(57)【要約】 【課題】  表示画面の全視角方向において良好な視認性を得ることができ、しかも経済的な液晶表示装置を提供すること。【解決手段】  ２枚の透明基板間に液晶が封入された液晶セル２と、前記液晶セル２の視認側および反視認側にそれぞれ配設された偏光板３、４と、光の入射角によって光散乱性を異ならせる２枚の異方性散乱フィルム５、６と、バックライト７とを有する液晶表示装置における前記２枚の異方性散乱フィルム５、６は、前記液晶セル２より視認側に配設し、２枚の異方性散乱フィルム５、６のうち、液晶セルに近い側の異方性散乱フィルム５の光の散乱の中心となる入射角をθｈ１、視認側に近い側の異方性散乱フィルム６の光散乱の中心となる入射角をθｈ２とした場合に、フィルム面に対する法線方向を基準として、      ０°＜θｈ１＜２０°              …（１）式      ２０°＜θｈ２−θｈ１＜６０°      …（２）式の条件式を満たすように構成する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の透明基板間に液晶が封入された液晶セルと、前記液晶セルの視認側および反視認側にそれぞれ配設された偏光板と、光の入射角によって光散乱性を異ならせる２枚の異方性散乱フィルムと、バックライトとを有する液晶表示装置であって、
前記２枚の異方性散乱フィルムは前記液晶セルより視認側に配設されており、          ０°＜θｈ１＜２０°              …（１）式
２０°＜θｈ２−θｈ１＜６０°      …（２）式
但し、
θｈ１：フィルム面に対する法線方向をθ０°とする、２枚の異方性散乱フィルムのうち液晶セルに近い側の異方性散乱フィルムの光の散乱の中心となる入射角
θｈ２：フィルム面に対する法線方向をθ０°とする、２枚の異方性散乱フィルムのうち視認側に近い側の異方性散乱フィルムの光の散乱の中心となる入射角
の条件を満たすように構成されている液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶は、ねじれネマティックモード液晶であり、
前記２枚の異方性散乱フィルムは、その光の散乱の中心となる入射角のフィルム面における方向が、異方性散乱フィルムのない状態において前記透明基板面の法線方向から角度をもって視認した場合に階調反転が生じる軸の前記透明基板面における方向と合致するように配設されている請求項１の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視野角特性を改良したＴＦＴ液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビ、パーソナルコンピュータ、携帯電話等の表示画面に多く利用されている、ＴＮ（Twisted Nematic）モードのＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）液晶は、高画質、薄型、低消費電力等の特徴を有する一方で、視野角が狭いという問題点があった。そこで、従来より、多くの解決策が検討されている。
【０００３】
例えば、無電圧状態において透過率あるいは反射率が最大となって画面が白くなるノーマリーホワイト・ＴＮモードのＴＦＴ液晶においては、光学補償フィルム（特許文献１参照、WＶフィルム：富士フイルム社製）を配設することで、視野角特性の改善を図ることがなされている。その結果、上下左右のうち、３方向までは良好な見映えを得ることができるようになったが、未だ、１方向においては、中間調表示を行なう場合に明暗の反転（以下、階調反転という）が生じたり、真っ黒な画面（以下、黒潰れという）となったりする問題が残っている。
【０００４】
また、液晶の駆動方向を変えることで見る角度による色の変化を少なくさせて、上下左右の全方向において良好な見映えを得ることのできるＴＦＴ液晶（例えば、ＩＰＳ方式の液晶立）、MVA方式の液晶）も開発されている。しかしながら、これらの液晶は設計が困難なため機種をあまり増やすことができず、製造コストも高くなるといった問題がある。
【０００５】
そこで、従来のＴＮモードの液晶をそのまま利用することとし、この液晶に組み合わせる外部のフィルム等で、残りの１方向の階調反転と黒潰れの問題を改善することが検討されている。
【０００６】
具体的には、マイクロレンズアレイを用いる方法（特許文献２参照）、異方性散乱フィルムを用いる方法（特許文献３参照）である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２５６５６４４号公報
【特許文献２】特開２００１−３３７８３号公報
【特許文献３】特開２００２−９０５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、散乱フィルムや異方性散乱フィルムを１枚のみ設けただけでは、階調反転の抑制効果が十分ではない。また、マクロレンズアレイを用いれば、安価に製造することができず、非常に高価なものとなる。
【０００９】
さらには、表示画面に文字等を表示する場合には、にじみの発生も抑制したい。
【００１０】
そこで、本発明は、表示画面の全方向において良好な視認性を示すことができ、多彩な機種にも対応可能な液晶表示装置を安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題を解決するため、本発明の液晶表示装置は、２枚の透明基板間に液晶が封入された液晶セルと、前記液晶セルの視認側および反視認側にそれぞれ配設された２枚の偏光板と、光の入射角によって光散乱性を異ならせる２枚の異方性散乱フィルムと、バックライトとを有する液晶表示装置であって、
前記２枚の異方性散乱フィルムは前記液晶セルより視認側に配設されており、              ０°＜θｈ１＜２０°              …（１）式
２０°＜θｈ２−θｈ１＜６０°    …（２）式
但し、
θｈ１：フィルム面に対する法線方向をθ０°とする、２枚の異方性散乱フィルムのうち液晶セルに近い側の異方性散乱フィルムの光の散乱の中心となる入射角
θｈ２：フィルム面に対する法線方向をθ０°とする、２枚の異方性散乱フィルムのうち視認側に近い側の異方性散乱フィルムの光の散乱の中心となる入射角
の条件を満たすように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
これにより、光の散乱の中心となる入射角が（１）式、（２）式の関係を満たす２枚の異方性散乱フィルムを液晶セルより視認側に配設することにより、液晶セルを透過する光を２段階で散乱させつつ、透明基板の表面に平行に近く射出することが可能となる。
【００１３】
さらには、前記液晶は、ねじれネマティックモード液晶であり、前記２枚の異方性散乱フィルムは、その光の散乱の中心となる入射角のフィルム面における方向が、異方性散乱フィルムのない状態において透明基板面の法線方向から角度をもって視認した場合に階調反転が生じる軸の基板面における方向と合致するように配設されている点を特徴とする。
【００１４】
これにより、ねじれネマティックモード液晶を用いた表示装置で、異方性散乱フィルムのない状態において透明基板面の法線方向から角度をもって視認した場合に階調反転が生じる軸の基板面における方向において階調反転の発生を抑止することができる。よって、全視角方向において良好な視認性を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の液晶表示装置によれば、表示画面の全視角方向において良好な視認性を得ることができ、しかも経済的であるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の液晶表示装置の第１実施例の積層構造を示す説明図
【図２】図１の液晶表示装置における表示パネルの配向膜のラビング方向、偏光板の吸収軸の軸方向、異方性散乱フィルムの拡散軸の軸方向、階調反転方向、および視角方向の位置関係を示す説明図
【図３】本発明の液晶表示装置の第２実施例の積層構造を示す説明図
【図４】本発明の液晶表示装置の第１比較例の積層構造を示す説明図
【図５】本発明の液晶表示装置の第２比較例の積層構造を示す説明図
【図６】本発明の液晶表示装置の第３比較例の積層構造を示す説明図
【図７】本発明の液晶表示装置の第４比較例の積層構造を示す説明図
【図８】本発明の液晶表示装置の全視角方向における視認性の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の液晶表示装置について、比較例を含めて、図１乃至図８を用いて説明する。なお、以下の記述において、液晶セルの表示面を時計の表示面とした場合における３時方向を基準（０°）とした、面内における軸の反時計回りの回転方向をφで表し、面に対する法線方向を基準（０°）とした軸の傾き角度をθで表す。また、図１および図３乃至図７は、説明の都合上、各部材間を空けて配列しているが、実際の液晶表示装置においては、各部材は空間を設けずに直接、積層されているものとする。
【００１８】
本実施形態の液晶表示装置１は、図１および図２に示すように、２枚の透明基板間にねじれネマティック（ＴＮ）モード液晶が封入された液晶セル２と、前記液晶セル２の反視認側に配設された第１偏光板３および視認側に配設された第２偏光板４からなる２枚の偏光板３、４と、前記液晶セル２より視認側に配設された２枚の異方性散乱フィルム５、６と、バックライト７とを有する。なお、左右方向の視角特性を良好とするため、それぞれの偏光板３、４にＷＶフィルムを積層することが好ましい。
【００１９】
前記２枚の異方性散乱フィルム５、６は、特定方向から入射される光を強く散乱し、その他の方向から入射される光を透過させる特性を有し、その光の散乱の中心となる入射角のフィルム面における方向（以下、散乱中心方向ともいう）が、異方性散乱フィルムのない状態において透明基板面の法線方向から角度をもって視認した場合に階調反転が生じる軸の基板面における方向（以下、階調反転方向ともいう）と合致するように配設されている。一般に、階調反転方向は反視角方向と一致している。
【００２０】
さらに、２枚の異方性散乱フィルム５、６は、液晶セルに近い側に配設された第１異方性散乱フィルム５の光の散乱の中心となる入射角をθｈ１、視認側に近い側に配設された第２異方性散乱フィルム６の光散乱の中心となる入射角をθｈ２とした場合に、フィルム面から法線方向を基準（θ０°）として、
０°＜θｈ１＜２０°              …（１）式
２０°＜θｈ２−θｈ１＜６０°    …（２）式
の条件式を満たすように構成されている。
【００２１】
以下、本発明について、２つの実施例と４つの比較例を挙げて具体的に説明する。
【００２２】
なお、以下の実施例および比較例に示す液晶表示装置１の共通事項として、前記ＴＮモードのＴＦＴ型液晶パネルは従来公知の構成を有しており、表示画面における１２時方向が視角方向、これに相対する６時方向が反視角方向とされている（図８参照）。
【００２３】
液晶層を挟んで対向配置された２枚の配向膜の内、反視認側に配設された第１配向膜のラビング方向（ラビング軸の軸方向）は、３時方向をφ０°とした場合のφ３１５°方向とされており、視認側に配設された第１配向膜の配向膜のラビング方向（ラビング軸の軸方向）はφ４５°方向とされている。
【００２４】
液晶セル２を挟んで対向配置され、光の振動方向を規制する第１偏光板３および第２偏光板４は、いずれも近接する配向膜のラビング方向と同一の方向に吸収軸を配置する。すなわち、第１偏光板３は吸収軸の軸角が前記第１配向膜のラビング方向と同じφ３１５°方向、第２偏光板４は吸収軸の軸角が第２配向膜のラビング方向と同じφ４５°方向となるようにして配設する。なお、本実施例においては、それぞれの偏光板に対し、ＷＶフィルム（富士フイルム社製）を積層している。そして、各ＷＶフィルムの配向方向は、視認側のＷＶフィルムがφ４５°、反視認側のＷＶフィルムがφ３１５°となっている。
【００２５】
このように液晶セル２の反視認側と視認側にそれぞれ第１偏光板３、第２偏光板４が配設されたＴＮモードのＴＦＴ型液晶パネルは、３時方向をφ０°とした場合のφ２７０°方向、すなわち、表示画面における下方向（６時方向）に強い階調反転と黒潰れが生じるように構成されている。つまり、反視角方向が階調反転方向となる。
【００２６】
＜第１実施例＞
本実施例の液晶表示装置１は、図１に示すように、ノーマリーホワイトＴＮモードのＴＦＴ液晶パネル２の視認側に配設された第２偏光板４の上に、異方性散乱フィルム５、６としてのマイクロピラーフィルムが２枚重ね合わせて配設されている。
【００２７】
異方性散乱フィルムは、入射角によって光散乱性を異ならせる特性を有する光学フィルム（入射光を特定方向に拡散・透過させる特性を有する光学フィルム）であり、今回は、巴川製紙所社製のマイクロピラーフィルムを用いる。マイクロピラーフィルムは散乱性の入射角度依存性を有する異方性散乱フィルムで、最大散乱角度±θ２０°前後までの光を強く散乱させる（以上、図２参照）。なお、マイクロピラーフィルムは、マイクロピラーの傾き方向が散乱中心方向と一致している。
【００２８】
なお、異方性散乱フィルムの光の散乱の中心となる入射角（フィルム面に対し法線方向を基準（θ０°）とする、散乱の中心となる角度）を「散乱中心角θｈ」という。
【００２９】
液晶セルに近い側に配設された第１異方性散乱フィルム５と、視認側に近い側に配設された第２異方性散乱フィルム６のそれぞれは、その散乱中心方向を前記階調反転方向と同じ方向、すなわち、該液晶セルの反視角方向に向けて配設されている。
【００３０】
また、本実施例において、第１異方性散乱フィルム５の散乱中心角θｈ１はθ１０°、第２異方性散乱フィルム６の散乱中心角θｈ２はθ４５°とされている。
【００３１】
このように配置された第１異方性散乱フィルム５および第２異方性散乱フィルム６は、それぞれの散乱中心角θｈ１、θｈ２が前記（１）式と（２）式の関係を満たすものとなっている。
【００３２】
このように構成された第１実施例の液晶表示装置１においては、バックライトの光源を出射された光は、第２偏光板４を透過し、液晶セル、第１偏光板を透過した後、第１異方性散乱フィルム５の層内へ進行する。
【００３３】
このとき、液晶パネル２をパネル面の法線方向に通過した、階調反転のない光の一部が、散乱中心角θｈ１がθ１０°の傾斜を持つ第１異方性散乱フィルム５により、階調反転方向へθ４５°前後まで散乱される。この散乱された光がさらに、階調反転方向へ散乱中心角θｈ２がθ４５°の傾斜を持つ第２異方性散乱フィルム６で散乱されることで、最終的に、フィルム面と平行に近い角度まで散乱される。
【００３４】
このように２枚の異方性散乱フィルム５、６により、２段階で光が散乱された結果、液晶セルの反視角方向（６時方向）、すなわち、表示画面における下方向（６時方向）の階調反転を解消し、黒潰れを大幅に軽減することができた。
【００３５】
また、正面のコントラストも、マイクロピラーフィルムを追加しない状態（比較例１参照）に比べ、１割程度の低下で良好であった。これにより、高価な部材を使用せずに、上下左右のいずれの視角方向からみても、実用上十分な見映えを確保することができた。
【００３６】
＜第２実施例＞
本実施例の液晶表示装置１は、図３に示すように、ノーマリーホワイトＴＮモードのＴＦＴ液晶パネル２の視認側において、液晶セルと第２偏光板４との間に、第１実施例と同様の第１異方性散乱フィルム５および第２異方性散乱フィルム６が２枚重ね合わせて配設されている。
【００３７】
このように構成された第２実施例の液晶表示装置１においても、前述の第１実施例と同様に２枚の異方性散乱フィルムが作用し、ほぼ同様に、表示画面における６時方向（反視角方向）の階調反転を解消し、黒潰れを大幅に軽減することができた。
【００３８】
第１実施例との相違点を挙げれば、本実施例の構成は第１実施例に比して、液晶セルを通過した光が散乱されるまでの距離が短くなっているため、光の散乱によるにじみの発生を抑制することができた。よって、表示画面に表示される情報が文字等である場合には、本実施例の構成の方が、にじみが生じてない点では視認し易く、適したものとなる。但し、光が第２偏光板４を透過する前に散乱しているので、正面からのコントラストは第１実施例の場合と比べて劣る。
【００３９】
なお、第１実施例、第２実施例において用いた２枚の異方性散乱フィルムは、散乱中心角が１０°と４５°のものを組み合わせて使用しているが、この数値に限るものではなく、前述の（１）式、（２）式の関係を満たすものであればよい。前述の第１実施例、第２実施例のように、ＷＶフィルムを適用したノーマリーホワイトモードは、視認方向と一致させた階調発生方向での実用的な視認角度は、パネル面の法線方向からθ２０°程度までである。したがって、第１異方性散乱フィルム５の散乱中心角θｈ１はこの角度に合わせてθ２０°以下とすることが望ましい。また、本願発明は、この第１異方性散乱フィルム５で散乱された光をさらに第２異方性散乱フィルム６で深い角度（基板と平行に近い角度）まで散乱させるので、第２異方性散乱フィルム６の散乱中心角θｈ２は、θｈ１との差が大きすぎても、小さすぎても好ましくない。具体的には、差がθ２０°以下であると深い角度まで光が届かず、差がθ６０°以上であると、第１異方性散乱フィルム５で散乱した光が第２異方性散乱フィルム６で散乱できない。したがって、（２）式のように、散乱中心角θｈ２−θｈ１は、θ２０〜６０°の範囲に入るように設定することが望ましい。
【００４０】
＜第１比較例＞
本比較例の液晶表示装置１は、従来の基本的な構成の液晶表示装置１であり、図４に示すように、ノーマリーホワイトＴＮモードのＴＦＴ液晶パネル２のみが配設されており、異方性散乱フィルムのみならず、追加の光学フィルムは１枚も配設されていない。
【００４１】
このように構成された第１比較例の液晶表示装置１においては、前述のように、表示画面における上左右の３方向では良好な見映えが得られたが、表示画面における反視角方向（６時方向）では、パネル面に対し法線方向を基準としてθ２５°を超えたあたりの角度から、強い階調反転と黒潰れが観察され、視認に耐えなかった。
【００４２】
＜第２比較例＞
本比較例の液晶表示装置１は、図５に示すように、ノーマリーホワイトＴＮモードのＴＦＴ液晶パネル２の視認側に配設された第２偏光板４の上に、ヘイズ８０の等方性散乱フィルム８が１枚配設されている。
【００４３】
このように構成された第２比較例の液晶表示装置１においては、表示画面における反視角方向（６時方向）の階調反転と黒潰れは、第１比較例に比べれば軽減したものの、その効果は弱く、また、正面のコントラストも半減し、実用に耐えるものではなかった。
【００４４】
＜第３比較例＞
本比較例の液晶表示装置１は、図６に示すように、ノーマリーホワイトＴＮモードのＴＦＴ液晶パネル２の視認側に配設された第２偏光板４の上に、第１実施例、第２実施例において用いた、パネル面の法線方向に対する散乱中心角θｈ１をθ１０°とするマイクロピラーフィルムからなる第１異方性散乱フィルム５が１枚配設されている。
【００４５】
このように構成された第３比較例の液晶表示装置１においては、パネル面に対し法線方向を基準としてθ４５°程度までは良好な見映えであったが、それを超えて下方向により大きな角度になると、強い階調反転と黒潰れが発生し、視認に耐えなかった。また、正面のコントラストは１割程度低下した。
【００４６】
＜第４比較例＞
本比較例の液晶表示装置１は、図７に示すように、ノーマリーホワイトＴＮモードのＴＦＴ液晶パネル２の視認側に配設された第２偏光板４の上に、第１実施例、第２実施例において用いた、パネル面の法線方向に対する散乱中心角θｈ１をθ４５°とするマイクロピラーフィルムからなる第２異方性散乱フィルム６が１枚配設されている。
【００４７】
このように構成された第４比較例の液晶表示装置１においては、パネル面に対し法線方向を基準としてθ８０°までの範囲で階調反転は解消したものの、黒潰れが発生し、写真などの自然画像では視認に耐えるものではなかった。なお、正面のコントラストは１割程度低下した。
【００４８】
【表１】
2010276682.tif 000003
【００４９】
この表１は、前述の２つの実施例と４つの比較例の観察結果を比較する比較表である。
【００５０】
この観察結果からも明らかなように、本発明の液晶表示装置の２つの実施例においては、図８に示すように、階調反転方向である表示画面の反視角方向の視認性を向上させることができた結果、表示画面の全視角方向において良好な視認性を得ることが可能となった。第２実施例の構成とすれば、にじみの発生も抑制することが可能となり、表示画面に文字等を表示する場合に好適な液晶表示装置とすることができた。
【００５１】
そして、本発明の液晶表示装置は２枚の異方性散乱フィルムを追加するという簡単な構成で従来の問題を解消することができ、経済的（安価）である。
【００５２】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、２枚の異方性散乱フィルムの間に偏光板を介在させてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１  液晶表示装置
２  液晶セル
３  第１偏光板
４  第２偏光板
５  第１異方性散乱フィルム
６  第２異方性散乱フィルム
７  バックライト
８  等方性散乱フィルム
【図１】
2010276682.tif 000004
【図２】
2010276682.tif 000005
【図３】
2010276682.tif 000006
【図４】
2010276682.tif 000007
【図５】
2010276682.tif 000008
【図６】
2010276682.tif 000009
【図７】
2010276682.tif 000010
【図８】
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