CN100380199C - 液晶显示装置、及具备该装置的显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供液晶显示装置，特征在于具备：液晶显示面板；向上述液晶显示面板射出光的背光源单元；和在与上述液晶显示面板的背光源单元侧相对一侧配置的散射各向异性光学单元。另外，散射各向异性光学单元形成为使相对于上述液晶显示面板的显示画面垂直入射的光的散射强度最大。由此，散射各向异性光学单元使相对于液晶显示面板的显示画面垂直入射的光散射，观测者可以以广视角观测到显示画面。另外，由于不使相对于显示画面垂直以外的斜方向上入射的光散射而保持原样地透过，所以能够抑制从斜方向的观测的泛白现象。由此，即使上述背光源单元不射出完全平行光，也能够抑制泛白现象。

Description

液晶显示装置、及具备该装置的显示装置
技术领域
本发明涉及计算机、电视接收机、以及其它众多用作显示装置的液晶显示装置。
背景技术
在用于再现动画的电视的液晶显示装置中，对动画的响应性能、对比度等画质的要求很高。所使用的相对的基板间夹持有负的介电常数各向异性的液晶层、无施加电压时相对于基板液晶分子大致垂直取向的液晶显示面板的显示装置，具有高对比度、高响应性能的特征。但是，有视角依存度大、从斜方向上看时斜方向的透过率相比垂直方向的透过率更大、灰度等级比期望的灰度等级大(泛白(whitishappearance))、显示品质低劣的问题。
这是由特别是以中间灰度等级显示时，倾斜的液晶分子的位移方向与背光源(back light)光的扩散透过光方向一致的方向上的透过率上升引起的。
这里，如特开2002-372713号公报(公开日2002年12月26日)所记载，提出设置有向液晶显示面板出射平行光的背光源的液晶显示装置。由于背光源出射平行光，能够实现不依靠液晶分子的位移方向，中间灰度等级显示没有视角依存性(视线方向上灰度等级偏差)，显示品质良好的液晶显示装置。
但是，现在要使背光源产生完全平行光实际上很困难，另外，即使可以产生完全平行光，也因成本太高而不实用。因此，在特开2002-372713号公报公开的液晶显示装置中，在从背光源出射的平行光不是完全平行光的情况下，具有发生泛白(比期望灰度等级大的灰度等级)的问题。
另外，一般为扩大可视野角，在液晶显示面板的前面设置散射片(sheet)。该散射片是使与正面方向或者斜方向无关的入射光在全部方向上散射的装置。经由液晶显示面板，在前面配置的散射薄片上入射的光，通过散射片在全部方向散射。此外，由于从液晶显示面板的正面出射的光在全部方向上散射，所以观测者不仅从液晶显示面板的正面方向，从上下左右任何斜方向上看，都能够观测到从液晶显示面板正面出射的光。
但是，该散射薄片也使与从液晶显示面板的相对于正面方向的斜方向上出射的光在所有方向上均等地散射。由此，观测者在广范围内观测到斜方向通过液晶显示面板的光。该结果为，在特开2002-372713号公报公开的液晶显示装置中具有引起泛白的问题。
发明内容
本发明鉴于上述课题，目的在于提供一种能够使用不发生完全平行光的背光源，并且，防止液晶显示面板的泛白，提高显示品质的液晶显示装置，及使用该液晶显示装置的显示装置。
本发明相关的液晶显示装置的特征在于，为解决上述课题，具备：液晶显示面板；向所液晶显示面板射出光的背光源单元；和配置于与所述液晶显示面板的背光源单元侧相反一侧，并且，以使相对于所述液晶显示面板的显示画面垂直入射的光的散射强度最大的方式形成的散射各向异性光学单元。
根据上述结构，从背光源单元出射的光经由液晶显示面板入射到散射各向异性单元。散射各向异性光学单元形成为相对于上述液晶显示面板的显示画面垂直的入射光的散射强度最大。由此，散射各向异性光学单元使相对于液晶显示面板的显示画面垂直的入射光散射，观测者可以从广视野角观测到显示画面。另外，由于不使相对于显示画面垂直以外的斜方向上入射的光散射，而保持原样地透过，所以能够抑制从斜方向观测的泛白现象。由此，即使上述背光源单元出射的不是完全平行光，也能够抑制泛白现象。
所以，根据上述结构，能够使用不发生完全平行光的背光源，并且，能够实现防止液晶显示面板的泛白，提高显示品质的液晶显示装置。
另外，在本发明相关的液晶显示装置中，上述背光源单元具备多个荧光管及反射板，上述多个荧光管及反射板优选相对于上述液晶显示面板的显示画面平行地配置。
根据上述结构，即使是多个荧光管及反射板构成的相对简单的背光源单元，也能实现抑制泛白现象、得到良好显示品质的液晶显示装置。
另外，在本发明相关的液晶显示装置中，散射各向异性光学单元具备包含透明矩阵和分散物质的内部散射层、和具有表面凹凸的层，在所述内部散射层中具有与透明矩阵折射率相异的各向异性形状的分散物质以相互平行的位置关系在该所述透明矩阵中分散。
根据上述结构，在上述内部散射层中，具有与该透明矩阵折射率相异的各向异性形状的分散物质在相互平行的位置关系下分散于上述透明矩阵中。由此，内部散射层引起的模糊(haze)和表面凹凸引起的模糊，可以独立地正确地得到控制，能够设计为具有防眩性而不降低透过图像鲜明度。
另外，上述分散物质在上述透明矩阵中具有旋转椭圆体的形状，以使所述旋转椭圆体的长轴方向与所述液晶显示面板的显示画面相垂直的方式分散。
根据上述结构，相对于从斜方向入射到上述内部散射层的光的上述分散物质的实际有效的尺寸，比相对于从正面方向入射到上述内部散射层的光的上述分散物质的实际有效尺寸大。因此，从斜方向入射的光的散射特性，比从正面方向入射的光的散射特性窄。
所以，在本发明相关的液晶显示装置的散射各向异性光学单元中，正面方向的入射光散射性强，斜方向的入射光散射性弱。即，散射各向异性光学单元出射相对于斜方向的入射光几乎没有散射，作为大致平行透过光射出。由此，通过该结构，能够防止垂直配置的液晶显示面板的泛白，提高显示品质。
另外，如上所述正面方向的入射光散射性强，斜方向的入射光散射性弱，因此上述旋转椭圆体的长轴和短轴之比优选在2以上20以下。
另外，本发明相关的显示装置的特征在于，为解决上述课题，具备液晶显示装置，该液晶显示装置具备：液晶显示面板；向所述液晶显示面板射出光的背光源单元；和配置于与所述液晶显示面板的背光源单元侧相反一侧，并且，以使相对于所述液晶显示面板的显示画面垂直入射的光的散射强度最大的方式形成的散射各向异性光学单元。
根据以上结构，即使是上述具备液晶显示装置的显示装置，也可以通过比较简单的背光源单元，抑止泛白现象，实现能够有良好显示品质的显示装置。
其中，本发明相关的显示装置也适用于电视接收机、DVD再现装置、录像再现装置等。
本发明的其它目的、特征及优点通过以下所述能够充分明了。另外，本发明的优点可通过参照附图的以下说明明了。
附图说明
图1是表示本发明的液晶显示装置的概略结构的截面图。
图2是表示在本发明的液晶显示装置上设置的像素的构成例的电路图。
图3是表示在无施加电压状态下本发明的液晶显示装置上设置的液晶显示面板的示意图。
图4是表示在施加电压状态下本发明的液晶显示装置上设置的液晶显示面板的示意图。
图5是表示在本发明的液晶显示装置上设置的液晶显示面板的构成例的平面图。
图6是表示在本发明的液晶显示装置上设置的各向异性散射片的截面图。
图7是表示在各向异性散射片上设置的防眩层的结构的截面图。
图8是表示说明各向异性散射片上设置的内部散射层的散射各向异性的发现的截面图。
图9是表示内部散射层2与通过内部散射层2的光的关系的示意图。
图10是表示入射到各向异性散射片10的光的入射角和通过后的散射强度的关系的图表。其中，横轴表示入射角(deg.)、纵轴表示散射强度(a.u.)。
图11是表示在本发明的液晶显示装置上设置的高指向性背光源的结构的一例的截面图。
图12(a)是表示图11的高指向性背光源的概略结构的平面图，图12(b)是表示图12(a)的A-A’的概略结构的截面图。
图13(a)是表示图11的高指向性背光源的概略结构的平面图，图13(b)是表示图13(a)的B-B’的概略结构的截面图。
图14是表示本发明的液晶显示装置的概略结构的截面图。
图15是表示在本实施方式相关的液晶显示装置上设置的各向异性散射片的另外的结构的截面图。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施方式，本发明不限于这些实施方式。
图1是表示本发明的液晶显示装置的概略结构的截面图。
如图1所示，本发明的液晶显示装置具备：液晶显示面板111；各向异性散射片(散射各向异性光学单元)10，和高指向性背光源(背光源单元)50。
液晶显示面板111具备相互对置的一对基板(TFT基板111a及对置基板111b)、和具有负的介电常数各向异性的液晶分子M的液晶层111c。上述液晶层111c被上述TFT基板111a及对置基板111b夹持。此外，该液晶层111c在无施加电压时相对于上述TFT基板111a及对置基板111b的表面大致垂直地取向。另外，上述TFT基板111a及对置基板111b的表面与液晶显示面板111的显示画面平行地设置。
另外，本实施方式相关的液晶显示装置配置向上述液晶显示面板111出射大致平行光的高指向性背光源50。其中，在本实施方式的液晶显示面板111中，使配置有高指向性背光源50一侧作为后方侧，其相反侧作为前方侧。在本实施方式相关的液晶显示装置中，液晶显示面板的前方侧的面为显示画面。
上述高指向性背光源50如果能够向液晶显示面板111出射大致平行光，则不特别限定，例如可列举荧光管和反射板等构成的装置。
另外，在液晶显示面板111的前方侧，配置各向异性散射片10。各向异性散射片10具有使从液晶显示面板111正面方向出射的光散射性变强，另一方面，使从液晶显示面板111斜方向出射的光散射性变弱的特性。即，以使与液晶显示面板111的显示画面垂直入射的光的散射强度最大的方式形成各向异性散射片10。其中，本实施方式中，以相对于液晶显示面板111的显示画面垂直的方向作为正面方向，以从该正面方向倾斜规定角度的方向作为斜方向。
以下，在本实施方式相关的液晶显示装置中，对液晶显示面板111、各向异性散射片10、高指向性背光源50的各个具体例进行更详细地说明。
在本实施方式相关的液晶显示装置中，作为液晶显示面板111，采用垂直取向模式的液晶显示面板。垂直取向模式的液晶显示面板在无施加电压时液晶分子相对于基板大致垂直地取向，根据施加到像素PIX(i，x)的液晶电容CL(i，j)(liquid crystal capacity)的电压，液晶分子从垂直取向状态倾斜。另外，在本实施方式中，在通常黑模式(无施加电压时，成为黑色显示的模式)使用上述垂直取向模式的液晶显示面板。
作为像素PIX(i，j)，例如，可列举如图2所示的开关元件。该开关元件如图2所示，具备电场效应晶体管SW(i，j)和像素电容Cp(i，j)(pixel capacity)。电场效应晶体管SW(i，j)的栅极与扫描信号线GLj连接，另一方面，漏极与数据信号线SLi连接。另外，像素电容Cp(i，j)在上述电场效应晶体管SW(i，j)的源极上，与一方的电极(后述的像素电极121a)连接。另外，像素电容Cp(i，j)的其它电极(后述的对置电极121b)与全像素PIX…共同的共同电极线连接。上述像素电容Cp(i，j)由液晶电容CL(i，j)和辅助电容Cs(i，j)构成。辅助电容Cs(i，j)根据需要添加。
在上述像素PIX(i，j)中，如果选择扫描信号线GLj，则电场效应晶体管SW(i，j)导通，数据信号线SLi上施加的电压施加到像素电容Cp(i，j)上。另一方面，该扫描信号线GLj的选择期间结束，在电场效应晶体管SW(i，j)切断期间，像素电容Cp(i，j)继续保持切断时的电压。这里，根据在液晶电容CL(i，j)上施加的电压，液晶层111c的透过率改变。所以，选择扫描信号线GLj，如果对数据信号线SLi施加对应于到该像素PIX(i，j)的图像数据D的电压，则能够使该像素PIX(i，j)的显示状态与图像数据D一致地变化，能够实现液晶显示。
以下，参照图3及图4说明本实施方式相关的液晶显示装置的液晶显示面板111的结构。
如上所述，液晶显示面板111是垂直取向模式的液晶显示面板。如图3所示，液晶显示面板111的前方侧及后方侧这两侧设置有偏光板112、113。
上述液晶显示面板111具备TFT(Thin Film Transistor)基板111a、对置基板111b、和由两基板111a、111b夹持、具有负的介电各向异性的向列(nematic)液晶构成的液晶层111c。其中，本实施方式相关的液晶显示装置能够显示色彩，在上述对置基板111b中，形成对应于各像素PIX(i，j)的滤色器(未图示)。另外，在TFT(Thin Film Transistor)基板111a中，设置各像素PIX(i，j)分别对应的像素电极121a，在对置基板111b中，设置对置电极121b。
此外，在TFT基板111a与对置基板111b相互相对的各自的表面上，分别设置垂直取向膜122a及122b。即，在上述TFT基板111a中，在液晶层111c侧的表面上形成垂直取向膜122a，在上述对置基板111b的液晶层111c侧的表面上形成垂直取向膜122b。由此，像素电极121a与对置电极121b之间即使在没有施加电压的状态下，TFT基板111a与对置基板111b之间配置的液晶层111c的液晶分子M与TFT基板111a及对置基板111b表面大致垂直地取向。
另一方面，在像素电极121a与对置电极121b之间施加电压的情况下，如图4所示，上述液晶分子M，从相对于上述TFT基板111a及对置基板111b表面大致垂直地取向的取向状态(无施加电压状态)，变成以对应于施加电压的倾斜角倾斜的取向状态(施加电压状态)。其中，TFT基板111a与对置基板111b相互相对，所以在本实施方式中除需要特别区分的情况外，TFT基板111a及对置基板111b各自的法线方向及面内方向只被称作法线方向及面内方向。
这里，在本实施方式相关的液晶显示装置中，液晶显示面板111是多区域(multi domain)取向的液晶显示面板。即，在液晶显示面板111中，各像素PIX(i，j)被分割成多个范围(domain)，控制施加电压状态的取向方向，即，施加电压时液晶分子M倾斜时的方位(取向方向的面内方向成分)在各区域间不同。以下，参照图5说明这样多区域取向的液晶显示面板的构成例。
具体地说，如图5所示，在上述像素电极121a上，条带状地形成突起列123a…。另外，突起列123a的截面形状为山型，面内方向的形状为锯齿型，并且，各折弯部分为大致直角。即，突起列123a如图5所示，由线部L123a1…L123an、和相互折弯部分的角部C1…Cn构成。其中，线部L123an是突起列123a的角部Cn-1和角部Cn之间的部分。
另一方面，在上述对置电极121b上，条带状地形成狭缝(slit)(开口部：没有形成电极的部分)123b…。另外，狭缝123b面内方向的形状是锯齿状，并且，折弯部分为大致直角。即，狭缝123b如图5所示，由线部L123b1…L123bn、和相互折弯部分的角部E1…En构成。其中，线部L123bn是突起列123b的角部En-1和角部En之间的部分。
液晶显示面板111如图5所示，像素电极121a的突起列123a与对置电极121a的狭缝123b相咬合地设置。即，在液晶显示面板111中，突起列123a的线部L123a1…L123an、和狭缝123b的线部L123b1…L123bn相互平行地设置。其中，突起列123a和狭缝123b的面内方向的间隔设定为预定的间隔。
另外，在上述像素电极121a上涂覆感光性树脂，以图像平版印刷(photo lithography)工序加工形成上述突起列123a。此外，像素电极121a及对置电极121b各自在TFT基板111a及对置基板111b上形成ITO(Indium Tin Oxide)膜之后，通过在其上涂覆光刻胶(photo resist)，使电极的图案产生露光而显像之后通过蚀刻来形成。另外，上述狭缝123b在形成对置电极121b时，除去狭缝121b的部分地通过图形化形成。
这里，在突起列123a的附近，液晶分子M与斜面垂直地取向。进而，施加电压时，突起列123a的附近的电场与突起列123a的斜面平行地倾斜。这里，液晶分子M的长轴倾斜到与电场垂直的方向。因此，液晶分子M在相对基板表面倾斜的方向上取向。此外，根据液晶的连续性，从突起列123a的斜面离开的液晶分子M也在与斜面附近的液晶分子同样地方向上取向。
同样地，狭缝123b的边缘(狭缝123b与对置电极121b的边界)附近的区域，在施加电压时，形成相对于基板表面倾斜的电场，所以液晶分子M在相对于基板表面的斜方向上取向。此外，通过液晶的连续性，从边缘附近的区域离开的液晶分子也在与边缘附近的液晶分子M同样的方向上取向。
结果为，在施加电压时，在突起列123a…的线部L123a1…L123an、和狭缝123b…的线部L123b…L123bn之间的区域中，施加电压时液晶分子M的取向方向的面内方向的成分，与从线部L123a1…L123an到线部L123b…L123bn方向的面内成分一致。
这里，突起列123a及狭缝123b在各自的角部C1…Cn及角部E1…En折弯成大致直角。所以，施加电压时，液晶分子的取向方向在像素PIX(i，j)内4等分割。其结果是，在像素PIX(i，j)内，液晶分子的取向方向形成相互不同的区域D1～D4。
另一方面，上述偏光板112、113被配置为使偏光板112的吸收轴AA112和偏光板113的吸收轴AA113相互正交。此外，配置两个偏光板112、113使其各自的吸收轴AA112、AA113，在施加电压时，与上述各区域D1～D4的液晶分子M的取向方向的面内方向成分成45度角度。
在这样的结构的液晶显示面板111中，像素电极121a和对置电极121b之间施加电压时，液晶层111c的液晶分子M如图4所示，相对于TFT基板111a表面的法线方向，成为以对应于电压的角度倾斜取向的取向状态。由此，在本实施方式相关的液晶显示装置中，使通过液晶显示面板111的光产生对应于电压的相位差。
另外，两个偏光板112、113各自的吸收轴AA112、AA113相互正交地配置。由此，入射到出射侧的偏光板(例如，偏光板112)的光，成为对应于液晶显示面板111产生的相位差的椭圆偏光，该入射光的一部分通过偏光板112。其结果是，能够控制根据施加电压从偏光板112出射的光的量，可以进行灰度等级显示。
此外，在上述液晶显示面板111中，在像素内，形成液晶分子的取向方向相互不同的区域D1～D4。所以，从与属于某个区域(例如D1)的液晶分子M的取向平行的方向，观测液晶显示面板111的结果是，即使在该液晶分子透过光没有产生相位差的情况下，残余的区域(此时为D2～D4)的液晶分子能够产生透过光的相位差。所以，各区域彼此之间能够相互进行光学补偿。其结果是，能够改善从斜方向看液晶显示面板111的情况下的显示品质，扩大视野角。
与此相反，在像素电极121a与对置电极121b之间不施加电压的情况下，液晶层111c的液晶分子M如图3所示，处于垂直取向状态。在该状态(无施加电压)下，从法线方向入射到液晶显示面板111的光对各液晶分子M不产生相位差，维持偏光状态地通过液晶显示面板111。由此，入射到出射侧的偏光板(例如112)的光，成为与偏光板112的吸收轴AA112大致平行方向的直线偏光，不能通过偏光板112。其结果是，液晶显示面板111能够实现黑色所表示的。
这样，在本实施方式相关的液晶显示装置中，通过在像素电极121a与对置电极121b之间施加电压，产生相对于基板表面倾斜的电场，使液晶分子M倾斜取向。由此，像素PIX(i，j)的透过率能够根据施加到像素电极121a的电压水平更改，能够实现灰度等级显示。
以下，参照图6～图10详细说明在本实施方式相关的液晶显示装置上设置的各向异性散射片10的具体结构。
图6是表示在本实施方式相关的液晶显示装置上设置的各向异性散射片10的具体的结构的截面图。如图所示，各向异性散射片10是在透明基材1上设置防眩层6的结构。防眩层6是内部散射层2和表面凹凸(具有表面凹凸的层)3叠层的结构。另外，上述各向异性散射片10配置在液晶显示面板111的偏光板113上。
内部散射层2是具有与透明矩阵4中折射率相异的各向异性的形状的分散物质5以秩序良好相互平行移动了的位置关系均匀分散的结构。
这样，防眩层6通过内部散射层2和表面凹凸3两者构成，内部散射层引起的模糊(haze)和表面凹凸引起的模糊，可以独立地正确地得到控制。由此，能够设计成具有防眩性而不降低透过图像鲜明度。
作为上述内部散射层2的分散物质5，如果使用现有公知的散射薄片就不特别限定，例如，可以举出二氧化硅(SiO2)、丙烯酸玻璃珠(acrylbead)等。另外，本实施方式，作为上述内部散射层2，使用UV硬化型树脂和丙烯酸玻璃珠通过甲苯调制的物质。
图7是表示上述各向异性散射片10的防眩层6的结构截面图，表示具有散射各向异性的内部散射层。如图所示，在这里的内部散射层2中，具有旋转椭圆体形状的分散物质5在透明矩阵4中分散，使在箭头101所示的其长轴方向与箭头102所示的防眩层6进而各向异性散射片表面的法线方向大致平行。
接下来，参照图8～图10说明上述各向异性散射片10的散射性。图8是说明内部散射层的散射各向异性的发现的截面图。另外，图9是表示内部散射层2与通过内部散射层2的光的关系的示意图。图10是表示入射到各向异性散射片10的光的入射角和通过后的散射强度的关系的图表。其中，在图10中，横轴表示入射角(deg.)、纵轴表示散射强度(a.u.)。
如图8所示，对从箭头103所示的斜方向入射到内部散射层2的光，分散物质5的实际有效尺寸如5a所示。另外，对从箭头104所示的正面方向入射到内部散射层2的光，分散物质5的实际有效尺寸如5b所示。但是，箭头104表示的正面方向，是相对于各向异性散射片10表面的法线方向平行的方向。此时，实际有效尺寸5a大于实际有效尺寸5b。所以，从斜方向入射的光的散射特性，比从正面方向入射的光的散射特性窄。
另外，如图9所示，从由箭头104所示的正面方向到内部散射层2的光一旦入射，在内部散射层2产生光散射，作为箭头106所示的散射光出射。另外，从沿箭头103所示的斜方向到内部散射层2的光一旦入射，在内部散射层2几乎不产生光散射，仅作为箭头105所示的平行透过光出射。
另外，如图10所示，相对于各向异性散射片10表面为0度的入射角，即，入射到正面方向的光成为散射强度最大的状态。即，各向异性薄片10中相对于正面方向的入射光散射性强，相对于相反斜方向的入射光散射性弱。这即意味着，斜方向的入射光几乎不散射，而出射大致平行的透过光。
接下来，参照图11～13说明本实施方式相关的液晶显示装置上设置的高指向性背光源50的具体结构。图11是表示上述高指向性背光源50的结构的一例的截面图。另外，图12(a)、(b)是表示图11的高指向性背光源50的结构的示意图，图12(a)是表示高指向性背光源50的概略结构的平面图，图12(b)是表示图12(a)的A-A’的概略结构的截面图。图13(a)、(b)是表示图11的高指向性背光源50的结构的示意图，图13(a)是表示高指向性背光源50的概略结构的平面图，图13(b)是表示图13(a)的B-B’的概略结构的截面图。
高指向性背光源50如图11所示，具备荧光管51、透镜片52、和集光反射面(反射板)53。另外，如图11所示，配置多个荧光管51。另外，如图12(a)及图13(a)所示，这些多个荧光管51相互平行地配置。另外，在各荧光管51的后方侧配置有集光反射面53。此外，在各荧光管51上配置集光反射面53一侧的相反侧，配置有透镜片52。从荧光管51出射的光通过透镜片52及集光反射面53两者的集光作用成为大致平行光。
上述透镜片52如图12(b)所示，具备菲涅耳(Fresnel)透镜部。从荧光管51的纵向方向的轴的截面看上述菲涅耳透镜部，相对于荧光管51的纵向方向的轴垂直地切出间距(pitch)。具备上述菲涅耳透镜部的透镜片52对在相互平行配置的荧光管51的纵向方向的轴方向(图12(a)的A-A’方向)的出射光进行集光。
另外，集光反射面53如图13(b)所示，具有]抛物面形状，在其焦点位置配置荧光管51。该集光反射面对相对相互平行配置的荧光管51的纵向方向的轴方向垂直的方向(图13(a)的B-B’方向)的出射光集光。
这样，通过透镜片52及集光反射面53各自的集光效果，高指向性背光源50出射大致平行光。通过出射该大致平行光的高指向性背光源50、和具有散射各向异性的各向异性散射片10的结构，能够抑制特别是中间灰度等级下的对比度的降低。
在无施加电压时液晶分子相对于基板大致垂直地取向的、垂直取向模式的液晶显示面板111具有高对比度、高响应速度的特征，用于例如再现动画的DVD、录像机等再现装置，或者作为电视接收机等显示装置。
在这样的液晶显示面板111中，从无施加电压时的液晶分子相对于基板表面垂直地取向的状态，通过施加电压液晶分子相对于基板表面在多大程度的斜方向上取向，光的透过率是不同的。由此，能够实现液晶显示面板111中间调显示。
但是，在关注液晶分子的情况下，相对于液晶显示面板111从正面方向入射的光与从正面方向以规定的角度倾斜的斜方向入射的光各自的透过率不同。因此，从斜方向观测的光和从正面方向观测的光的透过率产生差值。特别地，无施加电压时的垂直取向状态的液晶分子视角依存性变大。由此，在从斜方向看的情况下，相比从正面方向入射的光的透过率，从正面方向以规定角度倾斜的斜方向入射的光的透过率变大。所以，垂直取向模式的液晶显示面板111变成比期望的灰度等级大的灰度等级(泛白)，引起泛白现象。其结果是，有显示品质低劣的问题。
另外，这也会在中间灰度等级显示时，由倾斜的液晶分子的位移方向与背光源光的扩散透过光一致的方向上的透过率上升而引起，有中间显示时的显示品质恶化的问题。
但是，如果设置可以对液晶显示面板111出射完全平行光的背光源就不会发生上述问题。即，如果背光源出射理想的平行光，就能够得到不依存液晶分子的位移方向，即使进行中间灰度等级显示也没有视角依存性(对应于观测方向的灰度等级偏差)的良好显示品质。但是，现实难以产生理想的完全平行光，即使可能也因成本太高而不实用。
在本实施方式相关的液晶显示装置，是如图11或图13(b)所示，配置大致平行的高指向性背光源50的装置。因此，即使用比通常背光源少的光，仍然存在大量的从相对于液晶显示面板111的斜方向入射的光。本实施方式相关的液晶显示装置是针对上述问题，在液晶显示面板111的前方侧配置各向异性散射片10的装置。
以下，在本实施方式相关的液晶显示装置中，参照图14，说明通过液晶显示面板111的光的动作。图14是表示比本发明相关的液晶显示装置的液晶显示面板更前方侧的概略结构的截面图。其中，在14图中，为便于说明省略设置在液晶显示面板111的前面侧的偏光板113。
高指向性背光源50，在将箭头104所示的正面方向的大致平行光107出射到液晶显示面板111的情况下，大致平行光107经由液晶显示面板111，入射到各向异性散射片10。此外，该大致平行光107在各向异性散射片10的内部散射层2中散射，作为散射光108，入射到表面凹凸3。
在这样的情况下，由于入射到在表面凹凸3上形成的透镜的光是散射光，所以可以通过表面凹凸3的透镜效果抑制闪光(scintillation)。
另一方面，高指向性背光源50，在将沿箭头103所示的斜方向的大致平行光109出射到液晶显示面板111的情况下，大致平行光109同样地经由液晶显示面板111，入射到各向异性散射片10。此外，该大致平行光109在各向异性散射片的内部散射层2不散射，作为未散射的透过光110，入射到表面凹凸3。
在本实施方式相关的液晶显示装置上设置的各向异性散射片10具有从液晶显示面板111正面方向出射的光散射性强、从斜方向出射的光散射性弱的特性。因此，各向异性散射片10使液晶显示面板111的正面方向的无显示品质问题的光在全部方向上散射。由此，观测者可以以大的角度观测到液晶显示面板111的显示画面。另一方面，各向异性散射片10对作为泛白现象原因的从斜方向出射的光，不使其散射而保持原样通过。由此，本实施方式相关的液晶显示装置能够抑制观测者观测的泛白现象。
另外，即使出射大致平行光的高指向性背光源50，从与液晶显示面板11的显示画面的法线方向倾斜20度左右的方向出射大致平行光，也可以确认能够抑制观测者观测的泛白现象。
其中，在实施方式中，高指向性背光源50的荧光管51与液晶显示面板111的显示画面的长边方向的宽一致地配置即可。通过将荧光管51的长度与液晶显示面板111的显示画面的长边方向的宽一致地配置，有可以减少荧光管50的根数的好处。另外，即使从光的平行度不理想的水平方向观测(从液晶显示面板111的显示画面的长边方向观测)，也能够抑制泛白现象。
特别地，在本实施方式相关的液晶显示装置应用于电视接收机的情况下，即使具备上述的荧光管51和集光反射面53的高指向性背光源50这样相对简单地背光源结构，即使从光的平行度不理想的水平方向观测(从液晶显示面板111的显示画面的长边方向观测)，也能够抑制泛白现象，能够得到良好的显示品质。
本发明的发明人为评测分散物质的旋转椭圆体的形状引起的效果的差异，进行了试验。其结果是，旋转椭圆体的长轴和短轴之比在2以上，能够得到抑制上述泛白现象的效果。另外，长轴和短轴之比越大，抑制泛白现象的效果就越好。但是，如果旋转椭圆体的长轴和短轴之比超过20，抑制泛白现象的效果就开始饱和。
其中，在本实施方式中，公开了为使分散物质5具有散射各向异性，将其变形为旋转椭圆体的例子，但不限于此。即，作为分散物质5，如果是具有散射各向异性，例如直方体或柱体等任何形状均可。
另外，作为本实施方式相关的液晶显示装置上设置的各向异性散射片，亦可不具备上述表面凹凸3。作为这样的各向异性散射片，例如可列举图15所示的各向异性散射片20。图15是表示在本实施方式相关的液晶显示装置上设置的各向异性散射片的其它的结构的截面图。
如图15所示，各向异性散射片21具备相互相对的一对透明基材21、23、和上述透明基材21、23夹持的内部散射层22。
在各向异性散射片20中，在透明基材21上叠层内部散射层22，进一步在其上叠层透明基材23。内部散射层22是具有与透明矩阵4折射率相异的各向异性的形状的分散物质5以秩序良好相互平行移动了的位置关系均匀分散的结构。这样的各向异性散射片20在本实施方式相关的液晶显示装置中也适用。
这样，本发明相关的液晶显示装置特征在于，由于具备具有散射各向异性(正面方向的光和斜方向的光的散射性不同)的散射各向异性光学单元，即使不是完全平行光，也有得到视角特性良好的液晶显示，与完全平行光通过液晶显示面板后在全部方向上散射的特开2002-372713号公报公开的液晶显示装置不同。
本实施方式相关的液晶显示装置具备：液晶显示面板；在该液晶显示面板的后面侧配置，从上述液晶显示面板的后面相对于液晶显示面板的正面方向，使大致平行光线入射的高指向性背光源单元；和在上述液晶显示面板的前面侧配置，从上述液晶显示面板向正面方向出射的光散射性强，向斜方向出射的光散射性弱的散射各向异性光学单元，上述液晶显示面板的特征在于，是在相对的基板间夹持负的负电常数各向异性的液晶层、无施加电压时相对于上述基板大致垂直地取向的面板。
通过这样的结构，大致平行光的设计容许值扩大，背光源也可使用便宜产品，能够防止垂直取向的液晶显示面板的泛白并提高显示品质。
另外，本实施方式相关的液晶显示装置的特征在于，高指向性背光源单元由多个荧光管及反射板构成，上述荧光管及反射板相对于上述液晶显示面板水平地配置。
通过这样的结构，由于作为背光源是便宜产品，并且有使荧光管与画面的纵向方向一致地配置的好处，所以光的平行度在非理想水平方向上也能够抑制泛白现象。
另外，本实施方式相关的电视接收机具备：液晶显示面板；和在该液晶显示面板的后面侧配置，使从上述液晶显示面板的后面相对液晶显示面板大致平行的光线入射的高指向性背光源单元；和在上述液晶显示面板的前面侧配置，从上述液晶显示面板向正面方向出射的光散射性强，向斜方向出射的光散射性弱的散射各向异性光学单元，上述液晶显示面板特征在于，是在相对的基板间夹持负的负电常数各向异性的液晶层、无施加电压时相对于上述基板大致垂直地取向的面板，高指向性背光源单元由多个荧光管及反射板构成，上述荧光管及反射板相对于上述液晶显示面板水平地配置。
另外，用于实施发明的优选实施方式中具体的实施方式或实施例，是使本发明的技术内容明了的例子，不能狭义地解释成只限定在具体例子中，在本发明的精神和以下记载的权利要求的范围内，可以有很多变化地实施本发明。
产业上的可利用性
根据以上所述的本发明，在液晶显示面板斜方向通过的引起泛白现象的光，通过使用高指向性背光源和各向异性散射片，能够提供作为背光源可以使用低价产品，能够防止垂直取向的液晶显示面板的泛白现象，提高显示品质的液晶显示装置及具备该液晶显示装置的显示装置。
另外，本发明相关的液晶显示装置的液晶显示面板，在无施加电压时相对于基板的液晶分子大致垂直取向，所以具有高对比度、高响应速度的特征。因此，本发明相关的液晶显示装置，可用于例如再现动画的DVD、录像等再现装置，或者作为电视接收机等显示装置。

Claims (8)

1.一种液晶显示装置，其特征在于，具备：
液晶显示面板；
向所述液晶显示面板射出光的背光源单元；和
配置于与所述液晶显示面板的背光源单元侧相反一侧，并且，以使相对于所述液晶显示面板的显示画面垂直入射的光的散射强度最大的方式形成的散射各向异性光学单元，
所述背光源单元具备多个荧光管、透镜片、及反射板，
所述多个荧光管、及反射板与所述液晶显示面板的显示画面平行地配置，
所述透镜片具备菲涅耳透镜部，该菲涅耳透镜部刻有相对于荧光管的纵向方向垂直的间距。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
散射各向异性光学单元具备包含透明矩阵和分散物质的内部散射层、和具有表面凹凸的层，
在所述内部散射层中具有与透明矩阵折射率相异的各向异性形状的分散物质以相互平行的位置关系分散在该所述透明矩阵中。
3.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述分散物质在所述透明矩阵中具有旋转椭圆体的形状，以使所述旋转椭圆体的长轴方向与所述液晶显示面板的显示画面相垂直的方式分散。
4.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述旋转椭圆体的长轴和短轴之比在2以上20以下。
5.一种显示装置，其特征在于，具备液晶显示装置，该液晶显示装置具有：
液晶显示面板；
向所述液晶显示面板射出光的背光源单元；和
配置于与所述液晶显示面板的背光源单元侧相反一侧，并且，以使相对于所述液晶显示面板的显示画面垂直入射的光的散射强度最大的方式形成的散射各向异性光学单元，
所述背光源单元具备多个荧光管、透镜片、及反射板，
所述多个荧光管、及反射板与所述液晶显示面板的显示画面平行地配置，
所述透镜片具备菲涅耳透镜部，该菲涅耳透镜部刻有相对于荧光管的纵向方向垂直的间距。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于：
是电视接收机。
7.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于：
是DVD再现装置。
8.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于：
是录像再现装置。
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