CN110998422A - 显示面板以及显示装置 - Google Patents

显示面板以及显示装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110998422A
CN110998422A CN201780093442.7A CN201780093442A CN110998422A CN 110998422 A CN110998422 A CN 110998422A CN 201780093442 A CN201780093442 A CN 201780093442A CN 110998422 A CN110998422 A CN 110998422A
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquid crystal
light
substrate
display panel
unit pixel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201780093442.7A
Other languages
English (en)
Inventor
前田温子
山田晋太郎
近藤克己
中川英树
山下俊弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sakai Display Products Corp
Original Assignee
Sakai Display Products Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sakai Display Products Corp filed Critical Sakai Display Products Corp
Publication of CN110998422A publication Critical patent/CN110998422A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133753—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers with different alignment orientations or pretilt angles on a same surface, e.g. for grey scale or improved viewing angle
    • G02F1/133757—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers with different alignment orientations or pretilt angles on a same surface, e.g. for grey scale or improved viewing angle with different alignment orientations
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133742—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers for homeotropic alignment
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/136209—Light shielding layers, e.g. black matrix, incorporated in the active matrix substrate, e.g. structurally associated with the switching element
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

显示面板具备：第一基板以及第二基板；液晶层，其被保持于上述第一基板以及上述第二基板之间；第一取向膜，其设置在上述第一基板的朝向上述液晶层的表面处；以及第二取向膜，其设置在上述第二基板的朝向上述液晶层的表面处。对于本显示面板而言，在未施加电压时，构成上述液晶层的多个液晶组成物的所有指向矢相对于上述第一取向膜以及上述第二取向膜几乎垂直，沿着行方向以及列方向以矩阵状排列的多个单位像素的每个单位像素所含的液晶层具有单一的取向状态，位于上述多个单位像素的任一个即第一单位像素的中央部的液晶组成物的指向矢与第二单位像素的中央部的液晶组成物的指向矢成为相反朝向，上述第二单位像素和上述第一单位像素存在于相同行或者相同列。

Description

显示面板以及显示装置
技术领域
本发明涉及显示面板以及显示装置。
背景技术
对于液晶显示装置而言，不仅便携式电子设备那样的中小型的显示装置，用于电视、数字看板等的显示装置也广泛普及。大型的显示装置的普及率逐年提高，特别是具有50英寸以上的尺寸的显示装置所占的比例增加。但是，考虑到设置容易性，不优选盲目增大显示装置的尺寸，认为至少个人使用的显示装置的尺寸最大为75英寸左右较为适当。
另一方面，对高清晰的显示装置的需求仍然较高，从而显示装置的像素数仍然正在增加。具体而言，从以往的全高清FHD(1，920×1，080，8，294，400点)到4K(3，840×2，160，8，294，400点)、DCI(Digital Cinema Initiatives)(4，096×2，160，8，847，360点)，像素数迅速增加，而且，具有全高清的16倍的像素数的8K(7，680×4，320，33，177，600点)的显示装置正被商品化。高清晰的显示装置不仅在广播而且在医疗领域等中，期待作为创新的关键组件而广泛普及的可能性。
另外，液晶显示装置期待画质方面的技术的发展，显色范围的扩大以及高动态范围(HDR)化的开发正在发展。针对显色范围，努力实现尽可能大地覆盖人能够识别的显色范围的显示，扩大背光源的色域的发光体材料正在陆续开发。同样，针对HDR化，人具有灵敏度相对于明亮度的动态范围非常广这样的特性，因此在显示装置中，期待兼具非常明亮的显示和非常暗的显示的技术的开发。
此外，可以说人的眼睛的动态范围大致为10的5次方。即，人的眼睛能够识别的对比度比(明暗之比)相当于100，000：1。考虑到人的眼睛的动态范围，为了兼具非常明亮的显示和非常暗的显示而实现自然物那样的有现实感的显示，需要对比度比(也表达为原生对比度)至少为5，000：1以上、优选为10，000：1以上的显示面板。
作为现在普及的液晶显示装置的显示模式，可举出：在未施加电压时，液晶组成物的指向矢相对于基板面几乎垂直地排列的VA(Vertical Alignment：垂直取向)方式、和相对于基板面几乎平行地排列的IPS(In-Plane Switching：水平取向)方式。对于VA方式的显示模式的液晶显示装置而言，从正面观察时的对比度比为3，000～5，000：1左右，认为该值良好。但是，若从倾斜方向观察VA方式的显示模式的液晶显示装置，则与从正面观察时相比，对比度比大幅降低，并且色调大幅变化。换句话说，VA方式的显示模式存在从倾斜方向观察的情况下的显色范围比从正面观察的情况下显著窄这样的缺点。
此外，指向矢表示构成液晶层的液晶组成物(基于分子间相互作用的集合体)所含的棒状的液晶分子平均朝向的方向。指向矢虽用于反映构成液晶组成物的分子的性质的电、力学、光学的性质具有各向异性，但通常为了容易理解与液晶相关的技术领域，将液晶层中的液晶组成物的指向矢的上述性质设为均匀。
另一方面，对于IPS方式而言，视野角依赖性小、几乎没有颜色的变化量这点优于VA方式。但是，对于IPS方式的显示模式而言，全视野角方位下对比度比最多只不过为1，700左右。
这样，VA方式具有虽从正面观察时的对比度比高但视野角窄这样的性质。使VA方式中成为缺点的视野角依赖性减少的技术也正在开发，例如，当前正在努力通过将一个像素分割为多个晶畴来抑制视野角依赖性。
此外，设置多个晶畴的方式被称为多畴方式。在多畴方式中，单位像素内的液晶层的取向状态按每个晶畴不同。在本说明书中“单位像素”是指如彩色显示那样例如与和三原色的彩色滤光片对置配置的每一个颜色的区域对应的一像素，在多畴方式中与一个颜色对应的多个晶畴整体属于单位像素。VA方式中实用化的是：4晶畴为主流(参照非专利文献1)，而且8晶畴的实用化正在发展。
另一方面，IPS方式具有虽视野角广但从正面观察时的对比度比低这样的性质。为了提高对比度比，实际实施与根据图像的明亮度对分割为多个区域的背光源单元的各区域的光量进行调制的区域有源方式组合(参照专利文献1)。
但是，区域有源方式存在可见分割出的背光源单元的区域间的边界这样的课题，因此不优选增大调制光量的比例。另外，IPS方式在其原理上由于梳齿电极的宽度、电极间间隔的偏差而使阈值电压容易变动，因此容易产生亮度不均。同样，IPS方式相对于液晶单元间隙(液晶层厚)的变动也敏感。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2005-258403号公报
专利文献2:日本特开2002-72204号公报
专利文献3:日本特开2012-234117号公报
专利文献4:国际公开第2014/024814号
专利文献5:国际公开第2011/089772号
非专利文献
非专利文献1:H.Yoshida,et al.,"Four-domain divided inclined verticalalignment by Irradiation of Unpolarized Ultra Violet Light",Jpn.J.Appl.Phys.Vol.36,p.L1449(1997)
非专利文献2:S.Katsuta,et al.,"Optical design and roll-to-roll fabricationprocess of microstructure film for wide viewing LCDs",Journal of SID,Vol.22,Issue 6,296-309(2014)
非专利文献3:S.Ochi,et al.,"Development of Wide Viewing VA-LCD System byUtilizing Microstructure Film"IDW16,472-475(2016)
非专利文献4:K.Okamoto,"VA mode:Promising Candidate for Upcoming NewImaging Era"IDW'08,1535-1538(2008)
发明内容
本发明所要解决的技术问题
这样，大型的液晶显示装置用的显示模式可以说VA方式在生产率、品质这两方面优于IPS方式。但是，即便为引入了多畴方式的VA方式(也称为MVA。)也没有完全消除视野角依赖性。通过按每个晶畴形成薄膜晶体管、并从外部分别独立地施加信号电压而减少视野角依赖性的方式也正实用化，但这样的方式导致单位像素的构造非常复杂化。
在基于以往技术的显示面板中，不易同时实现普及尺寸的大小的4K、8K之类的高清晰化、广色域、广视野角和高动态范围。全部满足这些要求的液晶显示装置没有普及，从而期望出现能够量产的技术。
本发明是为了解决上述课题而完成的，目的在于提供在普及尺寸的大画面的高清晰的显示中也具有广视野角、广色域和高动态范围的任一个特性的显示装置。
解决问题的方案
本发明的一实施方式涉及显示面板，其具备：第一基板以及第二基板；液晶层，其被保持于上述第一基板以及上述第二基板之间；第一取向膜，其设置在上述第一基板的朝向上述液晶层的表面处；以及第二取向膜，其设置在上述第二基板的朝向上述液晶层的表面处。对于本实施方式的显示面板而言，在未施加电压时，构成上述液晶层的多个液晶组成物的所有指向矢相对于上述第一取向膜以及上述第二取向膜几乎垂直，沿着行方向以及列方向以矩阵状排列的多个单位像素的每个单位像素所含的液晶层具有单一的取向状态，位于上述多个单位像素的任一个即第一单位像素的中央部的液晶组成物的指向矢与位于第二单位像素的中央部的液晶组成物的指向矢成为相反朝向，上述第二单位像素和上述第一单位像素存在于相同行或者相同列。
本发明的一实施方式涉及显示装置，其具备：上述显示面板；光源部，其朝向上述第一基板射出光；以及光扩散构件，其具有朝向上述显示面板的入光面和作为该入光面的相反面的出光面，且使从上述显示面板射出的光扩散并从上述出光面输出。在本实施方式的显示装置中，从上述出光面输出的光的正面处的亮度衰减至1/3时的极角的总宽为85°以上，且不足180°。
发明效果
根据本发明的一实施方式，能够提供特别是在75英寸左右以下的高清晰(例如4K、DCI、8K)的显示装置中同时实现兼具广视野角和高清晰化、实现广色域和高动态范围之类的特性的显示装置。另外，根据本发明的一实施方式，也能够防止与分割像素的边界处产生的液晶取向方向的不连续区域的存在相伴的透射率、响应速度的降低。
附图说明
图1A是表示本发明的一实施方式的显示装置的单位像素的构造的主视图。
图1B是表示本发明的一实施方式的显示装置的显示面板的构造的侧剖视图。
图2A是表示以往的显示装置的侧方截面的概略图。
图2B是表示本发明的一实施方式的显示装置的侧方截面的概略图。
图3A是表示与本发明的一实施方式的角度(极角和方位角)相关的定义的图。
图3B是表示与本发明的一实施方式的角度(极角)相关的定义的图。
图3C表示本发明的一实施方式所使用的背光源的极角为0°时的白亮度分布的例子。
图3D表示本发明的一实施方式所使用的背光源的极角为0°时的白亮度分布的例子。
图3E表示本发明的一实施方式所使用的背光源的极角为0°时的白亮度分布的例子。
图3F表示使用具有白亮度分布的背光源的本实施方式的显示装置的视野角和色变化量的关系。
图3G是表示使用了以往例的背光源单元时的向TFT基板入射的光的行进路径的概略图。
图3H是表示使用了本发明的一实施方式的背光源单元时的向TFT基板入射的光的行进路径的概略图。
图4A是表示构成本发明的一实施方式的显示面板的单位像素的液晶层的液晶组成物的指向矢的分布的概略图。
图4B是表示构成本发明的一实施方式的显示面板的单位像素的液晶层的液晶组成物的指向矢的分布的概略图。
图4C是表示构成本发明的一实施方式的显示面板的单位像素的液晶层的液晶组成物的指向矢的分布的概略图。
图4D是表示构成本发明的一实施方式的显示面板的单位像素的液晶层的液晶组成物的指向矢的分布的概略图。
图4E是表示构成本发明的一实施方式的显示面板的单位像素的液晶层的液晶组成物的指向矢的分布的概略图。
图4F是表示构成本发明的一实施方式的显示面板的单位像素的液晶层的液晶组成物的指向矢的分布的概略图。
图5A是表示本发明的一实施方式的单一的像素构造与偏振板的透射轴之间的关系的图，且是表示偏振板的透射轴的一个例子。
图5B是表示本发明的一实施方式的单一的像素构造与偏振板的透射轴之间的关系的图，且是表示偏振板的透射轴的其他例子。
图6A是表示垂直取向(VA)方式的视野角与相位变化的关系的图。
图6B是表示垂直取向(VA)方式的视野角与相位变化的关系的图。
图7A表示液晶层相对于液晶组成物的指向矢与基板形成的角(倾斜角度θ)的透射率。
图7B表示相对于液晶组成物的指向矢与基板形成的角(倾斜角度θ)的对比度。
图7C表示相对于液晶组成物的指向矢与基板形成的角(倾斜角度θ)的对比度(对数)。
图8A是表示存在于邻接的多个单位像素中邻接的各单位像素的中央部的液晶组成物的指向矢的关系的图，且是在纵向上相位补偿的图。
图8B是表示在邻接的多个单位像素中存在于各单位像素的中央部的液晶组成物的指向矢的关系的图，且是表示在横向上相位补偿的一个例子的图。
图8C是表示在邻接的多个单位像素中存在于各单位像素的中央部的液晶组成物的指向矢的关系的图，且是表示在横向上相位补偿的其他例子的图。
图8D是表示在邻接的多个单位像素中存在于各单位像素的中央部的液晶组成物的指向矢的关系的图，是表示在纵横的两方向上相位补偿的一个例子的图。
图8E是表示在邻接的多个单位像素中存在于各单位像素的中央部的液晶组成物的指向矢的关系的图，且是表示在纵横的两方向上相位补偿的其他例子的图。
图9是构成本发明的一实施方式的显示面板电路的示意图。
图10是本发明的一实施方式的显示装置的示意图。
图11是表示从倾斜方向观察作为本发明的一实施方式的显示装置的情况下的显色范围的变化的图。
具体实施方式
以下，使用图1～图11对本发明的一实施方式进行说明。
首先，基于图1对本发明的一实施方式的显示装置100的一单位像素的构造进行说明。本实施方式的显示装置100具备：形成有TFT以及像素电极的第一基板10、形成有对置电极的第二基板20、以及具有被保持于第一基板10与第二基板20之间的液晶层30的显示面板40，还具备朝向第一基板10射出光的光源部50、和使从显示面板40射出的光扩散并输出的光扩散构件60。
图1A是从前方观察单位像素P的区域的主视图，图1B是沿着图1A的A-A’线从侧方观察单位像素P的剖视图。如图1B所示，单位像素被多个栅极总线1的邻接的两根和多个源极总线6的邻接的两根划分，在玻璃基板(第一基板)10的朝向液晶层30的表面上，栅极总线1以及共用总线2沿行方向(图中横向)延伸形成至显示区域的端部。栅极总线1为了构成薄膜晶体管(TFT:Thin Film Transistor)3而向图中下方突出。以覆盖栅极总线1突出形成的区域的方式形成有栅极绝缘膜4，以进一步覆盖该区域的方式将半导体层5图案化，以与半导体层5接触的方式从源极总线6突出的源电极7与和像素电极8同电位的漏电极9保持恒定的距离而形成(参照图1B)。漏电极9与像素电极8以成为同电位的方式经由接触孔19而连接，但此时通过在从共用总线2突出的区域隔着绝缘膜而形成辅助容量Cs。
在第一基板10的表面上的恒定部分形成有与栅极总线1连接的栅电极11和与共用总线2连接的公共电极12，以覆盖它们的方式层叠有栅极绝缘膜4。在栅电极11之上形成有岛状的半导体层5，在其两端，与源极总线6连接的源电极7和漏电极9保持恒定的距离而形成，且均覆盖半导体层5。此处，与半导体层5的岛状的区域相比，栅电极11所占的区域更广。另外，栅电极11是不透明的膜，且配置于防止来自在图中下方设置的光源的光到达半导体层5的位置。源电极7、漏电极9与半导体层5一起由层间绝缘膜13覆盖，在其上形成有机绝缘膜14。在层间绝缘膜13的一部分开设孔，作为接触孔19与有机绝缘膜14之上的透明的像素电极8连接。这样，在本发明的一实施方式的显示装置100的一单位像素形成的薄膜晶体管3为底栅型。
在像素电极8之上形成有用于使构成液晶层30的液晶组成物的指向矢相对于第一基板10几乎垂直地排列的第一取向膜15。在隔着液晶层30与第一基板10对置的玻璃基板(第二基板)20的表面上将彩色滤光片21、黑矩阵22图案化，进一步形成对置电极24以及第二取向膜25。另外，通过在第一基板10的第一取向膜15与第二基板20的第二取向膜25之间配置隔离物23而保持液晶层30。
这样，在本实施方式的显示装置100中，如图1A以及图1B所示那样，在第一基板10的朝向液晶层30的表面形成有构成生成为了显示的图像的多个单位像素的像素电极8、输送传递图像信息的信号的源极总线(信号布线)6、将信号分别向单位像素传递的栅极总线(扫描布线)1、将源极总线6与栅极总线1之间结合的底栅型的薄膜晶体管3、以及对从光源向薄膜晶体管3的光进行遮挡的栅电极(遮光层)11。
此外，图1B是液晶面板(显示面板)40的剖视图，液晶面板40具有夹设于第一基板10与第二基板20之间的液晶层30。第一基板10包括对来自在图中下方配置的光源(未图示)的光进行接受的第一面18，第二基板20包括与第一面18平行并且射出光的第二面28。在第一面18以及第二面28分别粘贴有相位差板16以及26，在相位差板16以及26还分别粘贴有偏振板17以及27。另外，构成液晶层30的液晶组成物的指向矢是均匀的，并且在没有被施加有对液晶面板40的透光率进行控制的电压时相对于第一基板10以及第二基板20几乎垂直地排列。
此外，本说明书的“液晶组成物的指向矢相对于基板几乎垂直地排列”的表达包括液晶组成物的指向矢以相对于与基板垂直的方向预倾的状态排列的情况。在本实施方式中，在未施加电压时，构成液晶层的液晶组成物的指向矢在与和基板垂直的方向之间以0.5°以上且5°以下预倾的状态排列。在附图中，为了使指向矢以相对于与基板垂直的方向预倾的状态排列容易理解而将角度稍微变大地表示，但实际上成为0.5°以上且5°以下的角度。即，在一实施方式中，优选构成液晶层的液晶组成物所含的液晶组成物的指向矢以在未施加电压状态下相对于与基板垂直的方向以0.5°以上且5°以下的角度预倾的状态排列。
接下来，对各构成要素所使用的材料进行叙述。
作为半导体层5的材料，例如使用α-Si(Amorphous Silicon：非结晶硅)、LTPS(Low-temperature Poly-Silicon：低温多晶硅)等半导体材料。作为栅极绝缘膜4的材料，例如使用硅氧化膜、硅氮化膜或它们的层叠膜等。作为栅电极11的材料，例如使用W(钨)/TaN(氮化钽)的层叠膜、Mo(钼)、Ti(钛)、Al(铝)、Cu(铜)合金等。
在本实施方式中，作为构成液晶层30的液晶组成物，使用介电各向异性示出负的值的液晶组成物。这样的液晶组成物包括介电各向异性为负的化合物和介电各向异性为中性的化合物的混合物。作为介电各向异性为负的化合物，可举出例如
[化1]
Figure BDA0002377281460000111
那样在分子骨架的中央引入了在分子短轴方向上置换F原子那样的电负性大的原子的官能团的化合物。作为这样的例子，可举出下述结构式(1)。
[化2]
Figure BDA0002377281460000121
作为负的介电各向异性的化合物的其他例子，可举出将在分子短轴方向上置换F原子那样的电负性大的原子的官能团引入了分子末端的化合物。作为这样的例子，可举出下述结构式(2)～(5)。
[化3]
Figure BDA0002377281460000122
式中R、R’是-CnHn+1(烷基)或者-O-CnHn+1(烷氧基)。
几乎没有介电各向异性的中性化合物为了降低粘度或提高低温下的液晶性而使用。作为中性的化合物例，可举出下述结构式(6)。
[化4]
Figure BDA0002377281460000131
式中，R、R’是-CnHn+1(烷基)或者-O-CnHn+1(烷氧基)。
接下来，基于图2对本实施方式的显示装置100的结构进行说明。图2A是表示以往的显示装置100’的图，图2B是表示本实施方式的显示装置100的图。
图2A所示的以往的显示装置具备液晶面板40’和背光源单元50’。以往的显示装置100’的液晶面板40’例如使用VA方式、IPS方式。
相对于此，图2B所示的本实施方式的显示装置100具备液晶面板40、背光源单元(光源)50、以及视野角扩大膜(光扩散构件)60。本实施方式的显示装置100的液晶面板40使用VA方式。
作为能够用于本实施方式的显示装置100的背光源单元，例如可举出：专利文献1、2公开的那样的直下型、边光型。此外，针对边光型，也可以使用楔形等。另外，通过使用多个楔形能够实现区域有源，因此也可以与专利文献2的公开相同，重叠多个楔形而抑制不均。
背光源单元50例如使用白色LED。此外，不局限于白色LED，也可以使用红、蓝、绿色的LED。
在本实施方式的显示装置100所使用的视野角扩大膜60中，从液晶面板40的第二面20射出的光在从入光面61向视野角扩大膜60入光后比从液晶面板40射出时的角度分布扩张并从视野角扩大膜60的出光面62输出。
在本实施方式所使用的视野角扩大膜60中设置有跨入光面61和出光面62之间的多个光扩散部63，在除去光扩散部63之外的区域中设置有遮光部64。本实施方式所使用的视野角扩大膜60例如也可以与非专利文献4、非专利文献2相同，使用空气和树脂。即，遮光部64也可以是贯穿入光面61与出光面62之间的贯通孔的构造，在这种情况下，优选形成于出光面62的开口由遮光膜65密封。此外，不局限于空气，成为折射率与树脂不同的材料即可。视野角扩大膜60例如与专利文献4相同，为了提高从前方观察本实施方式的显示装置100的图像时的防眩性，也可以将防眩构件与视野角扩大膜60的出光面62对置配置，也可以将防眩层粘贴于视野角扩大膜60的出光面62。此外，本领域技术人员能够根据各文献记载的步骤而容易制作上述的视野角扩大膜60。
本实施方式的光扩散的程度优选从出光面输出的光的正面处的亮度衰减至1/3时的极角的总宽为85°以上。此外，上述极角的总宽只要是能够测定的范围则优选不足180°，更优选为基于现在的测定技术的检测极限即178°，在这种情况下，也存在通过测定设备测定为176°的可能性。
另外，以往的显示装置100’的背光源单元50’使用如由图中箭头示出光路那样聚光度不高例如后述的背光源的1/3宽度极角为±60°以上的背光源单元。
如图3A所示，针对极角，将表示以z轴正方向为基准的方向的矢量的相对于z轴的角度规定为极角θ。另一方面，将在上述矢量射影于xy平面时出现的矢量的相对于x轴正方向的角度规定为方位角
Figure BDA0002377281460000141
另外，针对xy平面上的任意的方位角方向
Figure BDA0002377281460000142
如图3B所示，此处，以极角θ＝0°作为基准，通过+(正)θ规定
Figure BDA0002377281460000151
方向上的极角，将
Figure BDA0002377281460000152
方向上的极角规定为-(负)θ。
相对于此，本实施方式的显示装置100的背光源单元50优选提高聚光度，优选具备例如导光板、微透镜片、棱镜片、百叶窗式膜等，例如使用在聚酯的表面形成有丙烯酸树脂的棱镜图案的光学膜BEF(商品名、住友3M公司制)等。此外，不局限于棱镜片，也可以如专利文献3公开的那样使导光板等具有聚光功能。
这样，在以往的显示装置100’中，聚光度不太高的背光源朝向液晶层射出，另一方面，在本实施方式的显示装置100中，比图2A的以往的显示装置100’聚光的背光源朝向液晶层30射出，透射过液晶层30后，朝向视野角扩大膜60射出。
图3C、图3D、图3E示出本实施方式所使用的背光源的
Figure BDA0002377281460000153
Figure BDA0002377281460000154
的白亮度分布的例子。图3C针对极角亮度特性的亮度分布，示出背光源的正面处的亮度衰减至其最大亮度的1/2时的极角的总宽(本说明书中也称为背光源的半值宽度。)为84°、衰减至该最大亮度的1/3时的极角的总宽(本说明书中也称为背光源的1/3宽度。)为120°的例子。图3D针对极角亮度特性的亮度分布，示出背光源的半值宽度为32°、背光源的1/3宽度为42°的例子。图3E针对极角亮度特性的亮度分布，示出背光源的半值宽度为32°、背光源的1/3宽度为42°的例子。以下使用这些例子对在VA方式的显示装置中产生视野角依赖性的机理进行了研究。
图7A、图7B分别是表示位于图4A、图4C所示的单位像素的中央部(B-B’部)的液晶组成物与来自光源的光L之间的关系的图。本实施方式中使用的液晶组成物具有负的介电各向异性，液晶组成物的指向矢通过将能够使液晶组成物的指向矢预倾的构造形成于取向膜来控制。被赋予了倾斜角的指向矢由于在玻璃基板之间施加电压而倾斜，通过使其角度(倾斜角度θ)变化而使延迟变化。延迟是指液晶组成物的长轴方向的折射率与短轴方向的折射率之差(Δn(θ))和单元厚(d)的乘积。Δn(θ)能够由以下的式1表示。
[数1]
Figure BDA0002377281460000161
(n1：液晶组成物的长轴方向的折射率，n2：液晶组成物的短轴方向的折射率)
而且，液晶的透射率能够由式2表示。
[数2]
Figure BDA0002377281460000162
(
Figure BDA0002377281460000163
分子取向方向与偏振板的透射轴形成的角，λ：入射光的波长)
图7A示出液晶层相对于倾斜角度θ的透射率的坐标图。在当液晶组成物的指向矢成为图6A那样的朝向时光入射的情况下，与光以同基板垂直的朝向入射时比较，延迟变大，因此液晶层的透射率上升。另外，在当液晶组成物的指向矢为图6B那样的朝向时光入射的情况下，与光以同基板垂直的朝向入射时比较，延迟变小，因此液晶层的透射率减少。
针对背光源的半值宽度为84°时(图3C)、32°时(图3D)、25°时(图3E)的背光源，对组合上述的显示面板40和光扩散构件60而成的显示装置中的正面处的对比度进行了计算。具体而言，根据式2计算各θ的液晶层的透射率，使θ＝0°时的液晶层的透射率为白显示，通过将θ＝0°时的液晶层的透射率除以各θ的液晶层的透射率而计算出各θ的对比度。图7B表示相对于各θ的对比度分布，图7C示出相对于各θ的对比度的对数分布。
另外，针对背光源的半值宽度为84°(图3C)、32°(图3D)、25°(图3E)的背光源，对组合上述的显示面板40和光扩散构件60而成的显示装置中的正面处的对比度进行了测定。表1将该实测值与上述的计算值一起示出。
[表1]
Figure BDA0002377281460000171
如表1所示，可知通过缩小背光源的半值宽度，计算值也与实测值相同上升，而且其上升率也具有再现性。此外，计算值的计算在除去了用于补偿液晶的黑显示时的延迟的相位差板的条件下进行。
这样，通过提高背光源的聚光度，本实施方式的显示装置100的主视时的对比度变高。
如之前叙述的那样，为了实现具有现实感的显示，谋求对比度比至少为5，000：1以上、优选为10，000：1以上的显示面板，在现在出售的VA方式的显示模式的显示装置中从正面观察时的对比度比为3，000～5，000：1左右。相对于此，在本实施方式的显示装置中，实现5000：1以上的对比度比，从而具有极佳性能。
在本实施方式的显示装置中，优选从正面观察时的对比度比为5000：1以上，为了实现这样的对比度比，优选背光源的半值宽度为60°以下，更优选为50°以下。而且，在本实施方式的显示装置中，从正面观察时的对比度比优选为10000：1以上，为了实现这样的对比度比，背光源的半值宽度也优选为40°以下，更优选为35°以下。
图3F表示使用了具有图3C、图3D所示的白亮度分布的背光源的本实施方式的显示装置100的视野角与色变化量(色差Δu’v’)之间的关系。此处，色差Δu’v’通过以下的式3来规定。
[数3]
Figure BDA0002377281460000181
此外，视野角在距从与
Figure BDA0002377281460000184
的显示面垂直的方向观察的主视(θ＝0°)为θ＝±60°的范围内。另外，为了消除外部环境的影响，照明环境成为完全黑暗(照度＝0Lux)。另外，参考非专利文献3，色变化量在Δu’v’＝0.020时成为极角65°。在使用了具有图3C所示的白亮度分布的背光源(对比度比3600：1)的本实施方式的显示装置100中，在Δu’v’＝0.020时极角55°，相对于此，在使用了具有图3D所示的白亮度分布的背光源(对比度比13000：1)的本实施方式的显示装置100中，在Δu’v’＝0.020时极角72.5°。
图11是表示从倾斜方向观察本发明的实施方式的显示装置的情况下的显色范围的变化的图。示出显示了从现有技术文献3所述的麦克贝斯表(Macbeth chart)摘录出的9色中的13(蓝)、14(绿)、15(红)这3色时的色坐标(x，y)。在以往的4晶畴方式中，相对于从与显示面垂直的方向观察的情况下(θ＝0°)的三角形T1(参照图11)的面积，从倾斜方向观察的情况下(θ＝60°、并且全方位
Figure BDA0002377281460000182
)的三角形T2的面积显著变窄、且颜色变淡。另一方面，在本实施方式中，从倾斜方向观察的情况下(θ＝60°、并且全方位
Figure BDA0002377281460000183
)的三角形T3的面积从由与显示面垂直的方向观察的情况下(θ＝0°)的三角形T1的面积变化的变化量少。这样，在从倾斜方向观察的情况下也能够实现与从和显示面垂直的方向观察的情况相同的生动的颜色显示。
然而，在薄膜晶体管(TFT)中，若光入射至半导体层，则由于在半导体层内产生光电转换，所以导致TFT的阈值变动。而且，由于TFT的阈值变动，从而施加于像素的电压变动，作为其结果，产生显示不均。为了遮挡朝向TFT的半导体层的光特别是朝向沟道区域的光，非常优选在光源部和半导体层存在遮光层。
在为底栅型的TFT的情况下，由于在光源部与半导体层之间设置有栅电极，所以只要该栅电极的尺寸与半导体层的尺寸几乎相同，便能够至少遮挡从光源部向沟道区域的直射光。即，沿着源极-漏极的方向的栅电极的宽度优选为沿着相同方向的半导体层的宽度的1.0倍左右。另外，考虑到光相对于半导体层具有一定程度的入射角而从光源部进行，优选上述栅电极的宽度大于上述半导体层的宽度。但是，由于栅电极变大而使寄生电容变大，存在驱动变慢这样的缺点，因此上述栅电极的宽度优选为上述半导体层的宽度的1.5倍以下，更优选为1.2倍以下。
此外，即便为遮挡了来自上述的光源部的直射光的情况下，也由于通过漏电极进行反射而存在朝向半导体层的光。若使用本实施方式的显示装置，则能够大幅减少这样的光的量。
如图3G所示，在使用了半值宽度广的背光源的情况下，向TFT基板入射的光L’的入射角也变广。这样的光即便栅电极的尺寸变大也存在直接向半导体层入射的可能性，并且在漏电极与栅电极之间反射的可能性极高，最终光容易间接向半导体层入射。
在本实施方式中由于使用了半值宽度变窄的背光源，所以如图3H所示，向TFT基板入射的光L被聚光，向TFT基板入射的光L的入射角窄。即便使栅电极的尺寸与半导体层的尺寸几乎相同，这样的光直接向半导体层(特别是沟道区域)入射的可能性也较低，并且在漏电极与栅电极之间反射的可能性也极低，能够显著减少光最终入射半导体层的情况。由此能够抑制TFT的阈值变动，也能够抑制显示不均。
接下来，基于图4对存在于本实施方式的一单位像素内的液晶组成物的指向矢的分布进行说明。
图4表示从单位像素的前方观察的图(主视图)和侧视图，且示意性地示出在液晶层夹设于两张透明的基板之间的液晶面板中当未施加电压时与基板几乎垂直地排列有液晶组成物的指向矢的状态。此外，为了容易说明，将图中下方的基板视为第一基板10，将图中上方的基板视为第二基板20。
图4B表示当未施加电压时隔着第二基板20观察到的单位像素的主视图，相当于分别观察了图4A的第一基板10的附近、第一基板10与第二基板20之间的中央的附近(中央部)、第二基板20的附近的液晶组成物的指向矢的图。图4B中，指向矢由圆锥表示，从圆锥的顶点向底面(圆形部)的朝向表示隔着第二基板20观察到的指向矢。
如图4B所示，实际上在从第一基板10至第二基板20之间液晶组成物的指向矢连续地变化。具体而言，如图4B所示，液晶组成物的指向矢以与基板的主面垂直的轴为中心，图中向下(或者向上)连续扭转。这是由于能够使液晶组成物的指向矢预倾的构造形成于取向膜的表面，通过该构造规定的朝向(也称为取向膜的取向方位。)在第一取向膜15与第二取向膜25之间错开90°。
图4A示意性地示出从与基板的主面平行的方向观察在单位像素内处于单一的取向状态的液晶层的侧视图。即，对于本实施方式的显示装置的单位像素而言，单位像素内的液晶层的取向状态是单一的，多畴方式的单位像素的构造有较大不同。图4A中，为了容易理解地表示液晶层的取向状态，第一基板10的附近、第一基板10与第二基板20之间的中央的附近、第二基板20的附近的液晶组成物的指向矢均由细长的椭圆状描述。
如图4B所示，实际上在从第一基板10至第二基板20之间液晶组成物的指向矢连续变化。换句话说，图4A不是将从单一方向观察的侧视图、而是将与以同基板的主面垂直的轴为中心的指向矢的扭转匹配地连续观察的侧视图表示为单一俯视图的图。具体而言，如图4B所示，液晶组成物的指向矢实际在图中向下(或者向上)连续地以与基板的主面垂直的轴为中心扭转90°，图4A示出将从与扭转的朝向匹配地以上述轴为中心旋转了90°的朝向观察这样的液晶组成物的指向矢的侧视图表示为单一的俯视图的图。因此，图4A中，成为从单位像素的短边方向观察第二基板20的附近的侧视图，但表示从使基板旋转了90°的单位像素的长边方向观察第一基板10的附近的侧视图，表示从由第二基板20的正面上观察几乎向顺时针方向旋转了45°的方向观察第一基板10与第二基板20之间的中央的附近的侧视图。
总结图4A以及图4B，可知：第二基板20的附近的液晶组成物的指向矢沿短边方向A-A’排列，在未施加电压状态下相对于第二基板20几乎垂直地排列、并且向A’侧预倾，另一方面，第一基板10的附近的液晶组成物的指向矢沿长边方向C-C’排列，在未施加电压状态下相对于第二基板20几乎垂直地排列、并且向C’侧预倾。而且，可知：第一基板10与第二基板20之间的中央的附近的液晶组成物的指向矢处于从A-A’的短边方向SD向几乎正交的C-C’的长边方向LD连续变化的过程的中间点，相对于像素的长边并且短边成为恒定的角度(优选为30～60°，更优选为40～50°)、并且向B’侧预倾。
此处，以形成单一的取向状态的液晶层的第二基板20的附近的液晶组成物的指向矢与构成单位像素的长方形的短边方向(A-A’)几乎平行、形成单一的取向状态的液晶层的第二基板20的附近的液晶组成物的指向矢与构成单位像素的长方形的长边方向(C-C’)几乎平行、并且第一基板10的附近的液晶组成物的指向矢与第二基板20的附近的液晶组成物的指向矢几乎正交的方式排列。
如上述那样，在图4A中，第二基板20的附近的液晶组成物的指向矢沿A’方向、基板与基板的中央的附近的液晶组成物的指向矢沿B’方向、第一基板10的附近的液晶组成物的指向矢沿C’方向分别在以几乎相同的角度预倾的状态下排列。
另一方面，在图4C以及图4D中，指向矢的预倾的方向与图4A以及图4B所示的方向以180°反向。即，第二基板20的附近的液晶组成物的指向矢沿短边方向A-A’排列，在未施加电压状态下相对于第二基板20几乎垂直地排列，并且向A侧预倾。另一方面，第一基板10的附近的液晶组成物的指向矢沿长边方向C-C’排列，在未施加电压状态下相对于第一基板10几乎垂直地排列，并且向C侧预倾。第一基板10与第二基板20之间的中央的附近的液晶组成物的指向矢处于从A-A’的短边方向SD向几乎正交的C-C’的长边方向LD连续变化的过程的中间点，相对于像素的长边并且短边成为恒定的角度(优选为30～60°，更优选为40～50°)，并且向B侧预倾。
图4A以及图4B示出液晶面板内的液晶层的未施加电压时的指向矢的分布，若施加电压则指向矢以预倾的朝向倾斜，由此液晶层的延迟变化，液晶面板的透射率根据指向矢相对于来自光源的光的入射方向的倾斜而变化。
在本说明书中，液晶组成物的指向矢观察所使用的术语“倾斜”是指在没有对玻璃基板之间施加电压时以相对于与基板垂直的方向预倾的状态排列的液晶组成物的指向矢由于对玻璃基板之间施加电压而倾斜(接近与基板平行的方向)，“倾斜角度”是指角度从未施加电压时的指向矢向电压施加时的指向矢的变化量。
在图4C以及图4D中，与图4A以及图4B比较，电压施加状态下的延迟的变化成为反向。通过将所含的液晶组成物的预倾的朝向相互不同的多个像素适当地组合配置，能够减少延迟的变化的影响，作为其结果，能够提高品质。对此的详情另外将后述。
图4E以及图4F分别是液晶层的液晶组成物的指向矢在第一基板10与第二基板20之间向一致的方向(图中B-B’)倾斜的情况下的侧视图和主视图。图4A～图4D示出由于第一取向膜15的取向方位与第二取向膜25的取向方位错开90°而使液晶组成物的指向矢以与基板的主面垂直的轴为中心连续地扭转的方式，但在图4E以及图4F中，由于第一取向膜15的取向方位与第二取向膜25的取向方位相同，所以液晶组成物的指向矢不扭转。此外，在这种情况下，倾斜方向与图4A～图4D的中央部(B-B’)相同，相对于像素的长边并且短边成为恒定的角度(优选为30～60°、更优选为40～50°)。
此外，为了形成图4所述那样的液晶层的取向状态，需要在液晶层与光取向膜之间的界面处使液晶组成物的指向矢从垂直方向倾斜(预倾)。为了容易实现这样的预倾，使用光取向法即可(例如参照专利文献5)。光取向法是通过使用光取向膜作为取向膜并对光取向膜照射(曝光)紫外线等光从而使取向膜产生取向限制力或使取向膜的取向限制方向变化的方法。对于光取向法而言，由于能够以非接触方式进行取向膜的取向处理，所以能够抑制取向处理中的污染、垃圾等的产生。另外，通过在曝光时使用光掩模，能够相对于光取向膜的所希望的多个区域进行不同条件下的曝光。
具体而言，当在两张基板(相当于第一基板的TFT基板以及相当于第二基板的CF基板)的所希望的表面涂覆了光取向膜后，朝向光取向膜从倾斜方向照射紫外光，由此能够将能够使液晶组成物的指向矢预倾的构造形成于光取向膜的表面。为了实现本实施方式，需要在第一单位像素和与其相同行或者相同列的第二单位像素中，将上述构造的朝向反转180°设置。专利文献5没有在第一单位像素和与其相同行或者相同列的第二单位像素中将上述构造的朝向反转180°设置的记载和启示，但对在向第一单位像素曝光时紫外光没有照射到的第二单位像素，以与第一单位像素反转180°形成上述构造的方式照射紫外光即可。
针对图6A、图6B，如上述那样，在B-B’之间的液晶组成物的指向矢倾斜的面内、并且从基板面垂直的方向倾斜透射的光的延迟在液晶组成物的指向矢以使光路方向与指向矢形成的角度变大的方式倾斜的情况下，与沿与基板面垂直的方向透射的光相比，延迟变大，在液晶组成物的指向矢向相反方向倾斜的情况下，延迟变小。由此，相对于液晶组成物的指向矢倾斜的方向产生非对称性，残留视野角依赖性。
本实施方式的显示面板40由于沿与第一基板10垂直的方向透射的光的延迟增大，所以伴随着控制显示面板40的透光率的电压的增大，光的透射率也增大。
VA方式通过消除该非对称性而发展起来。首先，通过在单一像素内设置突起而设置有液晶组成物的指向矢不同的区域(参照非专利文献4)。其后，开发了PSA(PolymerSustained Alignment)方式，在该方式中，通过在液晶层内混入进行光化学反应的单体而且一边使用狭缝电极施加电压一边利用光使单体固定化从而设置液晶组成物的指向矢不同的区域，其后开发了前述的专利文献5所述的光取向方式。这样，所有VA方式都发展为在单一的单位像素内形成多个液晶组成物的指向矢的技术。即，目前不存在在单一的单位像素内液晶层的取向状态为单一的状态下补偿单位像素与单位像素的非对称性的技术。
图8示出在单一的单位像素内液晶层的取向状态为单一的状态下补偿非对称性的本实施方式的特征点。图8A～图8E所示的构造基于本发明人独创的观点将专利文献5所述的光取向方式的材料以及工序局部改变而制成，不仅结构是独创的，生产率的方面也有较大优势。
对单位像素的尺寸纵横比为3：1的长方形进行说明。为了光取向而使用掩模进行局部照射的工序虽与专利文献5相同，但条纹状的掩模图案不同。以往方式中需要以例如长方形的单一像素的短边方向的1/2的间距照射条纹状的光。另一方面，为了制造图8A的构造，照射条纹状的光的区域为与像素纵向的长度相同的间距较佳。条纹的间距成为以往的6倍，因此对准的似然也成为6倍，像素设计的尺寸的似然、生产率显著提高。与图8B、图8D的构造的情况相同，条纹的间距成为以往的6倍。在图8A的情况下，使该横条纹成为纵条纹即可。在图8C、图8E的情况下，需要按每个短边方向的间距照射光，因此与图8A、图8B、图8D比较，间距成为1/3，但成为专利文献5所述的方式的2倍，因此可以说在本实施方式中，像素设计的尺寸似然、生产率提高。
图8中，通过配置为相对于来自倾斜方向的光而在邻接的像素之间延迟的增减相互抵消的结构，在两个像素中相互补偿非对称性，从而大幅减少视野角依赖性。
为了在两个像素中相互补偿非对称性，需要第一单位像素中的液晶组成物的指向矢与第二单位像素中的液晶组成物的指向矢成为相反朝向，具体而言，通过使第二单位像素中的液晶组成物的指向矢相对于第一单位像素中的液晶组成物的指向矢的方位角
Figure BDA0002377281460000261
向
Figure BDA0002377281460000262
的方位倾斜的状态来实现。
在本说明书中，像素的观点所使用的表达“邻接”是指在沿着行方向以及列方向以矩阵状排列的多个单位像素中存在于与选择出的单位像素(第一单位像素)相同行或者相同列，未必限定于直接邻接的状态。作为与第一单位像素邻接的“第二单位像素”，可举出沿着行方向以及列方向中的至少一个方向而与第一单位像素邻接的单位像素(例如图8A、图8C、图8E)、沿着上述行方向以及上述列方向中的至少一个方向而与包括第一单位像素的第一彩色滤光片组件邻接的第二彩色滤光片组件所含的单位像素(例如图8A、图8B、图8D)，更详细而言，可举出：列方向上与第一单位像素邻接的单位像素(例如图8A、图8E)、行方向上与第一单位像素邻接的单位像素(例如图8C、图8E)、作为与和第一单位像素同色的彩色滤光片对应的单位像素而在行方向上最近地存在的单位像素(例如图8B)等。在本说明书中，“彩色滤光片组件”是指构成彩色滤光片的单一画素(例如RGB这一套组合)的集合。
图8A是在由单一的原色构成的纵向的像素之间使液晶组成物的指向矢成为相反朝向的结构。虽示出蓝(B)的例子，但绿(G)和红(R)均为相同即可。
图8B是在横向的相同色的像素之间使液晶组成物的指向矢成为相反朝向的结构。在作为3原色的蓝(B)、绿(G)、红(R)之间使液晶组成物的指向矢的倾斜方向相同。图8C是在横向的蓝(B)、绿(G)、红(R)的邻接的像素之间使液晶组成物的指向矢成为相反朝向的结构。图8D是组合图8A和图8B而成的结构，图8E是组合图8A和图8C而成的结构。
图8A～图8E均没有在单位像素内补偿对称性。以下说明针对这些没有问题的情况。在4K、DCI进而8K以上之类的高清晰显示中，几乎没有在邻接的像素之间图像信息显著变化的可能性。例如若为影像信息，则作为经过相机的透镜而入射至图像传感器的明亮度信息，将模拟信息转换为数字信号。这样对二维显示画面发送从模拟影像信息转换了的数字信息。
作为相机透镜的固有的特性，根据透镜的焦距与光圈的开度(f值)之间的关系来决定景深。景深表示聚焦的深度方法，但通过进一步缩小光圈而变浅，但尽管如此需要高分辨率的区域仍然有限。因此在大半部分的显示区域中产生模糊，邻接的像素的信息相同，即便在处于焦点位置的情况下变化量也轻微。因此，由于在邻接的像素之间进行相位补偿而没有实际损害，图8所示的配置在任一个中均几乎消除视野角特性，因此成为有效的结构。
另外，公知有在多畴方式的情况下，在晶畴与晶畴之间沿着液晶组成物的指向矢的排列的不连续的分界线作为暗线而显现出。是从前方观察以往的VA方式的单位像素P的主视图，是4分割后的4晶畴的例子。该暗线由于液晶组成物的长距离相互作用而使其宽度成为数微米，所以需要排除。另外，随着远离暗线的附近而透射率缓慢提高，因此不只仅作为暗线可见的部分，暗线的周边部分也成为降低光利用效率的原因。这样的现象越是高清晰化则尤其成为越显著的研究课题。
这样，在多畴方式中较小的单位像素中使透射率降低的原因存在较多。本来在设计较小的单位像素时，需要使薄膜晶体管等电路部分更小，而且不得不填满布线与薄膜晶体管电路的间隔。由于这样，所以不容易使用多畴方式设计、生产4K、DCI、8K之类的高清晰的显示装置。
接下来，针对已经较多的普及型的液晶显示装置所采用的倍速驱动进行叙述。当电视用的液晶面板最初出现时通常为一秒钟显示60帧的影像的60赫兹驱动，但现在采用所谓的倍速驱动即120赫兹驱动。但是，若成为高清晰，则扫描线的数量显著增加，并且分配给一个扫描线的用于切换晶体管的接通或者断开的写入时间变短，因此倍速驱动变得非常难。并且，在多畴方式中的晶畴与晶畴之间沿着液晶组成物的指向矢的排列的不连续区域使响应速度显著降低。
这样，在本申请的显示装置中，也能够防止由于在分割像素的边界产生的沿着液晶组成物的指向矢的排列的不连续的区域的存在而使透射率、响应速度降低的情况。
基于图5对本实施方式的像素以及偏振板透射轴的配置的例子进行说明。图5A、图5B均为从前方观察单位像素P的主视图。图5A、图5B示出与单一色的彩色滤光片相对的单一的像素构造，此处，示出纵向上较长的长方形的例子。图5A、图5B是表示从偏振板射出的直线偏振光的透射轴方向的图，在图5A的例子中，液晶面板前方的偏振板的透射轴X1与像素的长边方向LD几乎平行，后方的偏振板的透射轴X2与短边方向SD几乎平行。在图5B的例子中相反，液晶面板前方的偏振板的透射轴X1与像素的短边方向SD几乎平行，后方的偏振板的透射轴X2与长边方向SD几乎平行。
图5A、图5B任一个均配置为，来自偏振板的直线偏振光的透射轴方向相对于液晶面板的显示区域的长边、短边的任一个平行或正交。根据辊到辊制造的偏振板的生产率、面积利用效率的观点，这样的配置由于以下的理由而较为有效。第一，偏振板在将碘浸入水溶液中并使聚乙烯醇(PVA)树脂吸收后，作为辊状膜沿其长边方向延伸，从而赋予偏振光特性。因此，在图5A、图5B的结构的情况下，具有能够几乎不浪费地使用辊状的膜的宽度方向的区域的几乎全域的优点。第二，在与PVA树脂的延伸方向平行地切断偏振板时，在延伸后沿延伸方向用刀具进行切断，从而轴向(角度)的精度提高。该较高的精度对高对比度比有较大贡献。
图9是表示包括显示面板以及周边电路的液晶显示器模块结构的示意图，且面板内部由等效电路示出。从发出图像信息的控制电路，通过由时钟产生的时间信号同步而对信号电极驱动电路和扫描电极驱动电路发送发出图像信息的电压波形。从信号电极驱动电路对信号布线电极发送反映出图像信息的波形。扫描电极驱动电路向扫描布线选择横向的行，发送用于使TFT接通断开的波形。
此外，虽在实际的像素存在寄生电容、电阻成分等较多的等效电路，但在本图中将液晶层和辅助容量均简化记载为电容器。
上述的实施方式的显示装置100例如能够用于图10所示的电视。具备图10所示的电视1100、显示部1101、扬声器1102、机壳1103以及台座1104等。
作为显示部1101，能够适当地应用上述的实施方式的液晶显示装置。通过将上述的实施方式的液晶显示装置用于电视1100的显示部1101，能够显示视野角依赖性小的影像。
例如在上述实施方式中，列举为具备显示部1101的薄型电视机1100的例子，但不局限于此，在为了在车站、购物中心、活动场地等中显示各种信息而设置的数字看板中也能够适当地应用。特别是在医疗用显示器等高清晰、且需要低视野角依赖性的用途的数字看板中有效。
在电视、数字看板中，具备32型～80英寸左右的比较的大型的显示部的情况较多，但不局限于此，也可以在笔记本电脑、台式机显示器、便携式电子设备等中小型的显示部中应用。
附图标记说明
1...栅极总线；2...共用总线；3...薄膜晶体管(TFT：Thin Film Transistor)；4...栅极绝缘膜；5...半导体层；6...源极总线；7...源电极；8...像素电极；9...漏电极；10...玻璃基板(第一基板)；11...栅电极；12...公共电极；13...层间绝缘膜；14...有机绝缘膜；15...第一取向膜；16...相位差板；17...偏振板；18...第一面；19...接触孔；20...玻璃基板(第二基板)；21...彩色滤光片；22...黑矩阵；23...隔离物；24...对置电极；25...第二取向膜；26...相位差板；27...偏振板；28...第二面；30...液晶层；40...液晶面板(显示面板)；50...背光源单元(光源)；60...视野角扩大膜(光扩散构件)；100...显示装置；1100...电视；1101...显示部；1102...扬声器；1103...机壳；1104...台座。

Claims (11)

1.一种显示面板，其特征在于，具备：
第一基板以及第二基板；液晶层，其被保持于所述第一基板以及所述第二基板之间；第一取向膜，其设置在所述第一基板的朝向所述液晶层的表面处；以及第二取向膜，其设置在所述第二基板的朝向所述液晶层的表面处，
在未施加电压时，构成所述液晶层的多个液晶组成物的所有指向矢相对于所述第一取向膜以及所述第二取向膜几乎垂直，
沿着行方向以及列方向以矩阵状排列的多个单位像素的每个单位像素所含的液晶层具有单一的取向状态，
位于所述多个单位像素的任一个即第一单位像素的中央部的液晶组成物的指向矢与位于第二单位像素的中央部的液晶组成物的指向矢成为相反朝向，所述第二单位像素和所述第一单位像素存在于相同行或者相同列。
2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，
所述第二单位像素沿着所述行方向以及所述列方向中的至少一个方向与所述第一单位像素邻接。
3.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，
所述第二单位像素被包含于第二彩色滤光片组件，所述第二彩色滤光片组件沿着所述行方向以及所述列方向中的任一个方向与包括所述第一单位像素的第一彩色滤光片组件邻接。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的显示面板，其特征在于，
在未施加电压时，所述液晶组成物的指向矢以相对于与所述第一取向膜以及所述第二取向膜垂直的方向以0.5°以上且5°以下的范围预倾的状态排列。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的显示面板，其特征在于，
所述液晶组成物包括具有负的介电各向异性的液晶分子。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的显示面板，其特征在于，
所述多个单位像素的每个单位像素具备单一的底栅型的薄膜晶体管。
7.根据权利要求6所述的显示面板，其特征在于，
形成有遮光层，所述遮光层对来自所述光源部的向构成所述薄膜晶体管的半导体层直射的光进行遮光。
8.根据权利要求7所述的显示面板，其特征在于，
所述遮光层为栅电极。
9.一种显示装置，其特征在于，具备：
权利要求1～8中任一项所述的显示面板；
光源部，其朝向所述第一基板射出光；以及
光扩散构件，其具有朝向所述显示面板的入光面和作为所述入光面的相反面的出光面，且使从所述显示面板射出的光扩散并从所述出光面输出，
从所述出光面输出的光的正面处的亮度衰减至1/3时的极角的总宽为85°以上且不足180°。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，
在所述光扩散构件中设置有多个光扩散部和除去所述光扩散部之外的区域的遮光部，其中，所述多个光扩散部以使从所述显示面板射出的光扩张其角度分布地从所述出光面输出的方式跨所述入光面与所述出光面之间而构成。
11.根据权利要求9或者10所述的显示装置，其特征在于，
还具备光聚光构件，所述光聚光构件将来自所述光源部的光进行聚光并朝向所述显示面板射出，
从所述光源射出的光的正面处的亮度衰减至其最大亮度的1/2时的极角的总宽为60°以下。
CN201780093442.7A 2017-05-22 2017-05-22 显示面板以及显示装置 Pending CN110998422A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2017/019094 WO2018216086A1 (ja) 2017-05-22 2017-05-22 表示パネルおよび表示装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110998422A true CN110998422A (zh) 2020-04-10

Family

ID=64395366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780093442.7A Pending CN110998422A (zh) 2017-05-22 2017-05-22 显示面板以及显示装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11131888B2 (zh)
JP (1) JPWO2018216086A1 (zh)
CN (1) CN110998422A (zh)
WO (1) WO2018216086A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11750795B2 (en) * 2020-05-12 2023-09-05 Apple Inc. Displays with viewer tracking

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11149078A (ja) * 1997-11-18 1999-06-02 Alps Electric Co Ltd 液晶表示装置
JP2001324715A (ja) * 2000-05-17 2001-11-22 Sony Corp 液晶表示素子
US20010048494A1 (en) * 1997-11-18 2001-12-06 Norio Koma Liquid crystal display with light shielding film
JP2010002727A (ja) * 2008-06-20 2010-01-07 Toshiba Mobile Display Co Ltd 液晶表示装置
US20100208183A1 (en) * 2008-09-17 2010-08-19 Kim Jae-Hoon Alignment material, alignment layer, liquid crystal display device and manufacturing method thereof
CN101925853A (zh) * 2008-01-25 2010-12-22 夏普株式会社 液晶显示装置
JP2012503210A (ja) * 2008-09-17 2012-02-02 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド 配向物質、配向膜、液晶表示装置およびその製造方法
CN102395920A (zh) * 2009-04-17 2012-03-28 夏普株式会社 液晶显示装置
US20160027921A1 (en) * 2014-07-23 2016-01-28 Japan Display Inc. Display device
US20170038634A1 (en) * 2014-04-17 2017-02-09 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display
JP2017078866A (ja) * 2016-12-01 2017-04-27 株式会社半導体エネルギー研究所 液晶表示装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3087668B2 (ja) * 1996-05-01 2000-09-11 日本電気株式会社 液晶表示装置、その製造方法およびその駆動方法
US6097463A (en) * 1997-10-06 2000-08-01 Alps Electric Co., Ltd. Liquid crystal display device
JP4549502B2 (ja) 2000-08-31 2010-09-22 パナソニック株式会社 液晶表示体バックライト構造体
JP2004038009A (ja) * 2002-07-05 2004-02-05 Fuji Photo Film Co Ltd 液晶表示装置
JP4593094B2 (ja) * 2003-08-21 2010-12-08 日本電気株式会社 液晶表示装置及びその製造方法
JP4628770B2 (ja) 2004-02-09 2011-02-09 株式会社日立製作所 照明装置を備えた画像表示装置及び画像表示方法
JP5256714B2 (ja) * 2007-12-04 2013-08-07 ソニー株式会社 液晶表示素子及びその製造方法
JP4586869B2 (ja) * 2008-03-13 2010-11-24 ソニー株式会社 液晶表示装置及び電子機器
KR20090118391A (ko) * 2008-05-13 2009-11-18 삼성전자주식회사 어레이기판 및 이를 갖는 표시장치
KR101473792B1 (ko) * 2008-11-20 2014-12-18 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치의 제조 방법 및 그에 의한 액정 표시 장치
JP5400176B2 (ja) 2010-01-25 2014-01-29 シャープ株式会社 露光装置及び液晶表示装置の製造方法
JP5820609B2 (ja) 2011-05-09 2015-11-24 大日本印刷株式会社 面光源装置及び液晶表示装置
JP5943265B2 (ja) 2012-08-10 2016-07-05 シャープ株式会社 液晶表示装置
WO2014034471A1 (ja) * 2012-08-27 2014-03-06 シャープ株式会社 液晶表示装置
KR20140110563A (ko) * 2013-03-08 2014-09-17 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 그 제조 방법
CN105705988A (zh) * 2013-10-21 2016-06-22 夏普株式会社 液晶显示装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11149078A (ja) * 1997-11-18 1999-06-02 Alps Electric Co Ltd 液晶表示装置
US20010048494A1 (en) * 1997-11-18 2001-12-06 Norio Koma Liquid crystal display with light shielding film
JP2001324715A (ja) * 2000-05-17 2001-11-22 Sony Corp 液晶表示素子
CN101925853A (zh) * 2008-01-25 2010-12-22 夏普株式会社 液晶显示装置
JP2010002727A (ja) * 2008-06-20 2010-01-07 Toshiba Mobile Display Co Ltd 液晶表示装置
US20100208183A1 (en) * 2008-09-17 2010-08-19 Kim Jae-Hoon Alignment material, alignment layer, liquid crystal display device and manufacturing method thereof
JP2012503210A (ja) * 2008-09-17 2012-02-02 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド 配向物質、配向膜、液晶表示装置およびその製造方法
CN102395920A (zh) * 2009-04-17 2012-03-28 夏普株式会社 液晶显示装置
US20170038634A1 (en) * 2014-04-17 2017-02-09 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display
US20160027921A1 (en) * 2014-07-23 2016-01-28 Japan Display Inc. Display device
JP2017078866A (ja) * 2016-12-01 2017-04-27 株式会社半導体エネルギー研究所 液晶表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
US11131888B2 (en) 2021-09-28
WO2018216086A1 (ja) 2018-11-29
US20210116729A1 (en) 2021-04-22
JPWO2018216086A1 (ja) 2020-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7263447B2 (ja) 液晶表示装置
CN101359118B (zh) 液晶显示装置
US7522242B2 (en) Liquid crystal display device and method of controlling viewing angle thereof
US7277140B2 (en) Image shifting device, image display, liquid crystal display, and projection image display
US20190221179A1 (en) Display panel and display apparatus using same
JP2011149967A (ja) 液晶表示装置
JP2007140089A (ja) 液晶表示装置
US20190139987A1 (en) Pixel unit, array substrate and display panel
US11614659B2 (en) Liquid crystal display panel
US9304343B2 (en) Liquid crystal display device
US20170176800A1 (en) Display panel, manufacturing method thereof and display device
US9599854B2 (en) Liquid crystal display device and electronic apparatus
US20240272491A1 (en) Display panel and display device
WO2010038507A1 (ja) 液晶表示装置
US7609340B2 (en) Liquid crystal display cell
TWI308307B (en) Image display system
TW583475B (en) Liquid crystal device, projection type display device, and electronic machine
US11320707B2 (en) Display panel, display device, and liquid crystal display
CN110998422A (zh) 显示面板以及显示装置
US7982833B2 (en) Transflective liquid crystal display panel having a plurality of apertures with a specific ratio of aperture width to aperture interval
JP5689436B2 (ja) 液晶表示装置
KR100607618B1 (ko) 액정 표시 소자
JP4245473B2 (ja) 液晶表示装置
US20200184909A1 (en) Liquid crystal display device
JP2005274668A (ja) 液晶表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200410