JP2007047204A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液晶表示装置は、アレイ基板、対向基板、および液晶層を含む液晶表示パネルと、バックライトと、バックライトおよびアレイ基板間に設けられた偏光反射板と、を有している。偏光反射板は、等方性媒体からなる等方性媒体層、およびこの等方性媒体層に積層され、屈折率異方性を有した異方性媒体層を含む。異方性媒体層は光学的に一軸性の媒体で形成されている。異方性媒体層の光軸の平均的な方向は、偏光反射板の法線方向および面方向から傾いている。
【選択図】図1
Description
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、輝度が高く、かつ、視野角を任意に制御できる液晶表示装置を提供することにある。
図1に示すように、液晶表示装置は、透過型の液晶表示パネル1と、この液晶表示パネルに所定の間隔を置いて対向配置されたバックライト2と、これら液晶表示パネルおよびバックライトの間に配置された偏光反射板3と、を有している。
まず、等方性媒体として、(株)JSR製のアートン樹脂を用意する。続いて、用意したアートン樹脂を、ガラス転移点以上の温度で、波長550nmに対する屈折率が1.501であり等方性となるよう膜厚100μmに延伸する。これにより、アートン樹脂層が形成される。その後、アートン樹脂層の両面をラビングする。その際、ラビング方向は互いに反平行とする。
図3および図4に示すように、等方性媒体層Aに用いる材料の分子の屈折率をnm(A)、異方性媒体層Bに用いる材料の分子において、この分子の光軸方向(ZB軸方向)の屈折率をnz(B)、光軸と直交し、かつ、互いに直交する2方向(XB、YB軸方向)の屈折率をそれぞれnx(B)、ny(B)としたとき、次の関係式(1)が成立つ。
nm(A)=nz(B)<nx(B)=ny(B) −−−−−−(1)
ここで、等方性媒体層Aに用いる材料の分子において、互いに直交するXA軸方向、YA軸方向の屈折率をそれぞれnx(A)、ny(A)、X軸方向およびY軸方向と直交するZA軸方向の屈折率をnz(A)としたとき、nx(A)=ny(A)=nz(A)=nm(A)の関係式が成立つことは言うまでもない。
・異方性媒体層Bの分子の光軸と直交する方向(等方性媒体層Aおよび異方性媒体層Bの面方向ではなく)の入射光に対しては、nm(A)=nz(B)、nm(A)≠ny(B)となり(入射光とXB軸方向とが平行な場合)、YB軸と平行な直線偏光のみが反射される。
n(A)<n(B1)<n(B3)<n(B2) −−−−−−(2)
ここで、等方性媒体層Aにおいて、等方性媒体層の面方向であり、かつ、互いに直交する方向の屈折率をそれぞれn(A1)、n(A2)、等方性媒体層の法線方向の屈折率をn(A3)としたとき、n(A1)=n(A2)=n(A3)=n(A)の関係式が成立つことは言うまでもない。
・異方性媒体層Bの光軸方向に対する入射光においては、1直線偏光のみ完全に反射し、これと直交する他の直線偏光は完全に透過する。
・偏光反射板3の法線方向に対する入射光においては、1直線偏光のみ完全に反射し、これと直交する他の直線偏光は殆ど透過する。
・異方性媒体層Bの光軸と直交する方向に対する入射光においては、全て完全に反射する。
図8および図9に示すように、観察者が液晶表示装置の表示面を観察する際の視角において、偏光反射板3の法線方向(正面方向)から表示面を観察する際の視角θを0°とし、法線方向より上方から表示面を観察する際の視角θをプラス(+)、法線方向より下方から表示面を観察する際の視角θをマイナス(−)とする。
図10に示すように、自動車は、運転者席100と、この運転者席の前方に位置したフロントガラス101とを有している。運転者席100の前方、かつ、フロントガラス101の下方にカーナビゲーションシステムの表示部としての液晶表示装置102が設けられている。
なお、上記液晶表示装置102は、カーナビゲーションシステムの表示部に限定して用いられるものではない。
まず、等方性媒体として、(株)JSR製のポリイミド樹脂を用意する。続いて、用意したポリイミド樹脂を、ガラス転移点以上の温度で、波長550nmに対する屈折率が1.501であり等方性となるよう膜厚100μmに延伸する。これにより、ポリイミド樹脂層が形成される。その後、ポリイミド樹脂層の両面に垂直配向膜として、例えば(株)JSR製のJALS214−r14を塗布および焼成する。そして、ポリイミド樹脂層の両面に成膜された垂直配向膜をラビングする。その際、ラビング方向は互いに反平行とする。
図11および図12に示すように、等方性媒体層Aに用いる材料の分子の屈折率をnm(A)、異方性媒体層Bに用いる材料の分子において、この分子の光軸方向(ZB軸方向)の屈折率をnz(B)、光軸と直交し、かつ、互いに直交する2方向(XB、YB軸方向)の屈折率をそれぞれnx(B)、ny(B)としたとき、次の関係式(3)が成立つ。
nm(A)=nz(B)>nx(B)=ny(B) −−−−−−(3)
ここで、等方性媒体層Aに用いる材料の分子において、互いに直交するXA軸方向、YA軸方向の屈折率をそれぞれnx(A)、ny(A)、X軸方向およびY軸方向と直交するZA軸方向の屈折率をnz(A)としたとき、nx(A)=ny(A)=nz(A)=nm(A)の関係式が成立つことは言うまでもない。
・異方性媒体層Bの分子の光軸と直交する方向(等方性媒体層Aおよび異方性媒体層Bの面方向ではなく)の入射光に対しては、nm(A)=nz(B)、nm(A)≠ny(B)となり(入射光とXB軸方向とが平行な場合)、YB軸と平行な直線偏光のみが反射される。
n(A)>n(B1)>n(B3)>n(B2) −−−−−−(4)
ここで、等方性媒体層Aにおいて、等方性媒体層の面方向であり、かつ、互いに直交する方向の屈折率をそれぞれn(A1)、n(A2)、等方性媒体層の法線方向の屈折率をn(A3)としたとき、n(A1)=n(A2)=n(A3)=n(A)の関係式が成立つことは言うまでもない。
・異方性媒体層Bの光軸方向に対する入射光においては、1直線偏光のみ完全に反射し、これと直交する他の直線偏光は完全に透過する。
・偏光反射板3の法線方向に対する入射光においては、1直線偏光のみ完全に反射し、これと直交する他の直線偏光は殆ど透過する。
・異方性媒体層Bの光軸と直交する方向に対する入射光においては、全て完全に反射する。
図10に示すように、フロントガラス101への写り込みを防ぐには、液晶表示装置102の輝度が上方向d3に対して小さいほど良い。
なお、上記液晶表示装置102は、カーナビゲーションシステムの表示部に限定して用いられるものではない。
上述した実施の形態の液晶表示装置は、写り込み防止の他、正面および下方向の輝度向上を1枚の偏光反射板で実現していることがわかる。
Claims (13)
- アレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に狭持された液晶層と、を含む液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルのアレイ基板と対向して設けられたバックライトと、
前記バックライトおよびアレイ基板間に設けられ、等方性媒体からなる等方性媒体層、およびこの等方性媒体層に積層され、屈折率異方性を有した異方性媒体層を含む偏光反射板と、を有し、
前記異方性媒体層は光学的に一軸性の媒体で形成され、
前記異方性媒体層の光軸の平均的な方向は、前記偏光反射板の法線方向および面方向から傾いている液晶表示装置。 - 前記偏光反射板は、複数の前記等方性媒体層および複数の前記異方性媒体層を有し、
前記等方性媒体層および異方性媒体層は交互に積層されている請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記異方性媒体層は負の屈折率異方性を有し、
前記等方性媒体層を構成する材料の屈折率をnm(A)、前記異方性媒体層を構成する材料の光軸の方向の屈折率をnz(B)、前記異方性媒体層の光軸と直交し、かつ、互いに直交する2方向の屈折率をnx(B)およびny(B)とすると、
nm(A)=nz(B)<nx(B)=ny(B)
である請求項1または2に記載の液晶表示装置。 - 前記等方性媒体層の屈折率をn(A)、前記異方性媒体層の法線方向の平均的な屈折率をn(B3)、前記異方性媒体層の面方向であり、互いに直交する2方向の平均的な屈折率をn(B1)およびn(B2)とすると、
n(A)<n(B1)<n(B3)<n(B2)
である請求項3に記載の液晶表示装置。 - 前記異方性媒体層を構成する材料の光軸の平均的な方向は、前記偏光反射板の法線方向から60°ないし80°傾いている請求項3または4に記載の液晶表示装置。
- 前記等方性媒体層は、アートン樹脂、ポリカーボネイト樹脂、またはポリサルフォン樹脂の材料で形成されている請求項3ないし5のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記異方性媒体層は、ディスコティック液晶またはこのディスコティック液晶をポリマ化した材料で形成されている請求項3ないし6のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記異方性媒体層は正の屈折率異方性を有し、
前記等方性媒体層を構成する材料の屈折率をn(A)、前記異方性媒体層を構成する材料の光軸の方向の屈折率をnz(B)、前記異方性媒体層の光軸と直交し、かつ、互いに直交する2方向の屈折率をnx(B)およびny(B)とすると、
n(A)=nz(B)>nx(B)=ny(B)
である請求項1または2に記載の液晶表示装置。 - 前記等方性媒体層の屈折率をn(A)、前記異方性媒体層の法線方向の平均的な屈折率をn(B3)、前記異方性媒体層の面方向であり、互いに直交する2方向の平均的な屈折率をn(B1)およびn(B2)とすると、
n(A)>n(B1)>n(B3)>n(B2)
である請求項8に記載の液晶表示装置。 - 前記異方性媒体層を構成する材料の光軸の平均的な方向は、前記偏光反射板の法線方向から10°ないし30°傾いている請求項8または9に記載の液晶表示装置。
- 前記等方性媒体層は、ポリイミド樹脂、またはポリアミク酸の材料で形成されている請求項8ないし10のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記異方性媒体層は、ネマティック液晶またはこのネマティック液晶をポリマ化した材料で形成されている請求項8ないし11のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記アレイ基板および偏光反射板の間に設けられた偏光板を有し、
前記偏光板の透過軸の方向は、前記異方性媒体層の平均的な前記屈折率n(B1)を有する方向と略平行である請求項4ないし7、または9ないし12のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
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