JPH08201796A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 表示単位を縦横に配列した液晶セル、微小単
位レンズを面状に配列したマイクロレンズアレイシー
ト、および背面光源を用いた液晶表示装置において、背
面光源の発光指向性および液晶層から微小単位レンズま
での距離と液晶セルの表示単位の微小単位レンズ配列方
向の表示単位の配列ピッチとの関係が、特定の範囲内に
ある液晶表示装置。 【効果】 視野角が広く、同時に画質も良好な液晶表示
装置を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に関す
る。さらに詳しくは、液晶セルに表示された画像を、背
面から照明し、実寸のまま観察する直視透過型液晶表示
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】表示単位を縦横に配列した液晶セルと、
該液晶セルの観察面に装着された微小単位レンズを面状
に配列したマイクロレンズアレイシートと、背面光源と
を有する透過型液晶表示装置によって、従来より広く使
われている液晶表示装置、すなわちマイクロレンズアレ
イシートを用いない一般の液晶表示装置に比べ、表示品
位の観察方向依存性を小さくすることができ、視野角の
広い液晶表示装置が得られることが、特開平５−２４９
４５３号公報によって知られている。

【０００３】また、マイクロレンズアレイシートとし
て、第１物質層と、該第１物質層より小さい屈折率を持
つ第２物質層が２つの平行な平面に挟まれ、第１物質層
と第２物質層の界面が凹面および／または凸面形状をな
すことによってレンズとして機能する微小単位レンズを
面状に配列したものとし、かつ該マイクロレンズアレイ
シートの第２物質層側を液晶セルに向け、第１物質層側
を観察方向側に向けて装着することによって、画質の劣
化を抑えながら視野角が拡大された液晶表示装置が得ら
れることが特開平６−２７４５４号公報等によって知ら
れている。

【０００４】さらに、指向性の高い背面光源と、観察面
側に装着した光拡散板によっても視野角の広い液晶表示
装置が得られることが特開平６−９５０９９号公報で知
られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の方法には次のような問題が残されている。昨
今、液晶表示装置は画質の改善に加え、表示単位ピッチ
が０．４ｍｍ以下といった高精細表示装置の開発が進め
られている。しかし、液晶表示装置の欠点の一つである
表示品位の視角依存性（表示画面に対する観察者の方向
によって表示品位または表示画像が変化し、ある角度範
囲を超えると表示内容すら判別できなくなる特性。以
下、観察者が容認できる角度範囲を単に「視野角」とい
うことがある。）の問題については、満足な解決がなさ
れていない。これは、本発明者らの検討によれば、いく
つか提案されている視野角拡大技術は、いずれもが画質
の劣化を招いたり、液晶表示装置の製造プロセスが複雑
になるなどの欠点を抱えていたためであると考えられ
る。

【０００６】特開平５−２４９４５３、６−２７４５４
号公報などによる観察面上にマイクロレンズアレイシー
トを設ける方法によると、視野角の拡大は達成される
が、特に正面から観察したときの画像が、やや「ぼけ」
たように観察されるという欠点がある。この欠点は特に
液晶表示装置の主流となりつつある表示単位ピッチが
０．４ｍｍ以下といった高精細表示装置の場合に顕著
で、極端な場合には液晶表示装置に表示された文字が判
読すらできなくなることもある。

【０００７】また、マイクロレンズアレイシートではな
く入射光をランダムに拡散透過する拡散板や光散乱板を
液晶表示装置の観察面に設ける方法では、マイクロレン
ズアレイシートによる方法よりもさらに画像の「ぼけ」
が強くなる。

【０００８】そこで本発明は、上記の欠点を解消し、液
晶セルの画素配列ピッチが小さな高精細液晶表示装置に
おいても、視野角が広く画質の良好な液晶表示装置を得
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明の
液晶表示装置は、表示単位を縦横に配列した液晶セル
と、該液晶セルの観察面に装着された微小単位レンズを
面状に配列したマイクロレンズアレイシートと、背面光
源とを有する透過型液晶表示装置であって、該背面光源
の発光指向性および液晶層から微小単位レンズまでの距
離と液晶セルの表示単位の微小単位レンズ配列方向の表
示単位の配列ピッチとの関係が下記（１）式を満足する
ことを特徴とするものからなる。 ｐ ≧ ｄ tan χ （１）

【００１０】ここで、ｐ（ｍｍ）は、液晶セルの表示単
位の微小単位レンズ配列方向における長さ、すなわち表
示単位の配列ピッチを表す。ただし、液晶セルがカラー
表示を行うなどの目的で複数の画素を以って１ドットを
形成するときは、１ドットを表示単位とする。またｄ
（ｍｍ）は、液晶層から微小単位レンズまでの距離であ
り、χは背面光源上の、ある１点において、最大輝度を
示す方向から輝度測定方向を微小単位レンズ配列方向に
傾けていったときに、輝度が最大輝度の半分になるまで
の角度を表す。

【００１１】本発明において、「液晶表示装置」とは液
晶分子の電気光学効果、すなわち光学異方性（屈折率異
方性）、配向性、流動性および誘電異方性などを利用
し、任意の表示単位に電界印加あるいは通電して液晶の
配向状態を変化させることによって光線透過率や反射率
を変化させる液晶光シャッタの配列体を用いて表示され
た画像を、実寸のまま直接観察する画像表示装置をい
う。また、「液晶セル」とは該液晶光シャッタの配列体
をいう。

【００１２】また、液晶セルの表示単位とは、該液晶表
示装置に表示される表示内容の最小単位であり、例えば
多くのモノクローム表示の液晶表示装置の場合は、一つ
の液晶光シャッタが表示単位に相当し、またカラー液晶
表示装置の場合は、赤緑青の各原色を表示する液晶光シ
ャッタ三つで構成される単位が表示単位となる。

【００１３】本発明において、「マイクロレンズアレイ
シート」（以下、「ＭＬＡ」と略称することがある。）
とは、微小単位レンズすなわちレンズ機能を持つ微小な
単位部分を面状に配列したものである。ここで「微小
な」単位部分とは、単位部分（単位レンズ）の大きさに
対して配列体（ＭＬＡ）が充分に大きいことをいい、こ
こでは配列体が１００以上の単位部分からなる時に、単
位部分が微小であるというものとする。さらにここで
「レンズ機能を持つ」とは、通常の単凸レンズ、単凹レ
ンズなどのように、ある決まった焦点を有する必要はな
く、入射する光線を制御された任意の方向へ屈折させる
機能があればよい。言うまでもなく、一般に「拡散
板」、「光散乱板」等と呼ばれるものは、入射した光線
をランダムに散乱するので、本発明で言う「制御された
任意の方向へ屈折」することはできないので本発明に用
いることはできない。

【００１４】本発明に用いるＭＬＡとしては、単位レン
ズが２つの平行な平面に挟まれた第１物質層と、該第１
物質層より小さい屈折率を持つ第２物質層の界面が凹面
および／または凸面形状をなすことによってレンズとし
て機能するものが好ましい。

【００１５】凹凸面の形状としては、レンチキュラーレ
ンズのように円弧などの曲線を平行移動させた軌跡で示
される曲面を一方向に配列した１次元レンズアレイシー
トと、矩形、三角形、六角形などの底面をもつドーム状
の曲面を縦横に配列した２次元レンズアレイシートがあ
る。また、種々の角度、曲率を持つ平面および／または
曲面が組み合わされた多面体形状をしたものでもよい。

【００１６】ここで、第１物質層を構成する第１物質
と、第２物質層を構成する第２物質はそれぞれ実質的に
透明な物質である。第１物質としてはガラス材料、透明
プラスチック材料などが好ましく用いられる。また第２
物質としては、第１物質より屈折率の小さいものであれ
ばよく、ガラス材料、透明プラスチック材料の他、水な
どの液体や空気などの気体を用いることができる。

【００１７】このような第１物質および第２物質の層は
２つの平行な平面に挟まれる。また、その界面を凹面お
よび／または凸面とする。このような形にすることによ
って、液晶ディスプレイとしたときに視野角拡大効果を
得ることができる。

【００１８】図１ないし図１０に、本発明のＭＬＡの形
状の模式図を示す。図１および図２はカマボコ状の柱状
立体を一方向に配列した１次元ＭＡＬの例である。図に
おいて、１はＭＬＡの第１物質層、２は第２物質層、３
はその間の界面としての凹凸面、４は体１物質層の表
面、５は第２物質層の表面を、それぞれ示している。ま
た、図３ないし図５は六角形の底面をもつドーム状立体
を縦横に配列した２次元ＭＬＡの例である。さらに、図
６ないし図１０は第１物質と第２物質の界面を連続曲面
とした１次元および２次元ＭＬＡの例であり、図６およ
び図７は波状形状、図８ないし図１０は六角形状のもの
を示している。このような連続曲面の界面の場合には、
その単位レンズの第１物質層と第２物質層の界面は凹面
と凸面を併せ持つものとなる。図１ないし図１０におい
て、第１物質層１および第２物質層２の、互いの界面３
とは異なる面４、５は、互いに平行な平面である。

【００１９】図１および図６のような１次元ＭＬＡの場
合、単位レンズ配列方向は紙面左右方向であり、図３お
よび図８のような２次元ＭＬＡの場合、単位レンズ配列
方向は、紙面内にある任意の直交する２つの軸方向であ
る。

【００２０】ここで平面とは、レンズとして機能する面
となる凹凸面に比較して実質的に平面であることを言
い、ここでは凹凸面の高さに対して平均粗さＲａが５分
の１以下であるとき平面であるというものとする。また
平行であるとは、同様に凹凸の大きさに対して実質的に
平行であることを言う。

【００２１】１次元のＭＬＡは、組み合わされる液晶セ
ルの視野角のうち表示画面の一方向（画面上下方向ある
いは左右方向など）の視野角を、より広いものとしたい
場合に用いる。例えば、液晶セルが一方向には広い視野
角をもつＴＮ型（ツイステッドネマチック型）液晶セル
の場合に、それと直交する方向に単位レンズを配列した
１次元ＭＬＡを組み合わせることで、あらゆる方向に対
して広い視野角を持った液晶表示装置を得ることができ
る。また、液晶表示装置の用途が一方向のみの視野角の
広さを要求する場合は、要求される視野角方向に単位レ
ンズが配列した１次元ＭＬＡを用いる。

【００２２】本発明の液晶表示装置は、上記のようなＭ
ＬＡを、液晶セルの観察面に装着することを一つの構成
要件としているが、ＭＬＡの構造と液晶表示装置の使用
環境によっては、液晶表示装置の観察面から入射する外
光が凹凸面で反射することにより液晶表示装置表示画像
が見にくくなることがある。このような場合には、ＭＬ
Ａに適切な外光反射防止機能を付与することができる。

【００２３】該外光反射機能としては次のようなものが
適用可能であるが、これに限定されない。 （１）外光の反射経路であって、液晶セル側からＭＬＡ
に入射する画像光の経路でない任意の部分を黒色に着色
し外光反射を遮断する方法。ここで「画像光の経路でな
い任意の部分」とは、液晶セルから出射されるいずれの
光束も通過しない部分のことではなく、液晶セルから良
好な表示画像をもって出射された光束が通過しない部分
のことをいう。 （２）凹凸面表面に光学多層薄膜による無反射コーティ
ングを施す方法。 （３）マイクロレンズアレイの各単位レンズを着色し、
画像光経路長よりも外光反射経路長が長いことを利用し
て外光反射の影響を低減する方法。 （４）マイクロレンズアレイの各単位レンズの第１物質
の凸部分頂部領域を液晶セルに密着させ、外光を液晶セ
ル内部へ進行せしめる方法。 （５）第１物質層の凹凸面表面に沿って、第１物質層よ
り屈折率の高い第１′物質層を設け、外光を第１′物質
層内に封じ込める方法。 なお（５）の場合、本発明の第２の構成要件であるＭＬ
Ａの第１物質層と際２物質層の界面が存在しなくなる部
分が生じるが、本発明においては第１′物質層と第２物
質層の界面を、広い意味で第１物質層と第２物質層の界
面とみなすものとする。上記方法のうち、得られる効果
の点で（１）、（４）、（５）の方法が好ましく、
（１）の方法が最も好ましい。

【００２４】次に、本発明の液晶表示装置の構成につい
て詳細に説明するが、それに際して、本発明の液晶表示
装置の代表的な構成を図１１に示す。

【００２５】図１１において、１０はマイクロレンズア
レイシートを示しており、上側基板１２（透明プラスチ
ック基板）と下側基板１４（透明プラスチック基板）の
間に液晶層１３を有する液晶セルの観察面側に上側偏光
板１１を介して装着されている。下側基板１４の下面側
には下側偏光板１５が設けられている。液晶セルの下側
には不要な光束を吸収するためのルーバーシート１６が
配設され、その下側に、プリズムシート１７を介して背
面光源としての導光板１８が設けられている。導光板１
８には、側方に設けられた光源１９（例えば蛍光管光
源）から光が導かれるが、該光源１９と導光板１８によ
り本発明における背面光源が構成されている。

【００２６】本発明のマイクロレンズアレイシートの、
液晶ディスプレイに装着した際に観察面表面となる面、
例えば図１ないし図１０に示した構成のマイクロレンズ
アレイシートにおける第１物質層側の表面４、あるいは
図１１に示した構成の場合の上側の面などには、必要に
応じて、従来の液晶ディスプレイの観察面表面になされ
ているような、帯電防止処理、表面硬度化処理（ハード
コート）や光学多層薄膜による反射防止（アンチリフレ
クション）処理、防眩（ノングレア）処理などを施すこ
とができる。

【００２７】また、ＭＬＡを液晶セルに装着しやすくす
るために、第２物質層もしくは、第２物質層を貫通した
第１物質層の凸部分頂部を粘着性もしくは粘着性を持つ
物質で形成したり、第２物質の表面もしくは第１物質層
の凸部分頂部に粘着性もしくは接着性を持つ物質層を追
加することもできる。

【００２８】ＭＬＡを形成する基材は、使用方法に応じ
て選ぶことができるが、最も汎用性が高いのは、ガラス
や透明プラスチックフイルムを基材としたＭＬＡを用い
る方法である。この場合、取り扱いやすさやレンズ面の
形成が比較的容易であることから透明なプラスチックフ
イルムを基材とすることが好ましい。また、液晶ディス
プレイに装着される偏光フイルム（偏光板）にＭＬＡを
作り込むこともできる。特に、偏光子に保護フイルムを
重ね合わせた構造の偏光フイルムの場合に、該保護フイ
ルムにあらかじめＭＬＡを形成したものを用いてＭＬＡ
付き偏光フイルムとして用いることは、従来の液晶ディ
スプレイの製造工程に全く手を加えることなく本発明の
ＭＬＡを装着した液晶ディスプレイを製造できる点で好
ましい。

【００２９】本発明は、背面光源の発光指向性と、液晶
セルの表示単位の微小単位レンズ配列方向の表示単位の
配列ピッチの関係をある一定範囲内とすることを重要な
要件としている。すなわち、下記（１）式を満足するも
のである。 ｐ ≧ ｄ tan χ （１）

【００３０】ここで、ｐ（ｍｍ）は、液晶セルの表示単
位のＭＬＡ単位レンズ配列方向における長さ、すなわち
表示単位の配列ピッチを表す。先に述べたように、液晶
セルがカラー表示を行うなどの目的で複数の画素を以っ
て最小表示単位を形成するときは、これを表示単位とす
る。またｄ（ｍｍ）は、液晶層から微小単位レンズまで
の距離であり、χは背面光源上の、ある１点において、
最大輝度を示す方向から微小単位レンズ配列方向に傾け
ていったときに、輝度が最大輝度の半分になるまでの角
度（以後、この角度を「背面光源の指向角」ということ
がある。）を表す。

【００３１】さらに本発明においてｄ（ｍｍ）である液
晶層から微小単位レンズまでの距離とは、液晶層と、Ｍ
ＬＡの凹凸面が最も接近した点の距離を言うものとす
る。

【００３２】上記（１）式は、言い換えれば、背面光源
から発せられる光束の広がりを、組み合わされる液晶セ
ルの構造に対応させて規定したものである。このように
背面光源の指向性を（１）式の範囲内にすれば、ＭＬＡ
の装着による画像の劣化を最小限に抑えることができ、
実用上全く問題ないレベルにすることができ、かつ同時
にＭＬＡによって従来にない高画質かつ広視野角の液晶
表示装置を得ることができる。

【００３３】液晶表示装置の表示画質に関する項目とし
て、さらに画像の「なめらかさ」と画像の「キレ」があ
る。すなわち、「なめらかさ」とは、観察者に対し、表
示画像が表示単位の集合体であることを感じさせない程
度を言い、「キレ」とは、直線などを表示した際のエッ
ジのシャープさの程度を言う。

【００３４】この「なめらかさ」と「キレ」は、相反す
る要素を含んでおり、液晶表示装置が用いられる用途に
よって、優先される画質が決定される。本発明の液晶表
示装置を、「なめらかさ」を優先させるべき用途に用い
る場合、（１）式で示される範囲内において下記（２）
式を満足することが好ましい。 ４ｄtan χ ≧ ｐ ≧ ｄtan χ （２） ここで、（２）式に示される記号は（１）式に用いたも
のと同一である。

【００３５】また、本発明の液晶表示装置を、「キレ」
を優先させるべき用途に用いる場合、下記（３）式を満
足することが好ましい。 ｐ ≧ ２ｄtan χ （３） ここで、（３）式に示される記号は（１）式に用いたも
のと同一である。

【００３６】（２）式と（３）式から導かれるように、
「なめらかさ」と「キレ」を両立させるには下記（４）
式を満足すれば良いことがわかる。 ４ｄtan χ ≧ ｐ ≧ ２ｄtan χ （４） ここで、（４）式に示される記号は（１）式に用いたも
のと同一である。

【００３７】液晶表示装置において、液晶による表示方
法が本来持っている特徴である薄型形状、軽量性、低消
費電力性などを発揮させるため、組み合わされる背面光
源なども、その特徴を損なわないような特性を持つこと
が好ましい。この観点から、画質に悪影響を与えない範
囲であれば、できるだけ構造が簡素な背面光源を用いる
ことが好ましく、下記（５）式を満足すれば十分であ
る。 １５ｄtan χ ≧ ｐ （５） ここで、（５）式に示される記号は（１）式に用いたも
のと同一である。

【００３８】すなわち（５）式の範囲外にあるような、
非常に指向性の高い背面光源を用いることは、従来装置
が複雑になるばかりで実質的に液晶表示装置の表示特性
は向上せず、薄型軽量と言った液晶表示装置の特徴が損
なわれるので好ましくない。

【００３９】液晶表示装置が、ＭＬＡの単位レンズ配列
方向に±４０度以上の視野角を必要とする場合は、背面
光源の指向角χが５度以上であることが好ましい。χが
５度未満では、±４０度以上の視野角を達成するための
ＭＬＡの設計、製作において高度な精密さが要求される
ようになり、視野角特性にムラが発生しやすくなる。

【００４０】上記（１）式ないし（５）式は、液晶表示
装置に用いられる液晶セルの構造に対応させて、ＭＬＡ
の設置位置と背面光源の指向性を適したものとすること
によって満足される。すなわち、（１）式から、ＭＬＡ
はできるだけ液晶セルに近接させて設置されることが好
ましいことがわかる。たとえば、液晶セルの観察面表面
にＭＬＡを密着させて装着することが好ましい。しかし
ながら、通常の場合、液晶セルにＭＬＡを密着させても
液晶層とＭＬＡのレンズ面の間には、液晶層を把持する
ための基板や偏光板などの光学素子、さらにそれらやＭ
ＬＡを装着するための粘着材層などがあるため、（１）
式におけるｄを０（ゼロ）にすることは事実上不可能
で、一般に０．３ｍｍないし１．５ｍｍ程度の間隙が存
在する。

【００４１】このため、本発明の液晶表示装置はＭＬＡ
を液晶セルに密着させて装着した上で、背面光源の指向
性を適切に設定することが好ましい。例えば、縦横とも
０．４ｍｍのピッチで配列された表示単位を持つ液晶セ
ルを用いる場合、ＭＬＡを該液晶セルに密着させて装着
し、このとき液晶層とＭＬＡのレンズ面の間に１．２ｍ
ｍの間隙があったとすると、（１）式を満足させる背面
光源の指向角は約１８．４度以下であればよいことがわ
かる。

【００４２】このような指向性を持つ背面光源とするた
めには、蛍光管などの光源から出射された光束をフレネ
ルレンズ、フレネルプリズム、マイクロレンズアレイな
どの手段を用いて指向性を制御する方法や、反射鏡とし
て微小反射面を組み合わせたマルチリフレクタを用いる
手段、光ファイバーシートやルーバーなどによって不要
な光束を吸収する手段などがあり、これらを組み合わせ
ることも可能であり、さらにこれらに限定されない。

【００４３】ＭＬＡが１次元ＭＬＡの場合、単位レンズ
の配列方向と直交する方向の背面光源の指向性について
は、特に限定されない。

【００４４】本発明の液晶表示装置の、一つの好ましい
態様は、液晶表示装置がＴＮ（ツイステッドネマチッ
ク）モードの表示装置であり、ＭＬＡとして１次元ＭＬ
Ａを用い、該ＭＬＡの単位レンズ配列方向は、非電圧印
加時におけるＴＮ液晶層の厚み方向中央付近の液晶分子
配向方向を表示面に投影した方向と一致させ、背面光源
として、同単位レンズ配列方向の指向角が上述した
（１）式ないし（５）式を満足し、それと直交する方向
の指向角を３０度以上としたものである。このような構
成とすることによって、事実上、上下左右さらには斜め
上、斜め下方向など、いかなる方向から観察しても視野
角依存性のない表示能力を持つ液晶表示装置とすること
ができる。

【００４５】本発明に用いられるＭＬＡの単位レンズの
大きさと位置は、液晶セルの表示単位の大きさによって
選ぶことができ、１表示単位に対して、２つ以上のレン
ズが対応していることが好ましい。これによって、ＭＬ
Ａのレンズ配列ピッチとセルの表示単位ピッチの干渉に
よるモアレの発生を抑えることができる。さらに好まし
くは１ドットに対して４つ以上の単位レンズが対応して
いることが好ましく、さらには１表示単位に対して８つ
以上の単位レンズが対応していることが好ましい。

【００４６】ここで、１表示単位に対する単位レンズの
個数ｎは、１次元ＭＬＡの場合は下記（６）式で、２次
元ＭＬＡの場合は下記（７）式で、それぞれ定義され
る。 ｎ＝Ｎ／（Ｌ／ｌ） （６） ｎ＝Ｎ／（Ａ／ａ） （７）

【００４７】ここで、Ｎは液晶表示装置の有効表示面上
にある単位レンズの総数、Ｌは液晶セルの１次元ＭＬＡ
単位レンズ配列方向の長さ、ｌは液晶セルの１表示単位
のうち表示に寄与する部分のレンズ配列方向の長さ、Ａ
はＬＣＤ（液晶ディスプレイ）表示面の面積、ａは液晶
セルの１表示単位のうち表示に寄与する部分の面積であ
る。これらの式は、ＬＣＤ表示面の配線スペースなどの
表示には直接寄与しない部分を除いた表示単位部分に対
応しているレンズの、平均個数を示すものである。

【００４８】図１２に図１１に示した液晶表示装置の各
光学要素の方位関係を示す。図の中心３０における、紙
面と垂直な方向を画面法線方向とし、画面と平行な面内
の円周角で表示する。画面上下方向２８に液晶層中央の
液晶分子配向方向２４が設定されており、それと平行な
方向に、マイクロレンズアレイシートの単位レンズ配列
方向２７、プリズムシートのプリズム配列方向２１が設
定されている。２２、２５は、下側偏光板の吸収軸方
向、上側基板のラビング方向を示し、２３、２６は、下
側基板のラビング方向、上側偏光板の吸収軸方向を、そ
れぞれ示している。２９は、画面の左右方向を表わして
いる。

【００４９】

【実施例】以下、本発明を実施例に従って詳しく説明す
るが、これに限定されるものではない。 （１）マイクロレンズアレイシートの準備 図１３に示した断面形状を持つ単位レンズを配列した１
次元ＭＬＡを準備した。このＭＬＡの単位レンズ配列ピ
ッチは３３μｍであり、第１物質層１の屈折率は１．４
９、第２物質層２は空気なのでその屈折率は１．００で
ある。

【００５０】（２）背面光源の準備 背面光源として、表１に示す各特性を持つＢＬ−１〜６
を準備した。それぞれの背面光源の構成および特徴を表
１に併せて示した。

【００５１】

【表１】

【００５２】（３）液晶セルの準備 液晶セルとして、市販のノートブック型パーソナルコン
ピュータに搭載されたＴＦＴ駆動方式カラー液晶表示装
置（画面のサイズ：対角９．５インチ、画素数：横６４
０ドット×縦４８０ドット、日本電気（株）製）に用い
られている液晶セルを用いた。この液晶セルは１ドット
（１表示単位）をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原
色で構成しており、表示単位配列ピッチは、縦横とも
０．３０ｍｍである。また、横（左右）方向は左右とも
約４５度の比較的広い視野角を有しているが、縦（上
下）方向の視野角は２６５色表示モードの場合、上方向
約１０度、下方向約２５度で表示品位が劣悪になった。

【００５３】（４）液晶表示装置の作成 上記（３）で用意した液晶セルの観察側表面に（１）で
準備したＭＬＡを、ＭＬＡの各単位レンズが液晶セル表
面に接するようにして配置した。ＭＬＡの液晶セルへの
固定は、表示に寄与しない液晶表示装置の端部でＭＬＡ
を液晶セル表面に接着することで行った。この結果、液
晶セルの液晶層と、ＭＬＡレンズ面との距離は１．２８
ｍｍとなった。また、ＭＬＡの単位レンズ配列方向は画
面に対して上下方向とした。さらに上記（２）で準備し
た背面光源ＢＬ−１〜６を液晶セルの背面の装着し、本
発明の液晶表示装置ＬＣＤ−１〜４、および比較対象の
液晶表示装置ＬＣＤ−５、６を作成した。

【００５４】（５）評価 作成した液晶表示装置に各種の文字画像や写真画像を表
示させ、正面から観察した時の画質、５度きざみに上お
よび下方向に傾けていったときの画質を評価した。視野
角は、許容できる上下方向角度範囲で示した。なお評価
は、外光による影響を避けるため暗室内で行った。評価
結果を表２に示す。なお、（３）のパーソナルコンピュ
ータに搭載されたままの状態の液晶表示装置、すなわち
ＭＬＡを装着せず、指向性の小さい背面光源を用いた通
常の液晶表示装置をＬＣＤ−７として評価した結果を表
２に併せて示す。

【００５５】

【表２】

【００５６】表２に示したように、本発明の液晶表示装
置（ＬＣＤ−１〜４）では、ボケがなく、なめらかさ又
はキレの少なくともいずれかが良好な画質が得られ、し
かも視野角の拡大された、目標とする特性が得られた
が、比較例（ＬＣＤ−５〜７）では、いずれかの特性を
満足させることができなかった。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶表示
装置によるときは、視野角の大幅な拡大を達成しつつ、
同時に極めて良好な画質を得ることができる。これによ
り液晶表示装置の画質面での課題が解決でき、視野角が
狭いことによる使用条件の制限が解消されるので、従来
の不満の解消のみならず、新しい用途への展開が可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置に用いるマイクロレンズ
アレイシートの一例を示す、部分拡大概略平面図であ
る。

【図２】図１に示したマイクロレンズアレイシートのＩ
Ｉ矢視図である。

【図３】本発明の液晶表示装置に用いるマイクロレンズ
アレイシートの他の例を示す、部分拡大概略平面図であ
る。

【図４】図３に示したマイクロレンズアレイシートのＩ
Ｖ矢視図である。

【図５】図３に示したマイクロレンズアレイシートのＶ
矢視図である。

【図６】本発明の液晶表示装置に用いるマイクロレンズ
アレイシートのさらに他の例を示す部分拡大概略平面図
である。

【図７】図６に示したマイクロレンズアレイシートのＶ
ＩＩ矢視図である。

【図８】本発明の液晶表示装置に用いるマイクロレンズ
アレイシートのさらに他の例を示す部分拡大概略平面図
である。

【図９】図８に示したマイクロレンズアレイシートのＩ
Ｘ矢視図である。

【図１０】図８に示したマイクロレンズアレイシートの
Ｘ矢視図である。

【図１１】本発明の液晶表示装置の一例を模式的に示す
概略斜視図である。

【図１２】図１１に示した液晶表示装置の、各構成要素
の光軸の方位関係を示す説明図である。

【図１３】実施例に用いたＭＬＡの、単位レンズの断面
形状を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１ マイクロレンズアレイシートの第１物質層 ２ マイクロレンズアレイシートの第２物質層 ３ 凹凸面 ４ 第１物質層の表面 ５ 第２物質層の表面 １０ マイクロレンズアレイシート １１ 上側偏光板 １２ 上側基板 １３ 液晶層 １４ 下側基板 １５ 下側偏光板 １６ ルーバーシート １７ プリズムシート １８ 導光板 １９ 蛍光管光源 ２１ プリズムシートのプリズム配列方向 ２２ 下側偏光板の吸収軸方向 ２３ 下側基板のラビング方向 ２４ 液晶層中央の液晶分子配向方向 ２５ 上側基板のラビング方向 ２６ 上側偏光板の吸収軸方向 ２７ マイクロレンズアレイシートの単位レンズ配列方
向 ２８ 画面上下方向 ２９ 画面左右方向 ３０ 画面法線方向（紙面と垂直の方向）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示単位を縦横に配列した液晶セルと、
   該液晶セルの観察面に装着された微小単位レンズを面状
   に配列したマイクロレンズアレイシートと、背面光源と
   を有する透過型液晶表示装置であって、該背面光源の発
   光指向性および液晶層から微小単位レンズまでの距離と
   液晶セルの表示単位の微小単位レンズ配列方向の表示単
   位の配列ピッチとの関係が下記（１）式を満足すること
   を特徴とする液晶表示装置。 ｐ ≧ ｄ tan χ （１） （ここで、ｐ（ｍｍ）は、液晶セルの表示単位の微小単
   位レンズ配列方向における表示単位の配列ピッチを表
   す。液晶セルがカラー表示を行うなどの目的で複数の画
   素を以って１ドットを形成するときは、１ドットを表示
   単位とする。ｄ（ｍｍ）は、液晶層から微小単位レンズ
   までの距離であり、χは背面光源上の、ある１点におい
   て、最大輝度を示す方向から微小単位レンズ配列方向に
   傾けていったときに、輝度が最大輝度の半分になるまで
   の角度を表す。）
2. 【請求項２】 前記マイクロレンズアレイシートは、第
   １物質層と、該第１物質層より小さい屈折率を持つ第２
   物質層が２つの平行な平面に挟まれ、第１物質層と第２
   物質層の界面が凹面および／または凸面形状をなすこと
   によってレンズとして機能する微小単位レンズを面状に
   配列したものであり、かつ、該マイクロレンズアレイシ
   ートは、第２物質層側を液晶セル側に向け、第１物質層
   側を観察方向側に向けて装着されている、請求項１に記
   載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記液晶セルの表示単位の配列ピッチが
   ０．４ｍｍ以下である、請求項１または２に記載の液晶
   表示装置。