JP2015118272A - ヘッドアップディスプレイ装置用液晶表示装置及びヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶表示素子を透過する光の強度を大きくする。
【解決手段】 ヘッドアップディスプレイ装置用液晶表示装置１０は、基板４０上に設けられた反射膜４２と、発光素子４１とを有する光源部１２と、光源部１２側に設けられた偏光板３０と、偏光板３０と液晶層２２を介して対向配置された偏光板３１とを有する液晶表示素子１１と、反射膜４２と偏光板３０との間に設けられた位相差板３４と、位相差板３４と偏光板３０との間に設けられた反射型偏光板３３と、反射型偏光板３３と偏光板３０との間に設けられた拡散部材３２とを含む。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置用液晶表示装置及びヘッドアップディスプレイ装置に係り、特に液晶表示装置を用いたヘッドアップディスプレイ装置に関する。

車両のフロントガラスなどに液晶表示装置からの表示光を投射して虚像（表示像）の表示を行うヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置が知られている。このヘッドアップディスプレイ装置では、例えば、バックライトからの照明光が液晶表示装置を透過した表示光を反射鏡（又は凹面鏡）で反射させ、この反射光をフロントガラス又はコンバイナーなどの表示部材に投射することで、運転者が表示部材に表示された虚像を視認するようになっている。これにより、運転者が運転状態からほとんど視野を動かすことなく情報を読み取ることができる。

ヘッドアップディスプレイ装置では、その構造上、太陽光等の外部からの光（外光）の一部（特にバックライトの光路に平行で逆向きの光成分）が、ヘッドアップディスプレイ装置に用いられる液晶表示装置に照射されることがある。この場合、液晶表示装置の表示面で反射した外光に起因して、表示されるべきでない不要な像がフロントガラスに映し出される。これにより、液晶表示装置の表示特性が劣化してしまう。

また、液晶表示装置を透過する光の強度（輝度）が小さいと、フロントガラスに投射される虚像が暗くなり、外光に起因する不要な像がより目立つようになる。この結果、液晶表示装置の表示特性が劣化してしまう。

特開平１０−２２１６９１号公報

本発明は、液晶表示素子を透過する光の強度を大きくすることで、表示特性を向上させることが可能なヘッドアップディスプレイ装置用液晶表示装置及びヘッドアップディスプレイ装置を提供する。

本発明の一態様に係るヘッドアップディスプレイ装置用液晶表示装置は、基板上に設けられた反射膜と、発光素子とを有する光源部と、前記光源部側に設けられた第１偏光板と、前記第１偏光板と液晶層を介して対向配置された第２偏光板とを有する液晶表示素子と、前記反射膜と前記第１偏光板との間に設けられ、光にλ／４の位相差を与える位相差板と、前記位相差板と前記第１偏光板との間に設けられ、反射軸と平行な光成分を反射する反射型偏光板と、前記反射型偏光板と前記第１偏光板との間に設けられ、光を拡散する拡散部材とを具備することを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るヘッドアップディスプレイ装置用液晶表示装置において、前記位相差板、前記反射型偏光板、及び前記拡散部材からなる積層構造は、前記液晶表示素子に接するように設けられることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るヘッドアップディスプレイ装置用液晶表示装置において、前記位相差板、前記反射型偏光板、及び前記拡散部材からなる積層構造は、前記光源部に接するように設けられることを特徴とする。

本発明によれば、液晶表示素子を透過する光の強度を大きくすることで、表示特性を向上させることが可能なヘッドアップディスプレイ装置用液晶表示装置及びヘッドアップディスプレイ装置を提供することができる。

第１実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を模式的に示した断面図。 第１実施形態に係る液晶表示素子及び光源部の断面図。 液晶表示素子のより具体的な構成例を示す断面図。 光源部の平面図。 第１実施形態の変形例に係る液晶表示素子及び光源部の断面図。 比較例１に係る液晶表示素子及び光源部の断面図。 比較例２に係る液晶表示素子及び光源部の断面図。 比較例１、比較例２、及び実施例における白輝度を説明する図。 第２実施形態に係る液晶表示素子及び光源部の断面図。 第２実施形態の変形例に係る液晶表示素子及び光源部の断面図。 第３実施形態に係る液晶表示素子及び光源部の断面図。 第３実施形態の変形例に係る液晶表示素子及び光源部の断面図。 第４実施形態に係る液晶表示素子及び光源部の断面図。 第４実施形態の変形例に係る液晶表示素子及び光源部の断面図。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らないことに留意すべきである。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

［第１実施形態］
［１．ヘッドアップディスプレイ装置１００の構成］
図１は、本発明の第１実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１００を模式的に示した断面図である。ヘッドアップディスプレイ装置１００は、液晶表示装置１０、反射鏡１３、及び表示部材１４を備える。液晶表示装置１０は、液晶表示素子１１、及び光源部１２を備える。

光源部１２は、例えば面形状を持つ光源（面光源）から構成され、液晶表示素子１１に照明光を供給する。光源部１２に含まれる発光素子としては、例えば白色の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が用いられる。液晶表示素子１１は、光源部１２からの照明光を透過して光変調を行う。そして、液晶表示素子１１は、車速等の運転情報を示す画像を表示する。

反射鏡１３は、平面鏡、又は凹面鏡などから構成される。反射鏡１３は、液晶表示素子１１からの表示光を表示部材１４に向けて反射する。反射鏡１３として凹面鏡を用いた場合、凹面鏡は、液晶表示素子１１からの表示光を所定の拡大率で拡大する。

鉛直線（重力方向）に対する表示部材１４の傾きをβとすると、反射鏡（例えば平面鏡）１３における反射角は（９０°−２β）、すなわち平面鏡１３における入射光と反射光とのなす角度は（１８０°−４β）である。また、表示部材１４における反射角はβ、すなわち表示部材１４における入射光と反射光とのなす角度は２βである。

表示部材１４は、液晶表示素子１１から出射される表示光を投射するために使用され、表示光を運転者へ反射することで、表示光を虚像１６として表示させる。表示部材１４は、例えば車両のフロントガラスである。また、表示部材１４は、ヘッドアップディスプレイ装置１００専用に設けられた半透明なスクリーン（コンバイナー）であってもよい。コンバイナーは、例えば、車両のダッシュボード上に配置されたり、運転者１５の前方に配置されたルームミラーに装着されたり、フロントガラスの上部に設置されたサンバイザーに装着されて使用される。コンバイナーは、例えば、曲面を有する板状の合成樹脂製の基材からなり、その基材の表面には酸化チタン、酸化シリコンなどからなる蒸着膜が施され、この蒸着膜によって半透過の機能を備える。

図１の実線で示すように、光源部１２から出射された照明光は、液晶表示素子１１を透過するとともに光変調される。液晶表示素子１１を透過した表示光は、反射鏡１３によって反射され、表示部材１４に投射される。この表示部材１４への表示光の投射によって得られる虚像（表示像）１６が運転者１５に視認される。これにより、運転者１５は、運転席の正面前方に表示される虚像１６を風景と重畳させて観察することができる。

一方で、図１の破線で示すように、外光の一部は、表示部材１４を透過して反射鏡１３によって反射され、液晶表示素子１１に照射される。外光とは、表示部材１４の外側（液晶表示素子１１が配置される側と反対側）から入射する種々の光であり、例えば太陽光等の外部からの光である。この時、液晶表示素子１１の表示面と光源部１２の出射面（照明光が出射する面）とがほぼ平行である場合、液晶表示素子１１により反射された光は、外光と逆の光路を辿り、表示部材１４に投射される。このため、本来、表示されるべきでない不要な像が発生し、運転者１５が視認する表示像の表示品質が低下する。なお、液晶表示素子１１の表示面（基板面）とは、液晶表示素子１１により光変調された画像が表示される面である。

図２は、第１実施形態に係る液晶表示素子１１及び光源部１２の断面図である。液晶表示素子１１は、一対の基板２０、２１と、液晶層２２と、基板２０及び基板２１間に液晶層２２を封止するためのシール材２９と、一対の偏光板３０、３１と、拡散部材３２と、反射型偏光板３３と、位相差板（λ／４板）３４とを備える。

図３は、液晶表示素子１１のより具体的な構成例を示す断面図である。なお、図３には、偏光板３０、３１間の部材を抽出して示している。

液晶表示素子１１は、スイッチングトランジスタ及び画素電極等が形成されるＴＦＴ基板２０と、カラーフィルター及び共通電極が形成されかつＴＦＴ基板２０に対向配置されるカラーフィルター基板（ＣＦ基板）２１と、ＴＦＴ基板２０及びＣＦ基板２１間に挟持された液晶層２２とを備える。ＴＦＴ基板２０及びＣＦ基板２１の各々は、透明基板（例えば、ガラス基板）から構成される。ＣＦ基板２１は、光源部１２に対向配置され、光源部１２からの照明光は、ＣＦ基板２１側から液晶表示素子１１に入射する。ＴＦＴ基板２０の光源部１２とは反対側の面が液晶表示素子１１の表示面である。

液晶層２２は、ＴＦＴ基板２０及びＣＦ基板２１間を貼り合わせるシール材２９によって封入された液晶材料により構成される。液晶材料は、ＴＦＴ基板２０及びＣＦ基板２１間に印加された電界に応じて液晶分子の配向が操作されて光学特性が変化する。液晶モードとしては、例えばＶＡ（Vertical Alignment）モードが用いられるが、勿論、ＴＮ（Twisted Nematic）モードやホモジニアスモードなど他の液晶モードであってもよい。

液晶層２２側のＴＦＴ基板２０上には、複数のスイッチングトランジスタ２３が設けられる。スイッチングトランジスタ２３としては、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）が用いられる。スイッチングトランジスタ２３は、走査線（図示せず）に電気的に接続されるゲート電極と、ゲート電極上に設けられたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に設けられた半導体層（例えばアモルファスシリコン層）と、半導体層上に離間して設けられたソース電極及びドレイン電極とを備える。ソース電極は、信号線（図示せず）に電気的に接続される。

スイッチングトランジスタ２３上には、絶縁層２４が設けられる。絶縁層２４上には、複数の画素電極２５が設けられる。絶縁層２４内かつスイッチングトランジスタ２３のドレイン電極上には、画素電極２５に電気的に接続されたコンタクトプラグ２６が設けられる。

液晶層２２側のＣＦ基板２１上には、カラーフィルター２７が設けられる。カラーフィルター２７は、複数の着色フィルター（着色部材）を備え、具体的には、複数の赤フィルター２７−Ｒ、複数の緑フィルター２７−Ｇ、及び複数の青フィルター２７−Ｂを備える。一般的なカラーフィルターは光の三原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）で構成される。隣接したＲ、Ｇ、Ｂの三色のセットが表示の単位（ピクセル、又は画素と呼ぶ）となっており、１つの画素中のＲ、Ｇ、Ｂのいずれか単色の部分はサブピクセル（サブ画素）と呼ばれる最小駆動単位である。スイッチングトランジスタ２３及び画素電極２５は、サブピクセルごとに設けられる。

赤フィルター２７−Ｒ、緑フィルター２７−Ｇ、及び青フィルター２７−Ｂの境界部分、及び画素（サブピクセル）の境界部分には、遮光用のブラックマトリクス（遮光膜）ＢＭが設けられる。すなわち、ブラックマトリクスＢＭは、網目状に形成される。ブラックマトリクスＢＭは、例えば、着色部材間の不要な光を遮蔽し、コントラストを向上させるために設けられる。

カラーフィルター２７及びブラックマトリクスＢＭ上には、共通電極２８が設けられる。共通電極２８は、液晶表示素子１１の表示領域全体に平面状に形成される。

偏光板３０、３１は、ＴＦＴ基板２０及びＣＦ基板２１を挟むように設けられる。偏光板３０、３１は、光の進行方向に直交する平面内において、互いに直交する透過軸及び吸収軸を有する。偏光板３０、３１は、ランダムな方向の振動面を有する光のうち、透過軸に平行な振動面を有する直線偏光（直線偏光した光成分）を透過し、吸収軸に平行な振動面を有する直線偏光（直線偏光した光成分）を吸収する。偏光板３０、３１は、互いの透過軸が直交するように、すなわち直交ニコル状態で配置される。

画素電極２５、コンタクトプラグ２６、及び共通電極２８は、透明電極から構成され、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）が用いられる。絶縁層２４としては、透明な絶縁材料が用いられ、例えば、シリコン窒化物（ＳｉＮ）が用いられる。

図２に戻り、液晶表示素子１１において、偏光板３０のＴＦＴ基板２０と反対面には、拡散部材３２が設けられる。拡散部材３２は、透過光をランダムな方向に拡散（散乱）することで、透過光を均一化する機能を有する。拡散部材３２は、拡散粘着材、拡散フィルム、又は拡散板などから構成される。拡散部材３２として拡散粘着材を用いた場合、拡散粘着材は、入射光を拡散する機能の他に、偏光板３０及び反射型偏光板３３を貼り付ける機能を有する。透過光の均一性を向上させるためには、拡散部材３２のヘイズ値（haze value）は、例えば、６０％以上かつ９５％以下の範囲に設定される。

拡散部材３２の偏光板３０と反対面には、反射型偏光板３３が設けられる。反射型偏光板３３は、光の進行方向に直交する平面内において、互いに直交する透過軸及び反射軸を有する。反射型偏光板３３は、ランダムな方向の振動面を有する光のうち、透過軸に平行な振動面を有する直線偏光（直線偏光した光成分）を透過し、反射軸に平行な振動面を有する直線偏光（直線偏光した光成分）を反射する。反射型偏光板３３の透過軸は、偏光板３０の透過軸と平行に設定される。反射型偏光板３３としては、例えば、３Ｍ社のＤＢＥＦ（Dual Brightness Enhancement Film）、又は旭化成のワイヤグリッド偏光板などがある。

反射型偏光板３３の拡散部材３２と反対面には、位相差板（λ／４板）３４が設けられる。位相差板３４は、屈折率異方性を有しており、光の進行方向に直交する平面内において、互いに直交する遅相軸及び進相軸を有する。位相差板３４は、遅相軸と進相軸とをそれぞれ透過する所定波長の光の間に所定のリタデーション（λを透過する光の波長としたとき、λ／４の位相差）を与える機能を有している。すなわち、位相差板３４は、λ／４板から構成される。位相差板３４の遅相軸は、反射型偏光板３３の透過軸に対して４５°の角度をなすように設定される。

なお、図２の偏光板、反射型偏光板、及び位相差板の平面図は、光源部１２側から見た平面を示している。また、図２の平面図において、水平方向に対する偏光板３０の透過軸の角度をθと表記している。角度θは、任意に設定可能である。

次に、図２及び図４を用いて光源部１２の構成について説明する。図４は、液晶表示素子１１側から見た光源部１２の平面図である。

光源部１２は、基板４０、複数の発光素子４１、反射膜（反射板）４２、及びケース４３を備える。基板４０上には、複数の発光素子４１が設けられる。各発光素子４１は、例えば白色のＬＥＤから構成される。図４では、４個の発光素子４１を一例として示しているが、発光素子４１の数は任意に設計でき、発光素子４１の数は１個であってもよいし、４個以外の複数個であってもよい。基板４０は、発光素子４１に電源を供給するための配線が設けられた回路基板から構成される。基板４０の表面は、液晶表示素子１１のＴＦＴ基板２０又はＣＦ基板２１の表面と平行に配置される。

基板４０上の発光素子４１が設けられていない領域には、反射膜４２が設けられる。すなわち、反射膜４２は、複数の発光素子４１とそれぞれほぼ同じ平面形状を有する複数の開口部を有する。反射膜４２は、液晶表示素子１１側から入射する光を、再度、液晶表示素子１１側へ反射する。また、基板４０上には、複数の発光素子４１及び反射膜４２を囲むケース４３が設けられる。基板４０及びケース４３の外形は、例えば矩形である。

［２．動作］
次に、上記のように構成されたヘッドアップディスプレイ装置１００の動作について説明する。

発光素子４１から出射された照明光は、位相差板３４を透過し、反射型偏光板３３に入射する。反射型偏光板３３は、透過軸と平行な光成分を透過し、反射軸と平行な光成分を反射する。反射型偏光板３３を透過した直線偏光は、拡散部材３２に入射する。

一方、反射型偏光板３３によって反射された直線偏光は、位相差板３４を透過するとともに円偏光となる。続いて、位相差板３４を透過した円偏光は、主に反射膜４２で反射されて逆向きの円偏光となり、再度、位相差板３４を透過する。すなわち、反射型偏光板３３によって反射された直線偏光は、位相差板３４を２回透過するため、９０°旋光する。この結果、位相差板３４を２回透過した直線偏光は、反射型偏光板３３の透過軸と平行になるため、反射型偏光板３３を透過する。

これにより、発光素子４１から出射された照明光の大部分（ほぼ１００％）を、反射型偏光板３３を透過させることができる。反射型偏光板３３を透過した直線偏光は、拡散部材３２によって拡散され、均一性（面内均一性）が向上する。

続いて、拡散部材３２を透過してある程度均一になった光が偏光板３０に入射し、偏光板３０は、透過軸と平行な直線偏光を透過する。続いて、偏光板３０を透過した直線偏光は、液晶層２２に入射する。

このように、本来、偏光板３０で吸収されるはずの光を、表示として再利用することができる。これにより、液晶表示素子１１を透過する光の強度を大きくすることができ、また、発光素子４１からの照明光の大部分を表示して利用することができる。その後、液晶表示素子１１を透過した表示光は、表示部材１４を介して運転者１５に虚像１６として視認される。

［３．変形例］
図５は、第１実施形態の変形例に係る液晶表示素子１１及び光源部１２の断面図である。変形例では、拡散部材３２、反射型偏光板３３、及び位相差板３４からなる積層構造は、光源部１２に設けられる。

発光素子４１の上方かつケース４３上には、位相差板３４、反射型偏光板３３、及び拡散部材３２が順に積層される。すなわち、拡散部材３２、反射型偏光板３３、及び位相差板３４は、光源部１２に組み込まれる。拡散部材３２、反射型偏光板３３、及び位相差板３４のサイズは、例えばケース４３のサイズと同じである。

その他の構成は、前述した第１実施形態と同じである。変形例においても、発光素子４１から出射された照明光の光路及び偏光状態は、前述した第１実施形態の場合と同じである。

［４．効果］
以上詳述したように第１実施形態では、液晶表示素子１１と光源部１２との間に、液晶表示素子１１から順に、拡散部材３２、反射型偏光板３３、及び位相差板３４が積層された積層構造を挿入する。そして、光源部１２には、反射型偏光板３３によって反射された光を、再度、液晶表示素子１１側に反射する反射膜４２を設けるようにしている。

従って第１実施形態によれば、光源部１２から出射された照明光を液晶層２２に入射させることができる。これにより、液晶表示素子１１の輝度を向上させることができる。

また、光源部１２の光強度を下げた場合でも、液晶表示素子１１の表示特性が劣化するのを抑えることができる。これにより、ヘッドアップディスプレイ装置１００の消費電力を低減することができる。

また、偏光板３０と反射型偏光板３３との間に、光を均一化するための拡散部材３２を設けている。これにより、均一性が向上した光を液晶層２２に入射させることができるため、液晶表示素子１１の表示特性を向上させることができる。

図６は、比較例１に係る液晶表示素子１１及び光源部１２の断面図である。比較例１では、発光素子４１から出射された照明光の面内均一性を向上させるために、光源部１２が拡散部材３２を備え、この拡散部材３２は、発光素子４１の上方かつケース４３上に設けられる。比較例１の拡散部材３２のヘイズ値は、例えば９３％である。また、液晶表示素子１１は、偏光板３０のＴＦＴ基板２０と反対面に設けられた反射型偏光板３３を備える。

比較例１では、発光素子４１から出射された照明光は、拡散部材３２によって均一化された後に反射型偏光板３３に入射する。そして、反射型偏光板３３を透過した直線偏光（反射型偏光板３３の透過軸に平行な直線偏光）は、偏光板３０を透過して液晶層２２に入射する。

一方、反射型偏光板３３によって反射された直線偏光（反射型偏光板３３の反射軸に平行な直線偏光）は、拡散部材３２によって拡散される。拡散部材３２によって拡散された光の一部は、液晶表示素子１１側に反射され、反射型偏光板３３を透過する。このように、光源部１２に拡散部材３２を設けることで、液晶表示素子１１の輝度を向上させるようにしている。

図７は、比較例２に係る液晶表示素子１１及び光源部１２の断面図である。光源部１２は、基板４０上に設けられた反射膜４２を備える。その他の構成は、図６の比較例１と同じである。

比較例２では、反射型偏光板３３によって反射された直線偏光は、光源部１２の反射膜４２で反射され、この反射光は、拡散部材３２によって拡散される。続いて、拡散部材３２を透過した光の一部は、反射型偏光板３３を透過する。このように、光源部１２に反射膜４２及び拡散部材３２を設けることで、液晶表示素子１１の輝度を向上させるようにしている。

図８は、比較例１（図６）、比較例２（図７）、及び実施例（図２の第１実施形態）における白輝度を説明する図である。なお、図８の白輝度は、液晶表示素子１１の表示光による数値である。比較例１の白輝度を１００とすると、比較例２の白輝度が１０９であり、光源部１２に反射膜４２を設けることで、白輝度が多少向上している。さらに、実施例（図２の第１実施形態）の構成を用いることで、比較例１と比べて、白輝度を７０％向上させることができる。

［第２実施形態］
第２実施形態は、位相差板（λ／４板）３４が除かれ、拡散部材３２、反射型偏光板３３、及び反射膜４２を用いて液晶表示素子１１の輝度を向上させるようにしている。

図９は、本発明の第２実施形態に係る液晶表示素子１１及び光源部１２の断面図である。第２実施形態の液晶表示素子１１は、第１実施形態の図２と比べて、位相差板（λ／４板）３４が除かれている。図９のその他の構成は、図２と同じである。

発光素子４１から出射された照明光は、反射型偏光板３３に入射する。反射型偏光板３３を透過した直線偏光は、拡散部材３２に入射し、一方、反射型偏光板３３によって反射された直線偏光は、主に光源部１２の反射膜４２によって反射される。反射膜４２によって反射された反射光には、偏光状態が乱された光成分が含まれ、なおかつ反射型偏光板３３の透過軸に平行な光成分も生成される。この光成分は、反射型偏光板３３を透過する。反射型偏光板３３を透過した直線偏光は、拡散部材３２によって拡散され、均一性が向上する。

以上詳述したように第２実施形態では、液晶表示素子１１に反射型偏光板３３及び拡散部材３２を設け、また、光源部１２に反射膜４２を設けるようにしている。これにより、液晶表示素子１１の輝度を向上させることができる。また、第２実施形態の構成は、第１実施形態に比べて部材の数が削減できるため、製造コストを低減することができる。

（変形例）
図１０は、第２実施形態の変形例に係る液晶表示素子１１及び光源部１２の断面図である。変形例では、拡散部材３２、及び反射型偏光板３３からなる積層構造は、光源部１２に設けられる。

発光素子４１の上方かつケース４３上には、反射型偏光板３３、及び拡散部材３２が順に積層される。すなわち、拡散部材３２、及び反射型偏光板３３は、光源部１２に組み込まれる。その他の構成は、前述した第２実施形態と同じである。変形例においても、発光素子４１から出射された照明光の光路及び偏光状態は、前述した第２実施形態の場合と同じである。

［第３実施形態］
第３実施形態は、光源部１２に設けられていた反射膜４２が除かれ、拡散部材３２、反射型偏光板３３、及び位相差板（λ／４板）３４を用いて液晶表示素子１１の輝度を向上させるようにしている。

図１１は、本発明の第３実施形態に係る液晶表示素子１１及び光源部１２の断面図である。第３実施形態の液晶表示素子１１は、第１実施形態の図２に示した液晶表示素子１１と同じ構成である。第３実施形態の光源部１２は、第１実施形態の図２と比べて、反射膜４２が除かれている。

光源部１２の基板４０は、光反射性を有する平面を有し、すなわち、光を反射する反射面を有する。基板４０は、その反射面が液晶表示素子１１に対向するように配置される。基板４０は、例えば、ガラスエポキシ基板から構成される。反射膜４２に比べて基板４０の反射率は低くなるが、基板４０は、位相差板３４側からの光を反射する。

反射型偏光板３３によって反射された直線偏光は、位相差板３４を透過するとともに円偏光となる。続いて、位相差板３４を透過した円偏光は、主に基板４０で反射されて逆向きの円偏光となり、再度、位相差板３４を透過する。この結果、位相差板３４を２回透過した直線偏光は、反射型偏光板３３の透過軸と平行になるため、反射型偏光板３３を透過する。反射型偏光板３３を透過した直線偏光は、拡散部材３２によって拡散され、均一性が向上する。

以上詳述したように第３実施形態では、反射型偏光板３３によって反射された反射光を光源部１２の基板４０によって反射させるようにしている。これにより、液晶表示素子１１の輝度を向上させることができる。また、第３実施形態の構成は、第１実施形態に比べて部材の数が削減できるため、製造コストを低減することができる。

（変形例）
図１２は、第３実施形態の変形例に係る液晶表示素子１１及び光源部１２の断面図である。変形例では、拡散部材３２、反射型偏光板３３、及び位相差板３４からなる積層構造は、光源部１２に設けられる。

発光素子４１の上方かつケース４３上には、位相差板３４、反射型偏光板３３、及び拡散部材３２が順に積層される。すなわち、拡散部材３２、反射型偏光板３３、及び位相差板３４は、光源部１２に組み込まれる。その他の構成は、前述した第３実施形態と同じである。変形例においても、発光素子４１から出射された照明光の光路及び偏光状態は、前述した第３実施形態の場合と同じである。

［第４実施形態］
第４実施形態は、位相差板（λ／４板）３４と、光源部１２に設けられていた反射膜４２とが除かれ、拡散部材３２、及び反射型偏光板３３を用いて液晶表示素子１１の輝度を向上させるようにしている。

図１３は、本発明の第４実施形態に係る液晶表示素子１１及び光源部１２の断面図である。第４実施形態の液晶表示素子１１は、第２実施形態の図９に示した液晶表示素子１１と同じ構成である。第４実施形態の光源部１２は、第２実施形態の図９と比べて、反射膜４２が除かれている。

光源部１２の基板４０は、例えば、ガラスエポキシ基板から構成される。反射膜４２に比べて基板４０の反射率は低くなるが、基板４０は、反射型偏光板３３によって反射された直線偏光を反射する。基板４０によって反射された反射光には、偏光状態が乱された光成分が生成され、なおかつ反射型偏光板３３の透過軸に平行な光成分も生成される。この光成分は、反射型偏光板３３を透過する。反射型偏光板３３を透過した直線偏光は、拡散部材３２によって拡散され、均一性が向上する。

以上詳述したように第４実施形態では、液晶表示素子１１に反射型偏光板３３及び拡散部材３２を設け、反射型偏光板３３によって反射された直線偏光を光源部１２の基板４０によって反射させるようにしている。これにより、液晶表示素子１１の輝度を向上させることができる。また、第４実施形態の構成は、第２実施形態に比べて部材の数が削減できるため、製造コストを低減することができる。

（変形例）
図１４は、第４実施形態の変形例に係る液晶表示素子１１及び光源部１２の断面図である。変形例では、拡散部材３２、及び反射型偏光板３３からなる積層構造は、光源部１２に設けられる。

発光素子４１の上方かつケース４３上には、反射型偏光板３３、及び拡散部材３２が順に積層される。すなわち、拡散部材３２、及び反射型偏光板３３は、光源部１２に組み込まれる。その他の構成は、前述した第４実施形態と同じである。変形例においても、発光素子４１から出射された照明光の光路及び偏光状態は、前述した第４実施形態の場合と同じである。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、構成要素を変形して具体化することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、１つの実施形態に開示される複数の構成要素の適宜な組み合わせ、若しくは異なる実施形態に開示される構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を構成することができる。例えば、実施形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、これらの構成要素が削除された実施形態が発明として抽出されうる。

１００…ヘッドアップディスプレイ装置、１０…液晶表示装置、１１…液晶表示素子、１２…光源部、１３…反射鏡、１４…表示部材、１５…運転者、１６…虚像、２０…ＴＦＴ基板、２１…ＣＦ基板、２２…液晶層、２３…スイッチングトランジスタ、２４…絶縁層、２５…画素電極、２６…コンタクトプラグ、２７…カラーフィルター、２８…共通電極、２９…シール材、３０，３１…偏光板、３２…拡散部材、３３…反射型偏光板、３４…位相差板、４０…基板、４１…発光素子、４２…反射膜、４３…ケース。

Claims (12)

1. 基板上に設けられた反射膜と、発光素子とを有する光源部と、
   前記光源部側に設けられた第１偏光板と、前記第１偏光板と液晶層を介して対向配置された第２偏光板とを有する液晶表示素子と、
   前記反射膜と前記第１偏光板との間に設けられ、光にλ／４の位相差を与える位相差板と、
   前記位相差板と前記第１偏光板との間に設けられ、反射軸と平行な光成分を反射する反射型偏光板と、
   前記反射型偏光板と前記第１偏光板との間に設けられ、光を拡散する拡散部材と、
   を具備することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置用液晶表示装置。
2. 基板上に設けられた発光素子を有する光源部と、
   前記光源部側に設けられた第１偏光板と、前記第１偏光板と液晶層を介して対向配置された第２偏光板とを有する液晶表示素子と、
   前記光源部と前記第１偏光板との間に設けられ、光にλ／４の位相差を与える位相差板と、
   前記位相差板と前記第１偏光板との間に設けられ、反射軸と平行な光成分を反射する反射型偏光板と、
   前記反射型偏光板と前記第１偏光板との間に設けられ、光を拡散する拡散部材と、
   を具備することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置用液晶表示装置。
3. 前記位相差板、前記反射型偏光板、及び前記拡散部材からなる積層構造は、前記液晶表示素子に接するように設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ装置用液晶表示装置。
4. 前記位相差板、前記反射型偏光板、及び前記拡散部材からなる積層構造は、前記光源部に接するように設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ装置用液晶表示装置。
5. 基板上に設けられた反射膜と、発光素子とを有する光源部と、
   前記光源部側に設けられた第１偏光板と、前記第１偏光板と液晶層を介して対向配置された第２偏光板とを有する液晶表示素子と、
   前記反射膜と前記第１偏光板との間に設けられ、反射軸と平行な光成分を反射する反射型偏光板と、
   前記反射型偏光板と前記第１偏光板との間に設けられ、光を拡散する拡散部材と、
   を具備することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置用液晶表示装置。
6. 基板上に設けられた発光素子を有する光源部と、
   前記光源部側に設けられた第１偏光板と、前記第１偏光板と液晶層を介して対向配置された第２偏光板とを有する液晶表示素子と、
   前記光源部と前記第１偏光板との間に設けられ、反射軸と平行な光成分を反射する反射型偏光板と、
   前記反射型偏光板と前記第１偏光板との間に設けられ、光を拡散する拡散部材と、
   を具備することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置用液晶表示装置。
7. 前記反射型偏光板、及び前記拡散部材からなる積層構造は、前記液晶表示素子に接するように設けられることを特徴とする請求項５又は６に記載のヘッドアップディスプレイ装置用液晶表示装置。
8. 前記反射型偏光板、及び前記拡散部材からなる積層構造は、前記光源部に接するように設けられることを特徴とする請求項５又は６に記載のヘッドアップディスプレイ装置用液晶表示装置。
9. 前記反射型偏光板の透過軸は、前記第１偏光板の透過軸と平行であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置用液晶表示装置。
10. 前記位相差板の遅相軸は、前記反射型偏光板の透過軸と４５°の角度をなすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置用液晶表示装置。
11. 前記拡散部材は、拡散粘着材、拡散フィルム、又は拡散板からなり、
    前記拡散部材のヘイズ値は、６０％以上かつ９５％以下であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置用液晶表示装置。
12. 前記請求項１乃至１０のいずれかに記載の液晶表示装置と、
    前記液晶表示装置により光変調された表示光を反射する反射鏡と、
    前記反射鏡によって反射された反射光が投射される表示部材と、
    を具備することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。

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