WO2009128187A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

　本発明は、特定の方向にのみ視野角が制限された高画質の液晶表示装置を低コストで提供することを目的とする。本発明による液晶表示装置は、マトリクス状に配置された複数の画素を有する液晶表示装置であって、第１基板（６０）と、第２基板（６２）と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層（６４）と、第１基板の液晶層とは反対側の面上に複数の画素に対応するように形成され、それぞれが入射光を集光させるための曲面（５２ｂ）を有する複数のマイクロレンズ（５２ａ）とを備え、第１基板の厚さをｄ、複数の画素の配列ピッチをｐ、第１基板の主たる材料の屈折率をｎとした場合、ｄがｄ＞ｐ・（（２ｎ）²−１）^1/2 の関係を満たしている。

Description

液晶表示装置

　本発明は液晶表示装置に関し、特に、マイクロレンズアレイを備えた液晶表示装置に関する。

　近年、モニター、プロジェクタ、携帯情報端末、携帯電話などの表示装置として液晶表示装置が広く利用されている。液晶表示装置は、一般に、液晶表示パネルの透過率（又は反射率）を駆動信号によって変化させ、光源から液晶表示パネルに照射される光の強度を変調して画像や文字などを表示する。液晶表示装置には、液晶表示パネルに表示された画像等を直接観察する直視型表示装置や、液晶表示パネルに表示された画像等を投影レンズによってスクリーン上に拡大投影する投影型表示装置（プロジェクタ）などがある。

　液晶表示装置は、マトリクス状に規則的に配列された画素のそれぞれに画像信号に対応した駆動電圧を印加することによって、画素毎に液晶層の光学特性を変化させ、液晶層の前後に配置された偏光板等の光学素子によって透過光を調光することで、画像や文字などを表示する。光学素子は、直視型液晶表示装置では、通常、液晶表示パネルのバックライト側に位置する光入射側基板（背面基板）および光出射側基板（前面基板または観察者側基板）のそれぞれに貼り合わされる。

　各画素に独立した駆動電圧を印加する方式には、単純マトリクス方式と、アクティブマトリクス方式とがある。このうち、アクティブマトリクス方式の液晶表示パネルには、スイッチング素子と画素電極に駆動電圧を供給するための配線とを設ける必要がある。スイッチング素子としては、ＭＩＭ（金属－絶縁体－金属）素子などの非線形２端子素子やＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子等の３端子素子が用いられている。

　液晶表示装置は、テレビ、パソコン、携帯用機器のみならず、カーナビゲーション、インパネ（インストルメントパネル）等の車載用機器の表示装置としても用いられている。車載用途においては、安全性等の問題から、フロントガラスに画像の映り込みを発生させない表示装置が望まれる。

　このような要求に対し、車載用表示装置にライトコントロールフィルムとしてルーバーフィルム（Ｌｏｕｖｅｒ　Ｆｉｌｍ）を貼り付けることにより、画像の可視角度を制限する技術が特許文献１に記載されている。

　また、液晶表示装置の光利用効率を改善するために、液晶表示パネルに個々の画素に光を集光するマイクロレンズを設け、液晶表示パネルの実効的な開口率を向上させた液晶表示装置が特許文献２に記載されている。

　また、このようなマイクロレンズを精度良く形成する方法が特許文献３に記載されている。特許文献３のマイクロレンズは、基板上に塗布した光硬化性樹脂にカラーフィルタ基板側から画素開口部を介して光を照射した後、現像、加熱等のフォトリソグラフィ工程を施すことによって形成されるが、その光照射工程では、画素開口部を透過する光の入射角度を変化させて露光を行う、いわゆるセルフアライメント露光が採用される。この露光方法によれば、マイクロレンズが各画素に対応して自己整合的に形成されるため（セルフアライメント方式によるマイクロレンズの形成）、マイクロレンズを形成するためのマスクのアライメントが不要となり、画素開口部とマイクロレンズアレイとの位置合わせを極めて高い精度で行うことが出来る。
実公平２－１１７５８５号公報 特開平１１－１９４３３２号公報 特開２００５－１９６１３９号公報（特許第３７０８１１２号）

　フロントガラスへの映り込みを低減させるためには、液晶表示装置の表示面からフロントガラスに向かう表示光（出射光）、つまり、表示面から上方向に向かう表示光の光量を減少させることが必要である。本願発明者の検討により、一般的な車両における表示装置とフロントガラスとの位置関係を考慮すると、表示面の上方向（フロントガラスに向かう方向）を方位角０度とし、面法線方向を極角０度とした場合、方位角０度、極角３０度方向における出射光の輝度をピーク輝度（正面輝度）の１０％以下、極角４５度以上で２％以下とすることにより、映り込みを効果的に低減させられることがわかった。

　また、ドライバーのみならず車内の他の搭乗者（特にリアシートの搭乗者）に対しても良好な表示を提供するためには、上述のように上方向の視野角を制限すると共に、表示面の左右方向（方位角９０°及び２７０°方向）においては、視野角を広げ、輝度及びコントラストの高い表示を行う必要がある。

　このような視野角制限を行うために、上述したライトコントロールフィルムを用いることが考えられるが、ライトコントロールフィルムは非常に高価であり、それを使用した場合、液晶表示装置が高価なものになるという問題があった。また、ライトコントロールフィルムを用いた場合、フィルムの透過率による輝度低下が１０％程度発生するという問題もあった。

　また、本願の発明者は、液晶表示装置の光源として光出射側に逆プリズムを配置したバックライトを用いることも検討した。しかし、そのようなバックライトを用いた場合、正面輝度（極角０度付近の輝度）が極めて高くなるため、ある程度高い輝度が要求される極角３０度付近（例えば２０度～３０度の間）での輝度が不十分となるという問題、及び３０度を越える角度において輝度の低減が不十分であるという問題があった。また左右方向に十分な視野角が得られないという問題もあった。このため、そのようなバックライトを単に用いただけでは、車載用に適した液晶表示装置は得られないと判断された。実際、現在の車載用液晶表示装置にそのようなバックライトは使用されていない。

　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、映り込みの発生を低減すると共に、観察者に対しては良好な表示を提供することの出来る、車載用に適した液晶表示装置を、比較的安価に提供することにある。

　本発明による液晶表示装置は、マトリクス状に配置された複数の画素を有する液晶表示装置であって、透明基板である第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された液晶層と、前記第１基板の前記液晶層とは反対側の面上に前記複数の画素に対応するように形成され、それぞれが入射光を集光させるための曲面を有する複数のマイクロレンズとを備え、前記第１基板の厚さをｄ、前記複数の画素の配列ピッチをｐ、前記第１基板の主たる材料の屈折率をｎとした場合、前記ｄがｄ＞ｐ・（（２ｎ）²－１）^1/2の関係を満たす。

　ある実施形態は、前記複数のマイクロレンズに向けて表示用の光を出射する照明装置であって、光源と、前記光源から出射された光を伝播させる導光板と、前記導光板を伝播した光を屈折させる複数のプリズムを含むプリズムシートとを有する照明装置を備え、前記複数のマイクロレンズのそれぞれが、前記第１基板の面内における第１方向に沿って延びたレンチキュラーレンズであり、前記複数のプリズムのそれぞれが前記第１方向に延びたプリズムであり、前記照明装置が、さらに、前記複数のプリズムの前記複数のマイクロレンズ側または前記導光板の側に配置され、前記照明装置から出射される光を前記第１方向に沿って他の方向よりも強く拡散させる異方性拡散手段を有する。

　ある実施形態では、前記異方性拡散手段が、前記プリズムシートまたは前記導光板の面上に配置された異方性粒子を含む層である。

　ある実施形態では、前記異方性拡散手段が、前記プリズムシートまたは前記導光板の面に形成され、前記第１方向に直交する第２方向に延びた形状を有する凸部又は凹部である。

　ある実施形態では、前記第１方向が画素配列の行方向又は列方向と同じ方向である。

　ある実施形態では、前記照明装置が、逆プリズム方式のバックライトである。

　ある実施形態では、前記マイクロレンズの前記曲面の曲率半径をｒとした場合、前記ｄと前記ｒとが１．６ｒ＜ｄ＜３．６ｒの関係を満たす。

　ある実施形態では、前記ｄと前記ｒが２．１ｒ＜ｄ＜３．１ｒの関係を満たす。

　本発明によれば、マイクロレンズを用いた液晶表示装置において、基板厚が画素ピッチに応じて適切な厚さに設定されているため、バックライトの利用効率が上がると共に、表示光の出射範囲を特定の範囲に限定することができる。また、出射光を特定の範囲内の各位置に比較的均等に伝播させることができるので、限定された範囲内の任意の位置の視点に対して高品質の画像を提供することができる。

　また、本発明の液晶表示装置は、特定の第１方向に延びるプリズムを用いたバックライトによる光を利用して表示を行い、且つ第１方向に延びたレンチキュラーレンズをマイクロレンズとして用いているので、第１方向に沿っては視野角が狭く、特定の方向と直交する第２方向に沿っては視野角の広い表示を提供することができる。さらに、バックライト内に異方性拡散手段が配置されているので、第１方向に沿っては視野角が広がらず、第２方向に沿っては更に視野角の広がった表示を提供することができる。

　また、本発明によれば、ルーバーフィルム等の高価なライトコントロールフィルムを用いることなく、必要な方向においてのみ視野角を制限することができるので、液晶表示装置を安価に提供することが可能となる。

　本発明によれば、特定方向（例えば上下方向）には拡散範囲が限定された表示光を提供することができ、且つ、限定された範囲内においては輝度変化の少ない表示光が提供され、特定方向に直交する方向（水平方向）においては拡散範囲の広い表示光が提供される。したがって、本発明を車載用の液晶表示装置に適用した場合、映り込みが抑制されると共に、上下方向の特定範囲における任意の目線において明瞭な表示が得られ、且つ左右方向に沿って広い範囲に位置する搭乗者全てに対して輝度の高い良好な表示を提供することが可能となる。

本発明の実施形態による液晶表示装置の構成を模式的に示した断面図である。 本発明の実施形態におけるマイクロレンズ及びＴＦＴ基板の断面、及びマイクロレンズ及びＴＦＴ基板を透過する光の光路を模式的に表した図である。 本発明の実施形態による異方性粒子を含むプリズムシートを示す斜視図である。 本発明の実施形態によるプリズムシートを透過した光を示す斜視図である。 本発明の実施形態による透過光の拡散状態を説明するための図である。 本発明の実施形態の変形例によるバックライトを透過した光を示す斜視図である。

符号の説明

　１　　液晶表示装置
　１０　　バックライト
　１２　　導光板
　１４　　光源
　１６　　反射板
　１８　　プリズムシート
　２１　　入射光
　２２　　透過光
　２６　　プリズム
　３１　　異方性粒子（針状フィラー）
　３２　　凹部（窪み）
　５０　　液晶表示パネル
　５１　　貼り合せ基板
　５２　　マイクロレンズアレイ
　５２ａ　　マイクロレンズ
　５２ｂ　　曲面
　５３　　支持体
　５４　　前面側光学フィルム
　５５　　背面側光学フィルム
　５６　　保護層
　５７、５８　　接着層
　６０　　ＴＦＴ基板
　６１　　走査線
　６２　　対向基板
　６４　　液晶層
　６６　　シール材

　以下、図面を参照しながら、本発明による液晶表示装置の実施形態について説明する。

　図１は、本実施形態の液晶表示装置１の構成を模式的に示した断面図である。液晶表示装置１は、アクティブマトリクス方式による液晶表示装置（ＬＣＤ）であり、図に示すように、液晶表示パネル（マイクロレンズ付き液晶表示パネル）５０と、液晶表示パネル５０の下（表示面とは反対側）に配置されたバックライト（照明装置）１０とを備えている。

　液晶表示パネル５０は、マトリクス状に配置された複数の画素を有する貼り合せ基板５１と、貼り合せ基板５１の受光面（紙面に垂直に延びる貼り合せ基板５１の底面）に設けられた複数のマイクロレンズ５２ａを含むマイクロレンズアレイ５２と、マイクロレンズアレイ５２の周辺領域に設けられた支持体５３と、貼り合せ基板５１の観察者側（図の上側）に設けられた前面側光学フィルム５４と、マイクロレンズアレイ５２の光入射側に設けられた背面側光学フィルム５５と、背面側光学フィルム５５とマイクロレンズアレイ５２との間に配置された保護層５６とを備えている。

　前面側光学フィルム５４は接着層５７を介して貼り合せ基板５１に貼り付けられており、背面側光学フィルム５５は接着層５８を介して保護層５６に貼り付けられている。前面側光学フィルム５４及び背面側光学フィルム５５は、それぞれ、直線偏光を透過する偏光フィルムを含んでいる。

　マイクロレンズアレイ５２は、光硬化性樹脂によって形成されている。マイクロレンズアレイ５２の各マイクロレンズ５２ａは、例えば特許文献３に記載される方法に従って、光硬化性樹脂に画素の開口部を介して光を照射することにより、各画素に対応するように自己整合的に形成されている。なお、マイクロレンズ５２ａを、他の従来の方法によって形成してもよく、例えば、スタンパによって樹脂を型取りすることにより形成することも可能である。

　保護層５６は、マイクロレンズアレイ５２及び支持体５３に接するように設けられている。保護層５６とマイクロレンズアレイ５２は、保護層５６が各マイクロレンズ５２ａの頂点付近にのみ接するように貼り合わせられており、マイクロレンズアレイ５２と保護層５６との間には、空気を含む間隙が形成されている。保護層５６を、可視光の透過率が高いアクリル系又はエポキシ系のＵＶ硬化樹脂で形成してもよく、熱硬化性樹脂によって形成してもよい。保護層５６及び支持体５３は、マイクロレンズ５２ａと同じ材料、あるいはマイクロレンズ５２ａを構成する材料の屈折率とほぼ同じ屈折率を有する材料によって形成することが好ましい。

　保護層５６が支持体５３と複数のマイクロレンズ５２ａの頂上部とによって固定されているので、液晶表示パネル５０の押圧強度が高くなる。また、保護層５６に硬化性樹脂を用いることにより、保護層５６とマイクロレンズアレイ５２とを、接着層を用いることなく強固に固着することができる。これにより、たとえ液晶表示パネル５０が押圧を受けたとしても、背面側光学フィルム５５とマイクロレンズアレイ５２との間隔が一定に保たれるので、両者の間隔が変化することに起因する輝度ムラの発生を防止することができる。

　マイクロレンズアレイ５２と保護層５６との間をマイクロレンズアレイ５２とは異なる屈折率を有する材料で埋めてもよい。このような構成を採ることにより、液晶表示パネル５０の強度を上げることができる。また、強度は落ちるものの、支持体５３の高さをマイクロレンズアレイ５２の高さよりも高くして、保護層５６を支持体５３のみで支えてもよい。

　保護層５６を配置しない構成を採ることも可能である。しかしその場合、マイクロレンズアレイ５２に接着層５８が接することになり、液晶表示パネル５０が押圧を受けた場合、接着材がマイクロレンズアレイ５２の間に入り込み、表示ムラ等の不具合を発生させる恐れがある。本実施形態のように保護層５６を配置することにより、そのような不具合の発生を防止することができる。

　貼り合せ基板５１は、画素毎にＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板（第１基板）６０と、カラーフィルタ基板（ＣＦ基板）である対向基板（第２基板）６２と、液晶層６４とを備えている。液晶層６４は、ＴＦＴ基板６０と対向基板６２との間に封入された液晶材料を含み、外周部に設けられたシール材６６によって密閉されている。

　各マイクロレンズ５２ａは、貼り合せ基板５１にマトリクス状に配置された画素の列方向（図の紙面に垂直なｘ方向：第１方向）に延びるレンチキュラーレンズであり、バックライト１０の側に入射光を集光させるための曲面５２ｂを有している。各マイクロレンズ５２ａの図のｙ方向における幅は、画素の行方向（ｙ方向）における幅（画素ピッチ）と同じである。画素ピッチは例えば３３０μｍである。

　バックライト１０は、逆プリズム（ＴＬ：Ｔｕｒｎｉｎｇ　Ｌｅｎｓ又はＲＰ：Ｒｅｖｅｒｓｅｄ　Ｐｒｉｓｍ）を利用したエッジライト方式のバックライトである。図１に示すように、バックライト１０は、導光板１２と、導光板１２の１つの側面に配置されたＬＥＤや冷陰極管等の光源１４と、導光板１２の下に配置された反射板１６と、導光板１２の上（液晶表示パネル側）に配置されたプリズムシート１８を備えている。

　反射板１６に面する導光板１２の下部には鋸歯状に溝が掘られており、その結果、導光板１２の底面には、傾斜角度が異なる複数の傾斜面が形成される。ここで複数の傾斜面は、光源１４から離れるに従って傾斜角度が大きくなるように形成されている。プリズムシート１８は、下方向に尖った複数のプリズム２６を有する。

　光源１４から発せられた光のうち、導光板１２の底面及び上面に臨界角（Ｃｒｉｔｉｃａｌ　Ａｎｇｌｅ）以上の角度で入射した光は、これらの面によって全反射される。一方、臨界角よりも小さい角度で入射した光は、その一部が反射され、残りは屈折して底面又は上面から出射される。底面から出射した光は、反射板１６で反射して再び導光板１２に入射し、上面から出射した光はプリズムシート１８へと向かう。このような仕組みにより、導光板１２を伝播する光は反射及び屈折を繰り返しながら、徐々にプリズムシート１８に向けて出射されていく。

　プリズムシート１８に入射した光は、プリズム２６によって屈折された後、液晶表示パネル５０に向けて出射される。ここで、各プリズム２６がマイクロレンズ５２ａの延びる方向と同じ方向（ｘ方向）に延びているため、プリズムシート１８から出射される光は、ｙ－ｚ平面内においては視野角が制限された光（平行光に近い光）となり、ｘ－ｚ平面内においては視野角が制限されない極角方向に比較的拡散する光となる。

　しかし、プリズム２６のみでは車載用液晶表示装置に要求される視野角特性を十分に満足させることはできない。すなわち、プリズム２６のみでは、図５において線ａで示すように、ｙ－ｚ平面内において正面輝度（極角０°付近の輝度）が極めて高くなり、その分極角２０～３０度付近での輝度が不十分であるとともに、３０度を越える角度では輝度が十分に低減されていない。またｘ－ｚ平面内においてはある程度の視野角は得られるものの、その視野角では車両の搭乗者全てに対して良好な表示を与えるには不十分である。

　この問題を解決するため、本実施形態の液晶表示装置１では、マイクロレンズ５２ａ、ＴＦＴ基板６０、及びバックライト１０に対して次のような対策が施されている。

　図２は、液晶表示装置１のマイクロレンズ５２ａ及びＴＦＴ基板６０の断面を模式的に表した図であり、マイクロレンズ５２ａ及びＴＦＴ基板６０を透過する光の光路を模式的に示した図である。

　図２に示すように、ＴＦＴ基板６０の液晶層６４側の面には複数の走査線６１が形成されている。走査線６１は、ｘ方向に沿って画素の境界上、すなわちマイクロレンズ５２ａの境界線上を延びており、そのｙ方向の配置間隔はｙ方向の画素ピッチと同じ３３０μｍである。なお、図２には、透過光の光路を決定するために重要となる要素のみを表示しており、ＴＦＴ基板６０の液晶層６４側に形成される信号線、補助容量線、画素電極等については、その表示を省略している。

　本実施形態において、ＴＦＴ基板６０の厚さｄは７００μｍ、マイクロレンズ５２ａの曲面５２ｂの曲率半径ｒは２７０μｍ（約ｄ／２．６）、ｙ方向の画素ピッチｐは３３０μｍである。なお、厚さｄはＴＦＴ基板６０における透明層の部分の厚さを意味している。ＴＦＴ基板６０において、その厚さの大半をガラス基板が占める場合、厚さｄをガラス基板の厚さと考えることもできる。

　ここで、マイクロレンズ５２ａの焦点距離ｆは、マイクロレンズ５２ａの厚さ、レンズ材料の屈折率、及び曲率半径ｒに基づいて決定される。本実施形態のマイクロレンズ５２ａの厚さが約１０μｍ、レンズ材料の屈折率が約１．６であることから、焦点距離ｆと曲率半径ｒとの間にはｆ≒２．６ｒの関係が成り立つ。光の利用効率を高めるためには、マイクロレンズ５２ａの焦点の位置がＴＦＴ基板６０の液晶層６４側の面の位置付近にあることが望ましいため、本実施形態ではＴＦＴ基板６０の厚さｄを焦点距離ｆと同じように、つまり曲率半径の２．６倍となるようにしている。

　なお、通常液晶表示装置に用いられ得るマイクロレンズ５２ａの厚さ及び材料、ならびに焦点距離ｆと厚さｄとのずれの許容範囲を考慮すると、ＴＦＴ基板６０の厚さｄを１．６ｒ＜ｄ＜３．６ｒの範囲内におくことが好ましい。厚さｄが２．１ｒ＜ｄ＜３．１ｒの範囲にあれば、より光の利用効率を向上させることができる。

　本実施形態の液晶表示装置１は、マイクロレンズ５２ａによって集光されＴＦＴ基板６０から出射される光の最大出射角度θ₁が約３０度となるように設計されている。ここで、ＴＦＴ基板６０の屈折率（ＴＦＴ基板６０のガラス基板等の透明材料の屈折率）をｎ₂、出射光の伝播媒体である空気の屈折率をｎ₁（＝１．０）、マイクロレンズ５２ａによって集光されＴＦＴ基板６０の上面に入射する光の最大入射角度をθ₂とすると、スネルの法則により、
　　　ｎ₁・ｓｉｎθ₁＝ｎ₂・ｓｉｎθ₂
の関係が成り立ち、また三角比の関係により、
　　　ｓｉｎθ₂＝ｐ／（ｐ²＋ｄ²）^1/2
となるので、ｎ₁＝１．０、θ₁＝３０度として、これらの関係からｄを求めると、
　　　ｄ＝ｐ・（（２ｎ₂）²－１）^1/2
が得られる。このようにして求めたｄとｐの関係を満足するように、本実施形態のＴＦＴ基板６０の厚ｄさを７００μｍ、画素ピッチｐを３３０μｍ、ＴＦＴ基板６０の主たる材料（透明材料）の屈折率ｎ₂を１．６としている。

　上述のように設計された液晶表示装置１によれば、ｙ－ｚ平面内における出射光の最大出射角度θ₁を３０度とすることができる。ここで、出射光がマイクロレンズアレイ５２によって一度集光された光であることから、出射光は平行光とはならず、最大出射角が３０度となるように拡散する光となる。したがって、マイクロレンズ５２ａを用いない場合に比べて、出射光の輝度ピークが突出することなく、極角－３０度から３０度の範囲内で輝度が緩やかに変化する出射光を得ることができる。この効果については、後に図５を用いて更に説明する。

　なお、最大出射角度θ₁を３０度ではなく、用途によっては３０度以下の特定角度θ_xに設定することもあり得るが、そのような場合でも、ｄとｐとの関係を
　　　ｄ＞ｐ・（（２ｎ₂）²－１）^1/2
とすることにより、特定範囲内（－θ_xよりも大きくθ_x未満の範囲）における出射光のみの輝度を高め、且つ輝度ピークが突出しない光とすることができる。これにより、特定範囲内の任意の場所に位置する観察者に対して、映り込みが少なく、且つ良好な画像を提供することができる。

　次に、本発明の実施形態によるバックライト１０の構成をより詳細に説明する。

　図３は、本発明の実施形態によるバックライト１０構成を示す斜視図である。図に示すように、バックライト１０のプリズムシート１８は、複数の異方性粒子３１を含んだ異方性拡散層（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ　Ｌｉｇｈｔ　Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　Ｌａｙｅｒ）を含んでいる。異方性粒子３１は例えば針状フィラー（Ｎｅｅｄｌｅ　Ｆｉｌｌｅｒ）である。

　このようなプリズムシート１８は、例えば、針状フィラー３１を混合した粘着剤をプリズム２６の上面（マイクロレンズアレイ５２側の面）に塗布することによって得られる。粘着剤は光学的透明性が高いことが望ましく、例えば、アクリル系粘着剤等を用いることができる。アクリル系粘着剤の主成分としては、例えば、アクリル酸およびそのエステル、メタクリル酸およびそのエステル、アクリルアミド、アクリロニトリル等のアクリルモノマーの単独重合体もしくはこれらの共重合体、アクリルモノマーの少なくとも１種と、酢酸ビニル、無水マレイン酸、スチレン等のビニルモノマーとの共重合体等がある。

　針状フィラー３１は、粘着剤と屈折率が異なり、且つ針状（繊維状を含む）の高アスペクト比のフィラーであり、透過光の着色を防ぐために無色または白色であることが好ましい。針状フィラー３１としては、例えば、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛等の金属酸化物、ベーマイト、ホウ酸アルミニウム、ケイ酸カルシウム、塩基性硫酸マグネシウム、炭酸カルシウム、チタン酸カリウム等の金属化合物、ガラス、合成樹脂等からなる針状または繊維状物が好適に用いられる。針状フィラー３１のサイズは、例えば、長径が２～５０００μｍ、短径が０．１～２０μｍであり、長径が１０～３００μｍ、短径が０．３～５μｍであることがより好ましい。

　プリズムシート１８の作製の一例として、粘着剤中に針状フィラー３１を分散させたフィラー含有粘着組成物を作製し、これをプリズムシート１８に塗工した後、溶剤を乾燥除去する方法がある。さらに必要に応じて、粘着剤成分の硬化または安定化のために、室温あるいは３０～６０℃程度の温度環境下で１日～２週間程度キュアーしてもよい。

　フィラー含有粘着組成物を塗工するとき、フィラー含有粘着組成物にかかる剪断力により、各針状フィラー３１はその長軸が塗工方向にほぼ沿うように配向する。このため、塗工方向によって針状フィラー３１の向きを設定することができる。なお、針状フィラーの配向の程度は、針状フィラーのサイズや、フィラー含有粘着組成物の粘度、塗工方式、塗工速度等により調整することができる。フィラー含有粘着組成物から形成されるフィラー含有層の厚さは、例えば、１～５０μｍであり、１０～３０μｍであることがより好ましい。

　また、紫外線硬化性あるいは熱硬化性を有するアクリル系またはエポキシ系の樹脂に針状フィラー３１を混合し、そのような針状フィラー３１を含有した樹脂をプリズムシート１８に塗工して、紫外線や熱を加えて硬化させることで、針状フィラー３１を配置したプリズムシート１８を作製してもよい。この方法によっても、塗工方向により針状フィラー３１の向きを適切に設定することができる。

　図４は、異方性粒子（針状フィラー）３１が光を拡散する様子を示す図である。等方性の入射光２１が針状フィラー３１に入ると、入射光２１は針状フィラー３１によって拡散されるが、このとき針状フィラー３１は、その長軸方向（ｙ方向）には光２１をあまり拡散せず、その短軸方向（ｘ方向）には入射光２１を大きく拡散させる。このため、針状フィラー３１を透過した透過光２２は、ｘ方向には大きく拡散するがｙ方向にはあまり拡散しない異方性拡散光となる。異方性拡散の拡散性は、ヘイズ値で考えることができるが、本実施形態のバックライト１０によるｘ－ｚ平面内におけるヘイズ値は約６０％である。

　したがって、バックライト１０からは、ｙ方向においてはプリズム２６によって視野角範囲が限定され、ｘ方向においてはより拡散された視野角の広い光が出射される。なお、上述した針状フィラー３１を含むプリズムシート１８と同様のシートを導光板１２の上面（プリズム２６側の面）に配置することもでき、これによっても同様の効果が得られる。

　図５は、液晶表示装置１から出射される表示光のｙ－ｚ平面内における視野角特性を説明するためのグラフである。図５における線ａは液晶表示装置１からマイクロレンズ５２ａを取り除いた場合の表示光の視野角特性を、線ｂはマイクロレンズ５２ａを備えた液晶表示装置１の表示光の視野角特性を、それぞれ表している。

　線ａと線ｂとを比較してわかるように、マイクロレンズ５２ａを配置しない場合、表示光はバックライト１０の特性を反映させて、極角０度においてピークが突出し、０度から離れるに従い急激に輝度が低下する光となるが、マイクロレンズ５２ａを配置した場合、極角－３０度以上３０度以下の範囲（特定範囲）においては輝度が十分に高く、それ以外の範囲においては輝度が極めて低い表示光が得られる。

　つまり、マイクロレンズ５２ａを配置しない場合、特定範囲以内でも十分な輝度が得られない領域が存在すると共に、特定範囲外にも必要以上の輝度の光が照射されるが、マイクロレンズ５２ａを配置した場合、特定範囲内では、どの位置に目線を置く観察者に対しても十分な輝度の表示が提供され、且つ特定範囲外に対する光の照射が遮断される。

　以上、ｙ－ｚ平面内における表示光の視野角特性について説明したが、ｘ－ｚ平面内では、図４を用いて説明したように、バックライト１０から得られる視野角よりもさらに広い視野角が得られる。

　本実施形態の液晶表示装置１によれば、特定方向（例えば上下方向）には拡散範囲が限定された表示光であって、限定された範囲内においては輝度変化の少ない表示光が提供され、特定方向に直交する方向（水平方向）においては拡散範囲の広い表示光が提供される。したがって、液晶表示装置１を車載用に用いた場合、映り込みが抑制されると共に、特定範囲においては任意の目線において明瞭な表示が得られ、且つ多くの搭乗者に対して良好な表示を提供することが可能となる。

　次に、バックライト１０の変形例を説明する。

　図６は、変形例によるバックライト１０における導光板１２及び、導光板１２が光を拡散する様子を示した図である。変形例では、図３に示したようにプリズムシート１８上にフィラー含有層を形成する代わりに、導光板１２の上面（プリズムシート１８側の面）に平面形状が楕円型の複数の凹部（窪み）３２が形成される。凹部３２は楕円の長軸がｙ方向に延び、短軸がｘ方向に延びるように形成されている。

　凹部３２は図３に示した針状フィラー３１に対応し、入射光に対して同様の異方拡散性を与える。つまり、入射光２１は凹部３２によって拡散されるが、このとき凹部３２は、その長軸方向（ｙ方向）には入射光２１をあまり拡散せず、その短軸方向（ｘ方向）には入射光２１を大きく拡散させる。よって、凹部３２を透過した透過光２２は、ｘ方向には大きく拡散するがｙ方向にはあまり拡散しない異方性拡散光となる。

　したがって、バックライト１０からは、ｙ方向においては拡散範囲が限定され、ｘ方向においては拡散範囲の広い光が出射される。なお、上述した凹部３２は同様の平面形状を有する凸部（突起）として形成されてもよい。また凹部３２あるいは凸部を、プリズムシートの上面に形成してもよい。これらの形態によっても、同様の異方性拡散効果が得られる。

　本発明は、特定の方向に対しては視野角を限定し、他の方向に対しては広視野角の表示が望まれる、例えば車載用ディスプレイとして好適に用いられる。

Claims (8)

1. 　マトリクス状に配置された複数の画素を有する液晶表示装置であって、
   　第１基板と、
   　前記第１基板に対向する第２基板と、
   　前記第１基板と前記第２基板との間に配置された液晶層と、
   　前記第１基板の前記液晶層とは反対側の面上に前記複数の画素に対応するように形成され、それぞれが入射光を集光させるための曲面を有する複数のマイクロレンズとを備え、
   　前記第１基板の厚さをｄ、前記複数の画素の配列ピッチをｐ、前記第１基板の屈折率をｎとした場合、前記ｄが
   　　　ｄ＞ｐ・（（２ｎ）²－１）^1/2
   の関係を満たす液晶表示装置。
2. 　前記複数のマイクロレンズに向けて表示用の光を出射する照明装置であって、光源と、前記光源から出射された光を伝播させる導光板と、前記導光板を伝播した光を屈折させる複数のプリズムを含むプリズムシートとを有する照明装置を備え、
   　前記複数のマイクロレンズのそれぞれが、前記第１基板の面内における第１方向に沿って延びたレンチキュラーレンズであり、
   　前記複数のプリズムのそれぞれが前記第１方向に延びたプリズムであり、
   　前記照明装置が、さらに、前記複数のプリズムの前記複数のマイクロレンズ側または前記導光板の側に配置され、前記照明装置から出射される光を前記第１方向に沿って他の方向よりも強く拡散させる異方性拡散手段を有する、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 　前記異方性拡散手段が、前記プリズムシートまたは前記導光板の面上に配置された異方性粒子を含む層である、請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 　前記異方性拡散手段が、前記プリズムシートまたは前記導光板の面に形成され、前記第１方向に直交する第２方向に延びた形状を有する凸部又は凹部である、請求項２に記載の液晶表示装置。
5. 　前記第１方向が画素配列の行方向又は列方向と同じ方向である、請求項２から４のいずれかに記載の液晶表示装置。
6. 　前記照明装置が、逆プリズム方式のバックライトである、請求項２から５のいずれかに記載の液晶表示装置。
7. 　前記マイクロレンズの前記曲面の曲率半径をｒとした場合、前記ｄと前記ｒとが
   　　　１．６ｒ＜ｄ＜３．６ｒ
   の関係を満たす請求項１から６のいずれかに記載の液晶表示装置。
8. 　前記ｄと前記ｒが
   　　　２．１ｒ＜ｄ＜３．１ｒ
   の関係を満たす、請求項７に記載の液晶表示装置。

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