CN104520761B - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供抑制从倾斜方向观看液晶面板时的灰度等级反转、并且视野角特性优异的液晶显示装置。该液晶显示装置包括：液晶面板，该液晶面板包括一对基板、被夹持在一对基板间的液晶层、和在液晶层的光入射侧和光射出侧配置的一对偏光板；照明装置，该照明装置配置在液晶面板的光入射侧，向液晶面板照射光；和光扩散部件，该光扩散部件配置在液晶面板的光射出侧，使从液晶面板射出的光在从液晶面板的法线方向看的方位角方向上扩散，将照明装置的极角亮度特性中亮度衰减至最大亮度的1/3时的极角的总幅宽设为1/3总幅宽时，照明装置的极角方向的亮度变化最大的方位角方向上的照明装置的1/3总幅宽为60°以上。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置。
背景技术
作为以便携式电话机等为首的便携型电子设备、或者电视机、个人计算机等的显示器，广泛使用液晶显示装置。通常，液晶显示装置在从正面观看显示画面时发挥出优异的显示特性。而当从倾斜方向观看显示画面时对比度降低，视认性容易变差。或者，有在灰度等级显示中发生明亮度逆转的灰度等级反转等的情况。因此，提出了将能够以良好的视认性观察画面的视野角范围扩大的各种方法。
例如，下述的专利文献1中公开了具备液晶单元和光学补偿偏光板的液晶显示装置。光学补偿偏光板配置在液晶单元的光入射侧和光射出侧中的至少一侧。光学补偿偏光板具有偏光板、双折射层和散射各向异性膜。
另外，下述的专利文献2中公开了具备液晶显示面板和光扩散片的液晶显示装置。光扩散片配置在液晶显示面板的光射出侧。光扩散片具有低折射率区域和高折射率区域。低折射率区域的截面形状与等腰三角形近似。高折射率区域配置在低折射率区域的周边。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-90527号公报
专利文献2：国际公开第2009/044520号
发明内容
发明要解决的技术问题
但是，当将上述的光学补偿偏光板应用于扭转向列(Twisted Nematic，以下简记为TN)模式的液晶显示装置时，存在画面纵向的亮度的变化增大的技术问题。其原因是因为，TN模式的液晶显示装置中，液晶分子一边扭转一边取向，根据观察画面的角度和灰度等级的不同，液晶的延迟不同。另外，即使在液晶显示装置的视认侧配置有上述的光扩散片，也无法使光充分地扩散。
本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的在于提供抑制从倾斜方向观看显示画面时的灰度等级反转、并且视野角特性优异的液晶显示装置。
用于解决技术问题的手段
为了实现上述目的，本发明采用了以下的手段。
(1)也就是说，本发明的一个方式的液晶显示装置包括：液晶面板，该液晶面板包括一对基板、被夹持在上述一对基板间的液晶层、和在上述液晶层的光入射侧和光射出侧配置的一对偏光板；照明装置，该照明装置配置在上述液晶面板的光入射侧，向上述液晶面板照射光；和光扩散部件，该光扩散部件配置在上述液晶面板的光射出侧，使从上述液晶面板射出的光在从上述液晶面板的法线方向看的方位角方向上扩散，上述光扩散部件包括：具有光透射性的基材；在上述基材的一面上形成的多个遮光层；和在上述基材的一面中的上述遮光层的形成区域以外的区域形成的光扩散部，上述光扩散部具有：与上述基材接触的光射出端面；与上述光射出端面相对，具有比上述光射出端面的面积大的面积的光入射端面；和与上述光射出端面和上述光入射端面接触，使从上述光入射端面入射的光反射的反射面，上述光扩散部的从上述光入射端面到上述光射出端面的高度大于上述遮光层的层厚，将上述照明装置的极角亮度特性中亮度衰减至最大亮度的1/3时的极角的总幅宽设为1/3总幅宽时，上述照明装置的极角方向的亮度变化最大的方位角方向上的上述照明装置的1/3总幅宽为60°以上。
(2)本发明的一个方式的液晶显示装置包括：液晶面板，该液晶面板包括一对基板、被夹持在上述一对基板间的液晶层、和在上述液晶层的光入射侧和光射出侧配置的一对偏光板；照明装置，该照明装置配置在上述液晶面板的光入射侧，向上述液晶面板照射光；和光扩散部件，该光扩散部件配置在上述液晶面板的光射出侧，使从上述液晶面板射出的光在从上述液晶面板的法线方向看的方位角方向上扩散，上述光扩散部件包括：具有光透射性的基材；在上述基材的一面上形成的多个光扩散部；和在上述基材的一面中的上述光扩散部的形成区域以外的区域形成的遮光层，上述光扩散部具有：与上述基材接触的光射出端面；与上述光射出端面相对，具有比上述光射出端面的面积大的面积的光入射端面；和与上述光射出端面和上述光入射端面接触，使从上述光入射端面入射的光反射的反射面，上述光扩散部的从上述光入射端面到上述光射出端面的高度大于上述遮光层的层厚，将上述照明装置的极角亮度特性中亮度衰减至最大亮度的1/3时的极角的总幅宽设为1/3总幅宽时，上述照明装置的极角方向的亮度变化最大的方位角方向上的上述照明装置的1/3总幅宽为60°以上。
(3)在上述(1)或(2)所述的液晶显示装置中，可以：上述照明装置的极角方向的亮度变化最大的方位角方向，与对上述液晶面板施加有一定的电压的情况下的极角方向的透射率变化最大的方位角方向大致一致。
(4)在上述(1)至(3)中任一项所述的液晶显示装置中，可以：上述照明装置的极角方向的亮度变化最小的方位角方向上的上述照明装置的1/3总幅宽为90°以上。
(5)在上述(1)至(4)中任一项所述的液晶显示装置中，可以：上述光扩散部件使从上述液晶面板射出的光在从上述液晶面板的法线方向看的方位角方向上各向异性地扩散来对光的射出方向进行控制。
(6)在上述(5)所述的液晶显示装置中，可以：上述光扩散部件的扩散性最强的方位角方向，与对上述液晶面板施加有一定的电压的情况下的极角方向的透射率变化最大的方位角方向大致一致。
(7)在上述(1)所述的液晶显示装置中，可以：上述遮光层与上述基材的一面接触的部分的平面形状为至少具有长轴和短轴的各向异性形状。
(8)在上述(7)所述的液晶显示装置中，可以：上述遮光层与上述基材的一面接触的部分的平面形状为椭圆或长方形。
(9)在上述(7)或(8)所述的液晶显示装置中，可以：上述遮光层的短轴方向，与对上述液晶面板施加有一定的电压的情况下的极角方向的透射率变化最大的方位角方向大致一致。
(10)在上述(7)至(9)中任一项所述的液晶显示装置中，可以：上述遮光层的长轴方向的长度B1与短轴方向的长度B2之比B1/B2为1.1以上2.5以下。
(11)在上述(1)至(10)中任一项所述的液晶显示装置中，可以：从上述基材的法线方向看，上述遮光层的形成区域的面积S1与上述基材的一面的面积S2之比S1/S2为0.1以上0.4以下。
(12)在上述(1)至(11)中任一项所述的液晶显示装置中，可以：上述液晶面板的显示模式为扭转向列模式。
(13)在上述(1)至(12)中任一项所述的液晶显示装置中，可以：上述液晶面板的畴结构为单畴结构或多畴结构。
(14)在上述(1)至(13)中任一项所述的液晶显示装置中，可以：在上述光扩散部件的光射出侧设置有使入射的光散射的光散射部件。
发明效果
根据本发明的方式，能够提供抑制从倾斜方向观看显示画面时的灰度等级反转，并且视野角特性优异的液晶显示装置。
附图说明
图1是表示第一实施方式的液晶显示装置的概略结构的立体图。
图2是液晶显示装置的截面图。
图3是液晶面板的纵截面图。
图4是表示光扩散部件的立体图。
图5是光扩散部件的平面图。
图6是用于说明遮光层的俯视时的大小的图。
图7的(A)、(B)是用于说明液晶面板的动作的图。
图8是用于说明极角和方位角的定义的图。
图9是液晶显示装置的正面图。
图10是表示背光源的极角亮度特性的图。
图11的(A)、(B)、(C)、(D)是依次表示光扩散部件的制造工序的立体图。
图12是第二实施方式的液晶显示装置的截面图。
图13是表示光散射膜的特性的图。
图14是第三实施方式的光扩散部件的平面图。
图15的(A)、(B)、(C)是第四实施方式的遮光层的平面图。
图16的(A)、(B)是表示第五实施方式的液晶面板的畴结构的图。
图17是表示使用(A)、(B)比较例的液晶显示装置时的极角亮度特性的图。
图18是表示使用(A)、(B)实施例的液晶显示装置时的极角亮度特性的图。
图19是表示使用比较例和实施例的液晶显示装置时的极角亮度特性的图。
图20是表示使遮光层的形成区域的面积比变化时的极角亮度特性的图。
图21是表示使遮光层的长轴的长度与短轴的长度之比变化时的极角亮度特性的图。
具体实施方式
[第一实施方式]
以下，使用图1～图11的(A)～(D)对本发明的第一实施方式进行说明。
在本实施方式中，列举具备透射型液晶面板的液晶显示装置的例子进行说明。
此外，在以下的所有附图中，有时为了使得容易看各结构要素，使尺寸的比例尺根据结构要素的不同而不同地来表示。
图1是从斜上方(视认侧)观看本实施方式的液晶显示装置的立体图。图2是液晶显示装置的截面图。
本实施方式的液晶显示装置1，如图1和图2所示，具备液晶面板2、背光源8(照明装置)和光扩散部件9。液晶面板2具备第一偏光板3、第一相位差膜4(相位差板)、液晶单元5、第二相位差膜6(相位差板)和第二偏光板7。在图1中，将液晶单元5示意性地图示为1块板状，对于其详细的结构将在后面说明。
观察者从配置有光扩散部件9的图1中的液晶显示装置1的上侧观看显示。在以下的说明中，将配置有光扩散部件9的一侧称为视认侧。将配置有背光源8的一侧称为背面侧。另外，在以下的说明中，定义x轴为液晶显示装置的画面的水平方向，y轴为液晶显示装置的画面的垂直方向，z轴为液晶显示装置的厚度方向。
在本实施方式的液晶显示装置1中，由液晶面板2对从背光源8射出的光进行调制，利用调制后的光来显示规定的图像或文字等。另外，当从液晶面板2射出的光透过光扩散部件9时，射出光的配光分布成为比入射光扩散部件9之前扩展的状态，光从光扩散部件9射出。由此，观察者能够以宽的视野角视认(观看)显示。
以下，对液晶面板2的具体的结构进行说明。
在此，列举有源矩阵方式的透射型液晶面板作为一个例子进行说明。但是，本发明能够应用的液晶面板并不限于有源矩阵方式的透射型液晶面板。本发明能够应用的液晶面板也可以是例如半透射型(透射反射兼用型)液晶面板。另外，也可以是各像素不具备开关用薄膜晶体管(Thin Film Transistor，以下简记为TFT)的单纯矩阵方式的液晶面板。
图3是液晶面板2的纵截面图。
如图3所示，液晶单元5具有TFT基板10、彩色滤光片基板12和液晶层11。TFT基板10作为开关元件基板起作用。彩色滤光片基板12与TFT基板10相对配置。液晶层11被夹持在TFT基板10与彩色滤光片基板12之间。
液晶层11被封入由TFT基板10、彩色滤光片基板12和框状的密封部件(未图示)包围的空间内。密封部件将TFT基板10与彩色滤光片基板12隔开规定的间隔贴合。
本实施方式的液晶面板2例如以TN(Twisted Nematic)模式进行显示。
液晶层11使用介电常数各向异性为正的液晶。在TFT基板10与彩色滤光片基板12之间配置有间隔物13。间隔物13为球状或柱状。间隔物13将TFT基板10与彩色滤光片基板12之间的间隔保持为一定。
本发明的液晶面板2的显示模式并不限于上述的TN模式。可以使用例如VA(Vertical Alignment：垂直取向)模式、STN(Super Twisted Nematic：超扭转向列)模式、IPS(In-Plane Switching：面内开关)模式、FFS(Fringe Field Switching：边缘场开关)模式等。因为在这些显示模式中，根据取向膜的摩擦方向的不同，从倾斜方向观看显示图像时，有时也会发生灰度等级反转。
虽然没有图示，但是在TFT基板10上呈矩阵状配置有多个像素。像素为显示的最小单位区域。在TFT基板10上，以相互平行地延伸的方式形成有多个源极总线。在TFT基板10上，以相互平行地延伸的方式形成有多个栅极总线。多个栅极总线与多个源极总线正交。在TFT基板10上，多个源极总线与多个栅极总线形成为格子状。由相邻的源极总线和相邻的栅极总线划分的矩形状的区域为一个像素。源极总线与TFT 19的源极电极17连接。栅极总线与TFT 19的栅极电极16连接。
在构成TFT基板10的透明基板14的液晶层11侧的面上，形成有具有半导体层15、栅极电极16、源极电极17、漏极电极18等的TFT 19。作为透明基板14，可以使用例如玻璃基板。
在透明基板14上形成有半导体层15。作为半导体层15的材料，例如可以使用CGS(Continuous Grain Silicon：连续晶界硅)、LPS(Low-temperature Poly-Silicon：低温多晶硅)、α-Si(Amorphous Silicon：非晶硅)等半导体材料。
在透明基板14上，以覆盖半导体层15的方式形成有栅极绝缘膜20。作为栅极绝缘膜20的材料，可以使用例如氧化硅膜、氮化硅膜或它们的层叠膜等。
在栅极绝缘膜20上，以与半导体层15相对的方式形成有栅极电极16。作为栅极电极16的材料，可以使用例如W(钨)/TaN(氮化钽)的层叠膜、Mo(钼)、Ti(钛)、Al(铝)等。
在栅极绝缘膜20上，以覆盖栅极电极16的方式形成有第一层间绝缘膜21。作为第一层间绝缘膜21的材料，可以使用例如氧化硅膜、氮化硅膜或它们的层叠膜等。
在第一层间绝缘膜21上形成有源极电极17和漏极电极18。在第一层间绝缘膜21和栅极绝缘膜20中，以贯通第一层间绝缘膜21和栅极绝缘膜20的方式形成有接触孔22和接触孔23。源极电极17通过接触孔22与半导体层15的源极区域连接。漏极电极18通过接触孔23与半导体层15的漏极区域连接。作为源极电极17和漏极电极18的材料，可以使用与上述的栅极电极16相同的导电性材料。
在第一层间绝缘膜21上，以覆盖源极电极17和漏极电极18的方式形成有第二层间绝缘膜24。作为第二层间绝缘膜24的材料，可以使用与上述的第一层间绝缘膜21相同的材料或者有机绝缘性材料。
在第二层间绝缘膜24上形成有像素电极25。在第二层间绝缘膜24中，以贯通第二层间绝缘膜24的方式形成有接触孔26。像素电极25通过接触孔26与漏极电极18连接。像素电极25将漏极电极18作为中继用电极与半导体层15的漏极区域连接。作为像素电极25的材料，可以使用例如ITO(Indium Tin Oxide：铟锡氧化物)、IZO(Indium Zinc Oxide：铟锌氧化物)等透明导电性材料。
根据该结构，通过栅极总线供给扫描信号，在TFT 19成为导通状态时，通过源极总线供给至源极电极17的图像信号，经半导体层15、漏极电极18被供给至像素电极25。另外，以覆盖像素电极25的方式在第二层间绝缘膜24上的整个面形成有取向膜27。该取向膜27具有使构成液晶层11的液晶分子水平取向的取向限制力。此外，作为TFT19的形态，可以为图3所示的底栅型TFT，也可以为顶栅型TFT。
另一方面，在构成彩色滤光片基板12的透明基板29的液晶层11侧的面上，依次形成有黑矩阵30、彩色滤光片31、平坦化层32、对置电极33、取向膜34。
黑矩阵30具有在像素间区域将光的透过遮断的功能。黑矩阵30由例如Cr(铬)或Cr/氧化Cr的多层膜等金属、或者使碳颗粒分散在感光性树脂中而得到的光致抗蚀剂来形成。
彩色滤光片31包含红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的各种颜色的色素。R、G、B中的任一个的彩色滤光片31与TFT基板10上的一个像素电极25相对配置。此外，彩色滤光片31也可以为R、G、B这3种颜色以上的多色结构。
平坦化层32由覆盖黑矩阵30和彩色滤光片31的绝缘膜构成。平坦化层32具有使由黑矩阵30和彩色滤光片31产生的台阶缓和而平坦化的功能。
在平坦化层32上形成有对置电极33。作为对置电极33的材料，可以使用与像素电极25同样的透明导电性材料。
在对置电极33上的整个面形成有取向膜34。该取向膜34具有使构成液晶层11的液晶分子水平取向的取向限制力。
返回到图1，背光源8具备光源36和导光体37。光源36配置在导光体37的端面。作为光源36，可以使用例如发光二极管、冷阴极管等。
本实施方式的背光源8为边光型的背光源。
导光体37具有将从光源36射出的光导向液晶面板2的功能。作为导光体37的材料，可以使用例如丙烯酸树脂等树脂材料。
从光源36入射导光体37的端面的光，在导光体37的内部一边进行全反射一边传播，从导光体37的上表面(光射出面)以大致均匀的强度射出。虽然未图示，但是在导光体37的上表面配置有散射片和棱镜片。从导光体37的上表面射出的光，由散射片散射后，由棱镜片会聚，大致平行化后射出。作为棱镜片，可以使用例如住友3M公司制造的BEF(商品名)。
本实施方式的背光源8没有使用指向性背光源。作为本实施方式的背光源8，使用对光的射出方向进行控制，将指向性设定为某种程度地缓和的背光源(以下，有时称为低指向性背光源)。对于低指向性背光源的亮度分布，将在后面说明。
在背光源8与液晶单元5之间设置有第一偏光板3。第一偏光板3作为偏振片起作用。在此，以x轴方向的正方向为基准，逆时针旋转地表示角度。这样一来，第一偏光板3的透射轴P1被设定在135°-315°方向。
在液晶单元5与光扩散部件9之间设置有第二偏光板7。第二偏光板7作为偏振片起作用。第二偏光板7的透射轴P2以与第一偏光板3的透射轴P1正交的方式配置。第二偏光板7的透射轴P2被设定在45°-225°方向。第一偏光板3的透射轴P1与第二偏光板7的透射轴P2成为正交尼科尔的配置。
在第一偏光板3与液晶单元5之间设置有第一相位差膜4。第一相位差膜4的滞相轴K1以与第一偏光板3的透射轴P1正交的方式配置。相位差膜4的滞相轴K1被设定在45°-225°方向。
在第二偏光板7与液晶单元5之间设置有第二相位差膜6。第二相位差膜6的滞相轴K2以与第二偏光板7的透射轴P2正交的方式配置。相位差膜6的滞相轴K2被设定在135°-315°方向。
作为本实施方式的相位差膜(第一相位差膜4、第二相位差膜6)，可以使用富士胶片株式会社制造的WV膜。
接着，对光扩散部件9进行详细说明。
图4是从视认侧观看光扩散部件9的立体图。
光扩散部件9，如图4所示，具备基材39、多个遮光层40、和光扩散部41。多个遮光层40形成在基材39的一面(与视认侧相反的一侧的面)上。光扩散部41形成在基材39的一面中的遮光层40的形成区域以外的区域。
光扩散部件9，如图2所示，以设置有光扩散部41的一侧朝向第二偏光板7、且基材39的一侧朝向视认侧的姿势配置在第二偏光板7上。光扩散部件9通过粘接剂层43被固定在第二偏光板7上。
基材39优选使用例如三醋酸纤维素(TAC)膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)膜等透明树脂制的基材。基材39在制造工序中成为之后涂敷遮光层40和光扩散部41的材料时的基底。基材39需要具备制造工序中的热处理工序的耐热性和机械强度。因此，基材39除了树脂制的基材以外，也可以使用玻璃制的基材等。但是，优选基材39的厚度薄到不损害耐热性和机械强度的程度。其理由是因为，基材39的厚度越厚，越可能产生显示的模糊。另外，基材39的总光线透射率优选按照JISK7361-1的规定为90％以上。当总光线透射率为90％以上时，能得到充分的透明性。在本实施方式中，作为一个例子使用厚度为100μm的透明树脂制基材。
遮光层40从基材39的主面的法线方向看时随机地配置。遮光层40，作为一个例子，由黑色抗蚀剂、黑色墨水等具有光吸收性和感光性的有机材料构成。另外，也可以使用Cr(铬)或Cr/氧化Cr的多层膜等金属膜。
光扩散部41例如由丙烯酸树脂或环氧树脂等具有光透射性和感光性的有机材料构成。另外，光扩散部41的总光线透射率优选按照JIS K7361-1的规定为90％以上。当总光线透射率为90％以上时，能得到充分的透明性。
光扩散部41具有光射出端面41a、光入射端面41b和反射面41c。光射出端面41a为与基材39接触的面。光入射端面41b为与光射出端面41a相对的面。反射面41c为光扩散部41的锥状的侧面。反射面41c为使从光入射端面41b入射的光反射的面。光入射端面41b的面积大于光射出端面41a的面积。
光扩散部41是光扩散部件9中有助于光的透射的部分。即，入射光扩散部41的光一边在光扩散部41的反射面41c进行全反射，一边以被大致封闭在光扩散部41的内部的状态进行传导，从而射出。
光扩散部件9以基材39朝向视认侧的方式配置。因此，光扩散部41的2个相对面中的面积小的面成为光射出端面41a。另一方面，面积大的面成为光入射端面41b。
光扩散部41的反射面41c的倾斜角度(光入射端面41b与反射面41c所成的角度)优选为75°以上85°以下。在本实施方式中，光扩散部41的反射面41c的倾斜角度为85°。但是，光扩散部41的反射面41c的倾斜角度只要是在从光扩散部件9射出时能够使入射光充分地扩散的角度即可，没有特别限定。在本实施方式中，光扩散部41的反射面41c的倾斜角度一定。
光扩散部41的从光入射端面41b至光射出端面41a的高度，被设定为比遮光层40的层厚大。在本实施方式的情况下，遮光层40的层厚作为一个例子为150nm左右。光扩散部41的从光入射端面41b至光射出端面41a的高度作为一个例子为20μm左右。由光扩散部41的反射面41c与遮光层40包围的部分，成为中空部42。在中空部42存在空气。
此外，优选基材39的折射率与光扩散部41的折射率大致同等。其理由如下。例如，考虑基材39的折射率与光扩散部41的折射率大为不同的情况。在该情况下，从光入射端面41b入射的光从光扩散部41射出时，有在光扩散部41与基材39的界面发生不需要的光的折射或反射的情况。在该情况下，有可能发生得不到期望的视野角、射出光的光量减少等不良情况。
在本实施方式的情况下，在中空部42(光扩散部41的外部)存在空气。因此，当假设光扩散部41由例如透明丙烯酸树脂形成时，光扩散部41的反射面41c成为透明丙烯酸树脂与空气的界面。在此，可以用其他的低折射率材料填充中空部42。但是，就光扩散部41的内部与外部的界面的折射率差而言，与外部存在任何低折射率材料的情况相比，存在空气的情况最大。因此，根据斯涅尔定律(Snell’s Law)，在本实施方式的结构中，临界角变得最小，光在光扩散部41的反射面41c进行全反射的入射角范围变得最宽。其结果，能够进一步抑制光的损失，能够得到高亮度。
图5是光扩散部件9的示意图。在图5中，左侧上方是光扩散部件9的平面图。左侧下方是沿着左侧上方的平面图的A-A线的截面图。右侧上方是沿着左侧上方的平面图的B-B线的截面图。
本实施方式的光扩散部件9，如图5的左侧上方所示，多个遮光层40散布地设置在基材39的一面上。从基材39的法线方向看的遮光层40的平面形状为细长的椭圆形。遮光层40具有长轴和短轴。在此，长轴是指在从基材39的法线方向看的遮光层40的平面形状中长度最长的轴。短轴是指在从基材39的法线方向看的遮光层40的平面形状中长度最短的轴。在本实施方式的光扩散部件9中，在各个遮光层40中短轴的长度与长轴的长度之比大致相等。
从基材39的法线方向看，将遮光层40的形成区域的面积设为S1。将基材39的一面的面积设为S2。遮光层40的形成区域的面积S1与基材39的一面的面积S2之比S1/S2为0.1以上0.4以下。在此，遮光层40的形成区域的面积为将在基材39的一面上散布地设置的多个遮光层40的形成区域全部加起来得到的区域的面积。在以下的说明中，有时将遮光层40的形成区域的面积S1与基材39的一面的面积S2之比S1/S2简称为遮光层40的形成区域的面积比。在本实施方式中，遮光层40的形成区域的面积比S1/S2为0.3。
如图5的左侧下方、右侧上方所示，相当于遮光层40的下方的部分成为椭圆锥台状的中空部42。光扩散部件9具有多个中空部42。在多个中空部42以外的部分，相连地设置有光扩散部41。
在本实施方式的光扩散部件9中，形成各个遮光层40的平面形状的椭圆的长轴方向(以下有时称为遮光层的长轴方向)大致与X方向一致。形成各个遮光层40的平面形状的椭圆的短轴方向(以下有时称为遮光层的短轴方向)大致与Y方向一致。因此，当考虑光扩散部41的反射面41c的朝向时，光扩散部41的反射面41c中沿着X方向的反射面41c的比例大于沿着Y方向的反射面41c的比例。因此，在沿着X方向的反射面41c反射而在Y方向上扩散的光Ly，多于在沿着Y方向的反射面41c反射而在X方向上扩散的光Lx。因此，光扩散部件9的扩散性最强的方位角方向成为作为遮光层40的短轴方向的Y方向。
此外，遮光层40的平面形状可以包含圆形、多边形、半圆等形状。另外，遮光层40的一部分可以重叠地形成。
图6是用于说明遮光层40的俯视时的大小的图。
图6是表示多个遮光层40中的一个遮光层40的平面图。
如图6所示，设遮光层40的长轴方向的长度为B1。设遮光层40的短轴方向的长度为B2。优选遮光层40的长轴方向的长度B1与短轴方向的长度B2之比B1/B2为1.1以上2.5以下。
在本实施方式中，遮光层40的长轴方向的长度B1为20μm。遮光层40的短轴方向的长度B2为10μm。遮光层40的长轴方向的长度B1与短轴方向的长度B2之比B1/B2为2。
返回到图1，TFT基板10的取向膜27的取向控制方向由箭头符号H1表示。另一方面，彩色滤光片基板12的取向膜34的取向控制方向由箭头符号H2表示。
对取向膜27进行了摩擦等取向处理，使得取向控制方向H1成为135°-315°方向。另一方面，对取向膜34进行了摩擦等取向处理，使得取向控制方向H2成为45°-225°方向。
图7的(A)、(B)是用于说明液晶面板2的动作的图。
图7的(A)是表示没有对液晶面板2(图3所示的像素电极25与对置电极33之间)施加电压时(未施加电压时)的状态的图。图7的(B)是表示对液晶面板2施加有一定的电压时(施加电压时)的状态的图。此外，在图7的(A)、(B)中，为方便起见，省略第一相位差膜4、第二相位差膜6的图示。符号M是构成液晶层11的液晶分子。
在未施加电压时，如图7的(A)所示，液晶分子M在取向膜27与取向膜34之间成为扭转了90°的状态。此时，透过具有135°-315°方向的透射轴P1的第一偏光板3后的直线偏振光的偏振面，由于液晶层11具有的旋光性而旋转90°。由此，透过第一偏光板3后的直线偏振光，会透过具有45°-225°方向的透射轴P2的第二偏光板7。其结果，在未施加电压时成为白显示。
在施加电压时，如图7的(B)所示，液晶分子M在取向膜27与取向膜34之间成为在沿着电场的方向上立起的状态。此时，透过具有135°-315°方向的透射轴P1的第一偏光板3后的直线偏振光的偏振面不旋转。因此，透过第一偏光板3后的直线偏振光，不会透过具有45°-225°方向的透射轴P2的第二偏光板7。其结果，在施加电压时成为黑显示。
如以上所示，通过按每个像素控制电压的施加/不施加，能够切换白显示与黑显示，以显示图像。
但是，如以下说明的那样，显示图像的对比度根据观看的角度而不同。
图8是用于说明极角和方位角的定义的图。
在此，如图8所示，将以液晶显示装置1的画面的法线方向E为基准时的观察者的视线方向F所成的角度设为极角θ。将以x轴的正方向(0°方向)为基准的观察者的视线方向F投影到画面上时的线段G的方向所成的角度设为方位角φ。
图9是液晶显示装置1的正面图。
如图9所示，在液晶显示装置1的画面中，设水平方向(x轴方向)为方位角φ：0°-180°方向。方位角φ：0°-180°方向，更直截了当地说是左右方向。具体而言，方位角φ：0°-180°方向是沿着与地面平行的轴的方向。将垂直方向(y轴方向)设为方位角φ：90°-270°方向。方位角φ：90°-270°方向，更直截了当地说是上下方向。具体而言，方位角φ：90°-270°方向是沿着与地面垂直的轴的方向。
在定义了图9所示的方位角方向时，在专利文献1的液晶显示装置中，对液晶面板施加有一定的电压的情况下的方位角φ：270°方向的透射率变化大。因此，存在当从方位角φ：270°方向的一侧观察显示图像时，显示图像的视认性变差的技术问题。
因此，在本实施方式中，采用了以下的结构，使得即使从方位角φ：270°方向的一侧观察显示图像，也能够维持显示图像的视认性良好的状态。
图10是表示本实施方式的液晶显示装置1中的背光源8的极角亮度特性的图。图10是用极坐标表示方位角φ：0°-180°方向和方位角φ：90°-270°方向上的亮度分布的图。在图10中，横轴为极角θ[°]。纵轴为将正面方向的显示亮度设为1而表示的标准化亮度。
如前所述，本实施方式的背光源8为对光的射出方向进行控制，指向性被设定为某种程度地缓和的低指向性背光源。
如图10所示，在方位角φ：0°-180°方向上，亮度高的角度范围相对宽。与此相对，在方位角φ：90°-270°方向上，亮度高的角度范围相对窄。即，在方位角φ：0°-180°方向上，背光源8的亮度变化最小。另一方面，在方位角φ：90°-270°方向上，极角方向的背光源8的亮度变化最大。
在此，将背光源8的极角亮度特性中亮度衰减至最大亮度的1/3时的极角的总幅宽设为1/3总幅宽。在图10中，符号FW1是方位角φ：0°-180°方向上的背光源8的1/3总幅宽。符号FW2是方位角φ：90°-270°方向上的背光源8的1/3总幅宽。
在本实施方式中，背光源8的极角亮度特性中背光源8的方位角φ：0°-180°方向上的1/3总幅宽FW1为60°以上。具体而言，方位角φ：0°-180°方向上的背光源8的1/3总幅宽FW1为100°。另一方面，方位角φ：90°-270°方向上的背光源8的1/3总幅宽FW2为70°。
在此，将“背光源8的极角方向的亮度变化最大的方位角方向”设为对每个方位角的极角-亮度曲线进行测定和图示时曲线的斜率大的方向。
将“背光源8的极角方向的亮度变化最小的方位角方向”设为对每个方位角的极角-亮度曲线进行测定和图示时曲线的斜率小的方向。
将“对液晶面板2施加有一定的电压的情况下的极角方向的透射率变化最大的方位角方向”在TN方式中设为“明视方向”。另外，在VA方式的1分割取向和2分割取向中，设为“与指向矢倾倒的方向垂直的方向”。此外，指向矢是指取向主轴的方向(向列型液晶中分子长轴的平均一致的方向)。
在本实施方式中，“背光源8的极角方向的亮度变化最大的方位角方向”为方位角φ：90°-270°方向。
“背光源8的极角方向的亮度变化最小的方位角方向”为方位角φ：0°-180°方向。
“对液晶面板2施加有一定的电压的情况下的极角方向的透射率变化最大的方位角方向”为方位角φ：90°-270°方向。
此外，在本实施方式中，背光源8的极角方向的亮度变化最小的方位角方向、即方位角φ：0°-180°方向上的背光源8的1/3总幅宽FW1为100°，但是并不限于此。只要方位角φ：0°-180°方向上的背光源8的1/3总幅宽FW1为60°以上即可。优选方位角φ：0°-180°方向上的背光源8的1/3总幅宽FW1为90°以上。
在本实施方式中，使背光源8的极角方向的亮度变化最大的方位角方向(方位角φ：90°-270°方向)，与对液晶面板2施加有一定的电压的情况下的极角方向的透射率变化最大的方位角方向(方位角φ：90°-270°方向)大致一致。
此外，背光源8的极角方向的亮度变化最大的方位角方向，与对液晶面板2施加有一定的电压的情况下的极角方向的透射率变化最大的方位角方向，不需要完全一致，只要大致一致即可。可以认为通常在液晶显示装置的组装工序中，液晶面板与背光源的位置对准的旋转方向的偏差为5°左右以内。因此，背光源8的极角方向的亮度变化最大的方位角方向，与对液晶面板2施加有一定的电压的情况下的极角方向的透射率变化最大的方位角方向偏差5°左右的情况，也包含在本发明的技术范围中。
如图1和图2所示，在液晶面板2的光射出侧配置有光扩散部件9。在本实施方式中，使光扩散部件9的扩散性最强的方位角方向(图5所示的作为遮光层40的短轴方向的Y方向)，与光扩散部件9的对液晶面板2施加有一定的电压的情况下的极角方向的透射率变化最大的方位角方向(方位角φ：90°-270°方向)大致一致。
此外，光扩散部件9的扩散性最强的方位角方向，与光扩散部件9的对液晶面板2施加有一定的电压的情况下的极角方向的透射率变化最大的方位角方向不需要完全一致，只要大致一致即可。可以认为通常在液晶显示装置的组装工序中，液晶面板与光扩散部件的位置对准的旋转方向的偏差为5°左右以内。因此，光扩散部件9的扩散性最强的方位角方向，与光扩散部件9的对液晶面板2施加有一定的电压的情况下的极角方向的透射率变化最大的方位角方向偏差5°左右的情况，也包含在本发明的技术范围中。
也就是说，在本实施方式中，使背光源8的极角方向的亮度变化最大的方位角方向、对液晶面板2施加有一定的电压的情况下的极角方向的透射率变化最大的方位角方向(方位角φ：90°-270°方向)、和光扩散部件9的扩散性最强的方位角方向大致一致。
(液晶显示装置的制造方法)
图11的(A)～(D)是依次表示光扩散部件9的制造工序的立体图。
以构成上述结构的液晶显示装置1的光扩散部件9的制造工序为中心，对其制造方法进行说明。
先对液晶面板2的制造工序的概略进行说明。首先，分别制作TFT基板10和彩色滤光片基板12。然后，使TFT基板10的形成有TFT 19的一侧的面与彩色滤光片基板12的形成有彩色滤光片31的一侧的面相对地配置。然后，将TFT基板10与彩色滤光片基板12隔着密封部件贴合。然后，向由TFT基板10、彩色滤光片基板12和密封部件包围的空间内注入液晶。接着，在这样得到的液晶单元5的两面上使用光学粘接剂等分别贴合第一相位差膜4、第一偏光板3、第二相位差膜6、第二偏光板7。经过以上的工序，液晶面板2完成。
此外，TFT基板10和彩色滤光片基板12的制造方法只要利用通常方法即可，省略其说明。
首先，如图11的(A)所示，准备厚度为100μm的三醋酸纤维素的基材39。接着，使用旋涂法，在该基材39的一面上涂敷含有碳的黑色负型抗蚀剂作为遮光部材料。由此，形成膜厚150nm的涂膜45。
接着，将形成有上述涂膜45的基材39载置在加热板上，在温度90℃进行涂膜45的预烘培。由此，黑色负型抗蚀剂中的溶剂挥发。
接着，使用曝光装置，隔着形成有平面形状为例如椭圆形状的多个开口图案46的光掩模47，对涂膜45照射光L，进行曝光。此时，使用利用了波长365nm的i线、波长404nm的h线、波长436nm的g线的混合线的曝光装置。曝光量为100mJ/cm2。
使用上述的光掩模47进行曝光后，使用专用的显影液进行由黑色负型抗蚀剂构成的涂膜45的显影，在100℃进行干燥，如图11的(B)所示，在基材39的一面上形成平面形状为例如椭圆形的多个遮光层40。在本实施方式的情况下，在下一工序中，将由黑色负型抗蚀剂构成的遮光层40作为掩模进行透明负型抗蚀剂的曝光，形成中空部42。因此，光掩模47的开口图案46的位置与中空部42的形成位置对应。
椭圆形的遮光层40与下一工序的光扩散部41的非形成区域(中空部42)对应。多个开口图案46全部为椭圆形的图案。开口图案46的长径和短径为各种大小。相邻的开口图案46之间的间隔(间距)的配置不是规则的，也不是周期性的。优选开口图案46的间隔(间距)小于液晶面板2的像素的间隔(间距，例如150μm)。由此，在像素内形成至少1个遮光层40。因此，在与例如便携式设备等中使用的像素间距小的液晶面板组合时，能够实现广视野角化。
在本实施方式中，通过使用黑色负型抗蚀剂的光刻法形成遮光层40，但是并不限于此。除此以外，如果使用本实施方式的开口图案46与遮光图案反转的光掩模，那么也能够使用具有光吸收性的正型抗蚀剂。或者，也可以使用蒸镀法或印刷法等直接形成遮光层40。
接着，如图11的(C)所示，使用旋涂法在遮光层40的上表面涂敷由丙烯酸树脂构成的透明负型抗蚀剂作为光扩散部材料。由此，形成膜厚20μm的涂膜48。
接着，将形成有上述的涂膜48的基材39载置在加热板上，在温度95℃进行涂膜48的预烘培。由此，透明负型抗蚀剂中的溶剂挥发。
接着，将遮光层40作为掩模从基材39侧对涂膜48照射光F，进行曝光。此时，使用利用了波长365nm的i线、波长404nm的h线、波长436nm的g线的混合线的曝光装置。曝光量为500mJ/cm2。
然后，将形成有上述的涂膜48的基材39载置在加热板上，在温度95℃进行涂膜48的曝光后烘培(PEB)。
接着，使用专用的显影液进行由透明负型抗蚀剂构成的涂膜48的显影，在100℃进行后烘培，如图11的(D)所示，在基材39的一面上形成具有多个中空部42的透明树脂层41。在本实施方式中，如图11的(C)所示，使用扩散光进行曝光，因此，构成涂膜48的透明负型抗蚀剂被以从遮光层40的非形成区域向外侧扩展的方式呈放射状曝光。由此，形成正锥状的中空部42。光扩散部41成为倒锥状的形状。光扩散部41的反射面41c的倾斜角度能够由扩散光的扩散的程度来控制。
作为在此使用的光F，可以使用平行光，或扩散光，或特定的出射角度的强度与其他出射角度的强度不同的光、即在特定的出射角度具有强弱的光。在使用平行光的情况下，光扩散部41的反射面41c的倾斜角度成为例如60°～90°左右的单一的倾斜角度。在使用扩散光的情况下，成为倾斜角度连续地变化的、截面形状为曲线状的倾斜面。在使用在特定的出射角度具有强弱的光的情况下，成为具有与其强弱对应的斜面角度的倾斜面。这样，能够调整光扩散部41的反射面41c的倾斜角度。由此，能够调整光扩散部件9的光扩散性，使得得到作为目标的视认性。
此外，作为将从曝光装置出射的平行光作为光F照射至基材39的手段之一，例如在从曝光装置出射的光的光路上配置雾度50左右的扩散板，隔着扩散板照射光。
以上，经过图11的(A)～(D)的工序，本实施方式的光扩散部件9完成。光扩散部件9的总光线透射率优选为90％以上。当总光线透射率为90％以上时，能得到充分的透明性，能够充分发挥光扩散部件9被要求的光学性能。总光线透射率是基于JIS K7361-1的规定。此外，在本实施方式中，列举了使用液态的抗蚀剂的例子，但是，也可以使用膜状的抗蚀剂来代替该液态的抗蚀剂。
最后，将完成的光扩散部件9，如图2所示，以基材39朝向视认侧、且光扩散部41与第二偏光板7相对的状态，通过粘接剂层43粘贴在液晶面板2上。
通过以上的工序，本实施方式的液晶显示装置1完成。
在本实施方式的液晶显示装置1中，如前所述使用低指向性背光源。在该情况下，背光源8的极角方向的亮度变化最小的方位角方向(方位角φ：0°-180°方向)上的背光源8的1/3总幅宽FW1为100°，因此，对光扩散部件9入射某种程度扩展的光。因此，与使用指向性高的背光源的情况相比，从光扩散部件9射出角度分布扩展的状态的光。由此，能够使从难以看到的地方射出的光与从容易看到的地方射出的光混合存在，使亮度变化的程度平均化。因此，即使观察者从液晶显示装置1的正面方向(法线方向)倾斜视线，也能够看到良好的显示。
另外，在本实施方式中，背光源8的极角方向的亮度变化最大的方位角方向，与对液晶面板2施加有一定的电压的情况下的极角方向的透射率变化最大的方位角方向(方位角φ：90°-270°方向)大致一致。由此，能够使从背光源8射出的光中的指向性相对高的光强烈地扩散。其结果，方位角φ：90°-270°方向上的液晶面板2的亮度视野角的狭窄得到改善。因此，能够提供亮度视野角特性优异的液晶显示装置1。
另外，光扩散部件9的扩散性最强的方位角方向，与对液晶面板2施加有一定的电压的情况下的极角方向的透射率变化最大的方位角方向(方位角φ：90°-270°方向)大致一致。因此，从液晶显示装置1在方位角φ：90°-270°方向射出的光，与在其他方位角方向射出的光相比，扩散到广的角度。由此，在方位角φ：90°-270°方向与其他方位角方向之间，能够使亮度变化的程度平均化。因此，在白显示时的对比度视野角特性中，能够抑制亮度峰向特定的方位角方向偏移。也就是说，能够提高亮度分布的对称性。因此，能够抑制从倾斜方向观看显示画面时的灰度等级反转，提供视野角特性优异的液晶显示装置1。
已知通常在将条纹或格子等那样的具有规则性的图案彼此重叠的情况下，当各图案的周期稍微错开时，会看到干涉条纹图案(莫尔条纹)。例如，当假设使呈矩阵状排列有多个光扩散部的光扩散部件与呈矩阵状排列有多个像素的液晶面板重叠时，有可能在光扩散部件的光扩散部的周期图案与液晶面板的像素的周期图案之间产生莫尔条纹，使显示品质降低。
与此相对，在本实施方式的液晶显示装置1中，多个遮光层40在平面上随机地配置。光扩散部41形成在遮光层40的形成区域以外的区域。因此，能够维持显示品质，而不会在与液晶面板2的像素的规则性排列之间产生由干涉引起的莫尔条纹。
在本实施方式中，使多个遮光层40的配置随机，但是多个遮光层40的配置不需要是随机的。只要多个遮光层40的配置为非周期性的，就能够抑制莫尔条纹的产生。另外，在根据状况或用途能够允许稍微产生莫尔条纹的情况下，多个遮光层40也可以周期性地配置。
[第二实施方式]
以下，使用图12和图13对本发明的第二实施方式进行说明。
本实施方式的液晶显示装置101的基本结构与第一实施方式相同，具备光散射膜102这一点与第一实施方式不同。
图12是本实施方式的液晶显示装置101的截面图。
在图12中，对与第一实施方式中使用的图相同的结构要素，标注相同的符号，省略详细的说明。
本实施方式的液晶显示装置101，如图12所示，在光扩散部件9的光射出侧还设置有光散射膜102(光散射部件)。
光散射膜102是在粘合剂树脂103的内部分散多个光散射体104而形成的。作为粘合剂树脂103，可以使用例如丙烯酸树脂等。作为光散射体104，可以使用例如丙烯酸酯珠等。光散射膜102通过粘接剂层105被固定在基材39的视认侧(观看侧)的面上。
图13是表示光散射膜102的特性的图。该特性为使用大塚电子株式会社制造的LCD评价装置(产品名：LCD-5200)，对光散射膜102的一面(基材39一侧的面)垂直地投光时的特性。在图13中，横轴为极角θ[°]。纵轴为对光散射膜102的一面垂直地投射波长550nm的光时透过光散射膜102的光的强度(透射强度)。
如图13所示，光散射膜102的透射强度的特性相对于方位角方向是各向同性的。
此外，光散射膜102与光扩散部件9同样，可以是使光各向异性地散射的部件，也可以是使光各向同性地散射的部件。通过使用这种光散射膜102，能够使没有被光扩散部件9完全扩散的光充分地扩散。
[第三实施方式]
以下，使用图14对本发明的第三实施方式进行说明。
本实施方式的液晶显示装置的基本结构与第一实施方式相同，光扩散部件309配置有多个光扩散部341这一点与第一实施方式不同。因此，在本实施方式中，对光扩散部件309进行说明。
图14是光扩散部件309的示意图。在图14中，左侧上方为光扩散部件309的平面图。左侧下方为沿着左侧上方的平面图的C-C线的截面图。右侧上方为沿着左侧上方的平面图的D-D线的截面图。
本实施方式的光扩散部件309，如图14的左侧上方所示，多个光扩散部341散布地设置在基材339的一面上。从基材339的法线方向看的光扩散部341的平面形状为细长的椭圆形。光扩散部341具有长轴和短轴。
如图14的左侧下方、右侧上方所示，相当于遮光层340的下方的部分成为中空部342。在该中空部342存在空气。光扩散部件309具有存在空气的连续的中空部342。在中空部342以外的部分，散布地设置有光扩散部341。
多个光扩散部341的长轴方向大致与X方向一致。多个光扩散部341的短轴方向大致与Y方向一致。因此，当考虑光扩散部341的反射面341c的朝向时，光扩散部341的反射面341c中沿着X方向的反射面341c的比例大于沿着Y方向的反射面341c的比例。因此，在沿着X方向的反射面341c反射而在Y方向上扩散的光Ly多于在沿着Y方向的反射面341c反射而在X方向上扩散的光Lx。因此，光扩散部件309的扩散性最强的方位角方向成为作为光扩散部341的短轴方向的Y方向。
在本实施方式中，在液晶面板2的光射出侧配置光扩散部件309，而且，使光扩散部件309的对液晶面板2施加有一定的电压的情况下的极角方向的透射率变化最大的方位角方向(方位角φ：90°-270°方向)，与光扩散部件309的扩散性最强的方位角方向(作为光扩散部341的短轴方向的Y方向)大致一致。
在使用上述光扩散部件309的情况下，也能够抑制从倾斜方向观看显示画面时的灰度等级反转，实现视野角特性优异的显示图像。
此外，光扩散部341的平面形状可以包含圆形、多边形、半圆等形状。另外，光扩散部341的开口部彼此可以重叠地形成。
[第四实施方式]
以下，使用图15的(A)～(C)对本发明的第四实施方式进行说明。
本实施方式的液晶显示装置的基本结构与第一实施方式相同，光扩散部件中的遮光层的形状与第一实施方式不同。
因此，在本实施方式中，省略液晶显示装置的基本结构的说明，对遮光层进行说明。
图15的(A)～(C)是本实施方式的遮光层的平面图。
如图15的(A)～(C)所示，本实施方式的遮光层的形状为具有长轴和短轴的各向异性形状。
具体而言，图15的(A)所示的遮光层440A的形状为长方形。图15的(B)所示的遮光层440B的形状为长方形的角变圆的形状。图15的(C)所示的遮光层440C的形状为使长方形的角的圆变大后的形状(椭圆形)。
在本实施方式中，使遮光层440A～440C的短轴方向，与对液晶面板2施加有一定的电压的情况下的极角方向的透射率变化最大的方位角方向(方位角φ：90°-270°方向)大致一致。
使用本实施方式的遮光层440A～440C，也能够抑制从倾斜方向观看显示画面时的灰度等级反转，得到视野角特性优异的显示。
此外，遮光层的形状并不限于本实施方式的形状。遮光层的形状只要是至少具有长轴和短轴的各向异性形状即可。在遮光层的形状为椭圆和长方形以外的形状的情况下，长轴和短轴如以下那样定义。长轴是在从基材的法线方向看的遮光层的平面形状中测定每个方位的长度时长度最长的轴。短轴是在从基材的法线方向看的遮光层的平面形状中测定每个方位的长度时长度最短的轴。
[第五实施方式]
以下，使用图16的(A)、(B)对本发明的第五实施方式进行说明。
本实施方式的液晶显示装置的基本结构与第一实施方式相同，液晶面板的畴结构与第一实施方式不同。
因此，在本实施方式中，省略液晶显示装置的基本结构的说明，对液晶面板的畴结构进行说明。
图16的(A)、(B)是表示本实施方式的液晶面板的畴结构的图。具体而言，图16的(A)所示的畴结构为单畴结构。图16的(B)所示的畴结构为多畴结构。
在此，单畴结构是指在液晶层内形成有液晶的取向状态一致的一个畴的结构。多畴结构是指在液晶层内形成有液晶的取向状态不同的多个畴的结构。多畴结构能够通过在取向膜上形成使液晶在不同的方向预倾斜的多个区域来形成。“预倾斜”是指，液晶的取向方向(液晶的分子长轴方向)从与取向膜的表面垂直的方向(Z方向)稍微向与取向膜的表面平行的方向(与XY平面平行的方向)倾斜的状态。作为对液晶赋予预倾角的方法，有对取向膜进行摩擦处理的方法、对取向膜进行光取向处理的方法等。即使通过斜向蒸镀形成取向膜，也能够对液晶赋予预倾角。
即使液晶面板的畴结构是单畴结构或多畴结构，也能够抑制从倾斜方向观看显示画面时的灰度等级反转，得到视野角特性优异的显示。
此外，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，能够在不超出本发明的主旨的范围内进行各种改变。
另外，也可以为如下结构：在上述实施方式中的光扩散部件的基材的视认侧设置反射防止层、偏振滤光片层、防静电层、防眩处理层和防污处理层中的至少一个。利用该结构，根据在基材的视认侧设置的层的种类，能够附加使外部光反射减少的功能、防止尘埃或污垢附着的功能、防止伤痕的功能等，能够防止视野角特性的经时劣化。
另外，在上述实施方式中，使光扩散部或空间部分的形状为椭圆锥台状，但是也可以为其他形状。另外，光扩散部的反射面的倾斜角度以光轴为中心可以不一定对称。在如上述实施方式那样使光扩散部的形状为椭圆锥台状的情况下，光扩散部的反射面的倾斜角度以光轴为中心成为线对称，因此，能得到以光轴为中心而线对称的角度分布。与此相对，在根据显示装置的用途或使用方式而有意要求非对称的角度分布的情况下，例如有想要仅在画面的上方侧或右侧扩大视野角等要求的情况下，可以使光扩散部的反射面的倾斜角度为非对称。
另外，关于液晶显示装置的各结构部件的材料、数量、配置等的具体结构并不限于上述实施方式，能够适当改变。例如在上述实施方式中，示出了在液晶面板的外侧配置偏光板和相位差板的例子，但是也可以代替该结构，在构成液晶面板的一对基板的内侧形成偏振层和相位差层。
实施例
以下，通过实施例和比较例对本发明进一步具体地进行说明，但是本发明并不限定于以下的实施例。
本申请的发明人为了验证本发明的液晶显示装置的效果，利用本发明的液晶显示装置与比较例的液晶显示装置，对灰度等级亮度特性进行了比较。以下，对它们的比较结果进行说明。
液晶面板使用TN模式的液晶面板。相位差膜使用富士胶片株式会社制造的WV膜。
“比较例1”
液晶显示装置不具备光扩散部件。背光源为低指向性背光源。比较例1的液晶显示装置相当于从第一实施方式的液晶显示装置1中除去光扩散部件9后的液晶显示装置。
“实施例1”
液晶显示装置使用具有使光各向异性地扩散的光扩散部件的液晶显示装置。光扩散部件中的遮光层的平面形状为椭圆形。背光源为低指向性背光源。实施例1的液晶显示装置相当于第一实施方式的液晶显示装置1。
光扩散部件的参数如以下所示。遮光层的长轴的长度为20μm。遮光层的短轴的长度为10μm。光扩散部的折射率为1.5。空气层的折射率为1.0。光扩散部的反射面的倾斜角度为85°。光扩散部的高度为20μm。遮光层的形成区域的面积比为0.3。
对比较例和实施例进行模拟，对极角亮度特性进行了确认。作为模拟软件，使用了Light Tools。将其结果示于图17～图19。
图17是使用比较例1的液晶显示装置时的等亮度曲线。图18是使用实施例1的液晶显示装置时的等亮度曲线。图19是针对图17和图18的等亮度曲线，用极坐标表示方位角：90°-270°方向(画面纵向)的亮度分布的图。在图19中，横轴为极角[°]，纵轴为标准化亮度。标准化亮度是将输入灰度等级为最高灰度等级(255灰度等级)时的正面方向的显示亮度设为1而表示的值。
如图17和图18所示，根据“比较例1”、“实施例1”的结果，在方位角φ：0°-180°方向(画面横向)上没有确认到灰度等级反转或灰度等级凹塌。
但是，如图17和图19所示，在“比较例1”中，在方位角φ：90°-270°方向(画面纵向)上确认到了灰度等级凹塌。例如，在“比较例1”中，如图19所示，极角θ：-30°～-60°的亮度急剧地变化。特别是在极角θ：-45°附近确认到了灰度等级凹塌。
与此相对，如图18和图19所示，在“实施例1”中，在方位角φ：90°-270°方向(画面纵向)上没有确认到灰度等级反转或灰度等级凹塌。例如，在“实施例1”中，如图19所示，极角θ：-30°～-60°的亮度缓和地变化。
根据“比较例1”、“实施例1”的结果可知：通过配置使光各向异性地扩散的光扩散部件，并使对液晶面板施加有一定的电压的情况下的极角方向的透射率变化最大的方位角方向，与光扩散部件的扩散性最强的方位角方向大致一致，能够抑制灰度等级反转和灰度等级凹塌的发生。
另外，本申请的发明人为了验证构成本发明的液晶显示装置的遮光层的形成区域的面积比S1/S2的优选数值范围，进行了模拟，对极角亮度特性进行了确认。作为模拟软件，使用了Light Tools。将其结果示于图20。
图20是表示使遮光层的形成区域的面积比变化时的方位角：90°-270°方向(画面纵向)上的极角亮度特性的图。在图20中，横轴为极角[°]，纵轴为亮度[cd/m2]。此外，在横轴中，-方向为方位角：90°方向，+方向为方位角：270°方向。
液晶面板使用TN模式的液晶面板。背光源使用低指向性背光源。
“无光扩散部件”的液晶显示装置相当于从第一实施方式的液晶显示装置1中除去光扩散部件9后的液晶显示装置。
“有光扩散部件”的液晶显示装置相当于第一实施方式的液晶显示装置1。
光扩散部件的参数如以下所示。遮光层的长轴的长度为11μm。遮光层的短轴的长度为10μm。光扩散部的折射率为1.5。空气层的折射率为1.0。光扩散部的反射面的倾斜角度为85°。光扩散部的高度为20μm。遮光层的形成区域的面积比为“S1/S2＝0.1”、“S1/S2＝0.2”、“S1/S2＝0.3”、“S1/S2＝0.4”这4种。
如图20所示，在“无光扩散部件”的情况下，在方位角φ：90°-270°方向(画面纵向)上确认到了灰度等级凹塌。例如，在“无光扩散部件”的情况下，极角θ：-30°～-60°的亮度急剧地变化。特别是在极角θ：-45°附近确认到了灰度等级凹塌。
与此相对，在“有光扩散部件”的情况下，在方位角φ：90°-270°方向(画面纵向)上也没有确认到灰度等级反转或灰度等级凹塌。例如，在“S1/S2＝0.1”的情况下，极角θ：-30°～-60°的亮度缓和地变化。另外，“S1/S”越大，极角θ：-45°附近的亮度越大。在“S1/S2＝0.4”的情况下，极角θ：-30°～-60°的亮度变化几乎消失。可以认为假设在“S1/S2＞0.4”的情况下，在极角θ：-45°附近会出现亮度的峰。
根据以上的结果可知：为了抑制灰度等级反转和灰度等级凹塌的发生，优选使遮光层的形成区域的面积比S1/S2为0.1以上0.4以下。
另外，本申请的发明人为了验证构成本发明的液晶显示装置的遮光层的长轴的长度B1与短轴的长度B2之比B1/B2的优选数值范围，进行了模拟，对极角亮度特性进行了确认。作为模拟软件，使用了Light Tools。将其结果示于图21。
图21是表示使遮光层的长轴的长度与短轴的长度之比变化时的方位角：90°-270°方向(画面纵向)上的极角亮度特性的图。在图21中，横轴为极角[°]，纵轴为亮度[cd/m2]。此外，在横轴中，-方向为方位角：90°方向，+方向为方位角：270°方向。
液晶面板使用TN模式的液晶面板。背光源使用低指向性背光源。
“无光扩散部件”的液晶显示装置相当于从第一实施方式的液晶显示装置1除去光扩散部件9后的液晶显示装置。
“有光扩散部件”的液晶显示装置相当于第一实施方式的液晶显示装置1。
光扩散部件的参数如以下所示。光扩散部的折射率为1.5。空气层的折射率为1.0。光扩散部的反射面的倾斜角度为85°。光扩散部的高度为20μm。遮光层的形成区域的面积比为0.3。遮光层的长轴的长度B1与短轴的长度B2之比B1/B2为“B1/B2＝1.1”、“B1/B2＝1.5”、“B1/B2＝2.0”、“B1/B2＝2.5”这4种。此外，遮光层的短轴的长度B2固定为10μm。遮光层的长轴的长度B1分别设定为11μm、15μm、20μm、25μm。
如图21所示，在“无光扩散部件”的情况下，在方位角φ：90°-270°方向(画面纵向)上确认到了灰度等级凹塌。例如，在“无光扩散部件”的情况下，极角θ：-30°～-60°的亮度急剧地变化。特别是在极角θ：-45°附近确认到了灰度等级凹塌。
与此相对，在“有光扩散部件”的情况下，即使在方位角φ：90°-270°方向(画面纵向)上也没有确认到灰度等级反转或灰度等级凹塌。例如，在“B1/B2＝1.1”的情况下，极角θ：-30°～-60°的亮度缓和地变化。另外，“B1/B2＝1.1”越大，极角θ：-45°附近的亮度越大。但是，在“B1/B2＝2.0”和“B1/B2＝2.5”的情况下，极角θ：-45°附近的亮度几乎不变。假设使遮光层的长轴的长度B1与短轴的长度B2之比B1/B2增大至必要以上时，通过液晶的光直接入射到遮光层的量有增加的趋势，有可能导致效率的下降。
根据以上的结果可知：为了抑制灰度等级反转和灰度等级凹塌的发生，优选使遮光层的长轴的长度B1与短轴的长度B2之比B1/B2为1.1以上2.5以下。
产业上的可利用性
本发明能够利用于各种显示器、便携用电子设备等的显示部等所使用的液晶显示装置。
符号说明
1、101……液晶显示装置；2……液晶面板；3……第一偏光板；4……第一相位差膜(相位差板)；6……第二相位差膜(相位差板)；7……第二偏光板；8……背光源(照明装置)；9、309……光扩散部件；11……液晶层；39、339……基材；40、340、440A、440B、440C……遮光层；41、341……光扩散部；41a……光射出端面；41b……光入射端面；41c、341c……反射面；102……光散射膜(光散射部件)；θ……极角；φ……方位角。

Claims (14)

1.一种液晶显示装置，其特征在于，包括：
液晶面板，该液晶面板包括一对基板、被夹持在所述一对基板间的液晶层、和在所述液晶层的光入射侧和光射出侧配置的一对偏光板；
照明装置，该照明装置配置在所述液晶面板的光入射侧，向所述液晶面板照射光；和
光扩散部件，该光扩散部件配置在所述液晶面板的光射出侧，使从所述液晶面板射出的光在从所述液晶面板的法线方向看的方位角方向上扩散，
所述光扩散部件包括：具有光透射性的基材；在所述基材的一面上形成的多个遮光层；和在所述基材的一面中的所述遮光层的形成区域以外的区域形成的光扩散部，
所述光扩散部具有：与所述基材接触的光射出端面；与所述光射出端面相对，具有比所述光射出端面的面积大的面积的光入射端面；和与所述光射出端面和所述光入射端面接触，使从所述光入射端面入射的光反射的反射面，
所述光扩散部的从所述光入射端面到所述光射出端面的高度大于所述遮光层的层厚，
将所述照明装置的极角亮度特性中亮度衰减至最大亮度的1/3时的极角的总幅宽设为1/3总幅宽时，所述照明装置的极角方向的亮度变化最大的方位角方向上的所述照明装置的1/3总幅宽为60°以上，
极角是以液晶显示装置的画面的法线方向为基准的观察者的视线方向所成的角度，
方位角是以液晶显示装置的画面的水平方向的正方向为基准的观察者的视线方向投影到画面上时的线段的方向所成的角度，
极角的总幅宽是极角能够取得的最大值与最小值的差的大小。
2.一种液晶显示装置，其特征在于，包括：
液晶面板，该液晶面板包括一对基板、被夹持在所述一对基板间的液晶层、和在所述液晶层的光入射侧和光射出侧配置的一对偏光板；
照明装置，该照明装置配置在所述液晶面板的光入射侧，向所述液晶面板照射光；和
光扩散部件，该光扩散部件配置在所述液晶面板的光射出侧，使从所述液晶面板射出的光在从所述液晶面板的法线方向看的方位角方向上扩散，
所述光扩散部件包括：具有光透射性的基材；在所述基材的一面上形成的多个光扩散部；和在所述基材的一面中的所述光扩散部的形成区域以外的区域形成的遮光层，
所述光扩散部具有：与所述基材接触的光射出端面；与所述光射出端面相对，具有比所述光射出端面的面积大的面积的光入射端面；和与所述光射出端面和所述光入射端面接触，使从所述光入射端面入射的光反射的反射面，
所述光扩散部的从所述光入射端面到所述光射出端面的高度大于所述遮光层的层厚，
将所述照明装置的极角亮度特性中亮度衰减至最大亮度的1/3时的极角的总幅宽设为1/3总幅宽时，所述照明装置的极角方向的亮度变化最大的方位角方向上的所述照明装置的1/3总幅宽为60°以上，
极角是以液晶显示装置的画面的法线方向为基准的观察者的视线方向所成的角度，
方位角是以液晶显示装置的画面的水平方向的正方向为基准的观察者的视线方向投影到画面上时的线段的方向所成的角度，
极角的总幅宽是极角能够取得的最大值与最小值的差的大小。
3.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述照明装置的极角方向的亮度变化最大的方位角方向，与对所述液晶面板施加有一定的电压的情况下的极角方向的透射率变化最大的方位角方向大致一致。
4.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述照明装置的极角方向的亮度变化最小的方位角方向上的所述照明装置的1/3总幅宽为90°以上。
5.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述光扩散部件使从所述液晶面板射出的光在从所述液晶面板的法线方向看的方位角方向上各向异性地扩散来对光的射出方向进行控制。
6.如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述光扩散部件的扩散性最强的方位角方向，与对所述液晶面板施加有一定的电压的情况下的极角方向的透射率变化最大的方位角方向大致一致。
7.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述遮光层与所述基材的一面接触的部分的平面形状为至少具有长轴和短轴的各向异性形状。
8.如权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述遮光层与所述基材的一面接触的部分的平面形状为椭圆或长方形。
9.如权利要求7或8所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述遮光层的短轴方向，与对所述液晶面板施加有一定的电压的情况下的极角方向的透射率变化最大的方位角方向大致一致。
10.如权利要求7或8所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述遮光层的长轴方向的长度B1与短轴方向的长度B2之比B1/B2为1.1以上2.5以下。
11.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：
从所述基材的法线方向看，所述遮光层的形成区域的面积S1与所述基材的一面的面积S2之比S1/S2为0.1以上0.4以下。
12.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述液晶面板的显示模式为扭转向列模式。
13.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述液晶面板的畴结构为单畴结构或多畴结构。
14.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：
在所述光扩散部件的光射出侧设置有使入射的光散射的光散射部件。
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