JPH1010523A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH1010523A
JPH1010523A JP8162816A JP16281696A JPH1010523A JP H1010523 A JPH1010523 A JP H1010523A JP 8162816 A JP8162816 A JP 8162816A JP 16281696 A JP16281696 A JP 16281696A JP H1010523 A JPH1010523 A JP H1010523A
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JP
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polarized light
liquid crystal
light
crystal display
display device
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Eiji Nakajima
中島英治
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏光眼鏡を装着したまま観察しても表示が暗
くならず明確に観察可能な液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 印加電圧によって透過光の偏光状態を変
調する液晶層の少なくとも観察側に直線偏光板が設けら
れてなる液晶パネル20の観察者側に、直線偏光を円偏
光あるいは楕円偏光に変更する複屈折板、例えば1/4
波長板10を設けると、液晶パネル20から出る直線偏
光は1/4波長板10によって円偏光に変換されるの
で、表示光3は円偏光となる。そのため、観察者がどの
角度から見ても装着した偏光眼鏡2の偏光方向の成分を
含むので、偏光眼鏡2を掛けたまま液晶パネル20をど
の位置、方向から観察しても偏光眼鏡2を透過して目に
達する成分4が相当あり、視認性は低下しないものとな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
し、特に、偏光眼鏡を装着した使用者にも見やすい液晶
表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現行の液晶表示装置は、透過表示方式及
び反射表示方式共に表示画面から射出される表示光の偏
光方向は特に規定されておらず、製造者や個別製品の都
合によってまちまちである。
【0003】図7に代表的なTFTカラー液晶表示パネ
ルの構造を示すが、観察者に達する表示光は直線偏光の
光である。すなわち、図7の断面図において、TFTカ
ラー液晶表示パネル20は、カラフィルター側透明基板
21のバックライト側に、各画素に対応するRGBのカ
ラーフィルターの間にブラックマトリクスBMを設けて
なるカラーフィルター層23、カラーフィルター層23
を平坦化するオーバーコート24、ITOからなる対向
共通電極25、ポリイミドからなる配向層26を順に設
け、一方、TFT側透明基板22のカラーフィルター側
に、ITOからなる各電極毎に設けられたTFTを有す
る画素電極27、ポリイミドからなる配向層28を順に
設け、両基板21、22間にツイストネマティック等の
液晶層29を挟んで封止し、TFT側透明基板22のバ
ックライト側に接着層31を介して偏光板30を貼り付
け、カラフィルター側透明基板21の観察者側に接着層
33を介して別の偏光板32を貼り付けて構成され、例
えば、液晶層29に電圧が印加されない状態では、バッ
クライト40からの光は偏光板30により直線偏光とな
り、液晶層29で偏光面が回転された光が偏光板32で
阻止され(又は、通過し)、液晶層29に電圧が印加さ
れた状態では、偏光板30によりバックライト40から
の光は直線偏光となり、液晶層29を偏光面の回転なし
に通過した光が偏光板32を通過できる(又は、阻止さ
れる)ように、偏光板30と偏光板32の偏光面の方向
が設定されている。したがって、偏光板32を通過して
観察者に達する光は直線偏光である。
【0004】なお、図7の液晶パネル20はTFT方式
のアクティブマトリックス液晶ディスプレイであるが、
この方式に限定されず、MIM方式でも、STN方式、
TN方式の単純マトリックス方式でも、一組の偏光板3
0と32の役割は同じであり、観察側の偏光板32を通
過して観察者の目に達する光は直線偏光である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、自動車用表
示装置、ナビゲーション装置、航空機コックピット用表
示装置、移動式無線機、携帯電話、魚群探知機、腕時計
等、屋外や強い光線の下で使用される表示部として上記
のような現行の液晶表示装置を用いた場合、そのような
環境で併用される機会の多い偏光眼鏡を通してこのよう
な液晶表示装置を見ると、図4に示すように、液晶表示
装置1と偏光眼鏡2の偏光透過特性がお互いに悪影響を
及ぼしてしまい、表示が暗くて見え難く、非常に視認性
が悪化してしまう欠点がある。
【0006】すなわち、偏光眼鏡2の偏光レンズの偏光
方向は略垂直方向となっている。これは、水面からの反
射光はP偏光に比べてS偏光の成分が多いため、水面で
の反射によるぎらつきを防ぐために、設定された偏光方
向である。
【0007】この点をもう少し説明する。物体表面で反
射する光の偏光成分中、入射光と反射光と反射位置での
物体表面の法線とを含む面を入射面と呼び、この入射面
に平行に偏光している成分はP偏光、入射面に垂直に偏
光している成分はS偏光と呼ばれる。図5に一例として
屈折率1(空気)から屈折率1.52の媒質へ光が入射
するときの振幅反射率をP偏光とS偏光に分けて表示し
たグラフを示すが、S偏光の反射率は入射角が大きくな
るにつれて反射率も大きくなる。これに対し、P偏光は
入射角が大きくなると途中の角度で反射率がゼロになり
(この入射角をブリュスター角(Brewster’s
angle)θB と言う。)、さらに入射角が大きく
なると反射率も大きくなる。
【0008】このように、屈折率の小さい空気から屈折
率は大きな水面等に光が入射する場合、ブリュスター角
の近傍ではP偏光成分はほとんど反射しない特徴があ
る。そこで、偏光眼鏡2により水面からのS偏光をカッ
トするように、その偏光レンズとして透過偏光方向が略
垂直方向のものとすると、水面での反射によるぎらつき
を防ぐことができ、水中の様子を見ることもできる。そ
の様子を図6に示す。図中、2は偏光眼鏡、5は入射
光、6は水面、7は反射光、8は偏光眼鏡2を通過した
光、9は水中の観察対象である。この図から明らかなよ
うに、自然光の入射光5は水面6で反射されて反射光7
となると、上記の理由でP偏光成分は少なくなりほとん
どS偏光となる。そこで、観察者が装着する偏光眼鏡2
の偏光方向(透過可能な偏光面の方向)を略垂直方向と
すると、反射光7はほとんどカットされ、水中の観察対
象9からのP偏光成分は偏光眼鏡2を通過するので、太
陽光の下でも水中の観察対象9を見ることができる。
【0009】図4に戻ると、前記したように、屋外や強
い光線の下で使用される表示部の液晶表示装置1の観察
側の偏光板の偏光方向が略水平方向である場合、液晶表
示装置1から射出された表示光3の偏光面は略水平方向
になっている。一方、上記のように、偏光眼鏡2の偏光
レンズの偏光方向は略垂直方向となっている。そのた
め、略水平方向に偏光している表示光3は偏光眼鏡2で
ほとんど遮断され、極僅かの光4しか偏光眼鏡2を透過
しないため、コントラストが低下すると共に表示が暗く
て見え難くなり、非常に視認性が悪くなる。
【0010】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、偏光眼鏡を装着
したまま観察しても表示が暗くならず明確に観察可能な
液晶表示装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の液晶表示装置は、表示画面から射出する表示光の偏
光方向を円偏光あるいは楕円偏光に変更する手段を設け
たことを特徴とするものである。
【0012】また、本発明のもう一つの液晶表示装置
は、印加電圧によって透過光の偏光状態を変調する液晶
層の少なくとも観察側に直線偏光板が設けられてなる液
晶パネルの観察者側に、直線偏光を円偏光あるいは楕円
偏光に変更する複屈折板を設けたことを特徴とするもの
である。
【0013】この場合、複屈折板としては例えば1/4
波長板を用いることができる。
【0014】本発明において、表示画面から射出する表
示光の偏光方向を円偏光あるいは楕円偏光に変更するこ
とで、偏光眼鏡を着用した観察者でも、画像品質の劣化
を回避し、実用的な視認性を維持し、表示が悪化するこ
とによる危険の防止、業務安全に寄与するものである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の原理と実施例につ
いて説明する。図1は、本発明の1実施例として、図7
に示したようなTFTカラー液晶表示パネル20の観察
者側偏光板32の射出側に、本発明に基づいて、複屈折
板の一種である1/4波長板10を設けたものの断面図
である。一組の偏光板30と32の間の液晶表示パネル
20の構成は図7と同一であり説明は省く。
【0016】ここで、1/4波長板10は直線偏光を円
偏光に変換する波長板として知られており、図2に模式
的に示すように、液晶表示パネル20から出る直線偏光
方向を1/4波長板10の進相軸と遅相軸に対して45
°の方向であるあるいはの方向に入射させると、射
出光は左回り円偏光あるいは右回り円偏光変換される
(図2の場合は、右回り円偏光)。そのため、図3に示
すように、1/4波長板10を介して液晶表示装置20
から射出された表示光3は円偏光であり、観察者がどの
角度から見ても装着した偏光眼鏡2の偏光方向の成分を
含むので、偏光眼鏡2を掛けたまま液晶表示パネル20
をどの位置、方向から観察しても偏光眼鏡2を透過して
目に達する成分4が相当あり、視認性は低下しないもの
となる。
【0017】一つの具体例を示すと、10.5インチカ
ラー液晶表示装置において、表側(観察者側)に1/4
波長位相差フィルムを装着した。装着方向は、液晶表示
パネルから射出する直線偏光が1/4波長位相差フィル
ムの進相軸と遅相軸に対して45°の方向であるの方
向に入射させると、この画面から射出する表示光は左回
り円偏光となり、あらゆる方向の振動成分を含むことに
なるため、偏光眼鏡を掛けたまま液晶表示パネルを観察
しても視認性は低下しなかった。さらに、パネル観察方
向を変えても表示光に方向性がないため、視認性にも方
向性はなかった。この表示装置を自動車搭載のナビゲー
ションシステムに使用したところ、従来は偏光眼鏡を使
用すると全く視認できない機種もあったが、本発明のこ
の具体例では実用上問題のないことが確認できた。
【0018】以上の実施例では、直線偏光を円偏光に変
更する1/4波長板を用いるものとしたが、複屈折板の
位相差は1/4波長に限らず他の位相差のものを用い
て、液晶表示装置から射出する直線偏光を円偏光を含む
楕円偏光に変換するようにしてもよい。以上、本発明の
液晶表示装置を実施例に基づいて説明してきたが、本発
明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能であ
る。
【0019】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の液晶表示装置によると、偏光眼鏡を着用した観察者で
も、画像品質の劣化を回避し、実用的な視認性を維持
し、表示が悪化することによる危険の防止、業務安全に
寄与する顕著な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による1実施例の液晶表示装置の構成を
示す断面図である。
【図2】1/4波長板により直線偏光が円偏光に変換さ
れる様子を模式的に示す図である。
【図3】本発明の液晶表示装置の作用を説明するための
図である。
【図4】従来の液晶表示装置の問題点を説明するための
図である。
【図5】界面でのP偏光とS偏光の振幅反射率を例示す
る図である。
【図6】偏光眼鏡の原理と作用を説明するための図であ
る。
【図7】従来の液晶パネルの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1…液晶表示装置 2…偏光眼鏡 3…表示光 4…透過光 5…入射光 6…水面 7…反射光 8…透過光 9…観察対象 10…1/4波長板 20…TFTカラー液晶表示パネル 21…カラフィルター側透明基板 22…TFT側透明基板 23…カラーフィルター層 24…オーバーコート 25…対向共通電極 26…配向層 27…画素電極 28…配向層 29…液晶層 30…バックライト側偏光板 31…接着層 32…観察者側偏光板 33…接着層 40…バックライト

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表示画面から射出する表示光の偏光方向
    を円偏光あるいは楕円偏光に変更する手段を設けたこと
    を特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 印加電圧によって透過光の偏光状態を変
    調する液晶層の少なくとも観察側に直線偏光板が設けら
    れてなる液晶パネルの観察者側に、直線偏光を円偏光あ
    るいは楕円偏光に変更する複屈折板を設けたことを特徴
    とする液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 前記複屈折板が1/4波長板であること
    を特徴とする請求項2記載の液晶表示装置。
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