视场角控制装置以及具有该现场角控制装置的显示器的制作方法

专利名称：视场角控制装置以及具有该现场角控制装置的显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用液晶双折射来在宽视场角和窄视场角之 间切换视场角的视场角控制装置以及具备该视场角控制装置的显 示器。
背景技术：
最近，在个人计算机、PDA (Personal Digital Assistant:个人
数字助理)或者便携电话等中，通常使用液晶显示器。另外，随着 前述设备的普及，在公共场所将信息显示到液晶显示器的画面上的 机会正在增多。
在此，简单说明现有的液晶显示器的结构。液晶显示器在一对 透光性基板之间夹持有液晶层。在一个透光性基板(有源矩阵基板) 中，施加显示数据的数据信号线和用于驱动后述有源元件的栅极信 号线被配置在矩阵上。与图像元素电极连接的薄膜晶体管(TFT: Thin Film Transistor)等有源元件被连接到数据信号线与前述栅极 信号线相交叉的位置。图像元素电极在透光性基板中被配置在矩阵 上。在另一个透光性基板(对置基板)上形成滤色器层，该滤色器 层包括红色滤色器、绿色滤色器、蓝色滤色器以及防止这些滤色器 之间的漏光的黑矩阵。另外，在滤色器层上层叠有发挥液晶驱动用 对置电极的功能的透明导电膜。
并且，在有源矩阵基板以及对置基板中，分别在规定条件下形 成由聚酰亚胺等构成的液晶取向膜，实施与期望的视场角相应的摩 擦等取向处理。并且，在一个基板上配置用于形成单元间隙的塑料 珠等间隔物，在另一个基板上例如将热硬化性密封材料作为粘接剂 涂布在显示区域外围。之后，用前述接合剂使有源矩阵基板和对置 基板贴合，通过真空注入法等向基板之间注入液晶材料并将注入口 密封，由此完成液晶显示元件。
另外，液晶显示器追求高亮度、高对比度、高精细、宽视场角等显示质量，并且正在日益改善。特别是，现有的TN (Twisted Nematic:扭曲向列)、STN ( Super Twisted Nematic:超扭曲向列) 型等存在视场角较窄的缺点。但是还开发了MVA ( Multi-domain Vertical Alignment: 多区域垂直排歹!j ) 、 CPA ( Continuous Pinwheel Alignment:连续焰火状排列)、IPS (In-Plane Switching:面内转 换)、FFS (Fringe Field Switching:边缘场转换)、OCB (Optically Compensated Birefringence:光学补偿双折射)等实现宽视场角的 液晶类型。但是，随着这些实现宽视场角的液晶类型的开发，产生 了新的问题。
也就是说，在实现宽视场角的移动型个人计算机、PDA或者便 携电话等中，当使用者在公共场所观察画面时，由于宽视场角的缘 故，他人也能够从相对于使用者的正面方向以外的视角、例如左右 方向视觉识别画面，存在泄露隐私信息的可能性。近年来，随着个 人信息保护法的施行，与以往相反，想通过将视场角控制为较窄来 保护隐私的用户需求越来越高。为此，也流行将用于控制视场角变 窄的视场角调整薄膜贴在画面上的方式，但是当粘贴薄膜时，视场 角始终被限制为较窄，因此能够根据需要来动态切换显示器原本具 有的宽视场角和隐私优先的窄视场角的需求也越来越高。因此，提 出了将视场角控制装置重合到显示图像的显示装置上的显示器，该 视场角控制装置能够利用液晶的双折射来动态切换视场角的宽窄。
作为利用液晶的视场角控制装置，提出了使用高分子分散液晶 的光分散方式(日本专利3481741号公报、日本特开平7-333640号 公报)、使用宾主液晶的光吸收方式(日本特开平10-197844号公 报)、TN模式(日本特开平10-268251号公报)、IPS模式(日本特 开平11-30783号公报)、混合取向(日本特开2005-275342号公报)、 平行取向(日本特开2005-316407号公报)等各种方式。
特别是，利用了在日本特开2005-316407号公报中公开的平行 取向液晶的视场角控制装置，具有制作工序简易、能够切换宽窄视 场角、另外法线方向的透射率较高等较多优点。在此，参照图ll 的(a)以及(b)说明利用平行取向液晶的视场角控制装置的结构。图ll的(a)是示出该视场角控制装置的宽视场角模式时的液晶分
子状态的示意图，图ll的(b)是示出该视场角控制装置的窄视场
角模式时的液晶分子状态的示意图。在图ll的(a)禾n (b)中，附 图标记9K 92是指一对透光性基板，附图标记93是指被透光性基板 91、 92夹持的液晶层的液晶分子。另外，标注附图标记94、 95的箭 头表示层叠在透光性基板91、 92上的偏光板的偏光透射轴。偏光透 射轴94、 95是平行的。此外，对于透光性基板9K 92的取向膜，在 与偏光透射轴91、 92大致平行且在透光性基板9K 92中相互相反的 方向上实施所谓的反平行摩擦处理。
在该视场角控制装置中，在不对液晶层施加电压的状态下，如 图ll的(a)所示，液晶分子93排列为分子长轴相对于偏光透射轴 94、 95大致水平。因而，即使视点相对于面板从基板的法线方向向 左右(即在相对于偏光透射轴94、 95垂直的平面内)倾斜，在液晶 层中也不会产生相位差，因此能够将层叠该视场角控制装置的显示 装置的视场角维持为较宽。该状态称作宽视场角状态。
另一方面，当对液晶层施加规定的电压时，如图ll的(b)所 示，液晶分子93立起，相对于基板面具有与施加电压相应的倾斜角 e。其结果是，当视点相对于面板从基板法线方向向左右倾斜时， 在液晶层中会产生相位差，如图12所示，当视点的倾斜达到某个角 度时，变成与VT (电压-透射率)特性相应的黑色显示。由此，在 基板的法线方向(正面)以外的左右方向上，显示装置的显示被该 视场角控制装置的黑色显示所遮挡。该状态称为窄视场角状态。

发明内容
发明要解决的问题
但是，在利用如上所述的液晶双折射的视场角控制装置中，液 晶的双折射率的波长分散性会.导致在进行黑色显示时带有颜色。也 就是说，液晶的折射率随着入射光的波长而不同。因而，在射入白 色光的情况下，当将该白色光例如分解为蓝色(波长450nm附近)、 绿色(波长550nm附近)、红色(波长650nm附近)的各成分时，液晶折射率根据各个颜色的不同而不同，因此，如图13所示，VT特
性的底部(变成黑色显示的电压值)在红蓝绿各成分中互不相同。 因而，相对于施加电压，红蓝绿各成分的透射率不同，会看到带有 颜色。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种通过设
置调整视场角控制装置的VT特性的单元而能够在窄视场角状态下 实现不带色的黑色显示的视场角控制装置以及使用该视场角控制 装置的显示器。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的，本发明的显示器具备显示装置，其具有 多个颜色的图像元素，根据应该显示的图像来驱动各图像元素；以
及视场角控制装置，其被配置在前述显示装置的背面和前面中的至
少一个上，控制前述显示装置的视场角，该显示器的特征在于前 述视场角控制装置具备 一对基板，其分别至少具备电极和取向膜； 液晶，其被夹持在前述一对基板之间；驱动电路，其对分别设置在 前述一对基板上的电极施加电压；以及一对偏光板，其被设置为夹
住前述一对基板，前述驱动电路能够通过切换对前述电极施加的电 压来在第一状态和第二状态之间进行切换，其中，所述第一状态提 供第一视场角范围作为能够视觉识别前述显示装置的显示的视场 角的宽度，所述第二状态提供处于第一视场角范围内并且比第一视 场角范围窄的第二视场角范围，前述视场角控制装置在前述一对基 板中的至少一个的、与前述显示装置中的至少一个颜色的图像元素 相对的位置上具备电介质膜，该电介质膜调整前述视场角控制装置 的液晶电压-透射率特性。
在上述显示器中，优选前述多个颜色的图像元素包括混合时呈 现白色的三个颜色的图像元素，前述视场角控制装置在前述一对基 板中的至少一个的、与前述显示装置的前述三个颜色中的两个颜色 的图像元素相对的位置上具备电介质膜，该电介质膜的厚度根据每 个颜色而不同。
在上述显示器中，优选前述三个颜色的图像元素是红色、绿色以及蓝色各颜色的图像元素，前述电介质膜被设置在前述一对基板 中的至少一个的、与前述显示装置的红色和绿色的图像元素相对的 位置上。
并且，在上述显示器中，前述电介质膜的膜厚d能够通过下式 求出。此外，VST是在没有前述电介质膜的情况下使前述三个颜色
的波长成分透射率为最小的施加电压中最高的电压值，Vmin是使 与前述电介质膜相对的图像元素的颜色的波长成分的透射率最小 的施加电压，fs是前述电介质膜的介电常数，^LC是施加电压VST 时的前述液晶的介电常数，dLC是前述液晶层的厚度。 d = f sXdLC(VST — Vmin)/(VniJnX ￡ LC)
在上述显示器中，优选前述视场角控制装置的液晶层包含正型 向列型液晶，使前述偏光板的偏光透射轴与前述取向膜的摩擦方向 大致平行配置，前述驱动电路通过不对前述液晶层施加电压来提供 前述第一视场角范围，通过对前述液晶层施加规定的电压来提供前 述第二视场角范围。
另外，在上述显示器中，优选对分别设置在前述视场角控制装 置的前述一对基板上的取向膜实施平行并且方向相反的摩擦处理。
另外，为了达到上述目的，本发明的视场角控制装置被配置在 根据应该显示的图像来驱动多个颜色的图像元素的显示装置的背 面和前面中的至少一个上，控制前述显示装置的视场角，所述视场 角控制装置的特征在于，具备 一对基板，其分别至少具备电极和 取向膜；液晶，其被夹持在前述一对基板之间；驱动电路，其对分 别设置在前述一对基板上的电极施加电压；以及一对偏光板，其被 设置为夹住前述一对基板，前述驱动电路能够通过切换对前述电极 施加的电压来在第一状态和第二状态之间进行切换，其中，所述第 一状态提供第一视场角范围作为能视觉识别前述显示装置的显示 的视场角的宽度，所述第二状态提供处于第一视场角范围内并且比 第一视场角范围窄的第二视场角范围，前述视场角控制装置在前述 一对基板中的至少一个的、与前述显示装置的至少一个颜色的图像 元素相对的位置上具备电介质膜，该电介质膜调整前述液晶的电压-透射率特性。 发明效果
本发明为了调整视场角控制用液晶面板的VT特性，在视场角 控制装置中夹持液晶的一对基板中的至少一个的、在与显示装置的 至少一个颜色的图像元素相对的位置上具备用于调整液晶的电压-透射率特性的电介质膜。由此，能够提供能在窄视场角状态下进行 不带色的黑色显示、且显著提高窄视场角状态下的遮挡能力的视场 角控制装置以及使用该视场角控制装置的显示器。


图l是示出本发明的一个实施方式的显示器的概要结构的截面图。
图2是示出本发明的一个实施方式的视场角控制用液晶面板 的透光性电极膜与驱动电路之间的连接情况的示意图。
图3是示出本发明的一个实施方式的视场角控制用液晶面板 的VT特性的图。
图4是示出在从法线方向向面板左右方向倾斜规定角度来观 察本发明的比较例的试制面板的情况下的VT特性的图。
图5是示出本发明的比较例的试制面板的概要结构的截面图。
图6是示出在比较例的视场角控制用液晶面板中将施加电压 设为3.7V的情况下的各颜色成分的透射率和在本实施例的视场角 控制用液晶面板中将施加电压设为4.0V的情况下的各颜色成分的 透射率的说明图。
图7是示出本发明的变形例的显示器中的显示用液晶面板的 图像元素与视场角控制装置的透光性电介质膜之间的配置关系的 示意图。
图8是示出本发明的变形例的显示器中的显示用液晶面板的 图像元素与视场角控制装置的透光性电介质膜之间的配置关系的 示意图。
图9是示出本发明的变形例的显示器中的显示用液晶面板的图像元素与视场角控制装置的透光性电介质膜之间的配置关系的 示意图。
图10是示出本发明的变形例的显示器中的显示用液晶面板的 图像元素与视场角控制装置的透光性电介质膜之间的配置关系的 示意图。
图ll是示出以往的视场角控制装置中的液晶分子状态的示意
图，(a)表示宽视场角状态，(b)表示窄视场角状态。
图12是示出以往的视场角控制装置中的宽窄视场角时的透射
率与极角的相关性的曲线。
图13是示出从倾斜方向观察以往的视场角控制装置的情况下
的各颜色成分的VT特性的图。
具体实施例方式
下面，参照

本发明的具体实施方式
。其中，为了便于 说明，下面所参照的各图仅简化示出本发明的实施方式的结构部件 中用于说明本发明所需要的主要部件。因而，本发明的显示器能够 具备下面各图中未示出的任意结构部件。另外，下面各图中的部件 的尺寸并非忠实地表示实际结构部件的尺寸以及各部件的尺寸比 例等。
图l是示出本发明的一个实施方式的液晶显示器的概要结构的 截面图。如图1所示，本实施方式的液晶显示器具备显示图像的显 示用液晶面板l (显示装置)和视场角控制用液晶面板2 (视场角控 制装置)这两个液晶面板。本实施方式的视场角控制用液晶面板2 配置为比显示用液晶面板l更靠近观察者一侧。在图l所示的实施方 式中，显示用液晶面板l是透射型液晶显示装置，在显示用液晶面 板1的背面配置有背光装置3。但是，在应用本发明的液晶显示器中， 显示用液晶面板l不限于透射型液晶显示装置，也可以是半透射型 或反射型液晶面板。在显示用液晶面板l是反射型液晶面板的情况 下，不需要背光装置3。并且，在图l所示的实施方式中，在显示用 液晶面板1的前面配置有视场角控制用液晶面板2，但是视场角控制用液晶面板2也可以被设置在显示用液晶面板1的背面。或者，也可 以是在显示用液晶面板l的背面和整个面上分别设置一个或者一个 以上的数量的视场角控制用液晶面板2的结构。
显示用液晶面板l例如是有源矩阵型的液晶显示装置，在一对
透光性基板101、 102之间夹持有液晶材料(未图示)。在图1中，透 光性基板101侧是滤色器基板(对置基板)，透光性基板102侧是有
源矩阵基板。
艮口，在透光性基板101上，层叠有滤色器103、发挥对置基板的 功能的透光性电极膜104以及取向膜105。另一方面，在透光性基板 102上以公知方式形成有TFT等有源元件、用于驱动这些有源元件 的信号线以及扫描线等(均未图示)，并且还设置有对每个图像元 素形成图案的图像元素电极106以及取向膜107。此外，显示用液晶 面板l中设置有用于对前述信号线和扫描线等提供驱动信号的驱动 电路，但是在图l中省略图示。
在滤色器基板上的滤色器103中，红色滤色器103r、绿色滤色 器103g以及蓝色滤色器103b按照有源矩阵基板的图像元素的排列 而排列成条状。在透光性基板IOI、 102各自的外侧配置有直线偏光 板108、 109。
取向膜105、 107例如由聚酰亚胺等形成。对取向膜105、 107 实施所谓反平行摩擦的摩擦处理，该反平行摩擦的方向与滤色器 103的条纹平行，在取向膜105、 107中相互平行且方向相反。另外， 直线偏光板108、 109被配置为其偏光轴与取向膜105、 107的摩擦方 向平行。在本实施方式中，显示用液晶面板l的显示模式为扭曲向 列模式，但是显示用液晶面板l的显示模式可以是任意的。
视场角控制用液晶面板2在一对透光性基板201、 202之间夹持 有正型向列型液晶(未图示)。在透光性基板201上通过溅射法形成 厚度约为100nm的透光性电极膜203，使其遍布与显示用液晶面板1 的有效区域(有效图像元素存在的区域)相对的整个区域。在透光 性电极膜203的上层层叠有取向膜204。在透光性基板202上通过溅 射法形成厚度约为100nm的透光性电极膜205，.使其遍布与显示用液晶面板l的有效区域对应的整个区域。此外，透光性电极膜205 也可以图案化为例如文字、几何图形或者图样等任意形状。作为透
光性电极膜203、 205的材料，例如优选使用ITO (Indium Tin Oxide:
氧化铟锡)，但是不限于此，在具有透光性和导电性的条件下可以 使用任意材料。
另外，如图2所示，视场角控制用液晶面板2具备用于对透光性 电极膜203、 205施加液晶的驱动电压的驱动电路211。如后所述， 驱动电路211对透光性电极膜203、 205之间的电压进行导通/截止控 制，由此能够得到如下状态观察者能够从较宽的视场角观察显示 用液晶面板l的显示状态的状态(宽视场角状态)和无法从法线方 向向面板左右倾斜规定角度以上的倾斜方向进行观察的状态(窄视 场角状态)。此外，在图2中，为了简化说明，仅示出视场角控制用 液晶面板2的结构部件中的透光性基板201、 202、透光性电极膜203、 205以及驱动电路211。另外，在图2中例示了如下结构为了将来 自驱动电路211的引线连接到透光性电极膜203、 205而将透光性基 板201、 202相互错开贴合，在透光性电极膜203、 205上分别将上述 引线连接到不与另一个电极膜相对的位置上。但是，在图2中，夸 大表现透光性基板201、 202的错开量。另外，透光性电极膜203、 205与驱动电路211之间的连接方法不限于图2所示的结构例。
在透光性电极膜205的上层，与显示用液晶面板1的绿色图像元 素和红色图像元素相对的位置上分别形成发挥VT (电压-透射率) 特性调整单元的功能的透光性电介质膜206g、 206r。透光性电介质 膜206g是用光刻法将通过溅射法形成的薄膜图案化在与显示用液 晶面板l的绿色图像元素相对的位置上而形成。同样地，透光性电 介质膜206r是用光刻法将通过溅射法以与上述透光性电介质膜 206g不同的膜厚成膜的薄膜图案化在与显示用液晶面板l的红色图 像元素相对的位置上而形成。此外，在显示用液晶面板l中，滤色 器103的绿色滤色器103g条状排列，因此只要透光性电介质膜206g 也图案化为与该绿色滤色器103g相对的条状即可。但是，透光性电 介质膜206g也可以图案化为与各个绿色图像元素的图像元素电极相对的形状。关于与红色的图像元素相对的透光性电介质膜206r也同样。
在透光性电介质膜206g、 206r的上层，形成有用于消除透光性 电极膜205的表面与透光性电介质膜206g、 206r各自的表面之间的 高度差的平坦化膜207。平坦化膜207例如通过用旋涂法涂布透明丙 烯系树脂而形成。在平坦化膜207的上层形成有取向膜208。取向膜 204、 208例如由聚酰亚胺等形成，在相互平行并且相反的方向上实 施了所谓的反平行摩擦处理。
由此，注入取向膜204、 208之间的液晶的分子成为长轴与摩擦
方向大致平行地整齐排列的所谓平行取向。另外，当通过驱动电路 211对透光性电极膜203、 205之间施加规定电压时，液晶分子立起， 分子长轴相对于基板的法线方向具有规定角度。另外，透光性基板 201、 202各自的外侧配置有一对直线偏光板209、 210，使得它们的 透射轴与对取向膜204、 208进行摩擦的方向大致平行。
因而，在不对透光性电极膜203、 205之间施加电压的情况下， 透过显示用液晶面板1并且透过直线偏光板108以及直线偏光板210 的直线偏光射入视场角控制用液晶面板2的液晶层之后，即使从基 板法线方向和倾斜方向的任意视场角进行观察，该直线偏光都不受 液晶分子双折射影响而透过，并且透过直线偏光板209到达观察者。 因而，在不对透光性电极膜203、 205之间施加电压的状态下，显示 用液晶面板l的显示状态能够实现观察者能从宽视场角进行观察的 状态(宽视场角状态)。
另一方面，在对透光性电极膜203、205之间施加电压的情况下， 如上所述，液晶分子相对于基板法线方向具有角度地进行排列，因 此在倾斜方向上透过视场角控制用液晶面板2的液晶层的光受到液 晶分子的双折射的影响而产生相位差，无法透过直线偏光板209。 因而，在对透光性电极膜203、 205之间施加电压的状态下，显示用 液晶面板l的显示状态能实现无法从法线方向向面板左右倾斜规定 角度以上的方向进行观察的状态(窄视场角状态)。
如上所述，驱动电路211能够通过切换视场角控制用液晶面板2的透光性电极膜203、 205之间的电压来进行宽视场角状态与窄视场 角状态的切换控制。此外，在图l中示出在显示用液晶面板l的液晶 层与视场角控制用液晶面板2的液晶层之间具备两个直线偏光板 (直线偏光板108和直线偏光板210)的结构。但是，在直线偏光板 108与直线偏光板210之间的透光轴角度大致相等的情况下，能够省 略任何一个。
如上所述，透光性电介质膜206g的膜厚与透光性电介质膜206r 的膜厚互不相同，例如如下决定它们的膜厚。此外，在此，设蓝色 的波长为450nm，绿色的波长为550nm，红色的波长为650nm。
首先，试制除了透光性电介质膜206g、 206r不存在以外、本实 施方式的视场角控制用液晶面板2的构造完全相同的视场角控制用 液晶面板(以下将其称作"试制面板")。并且，使用该试制面板， 从想通过视场角控制用液晶面板2将显示状态切换控制为显示/不 显示的两种状态的视场角(例如从面板法线向面板左右方向倾斜50 °的方向)，对红色、绿色、蓝色各颜色的每个波长成分测量VT特 性。
并且，对红色、绿色、蓝色分别求出使透射率为最小的电压(以 下将其称作"最小透射率电压"。)。在此，将关于红色波长成分的 最小透射率电压表示为Vmin(r)，关于绿色波长成分的最小透射率 电压表示为Vmin(g)，关于蓝色波长成分的最小透射率电压表示为 Vmin(b)。并且，将Vmin(r)、 Vmin(g)、 Vmin(b)中最高的电压值设 为基准电压VST。
并且，根据下式(1)算出与绿色图像元素相对的透光性电介 质膜206g的膜厚dg。在式(1)中，ss是透光性电介质膜206g的材 料的介电常数。^LC是用于视场角控制用液晶面板2的液晶的介电 常数，预先测量液晶的v-4寺性，以该测量结果为基础求出施加基 准电压VST时的介电常数。dLC是视场角控制用液晶面板2的液晶层 在基板法线方向上的厚度。
Vmin(g)/VST=Cs/(ax: + Cs) = (f s/dg)/" l-C/dLC+ f s/dg)."(l) 艮P，根据上述式(1)， dg用下式(2)表示。dg= f sX dLC (VST —Vinin(g))/(Vmin(g)X》LC)…(2)
另外，同样地能够通过下式(3)算出与红色图像元素相对的 透光性电介质膜206r的膜厚dr。
dr= f s X dl .C (VST — Vmin(「)) / (Vmin(r) X f 1 ,C) …(3〉
以上是本实施方式的视场角控制用液晶面板2的概要结构。下 面，示出视场角控制用液晶面板2的具体实施例。首先，示出透光 性电介质膜206g、 206r的膜厚dg、 dr的一个具体例。例如，设用试 制面板测量出的红色、绿色、蓝色各颜色的每个波长成分的VT特 性如图4所示。此外，图4是从试制面板的法线方向向面板左右方向 倾斜规定角度(50° )进行观察的情况下的VT特性。另外，图4所 示的"相对透射率"是将不对试制面板施加电压的状态下的红色
(650nm)波长成分的透射率设为IOO而得到的值。
在图4的例子中，蓝色的最小透射率电压Vmin (b)约为4.0V， 是最高电压，然后，绿色的最小透射率电压Vmin (g)约为3.7V， 红色的最小透射率电压Vmin (r)约为3.4V。即，在图4的例子中， 基准电压VST约为4.0V。另外，在试制面板中使用的液晶材料 小夕株式会社的ZLI4792 (商品名))中，在施加电压为上述基准电 压VST的情况下的介电常数sLC为6.3。使用二氧化硅(Si02:介电 常数"=4.0)作为透光性电介质膜206g、 206r的材料。设液晶单元 厚度dLC为6.9^m。从将上述各个数值代入式(2)和式(3)计算 出的结果可知，与绿色的图像元素相对的透光性电介质膜206g的膜 厚dg的优选值是350nm，与红色的图像元素相对的透光性电介质膜 206r的膜厚dr的优选值是600nm。
此外，在上述的具体例中，作为透光性电介质膜206g、 206r 的材料使用相对介电常数为4.0的二氧化硅，但是并不局限于此， 例如能够使用氮化硅(Si2N3:相对介电常数3.9)或者五氧化钽
(Ta205:相对介电常数25)等无机系电介质膜、聚酰亚胺(相对 介电常数3.0 3.6)等有机系电介质膜。此时，根据上述式(2)以 及式(3)，将透光性电介质膜206g、 206r的膜厚dg、 dr设为符合膜材料的相对介电常数的适当的值，由此能够实现本发明的效果。
另外，透光性电介质膜206g、 206r不仅能够应用溅射法，还能 够应用CVD (Chemical Vapor Deposition:化学汽相沉积)、电子束 蒸发(EB)法、旋涂法等各种形成方法。另外，在本实施例中， 透光性电介质膜206g、 206r仅形成在透光性基板202侧，但是并不 局限于此，也可以仅形成在透光性基板201侧。或者，透光性电介 质膜206g、 206r也可以形成在透光性基板201、 202的两侧，在这种 情况下，只要分别形成在透光性基板201、 202上的透光性电介质膜 206g、 206r的膜厚之和与在上述式(2)和式(3)中所得到的膜厚 dg、 dr相等即可。
另外，在本实施例中，使用日产化学株式会社制造的聚酰亚胺 膜SE7492 (商品名)作为取向膜204、 208。取向膜通过胶印法被印
刷到前述透明导电膜上。
印刷后，在加热板上以7(TC进行5分钟的预烘干，以20(TC进行 60分钟的后烘干，形成取向膜204、 208。此外，取向膜204、 208 的材料不局限于聚酰亚胺，例如也可以是PVA (聚醋酸乙烯酯)等 有机系膜、SiO等无机系膜。在本实施例中，通过摩擦法对取向膜 204、 208实施取向处理。摩擦布使用吉川化工株式会社制造的人造 丝布YA-18R (商品名)，由挤压量0.5mm、载物台速度100mm/秒、 辊轴转数300rpm、辊轴直径130mm的摩擦装置在前述条件下进行3 次摩擦处理。摩擦处理在与滤色器103的条纹平行的方向上实施， 是在取向膜204、 208中相互平行并且方向相反的所谓反平行摩擦处 理。
进行摩擦处理后，在透光性基板202侧形成用于使单元厚度均 匀的间隔物。在本实施例中，在每lmn^中干式散布150 200个积水 化学工业株式会社制造的塑料珠SP-2069 (商品名，直径6.9/zm)。 另外，在透光性基板201侧，在透光性电极膜203的外侧边缘通过丝 网印刷法涂布热硬化性封装树脂(未图示)。在本实施例中，热硬 化性封装树脂使用三井化学株式会社制造的XN21 (商品名)。涂布 密封材料后，透光性基板201在加热板上以90。C预烘干10分钟，在使与散布有前述间隔物的透光性基板202对置的状态下，进行弱压 力下的冲压和定位后，用冲压夹具夹持而进行强压力下的主冲压，
在维持夹具压力的情况下在烤箱中以20(TC实施2个小时的主烧制。 在主烧制后，通过真空注入法向单元间隙注入液晶材料，并用紫外 线硬化性树脂将注入口密封。在本实施例中，液晶材料使用乂^夕 株式会社制造的ZLI4792 (商品名)。
另外，将直线偏光板209、 210粘贴在透光性基板201、 202各自 的外侧，使得直线偏光板209、 210的透射轴与对取向膜204、 208 进行摩擦的方向大致平行。由此，能够得到本发明的一个实施例的 视场角控制用液晶面板。此外，上述视场角控制用液晶面板的结构 材料、制造条件仅仅是一个例子，并不是限定本发明。
在此，图5中示出本发明的比较例的视场角控制用液晶面板的 截面图。该视场角控制用液晶面板与具有上述图4的VT特性的试制 面板相当，除了不存在透光性电介质膜206g、 206r以外，具有与本 实施方式的视场角控制用液晶面板2完全相同的构造。在图5中，对 于与图1所示的视场角控制用液晶面板2相同的结构部件，使用与图 l相同的参考标记。此外，在该试制面板中，如上所述，液晶材料 使用 > 》夕株式会社制造的ZLI4792 (商品名)，其单元厚度为 6.9 pin 。
图3是示出从倾斜方向(从面板法线向面板左右方向倾斜50。) 观察前述本发明的一个实施例的视场角控制用液晶面板2的情况下 的VT特性的图。此外，图3中的"相对透射率"是指将不对本实施 例的视场角控制用液晶面板2施加电压的状态下的红色(650nm) 波长成分的透射率设为100而得到的值。另外，图6中示出在比较例 的视场角控制用液晶面板中施加电压为3.7V的情况下的各颜色成 分的透射率，以及在本实施例的视场角控制用液晶面板2中施加电 压为4.0V的情况下的各颜色成分的透射率。在图6中，之所以在比 较例的视场角控制用液晶面板中设施加电压为3.7V，是为了将对于 人的眼睛而言视感度最高的绿色光的透射率抑制为较低而选择使 绿色成分的透射率最低的电压值(参照图4)的缘故。从图4可知，在作为比较例的视场角控制用液晶面板中，透射 率最小的电压值根据每个波长成分而不同。因此，在比较例的视场 角控制用液晶面板中，当为了实现窄视场角状态而施加3.7V电压
时，与该电压相对的蓝色成分的透射率较高(参照图6)，因此会在
带有一些蓝色的状态下视觉识别显示用液晶面板l的显示内容。另
一方面，从图3可知，在本实施例的视场角控制用液晶面板2中，透 射率最小的电压值在各颜色成分中同样都是4.0V。因此，当对本实 施例的视场角控制用液晶面板2施加4.0V的电压时，在从面板法线 向面板左右方向倾斜50。以上的方向进行观察的情况下，成为大致 完全均匀的黑色显示，看不见显示用液晶面板l的显示内容。
如上所述，根据本实施方式，通过具备视场角控制用液晶面板 2在窄视场角状态下实现几乎完全均匀的黑色显示，由此能够实现 显著提高窄视场角状态下的遮挡能力的液晶显示器。
此外，在上述内容中说明的具体例都只不过是本发明的一个实 施方式，可以在本发明的范围内进行各种变更。例如在上述实施方 式中，例示出使液晶平行取向的视场角控制用液晶面板，但是本发 明的视场角控制装置的液晶不局限于平行取向。即，只要能利用液 晶双折射来切换宽视场角状态和窄视场角状态即可，可以将任意的 液晶模式应用于本发明。
另外，在上述实施方式中，示出显示用液晶面板l是由红色、 蓝色、绿色三原色的图像元素来构成一个像素的例子。但是，在显 示用液晶面板l中增加三原色以外的颜色的图像元素、由4个以上的 图像元素构成一个像素的方式也包括在本发明的实施方式中。这种 情况下，在视场角控制用液晶面板2中，在与三原色以外的颜色的 图像元素相对的位置上也根据该图像元素的颜色而设置透光性电 介质膜。下面，示出几个由4个以上的图像元素构成一个像素的情 况下的具体例。
例如，在显示用液晶面板l中，也可以由红色(R)、蓝色(B)、 绿色(G)三原色的图像元素以及白色(W)的图像元素共计4个图 像元素构成一个像素。在这种情况下，如图7所示，显示用液晶面板1中的滤色器103采用红色滤色器103R、绿色滤色器103G、蓝色 滤色器103B以及白色滤色器103W条状配置的结构。但是，各颜色 滤色器的排列顺序以及相对位置关系不局限于该图所示的方式。在 这种情况下，如该图所示，在视场角控制用液晶面板2中，在透光 性电极膜205的上层，透光性电介质膜206g、 206r分别形成在与显 示用液晶面板l的绿色图像元素(绿色滤色器103G)和红色图像元 素(红色滤色器103R)相对的位置上。另外，在同一透光性电极膜 205的上层，与白色图像元素(白色滤色器103W)相对的位置被大 致均等地分割为三个区域，在其中一个区域中形成与透光性电介质 膜206g的膜厚相同的透光性电介质膜206wg，在另一个区域中形成 与透光性电介质膜206r的膜厚相同的透光性电介质膜206wr。此外， 在图7的例子中例示出透光性电极膜206wg与206wr相邻形成的方 式，但是与白色的图像元素相对的位置上的透光性电极膜206wg与 206wr之间的配置位置是任意的。此外，透光性电介质膜206g和透 光性电介质膜206wg能够使用相同材料同时形成。透光性电介质膜 206r和透光性电介质膜206wr同样能够使用相同材料同时形成。
这样，在与白色图像元素(白色滤色器103W)相对的位置上 设置透光性电介质膜206wg和透光性电介质膜206wr，由此能够在 将视场角控制用液晶面板2设为窄视场角状态的情况下，抑制透过 与白色图像元素相对的位置的光的带色，从而实现纯粹的黑色显 示。
另外，如图8所示，在显示用液晶面板l中， 一个像素也可以由 红色(R)、蓝色(B)、绿色(G)三原色的图像元素以及青色(C) 的图像元素共计4个图像元素构成。在这种情况下，如图8所示，显 示用液晶面板l中的滤色器103采用红色滤色器103R、绿色滤色器 103G、蓝色滤色器103B以及青色滤色器103C配置成条状的结构。 但是，各颜色滤色器的排列顺序和相对位置关系不局限于该图所示 的方式。这种情况下，如该图所示，在视场角控制用液晶面板2中， 在透光性电极膜205的上层，透光性电介质膜206g、 206r分别形成 在与显示用液晶面板l的绿色图像元素(绿色滤色器103G)和红色图像元素(红色滤色器103R)相对的位置上。另外，在同一个透光
性电极膜205的上层，与青色的图像元素(青色滤色器103C)相对 的位置被大致均等地分割为两个区域，在其中一个区域中形成与透 光性电介质膜206g的膜厚相同的透光性电介质膜206cg。青色是将 绿色和蓝色混合所得到的颜色(红色的补色)。因而，在与青色的 图像元素相对的位置上设置透光性电介质膜206cg，该透光性电介 质膜206cg的厚度与设置在与绿色的图像元素相对的位置上的透光 性电介质膜206g的膜厚相同，由此在将视场角控制用液晶面板2设 为窄视场角状态的情况下，能够抑制透过与青色的图像元素相对的 位置的光的带色，从而实现纯粹的黑色显示。
另外，如图9所示，在显示用液晶面板l中， 一个像素也可以由 红色(R)、蓝色(B)、绿色(G)三原色的图像元素以及青色(C)、 黄色(Y)的图像元素共计5个图像元素构成。在这种情况下，如图 9所示，显示用液晶面板1中的滤色器103采用将红色滤色器103R、 绿色滤色器103G、蓝色滤色器103B、青色滤色器103C以及黄色滤 色器103Y配置成条状的结构。但是，各颜色滤色器的排列顺序以及 相对位置关系不局限于该图所示的方式。在这种情况下，如该图所 示，在视场角控制用液晶面板2中，在透光性电极膜205的上层，透 光性电介质膜206g、 206r分别形成在与显示用液晶面板l的绿色图 像元素(绿色滤色器103G)和红色图像元素(红色滤色器103R) 相对的位置上。另外，在同一透光性电极膜205的上层，与青色的 图像元素(青色滤色器103C)相对的位置被大致均等地分割为两个 区域，在其中一个区域中形成与透光性电介质膜206g的膜厚相同的 透光性电介质膜206cg。另外，在与黄色图像元素(黄色滤色器103Y)
相对的位置被大致均等地分割为两个区域，在其中一个区域中形成 与透光性电介质膜206g的膜厚相同的透光性电介质膜206yg，在另 一个区域中形成与透光性电介质膜206r的膜厚相同的透光性电介 质膜206yr。黄色是将绿色和红色混合所得到的颜色(蓝色的补色)。 因而，在与黄色的图像元素相对的位置上设置透光性电介质膜 206yg、 206yr，该透光性电介质膜206yg、 206yr的厚度分别与设置在与在绿色和红色的图像元素相对的位置上的透光性电介质膜
206g、 206r的膜厚相同，由此在将视场角控制用液晶面板2设为窄 视场角状态的情况下，能够抑制透过与黄色图像元素相对的位置的 光的带色，从而实现纯粹的黑色显示。
并且，如图10所示，在显示用液晶面板l中， 一个像素也可以 由红色(R)、蓝色(B)、绿色(G)三原色的图像元素以及青色(C)、 黄色(Y)、品红色(M)的图像元素共计6个图像元素构成。在这 种情况下，如图10所示，显示用液晶面板1中的滤色器103采用红色 滤色器103R、绿色滤色器103G、蓝色滤色器103B、青色滤色器103C、 黄色滤色器103Y以及品红色滤色器103M配置成条状的结构。但是， 各颜色滤色器的排列顺序以及相对位置关系不局限于该图所示的 方式。这种情况下，如该图所示，在视场角控制用液晶面板2中， 在透光性电极膜205的上层，透光性电介质膜206g、 206r分别形成 在与显示用液晶面板l的绿色图像元素(绿色滤色器103G)和红色 图像元素(红色滤色器103R)相对的位置上。另外，在同一透光性 电极膜205的上层，与青色的图像元素(青色滤色器103C)相对的 位置被大致均等地分割为两个区域，在其中一个区域中形成与透光 性电介质膜206g的膜厚相同的透光性电介质膜206cg。另外，与黄 色的图像元素(黄色滤色器103Y)相对的位置被大致均等地分割为 两个区域，在其中一个区域中形成与透光性电介质膜206g的膜厚相 同的透光性电介质膜206yg，在另一个区域中形成与透光性电介质 膜206r的膜厚相同的透光性电介质膜206yr。并且，与品红色的图 像元素(品红色滤色器103M)相对的位置被大致均等地分割为两 个区域，在其中一个区域中形成与透光性电介质膜206r的膜厚相同 的透光性电介质膜206mr。品红色是将蓝色和红色混合所得到的颜 色(绿色的补色)。因而，在与品红色的图像元素相对的位置上设 置透光性电介质膜206mr，该透光性电介质膜206mr的厚度与设置在 与红色的图像元素相对的位置上的透光性电介质膜206r的膜厚相 同，由此在将视场角控制用液晶面板2设为窄视场角状态的情况下， 能够抑制透过与品红色的图像元素相对的位置的光的带色，从而实现纯粹的黑色显示。
工业上的可利用性
在工业上，本发明能够作为在窄视场角状态下能够进行不带色 的黑色显示、且显著提高窄视场角状态下的遮挡能力的视场角控制 装置以及使用该视场角控制装置的显示器而被利用于工业中。
权利要求
1.一种显示器，具备显示装置，其具有多个颜色的图像元素，根据应该显示的图像来驱动各图像元素；以及视场角控制装置，其被配置在前述显示装置的背面和前面中的至少一个上，控制前述显示装置的视场角，所述显示器的特征在于前述视场角控制装置具备一对基板，其分别至少具备电极和取向膜；液晶，其被夹持在前述一对基板之间；驱动电路，其对分别设置在前述一对基板上的电极施加电压；以及一对偏光板，其被设置为夹住前述一对基板，前述驱动电路能够通过切换对前述电极施加的电压来在第一状态和第二状态之间进行切换，其中，所述第一状态提供第一视场角范围作为能够视觉识别前述显示装置的显示的视场角的宽度，所述第二状态提供处于第一视场角范围内且比第一视场角范围窄的第二视场角范围，前述视场角控制装置在前述一对基板中的至少一个的、与前述显示装置的至少一个颜色的图像元素相对的位置上具备电介质膜，该电介质膜调整前述视场角控制装置的液晶的电压-透射率特性。
2. 根据权利要求l所述的显示器，其特征在于 前述多个颜色的图像元素包括混合时呈现白色的三个颜色的图像元素，前述视场角控制装置在前述一对基板中的至少一个的、与前述 显示装置的前述三个颜色中的两个颜色的图像元素相对的位置上 具备电介质膜，该电介质膜的厚度根据每个颜色而不同。
3. 根据权利要求2所述的显示器，其特征在于 前述三个颜色的图像元素是红色、绿色以及蓝色各颜色的图像元素，前述电介质膜被设置在前述一对基板中的至少一个的、与前述 显示装置的红色和绿色的图像元素相对的位置上。
4. 根据权利要求2或者3所述的显示器，其特征在于前述多个颜色的图像元素还包括白色的图像元素，前述视场角控制装置在前述一对基板中的至少一个的、与前述 显示装置的前述白色的图像元素相对的位置上具备电介质膜，该电 介质膜的厚度与设置在与前述显示装置的前述三个颜色中的两个 颜色的图像元素相对的位置上的电介质膜的厚度相同。
5. 根据权利要求3所述的显示器，其特征在于前述多个颜色的图像元素还包括与前述三个颜色中的至少一 个颜色相对的补色的图像元素，前述视场角控制装置在前述一对基板中的至少一个的、与前述 显示装置的前述补色的图像元素相对的位置上具备电介质膜，该电 介质膜的厚度与设置在与前述显示装置的前述三个颜色中构成前 述补色的两个颜色的图像元素中的至少任意一个相对的位置上的 电介质膜的厚度相同。
6. 根据权利要求5所述的显示器，其特征在于 包含青色的图像元素作为前述补色的图像元素，前述视场角控制装置在前述一对基板中的至少一个的、与前述 显示装置的前述青色的图像元素相对的位置上具备电介质膜，该电 介质膜的厚度与设置在与前述显示装置的绿色图像元素相对的位 置上的电介质膜的厚度相同。
7. 根据权利要求6所述的显示器，其特征在于 还包含黄色的图像元素作为前述多个颜色的图像元素， 前述视场角控制装置在前述一对基板中的至少一个的、与前述显示装置的前述黄色的图像元素相对的位置上具备电介质膜，该电 介质膜的厚度与分别设置在与前述显示装置的红色图像元素和绿 色图像元素相对的位置上的电介质膜的厚度相同。
8. 根据权利要求6或者7所述的显示器，其特征在于 还包含品红色的图像元素作为前述多个颜色的图像元素， 前述视场角控制装置在前述一对基板中的至少一个的、与前述显示装置的前述品红色的图像元素相对的位置上具备电介质膜，该 电介质膜的厚度与设置在与前述显示装置的红色图像元素相对的 位置上的电介质膜的厚度相同。
9. 根据权利要求2 8中的任一项所述的显示器，其特征在于 前述电介质膜的膜厚d由下式表示d= f sXdLC(VST —Vmin)/(VminX ￡ LC)而且，VST是在没有前述电介质膜的情况下使前述三个颜色各 自的波长成分的透射率最小的施加电压中的最高的电压值，Vrnin 是使与前述电介质膜相对的图像元素的颜色的波长成分的透射率 最小的施加电压，ss是前述电介质膜的介电常数，sLC是施加电压 V S T时的前述液晶的介电常数，d L C是前述液晶层的厚度。
10. 根据权利要求1 9中的任一项所述的显示器，其特征在于-前述视场角控制装置的液晶层包含正型向列型液晶， 前述偏光板的偏光透射轴配置为与前述取向膜的摩擦方向大致平行，前述驱动电路通过不对前述液晶层施加电压来提供前述第一 视场角范围，通过对前述液晶层施加规定电压来提供前述第二视场 角范围。
11.根据权利要求l 10中的任一项所述的显示器，其特征在于对分别设置在前述视场角控制装置的前述一对基板上的取向 膜实施了平行且方向相反的摩擦处理。
12. —种视场角控制装置，其被配置在根据应该显示的图像来 驱动多个颜色的图像元素的显示装置的背面和前面中的至少一个 上，控制前述显示装置的视场角，该视场角控制装置的特征在于具备 一对基板，其分别至少具备电极和取向膜；液晶，其被 夹持在前述一对基板之间；驱动电路，其对分别设置在前述一对基 板上的电极施加电压；以及一对偏光板，其被设置为夹住前述一对 基板，前述驱动电路能够通过切换对前述电极施加的电压来在第一 状态和第二状态之间进行切换，其中，所述第一状态提供第一视场 角范围作为能够视觉识别前述显示装置的显示的视场角的宽度，所 述第二状态提供处于第一视场角范围内且比第一视场角范围窄的 第二视场角范围，前述视场角控制装置在前述一对基板中的至少一个的、与前述 显示装置的至少一个颜色的图像元素相对的位置上具备电介质膜， 该电介质膜调整前述液晶的电压-透射率特性。
全文摘要
本发明提供一种在窄视场角状态下能实现不带色的黑色显示、并且显著提高窄视场角状态下的遮挡能力的视场角控制装置以及使用该视场角控制装置的显示器。在利用液晶的双折射来在宽视场角状态和窄视场角状态之间切换视场角的视场角控制用液晶面板(2)中，为了调整该视场角控制用液晶面板(2)的VT(电压-透射率)特性，在夹持液晶的一对透光性基板(201、202)中的至少一个上，在与显示用液晶面板(1)的至少一个颜色的图像元素相对的位置上，设置调整液晶的电压-透射率特性的透光性电介质膜(206g、206r)。
文档编号G02F1/1347GK101617269SQ20088000590
公开日2009年12月30日 申请日期2008年3月13日 优先权日2007年3月16日
发明者冈崎敢, 千叶大, 坂井健彦, 束村亲纪, 森下克彦, 片冈义晴 申请人:夏普株式会社