JP4122808B2 - 液晶表示装置および電子機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置および電子機器に関し、特に照明装置を備えた透過表示主体の液晶表示装置の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
暗所でも表示可能な液晶表示装置として、液晶セルの背面側に照明装置（以下、バックライトということもある）を備え、この照明装置から発せられる光を利用して表示を行う透過型の液晶表示装置がある。ここで用いられる照明装置は、一般に冷陰極管（ＣＣＦＬ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）などからなる光源と、光源から入射された光を内部で伝播する間に液晶セル側に出射させる構造を有する導光板とを有している。
【０００３】
また、高精細で表示品位に優れた液晶表示装置として、アクティブマトリクス型液晶表示装置が知られている。アクティブマトリクス型液晶装置の表示方式としては、ツイステッドネマティック（Twisted Nematic, 以下、ＴＮと略記する）モードの表示方式が現在主流を占めている。その理由は、明るい、コントラストが高い、応答速度が比較的速い、駆動電圧が低い、階調表示が容易であるなど、ＴＮモードの液晶装置はディスプレイとして基本的に必要とされる諸特性をバランス良く具備しているからである。ＴＮモードの液晶セルの場合、素子基板と対向基板との間で液晶分子の長軸方向が９０°ねじれた構造を採り、これら基板の外面側に透過軸が互いに直交するように偏光板がそれぞれ配置されている。
【０００４】
図１１には、上記従来の液晶表示装置の概略構成を示す。この装置においては、前面側（すなわち観察側）から順に、上偏光板Ａ、上基板Ｂ、液晶層Ｃ、下基板Ｄ、下偏光板Ｅ、プリズムシートＦが配置され、さらにその背後に、光源Ｇ及び導光板Ｈを有するバックライトが配置され、導光板Ｈの背後には反射板Ｊが配置される。
【０００５】
ここで、上記のプリズムシートＦを液晶セルとバックライトとの間に配置することにより、バックライトから放出される光のうち導光板Ｈの表面の法線に対する出射角の大きい光をプリズムシートＦによって集光することが可能になり、表示に寄与するバックライトの光量を増大させるようにしている。
【０００６】
ところが、この種の液晶表示装置は表示原理上、バックライトから出射される不定偏光状態の光Ｒｂのうち、一方向の振動方向を有する偏光のみを下偏光板Ｅと上偏光板Ａにより取りだして透過光Ｒｔとし、表示に利用している。そして、従来の液晶表示装置の場合、液晶セルの上下に配置された偏光板Ａ，Ｅは吸収型の偏光板であったため、表示に利用されない方の偏光は偏光板によって吸収されていた。つまり、従来の液晶表示装置はバックライトから出射される光のうち、約半分程度の光しか表示に寄与せず、バックライトの照射光の利用効率が低いという問題があった。
【０００７】
この問題に対処するため、図１１に点線で示す反射型の偏光板（以下、単に「反射偏光板」という。）Ｒを上記の下偏光板Ｅの背後に備えた液晶表示装置が提案された。この液晶表示装置の場合、導光板Ｈから照射される光のうち表示に利用されない偏光Ｒｃは反射偏光板Ｒにより反射され、その偏光Ｒｃはバックライトの導光板Ｈの外面に設置した反射板Ｊなどで反射して再度反射偏光板Ｒに戻ってくることになる。しかし、その間で多少の偏光解消が起こるとしても、光はほとんど初めに反射偏光板Ｒによって反射された偏光状態のままで戻ってくるので、反射偏光板Ｒを透過して表示に利用されるようになる光はごく僅かに過ぎず、バックライトの光の利用効率を充分に向上できるものではなかった。総じて言えば、従来の透過型の液晶表示装置は、バックライトの輝度の割には表示が暗く、バックライトの光の利用効率を高めることでより明るい透過表示を実現することが求められていた。
【０００８】
そこで、バックライトの光の利用効率を高める手法として、反射偏光板Ｒのさらに背後に１／４波長板を備えた液晶表示装置が提案されている。反射偏光板Ｒの背後に１／４波長板を配置した場合、反射偏光板Ｒで反射された一偏光方向の直線偏光Ｒｃが１／４波長板を透過すると、例えば右回りの円偏光に変換される。この右回りの円偏光がバックライトの導光板の外面に設置した反射板などで反射すると、今度は左回り（逆回り）の円偏光として戻ってきて１／４波長板を透過するため、１／４波長板を透過した後は透過前とは偏光軸が直交した直線偏光に変換される。すると、この直線偏光は今度は反射偏光板Ｒを透過するため、表示に利用することができる。このように、１／４波長板を用いた場合、バックライトから出射され、反射偏光板Ｒによって反射された多くの光を再利用することができるので、明るい透過表示を得ることができる。この技術は、例えば特開平１０−１６２６１９号公報、特開２０００−９８３７２号公報などに開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の透過型液晶表示装置は、近年、携帯電話の画像表示部、デジタルカメラの画像表示部などにも採用されており、小型、軽量の利点を生かして種々の携帯用電子機器を中心に広く用いられている。上記の技術によりバックライトの光の利用効率が向上しているため、透過表示の明るさも年々向上している。しかしながら、透過型液晶表示装置は携帯用電子機器への応用にとって、以下のような大きな欠点を有している。すなわち、携帯用電子機器の使用環境によって、例えば日差しの強い屋外などでは太陽光に比べてバックライトの輝度がはるかに弱いため、液晶画面に表示された画像が非常に暗く、極めて視認しにくいという問題があった。
【００１０】
この問題を解決する方法として、例えば液晶パネルを照明するバックライトの出力を上げることが考えられる。ところが、バックライトの出力を上げると、バックライトの消費電力が増大するため、大容量の電源装置が必要となる。このことは携帯性が重要視される電子機器にとって実用的でない。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、光の利用効率を上げることで明るい表示が得られるとともに、明るい使用環境下でもある程度の視認性を確保することのできる液晶表示装置を提供することを目的とする。特に、外光についてその実質的な反射効率を高めることによって明るい表示を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、対向配置された第１の基板と第２の基板との間に液晶を挟持した液晶セルと、光源及び導光板を有し、前記液晶セルの第２の基板の外面側に配置された照明装置とが備えられた液晶表示装置であって、前記第１の基板の外面側に第１の偏光板が設けられ、前記第２の基板と前記照明装置との間に前記第２の基板側から第２の偏光板、光散乱層、傾斜した光屈折面を備えた第１のプリズムシート、傾斜した光屈折面を備えた第２のプリズムシートがこの順に設けられ、前記導光板の前記液晶セルが配置された側と反対側の面に反射板が設けられ、前記第１のプリズムシートの前記光屈折面における光軸に直交する仮想平面に対する交差線を第１の交差線とし、前記第２のプリズムシートの前記光屈折面における光軸に直交する仮想平面に対する交差線を第２の交差線としたとき、前記第１の交差線と前記第２の偏光板の透過軸との間の交差角θは−４５°＜θ＜４５°の範囲内に設定され、前記第１の交差線と前記第２の交差線とは互いに直交していることを特徴とする。
【００１３】
従来の液晶表示装置においては、図１１に示すように、外光Ｒｏが入射して液晶セルを透過した後に、液晶セルの背後にプリズムシートＦが配置されている場合には、プリズムシートＦによって光が散逸して観察側に戻ってこなくなるため、外光Ｒｏの明るさを表示に利用できなかった。また、外光Ｒｏは観察者とは異なる方向から角度を持って斜めに入射する場合が多いことから表示面に対する入射角が大きくなり、この外光Ｒｏが導光板Ｈの背後に配置された反射板Ｊで反射されてなる反射光Ｒｒ（すなわち正反射によって戻ってくる光）も表示面に対して傾斜した光となるため、観察者の側に戻ることがなく、表示に利用されないという問題点があった。
【００１４】
これに対して、本発明では、図１０に示すように、上偏光板Ａ、上基板Ｂ、液晶層Ｃ、下基板Ｄ、下偏光板Ｅを有する液晶セルの背後に、光散乱層Ｓを配置した。また、光散乱層Ｓのさらにバックライト側に配置されたプリズムシートＦの光屈折面ｆと、光軸と直交する平面との交差線と、下偏光板Ｅの透過軸との交差角θを−４５°＜θ＜４５°の範囲内に設定している。これによって、液晶セル内に入射した外光の一部をプリズムシートＦの表面において効率的に反射させ、かつ、その反射光を表示に用いることが可能になるため、特に明るい場所におけるコントラストの向上に効果を有する。
【００１５】
例えば、上記構成では、光源Ｇから放出された照明光Ｒｂのうち、導光板Ｈから斜めに照射された照明光は、プリズムシートＦによって集光され、その後、光散乱層Ｓを通過して散乱を受けた後に、観察側に向けて、すなわち光軸に沿って液晶セルを出射する透過光Ｒｔとなる。これは光散乱層Ｓによる散乱の有無を除けば従来構造と同様である。
【００１６】
また、明るい場所等によって外光が液晶セルに入射した場合には、外光Ｒｏは液晶セルを通過して光散乱層Ｓにて散乱され、その散乱光の一部は、プリズムシートＦを透過して導光板Ｈを経て反射板Ｊにて反射され、反射光Ｒｒとなって再び導光板Ｈ、プリズムシートＦ、光散乱層Ｓを通過した後に液晶セルを通過して反射光Ｒｒ１として出射する。このように反射板Ｊにより反射される外光は、従来構造であれば観察側に向かうことが少なく、表示の一部として利用されることが少ないものであるが、本発明では、光散乱層Ｓが配置されていることによってその一部が反射光Ｒｒ１として表示に寄与する。
【００１７】
さらに、入射した外光Ｒｏが光散乱層Ｓに到達して生じた散乱光の一部は、下偏光板Ｅの透過軸に対する、プリズムシートＦの光屈折面ｆと光軸に直交する仮想平面との交差線の交差角θが−４５°＜θ＜４５°となっていることにより、プリズムシートＳの表面で反射した後に、反射光Ｒｒ２として再び液晶セルを透過して出射する。これは、液晶セルに入射した外光Ｒｏのうち、液晶セルを通過するのは下偏光板Ｅの透過軸と平行な振動方向を有する偏光成分だけであり、この偏光成分は、プリズムシートＦの光屈折面ｆと光軸に直交する仮想平面との交差線が下偏光板Ｅの透過軸に対して−４５°＜θ＜４５°の交差角θで交差する場合に効率的に反射され、上記反射光Ｒｒ２が十分表示に寄与しうるものとなるからである。
【００１８】
例えば、プリズムシートＦの光屈折面ｆと光軸に直交する仮想平面との交差線が下偏光板Ｅの透過軸と平行である場合について考えてみると、外光Ｒｏの入射により液晶セルを透過してくる光は下偏光板Ｅの透過軸と平行な振動方向を有する直線偏光であり、これが光散乱層Ｓにて散乱を受けた後に、プリズムシートＦの光屈折面ｆに入射する。このときには上記の直線偏光は光屈折面ｆに入射するｓ偏光となるため、ｐ偏光である場合よりも効率的に反射される。そして、その反射光のほとんどは下偏光板Ｅを通過する。ちなみに、下偏光板から入射する直線偏光の光屈折面ｆに対する入射角がブリュースター角であれば、反射光はｓ偏光のみとなり、このｓ偏光からなる反射光は全て再び下偏光板Ｅを透過する。したがって、この条件では、液晶セルを透過してくる光を最も効率的にプリズムシートＦの光屈折面ｆにて反射することができる。
【００１９】
また、上記のようにプリズムシートＦの光屈折面ｆと光軸に直交する仮想平面との交差線が下偏光板Ｅの透過軸と平行である場合に限らず、この交差線と透過軸との交差角θの絶対値が上記のように４５度未満であれば、プリズムシートＦに対して観察側から入射する偏光はｓ偏光の成分がｐ偏光の成分よりも大きくなるので、反射光Ｒｒ２の強度を高くすることができる。
【００２０】
本発明において、前記交差角θは−３０°≦θ≦３０°の範囲内に設定されていることが好ましい。
【００２１】
この発明によれば、上記の交差角θの絶対値が３０度以下であることによって、上記反射光Ｒｒ２の強度が高くなるため、特に明るい場所における表示を明るくすることができる。
【００２２】
本発明において、前記プリズムシートの前記液晶セル側の表面に前記光屈折面が設けられていることが好ましい。
【００２３】
この発明によれば、プリズムシートの液晶セル側の表面に光屈折面が設けられていることにより、外光に起因する光をより効率的に上記表面で反射させることができる。
【００２４】
本発明において、前記プリズムシートは、複数の前記光屈折面が所定方向に伸びるストライプ状に形成され、前記所定方向と直交する方向に傾斜していることが好ましい。
【００２５】
この発明によれば、複数の光屈折面が所定方向に伸びるストライプ状に形成され、前記所定方向と直交する方向に傾斜していることにより、光屈折面と光軸に直交する仮想平面との交差線が一定の前記所定方向に伸びることとなるので、上記反射光Ｒｒ２の強度をより高めることができる。
【００２６】
本発明において、前記プリズムシートは、使用時において前記光屈折面が左右に伸びるように配置されることが好ましい。
【００２７】
この発明によれば、通常の使用状態においては、上方から入射する外光が他の方向から入射する外光に較べて強い（例えば、照明や太陽光は上方から照射されるから。）が、この強い斜め上方から入射する外光Ｒｏに基づいて光散乱層Ｓにて生ずる散乱光を、ストライプ状の光屈折面ｆが左右に伸びるように配置されたプリズムシートＦにより観察側に集光する効果が得られるため、さらに視認性を高めることができる。
【００２８】
本発明において、前記プリズムシートは、前記照明装置から照射される光を観察側に集光する機能を有することが好ましい。
【００２９】
この発明によれば、照明装置から照射される光を観察側に集光する機能を有することによって、照明装置の照明光の表示における利用効率を高めることができ、表示を明るくすることができる。ここで、観察側とは装置の表示画面の法線方向（光軸方向）を言う。
【００３０】
本発明において、前記プリズムシートの前記照明装置側にさらに前記プリズムシートの前記光屈折面とは異なる方向に傾斜した光屈折面を有する別のプリズムシートが配置されていることが好ましい。
【００３１】
この発明によれば、異なる方向に傾斜した光屈折面を有する別のプリズムシートを配置することにより、照明装置から照射される光を上記異なる方向にも集光することが可能になるため、照明装置の照射光の利用効率をさらに高めることができる。また、別のプリズムシートが前記プリズムシートの照明装置側に配置されていることにより、上記反射光Ｒｒ２による効果を維持することができる。
【００３２】
本発明において、前記光散乱層は主として前方散乱を生ずる前方散乱層であることが好ましい。
【００３３】
この発明によれば、光散乱層が主として前方散乱を生ずる前方散乱層であることにより、反射板Ｊで反射されてなる反射光Ｒｒ１、プリズムシートの光屈折面にて反射される反射光Ｒｒ２、及び照明装置の導光板Ｈからの照射光Ｒｂのいずれについても観察側に散乱させることができるため、表示の明るさの低下を抑制できるとともに、表示の白色度合が高められることによってコントラストを向上できる。
【００３４】
本発明において、前記前方散乱層のヘイズが６０％以上であることが好ましい。
【００３５】
この発明によれば、前方散乱層のヘイズ（曇価）が６０％以上であることによって、外光に基づく上記反射光Ｒｒ１，Ｒｒ２の出射角の偏りを低減することができ、表示に寄与する光成分を増大させて表示を明るくすることができるとともに、表示の白色度合をさらに高めることが可能になる。さらに、６０％以上のヘイズを有する素材であれば容易に入手することができる。特に、ヘイズの数値範囲としては６０〜８０％の範囲内のものであることが入手の容易性を担保可能であるとともに、光の利用効率の低下を抑制することができる点で望ましい。
【００３６】
ここで用いる「ヘイズ」とは、光学の分野において一般にヘイズ（Haze）或いは曇価と称される光透過特性を示す尺度であり、物質の法線周りの８度範囲の円錐内の領域を除いた角度部分の拡散透過率を全光線透過率で除算して％表示した値である。ヘイズの値が大きいほど散乱光が多く、ヘイズの値が小さいほど散乱光が少ないことを示す。本発明の前方散乱層の機能としては、ヘイズが大きいほど導光板に起因する表示ムラを低減する効果が高くなるという点では望ましいが、その反面、照明装置からの出射光が散乱してしまうので、透過表示が暗くなることになる。よって、そのバランスを最適化する必要がある。ヘイズの値が６０％以上であれば、表示の明るさを大きく減ずることなく、導光板に起因する表示ムラを十分に低減できる。
【００３７】
なお、この前方散乱層としては、粘着剤と、この粘着剤中に混入され、粘着剤と屈折率の異なる粒子とを有することが望ましい。このようにすると、前方散乱層の前後に配置された層を相互に接着する接着層として機能すると同時に、前方散乱機能を有することとなるため、製造の手間を低減することができるとともに、装置構成を簡略化することができる。
【００３８】
本発明において、前記光散乱層のリタデーション値は１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３９】
この発明によれば、光散乱層のリタデーション値、すなわちΔｎ・ｄの値（ここで、Δｎは光学異方性、ｄは厚さ）が１０ｎｍ以下であることにより、光散乱層のリタデーションによる偏光状態の変化が無視できる程度に抑制されるため、光散乱層による偏光状態の変化に起因する外光反射過程における光損失を低減できる。例えば、上記外光Ｒｏが液晶セルを透過した後に生ずる直線偏光が光散乱層を通過した場合、光散乱層によって生じた散乱光の偏光状態が変化すると、その分だけ第２の偏光板の光透過量が低下するため、反射光Ｒｒ１やＲｒ２の光量が低下してしまうが、本発明によれば、反射光量の低下を実質的に抑制できる。
【００４０】
なお、光散乱層としては、基材中に異なる屈折率を有するフィラーを分散させたフィラータイプの散乱素材とすることが好ましい。これによって前方散乱層を容易に構成できるとともに、そのリタデーション値を低く抑えることが可能になる。
【００４１】
本発明において、前記第２の偏光板と前記照明装置との間に反射偏光板が配置されていることが好ましい。
【００４２】
この発明によれば、バックライトから照射される光のうちの表示に直接利用されない偏光成分を反射偏光板によってバックライト側に反射させることができるため、当該偏光成分の少なくとも一部を何らかの形で表示に利用することが可能になる。
【００４３】
本発明において、前記反射偏光板に対して前記液晶セルが配置された側と反対側に第１の位相差板が配置されていることが好ましい。
【００４４】
この発明によれば、照明装置から放出された光については、反射偏光板の透過軸と直交する方向の偏光成分が反射偏光板によって反射されてしまうため、その半分程度が観察側に透過することができなくなるが、第１の位相差板を配置することにより、反射偏光板により反射された上記偏光成分の偏光状態を変えることができるため、上記偏光成分が反射板で反射した後であれば、少なくともその一部が反射偏光板を通過できるようにすることが可能になることから、表示の明るさをさらに増大できる。
【００４５】
本発明において、前記第１の位相差板が、１／４波長板を少なくとも含むことが好ましい。
【００４６】
この発明によれば、反射偏光板にて反射された上記偏光成分が反射板にて反射されて再び反射偏光板に戻ってくる過程において、反射板での反射の前後において１／４波長板を２度通過することによって、上記偏光成分を９０度回転させ、反射偏光板の透過軸と一致した偏光方向を有する偏光に変換することができるため、効率的に反射偏光板を透過させることができるようになる。
【００４７】
さらに、本発明において、前記第１の位相差板が、１／４波長板と１／２波長板を含むことが望ましい。ただしこの場合、反射偏光板側に１／２波長板を配置する必要がある。
【００４８】
この発明によれば、１／４波長板と１／２波長板とを組み合わせた波長板は広帯域の１／４波長板として知られており、この構成によれば、広い波長帯域で照明光の再利用を図ることができる。
【００４９】
本発明において、前記第１の位相差板のリタデーション値が１００ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲であることが望ましい。
【００５０】
この構成によれば、波長が３８０〜７８０ｎｍの可視光の帯域を大部分カバーすることができ、可視光に対して本発明の液晶表示装置における第１の位相差板としての機能を果たすことができる。
【００５１】
本発明において、前記第１の位相差板の波長分散が１以下の値であることが望ましい。
【００５２】
例えば波長４５０ｎｍにおけるリタデーション値と波長５９０ｎｍにおけるリタデーション値との比で波長分散を表した場合、従来市販されていた位相差板は波長分散が１を越えるものが通常であった。これに対して、近年、波長分散が１以下の値を取る位相差板が提供されている。この位相差板を用いた場合、波長分散が１以下の値を取るということは、波長が長くなるにつれてリタデーション値が大きくなることを意味し、例えば１／４波長板であれば、入射光の波長が変わっても１／４波長板として機能することになる。したがって、この構成によれば、異なる波長の光に対して本発明の第１の位相差板としての機能を果たすことができる。
【００５３】
本発明において、前記第１の位相差板は前記プリズムシートよりも前記照明装置側に配置されていることが好ましい。
【００５４】
この発明によれば、第１の位相差板がプリズムシートよりも照明装置側に配置されていることにより、第２の偏光板からプリズムシートに入射する光の偏光状態を変えることなくプリズムシートの光屈折面にて反射させることが可能になるため、上記の本発明の効果に影響を与えることがなくなり、その効果の低下を防止することができる。
【００５５】
本発明において、照明装置の導光板の外面側に配置する反射板に関しては、その反射面を鏡面状態とすることが望ましい。
【００５６】
本発明における反射板は、最初に照明装置から出射する光を液晶セル側に導くだけでなく、透過表示における反射偏光板からの反射光の再利用のために機能する。また、反射表示においては、外光が光拡散層を透過した分を反射させる機能を果たしている。したがって、より多くの光を反射させることが求められ、その意味で反射面を鏡面状態とすることが望ましい。
【００５７】
また、前記第１の偏光板と前記第１の基板との間、もしくは前記第２の偏光板と前記第２の基板との間に、第２の位相差板を設けることが望ましい。
【００５８】
この構成によれば、例えばＳＴＮ（Super Twisted Nematic）液晶を用いた場合などに表示に色付きが生じた場合であっても、その色付きを補償することができる。
【００５９】
ところで、前記第２の偏光板の透過軸と前記反射偏光板の透過軸の関係については、以下の２通りが考えられる。
【００６０】
まず一つは、第２の偏光板の透過軸と反射偏光板の透過軸を平行とする構成である。この構成によれば、透過表示において反射偏光板を透過した光が全て第２の偏光板の透過軸を透過できるので、透過表示における光の利用効率を最大限に高めることができる。
【００６１】
これに対して、第２の偏光板の透過軸と反射偏光板の透過軸を平面的に交差させ、そのなす角ψが０°＜ψ＜１０°の範囲となるように配置することもできる。この構成の場合は上の構成とは逆に、透過表示において反射偏光板を透過した光の一部は第２の偏光板の透過軸を透過できないので、透過表示における光の利用効率は上の構成に比べて若干低下する。その反面、反射表示においては第２の偏光板の透過軸を透過した光の一部が反射偏光板で反射されるので、反射表示を若干明るくすることが可能となる。第２の偏光板の透過軸と反射偏光板の透過軸のなす角ψが０°＜ψ＜１０°の範囲が好ましい理由については後述する。
【００６２】
本発明の液晶表示装置の表示モードは、ノーマリーホワイトモードであることが望ましい。
【００６３】
この構成によれば、白地に黒表示の画面を低消費電力で実現することができる。
【００６４】
前記第１の偏光板および前記第２の偏光板は、吸収型偏光板を用いることが望ましい。
【００６５】
この構成によれば、高コントラストの表示を得ることができる。
【００６６】
本発明の電子機器は、上記本発明の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。
【００６７】
この構成によれば、上記本発明の液晶表示装置を備えたことによって、例えば日差しの強い屋外などで使用するのに好適な明るい表示画面を備えた携帯型電子機器を実現することができる。
【００６８】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、図１乃至図３を参照して本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態の液晶表示装置は薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）をスイッチング素子に用いたアクティブマトリクス方式の透過型液晶表示装置の例であり、図１（ａ）は液晶表示装置の全体構成を示す斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）における一画素の拡大図、図２は同液晶表示装置の断面図である。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。また図２においては、各基板の内面側の配線やスイッチング素子、電極、配向膜等の図示は省略してある。
【００６９】
本実施形態の液晶表示装置１は、図１（ａ）に示すように、液晶セル１５とその外面側に配置された導光板１６とＬＥＤ１７（光源）とを有するバックライト１８（照明装置）から概略構成されている。液晶セル１５は、ＴＦＴが形成された側の素子基板２（第２の基板）と対向基板３（第１の基板）とが対向配置され、これら基板２，３間に液晶層（図示略）が封入されている。素子基板２の内面側には、多数のソース線４および多数のゲート線５が互いに交差するように格子状に設けられている。各ソース線４と各ゲート線５の交差点の近傍にはＴＦＴ６が形成されており、各ＴＦＴ６を介して画素電極７がそれぞれ接続されている。すなわち、マトリクス状に配置された各画素毎に一つのＴＦＴ６と画素電極７が設けられている。一方、対向基板３の内面側全面には、多数の画素がマトリクス状に配列されてなる表示領域の全体にわたって一つの共通電極８が形成されている。なお、本明細書では液晶セル１５を構成する各基板の液晶層側の面を「内面」、反対側の面を「外面」と呼ぶことにする。
【００７０】
ＴＦＴ６は、図１（ｂ）に示すように、ゲート線５から延びるゲート電極１０と、ゲート電極１０を覆う絶縁膜（図示略）と、絶縁膜上に形成された多結晶シリコン、アモルファスシリコン等からなる半導体層１１と、半導体層１１中のソース領域に電気的に接続されたソース線４から延びるソース電極１２と、半導体層１１中のドレイン領域に電気的に接続されたドレイン電極１３とを有している。そして、ＴＦＴ６のドレイン電極１３が画素電極７に電気的に接続されている。画素電極７はＩＴＯ等の透明導電膜で形成され、対向基板３側の共通電極８もＩＴＯ等の透明導電膜で形成されている。
【００７１】
液晶表示装置１の断面構造を見ると、図２に示すように、対向基板３を構成する上ガラス基板１９の外面に上偏光板２０（第１の偏光板）が設けられ、内面側にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色材層を有するカラーフィルター２１が設けられている。さらに図示を省略するが、カラーフィルター２１上に共通電極、配向膜が形成されている。
【００７２】
一方、素子基板２を構成する下ガラス基板２２の外面には、下ガラス基板２２側から下偏光板２３（第２の偏光板）、前方散乱層２８、プリズムシート３１，３２がこの順に設けられている。さらに図示を省略するが、下ガラス基板２２の内面側には上述のゲート線５、ソース線４、ＴＦＴ６、画素電極７が形成され、配向膜が形成されている。これら基板２，３間に誘電率異方性が正のＴＮ液晶からなる液晶層２７が封入されている。また、具体的には、上偏光板２０、下偏光板２３はともに吸収型の偏光板で構成されている。
【００７３】
前方散乱層２８は、透明な基材中に、該基材とは屈折率の異なる透明で微小な粒子を分散させたものであり、これによって、光を主として前方に向けて散乱させる機能を有する。すなわち、前方散乱層２８によって生ずる散乱光のほとんどが前方散乱光となる。この前方散乱層２８は、例えば、１０〜５０μｍ、好ましくは２０〜３０μｍ程度の厚さのアクリル樹脂（例えば光屈折率＝１．５５）中に、光硬化状態を変えたアクリル樹脂で構成された２〜３μｍの微粒子乃至はビーズ（例えば光屈折率＝１．６）を多数分散させたものである。
【００７４】
上記のような前方散乱層２８を配置することによって、液晶セル１５を透過してきた外光をプリズムシート３１に向けて散乱させられる。したがって、プリズムシート３１に対する外光の入射角を分散させることができる。また、上記のように前方散乱層をフィラータイプの散乱素材で構成することによって、容易に前方散乱を実現できるとともに、後述するリタデーション値を小さく抑えることが可能になる。
【００７５】
また、前方散乱層２８のリタデーション値（Δｎ・ｄ；Δｎは光学異方性、ｄは厚さ）が１０ｎｍ以下のものであることが望ましい。前方散乱層２８は液晶セル１５とプリズムシート３１との間に配置されるため、リタデーション値が大きいと、液晶セル１５から出射される直線偏光状態が解消され、本発明の効果が低下してしまうからである。
【００７６】
上記前方散乱層２８のヘイズ（曇価）は６０％以上であることが好ましい。特に実用的なヘイズの範囲としては、６０〜８０％である。ヘイズが６０％を下回ると、導光板に起因する表示ムラを低減する効果が低下し、また、８０％を越えると表示に寄与し得る光量に影響が出て表示が暗くなる。
【００７７】
上記前方散乱層２８としては、粘着性を有するものであることが好ましい。この場合には、例えば、アクリル樹脂系の粘着剤中に、この粘着剤と異なる屈折率を有する例えば粒径２〜３μｍの微粒子（ビーズ）が混入されたものが用いられる。前方散乱層２８が粘着性を有することによって、表裏両側に配置された部材を相互に接着させる接着剤としての機能をも兼ねることができる。例えば、液晶セル１５とプリズムシート３１とを接着することができる。
【００７８】
プリズムシート３１，３２は、観察側（図示上方）の表面に光屈折面３１ａ，３２ａを備えている。これらの光屈折面３１ａ，３２ａは、光軸（図示上下方向）に対して傾斜した面となっていて、バックライト１８側から入射する光及び観察側から入射する光を屈折させるように構成されている。プリズムシート３１，３２の表面の輪郭は全体として鋸刃状に構成され、複数の光屈折面３１ａ，３２ａがそれぞれ所定方向に伸びるストライプ状に設けられている。すなわち、相互に反対側に傾斜した帯状の光屈折面３１ａ，３２ａが交互に配列されて全体としてストライプ状に構成されている。
【００７９】
プリズムシート３１の光屈折面３１ａは、図２の紙面と直交する方向に伸び、プリズムシート３２の光屈折面３２ａは、図２の紙面と平行な方向に伸びている。すなわち、光屈折面３１ａの延長方向と、光屈折面３２ａの延長方向とは相互に直交している。
【００８０】
図３（ａ）に示すように、プリズムシート３１の光屈折面３１ａの延長方向、すなわち、光屈折面３１ａと光軸に直交する仮想平面との交差線の延長方向Ｄは、下偏光板２３の透過軸Ｔに対して交差角θで交差している。ここで、交差角θは０であることが理想的であるが、−４５°＜θ＜４５°の範囲内であればよい。この中でも、−３０°≦θ≦３０°の範囲内であることが望ましい。ここで、上記延長方向Ｄは、光屈折面３１ａと、光軸に直交する仮想平面（すなわち図３（ａ）の紙面と平行な平面）との交差線の伸びる方向である。
【００８１】
再び図２に戻って液晶表示装置１の説明を行う。バックライト１８は、導光板１６とその入射端面に配置されたＬＥＤ等の光源１７とを有しており、導光板１６の外面側には、表面が鏡面状態とされた反射板２９が設けられている。ここで、導光板１６は液晶セル１５と平面的に重なるように配置され、また、光源１７は、導光板１６の側方に配置されている。
【００８２】
また、各偏光板の軸配置に関しては、上偏光板２０と下偏光板２３の透過軸が直交するように配置されている。素子基板２上、対向基板３上に形成された配向膜は直交する方向にラビング処理が施され、これら配向膜間に挟持された液晶層２７は電圧無印加状態で９０°ねじれた状態をとっている。さらに、以下の説明では、上記交差角θ＝０、すなわち、プリズムシート３１の光屈折面３１ａの延長方向、すなわち、光屈折面３１ａと光軸に直交する仮想平面との交差線の延長方向Ｄは、下偏光板２３の透過軸Ｔと平行に構成されている場合と、θが０ではないが上記範囲内にある場合についてそれぞれ述べるものとする。
【００８３】
本実施形態では、バックライト１８から出射された光のうち、例えば紙面に垂直な振動方向を有する直線偏光が下偏光板２３を透過し、液晶層２７に入射される。電圧無印加状態では液晶層２７を透過した光は偏光方向が９０°回転し、紙面に平行な振動方向を有する直線偏光に変換されて上偏光板２０を透過し、白表示となる（ノーマリーホワイトモード）。一方、電圧印加状態では、液晶層２７を透過しても偏光方向が紙面に垂直なままであるため、この偏光が上偏光板２０を透過できず、黒表示となる。本実施の形態においては、ノーマリーホワイトモードを採用したことにより、白地に黒表示の画面を低消費電力で実現することができる。
【００８４】
この場合、バックライト１８から出射された光は、プリズムシート３２及び３１を通過することにより光軸に沿った方向に集光されるため、観察側で視認される光、すなわち表示に利用される光を増加させることができる。ここで、プリズムシート３１は図示左右方向（図の紙面と平行な方向）に傾斜した光を集光する機能を有し、プリズムシート３２は紙面と直交する方向に傾斜した光を集光する機能を有する。
【００８５】
また、バックライト１８から出射された光はプリズムシート３１，３２を通過した後に前方散乱層２８によって前方（すなわち観察側）に散乱される。これは、プリズムシート３１，３２による集光によって生ずる明るさのばらつきを低減する効果を有する。
【００８６】
一方、この液晶表示装置１を明るい場所で使用する場合、液晶セル１５の図示上側（観察方向を含むが、通常は観察方向に対してやや傾斜した方向から主に外光が入射する。）から外光が入射する。この入射光のうち、紙面に平行な振動方向を有する直線偏光が上偏光板２０を透過し、液晶層２７に入射される。電圧無印加状態では液晶層２７を透過した光は偏光方向が９０度回転し、紙面に垂直な振動方向を有する直線偏光に変換されて下偏光板２３を通過した後に、前方散乱層２８において散乱を受ける。そして、前方散乱層２８による前方散乱光はプリズムシート３１の表面に入射する。図３（ｂ）はプリズムシート３１の拡大断面図である。
【００８７】
ここで、上記の散乱光Ｒｓは下偏光板２３の透過軸と平行な直線偏光であり、上記交差角がθ＝０となっていれば、プリズムシート３１の表面、すなわち光屈折面３１ａに対してはｓ偏光Ｐｓになっていることから、その少なくとも一部が主体的に光屈折面３１ａにて反射し、再び液晶セル１５を透過して観察側に戻る。この場合、散乱光Ｒｓは光屈折面３１ａに対してほとんどすべてがｓ偏光となっているため、光屈折面３１ａにより効率的に反射される。ここで、光屈折面３１ａに対する散乱光Ｒｓの入射角がブリュースター角と一致すればｓ偏光Ｐｓのみが光屈折面３１ａを反射するため、その反射光は全て下偏光板２３を透過する。
【００８８】
また、上記交差角θが０でない場合には、上記散乱光Ｒｓには光屈折面３１ａに対するｓ偏光Ｐｓだけでなくｐ偏光Ｐｐも含まれるが、交差角θが上記範囲（絶対値が４５度未満）の値であれば、その半分以上がｓ偏光Ｐｓとなっているため、交差角θが上記範囲外である場合に較べて光屈折面３１ａにおける反射光量は増大し、また、下偏光板２３を透過する光量も増大する。ここで、光屈折面３１ａに対する入射角がブリュースター角と一致する散乱光Ｒｓの反射光がｓ偏光Ｐｓのみとなる点は上記と同様である。
【００８９】
上記のプリズムシート３１の光屈折面３１ａによる光反射により生ずる反射光は、前方散乱層２８にて散乱され角度分散した散乱光に基づくものであるとともに、プリズムシート３１の表面には集光作用もあるため、例えば、外光の多くが光軸に対してある程度傾斜した方向から入射する場合でも、上記反射光には光軸に沿った方向に出射される成分が多く含まれることになる。したがって、表示が明るくなり、特に外光の強い明るい場所でも表示が見にくくなることを抑制できる。
【００９０】
本実施形態では、図３（ａ）に示すように、プリズムシート３１の表面に複数の光屈折面３１ａがストライプ状に配列形成されている。この場合、液晶表示装置１として、プリズムシート３１の光屈折面３１ａの延長方向Ｄが表示画面の左右方向となるように構成することが好ましい。これは、表示画面の左右方向が延長方向Ｄとなる場合には、表示画面の斜め上方から外光が入射したとき（すなわち図示左側から斜めに外光が入射したとき）に、プリズムシート３１の集光作用によって、その外光に基づくプリズムシート３１の表面による反射光を観察側（光軸方向、すなわち表示面の法線方向）に効率的に射出させることができ、また、通常の使用状態においては、太陽や照明器具が上方に配置され、その光は表示画面の斜め上方から入射することとなるので、もっとも強い外光が表示に寄与する反射光として利用可能になるからである。
【００９１】
このように、本実施の形態の液晶表示装置１によれば、高入射角を有する外光についても多くを観察側へ戻すことができるため、明るい使用環境下でもある程度の視認性を確保することのできるカラー液晶表示装置を実現することができる。
【００９２】
また、本実施形態では、前方散乱層２８が配置されていることによって光が散乱されるため、表示の明度を高めることができ、コントラストを向上させることができる。特に、前方散乱層２８の作用が前方散乱を主体とすることによって、効率的に光を表示に利用することができるようになる。また、前方散乱層２８のヘイズを上記のように６０％以上とすることにより、特にコントラストの向上効果を高めることができる。
【００９３】
また、カラーフィルター２１として、人間の目にとって最も視感度が高いＧの分光特性が可視光域での最小透過率１０％以上、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色の平均透過率が４０％以上というように、透過率が比較的高く、淡い色のカラーフィルターが用いられることにより、明るい透過表示と反射表示を共に実現することができる。
【００９４】
［第２実施形態］
次に、図４を参照して、本発明に係る第２実施形態について説明する。この実施形態においては、図４に示す上偏光板２０、上ガラス基板１９、カラーフィルター２１、下ガラス基板２２、下偏光板２３、前方散乱層２８、プリズムシート３１，３２、光源１７、導光板１６及び反射板２９については第１実施形態と全く同様であり、また、図４に示していない構造についても第１実施形態と全く同様であるので、これら同一部分には同一符号を付し、これらの説明は省略する。
【００９５】
本実施形態では、上記前方散乱板２８とプリズムシート３１との間に反射偏光板２４が配置されている。この反射偏光板２４には、例えばＤＢＥＦ（商品名、スリーエム社製）と呼ばれるものが用いられる。この反射偏光板２４は、透過軸の方向に振動方向を有する偏光成分を透過させる一方、透過軸と直交する方向に振動方向を有する偏光成分を反射するものである。
【００９６】
ここで、下偏光板２３と反射偏光板２４の透過軸が平行となるように配置される。この反射偏光板２４が配置されていることにより、バックライト１８から出射される光のうちの図の紙面と平行な振動方向を有する偏光成分は吸収されることなく反射される。この反射光は、プリズムシート３１の表面で反射されたり、プリズムシート３１，３２を通過して再び導光板１６内に戻り、反射板２９によって反射されたりする。そして、この反射光のうちの一部においてプリズムシート３１，３２による屈折や反射等によって偏光状態が変化すれば、上記反射光の一部はやがて下偏光板２３及び反射偏光板２４を透過して表示の一部として寄与する光となり得る。
【００９７】
なお、本実施形態では、下偏光板２３の透過軸と反射偏光板２４の透過軸を平行としたが、下偏光板２３の透過軸と反射偏光板２４の透過軸を平面的に交差させ、そのなす角ψが０°＜ψ＜１０°の範囲となるように配置してもよい。この構成の場合は、透過表示において反射偏光板２４を透過した光の一部は下偏光板２３の透過軸を透過できず、透過表示における光の利用効率は若干低下するが、反射表示においては下偏光板２３の透過軸を透過した光の一部が反射偏光板２４で反射されるので、反射表示をさらに若干明るくすることが可能となる。
【００９８】
また、本実施形態において、前方散乱層２８と反射偏光板２４とはいずれがプリズムシート３１側に配置されていても構わない。
【００９９】
［第３実施形態］
次に、図５を参照して、本発明に係る第３実施形態について説明する。この実施形態においては、図５に示す上偏光板２０、上ガラス基板１９、カラーフィルター２１、下ガラス基板２２、下偏光板２３、前方散乱層２８、反射偏光板２４、プリズムシート３１，３２、光源１７、導光板１６及び反射板２９については第２実施形態と全く同様であり、また、図５に示していない構造についても第２実施形態と全く同様であるので、これら同一部分には同一符号を付し、これらの説明は省略する。
【０１００】
本実施形態では、図５に示すように、反射偏光板２４のさらにバックライト１８側に１／４波長板２６（第１の位相差板）が配置されている。特に、プリズムシート３１よりもバックライト１８側に配置されていることが好ましい。より具体的には、本実施形態においては、この１／４波長板２６は、プリズムシート３１，３２よりもバックライト１８側に配置される。
【０１０１】
この実施形態では、バックライト１８から放出された光のうち、反射偏光板２４で反射された紙面に平行な振動方向を有する直線偏光は、１／４波長板２６を透過することによって例えば右回りの円偏光に変換される。この右回りの円偏光は、反射板２９等で反射した後、左回りの円偏光として戻り１／４波長板２６を透過するため、１／４波長板２６を透過した後は紙面に垂直な振動方向を有する直線偏光に変換される。この直線偏光は反射偏光板２４および下偏光板２３を透過できるため、表示に利用することができる。このように、反射偏光板２４からの反射光を再利用することによって透過表示をより明るくすることができる。特に本実施の形態の場合、下偏光板２３の透過軸と反射偏光板２４の透過軸が平行であるため、透過表示において反射偏光板２４を透過した光が全て下偏光板２３を透過できるので、透過表示における光の利用効率を最大限に高めることができる。
【０１０２】
なお、上記の効果を奏するためには、１／４波長板２６はプリズムシート３１よりも液晶セル１５の側に配置されていてもよい。しかしながら、プリズムシート３１よりも液晶セル１５の側に１／４波長板が配置されている場合には、液晶セル１５に外光が入射し、液晶セル１５を透過してきた直線偏光が１／４波長板２６によって円偏光となるなど、その偏光状態が変化するので、プリズムシート３１の光屈折面３１ａによって反射する反射光量が低下し、本発明特有の効果が損なわれる場合がある。したがって、１／４波長板２６は少なくともプリズムシート３１よりもバックライト１８側に配置されていることが好ましい。
【０１０３】
１／４波長板２６は、ポリカーボネート等からなる通常のものを用いてもよいが、できれば波長分散が１以下のものを用いることが好ましい。もしくは、１／４波長板２６の内面側にさらに１／２波長板を装入しても良い。１／４波長板２６のリタデーション値は１００ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲にあることが望ましい。その場合、全ての可視光に対して１／４波長板としての機能を果たすことができる。
【０１０４】
なお、上記実施形態では、第１の位相差板が１／４波長板であるとして説明したが、前記第１の位相差板としては、例えば３／４波長板など、１／２波長板を除く種々の位相差板を用いることができる。しかしながら、１／４波長板を少なくとも含むことが望ましい。
【０１０５】
すなわち、第１の位相差板は必ずしも１／４波長板でなくても、反射偏光板の下面で一旦反射された偏光が照明装置外面の反射板等で反射されて戻ってきたときに第１の位相差板で偏光変換が生じ、反射偏光板を透過できる何らかの成分が発生するので、効果の大小は別として第１の位相差板が無い場合に比べれば反射光の再利用の効果は必ず生じることになる。しかしながら、上で説明したように第１の位相差板を１／４波長板とした場合、反射偏光板の下面で一旦反射された偏光が再度反射されて戻ってきたときには、理論的にはその偏光が１００％反射偏光板を透過できることになり、全てが表示に寄与することができる。そのため、再利用効率を最も高めることができ、他の位相差板を用いた場合と比べてより明るい透過表示を得ることができる。
【０１０６】
［第４実施形態］
次に、図６を参照して、本発明に係る第４実施形態について説明する。この実施形態においては、図６に示す上偏光板２０、上ガラス基板１９、カラーフィルター２１、下ガラス基板２２、下偏光板２３、反射偏光板２４、１／４波長板２６、前方散乱層２８、プリズムシート３１，３２、光源１７、導光板１６及び反射板２９については第３実施形態と全く同様であり、また、図６に示していない構造についても第３実施形態と全く同様であるので、これら同一部分には同一符号を付し、これらの説明は省略する。
【０１０７】
この実施形態では、前方散乱層２８が反射偏光板２４よりもバックライト１８側に配置されている点で、上記第３実施形態とは異なる。ただし、前方散乱層２８がプリズムシート３１よりも液晶セル１５側に配置されている点では第３実施形態と同じである。本実施形態では、前方散乱層２８による散乱位置が異なるだけであり、偏光状態としては第３実施形態と何ら変わることがない。したがって、本実施の形態の液晶表示装置においても、明るい使用環境下でもある程度の視認性が確保できる液晶表示装置を実現することができる、といった上述と同様の効果を得ることができる。
【０１０８】
また、この実施形態において、第２実施形態と同様に位相差板（１／４波長板２６）を介在させないように構成してもよい。
【０１０９】
［電子機器］
最後に、上記各実施形態の液晶表示装置を備えた電子機器の例について説明する。図７は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図７において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の液晶表示装置を用いた表示部を示している。
【０１１０】
図８は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図８において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の液晶表示装置を用いた表示部を示している。
【０１１１】
図９は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図９において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の液晶表示装置を用いた表示部を示している。
【０１１２】
図７〜図９に示す電子機器は、上記実施の形態の液晶表示装置を備えているので、例えば日差しの強い屋外などで使用するのに好適な明るい（カラー）液晶表示部を備えた携帯型電子機器を実現することができる。
【０１１３】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上偏光板と上ガラス基板との間、もしくは下偏光板と下ガラス基板との間に位相差板（第２の位相差板）を設けるようにしてもよい。上記実施の形態ではＴＮ液晶を用いたが、特にＳＴＮ液晶を用いた場合などに表示に色付きが生じた場合であっても、この位相差板を設けることによってその色付きを補償することができる。
【０１１４】
［実施例］
次に、本発明者は、図２に示す第１実施形態のＴＦＴ透過型カラー液晶表示装置を実際に試作し、本発明の効果を実証するべくそれらの表示を観察するとともに、表示のコントラスト（白表示の明るさを黒表示の明るさで除算した値）を測定した。以下、その結果について報告する。ここで、プリズムシート３１の溝方向（上記の延長方向Ｄ）と、下偏光板２３の透過軸Ｔとの交差角θを以下のように変化させてコントラストを測定した。
【０１１５】
なお、この液晶表示装置において前方散乱層２８として、ヘイズ値が８０％、リタデーション値は１０ｎｍ以下のフィラータイプの散乱板を用いた。バックライト１８の輝度は２０００［ｃｄ／ｍ^２］であり、また、この液晶表示装置の輝度は２００［ｃｄ／ｍ２］、暗室内での表示のコントラストは２００であった。また、プリズムシート３１の溝方向を表示画面の左右方向に一致させた状態で、晴れた日の野外と同等の明るさを有する場所（約１０万ルクス）にてコントラストを測定した。その結果を以下の表１に示す。
【０１１６】
【表１】

【０１１７】
上記のように、明るい場所では、交差角θが−４５°＜θ＜４５°で表示が認識可能であるが、この範囲を越えると表示を認識できなくなった。また、交差角θが−３０°＜θ＜３０°の範囲では、表示品位として十分なコントラストが得られた。
【０１１８】
次に、上記の交差角θ＝０とし、ヘイズの異なる複数の前方散乱層を差し替えて上記と同様にコントラストを測定した。その結果を表２に示す。
【０１１９】
【表２】

【０１２０】
表２に示すように、前方散乱層のヘイズ値が６０以上の場合に表示を視認可能なコントラストが得られた。
【０１２１】
以上説明した実施形態ではアクティブマトリクス型の液晶表示装置を例示したが、本発明はパッシブマトリクス型の液晶表示装置にも同様に適用できる。
【０１２２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、日差しの強い屋外のような明るい使用環境下でもある程度の視認性が確保できる液晶表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態の液晶表示装置を示す図であって、図１（ａ）は液晶表示装置の全体構成を示す斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）における一画素の拡大図である。
【図２】 同液晶表示装置を示す断面図である。
【図３】 同液晶表示装置に用いられるプリズムシートの断面構造を拡大して示す拡大断面図（ａ）及びプリズムシート及びその背面側の構造を示す平面図（ｂ）である。
【図４】 本発明の第２実施形態の液晶表示装置を模式的に示す断面図である。
【図５】 本発明の第３実施形態の液晶表示装置を模式的に示す断面図である。
【図６】 本発明の第４実施例の液晶表示装置を模式的に示す断面図である。
【図７】 本発明の液晶表示装置を用いた電子機器の一例を示す斜視図である。
【図８】 電子機器の他の例を示す斜視図である。
【図９】 電子機器のさらに他の例を示す斜視図である。
【図１０】 本発明の液晶表示装置の表示原理を説明するための概略説明図である。
【図１１】 従来の液晶表示装置の表示原理を説明するための概略説明図である。
【符号の説明】
１・・・液晶表示装置
２・・・素子基板（第２の基板）
３・・・対向基板
１５・・・液晶セル
１６・・・導光板
１７・・・光源
１８・・・バックライト（照明装置）
２０・・・上偏光板（第１の偏光板）
２１・・・カラーフィルター
２３・・・下偏光板（第２の偏光板）
２４・・・反射偏光板
２６・・・１／４波長板（第１の位相差板）
２７・・・液晶層
２８・・・前方散乱層
２９・・・反射板
３１，３２・・・プリズムシート
３１ａ，３２ａ・・・光屈折面
Ｄ・・・プリズムシートの光屈折面の延長方向
Ｔ・・・下偏光板の透過軸

Claims (23)

1. 対向配置された第１の基板と第２の基板との間に液晶を挟持した液晶セルと、光源及び導光板を有し、前記液晶セルの第２の基板の外面側に配置された照明装置とが備えられた液晶表示装置であって、
   前記第１の基板の外面側に第１の偏光板が設けられ、前記第２の基板と前記照明装置との間に前記第２の基板側から第２の偏光板、光散乱層、傾斜した光屈折面を備えた第１のプリズムシート、傾斜した光屈折面を備えた第２のプリズムシートがこの順に設けられ、前記導光板の前記液晶セルが配置された側と反対側の面に反射板が設けられ、
   前記第１のプリズムシートの前記光屈折面における光軸に直交する仮想平面に対する交差線を第１の交差線とし、前記第２のプリズムシートの前記光屈折面における光軸に直交する仮想平面に対する交差線を第２の交差線としたとき、前記第１の交差線と前記第２の偏光板の透過軸との間の交差角θは−４５°＜θ＜４５°の範囲内に設定され、前記第１の交差線と前記第２の交差線とは互いに直交していることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記交差角θは−３０°≦θ≦３０°の範囲内に設定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。
3. 前記第１のプリズムシートの前記液晶セル側の表面に前記光屈折面が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第１のプリズムシートは、複数の前記光屈折面が所定方向に伸びるストライプ状に形成され、前記所定方向と直交する方向に傾斜していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記第１のプリズムシートは、使用時において前記光屈折面が左右に伸びるように配置されることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記第１のプリズムシートは、前記照明装置から照射される光を観察側に集光する機能を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
7. 前記光散乱層は主として前方散乱を生ずる前方散乱層であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
8. 前記前方散乱層のヘイズが６０％以上であることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記光散乱層のリタデーション値は１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
10. 前記第２の偏光板と前記照明装置との間に反射偏光板が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
11. 前記反射偏光板に対して前記液晶セルが配置された側と反対側に第１の位相差板が配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 前記第１の位相差板が、１／４波長板を少なくとも含むことを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
13. 前記第１の位相差板が、１／４波長板と１／２波長板とを含むことを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
14. 前記第１の位相差板のリタデーション値が１００ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
15. 前記第１の位相差板の波長分散が１以下の値であることを特徴とする請求項１１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
16. 前記第１の位相差板は前記第１のプリズムシートよりも前記照明装置側に配置されていることを特徴とする請求項１１乃至請求項１５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
17. 前記反射板の反射面が鏡面状態とされたことを特徴とする請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
18. 前記第１の偏光板と前記第１の基板との間もしくは前記第２の偏光板と前記第２の基板との間に、第２の位相差板が設けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項１７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
19. 前記第２の偏光板の透過軸と前記反射偏光板の透過軸が平行であることを特徴とする請求項１乃至請求項１８のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
20. 前記第２の偏光板の透過軸と前記反射偏光板の透過軸とが平面的に交差しており、そのなす角ψが０°＜ψ＜１０°の範囲にあることを特徴とする請求項１乃至請求項１９のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
21. 表示モードがノーマリーホワイトモードであることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
22. 前記第１の偏光板および前記第２の偏光板が吸収型の偏光板であることを特徴とする請求項１乃至請求項２１のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
23. 請求項１乃至請求項２２のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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