(57)【要約】【課題】反射して投影表示する液晶表示装置において、画像の品質を改善する。【解決手段】液晶セル１１の出射光側に配置された偏光板１２の偏光子２２の外側に、位相差値が出射光の波長λの半分λ／２であり、遅相軸２０１と液晶セル１１の水平方向の一辺との角度が、偏光子２２の透過軸２００と液晶セル１１の水平方向の一辺との角度ｘに対して（π＋ｘ）／２、あるいは、ｘ／２である位相差フィルム２４を備える。これにより、偏光子２２を透過した光の偏光方向を水平にすることができるので、反射効率のよい画像を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層を一対の基板により挟んだ液晶セルと、前記一対の基板のそれぞれに接着された偏光板と、を有し、前記偏光板のうち一方から光を入射し、前記液晶セルを透過して他方の前記偏光板から光を出射する液晶表示装置であって、
光を出射する側に配置された前記偏光板は、偏光子と、位相差フィルムと、を備え、
前記位相差フィルムは前記偏光子を透過した光が入射されるように配置されるとともに、
前記偏光子の透過軸と前記液晶セルの水平方向の一辺とがなす角度をｘとした場合、前記位相差フィルムの遅相軸と前記一辺とがなす角度がｘ／２あるいは（π＋ｘ）／２であり、かつ、当該位相差フィルムの位相差値が出射光の波長の半分であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶セルは、ＲＧＢ３色の副画素により１つの画素が構成されているものであって、
前記位相差フィルムの位相差値は２５０〜３００ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記液晶セルは、２色の副画素により１つの画素が構成されているものであって、
前記位相差フィルムの位相差値は前記２色の出射光の波長の平均値の半分であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶セルはＴＮモードであり、
前記一対の基板のそれぞれに配置された配向膜のラビング方向は、前記液晶セルの水平方向の一辺に対する角度が４５±５°の範囲内であるとともに、他方の基板のラビング方向と９０°ねじれた状態であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶表示装置と、
前記液晶表示装置から出射された光を反射して画像を投影する反射部と、
を有することを特徴とする表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出射された画像を反射し、投影する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置は様々な分野に使われている。特にカーナビゲーションの需要が大きく伸びており、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head Up Display）と呼ばれるフロントガラスに画像を投影するものが増えつつある。
【０００３】
ＨＵＤは、液晶表示装置から出射された画像を反射ユニットにより反射し、フロントガラスに投影するものであり、スピードメーターなどの表示に使用されている。最近では、様々な情報を表示するように、明るさや色純度などの表示画像の性能に対して高いレベルのものが要求されている。なお、特許文献１にＨＵＤに関する技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００３−５０３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車載用の液晶表示装置は、一般的にＴＮ（Twisted Nematic）モードが使用されているが、ＴＮモードは左右対称の視野角を得るために表示画面の一辺に対して４５°に配向膜をラビングする。偏光板の透過軸は、そのラビング方向に合わせて４５°あるいは１３５°とするのが一般的である。
【０００５】
しかしながら、４５°あるいは１３５°の透過軸を有する偏光板から出射した光を反射ユニットにより反射し投影する場合、出射光の振動方向が水平でないため反射効率が悪く、暗い画像でしか表示できないという問題が生じていた。
【０００６】
出射光の振動方向を水平にするために、配向膜のラビング方向を０°、９０°に変更する方法が考えられるが、この場合、反射効率は最大になるものの、左右非対称の画像を転写することとなり、ボケ具合が画像の左右で異なるという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、反射して投影しても高品質な画像を表示する液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の本発明に係る液晶表示装置は、液晶層を一対の基板により挟んだ液晶セルと、一対の基板のそれぞれに接着された偏光板と、を有し、偏光板のうち一方から光を入射し、液晶セルを透過して他方の偏光板から光を出射する液晶表示装置であって、光を出射する側に配置された偏光板は、偏光子と、位相差フィルムと、を備え、位相差フィルムは偏光子を透過した光が入射されるように配置されるとともに、偏光子の透過軸と液晶セルの水平方向の一辺とがなす角度をｘとした場合、位相差フィルムの遅相軸と一辺とがなす角度がｘ／２あるいは（π＋ｘ）／２であり、かつ、当該位相差フィルムの位相差値が出射光の波長の半分であることを特徴とする。
【０００９】
本発明にあっては、液晶セルの出射光側に配置された偏光板の偏光子の外側に位相差フィルムを備え、その位相差フィルムの遅相軸と液晶セルの水平方向の一辺とがなす角度が、偏光子の透過軸と液晶セルの水平方向の一辺とがなすを角度ｘとした場合に、ｘ／２あるいは（π＋ｘ）／２であり、かつ、その位相差フィルムの位相差値が出射光波長λの半分λ／２であることにより、偏光子を透過した光の偏光方向を水平にすることができるので、反射効率のよい画像を得ることを可能とする。
【００１０】
上記液晶表示装置において、液晶セルは、ＲＧＢ３色の副画素により１つの画素が構成されているものであって、位相差フィルムの位相差値は２５０〜３００ｎｍの範囲内であることを特徴とする。
【００１１】
本発明にあっては、ＲＧＢ３色によるフルカラー表示の液晶セルを用いる場合、位相差フィルムの位相差値を緑の光の波長の半分に設定することにより、色づきに影響が少ない表示画像を得ることができる。
【００１２】
上記液晶表示装置において、液晶セルは、２色の副画素により１つの画素が構成されているものであって、位相差フィルムの位相差値は２色の出射光の波長の平均値の半分であることを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、２色表示の液晶セルを用いる場合、位相差フィルムの位相差値をその２色の光の波長の平均値の半分に設定することにより、色づきに影響が少ない表示画像を得ることができる。
【００１４】
上記液晶表示装置において、液晶セルはＴＮモードであり、一対の基板のそれぞれに配置された配向膜のラビング方向は、液晶セルの水平方向の一辺に対する角度が４５±５°の範囲内であるとともに、他方の基板のラビング方向と９０°ねじれた状態であることを特徴とする。
【００１５】
本発明にあっては、液晶層を挟む一対の基板の液晶層側に配置された配向膜を、液晶セルの水平方向の一辺に対して４５±５°にラビング処理することにより、左右対称な視野角を得ることを可能とする。
【００１６】
第２の本発明に係る表示システムは、上記液晶表示装置と、液晶表示装置から出射された光を反射して画像を投影する反射部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、反射して投影しても高品質な画像を表示する液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１９】
図１は、本実施の形態におけるＨＵＤの構成を示す模式図である。同図に示すように、ＨＵＤは液晶表示装置１と反射ユニット２とを備え、光源から液晶表示装置１に入射した光を反射ユニット２により反射することで、フロントガラス３に画像４を表示するものである。
【００２０】
液晶表示装置１は、液晶セル１１を挟むように２枚の偏光板１２，１３を備えており、対角線の長さが３インチ（約７．６ｃｍ）で６４０×４８０の表示解像度を有している。液晶セル１１は、ノーマリーホワイトの９０度ツイストＴＮモードであり、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色の副画素により１つの画素を構成することでフルカラーの表示を可能としている。
【００２１】
液晶セル１１は、対向基板１１２とアレイ基板１１３が液晶層１１１を挟む構造となっている。対向基板１１２とアレイ基板１１３には液晶分子を一定方向に配列させるための配向膜（図示せず）が配置され、配向膜は、液晶セル１１の水平方向の一辺に対して１３５°および４５°にラビングされ、対向基板１１２とアレイ基板１１３とのラビング方向は９０°ねじれた関係である。偏光板１２，１３の透過軸も配向膜のラビング方向に合わせて１３５°および４５°となっている。また、光を出射する面に配置された偏光板１２は、位相差値が２７５ｎｍで遅相軸の角度が１５７．５°の位相差フィルム２４を備えている。
【００２２】
出射側の偏光板１２に、位相差値が出射光波長λの半分λ／２であり、遅相軸の角度が液晶セル１１の水平方向の一辺と偏光板１２の透過軸との角度ｘの半分ｘ／２あるいは（π＋ｘ）／２である位相差フィルム２４を備えることにより、液晶表示装置１の出射光の振動方向を水平にすることができるので、反射効率がよくなり、明るい画像４を得ることができる。以下、液晶表示装置１に配置された偏光板１２，１３について説明する。
【００２３】
図２（ａ）は、液晶表示装置１の光を出射する側に配置された偏光板１２の構造を示す断面図である。同図（ｂ）は、偏光板１２の透過軸および遅相軸を示すために、偏光板１２に光が入射する側（同図（ａ）の下側）から見た平面図である。
【００２４】
図２（ａ）に示す偏光板１２は、偏光子２２、位相差フィルム２４、支持体２６により構成され、同図の下側を粘着剤２１により液晶セル１１に接着されている。位相差フィルム２４は、偏光子２２の外側に粘着剤２３により接着され、位相差フィルム２４の外側には、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）の支持体２６が粘着剤２５により接着され偏光板１２を保護している。なお、液晶セル１１を透過した光は、同図の下側から入射し、偏光子２２、位相差フィルム２４の順で透過して同図の上側より出射される。
【００２５】
図２（ｂ）に示すように、偏光子２２の透過軸２００は液晶セル１１の水平方向の一辺に対して１３５°の角度であり、位相差フィルム２４の遅相軸２０１は液晶セル１１の水平方向の一辺に対して１５７．５°の角度である。液晶セル１１を透過した光は、１３５°の直線偏光であるが、透過光がその波長λの半分の位相差値λ／２である位相差フィルム２４を透過することにより、遅相軸を中心として対称な方向に偏光方向が変換されるので、水平方向に振動する透過光を得ることができる。
【００２６】
位相差フィルム２４を透過する光は、遅相軸２０１を中心として対称な方向に偏光方向が変換されるので、遅相軸２０１の角度が、液晶セル１１の水平方向の一辺と透過軸２００がなす角度ｘに対して、（π＋ｘ）／２、あるいは、ｘ／２であれば、位相差フィルムを透過した光の偏光方向を水平方向とすることができる。したがって、遅相軸２０１の角度が６７．５°であっても同様の効果を得ることができる。
【００２７】
また、本実施の形態においては、Ｇ（緑）の光に特化して位相差フィルム２４の位相差値を２７５ｎｍとしたが、Ｒ（赤）、Ｂ（青）の色づきに大きな影響がでることはなかった。フルカラー表示の場合の位相差フィルム２４の位相差値は、上記値に限定するものではなく、Ｇ（緑）の光の波長の半分の２５０〜３００ｎｍの範囲であってもよい。
【００２８】
図３（ａ）は、光を入射する側に配置された偏光板１３の構造を示す断面図である同図（ｂ）は、偏光板１２の透過軸を示すために、偏光板１３に光が入射する側（同図（ａ）の上側）から見た平面図である。
【００２９】
図３（ａ）に示す偏光板１３は、偏光子３２を支持体３３で保護した構成であり、粘着剤３１により液晶セル１１に接着したものである。なお、光源から放射された光は同図の上側から入射される。また、図３（ｂ）に示すように、偏光子３２の透過軸３００は、偏光板１２の透過軸２００と互いに直交するように配置されている。
【００３０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、液晶セル１１の出射光側に配置された偏光板１２の偏光子２２の外側に、位相差値が出射光の波長λの半分λ／２であり、遅相軸２０１と液晶セル１１の水平方向の一辺との角度が、偏光子２２の透過軸２００と液晶セル１１の水平方向の一辺との角度ｘに対して（π＋ｘ）／２、あるいは、ｘ／２である位相差フィルム２４を備えることにより、偏光子２２を透過した光の偏光方向を水平にすることができるので、反射効率のよい画像を得ることができる。また、液晶層１１１を挟む対向基板１１２、アレイ基板１１３に配置された配向膜を４５°および１３５°にラビングすることにより、左右対称の視野角を得ることができる。
【００３１】
なお、配向膜のラビング方向は、液晶表示装置１を設置する角度により４５±５°の範囲で調節することで、左右対称の視野角を得ることができる。
【００３２】
また、液晶表示装置１がフルカラー表示ではなく、２色のカラーフィルターにより構成されている場合、位相差フィルム２４の位相差値を２色の光の波長の平均値の半分とするとよい。例えば、液晶表示装置１が波長６５０ｎｍの赤と波長５５０ｎｍの緑の２色の画素から構成される場合、位相差フィルム２４の位相差値は３００ｎｍに設定するとよい。
【００３３】
さらに、液晶表示装置１が単色の画素により構成される場合の位相差値は、その単色の波長の半分に設定するとよい。例えば、波長６５０ｎｍの赤色の画素により構成される場合には、位相差フィルム２４の位相差値は３２５ｎｍに設定するとよい。なお、出射光が波長５５０ｎｍの緑色の場合は２７５ｎｍ、波長４５０ｎｍの青色の場合は２２５ｎｍに位相差値を設定することで最適化されるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】一実施の形態における表示システムの概略図である。
【図２】上記表示システムの液晶表示装置の出射光側に配置された偏光板の構成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】上記表示システムの液晶表示装置の入射光側に配置された偏光板の構成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…液晶表示装置
２…反射ユニット
３…フロントガラス
４…画像
１１…液晶セル
１１１…液晶層
１１２…対向基板
１１３…アレイ基板
１２，１３…偏光板
２１，２３，２５…粘着剤
２２…偏光子
２４…位相差フィルム
２６…支持体
３１…粘着剤
３２…偏光子
３３…支持体
２００，３００…透過軸
２０１…遅相軸
【図１】
2008111927.tif 000003
【図２】
2008111927.tif 000004
【図３】
2008111927.tif 000005