JP4358044B2 - Liquid crystal display - Google Patents
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Description
本発明は、液晶表示装置に関し、詳細には、微反射機能を備えた透過型液晶表示装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a transmissive liquid crystal display device having a micro-reflection function.
液晶表示装置として、自然光や室内光等の外光を利用する反射型表示および、バックライトからの照明光を利用する透過型表示の両方の表示を行う半透過反射型(2ウエイ表示型)の液晶表示装置がある。 As a liquid crystal display device, a transflective type (two-way display type) that performs both a reflective display that uses outside light such as natural light and room light and a transmissive display that uses illumination light from a backlight. There is a liquid crystal display device.
この半透過反射型液晶表示装置は、充分な明るさの外光が得られるときは外光を利用する反射型表示を行ない、充分な明るさの外光が得られないときは、バックライトを点灯させて、その照明光を利用する透過型表示を行う。外光を利用する反射型表示の場合は、表示手段の前方側から入射する外光を半透過反射板で反射させ、再度表示手段を透過させて出射することにより表示が行われ、バックライトからの照明光を利用する透過型表示のときは、上記照明光のうちの半透過反射板を透過した光が、表示手段への入射光となり、その光が上記表示手段を透過して出射することにより表示が行われる。 This transflective liquid crystal display device performs a reflective display using outside light when sufficient brightness is obtained, and turns off a backlight when sufficient brightness is not obtained. The display is turned on to perform transmissive display using the illumination light. In the case of a reflective display that uses external light, display is performed by reflecting the external light incident from the front side of the display means by the transflective reflector, and transmitting again through the display means, and from the backlight. In the transmissive display using the illumination light, light transmitted through the transflective plate among the illumination light becomes incident light to the display means, and the light is transmitted through the display means and emitted. Is displayed.
上記半透過反射型液晶表示装置には、セル外反射板方式およびセル内反射板方式の2方式が開発され、実用化されている。具体的に、上記セル外反射板方式は、半透過反射板を偏光板の後ろに貼り付け、バックライトのOn/Offにて透過と反射とを切り替える方式である。上記セル内反射板方式は、画素毎にカラーフィルターを設けるフルカラー化に伴い、セル内に金属薄膜からなる反射板を設けた方式である。上記反射板としては、金属薄膜からなるハーフミラーまたは、金属膜に孔を開けたタイプが用いられている。 Two types of transflective liquid crystal display devices have been developed and put into practical use: an outside-cell reflector type and an in-cell reflector type. Specifically, the outside-cell reflection plate method is a method in which a transflective plate is attached to the back of a polarizing plate and switching between transmission and reflection is performed by turning the backlight on / off. The in-cell reflection plate method is a method in which a reflection plate made of a metal thin film is provided in a cell in accordance with full color formation in which a color filter is provided for each pixel. As the reflection plate, a half mirror made of a metal thin film or a type in which a hole is formed in a metal film is used.
従来、このような方式からなる半透過反射型液晶表示装置は、外光を利用するときも、照明パネルの光を利用するときにも、明るい表示が得られないという問題、または、照明光を利用する透過型表示のときは充分な画面輝度が得られるが、外光を利用する反射型表示のときは、画面の輝度が充分でないという問題を抱えていた。そのため、半透過反射型液晶表示装置は、以下のような技術を開発することにより、外光下での反射用途を重視している。 Conventionally, the transflective liquid crystal display device having such a method has a problem that a bright display cannot be obtained when using outside light or using light of an illumination panel, or illumination light. In the case of the transmissive display to be used, a sufficient screen luminance can be obtained, but in the case of the reflective display using the external light, there is a problem that the luminance of the screen is not sufficient. For this reason, transflective liquid crystal display devices place importance on the use of reflection under external light by developing the following technology.
まず、背面照明の導光体を二つ組み合わせたものとして、特許文献1に開示された技術がある。特許文献1には、最背面に配置された導光体である第1の導光体が、階段状形状の導光体であり、階段状構造の液晶パネルに対してほぼ水平な面は反射膜を設けており、鉛直な面は光を透過するようになっている。第1の導光体上に配置された第2の導光体は独特な形状である。第1の導光体からの光を取り込む機能と、液晶パネルから透過してきた光を第1の導光体の反射膜が設けられた水平な面に照射する機能とを備えた技術が開示されている。 First, there is a technique disclosed in Patent Document 1 as a combination of two back-illuminated light guides. In Patent Document 1, the first light guide, which is a light guide disposed on the rearmost surface, is a light guide having a stepped shape, and a substantially horizontal surface is reflected with respect to the liquid crystal panel having the stepped structure. A film is provided, and the vertical surface transmits light. The second light guide disposed on the first light guide has a unique shape. A technique is disclosed that has a function of capturing light from a first light guide and a function of irradiating light transmitted from a liquid crystal panel onto a horizontal surface provided with a reflective film of the first light guide. ing.
また、外光を利用する反射型表示の場合であっても、照明光を利用する透過型表示の場合であっても、使用環境の照度に対して充分な画面輝度で、しかもほぼ同じ品質の画像を表示することができる半透過反射型の液晶表示装置として、特許文献2に開示された技術がある。特許文献2には、偏光反射板を用いて、偏光反射板から反射された偏光を用いて変調している。
In addition, whether it is a reflective display that uses external light or a transmissive display that uses illumination light, the screen brightness is sufficient for the illuminance of the usage environment, and the quality is almost the same. As a transflective liquid crystal display device capable of displaying an image, there is a technique disclosed in
また、特許文献3に開示された液晶表示装置は、液晶表示手段とバックライトとの間に、反射型表示のときに偏光反射板の背面側に透過し上記バックライトにより前方に反射される光の強度を二重に減衰させるコントラスト補償用偏光板を配置した技術が開示されている。コントラスト補償用偏光板を配置することにより、コントラストの向上を目指している。
In addition, the liquid crystal display device disclosed in
また、従来の半透過反射型液所表示素子において、いわゆるポジネガ反転に起因して、光源点灯時に表示装置内に外光が入射すると表示が見にくくなるという問題を解消する技術として、特許文献4に開示された技術では、TN(ねじれネマティック)液晶パネルの下に光散乱体、その下に偏光分離器を設けた構造の表示装置がある。この構造は、従来と同じく、液晶表示素子下部に設けられたバックライトを点灯した透過表示時とバックライトを使用しない反射表示時ではネガ表示と黒表示が反転するが、従来のものよりも明るい表示を実現するものである。
上述したように、半透過反射型液晶表示装置は、セル外反射板方式およびセル内反射板方式の2方式が開発され、実用化されている。しかしながら、半透過反射板を偏光板の後ろに貼り付け、バックライトのOn/Offにて透過と反射とを切り替える上記セル外反射板方式は、光の利用効率が悪く、背面照明(バックライト)の利用効率が悪いという問題がある。さらに、ガラス基板の厚みによる二重像が生じるため、使用用途が白黒パネルに限定され、カラーフィルターを設けた表示では影による混色が発生してしまうという問題も有している。 As described above, two types of transflective liquid crystal display devices have been developed and put into practical use, that is, an out-cell reflector type and an in-cell reflector type. However, the above-mentioned outside-cell reflector method, in which a transflective plate is attached to the back of the polarizing plate and switching between transmission and reflection by turning the backlight on / off, has poor light utilization efficiency, and backlighting (backlight) There is a problem that the use efficiency of is poor. Furthermore, since a double image is generated due to the thickness of the glass substrate, the usage is limited to a black-and-white panel, and there is a problem that color mixing due to a shadow occurs in a display provided with a color filter.
また、これまでは、画素内に半透過反射板を設けた場合に、透過型表示を重視するとなると、反射板を薄膜にするか、反射膜に設けた孔を大きくする必要がある。しかしながら、画素内に反射膜を設ける構成はコストアップに繋がり、さらに反射膜に孔を設ける構成は加工に伴ってコストアップに繋がる。 Further, until now, when a transflective plate is provided in a pixel, if the transmissive display is regarded as important, it is necessary to make the reflective plate a thin film or to enlarge a hole provided in the reflective film. However, the configuration in which the reflective film is provided in the pixel leads to an increase in cost, and the configuration in which a hole is further formed in the reflective film leads to an increase in cost with processing.
また特許文献1は、背面照明の導光体を二つ組み合わせ、外光を効率良く取り込めるようにした表示装置であるが、上述したように複雑な構造の導光体を備えていることから、表示装置自体の厚みが増し、該導光体の製造に関するコストアップは避けられない。 Moreover, although patent document 1 is a display apparatus which combined two light guides of back lighting and was able to take in external light efficiently, since it has the light guide body of a complicated structure as mentioned above, The thickness of the display device itself increases, and the cost for manufacturing the light guide is inevitable.
また特許文献2では、透過型表示時と反射型表示時においてネガ・ポジ反転させなくてはならない。さらに、反射型表示時には、拡散板経由の散乱光によって拡散された光を用いるためコントラストが低下する。これは、拡散板が反射偏光板よりも後側となる導光板上にあるためであり、偏光反射板を透過した直線偏光(反射偏光板によって反射された直線偏光と鉛直な振動面を持つ)は、導光板で反射され拡散されて、再度反射偏光板を透過しても反射偏光板の反射偏光と重ねあわされることにより、反射偏光の偏光度を低下させる事に基づくものである。
In
また特許文献3に開示された液晶表示装置は、コントラストの低下を防止するために偏光反射板と導光板との間にコントラスト補償用偏光板を設けているが、この場合、反射型表示時には偏光反射板の鏡面反射のみとなるため、著しく視角が狭くなる。
The liquid crystal display device disclosed in
また特許文献4は、偏光分離器を用いているためバックライトを点灯させる透過時と外光を用いたときの反射時ではネガ・ポジ反転を伴うことが避けられない。さらに、外光強度と透過光強度が等しいときは特に、明暗が互いに打ち消しあってしまう。そのため、表示を行うことができないという問題がある。
Further, in
以上のように、従来の技術では、大幅なコストアップ、表示装置自体の厚みの増加、ネガ・ポジ反転回路が必要なこと、著しいコントラスト低下、または視角の低下、外光強度と透過光強度が等しいときに表示できないといった問題がある。 As described above, in the conventional technology, the cost is significantly increased, the thickness of the display device itself is increased, the negative / positive inversion circuit is required, the contrast is significantly decreased, or the viewing angle is decreased, and the external light intensity and the transmitted light intensity are increased. There is a problem that cannot be displayed when they are equal.
特許文献1および特許文献2にあるように、近年は反射表示型と透過表示型との性能をともに向上させ、どちらの表示型であっても良好に表示できるように工夫がなされている。しかしながら、実際の使用に際しては、バックライトを点灯させる透過型表示のほうが、反射型表示と比較して見栄えが良いことから、現実的には、付加的な機能として、外光下であっても微反射機能を備えた透過型表示重視の液晶表示装置が要求される。
As disclosed in Patent Document 1 and
しかしながら、上述した特許文献に開示された液晶表示装置でこれを実現しようとすると、上述したように、大幅なコストアップ、厚みのアップ、ネガ・ポジ反転回路が必要なこと、著しいコントラスト低下、または視角の低下を招く。 However, if this is to be realized with the liquid crystal display device disclosed in the above-mentioned patent document, as described above, a significant increase in cost, an increase in thickness, a negative / positive inversion circuit is required, a significant reduction in contrast, or The viewing angle is reduced.
そこで本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、上述した課題を解決し、透過型表示を重視しつつ、外光を用いた場合であっても微反射で表示内容を確認できる液晶表示装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is to solve the above-described problems and emphasize fine transmission type display while providing fine reflection even when using external light. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of confirming display contents.
本発明に係る液晶表示装置は、上述した課題を解決するために、液晶層と、該液晶層に向けて光を出射する光源との間に、所定の偏光振動面を有する偏光を透過する光学軸を有する偏光板を備えた液晶表示装置において、上記偏光板と光源との間に、偏光透過軸に平行な偏光振動面を有する光を透過し、該偏光透過軸に垂直な偏光振動面を有する光を反射する偏光反射板を備え、上記偏光反射板は、上記偏光透過軸が上記光学軸と所定の角度をなして上記偏光板に対向するように、配置されており、上記偏光反射板と上記偏光板との間に、入射した光を散乱する光散乱層が備えられており、上記光散乱層と上記偏光反射板との間に、入射した光を拡散する光拡散層が備えられており、上記光拡散層はガス層であり、上記光拡散層の厚みが、0.1mm以上0.2mm以下であることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the liquid crystal display device according to the present invention is an optical that transmits polarized light having a predetermined polarization vibration surface between a liquid crystal layer and a light source that emits light toward the liquid crystal layer. In a liquid crystal display device including a polarizing plate having an axis, light having a polarization vibration plane parallel to the polarization transmission axis is transmitted between the polarizing plate and the light source, and a polarization vibration plane perpendicular to the polarization transmission axis is provided. A polarizing reflector that reflects the light, and the polarizing reflector is disposed such that the polarization transmission axis is opposed to the polarizing plate at a predetermined angle with the optical axis. A light scattering layer for scattering incident light is provided between the light scattering layer and the polarizing plate, and a light diffusion layer for diffusing incident light is provided between the light scattering layer and the polarizing reflector. The light diffusion layer is a gas layer, and the thickness of the light diffusion layer is 0. And wherein the at 1mm or 0.2mm or less.
本発明に関連する液晶表示装置は、上述した課題を解決するために、液晶層と、該液晶層に向けて光を出射する光源との間に、所定の偏光振動面を有する偏光を透過する光学軸を有する偏光板を備えた液晶表示装置において、上記偏光板と光源との間に、偏光透過軸に平行な偏光振動面を有する光を透過し、該偏光透過軸に垂直な偏光振動面を有する光を反射する偏光反射板を備え、上記偏光反射板は、上記偏光透過軸が上記光学軸と所定の角度をなして上記偏光板に対向するように、配置されており、上記偏光反射板と液晶層との間に、入射した光を散乱する光散乱層を備えていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, a liquid crystal display device according to the present invention transmits polarized light having a predetermined polarization vibration surface between a liquid crystal layer and a light source that emits light toward the liquid crystal layer. In a liquid crystal display device including a polarizing plate having an optical axis, a polarizing vibration surface that transmits light having a polarization vibration plane parallel to the polarization transmission axis between the polarizing plate and the light source and is perpendicular to the polarization transmission axis. A polarizing reflection plate that reflects light having a polarization direction, the polarizing reflection plate being arranged so that the polarization transmission axis forms a predetermined angle with the optical axis and faces the polarizing plate. A light scattering layer that scatters incident light is provided between the plate and the liquid crystal layer.
上述した構成とすることにより、本発明に関連する液晶表示装置は、透過型表示を重視しつつ、微反射を起こすことができる。そのため、上記光源が点灯しない状態であっても、外光を用いることによって、上記液晶層に表示された表示内容を確認することができる。 With the above-described configuration, the liquid crystal display device related to the present invention can cause slight reflection while placing importance on transmissive display. Therefore, even when the light source is not turned on, the display content displayed on the liquid crystal layer can be confirmed by using external light.
具体的には、本発明に関連する液晶表示装置は、上記光源が点灯していない場合、外から取込んだ外光のうち、偏光板の光学軸に平行な偏光振動方向を有する偏光(外光)は、該偏光板を透過し、偏光反射板に入射する。上記光学軸および偏光透過軸は、互いに所定の角度をなしているため、上記偏光板を透過して上記偏光反射板に入射した偏光のうち、一部は、その偏光振動面が偏光反射板の偏光透過軸に対して平行な偏光振動面と一致しない。そのため、その偏光は偏光反射板を透過せず、該偏光反射板にて反射される。反射した偏光は、再び上記偏光板に入射し、液晶層を透過する。このように、本発明に関連する液晶表示装置は、上記偏光板の光学軸と、上記偏光反射板の偏光透過軸とが互いに所定の角度でずれていることにより、そのずれている量に相当する外光の反射光によって、上記光源が点灯していない場合であっても、上記液晶層に表示された表示内容を確認することができる。すなわち、本発明に関連する液晶表示装置は、上述した構成とすることにより、外光を微反射させて表示を行う微反射機能を得ることができる。 Specifically, in the liquid crystal display device related to the present invention, when the light source is not lit, out of the external light captured from the outside, the polarized light having the polarization oscillation direction parallel to the optical axis of the polarizing plate (outside Light) passes through the polarizing plate and enters the polarizing reflector. Since the optical axis and the polarization transmission axis are at a predetermined angle, a part of the polarized light that has been transmitted through the polarizing plate and incident on the polarizing reflecting plate has a polarization vibration plane that is the polarization reflecting plate. It does not coincide with the polarization vibration plane parallel to the polarization transmission axis. Therefore, the polarized light does not pass through the polarizing reflector and is reflected by the polarizing reflector. The reflected polarized light again enters the polarizing plate and passes through the liquid crystal layer. As described above, the liquid crystal display device according to the present invention corresponds to the amount of deviation because the optical axis of the polarizing plate and the polarization transmission axis of the polarizing reflecting plate are deviated from each other by a predetermined angle. Even if the light source is not turned on by the reflected light of the outside light, the display content displayed on the liquid crystal layer can be confirmed. That is, the liquid crystal display device related to the present invention can obtain a fine reflection function for performing display by slightly reflecting external light by adopting the above-described configuration.
なお、本発明における「微反射」とは、上述したように偏光板の光学軸と偏光反射板の偏光透過軸とが互いに所定の角度でずれていることによる、外光の偏光反射板での反射のことである。 In the present invention, “micro-reflection” means that the optical axis of the polarizing plate and the polarization transmission axis of the polarizing reflecting plate are shifted from each other by a predetermined angle as described above. It is a reflection.
また、本発明に関連する液晶表示装置は、例えば、偏光反射板等の反射機能を有する構成部材を備えず、光源等のバックライトユニット等に入射する光の反射を利用して微反射機能を実現する場合と比較して、輝度が向上する。 In addition, the liquid crystal display device related to the present invention does not include, for example, a component having a reflection function such as a polarizing reflector, and has a fine reflection function using reflection of light incident on a backlight unit such as a light source. The luminance is improved as compared with the case where it is realized.
具体的には、外から取り込まれ、液晶層、光散乱層、偏光板、偏光反射板を通過し、光源を含むバックライトに入射した外光は、再び偏光反射板に入射する。その入射光のうち、偏光反射板の偏光透過軸に平行な偏光振動面を有する光は該偏光反射板を透過でき、垂直な偏光振動面を有する光は再びバックライトユニットの方向へ反射される。バックライトユニットの方向へ再び反射された光は、偏光反射板の偏光透過軸に平行な偏光振動面を有する光になるまで、偏光反射板とバックライトユニットとで繰り返し反射される。このバックライトユニットにて反射され偏光反射板を透過した偏光も、明表示に寄与する。すなわち、偏光反射板は吸収軸を備えていないため、偏光反射板を透過した光の一部がバックライトユニットで反射した場合、再び偏光反射板を透過するまで反射を繰り返し、明表示に利用できる。 Specifically, external light that is taken in from outside, passes through a liquid crystal layer, a light scattering layer, a polarizing plate, and a polarizing reflection plate and enters a backlight including a light source is incident on the polarizing reflection plate again. Of the incident light, light having a polarization vibration plane parallel to the polarization transmission axis of the polarization reflection plate can be transmitted through the polarization reflection plate, and light having a vertical polarization vibration surface is reflected again toward the backlight unit. . The light reflected again in the direction of the backlight unit is repeatedly reflected by the polarization reflector and the backlight unit until it becomes light having a polarization vibration plane parallel to the polarization transmission axis of the polarization reflector. The polarized light reflected by the backlight unit and transmitted through the polarizing reflector also contributes to bright display. In other words, since the polarizing reflector does not have an absorption axis, when a part of the light transmitted through the polarizing reflector is reflected by the backlight unit, the reflection can be repeated until it is transmitted through the polarizing reflector again and used for bright display. .
一方、偏光反射板を設けず、バックライトユニットで反射された反射光を反射型の表示に用いようとする場合、バックライトユニットで反射された反射光は、上記偏光板に入射するが、入射した光のうち、偏光板の光学軸に平行な偏光振動面を有する光は透過できるが、該光学軸に垂直な偏光振動面を有する光は、偏光板に吸収されてしまう。そのため、微反射表示における明表示に利用できる光は、バックライトに反射し、偏光板を透過した最初の反射光のみであるため、光の利用効率は低く、良好な微反射を実現することができない。 On the other hand, when the reflected light reflected by the backlight unit is used for a reflective display without providing a polarizing reflector, the reflected light reflected by the backlight unit is incident on the polarizing plate. Of the obtained light, light having a polarization vibration plane parallel to the optical axis of the polarizing plate can be transmitted, but light having a polarization vibration plane perpendicular to the optical axis is absorbed by the polarizing plate. Therefore, the light that can be used for bright display in the micro-reflection display is only the first reflected light that is reflected by the backlight and transmitted through the polarizing plate, so that the light use efficiency is low and good fine reflection can be realized. Can not.
したがって、本発明に関連する液晶表示装置は、偏光透過軸と光学軸とのずれによって生じた反射光に加え、偏光反射板を透過し、バックライトユニットで反射された反射光も、明表示に寄与することから、外光を用いた微反射による表示が可能であることに加えて、外光の利用効率が高い。 Therefore, the liquid crystal display device related to the present invention displays not only the reflected light caused by the deviation between the polarization transmission axis and the optical axis, but also the reflected light transmitted through the polarization reflector and reflected by the backlight unit. Since it contributes, in addition to being able to display by microreflection using external light, the utilization efficiency of external light is high.
また、本発明に関連する液晶表示装置は、光散乱層を、上記偏光反射板と液晶層との間に備えることによって、液晶層に表示された内容を、外光を取り込んで偏光反射板にて反射した光(微反射)を用いて確認する場合に、偏光反射板にて反射した光を拡散させることができる。そのため、本発明に関連する液晶表示装置は、視角が拡大し、良好な微反射による表示を実現することができる。 In addition, the liquid crystal display device related to the present invention includes a light scattering layer between the polarizing reflection plate and the liquid crystal layer, so that the content displayed on the liquid crystal layer is taken into the polarization reflection plate by taking in external light. In the case of confirming using the light reflected (fine reflection), the light reflected by the polarization reflector can be diffused. Therefore, the liquid crystal display device related to the present invention has a wide viewing angle and can realize a display with good fine reflection.
具体的には、液晶層に表示された内容を、外光を取り込んで偏光反射板にて反射した光を用いて確認する場合に、本発明に関連する液晶表示装置に取込まれた外光は、液晶層を通過し、光散乱層に入射して散乱し、偏光反射板に入射する。偏光反射板に入射した偏光のうち、偏光反射板における、偏光透過軸と光学軸とのずれ部分に入射した偏光は、偏光反射板で反射し、再度光散乱層に入射して散乱する。したがって、偏光反射板で鏡面反射した偏光を上記光散乱層で散乱するため、鏡面反射方向以外に光を振り分けることができる。したがって、視野角を拡大することができ、より良好な微反射表示を実現することができる。 Specifically, when the content displayed on the liquid crystal layer is confirmed using external light taken in and reflected by the polarizing reflector, the external light taken into the liquid crystal display device related to the present invention. Passes through the liquid crystal layer, enters the light scattering layer, scatters, and enters the polarizing reflector. Of the polarized light that has entered the polarizing reflector, the polarized light that has entered the deviation portion of the polarizing transmission plate between the polarization transmission axis and the optical axis is reflected by the polarizing reflector and is incident on the light scattering layer again and scattered. Therefore, since the polarized light that is specularly reflected by the polarizing reflector is scattered by the light scattering layer, it is possible to distribute light in directions other than the specular reflection direction. Therefore, the viewing angle can be enlarged, and better fine reflection display can be realized.
このように、本発明に関連する液晶表示装置は、透過型表示を重視しつつも、外光を用いて良好な微反射を起こすことができるため、上記光源が点灯しない状態であっても、上記液晶層に表示された表示内容を確認することができる。 Thus, the liquid crystal display device related to the present invention can cause good fine reflection using external light while placing importance on transmissive display, so even if the light source is not turned on, The display content displayed on the liquid crystal layer can be confirmed.
なお、上述した構成においては、偏光反射板の偏光透過軸と偏光板の光学軸とが一致する場合を上記所定の角度から除外するものとする。偏光反射板の偏光透過軸と偏光板の光学軸とが一致すると微反射型表示ができないためである。 In the above-described configuration, the case where the polarization transmission axis of the polarizing reflector matches the optical axis of the polarizing plate is excluded from the predetermined angle. This is because if the polarization transmission axis of the polarizing reflection plate and the optical axis of the polarizing plate coincide with each other, a fine reflection type display cannot be performed.
また、本発明に係る液晶表示装置は、上記偏光反射板が、上記偏光透過軸が上記光学軸と10度以上20度以下の角度をなすように配置されていることが好ましい。 In the liquid crystal display device according to the present invention, it is preferable that the polarizing reflection plate is disposed so that the polarization transmission axis forms an angle of 10 degrees or more and 20 degrees or less with the optical axis.
上述した構成とすることにより、本発明に係る液晶表示装置は、透過率が90%以上、反射率3%以上の特性を備えることができる。 With the above-described configuration, the liquid crystal display device according to the present invention can have characteristics of a transmittance of 90% or more and a reflectance of 3% or more.
したがって、本発明に係る液晶表示装置は、透過型表示を重視しつつ、加えて、外光を取り入れることによって液晶層に表示された内容を確認することもできるという微反射機能を備えている。 Therefore, the liquid crystal display device according to the present invention is provided with a fine reflection function in which the content displayed on the liquid crystal layer can be confirmed by taking in external light while placing importance on the transmissive display.
また、本発明に係る液晶表示装置は、上記偏光板と偏光反射板との間に、入射した光を拡散する光拡散層を備えていることが好ましい。また、上記光拡散層は、上記偏光反射板に隣接して配置されることが好ましい。さらに、上記光拡散層としては、ガス層であることが好ましい。 The liquid crystal display device according to the present invention preferably includes a light diffusion layer for diffusing incident light between the polarizing plate and the polarizing reflector. The light diffusion layer is preferably disposed adjacent to the polarizing reflector. Further, the light diffusion layer is preferably a gas layer.
上述した構成を備えることにより、外光を用いて微反射させて表示を行う場合、液晶表示装置外部から上記液晶層に入射し、上記偏光板を透過した光のうち、偏光反射板に達しない光を、光拡散層表面にて反射し、偏光板に再び入射させることができる。 With the above-described configuration, when display is performed by slightly reflecting external light, the light that enters the liquid crystal layer from the outside of the liquid crystal display device and passes through the polarizing plate does not reach the polarizing reflector. Light can be reflected from the surface of the light diffusion layer and incident again on the polarizing plate.
これにより、微反射による表示を行う場合に、上述した微反射による反射光に加えて、光拡散層表面での反射光を利用することができるため、外光の反射率を高めることができ、良好な表示を行うことができる。 Thereby, when performing display by fine reflection, in addition to the reflected light by the above-described fine reflection, the reflected light on the surface of the light diffusion layer can be used, so the reflectance of external light can be increased, Good display can be performed.
また、上述した構成とすることにより、液晶表示装置外部から上記液晶層に入射し、上記偏光板の光学軸に平行な偏光振動面を有する光のうち、すなわち上記偏光板を透過する光のうち、偏光反射板の偏光透過軸に平行な偏光振動面を有する光であっても、拡散させ、偏光振動面を変化させて、偏光反射板にて反射できるようにすることができる。 Further, with the above-described configuration, the light that enters the liquid crystal layer from the outside of the liquid crystal display device and has a polarization vibration plane parallel to the optical axis of the polarizing plate, that is, out of the light that passes through the polarizing plate. Even light having a polarization vibration plane parallel to the polarization transmission axis of the polarization reflection plate can be diffused and reflected by the polarization reflection plate by changing the polarization vibration plane.
これにより、さらに外光の利用効率、すなわち反射率が高くなり、良好な表示を行うことができる。 Thereby, the utilization efficiency of external light, that is, the reflectance is further increased, and a good display can be performed.
また、本発明に係る液晶表示装置は、上記光散乱層が、上記偏光板と偏光反射板との間に備えられていることが好ましい。 In the liquid crystal display device according to the present invention, the light scattering layer is preferably provided between the polarizing plate and the polarizing reflector.
上述した構成とすることにより、液晶層に表示された内容を、外光を取り込んで偏光反射板にて反射した光(微反射)を用いて確認する場合に、上記偏光板を透過し、上記偏光反射板に入射した偏光のうち、偏光反射板にて反射した光を、散乱させて偏光板の表面に対して均一に入射させることができる。したがって、視野角が大きくなり、良好な微反射表示が実現できる。 By adopting the above-described configuration, when the content displayed on the liquid crystal layer is confirmed using light (fine reflection) that has taken in external light and reflected by the polarizing reflector, the polarizing plate is transmitted through Of the polarized light incident on the polarizing reflector, the light reflected by the polarizing reflector can be scattered and uniformly incident on the surface of the polarizing plate. Therefore, the viewing angle is increased, and a good fine reflection display can be realized.
また、本発明に係る液晶表示装置は、上記光散乱層が、上記光拡散層と隣接して配置されることが好ましい。 In the liquid crystal display device according to the present invention, the light scattering layer is preferably disposed adjacent to the light diffusion layer.
上述した構成とすることにより、光拡散層と光散乱層とが積層された構成であるため、光拡散層と光散乱層の屈折率差が最大となり、光の散乱効果が高くなる。そのため、液晶層に表示された内容を、外光を取り込んで偏光反射板にて反射した光を用いて確認する場合に、上記偏光板を透過し、上記偏光反射板にて反射した光がより効率的に拡散され、微反射による良好な表示を実現することができる。 With the above-described configuration, since the light diffusion layer and the light scattering layer are stacked, the difference in refractive index between the light diffusion layer and the light scattering layer is maximized, and the light scattering effect is enhanced. Therefore, when the content displayed on the liquid crystal layer is confirmed using light reflected from the polarizing reflector by taking in external light, the light transmitted through the polarizing plate and reflected by the polarizing reflector is more It is efficiently diffused, and a good display by slight reflection can be realized.
また、本発明に係る液晶表示装置は、上記液晶層の光源側とは反対側に、上記偏光板の光学軸と直交する光学軸を有する第2の偏光板を備えていることが好ましい。 In addition, the liquid crystal display device according to the present invention preferably includes a second polarizing plate having an optical axis perpendicular to the optical axis of the polarizing plate on the side opposite to the light source side of the liquid crystal layer.
上述した構成とすることにより、本発明に係る液晶表示装置は、液晶層の両側に、上記偏光板および第2の偏光板を備えていることから、透過型表示と微反射による表示とで、液晶層への電圧印加時または無印加時における明表示または暗表示が反転しない。すなわち、ネガ・ポジ反転を引き起こさない。 With the above-described configuration, the liquid crystal display device according to the present invention includes the polarizing plate and the second polarizing plate on both sides of the liquid crystal layer. Bright display or dark display is not reversed when voltage is applied to the liquid crystal layer or when no voltage is applied. That is, it does not cause negative / positive reversal.
したがって、ネガ・ポジ反転回路を備える必要もない。 Therefore, it is not necessary to provide a negative / positive inversion circuit.
本発明に関連する表示素子は、以上のように、液晶層と、該液晶層に向けて光を出射する光源との間に、所定の偏光振動面を有する偏光を透過する光学軸を有する偏光板を備えた液晶表示装置において、上記偏光板と光源との間に、偏光透過軸に平行な偏光振動面を有する光を透過し、該偏光透過軸に垂直な偏光振動面を有する光を反射する偏光反射板を備え、上記偏光反射板は、上記偏光透過軸が上記光学軸と所定の角度をなして上記偏光板に対向するように、配置されており、上記偏光反射板と液晶層との間に、入射した光を散乱する光散乱層を備えていることを特徴としている。 As described above, the display element related to the present invention is a polarized light having an optical axis that transmits polarized light having a predetermined polarization vibration plane between the liquid crystal layer and a light source that emits light toward the liquid crystal layer. In a liquid crystal display device having a plate, light having a polarization vibration plane parallel to the polarization transmission axis is transmitted between the polarizing plate and the light source, and light having a polarization vibration plane perpendicular to the polarization transmission axis is reflected. The polarizing reflector is arranged such that the polarization transmission axis is opposed to the polarizing plate at a predetermined angle with the optical axis, and the polarizing reflector, the liquid crystal layer, A light scattering layer for scattering incident light is provided between the two.
上述した構成とすることにより、本発明に関連する液晶表示装置は、透過型表示を重視しつつ、微反射を起こすことができる。そのため、上記光源が点灯しない状態であっても、外光を用いることによって、上記液晶層に表示された表示内容を確認することができる。 With the above-described configuration, the liquid crystal display device related to the present invention can cause slight reflection while placing importance on transmissive display. Therefore, even when the light source is not turned on, the display content displayed on the liquid crystal layer can be confirmed by using external light.
本発明に関連する液晶表示装置は、上記偏光板の光学軸と、上記偏光反射板の偏光透過軸とが所定の角度でずれていることにより、該偏光板を透過した偏光のうち、そのずれた部分に入射する光は、上記偏光反射板で反射される。この反射光によっても、上記液晶層に表示された表示内容を確認することができる。 In the liquid crystal display device related to the present invention, the optical axis of the polarizing plate and the polarization transmission axis of the polarizing reflecting plate are shifted by a predetermined angle, so that the deviation of the polarized light transmitted through the polarizing plate is shifted. The light incident on the part is reflected by the polarizing reflector. The display content displayed on the liquid crystal layer can also be confirmed by the reflected light.
具体的には、上記光学軸と偏光透過軸とが互いに10度以上20度以下の範囲の角度をなしている。互いの軸が上記の範囲のように僅かにずれていることにより、本発明に係る液晶表示装置は、透過型表示を重視しつつ、加えて、外光を取り入れることによって液晶層に表示された内容を確認することもできるという微反射機能を実現することができる。 Specifically, the optical axis and the polarization transmission axis form an angle in the range of 10 degrees to 20 degrees. Since the mutual axes are slightly shifted as in the above range, the liquid crystal display device according to the present invention is displayed on the liquid crystal layer by taking in external light while placing importance on the transmissive display. It is possible to realize a fine reflection function that the contents can be confirmed.
さらに、光散乱層を、上記偏光反射板と液晶層との間に備えることによって、外光を取り込んで偏光反射板にて鏡面反射した光を散乱させることができる。そのため、視野角が拡大し、良好な微反射による表示を実現できる液晶表示装置を提供することができる。 Furthermore, by providing a light scattering layer between the polarizing reflection plate and the liquid crystal layer, it is possible to scatter the light that has taken in external light and has been specularly reflected by the polarizing reflection plate. Therefore, it is possible to provide a liquid crystal display device that has a wide viewing angle and can realize display with good fine reflection.
本発明の実施の一形態について図1ないし図7に基づいて説明すれば、以下の通りである。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。 One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7 as follows. However, the present invention is not limited to this.
図1は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構成を示した概略図である。図1に示す液晶表示装置1は、例えば携帯電話に備えられ、通常は、液晶表示装置1に備えられた光源15からの照明光を用いて透過型表示を行うが、該光源15からの照明光がない場合、すなわち透過型表示を行わない場合であっても、上記液晶表示装置1に表示されている情報を、外光を用いた反射型表示を行うことによって確認することができる。
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. A liquid crystal display device 1 shown in FIG. 1 is provided in, for example, a mobile phone, and normally performs transmissive display using illumination light from a
具体的には、上記液晶表示装置1が透過型表示を行う場合は、該液晶表示装置1に備えられたランプ2を点灯させて照射される照明光が、偏光反射板6や光源側偏光板(偏光板)9を透過し、液晶パネル(液晶層)11を透過することによって液晶パネル11に形成された情報を使用者に対して表示する。一方、上記液晶表示装置1が反射型表示を行う場合は、詳細は後述するが、上記液晶表示装置1に外光が入射し、液晶パネル11や光源側偏光板9を通過し、偏光反射板6に入射し、該偏光反射板6や光源15等で反射され、再び、光源側偏光板9を透過し、液晶パネル11を透過することによって液晶パネルに形成された情報を使用者に対して表示することができる。そのため、上記液晶表示装置1は、図1に示すように、ランプ2と、導光板3と、散乱板4と、プリズムシート5と、偏光反射板6と、空気層(光拡散層、ガス層)7と、光散乱層8と、光源側偏光板9と、第1の位相差板10と、液晶パネル11と、第2の位相差板12と、外光入射側偏光板(第2の偏光板)13と、接着材料層14とを備えている。ランプ2および導光板3は、光源15を構成している。
Specifically, when the liquid crystal display device 1 performs a transmissive display, the illumination light emitted by turning on the
上記液晶表示装置1は、導光板3の上方に、すなわち導光板3の光出射方向に沿って、散乱板4と、プリズムシート5と、偏光反射板6とがこの順で配置されている。さらに、上記偏光反射板6の上に、空気層7と、光散乱層8が配置されている。該光散乱層8の上には、光源側偏光板9と、第1の位相差板10と、液晶パネル11と、第2の位相差板12と、外光入射側偏光板13とが、それぞれ上記接着材料層14を介してこの順で配置されている。
In the liquid crystal display device 1, the
上記ランプ2は、図1に示すように上記導光板3の側面に配置され、透過型表示を行う場合に用いられる。上記ランプ2としては、従来公知のものを用いることができ、例えばLEDや冷陰極管を用いることができる。
The
なお、本実施の形態では、上記ランプ2は、導光板3の側面に配置され、該ランプ2から発せられた照射光が導光板3を通じて、該導光板3の上方に配置された各構成部材の方向へ光が誘導されるサイドライト式の構成を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばランプを反射部材とともに、光源側偏光板9や、第1の位相差板10や、液晶パネル11の下側に配置した直下ライト式等の構成であってもよい。
In the present embodiment, the
上記導光板3は、上述したように、該導光板3の側面に配置されたランプ2から発せられた照射光を、該導光板3の上方に配置された光源側偏光板9や、第1の位相差板10や、液晶パネル11の方向へ照射するためのものである。上記導光板3は、従来公知の材質のものを用いることができる。
As described above, the
上記散乱板4は、上記導光板3から出射した照射光が、該散乱板4上に積層された構成部材に均一に照射されるように、上記導光板3から入射した照射光を散乱させるために設けられている。上記散乱板4には、入射した光の偏光状態を極力解消させないで出射することができる散乱板を用いる。
The
上記プリズムシート5は、上記散乱板4によって散乱した照射光を集光するために設けられている。上記プリズムシート5は、従来公知の材質のものを用いることができる。
The
上記偏光反射板6は、上記プリズムシート5から入射した光の直線偏光を、反射または透過させる。上記偏光反射板6について、詳細に説明すると以下の通りである。
The
上記偏光反射板6は、その光入射面に偏光透過軸を備えている。上記偏光反射板6は、偏光透過軸に対して略平行な偏光振動面を有する偏光(以下、これを偏光Pと呼ぶ)を透過し、該偏光透過軸に対して略垂直な偏光振動面を有する偏光(以下、これを偏光Sと呼ぶ)は反射する。なお、以下の説明では、上述した偏光反射板6を透過できる偏光のことを、単に「偏光透過軸に対して平行な偏光」とする。また、上述した偏光反射板6にて反射する偏光のことを、単に「偏光透過軸に対して垂直な偏光」とする。
The
上述したように、従来における半透過反射型液晶表示装置のセル外反射板方式は、半透過反射板を偏光板の後ろに貼り付け、バックライトのOn/Offにて透過と反射とを切り替える方式である。上記半透過反射板は、偏光振動面に関係なく光を一定の比率で反射および透過するものである。上記半透過反射板と上記偏光反射板とを同じ配置条件にて比較してみると、その効果に違いが見られる。 As described above, the trans-reflection plate system of the conventional transflective liquid crystal display device is a system in which a transflective plate is pasted on a polarizing plate and switching between transmission and reflection is performed by turning on / off the backlight. It is. The transflective plate reflects and transmits light at a constant ratio regardless of the polarization vibration plane. When the transflective plate and the polarizing reflector are compared under the same arrangement conditions, a difference is seen in the effect.
具体的に説明すると、例えば、上記半透過反射板と上記偏光反射板とがそれぞれ、(i)外光入射側偏光板と、液晶層と、光源側偏光板と、半透過反射板とがこの順で積層した液晶表示装置、(ii)外光入射側偏光板と、液晶層と、光源側偏光板と、偏光反射板とがこの順で積層した液晶表示装置として構成されているとする。以下に上記(i)および(ii)のそれぞれの構成の液晶表示装置の外光を用いた場合の光の利用効率について説明する。 More specifically, for example, the transflective plate and the polarizing reflector are respectively (i) an external light incident side polarizing plate, a liquid crystal layer, a light source side polarizing plate, and a transflective plate. It is assumed that the liquid crystal display device is laminated in this order, and (ii) an external light incident side polarizing plate, a liquid crystal layer, a light source side polarizing plate, and a polarizing reflection plate are laminated in this order. In the following, the light utilization efficiency in the case of using the external light of the liquid crystal display devices having the above configurations (i) and (ii) will be described.
まず、上記半透過反射板を備えた(i)の構成から説明すると、(i)の構成の外光入射側偏光板から順に、液晶層、光源側偏光板、半透過反射板を透過した偏光は、バックライトユニット等に入射し、反射・屈折する。反射・屈折した光は、偏光振動面SとPが混合した混合光(S+P)となる。上記混合光(S+P)は、上記半透過反射板へ再び入射し、戻ってくる。上記半透過反射板を透過した混合光(S+P)は、光源側偏光板に入射する。光源側偏光板では、入射した混合光(S+P)のうち、偏光Pが該光源側偏光板を透過する。しかしながら、偏光Sは光源側偏光板にて吸収される。 First, from the configuration (i) provided with the above-described transflective plate, polarized light that has passed through the liquid crystal layer, the light source side polarizing plate, and the transflective plate in order from the external light incident side polarizing plate having the configuration (i). Is incident on a backlight unit, etc., and is reflected and refracted. The reflected and refracted light becomes mixed light (S + P) in which the polarization vibration surfaces S and P are mixed. The mixed light (S + P) is incident again on the transflective plate and returns. The mixed light (S + P) transmitted through the transflective plate is incident on the light source side polarizing plate. In the light source side polarizing plate, polarized light P of the incident mixed light (S + P) is transmitted through the light source side polarizing plate. However, the polarized light S is absorbed by the light source side polarizing plate.
次に、上記偏光反射板を備えた(ii)の構成を説明すると、(ii)の構成の外光入射側偏光板から順に、液晶層、光源側偏光板を透過し、さらに上記偏光反射板を透過した偏光Pは、光源等のバックライトユニット等に入射し、反射・屈折する。バックライトユニット等で反射・屈折した光は、上述した(i)の構成と同じく、混合光(S+P)となる。この混合光(S+P)は、上記偏光反射板へ再度入射する。上記偏光反射板へ入射した混合光(S+P)のうち、偏光反射板の偏光透過軸に対して平行な偏光Pは、上記偏光反射板を透過し、さらに光源側偏光板も透過する。一方、上記偏光透過軸に対して略垂直な偏光Sは、上記偏光反射板を透過せず、再度、バックライトユニット等へ反射される。反射された偏光Sは、バックライトユニットと偏光反射板との間で反射および/または屈折を繰り返し、混合光(S+P)となり、上述したことが繰り返され、結果的にバックライトユニット等へ反射された偏光Sも、偏光Pに偏光され、順次偏光反射板を透過する。 Next, the configuration of (ii) provided with the polarizing reflector will be described. In order from the external light incident side polarizing plate having the configuration of (ii), the liquid crystal layer and the light source side polarizing plate are sequentially transmitted. The polarized light P that has passed through is incident on a backlight unit such as a light source, and is reflected and refracted. The light reflected and refracted by the backlight unit or the like becomes mixed light (S + P) as in the configuration (i) described above. This mixed light (S + P) is incident again on the polarizing reflector. Of the mixed light (S + P) incident on the polarizing reflector, the polarized light P parallel to the polarization transmission axis of the polarizing reflector passes through the polarizing reflector and further passes through the light source side polarizing plate. On the other hand, the polarized light S substantially perpendicular to the polarized light transmission axis does not pass through the polarized light reflector and is reflected again to the backlight unit or the like. The reflected polarized light S is repeatedly reflected and / or refracted between the backlight unit and the polarizing reflector plate to become mixed light (S + P), and the above is repeated, and as a result, reflected to the backlight unit or the like. The polarized light S is also polarized into the polarized light P and sequentially passes through the polarizing reflector.
すなわち、バックライトユニット等で反射・屈折された混合光(S+P)のうち、偏光Sが光源側偏光板にて吸収される上記半透過反射板を備えた(i)の構成は、偏光の再利用ができないため、反射効率が低下する。 That is, of the mixed light (S + P) reflected and refracted by the backlight unit or the like, the configuration of (i) including the transflective plate in which the polarized light S is absorbed by the light source side polarizing plate is obtained by re-polarizing the polarized light. Since it cannot be used, the reflection efficiency decreases.
一方、上記偏光反射板を備え、かつ、上記(ii)の構成とすることによって、バックライトユニット等で反射・屈折された混合光(S+P)を、効率的に再利用することができ、良好な微反射による表示を実現できる。 On the other hand, by including the polarizing reflection plate and having the configuration (ii), the mixed light (S + P) reflected and refracted by the backlight unit or the like can be efficiently reused. A display with fine reflection can be realized.
したがって、透過型表示を重視しつつ、微反射機能を備えることを目的とする本実施の形態の液晶表示装置は、図1に示すように、偏光反射板6を備えることによって、光の利用効率の向上を図っている。
Therefore, the liquid crystal display device according to the present embodiment, which aims at providing a fine reflection function while placing importance on the transmissive display, includes the
また、上記液晶表示装置1は、偏光反射板6を備えることにより、光の利用効率が向上するため、透過表示型の場合の明度低減を抑制することもできる。
In addition, since the liquid crystal display device 1 includes the
具体的には、透過型表示の場合、光源15、散乱板4、プリズムシート5からなるバックライトユニットから照明光が出射すると、該照明光は、上記偏光反射板6にて偏光Pおよび偏光Sに分離される。偏光Pは、偏光反射板6を透過する。一方、偏光Sは、偏光反射板6にて反射されてバックライトユニットに戻り、上記と同様、バックライトユニットにて反射・屈折し、混合光(S+P)のうち、偏光Pが偏光反射板6を透過するとともに、偏光Sもバックライトユニットと偏光反射板6との間で反射および/または屈折を繰り返すことによって、偏光Pとなって、偏光反射板6を透過するため、照射光を効率良く利用することができる。
Specifically, in the case of transmissive display, when illumination light is emitted from a backlight unit including the
一方、上記(i)のような半透過反射板を用いた場合では、バックライトユニットにて反射・屈折して得られる混合光(S+P)のうち偏光Sは、上記と同じく、光源側偏光板にて吸収されてしまう。 On the other hand, in the case where the transflective plate as in (i) above is used, the polarized light S of the mixed light (S + P) obtained by reflection and refraction by the backlight unit is the light source side polarizing plate as described above. Will be absorbed.
したがって、上記液晶表示装置1は、偏光反射板6を備えることにより、透過表示型の場合の明度低減を抑制することも可能となる。
Therefore, the liquid crystal display device 1 can be provided with the
上記偏光反射板6には、例えば住友3M DBEFを用いることができる。後述する実施例では、上記偏光反射板6に住友3M DBEFを用い、その偏光透過軸が光学軸と12度の交差角を有するように、かつ、該光源側偏光板9との間に隙間0.2mm(空気層7)を設けて配置している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。
As the
また、図1に示すように、上記空気層7は、外から上記液晶パネル11に入射し、上記光源側偏光板9を透過した光を拡散することができ、上記偏光反射板6と光散乱層8との間に設けられている。
In addition, as shown in FIG. 1, the
具体的には、上記空気層7を設けることにより、上記偏光反射板6の表面反射光を用いることができる。すなわち、上記空気層7は、外から入射し、上記光源側偏光板9を透過し、上記光散乱層8を透過した偏光のうち、上記偏光反射板6に達しない偏光を、空気層7の表面で、すなわち上記光散乱層8と空気層7との界面で反射することができる。
Specifically, by providing the
したがって、上記偏光反射板6と光散乱層8との間に上記空気層7を設けることにより、外光の反射率を高めることができ、反射型表示をより良好に行うことが可能となる。
Therefore, by providing the
また、上記空気層7は、外から入射し、光源側偏光板9の光学軸に平行な偏光振動面を有する光のうち、すなわち光源側偏光板9を透過する光のうち、偏光反射板6の偏光透過軸に対して平行な偏光振動面を有する光であっても、拡散させ、偏光振動面を変化させて、偏光反射板にて反射できるようにすることができる。
In addition, the
これにより、さらに外光の反射率が高くなり、外光の利用効率が高まることから、良好な表示を行うことができる。 As a result, the reflectance of the external light is further increased and the utilization efficiency of the external light is increased, so that a good display can be performed.
なお、本実施の形態では、空気層7を用いているが、本発明は、上述した機能を備え、液晶表示装置1に対して上述した効果を奏するものであれば、空気に限定されるものではなく、例えば窒素やアルゴン等の不活性ガスであってもよい。
In the present embodiment, the
また、上述したように後述する実施例では、0.2mmの厚みの空気層を備えた構成としている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではないが、厚みが0.1mm未満となると、干渉縞が生じる可能性があるため、空気層の厚みは、0.1mm以上とすることが好ましい。また厚みの上限は、上述した効果を奏する範囲であれば特に限定されるものでないが、例えば、5.0mm程度を上限とすることができる。したがって、上記空気層7は、上記の範囲内で適宜設定することができる。
Further, as described above, in the embodiments described later, an air layer having a thickness of 0.2 mm is provided. However, the present invention is not limited to this, but when the thickness is less than 0.1 mm, interference fringes may be generated. Therefore, the thickness of the air layer is preferably 0.1 mm or more. Moreover, the upper limit of thickness will not be specifically limited if it is a range which has the effect mentioned above, For example, about 5.0 mm can be made into an upper limit. Therefore, the
上記光散乱層8は、該光散乱層8に入射する光を散乱するために設けられており、図1に示すように、光源側偏光板9における空気層7側、具体的には、光散乱層8の両側に光源側偏光板9と空気層7とがそれぞれ隣接するように配置される。なお、ここで光散乱層8に入射する光としては、例えば、可視光が挙げられる。
The
上記光散乱層8を備えることにより、本実施の形態における液晶表示装置1は、良好な微反射による表示を行うことができる。
By providing the
具体的には、偏光反射板6に入射した光のうち、該偏光反射板6の偏光透過軸に対して平行な偏光P以外は、反射される。この偏光反射板6での反射は、通常、鏡面反射である。鏡面反射とは、入射角と等しい一点の反射角にのみ、例えば100の入射に対して100の反射を返す反射のことである。
Specifically, light other than the polarized light P parallel to the polarization transmission axis of the polarized
上記液晶表示装置1は、詳細は後述するが、光源側偏光板9の光学軸と、該光源側偏光板9の光源側に配置された偏光反射板6の偏光透過軸とがずれて構成されているため、外光側偏光板13側から入射し、該光源側偏光板9を透過した偏光Pであっても、その一部は偏光反射板6にて反射される。この反射が、本発明における微反射であるが、この反射は、上述したように鏡面反射であるため、光源側偏光板9を透過した偏光が偏光反射板6に入射したその角度(入射角)に依存することになる。
Although the liquid crystal display device 1 will be described in detail later, the optical axis of the light source
そこで、上記光散乱層8を上述した位置に配置することによって、外光入射側偏光板13側から入射した光を光源側偏光板9の光入射面に均一に入射させることができるとともに、偏光反射板6にて鏡面反射される光を、反射方向に制限されることになく、すなわち、鏡面反射方向以外にも光を振り分けることができるため、液晶パネル11の面に略均一に反射光を入射することができる。したがって、視野角を拡大することができ、良好な微反射を得ることができる。
Therefore, by arranging the
本実施の形態では、上記光散乱層8を、光源側偏光板9における空気層7側、具体的には、空気層7と隣接するように配置している。上記光散乱層8と空気層7とが隣接する配置とすることにより、上記光散乱層8と空気層7とが隣接しない配置の場合と比較して、屈折率の差が最大となり、散乱効果が大きくなる。
In the present embodiment, the
しかしながら、本発明はこの配置に限定されるものではない。図2は、上記光散乱層8を偏光反射板6における空気層7との界面に配置した構成図である。さらには、図3に示すように、偏光反射板6と第1の位相差板10との間に配置した構成であってよく、図4に示すように第1の位相差板10と液晶パネル11との間に配置される構成であってもよい。
However, the present invention is not limited to this arrangement. FIG. 2 is a configuration diagram in which the
また、図3および図4に示した構成とする場合、上記光散乱層8と同じ拡散効果を備えた接着材料であってもよい。
3 and FIG. 4, an adhesive material having the same diffusion effect as that of the
上記光散乱層8としては、後述する実施例にあるように、拡散係数80となるように調製した燐片状の二酸化チタン被覆マイカを含有するアクリル樹脂を用いることができる。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ガラスビーズを混合したプラスチックや、屈折率の異なる材料を混合したものや、多結晶混合プラスチック等を用いることもできる。
As the
また、上記液晶パネル11は、図1に示すように、上記接着材料層14を介して第1の位相差板10および第2の位相差板12がそれぞれ設けられた構成となっている。
Further, as shown in FIG. 1, the
上記液晶パネル11については、図5に基づいて説明する。図5は、上記液晶パネル11の構成を示した構成図である。上記液晶パネル11は、互いに対向して配置された透明材料よりなる一対の基板16および17を備え、これら一対の基板間に、光学変調層として、電界の印加により光学変調する媒質からなる液晶材料18が挟持されている。
The
具体的には、この液晶パネル11は、一対の透明基板16および17の内面にそれぞれ、互いに対向する領域により複数の画素領域を形成する透明な電極19および20を設け、いずれか一方の基板、例えば基板16の内面に、複数の画素領域にそれぞれ対応する複数の色、例えば赤、緑、青の3色のカラーフィルター21を設けるとともに、上記一対の基板16および17間の上記シール材で囲まれた領域に液晶材料18を設けた構成となっている。
Specifically, the
なお、上記液晶パネル11は、図示しないTFT(薄膜トランジスタ)をアクティブ素子とするアクティブマトリックス方式のものであり、基板17の内面に設けられた電極20は、マトリックス状に配列する複数の画素電極である。これらの画素電極20はそれぞれ、前記基板17の内面に各画素電極20にそれぞれ対応させて設けられた複数のTFTに接続されており、複数のTFTは、上記基板17の内面に配線された図示しないゲートラインおよびデータラインにつながっている。また、基板16の内面に設けられた電極19は、上記複数の画素電極20の全てに対向する一枚膜状の対向電極であり、この対向電極19は、上記カラーフィルター21の上に形成されている。さらに、上記一対の基板16および17の内面にはそれぞれ配向膜22および23が設けられており、これらの基板16および17間に設けられた液晶材料18の液晶分子は、上記配向膜22および23によりそれぞれの基板16および17の近傍における配向方向を規制され、両基板16および17間において、所定のツイスト角でツイスト配向している。
The
上記画素電極20および対向電極19は、例えばITO(インジウム錫酸化物)等の透明電極材料等の電極材料を用いることができる。
For the
上記液晶パネル11としては、後述する実施例にあるような、通常の透過型STNパネルと同じ構成で、セル内にカラーフィルターを設け、セル厚5μmでツイスト角250度、△n=0.162のSTN液晶を用いることができる。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。
The
このような構成を備えた液晶パネル11が、基板16および17の対向面とは反対側の面に、それぞれ上記接着材料層14を介して第1の位相差板10および第2の位相差板12がそれぞれ設けられた構成となっている。
The
なお、本実施の形態においては、図5に示すように、液晶材料における液晶分子の配向がSTN(超ねじれネマティック)方式となっている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、TN(ねじれネマティック)方式等であってもよい。 In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the alignment of liquid crystal molecules in the liquid crystal material is an STN (super twisted nematic) system. However, the present invention is not limited to this, and a TN (twisted nematic) system or the like may be used.
また、図1に示すように、上記第1の位相差板10および上記第2の位相差板12は、液晶層の位相差による着色を補償するために備えられ、それぞれ上記接着材料層14を介して、上記液晶パネル11を挟むように構成されている。具体的には、上記第1の位相差板10は上記接着材料層14を介して上記液晶パネル11の基板17側に備えられており、上記第2の位相差板12は上記接着材料層14を介して上記液晶パネル11の基板16側に備えられている。
In addition, as shown in FIG. 1, the
第1の位相差板10および第2の位相差板12には、例えば、位相差50〜1500nmの位相差フィルムを用いることができる。また、ねじれ位相差板を用いることもできる。
For the
位相差板(第1の位相差板10および第2の位相差板12)の軸角度と、偏光板(光源側偏光板9および外光入射側偏光板13)の軸角度とは、ノーマリーブラックになるよう最適化すればよく、後述する実施例では、第1の位相差板10は、位相差430nmの位相差フィルムを、0−6時視角から時計回りに20度、第2の位相差板12は、位相差430nmの位相差フィルムを、反時計回りに20度で貼り付け、外光入射側偏光板13の軸は0−6時視角から時計回りに5度、光源側偏光板9の軸は時計回りに90度(3−9時方向)になるように構成している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。
The axial angle of the retardation plate (
上記光源側偏光板9および上記外光入射側偏光板13は、それぞれの光入射面に光学軸を備え、互いの光学軸方向が直交するように配置されている。図1に示すように、上記光源側偏光板9は、上記第1の位相差板10の液晶パネル11とは反対側に配置され、上記外光入射側偏光板13は、上記第2の位相差板12の液晶パネル11とは反対側に配置される。
The light source
上記接着材料層14は、光散乱層8と、光源側偏光板9と、第1の位相差板10と、液晶パネル11と、第2の位相差板12と、外光入射側偏光板13との間に備えられ、これらの構成部材を互いに接着するために設けられている。上記接着材料層14としては、例えばエポキシ、UV硬化樹脂、ウレタンアクリレートなどの接着剤用途の高分子を用いることができる。しかしながら、本発明に係る液晶表示装置に備えられる接着材料としては、これに限定されるものではない。
The
なお、上記接着材料層14のうち何れか一層を、上述したように拡散効果を備えた接着材料を用いて構成してもよい。拡散効果を備えた接着材料としては、ガラスビーズや二酸化チタン被覆マイカを分散した樹脂を用いることできる。 In addition, you may comprise any one layer of the said adhesive material layers 14 using the adhesive material provided with the diffusion effect as mentioned above. As an adhesive material having a diffusion effect, a resin in which glass beads or titanium dioxide-coated mica is dispersed can be used.
次に、上記光源側偏光板9における光学軸および、上記偏光反射板6における偏光透過軸について、詳細に説明すれば以下の通りである。
Next, the optical axis in the light source
図6は、本実施の形態の液晶表示装置1における偏光反射板6の偏光透過軸と光源側偏光板9の光学軸とのなす角度に対する、反射率と透過率の変化を示したグラフである。
FIG. 6 is a graph showing changes in reflectance and transmittance with respect to an angle formed by the polarization transmission axis of the
図6に示すように、上記光学軸と偏光透過軸とのなす角度が20度を越えると、透過率が90%未満となる。本実施の形態における液晶表示装置1は、透過型表示を重視しているという点から、透過率は90%以上であることが好ましい。したがって、上記光源側偏光板9の光学軸と、上記偏光反射板6の偏光透過軸とのなす角度は、18度以下であることが好ましい。
As shown in FIG. 6, when the angle between the optical axis and the polarization transmission axis exceeds 20 degrees, the transmittance is less than 90%. In the liquid crystal display device 1 according to the present embodiment, the transmittance is preferably 90% or more from the viewpoint that the transmissive display is emphasized. Therefore, the angle formed by the optical axis of the light source
また、上記光学軸と偏光透過軸とのなす角度が10度未満になると、反射率が3%未満となる。反射率が3%未満となると、上記液晶表示装置1は、微反射を利用して液晶パネルに表示された表示内容を確認することが不可能となるため、反射率は3%以上であることが好ましい。したがって、上記光源側偏光板9の光学軸と、上記偏光反射板6の偏光透過軸とのなす角度は、12度以上であることが好ましい。さらに好適な角度は、13から17度であり、15度が最適であるが、透過重視であるのなら12度にすればよく、反射重視であるのなら18度にすればよい。
Further, when the angle between the optical axis and the polarization transmission axis is less than 10 degrees, the reflectance is less than 3%. When the reflectance is less than 3%, the liquid crystal display device 1 cannot check the display content displayed on the liquid crystal panel using the microreflection, and therefore the reflectance is 3% or more. Is preferred. Therefore, the angle formed by the optical axis of the light source
したがって、本実施の形態の液晶表示装置1は、上記光源側偏光板9の光学軸と、上記偏光反射板6の偏光透過軸とが、上記の範囲の角度でずれていることにより、そのずれ量に応じた偏光反射板6からの反射偏光が、上記光源側偏光板9に入射する。これが本発明の目的である「微反射」である。
Therefore, in the liquid crystal display device 1 of the present embodiment, the optical axis of the light source
すなわち、本発明において「微反射機能を備えた液晶表示装置」とは、具体的には1%未満の反射率を有した液晶表示装置のことである。 That is, in the present invention, the “liquid crystal display device having a fine reflection function” specifically means a liquid crystal display device having a reflectance of less than 1%.
特許文献4に開示されている表示装置において、偏光分離器と吸収軸をずらした偏光板を使用しているが、これは、同文献に記載の光吸収体を意味するものであり、コントラスト低下を防ぐことを目的としている。
In the display device disclosed in
特許文献4は、光源の上に構成された黒色の光吸収体で外光を吸収し、外光を用いた反射型表示において黒表示(暗表示)を行う場合に、暗表示を行う表示装置について開示している。この表示装置は、透過型表示にも対応できるよう、上記黒色の光吸収体には複数の開口部が設けられた構成となっている。
しかしながら、この構成では上記開口部があることによって、外光を効率的に光吸収体にて吸収できないため、吸収できなかった光が光源で反射し、黒表示(暗表示)が灰色表示になり、コントラストが低下してしまう。そこで、反射型表示時に高いコントラストを得ることができる構成として、開口部を設けない灰色の光吸収体を備えた別の構成を開示しており、外光を吸収できるとともに、透過型表示における光源からの光も透過でき、コントラストの低下を防止できるとしている。 However, in this configuration, since the opening is present, the external light cannot be efficiently absorbed by the light absorber, so the light that could not be absorbed is reflected by the light source, and the black display (dark display) becomes gray display. Contrast is lowered. Therefore, as a configuration capable of obtaining a high contrast at the time of reflective display, another configuration including a gray light absorber without an opening is disclosed, which can absorb external light and is a light source in a transmissive display It is said that the light from the light can also be transmitted and the reduction in contrast can be prevented.
そこで、上記灰色の光吸収体に代わる構成として、同文献には、該灰色の光吸収体と同一の効果を実現する偏光分離器の吸収軸と偏光板分離器下の偏光板の吸収軸とをずらした構成が記載されている。 Therefore, as an alternative to the gray light absorber, the document describes the absorption axis of the polarization separator that achieves the same effect as the gray light absorber and the absorption axis of the polarizing plate under the polarizing plate separator. The structure which shifted is described.
本発明は、偏光反射板と偏光板という構成自体および、それらの軸のなす角度が異なるだけでなく、その目的も異なる。特許文献4において偏光分離器の吸収軸と偏光板の吸収軸とをずらした構成は、上述したように上記灰色の光吸収体を実現するものであり、すなわちコントラストの低下を防止することを目的としている。この場合、偏光板と偏光分離器の交差角はおよそ45度を中心にしたものになる。したがって、本発明に係る構成とは軸のなす角度が大きく異なっている。本発明に係る液晶表示装置の目的は、微反射を生じさせるものであり、上述したように、上記光源側偏光板9を透過した偏光は偏光反射板6の偏光透過軸とよりも大きく20度以下である範囲でずれている構成であり、そのズレ量に応じた偏光反射板6からの反射偏光により、本発明の目的である微反射を実現できる。したがって、本発明は、上記のような目的を達成するための構成であり、特許文献4のようにコントラストの低下を防止することを目的とするものではない。
In the present invention, not only the configuration itself of the polarizing reflector and the polarizing plate and the angle formed by their axes are different, but also the purpose thereof is different. In
本実施の形態において、コントラストそのものは上記光源側偏光板9および外光入射側偏光板13の支配下にあり、偏光反射板6は微反射にて見えるようになるだけでコントラストには寄与していない。
In the present embodiment, the contrast itself is under the control of the light source
次に、本実施の形態の液晶表示装置1の表示原理を説明すると以下の通りである。 Next, the display principle of the liquid crystal display device 1 of the present embodiment will be described as follows.
図7は、本実施の形態の液晶表示装置1の構成を示した図である。図7に示す上記液晶表示装置1は、説明の便宜上、左右半分にわけ、向かって左側半分を電圧無印加部、向かって右側半分を電圧印加部として示している。 FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the liquid crystal display device 1 of the present embodiment. The liquid crystal display device 1 shown in FIG. 7 is divided into left and right halves for convenience of explanation, and the left half is shown as a no-voltage application part and the right half is shown as a voltage application part.
なお、図7では、照明光の偏光振動方向を示すため、図面の紙面に対して略平行な偏光振動方向である場合を矢印で示し、紙面に対して略垂直な偏光振動方向である場合を内円を黒くした二重丸で示している。また、図1に示した液晶表示装置1のうち、ランプ2と、導光板3と、散乱板4と、プリズムシート5とは、ここではバックライトユニット24として示す。
In FIG. 7, in order to indicate the polarization vibration direction of the illumination light, a case where the polarization vibration direction is substantially parallel to the paper surface of the drawing is indicated by an arrow, and a case where the polarization vibration direction is substantially perpendicular to the paper surface. The inner circle is shown as a black circle. In the liquid crystal display device 1 shown in FIG. 1, the
まず、本実施の形態の液晶表示装置1の表示原理について、ランプ2が点灯している場合の表示、すなわち透過型表示の場合について図7の(a)および(b)に基づいて説明する。
First, the display principle of the liquid crystal display device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 7A and 7B with respect to a display when the
図7の(a)および(b)に示すように、本実施の形態の液晶表示装置1におけるランプ2が点灯していると、照明光は、バックライトユニット24を構成する導光板3にて、液晶表示装置1の構成部材の方向へ誘導され、上記散乱板4を透過し、上記プリズムシート5を通過し、偏光反射板6に入射する。偏光反射板6には、紙面に対して垂直な方向に偏光透過軸が設けられている。そのため、偏光反射板6に入射した上記直線偏光のうち、該偏光透過軸に対して平行な偏光(図面においては紙面に垂直な偏光)のみが、該偏光反射板6を透過する。一方、偏光反射板6に入射した光のうち、該偏光透過軸に対して垂直な偏光(図面においては紙面に平行な偏光)は、該偏光反射板6表面にてバックライトユニット24の方向へ反射される(以下、この偏光を偏光Sとする)。
As shown in FIGS. 7A and 7B, when the
上記偏光反射板6を透過した偏光(以下、この偏光を偏光Pとする)は、空気層7と光散乱層8とを通過することによって拡散する。拡散した偏光Pは、光源側偏光板9に入射する。上記光源側偏光板9は、紙面に対して略垂直な方向に光学軸が設けられている。具体的には、上述したように、上記光源側偏光板9の光学軸と、上記偏光反射板6の偏光透過軸とが、10度以上20度以下、好ましくは10度以上15度以下、より好ましくは略15度の角度をなしてずれた状態で構成されている。そのため、光源側偏光板9に入射した偏光Pのうち、光学軸と偏光透過軸とのずれた量に相当する偏光Pは、上記光源側偏光板9を透過せず吸収される。光源側偏光板9に入射した偏光Pのうち、光源側偏光板9の光学軸に対して平行な偏光(以下、この偏光を偏光P'とする)は、該光源側偏光板9を透過する。
Polarized light that has passed through the polarizing reflector 6 (hereinafter, this polarized light is referred to as polarized light P) diffuses by passing through the
一方、上記でバックライトユニット24の方向へ反射された偏光Sは、該バックライトユニット24にて反射・屈折され、混合光(S+P)となる。混合光(S+P)は再度偏光反射板6に入射し、この混合光のうち偏光Pのみが偏光反射板6を通過する。上述したように、偏光Sは、該バックライトユニット24と偏光反射板6との間で反射および/または屈折を繰り返すことによって、偏光Pとなって偏光反射板6を透過する。
On the other hand, the polarized light S reflected in the direction of the
偏光反射板6を透過した偏光Pのうち、光源側偏光板9の光学軸に対して平行ではない偏光は、該光源側偏光板9に吸収され、光源側偏光板9の光学軸に対して平行な偏光は該光源側偏光板9を透過する(以下、この偏光を偏光P'とする)。
Of the polarized light P that has passed through the
光源側偏光板9を透過した偏光P'は、第1の位相差板10を通過し(図示せず)、液晶パネル11に入射する。液晶パネル11に構成された液晶材料は、液晶分子がSTN方式に配向している。図7の向かって左側半分に示したように、電圧が印加されていない場合では、液晶分子がSTN方式で、液晶分子の長軸方向がらせん状に捻られて配向している。一方、向かって右側半分に示したように電圧印加時には、上記液晶分子の長軸方向が電界方向に沿って配向している。
The polarized light P ′ transmitted through the light source
電圧が印加されていない場合(図7の(a))について説明する。光源側偏光板9を透過した偏光P'は、液晶パネル11に入射すると、液晶分子の長軸方向がらせん状に捻られて配向しているため、偏光振動方向を紙面に対して平行に偏光する。偏光振動方向が紙面に対して平行になった偏光は、第2の位相差板12を通過し(図示せず)、外光入射側偏光板13に入射する。外光入射側偏光板13は、上記光源側偏光板9の光学軸に対して直交する光学軸を備えている。したがって、外光入射側偏光板13に入射した紙面に対して平行な偏光振動方向を有する上記偏光は、外光入射側偏光板13を透過する。すなわち、明るい表示となる(明表示)。
A case where no voltage is applied (FIG. 7A) will be described. When the polarized light P ′ transmitted through the light source
次に、電圧が印加されている場合(図7の(b))について説明する。光源側偏光板9を透過した偏光P'は、液晶パネル11に入射すると、液晶分子の長軸方向が電界印加方向に沿って配向しているため、偏光振動方向を変えず、紙面に対して略垂直な偏光のまま、該液晶パネル11を透過する。この紙面に対して略垂直な偏光は、紙面に対して略平行な光学軸を備える外光入射側偏光板13に吸収される。すなわち、暗い表示となる(暗表示)。
Next, a case where a voltage is applied (FIG. 7B) will be described. When the polarized light P ′ transmitted through the light source
次に、外光を取り込んで行う微反射による表示について図7の(c)および(d)に基づいて説明する。 Next, display based on slight reflection performed by taking in external light will be described with reference to FIGS.
図7の(c)および(d)に示すように、外光が、紙面に対して略平行な光学軸を備える外光入射側偏光板13に入射すると、該光学軸に対して略平行な偏光は、外光入射側偏光板13を透過し、第2の位相差板12(図示せず)を通過して液晶パネル11に入射する。
As shown in FIGS. 7C and 7D, when external light is incident on the external light incident
まず、液晶パネル11に電圧が印加されていない場合(図7の(c))について説明する。液晶パネル11に入射した紙面に対して平行な偏光振動方向を有する偏光は、液晶分子の長軸方向がらせん状に捻られて配向しているため、偏光振動方向を紙面に対して略垂直に偏光する。紙面と略垂直になった偏光は、第1の位相差板10を通過し(図示せず)、光源側偏光板9に入射する。光源側偏光板9は、外光入射側偏光板13の光学軸と直交する光学軸を備えている。したがって、第1の位相差板10を通過した偏光は、そのまま光源側偏光板9を透過する。光源側偏光板9を透過した偏光(以下、この偏光を偏光Qとする)は、光散乱層8および空気層7を通過することによって、拡散する。ここで、光源側偏光板9を透過した偏光Qのうち、光源側偏光板9に達しない偏光は、空気層7の表面にて反射される。
First, a case where no voltage is applied to the liquid crystal panel 11 (FIG. 7C) will be described. Polarized light having a polarization oscillation direction parallel to the paper surface incident on the
空気層7の表面にて反射された光は、光散乱層8にて散乱し、再び光源側偏光板9に入射する。再び光源側偏光板9に入射した光のうち、光源側偏光板9の光学軸に対して平行な偏光は、光源側偏光板9を透過し、液晶パネル11に入射する。液晶パネル11に入射した偏光は、偏光振動方向を紙面に対して平行に偏光し、外光入射側偏光板13を透過し、明るい表示(明表示)に寄与する。
The light reflected by the surface of the
一方、偏光反射板6に入射した偏光Qのうち、偏光反射板6の偏光透過軸と平行ではない偏光は、上記偏光反射板6の偏光透過軸が、光源側偏光板9の光学軸と上記の範囲でずれた状態で構成されているため、該偏光反射板6で反射される(以下、この偏光を偏光Rとする)。偏光Rは、光散乱層8および空気層7を通過することによって拡散し、再び光源側偏光板9に入射する。再び光源側偏光板9に入射のうち、光源側偏光板9の光学軸と平行な偏光P'は、液晶パネル11に入射し、液晶パネル11にて偏光振動方向を紙面に対して略平行に偏光し、外光入射側偏光板13に入射し、該外光入射側偏光板13を透過する。すなわち、明るい表示(明表示)を行うことができる。
On the other hand, out of the polarized light Q incident on the
一方、偏光反射板6に入射した偏光Qのうち、偏光反射板6を透過した偏光(以下、この偏光を偏光Q'とする)は、バックライトユニット24へ入射する。バックライトユニット24に入射した偏光Q'は、その一部が、該バックライトユニット24にて反射・屈折される。反射・屈折された光は、再び偏光反射板6に入射する。偏光反射板6に入射した光のうち、偏光反射板6の偏光透過軸に対して平行な偏光(図中、偏光P)は透過でき、該偏光透過軸に対して垂直な偏光は再びバックライトユニット24の方向へ反射される(図中、偏光S)。再びバックライトユニット24の方向へ反射された偏光は、偏光反射板6とバックライトユニット24との間で繰り返し反射および/または屈折して、偏光反射板6の偏光透過軸に対して平行な偏光となって、偏光反射板6を透過する(図中、偏光P)。偏光反射板6を透過した偏光のうち、光源側偏光板9の光学軸と平行な偏光は、光源側偏光板9を透過し、光源側偏光板9の光学軸と垂直な偏光は、光源側偏光板9に吸収される。光源側偏光板9を透過した偏光(図中、偏光P')は、第1の位相差板10を通過し(図示せず)、液晶パネル11に入射して偏光振動方向を紙面に対して平行に偏光し、外光入射側偏光板13に入射する。紙面に対して平行に偏光は、紙面に対して平行に光学軸を有する外光入射側偏光板13を透過し、明るい表示(明表示)を行うことができる。
On the other hand, of the polarized light Q that has entered the
したがって、偏光透過軸と光学軸とのずれによって生じた反射光に加え、偏光反射板6を透過し、バックライトユニット24で反射された反射光も、明表示に寄与することから、本実施の形態に係る液晶表示装置は、外光を用いた微反射による表示が可能であることに加えて、光の利用効率が高い。
Therefore, in addition to the reflected light caused by the deviation between the polarization transmission axis and the optical axis, the reflected light that is transmitted through the
次に、電圧が印加されている場合(図7の(d))について説明する。外光入射側偏光板13を透過した偏光は、液晶パネル11に入射すると、液晶分子の長軸方向は電界印加方向に沿って配向しているため、偏光振動方向を変えず、紙面に対して略平行な偏光のまま、該液晶パネル11を透過する。この紙面に対して略平行な偏光は、紙面に対して略垂直な光学軸を備える光源側偏光板9に吸収される。すなわち、暗い表示となる(暗表示)。
Next, the case where a voltage is applied (FIG. 7D) will be described. When the polarized light that has passed through the external light incident
このように、本実施の形態に係る液晶表示装置1は、透過型表示における明表示と微反射表示における明表示とがともに電圧無印加時に表示され、透過型表示における暗表示と微反射表示における暗表示とがともに電圧印加時に表示される。すなわち、本実施の形態に係る液晶表示装置1は、ネガ・ポジ反転しない液晶表示装置である。 Thus, in the liquid crystal display device 1 according to the present embodiment, both the bright display in the transmissive display and the bright display in the fine reflection display are displayed when no voltage is applied, and in the dark display and the fine reflection display in the transmissive display. Both a dark display and a voltage display are displayed. That is, the liquid crystal display device 1 according to the present embodiment is a liquid crystal display device that does not perform negative / positive inversion.
このように、上記液晶表示装置1を用いれば、上記光源側偏光板9の光学軸と上記偏光反射板6の偏光透過軸とが、10度以上、より好ましくは12度以上、かつ、20度以下、より好ましくは15度以下の範囲の角度をなしていることから、上記偏光反射板6に入射した偏光のうち、偏光反射板6における上記の角度程ずれた部分に入射した上記偏光が、偏光反射板6で反射する。反射した偏光は、再び上記光源側偏光板9に入射し、液晶パネル11を通過して、外光入射側偏光板13を透過する。このように、上記液晶表示装置1は、上記光源側偏光板9の光学軸と、上記偏光反射板の偏光透過軸とが僅かにずれていることにより、そのずれている量に相当する外光の反射光によって、すなわち微反射によって、上記光源15が点灯していない場合であっても、上記液晶パネル11に表示された表示内容を確認することができる。
Thus, when the liquid crystal display device 1 is used, the optical axis of the light source
また、半透過反射板を備えた構成で微反射を実現しようとする場合では、反射板を薄膜にするか、反射膜に設けた孔を大きくする必要がある。しかしながら、画素内に反射膜を設ける構成はコストアップに繋がり、また該反射膜に孔を設ける場合であっても、その加工に伴ってコストアップが避けられない。そこで、上記液晶表示装置1では、半透過反射板ではなく、偏光反射板を備えた構成であるため、微反射を備えた透過型表示重視の液晶表示装置を、大幅にコストアップすることなく実現することができる。 Further, in the case where fine reflection is to be realized with a configuration including a transflective reflector, it is necessary to make the reflector thin or increase the hole provided in the reflector. However, the structure in which the reflective film is provided in the pixel leads to an increase in cost, and even when a hole is provided in the reflective film, an increase in cost is inevitable with the processing. Therefore, since the liquid crystal display device 1 has a configuration including a polarization reflection plate instead of a semi-transmission reflection plate, a liquid crystal display device emphasizing transmission type with a slight reflection can be realized without significantly increasing the cost. can do.
また、上記液晶表示装置1は、液晶パネル11の両側に、上記光源側偏光板9および外光入射側偏光板13を備えていることから、透過型表示と微反射による表示とで、液晶パネル11への電圧印加時または無印加時における明表示または暗表示が反転しない。すなわち、ネガ・ポジ反転を引き起こさない。したがって、ネガ・ポジ反転回路を備える必要もないため、ネガ・ポジ反転回路を備えることによるコストアップ、占有スペースの拡大の必要がない。
Further, since the liquid crystal display device 1 includes the light source
また、上記液晶表示装置1を用いることにより、空気層7を備えていることから、外光を用いて微反射させて表示を行う場合に、上記光源側偏光板9を透過し、上記光散乱層8を透過した偏光のうち、上記偏光反射板6に達しない偏光を、空気層7の表面で、すなわち上記光散乱層8と空気層7との界面で反射することができる。
In addition, since the liquid crystal display device 1 is used to provide the
さらに、上記空気層7は、外から入射し、光源側偏光板9の光学軸に対して平行な偏光振動面を有する光のうち、すなわち光源側偏光板9を透過する光のうち、偏光反射板6の偏光透過軸に対して平行な偏光振動面を有する光であっても、拡散させ、偏光振動面を変化させて、偏光反射板にて反射できるようにすることができる。
Further, the
したがって、上記偏光反射板6と光散乱層8との間に上記空気層7を設けることにより、外光の反射率を高めることができ、反射型表示をより良好に行うことが可能となる。
Therefore, by providing the
なお、本実施の形態では、空気の層を用いているが、本発明に係る液晶表示装置の光拡散層は、空気やガスに限定されるものではなく、上記空気層7と同様の効果を奏するものであれば他の材料層であってもよい。
In this embodiment, an air layer is used. However, the light diffusion layer of the liquid crystal display device according to the present invention is not limited to air or gas, and has the same effect as the
また、上記液晶表示装置1を用いることにより、該液晶表示装置1は光散乱層8を備えていることから、液晶パネルに表示された内容を、外光を取り込んで偏光反射板6にて反射した光を用いて確認する場合に、偏光反射板6にて反射した光が拡散する。これにより、液晶表示装置1は、視野角が拡大し、良好な微反射による表示を実現することができる。光散乱層8を備えることにより、偏光反射板表面で鏡面反射した光を拡散することができる。すなわち、偏光反射板表面での鏡面反射を抑制することができるため、鏡面反射方向以外に光を振り分けることができ、より良好な微反射表示を実現することができる。
Further, by using the liquid crystal display device 1, since the liquid crystal display device 1 includes the
なお、上記光散乱層8は、液晶パネル11と偏光反射板6との間、より具体的には、該液晶パネル11と第1の位相差板10との間や、第1の位相差板10と光源側偏光板9との間に設けられる構成であってもよいが、上記光源側偏光板9における空気層7側に設けられていることにより、空気層7と光散乱層8の屈折率差が最大となる。そのため、光の散乱効果が高くなり、偏光反射板6にて反射した光がより効率的に拡散することができるため、微反射による良好な表示を実現することができる。
The
以下に、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
〔実施例〕
以下の説明は、本実施の形態に係る液晶表示装置について記載する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples, but the present invention is not limited thereto.
〔Example〕
The following description describes the liquid crystal display device according to the present embodiment.
本実施例では、上述した実施の形態中の図1と同じ液晶表示装置の構成を備える。液晶パネル11として通常の透過型STNパネルと同じ構成で、セル内にカラーフィルターを設け、セル厚5μmでツイスト角250度、△n=0.162のSTN液晶を用いた。
In this example, the same configuration of the liquid crystal display device as that in FIG. 1 in the above-described embodiment is provided. As the
位相差板(第1の位相差板および第2の位相差板)の軸角度と、偏光板(光源側偏光板および外光入射側偏光板)の軸角度とは、ノーマリーブラックになるよう最適化すればよく、本実施例では、第1の位相差板は、位相差430nmの位相差フィルムを、0−6時視角から時計回りに20度、第2の位相差板は、位相差430nmの位相差フィルムを、反時計回りに20度で貼り付け、外光入射側偏光板の軸は、0−6時視角から時計回りに5度、光源側偏光板の軸は時計回りに90度(3−9時方向)になるようにした。 The axial angle of the phase difference plate (first phase difference plate and second phase difference plate) and the axial angle of the polarizing plate (light source side polarizing plate and external light incident side polarizing plate) are normally black. In this embodiment, the first retardation plate is a retardation film having a retardation of 430 nm, and the second retardation plate has a retardation of 20 degrees clockwise from the 0-6 o'clock viewing angle. A 430 nm phase difference film is pasted at 20 degrees counterclockwise, the axis of the external light incident side polarizing plate is 5 degrees clockwise from the viewing angle of 0-6 o'clock, and the axis of the light source side polarizing plate is 90 degrees clockwise. It was made to become a degree (3-9 o'clock direction).
光散乱層としては、拡散係数80となるように調製した燐片状の二酸化チタン被覆マイカを含有するアクリル樹脂を用いた。 As the light scattering layer, an acrylic resin containing scaly titanium dioxide-coated mica prepared so as to have a diffusion coefficient of 80 was used.
偏光反射板には、住友3M DBEFを用いた。偏光透過軸が、光源側偏光板の光学軸と12度の交差角を有するように、かつ、光源側偏光板との間に隙間0.2mmになるように空気層を設けて配置し、その下にプリズムシート、散乱板、導光板付きLEDバックライトを配置した。 Sumitomo 3M DBEF was used as the polarizing reflector. The polarized light transmission axis has a crossing angle of 12 degrees with the optical axis of the light source side polarizing plate, and an air layer is provided so as to have a gap of 0.2 mm between the light source side polarizing plate, A prism sheet, a scattering plate, and an LED backlight with a light guide plate are arranged below.
上述したような構成を備えた液晶表示装置を用いて、透過型表示および微反射表示を行ったところ、40%以上の透過率で、かつ、約0.5%の反射率を得ることができた。 When a transmissive display and a slightly reflective display are performed using the liquid crystal display device having the above-described configuration, a transmittance of 40% or more and a reflectance of about 0.5% can be obtained. It was.
したがって、上記液晶表示装置は、バックライト非点灯状態でも反射率1%未満の微反射機能をもち、かつ非鏡面反射のため視角が広くなるので、明るいところ、すなわち外光を取込むことができる環境では、バックライト非点灯であっても、液晶パネルに表示された表示内容を認識することができる。 Therefore, the liquid crystal display device has a fine reflection function with a reflectance of less than 1% even in a non-lighting state of the backlight, and has a wide viewing angle due to non-specular reflection, so that it can capture outside light. In the environment, the display content displayed on the liquid crystal panel can be recognized even when the backlight is not lit.
本発明に係る液晶表示装置は、透過型表示を重視しつつ、微反射を起こすことができる。そのため、上記光源が点灯しない状態であっても、外光を用いることによって、上記液晶層に表示された表示内容を確認することができる液晶表示装置を提供することができる。 The liquid crystal display device according to the present invention can cause slight reflection while placing importance on transmissive display. Therefore, it is possible to provide a liquid crystal display device capable of confirming the display content displayed on the liquid crystal layer by using external light even when the light source is not turned on.
したがって、例えば、PDA、腕時計、各種モニター、電子ペーパー等の画像表示装置や、あるいは、携帯電話等の情報端末等に備えられる画像表示装置に広く適用することができる。 Therefore, for example, the present invention can be widely applied to image display devices such as PDAs, watches, various monitors, electronic paper, etc., or information display devices such as mobile phones.
1 液晶表示装置
2 ランプ
3 導光板
4 散乱板
5 プリズムシート
6 偏光反射板
7 空気層(ガス層、光拡散層)
8 光散乱層
9 光源側偏光板(偏光板)
11 液晶パネル(液晶層)
13 外光入射側偏光板(第2の偏光板)
14 接着材料層
15 光源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid
8
11 Liquid crystal panel (liquid crystal layer)
13 Outside light incident side polarizing plate (second polarizing plate)
14
Claims (3)
上記偏光板と光源との間に、偏光透過軸に平行な偏光振動面を有する光を透過し、該偏光透過軸に垂直な偏光振動面を有する光を反射する偏光反射板を備え、
上記偏光反射板は、上記偏光透過軸が上記光学軸と所定の角度をなして上記偏光板に対向するように、配置されており、
上記偏光反射板と上記偏光板との間に、入射した光を散乱する光散乱層が備えられており、
上記光散乱層と上記偏光反射板との間に、入射した光を拡散する光拡散層が備えられており、
上記光拡散層はガス層であり、
上記光拡散層の厚みが、0.1mm以上0.2mm以下であることを特徴とする液晶表示装置。 In a liquid crystal display device including a polarizing plate having an optical axis that transmits polarized light having a predetermined polarization vibration surface between a liquid crystal layer and a light source that emits light toward the liquid crystal layer.
Between the polarizing plate and the light source, a polarizing reflector that transmits light having a polarization vibration plane parallel to the polarization transmission axis and reflects light having a polarization vibration plane perpendicular to the polarization transmission axis,
The polarizing reflector is disposed such that the polarization transmission axis faces the polarizing plate at a predetermined angle with the optical axis,
A light scattering layer that scatters incident light is provided between the polarizing reflector and the polarizing plate,
Between the light scattering layer and the polarizing reflector, a light diffusion layer for diffusing incident light is provided,
The light diffusion layer is a gas layer,
The thickness of the said light-diffusion layer is 0.1 mm or more and 0.2 mm or less, The liquid crystal display device characterized by the above-mentioned.
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