(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶ディスプレイと、前記液晶ディスプレイの外部に設置された円偏光光源とを有する映像鑑賞設備であって、
前記液晶ディスプレイは前記円偏光光源側から、円偏光を直線偏光に変換する機能を有する波長板、吸収型直線偏光子、液晶パネルをこの順に備え、
前記液晶パネルは表示媒体としての液晶層と、前記液晶層の視認側とは反対側に配置された反射層とを備え、
前記波長板は前記直線偏光が前記吸収型直線偏光子を透過するように配置されたことを特徴とする映像鑑賞設備。
【請求項２】
前記波長板が１／４波長板であることを特徴とする請求項１に記載の映像鑑賞設備。
【請求項３】
前記円偏光光源が、自然光を発する照明装置または自然光を採光する窓に、らせん構造を有する光学フィルムを設置したものであることを特徴とする請求項１または２に記載の映像鑑賞設備。
【請求項４】
前記らせん構造を有する光学フィルムが、コレステリック相を示す液晶化合物を固定化した光学フィルムであることを特徴とする請求項３に記載の映像鑑賞設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶ディスプレイと、前記液晶ディスプレイの外部に設置された円偏光光源とを有する映像鑑賞設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表示媒体としての液晶層とその後方（視認側の反対側）に反射板や反射電極などの反射層を備えた液晶ディスプレイが知られている（特許文献１、２）。図６はそのような液晶ディスプレイの概略図である。光源６１から出射された自然光のうち、吸収型直線偏光子６２を透過した直線偏光だけが液晶パネル６３に入射する。液晶パネル６３内で、液晶層６４を透過した光は反射層６５で反射され、再び液晶層６４を透過し、吸収型直線偏光子６２を透過して視認者に達する。
【０００３】
このような液晶ディスプレイは外部光源からの光（外光）を反射させることで表示を行なうため、明るい環境ではバックライトが不要であり、省電力性に優れている。しかし上記の液晶ディスプレイは外部光源の光が強くても、そのほとんどが吸収型直線偏光子に吸収されてしまい、ほんの一部の光しか液晶パネルに達しない。そのため反射光が少なく、表示が暗いという問題がある。そこでこのような課題を解決した液晶ディスプレイが求められている。
【特許文献１】特開平６−２７３７３８号公報
【特許文献２】特開２００１−２２１９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、液晶ディスプレイに明るい映像を表示できる映像鑑賞設備を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の映像鑑賞設備は円偏光光源から出射された円偏光を波長板により吸収型直線偏光子を透過するような直線偏光に変換して液晶パネルに入射させる。円偏光光源の光を損失無く液晶パネルに入射させ、反射させることができるため、従来よりも明るい映像を表示することができる。
【０００６】
本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）本発明の映像鑑賞設備は液晶ディスプレイと、液晶ディスプレイの外部に設置された円偏光光源とを有する映像鑑賞設備であって、液晶ディスプレイは円偏光光源側から、円偏光を直線偏光に変換する機能を有する波長板、吸収型直線偏光子、液晶パネルをこの順に備え、液晶パネルは表示媒体としての液晶層と、液晶層の視認側とは反対側に配置された反射層とを備え、波長板は直線偏光が吸収型直線偏光子を透過するように配置されたことを特徴とする。
（２）本発明の映像鑑賞設備は波長板が１／４波長板であることを特徴とする。
（３）本発明の映像鑑賞設備は円偏光光源が、自然光を発する照明装置または自然光を採光する窓にらせん構造を有する光学フィルムを設置したものであることを特徴とする。
（４）本発明の映像鑑賞設備はらせん構造を有する光学フィルムがコレステリック相を示す液晶化合物を固定化した光学フィルムであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の映像鑑賞設備は液晶ディスプレイに従来より明るい映像を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
［映像鑑賞設備］
図１は本発明の映像鑑賞設備の一実施形態を示す概略図である。本発明の映像鑑賞設備１０は液晶ディスプレイ１１と、液晶ディスプレイ１１の外部に設置された円偏光光源１２とを有する。液晶ディスプレイ１１は円偏光光源１２の側から、円偏光を直線偏光に変換する機能を有する波長板１３、吸収型直線偏光子１４、液晶パネル１５をこの順に備える。液晶パネル１５は表示媒体としての液晶層１６と、液晶層１６の視認側とは反対側に配置された反射層１７とを備える。波長板１３は円偏光光源１２から出射された円偏光を吸収型直線偏光子１４を透過する直線偏光に変換するように配置される。
【０００９】
円偏光光源１２から出射された円偏光は波長板１３により吸収型直線偏光子１４を透過する直線偏光に変換される。この直線偏光はほとんど吸収されずに吸収型直線偏光子１４を透過し、液晶パネル１５に入射する。液晶パネル１５内で、液晶層１６を透過した光は反射層１７で反射され、再び液晶層１６を透過し、吸収型直線偏光子１４、波長板１３を透過して視認者に達する。
【００１０】
本発明の映像鑑賞設備は円偏光光源から出射された円偏光を波長板により吸収型直線偏光子を透過する直線偏光に変換して液晶パネルに入射させる。円偏光光源の光を損失無く液晶パネルに入射させ、反射させることができるため、従来よりも明るい映像を表示することができる。
【００１１】
［円偏光光源］
本発明に用いられる円偏光光源は円偏光を出射するものであれば、任意の光源が使用可能である。円偏光光源から出射される光は右円偏光、左円偏光、またはその両方である。本明細書において「右円偏光」とは電界ベクトルの軌跡が光の進行方向から眺めた場合に右巻きに回転する偏光をいい、「左円偏光」とは左巻きに回転する偏光をいう。円偏光光源から出射される光が右円偏光と左円偏光の両方を含む場合は、その強度に差があることが好ましい。
【００１２】
円偏光光源は人工照明でもよいし、太陽光を取り入れた昼光照明でもよい。円偏光光源が人工照明である場合、照明器具は室内の天井や壁面に取り付けられるような固定式の照明器具でもよいし、卓上や床面に設置するスタンド型のような可搬式の照明器具でもよい。あるいはフロントライト方式の反射型液晶ディスプレイのフロントライトでもよい。
【００１３】
円偏光光源が昼光照明である場合、円偏光光源は建物、自動車、列車、航空機などの窓に、後述する光学フィルムを設置したものである。
【００１４】
円偏光光源の一つの実施形態として、円偏光二色性発光材料を用いた照明を用いることができる。円偏光二色性発光材料としては、例えば、らせん構造を有する液晶性共役高分子化合物（特開２００４−１０７５４２号公報、特開２００４−１０９７０７号公報）や、希土類錯体（特開２００５−９７２４０号公報）などがある。
【００１５】
円偏光光源の他の実施形態としては、自然光（電界ベクトルの振動面がランダムに分布している光）を発する一般的な照明、または建物、自動車、列車、航空機などの窓に、らせん構造を有する光学フィルムを設置したものを用いることができる。
【００１６】
らせん構造を有する光学フィルムとしては特に制限はないが、コレステリック相を示す液晶化合物を固定化した光学フィルムが好ましく用いられる。図２はらせん構造を有する光学フィルム２２を用いた円偏光光源２０の模式図である。自然光を発する照明または窓２１から出射された自然光はランダムな偏光の集まりである。そのうち光学フィルム２２のらせん方向と異なる向きの円偏光が光学フィルム２２を透過する。すなわち光学フィルム２２が左らせん配列の場合は右円偏光が透過し、右らせん配列の場合は左円偏光が透過する。自然光は光学フィルム２２を透過することにより円偏光に変換される。
【００１７】
［液晶ディスプレイ］
本発明に用いられる液晶ディスプレイは円偏光光源の側から、円偏光を直線偏光に変換する機能を有する波長板、吸収型直線偏光子、液晶パネルをこの順に備える。上記液晶ディスプレイは上記の部材を有するものであれば、他に任意の部材を有していてもよい。例えば吸収型直線偏光子と液晶パネルの間に、液晶層の複屈折を光学的に補償するための光学補償フィルムを配置してもよい。
【００１８】
［液晶パネル］
本発明に用いられる液晶パネルは表示媒体としての液晶層と、液晶層の視認側とは反対側に配置された反射層とを備える。液晶層は、通常、２枚の基板で形成された液晶セルの内部に低分子液晶を充填することにより形成される。代表的には、一方の基板にカラーフィルタ、対向電極、配向膜が設けられ、他方の基板に液晶駆動電極、配線パターン、薄膜トランジスタ素子、配向膜が設けられる。
【００１９】
反射層は液晶層の後方（視認側とは反対側）に配置されていれば特に制限はなく、液晶セルの外側に配置されていてもよいし（外部反射板）、内側に配置されていてもよい。反射層としては、例えば、アルミ反射板、銀反射板、半透過反射板、反射偏光子、電極兼内部拡散反射板などが用いられる。
【００２０】
液晶セルは反射型でもよいし、半反射半透過型でもよい。液晶セルの動作モードに特に制限はなく、捩れネマチック（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モードでもよいし、垂直配向（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ）方式、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式などの複屈折制御（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モードでもよい。
【００２１】
［波長板］
本発明に用いられる波長板は円偏光を直線偏光に変換する機能を有するものである。波長板は、代表的には、高分子フィルムや液晶化合物のコーティング層により形成される。波長板は高分子フィルムの表面に液晶化合物のコーティング層を積層した、二層以上の積層体でもよい。
【００２２】
上記の高分子フィルムを形成する材料としては、カーボネート系樹脂、ノルボルネン系樹脂、セルロース系樹脂などが挙げられる。上記の液晶化合物のコーティング層としては、紫外線硬化型液晶化合物を含むコーティング液を基材の表面に塗布して液晶化合物を一方向に配向させた後、その表面に紫外線を照射して硬化させたものが挙げられる。
【００２３】
上記の波長板は、好ましくは、１／４波長板、または１／４波長板と１／２波長板の積層体である。波長板が１／４波長板と１／２波長板の積層体である場合、１／２波長板は吸収型直線偏光子と１／４波長板の間に配置される。本明細書において「１／４波長板」とは、可視光領域（波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の少なくとも１波長で面内位相差が１／４波長であるものをいう。また「１／２」波長板とは可視光領域の少なくとも１波長で面内位相差が１／２波長であるものをいう。波長５５０ｎｍにおいて、１／４波長板の面内位相差は、好ましくは１２０ｎｍ〜１６０ｎｍであり、１／２波長板の面内位相差は、好ましくは２５０ｎｍ〜２９０ｎｍである。
【００２４】
上記の波長板の屈折率楕円体は、ｎｘを遅相軸方向の屈折率、ｎｙを遅相軸と直交する方向（進相軸方向）の屈折率、ｎｚを厚み方向の屈折率としたとき、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ、またはｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を満足することが好ましい。なお本発明において「ｎｙ＝ｎｚ」とは、ｎｙとｎｚが完全に等しいものだけではなく、実質的に等しいものも含む。実質的に等しいとは、波長５５０ｎｍにおける面内位相差（Ｒｅ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ）と厚み方向位相差（Ｒｔｈ＝（ｎｘ−ｎｚ）×ｄ）の差の絶対値が０ｎｍを超え、１０ｎｍ未満であることをいう。
【００２５】
図３および図４は波長板として１／４波長板が１枚用いられる場合の、好ましい実施形態における波長板の遅相軸方向と吸収型直線偏光子の吸収軸方向との関係を示す模式図である。図３は円偏光光源から出射される光が右円偏光である場合、図４は左円偏光である場合である。
【００２６】
円偏光光源３１から右円偏光が出射される場合（図３）、吸収型直線偏光子３３の吸収軸方向を０°としたとき、波長板３２の遅相軸方向は、視認側から見て左回りに４５°±５°の範囲である。円偏光光源３１から出射された右円偏光は波長板３２を透過した後、吸収型直線偏光子３３の透過軸方向の直線偏光となる。したがって吸収型直線偏光子３３に吸収されることなく、液晶パネル３４に到達する。
【００２７】
円偏光光源４１から左円偏光が出射される場合（図４）、吸収型直線偏光子４３の吸収軸方向を０°としたとき、波長板４２の遅相軸方向の角度は、視認側から見て左回りに１３５°±５°の範囲である。円偏光光源４１から出射された左円偏光は波長板４２を透過した後、吸収型直線偏光子４３の透過軸方向の直線偏光となる。したがって吸収型直線偏光子４３に吸収されることなく、液晶パネル４４に到達する。
【００２８】
［吸収型直線偏光子］
本発明に用いられる吸収型直線偏光子は入射光を２つの偏光成分に分離したとき、一方の偏光成分を透過し、他方の偏光成分を吸収する偏光子である。吸収型直線偏光子には特に制限はなく、例えばポリビニルアルコールフィルムを延伸し、ヨウ素で染色したものを用いることができる。あるいは市販の吸収型直線偏光板（吸収型直線偏光子を透明保護フィルムで挟持したもの）でもよい。
【００２９】
［用途］
本発明の映像鑑賞設備は自然照明または人工照明の明るい環境で液晶ディスプレイの映像を鑑賞するのに適している。そのような環境では、バックライトを用いた液晶ディスプレイは外光のためコントラストが低下し、非常に見にくい。また従来の反射型液晶ディスプレイは照明の明るさに比べて表示が暗く見にくい。しかし本発明の映像鑑賞設備は表示が明るく見易い。
【実施例】
【００３０】
［実施例］
図５を用いて実施例を説明する。反射型ＴＮモード液晶セルを備えた液晶ディスプレイ（ＳＯＮＹ社製  商品名「ＶＡＩＯ  ＰＣＧ−Ｃ２ＧＰＳ」）の液晶パネル５１の表面に、吸収型直線偏光子５２を備えた偏光板（日東電工社製  商品名「ＮＰＦＳＥＧ１２２４ＤＵ」）、および１／４波長板５３（日東電工社製  商品名「ＮＺＦ」）をこの順に貼着して液晶ディスプレイ５４を作製した。
【００３１】
この液晶ディスプレイ５４から視認側へ６０ｃｍ離れた位置に、右円偏光を出射する円偏光光源５５を配置して図５に示す構成の映像鑑賞設備５０を作製した。
【００３２】
円偏光光源５５は市販の電気スタンド（Ｎａｔｉｏｎａｌ社製  商品名「Ｌｏｖｅ  ｅｙｅ  Ｉｎｖｅｒｔｅｒ」）の蛍光灯５６に、コレステリック相を示す液晶化合物を固定化した光学フィルム５７（日東電工社製  商品名「ＰＣＦ４００」）を貼着したものを用いた。
【００３３】
上記の映像鑑賞設備５０の１／４波長板５３の遅相軸方向と、吸収型直線偏光子５２の吸収軸方向のなす角度は４５°である（図３の構成に同じ：吸収軸を左回りに４５°回転させると遅相軸に一致する）。
【００３４】
実施例の映像鑑賞設備の液晶ディスプレイに白画像を表示させて輝度を測定した結果を表１に示す。
【００３５】
［比較例１］
実施例において１／４波長板の遅相軸方向と吸収型直線偏光子のなす角度を１３５°とした以外は、実施例と同様にして映像鑑賞設備を作製した（図４において出射光を右円偏光とした構成となる）。この構成においては、円偏光光源から出射された右円偏光は波長板により直線偏光となるが、その振動面が吸収型直線偏光子の吸収軸方向と一致するため、吸収型直線偏光子をほとんど透過しない。そのため偏光は液晶パネルにほとんど達しない。比較例１の映像鑑賞設備の液晶ディスプレイに白画像を表示させて輝度を測定した結果を表１に示す。
【００３６】
［比較例２］
実施例において１／４波長板を用いなかった以外は、実施例と同様にして映像鑑賞設備を作製した（図３において１／４波長板３２を除いた構成になる）。比較例２の映像鑑賞設備の液晶ディスプレイに白画像を表示させて輝度を測定した結果を表１に示す。
【表１】
0005027734.tif 000002
【００３７】
［評価］
実施例では円偏光光源から出射された右円偏光を、波長板により吸収型直線偏光子を透過する直線偏光に変換して液晶パネルに入射させている。円偏光光源の光を損失無く液晶パネルに入射させ、反射させることができるので、高い輝度が得られる。
【００３８】
比較例１では円偏光光源から出射された右円偏光を、波長板により吸収型直線偏光子に吸収される直線偏光に変換している。そのため吸収型直線偏光子を透過して液晶パネルに入射する光がほとんどなく、輝度が極めて低い（実施例の０．１８倍）。比較例１により円偏光光源から出射される円偏光の左右を逆にすると、本発明とは逆の効果が得られることが実証された。
【００３９】
比較例２では円偏光光源から出射された右円偏光をそのまま吸収型直線偏光子に入射させている。右円偏光の約１／２が吸収型直線偏光子を透過するため、液晶パネル内で反射した光の輝度も実施例の０．６３倍となった。
【００４０】
［測定方法］
［白輝度の測定］
ディスプレイ画面に白画像を表示して、輝度計（トプコン社製  商品名「ＢＭ−５Ａ」）を用いて、視野角１°の条件で測定した。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の映像鑑賞設備の模式図
【図２】円偏光光源の模式図
【図３】本発明の映像鑑賞設備の模式図
【図４】本発明の映像鑑賞設備の模式図
【図５】本発明の映像鑑賞設備の実施例の模式図
【図６】従来の液晶ディスプレイの模式図
【符号の説明】
【００４２】
１０  映像鑑賞設備
１１  液晶ディスプレイ
１２  円偏光光源
１３  波長板
１４  吸収型直線偏光子
１５  液晶パネル
１６  液晶層
１７  反射層
２０  円偏光光源
２１  自然光を発する照明または窓
２２  光学フィルム
３１  円偏光光源
３２  波長板
３３  吸収型直線偏光子
３４  液晶パネル
４１  円偏光光源
４２  波長板
４３  吸収型直線偏光子
４４  液晶パネル
５０  映像鑑賞設備
５１  液晶パネル
５２  吸収型直線偏光子
５３  波長板
５４  液晶ディスプレイ
５５  円偏光光源
５６  蛍光灯
５７  光学フィルム
６１  光源
６２  吸収型直線偏光子
６３  液晶パネル
６４  液晶層
６５  反射層
【図１】
0005027734.tif 000003
【図２】
0005027734.tif 000004
【図３】
0005027734.tif 000005
【図４】
0005027734.tif 000006
【図５】
0005027734.tif 000007
【図６】
0005027734.tif 000008