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JP2009282424A - 液晶表示装置、電子機器、及び偏光体 - Google Patents

液晶表示装置、電子機器、及び偏光体 Download PDF

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JP2009282424A JP2008136331A JP2008136331A JP2009282424A JP 2009282424 A JP2009282424 A JP 2009282424A JP 2008136331 A JP2008136331 A JP 2008136331A JP 2008136331 A JP2008136331 A JP 2008136331A JP 2009282424 A JP2009282424 A JP 2009282424A
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Kojiro Ikeda
幸次朗 池田
Tomoaki Sekime
智明 関目
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Abstract

【課題】観察者が偏光めがねをかけて眺めた場合でも、見る方向によって表示面が見えなくなることのない偏光サングラス対応を可能とする薄型の液晶表示装置、電子機器、及び偏光体を提供する。
【解決手段】液晶表示装置2は、画素電極及び共通電極を有する一対の基板の間に液晶を挟持して形成された液晶表示パネル12と、液晶表示パネル12の外側にそれぞれ配置された偏光体36,38と、を有し、液晶表示パネル12の表示面側に配置された偏光体38は、偏光子42と、偏光子42を挟持する一対の保護膜44,46と、を有し、偏光子42の表示面側に配置された保護膜46は、位相差値を有し、表示面側の偏光体38よりも外側に、直線偏光の光Lを円偏光又は楕円偏光の光Lとして射出する。
【選択図】図1

Description

本発明は、液晶表示装置、電子機器、及び偏光体に関するものである。
液晶表示装置は、主に、液晶表示パネルと照明装置とにより構成される。照明装置から射出された光は液晶表示パネルを透過し、これにより液晶表示パネルは照明される。液晶表示パネルは、2枚の基板に液晶を挟持してなる構造を有している。液晶表示パネルの照明装置側の外面上には、下偏光体が設置され、液晶表示パネルの観察者側の外面上には、上偏光体が設置される。液晶表示パネルは、液晶分子を反転させて、その配向を制御することで階調を変化させる。
一般的な液晶表示装置では、観察者が偏光サングラス等の偏光めがねをかけて表示画面を見る場合を想定して、上偏光体は、その透過軸の角度が、表示画面の横方向又は縦方向に対して45°となるように設定されている。しかし、このように、上偏光体の角度が規定されてしまうと、液晶表示パネルの液晶分子の反転方向も、それに合わせる必要があり、製造工程上、困難なことが多い。
図5(A)に偏光サングラス対応をしていない液晶表示装置構成を示す。偏光体90は、観察者側(図面上側)から保護膜90c、偏光子90a、及び保護膜90bの順に構成されている。偏光体90の観察者側にはハードコート層52が形成されている。偏光体90の厚さは例えば120μmである。偏光体90はハードコート層52のため耐擦傷性に優れている。
又、図5(B)及び(C)に偏光サングラス対応をしている液晶表示装置構成を示す。図5(B)に示すように、位相差膜92を偏光体90と観察者の間に設置することで、偏光体90から射出された光を、直線偏光から円偏光に変換している(例えば、特許文献1参照)。
更に、液晶表示パネル12の偏光体90の前面に位相差膜92を配置し、位相差膜92のリターデイションΔn・dを140nmや4000nm等付近に設定し、且つ、位相差膜92の光学軸と偏光体90の吸収軸とのなす角度は45°を用いている(例えば、特許文献2及び3参照)。
これにより、偏光体90の透過軸の角度がどのような角度であっても、偏光めがねをかけた観察者は、表示画面上に表示された表示画像を見ることができる。つまり、特許文献1〜3に記載の液晶表示装置では、偏光体90の透過軸の角度、及び、液晶表示パネルの液晶分子の反転方向を、観察者に合わせて設定する必要がない。
又、図5(C)にカバー一体型を示す。偏光体90の観察者側にはカバー94が形成されている。
特開2005−352068号公報 特開平6−258633号公報 特開平6−258634号公報
しかしながら、特許文献1は偏光体90の前面に位相差膜92を配置すること、特許文献2及び3は位相差値を規定することで偏光サングラス対応を達成しているが、偏光体90の前面に位相差膜92を配置することで液晶表示装置の厚みが増すという問題がある。又位相差膜92単体では硬度が低く傷つきやすい。上記カバー一体型の場合は、傷はつきにくいが厚みはカバー94と位相差膜92とになるので厚くなる。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
[適用例1]画素電極及び共通電極を有する一対の基板の間に液晶を挟持して形成された液晶表示パネルと、該液晶表示パネルの外側にそれぞれ配置された偏光体と、を有し、前記液晶表示パネルの表示面側に配置された前記偏光体は、偏光子と、該偏光子を挟持する一対の保護膜と、を有し、前記偏光子の表示面側に配置された前記保護膜は、位相差値を有し、前記表示面側の偏光体よりも外側に、直線偏光の光を円偏光又は楕円偏光の光として射出することを特徴とする液晶表示装置。
これによれば、液晶表示パネルの表示面側に配置された偏光体の、表示面側に配置された支持基材である保護膜として位相差膜を配置することで、従来の偏光サングラス対応よりも保護膜1枚分薄型の偏光体構成で、観察者が偏光めがねをかけて眺めた場合でも、見る方向によって表示面が見えなくなることのない偏光サングラス対応を可能とする液晶表示装置を提供する。
[適用例2]上記液晶表示装置であって、前記位相差値を有する前記保護膜は、λ/4位相差膜であることを特徴とする液晶表示装置。
これによれば、表示面側の偏光体よりも外側に、直線偏光を円偏光又は楕円偏光として射出することが容易になる。
[適用例3]上記液晶表示装置であって、前記位相差値を有する前記保護膜は、コーティング位相差膜であることを特徴とする液晶表示装置。
これによれば、液晶表示装置が更に薄くなる。
[適用例4]上記液晶表示装置であって、前記位相差値を有する前記保護膜の表示面側に配置されたハードコート層を更に有することを特徴とする液晶表示装置。
これによれば、耐擦傷性が更に向上する。
[適用例5]上記に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
これによれば、上記液晶表示装置を搭載しているので、従来の偏光サングラス対応よりも保護膜1枚分薄型の偏光体構成で、観察者が偏光めがねをかけて眺めた場合でも、見る方向によって表示面が見えなくなることのない偏光サングラス対応を可能とする電子機器が提供できる。
[適用例6]偏光子と、該偏光子を挟持する一対の保護膜と、を有し、該保護膜は、少なくとも一方が位相差値を有することを特徴とする偏光体。
これによれば、少なくとも一方の支持基材である保護膜に位相差膜を配置することで、薄型の偏光体を提供する。
[適用例7]上記偏光体であって、前記位相差値を有する前記保護膜は、λ/4位相差膜であることを特徴とする偏光体。
これによれば、直線偏光の光を円偏光又は楕円偏光の光として射出することが容易になる。
[適用例8]上記偏光体であって、前記位相差値を有する前記保護膜は、コーティング位相差膜であること特徴とする偏光体。
これによれば、偏光体が更に薄くなる。
以下、実施形態について図面を参照して説明する。尚、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
[液晶表示装置の構成]
先ず、本実施形態の液晶表示装置について、図1及び図2を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る液晶表示装置の断面図である。図2は、本実施形態に係る液晶表示装置の偏光体の断面図である。本実施形態に係る液晶表示装置2は、図1に示すように、主に、照明装置10と液晶表示パネル12とより構成される。照明装置10は、主に、導光板14と光源部16とより構成される。液晶表示パネル12は、導光板14の上面側に対向して配置される。又、照明装置10は、導光板14の下面側に反射シート18を備える。
光源部16は、導光板14の端面14cに配置され、点光源である複数のLED20を備える。
各LED20から射出された光Lは、導光板14の端面14cより導光板14内へ入る。導光板14において、上面は、光を射出する射出面14aとして機能し、下面は、光を反射する反射面14bとして機能する。光Lは、導光板14の射出面14aと反射面14bの間で反射を繰り返すことにより方向を変え、射出面14aより外部へ射出する。射出した光Lは、液晶表示パネル12へ向けて進む。
液晶表示パネル12は、導光板14の発光面積と略同一の表示面積を有する。液晶表示パネル12は、ガラス等の基板22及び24を、シール材26を介して貼り合わせてセル構造を形成し、その内部に液晶28を封入して構成される。基板22の内面上には、サブ画素毎に画素電極30が配置され、基板24の内面上には、全面に共通電極32、サブ画素毎に着色層34が配置される。尚、本実施形態に係る液晶表示パネル12は、TN(Twisted Nematic)方式の液晶表示パネルであり、画素電極30と共通電極32との間に電圧を印加することにより、液晶28の液晶分子を反転させ、その配向を変化させる。
基板22の外面上には、下偏光板(偏光体)36が設置され、基板24の外面上には、偏光体38が設置される。図2に示すように、下偏光板36は、液晶表示パネル12の基板22(図1参照)の外面上に接着剤40を介して接着されている。偏光体38は、液晶表示パネル12の基板24(図1参照)の外面上に接着剤40を介して接着されている。
下偏光板36は、偏光子36aと偏光子36aを挟持する一対の保護膜36b,36cとを有している。
液晶表示パネル12の表示面側に配置された偏光体38は、偏光子42と偏光子42を挟持する一対の保護膜44,46とを有している。偏光体38の片側の支持基材である保護膜46の変わりに一般的に用いられる位相差膜を配置する。偏光子42の表示面側に配置された保護膜46は、位相差値を有し、表示面側の偏光体38よりも外側に、直線偏光の光Lを円偏光又は楕円偏光として射出する。
偏光子42の厚さは、例えば20〜30μmである。保護膜44の厚さは、例えば数十〜80μmである。位相差膜(保護膜)46の厚さは、例えば30〜60μmである。これにより、偏光体38の厚みは従来の構成と同等程度になる。
尚、位相差膜46としてλ/4位相差膜を用いてもよい。これにより、直線偏光の光を円偏光又は楕円偏光の光として射出することが容易になる。
又、位相差膜46としてコーティング位相差膜を用いてもよい。位相差膜46としてコーティング位相差膜を用いると更に薄型となる。例えば10〜20μmの厚さである。これにより、従来の偏光体よりも更に薄くすることが可能である。
位相差膜46は、例えばリターデイションΔn・dを120〜160nmの範囲に設定し、且つ、位相差膜46の光学軸と偏光子42の吸収軸とのなす角度を45°に設定する。
位相差膜46は、例えばポリカーボネイト等の異常光線と常光線との間で位相差を生じるフィルムからなり、高分子材料が熱延伸され、一軸延伸高分子フィルムに形成されている。位相差膜46は、例えばポリカーボネイト、シクロオレフィンポリマー、液晶ポリマー、及びポリサルフォン等のエンジニアリングプラスティックである。又位相差膜46は、雲母、人工雲母、水晶等の無機物により作製することもできる。位相遅れ(リターデイション)Rと屈折率ne,noとの間には、R=|ne−no|×d=Δn・dの関係が成り立つ。ここで、dは膜材の厚さ、neは異常光線に対する屈折率、noは常光線に対する屈折率である。接着剤40は、例えばアクリル系で厚さは20μmである。
前述のように表示面側に偏光体38が配設された液晶表示パネル12では、偏光子42から射出した光Lは、偏光子42の透過軸の方向と一致する直線偏光となっているが、本実施形態では位相差膜46を配設しているため、位相差膜46を透過する際に常光線と異常光線との間に位相のずれが生じ、円偏光又は楕円偏光に変わる。従って位相差膜46を配設することにより、従来の偏光サングラス対応よりも保護膜1枚分(例えば数十〜80μm)薄型の偏光体構成で、観察者48が偏光めがね50をかけて眺めた場合でも、見る方向によって表示面が見えなくなることのない偏光サングラス対応が可能である。
位相差膜46の表示面側にはハードコート層52が配置されている。ハードコート層52は、透明材料であれば材質は問わない。ハードコート層52は、例えば厚さ5μm程度で樹脂系材料である。これによれば、耐擦傷性が更に向上する。
尚、位相差膜46には、表面に細かい粒子(シリカ球:数μm)を分散させてギラツキ防止処理し、光を散乱させ写り込みを防止する機能をもたせてもよい。こうすることにより液晶表示パネル表面における外光写り込みによる視認性低下を防止する効果がある。
又、位相差膜46には、表面に多層膜(金属膜TiO2(数nm)等)を形成し、光を干渉によって反射を防止する機能をもたせてもよい。こうすることにより液晶表示パネル表面における外光反射による視認性低下を防止する効果がある。
図1に戻り、照明装置10と液晶表示パネル12との間には、光学シートとして、例えば、拡散シート54、プリズムシート56が設けられる。拡散シート54は、導光板14より射出された光Lを全方位に拡散する役割を有する。プリズムシート56は、その断面が複数の略三角形のプリズム形状を一つの方向に延在させた形状となっており、光Lを液晶表示パネル12に集光する役割を有する。
照明装置10から射出した光Lは、拡散シート54及びプリズムシート56を通過した後、下偏光板36に入射する。光Lは、下偏光板36を透過する際に直線偏光される。直線偏光された光Lは、液晶表示パネル12に入射する。
液晶表示パネル12は、先にも述べたように、TN方式の液晶表示パネルなので、電圧無印加時に、光を透過し、電圧印加時には、光を遮断する。上下の偏光板は、その透過軸が予め直交する方向に配置され、液晶分子はねじれるように挟持されている。よって、電圧無印加時には、下偏光板の透過軸に沿って入射した光は、液晶のねじれに沿って進み、上偏光板に到達する際には、下偏光板の透過軸と直交する方向に射出することになる(白表示)。電圧印加時には、液晶のねじれが解けて、下偏光板の透過軸に沿って入射した光は、まっすぐに進行し、上偏光板に到達した時点においても、下偏光板の透過軸と同じ方向のままなので、上偏光板を透過することができない(黒表示)。つまり、画素電極30と共通電極32との間に電圧が印加されている場合、下偏光板36を透過し、液晶表示パネル12に入射した光Lは、液晶28を通過してもその偏光方向は変わらず、下偏光板36の透過軸と同じ方向のままで、偏光体38の偏光子42(図2参照)の透過軸と直交する方向となるため、偏光子42を通過することができない。
一方、画素電極30と共通電極32との間に電圧が印加されていない場合には、液晶表示パネル12に入射した光Lは、液晶28によって、その偏光方向が回転させられた後、偏光体38に入射する。この場合、偏光体38の偏光子42(図2参照)の透過軸と同じ方向に偏光方向を有することとなるので、偏光子42を透過することができる。
本実施形態では、観察者48は、偏光サングラス等の偏光めがね50をかけている。即ち、偏光めがね50は偏光板である。従って、液晶表示装置2は、偏光体38の光Lが射出する側に、言い換えると、観察者48側に、更にもう一つ、偏光板を有することとなる。そこで、本実施形態に係る液晶表示装置2では、偏光体38において位相差膜46が偏光子42の外面上に設置されている。位相差膜46は、偏光体38よりも外側に、直線偏光の光Lを円偏光又は楕円偏光として射出する。
上記実施形態では、液晶表示パネル12の背後に光源部16を配置する透過型液晶表示装置の例を示したが、光源部16に代えて反射板を配置し、表示面側からの光を反射させる反射型液晶表示装置にしても反射した光が透過型の場合と同じ経路をとるため、同様の結果がえられる。
本実施形態の効果はポジタイプの液晶表示デバイスのみならず、ネガタイプの液晶表示デバイスの場合でも、同様の効果がえられる。更に本実施形態は、TN液晶を用いた液晶表示デバイスに限定されず、他の液晶、例えばスーパーツイストネマティック液晶を用いた液晶表示装置等でも、表示面側の偏光体の偏光子の吸収軸と位相差膜の光学軸方向の関係を保持することにより、同様の効果がえられる。
(光の偏光方向)
次に、光Lの偏光方向について述べる。
図3は、本実施形態に係る液晶表示装置2における光Lの偏光方向を示す模式図である。図3において、紙面横方向Polに対し、下偏光板36の透過軸36xの角度は90°、偏光体38の偏光子42の透過軸42xの角度は0°、偏光めがね50の透過軸50xの角度は90°であるとする。この偏光めがね50の透過軸50xの角度は、一般的な偏光サングラスの透過軸の角度を想定している。即ち、偏光めがね50が一般的な偏光サングラスである場合、その透過軸は、観察者48の左右の目を結んだ直線に対し垂直方向に設けられ、吸収軸は、透過軸と垂直な方向、即ち、左右の目を結んだ直線の方向に設けられる。なぜなら、一般的な偏光サングラスでは、海や川等の水面で反射された太陽の光の反射光によるギラツキを抑えるために、水面に平行な方向に偏光方向を有する当該反射光を遮断する必要があるためである。
又、液晶表示パネル12では、画素電極30と共通電極32との間に電圧が印加されておらず、液晶28によって光Lの偏光方向が90°回転されるとする。
照明装置10より射出された光Lは、下偏光板36を透過する際、直線偏光される。透過軸36xの角度は、紙面横方向Polに対し90°となっているので、下偏光板36を透過する際に直線偏光された光Lの偏光方向は、紙面横方向Polに対し90°の方向となる。
下偏光板36で偏光された光Lは、液晶表示パネル12に入射する。このとき、光Lは、波線矢印12Linで示す方向、即ち、紙面横方向Polに対し90°の方向に偏光方向を有している。液晶表示パネル12では、液晶28によって、光Lの偏光方向が90°回転されるので、液晶表示パネル12を射出するときの光Lの偏光方向は、波線矢印12Loutで示す方向、即ち、紙面横方向Polに対し0°の方向となる。
偏光子42の透過軸42xの方向と液晶表示パネル12を射出した光Lの偏光方向は、どちらも紙面横方向Polに対し0°の方向となっている。従って、光Lは、偏光子42を透過することができる。
偏光子42を透過した光Lは、偏光体38の位相差膜46に入射する。このとき、光Lは、波線矢印46Linの方向、即ち、紙面横方向Polに対し0°の方向に偏光方向を有している。例えば、図3に示す位相差膜46では、その光学軸46xの方向は、偏光子42の透過軸42xに対し45°の角度となる方向に合わされているため、位相差膜46に入射した光Lの偏光方向(波線矢印46Linの方向)に対し45°の角度をなしている。従って、位相差膜46に入射した光Lは、位相差膜46を透過する際に常光線と異常光線との間に位相のずれが生じ、円偏光又は楕円偏光に変わる。
位相差膜46より射出した光Lは、偏光めがね50に入射する。本実施形態では位相差膜46を配設しているため、位相差膜46を透過する際に常光線と異常光線との間に位相のずれが生じ、円偏光又は楕円偏光に変わる。従って位相差膜46を配設することにより、従来の偏光サングラス対応よりも保護膜1枚分薄型の偏光体構成で、観察者48が偏光めがね50をかけて眺めた場合でも、見る方向によって表示面が見えなくなることのない偏光サングラス対応が可能である。
[変形例]
上述の実施形態では、液晶表示パネル12は、TN方式の液晶表示パネルであるとしているが、これに限られるものではなく、代わりに、VA(Vertical Aligned)方式の液晶表示パネルや、横電界方式の液晶表示パネルなどの他の液晶表示パネルを用いても良いのは言うまでもない。
又、上述の実施形態では、偏光めがね50を用いるとしているが、これに限られるものではなく、代わりに、偏光体の機能を有する他の部材を用いるとしてもよいのは言うまでもない。
本実施形態によれば、液晶表示装置2は、偏光体38の表示面側に配置された位相差膜46が位相差値を有し、表示面側の偏光体38よりも外側に、直線偏光を円偏光又は楕円偏光として射出する。その結果、従来の偏光サングラス対応よりも保護膜1枚分薄型の偏光体構成で、観察者48が偏光めがね50をかけて眺めた場合でも、見る方向によって表示面が見えなくなることのない偏光サングラス対応が可能である。
(電子機器)
図4は、本実施形態に係る電子機器の一例を示す斜視図である。図4に示す携帯型電話機100は、上記実施形態の液晶表示装置2を小サイズの表示部102として備え、複数の操作ボタン104、受話口106、及び送話口108を備えて構成されている。従って、従来の偏光サングラス対応よりも保護膜1枚分薄型の偏光体構成で、観察者48が偏光めがね50をかけて眺めた場合でも、見る方向によって表示面が見えなくなることのない偏光サングラス対応を可能とする薄型の携帯型電話機100を提供する。
上記実施形態に係る液晶表示装置2は、上記携帯型電話機100に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型或いはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器、フィールドシーケンシャル(FS)表示方式を用いた3D液晶表示装置、2画面液晶表示装置、プロジェクションテレビ向けライトバルブ等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、観察者48が偏光めがね50をかけて眺めた場合でも、見る方向によって表示面が見えなくなることのない偏光サングラス対応を可能とする薄型の電子機器を提供する。
本実施形態に係る液晶表示装置の断面図。 本実施形態に係る液晶表示装置の偏光体の断面図。 本実施形態に係る液晶表示装置における光の偏光方向を示す模式図。 本実施形態に係る電子機器の一例を示す斜視図。 従来の偏光体の断面図。
符号の説明
2…液晶表示装置 10…照明装置 12…液晶表示パネル 14…導光板 14a…射出面 14b…反射面 14c…端面 16…光源部 18…反射シート 20…LED 22,24…基板 26…シール材 28…液晶 30…画素電極 32…共通電極 34…着色層 36…下偏光板(偏光体) 36a…偏光子 36b,36c…保護膜 36x…透過軸 38…偏光体 40…接着剤 42…偏光子 42x…透過軸 44…保護膜 46…位相差膜(保護膜) 46x…光学軸 48…観察者 50…偏光めがね 50x…透過軸 52…ハードコート層 54…拡散シート 56…プリズムシート 100…携帯型電話機 102…表示部 104…操作ボタン 106…受話口 108…送話口。

Claims (8)

  1. 画素電極及び共通電極を有する一対の基板の間に液晶を挟持して形成された液晶表示パネルと、
    該液晶表示パネルの外側にそれぞれ配置された偏光体と、
    を有し、
    前記液晶表示パネルの表示面側に配置された前記偏光体は、
    偏光子と、
    該偏光子を挟持する一対の保護膜と、
    を有し、
    前記偏光子の表示面側に配置された前記保護膜は、位相差値を有し、
    前記表示面側の偏光体よりも外側に、直線偏光の光を円偏光又は楕円偏光の光として射出することを特徴とする液晶表示装置。
  2. 請求項1に記載の液晶表示装置において、
    前記位相差値を有する前記保護膜は、λ/4位相差膜であることを特徴とする液晶表示装置。
  3. 請求項1又は2に記載の液晶表示装置において、
    前記位相差値を有する前記保護膜は、コーティング位相差膜であること特徴とする液晶表示装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
    前記位相差値を有する前記保護膜の表示面側に配置されたハードコート層を更に有することを特徴とする液晶表示装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
  6. 偏光子と、
    該偏光子を挟持する一対の保護膜と、
    を有し、
    該保護膜は、少なくとも一方が位相差値を有することを特徴とする偏光体。
  7. 請求項6に記載の偏光体において、
    前記位相差値を有する前記保護膜は、λ/4位相差膜であることを特徴とする偏光体。
  8. 請求項6又は7に記載の偏光体において、
    前記位相差値を有する前記保護膜は、コーティング位相差膜であること特徴とする偏光体。
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