JP2014191198A

JP2014191198A - 反射型液晶表示装置

Info

Publication number: JP2014191198A
Application number: JP2013066826A
Authority: JP
Inventors: Manabu Nakamura; 学中村
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Finetech Miyota Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Finetech Miyota Co Ltd
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2014-10-06

Abstract

【課題】光源の輝度を増大させること無く高輝度な画像表示を行うことが可能な反射型液晶表示装置を提供する。
【解決手段】吸収型偏光板３と反射板２の間に反射型偏光板６と１／４波長板７を配置する。吸収型偏光板３及び反射型偏光板６の透過軸は反射型偏光分離フィルム４の透過軸と直交とするように設定され、１／４波長板７の遅相軸は吸収型偏光板３及び反射型偏光板６の透過軸に対して４５度又は−４５度傾くように設定される。光源１から出射された光に含まれるｓ偏光は反射型偏光板６と１／４波長板７の作用によりｐ偏光に変換され、反射型液晶パネル２の照明光として利用される。
【選択図】図１

Description

本発明は反射型液晶表示装置に関する。

従来、画像を表示する為の光変調を行う反射型液晶パネルと、反射型液晶パネルに光を照射する光源と、光源から発せられる光を直線偏光化する吸収型偏光板と、吸収型偏光板を透過した直線偏光を反射型液晶パネルに向けて反射すると共に、反射型液晶パネルによって光変調及び反射された直線偏光を透過させる反射型偏光分離手段とを備えた反射型液晶表示装置が知られている。

図５は従来の反射型液晶表示装置を示す模式的な縦断面図である。基板９上には反射型液晶パネル５と光源１が実装され、光学部材として反射板２、吸収型偏光板３、反射型偏光分離フィルム４がそれぞれ所定の位置関係となるように配置されている。特に反射型偏光分離フィルム４と吸収型偏光板３は透過軸が互いに直交するように配置され、反射板２は光源１から出射された光を反射型偏光分離フィルム４に向けて反射するように傾けて配置されている。尚、反射型偏光分離フィルム４は偏光ビームスプリッター（偏光プリズム）等に置き換えられる場合もある。

光源１から出射された光は反射板２によって反射された後、吸収型偏光板３を透過して直線偏光（ｐ偏光）となる。その後、反射型偏光分離フィルム４に入射し、反射型液晶パネル５の方向へ反射される。反射型液晶パネル５に入射した直線偏光（ｐ偏光）は液晶の駆動状態によって光変調を受け、反射型偏光分離フィルム４の方向へ反射される。反射型偏光分離フィルム４では光変調を受けた直線偏光（ｓ偏光）のみが透過し、光学画像として観察者側へ出力される。（例えば、特許文献１〜４参照）

特開２０１０−２２４０６８特開２００４−３０９６６０特開２００４−６１６９９特許第３５３９９０４号

一般的に、光源１は冷陰極管或いはLEDなどが使用されることが多く、そこから発せられる光は概ね偏光特性を持たない自然光である。自然光が吸収型偏光板３に入射すると、透過軸方向の振動成分のみが透過し、残りの振動成分は吸収されてしまう。その為、光源１から発せられた光のうち、反射型偏光分離フィルム４に到達し、反射型液晶パネル５に照射される光は実質半分以下となる。このような状況で高輝度な画像表示を行う為には、光源により一層の電力供給して光源の輝度を増大させる必要があり、消費電力の面で不利となる。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、光源の輝度を増大させること無く高輝度な画像表示を行うことが可能な反射型液晶表示装置を提供することを目的とする。

光源と、前記光源から出射される光を反射する反射板と、反射型液晶パネルと、前記反射板により反射された光のうち特定の偏光軸を有する第一の直線偏光を前記反射型液晶パネルに向けて反射すると共に、当該反射された第一の直線偏光のうち前記反射型液晶パネルの光変調により偏光軸が前記第一の直線偏光とは直交する方向へ変換された第二の直線偏光を透過させる反射型偏光分離手段と、を備えた反射型液晶表示装置において、前記反射型偏光分離手段と前記反射板の間に、前記反射型偏光分離手段と透過軸が直交するように反射型偏光板を配置し、前記反射型偏光板と前記反射板の間に、前記反射型偏光板の透過軸に対して遅相軸が４５度又は−４５度傾くように１／４波長板を配置し、た反射型液晶表示装置とする。

前記反射型偏光分離手段と前記反射型偏光板の間に、前記反射型偏光分離手段と透過軸が直交するように吸収型偏光板を配置した反射型液晶表示装置とすることができる。

前記反射型偏光板は、輝度向上機能を備えている反射型液晶表示装置とすることができる。

前記反射型偏光板は、前記１／４波長板と空気層を介さずに積層されている反射型液晶表示装置とすることができる。

前記反射型偏光板は、前記１／４波長板及び前記吸収型偏光板と空気層を介さずに積層されている反射型液晶表示装置とすることができる。

本発明の反射型液晶表示装置では、反射型偏光分離手段と反射板の間に反射型偏光板と１／４波長板が配置されていることにより、光源から出射された自然光に含まれる直線偏光のうち反射型偏光板を透過できなかった直線偏光がもう一方の直線偏光に変換されて再利用される為、その分、表示画像の輝度を向上させることができる。

本発明の反射型液晶表示装置の実施例を示す模式的な縦断面図本発明における輝度向上の原理を示す光源周辺の模式的な縦断面図本発明の実施例の変形例を示す模式的な縦断面図本発明の実施例の変形例を示す模式的な縦断面図従来の反射型液晶表示装置を示す模式的な縦断面図

以下、本発明による反射型液晶表示装置の実施例を説明する。

図１は本発明の反射型液晶表示装置の実施例を示す模式的な縦断面図である。この実施例は図５に示した従来の反射型液晶表示装置と同様の基本構成を備え、主な相違点として、吸収型偏光板３と反射板２の間に反射型偏光板６と１／４波長板７が挿入されている。ここで、吸収型偏光板３及び反射型偏光板６の透過軸は反射型偏光分離フィルム４の透過軸と直交するように設定されている。つまり、吸収型偏光板３及び反射型偏光板６の透過軸は互いに平行となるように設定されている。また、１／４波長板７の遅相軸は吸収型偏光板３及び反射型偏光板６の透過軸に対して４５度又は−４５度ずらした（傾いた）角度に設定されている。

以下、本実施例において、反射型液晶表示装置として画像が表示される原理について説明する。図１において、光源１より出射した自然光は、反射板２によって反射され、反射型偏光分離フィルム４の方向へと伝搬する。伝搬する光はまず１／４波長板７に入射するが、自然光は１／４波長板の影響を受けないのでそのまま伝搬し、反射型偏光板６に達する。反射型偏光板６では、自然光のうち、透過軸と同じ方向に振動する直線偏光（ｐ偏光）のみが透過し、その他の偏光成分は反射され、反射板２の方向へ再帰する。反射型偏光板６を透過した直線偏光（ｐ偏光）は透過軸の方向が等しい吸収型偏光板３も同様に透過して反射型偏光分離フィルム４に入射する。反射型偏光分離フィルム４と吸収型偏光板３の透過軸は直交している為、反射型偏光分離フィルム４に入射した直線偏光（ｐ偏光）は反射されて反射型液晶パネル５へと伝搬し、液晶の駆動状態によって光変調を受け、反射型偏光分離フィルム４の方向に反射される。反射型偏光分離フィルム４では光変調を受けた直線偏光（ｓ偏光）のみが透過し、光学画像として出力される。尚、反射型液晶パネル５で光変調を受けずに反射された直線偏光（ｐ偏光）は反射型偏光分離フィルム４で再度反射され、吸収型偏光板３と反射型偏光板６を透過して光源１側へと再帰する。

図２は本発明における輝度向上の原理を示す光源周辺の模式的な縦断面図である。以下、本実施例において、画像の輝度が向上する原理について説明する。光源１より出射して反射板２で反射された自然光は１／４波長板７を通過し、そこに含まれるp偏光は反射型偏光板６と吸収型偏光板３をそのまま透過し、一方で、それと直交する偏光軸を有するｓ偏光は反射型偏光板６で反射され、反射されたs偏光は１／４波長板７に再入射して円偏光に変換される。円偏光に変換されたｓ偏光は反射板２の表面で再び反射され、回転方向の異なる円偏光となる。反射板２は光路に対して傾斜している為、回転方向の異なる円偏光の多くは光源１の方向に伝搬するが、その他の一部は反射板２の表面で拡散され、１／４波長板７に向けて伝搬する。再度１／４波長板７に入射した円偏光はp偏光に変換され、反射型偏光板６と吸収型偏光板３を透過して反射型偏光分離フィルム４側へ出射する。また、反射板２で反射されて光源１の方向に伝搬した円偏光は内部反射を繰り返した上で再度１／４波長板７に入射するが、入射した時点において回転方向が反射板２で光源１の方向へ反射された時点の回転方向と同じである円偏光は、１／４波長板７を通過することで同様にp偏光に変換される。上記の作用から、光源１から出射された自然光に含まれるｓ偏光がｐ偏光としてリサイクルされる為、その分、反射型液晶パネル５に照射される光量が増加し、画像の輝度が向上する。

本実施例において、吸収型偏光板３、反射型偏光板６、及び１／４波長板７の各光学部材は光学用接着材或いは透明な粘着材などで貼り合され、互いに積層されている事が望ましい。こうすることにより各光学部材間の空気層が無くなり、部材間での表面反射を最小限に抑える事ができる。

図３は本発明の実施例の変形例を示す模式的な縦断面図である。光源１から出射された光の拡散性が不十分である場合は、図３に示すように拡散フィルム８を挿入しても良い。その場合、拡散フィルム８は反射板２と１／４波長板７の間に挿入するのが好適であり、１／４波長板７に積層されていると更に良い。拡散フィルム８を挿入すると、その拡散性によって円偏光が乱されるのでｓ偏光のリサイクル効率は低下するが、ある程度のｓ偏光のリサイクル効果を見込む事ができる。拡散フィルム８の拡散性はｓ偏光のリサイクル効率とのバランスを考慮し、設計要件に応じて適宜調整すれば良い。

尚、光の拡散性は反射板２の材質や表面状態によって変化させることも可能である。例えば、反射板２の表面が粗面或いは材質が白色樹脂等である場合には光の拡散性は高く、その半面、円偏光が乱される程度は大きく、反射板２の表面が金属光沢面等である場合にはそれとは逆の方向へ作用する傾向にある。反射板２の光の拡散性については、拡散フィルムと同様に設計要件に応じて適宜調整すれば良い。

図４は本発明の実施例の変形例を示す模式的な縦断面図である。上述の実施例１、２においては、より均一な拡散光を得る為に、図４に示すように１／４波長板７と反射板２の間に導光体１０を配置しても良い。導光体１０は例えば平板状とされるが、それに限定はされない。

また、上述の実施例１〜３においては、輝度をより向上させる為に、拡散フィルム８と吸収型偏光板３の間に光の直進性を向上させるプリズムシートを挿入しても良い他、反射型偏光板６を偏光分離機能と輝度向上機能を兼ね備えた輝度向上フィルムとして構成しても良い。

また、反射型偏光板６は吸収型偏光板３と同じ偏光分離機能を備えていることから、吸収型偏光板３は省略することも可能である。吸収型偏光板３を省略した場合には、光源１側から伝搬するp偏光の偏光度が若干低下する他、反射型偏光分離フィルム４、反射型液晶パネル５、及び反射型偏光板６の３つで囲まれた空間内でs偏光の迷光が発生した場合、迷光が反射型偏光板６の表面で反射されることにより、画像品質が低下する恐れがあるが、そのことが特に問題とならないのであれば、吸収型偏光板３が無い分だけ反射型偏光分離フィルム４側へ出射される光の減衰を抑えることができ、更には、部品点数も削減できる為、有利である。

１光源
２反射板
３吸収型偏光板
４反射型偏光分離フィルム
５反射型液晶パネル
６反射型偏光板
７１／４波長板
８拡散フィルム
９基板
１０導光体

Claims

光源と、
前記光源から出射される光を反射する反射板と、
反射型液晶パネルと、
前記反射板により反射された光のうち特定の偏光軸を有する第一の直線偏光を前記反射型液晶パネルに向けて反射すると共に、当該反射された第一の直線偏光のうち前記反射型液晶パネルの光変調により偏光軸が前記第一の直線偏光とは直交する方向へ変換された第二の直線偏光を透過させる反射型偏光分離手段と、
を備えた反射型液晶表示装置において、
前記反射型偏光分離手段と前記反射板の間に、前記反射型偏光分離手段と透過軸が直交するように反射型偏光板を配置し、
前記反射型偏光板と前記反射板の間に、前記反射型偏光板の透過軸に対して遅相軸が４５度又は−４５度傾くように１／４波長板を配置し、
た事を特徴とする反射型液晶表示装置。
前記反射型偏光分離手段と前記反射型偏光板の間に、前記反射型偏光分離手段と透過軸が直交するように吸収型偏光板を配置した事を特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
前記反射型偏光板は、輝度向上機能を備えている事を特徴とする請求項１又は２に記載の反射型液晶表示装置。
前記反射型偏光板は、前記１／４波長板と空気層を介さずに積層されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の反射型液晶表示装置。
前記反射型偏光板は、前記１／４波長板及び前記吸収型偏光板と空気層を介さずに積層されていることを特徴とする請求項２に記載の反射型液晶表示装置。