專利名稱：偏光控制系統(tǒng)和顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及偏光控制系統(tǒng)和顯示裝置。更詳細(xì)的是涉及適用于液 晶顯示裝置等顯示裝置的偏光控制系統(tǒng)和顯示裝置。
胃豕孩不
在液晶顯示裝置中，存在各種方式(一般地稱作"顯示模式")的 顯示裝置，在正交尼科爾配置的一對偏光元件之間配置液晶單元的方 式是最為一般的。在這樣的液晶顯示裝置中，通過以使液晶單元不具 有相位差的方式使液晶分子相對于基板大致垂直地取向，或者，雖然 液晶單元具有相位差，但是以其光學(xué)軸方位相對于偏光元件的偏光軸
方位(透過軸方位或吸收軸方位)成為大致平行或大致垂直的方式實(shí) 現(xiàn)使液晶分子而內(nèi)旋轉(zhuǎn)而相位差不起作用的狀態(tài)等，由此使一對偏光 元件實(shí)質(zhì)上成為正交尼科爾狀態(tài)(暗狀態(tài))進(jìn)行黑顯示的方式，從實(shí)
現(xiàn)高對比度的觀點(diǎn)來看是有效的。因此，在垂直取向(Vertical Alignment: VA)模式和橫向電場開關(guān)(In-planeSwitching: IPS)模式 等的很多顯示模式的液晶顯示裝置中，采用該方式。
圖4A 7A是表示4種偏光控制系統(tǒng)U ) (iv)的正交透過 率的視野角特性的圖。在后文會進(jìn)行說明，偏光控制系統(tǒng)(i )是由 兩枚O型偏光元件構(gòu)成，(ii )是在(i )上添加相位差膜的系統(tǒng)，Uii) 是由兩枚E型偏光元件構(gòu)成，(iv)是由一枚O型偏光元件和一枚E 型偏光元件構(gòu)成。另外，圖4A是表示各偏光控制系統(tǒng)的正交透過率的 極角60。的方位角依存性的圖，圖5A 7A分別是表示各偏光控制系統(tǒng) 的正交透過率的方位角0°、 45°和90°的極角依存性的圖。
作為在液晶顯示裝置中使用的一般的偏光元件，例如公知有將碘 配位化合物等吸附在聚乙烯醇類膜并使其單軸延伸、取向的元件(以 下稱作"現(xiàn)有型碘偏光元件")。但是，當(dāng)使用兩枚該現(xiàn)有型碘偏光元 件想要進(jìn)行黑顯示時(shí)，如圖4A 7A的(i )的圖表所示，雖然在正
5面方向(極角0°)能夠得到良好的黑顯示，但是在傾斜方向會發(fā)生漏 光。如在后文中所述，這是由于現(xiàn)有型碘偏光元件是所謂的O型偏光
元件，在使用兩枚o型偏光元件的情況下，在傾斜方向背面?zhèn)绕庠?br> 件的透過軸方位與觀察面?zhèn)绕庠奈蛰S方位不平行(不能夠?qū)?現(xiàn)正交尼科爾狀態(tài))的緣故。
為了解決該問題，現(xiàn)有技術(shù)使用相位差膜。即，通過使用相位差 膜(根據(jù)顯示模式，存在在傾斜方向液晶單元具有相位差的情況，存 在這時(shí)液晶單元也作為相位差膜使用的情況)，以在傾斜方向上背而側(cè) 偏光元件的透過軸方位與觀察面?zhèn)绕庠奈蛰S方位在表觀上也 為平行的方式進(jìn)行修正。此外，由于偏光元件的透過軸和吸收軸由元 件固定，在物理上不可能使它們的軸方位旋轉(zhuǎn)。因此，實(shí)際上通過使 從背面?zhèn)绕庠涑龅闹本€偏光(電場矢量的振動方向(振動面) 與背而側(cè)偏光元件的透過軸方位平行的直線偏光)在保持其橢圓率的 狀態(tài)下僅使其振動方向旋轉(zhuǎn)，由此變換為電場矢量的振動方向與觀察 而側(cè)偏光元件的吸收軸方位平行的直線偏光。
但是，進(jìn)行這樣的變換所必耍的相位差值因觀察方位和視角(視 線和顯示裝置的畫面的交點(diǎn)的視線與液晶顯示裝置的畫面法線所成的 角度。觀看畫面的方向(角度)。)而不同。因此，使用相位差鵬的方
法，如圖4A 7A的(ii)的圖表所示，雖然能夠在特定的方位和視 角減低漏光，但是不能夠在全方位和視角減低漏光，在這方面還有進(jìn) —步改善的余地。
相對于此，提出有使用所謂的E型偏光元件代替O型偏光元件的 方法，或僅使一對偏光元件中的一方為E型偏光元件的方法(例如， 參照專利文獻(xiàn)1 3)。
這里，對O型偏光元件和E型偏光元件的光學(xué)特性進(jìn)行說明。 現(xiàn)有型碘偏光元件的延伸方向?yàn)槲蛰S，與此正交的方向?yàn)橥高^ 軸。因此偏光元件的吸收軸和透過軸僅被考慮為在元件平面內(nèi)的情況 較多，但是在考慮光相對于偏光元件從元件法線方向以外的方向(傾 斜方向)入射時(shí)的偏光特性的情況下，偏光元件的元件法線方向的偏 光軸為吸收軸和透過軸中的哪一個，換句話說，入射到偏光元件的光 中，電場矢量的振動方向與偏光元件的元件法線方向平行的成分是透
6過該偏光元件，還是被該偏光元件吸收這一點(diǎn)變得重要卻并不太被知 曉。
在現(xiàn)有型碘偏光元件的情況下，如圖8A所示，元件法線方向?yàn)橥?過軸。即，在將相對于在偏光元件的元件平面內(nèi)的吸收軸方位振動的 光的雙折射率的虛數(shù)部(別名也叫做"消光系數(shù)")定義為Ka,將相 對于在元件平面內(nèi)的透過軸方位振動的光的雙折射率的虛數(shù)部定義為 Kt,將相對于在元件法線方向振動的光的雙折射率的虛數(shù)部定義為Kz 時(shí)，現(xiàn)有型碘偏光元件滿足Ka》》Kt^Kz的關(guān)系。該型的偏光元件是 所謂的O型偏光元件。
另一方面,如圖8B所示,存在元件法線方向?yàn)槲蛰S的偏光元件， 即if足Kz—Ka > > Kt的關(guān)系的偏光元件。該型的偏光元件是所謂的E 型偏光元件(例如參照專利文獻(xiàn)1和2)。 E型偏光元件如圖4A 7A 的(m)的圖表所示，公知具有能夠以比O型偏光元件廣的方位和視 角實(shí)現(xiàn)正交尼科爾狀態(tài)的特征。另外，在組合E型偏光元件和O型偏 光元件的情況下，如圖4A 7A的(iv)的圖表所示，公知能夠以更 廣的方位和視角實(shí)現(xiàn)正交尼科爾狀態(tài)(例如參照專利文獻(xiàn)3)。
E型偏光元件能夠以比O型偏光元件更廣的方位和視角實(shí)現(xiàn)正交 尼科爾狀態(tài)的理由如下所述。光(光頻率的電場)相對于偏光元件從 傾斜方向入射的情況下，電場矢量的振動方向具有與偏光元件的元件 法線方向平行的成分。E型偏光元件，由于元件法線方向是吸收軸，所 以在光從傾斜方向入射的情況下，能夠吸收電場矢量的振動方向與元 件法線方向平行的成分。另一方面，O型偏光元件，由于元件法線方 向?yàn)橥高^軸，所以不吸收該成分而使其透過。
另外，通過組合E型偏光元件和O型偏光元件，能夠以更廣的方 位和視角實(shí)現(xiàn)正交尼科爾狀態(tài)的理由如下所述。在想要使用兩枚相同 類型的偏光元件實(shí)現(xiàn)正交尼科爾狀態(tài)的情況下，對于E型偏光元件和 O型偏光元件的任一種，在偏光軸方位以外的方位從傾斜方向觀察時(shí)， 由于兩枚偏光元件的透過軸方位和吸收軸方位不成為幾何學(xué)的平行， 會發(fā)生漏光。另一方面，在組合E型偏光元件和O型偏光元件的情況 下，E型偏光元件的透過軸方位和O型偏光元件的吸收軸方位，由于 即使從傾斜方向觀察也為平行，因此不會發(fā)生漏光。關(guān)于此，參照圖9A、犯、10A和10B進(jìn)行更加詳細(xì)說明如下。 圖9A是表示在起偏器(背面?zhèn)绕庠?和檢偏器(觀察面?zhèn)绕?光元件)兩方使用O型偏光元件進(jìn)行正交尼科爾配置的情況下，從偏 光元件的元件法線方向觀察時(shí)的各偏光軸的配置關(guān)系的概略平面圖。 圖犯是表示在與圖9A相同的情況下，放倒視角(增大)到45。方位 (與吸收軸方位和透過軸方位的兩方成45°角度的方位)觀察時(shí)的各偏 光軸的配置關(guān)系的概略平面圖。在該情況下，如圖9A所示，雖然在偏 光元件的元件法線方向?qū)崿F(xiàn)正交尼科爾狀態(tài)(起偏器的透過軸方位11 和檢偏器的吸收軸方位13平行)，但是如圖9B所示，在傾斜方向沒有 實(shí)現(xiàn)正交尼科爾狀態(tài)(起偏器的透過軸方位11和檢偏器的吸收軸方位 13沒有平行)。因此，可知在傾斜方向透過起偏器的直線偏光不被檢偏 器吸收。
圖10A是表示在起偏器使用E型偏光元件，在檢偏器使用O型偏 光元件進(jìn)行正交尼科爾配置的情況下，從偏光元件的元件法線方向觀 察吋的各偏光軸的配置關(guān)系的概略平而圖。圖IOB是表示在與圖10A 相同的情況下，放倒視角到45°方位觀察吋的各偏光軸的配置關(guān)系的概 略平而圖。在該情況下，如圖10A所示，不僅偏光元件的元件法線方 向，如圖IOB所示，在傾斜方向也實(shí)現(xiàn)正交尼科爾狀態(tài)(起偏器的透 過軸方位11和檢偏器的吸收軸方位13平行)。另外，雖然圖中未表示， 但是在放倒視角到45。方位以外的方位觀察的情況下，也維持正交尼科 爾狀態(tài)。S卩，在組合E型偏光元件和O型偏光元件的情況下，原理上 能夠在全方位和視角實(shí)現(xiàn)正交尼科爾狀態(tài)。如以上的說明，通過組合E 型偏光元件和O型偏光元件，能夠以廣的方位和視角實(shí)現(xiàn)正交尼科爾 狀態(tài)。
專利文獻(xiàn)1:日本專利特表2001-504238號公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:日本專利特開2001-242320號公報(bào) 專利文獻(xiàn)3:日本專利特表2003-532141號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，在使用B型偏光元件的情況下，在不能夠以廣的方位或視 角實(shí)現(xiàn)平行尼科爾狀態(tài)(明亮狀態(tài)〉的方面存在改善的余地。圖4B
87B是對應(yīng)圖4A 7A,表示各偏光控制系統(tǒng)的平行透過率的視野角特 性的圖。例如，在使用兩枚E型偏光元件的情況下，當(dāng)放倒視角到與E 型偏光元件的吸收軸方位平行的方位進(jìn)行觀察時(shí)，與從元件法線方向 觀察時(shí)相同，由于能夠?qū)崿F(xiàn)平行尼科爾狀態(tài)，如圖7B的(iii)的圖表 所示，能獲得良好的明亮狀態(tài)。但是，放倒視角到與E型偏光元件的 透過軸方位平行的方位或45°方位(與吸收軸方位和透過軸方位兩者成 45。角度的方位)進(jìn)行觀察時(shí)，如圖5B和6B的(iii)的圖表所示，比 從元件法線方向觀察時(shí)變暗。這種狀況，如圖5B 7B的(iv)的圖表 所示，與組合E型偏光元件和O型偏光元件的情況相同。
此外，除使兩枚偏光元件形成為平行尼科爾狀態(tài)得到明亮狀態(tài)的 情況以外，對于想要在正交尼科爾配置的兩枚偏光元件之間插入液晶 層，利用液晶層的電光學(xué)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)平行尼科爾狀態(tài)的液品顯示裝置， 在使用E型偏光元件的情況下，在同樣的方面也存在改善的余地。
本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)狀而完成，其目的是提供能夠以廣的方位和視 角實(shí)現(xiàn)良好的暗狀態(tài)和明亮狀態(tài)的偏光控制系統(tǒng)和使用該系統(tǒng)的顯示
本發(fā)明的發(fā)明人對使用多個偏光元件構(gòu)成的偏光控制系統(tǒng)進(jìn)行了
各種研討，首先著眼于由于E型偏光元件能夠吸收電場矢量的振動方 向與元件法線方向平行的光，因此通過使用E型偏光元件，能夠以廣 的方位和視角實(shí)現(xiàn)良好的暗狀態(tài)。但是，發(fā)現(xiàn)在放倒視角到與元件平 面內(nèi)的吸收軸方位平行的方位進(jìn)行觀察時(shí)，由于E型偏光元件使電場 矢量的振動方向與元件平面方向平行的光透過，所以雖然與從元件法 線方向觀察時(shí)相同地能夠?qū)崿F(xiàn)良好的明亮狀態(tài)，但是在放倒視角到與 元件平面內(nèi)的透過軸方位平行的方位進(jìn)行觀察時(shí)，不僅吸收電場矢量 的振動方向與元件平面方向平行的光，也吸收與元件法線方向平行的 光，因此比從元件法線方向進(jìn)行觀察時(shí)變暗，其結(jié)果是不能以廣的方 位或視角實(shí)現(xiàn)良好的明亮狀態(tài)。進(jìn)一步進(jìn)行研討后發(fā)現(xiàn)，在放倒視角 到與元件平面內(nèi)的透過軸方位平行的方位進(jìn)行觀察時(shí)，由于E型偏光 元件不論電場矢量的振動方向與否都吸收光，因此，利用使用僅控制 光的電場矢量的振動方向的相位差膜的方法，不能夠解決上述問題。 因此而發(fā)現(xiàn)通過使用控制透過E型偏光元件的光的行進(jìn)方向的視
9角控制元件,由于能夠?qū)⑼高^E型偏光元件的光的一部分變換為向與E 型偏光元件的元件平面內(nèi)的透過軸方位平行的方位等不能夠充分透過 E型偏光元件的方位行進(jìn)的光,所以能夠以廣的方位和視角實(shí)現(xiàn)良好的
明亮狀態(tài)，從而想到能夠很好地解決上述問題，達(dá)成本發(fā)明。
即，本發(fā)明是使用多個偏光元件構(gòu)成的偏光控制系統(tǒng)，上述偏光
控制系統(tǒng)是包括E型偏光元件和控制透過上述E型偏光元件的光的行
進(jìn)方向的視角控制元件的偏光控制系統(tǒng)(以下也稱作"第—偏光控制
系統(tǒng)")。
以下詳細(xì)說明本發(fā)明。
本發(fā)明的第一偏光控制系統(tǒng)是使用多個偏光元件構(gòu)成的系統(tǒng)。因 此，本發(fā)明的第一偏光系統(tǒng)能夠用于顯示裝置等，例如，由于液晶顯 示裝置通常使用兩枚偏光元件構(gòu)成，因此能夠適用本發(fā)明的第--偏光 控制系統(tǒng)。在本說明書中所謂"偏光元件"，是措能夠?qū)⒆匀还庾儞Q為 直線偏光的光學(xué)元件。偏光元件通常在元件平面內(nèi)具有吸收軸和透過 軸兩者。偏光元件的元件平面內(nèi)的吸收軸是指偏光元件的元件平面方 向中雙折射率的虛數(shù)部最大的方向。另外，偏光元件的元件平面內(nèi)的 透過軸是指偏光元件的元件平面方向中雙折射率的虛數(shù)部最小的方 向。因此，一般地，偏光元件使入射光中電場矢量的搌動方向與元件 平而內(nèi)的透過軸方向平行的成分透過，吸收或反射該成分以外的成分， 由此使自然光變換為直線偏光。
此外，雙折射率由以下式(A)表示。
N=n+iK (A)
式中，雙折射率的實(shí)數(shù)部n表示折射率，虛數(shù)部K表示吸收指數(shù) (消光系數(shù))。作為偏光元件的雙折射率的測定方法，有測定偏光元件 的透過率和元件厚度，由電場的數(shù)學(xué)式進(jìn)行倒算的方法。透過率例如 能夠通過使用分光光度計(jì)等一般的方法進(jìn)行測定。另外，元件厚度能 夠利用測微計(jì)進(jìn)行測定。
—般，在真空中的波長X的光在雙折射率N的介質(zhì)中沿z方向行 迸的情況下，光的電場的數(shù)學(xué)式記作如以下式(B)
E (z) =E0xexp{i (cat— (2ti/X) Nx^fO) }=EoxeXp{i (幼t一 (2癥) (n+iK) xz+#) } (B)
10式中，Eq表示振幅，co表示角振動頻率，t表示時(shí)間，O表示初始 相位，此外，當(dāng)考慮元件的透過率時(shí)，由于對電場的時(shí)間發(fā)展和初始 相位沒有興趣，分別置零也無妨。光的強(qiáng)度作為坡印廷矢量的長時(shí)間 平均求得，在絕對值不成為問題的情況下考慮與電場的絕對值的2次 方成比例即可。當(dāng)使元件厚度為d時(shí)，元件通過后的透過率T由以下 式(C)表示。
T唯(d) |2/jE (0)卩,p卜(2威)Kxd}]2 (C) 因此，這些透過率T和消光系數(shù)K的關(guān)系如以下式(D)求得。 K-一V (4nxd) xln (T) (D)
此外，雙折射率具有波長依存性，在本說明書中所說的雙折射率 是指波長550mn的雙折射率。
上述偏光元件的元件平面內(nèi)的透過軸和吸收軸的數(shù)目和配置關(guān)系 并沒有特別地限定，通常在每個元件平面中各有1個，它們相互正交。 對于偏光元件，在將相對于在元件平面內(nèi)的吸收軸方向振動的光的雙 折射率的虛數(shù)部定義為Ka,將元件厚度定義為d時(shí)，優(yōu)選滿足 100nm^Kaxd的關(guān)系。當(dāng)Kaxd未達(dá)到100nm時(shí)，有可能不能實(shí)現(xiàn)良好 的暗狀態(tài)。另外，偏光元件在將相對于在元件平面內(nèi)的透過軸方向振 動的光的雙折射率的虛數(shù)部定義為Kt時(shí)，優(yōu)選滿足Ktx必50nm的關(guān) 系。當(dāng)Ktxd超過50nm時(shí)，有可能不能實(shí)現(xiàn)良好的明亮狀態(tài)。
此外，偏光元件也可以通過與按照對于波長X的透過光在電場矢 量的振動方向相互垂直的兩個偏光成分之間產(chǎn)生A/4或A/2等光路差的 方式制作的具有光學(xué)各向異性的相位差膜組合，構(gòu)成圓起偏器或橢圓 起偏器等。
上述第一偏光控制系統(tǒng)包括E型偏光元件。本發(fā)明中所說的"E 型偏光元件"是指當(dāng)將相對于偏光元件的元件法線方向振動的光的雙 折射率的虛數(shù)部定義為Kz時(shí)，滿足下列式(E)的關(guān)系的光學(xué)元件。
|Ka—Kz|<|Kt—Kzl (E)
由此,E型偏光元件由于能夠吸收電場矢量的振動方向與元件法線 方向平行的光，所以能以廣的方位和視角實(shí)現(xiàn)良好的暗狀態(tài)。
上述E型偏光元件優(yōu)選滿足100nm^zxd的關(guān)系。當(dāng)Kzxd未達(dá) 到10tem時(shí)，有可能不能實(shí)現(xiàn)良好的暗狀態(tài)。另外，E型偏光元件只要滿足式(E)的關(guān)系，則既可以滿足Ka<Kz的關(guān)系，也可以滿足Kz<Ka 的關(guān)系，但是從減低吸收率和/或透過率的視角依存的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選 "Kaxd"和"Kzxd"的差越小越好，優(yōu)選IKaxd—Kzxd^25nm。并且， E型偏光元件的元件平面外的吸收軸可以相對于元件平面垂直,也可以 傾斜。此外，所謂偏光元件的元件平面外的吸收軸是指與偏光元件的 元fl^平面不平行的方向中雙折射率的虛數(shù)部最大的方向。
上述第一偏光控制系統(tǒng)包括控制透過上述E型偏光元件的光的行 進(jìn)方向的視角控制元件。E型偏光元件由于吸收電場矢量的振動方向與 元件法線方向平行的光，因此在設(shè)置有B型偏光元件的情況下，通常 只能在狹窄的方位和視角獲得良好的明亮狀態(tài)。此外，通常，E型偏光 元件的元件平面內(nèi)的透過軸和吸收軸相互正交。因此，在與E型偏光 元件的元件平面內(nèi)的透過軸方位平行的方位行進(jìn)的光，不僅電場矢量 的振動方向與元件法線方向平行的成分，而且電場矢量的振動方向與 元件平面方向平行的成分也被吸收，因此特別是在E型偏光元件的元 件平面內(nèi)的透過軸方位，在廣的視角中容易變暗。但是，依據(jù)本發(fā)明， 通過使用視角控制元件，由于能夠?qū)⑼高^E型偏光元件的光的一部分 變換為向例如與E型偏光元件的元件平面內(nèi)的透過軸方位平行的方位 等不能夠充分透過E型偏光元件的方位行進(jìn)的光，所以能夠以廣的方 位和視角實(shí)現(xiàn)良好的明亮狀態(tài)。
上述視角控制元件不必控制透過E型偏光元件的全部光的行進(jìn)方 向，只要控制透過E型偏光元件的光的至少一部分的行進(jìn)方向即可。 另外，視角控制元件可以與任意的偏光元件一體地形成，例如，可以 與在最靠出射面?zhèn)扰渲玫钠庠惑w地形成。
此外，從獲得本發(fā)明的作用效果的觀點(diǎn)看，墀常，視角控制元件 是控制透過多個偏光元件的光的行進(jìn)方向的元件，在第一偏光控制系 統(tǒng)中配置在比多個偏光元件更靠出射面?zhèn)?，但是從改善基于E型偏光 元件的視野角特性的觀點(diǎn)看，視角控制元件可以配置在比作為其控制 對象的E型偏光元件更靠出射面?zhèn)?。根?jù)同樣的觀點(diǎn)，視角控制元件 優(yōu)選配置在比配置在最靠出射面?zhèn)鹊腅型偏光元件更靠出射面?zhèn)?，?該情況下，可以與該E型偏光元件一體形成。
本發(fā)明的第一偏光控制系統(tǒng)，只要具有包括E型偏光元件的多個偏光元件、和視角控制元件作為結(jié)構(gòu)要素，則既可以具有也可以不具 有其他的結(jié)構(gòu)要素，并無特殊限定。
以下詳細(xì)說明本發(fā)明的第一偏光控制系統(tǒng)的優(yōu)選方式。
上述視角控制元件，優(yōu)選使從與E型偏光元件的元件平面內(nèi)的吸 收軸方位平行的方位入射的光的一部分，向與上述E型偏光元件的元 件平面內(nèi)的透過軸方位大致平行的方位射出。通常，E型偏光元件的元 件平面內(nèi)的吸收軸和透過軸相互正交，因此與E型偏光元件的元件平 面內(nèi)的吸收軸方位平行的方位的透過光強(qiáng)度最大，與E型偏光元件的 元件平面內(nèi)的透過軸方位平行的方位的透過光強(qiáng)度最小。因此，視角 控制元件由于具有上述的功能，能夠使在各方位的透過光強(qiáng)度均勻化， 因此能夠以廣的方位和視角實(shí)現(xiàn)更良好的明亮狀態(tài)。此外，本說明書 中所謂"大致平行"不僅僅是完全平行的狀態(tài)，也包括鑒于本發(fā)明的 作用效果能夠視同于平行狀態(tài)的狀態(tài)。上述視角控制元件，優(yōu)選使從 與E型偏光元件的元件平面內(nèi)的吸收軸方位平行的方位入射的光的一 部分，向與上述E型偏光元件的元件平面內(nèi)的透過軸方位大致成45 70°角度的方位射出，更為優(yōu)選使從與E型偏光元件的元件平面內(nèi)的吸 收軸方位平行的方位入射的光的一部分，向與和上述E型偏光元件的 元件平面內(nèi)的透過軸方位平行的方位大致成45 卯。角度的方位射出。
上述視角控制元件優(yōu)選為選自透鏡膜、散射膜、光衍射膜和防眩 膜中的至少一種光學(xué)元件。這些光學(xué)元件能夠控制光的行進(jìn)方向，因 此能夠起到本發(fā)明的作用效果。
上述透鏡膜是措能夠使入射的光的放射特性變更的光學(xué)元件，別 稱也稱為環(huán)鏡片、棱鏡膜、棱鏡片等。作為透鏡膜能夠使用通常的透 鏡膜，例如能夠列舉排列有多個微小的透鏡單位的微透鏡陣列膜、僅 將凸透鏡的折射傾斜面排列為同心圓狀的菲涅耳透鏡、橫方向排列有 截面形狀為半圓柱形(蒲鋅型)的縱方向長的透鏡的雙凸透鏡膜等。
上述散射膜是指用于使入射光擴(kuò)散，使亮度均勻而使用的光學(xué)元 件，別稱也稱作擴(kuò)散片、擴(kuò)散膜等。作為散射膜，能夠使用通常的散 射膜，例如能夠列舉散射性能各向同性的膜(各向同性散射膜)、在規(guī) 定方位散射性能顯示入射角依存性的膜(各向異性散射膜)等。
上述光衍射膜是指利用光的衍射產(chǎn)生行進(jìn)方向不同的波的光學(xué)元
13件。
上述防眩膜是指能夠防止向在明亮室內(nèi)的顯示元件的最表面(熒 光管或觀察者自身等)的映入的光學(xué)元件。通過使用這樣的防止映入 的元件、尤其是霧值高的元件，能夠獲得一定的效果。
本發(fā)明另外也是使用多個偏光元件構(gòu)成的偏光控制系統(tǒng)，上述偏
光控制系統(tǒng)是包括E型偏光元件和以成為不透明狀態(tài)的方位相對于上 述E型偏光元件的元件平面內(nèi)的吸收軸方位平行的方式配置的視角控 制元件的偏光控制系統(tǒng)(以下也稱作"第二偏光控制系統(tǒng)")。通過這 樣配置視角控制元件，能夠高效率地控制向與E型偏光元件的元件平 而內(nèi)的吸收軸方位平行的方位行進(jìn)的光、即透過E型偏光元〗牛的光的 行進(jìn)方向，因此能夠以廣的方位和視角高效率地實(shí)現(xiàn)良好的明亮狀態(tài)。 另一方面，如果不這樣配置視角控制元件，則只能控制透過E型偏光 元件的光的一部分的行進(jìn)方向，有可能不能夠以廣的方位和視角實(shí)現(xiàn) 良好的明亮狀態(tài)。在本說明書中"成為不透明狀態(tài)的方位"是指將視 角放倒30。以上進(jìn)行觀察時(shí)，由于光擴(kuò)散而發(fā)揮不透明性的方位。上述 視角控制元件的成為不透明狀態(tài)的方位，不必與E型偏光元件的元件 平面內(nèi)的吸收軸方位完全平行，視角控制元件的成為不透明狀態(tài)的方 位與E型偏光元件的元件平面內(nèi)的吸收軸方位所成的角度優(yōu)選為40° 以下，更為優(yōu)選20°以下。此外，在本說明書中"不透明狀態(tài)"是指平 行光線透過率為85%以下的狀態(tài)。從更加有效地獲得本發(fā)明的作用效 果的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選所謂不透明狀態(tài)是平行光線透過率為80%以下的 狀態(tài)，更為優(yōu)選的是75%以下的狀態(tài)。本說明書中"平行光線透過率" 是使用大塚電子制變角光度計(jì)(LCD5200),將視角倒至30。的狀態(tài)下 進(jìn)行測定的。
本發(fā)明的第二偏光控制系統(tǒng)，只要具有包括E型偏光元件的多個 偏光元件、和視角控制元件作為結(jié)構(gòu)要素，則既可以具有也可以不具 有其他的結(jié)構(gòu)要素，并無特殊限定。
以下詳細(xì)說明本發(fā)明的第二偏光控制系統(tǒng)的優(yōu)選方式。 上述視角控制元件的擴(kuò)散透過性可以顯示各向同性，也可以顯示 各向異性，但優(yōu)選顯示各向異性，在該情況下，視角拴制元件的擴(kuò)散 主軸方位優(yōu)選相對于E型偏光元件的元件平面內(nèi)的吸收軸方位平行。即，優(yōu)選上述視角控制元件是透過擴(kuò)散性顯示各向異性的元件，以擴(kuò)
散主軸方位相對于E型偏光元件的元件平面內(nèi)的吸收軸方位平行的方 式配置。在本說明書中"擴(kuò)散主軸方位"是指視角控制元件的元件平 面內(nèi)的方向(方位)中不透明狀態(tài)最高的方位(平行光線透過率最小 的方位)。由此，通過如上所述配置視角控制元件，能夠高效率地控制 透過E型偏光元件的光的行進(jìn)方向，因此能夠以廣的方位和視角高效 率地實(shí)現(xiàn)良好的明亮狀態(tài)。作為透過擴(kuò)散性顯示各向異性的視角控制 元件，能夠列舉微透鏡陣列片等。擴(kuò)散主軸方位可以是單個也可以是 多個，但從透過E型偏光元件的光的行進(jìn)方向控制的效率性的觀點(diǎn)出 發(fā)，優(yōu)選為單個。
優(yōu)選上述視角控制元件是控制入射光線的出射方向的光學(xué)元件單 位呈面狀排列的元件，以其排列方向相對于E型偏光元件的元件平面 內(nèi)的吸收軸方位平行或正交的方式配置。通過這樣配置視角控制元件， 能夠更高效率地控制透過E型偏光元件的光的行進(jìn)方向，因此能夠以 廣的方位和視角更為高效率地實(shí)現(xiàn)良好的明亮狀態(tài)。作為上述光學(xué)元 件單位面狀排列的視角控制元件，能夠適當(dāng)使用微透鏡陣列膜、雙凸 透鏡膜和光衍射膜。即，上述視角控制元件優(yōu)選為選自微透鏡陣列膜、 雙凸透鏡膦和光衍射膜中的至少一種光學(xué)元件。此外，在本說明書中 所謂"光學(xué)元件單位"，是指控制入射光線的出射方向的微小的結(jié)構(gòu)單 位，例如，能夠列舉在微透鏡陣列膜上形成的凸透鏡、在雙凸透鏡膜 上形成的半圓柱形的細(xì)長透鏡等。
上述第一或第二偏光控制系統(tǒng)，可以只具有E型偏光元件作為多 個偏光元件，但是優(yōu)選還包括O型偏光元件。例如，在想要使用兩枚 同型的偏光元件實(shí)現(xiàn)正交尼科爾狀態(tài)的情況下，在透過軸方位和吸收 軸方位以外的方位從傾斜方向觀察時(shí)，由于兩枚偏光元件的透過軸方 位和吸收軸方位在幾何學(xué)上不平行，所以有可能發(fā)生漏光。相對于此, 在想要組合E型偏光元件和O型偏光元件實(shí)現(xiàn)正交尼科爾狀態(tài)的情況 下，由于E型偏光元件的透過軸方位和O型偏光元件的吸收軸方位即 使從傾斜方向觀察也為平行，所以不會發(fā)生漏光。即，通過使E型偏 光元件和O型偏光元件組合，能夠以廣的方位和視角實(shí)現(xiàn)更為良好的 暗狀態(tài)。另外，O型偏光元件由于能夠使電場矢量的振動方向與元件
15法線方向平行的光透過，所以通過使E型偏光元件和O型偏光元件組 合，與僅組合E型偏光元件的結(jié)構(gòu)相比，能夠以廣的方位和視角實(shí)現(xiàn) 更為良好的明亮狀態(tài)。
本發(fā)明中"O型偏光元件"是指滿足下列式(F)的關(guān)系的光學(xué)元件。
|Ka—Kz|>|Kt—Kz| (F)
上述O型偏光元件優(yōu)選滿足KzxdS50mn的關(guān)系。當(dāng)Kzxd超過 5ten時(shí)，有可能不能進(jìn)行良好的明亮顯示。另外，O型偏光元件只要 滿足式(F)的關(guān)系，則既可以滿足KKKz的關(guān)系，也可以滿足Kz《Kt 的關(guān)系，但是從減低吸收率和/或透過率的視角依存的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選 "Ktxd"和"Kzxd"的差越小越好，優(yōu)選滿足IKtxd—Kzxdl^5nm。并 且，O型偏先元件的元件平面外的透過軸可以相對于元件平面垂直也 可以傾斜。此外，偏光元件的元件平面外的透過軸是指在與偏光元件 的元件平面不平行的方向中雙折射率的虛數(shù)部最大的方向。
上述E型偏光元件和O型偏光元件的層疊順序并沒有特別限定。 即，可以是E型偏光元件配置在比O型偏光元件更靠出射而側(cè)，也可 以是0型偏光元件配置在比E型偏光元件更靠出射面?zhèn)取?br> 上述E型偏光元件和O型偏光元件優(yōu)選成正交尼科爾配置。即， 當(dāng)從偏光元件的元件法線方向觀察本發(fā)明的第一或第二偏光控制系統(tǒng) 時(shí)，優(yōu)選E型偏光元件的元件平面內(nèi)的吸收軸方位和O型偏光元件的 元件平面內(nèi)的透過軸方位平行。這種方式能夠適合用于具有在E型偏 光元件和O型偏光元件之間夾持有液晶層的結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置等。
本發(fā)明還是使用上述第一或第二偏光控制系統(tǒng)的顯示裝置。本發(fā) 明的顯示裝置由于使用能夠以廣的方位和視角實(shí)現(xiàn)良好的暗狀態(tài)和明 亮狀態(tài)的偏光控制系統(tǒng)而構(gòu)成，因此能夠提供在廣的方位視野角特性 得到改善的高顯示品質(zhì)的顯示裝置。此外，作為顯示裝置并沒有特別 限定，能夠列舉透過型、透過反射兩用型(半透過型)的液晶顯示裝 置等。
優(yōu)選上述顯示裝置包括在至少一方為E型偏光元件的一對偏光元 件之間包含液晶層而構(gòu)成的液晶顯示面板，并且在上述液晶顯示面板 觀察面?zhèn)染哂幸暯强刂圃?。?jù)此，使用液晶層的電光學(xué)效應(yīng)進(jìn)行顯示的顯示裝置也能夠在廣方位改善視野角特性。上述液晶顯示面板具有依次層疊有背面?zhèn)绕庠?、背面?zhèn)然濉⒁壕?、觀察面?zhèn)然搴陀^察面?zhèn)绕庠慕Y(jié)構(gòu)，從減少層疊數(shù)或者保護(hù)偏光元件不受機(jī)械損傷的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選背面?zhèn)绕庠渲迷诒缺趁鎮(zhèn)然甯恳壕觽?cè)，優(yōu)選觀察面?zhèn)绕庠渲迷诒扔^察面?zhèn)然甯恳壕觽?cè)。另外，視角控制元件只要配置在比觀察面?zhèn)绕庠坑^察面?zhèn)?，則也可以比其他的部件靠背面?zhèn)扰渲谩?br> 優(yōu)選上述一對的偏光元件中的一方為E型偏光元件，另一方為O型偏光元件。如上所述，通過組合E型偏光元件和O型偏光元件，能夠減低在傾斜方向的漏光，因此能夠以廣的方位和視角實(shí)現(xiàn)更好的黑亮度。另外，由于O型偏光元件能夠使電場矢量的振動方向與元件法線方向平行的光透過，所以通過組合E型偏光元件和O型偏光元件，能夠以廣的方位和視角實(shí)現(xiàn)更好的白亮度。即，通過組合E型偏光元件和O型偏光元件，能夠提供在廣方位視野角特性得到改善的更高顯示品質(zhì)的顯示裝置。
優(yōu)選上述E型偏光元件和O型偏光元件成正交尼科爾配置。即，當(dāng)從元件法線方向觀察本發(fā)明的顯示裝置時(shí)，優(yōu)選E型偏光元件的元件平面內(nèi)的吸收軸方位和O型偏光元件的元件平面內(nèi)的透過軸方位平行。這樣的方式，從實(shí)現(xiàn)高對比度的觀點(diǎn)出發(fā)，能夠適合用于在正交尼科爾配置的兩枚偏光元件之間插入液晶層，想要利用液晶層的電光學(xué)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)平行尼科爾狀態(tài)的液晶顯示裝置等。顯示裝置的顯示模式并沒有特別限定，優(yōu)選VA模式、IPS模式等。
優(yōu)選上述顯示裝置使用向與E型偏光元fl^的元件平面內(nèi)的吸收軸方位平行的方位射出的光量比向與E型偏光元件的元件平面內(nèi)的透過軸方位平行的方位射出的光量大的光源裝置進(jìn)行顯示。E型偏光元件幾乎吸收全部向與元件平面內(nèi)的透過軸方位平行的方位行進(jìn)的光。因此,通過使用具有上述功能的光源裝置，由于能夠減低E型偏光元件吸收的光量，所以能夠提高光利用效率，其結(jié)果是，能夠提供廣視野角且對比度高的明亮的顯示裝置。
上述光源裝置通常配置在液晶顯示面板的背面?zhèn)?。作為上述光源裝置的形式，能夠列舉(1)具有光源的形式、(2)具有光源和指向性
17控制部件的形式。(1)的形式是光源射出具有指向性的光，作為射出具有指向性的光的光源，并沒有特別限定，能夠列舉激光光源、點(diǎn)狀
光源等。(2)的形式是對從光源射出的指向性小的光通過指向性控制部件賦予上述指向性而射出的形式。作為射出指向性小的光的光源，并沒有特別限定，可以列舉冷陰極熒光管(CCFL)、熱陰極熒光管(HCFL)等熒光管，發(fā)光二極管(LED)等。作為指向性控制部件，能夠列舉具有聚光功能的棱鏡膜、擴(kuò)散度根據(jù)方向而不同的各向異性
擴(kuò)散片等。光源的配置方式也沒有特別限定，可以是正下方型也可以是側(cè)光源型。
利用本發(fā)明的偏光控制系統(tǒng)，通過使用E型偏光元件，能夠以廣的方位和視危實(shí)現(xiàn)良好的暗狀態(tài)，并且通過使用控制透過上述E型偏光元件的光的行進(jìn)方向的視角控制元件，能夠以廣的方位和視角實(shí)現(xiàn)良好的明亮狀態(tài)。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的液晶顯示裝置的概略立體圖。圖2是表示實(shí)施例1 4、比較例1和2的液晶顯示裝置的對比度的視野角特性的圖表。
圖3是表示實(shí)施例1 4、比較例1和2的液晶顯示裝置的白亮度
的視野角特性的圖表。
圖4A是表示關(guān)于四種偏光控制系統(tǒng)(i ) (iv)的正交透過率的極角60°的方位角依存性的圖。
圖4B是表示關(guān)于四種偏光控制系統(tǒng)(i ) (iv)的平行透過率的極角60。的方位角依存性的圖。
圖5A是表示關(guān)于四種偏光控制系統(tǒng)(i ) (iv)的正交透過率的方位角0。的極角依存性的圖。
圖5B是表示關(guān)于四種偏光控制系統(tǒng)(i ) (iv)的平行透過率的方位角0。的極角依存性的圖。
圖6A是表示關(guān)于四種偏光控制系統(tǒng)(i ) (iv)的正交透過率的方位角45。的極角依存性的圖。
圖6B是表示關(guān)于四種偏光控制系統(tǒng)(i ) (iv)的平行透過率
18的方位角45°的極角依存性的圖。
圖7A是表示關(guān)于四種偏光控制系統(tǒng)(i ) (iv)的正交透過率 的方位角鄰。的極角依存性的圖。
圖7B是表示關(guān)于四種偏光控制系統(tǒng)(i ) (iv)的平行透過率 的方位角卯。的極角依存性的圖。
圖8A是表示O型偏光元件的偏光特性的概略立體圖。箭頭的長 度表示消光系數(shù)的大小。
圖8B是表示E型偏光元件的偏光特性的概略立體圖。箭頭的長度 表示消光系數(shù)的大小。
圖9A是表示在起偏器和檢偏器使用同型偏光元件進(jìn)行正交尼科 爾li置的情況下，從偏光元件的元件法線方向觀察時(shí)的各偏光軸的配 置關(guān)系的概略平而圖。
圖9B是表示在與圖9A相同的情況下，放倒視角到45°方位觀察 時(shí)的各偏光軸的配置關(guān)系的概略平面圖。
圖10A是表示在起偏器使用E型偏光元件，在檢偏器使用O型偏 光元件進(jìn)行正交尼科爾配置的情況下，從偏光元件的元件法線方向觀 察時(shí)的各偏光軸的配置關(guān)系的概略平面圖。
圖10B是表示在與圖10A相同的情況下，放倒視角到45°方位觀 察時(shí)的各偏光軸的配置關(guān)系的概略平面圖。
符號說明
a:吸收軸
t: 透過軸
起偏器的透過軸
2:起偏器的吸收軸
3:檢偏器的吸收軸
00:液晶顯示裝置
10:擴(kuò)散照明單元(光源裝置)
11:光反射片
12:光源
13:光擴(kuò)散板
14:指向性控制單元
19120: 液晶單元
12" 背面?zhèn)然?br> 122:液晶層
123:觀察面?zhèn)然?br> 130: 液晶顯示面板
l鄰-視角控制膜(視角控制元件)
具體實(shí)施例方式
圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的液晶顯示裝置的概略立體圖。 本實(shí)施方式的液晶顯示裝置，如圖1所示，具有依次層疊有擴(kuò)散 照明單元(光源裝置)110;由0型偏光元件115、液晶單元120和E 型偏光元件125構(gòu)成的液晶顯示而板130;和視角控制膜(視角控制元 件)140的結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式的液晶顯示裝置100能夠以現(xiàn)有公知的方 法為基準(zhǔn)形成。即，液晶顯示裝置IOO能夠由擴(kuò)散照明單元110、液晶 顯示面板130、視角控制膜140和根據(jù)需要適當(dāng)組合相位差膜等結(jié)構(gòu)部
件，組裝驅(qū)動電路等形成。
作為本發(fā)明的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)，除至少使用E型偏光元件作
為一方的偏光元件，以及，使用視角控制膜以外并沒有特別限定，以 現(xiàn)有公知的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)為基準(zhǔn)。例如，在本實(shí)施方式中，O 型偏光元件115配置在比液晶單元120更靠背面?zhèn)?，E型偏光元件125 配置在比液晶單元120更靠觀察面?zhèn)?，但是E型偏光元件125配置在 比液晶單元120更靠背面?zhèn)?，O型偏光元件115配置在比液晶單元120 更靠觀察面?zhèn)纫部梢?。另外，在本?shí)施方式中，視角控制膜140不是 構(gòu)成液晶顯示面板130的部件(不是液晶顯示面板130的一部分)，但 是也可以是構(gòu)成液晶顯示面板130的部件(也可以是液晶顯示面板130 的一部分)，例如可以與E型偏光元件125 —體形成。 以下，關(guān)于各部件進(jìn)行說明。
擴(kuò)散照明單元110由光反射片111、多個光源112、光擴(kuò)散板113 和指向性控制單元(指向性控制部件)114構(gòu)成。作為光源112,能夠 使用現(xiàn)有公知的光源，例如能夠使用冷陰極熒光管(CCFL)、熱陰極 熒光管(HCFL)等熒光管、發(fā)光二極管(LED)等。作為指向性控制
20單元114，為了有效地獲得本發(fā)明的效果，例如，能夠使用具有聚光功
能的棱鏡膜(住友3M (住友xy—工jo公司制，商品名亮度上升
膜BEF)、擴(kuò)散度根據(jù)方向不同的各向異性擴(kuò)散片(例如，參照日本專 利特開平4-314522號公報(bào))。
在本實(shí)施方式中，如圖1所示，擴(kuò)散照明單元ilO優(yōu)選射出向與y 軸方位平行的方位的射出光量比向與x軸方位平行的方位的射出光量 大的擴(kuò)散光。即，從多個光源U2射出亮度的角度依存性小的低指向 性的擴(kuò)散光，但是優(yōu)選指向性控制單元114對該擴(kuò)散光賦予上述的指 向性。其原因是，E型偏光元件125在與透過軸t的軸方位平行的方位 比與O型偏光元件U5的透過軸t的軸方倥平行的方位更多地吸收從 傾斜方向入射的光。因此，為了減少向與E型偏光元件125的透過軸t 的軸方位平行的方位入射的光，預(yù)先減少從擴(kuò)散照明單元110向該方 位的出射光，增加向與E型偏光元件125的吸收軸a的軸方位平行的 方位的出射光的相對量，從光利用效率的觀點(diǎn)看是有利的。另外，通 過將擴(kuò)散照明單元110與視角控制膜140組合進(jìn)行最佳設(shè)計(jì)，能夠任 意地調(diào)整最終射出到觀察而側(cè)的光的強(qiáng)度分布。
液晶顯示面板130具有依次層疊有O型偏光元件U5、液晶單元 120和E型偏光元件125的結(jié)構(gòu)。
O型偏光元件115以在x軸方向具有元件平面內(nèi)的吸收軸a,在y 方向具有元件平面內(nèi)的透過軸t的方式配置。關(guān)于在本發(fā)明中使用的O 型偏光元件U5，并不限定于該材料和形成方法，例如能夠列舉使具有 二色性的碘配位化合物等吸附在聚乙烯醇類膜，沿著某一定方向延伸、 取向的元件。關(guān)于該O型偏光元件，市場出售的很多，例如能夠使用 偏光元件(日東電工公司制，商品名SEG1224DU)等。
液晶單元.120具有依次層疊有背面?zhèn)然?21、液晶層122和觀察 面?zhèn)然?23的結(jié)構(gòu)。液晶單元120夾持在正交尼科爾配置的一對O 型偏光元件.11S和E型偏光元件125之間，利用液晶層122的電光學(xué) 效應(yīng)，能夠?qū)⑷肷涔獾钠鉅顟B(tài)調(diào)制為所希望的偏光狀態(tài)。關(guān)于本發(fā) 明所使用的液晶單元120,從不依賴于觀察方向使O型偏光元件115 的吸收軸a和E型偏光元件125的透過軸t所成的角度為一定并使視野 角擴(kuò)大的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選TN模式、VA模式、IPS模式等使用正交尼
21科爾配置的偏光元件的液晶單元，但是也能夠使用任意的液晶單元。
在本實(shí)施方式中，作為液晶單元120使用VA模式液晶單元。在VA模 式液晶單元120中，液晶層122由在電壓斷開狀態(tài)下相對于基板垂直 取向的液晶分子構(gòu)成。
E型偏光元件125以在x軸方向具有元件平面內(nèi)的透過軸t，在y 軸方向具有元件平面內(nèi)的吸收軸a的方式配置。關(guān)于在本發(fā)明中使用 的E型偏光元件125，其材料和形成方法并沒有特別限定，例如公知有 使二色性色素由溶致液晶流動取向而取向的元件等。關(guān)于該E型偏光 元件，市場出售的很多，例如能夠列舉偏光元件(Optiva公司制，商 品名LC Polarizer)。
關(guān)于視角控制膜140,只要能夠控制透過光的行進(jìn)方向，則其材料 和形成方法并沒有特別的限定，例如，能夠列舉透鏡膜(例如，參照 日本專利特開平5-249453號公報(bào))、散射膜(例如，參照日木專利特開 平6-82776號公報(bào))、光衍射膜(例如，參照日本專利特開平9-127331 號公報(bào))等。另外，也可以是作為液晶顯示裝置的觀察面?zhèn)绕庠?的表面處理而實(shí)用化的防眩膜(例如，日東電工公司制，商品名 AG150)。通過使用這樣的視角控制膜140控制透過光的行進(jìn)方向，能 夠改善明亮狀態(tài)的視野角特性。
在本實(shí)施方式中，作為視角控制膜140,能夠使用現(xiàn)有公知的雙凸 透鏡片等，例如能夠使用透鏡片(大日本印刷公司制，商品名UCS 片)。此外，也可以使用比雙凸透鏡片薄的、能夠與其他的光學(xué)部件形 成為一體的雙凸透鏡膜。此外，E型偏光元件125,和與其吸收軸a的 軸方位平行的方位相比，向與透過軸t的軸方位平行的方位的透過光量 小。因此，從使各方位的透過光強(qiáng)度均勻化，以廣的方位和視角實(shí)現(xiàn) 更良好的明亮狀態(tài)的觀點(diǎn)看，如圖l所示，視角控制膜140優(yōu)選具有 使來自與y軸方位平行的方位的入射光的一部分向與x軸方位平行的 方位射出的功能。即，視角控制膜140優(yōu)選具有使來自與E型偏光元 件125的吸收軸a的軸方位平行的方位的入射光的一部分向與透過軸t 的方位平行的方位射出的功能。
以下揭示實(shí)施例，更加詳細(xì)地說明本發(fā)明，但是本發(fā)明并不僅限 定于這些實(shí)施例。<實(shí)施例1>
首先，通過剝離市場出售的常黑VA模式的液晶顯示裝置(夏普公 司制，商品名LC20AX-5)的液晶顯示面板的兩側(cè)(觀察面?zhèn)群捅趁?側(cè))的偏光元件和相位差膜，準(zhǔn)備好液晶單元。接著，將三醋酸纖維 素膜(富士寫真7^f》厶社制，商品名TD-80U)作為基底膜，將固 體含量濃度16.7重量％的含有二色性色素的溶致液晶水溶液(Optiva 公司制，商品名LC polarizer)以線錠(wire bar)涂敷成厚度4jim之 后，以40'C進(jìn)行干燥制作E型偏光元件，配置在液晶單元的背面?zhèn)取?這時(shí)，基底膜成為液晶單元的外側(cè)(涂敷而成為液晶單元側(cè))。
另外，在液晶單元的觀察面?zhèn)?，將O型偏光元件(日東電工公司 制，商品名SEG1224DU)以O(shè)型偏光元件的元件平面內(nèi)的吸收軸方 位與E型偏光元件的元件平面內(nèi)的吸收軸方位正交的相對關(guān)系配置。 而且，在液晶單元與背面?zhèn)绕庠g，配置有負(fù)片型C板。該負(fù) 片型C板的功能是消除從傾斜視角(傾斜方向)觀察時(shí)發(fā)生的液晶單 元的液晶的相位差，在VA模式的液晶顯示裝置的情況下，加果使用已 選擇最佳相位差的負(fù)片型C板，則在全方位達(dá)成該目的。在本實(shí)施例 中，通過將降冰片烯類透明膜(JSR公司制，商品名ARTON (注冊 商標(biāo)))逐次2軸延伸，使用(nx—nz) xd=260nm的負(fù)片型C板。進(jìn) 一歩，在O型偏光元件的觀察面?zhèn)龋ㄟ^使將二氧化硅微粒分散混合 于紫外線固化性樹脂的物質(zhì)固化，配置調(diào)整至霧值65%的擴(kuò)散片(視 角控制元件)。
在本實(shí)施例中，使用PEM式分光橢圓計(jì)(商品名M-220,曰本 分光公司制)測定出折射率和相位差。(nx—nz) xd的值從相位差膜法 線方向、從法線方向傾斜40°的傾斜方向、和從法線方向傾斜一40°的 傾斜方向的各個方向測定相位差，由一般的折射率橢圓式的曲線擬合 (曲線近似)計(jì)算出。此外，傾斜方位為與面內(nèi)滯相軸正交的方位。
由從市場出售的TV用常黑VA模式的液晶顯示裝置(夏普公司制, 商品名LC20AX-5)的擴(kuò)散背光源系統(tǒng)拆除棱鏡片和提高亮度膜(反 射型偏光膜)后的裝置(以下也稱作"標(biāo)準(zhǔn)背光源")對這樣得到的液 晶顯示面板進(jìn)行照明，成為實(shí)施例1的液晶顯示裝置。
在本實(shí)施例中使用的O型偏光元件的Kaxd、Ktxd和Kzxd分別為385nm、5nm和5mn。另外，在本實(shí)施例中制作的E型偏光元件的Kaxd、 Ktxd和Kzxd分別為195nm、 25nm和l卯nm。此外，Kaxd和Ktxd利 用現(xiàn)有的方法根據(jù)透過率的測定結(jié)果進(jìn)行倒算計(jì)算，Kzxd根據(jù)傾斜視 角的透過率的測定結(jié)果進(jìn)行倒算計(jì)算。 <實(shí)施例2>
本實(shí)施例的液晶顯示裝置，除以下結(jié)構(gòu)以外，其他都與實(shí)施例1 是相同的結(jié)構(gòu)，不同之處在于作為視角控制元件，將在透明的基底 膜(材質(zhì)聚酯，厚度188,)的單面形成有凸透鏡組(材質(zhì)紫外 線固化型丙烯酸樹脂，透鏡底面為正六邊形且散射強(qiáng)度15°,透鏡的 排列間距64拜)的微透鏡陣列片(參照日本專利特開平5-249453號 公報(bào)的實(shí)施例1),以形成凸透鏡組的面作為液晶單元側(cè)，相反的面作 為觀察面?zhèn)?，其擴(kuò)散主軸方位與O型偏光元件的元件平面內(nèi)的透過軸 方位(E型偏光元件的元件平面內(nèi)的吸收軸方位)平行的方式配置。
<實(shí)施例3>
本實(shí)施例的液晶顯示裝置，除以下結(jié)構(gòu)以外，其他都與實(shí)施例1 是相同的結(jié)構(gòu)，不同之處在于作為視角控制元件，將光衍射膜(住 友化學(xué)公司制，商品名LUM1STY (》SX于^f一)(注冊商標(biāo))，商 品號MFX-1515),以能夠得到其不透明狀態(tài)的方位與O型偏光元件 的元件平面內(nèi)的透過軸方位(E型偏光元件的元件平面內(nèi)的吸收軸方 位)平行的方式配置。
<實(shí)施例4>
本實(shí)施例的液晶顯示裝置，除以下結(jié)構(gòu)以外，其他都與實(shí)施例1 是相同的結(jié)構(gòu)，不同之處在于在標(biāo)準(zhǔn)背光源與液晶顯示面板之間， 將棱鏡片(住友3M(只y—工iO.公司制，商品名提高亮度膜BEF III)以對向與B型偏光元件的元件平面內(nèi)的吸收軸方位平行的方位的 擴(kuò)散出射光進(jìn)行聚光的相對關(guān)系配置。
<比較例1>
本比較例的液晶顯示裝置，在液晶單元的兩側(cè)，將O型偏光元件 (日東電工公司制，商品名SEG1224DU)以背面?zhèn)萇型偏光元件的 吸收軸方位和觀察面?zhèn)萇型偏光元件的吸收軸方位正交的關(guān)系配置。 另外，在背面?zhèn)萇型偏光元件和液晶單元之間，配置有用于將暗狀態(tài)
24廣視野角化的2軸性相位差膜。該2軸性相位差膜以方位角45°視角 40°的方向的漏光最小的方式進(jìn)行最佳設(shè)計(jì)，通過將降冰片烯類透明膜 (JSR公司制，商品名ARTON)逐次2軸延伸，成為(nx—ny)xd-60nm、 (nx—nz) xd-260nm的2軸性相位差膜。用標(biāo)準(zhǔn)背光源照明通過這樣 得到的液晶顯示面板，作為比較例l的液晶顯示裝置。
在本比較例中，用PEM式分光橢圓計(jì)(商品名M-220，日本分 光公司制)測定折射率和相位差。(nx—nz) xd的值是從相位差膜法線 方向、由法線方向傾斜40°的傾斜方向和由法線方向傾斜140°的傾斜方 向這三個方向測定相位差，并根據(jù)一般的折射率橢圓式的曲線擬合(曲 線近似〉計(jì)算得出。此外，傾斜方位為與面內(nèi)滯相軸正交的方位。 <比較例2>
本比較例的液晶顯示裝置，除沒有配置擴(kuò)散片(視角控制元件) 以外，其他與實(shí)施例1為同樣的結(jié)構(gòu)。 <評價(jià)>
使用視野角測定裝置(ELDIM公司制，商品名Ez-Contrast160)，
測定各例的液晶顯示裝置的白亮度和對比度(白亮度/黑亮度〉。此外， 測定方向以觀察面?zhèn)鹊钠庠耐高^軸方位為基準(zhǔn)(方位角0°)，在 在元件平而內(nèi)測定的方位角0、 20、 45、 70和卯°的各方位，為由元件 法線方向傾倒40。的方向。在下列表l、圖2和3中表示測定結(jié)果。
表1
背面w觀察面擁 偏光元件視角 控制鵬照明對比度白亮度(cd/m2)0°20°4S。70。卯。0。20°45'70。
實(shí)施例lE型o型擴(kuò)散片標(biāo)準(zhǔn) 背光涯140135130130135140135125115100
實(shí)施例2E型O型微透鏡 陣判標(biāo)準(zhǔn) 背光海135130130135!40l幼135130120110
實(shí)施例3E型O型光衍射標(biāo)準(zhǔn) 背光源140130130130135135135130125120
實(shí)施例4E型o型擴(kuò)散片追加 梭鎮(zhèn)片145，3513513S1402加195l卯l抑170
比較例lO型o型無標(biāo)準(zhǔn) 背光癱240l加卯120230230230230230230
比較例2E型o型無標(biāo)準(zhǔn) 背光涯1651501401 150180160，30100肪
25根據(jù)表1和圖2可知，實(shí)施例1 3和比較例2通過組合使用O型 偏光元件和E型偏光元件,與使用兩枚O型偏光元件的比較例1相比， 在方位角20、 45和70°的方位40,角的對比度高，而且在全方位幾乎 為一定的值。即，可知對比度的視野角特性得到改善。另外，根據(jù)表l 和圖3可知，實(shí)施例1 3通過使用視角控制膜，與比較例2相比，白 亮度的視野角特性得到改善。并且，實(shí)施例4通過對標(biāo)準(zhǔn)背光源追加 棱鏡片，使擴(kuò)散照明單元形成為與和E型偏光元件的透過軸方位平行 的方位相比，向與吸收軸方位平行的方位的出射光的相對量大，因此 可知與實(shí)施例l相比，白亮度的絕對值在廣的方位和視角中上升。
此外，本說明書中，只要沒有特別限定，偏光元件的透過軸和吸 收軸分別指偏光元件的元件平面內(nèi)的透過軸和吸收軸。
在本說明書中的"以上"、"以下"包括該數(shù)值(邊界值)。
此外，本巾請以2006年9月7日提出屮請的日本國專利中請 2006-243284號為基礎(chǔ)，基于巴黎公約或進(jìn)入國的法規(guī)主張優(yōu)先權(quán)。該 中請的內(nèi)容，其整體作為參照引入本中請中。
權(quán)利要求
1、一種偏光控制系統(tǒng)，其使用多個偏光元件而構(gòu)成，其特征在于該偏光控制系統(tǒng)包括E型偏光元件和控制透過該E型偏光元件的光的行進(jìn)方向的視角控制元件。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏光控制系統(tǒng)，其特征在于 所述視角控制元件使從與E型偏光元件的元件平面內(nèi)的吸收軸方位平行的方位入射的光的一部分向與該E型偏光元件的元件平面內(nèi)的 透過軸方位大致平行的方位射出。
3、 根據(jù)權(quán)刺要求1所述的偏光控制系統(tǒng)，其特征在于-所述視角控制元件是選自透鏡膜、散射膜、光衍射膜和防眩膜中的至少一種光學(xué)元件。
4、 根據(jù)權(quán)利耍求1所述的偏光控制系統(tǒng)，其特征在于-所述偏光控制系統(tǒng)還包括O型偏光元件。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的偏光控制系統(tǒng)，其特征在于-所述E型偏光元件和O型偏光元件成正交尼科爾配置。
6、 一種顯示裝置，其特征在于 使用權(quán)利要求1所述的偏光控制系統(tǒng)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示裝置，其特征在于.-所述顯示裝置包括在至少一方為B型偏光元件的一對偏光元件之間包含液晶層而構(gòu)成的液晶顯示面板，并且在該液晶顯示面板的觀察 面?zhèn)染哂幸暯强刂圃?br> 8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的顯示裝置，其特征在于 所述一對偏光元件中的一方為E型偏光元件，另一方為O型偏光元件。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其特征在于-所述E型偏光元件和O型偏光元件成正交尼科爾配置。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示裝置，其特征在于-所述顯示裝置使用向與E型偏光元件的元件平面內(nèi)的吸收軸方位平行的方位射出的光量比向與E型偏光元件的元件平面內(nèi)的透過軸方 位平行的方位射出的光量大的光源裝置進(jìn)行顯示。
11、 一種偏光控制系統(tǒng)，其使用多個偏光元件而構(gòu)成，其特征在于該偏光控制系統(tǒng)包括E型偏光元件和以成為不透明狀態(tài)的方位相 對于該E型偏光元件的元件平面內(nèi)的吸收軸方位平行的方式配置的視 角控制元件。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的偏光控制系統(tǒng)，其特征在于 所述視角控制元件是透過擴(kuò)散性顯示各向異性的元件，以擴(kuò)散主軸方位相對于E型偏光元件的元件平面內(nèi)的吸收軸方位平行的方式配
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的偏光控制系統(tǒng)，其特征在于-所述視角控制元件是控制入射光線的出射方向的光學(xué)元件單位呈面狀排列的元件，以其排列方向相對于B型偏光元件的元件平面內(nèi)的 吸收軸方位平行或正交的方式配置。
14、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的偏光控制系統(tǒng)，其特征在于-所述視角控制元件是選自微透鏡陣列膜、雙凸透鏡膜和光衍射膜中的任一種光學(xué)元件。
15、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的偏光控制系統(tǒng)，其特征在于 所述偏光控制系統(tǒng)還包括O型偏光元件。
16、根據(jù)權(quán)利要求15所述的偏光控制系統(tǒng)，其特征在于-所述E型偏光元件和O型偏光元件成正交尼科爾配置。
17、一種顯示裝置，其特征在于-使用權(quán)利要求11所述的偏光控制系統(tǒng)。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的顯示裝置，其特征在于.-所述顯示裝置包括在至少一方為E型偏光元件的一對偏光元件之間包含液晶層而構(gòu)成的液晶顯示面板，并且在該液晶顯示面板的觀察 面?zhèn)染哂幸暯强刂圃?br> 19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的顯示裝置，其特征在于所述一對偏光元件中的一方為E型偏光元件，另一方為O型偏光 元件。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的顯示裝置，其特征在于-所述E型偏光元件和O型偏光元件成正交尼科爾配置。
21、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的顯示裝置，其特征在于 所述顯示裝置使用向與E型偏光元件的元件平面內(nèi)的吸收軸方位平行的方位射出的光量比向與E型偏光元件的元件平面內(nèi)的透過軸方 位平行的方位射出的光量大的光源裝置進(jìn)行顯示。
全文摘要
本發(fā)明提供偏光控制系統(tǒng)和使用該系統(tǒng)的顯示裝置，其通過使用E型偏光元件，能夠以廣的方位和視角實(shí)現(xiàn)良好的暗狀態(tài)，并且通過使用控制透過所述E型偏光元件的光的行進(jìn)方向的視角控制元件，能夠以廣的方位和視角實(shí)現(xiàn)良好的明亮狀態(tài)。本發(fā)明的偏光控制系統(tǒng)是使用多個偏光元件構(gòu)成的偏光控制系統(tǒng)，所述偏光控制系統(tǒng)包括E型偏光元件和控制透過所述E型偏光元件的光的行進(jìn)方向的視角控制元件。
文檔編號G02B5/30GK101512400SQ20078003296
公開日2009年8月19日 申請日期2007年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月7日
發(fā)明者坂井彰 申請人:夏普株式會社