(57)【要約】【課題】視野角依存性を低減した液晶表示装置において、視野角の拡大を図るとともに、外光の入射によるコントラストの低下を抑制する。【解決手段】液晶表示装置は、液晶表示装置の表示面側の面から指向性の高い光を表示面の方向に射出するバックライトと、バックライトの表示面側に配置された液晶パネルと、液晶パネルの表示面側に配置された散光部２００とを備えている。散光部２００は、液晶パネル側の面に複数のレンズ２１２からなるレンズ群が形成されたレンズシート２１０と、レンズシート２１０の表示面側に配置され、複数のレンズ２１２により集光された光が通過する領域を含む位置に開口部２２２が設けられた光吸収層２２０とを有している。【選択図】図２
2013083842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置の表示面側の面から指向性の高い光を前記表示面の方向に射出するバックライトと、
前記バックライトの前記表示面側に配置された液晶パネルと、
前記液晶パネルの前記表示面側に配置された散光部と
を備え、
前記散光部は、
前記液晶パネル側の面に複数のレンズからなるレンズ群が形成されたレンズシートと、
前記レンズシートの前記表示面側に配置され、前記複数のレンズにより集光された光が通過する領域を含む位置に開口部が設けられた光吸収層と
を有する
液晶表示装置。
【請求項２】
前記レンズ群は、複数のシリンドリカルレンズを並列配列してなる、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記散光部は、さらに、前記レンズシートの前記表示面側において前記複数のレンズにより集光された光が通過する領域を含む位置に配置され、光を等方的に拡散させる光拡散層を有する、請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の液晶表示装置であって、
前記光拡散層は、前記レンズシートの前記表示面側の全面に形成され、
前記光吸収層は、前記光拡散層の前記表示面側の表面に形成されている
液晶表示装置。
【請求項５】
前記レンズ群は、複数のレンズをマトリックス状に配列してなる、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の液晶表示装置であって、
前記レンズシートは、前記複数のレンズにより集光された光が通過する領域を含む位置に開口部が設けられ、前記表示面側に延長された突起部を有し、
前記光吸収層は、前記突起部の前記表示面側の表面に形成されている
液晶表示装置。
【請求項７】
前記レンズシートは、さらに、前記複数のレンズにより集光された光が通過する領域を含む位置に形成された第２のレンズ群を有する、請求項１ないし６のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記バックライトは、輝度の半値全幅が２０度以下の配光特性を有する、請求項１ないし７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】
この発明は、液晶表示装置に関し、特に、指向性の高い光を射出するバックライトを光源とする液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像の表示装置として、液晶表示装置が広範に使用されるようになってきている。液晶表示装置において、バックライトから射出された光を変調する液晶パネルには、種々の形式のものが使用されている。図９は、種々の形式の液晶パネルのうちの代表的なツイステッドネマチック（ＴＮ）型の液晶パネル９２０の動作の様子を示す説明図である。液晶パネル９２０は、偏光軸が直交する２枚の偏光板９２２，９２８と、２枚の基板ＧＳと、基板ＧＳ間に充填されたネマチック液晶とを有している。２枚の基板ＧＳには、配向方向が直交するように形成された配向膜（図示しない）が設けられている。
【０００３】
液晶に電圧を印加しない状態（電圧オフ状態）では、図９（ａ）に示すように、基板ＧＳ間に充填されたネマチック液晶（以下、単に「液晶」とも呼ぶ）の分子ＬＣＭは、基板ＧＳに水平な方向に配向するとともに、配向方向が基板ＧＳに垂直な方向に沿って９０°回転する。液晶に印加する電圧を上げていくと（中間状態）、基板ＧＳの近傍以外の液晶分子ＬＣＭの大部分は、基板ＧＳに垂直な方向に立ち上がる（図９（ｂ））。そして、液晶に印加する電圧が十分に高い状態（電圧オン状態）では、大部分の液晶分子ＬＣＭが基板ＧＳに垂直な方向に配列する（図９（ｃ））。
【０００４】
ここで、液晶パネル９２０に光を照射すると、入射光は偏光板９２２において直線偏光となる。電圧オフ状態（図９（ａ））では、液晶を透過する光線は、その偏向面が９０°回転するので、入射側の偏光板９２２と偏光軸が直交する偏光板９２８を透過して射出される。そのため、電圧オフ状態では、出射光の光量は最大となる（明状態）。中間状態（図９（ｂ））では、液晶分子ＬＣＭが斜めに配向する。この場合、基板ＧＳに垂直な方向（Ａ−Ａ方向）では、偏光面が９０°より小さい角度で回転するために、一部の光線が偏光板９２８を透過する。そのため、中間状態では、出射光の光量は電圧オフ状態よりも低下する。一方、電圧オン状態（図９（ｃ））では、偏光面の回転が起こらないため、液晶を透過した光線は、偏光板９２８で遮蔽される（暗状態）。このように、液晶パネル９２０に入射した光線は、液晶パネル９２０において光量が調整（変調）され、液晶パネル９２０から射出される。
【０００５】
しかしながら、例えば、図９（ｂ）に示す中間状態においては、液晶分子ＬＣＭが斜めに配向することにより、液晶を透過する際の光線の方向（液晶パネル９２０を見込む方向）によって出射光の光量が変化する。具体的には、液晶分子の配向方向に沿った方向（Ｂ−Ｂ方向）では、偏光面の回転量が基板ＧＳに垂直な方向（Ａ−Ａ方向）よりも小さくなるため、偏光板９２８を透過する光量が減少する。一方、液晶分子の配列方向から離れた方向（Ｃ−Ｃ方向）では、偏光面の回転量が基板ＧＳに垂直な方向（Ａ−Ａ方向）よりも大きくなるため、偏光板９２８を透過する光量が増加する。このように、ＴＮ型の液晶パネル９２０では、液晶を透過する光線の方向により、変調された出射光の光量が変化する場合がある。
【０００６】
このような現象（「視野角依存性」と呼ばれる）を解消する一方法として、液晶パネルを照明する光源として指向性のバックライトが使用される。この場合、液晶パネルを透過した光線は、指向性のバックライトと略同等の配光特性を有しているため、液晶表示装置としての視野角が狭くなる。そこで、透光性樹脂に散乱粒子として透光性微粒子を分散させた光拡散層を液晶パネルの視認側に配置することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１６４９５５号公報
【特許文献２】特開２０１０−７９１１７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、液晶パネルの視認側に散乱粒子を分散させた光拡散層を配置すると、明るい室内等の照度が高い環境下や、周囲光が強い環境下等、強い外光が液晶表示装置に入射する場合、光拡散層や液晶パネルの表面において外光が反射することにより、表示画面のコントラストが低下する虞がある。なお、この問題は、ＴＮ型の液晶パネルを使用した液晶表示装置に限らず、種々の形式の液晶パネルを使用した液晶表示装置一般に共通する。
【０００９】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、視野角依存性を低減した液晶表示装置において、視野角の拡大を図るとともに、外光の入射によるコントラストの低下を抑制する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明は、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【００１１】
［適用例１］
液晶表示装置であって、前記液晶表示装置の表示面側の面から指向性の高い光を前記表示面の方向に射出するバックライトと、前記バックライトの前記表示面側に配置された液晶パネルと、前記液晶パネルの前記表示面側に配置された散光部とを備え、前記散光部は、前記液晶パネル側の面に複数のレンズからなるレンズ群が形成されたレンズシートと、前記レンズシートの前記表示面側に配置され、前記複数のレンズにより集光された光が通過する領域を含む位置に開口部が設けられた光吸収層とを有する液晶表示装置。この適用例によれば、指向性の高い光を射出するバックライトの表示面側に液晶パネルを配置することにより、液晶パネルの視野角依存性が低減される。液晶表示装置の視野角は、液晶パネルからの出射光がレンズシートに形成されたレンズにより一旦集光された後、発散されることにより拡大される。そして、レンズシートの表示面側に光吸収層を配置することにより、液晶表示装置に入射した外光の一部が吸収されるので、外光の入射によるコントラストの低下が抑制される。
【００１２】
［適用例２］
前記レンズ群は、複数のシリンドリカルレンズを並列に配列してなる、適用例１に記載の液晶表示装置。この適用例によれば、シリンドリカルレンズの配列方向と直交する方向への光の発散が抑制されるので、液晶表示装置の輝度をより高くすることが可能となる。
【００１３】
［適用例３］
前記散光部は、さらに、前記レンズシートの前記表示面側において前記複数のレンズにより集光された光が通過する領域を含む位置に配置され、光を等方的に拡散させる光拡散層を有する、適用例２に記載の液晶表示装置。この適用例によれば、光拡散層により拡散されることによりシリンドリカルレンズの配列方向と直交する方向へも光が射出されるので、該方向の視野角を拡大することができる。
【００１４】
［適用例４］
適用例３に記載の液晶表示装置であって、前記光拡散層は、前記レンズシートの前記表示面側の全面に形成され、前記光吸収層は、前記光拡散層の前記表示面側の表面に形成されている液晶表示装置。この適用例では、光吸収層をレンズシートの表示面側の全面に形成された光拡散層の表示面側の表面に形成するので、光拡散層および光吸収層の形成がより容易となる。
【００１５】
［適用例５］
前記レンズ群は、複数のレンズをマトリックス状に配列してなる、適用例１に記載の液晶表示装置。この適用例によれば、直交する２方向への双方について視野角を拡大することができる。
【００１６】
［適用例６］
適用例１ないし５のいずれかに記載の液晶表示装置であって、前記レンズシートは、前記複数のレンズにより集光された光が通過する領域を含む位置に開口部が設けられ、前記表示面側に延長された突起部を有し、前記光吸収層は、前記突起部の前記表示面側の表面に形成されている液晶表示装置。この適用例では、表示面側に延長された突起部の表示面側の表面に光吸収層を形成するので、光吸収層の形成がより容易となる。
【００１７】
［適用例７］
前記レンズシートは、さらに、前記複数のレンズにより集光された光が通過する領域を含む位置に形成された第２のレンズ群を有する、適用例１ないし６のいずれかに記載の液晶表示装置。この適用例によれば、第２のレンズ群により光軸から傾いてレンズシートに入射した光線の射出方向を、光軸に沿って入射した光線の射出方向に矯正することができるので、バックライトの射出光の広がりの影響を低減することができる。
【００１８】
［適用例８］
前記バックライトは、輝度の半値全幅が２０度以下の配光特性を有する、適用例１ないし７のいずれかに記載の液晶表示装置。この適用例によれば、実用上十分な程度まで液晶パネルの視野角依存性の影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態における液晶表示装置の構成を示す断面模式図。
【図２】第１実施形態における散光部の構成を示す斜視図。
【図３】第１実施形態における散光部の部分断面図。
【図４】第２実施形態における散光部の構成を示す斜視図。
【図５】第２実施形態の変形例における散光部の部分断面図。
【図６】第３実施形態における散光部の構成を示す斜視図。
【図７】第４実施形態における散光部の構成を示す斜視図。
【図８】第４実施形態における散光部の部分断面図。
【図９】液晶セルの動作の様子を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明を実施するための形態を以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．液晶表示装置の構成：
Ａ２．散光部の構成：
Ｂ．第２実施形態：
Ｂ１．散光部の構成：
Ｂ２．第２実施形態の変形例：
Ｃ．第３実施形態:
Ｄ．第４実施形態:
Ｅ．変形例：
【００２１】
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．液晶表示装置の構成：
図１は、第１実施形態における液晶表示装置１００の構成を示す断面模式図である。液晶表示装置１００は、バックライト１１０と、液晶パネル１２０と、散光部２００とをこの順に積層することにより構成されている。液晶パネル１２０は、偏向軸が直交するように配置された２つの偏光板１２２，１２８と、光学補償層１２４と、液晶セル１２６とを有している。
【００２２】
液晶セル１２６は、ツイステッドネマチック（ＴＮ：Twisted Nematic）型の液晶セルであり、２枚の基板および基板間に充填された液晶（いずれも図示しない）を有している。一方の基板には、カラーフィルタ、対向電極および配向膜が形成されており、他方の基板には、薄膜トランジスタ、画素電極および配向膜が形成されている。２枚の基板に設けられた配向膜は、配向方向が直交するように形成されている。
【００２３】
光学補償層１２４は、液晶が有する複屈折性の影響を低減するための部材である。光学補償層１２４としては、例えば、ディスコチック液晶を傾斜配向させた位相差フィルムや、透明な樹脂フィルムを延伸した延伸フィルム等を用いることができる。
【００２４】
バックライト１１０は、面光源であり、液晶パネル１２０に対向する＋ｚ側の面から液晶パネル１２０に向けて光を射出する。液晶パネル１２０に入射した光線は、画素電極に印加された電圧に応じて、画素ごとに光量が調整（変調）される。変調された光線（「画像光」とも呼ばれる）は、散光部２００を通って、液晶表示装置１００の＋ｚ側に射出される。このように射出された画像光により画像が表示されるので、本明細書においては、液晶表示装置１００において画像光の射出される＋ｚ側の面を「表示面」ともよぶ。
【００２５】
一般に、ＴＮ型の液晶パネル１２０では、液晶パネル１２０を透過する光線の光量は、光線の進行方向によって変化する。そのため、液晶パネル１２０を見込む角度によって、液晶パネル１２０から射出される画像光の変調の度合いが変化し、表示される画像においてコントラストの低下や階調の反転等の問題が発生する可能性がある。このような液晶パネル１２０の表示特性の問題は、視野角依存性と呼ばれる。
【００２６】
第１実施形態では、液晶パネル１２０の視野角依存性を低減するため、バックライト１１０として、指向性が高い光線を射出する狭指向性の面光源を使用している。具体的には、バックライト１１０は、表示面方向（＋ｚ方向）の輝度が最大となり、表示面方向から斜めになるに従って速やかに輝度が低下するように構成されている。なお、バックライト１１０としては、輝度が最大輝度の１／２となる角度幅（半値全幅）が２０°以下のものを用いるのが好ましく、半値全幅が１０°以下のものを用いるのがより好ましい。このような配光特性を有するバックライト１１０は、例えば、ＬＥＤ等の光源素子や複数の導光板等を組み合わせることにより実現することが可能である（例えば、特開２００４−１８６０２４号公報参照）。
【００２７】
狭指向性のバックライト１１０を用いて、液晶パネル１２０に略平行な光を照射すると、液晶パネル１２０に入射した光線の大部分は、その進行方向が表示面方向（＋ｚ方向）となる。そのため、液晶パネル１２０の視野角依存性の影響が低減される。液晶パネル１２０を透過した光線は、液晶パネル１２０への入射光線と略同方向に進行するので、液晶パネル１２０からは、画像光として、略平行な光線が射出される。散光部２００は、液晶パネル１２０から略平行な光線として射出される画像光を斜め方向からも視認可能とし、液晶表示装置１００の視野角を拡大する機能を有している。
【００２８】
Ａ２．散光部の構成：
図２は、散光部２００の構成を示す斜視図である。図２（ａ）は、液晶パネル１２０側（−ｚ側）から散光部２００を見た様子を示し、図２（ｂ）は、表示面側（＋ｚ側）から散光部２００を見た様子を示している。散光部２００は、レンズシート２１０と、レンズシート２１０の表示面側に設けられた光吸収層２２０とを有している。
【００２９】
レンズシート２１０は、液晶パネル１２０側にマトリックス状に配列された複数のレンズ２１２が形成され、表示面側が平坦な透明部材である。第１実施形態のレンズ２１２は、液晶パネル１２０側に凸な球面を有する球面レンズである。このレンズ２１２により、液晶パネル１２０側から入射した光線は集光され、集光された光線はレンズシート２１０の表示面側の平坦面から射出される。レンズシート２１０は、例えば、ポリメタルメタクリレート樹脂やポリカーボネート樹脂を用いて形成することができる。なお、図２では、図示の便宜上、小数のレンズ２１２を描いているが、実際の散光部２００では、液晶パネル１２０の画素数に相当する数のレンズ２１２が設けられている。
【００３０】
光吸収層２２０は、光を吸収する黒色の層である。光吸収層２２０には、レンズ２１２により集光された光線が通過する領域（以下、「集光光通過領域」とも呼ぶ）を含む位置に開口部２２２が設けられている。開口部２２２は、具体的には、中心がレンズ２１２の光軸と一致する所定の大きさの領域として形成される。このような光吸収層２２０は、例えば、フォトリソグラフィ等のパターニング技術を用いて形成することができる。光吸収層２２０を設けることにより、表示面側から液晶表示装置１００に入射した外光は、その一部が光吸収層２２０により吸収される。そのため、外光が入射することにより画面が白くなり、コントラストが低下することを抑制することができる。なお、図２では、開口部２２２の形状を正方形としているが、開口部２２２の形状は円形等の他の形状とすることも可能である。
【００３１】
図３は、レンズ２１２の頂点を通りｚ−ｘ平面に沿った面における散光部２００の部分断面図である。図３において、矢印をつけた実線は、液晶パネル１２０から射出された光線の光路を示している。図３に示すように、液晶パネル１２０から射出された平行光線は、レンズ２１２の液晶パネル１２０側（−ｚ側）の球面において光軸Ｏ−Ｏ方向に屈折し、さらに、レンズシート２１０の表示面側（＋ｚ側）の平坦面で光軸Ｏ−Ｏ方向に屈折する。これにより、レンズシート２１０に入射した光線は、焦点Ｆ付近で集束した後、発散する。また、レンズシート２１０に入射した光線は、レンズ２１２により集光されることにより、光吸収層２２０に設けられた開口部２２２を通過して表示面側（＋ｚ側）に射出される。
【００３２】
なお、図３の例では、焦点Ｆがレンズシート２１０よりも表示面側に位置しているが、レンズ２１２の曲率やレンズシート２１０の厚さを調整して焦点Ｆがレンズシート２１０の表示面側の表面やレンズシート２１０内に位置するようにしても良い。焦点Ｆの位置は、開口部２２２の面積をより小さくして外光によるコントラストの低下をより良好に抑制するため、集光光通過領域を最小にするように適宜設定される。より好ましい焦点Ｆの位置は、例えば、光線追跡法等の解析を行うことにより決定することが可能である。
【００３３】
第１実施形態では、狭指向性のバックライト１１０を光源とすることで、液晶パネル１２０に入射する光線を略平行としている。そして、液晶パネル１２０の表示面側に、液晶パネル１２０側に凸な複数のレンズ２１２を有するレンズシート２１０を配置することにより、液晶パネル１２０から射出される略平行な光線を発散させている。そのため、第１実施形態によれば、液晶パネル１２０の視野角依存性の影響を低減しつつ、液晶表示装置１００の視野角を広くすることが可能となる。
【００３４】
また、レンズ２１２に入射した光線は、光吸収層２２０により遮られることなく表示面側に射出されるので、入射した光線をより有効に活用でき、拡散板を用いて光線を散乱させた場合よりも、液晶表示装置１００の輝度を高くすることができる。
【００３５】
さらに、レンズ２１２に入射した光線は、レンズ２１２の曲率等の光学的構成によって決定される集光角に応じた範囲に発散するので、液晶表示装置１００の視野角をより容易に調整することが可能となる。
【００３６】
Ｂ．第２実施形態：
Ｂ１．散光部の構成：
図４は、第２実施形態における散光部２００ａの構成を示す斜視図である。図４（ａ）は、液晶パネル１２０側（−ｚ側）から散光部２００ａを見た様子を示し、図４（ｂ）は、表示面側（＋ｚ側）から散光部２００ａを見た様子を示している。第２実施形態は、マトリックス状に配列された複数のレンズ２１２に換えて、並列配列された複数のシリンドリカルレンズ２１２ａを用いている点と、シリンドリカルレンズ２１２ａを用いることに対応して光吸収層２２０ａの形状を変更している点とで、第１実施形態と異なっている。他の点は、第１実施形態と同様である。
【００３７】
図４に示すように、レンズシート２１０ａには、ｙ方向に延びる複数のシリンドリカルレンズ２１２ａが、ｘ方向に配列（並列配列）されている。第２実施形態のシリンドリカルレンズ２１２ａは、液晶パネル１２０側に凸な円筒面を有する円筒シリンドリカルレンズである。光吸収層２２０ａには、ｙ方向に延びたシリンドリカルレンズ２１２ａの集光光通過領域に合わせて、ｙ方向に延びた開口部２２２ａが形成されている。なお、図４では、図示の便宜上、小数のシリンドリカルレンズ２１２ａを描いているが、実際の散光部２００では、液晶パネル１２０のｘ方向の画素数に相当する数のシリンドリカルレンズ２１２ａが設けられている。
【００３８】
レンズシート２１０ａに入射した略平行な光線は、ｘ方向については、図３に示す第１実施形態の場合と同様に、焦点Ｆ付近で集束した後、発散する。そのため、液晶表示装置１００（図１）の視野角は、ｘ方向に拡大される。一方、ｙ方向については、シリンドリカルレンズ２１２ａにより光線の進行方向が変えられることがないので、液晶表示装置１００の視野角は、バックライト１１０（図１）の配光特性によって決定される。
【００３９】
また、レンズシート２１０ａに入射した光線は、シリンドリカルレンズ２１２ａにより集光されることにより光吸収層２２０ａに設けられた開口部２２２ａを通過するので、光吸収層２２０ａに遮られることなく表示面側（＋ｚ側）に射出される。
【００４０】
このように、第２実施形態では、複数のシリンドリカルレンズ２１２ａを並列配列したレンズシート２１０ａ（レンチキュラーレンズ）を用いることにより、直交する２方向のうちの一方の方向（シリンドリカルレンズ２１２ａの配列方向）についてのみ視野角を拡大することができる。一般に、液晶表示装置１００の視野角は、画面の垂直方向よりも水平方向に対して広い視野角が要求されるので、シリンドリカルレンズ２１２ａを水平方向に配列したレンズシート２１０ａを用いることにより、実用上十分な視野角を得ることができる。また、第２実施形態では、ｙ方向への画像光の発散が抑制されるため、第１実施形態よりも液晶表示装置１００の輝度を高くすることが可能となる。さらに、第２実施形態では、レンズシート２１０ａおよび遮光部２２０ａの形状が第１実施形態よりも単純であるので、より容易に散光部２００ａを作成することができる。
【００４１】
第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、集光光通過領域に開口部２２２ａが設けられた光吸収層２２０ａをレンズシート２１０ａの表示面側に設けることにより、外光の入射によるコントラストの低下を抑制することができる。また、シリンドリカルレンズ２１２ａの円筒面の曲率を変更することにより、ｘ方向の視野角を調整することもできる。
【００４２】
なお、第２実施形態において散光部２００ａで拡大されないｙ方向への視野角を拡大するために、バックライト１１０の配向特性を調整するものとしても良い。具体的には、バックライト１１０の輝度半値全幅をｙ方向のみについて大きくすることにより、ｙ方向への視野角を拡大することも可能である。但し、この場合、バックライト１１０の輝度半値全幅の拡大量は、液晶パネル１２０の視野角依存性が顕著にならない程度とするのが好ましい。なお、この場合においても、ｘ方向については、液晶パネル１２０の視野角依存性の影響は低減された状態に維持される。
【００４３】
Ｂ２．第２実施形態の変形例：
図５は、第２実施形態の変形例における散光部２００ｂ，２００ｃの部分断面図である。これらの変形例では、第２に実施形態と同様のレンズシート２１０ａの表示面側（＋ｚ側）に光拡散層２３０ｂ，２３０ｃを形成している。光拡散層２３０ｂ，２３０ｃとしては、例えば、透光性微粒子を分散させた透光性樹脂を使用することができる（例えば、特許文献１参照）。
【００４４】
図５（ａ）に示す第２実施形態の変形例１では、第２実施形態と同様の光吸収層２２０ａが形成されており、その開口部２２２ａの内側に光拡散層２３０ｂを形成している。このような光拡散層２３０ｂは、光吸収層２２０ａと同様に、フォトリソグラフィ等のパターニング技術を用いて形成することができる。フォトリソグラフィ等で光吸収層２２０ａおよび光拡散層２３０ｂを形成する場合、これらのいずれを先に形成しても構わない。なお、図５（ａ）では、光吸収層２２０ａと光拡散層２３０ｂとがｘ方向に隣接しているが、光拡散層２３０ｂは、集光光通過領域の位置に形成されていればよく、光吸収層２２０ａと光拡散層２３０ｂとの間に間隙があっても良い。
【００４５】
図５（ｂ）に示す第２実施形態の変形例２では、レンズシート２１０ａの表示面側の全面に光拡散層２３０ｃが形成されている。そして、光拡散層２３０ｃの表示面側に、開口部２２２ｃが設けられた光吸収層２２０ｃが形成されている。第２実施形態の変形例２では、レンズシート２１０ａの表示面側の全面に設けられた光拡散層２３０ｃに光吸収層２２０ｃを設けることにより、第２実施形態の変形例１よりもより容易に散光部２００ｃを形成することができる。なお、変形例２の場合においても、集光光通過領域の位置には光拡散層２３０ｃが形成されているので、光拡散層２３０ｃは、集光光通過領域の位置に形成されていると言える。
【００４６】
第２実施形態の変形例１，２に示す散光部２００ｂ，２００ｃでは、レンズシート２１０ａの表示面側に光拡散層２３０ｂ，２３０ｃを設けることにより、ｙ方向の視野角を拡大することができる。また、ｘ方向の視野角も、光拡散層２３０ｂ，２３０ｃを設けることにより、第２実施形態で得られる視野角よりも広くすることができる。さらに、レンズシート２１０ａや光拡散層２３０ｃの表示面側に光吸収層２２０ａ、２２０ｃを設けることにより、外光の入射によるコントラストの低下を抑制することができる。
【００４７】
なお、ｙ方向の視野角は、例えば、光拡散層２３０ｂ，２３０ｃ中に分散される透光性微粒子の量や粒径等を調整することにより調整することができる。一方、ｘ方向の視野角は、光拡散層２３０ｂ，２３０ｃによる視野角の拡大量を考慮して、シリンドリカルレンズ２１２ａの曲率等の光学的構成を適宜設定することにより調整することができる。このように、第２実施形態の変形例１，２によれば、ｘ方向とｙ方向との視野角を別個に調整することができる。
【００４８】
Ｃ．第３実施形態:
図６は、第３実施形態における散光部２００ｄの構成を示す斜視図である。図６（ａ）は、液晶パネル１２０側（−ｚ側）から散光部２００ｄを見た様子を示し、図６（ｂ）は、表示面側（＋ｚ側）から散光部２００ｄを見た様子を示している。第３実施形態は、レンズシート２１０ｄの表示面側に突起部２４０ｄが設けられている点と、突起部２４０ｄの表示面側に光吸収層２２０ｄが形成されている点とで第１実施形態と異なっている。他の点は、第１実施形態と同様である。なお、第２実施形態と同様に、マトリックス状に配列された複数のレンズ２１２に換えて並列配列された複数のシリンドリカルレンズ２１２ａを用いるとともに、シリンドリカルレンズ２１２ａを用いることに対応して突起部および光吸収層の形状を変更してもよい。
【００４９】
突起部２４０ｄは、具体的には、レンズシート２１０ｄにおいて光線が射出される平坦面（第１実施例のレンズシート２１０（図２）における表示面側の平坦面に相当する）から表示面側に延びるように形成されている。突起部２４０ｄは、レンズ２１２により集光された光線が通過する領域（集光光通過領域）を含む位置に開口部２４２ｄが形成されている。これにより、レンズシート２１０ｄから射出された光線は、突起部２４０ｄおよび光吸収層２２０ｄに遮られることなく発散する。
【００５０】
光吸収層２２０ｄは、図６に示すように、突起部２４０ｄの表示面側に形成されている。そのため、突起部２４０ｄに設けられた開口部２４２ｄに対応する位置に、光吸収層２２０ｄの開口部２２２ｄは形成される。このように、レンズシート２１０ｄに突起部２４０ｄを設け、突起部２４０ｄの表示面側に光吸収層２２０ｄを形成することにより、第３実施形態では、フォトリソグラフィ等のパターニングを行うことなく、開口部２２２ｄが設けられた光吸収層２２０ｄを形成することができる。光吸収層２２０ｄは、例えば、ローラ等を用いて黒インクを印刷することにより形成することもでき、また、転写等の加飾技術を用いて形成することもできる。後者の場合、具体的には、以下のような工程により形成することができる。
１．ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のフィルムに、熱可塑性樹脂をバインダとする黒インクを塗布する。
２．レンズシート２１０ｄの突起部２４０ｄと、黒インクを塗布したフィルムのインク塗布面とを対向して配置する。
３．レンズシート２１０ｄと黒インクを塗布したフィルムとに圧力を加え、加熱する（ホットスタンピング）。
【００５１】
第３実施形態では、レンズシート２１０ｄに突起部２４０ｄを設け、その表示面側に光吸収層２２０ｄを形成することにより、第１実施形態や第２実施形態よりも、より容易に開口部２２２ｄが設けられた光吸収層２２０ｄを形成することができる。一方、第１実施形態および第２実施形態は、レンズシート２１０，２１０ａの形状が第３実施形態よりも単純であるため、より容易にレンズシート２１０，２１０ａを形成することができる。
【００５２】
なお、第３実施形態においても、散光部２００ｄのレンズシート２１０ｄには、液晶パネル１２０側にマトリックス状に配列された複数のレンズ２１２が形成されているので、液晶パネル１２０の視野角依存性の影響を低減しつつ、液晶表示装置１００の視野角を広くすることが可能となる。またレンズシート２１０ｄの表示面側に光吸収層２２０ｄを設けているので、外光の入射によるコントラストの低下を抑制することができる。
【００５３】
Ｄ．第４実施形態:
図７は、第４実施形態における散光部２００ｅの構成を示す斜視図である。図７（ａ）は、液晶パネル１２０側（−ｚ側）から散光部２００ｅを見た様子を示し、図７（ｂ）は、表示面側（＋ｚ側）から散光部２００ｅを見た様子を示している。第４実施形態は、レンズシート２１０ｅの表示面側に突起部２４０ｅが設けられている点と、突起部２４０ｅの表示面側に光吸収層２２０ｅが形成されている点と、レンズシート２１０ｅの表示面側にシリンドリカルレンズ２５０ｅが設けられている点とで、第２実施形態と異なっている。他の点は、第２実施形態と同様である。
【００５４】
図７に示すように、レンズシート２１０ｅには、液晶パネル１２０側に配列された複数のシリンドリカルレンズ２１２ａに対応して、シリンドリカルレンズ２１２ａにより集光された光線が通過する領域（集光光通過領域）を含む位置にｙ方向に延びる複数のシリンドリカルレンズ２５０ｅが形成されている。第４実施例のシリンドリカルレンズ２５０ｅは、表示面側に凸な円筒面を有する円筒シリンドリカルレンズである。液晶パネル１２０側と表示面側とに形成された２つのシリンドリカルレンズ２１２ａ，２５０ｅは、それぞれの頂点が同一のｙ−ｚ平面に配置されている。
【００５５】
隣接するシリンドリカルレンズ２５０ｅの間には、ｙ方向に延びる突起部２４０ｅが設けられており、突起部２４０ｅの表示面側には光吸収層２２０ｅが形成されている。なお、突起部２４０ｅを設け、突起部２４０ｅの表示面側に光吸収層２２０ｅを形成する点は、第３実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。なお、突起部２４０ｅを設けずに、隣接するシリンドリカルレンズ２５０ｅの間に光吸収層を形成するものとしても良い。但し、シリンドリカルレンズ２５０ｅの形成された面においてパターニングを行うことは必ずしも容易ではないので、突起部２４０ｅを設け、突起部２４０ｅの表示面側に光吸収層２２０ｅを形成するのが好ましい。
【００５６】
図８は、ｚ−ｘ平面に沿った面における散光部２００ｅの部分断面図である。図８において、矢印をつけた実線は、光軸Ｏ−Ｏから傾いて散光部２００ｅに入射した光線の光路を示している。図８の破線は、点線で示すように、表示面側にシリンドリカルレンズ２５０ｅを設けなかった場合における光路を示している。
【００５７】
図８に示すように、シリンドリカルレンズ２５０ｅを設けなかった場合には、光軸Ｏ−Ｏから傾いて入射した光線は、傾いたままの状態で表示面側から射出される。一方、シリンドリカルレンズ２５０ｅを設けた場合には、光軸Ｏ−Ｏから傾いて入射した光線は、光軸Ｏ−Ｏ方向に射出方向が矯正される。なお、図８では、光軸Ｏ−Ｏから傾いた光線が光軸Ｏ−Ｏ上でシリンドリカルレンズ２１２ａに入射した状態を示しているが、光軸Ｏ−Ｏから外れた位置でシリンドリカルレンズ２１２ａに入射した場合においても、光軸Ｏ−Ｏから傾いて入射した光線の射出方向は、光軸Ｏ−Ｏ方向に入射した光線の射出方向に矯正される。
【００５８】
このように、第４実施形態では、表示面側にシリンドリカルレンズ２５０ｅを設けることにより、光軸Ｏ−Ｏから傾いて入射した光線の射出方向は、光軸Ｏ−Ｏ方向に入射した光線の射出方向に矯正される。そのため、バックライト１１０（図１）が射出する光線の広がりの影響を抑制することが可能となる。
【００５９】
第４実施形態においても、散光部２００ｅのレンズシート２１０ｅには、液晶パネル１２０側に並列配列された複数のシリンドリカルレンズ２１２ａが形成されているので、液晶パネル１２０の視野角依存性の影響を低減しつつ、液晶表示装置１００の視野角をシリンドリカルレンズ２１２ａの配列方向に広くすることが可能となる。また、レンズシート２１０ｅの表示面側に光吸収層２２０ｅを設けているので、外光の入射によるコントラストの低下を抑制することができる。
【００６０】
なお、第４実施形態では、第１あるいは第３実施形態と同様に、並列配列された複数のシリンドリカルレンズ２１２ａに換えてマトリックス状に配列された複数のレンズ２１２を用いることも可能である。この場合、レンズ２１２の形状に対応して、突起部および光吸収層とともに、表示面側に設けられるレンズの形状が適宜変更される。
【００６１】
Ｅ．変形例：
なお、この発明は上記各実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００６２】
Ｅ１．変形例１：
上記各実施形態では、球面レンズや円筒面シリンドリカルレンズを用いているが、非球面レンズや非円筒面シリンドリカルレンズを用いることも可能である。この場合、球面収差等の発生を抑制することにより、焦点Ｆに光線を集束させることができる。そのため、集光光通過領域をより小さくして光吸収層に設けられる開口部をより小さくし、より良好に外光によるコントラストの低下を抑制することができる。また、非球面レンズとして、ｘ方向とｙ方向との曲率が異なるレンズを用いることも可能である。この場合、液晶表示装置１００の視野角をｘ方向とｙ方向とで別個に調整することが可能となる。
【００６３】
Ｅ２．変形例２：
上記各実施形態では、本発明をＴＮ型の液晶パネル１２０を使用した液晶表示装置１００に適用しているが、本発明は、ＴＮ型の液晶パネル１２０のほか、垂直配向（ＶＡ：Vertical Alignment）型やインプレイン・スイッチング（ＩＰＳ：In-Plane Switching）型等の種々の液晶パネルを使用した液晶表示装置に適用することもできる。ＶＡ型やＩＰＳ型の液晶パネルは、ＴＮ型の液晶パネルよりも視野角依存性が少ないが、これらの液晶パネルを使用した液晶表示装置に本発明を適用することにより、視野角による表示品質の変化をさらに低減することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１００…液晶表示装置
１１０…バックライト
１２０…液晶パネル
１２２…偏光板
１２４…光学補償層
１２６…液晶セル
１２８…偏光板
２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ，２００ｅ…散光部
２１０，２１０ａ，２１０ｄ，２１０ｅ…レンズシート
２１２…レンズ
２１２ａ…シリンドリカルレンズ
２２０，２２０ａ，２２０ｃ，２２０ｄ，２２０ｅ…光吸収層
２２２，２２２ａ，２２２ｃ，２２２ｄ…開口部
２３０ｂ，２３０ｃ…光拡散層
２４０ｄ，２４０ｅ…突起部
２４２ｄ…開口部
２５０ｅ…シリンドリカルレンズ
９２０…液晶パネル
９２２，９２８…偏光板
ＧＳ…基板
ＬＣＭ…液晶分子
【図１】
2013083842.tif 000003
【図２】
2013083842.tif 000004
【図３】
2013083842.tif 000005
【図４】
2013083842.tif 000006
【図５】
2013083842.tif 000007
【図６】
2013083842.tif 000008
【図７】
2013083842.tif 000009
【図８】
2013083842.tif 000010
【図９】
2013083842.tif 000011