CN104583849A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

不使制造工序复杂化就能够提供显示特性优异的液晶显示装置。本发明的液晶显示装置包括液晶面板，该液晶面板具有：第一基板和第二基板；设置于各基板的垂直取向膜；具有负的介电常数各向异性的液晶层，液晶面板的单位区域包括：液晶层的厚度方向中央部的液晶分子的指向矢的方位角成分朝向第一方向的第一畴；和液晶层的厚度方向中央部的液晶分子的指向矢的方位角成分朝向第二方向的第二畴，第一方向与第二方向不平行，并且，第一基板与第二基板之间的液晶层的液晶分子的扭转角小于45度。

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
在垂直取向(VA：Vertical Alignment)模式的液晶显示装置中，为了改善视野角特性，历来采用取向分割技术(MVA：Multi-domainVertical Alignment，多畴垂直取向)。MVA技术是将一个像素(或子像素)分割为多个区域，按每个区域使液晶分子向不同的方向取向的技术。由此，每个区域的视野角依赖性整体上被平均化，因此能够扩大视野角。
当对VA模式的液晶施加纵电场时，液晶分子成为从基板面的法线方向倾斜的状态。此时，液晶分子的取向矢量场的奇点在随机的位置产生多个。通常来说，奇点产生几个、奇点在哪个位置产生均不明确。即使是同一像素，当反复施加、遮断电场时，奇点的产生个数和产生部位每次不同。如果奇点的产生个数、产生部位散乱，则成为显示的粗糙的原因。此外，奇点附近的液晶分子，响应慢，也成为残影等的原因。
用于固定奇点的产生个数、产生部位的方法公开于下述的专利文献1中。专利文献1的液晶显示装置中，在像素内设置用于使奇点产生在规定的位置的奇点控制部。专利文献1中，作为奇点控制部的具体结构，举出了在电极上形成的突起或形成于电极的无电极区域的例子。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-249340号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
在制造专利文献1的液晶显示装置的情况下，需要形成上述突起、无电极区域这种奇点控制部的工序。因此，液晶显示装置的制造工序复杂化。此外，即使采用专利文献1的技术，也仅固定奇点，并不是使奇点减少或消失。因此，出现与奇点的产生相伴的光透射率的下降、显示的粗糙、液晶的响应性的下降等的问题。
本发明的一个方式是为了解决上述的技术问题而完成的，其目的之一在于不使制造工序复杂化地提供显示特性优异的液晶显示装置。
解决技术问题的技术手段
为了实现上述目的，本发明的一个方式的液晶显示装置的特征在于，包括液晶面板，该液晶面板具有：彼此相对配置的第一基板和第二基板；分别设置于上述第一基板和上述第二基板的垂直取向膜；和被夹持于上述第一基板与上述第二基板之间的具有负的介电常数各向异性的液晶层，上述液晶面板包括多个作为显示的基本单位的单位区域，上述单位区域包括：上述液晶层的厚度方向中央部的液晶分子的指向矢的方位角成分朝向第一方向的第一畴；和上述液晶层的厚度方向中央部的液晶分子的指向矢的方位角成分朝向第二方向的第二畴，上述第一方向与上述第二方向不平行，并且，上述第一基板与上述第二基板之间的上述液晶层的液晶分子的扭转角小于45度。
本发明的一个方式的液晶显示装置的特征在于：上述第一方向与上述第二方向所成的角度为6度以上20度以下。
本发明的一个方式的液晶显示装置的特征在于：上述第一基板的上述垂直取向膜的取向限制方向与上述第二基板的上述垂直取向膜的取向限制方向平行，上述液晶层的液晶分子在上述第一基板与上述第二基板之间不扭转。
本发明的一个方式的液晶显示装置的特征在于：上述第一基板的上述垂直取向膜的取向限制方向与上述第一畴和上述第二畴的边界线的延伸方向不平行，上述第二基板的上述垂直取向膜的取向限制方向与上述边界线的延伸方向不平行。
本发明的一个方式的液晶显示装置的特征在于：上述第一基板的上述垂直取向膜的取向限制方向和上述第二基板的上述垂直取向膜的取向限制方向中的任意一方，与上述第一畴和上述第二畴的边界线的延伸方向不平行，上述第一基板的上述垂直取向膜的取向限制方向和上述第二基板的上述垂直取向膜的取向限制方向中的另一方，与上述边界线的延伸方向平行。
本发明的一个方式的液晶显示装置的特征在于：上述第一基板的上述垂直取向膜的取向限制方向与上述第二基板的上述垂直取向膜的取向限制方向不平行，上述液晶层的液晶分子在上述第一基板与上述第二基板之间扭转。
本发明的一个方式的液晶显示装置的特征在于：在上述液晶面板的光射出侧设置有扩散强度根据方位角方向而不同的光扩散部件，上述光扩散部件的上述扩散强度相对大的方位角方向与上述液晶面板的透射率变化相对大的方位角方向大致一致。
本发明的一个方式的液晶显示装置的特征在于：上述光扩散部件包括：具有光透射性的基材；在上述基材的第一面形成的多个遮光部；和在上述第一面中的上述遮光部的形成区域以外的区域形成的光扩散部，上述光扩散部在上述基材侧具有光射出端面，并且在与上述基材侧相反的一侧具有比上述光射出端面的面积大的面积的光入射端面，上述光扩散部的从上述光入射端面至上述光射出端面的高度大于上述遮光部的厚度，上述遮光部的平面形状为具有长轴和短轴的各向异性形状。
发明效果
根据本发明的一个方式，不使制造工序复杂化就能够提供显示特性优异的液晶显示装置。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的液晶显示装置的剖面图。
图2中，(A)是表示在第一实施方式的液晶显示装置中相邻的2个子像素的俯视图；(B)是沿着(A)的A-A’线的剖面图；(C)是(A)的B-B’线的剖面图。
图3是用于说明液晶分子的取向限制角度的定义的图。
图4是表示比较例1的液晶显示装置中相邻的2个子像素的俯视图。
图5中，(A)～(F)是表示比较例1和实施例1-5的液晶显示装置中奇点的产生状态的模拟结果的图。
图6是将图5(A)的比较例1的液晶显示装置的模拟结果放大表示的图。
图7是将图5(E)的实施例4的液晶显示装置的模拟结果放大表示的图。
图8中(A)～(G)是用于说明奇点的类型的示意图。
图9中，(A)是表示比较例2的液晶显示装置中相邻的2个子像素的俯视图；(B)是沿着(A)的A-A’线的剖面图；(C)是沿着(A)的B-B’线的剖面图。
图10是表示图9(A)～(C)的比较例2的液晶显示装置中奇点的产生状况的模拟结果的图。
图11是表示比较例3的液晶显示装置中相邻的2个像素的俯视图。
图12是表示图11的比较例3的液晶显示装置中奇点的产生状况的模拟结果的图。
图13是表示第二实施方式的液晶显示装置中相邻的2个子像素的俯视图。
图14是表示图13的第二实施方式的液晶显示装置中奇点的产生状况的模拟结果的图。
图15是表示第三实施方式的液晶显示装置中相邻的2个子像素的俯视图。
图16是表示图15的第三实施方式的液晶显示装置中奇点的产生状况的模拟结果的图。
图17是表示第三实施方式的变形例的液晶显示装置中相邻的2个子像素的俯视图。
图18是表示第四实施方式的液晶显示装置中相邻的2个子像素的俯视图。
图19是表示比较例4的液晶显示装置中相邻的2个子像素的俯视图。
图20中，(A)、(B)是分别表示图19的比较例4和图18的第四实施方式的液晶显示装置中奇点的产生状况的模拟结果的图。
图21是表示第五实施方式的液晶显示装置中相邻的2个子像素的俯视图。
图22是表示比较例5的液晶显示装置中相邻的2个子像素的俯视图。
图23中，(A)、(B)是分别表示图22的比较例5和图21的第五实施方式的液晶显示装置中奇点的产生状况的模拟结果的图。
图24是表示第六实施方式的液晶显示装置的概略结构的立体图。
图25中，(A)是表示第六实施方式的液晶显示装置的剖面图，(B)是表示光扩散膜的部分的剖面图。
图26是表示第六实施方式的液晶显示装置中背光源的配光分布、液晶面板的像素配置和光扩散膜的配置的关系的示意图。
具体实施方式
[第一实施方式]
以下，用图1～图12对本发明的第一实施方式进行说明。
本实施方式的液晶显示装置是在1个子像素内具有2个畴的VA模式的液晶显示装置的一个例子。
图1是表示本实施方式的液晶显示装置的剖面图。
另外，在以下的各附图中，有时为了使各结构要素容易看见，而使尺寸的比例尺根据结构要素的不同而不同地表示。
本实施方式的液晶显示装置1如图1所示，包括液晶面板13和背光源8。液晶面板13包括第一偏振板3、第一相位差板4、液晶单元5、第二相位差板6和第二偏振板7。背光源8配置在图1中的液晶面板13的下侧。在本实施方式的液晶显示装置1中，将从背光源8射出的光在液晶面板13中按每个像素调制，利用按每个像素调制后的光来显示规定的图像、字符等。
观察者从图1中的液晶显示装置1的上侧观看显示。在以下的说明中，将液晶显示装置1的上侧称为视认侧或前面侧，将液晶显示装置1的下侧(配置有背光源8的一侧)称为背面侧。在以下的说明中，定义x轴为液晶显示装置1的画面的水平方向，y轴为液晶显示装置1的画面的垂直方向，z轴为液晶显示装置1的厚度方向。
以下，对液晶面板13的具体结构进行说明。
此处，举出有源矩阵方式的透射型液晶面板为一例进行说明，但本发明能够适用的液晶面板并不限于有源矩阵方式的透射型液晶面板。本发明能够适用的液晶面板可以是例如半透射型(透射反射兼用型)液晶面板，进一步也可以是各像素不具有开关用薄膜晶体管(ThinFilm Transistor，以下简写为TFT)的单纯矩阵方式的液晶面板。
构成液晶面板13的液晶单元5具有：作为开关元件基板的TFT基板9；与TFT基板9相对配置的彩色滤光片基板10；和被夹持于TFT基板9与彩色滤光片基板10之间的液晶层11。液晶层11被封入到由TFT基板9、彩色滤光片基板10、将TFT基板9与彩色滤光片基板10隔开规定的间隔地贴合的框状的密封部件(未图示)包围的空间内。本实施方式的液晶单元5用VA模式进行显示，液晶层11使用介电常数各向异性为负的液晶。在TFT基板9与彩色滤光片基板10之间配置有用于将这些基板间的间隔保持为一定的柱状的间隔物12。间隔物12为例如树脂制，利用光刻技术形成。
在液晶单元5的背光源8侧设置有作为偏光器起作用的第二偏振板7。在液晶单元5的视认侧设置有作为偏光器起作用的第一偏振板3。在第二偏振板7与液晶单元5之间设置有用于补偿光的相位差的第二相位差板6。同样地，在第一偏振板3与液晶单元5之间设置有用于补偿光的相位差的第一相位差板4。
在TFT基板9上呈矩阵状地配置有多个作为显示的最小单位区域的子像素。在TFT基板9上，多个源极总线36(参见图2(A))以彼此平行地延伸的方式形成。在TFT基板9上多个栅极总线37(参见图2(A))以彼此平行地延伸且与多个源极总线36正交的方式形成。因此，在TFT基板9上多个源极总线36和多个栅极总线37形成为格子状。由源极总线36和栅极总线37划分而得的矩形状的区域成为一个子像素38。源极总线36与后述的TFT的源极电极连接，栅极总线37与TFT的栅极电极连接。
在构成TFT基板9的透明基板14的液晶层11侧的面，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TFT19。作为透明基板14，例如可以使用玻璃基板。在透明基板14上形成有由例如CGS(Continuous Grain Silicon：连续晶界硅)、LPS(Low-temperature Poly-Silicon：低温多晶硅)、α-Si(AmorphousSilicon：非晶硅)等的半导体材料构成的半导体层15。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，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，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，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。源极电极17经贯通第一层间绝缘膜21和栅极绝缘膜20的接触孔22与半导体层15的源极区域连接。同样地，漏极电极18经贯通第一层间绝缘膜21和栅极绝缘膜20的接触孔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，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，使用与上述第一层间绝缘膜21相同的材料或有机绝缘性材料。
在第二层间绝缘膜24上形成有像素电极25。像素电极25经贯通第二层间绝缘膜24的接触孔26与漏极电极18连接。因此，像素电极25以漏极电极18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，例如使用ITO(Indium Tin Oxide，铟锡氧化物)、IZO(Indium Zinc Oxide，铟锌氧化物)等的透明导电性材料。根据该结构，当经栅极总线37向栅极电极16供给扫描信号时，TFT19成为导通状态。此时，经源极总线36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。
此外，作为TFT的方式，可以为图2所示的顶栅型TFT，也可以为底栅型TFT。
另一方面，在构成彩色滤光片基板10的透明基板29的液晶层11侧的面依次形成有黑矩阵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具有在像素间区域中遮断光的透射的功能，由Cr(铬)、Cr/氧化Cr的多层膜等的金属、或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中包含红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)各种颜色的色素，R、G、B中的任一个彩色滤光片31与TFT基板9上的一个像素电极25相对配置。配置有R、G、B中的任一个彩色滤光片31的区域构成子像素。R、G、B这3个子像素构成1个像素。本实施方式的“子像素”相当于专利技术方案中的“单位区域”。在不具有彩色滤光片的液晶显示装置的情况下不存在子像素这样的概念，“像素”相当于专利权利要求书中的“单位区域”。
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，具有使由黑矩阵30和彩色滤光片31构成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，使用与像素电极25同样的透明导电性材料。彩色滤光片31可以为R、G、B这3种颜色以上的多色结构。
在本实施方式的情况下，作为彩色滤光片31的3种颜色的R、G、B如图1所示，在液晶面板5的显示画面的水平方向(x轴方向)上排列。
在TFT基板9中，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。在彩色滤光片基板10中，在覆盖对置电极33的整个面形成有取向膜34。取向膜27和取向膜34具有使构成液晶层11的液晶分子11B垂直取向的取向限制力。取向膜27和取向膜34为所谓的垂直取向膜。在本实施方式中，利用光取向技术对取向膜27和取向膜34实施取向处理。
TFT基板9上的取向膜27和彩色滤光片基板10上的取向膜34彼此平行且反向地被实施取向处理。例如如图1所示，对TFT基板9上的取向膜27沿着实线的箭头A所示的方向(图1的从右向左的方向)实施取向处理。对彩色滤光片基板10上的取向膜34沿着虚线的箭头B所示的方向(图1的从左向右的方向)实施取向处理。通过这种取向处理，构成液晶层11的液晶分子11B，相对于两个取向膜27、34表面的法线方向，在TFT基板9侧的端部向右侧倾斜，在彩色滤光片基板10侧的端部向左侧倾斜。通过对两个取向膜27、34彼此平行且反向地实施取向处理，能够使液晶分子11B稳定地倾斜。以未施加电压时的液晶分子11B的倾斜为开端，在施加电压时液晶分子11B大幅倾斜。
在以下的说明中，将实施上述取向处理的方向(实线箭头A和虚线的箭头B的方向)称为取向限制方向。此处所说的取向限制方向用从法线方向看TFT基板9或彩色滤光片基板10时的方位角方向表示。
图1中没有表示，但TFT基板9上的取向膜27具有取向限制方向彼此不同的2个区域。同样地，彩色滤光片基板10上的取向膜34具有取向限制方向彼此不同的2个区域。对于这一点将在后面叙述。
图2(A)是表示TFT基板9的图，是表示相邻的2个子像素38的俯视图。图2(B)是沿着图2(A)的A-A’线的剖面图。图2(C)是沿着图2(A)的B-B’线的剖面图。图2(B)、(C)是TFT基板9的剖面图，省略彩色滤光片基板10和液晶层11的图示。
图2(A)的在横向延伸的配线为栅极总线37。图2(A)的在纵向延伸的配线为源极总线36。栅极总线37和源极总线36彼此正交。由相邻的2条栅极总线37和相邻的2条源极总线36包围的矩形状的区域成为一个子像素38。在栅极总线37和源极总线36的交叉点的附近配置有上述TFT19，在图2(A)中省略图示。矩形状的像素电极25配置在由栅极总线37和源极总线36包围的子像素38的内部。
本发明的发明人为了验证本实施方式的液晶显示装置1的效果而进行了液晶分子11B的取向状态的模拟。将在后面对其结果进行说明，此处表示模拟中使用的各部分的尺寸的一个例子。
子像素38的大小为：x轴方向(沿栅极总线37的方向)的尺寸Px为100μm，y轴方向(沿源极总线36的方向)的尺寸Py为300μm。在图2(A)中仅表示相邻的2个子像素38，在其外侧相同的结构反复配置。栅极总线37的宽度Wg为10μm，栅极总线37与其上下的像素电极25之间的间隙Kg为5μm。源极总线36的宽度Ws为4μm，源极总线36与其左右的像素电极25之间的间隙Ks为3μm。像素电极25的大小为：x轴方向的尺寸Gx为90μm，y轴方向的尺寸Gy为280μm。
图2(B)、(C)所示的栅极总线37与源极总线36之间的第一层间绝缘膜21的相对介电常数为6，膜厚为400nm。图2(B)、(C)所示的源极总线36与像素电极25之间的第二层间绝缘膜24的相对介电常数为4，膜厚为2μm。
在以下的说明中，在图2(A)的俯视图中，将左侧的子像素38称为第一子像素38L，将右侧的子像素38称为第二子像素38R。
将用方位角表示取向膜27、34的取向限制方向而得到的角度定义为取向限制角度。取向限制角度θt、θc如图3所示，令表示各取向膜27、34的取向限制方向的箭头A、B为以x轴的正方向(钟表的3点钟方向)为基准逆时针旋转时看到的角度。将TFT基板9的取向膜27的取向限制角度记为θt，将彩色滤光片基板10的取向膜34的取向限制角度记为θc。如上所述，TFT基板9的取向膜27的取向限制方向和彩色滤光片基板10的取向膜34的取向限制方向彼此平行且反向。因此，取向限制角度θt和取向限制角度θc为错开180°的关系。
如图2(A)所示，分别在第一子像素38L、第二子像素38R中，TFT基板9的取向膜27具有取向限制方向不同的2个畴。同样地，彩色滤光片基板10的取向膜34与TFT基板9的取向膜27对应地具有取向限制方向不同的2个畴。具体而言，在第一子像素38L中，具有第一畴D1和第二畴D2，其中，D1畴的取向限制角度θt大于270°且为280°以下，取向限制角度θc大于90°且为100°以下，第二畴D2的取向限制角度θt为80°以上且小于90°，取向限制角度θc为260°以上且小于270°。
通过上述这样的取向膜27、34，如图2(A)所示，第一畴D1、第二畴D2各自的液晶分子11B如下这样取向，即，彩色滤光片基板10侧的端部朝向表示TFT基板9的取向限制方向的实线箭头A的前端侧，TFT基板9侧的端部朝向表示彩色滤光片基板10的取向限制方向的虚线箭头B的前端侧。也就是说，第一子像素38L、第二子像素38R分别具有液晶分子11B的指向矢的方向不同的2个畴D1、D2。
以下使用的附图中，用图2(A)所示那样的圆锥状的图形来表示在上述方向上取向的液晶分子11B。示出液晶分子11B的圆锥体的圆形的面，表示彩色滤光片基板10侧的液晶分子11B的端部，尖的一侧表示TFT基板9侧的液晶分子11B的端部。此处，用位于液晶层11的厚度方向中央部的液晶分子11B的指向矢的方向来代表液晶分子11B的指向矢的方向。
像这样，各子像素38L、38R包括：液晶层11的厚度方向中央部的液晶分子11B的指向矢的方位角成分为第一方向的第一畴D1；和液晶层11的厚度方向中央部的液晶分子11B的指向矢的方位角成分为第二方向的第二畴D2。第一方向和第二方向为不平行。
第一畴D1与第二畴D2的边界线J在与源极总线36平行的方向(y轴方向)上延伸。边界线J位于从各子像素38L、38R的中心偏离的位置，第一畴D1的大小与第二畴D2的大小不同。宽90μm的像素电极25被边界线J分割为2部分，作为一个例子，第一畴D1的宽度M1为60μm，第二畴D2的宽度M2为30μm。在第一子像素38L中，第一畴D1配置在左侧，第二畴D2配置在右侧。另一方面，在第二子像素38R中，第一畴D1配置在右侧，第二畴D2配置在左侧。
像这样，在本实施方式的情况下，以第一子像素38L与第二子像素38R的边界线H为中心，第一畴D1和第二畴D2对称地配置。此外，通过该配置，将第一子像素38L和第二子像素38R合在一起看时，第一畴D1的宽度M1与第二畴D2的宽度M2大致相等。根据这种结构，对各取向膜27、34进行光取向处理时使用的掩模的结构变得简单。
就液晶分子11B的取向方向而言，俯视液晶面板13时的方位角方向如上所述。另一方面，当剖视液晶面板13时，如图1所示，未施加电压时的液晶分子11B的指向矢与基板表面所成的角度、即所谓的预倾角θp为88°。此外，液晶分子11B的扭转角为0°。也就是说，在本实施方式的情况下，液晶分子11B在液晶层11的厚度方向上不扭转。
以下，对本发明的发明人进行的液晶分子的取向状态的模拟结果进行说明。
进行了模拟的液晶显示装置的结构如上所述，各部分的尺寸等也如上所述。
作为模拟工具，使用了LCD Master3D Ver.8.1.0.1(SHINTECH公司制造)。作为上述以外的参数，令构成液晶层11的液晶的弹性率为k1、k2、k3＝13.6、8.0、13.0。令液晶的介电常数为ep、es＝3.5、6.5。令栅极绝缘膜20的膜厚为0.4μm，令液晶层11的厚度为3.5μm，令电极的厚度为0μm。
夹着液晶层11的2个偏振板3、7的透射轴为0°-180°方向和90°-270°方向的正交尼科尔的配置。作为对液晶层11施加的电压，令栅极电压为-12V，源极电压为0V，共用电压为0V。针对第一子像素38L，使对像素电极25施加的电压以1V的间隔从0V变化至+7V。针对第二子像素38R，使对像素电极25施加的电压以-1V的间隔，从0V变化至-7V。
作为比较例1，设想图4所示的液晶显示装置。图4是表示在比较例1的液晶显示装置中相邻的2个子像素的俯视图。在图4中，对与图2(A)相同的结构要素标注同一附图标记，省略说明。
图4所示的比较例1的液晶显示装置与图2(A)所示的本实施方式的液晶显示装置不同之处仅在于液晶分子11B的指向矢的方向。如图4所示，比较例1的液晶显示装置中，在第一畴D1中，取向限制角度θt为270°，取向限制角度θc为90°。在第二畴D2中，取向限制角度θt为90°，取向限制角度θc为270°。像这样，在比较例1的液晶显示装置的情况下，各子像素38L、38R具有2个畴，第一畴D1的液晶分子11B的指向矢的方向与第二畴D2的液晶分子11B的指向矢的方向平行。此外，这些液晶分子11B的指向矢的方向与畴的边界线J平行。
图5(A)～(F)是表示本实施方式的液晶显示装置和比较例1的液晶显示装置中施加电压时的液晶分子的取向状态的模拟结果的图。
图5(A)表示比较例1的液晶显示装置的模拟结果。
图5(B)～(F)表示本实施方式的液晶显示装置的模拟结果，表示使各取向膜的取向限制角度在本实施方式的范围内分别变化时的结果。
在图5(B)中，令第一畴D1的取向限制角度θt为271°，第一畴D1的取向限制角度θc为91°。也就是说，第一畴D1中的液晶分子11B的指向矢的方向为91°-271°方向。此外，令第二畴D2的取向限制角度θt为89°，第二畴D2的取向限制角度θc为269°。也就是说，第二畴D2中的液晶分子11B的指向矢的方向为89°-269°方向。因此，第一畴D1中的液晶分子11B的指向矢方向与第二畴D2中的液晶分子11B的指向矢方向所成的角度为2°(以边界线J为中心±1°)。令该液晶显示装置为实施例1的液晶显示装置。
同样地，在图5(C)中，第一畴D1中的液晶分子11B的指向矢的方向为92°-272°方向。第二畴D2中的液晶分子11B的指向矢的方向为88°-268°方向。因此，第一畴D1中的液晶分子11B的指向矢方向与第二畴D2中的液晶分子11B的指向矢方向所成的角度为4°(以边界线J为中心±2°)。令该液晶显示装置为实施例2的液晶显示装置。
同样地，在图5(D)中，第一畴D1中的液晶分子11B的指向矢的方向为93°-273°方向。第二畴D2中的液晶分子11B的指向矢的方向为87°-267°方向。因此，第一畴D1中的液晶分子11B的指向矢方向与第二畴D2中的液晶分子11B的指向矢方向所成的角度为6°(以边界线J为中心±3°)。令该液晶显示装置为实施例3的液晶显示装置。
同样地，在图5(E)中，第一畴D1中的液晶分子11B的指向矢的方向为95°-275°方向。第二畴D2中的液晶分子11B的指向矢的方向为85°-265°方向。因此，第一畴D1中的液晶分子11B的指向矢方向与第二畴D2中的液晶分子11B的指向矢方向所成的角度为10°(以边界线J为中心±5°)。令该液晶显示装置为实施例4的液晶显示装置。
同样地，在图5(F)中，第一畴D1中的液晶分子11B的指向矢的方向为100°-280°方向。第二畴D2中的液晶分子11B的指向矢的方向为80°-260°方向。因此，第一畴D1中的液晶分子11B的指向矢方向与第二畴D2中的液晶分子11B的指向矢方向所成的角度为20°(以边界线J为中心±10°)。令该液晶显示装置为实施例5的液晶显示装置。
也就是说，按照图5(A)、图5(B)、图5(C)、图5(D)、图5(D)、图5(E)、图5(F)的顺序，第一畴D1中的液晶分子11B的指向矢方向与第二畴D2中的液晶分子11B的指向矢方向从彼此平行的状态向2个指向矢方向的扩展变大的方向变化。
在所有的模拟结果中，沿着畴的边界线J产生液晶分子的向错，图中看着黑的透射率下降区域呈线状产生。进一步在比较例1的液晶显示装置中，如图5(A)所示，沿着透射率下降区域产生多个奇点(用箭头表示的部位)。
与此相对，在实施例1～5的液晶显示装置中，如图5(B)～(F)所示，奇点(用箭头表示的部位)的数量与比较例1相比减少。特别是，在令2个畴D1、D2的液晶分子11B的指向矢的方向所成的角度分别为6°、10°的实施例3、4(参见图5(D)、(E))中奇点大幅减少为1个。其中，在第一子像素38L的栅极总线附近受到施加强的横电场的影响，在该区域残留1个奇点。进一步，在将2个畴D1、D2的液晶分子11B的指向矢的方向所成的角度为20°时的实施例5(参见图5(F))中，奇点消失。
在VA模式的液晶显示装置中，光透射率能够用下述的(1)式表示。在本实施方式中，在考虑液晶分子11B的取向方向的变更对光透射率赋予的影响的情况下，可以认为下述的(1)式中，仅偏振板的透射轴与液晶分子的指向矢方向所成的角度θ改变，液晶的折射率各向异性Δn、液晶的厚度d、光的波长λ固定。在此情况下，液晶分子11B的取向方向的变更对光透射率赋予的影响能够用下述的(2)式表示。
[数学式1]
I = I 0 · sin 2 ( 2 · θ ) · sin 2 ( Δn · d · π λ ) · · · ( 1 )
[数学式2]
I∝I0·Sin2(2·θ)…(2)
一对偏振板的透射轴为在图5(A)～(F)的45°-225°方向和135°-315°方向上正交尼科尔的配置。在此情况下，就光透射率而言，偏振板的透射轴与液晶分子的指向矢的方向成45°的角度的图5(A)的比较例1的液晶显示装置最大。图5(B)～(F)的实施例1～5的液晶显示装置比比较例1的液晶显示装置差。此外，2个畴中的液晶分子的指向矢的方向的扩展变得越大，偏振板的透射轴与液晶分子的指向矢的方向所成的角度越偏离45°，因此光透射率降低。
若根据上述(2)式计算光透射率，则当令比较例1的光透射率为100％时，图5(E)的实施例4的光透射率为96.98％，图5(F)的实施例5的光透射率为88.30％。也就是说，实施例4的光透射率的降低量为-3.02％，图5(F)的实施例5的光透射率的降低量为-11.70％。如果光透射率的降低为这种程度，则能够将由液晶分子的取向方向的变更带来的坏影响抑制到最小限度。
考虑图5(A)～(F)的模拟结果、上述光透射率的计算结果可知，为了使奇点减少而不使光透射率那样低下，优选2个畴的液晶分子的指向矢的方向所成的角度为6°以上20°以下。
以下，进一步详细地对模拟结果进行说明。
图6是将图5(A)所示的比较例1的模拟结果中的第一子像素38L的3个奇点的附近扩大后的图。图7是将图5(E)所示的实施例4的模拟结果中第一子像素38L中没有产生奇点的区域扩大后的图。
奇点如图8(A)-(a)～(c)、图8(B)-(a)～(c)所示，与液晶分子11B的取向状态相应地具有几种类型。图8(A)-(a)～(c)、图8(B)-(a)～(c)是从液晶面板的法线方向俯视液晶分子11B的取向状态的示意图。
奇点具有图8(A)-(a)～(c)所示的被称为第一奇点的奇点、图8(B)-(a)～(c)所示的被称为第二奇点的奇点。第一奇点基本上是处于所有的液晶分子11B的一端朝向同一点的取向状态的奇点。第二奇点基本上是处于沿着任意的一个方向排列的液晶分子的一端朝向同一点，此外的液晶分子，例如沿着与所述一个方向正交的方向排列的液晶分子的一端不朝向同一点这样的取向状态的奇点。在附图中，将第一奇点记为+1，将第二奇点记为-1。
进一步，在图8(A)-(a)～(c)所示的第一奇点中，包含将+1的奇点和液晶分子11B连接的轴，与液晶分子11B的指向矢所成的角度φ不同的奇点。例如，图8(A)-(a)是处于φ＝0的取向状态的奇点，图8(A)-(b)是处于φ＝π/4的取向状态的奇点，图8(A)-(c)是处于φ＝π/2的取向状态的奇点。像这样，角度φ变得越大，液晶分子11B在奇点的周围越大幅旋转地配置。
同样地，在图8(B)-(a)～(c)所示的第二奇点中，包含将-1的奇点和液晶分子11B连接的轴，与液晶分子11B的指向矢所成的角度φ不同的奇点。例如，图8(B)-(a)是处于φ＝0的取向状态的奇点，图8(B)-(b)是处于φ＝π/4的取向状态的奇点，图8(B)-(c)是处于φ＝π/2的取向状态的奇点。
在比较例1的液晶显示装置的情况下，如图6所示，第一奇点(s＝+1)和第二奇点(s＝-1)沿着透射率下降区域交替地产生。这一点与以往的MVA方式的液晶显示装置相同。但是，关于第一奇点(s＝+1)，在以往的MVA方式中产生φ＝0的奇点，而在比较例1的液晶显示装置中产生φ＝π/2的奇点，这一点大为不同。
另一方面，在实施例4的液晶显示装置的情况下，如图7所示，除了第一子像素38L的栅极总线附近的1个部位以外，不产生奇点。当扩大观看不产生奇点的部位的透射率下降区域时，可知如图7的右侧所示，分别在左右的畴使被限制的液晶分子11B的指向矢的方向复原，液晶分子11B以画弧的方式取向。相反，为了从该状态形成奇点，液晶分子11B必须以画反向的弧的方式取向。在此情况下，液晶取向的弹性能量变高。因此，在实施例4的液晶显示装置中，与比较例1的液晶显示装置相比，不容易产生奇点。
接着，本发明的发明人对使用以往的MVA技术是否能够解决技术问题重新进行了验证。对其结果进行说明。
图9(A)是表示使用了以往的MVA技术的液晶显示装置中的相邻的2个子像素的俯视图。图9(B)是沿着图9(A)的A-A’线的剖面图。图9(C)是沿着图9(A)的B-B’线的剖面图。将图9(A)～(C)所示的液晶显示装置称为比较例2的液晶显示装置。
比较例2的液晶显示装置如图9(A)所示，作为液晶分子11B的取向限制部件，分别在像素电极25和对置电极33设置有开口25h、33h。总计3个的开口25h、33h沿着2个畴的边界线J配置。上下的2个开口25h为设置在图9(B)所示的像素电极25的开口。中央的1个开口33h为设置在图9(C)所示的对置电极33的开口。开口25h、33h的尺寸全部为10μm见方。2个畴D1、D2中的液晶分子11B的指向矢的方向与比较例1的液晶显示装置相同。
图10是表示比较例2的液晶显示装置中施加电压时的液晶分子的取向状态的模拟结果的图。
在比较例2的液晶显示装置中，在像素电极25的开口25h和对置电极33的开口33h的位置产生了第一奇点(s＝+1)。进一步，在像素电极25的开口25h与对置电极33的开口33h之间的位置产生了第二奇点(s＝-1)。但是，可知第二奇点(s＝-1)的位置不能固定。像这样，在比较例2的液晶显示装置中，既不能使奇点消失，也不能固定奇点的位置。
在使用了上述这样的电极的开口或突起等历来的取向限制部件的情况下，仅能够实现液晶分子11B的指向矢的方向与畴的边界线J垂直的液晶显示装置。
图11是表示在液晶分子11B的指向矢的方向与畴的边界线J垂直的液晶显示装置中，相邻的2个子像素的俯视图。将图11所示的液晶显示装置称为比较例3的液晶显示装置。
在比较例3的液晶显示装置中，如图11所示，上下的2个开口33h为设置于对置电极33的开口。中央的1个开口25h为设置于像素电极25的开口。开口33h、25h的尺寸均为10μm见方。
令第一畴D1的取向限制角度θt为0°，第一畴D1的取向限制角度θc为180°。也就是说，第一畴D1中的液晶分子11B的指向矢方向为0°-180°方向。令第二畴D2的取向限制角度θt为180°，第二畴D2的取向限制角度θc为0°。也就是说，第二畴D2中的液晶分子11B的指向矢方向为0°-180°方向。因此，第一畴D1中的液晶分子11B的指向矢方向与第二畴D2中的液晶分子11B的指向矢方向平行。
图12是表示比较例3的液晶显示装置中施加电压时的液晶分子的取向状态的模拟结果的图。
在比较例3的液晶显示装置中，可知在对置电极33的2个开口33h的位置产生第一奇点(s＝+1)，在像素电极25的开口25h的位置产生第二奇点(s＝-1)。像这样，在比较例3的液晶显示装置中，能够固定奇点的位置。但是，无法使奇点消失。
如以上说明的那样，在本实施方式的液晶显示装置1中，在1个子像素38中设置有2个畴D1、D2，2个畴D1、D2中的液晶分子11B的指向矢的方向不平行。根据该结构，不设置电极的开口、突起等取向限制部件，就能够减少奇点或者使奇点消失。这样一来，不使制造工序复杂化就能够实现显示特性优异的液晶显示装置。
[第二实施方式]
以下，用图13、图14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的基本结构与第一实施方式相同，仅液晶分子的指向矢的方向与第一实施方式不同。
图13是表示本实施方式的液晶显示装置中相邻的2个子像素的俯视图。图14是针对本实施方式的液晶显示装置表示施加电压时的液晶分子的取向状态的模拟结果的图。
图13、图14中，对与第一实施方式中使用的附图相同的结构要素标注同一附图标记，其详细说明省略。
在本实施方式的液晶显示装置的情况下，如图13所示，在第一畴D1中，取向限制角度θt大于270°且为280°以下，取向限制角度θc大于90°且为100°以下。另一方面，在第二畴D2中，取向限制角度θt为90°，取向限制角度θc为270°。也就是说，在本实施方式的液晶显示装置中，仅第一畴D1，液晶分子11B的指向矢方向与畴的边界线J不平行。在第二畴D2中，液晶分子11B的指向矢方向与畴的边界线J平行。
图14是表示本实施方式的液晶显示装置中施加电压时的液晶分子的取向状态的模拟结果的图。
作为模拟条件，具体而言，令第一畴D1的取向限制角度θt为275°，第一畴D1的取向限制角度θc为95°。也就是说，第一畴D1中的液晶分子11B的指向矢方向为95°-275°方向。第二畴D2中的液晶分子11B的指向矢方向为90°-270°方向。因此，第一畴D1中的液晶分子11B的指向矢方向与第二畴D2中的液晶分子11B的指向矢方向所成的角度为5°。
如图14所示，在本实施方式中，与第一实施方式的实施例4(参见图5(E))同样，除了第一子像素38L的栅极总线附近的1个部位(用箭头表示的部位)之外不产生奇点。可知分别在左右的畴使被限制的液晶分子11B的指向矢的方向复原，液晶分子11B以画弧的方式取向。因此，即使在本实施方式的液晶显示装置中也不容易产生奇点。
在本实施方式中，能够得到不使制造工序复杂化就能够实现显示特性优秀的液晶显示装置这样的与第一实施方式相同的效果。
[第三实施方式]
以下，用图15～图17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，仅液晶分子的指向矢的方向与第一实施方式不同。
图15是表示本实施方式的液晶显示装置中相邻的2个子像素的俯视图。图16是表示本实施方式的液晶显示装置中施加电压时的液晶分子的取向状态的模拟结果的图。图17是表示本实施方式的变形例的液晶显示装置中相邻的2个子像素的俯视图。
在图15～图17中，对与在第一实施方式中使用的附图相同的结构要素标注同一附图标记，省略其详细的说明。
在第一实施方式～第二实施方式中，举出了液晶分子11B没有扭转的液晶显示装置的例子。与此相对，在本实施方式中，举出了液晶分子11B扭转的液晶显示装置的例子。
在本实施方式的液晶显示装置的情况下，如图15所示，第一畴D1中，取向限制角度θt大于270°且为280°以下，取向限制角度θc为90°。另一方面，第二畴D2中，取向限制角度θt为80°以上且小于90°，取向限制角度θc为270°。也就是说，在本实施方式的液晶显示装置中，在各个第一畴D1、第二畴D2，液晶分子11B以10°以下的角度扭转。
图16是表示本实施方式的液晶显示装置中施加电压时的液晶分子的取向状态的模拟结果的图。
作为模拟条件，具体而言，令第一畴D1的取向限制角度θt为280°，第一畴D1的取向限制角度θc为90°。也就是说，第一畴D1中的液晶分子11B在液晶层11的厚度方向上扭转10°。在此情况下，液晶层11的厚度方向中央部的液晶分子11B的指向矢方向能够看作95°-275°方向。此外，令第二畴D2的取向限制角度θt为80°，第二畴D2的取向限制角度θc为270°。也就是说，第二畴D2中的液晶分子11B在液晶层11的厚度方向上扭转-10°。在此情况下，液晶层11的厚度方向中央部的液晶分子11B的指向矢方向能够看作85°-265°方向。
如图16所示，在本实施方式中，也与第一实施方式的实施例4(参见图5(E))同样，除了第一子像素38L的栅极总线附近的1个部位(用箭头表示的部位)以外不产生奇点。可知分别在相邻的畴D1、D2使被限制的液晶分子11B的指向矢方向复原，液晶分子11B以画弧的方式取向。因此，在本实施方式的液晶显示装置中也不容易产生奇点。
在液晶层11中施加电压时最容易运动的液晶分子11B为位于不受基板表面的取向膜27、34的束缚的液晶层11的厚度方向中央部的液晶分子11B。在本实施方式中，通过使液晶分子11B扭转，对2个畴D1、D2中的液晶层11的厚度方向中央部的液晶分子11B赋予角度，得到与第一实施方式、第二实施方式相同的作用和效果。由此，在本实施方式中，也得到不使制造工序复杂化，就能够实现显示特性优异的液晶显示装置这样的与第一实施方式、第二实施方式相同的效果。
在本实施方式中，使彩色滤光片基板10侧的取向限制角度θc与畴的边界线J平行，使TFT基板9侧的取向限制角度θt与畴的边界线J不平行。代替该结构，也可以使TFT基板9侧的取向限制角度θt与畴的边界线J平行，使彩色滤光片基板10侧的取向限制角度θc与畴的边界线J不平行。
在本实施方式的变形例的液晶显示装置中，如图17所示，在第一畴D1中，取向限制角度θt为270°，取向限制角度θc大于90°且为100°以下。另一方面，在第二畴D2中，取向限制角度θt为90°，取向限制角度θc为260°以上且小于270°。也就是说，在本变形例的液晶显示装置中，分别在第一畴D1、第二畴D2，液晶分子11B扭转10°以下的角度。在本变形例的液晶显示装置中，模拟结果也与图16大致一致。
[第四实施方式]
以下，用图18～图20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，仅液晶分子的指向矢的方向与第一实施方式不同。
图18是表示本实施方式的液晶显示装置中相邻的2个子像素的俯视图。图19是表示比较例4的液晶显示装置中相邻的2个子像素的俯视图。图20(A)是表示比较例4的液晶显示装置中施加电压时的液晶分子的取向状态的模拟结果的图。图20(B)是表示本实施方式的液晶显示装置中施加电压时的液晶分子的取向状态的模拟结果的图。
在图18～图20中，对与第一实施方式中使用的附图相同的结构要素标注同一附图标记，省略其详细的说明。
在本实施方式的液晶显示装置的情况下，如图18所示，在第一畴D1中，取向限制角度θt大于0°且为10°以下，取向限制角度θc大于180°且为190°以下。另一方面，在第二畴D2中，取向限制角度θt为170°以上且小于180°，取向限制角度θc为350°以上且小于360°。由此，2个畴D1、D2中的液晶分子11B的指向矢的方向不平行。
在后述的模拟中，第一畴D1中，令取向限制角度θt为5°，取向限制角度θc为185°。此时，第一畴D1中的液晶分子11B的指向矢方向为5°-185°方向。另一方面，第二畴D2中，令取向限制角度θt为175°，取向限制角度θc为355°。此时，第二畴D2中的液晶分子11B的指向矢方向为175°-355°方向。因此，2个畴D1、D2中的液晶分子11B的指向矢方向所成的角度为10°。
与此相对，在比较例4的液晶显示装置中，如图19所示，第一畴D1中，令取向限制角度θt为0°，取向限制角度θc为180°。此时，第一畴D1中的液晶分子11B的指向矢方向为0°-180°方向。另一方面，第二畴D2中，令取向限制角度θt为180°，取向限制角度θc为0°。此时，第二畴D2中的液晶分子11B的指向矢方向为0°-180°方向。也就是说，2个畴D1、D2中的液晶分子11B的指向矢方向平行。
如图20(A)所示，在比较例4的液晶显示装置的情况下产生多个奇点(用箭头表示的部位)。与此相对，如图20(B)所示，在本实施方式的液晶显示装置的情况下，奇点的数量减少到1个。可知在本实施方式的情况下，也是分别在相邻的畴D1、D2使被限制的液晶分子11B的指向矢方向复原，液晶分子11B以画弧的方式取向。因此，本实施方式的液晶显示装置也不容易产生奇点。
在本实施方式中，也能够得到不使制造工序复杂化就能够实现显示特性优异的液晶显示装置这样的与第一实施方式～第三实施方式同样的效果。
[第五实施方式]
以下，用图21～图23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，畴的分割方向与第一实施方式不同。
图21是表示本实施方式的液晶显示装置中相邻的2个子像素的俯视图。图22是表示比较例5的液晶显示装置中相邻的2个子像素的俯视图。图23(A)是表示比较例5的液晶显示装置中施加电压时的液晶分子的取向状态的模拟结果的图。图23(B)是表示本实施方式的液晶显示装置中施加电压时的液晶分子的取向状态的模拟结果的图。
在图21～图23中，对与第一实施方式中使用的附图相同的结构要素标注同一附图标记，省略其详细的说明。
在第一实施方式～第四实施方式中，举出了畴的边界线J在y轴方向上延伸，1个子像素38内的2个畴D1、D2在x轴方向上被分割的液晶显示装置的例子。与此相对，在本实施方式中，举出畴的边界线J在x轴方向上延伸，1个子像素38内的2个畴D1、D2在x轴方向上被分割的液晶显示装置的例子。
在本实施方式的液晶显示装置中，如图21所示，第一畴D1与第二畴D2的边界线J在与栅极总线37平行的方向(x轴方向)上延伸。第一畴D1和第二畴D2在与源极总线36平行的方向(y轴方向)上排列地配置。2个畴D1、D2的边界线J位于偏离各子像素38的中心的位置，位于像素电极25上的第一畴D1的大小与第二畴D2的大小不同。y轴方向(长边方向)的尺寸Gy为280μm的像素电极25被边界线J分割为2部分。作为一个例子，第一畴D1的y轴方向的尺寸N1为190μm，第二畴D2的y轴方向的尺寸N2为90μm。
在本实施方式的液晶显示装置的情况下，第一畴D1中，取向限制角度θt为350°以上且小于360°，取向限制角度θc为170°以上且小于180°。另一方面，在第二畴D2中，取向限制角度θt大于180°且为190°以下，取向限制角度θc大于0°且为10°以下。由此，2个畴D1、D2中的液晶分子11B的指向矢方向不平行。
在后述的模拟中，第一畴D1中，令取向限制角度θt为355°，取向限制角度θc为175°。此时，第一畴D1中的液晶分子11B的指向矢的方向为175°-355°方向。另一方面，在第二畴D2中，令取向限制角度θt为185°，取向限制角度θc为5°。
此时，第二畴D2中的液晶分子11B的指向矢的方向为5°-185°方向。因此，2个畴D1、D2中的液晶分子11B的指向矢所成的角度为10°。
与此相对，在比较例5的液晶显示装置中，如图22所示，第一畴D1中，令取向限制角度θt为0°，取向限制角度θc为180°。此时，第一畴D1中的液晶分子11B的指向矢的方向为0°-180°方向。另一方面，第二畴D2中，令取向限制角度θt为180°，取向限制角度θc为0°。此时，第二畴D2中的液晶分子11B的指向矢的方向为0°-180°方向。也就是说，2个畴D1、D2中的液晶分子11B的指向矢的方向平行。
如图23(A)所示，在比较例5的液晶显示装置的情况下，沿着低透射率区域产生多个奇点(用箭头表示的部位)。与此相对，如图23(B)所示，在本实施方式的液晶显示装置的情况下，奇点消失。在本实施方式的情况下，也可知分别在相邻的畴D1、D2中使被限制的液晶分子11B的指向矢的方向复原，液晶分子11B以画弧的方式取向。因此，本实施方式的液晶显示装置也不容易产生奇点。
在本实施方式中，也可以获得不使制造工序复杂化就能够实现显示特性优异的液晶显示装置这样的与第一实施方式～第五实施方式同样的效果。
[第六实施方式]
以下，用图24～图26对本发明的第六实施方式进行说明。
本实施方式的液晶显示装置为具备用于改善视野角的光扩散膜的液晶显示装置的例子。
图24是本实施方式的液晶显示装置的立体图。图25(A)是液晶显示装置的剖面图，图25(B)是光扩散膜的剖面图。图26是用于说明背光源、液晶面板与光扩散膜的配置的关系的图。
在图24～图26中，对与第一实施方式中使用的附图相同的结构要素标注同一附图标记，省略其详细的说明。
本实施方式的液晶显示装置41如图24、图25(A)所示，包括背光源8、液晶面板13和光扩散膜2(光扩散部件)。液晶面板13具有：第一偏振板3；第一相位差板4；夹持液晶层11和彩色滤光片31的TFT基板9和彩色滤光片基板10；第二相位差板6；和第二偏振板7。在图1和图2(A)中，分别将TFT基板9和彩色滤光片基板10示意性地图示为1个板状，其详细的结构如在第一实施方式中说明的那样(参见图1)。观察者从配置有光扩散膜2的图24中的液晶显示装置41的上侧观看显示。因此，在以下的说明中，将配置有光扩散膜2的一侧称为视认侧，将配置有背光源8的一侧称为背面侧。
在本实施方式的液晶显示装置41中，用液晶面板13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、字符等。当从液晶面板13射出的光透射光扩散膜2时，射出光的角度分布成为比入射到光扩散膜2之前扩展的状态，光从光扩散膜2射出。由此，观察者能够以宽的视野角观看显示。
背光源8可以为如图25(A)所示，LED等的光源42配置在导光体43的端面的边光型背光源，也可以为光源配置在导光体的正下方的正下方型背光源。背光源8优选使用对光的射出方向进行控制而使其具有指向性的背光源，即所谓的指向性背光源。通过使用能够使平行化后的光入射到后述的光扩散膜2的光扩散部这样的指向性背光源，能够减少显示的模糊，提高光的利用效率。对背光源的配光分布将在后面叙述。
以下，详细地对光扩散膜2进行说明。
光扩散膜2如图24和图25(B)所示，包括：透明基材44；在透明基材44的一面(与视认侧相反一侧的面)形成的多个遮光部45；和在透明基材44的一面形成的光扩散部46。光扩散膜2如图25(A)所示，使设置有光扩散部46的一侧朝向第一偏振板3，使透明基材44的一侧朝向视认侧，通过粘接层47固定在第一偏振板3上。
透明基材44优选使用例如三乙酰纤维素(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)膜等的透明树脂制的基材。透明基材44在制造工序中，成为涂敷遮光部45、光扩散部46的材料时的基底，因而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，透明基材44除了树脂制的基材之外，也可以使用玻璃制的基材等。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。
多个遮光部45如图24所示，以散布在透明基材44的一面(与视认侧相反一侧的面)的方式形成。如图26所示，在本实施方式中，从z轴方向观看光扩散膜2时的遮光部45的俯视形状为例如以椭圆形为代表的具有长轴和短轴的各向异性形状的图形。也就是说，就遮光层45的形状而言，方位角0°-180°方向的尺寸大，方位角90°-270°方向的尺寸小。
因此，在截面方向观看光扩散膜2的情况下，方位角0°-180°方向上的光扩散部46的侧面积小于方位角90°-270°方向上的光扩散部46的侧面积。因此，在光扩散膜2中，在方位角0°-180°方向上扩散而射出的光量相对少，在方位角90°-270°方向上扩散而射出的光量相对多。也就是说，实现根据方位而各向异性的光扩散性。
在图26中将遮光部45的大小描绘成一致，但遮光部45并不限定于固定的尺寸，可以是各种尺寸的遮光部45混合存在。进一步，遮光部45的配置既不限定于规律的配置，也不限定于周期性的配置。也就是说，遮光部45可以随机地配置。相邻的遮光部45可以彼此重叠地形成。
遮光部45作为一个例子，为由含有碳黑的黑抗蚀剂等具有光吸收性和感光性的黑色的颜料、染料、树脂等构成的层。在使用含有碳黑的树脂等的情况下，能够在印刷工序中形成构成遮光部45的膜，因此得到材料使用量少、生产量高等的优点。此外，也可以使用Cr(铬)、Cr/氧化Cr的多层膜等金属膜。在使用这种金属膜或多层膜的情况下，这些膜的光学密度高，得到以充分地吸收光这样的优点。
光扩散部46由例如丙烯酸树脂、环氧树脂等具有光透射性和感光性的有机材料构成。光扩散部46的厚度设定得比遮光部45的厚度充分大。在本实施方式的情况下，光扩散部46的厚度作为一个例子为25μm左右，遮光部45的厚度作为一个例子为150nm左右。
在透明基材44的一面中的遮光部45的形成区域，形成有中空部48，该中空部48为用与透明基材39的一面平行的平面切断时的截面积在遮光部45侧大，随着远离遮光部45逐渐变小的形状。也就是说，中空部48在从透明基材44侧看时，具有所谓的正楔状的圆锥台状的形状。在中空部48的内部存在空气。光扩散部46为透明树脂连续存在的区域，有助于光的透射。入射光扩散部46的光在光扩散部46的侧面46c、即光扩散部46与中空部48的界面发生全反射并且在光扩散部46的内部行进，经透明基材44射出到外部。
在本实施方式的情况下，在中空部48存在空气，因此当用例如透明丙烯酸树脂来形成光扩散部46时，光扩散部46的侧面46c成为透明丙烯酸树脂与空气的界面。此处，光扩散部46的内部与外部的界面的折射率差在中空部48被填充空气的情况下比在填充其他通常的低折射率材料的情况下多。因此，在本实施方式的情况下，根据Snell的法则，光在光扩散部46的侧面46c全反射的入射角范围变宽。其结果是，能够进一步抑制光的损失，得到高亮度。
另外，在中空部48中代替空气，可以填充氮等的不活泼气体。或者中空部48的内部可以为减压状态。
如图25(B)所示，光扩散部46的2个相对面中的面积小的面(与透明基材44接触的一侧的面)成为光射出端面46a，面积大的面(与透明基材44相反的一侧的面)成为光入射端面46b。光扩散部46的侧面46c(光扩散部46与中空部48的界面)的倾斜角度θ(光入射端面46b与侧面46c所成的角度)优选为60°～90°左右。其中，光扩散部46的侧面46c的倾斜角度只要是入射光的损失没有那么大，能够使入射光充分地扩散的角度即可，没有特别限定。
在本实施方式的情况下，在光扩散部46以外的区域设置有具有光吸收性的遮光部45。因此，没有发生全反射而从光扩散部46的侧面46c透射的光被遮光部45吸收。由此，不会因杂散光等而产生显示的模糊，或者对比度下降。另一方面，当从光扩散部46的侧面46c透射的光增加时，射出到视认侧的光量变少，无法得到亮度高的图像。于是，在本实施方式的液晶显示装置41中，优选使用以不在临界角以下入射光扩散部46的侧面46c这样的角度射出光的背光源，即所谓的具有指向性的背光源。
在上述结构的液晶显示装置41中对背光源8、液晶面板13、光扩散膜2的配置的关系进行说明。
通常，在VA模式的液晶显示装置中，形成液晶分子的指向矢的方向彼此正交的4个畴的技术众所周知，也取得了大量生产的实际成绩。在以下的说明中，将该技术称为4畴技术。另一方面，如在第一实施方式～第五实施方式中举出的那样，形成液晶分子的指向矢的方向彼此反向的2个畴的技术至今仍没有取得生产实绩。将该技术称为2畴技术。其理由在于以下两点：考虑了全方位的视野角特性时4畴技术比2畴技术有利；使用4畴技术的液晶显示装置比使用2畴技术的液晶显示装置容易制造。
但是，本发明的发明人最近发现：通过开发了上述光扩散膜，将光扩散膜组合到使用2畴技术的液晶显示装置上时，视野角特性与使用4畴技术的液晶显示装置相比提高。也就是说，使用4畴技术的液晶显示装置，具有在4方向上大致均等的视野角特性，使用2畴技术的液晶显示装置仅2方向上具有比4畴技术优异的视野角特性，而剩余的2方向上的视野角特性较差。于是，使用具有各向异性的光扩散性的光扩散膜，来改善较差的2方向上的视野角特性，能够实现全方位优异的视野角特性。
具体而言，配置具有如图26的下侧所示，0°-180°方向上的亮度变化缓和，90°-270°方向上的亮度变化急剧的配光分布的背光源8。换言之，以射出光的指向性高的方向(用箭头P表示的方向)沿着90°-270°方向的方式配置背光源8。与此相对，如图26的中央所示，与第一实施方式的图2(A)所示的同样地，以2个畴D1、D2的边界线J与90°-270°方向平行的方式配置液晶面板13。在此情况下，就光透射率的变化的程度而言，90°-270°方向(用箭头Q表示的方向)比0°-180°方向大。于是，如图26的上侧所示，以遮光部45的长轴方向沿着0°-180°方向，遮光部45的短轴方向沿着90°-270°方向(用箭头R表示的方向)的方式配置光扩散膜2。
也就是说，光扩散膜2的扩散强度根据方位角方向而不同，扩散强度相对大的方位角方向(用箭头R表示的方向)与在液晶面板13中透射率变化相对大的方位角方向(用箭头Q表示的方向)大致一致。在像这样配置光扩散膜2的情况下，在90°-270°方向上扩散的光的比例多于在0°-180°方向上扩散的光的比例。其结果，90°-270°方向的光透射率的急剧变化变得缓和，实现全方位优异的视野角特性。
如以上说明的那样，根据本实施方式，能够实现显示品质稳定的宽视野角的液晶显示装置。
另外，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内可以进行各种变更。
例如，在上述第一实施方式中，举出了在夹持液晶层的一对基板间液晶分子没有扭转的例子。此外，在上述第三实施方式中，举出了在夹持液晶层的一对基板间液晶分子扭转10°的例子。但是，在一对基板间液晶分子扭转的情况下，液晶分子的扭转角未必限定于10°，可以适宜设定。但是，当令液晶分子的扭转角过大时，在2畴技术中视野角特性的线对称性消失。此时，难以实现与光扩散膜组合的第六实施方式。因此，液晶分子的扭转角优选小于45°。
此外，在上述实施方式中构成为在1个子像素内具有2个畴，代替该结构，也可以构成为例如将1个子像素以畴的边界线彼此相互平行的方式在同一方向上分割为4部分，以第一畴、第二畴、第一畴、第二畴的方式反复配置。该结构具有4个畴，与畴的边界线彼此相互正交的现有的4畴技术不同。在此情况下，也能够取得与上述实施方式相同的效果。此外，在上述实施方式中，示出了第一畴D1的面积大于第二畴D2的面积的例子，但畴的面积可以未必不同，也可以相同。
此外，关于液晶显示装置的结构要素的数量、配置、尺寸、材料等，并不限于上述实施方式中公开的，能够进行适宜变更。
产业上的可利用性
本发明能够利用于各种电子设备的显示部等所使用的液晶显示装置。
符号说明
1、41…液晶显示装置，2…光扩散膜(光扩散部件)，9…TFT基板(第一基板)，10…彩色滤光片基板(第二基板)，11…液晶层、11B…液晶分子，13…液晶面板，27、34…取向膜(垂直取向膜)，44…透明基材，45…遮光部，46…光扩散部，d1…第一畴，d2…第二畴，J…畴的边界线。

Claims (8)

1.一种液晶显示装置，其特征在于：
所述液晶显示装置包括液晶面板，该液晶面板具有：彼此相对配置的第一基板和第二基板；分别设置于所述第一基板和所述第二基板的垂直取向膜；和被夹持于所述第一基板与所述第二基板之间的具有负的介电常数各向异性的液晶层，
所述液晶面板包括多个作为显示的基本单位的单位区域，
所述单位区域包括：所述液晶层的厚度方向中央部的液晶分子的指向矢的方位角成分朝向第一方向的第一畴；和所述液晶层的厚度方向中央部的液晶分子的指向矢的方位角成分朝向第二方向的第二畴，
所述第一方向与所述第二方向不平行，并且，在所述第一基板与所述第二基板之间的所述液晶层的液晶分子的扭转角小于45度。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述第一方向与所述第二方向所成的角度为6度以上20度以下。
3.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述第一基板的所述垂直取向膜的取向限制方向与所述第二基板的所述垂直取向膜的取向限制方向平行，
所述液晶层的液晶分子在所述第一基板与所述第二基板之间不扭转。
4.如权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述第一基板的所述垂直取向膜的取向限制方向与所述第一畴和所述第二畴的边界线的延伸方向不平行，
所述第二基板的所述垂直取向膜的取向限制方向与所述边界线的延伸方向不平行。
5.如权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述第一基板的所述垂直取向膜的取向限制方向和所述第二基板的所述垂直取向膜的取向限制方向中的任一方，与所述第一畴和所述第二畴的边界线的延伸方向不平行，
所述第一基板的所述垂直取向膜的取向限制方向和所述第二基板的所述垂直取向膜的取向限制方向中的另一方，与所述边界线的延伸方向平行。
6.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述第一基板的所述垂直取向膜的取向限制方向与所述第二基板的所述垂直取向膜的取向限制方向不平行，
所述液晶层的液晶分子在所述第一基板与所述第二基板之间扭转。
7.如权利要求1至6中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
在所述液晶面板的光射出侧设置有扩散强度根据方位角方向而不同的光扩散部件，
所述光扩散部件的所述扩散强度相对大的方位角方向与所述液晶面板的透射率变化相对大的方位角方向大致一致。
8.如权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述光扩散部件包括：具有光透射性的基材；在所述基材的第一面形成的多个遮光部；和在所述第一面中的所述遮光部的形成区域以外的区域形成的光扩散部，
所述光扩散部在所述基材侧具有光射出端面，并且在与所述基材侧相反的一侧具有比所述光射出端面的面积大的面积的光入射端面，
所述光扩散部的从所述光入射端面至所述光射出端面的高度大于所述遮光部的厚度，
所述遮光部的平面形状为具有长轴和短轴的各向异性形状。
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