CN101002134A - 光学膜、液晶面板以及液晶显示装置 - Google Patents

光学膜、液晶面板以及液晶显示装置 Download PDF

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Abstract

一种将光照射到液晶面板的后表面以显示屏幕的液晶显示装置(1)，其包括视角改善装置(10)，所述视角改善装置(10)通过在液晶面板(2)的显示表面侧减少液晶面板(2)法线方向上预定值或更大的角度的光并散射小于液晶面板(2)法线方向上预定值的角度的光，来处理从光源(7)发出的光。

Description

光学膜、液晶面板以及液晶显示装置
技术领域
本发明涉及使视角改善的光学膜、液晶面板以及液晶显示装置。
背景技术
近年来，大尺寸液晶显示装置作为TV(电视机)监视器而被广泛使用。图14是示出常规液晶显示装置101的结构的截面图。如图14所示，液晶显示装置101含有背光107、微透镜阵列108、偏振光选择透射膜109以及液晶面板102。
液晶面板102具有第一基板103和第二基板104，第一基板102和第二基板104通过间隔物105以预定距离相对设置。此外，液晶面板102具有液晶层106，液晶层106的液晶填充在第一基板103和第二基板104之间。液晶自身具有介电常数各向异性。液晶分子的介电常数和电极产生的电场相互作用，引起液晶驱动。
第一基板103含有玻璃基板121、层叠在玻璃基板121的一个主表面上的透明电极122、取向膜123以及层叠在玻璃基板121的另一主表面上的偏振器(偏振膜)125。第二基板104具有玻璃基板111、层叠在玻璃基板111的一个主表面上的滤色器112、透明电极113、取向膜114以及层叠在玻璃基板111的另一主表面上的偏振器(偏振膜)116。
在具有这种结构的液晶显示装置101中，背光107向微透镜阵列108发出光。微透镜阵列108改进光至面板的整个表面的方向性。偏振光选择透射膜109使光的偏振面与设置在背光107靠近一侧的偏振器125的偏振面相匹配。之后，光穿过偏振器125。偏振器125面偏振所述光。面偏振光进入液晶层106。通过由电场控制的液晶的取向来控制光的偏振面。面偏振光穿过滤色器112然后穿过偏振器116。
已经指出，常规的液晶显示装置相对于常规的CRT(阴极射线管)具有几个缺点。这些缺点之一是窄的视角。如以上所述，通过利用与其相邻的电极控制液晶层的取向状态，即控制穿过液晶层的光的偏振状态，使穿过显示侧的偏振片的光接通或断开。
因此，在液晶分子被观看的方向上折射率变化(折射率各向异性)。换言之，穿过液晶层的光具有随角度而不同的偏振状态。当从对角线方向观看液晶面板时，对比度减小且层次(gradation)颠倒。
例如，当正常黑型液晶显示装置显示黑色屏幕时，由于液晶层具有折射率各向异性，所以会产生以下问题。换言之，当从法线方向观看液晶显示装置时，该装置在视觉上呈黑色。然而，当从对角线方向观看该装置时，发生双折射，引起偏振光变化。结果，由于光泄漏，所以液晶显示装置不能在视觉上呈黑色。
为了改善液晶显示装置的宽视角，正在研究(1)利用液晶驱动***改善视角，(2)利用光学补偿膜改善视角。
(1)液晶驱动***被分成(a)MVA(多畴垂直取向，Multi-DomainVertical Alignment)***和(b)IPS(平面内切换，In-Plane Switching)***。(a)MVA***具有这样的特征，垂直取向的液晶分子落入的方向对于每个彩色像素在多个畴中被划分。在该***中，当从对角线方向观看装置时，由于穿过各个畴的光平均化，所以能够抑制层次和颜色的极端变化。比较而言，(b)IPS***具有这样的特征，像素电极设置在一个基板的平面上，相对于基板水平取向的液晶被旋转。在该***中，由于液晶分子不在对角线方向上升，能够得到良好的光学特性(对比度、层次和色调)。
(2)光学补偿膜
在利用光学补偿膜加宽视角的方法中，以穿过液晶层的光以宽视角被各向同性地观看的方式利用负单轴膜(光学补偿膜)。图15是示出具有光学补偿膜的液晶显示装置101的结构的截面图。如图15所示，为了消除液晶的双折射的影响，分别在偏振器116和125与玻璃基板111和121之间设置光学补偿膜115和124。
除了液晶的双折射问题，当在对角线方向观看两个正交的偏振器时，其光轴的角度偏离90度，导致了光的泄漏。为了抑制光泄漏，已经提出了利用其光轴存在于膜表面上的正(负)单轴光学补偿膜和其光轴存在于膜法线方向的正(负)单轴光学补偿膜的叠层的方法以及利用一个双轴光学补偿膜的方法(例如，参照Eiichiro Tsunanaka，“Journal of the ImagmingSociety of Japan”，2002，vol.41.No.1 pp.79-87)。
然而，当单独使用(1)液晶驱动***或(2)光学补偿膜时，由于不能完全解决液晶的折射率各向异性所引起的问题，所以通常组合利用(1)液晶驱动***和(2)光学补偿膜进行补偿。更具体而言，在(a)MVA***中，不能完全解决由折射率各向异性所引起的问题。因此，通常组合利用(a)MVA***和(2)光学补偿膜进行补偿。
然而，即使组合使用(1)液晶驱动***和(2)光学补偿膜，大角度侧的光学特性(对比度、灰度和色调)也不满足电视机应用所推荐的质量(例如，参照“Nikkei Microdevices”，2003，November，pp.56-61)。即使在具有相对高的视角特性的IPS***中，由于液晶显示装置的开口率因电极的结构而较小，所以难以使得该装置具有高的分辨率。
另一方面，当利用光学补偿膜时，能够显著改善光学特性。然而，仅在预定状态下取向的液晶被光学补偿。换言之，不能光学补偿在所有驱动状态下取向的液晶。此外，这种现象源于液晶具有双折射且液晶的取向随驱动电场而改变的根本问题。因此，这种现象是不能避免的。
为了解决前述问题，已经提出了以下方法，即聚集从背光发出的光、使所会聚的光直接穿过液晶面板并散射液晶面板上的光的方法(例如，参照美国专利No.5396350的说明书)。
然而，在这种方法中，通过加宽视角，能够改善显示质量。然而，由于聚光***的结构变得复杂，所以液晶显示装置的厚度变大且装置的成本变得非常昂贵。
因此，本发明的目的是提供光学膜、液晶面板以及液晶显示装置，其相对于宽视角具有优异光学特性而没有复杂结构与成本增加的权衡的折衷。
发明内容
本发明的发明者深入地研究了现有技术的问题。因而，发明者认识到，观看到在大角度处穿过设置在显示器靠近一侧的偏振器的光、即具有较差光学特性的光是一个问题。
因此，发明者渗入地研究了怎样防止在大角度处穿过设置在显示器靠近一侧的偏振器的光、即具有较差光学特性的光被看到。因而，发明者认识到，当减少具有较差光学特性的泄漏到大角度侧的光(等于或大于液晶面板法线方向上预定值的角度的光)且散射具有良好光学特性的光(小于液晶面板法线方向上预定值的角度的光)时，能够实现宽视角处的良好光学特性(对比度、层次和色调)。本发明基于这一研究而作出。
为了解决以上问题，本发明的权利要求1是一种利用光照射液晶面板的后表面并显示屏幕的液晶显示装置，其包括视角改善装置，其用于从光源发出的光中减少等于或大于所述液晶面板法线方向上预定值的角度的光，并将小于所述液晶面板法线方向上预定值的角度的光散射到所述液晶面板的显示表面侧上。
具有以上结构的液晶显示装置能够减少泄漏到大视角侧的光，即具有较差光学特性的光，而尤其散射在液晶面板的前表面方向上的光，即具有良好光学特性的光。
本发明的权利要求2是如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述视角改善装置含有：限制层，其从所述光源发出的光中减少等于或大于所述液晶面板法线方向上预定值的角度的光；以及，光散射层，其将穿过所述限制层的光散射到所述液晶面板的显示表面侧上。
具有以上结构的液晶显示装置能够利用限制层减少泄漏到大视角侧的光，即具有较差光学特性的光，而利用光散射层散射具有良好光学特性的光。
本发明的权利要求3是如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述限制层含有二维排布的阻挡物；其中所述阻挡物具有光吸收特性。在如权利要求3所述的液晶显示装置中，优选的是所述阻挡物规则排布。此外，在如权利要求3所述的液晶显示装置中，具体地，所述阻挡物垂直于所述液晶面板的显示表面设置。
具有以上结构的液晶显示装置能够利用阻挡物减少等于或大于液晶面板法线方向上预定值的角度的光，而利用光散射层散射小于所述液晶面板法线方向上预定值的角度的光。
本发明的权利要求4是如权利要求2所述的液晶显示装置，其中在所述散射层中分散有颗粒，所述颗粒散射穿过所述限制层的光。
具有以上结构的液晶显示装置能够利用阻挡物减少等于或大于液晶面板法线方向上预定值的角度的光，而利用颗粒散射小于所述液晶面板法线方向上预定值的角度的光。
本发明的权利要求5是如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述视角改善装置含有限制层，在所述限制层上二维排布了具有光吸收特性的阻挡物；以及，设置在所述阻挡物中并散射光的散射装置，并且，其中所述视角改善装置设置在所述液晶面板的全屏幕侧上。
具有以上结构的液晶显示装置能够利用阻挡物减少等于或大于液晶面板法线方向上预定值的角度的光，而利用光散射装置散射小于所述液晶面板法线方向上预定值的角度的光。
本发明的权利要求6是如权利要求5所述的液晶显示装置，其中所述散射装置是分散在所述阻挡物中的颗粒。
具有以上结构的液晶显示装置能够利用阻挡物减少等于或大于液晶面板法线方向上预定值的角度的光，而利用颗粒散射小于所述液晶面板法线方向上预定值的角度的光。
本发明的权利要求7是如权利要求5所述的液晶显示装置，其中所述散射装置是设置在所述阻挡物中的透镜。在如权利要求7所述的液晶显示装置中，优选的是所述透镜是凹透镜。
具有以上结构的液晶显示装置能够利用阻挡物减少等于或大于液晶面板法线方向上预定值的角度的光，而利用透镜散射小于所述液晶面板法线方向上预定值的角度的光。
本发明的权利要求8是如权利要求7所述的液晶显示装置，其中在所述透镜中分散散射光的颗粒。
具有以上结构的液晶显示装置能够利用阻挡物减少等于或大于液晶面板法线方向上预定值的角度的光，而利用透镜和颗粒散射小于所述液晶面板法线方向上预定值的角度的光。
本发明的权利要求9是一种光学膜，包括限制层，所述限制层从液晶面板发出的光中减少等于或大于所述液晶面板法线方向上预定值的角度的光。
具有以上结构的光学膜能够减少在大角度处泄漏的光，即具有较差光学特性的光。
本发明的权利要求10是如权利要求9所述的光学膜，还包括光散射层，其散射穿过所述限制层的光。
具有以上结构的光学膜能够减少在大角度处泄漏的光，即具有较差光学特性的光，而尤其散射在液晶面板的前表面的方向上具有良好光学特性的光。
本发明的权利要求11是一种液晶面板，其包括：
第一基板和第二基板，所述第一和第二基板通过间隔物以预定距离相对设置；以及
设置在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，
其中所述第二基板含有：
光绝缘膜，所述光绝缘膜设置在所述第一基板的相对侧并减少等于或大于液晶面板法线方向上预定值的角度的光；以及
设置在所述光绝缘膜的开口部分处的彩色膜。
具有以上结构的液晶面板能够减少在大角度处泄漏的光，即具有较差光学特性的光。
本发明的权利要求12是一种利用光照射液晶面板的后表面并显示屏幕的液晶显示装置，其包括：
液晶面板；以及
设置在所述液晶面板的显示表面侧上的散射层，
其中所述液晶面板含有：
第一基板和第二基板，所述第一和第二基板通过间隔物以预定距离相对设置；以及
设置在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，
其中所述第二基板含有：
光绝缘膜，所述光绝缘膜设置在所述第一基板的相对侧并减少等于或大于所述液晶面板法线方向上预定值的角度的光；以及
设置在所述光绝缘膜的开口部分处的彩色膜。
具有以上结构的液晶显示装置能够减少在大角度处泄漏的光，即具有较差光学特性的光，而尤其散射在液晶面板的前表面的方向上具有良好光学特性的光。
如上所述，根据本发明，减少了等于或大于所述液晶面板法线方向上预定值的角度的光。此外，小于所述液晶面板法线方向上预定值的角度的光被散射到液晶面板的显示表面侧上。因此，能够减少泄漏到大角度处的光、即具有较差光学特性的光，并能够散射尤其是在液晶面板的前表面的方向上具有良好光学特性的光。因此，能够实现相对于宽视角具有良好光学特性的液晶显示装置而没有对于复杂的结构和增大的成本的折衷。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施例的液晶显示装置的结构实例的截面图；
图2是示出具有蜂窝结构的限制层结构的实例的俯视图和透视图；
图3是示出根据本发明第二实施例的液晶显示装置的结构实例的截面图；
图4是示出根据本发明第三实施例的液晶显示装置的结构实例的截面图；
图5是示出根据本发明第四实施例的液晶显示装置的结构实例的截面图；
图6是示出样品1的百叶窗(louver)结构的平面图；
图7是示出样品2的百叶窗结构的平面图；
图8是示出样品4的百叶窗结构的平面图；
图9是示出评估面板的色温分布的曲线图；
图10是示出具有样品4的百叶窗膜的评估面板的色温分布的曲线图；
图11是示出具有样品5的光学膜的评估面板的色温分布的曲线图；
图12是示出对比度测量结果的曲线图；
图13是示出对比度测量结果的曲线图；
图14是示出常规液晶显示装置的结构的截面图；以及
图15是示出常规液晶显示装置的结构的截面图。
具体实施方式
接下来，将参照附图描述本发明的实施例。在以下实施例中，通过相同的附图标记来表示相同或相对应的部分。
(1)液晶显示装置的结构
图1是示出根据本发明第一实施例的液晶显示装置的结构实例的截面图。如图1所示，液晶显示装置1是所谓的透射型液晶显示装置并具有背光(光源)7、微透镜阵列8、偏振光选择透射膜9、液晶面板2以及视角改善装置10。在以下描述中，液晶显示装置1的显示屏侧被称为显示表面侧，而相对侧被称为后表面侧。光L1表示被微透镜阵列8所聚集的光。光L2表示没有被限制层31限制但穿过限制层31的光。光L3表示限制层31所吸收并防止其穿过的光。
尽管本发明可以应用于各种类型的液晶显示装置1，但考虑到效果，优选的是本发明应用于根据TN(扭转向列)***的液晶显示装置，或者根据VA(垂直取向)***的液晶显示装置，它们允许具有大开口部分和高亮度的面板。
背光7例如是CCFL(冷阴极荧光灯)或LED(发光二极管)。背光7设置在液晶面板2的正下方。在本实例中，尽管背光7设置在液晶面板2的正下方(这种***被称为直接型)，但背光7可以是除直接型之外的类型。取而代之，为CCFL或LED的背光7可以设置在液晶面板2的边缘。从背光7发出的光可以通过光导板散射到液晶面板2的整个表面上(这种***被称为边缘型)。当液晶面板2是用于电视机应用等的大尺寸液晶面板时，优选的是背光作为直接型使用。
微透镜阵列8用于改进光到面板的整个表面的方向性。偏振光选择透射膜9用于使偏振面与设置在液晶面板2的背光7靠近一侧的偏振器25的偏振面相匹配。
液晶面板2具有第一基板3和第二基板4以及液晶层6，第一基板3和第二基板4通过间隔物5以预定距离相对设置，液晶层6的液晶填充在第一基板3和第二基板4之间。间隔物5保持第一基板3和第二基板4分开预定距离。构成液晶层6的液晶例如是向列型液晶。液晶的取向随着施加在透明电极13和22之间的电压而变化。
第一基板3具有玻璃基板21、层叠在玻璃基板21的一个主表面上的透明电极22、取向膜23、层叠在玻璃基板21的另一主表面上的光学补偿膜24以及偏振器(偏振膜)25。第二基板4具有玻璃基板11、层叠在玻璃基板11的一个主表面上的滤色器12、透明电极13、取向膜14、层叠在玻璃基板11的另一主表面上的光学补偿膜15以及偏振器(偏振膜)16。
透明电极13和22由例如铟和锡的合金氧化物(ITO：氧化铟锡)制成。取向膜14和23是使液晶分子在预定方向取向的膜。取向膜14和23由例如聚酰亚胺的聚合物制成。
滤色器12显示颜色。滤色器12含有矩阵图案的光绝缘膜(黑矩阵)以及保护膜，绝缘膜的开口部分、即R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)元件对应于像素，保护膜保护光绝缘膜和各个元件。每个像素由R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)三种子像素组成。依赖于屏幕尺寸和像素数目，每个子像素的尺寸例如是约几十微米(30至90μm)。
光学补偿膜15和24设置在液晶面板2的前表面侧和后表面侧。光学补偿膜15和24是补偿折射率的膜。光学补偿膜15和24是其中例如光学负单轴化合物以取向角度在厚度方向上连续变化的方式形成的膜。更具体而言，光学补偿膜15和24由例如支撑部件、层叠在支撑部件上的取向膜以及光学各向异性层组成，在该各向异性层中作为负单轴化合物的盘形化合物在取向膜之上被混合取向。盘形化合物例如是圆盘状(discotic)液晶型化合物。
偏振器16和25是使入射光的正交偏振分量之一通过而吸收或反射另一个的膜。偏振器16和25以其透射轴彼此垂直的方式设置在光学补偿膜15和24上。
视角改善装置10由在液晶面板2的法线方向上以等于或大于预定值的角度减少光的限制层31以及使通过限制层31的光有效散射的光散射层32构成。限制层31可以与光散射层32分开设置。然而，优选的是限制层31与光散射层32相邻设置。例如，限制层31与光散射层32的后表面侧接触而设置。此外，考虑到控制光的角度，优选的是限制层31设置在偏振器16的后表面侧或显示表面侧的附近。例如，设置限制层31使得其接触偏振器16的后表面侧或显示表面侧。此外，由于考虑到制造，限制层31可以容易地层叠在偏振器16之上，所以优选的是限制层31设置在偏振器16的显示表面侧上。
通过在具有光透射特性的材料制成的光透射层上规则地、二维且平面地排布具有预定结构的阻挡物(barrier)来形成限制层31。此外，规则设置的阻挡物垂直于液晶面板的显示表面。规则且平面排布的阻挡物的形状不限于这些实例，只要二维平面充满阻挡物即可。阻挡物形状的实例包括比如三角形、方形或六边形的多边形，圆形，椭圆形，及其组合。以下，被阻挡物包围的部分之一被称为单元。单元内部、即被阻挡物包围的部分可以是中空的。
具有光透射特性的材料不限于这些实例，只要其实现以上结构和特性即可。具有光透射特性的材料的实例包括各种类型的光学塑料和玻璃(包括旋涂玻璃)。
阻挡物具有光吸收特性或不透光特性。阻挡物的厚度例如是均匀的。阻挡物的高度、即限制层31的厚度例如是均匀的。
阻挡物的材料不限于这些实例，只要其具有光吸收特性或不透光特性即可。阻挡物材料的实例包括黑涂料、碳粉末、反射率不高的金属蒸镀膜和具有宽光吸收特性的纳米颗粒。
优选的是被限制层31限制的光的通路基于微透镜阵列8的聚光角度而被限定。例如，以等于或大于微透镜阵列8的聚光角度进入限制层31的光被限制层31所限制。更具体而言，当通过微透镜阵列8进入液晶层6的光被限制在液晶面板2的法线方向上约±45度的范围内时，优选的是等于或大于液晶面板2的法线方向上±45度的角度的光被限制层31所减少。当光的通路被限制层31限制时，能够防止光量大量减少。当增大限制层31的入射限制角度时，尽管能够改善光学特性，但亮度减小。因此，优选的是考虑背光7的性能和预期的显示质量来调整入射限制角度。
可以自由设计每个单元的尺寸，只要光的入射角能够被限制即可。然而，考虑到液晶面板2的每个子像素的尺寸为几十微米(30至90μm)的条件，优选的是，没有网纹干扰(moire)的每个单元的尺寸在每个子像素的尺寸的一半至其十分之一的范围内，例如在3至45μm的范围内。
可以基于满足被限制的光的入射角的图案尺寸来计算并设计限制层31的厚度。为了减少例如液晶面板2的法线方向上±45度或更大角度的光，每个单元的开口宽度被设置成5微米而限制层31的厚度(每个单元的高度)被设置成5微米。
当光散射层32较薄时，其不能令人满意的散射光，导致视角特性的劣化。比较而言，当光散射层32非常厚时，相邻单元的颜色混合或者在黑色屏幕上发出白光。因此，光散射层32的膜厚度基于光散射性能和预期的显示质量而设置，即依据视角是否优先于清楚。考虑到这些因素，光散射层32的厚度在例如10nm至200μm的范围内，优选在光波长附近的0.5μm至100μm的范围内，更优选在1μm至50μm的范围内。
图2A是示出具有蜂窝结构的限制层31的结构实例的俯视图。图2B是示出具有蜂窝结构的限制层31的实例的透视图。如图2A和2B所示，通过在限制层31上均匀且平面地排布蜂窝形的阻挡物来形成蜂窝结构。被阻挡物包围的每个单元的内部具有光透射特性。当液晶面板的法线方向上±45度或更大角度的光减少时，设计限制层31来使得限制层31的厚度(每个单元的高度)变得几乎等于每个单元的开口宽度。更具体而言，限制层31的厚度(每个单元的高度)被设置成3至45μm，更特定地，例如为5μm。每个单元的开口宽度被设置成3至45μm，特定地，例如为5μm。
尽管阻挡物可以由具有光散射特性的材料制成，但考虑到显示质量，优选使用具有光吸收特性的材料。替代地，阻挡物可以含有其折射率不同于光通过部分的折射率的颗粒。替代地，可以通过高输出激光器在比如玻璃板的光透射层中直接形成阻挡物。
在限制层31的显示表面侧上形成光散射层32。光散射层32散射穿过限制层31的照射光。光散射层32可在商业上得到。光散射层32由例如颗粒(珠子，beads)和填充物制成，颗粒的间隙被填充物填充。颗粒的实例包括比如氧化钛或硫酸钡的无机颗粒。构成光散射层32的材料不限于这些实例，只要其具有以上结构和特性即可。光散射层32的材料的实例包括各种类型的光学塑料和玻璃(包括旋涂玻璃)。
(2)视角改善装置10的制造方法
接下来，将描述具有以上结构的视角改善装置10的制造方法的实例。以下，例如可以使用常规的半导体技术(光刻技术)中公知的构图方法。
首先，将商业上可得到的具有透明度的紫外线硬化树脂(以下称为UV硬化树脂)与其折射率不同于UV硬化树脂的折射率的聚合物颗粒混合(该聚合物例如是Sekisui Plastics有限公司制造的Techpolymer)。将该混合物涂敷在具有例如100mm厚度的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜上。之后，通过在氮气氛中利用紫外线辐射叠层，来硬化所得叠层。因而，得到了具有例如5μm厚度的光散射层32。
之后，通过在光散射层32上涂敷具有光透射特性的UV硬化树脂，得到具有例如5μm的膜厚度的透明UV硬化树脂层。之后，在透明UV硬化树脂上层叠如图2所示的具有对应于蜂窝结构的图案的光掩模，然后在氮气氛下利用紫外线辐射。之后，通过溶剂去除未覆盖有光掩模的部分。
之后，以用黑涂料填充图案的凹槽(groove)的方式，利用橡皮滚子在膜上涂敷其中在丙烯酸树脂中分散了碳的黑涂料浆料。在涂料干燥之后，利用废布头(waste cloth)去除前表面上的剩余涂料。结果，得到了限制层31和光散射层32的叠层。黑涂料可在商业上获得。作为黑涂料，可以使用硬化型和非硬化型之一。当使用硬化型时，优选的是在涂料干燥和剩余涂料被擦去之后，硬化涂料。
(3)液晶显示装置1的显示操作
接下来，将描述具有以上结构的液晶显示装置1的显示操作。
从背光7发出光。微透镜阵列8改进到面板的整个表面的光的方向性。偏振光选择透射膜9使光的偏振面与设置在背光7靠近一侧的偏振器16的偏振面相匹配。之后，光穿过偏振器25。
偏振器25面偏振所述光。面偏振光进入液晶层6。利用被电场取向的液晶控制光的偏振面。结果，控制了穿过设置在液晶面板2之上的偏振器16的光量。之后，光穿过滤色器12。通过光学补偿膜15补偿光的折射率。之后，光穿过偏振器16。之后，等于或大于液晶面板2的法线方向上预定值角度的光被限制层31减少。之后，光穿过限制层31。光散射层32散射光。
根据本发明的第一实施例，能够得到以下效果。
以非常简单的方法，能够实现宽视角和好的光学特性(对比度、层次和色调)。此外，由于不必层叠非常多的光学补偿膜，所以能够减少液晶显示装置的成本。此外，由于能够附着光学补偿膜而不考虑其光轴，所以能够显著改善制造效率。
当应用本发明时，无需具有宽视角的常规的光学补偿膜。因此，能够减少光学补偿膜的数目。结果，能够改善装置的屏幕亮度。当在入射角的限制范围内使用具有匹配特性的光学补偿膜15和25时，能够改善光学特性。在这种情况下，作为本发明的效果，仅对于窄于常规的光学补偿膜视角的视角才需要考虑光学补偿，使光学补偿膜能够被简化且能够容易地具有高性能。
接着，将描述本发明的第二实施例。
图3是示出根据本发明第二实施例的液晶显示装置1的结构实例的截面图。如图3所示，在液晶显示装置1中，视角改善装置10具有限制层，其中作为基本结构元件的阻挡物被二维排布且颗粒分散在阻挡物中。
除了视角改善装置10之外，根据第二实施例的液晶显示装置1的结构与根据第一实施例的液晶显示装置1的结构相同。因此，将省略对于根据第二实施例的液晶显示装置1的结构的描述。
接下来，将描述本发明的第三实施例。
图4是示出根据本发明第三实施例的液晶显示装置1的结构实例的截面图。如图4所示，在液晶显示装置1中，视角改善装置10含有其中作为基本结构元件的阻挡物被二维排布的限制层31以及设置在作为基本结构元件的单元的显示表面侧的凹透镜33。可以在凹透镜33中分散颗粒从而散射穿过限制层31的光。在这种情况下，能够进一步改善凹透镜33的散射效果。
除了视角改善装置10，根据第三实施例的液晶显示装置1的结构与根据第一实施例的液晶显示装置1的结构相同。因此，将省略对于根据第三实施例的液晶显示装置1的结构的描述。
接下来，将描述本发明的第四实施例。
图5是示出根据本发明第四实施例的液晶显示装置1的结构实例的截面图。仅光散射层32设置在液晶面板2的前表面上。设置在玻璃基板11的一个主表面上的光绝缘膜除了具有常规光绝缘膜的功能之外，还具有减少等于或大于液晶面板2法线方向上预定值的角度的光的功能，这改善了对比度，防止了彩色材料的颜色混合，并将TFT(薄膜晶体管)的a-Si膜对光屏蔽。基于要被限制的光的入射角来选择光绝缘膜的厚度。光绝缘膜的厚度例如在3至45μm的范围内，特别地，例如为5μm。
除了光散射层32和光绝缘膜之外，根据第四实施例的液晶显示装置1的结构与根据第一实施例的液晶显示装置1的结构相同。因此，将省略对于根据第四实施例的液晶显示装置1的结构的描述。
接着，将描述本发明的实例。然而，应注意的是，本发明不限于所述实例。
样品1
在PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)膜上直接形成百叶窗型凹槽图案。结果，得到了百叶窗膜(参照图6)。每个凹槽的宽度约为5μm，其深度为20nm，作为开口部分的方形图案的一边的长度约为22nm，开口率为66.3％。
样品2
以与样品1相同的方式，得到百叶窗膜。在百叶窗膜上涂敷碳浆料然后干燥之后，从百叶窗膜的前表面擦去剩余的碳浆料。结果，得到了其凹槽被碳浆料填充的百叶窗膜(参照图7)。
样品3
以与样品2相同的方式，得到其凹槽被碳浆料填充的百叶窗膜。之后，将具有91.5％的总光透射率和41.0的混浊度值的商业上可得的散射膜附着到百叶窗膜。结果，得到了光学膜。
样品4
以与样品1相同的方式，得到百叶窗膜。之后，在百叶窗膜上蒸镀铝。之后，利用浸透了乙醇的无纺织物从百叶窗膜的前表面擦去所蒸镀的铝。结果，得到了其凹槽被铝填充的百叶窗膜(参照图8)。
样品5
以和样品4相同的方式，得到其凹槽被铝填充的百叶窗膜。之后，将具有91.5％的总光透射率和41.0的混浊度值的商业上可得的散射膜附着到百叶窗膜。结果，得到了光学膜。
透射率和混浊度值的测量
接下来，利用混浊度量计(Murakami Color Research LaboratoryHM-150)测量样品1至5中每一个的总光透射率(τt)、散射透射率(τd)和混浊度值(H)。
表1示出了总光透射率(τt)、散射透射率(τd)和混浊度值(H)的测量结果。表1还示出了商业上可得的散射膜的总光透射率(τt)、散射透射率(τd)和混浊度值(H)。
表1
样品 样品1 样品2 样品3 样品4 样品5 散射膜
结构 仅百叶窗结构 填充有碳浆料 样品2+散射膜 蒸镀铝 样品4+散射膜
总光透射率(τt)％ 90.7 61.1 60.9 80.0 77.5 91.5
散射透射率(τd)％ 30.6 8.8 29.2 32.8 46.9 37.5
混浊度值(H) 33.7 14.4 48.0 41.0 60.5 41.0
表1表明，因为在凹槽填充有碳浆料的样品2中，所以总光透射率(61.1％)几乎等于开口率(66.5％)，样品2如设计那样限制了光。此外，表1表明，在蒸镀铝的样品4中，总光透射率和散射透射率比其他样品要高。然而，可认为更高的总光透射率和散射透射率源于铝膜的反射。
对比度和色分布的测量
样品4和样品5的膜被附着到评估面板上，并利用EDLIM Ezcontrast 88测量其对比度和色分布。通过从三星电子有限公司制造的PVA液晶面板去除偏振片、然后将不具有光学补偿层的偏振片附着到面板来得到评估面板。
图9示出了评估面板的色温分布。图10示出了具有样品4的百叶窗膜的评估面板的色温分布。图11示出了具有样品5的光学膜的评估面板的色温分布。
图9至11表明了以下事实。对于百叶窗膜，能够在宽视角侧抑制发白光。此外，由于散射膜仅散射被减少的光，所以很明显，色分布不变化。
图12和13是示出对比度测量结果的曲线图。图13是示出在30度、40度、50度和60度的视角处的对比度的柱状图，以阐明对比度的差异。
对比度在偏振片于45度处交叉尼克(Nichol)状态下时最低。图12和13示出了在这种状态下视角的对比度变化的测量结果。图12和13表明，视角越大，百叶窗膜的对比度效果越高。当使用百叶窗膜时，与不使用百叶窗膜的结构相比，对比度效果在30度视角改善约17％、在40度视角改善约43％、在50度视角改善约66％以及在60度视角改善约87％。
因此，很清楚的是，根据本发明的百叶窗膜是有效的从而改善了视角。此外，当改善百叶窗膜的形状、开口率等时，可以预期，将会进一步改善视角。
尽管已经描述了本发明的第一至第四实施例，但应注意的是，本发明不限于这些实施例。替代地，可以基于本发明的精神进行各种改进。
例如，第一至第四实施例中的数值仅仅是实例。在必要时，可以使用不同的数值。
而且，在第一至第四实施例中，在必要时，可以在液晶面板2的平面方向上改变限制层31或光绝缘膜的厚度。例如，限制层31或光绝缘膜的厚度可以从液晶面板2的中心向外增大。因此，当观看例如大屏幕型液晶面板时，可以基于屏幕各个部分的视角差异来限制入射光。因而，能够得到具有适于应用的视角和显示质量的液晶面板。
此外，根据第一至第三实施例，在因为视角改善装置10较薄而难以实现自支撑膜时，可以将视角改善装置10设置在透明支撑部件(玻璃板、塑料膜等)之上。替代地，可以将视角改善装置设置在偏振器16之上。在这种情况下，优选的是使用不会很大程度上影响偏振器16的工艺。

Claims (12)

1.一种利用光照射液晶面板的后表面并显示屏幕的液晶显示装置，包括：
视角改善装置，其用于从光源发出的光中减少等于或大于所述液晶面板法线方向上预定值的角度的光，并将小于所述液晶面板法线方向上预定值的角度的光散射到所述液晶面板的显示表面侧上。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，
其中所述视角改善装置含有：
限制层，其从所述光源发出的光中减少等于或大于所述液晶面板法线方向上预定值的角度的光；以及
光散射层，其将穿过所述限制层的光散射到所述液晶面板的显示表面侧上。
3.如权利要求2所述的液晶显示装置，
其中所述限制层含有二维排布的阻挡物；
其中所述阻挡物具有光吸收特性。
4.如权利要求2所述的液晶显示装置，
其中在所述散射层中分散有颗粒，所述颗粒散射穿过所述限制层的光。
5.如权利要求1所述的液晶显示装置，
其中所述视角改善装置含有：
限制层，在所述限制层上二维排布了具有光吸收特性的阻挡物；以及
设置在所述阻挡物中并散射光的散射装置，并且
其中所述视角改善装置设置在所述液晶面板的全屏幕侧上。
6.如权利要求5所述的液晶显示装置，
其中所述散射装置是分散在所述阻挡物中的颗粒。
7.如权利要求5所述的液晶显示装置，
其中所述散射装置是设置在所述阻挡物中的透镜。
8.如权利要求7所述的液晶显示装置，
其中在所述透镜中分散散射光的颗粒。
9.一种光学膜，包括：
限制层，所述限制层从液晶面板发出的光中减少等于或大于所述液晶面板法线方向上预定值的角度的光。
10.如权利要求9所述的光学膜，还包括：
光散射层，其散射穿过所述限制层的光。
11.一种液晶面板，包括：
第一基板和第二基板，所述第一和第二基板通过间隔物以预定距离相对设置；以及
设置在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，
其中所述第二基板含有：
光绝缘膜，所述光绝缘膜设置在所述第一基板的相对侧上并减少等于或大于液晶面板法线方向上预定值的角度的光；以及
设置在所述光绝缘膜的开口部分处的彩色膜。
12.一种利用光照射液晶面板的后表面并显示屏幕的液晶显示装置，包括：
液晶面板；以及
设置在所述液晶面板的显示表面侧上的散射层，
其中所述液晶面板含有：
第一基板和第二基板，所述第一和第二基板通过间隔物以预定距离相对设置；以及
设置在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，
其中所述第二基板含有：
光绝缘膜，所述光绝缘膜设置在所述第一基板的相对侧并减少等于或大于所述液晶面板法线方向上预定值的角度的光；以及
设置在所述光绝缘膜的开口部分处的彩色膜。
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