CN101910923A - 影像观看设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种影像观看设备。以往的反射型液晶显示器通过反射外部光来进行显示，因而在明亮环境中不需要背光，所以省电性能优秀。但是即使外部光很强，外部光大部分也会被吸收型直线偏振片吸收，只有一部分光到达液晶面板。因此反射光少，显示昏暗。该影像观看设备(10)利用波片(13)使从圆偏振光光源(12)射出的圆偏振光变换为能够透过吸收型直线偏振片(14)的直线偏振光并射入液晶面板(15)。由于圆偏振光光源(12)的光在无损失情况下射入液晶面板(15)并反射，能够显示比以往更加明亮的影像。

Description

影像观看设备
技术领域
本发明涉及具有液晶显示器及设置于所述液晶显示器外部的圆偏振光光源的影像观看设备。
背景技术
一直以来，人们所熟知有具有作为显示介质的液晶层和设在液晶层后方(观看侧的相反侧)的反射板或反射电极等反射层的液晶显示器(专利文献1、2)。图6是这种液晶显示器的概略图。从光源61射出的自然光中，只有透过吸收型直线偏振片62的直线偏振光射入液晶面板63。在液晶面板63内，透过液晶层64的光被反射层65反射，再次透过液晶层64，透过吸收型直线偏振片62到达观看者。
由于这种液晶显示器通过反射来自外部光源的光(外部光)来进行显示，在明亮环境下不需要背光，具有优异的省电性。但是在上述液晶显示器中，即使外部光很强，外部光的绝大部分也会被吸收型偏振片吸收，只有一部分光能到达液晶面板。从而存在反射光少，显示昏暗等问题。因此人们需求能够解决这种问题的液晶显示器。
专利文件1：日本特开平6-273738号公报
专利文献2：日本特开2001-221995号公报
发明内容
本发明的课题是提供一种能够于液晶显示器显示明亮影像的影像观看设备。
本发明的影像观看设备通过波片使由圆偏振光光源射出的圆偏振光变换为能够透过吸收型直线偏振片的直线偏振光后射入液晶面板。由于能够使圆偏振光光源的光在无损失的情况下射入液晶面板并反射，因而与以往相比能够显示更加明亮的影像。
本发明的要点如下。
(1)本发明的影像观看设备是具有液晶显示器、设置于液晶显示器外部的圆偏振光光源的影像观看设备，其特征在于，液晶显示器从圆偏振光光源侧开始依次设置有波片、吸收型直线偏振片、液晶面板，其中的波片具有使圆偏振光变换为直线偏振光的功能，液晶面板包括作为显示介质的液晶层、以及设置于液晶层的与观看侧相反一侧的反射层，波片配置成使直线偏振光透过吸收型直线偏振片。
(2)特征在于本发明的影像观看设备中的波片是1/4波片。
(3)特征在于本发明的影像观看设备中，圆偏振光光源为在发出自然光的照明装置或采集自然光的窗口上设置有具有螺旋结构的光学薄膜而构成的光源。
(4)特征在于本发明的影像观看设备中，具有螺旋结构的光学薄膜为将呈胆甾相的液晶化合物固化而成的光学薄膜。
本发明的影像观看设备能够在液晶显示器上显示比以往更明亮的影像。
附图说明
图1是本发明的影像观看设备的示意图
图2是圆偏振光光源的示意图
图3是本发明的影像观看设备的示意图
图4是本发明的影像观看设备的示意图
图5是本发明的影像观看设备的实施例的示意图
图6是以往的液晶显示器的示意图
附图标记说明
10、影像观看设备
11、液晶显示器
12、圆偏振光光源
13、波片
14、吸收型直线偏振片
15、液晶面板
16、液晶层
17、反射层
20、圆偏振光光源
21、射出自然光的照明装置或窗口
22、光学薄膜
31、圆偏振光光源
32、波片
33、吸收型直线偏振片
34、液晶面板
41、圆偏振光光源
42、波片
43、吸收型直线偏振片
44、液晶面板
50、影像观看设备
51、液晶面板
52、吸收型直线偏振片
53、波片
54、液晶显示器
55、圆偏振光光源
56、荧光灯
57、光学薄膜
61、光源
62、吸收型直线偏振片
63、液晶面板
64、液晶层
65、反射层
具体实施方式
(影像观看设备)
图1是示出本发明的影像观看设备的一个实施方式的概略图。本发明的影像观看设备10具有液晶显示器11和设置于液晶显示器11外部的圆偏振光光源12。液晶显示器11中从圆偏振光光源12侧开始依次设置有波片13、吸收型直线偏振片14、液晶面板15，其中的波片具有使圆偏振光变换为直线偏振光的功能。液晶面板15包括作为显示介质的液晶层16和设置于液晶层16的与观看侧相反一侧的反射层17。设置波片13是为了将从圆偏振光光源12射出的圆偏振光变换为能够透过吸收型直线偏振片14的直线偏振光。
从圆偏振光光源12射出的圆偏振光由波片13变换为能够透过吸收型直线偏振片14的直线偏振光。该直线偏振光基本不被吸收地透过直线偏振片，射入液晶面板15。在液晶面板15内，透过液晶层16的光被反射层17反射，再次透过液晶层16、吸收型直线偏振片14、波片13，到达观看者。
本发明的影像观看设备中，通过波片使由圆偏振光光源射出的圆偏振光变换为能够透过吸收型直线偏振片的直线偏振光，而后使该直线偏振光射入液晶面板。由于能够使圆偏振光光源的光无损失地射入液晶面板并反射，与以往相比能够显示更明亮的影像。
(圆偏振光光源)
本发明中使用的圆偏振光光源只要为射出圆偏振光的装置的话即可，可以使用任意的光源。从圆偏振光光源射出的光为右旋圆偏振光、左旋圆偏振光或两种圆偏振光都有。本说明书中所说的“右旋圆偏振光”是指从光的前进方向看时电矢量轨迹右旋旋转的偏振光，“左偏振光”是指左旋旋转的偏振光。从圆偏振光光源射出的光包含右旋圆偏振光和左旋圆偏振光两者的情况下，优选两者的强度具有差异。
圆偏振光光源可以为人工照明装置，也可以为采用太阳光的日光照明装置。圆偏振光光源为人工照明装置时，照明装置可以为安装于室内天花板或墙壁面的固定式照明装置，也可以为设置于桌子上或地面上的立式可搬运的照明装置。或者也可以为前光式(front light type)的反射型液晶显示器的前光灯。
圆偏振光光源为日光照明装置时，圆偏振光光源为于建筑物、汽车、火车、飞机等的窗口设置后述光学薄膜的装置。
作为圆偏振光光源的一个实施方式，能够使用采用圆偏振光二色性发光材料的照明装置。作为圆偏振光二色性发光材料，可以举出例如具有螺旋构造的液晶性共轭高分子化合物(日本特开2004-107542号公报、日本特开2004-109707号公报)或稀土类络合物(日本特开2005-97240号公报)等。
作为圆偏振光光源的其他实施方式，能够使用发出自然光(电矢量的振动面随机分布的光)的一般的照明装置，或者使用在建筑物、汽车、火车、飞机等的窗口设置具有螺旋结构的光学薄膜而构成装置。
虽然对于作为具有螺旋结构的光学薄膜没有特别限制，但优选使用使呈胆甾相液的晶化合物固化而成光学薄膜。图2为使用具有螺旋结构的光学薄膜22的圆偏振光光源20的示意图。从发出自然光的照明装置或从窗口21射出的自然光为随机偏振光的集合。其中与光学薄膜22的旋向不同的圆偏振光透过光学薄膜22。即光学薄膜22为左旋排列时右旋圆偏振光透过，光学薄膜22为右旋排列时左旋圆偏振光透过。自然光在透过光学薄膜22后变换为圆偏振光。
(液晶显示器)
本发明中使用的液晶显示器从圆偏振光光源侧开始依次设置有波片、吸收型直线偏振片、液晶面板，其中的波片具有将圆偏振光变换为直线偏振光的功能。上述液晶显示器只要具有上述构件即可，也可以具有其他任意构件。例如也可以在吸收型直线偏振片和液晶面板之间设置用于光学补偿液晶层双折射的光学补偿薄膜。
(液晶面板)
本发明中使用的液晶面板包括作为显示介质的液晶层和设置于液晶层的与观看侧相反一侧的反射层。通常来说，液晶层是通过在由两层基板形成的液晶单元内部填充低分子液晶来形成的。具有代表性地，于一边的基板设置滤色器、相对电极、取向膜，于另一边的基板设置液晶驱动电极、布线图案、薄膜晶体管元件、取向膜。
反射层设置于液晶层后方(与观看侧相反一侧)即可，并没有其他特别限制，可以设置于液晶单元的外侧(外部反射板)、也可以设置于液晶单元的内侧。作为反射层，可以使用例如铝反射板、银反射板、半透射反射板、反射偏振片、电极兼内部扩散反射板等。
液晶单元可以为反射型，也可以为半反射半透射型。对于液晶单元的工作模式没有特别限制，可以为扭曲向列(Twisted Nematic)模式，也可以为垂直取向(Vertical Alignment)模式、OCB(Optically Compensated、光学补偿弯曲排列)模式、IPS(In-Plane Switching、横向电场效应)模式等双折射控制(Electrically Controlled)模式。
(波片)
本发明中使用的波片是具有将圆偏振光变换为直线偏振光功能的装置。具有代表性地，波片由高分子薄膜或液晶化合物的涂层形成。波片还可以为在高分子薄膜表面层叠液晶化合物涂层所形成的两层以上的层叠体。
作为形成上述高分子薄膜的材料，可以例举出如碳酸酯系树脂、降冰片烯(Norbornene)系树脂、纤维素系树脂等。作为上述液晶化合物的涂层，例如可以为将包含紫外线固化型液晶化合物的涂敷液涂覆于基材表面，使液晶化合物沿一个方向排列后，对液晶化合物的表面进行紫外线照射使所述涂敷液固化后所形成的涂层。
上述波片优选为1/4波片，或者是1/4波片和1/2波片的层叠体。波片为1/4波片和1/2波片的层叠体时，1/2波片设置在吸收型直线偏振片和1/4波片之间。本说明书中所谓的“1/4波片”是指在可视光区域(波长380nm～780nm)的至少一个波长内的面内相位差为1/4波长的波片。“1/2”波片是指可视光区域的至少一个波长内的面内相位差为1/2波长的波片。对于550nm的波长来说，优选1/4波片的面内相位差为120nm～160nm，1/2波片的面内相位差为250nm～290nm。
上述波片的折射率椭圆体中，将nx设为迟相轴方向的折射率，将ny设为与迟相轴方向正交方向(进相轴轴方向)的折射率，将nz设为厚度方向的折射率时，优选满足nx＞ny＝nz，或nx＞nz＞ny的关系。并且本发明中的所谓“ny＝nz”并不仅指ny和nz完全相等，还包含基本相等。所谓基本相等，是指波长为550nm时面内相位差(Re＝(nx-ny)×d)与厚度方向相位差(Rth＝(nx-nz)×d)的差的绝对值大于0nm、小于10nm的情况。
图3和图4示出的是使用1片1/4波片作为波片情况下、优选实施方式中波片的迟相轴方向和吸收型直线偏振片的吸收轴方向之间的关系的示意图。图3是从圆偏振光光源射出的光为右旋圆偏振光的情况，图4是为左旋圆偏振光的情况。
从圆偏振光光源31射出右旋圆偏振光时(图3)，将吸收型直线偏振片33的吸收轴方向设为0°，从观看侧观察波片32的迟相轴的方向在左旋45°±5°范围内。从圆偏振光光源31射出的右旋圆偏振光透过波片32后，成为吸收型直线偏振片33的透过轴方向的直线偏振光。由此光在不被吸收型直线偏振片33吸收情况下到达液晶面板34。
从圆偏振光光源41射出左旋圆偏振光时(图4)，将吸收型直线偏振片43的吸收轴方向设为0°，从观看侧观察波片42的迟相轴方向的角度在左旋135°±5°范围内。从圆偏振光光源41射出的左旋圆偏振光透过波片42后，成为吸收型直线偏振片43的透过轴方向的直线偏振光。由此光在不被吸收型直线偏振片43吸收情况下到达液晶面板44。
(吸收型直线偏振片)
本发明中使用的吸收型直线偏振片是，在将入射光分离为两个偏振光分量时，允许一个方向的偏振光分量透过而吸收另一个方向的偏振光分量的偏振片。对于吸收型直线偏振片没有特别的限制，例如可以使用将聚乙烯醇薄膜延伸并用碘染色后得到的薄膜。或者也可以使用在市场上出售的吸收型直线偏振片构件(用透明保护薄膜夹持吸收型直线偏振片构成的偏振片)。
(用途)
本发明的影像观看设备适用于在自然照明或人工照明的明亮环境中观看液晶显示器的影像的情况。在这样的环境中，由于外部光的影响，使用背光的液晶显示器对比度降低，十分难于观看。并且与照明的明亮度相比，以往的反射型液晶显示器显示昏暗难于观看。但是本发明的影像观看设备显示明亮易于观看。
(实施例)
参照图5对实施例进行说明。在具有反射型TN模式液晶单元的液晶显示器(SONY公司制商品名“VAIO PCG-C2GPS”)的液晶面板51的表面上，依次粘贴具有吸收型直线偏振片52的偏振片构件(日东电工公司制商品名“NPFSEG1224DU”)及1/4波片53(日东电工公司制商品名“NZF”)，从而制造液晶显示器54。
在从所述液晶显示器54向观看侧远离60cm的位置设置有用于射出右旋圆偏振光的圆偏振光光源的光源，从而制造如图5所示结构的影像观看设备50。
作为圆偏振光光源55，使用的是将由呈胆甾相的液晶化合物的固化而成的光学薄膜57(日东电工公司制商品名“PCF400”)粘贴于市场出售的台灯(National公司制商品名“Love eye Inverter”)的荧光灯56上而制成的装置。
上述影像观看设备50的1/4波片53的迟相轴方向与吸收型直线偏振片52的吸收轴方向之间成角为45°(与图3结构相同，将吸收轴向左旋转45°时吸收轴将与滞相轴重合)。
使实施例的影像观看设备的液晶显示器显示白色图像并测量其亮度，结果如表1所示。
(比较例1)
除了使实施例中1/4波片的迟相轴方向和吸收型直线偏振片所成的角度为135°之外，与实施例相同地制造影像观看设备(将图4中出射光变为右旋圆偏振光的结构)。该结构中，虽然从圆偏振光光源射出的右旋圆偏振光被波片变为直线偏振光，但由于其振动面与吸收型直线偏振片的吸收轴方向一致，绝大部分不透过吸收型直线偏振片。因此偏振光大部分到达不了液晶面板。使比较例1的影像观看设备的液晶显示器显示白色图像并测量其亮度，结果如表1所示。
(比较例2)
除了未使用实施例中1/4波片之外，与实施例相同地制造影像观看设备(变为移除图3中的1/4波片32后的结构)。使比较例2的影像观看设备的液晶显示器显示白色图像并测量其亮度，结果如表1所示。
(表1)
  亮度(cd/m2)
 实施例   102.9
 比较例1   18.3
 比较例2   65.3
(评价)
在实施例中，通过波片使从圆偏振光光源射出的右旋圆偏振光变换为能透过吸收型直线偏振片的直线偏振光，并使该直线偏振光射入液晶面板。由于使圆偏振光光源在无损失情况下射入液晶面板并反射，因而能够得到高亮度。
在比较例1中，通过波片使从圆偏振光光源射出的右旋圆偏振光变换为能被吸收型直线偏振片吸收的直线偏振光。因此基本没有出现透过吸收型直线偏振片并射入液晶面板的光，亮度极其低(实施例的0.18倍)。通过比较例1证实了将从圆偏振光光源射出的圆偏振光的左右颠倒的话，得到与本发明相反的效果。
在比较例2中，使从圆偏振光光源射出的右旋圆偏振光直接射入吸收型直线偏振片。由于右旋圆偏振光的约1/2透过吸收型直线偏振片，在液晶面板内反射的光的亮度为实施例的0.63倍。
(测定方法)
(白色亮度的测定)
使显示器画面显示白色图像，使用亮度计(拓普康公司制商品名“BM-5A”)在视角为1°条件下测定。

Claims (4)

1.一种影像观看设备，包括液晶显示器和设置于所述液晶显示器外部的圆偏振光光源，其特征在于，
所述液晶显示器从所述圆偏振光光源侧开始依次设置有波片、吸收型直线偏振片、液晶面板，其中的波片具有将圆偏振光变换成直线偏振光的功能；
所述液晶面板包括作为显示介质的液晶层及设置于所述液晶层的与观看侧相反一侧的反射层；
所述波片配置成使所述直线偏振光透过所述吸收型直线偏振片。
2.根据权利要求1所述的影像观看设备，其特征在于，所述波片为1/4波片。
3.根据权利要求1或2所述的影像观看设备，其特征在于，所述圆偏振光光源是在发出自然光的照明装置或采集自然光的窗口上设置有具有螺旋结构的光学薄膜而构成的光源。
4.根据权利要求3所述的影像光看设备，其特征在于，所述具有螺旋结构的光学薄膜是呈将胆甾相的液晶化合物固化而成的光学薄膜。
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