JP6279951B2 - Reflective liquid crystal display - Google Patents
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Description
本発明は、反射型液晶表示装置に関するものである。 The present invention relates to a reflective liquid crystal display device.
近年、反射型液晶表示装置における低背化は、例えば、反射型液晶表示装置の小型化や、観測者と液晶表示パネルの距離を近づけることで、液晶表示パネルの視認性や集光効率を向上させるために必要な技術とされている。図3は、従来の反射型液晶表示装置を示す縦断面図である。従来の反射型液晶表示装置では、回路基板1の同一面上に反射型液晶表示パネル2と光源3が配置されており、光源3の上方には、光源3から出射する光が反射型液晶表示パネル2の上方に筐体8で保持された湾曲板状の偏光ビームスプリッター7へ向かって出射するように、反射板4が傾斜して配置されている。反射板4から偏光ビームスプリッター7へと進む光路上には、光を拡散させる拡散板5と、互いに偏光軸が直交する二種類の直線偏光のうち一方の直線偏光(以下P波という)のみを通過させる偏光板6が配置されている。偏光ビームスプリッター7は、P波を反射し、それと偏光軸が直交する直線偏光(以下S波という)を透過させるもので、偏光板6から偏光ビームスプリッター7に入射したP波を反射型液晶表示パネル2の画像表示面へ垂直に入射させるように傾斜角と傾斜面の曲率が決められ、筐体8に保持されている。
In recent years, the reduction in the height of the reflective liquid crystal display device has improved the visibility and light collection efficiency of the liquid crystal display panel, for example, by reducing the size of the reflective liquid crystal display device and reducing the distance between the observer and the liquid crystal display panel. It is said that it is necessary technology to make it. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a conventional reflective liquid crystal display device. In a conventional reflection type liquid crystal display device, a reflection type liquid
反射型液晶表示パネル2は、電源オフ状態でP波がそのまま液晶を通過するように構成されており、偏光ビームスプリッター7側から垂直に入射したP波はそのまま液晶を通過し、反射型液晶表示パネル2の裏面側に設けられた反射要素(反射電極等)で垂直に反射され、反射されたP波は再び偏光ビームスプリッター7へ向かって進む。偏光ビームスプリッター7はP波を透過しない状態に配置されているので、反射型液晶表示パネル2で反射されたP波は遮断され、電源オフ状態では黒表示状態となる。
The reflective liquid
一方、反射型液晶表示パネル2は、電源オン状態では液晶がP波をS波へと変換し、S波はP波と同様に反射型液晶表示パネル2の裏面側で反射され、偏光ビームスプリッター7へ向かって進む。偏光ビームスプリッター7はS波を透過する状態に配置されているので、電源オン状態では白表示となる。
On the other hand, in the reflective liquid
以上のプロセスは反射型液晶表示パネル2の画素毎に行われ、偏光ビームスプリッター7を透過したS波が観察者の目9へと到達し、映像として視認される。(例えば、特許文献1、2参照)
The above process is performed for each pixel of the reflective liquid
通常、液晶表示装置は高輝度、高画質を実現するために、観察者の目へ垂直に光が入るように設計される。従来の反射型液晶表示装置では、反射型液晶表示パネルでP波が垂直に反射するように偏光ビームスプリッターの傾斜角が決定されているため、最低でもそれを許容するだけの筐体の高さが必要であった。近年、反射型液晶表示装置の小型化が求められているが、そのために単に筐体の高さを低くすると、以下のような問題が生じる。図4は、従来の反射型液晶表示装置において筐体の高さを低くした状態を示す縦断面図である。従来の反射型液晶表示装置において筐体8の高さを低くすると、筐体8で保持されている偏光ビームスプリッター7の傾斜角も小さくなる。この状態で、偏光板6を通過して偏光ビームスプリッター7へ入射したP波は反射型液晶表示パネル2側に反射されるが、偏光ビームスプリッター7の傾斜角が小さいため、P波は反射型液晶表示パネル2の画像表示面へ斜めに入射し、反射型液晶表示パネル2からの反射光も観測者の目9から逸れる方向へ斜めに進む。つまり、観測者の目9に届く光は減少し、その分、画像の輝度が低下することとなる。
In general, a liquid crystal display device is designed so that light enters the observer's eyes vertically in order to achieve high brightness and high image quality. In the conventional reflection type liquid crystal display device, the tilt angle of the polarization beam splitter is determined so that the P wave is reflected vertically by the reflection type liquid crystal display panel. Was necessary. In recent years, miniaturization of a reflective liquid crystal display device has been demanded. However, simply reducing the height of the housing causes the following problems. FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a state in which the height of the housing is lowered in the conventional reflective liquid crystal display device. When the height of the housing 8 is lowered in the conventional reflective liquid crystal display device, the tilt angle of the
本発明は、以上の問題に鑑みたもので、画像の輝度を確保しつつ小型化することが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that can be miniaturized while ensuring the luminance of an image.
光源と、画像を表示する画像表示面を有する反射型液晶表示パネルと、前記光源から出射された光に含まれる互いに偏光軸が直交する二種類の直線偏光のうち一方の直線偏光のみを透過させる偏光板と、前記偏光板を透過した前記一方の直線偏光を前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面に向けて反射すると共に、前記反射型液晶表示パネルにより生成された前記一方の直線偏光とは偏光軸が直交する他方の直線偏光を透過させる光透過反射面を有する偏光ビームスプリッターと、を備えた反射型液晶表示装置において、前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面と前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面との間に、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面との間に空気層が介在するように、光の屈折率が前記空気層の光の屈折率よりも大きい透明部材を配置し、前記偏光板を透過した前記一方の直線偏光が前記透明部材の内部に入射し、この前記透明部材の内部に入射した前記一方の直線偏光の主光束が、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面と対向する前記透明部材の表面と前記空気層との境界面で全反射されずに当該境界面から前記透明部材の外部へ出射して、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面に入射するように構成した反射型液晶表示装置とする。
Only one linearly polarized light of two types of linearly polarized light whose polarization axes are orthogonal to each other included in the light emitted from the light source, a reflective liquid crystal display panel having an image display surface for displaying an image, and the light emitted from the light source is transmitted. A polarizing plate, and the one linearly polarized light transmitted through the polarizing plate is reflected toward the image display surface of the reflective liquid crystal display panel, and the one linearly polarized light generated by the reflective liquid crystal display panel A polarization beam splitter having a light transmission / reflection surface for transmitting the other linearly polarized light whose polarization axes are orthogonal to each other, wherein the image display surface of the reflection type liquid crystal display panel and the polarization beam splitter are The refractive index of light is the air layer such that an air layer is interposed between the light transmitting and reflecting surface of the polarizing beam splitter and the light transmitting and reflecting surface of the polarizing beam splitter. A transparent member having a refractive index greater than that of the light is disposed, the one linearly polarized light transmitted through the polarizing plate is incident on the inside of the transparent member, and the main one of the one linearly polarized light incident on the inside of the transparent member is disposed. The light beam is emitted from the boundary surface to the outside of the transparent member without being totally reflected at the boundary surface between the surface of the transparent member and the air layer facing the light transmission / reflection surface of the polarizing beam splitter, The reflective liquid crystal display device is configured to be incident on the light transmitting / reflecting surface of the polarizing beam splitter.
前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面と対向する前記透明部材の表面と前記空気層との境界面から前記透明部材の外部へ出射して、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面に入射した前記一方の直線偏光の主光束が、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面により反射されて、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面と対向する前記透明部材の表面から前記透明部材の内部に入射し、この前記透明部材の内部に入射した前記一方の直線偏光の主光束が、前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面と対向する前記透明部材の表面から前記透明部材の外部へ出射して、前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面に入射し、この前記画像表示面に入射した前記一方の直線偏光の主光束が、前記他方の直線偏光を含んだ状態で前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面により反射されて、前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面と対向する前記透明部材の表面から前記透明部材の内部に入射し、この前記透明部材の内部に入射した光に含まれる前記他方の直線偏光の主光束が、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面と対向する前記透明部材の表面から前記透明部材の外部へ出射して、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面に入射し、この前記光透過反射面に入射した前記他方の直線偏光の主光束が、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面を透過するように構成した反射型液晶表示装置とすることができる。
Outgoing from the boundary surface between the surface of the transparent member facing the light transmitting / reflecting surface of the polarizing beam splitter and the air layer to the outside of the transparent member and entering the light transmitting / reflecting surface of the polarizing beam splitter The main light beam of the one linearly polarized light is reflected by the light transmitting / reflecting surface of the polarizing beam splitter, and enters the inside of the transparent member from the surface of the transparent member facing the light transmitting / reflecting surface of the polarizing beam splitter. The main light beam of the one linearly polarized light that enters and enters the transparent member is emitted from the surface of the transparent member facing the image display surface of the reflective liquid crystal display panel to the outside of the transparent member. Then, the principal light beam of the one linearly polarized light incident on the image display surface of the reflective liquid crystal display panel is incident on the image display surface of the reflective liquid crystal display panel. Is reflected by the image display surface of the reflective liquid crystal display panel, and enters the inside of the transparent member from the surface of the transparent member facing the image display surface of the reflective liquid crystal display panel, The other linearly polarized main light beam included in the light incident on the inside of the transparent member is emitted to the outside of the transparent member from the surface of the transparent member facing the light transmitting / reflecting surface of the polarizing beam splitter. Te, the incident on the light-transmitting reflective surface of the polarizing beam splitter, as the main beam of the said light transmitting incident on the reflective surface the other of the linearly polarized light is transmitted through the light transmission reflecting surface of the polarization beam splitter It can be set as the reflection type liquid crystal display device comprised.
前記透明部材と前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面との間に、空気層を介在させた反射型液晶表示装置とすることができる。 A reflective liquid crystal display device in which an air layer is interposed between the transparent member and the image display surface of the reflective liquid crystal display panel can be obtained.
前記透明部材は、前記偏光板を透過した前記一方の直線偏光が入射する第一の面と、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面と対向する第二の面と、前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面と対向する第三の面と、で構成される側面を有する三角柱状の透明部材である反射型液晶表示装置とすることができる。 The transparent member includes a first surface on which the one linearly polarized light transmitted through the polarizing plate is incident, a second surface facing the light transmitting / reflecting surface of the polarizing beam splitter, and the reflective liquid crystal display panel. A reflective liquid crystal display device which is a triangular prism-shaped transparent member having a side surface constituted by a third surface facing the image display surface.
前記透明部材を第一の透明部材として定義し、前記第一の透明部材と前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面との間に介在する前記空気層を第一の空気層として定義した場合において、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面を挟んで前記第一の透明部材と対向する位置に、前記偏光ビームスプリッターとの間に第二の空気層が介在するように、光の屈折率が前記第二の空気層の光の屈折率よりも大きい第二の透明部材を配置し、前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面により反射され、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面を透過した前記他方の直線偏光の主光束が、前記第二の透明部材に入射するように構成した反射型液晶表示装置とすることができる。
In the case where the transparent member is defined as a first transparent member, and the air layer interposed between the first transparent member and the light transmission reflection surface of the polarization beam splitter is defined as a first air layer. The refractive index of light is such that a second air layer is interposed between the polarizing beam splitter and the polarizing beam splitter at a position facing the first transparent member with the light transmitting / reflecting surface of the polarizing beam splitter interposed therebetween. A second transparent member having a refractive index larger than the refractive index of the light in the second air layer is disposed, reflected by the image display surface of the reflective liquid crystal display panel, and transmitted through the light transmitting / reflecting surface of the polarizing beam splitter. The reflection type liquid crystal display device configured such that the other linearly polarized main light beam is incident on the second transparent member can be obtained.
前記第二の透明部材は、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面を挟んで前記第一の透明部材の前記第一の面と対称となるような位置に設けられた第一の面と、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面を挟んで前記第一の透明部材の前記第二の面と対向する第二の面と、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面を挟んで前記第一の透明部材の前記第三の面と対称となるような位置に設けられた第三の面と、で構成される側面を有する三角柱状の透明部材である反射型液晶表示装置とすることができる。
The second transparent member has a first surface provided at a position symmetrical to the first surface of the first transparent member across the light transmission / reflection surface of the polarizing beam splitter; the polarization and a second surface sandwiching the light transmission reflecting surface of the beam splitter facing the second surface of the first transparent member, the polarized light across the beam splitter the light transmission reflecting surface of the first A reflective liquid crystal display device which is a triangular prism-shaped transparent member having a side surface constituted by a third surface provided at a position symmetrical to the third surface of the transparent member. .
前記光源と前記偏光板との間の光路を覆うように筐体を配置し、前記筐体の内面のうち前記光源の光出射面と対向する領域に、前記光源の光出射面から出射された光の主光束を前記筐体の内面に向けて反射する第一の反射面を設け、前記筐体の内面のうち前記第一の反射面により反射された光の主光束が入射する領域に、入射した光の主光束を前記偏光板に向けて反射する第二の反射面を設けた反射型液晶表示装置とすることができる。 A housing is disposed so as to cover the optical path between the light source and the polarizing plate, and the light is emitted from the light emitting surface of the light source in an area of the inner surface of the housing facing the light emitting surface of the light source. A first reflecting surface that reflects the main luminous flux of light toward the inner surface of the housing is provided, and a region in which the main luminous flux of light reflected by the first reflecting surface of the inner surface of the housing is incident, A reflective liquid crystal display device provided with a second reflecting surface that reflects the main light flux of incident light toward the polarizing plate can be obtained.
本発明によると、筐体の低背化に伴い偏光ビームスプリッターの傾斜角が小さくなっても、光の屈折を利用することにより観測者の目に光を効率的に導くことが可能であるため、高輝度で鮮明な画像を確保しつつ反射型液晶表示装置を小型化することができる。 According to the present invention, it is possible to efficiently guide light to the observer's eyes by utilizing the refraction of light even when the inclination angle of the polarization beam splitter is reduced as the casing is lowered. In addition, the reflective liquid crystal display device can be miniaturized while ensuring a clear image with high brightness.
図1は、本発明による反射型液晶表示装置の第一の実施形態を示す縦断面図である。本発明による反射型液晶表示装置の第一の実施形態は、従来の反射型液晶表示装置と同様に、以下の構成を備えている。回路基板1の同一面上には、画像表示面を上方に向けて反射型液晶表示パネル2が配置され、それと隣接するように光出射面を上方に向けて光源3が配置されており、光源3の上方には、光源3から出射する光が反射型液晶表示パネル2の上方に筐体8で保持された湾曲板状の偏光ビームスプリッター7へ向かって出射するように、反射板4が傾斜して配置されている。反射板4から偏光ビームスプリッター7へと進む光路上には、光を拡散させる拡散板5と、互いに偏光軸が直交する二種類の直線偏光のうち一方の直線偏光(以下P波という)のみを透過させる偏光板6が配置されている。偏光ビームスプリッター7は、P波を反射し、それと偏光軸が直交する直線偏光(以下S波という)を透過させるもので、偏光板6から偏光ビームスプリッター7に入射したP波を反射型液晶表示パネル2の画像表示面へ垂直に入射させるように傾斜角と傾斜面の曲率が決められ、筐体8に保持されている。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a reflective liquid crystal display device according to the present invention. The first embodiment of the reflective liquid crystal display device according to the present invention has the following configuration, similarly to the conventional reflective liquid crystal display device. On the same surface of the
ここで、本実施形態が従来の構成と異なる点として、まず、筐体8が従来よりも低背化されていること、筐体8で保持された偏光ビームスプリッター7の傾斜角が従来よりも小さいことが挙げられる。つまり、筐体8が従来よりも低背化されている分だけ反射型液晶表示装置が小型化されている。
Here, the present embodiment differs from the conventional configuration in that the housing 8 is first made lower than the conventional one, and the inclination angle of the
さらに、偏光板6と、偏光ビームスプリッター7と、反射型液晶表示パネル2とで囲まれた空間には、屈折率が空気層の屈折率である1.0より高い、平面的な傾斜面を備えた直角三角柱、あるいは傾斜面が湾曲形状とされた概ね直角三角柱の透明部材10が配置されている(本実施形態では後者の形状とされている)。透明部材10は、例えば、屈折率が1.6程度のポリカーボネートで構成されている。但し、透明部材10の形状や屈折率は、これに限らず、反射型液晶表示パネル2の寸法や配置、偏光ビームスプリッター7の傾斜角や曲率などに応じて適宜選定される。
Further, in a space surrounded by the
透明部材10は、偏光板6と対向する第一の面10aと、偏光ビームスプリッター7と対向する第二の面10bと、反射型液晶表示パネル2の画像表示面と対向する第三の面10cとで構成される側面と、それらの側面と直角に接続される互いに対向する2つの底面を有し、第一の面10aと第三の面10cは、各々の一辺が互いに直角に接続され、第二の面10bは、それら互いに接続された第一の面10aと第三の面10cの一辺とは反対側の一辺同士を繋ぐ湾曲面として構成されている。
The
透明部材10の第一の面10aは、偏光板6の光出射面と平行となるように、偏光板6の光出射面に空気層11aを介して近接して配置されている。尚、透明部材10の第一の面10aは、偏光板6の光出射面に空気層11aを介さずに密着して配置されていても良い。
The
透明部材10の第三の面10cは、反射型液晶表示パネル2の画像表示面と平行となるように、反射型液晶表示パネル2の画像表示面に空気層11cを介して近接して配置されている。尚、透明部材10の第三の面10cは、反射型液晶表示パネル2の画像表示面に空気層を介さずに密着して配置されていても良い。
The
透明部材10の第二の面10bは、偏光ビームスプリッター7の湾曲面と概ね平行となるように、偏光ビームスプリッター7の表面に空気層11bを介して近接して配置されている。空気層11bは、例えば、0.5mm程度の厚さ(隙間)に設定されている。
The
また、透明部材10の第二の面10bの傾斜角と曲率、ならびに透明部材10の屈折率は、透明部材10の第一の面10aから透明部材10の内部へ入射したP波の主光束が、空気層11bとの境界面で全反射しない条件に設定されている。全反射しない条件は、例えば、空気層11bの屈折率をnA、透明部材10の屈折率をnB、透明部材10の第一の面10a側から第二の面10bに入射するP波の入射角(第二の面10bの法線に対する角度)をθとした場合に、スネルの法則を用いて導き出される以下の式に基づき決定される。即ち、全反射しない条件としては、透明部材10の第一の面10a側から第二の面10bに入射するP波の入射角が式中のθ(臨界角)よりも小さいこと、となる。
sinθ=nA/nB
In addition, the inclination angle and curvature of the
sin θ = n A / n B
本実施形態において、光源3から出射された光の主光束は、図中矢印で示されるように、反射板4で反射され、拡散板5、偏光板6を通過してP波となり、空気層11aを通過して透明部材10の第一の面10aに入射する。第一の面10aに入射したP波は、透明部材10の内部を通過して第二の面10bに入射する。第二の面10bに入射したP波は、第二の面10bと空気層11bとの境界面で、偏光ビームスプリッター7の光透過反射面へ垂直に入射する方向から遠ざかる方向へ屈折し、空気層10bを通過して偏光ビームスプリッター7の光透過反射面に入射する。偏光ビームスプリッター7の光透過反射面に入射したP波は、光透過反射面で反射され、空気層10bを通過して透明部材10の第二の面10bに入射し、第二の面10bと空気層11bとの境界面で、反射型液晶表示パネル2の画像表示面へ垂直に入射する方向に近づく方向へ屈折し、透明部材10の内部を通過して第三の面10cに入射する。第三の面10cに入射したP波は、第三の面10cと空気層11cとの境界面で、反射型液晶表示パネル2の画像表示面へ垂直に入射する方向から遠ざかる方向へ屈折し、空気層11cを通過して反射型液晶表示パネル2の画像表示面に入射し、ここで映像光(P波とS波の混合光)となって偏光ビームスプリッター7側へ反射される。反射された映像光は、空気層11cを通過して透明部材10の第三の面10cに入射し、第三の面10cと空気層11cとの境界面で、偏光ビームスプリッター7の光透過反射面へ垂直に入射する方向から遠ざかる方向へ屈折し、透明部材10の内部を通過して第二の面10bに入射する。第二の面10bに入射した映像光は、第二の面10bと空気層11bとの境界面で、偏光ビームスプリッター7の光透過反射面へ垂直に入射する方向から遠ざかる方向へ屈折し、空気層11bを通過して偏光ビームスプリッター7の光透過反射面に入射する。偏光ビームスプリッター7の光透過反射面に入射した映像光に含まれるS波は、光透過反射面を透過して観察者の目9へと到達し、映像として視認される。尚、以上の説明において、空気層11cと反射型液晶表示パネル2との境界面や反射型液晶表示パネル2の内部で生じる光の屈折などは便宜上無視しているが、実際には、そのような光の屈折も考慮して光学系を設計することとなる。
In the present embodiment, the main luminous flux of the light emitted from the
図2は、本発明による反射型液晶表示装置の第二の実施形態を示す縦断面図である。本実施形態は、図1に示した第一の実施形態と同様の基本構成を備え、大きな相違点として、光源3から出射された光を屈折させるための透明部材を2つ備えている。2つの透明部材は、第一の面12aと第二の面12bと第三の面12cとで構成される側面と、それらの側面と直角に接続される互いに平行な2つの底面(不図示)とを有する直角三角柱状の第一の透明部材12と、第一の面13aと第二の面13bと第三の面13cとで構成される側面と、それらの側面と直角に接続される互いに平行な2つの底面(不図示)とを有する直角三角柱状の第二の透明部材13とから成る。第一の透明部材12は、第三の面12cが反射型液晶表示パネル2の画像表示面と対向するように、反射型液晶表示パネル2の上方に配置され、第二の透明部材13は、第二の面13bが第一の透明部材12の第二の面12bと対向するように、第二の透明部材12の上方に配置されている。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the reflective liquid crystal display device according to the present invention. The present embodiment has the same basic configuration as that of the first embodiment shown in FIG. 1 and, as a major difference, includes two transparent members for refracting light emitted from the
第一の透明部材12の第二の面12bと第二の透明部材13の第二の面13bとの間には、所定の厚さの空気層14が介在し、その空気層14の中間に平板状の偏光ビームスプリッター15が配置されることにより、空気層14がその厚み方向へ下部空気層14aと上部空気層14bとに分割されている。下部空気層14aは、偏光ビームスプリッター1
5の光透過反射面と第一の透明部材12の第二の面12bとの間に介在し、上部空気層14bは、偏光ビームスプリッター15に光透過反射面と第二の透明部材13の第二の面13bとの間に介在している。尚、図2では、構成を分かり易くするため、空気層14(下部空気層14a、上部空気層14b)を実際よりも厚く表現してある。
An
5 is interposed between the light transmitting / reflecting
第一の透明部材12の第一の面12aと偏光板6との間には、実質的に空気層が介在しないか、所定の厚さの空気層(不図示)が介在し、第一の透明部材12の第三の面12cと反射型液晶表示パネル2の画像表示面との間には、所定の厚さの空気層16が介在している。第二の透明部材13の第一の面13aと筐体17との間には、実質的に空気層が介在しないか、所定の厚さの空気層(不図示)が介在している。
Between the
第一の透明部材12と第二の透明部材13は、例えば、屈折率が1.6程度のポリカーボネートで構成され、互いに同形状を有している。但し、両者は、互いに同じ屈折率、材料、形状である必要はなく、その他種々の組み合わせが選択可能である。
The first
第一の透明部材12と偏光ビームスプリッター15と第二の透明部材13は、必要に応じて両面テープなどを介して、第一の筐体17により保持され、拡散板5と偏光板6は、必要に応じて両面テープなどを介して、第二の筐体18により保持されている。第一の筐体17と第二の筐体18は、それぞれ反射型液晶表示パネル2と光源3を覆うように回路基板1上に固定されている。尚、第一の筐体17と第二の筐体18は、互いに一体的に構成されていても良い。
The first
第二の筐体18の内面うち、光源3の光出射面と対向する領域には、第一の反射面18aが設けられ、その第一の反射面18aと対向する領域に、第二の反射面18bが設けられている。第一の反射面18aは、光源3から出射された光の主光束を第二の反射面18bに向けて反射するように角度が設定され、第二の反射面18bは、第一の反射面18aで反射された光の主光束を拡散板5に向けて反射するように角度が設定されている。第一の反射面18aと第二の反射面18bは、例えば、第二の筐体18を白色樹脂で形成したり、第二の筐体18の内面に反射板を貼付したりすることなどにより、反射面として構成されている。尚、第二の筐体18の内面うち、第一の反射面18aと第二の反射面18bとを除く領域は、それらと同様に反射面とされていても良い。
A first reflecting
本実施形態において、光源3から出射された光の主光束は、図中矢印で示されるように、第二の筐体18の内面に設けられた第一の反射面18aで反射された後、第二の反射面18bで反射されて拡散板5に入射する。拡散板5に入射した光は、拡散板5で拡散された後、偏光板6を通過してP波となり、第一の透明部材12の第一の面12aに入射する。第一の面12aに入射したP波は、第一の透明部材12の内部を通過して第二の面12bに入射する。第二の面12bに入射したP波は、第二の面12bと下部空気層14aとの境界面で、偏光ビームスプリッター15の光透過反射面へ垂直に入射する方向から遠ざかる方向へ屈折し、下部空気層14aを通過して偏光ビームスプリッター15の光透過反射面に入射する。偏光ビームスプリッター15の光透過反射面に入射したP波は、光透過反射面で反射され、下部空気層14aを通過して第一の透明部材12の第二の面12bに入射し、第二の面12bと下部空気層14aとの境界面で、反射型液晶表示パネル2の画像表示面へ垂直に入射する方向へ屈折し、第一の透明部材12の内部を通過して第三の面12cに入射する。第三の面12cに入射したP波は、第三の面12cと空気層16との境界面で屈折せずに、空気層16を通過して反射型液晶表示パネル2の画像表示面に垂直に入射し、ここで映像光(P波とS波の混合光)となって偏光ビームスプリッター15側へ反射される。反射された映像光は、空気層16を通過して第一の透明部材12の第三の面12cに入射し、第三の面12cと空気層16との境界面で屈折せずに、第一の透明部材12の内部を通過して第二の面12bに入射する。第二の面12bに入射した映像光は、第二の面12bと下部空気層14aとの境界面で、偏光ビームスプリッター15の光透過反射面へ垂直に入射する方向から遠ざかる方向へ屈折し、下部空気層14aを通過して偏光ビームスプリッター15の光透過反射面に入射する。偏光ビームスプリッター15の光透過反射面に入射した映像光に含まれるS波は、光透過反射面を透過し、上部空気層14bを通過して第二の透明部材13の第二の面13bに入射する。第二の面13bに入射したS波は、第二の面13bと上部空気層14bとの境界面で、第三の面13cへ垂直に入射する方向へ屈折し、第二の透明部材13の内部を通過して第三の面13cに入射する。第三の面13cに入射したS波は、第三の面13cと外界(空気層)との境界面で屈折せずに、第二の透明部材13から外界へ出射して観察者の目9へと到達し、映像として視認される。尚、図2中の光路を示す矢印は、あくまで光路を概念的に示したものであり、必ずしも実際の光路と一致するわけではない。
In the present embodiment, the main luminous flux of the light emitted from the
本実施形態では、第一の透明部材12の第二の面12bから出射された光の方向を、第二の透明部材13により補正することができるため、設計の自由度が向上する。また、第一の透明部材12と第二の透明部材13が互いに組み合わされた状態で筐体17の内部に一体的に収納されているため、反射型液晶表示装置の小型化と構造的安定性の向上が達成される。また、光源3から出射された光は、第二の筐体18の内面に設けられた第一の反射面18aと第二の反射面18bを経由して偏光板8に入射するため、その分、光路が長くなり、光の拡散性が高まる。この点に関し、特に第一の反射面18aと第二の反射面18bと光源3の光出射面は、光源3の光出射面から出射された光が第一の反射面18aで反対側へ折り返されるように反射され、その反射された光が第二の反射面18bで再び反対側へ折り返されるように反射される位置関係となっているため、光源3から出射された光は、限られた空間内で効率的に拡散する。
In this embodiment, since the direction of the light emitted from the
尚、以上の実施形態において、光源3の光を偏光ビームスプリッター7、15側に照射する方法は、実施例1における反射板4や実施例2における第一の反射面18a及び第二の反射面18bを用いた方法に限らず、例えば、光源3の光出射面と偏光板6の光入射面との間に導光板を介在させる方法や、反射型液晶表示装置をさらに小型化することを目的として、反射板4を省略し、光源3の光が拡散板5に直接照射されるように光源3の光出射面を拡散板5の光入射面と対向させて配置する方法等、種々の方法が選択可能である。また、拡散板5は、光の拡散性が十分確保されている場合などには省略することが可能である。また、光源3は、回路基板1上ではなく、FPCなどで構成される別の基板上に実装することも可能である。
In the embodiment described above, the method of irradiating the light from the
1 回路基板
2 反射型液晶表示パネル
3 光源
4 反射板
5 拡散板
6 偏光板
7 偏光ビームスプリッター
8 筐体
9 観察者の目
10 透明部材
10a 第一の面
10b 第二の面
10c 第三の面
11a 空気層
11b 空気層
11c 空気層
12 第一の透明部材
13 第二の透明部材
14 空気層
14a 下部空気層
14b 上部空気層
15 偏光ビームスプリッター
16 空気層
17 第一の筐体
18 第二の筐体
18a 第一の反射面
18b 第二の反射面
DESCRIPTION OF
Claims (7)
画像を表示する画像表示面を有する反射型液晶表示パネルと、
前記光源から出射された光に含まれる互いに偏光軸が直交する二種類の直線偏光のうち一方の直線偏光のみを透過させる偏光板と、
前記偏光板を透過した前記一方の直線偏光を前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面に向けて反射すると共に、前記反射型液晶表示パネルにより生成された前記一方の直線偏光とは偏光軸が直交する他方の直線偏光を透過させる光透過反射面を有する偏光ビームスプリッターと、を備えた反射型液晶表示装置において、
前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面と前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面との間に、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面との間に空気層が介在するように、光の屈折率が前記空気層の光の屈折率よりも大きい透明部材を配置し、前記偏光板を透過した前記一方の直線偏光が前記透明部材の内部に入射し、この前記透明部材の内部に入射した前記一方の直線偏光の主光束が、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面と対向する前記透明部材の表面と前記空気層との境界面で全反射されずに当該境界面から前記透明部材の外部へ出射して、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面に入射するように構成したことを特徴とする反射型液晶表示装置。 A light source;
A reflective liquid crystal display panel having an image display surface for displaying an image;
A polarizing plate that transmits only one linearly polarized light of two types of linearly polarized light whose polarization axes are orthogonal to each other included in the light emitted from the light source;
The one linearly polarized light transmitted through the polarizing plate is reflected toward the image display surface of the reflective liquid crystal display panel, and the one linearly polarized light generated by the reflective liquid crystal display panel has a polarization axis. In a reflective liquid crystal display device comprising: a polarization beam splitter having a light transmission reflection surface that transmits the other linearly polarized light that is orthogonal to
An optical layer is interposed between the image display surface of the reflective liquid crystal display panel and the light transmission / reflection surface of the polarization beam splitter, and an air layer is interposed between the light transmission / reflection surface of the polarization beam splitter. A transparent member having a refractive index greater than the refractive index of the light in the air layer is disposed, and the one linearly polarized light transmitted through the polarizing plate is incident on the transparent member, and is incident on the transparent member. The principal beam of the one linearly polarized light is not totally reflected from the boundary surface between the surface of the transparent member and the air layer facing the light transmitting / reflecting surface of the polarizing beam splitter, and is transmitted from the boundary surface to the transparent member. A reflection type liquid crystal display device configured to be emitted to the outside of the light and incident on the light transmission reflection surface of the polarization beam splitter.
液晶表示装置。 In the case where the transparent member is defined as a first transparent member, and the air layer interposed between the first transparent member and the light transmission reflection surface of the polarization beam splitter is defined as a first air layer. The refractive index of light is such that a second air layer is interposed between the polarizing beam splitter and the polarizing beam splitter at a position facing the first transparent member with the light transmitting / reflecting surface of the polarizing beam splitter interposed therebetween. A second transparent member having a refractive index larger than the refractive index of the light in the second air layer is disposed, reflected by the image display surface of the reflective liquid crystal display panel, and transmitted through the light transmitting / reflecting surface of the polarizing beam splitter. 5. The reflective liquid crystal display device according to claim 4 , wherein the other linearly polarized main beam is incident on the second transparent member.
A housing is disposed so as to cover the optical path between the light source and the polarizing plate, and the light is emitted from the light emitting surface of the light source in an area of the inner surface of the housing facing the light emitting surface of the light source. A first reflecting surface that reflects the main luminous flux of light toward the inner surface of the housing is provided, and a region in which the main luminous flux of light reflected by the first reflecting surface of the inner surface of the housing is incident, The reflective liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a second reflecting surface that reflects a main light flux of incident light toward the polarizing plate.
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