JPH09152606A - 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】液晶表示素子２０の表側に、所定の方向と
平行な入射面に沿って入射する光の散乱率が前記拡散板
の法線に対する入射面の傾き角の変化にともなって変化
する拡散特性を有する拡散板４０を、前記所定の方向を
液晶表示素子２０の法線Ｈと視角方向Ｆとを含む面と直
交させて設けるとともに、液晶表示素子２０の背後に配
置するバックライト３０を、液晶表示素子２０の法線Ｈ
に対し視角方向Ｆとその反対方向とにそれぞれ所定角度
傾いた方向に光強度の極大値をもち、かつ、光強度の極
大値を示す角度が拡散板４０の散乱角度範囲にある強度
分布の光を照射するように構成した。

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、液晶の分子を一対の基板
間においてツイスト配向させた液晶セルをはさんで表裏
一対の偏光板を配置してなる液晶表示素子と、この液晶
表示素子の背後に配置されたバックライトとで構成され
ている。

【０００３】ところで、上記ＴＮ型やＳＴＮ型のよう
な、液晶分子をツイスト配向させた液晶セルを用いる液
晶表示装置は、視野角が狭いという問題をもっている。
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）の値が視角（表示の観察角）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
ルの一対の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、光の透過率は
視角によって異なるから、上記液晶表示素子の電圧−透
過率特性には視角依存性がある。

【０００４】そして、この視角依存性は、前記電極間へ
の印加電圧が、液晶のしきい値電圧Ｖth以下、あるいは
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 以上であるときは比較的小さい
が、ＶthとＶa の間の値の電圧では視角依存性が大きく
なるため、明るさに階調をもたせた階調表示を行なわせ
ると、中間調の表示の明るさが視角によって大きく変化
し、極端なコントラスト低下や階調の反転等を生じてし
まう。

【０００５】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。

【０００６】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
域の視角の方向（最も高いコントラストが得られる観察
方向）を異ならせたものであり、視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
性の視角依存性を小さくしたものである。

【０００７】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、これらの領域の視角の
方向を異ならせ、視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−透過率特性の視角依存性
を小さくしたものである。

【０００８】

【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。

【０００９】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。

【００１０】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。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、液晶の分子
を一対の基板間においてツイスト配向させた液晶セルを
はさんで表裏一対の偏光板を配置してなる液晶表示素子
と、前記液晶表示素子の背後に配置されたバックライト
と、前記液晶表示素子の表側に設けられた拡散板とを備
え、前記拡散板は、所定の方向と平行な入射面に沿って
入射する光の散乱率が前記拡散板の法線に対する入射面
の傾き角の変化にともなって変化する拡散特性を有し、
かつ、前記散乱率の変化範囲に対する入射角の範囲を含
む所定の散乱角度範囲を有する光学フィルムからなって
おり、この拡散板が、前記所定の方向を前記液晶表示素
子の法線と視角方向とを含む面と直交させて設けられて
いるとともに、前記バックライトは、前記液晶表示素子
の法線に対し前記視角方向とその反対方向とにそれぞれ
所定角度傾いた方向に光強度の極大値をもち、かつ、前
記光強度の極大値を示す角度が前記拡散板の散乱角度範
囲内にある光の強度分布を有していることを特徴とする
ものである。

【００１２】この発明においては、前記拡散板の散乱角
度範囲における前記散乱板の法線からの散乱率が極大値
を示す方向の角度と、バックライトの照明角度範囲にお
ける光強度の極大値を示す前記法線からの角度とをほぼ
一致させるのが望ましい。なお、この拡散板は、液晶表
示素子の表側偏光板の表面に配置しても、前記表側偏光
板と液晶セルとの間に配置してもよい。

【００１３】また、前記バックライトは、例えば、液晶
表示素子の裏面に対向する導光板と、この導光板の少な
くとも一側の端面に対向させて配置された光源ランプ
と、前記導光板の表面側に配置されたプリズムシートと
で構成すればよく、その場合は、前記導光板の裏面にＶ
状溝が設けて、このＶ状溝の傾斜面を、前記導光板の端
面から入射して導光板内を導かれる光を表面側に向けて
反射させる反射面とするとともに、前記プリズムシート
を、前記導光板の表面側に出射する光を導光板の法線に
対する出射角が小さくなる方向に屈折させる微細幅のプ
リズム部を有するものとすればよい。

【００１４】この場合、前記導光板の各Ｖ状溝とプリズ
ムシートの各プリズム部はそれぞれ、液晶表示素子の法
線と視角方向とを含む面に対してほぼ直交する方向に沿
わせて直線状に設けられていればよく、また光源ランプ
は、前記Ｖ状溝の長さ方向に対して直交する方向の導光
板端面に対向させて配置されていればよい。

【００１５】この発明によれば、液晶表示素子の表面側
に出射する光が拡散板によって散乱されるため、階調の
反転がない状態で表示を観察できる視角の範囲が広くな
るとともに、バックライトから液晶表示素子に照射する
光を、前記拡散板の散乱角度範囲において光強度が大き
くなる強度分布の光としているため、前記拡散板による
散乱光の輝度も高いから、階調の反転がなくしかも充分
なコントラストで表示を観察できる視野角が広くなる。

【００１６】そして、この発明は、液晶表示素子の表側
に上記拡散板を設けるとともに、前記液晶表示素子の背
後に配置するバックライトを上記のような構成とするこ
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】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。図１はこの発明の一実施例を示
す液晶表示装置の側面図であり、この液晶表示装置は、
液晶表示素子２０と、この液晶表示素子２０の背後に配
置されたバックライト３０と、前記液晶表示素子２０の
表側に設けられた拡散板４０とからなっている。

【００１８】前記液晶表示素子２０は、液晶の分子を一
対の透明基板２２ａ，２２ｂ間においてツイスト配向さ
せた液晶セル２１をはさんで表裏一対の偏光板２３，２
４を配置したものであり、表裏の偏光板２３，２４は、
液晶セル２１の両基板２２ａ，２２ｂの外面にそれぞれ
接着されている。

【００１９】なお、図示しないが、液晶セル２１の両基
板２２ａ，２２ｂの内面にはそれぞれ、透明な電極が形
成されるとともに、液晶分子を所定の方向に配向させる
ための配向膜が設けられており、前記配向膜は、両基板
２２ａ，２２ｂの近傍における液晶分子の配向方向によ
って決まる視角の方向（最も高いコントラストが得られ
る観察方向）Ｆが所望の方向になるように配向処理され
ている。

【００２０】この実施例では、液晶表示素子２０とし
て、視角方向Ｆが、液晶表示素子２０の法線Ｈに対して
画面の下縁方向にある程度傾いた方向にくるように設計
されたものを用いている。

【００２１】また、バックライト３０は、液晶表示素子
２０の法線Ｈに対し上記視角方向Ｆとその反対方向とに
それぞれ所定角度ずつずれた方向において光強度が最大
となる強度分布の光を液晶表示素子２０に向けて照射す
るように構成されている。

【００２２】このバックライト３０は、液晶表示素子２
０に対向する面が開放するケース３１内に、前記液晶表
示素子２０の裏面に対向する導光板３２と、この導光板
３２の両側の端面にそれぞれ対向する光源ランプ３３と
を設けるとともに、前記導光板３２の表面側にプリズム
シート３４を配置したものであり、前記導光板３２は、
その法線を前記液晶表示素子２０の法線Ｈと一致させて
液晶表示素子２０とほぼ平行に設けられている。

【００２３】上記導光板３２は、アルリル系樹脂等から
なる透明板の裏面に、断面がＶ字状をなす多数のＶ状溝
３２ａを導光板全体にわたって密な間隔で設けたもので
あり、各Ｖ状溝３２ａの両側の傾斜面がそれぞれ、導光
板３２の端面から入射して導光板内を導かれる光（光源
ランプ３３からの光）を表面側に向けて反射させる反射
面となっている。

【００２４】この導光板３２の各Ｖ状溝３２ａは、液晶
表示素子２０の法線Ｈと視角方向Ｆとを含む面に対して
ほぼ直交する方向（図１の紙面の表裏方向）に沿わせて
直線状に設けられており、光源ランプ３３は、前記Ｖ状
溝３２ａの長さ方向に対して平行な方向の導光板端面、
つまり、導光板３２の上側と下側の端面に対向させて配
置されている。

【００２５】なお、上記導光板３２は、液晶表示素子２
０の表示領域よりも若干大きな面積のものとされてお
り、その裏面の各Ｖ状溝３２ａは、導光板３２の表面側
に出射する光の輝度が導光板全域にわたってほぼ均等に
なるように、光源ランプ３３に近い端部から中央部に向
かい徐々にピッチを小さくして設けられている。また、
光源ランプ３３は、導光板３２の全幅にわたる長さの冷
陰極管または温陰極管であり、上記ケース３１には、光
源ランプ３３からの光を導光板３２に向けて反射させる
リフレクタ部３１ａが形成されている。

【００２６】また、上記プリズムシート３４は、アルリ
ル系樹脂等からなる透明シートの表面に、その全体にわ
たって、上記導光板３２の表面側に出射する光を導光板
３２の法線に対する出射角が小さくなる方向に屈折させ
る微細幅のプリズム部３４ａをその幅方向に連続させて
形成したものであり、この各プリズム部３４ａは、液晶
表示素子２０の法線Ｈと視角方向Ｆとを含む面に対して
ほぼ直交する方向（図１の紙面の表裏方向）、つまり上
記導光板３２の各Ｖ状溝３２ａと平行な方向に沿わせて
直線状に設けられている。なお、このプリズムシート３
４は、上記導光板３２とほぼ同じ面積のものとされてお
り、その裏面を導光板３２の表面に接着して設けられて
いる。

【００２７】上記バックライト３０は、光源ランプ３３
からの光を導光板３２で導いてその裏面のＶ状溝の両側
面で表面側に反射させ、その光の広がりをプリズムシー
ト３４のプリズム部３４ａの屈折作用により制御して液
晶表示素子２０に照射するものであり、このバックライ
ト３０から液晶表示素子２０に照射される光は、液晶表
示素子２０の法線Ｈと視角方向Ｆとを含む面上での光強
度分布が、液晶表示素子２０の法線Ｈに対し前記視角方
向Ｆとその反対方向とにそれぞれ所定角度ずつ傾いた方
向において最大となる照明角度範囲をもっている。

【００２８】図２は、上記バックライト３０の一点から
の照射光の、液晶表示素子２０の法線Ｈと視角方向Ｆと
を含む面上での光強度の分布を示した図であり、破線は
導光板３２を出射した光の強度分布を示し、実線はプリ
ズムシート３４を透過した光の強度分布を示している。

【００２９】すなわち、上記バックライト３０では、そ
の導光板３２のＶ状溝３２ａを液晶表示素子３０の法線
Ｈと視角方向Ｆとを含む面とほぼ直交する方向に沿わせ
て直線状に設けるとともに、このＶ状溝３２ａの長さ方
向とほぼ平行な方向の導光板端面に対向させて光源ラン
プ３３を配置されているため、導光板３２の裏面のＶ状
溝３２ａの両側面で反射されて表面側に出射する光は、
図２に破線で示したような強度分布の光である。

【００３０】また、前記導光板３２を出射した光は、プ
リズムシート３４を透過して液晶表示素子３０に入射す
るが、このプリズムシート３４のプリズム部３４ａは、
液晶表示素子３０の法線Ｈと視角方向Ｆとを含む面に対
してほぼ直交する方向（導光板３２のＶ状溝３２ａと平
行な平行）に沿わせて直線状に設けられているため、導
光板３２を出射した光が前記プリズム部３４ａの屈折作
用によって上記法線Ｈと視角方向Ｆとを含む面上での広
がりが小さくなるように集光され、図２に実線で示した
ようなハート形の強度分布の光、つまり、光強度が液晶
表示素子２０の法線Ｈに対し視角方向Ｆとその反対方向
とにそれぞれ所定角度ずつ傾いた方向において最大とな
る強度分布の光となる。

【００３１】なお、図２に実線で示した強度分布では、
液晶表示素子２０の法線Ｈから視角方向Ｆへの角度θ
と、前記法線Ｈから反対方向への角度−θとがそれぞれ
約２０°の方向において光強度が最大となっている。

【００３２】一方、液晶表示素子２０の表側に設けられ
た拡散板４０は、所定の方向と平行な入射面に沿って入
射する光の散乱率が、入射面の法線からの傾き角が大き
くなるのにともなって大きくなるような変化範囲をもつ
拡散特性を有し、かつ、前記散乱率の変化範囲に対応す
る入射角の範囲を含む散乱入射角範囲が所定の角度に設
定された光学フィルムからなっている。

【００３３】すなわち、上記拡散板４０は、透過光の拡
散特性に指向性を有するものであり、拡散板の法線を含
み前記特定の方向と直交する面に沿った方向へ透過する
光は高い透過率で透過させるが、前記特定の方向と直交
する方向に傾いた面に沿って透過する光は、その入射角
に応じた散乱率で散乱させる。

【００３４】この実施例では、上記拡散板４０として、
散乱入射角範囲を、０°〜３０°の範囲に設定したもの
を用い、この拡散板４０を、前記特定の方向が液晶表示
素子２０の法線Ｈと視角方向Ｆとを含む面に直交する方
向に沿わせて配置して、液晶表示素子２０の表側偏光板
２３の表面に接着している。

【００３５】図３は、上記拡散板４０の法線Ｈと前記特
定の方向Ｆとを含む面に直交する方向に沿った光の入射
角−透過率特性を示している。なお、図３において、正
の入射角は、法線Ｈから視角方向Ｆの方へ傾いた方向の
入射角、負（−）の入射角は、法線Ｈから視角方向Ｆと
は逆向きに傾いた方向の入射角である。

【００３６】この図３のように、上記拡散板４０は、そ
の法線を含み前記特定の方向と直交する面に沿った透過
光のうち、法線からの傾き角が小さい（図では約１０°
以下）入射角で入射する光は高い透過率で透過させる
が、光の入射角が大きくなると、それにともなって透過
率が急激に低下し、入射角がある角度（図では約２０
°）を越えると、入射角の変化に対する透過率の変化は
ゆるやかになる。

【００３７】そして、上記拡散板４０の入射角に応じた
散乱率の変化は、図３に示した透過率の変化と逆の関係
にあり、透過率が低くなるのにともなって散乱率が高く
なるため、散乱率の変化範囲は、入射角が大きくなるの
にともなって透過率が低下する範囲である。

【００３８】この散乱率の変化範囲は、図３に示した入
射角−透過率特性の拡散板では約１０°〜約２０°の範
囲であり、この散乱率の変化範囲における最大入射角は
約２０°である。

【００３９】さらに、この実施例では、上記バックライ
ト３０を、光強度が最大となる角度が上記拡散板４０の
散乱入射角範囲における最大入射角とほぼ同じである強
度分布の光を液晶表示素子２０に向けて照射するように
設計している。

【００４０】すなわち、例えば上記拡散板４０として、
図３に示したような入射角−透過率特性をもつ、散乱入
射角範囲における最大入射角が約２０°のものを用いる
場合は、バックライト３０を、図２に実線で示したよう
な、光強度が最大となる角度が約２０°の強度分布の光
を照射するように設計する。

【００４１】この光強度が最大となる視角方向Ｆとその
反対方向の角度θ，−θは、プリズムシート３４のプリ
ズム部３４ａの集光角と、導光板３２のＶ状溝３２ａの
頂角（両側の傾斜面間の角度）を選択することによって
任意に設定することができ、例えば、プリズムシート３
４の集光角の半値（プリズムシート３４の法線に対する
角度）が３０°〜３５°である場合は、導光板３２のＶ
状溝３２ａの頂角を６０°〜７０°（Ｖ状溝３２ａの両
側の傾斜面の導光板裏面に対する傾き角がそれぞれ３０
°〜３５°）にすれば、光強度が最大となる方向の角度
θ，−θが、θ＝約２０°、−θ＝約２０°である、図
２のような強度分布の照射光が得られる。

【００４２】この液晶表示装置は、バックライト３０か
ら液晶表示素子２０に照射されてこの液晶表示素子２０
の表面側に出射する光を、拡散板４０によって散乱させ
るようにしたものであり、前記拡散板４０を、その特定
の方向、つまり、透過光の散乱率が光の入射角が大きく
なるのにともなって大きくなる拡散特性を有する方向を
液晶表示素子２０の視角方向Ｆに沿わせて設けておけ
ば、液晶表示素子２０からの出射する光が拡散板４０に
よって視角方向Ｆとその反対方向とに散乱され、階調の
反転がない状態で表示を観察できる視角の範囲が広くな
る。

【００４３】また、バックライト３０から液晶表示素子
２０に照射する光を、前記拡散板の散乱入射角範囲の最
大入射角とほぼ同じ角度傾いた方向において光強度が最
大となる強度分布の光としているため、前記拡散板によ
る散乱光の輝度も高いから、階調の反転がなくしかも充
分なコントラストで表示を観察できる視野角が広くな
る。

【００４４】さらに、この液晶表示装置では、バックラ
イト３０から液晶表示素子２０に照射する光を、上記拡
散板４０の散乱入射角範囲における最大入射角とほぼ同
じ角度傾いた方向において光強度が最大となる強度分布
の光としているため、前記拡散板４０による散乱光の輝
度も高いから、階調の反転がなくしかも充分なコントラ
ストで表示を観察できる視野角が広くなる。

【００４５】そして、この液晶表示装置は、液晶表示素
子２０の表側に上記拡散板４０を設けるとともに、液晶
表示素子２０の背後に配置するバックライト３０を上記
のような構成とす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。

【００４６】またこの液晶表示装置においては、上記拡
散板４０の散乱入射角範囲を１５°〜４５°に設定する
のが望ましく、このような拡散特性の拡散板を用いれ
ば、広い視角範囲にわたって階調の反転がなく、しかも
輝度が高くかつ黒レベルが充分低い、高コントラストの
表示が得られる。

【００４７】図４は、液晶表示素子の背後に通常のバッ
クライト（プリズムシート３４を備えていないもの）を
配置した一般的な液晶表示装置に階調1 〜階調11の１１
階調の表示を行なわせたときの各階調における視角−透
過率特性を示しており、図５〜図７はそれぞれ、前記一
般的な液晶表示装置の液晶表示素子の表面に散乱入射角
範囲が異なる拡散板４０を配置して前記１１階調の表示
を行なわせたときの各階調における視角−透過率特性を
示している。なお、図４〜図７に示した視角−透過率特
性は、いずれも、液晶表示素子２０の法線Ｈの方向から
視角方向Ｆに視角を変化させたときの特性である。

【００４８】図４の視角−透過率特性のように、拡散板
の無い液晶表示装置は、視角が１７°を越えると階調の
反転が生じ、また、視角が大きくなるにつれて、黒レベ
ル（階調1 の透過率）が浮き、コントラストが低下す
る。

【００４９】図５は、上記液晶表示素子の表面に、散乱
入射角範囲の最大入射角が１０°〜４０°の拡散板を配
置したときの視角−透過率特性を示しており、この場合
は、５０°に近い視角でも階調の反転がなく、また黒レ
ベルの浮きも生じないが、視角が４０°を越えると、輝
度（透過率）が急激に低下して表示が暗くなる。

【００５０】図６は、上記液晶表示素子の表面に、散乱
入射角範囲の最大入射角が２０°〜５０°の拡散板を配
置したときの視角−透過率特性を示しており、この場合
は、５０°を越える大きな視角でも階調の反転がなく、
また５０°付近の視角でも輝度が充分で、黒レベルの浮
きも生じないため、広い視角範囲にわたって高いコント
ラストが得られるが、２０°付近の視角において輝度が
一旦大きく落ち込むため、２０°付近の視角での表示
が、拡散板の無いもの（図４の視角−透過率特性）に比
べてかなり暗くなる。

【００５１】図７は、上記液晶表示素子の表面に、散乱
入射角範囲の最大入射角が３０°〜６０°の拡散板を配
置したときの視角−透過率特性を示しており、この場合
は、拡散板の無い液晶表示装置と同様に、小さな視角で
も階調の反転が生じ、また視角が大きくなるにつれて黒
レベルが浮いてコントラストが低下するだけでなく、視
角が２０°を越えると、輝度が急激に落ち込んで、視認
性がほとんどなくなってしまう。

【００５２】このように、液晶表示素子の表面に拡散板
を配置した場合でも、液晶表示装置の視角−透過率特性
は、前記拡散板の散乱入射角範囲の最大入射角によって
異なるが、図５〜図７に示した視角−透過率特性から判
断できるように、広い視角範囲にわたって階調反転がな
く、かつ高いコントラストが得られるようにするには、
拡散板４０として、散乱入射角範囲が１５°〜４５°の
ものを用いればよい。

【００５３】図８は、上記一般的な液晶表示装置の液晶
表示素子の表面に散乱入射角範囲が１５°〜４５°であ
る拡散板４０を配置して階調1 〜階調11の１１階調の表
示を行なわせたときの各階調における視角−透過率特性
を示している。なお、この視角−透過率特性も、液晶表
示素子２０の法線Ｈの方向から視角方向Ｆに視角を変化
させたときの特性である。

【００５４】この視角−透過率特性のように、散乱入射
角範囲が１５°〜４５°の拡散板４０を用いた液晶表示
装置は、５０°を越える大きな視角でも階調の反転がな
く、また、コントラスト（階調1 と階調11との透過率の
比）が１０以上である視角範囲が６０°以上と広い。さ
らに、この液晶表示装置は、視角による輝度の変化が小
さく、したがって、広い視角範囲にわたって高い視認性
が得られる。

【００５５】次に、バックライト３０のプリズムシート
３４について説明すると、このプリズムシート３４は、
その集光角の半値（プリズムシート３４の法線に対する
角度）が３０°〜３５°の範囲であるものが最適であ
る。

【００５６】図９は、集光角が異なる２種類のプリズム
シートの視角−輝度特性図であり、実線は導光板３２か
らの光の輝度変化を示し、破線は集光角の半値が３５°
のプリズムシートを透過した光の輝度変化を示し、一点
鎖線は集光角の半値が２５°のプリズムシートを透過し
た光の輝度変化を示している。

【００５７】図１０は、バックライト３０のプリズムシ
ート３４に、集光角の半値が３５°のものを用いたとき
の、拡散板４０が無い場合と、散乱入射角範囲における
最大入射角が、１０°，２０°，２２°，３０°の４種
類の拡散板４０を用いた場合の、それぞれの視角−コン
トラスト特性を示している。

【００５８】また、図１１は、バックライト３０のプリ
ズムシート３４に、集光角の半値が２５°のものを用い
たときの、拡散板４０が無い場合と、散乱入射角範囲に
おける最大入射角が、１０°，２０°，２２°の３種類
の拡散板４０を用いた場合の、それぞれの視角−コント
ラスト特性を示している。

【００５９】図１０と図１１の視角−コントラスト特性
を、垂直方向から視角方向Ｆに視角を変化させたときの
コントラストの変化について注目して比較すると、コン
トラストのすその広がりは、図１０（集光角の半値が３
５°のプリズムシートを用いたときの特性）の方が広
く、また、コントラストの変化も、図１０の方が少ない
ことが分かる。

【００６０】したがって、上記プリズムシート３４とし
ては、視角−コントラスト特性の面から、集光角が大き
いものを用いるのが好ましい。ただし、集光角の半値が
４０°以上のプリズムシートを使用すると、バックライ
ト３０からの照射光の強度分布に乱れを生ずるようにな
るため、プリズムシート３４としては、集光角の半値が
３０°〜３５°の範囲のものが最適である。

【００６１】すなわち、この発明の最も好ましい実施の
形態は、拡散板４０に、散乱入射角範囲が１５°〜４５
°のものを用い、バックライト３０のプリズムシート３
４に集光角の半値が３０°〜３５°のものを用いるとと
もに、このプリズムシート３４の集光角に応じて、導光
板３２のＶ状溝３２ａの頂角を、光強度が最大となる角
度が拡散板４０の散乱入射角範囲の最大入射角とほぼ同
じ角度になるように設定することである。

【００６２】なお、上記実施例では、拡散板４０を液晶
表示素子２０の表側偏光板２３の表面に設けたが、この
拡散板４０は、前記表側偏光板２３と液晶セル２１との
間に、その両方に接着して配置してもよく、このように
すれば、光の散乱面がより液晶セル２１に近くなるた
め、表示画像のにじみが少なくなる。

【００６３】また、上記実施例におけるバックライト３
０は、光源ランプ３３を、導光板３２の両側の端面にそ
れぞれ対向させて配置したものであるが、このバックラ
イト３０は、光源ランプ３３を導光板３２の一側の端面
に対向させて配置したものであってもよい。

【００６４】

【発明の効果】この発明によれば、液晶表示素子の表面
側に出射する光が拡散板によって散乱されるため、階調
の反転がない状態で表示を観察できる視角の範囲が広く
なるとともに、バックライトから液晶表示素子に照射す
る光を、前記拡散板の散乱入射角範囲の最大入射角とほ
ぼ同じ角度傾いた方向において光強度が最大となる強度
分布の光としているため、前記拡散板による散乱光の輝
度も高いから、階調の反転がなくしかも充分なコントラ
ストで表示を観察できる視野角が広くすることができ
る。

【００６５】そして、この発明は、液晶表示素子の表側
に上記拡散板を設けるとともに、前記液晶表示素子の背
後に配置するバックライトを上記のような構成とするこ
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による液晶表示装置の側面
図。

【図２】バックライトの一点からの照射光の、液晶表示
素子に垂直でその視角方向を含む面上での光強度の分布
を示す図。

【図３】拡散板の特定の方向に沿った面上を透過する光
に対する入射角−透過率特性図。

【図４】一般的な液晶表示装置に階調表示を行なわせた
ときの各階調における視角−透過率特性を示す図。

【図５】一般的な液晶表示装置の液晶表示素子の表面に
散乱入射角範囲が１０°〜４０°の拡散板を配置して階
調表示を行なわせたときの各階調における視角−透過率
特性を示す図。

【図６】一般的な液晶表示装置の液晶表示素子の表面に
散乱入射角範囲が２０°〜５０°の拡散板を配置して階
調表示を行なわせたときの各階調における視角−透過率
特性を示す図。

【図７】一般的な液晶表示装置の液晶表示素子の表面に
散乱入射角範囲が３０°〜６０°の拡散板を配置して階
調表示を行なわせたときの各階調における視角−透過率
特性を示す図。

【図８】一般的な液晶表示装置の液晶表示素子の表面に
散乱入射角範囲が１５°〜４５°の拡散板を配置して階
調表示を行なわせたときの各階調における視角−透過率
特性を示す図。

【図９】集光角が異なる２種類のプリズムシートの視角
−輝度特性図。

【図１０】バックライトのプリズムシートに集光角の半
値が３５°のものを用いたときの、拡散板が無い場合
と、散乱率変化範囲における最大入射角が、１０°，２
０°，２２°，３０°の４種類の拡散板を用いた場合
の、それぞれの視角−コントラスト特性を示す図。

【図１１】バックライトのプリズムシートに集光角の半
値が２５°のものを用いたときの、拡散板が無い場合
と、散乱入射角範囲が、１０°，２０°，２２°の３種
類の拡散板を用いた場合の、それぞれの視角−コントラ
スト特性を示す図。

【符号の説明】

２０…液晶表示素子 ２１…液晶セル ２３，２４…偏光板 ３０…バックライト ３２…導光板 ３２ａ…Ｖ状溝 ３３…光源ランプ ３４…プリズムシート ３４ａ…プリズム部 ４０…拡散板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 5/04 Ｇ０２Ｂ 5/04 Ｆ 6/00 ３３１ 6/00 ３３１

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液晶の分子を一対の基板間においてツイス
   ト配向させた液晶セルをはさんで表裏一対の偏光板を配
   置してなる液晶表示素子と、 前記液晶表示素子の背後に配置されたバックライトと、 前記液晶表示素子の表側に設けられた拡散板と、を備
   え、 前記拡散板は、所定の方向と平行な入射面に沿って入射
   する光の散乱率が前記拡散板の法線に対する入射面の傾
   き角の変化にともなって変化する拡散特性を有し、か
   つ、前記散乱率の変化範囲に対する入射角の範囲を含む
   所定の散乱角度範囲を有する光学フィルムからなってお
   り、 この拡散板が、前記所定の方向を前記液晶表示素子の法
   線と視角方向とを含む面と直交させて設けられていると
   ともに、 前記バックライトは、前記液晶表示素子の法線に対し前
   記視角方向とその反対方向とにそれぞれ所定角度傾いた
   方向に光強度の極大値をもち、かつ、前記光強度の極大
   値を示す角度が前記拡散板の散乱角度範囲内にある光の
   強度分布を有していることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】拡散板の散乱角度範囲における前記散乱板
   の法線からの散乱率が極大値を示す方向の角度と、バッ
   クライトの照明角度範囲における光強度の極大値を示す
   前記法線からの角度とをほぼ一致させたことを特徴とす
   る請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】拡散板は、液晶表示素子の表側偏光板の表
   面に配置されていることを特徴とする請求項１または請
   求項２に記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】拡散板は、液晶表示素子の表側偏光板と液
   晶セルとの間に配置されていることを特徴とする請求項
   １または請求項２に記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】バックライトは、液晶表示素子の裏面に対
   向する導光板と、この導光板の少なくとも一側の端面に
   対向させて配置された光源ランプと、前記導光板の表面
   側に配置されたプリズムシートとからなっており、 前記導光板の裏面にはＶ状溝が設けられ、このＶ状溝の
   傾斜面が、前記導光板の端面から入射して導光板内を導
   かれる光を表面側に向けて反射させる反射面となってい
   るとともに、 前記プリズムシートは、前記導光板の表面側に出射する
   光を導光板の法線に対する出射角が小さくなる方向に屈
   折させる微細幅のプリズム部を有していることを特徴と
   する請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】導光板の各Ｖ状溝とプリズムシートの各プ
   リズム部はそれぞれ、液晶表示素子の法線と視角方向と
   を含む面に対してほぼ直交する方向に沿わせて直線状に
   設けられており、光源ランプは、前記Ｖ状溝の長さ方向
   に対して直交する方向の導光板端面に対向させて配置さ
   れていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装
   置。