JP2011133734A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノーマリーホワイトモードの液晶表示パネルを備えた表示装置において、電源ＯＦＦ時における表示の黒色化を図る。
【解決手段】位相差板１３とバックライトユニット３との間に、視認側から入射し液晶表示パネル２の偏光板２８を透過して直線偏光Ｐ１となり位相差板１３を透過して円偏光Ｃ１となった外光を、偏光状態を解消させることなく位相が反転するように鏡面反射するとともに、バックライトユニット３からの照射光を透過するハーフミラー１５が設けられ、ハーフミラー１５によって鏡面反射された反射光が、位相差板１３を再度透過して偏光板２８に遮光される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ノーマリーホワイトモードの表示パネルを備えた表示装置に関する。

近年、液晶表示パネルを備えた表示装置が、薄型、軽量、さらに、低消費電力である等の観点から、携帯情報端末や、コンピュータ、さらには、車載用の表示装置等、種々の電子機器の表示手段として、広く使用されている。

図５は、従来の表示装置の一例を示す模式的断面図であり、図５に示すように、表示装置２１は、液晶表示セル２５の視認側に第１偏光板２７が配置され反視認側に第２偏光板２８が配置された液晶表示パネル２２、および液晶表示パネル２２の反視認側に配置されたバックライトユニット２３を有している。この表示装置２１は、バックライトユニット２３によって照射された照射光を、液晶表示パネル２２において選択的に透過、遮断することにより表示を行うようになっている。

このような従来の表示装置２１において、外部から表示パネルを透過して表示装置２１内に入射した外光がバックライトユニット２３の視認側に配設された光学フィルムに反射してしまい、バックライトユニット２３からの照射光により表示される画像の近傍にもう一つの画像が表示されて画像が二重に見えてしまう、いわゆる二重映りが発生してしまうことがある。そこで、例えば特許文献１には、この二重映りの発生を防止する目的で、液晶表示パネル２２とバックライトユニット２３との間にλ／４板３３等の偏光変換素子を配設した表示装置２１が記載されている。このλ／４板３３を備えた表示装置２１によれば、太陽光などの強い外光によって生じる二重映りを抑制し、表示品質を向上させることができるようになっている。

また、電子機器の表示手段として前述の表示装置２１を使用するにあたっては、液晶に対する電圧がＯＦＦの時にバックライトユニット２３からの照射光を選択的に透過し、電圧がＯＮの時に前記照射光を選択的に遮断することにより表示を行う、いわゆるポジ型のノーマリーホワイトモードとされた表示装置２１が、いわゆるネガ型のノーマリーブラックモードとされた表示装置２１と比較して製造コストが低い等の観点から、広く利用されている。

特開２００２−１１６４３５号公報

ここで、前述のノーマリーホワイトモードの表示装置２１において、表示装置２１の外装が黒色ベースで構成されている等の外装デザインとの関係から、表示装置２１の電源ＯＦＦ時においても表示装置２１の表示画面を黒色とすることが望まれている。

しかし、前記ノーマリーホワイトモードの表示装置２１によれば、表示装置２１の電源ＯＦＦ時、すなわち液晶に対する電圧ＯＦＦ時には、外部から液晶表示パネル２２に照射された外光が、液晶表示パネル２２を透過して第２偏光板２８の透過軸に沿った光軸の直線偏光となり、さらにλ／４板３３を透過して円偏光となる。そして、バックライトユニット２３の視認側に配置されたプリズムシート等の光学フィルム２３ａによって拡散反射されることとなる。このように光学フィルム２３ａによって拡散反射された拡散反射光は、偏光状態が解消され、第２偏光板２８を透過して表示装置２１の外部に出射してしまうので、表示画面を正面から視認しても、あるいは斜めから視認しても、この反射光が視認されることとなる。一方、この拡散反射光のうち、λ／４板３３を再度透過し液晶表示パネル２２の第２偏光板２８の透過軸に対して直交する光軸となる反射光は、第２偏光板２８に遮断されるが、光学フィルム２３ａに反射された拡散反射光のうち第２偏光板２８に遮断される拡散反射光は微小であり、それ以外の拡散反射光は、第２偏光板２８を透過して表示装置２１の外部に出射してしまうこととなる。このため、このようなノーマリーホワイトモードの表示装置２１は、電源がＯＦＦの時、表示が黒色にならないという問題を有していた。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ノーマリーホワイトモードの液晶表示パネルを備えた表示装置において、電源ＯＦＦ時における表示の黒色化を図ることが可能な表示装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係る表示装置の特徴は、偏光板を有するノーマリーホワイトモードの液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの反視認側に配置されたバックライトユニットと、前記液晶表示パネルおよび前記バックライトユニットの間に配置され直線偏光を円偏光または楕円偏光に、円偏光または楕円偏光を直線偏光に変換する位相差板とを備えた表示装置において、前記位相差板と前記バックライトユニットとの間に、視認側から入射し前記液晶表示パネルの偏光板を透過して直線偏光となり前記位相差板を透過して円偏光または楕円偏光となった外光を、偏光状態を解消させることなく位相が反転するように鏡面反射するとともに、前記バックライトユニットからの照射光を透過する光学部材が設けられており、前記光学部材によって鏡面反射された反射光が、前記位相差板を再度透過して前記偏光板に遮光される点にある。

この本発明に係る表示装置によれば、表示装置の電源ＯＦＦ時において、表示装置の外部の視認側から液晶表示パネルを透過した外光が、偏光板を透過して直線偏光となった後、位相差板を透過して、円偏光または楕円偏光となる。この円偏光または楕円偏光は、光学部材によって偏光状態が解消されることなく鏡面反射されて位相反転するので、位相差板を透過した円偏光または楕円偏光が右回りの場合は左回りの円偏光または楕円偏光に、左回りの場合は右回りの円偏光または楕円偏光となり、位相差板を再度透過する。この位相差板を再度透過した直線偏光の光軸は、偏光板を透過した直後の直線偏光の光軸と比較して９０°回転することとなる。このため、この直線偏光は、偏光板の透過軸に直交することとなるので、偏光板を透過することができず、したがって、本発明に係る表示装置は、再度位相差板を透過した直線偏光を偏光板によって遮光することができる。

また、本発明において、前記光学部材がハーフミラーとされていることが好ましい。ここで、本発明において、ハーフミラーとは、照射された光の一部を反射し一部を透過する光学部材である。ハーフミラーを用いることにより、視認側から入射し前記液晶表示パネルの偏光板を透過して直線偏光となり前記位相差板を透過して円偏光または楕円偏光となった外光を、偏光状態を解消させることなく位相が反転するように鏡面反射し、前記バックライトユニットからの照射光を透過することができる。

さらに、本発明に係る表示装置において、前記光学部材の反視認面が、拡散反射機能を備えていることが好ましい。このような構成を採用することにより、バックライトユニットから照射され光学部材を透過しなかった照射光を、例えばバックライトユニットに配設された光学フィルムの視認面と光学部材の反視認面との間によって拡散反射させることができる。そして、このように拡散反射された光が、光学部材を透過し、さらに、位相差板および液晶表示パネルを透過して、表示装置から出射されることにより、本発明に係る表示装置は、バックライトユニットからの照射光を表示装置の表示画面に均一に照射することが可能となる。

さらにまた、本発明に係る表示装置において、前記光学部材の反視認側に、視認側から照射される光を視認側に反射する反射部材が設けられ、前記反射部材の視認面、および前記光学部材の反視認面の少なくとも何れかが、拡散反射機能を備えていることが好ましい。このような構成を採用することにより、バックライトユニットから照射され光学部材を透過できなかった照射光を、光学部材の反視認面と反射部材の視認面との間において、光学部材の反視認面および反射部材の視認面の拡散反射機能により拡散反射させることができる。そして、このように拡散反射された光が、光学部材を透過し、さらに、位相差板および液晶表示パネルを透過して、表示装置から出射されることにより、バックライトからの照射光を表示装置の表示画面に均一に照射することが可能となる。

以上述べたように、本発明に係る表示装置によれば、電源ＯＦＦ時において視認側から表示装置内に入射し、表示装置内において視認側に反射される反射光を、第２偏光板によって遮光することができるので、表示装置の表示画面を斜めから視認した場合における表示の黒色化を図ることができる。また、ハーフミラーは、外光を鏡面反射し、ハーフミラーによって反射された反射光に拡散反射成分がないので、表示装置の表示画面を正面から視認した場合における表示の黒色化を図ることができる。これにより、ノーマリーホワイトモードの液晶表示パネルを備えた表示装置において、電源ＯＦＦ時における表示の黒色化を図ることができる。

本発明に係る表示装置の一実施形態を示す模式的側面図 図１に係る表示装置における偏光板の透過軸と位相差板の位相軸の角度を示す模式的平面図 図１に係る表示装置における光学部材を示す模式的側面図 図１に係る表示装置における光学部材およびバックライトユニットを示す模式的側面図 従来の表示装置の一例を示す模式的側面図

以下、本発明に係る表示装置の一実施形態を図１から図４を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る表示装置の模式的断面図であり、図１に示すように、本実施形態に係る表示装置１は、ノーマリーホワイトモードの液晶表示パネル２を有し、液晶表示パネル２の反視認側には、バックライトユニット３が配設されている。このノーマリーホワイトモードの表示装置１は、液晶に対する電圧がＯＦＦの時にバックライトからの照射光を選択的に透過し、電圧がＯＮの時に前記照射光を選択的に遮断することにより、表示を行うようになっている。

液晶表示パネル２は、液晶表示セル５、この液晶表示セル５の視認側に配設された第１偏光板７、および液晶表示セル５の反視認側に配設された第２偏光板８を有している。

バックライトユニット３は、液晶表示パネル２に照射光を照射するための光源１０、光源１０の近傍に配設され光源１０からの照射光を液晶表示パネル２側に導く導光板１１、および導光板１１の視認側に配設される光学フィルム１２を有している。この光学フィルム１２としては、導光板１１から出射した照射光を均一に液晶表示パネル２側に照射する等、表示品質の向上のために導光板１１から液晶表示パネル２に照射される照射光を制御することが可能なプリズムシートや拡散シート等が列挙され、さらに、これらの光学フィルム１２を複数積層して配設してもよい。

液晶表示パネル２およびバックライトユニット３の間には、液晶表示パネル２から出射した直線偏光を円偏光または楕円偏光に、また円偏光または楕円偏光を直線偏光に変換する位相差板１３が配設されている。本実施形態においては、位相差板１３としてλ／４板１３を用い、図２に示すように、λ／４板１３は、第２偏光板８の透過軸８ａとλ／４板１３の遅相軸１３ａとの交差角が４５°となるように配置されており、これにより、直線偏光を円偏光に変換するようになっている。

λ／４板１３とバックライトユニット３の間には、光学部材１５が配設されており、この光学部材１５は、表示装置１の視認側の外部から入射し液晶表示パネル２の第２偏光板８を透過して直線偏光Ｐ１となり、λ／４板１３を透過して円偏光Ｃ１となった外光を、その偏光状態を解消させることなく位相が反転するように鏡面反射するようになっている。これとともに、この光学部材１５は、バックライトユニット３からの照射光を透過するようになっている。本実施形態においては、この光学部材１５として、図３に示すように、入射する光の一部を透過し一部を反射するハーフミラー１５が用いられている。本実施形態においてハーフミラー１５には、透明なベース基材１５ａの一面に反射膜１５ｂが配設されており、この反射膜１５ｂの膜厚を調整することにより、ハーフミラー１５の反射率および透過率の割合を制御することができる。

また、ハーフミラー１５として、反視認面に反射防止加工（ＡＲ加工）を施すことが可能ではあるが、本発明においては、ハーフミラー１５の反視認面には、ＡＲ加工が施されず、拡散反射機能を備えていることが好ましい。これにより、図４に示すように、バックライトユニット３から照射されハーフミラー１５を透過しなかった照射光を、拡散反射させ、バックライトユニット３に配設された光学フィルム１２の視認面とハーフミラー１５の反視認面との間によって反射させることができる。そして、このように拡散反射された光が、ハーフミラー１５を透過し、さらに、λ／４板１３および液晶表示パネル２を透過して、表示装置１から出射されることにより、表示装置１は、バックライトからの照射光を表示装置１の表示画面に均一に照射することが可能となる。

λ／４板１３とバックライトユニット３の間に前述のハーフミラー１５を配設することにより、このハーフミラー１５によって鏡面反射された反射光は、位相反転するので、左回りの円偏光Ｃ１は右回りの円偏光Ｃ２に、右回りの円偏光Ｃ１は左回りの円偏光Ｃ２になり、λ／４板１３を再度透過して直線偏光Ｐ２となる。このとき、λ／４板１３を再度透過した直線偏光Ｐ２の光軸は、第２偏光板８を透過した直後の直線偏光Ｐ１の光軸と比較して９０°回転することとなるので、この直線偏光Ｐ２は、第２偏光板８の透過軸８ａに直交することとなり第２偏光板８を透過することができず、第２偏光板８によって遮光される。これにより、ノーマリーホワイトモードの表示装置１において、電源ＯＦＦ時における表示の黒色化を図ることができる。

ハーフミラー１５の反視認面にＡＲ加工を施さない場合、ハーフミラー１５の視認面と反視認面との反射率および透過率の特性は同じとすることが理想である。すなわち、図３に示すように、視認側および反視認側から照射する照射光Ｌ１、Ｌ２の量を同一とすると、ハーフミラー１５の視認面において反射される反射成分Ｒ１と、ハーフミラー１５の反視認面において反射される反射成分Ｒ２の量は同じであり、また視認側から照射されハーフミラー１５を透過する透過光Ｔ１と、反視認側から照射されハーフミラー１５を透過する透過光Ｔ２の量は同じである。そして、ハーフミラーに照射される照射光の光量を１とすると、ハーフミラー１５の透過成分（Ｔ）および反射成分（Ｒ）の和は、Ｒ＋Ｔ＝１、またはＲ＋１＜１となり、反射率が高いほど透過率が低くなり、透過率が高いほど反射率が低くなる。

ここで、本発明に係る表示装置１は、ハーフミラー１５の反射率が高いほど、より電源ＯＦＦ時における表示の黒色化を図ることができる一方、バックライトユニット３からの照射光がハーフミラー１５を透過する透過率も低くなってしまうので、表示が暗くなってしまうこととなる。一方、ハーフミラー１５の透過率が高いほど、バックライトからの照射光がハーフミラー１５を透過する透過率が高くなり表示装置１の表示を明るくすることができるが、電源ＯＦＦ時における表示の黒色化の効果が低下してしまうこととなる。このため、電源ＯＦＦ時における表示の黒色化、およびバックライトユニット３の照射光による表示の明るさを考慮して、ハーフミラー１５の反射率および透過率の割合が決定されるとよい。

さらに、ハーフミラー１５の視認側は鏡面反射としているが、反視認側も鏡面反射面とすることもできる。この場合、バックライトユニット３側に、視認側から照射される光を視認側に反射する反射部材１６が配設されていることが好ましく、さらには、反射部材１６の視認面が拡散反射機能を備えていることが好ましい。本実施形態においては、この反射部材１６は、バックライトユニット３における導光板１１の反視認側に配設されている。これにより、図４に示すように、バックライトユニット３から照射されハーフミラー１５を透過できなかった照射光を、ハーフミラー１５の反視認面および反射部材１６の視認面の拡散反射機能により、ハーフミラー１５の反視認面と反射部材１６の視認面との間において拡散反射させることができる。そして、このように拡散反射された光が、ハーフミラー１５を透過し、さらに、λ／４板１３および液晶表示パネル２を透過して、表示装置１から出射されることにより、バックライトからの照射光を表示装置１の表示画面に均一に照射することが可能となる。なお、本発明においては、反射部材１６を備えた場合、反射部材１６の視認面およびハーフミラー１５の反視認面のいずれかが拡散反射機能を備えていればよいが、両面とも拡散反射機能を備えることにより、バックライトユニット３からの照射光を表示画面により均一に照射させることができる。

次に、本実施形態の作用について説明する。

本実施形態に係る表示装置１によれば、表示装置１の電源ＯＦＦ時において、表示装置１の外部の視認側から液晶表示パネル２を透過した外光が、第２偏光板８を透過して直線偏光Ｐ１となった後、λ／４板１３を透過して、円偏光Ｃ１となる。この円偏光Ｃ１は、ハーフミラー１５によって偏光状態を解消されることなく鏡面反射し、位相反転するので、λ／４板１３を透過した円偏光Ｃ１が右回りの場合は左回りの円偏光Ｃ２に、左回りの場合は右回りの円偏光Ｃ２となり、λ／４板１３を再度透過して直線偏光Ｐ２となる。このλ／４板１３を再度透過した直線偏光Ｐ２の光軸は、第２偏光板８を透過した直後の直線偏光Ｐ１の光軸と比較して９０°回転する。このため、この直線偏光Ｐ２は、第２偏光板８の透過軸８ａに直交することとなるので、第２偏光板８を透過することができず、第２偏光板８によって遮光される。

したがって、本実施形態に係る表示装置１は、電源ＯＦＦ時において視認側から表示装置１内に入射し、表示装置１内において視認側に反射される反射光を、第２偏光板８によって遮光することができるので、表示装置１の表示画面を斜めから視認した場合における表示の黒色化を図ることができる。また、ハーフミラー１５は、外光を鏡面反射し、ハーフミラー１５によって反射された反射光に拡散反射成分がないので、表示装置１の表示画面を正面から視認した場合における表示の黒色化を図ることができる。これにより、ノーマリーホワイトモードの液晶表示パネル２を備えた表示装置１において、電源ＯＦＦ時における表示の黒色化を図ることができる。また、このような構成を採用することにより、電源ＯＮ時に強い外光が視認側から表示装置１内に入射した場合であっても、ハーフミラー１５によって鏡面反射させることにより、表示装置１内における外光の反射による二重映りをより防止することが可能となる。

また、ハーフミラー１５の反視認面が拡散反射機能を備えることにより、バックライトユニット３から照射されハーフミラー１５を透過しなかった照射光を、バックライトユニット３に配設された光学フィルム１２の視認面とハーフミラー１５の反視認面との間によって拡散反射させることができる。そして、このように拡散反射された光が、ハーフミラー１５を透過し、さらに、λ／４板１３および液晶表示パネル２を透過して、表示装置１から出射されることにより、表示装置１は、バックライトからの照射光を表示装置１の表示画面に均一に照射することが可能となる。

さらに、ハーフミラー１５の反視認側に、視認側から照射される光を視認側に反射する反射部材１６を設け、反射部材の視認面およびハーフミラー１５の反視認面の少なくとも何れかが拡散反射機能を備えることにより、バックライトユニット３から照射されハーフミラー１５を透過できなかった照射光を、ハーフミラー１５の反視認面と反射部材１６の視認面との間において、ハーフミラー１５の反視認面および反射部材の視認面の拡散反射機能により拡散反射させることができる。そして、このように拡散反射された光が、ハーフミラー１５を透過し、さらに、λ／４板１３および液晶表示パネル２を透過して、表示装置１から出射されることにより、バックライトからの照射光を表示装置１の表示画面に均一に照射することが可能となる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。

１ 表示装置
２ 液晶表示パネル
３ バックライトユニット
５ 液晶表示セル
７ 第１偏光板
８ 第２偏光板
８ａ 透過軸
１０ 光源
１１ 導光板
１２ 光学フィルム
１３ 位相差板（λ／４板）
１３ａ 遅相軸
１５ 光学部材（ハーフミラー）
１５ａ ベース基材
１５ｂ 反射膜
１６ 反射部材
Ｐ１、Ｐ２ 直線偏光
Ｃ１、Ｃ２ 円偏光

Claims (4)

1. 偏光板を有するノーマリーホワイトモードの液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルの反視認側に配置されたバックライトユニットと、
   前記液晶表示パネルおよび前記バックライトユニットの間に配置され直線偏光を円偏光または楕円偏光に、円偏光または楕円偏光を直線偏光に変換する位相差板とを備えた表示装置において、
   前記位相差板と前記バックライトユニットとの間に、視認側から入射し前記液晶表示パネルの偏光板を透過して直線偏光となり前記位相差板を透過して円偏光または楕円偏光となった外光を、偏光状態を解消させることなく位相が反転するように鏡面反射し、前記バックライトユニットからの照射光を透過する光学部材が設けられており、
   前記光学部材によって鏡面反射された反射光が、前記位相差板を再度透過して前記偏光板に遮光されることを特徴とする表示装置。
2. 前記光学部材がハーフミラーとされている請求項１に記載の表示装置。
3. 前記光学部材の反視認面が、拡散反射機能を備えている請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記光学部材の反視認側に、視認側から照射される光を視認側に反射する反射部材が設けられ、
   前記反射部材の視認面、および前記光学部材の反視認面の少なくとも何れかが、拡散反射機能を備えている請求項１または請求項２に記載の表示装置。

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