JP2007264321A - Video display device - Google Patents

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JP2007264321A JP2006089460A JP2006089460A JP2007264321A JP 2007264321 A JP2007264321 A JP 2007264321A JP 2006089460 A JP2006089460 A JP 2006089460A JP 2006089460 A JP2006089460 A JP 2006089460A JP 2007264321 A JP2007264321 A JP 2007264321A
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Takeshi Masutani
健 増谷
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a video display device for diffusing light while maintaining a certain directivity of projection light from a planar light source in wide-viewing-angle mode. <P>SOLUTION: The video display device 90 comprises a plane light source 1 which a the directivity of the projection light in a specified direction, a diffusion control liquid crystal panel 2A which can be switched between a non-lens-formation state wherein the light from the planar light source 1 is transmitted while maintaining its directivity and a lens formation state wherein mainly linear polarizied light vibrating in the specified direction among the light from the planar light source 1 is diffused, and a liquid crystal display panel 3 wherein the polarized light transmission axis of a light-incident side polarizing plate is so set that linear polarized light beams vibrating in the specified direction and other directions can be guided in. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、画面の視野角を制御することができる映像表示装置に関する。   The present invention relates to a video display device capable of controlling a viewing angle of a screen.

狭視野角モードと広視野角モードとを電気的に切り替えることができる映像表示装置として、以下の装置が提案されている。すなわち、透過型表示素子と面状光源との間に光学装置が配置され、面状光源はサイドライト方式の光源であり、表面に微細な凹凸を有する透明な導光板を備え、面状光源は特定方向に指向性を有し、光学装置は光線散乱状態と光線透過状態とを電気的に可逆的に切り替えることができ、光学装置を光線散乱状態にすることによって、表示の視野角を光学装置が光線透過状態である場合の表示の視野角より大きくことができる装置である（特許文献１参照）。
特開２００５−２５７７５６号公報 The following devices have been proposed as video display devices that can be electrically switched between a narrow viewing angle mode and a wide viewing angle mode. That is, an optical device is disposed between a transmissive display element and a planar light source, the planar light source is a sidelight type light source, and includes a transparent light guide plate having fine irregularities on the surface, The optical device has directivity in a specific direction, and the optical device can electrically switch reversibly between a light scattering state and a light transmitting state, and the viewing angle of display can be controlled by changing the optical device to a light scattering state. Is a device that can be larger than the viewing angle of the display in the light transmission state (see Patent Document 1).
JP 2005-257756 A

しかしながら、上記従来の映像表示装置は、広視野角モードとするときに、バックライトからの光を全方位に均等に散乱させてしまう。具体的には、広視野角モードとするときに、画面中央側での指向性を幾分残しつつ画面非中央方向への光の拡散を図ることはできない。また、上記従来の映像表示装置は、画面中央側での指向性維持の程度と画面非中央方向への光拡散の程度とを任意に変えることはできない。   However, the conventional video display device scatters light from the backlight uniformly in all directions when the wide viewing angle mode is set. Specifically, when the wide viewing angle mode is set, light cannot be diffused in the non-center direction of the screen while leaving some directivity on the center side of the screen. Further, the conventional video display device cannot arbitrarily change the degree of directivity maintenance on the center side of the screen and the degree of light diffusion toward the non-center direction of the screen.

この発明は、上記の事情に鑑み、広視野角モードにおいて面状光源からの出射光の指向性を幾分残しつつ光の拡散を図ることができるようにすること、また、特定方向の指向性の維持の程度と光拡散の程度とを変えられるようにすることを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention makes it possible to achieve diffusion of light while leaving some directivity of light emitted from a planar light source in a wide viewing angle mode, and directivity in a specific direction. It is an object to change the degree of maintenance of light and the degree of light diffusion.

この発明の映像表示装置は、上記の課題を解決するために、特定方向に光出射の指向性を有する面状光源と、液晶層を挟んで配置された透明電極への電圧印加によって微小な液晶レンズ部を複数形成するように構成されており、前記面状光源からの光の指向性を維持して当該光を透過させる非レンズ形成状態と、前記面状光源からの光のうち主に特定方向に振動する直線偏光光を拡散するレンズ形成状態と、を切り替えることができる拡散制御液晶パネルと、前記拡散制御液晶パネルからの光を受け取るように配置され、前記特定方向に振動する直線偏光光及び他の方向に振動する直線偏光光の取り込みが可能なように光入射側偏光板の偏光光透過軸が設定された液晶表示パネルと、から成ることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the video display device according to the present invention is a micro liquid crystal that is formed by applying a voltage to a planar light source having a directivity of light emission in a specific direction and a transparent electrode disposed with a liquid crystal layer interposed therebetween. It is configured to form a plurality of lens parts, and it mainly identifies the non-lens formation state that transmits the light while maintaining the directivity of the light from the planar light source, and the light from the planar light source A diffusion control liquid crystal panel that can switch between a lens formation state that diffuses linearly polarized light that vibrates in a direction, and linearly polarized light that is arranged to receive light from the diffusion control liquid crystal panel and vibrates in the specific direction And a liquid crystal display panel in which the polarization light transmission axis of the light incident side polarizing plate is set so that linearly polarized light oscillating in other directions can be taken in.

上記の構成であれば、前記拡散制御液晶パネルを設けており、更に、前記液晶表示パネルにおいて、特定方向及び他の方向に振動する直線偏光光の取り込みが可能なように光入射側偏光板の偏光光透過軸が設定されたので、広視野角モードにおいて面状光源からの出射光の指向性を幾分残しつつ光の拡散を図ることができる。   If it is said structure, the said diffusion control liquid crystal panel is provided, Furthermore, in the said liquid crystal display panel, in order to be able to take in the linearly polarized light which vibrates in a specific direction and another direction, the light incident side polarizing plate of Since the polarized light transmission axis is set, the light can be diffused while leaving some directivity of the emitted light from the planar light source in the wide viewing angle mode.

また、この発明の映像表示装置は、特定方向に光出射の指向性を有する面状光源と、液晶層を挟んで配置された透明電極への電圧印加によって微小な液晶レンズ部を複数形成するように構成されており、前記液晶レンズ部によって、直線偏光光のうち主に特定方向に振動する直線偏光光を拡散する拡散液晶パネルと、
前記拡散液晶パネルの光出射側に設けられ、入射した偏光光の振動方向を任意の角度で回転させる偏光回転パネルと、前記偏光回転パネルからの偏光光を受け取る液晶表示パネルと、から成ることを特徴とする。 The image display device of the present invention forms a plurality of minute liquid crystal lens portions by applying a voltage to a planar light source having directivity of light emission in a specific direction and a transparent electrode arranged with a liquid crystal layer interposed therebetween. A diffusion liquid crystal panel that diffuses linearly polarized light that mainly vibrates in a specific direction out of linearly polarized light by the liquid crystal lens unit;
A polarization rotating panel provided on the light exit side of the diffusion liquid crystal panel, and rotating a vibration direction of the incident polarized light by an arbitrary angle; and a liquid crystal display panel for receiving the polarized light from the polarization rotating panel. Features.

上記の構成であれば、前記偏光回転パネルによる振動方向の角度回転の程度を変えることにより、特定方向の指向性の維持の程度と光拡散の程度とを変えることができる。   With the above configuration, the degree of maintaining the directivity in the specific direction and the degree of light diffusion can be changed by changing the degree of angular rotation in the vibration direction by the polarization rotating panel.

これら構成の映像表示装置において、前記液晶表示パネルの画素ピッチと前記透明電極の配置ピッチとが一致しており、前記拡散制御液晶パネル又は拡散液晶パネルの各液晶レンズ部と前記液晶表示パネルのブラックマトリクスとを結ぶ線が画面に直交することとしてもよい。   In the video display device having these configurations, the pixel pitch of the liquid crystal display panel and the arrangement pitch of the transparent electrodes coincide with each other, the liquid crystal lens portions of the diffusion control liquid crystal panel or the diffusion liquid crystal panel, and the black of the liquid crystal display panel A line connecting the matrix may be orthogonal to the screen.

或いは、これら構成の映像表示装置において、前記液晶表示パネルの画素ピッチと前記透明電極の配置ピッチとが一致せず、前記拡散制御液晶パネル又は拡散液晶パネルの各液晶レンズ部と前記液晶表示パネルのブラックマトリクスとを結ぶ線が画面を観察する標準位置の近傍で交わることとしてもよい。   Alternatively, in the video display device having these configurations, the pixel pitch of the liquid crystal display panel and the arrangement pitch of the transparent electrodes do not match, and each of the liquid crystal lens units of the diffusion control liquid crystal panel or the diffusion liquid crystal panel and the liquid crystal display panel The line connecting the black matrix may intersect in the vicinity of the standard position where the screen is observed.

或いは、これら構成の映像表示装置において、前記拡散制御液晶パネル又は拡散液晶パネルは、液晶層を挟んでそれぞれ配置されたストライプ状透明電極を互いに斜め交差するように有していてもよい。   Alternatively, in the video display device having these configurations, the diffusion control liquid crystal panel or the diffusion liquid crystal panel may have stripe-shaped transparent electrodes respectively arranged so as to obliquely intersect each other with the liquid crystal layer interposed therebetween.

この発明によれば、広視野角モードにおいて面状光源からの出射光の指向性を幾分残しつつ光の拡散を図ることができる。また、特定方向の指向性の維持の程度と光拡散の程度とを変えることができる。   According to the present invention, in the wide viewing angle mode, the light can be diffused while leaving some directivity of the emitted light from the planar light source. Further, the degree of maintaining the directivity in a specific direction and the degree of light diffusion can be changed.

以下、この発明の実施形態を図１乃至図１１に基づいて説明していく。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

図１に映像表示装置９０を示しているが、見やすさのために構成部材を離間させて示している。映像表示装置９０は、面状光源１と拡散制御液晶パネル２Ａと液晶表示パネル３とから成る。なお、図１（ａ）では、前記面状光源１からの光の指向性を維持して当該光を透過する第１状態を示しており、図１（ｂ）では、前記面状光源１からの光を画面横軸の方向（図１中のＸ軸方向）及び画面縦軸の方向（図１中のＹ軸方向）に拡散する第２状態を示している。図１中のＺ軸方向は画面に垂直な方向を示している。   Although the video display device 90 is shown in FIG. 1, the constituent members are separated from each other for easy viewing. The video display device 90 includes a planar light source 1, a diffusion control liquid crystal panel 2 </ b> A, and a liquid crystal display panel 3. FIG. 1A shows a first state in which the directivity of light from the planar light source 1 is maintained and the light is transmitted. In FIG. 2 shows a second state in which the light is diffused in the direction of the horizontal axis of the screen (X-axis direction in FIG. 1) and the direction of the vertical axis of the screen (Y-axis direction in FIG. 1). A Z-axis direction in FIG. 1 indicates a direction perpendicular to the screen.

面状光源１はサイドライト方式の光源であり、導光板１１と冷陰極管１２とからなる。面状光源１は特定方向に光出射の指向性を有する。すなわち、面状光源１からの出射光の光量が特定方向に概ね集中するようにしてある。面状光源１の構造や指向性については、先述した特許文献１で開示されている面状光源の構造や指向性と同じとすることができる。この実施形態では、面状光源１の出射光は、図２に示しているように、画面垂直方向を中心に±２０°を超える角度での光強度が画面垂直方向の光強度の３０％以下となるようにしている。ただし、これは一例であってこのような指向性範囲に限るものではない。また、指向性を有する面状光源としては、凹パターンやプリズムパターンといったパターンを導光板に形成してなる面状光源が知られている（特開平９−１０５８０４号公報参照）。更に、凹パターンやプリズムパターンといったパターンを導光板に形成してなる面状光源において、導光板から出射される光の指向性を向上させる技術も知られている（特開２００５−２６８２０１号公報参照）。   The planar light source 1 is a side light type light source, and includes a light guide plate 11 and a cold cathode tube 12. The planar light source 1 has directivity of light emission in a specific direction. That is, the amount of light emitted from the planar light source 1 is generally concentrated in a specific direction. The structure and directivity of the planar light source 1 can be the same as the structure and directivity of the planar light source disclosed in Patent Document 1 described above. In this embodiment, as shown in FIG. 2, the light emitted from the planar light source 1 has a light intensity at an angle exceeding ± 20 ° with respect to the vertical direction of the screen as 30% or less of the light intensity in the vertical direction of the screen. It is trying to become. However, this is only an example, and is not limited to such a directivity range. Further, as a planar light source having directivity, a planar light source in which a pattern such as a concave pattern or a prism pattern is formed on a light guide plate is known (see Japanese Patent Laid-Open No. 9-105804). Further, in a planar light source formed by forming a pattern such as a concave pattern or a prism pattern on a light guide plate, a technique for improving the directivity of light emitted from the light guide plate is also known (see JP-A-2005-268201). ).

液晶表示パネル３としては、例えば、一般的なノーマリーホワイトタイプの液晶表示パネル３が用いられる。この液晶表示パネル３の入射側偏光板３と出射側偏光板３とは、その光透過軸方向が互いに９０°異なるように配置される。この液晶表示パネル３の画素への通電がＯＦＦのときには、入射光はその偏光方向が９０°回転されて出射側偏光板３から出射されるため、表示は白表示となる。逆に、画素への通電がＯＮのときには、入射光の偏光の回転は生じないため、入射光は出射側偏光板３を透過できず、表示は黒表示となる。   As the liquid crystal display panel 3, for example, a general normally white type liquid crystal display panel 3 is used. The incident-side polarizing plate 3 and the outgoing-side polarizing plate 3 of the liquid crystal display panel 3 are arranged so that their light transmission axis directions are different from each other by 90 °. When the energization to the pixels of the liquid crystal display panel 3 is OFF, the incident light is emitted from the exit-side polarizing plate 3 with its polarization direction rotated by 90 °, so that the display is a white display. On the contrary, when the energization to the pixel is ON, since the polarization of the incident light does not rotate, the incident light cannot pass through the exit-side polarizing plate 3 and the display is black.

図３に拡散制御液晶パネル２Ａを示す。この拡散制御液晶パネル２Ａは、一対のガラス基板２１，２１と、一方のガラス基板上に形成された一方側透明電極２２Ａ及び配向膜２４Ａと、他方のガラス基板上に形成された他方側透明電極２３Ａ及び配向膜２４Ｂと、これらガラス基板間に充填される液晶層２５とからなる。一方側透明電極２２ＡはＸ方向に長く形成された櫛歯電極であり、他方側透明電極２３Ａは、Ｙ方向に長く形成された櫛歯電極である。両櫛歯電極の交差箇所において液晶に電圧が印加される。前記交差箇所間のピッチは液晶表示パネル３の画素間隔に関係させてもよいし或いは無関係に設定することもできる。画素間隔に関係させる例については後で説明する。図３（ａ）に示している状態が第１状態（透過状態）であり、図３（ｂ）に示している状態が第２状態（拡散状態）である。透明電極２２Ａ，２３Ａ間に電圧が印加されると、前記交差箇所において液晶の旋回が生じ、この旋回を生じた液晶は他の領域（電圧非印加領域）とは異なる屈折率を持つことになる。すなわち、前記拡散制御液晶パネル２Ａに電圧を印加すると、液晶レンズ部が複数現出して前記第２状態が形成される（図１（ｂ）参照）。   FIG. 3 shows a diffusion control liquid crystal panel 2A. This diffusion control liquid crystal panel 2A includes a pair of glass substrates 21 and 21, one transparent electrode 22A and an alignment film 24A formed on one glass substrate, and the other transparent electrode formed on the other glass substrate. 23A and alignment film 24B, and a liquid crystal layer 25 filled between these glass substrates. The one-side transparent electrode 22A is a comb-shaped electrode formed long in the X direction, and the other-side transparent electrode 23A is a comb-shaped electrode formed long in the Y direction. A voltage is applied to the liquid crystal at the intersection of both comb electrodes. The pitch between the intersections may be related to the pixel interval of the liquid crystal display panel 3 or may be set independently. An example related to the pixel interval will be described later. The state shown in FIG. 3A is the first state (transmission state), and the state shown in FIG. 3B is the second state (diffusion state). When a voltage is applied between the transparent electrodes 22A and 23A, the liquid crystal turns at the intersection, and the liquid crystal having this turn has a refractive index different from that of other regions (voltage non-application region). . That is, when a voltage is applied to the diffusion control liquid crystal panel 2A, a plurality of liquid crystal lens portions appear and the second state is formed (see FIG. 1B).

前記拡散制御液晶パネル２Ａに代えて、図４に示す拡散制御液晶パネル２Ｂを用いてもよい。この拡散制御液晶パネル２Ｂは、一対のガラス基板２１，２１と、一方のガラス基板上に形成された配向膜２４Ａと、他方のガラス基板上に形成された透明電極２３Ｂ及び配向膜２４Ｂと、これらガラス基板間に充填される液晶層２５とからなる。透明電極２３Ｂは画面縦軸の方向（Ｙ方向、図３においては紙面垂直方向）に長い帯状電極である。電圧は隣り合う帯状電極に印加される。図４（ａ）に示している状態が第１状態（透過状態）であり、図４（ｂ）に示している状態が第２状態（拡散状態）である。透明電極２３Ｂの隣り合う帯状電極間に電圧が印加されると、当該隣り合う帯状電極間において液晶の旋回が生じ、この旋回を生じた液晶は他の領域（電圧非印加領域）とは異なる屈折率を持つことになる。すなわち、前記拡散制御液晶パネル２Ｂに電圧を印加すると、屈折面が画面縦軸の方向に一様である屈折領域が画面横軸の方向（Ｘ方向）に複数現出して前記第２状態が形成される。   Instead of the diffusion control liquid crystal panel 2A, a diffusion control liquid crystal panel 2B shown in FIG. 4 may be used. The diffusion control liquid crystal panel 2B includes a pair of glass substrates 21 and 21, an alignment film 24A formed on one glass substrate, a transparent electrode 23B and an alignment film 24B formed on the other glass substrate, The liquid crystal layer 25 is filled between glass substrates. The transparent electrode 23B is a strip-like electrode that is long in the direction of the screen vertical axis (Y direction, the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 3). The voltage is applied to adjacent strip electrodes. The state shown in FIG. 4A is the first state (transmission state), and the state shown in FIG. 4B is the second state (diffusion state). When a voltage is applied between the adjacent strip electrodes of the transparent electrode 23B, the liquid crystal swirls between the adjacent strip electrodes, and the swirling liquid crystal is refracted differently from other regions (voltage non-application region). Will have a rate. That is, when a voltage is applied to the diffusion control liquid crystal panel 2B, a plurality of refraction areas whose refractive surfaces are uniform in the direction of the screen vertical axis appear in the direction of the horizontal axis of the screen (X direction) to form the second state. Is done.

なお、先述の拡散制御液晶パネル２Ａにおいて、例えば、一方側透明電極２２Ａをベタ電極としてもよい。このようにベタ電極とした場合は、拡散制御液晶パネル２Ａに電圧を印加すると、屈折面が画面縦軸の方向に一様である屈折領域が画面横軸の方向（Ｘ方向）に複数現出して前記第２状態が形成される。   In the above diffusion control liquid crystal panel 2A, for example, the one-side transparent electrode 22A may be a solid electrode. When a solid electrode is used in this way, when a voltage is applied to the diffusion control liquid crystal panel 2A, a plurality of refraction areas whose refractive surfaces are uniform in the direction of the screen vertical axis appear in the direction of the screen horizontal axis (X direction). Thus, the second state is formed.

また、先述の拡散制御液晶パネル２Ａの一方側透明電極２２Ａに代えて、図５（ａ）に示す斜め櫛歯電極２２Ｂを用い、他方側透明電極２３Ａに代えて、図５（ｂ）に示す斜め櫛歯電極２３Ｃを用いてもよい。これら斜め櫛歯電極を重ね合わせた状態を図５（ｃ）に示す。このような斜め櫛歯電極を用いる拡散制御液晶パネルは、他の領域とは屈折率が異なり且つ屈折面が斜め方向に一様である屈折領域を複数現出させることができ、この状態が第２状態（拡散状態）となる。   Further, instead of the one side transparent electrode 22A of the diffusion control liquid crystal panel 2A described above, an oblique comb electrode 22B shown in FIG. 5 (a) is used, and instead of the other side transparent electrode 23A, shown in FIG. 5 (b). An oblique comb electrode 23C may be used. FIG. 5C shows a state where these oblique comb electrodes are overlapped. Such a diffusion-controlled liquid crystal panel using oblique comb-teeth electrodes can exhibit a plurality of refraction regions having a refractive index different from those of other regions and having a refracting surface uniform in an oblique direction. Two states (diffusion state) are obtained.

図６に拡散制御液晶パネル２Ａと液晶表示パネル３の配置構造を示す。液晶表示パネル３は、一対のガラス基板３１，３１間に液晶層及び画素電極を形成してなるものである。例えば、アクティブマトリクス方式の液晶表示パネルにおいては、ＴＦＴ形成箇所にブラックマトリクス（黒領域）３０が形成される。また、光入射側のガラス基板３１上には、光入射側の偏光板３２Ａが設けられ、光出射側のガラス基板３１上には、光出射側の偏光板３２Ｂが設けられる。   FIG. 6 shows an arrangement structure of the diffusion control liquid crystal panel 2 </ b> A and the liquid crystal display panel 3. The liquid crystal display panel 3 is formed by forming a liquid crystal layer and a pixel electrode between a pair of glass substrates 31 and 31. For example, in an active matrix liquid crystal display panel, a black matrix (black region) 30 is formed at a TFT formation location. A light incident side polarizing plate 32A is provided on the light incident side glass substrate 31, and a light emitting side polarizing plate 32B is provided on the light emitting side glass substrate 31.

この図６に示している構造では、液晶表示パネル３の画素ピッチと前記拡散制御液晶パネル２Ａの透明電極の配置ピッチ（交差箇所ピッチ）とを一致させており、前記拡散制御液晶パネル２Ａの各液晶レンズ部と前記液晶表示パネル３のブラックマトリクス３０とを結ぶ線は画面に直交する。言い換えれば、前記ブラックマトリクス３０の真下に液晶レンズ部を位置させている。かかる配置構成であると、前記ブラックマトリクス３０に向かう光（本来なら利用されない光）が屈折によって画素へと向かうようになり、光の利用効率が向上する。   In the structure shown in FIG. 6, the pixel pitch of the liquid crystal display panel 3 and the arrangement pitch (intersection portion pitch) of the transparent electrodes of the diffusion control liquid crystal panel 2A are made to coincide with each other. A line connecting the liquid crystal lens unit and the black matrix 30 of the liquid crystal display panel 3 is orthogonal to the screen. In other words, the liquid crystal lens portion is positioned directly below the black matrix 30. With such an arrangement, light directed to the black matrix 30 (light that is not originally used) is directed toward the pixel by refraction, and the light use efficiency is improved.

図７に拡散制御液晶パネル２Ａと液晶表示パネル３の他の配置構造を示す。この図７に示している構造では、液晶表示パネル３の画素ピッチと前記拡散制御液晶パネル２Ａの透明電極の配置ピッチ（交差箇所ピッチ）とを一致させず、前記拡散制御液晶パネル２Ａの各液晶レンズ部と前記液晶表示パネル３のブラックマトリクス３０とを結ぶ線が画面を観察する標準位置の近傍で一点で交わる。一般には、画素ピッチよりも十分に小さいピッチで液晶レンズ部を形成するようにすれば、レンズと画素との間に発生する干渉縞を除去できるのであるが、図７に示す配置構造であれば、液晶表示パネル３の画素ピッチと前記拡散制御液晶パネル２Ａの透明電極の配置ピッチ（交差箇所ピッチ）とが略一致する場合でも、干渉縞の発生を防止できる。また、かかる配置構造は、携帯電話の画面よりも、画面の幅が比較的広いノートパソコン画面などの大画面において特に有用である。すなわち、干渉縞のピッチが同じとき、画面が大きいほど、縞がたくさん見えるため、干渉縞の除去がより有効となる。なお、ストライプ状の開口部を有する光学フィルタにおいて、全体を縦縞状の複数のサイクルに分割し、各サイクルにおける開口部のピッチを不均一にしたものが知られている（特開平８−３６１４５号公報）。かかる技術を利用し、前記拡散制御液晶パネル２Ａの透明電極の配置ピッチに関し、全体を縦縞状の複数のサイクルに分割し、各サイクルにおける透明電極の配置ピッチを不均一にすることにより、拡散制御液晶パネル２Ａの各液晶レンズ部と前記液晶表示パネル３のブラックマトリクス３０とを結ぶ線が画面を観察する標準位置の近傍においてほぼ交わることになる。   FIG. 7 shows another arrangement structure of the diffusion control liquid crystal panel 2 </ b> A and the liquid crystal display panel 3. In the structure shown in FIG. 7, the pixel pitch of the liquid crystal display panel 3 and the arrangement pitch (intersection portion pitch) of the transparent electrodes of the diffusion control liquid crystal panel 2A do not coincide with each other, and each liquid crystal of the diffusion control liquid crystal panel 2A. A line connecting the lens unit and the black matrix 30 of the liquid crystal display panel 3 intersects at one point in the vicinity of the standard position for observing the screen. In general, if the liquid crystal lens portion is formed at a pitch sufficiently smaller than the pixel pitch, interference fringes generated between the lens and the pixel can be removed. However, if the arrangement structure shown in FIG. Even when the pixel pitch of the liquid crystal display panel 3 and the arrangement pitch (intersection location pitch) of the transparent electrodes of the diffusion control liquid crystal panel 2A substantially coincide with each other, generation of interference fringes can be prevented. In addition, such an arrangement structure is particularly useful for a large screen such as a notebook personal computer screen having a relatively wide screen than the screen of a mobile phone. That is, when the pitch of the interference fringes is the same, the larger the screen, the more fringes can be seen, so the removal of the interference fringes is more effective. An optical filter having a stripe-shaped opening is known in which the whole is divided into a plurality of vertical-striped cycles, and the pitch of the openings in each cycle is non-uniform (Japanese Patent Laid-Open No. 8-36145). Publication). Using this technique, the diffusion control liquid crystal panel 2A has a transparent electrode arrangement pitch that is divided into a plurality of vertically striped cycles, and the transparent electrode arrangement pitch in each cycle is made non-uniform. The lines connecting the liquid crystal lens portions of the liquid crystal panel 2A and the black matrix 30 of the liquid crystal display panel 3 almost intersect each other in the vicinity of the standard position for observing the screen.

さて、先述した面状光源１は、図８（ａ）にも示すように、画面垂直方向に光出射の指向性を有する。また、液晶には、屈折率の異方性（複屈折）が存在することが知られている。前記拡散制御液晶パネル２Ａが第１状態であるとき、液晶レンズ部は現出していないので、或る振動方向の直線偏光光（以下、垂直偏光光という）と、他の振動方向の直線偏光光（以下、水平偏光光という）とで、屈折率に違いがあっても、当該拡散制御液晶パネル２Ａ（平板媒体）を透過するときの進行方向にさほど違いは生じない。液晶レンズ部は液晶層内で屈折率が異なる領域が形成されることで現出するのであるが、前記液晶レンズ部が現出したことの影響が、例えば水平偏光光に対してよりも垂直偏光光に対して大きくなる場合がある。このような場合には、図８（ｂ）に示すように、第２状態（液晶レンズ部現出）の拡散制御液晶パネル２Ａを光が通過すると、垂直偏光光が主に拡散され、水平偏光光はあまり拡散されずに指向性をほぼ維持することになる。そして、その合成光は、図８（ｃ）に示すように、画面垂直方向の指向性（光量）をある程度維持しつつ周囲方向にも光が拡散するものとなる。   Now, the planar light source 1 described above has directivity of light emission in the vertical direction of the screen as shown in FIG. In addition, it is known that liquid crystal has anisotropy of refractive index (birefringence). When the diffusion control liquid crystal panel 2A is in the first state, since the liquid crystal lens portion does not appear, linearly polarized light in a certain vibration direction (hereinafter referred to as vertical polarized light) and linearly polarized light in another vibration direction. Even if there is a difference in the refractive index (hereinafter referred to as horizontally polarized light), there is not much difference in the traveling direction when transmitting through the diffusion control liquid crystal panel 2A (flat plate medium). The liquid crystal lens part appears when a region having a different refractive index is formed in the liquid crystal layer. The influence of the appearance of the liquid crystal lens part is, for example, more vertically polarized than horizontal polarized light. May become large with respect to light. In such a case, as shown in FIG. 8B, when the light passes through the diffusion control liquid crystal panel 2A in the second state (the liquid crystal lens portion appears), the vertically polarized light is mainly diffused and the horizontally polarized light The light is not diffused so much and the directivity is almost maintained. Then, as shown in FIG. 8C, the synthesized light diffuses in the peripheral direction while maintaining the directivity (light quantity) in the vertical direction of the screen to some extent.

液晶表示パネル３の光入射側の偏光光透過軸は、図９（ａ）に示すように、垂直偏光光（又は水平偏光光）の振動方向に対して例えば４５°の角度を有する。これにより、液晶表示パネル３は、図９（ｂ）において実線で示すように、拡散制御液晶パネル２Ａからの光出射分布（点線で示している）と同分布の光を受け取ることができる。すなわち、液晶表示パネル３から出射される映像光は、画面垂直方向の指向性（光量）をある程度維持しつつ、周囲方向にも光が拡散するものとなる。なお、上記４５°は例示である。合成比率は１：１に限るものではなく、１：0. 5、或いは、１：０．７などに設定でき、その設定に応じて上記液晶表示パネル３の偏光光透過軸を設定すればよい。   The polarized light transmission axis on the light incident side of the liquid crystal display panel 3 has, for example, an angle of 45 ° with respect to the vibration direction of the vertically polarized light (or horizontally polarized light) as shown in FIG. As a result, the liquid crystal display panel 3 can receive light having the same distribution as the light emission distribution (shown by the dotted line) from the diffusion control liquid crystal panel 2A, as shown by the solid line in FIG. 9B. That is, the image light emitted from the liquid crystal display panel 3 diffuses in the peripheral direction while maintaining a certain degree of directivity (light quantity) in the vertical direction of the screen. The 45 ° is an example. The composition ratio is not limited to 1: 1, and can be set to 1: 0.5 or 1: 0.7, and the polarized light transmission axis of the liquid crystal display panel 3 may be set according to the setting. .

図１０に基づいて拡散制御液晶パネル２Ａにおける配向膜を説明しておく。図１０（ａ）は図３（ｂ）に示したのと同じ図である。図１０（ｂ）は、配向膜２４Ａ及び配向膜２４Ｂの平面図である。図中の矢印は配向ベクトルの方向を示している。配向膜２４Ａの配向ベクトル及び配向膜２４Ｂの配向ベクトルの向きは同じである。そして、直線偏光光のうち、前記配向ベクトルの方向に振動方向を有する直線偏光光は前記液晶レンズ部の影響を大きく受ける。   The alignment film in the diffusion control liquid crystal panel 2A will be described based on FIG. FIG. 10A is the same view as shown in FIG. FIG. 10B is a plan view of the alignment film 24A and the alignment film 24B. The arrow in the figure indicates the direction of the orientation vector. The orientation vectors of the orientation film 24A and the orientation film 24B are the same. Of the linearly polarized light, linearly polarized light having a vibration direction in the direction of the orientation vector is greatly affected by the liquid crystal lens unit.

図１１は、映像表示装置９１を示した断面図である。この映像表示装置９１は、バックライト１側から順に、拡散制御液晶パネル２Ａ（２Ｂ等でもよい）、偏光回転パネル４と、液晶表示パネル３とを備えて成る。拡散制御液晶パネル２Ａは映像表示装置の電源ＯＮ時に、電圧が印加された第２状態（拡散ＯＮ）で常に用いられる。すなわち、常時第２状態で用いられる拡散制御液晶パネル２Ａは、液晶層を挟んで配置された透明電極への電圧印加によって微小な液晶レンズ部を複数形成し、前記液晶レンズ部によって、直線偏光光のうち主に特定方向に振動する直線偏光光を拡散する拡散液晶パネルとなる。偏光回転パネル４は拡散制御液晶パネル２Ａにおいて両側電極ともにベタ電極としたものに相当する。具体的には、偏光回転パネル４は、一対のガラス基板４１，４１と、一方のガラス基板上に形成されたベタ透明電極（全面電極）４２及び配向膜４４と、他方のガラス基板上に形成されたベタ透明電極（全面電極）４３及び配向膜４４と、これらガラス基板間に充填される液晶層４５とからなる。偏光回転パネル４は、前記両電極間に印加される電圧値に応じて、入射した偏光光の振動方向を任意の角度で回転させる。なお、配向膜４４，４４は同じ向きの配向ベクトルを有している必要はない。   FIG. 11 is a cross-sectional view showing the video display device 91. The video display device 91 includes a diffusion control liquid crystal panel 2A (2B or the like), a polarization rotation panel 4, and a liquid crystal display panel 3 in order from the backlight 1 side. The diffusion control liquid crystal panel 2A is always used in the second state (diffusion ON) in which a voltage is applied when the video display device is powered on. That is, the diffusion control liquid crystal panel 2A that is always used in the second state forms a plurality of minute liquid crystal lens portions by applying a voltage to the transparent electrodes arranged with the liquid crystal layer sandwiched therebetween, and linearly polarized light is generated by the liquid crystal lens portions. The diffusion liquid crystal panel mainly diffuses linearly polarized light that vibrates in a specific direction. The polarization rotating panel 4 corresponds to the diffusion control liquid crystal panel 2A in which both electrodes are solid electrodes. Specifically, the polarization rotation panel 4 is formed on a pair of glass substrates 41, 41, a solid transparent electrode (entire electrode) 42 and an alignment film 44 formed on one glass substrate, and the other glass substrate. The solid transparent electrode 43 (entire surface electrode) and the alignment film 44, and a liquid crystal layer 45 filled between the glass substrates. The polarization rotation panel 4 rotates the vibration direction of the incident polarized light by an arbitrary angle according to the voltage value applied between the electrodes. The alignment films 44 and 44 do not need to have the same orientation vector.

面状光源１から出射した光は、拡散液晶パネルとしての拡散制御液晶パネル２Ａ（液晶レンズ部は常時現出）を通ることで、先述したごとく、垂直偏光光が主に拡散され、水平偏光光は拡散されずに指向性をほぼ維持することになる。そして、その合成光は、図８（ｃ）に示したように、画面垂直方向の指向性（光量）をある程度維持しつつ、周囲方向にも光が拡散するものとなる。このような分布を有する光が、かりに振動方向を回転されずに液晶表示パネル３に入射するとし、液晶表示パネル３の偏光光透過軸方向が図９（ａ）に示すようであれば、映像表示装置９０と同じ作用が得られることになる。   The light emitted from the planar light source 1 passes through the diffusion control liquid crystal panel 2A (the liquid crystal lens unit is always exposed) as a diffusion liquid crystal panel, so that the vertically polarized light is mainly diffused and the horizontally polarized light as described above. Will not diffuse and will almost maintain the directivity. Then, as shown in FIG. 8C, the synthesized light diffuses in the peripheral direction while maintaining the directivity (light quantity) in the vertical direction of the screen to some extent. If the light having such a distribution is incident on the liquid crystal display panel 3 without rotating the vibration direction, if the polarization light transmission axis direction of the liquid crystal display panel 3 is as shown in FIG. The same operation as that of the display device 90 is obtained.

偏光回転パネル４によって、振動方向が９０°回転されて液晶表示パネル３に入射した場合も、映像表示装置９０と同じ作用が得られることになる。一方、偏光回転パネル４によって、振動方向が時計回りに４５°回転されて液晶表示パネル３に入射した場合には、分散の程度が大である垂直偏光光の振動方向が液晶表示パネル３の入射側光透過軸に一致することになり、図８（ｂ）の左側に示した光強度分布で映像表示がなされる。すなわち、最も拡散の程度が高い状態で映像表示が行われることになる。これに対し、偏光回転パネル４によって、振動方向が反時計回りに４５°回転されて液晶表示パネル３に入射した場合には、分散の程度が小である水平偏光光の振動方向が液晶表示パネル３の入射側光透過軸に一致することになり、図８（ｂ）の右側に示した光強度分布で映像表示がなされる。すなわち、最も拡散の程度が低い状態で映像表示が行われることになる。勿論、偏光回転パネル４によって、振動方向が或る角度回転されて液晶表示パネル３に入射した場合には、当該或る角度に応じて、光強度分布は変化する。   Even when the vibration direction is rotated by 90 ° by the polarization rotating panel 4 and is incident on the liquid crystal display panel 3, the same action as that of the image display device 90 is obtained. On the other hand, when the oscillation direction is rotated 45 ° clockwise by the polarization rotating panel 4 and is incident on the liquid crystal display panel 3, the oscillation direction of vertically polarized light having a large degree of dispersion is incident on the liquid crystal display panel 3. This coincides with the side light transmission axis, and an image is displayed with the light intensity distribution shown on the left side of FIG. That is, video display is performed with the highest degree of diffusion. On the other hand, when the vibration direction is rotated 45 ° counterclockwise by the polarization rotating panel 4 and is incident on the liquid crystal display panel 3, the vibration direction of the horizontally polarized light having a small degree of dispersion is the liquid crystal display panel. 3 is coincident with the incident side light transmission axis, and an image is displayed with the light intensity distribution shown on the right side of FIG. That is, video display is performed with the lowest degree of diffusion. Of course, when the direction of vibration is rotated by a certain angle by the polarization rotation panel 4 and enters the liquid crystal display panel 3, the light intensity distribution changes according to the certain angle.

前記液晶表示パネル３の入射側光透過軸の方向が上記と異なる場合でも、偏光回転パネル４による回転の程度を変えることで、同様の表示切替が行えることになる。   Even when the direction of the light transmission axis on the incident side of the liquid crystal display panel 3 is different from the above, similar display switching can be performed by changing the degree of rotation by the polarization rotation panel 4.

また、図１１に示す構成においても、図６や図７に示した構成を採用することができる。   In addition, in the configuration shown in FIG. 11, the configuration shown in FIG. 6 or 7 can be adopted.

なお、前記面状光源の光出射面に、集光レンズ機能部を設けてもよい。この集光レンズ機能部は凸レンズ、フレネルレンズ、ホログラム光学素子などから成る。前記集光レンズ機能部は、Ｚ方向の所定の距離（ユーザが画面を見るときの当該画面とユーザとの標準の距離）に光線を集める。集光レンズ機能部は導光板の表面を加工することで形成してもよいし、導光板とは別個に作成された集光レンズ機能板を導光板上に配置してもよい。   In addition, you may provide a condensing lens function part in the light-projection surface of the said planar light source. The condensing lens functional unit is composed of a convex lens, a Fresnel lens, a hologram optical element, and the like. The condensing lens function unit collects light rays at a predetermined distance in the Z direction (a standard distance between the screen and the user when the user views the screen). The condenser lens functional unit may be formed by processing the surface of the light guide plate, or a condenser lens functional plate created separately from the light guide plate may be disposed on the light guide plate.

また、前記面状光源の光出射側に指向性制御フィルム（ルーバー）を設けてもよい。この指向性制御フィルムは、画面に垂直な軸を中心に例えば６０°の角度よりも広がって出射される光をカットする。   A directivity control film (louver) may be provided on the light emitting side of the planar light source. This directivity control film cuts light that is emitted with an angle that is wider than, for example, 60 ° about an axis perpendicular to the screen.

この発明の実施形態の映像表示装置を示した斜視図であって、図１（ａ）は面状光源からの光の指向性を維持して当該光を透過する第１状態を示しており、図１（ｂ）は面状光源からの光を画面横軸の方向に拡散する第２状態を示している。FIG. 1A is a perspective view showing an image display device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1A shows a first state in which the directivity of light from a planar light source is maintained and the light is transmitted; FIG. 1B shows a second state in which light from the planar light source is diffused in the direction of the horizontal axis of the screen. バックライトの光出力分布を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the light output distribution of the backlight. 拡散制御液晶パネルの一例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed an example of the diffusion control liquid crystal panel. 拡散制御液晶パネルの一例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed an example of the diffusion control liquid crystal panel. 拡散制御液晶パネルの電極構造の一例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed an example of the electrode structure of a diffusion control liquid crystal panel. 拡散制御液晶パネルと液晶表示パネルとの配置構造例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the example of arrangement structure of a diffusion control liquid crystal panel and a liquid crystal display panel. 拡散制御液晶パネルと液晶表示パネルとの配置構造例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the example of arrangement structure of a diffusion control liquid crystal panel and a liquid crystal display panel. 偏光光の振動方向によって拡散制御液晶パネルの拡散の程度が異なることを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining that the grade of the spreading | diffusion of a diffusion control liquid crystal panel changes with the vibration directions of polarized light. 液晶表示パネルの光入射側の光透過軸方向及び液晶表示パネルの光強度分布を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the light transmission axis direction of the light-incidence side of a liquid crystal display panel, and the light intensity distribution of a liquid crystal display panel. 拡散制御液晶パネルの構造及び配向膜の配向ベクトルを示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the structure of the diffusion control liquid crystal panel, and the orientation vector of the orientation film. 本願の映像表示装置の他の構成例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the other structural example of the video display apparatus of this application.

符号の説明Explanation of symbols

１ 面状光源
２Ａ，２Ｂ 拡散制御液晶パネル
３ 液晶表示パネル
４ 偏光回転パネル
９０，９１ 映像表示装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Planar light source 2A, 2B Diffusion control liquid crystal panel 3 Liquid crystal display panel 4 Polarization rotation panel 90, 91 Image display apparatus

Claims (5)

特定方向に光出射の指向性を有する面状光源と、
液晶層を挟んで配置された透明電極への電圧印加によって微小な液晶レンズ部を複数形成するように構成されており、前記面状光源からの光の指向性を維持して当該光を透過させる非レンズ形成状態と、前記面状光源からの光のうち主に特定方向に振動する直線偏光光を拡散するレンズ形成状態と、を切り替えることができる拡散制御液晶パネルと、
前記拡散制御液晶パネルからの光を受け取るように配置され、前記特定方向に振動する直線偏光光及び他の方向に振動する直線偏光光の取り込みが可能なように光入射側偏光板の偏光光透過軸が設定された液晶表示パネルと、
から成ることを特徴とする映像表示装置。 A planar light source having directivity of light emission in a specific direction;
A plurality of minute liquid crystal lens portions are formed by applying a voltage to a transparent electrode arranged with a liquid crystal layer in between, and the light from the planar light source is maintained and the light is transmitted. A diffusion control liquid crystal panel capable of switching between a non-lens formation state and a lens formation state that diffuses linearly polarized light mainly oscillating in a specific direction out of the light from the planar light source;
Polarized light transmission of the light incident side polarizing plate arranged to receive the light from the diffusion control liquid crystal panel and capable of capturing linearly polarized light oscillating in the specific direction and linearly polarized light oscillating in the other direction A liquid crystal display panel with axes set;
A video display device comprising: 特定方向に光出射の指向性を有する面状光源と、
液晶層を挟んで配置された透明電極への電圧印加によって微小な液晶レンズ部を複数形成するように構成されており、前記液晶レンズ部によって、直線偏光光のうち主に特定方向に振動する直線偏光光を拡散する拡散液晶パネルと、
前記拡散液晶パネルの光出射側に設けられ、入射した偏光光の振動方向を任意の角度で回転させる偏光回転パネルと、
前記偏光回転パネルからの偏光光を受け取る液晶表示パネルと、
から成ることを特徴とする映像表示装置。 A planar light source having directivity of light emission in a specific direction;
A plurality of minute liquid crystal lens portions are formed by applying a voltage to a transparent electrode arranged with a liquid crystal layer interposed therebetween, and a straight line that vibrates mainly in a specific direction out of linearly polarized light by the liquid crystal lens portion. A diffusing liquid crystal panel that diffuses polarized light;
A polarization rotating panel that is provided on the light exit side of the diffusion liquid crystal panel and rotates the oscillation direction of the incident polarized light at an arbitrary angle;
A liquid crystal display panel that receives polarized light from the polarization rotation panel;
A video display device comprising: 請求項１又は請求項２に記載の映像表示装置において、前記液晶表示パネルの画素ピッチと前記透明電極の配置ピッチとが一致しており、前記拡散制御液晶パネル又は拡散液晶パネルの各液晶レンズ部と前記液晶表示パネルのブラックマトリクスとを結ぶ線が画面に直交することを特徴とする映像表示装置。   3. The video display device according to claim 1, wherein a pixel pitch of the liquid crystal display panel and an arrangement pitch of the transparent electrodes coincide with each other, and each of the liquid crystal lens portions of the diffusion control liquid crystal panel or the diffusion liquid crystal panel. And a black matrix of the liquid crystal display panel is orthogonal to the screen. 請求項１又は請求項２に記載の映像表示装置において、前記液晶表示パネルの画素ピッチと前記透明電極の配置ピッチとが一致せず、前記拡散制御液晶パネル又は拡散液晶パネルの各液晶レンズ部と前記液晶表示パネルのブラックマトリクスとを結ぶ線が画面を観察する標準位置の近傍で交わることを特徴とする映像表示装置。   3. The video display device according to claim 1, wherein a pixel pitch of the liquid crystal display panel and a disposition pitch of the transparent electrodes do not coincide with each other, and each of the liquid crystal lens portions of the diffusion control liquid crystal panel or the diffusion liquid crystal panel; An image display device, wherein a line connecting the black matrix of the liquid crystal display panel intersects in the vicinity of a standard position for observing the screen. 請求項１又は請求項２に記載の映像表示装置において、前記拡散制御液晶パネル又は拡散液晶パネルは、液晶層を挟んでそれぞれ配置されたストライプ状透明電極を互いに斜め交差するように有することを特徴とする映像表示装置。   3. The video display device according to claim 1, wherein the diffusion control liquid crystal panel or the diffusion liquid crystal panel has stripe-shaped transparent electrodes respectively arranged so as to sandwich the liquid crystal layer so as to obliquely intersect each other. A video display device.
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