JPH10288776A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH10288776A
JPH10288776A JP9099165A JP9916597A JPH10288776A JP H10288776 A JPH10288776 A JP H10288776A JP 9099165 A JP9099165 A JP 9099165A JP 9916597 A JP9916597 A JP 9916597A JP H10288776 A JPH10288776 A JP H10288776A
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liquid crystal
crystal display
light
display panel
display device
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JP9099165A
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Masaki Yanagisawa
正樹 柳沢
Masaru Higuchi
勝 樋口
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Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、高度な表示品質を高速応答で得
ることが可能な液晶表示装置を提供することである。 【解決手段】 偏向特性を備えた光学プリズムシート
３を液晶表示パネル２の表示面側に配置したことによ
り、液晶表示パネル２の液晶セルに液晶駆動回路から印
加する駆動信号の電圧レベルを液晶セルに印加可能な許
容範囲内で上昇させたことにより液晶表示パネル２の表
示画面に垂直な正面方向から下方に移動した最大コント
ラスト比が得られる視角方向を、正面方向に戻すことが
でき表示品質を低下させることなく液晶表示の応答速度
を速くすることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＴＮ(Twisted Nem
atic)及びＳＴＮ(Super Twisted Nematic)型液晶表示パ
ネルを利用した液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、液晶分子の初期ツイスト配向角度
が１８０°〜３６０°程度と大きいＳＴＮ型液晶を時分
割駆動するＳＴＮ型液晶表示装置は、通常は液晶分子の
ツイスト配向角度が８０°〜１２０°程度と小さいＴＮ
(Twisted Nematic)型液晶をアクティブマトリクス駆動
するＴＦＴ(Thin Film Transistor)型液晶表示装置に比
べて、液晶の応答速度が遅いという問題を備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで、このようなＳ
ＴＮ型液晶表示装置の応答速度を上昇させるため、液晶
層の厚さ等のＬＣＤパネルの構造や液晶材料自体の特性
及び駆動波形等が漸次改良されているが、飛躍的な向上
は難しいという状況にある。
【０００４】本発明の課題は、時分割駆動によっても液
晶表示の応答速度を速くすることが可能な液晶表示装置
を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
所定領域に向けて均一に光を投射する光源ユニットと、
ツイステッドネマチック液晶を封入した液晶セルを有
し、該ツイステッドネマチック液晶に印加される駆動電
圧に応じて液晶分子の配向状態を変化させ、前記光源ユ
ニットから投射され前記液晶セルに入射した光の透過／
遮光状態を制御して表示画面上に画像を表示する液晶表
示パネルと、入力信号に応じて前記ツイステッドネマチ
ック液晶に駆動電圧を印加する電圧印加手段と、を備え
た液晶表示装置において、前記電圧印加手段は、前記液
晶表示パネルの表示面において最大コントラスト比が得
られる視角が垂直方向からずれるように前記駆動電圧を
上昇させることができ、前記最大コントラスト比が得ら
れる視角方向が前記表示画面に対して垂直方向となるよ
うに前記表示画面からの出射光の方向を補正する光偏向
部材を前記液晶表示パネルの前面に配置したことにより
上記課題を解決する。
【０００６】請求項１記載の発明によれば、光源ユニッ
トは、所定領域に向けて均一に光を投射し、液晶表示パ
ネルは、ツイステッドネマチック液晶を封入した液晶セ
ルを有し、該ツイステッドネマチック液晶に印加される
駆動電圧に応じて液晶分子の配向状態を変化させ、前記
光源ユニットから投射され前記液晶セルに入射した光の
透過／遮光状態を制御して表示画面上に画像を表示し、
電圧印加手段は、入力信号に応じて前記ツイステッドネ
マチック液晶に駆動電圧を印加し、前記液晶表示パネル
の表示面において最大コントラスト比が得られる視角が
垂直方向からずれるように前記駆動電圧を上昇させ、光
偏光部材は、前記液晶表示パネルの前面に配置され、前
記最大コントラスト比が得られる視角方向が前記表示画
面に対して垂直方向となるように前記表示画面からの出
射光の方向を補正する。
【０００７】したがって、ＳＴＮ型液晶表示装置によっ
ても、最大コントラスト比が得られる視角方向が正面方
向である高度な表示品質を高速応答で得ることが可能と
なる。
【０００８】請求項３記載の発明は、所定領域に向けて
均一に光を投射する光源ユニットと、ツイステッドネマ
チック液晶を封入した液晶セルを有し、該ツイステッド
ネマチック液晶に印加される駆動電圧に応じて液晶分子
の配向状態を変化させ、前記光源ユニットから投射され
前記液晶セルに入射した光の透過／遮光状態を制御して
表示画面上に画像を表示する液晶表示パネルと、入力信
号に応じて前記ツイステッドネマチック液晶に駆動電圧
を印加する電圧印加手段と、を備えた液晶表示装置にお
いて、前記電圧印加手段は、前記液晶表示パネルの表示
面において最大コントラスト比が得られる視角が垂直方
向からずれるように前記駆動電圧を上昇させることがで
き、前記光源ユニットからの投射光を前記液晶表示パネ
ルに対し俯角をもって入射させる入射光偏向部材を前記
光源ユニットと前記液晶表示パネル間に配置し、前記最
大コントラスト比が得られる視角方向が前記表示画面に
対して垂直方向となるように前記表示画面からの出射光
の方向を補正する出射光偏向部材を前記液晶表示パネル
の前面に配置したことにより上記課題を解決する。
【０００９】請求項３記載の発明によれば、光源ユニッ
トは、所定領域に向けて均一に光を投射し、液晶表示パ
ネルは、ツイステッドネマチック液晶を封入した液晶セ
ルを有し、該ツイステッドネマチック液晶に印加される
駆動電圧に応じて液晶分子の配向状態を変化させ、前記
光源ユニットから投射され前記液晶セルに入射した光の
透過／遮光状態を制御して表示画面上に画像を表示し、
電圧印加手段は、入力信号に応じて前記ツイステッドネ
マチック液晶に駆動電圧を印加し、前記液晶表示パネル
の表示面において最大コントラスト比が得られる視角が
垂直方向からずれるように前記駆動電圧を上昇させるこ
とができ、入射光偏光部材は、前記光源ユニットと前記
液晶表示パネル間に配置され、前記光源ユニットからの
投射光を前記液晶表示パネルに対し俯角をもって入射さ
せ、出射光偏光部材は、前記液晶表示パネルの前面に配
置され、前記最大コントラスト比が得られる視角方向が
前記表示画面に対して垂直方向となるように前記表示画
面からの出射光の方向を補正する。
【００１０】したがって、ＳＴＮ型液晶表示装置によっ
ても、最大コントラスト比が得られる視角方向が正面方
向であり、且つ、光の利用効率が高いために明るい高度
な表示品質を高速応答で得ることが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図４を参照にして本
発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】（第１の実施の形態）図１は、本発明に係
わる液晶表示装置の第１の実施の形態であるＳＴＮ型液
晶表示装置の断面図である。図２は、図１中のＡ部分の
拡大図である。
【００１３】まず、構成を説明する。図１において、バ
ックライトユニット１、液晶表示パネル２、光学プリズ
ムシート３から構成されている。
【００１４】バックライトユニット（光源ユニット）１
は、液晶表示パネル２の前面に光を均一に投射する。こ
のバックライトユニット１は、蛍光灯１ａ、導光板１
ｂ、反射シート１ｃ、拡散シート１ｄ、１ｇ、プリズム
シート１ｅ、１ｆから構成されている。
【００１５】蛍光灯１ａは、導光板１ｂの図中下端面に
近接させて配置されており、導光板１ｂに対して光を投
射する。導光板１ｂは、蛍光灯１ａから投射された光
を、バックライトユニット１内部に導く。反射シート１
ｃは、導光板１ｂの背面部に配置されており、導光板中
を伝播する光を図中左方向（以下、表示面方向という）
に向けて反射する。拡散シート１ｄは、導光板１ｂの前
面部に配置されており、導光板１ｂから出射した光を表
示面方向に均一に面上に拡散する。
【００１６】プリズムシート１ｅと１ｆは、夫々、断面
が鋸刃状をなし、拡散シート１ｄの前面部に設けられ、
拡散シート１ｄを出射した光の進行方向を整える。本例
では、図中の左面側（以下、表示面側という）のプリズ
ムシート１ｆは、表面に形成された多数の平行な溝が紙
面垂直方向に延在するように配置され、拡散シート側の
プリズムシート１ｆが、表面の溝がプリズムシート１ｆ
の溝と直交する方向つまり紙面上下方向に延在するよう
に配置されている。
【００１７】拡散シート１ｇは、プリズムシート１ｆの
表示面側に配置されており、プリズムシート１ｆから出
射した光を再度面上に拡散させて、液晶表示パネル２の
背面全体に均一に入射させる。
【００１８】液晶表示パネル２は、バックライトユニッ
ト１の表示面側に対向して設けられ、内部に封入された
液晶の配向状態が画像入力信号に応じて、図中の図示し
ない液晶駆動回路から入力される駆動信号により駆動制
御されることにより、バックライトユニット１の対向面
つまり拡散シート１ｇから射出された光を透過／遮光制
御して画像を表示している。
【００１９】ここで、本願の発明者等は、ＳＴＮ型液晶
の印加電圧とコントラスト比の関係に着目し、これに基
づき本発明の応答速度の早いＳＴＮ型液晶表示装置を得
る。
【００２０】ＳＴＮ型液晶表示パネル２の液晶に印加す
る駆動電圧を変化させた場合、その表示画面上の最もコ
ントラスト比の大きい領域(最大ＣR比領域)は、印加駆
動電圧を上げるに従い表示面の下方に移動して行く傾向
がある。即ち、印加電圧を図５（ａ）の１９.２Ｖ、図
５（ｂ）の１９.７Ｖ、及び図５（ｃ）の１９.９Ｖと徐
々に上げていくと、最大コントラスト比領域（図中の中
心楕円部分）が下方に移動していくという現象が発生す
る。
【００２１】そこで、液晶表示パネル２の最大コントラ
スト比方向つまり本例では下方向３０°に向けて出射さ
れる光を正面０°の方向に進路調整する光学部材つまり
偏向部材を、液晶表示パネル２の表示面に設置すれば、
高電圧駆動による高速応答表示を正面視角で実現するこ
とができる。
【００２２】次に、上記構成のＳＴＮ型液晶表示装置の
動作を説明する。
【００２３】バックライトユニット１内の蛍光灯１ａか
ら主に導光板１ｂに対して投射された光は、導光板１ｂ
によりバックライトユニット１内部に導かれる。導光板
１ｂによりバックライトユニット１内部に導かれた光
は、反射シート１ｃによりバックライトユニット１内部
の導光板１ｂの背面側から表示面方向に反射される。ま
た、導光板１ｂからバックライトユニット１内部に導か
れた光は、拡散シート１ｄにより表示面方向に均一に面
上に拡散される。拡散シート１ｄにより拡散された光
は、プリズムシート１ｅと１ｆにより正面方向に進行す
るように偏向される。プリズムシート１ｅと１ｆにより
偏向されてきた光は、拡散シート１ｇにより再度均一に
面上に拡散され、バックライトユニット１から液晶表示
パネル２の背面全面に均一に射出される。
【００２４】そして、バックライトユニット１の表面か
ら射出された光は、液晶表示パネル２で、内部に封入さ
れた液晶の配向状態が、図中の図示しない液晶駆動回路
から入力された駆動信号に応じて駆動制御されることに
より、その透過／遮光が制御され、画像が表示される。
【００２５】この液晶表示パネル２の液晶セルに液晶駆
動回路から印加される駆動信号の電圧レベルを液晶に印
加可能な許容範囲内で上昇させると、液晶セルの応答速
度は速くなるが、液晶表示パネル２上の最大コントラス
ト比領域が液晶表示パネル２の表示画面の中心部から下
方に移動する。すなわち、液晶表示パネル２の表示画面
に対向してその表示映像を見た場合に、その表示画面上
で視認される最大コントラスト比領域が表示画面の中心
から下方に移動することとなり、表示画像に対する視認
性が低下してしまうという不具合が発生していた。しか
し、本第１の実施の形態のＳＴＮ型液晶表示装置では、
液晶表示パネル２の表示画面の中心部から下方に移動し
た最大コントラスト比領域は、液晶表示パネル２の表示
面側に配置された特殊な偏光角度を有する光学プリズム
シート３（光偏光部材）により図中表示画面の中心部に
移動させられる。
【００２６】この駆動電圧を上昇させると共に、光学プ
リズムシート３により下方向に移動した最大コントラス
ト比領域つまり最大コントラスト比視認方向を正面方向
に補正した場合の具体例について図３（ａ）〜（ｃ）を
参照にして説明する。図３は、本発明に係るＳＴＮ型液
晶表示装置の液晶表示パネル２に各々の駆動電圧を印加
した時、その表示画面上のコントラスト比と視角方向と
の関係を示す図である。駆動電圧の電圧レベルを、図３
（ａ）では、１９．２Ｖ、図３（ｂ）では、１９．５
Ｖ、図３（ｃ）では、１９．９Ｖと上げていくと、１
９．２Ｖで１３０ｍｓｅｃであった応答速度が１９．９
Ｖで１０５ｍｓｅｃｓと速くなると共に、特殊な表面形
状を有する光学プリズムシート３により、液晶表示パネ
ル２の表示画面の中心部(正面視角方向)から下方(下視
角方向)に２５°程度ずれていた最大コントラスト比領
域(最大コントラスト比方向)は、図１中表示画面の中心
部(正面方向)に戻される。
【００２７】以上説明したように、本第１の実施の形態
においては、特殊な表面形状を備え光の進路調整を行う
光学プリズムシート３を液晶表示パネル２の表示面側に
配置したことにより、液晶表示パネル２の液晶セルに液
晶駆動回路から印加する駆動信号の電圧レベルを液晶セ
ルに印加可能な許容範囲内で上昇させた場合、液晶表示
パネル２の表示画面に対して正面方向から下方向に変化
した最大コントラスト比方向は、図１中表示画面の正面
方向に修正されるため、最大コントラスト比方向を正面
方向に維持したまま高電圧駆動でき、ＳＴＮ型液晶表示
装置の応答速度を速くすることが可能となる。
【００２８】（第２の実施の形態）以下、図４を参照し
て第２の実施の形態を説明する。
【００２９】上記した第１の実施の形態は、液晶駆動電
圧を上げることにより最大コントラスト比方向が下方向
にずれるのを光学プリズムシートにより正面方向に修正
し、ＳＴＮ型液晶表示装置を高電圧で駆動し高速応答を
可能とするものであり、バックライトユニット１から液
晶表示パネル２の対向面に対して垂直に射出された光
は、液晶表示パネル２において表示画面の中心から下方
向へ移動した最大コントラスト比方向を光学プリズムシ
ート３により正面方向に修正したが、この場合、バック
ライトユニット１から表示面側の全方向に射出した光の
中から、液晶表示パネル２では、表示面（以下、個々の
部材の表示画面側を表示面という）に対して俯角を持つ
光のみを透過／遮光制御して画像を表示しているため、
光の利用効率を低下させていた。本第２の実施の形態の
液晶表示装置は、かかる光利用効率の低下を改善すべ
く、下記構成とした。
【００３０】図４は、本発明に係わる液晶表示装置の第
２の実施の形態であるＳＴＮ型液晶表示装置の断面図で
ある。
【００３１】まず、構成を説明する。図４において、バ
ックライトユニット１１、液晶表示パネル１２、光学プ
リズムシート１３、１４から構成されている。
【００３２】バックライトユニット１１は、光学プリズ
ムシート１４に光を均一に投射する。このバックライト
ユニット１１は、大略、蛍光灯１１ａと導光板１１ｂか
ら構成されている。
【００３３】蛍光灯１１ａは、導光板１１ｂの図中上方
に配置されており、主に導光板１１ｂに対して光を投射
する。導光板１１ｂは、蛍光灯の図中下方に配置されて
おり、蛍光灯１１ａから投射され入射した光を、第１光
学プリズムシート１４（入射光偏光部材）に向けて出射
させる。この導光板１１ｂは、一方の平面が他方の平面
に対して傾斜した楔型断面を備えており、傾斜面を第１
光学プリズムシート１４に対向させて配置し、その全面
に向けて均一に光を出射させる。なお、導光板１１ｂの
背面には、図示しない反射シートが貼着されている。第
１光学プリズムシート１４は、バックライトユニット１
１の出射面側に配置され、一方の平面が波形をなしその
波形の各山部が所定方向に傾いた形状に形成され、この
波形平面をバックライトユニット１１に対向させてあ
る。そして、この第１光学プリズムシート１４は、導光
板１１ｂの傾斜面にほぼ沿う角度に斜めに傾けて設置さ
れている。これにより、第１プリズムシート１４に入射
した光は液晶表示パネル１２の背面に対して俯角を持つ
角度で出射される。
【００３４】液晶表示パネル１２は、第１光学プリズム
シート１４の表示面側に対向し配置されており、内部に
封入された液晶が入力信号に応じて、図示しない液晶駆
動回路から入力されて、駆動信号により駆動制御される
ことにより、第１光学プリズムシート１４の対向面から
液晶表示パネル１２の表示面に対して俯角をなす方向か
ら入射した光を透過／遮光制御して画像を表示してい
る。この液晶表示パネル１２では、液晶セルの応答速度
を速くするため、液晶駆動回路から液晶セルに印加する
駆動信号の電圧レベルを液晶セルに印加可能な許容範囲
内で上昇させる。
【００３５】液晶表示パネル１２の表示面側には、第２
光学プリズムシート１３（出射光偏光部材）が配置され
ている。第２光学プリズムシート１３は、第１の実施の
形態において使用した光学プリズムシート３と同じ部材
で同様に配置されており、液晶表示パネル１２上の表示
画面の中心から下方に移動した最大コントラスト領域
を、表示画面の中心部に補正するための波形凹凸形状
が、その表示面側に形成されている。
【００３６】次に、上記構成のＳＴＮ型液晶表示装置の
動作を説明する。
【００３７】バックライトユニット１１内の蛍光灯１１
ａから主に導光板１１ｂに対して投射された光は、導光
板１１ｂに入射し先細先端側に伝播しつつ背面の反射シ
ートで反射されて第１光学プリズムシート１４側に均一
に出射される。
【００３８】第１光学プリズムシート１４に入射した光
は、この内部で屈折作用を受け、液晶表示パネル１２の
背面に対して俯角を持つ方向に出射される。このように
液晶表示パネル１２に対し入射光を角度を揃えて入射さ
せることにより、光の利用効率を向上させることができ
る。
【００３９】液晶表示パネル１２では、図示しない液晶
駆動回路から入力される駆動信号により液晶の配向状態
が制御されることにより、光の透過／遮光が制御され、
画像が表示される。この液晶表示パネル１２の液晶セル
に液晶駆動回路から印加される駆動信号の電圧レベルを
液晶セルに印加可能な許容範囲内で上昇させると、液晶
セルの応答速度は速くなるが、液晶表示パネル１２上の
最大コントラスト比が得られる視角方向が正面方向から
下方向にずれる。液晶表示パネル１２から下方向に出射
した光は、第２光学プリズムシート１３を透過する際に
屈折作用を受け、最大コントラスト比方向が正面方向に
修正される。
【００４０】このように、本第２の実施の形態としての
ＳＴＮ液晶表示装置によれば、最大コントラスト比方向
が正面方向で且つ光の利用効率が高いために明るい高度
な表示品質を、高速応答で得ることが可能となる。
【００４１】なお、上記実施の形態例においては、本発
明は液晶セルの種類をＳＴＮ型としたが、ＴＮ型であっ
てもよい。
【００４２】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、ＳＴＮ型
液晶表示装置によっても、最大コントラスト比が得られ
る視角方向が正面方向である高度な表示品質を高速応答
で得ることが可能となる。
【００４３】請求項２記載の発明によれば、ＳＴＮ型液
晶表示装置によっても、最大コントラスト比が得られる
視角方向が正面方向であり、且つ、光の利用効率が高い
ために明るい高度な表示品質を高速応答で得ることが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置を適用した第１の実施の
形態におけるＳＴＮ型液晶表示装置の断面図。
【図２】図１のＡ部分の拡大図。
【図３】本発明の液晶表示装置を適用した第１の実施の
形態におけるＳＴＮ型液晶表示装置の液晶表示パネルに
各々の駆動電圧を印加した時の、表示画面上のコントラ
スト比と視角の関係を示した図。
【図４】本発明の液晶表示装置を適用した第２の実施の
形態におけるＳＴＮ型液晶表示装置の断面図。
【図５】従来のＳＴＮ型液晶表示装置の液晶表示パネル
に各々の駆動電圧を印加した時の、表示画面上のコント
ラスト比と視角の関係を示した図。
【符号の説明】
１、１１ バックライトユニット １ａ、１１ａ 蛍光灯 １ｂ、１１ｂ 導光板 １ｃ 反射シート １ｄ 拡散シート １ｅ プリズムシート １ｆ プリズムシート １ｇ 拡散シート ２、１２ 液晶表示パネル ３ 光学プリズムシート １３ 第１光学プリズムシート １４ 第２光学プリズムシート

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】所定領域に向けて均一に光を投射する光源
    ユニットと、 ツイステッドネマチック液晶を封入した液晶セルを有
    し、該ツイステッドネマチック液晶に印加される駆動電
    圧に応じて液晶分子の配向状態を変化させ、前記光源ユ
    ニットから投射され前記液晶セルに入射した光の透過／
    遮光状態を制御して表示画面上に画像を表示する液晶表
    示パネルと、 入力信号に応じて前記ツイステッドネマチック液晶に駆
    動電圧を印加する電圧印加手段と、を備えた液晶表示装
    置において、 前記電圧印加手段は、前記液晶表示パネルの表示面にお
    いて最大コントラスト比が得られる視角が垂直方向から
    ずれるように前記駆動電圧を上昇させることができ、 前記最大コントラスト比が得られる視角方向が前記表示
    画面に対して垂直方向となるように前記表示画面からの
    出射光の方向を補正する光偏向部材を前記液晶表示パネ
    ルの前面に配置したことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項２】前記液晶セルは、夫々の表面に複数のスト
    ライプ状の電極が平行に形成された一対の基板を各電極
    が直交するように対向配置し、これら基板間にツイスト
    配向角度が１８０°〜３６０°の範囲の大きさであるツ
    イステッドネマチック液晶を封入してなるＳＴＮ型液晶
    セルであることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装
    置。
  3. 【請求項３】所定領域に向けて均一に光を投射する光源
    ユニットと、 ツイステッドネマチック液晶を封入した液晶セルを有
    し、該ツイステッドネマチック液晶に印加される駆動電
    圧に応じて液晶分子の配向状態を変化させ、前記光源ユ
    ニットから投射され前記液晶セルに入射した光の透過／
    遮光状態を制御して表示画面上に画像を表示する液晶表
    示パネルと、 入力信号に応じて前記ツイステッドネマチック液晶に駆
    動電圧を印加する電圧印加手段と、を備えた液晶表示装
    置において、 前記電圧印加手段は、前記液晶表示パネルの表示面にお
    いて最大コントラスト比が得られる視角が垂直方向から
    ずれるように前記駆動電圧を上昇させることができ、 前記光源ユニットからの投射光を前記液晶表示パネルに
    対し俯角をもって入射させる入射光偏向部材を前記光源
    ユニットと前記液晶表示パネル間に配置し、 前記最大コントラスト比が得られる視角方向が前記表示
    画面に対して垂直方向となるように前記表示画面からの
    出射光の方向を補正する出射光偏向部材を前記液晶表示
    パネルの前面に配置したことを特徴とする液晶表示装
    置。
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