(57)【要約】【課題】光拡散素子を備えた液晶表示装置において、所望の輝度分布を実現し、広い角度範囲にわたってコントラスト比の高い表示を行う。【解決手段】本発明による液晶表示装置は、光源１と、光源１から出射した光を変調する液晶表示パネル２０と、液晶表示パネル２０の観察者側に配置され、液晶表示パネル２０を通過した光を拡散させる光拡散素子３０とを備える。光拡散素子３０は、表示面法線方向に対してある角度αで傾斜した第１傾斜面３１ｓ１を有するプリズム３１Ａと、表示面法線方向に対して角度αとは異なる角度βで傾斜した第２傾斜面３１ｓ２を有するプリズム３１Ｂとをそれぞれが含む複数のプリズムセット３２Ａ、３２Ｂおよび３２Ｃを有する。複数のプリズムセット３２Ａ、３２Ｂおよび３２Ｃは、隣接するプリズムセット同士でプリズムの配列パターンおよび／または配列ピッチが異なるように設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から出射した光を変調する液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの観察者側に配置され、前記液晶表示パネルを通過した光を拡散させる光拡散素子と、を備えた液晶表示装置であって、
前記光拡散素子は、表示面法線方向に対して第１の角度で傾斜した第１傾斜面を有する第１プリズムと、表示面法線方向に対して前記第１の角度とは異なる第２の角度で傾斜した第２傾斜面を有する第２プリズムと、をそれぞれが含む複数のプリズムセットを有し、
前記複数のプリズムセットは、隣接するプリズムセット同士でプリズムの配列パターンおよび／または配列ピッチが異なるように設けられている液晶表示装置。
【請求項２】
前記複数のプリズムセットは、隣接するプリズムセット同士でプリズムの配列パターンおよび配列ピッチの両方が異なるように設けられている請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１傾斜面の法線方向の方位角と、前記第２傾斜面の法線方向の方位角とは互いに異なっている請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記複数のプリズムセットのうちの少なくとも１つのプリズムセットに含まれる前記第１プリズムは、表示面法線方向に対して前記第１の角度および前記第２の角度とは異なる第３の角度で傾斜したさらなる傾斜面を有する請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記光拡散素子よりも観察者側に配置された偏光素子を備えた請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記光源を含む照明素子を備えた請求項１から５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記照明素子は、表示面法線方向に対して３０°以上の角をなす方向における輝度が、表示面法線方向における輝度の１３％以下となるような配光分布を有する請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記照明素子は、表示面法線方向に対して３０°以上の角をなす方向における輝度が、表示面法線方向における輝度の３％以下となるような配光分布を有する請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記照明素子は、前記光源から出射した光の指向性を制御する指向性制御素子を有している請求項６から８のいずれか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、液晶表示装置に関し、特に、液晶表示パネルから出射した光を拡散するための光拡散素子を備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯型電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）に代表される携帯型電子機器が広く利用されている。携帯型電子機器の表示部には、薄型、軽量、低消費電力といった利点を有する液晶表示装置が用いられている。
【０００３】
液晶表示装置は、ＣＲＴやＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）などの自発光型の表示装置とは異なり、表示素子自体は発光しない。そのため、透過型の液晶表示装置では、液晶表示素子の背面側にバックライトと呼ばれる照明素子が設けられており、このバックライトからの照明光の透過光量を液晶表示素子が画素ごとに制御することによって画像の表示が行われる。
【０００４】
液晶表示装置としては、種々の方式のものが知られている。しかしながら、一部の方式（例えば、ＴＮ型やＳＴＮ型の液晶表示素子を用いる方式）は、視野角が狭いという欠点を有しており、それを解決するために様々な技術開発が行なわれている。
【０００５】
液晶表示装置の視野角特性を改善するための代表的な技術として、光学補償板を付加する方式がある。また、バックライトから出射された光をその指向性（平行度）を高めた上で液晶表示素子に入射させ、液晶表示素子を通過した光を光拡散素子によって拡散させる方式も知られている（例えば特許文献１）。
【０００６】
光拡散素子を備えた液晶表示装置の一例を図１８に示す。図１８に示す液晶表示装置５００は、液晶表示パネル５２０と、液晶表示パネル５２０の背面側に配置されたバックライト５１０と、液晶表示パネル５２０の観察者側に配置された光拡散素子５３０とを備えている。
【０００７】
液晶表示パネル５２０は、一対の基板５２１および５２２と、これらの間に設けられた液晶層５２３とを有している。ここでは図示しないが、基板５２１および５２２の液晶層５２３側の表面には、液晶層５２３に電圧を印加するための電極や、液晶層５２３に含まれる液晶分子の配向方向を規定するための配向膜が形成されている。
【０００８】
バックライト５１０は、光源５０１と、光源５０１から出射した光を液晶表示パネル５２０に導く導光板５０２とを有している。導光板５０２は、液晶表示パネル５２０に向けて光を出射する表面（光出射面）５０２ａと、光出射面５０２ａに対向する裏面５０２ｂとを有する。導光板５０２の裏面５０２ｂには、複数のプリズム５０３が形成されている。
【０００９】
光源５０１から出射した光は、導光板５０２内を伝搬する途中で、裏面５０２ｂに形成されたプリズム５０３によって液晶表示パネル５２０側に反射され、光出射面５０２ａから出射する。プリズム５０３は、光出射面５０２ａに対して互いに異なる所定の角度で傾斜した２つの傾斜面を有しており、そのことによって、バックライト５１０から出射する光は、表示面法線方向（正面方向）における強度が著しく強くなっている。つまり、バックライト５１０から出射する光は、高い指向性を付与されている。
【００１０】
バックライト５１０から出射する光が高い指向性を有していると、液晶層５２３を通過する光を一様に変調することができる（つまり液晶層５２３を通過する光に一様なリタデーションを与えることができる）。そのため、液晶分子の屈折率異方性に起因した表示品位の視角依存性を低減することができる。液晶層５２３を通過した光は、そのままでは指向性が高く、輝度に大きな偏りを有している（つまり表示面法線方向の輝度が著しく高く、斜め方向の輝度が低い）が、光拡散素子５３０によって拡散されることにより、輝度の偏りが低減され、視野角が広がる。そのため、液晶表示装置５００は、良好な表示を広い視角範囲で行うことができる。
【００１１】
光拡散素子５３０としては、例えば、図１９に示すようなプリズムアレイシート５３０を好適に用いることができる。プリズムアレイシート５３０は、三角柱状の複数のプリズム５３１を有している。個々のプリズム５３１は、表示面法線方向に対して傾斜した傾斜面５３１ｓを有しており、液晶表示パネル５２０から出射した光はプリズム５３１の傾斜面５３１ｓで全反射（あるいは屈折）することによって拡散される。バックライト５１０から出射する光の輝度分布に応じて傾斜面５３１ｓの傾斜角を適宜設定することにより、プリズムアレイ５３０から出射する光に所定の輝度分布を実現することができる。
【特許文献１】特開平９−２２０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、本願発明者の検討によれば、従来のプリズムアレイ５３０を用いても、必ずしも所望の輝度分布を実現することはできず、広い角度範囲にわたってコントラスト比の高い表示を行うのは困難であることがわかった。
【００１３】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光拡散素子を備えた液晶表示装置において、所望の輝度分布を実現し、広い角度範囲にわたってコントラスト比の高い表示を行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明による液晶表示装置は、光源と、前記光源から出射した光を変調する液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの観察者側に配置され、前記液晶表示パネルを通過した光を拡散させる光拡散素子とを備えた液晶表示装置であって、光拡散素子は、表示面法線方向に対して第１の角度で傾斜した第１傾斜面を有する第１プリズムと、表示面法線方向に対して前記第１の角度とは異なる第２の角度で傾斜した第２傾斜面を有する第２プリズムと、をそれぞれが含む複数のプリズムセットを有し、前記複数のプリズムセットは、隣接するプリズムセット同士でプリズムの配列パターンおよび／または配列ピッチが異なるように設けられており、そのことによって上記目的が達成される。
【００１５】
ある好適な実施形態において、前記複数のプリズムセットは、隣接するプリズムセット同士でプリズムの配列パターンおよび配列ピッチの両方が異なるように設けられている。
【００１６】
ある好適な実施形態において、前記第１傾斜面の法線方向の方位角と、前記第２傾斜面の法線方向の方位角とは互いに異なっている。
【００１７】
ある好適な実施形態において、前記複数のプリズムセットのうちの少なくとも１つのプリズムセットに含まれる前記第１プリズムは、表示面法線方向に対して前記第１の角度および前記第２の角度とは異なる第３の角度で傾斜したさらなる傾斜面を有する。
【００１８】
ある好適な実施形態において、本発明による液晶表示装置は、光拡散素子よりも観察者側に配置された偏光素子を備える。
【００１９】
ある好適な実施形態において、本発明による液晶表示装置は、前記光源を含む照明素子を備える。
【００２０】
ある好適な実施形態において、前記照明素子は、表示面法線方向に対して３０°以上の角をなす方向における輝度が、表示面法線方向における輝度の１３％以下となるような配光分布を有する。
【００２１】
ある好適な実施形態において、前記照明素子は、表示面法線方向に対して３０°以上の角をなす方向における輝度が、表示面法線方向における輝度の３％以下となるような配光分布を有する。
【００２２】
ある好適な実施形態において、前記照明素子は、前記光源から出射した光の指向性を制御する指向性制御素子を有している。
【発明の効果】
【００２３】
本発明による液晶表示装置が備える光拡散素子は、それぞれが複数のプリズムを含む複数のプリズムセットを有している。各プリズムセットは、表示面法線方向に対して第１の角度で傾斜した第１傾斜面を有する第１プリズムと、表示面法線方向に対して第１の角度とは異なる第２の角度で傾斜した第２傾斜面を有する第２プリズムとを含んでいるので、光の進行方向を複数の方向に変換することができる。従って、本発明による液晶表示装置では、光の進行方向を一方向にしか変換できない従来のプリズムアレイシートを備えた液晶表示装置よりも、所望の輝度分布を実現しやすく、広い角度範囲にわたってコントラスト比の高い表示を行うことができる。また、複数のプリズムセットは、隣接するプリズムセット同士でプリズムの配列パターンおよび／または配列ピッチが異なるように設けられているので、形状の異なる複数のプリズムが周期的に配置されることによるモアレの発生が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２５】
図１に、本実施形態における液晶表示装置１００を示す。液晶表示装置１００は、図１に示すように、液晶表示パネル２０と、液晶表示パネル２０の背面側に配置された照明素子（バックライト）１０と、液晶表示パネル２０の観察者側に配置された光拡散素子３０とを備えている。
【００２６】
液晶表示パネル２０は、一対の基板２１および２２と、これらの間に設けられた液晶層２３とを有する。基板２１および基板２２の液晶層２３側の表面には、液晶層２３に電圧を印加するための電極や、液晶層２３に含まれる液晶分子の配向方向を規定するための配向膜（いずれも不図示）が形成されている。以下では、一対の基板２１および２２のうち、液晶層２３よりも照明素子１０側、つまり液晶層２３に対して観察者とは反対側に配置された基板２１を「背面基板」と称し、液晶層２３よりも観察者側に配置された基板２２を「前面基板」と称する。本実施形態では、前面基板２２の液晶層２３側にカラーフィルタ２４が設けられている。
【００２７】
光拡散素子３０は、前面基板２２上に設けられている。光拡散素子３０上には、位相差補償素子５０ａおよび偏光板４０ａが積層されている。また、背面基板２１上にも、位相差補償素子５０ｂおよび偏光板４０ｂが積層されている。位相差補償素子５０ａおよび５０ｂとしては、公知の種々の位相差板が用いられる。なお、位相差補償素子の数や配置はここで例示したものに限定されない。
【００２８】
照明素子１０は、指向性の高い光を発する。照明素子１０の具体的な構成は後述する。照明素子１０から出射する光が高い指向性を有していると、液晶層２３を通過する光を一様に変調することができる（つまり液晶層２３を通過する光に一様なリタデーションを与えることができる）ので、液晶分子の屈折率異方性に起因した表示品位の視角依存性を低減することができる。液晶層２３を通過した光は、そのままでは指向性が高く、輝度に大きな偏りを有している（つまり表示面法線方向の輝度が著しく高く、斜め方向の輝度が低い）が、光拡散素子３０によって拡散されることにより、輝度の偏りを低減され、そのことによって視野角が広がる。
【００２９】
本実施形態における光拡散素子３０は、複数のプリズムを有するプリズムアレイシートである。図２に、光拡散素子３０の断面構造を模式的に示す。
【００３０】
光拡散素子３０は、図２に示すように、それぞれが複数のプリズム３１Ａおよび３１Ｂを含む複数のプリズムセット３２Ａ、３２Ｂおよび３２Ｃを有している。ここで、各プリズムセットに含まれるプリズム３１Ａおよび３１Ｂの構造を、図３を参照しながら説明する。図３は、あるプリズムセット３２Ａを拡大して示す断面図である。
【００３１】
図３に示すように、プリズムセット３２Ａに含まれるプリズム３１Ａおよび３１Ｂは、それぞれ表示面法線方向に対して傾斜した傾斜面３１ｓ１、３１ｓ２を有している。以下では、一方のプリズム３１Ａの傾斜面３１ｓ１を「第１傾斜面」と呼び、他方のプリズム３１Ｂの傾斜面３１ｓ２を「第２傾斜面」と呼ぶ。
【００３２】
第１傾斜面３１ｓ１の表示面法線方向に対する傾斜角αと、第２傾斜面３１ｓ２の表示面法線方向に対する傾斜角βとは、互いに異なっている。つまり、プリズムセット３２Ａは、形状の異なる複数のプリズム３１Ａおよび３１Ｂを含んでいる。なお、図３には、１つのプリズムセット３２Ａのみを示しているが、他のプリズムセット３２Ｂおよび３２Ｃも同様に、形状の異なる（すなわち傾斜面の角度が異なる）複数のプリズム３１Ａおよび３１Ｂを含んでいる。
【００３３】
第１傾斜面３１ｓ１の傾斜角αと第２傾斜面３１ｓ２の傾斜角βとが互いに異なっていると、第１傾斜面３１ｓ１で全反射する光と、第２傾斜面３１ｓ２で全反射する光とは、図３に模式的に示すように互いに異なる方向に向けられる。そのため、各プリズムセットは、光の進行方向を複数の方向に変換することができる。従って、光拡散素子３０は、光の進行方向を一方向にしか変換できない従来のプリズムアレイシート５３０よりも、所望の輝度分布を実現しやすい。それ故、本実施形態における液晶表示装置１００は、広い角度範囲にわたってコントラスト比の高い表示を行うことができる。
【００３４】
本実施形態における光拡散素子３０の効果を、より具体的に説明する。まず、図４に、照明素子１０から出射した光の輝度分布の一例を示す。図４に示すように、照明素子１０から出射した光は、正面方向の輝度が著しく高く、高い指向性を有している。
【００３５】
次に、図５に、光拡散素子３０によって拡散された光の輝度分布の一例を示す。まず、図４に示す輝度分布に比べ、輝度の偏りが低減されていることがわかる。また、０°付近のピークに加え、±３０°付近にショルダーが存在し、±６０°付近にもピークが存在していることがわかる。±３０°付近のショルダーは、第１傾斜面３１ｓ１での全反射に起因したものであり、±６０°付近のピークは、第２傾斜面３１ｓ２での全反射に起因したものである。
【００３６】
続いて、図６に、従来のプリズムアレイシート５３０によって拡散された光の輝度分布を示す。図６に示すように、輝度の偏り自体は低減されているものの、０°付近以外には明瞭なショルダーやピークは存在していない。これは、プリズムアレイシート５３０が光の進行方向を一方向にしか変換できないからである。
【００３７】
図５と図６とを比較すればわかるように、本実施形態における光拡散素子３０によれば、広い角度範囲で輝度を高くすることができ、広い角度範囲にわたってコントラスト比を高くすることができる。
【００３８】
第１傾斜面３１ｓ１の傾斜角度αと、第２傾斜面３１ｓ２の傾斜角度βとは、所望する輝度分布に応じて適宜設定される。表示面法線方向に進行する光は、第１傾斜面３１ｓ１では表示面法線方向に対して角度２αをなす方向に反射され、第２傾斜面３１ｓ２では表示面法線方向に対して角度２βをなす方向に反射される。そのため、ピークやショルダーを発生させたい角度に応じて、傾斜角度αおよびβを設定すればよい。また、拡散光の輝度分布に発生するピークやショルダーの幅は、照明素子１０からの光の指向性の高さ（例えば半値角によって表される）に依存するので、傾斜角度αおよびβを設定する際には、そのことも考慮することが好ましい。十分に広い角度範囲でコントラスト比を高くする観点からは、第１傾斜面３１ｓ１の傾斜角度αと第２傾斜面３１ｓ２の傾斜角度βとの差が１５°以上あることが好ましい。
【００３９】
なお、プリズムセットに含まれる各プリズムは、傾斜角度の異なる２種類以上の傾斜面を有していてもよい。例えば図７に示すプリズムセット３２Ｄでは、プリズム３１Ａは、第１傾斜面ｓ１の傾斜角度αや第２傾斜面ｓ２の傾斜角度βとは異なる角度γで傾斜したさらなる傾斜面３１ｓ３を有している。そのため、このプリズムセット３２Ｄは、光の進行方向を三方向に変換することができる。このように、プリズムセットに含まれる傾斜面の種類を増やすことにより、光の進行方向をさらに多方向に変換することができ、より多様な輝度分布を実現することができる。
【００４０】
また、プリズムセットに含まれる各プリズムは、全反射型のプリズムに限定されない。プリズムとして、傾斜面での屈折を利用して光を拡散させる屈折型のプリズムを用いてもよい。
【００４１】
なお、ここまでは、表示面法線方向に平行な面内において、つまり、極角方向について所望の輝度分布を実現し得ることを説明したが、形状の異なる複数のプリズムを設けることにより、表示面に平行な面内において、つまり、方位角方向についても所望の輝度分布を実現することができる。この理由を図８を参照しながら説明する。図３が、表示面に垂直な方向に沿ったプリズムセット３２Ａの断面を示しているのに対し、図８は、表示面に平行な方向に沿ったプリズムセット３２Ａの断面を示している。
【００４２】
図８に示すように、第１傾斜面３１ｓ１と第２傾斜面３１ｓ２とは、異なる方位を向いている。言い換えると、第１傾斜面３１ｓ１の法線方向の方位角と、第２傾斜面３１ｓ２の法線方向の方位角とは、互いに異なっている。そのため、第１傾斜面３１ｓ１で全反射する光と、第２傾斜面３１ｓ２で全反射する光とは、図３に模式的に示したように互いに異なる極角方向に向けられるだけでなく、図８に模式的に示すように互いに異なる方位角方向に向けられる。従って、光拡散素子３０は、方位角方向についても所望の輝度分布を実現しやすい。
【００４３】
上述したように、形状の異なる複数のプリズムを設けることにより、所望の輝度分布を実現することができる。ただし、プリズムの配置によっては、プリズムアレイシート内に存在する複数の周期構造に起因したモアレが発生し、表示品位が低下してしまうことがある。例えば、二種類のプリズムを単純に交互に配置した場合、モアレが発生しやすい。
【００４４】
複数のプリズムセットを、隣接するプリズムセット同士でプリズムの配列パターンおよび／または配列ピッチが異なるように設けると、上述したような周期構造に起因したモアレが発生しにくく、表示品位の低下が発生しにくい。
【００４５】
図２に例示した光拡散素子３０では、プリズムセット３２Ａ、３２Ｂおよび３２Ｃに含まれるプリズム３１Ａおよび３１Ｂの形状が、隣接するプリズムセット同士で異なっており、それによってプリズムの配列パターンを異ならせている。また、図２に例示した構造では、隣接するプリズムセット同士でプリズムの配列ピッチＰも異なっている。
【００４６】
このように、本実施形態におけるプリズムアレイ３０では、プリズムセット３２Ａ、３２Ｂおよび３２Ｃが、隣接するプリズムセット同士でプリズムの配列パターンおよび配列ピッチが異なるように設けられているので、形状の異なる複数のプリズムが設けられているにもかかわらずモアレが発生しにくい。
【００４７】
なお、図２には、各プリズムセットに２つのプリズムが含まれている構造を示したが、各プリズムセットには３つ以上のプリズムが含まれてもよい。また、各プリズムセットに含まれるプリズムの個数は同じである必要はない。
【００４８】
また、モアレの発生を抑制するためには、隣接するプリズムセット同士でプリズムの配列パターンおよび配列ピッチの少なくとも一方を異ならせればよく、両方を必ずしも異ならせる必要はない。以下、この点を図９に示すプリズムセット３２を例として説明する。
【００４９】
図９に示すプリズムセット３２は、互いに形状の異なる４つのプリズム３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃおよび３１Ｄから構成されている。このようなプリズムセット３２の配置例を図１０、図１１および図１２に示す。図１０、図１１および図１２は、表示面法線方向から見たプリズムの配置を模式的に示す図であり、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」という符号を付された矩形が図９に示したプリズム３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄをそれぞれ示している。
【００５０】
図１０に示すように、隣接するプリズムセット３２同士でプリズムの配列パターンおよび配列ピッチが同じであると、周期構造に起因したモアレが発生しやすく、表示品位が低下しやすい。
【００５１】
これに対し、図１１に示すように、隣接するプリズムセット３２同士でプリズムの配列パターンを異ならせると、モアレの発生が抑制される。また、図１２に示すように、隣接するプリズムセット３２同士でプリズムの配列ピッチを異ならせることによっても、モアレの発生を抑制できる。
【００５２】
プリズムの配列ピッチＰや各プリズムの幅Ｗ、高さＨ（図２参照）は、液晶表示パネル２０の画素ピッチ等に応じて適宜設定される。プリズムの配列ピッチＰは、例えば数十μｍ（１０μｍ〜８０μｍ）程度である。また、各プリズムの幅Ｗは、例えば数十μｍ（１０μｍ〜５０μｍ）程度であり、各プリズムの高さＨは、例えば数μｍ（１μｍ〜１０μｍ）程度である。
【００５３】
プリズムの配列パターンを隣接するプリズムセット同士で異ならせた場合には、プリズムの配列ピッチＰは、液晶表示パネル２０の画素ピッチと独立に決定することができる。
【００５４】
一方、プリズムの配列パターンを隣接するプリズムセット同士で同じとした場合には、プリズムの配列ピッチＰは、液晶表示パネル２０の画素ピッチを考慮して決定することが好ましい。モアレの発生をより確実に抑制するためには、例えば、特開平６−２７３７５３号公報に開示されているように、プリズムの配列ピッチＰが、画素ピッチをＸ、画素の配列方向とプリズムの稜線とのなす角をθとしたときに、下記の式の関係を満足することが好ましい。なお、下記の式において、ｎは自然数であり、ｋは０．４〜０．６の範囲内の数であり、θは０°〜４５°である。
Ｘ／（Ｐ・ｃｏｓθ）＝ｎ＋ｋ
【００５５】
図１３に、プリズムの配列ピッチＰの一例を示す。この例では、各画素の行方向に沿った幅は６０μｍ、列方向に沿った幅は２００μｍであり、画素の間隔は行方向および列方向の両方について１５μｍである。つまり、画素ピッチＸは、行方向については７５μｍ、列方向については２１５μｍである。上述した画素ピッチＸに対し、プリズムの配列ピッチＰは４７μｍである。勿論、プリズムの配列ピッチＰや画素ピッチＸはここで例示した数値に限定されるものではない。
【００５６】
なお、図１１には隣接するプリズムセット同士でプリズムの配列パターンのみが異なる構成を示し、図１２には隣接するプリズムセット同士でプリズムの配列ピッチのみが異なる構成を示したが、より確実にモアレの発生を抑制するためには、プリズムの配列パターンおよび配列ピッチの両方を異ならせることが好ましい。
【００５７】
本実施形態における光拡散素子３０は、種々の材料（例えば熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂などの樹脂）を用いて公知の手法により形成することができる。例えば、プリズムの形状に応じた金型を予め作製しておき、紫外線硬化性樹脂から形成されたドライフィルムをこの金型を用いて押圧成型した後に紫外線により硬化させればよい。あるいは、この金型にスピンコート法を用いて紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂を流し込んだ後に、成型されたこれらの樹脂を硬化させてもよい。
【００５８】
なお、図１に示した構成では、光拡散素子３０よりも観察者側に偏光板（偏光素子）４０ａを配置しているが、図１４に示すように、偏光板４０ａよりも観察者側に光拡散素子３０を配置してもよい。図１に示したように、光拡散素子３０よりも観察者側に偏光板４０ａを配置すると、観察者側から光拡散素子３０に入射する外光が偏光板４０ａによって吸収され、その量が低減される。従って、光拡散素子３０の表面での外光の反射が抑制され、表示面のぎらつきが防止される。
【００５９】
次に、照明素子（バックライト）１０の具体的な構成を説明する。図１５に、照明素子１０の具体的な構成の一例を示す。
【００６０】
図１５に示す照明素子１０は、光源１と、光源１から出射した光を液晶表示パネル２０に導く導光板２とを有している。光源１は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）や冷陰極管である。導光板２には、光源１から出射して導光板２内部に入射した光を液晶表示パネル２０側に出射させるための構造が形成されている。例えば、導光板２の２つの主面のうちの少なくとも一方に、プリズムやシボが形成されている。
【００６１】
照明素子１０は、さらに、導光板２から出射した光の指向性を制御するプリズムアレイシート３を有している。指向性制御素子として機能するこのプリズムアレイシート３は、導光板２と液晶表示パネル２０との間に設けられている。
【００６２】
プリズムアレイシート３は、導光板２側の主面上に形成された複数のプリズム４を有しており、図１６に示すように、導光板２から出射した光を全反射現象を利用して表示面法線方向に向ける。このように、導光板２から出射した光は、プリズムアレイシート３によって高い指向性を付与される。
【００６３】
勿論、照明素子１０としては、図１５に例示したものに限定されず、種々のバックライトを用いることができるが、より高いコントラスト比を得るためには、より指向性の高い光を出射し得るものを用いることが好ましい。具体的には、照明素子１０は、表示面法線方向に対して３０°以上の角をなす方向における輝度が表示面法線方向における輝度の１３％以下となるような配光分布を有することが好ましく、３％以下となるような配光分布を有することがさらに好ましい。図１７（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に、照明素子１０の好ましい配光分布の例を示す。
【００６４】
図１７（ａ）に示す配光分布では、表示面法線方向に対して３０°以上の角をなす方向における輝度は、表示面法線方向（０°）における輝度の８％〜１３％以下である。このような配光分布を有する照明素子１０を用いることによって、優れた表示品位を得ることができる。
【００６５】
また、図１７（ｂ）および（ｃ）に示す配光分布においては、表示面法線方向に対して３０°以上の角をなす方向における輝度が表示面法線方向（０°）における輝度の３％以下である。これらのような配光分布を有する照明素子１０を用いることによって、さらに優れた表示品位が得られる。
【００６６】
図１７（ａ）に示した程度の指向性は、例えば、図１５に示した全反射型プリズムシート３を備えた照明素子１０を用いることによって容易に実現することができる。また、図１７（ｂ）および（ｃ）に示した程度の指向性は、米国特許第５９４９９３３号明細書や米国特許第５５９８２８１号明細書に開示されているバックライトを用いることによって実現できる。上記米国特許第５９４９９３３号明細書には、導光板の主面上にレンチキュラマイクロプリズムが設けられたエッジライト型のバックライトが開示されている。また、上記米国特許第５５９８２８１号明細書には、光源から出射した光を開口部を介してマイクロコリメータおよびマイクロレンズに入射させる直下型のバックライトが開示されている。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明によると、光拡散素子を備えた液晶表示装置において、所望の輝度分布を実現し、広い角度範囲にわたってコントラスト比の高い表示を行うことができる。本発明は、透過型の液晶表示装置全般に好適に用いられ、特に、視野角特性の低い表示モード（例えば、ＳＴＮモードやＴＮモード、ＥＣＢモード）の液晶表示装置に好適に用いられる。
【００６８】
ＳＴＮモードのような複屈折性を利用する表示モードでは、液晶層に斜めに入射する光による表示への悪影響が大きいので、指向性の高い光を液晶層に入射させ、液晶層で変調された光を光拡散素子によって拡散させる視野角拡大技術を用いることが好ましく、本発明を用いる意義が大きい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の好適な実施形態における液晶表示装置１００を模式的に示す断面図である。
【図２】液晶表示装置１００が備える光拡散素子（プリズムアレイシート）を示す断面図である。
【図３】光拡散素子が有するプリズムセットを示す断面図である。
【図４】液晶表示装置１００が備える照明素子から出射した光の輝度分布の一例を示すグラフである。
【図５】液晶表示装置１００が備える光拡散素子によって拡散された光の輝度分布の一例を示すグラフである。
【図６】従来のプリズムアレイシートによって拡散された光の輝度分布の一例を示すグラフである。
【図７】プリズムセットの他の例を示す断面図である。
【図８】表示面に平行な方向に沿ったプリズムセットの断面を示す図である。
【図９】プリズムセットのさらに他の例を示す断面図である。
【図１０】表示面法線方向から見たプリズムの配置を模式的に示す図である。
【図１１】表示面法線方向から見たプリズムの配置を模式的に示す図である。
【図１２】表示面法線方向から見たプリズムの配置を模式的に示す図である。
【図１３】プリズムの配列ピッチおよび画素ピッチの一例を示す図である。
【図１４】本発明の好適な実施形態における液晶表示装置１００の他の構成を模式的に示す断面図である。
【図１５】液晶表示装置１００が備える照明素子（バックライト）の一例を示す側面図である。
【図１６】図１５に示す照明素子が備えるプリズムアレイシートの機能を説明するための図である。
【図１７】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、照明素子から出射する光の配光分布の例を示すグラフである。
【図１８】従来の液晶表示装置５００を模式的に示す断面図である。
【図１９】従来のプリズムアレイシートを模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０    照明素子（バックライト）
２０    液晶表示パネル
２１    背面基板
２２    前面基板
２３    液晶層
２４    カラーフィルタ
３０    光拡散素子
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ    プリズム
３１ｓ１    第１傾斜面
３１ｓ２    第２傾斜面
３２、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ    プリズムセット
４０ａ、４０ｂ    偏光板
５０ａ、５０ｂ    位相差補償素子
１００    液晶表示装置
【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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