(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板と、
前記一対の基板の間に配置され、電圧無印加時に光学等方性を生じるとともに、電圧印加時に光学異方性を生じる媒体と、
前記一対の基板のうち、一方に形成される画素電極と、他方に形成される共通電極とを有する表示装置と、
線光源と、側面が該線光源に沿って配置された導光板を含み、該導光板から前記媒体へ光を出射する照明部と、を有し、
前記照明部は、前記光を、前記表示装置を構成する一対の基板の法線方向に対して斜めに、前記表示装置の媒体に入射させることを特徴とする表示パネルであって、
前記表示パネルは、更に、前記斜めに入射した光を前記一対の基板の法線方向に変換する光方向変換部を有することを特徴とする表示パネル。
【請求項２】
前記光は、前記照明部から出射される光のうち、最大輝度を有する光であることを特徴とする請求項１記載の表示パネル。
【請求項３】
前記一対の基板は、前記媒体から遠い方の面に、それぞれ、偏光板を有することを特徴とする請求項１記載の表示パネル。
【請求項４】
前記照明部は、前記光を、前記一対の基板の法線方向に対して、空気中で４０度以上９０度未満の角度で入射させることを特徴とする請求項１記載の表示パネル。
【請求項５】
前記媒体は、前記画素電極と前記共通電極間の電位差が０の時、３次元的に屈折率略等方であって、前記画素電極と前記共通電極間に電位差が生じた時、電気光学効果により屈折率異方性が誘起される性質を有することを特徴とする請求項１記載の表示パネル。
【請求項６】
前記導光板の前記一対の基板から遠い方の面は、前記一対の基板に平行な方向に対して、１°以上の角度で傾斜することを特徴とする請求項１記載の表示パネル。
【請求項７】
前記画素電極と前記共通電極間隔をｄ（ｎｍ）、
前記媒体に印加される前記一対の基板の法線方向の電界をE、
前記媒体のＥが０の時の屈折率をｎ０、
前記媒体の屈折率に比例する比例定数をｋ、
前記媒体の前記基板法線方向の屈折率をｎ０＋ｋＥ２、としたとき、
前記媒体に発現する
【数１４】
0005636201.tif 000015
で表わされる実効リタデーションＲ’が、前記光の波長５５０ｎｍに対して、２４０ｎｍ≦Ｒ’≦３１０ｎｍであることを特徴とする請求項１記載の表示パネル。
【請求項８】
前記一対の基板の法線方向にから見た際、前記それぞれの偏光板の吸収軸がなす角のうち小さい方の角φＰが、６０°≦φＰ≦８８°であって、
前記光の方位は、前記各偏光板の吸収軸とφＰ／２の角度をなすことを特徴とする請求項１記載の表示パネル。
【請求項９】
前記偏光板偏光層の屈折率をｎＰとしたとき、前記角φPが
【数１５】
0005636201.tif 000016
を満たすことを特徴とする請求項８記載の表示パネル。
【請求項１０】
前記表示パネルは、更に、
前記各偏光板と前記媒体の間にそれぞれ配置された複屈折性フィルムを有し、
前記照明部は、前記光を、前記一対の基板の法線方向からみて、全方位へ出射し、
前記各偏光板の吸収軸は互いに直交し、
前記各複屈折性フィルムの遅相軸は互いに直交し、
前記各偏光板の吸収軸の一方と前記各複屈折性フィルムの遅相軸がなす小さい方の角度は４５°であって、
前記各複屈折性フィルムのリタデーションは、波長５５０ｎｍの前記光に対して、１００ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の表示パネル。
【請求項１１】
前記各複屈折性フィルムは、Ｎｚ係数が０．４以上０．６以下であることを特徴とする請求項１０記載の表示パネル。
【請求項１２】
前記表示パネルは、更に
互いに隣接する前記各偏光板の一方と、前記各複屈折性フィルムの一方の間に、光学位相補償フィルムを有し、
前記光学位相補償フィルムは、
Ｎｚ係数が０．４以上０．６以下であって、
波長５５０ｎｍの前記光に対してリタデーションが２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であって、
前記一対の基板の法線方向からみて、前記各偏光板の吸収軸の一方と、前記光学位相補償フィルムの遅相軸は、平行または直交することを特徴とする請求項１０記載の表示パネル。
【請求項１３】
前記光線方向変換部は、プリズムシートであることを特徴とする請求項１記載の表示パネル。
【請求項１４】
前記光線方向変換部は、
プリズムシートと、
前記プリズムシートから出射された光を散乱する散乱シートを有することを特徴とする請求項１記載の表示パネル。
【請求項１５】
前記散乱シートは、内部に散乱された複数の粒子を有し、
前記散乱粒子の平均直径をＬ（ｎｍ）としたとき、０．４＜πＬ／５５０＜３であることを特徴とする請求項１４記載の表示パネル。
【請求項１６】
前記各偏光板は、前記媒体から遠い方の面に、反射防止膜を有することを特徴とする請求項３記載の表示パネル。
【請求項１７】
前記反射防止膜の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率をｎR、膜厚をｄR ｎｍとしたとき、１≦ｎＲ＜１．５であって、
【数１６】
0005636201.tif 000017
を満たすことを特徴とする請求項１６記載の表示パネル。
【請求項１８】
前記照明部は、
複数の点光源と、
前記各点光源からの光を、前記一対の基板の法線方向に対して、前記所定の角度を有して、前記媒体に入射させるレンズと、
前記レンズからの光を拡散する拡散部と、
を有することを特徴とする請求項１０記載の表示パネル。
【請求項１９】
前記媒体は、電圧無印加時に光学等方性を生じるとともに、電圧印加時に光学異方性を生じる液晶であることを特徴とする請求項１記載の表示パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示パネルまたは表示パネルを用いた表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からツイステッドネマチック表示方式(以下、「ＴＮ方式」)の液晶表示パネルが知られている。また、当該ＴＮ方式の液晶表示素子における液晶のコントラスト比（以下、「ＣＲ」）と視野角特性を改善するための液晶表示素子の方式として、たとえばインプレーンスイッチング（横電界）表示方式(以下、「ＩＰＳ方式」)や、マルチドメインバーチカルアライメント表示方式（以下、「ＶＡ方式」）が知られている。
【０００３】
しかし、上記のようなＴＮ方式、ＩＰＳ方式、または、ＶＡ方式において、液晶層に使用されるネマチック液晶材料は、分子の熱的な揺らぎに起因される光散乱を示す。当該光散乱により黒表示においても光が透過するため、ＩＰＳ方式及びＶＡ方式のような電圧無印加時に黒表示するいわゆるノーマリーブラックの液晶表示パネルにおいては、原理的にＣＲの低下が避けられない。
【０００４】
さらに、当該液晶層の自己配向性による配向変化を利用することから、十分な速度の応答性を確保することができない。よって、特に動画表示において画質が劣化するという問題がある。また、当該液晶層は、光学的に一軸的な媒体であるため、そのままでは透過率に視野角の依存性が生じる。
【０００５】
そこで、近年、光学的に３次元又は２次元で等方性を有する液晶（以下「等方液晶」）の材料を用いた液晶表示パネルが提案されている。この等方液晶は、液晶層に対し、電圧無印加時には液晶分子の配列が光学的に３次元又は２次元に等方であるが、電圧印加時には、電圧印加方向に複屈折性が誘起される性質を有する。
【０００６】
つまり、このような等方液晶は、電圧印加時においてのみ、電圧印加方向に光学的に一軸な異方性が誘起され、電圧無印加時には、光学異方性はない。したがって、黒表示の際に上述したネマチック液晶材料を用いた場合に生じるような光散乱は生じない。
【０００７】
また、等方液晶は、電気光学効果を利用するものであることから、ネマチック液晶材料と比べて高速な応答が可能である。
【０００８】
このような等方液晶の材料として下記のような材料が近年報告されている。３次元で等方性を有するものとしては、スメクチックブルー相、コレステリックブルー相が報告されている。また、２次元で等方性を有するものとしては、屈曲型液晶分子、所謂ベントコア構造が報告されている。当該ベントコア構造は液晶化合物を基板に対し垂直配向したものであり、電圧無印加時において、液晶層の面内において等方性を有する。その他にも、キュービック相、スメクチックＱ相、ミセル相、逆ミセル相、又はスポンジ相等が知られている。
【０００９】
なお、当該等方液晶に関し、下記非特許文献１には、従来温度範囲が極めて狭く、デバイスへの実用が困難であったブルー相の温度範囲拡大について開示されている。また、下記非特許文献２には、ベントコア構造の光学的二軸性について等、等方液晶の材料及びその性質が開示されている。更に、下記特許文献１には、等方液晶を用いた液晶パネルの具体的な電極構造等について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−３８４０号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｈａｒｒｙ  Ｊ  Ｃｏｌｅｓ、ネイチャー、４３６巻、９９７−１０００頁、  ２００５年
【非特許文献２】Ｂｈａｒａｄ  Ｒ．  Ａｃｈａｙｒｙａ他、ＬＩＱＵＩＤ  ＣＲＹＳＴＡＬＳ  ＴＯＤＡＹ、ＶＯＬ．１３、 Ｎｏ．１、 １−４、２００４年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図２２Ａ及びＢは、本発明における課題を説明するための図である。具体的には、図２２Ａは、等方液晶を用いた液晶表示パネルにおける表示画面の法線方向からみた画素電極及び共通電極の配置を概略的に示す図であり、図２２Ｂは、当該液晶表示パネルにおける液晶層周辺の断面を概略的に示す図である。
【００１３】
図２２Ａ及びＢに示すように、当該液晶表示パネル８００は、一対の透明基板８０５、８０６と、当該一対の透明基板８０５、８０６の間に配置された液晶層８０７とを有する。また、当該一対の透明基板８０５、８０６の一方の基板８０５には、櫛歯状の画素電極８０１、共通電極８０２が配置され、アクティブマトリクス駆動を可能とする。一方、他方の基板８０６には、液晶層８０７との間に、カラーフィルタ８０４が配置される。なお、当該画素電極等が配置された基板８０５上には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の電気配線、層間絶縁膜等８０３が配置される。
【００１４】
次に、当該液晶表示パネル８００の動作について説明する。画素電極８０１及び共通電極８０２に電圧を印加すると、当該電極間の電位差により、水平方向に電界成分８１３が生じる。よって、液晶層８０７において、電気光学効果により、電界の１次に比例（ボッケルス効果）、あるいは電界の２次に比例（カー効果）した屈折率変化が生じる。これにより、液晶層８０７において、水平面内の複屈折が発現し、この水平電界の方位を適切に定めることにより、明表示が可能となる。
【００１５】
しかしながら、上記のように画素電極８０１及び共通電極８０２に電圧を印加すると、図２２Ｂに示すように、電極８０１、８０２直上に位置する液晶層８０７においては、基板法線方向の電界８１４が主となる。よって、液晶層８０７が光学等方液晶層である場合には、電極８０１、８０２直上の液晶材料において、水平面内の複屈折は殆ど発生せず、結果として、光を殆ど透過しないという問題がある。
【００１６】
ここで、当該液晶層８０７が、等方液晶材料でなく、ネマチック液晶材料からなる場合は、連続体の性質が強いため、電極間水平電界によるねじれが電極直上に伝搬し、電極８０１、８０２直上にも水平面内の複屈折がある程度発現する。よって、電極８０１、８０２を透明電極とすることで、電極直上もある程度光を透過する。
【００１７】
しかしながら、上記のように等方液晶を用いる場合、当該等方液晶は、連続体の性質が弱いため、電極８０１、８０２直上では、水平面内の複屈折は殆ど発生せず、光を殆ど透過しない。その結果、光を透過するのは電極８０１、８０２間のみであり、ネマチック液晶材料を用いた場合と比較して、液晶層８０７の透過率が低くなるという問題がある。
【００１８】
上記のような問題を抑制するには、電極間隔を広くすることが考えられるが、そうすると、駆動電圧が上昇する。また、電極幅を狭くすることも考えられるが、そうすると同様に駆動電圧は上昇するし、また、生産性が著しく悪化する。
【００１９】
そこで、本発明は上記課題に鑑みて、より透過率の高い等方性媒体を用いた表示パネルを提供することを目的とする。なお、等方性媒体とは、電圧印加時に光学等方性を生じるとともに、電圧印加時に光学異方性を生じる媒体をいう。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
（１）本発明の表示パネルは、一対の基板と、前記一対の基板の間に配置され、電圧無印加時に光学等方性を生じるとともに、電圧印加時に光学異方性を生じる媒体と、前記一対の基板のうち、一方に形成される画素電極と、他方に形成される共通電極と、前記媒体へ光を出射する照明部と、を有し、前記照明部は、前記光を、前記一方の基板から前記他方の基板にむかう方向に対して斜めに、前記媒体に入射させることを特徴とする。
【００２１】
（２）上記（１）に記載の表示パネルは、更に、前記照明部から前記一対の基板及び前記媒体を通過した前記光の方向を、前記一方の基板から前記他方の基板にむかう方向に変換する光方向変換部を有することを特徴とする。
【００２２】
（３）上記（１）に記載の表示パネルにおいて、前記光は、前記照明部から出射される光のうち、最大輝度を有する光であることを特徴とする。
【００２３】
（４）上記（１）に記載の表示パネルにおいて、前記一対の基板は、前記媒体から遠い方の面に、それぞれ、偏光板を有することを特徴とする。
【００２４】
（５）上記（１）に記載の表示パネルにおいて、前記照明部は、前記光を、前記一方の基板から前記他方の基板にむかう方向に対して、空気中で４０度以上９０度未満の角度で入射させることを特徴とする。
【００２５】
（６）上記（１）に記載の表示パネルにおいて、前記媒体は、前記画素電極と前記共通電極間の電位差が０の時、３次元的に屈折率略等方であって、前記画素電極と前記共通電極間に電位差が生じた時、電気光学効果により屈折率異方性が誘起される性質を有することを特徴とする。
【００２６】
（７）上記（１）に記載の表示パネルにおいて、前記照明部は、少なくとも１の光源と、前記光源に並んで配置され、前記少なくとも１の光源からの光を導光する導光板を有し、前記導光板の前記一対の基板から遠い方の面は、前記一対の基板に平行な方向に対して、１°以上の角度で傾斜することを特徴とする。
【００２７】
（８）上記（１）に記載の表示パネルにおいて、前記画素電極と前記共通電極間隔をｄ（ｎｍ）、前記媒体に印加される前記一方の基板から前記他方の基板にむかう方向の電界をＥ、前記媒体のＥが０の時の屈折率をｎ０、前記媒体の屈折率に比例する比例定数をｋ、前記媒体の前記基板法線方向の屈折率をｎ０＋ｋＥ２、としたとき、前記媒体に発現する
【数１】
0005636201.tif 000002
で表わされる実効リタデーションＲ’が、前記光の波長５５０ｎｍに対して、２４０ｎｍ≦Ｒ’≦３１０ｎｍであることを特徴とする。
【００２８】
（９）上記（１）に記載の表示パネルにおいて、前記一方の基板から前記他方の基板にむかう方向にから見た際、前記それぞれの偏光板の吸収軸がなす角のうち小さい方の角φＰが、６０°≦φＰ≦８８°であって、前記光の方位は、前記各偏光板の吸収軸とφＰ／２の角度をなすことを特徴とする。
【００２９】
（１０）上記（９）に記載の表示パネルにおいて、前記偏光板偏光層の屈折率をｎＰとしたとき、前記角φＰが
【数２】
0005636201.tif 000003
を満たすことを特徴とする。
【００３０】
（１１）上記（１）に記載の表示パネルは、更に、前記各偏光板と前記媒体の間にそれぞれ配置された複屈折性フィルムを有し、前記照明部は、前記光を、前記一方の基板から前記他方の基板にむかう方向からみて、全方位へ出射し、前記各偏光板の吸収軸は互いに直交し、前記各複屈折性フィルムの遅相軸は互いに直交し、前記各偏光板の吸収軸の一方と前記各複屈折性フィルムの遅相軸がなす小さい方の角度は４５°であって、前記各複屈折性フィルムのリタデーションは、波長５５０ｎｍの前記光に対して、１００ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００３１】
（１２）上記（１１）に記載の表示パネルにおいて、前記各複屈折性フィルムは、Ｎｚ係数が０．４以上０．６以下であることを特徴とする。
【００３２】
（１３）上記（１１）に記載の表示パネルにおいて、前記表示パネルは、更に互いに隣接する前記各偏光板の一方と、前記各複屈折性フィルムの一方の間に、光学位相補償フィルムを有し、前記光学位相補償フィルムは、Ｎｚ係数が０．４以上０．６以下であって、波長５５０ｎｍの前記光に対してリタデーションが２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であって、前記一方の基板から前記他方の基板にむかう方向からみて、前記各偏光板の吸収軸の一方と、前記光学位相補償フィルムの遅相軸は、平行または直交することを特徴とする。
【００３３】
（１４）上記（１）に記載の表示パネルにおいて、前記光線方向変換部は、プリズムシートであることを特徴とする。
【００３４】
（１５）上記（１）に記載の表示パネルにおいて、前記光線方向変換部は、プリズムシートと、前記プリズムシートから出射された光を散乱する散乱シートを有することを特徴とする。
【００３５】
（１６）上記（１５）に記載の表示パネルにおいて、前記散乱シートは、内部に散乱された複数の粒子を有し、前記散乱粒子の平均直径をＬ（ｎｍ）としたとき、０．４＜πＬ／５５０＜３であることを特徴とする。
【００３６】
（１７）上記（４）に記載の表示パネルにおいて、前記各偏光板は、前記媒体から遠い方の面に、反射防止膜を有することを特徴とする。
【００３７】
（１８）上記（１７）に記載の表示パネルにおいて、前記反射防止膜の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率をｎＲ、膜厚をｄＲｎｍとしたとき、１≦ｎＲ＜１．５であって、
【数３】
0005636201.tif 000004
を満たすことを特徴とする。
【００３８】
（１９）上記（１１）に記載の表示パネルにおいて、前記照明部は、複数の点光源と、前記各点光源からの光を、前記一方の基板から前記他方の基板にむかう方向に対して、前記所定の角度を有して、前記媒体に入射させるレンズと、前記レンズからの光を拡散する拡散部と、を有することを特徴とする。
【００３９】
（２０）上記（１）に記載の表示パネルにおいて、前記媒体は、電圧無印加時に光学等方性を生じるとともに、電圧印加時に光学異方性を生じる液晶であることを特徴とする。
【００４０】
本発明の目的は、より透過率の高い等方性媒体を用いた表示パネルを提供することにある。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する。
【発明の効果】
【００４１】
より透過率の高い等方性媒体を用いた表示パネルを提供することができる。なお、ここで、等方性媒体とは、上記のように電圧印加時に光学等方性を生じるとともに、電圧印加時に光学異方性を生じる媒体をいう。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態における液晶表示パネルを説明するための図である。
【図２】図１における液晶表示部の１の画素を拡大した概略図である。
【図３】本発明の実施の形態における実効リタデーションの角度依存を計算した結果を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における偏光板の軸配置を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態における偏光板の軸配置を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態における偏光板の軸配置を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態における偏光板の軸配置を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態における吸収軸交差角度と実効吸収軸交差角度、及び出射角の関係を示す図である
【図９】本発明の実施の形態における吸収軸交差角度、出射角、透過率の関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態における照明部を説明するための図である。
【図１１】本実施の形態における明表示及び暗表示時の出射角と透過率の関係を示す図である。
【図１２】本実施の形態における光方向変換部を説明するための図である。
【図１３】変形例１における光方向変換部を示す図である。
【図１４】変形例２における照明部の構成を説明するための図である。
【図１５】変形例３における照明部を説明するための図である。
【図１６】変形例４における液晶表示パネルを説明するための図である。
【図１７】変形例４における明表示時、暗表示時それぞれについて、照明部からの出射光の出射角と透過率の関係を求めた結果を示す図である。
【図１８】変形例５における照明部の構成を説明するための図である。
【図１９】変形例５における液晶表示部の構成を説明するための図である。
【図２０】変形例５における偏光板等の軸配置を説明するための図である。
【図２１】変形例５における明表示時、暗表示時それぞれについて、透過率を求めた結果を示す図である。
【図２２Ａ】本発明の課題を説明するための図である。
【図２２Ｂ】本発明の課題を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面については、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４４】
図１は、本発明の実施の形態に係る液晶表示パネルを説明するための図である。図１に示すように、液晶表示パネル１００は、照明部１１１、液晶表示部１１０、及び光方向変換部１１２を有する。
【００４５】
液晶表示部１１０は、対向して配置された第１の基板１０５と第２の基板１０６を有し、第１の基板１０５と第２の基板１０６の間には、光学等方液晶層（以下「液晶層」）１０７が配置される。
【００４６】
第１の基板１０５は、液晶層１０７から近い方の面に、画素電極１０１を有し、遠い方の面に第１の偏光板１０８を有する。また、第２の基板１０６は、液晶層１０７から近い方の面に、共通電極１０２を有し、遠い方の面に第２の偏光板１０９を有する。具体的には、画素電極１０１及び共通電極１０２は、第１の基板及び第２の基板１０５、１０６の表面をそれぞれ覆うように、互いに対向して形成される。
【００４７】
このように配置することで、画素電極１０１及び共通電極１０２の電位差により、液晶層１０７に第１及び第２の基板１０５、１０６の法線方向１１５（基板法線方向）の電界を、液晶層１０７において一様に印加することができる。
【００４８】
また、液晶表示部１１０の背面には照明部１１１が配置され、前面には光方向変換部１１２が配置される。なお、図１において下方が背面、上方が前面に相当する。
【００４９】
照明部１１１は、液晶表示部１１０に光を出射するいわゆるバックライトである。具体的には、照明部１１１は、主として第１及び第２の基板１０５、１０６の基板法線方向１１５に対して、空気中で角度θだけ傾いた方向に、斜めに、光を出射する。なお、照明部１１１の具体的な構成については後述する。なお、角度θだけ傾いた光とは、当該照明部１１１からの光の分布が当該θを中心としていることを意味する。いいかえれば、当該光の分布において、最大輝度を有する光が、角度θに位置することをいう。
【００５０】
図２は、図１における液晶表示部１１０の１の画素を拡大した概略図である。図１では図面の簡略化のため省略したが、図２に示すように、第１の基板１０５と画素電極１０１の間には、アクティブマトリクス駆動を可能とする薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の電気配線、層間絶縁膜等１０３が配置される。また、第２の基板１０６と共通電極１０２の間には、カラーフィルタ１０４が配置される。
【００５１】
なお、上記の液晶表示パネルの構成は一例であって、上記構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができることはいうまでもない。
【００５２】
次に、本実施の形態における液晶表示パネル１００の動作について説明する。前述のように、照明部１１１からの出射光１１３は、基板法線方向１１５に対して、角度θｉｎだけ傾いて液晶層１０７に入射する。
【００５３】
明表示時の際には、対向して配置された画素電極１０１及び共通電極１０２間に電位差を与える。これにより、液晶層１０７に基板法線方向１１５に電界１１６が発生し、基板法線方向１１５の屈折率を最大とした一軸異方性の複屈折が発現する。
【００５４】
ここで、図２２Ｂで示した液晶表示パネル８００のように、照明部１１１からの出射光が、基板法線方向１１５を主とする場合は、当該出射光が液晶層１０７の複屈折による影響を受けることは殆どない。しかし、図２に示すように、液晶層１０７に出射光１１３が斜めに入射、つまり、基板法線方向１１５に対して所定の角度、例えばθ、を有して入射する場合は、複屈折の影響を受ける。
【００５５】
よって、電圧印加時に、液晶層１０７を透過する光の偏光状態を変化させることができる。つまり、液晶層１０７への電圧印加の有無により、液晶表示パネル１００における明表示、暗表示を制御することができる。
【００５６】
上記のようにして制御された液晶層１０７透過後の出射光１１３は、次に、第２の偏光板１０９を透過する。その後、光方向変換部１１２により、出射光１１３の進行方向が、主として基板法線方向１１５に平行となるように変換される。
【００５７】
上記のように構成することで、本実施の形態によれば、明表示時に、画素電極１０１と共通電極１０２の間で、基板法線方向１１５に電界１１６を一様に生成することできる。よって、上述の図２２に示した櫛歯型の電極８０１、８０２を用いる場合と比べ、一様に液晶層１０７を透過する光に複屈折を生じさせることができる。したがって、等方液晶を液晶層１０７に用いた場合であっても、ＴＮ方式と同等の非常に高い透過率を有する液晶表示パネル１００を得ることができる。
【００５８】
また、本実施の形態によれば、液晶表示部１１０の駆動電圧を、画素電極１０１と共通電極１０２の間隔、所謂セルギャップを小さくするほど低くすることができる。具体的には、下記に説明する。
【００５９】
セルギャップをｄ、画素電極１０１と共通電極１０２間の電位差、つまり、駆動電圧をＶとすると、液晶層１０７に生成される電界Ｅは、次式で表わされる。
Ｅ＝Ｖ／ｄ・・・（１）
【００６０】
カー効果による液晶層１０７における基板法線方向１１５の屈折率の変化ｎｚは、電界無印加時の液晶層１０７の屈折率をｎ０とすれば、次式で表わされる。
ｎｚ＝ｎ０＋ｋＥ２・・・（２）
【００６１】
ここで、ｋは比例係数であり、液晶材料に依存する。
次に、空気中の屈折率を1、液晶層１０７の平均屈折率を（ｎｅ＋ｎ０）／２とし、常光、異常光は同じ光路をとるとする。図１及び図２に示すように、空気中における照明部１１１からの出射光の出射角θ、液晶層１０７中における光進行方向をθｉｎとすれば、スネルの法則より、次式が成り立つ。
【００６２】
【数４】
0005636201.tif 000005
次に、上記式（３）を考慮して、屈折率楕円体の議論から照明部１１１からの出射光に影響する複屈折を求める。実効的常光屈折率と異常光屈折率の差をΔｎ’とすれば、これはｎｚ及びθの関数として、次式で表わされる。
【００６３】
【数５】
0005636201.tif 000006
【００６４】
これに、上記式（２）を適用することにより、次式が得られる。
【００６５】
【数６】
0005636201.tif 000007
【００６６】
また、液晶層１０７中を光が進む距離はｄ／ｃｏｓθｉｎであるから、上記式（３）を考慮すると、照明部１１１からの出射光に対する液晶層１０７の実効リタデーションＲ’は、次式で表わされる。
【００６７】
【数７】
0005636201.tif 000008
【００６８】
この式に上記式（１）を適用すれば、実効リタデーションＲ’は、Ｖ、ｄ、θの関数として得ることができる。
【００６９】
後述するように、波長λの光に対して、この実効リタデーションＲ’≒λ／２となるようにＶ、ｄ、θを設定すればよい。具体的には、各光学部材に一般的波長分散を想定するならば、波長５５０ｎｍに対して、２４０ｎｍ≦Ｒ’＜３１０ｎｍとするのが望ましい。あるいは、液晶表示部１１０がカラーフィルタ１０４を備える場合、各色毎にセルギャップｄもしくは駆動電圧Ｖを調整してもよい。
【００７０】
以上により、セルギャップｄが０．１μｍといった極端な場合を除き、実効リタデーションＲ’は、セルギャップｄが小さい方が大きくなることがわかる。
【００７１】
図３は、ｋ＝０．０２、Ｖ＝１０Ｖ、ｎ０＝１．５とした場合についての実効リタデーションＲ’の角度依存を計算した結果を示す図である。なお、図３において、縦軸は実効リタデーション（ｎｍ）を示し、横軸は、空気中における照明部１１１からの光の出射角度（°）を示す。
【００７２】
図３からわかるように、セルギャップを小さくするほどＲ’が大きくなることが分かる。また、照明部１１１からの出射光角度θを大きくするほど、Ｒ’を大きくできることが分かる。
【００７３】
但し、後述するようにθを大きくすると、界面反射が増大し結果として透過率が低下する。したがって、４０°≦θ＜９０°が望ましい。
【００７４】
ここで、ｄを小さくするとＲ’が大きくなる性質は、従来技術における光学等方液晶を適用した液晶表示パネルと大きく異なる。当該従来技術における液晶表示パネルにおいては、例えば図２２から分かる通り、実効リタデーションを大きくするには、水平電界成分８１３を大きくするか、セルギャップを大きくする必要がある。前者については、上述のように、明表示時の透過率が低下する問題がある。後者については、効果が期待できるのは、電極幅や電極間隔と同程度のセルギャップまでである。これは、水平電界成分８１３は、電極から基板厚み方向に離れるにつれ、小さくなるからである。よって、結局透過率低下の問題に繋がる。また、液晶層１０７の体積が増加するため、材料費用が増加する問題もある。本実施の形態による液晶表示パネル１００によれば、このような問題を同時に解消することができる。
【００７５】
以上が本実施の形態における液晶表示パネル１００の基本的な構成及び動作であるが、以下、各偏光板１０８、１０９の軸配置や、照明部１１１の具体的な構成について詳細に説明する。
【００７６】
まず、良好な明表示、暗表示を得るための第１の偏光板１０８及び第２の偏光板１０９の軸配置について説明する。図４は、第１の偏光板の吸収軸、第２の偏光板の吸収軸、照明部出射光の方位関係を液晶表示部正面に射影した状態を示す。
【００７７】
従来の液晶表示パネルにおいては、偏光板吸収軸４１７、４１８のなす角φＰを、０°あるいは９０°と設定するが、本実施の形態における液晶表示パネルにおいては、上述のように、照明部１１１からの出射光１１３を液晶層１０７に斜めに入射させることから、φＰ＜９０°となる。
【００７８】
また、偏光板吸収軸１１７、１１８と照明部１１１からの出射光の進行方向１１３のなす角φＢは、φＢ＝φＰ／２とする。これにより、液晶層１０７電圧無印加時に良好な黒表示（暗表示）、液晶層１０７への電圧印加時に良好な白表示（明表示）が得られるようになる。以下、詳細に説明する。
【００７９】
まず、明表示時について述べる。これは、図５のようにポアンカレ球を用いて考えれば、理解できる。第１の偏光板１０８の透過光の偏光状態ＰＴ１と、第２の偏光板１０９を透過する偏光状態ＰＴ２は、ポアンカレ球のＳ１−Ｓ２面に存在する（Ｓ１、Ｓ２はストークスパラメータ）。明表示時の透過率を最大とするには、液晶層１０７においてＰＴ１をＰＴ２に変換する偏光状態変化が生じる必要がある。
【００８０】
図５ではＰＴ１とＰＴ２は、Ｓ１軸を対称軸として、線対象の位置にある。よって、液晶層１０７のリタデーションは、波長λの入射光に対して、λ／２である必要がある。また、液晶層１０７の遅相軸は、ポアンカレ球においてＳ１軸の位置になければならない。前者については、図３を用いて前述した通り、駆動電圧、セルギャップを適切に設定すれば達成される。後者については、図４のような軸配置（φＢ＝φＰ／２）をとることで達成される。つまり、例えば、φＰ＝９０°の場合は、φＢ＝４５°であり、これはよく知られた条件である。
【００８１】
次に、暗表示時について述べる。ここで、本実施の形態における３次元的な角を定義する。図６に示すように、基板１０５、１０６と平行な面１１９において、ｘｙｚ座標を適用した場合、３次元ベクトル１２０のｘｙ正射影１２１がｘ軸となす角を方位角１２２、ベクトル１２０がｚ軸となす角を極角１２３と称する。
【００８２】
暗表示時には、液晶層１０７には電圧が印加されないため、液晶層１０７は光学的等方状態にある。つまり、暗表示に影響するのは、偏光板１０８、１０９のみとなる。
【００８３】
本実施の形態における液晶表示パネルでは、上記のように照明部１１１からの出射光１１３は、各偏光板１０８、１０９に斜めに入射、出射する。よって、この場合、偏光板１０８、１０９の吸収軸１１７、１１８がなす角が入射角に依存する。良好な黒表示を得るためには、実効吸収軸交差角度、つまり、斜めに入射する照明部１１１からの出射光１１３からみた吸収軸交差角度が９０°とならなければならない。
【００８４】
上記を説明するために、図７の基板法線方向１１５から見た座標系を用いる。図７に示すように、第１の偏光板１０８の吸収軸１１７、第２の偏光板１０９の吸収軸１１８は、それぞれｘ軸、ｙ軸とφＢ０の角度をなすとする。また、明表示時の透過率を最大とするためには、前述の通り、照明部１１１からの出射光１１３は、φＢ＝φＰ／２とならなければならない。よって、図７より、φＰ＝９０°−２φＢ０となる。つまり、明表示時の透過率を最大とするためには、照明部１１１からの出射光１１３は、方位角φＢ０+φＰ／２＝４５°の方向に進行し、偏光板に入射・出射する必要がある。
【００８５】
上記から分かる通り、実効吸収軸交差角度φＰ’は、基板法線方向１１５から見た際の吸収軸交差角度φＰと偏光板入射光の空気中における入射角θに依存する。我々の検討によると、この相関は次式で表わされる。なお、ｎＰは偏光板偏光層の屈折率を示す。
【００８６】
【数８】
0005636201.tif 000009
【００８７】
これを用いてφＰ’を算出した結果を図８に示す。なお、図８において、縦軸は、実効吸収軸交差角度φＰ’（°）を示し、横軸は、基板法線方向１１５から見た際の吸収軸交差角度φＰ（°）を示す。また、偏光板の屈折率ｎＰは一般的な値１．５として算出した。図８より、照明部１１１からの出射光の空気中における出射角θによりφＰとφＰ’の相関が変化することが理解できる。
【００８８】
具体的には、θが大きくなるほど、φＰ’はφＰより大きくなる。図８より、φＰ’＝９０°となるおおよそのφＰを求めると、θ＝４０°、６０°、８０°それぞれの場合に対して、φＰ＝８５°、７８°、７５°である。よって、屈折率の幅等も考慮すれば、屈折率１．５近傍の偏光板を使用する場合は、６０°≦φＰ≦８８°とすることが望ましい。
【００８９】
この最適なφＰをφＰ０とすると、φＰ０は、上記式（７）においてφＰ’＝９０°とすることで得られ、次式で表わされる。
【００９０】
【数９】
0005636201.tif 000010
【００９１】
当該φＰについては、我々の検討によると、例えば、φＰ０−２°≦φＰ≦φＰ０＋２°とするのが望ましい。
【００９２】
図９は、Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．の論文タイトル“Ｏｐｔｉｃａｌ  ｉｎ  Ｓｔｒａｔｉｆｉｅｄ  ａｎｄ  Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｍｅｄｉａ：４×４−Ｍａｔｒｉｘ  Ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ、”  Ｄ．Ｗ．ＢＥＲＲＥＭＡＮ著、１９７２年、Ｖｏｌｕｍｅ ６２、Ｎｏ．４、ＰＰ．５０２-５１０、 に開示されている４４マトリクス法を用いた光学シミュレーションにより、確認した結果を示す。
【００９３】
図９より、例えば、φＰ＝８５°とした場合、たしかにθ＝４０°近傍で透過率は最小となり、上記のように偏光板１０８、１０９の軸配置を設定すればよいことがわかる。なお、図９において、縦軸は、透過率（％）を示し、横軸は照明部１１１からの出射光の空気中における出射角θ（°）を示す。
【００９４】
次に、本実施の形態における照明部１１１について説明する。図１０は、照明部１１１の構成を説明するための図である。図１０に示すように、照明部１１１は、その断面からみて、蛍光管１２５、反射板１２６、導光板１２４を有する。
【００９５】
反射板１２６は、蛍光管１２５からの出射光を反射し、当該出射光を効率よく導光板１２４内部に入射する。
【００９６】
導光板１２４は、対向して配置された平板上の上面９０１及び下面９０２を有し、上記液晶表示部１１０に対して上面９０１が近い方に、下面９０２が遠い方に配置される。また、上面９０１及び下面９０２は、それぞれ、その一端において上記反射板１２６に接続される。更に、上面９０１の法線方向は、前述の液晶表示部１１０の基板法線方向１１５と略同一となるように配置される。下面９０２は、上記上面９０１に対して、傾斜するように、つまり、所定の角度を有するように形成される。
【００９７】
上記のように構成することで、導光板１２４に入射した光の殆どは、導光板１２４または空気界面で全反射しながら導光板１２４内部を伝搬するが、導光板１２４の下面に傾斜があるため、図１０に示すように、光は伝搬するにつれ、導光板１２４下面の反射角が増大し（θ２＞θ１）、導光板１２４から空気界面への入射角は小さくなる。このようにして、臨界角を超えた光から順次、空気中に出射される。
【００９８】
この空気中への出射角θは、蛍光管１２５出射光の出射分布に応じてある程度の広がりを有するが、半値角は一般的照明部１１１の場合に比べて、極端に小さい。以後、この中心値を出射角θと称する。
【００９９】
なお、導光板１２４下面の傾斜角度は、液晶表示パネルの表示面積等により決定されるが、１°より大きいことが望ましい。また、出射角θは、導光板１２４の屈折率、下面傾斜角、下面反射特性、上面形状、あるいは導光板１２４と液晶表示部１１０間に光学部材を配置することにより制御可能である。なお、上記において、導光板１２４の下面９０２の構成を除き、反射板１２６や蛍光管１２５等の具体的な構成については、公知であるため、説明を省略する。
【０１００】
図１１は、本実施の形態における明表示、暗表示時の空気中における照明部１１１からの出射光の出射角θと透過率の関係を示す。なお、図１１に示した結果については、図４において、基板法線から見た際の偏光板吸収軸交差角度φＰ＝７８°、偏光板屈折率を１．５、光学等方液晶層１０７のｎ０＝１．５、ｋ＝０．０３５、セルギャップｄ＝３μｍ、明表示時の画素電極１０１、共通電極１０２の間の電圧Ｖ＝１０Ｖとして算出した。
【０１０１】
図１１に示すように、θ＝６０°において、明表示時の透過率は高く、暗表示時の透過率は低くなる。また、θ＝６０°において、明表示時の透過率は約２４％、明表示と暗表示の透過率比、所謂ＣＲは２２０００である。つまり、本実施の形態によれば、明表示時の透過率及びコントラスト比ともに、従来の液晶表示パネルと比較して大きく向上することができる。
【０１０２】
次に、本実施の形態における光方向変換部の構成を説明する。図１２に示すように、光方向変換部１１２は、斜め入射光を基板法線方向１１５に集光する機能を有する逆プリズムシート１２７により形成される。なお、プリズムシート自体は公知であることから、本実施の形態においては、プリズム頂角θＰに関する説明以外の詳細な説明については、省略する
【０１０３】
本実施の形態においては、上述のように入射角θの光を基板法線方向１１５に変換するため、図１２のように、光出射面をプリズム面とする所謂正プリズムを用いる場合、プリズム頂角θＰは次式を満たせばよい。
【０１０４】
【数１０】
0005636201.tif 000011
【０１０５】
一方、光入射面をプリズム面とする所謂逆プリズムを用いる場合は、プリズム頂角θＰは次式を満たせばよい。
【０１０６】
【数１１】
0005636201.tif 000012
【０１０７】
本実施の形態においては、例えば、光方向変換部１１２として、逆プリズムシート１２７を用い、プリズム頂角θＰ＝７１°としたが、プリズム頂角θＰは、上記式（９）、式（１０）で決定される中心値から、±５°程度の範囲内であればよい。
【０１０８】
上記のような光方向変換部１１２を用いることにより、液晶表示部１１０からの光の方向を基板法線方向１１５に変換することができる。なお、例えば、カーナビゲーション用の液晶表装置のように、主として斜め方向から液晶表示パネルを見ることを想定している場合には、光線方向部を設けなくても、液晶表示パネルを見ることは可能である。そのような場合には、当該光方向変換部１１２を必ずしも設けなくてもよいことはいうまでもない。
【０１０９】
以上のように、本実施の形態における液晶表示パネルによれば、明表示時に液晶層に一様に電界を印加することができ、透過率の高い液晶層を有する液晶表示パネルを実現することができる。また、セルギャップを小さくすることができることから、透過率の高い液晶層を有し、かつ、低駆動電圧で液晶層を駆動することができる。また、液晶層の材料費も削減することができ、結果として、生産性の高い液晶表示パネルを提供することもできる。
【０１１０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。つまり、上記実施の形態で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。
【０１１１】
例えば、上記実施の形態においては、照明部１１１の光源として、蛍光管１２５を用いたが、導光板１２４の端部に配置される線光源であれば他の光源、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）でもよい。また、上記実施の形態においては、図１０に示すような照明部１１１を用いたが、上記のように液晶層１０７に光が斜めに入射する限り、例えば、下記に示すような、異なる構成の照明部１１１を用いてもよい。更に、光方向変換部１１２についても、出射光１１３の方向を基板法線方向１１５に変換できる限り、例えば、下記に示すような、異なる構成の光方向変換部を用いてもよい。
【０１１２】
[変形例１]
本変形例では、光方向変換部が、プリズムシート及びＭｉｅ散乱シートから形成される点が上記実施の形態と異なる。その他の点は、上記実施の形態と同様であり、同様である点については説明を省略する。
【０１１３】
図１３は、本変形例における光方向変換部を示す図である。図１３に示すように、光方向変換部２１２は、逆プリズムシート１２７とＭｉｅ散乱シート１２８から形成される。
【０１１４】
液晶表示部１１０からの出射光１１３は、上記実施の形態と同様に、まず逆プリズムシート１２７により、主として基板法線方向１１５に進行方向が変換される。その後、Ｍｉｅ散乱シート１２８により、図１３に示すように、前方散乱しながら、基板法線方向１１５に進行、空気中へ出射される。
【０１１５】
具体的には、Ｍｉｅ散乱シート１２８中には、図１３に示すように、光の波長より大きい径の散乱粒子３０１が分散されている。散乱理論によれば、散乱粒子の平均直径をＬ、入射光波長をλとした場合、次式で表わされる粒径パラメータαが、０．４＜α＜３であれば、Ｍｉｅ散乱領域とされ、プリズムシートからの光を散乱することができる。
【０１１６】
【数１２】
0005636201.tif 000013
【０１１７】
以上のように、光方向変換部２１２に散乱特性を付与することにより、液晶表示部１１０からの出射光１１３が基板法線方向１１５に集光することを避け、斜めからも見えるようにすることができる。また、Ｍｉｅ散乱を利用することで後方散乱より前方散乱を大きくすることができ、光損失を最小限に止めることが可能となる。なお、光損失を考えなくてよい用途においては、いわゆるＲａｙｌｅｉｇｈ散乱を利用してもよい。
【０１１８】
また、上記実施の形態と同様、本変形例における液晶表示パネルによれば、明表示時に液晶層に一様に電界を印加することができ、透過率の高い液晶層を有する液晶表示パネルを実現することができる。また、セルギャップを小さくすることができることから、透過率の高い液晶層を有し、かつ、低駆動電圧で液晶層を駆動することができる。また、液晶層の材料費も削減することができ、結果として、生産性の高い液晶表示パネルを提供することもできる。
【０１１９】
なお、上記光方向変換部の構成は、上記に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。つまり、上記で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができることはいうまでもない。
【０１２０】
[変形例２]
本変形例では、照明部の下面の構成が上記実施の形態と異なる。その他の点は、上記実施の形態と同様であり、同様である点については説明を省略する。
【０１２１】
図１４は、本変形例における照明部の構成を説明するための図である。図１４に示すように、照明部３１１の導光板２２４の下面３２４は、所定の間隔毎に溝１２９を有する。具体的には、当該下面３２４が各溝１２９に向かうに従って、液晶表示部１１０から遠ざかるように滑らかな凹部を形成する。
【０１２２】
上記のように構成することで、蛍光管１２５を出射し、導光板２２４内部に入射した光は、その殆どが導光板２２４内部を全反射しながら伝搬する。しかしながら、図１４に示すように、溝１２９に入射した光は、導光板２２４下面における反射角が小さくなり、導光板２２４上面３２５と空気界面に、臨界角より小さい角度で入射する。これにより、当該光は、主としてθ方向に出射する。なお、空気中への出射角θは、導光板２２４の屈折率や溝１２９の形状等により、制御可能であることはいうまでもない。
【０１２３】
以上のように構成することで、上記実施の形態と同様、本変形例における液晶表示パネルによれば、明表示時に液晶層に一様に電界を印加することができ、透過率の高い液晶層を有する液晶表示パネルを実現することができる。また、セルギャップを小さくすることができることから、透過率の高い液晶層を有し、かつ、低駆動電圧で液晶層を駆動することができる。また、液晶層の材料費も削減することができ、結果として、生産性の高い液晶表示パネルを提供することもできる。
【０１２４】
なお、本変形例においては、照明部３１１の光源として、蛍光管１２５を用いたが、導光板２２４の端部に配置される線光源であればよく、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）でもよい。
【０１２５】
また、上記照明部は、上記に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。つまり、上記で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。
【０１２６】
[変形例３]
本変形例では、照明部の構成が上記実施の形態と異なる。その他の点は、上記実施の形態と同様であり、同様である点については説明を省略する。
【０１２７】
図１５は、本変形例における照明部を説明するための図である。図１５に示すように、本変形例における照明部４１１は、上記実施の形態における照明部１１１を、蛍光管１２５と反対側の端部において、２つ接続して形成される。つまり、照明部４１１は、その断面の中心部に対して左右対称な構成を有する。
【０１２８】
したがって、照明部４１１からの出射光１１３の出射角度は、極角θにつき、左右に配置された両蛍光管１２５の両出射光について共通となる。一方、方位角については、両蛍光管１２５の両出射光について１８０°異なる。しかし、図７において、照明部４１１からの出射光１１３を１８０°回転させれば分かる通り、何れの出射光も上記φＢ＝φＰ／２の条件を満たし、実効吸収軸交差角度φＰ’も共通となる。よって、両蛍光管１２５の両出射光について液晶表示パネルの暗表示、明表示ともに全く同じ特性とできる。
【０１２９】
以上のように構成することで、上記実施の形態と同様、本変形例における液晶表示パネルによれば、明表示時に液晶層に一様に電界を印加することができ、透過率の高い液晶層を有する液晶表示パネルを実現することができる。また、セルギャップを小さくすることができることから、透過率の高い液晶層を有し、かつ、低駆動電圧で液晶層を駆動することができる。また、液晶層の材料費も削減することができ、結果として、生産性の高い液晶表示パネルを提供することもできる。
【０１３０】
なお、本変形例においては、照明部４１１の光源として、蛍光管１２５を用いたが、導光板１２４の端部に配置される線光源であればよく、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）でもよい。
【０１３１】
なお、上記光方向変換部の構成は、上記に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。つまり、上記で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。
【０１３２】
[変形例４]
図１６は、本変形例における液晶表示パネルを説明するための図である。本変形例は、液晶表示部が、反射防止膜を有する点が上記実施の形態と異なる。その他の点は、上記実施の形態と同様であり、同様である点については説明を省略する。
【０１３３】
具体的には、本変形例においては、図１６に示すように、第１の偏光板１０８の液晶層１０７から遠い方の表面に反射防止膜１３９が配置される。また、第２の偏光板１０９の液晶層１０７から遠い方の表面にも反射防止膜１４０が配置、つまり、反射防止膜１４０は、第２の偏光板１０９と光方向変換部１１２との間に配置される。
【０１３４】
なお、本変形例においては、例えば、偏光板１０８、１０９としては、例えば、偏光板の屈折率をｎＰとすると、偏光板に近い方から厚み方向に沿って屈折率がｎＰ〜1と変化する反射防止膜１３９、１４０を用いたが、反射防止膜としては、低屈折率膜や特開２００８−２３３８５０号公報に開示の反射防止膜を用いてもよい。
【０１３５】
なお、低屈折率膜を用いる場合、その屈折率をｎＲ、膜厚をｄＲ（ｎｍ）した場合、入射角θ、波長５５０ｎｍの光に対する反射率の低減を重視し、次式が満たされることが望ましい。
【０１３６】
【数１３】
0005636201.tif 000014
【０１３７】
図１７は、本変形例において、明表示時、暗表示時それぞれについて、空気中における照明部からの出射光の出射角θと透過率の関係を求めた結果を示す図である。図１７に示すように、θ＝６０°において、明表示時の透過率は約２９％である。よって、より高透過率の液晶表示パネルを実現することができる。
【０１３８】
ここで、本変形例においては、下記のような観点から上述のような反射防止膜を用いた。上記実施の形態で用いた１対の偏光板の吸収軸を平行として、光を正面入射させた際の透過率は約３２％である。上記のように、上記実施の形態で得られた明表示時の透過率約２４％であるから、光損失が大きいと考えられる。この要因としては、偏光板と空気界面の反射が最も大きいと考えられる。一般的な液晶表示パネルのように主として基板法線方向の光を利用する場合は、この反射損失は全体の４％程度であるが、上記実施の形態のように法線方向から所定の角度を有して出射する光を主として利用する場合、Ｆｒｅｓｎｅｌの反射係数によれば、角度によっては数割の反射が生じる。したがって、本変形例によれば、上述のような反射防止膜を用い、上記のような光損失を低減し、より透過率の高い液晶表示パネルを実現することができる。
【０１３９】
また、本変形例における液晶表示パネルによれば、明表示時に液晶層に一様に電界を印加することができ、透過率の高い液晶層を有する液晶表示パネルを実現することができるが、この点は、上記実施の形態と同様である。また、同様に、セルギャップを小さくすることができることから、透過率の高い液晶層を有し、かつ、低駆動電圧で液晶層を駆動することができる。更に、液晶層の材料費も削減することができ、結果として、生産性の高い液晶表示パネルを提供することもできる。
【０１４０】
なお、上記液晶表示部の構成は、上記に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。つまり、上記で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。
【０１４１】
[変形例５]
本変形例においては、照明部及び液晶表示部の構成が、主に上記実施の形態と異なる。なお、下記において、上記実施の形態と同様である点については説明を省略する。
【０１４２】
図１８は、本変形例における照明部の構成を説明するための図である。図１８に示すように、照明部５１１は、照明部５１１の下面５１２に、所定の間隔で配置された点光源１３０、例えば、ＬＥＤ光源を有する。また、当該点光源１３０からの光が入射するレンズ１３２が照明部５１１内部に配置される。なお、レンズ１３２は、点光源１３０に取り付けられてもよいし、その他の方法により支持されてもよい。
【０１４３】
また、照明部５１１は、上部に、レンズ１３２からの光を拡散する拡散板１３３を有する。なお、拡散板１３３は、平面形状であって、基板法線方向１１５に略平行に配置される。
【０１４４】
次に、当該点光源１３０からの出射光について説明する。点光源１３０からの出射光は、レンズ１３２により、その方向が、図１８に示すように液晶表示部１１０の断面からみた場合、基板法線方向１１５から主として極角θを有する２つの方向に出射される。
【０１４５】
レンズ１３２から出射された光は、拡散板１３３に入射し、当該拡散板１３３により、拡散される。したがって、当該出射光１１３は、上記実施の形態及び変形例１乃至３と異なり、全方位角に出射される。したがって、照明部５１１からの出射光１１３の進行方向は、ある程度の広がりを有するが、本発明にて適用できる範囲である。
【０１４６】
上述のように、照明部５１１からの光は、全方位角に出射される。このため、良好な明表示、暗表示を得るには、液晶表示部５１０の構成が、上記実施の形態と異なる。以下、本変形例における液晶表示部５１０の構成について説明する。なお、上記実施の形態と同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１４７】
図１９は、本変形例における液晶表示部の構成を説明するための図である。図１９に示すように、液晶表示部５１０は、第１の基板１０５と第１の偏光板１０８との間に、第１の複屈折性フィルム１３４を有し、また、第２の基板１０６と第２の偏光板１０９との間に、図１９下方から順に、第２の複屈折性フィルム１３５、光学位相補償フィルム１３６を有する。また、本変形例においては、光方向変換部１１２は、全方位から入射する光を集光するシート、例えば、レンズシートで形成される。
【０１４８】
上述のように照明部５１１からの光は、全方位角に出射されることから、液晶層１０７入射光が、全方位角において液晶層１０７の実効リタデーションの影響を受ける必要がある。このために、液晶層１０７への入射光を、第１の複屈折性フィルム１３４により、右回りあるいは左回り円偏光とする。次に、液晶層１０７の実効リタデーションがλ／２とすることにより、液晶層１０７の透過光を、左回りあるいは右回り円偏光とする。最後に、第２の複屈折性フィルム１３５で円偏光を直線偏光とすればよい。
【０１４９】
ここで用いる複屈折性フィルムは、一般にλ／４板と呼ばれるものであるが、照明部５１１の出射角θで最適化されたものが望ましい。例えば、屈折率が１．５近傍の一般的なフィルムを用いる場合、波長５５０ｎｍの入射光に対して、１００ｎｍ≦Ｒｅ≦１５０ｎｍとすることが望ましい。本変形例では、一例として、広視角λ／４板として用いられるＮｚ＝０．５、Ｒｅ＝１３７ｎｍのものを用いるものとする。
【０１５０】
ここで、Ｎｚ係数とは、面内の主屈折率をそれぞれｎｘ、ｎｙ（ｎｘ≧ｎｙ）、厚み方向の屈折率をｎｚとした場合Ｎｚ＝（ｎｘ-ｎｚ）／（ｎｘ-ｎｙ）で定義され、Ｒｅとは、光学位相補償フィルムの厚みをｄとした場合にＲｅ＝（ｎｘ-ｎｙ）ｄで定義されるものである。
【０１５１】
次に、液晶表示部５１０における作用について説明する。暗表示時には、液晶層１０７において複屈折が生じないため、第１、第２の複屈折性フィルム１３４、１３５で逆の偏光状態が生じ、元の直線偏光に戻るため、吸収軸が直交する１対の偏光板を斜めから見た際と同等の暗表示が可能となる。
【０１５２】
但し、先述したように偏光板吸収軸交差角度は、入射光の進行方向の方位角、極角に依存する。上述のように、本変形例では全方位角について考慮する必要があるため、基板法線方向１１５から見た際の偏光板吸収軸交差角度は、対称性を考慮し、φＰ＝９０°とする。また、偏光板透過率の方位角依存性を補償するため、前述のように光学位相補償フィルム１３６が配置される。
【０１５３】
光学位相補償フィルム１３６の特性については、複数の光学位相補償フィルムを組み合わせる方法を含め、種々の方式が提案されているが、本変形例では、例えば、入射光波長５５０ｎｍにおけるＮｚ係数が０．５、Ｒｅ＝２７５ｎｍのフィルムを１枚用いる。なお、この方式をとる場合、入射光波長５５０ｎｍに対して、０．４≦Ｎz係数≦０．６、２４０ｎｍ≦Ｒｅ≦３００ ｎｍであれば、本変形例と同等の特性が実現可能である。
【０１５４】
なお、図１９においては、光学位相補償フィルム１３６は、第２の複屈折性フィルム１３５と第２の偏光板１０９の間に配置される構成としたが、第１の複屈折性フィルム１３４と第１の偏光板１０８の間に配置してもよい。
【０１５５】
図２０は、上記の作用を可能とする偏光板等の軸配置の例を示す図であって、基板法線方向１１５から見た際の軸配置を示す。図２０において、矢印２１７、２１８は、それぞれ第１の偏光板１０８、第２の偏光板１０９の吸収軸を示し、矢印２３７は、第１の複屈折性フィルム１３４の遅相軸、矢印２３８は第２の複屈折性フィルム１３５の遅相軸を示す。なお、第１、第２の複屈折性フィルム１３４、１３５の軸配置は、逆でもよい。また、光学位相補償フィルム１３６の遅相軸は、ｘ軸あるいはｙ軸に平行である。
【０１５６】
上記のように構成した液晶表示パネルにおいて、明表示時、暗表示時それぞれについて、透過率を求めた結果を図２１に示す。なお、当該結果は空気中における照明部からの出射光の出射角θは６０°とし、方位角依存性を求めた。
【０１５７】
図２１に示すように、全方位において、明表示時の透過率は高く、暗表示時の透過率は低くなっている。また、θ＝６０°において、明表示時の透過率は約２４％であり、上記実施の形態とほぼ同等の値が得られる。
【０１５８】
以上のように、上記実施の形態等と同様、本変形例によれば、明表示時に液晶層に一様に電界を印加することができ、透過率の高い液晶層を有する液晶表示パネルを実現することができる。また、セルギャップを小さくすることができることから、透過率の高い液晶層を有し、かつ、低駆動電圧で液晶層を駆動することができる。また、液晶層の材料費も削減することができ、結果として、生産性の高い液晶表示パネルを提供することもできる。
【０１５９】
なお、本発明は、上記実施の形態または変形例１乃至５に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態または変形例１乃至５で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。
【０１６０】
例えば、液晶層１０７の代替として、タンタル酸ニオブ酸カリウムに代表されるような電気光学結晶を用いてもよい。また、上記実施形態及び変形例１乃至５においては、液晶層１０７に等方液晶材料を用いた液晶表示パネルについて説明したが、ネマチック液晶材料を用いた液晶表示パネルについても適用され得る。なお、上記実施の形態及び変形例１乃至５は、互いに矛盾しない限り、組み合わせて適用可能であることはいうまでもない。
【０１６１】
なお、例えば、上記等方液晶材料や電気光学結晶が、請求項における媒体に相当する。
【符号の説明】
【０１６２】
１００、８００  液晶表示パネル、１０１、８０１  画素電極、１０２、８０２  共通電極、１０３  ８０３  電気配線、層間絶縁膜等、１０４、８０４  カラーフィルタ、１０５  第１の基板、１０６  第２の基板、１０７、８０７  液晶層、１０８  第１の偏光板、１０９  第２の偏光板、１１０  液晶表示部、１１１  照明部、１１２  光方向変換部、１１３  出射光、１１５  基板法線方向、１２４  導光板、１２５  蛍光管、１２６  反射板、１２７  逆プリズムシート、１２８  Ｍｉｅ散乱シート、１２９  溝、１３３  拡散板、１３９、１４０  反射防止膜、１３４  第１の複屈折性フィルム、１３５  第２の複屈折性フィルム、１３６  光学位相補償フィルム、８０５、８０６  透明基板。
【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２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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