JP2000180844A - Liquid crystal display device - Google Patents
Liquid crystal display deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、液晶表示装置に
係り、特に、光利用効率を改善して高コントラスト且つ
高輝度を実現する液晶表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device which improves light use efficiency to realize high contrast and high brightness.
【0002】[0002]
【従来の技術】光変調機能を有する液晶の機能を利用し
て、さまざまな方式の液晶表示装置が提案されている。
これらの液晶表示装置は、液晶セルの入射面側及び出射
面側に、所定の偏光軸を有する直線偏光成分を選択的に
透過させる偏光板を備えている。この偏光板は、液晶表
示装置において、電界による液晶の配向の変化を可視化
させる役割を有する。液晶表示装置に用いられる偏光板
の場合、無偏光に対する単体での透過率は、一般に50
%以下である。また、アクティブマトリクス型液晶表示
装置に用いられる、99.9%以上の偏光度を有するハ
イコントラストタイプの偏光板の場合、無偏光に対する
単体での透過率は、40〜44%程度の範囲である。2. Description of the Related Art Various types of liquid crystal display devices have been proposed by utilizing the function of a liquid crystal having a light modulation function.
These liquid crystal display devices are provided with a polarizing plate on a light incident surface side and a light emitting surface side of a liquid crystal cell for selectively transmitting a linearly polarized light component having a predetermined polarization axis. This polarizing plate has a role of visualizing a change in the orientation of liquid crystal due to an electric field in a liquid crystal display device. In the case of a polarizing plate used for a liquid crystal display device, the transmittance of non-polarized light alone is generally 50%.
% Or less. Further, in the case of a high-contrast type polarizing plate having a degree of polarization of 99.9% or more used in an active matrix type liquid crystal display device, the transmittance of non-polarized light alone is in the range of about 40 to 44%. .
【0003】しかしながら、このような偏光板は、以下
のような問題点を有する。[0003] However, such a polarizing plate has the following problems.
【0004】すなわち、実用的な直線偏光を得ようとす
る場合、偏光板は、偏光板自体の透過軸と平行な偏光軸
を有する直線偏光成分のみを透過させ、他の偏光成分を
吸収してしまうため、光の利用効率が少なくとも1/2
以下に制約されるといった問題がある。That is, in order to obtain practical linearly polarized light, the polarizing plate transmits only a linearly polarized light component having a polarization axis parallel to the transmission axis of the polarizing plate itself, and absorbs other polarized light components. The light utilization efficiency is at least 1 /
There is a problem that it is restricted as follows.
【0005】このため、近年、光源からの光の利用効率
を改善するために、偏光板の透過軸に平行な偏光軸を有
する直線偏光成分を取り出すとともに他の偏光成分を吸
収することなく光源側に反射して戻し、再利用する偏光
選択分離板を利用した液晶表示装置が提案されている。For this reason, in recent years, in order to improve the utilization efficiency of light from the light source, a linearly polarized light component having a polarization axis parallel to the transmission axis of the polarizing plate is taken out and the light source side is absorbed without absorbing other polarized light components. There has been proposed a liquid crystal display device using a polarization selective separation plate that reflects light back to and reuses it.
【0006】この偏光選択分離板としては、コレステリ
ック液晶の円偏光選択反射効果を用い、透過した方の円
偏光を1/4λ位相差板を介して所定の偏光軸を有する
直線偏光に変換する方式のものや、屈折率の異なる位相
差膜を積層した方式のものなどが実用化されている。This polarization selective separation plate uses a circularly polarized light selective reflection effect of cholesteric liquid crystal, and converts the transmitted circularly polarized light into linearly polarized light having a predetermined polarization axis via a 1 / λ phase difference plate. And a method in which retardation films having different refractive indices are laminated have been put to practical use.
【0007】一般に、偏光選択分離板の透過軸は、光利
用効率が最大になるように、液晶セルの入射面側に配置
された偏光板の透過軸に平行となるように配置されてい
る。Generally, the transmission axis of the polarization selective separation plate is arranged so as to be parallel to the transmission axis of the polarization plate disposed on the incident surface side of the liquid crystal cell so that the light use efficiency is maximized.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上述したような偏光選
択分離板を透過した光は、部分偏光である。すなわち、
偏光選択分離板を透過した光の偏光度が99.9%以上
であれば、完全な直線偏光とみなすことができ、実用
上、液晶セルの入射面側に配置されるべき偏光板は不要
となる。しかしながら、現実には、偏光選択分離板を透
過した光の偏光度は、70〜90%程度であるため、入
射面側に偏光板を配置する必要がある。The light transmitted through the polarization selective separation plate as described above is partially polarized light. That is,
If the degree of polarization of the light transmitted through the polarization selective separation plate is 99.9% or more, it can be regarded as perfect linearly polarized light, and a polarizing plate to be disposed on the incident surface side of the liquid crystal cell is practically unnecessary. Become. However, in reality, the degree of polarization of light transmitted through the polarization selective separation plate is about 70 to 90%, and therefore, it is necessary to dispose the polarization plate on the incident surface side.
【0009】ただし、このような部分偏光と入射面側偏
光板とを組み合わせて用いた場合、液晶表示装置のコン
トラスト比は、原理上向上する。しかしながら、現状の
液晶表示装置でも既にコントラスト比300程度と十分
であること、また、現在主流のカラー型液晶表示装置に
用いられる顔料分散タイプのカラーフィルタが300〜
500程度の消偏特性を有しているためこれ以上は顕著
なコントラスト比の向上は見込めない、などの理由によ
り、従来の技術では、入射側偏光板に入射する入射光が
部分偏光であるという特徴を十分活用しきれていない問
題がある。However, when such a partially polarized light is used in combination with the incident-surface-side polarizing plate, the contrast ratio of the liquid crystal display device is improved in principle. However, the contrast ratio of about 300 is sufficient even in the current liquid crystal display device, and the pigment dispersion type color filter used in the currently mainstream color liquid crystal display device is 300 to 300.
According to the conventional technology, the incident light incident on the incident-side polarizing plate is a partially polarized light because, for example, it has a depolarization characteristic of about 500 and a remarkable improvement in contrast ratio cannot be expected any more. There is a problem that features are not fully utilized.
【0010】一般に、偏光板において、偏光度と透過率
とはトレードオフの関係があることが知られている。こ
のため、偏光板の偏光度及び透過率は、液晶表示装置の
設計に応じて決定される。偏光板に求められる特性とし
ては、偏光度及び透過率をより高いレベルで両立できる
ことである。In general, it is known that the degree of polarization and the transmittance of a polarizing plate have a trade-off relationship. Therefore, the degree of polarization and transmittance of the polarizing plate are determined according to the design of the liquid crystal display device. The characteristics required of the polarizing plate are that the degree of polarization and the transmittance can be both achieved at a higher level.
【0011】アクティブマトリクス型液晶表示装置に適
用される偏光板においては、光源を無偏光とした場合、
偏光度99.9%程度が必要であり、このとき、最も一
般的に利用されているヨウ素系ハイコントラスト偏光板
の単体の無偏光に対する透過率は、40〜44%程度で
ある。すなわち、偏光板の偏光度を低下させることがで
きれば、その分を透過率の向上に寄与させることがで
き、光利用効率を改善することができる。しかしなが
ら、現在の光源を無偏光とした場合、偏光板の偏光度を
低下させると、顕著に液晶表示装置のコントラスト比が
低下するので、実用的ではないという問題がある。In a polarizing plate applied to an active matrix type liquid crystal display device, when the light source is non-polarized light,
The degree of polarization is required to be about 99.9%. At this time, the transmittance of the most commonly used iodine-based high-contrast polarizing plate for non-polarized light is about 40 to 44%. That is, if the degree of polarization of the polarizing plate can be reduced, it can contribute to the improvement of the transmittance, and the light use efficiency can be improved. However, when the current light source is non-polarized light, if the degree of polarization of the polarizing plate is reduced, the contrast ratio of the liquid crystal display device is remarkably reduced, which is not practical.
【0012】この発明の目的は、上述した問題点に鑑み
なされたものであって、高コントラスト且つ高輝度な画
像を表示できる液晶表示装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a liquid crystal display capable of displaying a high-contrast and high-luminance image in view of the above-mentioned problems.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、請求項1に記載の発明によれば、光源
と、一対の基板間に液晶を挟持し、光変調機能を有する
液晶セルと、前記光源からの光ビームが入射する前記液
晶セルの入射側に偏光子として配置され、無偏光ビーム
に対して透過率Y1及び偏光度P1を有する第1偏光板
と、前記液晶セルの出射側に検光子として配置され、無
偏光ビームに対して透過率Y2及び偏光度P2を有する
第2偏光板と、前記光源と前記第1偏光板との間に配置
され、前記光源からの光ビームのうちの所定の偏光成分
のみを透過する透過軸を有するとともに他の偏光成分を
前記光源側に反射する偏光選択分離板と、を備えた光透
過型の液晶表示装置において、前記偏光選択分離板は、
その前記透過軸が前記第1偏光板の透過軸に平行となる
ように配置され、前記第1偏光板に入射する光の偏光程
度aをa>1/2とするとともに、前記第1偏光板の偏
光度P1、及び前記第2偏光板の偏光度P2がP1<P
2の関係を満足することを特徴とする液晶表示装置が提
供される。According to the first aspect of the present invention, a liquid crystal is interposed between a light source and a pair of substrates, and has a light modulation function. A liquid crystal cell, a first polarizer disposed as a polarizer on an incident side of the liquid crystal cell on which a light beam from the light source is incident, and having a transmittance Y1 and a degree of polarization P1 with respect to an unpolarized beam; A second polarizing plate having a transmittance Y2 and a degree of polarization P2 with respect to an unpolarized beam, disposed between the light source and the first polarizing plate; A polarization selective separation plate having a transmission axis for transmitting only a predetermined polarization component of the light beam and reflecting another polarization component to the light source side; The separation plate
The transmission axis is arranged so as to be parallel to the transmission axis of the first polarizing plate, the degree of polarization a of light incident on the first polarizing plate is set to a> 1/2, and the first polarizing plate is set. And the degree of polarization P2 of the second polarizer is P1 <P
A liquid crystal display device characterized by satisfying the relationship 2 is provided.
【0014】また、請求項2に記載の発明によれば、光
源と、一対の基板間に液晶を挟持し、光変調機能を有す
る液晶セルと、前記光源からの光ビームが入射する前記
液晶セルの入射側に偏光子として配置され、無偏光ビー
ムに対して透過率Y1及び偏光度P1を有する第1偏光
板と、前記液晶セルの出射側に検光子として配置され、
無偏光ビームに対して透過率Y2及び偏光度P2を有す
る第2偏光板と、前記光源と前記第1偏光板との間に配
置され、前記光源からの光ビームのうちの所定の偏光成
分のみを透過する透過軸を有するとともに他の偏光成分
を前記光源側に反射する偏光選択分離板と、を備えた光
透過型の液晶表示装置において、前記偏光選択分離板
は、その前記透過軸が前記第1偏光板の透過軸に平行と
なるように配置され、前記第1偏光板に入射する光の偏
光程度aをa>1/2とするとともに、前記第1偏光板
の透過率Y1、及び前記第2偏光板の透過率Y2がY1
>Y2の関係を満足することを特徴とする液晶表示装置
が提供される。According to the second aspect of the present invention, a liquid crystal cell having a light source, a liquid crystal sandwiched between a pair of substrates and having a light modulation function, and the liquid crystal cell to which a light beam from the light source is incident A first polarizer having a transmittance Y1 and a degree of polarization P1 with respect to a non-polarized beam for the unpolarized beam; and a first polarizer arranged as an analyzer on the exit side of the liquid crystal cell;
A second polarizing plate having a transmittance Y2 and a degree of polarization P2 with respect to an unpolarized beam; and a predetermined polarizing component of the light beam from the light source, which is disposed between the light source and the first polarizing plate. And a polarization selective separation plate having a transmission axis for transmitting light and reflecting another polarization component to the light source side, wherein the polarization selective separation plate has the transmission axis of the It is disposed so as to be parallel to the transmission axis of the first polarizing plate, the degree of polarization a of light incident on the first polarizing plate is set to a> 1/2, the transmittance Y1 of the first polarizing plate, and The transmittance Y2 of the second polarizing plate is Y1
> Y2 is provided.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下、この発明の液晶表示装置の
一実施の形態について図面を参照して説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the liquid crystal display device of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0016】図1は、この発明の液晶表示装置の構造を
概略的に示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view schematically showing the structure of the liquid crystal display device of the present invention.
【0017】図1に示すように、液晶表示装置1は、光
源部10と、光変調機能を有する液晶を有する液晶セル
20と、液晶セル20からの光が入射する液晶セル20
の入射面側に偏光子として配置された第1偏光板30
と、液晶セル20の出射面側に検光子として配置された
第2偏光板40と、光源部10と第1偏光板30との間
に配置され、光源部10からの光のうちの所定の偏光成
分のみを透過する透過軸を有するとともに他の偏光成分
を光源部側に反射する偏光選択分離板50と、を備えて
いる。As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device 1 includes a light source unit 10, a liquid crystal cell 20 having a liquid crystal having a light modulation function, and a liquid crystal cell 20 into which light from the liquid crystal cell 20 is incident.
Polarizing plate 30 disposed as a polarizer on the incident surface side of
A second polarizer 40 disposed as an analyzer on the exit surface side of the liquid crystal cell 20, and a second polarizer 40 disposed between the light source unit 10 and the first polarizer 30. A polarization selective separation plate 50 having a transmission axis that transmits only the polarized light component and reflecting other polarized light components toward the light source unit.
【0018】光源部10は、アクリル樹脂から成る拡散
部としての薄板状の導光板11と、この導光板11の短
手端面に配置された光源としての冷陰極管12と、冷陰
極管12の周囲を包囲して冷陰極管12からの光を導光
板11の端面に向けて反射させる反射板13と、導光板
11の裏面側に配置され、導光板11内を伝播する光を
選択的に主表面から出射させるよう乳白色のドットパタ
ーンなどが印刷形成された反射シート14とを備えて構
成される。The light source unit 10 includes a thin light guide plate 11 as a diffusion unit made of an acrylic resin, a cold cathode tube 12 as a light source disposed on a short end face of the light guide plate 11, and a cold cathode tube 12. A reflection plate 13 surrounding the periphery and reflecting light from the cold cathode tube 12 toward the end face of the light guide plate 11; and a reflection plate 13 disposed on the back side of the light guide plate 11 to selectively transmit light propagating in the light guide plate 11. A reflection sheet 14 on which a milky white dot pattern or the like is printed so as to emit light from the main surface.
【0019】液晶セル20は、アレイ基板と、アレイ基
板に対向配置された対向基板と、アレイ基板と対向基板
との間に配置された液晶組成物60とを有している。The liquid crystal cell 20 has an array substrate, a counter substrate disposed opposite to the array substrate, and a liquid crystal composition 60 disposed between the array substrate and the counter substrate.
【0020】アレイ基板は、ガラスからなる0.7mm
厚の透明絶縁基板21上に、図示しないがマトリクス状
に配置される1024×3本の信号線及び768本の走
査線と、信号線と走査線との交点近傍に配置されるスイ
ッチ素子としてのTFT22と、TFT22に接続され
るITOから構成される画素電極23と、液晶組成物6
0に含まれる液晶分子を所定の方向に配向する配向膜2
4とを備えて構成される。The array substrate is made of glass of 0.7 mm
Although not shown, 1024 × 3 signal lines and 768 scanning lines arranged in a matrix pattern on a thick transparent insulating substrate 21, and switch elements arranged near intersections of the signal lines and the scanning lines A TFT 22; a pixel electrode 23 composed of ITO connected to the TFT 22;
Film 2 for orienting liquid crystal molecules contained in liquid crystal molecules in a predetermined direction
4 is provided.
【0021】対向基板は、ガラスからなる0.7mm厚
の透明絶縁性基板25上に、画素電極23に対向したI
TOから構成される対向電極26と、液晶組成物60に
含まれる液晶分子を所定の方向に配向する配向膜27と
を備えて構成される。The opposing substrate is a transparent insulating substrate 25 made of glass and having a thickness of 0.7 mm.
It comprises a counter electrode 26 made of TO and an alignment film 27 for aligning liquid crystal molecules contained in the liquid crystal composition 60 in a predetermined direction.
【0022】アレイ基板と対向基板との間に挟持される
液晶組成物60は、例えばTN型の液晶組成物である。The liquid crystal composition 60 sandwiched between the array substrate and the counter substrate is, for example, a TN type liquid crystal composition.
【0023】第1偏光板30は、その透過軸が所定の方
向に向くように配置されている。また、第2偏光板40
は、その透過軸が第1偏光板30の透過軸に対して直交
するように配置されている。The first polarizing plate 30 is arranged so that its transmission axis is oriented in a predetermined direction. Also, the second polarizing plate 40
Are arranged such that their transmission axes are orthogonal to the transmission axis of the first polarizing plate 30.
【0024】偏光選択分離板50は、たとえば、コレス
テリック液晶層を有し、この液晶層による円偏光選択反
射効果を用い、透過した方の円偏光を1/4λ位相差板
を介して所定の偏光軸を有する直線偏光に変換する。ま
た、この偏光選択分離板50として、少なくとも2種類
の屈折率の異なる位相差膜を積層した構造のものを適用
しても良い。The polarization selective separation plate 50 has, for example, a cholesteric liquid crystal layer, and uses the circular polarization selective reflection effect of this liquid crystal layer to convert the transmitted circularly polarized light to a predetermined polarization through a λλ phase difference plate. Convert to linearly polarized light with axis. In addition, as the polarization selective separation plate 50, one having a structure in which at least two types of retardation films having different refractive indexes are stacked may be applied.
【0025】すなわち、この偏光選択分離板50は、光
源部10からの光のうち、所定の偏光軸を有する偏光成
分の光のみ透過し、他の偏光成分を光源部10側に反射
する。偏光選択分離板50は、例えば、光源部10から
の光のうち、P偏光成分を透過し、S偏光成分を吸収す
ることなく光源部10側に反射して、再利用する。偏光
選択分離板50を透過した光は、完全な直線偏光ではな
く、偏光程度が70〜90%の部分偏光である。That is, the polarization selective separation plate 50 transmits only the polarized light component having a predetermined polarization axis out of the light from the light source unit 10 and reflects the other polarized light components to the light source unit 10 side. The polarization selective separation plate 50 transmits, for example, the P-polarized light component of the light from the light source unit 10, reflects the light toward the light source unit 10 without absorbing the S-polarized light component, and reuses the light. The light transmitted through the polarization selective separation plate 50 is not completely linearly polarized light, but is partially polarized light having a degree of polarization of 70 to 90%.
【0026】この偏光選択分離板50は、透過した光の
偏光軸が第1偏光板30の透過軸に平行となるように配
置されている。The polarization selective separation plate 50 is disposed such that the polarization axis of the transmitted light is parallel to the transmission axis of the first polarization plate 30.
【0027】ところで、上述した液晶表示装置1に適用
される第1偏光板30及び第2偏光板40の透過率と偏
光度は、以下の条件を満足するように設定されている。By the way, the transmittance and the degree of polarization of the first polarizing plate 30 and the second polarizing plate 40 applied to the above-described liquid crystal display device 1 are set so as to satisfy the following conditions.
【0028】すなわち、偏光板の透過率は、偏光板の透
過軸に平行な理想直線偏光を入射させたときの透過率T
trans.と、透過軸に直交する吸収軸に平行な理想直線偏
光を入射させたときの透過率Tabs.とがあり、Ttrans.
=1、Tabs.=0が理想である。That is, the transmittance of the polarizing plate is the transmittance T when ideal linearly polarized light parallel to the transmission axis of the polarizing plate is incident.
trans. and transmittance T abs. when an ideal linearly polarized light parallel to the absorption axis perpendicular to the transmission axis is incident .
= 1 and T abs. = 0 are ideal.
【0029】ここで、白色光に対する透過率は、視感度
補正値を乗じた透過率Yで表し、2枚の偏光板を組み合
わせた時の透過率は、互いの透過軸が平行な場合、Y
paraで表し、互いに透過軸が直交する場合、Ycross で
表すとする。Here, the transmittance for white light is represented by a transmittance Y multiplied by a visibility correction value, and the transmittance when two polarizing plates are combined is Y when the transmission axes are parallel to each other.
When the transmission axes are perpendicular to each other and represented by para , they are represented by Y cross .
【0030】いま、一般的な自然光で2枚の偏光板が同
じ特性の場合を考えると、以下の式が与えられる。 Y=(Ttrans.+Tabs.)/2 (1) Ypara=(Ttrans. 2+Tabs. 2)/2 (2) Ycross =Ttrans.・Tabs. (3) 偏光板の偏光度Pは、 P=(Ttrans.−Tabs.)/(Ttrans.+Tabs.) (4) より、 P2 =(Ypara−Ycross )/(Ypara+Ycross ) (5) と表される。Now, considering the case where two polarizing plates have the same characteristics with general natural light, the following equation is given. Y = (T trans. + T abs. ) / 2 (1) Y para = (T trans. 2 + T abs. 2 ) / 2 (2) Y cross = T trans. · T abs. (3) Polarization of polarizing plate From the equation P = (T trans. −T abs. ) / (T trans. + T abs. ) (4), P 2 = (Y para −Y cross ) / (Y para + Y cross ) (5) expressed.
【0031】次に、偏光板への入射光が部分偏光で、偏
光板の特性がそれぞれ異なる場合を考える。Next, consider a case where the light incident on the polarizing plate is partially polarized light and the characteristics of the polarizing plate are different.
【0032】光源の輝度をL、偏光板に入射する入射光
の偏光程度を表す実数をa(但し、0<a<1)とする
と、液晶セルの入射面側に配置された第1偏光板に入射
する入射光のうち、第1偏光板の透過軸に平行な偏光軸
を有する偏光成分の強度は、 a・L で表され、第1偏光板の透過軸に直交する偏光軸をゆす
る偏光成分の強度は、 (1−a)・L で表される。無偏光の場合、a=1/2となる。Assuming that the luminance of the light source is L and the real number representing the degree of polarization of the incident light incident on the polarizer is a (where 0 <a <1), the first polarizer disposed on the incident surface side of the liquid crystal cell The intensity of a polarized light component having a polarization axis parallel to the transmission axis of the first polarizing plate of the incident light incident on the first polarizing plate is represented by a · L, and displaces the polarization axis orthogonal to the transmission axis of the first polarizing plate. The intensity of the polarized light component is represented by (1-a) · L. In the case of non-polarized light, a = 1/2.
【0033】また、液晶セルの入射面側に配置された第
1偏光板の透過率について、第1偏光板の透過軸に平行
な方向の透過率をT1trans.、第1偏光板の吸収軸に平
行な方向の透過率をT1abs.とし、液晶セルの出射面側
に配置された第2偏光板の透過率について、第2偏光板
の透過軸に平行な方向の透過率をT2trans.、第2偏光
板の吸収軸に平行な方向の透過率をT2abs.とすると、
第1偏光板及び第2偏光板の透過軸が互いに平行な場
合、第2偏光板を透過した光の輝度Yparaは、(1)、
(2)、及び(3)より、以下のように表される。 Ypara={a・T1trans.・T2trans. +(1−a)・T1abs.・T2abs.}・L (6) また、第1偏光板及び第2偏光板の透過軸が互いに直交
する場合、第2偏光板を透過した光の輝度Ycross は、
同様に、以下のように表される。 Ycross ={a・T1trans.・T2abs. +(1−a)・T1abs.・T2trans.}・L (7) このとき、偏光度P’は、(5)より、以下のように表
される。 P’2 =(T2trans.−T2abs.)/(T2trans.+T2abs.) ・{a・T1trans.−(1−a)・T1abs.} /{a・T1trans.+(1−a)・T1abs.} (8) いま、従来の液晶表示装置の構造を考える。つまり、光
源は、無偏光、すなわち、 a=1/2 で、且つ、第1偏光板及び第2偏光板は同じ特性、すな
わち、 T1trans.=T2trans. T1abs.=T2abs. であるとき、(8)は、 P2 ={(T1trans.−T1abs.)/(T1trans.+T1abs.)}2 (9) となり、(4)が導かれる。As for the transmittance of the first polarizing plate disposed on the incident surface side of the liquid crystal cell, the transmittance in the direction parallel to the transmission axis of the first polarizing plate is represented by T1 trans. Is defined as T1 abs., And the transmittance of the second polarizing plate disposed on the exit surface side of the liquid crystal cell in the direction parallel to the transmission axis of the second polarizing plate is defined as T2 trans. If the transmittance in the direction parallel to the absorption axis of the second polarizing plate is T2 abs.
When the transmission axes of the first polarizing plate and the second polarizing plate are parallel to each other, the luminance Y para of the light transmitted through the second polarizing plate is (1),
From (2) and (3), they are expressed as follows. Y para = {a · T1 trans. · T2 trans. + (1-a) · T1 abs. · T2 abs. } · L (6) Further, the transmission axes of the first polarizing plate and the second polarizing plate are orthogonal to each other. In this case, the luminance Y cross of the light transmitted through the second polarizing plate is
Similarly, it is expressed as follows. Y cross = {a · T1 trans. · T2 abs. + (1-a) · T1 abs. · T2 trans. } · L (7) At this time, the degree of polarization P ′ is obtained from (5) as follows: Is represented by P '2 = (T2 trans -T2 abs..) / · (T2 trans + T2 abs..) {A · T1 trans -.. (1-a) · T1 abs}. / {A · T1 trans + (1 −a) · T1 abs. } (8) Now, consider the structure of a conventional liquid crystal display device. That is, the light source is non-polarized light, that is, a = 1/2, and the first polarizer and the second polarizer have the same characteristics, that is, T1 trans. = T2 trans. T1 abs. = T2 abs. when, (8), P 2 = {(T1 trans . -T1 abs.) / (T1 trans. + T1 abs.)} 2 (9) , and the (4) is guided.
【0034】ここで、液晶表示装置のコントラスト比を
従来と同じにするためには、 P=P’ (10) という条件が必要であるので、(8)、(9)、及び
(10)より、以下の関係が得られる。 (T2trans.−T2abs.)/(T2trans.+T2abs.) ・{a・T1trans.−(1−a)・T1abs.} /{a・T1trans.+(1−a)・T1abs.} ={(Ttrans.−Tabs.)/(Ttrans.+Tabs.)}2 (11) (11)を整理すると、 a/(1−a) =(T2trans./T2abs.)/(T1trans./T1abs.) (12) となる。Here, in order to make the contrast ratio of the liquid crystal display device the same as in the prior art, the condition of P = P '(10) is necessary, so that (8), (9) and (10) The following relationship is obtained. (T2 trans. -T2 abs. ) / (T2 trans. + T2 abs. ) · {A · T1 trans .-(1-a) · T1 abs. } / {A · T1 trans. + (1-a) · T1 abs. } = {(T trans.− T abs. ) / (T trans. + T abs. )} 2 (11) When (11) is arranged, a / (1−a) = (T2 trans./T2 ) abs. ) / (T1 trans./T1 abs. ) (12)
【0035】つまり、a>1/2(すなわち、光源が偏
光であり、且つその偏光軸と第1偏光板の透過軸が一致
する)の場合は、 (T2trans./T2abs.)>(T1trans./T1abs.) (13) の関係が成り立つ。That is, if a> 1/2 (that is, the light source is polarized light and its polarization axis coincides with the transmission axis of the first polarizer), then (T2 trans. / T2 abs. )> ( T1 trans. / T1 abs. ) (13) holds.
【0036】偏光板の単体偏光度Pは、 P=(Ttrans.−Tabs.)/(Ttrans.+Tabs.) (4) で表されるが、通常、Ttrans.≫Tabs.の関係があるの
で、(4)は、 P≒(1−2・Tabs./Ttrans.) (15) と近似できる。The degree of single polarization P of the polarizing plate is represented by P = (T trans.− T abs. ) / (T trans. + T abs. ) (4), but usually T trans. ≫T abs. (4) can be approximated as P ≒ (1-2 · T abs. / T trans. ) (15)
【0037】したがって、(13)及び(15)の関係
から、 P1<P2 (17) が導かれる。Therefore, from the relations (13) and (15), P1 <P2 (17) is derived.
【0038】ところで、この実施の形態の液晶表示装置
に適用される偏光板は、ヨウ素系ハイコントラストタイ
プ偏光板であり、図2に示すような偏光度−透過率特性
を有する。偏光板の透過率と偏光度との間には、トレー
ドオフの関係がある。すなわち、図2に示したように、
偏光板は、透過率を向上させると、偏光度が低下し、偏
光度を向上させると、透過率が低下する特性を有してい
る。このため、偏光板の偏光度及び透過率は、液晶表示
装置の設計に応じて決定される。Incidentally, the polarizing plate applied to the liquid crystal display device of this embodiment is an iodine-based high-contrast type polarizing plate and has a degree of polarization-transmittance characteristic as shown in FIG. There is a trade-off between the transmittance of the polarizing plate and the degree of polarization. That is, as shown in FIG.
The polarizing plate has such a property that when the transmittance is improved, the degree of polarization is reduced, and when the degree of polarization is improved, the transmittance is reduced. Therefore, the degree of polarization and transmittance of the polarizing plate are determined according to the design of the liquid crystal display device.
【0039】第1偏光板に入射する光が自然光の場合、
a=1/2であるので、要求される偏光板の偏光度P
は、99.9%となる。このとき、図2に示すように、
偏光板の透過率は、43.7%である。When the light incident on the first polarizing plate is natural light,
Since a = 1/2, the required polarization degree P of the polarizing plate
Is 99.9%. At this time, as shown in FIG.
The transmittance of the polarizing plate is 43.7%.
【0040】一方、第1偏光板に入射する光が部分偏光
の場合、すなわち、図1に示したように、光源部10と
第1偏光板30との間に偏光選択分離板50を配置して
光源部10からの自然光を第1偏光板30の透過軸に平
行な偏光軸を有する直線偏光にある程度変換した場合、
第1偏光板30への入射光の偏光程度aは、0.9程度
となる。On the other hand, when the light incident on the first polarizing plate is a partially polarized light, that is, as shown in FIG. 1, a polarization selective separation plate 50 is disposed between the light source unit 10 and the first polarizing plate 30. When natural light from the light source unit 10 is converted to linearly polarized light having a polarization axis parallel to the transmission axis of the first polarizing plate 30 to some extent,
The degree a of polarization of the light incident on the first polarizing plate 30 is about 0.9.
【0041】この場合、条件(10)、及び式(12)
及び(15)より、P=99.1%となり、約1桁弱の
偏光度を低下させることができる。このとき、図2に示
すように、偏光板の透過率を45.3%に向上できる。In this case, the condition (10) and the expression (12)
From (15), P = 99.1%, and the degree of polarization can be reduced by about one digit. At this time, as shown in FIG. 2, the transmittance of the polarizing plate can be improved to 45.3%.
【0042】上述したような検討結果に基づいて、実際
に液晶表示装置を試作し、評価した。ここでは、偏光選
択分離板の有無と、2種類の第1偏光板との組み合わせ
により、液晶表示装置の表示画像の輝度及びコントラス
ト比を評価した。On the basis of the above-described examination results, a liquid crystal display device was actually manufactured and evaluated. Here, the brightness and contrast ratio of the display image of the liquid crystal display device were evaluated based on the combination of the presence or absence of the polarization selective separation plate and the two types of first polarization plates.
【0043】図3は、3つの比較例、及びこの発明の実
施の形態の構成とそれぞれの評価結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing three comparative examples, a configuration of the embodiment of the present invention, and respective evaluation results.
【0044】すなわち、比較例1は、偏光選択分離板を
用いていないため、第1偏光板への入射光の偏光程度a
が0.5であり、第1偏光板及び第2偏光板の偏光度P
をともに99.9%とした。このときに得られた表示画
像の輝度は、200であり、コントラスト比は、300
であった。That is, in Comparative Example 1, since the polarization selective separation plate was not used, the degree of polarization of the incident light on the first polarization plate was a
Is 0.5, and the degree of polarization P of the first and second polarizers is
Were both 99.9%. The luminance of the display image obtained at this time is 200, and the contrast ratio is 300
Met.
【0045】比較例2は、偏光選択分離板を用いていな
いため、第1偏光板への入射光の偏光程度aが0.5で
あり、第1偏光板の偏光度Pを99.1%とし、第2偏
光板の偏光度Pを99.9%とした。このときに得られ
た表示画像の輝度は、比較例1と比較して、若干向上す
るものの、入射光が無偏光であるので(a=0.5)、
コントラスト比は、30となり、約1桁低下してしま
う。このため、この比較例2のような構成は実用的では
ない。In Comparative Example 2, since the polarization selective separation plate was not used, the degree of polarization a of the incident light on the first polarizing plate was 0.5, and the degree of polarization P of the first polarizing plate was 99.1%. And the degree of polarization P of the second polarizing plate was set to 99.9%. Although the brightness of the display image obtained at this time is slightly improved as compared with Comparative Example 1, since the incident light is non-polarized (a = 0.5),
The contrast ratio becomes 30, which is about one digit lower. Therefore, the configuration as in Comparative Example 2 is not practical.
【0046】比較例3は、偏光選択分離板を用いている
ため、第1偏光板への入射光の偏光程度aが0.9であ
り、第1偏光板及び第2偏光板の偏光度Pを99.9%
とした。この比較例3の構成では、偏光選択分離板を用
いているため、光の利用効率は改善される。このため、
このときに得られた表示画像の輝度は、比較例1と比較
して、約35%向上した。また、コントラスト比につい
ては、比較例1と同等の300となった。入射光が偏向
しているのにもかかわらず、コントラスト比が比較例1
と比べて向上していない理由は、この実施の形態で使用
した顔料分散タイプのカラーフィルタの消偏特性が一般
に300程度しかないため、それ以上のコントラスト改
善効果が期待できないためと思われる。In Comparative Example 3, since the polarization selective separation plate was used, the degree of polarization a of the light incident on the first polarization plate was 0.9, and the polarization degree P of the first and second polarization plates was 0.9. 99.9%
And In the configuration of Comparative Example 3, since the polarization selective separation plate is used, the light use efficiency is improved. For this reason,
The brightness of the display image obtained at this time was improved by about 35% as compared with Comparative Example 1. Further, the contrast ratio was 300, which is equivalent to that of Comparative Example 1. The contrast ratio is comparative example 1 despite the incident light being deflected.
It is considered that the reason why it is not improved is that the depolarization characteristic of the pigment dispersion type color filter used in this embodiment is generally only about 300, so that a further improvement in contrast cannot be expected.
【0047】一方、この発明の実施の形態では、偏光選
択分離板を用いているため、第1偏光板への入射光の偏
光程度aが0.9であり、第1偏光板の偏光度Pを9
9.1%とし、第2偏光板の偏光度Pを99.9%とし
た。この実施の形態の構成では、偏光選択分離板を用い
ているため、光の利用効率は改善される。このため、こ
のときに得られた表示画像の輝度は、比較例1と比較し
て、約40%向上する。また、コントラスト比は、30
0となり、比較例1と同等の値を維持することが可能と
なる。このコントラスト比は、300以上を規格とする
範囲内であり、十分実用的である。On the other hand, in the embodiment of the present invention, since the polarization selective separating plate is used, the degree of polarization a of the incident light on the first polarizing plate is 0.9, and the degree of polarization P of the first polarizing plate is 0.9. 9
9.1%, and the degree of polarization P of the second polarizing plate was 99.9%. In the configuration of this embodiment, the use efficiency of light is improved because the polarization selective separation plate is used. Therefore, the brightness of the display image obtained at this time is improved by about 40% as compared with Comparative Example 1. The contrast ratio is 30
0, which makes it possible to maintain the same value as in Comparative Example 1. This contrast ratio falls within a range of 300 or more, which is sufficiently practical.
【0048】上述したように、この発明の液晶表示装置
によれば、光源部と、液晶セルの入射面側に配置された
第1偏光板との間に、偏光選択分離板を備え、光源部か
らの自然光を第1偏光板の透過軸に平行な偏光軸を有す
る部分偏光に変換することにより、光源部からの光の利
用効率を改善することが可能となる。また、偏光選択分
離板を透過した光(部分偏光)の偏光程度aを向上する
ことにより、この部分偏光が入射する第1偏光板の偏光
度Pを低下させることが可能となり、これにより、第1
偏光板の透過率を向上することが可能となる。As described above, according to the liquid crystal display device of the present invention, the polarization selective separation plate is provided between the light source unit and the first polarizing plate disposed on the incident surface side of the liquid crystal cell. Is converted into partial polarized light having a polarization axis parallel to the transmission axis of the first polarizing plate, thereby making it possible to improve the use efficiency of light from the light source unit. Further, by improving the degree of polarization a of the light (partially polarized light) transmitted through the polarization selective separation plate, it becomes possible to reduce the degree of polarization P of the first polarizing plate on which the partial polarized light is incident. 1
It is possible to improve the transmittance of the polarizing plate.
【0049】したがって、光源からの光は、偏光選択分
離板を通過する際に部分偏光に変換され、第1偏光板、
液晶セル、及び第2偏光板を透過した光によって形成さ
れる表示画像の輝度を向上することが可能となり、同時
に、十分なコントラスト比も確保することができる。Accordingly, the light from the light source is converted into partial polarization when passing through the polarization selective separation plate, and the first polarization plate,
The brightness of a display image formed by the light transmitted through the liquid crystal cell and the second polarizing plate can be improved, and at the same time, a sufficient contrast ratio can be secured.
【0050】[0050]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、高コントラスト且つ高輝度な画像を表示できる液晶
表示装置を提供することができる。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a liquid crystal display device capable of displaying a high-contrast and high-luminance image.
【図1】図1は、この発明の一実施の形態に係る液晶表
示装置の構造を概略的に示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view schematically showing a structure of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
【図2】図2は、図1に示した液晶表示装置に適用され
る偏光板の偏光度−透過率特性を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a polarization degree-transmittance characteristic of a polarizing plate applied to the liquid crystal display device illustrated in FIG.
【図3】図3は、比較例、及びこの発明の実施の形態の
構成とそれぞれの評価結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a comparative example and an embodiment of the present invention, and respective evaluation results.
1…液晶表示装置 10…光源部 20…液晶セル 30…第1偏光板 40…第2偏光板 50…偏光選択分離板 60…液晶組成物 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal display device 10 ... Light source part 20 ... Liquid crystal cell 30 ... First polarizing plate 40 ... Second polarizing plate 50 ... Polarization selective separation plate 60 ... Liquid crystal composition
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H049 BA02 BA03 BA05 BA07 BA27 BA43 BB03 BC22 2H091 FA08X FA08Z FA10Z FA11Z FA14Z FA23Z FA31Z FA41Z FA42Z FB02 FD06 FD07 FD08 FD10 GA13 HA07 LA03 LA17 5G435 AA02 AA03 BB12 BB15 CC09 DD13 DD14 EE27 FF03 FF05 FF08 GG12 GG24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference) 2H049 BA02 BA03 BA05 BA07 BA27 BA43 BB03 BC22 2H091 FA08X FA08Z FA10Z FA11Z FA14Z FA23Z FA31Z FA41Z FA42Z FB02 FD06 FD07 FD08 FD10 GA13 HA07 LA03 LA17 5G435 AA02 BB03 CB03 FF05 FF08 GG12 GG24
Claims (6)
セルと、 前記光源からの光が入射する前記液晶セルの入射側に偏
光子として配置され、無偏光に対して透過率Y1及び偏
光度P1を有する第1偏光板と、 前記液晶セルの出射側に検光子として配置され、無偏光
に対して透過率Y2及び偏光度P2を有する第2偏光板
と、 前記光源と前記第1偏光板との間に配置され、前記光源
からの光のうちの所定の偏光成分のみを透過する透過軸
を有するとともに他の偏光成分を前記光源側に反射する
偏光選択分離板と、 を備えた光透過型の液晶表示装置において、 前記偏光選択分離板は、その前記透過軸が前記第1偏光
板の透過軸に平行となるように配置され、前記第1偏光
板に入射する光の偏光程度aを a>1/2 とするとともに、 前記第1偏光板の偏光度P1、及び前記第2偏光板の偏
光度P2が P1<P2 の関係を満足することを特徴とする液晶表示装置。1. A light source, a liquid crystal cell having a liquid crystal sandwiched between a pair of substrates and having a light modulation function, and a polarizer disposed on a light incident side of the liquid crystal cell on which light from the light source is incident. A first polarizing plate having a transmittance Y1 and a degree of polarization P1 with respect to a second polarizing plate disposed as an analyzer on the emission side of the liquid crystal cell and having a transmittance Y2 and a degree of polarization P2 with respect to non-polarized light; A polarization selector disposed between the light source and the first polarizing plate, having a transmission axis that transmits only a predetermined polarization component of the light from the light source, and reflecting another polarization component toward the light source; A light-transmitting liquid crystal display device comprising: a light-transmitting liquid crystal display device comprising: a polarizing plate; and a polarization-selective separating plate, wherein the polarization-selective separating plate is arranged such that the transmission axis is parallel to a transmission axis of the first polarizing plate. The degree of polarization a of light incident on Rutotomoni, the polarization P1 of the first polarizer, and polarization P2 of the second polarizer liquid crystal display device which satisfies the relationship of P1 <P2.
セルと、 前記光源からの光が入射する前記液晶セルの入射側に偏
光子として配置され、無偏光に対して透過率Y1及び偏
光度P1を有する第1偏光板と、 前記液晶セルの出射側に検光子として配置され、無偏光
に対して透過率Y2及び偏光度P2を有する第2偏光板
と、 前記光源と前記第1偏光板との間に配置され、前記光源
からの光のうちの所定の偏光成分のみを透過する透過軸
を有するとともに他の偏光成分を前記光源側に反射する
偏光選択分離板と、 を備えた光透過型の液晶表示装置において、 前記偏光選択分離板は、その前記透過軸が前記第1偏光
板の透過軸に平行となるように配置され、前記第1偏光
板に入射する光の偏光程度aを a>1/2 とするとともに、 前記第1偏光板の透過率Y1、及び前記第2偏光板の透
過率Y2が Y1>Y2 の関係を満足することを特徴とする液晶表示装置。2. A light source, a liquid crystal cell having a liquid crystal sandwiched between a pair of substrates and having a light modulation function, and a light polarizer disposed on an incident side of the liquid crystal cell on which light from the light source is incident. A first polarizing plate having a transmittance Y1 and a degree of polarization P1 with respect to a second polarizing plate disposed as an analyzer on the emission side of the liquid crystal cell and having a transmittance Y2 and a degree of polarization P2 with respect to non-polarized light; A polarization selector disposed between the light source and the first polarizing plate, having a transmission axis that transmits only a predetermined polarization component of the light from the light source, and reflecting another polarization component toward the light source; A light-transmitting liquid crystal display device comprising: a light-transmitting liquid crystal display device comprising: a light-transmitting liquid crystal display device; The degree of polarization a of light incident on Rutotomoni, the transmittance of the first polarizing plate Y1, and a liquid crystal display device in which the transmittance Y2 of the second polarizer and satisfies the relationship of Y1> Y2.
は、0.7乃至0.9であることを特徴とする請求項1
または2に記載の液晶表示装置。3. The degree of polarization a by the polarization selective separation plate.
Is 0.7 to 0.9.
Or the liquid crystal display device according to 2.
晶層を有することを特徴とする請求項1または2に記載
の液晶表示装置。4. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the polarization selective separation plate has a cholesteric liquid crystal layer.
の屈折率を有する多層積層膜であることを特徴とする請
求項1または2に記載の液晶表示装置。5. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the polarization selective separation plate is a multilayer laminated film having at least two kinds of refractive indexes.
前記液晶セルの入射側及び出射側に前記第2偏光板を配
置するとともに前記偏光選択分離板を用いずに構成した
液晶表示装置のコントラスト比C’と同等であることを
特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示装置。6. The contrast ratio C of the liquid crystal display device is as follows:
2. A contrast ratio C 'of a liquid crystal display device in which the second polarizer is disposed on the incident side and the output side of the liquid crystal cell and which does not use the polarization selective separation plate. Or the liquid crystal display device according to 2.
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