JP2008111927A - Liquid crystal display device and display system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、出射された画像を反射し、投影する液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device that reflects and projects an emitted image.
近年、液晶表示装置は様々な分野に使われている。特にカーナビゲーションの需要が大きく伸びており、ヘッドアップディスプレイ(HUD:Head Up Display)と呼ばれるフロントガラスに画像を投影するものが増えつつある。 In recent years, liquid crystal display devices are used in various fields. In particular, the demand for car navigation is greatly increasing, and an apparatus for projecting an image on a windshield called a head up display (HUD) is increasing.
HUDは、液晶表示装置から出射された画像を反射ユニットにより反射し、フロントガラスに投影するものであり、スピードメーターなどの表示に使用されている。最近では、様々な情報を表示するように、明るさや色純度などの表示画像の性能に対して高いレベルのものが要求されている。なお、特許文献1にHUDに関する技術が記載されている。
車載用の液晶表示装置は、一般的にTN(Twisted Nematic)モードが使用されているが、TNモードは左右対称の視野角を得るために表示画面の一辺に対して45°に配向膜をラビングする。偏光板の透過軸は、そのラビング方向に合わせて45°あるいは135°とするのが一般的である。 In-vehicle liquid crystal display devices generally use the TN (Twisted Nematic) mode, but the TN mode rubs the alignment film at 45 ° to one side of the display screen to obtain a symmetrical viewing angle. To do. The transmission axis of the polarizing plate is generally 45 ° or 135 ° in accordance with the rubbing direction.
しかしながら、45°あるいは135°の透過軸を有する偏光板から出射した光を反射ユニットにより反射し投影する場合、出射光の振動方向が水平でないため反射効率が悪く、暗い画像でしか表示できないという問題が生じていた。 However, when the light emitted from a polarizing plate having a transmission axis of 45 ° or 135 ° is reflected and projected by the reflection unit, the reflection direction is poor because the direction of vibration of the emitted light is not horizontal, and only a dark image can be displayed. Has occurred.
出射光の振動方向を水平にするために、配向膜のラビング方向を0°、90°に変更する方法が考えられるが、この場合、反射効率は最大になるものの、左右非対称の画像を転写することとなり、ボケ具合が画像の左右で異なるという問題が生じる。 In order to make the oscillation direction of the emitted light horizontal, a method of changing the rubbing direction of the alignment film to 0 ° or 90 ° is conceivable. In this case, although the reflection efficiency is maximized, an asymmetrical image is transferred. As a result, there is a problem that the degree of blur differs between the left and right sides of the image.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、反射して投影しても高品質な画像を表示する液晶表示装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that displays a high-quality image even when reflected and projected.
第1の本発明に係る液晶表示装置は、液晶層を一対の基板により挟んだ液晶セルと、一対の基板のそれぞれに接着された偏光板と、を有し、偏光板のうち一方から光を入射し、液晶セルを透過して他方の偏光板から光を出射する液晶表示装置であって、光を出射する側に配置された偏光板は、偏光子と、位相差フィルムと、を備え、位相差フィルムは偏光子を透過した光が入射されるように配置されるとともに、偏光子の透過軸と液晶セルの水平方向の一辺とがなす角度をxとした場合、位相差フィルムの遅相軸と一辺とがなす角度がx/2あるいは(π+x)/2であり、かつ、当該位相差フィルムの位相差値が出射光の波長の半分であることを特徴とする。 A liquid crystal display device according to a first aspect of the present invention includes a liquid crystal cell in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates, and a polarizing plate bonded to each of the pair of substrates. A liquid crystal display device that enters, transmits through a liquid crystal cell, and emits light from the other polarizing plate, and the polarizing plate disposed on the light emitting side includes a polarizer and a retardation film, The retardation film is arranged so that light transmitted through the polarizer is incident, and when the angle formed between the transmission axis of the polarizer and one side in the horizontal direction of the liquid crystal cell is x, the retardation phase of the retardation film is The angle between the axis and one side is x / 2 or (π + x) / 2, and the retardation value of the retardation film is half the wavelength of the emitted light.
本発明にあっては、液晶セルの出射光側に配置された偏光板の偏光子の外側に位相差フィルムを備え、その位相差フィルムの遅相軸と液晶セルの水平方向の一辺とがなす角度が、偏光子の透過軸と液晶セルの水平方向の一辺とがなすを角度xとした場合に、x/2あるいは(π+x)/2であり、かつ、その位相差フィルムの位相差値が出射光波長λの半分λ/2であることにより、偏光子を透過した光の偏光方向を水平にすることができるので、反射効率のよい画像を得ることを可能とする。 In the present invention, a retardation film is provided on the outside of the polarizer of the polarizing plate disposed on the output light side of the liquid crystal cell, and the slow axis of the retardation film and one side in the horizontal direction of the liquid crystal cell form. The angle is x / 2 or (π + x) / 2 where the angle formed by the transmission axis of the polarizer and the horizontal side of the liquid crystal cell is x / 2, and the retardation value of the retardation film is Since the polarization direction of the light transmitted through the polarizer can be made horizontal by being half λ / 2 of the outgoing light wavelength λ, an image with good reflection efficiency can be obtained.
上記液晶表示装置において、液晶セルは、RGB3色の副画素により1つの画素が構成されているものであって、位相差フィルムの位相差値は250〜300nmの範囲内であることを特徴とする。 In the above liquid crystal display device, the liquid crystal cell includes one pixel composed of RGB sub-pixels, and the retardation value of the retardation film is in the range of 250 to 300 nm. .
本発明にあっては、RGB3色によるフルカラー表示の液晶セルを用いる場合、位相差フィルムの位相差値を緑の光の波長の半分に設定することにより、色づきに影響が少ない表示画像を得ることができる。 In the present invention, in the case of using a liquid crystal cell for full-color display by RGB three colors, a display image having little influence on coloring is obtained by setting the retardation value of the retardation film to half of the wavelength of green light. Can do.
上記液晶表示装置において、液晶セルは、2色の副画素により1つの画素が構成されているものであって、位相差フィルムの位相差値は2色の出射光の波長の平均値の半分であることを特徴とする。 In the liquid crystal display device, the liquid crystal cell includes one pixel composed of sub-pixels of two colors, and the retardation value of the retardation film is half of the average value of the wavelengths of the emitted light of the two colors. It is characterized by being.
本発明にあっては、2色表示の液晶セルを用いる場合、位相差フィルムの位相差値をその2色の光の波長の平均値の半分に設定することにより、色づきに影響が少ない表示画像を得ることができる。 In the present invention, when a two-color liquid crystal cell is used, a display image with little influence on coloring is obtained by setting the retardation value of the retardation film to half the average value of the wavelengths of the light of the two colors. Can be obtained.
上記液晶表示装置において、液晶セルはTNモードであり、一対の基板のそれぞれに配置された配向膜のラビング方向は、液晶セルの水平方向の一辺に対する角度が45±5°の範囲内であるとともに、他方の基板のラビング方向と90°ねじれた状態であることを特徴とする。 In the liquid crystal display device, the liquid crystal cell is in a TN mode, and the rubbing direction of the alignment film disposed on each of the pair of substrates is within an angle range of 45 ± 5 ° with respect to one side in the horizontal direction of the liquid crystal cell. The other substrate is characterized by being twisted by 90 ° with the rubbing direction of the other substrate.
本発明にあっては、液晶層を挟む一対の基板の液晶層側に配置された配向膜を、液晶セルの水平方向の一辺に対して45±5°にラビング処理することにより、左右対称な視野角を得ることを可能とする。 In the present invention, the alignment film disposed on the liquid crystal layer side of the pair of substrates sandwiching the liquid crystal layer is subjected to rubbing treatment at 45 ± 5 ° with respect to one side in the horizontal direction of the liquid crystal cell, thereby being symmetrical. It is possible to obtain a viewing angle.
第2の本発明に係る表示システムは、上記液晶表示装置と、液晶表示装置から出射された光を反射して画像を投影する反射部と、を有することを特徴とする。 A display system according to a second aspect of the present invention includes the above-described liquid crystal display device and a reflection unit that reflects light emitted from the liquid crystal display device and projects an image.
本発明によれば、反射して投影しても高品質な画像を表示する液晶表示装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a liquid crystal display device that displays a high-quality image even when reflected and projected.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態におけるHUDの構成を示す模式図である。同図に示すように、HUDは液晶表示装置1と反射ユニット2とを備え、光源から液晶表示装置1に入射した光を反射ユニット2により反射することで、フロントガラス3に画像4を表示するものである。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the HUD in the present embodiment. As shown in the figure, the HUD includes a liquid crystal display device 1 and a
液晶表示装置1は、液晶セル11を挟むように2枚の偏光板12,13を備えており、対角線の長さが3インチ(約7.6cm)で640×480の表示解像度を有している。液晶セル11は、ノーマリーホワイトの90度ツイストTNモードであり、R,G,B3色の副画素により1つの画素を構成することでフルカラーの表示を可能としている。
The liquid crystal display device 1 includes two polarizing
液晶セル11は、対向基板112とアレイ基板113が液晶層111を挟む構造となっている。対向基板112とアレイ基板113には液晶分子を一定方向に配列させるための配向膜(図示せず)が配置され、配向膜は、液晶セル11の水平方向の一辺に対して135°および45°にラビングされ、対向基板112とアレイ基板113とのラビング方向は90°ねじれた関係である。偏光板12,13の透過軸も配向膜のラビング方向に合わせて135°および45°となっている。また、光を出射する面に配置された偏光板12は、位相差値が275nmで遅相軸の角度が157.5°の位相差フィルム24を備えている。
The
出射側の偏光板12に、位相差値が出射光波長λの半分λ/2であり、遅相軸の角度が液晶セル11の水平方向の一辺と偏光板12の透過軸との角度xの半分x/2あるいは(π+x)/2である位相差フィルム24を備えることにより、液晶表示装置1の出射光の振動方向を水平にすることができるので、反射効率がよくなり、明るい画像4を得ることができる。以下、液晶表示装置1に配置された偏光板12,13について説明する。
The output
図2(a)は、液晶表示装置1の光を出射する側に配置された偏光板12の構造を示す断面図である。同図(b)は、偏光板12の透過軸および遅相軸を示すために、偏光板12に光が入射する側(同図(a)の下側)から見た平面図である。
FIG. 2A is a cross-sectional view showing the structure of the polarizing
図2(a)に示す偏光板12は、偏光子22、位相差フィルム24、支持体26により構成され、同図の下側を粘着剤21により液晶セル11に接着されている。位相差フィルム24は、偏光子22の外側に粘着剤23により接着され、位相差フィルム24の外側には、トリアセチルセルロース(TAC)の支持体26が粘着剤25により接着され偏光板12を保護している。なお、液晶セル11を透過した光は、同図の下側から入射し、偏光子22、位相差フィルム24の順で透過して同図の上側より出射される。
A polarizing
図2(b)に示すように、偏光子22の透過軸200は液晶セル11の水平方向の一辺に対して135°の角度であり、位相差フィルム24の遅相軸201は液晶セル11の水平方向の一辺に対して157.5°の角度である。液晶セル11を透過した光は、135°の直線偏光であるが、透過光がその波長λの半分の位相差値λ/2である位相差フィルム24を透過することにより、遅相軸を中心として対称な方向に偏光方向が変換されるので、水平方向に振動する透過光を得ることができる。
As shown in FIG. 2B, the
位相差フィルム24を透過する光は、遅相軸201を中心として対称な方向に偏光方向が変換されるので、遅相軸201の角度が、液晶セル11の水平方向の一辺と透過軸200がなす角度xに対して、(π+x)/2、あるいは、x/2であれば、位相差フィルムを透過した光の偏光方向を水平方向とすることができる。したがって、遅相軸201の角度が67.5°であっても同様の効果を得ることができる。
The light transmitted through the
また、本実施の形態においては、G(緑)の光に特化して位相差フィルム24の位相差値を275nmとしたが、R(赤)、B(青)の色づきに大きな影響がでることはなかった。フルカラー表示の場合の位相差フィルム24の位相差値は、上記値に限定するものではなく、G(緑)の光の波長の半分の250〜300nmの範囲であってもよい。
Further, in the present embodiment, the retardation value of the
図3(a)は、光を入射する側に配置された偏光板13の構造を示す断面図である同図(b)は、偏光板12の透過軸を示すために、偏光板13に光が入射する側(同図(a)の上側)から見た平面図である。
FIG. 3A is a cross-sectional view showing the structure of the
図3(a)に示す偏光板13は、偏光子32を支持体33で保護した構成であり、粘着剤31により液晶セル11に接着したものである。なお、光源から放射された光は同図の上側から入射される。また、図3(b)に示すように、偏光子32の透過軸300は、偏光板12の透過軸200と互いに直交するように配置されている。
A
以上説明したように、本実施の形態によれば、液晶セル11の出射光側に配置された偏光板12の偏光子22の外側に、位相差値が出射光の波長λの半分λ/2であり、遅相軸201と液晶セル11の水平方向の一辺との角度が、偏光子22の透過軸200と液晶セル11の水平方向の一辺との角度xに対して(π+x)/2、あるいは、x/2である位相差フィルム24を備えることにより、偏光子22を透過した光の偏光方向を水平にすることができるので、反射効率のよい画像を得ることができる。また、液晶層111を挟む対向基板112、アレイ基板113に配置された配向膜を45°および135°にラビングすることにより、左右対称の視野角を得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the phase difference value is half the wavelength λ of the emitted light λ / 2 outside the
なお、配向膜のラビング方向は、液晶表示装置1を設置する角度により45±5°の範囲で調節することで、左右対称の視野角を得ることができる。 The rubbing direction of the alignment film can be adjusted in the range of 45 ± 5 ° according to the angle at which the liquid crystal display device 1 is installed, so that a symmetric viewing angle can be obtained.
また、液晶表示装置1がフルカラー表示ではなく、2色のカラーフィルターにより構成されている場合、位相差フィルム24の位相差値を2色の光の波長の平均値の半分とするとよい。例えば、液晶表示装置1が波長650nmの赤と波長550nmの緑の2色の画素から構成される場合、位相差フィルム24の位相差値は300nmに設定するとよい。
Moreover, when the liquid crystal display device 1 is not a full-color display but is composed of two color filters, the retardation value of the
さらに、液晶表示装置1が単色の画素により構成される場合の位相差値は、その単色の波長の半分に設定するとよい。例えば、波長650nmの赤色の画素により構成される場合には、位相差フィルム24の位相差値は325nmに設定するとよい。なお、出射光が波長550nmの緑色の場合は275nm、波長450nmの青色の場合は225nmに位相差値を設定することで最適化されるのは言うまでもない。
Furthermore, the phase difference value in the case where the liquid crystal display device 1 is composed of monochrome pixels is preferably set to half of the wavelength of the monochrome color. For example, in the case of a red pixel having a wavelength of 650 nm, the retardation value of the
1…液晶表示装置
2…反射ユニット
3…フロントガラス
4…画像
11…液晶セル
111…液晶層
112…対向基板
113…アレイ基板
12,13…偏光板
21,23,25…粘着剤
22…偏光子
24…位相差フィルム
26…支持体
31…粘着剤
32…偏光子
33…支持体
200,300…透過軸
201…遅相軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid
Claims (5)
光を出射する側に配置された前記偏光板は、偏光子と、位相差フィルムと、を備え、
前記位相差フィルムは前記偏光子を透過した光が入射されるように配置されるとともに、
前記偏光子の透過軸と前記液晶セルの水平方向の一辺とがなす角度をxとした場合、前記位相差フィルムの遅相軸と前記一辺とがなす角度がx/2あるいは(π+x)/2であり、かつ、当該位相差フィルムの位相差値が出射光の波長の半分であることを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal cell having a liquid crystal layer sandwiched between a pair of substrates; and a polarizing plate bonded to each of the pair of substrates, wherein light is incident from one of the polarizing plates and transmitted through the liquid crystal cell. A liquid crystal display device that emits light from the other polarizing plate,
The polarizing plate disposed on the light emitting side includes a polarizer and a retardation film,
The retardation film is disposed so that light transmitted through the polarizer is incident thereon,
When the angle formed by the transmission axis of the polarizer and one side in the horizontal direction of the liquid crystal cell is x, the angle formed by the slow axis of the retardation film and the one side is x / 2 or (π + x) / 2. And the retardation value of the retardation film is half the wavelength of the emitted light.
前記位相差フィルムの位相差値は250〜300nmの範囲内であることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。 In the liquid crystal cell, one pixel is composed of RGB sub-pixels,
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a retardation value of the retardation film is in a range of 250 to 300 nm.
前記位相差フィルムの位相差値は前記2色の出射光の波長の平均値の半分であることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。 In the liquid crystal cell, one pixel is composed of sub-pixels of two colors,
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a retardation value of the retardation film is half of an average value of wavelengths of the emitted light of the two colors.
前記一対の基板のそれぞれに配置された配向膜のラビング方向は、前記液晶セルの水平方向の一辺に対する角度が45±5°の範囲内であるとともに、他方の基板のラビング方向と90°ねじれた状態であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の液晶表示装置。 The liquid crystal cell is in TN mode,
The rubbing direction of the alignment film disposed on each of the pair of substrates is in the range of 45 ± 5 ° with respect to one side in the horizontal direction of the liquid crystal cell and twisted by 90 ° with the rubbing direction of the other substrate. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display device is in a state.
前記液晶表示装置から出射された光を反射して画像を投影する反射部と、
を有することを特徴とする表示システム。 A liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 4,
A reflection unit that reflects light emitted from the liquid crystal display device and projects an image;
A display system comprising:
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