JPH06230367A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】広い範囲で表示輝度を変化させることができ、
かつ、熱による画像劣化を生じにくい車両搭載に適した
液晶表示装置を提供する。 【構成】パネルの両側に偏光板が配置された画像表示用
液晶パネルと、前記画像表示用液晶パネルを照明するた
めの光源とを有する液晶表示装置において、上記画像表
示用液晶パネルと上記光源の間に、光入射側に偏光板が
配置された透過型液晶パネルを有する調光用パネルを備
え、該調光用パネルの偏光板が、二色性色素を有する染
料系偏光板であることを特徴とする液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に係り、
特に、広い範囲で表示輝度を変化させることができ、か
つ、熱による画像劣化が生じにくい、車両搭載に適した
液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶表示装置は、図７に示すよう
に、光源４からでた光の直交する２つの成分（Ｐ波とＳ
波）のうち、いずれか一方だけが、偏光板２を通過す
る。偏光板２を通過した光は液晶パネル１に入る。前記
液晶パネル１は、多数の画素を有するマトリクス表示パ
ネルである。前記偏光板２を通過した光は、前記液晶パ
ネル１の各画素ごとに偏光方向を調節されて偏光板３に
入る。前記偏光板３は、前記液晶パネル１の各画素ごと
に偏光方向を調節された光のうち、偏光板３と偏光方向
が一致する光だけを通過させ、これによって画像が表示
される。なお、Ｍは、観測の方向を示す。

【０００３】近年、このような構成の液晶表示装置を、
戸外や車両に搭載して使用する機会が増加している。そ
のため、昼間は外光（太陽光）の下でも見やすいよう
に、表示画像を明るくすると共に、夜間には眩しくない
ように、昼間の明るさの数％程度まで表示画像の明るさ
を減らすことが要求される。

【０００４】従来の表示画像の明るさを調整する液晶表
示装置としては、例えば特開平２−３０９３１６号公報
に記載の液晶ディスプレイ装置が提案されている。この
装置は、外光の光強度に対応して光源の駆動回路を制御
し、光源の輝度を調節することにより、表示輝度を変化
させるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】通常、液晶表示装置の
光源として、最も一般的には、蛍光管が用いられてい
る。蛍光管の輝度調節は、蛍光管に流れる電流を調節す
ることで行われる。しかし、蛍光管の明るさを減らすた
め蛍光管の電流を減らしていくと、電流がある程度少な
くなったところで蛍光管は点灯しなくなる。一般には、
蛍光管の安定調光限界は、最大輝度（１００％）に対し
て３０％〜４０％程度である。

【０００６】したがって、特開平２−３０９３１６号公
報に記載の光源の輝度を調整する方法を、蛍光管を光源
とする液晶表示装置に適用した場合、調光範囲は、最大
輝度（１００％）に対して３０％〜４０％程度となる。
車両搭載時や外光下では、最大輝度の数％まで減光が要
求されるので、蛍光管での輝度調節では十分な減光は得
られない。

【０００７】そこで、本発明は、広い範囲で表示輝度を
変化させることができ、かつ、熱による画像劣化を生じ
にくい車両搭載に適した液晶表示装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】偏光板を用いた画像表示
用パネルは、その液晶層内では偏光板を通過した一方向
の偏波面を有する光だけを利用している。したがって、
前記画像表示用液晶パネルに入射される光を、光源側に
だけ偏光板を配置した透過型の液晶パネルから成る調光
用パネルで調整すれば、入射光自体の光量を調節でき
る。このため、本発明者らは、画像表示用液晶パネルの
光入射側に、調光用パネルを配置し、液晶を用いて調光
することにより、表示画像の広範囲な調光を可能とし
た。

【０００９】しかし、車両に液晶表示装置を搭載した場
合、フロントボックスなどに組み込まれるため、高温に
よる画像劣化を生じやすいという問題がある。特開平２
−３０９３１６号公報に記載の液晶表示装置では、表示
輝度を変化させることができるが、温度対策は施されて
いない。

【００１０】発明者らは、車両のフロントボックスに組
み込まれた液晶表示装置の温度上昇の主な原因が、外光
を受けることによる装置温度の上昇と、フロントボック
スに組み込まれて用いられているため、熱伝導が悪く、
光源４から発せられる熱を放熱できないことによる装置
温度の上昇であることを見出した。とくに、偏光板の高
温化は、偏光板の偏光率の劣化を生じさせるため、画像
や調光用パネルによる調光に大きなダメ−ジを与えてる
と考えられる。

【００１１】そこで、本発明では、上記の目標を達成す
るため、画像表示用液晶パネルと上記光源の間に、光入
射側に偏光板が配置された透過型液晶パネルを有する調
光用パネルを配置し、さらに、該調光用パネルの偏光板
を、二色性色素を有する染料系偏光板とする。また、液
晶表示装置に放熱手段を設け、熱による画像の劣化をさ
らに低減する。

【００１２】

【作用】一般に、液晶表示装置にはヨウ素系偏光板が用
いられているが、この偏光板にに比べ、二色性色素を有
する染料系偏光板は、高温耐性が格段に良い。そこで、
調光用パネルの偏光板を、二色性色素を有する染料系偏
光板にすれば、熱による表示画像の劣化を防ぐことがで
きる。さらに、このようにすれば、画像表示用パネルと
光源との間にある調光用パネルの偏光板の偏光率が、高
温条件下でも変化しないことにより、調光用パネルが高
温となっても、画像表示用パネルへの入射光を減らすこ
とができ、画像表示用パネルの高温化を軽減できるた
め、表示画像の劣化を防ぐことができる。

【００１３】また、上記液晶表示装置に放熱手段を設
け、熱による画像の劣化をさらに低減する。

【００１４】

【実施例】本発明の液晶表示装置の第１の実施例の構成
を図１に示す。また、図１中の各ポイントにおける光の
偏光方向の変化の例を図２に示す。図１において、本実
施例の液晶表示装置は、画像表示用の液晶パネル１、お
よび、偏光板２，３を有する画像表示用パネル１０と、
調光用の液晶パネル５および偏光板６を有する調光用パ
ネル５０と、光源４とを有する。

【００１５】液晶パネル５は、例えば、図３の構成例に
示すような構造のものである。すなわち、片面に透明な
薄膜電極５０２と５０４を各々配置したガラス板５０１
および５０５と、これらの電極５０２および５０４間に
挟まれて配置される液晶層５０７とを有して構成され
る。液晶層５０７は、液晶封止部５０３と５０６によっ
て封止される。液晶パネル５には、交流信号発生回路７
が接続される。交流信号発生回路７は、前記透明な薄膜
電極５０２と５０４を介して前記液晶層５０７に交流信
号を印加することにより、偏光板６を通過した光の偏光
方向を変えることができる。液晶層５０７の液晶として
は、例えば、ツイストネマチック液晶が用いられる。

【００１６】液晶パネル１は、マトリクス状に配置され
た多数の画素を有する。液晶パネル１は、各画素ごと
に、液晶に印加する電圧を調整して光の偏光方向を調整
するもので、偏光板２，３と組み合わせて画像表示パネ
ルを構成する。すなわち、従来から実用化されている一
般的な液晶ディスプレイである。この液晶パネル１は、
図示しない映像信号処理回路に接続されて、映像信号に
応じて画素ごとに駆動され、画像の表示を行う。この液
晶パネル１の液晶層は、例えば、ツイストネマチック液
晶が用いられる。偏光板２および６は、偏光吸収軸が平
行であり、偏光板３は、これらと偏光吸収軸が直交する
ように配置されている。なお、偏光板６を偏光板２と偏
光吸収軸が直交するように配置しても良い。

【００１７】次に、上記のように構成される本実施例の
液晶表示装置の作用について、図２を用いて説明する。
図１において、ポイント（ａ）では、光源４からでた光
は、図２（１）に示すように直交する２つの偏光方向
（Ｐ波とＳ波）の光を含む。前記光源４からでた光が偏
光板６を通過してポイント（ｂ）に達すると、直交する
２つの成分のうちＳ波（またはＰ波：どちらの成分の光
が通過するかは偏光板６の配置角度による）だけが取り
出され、光量はほぼ半分になる。ポイント（ｂ）での光
の強度を、図２（２）に示すＬで表す。偏光板６を通過
した光は、次に、液晶パネル５を通過する。

【００１８】このようにして、図１の液晶パネル５を通
過することにより、ポイント（ｃ）に達した光は、図２
（３）の例に示すように、光の振幅Ｌは原理的には変化
しないが、交流信号発生回路７から印加される交流信号
の振幅に応じて偏光方向が変えられている。図２（３）
の例においては、偏光方向を６０°変えた例を示してい
る。前記液晶パネル５を通過した光は、次に、偏光板２
を通過し、ポイント（ｄ）に達する。

【００１９】偏光板２と偏光板６とは、例えば、偏光吸
収軸を平行に配置すれば、同じ偏光方向の光を通過させ
る。すなわち、例えば、偏光板６を通過した光の偏光方
向が変わらないように、液晶５０７に印加する交流信号
の振幅を設定した場合は、原理的には偏光板６を通過し
た光は、全て偏光板２をも通過する。したがって、偏光
板６を通過しても光の損失はない。他方、液晶５０７に
印加する交流信号振幅を調節して、液晶パネル５により
偏光板６を通過した光の偏光方向を９０°変えた場合
は、偏光板６を通過した光は、偏光板２によってほぼ完
全に遮断され、偏光板２をほとんど通過しない。図２
（３）の例においては、図１の液晶パネルで光の偏光方
向を６０°旋回させており、この場合、図２（４）に示
すように、偏光板２に入射した光のほぼ半分が、偏光板
２を通過してポイント（ｄ）に達することになる。

【００２０】上記で説明したように、液晶パネル５の液
晶層５０７に印加する交流信号振幅を調整して液晶パネ
ル５を通過する光の偏光方向を調節することにより、偏
光板２を通過する光の損失がほとんど無い状態から、光
がほとんど偏光板２を通過しない状態の間で、偏光板２
を通過する光の量を広範囲に調節することができる。

【００２１】偏光板２を通過した光は、さらに、液晶パ
ネル１と偏光板３を通過して、画像観察者Ｍの入る面側
に出射される。このようにして、各画素ごとに偏光方向
が調節された光が偏光板３を通過することにより、濃淡
のある画像が表示できる。

【００２２】以上に説明したように、液晶パネル５と偏
光板６から成る調光用パネル５０を、偏光板２，３およ
び液晶パネル１から成る画像表示パネル１０の光源４の
側に設け、偏光板６を通過した光の偏光方向を液晶パネ
ル５によって調節することにより、前記画像表示用パネ
ル１０に表示された画像の明るさを調節することができ
る。

【００２３】調光用パネル５０の調光範囲は、偏光板
２，６の偏光率に大きく左右される。高画質の画像を表
示するには、１００：１程度のコントラスト比が液晶パ
ネルに要求される。これに対し、調光を行う場合は、車
両搭載時の夜間にユ−ザが快適に見ることのできる画像
を表示するためには、減光時に最大輝度の５％程度まで
調光できれば良い。この場合、偏光板２と偏光板６で、
コントラスト比２０：１が実現できれば良いことにな
る。一般に、液晶表示装置に用いられているヨウ素系偏
光板は、一軸配向したヨウ素を含むポリビニルアルコ−
ル（以下ＰＶＡと称す）を偏光子として備えたもので、
偏光率がほぼ１００％である。それに比べ、染料系偏光
板は、ＰＶＡに結合した（化１）

【００２４】

【化１】

【００２５】の二色性色素を偏光子として備えたもの
で、偏光率が９０％程度とやや劣っているが、コントラ
スト比２０：１程度は、容易に実現することができる。

【００２６】したがって、画像表示用の液晶パネル１の
偏光板２，３にヨウ素系偏光板を用い、調光用液晶パネ
ル５の偏光板６に染料系偏光板を用いた場合にも、１０
０：１程度のコントラスト比を有する高画質な画像であ
りながら、減光時に最大輝度の５％程度まで調光できる
液晶パネルを提供することができる。

【００２７】本実施例では、調光用液晶パネル５の偏光
板６に染料系偏光板を用いていることにより、高温化に
よる画像の劣化の問題を解決するものである。図４に、
ヨウ素系、染料系偏光板の温度８０℃、湿度９０％での
耐久特性のグラフを示す。

【００２８】一般に、液晶表示装置に用いられるヨウ素
系偏光板と比較して、染料系偏光板は、高温耐性があ
り、高温になっても、偏光率の劣化が少ない。したがっ
て、光源４と画像表示用液晶パネル１との間にある調光
用液晶パネル５の偏光板６に染料系偏光板を用いている
ことにより、偏光板６を劣化させることなく、画像表示
用パネル１０への入射光を調節することができる。ま
た、偏光板６を通過した光は既に直線偏光になってお
り、減光されているので、偏光板２、液晶パネル１、偏
光板３の熱劣化を防ぐことができる。このように本実施
例により、広範囲に表示輝度を変化させることができ、
かつ、熱による画像劣化を生じにくい液晶表示装置が提
供される。

【００２９】次に、本発明の第２、３の実施例を図５、
図６を用いて順次説明する。第２、３の実施例は、第１
の実施例に放熱手段を設け、さらに熱による画像劣化を
低減しようというものである。

【００３０】第２の実施例の液晶表示装置は、図５に示
すように、蛍光管を用いた光源１０１、光源１０１の発
光光を液晶パネル１側に反射するアルミニウムで形成さ
れた反射板１０２、光源１０１の光を拡散する拡散板１
０３、アルミニウム製放熱フィン１０４、画像表示用パ
ネル１０の前面を被う、透明なプラッチック板等による
フェ−スプレ−ト１０６、ケ−ス１０５を有している。
調光用液晶パネル５、染料系偏光板６、液晶パネル１等
の他の構成は、実施例１と同様であるので説明を省略す
る。

【００３１】放熱フィン１０４は、反射板１０２の背面
にネジ止めなどの方法によって密着されており、光源１
０１からの熱を、放熱フィン１０４を介してケ−ス１０
５の外に放熱する。これにより、偏光板６、ケ−ス１０
５内の温度上昇を低く抑えることができる。

【００３２】従って、時に明るい画像を提供するため
に、図示しない輝度調節機構により、光源１０１の輝度
を上げた場合にも、光源１０１の熱による偏光板６の温
度上昇を低く抑えることができるので、熱による画像の
劣化を生じない液晶表示装置を提供することができる。

【００３３】第３の実施例の液晶表示装置は、図６に示
すように、アルミニウム等で形成された金属のケ−ス２
００、光源１０１の発光光を液晶パネル１側に反射し、
かつ、ケ−ス２００と一体化している反射板部分２０２
を有している。調光用液晶パネル５、染料系偏光板６、
液晶パネル１等の他の構成は、実施例１と同様であるの
で省略する。

【００３４】また、本発明に用いることができる染料系
偏光板は、上述の染料系に限定されるものでなく、（化
２）

【００３５】

【化２】

【００３６】のような、種々の染料系偏光板の二色性色
素を用いることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
広範囲に渡って表示画像の明るさを調節することがで
き、かつ、熱による画像の劣化を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成を側面方向から示す
説明図。

【図２】上記第１実施例におけるポイント（ａ）、
（ｂ）、（ｃ)、（ｄ）での光の量と偏光方向を示す説明
図。

【図３】上記第１実施例で用いられる液晶パネルの具体
的構成例を示す断面図。

【図４】図１の偏光板６に用いた染料系偏光板の耐熱特
性を示すグラフ。

【図５】本発明の第２実施例の断面図。

【図６】本発明の第３実施例の断面図。

【図７】従来の液晶表示装置の構成を示す説明図。

【符号の説明】

１…画像表示用の液晶パネル、２，３，６…偏光板、
４、１０１…光源、５…調光用パネル、７…交流信号発
生回路、１０，１１…画像表示用パネル、５０，５１…
調光用パネル、５０１，５０２…ガラス板、５０２，５
０４…薄板状透明電極、５０３，５０６…液晶封止部、
５０７…液晶層、１０２…反射板、１０３…拡散板、１
０４…放熱フィン、１０６…フェ−スプレ−ト。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パネルの両側に偏光板が配置された画像表
   示用液晶パネルと、該画像表示用液晶パネルを照明する
   ための光源とを有する液晶表示装置において、 上記画像表示用液晶パネルと上記光源の間に、光入射側
   に偏光板を備える透過型液晶パネルを有する調光用パネ
   ルを配置し、 上記調光用パネルの偏光板が、二色性色素を有する染料
   系偏光板であることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】請求項１において、上記光源から受けた熱
   を放熱するための放熱部を、さらに有することを特徴と
   する液晶表示装置。
3. 【請求項３】請求項２において、上記放熱手段は、上記
   光源の背面に配置された放熱フィンであることを特徴と
   する液晶表示装置。
4. 【請求項４】請求項２において、上記放熱手段として、
   上記光源を含む液晶表示装置全体を被う一体化したケ−
   スを有する液晶表示装置。