JP5497286B2

JP5497286B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP5497286B2
Application number: JP2008326210A
Authority: JP
Inventors: 貴杉山
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2008-03-19
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2028-12-22
Also published as: JP2009258640A

Description

本発明は、光学素子を含んだ液晶表示装置に関する。

液晶表示素子は視角特性（視角依存性）を有することが知られており、表示が綺麗に見える方向とそうでない方向が存在する。垂直配向型やツイステッドネマチック（ＴＮ）型の液晶表示素子は視角によって透過率の差が大きく出てしまい、特に高Ｄｕｔｙのマルチプレックス駆動するときには非常に大きな視角依存性を持ってしまう。

特開２００７−１０１８７４号公報では、視角特性を改善する液晶表示素子が提案されている。

特開２００７−１０１８７４号公報

液晶表示素子においては、液晶分子の長軸方向からの視認性がよくない。たとえば、垂直配向型の液晶表示素子では、電圧印加により液晶分子が倒れこむ方向が最も表示が見難い方向になる。一方、最も表示が見難い方向の反対の方向は、最も表示が見易い方向（最良視認方位）である。

また、基板法線方向から液晶表示素子を観察した場合に、最良視認性が得られると共に、基板法線方向に近い視角から観察した場合の表示品質が劣る部分をなくしたいという要求がある。

本発明の目的は、表示品質の向上した液晶表示装置を提供することである。

本発明の一観点によれば、対向する一対の基板と、該対向する一対の基板間に挟持された液晶層を含む、垂直配向型の液晶セルと、前記液晶セルの前面および背面に配置された一対の偏光板と、前記液晶セルの前方に配置された光学素子と、前記一対の偏光板のうち前記液晶セルの背面に配置されたものの後方に配置された光源とを有し、前記光学素子は、微小なプリズムが平行に配列したプリズム集合体であり、前記微小なプリズムは、配列方向に沿って前記液晶セルに垂直な辺を含む直角三角形状の断面を備え、直角の頂点から角度が狭い方のプリズム頂角をもつ頂点に向かう方向が、前記液晶層への電圧印加時に前記液晶層の液晶分子が倒れ込む方向と反対の方向であって、前記液晶セルの最良視認方位を向くように配置され、前記液晶セルの最良視認方位の成分を前記一対の基板法線側に屈折する液晶表示装置が提供される。

本発明によれば、表示品位の向上した液晶表示装置を提供することができる。

図１は、第１の実施例による液晶表示装置の概略断面図である。発明者らは、液晶セルの前方に、その液晶セルからの出射光を屈折させる光学素子を設けることにより、基板の法線方向から見た場合に良好な表示品位が得られるような液晶表示装置を発案した。

実施例では垂直配向液晶表示装置の例について説明する。液晶表示装置は、透明な前面基板１ａおよび背面基板１ｂが液晶層２を挟持してなる液晶セル４と、液晶セル４の前面および背面に配置された偏光板５ａ、５ｂと、光源６と、光学素子７を含んで構成される。液晶セル４において、基板１ａと１ｂとがシール材３によって間隙を持って貼り合わされる。その間隙に液晶が注入され、液晶層２を形成する。垂直配向モードの場合、液晶として、誘電率異方性Δε＜０のものを用いる。液晶セルの厚さは５．５μｍ、リタデーションは９００ｎｍである。なお、基板１ａと１ｂのそれぞれ液晶層２側に、基板１ａ、１ｂ間に電圧を印加するための電極が設けられている。

図２Ａは、液晶セル４のラビング方向を示す平面図であり、図２Ｂは、図２Ａ中の１点鎖線Ａ−Ａ１における概略断面図である。図２Ａは基板のラビング方向を示している。図２Ａにおいて、Ａの方向を、液晶表示装置を基板法線方向から見て上方向と規定する。図２Ａ中、下向きの矢印が前面基板のラビング方向であり、上向きの矢印が背面基板のラビング方向である。図示のように、ラビングは前面基板と背面基板とでアンチパラレルになるように施される。

図２Ｂは、ラビングを施された液晶セルの液晶分子２ｍの配列を示す。垂直配向液晶セルにおいては、ラビング等の配向処理により、電圧無印加時に液晶分子が完全に基板に対して垂直に配列するのではなく、基板法線に対してある方向に少し角度（プレチルト角と呼ばれる角度）を持って傾いて配列する。図２Ｂにおいては、基板法線方向に対して左方向（図２Ａの上方向に相当する方向）に０．５°程度傾いている。この液晶セルに電圧を印加すると、図２Ｂ中左方向に液晶分子２ｍは倒れる。

偏光板５ａ、５ｂは、垂直配向モードの場合、クロスニコルで図２Ａ中上方向に対して−４５°、＋４５°の吸収軸方向を持つ様に配置される。液晶表示装置はノーマリブラックで表示される。

バックライト６は、例えばマルチカラー表示可能なＬＥＤもしくはランプ等で構成される。実施例では白色表示のＬＥＤ光源を用いる。このＬＥＤ光源はフィールドシーケンシャル駆動するものでも良いし、赤青緑（ＲＧＢ）のＬＥＤの配置を調整して混色の白色を作り出すものでも良い。
（光学素子７がある場合とそうでない場合との比較）
比較のために、図１において、光学素子７がある場合とそうでない場合とにおける液晶表示装置の透過率の視角特性について検討する。

図３は、液晶セル４をマルチプレックス駆動した場合における液晶表示装置の透過率の視角特性のグラフである。横軸の正方向は基板法線方向から見て図２Ａ中下方向に相当する。横軸の負の方向は上方向に相当する。図３中、実線は選択電圧（マルチプレックス駆動において、表示状態を作り出したいときに上下電極間に印加する電圧）印加時の透過率を、破線は非選択電圧（マルチプレックス駆動において、非表示状態を作り出したいときに上下電極間に印加する電圧）印加時の透過率を表す。これら二つの透過率の比がコントラスト比である。

図３において、右側、すなわち液晶セル４の下方向について見ると、選択電圧印加時の透過率が法線方向より高くなり、コントラスト比の大きな表示が得られる。これに対し、図３の左側、すなわち液晶セル４の上方向について見ると、選択電圧印加時の透過率が０〜−２０°付近において基板法線方向より低くなり、特に上方向１０度付近では非選択電圧印加時の透過率とほぼ同等になる。

このように、液晶セル４のみの光学特性を鑑みると、光学素子７がない場合、基板法線方向から上方向に視角を１０程度振っただけで、見難い表示が視認される（いわゆる表示つぶれが起こる）。これは、特に液晶表示装置の用途として法線方向から見ることが多い場合は好ましいものとはいえない。

液晶分子２ｍは、配向制御によって選択電圧印加時に液晶セル４の上方向に倒れこむ。しかし、液晶分子２ｍの長軸が基板に対して完全に平行になるわけではなく、基板平面に対して平均として数度〜数十度程度の傾きを持つ。この傾きによって、最も見易い表示を視認できる視角（最良視認視角。最良視認方位とは区別する）が、基板法線方向からずれていると考えられる。最良視認視角をなるべく基板法線方向に近づけたい。

そこで、実施例においては、液晶セル４より前面に光学素子７を配置することにより、液晶セル４を通過した光を屈折させ、最良視認視角を法線方向に近づけると共に、見難い表示となる視認方位を法線方向から離すようにする。

再び図１を参照し、光学素子７について説明する。光学素子７は、屈折率１．７の樹脂製の厚さ１０ｍｍの直角三角柱状のプリズムで、角度が狭い方のプリズム頂角（実施例ではこれをプリズム頂角とする）が最良視認方位（ここでは図１中右方向であり、図２Ａにおいては下方向）を向くように配置される。プリズム頂角はここでは１５°である。図１中、プリズムの上面（ここでは、プリズム頂角に対する余弦に平行な面）は前面基板１ａに平行になるように配置される。なお、プリズムの入射面を基板表面と平行にした場合も、プリズム頂角は最良視認方位を向く。

図４は、第１の実施例による液晶表示装置の透過率の上下視角特性のグラフである。横軸、縦軸ならびに実線グラフ、破線グラフは図３と同様である。図４と図３の選択電圧印加時における透過率−視角特性を比較する。図４の実線グラフによると、図３の実線グラフに比べ、選択電圧印加時の法線方向付近の透過率が高くなる。また、視角に対する透過率の変化量は小さく（カーブが緩やかであり）、さらに、図３では上方向１０°付近にあった表示つぶれを引き起こす透過率の極小値が約２２°付近まで移動している。これにより、液晶表示装置の表示が、法線方向から観察した場合に良好な視角範囲が広い表示として視認できる。

なお、図４において、選択電圧印加時の透過率の極大値は図３に比べて若干低くなっている。これは光学素子７としてプリズムを入れたために反射等が起こり光を多少ロスしたためと考えられる。プリズムの屈折率が大きいほどプリズムの厚さを薄くすることが出来るが、この反射を考慮するとあまり屈折率を大きくすることは出来ない。プリズムの屈折率としては、１．５〜１．９が妥当であろう。

また、液晶セル４の表示領域の上下方向のサイズが大きくなると、プリズムの厚さを大きくしなくてはならない。しかし、プリズムの厚さが大きくなると、観察者の焦点がずれて表示に違和感を生じるようになる。第１の実施例のように、プリズムの厚さが１０ｍｍで、プリズム頂角が１５°の場合、液晶セル４としての表示領域の上下方向のサイズの上限は４０ｍｍ程度であろう。

光学素子７についてさらに補足する。

図５は、光学素子の他の例の概略図である。光学素子７は、一つのプリズムである代わりに、図示の様に微小プリズムの集合体であっても良い。但し、表示のボケを防ぐために、プリズムの形状や大きさを適切に選ぶことが好ましい。具体的には、１００μｍ〜５００μｍピッチで直角三角柱状の微小プリズムが平行に配列して形成されるのが好ましい。光学素子として一つのプリズムを用いた場合と同様に、微小プリズムの集合体を通過した液晶セルの出射光の最良視認視角が基板法線方向に近づくように微小プリズムの向きを合わせる。なお、出射面は基板表面と平行であることが好ましい。

また、光学素子７として、回折格子やホログラムを用いても良い。

図６Ａおよび図６Ｂは、第１の実施例による液晶表示装置の他の例の概略断面図である。図６Ａに示す様に、光学素子７を、液晶表示装置のカバー８の一部として、前面偏光板５ａの前面に配置しても良い。その際、プリズムの出射面が、前面基板１ａの表面と平行になるようにプリズムを配置することがデザイン上好ましい。なお、図６Ｂは、光学素子７として、図５で説明した微小プリズムの集合体を配置した構造例である。図６Ａ、６Ｂ中方向ｄ１は最良視認視角であり、方向ｄ２は基板の法線方向である。

図６Ａ、図６Ｂに示した液晶表示装置のように、光学素子７が前面偏光板５ａよりも前側に配置された場合でも、液晶セル４からの出射光を屈折させることにより、最良視認視角ｄ１を、基板法線方向ｄ２付近に移動させ、基板法線付近での視認性を向上させることができる。

次に、第２の実施例による液晶表示装置について説明する。

図７は、第２の実施例による液晶表示装置を示す概略図である。図１に示す第１の実施例とは、液晶セル４と背面偏光板５ｂとの間に、視角補償板９が配置される点において異なる。

なお、前面偏光板５ａと光学素子７の配置においても相違するが、第１の実施例と同様に、液晶セル４側から光学素子７、前面偏光板５ａの順に配置可能である。

第２の実施例に使用される液晶セル４も、第１の実施例における液晶セルと同様の構造を有し、図２Ａ、図２Ｂに示す方向にラビング処理が施されている。

第２の実施例における垂直配向型液晶セル４は、（株）日産化学工業製の垂直配向膜材料ＳＥ−１２１１を用いて配向膜を形成し、レーヨン製のラビング布で図２Ａ、図２Ｂに示す方向にラビングして、プレチルト角を付与した上下基板を、直径３．９μｍのギャップコントロール材を使用して重ね合わせ、両基板間に、複屈折率Δｎが０．２で誘電率異方性が負である（株）メルク製の液晶材料を注入して作製した。したがって、液晶層４ａのリタデーションは７８０ｎｍとなる。また、この液晶セル４のプレチルト角を測定したところ、１°であった。

光学素子７は、図１に示す第１の実施例に使用される光学素子と等しい、屈折率１．７の樹脂で形成された頂角１５°のプリズムである。光学素子（プリズム）７は、その上面が基板１ａ、１ｂと平行となり、かつ、頂角が液晶セル４の最良視認方位を向くように配置される。

補償板９は、Ｃプレートが３枚積層されて構成され、３枚のＣプレートはすべて、光軸が基板法線方向となるように配置される。各々のＣプレートは、厚さ方向に２５０ｎｍのリタデーションを有する。また、前面及び背面偏光板５ａ、５ｂは、それぞれ偏光層にトリアセチルセルロース(triacetylcellulose; TAC)フィルムが貼り合わされた構造を備え、ＴＡＣフィルムの厚さ方向のリタデーションは、たとえば６０ｎｍである。このため、第２の実施例による液晶表示装置は、８７０ｎｍ相当のＣプレート補償をしていると考えることが可能である。

図８を参照して、第２の実施例による液晶表示装置における基板１ａ、１ｂのラビング方向と、偏光板５ａ、５ｂの吸収軸方位との関係を説明する。

背面（下側）基板１ｂのラビング方向は、図８における上方向であり、前面（上側）基板１ａのそれは下方向である。液晶セル４に電圧を印加したとき、液晶分子は、背面（下側）基板１ｂのラビング方向（図８における上方向）に倒れ込む。

前面偏光板５ａと背面偏光板５ｂとはクロスニコルに配置されている。また、前面偏光板５ａは、その吸収軸が、背面（下側）基板１ｂのラビング方向（液晶分子の倒れ込む方向）と４５°の角度をなすように、この場合は、当該ラビング方向から、反時計回り方向に４５°方位となるように配置される。このため、背面偏光板５ｂの吸収軸方位は、背面（下側）基板１ｂのラビング方向から、時計回り方向に４５°方位となる。

図９Ａ〜図９Ｆを参照して、第２の実施例による液晶表示装置の効果について説明する。

図９Ａ及び図９Ｂは、第１の比較例による液晶表示装置の視角特性を示すグラフである。

第１の比較例は、第２の実施例による液晶表示装置から光学素子７を除き、更に、補償板９を、厚さ方向のリタデーションが２２０ｎｍであるＣプレート３枚を積層して構成した液晶表示装置である。第１の比較例においては、偏光板５ａ、５ｂのＴＡＣフィルムのリタデーションとあわせ、７８０ｎｍのＣプレート補償がなされていると考え得る。これは液晶層のリタデーションと等しい値である。

図９Ａを参照する。本図において、横軸、縦軸ならびに実線による曲線、破線による曲線の意味するところは、図３におけるそれらと等しい。

第１の実施例の説明において既述したように、光学素子７を備えない第１の比較例においては、基板法線方向から上方向（グラフ横軸負方向）に視角を１０°程度振っただけで、表示つぶれが起こる。

図９Ｂを参照する。本図の横軸は、図９Ａの横軸と等しい。また、縦軸はコントラストを示す。コントラストとは、前述のように、選択電圧印加時の透過率（Ｔ_ｏｎ）を、非選択電圧印加時の透過率（Ｔ_ｏｆｆ）で除した値である。

ほぼ正面（視角０°方向、基板法線方向）から観察した場合に、最も高いコントラストが実現されているのがわかる。

図９Ｃ及び図９Ｄは、第２の比較例による液晶表示装置の視角特性を示すグラフである。

第２の比較例は、第１の比較例に光学素子７を加入した構成を有する。すなわち第２の実施例とは、Ｃプレート補償のリタデーション値において異なる。

図９Ｃを参照する。横軸、縦軸ならびに実線による曲線、破線による曲線の意味するところは、図９Ａにおけるそれらと同じである。

図９Ａのグラフとの比較で明らかなように、光学素子７の加入により、正面を基準とした観察において、広い視角範囲で良好な表示（高い光透過率での表示）が実現されることがわかる。

図９Ｄを参照する。横軸及び縦軸の意味するところは、図９Ｂのそれらと等しい。

光学素子７で出射光を屈折させているため、図９Ｂのグラフと比べて、高コントラストとなる視角方向が図の左側にシフトし、正面付近においてはコントラストが低下している。

図９Ｅ及び図９Ｆに、第２の実施例による液晶表示装置の視角特性を示す。

図９Ｅを参照する。横軸、縦軸ならびに実線による曲線、破線による曲線の意味するところは、図９Ａにおけるそれらに等しい。

本図に実線で描かれる曲線は、図９Ｃ中のそれとほぼ一致する。このため、第２の実施例による液晶表示装置によれば、第２の比較例と同様に、正面を基準とした観察において、広い視角範囲で良好な表示（高い光透過率での表示）が実現されることがわかる。

図９Ｆを参照する。横軸及び縦軸の意味するところは、図９Ｂのそれらと同じである。

図９Ｄのグラフと比較すると、正面近傍におけるコントラストが高い。これより、第２の実施例による液晶表示装置は、正面近傍から観察される表示を高コントラストで行うことができることがわかる。

すなわち、第２の実施例による液晶表示装置は、正面近傍観察時における高い光透過率と、高コントラストとをともに実現することのできる液晶表示装置である。

次に、本願発明者は、第２の実施例による液晶表示装置の補償板９のリタデーションを様々に変化させ、正面近傍観察時の高い光透過率及び高コントラストをともに実現可能なリタデーションの範囲を調べた。

図１０Ａは、補償板９をリタデーション２３０ｎｍのＣプレート３枚で構成し、偏光板５ａ、５ｂのＴＡＣフィルムのリタデーションとあわせて、８１０ｎｍ相当のＣプレート補償を行った場合のコントラストの視角依存性を示すグラフである。

また、図１０Ｂは、補償板９をリタデーション２７０ｎｍのＣプレート３枚で構成し、偏光板５ａ、５ｂのＴＡＣフィルムのリタデーションとあわせて、９３０ｎｍ相当のＣプレート補償を行った場合のコントラストの視角依存性を示すグラフである。

両グラフにおける横軸及び縦軸の意味するところは、図９Ｄのそれらと等しい。

図１０Ａ及び図１０Ｂに示したコントラストの視角特性のグラフを、図９Ｄのそれと比較すると、正面近傍におけるコントラストが高いことが認められる。このことから、８１０ｎｍ及び９３０ｎｍ相当のＣプレート補償を行った場合にも、正面近傍観察時の高コントラスト表示を実現できることがわかる。

液晶層のリタデーション（７８０ｎｍ）を除いた、液晶表示装置のリタデーションが、８１０ｎｍ（≒７８０ｎｍ×１．０３８）未満、及び９３０ｎｍ（≒７８０ｎｍ×１．１９２）を超える範囲においては、液晶層のリタデーションとの差が大きくなるため、下地の光透過率の上昇が見られ、表示品位を落としてしまうであろう。このことから、液晶表示装置の厚さ方向（基板法線方向）に関して、液晶層のリタデーションを除く液晶表示装置のリタデーションが、液晶層のリタデーションの１．０３８倍以上１．１９２倍以下であれば、正面近傍観察時の光透過率及びコントラストの高い、良好な表示品質を実現することができると考えられる。

第２の実施例においては、補償板９を３枚のＣプレートで構成したが、本願発明者は、他の構成、たとえば３枚の二軸プレートや、Ｃプレートと二軸フィルムの組み合わせによっても、同様の効果が奏されることを確認した。一例として、補償板９を、２枚のＣプレートと１枚の二軸フィルムで構成した場合について説明する。

図１１Ａ及び図１１Ｂは、補償板９を２枚のＣプレートと１枚の二軸フィルムで構成した場合の、コントラストの視角依存性を示すグラフである。両グラフにおける横軸及び縦軸の意味するところは、図９Ｄのそれらと等しい。

図１１Ａは、第２の実施例の補償板９として、２５０ｎｍのリタデーションを有するＣプレートを２枚と、面内方向に５０ｎｍ、厚さ方向に２５０ｎｍのリタデーションを有する二軸プレート１枚を、この順に液晶セル４側から積層した場合の視角依存性を示す。この例においては、前面及び背面偏光板５ａ、５ｂのＴＡＣフィルムのリタデーションとあわせて、液晶表示装置の全てのフィルムの厚さ方向のリタデーションは８７０ｎｍとなる。これは液晶層のリタデーション（７８０ｎｍ）の１．１１５倍である。

なお、二軸プレートと背面偏光板５ｂとは、前者の面内方向の光軸と、後者の吸収軸とが直交するように、配置した。

図９Ｆに示したコントラスト曲線（厚さ方向のリタデーションが等しい補償板９を３枚のＣプレートで構成した場合）と近似した曲線が得られているのが認められる。二軸フィルムを使用して補償板９を構成しても、正面近傍観察時の高コントラスト表示を実現できることがわかる。

図１１Ｂは、補償板９として、２２０ｎｍのリタデーションを有するＣプレートを２枚と、面内方向に５０ｎｍ、厚さ方向に２２０ｎｍのリタデーションを有する二軸プレート１枚を、この順に液晶セル４側から積層した場合の視角依存性を示す。この例においては、前面及び背面偏光板５ａ、５ｂのＴＡＣフィルムのリタデーションとあわせて、液晶表示装置の全てのフィルムの厚さ方向のリタデーションは７８０ｎｍとなる。これは液晶層のリタデーションと等しい。

図９Ｄに示したコントラスト曲線（厚さ方向のリタデーションが等しい補償板９を３枚のＣプレートで構成した場合）と近似した曲線が得られているのが認められる。二軸フィルムを用いて補償板９を構成しても、Ｃプレートのみで補償板９を構成した場合と同様の視角特性が実現されると考えられる。

図１１Ａ及び図１１Ｂに示す結果より、たとえば補償板９を二軸フィルムを用いて構成した場合であっても、液晶層のリタデーションを除く液晶表示装置の厚さ方向リタデーションが、液晶層のリタデーションの１．０３８倍以上１．１９２倍以下であるときには、良好な表示品質を実現することができると考えてよいであろう。

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。実施例では、液晶セルとして垂直配向モードの説明をしたが、ＴＮ型でも良い。また、実施例では視角特性を顕著にするためにマルチプレックス駆動の場合について説明したが、スタティック駆動でも良い。更に、ノーマリブラックモードの表示だけでなく、ノーマリホワイトモードの表示にも適用可能である。

また、第２の実施例においては、視角補償板９を液晶セル４と背面偏光板５ｂとの間に配置したが、視角補償板９は、液晶セル４と前面偏光板５ａとの間に配置してもよい。その双方に配置することもできる。

更に、第２の実施例においては、視角補償板９を、Ｃプレートまたは二軸フィルムを用いて３枚で構成したが、枚数に制限はない。

また、第２の実施例においても、第１の実施例で説明した光学素子７の他の例を用いることができる。すなわち、たとえば図５に示したような、直角三角形の微小プリズムが、１００μｍ〜５００μｍのピッチで、平板上に畝状に多数形成された光学素子や、回折格子、ホログラム等を用いることが可能である。これらの素子によって、液晶表示素子の最良視認方向側の出射光の成分を、液晶表示素子の法線方向側に偏向させる。

更に、第２の実施例においても、図６Ａ、図６Ｂに示したように、液晶表示装置の前面に透明なカバーを設ける場合には、そのカバーの一部をプリズム状に形成することもできる。

なお、複屈折率Δｎを、厚さ方向の屈折率ｎ_１、及び面内方向の屈折率ｎ_２を用いて、
Δｎ＝ｎ_１−ｎ_２
と定義するとき、たとえば図７に示す第２の実施例による液晶表示装置の液晶層４ａのリタデーションは正となり、補償板９及び偏光板５ａ、５ｂのＴＡＣフィルムのリタデーションは負となる。

このようにリタデーションを正負の符号を含めて考えた場合、たとえば、本明細書中の「液晶層のリタデーションを除く液晶表示装置の厚さ方向リタデーションが、液晶層のリタデーションの１．０３８倍以上１．１９２倍以下であるとき」という記載は、「液晶層のリタデーションを除く液晶表示装置の厚さ方向リタデーションが、液晶層のリタデーションとは正負の符号が反対で、前者の絶対値が、後者の絶対値の１．０３８倍以上１．１９２倍以下であるとき」を意味することとなる。

その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

図１は、第１の実施例による液晶表示素子の概略断面図である。図２Ａは、液晶セル４のラビング方向を示す平面図であり、図２Ｂは、図２Ａ中の１点鎖線Ａ−Ａ１における概略断面図である。図３は、液晶セル４をマルチプレックス駆動した場合における液晶表示装置の透過率の視角特性のグラフである。図４は、第１の実施例による液晶表示装置の透過率の上下視角特性のグラフである。図５は、光学素子の他の例の概略図である。図６Ａおよび図６Ｂは、第１の実施例による液晶表示装置の他の例の概略断面図である。図７は、第２の実施例による液晶表示装置を示す概略図である。図８は、第２の実施例による液晶表示装置における基板１ａ、１ｂのラビング方向と、偏光板５ａ、５ｂの吸収軸方位との関係を説明するための図である。図９Ａ〜図９Ｆは、第２の実施例による液晶表示装置の効果について説明するための図である。図１０Ａ及び図１０Ｂは、それぞれ補償板９をリタデーション２３０ｎｍ、２７０ｎｍのＣプレート３枚で構成した場合の、コントラストの視角依存性を示すグラフである。図１１Ａ及び図１１Ｂは、補償板９を２枚のＣプレートと１枚の二軸フィルムで構成した場合の、コントラストの視角依存性を示すグラフである。

符号の説明

１ａ、１ｂ（透明）基板
２液晶層
２ｍ液晶分子
３シール材
４液晶セル
４ａ液晶層
５ａ、５ｂ偏光板
６光源
７光学素子
８カバー
９補償板

Claims

対向する一対の基板と、該対向する一対の基板間に挟持された液晶層を含む、垂直配向型の液晶セルと、
前記液晶セルの前面および背面に配置された一対の偏光板と、
前記液晶セルの前方に配置された光学素子と、
前記一対の偏光板のうち前記液晶セルの背面に配置されたものの後方に配置された光源と
を有し、
前記光学素子は、微小なプリズムが平行に配列したプリズム集合体であり、前記微小なプリズムは、配列方向に沿って前記液晶セルに垂直な辺を含む直角三角形状の断面を備え、直角の頂点から角度が狭い方のプリズム頂角をもつ頂点に向かう方向が、前記液晶層への電圧印加時に前記液晶層の液晶分子が倒れ込む方向と反対の方向であって、前記液晶セルの最良視認方位を向くように配置され、前記液晶セルの最良視認方位の成分を前記一対の基板法線側に屈折する液晶表示装置。
前記一対の偏光板の各々は、厚さ方向にリタデーションをもつフィルムを含んで構成され、
前記一対の偏光板は、クロスニコルに、かつ、前記一対の偏光板の各々の吸収軸方位が、前記液晶層への電圧印加時に、前記液晶層の液晶分子が倒れ込む方向と４５°の角度をなすように配置され、
更に、
前記液晶セルと、前記液晶セルの前面に配置された前記偏光板との間、及び、前記液晶セルと、前記液晶セルの背面に配置された前記偏光板との間のうちの少なくとも一方に配置された、厚さ方向にリタデーションをもつ視角補償板を含み、
前記視角補償板、及び前記一対の偏光板の、厚さ方向のリタデーションの和は、前記液晶層のリタデーションと正負の符号が反対で、絶対値が、１．０３８倍以上１．１９２倍以下である請求項１に記載の液晶表示装置。
前記視角補償板は、Ｃプレートまたは二軸プレートを含んで構成される請求項２に記載の液晶表示装置。
前記光学素子が、前記液晶セルと、前記一対の偏光板のうち前面に配置されたものとの間に配置された請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
前記光学素子が、前記一対の偏光板のうち前面に配置されたものの前方に配置された請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
前記光学素子が、前記一対の偏光板のうち前記液晶セルの前面に配置されたものの前方に配置され、カバーを兼用する請求項５に記載の液晶表示装置。
前記液晶セルをマルチプレックス駆動する請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。