JP2016191870A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置の構造に関するものである。 The present invention relates to a structure of a liquid crystal display device.
従来の液晶表示装置は、液晶セル部とバックライト部とを有する。バックライト部は、液晶セル部に面状の光を与える面光源装置である。液晶セル部は、構成要素が層状に形成されている。液晶セル部の構成要素は、表示面側から、偏光板、ガラス基板、カラーフィルタ、液晶層、ガラス基板及び偏光板の順番に配置されている（例えば、特許文献１）。 A conventional liquid crystal display device has a liquid crystal cell portion and a backlight portion. The backlight unit is a surface light source device that provides planar light to the liquid crystal cell unit. The liquid crystal cell part is formed of layered components. The components of the liquid crystal cell unit are arranged in the order of a polarizing plate, a glass substrate, a color filter, a liquid crystal layer, a glass substrate, and a polarizing plate from the display surface side (for example, Patent Document 1).
従来の液晶表示装置における偏光板は、特定の方向の振幅成分を有する光のみを透過する。そして、残りの光は、内部のヨウ素等で吸収される。従って、従来の液晶表示装置においてバックライト部が点灯していない場合には、外光が偏光板の内部のヨウ素等で吸収されるために、表示面は黒く見える。 A polarizing plate in a conventional liquid crystal display device transmits only light having an amplitude component in a specific direction. The remaining light is absorbed by internal iodine or the like. Therefore, when the backlight unit is not lit in the conventional liquid crystal display device, the display surface looks black because external light is absorbed by iodine or the like inside the polarizing plate.
しかし、近年、液晶表示装置の大画面化が進んだ結果として、映像を表示していない時に黒い表示面となることは、インテリアデザインの観点から好ましく思われない傾向がある。 However, as a result of an increase in the screen size of liquid crystal display devices in recent years, a black display surface when no image is displayed tends to be undesirable from the viewpoint of interior design.
本発明は、上記に鑑みて成されたものであって、映像を表示しない場合には、表示面が黒く見えず、また、外光の反射で表示面が明るく見える度合いを抑えた液晶表示装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and a liquid crystal display device in which the display surface does not look black when an image is not displayed, and the degree to which the display surface looks bright due to reflection of external light is suppressed. The purpose is to obtain.
本発明の液晶表示装置は、第１の電圧が印加されることで液晶分子の配向を変化させる液晶層及び光の出射面に配置された偏光板を備える液晶セル部と、前記液晶セル部の表面側に配置され、第２の電圧が印加されることで光の透過率を変化させる調光板と、前記調光板と前記液晶セル部との間に配置され、特定の偏光光を透過して、他の光を反射する反射型偏光板と、前記調光板と前記反射型偏光板との間に配置され、第３の電圧が印加されることで特定の波長の光を吸収する光吸収板と、前記液晶セル部の背面側に配置され、前記液晶セル部に光を照射するバックライト部とを備え、前記液晶層から前記反射型偏光板に入射する光の偏光方向は、前記反射型偏光板が透過する光の偏光方向と同じであり、前記調光板には、前記バックライト部が点灯している場合の光の透過率が、前記バックライト部が消灯している場合の光の透過率より高くなるように前記第２の電圧が印加され、前記光吸収板には、前記バックライト部が点灯している場合の光の吸収率が、前記バックライト部が消灯している場合の光の吸収率よりも低くなるように前記第３の電圧が印加されることを特徴とする。 A liquid crystal display device according to the present invention includes a liquid crystal cell unit that includes a liquid crystal layer that changes the orientation of liquid crystal molecules when a first voltage is applied, and a polarizing plate that is disposed on a light emission surface. A light control plate that is disposed on the front surface side and changes the light transmittance by applying a second voltage, and is disposed between the light control plate and the liquid crystal cell unit, and transmits specific polarized light. And a reflective polarizing plate that reflects other light, and is disposed between the light control plate and the reflective polarizing plate, and absorbs light of a specific wavelength by applying a third voltage. A light absorption plate and a backlight unit that is disposed on the back side of the liquid crystal cell unit and irradiates light to the liquid crystal cell unit, and the polarization direction of light incident on the reflective polarizing plate from the liquid crystal layer is: The direction of polarization of light transmitted by the reflective polarizing plate is the same, and the backlight plate is provided with the backlight. The second voltage is applied so that the light transmittance when the part is turned on is higher than the light transmittance when the backlight part is turned off, The third voltage is applied such that the light absorptance when the backlight portion is turned on is lower than the light absorptance when the backlight portion is turned off. And
本発明によれば、液晶表示装置に映像を表示しない場合には、表示面が黒く見える度合いを低減し、また、外光の反射で表示面が明るく見える度合いを抑えた液晶表示装置を得ることができる。 According to the present invention, when an image is not displayed on a liquid crystal display device, a liquid crystal display device is obtained that reduces the degree that the display surface looks black and suppresses the degree that the display surface appears bright due to reflection of external light. Can do.
実施の形態１．
以下、図の説明を容易にするためにＸＹＺ座標を用いて説明する。液晶表示装置１００の表面１７ａは、例えば矩形形状をしている。実施の形態１では、調光フィルム１７の＋Ｚ軸方向側の面が表面１７ａである。表面１７ａの短辺方向をＸ軸方向とし、長辺方向をＹ軸方向とし、Ｘ−Ｙ平面に垂直な方向をＺ軸方向とする。液晶表示装置１００の表面１７ａ側を＋Ｚ軸方向とする。また、液晶表示装置１００の上方向を＋Ｘ軸方向とする。液晶表示装置１００の表面１７ａ側から見て右側を＋Ｙ軸方向とする。「表面１７ａ側から見て」とは、液晶表示装置１００の表面１７ａに対して対向して表面１７ａを見ることである。また、以下において、液晶表示装置１００の表面１７ａを単に「表示面」という。＋Ｚ軸方向を「前面」とよぶ。−Ｚ軸方向を「背面」とよぶ。
In the following, description will be made using XYZ coordinates in order to facilitate explanation of the drawings. The
また、「フィルム」は、一般に薄い膜状のものを指し、「板」はフィルムよりも厚い平たい形のものを指す。しかし、以下において、一例として、「フィルム」と「板」とを使っており、各々その厚みを区別して限定しているものではない。このため、「フィルム」と「板」とは、ともに、平たい形のものを示す。 “Film” generally refers to a thin film, and “plate” refers to a flat shape that is thicker than a film. However, in the following, “film” and “plate” are used as an example, and the thicknesses are not limited to each other. For this reason, “film” and “plate” both indicate flat shapes.
＜液晶表示装置１００＞
図１は、本発明に係る実施の形態１の液晶表示装置１００の断面を模式的に示した構成図である。液晶表示装置１００は、バックライト部２、液晶セル部３及び調光部４を備える。液晶表示装置１００は、筐体１を備えることができる。調光部４は、反射型偏光フィルム１０ｂ、光吸収フィルム２４及び調光フィルム１７を備える。
<Liquid
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a cross section of the liquid
筐体１は、バックライト部２、液晶セル部３及び調光部４を内部に含む。バックライト部２は、筐体１の内部にあって、液晶セル部３の背面側（−Ｚ軸方向側）に位置する。液晶セル部３は、バックライト部２よりも表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向側）に位置する。調光部４は、液晶セル部３よりも表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向側）に位置する。つまり、背面側（−Ｚ軸方向側）から表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向側）に向けて、バックライト部２、液晶セル部３そして調光部４の順に配置されている。
The
以下の各実施の形態において、「表面」とは、映像の表示される方向で、液晶表示装置の最も外側の面である。つまり、液晶表示装置１００の最も＋Ｚ軸方向側の面である。「表面側」とは、「前面側」という意味である。
In each of the following embodiments, the “surface” is the outermost surface of the liquid crystal display device in the direction in which an image is displayed. That is, the surface on the most + Z-axis direction side of the liquid
＜バックライト部２＞
バックライト部２は、光源５を備える。また、バックライト部２は、導光板７又は反射型偏光フィルム１０ａを備えることができる。また、バックライト部２は、反射シート６、拡散フィルム８又は輝度上昇フィルム９を備えることができる。
<
The
「偏光」は、光が特定の方向にのみ振動する特性である。「偏光光」は、偏光特性を有する光である。偏光光の振動方向は規則的である。 “Polarized light” is a property in which light vibrates only in a specific direction. “Polarized light” is light having polarization characteristics. The direction of vibration of the polarized light is regular.
光源の配置方法については色々な方法が開示されているが、ここではサイドエッジ方式を例に説明を行う。 Various methods for disposing the light source have been disclosed. Here, the side edge method will be described as an example.
「サイドエッジ方式」とは、透明素材の導光板の側面に光源が配置され、光源の発する光線が導光板の内部で、反射を繰り返しながら進行して導光板の表面から出射する方式である。サイドエッジ方式は、エッジライト方式、サイドライト方式又は導光板方式とも呼ばれる。また、他の方式として直下型方式を採用することができる。 The “side edge method” is a method in which a light source is disposed on the side surface of a transparent light guide plate, and a light beam emitted from the light source proceeds while repeating reflection inside the light guide plate and is emitted from the surface of the light guide plate. The side edge method is also called an edge light method, a side light method, or a light guide plate method. Further, a direct type can be adopted as another method.
光源５は、液晶セル部３を照明する照明光を発する。光源５は、導光板７へ向けて光を出射する。光源５の位置については後述する。「光を出射する」とは、光を発することである。
The
近年では、青色の発光ダイオード（以下、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）という。）の性能が飛躍的に向上した。これに伴い、バックライト部は、広く白色ＬＥＤを光源に採用している。白色ＬＥＤは、青色ＬＥＤ素子及び蛍光体を利用したＬＥＤである。 In recent years, the performance of blue light-emitting diodes (hereinafter referred to as LEDs (Light Emitting Diodes)) has been dramatically improved. In connection with this, the backlight part has employ | adopted white LED widely as a light source. The white LED is an LED using a blue LED element and a phosphor.
白色ＬＥＤは、青色のＬＥＤ素子と黄色の蛍光体とを備えている。黄色の蛍光体は、青色のＬＥＤ素子の発する青色の光を吸収して黄色の光を発する。黄色は、緑色と赤色とを含む色であり、青色の補色である。このため、白色ＬＥＤは、白い光を発する。 The white LED includes a blue LED element and a yellow phosphor. The yellow phosphor absorbs blue light emitted by the blue LED element and emits yellow light. Yellow is a color including green and red, and is a complementary color of blue. For this reason, white LED emits white light.
以下において、光源５は、ＬＥＤとして説明する。
Hereinafter, the
導光板７は、矩形形状をしている。光源５は、例えば、導光板７の短辺側の側面に対向して配置されている。
The
導光板７は、複数の光源５から出射された光線を入射する。そして、導光板７は、入射した光線を均一な面状の光に変換する。つまり、導光板７は、面光源として面状の光を出射する。なお、「面光源」とは、面から光を発する光源である。
The
反射型偏光フィルム１０ａは、輝度上昇フィルム９よりも表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に位置する。また、反射型偏光フィルム１０ａは、導光板７よりも表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に位置する。つまり、反射型偏光フィルム１０ａは、面状の光を入射する位置に配置されている。
The reflective
反射型偏光フィルム１０ａは、ある１つの方向に振動する光のみを透過して、他の方向に振動する光は反射する機能を有する。
The reflective
なお、一般的な偏光板は、ある１つの方向に振動する光のみを透過して、他の方向に振動する光を吸収する。反射型偏光フィルムとしては、例えば、米国の３Ｍ社の多層型のフィルムなどが知られている。 A general polarizing plate transmits only light that vibrates in one direction and absorbs light that vibrates in another direction. As the reflective polarizing film, for example, a 3M multilayer film of the United States is known.
しかし、最近では金属ナノワイヤグリッドを用いたものなどが新たに開発されている。ワイヤーグリッド偏光板は、基板上に金属材料を蒸着し、ナノメーターレベルでの微細エッチングによりワイヤー状のグリッドを形成した非吸収型偏光板である。有機材料を使用していないので、耐熱性及び耐光性に優れている。 However, recently, those using metal nanowire grids have been newly developed. A wire grid polarizing plate is a non-absorbing polarizing plate in which a metal material is deposited on a substrate and a wire-like grid is formed by fine etching at a nanometer level. Since no organic material is used, it has excellent heat resistance and light resistance.
反射シート６は、バックライト部２において最も背面側（−Ｚ軸方向）に位置する。導光板７は、反射シート６よりも表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に位置する。導光板７から出射される光のうちの一部は、背面側に出射される。反射シート６は、導光板７から背面側に出射された光を、表面１７ａ側に反射する機能を有する。つまり、反射シート６は、光を表面１７ａ側に集める機能を有する。
The
拡散フィルム８は、導光板７よりも表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に位置する。拡散フィルム８は、透過する光を拡散して、光の均一性を高める機能を有する。つまり、拡散フィルム８は、面状の光の均一性を向上させる。
The
輝度上昇フィルム９は、拡散フィルム８よりも表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に位置する。輝度上昇フィルム９は、導光板７の液晶セル部３側（＋Ｚ軸方向）に配置されている。
The
輝度上昇フィルム９は、光源５から照射された光を集光し、表面１７ａの正面側での輝度を上昇させる機能を有する。「正面」は、液晶表示装置１００の＋Ｚ軸方向側である。
The
これにより、表面１７ａの正面側での輝度を向上させることができる。「表面１７ａの正面側での輝度を上昇させる」とは、拡散フィルム８で拡散した光の進行方向を輝度上昇フィルム９の出射面に垂直な方向（＋Ｚ軸方向）に向けることである。つまり、輝度上昇フィルム９は、液晶表示装置１００の表面１７ａと対向した位置で映像を見た場合の映像の輝度を向上させる。
Thereby, the brightness | luminance in the front side of the
＜液晶セル部３＞
図２は液晶セル部３の構成図である。
<Liquid
FIG. 2 is a configuration diagram of the liquid
液晶セル部３は、例えば、偏光板１１ａ，１１ｂ、ガラス板１２ａ，１２ｂ、配向膜１６ａ，１６ｂ、透明電極１３、液晶層１４及びカラーフィルタ１５を備える。透明電極１３は、透明電極１３ａ及び透明電極１３ｂを備える。
The liquid
「配向」とは、一定方向に配列することである。実施の形態１では、配向は、液晶分子を一定方向に配列させることである。また、「配列」とは、並べることである。 “Orientation” means arranging in a certain direction. In the first embodiment, the alignment is alignment of liquid crystal molecules in a certain direction. Further, “array” means arranging.
偏光板１１ａは、液晶セル部３において最も背面側（−Ｚ軸方向）に位置する。ガラス板１２ａは、偏光板１１ａよりも表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に位置する。配向膜１６ａは、ガラス板１２ａよりも表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に位置する。透明電極１３ａは、配向膜１６ａの層に位置する。液晶層１４は、配向膜１６ａよりも表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に位置する。液晶層１４は、透明電極１３ａよりも表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に位置する。配向膜１６ｂは、液晶層１４よりも表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に位置する。透明電極１３ｂは、配向膜１６ｂよりも表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に位置する。カラーフィルタ１５は、透明電極１３ｂよりも表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に位置する。ガラス板１２ｂは、カラーフィルタ１５よりも表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に位置する。偏光板１１ｂは、ガラス板１２ｂよりも表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に位置する。偏光板１１ｂは、液晶セル部３において最も表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に位置する。
The
つまり、−Ｚ方向から＋Ｚ方向に向けて、偏光板１１ａ、ガラス板１２ａ、透明電極１３ａ、配向膜１６ａ、液晶層１４、配向膜１６ｂ、透明電極１３ｂ、カラーフィルタ１５、ガラス板１２ｂそして偏光板１１ｂの順番に配置されている。
That is, from the −Z direction to the + Z direction, the
なお、配向膜１６ａは、透明電極１３と同じ層に位置している。
The
配向膜１６は、溝を刻んだ膜である。配向膜１６ａと配向膜１６ｂとをまとめて、配向膜１６として説明する。
The alignment film 16 is a film having grooves. The
配向膜１６に液晶層１４の液晶分子を接触させると、液晶分子は溝に沿って並び方を変える。配向膜１６ａと配向膜１６ｂとを、溝の向きが９０度異なるように配置して液晶層１４を挟むと、液晶層１４の液晶分子は９０度ねじれて配列する。
When the liquid crystal molecules of the
図２では、配向膜１６ａの溝の方向と配向膜１６ｂの溝の方向とは、Ｘ−Ｙ平面上で９０度回転している。
In FIG. 2, the direction of the grooves of the
透明電極１３は、液晶層１４に電圧をかける。透明電極１３は、透明電極１３ａと透明電極１３ｂの間で電圧をかける。透明電極１３ａ及び透明電極１３ｂをまとめて、透明電極１３として説明する。
The
また、透明電極１３は、透明な材料で作製されている。そのため、透明電極１３は、光源５からの光を通すものである。なお、透明電極１３は、それ自体が透明でなくても、例えば、電極の幅が大変細いため、液晶表示装置１００を鑑賞する鑑賞者から見えない場合も含まれる。
The
偏光板１１は、上述のように、ある１つの方向に振動する光のみを透過して、他の方向に振動する光は吸収する。 As described above, the polarizing plate 11 transmits only light that vibrates in one direction and absorbs light that vibrates in the other direction.
偏光板１１ａの偏光方向は、偏光板１１ｂの偏光方向に対してＸ−Ｙ平面上で９０度回転している。
The polarization direction of the
具体的には、例えば、偏光板１１ａの偏光方向がＸ軸方向に偏光している場合には、偏光板１１ｂの偏光方向はＹ軸方向に偏光している。
Specifically, for example, when the polarization direction of the
なお、「偏光板」とは、特定方向に偏光した光に限って透過させる板である。 The “polarizing plate” is a plate that transmits only light polarized in a specific direction.
実施の形態１では、例えば、「Ｘ軸方向に偏光」とは、垂直偏光である。「Ｙ軸方向に偏光」とは、水平偏光である。 In the first embodiment, for example, “polarized light in the X-axis direction” is vertical polarized light. “Polarized in the Y-axis direction” is horizontal polarized light.
以下の説明において、例として、偏光板１１ａの偏光方向はＸ軸方向（垂直偏光）として、偏光板１１ｂの偏光方向はＹ軸方向（水平偏光）とする。
In the following description, as an example, the polarization direction of the
偏光板１１ａは、反射型偏光フィルム１０ａの表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向側）に配置されている。
The
偏光板１１ａは、反射型偏光フィルム１０ａと同じ偏光方向の光を透過する。つまり、偏光板１１ａの偏光方向は、反射型偏光フィルム１０ａの偏光方向と同じ方向である。
The
偏光板１１ａが垂直偏光であるならば、反射型偏光フィルム１０ａも垂直偏光である。このため、反射型偏光フィルム１０ａの偏光方向は、Ｘ軸方向（垂直偏光）として説明する。そして、偏光板１１ａも垂直偏光であるとして説明する。
If the
＜調光部４＞
調光部４は、反射型偏光フィルム１０ｂ、光吸収フィルム２４および調光フィルム１７を備える。
<Light control part 4>
The light control unit 4 includes a reflective
調光部４は、液晶セル部３が生成した画像光を透過する機能、減光する機能又は遮光する機能を有する。
The light control unit 4 has a function of transmitting image light generated by the liquid
「画像光」とは、画像情報を有する光のことである。「画像光」は、「映像光」ともよばれる。実施の形態１では、画像と映像とを同じ意味で使用している。また、実施の形態１において、静止画と動画とを区別する必要もない。
“Image light” refers to light having image information. “Image light” is also called “video light”. In
画像光は、液晶セル部３で作られる。そのため、液晶セル部３の＋Ｚ軸方向側の面が画像の表示面となる。しかし、液晶セル部３よりも＋Ｚ軸方向側に調光フィルム１７が配置されているため、液晶表示装置１００の表示面は、表面１７ａとなる。
The image light is produced by the liquid
「減光」とは、光の強さを減らすことである。つまり、液晶表示装置に表示される映像を暗くすることである。 “Dimming” means reducing the intensity of light. In other words, the image displayed on the liquid crystal display device is darkened.
反射型偏光フィルム１０ｂは、ある方向に振動する光のみを透過して、他の方向に振動する光を反射する機能を有する。
The reflective
反射型偏光フィルム１０ｂは、反射型偏光フィルム１０ａと同様のものである。
The reflective
反射型偏光フィルム１０ａは、バックライト部２の内部に配置されている。一方、反射型偏光フィルム１０ｂは、調光部４の内部に配置されている。
The reflective
反射型偏光フィルム１０ｂは、液晶セル部３よりも表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に位置する。また、反射型偏光フィルム１０ｂは、光吸収フィルム２４よりも背面側（−Ｚ軸方向）に位置する。
The reflective
光吸収フィルム２４は、反射型偏光フィルム１０ｂよりも表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に位置する。つまり、光反射型偏光フィルム１０ｂは、吸収層２４よりも背面側（−Ｚ軸方向）に位置する。
The
光吸収フィルム２４は、電圧の印加により特定の波長の光を吸収する。つまり、光吸収フィルム２４は、透過する光に色を付ける（着色する）ことができる。
The
図３及び図４は、光吸収フィルム２４の構造の一例を示した図である。
3 and 4 are diagrams showing an example of the structure of the
図３は、透明電極２８ａと透明電極２８ｂとの間に電圧が印加されている場合を示している。図４は、透明電極２８ａと透明電極２８ｂとの間に電圧が印加されていない場合を示している。
FIG. 3 shows a case where a voltage is applied between the
図３及び図４では、光吸収フィルム２４として、二色性色素を用いたゲストホスト型液晶を用いた例を示している。
3 and 4 show an example in which a guest-host type liquid crystal using a dichroic dye is used as the
図３では、スイッチＳ１は、電源Ｖ１と透明電極２８ａ，２８ｂとを繋げている。図４では、スイッチＳ１は、電源Ｖ１と透明電極２８ａ，２８ｂとの繋がりを切っている。
In Figure 3, the switch S 1, the power supply V 1 and the
光吸収フィルム２４は、例えば、液晶分子２５（ホスト）、二色性色素２６（ゲスト）、配向膜２７ａ，２７ｂ、透明電極２８ａ，２８ｂ及び保護フィルム２９ａ，２９ｂを備えている。
The
二色性色素２６（ゲスト）は、液晶分子２５（ホスト）に溶解している。つまり、液晶分子２５及び二色性色素２６は、液晶組成物２５０である。液晶組成物２５０は、母体となるホスト液晶（液晶分子２５）中にゲスト物質である多色性色素（二色性色素２６）を溶解させている。
The dichroic dye 26 (guest) is dissolved in the liquid crystal molecules 25 (host). That is, the
液晶組成物２５０は、配向膜２７ａと、配向膜２７ｂとで挟まれている。
The
また、液晶組成物２５０は、透明電極２８ａと、透明電極２８ｂとで挟まれている。
The
二色性色素２６は、アゾ系、アントラキノン系、キノフタロン系又はペリレン系などの色素である。色素の化学的性質によって、吸収ピーク波長が異なる。
The
配向膜２７ａ，２７ｂは、液晶分子２５の配向を揃える機能を有している。つまり、液晶セル部３の配向膜１６ａ，１６ｂと同様の機能を有する。
The
透明電極２８ａは、液晶組成物２５０の背面側（−Ｚ軸方向側）に配置されている。透明電極２８ｂは、液晶組成物２５０の表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向側）に配置されている。
The
透明電極２８ａの表面１７ａ側には、配向膜２７ａが備えられている。また、透明電極２８ｂの背面側には、配向膜２７ｂが備えられている。つまり、透明電極２８ａ，２８ｂの液晶組成物２５０側には、配向膜２７ａ，２７ｂが配置されている。
An
透明電極２８ａ，２８ｂは、液晶組成物２５０に対して電圧を印加する。
The
また、透明電極２８ａ，２８ｂは、透明な材料で作製されている。そのため、透明電極２８ａ，２８ｂは、光源５からの光を通す。
The
なお、透明電極２８ａ，２８ｂは、それ自体が透明でなくても良い。例えば、電極の幅が大変細いため、液晶表示装置１００を鑑賞する鑑賞者から見えない場合も含まれる。
The
保護フィルム２９ａは、透明電極２８ａの背面側（−Ｚ軸方向側）に配置されている。保護フィルム２９ｂは、透明電極２８ｂの表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向側）に配置されている。
The
保護フィルム２９ａ，２９ｂは、光吸収フィルム２４の内部を電気的に保護する。電気的な保護として、例えば、保護フィルム２９ａ，２９ｂは、透明で絶縁性を有する樹脂等で形成されている。
The
また、保護フィルム２９ａ，２９ｂは、光吸収フィルム２４の内部を物理的に保護する。物理的な保護として、樹脂は外部からの圧力に対する保護又は水分の浸入を防止することなどの役割がある。
The
制御部３０は、透明電極２８ａ，２８ｂへの電圧の印加および無印加を制御する。「無印加」とは、電圧を印加しないことである。
The
光吸収フィルム２４は、二色性色素２６の分子の配向を、電圧の印加又は無印加によって変化させることができる。光吸収フィルム２４は、二色性色素２６の分子の配向の変化によって、色の吸収率を変えることができる。
The
図３は、透明電極２８ａと透明電極２８ｂとの間に電圧が印加されている場合を示している。
FIG. 3 shows a case where a voltage is applied between the
図３の場合には、電界によるフレデリクス転移によって、液晶分子２５は透明電極２８ａ，２８ｂの面と垂直方向に配列する。つまり、電圧の印加により、液晶分子２５は透明電極２８ａ，２８ｂの面に対して垂直な方向を向く。
In the case of FIG. 3, the
また、図３に示したように、液晶分子２５のフレデリクス転移に伴い、二色性色素２６も液晶分子２５に沿って配向方向を変化させる。つまり、二色性色素２６も、透明電極２８ａ，２８ｂの面に対して垂直な方向を向く。
Further, as shown in FIG. 3, the
電圧を印加した状態では、二色性色素２６の配向膜２７ａへの投影面積は小さくなる。光が進行する領域に対する二色性色素２６の占める面積は小さくなる。つまり、光線の入射面側から見て、二色性色素２６の面積は小さくなる。このため、電圧を印加した状態では、二色性色素２６による特定波長の光の吸収は小さい。
When a voltage is applied, the projected area of the
図４は、透明電極２８ａと透明電極２８ｂとの間に電圧が印加されていない場合を示している。
FIG. 4 shows a case where no voltage is applied between the
図４の場合には、液晶分子２５および二色性色素２６は、配向膜２７ａ，２７ｂの状態にしたがって、配向膜２７ａ，２７ｂと平行な向きに配列する。つまり、電圧が印加されていない場合には、液晶分子２５および二色性色素２６は、配向膜２７ａ，２７ｂに対して平行な方向を向く。
In the case of FIG. 4, the
図４に示したように、電圧を印加しない状態では、二色性色素２６の配向膜２７ａへの投影面積は大きくなる。光が進行する領域に対する二色性色素２６の占める面積は大きくなる。つまり、光線の入射面側から見て、二色性色素２６の面積は大きくなる。このため、電圧を印加しない状態では、二色性色素２６による特定波長の光の吸収が大きくなる。
As shown in FIG. 4, when no voltage is applied, the projected area of the
図５は、電圧が印加されていない場合の波長Ｗ［ｎｍ］と光の吸収率Ａ［％］の関係を示した図である。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the wavelength W [nm] and the light absorption rate A [%] when no voltage is applied.
波長Ｗｐは、光の吸収率（光吸収率）の最も高くなる波長（吸収ピーク波長）である。光吸収フィルム２４に入射する光のうち、吸収ピーク波長Ｗｐの光の吸収率が最大となっている。
The wavelength Wp is a wavelength (absorption peak wavelength) at which the light absorption rate (light absorption rate) is highest. Among the light incident on the
図６は、電圧が印加されている場合の波長Ｗ［ｎｍ］と吸収率Ａ［％］の関係を示した図である。波長Ｗｐは、吸収ピーク波長である。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the wavelength W [nm] and the absorption rate A [%] when a voltage is applied. The wavelength Wp is an absorption peak wavelength.
図６に示す吸収ピーク波長Ｗｐの光吸収率は、図５に示す吸収ピーク波長Ｗｐの光吸収率よりも低くなっている。つまり、吸収ピーク波長Ｗｐの光の吸収が少ないため、光吸収フィルム２４から出射する光の着色の程度は低い。
The light absorption rate at the absorption peak wavelength Wp shown in FIG. 6 is lower than the light absorption rate at the absorption peak wavelength Wp shown in FIG. That is, since the absorption of the light having the absorption peak wavelength Wp is small, the degree of coloring of the light emitted from the
上述のように、光吸収フィルム２４は、電圧の印加および無印加を切り替えることにより、光吸収フィルム２４を透過する光に色を付けることができる。これは、図５で示したように、光吸収フィルム２４は、透過する光の一部の波長の光を吸収することで、透過する光に色を付けている。
As described above, the
図３および図４では、１つの吸収ピーク波長Ｗｐを有する二色性色素２６の例を示した。しかし、異なる吸収ピーク波長Ｗｐを有する複数の二色性色素２６を用いることによって、任意の色を得ることができる。つまり、複数の光吸収フィルム２４を組み合わせることで、異なる吸収ピーク波長Ｗｐの光を選択的に吸収できる。着色させたい色によって、二色性色素２６を選択することで、異なる色を得ることができる。
3 and 4 show examples of the
なお、光吸収フィルム２４は、本実施の形態１では二色性色素２６を用いたゲストホスト型液晶を用いた例を示した。しかし、電圧を印加することで、特定の波長Ｗの光の吸収率を変化させる特性を持つものであれば二色性色素２６以外のものを使ってもよい。
In addition, the
調光フィルム１７は、光吸収フィルム２４よりも表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に位置する。つまり、光吸収フィルム２４は、調光フィルム１７よりも背面側（−Ｚ軸方向）に位置する。
The
調光フィルム１７は、調光部４において最も表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に位置する。
The
調光フィルム１７は、調光フィルム１７の内部の電界を制御することにより、光の透過量を可変できる機能を有する。つまり、調光フィルム１７は、電圧の印加により光の透過量を変化させることができる。
The
例えば、調光フィルム１７は、液晶カプセル方式を採用することができる。
For example, the
「液晶カプセル」とは、液晶をカプセルの中に入れたものである。 A “liquid crystal capsule” is a liquid crystal in a capsule.
図７及び図８は、液晶カプセル方式の調光フィルム１７の構造の一例を示した図である。
7 and 8 are views showing an example of the structure of the liquid crystal capsule type
図７は、電圧が印加されていない場合の図である。図８は、電圧が印加されている場合の図である。 FIG. 7 is a diagram when no voltage is applied. FIG. 8 is a diagram when a voltage is applied.
図７では、スイッチＳ２は、電源Ｖ２と透明電極２０ａ，２０ｂとの繋がりを切っている。図８では、スイッチＳ２は、電源Ｖ２と透明電極２０ａ，２０ｂとを繋げている。
In Figure 7, the switch S 2, the power supply V 2 and the
液晶カプセル方式の調光フィルム１７は、ポリマーフィルム１９を、透明電極２０ａと透明電極２０ｂとで挟んだ構造になっている。
The liquid crystal capsule type
ポリマーフィルム１９は、液晶カプセル１８を含んでいる。液晶カプセル１８は、液晶分子を樹脂などのマイクロカプセルの中に入れたものである。
The
透明電極２０ａは、背面側（−Ｚ軸方向）に位置している。透明電極２０ｂは、表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に位置している。
The
なお、透明電極２０ａと透明電極２０ｂとは、背面側（−Ｚ軸方向）の保護フィルム２１ａと表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）の保護フィルム２１ｂとにより挟まれている。つまり、保護フィルム２１ａは、透明電極２０ａの背面側（−Ｚ軸方向）に位置している。また、保護フィルム２１ｂは、透明電極２０ｂの表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に位置している。
The
透明電極２０は、液晶カプセル１８に電圧をかける。透明電極２０ａ及び透明電極２０ｂをまとめて、透明電極２０として説明する。つまり、透明電極２０ａと透明電極２０ｂとの間に電圧をかける。
The transparent electrode 20 applies a voltage to the
また、透明電極２０は、透明な材料で作製されている。そのため、透明電極２０は、光源５からの光を通すものである。
The transparent electrode 20 is made of a transparent material. Therefore, the transparent electrode 20 allows light from the
なお、透明電極２０は、それ自体が透明でなくても、例えば電極の幅が大変細いため、液晶表示装置１００を鑑賞する鑑賞者から見えない場合も含まれる。
It should be noted that the transparent electrode 20 includes a case where the transparent electrode 20 is not transparent, but is not visible to a viewer who views the liquid
保護フィルム２１ａ，２１ｂは、調光フィルム１７の内部を電気的に保護する目的のものである。電気的な保護として、例えば、保護フィルム２１ａ，２１ｂは、透明で絶縁性を有する樹脂からなる。
The
また、保護フィルム２１ａ，２１ｂは、調光フィルム１７の内部を物理的に保護する目的のものである。物理的な保護として、樹脂は外部からの圧力に対する保護又は水分の浸入を防止することなどの役割がある。
The
図７は、透明電極２０ａと透明電極２０ｂとの間に電圧が印加されていない場合を示している。
FIG. 7 shows a case where no voltage is applied between the
図７の場合には、つまり電圧が無印加のときには、液晶カプセル１８の中の液晶分子の方向は定まらず、液晶分子はランダムに配列している。よって、ポリマーフィルム１９と液晶カプセル１８の中の液晶分子との屈折率の違い又は液晶カプセル１８の中の液晶分子の複屈折性により、光線の大部分は直進できず散乱する。「複屈折」とは、入射する光の方向によって異なる屈折率を持つという性質を言う。
In the case of FIG. 7, that is, when no voltage is applied, the direction of the liquid crystal molecules in the
図７では、調光フィルム１７に入射する光線として、外光２２を示している。
In FIG. 7,
図８は、透明電極２０ａと透明電極２０ｂとの間に電圧が印加されている場合を示している。
FIG. 8 shows a case where a voltage is applied between the
透明電極２０ａと透明電極２０ｂとの間に電位が印加されると、液晶カプセル１８の中の液晶分子は透明電極２０ａに対して垂直に配列される。このため、光線は散乱せずに直進できるようになる。つまり、調光フィルム１７は透明になる。
When a potential is applied between the
これにより、調光フィルム１７に入射する光線は直進する。光線は散乱せずに直進できる。つまり、外光２２は散乱せずに直進できるようになる。
Thereby, the light beam incident on the
図８では、調光フィルム１７に入射する光線として、外光２２を示している。
In FIG. 8,
なお、透明電極２０ａと透明電極２０ｂとの間に電圧を印加した状態では、制御部２３は、調光フィルム１７内の電界の状態を変化させることができる。つまり、制御部２３は、透明電極２０ａと透明電極２０ｂとの間の電圧の印加状態を連続的に変化させる。
In addition, the
＜筐体１＞
筐体１は、＋Ｚ軸方向から見て、矩形形状をしている。
<
The
サイドエッジ方式の場合には、例えば、筐体１の短辺側に複数の光源５が配置される。サイドエッジ方式は、例えば、複数の光源５を導光板７の短辺側の側面に対向して配置している。
In the case of the side edge method, for example, a plurality of
ここでは図示していないが、光源５は熱拡散作用を有する金属製の支持部材などで、筐体１に固定されている。「熱拡散作用」とは、熱が高温領域から低温領域に拡散する現象をいう。光源５を金属製の支持部材を用いて筐体１に固定することで、液晶表示装置１００は、光源５が発生する熱を効率よく放熱することができる。
Although not shown here, the
＜バックライト部２における面状の光の生成＞
導光板７は、光源５から出射された光線を導光板７の短辺側の側面から入射する。なお、表面１７ａと対向する面を背面とすると、側面は表面１７ａと背面とを繋ぐ面である。つまり、図１では、ＹＺ平面に平行な面及びＺＸ平面に平行な面である。
<Generation of planar light in the
The
導光板７は、背面側に配置されたプリズム構造を用いて、側面から入射した「線状の光」を「面状の光」に変換する。
The
導光板７は、例えば、面光源として光を主に表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に出射する。
For example, the
一般に、界面において光線は反射され、屈折され、散乱され又は吸収される。界面における光線の反射を「界面反射」と言う。 In general, light rays are reflected, refracted, scattered or absorbed at the interface. The reflection of light at the interface is called “interface reflection”.
界面反射などで一部の光線は導光板７から背面側（−Ｚ軸方向）に出射する。反射シート６は、背面側（−Ｚ軸方向）に出射した光線を反射し、表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に光の進行方向を向け直す。反射シート６は、光を反射して表面１７ａ側に集めるという機能を有する。つまり、反射シート６は、光を反射して正面側に集めるという機能を有する。
Some light beams are emitted from the
導光板７から表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に出射された光は、拡散フィルム８、輝度上昇フィルム９及び反射型偏光フィルム１０ａを透過して、液晶セル部３に入射する。
The light emitted from the
輝度上昇フィルム９を透過した光線は、反射型偏光フィルム１０ａに入る。
The light beam that has passed through the
反射型偏光フィルム１０ａは、ある１つの方向に振動する光のみを透過して、他の方向に振動する光は反射する。
The reflective
反射型偏光フィルム１０ａで反射された光線は、バックライト部２の内部で反射を繰り返す。バックライト部２の内部での反射により、反射型偏光フィルム１０ａで反射した光線は、偏光方向が変化して、反射型偏光フィルム１０ａを透過する。
The light beam reflected by the reflective
＜液晶セル部３を透過する際の光線の挙動＞
バックライト部２の内部の反射型偏光フィルム１０ａを透過した光線は、液晶セル部３の偏光板１１ａも透過する。なぜなら、偏光方向（垂直偏光）が同じであるからである。
<Behavior of light rays through the liquid
The light beam that has passed through the reflective
偏光板１１ａを透過した光線は、液晶層１４の液晶分子の配向に沿って進む。
The light beam transmitted through the
まず、液晶セル部３がＴＮ型（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ ｍｏｄｅ、ねじれネマティック型）液晶である場合について示す。
First, the case where the liquid
ＴＮ型液晶は、電圧が無印加の状態で、液晶分子の配向がＸ−Ｙ平面上で９０度ねじれるように、液晶分子を配列する。つまり、液晶分子の配向は、例えば、液晶セル部３の−Ｚ軸方向側ではＹ軸方向であり、液晶セル部３の＋Ｚ軸方向側ではＸ軸方向である。
In the TN type liquid crystal, liquid crystal molecules are aligned so that the alignment of the liquid crystal molecules is twisted 90 degrees on the XY plane in the state where no voltage is applied. That is, the orientation of the liquid crystal molecules is, for example, the Y-axis direction on the −Z-axis direction side of the liquid
垂直偏光の光は、水平配向の液晶層を透過できる。また、水平偏光の光は、垂直配向の液晶層を透過できる。 Vertically polarized light can pass through a horizontally aligned liquid crystal layer. Also, horizontally polarized light can be transmitted through the vertically aligned liquid crystal layer.
まず、透明電極１３に電圧が印加されていない場合について説明する。
First, a case where no voltage is applied to the
透明電極１３に電圧が印加されていない場合には、液晶層１４の−Ｚ軸方向側の液晶分子の配向は、偏光板１１ａの偏光方向（Ｘ軸偏光）に対してＸ−Ｙ平面上で９０度回転した状態（Ｙ軸方向）になっている。また、液晶層１４の＋Ｚ軸方向側の液晶分子の配向は偏光板１１ｂの偏光方向（Ｙ軸偏光）に対してＸ−Ｙ平面上で９０度回転した状態（Ｘ軸方向）になっている。
When no voltage is applied to the
つまり、液晶層１４の中で、液晶分子の配向は水平方向（Ｙ軸方向）から垂直方向（Ｘ軸方向）にＸ−Ｙ平面上で９０度回転した状態になっている。
That is, in the
−Ｚ軸方向側から＋Ｚ軸方向側に液晶層１４の液晶分子の配向に沿って進んだ光線の偏光方向は、液晶層１４内を進むにつれてＸ−Ｙ平面上で９０度回転する。つまり、液晶層１４に−Ｚ軸方向側から入射したＸ軸偏光の光線は、液晶層１４の＋Ｚ軸方向側から出射する際には、Ｙ軸偏光の光線となっている。
The polarization direction of the light beam traveling along the alignment of the liquid crystal molecules of the
上述のように、偏光板１１ｂの偏光方向はＹ軸方向（水平偏光）である。そして、液晶層１４の配向に沿って進んだ光線の偏光方向は、Ｙ軸方向である。このため、液晶層１４の配向に沿って進んだ光線は、調光部４側の偏光板１１ｂを透過することができる。
As described above, the polarization direction of the
次に、透明電極１３に電圧が印加されている場合について説明する。
Next, a case where a voltage is applied to the
透明電極１３に電圧が印加されている場合には、液晶層１４の液晶分子と光との間のねじれが取れる。つまり、液晶層１４の液晶分子がＸ−Ｙ平面上で９０度回転した状態ではなくなる。
When a voltage is applied to the
液晶層１４の液晶分子の配向はＺ軸方向に変わる。つまり、保護フィルム２１ａから見て、液晶分子の投影面積は小さくなる。光が進行する領域に対する液晶分子の占める面積は小さくなる。
The alignment of the liquid crystal molecules in the
このため、−Ｚ軸方向側から液晶層１４に入射した光線は、液晶分子の小さな面積の部分にしか当たらないため、光の振動方向はほとんど変化しない。つまり、−Ｚ軸方向側から液晶層１４に入射した光線は、液晶層１４内を進んでも偏光方向が回転しない。
For this reason, since the light beam incident on the
このため、光線は、偏光板１１ｂ（Ｙ軸方向の偏光）を透過することができない。偏光板１１ｂは、偏光板１１ａ（Ｘ軸方向の偏光）に対してＸ−Ｙ平面上で９０度回転して配置されている。
For this reason, the light beam cannot pass through the
次に、例えば、液晶セル部がＶＡ型（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｍｏｄｅ、垂直配向型）液晶である場合について示す。 Next, for example, a case where the liquid crystal cell portion is a VA type (Vertical Alignment Mode, vertical alignment type) liquid crystal will be described.
ＶＡ型液晶は、負の誘電率を持った液晶分子と垂直配向膜とを組み合わせている。これにより、電圧が無印加の状態では、液晶分子は偏光板１１ａ，１１ｂに対して垂直（Ｚ軸方向）に配置されている。
The VA type liquid crystal is a combination of a liquid crystal molecule having a negative dielectric constant and a vertical alignment film. Thus, in a state where no voltage is applied, the liquid crystal molecules are arranged perpendicularly (Z-axis direction) to the
まず、透明電極１３に電圧が印加されていない場合について説明する。
First, a case where no voltage is applied to the
透明電極１３に電圧が印加されていない場合には、液晶層１４の液晶分子は配向膜１６ａ，１６ｂに対して垂直に配列している。つまり、液晶分子は、偏光板１１ａ，１１ｂに対して垂直な方向（Ｚ軸方向）を向いている。光が進行する領域に対する液晶分子の占める面積は小さくなる。
When no voltage is applied to the
このとき、配向膜１６ａ，１６ｂに入射した光線は、液晶分子の小さな面積の部分にしか当たらないため、光の振動方向はほとんど変化しない。このため、光は液晶層１４内をそのまま進んで行き、調光部４側に位置する偏光板１１ｂを透過することができない。
At this time, since the light beam incident on the
つまり、光線は振動方向を変えずに液晶層１４内を進行して偏光板１１ｂに到達する。このため、光線は偏光板１１ｂを透過することができない。
That is, the light beam travels in the
次に、透明電極１３に電圧が印加されている場合について説明する。
Next, a case where a voltage is applied to the
透明電極１３に電圧が印加されている場合には、液晶層１４の液晶分子は配向膜１６ａ，１６ｂに対して平行に配列している。つまり、液晶分子は配向膜１６ａ，１６ｂに対して寝ている。なお、「寝ている」とは、横になっていくことである。
When a voltage is applied to the
その結果、光が進行する領域に対する液晶分子の占める面積は大きくなる。そして、液晶の複屈折の影響により光の振動方向が変化する。このため、光線は、偏光板１１ｂを透過する。偏光板１１ｂは、偏光板１１ａに対して偏光方向がＸ−Ｙ平面上で９０度異なる
As a result, the area occupied by liquid crystal molecules with respect to the region where light travels increases. Then, the vibration direction of light changes due to the influence of the birefringence of the liquid crystal. For this reason, a light ray permeate | transmits the
なお、図２に示す液晶セル部３にＩＰＳ型液晶又はＯＣＢ型液晶などを用いても良い。ＩＰＳ型液晶は、透明電極１３が液晶層１４の片側だけに配置され、電圧の印加の有無により液晶分子の並びが表面１７ａに対して平行に回転することが特徴である。ＯＣＢ型液晶は、電圧を印加していないときに液晶が弓状に配置することが特徴である。
Note that an IPS liquid crystal or OCB liquid crystal may be used for the liquid
＜調光部４における映像を表示している場合の光線の挙動＞
まず、液晶セル部３を透過した光線（画像光）について説明する。つまり、観察者が液晶表示装置１００で映像を観ている場合である。
<Behavior of light when displaying image in light control unit 4>
First, a light beam (image light) transmitted through the liquid
液晶セル部３によって形成される映像を観察者に提示する場合には、調光フィルム１７に電圧を印加する。また、光吸収フィルム２４にも電圧を印加する。
When an image formed by the liquid
上述のように、液晶セル部３から発せられる映像光のうち、液晶セル部３の表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向側）の偏光板１１ｂを通過する光線は、例えば、Ｙ軸方向（水平偏光）に振動している。
As described above, of the image light emitted from the liquid
液晶セル部３を透過した光線は、調光部４に入射する。
The light beam transmitted through the liquid
反射型偏光フィルム１０ａ，１０ｂは、偏光方向が合致しない光線を吸収せずに反射する特性を有している。
The reflective
偏光板１１ｂは、液晶セル部３の調光部４側に位置している。
The
反射型偏光フィルム１０ｂの偏光方向は、偏光板１１ｂの偏光方向と一致している。偏光板１１ｂの偏光方向は、水平方向（Ｙ軸方向）である。反射型偏光フィルム１０ｂの偏光方向は、水平方向（Ｙ軸方向）である。
The polarization direction of the reflective
偏光板１１ｂを透過する光線は、水平偏光の光線である。つまり、液晶セル部３を透過して反射型偏光フィルム１０ｂに入射した光線は、水平方向（Ｙ軸方向）に偏光されている。
The light beam transmitted through the
液晶セル部３を透過し、反射型偏光フィルム１０ｂに入射した光線は、反射型偏光フィルム１０ｂで反射されることなく透過する。反射型偏光フィルム１０ｂの偏光方向は偏光板１１ｂと同じであるため、液晶セル部３から出射した光線は、損失することが無く反射型偏光フィルム１０ｂを透過する。
Light rays that have passed through the liquid
なお、光の挙動を平易に説明するために「損失することが無く」と示しているが、実際は「損失が少ない（低損失）」である。以下においても同様である。 In order to explain the behavior of light in a simple manner, “no loss” is shown, but in reality, “loss is low (low loss)”. The same applies to the following.
反射型偏光フィルム１０ｂを透過した光線は、光吸収フィルム２４を透過する。
The light beam that has passed through the reflective
光吸収フィルム２４では、電圧の印加により二色性色素が配向膜と垂直方向に配列する。このため、光吸収フィルム２４は、光に色を付けること無く、光線を透過させる。
In the light-absorbing
また、光吸収フィルム２４を透過した光線は、調光フィルム１７を透過する。
Further, the light beam that has passed through the
調光フィルム１７は、電圧の印加により、液晶カプセル１８中の液晶分子が透明電極２０ａに対して垂直に配列する。このため、調光フィルム１７は透明な状態になる。
The
そして、調光フィルム１７を透過した光線は、観察者に映像として提示される。
And the light ray which permeate | transmitted the
つまり、液晶セル部３から発せられる映像光は、そのままの状態で観察者に到達することができる。
That is, the image light emitted from the liquid
液晶セル部３から発せられる映像光は、反射型偏光フィルム１０ｂ、光吸収フィルム２４及び調光フィルム１７で、光の損失を受けることなく観察者に到達する。「光の損失」とは、各構成要素が積極的に発生させる光の損失のことである。以下において「光損失」とよぶ。
The image light emitted from the liquid
なお、光の挙動を平易に説明するために「光の損失を受けることなく」と示しているが、実際は「損失が少ない（低損失）」である。以下においても同様である。 In addition, in order to explain the behavior of light in a simple manner, “without loss of light” is shown, but in reality, “loss is low (low loss)”. The same applies to the following.
図８に示すように、調光フィルム１７の透明電極２０ａと透明電極２０ｂとの間に電圧が印加されている場合には、調光部４においては、多くの光が調光フィルム１７を透過できる。通常、平行光線が調光フィルム１７を透過する透過率は、７０パーセント以上となる。
As shown in FIG. 8, when a voltage is applied between the
この透過率は、後述するハーフミラーの透過率に対して十分大きい。ハーフミラーの透過率は、約５０％である。なお、「ハーフミラー」とは、入射する光の一部を反射し、一部を透過する鏡のうち、反射光の光量と透過光の光量とがほぼ同じものを指す。 This transmittance is sufficiently larger than the transmittance of a half mirror described later. The transmittance of the half mirror is about 50%. The “half mirror” refers to a mirror that reflects a part of incident light and transmits a part of the incident light, and has substantially the same amount of reflected light and transmitted light.
このため、調光部４での輝度の低下を最小限に抑えることが可能である。 For this reason, it is possible to minimize a decrease in luminance in the light control unit 4.
次に、観察者が液晶表示装置１００を観ている場合の外光２２について説明する。
Next, the
まず、調光フィルム１７の液晶カプセル１８に電圧をかけている場合について説明する。つまり、映像を観察者に提示する場合である。例えば、観察者が液晶表示装置１００を観ている場合である。
First, a case where a voltage is applied to the
外光２２は散乱せずに直進できるようになる。調光フィルム１７は透明な状態である。これにより、外光２２は散乱せずに直進できる。つまり、液晶表示装置１００に入射する外光２２は、調光フィルム１７をそのまま透過する。
The
調光フィルム１７を透過した光線は、次に、光吸収フィルム２４に到達する。光吸収フィルム２４も、光に色を付けることなく、光を透過させる。このため、外光２２は、光損失を受けることなく、反射型偏光フィルム１０ｂに到達する。
The light beam that has passed through the
反射型偏光フィルム１０ａ，１０ｂは、１つの方向に振動する光を透過して、他の方向に振動する光を反射する。このため、反射型偏光フィルム１０ｂに到達した外光２２は、その一部が反射され、光吸収フィルム２４および調光フィルム１７を再び透過して観察者に到達する。
The reflective
このように、調光フィルム１７、光吸収フィルム２４及び反射型偏光フィルム１０ｂの構成によって、液晶セル部３で形成された映像を観察者に提示する場合に、調光フィルム１７に到達した外光２２の反射を低減することが可能となる。
As described above, when the image formed in the liquid
＜調光部４における映像を表示していない場合の光線の挙動＞
次に、調光フィルム１７の液晶カプセル１８に電圧をかけていない場合について説明する。例えば、観察者が液晶表示装置１００で映像を観ていない場合である。
<Behavior of light when no image is displayed in the light control unit 4>
Next, a case where no voltage is applied to the
観察者が液晶表示装置１００で映像を観ていない場合には、光源５は非点灯状態になる。つまり、光源５は点灯していない。
When the observer is not watching the video on the liquid
このため、液晶セル部３を通過して表面１７ａ側に透過する光は無い。
For this reason, there is no light passing through the liquid
以下においては、外光２２について説明する。
Hereinafter, the
この場合には、調光フィルム１７に電圧を印加しない。また、光吸収フィルム２４に電圧を印加しない。つまり、調光フィルム１７および光吸収フィルム２４の双方共に電圧を印加しない。
In this case, no voltage is applied to the
調光フィルム１７は、電圧が印加されない状態では、図７に示すように、外光２２の大部分を散乱させる。
The
ただし、外光２２の一部は、調光フィルム１７を透過する。調光フィルム１７を透過した光線は、光吸収フィルム２４に到達する。
However, part of the external light 22 passes through the
光吸収フィルム２４にも電圧は印加されていない。
No voltage is applied to the
図５に示すように、電圧が印加されていない場合には、光吸収フィルム２４は吸収ピーク波長Ｗｐの光を吸収する。
As shown in FIG. 5, when no voltage is applied, the
このため、光吸収フィルム２４に入射した光のうち特定の波長（吸収ピーク波長Ｗｐ）の光は、光吸収フィルム２４で吸収される。光吸収フィルム２４で吸収されない波長の光は、光吸収フィルム２４を透過する。すなわち、光は、光吸収フィルム２４を透過する際に、着色される。
For this reason, light having a specific wavelength (absorption peak wavelength Wp) among the light incident on the
なお、「特定の波長」は、二色性色素２６（ゲスト）の選択することで設定することができる。 The “specific wavelength” can be set by selecting the dichroic dye 26 (guest).
光吸収フィルム２４を透過する際に着色された光線は、反射型偏光フィルム１０ｂに到達する。
The light rays colored when passing through the
反射型偏光フィルム１０ｂは、例えば、水平方向に振動する光（水平偏光）を透過する。そして、反射型偏光フィルム１０ｂは、水平方向以外の方向に振動する光を反射する。
The reflective
反射型偏光フィルム１０ｂに到達した着色された外光２２は、偏光方向が定まっていない。このため、反射型偏光フィルム１０ｂに到達した着色された外光２２は、その一部が反射される。そして、反射型偏光フィルム１０ｂに到達した着色された外光２２は、光吸収フィルム２４および調光フィルム１７を再び透過して観察者に到達する。
The colored outside
一般的に、映像を観ていない場合には、液晶表示装置の表示面は黒い色をしている。つまり、液晶セル部３の表面１７ａの色は、一般的に黒い。
Generally, when a video is not being viewed, the display surface of the liquid crystal display device is black. That is, the color of the
これは、表面１７ａ側に配置されている偏光板１１ｂの偏光素子が、特定の偏光方向以外の光を吸収するからである。偏光素子は、例えば、ヨウ素分子である。
This is because the polarizing element of the
よって、光吸収フィルム２４を配置せずに、液晶セル部３の表面１７ａ側に調光フィルム１７を配置すると、調光フィルム１７を透過した外光２２の一部が、液晶セル部３の表面に配置されている偏光板１１ｂで吸収される。このため、調光フィルム１７は暗い乳白色に見える。
Therefore, when the
偏光板１１ｂは、例えば、Ｙ軸方向（水平方向）に振動する光のみを透過させて、他の方向に振動する光は吸収する。これに対して、反射型偏光フィルム１０ｂは、Ｙ軸方向（水平方向）に振動する光のみを透過させて、他の方向に振動する光は反射する。
For example, the
つまり、液晶表示装置１００の正面側から観て、偏光板１１ｂは黒っぽく見えるのに対して、反射型偏光フィルム１０ｂは白く見える。
That is, when viewed from the front side of the liquid
調光フィルム１７と液晶セル部３との間に、光吸収フィルム２４及び反射型偏光フィルム１０ｂを配置する。
Between the
この構成では、外光２２の一部は調光フィルム１７の特性により散乱する。つまり、外光２２の一部は調光フィルム１７の中を直進できない。
In this configuration, part of the
また、調光フィルム１７を透過した外光２２の一部は、光吸収フィルム２４を透過することで着色された光となる。
Further, a part of the
光吸収フィルム２４を透過した光線の一部は、反射型偏光フィルム１０ｂで反射される。
A part of the light beam transmitted through the
これらの散乱と反射とにより、液晶表示装置１００の表示画面（表面１７ａ）は光吸収フィルム２４の吸収ピーク波長Ｗｐに応じた色に見える。
Due to these scattering and reflection, the display screen (surface 17 a) of the liquid
上述のように、液晶セル部３に映像を表示させる場合には、調光フィルム１７に電圧を印加させ透明にすれば、通常通り映像を表示させることが可能である。
As described above, when displaying an image on the liquid
一方、液晶セル部に映像を表示させない場合には、調光フィルム１７および光吸収フィルム２４に電圧を印加させないことで、表面１７ａを着色することができる。
On the other hand, when an image is not displayed on the liquid crystal cell portion, the
表面１７ａの色は、光吸収フィルム２４に用いる二色性色素（ゲスト）２６等の性質によって決定される。「液晶セル部に映像を表示させない場合」とは、例えば、液晶表示装置１００を使用しない場合である。
The color of the
上述の結果として、大きな表示画面（表面１７ａ）の液晶表示装置１００を部屋に配置する場合において、液晶表示装置１００を使用していないときの存在感を減らし、インテリアとの調和を得ることが可能になる。
As a result of the above, in the case where the liquid
また、調光部４での光の損失が少ないので、バックライト部２の光量を従来に比べて抑えることができる。
Moreover, since the light loss in the light control part 4 is small, the light quantity of the
例えば、液晶表示装置の前にハーフミラーなどを配置し、液晶表示装置が表示されていないときは鏡とすることで、映像を表示していない時に黒い表示画面となることを避ける液晶表示装置も開発されている。 For example, there is a liquid crystal display device in which a half mirror or the like is arranged in front of the liquid crystal display device, and a mirror is used when the liquid crystal display device is not displayed to avoid a black display screen when no image is displayed. Has been developed.
しかし、その場合には、ハーフミラーの透過率が低いために、所望の輝度を得るためにはバックライトの光量を多くする必要がある。ここで、「所望の輝度」とは、映像を鑑賞するために必要な輝度のことである。 However, in this case, since the transmittance of the half mirror is low, it is necessary to increase the amount of light of the backlight in order to obtain a desired luminance. Here, the “desired luminance” is a luminance necessary for viewing an image.
本発明において、調光フィルム１７は、液晶表示装置１００を表示させない条件の下では色の付いた面に見える。また、調光フィルム１７は、液晶表示装置１００を表示させる条件の下では透明に見える。
In the present invention, the
省電力の観点において、バックライト部２の光量の増加を抑えた本発明の液晶表示装置１００の方が優位である。
From the viewpoint of power saving, the liquid
また、液晶表示装置を使用していないときに鏡となる方式の場合には、液晶表示装置が大画面になると、大きな鏡になるため、設置する場所が制限される。インテリアデザインの観点においても、液晶表示装置を使用していないときに表示画面を例えば、壁の色と同じ色にできる液晶表示装置１００の方が、ハーフミラーを配置した液晶表示装置よりも好ましい。
In addition, in the case of a system that is a mirror when the liquid crystal display device is not used, when the liquid crystal display device has a large screen, it becomes a large mirror, so that the installation location is limited. Also from the viewpoint of interior design, when the liquid crystal display device is not used, the liquid
なお、本実施の形態１では、偏光板１１ｂと反射型偏光フィルム１０ｂとを用いる構成で説明をした。これは、液晶セル部３が一つの部品として取り扱われることが多く、新たに反射型偏光フィルム１０ｂを追加する構成が比較的実現しやすいためである。
In the first embodiment, the configuration using the
しかし、偏光板１１ｂを用いず、代わりに反射型偏光フィルム１０ｂをガラス板１２ｂの表面１７ａ側（＋Ｚ軸方向）に配置してもよい。
However, instead of using the
この場合には、反射型偏光フィルム１０ｂの偏光方向は、液晶層１４の液晶分子の配向方向と偏光板１１ａの偏光方向とで決まる。例えば、ＶＡ型液晶の場合には、反射型偏光フィルム１０ｂの偏光方向は、偏光板１１ａの偏光方向に対してＸＹ平面上で直角を成せばよい。
In this case, the polarization direction of the reflective
つまり、映像を表示する際に、液晶層１４から反射型偏光フィルム１０ｂに向けて出射する光の偏光方向が反射型偏光フィルム１０ｂの偏光方向と一致していれば良い。これにより、映像を表示する際の光は、損失することなく反射型偏光フィルム１０ｂを透過することができる。偏光方向が一致していない場合には、映像を表示する光（画像光）の一部は、反射型偏光フィルム１０ｂを透過できず、映像が暗くなってしまう。
That is, when displaying an image, the polarization direction of the light emitted from the
偏光板１１ｂの代わりに反射型偏光フィルム１０ｂを用いることで、部品点数を低減できる。そして、組立性を改善できる。そして、製造コストを低減できる。また、光学部品が少なくなるので、光の吸収又は光の散乱による光の損失が減る。そして、省エネの効果が得られる。大きな画面の液晶表示装置を部屋に配置する場合において、液晶表示装置を使用していないときの存在感を減らし、インテリアとの調和を得ることが可能になる。
By using the reflective
実施の形態１では、液晶セル部材３を、液晶セル部３として説明した。
In the first embodiment, the liquid
また、実施の形態１では、調光部材１７を、調光フィルム１７として説明した。しかし、調光部材１７は、必ずしもフィルムである必要は無い。調光部材１７は、例えば、板状の部材であっても構わない。
In the first embodiment, the
また、実施の形態１では、反射型偏光部材１０ｂを、反射型偏光フィルム１０ｂとして説明した。しかし、反射型偏光部材１０ｂは、必ずしもフィルムである必要は無い。反射型偏光部材１０ｂは、例えば、板状の部材であっても構わない。
Moreover, in
液晶表示装置１００は、液晶セル部３、調光板１７、反射型偏光板１０ｂ、光吸収板２４及びバックライト部２を備える。
The liquid
液晶セル部３は、第１の電圧が印加されることで液晶分子の配向を変化させる液晶層１４及び光の出射面に配置された偏光板１１ｂを備える。
The liquid
調光板１７は、液晶セル部３の表面１７ａ側に配置され、第２の電圧が印加されることで光の透過率を変化させる。
The
反射型偏光板１０ｂは、調光板１７と液晶セル部３との間に配置され、特定の偏光光を透過して、他の光を反射する。
The reflective
光吸収板２４は、調光板１７と反射型偏光板１０ｂとの間に配置され、第３の電圧が印加されることで特定の波長の光を吸収する。
The
バックライト部２は、液晶セル部３の背面側に配置され、液晶セル部３に光を照射する。
The
液晶層１４から反射型偏光板１０ｂに入射する光の偏光方向は、反射型偏光板１０ｂが透過する光の偏光方向と同じである。
The polarization direction of light incident on the reflective
調光板１７には、バックライト部２が点灯している場合の光の透過率が、バックライト部２が消灯している場合の光の透過率より高くなるように第２の電圧が印加される。
A second voltage is applied to the
光吸収板２４には、バックライト部２が点灯している場合の光の吸収率が、バックライト部２が消灯している場合の光の吸収率よりも低くなるように第３の電圧が印加される。
A third voltage is applied to the
光吸収板２４は、二色性色素を用いたゲストホスト型液晶２５０を備える。
The
バックライト部２が点灯している場合には、調光板１７の光の透過率を高くして、ゲストホスト型液晶層２５０の光の吸収率を低くする。
When the
バックライト部２が消灯している場合には、調光板１７の光の透過率を低くして、ゲストホスト型液晶層２５０の光の吸収率が高くする。
When the
調光板１７は、内部に液晶を含んだカプセルを電極で挟んだ構成である。
The
なお、以上のように本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限るものではない。 In addition, although embodiment of this invention was described as mentioned above, this invention is not limited to these embodiment.
１ 筐体、 ２ バックライト部、 ３ 液晶セル部、 ４ 調光部、 ５ 光源、 ６ 反射シート、 ７ 導光板、 ８ 拡散フィルム、 ９ 輝度上昇フィルム、 １０ 反射型偏光フィルム、 １１ 偏光板、 １２ ガラス板、 １３ 透明電極、 １４ 液晶層、 １５ カラーフィルタ、 １６, ２７ 配向膜、 １７ 調光フィルム、 １７ａ 表面、 １８ 液晶カプセル、 １９ ポリマーフィルム、 ２０，２８ 透明電極、 ２１，２９ 保護フィルム、 ２２ 外光、 ２３，３０ 制御部、２４ 光吸収層、２５ 液晶分子、 ２６ 二色性色素、 ２５０ 液晶組成物、 Ｓ１，Ｓ２ スイッチ、 Ｖ１，Ｖ２ 電源、 Ａ 光吸収率、 Ｗ 波長、 Ｗｐ 吸収ピーク波長。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記液晶セル部の表面側に配置され、第２の電圧が印加されることで光の透過率を変化させる調光板と、
前記調光板と前記液晶セル部との間に配置され、特定の偏光光を透過して、他の光を反射する反射型偏光板と、
前記調光板と前記反射型偏光板との間に配置され、第３の電圧が印加されることで特定の波長の光を吸収する光吸収板と、
前記液晶セル部の背面側に配置され、前記液晶セル部に光を照射するバックライト部と
を備え、
前記液晶層から前記反射型偏光板に入射する光の偏光方向は、前記反射型偏光板が透過する光の偏光方向と同じであり、
前記調光板には、前記バックライト部が点灯している場合の光の透過率が、前記バックライト部が消灯している場合の光の透過率より高くなるように前記第２の電圧が印加され、
前記光吸収板には、前記バックライト部が点灯している場合の光の吸収率が、前記バックライト部が消灯している場合の光の吸収率よりも低くなるように前記第３の電圧が印加される液晶表示装置。 A liquid crystal cell unit comprising a liquid crystal layer that changes the orientation of liquid crystal molecules by applying a first voltage and a polarizing plate disposed on a light exit surface;
A light control plate that is disposed on the surface side of the liquid crystal cell unit and changes a light transmittance by applying a second voltage;
A reflective polarizing plate that is disposed between the light control plate and the liquid crystal cell unit, transmits specific polarized light, and reflects other light;
A light absorbing plate that is disposed between the light control plate and the reflective polarizing plate and absorbs light of a specific wavelength by applying a third voltage;
A backlight unit disposed on the back side of the liquid crystal cell unit and irradiating the liquid crystal cell unit with light;
The polarization direction of light incident on the reflective polarizing plate from the liquid crystal layer is the same as the polarization direction of light transmitted through the reflective polarizing plate,
The dimming plate has the second voltage so that the light transmittance when the backlight portion is turned on is higher than the light transmittance when the backlight portion is turned off. Applied,
The light absorption plate has the third voltage so that the light absorption rate when the backlight unit is turned on is lower than the light absorption rate when the backlight unit is turned off. A liquid crystal display device to which is applied.
前記バックライト部が消灯している場合には、前記調光板の光の透過率を低くして、前記ゲストホスト型液晶層の光の吸収率が高くする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。 When the backlight portion is lit, increase the light transmittance of the light control plate, reduce the light absorption rate of the guest-host type liquid crystal layer,
3. The liquid crystal according to claim 1, wherein when the backlight unit is turned off, the light transmittance of the light control plate is lowered and the light absorptance of the guest-host type liquid crystal layer is increased. Display device.
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|---|---|---|---|---|
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