JP3580318B2

JP3580318B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP3580318B2
Application number: JP01462494A
Authority: JP
Inventors: 桃子穴吹; 肇木村; 清一西山
Original assignee: 株式会社日立ディスプレイズ
Priority date: 1994-02-08
Filing date: 1994-02-08
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2019-10-20
Also published as: JPH07218911A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、液晶表示素子の背面にバックライトを配置した液晶表示装置に係り、特に高輝度、低消費電力かつ所望の広視野角方向を任意に設定可能とした液晶表示装置とその視野角設定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶表示装置は、液晶表示素子に形成した画像を当該液晶表示素子の背面に設置したバックライトからの照明光で照明し、液晶表示素子を透過した光を観察するように構成される。
【０００３】
上記バックライトは、光を導くための透明な合成樹脂からなる導光体の側面に沿って冷陰極蛍光灯を配置した形式のものと、液晶表示素子の直下に複数本の冷陰極蛍光灯を互いに平行に配列した形式のものとが知られている。
【０００４】
前者の形式では、導光体と液晶表示素子の間に、また後者では複数本の冷陰極蛍光灯と液晶表示素子との間に、冷陰極蛍光灯からの光を拡散して液晶表示素子に均一に光を照射するための光拡散板（以下、単に拡散板とも言う）が配置される。
【０００５】
そして、液晶表示素子とその背面に配置した拡散板との間に、液晶表示素子側が微細な多数の溝からなるプリズム面を有し、拡散板側が平滑面のレンズフィルム（プリズム板）２枚を、それらの溝が直交するように配置してなり、このレンズフィルムによって輝度を増大させ、明るく輝度分布の均一な液晶表示画面を得るようにしている。
【０００６】
図１７は上記従来の液晶表示装置に使用されているレンズフィルムを説明する展開斜視図であって、２は第１のレンズフィルム、３は第２のレンズフィルム、５はバックライト、３６は冷陰極蛍光灯、３９は光拡散板である。
【０００７】
同図に示したように、第１のレンズフィルム２と第２のレンズフィルム３は、そのプリズム面を形成する微細な溝方向が互いに９０度となるように交差させてバックライト５の光拡散板３９上に設置し、この上に図示しない液晶表示素子を積層させている。
【０００８】
２枚のレンズフィルムの波形の交差角を制御する従来技術を開示したものとしては特開昭６０−７０６０１号公報が挙げられるが、この公報に開示の発明は光源からの光の集光を制御する照明パネルに関する技術であり、液晶表示装置に関するものでない。また、特公昭５１−１３６６６号公報には液晶表示装置が記載されているが、プリズム面を有するレンズフィルムを用いることは記載されていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術においては、２枚のレンズフィルムのプリズム面を構成する溝を直交させ、拡散板から大きな角度で拡散する冷陰極蛍光灯からの光を液晶表示画面に垂直な方向に集光させているために、液晶表示面の輝度は増大するが、視野角が狭いという問題があった。
【００１０】
本発明の第１の目的は、液晶表示装置の表示画面の輝度を増大させ、その輝度分布を均一にすると共に、視野角を所望の方向に広くした液晶表示装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の第２の目的は、上記液晶表示装置における視野角設定方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、請求項１に記載の第１の発明は、液晶表示素子と、前記液晶表示素子の背面に配置したバックライトと、前記液晶表示素子とバックライトとの間に配置した拡散板と、一面に多数の微細な溝で形成したプリズム面を有し他面に略々平滑な面を有する少なくとも２枚のレンズフィルムを前記液晶表示素子と前記拡散板の間に配置してなる液晶表示装置において、前記各レンズフィルムの溝の交差角を鋭角としたことを特徴とする。
【００１３】
また、上記第２の目的を達成するために、請求項２に記載の第２の発明は、液晶表示素子と、前記液晶表示素子の背面に配置したバックライトと、前記液晶表示素子とバックライトとの間に配置した拡散板と、一面に多数の微細な溝で形成したプリズム面を有し他面に略々平滑な面を有する少なくとも２枚のレンズフィルムを前記液晶表示素子と前記拡散板の間に配置してなる液晶表示装置において、前記各レンズフィルムの溝方向を鋭角に交差させると共に、前記鋭角の交差方向を所望とする広視野角方向に配置することにより、所望の方向に広視野角を設定することを特徴とする。
【００１４】
【作用】
上記第１の発明の構成としたことにより、少なくとも２枚のレンズフィルムのプリズム面を構成する各溝方向が互いに鋭角に交差した当該交差方向における光の発散角は、液晶表示面に対して上記交差角に応じた広がりを持つようになる。すなわち、上記交差角が９０度に近くなると発散角の広がりが小さく、０度に近づく程発散角の広がりは大きくなる。
【００１５】
これを利用し、上記第２の発明の構成としたことにより、上記交差角の方向を左右方向（水平方向）に置くことで液晶表示画面の左右方向に視野角を大きくすることができ、また上記交差角の方向を上下方向（垂直方向）に置くことで液晶表示画面の上下方向の視野角を大きくすることができる。
【００１６】
また、少なくとも２枚の各溝方向を互いに鋭角に交差させることにより、視野角に応じて明視野領域と暗視野領域への変化が滑らかになる。
【００１７】
そして、本発明の構成により、液晶表示面で所望の輝度を得るために必要とする冷陰極蛍光灯の駆動電力を低減させることができる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明に実施例につき、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明による液晶表示装置の第１実施例を説明するための要部展開斜視図であって、２は第１のレンズフィルム、３は第２のレンズフィルム、４は第３のレンズフィルム、５はバックライト、３６は冷陰極蛍光灯、３９は光拡散板、４２は枠状体、２ａ，３ａ，４ａはプリズム面、２ｂ，３ｂ，４ｂは平滑面、２ｃ，３ｃ，４ｃはそれぞれ第１〜第３レンズフィルムのプリズム面を構成する微細な溝の延在方向である。
【００２０】
なお、第１のレンズフィルム２、第２のレンズフィルム３、第３のレンズフィルム４のプリズム面２ａ，３ａ，４ａは多数の微細溝（Ｖ字溝）から構成される。
【００２１】
また、図２は図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図であって、３７は導光体、３８は反射板、４２は枠状体、６２は液晶表示素子、図１と同一符号は同一部分に対応する。
【００２２】
そして、図３は図１と図２に示した本実施例に使用されるレンズフィルムの部分断面図である。
【００２３】
図１において、バックライト５は導光板（図２参照）の側面に冷陰極蛍光灯３６を内蔵し、液晶表示素子側に拡散板を備え、枠状体４２で一体化されている。このバックライト５の拡散板３９の上に、第１のレンズフィルム２，第２のレンズフィルム３および第３のレンズフィルム４を、それぞれのプリズム面２ａ，３ａ，４ａが液晶表示素子側に位置するように密着させ重ね合わせて載置する。
第１のレンズフィルム２の溝方向２ｃは水平方向に略々一致させ、これに対して第２のレンズフィルム３の溝方向３ｃと第３のレンズフィルム４の溝方向４ｃを鋭角に、かつ互いに鋭角になるように重ね合わせる。
【００２４】
図２に示したように、バックライト５は、導光体３７の裏面に反射板３８を、また表面に拡散板３９を積層し、これらをモールド成形で作られた枠状体４２に保持してなる。
【００２５】
このバックライト５の拡散板３９の上に第１のレンズフィルム２，第２のレンズフィルム３および第３のレンズフィルム４を上記したように直接載置して積層し、適宜のスペーサ６０を介して液晶表示素子６２を載置し一体化してなる。
【００２６】
同図の実施例においては、第１のレンズフィルム２，第２のレンズフィルム３および第３のレンズフィルム４を枠状体４２の内部に収納して保持しているが、必ずしもこのような構造とする必要はなく、中間フレーム等の液晶表示装置の構成材で上記各レンズフィルムを保持するようにすることもできる。
【００２７】
また、これらレンズフィルムと液晶表示素子との間に間挿したスペーサは不可欠のものではなく、これを省略することもできる。
【００２８】
上記した第１のレンズフィルム２，第２のレンズフィルム３および第３のレンズフィルム４は、図３にその断面を示したように、液晶表示素子側の面に多数の平行な溝ｇからなるプリズム面２ａ（３ａ，４ａ）を有し、バックライト５側に対面する他方の面は平滑面２ｂ（３ｂ，４ｂ）を有している。
【００２９】
上記のプリズム面は、拡散板３９から出射する光のうちの当該溝ｇと交差する方向の成分を液晶表示素子６２の方向に集光する作用を持つ。
【００３０】
従つて、溝ｇの延在する方向の視野は広く、溝ｇの延在する方向と交差する方向の視野は狭くなる。
【００３１】
このようなプリズム面の溝方向を広い視野が必要な方向に合わせることで、当該方向の視野を広くすることができる。
【００３２】
そして、上記のプリズム面を複数重ね合わせることにより、上記の集光能力を強くすることができる。
【００３３】
なお、上記溝ｇの大きさ、すなわち図示の角度θはバックライトの照明特性、液晶表示素子の光透過特性、その他液晶表示装置の表示面の輝度分布特性等に応じて選択されるものであり、またこの角度θを表示画面の中央部と周辺部，あるいは表示面の局部において異ならせることによって、表示画面に所望の輝度分布を持たせることができる。
【００３４】
図４は本発明によるレンズフィルムを３枚重ね合わせたときの各溝方向の設定の違いによる視野角の変化の説明図であって、（ａ）は第１のレンズフィルム２の溝方向２ｃを表示面の水平方向に延在させ、第２のレンズフィルム３と第３のレンズフィルム４の溝方向３ｃ，４ｃを溝方向２ｃに対してそれぞれθ_１，θ_２（θ_１，θ_２は鋭角）に配置させることにより、水平方向に広い視野角が得られる。
【００３５】
また、（ｂ）に示したように、第１のレンズフィルム２の溝方向２ｃを表示面の垂直方向に延在させ、第２のレンズフィルム３と第３のレンズフィルム４の溝方向３ｃ，４ｃを溝方向２ｃに対してそれぞれθ_３，θ_４（θ_３，θ_４は鋭角）に配置させることにより、垂直方向に広い視野角が得られる。
【００３６】
なお、上記（ａ）（ｂ）において、第２のレンズフィルム３と第３のレンズフィルム４の溝方向３ｃ，４ｃのなす角度は必ずしも鋭角でなくてもよいものであり、複数のレンズフィルムの内、少なくとも２枚の溝の延在方向のなす角度が鋭角であれば、その鋭角の方向で視野角は広くなる。
【００３７】
そして、上記の各角度（θ_１，θ_２、θ_３，θ_４）が小さくなる程、当該角度方向の視野角の広がりは狭くなる。
【００３８】
上記した本発明の実施例によれば、３枚のレンズフィルム２，３，４に形成した溝方向２ｃ，３ｃ，４ｃのなす角度を変化させることで表示面における広い視野角方向を調整することができ、用途に合わせた視野角をもつ液晶表示装置を得ることができる。
【００３９】
図５は本発明による液晶表示装置の第２実施例を説明するためのレンズフィルムの要部断面図であって、レンズフィルム２の液晶表示素子に対面する側に形成した溝を湾曲した壁面で形成したものである。
【００４０】
すなわち、この実施例のレンズフィルム２は、液晶表示素子に対面する側に断面が半楕円となる如き形状を有している。この形状の溝としたことにより、液晶表示素子方向に指向する光は前記図３に示したものに比べて、その指向性が弱まったものとなる。
【００４１】
したがって、この実施例による視野角の広がり方向は前記実施例におけるよりも緩やかであり、視野角による明暗の段差は少なくなると共に、表示面全体の明るさを向上することができる。
【００４２】
なお、本実施例は図２に示した構成の液晶表示装置における第１のレンズフィルムの溝形状を異ならせたものであるが、第２のレンズフィルム３、あるいは第３のレンズフィルム４の溝形状に対しても同様に適用することができるものである。
【００４３】
図６は本発明による液晶表示装置の第３実施例を説明するためのレンズフィルムの要部断面図であって、レンズフィルム２の液晶表示素子に対面する側に形成した溝を部分的に異なる形状としたものである。
【００４４】
すなわち、例えば液晶表示素子の中央領域に対向する部分の溝は前記図５と同様の形状とし、周辺領域に対向する部分の溝は前記図３に示したものと同様の形状としたものである。
【００４５】
これにより、明るさの分布と視野角の広がり方向を局部的に変化させることができる。
【００４６】
なお、上記図３，図５，図６に示した溝形状に限らず、導光板から出射する光を液晶表示素子方向に集光する機能をもつその他の任意の溝形状とすることができると共に、図３，図５，図６に示した溝形状あるいは上記その他の溝形状をもつプリズム面を組み合わせて用いることも可能である。
【００４７】
さらに、バックライト側の面を平坦な平滑面とするのみに限らず、中央部分から周辺部分に凹状または凸状に湾曲した平滑面とすることもできる。
【００４８】
上記したように、拡散板３９と液晶表示素子との間に、液晶表示素子側にプリズム面を有し、バックライト側に平滑面をもつレンズフィルムを２枚もしくは３枚以上を積み重ねて配置することにより、拡散板３９から大きな角度で液晶表示素子方向に拡散する光を当該液晶表示素子の表示面に交差する方向に集光することができるので、バックライト５全体の実効輝度を増大させることができる。
【００４９】
そして、上記複数のレンズフィルムの溝方向の交差角度を調整することにより、広い視野角方向を所望とする方向に設定することができる。
【００５０】
上記した本発明による液晶表示装置と前記図１７に示した従来技術の構成による液晶表示装置の表示面の輝度を実測したところ、下記のような結果が得られた。
【００５１】
まず、図２に示したものと同様の構成としたバックライトを用い、２枚のレンズフィルムを図１７に示したように、それぞれの溝方向を直交させて重ね合わせたものにおいては、その輝度は３６６３ｃｄ／ｍ^２であった。
【００５２】
一方、図１に示したように３枚のレンズフィルムを互いに６０°ずつずらせて配置したものにおいては、３９２８ｃｄ／ｍ^２であり、従来に比べて７％以上も増大した。また、その視野角は、従来のものよりも交差角方向に広くなった。
【００５３】
本発明は、上記実施例に限るものではなく、本発明の趣旨を逸脱することなく種々の変更が可能である。
【００５４】
例えば、上記実施例においては、導光体３７とその側面に沿って近接配置した冷陰極蛍光灯３６からなるバックライト５を用いた形式の液晶表示装置を例として説明したが、液晶表示素子の下方に複数本の冷陰極蛍光灯あるいはその他の光源を配置し、これらの光源と液晶表示素子との間に拡散板を介挿すると共に、上記光源の下方に反射板を設けた形式のバックライトをもつ液晶表示装置にも適用できるものである。
【００５５】
また、拡散板やレンズフィルムの材質，厚さ，構成、等も上記実施例に限るものではなく、同様の機能を有するものであれば、どのようなものでも使用することが可能である。
【００５６】
そして、前記したように、プリズム面を構成するＶ字形の溝の山，谷の角度θ，そのピッチ等も材料の屈折率等を考慮して種々のものを採用することができる。また、上記溝や角度あるいはピッチも、レンズフィルム全体にわたって均一とすることに限らず、例えば液晶表示素子の下に拡散板を介して冷陰極蛍光灯を配置した場合等は、全体として均一な輝度分布を得るために冷陰極蛍光灯の直上のみの山形状をなだらかにしてよく、溝の角度やピッチ，材質の異なるレンズフィルムを組み合わせてもよい。例えば、下面を透明樹脂材に光拡散粒子を混入した材料で拡散層を形成し、上面側にプリズム面を形成するように一体成形したものを用いることもできる。また、拡散板も公知のものを利用できる。
【００５７】
以下、上記本発明の実施例を適用した液晶表示装置の具体例を説明する。
【００５８】
「具体例１」
図７は本発明を適用した液晶表示装置を上側からみた場合の液晶分子の配列方向（例えばラビング方向）、液晶分子のねじれ方向、偏光板の偏光軸（あるいは吸収軸）方向、および複屈折効果をもたらす部材の光学軸方向の説明図である。
また、図８は本発明を適用した液晶表示装置の要部斜視図であって、液晶分子のねじれ方向１０とねじれ角θは、上電極基板１１上の配向膜２１のラビング方向６と下電極基板１２上の配向膜２２のラビング方向７及び上電極基板１１と下電極基板１２の間に挟持されるネマチック液晶層５０に添加される旋光物質の種類とその量によって規定される。
【００５９】
図８において、液晶層５０を挟持する２枚の上，下電極基板１１，１２間で液晶分子がねじれた螺旋構造をなすように配向させるには、上，下電極基板１１，１２上の、液晶に接する、例えばポリイミドからなる有機高分子樹脂からなる配向膜２１，２２の表面を、例えば布などで一方向にこする方法、所謂ラビング法が採られている。このときのこする方向、すなわちラビング方向、上電極基板１１においてはラビング方向６，下電極基板１２においてはラビング方向７が液晶分子の配列方向となる。
【００６０】
このようにして配向処理された２枚の上，下電極基板１１，１２をそれぞれのラビング方向６，７が互いにほぼ１８０度から３６０度で交差するように間隙ｄ_１をもたせて対向させ、２枚の電極基板１１，１２を液晶を注入するための切り欠け部５１を備えた枠状のシール剤５２により接着し、その間隙に正の誘電異方性をもち旋光物質を所定量添加したネマチック液晶を封入すると、液晶分子はその電極基板間で図中のねじれ角θの螺旋状構造の分子配列をする。なお、３１，３２はそれぞれ上，下電極である。
【００６１】
このようにして構成された液晶表示素子６２の上電極基板１１の上側に複屈折効果をもたらす部材（以下、複屈折部材と称する）４０が配設されており、さらにこの部材４０および液晶表示素子６２を挟んで上，下偏光板１５，１６が設けられる。
【００６２】
液晶５０における液晶分子のねじれ角θは好ましくは２００度から３００度であるが、透過率−印加電圧カーブの閾値近傍の点灯状態が光を散乱する配向となる現象を避け、優れた時分割特性を維持するという実用的な観点からすれば、２３０度から２７０度の範囲がより好ましい。この条件は、基本的には電圧に対する液晶分子の応答をより敏感にし、優れた時分割特性を実現するように作用する。また、優れた表示品質を得るためには、液晶層５０の屈折率異方性Δｎ_１とその厚さｄ_１との積Δｎ_１・ｄ_１は好ましくは０．５μｍから１．０μｍ、より好ましくは０．６μｍから０．９μｍの範囲に設定するのが望ましい。
【００６３】
複屈折部材４０は液晶表示素子６２を透過する光の偏光状態を変調するように作用し、液晶表示素子６２単体で着色した表示しかできなかったものを白黒の表示に変換するものである。このためには、複屈折部材４０の屈折率異方正Δｎ_２とその厚さｄ_２の積Δｎ_２・ｄ_２が極めて重要であり、好ましくは０．４μｍから０．８μｍ、より好ましくは０．５μｍから０．７μｍの範囲に設定する。
【００６４】
さらに、本発明になる液晶表示素子６２は複屈折による楕円偏光を利用しているので偏光板１５，１６の軸と、複屈折部材４０として一軸性の透明複屈折板を用いる場合はその光学軸と、液晶表示素子６２の電極基板１１，１２の液晶配列方向６，７との関係が極めて重要である。
【００６５】
図７により上記の関係の作用効果について説明する。同図は図８の構成の液晶表示装置を上から見た場合の偏光板の軸，一軸性の透明複屈折部材の光学軸，液晶セルの電極基板の液晶配列方向の関係を示したものである。
【００６６】
図８において、５は一軸性の透明複屈折部材４０の光学軸、６は複屈折部材４０とこれに隣接する上電極基板１１の液晶配列方向、７は下電極基板１２の液晶配列方向、８は上偏光板１５の吸収軸あるいは偏光軸であり、角度αは上電極基板１１の液晶配列方向６と一軸性の複屈折部材４０の光学軸５とのなす角度、角度βは上偏光板１５の吸収軸あるいは偏光軸８と一軸性の透明複屈折部材４０の光学軸５とのなす角度、角度γは下偏光板１６の吸収軸あるいは偏光軸９と下電極基板１２の液晶配列方向７とのなす角度である。
【００６７】
ここで、上記角度α，β，γの測り方を図１２を参照して定義する。同図においては、複屈折部材４０の光学軸５と上電極基板１１の液晶配列方向６との交角を例として説明する。
【００６８】
光学軸５と液晶配列方向６との交角は図１２に示したごとくφ_１およびφ_２で表すことができるが、ここではφ_１，φ_２のうち小さい方の角度を採用する。すなわち、図１２の（ａ）においてはφ_１＜φ_２であるから、φ_１を光学軸５と液晶配列方向６との交角とし、図６の（ｂ）においてはφ_１＞φ_２であるから、φ_２を光学軸５と液晶配列方向６との交角とする。勿論φ_１＝φ_２の場合はどちらを採ってもよい。
【００６９】
この種の液晶表示装置においては、角度α，β，γが極めて重要である。角度αは好ましくは５０度から９０度、より好ましくは７０度から９０度に、角度βは好ましくは２０度から７０度、より好ましくは３０度から６０度に、角度γは好ましくは０度から７０度、より好ましくは０度から５０度に、それぞれ設定することが望ましい。
【００７０】
なお、液晶表示素子６２の液晶層５０のねじれ角θが１８０度から３６０度の範囲内にあれば、ねじれ方向１０が時計回り方向，反時計回り方向のいずれであっても上記角度α，β，γは上記範囲内にあればよい。
【００７１】
図８においては、複屈折部材４０が上偏光板１５と上電極基板１１の間に配設されているが、これに代えて下電極基板１２と下偏光板１６との間に配設してもよい。この場合は図２の構成全体を倒立させたものとなる。
【００７２】
「具体例２」
基本構造は図７および図８に示したものと同様である。図９において、液晶分子のねじれ角θは２４０度であり、一軸性の透明複屈折部材４０としては平行配向（ホモジェニアス配向）した、すなわちねじれ角が０度の液晶セルを使用した。
【００７３】
ここで、液晶層の厚みｄ（μｍ）と旋光性物質が添加された液晶材料のらせんピッチｐ（μｍ）の比ｄ／ｐは約０．５３とした。配向膜２１，２２はポリイミド樹脂膜で形成し、これをラビング処理したものを使用した。このラビング処理を施した配向膜がこれに接する液晶分子を基板面に対して傾斜配向させるチルト角（ｐｒｅｔｉｌｔ角）は約４度である。上記一軸性透明複屈折部材４０のΔｎ_２・ｄ_２は約０．６μｍである。一方、液晶分子が２４０度ねじれた構造の液晶層５０のΔｎ_１・ｄ_１は約０．８μｍである。
【００７４】
このとき、角度αを約９０度、角度βを約３０度、角度γを約３０度とすることにより、上，下電極３１，３２を介して液晶層５０に印加される電圧が閾値以下のときには光不透過すなわち黒、電圧がある閾値以上になると光透過すなわち白の白黒表示が実現できた。また、下偏光板１６の軸を上記位置より５０度から９０度回転した場合は、液晶層５０への印加電圧が閾値以下のときは白、電圧が閾値以上になると黒の、前記と逆の白黒表示が実現できた。
【００７５】
図１０は図９の構成で角度αを変化指せたときの１／２００デューティで時分割駆動時のコントラスト変化を示したものである。角度αが９０度近傍では極めて高いコントラストを示していたものが、この角度からずれるにつれて低下する。しかも、角度αが小さくなると点灯部，非点灯部ともに青味がかり、角度αが大きくなると非点灯部は紫，点灯部は黄色になり、いずれにしても白黒表示は不可能となる。角度βおよび角度γについてもほぼ同様の結果となるが、角度γの場合は前記したように５０度から９０度近く回転すると逆の白黒表示となる。
【００７６】
「具体例３」
基本構造は前記「具体例１」と同様である。ただし、液晶層５０の液晶分子のねじれ角は２６０度，Δｎ_１・ｄ_１は約０．６５μｍ〜０．７５μｍである点が異なる。一軸性透明複屈折部材４０として使用している平行配向液晶層のΔｎ_２・ｄ_２は「具体例２」と同じ約０．５８μｍである。
【００７７】
このとき、角度αを約１００度，角度βを約３５度，角度γを約１５度とすることにより、前記「具体例２」と同様の白黒表示が実現できた。また、下偏光板の軸の位置を上記値より５０度から９０度回転することにより逆転の白黒表示が可能である点も「具体例１」と同様である。角度α，β，γのずれに対する傾斜も「具体例２」とほぼ同様である。
【００７８】
上記いずれの具体例においても、一軸性透明複屈折部材４０として。液晶分子のねじれのない平行配向液晶表示素子を用いたが、むしろ２０度ないし６０度程度液晶分子がねじれた液晶層を用いた方が角度による色変化が少ない。このねじれた液晶層は、前記の液晶層５０と同様、配向処理がなされた一対の透明基板の配向処理方向を所定のねじれ角に交差するようにした基板間に液晶を挟持することによって形成される。この場合、液晶分子のねじれ構造を挟む２つの配向処理方向の挟角の２等分角の方向を複屈折部材の光軸として取り扱えばよい。
【００７９】
また、複屈折部材４０として透明な高分子フィルムを用いてもよい（この際、一軸延伸のものが好ましい）。この場合、高分子フィルムとしては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート），アクリル樹脂，ポリカーボネートが有効である。
【００８０】
さらに、以上の具体例においては、複屈折部材は単一であったが、図８において、複屈折部材４０に加えて、下電極基板１２と下偏光板１６との間にもう一枚の複屈折部材を挿入することもできる。この場合は、これらの複屈折部材のΔｎ_２・ｄ_２を再調整すればよい。
【００８１】
「具体例４」
基本構造は「具体例２」と同様である。ただし、図１３に示すごとく、上電極基板１１上に赤，緑，青のカラーフィルタ３３Ｒ，２２Ｇ，３３Ｂ、各フィルタ同志の間に光遮光膜３３Ｄを設けることにより多色表示が可能になる。
【００８２】
図１１に「具体例４」における液晶分子の配列方向，液晶分子のねじれ方向，偏光板の軸に方向および複屈折部材の光学軸の関係を示す。
【００８３】
なお、図１３においては、各カラーフィルタ３３Ｒ，２２Ｇ，３３Ｂ、光遮光膜３３Ｄの上に、これらの凹凸の影響を軽減させるための絶縁物からなる平滑層２３が形成された上に上電極３１、配向膜２１が形成されている。
【００８４】
「具体例５」
この例は、「具体例４」の液晶表示素子６２と、この液晶表示素子６２を駆動するための駆動回路と、光源をコンパクトに一体にまとめて液晶表示モジュール６３を構成したものである。
【００８５】
図１４はその分解斜視図であり、液晶表示素子６２を駆動するＩＣ３４は中央に液晶表示素子６２を嵌め込むための窓部を備えた枠状体のプリント基板３５に搭載される。なお、この例では、バックライトを構成する枠状体は前記図２で説明したような一体成形したものではなく、反射板３８が底部に別部材として取り付けられた構成となっており、冷陰極蛍光灯３６も導光体３７の２つの辺に取り付けられた構成を採用している。
【００８６】
液晶表示素子６２を嵌め込んだプリント基板３５はプラスチックモールドで形成された枠状体４２の窓部に嵌め込まれ、これに金属製フレーム４１を重ねて、その爪４３を枠状体４２に形成された切込み４４内に折り曲げることによりフレーム４１を脇嬢体４２に固定する。
【００８７】
液晶表示装置６２の上下端に配置される冷陰極蛍光灯３６、この冷陰極蛍光灯３６からの光を液晶表示素子６２に均一に照射させるためのアクリル板からなる導光体３７、金属板に白色塗料を塗布して形成された反射板３８、導光体３７からの光を拡散する乳白色の拡散板３９およびレンズフィルム２（３，４）が図示した順序で枠状体４２の裏側からその窓部に嵌め込まれて固定されている。
【００８８】
冷陰極蛍光灯３６を点灯するためのインバータ電源回路（図示せず）は枠状体４２の右側裏部に設けられた凹部（図示せず。反射板３８の凹所４５に対向する一にある）に収納される。拡散板３９、導光体３７、冷陰極蛍光灯３６および反射板３８は、反射板３８に設けられている舌片４６を枠状体４２に設けられている小口４７内に折り曲げることにより固定される。
【００８９】
「具体例６」
「具体例５」の液晶表示モジュール６３をラップトップパソコンの表示部に使用したものである。図１５にそのブロックダイヤグラムを、図１６にラップトップパソコン６４に実装した状態を示す。マイクロプロセッサ４９で計算した結果をコントロール用ＬＳＩ４８を介して駆動用ＩＣ３４で液晶表示モジュールを駆動するものである。
【００９０】
上記実施例および具体例では、所謂単純マトリクス型の液晶表示装置を例として説明したが、本発明はこれに限らず、所謂アクティブマトリクス型液晶表示装置にも適用できることは言うまでもない。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、バックライトの実効輝度を増大させ、輝度分布の均一な明るい表示画面が得られると共に、少なくとも２枚の各溝方向を互いに鋭角に交差させることにより、視野角に応じて明視野領域と暗視野領域への変化が滑らかになり、高品質の表示が可能となる。
【００９２】
そして、液晶表示面で所望の輝度を得るために必要とする冷陰極蛍光灯の駆動電力を低減させることができ、表示画面の視野角を所望の方向に任意に設定可能とした液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示装置の第１実施例を説明するための要部展開斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図３】図１と図２に示した本発明の実施例に使用されるレンズフィルムの部分断面図である。
【図４】本発明によるレンズフィルムを３枚重ね合わせたときの各溝方向の設定の違いによる視野角の変化の説明図である。
【図５】本発明による液晶表示装置の第２実施例を説明するためのレンズフィルムの要部断面図である。
【図６】本発明による液晶表示装置の第３実施例を説明するためのレンズフィルムの要部断面図である。
【図７】本発明を適用した具体例１の液晶表示装置を上側からみた場合の液晶分子の配列方向（例えばラビング方向）、液晶分子のねじれ方向、偏光板の偏光軸（あるいは吸収軸）方向、および複屈折効果をもたらす部材の光学軸方向の説明図である。
【図８】本発明を適用した具体例１の液晶表示装置の要部斜視図である。
【図９】本発明を適用した具体例２の液晶表示装置を上側からみた場合の液晶分子の配列方向（例えばラビング方向）、液晶分子のねじれ方向、偏光板の偏光軸（あるいは吸収軸）方向、および複屈折効果をもたらす部材の光学軸方向の説明図である。
【図１０】図９の構成で角度αを変化指せたときの１／２００デューティで時分割駆動時のコントラスト変化の説明図である。
【図１１】本発明を適用した具体例４の液晶表示装置における液晶分子の配列方向，液晶分子のねじれ方向，偏光板の軸に方向および複屈折部材の光学軸の関係を示す。
【図１２】図８における上電極基板の液晶配列方向と一軸性の複屈折部材の光学軸とのなす角度α，上偏光板の吸収軸あるいは偏光軸と一軸性の透明複屈折部材の光学軸とのなす角度β，下偏光板の吸収軸あるいは偏光軸と下電極基板の液晶配列方向とのなす角度γの説明図である。
【図１３】本発明を適用した具体例４の液晶表示装置の構成を説明する上基板まわりの要部断面斜視図である。
【図１４】本発明を適用した具体例５の液晶表示装置のモジュール構成を説明する展開斜視図である。
【図１５】本発明を適用した具体例５の液晶表示装置のモジュールをラップトップパソコンの表示部に使用したブロックダイヤグラムである。
【図１６】図１５に示した具体例５の液晶表示装置のモジュールをラップトップパソコンに実装した状態を示す斜視図である。
【図１７】従来の液晶表示装置に使用されているレンズフィルムを説明する展開斜視図である。
【符号の説明】
２第１のレンズフィルム
３第２のレンズフィルム
４第３のレンズフィルム
５バックライト
３６冷陰極蛍光灯
３９光拡散板
４２枠状体
２ａ，３ａ，４ａプリズム面
２ｂ，３ｂ，４ｂ平滑面
２ｃ，３ｃ，４ｃ第１，第２，第３レンズフィルムの溝方向。

Claims

液晶表示素子と、前記液晶表示素子の背面に配置したバックライトと、前記液晶表示素子とバックライトとの間に配置した拡散板と、一面に多数の微細な溝で形成したプリズム面を有し他面に略々平滑な面を有する２枚のレンズフィルムを前記液晶表示素子と前記拡散板の間に配置してなる液晶表示装置において、
前記２枚のレンズフィルムの溝の交差角を直角以外の角度で交差させ、交差角の鋭角の方向に視野角を広くしたことを特徴とする液晶表示装置。
液晶表示素子と、前記液晶表示素子の背面に配置したバックライトと、前記液晶表示素子とバックライトとの間に配置した拡散板と、一面に多数の微細な溝で形成したプリズム面を有し他面に略々平滑な面を有する複数のレンズフィルムを前記液晶表示素子と前記拡散板の間に配置してなる液晶表示装置において、
前記複数のレンズフィルムのうち、
第１のレンズフィルムの溝方向は、液晶表示装置の表示面の水平方向に配置され、
第２のレンズフィルムの溝方向は、前記第１のレンズフィルムの溝方向と鋭角に交差することを特徴とする液晶表示装置。
請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置において、
前記レンズフィルムの溝の断面は、多数のＶ字型の微細溝で構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
液晶表示素子と、前記液晶表示素子の背面に配置したバックライトと、前記液晶表示素子と前記バックライトとの間に配置した拡散板と、一面に多数の微細な溝で形成したプリズム面を有し他面に略々平滑な面を有する２枚のレンズフィルムを前記液晶表示素子と前記拡散板の間に配置してなる液晶表示装置において、
前記２枚のレンズフィルムの溝の交差角を鋭角とし、液晶表示装置の表示面の水平方向が前記交差角に含まれるように配置することを特徴とする液晶表示装置。
液晶表示素子と、前記液晶表示素子の背面に配置したバックライトと、前記液晶表示素子と前記バックライトとの間に配置した拡散板と、一面に多数の微細な溝で形成したプリズム面を有し他面に略々平滑な面を有する２枚のレンズフィルムを前記液晶表示素子と前記拡散板の間に配置してなる液晶表示装置において、
前記２枚のレンズフィルムの溝の交差角を鋭角とし、液晶表示装置の表示面の垂直方向が前記交差角に含まれるように配置することを特徴とする液晶表示装置。
液晶表示素子と、前記液晶表示素子の背面に配置したバックライトと、前記液晶表示素子と前記バックライトとの間に配置した拡散板と、一面に多数の微細な溝で形成したプリズム面を有し他面に略々平滑な面を有する３枚のレンズフィルムを前記液晶表示素子と前記拡散板の間に配置してなる液晶表示装置において、前記３枚のレンズフィルムのうち、
第１のレンズフィルムの溝方向は、液晶表示装置の表示面の水平方向に配置され、
第２のレンズフィルムの溝方向は、前記第１のレンズフィルムの溝方向と鋭角に交差し、
第３のレンズフィルムの溝方向は、前記第２のレンズフィルムの溝方向との交差角よりも小さくかつ鋭角で前記第１のレンズフィルムの溝方向と交差して配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
液晶表示素子と、前記液晶表示素子の背面に配置したバックライトと、前記液晶表示素子と前記バックライトとの間に配置した拡散板と、一面に多数の微細な溝で形成したプリズム面を有し他面に略々平滑な面を有する３枚のレンズフィルムを前記液晶表示素子と前記拡散板の間に配置してなる液晶表示装置において、前記３枚のレンズフィルムのうち、
第１のレンズフィルムの溝方向は、液晶表示装置の表示面の垂直方向に配置され、
第２のレンズフィルムの溝方向は、前記第１のレンズフィルムの溝方向と鋭角に交差し、
第３のレンズフィルムの溝方向は、前記第２のレンズフィルムの溝方向との交差角よりも小さくかつ鋭角で前記第１のレンズフィルムの溝方向と交差して配置されていることを特徴とする液晶表示装置。