液晶显示装置的制作方法

本实用新型涉及一种液晶显示装置，特别涉及车载用液晶显示装置。

背景技术：

近年来，车载用显示装置的普及正在推进，需要能够应对电影等的视听的大画面且高画质的车载用显示装置。特别是，就副驾驶席用显示装置而言，从防止驾驶员分心的观点出发，要求通常具有宽视角特性，但能够根据需要切换为从驾驶席看不到显示图像的横向(左右方向)上窄的视角特性的显示装置。例如，在下述专利文献1～3中，公开了能够对液晶显示装置的视角的宽度进行切换的技术。

专利文献1：日本专利第3922735号公报

专利文献2：日本专利第4766542号公报

专利文献3：日本专利第4363225号公报

在能够对视角特性进行切换的显示装置中，存在下述课题，即，在宽视角的显示模式(下面称为“宽视角模式”)下，实现不仅在主显示方向上而且在次显示方向上也具有充分的亮度的亮度分布，并且，在窄视角的显示模式(下面称为“窄视角宽视角模式”)下，实现充分抑制了除了主显示方向以外的亮度的亮度分布。

技术实现要素：

本实用新型是为了解决上述课题而提出的，提供一种能够在宽视角模式下实现充分的亮度，并且在窄视角模式下充分抑制除了主显示方向以外的亮度的液晶显示装置。

本实用新型涉及的液晶显示装置具有：第1背光；透明的第2背光，其配置于所述第1背光的前方；以及横向电场模式的透过型液晶面板，其配置于所述第2背光的前方，所述第2背光是具有与所述第1背光相对配置的透明的导光板以及在所述导光板的侧面配置的光源的侧光源型，在所述导光板的第1背光侧的面形成有在纵向上延伸的棱镜状的凹凸，在所述透过型液晶面板的各像素配置有在横向上延伸的梳齿状的电极或者具有在横向上延伸的狭缝的电极。

实用新型的效果

根据本实用新型涉及的液晶显示装置，在宽视角模式下，将第1背光以及第2背光这两者点亮而在透过型液晶面板显示图像，由此，能够实现不仅在主显示方向上而且在次显示方向上也具有充分的亮度的亮度分布。另外，在窄视角模式下，将第1背光点亮，将第2背光关闭，在透过型液晶面板显示图像，由此，能够实现充分抑制了除了主显示方向以外的亮度的亮度分布。

附图说明

图1是表示实施方式1涉及的液晶显示装置的结构的分解斜视图。

图2是表示实施方式1涉及的液晶显示装置的透明背光的结构的斜视图。

图3是表示透明背光所具有的导光板的导光反射面以及反射面的倾斜角度与从导光板的背面入射的光的出射角度之间的关系的图。

图4是表示透明背光所具有的导光板的反射面的倾斜角度与从导光板的入射侧面入射的光的出射角度之间的关系的图。

图5是设置了实施方式1涉及的液晶显示装置的车内的示意图。

图6是表示窄配光背光以及透明背光的配光特性的曲线图。

图7是表示窄配光背光以及透明背光的配光特性的曲线图。

图8是表示实施方式2涉及的液晶显示装置的结构的分解斜视图。

图9是表示实施方式2涉及的液晶显示装置的透明背光的结构的斜视图。

图10是设置了实施方式2涉及的液晶显示装置的车内的示意图。

标号的说明

100、200液晶显示装置，10窄配光背光，11背光，12视角限制膜，30、70透明背光，31、71导光板，32、72光源，31a、71a出射面，31b、71b1～71b4导光反射面，31c、71c1～71c4反射面，31d、71d入射侧面，4光学装置，5透过型液晶面板，51子像素的开口，51a子像素的开口的纵边，51b子像素的开口的横边，52梳齿电极，a～d光。

具体实施方式

＜实施方式1＞

图1是表示实施方式1涉及的液晶显示装置100的结构的分解斜视图。如图1所示，液晶显示装置100具有：第1背光即窄配光背光10；透明的第2背光即透明背光30，其配置于窄配光背光10的前方；光学装置4，其配置于透明背光30的前方；以及透过型液晶面板5，其配置于光学装置4的前方。

窄配光背光10由面状的光源即背光11和设置于该背光11的前表面的视角限制膜12构成。视角限制膜12以如下方式起作用，即，针对由窄配光背光10发出的光而限制液晶显示装置100的横向(左右方向)的配光。更详细而言，视角限制膜12在内部具有在液晶显示装置100的纵向(上下方向)上延伸的遮光壁，通过遮断从背光11向左右斜向放射的光，从而实现在横向上窄的配光分布。作为视角限制膜12，例如能够使用3m公司制的lcf(lightcontrolfilm)(“lcf”是注册商标)、dnp公司制的laf(louverarrayfilm)等。

透明背光30是具有与窄配光背光10相对配置的透明的导光板31和与导光板31的侧面31d相对配置的光源32的侧光源型。如图2所示，透明背光30的导光板31的前表面31a(透过型液晶面板5侧的面)是平坦的，但在其背面(窄配光背光10侧的面)形成有在纵向上延伸的棱镜状的凹凸。棱镜状的凹凸具有交替地配置有相对于透过型液晶面板5的显示面的倾斜角度小(与透过型液晶面板5接近平行)的面31b和倾斜角度大的面31c的构造。倾斜角度大的面31c在导光板31的内侧以面向光源32的方式倾斜，倾斜角度小的面31b向其相反方向倾斜。在本实施方式中，由于棱镜状的凹凸的高度均匀，所以导光板31的背面在横向上大致平坦。

下面，将透明背光30的前表面31a称为“出射面”，将透明背光30的背面的倾斜角度小的面31b称为“导光反射面”，将倾斜角度大的面31c称为“反射面”，将配置有光源32的侧面31d称为“入射侧面”。另外，关于导光反射面31b以及反射面31c的倾斜角度，将在导光板31的内侧以面向光源32的方式倾斜的倾斜角度定义为正(+)，将向其相反方向倾斜的倾斜角度定义为负(－)。并且，关于从出射面31a出射的光的行进方向(出射方向)，将出射面31a的正面方向定义为0°，将向光源32侧倾斜的方向定义为正(+)，将向其相反方向倾斜的方向定义为负(－)。

在图3示出导光板31的导光反射面31b以及反射面31c的倾斜角度与从导光板31的背面入射的光的自出射面31a的出射角度之间的关系。在本实施方式中，为了将由窄配光背光10发出的光的行进方向的横向的变化抑制在10°以内(±5°以内)，将导光反射面31b的倾斜角度(图2的θb)设定为大于或等于－10°且小于或等于+10°。另一方面，将反射面31c的倾斜角度(图2的θc)设定为大于或等于+25°且小于或等于+55°。

在图4示出导光板31的反射面31c的倾斜角度与从入射侧面31d入射的光的自出射面31a的出射角度之间的关系。参照图2，从光源32入射至导光板31的入射侧面31d的光a在导光反射面31b处被反射并在导光板31内传播扩散，在反射面31c处被反射而从出射面31a向斜向放射。如果导光板31的折射率是1.5左右，则如图4所示，如果将反射面31c的倾斜角度设为+25°～+45°的范围，则能够将从出射面31a放射的光的出射角度调整为－74°～0°的方向。但是，如果反射面31c的倾斜角度过大，则穿过反射面31c的光的比例增加，所以优选反射面31c的倾斜角度是+25°～+40°的范围。

另外，从窄配光背光10入射至导光板31的导光反射面31b的光b的行进方向基本没有变化(行进方向的变化为±5°以内)，从出射面31a出射。此外，从窄配光背光10入射至反射面31c的光(未图示)的行进方向变化+25°左右，所以需要注意其朝向。

返回至图1，光学装置4配置于透明背光30和透过型液晶面板5之间，能够在光线散射状态和光透过状态之间电气性地切换。作为光学装置4，例如能够使用具有层叠构造的调光膜，该层叠构造的调光膜构成为，将带透明电极(透明导电膜)的两张透明塑料片以透明电极位于内侧的方式相对配置，在其之间夹持有pdlc(高分子分散型液晶)。通过向被透明电极夹持的液晶层施加电压来改变液晶取向，从而能够使调光膜的光散射特性(光线散射状态或者光透过状态)电气性地变化。更具体而言，例如，能够使用日本“板硝子ウムプロダクツ株式会社”制的umu膜(标准型/高遮蔽型)等(“umu膜(umufilm)”是注册商标)。另外，也可以取代带透明电极的透明塑料片而使用带透明电极的透明基板，作为透明基板，例如能够使用玻璃基板、透光性的塑料基板等。

透过型液晶面板5是横向电场模式的液晶面板。作为横向电场模式的液晶面板，能够使用ffs(fringefieldswitching)模式或者ips(in－planeswitching)模式(“ips”是注册商标)的任意者。透过型液晶面板5的彩色像素由r(红)、g(绿)、b(蓝)这三种像素(下面称为“子像素”)构成。

如图1中放大所示，子像素的开口51是在纵向上延伸的纵边51a的长度小于在横向上延伸的横边51b的长度的大致长方形。另外，在子像素的开口51内，在ips模式的情况下，配置梳齿状的电极52，在ffs模式的情况下，配置呈具有狭缝的形状的电极52。在本实施方式中，梳齿状的电极52的延伸方向或者电极52的狭缝的延伸方向被设定为横向。

如上所述，虽然在透过型液晶面板5是ips模式的情况和是ffs模式的情况下电极52的形状不同，但是下面为了简化说明，将电极52称为“梳齿电极52”，将梳齿状的电极52的延伸方向或者电极52具有的狭缝的延伸方向称为“梳齿电极52的延伸方向”。

下面，说明液晶显示装置100的动作。这里，如图5所示，举出液晶显示装置100是在汽车内的副驾驶席的正面设置的副驾驶席用显示装置的情况为例。从液晶显示装置100观察，副驾驶席大致位于正面方向，驾驶席位于左斜向(－40°左右的方向)。在该情况下，液晶显示装置100构成为透明背光30的光源32位于导光板31的远离驾驶席侧。

首先，说明仅在副驾驶席方向(正面方向)进行显示的窄视角模式下的液晶显示装置100的动作。在窄视角模式的情况下，液晶显示装置100在将窄配光背光10点亮、将透明背光30关闭、将光学装置4设为光透过状态的状态下，在透过型液晶面板5显示图像。

窄配光背光10的背光11发出的光由于视角限制膜12而成为在横向上窄的配光特性(40°方向的亮度小于或等于正面亮度的1/10)的光，穿过透明背光30的导光板31。此时，导光板31的导光反射面31b的倾斜角度小，出射面31a在横向上大致平坦，因此，穿过透明背光30后的光的配光特性不会相对于窄配光背光10的光的配光特性在横向上扩展±5°以上。此外，从窄配光背光10入射至导光板31的反射面31c的光向与驾驶席相反的方向弯折，因此不会使从驾驶席观察到的亮度增大。

另外，由于光学装置4是光透过状态，因此，穿过透明背光30后的光以其配光特性没有由于光学装置4在横向上扩展的状态入射至透过型液晶面板5。

在光穿过透过型液晶面板5时，产生由像素排列引起的衍射散射。该衍射受到子像素的开口51的形状的影响，但在横向电场模式的透过型液晶面板5中还受到梳齿电极52的形状的影响。具体而言，在子像素的开口51内，沿着梳齿电极52的延伸方向形成白色显示时的透过率分布，因此，在与梳齿电极52的延伸方向正交的方向上产生强衍射。

就实施方式1的液晶显示装置100而言，子像素的开口51是纵边51a比横边51b短的大致长方形，梳齿电极52的延伸方向是横向。通过将梳齿电极52的延伸方向设为横向，由此能够抑制横向的衍射。

图6是表示窄配光背光10以及透明背光30的配光特性的曲线图，示出了在透过型液晶面板5的整个画面显示白色图像时的相对亮度分布。在仅点亮了窄配光背光10的情况下，如图6的细实线的曲线所示，充分抑制了－40°方向的亮度。因此，在液晶显示装置100以窄视角模式动作时，从驾驶席不能看到图像。即，在窄视角模式下，能够实现充分抑制了除了主显示方向即副驾驶席方向(0°方向)以外的亮度的亮度分布。

下面，说明在副驾驶席方向(正面方向)以及驾驶席方向(－40°方向)这两个方向进行显示的宽视角模式下的液晶显示装置100的动作。在宽视角模式的情况下，液晶显示装置100在将窄配光背光10以及透明背光30这两者点亮、将光学装置4设为光线散射状态的状态下，在透过型液晶面板5显示图像。

图6的粗虚线的曲线是在将窄配光背光10以及透明背光30这两者点亮、将光学装置4设为光透过状态的状态下，在整个透过型液晶面板5显示白色图像的情况下的相对亮度分布。可以知晓，在正面方向上具有峰值的来自窄配光背光10的光(细实线的曲线)与在－40°方向上具有峰值的来自透明背光30的光(细虚线的曲线)重叠，形成宽的配光分布。

但是，如果光学装置4是光透过状态，则在－20°的方向上产生亮度的波谷。如上所述，这是因为透过型液晶面板5的横向的衍射散射少。这样，在亮度分布存在凹凸(不均)的情况下，如果观察者左右移动头部，则会感到画面亮度的闪烁。

为了防止该问题的发生，在本实施方式中，在宽视角模式下将光学装置4设为散射状态。如果将窄配光背光10以及透明背光30这两者点亮、将光学装置4设为光线散射状态，则如图7的粗实线的曲线所示，亮度分布的不均消失，实现了平滑的亮度分布。即，能够实现在主显示方向即副驾驶席方向(0°方向)和次显示方向即驾驶席方向(－40°方向)这两个方向上都具有充分亮度的平滑的亮度分布。由此，即使观察者左右移动头部，也不会感到画面亮度的闪烁。

＜实施方式2＞

图8是表示实施方式2涉及的液晶显示装置200的结构的分解斜视图。相对于实施方式1(图1)的液晶显示装置100，实施方式2的液晶显示装置200是将透明背光30变更为透明背光70。除此以外的结构要素与实施方式1相同，因此，省略它们的详细说明。

透明背光70是具有与窄配光背光10相对配置的透明的导光板71和与导光板71的侧面71d相对配置的光源72的侧光源型。如图9所示，透明背光70的导光板71的前表面71a(透过型液晶面板5侧的面)是平坦的，但是在其背面(窄配光背光10侧的面)形成有在纵向上延伸的棱镜状的凹凸。棱镜状的凹凸具有交替地配置有相对于透过型液晶面板5的显示面的倾斜角度小(与透过型液晶面板5接近平行)的面71b1～71b4和倾斜角度大的面71c1～71c4的构造。

下面，将透明背光70的前表面71a称为“出射面”，将透明背光70的背面的倾斜角度小的面71b1～71b4称为“导光反射面”，将倾斜角度大的面71c1～71c4称为“反射面”，将配置了光源72的侧面71d称为“入射侧面”。另外，关于导光反射面71b1～71b4以及反射面71c1～71c4的倾斜角度，将在导光板71的内侧以面向光源72的方式倾斜的倾斜角度定义为正(+)，将向其相反方向倾斜的倾斜角度定义为负(－)。并且，关于从出射面71a出射的光的行进方向(出射方向)，将出射面71a的正面方向定义为0°，将向光源72侧倾斜的方向定义为正(+)，将向其相反方向倾斜的方向定义为负(－)。

在本实施方式中，为了将由窄配光背光10发出的光的行进方向的横向的变化抑制在10°以内(±5°以内)，将导光反射面71b1～71b4的倾斜角度设定为大于或等于－10°且小于或等于+10°。另一方面，将反射面71c1～71c4的倾斜角度设为大于或等于+25°且小于或等于+55°。

但是，在本实施方式中，导光反射面71b1～71b4的倾斜角度以及反射面71c1～71c4的倾斜角度是不均一的。具体而言，导光反射面71b1～71b4的倾斜角度以在接近光源72的位置成为负值、在远离光源72的位置成为正值的方式随着远离光源72而增大。另外，反射面71c1～71c4的倾斜角度在正值的范围随着远离光源72而逐渐增大。

例如，在图9中，从接近光源72侧起依次，导光反射面71b4的倾斜角度是－10°，导光反射面71b3的倾斜角度是－5°，导光反射面71b2的倾斜角度是0°，导光反射面71b1的倾斜角度是5°，导光反射面的倾斜角度随着远离光源72而逐渐增大。另外，反射面71c1～71c4的倾斜角度也同样地随着远离光源72而增大(反射面71c1～71c4的倾斜角度是正值)。

就上述结构的导光板71而言，从窄配光背光10入射至导光反射面71b1～71b4的光d被接近光源72的导光反射面71b4向远离光源72的方向弯折，被远离光源72的导光反射面71b1向接近光源72的方向弯折，因此从出射面71a出射的光d聚光。

另外，从光源72入射至导光板71的入射侧面71d的光c在反射面71c1～71c4处被反射而从出射面71a向斜向放射。此时，由于在远离光源72的反射面71c1处反射的光c比在接近光源72的反射面71c4处反射的光c弯折得更大，因此，从出射面71a出射的光c也聚光。

下面，说明液晶显示装置200的动作。这里，如图10所示，举出液晶显示装置200是在汽车内的副驾驶席的正面设置的副驾驶席用显示装置的情况为例。从液晶显示装置200观察，副驾驶席大致位于正面方向，驾驶席位于左斜向(－40°左右的方向)。在该情况下，液晶显示装置200构成为透明背光70的光源72位于导光板71的远离驾驶席侧。

首先，说明仅在副驾驶席方向(正面方向)进行显示的窄视角模式下的液晶显示装置200的动作。在窄视角模式的情况下，液晶显示装置200在将窄配光背光10点亮、将透明背光70关闭、将光学装置4设为光透过状态的状态下，在透过型液晶面板5显示图像。

窄配光背光10的背光11发出的光由于视角限制膜12而成为横向上窄的配光特性(40°方向的亮度小于或等于正面亮度的1/10)的光，穿过透明背光70的导光板71。此时，导光板71的导光反射面71b1～71b4的倾斜角度小，出射面71a在横向上大致平坦，因此，穿过透明背光70后的光的配光特性不会相对于窄配光背光10的光的配光特性在横向上扩展±5°以上。另外，由于导光反射面71b1～71b4的倾斜角度随着远离光源72而增大，因此穿过了透明背光70的光向正面方向聚光。因此，副驾驶席的观察者能够在液晶显示装置200的整个画面观察明亮的图像。此外，从窄配光背光10入射至导光板71的反射面71c1～71c4的光向与驾驶席相反的方向弯折，因此不会使从驾驶席观察到的亮度增大。

另外，与实施方式1同样地，在透过型液晶面板5的子像素的开口51处，梳齿电极52的延伸方向是横向，因此抑制了透过型液晶面板5处的光的横向的衍射。因此，在窄视角模式下，能够实现充分抑制了除了主显示方向即副驾驶席方向(0°方向)以外的亮度的亮度分布。

下面，说明在副驾驶席方向(正面方向)以及驾驶席方向(－40°方向)这两个方向进行显示的宽视角模式下的液晶显示装置200的动作。在宽视角模式的情况下，液晶显示装置200在将窄配光背光10以及透明背光70这两者点亮、将光学装置4设为光线散射状态的状态下，在透过型液晶面板5显示图像。

在该情况下，在副驾驶席方向上具有峰值的来自窄配光背光10的光与在驾驶席方向具有峰值的来自透明背光70的光重叠，形成宽的配光分布。另外，由于导光反射面71b1～71b4的倾斜角度随着远离光源72而增大，因此从窄配光背光10出射而穿过了透明背光70的光向副驾驶席方向聚光。并且，反射面71c1～71c4的倾斜角度也随着远离光源72而增大，因此从光源72出射而在反射面71c1～71c4处反射的光向驾驶席方向聚光。因此，副驾驶席的观察者以及驾驶席的观察者都能够在液晶显示装置200的整个画面观察明亮的图像。

就实施方式2的液晶显示装置200而言，即使没有光学装置4，驾驶席以及副驾驶席的观察者也能够在液晶显示装置200的整个画面观察明亮的图像。因此，也可以省略光学装置4。

此外，本实用新型在其实用新型的范围内，能够自由地对各实施方式进行组合，或者适当地对各实施方式进行变形、省略。