專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置，特別涉及具備微透鏡陣列的液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
近幾年，液晶顯示裝置被廣泛用作監(jiān)視器、投影儀、便攜式信息終端、便攜式電話 等的顯示裝置。液晶顯示裝置一般利用驅(qū)動信號來改變液晶顯示面板的透射率(或者反射 率)，調(diào)制從光源照射到液晶顯示面板的光的強度來顯示圖像、文字等。液晶顯示裝置存在 直接觀察在液晶顯示面板中顯示的圖像等的直視型顯示裝置、利用投影透鏡將在液晶顯示 面板中顯示的圖像等放大投影到屏幕上的投影型顯示裝置(投影儀)等。液晶顯示裝置是對矩陣狀規(guī)則排列的像素分別施加與圖像信號對應(yīng)的驅(qū)動電壓， 由此對每個像素分別改變液晶層的光學特性，利用配置在液晶層前后的偏光板等光學元件 來調(diào)整透射光，由此顯示圖像、文字等。在直視型液晶顯示裝置中，光學元件通常被分別貼 合到位于液晶顯示面板的背光源側(cè)的光入射側(cè)基板(背面基板)和光射出側(cè)基板(前面基 板或者觀察者側(cè)基板)。對各像素施加獨立的驅(qū)動電壓的方式有簡單矩陣方式和有源矩陣方式。其中，在 有源矩陣方式的液晶顯示面板中必須設(shè)置開關(guān)元件和用于對像素電極供給驅(qū)動電壓的配 線。作為開關(guān)元件，采用MIM(金屬-絕緣體-金屬)元件等非線形二端子元件、TFT(薄膜 晶體管)元件等三端子元件。液晶顯示裝置不僅用作電視機、個人計算機、便攜用設(shè)備，還用作車載導(dǎo)航、儀表 盤(instrument panel)等車載用設(shè)備的顯示裝置。在車載用途中，從安全性等問題出發(fā)， 希望是圖像不會映入前擋風玻璃的顯示裝置。在專利文獻1中記載了如下技術(shù)針對這種要求，在車載用顯示裝置中貼附防窺 膜(Louver Film)用作光控膜，由此限制圖像的可視角度。另外，在專利文獻2中記載了如下液晶顯示裝置為了改善液晶顯示裝置的光利 用率，在液晶顯示面板中設(shè)置將光聚斂到各個像素的微透鏡，提高液晶顯示面板的有效開口率。另外，在專利文獻3中記載了高精度地形成這種微透鏡的方法。專利文獻3的微 透鏡是通過對在基板上涂敷的光固化性樹脂從濾色器基板側(cè)通過像素開口部照射光之后 實施顯影、加熱等光刻工序而形成的，在該光照射工序中，采用了改變透過像素開口部的光 的入射角度來進行曝光的、所謂的自對準曝光。根據(jù)該曝光方法，微透鏡是與各像素對應(yīng)而 自我對準地形成(通過自對準方式形成微透鏡)的，因此不需要用于形成微透鏡的掩模的 對準，能夠以極高的精度進行像素開口部與微透鏡陣列的位置對準。專利文獻1 日本實公平2-117585號公報專利文獻2 日本特開平11-194332號公報專利文獻3 日本特開2005-196139號公報(專利第3708112號)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題為了減少向前擋風玻璃的映入，需要減少從液晶顯示裝置的顯示面射向前擋風玻 璃的顯示光(出射光)、即從顯示面射向上方向的顯示光的光量。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人的 討論，已知當考慮一般車輛的顯示裝置與前擋風玻璃的位置關(guān)系時，在將顯示面的上方向 (面對前擋風玻璃的方向)設(shè)為方位角0度、面法線方向設(shè)為極角0度的情況下，通過使方 位角0度、極角30度方向的出射光的亮度在峰值亮度(正面亮度)的10%以下，使在極角 45度以上時在2%以下，能夠有效地減少映入。另外，為了不僅對駕駛員而且對車內(nèi)其他乘員(特別是后座的乘員)也提供良好 的顯示，需要限制如上所述的上方向的視野角，并且在顯示面的左右方向(方位角為90° 和270°的方向)擴大視野角，進行亮度和對比度高的顯示。為了進行這種視野角限制，可以考慮使用上述光控膜，但是光控膜是非常昂貴的， 在使用它的情況下，存在液晶顯示裝置變得昂貴的問題。另外，在使用光控膜的情況下，還 存在膜的透射率造成亮度降低10%程度的問題。另外，本發(fā)明的發(fā)明人還討論了將在光出射側(cè)配置有逆棱鏡的背光源用作液晶顯 示裝置的光源。但是，在使用這種背光源的情況下，正面亮度(極角為0度附近的亮度)變 得極高，因此存在要求某種程度的高亮度的極角為30度附近(例如在20度 30度之間) 的亮度不充分的問題和在超過30度的角度時亮度減少不充分的問題。另外，還存在在左右 方向不能得到充分的視野角的問題。因此，可以判斷僅僅使用這種背光源不能得到適于車 載用的液晶顯示裝置。實際上，在現(xiàn)有的車載用液晶顯示裝置中未使用這種背光源。本發(fā)明是鑒于上述問題點而完成的，其目的在于較便宜地提供能夠減少映入的產(chǎn) 生并且對觀察者提供良好的顯示的、適于車載用的液晶顯示裝置。用于解決問題的方案本發(fā)明的液晶顯示裝置是具有矩陣狀配置的多個像素的液晶顯示裝置，具備第 1基板，其是透明基板；第2基板，其與上述第1基板對置；液晶層，其配置在上述第1基板 與上述第2基板之間；以及多個微透鏡，它們在上述第1基板的與上述液晶層相反側(cè)的面上 與上述多個像素對應(yīng)地形成，分別具有用于聚斂入射光的曲面，在將上述第1基板的厚度 設(shè)為d、將上述多個像素的排列間距設(shè)為ρ、將上述第1基板的主要材料的折射率設(shè)為η的 情況下，上述d滿足d > ρ · ((2η) 2-1)1/2的關(guān)系。在有的實施方式中，具備向上述多個微透鏡射出顯示用的光的照明裝置，上述照 明裝置具有光源；導(dǎo)光板，其傳播從上述光源射出的光；以及棱鏡片，其包括使在上述導(dǎo) 光板中傳播的光發(fā)生折射的多個棱鏡，上述多個微透鏡分別是沿著上述第1基板面內(nèi)的第 1方向延伸的雙凸透鏡，上述多個棱鏡分別是在上述第1方向延伸的棱鏡，上述照明裝置還 具有配置在上述多個棱鏡的上述多個微透鏡側(cè)或者上述導(dǎo)光板側(cè)的、使從上述照明裝置射 出的光沿著上述第1方向比其它方向更強地擴散的各向異性擴散單元。在有的實施方式中，上述各向異性擴散單元是配置在上述棱鏡片或者上述導(dǎo)光板 的面上的含有各向異性粒子的層。在有的實施方式中，上述各向異性擴散單元是形成在上述棱鏡片或者上述導(dǎo)光板 的面中并具有在與上述第1方向正交的第2方向延伸的形狀的凸部或者凹部。
在有的實施方式中，上述第1方向是與像素排列的行方向或者列方向相同的方 向。在有的實施方式中，上述照明裝置是逆棱鏡方式的背光源。在有的實施方式中，在將上述微透鏡的上述曲面的曲率半徑設(shè)為r的情況下，上 述d和上述r滿足1. 6r < d < 3. 6r的關(guān)系。在有的實施方式中，上述d和上述r滿足2. Ir < d < 3. Ir的關(guān)系。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，在使用了微透鏡的液晶顯示裝置中，基板厚度對應(yīng)于像素間距而被 設(shè)定為合適的厚度，因此背光源的利用率得以提高，并且能夠?qū)@示光的出射范圍限定在 特定的范圍。另外，能夠使出射光在特定范圍內(nèi)的各位置比較均勻地傳播，因此能夠?qū)ο薅?范圍內(nèi)的任意位置的視點提供高質(zhì)量的圖像。另外，在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，利用使用了在特定的第1方向延伸的棱鏡的 背光源發(fā)出的光來進行顯示，并且將在第1方向延伸的雙凸透鏡用作微透鏡，因此能夠提 供沿著第1方向視野角小的、沿著與特定方向正交的第2方向視野角大的顯示。并且，在背 光源內(nèi)配置有各向異性擴散單元，因此能夠提供沿著第1方向視野角不變大的、而沿著第2 方向視野角進一步變大的顯示。另外，根據(jù)本發(fā)明，不使用防窺膜等昂貴的光控膜就能夠僅在需要的方向限制視 野角，因此能夠便宜地提供液晶顯示裝置。根據(jù)本發(fā)明，在特定方向(例如上下方向)能夠提供限定了擴散范圍的顯示光，并 且能夠提供在限定的范圍內(nèi)亮度變化小的顯示光，在與特定方向正交的方向(水平方向) 上能夠提供擴散范圍大的顯示光。因此，在將本發(fā)明應(yīng)用于車載用的液晶顯示裝置的情況 下，能夠抑制映入，并且能夠在上下方向的特定范圍的任意的視線中得到清晰的顯示，并且 能夠?qū)ξ挥谘刂笥曳较虼蠓秶娜砍藛T提供亮度高的良好的顯示。


圖1是示意地示出本發(fā)明的實施方式的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖2是示意地示出本發(fā)明的實施方式的微透鏡和TFT基板的截面以及透過微透鏡 和TFT基板的光的光路的圖。圖3是示出本發(fā)明的實施方式的含有各向異性粒子的棱鏡片的立體圖。圖4是示出透過本發(fā)明的實施方式的棱鏡片的光的立體圖。圖5是用于說明本發(fā)明的實施方式的透射光的擴散狀態(tài)的圖。圖6是示出透過本發(fā)明的實施方式的變形例的背光源的光的立體圖。附圖標記說明1 液晶顯示裝置；10 :背光源；12 :導(dǎo)光板；14 光源；16 :反射板18 :棱鏡片21 入射光22:透射光；26:棱鏡31 各向異性粒子(針狀填料)；32:凹部(槽)；50 液晶顯 示面板；51 貼合基板；52 微透鏡陣列；52a 微透鏡；52b 曲面；53 支撐體；54 前面?zhèn)裙?學膜；55 背面?zhèn)裙鈱W膜56 保護層57、58 粘接層60 =TFT基板；61 掃描線62 對置基板； 64 液晶層66 密封材料。
具體實施例方式下面，參照附圖來說明本發(fā)明的液晶顯示裝置的實施方式。圖1是示意地示出本實施方式的液晶顯示裝置1的結(jié)構(gòu)的截面圖。液晶顯示裝置 1是有源矩陣方式的液晶顯示裝置(IXD)，如圖所示，具備液晶顯示面板(帶微透鏡的液晶 顯示面板)50和配置在液晶顯示面板50下(與顯示面相反側(cè))的背光源(照明裝置)10。液晶顯示面板50具備貼合基板51，其具有矩陣狀配置的多個像素；微透鏡陣列 52，其包括設(shè)置在貼合基板51的受光面(與紙面垂直地延伸的貼合基板51的底面)的多 個微透鏡52a ；支撐體53，其設(shè)置在微透鏡陣列52的周邊區(qū)域；前面?zhèn)裙鈱W膜54，其設(shè)置在 貼合基板51的觀察者側(cè)(圖的上側(cè))；背面?zhèn)裙鈱W膜55，其設(shè)置在微透鏡陣列52的光入射 側(cè)；以及保護層56，其配置在背面?zhèn)裙鈱W膜55與微透鏡陣列52之間。前面?zhèn)裙鈱W膜54通過粘接層57貼附在貼合基板51上，背面?zhèn)裙鈱W膜55通過粘 接層58貼附在保護層56上。前面?zhèn)裙鈱W膜54和背面?zhèn)裙鈱W膜55分別包括透過線性偏光 的偏光膜。微透鏡陣列52由光固化性樹脂形成。微透鏡陣列52的各微透鏡52a是按照例如 專利文獻3所記載的方法，對光固化性樹脂通過像素的開口部照射光，由此與各像素對應(yīng) 地自我對準地形成的。此外，微透鏡52a可以通過其它現(xiàn)有的方法來形成，例如也可以通過 壓模對樹脂進行仿型來形成。保護層56按照與微透鏡陣列52和支撐體53相接的方式設(shè)置。保護層56和微透 鏡陣列52按照保護層56僅與各微透鏡52a的頂點附近相接的方式貼合，在微透鏡陣列52 與保護層56之間形成有包含空氣的間隙。保護層56可以用可見光透射率高的丙烯酸類或 者環(huán)氧類的UV固化樹脂來形成，也可以用熱固化性樹脂來形成。優(yōu)選保護層56和支撐體 53由與微透鏡52a相同的材料，或者具有與構(gòu)成微透鏡52a的材料的折射率大致相同的折 射率的材料來形成。保護層56由支撐體53和多個微透鏡52a的頂點部固定，因此液晶顯示面板50的 按壓強度變高。另外，保護層56采用固化性樹脂，由此能夠不采用粘接層而牢固地固著保 護層56和微透鏡陣列52。由此，即使液晶顯示面板50受到了按壓，背面?zhèn)裙鈱W膜55與微 透鏡陣列52的間隔也能夠保持一定，因此能夠防止產(chǎn)生由于兩者間隔的改變而導(dǎo)致的亮 度不均勻。也可以在微透鏡陣列52與保護層56之間填入具有與微透鏡陣列52不同折射率 的材料。通過采用這種結(jié)構(gòu)，能夠提高液晶顯示面板50的強度。另外，也能夠使支撐體53 的高度高于微透鏡陣列52的高度而僅以支撐體53支撐保護層56，不過，強度降低了。也可以采用不配置保護層56的結(jié)構(gòu)。但是在這種情況下，粘接層58與微透鏡陣 列52相接，在液晶顯示面板50受到按壓的情況下，有可能粘接材料會進入到微透鏡陣列52 之間，產(chǎn)生顯示不均勻等缺陷。通過如本實施方式那樣配置保護層56，能夠防止產(chǎn)生這種缺 陷。貼合基板51具備對每個像素分別形成有TFT的TFT基板(第1基板)60、作為濾 色器基板(CF基板)的對置基板(第2基板)62以及液晶層64。液晶層64包含在TFT基 板60與對置基板62之間封入的液晶材料，通過設(shè)置在外圍部的密封材料66來密閉。各微透鏡52a是在貼合基板51中矩陣狀配置的像素的列方向(與圖的紙面垂直的χ方向第1方向)延伸的雙凸透鏡，具有用于在背光源10側(cè)聚斂入射光的曲面52b。各 微透鏡52a在圖的y方向的寬度與像素在行方向(y方向)的寬度(像素間距)相同。像 素間距例如是330 μ m。背光源10是利用逆棱鏡(TL :Turning Lens (轉(zhuǎn)角透鏡)或者RP =Reversed Prism(反轉(zhuǎn)棱鏡))的邊光方式的背光源。如圖1所示，背光源10具備導(dǎo)光板12 ;LED、冷 陰極管等光源14，其配置在導(dǎo)光板12的1個側(cè)面；反射板16，其配置在導(dǎo)光板12下；以及 棱鏡片18，其配置在導(dǎo)光板12上(液晶顯示面板側(cè))。在面對反射板16的導(dǎo)光板12的下部鋸齒狀地挖出槽，其結(jié)果，在導(dǎo)光板12的底 面形成傾斜角度不同的多個傾斜面。在此，多個傾斜面是按照隨著離光源14越遠傾斜角度 越大的方式來形成的。棱鏡片18具有向下方向呈尖狀的多個棱鏡26。從光源14發(fā)出的光中的、對導(dǎo)光板12的底面和上面以臨界角(Critical Angle) 以上的角度入射的光被這些面全反射。另一方面，以小于臨界角的角度入射的光的一部分 被反射，剩下的部分發(fā)生折射并從底面或者上面射出。從底面射出的光由反射板16反射并 再次射入導(dǎo)光板12，從上面射出的光射向棱鏡片18。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，在導(dǎo)光板12中傳播的 光反復(fù)進行反射和折射，逐漸地向棱鏡片18射出。射入棱鏡片18的光由棱鏡26折射后，向液晶顯示面板50射出。在此，各棱鏡26 在與微透鏡52a的延伸方向相同的方向(χ方向)延伸，因此從棱鏡片18射出的光在y-z 平面內(nèi)成為視野角被限制了的光(接近平行光的光)，在x-z平面內(nèi)成為視野角未被限制的 在極角方向比較擴散的光。但是，僅通過棱鏡26不能充分地滿足車載用液晶顯示裝置所要求的視野角特性。 即，如在圖5中線a所示的那樣，僅通過棱鏡26，在y-z平面內(nèi)正面亮度(極角為0°附近 的亮度)變得極高，相應(yīng)地在極角20 30度附近的亮度是不充分的，并且對于超過30度 的角度，亮度沒有充分地降低。另外，雖然在x-z平面內(nèi)能夠得到某種程度的視野角，但是 該視野角不能充分地對車輛的所有乘員提供良好的顯示。為了解決該問題，在本實施方式的液晶顯示裝置1中，對微透鏡52a、TFT基板60 以及背光源10實施如下對策。圖2是示意地示出液晶顯示裝置1的微透鏡52a和TFT基板60的截面的圖，是示 意地示出透過微透鏡52a和TFT基板60的光的光路的圖。如圖2所示，在TFT基板60的液晶層64側(cè)的面中形成有多個掃描線61。掃描線 61沿著χ方向在像素的邊界上，即在微透鏡52a的邊界線上延伸，其y方向的配置間隔是與 y方向的像素間距相同的330 μ m。此外，在圖2中，僅顯示了對于確定透射光的光路重要的 要素，對于形成在TFT基板60的液晶層64側(cè)的信號線、輔助電容線、像素電極等，省略了其 顯不。在本實施方式中，TFT基板60的厚度d是700 μ m，微透鏡52a的曲面52b的曲率 半徑r是270 μ m (約為d的1/2. 6)，y方向的像素間距ρ是330 μ m。此外，厚度d代表TFT 基板60的透明層部分的厚度。在TFT基板60中，在玻璃基板占據(jù)TFT基板60的厚度的一 大半的情況下，也可以認為厚度d是玻璃基板的厚度。在此，微透鏡52a的焦點距離f由微透鏡52a的厚度、透鏡材料的折射率以及曲率 半徑r決定。本實施方式的微透鏡52a的厚度約為10 μ m，透鏡材料的折射率約為1. 6，因此在焦點距離f與曲率半徑r之間，f—2.6r的關(guān)系成立。為了提高光的利用效率，優(yōu)選微 透鏡52a的焦點位置位于TFT基板60的液晶層64側(cè)的面的位置附近，因此在本實施方式 中，使TFT基板60的厚度d與焦點距離f相同，即成為曲率半徑的2. 6倍。此外，當考慮能夠用于通常的液晶顯示裝置的微透鏡52a的厚度和材料以及焦點 距離f與厚度d的偏差許可范圍時，優(yōu)選TFT基板60的厚度d在1. 6r < d < 3. 6r的范圍 內(nèi)。如果厚度d在2. Ir < d < 3. Ir的范圍，則能夠進一步提高光的利用效率。本實施方式的液晶顯示裝置1被設(shè)計成由微透鏡52a聚斂的、從TFT基板60射出 的光的最大射出角度Q1約為30度。在此，當將TFT基板60的折射率(TFT基板60的玻璃 基板等透明材料的折射率)設(shè)為n2、將作為出射光的傳播介質(zhì)的空氣的折射率設(shè)為ηι (= 1. 0)、將由微透鏡52a聚斂并射入TFT基板60的上面的光的最大入射角度設(shè)為θ 2時，根 據(jù)斯奈爾定律，Ii1 · sin θ j = η2 · sin θ 2的關(guān)系成立，另外，根據(jù)三角比關(guān)系，sin02 = p/(p2+d2)1/2,因此，當ηι = 1. 0、θ i = 30度并從這些關(guān)系求出d時，能夠得到d = ρ · ((2n2)2-l)"2。為了滿足這樣求出的d與ρ的關(guān)系，將本實施方式的TFT基板60的厚度d設(shè)為 700 μ m、將像素間距ρ設(shè)為330 μ m、將TFT基板60的主要材料(透明材料)的折射率n2設(shè) 為 1. 6。根據(jù)如上所述設(shè)計的液晶顯示裝置1，能夠在y_z平面內(nèi)將出射光的最大出射角 θ ！設(shè)為30度。在此，出射光是由微透鏡陣列52聚斂過一次的光，因此出射光不會成為平 行光，而成為最大出射角為30度的擴散光。因此，與不使用微透鏡52a的情況相比，能夠得 到出射光的亮度峰值不突出的、從極角-30度到30度的范圍內(nèi)亮度平緩地變化的出射光。 下面用圖5進一步說明其效果。此外，也可以不將最大出射角度θ i設(shè)定為30度，而根據(jù)用途設(shè)定為30度以下的 特定角度θ x，在這種情況下，使d與ρ的關(guān)系成為d > ρ · ((2n2)2_l)"2，由此能夠提高僅在特定范圍內(nèi)(大于_9!￡不到θχ的范圍)的出射光的亮度，并 且能夠成為亮度峰值不突出的光。由此，能夠?qū)ξ挥谔囟ǚ秶鷥?nèi)的任意位置的觀察者提供 映入少且良好的圖像。下面，更詳細地說明本發(fā)明的實施方式的背光源10的結(jié)構(gòu)。圖3是示出本發(fā)明的實施方式的背光源10的結(jié)構(gòu)的立體圖。如圖所示，背光源 10的棱鏡片18包括含有多個各向異性粒子31的各向異性擴散層(Anisotropic Light Diffusion Layer)。各向異性粒子31例如是針狀填料(Needle Filler)。這種棱鏡片18能夠通過例如將混合了針狀填料31的粘合劑涂敷在棱鏡26的上 面(微透鏡陣列52側(cè)的面)而得到。優(yōu)選粘合劑的光學透明性較高，例如，可以使用丙烯 酸類粘合劑等。作為丙烯酸類粘合劑的主要成分，存在例如丙烯酸和丙烯酸酯、甲基丙烯 酸和甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、丙烯腈等丙烯酸單體的均聚物或者它們的共聚物、丙烯酸單 體的至少1種與乙酸乙烯酯、馬來酸酐、苯乙烯等乙烯基單體的共聚物等。
針狀填料31是折射率與粘合劑不同且為針狀(包括纖維狀)的長寬比大的填料， 為了防止透射光著色，優(yōu)選無色或者白色。作為針狀填料31，適用針狀或者纖維狀物，所 述針狀或者纖維狀物包括例如氧化鈦、氧化鋯、氧化鋅等金屬氧化物、勃姆石、硼酸鋁、硅 酸鈣、堿性硫酸鎂、碳酸鈣、鈦酸鉀等金屬化合物、玻璃以及合成樹脂等。針狀填料31的尺 寸例如是長徑是2 5000 μ m,短徑是0. 1 20 μ m，更優(yōu)選長徑是10 300 μ m,短徑是 0. 3 5 μ m。作為制作棱鏡片18的一個例子，存在如下方法制作在粘合劑中分散了針狀填料 31的含填料的粘合組合物，將其涂敷在棱鏡片18上，之后干燥除去溶劑。并且根據(jù)需要， 為了粘合劑成分的固化或者穩(wěn)定化，也可以在室溫或者30 60°C程度的溫度環(huán)境下處理1 天 2周程度。當涂敷含填料的粘合組合物時，根據(jù)對含填料的粘合組合物施加的剪切力，各針 狀填料31按其長軸沿著大致涂敷方向的方式取向。因此，能夠根據(jù)涂敷方向來設(shè)定針狀填 料31的方向。此外，針狀填料的取向程度能夠根據(jù)針狀填料的尺寸、含填料的粘合組合物 的粘度、涂敷方式以及涂敷速度等進行調(diào)整。由含填料的粘合組合物形成的含填料層的厚 度例如是1 50 μ m，更優(yōu)選是10 30 μ m。另外，也可以在具有紫外線固化性或者熱固化性的丙烯酸類或者環(huán)氧類的樹脂中 混合針狀填料31，將含有這種針狀填料31的樹脂涂敷在棱鏡片18上，施加紫外線、熱使其 固化，由此制作配置了針狀填料31的棱鏡片18。根據(jù)該方法，也能夠根據(jù)涂敷方向來適當 地設(shè)定針狀填料31的方向。圖4是示出各向異性粒子(針狀填料)31擴散光的情況的圖。當各向同性的入射 光21進入針狀填料31時，入射光21由于針狀填料31而擴散，但是此時針狀填料31，在其 長軸方向(y方向)上不怎么擴散光21，而在其短軸方向(χ方向)上大幅度地擴散入射光 21。因此，透過針狀填料31的透射光22成為在χ方向大幅度地擴散但在y方向不怎么擴 散的各向異性擴散光。各向異性擴散的擴散性可以用霧度值來評價，本實施方式的背光源 10在x-z平面內(nèi)產(chǎn)生的霧度值大約是60%。因此，從背光源10射出在y方向被棱鏡26限定了視野角范圍并在χ方向被進一 步地擴散了的視野角大的光。此外，也可以在導(dǎo)光板12的上面(棱鏡26側(cè)的面)配置與 包含上述針狀填料31的棱鏡片18相同的片，由此也能夠得到相同的效果。圖5是用于說明從液晶顯示裝置1射出的顯示光在y_z平面內(nèi)的視野角特性的坐 標圖。圖5的線a表示在從液晶顯示裝置1拆除了微透鏡52a的情況下的顯示光的視野角 特性，線b表示具備微透鏡52a的液晶顯示裝置1的顯示光的視野角特性。比較線a和線b可知在不配置微透鏡52a的情況下，顯示光反映背光源10的特 性，成為在極角0度峰值突出而隨著離0度越遠亮度急劇降低的光，但是在配置有微透鏡 52a的情況下，能夠得到在極角-30度以上30度以下的范圍(特定范圍)亮度充分地高而 在除此以外的范圍亮度極低的顯示光。即，在不配置微透鏡52a的情況下，存在在特定范圍以內(nèi)也得不到充分的亮度的 區(qū)域并且在特定范圍外也照射有亮度超過需要的光，但是在配置有微透鏡52a的情況下， 在特定范圍內(nèi)，對將視線置于任何位置的觀察者都能夠提供亮度充分的顯示，且對特定范 圍外照射的光被遮斷。
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上面說明了在y-ζ平面內(nèi)的顯示光的視野角特性，在x-z平面內(nèi)，如用圖4所說明 的那樣，能夠得到比能夠從背光源10得到的視野角更大的視野角。根據(jù)本實施方式的液晶顯示裝置1，在特定方向(例如上下方向)提供限定了擴散 范圍的顯示光，而且是在所限定的范圍內(nèi)亮度變化小的顯示光，并且在與特定方向正交的 方向(水平方向)提供擴散范圍大的顯示光。因此，在將液晶顯示裝置1用于車載用的情 況下，能夠抑制映入，并且在特定范圍內(nèi)在任意視線中都能夠得到清晰的顯示，并且能夠?qū)?多個乘員提供良好的顯示。下面說明背光源10的變形例。圖6是示出變形例的背光源10的導(dǎo)光板12和導(dǎo)光板12擴散光的情況的圖。在 變形例中，在導(dǎo)光板12的上面(棱鏡片18側(cè)的面)形成有平面形狀是橢圓形的多個凹部 (槽)32來取代如圖3所示在棱鏡片18上形成含填料層的情況。凹部32按照橢圓的長軸 在y方向延伸而短軸在χ方向延伸的方式來形成。凹部32與圖3示出的針狀填料31對應(yīng)，對入射光給予相同的各向異性擴散性。 即，入射光21被凹部32擴散，此時凹部32在其長軸方向(y方向)不怎么擴散入射光21 而在其短軸方向(χ方向)大幅度地擴散入射光21。因此，透過凹部32的透射光22成為在 X方向大幅度地擴散而在y方向不怎么擴散的各向異性擴散光。因此，從背光源10射出在y方向擴散性被限定而在χ方向擴散范圍大的光。此外， 上述凹部32也可以形成為具有相同平面形狀的凸部(突起)。另外，也可以在棱鏡片的上 面形成凹部32或者凸部。根據(jù)這些方式，也能夠得到相同的各向異性擴散效果。工業(yè)上的可利用性本發(fā)明適用于在特定的方向限定視野角而在其它方向希望大視野角的顯示的、例 如車載用顯示器。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，具有矩陣狀配置的多個像素， 具備第1基板；第2基板，其與上述第1基板對置；液晶層，其配置在上述第1基板與上述第2基板之間；以及多個微透鏡，它們在上述第1基板的與上述液晶層相反側(cè)的面上與上述多個像素對應(yīng) 地形成，分別具有用于聚斂入射光的曲面，在將上述第1基板的厚度設(shè)為d、將上述多個像素的排列間距設(shè)為ρ、將上述第1基板 的折射率設(shè)為η的情況下，上述d滿足 d>p· ((2n2)2-l)"2 的關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，具備向上述多個微透鏡射出顯示用的光的照明裝置，上述照明裝置具有光源；導(dǎo)光 板，其傳播從上述光源射出的光；以及棱鏡片，其包括使在上述導(dǎo)光板中傳播的光發(fā)生折射 的多個棱鏡，上述多個微透鏡分別是沿著上述第1基板面內(nèi)的第1方向延伸的雙凸透鏡， 上述多個棱鏡分別是在上述第1方向延伸的棱鏡，上述照明裝置還具有配置在上述多個棱鏡的上述多個微透鏡側(cè)或者上述導(dǎo)光板側(cè)的、 使從上述照明裝置射出的光沿著上述第1方向比其它方向更強地擴散的各向異性擴散單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶顯示裝置，上述各向異性擴散單元是配置在上述棱鏡片或者上述導(dǎo)光板的面上的含有各向異性 粒子的層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶顯示裝置，上述各向異性擴散單元是形成在上述棱鏡片或者上述導(dǎo)光板的面中并具有在與上述 第1方向正交的第2方向延伸的形狀的凸部或者凹部。
5.根據(jù)權(quán)利要求2 4中的任一項所述的液晶顯示裝置， 上述第1方向是與像素排列的行方向或者列方向相同的方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求2 5中的任一項所述的液晶顯示裝置， 上述照明裝置是逆棱鏡方式的背光源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中的任一項所述的液晶顯示裝置，在將上述微透鏡的上述曲面的曲率半徑設(shè)為r的情況下，上述d與上述r滿足.1.6r < d < 3. 6r 的關(guān)系。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液晶顯示裝置， 上述d與上述r滿足.2.1r < d < 3. Ir 的關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于以低成本提供僅在特定方向限制視野角的高畫質(zhì)的液晶顯示裝置。本發(fā)明的液晶顯示裝置是具有矩陣狀配置的多個像素的液晶顯示裝置，具備第1基板(60)；第2基板(62)；液晶層(64)，其配置在第1基板與第2基板之間；以及多個微透鏡(52a)，它們在第1基板的與液晶層相反側(cè)的面上與多個像素對應(yīng)地形成，分別具有用于聚斂入射光的曲面(52b)，在將第1基板的厚度設(shè)為d、將多個像素的排列間距設(shè)為p、將第1基板的主要材料的折射率設(shè)為n的情況下，d滿足d＞p·((2n)2-1)1/2的關(guān)系。
文檔編號G02B3/00GK101999093SQ20098011274
公開日2011年3月30日 申請日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月16日
發(fā)明者吉水敏幸, 小瀨川征志, 村尾岳洋, 根本紀, 臼倉奈留 申請人:夏普株式會社