(57)【要約】【課題】  マルチドメインと集光素子とを組み合わせた液晶表示装置の視野角特性の向上と光利用効率の向上を両立させる。【解決手段】  液晶表示パネルと、バックライトと、前記バックライトからの光を前記液晶表示パネルの透過表示領域に集光する集光素子とを有し、前記透過表示領域は、液晶層に電界を印加したときに当該液晶層の配向方向の変化の仕方が異なる複数の領域が生じる液晶表示装置であって、前記集光素子は、前記バックライト側から平行光を垂直に入射させたときの近軸焦点位置が前記液晶層よりも遠くにある第１の集光素子と、前記バックライト側から平行光を垂直に入射させたときの最良像点位置が前記液晶層よりも近くにある第２の集光素子とからなる液晶表示装置。【選択図】  図５
2010243945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と第２の基板との間に液晶層が配置された液晶表示パネルと、
前記液晶層から見て前記第２の基板の後方に配置されたバックライトとを有し、
前記液晶表示パネルは、前記液晶層に電界を印加して配向方向を変化させることで前記バックライトからの光の透過率が変化する画素を複数有し、
前記画素は、前記液晶層に電界を印加したときに、前記バックライトからの光が透過する透過表示領域に液晶層の配向方向の変化の仕方が異なる複数の領域が生成する液晶表示装置であって、
前記第２の基板と前記バックライトとの間には、前記バックライトからの光を前記画素の前記透過表示領域に集光させる集光素子が複数配置されており、
当該複数の集光素子は、前記バックライト側から平行光を垂直に入射させたときの近軸焦点位置が前記液晶層よりも遠くにある第１の集光素子と、
前記バックライト側から平行光を垂直に入射させたときの最良像点位置が前記液晶層よりも近くにある第２の集光素子とを有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１の集光素子は、前記バックライト側から平行光を入射させたときの最良像点位置が前記液晶層よりも遠くにあることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第２の集光素子は、前記バックライト側から平行光を入射させたときの近軸焦点位置が前記液晶層よりも近くにあることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１の集光素子と前記第２の集光素子は、前記バックライトからの光が入射する面と出射する面のうちの一方が凸曲面であり他方が平面のレンズであり、かつ、レンズ径またはレンズ幅と曲率半径が異なることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記集光素子は、シリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記集光素子は、前記透過表示領域と一対一の関係になるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
ある方向に並んだ複数の前記画素の前記透過表示領域のそれぞれに対して配置される複数の前記集光素子は、千鳥状に並んでいることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
第１の基板と第２の基板との間に液晶層が配置された液晶表示パネルと、
前記液晶層から見て前記第２の基板の後方に配置されたバックライトとを有し、
前記液晶表示パネルは、前記液晶層に電界を印加して配向方向を変化させることで前記バックライトからの光の透過率が変化する画素を複数有し、
前記画素は、前記液晶層に電界を印加したときに、前記バックライトからの光が透過する透過表示領域に液晶層の配向方向の変化の仕方が異なる複数の領域が生成する液晶表示装置であって、
前記第２の基板と前記バックライトとの間には、前記バックライトからの光を前記画素の前記透過表示領域に集光させる集光素子が複数配置されており、
前記集光素子は、曲率を持つ方向と垂直な方向でみた焦点距離が連続的に変化するシリンドリカルレンズであり、かつ、
前記バックライト側から平行光を垂直に入射させたときの近軸焦点位置が前記液晶層よりも遠くにある第１の集光部と、
前記バックライト側から平行光を垂直に入射させたときの最良像点位置が前記液晶層よりも近くにある第２の集光部とを有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
前記第１の集光部のレンズ幅が前記第２の集光部のレンズ幅幅よりも広く、かつ、第１の集光部と第２の集光部との間にある部分のレンズ幅が連続的に変化していることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
第１の基板と第２の基板との間に液晶層が配置された液晶表示パネルと、
前記液晶層から見て前記第２の基板の後方に配置されたバックライトとを有し、
前記液晶表示パネルは、前記液晶層に電界を印加して配向方向を変化させることで前記バックライトからの光の透過率が変化する画素を複数有し、
前記画素は、前記液晶層に電界を印加したときに、前記バックライトからの光が透過する透過表示領域に液晶層の配向方向の変化の仕方が異なる複数の領域が生成する液晶表示装置であって、
前記第２の基板と前記バックライトとの間には、前記バックライトからの光を前記画素の前記透過表示領域に集光させる集光素子が複数配置されており、
前記集光素子は、軸の位置が前記透過開口部の中心位置とずれており、かつ、前記集光素子の軸の位置と前記透過開口部の中心位置との位置関係が２通り以上あることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
前記集光素子は、前記バックライト側から平行光を垂直に入射させたときの近軸焦点位置が、前記液晶層内、または前記液晶層よりも遠くにあることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライトを有する液晶表示装置に関し、特に、それぞれの画素の透過表示領域が、電界印加時の液晶層の配向変化の仕方が異なる複数のドメイン領域を有する液晶表示装置に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、バックライトを有する液晶表示装置には、たとえば、それぞれの画素の透過表示領域が、電界印加時の液晶層の配向変化の仕方が異なる複数のドメイン領域を有する、いわゆるマルチドメインの液晶表示装置がある。マルチドメインを適用した液晶表示装置としては、たとえば、ＩＰＳ方式の液晶表示装置が一般によく知られている（たとえば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
ＩＰＳ方式の液晶表示装置では、たとえば、液晶層に電界を印加するために用いる一対の電極のうちの一方の電極または両方の電極を櫛歯状にし、かつ、当該櫛歯状の電極の櫛歯部分を屈曲させることで、電界印加時の液晶層の配向変化の仕方を変化させる。このようなマルチドメイン方式の液晶表示装置は、たとえば、表示面を斜め方向から見た場合の色調変化や階調反転を低減することができ、視野角特性をよくすることができる。
【０００４】
また、マルチドメインは、上記のＩＰＳ方式の液晶表示装置に限らず、たとえば、ＶＡ方式の液晶表示装置などにも適用されている。
【０００５】
マルチドメインを適用した液晶表示装置は、上記のように視野角よくすることができるので、近年、液晶テレビなどの大型の液晶表示装置から、携帯電話端末の表示部などの小型の液晶表示装置まで広く用いられるようになってきている。
【０００６】
また、バックライトを有する液晶表示装置では、たとえば、高輝度化または低消費電力化のために、バックライトから出射して液晶表示パネルに入射する光の利用効率を高める方法が検討されている。バックライトから出射した光の利用効率を高める方法としては、たとえば、バックライトと液晶表示パネルとの間にマイクロレンズなどの集光素子を配置する方法がある（たとえば、特許文献２や特許文献３を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２５８２６９号公報
【特許文献２】特開２００５−６２７４１号公報
【特許文献３】特許第３９３１９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
マルチドメインの液晶表示装置において、バックライトから出射した光の利用効率を高めるには、特許文献２や特許文献３の表示装置のように、バックライトと液晶表示パネルとの間にマイクロレンズを配置することが必須であると考えられる。
【０００９】
しかしながら、特許文献２および特許文献３では、マルチドメインの液晶表示装置にマイクロレンズを適用することについては考慮されていない。
【００１０】
マルチドメインの液晶表示装置では、１つの画素の透過表示領域に、電界印加時の液晶層の配向変化の仕方が異なる複数のドメイン領域があり、各ドメイン領域を通過した光を混合させることで、たとえば、表示面を斜め方向から見た場合の色調変化や階調反転を低減する。そのため、マルチドメインの液晶表示装置において、バックライトと液晶表示パネルとの間にマイクロレンズを配置した場合、たとえば、マイクロレンズの集光効果により光の利用効率を高められる反面、マルチドメインによる効果を損ねてしてしまう恐れがある。したがって、マルチドメインの液晶表示装置において、バックライトと液晶表示パネルとの間にマイクロレンズを配置する場合は、マルチドメインによる効果が損なわれないような配置にするが必要であると考えられる。
【００１１】
本発明の目的は、マルチドメインの液晶表示装置において、マルチドメインによる視野角特性の向上と、マイクロレンズなどの集光素子による光利用効率の向上を両立させることが可能な技術を提供することにある。
【００１２】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概略を説明すれば、以下の通りである。
【００１４】
（１）第１の基板と第２の基板との間に液晶層が配置された液晶表示パネルと、前記液晶層から見て前記第２の基板の後方に配置されたバックライトとを有し、前記液晶表示パネルは、前記液晶層に電界を印加して配向方向を変化させることで前記バックライトからの光の透過率が変化する画素を複数有し、前記画素は、前記液晶層に電界を印加したときに、前記バックライトからの光が透過する透過表示領域に液晶層の配向方向の変化の仕方が異なる複数の領域が生成する液晶表示装置であって、前記第２の基板と前記バックライトとの間には、前記バックライトからの光を前記画素の前記透過表示領域に集光させる集光素子が複数配置されており、当該複数の集光素子は、前記バックライト側から平行光を垂直に入射させたときの近軸焦点位置が前記液晶層よりも遠くにある第１の集光素子と、前記バックライト側から平行光を垂直に入射させたときの最良像点位置が前記液晶層よりも近くにある第２の集光素子とを有する液晶表示装置。
【００１５】
（２）前記（１）の液晶表示装置において、前記第１の集光素子は、前記バックライト側から平行光を入射させたときの最良像点位置が前記液晶層よりも遠くにある液晶表示装置。
【００１６】
（３）前記（１）の液晶表示装置において、前記第２の集光素子は、前記バックライト側から平行光を入射させたときの近軸焦点位置が前記液晶層よりも近くにある液晶表示装置。
【００１７】
（４）前記（１）の液晶表示装置において、前記第１の集光素子と前記第２の集光素子は、前記バックライトからの光が入射する面と出射する面のうちの一方が凸曲面であり他方が平面のレンズであり、かつ、レンズ径またはレンズ幅と曲率半径が異なる液晶表示装置。
【００１８】
（５）前記（１）の液晶表示装置において、前記集光素子は、シリンドリカルレンズである液晶表示装置。
【００１９】
（６）前記（１）の液晶表示装置において、前記集光素子は、前記透過表示領域と一対一の関係になるように配置されている液晶表示装置。
【００２０】
（７）前記（６）の液晶表示装置において、ある方向に並んだ複数の前記画素の前記透過表示領域のそれぞれに対して配置される複数の前記集光素子は、千鳥状に並んでいる液晶表示装置。
【００２１】
（８）第１の基板と第２の基板との間に液晶層が配置された液晶表示パネルと、前記液晶層から見て前記第２の基板の後方に配置されたバックライトとを有し、前記液晶表示パネルは、前記液晶層に電界を印加して配向方向を変化させることで前記バックライトからの光の透過率が変化する画素を複数有し、前記画素は、前記液晶層に電界を印加したときに、前記バックライトからの光が透過する透過表示領域に液晶層の配向方向の変化の仕方が異なる複数の領域が生成する液晶表示装置であって、前記第２の基板と前記バックライトとの間には、前記バックライトからの光を前記画素の前記透過表示領域に集光させる集光素子が複数配置されており、前記集光素子は、曲率を持つ方向と垂直な方向でみた焦点距離が連続的に変化するシリンドリカルレンズであり、かつ、前記バックライト側から平行光を垂直に入射させたときの近軸焦点位置が前記液晶層よりも遠くにある第１の集光部と、前記バックライト側から平行光を垂直に入射させたときの最良像点位置が前記液晶層よりも近くにある第２の集光部とを有する液晶表示装置。
【００２２】
（９）前記（８）の液晶表示装置において、前記第１の集光部のレンズ幅が前記第２の集光部のレンズ幅幅よりも広く、かつ、第１の集光部と第２の集光部との間にある部分のレンズ幅が連続的に変化している液晶表示装置。
【００２３】
（１０）第１の基板と第２の基板との間に液晶層が配置された液晶表示パネルと、前記液晶層から見て前記第２の基板の後方に配置されたバックライトとを有し、前記液晶表示パネルは、前記液晶層に電界を印加して配向方向を変化させることで前記バックライトからの光の透過率が変化する画素を複数有し、前記画素は、前記液晶層に電界を印加したときに、前記バックライトからの光が透過する透過表示領域に液晶層の配向方向の変化の仕方が異なる複数の領域が生成する液晶表示装置であって、前記第２の基板と前記バックライトとの間には、前記バックライトからの光を前記画素の前記透過表示領域に集光させる集光素子が複数配置されており、前記集光素子は、軸の位置が前記透過開口部の中心位置とずれており、かつ、前記集光素子の軸の位置と前記透過開口部の中心位置との位置関係が２通り以上ある液晶表示装置。
【００２４】
（１１）前記（１０）の液晶表示装置において、前記集光素子は、前記バックライト側から平行光を垂直に入射させたときの近軸焦点位置が、前記液晶層内、または前記液晶層よりも遠くにある液晶表示装置。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の液晶表示装置によれば、マルチドメインによる視野角特性の向上と、マイクロレンズなどの集光素子による光利用効率の向上を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による実施例１の液晶表示装置の平面構成の一例を示す模式平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図４】液晶表示パネルの画素の平面構成の一例を示す模式平面図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図６】図４のＤ−Ｄ’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図７】図４のＣ−Ｃ’線における断面構成の変形例を示す模式断面図である。
【図８】第２の薄膜積層体の平面構成の一例を示す模式平面図である。
【図９】図８のＥ−Ｅ’線における液晶表示パネルの断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図１０】図８のＦ−Ｆ’線における液晶表示パネルの断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図１１】実施例１の液晶表示装置における第１のシリンドリカルレンズおよび第２のシリンドリカルレンズの構成を補足するための模式断面図である。
【図１２】本発明による実施例２の液晶表示装置における液晶表示パネルの平面構成の一例を示す模式平面図である。
【図１３】図１２のＧ−Ｇ’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図１４】図１２のＨ−Ｈ’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図１５】実施例２の液晶表示装置における液晶表示パネルの平面構成の変形例を示す模式平面図である。
【図１６】本発明による実施例３の液晶表示装置における液晶表示パネルの平面構成の一例を示す模式平面図である。
【図１７】図１６のＪ−Ｊ’線における第２の基板およびシリンドリカルレンズの断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図１８】本発明による実施例４の液晶表示装置における液晶表示パネルの平面構成の一例を示す模式平面図である。
【図１９】図１８のＫ−Ｋ’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図２０】図１８のＬ−Ｌ’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図２１】図２１は、第２の薄膜積層体の平面構成の一例を示す模式平面図である。
【図２２】図２１における透過表示領域と第１のマイクロレンズおよび第２のマイクロレンズとの関係の一例を示す模式平面図である。
【図２３】本発明による実施例５の液晶表示装置における画素の配置方法の一例を示す模式平面図である。
【図２４】第２の薄膜積層体の平面構成の一例を示す模式平面図である。
【図２５】図２４における透過表示領域と第１のマイクロレンズおよび第２のマイクロレンズとの関係の一例を示す模式平面図である。
【図２６】本発明による実施例６の液晶表示装置における液晶表示パネルの平面構成の一例を示す模式平面図である。
【図２７】図２６のＭ−Ｍ’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明について、図面を参照して実施の形態（実施例）とともに詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは、同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【実施例１】
【００２８】
図１乃至図７は、本発明による実施例１の液晶表示装置の概略構成を説明するための模式図である。
図１は、本発明による実施例１の液晶表示装置の平面構成の一例を示す模式平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。図４は、液晶表示パネルの画素の平面構成の一例を示す模式平面図である。図５は、図４のＣ−Ｃ’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。図６は、図４のＤ−Ｄ’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。図７は、図４のＣ−Ｃ’線における断面構成の変形例を示す模式断面図である。
なお、図４は、図１の表示領域Ｕ１の一部分を拡大した平面図である。また、図２乃至図６におけるｘ方向、ｙ方向、およびｚ方向は、それぞれ、図１におけるｘ方向、ｙ方向、およびｚ方向と一致している。
【００２９】
実施例１の液晶表示装置は、たとえば、図１乃至図３に示すように、バックライト１と、液晶表示パネル２とを有する。
【００３０】
バックライト１は、たとえば、光源３、導光板４、第１のプリズムシート５、第２のプリズムシート６、および反射シート７を有する。なお、図１では、液晶表示パネル２、導光板４、第１のプリズムシート５、第２のプリズムシート６、および反射シート７をずらしているが、実際には、液晶表示パネル２の表示領域Ｕ１、第２のプリズムシート６の領域Ｕ２、第１のプリズムシート５の領域Ｕ３、導光板４の光取り出し領域Ｕ３、および反射シート７の領域Ｕ５が重なるように積層されている。
【００３１】
光源３は、たとえば、白色発光ダイオード（白色ＬＥＤ）などの白色光源であり、導光板４の端部のうちの、液晶表示パネル２の表示領域Ｕ１の短辺方向（ｘ方向）と平行な端部に配置されている。
【００３２】
導光板４は、光源３が発した光を面状光線に変換するための光学部品であり、たとえば、液晶表示パネル２と対向する第１の面とは反対側の第２の面に、複数の反射溝４ａが設けられている。光源３が発した光は、導光板４に入射し、第１の面および第２の面で全反射しながら導光板４内を伝播する。このとき、導光板４内を伝播する光８のうちの、反射溝４ａで反射した光は、導光板４内での伝播角度が大きくなり、第１の面への入射角が小さくなる。またこのとき、第１の面への入射角が臨界角よりも小さい光は、その一部または全部が第１の面で屈折し、液晶表示パネル２側に出射する。
【００３３】
なお、実施例１の液晶表示装置において、導光板４を伝播する光８を液晶表示パネル２側に出射させるときには、出射する光の出射角度分布が小さくなるようにすることが望ましい。
【００３４】
第１のプリズムシート５および第２のプリズムシート６は、導光板４から液晶表示パネル２側に出射した光の進行方向を調整する光学部品であり、たとえば、液晶表示パネル２と対向する面に、断面が三角錐状で平面分布がストライプ状の突起構造を有する。実施例１の液晶表示装置では、後述するような理由から、第１のプリズムシート５および第２のプリズムシート６を通過して液晶表示パネル２側に出射する光を、ｙ方向の拡がり角αｙが小さく、かつ、ｘ方向の拡がり角αｘが広い光に調整する。そのため、第１のプリズムシート５および第２のプリズムシート６は、それぞれ、図１乃至図３に示したように、突起構造の稜線が表示領域Ｕ１の短辺方向（ｘ方向）と平行になるようにしている。このようにすると、第１のプリズムシート５および第２のプリズムシート６を通過して液晶表示パネル２側に出射する光は、ｙ方向の広がり角αｙが小さくなり、ｙ方向の指向性が向上する。またこのとき、第１のプリズムシート５および第２のプリズムシート６を通過して液晶表示パネル２側に出射する光は、ｘ方向の広がり角αｘを広くすることができる。なお、ｙ方向の拡がり角αｙは、少なくとも１４度以下にすることが望ましく、１０度以下にするとより望ましい。また、ｘ方向の拡がり角αｘは、たとえば、３５度程度になるようにする。
【００３５】
反射シート７は、導光板４の第２の面から出射した光を導光板４に戻すためのものであり、たとえば、樹脂フィルムの表面に金属膜が形成されたものを用いる。なお、実施例１の液晶表示装置では、反射シート７を用いる代わりに、たとえば、導光板４の第２の面に金属膜などの反射膜を形成してもよい。
【００３６】
また、液晶表示パネル２は、たとえば、図４乃至図６に示すように、第１の基板９、第２の基板１０、第１の薄膜積層体１１、第２の薄膜積層体１２、液晶層１３、第１の偏光板１４、第２の偏光板１５、第１のシリンドリカルレンズ１６、および第２のシリンドリカルレンズ１７を有する。
【００３７】
第１の基板９および第２の基板１０は、それぞれ、ガラス基板などの透明な絶縁基板である。
【００３８】
第１の薄膜積層体１１は、たとえば、ブラックマトリクスＢＭや、図示していないカラーフィルタ、平坦化膜、および第１の配向膜などからなる。また、第２の薄膜積層体１２は、たとえば、複数の走査信号線、複数の映像信号線、複数のＴＦＴ素子、複数の画素電極、複数の共通電極、複数の絶縁層、および第２の配向膜などからなる。なお、前記共通電極は、第１の薄膜積層体１１に設けられていてもよい。第１の薄膜積層体１１および第２の薄膜積層体１２の構成例については、後述する。
【００３９】
液晶層１３は、バックライト１から出射し、液晶表示パネル２に入射した光の通過量を制御するためのものであり、印加する電界の強さに応じて配向方向が変化する。また、実施例１の液晶表示装置における液晶層１３は、電界を印加したときに、各画素の透過表示領域Ｕ６に、たとえば、図４に示したように、配向方向が第１の方向ＯＰ１になる第１のドメイン領域ＬＣ１と、配向方向が第２の方向ＯＰ２になる第２のドメイン領域ＬＣ２とが生じるようにしている。またこのとき、各画素における第１のドメイン領域ＬＣ１と第２のドメイン領域ＬＣ２とは、液晶表示パネル２の長辺方向（ｙ方向）に並んでおり、かつ、その位置関係がすべて同じ関係になるようにしている。なお、図４乃至図６では、ブラックマトリクスＢＭの開口領域を透過表示領域Ｕ６と同じ寸法にしており、ブラックマトリクスＢＭにおける１つの開口領域が、１つの画素の透過表示領域Ｕ６に相当する。
【００４０】
第１の偏光板１４および第２の偏光板１５は、それぞれ、自然光を偏光に変換する光学部品であり、入射した光の吸収率が最大となる方位を吸収軸と呼び、最小となる方位を透過軸と呼ぶ。第１の偏光板１４および第２の偏光板１５は、たとえば、互いの吸収軸が直交し、一方の偏光板の吸収軸が液晶層の初期配向方向（電界が印加されていないときの配向方向）と平行になるように配置する。
【００４１】
バックライト１（第２のプリズムシート６）から出射する光８は、Ｐ偏光成分、言い換えると振動面が液晶表示パネル２の長辺方向（ｙ方向）と概ね平行な成分が多く含まれている。そのため、バックライト１から出射した光８の利用効率を高くするには、第２の偏光板１５の透過軸が液晶表示パネル２の長辺方向と平行になるように配置することが望ましい。このとき、第２の偏光板１５の吸収軸は、液晶表示パネル２の短辺方向（ｘ方向）と概ね平行になる。したがって、この場合、液晶層１３の初期配向方向は、液晶表示パネル２の長辺方向（ｙ方向）または短辺方向（ｘ方向）のいずれかと概ね平行になるようにする。またこのとき、各画素は、液晶層１３を電界を印加したときに、第１のドメイン領域ＬＣ１では配向方向が反時計回り回転し、第２のドメイン領域ＬＣ２では配向方向が時計回りに回転するような構成にしておく。
【００４２】
第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７は、それぞれ、第２の偏光板１５と対向する面が凸曲面であり、第２の基板１０と対向する面が平面のレンズである。また、第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７は、それぞれ、ｙ方向に曲率を持ち、かつ、ｘ方向に長く延びる棒状のレンズとする。またこのとき、第１のシリンドリカルレンズ１６と第２のシリンドリカルレンズ１７とは、曲率を持つ方向（ｙ方向）に交互に並べ、ｙ方向に並んだ画素を見たときに、第１のシリンドリカルレンズ１６で集光された光が通る画素と、第２のシリンドリカルレンズ１７で集光された光が通る画素とが交互に並ぶようにする。
【００４３】
また、第１のシリンドリカルレンズ１６は、たとえば、図５に示したように、焦点の位置が液晶層１３よりも遠い位置、すなわち液晶層１３に対して第１のシリンドリカルレンズ１６とは反対側になるようにする。一方、第２のシリンドリカルレンズ１７は、たとえば、図５に示したように、焦点の位置が液晶層１３よりも近い位置、すなわち液晶層１３に対して第２のシリンドリカルレンズ１７側になるようにする。
【００４４】
実施例１の液晶表示パネル２のように、第２の基板１０と第２の偏光板１５との間に第１のシリンドリカルレンズ１６と第２のシリンドリカルレンズ１７とを配置する場合、各レンズ１６，１７は、たとえば、第２の基板１０の表面に印刷法で透明な紫外線硬化樹脂をパターニングした後、紫外線を照射して当該紫外線硬化樹脂を硬化させると、効率よく形成できる。このとき、第１のシリンドリカルレンズ１６の焦点の位置と、第２のシリンドリカルレンズ１７の焦点の位置を変えるには、たとえば、各レンズ１６，１７の焦点距離を変えればよい。第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７のような凸平レンズの場合、焦点距離を変えるには、たとえば、レンズの曲率半径を変えることが有効であり、曲率半径が大きくなると焦点距離が長くなる。そのため、実施例１の液晶表示装置では、第１のシリンドリカルレンズ１６の曲率半径を、第２のシリンドリカルレンズ１７の曲率半径よりも大きくすることで、焦点の位置を変える。
【００４５】
また、第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７を印刷法で形成する場合は、たとえば、レンズの幅（曲率を持つｙ方向の寸法）を変えることでレンズの曲率半径を変えることができ、通常、レンズ幅が広くなると曲率半径が大きくなり、焦点距離が長くなる。そのため、実施例１の液晶表示装置では、第１のシリンドリカルレンズ１６のレンズ幅をＤｘμｍとし、第２のシリンドリカルレンズ１７のレンズ幅をＤｎμｍ（Ｄｎ＜Ｄｘ）としている。第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７のレンズ幅Ｄｘ，Ｄｎや焦点距離などの設定方法については、後述する。
【００４６】
実施例１の液晶表示装置において、バックライト１（第２のプリズムシート６）から出射した光８は、液晶表示パネル２の第２の偏光板１５に入射する。このとき、第２の偏光板１５に入射した光８は、偏光状態と第２の偏光板１５の吸収軸との関係に応じて、その一部が吸収され、残りが通過する。第２の偏光板１５を通過した光は、第１のシリンドリカルレンズ１６または第２のシリンドリカルレンズ１７で集光され、透過表示領域Ｕ６を通過する。
【００４７】
第１のシリンドリカルレンズ１６は、焦点が液晶層１３よりも遠い位置にある。そのため、第１のシリンドリカルレンズ１６により集光され、液晶表示パネル２から出射する光のうちの、ｚ方向からｙ方向に角度βｙだけ傾いた方向に出射する光は、主として、第２のドメイン領域ＬＣ２を通過した光である。一方、第２のシリンドリカルレンズ１７は、焦点が液晶層１３よりも近い位置にある。このとき、第２のシリンドリカルレンズ１７により集光され、液晶表示パネル２から出射する光のうちの、ｚ方向からｙ方向に角度βｙだけ傾いた方向に出射する光は、主として、第１のドメイン領域ＬＣ１を通過した光である。そのため、実施例１の液晶表示装置の表示面を、ｙ方向に角度βｙだけ傾いた方向から斜めに観察した場合、ｙ方向に並んだ画素は、第１のドメイン領域ＬＣ１を通過した光が主成分である画素と、第２のドメイン領域ＬＣ２を通過した光が主成分である画素とが交互に並んでいることになる。
【００４８】
また、第１のシリンドリカルレンズ１６により集光され、液晶表示パネル２から出射する光のうちの、ｚ方向からｙ方向に角度−βｙだけ傾いた方向に出射する光は、主として、第２のドメイン領域ＬＣ２を通過した光である。またこのとき、第２のシリンドリカルレンズ１７により集光され、液晶表示パネル２から出射する光のうちの、ｚ方向からｙ方向に角度−βｙだけ傾いた方向に出射する光は、主として、第１のドメイン領域ＬＣ１を通過した光である。そのため、実施例１の液晶表示装置の表示面を、ｙ方向に角度−βｙだけ傾いた方向から斜めに観察した場合も、同様に、ｙ方向に並んだ画素は、第１のドメイン領域ＬＣ１を通過した光が主成分である画素と、第２のドメイン領域ＬＣ２を通過した光が主成分である画素とが交互に並んでいることになる。
【００４９】
第２の偏光板１５と第２の基板１０との間に配置する複数の集光素子（たとえば、シリンドリカルレンズ）の焦点の位置がすべて同じである場合、液晶表示装置の表示面をｙ方向に角度βｙ（または−βｙ）だけ傾いた方向から斜めに観察すると、ｙ方向に並んだ画素は、第１のドメイン領域ＬＣ１を通過した光が主成分である画素のみ、または第２のドメイン領域ＬＣ２を通過した光が主成分である画素のみのいずれかになる。そのため、液晶表示装置の表示面をｙ方向に角度βｙ（または−βｙ）だけ傾いた方向から観察するときには、たとえば、マルチドメインの効果が得られず、色調変化や階調反転が生じるおそれがある。
【００５０】
これに対し、実施例１の液晶表示装置は、表示面をｙ方向に角度βｙ（または−βｙ）だけ傾いた方向から観察した場合、ｙ方向には、第１のドメイン領域ＬＣ１を通過した光が主成分である画素と、第２のドメイン領域ＬＣ２を通過した光が主成分である画素とが交互に並んでいる。そのため、実施例１の液晶表示装置の表示面をｙ方向に角度βｙ（または−βｙ）だけ傾いた方向から斜めに観察したときには、マルチドメインの効果が期待できる。したがって、実施例１の液晶表示装置では、集光手段（第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７）を用いることによるｙ方向の視野角特性の低下を防ぐことができる。
【００５１】
また、実施例１の液晶表示装置では、前述のように、バックライト１から出射する光８のｘ方向の拡がり角αｘが広い。そして、実施例１の液晶表示装置では、バックライト１（第２のプリズムシート６）から出射して液晶表示パネル２に入射する光を集光する集光素子として、ｙ方向に曲率を持つ第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７を用いている。このとき、バックライト１から出射して液晶表示パネル２に入射した光８のうちの、ｘ方向に傾いた光は、たとえば、図６に示すように、第１のシリンドリカルレンズ１６または第２のシリンドリカルレンズ１７で屈折し、その一部が、透過表示領域Ｕ６（ブラックマトリクスＢＭの開口領域）を通過して液晶表示パネル２から出射する。このとき、ブラックマトリクスＢＭの開口領域を通って液晶表示パネル２から出射する光のｘ方向の拡がり角は、たとえば、当該液晶表示パネル２に入射する光のｘ方向の拡がり角αｘと同程度である。したがって、実施例１の液晶表示装置では、バックライト１から出射して液晶表示パネル２に入射する光のｘ方向の拡がり角αｘを広くしておくことで、ｘ方向の視野角特性の低下も防ぐことができる。
【００５２】
また、実施例１の液晶表示装置では、たとえば、図５および図６に示したように、透過表示領域Ｕ６の外側、すなわちブラックマトリクスＢＭの開口領域の外側に垂直に入射した光も透過表示領域Ｕ６を通って液晶表示パネル２から出射する。そのため、実施例１の液晶表示装置は、集光素子（第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７）が無い液晶表示装置に比べて、透過表示領域Ｕ６を通る光の光量を増やすことができる。
【００５３】
したがって、実施例１の液晶表示装置は、マルチドメインによる視野角特性の向上と、集光素子（第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７）による光利用効率の向上を両立させることができる。
【００５４】
また、実施例１の液晶表示装置の一例として、図５に示した断面図では、ブラックマトリクスＢＭの開口領域の寸法と透過表示領域Ｕ６の寸法を一致させている。しかしながら、実施例１の液晶表示装置では、たとえば、図７に示すように、第２の薄膜積層体１２に透過表示領域Ｕ６が開口した遮光膜１８を設け、ブラックマトリクスＢＭの開口領域の寸法を透過表示領域Ｕ６の寸法より大きくしてもよい。
【００５５】
図８乃至図１０は、実施例１の液晶表示装置における液晶表示パネルの概略構成の一例を示す模式図である。
図８は、第２の薄膜積層体の平面構成の一例を示す模式平面図である。図９は、図８のＥ−Ｅ’線における液晶表示パネルの断面構成の一例を示す模式断面図である。図１０は、図８のＦ−Ｆ’線における液晶表示パネルの断面構成の一例を示す模式断面図である。
なお、図９および図１０の断面図では、第２の偏光板を省略している。
【００５６】
実施例１の液晶表示装置における液晶表示パネル２は、従来の透過型または半透過型の液晶表示装置に用いられる液晶表示パネルのいずれかであればよい。実施例１の液晶表示装置が、ＩＰＳ方式の透過型カラー液晶表示装置の場合、液晶表示パネル２は、たとえば、図８乃至図１０に示したような構成にする。なお、図８には、ｘ方向に３画素、ｙ方向に２画素の合計６画素分の平面構成を示しており、隣接する２本の走査信号線と隣接する２本の映像信号線で囲まれた領域が１つの画素に相当する。
【００５７】
第１の基板９と液晶層１３との間に配置される第１の薄膜積層体１１は、たとえば、ブラックマトリクスＢＭ、赤色フィルタＣＦＲ、緑色フィルタＣＦＧ、青色フィルタＣＦＢ、平坦化膜ＯＣ、および第１の配向膜ＯＲ１と、図示していない柱状スペーサとからなる。第１の薄膜積層体１１の形成方法は、従来の液晶表示パネルにおける種々の形成方法のいずれかを適用すればよい。そのため、実施例１では、第１の薄膜積層体１１の形成方法に関する詳細な説明を省略する。
【００５８】
第２の基板１０と液晶層１３との間に配置される第２の薄膜積層体１２は、たとえば、下地層１９、半導体層２０、第１の絶縁層２１、走査信号線ＧＬ、第２の絶縁層２２、映像信号線ＤＬ、ソース電極ＳＤ、第３の絶縁層２３、共通電極ＣＴ、第４の絶縁層２４、画素電極ＰＸ、および第２の配向膜ＯＲ２からなる。第２の薄膜積層体１２の形成方法は、従来の液晶表示パネルにおける種々の形成方法のいずれかを適用すればよい。そのため、実施例１では、第２の薄膜積層体１２の形成方法に関する詳細な説明を省略する。
【００５９】
半導体層２０は、一方の端が第１のコンタクトホールにより映像信号線ＤＬと接続しており、他方の端が第２のコンタクトホールによりソース電極ＳＤと接続している。また、半導体層２０は、中間部分が第１の絶縁層２１を介して、走査信号線ＧＬと２回交差している。またこのとき、半導体層２０は、走査信号線ＧＬと重なる領域と、その他の領域とで、不純物の種類や濃度が異なる。すなわち、各画素は、半導体層２０、第１の絶縁層２１、走査信号線ＧＬ、映像信号線ＤＬ、およびソース電極ＳＤでなるＴＦＴ素子を有する。
【００６０】
また、図８乃至図１０に示した液晶表示パネル２では、画素電極ＰＸと共通電極ＣＴとが第４の絶縁層２４を介して積層されている。このとき、液晶層１３に近いほうの画素電極ＰＸは、画素毎に独立した電極であり、第３のコンタクトホールによりソース電極ＳＤと接続している。また、共通電極ＣＴは、たとえば、走査信号線ＧＬの延在方向（ｘ方向）に並んだ複数の画素で共有される帯状の電極であり、表示領域Ｕ１の外側に配置されたコモン給電配線（コモンバスライン）と接続している。
【００６１】
このように、画素電極ＰＸと共通電極ＣＴとが第４の絶縁層２４を介して積層されている場合は、たとえば、図８に示したように、液晶層１３に近いほうの画素電極ＰＸの平面形状を、平板状の部分と櫛歯状の部分とからなる形状にする。またこのとき、画素電極ＰＸの櫛歯部分は、映像信号線ＤＬの延在方向（ｙ方向）に延びており、かつ、長手方向（ｙ方向）の概略中心部分で屈曲させる。なお、櫛歯部分の上半分の延在方向と下半分の延在方向は、それぞれ、たとえば、走査信号線ＧＬの延在方向（ｘ方向）に対して８５度の方向、９５度の方向になるようにする。
【００６２】
また、ＩＰＳ方式の液晶表示パネル２の場合、液晶層１３には、たとえば、室温を含む広い温度範囲でネマチック相を示し、かつ、誘電率異方性が正の液晶材料を用いる。ネマチック相を示す温度範囲が広い液晶材料を用いると、使用環境の温度変化が広範にわたる携帯型電子機器に用いる液晶表示装置の場合に、温度による表示特性の変化が少ない。また、誘電率異方性が正の液晶材料は、誘電率異方性が負の液晶材料に比べて、より低粘度である。そのため、誘電率異方性が正の液晶材料を用いることで、高速応答の表示が可能になる。
【００６３】
また、液晶層１３に用いる液晶材料は、高抵抗であることが望ましい。高抵抗の液晶材料を用いると、たとえば、ＴＦＴ素子がオフである保持期間中における電圧低下が十分に少ないので、保持期間中の透過率を維持でき、かつ、フリッカなどの発生を防ぐことができる。
【００６４】
またこのとき、液晶層１３は、たとえば、電界を印加していないときの液晶分子の長軸方向が映像信号線ＤＬの延在方向（ｙ方向）と概ね平行なホモジニアス配向になるようにする。電界を印加していないときの液晶層１３の配向方向がｙ方向になるようにするには、第１の配向膜ＯＲ１および第２の配向膜ＯＲ２の配向方向（ラビング方向）をｙ方向にすればよい。
【００６５】
このような構成の場合、画素電極ＰＸと共通電極ＣＴとの間に電位差が生じると、画素電極ＰＸの櫛歯状の部分には、図９に示したような、液晶層１３を通るアーチ状の電気力線ＥＦＬが生じ、液晶層１３にフリンジ電界が印加される。ＩＰＳ方式の液晶表示パネル２では、液晶層１３の液晶分子がホモジニアス配向をしており、液晶層１３に電界を印加すると、液晶分子は、基板平面内で、電界の方向および強さに応じた角度だけ回転する。一方、画素電極ＰＸの平板状の部分には、フリンジ電界が生成されず、保持期間中に液晶層１３に印加される電界を一定に保つための保持容量が形成される。そのため、画素電極ＰＸと共通電極ＣＴとの間に電位差が生じても、画素電極ＰＸの平板状の部分の上にある液晶層１３の配向方向は変化しない。すなわち、図８乃至図１０に示した液晶表示パネル２において、画素電極ＰＸと共通電極ＣＴとの電位差によりバックライト１からの光の透過量が制御される領域（透過表示領域Ｕ６）は、図８に太い点線で示した領域である。
【００６６】
そのため、図９および図１０に示した断面構成では、透過表示領域Ｕ６をわかりやすくするために、ブラックマトリクスＢＭを、透過表示領域Ｕ６のみが開口した形状にして示している。しかしながら、ブラックマトリクスＢＭは、これに限らず、たとえば、画素電極ＰＸの平板状の部分の上も開口している形状であってもよい。
【００６７】
このとき、画素電極ＰＸの櫛歯部分に、図８に示したように、ｘ方向とのなす角が異なる２つの部分を設けておくと、１つの透過表示領域Ｕ６内に、電界の方向が異なる２つの領域が生じる。そのため、図８乃至図１０に示したような構成の液晶表示パネル２において画素電極ＰＸと共通電極ＣＴとの間に電位差が生じると、各画素の透過表示領域Ｕ６には、液晶層１３の配向方向が第１の方向ＯＰ１に変化した第１のドメイン領域ＬＣ１と、第２の方向ＯＰ２に変化した第２のドメイン領域ＬＣ２とが生じる。
【００６８】
第２の薄膜積層体１２が上記のような構成の液晶表示パネル２に、第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７を配置するときには、たとえば、それぞれのレンズの軸（最も厚い部分）が、第１のドメイン領域ＬＣと第２のドメイン領域ＬＣ２との境界と、概ね一致するように配置する。
【００６９】
このとき、第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７は、たとえば、紫外線硬化樹脂を印刷によりパターニングした後、紫外線を照射して硬化させて形成する。なお、第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７は、上記の方法に限らず、たとえば、２Ｐ（Ｐｈｏｔｏ  Ｐｏｌｙｍｅｒ）法、フォトリソグラフィ、インクジェットを用いた印刷法などを用いて形成してもよい。
【００７０】
このような液晶表示パネル２において、透過表示領域Ｕ６の液晶層１３に電界が印加されて第１のドメイン領域ＬＣ１と第２のドメイン領域ＬＣ２が生じると、当該２つのドメイン領域における液晶層１３の配向方向ＯＰ１，ＯＰ２は、たとえば、一方のドメイン領域における配向方向が黄色い着色を示す方位角方向になり、他方のドメイン領域における配向方向が水色の着色を示す方位角方向になる。
【００７１】
実施例１の液晶表示装置では、たとえば、図１０に示したように、第１のシリンドリカルレンズ１６で集光され、ｚ方向からｙ方向に角度βｙだけ傾いた方向に出射する光が、主として第１のドメイン領域ＬＣ１を通過した光である。また、第２のシリンドリカルレンズ１７で集光され、ｚ方向からｙ方向に角度−βｙだけ傾いた方向に出射する光が、主として第２のドメイン領域を通過した光である。したがって、実施例１の液晶表示装置の表示面をｙ方向に角度βｙ（または−βｙ）だけ傾いた方向から観察すると、ｙ方向に並んだ画素は、黄色い着色を示す画素と、水色の着色を示す画素とが交互に並んでいる。このように、実施例１の液晶表示装置では、液晶層１３の配向方向が異なるドメイン領域が並んでいる方向（ｙ方向）に傾いた方向から斜めに見たときに、補色関係にある２種類の着色が同時に観察されることになる。このとき、２種類の着色は、加法混色により相殺されるので、無彩色に見え、単一の回転方向しか存在しないモノドメインの場合に比較して、より無着色の表示が得られる。したがって、実施例１の液晶表示装置は、表示面を斜め方向から見たときの色調変化や階調反転が抑えられ、マルチドメインによる視野角特性を向上させることができる。
【００７２】
図１１は、実施例１の液晶表示装置における第１のシリンドリカルレンズおよび第２のシリンドリカルレンズの構成を補足するための模式断面図である。
【００７３】
ところで、第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７のような凸平レンズの場合、空気中での近軸焦点距離ｆは、レンズの屈折率をｎ１とし、凸曲面の曲率半径をＲとすると、下記数式１で表される。
【００７４】
【数１】
2010243945.tif 000003
【００７５】
また、当該凸平レンズを液晶表示パネル２に組み込んだときの焦点距離ｆｉは、第２の基板１０の屈折率をｎ２とすると、下記数式２のようになる。
【００７６】
【数２】
2010243945.tif 000004
【００７７】
印刷法で形成した凸平レンズは、通常、レンズ面（凸面）がほぼ球面になる。球面レンズの場合、レンズの球面収差などによって、集光スポット径が最小となる位置（最良像点位置）が近軸焦点位置からレンズ側にずれる。この最良像点位置は、光線追跡などのシミュレーションを用いることで用いることができるが、実施例１のように平行光に近い指向性の強い光を球面レンズに照射している場合には、解析的に求めることができる。一般に、レンズ幅Ｄのシリンドリカルレンズに入射した平行光が液晶表示パネル内に結ぶ最良像点距離ｆｂは、下記数式３のように表される。
【００７８】
【数３】
2010243945.tif 000005
【００７９】
そのため、実施例１の液晶表示装置では、たとえば、図１１に示すように、第１のシリンドリカルレンズ１６の最良像点位置が液晶層１３よりも遠い位置にあり、第２のシリンドリカルレンズ１７の近軸焦点位置が液晶層１３よりも近い位置にあることが望ましい。すなわち、第１のシリンドリカルレンズ１６は、レンズ幅、曲率半径、および屈折率をそれぞれＤｘ、Ｒｘ、およびｎｘとし、数式３においてＤ＝Ｄｘ、Ｒ＝Ｒｘ、ｎ１＝ｎｘとして求めた最良像点距離ｆｘｂと、レンズ面から液晶層１３と第１の薄膜積層体１１との界面までの距離Ｔ１との関係が、たとえば、下記数式４の関係になるようにすることが望ましい。
Ｔ１≦ｆｘｂ  ・・・（数式４）
【００８０】
また、第２のシリンドリカルレンズ１７は、曲率半径および屈折率をそれぞれＲｎおよびｎｎとし、数式２においてＲ＝Ｒｎ、ｎ１＝ｎｎとして求めた焦点距離ｆｎｉと、レンズ面から液晶層１３と第２の薄膜積層体１２との界面までの距離Ｔ２との関係が、たとえば、下記数式５の関係になるようにすることが望ましい。
ｆｎｉ＜Ｔ２  ・・・（数式５）
【００８１】
また、距離Ｔ１と距離Ｔ２との差（Ｔ１−Ｔ２）は、液晶層１３の厚さ（セルギャップ）相当するが、液晶層１３の厚さは、距離Ｔ１，Ｔ２に比べて十分に小さい。また、第１の薄膜積層体１１の厚さおよび第２の薄膜積層体１２の厚さや各シリンドリカルレンズ１６，１７の厚さは、通常、第２の基板１０の厚さＴに比べて十分に小さい。そのため、距離Ｔ１および距離Ｔ２は、近似的にＴ１≒Ｔ２＝Ｔと表すことができる。したがって、実施例１の液晶表示装置では、第１のシリンドリカルレンズ１６の最良像点距離ｆｘｂ、第２のシリンドリカルレンズ１７の近軸焦点距離ｆｎｉ、および第２の基板１０の厚さＴの関係が、たとえば、下記数式６の関係になるようにすることが望ましい。
ｆｎｉ＜Ｔ≦ｆｘｂ  ・・・（数式６）
【００８２】
なお、実施例１の液晶表示装置において、マルチドメインと集光素子を組み合わせたことによる色つきを低減するためには、上記数式４乃至数式６で表される関係に限らず、第１のシリンドリカルレンズ１６の近軸焦点位置が液晶層１３よりも遠い位置にあり、かつ、第２のシリンドリカルレンズ１７の最良像点位置が液晶層１３よりも近い位置にあればよい。
【００８３】
したがって、第１のシリンドリカルレンズ１６は、数式２においてＲ＝Ｒｘ、ｎ１＝ｎｘとして求めた近軸焦点距離ｆｘｉと、距離Ｔ１との関係が、たとえば、下記数式７の関係になっていればよい。
Ｔ１≦ｆｘｉ  ・・・（数式７）
【００８４】
また、第２のシリンドリカルレンズ１７は、レンズ幅をＤｎとし、数式３においてＤ＝Ｄｎ、Ｒ＝Ｒｎ、ｎ１＝ｎｎとして求めた最良像点距離ｆｎｂと、距離Ｔ２との関係が、たとえば、下記数式８の関係になっていればよい。
ｆｎｂ＜Ｔ２  ・・・（数式８）
【００８５】
また、距離Ｔ１および距離Ｔ２は、前述のように、近似的にＴ１≒Ｔ２＝Ｔと表すことができる。したがって、第１のシリンドリカルレンズ１６の近軸焦点距離ｆｘｉ、第２のシリンドリカルレンズ１７の最良像点距離ｆｎｂ、および第２の基板１０の厚さＴの関係が、たとえば、下記数式９の関係を満たしていれば、マルチドメインと集光素子とを組み合わせたことによる色つきを低減することができる。
ｆｎｂ＜Ｔ≦ｆｘｉ  ・・・（数式９）
【００８６】
レンズの焦点距離は、数式２からわかるように、主にレンズの曲率半径Ｒによって決まる。そのため、第１のシリンドリカルレンズ１６の焦点距離と第２のシリンドリカルレンズ１７の焦点距離を変えるには、各シリンドリカルレンズ１６，１７の曲率半径Ｒｘ，Ｒｎを変えることが有効である。
【００８７】
印刷法でシリンドリカルレンズを形成する場合には、レンズ幅Ｄを変えることで曲率半径Ｒを変えることができ、通常、レンズ幅Ｄが広くなると曲率半径Ｒが大きくなる。したがって、実施例１の液晶表示装置では、第１のシリンドリカルレンズ１６のレンズ幅Ｄｘと第２のシリンドリカルレンズ１７のレンズ幅Ｄｎとの関係が、Ｄｘ＞Ｄｎになるようにし、第１のシリンドリカルレンズ１６の曲率半径Ｒｘが、第２のシリンドリカルレンズ１７の曲率半径Ｒｎよりも大きくなるようにしている。このように、レンズ幅を広くすることで曲率半径を大きくすると、たとえば、焦点距離の違いによる輝度角度分布の差、つまり視野角の差を小さくすることができる。
【００８８】
なお、第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７は、数式６または数式９の関係を満たしていればよい。すなわち、実施例１の液晶表示装置では、たとえば、第１のシリンドリカルレンズ１６のレンズ幅Ｄｘおよび曲率半径Ｒｘと、第２のシリンドリカルレンズ１７のレンズ幅Ｄｎおよび曲率半径Ｒｎとを、数式６または数式９の関係を満たす範囲で適宜変更可能である。そのため、実施例１の液晶表示装置では、たとえば、第２のシリンドリカルレンズ１７のレンズ幅Ｄｎを第１のシリンドリカルレンズ１６のレンズ幅Ｄｘと概ね等しくし、第２のシリンドリカルレンズ１７の曲率半径Ｒｎを小さくすることで、第２のシリンドリカルレンズ１７の焦点距離を短くしてもよい。このようにすると、たとえば、焦点距離の違いによる正面輝度の差を小さくすることができる。
【００８９】
また、第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７の近軸焦点距離や最良像点距離は、数式２および数式３からもわかるように、レンズの屈折率ｎ１によって変えることも可能である。したがって、実施例１の液晶表示装置では、たとえば、第１のシリンドリカルレンズ１６のレンズ幅Ｄｘおよび曲率半径Ｒｘと、第２のシリンドリカルレンズ１７のレンズ幅Ｄｎおよび曲率半径Ｒｎとの関係が、Ｄｘ＝ＤｎおよびＲｘ＝Ｒｎとなるようにし、第１のシリンドリカルレンズ１６の屈折率ｎｘと第２のシリンドリカルレンズ１７の屈折率ｎｎとを変えてもよい。この場合、第１のシリンドリカルレンズ１６と第２のシリンドリカルレンズ１７とは、異なる材料を用いて形成することになるので、たとえば、インクジェット印刷法を用いて形成することが望ましい。
【００９０】
また、上記の説明では、第２の基板１０と第２の偏光板１５との間に第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７を配置している場合を例に挙げている。しかしながら、実施例１の液晶表示装置では、これに限らず、第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７と、第２の基板１０との間に、第２の偏光板１５を配置してもよい。この場合は、数式６および数式９における第２の基板１０の厚さＴを、たとえば、下記数式１０のように読み替えればよい。
ｎ１（Ｔ／ｎ１＋Ｔｐ／ｎｐ）  ・・・（数式１０）
【００９１】
なお、数式１０において、Ｔｐは第２の偏光板１５の厚さであり、ｎｐは第２の偏光板１５の屈折率である。
【００９２】
また、上記の数式６および数式９では、第１の薄膜積層体１１の厚さ、第２の薄膜積層体１２の厚さ、各シリンドリカルレンズ１６，１７の厚さ、および液晶層１３の厚さが第２の基板１０の厚さＴに比べて十分に小さいとしている。しかしながら、近年の液晶表示パネル２は、第１の基板９および第２の基板１０の薄型化が進んでいる。そのため、第２の基板１０の厚さＴが薄くて第１の薄膜積層体１１の厚さ、第２の薄膜積層体１２の厚さ、各シリンドリカルレンズ１６，１７の厚さ、および液晶層１３の厚さを無視できない場合には、それらの厚さを考慮した関係、すなわち第１のシリンドリカルレンズ１６は数式４または数式７の関係を満たし、第２のシリンドリカルレンズ１７は数式５または数式８の関係を満たすようにすればよい。
【００９３】
また、各シリンドリカルレンズ１６，１７の曲率半径がレンズ幅方向の位置によって変化する場合は、たとえば、軸の周辺または最も厚くなる位置の周辺での曲率半径を用いて、上記の近軸焦点距離や最良像点位置を求めればよい。また、各シリンドリカルレンズ１６，１７の曲率半径が幅方向の位置によって変化する場合は、たとえば、レンズの形状をもとに光学追跡等のシミュレーションを行って、より厳密な最良像点距離を求めてもよい。またさらに、各シリンドリカルレンズ１６，１７が非球面レンズであり、近軸焦点距離と最良像点距離とが一致する場合には、近軸焦点距離に基づいて、第１のシリンドリカルレンズ１６の焦点の位置が液晶層１３よりも遠くなり、第２のシリンドリカルレンズ１７の焦点の位置が液晶層１３よりも近くなるようにすればよい。
【００９４】
以上説明したように、実施例１の液晶表示装置によれば、マルチドメインによる視野角特性の向上と、集光手段（第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７）による光利用効率の向上を両立させることができる。
【００９５】
また、第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７を、バックライト１からの光に対して凸平レンズになるように配置する場合は、第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７の凸曲面上に、各レンズ１６，１７とは屈折率が異なる材料を充填して表面を平坦化し、当該平坦な面に第２の偏光板１５を貼り付けてもよい。このようにすると、たとえば、各シリンドリカルレンズ１６，１７の表面（凸曲面）における反射を抑えることができ、透過率を大きくすることができる。
【００９６】
また、実施例１の液晶表示装置では、第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７を、バックライト１からの光に対して凸平レンズになるように配置している。しかしながら、第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７は、これに限らず、凸曲面が第２の基板１０と対向するように、すなわちバックライト１からの光に対して平凸レンズになるように配置してもよい。このとき、第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７は、たとえば、第２の基板１０とは別の透明な基板の表面に形成し、第２の偏光板１５に貼り付ければよい。またこのとき、第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７は、たとえば、第２の偏光板１５の表面に直接形成してもよい。またさらに、第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７を平凸レンズとする場合は、たとえば、各レンズ１６，１７の凸曲面側を屈折率が異なる材料で被覆することで平坦化し、第２の基板１０に貼り付けてもよい。
【００９７】
また、実施例１では、バックライト１から出射する光が、ｙ方向の拡がり角αｙが小さく、ｘ方向の拡がり角αｘが大きい光、すなわち一軸方向に指向性の高い光である場合を例に挙げた。しかしながら、実施例１の液晶表示装置で用いる液晶表示パネル２、すなわち集光素子として第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７を用いる液晶表示パネル２は、これに限らず、バックライト１から出射する光の指向性が全方位で高い場合にも用いることができる。この場合は、たとえば、液晶表示パネル２の出射側（たとえば、液晶層１３と第１の偏光板１４との間）に、たとえば、ホログラムシート、シリンドリカルレンズシート、プリズムシート、またはレンズアレイシートを設けることでｘ方向の視野角を広くすればよい。
【００９８】
また、導光板４から出射する光の指向性が全方位で高い場合は、たとえば、導光板４と液晶表示パネル２との間に、第１のプリズムシート５および第２のプリズムシート６とは別のホログラムシート、シリンドリカルレンズシート、プリズムシートなどを配置して、ｘ方向の拡がり角を広くしてもよい。
【００９９】
また、実施例１の構成は、前述のような透過型の液晶表示装置に限らず、各画素が透過表示領域および反射表示領域を有する半透過型の液晶表示装置にも適用することができる。半透過型の液晶表示装置に実施例１の構成を適用する場合には、たとえば、図７に示したように、第２の薄膜積層体１２に透過表示領域Ｕ６のみが開口した遮光膜１８を形成し、ブラックマトリクスＢＭの開口領域の寸法を透過表示領域Ｕ６および反射表示領域が開口する寸法にすればよい。また、半透過型の液晶表示装置の場合、通常、反射表示領域には、装置外部から液晶表示パネル２に入射した光を反射するための反射膜が設けられており、バックライト１からの光のうちの当該反射膜が設けられた領域に入射した光は反射膜で反射し、液晶層１３を通過することはない。そのため、半透過型の液晶表示装置の場合は、第２の薄膜積層体１２に遮光膜１８を形成しなくてもよい。ただし、透過型でも半透過型でも、ＴＦＴ素子が図８に示したようなトップゲート型であると、バックライト１から出射して液晶表示パネル２に入射した光がＴＦＴ素子の半導体層２０に当たり、ＴＦＴ素子の動作特性が変動するおそれがある。したがって、ＴＦＴ素子がトップゲート型の場合は、透過型か半透過型かによらず、図７に示したように、第２の薄膜積層体１２に遮光膜１８を形成することが望ましい。この場合、遮光膜１８を、半導体層２０よりも前に形成することはいうまでもない。
【０１００】
また、実施例１では、液晶層１３の初期配向方向（電界が印加されていないときの配向方向）がｙ方向、すなわち映像信号線ＤＬの延在方向と概ね平行になっている場合を挙げている。しかしながら、液晶層１３の初期配向方向は、適宜変更可能であり、たとえば、ｙ方向に対して所定の角度だけ傾けることもある。そのような液晶表示パネル２では、通常、第２の偏光板１５の透過軸も、ｙ方向に対して所定の角度だけ傾ける必要がある。バックライト１から出射する光は、前述のように、振動方向が液晶表示パネル２の長辺方向（ｙ方向）と平行な成分が多いので、第２の偏光板１５の透過軸がｙ方向に対して所定の角度だけ傾いていると、第２の偏光板１５を通過する光の量が少なくなり、その分輝度が低くなる。そのため、第２の偏光板１５の透過軸を傾ける必要がある場合は、たとえば、第２のプリズムシート６などに複屈折性を持たせて偏光を解消してもよい。
【０１０１】
また、第１のプリズムシート５および第２のプリズムシート６を用いてバックライト１から出射する光の拡がり角を調整する場合、プリズムのピッチが大きいと、たとえば、プリズムと画素（液晶表示素子）の間でモアレが生じることがある。そのため、第１のプリズムシート５および第２のプリズムシート６は、たとえば、１つの画素の透過表示領域Ｕ６内に複数のプリズムが入るように、プリズムのピッチを小さくすることが望ましい。特に、第２のプリズムシート６については、１個の透過表示領域（１個のシリンドリカルレンズ）に対して、３個以上のプリズムが割り当てられるようにすることが望ましい。
【実施例２】
【０１０２】
図１２乃至図１４は、本発明による実施例２の液晶表示装置の概略構成を説明するための模式図である。
図１２は、本発明による実施例２の液晶表示装置における液晶表示パネルの平面構成の一例を示す模式平面図である。図１３は、図１２のＧ−Ｇ’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。図１４は、図１２のＨ−Ｈ’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【０１０３】
実施例２の液晶表示装置において、実施例１の液晶表示装置と異なる点は、たとえば、図１２乃至図１４に示すように、第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７の配置方法のみである。
【０１０４】
実施例１の液晶表示装置では、たとえば、図４に示したように、ｘ方向に並んだ画素に着目すると、それらの画素の透過表示領域Ｕ６は、すべて、第１のシリンドリカルレンズ１６または第２のシリンドリカルレンズ１７のいずれか一方のレンズで集光された光が通過する。そのため、表示面を、ｙ方向に傾いた方向から斜めに観察したときに、主成分が第１のドメイン領域ＬＣ１を通過した光である画素が並んでいる列と、主成分が第２のドメイン領域ＬＣ２を通過した光である画素が並んでいる列とが、ｙ方向に交互に並んでいることになる。すなわち、実施例１の液晶表示装置は、たとえば、表示面をｙ方向に傾いた方向から斜めに見たときに、ｘ方向で隣接する画素が同じ色に着色する。
【０１０５】
これに対し、実施例２の液晶表示装置では、たとえば、図１２乃至図１４に示したように、ｘ方向に並んだ画素に対しても、ｘ方向で連続する３つの画素毎に、第１のシリンドリカルレンズ１６で集光された光が通過する画素と、第２のシリンドリカルレンズ１７で集光された光が通過する画素とが並ぶようにする。このとき、１つのシリンドリカルレンズは、たとえば、映像や画像の１ドット（１つの絵素）の色を表現する３つの画素に対して１つの割合で配置する。すなわち、実施例２の液晶表示装置では、映像や画像の１ドット（１つの絵素）毎に、第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７を市松格子状に配置している。
【０１０６】
このようにすると、表示面をｙ方向に傾いた方向から斜めに見たときに、ｙ方向に並んだ絵素は、主成分が第１のドメイン領域ＬＣ１を通過した光でなる絵素と、主成分が第２のドメイン領域ＬＣ２を通過した光でなる絵素が交互に並んでいる。また、ｘ方向に並んだ絵素についても、主成分が第１のドメイン領域ＬＣ１を通過した光でなる絵素と、主成分が第２のドメイン領域ＬＣ２を通過した光でなる絵素が交互に並んでいる。したがって、実施例２の液晶表示装置は、マルチドメインによる視野角特性の向上と、集光手段（第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７）による光利用効率の向上を両立させることができる。また、実施例２の液晶表示装置は、表示面をｙ方向から斜めに見たときに、ｘ方向で隣接する絵素の着色も補色関係になるので、実施例１の液晶表示装置に比べて、視野角特性をより向上させることができる。
【０１０７】
図１５は、実施例２の液晶表示装置における液晶表示パネルの平面構成の変形例を示す模式平面図である。
なお、図１５は、液晶表示パネル２をバックライト１側から見たときの平面図であり、かつ、第２の偏光板を省略している。
【０１０８】
実施例２の液晶表示装置における液晶表示パネル２の一例として、図１２乃至図１４に示した構成では、映像や画像の１ドット（１つの絵素）毎に、第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７を市松格子状に配置している。しかしながら、第１のシリンドリカルレンズ１６または第２のシリンドリカルレンズ１７を市松格子状に配置するときには、たとえば、図１５に示すように、画素（サブ画素）毎に、市松格子状に配置してもよい。
【実施例３】
【０１０９】
図１６および図１７は、本発明による実施例３の液晶表示装置の概略構成を説明するための模式図である。
図１６は、本発明による実施例３の液晶表示装置における液晶表示パネルの平面構成の一例を示す模式平面図である。図１７は、図１６のＪ−Ｊ’線における第２の基板およびシリンドリカルレンズの断面構成の一例を示す模式断面図である。
なお、図１６は、液晶表示パネル２をバックライト１側から見たときの平面図であり、かつ、第２の偏光板を省略している。
【０１１０】
実施例１および実施例２における液晶表示パネル２では、焦点距離が異なる第１のシリンドリカルレンズ１６と第２シリンドリカルレンズ１７とを所定の方向に交互に配置することで、第１のシリンドリカルレンズ１６で集光される光の焦点の位置と第２のシリンドリカルレンズ１７で集光される光の焦点の位置を変え、マルチドメインによる視野角特性の向上と集光手段による光利用効率の向上とを両立している。
【０１１１】
これに対し、実施例３では、たとえば、ｘ方向に並んだ複数の画素で共有され、かつ、焦点距離がｘ方向に沿って連続的に変動する第３のシリンドリカルレンズ２５を配置することで、マルチドメインによる視野角特性の向上と集光手段による光利用効率の向上とを両立させる。
【０１１２】
このとき、第３のシリンドリカルレンズ２５は、たとえば、図１６および図１７に示すように、レンズ幅および曲率半径が、それぞれ所定の範囲内で連続的に変化するように形成する。またこのとき、第３のシリンドリカルレンズ２５は、レンズ幅が最も広い位置が第１のシリンドリカルレンズ１６に相当し、レンズ幅が最も狭い位置が第２のシリンドリカルレンズ１７に相当するような構成にする。
【０１１３】
すなわち、第３のシリンドリカルレンズ２５は、レンズ幅が最大となる位置におけるレンズ幅をＤｘ、曲率半径をＲｘとし、屈折率をｎとしたときに、数式２から求めた焦点距離ｆｘｉが数式４の関係を満たすか、または数式３から求めた最良像点距離ｆｘｂが数式７の関係を満たすようにする。また、第３のシリンドリカルレンズ２５は、レンズ幅が最小となる位置におけるレンズ幅をＤｎ、曲率半径をＲｎとし、屈折率をｎとしたときに、数式２から求めた焦点距離ｆｎｉが数式５の関係を満たすか、または数式３から求めた最良像点距離ｆｎｂが数式８の関係を満たすようにする。
【０１１４】
また、第３のシリンドリカルレンズ２５は、エッジ部分２５ａ，２５ｂを正弦波状に変動させ、レンズ幅がＤｘの位置とＤｎの位置との間の部分におけるレンズ幅および曲率半径を連続的に変化させる。このようにすると、第３のシリンドリカルレンズ２５のｘ方向に沿った焦点距離は、レンズ幅がＤｘの位置における焦点距離と、レンズ幅がＤｎの位置における焦点距離との間で連続的に変化させることができる。したがって、実施例３の液晶表示装置は、第３のシリンドリカルレンズ２５のレンズ幅の変動周期を調整することで、実施例２の液晶表示装置と同様の効果が得られる。
【０１１５】
また、実施例３の液晶表示装置では、ｙ方向に並んだ複数の第３のシリンドリカルレンズ２５のうちの、端からｍ番目の第３のシリンドリカルレンズ２５におけるエッジ部分２５ａ，２５ｂのうちの一方のエッジ部分２５ａのｙ方向の位置ｙ＝ｆ１ｍ（ｘ）を、たとえば、下記数式１１にしたがって変動させる。
【０１１６】
【数４】
2010243945.tif 000006
【０１１７】
またこのとき、他方のエッジ部分２５ｂのｙ方向の位置ｙ＝ｆ２ｍ（ｘ）は、エッジ部分２５ａと同様の変動をし、かつ、変曲点がｘ方向にＤｃだけずれるように、たとえば、下記数式１２にしたがって変動させる。
【０１１８】
【数５】
2010243945.tif 000007
【０１１９】
このとき、レンズ幅の変化量が大きくなるようにするには、レンズのエッジ部分２５ａ，２５ｂのｙ方向の位置の変動周期Ｐｗとｘ方向のずれＤｃとの関係が、たとえば、Ｄｃ／Ｐｗ＝０．５になるようにすればよい。しかしながら、第３のシリンドリカルレンズ２５はレンズ幅の変化に合わせて曲率半径およびレンズの高さも変化する。したがって、Ｄｃ／Ｐｗ＝０．５にすると、たとえば、モアレが発生しやすくなる。モアレが発生しないようにするには、変動周期ＰｗやずれＤｃをランダムにするか、またはＤｃ／Ｐｗ≒０．５（≠０．５）にすることが望ましい。変動周期Ｐｗは、ウォーブリングが見えない程度に細かくすることが望ましい。そのため、Ｐｗは１００μｍ以下が望ましい。或いは、画素周期Ｐｃの３倍以下、望ましくは画素周期Ｐｃ以下とすることが望ましい。
【０１２０】
第３のシリンドリカルレンズ２５のエッジ部分２５ａ，２５ｂの位置が数式１１および数式１２にしたがって変動する場合、当該レンズの任意の位置でのレンズ幅Ｗｒｍは、下記数式１３のようになる。
【０１２１】
【数６】
2010243945.tif 000008
【０１２２】
したがって、数式１３から、ｍ番目の第３のシリンドリカルレンズ２５のレンズ幅の最大値Ｗｒｍａｘｍおよび最小値Ｗｒｍｉｎｍを求めると、それぞれ、下記数式１４および下記数式１５のようになる。
【０１２３】
【数７】
2010243945.tif 000009
【０１２４】
実施例３の液晶表示装置では、前述のように、第３のシリンドリカルレンズ２５を形成するときに、レンズ幅の変化にともなって曲率半径も変化させている。印刷法を用いて第３のシリンドリカルレンズ２５を形成する場合、当該第３のシリンドリカルレンズ２５は、通常、レンズ幅が広くなると曲率半径が大きくなる。そのため、印刷法を用いて第３のシリンドリカルレンズ２５を形成すると、レンズ幅が広い位置では焦点距離が長くなり、レンズ幅が狭い位置では焦点距離が短くなる。したがって、第３のシリンドリカルレンズ２５を形成するときには、Ｄｘ＝Ｗｒｍａｘｍ、Ｄｎ＝Ｗｒｍｉｎｍとし、レンズ幅が最大値Ｗｒｍａｘｍになる位置おける焦点距離、および最小値Ｗｒｍｉｎｍになる位置における焦点距離が、実施例１で説明した関係になるように形成すればよい。
【０１２５】
なお、第３のシリンドリカルレンズ２５を形成するときには、たとえば、レンズ幅が大きくなると曲率半径が小さくなるように形成することも可能である。その場合は、Ｄｎ＝Ｗｒｍａｘｍ、Ｄｘ＝Ｗｒｍｉｎｍとし、レンズ幅が最大値Ｗｒｍａｘｍになる位置おける焦点距離、および最小値Ｗｒｍｉｎｍになる位置における焦点距離が、実施例１で説明した関係になるように形成すればよい。
【０１２６】
ところで、第３のシリンドリカルレンズ２５の軸２５ｃは、レンズ幅方向のほぼ中心付近に来るので、ｍ番目の第３のシリンドリカルレンズ２５の軸２５ｃのｙ方向の位置ｙ＝ｆｃｍは、下記数式１６のように表される。
【０１２７】
【数８】
2010243945.tif 000010
【０１２８】
このとき、エッジ部分２５ａ，２５ｂの変動周期ＰｗとそのずれＤｃの関係がＤｃ／Ｐｗ≒０．５（≠０．５）であると、第３のシリンドリカルレンズ２５の軸２５ｃのｙ方向の位置は、ある幅Ｓｃを持って変動する。この変動幅Ｓｃは、下記数式１７で表され、透過表示領域Ｕ６の幅Ｗａよりも小さくなるようにすることが望ましい。
【０１２９】
【数９】
2010243945.tif 000011
【０１３０】
集光素子として第３のシリンドリカルレンズ２５を用いた場合、上記のような軸２５ｃのｙ方向の位置の変動によっても、各画素の透過表示領域Ｕ６に集光された光が通過するドメイン領域が変化するので、表示面を斜め方向から見たときの色付きが低減し、無彩色化する効果が得られる。また、第３のシリンドリカルレンズ２５のように軸２５ｃの位置が変動することで、たとえば、バックライト１のプリズムシートや液晶表示素子とのモアレを低減する効果も得られる。またさらに、第３のシリンドリカルレンズ２５は、レンズ幅の変動に合わせてレンズの高さも変化するので、集光方向と垂直な方向に対する光拡散性を付与でき、視野角を広げることができる。
【０１３１】
以上説明したように、実施例３の液晶表示装置によれば、マルチドメインによる視野角特性の向上と、集光手段（第３のシリンドリカルレンズ）による光利用効率の向上を両立させることができる。
【０１３２】
また、実施例３の液晶表示装置は、実施例１の液晶表示装置に比べて、視野角特性をより向上させることができる。
【実施例４】
【０１３３】
図１８乃至図２０は、本発明による実施例４の液晶表示装置の概略構成を説明するための模式図である。
図１８は、本発明による実施例４の液晶表示装置における液晶表示パネルの平面構成の一例を示す模式平面図である。図１９は、図１８のＫ−Ｋ’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。図２０は、図１８のＬ−Ｌ’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
なお、図１８は、液晶表示パネル２をバックライト１側から見たときの平面図であり、かつ、第２の偏光板を省略している。
【０１３４】
実施例１乃至実施例３では、バックライト１の構成が、たとえば、図１乃至図３に示したような構成であり、バックライト１から出射する光はｙ方向の拡がり角αｙが小さく、ｘ方向の拡がり角αｘが広い。そのため、実施例１乃至実施例３の液晶表示装置では、集光素子として、ｙ方向に曲率を有するシリンドリカルレンズを用いている。
【０１３５】
しかしながら、液晶表示装置で用いるバックライト１には、前述のように、ｘ方向の拡がり角αｘおよびｙ方向の拡がり角αｙがともに小さくなるようにしているものもある。したがって、このようなｘ方向およびｙ方向の指向性がともに高いバックライト１を有する液晶表示装置の集光素子としてシリンドリカルレンズを用いる場合、ｘ方向の視野角を広くするためには、たとえば、別の光学シートを配置して、ｘ方向の拡がり角αｘを広くする必要がある。
【０１３６】
このように、別の光学シートを配置すると、その分だけ液晶表示装置が厚くなる。
【０１３７】
実施例４では、ｘ方向およびｙ方向の指向性がともに高いバックライト１を有する液晶表示装置において、ｘ方向およびｙ方向の視野角を容易に広くすることができる集光素子として、たとえば、図１８乃至図２０に示したような、平面形状が六角形の第１のマイクロレンズ２６および第２のマイクロレンズ２７を用いる。
【０１３８】
このとき、第１のマイクロレンズ２６は、第１のシリンドリカルレンズ１６と同様に、集光される光の焦点の位置が液晶層１３よりも遠いレンズである。また、第２のマイクロレンズ２７は、第２のシリンドリカルレンズ１７と同様に、集光される光の焦点の位置が液晶層１３よりも近いレンズである。したがって、第１のマイクロレンズ２６を形成するときには、数式２から求められる近軸焦点距離または数式３から求められる最良像点距離が、実施例１で説明した第１のシリンドリカルレンズ１６と同様の条件を満たすように形成する。また、第２のマイクロレンズ２７を形成するときには、数式２から求められる近軸焦点距離または数式３から求められる最良像点距離が、実施例１で説明した第２のシリンドリカルレンズ１７と同様の条件を満たすように形成する。
【０１３９】
また、第１のマイクロレンズ２６および第２のマイクロレンズ２７は、ｘ方向に並んだ画素が、第１のマイクロレンズ２６で集光された光が通過する画素と、第２のマイクロレンズ２７で集光された光が通過する画素になるように配置している。このとき、バックライト１からの光の利用効率を高くするには、ｘ方向に並んだ画素の透過表示領域Ｕ６を千鳥状にし、第１のマイクロレンズ２６および第２のマイクロレンズ２７を千鳥状に配置することが望ましい。
【０１４０】
またさらに、第１のマイクロレンズ２６は、図１９および図２０に示したように、ｙ方向だけでなく、ｘ方向にも曲率を有する形状にする。また、図示は省略するが、第２のマイクロレンズ２７も、ｘ方向およびｙ方向に曲率を有する形状にする。このような構成の液晶表示パネル２と、全方位で指向性の高いバックライト１とを組み合わせると、たとえば、実施例１の液晶表示装置よりも高い光利用効率が得られる。
【０１４１】
図２１および図２２は、実施例４の液晶表示装置における液晶表示パネルの概略構成の一例と作用効果を説明するための模式図である。
図２１は、第２の薄膜積層体の平面構成の一例を示す模式平面図である。図２２は、図２１における透過表示領域と第１のマイクロレンズおよび第２のマイクロレンズとの関係の一例を示す模式平面図である。
【０１４２】
ＩＰＳ方式の液晶表示装置に実施例４の構成を適用する場合、液晶表示パネル２の第２の薄膜積層体１２は、たとえば、図２１に示したような構成にする。なお、図２１には、ｘ方向で連続する３画素分の平面構成を示しており、隣接する２本の走査信号線ＧＬと隣接する２本の映像信号線ＤＬで囲まれた領域が１つの画素に相当する。
【０１４３】
また、図２１に示した各画素の構成は、実施例１で挙げた構成、すなわち図８乃至図１０に示した構成と同じであり、ｘ方向で隣接する２つの画素におけるＴＦＴ素子の位置および画素電極ＰＸの形状が上下反転した関係になるようにしているだけである。したがって、図２１に示した画素の構成に関する詳細な説明は省略する。
【０１４４】
図２１に示した各画素における透過表示領域Ｕ６は、画素電極ＰＸの櫛歯状の部分である。このとき、各画素の画素電極ＰＸと共通電極ＣＴとの間に所定の電位差を与えると、それぞれの透過表示領域Ｕ６には、液晶層１３（液晶分子）が第１の方向ＯＰ１に配向した第１のドメイン領域ＬＣ１と、第２の方向ＯＰ２に配向した第２のドメイン領域ＬＣ２が生じる。
【０１４５】
また、各画素の透過表示領域Ｕ６と、第１のマイクロレンズ２６および第２のマイクロレンズ２７との関係は、たとえば、図２２のようになっている。このとき、バックライト１から出射した光は、平面形状が六角形である第１のマイクロレンズ２６および第２のマイクロレンズ２７の集光効果により、各画素の透過表示領域Ｕ６における中央付近の集光領域Ｕ７に、円状に近い強度分布で集光する。またこのとき、第１のマイクロレンズ２６と第２のマイクロレンズ２７は、焦点距離（焦点の位置）が異なるので、表示面をｙ方向に傾いた方向から斜めに見たときに、ｘ方向には、第１のドメイン領域ＬＣ１を通過した光が主成分の画素と、第２のドメイン領域ＬＣ２を通過した光が主成分の画素とが交互に並んでいる。したがって、実施例４の液晶表示装置は、マルチドメインによる視野角特性の向上と、集光素子（第１のマイクロレンズ２６および第２のマイクロレンズ２７）による光利用効率の向上を両立させることができる。
【０１４６】
また、携帯電話端末の表示部などに用いられる液晶表示装置には、高精細化にともない画素のサイズが非常に小さいものがある。このように画素のサイズが小さい液晶表示装置では、たとえば、画素境界において光が斜めに通過することがあり、これが混色となって観察されることがある。
【０１４７】
これに対し、実施例４の液晶表示装置では、第１のマイクロレンズ２６および第２のマイクロレンズ２７の平面形状を六角形にしているので、混色の原因になる、画素境界を斜めに通過する光路が生じなくなる。また、実施例４の液晶表示装置では、集光領域Ｕ７の寸法を画素の寸法よりも十分に小さくすることにより、たとえば、第１の基板９と第２の基板１０との合わせずれによる混色の発生も防ぐことができる。
【０１４８】
なお、実施例４の液晶表示装置における第１のマイクロレンズ２６および第２のマイクロレンズ２７の平面形状は、六角形に限らず、たとえば、円形にしてもよい。円形は六角形に比較して単純な形状であり、たとえば、液状の物体を滴下した際に自然にできる平面形状である。そのため、第１のマイクロレンズ２６および第２のマイクロレンズ２７の平面形状を円形にすると、たとえば、インクジェット法などのより簡便な方法で容易に形成することができる。
【０１４９】
また、実施例４の液晶表示装置のように、第１のマイクロレンズ２６および第２のマイクロレンズ２７による集光領域Ｕ７が概略円形になる場合は、たとえば、カラーフィルタの平面形状を円形にしてもよい。従来の液晶表示パネルにおけるカラーフィルタは、たとえば、フォトリソグラフィを利用して形成するのが一般的であるが、平面形状を円形にすることで、インクジェット法などのより簡便な方法で容易に形成することができる。
【０１５０】
また、図１８および図２２に示した例では、第１のマイクロレンズ２６および第２のマイクロレンズ２７のｘ方向の寸法（レンズ幅）が概ね等しくなっている。しかしながら、実施例４の液晶表示装置では、これに限らず、第１のマイクロレンズ２６および第２のマイクロレンズ２７のｘ方向の寸法を変えてもよい。
【０１５１】
また、液晶表示パネル２は、たとえば、第１の基板９上に柱状スペーサを形成し、各画素における液晶層１３の厚さ（セルギャップ）が均一になるようにしている。このとき、柱状スペーサの形成位置を、たとえば、保持容量形成部のように集光領域Ｕ７から十分に離れた位置にすると、液晶層１３に電界を印加したときの配向不良部（たとえば、配向方向の変化が不十分な部分）が集光領域Ｕ７におよばないようにすることができる。そのため、実施例４の液晶表示装置は、集光領域Ｕ７の配向不良を防ぐことができ、高コントラスト比を得ることができる。
【実施例５】
【０１５２】
図２３乃至図２５は、本発明による実施例５の液晶表示装置の概略構成を説明するための模式図である。
図２３は、本発明による実施例５の液晶表示装置における画素の配置方法の一例を示す模式平面図である。図２４は、第２の薄膜積層体の平面構成の一例を示す模式平面図である。図２５は、図２４における透過表示領域と第１のマイクロレンズおよび第２のマイクロレンズとの関係の一例を示す模式平面図である。
【０１５３】
実施例１乃至実施例４の液晶表示装置は、画素の配置がいわゆる格子状配置であり、縦方向（ｙ方向）および横方向（ｘ方向）の分解能が高い。そのため、実施例１乃至実施例４の液晶表示装置は、たとえば、ウインドウ表示を多用するパーソナルコンピュータ用の液晶ディスプレイなどに適している。
【０１５４】
これに対し、たとえば、デジタルスチルカメラの液晶モニタのような、写真などの自然画の表示をする液晶表示装置の場合は、画素の配置を、分解能の方位角依存性が少ないデルタ配置にすることが望ましい。デルタ配置というのは、たとえば、図２３に示すように、上下方向（ｙ方向）で隣接する画素の横方向（ｘ方向）の位置が画素ピッチＱの半分（Ｑ／２）だけずれており、ｘ方向で隣接する２つの画素と、当該２つの画素の境界の上または下にある１つの画素が、赤色フィルタを有する画素、緑色フィルタを有する画素、および青色フィルタを有する画素になる配置である。
【０１５５】
ＩＰＳ方式の液晶表示装置において画素をデルタ配置にする場合、第２の薄膜積層体１２は、たとえば、図２４に示すような構成にする。なお、図２４においても、隣接する２本の走査信号線ＧＬと隣接する２本の映像信号線ＤＬで囲まれた領域が１つの画素に相当する。
【０１５６】
また、画素をデルタ配置にする場合は、通常、個々の画素が概略正方形になるようにする。そのため、画素電極ＰＸは、たとえば、図２４に示したように、櫛歯状の部分と平板状の部分とが、ｘ方向に並ぶようにする。またこのとき、各画素の透過表示領域Ｕ６は、液晶層１３に電界を印加したときの第１のドメイン領域ＬＣ１と第２のドメイン領域ＬＣ２が上下方向に生じるようにする。
【０１５７】
このとき、集光素子として第１のマイクロレンズ２６および第２のマイクロレンズ２７を用いるとすると、それらの配置は、たとえば、図２５に示すように、第１のマイクロレンズ２６で集光された光が通過する画素の列と、第２のマイクロレンズ２７で集光された光が通過する画素の列とが、ｙ方向に交互に並ぶように配置する。
【０１５８】
またこのとき、第１のマイクロレンズ２６は焦点の位置が液晶層１３よりも遠いレンズであり、第２のマイクロレンズ２７は焦点の位置が液晶層１３よりも近いレンズである。したがって、第１のマイクロレンズ２６を形成するときには、数式２から求められる近軸焦点距離または数式３から求められる最良像点距離が、実施例１で説明した第１のシリンドリカルレンズ１６と同様の条件を満たすように形成する。また、第２のマイクロレンズ２７を形成するときには、数式２から求められる近軸焦点距離または数式３から求められる最良像点距離が、実施例１で説明した第２のシリンドリカルレンズ１６と同様の条件を満たすように形成する。
【０１５９】
第１のマイクロレンズ２６および第２のマイクロレンズ２７のような平面形状が六角形のレンズの場合も、印刷法で形成すると、通常、レンズ幅（寸法）が大きくなると曲率半径が大きくなる。そのため、第１のマイクロレンズ２６および第２のマイクロレンズ２７の焦点の位置（焦点距離）を変えるには、たとえば、図２５に示したように、第１のマイクロレンズ２６のｙ方向のレンズ幅Ｄｘを、第２のマイクロレンズ２７のｙ方向のレンズ幅Ｄｎよりも広くすればよい。
【０１６０】
実施例５の液晶表示装置においても、バックライト１から出射した光は、平面形状が六角形である第１のマイクロレンズ２６および第２のマイクロレンズ２７の集光効果により、各画素の透過表示領域Ｕ６における中央付近の集光領域Ｕ７に、円状に近い強度分布で集光する。またこのとき、第１のマイクロレンズ２６と第２のマイクロレンズ２７は、焦点距離（焦点の位置）が異なるので、表示面を斜めに見たときに、第１のドメイン領域ＬＣ１を通過した光が主成分の画素と、第２のドメイン領域ＬＣ２を通過した光が主成分の画素とがほぼ同数であり、かつ、均等に並んでいる。したがって、実施例５の液晶表示装置は、マルチドメインによる視野角特性の向上と、集光素子（第１のマイクロレンズ２６および第２のマイクロレンズ２７）による光利用効率の向上を両立させることができる。
【０１６１】
また、実施例５の液晶表示装置における第１のマイクロレンズ２６および第２のマイクロレンズ２７の平面形状は、六角形に限らず円形であってもよい。また、第１のマイクロレンズ２６および第２マイクロレンズ２７の平面形状を円形にする場合は、たとえば、カラーフィルタの平面形状を円形にしてもよい。
【０１６２】
また、図２５に示した例では、第１のマイクロレンズ２６および第２のマイクロレンズ２７のｘ方向の寸法（レンズ幅）が概ね等しくなっている。しかしながら、実施例５の液晶表示装置では、これに限らず、第１のマイクロレンズ２６および第２のマイクロレンズ２７のｘ方向の寸法を変えてもよい。
【０１６３】
また、図２４に示した例では、１本の映像信号線ＤＬに接続している半導体層２０（ＴＦＴ素子）と当該映像信号線ＤＬとの位置関係が、走査信号線ＧＬをまたぐ毎に反転する千鳥配置になっている。しかしながら、実施例５の液晶表示装置は、これに限らず、１本の映像信号線ＤＬに接続している半導体層２０（ＴＦＴ素子）と当該映像信号線ＤＬとの位置関係が、すべての画素で同じ関係になる整列配置になっていてもよい。
【実施例６】
【０１６４】
図２６および図２７は、本発明による実施例６の液晶表示装置の概略構成を説明するための模式図である。
図２６は、本発明による実施例６の液晶表示装置における液晶表示パネルの平面構成の一例を示す模式平面図である。図２７は、図２６のＭ−Ｍ’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【０１６５】
実施例１の液晶表示装置では、焦点の位置が液晶層１３よりも遠い第１のシリンドリカルレンズ１６と、焦点の位置が液晶層１３よりも近い第２のシリンドリカルレンズ１７とを、透過表示領域Ｕ６のドメイン分割方向（ｙ方向）に、１本ずつ交互に配置している。また、実施例１の液晶表示装置では、各シリンドリカルレンズ１６，１７の軸が、各透過表示領域Ｕ６におけるドメイン領域の境界と重なるようにしている。
【０１６６】
これに対し、実施例６の液晶表示装置では、たとえば、図２６および図２７に示すように、第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７を、それぞれ、２個一組として、ｙ方向に交互に配置する。
【０１６７】
また、実施例６の液晶表示装置では、各シリンドリカルレンズ１６，１７の軸が、各透過表示領域Ｕ６におけるドメイン領域の境界と重ならないようにした。このとき、第１のシリンドリカルレンズ１６の組は、互いの軸が遠ざかるように、言い換えると画素の境界から軸までの距離Ｇ１が、画素の境界からドメイン領域の境界までの距離Ｇ２よりも長くなるように配置した。一方、第２のシリンドリカルレンズ１７の組は、互いの軸が近づくように、言い換えると画素の境界から軸までの距離Ｇ３が、画素の境界からドメイン領域の境界までの距離Ｇ２よりも短くなるように配置した。
【０１６８】
このとき、ｙ方向で隣接する２つの画素の組に着目すると、一方の画素の透過表示領域Ｕ６を通過する光は、主として第１のドメイン領域ＬＣ１を通過した光であり、他方の画素の透過表示領域Ｕ６を通過する光は、主として第２のドメイン領域ＬＣ２を通過した光である。したがって、実施例６の液晶表示装置は、マルチドメインによる視野角特性の向上と、集光素子（第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７）による光利用効率の向上を両立させることができる。
【０１６９】
また、実施例６の液晶表示装置では、各シリンドリカルレンズ１６，１７の軸とドメイン領域の境界との位置をずらすことで、表示面を斜め方向から見たときの色付きを低減する。そのため、実施例６の液晶表示装置は、実施例１の液晶表示装置と異なり、第１のシリンドリカルレンズ１６の焦点の位置が液晶層１３よりも遠くなり、第２のシリンドリカルレンズ１７の焦点の位置が液晶層１３よりも近くなるようにしなくても、表示面を斜め方向から見たときの色付きを低減することができる。すなわち、実施例６の液晶表示装置では、レンズ幅および焦点距離が異なる２種類のシリンドリカルレンズ１６，１７を用いる代わりに、たとえば、レンズ幅が異なり、かつ、焦点距離が同一の２種類のシリンドリカルレンズを用いることも可能である。その場合、当該２種類のシリンドリカルレンズは、焦点の位置が液晶層１３に対して、バックライト１側から遠くなるようにすることが望ましい。
【０１７０】
またこのとき、２種類のシリンドリカルレンズの最良像点位置が液晶層１３中にくるようにすると、たとえば、透過表示領域Ｕ６を通過する光の光量を多くすることができる。また、最良像点位置が液晶層１３よりも遠くなるようにすると、たとえば、輝度角度変化をなめらかにすることができる。
【０１７１】
また、透過表示領域Ｕ６または透過開口率が大きい液晶表示装置は、レンズの軸をずらしたときの透過特性の変化が小さい。そのため、実施例６の集光素子の構成は、特に、透過開口率が大きい液晶表示装置に対して有効である。
【０１７２】
また、実施例６の液晶表示装置におけるバックライト１は、出射する光が液晶表示パネル２（第２の偏光板１５）の光入射面に対して垂直であることが望ましいが、垂直にならずある角度範囲の間で傾いていてもよい。その場合は、バックライト１から出射する光の出射角度に合わせて、第１のシリンドリカルレンズ１６および第２のシリンドリカルレンズ１７の位置を調整すればよい。すなわち、バックライト１から出射した光の輝度が最大となる角度の光が、第１のシリンドリカルレンズ１６または第２のシリンドリカルレンズ１７によって集光されるときに、各シリンドリカルレンズの軸と、透過開口領域Ｕ６の中心（ドメイン領域の境界）が光学的に一致していると考えればよい。
【０１７３】
以上、本発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることはもちろんである。
【０１７４】
たとえば、前記実施例では、ＩＰＳ方式の液晶表示パネル２を例に挙げているが、本発明は、表示モードを限定するものではなく、各画素の透過表示領域がマルチドメイン化されている液晶表示パネルであればよいことはもちろんである。すなわち、本発明の集光手段の構成は、たとえば、マルチドメイン化されたＶＡ（Vertical  Alignment）モードの液晶表示パネルなどにも適用できる。
【０１７５】
また、前記実施例では各画素の透過表示領域Ｕ６が第１のドメイン領域ＬＣ１と第２のドメイン領域ＬＣ２の２つのドメイン領域に分割される場合を挙げているが、１つの透過開口領域Ｕ６におけるドメイン領域の数は適宜変更可能であり、たとえば、４つのドメイン領域に分割される液晶表示パネルや、あるいは放射状に液晶を配向させて配向方向を連続的に変化させている液晶表示パネルに対しても、本発明の集光素子の構成を適用できることはもちろんである。１つの透過表示領域Ｕ６を２分割より多く分割する場合には、分割領域の配置に合わせてレンズの焦点距離も２軸方向、あるいはすべての方位で焦点距離を変えることが望ましい。
【符号の説明】
【０１７６】
１  バックライト
２  液晶表示パネル
３  光源
４  導光板
５  第１のプリズムシート
６  第２のプリズムシート
７  反射シート
８  光
９  第１の基板
１０  第２の基板
１１  第１の薄膜積層体
１２  第２の薄膜積層体
１３  液晶層
１４  第１の偏光板
１５  第２の偏光板
１６  第１のシリンドリカルレンズ
１７  第２のシリンドリカルレンズ
１８  遮光膜
１９  下地層
２０  半導体層
２１  第１の絶縁層
２２  第２の絶縁層
２３  第３の絶縁層
２４  第４の絶縁層
２５  第３のシリンドリカルレンズ
２６  第１のマイクロレンズ
２７  第２のマイクロレンズ
Ｕ６  透過表示領域
Ｕ７  集光領域
ＬＣ１  第１のドメイン領域
ＬＣ２  第２のドメイン領域
ＢＭ  ブラックマトリクス
ＧＬ  走査信号線
ＤＬ  映像信号線
ＳＤ  ソース電極
ＰＸ  画素電極
ＣＴ  共通電極
ＯＲ１  第１の配向膜
ＯＲ２  第２の配向膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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