JP2005352068A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サングラス越しに表示面を見た場合等、偏光作用のある光学部材を通して観察した場合でも、表示画像が偏光軸の方向に起因して見え難くなる程度を低減できる液晶表示パネルを提供する。
【解決手段】画素電極及び対向電極を有する一対の基板の間に液晶層を挟持して形成された液晶セル２と、液晶セルの少なくとも表示面側に配置された偏光部材３、４と、偏光部材と液晶セルの間に配置され、偏光部材側から入射する直線偏光を円偏光または楕円偏光として出射する位相差板５、６、７、８とを備え、表示面側の偏光部材から外部に向けて出射される光が直線偏光である。表示面側の偏光部材よりも外側に、直線偏光を円偏光または楕円偏光として出射する出射位相差板９が配置される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯電話、携帯情報機器、カメラ等の液晶モニターに用いられる液晶表示パネル、および液晶モニターを備えた画像表示装置に関する。

液晶表示装置は、自らは発光しないため、バックライトにより背面から照明する透過型、あるいは入射光を反射させる反射型のいずれの場合にも、入射光を効果的に透過あるいは反射するように種々の改良がなされている。透過型、あるいは反射型のいずれでも、十分なコントラストを得て、良好な表示品位を達成するために、表示モードとしては、ＴＮ（ツイステッドネマティック）モード、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）モードといった偏光板を利用するモードを用いる場合が多い。

そのような偏光板を利用した液晶表示パネルの例について、図３を参照して説明する（例えば、特許文献１を参照）。図３は、従来例の液晶表示パネル１６の断面模式図である。

この液晶表示パネル１６を構成する主要な要素である液晶セル２は、例えば、画素電極及び対向電極を有する一対の基板（図示せず）の間に液晶層を挟持して構成される。液晶セル２の両側の最外面に、各々偏光板３、４が配置されている。液晶セル２と偏光板３の間には、液晶セル２の側から順に、λ／４位相差板５、及びλ／２位相差板６が配置されている。液晶セル２と偏光板４の間には、液晶セル２の側から順に、λ／４位相差板７、及びλ／２位相差板８が配置されている。

λ／４位相差板７の遅相軸はλ／４位相差板５の遅相軸と直交するように設定されている。λ／２位相差板６の遅相軸はλ／４位相差板５の遅相軸に対して６０度、λ／２位相差板８の遅相軸はλ／４位相差板７の遅相軸に対して６０度傾むくように、またλ／２位相差板８の遅相軸はλ／２位相差板６の遅相軸と直交するように設定されている。

偏光板３の透過軸はλ／４位相差板５の遅相軸に対してλ／２位相差板６の遅相軸を挟む方向に７５度、λ／２位相差板６の遅相軸に対して１５度、偏光板４の透過軸はλ／４位相差板７の遅相軸に対してλ／２位相差板８の遅相軸を挟む方向に７５度、λ／２位相差板８の遅相軸に対して１５度傾むくように、また偏光板３の透過軸は偏光板４の透過軸に対して直交するように設定されている。

この液晶表示パネル１６の裏面（図の上側）に配置されたバックライト（図示せず）の照射による入射光１０は、偏光板４を通過後、偏光板４の透過軸に一致した直線偏光になる。λ／２位相差板８を通過した光は、偏光板４の透過軸方向に対してλ／２位相差板８の遅相軸方向を挟んで３０度の偏光方向の直線偏光になり、λ／４位相差板７に入射される。λ／２位相差板８を通過した直線偏光の偏光方向に対して、λ／４位相差板７の遅相軸方向は４５度になるように配置されており、λ／４位相差板７を通過した光は円偏光になる。

液晶セル２において液晶層に電界が印加されていない場合、例えば負の誘電異方性を示す液晶材料を用いた液晶層は、液晶分子が基板面からほぼ垂直に配向しており、入射する光に対する液晶層の屈折率異方性は極わずかであり、光が液晶セル２を通過することによって生じる位相差はほぼ０である。従って、λ／４位相差板７から出射される円偏光は、円偏光を崩さずに液晶セル２を通過し、λ／４位相差板５に入射する。

λ／４位相差板５に入射した円偏光は、偏光板４の透過軸方向と直交する方向の直線偏光になり、λ／２位相差板６に入射する。λ／２位相差板６を通過した直線偏光は、偏光板３の透過軸と直交する方向の直線偏光であり、偏光板３で吸収され透過しない。この様に、液晶層に電界が印加されていない場合は暗表示となる。

液晶セル２において液晶層に電界が印加されている場合は、基板面から垂直方向に配向していた液晶分子は基板面と水平方向に幾分傾き、液晶セル２に入射したλ／４位相差板７からの円偏光は、液晶分子の複屈折により楕円偏光になり、λ／４位相差板５、λ／２位相差板６を通過した後には、偏光板３の透過軸と直交する直線偏光にはならず、偏光板３を幾分通過して表示光１１となる。液晶層に印加される電圧を調整することで、偏光板３を透過する表示光１１の光量を調節することができ、階調表示が可能になる。液晶層の位相差が１／２波長条件になるように液晶分子の配向状態を変化させると、λ／４位相差板５を通過した後の円偏光は液晶層のセル厚の半分の地点で直線偏光になり、残りの液晶層を通過すると円偏光になる。液晶セル２から出射する円偏光はλ／４位相差板５、λ／２位相差板６を通過すると、偏光板３の透過軸と平行な直線偏光になり、偏光板３を通過する表示光１１の光量は最大になる。
特開２００３−１４０１５４号公報

上記構成の液晶表示パネルにおいては、偏光板３から出射する表示光１１は、直線偏光である。従って、例えばサングラス越しに表示面を見た場合、状態によっては表示画像が暗くなり、見えなくなる場合もある。つまり、表示光１１の偏光軸とサングラスの吸収軸が一致する角度で見た場合である。

本発明は、サングラス越しに表示面を見た場合等、偏光作用のある光学部材を通して観察した場合でも、表示画像が偏光軸の方向に起因して見え難くなる程度を低減できる液晶表示パネル、あるいは画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の液晶表示パネルは、画素電極及び対向電極を有する一対の基板の間に液晶層を挟持して形成された液晶セルと、前記液晶セルの少なくとも表示面側に配置された偏光部材と、前記偏光部材と前記液晶セルの間に配置され、前記偏光部材側から入射する直線偏光を円偏光または楕円偏光として出射する位相差板とを備え、表示面側の前記偏光部材から外部に向けて出射される光が直線偏光である。上記課題を解決するために、前記表示面側の偏光部材よりも外側に、直線偏光を円偏光または楕円偏光として出射する出射位相差板が配置されたことを特徴とする。

本発明の画像表示装置は、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルが設置された装置本体とを備え、前記液晶表示パネルは、画素電極及び対向電極を有する一対の基板の間に液晶層を挟持して形成された液晶セルと、前記液晶セルの少なくとも表示面側に配置された偏光部材と、前記偏光部材と前記液晶セルの間に配置され、前記偏光部材側から入射する直線偏光を円偏光または楕円偏光として出射する位相差板とを有し、表示面側の前記偏光部材から外部に向けて出射される光が直線偏光である。上記課題を解決するために、前記液晶表示パネルの表示面側の前記偏光部材よりも外側に、直線偏光を円偏光または楕円偏光として出射する出射位相差板が配置され、前記出射位相差板は前記装置本体に支持されていることを特徴とする。

上記構成によれば、出射される表示光が円偏光または楕円偏光となるため、サングラス越しに表示面を見た場合であっても、表示画像が偏光軸の方向に起因して見え難くなる程度を低減できる。

本発明の液晶表示パネルまたは画像表示装置において好ましくは、前記出射位相差板がλ／４位相差板である。

本発明の画像表示装置において、前記装置本体には、前記液晶表示パネルの前面を覆う透明保護板が設けられ、前記出射位相差板は、前記透明保護板の外面または内面に設けられた構成とすることができる。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における液晶表示パネルの構成を示す概略断面図である。液晶表示パネルの基本的な構成は図３に示した従来例の場合と同様であり、液晶セル２の両側の最外面に、各々偏光板３、４が配置され、液晶セル２と偏光板３の間には、液晶セル２の側から順に、λ／４位相差板５、及びλ／２位相差板６が配置され、液晶セル２と偏光板４の間には、液晶セル２の側から順に、λ／４位相差板７、及びλ／２位相差板８が配置されている。偏光板３の外側に、λ／４位相差板９が配置されている。

液晶セル２は、例えば、一方の基板にＩＴＯ等の透過率の高い材料で形成された透明電極が設けられ、他方の基板に対向電極が設けられ、透明電極と対向電極との間に負の誘電異方性を示す液晶材料からなる液晶層が挟持された構成とすることができる。透明電極及び対向電極の液晶層と接する面にはそれぞれ垂直配向性の配向膜（図示せず）が形成されており、ラビングや光配向等の配向処理が行なわれている。

図３に示した従来例の場合と同様、λ／４位相差板７の遅相軸はλ／４位相差板５の遅相軸と直交するように設定されている。λ／２位相差板６の遅相軸はλ／４位相差板５の遅相軸に対して６０度、λ／２位相差板８の遅相軸はλ／４位相差板７の遅相軸に対して６０度傾むくように、またλ／２位相差板８の遅相軸はλ／２位相差板６の遅相軸と直交するように設定されている。

従って、液晶セル２において液晶層に電界が印加されていない場合、液晶表示パネル１の裏面（図では上側）に配置されたバックライト（図示せず）の照射による入射光１０は、λ／２位相差板６を通過したときに、偏光板３の透過軸と直交する方向の直線偏光であり、偏光板３で吸収され透過しない。

液晶セル２において液晶層に電界が印加されている場合は、λ／２位相差板６を通過した後には、偏光板３の透過軸と直交する直線偏光にはならず、偏光板３を幾分通過する。液晶層に印加される電圧を調整することで、偏光板３を透過する光量を調節することができ、階調表示が可能になる。液晶層の位相差が１／２波長条件になるように液晶分子の配向状態を変化させると、液晶セル２から出射する円偏光はλ／４位相差板５、λ／２位相差板６を通過すると、偏光板３の透過軸と平行な直線偏光になり、偏光板３を通過する光量は最大になる。

以上のようにして偏光板３を通過する光は、直線偏光である。直線偏光の透過光は、更にλ／４位相差板９を通過する。それにより、最終的に外部に出射する表示光１１は円偏光となる。従って、サングラス越しに表示面を見た場合等、偏光作用のある光学部材を通して観察した場合でも、表示画像が偏光軸の方向に起因して見え難くなることはない。

なお、用途によっては、λ／４位相差板９に代えて、直線偏光を楕円偏光として出射する位相差板を配置しても、表示画像が見え難くなる程度を軽減して、実用的に十分な効果が得られる場合もある。また、上述の実施の形態では、液晶セル２が透過型の場合のみについて説明したが、液晶セル２が反射型の電極、あるいは透過型電極と反射型電極の両方を備え、偏光板、λ／４位相差板、λ／２位相差板を図示した構成に配置した場合であっても、本実施の形態の効果を同様に得ることができる。

（実施の形態２）
図２は、実施の形態２における画像表示装置の構成を示す概略断面図である。画像表示装置は、例えば携帯電話の表示部を構成する。この装置においては、液晶表示パネル１６が装置本体のケーシング１２の内部に設置されている。液晶表示パネル１６の構成は、図３に示した従来例の場合と同様である。

ケーシング１２には、液晶表示パネル１６の前面を覆う、アクリル板等からなる透明保護板１３が設けられている。透明保護板１３の内面に、λ／４位相差板１４が貼付されている。液晶表示パネル１６の裏面側には、バックライト１５が配置されている。この構成によれば、実施の形態１の場合と同様、液晶表示パネル１６から出射する直線偏光の表示光を、更にλ／４位相差板１４により、円偏光として画像表示装置から出射させることができる。

λ／４位相差板１４は、透明保護板１３の外面に貼付されてもよい。あるいは、透明保護板１３とは分離して、液晶表示パネル１６の前面に配置し、ケーシング１２に支持させた構造としてもよい。

本発明の液晶表示パネルあるいは画像表示装置は、サングラス越しに表示面を見た場合であっても、表示画像が偏光軸の方向に起因して見え難くなる程度を低減でき、携帯電話、携帯情報機器、カメラ等の液晶モニターとして有用である。

本発明の実施の形態１における液晶表示パネルの断面模式図 本発明の実施の形態２における画像表示装置の断面模式図 従来例の液晶表示パネルの断面模式図

符号の説明

１、１６ 液晶表示パネル
２ 液晶セル
３、４ 偏光板
５、７、９ λ／４位相差板
６、８ λ／２位相差板
１０ 入射光
１１ 表示光
１２ ケーシング
１３ 透明保護板
１４ λ／４位相差板
１５ バックライト

Claims (5)

1. 画素電極及び対向電極を有する一対の基板の間に液晶層を挟持して形成された液晶セルと、前記液晶セルの少なくとも表示面側に配置された偏光部材と、前記偏光部材と前記液晶セルの間に配置され、前記偏光部材側から入射する直線偏光を円偏光または楕円偏光として出射する位相差板とを備え、表示面側の前記偏光部材から外部に向けて出射される光が直線偏光である液晶表示パネルにおいて、
   前記表示面側の偏光部材よりも外側に、直線偏光を円偏光または楕円偏光として出射する出射位相差板が配置されたことを特徴とする液晶表示パネル。
2. 前記出射位相差板がλ／４位相差板である請求項１に記載の液晶表示パネル。
3. 液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルが設置された装置本体とを備え、
   前記液晶表示パネルは、画素電極及び対向電極を有する一対の基板の間に液晶層を挟持して形成された液晶セルと、前記液晶セルの少なくとも表示面側に配置された偏光部材と、前記偏光部材と前記液晶セルの間に配置され、前記偏光部材側から入射する直線偏光を円偏光または楕円偏光として出射する位相差板とを有し、表示面側の前記偏光部材から外部に向けて出射される光が直線偏光である画像表示装置において、
   前記液晶表示パネルの表示面側の前記偏光部材よりも外側に、直線偏光を円偏光または楕円偏光として出射する出射位相差板が配置され、前記出射位相差板は前記装置本体に支持されていることを特徴とする画像表示装置。
4. 前記装置本体には、前記液晶表示パネルの前面を覆う透明保護板が設けられ、前記出射位相差板は、前記透明保護板の外面または内面に設けられた請求項３に記載の画像表示装置。
5. 前記出射位相差板がλ／４位相差板である請求項３に記載の画像表示装置。
   
   

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