JPH10123495A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複雑な駆動制御や複雑な配向処理を行なうこと
なく、簡単な構成で広視野角化を実現することができる
液晶表示装置を提供する。 【解決手段】液晶素子１０の出射側に、一方の面に外膨
らみに彎曲する微小な曲面凸部１６を密に並べて形成し
た屈折拡散板１５を設け、液晶素子１０を出射した光
が、前記屈折拡散板１５の各曲面凸部１６で屈折され、
広角度範囲に拡散して出射するようにして、液晶表示装
置の視野角Ｂを液晶素子１０がもっている視野角Ａより
も広くした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は液晶表示装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置としては、一般に、ＴＮ
（ツイステッドネマティック）型またはＳＴＮ（スーパ
ーツイステッドネマティック）型のものが利用されてい
る。これらの液晶表示装置は、液晶分子がツイスト配向
した液晶層を有する液晶セルをはさんで一対の偏光板を
配置した液晶素子の背後に、一般にバックライトと呼ば
れる平面状光源を配置した構成となっている。

【０００３】ところで、上記ＴＮ型やＳＴＮ型の液晶表
示装置は、その液晶素子の表示特性に液晶セルの液晶分
子の配向状態によって決まる方向性があり、表示を観察
する方向に応じて表示特性が変化するそのため、視野角
（表示を良好なコントラストで観察できる観察角範囲）
が狭いという問題をもっている。

【０００４】これは、液晶セルのΔｎ・ｄ（液晶の屈折
率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積）の値が観察方向によ
って見かけ上変化するためであり、したがって、液晶セ
ルの両基板の内面にそれぞれ設けられている電極間への
印加電圧が同じであっても、つまり基板面に対する液晶
分子の立上がり角が同じであっても、光の透過率が観察
方向によって異なるから、上記液晶素子の電圧−透過率
特性には観察方向依存性がある。

【０００５】この電圧−透過率特性の観察方向依存性
は、前記電極間への印加電圧を、液晶のしきい値電圧Ｖ
thと、液晶分子が基板面に対してほぼ垂直に近い状態ま
で立上がり配向する電圧Ｖa との間で段階的に制御し
て、明るさに階調をもたせた階調表示を行なうときにも
問題となっており、この階調表示においては、中間調の
表示の明るさが観察方向によって大きく変化する。

【０００６】そして、液晶素子には、その電圧−透過率
特性の観察方向依存性によって決まる固有の視角（表示
が最もコントラストの高い状態で観察される観察角）が
あり、その視角の方向の付近から表示を観察したときの
コントラストは高いが、視角方向からある程度ずれた方
向から観察すると、コントラストが著しく低下し、また
階調の反転を生じてしまう。

【０００７】なお、液晶素子の視角は、正面方向（画面
に対して垂直な方向）に対して一方の方向に若干傾いた
方向にあり、したがって、正面方向から液晶素子の視角
がある方向の視野角範囲はある程度広いが、反対方向の
視野角範囲が狭い。

【０００８】そこで従来から、上記液晶表示装置の視野
角を改善する手段として、画素分割法が提案されてい
る。この画素分割法には、電圧制御方式と、配向制御方
式とがある。

【０００９】電圧制御方式は、液晶セルの一方の基板の
電極を各画素ごとに複数の電極に分割しておき、その各
分割電極と他方の基板の電極との間にそれぞれ異なる電
圧値の駆動電圧を印加することにより、液晶分子の立上
がり角を画素の各領域において異ならせて、これらの領
域の視野角を互いに異ならせたものであり、視野角が異
なる複数の領域が合成されて観察されるようにして、電
圧−透過率特性の観察方向依存性を小さくしたものであ
る。

【００１０】また、配向制御方式は、各画素をそれぞれ
複数の領域に区分して、その各領域ごとに液晶分子の配
向状態を異ならせることにより、これらの領域の視野角
を互いに異ならせ、視野角が異なる複数の領域が合成さ
れて観察されるようにして、電圧−透過率特性の観察方
向依存性を小さくしたものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記電圧制御
方式は、各分割電極にそれぞれ異なる電圧値の駆動信号
を供給しなければならないため、液晶表示装置の駆動制
御が複雑になってしまうという問題をもっている。

【００１２】一方、配向制御方式は、電圧制御方式のよ
うな複雑な駆動制御は不要であるが、液晶セルに、液晶
分子を画素の各領域ごとに異なる配向状態で配向させる
ための配向処理を施さなければならないため、液晶セル
の製造における配向処理が複雑になって、製造コストが
高くなるという問題をもっている。

【００１３】この発明は、複雑な駆動制御や複雑な配向
処理を行なうことなく、簡単な構成で広視野角化を実現
することができる液晶表示装置を提供することを目的と
したものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明の液晶表示装置
は、液晶分子がツイスト配向した液晶層を有する液晶セ
ルをはさんで一対の偏光板を配置した液晶素子の出射側
に、一方の面に外膨らみに彎曲する微小な曲面凸部を密
に並べて形成した屈折拡散板を設けてなり、前記液晶素
子を出射した光が、前記屈折拡散板の各曲面凸部で屈折
され、広角度範囲に拡散して出射することを特徴とする
ものである。

【００１５】この液晶表示装置によれば、液晶素子を出
射した光が前記屈折拡散板の各曲面凸部で屈折され、広
角度範囲に拡散して出射するため、電圧−透過率特性の
観察方向依存性が緩和され、視野角、つまり階調の反転
がなくしかも良好なコントラストで表示を観察できる視
角の範囲が、前記液晶素子がもっている視野角よりも広
くなる。

【００１６】そして、この発明は、液晶素子の出射側に
上記屈折拡散板を設けることによって視野角を広くした
ものであるから、従来の電圧制御方式や配向制御方式の
ように複雑な駆動制御や複雑な配向処理を行なうことな
く、簡単な構成で広視野角化を実現することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】この発明は、液晶素子の出射側
に、一方の面に外膨らみに彎曲する微小な曲面凸部を密
に並べて形成した屈折拡散板を設けることによって広視
野角化を実現したものである。

【００１８】この発明においては、液晶素子を出射した
光が前記屈折拡散板の各曲面凸部で屈折され、広角度範
囲に拡散して出射するため、正面方向（画面に対して垂
直な方向）に出射する光量がある程度減少するが、前記
屈折拡散板の各曲面凸部の間、あるいは各曲面凸部の頂
面に、非拡散透過領域を設けておけば、この領域に入射
した光が拡散されることなく正面方向に出射するため、
正面方向への出射光量の減少を補償して、正面方向から
観察したときの表示画像の輝度およびコントラストも充
分高くすることができる。

【００１９】また、前記屈折拡散板の各曲面凸部は、直
線状の凸条であるか、あるいは、基部の外形がほぼ方形
でありその各辺を底辺とする４つの側面がそれぞれ外膨
らみに彎曲している山状突起であるのが望ましく、前記
各曲面凸部が前者の凸条であれば、拡散板面に対して垂
直で前記曲面凸部の頂点を通る面に対して一方の方向と
他方の方向との相反する２方向に視野角を広げることが
でき、また前記各曲面凸部が後者の山状突起であれば、
４方向に視野角を広げることができる。

【００２０】なお、前記屈折拡散板として、その各曲面
凸部が前記凸条であるものを用いる場合、液晶素子の出
射側に２枚の屈折拡散板を、それぞれの凸条の長さ方向
を互いにほぼ直交させて配置すれば、４方向に視野角を
広げることができる。

【００２１】さらに、この発明において、前記液晶素子
の背後に平面状光源を配置し、この光源と前記液晶素子
との間に、前記光源からの照射光の正面輝度を高めるた
めの集光体を設ければ、高輝度の光を液晶素子に照射し
てその出射光を屈折拡散板に入射させることができ、し
たがって、屈折拡散板を出射する拡散光の輝度を高くし
て、画面をより明るくすることができる。

【００２２】

【実施例】図１はこの発明の第１の実施例を示す液晶表
示装置の側面図である。この実施例の液晶表示装置は、
液晶素子１０と、この液晶素子１０の出射側に設けられ
た屈折拡散板１５とを備えたものであり、前記液晶素子
１０の背後には、この液晶素子１０に光を照射する平面
状光源３０が配置されるとともに、この光源３０と前記
液晶素子１０との間に、前記光源３０からの照射光の正
面輝度を高めるための集光体３４が設けられている。

【００２３】前記液晶素子１０は、液晶分子がツイスト
配向した液晶層を有する液晶セル１１をはさんで一対の
偏光板１３，１４を配置したものであり、前記液晶セル
１１は、枠状のシール材（図示せず）を介して接合した
一対の透明基板１２ａ，１２ｂ間にネマティック液晶を
封入して構成されている。

【００２４】なお、前記液晶セル１１は、例えばアクテ
ィブマトリックス方式のカラー画像表示セルであり、そ
の内部構造は図示しないが、一方の基板の内面には、複
数の画素電極とこれらの画素電極にそれぞれ対応するス
イッチング素子（例えば薄膜トランジスタ）がマトリッ
クス状に配列形成されるとともにその上に配向膜が設け
られており、他方の基板の内面には、各画素にそれぞれ
対応する複数の色のカラーフィルタと一枚膜状の対向電
極とが形成されるとともにその上に配向膜が設けられて
いる。

【００２５】上記液晶素子１０は、例えば、液晶セル１
１の液晶分子のツイスト角をほぼ９０°とし、一対の偏
光板１３，１４をその透過軸を互いにほぼ直交させるか
あるいはほぼ平行にして配置したＴＮ型のものであり、
この実施例では、正面方向（画面に垂直な方向）に対し
て画面の下縁方向に若干傾いた方向に視角の方向Ｆがく
るように設計したものを用いている。

【００２６】すなわち、この液晶素子１０は、画面の横
軸に対して、液晶セル１１の入射側基板１２ａの近傍に
おける液晶分子の配向方向を出射側から見て右回りにほ
ぼ４５°の方向、出射側基板１２ｂの近傍における液晶
分子の配向方向を出射側から見て左回りにほぼ４５°の
方向とし、液晶の分子を、入射側基板１２ａから出射側
基板１２ｂに向かい出射側から見て右回りにほぼ９０°
のツイスト角でツイスト配向させるとともに、入射側お
よび出射側の偏光板１３，１４を、その透過軸が前記液
晶セル１１の入射側および出射側基板１２ａ，１２ｂの
近傍における液晶分子の配向方向に対してほぼ平行させ
るかまたはほぼ直交させて設けたものであり、この液晶
素子１０の視角の方向Ｆは、画面に垂直で前記画面の横
軸（図において紙面に垂直な方向）に沿った面Ｈに対し
て画面の下縁方向に若干傾いた方向にある。

【００２７】また、液晶素子１０の出射側に設けられた
屈折拡散板１５は、アルリル系樹脂等からなる透明フィ
ルムの一方の面に、その全面にわたって、外膨らみに彎
曲する微小な曲面凸部１６を密に並べて形成したもので
あり、この実施例では、前記曲面凸部１６を、拡散板の
幅方向（図において紙面に垂直な方向）に沿った直線状
の凸条としたものを用いている。

【００２８】図２は前記屈折拡散板１５の一部分の側面
図であり、この実施例では、前記曲面凸部（直線状の凸
条）の断面形状をほぼ半円形とし、この曲面凸部１６を
隙間なく並べて互いに平行に形成している。

【００２９】そして、この実施例では、前記屈折拡散板
１５を、その曲面凸部形成面を液晶素子１０の出射面に
対向させるとともに、前記各曲面凸部１６の長さ方向を
上記液晶素子１０の画面の横軸と平行にして配置してい
る。

【００３０】なお、この屈折拡散板１５は、液晶素子１
０の出射側偏光板１４から僅かに離間させて設けても、
各曲面凸部１６の頂部を前記出射側偏光板１４の外面に
接触させて設けてもよい。

【００３１】一方、液晶素子１０の背後に配置された平
面状光源３０は、液晶素子１０の表示領域全体に対向す
る導光板３１と、この導光板３１の両方の端面にそれぞ
れ対向させて配置された光源ランプ３２と、これらの光
源ランプ３２の背後に設けられたリフレクタ３３とから
なっている。

【００３２】上記導光板３１は、裏面全体に散乱反射面
を形成したアルリル系樹脂等からなる透明板であり、前
記光源ランプ３２からの光は、導光板３１にその端面か
ら取り込まれてこの導光板３１内を導かれ、その表面全
体から光輝度がほぼ均一な散乱光となって出射する。

【００３３】また、上記光源３０と液晶素子１０との間
に設けられた集光体３４は、光源３０から照射される光
（散乱光）を集光して液晶素子１０に入射するものであ
り、前記光源３０からの照射光は、導光板３１の幅方向
（導光方向に対して直交する方向）への広がりが小さ
く、導光板３１の長さ方向（導光方向に沿った方向）へ
の広がりが大きい光であるため、この実施例では、集光
板３４としてアルリル系樹脂等からなる透明シートの表
面全体に微細幅の帯状プリズム部をその幅方向に連続さ
せて形成したプリズムシートを用い、この集光板（プリ
ズムシート）３４をその各帯状プリズム部の長さ方向を
前記導光板の幅方向とほぼ平行にして設けて、光源３０
からの照射光を導光板３１の長さ方向への広がりが小さ
くなるように集光し、前記照射光の正面輝度を高めてい
る。

【００３４】なお、図１では、集光体３４を平面状光源
３０に近接させて設けているが、この集光体３４は、光
源３０の出射面（導光板３１の表面）に貼付けて設けて
も、液晶素子１０の入射側偏光板１３に貼付けて設けて
もよい。

【００３５】上記液晶表示装置は、液晶素子１０の出射
側に上記屈折拡散板１５を設けることによって広視野角
化を実現したものであり、この液晶表示装置によれば、
液晶素子を出射した光が、図２に矢線で示したように前
記屈折拡散板１５の各曲面凸部１６で屈折され、広角度
範囲に拡散して出射するため、電圧−透過率特性の観察
方向依存性が緩和される。

【００３６】すなわち、液晶素子１０の電圧−透過率特
性には観察方向依存性があるが、この液晶素子１０の出
射側に上記屈折拡散板１５を設けておけば、液晶素子１
０を出射した光が広角度範囲に拡散して出射するため、
観察角の変化に対する透過率の変化の度合が小さくな
る。

【００３７】一方、液晶素子１０には、その電圧−透過
率特性の観察方向依存性によって決まる固有の視角があ
り、その視角方向Ｆからある程度ずれた方向から観察す
ると、コントラストが著しく低下し、また階調の反転を
生じてしまうが、この液晶素子１０の出射側に前記屈折
拡散板１５を設けて前記電圧−透過率特性の観察方向依
存性を緩和してやることにより、液晶表示装置の視野
角、つまり階調の反転がなく、しかも良好なコントラス
トで表示を観察できる視角の範囲が、液晶素子１０がも
っている視野角よりも広くなる。

【００３８】この視野角が広くなる方向は、屈折拡散板
１５を出射する光の拡散方向であり、この実施例では、
前記屈折拡散板１５の各曲面凸部１６を直線状の凸条と
しているため、屈折拡散板１５を出射する光が、拡散板
面に対して垂直で曲面凸部１６の頂点を通る面に対して
一方の方向と他方の方向とに拡散し、前記一方の方向と
他方の方向との相反する２方向に視野角が広くなる。

【００３９】そして、この実施例では、液晶素子１０と
して、正面方向に対して画面の下縁方向に若干傾いた方
向に視角の方向Ｆがくるように設計したものを用いてい
るため、この液晶素子１０は、正面方向から画面の下縁
方向の視野角範囲がある程度広く、画面の上縁方向の視
野角範囲が狭い視野角をもっているが、前記屈折拡散板
１５を、その各曲面凸部１６の長さ方向を前記液晶素子
１０の画面の横軸と平行にして配置すれば、液晶表示装
置の視野角を、画面の下縁方向にさらに広げるととも
に、画面の上縁方向にも大幅に広げることができる。

【００４０】図１において、Ａは上記液晶素子１０の視
野角を示し、Ｂは前記液晶素子１０の出射側に上記屈折
拡散板１５を設けた液晶表示装置の視野角を示してお
り、この液晶表示装置の視野角Ｂは、液晶素子１０の視
野角Ａに比べて、画面の下縁方向（液晶素子１０の視角
がある方向）にも、画面の上縁方向（液晶素子１０の視
角がある方向とは反対の方向）にも大幅に広くなってい
る。

【００４１】なお、この実施例例では、前記屈折拡散板
１５の各曲面凸部１６の断面形状を、ほぼ半円形、つま
り、曲面凸部１６の頂点を境にして左右対象な曲面をも
った形状としているため、屈折拡散板１５を出射する光
が、拡散板面に対して垂直で曲面凸部１６の頂点を通る
面に対して一方の方向と他方の方向とにほぼ同じ角度範
囲で拡散するが、液晶素子１０の視角方向Ｆは正面方向
に対して若干傾いた方向にあるため、前記屈折拡散板１
５による光の拡散によって広がった液晶表示装置の視野
角Ｂは、正面方向から液晶素子１０の視角がある方向へ
の視野角範囲の方が、反対方向の視野角範囲よりもある
程度広い。

【００４２】そして、上記液晶表示装置は、液晶素子１
０の出射側に屈折拡散板１５を設けることによって視野
角を広くしたものであるから、従来の電圧制御方式や配
向制御方式のように複雑な駆動制御や複雑な配向処理を
行なうことなく、簡単な構成で広視野角化を実現するこ
とができる。

【００４３】また、上記実施例では、液晶素子１０の背
後に平面状光源３０を配置し、この光源３０と液晶素子
１０との間に、光源３０からの照射光の正面輝度を高め
るための集光体（プリズムシート）３４を設けているた
め、高輝度の光を液晶素子１０に照射してその光を屈折
拡散板１５に入射させることができ、したがって、屈折
拡散板１５を出射する光の輝度を散乱光も含めて高くし
て、より明るい表示を得ることができる。

【００４４】なお、上記屈折拡散板１５の曲面凸部１６
の形成ピッチは任意に選べばよいが、そのピッチは小さ
い方がよく、より望ましくは、各曲面凸部１６のピッチ
を液晶素子１０の画素ピッチと等しくして、液晶素子１
０の各行（または列）の画素にそれぞれ１つずつの曲面
凸部１６を対応させるのがよい。

【００４５】また、上記屈折拡散板１５は、その入射面
（上記実施例では曲面凸部１６の形成面）と出射面の一
方または両方に、その全体にわたって反射防止コーティ
ングを施したものが望ましく、屈折拡散板１５の入射面
に反射防止コーティングを施しておけば、液晶素子１０
を出射する光を有効に屈折拡散板１５に導入することが
できるし、また屈折拡散板１５の出射面に反射防止コー
ティングを施しておけば、外部光の表面反射を無くすこ
とができるため、表示画像のコントラストを向上させる
ことができる。

【００４６】さらに、上記屈折拡散板１５の曲面凸部１
６の断面形状は、ほぼ半円形に限らず、その曲面が楕円
面または放物面等である形状であってもよい。また、前
記曲面凸部１６は、その頂点を境にして左右非対象な曲
面をもった形状であってもよく、曲面凸部１６がこのよ
うな形状であれば、屈折拡散板１５を出射する光が拡散
板面に対して垂直で曲面凸部１６の頂点を通る面に対し
て一方の方向と他方の方向とに異なる角度範囲で拡散す
るため、前記相反する２方向のうち、いずれかの方向の
視野角の広がりをより大きくすることができる。

【００４７】なお、上記実施例では、上記屈折拡散板１
５を、その曲面凸部１６の長さ方向を液晶素子１０の画
面の横軸と平行にして配置したが、この屈折拡散板１５
は、その曲面凸部１６の長さ方向を他の方向に向けて配
置してもよく、例えば、液晶素子１０に、正面方向に対
して画面の下縁方向に若干傾いた方向に視角の方向Ｆが
くるように設計したものを用い、前記屈折拡散板１５
を、その曲面凸部１６の長さ方向を画面の縦軸と平行に
して配置すれば、画面の上下方向の視野角は液晶素子１
０がもっている視野角とほぼ同じであるが、左右方向の
視野角が大きく広がった液晶表示装置を得ることができ
る。

【００４８】さらに、上記実施例では、屈折拡散板１５
の曲面凸部１６が形成された面を液晶素子１０の出射面
に対向させて配置したが、この屈折拡散板１５は、曲面
凸部形成面とは反対の面を液晶素子１０の出射面に対向
させて配置してもよい。

【００４９】また、上記屈折拡散板１５は、上記実施例
のものに限らず、次のような構成のものを用いてもよ
い。図３は上記屈折拡散板１５の第１の変形例を示す一
部分の側面図であり、この屈折拡散板１５は、その出射
面に、各曲面凸部１６の境界部にそれぞれ対応させてカ
ーボン膜等からなる遮光マスク（ブラックマスク）１７
を設けて、表示画像の鮮明度を向上させたものである。

【００５０】なお、この変形例のように屈折拡散板１５
の出射面に各曲面凸部１６の境界部にそれぞれ対応させ
て遮光マスク１７を設ける場合は、この屈折拡散板１５
の曲面凸部１６を含む厚さＤを、曲面凸部１６および遮
光マスク１７の形成ピッチＰの１．５倍以下（Ｄ≦１．
５Ｐ）にするのが好ましく、このようにすれば、各曲面
凸部１６で屈折された光の出射面での広がり幅を遮光マ
スク１７の間隔よりも小さくして、ほとんどの光を遮光
マスク１７の間から出射させてやることができるため、
遮光マスク１７での光の吸収を極く少なくして、遮光マ
スク１７を設けたことによる表示画像の輝度低下を防ぐ
ことができる。

【００５１】図４は上記屈折拡散板１５の第２の変形例
を示す一部分の側面図であり、この屈折拡散板１５は、
その各曲面凸部１６の幅を図２および図３のものよりも
僅かに小さくし、これらの曲面凸部１６の間に、拡散板
の出射面と平行な平坦面からなる微小幅の非拡散透過領
域１８を設けて、屈折拡散板１５の正面方向にも充分な
量の光を出射させてやるようにしたものである。

【００５２】すなわち、上記液晶表示装置においては、
液晶素子１０を出射した光が屈折拡散板１５の各曲面凸
部１６で屈折され、広角度範囲に拡散して出射するた
め、正面方向（画面に対して垂直な方向）に出射する光
量がある程度減少するが、この変形例のように、屈折拡
散板１５の各曲面凸部１６の間に非拡散透過領域１８を
設けておけば、この領域１８に入射した光が拡散される
ことなく正面方向に出射するため、正面方向への出射光
量の減少を補償することができ、したがって、正面方向
から観察したときの表示画像の輝度およびコントラスト
も充分高くすることができる。

【００５３】図５は上記屈折拡散板１５の第３の変形例
を示す一部分の側面図であり、この屈折拡散板１５は、
その各曲面凸部１６の間に設ける非拡散透過領域１８
を、円弧状に彎曲する凹面として、正面輝度およびコン
トラストをさらに改善したものである。

【００５４】すなわち、図６は前記第３の変形例の屈折
拡散板１５の非拡散透過領域１８の拡大図であり、前記
非拡散透過領域１８が彎曲凹面であれば、この領域１８
に入射する光のうち、拡散板の出射面に対して垂直な方
向からの入射光が正面方向に出射するとともに、斜め方
向からの入射光が図に矢線で示すように前記彎曲凹面で
屈折して集光し、その光も正面方向に出射するため、正
面方向から観察したときの表示画像の輝度およびコント
ラストをさらに高くすることができる。

【００５５】図７は上記屈折拡散板１５の第４の変形例
を示す一部分の側面図であり、この屈折拡散板１５は、
その各曲面凸部１６の頂面を拡散板の出射面と平行な平
坦面とし、この平坦面を非拡散透過領域１９としたもの
である。

【００５６】この変形例の屈折拡散板１５を用いれば、
その各曲面凸部１６の頂面の非拡散透過領域１８に入射
した光が拡散されることなく正面方向に出射するため、
正面方向への出射光量の減少を補償して、正面方向から
観察したときの表示画像の輝度およびコントラストも充
分高くすることができる。

【００５７】上記第４の変形例の屈折拡散板１５を使用
する場合は、図８に示した拡散板配置例のように、屈折
拡散板１５の各曲面凸部１６の頂面の非拡散透過領域１
９を、液晶素子１０の出射側偏光板１４の外面に、拡散
板１５および偏光板１４の屈折率とほぼ等しい光屈折率
（拡散板１５と偏光板１４の屈折率が異なる場合は、両
者のほぼ中間の屈折率）を有する透明接着剤２０を用い
て接着するのが望ましい。

【００５８】このように拡散板１５を配置すれば、前記
出射側偏光板１４と接着剤２０との界面、および前記接
着剤２０と各曲面凸部１６の非拡散透過領域１９との界
面での光の反射が少なくなり、前記非拡散透過領域１９
に入射した光がほとんどロスを生じることなく出射する
ため、正面輝度およびコントラストをより効果的に改善
することができる。

【００５９】なお、上記第４の変形例では、屈折拡散板
１５の各曲面凸部１６の頂面に設けた非拡散透過領域１
８を平坦面としたが、この非拡散透過領域１８は彎曲凹
面としてもよく、このようにすれば、斜め方向からの入
射光が前記彎曲凹面で屈折集光して正面方向に出射する
ため、正面方向から観察したときの表示画像の輝度およ
びコントラストをさらに高くすることができる。この場
合は、屈折拡散板１５を、出射側偏光板１４から僅かに
離間させるか、あるいは各曲面凸部１６の最も突出する
部分（彎曲凹面の両側部）を前記出射側偏光板１４の外
面に接触させて設ければよい。

【００６０】なお、上記実施例では、第１の実施例の液
晶表示装置は、相反する２方向に視野角を広げたもので
あるが、この実施例で用いた屈折拡散板１５を２枚用い
れば、４方向に視野角を広げることができる。

【００６１】図９はこの発明の第２の実施例を示す屈折
拡散板の配置状態図であり、この実施例は、上記第１の
実施例で用いた屈折拡散板（各曲面凸部１６を直線状の
凸条としたもの）１５を２枚備え、この２枚の屈折拡散
板１５を、それぞれの曲面凸部１６の長さ方向を互いに
直交させた状態で重ね合わせて、液晶素子（図示せず）
の出射面に配置したものである。

【００６２】この実施例によれば、液晶素子を出射した
光が、一方の屈折拡散板１５によって相反する２方向に
拡散し、さらに他方の屈折拡散板１５によって前記一方
の屈折拡散板１５による拡散方向と直交する方向に沿っ
た相反する２方向に拡散するため、４方向に視野角を広
げることができる。

【００６３】また、上記実施例で用いた屈折拡散板１５
は、その各曲面凸部１６を直線状の凸条としたものであ
るが、次のような構成の屈折拡散板を用いれば、１枚の
屈折拡散板を備えるだけで４方向に視野角を広げること
ができる。

【００６４】図１０はこの発明の第３の実施例を示す屈
折拡散板の斜視図であり、この屈折拡散板２１は、その
曲面凸部２２を、基部の外形がほぼ方形でありその各辺
を底辺とする４つの側面がそれぞれ外膨らみに彎曲して
いる山状突起とし、この曲面凸部２２を、縦方向および
横方向にマトリックス状に密に並べて配列形成したもの
である。

【００６５】なお、この実施例においても、上記屈折拡
散板２１の曲面凸部２２の形成ピッチは任意に選べばよ
いが、そのピッチは小さい方がよく、より望ましくは、
縦方向および横方向のピッチを液晶素子１０の画素ピッ
チと等しくして、液晶素子１０の各画素にそれぞれ１つ
ずつの曲面凸部２２を対応させるのがよい。また、この
屈折拡散板２１は、その入射面と出射面の一方または両
方に、その全体にわたって反射防止コーティングを施し
たものが望ましい。

【００６６】また、図１０に示した屈折拡散板２１の曲
面凸部２２は、その縦幅方向と横幅方向の断面形状をそ
れぞれ同径の半円形としたものであるが、この曲面凸部
２２の縦幅方向および横幅方向の断面形状は、その曲面
が楕円面または放物面等である形状であってもよいし、
さらに頂点を境にして左右対象な曲面をもった形状であ
っても、左右非対象な曲面をもった形状であってもよ
い。

【００６７】さらに、上記屈折拡散板１５は、その曲面
凸部１６を形成した面を液晶素子の出射面に対向させて
配置しも、曲面凸部形成面とは反対の面を液晶素子の出
射面に対向させて配置してもよい。

【００６８】この実施例のように、屈折拡散板２１とし
て、その各曲面凸部２２が、基部の外形がほぼ方形であ
りその各辺を底辺とする４つの側面がそれぞれ外膨らみ
に彎曲している山状突起であるものを用いれば、１枚の
屈折拡散板２１を備えるだけで、４方向に視野角を広げ
ることができる。

【００６９】この屈折拡散板２１を用いたときの視野角
が広がる方向は、例えば、前記屈折拡散板２１をその縦
方向にまたは横方向のいずれかを液晶素子の画面の横軸
と平行にして配置した場合で、画面の上下方向と左右方
向である。

【００７０】なお、図１０に示した屈折拡散板２１は、
山状突起からなる各曲面凸部２２を縦方向および横方向
にそれぞれ直線的に配列したものであるが、これらの曲
面凸部２２は、各行の曲面凸部２２を各列ごとに１／２
ピッチずつずらして配列してもよい。

【００７１】また、この実施例の屈折拡散板２１も、上
述した第１の実施例で用いた屈折拡散板１５の第２〜第
４の変形例のように、各曲面凸部２２の間、あるいは各
曲面凸部２２の頂面に、非拡散透過領域を設けることが
できるものであり、この非拡散透過領域を設けておけ
ば、正面方向への出射光量の減少を補償して、正面方向
から観察したときの表示画像の輝度およびコントラスト
も充分高くすることができる。

【００７２】

【発明の効果】この発明の液晶表示装置によれば、液晶
素子を出射した光が前記液晶素子の出射側に配置されて
いる屈折拡散板の各曲面凸部で屈折され、広角度範囲に
拡散して出射するため、電圧−透過率特性の観察方向依
存性が緩和され、視野角、つまり階調の反転がなくしか
も良好なコントラストで表示を観察できる視角の範囲
が、前記液晶素子がもっている視野角よりも広くなる。

【００７３】そして、この発明は、液晶素子の出射側に
上記屈折拡散板を設けることによって視野角を広くした
ものであるから、従来の電圧制御方式や配向制御方式の
ように複雑な駆動制御や複雑な配向処理を行なうことな
く、簡単な構成で広視野角化を実現することができる。

【００７４】この発明においては、液晶素子を出射した
光が前記屈折拡散板の各曲面凸部で屈折され、広角度範
囲に拡散して出射するため、正面方向（画面に対して垂
直な方向）に出射する光量がある程度減少するが、前記
屈折拡散板の各曲面凸部の間、あるいは各曲面凸部の頂
面に、非拡散透過領域を設けておけば、この領域に入射
した光が拡散されることなく正面方向に出射するため、
正面方向への出射光量の減少を補償して、正面方向から
観察したときの表示画像の輝度およびコントラストも充
分高くすることができる。

【００７５】また、前記屈折拡散板の各曲面凸部は、直
線状の凸条であるか、あるいは、基部の外形がほぼ方形
でありその各辺を底辺とする４つの側面がそれぞれ外膨
らみに彎曲している山状突起であるのが望ましく、前記
各曲面凸部が前者の凸条であれば、拡散板面に対して垂
直で前記曲面凸部の頂点を通る面に対して一方の方向と
他方の方向との相反する２方向に視野角を広げることが
でき、また前記各曲面凸部が後者の山状突起であれば、
４方向に視野角を広げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示す液晶表示装置の
側面図。

【図２】第１の実施例で用いた屈折拡散板の一部分の側
面図。

【図３】前記屈折拡散板の第１の変形例を示す一部分の
側面図。

【図４】前記屈折拡散板の第２の変形例を示す一部分の
側面図。

【図５】前記屈折拡散板の第３の変形例を示す一部分の
側面図。

【図６】第３の変形例の屈折拡散板の非拡散透過領域の
拡大図。

【図７】前記屈折拡散板の第４の変形例を示す一部分の
側面図。

【図８】第４の変形例の屈折拡散板を使用する場合の拡
散板配置例を示す図。

【図９】この発明の第２の実施例を示す屈折拡散板の配
置状態図。

【図１０】この発明の第３の実施例を示す屈折拡散板の
斜視図。

【符号の説明】

１０…液晶素子 １１…液晶セル １３，１４…偏光板 １５，２１…屈折拡散板 １６，２２…曲面凸部 １８，１９…非拡散透過領域 ２０…平面状光源 ３４…集光体 Ａ…液晶素子の視野角 Ｂ…液晶表示装置の視野角

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液晶分子がツイスト配向した液晶層を有す
   る液晶セルをはさんで一対の偏光板を配置した液晶素子
   の出射側に、一方の面に外膨らみに彎曲する微小な曲面
   凸部を密に並べて形成した屈折拡散板を設けてなり、前
   記液晶素子を出射した光が、前記屈折拡散板の各曲面凸
   部で屈折され、広角度範囲に拡散して出射することを特
   徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】前記屈折拡散板の各曲面凸部の間に、非拡
   散透過領域が設けられていることを特徴とする請求項１
   に記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】前記屈折拡散板の各曲面凸部の頂面に、非
   拡散透過領域が設けられていることを特徴とする請求項
   １に記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】前記屈折拡散板の各曲面凸部は、直線状の
   凸条であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１
   つに記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】前記屈折拡散板の各曲面凸部は、基部の外
   形がほぼ方形でありその各辺を底辺とする４つの側面が
   それぞれ外膨らみに彎曲している山状突起であることを
   特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の液晶表
   示装置。