°方向的指向矢分布与背光源单元的出射光分布重复的概念图。如图5所示，在极角士20° 士60°范围中的指向矢分布与背光源单元的出射光分布重复的部分，由于光的行进方向与液晶分子10的长轴方向大致正交，所以极角士20° 士60°范围的光能够以高透过率透过液晶分子10。这样，通过提高背光源单元的出射光分布中的、特别是极角士20° 士60°方向的区域的透过率，在具有广视野角的本模式的液晶显示装置中，能够得到特别优异的显示品质的提高效果。在本实施方式中，将这种极角士20° 士60°范围中的指向矢分布的比例与背光源单元的出射光分布的比例之差调整为小于20%。指向矢分布能够根据梳形电极的梳齿的宽度、梳齿间的间隔、液晶分子的介电常数各向异性(△ O等进行调节，通过利用核磁共振分析法(NMR:Nuclear Magnetic Resonance)等，还能够确认(测定)其比例。另外，背光源单元的出射光分布能够根据透镜片的凹凸的倾斜面的角度、朝向、片数、材料等调节，背光源单元的出射光分布能够使用二维傅里叶变换式光学测角仪确认(测定)。实施方式2图6是实施方式2的液晶显示装置所具备的背光源单元的截面示意图。实施方式 2的液晶显示装置除背光源单元的结构以外，具有与实施方式1相同的结构。如图6所示， 实施方式2的液晶显示装置所具备的背光源单元具有反射片81、光源82、导光板83和第三透镜片87。这些部件中，反射片81配置在最背面侧，在反射片81上(反射片的观察面侧) 配置有导光板83。另外，在导光板83的侧方配置有使光的出射方向朝向导光板83的光源 82，在导光板83上配置有构成凹凸的面朝向导光板83 —侧的第三透镜片87。这样，实施方式2的背光源单元的配置方式是边光型。实施方式2的液晶显示装置所具备的第三透镜片87是逆棱镜片(例如，三菱丽阳公司制的义4 ~ 7—卜)，朝下的棱镜角度是63°。这种情况下，第三透镜片87的上表面作为扩散板发挥作用。根据这样的结构，能够用较少的部件构成背光源单元。这样，实施方式2的背光源单元的配置方式也可以称为逆棱镜型。图7是以极角与亮度的关系表示实施方式2的液晶显示装置所具备的背光源单元的出射光分布的曲线图。图7所示的曲线是使用二维傅里叶变换式光学测角仪 (EZ-CONTRAST,ELDIM公司制)，实际测定逆棱镜型的背光源单元得到的结果。图7中，纵轴表示以正面(极角0° )方向的亮度为100%时的亮度比，横轴是极角方向的大小。如图7 所示，实施方式2的背光源单元的出射光分布表现出以极角0°时的亮度为中心，随着使极角从0°向士90°变化，值平稳减少的变化。根据上述测定结果，(i)极角0° 士20°方向的背光源单元的出射光分布的比例是56%，(ii)极角士20° 士60°方向的背光源单元的出射光分布的比例是40%，(iii)极角士60° 士90°方向的背光源单元的出射光分布的比例是4%。在使用这种逆棱镜型的背光源单元(实施方式2)的情况下，与重叠2片BEF透镜片的透镜交叉型的背光源单元(实施方式1)相比，能够使当极角从0°向士 90°变化时的亮度减少的斜率更陡峭。从而，根据实施方式2，能够进一步降低极角士20° 士60°方向的背光源单元的出射光分布的比例。实施方式3图8是实施方式3的液晶显示装置所具备的背光源单元的截面示意图。实施方式 3的液晶显示装置除背光源单元的结构外，具有与实施方式1相同的结构。如图8所示，实施方式3的液晶显示装置所具备的背光源单元具有反射片81、光源82、扩散板88、扩散片84、第一透镜片85和第二透镜片86。这些部件中，反射片81配置在最背面侧，在反射片81 上(反射片的观察面侧)配置有光源82。另外，在光源82的上方依次配置有扩散板88、扩散片84、第一透镜片85和第二透镜片86。扩散板88与扩散片84同样，使入射到扩散板的光扩散，提高显示的视野角。根据这样的正下方型，由于能够使从光源出射的光保持状态不变地直线地入射到面板，所以易于确保光量，特别适于在大型的显示装置中使用。图9是以极角与亮度的关系表示实施方式3的液晶显示装置所具备的背光源单元的出射光分布的曲线图。图9所示的曲线是使用二维傅里叶变换式光学测角仪 (EZ-CONTRAST,ELDIM公司制)，实际测定正下方型的背光源单元得到的结果。图9中，纵轴表示以正面(极角0° )方向的亮度为100%时的亮度比，横轴表示极角方向的大小。如图 9所示，实施方式3的背光源单元的出射光分布表现出以极角0°时的亮度为中心，随着使极角从0°向士90°变化，值平稳减少的变化。根据上述测定结果，(i)极角0° 士20° 方向的背光源单元的出射光分布的比例是42%，(ii)极角士20° 士60°方向的背光源单元的出射光分布的比例是51%，(iii)极角士60° 士90°方向的背光源单元的出射光分布的比例是7%。使用正下方型(透镜交叉型)的背光源单元(实施方式幻的情况下，与边光型 (透镜交叉型)的背光源单元(实施方式1)相比，能够使极角从0°向士90°变化时的亮度减少的斜率更平缓。从而，根据实施方式3，能够进一步提高极角士20° 士60°方向的背光源单元的出射光分布的比例。另外，为了参考，图10中示出了对于实施方式1 3的各液晶显示装置所具备的各背光源单元的出射光分布，将各个的极角与亮度比的关系汇总在一个曲线图中的情况。 另外，表1示出了对于实施方式1 3的各液晶显示装置所具备的各背光源单元的出射光分布，按极角汇总数据的情况。[表1]
权利要求
1.一种液晶显示装置，其特征在于包括液晶显示面板，其具备液晶层和夹持该液晶层的一对基板；和配置在该液晶显示面板的背面侧的背光源单元，该一对基板中的一个基板具有彼此的梳齿隔开间隔交替啮合的一对梳形电极， 该液晶层包含具有正的介电常数各向异性的液晶分子，该液晶分子在不施加电压的状态下，在相对于该一个基板的表面垂直的方向上取向， 该液晶层所包含的白显示状态下的全部液晶分子中相对于该一个基板的表面在20° 60°和-60° -20°的方向上取向的液晶分子所占的比例，与从该背光源单元出射并入射到液晶显示面板的全部光中相对于该一个基板的表面在20° 60° 和-60° -20°的方向上入射的光所占的比例之差小于20%。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于所述液晶层所包含的白显示状态下的全部液晶分子中相对于所述一个基板的表面在20° 60°和-60° -20°的方向上取向的液晶分子所占的比例，与从所述背光源单元出射并入射到液晶显示面板的全部光中相对于所述一个基板的表面在20° 60° 和-60° -20°的方向上入射的光所占的比例之差小于15%。
3.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于从所述背光源单元出射并入射到液晶显示面板的全部光中相对于所述一个基板的表面在20° 60°和-60° -20°的方向上入射的光所占的比例是40 51%。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于所述液晶显示装置具有对所述一对梳形电极中的一个供给信号电压的源极配线， 所述正的介电常数各向异性Δ ε为14 < Δ ε < 23。
5.根据权利要求1 3中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于 所述液晶显示装置具有供给信号电压的第一源极配线和第二源极配线， 所述一对梳形电极中的一个通过该第一源极配线被供给信号电压， 所述一对梳形电极中的另一个通过该第二源极配线被供给信号电压，通过该第一源极配线被供给的信号电压与通过该第二源极配线被供给的信号电压具有相互相反的极性，所述正的介电常数各向异性Δε为2. 0 < Δ ε < 11. 5。
全文摘要
本发明提供不降低透过率而改善视野角特性的液晶显示装置。本发明的液晶显示装置包括具有液晶层和夹持上述液晶层的一对基板的液晶显示面板；和配置在上述液晶显示面板的背面侧的背光源单元，上述一对基板中的一个基板具有隔开间隔、且彼此的梳齿相互啮合的一对梳形电极，上述液晶层包含具有正的介电常数各向异性的液晶分子，上述液晶分子在不施加电压的状态下，相对于该一个基板的表面在垂直的方向上取向，上述液晶层所包含的白显示状态下的全部液晶分子中相对于上述一个基板的表面在20°～60°和-60°～-20°的方向上取向的液晶分子所占的比例与从上述背光源单元出射并入射到液晶显示面板的全部光中在20°～60°和-60°～-20°的方向上入射到上述一个基板的表面的光所占的比例之差小于20％。
文档编号G02F1/13357GK102282504SQ201080004738
公开日2011年12月14日 申请日期2010年3月8日 优先权日2009年5月29日
发明者大竹忠, 村田充弘, 樱井猛久, 石原将市, 神崎修一 申请人:夏普株式会社