WO2021261044A1 - 表示装置及び偏光軸回転素子 - Google Patents

表示装置及び偏光軸回転素子 Download PDF

Info

Publication number
WO2021261044A1
WO2021261044A1 PCT/JP2021/013686 JP2021013686W WO2021261044A1 WO 2021261044 A1 WO2021261044 A1 WO 2021261044A1 JP 2021013686 W JP2021013686 W JP 2021013686W WO 2021261044 A1 WO2021261044 A1 WO 2021261044A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
region
processing direction
orientation
alignment film
orientation processing
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/013686
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
寿治 松島
Original Assignee
株式会社ジャパンディスプレイ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2020110538A external-priority patent/JP7497226B2/ja
Application filed by 株式会社ジャパンディスプレイ filed Critical 株式会社ジャパンディスプレイ
Publication of WO2021261044A1 publication Critical patent/WO2021261044A1/ja
Priority to US18/087,845 priority Critical patent/US20230130531A1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0136—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  for the control of polarisation, e.g. state of polarisation [SOP] control, polarisation scrambling, TE-TM mode conversion or separation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528—Polarisers
    • G02F1/133531—Polarisers characterised by the arrangement of polariser or analyser axes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G02F1/133638—Waveplates, i.e. plates with a retardation value of lambda/n
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133738—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers for homogeneous alignment
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133753—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers with different alignment orientations or pretilt angles on a same surface, e.g. for grey scale or improved viewing angle
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133753—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers with different alignment orientations or pretilt angles on a same surface, e.g. for grey scale or improved viewing angle
    • G02F1/133757—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers with different alignment orientations or pretilt angles on a same surface, e.g. for grey scale or improved viewing angle with different alignment orientations
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133773—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers the alignment material or treatment being different for the two opposite substrates
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2033—LED or laser light sources
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2066—Reflectors in illumination beam
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2073—Polarisers in the lamp house
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/54—Accessories
    • G03B21/56—Projection screens
    • G03B21/60—Projection screens characterised by the nature of the surface
    • G03B21/62—Translucent screens
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/13306—Circuit arrangements or driving methods for the control of single liquid crystal cells
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/07—Polarisation dependent
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2413/00—Indexing scheme related to G02F1/13363, i.e. to birefringent elements, e.g. for optical compensation, characterised by the number, position, orientation or value of the compensation plates
    • G02F2413/01—Number of plates being 1
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2413/00—Indexing scheme related to G02F1/13363, i.e. to birefringent elements, e.g. for optical compensation, characterised by the number, position, orientation or value of the compensation plates
    • G02F2413/08—Indexing scheme related to G02F1/13363, i.e. to birefringent elements, e.g. for optical compensation, characterised by the number, position, orientation or value of the compensation plates with a particular optical axis orientation

Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to a display device and a polarizing axis rotating element.
  • the head-up display (HUD) device is provided in the dashboard of the vehicle, etc., and the display light emitted from the display panel is projected onto the windshield to display a predetermined display image in front of the windshield. Is displayed as a virtual image.
  • the driver who is an observer, can visually recognize information such as vehicle speed and mileage without moving his / her line of sight while driving.
  • the driver may wear polarized sunglasses in order to reduce glare on road signs and reflection of objects placed on the dashboard on the windshield.
  • the polarized sunglasses cut the S wave component of the display light. Therefore, the driver eliminates this S wave component.
  • the brightness of the visible display light is reduced. Therefore, it may be difficult for the driver to visually recognize the display image projected by the HUD device.
  • An object of the present embodiment is to provide a display device and a polarizing axis rotating element capable of satisfactorily visually recognizing a displayed image even when an observer wears polarized sunglasses.
  • a display panel for displaying an image a polarizing axis rotating element located between the display panel and the observer, and a polarizing plate located between the display panel and the polarizing axis rotating element.
  • the polarizing axis rotating element has a first region and a second region different from the first region, and the first polarizing axis of the first polarizing component transmitted through the first region.
  • a display device is provided in which the orientation is different from the orientation of the second polarization axis of the second polarizing component that has passed through the second region.
  • the orientation of the first polarization axis of the first polarizing component which has a first region and a second region different from the first region and has passed through the first region is the first.
  • a polarizing axis rotating element that is different from the orientation of the second polarizing axis of the second polarizing component that has passed through the two regions.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a display device of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of the polarizing axis rotating element shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing the orientation processing direction of the first alignment film of the polarizing axis rotating element shown in FIG. 2 and the orientation processing direction of the second alignment film.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the polarizing plate and the polarizing axis rotating element.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a display device using a polarizing axis rotating element.
  • FIG. 6 is a diagram showing a polarization axis of linearly polarized light incident on a polarization axis rotating element and a polarization axis of linearly polarized light transmitted through the polarization axis rotating element.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing another configuration example of the polarizing axis rotating element shown in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram showing the orientation processing direction of the first alignment film of the polarizing axis rotating element shown in FIG. 7 and the orientation processing direction of the second alignment film.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the relationship between the polarizing plate and the polarizing axis rotating element.
  • FIG. 10 is a diagram showing a polarization axis of linearly polarized light incident on a polarization axis rotating element and a polarization axis of linearly polarized light transmitted through the polarization axis rotating element.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the display device DSP of the present embodiment.
  • the illustrated display device DSP is a head-up display that uses a windshield of a vehicle or the like as a screen SCR for projection.
  • the screen SCR is not limited to the windshield itself, and other combiners may be used.
  • the display device DSP is configured with the upward direction as "up”, the downward direction as “downward”, and the front direction as "front” when viewed from the observer 200 who visually recognizes the display image displayed by the display device DSP. Explain each part to be done.
  • the display device DSP includes a display panel PNL for displaying an image, a polarizing plate PL, a polarizing axis rotating element 100, an optical system OP, and a projection unit PJ.
  • the display panel PNL emits display light representing a display image for notifying display information such as vehicle speed and mileage.
  • a liquid crystal display panel, an organic electroluminescence display panel, a display panel using a micro LED, or the like can be applied to the display panel PNL.
  • the polarizing plate PL is provided above the display panel PNL and is attached to the upper surface of the display panel PNL.
  • the polarizing plate PL is located between the display panel PNL and the polarizing axis rotating element 100.
  • the polarizing plate PL transmits only the light in the vibration direction along the transmission axis of the polarizing plate PL as the display light.
  • a polarizing plate is also located below the display panel PNL, and the transmission axes of the upper polarizing plate PL and the lower polarizing plate are set to be orthogonal to each other. ing.
  • the polarization axis rotating element 100 rotates the polarization axis of linearly polarized light.
  • a polarizing axis rotating element 100 may be a single optical film or a multilayer optical film. Further, the polarizing axis rotating element 100 is not limited to an optical film as long as it can exhibit a function of rotating the polarizing axis, and may be an element having optical rotation ability such as a twist nematic liquid crystal element.
  • the polarization axis rotating element 100 is located between the display panel PNL (polarizing plate PL) that emits linearly polarized light and the observer 200 on the path of the display light L.
  • the polarizing axis rotating element 100 may be located anywhere between the display panel PNL and the observer 200, may be attached to the optical system OP, or may be attached to the screen SCR.
  • the optical system OP includes one or more mirrors that guide the light (display light) emitted from the display panel PNL to the projection unit PJ.
  • the projection unit PJ projects the light guided by the optical system OP onto the screen SCR.
  • a concave mirror can be applied to such a projection unit PJ.
  • the screen SCR reflects the display light L incident on the curved curved surface SF in the direction of the observer 200. Therefore, the curved surface SF is a reflective surface that reflects the display light L emitted from the display panel PNL toward the observer 200. Further, the screen SCR transmits light from the front. As a result, the observer 200 can visually recognize the virtual image 201 in front of the screen SCR. Therefore, the display device DSP can make the observer 200 visually recognize both the displayed image and the external view actually existing in front of the display device DSP.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of the polarizing axis rotating element 100 shown in FIG.
  • the first direction X, the second direction Y, and the third direction Z shown here are orthogonal to each other, but may intersect each other at an angle other than 90 degrees.
  • the first direction X and the second direction Y correspond to, for example, the direction parallel to the substrate included in the polarizing axis rotating element 100
  • the third direction Z corresponds to the thickness direction of the polarizing axis rotating element 100.
  • the polarizing axis rotating element 100 includes a first substrate SUB1, a second substrate SUB2 facing the first substrate SUB1, and a liquid crystal layer LC located between the first substrate SUB1 and the second substrate SUB2. ..
  • the first substrate SUB1 and the second substrate SUB2 are adhered to each other by the seal SE.
  • the display light L travels from the first substrate SUB1 side to the second substrate SUB2 side.
  • the first substrate SUB1 includes a first insulating base material 10 and a first alignment film AL1 arranged on the inner surface IS1 of the first insulating base material 10.
  • the second substrate SUB2 includes a second insulating base material 20 and a second alignment film AL2 arranged on the inner surface IS2 of the second insulating base material 20.
  • the first insulating base material 10 and the second insulating base material 20 are formed of, for example, transparent glass or resin.
  • the first alignment film AL1 and the second alignment film AL2 have horizontal orientation. That is, the first alignment film AL1 and the second alignment film AL2 are horizontal alignment films having an orientation regulating force substantially parallel to the XY plane.
  • the liquid crystal layer LC is sealed by a seal SE between the first substrate SUB1 and the second substrate SUB2.
  • the first alignment film AL1 and the second alignment film AL2 are in contact with the liquid crystal layer LC.
  • the polarizing axis rotating element 100 has a first region AR1, a second region AR2 different from the first region AR1, and a third region AR3 different from the first region AR1 and the second region AR2.
  • the third region AR3 is located on the opposite side of the first region AR1 from the second region AR2.
  • the liquid crystal layer LC contains a liquid crystal molecule LM.
  • the liquid crystal molecule LM is not twist-oriented in the first region AR1, but is twist-oriented in the second region AR2 and the third region AR3.
  • the liquid crystal layer LC has an optical rotation ability to rotate the polarization axis of the polarized light component which is linearly polarized light.
  • FIG. 3 is a diagram showing the orientation processing direction AD1 of the first alignment film AL1 of the polarization axis rotating element 100 and the orientation processing direction AD2 of the second alignment film AL2 shown in FIG.
  • the orientation processing direction AD1 of the first alignment film AL1 is parallel to the second direction Y.
  • the orientation processing direction AD2 of the second alignment film AL2 differs depending on the position. For example, in the illustrated example, the orientation processing direction AD2 gradually tilts counterclockwise as it goes to the left side of the first region AR1, and gradually clockwise as it goes to the right side of the first region AR1. Tilt.
  • the alignment treatment applied to the first alignment film AL1 and the second alignment film AL2 may be a rubbing treatment or a photoalignment treatment.
  • the first alignment film AL1 and the second alignment film AL2 are exposed through a mask having a slit.
  • the second alignment film AL2 is exposed a plurality of times while rotating with respect to the slit.
  • the first alignment film AL1 and the second alignment film AL2 may be oriented by mask rubbing.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the polarizing plate PL and the polarizing axis rotating element 100.
  • the direction of the tip of the arrow indicating the first direction X (X axis) is set as the reference direction, and the counterclockwise angle with respect to the reference direction is set as a positive angle.
  • the polarizing plate PL has a transmission axis T. Although not shown, the absorption axis of the polarizing plate PL is substantially orthogonal to the transmission axis T.
  • the transmission axis T is located at an orientation of 90 ° with respect to the X axis.
  • the 90 ° azimuth here corresponds to an azimuth spanning 90 ° -270 °.
  • the alignment processing direction AD11 of the first region AR1, the orientation processing direction AD12 of the second region AR2, and the orientation processing direction AD13 of the third region AR3 are parallel to each other.
  • the orientation processing directions AD11, AD12, and AD13 are substantially parallel to the transmission axis T. That is, the orientation processing directions AD11, AD12, and AD13 are located at an orientation of 90 ° with respect to the X axis.
  • the orientation processing directions AD11, AD12, and AD13 may be orthogonal to the transmission axis T.
  • the alignment processing direction AD21 of the first region AR1, the orientation processing direction AD22 of the second region AR2, and the orientation processing direction AD23 of the third region AR3 are different from each other.
  • the orientation processing direction AD21 is substantially parallel to the transmission axis T. That is, the orientation processing direction AD21 is located at an orientation of 90 ° with respect to the X axis.
  • the alignment processing direction AD22 of the second region AR2 is inclined counterclockwise at a first angle ⁇ 1 with respect to the orientation processing direction AD21 of the first region AR1. That is, the orientation processing direction AD22 is located at an orientation of 90 ° + ⁇ 1 with respect to the X axis.
  • the alignment processing direction AD23 of the third region AR3 is inclined clockwise at the second angle ⁇ 2 with respect to the orientation processing direction AD21 of the first region AR1. That is, the orientation processing direction AD23 is located at an orientation of 90 ° ⁇ 2 with respect to the X axis.
  • the alignment processing direction AD11 of the first alignment film AL1 and the alignment processing direction AD21 of the second alignment film AL2 are substantially parallel in the first region AR1. ..
  • the orientation processing direction AD12 of the first alignment film AL1 and the orientation processing direction AD22 of the second alignment film AL2 are different.
  • the alignment processing direction AD22 is inclined counterclockwise at a first angle ⁇ 1 with respect to the orientation processing direction AD12.
  • the orientation processing direction AD13 of the first alignment film AL1 and the orientation processing direction AD23 of the second alignment film AL2 are different.
  • the orientation processing direction AD23 is tilted clockwise with respect to the orientation processing direction AD13 at a second angle ⁇ 2.
  • the magnitude of the first angle ⁇ 1 and the magnitude of the second angle ⁇ 2 are equal to each other.
  • the liquid crystal molecule LMA on the side close to the first substrate SUB1 is oriented so that its long axis is aligned with the orientation processing direction AD11.
  • the liquid crystal molecule LMA1 is oriented in an orientation along the transmission axis T. That is, the liquid crystal molecule LMA1 is oriented at an orientation of 90 ° with respect to the X axis.
  • the long axis of the liquid crystal molecule LMB1 on the side close to the second substrate SUB2 is oriented along the orientation processing direction AD21.
  • the liquid crystal molecule LMB1 is oriented in an orientation along the transmission axis T. That is, the liquid crystal molecule LMB1 is oriented at an orientation of 90 ° with respect to the X axis.
  • the long axis of the liquid crystal molecule LMA2 on the side close to the first substrate SUB1 is oriented so as to be aligned with the orientation processing direction AD12.
  • the liquid crystal molecule LMA2 is oriented in an orientation along the transmission axis T. That is, the liquid crystal molecule LMA2 is oriented at an orientation of 90 ° with respect to the X axis.
  • the long axis of the liquid crystal molecule LMB2 on the side close to the second substrate SUB2 is oriented along the orientation processing direction AD22. That is, the liquid crystal molecule LMB2 is oriented in the direction of 90 ° + ⁇ 1 with respect to the X axis.
  • the liquid crystal molecules LM arranged along the third direction Z are twist-oriented counterclockwise.
  • the long axis of the liquid crystal molecule LMA3 on the side close to the first substrate SUB1 is oriented so as to be aligned with the orientation processing direction AD13.
  • the liquid crystal molecule LMA3 is oriented in an orientation along the transmission axis T. That is, the liquid crystal molecule LMA3 is oriented at an orientation of 90 ° with respect to the X axis.
  • the long axis of the liquid crystal molecule LMB3 on the side close to the second substrate SUB2 is oriented along the orientation processing direction AD23. That is, the liquid crystal molecule LMB3 is oriented in the direction of 90 ° ⁇ 2 with respect to the X axis.
  • the liquid crystal molecules LM arranged along the third direction Z are twist-oriented clockwise. That is, the liquid crystal molecule LM of the third region AR3 is twist-oriented in a direction different from that of the liquid crystal molecule LM of the second region AR2.
  • the orientation processing direction AD2 of the second alignment film AL2 is ⁇ 10 degrees to 10 degrees with respect to the transmission axis T of the polarizing plate PL. Since the alignment processing direction AD1 of the first alignment film AL1 is parallel to the transmission axis T, The orientation processing direction AD2 can also be said to be -10 degrees to 10 degrees with respect to the orientation processing direction AD1.
  • the alignment processing direction AD22 is assumed to be the alignment processing direction most inclined counterclockwise with respect to the transmission axis T. That is, it is assumed that 90 ° + ⁇ 1 is the maximum inclination angle. In that case, the first angle ⁇ 1 is 10 ° or less.
  • the alignment processing direction AD23 is assumed to be the alignment processing direction most inclined clockwise with respect to the transmission axis T. That is, it is assumed that 90 ° ⁇ 2 is the minimum inclination angle. In that case, the second angle ⁇ 2 is 10 ° or less. That is, the difference ⁇ 1 + ⁇ 2 between the maximum tilt angle 90 ° + ⁇ 1 and the minimum tilt angle 90 ° ⁇ 2 is 20 degrees or less.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a display device DSP using the polarizing axis rotating element 100.
  • the display light L emitted from the display panel PNL is reflected by the screen SCR and reaches the observer 200.
  • the polarization axis of linearly polarized light may rotate when the display light L is reflected by the screen SCR.
  • the polarization axis of linearly polarized light may rotate before the display light L emitted from the display panel PNL reaches the observer 200.
  • the observer 200 observes the displayed image while wearing polarized sunglasses, there is a possibility that the visible brightness may decrease or the brightness may differ depending on the display position.
  • the polarized light component parallel to the absorption axis of the polarized sunglasses is defined as the S wave component
  • the polarized light component parallel to the transmission axis TA of the polarized sunglasses is defined as the P wave component.
  • the polarization axis rotating element 100 for rotating the linearly polarized light is located between the display panel PNL and the observer 200. Therefore, the polarization axis of the polarization component transmitted through the polarizing plate PL is rotated in a desired direction by the polarization axis rotating element 100. That is, considering that the linearly polarized light transmitted through the polarizing plate PL is rotated by reflection on the screen SCR or the like, the linearly polarized light is rotated in advance by the polarizing axis rotating element 100 before reaching the eyes of the observer 200.
  • the display light L can be returned to the linearly polarized light of the P wave component.
  • the observer 200 wears polarized sunglasses that cut the S wave component of the light, the light of the P wave component parallel to the transmission axis TA of the polarized sunglasses reaches the observer 200, so that the observer It is possible to suppress a decrease in the brightness of the light reaching 200, and the displayed image can be visually recognized well. Further, even when the observer 200 wears polarized sunglasses, the brightness can be uniformly visually recognized regardless of the display position of the screen SCR.
  • FIG. 6 is a diagram showing a polarization axis of linearly polarized light LIN incident on the polarization axis rotating element 100 and a polarization axis of linearly polarized light LOUT transmitted through the polarization axis rotating element 100.
  • the polarization axis of the linearly polarized LIN incident on the polarization axis rotating element 100 is parallel to the second direction Y.
  • the orientation processing direction AD1 of the first alignment film AL1 is parallel to the polarization axis of the linearly polarized LIN.
  • the polarization axis of the linearly polarized light LOUT transmitted through the polarization axis rotating element 100 is equal to the alignment processing direction AD2 of the second alignment film AL2.
  • the orientations of the third polarization axis PA3 of the components are different from each other.
  • the first polarization axis PA1 is parallel to the orientation processing direction AD21.
  • the first polarization axis PA1 is located at an orientation of 90 ° with respect to the X axis.
  • the second polarization axis PA2 is parallel to the orientation processing direction AD22.
  • the second polarization axis PA2 is located at an orientation of 90 ° + ⁇ 1 with respect to the X axis.
  • the third polarization axis PA3 is parallel to the orientation processing direction AD23.
  • the third polarization axis PA3 is located in the direction of 90 ° ⁇ 2 with respect to the X axis. In this way, according to the first embodiment, the orientation of the polarization axis of the linearly polarized light LOUT can be distributed.
  • the polarizing axis rotating element 100 may be an optical film. Such an optical film can be made of a liquid crystal polymer or the like in a predetermined orientation state. Further, the polarizing axis rotating element 100 may include an electrode controlled to apply a voltage to the liquid crystal layer LC.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing another configuration example of the polarizing axis rotating element 100 shown in FIG.
  • the configuration shown in FIG. 7 is different from the configuration shown in FIG. 2 in the orientation state of the liquid crystal molecules LM in the liquid crystal layer LC.
  • the liquid crystal molecules LM arranged along the third direction Z in the first region AR1 have their major axes oriented in the same direction.
  • the liquid crystal molecules LM arranged along the third direction Z in the second region AR2 have their major axes oriented in the same direction.
  • the liquid crystal molecules LM arranged along the third direction Z in the third region AR3 have their major axes oriented in the same direction.
  • the polarizing axis rotating element 100 of the second embodiment is configured to impart a phase difference of 1/2 wavelength to the transmitted polarizing component.
  • FIG. 8 is a diagram showing the orientation processing direction AD1 of the first alignment film AL1 of the polarization axis rotating element 100 and the orientation processing direction AD2 of the second alignment film AL2 shown in FIG. 7.
  • the orientation processing direction AD1 is parallel to the orientation processing direction AD2.
  • the orientation processing direction AD1 differs depending on the position.
  • the orientation processing direction AD2 differs depending on the position.
  • the orientation processing direction AD1 gradually tilts counterclockwise as it goes to the left side of the first region AR1, and gradually clockwise as it goes to the right side of the first region AR1. Tilt.
  • the orientation processing direction AD2 gradually tilts counterclockwise toward the left side of the first region AR1, and gradually tilts clockwise toward the right side of the first region AR1.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the relationship between the polarizing plate PL and the polarizing axis rotating element 100.
  • the alignment processing direction AD11 of the first region AR1, the orientation processing direction AD12 of the second region AR2, and the orientation processing direction AD13 of the third region AR3 are different from each other.
  • the orientation processing direction AD11 is substantially parallel to the transmission axis T. That is, the orientation processing direction AD11 is located at an orientation of 90 ° with respect to the X axis.
  • the alignment processing direction AD12 of the second region AR2 is inclined counterclockwise at a third angle ⁇ 3 with respect to the orientation processing direction AD11 of the first region AR1.
  • the orientation processing direction AD12 is located at an orientation of 90 ° + ⁇ 3 with respect to the X axis.
  • the alignment processing direction AD13 of the third region AR3 is inclined clockwise at the fourth angle ⁇ 4 with respect to the orientation processing direction AD11 of the first region AR1. That is, the orientation processing direction AD13 is located at an orientation of 90 ° ⁇ 4 with respect to the X axis.
  • the alignment processing direction AD21 of the first region AR1, the orientation processing direction AD22 of the second region AR2, and the orientation processing direction AD23 of the third region AR3 are different from each other.
  • the orientation processing direction AD21 is substantially parallel to the transmission axis T. That is, the orientation processing direction AD21 is located at an orientation of 90 ° with respect to the X axis.
  • the alignment processing direction AD22 of the second region AR2 is inclined counterclockwise at a third angle ⁇ 3 with respect to the orientation processing direction AD21 of the first region AR1. That is, the orientation processing direction AD22 is located at an orientation of 90 ° + ⁇ 3 with respect to the X axis.
  • the alignment processing direction AD23 of the third region AR3 is inclined clockwise at the fourth angle ⁇ 4 with respect to the orientation processing direction AD21 of the first region AR1. That is, the orientation processing direction AD23 is located at an orientation of 90 ° ⁇ 4 with respect to the X axis.
  • the magnitude of the third angle ⁇ 3 and the magnitude of the fourth angle ⁇ 4 are equal to each other.
  • the orientation processing direction AD11 of the first alignment film AL1 and the orientation processing direction AD21 of the second alignment film AL2 are substantially parallel.
  • the alignment processing direction AD12 of the first alignment film AL1 and the alignment processing direction AD22 of the second alignment film AL2 are substantially parallel to each other.
  • the alignment processing direction AD13 of the first alignment film AL1 and the orientation processing direction AD23 of the second alignment film AL2 are substantially parallel to each other.
  • the liquid crystal molecule LMA1 on the side close to the first substrate SUB1 is oriented so that its long axis follows the orientation processing direction AD11.
  • the liquid crystal molecule LMA1 is oriented in an orientation along the transmission axis T. That is, the liquid crystal molecule LMA1 is oriented at an orientation of 90 ° with respect to the X axis.
  • the long axis of the liquid crystal molecule LMB1 on the side close to the second substrate SUB2 is oriented along the orientation processing direction AD21. That is, the liquid crystal molecule LMB1 is oriented at an orientation of 90 ° with respect to the X axis.
  • the liquid crystal molecules LM arranged along the third direction Z are arranged so that the major axis is parallel to the orientation processing directions AD11 and AD21.
  • the long axis of the liquid crystal molecule LMA2 on the side close to the first substrate SUB1 is oriented so as to be aligned with the orientation processing direction AD12. That is, the liquid crystal molecule LMA2 is oriented in the direction of 90 ° + ⁇ 3 with respect to the X axis.
  • the long axis of the liquid crystal molecule LMB2 on the side close to the second substrate SUB2 is oriented along the orientation processing direction AD22. That is, the liquid crystal molecule LMB2 is oriented in the direction of 90 ° + ⁇ 3 with respect to the X axis.
  • the liquid crystal molecules LM arranged along the third direction Z are arranged so that their major axes are parallel to the orientation processing directions AD12 and AD22.
  • the long axis of the liquid crystal molecule LMA3 on the side close to the first substrate SUB1 is oriented so as to be aligned with the orientation processing direction AD13. That is, the liquid crystal molecule LMA3 is oriented in the direction of 90 ° ⁇ 4 with respect to the X axis.
  • the long axis of the liquid crystal molecule LMB3 on the side close to the second substrate SUB2 is oriented along the orientation processing direction AD23. That is, the liquid crystal molecule LMB3 is oriented in the direction of 90 ° ⁇ 4 with respect to the X axis.
  • the liquid crystal molecules LM arranged along the third direction Z are arranged so that the major axis is parallel to the orientation processing directions AD13 and AD23.
  • the orientation processing direction AD1 of the first alignment film AL1 is ⁇ 5 ° to 5 ° with respect to the transmission axis T of the polarizing plate PL.
  • the alignment processing direction AD12 is assumed to be the alignment processing direction most inclined counterclockwise with respect to the transmission axis T. That is, it is assumed that 90 ° + ⁇ 3 is the maximum inclination angle. In that case, the third angle ⁇ 3 is 5 ° or less.
  • the alignment processing direction AD13 is assumed to be the alignment processing direction most inclined clockwise with respect to the transmission axis T. That is, it is assumed that 90 ° ⁇ 4 is the minimum inclination angle.
  • the fourth angle ⁇ 4 is 5 ° or less. That is, the difference ⁇ 3 + ⁇ 4 between the maximum tilt angle 90 ° + ⁇ 3 and the minimum tilt angle 90 ° ⁇ 4 is 10 degrees or less. Since the alignment treatment directions AD1 and AD2 are parallel to each other, the same applies to the second alignment film AL2. That is, the orientation processing direction AD2 of the second alignment film AL2 is ⁇ 5 ° to 5 ° with respect to the transmission axis T of the polarizing plate PL.
  • FIG. 10 is a diagram showing a polarization axis of linearly polarized light LIN incident on the polarization axis rotating element 100 and a polarization axis of linearly polarized light LOUT transmitted through the polarization axis rotating element 100.
  • the polarization axis of the linearly polarized LIN incident on the polarization axis rotating element 100 is parallel to the second direction Y.
  • the orientation of the second polarization axis PA2 of the second polarization component transmitted through the second region AR2 and the third polarization transmitted through the third region AR3.
  • the orientations of the third polarization axis PA3 of the components are different from each other.
  • the first polarization axis PA1 is parallel to the orientation processing direction AD21.
  • the first polarization axis PA1 is located at an orientation of 90 ° with respect to the X axis.
  • the second polarization axis PA2 is tilted counterclockwise at a third angle ⁇ 3 with respect to the orientation processing direction AD22. That is, the second polarization axis PA2 is located at an orientation of 90 ° + 2 ⁇ ⁇ 3 with respect to the X axis. In other words, in the second region AR2, the orientation processing direction AD22 is located in an orientation intermediate between the orientation of the second polarization axis PA2 and the orientation of the first polarization axis PA1.
  • the third polarization axis PA3 is tilted clockwise with respect to the orientation processing direction AD23 at a fourth angle ⁇ 4. That is, the third polarization axis PA3 is located at an orientation of 90 ° -2 ⁇ ⁇ 4 with respect to the X axis. In other words, in the third region AR3, the orientation processing direction AD23 is located in an orientation intermediate between the orientation of the third polarization axis PA3 and the orientation of the first polarization axis PA1. In this way, according to the second embodiment, the orientation of the polarization axis of the linearly polarized light LOUT can be distributed.
  • the phase-advancing axes F (orientation processing directions AD1 and AD2) of the polarizing axis rotating element 100 are located in an intermediate direction between the direction of the linearly polarized light LIN and the direction of the linearly polarized light LOUT in the XY plane.
  • the polarization axis rotating element 100 of the second embodiment corresponds to a 1/2 wave plate, so that when the polarization axis of the incident light is located at the direction of ⁇ ° with respect to the phase advance axis, it is polarized. It has a function to rotate the axis by 2 * ⁇ °.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Abstract

観察者が偏光サングラスをかけている場合でも、表示画像を良好に視認することができる表示装置及び偏光軸回転素子を提供する。 画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルと観察者との間に位置する偏光軸回転素子（１００）と、前記表示パネルと前記偏光軸回転素子との間に位置する偏光板と、を備え、前記偏光軸回転素子は、第１領域（ＡＲ１）と、前記第１領域とは異なる第２領域（ＡＲ２）と、を有し、前記第１領域を透過した第１偏光成分の第１偏光軸（ＰＡ１）の方位は、前記第２領域を透過した第２偏光成分の第２偏光軸（ＰＡ２）の方位とは異なる、表示装置。

Description

表示装置及び偏光軸回転素子
　本発明の実施形態は、表示装置及び偏光軸回転素子に関する。
　ヘッドアップディスプレイ（Ｈｅａｄ－Ｕｐ　Ｄｉｓｐｌａｙ：ＨＵＤ）装置は、車両のダッシュボード内等に設けられ、表示パネルから出射される表示光がウィンドシールドに投影されることで、ウィンドシールド前方に所定の表示画像が虚像表示される。これにより、観察者である運転者は、運転中に視線をほとんど動かさずに、車速や走行距離等の情報を視認することができる。
　例えば、道路標識のぎらつきやダッシュボードに配置された物のウィンドシールドへの映り込み等を軽減するために、運転者が偏光サングラスをかけている場合がある。偏光サングラスは、表示光にＰ波成分とＳ波成分との双方が含まれている場合、表示光のＳ波成分をカットするため、このＳ波成分がなくなることに起因して、運転者によって視認される表示光の輝度が低下する。そのため、運転者は、ＨＵＤ装置が投影する表示画像の視認が困難となる恐れがある。
特開２０１８－３０５２２号公報
　本実施形態の目的は、観察者が偏光サングラスをかけている場合でも、表示画像を良好に視認することができる表示装置及び偏光軸回転素子を提供することにある。
　本実施形態によれば、画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルと観察者との間に位置する偏光軸回転素子と、前記表示パネルと前記偏光軸回転素子との間に位置する偏光板と、を備え、前記偏光軸回転素子は、第１領域と、前記第１領域とは異なる第２領域と、を有し、前記第１領域を透過した第１偏光成分の第１偏光軸の方位は、前記第２領域を透過した第２偏光成分の第２偏光軸の方位とは異なる、表示装置が提供される。
　本実施形態によれば、第１領域と、前記第１領域とは異なる第２領域と、を有し、前記第１領域を透過した第１偏光成分の第１偏光軸の方位は、前記第２領域を透過した第２偏光成分の第２偏光軸の方位とは異なる、偏光軸回転素子が提供される。
図１は、本実施形態の表示装置の一構成例を示す図である。 図２は、図１に示した偏光軸回転素子の一構成例を示す断面図である。 図３は、図２に示した偏光軸回転素子の第１配向膜の配向処理方向、及び、第２配向膜の配向処理方向を示す図である。 図４は、偏光板と偏光軸回転素子との関係を説明するための図である。 図５は、偏光軸回転素子を用いた表示装置の一構成例を示す図である。 図６は、偏光軸回転素子に入射する直線偏光の偏光軸、及び、偏光軸回転素子を透過した直線偏光の偏光軸を示す図である。 図７は、図１に示した偏光軸回転素子の他の構成例を示す断面図である。 図８は、図７に示した偏光軸回転素子の第１配向膜の配向処理方向、及び、第２配向膜の配向処理方向を示す図である。 図９は、偏光板と偏光軸回転素子との関係を説明するための図である。 図１０は、偏光軸回転素子に入射する直線偏光の偏光軸、及び、偏光軸回転素子を透過した直線偏光の偏光軸を示す図である。
　以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
　図１は、本実施形態の表示装置ＤＳＰの一構成例を示す図である。　
　図示した表示装置ＤＳＰは、車両等のウィンドシールドを投映用のスクリーンＳＣＲとして利用するヘッドアップディスプレイである。なお、スクリーンＳＣＲは、ウィンドシールドそのものに限定されるものではなく、他のコンバイナが利用されても良い。以下の説明では、表示装置ＤＳＰが表示する表示画像を視認する観察者２００から見て、上方向を「上」、下方向を「下」、前方向を「前」として、表示装置ＤＳＰを構成する各部を説明する。
　表示装置ＤＳＰは、画像を表示する表示パネルＰＮＬと、偏光板ＰＬと、偏光軸回転素子１００と、光学系ＯＰと、投影部ＰＪと、を備えている。
　表示パネルＰＮＬは、例えば、車速、走行距離等の表示情報を報知するための表示画像を表す表示光を出射する。表示パネルＰＮＬには、例えば、液晶表示パネル、有機エレクトロルミネッセンス表示パネル、マイクロＬＥＤを用いた表示パネル等を適用することができる。
　偏光板ＰＬは、表示パネルＰＮＬの上方に設けられ、表示パネルＰＮＬの上面に貼付されている。偏光板ＰＬは、表示パネルＰＮＬと偏光軸回転素子１００との間に位置している。偏光板ＰＬは、表示パネルＰＮＬから出射された光のうち、偏光板ＰＬの透過軸に沿った振動方向の光のみを表示光として透過する。例えば、表示パネルＰＮＬが液晶表示パネルである場合、表示パネルＰＮＬの下方にも偏光板が位置し、上方の偏光板ＰＬ及び下方の偏光板のそれぞれの透過軸は、互いに直交する向きに設定されている。
　偏光軸回転素子１００は、直線偏光の偏光軸を回転させるものである。このような偏光軸回転素子１００は、単一の光学フィルムであってもよいし、多層の光学フィルムであってもよい。また、偏光軸回転素子１００は、偏光軸を回転させる機能を発現できるものであればよく、光学フィルムに限らず、ツイストネマティック液晶素子などの旋光能を有する素子であってもよい。偏光軸回転素子１００は、表示光Ｌの経路上において、直線偏光を出射する表示パネルＰＮＬ（偏光板ＰＬ）と観察者２００との間に位置している。偏光軸回転素子１００は、表示パネルＰＮＬと観察者２００との間の何処に位置していても良く、光学系ＯＰ内に貼付されていても良いし、スクリーンＳＣＲに貼付されていても良い。
　光学系ＯＰは、表示パネルＰＮＬから出射された光（表示光）を投影部ＰＪに案内する１つ以上のミラーを備えている。投影部ＰＪは、光学系ＯＰによって案内された光をスクリーンＳＣＲに投影する。このような投影部ＰＪには、例えば凹面鏡が適用可能である。
　スクリーンＳＣＲは、湾曲した曲面ＳＦに入射する表示光Ｌを観察者２００の方向に反射させる。従って、曲面ＳＦは、表示パネルＰＮＬから出射された表示光Ｌを観察者２００に向けて反射させる反射面となる。また、スクリーンＳＣＲは、前方からの光を透過させる。これにより、観察者２００は、スクリーンＳＣＲの前方に虚像２０１を視認することができる。従って、表示装置ＤＳＰは、表示画像と前方に実際に存在する外景の双方を観察者２００に視認させることができる。
　［第１実施形態］　
　図２は、図１に示した偏光軸回転素子１００の一構成例を示す断面図である。　
　ここに示す第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚは、互いに直交しているが、９０度以外の角度で互いに交差していてもよい。第１方向Ｘ及び第２方向Ｙは、例えば偏光軸回転素子１００に含まれる基板に平行な方向に相当し、また、第３方向Ｚは、偏光軸回転素子１００の厚さ方向に相当する。
　偏光軸回転素子１００は、第１基板ＳＵＢ１と、第１基板ＳＵＢ１と対向する第２基板ＳＵＢ２と、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に位置する液晶層ＬＣと、を備えている。第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２は、シールＳＥによって互いに接着されている。表示光Ｌは、第１基板ＳＵＢ１側から第２基板ＳＵＢ２側へ進行する。
　第１基板ＳＵＢ１は、第１絶縁基材１０と、第１絶縁基材１０の内面ＩＳ１に配置された第１配向膜ＡＬ１と、を備えている。第２基板ＳＵＢ２は、第２絶縁基材２０と、第２絶縁基材２０の内面ＩＳ２に配置された第２配向膜ＡＬ２と、を備えている。第１絶縁基材１０及び第２絶縁基材２０は、例えば透明なガラスや樹脂などによって形成されている。第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２は、水平配向性を有する。つまり、第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２は、Ｘ－Ｙ平面に略平行な配向規制力を有する水平配向膜である。液晶層ＬＣは、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間において、シールＳＥによって封止されている。第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２は、液晶層ＬＣに接している。
　偏光軸回転素子１００は、第１領域ＡＲ１と、第１領域ＡＲ１とは異なる第２領域ＡＲ２と、第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２とは異なる第３領域ＡＲ３と、を有している。第３領域ＡＲ３は、第１領域ＡＲ１に対して第２領域ＡＲ２とは反対側に位置している。
液晶層ＬＣは、液晶分子ＬＭを含んでいる。液晶分子ＬＭは、第１領域ＡＲ１においては、ツイスト配向しておらず、第２領域ＡＲ２及び第３領域ＡＲ３においてはツイスト配向している。液晶層ＬＣは、直線偏光である偏光成分の偏光軸を回転させる旋光能を有している。
　図３は、図２に示した偏光軸回転素子１００の第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向ＡＤ１、及び、第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向ＡＤ２を示す図である。図３においては、説明のために、第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２を並列させて図示している。　
　第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向ＡＤ１は、第２方向Ｙと平行である。第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向ＡＤ２は、位置によって異なっている。例えば、図示した例では、配向処理方向ＡＤ２は、第１領域ＡＲ１より左側に行くに連れて半時計周りに段々と傾いていき、第１領域ＡＲ１より右側に行くに連れて時計周りに段々と傾いていく。
　第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２に施される配向処理は、ラビング処理であってもよいし、光配向処理であってもよい。光配向処理を用いる場合、スリットを有するマスクを介して第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２を露光する。図示したように様々な方位に配向処理方向ＡＤ２を有する第２配向膜ＡＬ２を形成するためには、第２配向膜ＡＬ２をスリットに対して回転させながら複数回露光する。なお、第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２は、マスクラビングによって配向処理が施されても良い。
　図４は、偏光板ＰＬと偏光軸回転素子１００との関係を説明するための図である。ここでは、Ｘ－Ｙ平面内において、第１方向Ｘ（Ｘ軸）を示す矢印の先端の方位を基準方位とし、基準方位に対して反時計回りの角度を正の角度とする。
　偏光板ＰＬは、透過軸Ｔを有している。なお、図示を省略するが、偏光板ＰＬの吸収軸は、透過軸Ｔにほぼ直交している。透過軸Ｔは、Ｘ軸に対して９０°の方位に位置している。なお、ここでの９０°の方位とは９０°－２７０°に亘る方位に相当する。
　第１配向膜ＡＬ１において、第１領域ＡＲ１の配向処理方向ＡＤ１１、第２領域ＡＲ２の配向処理方向ＡＤ１２、及び、第３領域ＡＲ３の配向処理方向ＡＤ１３は、互いに平行である。配向処理方向ＡＤ１１、ＡＤ１２、ＡＤ１３は、透過軸Ｔとほぼ平行である。つまり、配向処理方向ＡＤ１１、ＡＤ１２、ＡＤ１３は、Ｘ軸に対して９０°の方位に位置している。なお、配向処理方向ＡＤ１１、ＡＤ１２、ＡＤ１３は、透過軸Ｔと直交していても良い。
　第２配向膜ＡＬ２において、第１領域ＡＲ１の配向処理方向ＡＤ２１、第２領域ＡＲ２の配向処理方向ＡＤ２２、及び、第３領域ＡＲ３の配向処理方向ＡＤ２３は、互いに異なっている。配向処理方向ＡＤ２１は、透過軸Ｔとほぼ平行である。つまり、配向処理方向ＡＤ２１は、Ｘ軸に対して９０°の方位に位置している。第２配向膜ＡＬ２において、第２領域ＡＲ２の配向処理方向ＡＤ２２は、第１領域ＡＲ１の配向処理方向ＡＤ２１に対して半時計周りに第１角度θ１で傾斜している。つまり、配向処理方向ＡＤ２２は、Ｘ軸に対して９０°＋θ１の方位に位置している。第２配向膜ＡＬ２において、第３領域ＡＲ３の配向処理方向ＡＤ２３は、第１領域ＡＲ１の配向処理方向ＡＤ２１に対して時計回りに第２角度θ２で傾斜している。つまり、配向処理方向ＡＤ２３は、Ｘ軸に対して９０°－θ２の方位に位置している。
　また、第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２で比較すると、第１領域ＡＲ１において、第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向ＡＤ１１と第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向ＡＤ２１は、ほぼ平行である。第２領域ＡＲ２において、第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向ＡＤ１２と第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向ＡＤ２２は、異なっている。配向処理方向ＡＤ２２は、配向処理方向ＡＤ１２に対して半時計周りに第１角度θ１で傾斜している。第３領域ＡＲ３において、第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向ＡＤ１３と第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向ＡＤ２３は、異なっている。配向処理方向ＡＤ２３は、配向処理方向ＡＤ１３に対して時計周りに第２角度θ２で傾斜している。例えば、第１角度θ１の大きさ及び第２角度θ２の大きさは、互いに等しい。
　第１領域ＡＲ１において、第１基板ＳＵＢ１に近接する側の液晶分子ＬＭＡは、その長軸が配向処理方向ＡＤ１１に沿うように配向している。あるいは、液晶分子ＬＭＡ１は、透過軸Ｔに沿った方位に配向している。つまり、液晶分子ＬＭＡ１は、Ｘ軸に対して９０°の方位に配向している。第２基板ＳＵＢ２に近接する側の液晶分子ＬＭＢ１は、その長軸が配向処理方向ＡＤ２１に沿うように配向している。あるいは、液晶分子ＬＭＢ１は、透過軸Ｔに沿った方位に配向している。つまり、液晶分子ＬＭＢ１は、Ｘ軸に対して９０°の方位に配向している。
　第２領域ＡＲ２において、第１基板ＳＵＢ１に近接する側の液晶分子ＬＭＡ２は、その長軸が配向処理方向ＡＤ１２に沿うように配向している。あるいは、液晶分子ＬＭＡ２は、透過軸Ｔに沿った方位に配向している。つまり、液晶分子ＬＭＡ２は、Ｘ軸に対して９０°の方位に配向している。第２基板ＳＵＢ２に近接する側の液晶分子ＬＭＢ２は、その長軸が配向処理方向ＡＤ２２に沿うように配向している。つまり、液晶分子ＬＭＢ２は、Ｘ軸に対して９０°＋θ１の方位に配向している。第２領域ＡＲ２において、第３方向Ｚに沿って並んだ液晶分子ＬＭは、反時計回りにツイスト配向している。
　第３領域ＡＲ３において、第１基板ＳＵＢ１に近接する側の液晶分子ＬＭＡ３は、その長軸が配向処理方向ＡＤ１３に沿うように配向している。あるいは、液晶分子ＬＭＡ３は、透過軸Ｔに沿った方位に配向している。つまり、液晶分子ＬＭＡ３は、Ｘ軸に対して９０°の方位に配向している。第２基板ＳＵＢ２に近接する側の液晶分子ＬＭＢ３は、その長軸が配向処理方向ＡＤ２３に沿うように配向している。つまり、液晶分子ＬＭＢ３は、Ｘ軸に対して９０°－θ２の方位に配向している。第３領域ＡＲ３において、第３方向Ｚに沿って並んだ液晶分子ＬＭは、時計回りにツイスト配向している。すなわち、第３領域ＡＲ３の液晶分子ＬＭは、第２領域ＡＲ２の液晶分子ＬＭとは異なる方向にツイスト配向している。
　第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向ＡＤ２は、偏光板ＰＬの透過軸Ｔに対して、－１０度～１０度である。第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向ＡＤ１は透過軸Ｔと平行であるため、
配向処理方向ＡＤ２は、配向処理方向ＡＤ１に対して、－１０度～１０度ということもできる。例えば、第２配向膜ＡＬ２において配向処理方向ＡＤ２２は、透過軸Ｔに対して最も反時計回りに傾斜した配向処理方向であるとする。つまり、９０°＋θ１が最大傾斜角であるとする。その場合、第１角度θ１は、１０°以下である。また、例えば、第２配向膜ＡＬ２において配向処理方向ＡＤ２３は、透過軸Ｔに対して最も時計回りに傾斜した配向処理方向であるとする。つまり、９０°－θ２が最小傾斜角であるとする。その場合、第２角度θ２は、１０°以下である。つまり、最大傾斜角９０°＋θ１と最小傾斜角９０°－θ２との間の差θ１＋θ２は２０度以下である。
　図５は、偏光軸回転素子１００を用いた表示装置ＤＳＰの一構成例を示す図である。　
　表示パネルＰＮＬから出射された表示光Ｌは、スクリーンＳＣＲで反射されて観察者２００に到達する。例えば、スクリーンＳＣＲが湾曲している場合、スクリーンＳＣＲで表示光Ｌが反射された際に、直線偏光の偏光軸が回転する場合がある。その他にも、表示パネルＰＮＬから出射された表示光Ｌが観察者２００に到達するまでに直線偏光の偏光軸が回転する場合がある。これにより、観察者２００が偏光サングラスを装着した状態で表示画像を観察すると、視認される輝度の低下を生じたり、表示位置による明るさの違いを生じたりする恐れがある。ここで、偏光サングラスの吸収軸と平行な偏光成分をＳ波成分とし、偏光サングラスの透過軸ＴＡと平行な偏光成分をＰ波成分とする。
　本実施形態によれば、直線偏光を回転させる偏光軸回転素子１００が表示パネルＰＮＬと観察者２００との間に位置している。そのため、偏光板ＰＬを透過した偏光成分の偏光軸は、偏光軸回転素子１００によって、所望の方向に回転される。つまり、偏光板ＰＬを透過した直線偏光が、スクリーンＳＣＲでの反射などによって回転されるのを考慮し、偏光軸回転素子１００によって予め回転させておくことで、観察者２００の眼に到達する前に表示光ＬをＰ波成分の直線偏光に戻すことができる。そのため、観察者２００が光のＳ波成分をカットする偏光サングラスをかけている場合にも、偏光サングラスの透過軸ＴＡと平行なＰ波成分の光は、観察者２００に到達するため、観察者２００に到達する光の輝度の低下を抑えることができ、表示画像を良好に視認させることができる。また、観察者２００が偏光サングラスかけている場合にも、スクリーンＳＣＲの表示位置によらず明るさを均一に視認させることが出来る。
　図６は、偏光軸回転素子１００に入射する直線偏光ＬＩＮの偏光軸、及び、偏光軸回転素子１００を透過した直線偏光ＬＯＵＴの偏光軸を示す図である。　
　偏光軸回転素子１００に入射する直線偏光ＬＩＮの偏光軸は、第２方向Ｙと平行である。第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向ＡＤ１は、直線偏光ＬＩＮの偏光軸と平行である。
　偏光軸回転素子１００を透過した直線偏光ＬＯＵＴの偏光軸は、第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向ＡＤ２と等しくなる。第１領域ＡＲ１を透過した第１偏光成分の第１偏光軸ＰＡ１の方位、第２領域ＡＲ２を透過した第２偏光成分の第２偏光軸ＰＡ２の方位、第３領域ＡＲ３を透過した第３偏光成分の第３偏光軸ＰＡ３の方位は、互いに異なっている。第１偏光軸ＰＡ１は、配向処理方向ＡＤ２１と平行である。第１偏光軸ＰＡ１は、Ｘ軸に対して９０°の方位に位置している。第２偏光軸ＰＡ２は、配向処理方向ＡＤ２２と平行である。第２偏光軸ＰＡ２は、Ｘ軸に対して９０°＋θ１の方位に位置している。第３偏光軸ＰＡ３は、配向処理方向ＡＤ２３と平行である。第３偏光軸ＰＡ３は、Ｘ軸に対して９０°－θ２の方位に位置している。このように、第１実施形態によれば、直線偏光ＬＯＵＴの偏光軸の方位を分布させることができる。
　なお、偏光軸回転素子１００は、光学フィルムであっても良い。このような光学フィルムは、所定の配向状態の液晶ポリマなどで作成可能である。また、偏光軸回転素子１００は、液晶層ＬＣに電圧を印加するように制御される電極を備えていてもよい。
　［第２実施形態］　
　図７は、図１に示した偏光軸回転素子１００の他の構成例を示す断面図である。図７に示す構成は、図２に示した構成と比較して液晶層ＬＣにおける液晶分子ＬＭの配向状態が異なっている。　
　第１領域ＡＲ１において第３方向Ｚに沿って並んだ液晶分子ＬＭは、長軸が同一方向に向いている。第２領域ＡＲ２において第３方向Ｚに沿って並んだ液晶分子ＬＭは、長軸が同一方向に向いている。第３領域ＡＲ３において第３方向Ｚに沿って並んだ液晶分子ＬＭは、長軸が同一方向に向いている。第２実施形態の偏光軸回転素子１００は、透過する偏光成分に１／２波長の位相差を付与するように構成されている。このとき、液晶分子ＬＭの複屈折率Δｎ、液晶層ＬＣの厚さｄ、偏光軸回転素子１００に入射する光の波長λとすると、Δｎ・ｄ＝λ／２の関係を満たしている。
　図８は、図７に示した偏光軸回転素子１００の第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向ＡＤ１、及び、第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向ＡＤ２を示す図である。　
　配向処理方向ＡＤ１は、配向処理方向ＡＤ２と平行である。配向処理方向ＡＤ１は、位置によって異なっている。同様に、配向処理方向ＡＤ２は、位置によって異なっている。例えば、図示した例では、配向処理方向ＡＤ１は、第１領域ＡＲ１より左側に行くに連れて半時計周りに段々と傾いていき、第１領域ＡＲ１より右側に行くに連れて時計周りに段々と傾いていく。同様に、配向処理方向ＡＤ２は、第１領域ＡＲ１より左側に行くに連れて半時計周りに段々と傾いていき、第１領域ＡＲ１より右側に行くに連れて時計周りに段々と傾いていく。
　図９は、偏光板ＰＬと偏光軸回転素子１００との関係を説明するための図である。　
　第１配向膜ＡＬ１において、第１領域ＡＲ１の配向処理方向ＡＤ１１、第２領域ＡＲ２の配向処理方向ＡＤ１２、及び、第３領域ＡＲ３の配向処理方向ＡＤ１３は、互いに異なっている。配向処理方向ＡＤ１１は、透過軸Ｔとほぼ平行である。つまり、配向処理方向ＡＤ１１は、Ｘ軸に対して９０°の方位に位置している。第１配向膜ＡＬ１において、第２領域ＡＲ２の配向処理方向ＡＤ１２は、第１領域ＡＲ１の配向処理方向ＡＤ１１に対して半時計周りに第３角度θ３で傾斜している。つまり、配向処理方向ＡＤ１２は、Ｘ軸に対して９０°＋θ３の方位に位置している。第１配向膜ＡＬ１において、第３領域ＡＲ３の配向処理方向ＡＤ１３は、第１領域ＡＲ１の配向処理方向ＡＤ１１に対して時計回りに第４角度θ４で傾斜している。つまり、配向処理方向ＡＤ１３は、Ｘ軸に対して９０°－θ４の方位に位置している。
　第２配向膜ＡＬ２において、第１領域ＡＲ１の配向処理方向ＡＤ２１、第２領域ＡＲ２の配向処理方向ＡＤ２２、及び、第３領域ＡＲ３の配向処理方向ＡＤ２３は、互いに異なっている。配向処理方向ＡＤ２１は、透過軸Ｔとほぼ平行である。つまり、配向処理方向ＡＤ２１は、Ｘ軸に対して９０°の方位に位置している。第２配向膜ＡＬ２において、第２領域ＡＲ２の配向処理方向ＡＤ２２は、第１領域ＡＲ１の配向処理方向ＡＤ２１に対して半時計周りに第３角度θ３で傾斜している。つまり、配向処理方向ＡＤ２２は、Ｘ軸に対して９０°＋θ３の方位に位置している。第２配向膜ＡＬ２において、第３領域ＡＲ３の配向処理方向ＡＤ２３は、第１領域ＡＲ１の配向処理方向ＡＤ２１に対して時計回りに第４角度θ４で傾斜している。つまり、配向処理方向ＡＤ２３は、Ｘ軸に対して９０°－θ４の方位に位置している。例えば、第３角度θ３の大きさ及び第４角度θ４の大きさは、互いに等しい。
　第１領域ＡＲ１において、第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向ＡＤ１１と第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向ＡＤ２１は、ほぼ平行である。第２領域ＡＲ２において、第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向ＡＤ１２と第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向ＡＤ２２は、ほぼ平行である。第３領域ＡＲ３において、第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向ＡＤ１３と第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向ＡＤ２３は、ほぼ平行である。
　第１領域ＡＲ１において、第１基板ＳＵＢ１に近接する側の液晶分子ＬＭＡ１は、その長軸が配向処理方向ＡＤ１１に沿うように配向している。あるいは、液晶分子ＬＭＡ１は、透過軸Ｔに沿った方位に配向している。つまり、液晶分子ＬＭＡ１は、Ｘ軸に対して９０°の方位に配向している。第２基板ＳＵＢ２に近接する側の液晶分子ＬＭＢ１は、その長軸が配向処理方向ＡＤ２１に沿うように配向している。つまり、液晶分子ＬＭＢ１は、Ｘ軸に対して９０°の方位に配向している。第１領域ＡＲ１において、第３方向Ｚに沿って並んだ液晶分子ＬＭは、長軸が配向処理方向ＡＤ１１及びＡＤ２１に平行になるように並んでいる。
　第２領域ＡＲ２において、第１基板ＳＵＢ１に近接する側の液晶分子ＬＭＡ２は、その長軸が配向処理方向ＡＤ１２に沿うように配向している。つまり、液晶分子ＬＭＡ２は、Ｘ軸に対して９０°＋θ３の方位に配向している。第２基板ＳＵＢ２に近接する側の液晶分子ＬＭＢ２は、その長軸が配向処理方向ＡＤ２２に沿うように配向している。つまり、液晶分子ＬＭＢ２は、Ｘ軸に対して９０°＋θ３の方位に配向している。第２領域ＡＲ２において、第３方向Ｚに沿って並んだ液晶分子ＬＭは、長軸が配向処理方向ＡＤ１２及びＡＤ２２に平行になるように並んでいる。
　第３領域ＡＲ３において、第１基板ＳＵＢ１に近接する側の液晶分子ＬＭＡ３は、その長軸が配向処理方向ＡＤ１３に沿うように配向している。つまり、液晶分子ＬＭＡ３は、Ｘ軸に対して９０°－θ４の方位に配向している。第２基板ＳＵＢ２に近接する側の液晶分子ＬＭＢ３は、その長軸が配向処理方向ＡＤ２３に沿うように配向している。つまり、液晶分子ＬＭＢ３は、Ｘ軸に対して９０°－θ４の方位に配向している。第３領域ＡＲ３において、第３方向Ｚに沿って並んだ液晶分子ＬＭは、長軸が配向処理方向ＡＤ１３及びＡＤ２３に平行になるように並んでいる。
　第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向ＡＤ１は、偏光板ＰＬの透過軸Ｔに対して、－５度～５度である。例えば、第１配向膜ＡＬ１において配向処理方向ＡＤ１２は、透過軸Ｔに対して最も反時計回りに傾斜した配向処理方向であるとする。つまり、９０°＋θ３が最大傾斜角であるとする。その場合、第３角度θ３は、５°以下である。また、例えば、第１配向膜ＡＬ１において配向処理方向ＡＤ１３は、透過軸Ｔに対して最も時計回りに傾斜した配向処理方向であるとする。つまり、９０°－θ４が最小傾斜角であるとする。その場合、第４角度θ４は、５°以下である。つまり、最大傾斜角９０°＋θ３と最小傾斜角９０°－θ４との間の差θ３＋θ４は１０度以下である。配向処理方向ＡＤ１及びＡＤ２は、互いに平行であるため、第２配向膜ＡＬ２についても同様である。つまり、第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向ＡＤ２は、偏光板ＰＬの透過軸Ｔに対して、－５度～５度である。
　図１０は、偏光軸回転素子１００に入射する直線偏光ＬＩＮの偏光軸、及び、偏光軸回転素子１００を透過した直線偏光ＬＯＵＴの偏光軸を示す図である。　
　偏光軸回転素子１００に入射する直線偏光ＬＩＮの偏光軸は、第２方向Ｙと平行である。第１領域ＡＲ１を透過した第１偏光成分の第１偏光軸ＰＡ１の方位、第２領域ＡＲ２を透過した第２偏光成分の第２偏光軸ＰＡ２の方位、第３領域ＡＲ３を透過した第３偏光成分の第３偏光軸ＰＡ３の方位は、互いに異なっている。第１偏光軸ＰＡ１は、配向処理方向ＡＤ２１と平行である。第１偏光軸ＰＡ１は、Ｘ軸に対して９０°の方位に位置している。
　第２偏光軸ＰＡ２は、配向処理方向ＡＤ２２に対して半時計周りに第３角度θ３で傾斜している。つまり、第２偏光軸ＰＡ２は、Ｘ軸に対して９０°＋２・θ３の方位に位置している。換言すると、第２領域ＡＲ２において、配向処理方向ＡＤ２２は、第２偏光軸ＰＡ２の方位と第１偏光軸ＰＡ１の方位との中間の方位に位置している。
　第３偏光軸ＰＡ３は、配向処理方向ＡＤ２３に対して時計周りに第４角度θ４で傾斜している。つまり、第３偏光軸ＰＡ３は、Ｘ軸に対して９０°－２・θ４の方位に位置している。換言すると、第３領域ＡＲ３において、配向処理方向ＡＤ２３は、第３偏光軸ＰＡ３の方位と第１偏光軸ＰＡ１の方位との中間の方位に位置している。このように、第２実施形態によれば、直線偏光ＬＯＵＴの偏光軸の方位を分布させることができる。
　偏光軸回転素子１００の進相軸Ｆ（配向処理方向ＡＤ１及びＡＤ２）は、Ｘ－Ｙ平面において、直線偏光ＬＩＮの方位と直線偏光ＬＯＵＴの方位との中間の方位に位置している。第２実施形態の偏光軸回転素子１００は、上記の通り、１／２波長板に相当するため、入射光の偏光軸が進相軸に対してθ°の方位に位置している場合、偏光軸を２＊θ°回転させる機能を有している。
　なお、例えば、進相軸Ｆの方位が上記の偏光軸回転素子１００と一致するように１／２波長板を短冊状に並べることで、第２実施形態に示した偏光軸回転素子１００と同様の機能を有する偏光軸回転素子を得ることができる。
　以上説明したように、本実施形態によれば、観察者が偏光サングラスをかけている場合でも、表示画像を良好に視認することができる表示装置及び偏光軸回転素子を得ることができる。
　なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (20)

  1. 　画像を表示する表示パネルと、
    　前記表示パネルと観察者との間に位置する偏光軸回転素子と、
    　前記表示パネルと前記偏光軸回転素子との間に位置する偏光板と、を備え、
    　前記偏光軸回転素子は、第１領域と、前記第１領域とは異なる第２領域と、を有し、
    　前記第１領域を透過した第１偏光成分の第１偏光軸の方位は、前記第２領域を透過した第２偏光成分の第２偏光軸の方位とは異なる、表示装置。
  2. 　前記偏光軸回転素子は、第１絶縁基材と、前記第１絶縁基材に配置された第１配向膜と、を備える第１基板と、第２絶縁基材と、前記第２絶縁基材に配置された第２配向膜と、を備える第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に位置する液晶層と、を備え、
    　前記第１配向膜において、前記第１領域の配向処理方向と前記第２領域の配向処理方向は平行であり、
    　前記第２配向膜において、前記第１領域の配向処理方向と前記第２領域の配向処理方向は異なっている、請求項１に記載の表示装置。
  3. 　前記第１領域において、前記第１配向膜の配向処理方向と前記第２配向膜の配向処理方向は、平行であり、
    　前記第２領域において、前記第１配向膜の配向処理方向と前記第２配向膜の配向処理方向は異なっている、請求項２に記載の表示装置。
  4. 　前記第１配向膜の前記第１領域及び前記第２領域の配向処理方向は、前記偏光板の透過軸と平行或いは直交である、請求項２又は３に記載の表示装置。
  5. 　前記偏光軸回転素子は、前記第１領域に対して前記第２領域とは反対側に第３領域を有し、
    　前記第１配向膜において、前記第１領域の配向処理方向、前記第２領域の配向処理方向、及び、前記第３領域の配向処理方向は、互いに平行であり、
    　前記第２配向膜において、前記第２領域の配向処理方向は前記第１領域の配向軸処理方向に対して半時計周りに第１角度で傾斜し、前記第３領域の配向処理方向は前記第１領域の配向処理方向に対して時計回りに第２角度で傾斜している、請求項２乃至４の何れか１項に記載の表示装置。
  6. 　前記第２配向膜の配向処理方向は、前記偏光板の透過軸に対して、－１０度～１０度である、請求項２乃至５の何れか１項に記載の表示装置。
  7. 　前記偏光軸回転素子は、透過する偏光成分に１／２波長の位相差を付与し、第１絶縁基材と、前記第１絶縁基材の内面に配置され水平配向性を有する第１配向膜と、を備える第１基板と、第２絶縁基材と、前記第２絶縁基材の内面に配置され水平配向性を有する第２配向膜と、を備える第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に位置する液晶層と、を備え、
    　前記第１配向膜において、前記第１領域の配向処理方向と前記第２領域の配向処理方向は異なり、
    　前記第２配向膜において、前記第１領域の配向処理方向と前記第２領域の配向処理方向は異なっている、請求項１に記載の表示装置。
  8. 　前記第１領域において、前記第１配向膜の配向処理方向と前記第２配向膜の配向処理方向は、平行であり、
    　前記第２領域において、前記第１配向膜の配向処理方向と前記第２配向膜の配向処理方向は、平行である、請求項７に記載の表示装置。
  9. 　前記偏光軸回転素子は、前記第１領域に対して前記第２領域とは反対側に第３領域を有し、
    　前記第１配向膜において、前記第２領域の配向処理方向は前記第１領域の配向処理方向に対して半時計周りに第３角度で傾斜し、前記第３領域の配向処理方向は前記第１領域の配向処理方向に対して時計回りに第４角度で傾斜し、
    　前記第２配向膜において、前記第２領域の配向処理方向は前記第１領域の配向処理方向に対して半時計周りに第３角度で傾斜し、前記第３領域の配向処理方向は前記第１領域の配向処理方向に対して時計回りに第４角度で傾斜している、請求項７又は８に記載の表示装置。
  10. 　前記第１領域の前記第２配向膜の配向処理方向は、前記第１偏光軸と平行であり、
    　前記第２領域の前記第２配向膜の配向処理方向は、前記第２偏光軸の方位と前記第１偏光軸の方位との中間の方位に位置している、請求項７乃至９の何れか１項に記載の表示装置。
  11. 　前記第１配向膜の配向処理方向及び前記第２配向膜の配向処理方向は、前記偏光板の透過軸に対して、－５度～５度である、請求項７乃至１０の何れか１項に記載の表示装置。
  12. 　第１領域と、前記第１領域とは異なる第２領域と、を有し、
    　前記第１領域を透過した第１偏光成分の第１偏光軸の方位は、前記第２領域を透過した第２偏光成分の第２偏光軸の方位とは異なる、偏光軸回転素子。
  13. 　第１絶縁基材と、前記第１絶縁基材の内面に配置され水平配向性を有する第１配向膜と、を備える第１基板と、
    　第２絶縁基材と、前記第２絶縁基材の内面に配置され水平配向性を有する第２配向膜と、を備える第２基板と、
    　前記第１基板と前記第２基板との間に位置する液晶層と、を備え、
    　前記第１配向膜において、前記第１領域の配向処理方向と前記第２領域の配向処理方向は平行であり、
    　前記第２配向膜において、前記第１領域の配向処理方向と前記第２領域の配向処理方向は異なっている、請求項１２に記載の偏光軸回転素子。
  14. 　前記第１領域において、前記第１配向膜の配向処理方向と前記第２配向膜の配向処理方向は、平行であり、
    　前記第２領域において、前記第１配向膜の配向処理方向と前記第２配向膜の配向処理方向は異なっている、請求項１３に記載の偏光軸回転素子。
  15. 　前記第１領域に対して前記第２領域とは反対側に第３領域を有し、
    　前記第１配向膜において、前記第１領域の配向処理方向、前記第２領域の配向処理方向、及び、前記第３領域の配向処理方向は、互いに平行であり、
    　前記第２配向膜において、前記第２領域の配向処理方向は前記第１領域の配向軸処理方向に対して半時計周りに第１角度で傾斜し、前記第３領域の配向処理方向は前記第１領域の配向処理方向に対して時計回りに第２角度で傾斜している、請求項１３又は１４に記載の偏光軸回転素子。
  16. 　前記第２配向膜の配向処理方向は、前記第１配向膜の配向処理方向に対して、－１０度～１０度である、請求項１３乃至１５の何れか１項に記載の偏光軸回転素子。
  17. 　第１絶縁基材と、前記第１絶縁基材の内面に配置され水平配向性を有する第１配向膜と、を備える第１基板と、
    　第２絶縁基材と、前記第２絶縁基材の内面に配置され水平配向性を有する第２配向膜と、を備える第２基板と、
    　前記第１基板と前記第２基板との間に位置する液晶層と、を備え、
    　前記第１配向膜において、前記第１領域の配向処理方向と前記第２領域の配向処理方向は異なり、
    　前記第２配向膜において、前記第１領域の配向処理方向と前記第２領域の配向処理方向は異なり、
    　透過する偏光成分に１／２波長の位相差を付与する、請求項１２に記載の偏光軸回転素子。
  18. 　前記第１領域において、前記第１配向膜の配向処理方向と前記第２配向膜の配向処理方向は、平行であり、
    　前記第２領域において、前記第１配向膜の配向処理方向と前記第２配向膜の配向処理方向は、平行である、請求項１７に記載の偏光軸回転素子。
  19. 　前記第１領域に対して前記第２領域とは反対側に第３領域を有し、
    　前記第１配向膜において、前記第２領域の配向処理方向は前記第１領域の配向処理方向に対して半時計周りに第３角度で傾斜し、前記第３領域の配向処理方向は前記第１領域の配向処理方向に対して時計回りに第４角度で傾斜し、
    　前記第２配向膜において、前記第２領域の配向処理方向は前記第１領域の配向処理方向に対して半時計周りに第３角度で傾斜し、前記第３領域の配向処理方向は前記第１領域の配向処理方向に対して時計回りに第４角度で傾斜している、請求項１７又は１８に記載の偏光軸回転素子。
  20. 　前記第１配向膜の配向処理方向及び前記第２配向膜の配向処理方向のうち、最大傾斜角と最小傾斜角との間の差は１０度以下である、請求項１７乃至１９の何れか１項に記載の偏光軸回転素子。
PCT/JP2021/013686 2020-06-26 2021-03-30 表示装置及び偏光軸回転素子 WO2021261044A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18/087,845 US20230130531A1 (en) 2020-06-26 2022-12-23 Display device and polarization axis rotation element

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-110538 2020-06-26
JP2020110538A JP7497226B2 (ja) 2020-06-26 表示装置及び偏光軸回転素子

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US18/087,845 Continuation US20230130531A1 (en) 2020-06-26 2022-12-23 Display device and polarization axis rotation element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021261044A1 true WO2021261044A1 (ja) 2021-12-30

Family

ID=79282322

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/013686 WO2021261044A1 (ja) 2020-06-26 2021-03-30 表示装置及び偏光軸回転素子

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20230130531A1 (ja)
WO (1) WO2021261044A1 (ja)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06289374A (ja) * 1993-02-17 1994-10-18 F Hoffmann La Roche Ag 光学素子及びその製造方法
JPH0933914A (ja) * 1995-07-11 1997-02-07 F Hoffmann La Roche Ag 偏光パターンを移動するための装置
JPH09138308A (ja) * 1995-10-13 1997-05-27 Sharp Corp パターン偏光回転光学素子およびパターン偏光回転光学素子の製造方法、ならびに３ｄディスプレイ
JP2007192989A (ja) * 2006-01-18 2007-08-02 Seiko Epson Corp スクリーンおよびリアプロジェクタ
JP2018072598A (ja) * 2016-10-31 2018-05-10 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
KR20180047583A (ko) * 2016-10-31 2018-05-10 엘지디스플레이 주식회사 가상 현실 표시 시스템
WO2020017544A1 (ja) * 2018-07-19 2020-01-23 日本化薬株式会社 部分旋光子、ならびにこれを用いた部分旋光フィルム、中間膜積層体、機能性ガラスおよびヘッドアップディスプレイ

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06289374A (ja) * 1993-02-17 1994-10-18 F Hoffmann La Roche Ag 光学素子及びその製造方法
JPH0933914A (ja) * 1995-07-11 1997-02-07 F Hoffmann La Roche Ag 偏光パターンを移動するための装置
JPH09138308A (ja) * 1995-10-13 1997-05-27 Sharp Corp パターン偏光回転光学素子およびパターン偏光回転光学素子の製造方法、ならびに３ｄディスプレイ
JP2007192989A (ja) * 2006-01-18 2007-08-02 Seiko Epson Corp スクリーンおよびリアプロジェクタ
JP2018072598A (ja) * 2016-10-31 2018-05-10 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
KR20180047583A (ko) * 2016-10-31 2018-05-10 엘지디스플레이 주식회사 가상 현실 표시 시스템
WO2020017544A1 (ja) * 2018-07-19 2020-01-23 日本化薬株式会社 部分旋光子、ならびにこれを用いた部分旋光フィルム、中間膜積層体、機能性ガラスおよびヘッドアップディスプレイ

Also Published As

Publication number Publication date
US20230130531A1 (en) 2023-04-27
JP2022007516A (ja) 2022-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114868050A (zh) 具有均匀离轴亮度降低的显示装置
TW201932927A (zh) 用於防窺顯示裝置之反射式光學堆疊物
JP2020520473A (ja) 指向性ディスプレイ用の光学積層体
JP2015031924A (ja) 車両用ヘッドアップディスプレイ装置
JP2005316470A (ja) 付加的光変調ｌｃ部分を通す視覚切替え式ディスプレイデバイス
US9568771B2 (en) Liquid crystal device, electronic device and projector with maximum-light-intensity direction inclined from the direction normal to the substrates
JP2017134256A (ja) 光学装置及び表示装置
US11719967B2 (en) Display system and vehicle
CN116184711A (zh) 配光调节片和显示装置
US20220269128A1 (en) Display device and vehicle-use display device
TWI803068B (zh) 顯示器系統
WO2021261044A1 (ja) 表示装置及び偏光軸回転素子
US20170315410A1 (en) Liquid crystal display and head-up display device
JP7497226B2 (ja) 表示装置及び偏光軸回転素子
WO2021192567A1 (ja) 表示装置、車両用表示装置、及び、車両
US20230069453A1 (en) Image display device
CN115202082B (zh) 显示装置
RU2790932C2 (ru) Отражающая оптическая стопа для дисплея с защитой отображения информации
JP2006209021A (ja) 表示装置及び視野角制御素子
JP2023179938A (ja) 光学素子及び表示装置
WO2013114953A1 (ja) 液晶表示素子
JP2021157116A (ja) 画像表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21829811

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21829811

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1