JP2016102972A - 反射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型の反射型液晶表示装置を提供する。【解決手段】光源３と偏光板６を反射型液晶表示パネル４６のガラス基板４４の側面（光入射面４４Ａ）に隣接させて配置し、さらに、ビームスプリッター１０を保持する筐体５を反射型液晶表示パネル４６のシリコン基板４０の上面に配置する。この構成では、光源３から出射された光を反射型液晶表示パネル４６のガラス基板４４に直接入射させていることから、従来必要とされていた反射型液晶表示パネル４６上方の大掛かりな照明光学系を省略することができ、さらに、筐体５を反射型液晶表示パネル４６のシリコン基板４０の上面に直接配置していることから、従来必要とされていた筐体５を支持するための台座（回路基板等）を省略することができるため、その分、反射型液晶表示装置を薄型化することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、反射型液晶表示装置に関するものである。

反射型液晶表示装置の薄型化は、ビューファインダーを搭載する一眼レフカメラやミラーレスカメラ等の小型軽量化を実現させるために必要な技術である。図２は、従来の反射型液晶表示装置の断面図である。従来の反射型液晶表示装置では、回路基板１の上面に反射型液晶表示パネル２とコネクタ４が互いに隣接して配置され、それらを覆うように筐体５が配置されている。コネクタ４の上部に位置する筐体５の内部には、導光板２０が回路基板１の上面に立つように配置されている。導光板２０の光出射面（前面）２０Ａには、第１拡散板９、プリズムシート８、第２拡散板７、偏光板６がこの順番で互いに近接又は密着するように配置されている。導光板２０の光反射面（後面）２０Ｂには、反射シート１１が配置されている。反射シート１１は、導光板２０の光反射面２０Ｂ、上下面、及び右側面を覆う形状とされている。導光板２０の光入射面（左側面）２０Ｃには、そこに発光面が対向するように光源３が近接して配置されている。光源３は、ケーブル等の配線３０を介してコネクタ４と電気的に接続されている。反射型液晶表示パネル２の上部には、湾曲した板状のビームスプリッター（反射型偏光板）１０が導光板２０側から反射型液晶表示パネル２側に向かって下方へ傾斜するように配置されている。

光源３から出射した光は、導光板２０の光入射面２０Ｃから導光板２０の内部に入射し、その入射した光は、反射シート１１で反射されて導光板２０の光出射面２０Ａから第１拡散板９に向かって出射する。導光板２０の光出射面２０Ａから出射した光は、第１拡散板９で拡散され、プリズムシート８で集光され、第２拡散板で拡散された後、偏光板６を通過することにより互いに偏光軸が直交する二つの直線偏光のうち一方の直線偏光（以下Ｐ波という）のみとなってビームスプリッター１０に入射する。ビームスプリッター１０は、Ｐ波を反射し、それと偏光軸が直交する直線偏光（以下Ｓ波という）を透過させるものであり、偏光板６からビームスプリッター１０に入射したＰ波は、そこで反射されて反射型液晶表示パネル２の画像表示面に入射する。

反射型液晶表示パネル２は、電源オフ状態ではＰ波がそのまま液晶を通過するように構成されており、ビームスプリッター１０側から垂直に入射したＰ波は、そのまま液晶を通過して反射型液晶表示パネル２の裏面側に設けられた反射要素（反射電極等）で垂直に反射され、反射されたＰ波は再びビームスプリッター１０に入射する。ビームスプリッター１０に入射したＰ波はそこで遮断（反射）されるため、反射型液晶表示パネル２が電源オフ状態では黒表示状態となる。

一方、反射型液晶表示パネル２は、電源オン状態では液晶がＰ波をＳ波へと変換し、Ｓ波はＰ波と同様に反射型液晶表示パネル２の裏面側で反射され、再びビームスプリッター１０に入射する。ビームスプリッター１０に入射したＳ波はそこを透過するため、電源オン状態では白表示となる。

以上のプロセスは反射型液晶表示パネル２の画素毎に行われ、ビームスプリッター１０を通過したＳ波が反射型液晶表示パネル２と対向する観察者の目１２へと到達し、映像として視認される。（例えば、特許文献１参照）

特開２００９−２９４４０３号公報

従来の反射型液晶表示装置では、偏光板から出射されたＰ波を反射型液晶表示パネルの画像表示面に向かって効率良く反射するようにビームスプリッターの傾斜角が決定されているため、最低でもそれを許容するだけの筐体の高さが必要であり、薄型化が困難であった。

本発明は、以上の問題に鑑みたもので、薄型の液晶表示装置を提供することを目的とする。

透光性基板から成る第一基板と遮光性基板から成る第二基板との間に液晶層が配置された反射型液晶表示パネルと、前記反射型液晶表示パネルを照明するための光を出射する光源と、前記光源から出射された光に含まれる互いに偏光軸が直交する二つの直線偏光のうち一方の直線偏光のみを透過させる偏光板と、前記偏光板を透過した前記一方の直線偏光を遮断し、前記一方の直線偏光に基づいて前記反射型液晶表示パネルにより生成された前記一方の直線偏光とは偏光軸が直交する他方の直線偏光を透過させるビームスプリッターと、前記ビームスプリッターを保持する筐体と、を有する反射型液晶表示装置において、前記偏光板を透過した前記一方の直線偏光が前記第一基板の側面に入射するように前記光源と前記偏光板を当該側面に隣接させて配置し、前記筐体を前記第二基板の前記第一基板と対向する側の面に配置した、反射型液晶表示装置とする。

前記ビームスプリッターを平板状とし、前記第一基板の前記第二基板と対向する側とは反対側の面に対して水平となるように配置した反射型液晶表示装置とすることができる。

前記光源を前記第二基板の前記第一基板と対向する側の面に配置した反射型液晶表示装置とすることができる。

前記偏光板を透過した前記一方の直線偏光を前記反射型液晶表示パネルに向かって反射する反射体を前記第一基板の前記第二基板と対向する側とは反対側の面に配置した反射型液晶表示装置とすることができる。

本発明によると、反射型液晶表示装置を薄型化することができる。

本発明による反射型液晶表示装置の一実施形態を示す断面図 従来の反射型液晶表示装置を示す断面図

図１は、本発明による反射型液晶表示装置の一実施形態を示す断面図である。シリコン基板４０の上面には、反射電極４１、液晶層４２、透明電極４３、ガラス基板４４、シール材４５が互いに所定の位置関係を保った状態で一体的に配置されており、それによりシリコン基板４０とガラス基板４４との間に液晶層４２が封入された反射型液晶表示パネル４６が構成されている。シリコン基板４０の外周部はガラス基板４４の外周部よりも横方向へ突出し、その突出した部分の上面にコネクタ４が配置されている。シリコン基板４０には、反射型液晶表示パネル４６を動作させるための半導体回路や種々の配線が形成されており、反射電極４１やコネクタ４と電気的に接続されている。コネクタ４の上方には、発光面がガラス基板４４の光入射面（側面）４４Ａと対向するように発光ダイオード等の光源３が配置されている。光源３は、シリコン基板４０や後述する筐体５に直接的又は間接的に固定されている。光源３は、ケーブル等の配線３０を介してコネクタ４と電気的に接続されている。発光源３の発光面とガラス基板４４の光入射面４４Ａとの間には、偏光軸が互いに直交する二つの直線偏光のうち一方の直線偏光(以下Ｐ波という)のみを透過させる偏光板６が配置されている。光源３と偏光板６は、互いに密着した状態で、偏光板６から出射されたＰ波がガラス基板４４の光入射面４４Ａに入射するように、ガラス基板の光入射面４４Ａに隣接して配置されている。

本実施形態において、偏光板６は、ガラス基板４４の光入射面４４Ａに密着して配置されていても良い。偏光板６と対向する領域を除くガラス基板４４の側面には、偏光板６から出射されたＰ波の利用効率を向上させるために、反射シートが貼り付けられていても良い。光源３は、複数の発光ダイオードが棒状導光体の一側面に沿って一直線上に配置された線状光源（ライトバー）等であっても良く、ガラス基板４４の厚さや大きさ、要求される反射型液晶表示装置の厚さ等に応じて適宜選定される。コネクタ４は、シリコン基板４０上に配置されていなくとも良いが、小型化の観点からは、本実施形態のように、シリコン基板４０上に配置されているのが好ましい。コネクタ４は、光源３をシリコン基板４０上に直接実装する場合等には、省略されていても良い。

ガラス基板４４の表面には、偏光板６からガラス基板４４の内部に入射したＰ波をシリコン基板４０上の反射電極４１へ向かって反射する反射体４４Ｂが設けられている。本実施形態において、反射体４４Ｂは、ガラス基板４４の表面をレーザーや刃物で加工することにより形成された複数のＶ溝で構成されている。尚、反射体４４Ｂは、ガラス基板４４の表面にドット状に反射塗料を印刷したり反射シートを貼付したりすることにより形成されていても良く、設計上求められないのであれば省略されていても良い。

ガラス基板４４の上方には、Ｐ波を反射し、それと偏光軸が直交する直線偏光（以下Ｓ波という）を透過させる平板状のビームスプリッター（反射型偏光板）１０が配置されている。ビームスプリッター１０は、ガラス基板４４の上面から離間し、且つガラス基板４４の上面に対して水平となるように、筐体５により保持されている。

本実施形態において、ビームスプリッター１０は、ガラス基板４４の上面に密着するように配置されていても良く、反射型液晶表示装置を薄型化する観点からはその方が好ましいが、ビームスプリッター１０がガラス基板４４の上面又はそこに設けられた反射体４４Ｂに接することで光学的特性に悪影響がある場合等には、本実施形態のように、ガラス基板４４の上面から離間して配置されていた方が好ましい。ビームスプリッター１０は、ガラス基板４４の上面に対して傾斜するように配置されていても良いが、反射型液晶表示装置を薄型化する観点から、また、ビームスプリッター１０とガラス基板４４との間の距離が部分的に異なることで光学的特性に悪影響がある場合等には、本実施形態のように、ガラス基板４４の上面に対して水平となるように配置されているのが好ましい。ビームスプリッター１０は、部分的又は全体的に湾曲していても良いが、反射型液晶表示装置を薄型化する観点からは、本実施形態のように、平板状であるのが好ましい。ビームスプリッター１０は、Ｐ波を吸収し、Ｓ波を透過させる吸収型偏光板であっても良く、Ｐ波の迷光を除去する観点からは、吸収型偏光板であるのが好ましく、光の利用効率を高める観点からは、本実施形態のように、反射型偏光板であるのが好ましい。

筐体５は、反射型液晶表示パネル４６、偏光板６、光源３、及びコネクタ４を取り囲む枠状とされ、その上部に設けられた開口部には、そこを塞ぐようにビームスプリッター１０が固定されている。筐体５の下端部は、シリコン基板４０の上面に固定されており、それらの構成により、筐体５とビームスプリッター１０とシリコン基板４０とで囲まれた空間は、外部から塵等が侵入しない程度の密閉空間とされている。

本実施形態において、光源３から出射された光は、偏光板６を通過してＰ波のみとなり、ガラス基板４４の光入射面４４Ａに入射する。ガラス基板の光入射面４４Ａに入射したＰ波は、ガラス基板４４の内部を経由した後、ガラス基板４４の上面に形成された反射体４４Ｂにより反射電極４１へ向かって反射され、透明電極４３を透過して液晶層４２に入射する。液晶層４２に入射したＰ波は、ここで映像光（Ｐ波とＳ波が混合された光）となって反射電極４１でビームスプリッター１０へ向かって反射され、再度ガラス基板４４の内部を経由して反射体４４Ｂに入射する。反射体４４Ｂに入射した映像光は、スネルの法則による屈折を伴いながら反射体４４Ｂを通過してビームスプリッター１０に入射する。ビームスプリッター１０に入射した映像光は、そこに含まれるＳ波のみがビームスプリッター１０を透過して観察者の目１２へと到達し、映像として視認される。尚、以上の説明において、反射型液晶表示パネル４６の内部や各部材の界面で生じる光の屈折などは便宜上無視しているが、実際には、そのような光の屈折も考慮して光学系を設計することとなる。

本実施形態では、反射型液晶表示パネル４６のガラス基板４４に光源３からの光を直接入射させ、さらに、反射型液晶表示パネル４６のシリコン基板４０に筐体５を直接固定しているため、従来技術における大きく傾斜したビームスプリッター１０や回路基板１が不要となり、その分、反射型液晶表示装置を薄型化することができる。

以上の実施形態は、あくまで本発明の一実施形態に過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態を取り得る。

１ 回路基板
２ 反射型液晶表示パネル
３ 光源
４ コネクタ
５ 筐体
６ 偏光板
７ 第２拡散板
８ プリズムシート
９ 第１拡散板
１０ ビームスプリッター
１１ 反射シート
１２ 観測者の目
２０ 導光板
２０Ａ 光出射面（前面）
２０Ｂ 光反射面（後面）
２０Ｃ 光入射面（左側面）
３０ 配線
４０ シリコン基板
４１ 反射電極
４２ 液晶層
４３ 透明電極
４４ ガラス基板
４４Ａ 光入射面（側面）
４４Ｂ 反射体
４５ シール材
４６ 反射型液晶表示パネル

Claims (4)

1. 透光性基板から成る第一基板と遮光性基板から成る第二基板との間に液晶層が配置された反射型液晶表示パネルと、
   前記反射型液晶表示パネルを照明するための光を出射する光源と、
   前記光源から出射された光に含まれる互いに偏光軸が直交する二つの直線偏光のうち一方の直線偏光のみを透過させる偏光板と、
   前記偏光板を透過した前記一方の直線偏光を遮断し、前記一方の直線偏光に基づいて前記反射型液晶表示パネルにより生成された前記一方の直線偏光とは偏光軸が直交する他方の直線偏光を透過させるビームスプリッターと、
   前記ビームスプリッターを保持する筐体と、
   を有する反射型液晶表示装置において、
   前記偏光板を透過した前記一方の直線偏光が前記第一基板の側面に入射するように前記光源と前記偏光板を当該側面に隣接させて配置し、
   前記筐体を前記第二基板の前記第一基板と対向する側の面に配置した、
   ことを特徴とする反射型液晶表示装置。
2. 前記ビームスプリッターを平板状とし、前記第一基板の前記第二基板と対向する側とは反対側の面に対して水平となるように配置したことを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
3. 前記光源を前記第二基板の前記第一基板と対向する側の面に配置したこと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。
4. 前記偏光板を透過した前記一方の直線偏光を前記反射型液晶表示パネルに向かって反射する反射体を前記第一基板の前記第二基板と対向する側とは反対側の面に配置した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。

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