專利名稱：顯示元件和顯示元件的制法以及具備顯示元件的電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所涉及具備液晶顯示面板(panel)與照明該液晶顯示面板的背光燈的顯示元件和顯示元件的制法以及具備顯示元件的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
以往，在液晶顯示元件的領(lǐng)域中，被強(qiáng)烈要求降低消耗功率，并被要求盡量增大像素的區(qū)域來提高顯示的明亮度。所以，在有源矩陣基板整個面上形成厚膜的絕緣膜，并在該絕緣膜上形成反射型像素電極的顯示元件被付諸實(shí)用。這樣，在具有將像素電極設(shè)置于絕緣膜上的結(jié)構(gòu)的顯示元件中，由于能夠采用配置在絕緣膜下層的掃描線或信號線與配置在上層的像素電極之間不會發(fā)生電短路的結(jié)構(gòu)，所以，能夠以重疊在這些布線上的方式在較廣的面積內(nèi)形成像素電極。由此，可將包含形成有薄膜晶體管(ThinFilm transistor以下，簡略標(biāo)記為TFT)等開關(guān)元件和掃描線、信號線的區(qū)域幾乎全部作為用于顯示的像素區(qū)域，從而，可提高開口率并獲得明亮的顯示。
而且，由于僅在使用了反射型像素電極的液晶顯示方式下，其不能在暗處使用，所以，也廣泛使用在液晶顯示元件中一并設(shè)置背光燈，構(gòu)成能夠部分地透過顯示反射型液晶顯示元件的半透過反射型液晶顯示元件。
在半透過反射型液晶顯示元件中，由于在一個像素內(nèi)分割成光透過顯示部與光反射顯示部，所以，例如若想增大光反射顯示部的面積，則需要減小光透過顯示部的面積等，在透過與反射雙方的顯示方式下成為相互制約的關(guān)系。因此，在將光透過顯示部的面積設(shè)定得較窄的情況下，存在會產(chǎn)生液晶顯示元件的亮度不均的危險。
為了消除在由背光燈進(jìn)行透過顯示半透過反射型液晶顯示元件時的亮度不均，提出了一種在半透過型TFT液晶顯示面板與背光燈之間配置微透鏡陣列，并在背光燈的上面安裝棱鏡片的方法(例如，專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1的液晶顯示元件構(gòu)成為，通過配置在液晶顯示面板與背光燈之間的微透鏡陣列，使具有強(qiáng)指向性的光照射到所述光透過顯示部。
但是，專利文獻(xiàn)1中記載的液晶顯示元件，僅是使構(gòu)成微透鏡陣列的多個透鏡中的一個透鏡與液晶顯示面板的一個光透過顯示部對應(yīng)進(jìn)行聚光的結(jié)構(gòu)，由此，通過微透鏡陣列聚光的背光燈的出射光，以狹小的角度擴(kuò)散。所以，在液晶顯示面板顯示面的法線方向亮度高，可獲得良好的可見性，但是，存在著在液晶顯示面板顯示面中獲得高亮度的視野角狹窄的問題。
也可通過在液晶顯示面板顯示面設(shè)置擴(kuò)散板來改善視野角，但存在如下問題外部光散射增加使對比度下降等；由于出射光會擴(kuò)散到使用者的觀察角度范圍以外，所以，使用者觀察方向的亮度下降；由微透鏡陣列對背光燈出射光進(jìn)行聚光的效果下降。
在使用液晶顯示元件的便攜電話等移動設(shè)備中，由于使用者手持使用、觀察的情況較多，所以，從使用者的觀察角度主要被限定在液晶顯示面板顯示面法線的下方向。因此，即使僅在顯示面法線附近的角度范圍內(nèi)使液晶顯示元件的亮度增高，實(shí)際上也存在著使用者不能獲得高可見性的問題。
而且，在用于移動設(shè)備的直視型液晶顯示元件中，多數(shù)情況下會在液晶顯示面板上貼附使用偏振片，但是由于在將偏振片貼附于基板時而使用的粘接劑會產(chǎn)生光的折射，所以，存在來自使用者的可見性進(jìn)一步降低的危險。
專利文獻(xiàn)1特開2003-107505號公報發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明鑒于上述事項(xiàng)，其目的在于提供一種顯示裝置，該顯示裝置在半透過反射型或透過型液晶顯示元件中，可使背光燈出射光透過液晶顯示面板時的角度最佳化，并可實(shí)現(xiàn)提高亮度與可見性及降低消耗功率。
為了解決上述課題，本發(fā)明提供一種顯示元件，其包括在對置配置的基板之間封入了液晶的液晶顯示面板；和照明該液晶顯示面板的背光燈，其特征在于，在所述一方基板的液晶層側(cè)的面與所述另一方基板的液晶層側(cè)的面分別形成有電極與取向膜，所述另一方基板的電極的一部分成為光反射性像素電極，在所述像素電極的一部分上形成光透過部，在該光透過部的形成區(qū)域上形成透明電極作為光透過顯示部，所述光反射性像素電極的形成區(qū)域作為光反射顯示部，所述背光燈配置在所述另一方基板側(cè)，從所述背光燈射出并透過所述液晶顯示面板的透過光，相對于所述液晶顯示面板的光透過顯示部或顯示面的法線具有規(guī)定角度的指向性，從所述液晶顯示面板射出。
根據(jù)上述的構(gòu)成，可將來自液晶顯示面板的出射光的角度設(shè)定成具有指向性，并可提高背光燈出射光的透過效率，提高亮度及顯示品質(zhì)，并且可降低消耗功率。
在本發(fā)明的顯示元件中，優(yōu)選所述指向性朝向顯示元件的觀察方向。
根據(jù)上述構(gòu)成，可根據(jù)來自使用者的觀察角度，設(shè)定出射光的角度，在將顯示元件組裝到移動設(shè)備等中而使用的情況下，可顯著提高使用者觀察顯示面的可見性。
在本發(fā)明的顯示元件中，從所述背光燈射出并透過所述液晶顯示面板的透過光相對于所述液晶顯示面板的光透過顯示部或顯示面的法線的角度，優(yōu)選在-10°以上30°以下的范圍內(nèi)。
通過使透過光的角度在上述的范圍內(nèi)，可根據(jù)來自使用者的顯示元件的觀察角度，進(jìn)行設(shè)定。
本發(fā)明的顯示元件，在所述液晶顯示面板與背光燈之間設(shè)置聚光機(jī)構(gòu)，使得該聚光機(jī)構(gòu)與所述像素電極對應(yīng)配置；所述聚光機(jī)構(gòu)配置成，該聚光機(jī)構(gòu)的焦點(diǎn)軸相對于所述光透過顯示部中央部的法線平行偏移(offset)；將所述光透過顯示部的中央部作為聚光點(diǎn)，由所述聚光機(jī)構(gòu)對來所述自背光燈的出射光進(jìn)行聚光。
而且，本發(fā)明的顯示元件，在所述液晶顯示面板與背光燈之間設(shè)置聚光機(jī)構(gòu)，使得該聚光機(jī)構(gòu)與所述像素電極對應(yīng)配置；所述聚光機(jī)構(gòu)傾斜配置成，該聚光機(jī)構(gòu)的焦點(diǎn)軸相對于所述光透過顯示部中央部的法線具有偏移角度；將所述光透過顯示部的中央部作為聚光點(diǎn)，由所述聚光機(jī)構(gòu)對來自所述背光燈的出射光進(jìn)行聚光。
根據(jù)上述的構(gòu)成，可將背光燈出射光作為相對于光透過顯示部或液晶顯示面板顯示面的法線具有規(guī)定角度的光，使其透過液晶顯示面板，從而，可顯著提高觀察顯示元件的使用者觀察顯示面的可見性。
在本發(fā)明的顯示元件中，所述各像素電極中的所述光透過顯示部的面積相對于所述像素電極的面積比，優(yōu)選在5～90％的范圍，更優(yōu)選在10～80％的范圍。
通過使光透過顯示部相對于像素電極的面積比為上述的范圍，提高了顯示元件的亮度。
在本發(fā)明的顯示元件中，所述背光燈的出射光相對于該背光燈出射面的法線的角度，優(yōu)選在±20°的范圍，更優(yōu)選在±10°的范圍。
通過使出射光相對于背光燈出射面的法線的角度在上述的范圍，可得到進(jìn)一步提高液晶顯示面板的光的透過率的作用。
在本發(fā)明的顯示元件中，也可以構(gòu)成為所述聚光機(jī)構(gòu)形成于所述液晶顯示面板的另一方基板的下面。
在本發(fā)明的顯示元件中，也可采用微透鏡陣列、雙凸透鏡、菲涅爾透鏡、折射率分布透鏡中的任一種作為所述聚光機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明提供一種具備上述顯示元件的電子設(shè)備。
在將本發(fā)明所涉及的顯示元件搭載于移動設(shè)備等電子設(shè)備等中時，可顯著提高使用者觀察顯示面的可見性。
本發(fā)明提供一種顯示元件的制造方法，所述顯示元件包括在對置配置的基板之間封入了液晶的液晶顯示面板；和照明該液晶顯示面板的背光燈，在所述一方基板的液晶層側(cè)的面與所述另一方基板的液晶層側(cè)的面分別形成電極與取向膜，所述另一方基板的電極的一部分成為光反射性像素電極，在所述像素電極的一部分上形成光透過部，在該光透過部的形成區(qū)域上形成透明電極作為光透過顯示部，所述光反射性像素電極的形成區(qū)域作為光反射顯示部，所述背光燈配置在所述另一方基板側(cè)，在所述液晶顯示面板與背光燈之間，以各微透鏡與所述像素電極對應(yīng)配置的方式設(shè)置微透鏡陣列；所述各微透鏡配置成，該微透鏡的透鏡軸相對于所述光透過顯示部中央部的法線平行偏移，或傾斜配置成具有偏移角度；將所述光透過顯示部的中央部作為聚光點(diǎn)，由所述微透鏡對來自所述背光燈的出射光進(jìn)行聚光，所述顯示元件的制造方法，通過在所述另一方基板的所述背光燈側(cè)的面上涂敷感光性折射率變化材料之后，對該感光性折射率變化材料進(jìn)行掩模曝光而形成所述微透鏡陣列。
本發(fā)明提供一種顯示元件的制造方法，所述顯示元件包括在對置配置的基板之間封入了液晶的液晶顯示面板；和照明該液晶顯示面板的背光燈，在所述一方基板的液晶層側(cè)的面與所述另一方基板的液晶層側(cè)的面分別形成電極與取向膜，所述另一方基板的電極的一部分成為光反射性像素電極，在所述像素電極的一部分上形成光透過部，在該光透過部的形成區(qū)域上形成透明電極作為光透過顯示部，所述光反射性像素電極的形成區(qū)域作為光反射顯示部，所述背光燈配置于所述另一方基板側(cè)，在所述液晶顯示面板與背光燈之間，以各微透鏡與所述像素電極對應(yīng)配置的方式配置微透鏡陣列；所述各微透鏡設(shè)置成，該微透鏡的透鏡軸相對于所述光透過顯示部中央部的法線平行偏移，或傾斜配置成具有偏移角度；將所述光透過顯示部的中央部作為聚光點(diǎn)，由所述微透鏡對來自所述背光燈的出射光進(jìn)行聚光，所述顯示元件的制造方法，其特征在于，通過在所述另一方基板的所述背光燈側(cè)的面上噴墨涂敷透明樹脂而形成所述微透鏡陣列。
在本發(fā)明的顯示元件中，從所述背光燈射出并透過所述液晶顯示面板的透過光，相對于所述液晶顯示面板的光透過顯示部或顯示面的法線具有規(guī)定角度的指向性，并從所述液晶顯示面板射出。
由此，可根據(jù)使用者觀察顯示元件的觀察角度的范圍，設(shè)定來自液晶顯示面板的出射光的角度。
因此，可提高背光燈出射光的透過效率，提高亮度及顯示品質(zhì)并可降低消耗功率，另外，在將顯示元件組裝到移動設(shè)備等中而使用的情況下，可實(shí)現(xiàn)顯著提高使用者觀察顯示面的可見性的顯示元件。
而且，本發(fā)明的顯示元件，在液晶顯示面板與背光燈之間，以聚光機(jī)構(gòu)與液晶顯示面板的像素電極對應(yīng)配置的方式設(shè)置該聚光機(jī)構(gòu)；所述聚光機(jī)構(gòu)的焦點(diǎn)軸相對于所述光透過顯示部中央部的法線平行偏移配置，或傾斜配置成相對于所述光透過顯示部中央部的法線具有偏移角度；將設(shè)置于液晶顯示面板的像素內(nèi)的光透過顯示部的中央部作為聚光點(diǎn)，由聚光機(jī)構(gòu)對來自背光燈的出射光進(jìn)行聚光。
由此，可將由聚光機(jī)構(gòu)聚光后的背光燈的出射光作為相對于光透過顯示部或液晶顯示面板顯示面的法線具有規(guī)定角度的光，使其透過液晶顯示面板，并可實(shí)現(xiàn)觀察顯示元件的使用者觀察顯示面的可見性顯著提高的顯示元件。


圖1是表示本發(fā)明的顯示元件的一個例子的剖面圖；圖2是表示本發(fā)明的顯示元件的一個例子的概略圖；圖3是表示本發(fā)明的顯示元件的一個例子的概略圖，A是俯視圖，B是圖3A的IIIB-IIIB剖面圖，C～E是圖3A的IIIC-IIIC剖面圖；圖4是表示本發(fā)明的顯示元件的一個例子的圖，A是主要部分放大圖，B是說明透鏡特性的概略圖；圖5是表示本發(fā)明的顯示元件的一個例子的圖，A是主要部分放大圖，B是說明使用者觀察顯示元件時的角度的概略圖；圖6是表示本發(fā)明的顯示元件的一個例子的圖，是說明形成微透鏡陣列來制造顯示元件的過程的圖；圖7是表示本發(fā)明的顯示元件的一個例子的圖，是說明形成微透鏡陣列來制造顯示元件的過程的圖；圖8是表示本發(fā)明的顯示元件的一個例子的概略圖；圖9是表示本發(fā)明的顯示元件的一個例子的圖，是說明背光燈結(jié)構(gòu)的概略圖；圖10是表示本發(fā)明的顯示元件的一個例子的圖，是說明背光燈亮度角度分布的曲線圖；圖11是說明本發(fā)明的顯示元件的實(shí)施例的圖，A是透過率的曲線圖，B是透過率數(shù)據(jù)的一覽表；圖12是說明本發(fā)明的顯示元件的實(shí)施例的圖，是具備棱鏡片的背光燈的數(shù)據(jù)；圖13是說明本發(fā)明的顯示元件的實(shí)施例的圖，是具備棱鏡片的背光燈的數(shù)據(jù)；圖14是說明本發(fā)明的顯示元件的實(shí)施例的圖，是具備棱鏡片的背光燈的數(shù)據(jù)；
圖15是說明本發(fā)明的顯示元件的實(shí)施例的圖，是具備棱鏡片的背光燈的數(shù)據(jù)；圖16是說明本發(fā)明的顯示元件的實(shí)施例的圖，是具備棱鏡片的背光燈的數(shù)據(jù)；圖17是表示本發(fā)明的顯示元件的一個例子的圖，表示背光燈反射板的角度與反射光的角度的關(guān)系。
圖中1-顯示元件，2-液晶顯示面板，5-有源矩陣基板(下基板另一方的基板)，52-像素電極，6-基板(上基板一方的基板)，62-對置電極(公共電極)，63-上基板側(cè)取向膜，3-背光燈，3a-出射面，31-導(dǎo)光板，31a-表面，32-光源，33-棱鏡片，34-反射板，4、4a、4b、41、42、43-微透鏡陣列，8-液晶層，9-移動設(shè)備(電子設(shè)備)，23-透過部，24-透明電極，29a、29b-下基板側(cè)取向膜，30-光透過部，35-光反射顯示部，R-透鏡軸，S、T、U-法線。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明所涉及的顯示元件的第1實(shí)施方式進(jìn)行說明。
另外，在以下說明中所使用的所有附圖中，為說明上的方便，將各構(gòu)成要素的厚度與尺寸比例等適當(dāng)?shù)匾圆煌姆绞奖硎尽?br> 圖1A、B及圖2A、B、C是說明本發(fā)明的顯示元件的一個例子的圖，該顯示元件1大致構(gòu)成為包括液晶顯示面板2；從背面?zhèn)葘υ撘壕э@示面板2進(jìn)行照射的背光燈3；和配置在液晶顯示面板2與背光燈3之間的微透鏡陣列(聚光機(jī)構(gòu))4，從背光燈3射出并透過液晶顯示面板2的透過光，相對于液晶顯示面板2的透明電極(光透過顯示部)24或顯示面2a的法線具有規(guī)定角度的指向性，從液晶顯示面板2射出。
本實(shí)施方式的顯示元件1構(gòu)成為從背光燈3射出并透過液晶顯示面板2的透過光，相對液晶顯示面板2的透明電極24或顯示面2a的法線的角度E，在-10°以上30°以下的范圍內(nèi)(參照圖4A)。
本實(shí)施方式的顯示元件1所具備的微透鏡陣列4，如圖1A所示，對于在液晶顯示面板2所具有的像素電極52內(nèi)設(shè)置的透明電極(光透過顯示部)24，將該透明電極24的中央部作為聚光點(diǎn)，對背光燈3的出射光進(jìn)行聚光。
如圖4A所示，在顯示元件1中，微透鏡陣列4的各微透鏡的透鏡軸(焦點(diǎn)軸)R，以相對透明電極24的中心部的法線S，僅平行地偏移偏移尺寸L的方式配置構(gòu)成。
而且，優(yōu)選顯示元件1所具備的透明電極24與像素電極52的面積比為5～90％，更優(yōu)選構(gòu)成為10～80％的面積。
并且，在本實(shí)施方式的顯示元件1中，使背光燈3的出射光相對于該背光燈3的出射面3a的法線T，平均出射光角度ψ在±20°的范圍，優(yōu)選為在±10°的范圍射出。
如圖1A、B中表示的大致結(jié)構(gòu)所示，液晶顯示面板2包括形成有開關(guān)元件的一側(cè)的有源矩陣基板(下基板另一方的基板)5；與之相對設(shè)置的對置側(cè)的基板(上基板一方的基板)6；和在該基板5、6之間被基板5、6與密封材料7包圍并夾持的作為光調(diào)制層的液晶層8。即，如上述那樣構(gòu)成的基板5、6，通過墊片(省略圖示)保持為互相分離一定距離的狀態(tài)，并通過在基板周邊部涂敷熱固性的密封材料7而被粘接一體。
有源矩陣基板5如圖1A、B、圖3A所示，在由玻璃或塑料等構(gòu)成的透明基板主體5a上，分別在俯視的行方向(圖3A的x方向)與列方向(圖3A的y方向)相互電絕緣地形成有多條掃描線5b與信號線5c，在各掃描線5b、信號線5c的交叉部附近形成有TFT(開關(guān)元件)51?？蓪⒃谏鲜龌逯黧w5a上形成像素電極52的區(qū)域、形成TFT51的區(qū)域及形成掃描線5b與信號線5c的區(qū)域分別稱作像素區(qū)域、元件區(qū)域、布線區(qū)域。
本實(shí)施方式的TFT51具有逆交錯型結(jié)構(gòu)，從成為主體的基板主體5a的最下層部開始依次形成柵電極53、柵極絕緣膜54、i型半導(dǎo)體層55、源電極56及漏電極57，在i型半導(dǎo)體層55上、源電極56與漏電極57之間形成有蝕刻阻止(etching stopper)層58，進(jìn)而，在i型半導(dǎo)體層55與漏電極57之間以及i型半導(dǎo)體層55與源電極56之間，形成有n型半導(dǎo)體層59。
基板主體5a除玻璃之外，由合成樹脂等絕緣性透明基板構(gòu)成。柵電極53由導(dǎo)電性的金屬材料構(gòu)成，如圖3所示，其與配置在行方向的掃描線5b形成一體。柵極絕緣膜54由氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNy)等硅系絕緣膜構(gòu)成，以覆蓋掃描線5b及柵電極53的方式形成在基板上。
如以上說明那樣構(gòu)成的TFT51的部分及覆蓋掃描線5b與信號線5c的源極絕緣膜20A形成在基板主體5a上。
另外，在本實(shí)施方式中，雖然設(shè)置了逆交錯型TFT51作為開關(guān)元件，但開關(guān)元件也可使用其它層疊結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管或薄膜二極管元件等開關(guān)元件。
并且，在上述的源極絕緣膜20A上層疊由有機(jī)材料構(gòu)成的絕緣膜20B，在該絕緣膜20B上形成有由Al或Ag等高反射率的金屬材料構(gòu)成的光反射性像素電極52。
光反射性像素電極52，以成為比上述的掃描線5b與信號線5c所包圍的矩形狀區(qū)域稍小的俯視為矩形狀的方式，形成在絕緣膜20B上，如圖3A所示，在俯視的情況下，排列在上下左右的像素電極52彼此之間空出規(guī)定的間隔而配置成矩陣狀，以便不發(fā)生短路。即，這些像素電極52，以它們的邊緣沿著位于它們之下的掃描線5b及信號線5c的方式配置，由此，將掃描線5b與信號線5c劃分的區(qū)域的幾乎整個區(qū)域形成為像素區(qū)域。另外，這些像素區(qū)域的集合相當(dāng)于液晶顯示面板2中的顯示區(qū)域。
絕緣膜20B是由丙烯酸系樹脂、聚酰亞胺系樹脂、苯環(huán)丁烯聚合物(BCB)等構(gòu)成的有機(jī)系絕緣膜，用于強(qiáng)化TFT51的保護(hù)功能。該絕緣膜20B在基板主體5a上相對于其它層層疊得比較厚，從而可靠地進(jìn)行像素電極52與TFT51及各種布線的絕緣，可防止與像素電極52之間產(chǎn)生大的寄生電容。
在上述的絕緣膜20A、B中，以到達(dá)上述各源電極56的一個端部56a的方式形成有接觸孔21，在該接觸孔21的內(nèi)部形成有由電連接位于其上下的像素電極52與源電極56的一個端部56a的導(dǎo)電材料構(gòu)成的連接部25，構(gòu)成可通過TFT51的動作對像素電極52進(jìn)行通電開閉的切換。
在絕緣膜20B中，以位于掃描線5b與信號線5c所包圍的矩形狀區(qū)域的中央部的方式形成俯視為長條形狀的凹部22，該凹部22形成為貫通絕緣膜20B并到達(dá)絕緣膜20A。優(yōu)選凹部22的平面形狀為像素電極52的橫向?qū)挾鹊膸追种蛔笥遥袼仉姌O52的縱向?qū)挾鹊氖种?～6左右，綜合而言，優(yōu)選與像素電極52的面積比在5～90％的范圍，更優(yōu)選在10～80％的范圍。
接著，在相當(dāng)于凹部22的位置的部分的像素電極52中，形成平面形狀與凹部22的底面一致的透過部(透孔)23，并以覆蓋位于該像素電極52的透過部23下側(cè)的凹部22底面的方式形成由透明電極材料構(gòu)成的透明(像素)電極24，以覆蓋凹部22的內(nèi)周面的方式延長形成的像素電極形成材料，到達(dá)凹部底面的透明電極24的邊緣部，透明電極24與光反射性像素電極52電連接。因此，光反射性像素電極52與透明電極24，能夠通過TFT51的開閉動作而被同時驅(qū)動，對液晶層施加電場來驅(qū)動液晶。
因此，在各像素區(qū)域中，凹部22的形成部分成為透過來自基板5的外側(cè)的入射光(從背光燈3射出的光)的光透過部30，其它區(qū)域，即像素電極52的非透過部(未形成透過部23的部分)成為反射來自基板6的外側(cè)的入射光的光反射顯示部35。
而且，由于三個上述的光反射性像素電極52，大致與后述的用于彩色顯示的一個像素區(qū)域?qū)?yīng)，并且，透過部23的底面積與透過顯示時的光通過區(qū)域?qū)?yīng)，所以，透過部23占據(jù)上述像素電極52面積的面積比例優(yōu)選為5～90％的范圍，更優(yōu)選為10～80％的范圍。并且，雖然本實(shí)施方式在像素電極52中僅形成了一個透過部23，但也可在像素電極52中形成多個透過部。在該情況下，優(yōu)選將多個透過部加在一起的總面積占像素電極52的面積的5～90％的范圍，更優(yōu)選為10～80％的范圍。在該情況下，根據(jù)多個透過部的形成位置，在各透過部的下面分別設(shè)置凹部。
在如上所述構(gòu)成的基板主體5a上，進(jìn)而以覆蓋像素電極52及絕緣層20B和凹部22的方式，形成由聚酰亞胺等構(gòu)成的下基板側(cè)取向膜29a、29b。在這些下基板側(cè)取向膜29a、29b中，形成在光透過部30即凹部22底部側(cè)的是取向膜29a，形成在像素電極52上的是取向膜29b。
沿圖1A的箭頭R所示的方向(在圖1A的剖面圖中為向左)對這些取向膜29a、29b進(jìn)行研磨處理，將液晶的容易取向軸的方向形成在箭頭R所示的方向，并優(yōu)選傾斜角超過0°且在10°以下，例如在1～10°的范圍，更優(yōu)選為在5～10°的范圍。
對置側(cè)的基板6，在由玻璃或塑料等構(gòu)成的透光性基板主體6a的液晶層8側(cè)的面上，形成有彩色濾光層61、ITO等透明對置電極(公共電極)62和上基板側(cè)取向膜63。另外，圖1A表示的例子中，在基板主體6a的外面?zhèn)雀鶕?jù)需要設(shè)置有偏振片H1，相位差板H2、H3。所述彩色濾光層61在由黑矩陣劃分成棋盤格狀的矩形狀區(qū)域中，分別配置紅色、藍(lán)色與綠色三原色中的任一種彩色像素，這些矩形狀的區(qū)域與前面以圖3A為基礎(chǔ)進(jìn)行說明的俯視為矩形狀的像素電極52的形狀對應(yīng)，通過調(diào)節(jié)這些各像素電極52所對應(yīng)的區(qū)域的液晶透過率，可以進(jìn)行彩色顯示。
取向膜63、29b的膜厚，例如為500～600(0.05～0.06μm)左右。
背光燈3如圖1A所示，配置在液晶顯示面板2的背面?zhèn)?，即有源矩陣基?側(cè)，包括由圖1B所示的LED等構(gòu)成的光源32和平板狀透明的由丙烯酸系樹脂等構(gòu)成的導(dǎo)光板31，通過光源32的出射光從導(dǎo)光板31的端面入射并傳播，從導(dǎo)光板31的表面射出，從而構(gòu)成從背面?zhèn)日丈湟壕э@示面板2的結(jié)構(gòu)。
在圖8所示的例子中，導(dǎo)光板31構(gòu)成為在由形成在背面?zhèn)龋磁c液晶顯示面板2相反側(cè)面上的棱鏡形狀的凹凸部等構(gòu)成的光反射部，改變光程，由反射板34反射后，從導(dǎo)光板31上面的表面31a射出到液晶顯示面板側(cè)。
而且，在導(dǎo)光板31的表面31a側(cè)，配置有由三角形狀的凹凸構(gòu)成棱鏡的棱鏡片33。該棱鏡片33在入射面?zhèn)燃磳?dǎo)光板31側(cè)，連續(xù)設(shè)置多個由折射面33a與反射面33b構(gòu)成的突條狀光折射部，并且，入射面與相反側(cè)的出射面3a為平坦面，從出射面3a對液晶顯示面板2射出光。
進(jìn)而，如圖9所示，即使在導(dǎo)光板31的背面31b側(cè)配置形成有三角形狀的凹凸并具有反射面34a、34b、將從導(dǎo)光板31的背面31b側(cè)射出的光向該導(dǎo)光板31反射的反射板34，也能射出平行光。
在背光燈3與液晶顯示面板2之間，根據(jù)需要配置有偏振片44(參照圖1A)與相位差板(省略圖示)。
在本實(shí)施方式的顯示元件1中，通過對背光燈3采用上述的構(gòu)成而使來自背光燈3的出射面3a的出射光平行化。
根據(jù)背光燈3的從導(dǎo)光板31的表面31a射出的光相對于法線T的角度α，設(shè)定棱鏡片33的折射面33a相對于出射面3a的傾斜角度θ1及反射面33b相對于出射面3a的傾斜角度θ2這兩個棱鏡角度，由此，可將來自背光燈3的出射光的角度設(shè)為恒定。
以下說明圖8所示的背光燈3的棱鏡片33的棱鏡角度的設(shè)定條件。
在設(shè)棱鏡片33的折射率為n時，圖8B所示的各角度β(入射光相對于折射面33a的法線的角度)、γ(透過光相對于折射面33a的法線的角度)、ε(反射面33b的反射光相對于法線T的角度)、ψ(相對于法線T的來自出射面3a的平均出射光角度)可由以下的(2)～(5)式表示。
β＝α-θ1…(2)γ＝sin-1(sinβ/n)…(3)ε＝180-2θ2-θ1-γ…(4)ψ＝sin-1(n*sinε)…(5)上述各式所示的各角度中，在設(shè)ψ＝ε＝0的情況下，傾斜角度θ1、θ2可由以下所示的(1)式確定。
θ2＝1/2(180-θ1-sin-1(sin(α-θ1)/n))…(1)另外，上述各式中的傾斜角度θ1，優(yōu)選在α＝70°時θ1＞30°，在α＝75°時θ1＞20°，在α＝80°時θ1＞10°，在α＝85°時θ1＞0°的范圍內(nèi)(參照圖12至15)。而且，傾斜角度θ2的范圍，由α、θ1唯一確定。
通過將角度ψ、ε設(shè)為0°，將角度α的上述各角度時的傾斜角度θ1設(shè)定在上述的范圍內(nèi)，并唯一確定傾斜角度θ2，將背光燈3的出射光相對于所述法線T的擴(kuò)散角度形成在±20°的范圍，優(yōu)選在±10°的范圍，能夠形成近似為平行光，而且，可提高出射光的利用效率。
對于傾斜角度θ1、θ2的優(yōu)選角度范圍的詳細(xì)情況，將在后述的實(shí)施例中使用數(shù)據(jù)進(jìn)行說明。
以下說明配置在背光燈3的背面31b側(cè)的反射板34的各傾斜角度的設(shè)定條件。
如圖9B所示，來自導(dǎo)光板31的出射光相對于法線T的角度α，與在來自導(dǎo)光板31的出射光由反射面34a反射時反射光相對于法線T的角度β的關(guān)系，通過反射面34a相對于底面34c的傾斜角度θ3，由下面的(6)式確定。而且，反射面34b相對于底面34c的傾斜角度θ4，優(yōu)選滿足下面的(7)式。
θ3＝(α-β)/2…(6)
90-α＜θ4≤90° …(7)如圖9A所示，在導(dǎo)光板31的背面31b上，形成有相對于光源32的射出方向平滑地傾斜對置的斜面部31c。
本實(shí)施方式的顯示元件1構(gòu)成為，從光源32射出的光，從導(dǎo)光板31的斜面部31c射出，由反射板34反射并相對于導(dǎo)光板31垂直地入射并透過，然后從該導(dǎo)光板31的表面31a射出。
θ3由角度α、β而唯一確定。而且，傾斜角度θ4優(yōu)選在90°-α≤θ4≤90°的范圍內(nèi)。
通過將傾斜角度θ3、θ4如上述設(shè)置，可將背光燈3的從背面?zhèn)壬涑龅墓庥煞瓷浒?4有效地反射到背光燈3的方向，并可從背光燈3的出射面3a射出。
圖17中表示在角度β＝0°即相對于背光燈法線平行的情況下的角度α與傾斜角度θ3的關(guān)系，角度α越大傾斜角度θ3越大，使得，由所述(7)式表示的傾斜角度θ4的優(yōu)選的角度范圍變廣。
而且，通過使用上述的(2)～(5)各式設(shè)定傾斜角度θ1、θ2，可適當(dāng)設(shè)定背光燈3的從出射面3a射出的光相對于法線T的平均出射光角度ψ。
圖10所示的曲線圖表示圖8所示的背光燈的亮度角度分布的測定結(jié)果。
這里所使用的背光燈，從導(dǎo)光板31射出的光相對于法線T的角度α為75°，棱鏡片33的折射率n為1.49。并且，該背光燈使用(1)式，將棱鏡片33的各棱鏡的傾斜角度設(shè)定為θ1＝50°、θ2＝56.8°，使得反射面33b相對于法線T的反射光角度ε及相對于法線T的來自出射面3a的平均出射光角度ψ為0°的光從出射面3a射出。
如圖10的曲線圖所示，在本例中所說明的背光燈，相對于法線T為0°角度的亮度約為1000(cd/m2)，達(dá)到峰值，而且，在以法線T為中心的-10°及10°角度內(nèi)的亮度約為350cd/m2，在-20°及20°角度內(nèi)的亮度約為100cd/m2，在該角度范圍內(nèi)，顯示亮度為100cd/m2以上的高數(shù)值。
對此，在以法線T為中心的-25°及25°角度內(nèi)的亮度約為30cd/m2，比±20°角度范圍內(nèi)的亮度低。
從該亮度角度分布曲線圖可知，本實(shí)施方式中所使用的背光燈獲得最高亮度的角度范圍是以法線T為中心的大致為±20°的范圍，更優(yōu)選為±10°的范圍，并構(gòu)成可射出具有高平行度的光的結(jié)構(gòu)。
另外，即使采用在如圖9所示的導(dǎo)光板31的背面?zhèn)扰渲糜欣忡R形狀的反射板34的背光燈，當(dāng)然也可獲得如上所述的平行光。
在本實(shí)施方式的顯示元件1中，通過將背光燈設(shè)置成上述的結(jié)構(gòu)，而且，將背光燈出射光的出射角度ψ設(shè)為±20°的范圍，更優(yōu)選為±10°的范圍，使得出射光能夠通過后述的微透鏡陣列4的各微透鏡而有效地聚光，提高顯示元件1的亮度。
微透鏡陣列4配置在液晶顯示面板2與背光燈3之間，對背光燈3的出射光進(jìn)行聚光，使其入射到液晶顯示面板2的透明電極(光透過顯示部)24。
如圖4A所示，在本實(shí)施方式中，微透鏡陣列4的各微透鏡配置成，以透鏡軸R相對于透明電極24中央部的法線S平行地偏移的方式，僅錯移了偏移尺寸L。
微透鏡陣列4如圖2A、C所示，形成在安裝有TFT51的基板主體5a的背面?zhèn)?偏振片44)或背光燈3的導(dǎo)光板31的表面，或者如圖2C所示，也可插入在基板主體5a與導(dǎo)光板31之間，能夠適當(dāng)選擇形成位置而配置。
微透鏡陣列的透鏡形狀并非限定于圖2所示的形狀。
圖3B～E的剖面圖，表示圖3A所示的像素電極52與各透鏡之間的對應(yīng)關(guān)系。
微透鏡陣列的形狀除了如圖3E的剖面B-B所示的凸透鏡狀的微透鏡陣列4之外，例如，也可以是同時具有圖3B的剖面及圖3C的剖面所示的形狀的凹透鏡狀微透鏡陣列4a。
而且，微透鏡陣列的形狀可以是具有與圖3A所示的各像素電極52對應(yīng)的多個透鏡的陣列，或者也可以是同時具有圖3B的剖面A-A及圖3D的剖面B-B所示的形狀，由僅在像素電極52的長度方向進(jìn)行聚光的透鏡排列形成的雙凸透鏡構(gòu)成的微透鏡陣列4b。
而且，也可以是使用了以聚光于各像素的方式設(shè)置的菲涅爾透鏡或折射率分布玻璃的微透鏡陣列。
作為微透鏡陣列4的材質(zhì)，優(yōu)選選擇采用在基板主體5a上形成TFT51之前，在基板主體5a的背面?zhèn)刃纬晌⑼哥R陣列4時，不會在TFT51的成膜及加工時發(fā)生形狀變化的材質(zhì)。
在基板主體5a上形成微透鏡陣列4之際，將偏振片貼附于基板主體5a的背面?zhèn)?背光燈3側(cè))時，盡量選擇折射率接近1的粘接劑。由此，透鏡折射變小，焦距變長。
另外，也可在基板主體5a的背面?zhèn)戎谱髋c像素電極52對應(yīng)的折射率分布玻璃之后，在相反側(cè)的面上設(shè)置TFT51。
在基板主體5a形成了TFT51之后，當(dāng)在基板主體5a的背面?zhèn)刃纬赏哥R時，需要注意不要由旋涂或濕顯影等加工而引起取向膜劣化。
如圖2A所示，在將微透鏡陣列4形成于液晶顯示面板2的背面?zhèn)龋椿逯黧w5a的背面?zhèn)葧r，優(yōu)選避開與透明電極24之間成為近距離的正下方而配置。由此，微透鏡陣列4的聚光成為長焦點(diǎn)，可使用振幅小的透鏡，并且不需要進(jìn)行使微透鏡陣列4平坦化的工序。
在將微透鏡陣列4配置于透明電極24的近距離正下方時，為了形成短焦點(diǎn)的聚光，需要振幅增大形成困難的微透鏡陣列、需要微透鏡陣列的平坦化工序(平坦膜需要10μm以上的厚膜)、需要平坦樹脂膜具有200℃以上的高耐熱與1.3以下的低折射率而使得材料被限定，這是由于若在平坦膜上形成金屬布線或TFT51，則存在可靠性及成品率低下的危險。
在本實(shí)施方式的顯示元件1中，通過使微透鏡陣列4采用上述的構(gòu)成，即使在使背光燈3的出射光傾斜入射到微透鏡陣列4的各微透鏡時，也可高效地聚光到透明電極24的中央部。
如圖4A所示，例如，即使從背光燈射出并入射到微透鏡陣列4的各微透鏡的光的角度不平行而是以擴(kuò)散后的角度入射時，也可通過如圖4B所示的微透鏡陣列4的折射、聚光作用，使光無損失地聚光到透明電極24的中央部。
而且，在本實(shí)施方式的顯示元件1中，若通過將背光燈3設(shè)置成所述的構(gòu)成，將背光燈的出射光形成為具有指向性的光，并相對于背光燈出射面的法線，光的擴(kuò)散角度在±20°的范圍，優(yōu)選在±10°的范圍(參照圖10)而射出，則可使由微透鏡陣列4聚光的背光燈的出射光更有效地透過透明電極24的中央部。
如圖4A所示的例子，若相對于背光燈3的出射面3a的法線T，出射光的角度ψ在±10°的范圍，則被偏移配置的微透鏡陣列4的各微透鏡可相對透明電極24的中央部有效地進(jìn)行聚光。
在背光燈的出射光相對于背光燈出射面的法線的角度ψ成為超過±10°的大角度時，向透明電極24中央部的聚光效率降低，存在顯示元件的亮度降低的危險。而且，為了使出射光有效地照射到透明電極24，需要增大微透鏡陣列的各微透鏡的偏移量，由此，存在著顯示元件的制造成本上升之虞。
另外，在本實(shí)施方式的顯示元件1中，若通過適當(dāng)設(shè)定上述的偏移尺寸L而構(gòu)成為，通過微透鏡陣列4進(jìn)行聚光的背光燈的出射光，透過透明電極24并從液晶顯示面板2的顯示面2a射出時的出射光，相對于透明電極24的法線S或顯示面2a的法線U的角度E為-10°以上30°以下的范圍內(nèi)，則根據(jù)以下說明的理由，在將顯示元件1作為移動電話等移動設(shè)備(電子設(shè)備)9的顯示部而使用的情況下，可顯著提高使用者觀察移動設(shè)備9的顯示面(即，顯示元件的顯示面)的可見性。
如圖5B所示的例子那樣，在使用者手持使用將本實(shí)施方式的顯示元件用作顯示部的移動設(shè)備9時，使用者觀察移動設(shè)備9的顯示部(顯示元件)的角度，主要是比顯示部(顯示元件)表面的法線U靠近下方(圖5B的箭頭A方向)，詳細(xì)而言，由經(jīng)驗(yàn)可知限定在相對法線U為-10°以上30°以下的范圍內(nèi)(觀察角度F)。
在本實(shí)施方式的顯示元件1中，使出射光相對于透明電極24或液晶顯示面板2的顯示面2a的法線U的角度E的范圍，與上述使用者的觀察角度F的范圍一致，為-10°以上30°以下的范圍(即，40°的范圍)。由此，在將顯示元件1用作移動設(shè)備9的顯示部的情況下，使用者的觀察角度F與從顯示面2a射出的光的角度一致，使用者可在亮度最高的角度及方向觀察移動設(shè)備9的顯示部(顯示元件)。
另外，在圖4A所示的例子中，為說明上的方便而采用了使液晶顯示面板2具有厚度、透明電極24與顯示面2a之間具有距離的圖，但實(shí)際上顯示元件所使用的液晶顯示面板的厚度尺寸為1～2.2mm左右，為超薄型。因此，在圖示例中，將由微透鏡陣列4聚光的光相對于透明電極24的法線S的角度作為上述的角度E而進(jìn)行了說明，但在本實(shí)施方式的顯示元件1中，即使光相對于顯示面2a的法線U的角度為角度E，來自使用者側(cè)的觀察角度的變化也很微小，實(shí)際上幾乎為相等的角度。因此，上述的角度E可以將透明電極24及顯示面2a的任一個作為基準(zhǔn)。
以下，利用圖6、圖7，對將本實(shí)施方式的顯示元件1中所使用的微透鏡陣列設(shè)置到在液晶顯示面板2的背面?zhèn)?背光燈3側(cè))設(shè)置的下偏振片的表面的方法的一個例子進(jìn)行說明。
在將微透鏡薄膜直接形成于貼附在液晶顯示面板2的偏振片44上時，如圖6A所示，首先，在偏振片44上涂敷透鏡樹脂材料40，并進(jìn)行預(yù)烘焙。接著，如圖6B所示，使用轉(zhuǎn)印模具45將透鏡樹脂材料40一邊對準(zhǔn)于液晶顯示面板2的像素電極52(參照圖1A)，一邊轉(zhuǎn)印成形為透鏡形狀，然后，實(shí)施掩模曝光及烘焙(bake)處理。由此，形成了微透鏡陣列42，如圖6C所示，將微透鏡陣列42朝向背光燈3側(cè)進(jìn)行模塊組合。
在偏振片上形成微透鏡薄膜后，將該偏振片貼附到液晶顯示面板2時，如圖7A所示，在偏振片44上涂敷透鏡樹脂材料40，并進(jìn)行預(yù)烘焙。接著，如圖7B所示，使用轉(zhuǎn)印模具45將透鏡樹脂材料40轉(zhuǎn)印成形為透鏡形狀后，實(shí)施掩模曝光及烘焙處理。如圖7B、D所示，在將表面形成有微透鏡陣列42的偏振片44切割成必要的尺寸后，使其對準(zhǔn)像素電極52(參照圖1A、圖3A)，貼附到液晶顯示面板2。
另外，作為透鏡樹脂材料，優(yōu)選使用聚硅烷樹脂等感光性折射率變化材料。
而且，上述制作過程中的烘焙溫度，優(yōu)選在偏振片44的劣化溫度以下。
并且，在設(shè)置微透鏡陣列時，也可以采用通過對偏振片等透鏡形成區(qū)域噴墨涂敷透明樹脂而形成微透鏡薄膜的方法。
如圖2B所示的例子那樣，當(dāng)將微透鏡陣列插入配置在液晶顯示面板2與背光燈3之間時，在樹脂等透明的耐熱板(省略圖示)上涂敷透鏡樹脂材料，轉(zhuǎn)印成形為透鏡形狀后，實(shí)施掩模曝光及烘焙。然后，在液晶顯示面板2(偏振片44)與背光燈3之間，校準(zhǔn)透鏡與像素電極52(參照圖1A、圖3A)，并由底盤或殼體等對形成有微透鏡陣列的耐熱板進(jìn)行固定。作為這種情況下的微透鏡陣列的制成方法，可采用圖7所說明的方法，但將微透鏡陣列插入配置在液晶顯示面板2與背光燈3之間的方法并不限定于上述方法，可適當(dāng)確定。
如圖2C所示的例子那樣，當(dāng)將微透鏡陣列設(shè)置在背光燈3的上面時，只要在設(shè)置于背光燈3上面?zhèn)鹊睦忡R片33(參照圖8)上，設(shè)置由透鏡薄膜或透鏡板構(gòu)成的微透鏡陣列，并相對液晶顯示面板2的像素電極52(參照圖1A)與背光燈3一起校準(zhǔn)，進(jìn)行模塊組裝即可。
如以上所說明那樣，根據(jù)本實(shí)施方式的顯示裝置1，在液晶顯示面板2與背光燈3之間，微透鏡陣列4以各微透鏡與液晶顯示面板2的像素電極52對應(yīng)配置的方式設(shè)置，所述微透鏡的各透鏡軸R配置成相對于透明電極24中央部的法線S僅平行地偏移了偏移尺寸L，將設(shè)置于液晶顯示面板2的像素內(nèi)的透明電極24的中央部作為聚光點(diǎn)，由微透鏡對來自背光燈3的出射光進(jìn)行聚光。
由此，可使由微透鏡聚光后的背光燈3的出射光，作為相對于透明電極24或液晶顯示面板2的顯示面2a的法線具有規(guī)定角度且具有指向性的光而透過液晶顯示面板2。
因此，可提高背光燈出射光的透過效率，并可提高亮度及顯示品質(zhì)，同時還可降低消耗功率，而且，在組裝到移動設(shè)備中使用的情況下，可實(shí)現(xiàn)顯著地提高使用者觀察顯示面的可見性的顯示元件。
以下，參照附圖對本發(fā)明所涉及的顯示元件的第2實(shí)施方式進(jìn)行說明。
在以下的說明中，對與第1實(shí)施方式的顯示元件1的公共部分標(biāo)注相同符號，并省略說明。
如圖5A所示，本實(shí)施方式的顯示元件11，將微透鏡陣列41的各微透鏡配置成，使該微透鏡的透鏡軸R相對于透明電極24的中心部的法線S僅傾斜偏移角度D。
如圖示的例子所示，即使在背光燈的出射光相對于液晶顯示面板不平行(0°)，而是以例如10°的角度傾斜射出的情況下，如圖4B所示，也可通過由傾斜配置的微透鏡陣列41的折射、聚光作用而朝向透明電極24的中央部有效地對光進(jìn)行聚光。
而且，通過適當(dāng)設(shè)定微透鏡陣列41的各微透鏡的透鏡軸R相對于所述法線S的偏移角度D，可設(shè)定透過透明電極24并從液晶顯示面板2的顯示面2a射出的光相對于顯示面2a的法線U的出射角度，從而，可提高顯示元件11，和使用該顯示元件11的移動設(shè)備9等的顯示部的亮度及可見性。
下面，對本發(fā)明所涉及的顯示裝置的實(shí)施例進(jìn)行說明。
在半透過型TFT液晶顯示元件的TFT基板主體背面?zhèn)?，使用厚度?.1mm的微透鏡陣列作為聚光機(jī)構(gòu)，將該微透鏡陣列與像素電極校準(zhǔn)并由粘接劑貼合，由此制作出如圖1A所示的液晶顯示面板2，進(jìn)而，如圖8所示，在背光燈的導(dǎo)光板的上面?zhèn)?液晶顯示面板側(cè))配置棱鏡片，制作了顯示元件。
使來自背光燈的出射光與圖8所示的例子同樣，向與光源的位置相反的方向(圖8A、B的右側(cè))傾斜，并設(shè)定棱鏡片的傾斜角度θ1、θ2，使得平均出射光角度ψ從法線T以30°角度傾斜。
作為半透過型TFT液晶顯示元件，采用了透明電極相對于像素電極的開口率即面積比為30％，像素電極的尺寸為縱180μm×橫60μm，透明電極的尺寸為縱36μm×橫40μm的元件。
作為背光燈，采用了如圖8所示的在導(dǎo)光板的表面?zhèn)扰渲糜欣忡R片的背光燈。而且，來自背光燈的導(dǎo)光板表面的光相對于法線的出射角度α為75°，所述棱鏡片的折射率n為1.49。并且，通過利用前述(1)式，將圖8B所示的棱鏡片的各棱鏡的傾斜角度構(gòu)成為θ1＝50°、θ2＝56.8°，設(shè)定來自背光燈出射面的擴(kuò)散角度為0°。
進(jìn)而，將微透鏡陣列的各微透鏡偏移配置成，使透鏡軸相對于透明電極中央部的法線，在顯示元件的顯示面的上方向(圖4A的左方向，在圖8A的背光燈的圖中為左方向)偏移550×tanψμm，從而，得到本發(fā)明所涉及的顯示元件(實(shí)施例)。
另外，由微透鏡陣列聚光到液晶顯示面板的透明電極并透過的光的傾斜方向，也與上述的背光燈出射光的射出方向同樣，為與光源的位置相反的方向(圖8A、B的右側(cè)、圖4A的右側(cè))。
而且，除了在半透過型TFT液晶顯示元件的TFT基板主體背面，將微透鏡陣列的各微透鏡配置成使其透鏡軸與透明電極中央部的法線一致而不偏移，并且，在背光燈的導(dǎo)光板上未配置棱鏡片這一點(diǎn)以外，其余與上述同樣，獲得以往的顯示元件(比較例)。
使用上述的各樣本(實(shí)施例、比較例)，測定了相對于顯示元件的顯示面法線的各角度中的光透過率(％)。
在圖11中表示相對于顯示元件的顯示面法線(視角0°)的視角(使用者的觀察角度F)與背光燈出射光相對于液晶顯示面板的透過率的關(guān)系。
如圖11A的曲線圖及圖11B的數(shù)據(jù)一覽表所示，在本發(fā)明所涉及的顯示元件中，在視角相對于顯示元件的顯示面法線(視角0°)為下側(cè)10°附近，透過率約為100％達(dá)到峰值，在上側(cè)10°～下側(cè)30°的范圍內(nèi)表示為可觀察的高透過率。
對此，以往的顯示元件中，在視角為顯示元件的顯示面法線(0°)處，透過率約為50％成為峰值，并在以法線為中心大致±20％的范圍，可觀察的透過率形成為山形的曲線圖。
根據(jù)上述的數(shù)據(jù)可知，在本發(fā)明所涉及的顯示裝置中，由棱鏡片將從背光燈的導(dǎo)光板射出的光平行化，并通過如上述那樣，使用偏移配置后的微透鏡陣列聚光到透明電極中央部并透過液晶顯示面板，能夠以與使用者觀察移動設(shè)備等中所使用的顯示元件時的觀察角度一致的角度，使光從顯示元件的顯示面射出。
由此，證實(shí)了使用者能夠以最高的亮度及可見性觀察本發(fā)明所涉及的顯示元件。
圖12至15中表示測定了棱鏡片的傾斜角度θ1、θ2與背光燈出射光角度之間的關(guān)系數(shù)據(jù)。而且，圖16B是表示將圖12至15的數(shù)據(jù)繪圖后的曲線圖。
圖16A所示的光的到達(dá)高度H與棱鏡高度h的關(guān)系，若為H＜h的關(guān)系則光的利用效率變好。因此，θ1、θ2的角度優(yōu)選為滿足所述H＜h的條件的范圍。
圖8B及圖16A所示的各角度及尺寸的關(guān)系可由下式表示。
d＝p*tanθ1/(tanθ1+tanθ2)H≈(p+d)/tanαh＝d*tanθ2如圖12至15、及圖16所示，傾斜角度θ1優(yōu)選在α＝70°時θ1＞30°，在α＝75°時θ1＞20°，在α＝80°時θ1＞10°，在α＝85°時θ1＞0°的范圍內(nèi)。傾斜角度θ2的范圍由α、θ1唯一確定。
通過使角度α為上述各角度時的傾斜角度θ1在上述的范圍內(nèi)，并唯一確定傾斜角度θ2，可使光的到達(dá)高度H與棱鏡高度h的關(guān)系滿足H＜h的條件，從而，可提高光的利用效率。而且，能夠明了可使背光燈的出射光相對于所述法線T的角度為最小角度，能夠使該角度在±20°的范圍，優(yōu)選為±10°的范圍。
另外，在H＞h的情況下，入射到棱鏡片的光的一部分不會照射到θ2側(cè)的面上，光的利用效率下降。因此，優(yōu)選H＜h。
除了將液晶顯示元件作為透過型TFT液晶顯示元件這一點(diǎn)以外，與實(shí)施例同樣，偏移配置微透鏡陣列，并在背光燈導(dǎo)光板上配置棱鏡片，從而得到本發(fā)明所涉及的顯示元件。
進(jìn)行了與實(shí)施例同樣的測定，獲得了如圖11所示的與實(shí)施例同樣的光透過特性。
除了將液晶顯示元件作為半透過型STN液晶顯示元件這一點(diǎn)以外，與實(shí)施例同樣，偏移配置微透鏡陣列，并在背光燈導(dǎo)光板表面配置棱鏡片，從而得到本發(fā)明所涉及的顯示元件。
進(jìn)行了與實(shí)施例同樣的測定，得到了如圖11所示的與實(shí)施例同樣的光透過特性。
除了將微透鏡陣列貼附于半透過型TFT液晶顯示元件的背光燈上，并將液晶顯示單元與背光燈校準(zhǔn)、由底盤固定這一點(diǎn)以外，與實(shí)施例同樣，偏移配置微透鏡陣列，從而得到本發(fā)明所涉及的顯示元件。
進(jìn)行了與實(shí)施例同樣的測定，得到了如圖11所示的與實(shí)施例同樣的光透過特性。
除了在背光燈導(dǎo)光板背面?zhèn)扰渲昧死忡R反射鏡這一點(diǎn)以外，與實(shí)施例同樣，偏移配置微透鏡陣列，從而得到本發(fā)明所涉及的顯示元件。
進(jìn)行了與實(shí)施例同樣的測定，得到了如圖11所示的與實(shí)施例同樣的光透過特性。
除了在半透過型TFT液晶顯示元件的TFT基板主體背面，采用了雙凸透鏡及折射率分布玻璃作為聚光機(jī)構(gòu)這一點(diǎn)以外，與實(shí)施例同樣，偏移配置各聚光機(jī)構(gòu)，從而分別得到本發(fā)明所涉及的顯示元件。
進(jìn)行了與實(shí)施例同樣的測定，各樣本均得到了如圖11所示的與實(shí)施例的樣本同樣的聚光效果。
在半透過型TFT液晶顯示元件的另一方基板的背光燈側(cè)的基板面上以膜厚20μm涂敷聚硅烷樹脂，通過一邊對準(zhǔn)到液晶層面標(biāo)記，一邊以6J/cm2照射紫外線進(jìn)行掩模曝光，在相對于透明電極于偏移位置形成了微細(xì)凹凸透鏡之后，在200℃的溫度下進(jìn)行烘焙、切割處理，之后注入液晶，從而得到本發(fā)明所涉及的顯示元件。
而且，液晶顯示元件采用半透過型STN液晶顯示元件及透過型TFT液晶顯示元件，與上述同樣，制作了本發(fā)明所涉及的顯示元件。
進(jìn)行了與實(shí)施例同樣的測定，各樣本均得到了如圖11所示的與實(shí)施例的樣本同樣的聚光效果。
在半透過型TFT液晶顯示元件的另一方基板的背光燈側(cè)的基板面，以膜厚20μm涂敷聚硅烷樹脂，通過一邊對準(zhǔn)到液晶層面標(biāo)記，一邊以6J/cm2照射紫外線進(jìn)行灰色標(biāo)度掩模曝光，在相對于透明電極于偏移位置形成了微細(xì)凹凸透鏡之后，在200℃的溫度下進(jìn)行烘焙、切割處理，之后注入液晶，從而得到本發(fā)明所涉及的顯示元件。
而且，作為液晶顯示元件采用半透過型STN液晶顯示元件及透過型TFT液晶顯示元件，與上述同樣，制作了本發(fā)明所涉及的顯示元件。
進(jìn)行了與實(shí)施例同樣的測定，各樣本均得到了如圖11所示的與實(shí)施例的樣本同樣的聚光效果。
在半透過型TFT液晶顯示元件的另一方基板的背光燈側(cè)的基板面上，通過一邊對準(zhǔn)到液晶層面標(biāo)記，一邊噴墨涂敷透明樹脂，在相對于透明電極于偏移位置形成微細(xì)凹凸透鏡之后，在200℃的溫度下進(jìn)行烘焙、切割處理，之后注入液晶，從而得到本發(fā)明所涉及的顯示元件。
而且，作為液晶顯示元件采用半透過型STN液晶顯示元件及透過型TFT液晶顯示元件，與上述同樣，制作了本發(fā)明所涉及的顯示元件。
進(jìn)行了與實(shí)施例同樣的測定，各樣本均得到了如圖11所示的與實(shí)施例的樣本同樣的聚光效果。
權(quán)利要求
1.一種顯示元件，其包括在對置配置的基板之間封入了液晶的液晶顯示面板；和照明該液晶顯示面板的背光燈，在所述一方基板的液晶層側(cè)的面與所述另一方基板的液晶層側(cè)的面分別形成有電極與取向膜，所述另一方基板的電極的一部分成為光反射性像素電極，在所述像素電極的一部分上形成光透過部，在該光透過部的形成區(qū)域上形成透明電極作為光透過顯示部，所述光反射性像素電極的形成區(qū)域作為光反射顯示部，所述背光燈配置于所述另一方基板側(cè)，從所述背光燈射出并透過所述液晶顯示面板的透過光，相對于所述液晶顯示面板的光透過顯示部或顯示面的法線具有規(guī)定角度的指向性，從所述液晶顯示面板射出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，所述指向性朝向顯示元件的觀察方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，從所述背光燈射出并透過所述液晶顯示面板的透過光，相對于所述液晶顯示面板的光透過顯示部或顯示面的法線的角度，在-10°以上30°以下的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，在所述液晶顯示面板與背光燈之間，聚光機(jī)構(gòu)設(shè)置成與所述像素電極對應(yīng)配置，所述聚光機(jī)構(gòu)配置成，該聚光機(jī)構(gòu)的焦點(diǎn)軸相對于所述光透過顯示部中央部的法線平行偏移，將所述光透過顯示部的中央部作為聚光點(diǎn)，由所述聚光機(jī)構(gòu)對來自所述背光燈的出射光進(jìn)行聚光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，在所述液晶顯示面板與背光燈之間，聚光機(jī)構(gòu)設(shè)置成與所述像素電極對應(yīng)配置，所述聚光機(jī)構(gòu)傾斜配置成，該聚光機(jī)構(gòu)的焦點(diǎn)軸相對于所述光透過顯示部中央部的法線具有偏移角度，將所述光透過顯示部的中央部作為聚光點(diǎn)，由所述聚光機(jī)構(gòu)對來自所述背光燈的出射光進(jìn)行聚光。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，所述各像素電極中的所述光透過顯示部的面積相對于所述像素電極的面積比在5～90％的范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，所述各像素電極中的所述光透過顯示部的面積相對于所述像素電極的面積比在10～80％的范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，所述背光燈的出射光，相對于該背光燈出射面的法線的角度在±20°的范圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，所述背光燈的出射光，相對于該背光燈出射面的法線的角度在±10°的范圍。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的顯示元件，其特征在于，所述聚光機(jī)構(gòu)形成在所述液晶顯示面板的另一方基板的下面。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的顯示元件，其特征在于，所述聚光機(jī)構(gòu)是微透鏡陣列、雙凸透鏡、菲涅爾透鏡、折射率分布透鏡中的任一種。
12.一種電子設(shè)備，具備權(quán)利要求1所述的顯示元件。
13.一種顯示元件的制造方法，所述顯示元件包括在對置配置的基板之間封入了液晶的液晶顯示面板；和照明該液晶顯示面板的背光燈，在所述一方基板的液晶層側(cè)的面與所述另一方基板的液晶層側(cè)的面分別形成電極與取向膜，所述另一方基板的電極的一部分成為光反射性像素電極，在所述像素電極的一部分上形成光透過部，在該光透過部的形成區(qū)域上形成透明電極作為光透過顯示部，所述光反射性像素電極的形成區(qū)域作為光反射顯示部，所述背光燈配置在所述另一方基板側(cè)，在所述液晶顯示面板與背光燈之間，以各微透鏡與所述像素電極對應(yīng)配置的方式設(shè)置微透鏡陣列；所述各微透鏡配置成，該微透鏡的透鏡軸相對于所述光透過顯示部中央部的法線平行偏移，或傾斜配置為具有偏移角度；將所述光透過顯示部的中央部作為聚光點(diǎn)，由所述微透鏡對來自所述背光燈的出射光進(jìn)行聚光，所述顯示裝置的制造方法，通過在所述另一方基板的所述背光燈側(cè)的面上涂敷感光性折射率變化材料之后，對該感光性折射率變化材料進(jìn)行掩模曝光而形成所述微透鏡陣列。
14.一種顯示元件的制造方法，所述顯示元件包括在對置配置的基板之間封入了液晶的液晶顯示面板；和照明該液晶顯示面板的背光燈，在所述一方基板的液晶層側(cè)的面與所述另一方基板的液晶層側(cè)的面分別形成電極與取向膜，所述另一方基板的電極的一部分成為光反射性像素電極，在所述像素電極的一部分上形成光透過部，在該光透過部的形成區(qū)域上形成透明電極作為光透過顯示部，所述光反射性像素電極的形成區(qū)域作為光反射顯示部，所述背光燈配置在所述另一方基板側(cè)，在所述液晶顯示面板與背光燈之間，以各微透鏡與所述像素電極對應(yīng)配置的方式設(shè)置微透鏡陣列；所述各微透鏡配置成，該微透鏡的透鏡軸相對于所述光透過顯示部中央部的法線平行偏移，或傾斜配置為具有偏移角度；將所述光透過顯示部的中央部作為聚光點(diǎn)，由所述微透鏡對來自所述背光燈的出射光進(jìn)行聚光，所述顯示元件的制造方法，通過在所述另一方基板的所述背光燈側(cè)的面上噴墨涂敷透明樹脂而形成所述微透鏡陣列。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可提高亮度或可見性及降低消耗功率的顯示裝置和顯示裝置的制造方法以及具備顯示元件的電子設(shè)備。所述顯示元件采用如下構(gòu)成從背光燈(3)射出并透過液晶顯示面板的透過光，相對于液晶顯示面板的透明電極(24)或顯示面(2a)的法線具有規(guī)定角度的指向性，并從液晶顯示面板射出。由此，可根據(jù)使用者觀察顯示元件的觀察角度范圍，設(shè)定來自液晶顯示面板的出射光的角度。因此，可提高背光燈(3)的出射光的透過效率，提高亮度及顯示品質(zhì)并可降低消耗功率，并且，在將顯示元件組裝到移動設(shè)備等中而使用的情況下，可實(shí)現(xiàn)使用者觀察顯示面的可見性顯著提高的顯示元件。
文檔編號G02F1/1333GK1896834SQ200610100740
公開日2007年1月17日 申請日期2006年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月14日
發(fā)明者山口雅彥, 杉浦琢郎 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社