(57)【要約】【課題】視角方向のみならず反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液晶表示装置を提供すること。【解決手段】光学フィルムを特定の入射角を有する入射角を拡散軸方向に拡散する一方向拡散性フィルム３とし、拡散軸方向を表示パネル１の視角方向と一致させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層の中央の液晶分子が傾斜している方向を視角方向とする表示パネルと、前記表示パネルの視認側と反視認側に配置された一対の偏光板と、前記表示パネルと前記一対の偏光板のうち少なくとも一方の偏光板との間に配置された拡散性の光学フィルムとを有する液晶表示装置において、
前記光学フィルムが特定の入射角を有する入射光を拡散軸方向に拡散する一方向拡散フィルムであって、前記拡散軸方向が前記表示パネルの視角方向と一致していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記一対の偏光板間に、視角方向に対する左右方向の視野角を広げるように調整された少なくとも１枚の位相差板が配設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３】
前記表示パネルは、アクティブマトリクス方式により駆動される液晶表示パネルであることを特徴とする請求項１または請求項２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、広視野角化の要求の大きい携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等のディスプレイとして好適な液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶表示装置に用いられる表示パネルは、視認側の基板に形成された配向膜と反視認側に形成された配向膜によって液晶層の配向が支配されている。
【０００３】
このとき、液晶層の中央の液晶分子は特定方向に傾いており、液晶分子が傾斜している方向を視角方向としている。この視角方向は表示のコントラストが最も高くなる方向であるが、表示画面の法線方向からずれた斜め方向から見るとコントラストが急激に低下する。また、中間調表示を行なう場合には、明暗の反転（以下、階調反転ということがある。）が生じることがある。さらに、色の反転が生じたりすることがある。これは、液晶分子によるリタデーションによるものであり、リタデーションがゼロの液晶分子が傾斜している方向（液晶分子の長軸方向）から視認するとコントラストが高い表示が得られる反面、液晶分子の長軸方向からずれた方向から視認すると液晶分子のリタデーションが発現し、コントラストの低い表示や階調反転が生じやすくなる。
【０００４】
また、従来より、携帯電話やＰＤＡ等に利用されている液晶表示装置はその画面サイズが大きくなるに従って広視野角化が要求されている。
【０００５】
この液晶表示装置の広視野角化を実現させる方法として、従来は、一対の偏光板とＴＮモードの表示パネルの間に光学フィルム（位相差板）を配置する方法（特許文献１および特許文献２参照）が用いられている。具体的には、例えば、液晶素子を９０°にねじれ配向させたＴＮモードのＴＦＴ型表示パネルを備えた液晶表示装置の場合、前記光学フィルムとして、液晶分子がハイブリッド配向することを特徴とする光学フィルムが用いられたり、また、液晶素子を並行配向させたＥＣＢモードのＴＦＴ型表示パネルを備えた液晶表示装置の場合、液晶分子がハイブリッドネマティック配向することを特徴とする光学フィルムが用いられている。なお、ＴＦＴ型の表示パネルは、薄膜トランジスタを各画素に設け、アクティブマトリクス方式で駆動させる表示パネルである。
【０００６】
【特許文献１】特開平４−２２９８２８号公報
【特許文献２】特開平４−２５８９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述のような光学フィルムを用いた液晶表示装置においても、広視野角化が図れるのは、視角方向の左右方向、すなわち、６時視覚の場合、設計時の表示画面における３時−９時方向からの視認性を良好なものとするに止まり、階調反転や色反転等の視認性までは配慮されてはいなかった。
【０００８】
さらに、設計上で設定された視角方向が、現実の液晶表示装置の使用の場面においてユーザーの主たる視角方向とならない場合がある。
【０００９】
例えば、６時方向に視角方向を位置させて組み込みが行なわれた液晶表示装置を９０°右回転（時計方向）させ、視角方向を９時方向へ配置させた場合、設計反視角方向は３時方向へ配置されるため、この方向からの視認性が他の方向と比較して著しく劣るものとなってしまう。
【００１０】
このような不具合を回避するためには、前記表示パネルに配設された配向膜のラビング角度を調整し、最も優先度の低い方向に設計反視認方向を位置させることも一手段として考えられる。しかしながら、前述のＴＦＴ型の表示パネルのようなアクティブマトリクス方式で駆動させる表示パネルの場合には、単純にラビング角度を調整するだけでは前述の不具合を回避することができず、例えば、表示パネルの各画素を区分するパターン形状や配線までも変更が必要となり、開発費が嵩んでしまうといった別の問題が生じる。
【００１１】
そこで、本発明は、視角方向のみならず反視角方向において、さらに好ましくは、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液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達成するため、本発明の第１の態様の液晶表示装置は、液晶層の中央の液晶分子が傾斜している方向を視角方向とする表示パネルと、前記表示パネルの視認側と反視認側に配置された一対の偏光板と、前記表示パネルと前記一対の偏光板のうち少なくとも一方の偏光板との間に配置された拡散性の光学フィルムとを有する液晶表示装置において、前記光学フィルムが特定の入射角を有する入射光を拡散軸方向に拡散する一方向拡散フィルムであって、前記拡散軸方向が前記表示パネルの視角方向と一致していることを特徴とする。
【００１３】
本発明の液晶表示装置によれば、前記拡散軸方向に向かって入射した光が前記光学フィルムを透過する際に、前記表示画面の法線に対する傾斜角が広角となるように拡散しつつ進行し、表示画面側へ抜けることで、視角方向において生じていた階調転調や色反転が生じなくなり、視角方向、反視角方向で反転表示のない液晶表示装置を得ることができる。
【００１４】
また、本発明の第２の態様の液晶表示装置は、前記第１の態様の液晶表示装置において、前記一対の偏光板間に、視角方向に対する左右方向の視野角を広げるように調整された少なくとも１枚の位相差板が配設されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第２の態様の液晶表示装置によれば、前記位相差板により、表示画面の３時−９時方向の広視野角化を図ることで、表示画面における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。
【００１６】
さらに、本発明の第３の態様の液晶表示装置は、前記表示パネルは、アクティブマトリクス方式により駆動される液晶表示パネルであることを特徴とする。
【００１７】
本発明の液晶表示装置によれば、アクティブマトリクス方式で駆動させる表示パネルであっても、表示パネルの各画素を区分するパターン形状や配線の変更等を必要とせず、簡便かつ経済的に広視野角化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
このように、本発明の液晶表示装置は、視角方向において生じていた階調反転や色反転等を簡単な構成で、かつ、経済的に解消することができ、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るという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明に係る液晶表示装置の一実施の形態における模式的断面図である。
【００２０】
本実施形態の液晶表示装置はＥＣＢモードのＴＦＴ型の表示パネル１を備える液晶表示装置であって、その表示パネル１の上方（視認側）には、視認側から順に、第１偏光板２、一方向拡散フィルム３、第１位相差板４、第２位相差板５が配設されている。また、表示パネル１の下方（反視認側）には、視認側から順に、第３位相差板６、第４位相差板７、第２偏光板８が積層して配設されており、前記第２偏光板８の反視認側にはバックライトユニット（図示せず）が配設されている。
【００２１】
ここで、偏光板は光の振動方向を規制するためのものである。その構成は従来公知のものとして、その詳細の説明は省略する。
【００２２】
また、前記ＥＣＢモードのＴＦＴ型の表示パネル１は公知の構成を有しており、その構成の説明は省略するが、本実施形態においては、表示画面の６時方向が視角方向、これに相対する１２時方向が設計反視角方向とするべく、図２に示すように、液晶層を挟んで対向配置された視認側の配向膜のラビング方向は６時方向から１２時方向とされ、反視認側の配向膜のラビング方向は、前記視認側のラビング方向と平行かつ逆向きに、１２時方向から６時方向とされており、前記液晶層の液晶は両配向膜の配向方向に沿って平行配向とされている。そして、６時方向を視野方向とする本実施形態の表示パネル１は、電圧印加時に前記液晶層の厚さ方向中央部に位置する液晶分子が視野方向へ向かいつつ立ち上がるようになっている。すなわち、液晶分子の傾斜している方向は１２時方向から６時方向である。
【００２３】
また、位相差板は光が液晶層を通過するときに生じる干渉色を補償するためのものである。本実施形態においては、前記第１位相差板４および第４位相差板７として、位相差値（リタデーション）をλ／２とする位相差板を用い、第２位相差板５および第３位相差板６として、位相差値をλ／４とする位相差板を用いる。この位相差値をλ／４とする位相差板５、６として、本実施形態においては、液晶分子を膜厚方向に傾きが変化するハイブリッドネマティック配向させた光学フィルムとしてのＮＨフィルム（新日本石油株式会社製商品）を用いる。
【００２４】
また、図３（１）、（２）には、各位相差板の配向軸（延伸軸）方向を示す（図中の符号は各配向軸を有する位相差板の符号である）。本実施形態においては、各位相差板は、第１位相差板４の配向軸（λ／２）と第４位相差板７の配向軸（λ／２）が略直交し、第２位相差板５の配向軸（λ／４）および第３位相差板６の配向軸（λ／４）はそれぞれ、第１位相差板４の配向軸および第４位相差板７の配向軸、第１偏光板２および第２偏光板８の偏光軸との関係において、以下の条件式を満たすような軸角θ（３時方向から反時計回りに正の回転角を示す）に、軸配置がなされた状態で配設されている。
【００２５】
θλ／４＝θλ／２＋（θλ／２−θpol）＋４５°
このように調整して各位相差板４，５，６，７が配設された本実施形態の液晶表示装置は、特に、視角方向の左右方向、すなわち、３時−９時方向において広視野角が得られるものとなる。
【００２６】
また、前記一方向拡散フィルム３は、特定の入射角を有する入射光を拡散軸方向に拡散・透過させる特性を有する光学フィルムであり、より具体的には、表示画面の法線に対する傾斜角度を以て、拡散軸方向へ向かって液晶表示装置の上面側へ進行する光の前記傾斜角を広角に拡散可能とされている。本実施形態においてはルミスティー（住友化学株式会社製商品）を用いる。このとき、前記一方向拡散フィルム３は、図３（３）に示すように、その拡散軸を表示パネル１における視角方向と一致させるようにして配設されている。
【００２７】
このように構成された本実施形態の液晶表示装置においては、バックライトユニットの光源を出射された光は第２偏光板８、第４位相差板７、第３位相差板６を透過し、表示パネル１、第２位相差板５、第１位相差板４を透過した後、一方向拡散フィルム３の層内へ進行する。このとき、反視角方向から一方向拡散フィルム３内に入射した光の一部の光は、図４に示すように、視角方向に拡散した状態で透過し、そのまま第１偏光板２を透過する。詳しくは、一方向拡散フィルム３の拡散軸方向へ向かって層内に入射した光は、回析効果によって拡散されて拡散光となって視角方向へ向かい、第１偏光板２を透過する。視角方向から入射された入射光においては、透過し、反視角方向側の視認性を悪化させることはない。すなわち、視認方向、反視認方向で反転のない良好な視認性を確保することができる。
【００２８】
具体的には、前述の第１実施形態の液晶表示装置から一方向拡散フィルム３を省略した構成の液晶表示装置は、視認方向において、法線から約２０°傾斜させた状態で既に階調反転や色反転が生じ、良好な視認が得られなかったのに対し、本実施形態の液晶表示装置においては、階調反転や色反転を抑制でき、コントラスト比を高くすることができた。
【００２９】
このように、本実施形態の液晶表示装置においては、前記一方向拡散フィルム３を、その拡散軸が表示パネル１における視角方向と一致させるようにして配設することで、反転表示のない良好な視認性を広角度で得ることが可能となる。
【００３０】
また、本実施形態の液晶表示装置においては、前記第１乃至第４位相差板７を配設することにより、視角方向に対する３時−６時の方向からの視認も担保される。よって、このような構成とされた液晶表示装置は、表示画面を３６０°のいずれの方向から視認した場合であっても、良好な視認を得ることができるものとなった。なお、図５には、本実施形態における光学フィルム等と広視角化との関係を示す。
【００３１】
そして、このように前記一方向拡散フィルム３を配設することは、本実施形態の液晶表示装置のような、アクティブマトリクス方式によって駆動するＴＦＴ型の液晶パネルを備えた液晶表示装置において、表示パネル１の各画素を区分するパターン形状や配線等の変更を要せず、廉価で反転表示が生じない領域を拡張することができるという点において特に有効である。
【００３２】
また、図６は、本発明に係る液晶表示装置の第２実施形態における模式的断面図である。以下、第１実施形態と異なる構成について説明する。
【００３３】
本実施形態の液晶表示装置はＴＮモードのＴＦＴ型表示パネル１を備える液晶表示装置であって、その表示パネル１の上方（視認側）には、視認側から順に、第１偏光板２、一方向拡散フィルム３、第１位相差板４が配設されている。また、表示パネル１の下方（反視認側）には、視認側から順に、第２位相差板５、第２偏光板８が積層して配設されており、前記第２偏光板８の反視認側にはバックライトユニット（図示せず）が配設されている。
【００３４】
また、前記ＴＮモードのＴＦＴ型表示パネル１は公知の構成を有しており、図７に示すように、液晶分子の傾斜方向は、液晶層を挟んで対向配置された視認側の配向膜のラビング方向と反視認側の配向膜のラビング方向とで決定され、１２時方向から６時方向に向かう方向である。
【００３５】
また、本実施形態においては、前記第１位相差板４および第２位相差板５として、図８（１）に示すように、視認側の配向軸を前記視認側の配向膜のラビング方向と同方向とし、反視認側の配向軸を前記反視認側の配向膜のラビング方向と同方向として、その配向軸を直交させたＷＶフィルム（富士写真フイルム株式会社製商品）を用いる。なお、図中の符号は各配向軸を有する位相差板４，５の符号である。
【００３６】
そして、前記一方向拡散フィルム３は、前記第１実施形態と同様に、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としてのルミスティー（住友化学株式会社製商品）を用いる。このとき、前記一方向拡散フィルム３は、その拡散軸を表示パネル１における視角方向と一致させるようにして配設されている。
【００３７】
このように構成された本実施形態の液晶表示装置においては、バックライトユニットの光源を出射された光は第２偏光板８、第２位相差板５、表示パネル１、第１位相差板４を透過した後、一方向拡散フィルム３の層内へ進行する。このとき、視角方向から一方向拡散フィルム３内に入射した光の一部の光は、前述のように、反視角方向に拡散した状態で透過し、そのまま第１偏光板２を透過する。詳しくは、一方向拡散フィルム３の拡散軸方向へ向かって層内に入射した光は、回析効果によって拡散されて拡散光となって視角方向へ向かい、第１偏光板２を透過する。反視角方向においては、入射光はそのまま透過し、反視認方向の視認性は十分に確保できる。
【００３８】
具体的には、前述の第２実施形態の液晶表示装置から一方向拡散フィルム３を省略した構成の液晶表示装置は、視認方向において、法線から約３０°傾斜させた状態で既に階調反転や色反転が生じ、良好な視認が得られなかったのに対し、本実施形態の液晶表示装置においては、階調反転や色反転を抑制でき、コントラスト比を高くすることができた。
【００３９】
このように、本実施形態の液晶表示装置においても、前記一方向拡散フィルム３を、図８（２）に示すように、その拡散軸が表示パネル１における視角方向と一致させるようにして配設することで、視角方向において生じていた階調反転や色反転を確実に発生させないようにすることが可能となる。
【００４０】
また、本実施形態の液晶表示装置においては、前記第１および第２位相差板５としてのＷＶフィルムにより、視角方向に対する３時−６時の方向からの視認も担保されている。よって、このような構成とされた液晶表示装置は、表示画面を３６０°のいずれの方向から視認した場合であっても、良好な視認を得ることができる（図５参照）。
【００４１】
そして、このように前記一方向拡散フィルム３を配設することは、本実施形態の液晶表示装置のような、アクティブマトリクス方式によって駆動するＴＦＴ型の液晶パネルを備えた液晶表示装置において、表示パネル１の各画素を区分するパターン形状や配線等の変更を要せず、廉価に反転表示をなくすことができる。
【００４２】
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、前記一方向拡散フィルム３の配設位置は、第１偏光板２と第２偏光板８との間であればいずれの層間であってもよい。
【００４３】
また、各実施形態において配設した位相差板の配設枚数は、これに限るものではない。例えば、第１実施形態において、第２位相差板５または第３位相差板６として配置した位相差値をλ／４とするＮＨフィルムは、いずれか一方を省略することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態の液晶表示装置の模式的断面図
【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配向軸（ラビング方向）と視角方向及び反視角方向の位置関係を示す説明図
【図３】（１）は表示パネルより視認側に配設された２枚の位相差板の配向軸（延伸軸）方向を示す説明図、（２）は表示パネルより反視認側に配設された２枚の位相差板の配向軸（延伸軸）方向を示す説明図、（３）は一方向拡散フィルムの拡散軸の軸方向を示す説明図
【図４】一方向拡散フィルムの膜内に入射した光の拡散状態を示す模式図
【図５】本実施形態における光学フィルム等と広視角化との関係を示す説明図
【図６】本発明の第２実施形態の液晶表示装置の模式的断面図
【図７】図６の液晶表示装置における表示パネルの配向膜の配向軸（ラビング方向）と視角方向及び反視角方向の位置関係を示す説明図
【図８】（１）は位相差板の視認側と反視認側の配向軸（延伸軸）方向を示す説明図、（２）は一方向拡散フィルムの拡散軸の軸方向を示す説明図
【符号の説明】
【００４５】
１  表示パネル
２  第１偏光板
３  一方向拡散フィルム
４  第１位相差板
５  第２位相差板
６  第３位相差板
７  第４位相差板
８  第２偏光板  
【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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