JP6148560B2

JP6148560B2 - 反射型液晶表示装置

Info

Publication number: JP6148560B2
Application number: JP2013155078A
Authority: JP
Inventors: 克矢関
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd; Citizen Fine Device Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd; Citizen Fine Device Co Ltd
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2033-07-25
Also published as: JP2015025928A

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は電子ビューファインダーやヘッドマウントディスプレイ等に多く使用され、近年、コントラストが高く見栄えの良い高精細な画像を表示可能な反射型液晶表示装置が要求されている。図２は、従来の反射型液晶表示装置を示す断面図である。従来の反射型液晶表示装置において、回路基板１の同一面上には、反射型液晶表示パネル２と光源３がそれぞれ光反射面（反射電極等の光反射層）と光出射面を上方に向けて配置され、光源３の上方には、光源３の出射光を反射型液晶表示パネル２側へ反射するように反射板９が配置されている。反射板９により反射された光の進路上には、反射型液晶表示パネル２の光反射面に対して光出射面が垂直となるように拡散板４と偏光板５が順番に配置され、反射型液晶表示パネル２の上方には、湾曲斜面状のビームスプリッター６が配置されている。

偏光板５は、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)のみを透過させ、それと偏光軸が直交する直線偏光（以下Ｓ波という）を吸収する所謂吸収型偏光板で構成されており、一方、ビームスプリッター６は、偏光板５から出射されたＰ波を反射し、それと偏光軸が直交するＳ波を透過させる所謂反射型偏光板で構成され、偏光板５から出射されたＰ波を反射型液晶表示パネル２の光反射面へ垂直に入射させるように傾斜角と傾斜面の曲率が決められている。

また、回路基板１上には、反射型液晶表示パネル２、光源３、拡散板４、偏光板５、及び反射板９を覆うように筐体７が配置されており、筐体７の上部には、反射型液晶表示パネル２の画像表示面と対向する領域に矩形状の開口部１０が設けられ、その開口部１０を覆うようにビームスプリッター６が筐体７に固定されている。ここで、開口部１０の端面１０ａの傾斜角β（反射型液晶表示装置２の光反射面に対する角度）は、例えば、概ね８０°になっている。

反射型液晶表示パネル２は、電源オフ状態で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６側から垂直に入射したＰ波はそのまま液晶を通過し、反射型液晶表示パネル２の裏面側に設けられた光反射面（反射電極等）で垂直に反射され、反射されたＰ波は再び液晶を通過してビームスプリッター６へ向かって進むが、Ｐ波はビームスプリッター６で遮断されるため、観察者の目８には到達しない。

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、変換されたＳ波はＰ波と同様に反射型液晶表示パネル２の裏面側に設けられた光反射面で反射され、ビームスプリッター６へ向かって進み、ビームスプリッター６を透過して観察者の目８に到達する（図中の光路Ｌ１参照）。

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６を透過したＳ波のみが観察者の目８に到達することで、映像として視認される。（例えば、特許文献１、２参照）

特開２００９−２９４４０３号公報特開２００９−１９２９５４号公報

偏光板５から出射されるＰ波には、ビームスプリッター６へ向かう成分の外に、直接、反射型液晶表示パネル２へ斜めに向かう成分が存在するが、図２に示す従来の反射型液晶表示装置では、偏光板５の光出射面中心から反射型液晶表示パネル２の光反射面のうち画像表示領域の中心に位置する点に直接入射する光の入射角α（反射型液晶表示パネル２の光反射面の法線と成す角度）と、開口部１０の端面１０ａの傾斜角β（反射型液晶表示パネル２の光反射面と成す角度）とが、β＞９０−αで表される式を満たす関係となっているため、偏光板５から反射型液晶表示パネル２の光反射面に直接入射した光の一部が、反射型液晶表示パネル２の光反射面でＳ波として反射され、反射されたＳ波がビームスプリッター６を透過して開口部１０の端面１０ａに入射する。開口部１０の端面１０ａに入射したＳ波はその表面で観測者側へ反射され、観測者の位置によっては開口部１０の端面１０ａが光って見え、画像の見栄えやコントラストが低下するという問題が生じる（図中の光路Ｌ２参照）。

本発明は以上の問題点に鑑みてなされたもので、画像品質の良い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、反射型液晶表示パネルと、前記反射型液晶表示パネルの画像表示面を覆うように配置され、前記画像表示面と対向する領域に開口部が設けられた筐体と、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、前記筐体に設けられた前記開口部を覆うように配置され、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の前記画像表示面に向けて反射すると共に、前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面から出射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、を有する反射型液晶表示装置において、前記偏光板の光出射面のうち前記光源から出射された光の主光軸が通過する点と、前記反射型液晶表示パネルの光反射面のうち画像表示領域の中心に位置する点とを直接結ぶ光軸が、前記反射型液晶表示パネルの前記光反射面の法線と成す角度をαとし、前記筐体に設けられた前記開口部の端面が、前記反射型液晶表示パネルの前記光反射面と成す角度をβとしたとき、前記αと前記βがβ≦９０−αで表される式を満たすように構成した、反射型液晶表示装置とする。

前記偏光板の前記光出射面は、前記反射型液晶表示パネルの前記光反射面に対して垂直となるように配置され、前記αが４５°に設定され、前記βが４５°以下に設定されている、反射型液晶表示装置とすることができる。

本発明によると、反射型液晶表示パネルで反射した光の一部が筐体に設けられた開口部の端面に入射しないため、開口部の端面が光ることによる画像品質の低化を防止することができる。

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。本発明による反射型液晶表示装置の一実施形態は、従来の反射型液晶表示装置と同様に、以下の基本構成を備えている。回路基板１の同一面上には、反射型液晶表示パネル２と光源３がそれぞれ光反射面（反射電極等の光反射層）と光出射面を上方に向けて配置され、光源３の上方には、光源３の出射光を反射型液晶表示パネル２側へ反射するように反射板９が配置されている。反射板９により反射された光の進路上には、反射型液晶表示パネル２の光反射面に対して光出射面が垂直となるように拡散板４と偏光板５が順番に配置され、反射型液晶表示パネル２の上方には、湾曲斜面状のビームスプリッター６が配置されている。

また、回路基板１上には、反射型液晶表示パネル２、光源３、拡散板４、偏光板５、及び反射板９を覆うように筐体７が配置されており、筐体７の上部には、反射型液晶表示パネル２の画像表示面と対向する領域に矩形状の開口部１０が設けられ、その開口部１０を覆うようにビームスプリッター６が筐体７に固定されている。

ここで、本実施形態が従来の構成と異なる点として、入射角α（偏光板５の光出射面中心と反射型液晶表示パネル２の光反射面のうち画像表示領域の中心に位置する点とを直接結ぶ光軸が、反射型液晶表示パネル２の光反射面の法線と成す角度）と、傾斜角β（開口部１０の端面１０ａが、反射型液晶表示装置２の光反射面と成す角度）は、β≦９０−αで表される式を満たす関係となっており、本実施形態では、例えば、入射角αは４５°に設定され、傾斜角βは４５°以下に設定されている。

本実施形態において、光源３から出射された光は、反射板９で反射されて拡散板４へ入射した後、偏光板５を通過してＰ波となり、ビームスプリッター６へ入射する。ビームスプリッター６へ入射したＰ波は、反射型液晶表示パネル２に向かって反射され、反射型液晶表示パネル２の画像表示面へ垂直に入射し、反射型液晶表示パネル２を透過する過程で映像光（Ｐ波とＳ波が混合された光）となって垂直に反射され、再びビームスプリッター６へ入射する。ビームスプリッター６へ入射した映像光のうち、Ｓ波のみがビームスプリッター６を透過して観察者の目８へと到達し、映像として視認される（図中の光路Ｌ１参照）。

一方、偏光板５の中心から出射されたＰ波のうち、直接、反射型液晶表示パネル２へ斜めに入射したＰ波は、反射型液晶表示パネル２が電源オン状態ではＳ波へ変換されて反射され、反射されたＳ波はビームスプリッター６を透過して、開口部１０の端面１０ａに向かって進む。しかし、本実施形態では、開口部１０の端面１０ａがβ≦９０−αで表される式を満たす角度に設定されているため、反射型液晶表示パネル２の光反射面で反射されたＳ波は、反射型液晶表示パネル２の光反射面の法線を中心として入射角αと左右対称となる角度を保ったまま、開口部１０の端面１０ａに入射することなく開口部１０の端面１０ａの上方を横切って進み、筐体７の外部へ出射する（図中の光路Ｌ３参照）。筐体７の外部へ出射したＳ波は観測者の目８から逸れる方向へ進むため、観測者の目８には反射型液晶表示パネル２から垂直に反射されたＳ波のみが到達する。つまり、開口部１０の端面１０ａが光らなくなり、画像品質が向上する。

以上の実施形態では、入射角αを４５°に設定し、傾斜角βを４５°以下に設定しているが、傾斜角βは、これに限らず、入射角αに応じて適宜選定されるものである。

以上の実施形態では、光源３から出射された光の主光軸が偏光板５の光出射面中心を通るものと仮定し、入射角αを、偏光板５の光出射面中心と、反射型液晶表示パネル２の光反射面のうち画像表示領域の中心に位置する点とを直接結ぶ光軸を基準とする角度として定義しているが、本質的には、偏光板５の光出射面のうち光の主光軸が通過する点と、反射型液晶表示パネル２の光反射面のうち画像表示領域の中心に位置する点とを直接結ぶ光軸を基準とする角度として定義されるものである。

偏光板５、反射板９、ビームスプリッター６等の各部材の位置や角度は、以上の実施形態に限定されるものではなく、適宜選択することが可能である。特に、拡散板４と反射板９については、省略することも可能であり、光源３については、例えば、偏光板５の光入射面に光出射面を対向させて配置したり、導光板を用いて面光源として構成することも可能である。また、ビームスプリッター６については、湾曲状のものに限らず、平板状のもの等を用いることも可能である。また、筐体７は、例えば、黒色の樹脂で構成されるが、材質や形状については特に限定されるものではなく、そこに設ける開口部１０の形状についても、矩形状に限らず、その他の多角形や円形等の種々の形状を適宜選択することが可能である。

尚、以上の説明において、反射型液晶表示パネル２の光反射面は完全に滑らかな面で光を全反射することを前提にしており、また、反射型液晶表示パネル２の内部で生じる光の屈折等は便宜上無視しているが、実際にはそのような条件も考慮して光学系を設計することとなる。

１回路基板
２反射型液晶表示パネル
３光源
４拡散板
５偏光板
６ビームスプリッター
７筐体
８観測者の目
９反射板
１０開口部
１０ａ端面
α 入射角
β 傾斜角

Claims

光源と、
反射型液晶表示パネルと、
前記反射型液晶表示パネルの画像表示面を覆うように配置され、前記画像表示面と対向する領域に開口部が設けられた筐体と、
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、
前記筐体に設けられた前記開口部を覆うように配置され、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の前記画像表示面に向けて反射すると共に、前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面から出射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、
を有する反射型液晶表示装置において、
前記偏光板の光出射面のうち前記光源から出射された光の主光軸が通過する点と、前記反射型液晶表示パネルの光反射面のうち画像表示領域の中心に位置する点とを直接結ぶ光軸が、前記反射型液晶表示パネルの前記光反射面の法線と成す角度をαとし、
前記筐体に設けられた前記開口部の端面が、前記反射型液晶表示パネルの前記光反射面と成す角度をβとしたとき、
前記αと前記βがβ≦９０−αで表される式を満たすように構成した、
ことを特徴とする反射型液晶表示装置。
前記偏光板の前記光出射面は、前記反射型液晶表示パネルの前記光反射面に対して垂直となるように配置され、前記αが４５°に設定され、前記βが４５°以下に設定されている、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。