JPH11174441A

JPH11174441A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH11174441A
Application number: JP9342879A
Authority: JP
Inventors: 泰樹 ▲らい▼; Yasuki Rai; Hisao Uehara; 久夫上原; Yutaka Marushita; 裕丸下; Makoto Shimizu; 真清水
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-12-12
Filing date: 1997-12-12
Publication date: 1999-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】集光機構あるいは光源を備えたＬＣＤにおい
て、光の利用効率を上げ、明るい表示画面を得るととも
に、総消費電力を低減する。【解決手段】集光レンズ30が添えられた導光板11の側
面が背面に向かって傾けられ、これに伴って集光レンズ
30が傾けられ、その焦点位置方向が導光板11の背面に向
かっている。集光レンズ30より採り入れられた外光は、
導光板30の背面に設けられた反射板31に斜めに入射され
て乱反射され、拡散板21にて一部が均一化されてＬＣＤ
パネル10へ照射され、残りは再び反射板31へ向かい、乱
反射される。導光板11内を平行に進む光の成分が少な
く、拡散板21及び反射板31にて捕捉される光量が多く、
光の利用効率が高められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶の電気光学的
な異方性を利用して表示を行う液晶表示装置（ＬＣＤ：
Liquid Crystal Display）に関し、特に、バックライト
の消費電力を低減した液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＣＤは、透明な基板上に透明な電極を
形成した電極基板間に液晶を封入して構成される。液晶
は電気光学的に異方性を有しているので、電極間に所望
の電圧を印加して液晶に電界を形成することにより、液
晶は電界強度に従った光学特性を示す。この性質を利用
し、画素毎に異なる電圧を印加せしめる構成とすること
により、所望の輝度を呈した画素の集合体として、表示
画像が作成される。このようにＬＣＤは、電圧制御によ
り表示画像が作成され、小型、薄型、低消費電力などの
利点があり、ＯＡ機器、ＡＶ機器などの分野で実用化が
進んでいる。特に、形態用として用いられる場合には、
屋外で使用することが多く、豊富な外光を利用して表示
画面の可視化を図ることで総消費電力を大幅に低減した
ものが開発されている。

【０００３】図７に、このようなＬＣＤの構成図を示
す。（１０）はＬＣＤパネル、（２０）は光源、（１
５）は導光板、（３５）は反射板、（２５）は拡散板、
（３０）は集光レンズ、（４０）は、これらのユニット
を保持する筐体である。光源（２０）は、背後にリフレ
クタ（２０１）を配した蛍光ランプ、導光板（１５）は
アクリル樹脂等が用いられる。拡散板（２５）及び反射
板（３５）は、各々導光板（１５）の前面及び背面を一
体的に拡散加工及び乱反射加工を施したものでも良い。
これら光源（２０）、導光板（１５）、反射板（３５）
及び拡散板（２５）は、照光部であるバックライトを構
成している。集光レンズ（３０）は、導光板（１５）と
別体のレンズ、あるいは、導光板（１５）と一体でレン
ズ加工されたものが用いられる。また、筐体（４０）に
は、採光用の窓（４１）が開けられ、集光レンズ（３
０）が外部へ覗くようになっている。

【０００４】光源（２０）から発せられた光、あるい
は、集光レンズ（３０）より採り入れられた光は、導光
板（１５）に伝えられ、拡散板（２５）にて拡散される
とともに、反射板（３５）で乱反射される。そして、拡
散板（２５）より均一な平面光としてＬＣＤパネル（１
０）へ射出される。ＬＣＤパネル（１０）は、自身で発
光することができず、このように背後より照光を行うこ
とにより、認識可能な前段階にされた表示画面が透過光
の分布として可視化される。

【０００５】この構成では、晴れの屋外のような外光が
豊富な環境では、光源（２０）を消灯して、集光レンズ
（３０）からの光のみによって照光を行い、屋内等、外
光が不十分な状態下では、光源（２０）を点灯すること
で明るい表示画面を得るといった使い方が可能となり、
総消費電力が低減される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図７に示すＬＣＤで
は、集光レンズ（３０）の焦点と光源（２０）の焦点と
は、ＬＣＤパネル（１０）の平面と平行な平面上に位置
している。このため、光源（２０）より発せられた光の
多くは、導光板（１５）内部を平行に進み、反対側に位
置する集光レンズ（３０）部より外部へ漏洩してしま
う。集光レンズ（３０）より採り入れられた光もまた、
導光板（１５）の内部を平行に進み、光源（２０）のリ
フレクタにて反射されて、導光板（１５）内部を逆に進
み、再び集光レンズ（３０）より外部に漏れる。即ち、
拡散板（２５）及び反射板（３５）にとらえられてＬＣ
Ｄパネル（１０）へ向かって照射される光量が減少し、
光の利用効率が悪かった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、この課題を解
決するために成され、対向面に所定の電極が形成された
一対の透明電極基板間に液晶が封入されてなる液晶表示
パネルと、この液晶表示パネルの表示部に対応し前記液
晶表示パネルに面する前面と反対側にある背面に反射層
が施された導光部、前記導光部と光路を接続し、外部の
光を採り入れる集光部または／および光を発する光源部
からなり、前記液晶表示パネルに光を照射する照光部
と、を有する液晶表示装置において、前記集光部または
／および前記光源部より出された光が前記導光部の内部
に導入された主進行方向は、前記導光部の主平面に対し
て非平行かつ非直角にされる構成である。

【０００８】これにより、集光部より採り入れられた光
あるいは光源より発せられた光の多くは、導光部の前面
または背面に向かって進み、反射層にとらえられて液晶
表示パネルへ照射されるので、光の利用効率が良くな
る。特に、前記集光部または／および光源部から出され
る光の主進行方向は、前記導光部の主平面に対して非平
行かつ非直角にされている構成である。

【０００９】これにより、導光部に導入される光の主進
行方向が、導光部の主平面に対して斜めにされる。特
に、前記集光部は、長方形の側面を有する部分円柱状で
あり、光が採り入れられる前記部分円柱の曲面部の焦点
位置方向は、前記導光部の主平面に対して非平行かつ非
直角にされている構成である。

【００１０】これにより、集光部より導出される光の主
進行方向は、導光部の主平面に対して斜めにされる。特
に、前記集光部または／および光源より出される光の主
進行方向は、前記導光部の背面に向かって傾けられてい
る構成である。これにより、集光部より採り入れられた
光の多くは、導光部の背面に向かって進み、反射層にて
反射される光量が多くなるので、液晶表示パネルへの照
射光量が増え、光の利用効率が良くなる。

【００１１】特に、前記集光部は、前記液晶表示パネル
の背後からはみ出されている構成である。これにより、
液晶表示パネルから平面的にはみ出された集光部が外光
の集光を行うので、表示画面に向かいながら、同時に、
表示画面の可視化のために照光が行われる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態にかかるＬＣＤの側断面図である。（１０）はＬＣＤ
パネル、（１１）は導光板、（２１）は拡散板、（３
１）は反射板、（２０）は光源、（３０）は集光レン
ズ、（４０）は、これらのユニットを保持する筐体であ
る。光源（２０）は、背後にリフレクタ（２１）を配し
た蛍光ランプ、導光板（１１）はアクリル樹脂等が用い
られる。拡散板（２１）及び反射板（３１）は、各々導
光板（１１）の前面及び背面を一体的に拡散加工及び乱
反射加工を施したものでも良い。これら光源（２０）、
導光板（１１）、反射板（３１）及び拡散板（２１）
は、バックライトを構成している。集光レンズ（３０）
は、導光板（１１）と別体のレンズ、あるいは、導光板
（１１）と一体で、長方形の一側面を有した部分円柱状
に加工されたものである。また、筐体（４０）には、採
光用の窓（４１）が開けられ、集光レンズ（３０）が外
部へ覗くようにされている。

【００１３】また、ＬＣＤパネル（１０）としては、ポ
リシリコン等の多結晶半導体を用いた薄膜トランジスタ
を用いることにより、表示画素部分と、その周辺の駆動
回路を同一基板上に一体的に作り込んだドライバー内蔵
型を採用することが望ましい。これにより、ドライバー
ＩＣの外付けが不要となるので、表示画面の周囲の額縁
部が縮小され、いっそうの小型化、軽量化が達成される
ので、携帯用に最適なＬＣＤが得られる。

【００１４】本発明では、集光レンズ（３０）は、半円
あるいは部分円の横断面を有した部分円柱状のレンズで
あり、その曲面部を採光面とするとともに、光の導出面
である側面を導光板（１１）の側面に接し、かつ、これ
ら集光レンズ（３０）と導光板（１１）との境界面が、
導光板（１１）の背面に向かって傾けられた構成となっ
ている。あるいは、これと同じ外形を有して導光板（１
１）と集光レンズ（３０）とが一体化されている。いず
れにしても、導光板（１１）の集光レンズ（３０）が添
えられた側面が背面に向かって傾けられ、これに伴い、
集光レンズ（３０）の焦点位置方向は、図の一点鎖線に
示すように、導光板（１１）の背面に向かって傾いてい
る。

【００１５】この構成で、集光レンズ（３０）にて採り
入れられた光が導光板（１１）に導入される際、その主
進行方向は、導光板（１１）の主平面に対して斜めに傾
けられ、導光板（１１）の背面に設けられた反射板（３
１）に斜めに入射される。このため、導入された光の多
くは、反射板（３１）にとらえられ、乱反射される。乱
反射光は導光板（１１）の前面に設けられた拡散板（２
１）へ向かい、拡散される。拡散光の一部は均一化され
た平行光としてＬＣＤパネル（１０）へ照射される。残
りは、再び、反射板（３１）へ向かい、同様に乱反射さ
れる。このように導光板（１１）内に導入された光は、
上下間を往復しながら図の左右方向にも進み、次第に減
少する。その一部は光源部（２０）に達し、リフレクタ
（２１）にて反射され、再び、導光板（１１）に戻さ
れ、一部は集光レンズ（３０）に達して漏れ出される。

【００１６】本発明では、以上のように、導光板（１
１）に導入された光の主進行方向は、導光板（１１）の
主平面に非平行とされ、反射板（３１）に向かうように
されている。このため、反射板（３１）あるいは拡散板
（２１）にて捕捉される光の量が多く、ＬＣＤパネル
（１０）への照射光量が増大される。これに伴い、導光
板（１１）内を左右に往復して最終的に集光レンズ（３
０）より漏れ出される光量が少なくされる。従って、外
部の光の利用効率が高く、比較的少ない採光量でも十分
に明るい表示画面が得られる。また、光源（２０）の使
用頻度を下げる、あるいは、発光輝度を落とす、等によ
り消費電力を低減することができる。

【００１７】図２は、本発明の第２の実施の形態にかか
るＬＣＤの側断面図である。本実施の形態では、光源
（２０）が添えられた導光板（１１）の側面は、導光板
（１１）の背面に向かって傾けられた構成となってい
る。また、光源（２０）の射出部は、導光板（１１）の
傾けられた側面に沿った形で、配置されている。即ち、
リフレクタ（２１）の焦点位置方向は、図の一点鎖線に
示すように、導光板（１１）の背面に向かって傾いてい
る。

【００１８】この構成で、光源（２０）より発せられた
光が導光板（１１）に導入される際、その主進行方向
は、導光板（１１）の主平面に対して斜めに傾けられ、
導光板（１１）の背面に設けられた反射板（３１）に斜
めに入射される。このため、発せられた光の多くは、反
射板（３１）にとらえられ、乱反射される。乱反射され
た光は、更に、図１に示す第１の実施の形態と同様、拡
散板（２１）と反射板（３１）間で導光板（１１）内を
上下に往復しながら図の左右方向へも進み減少する。そ
して、一部は、集光レンズ（３０）より漏れ出されるこ
とになる。しかしながら、本発明では、以上のように、
光源（２０）より発せられた光の主進行方向は、導光板
（１１）の主平面と非平行とされ、反射板（３１）に向
かうようにされている。このため、反射板（３１）ある
いは拡散板（２１）における捕捉量が多く、ＬＣＤパネ
ル（１０）への照射光量が多くされ、一方で、集光レン
ズ（３０）からの漏洩量が少なくされるので、光源光の
利用効率が高く、比較的少ない採光量でも十分に明るい
表示画面が得られる。また、集光レンズ（３０）より導
入された光は、導光板（１１）をその主平面に平行に進
むので捕捉量が少ないが、その光が光源（２０）に達
し、リフレクタ（２１）にて反射された光は、光源（２
０）より発せられた光と同様に、捕捉量が多く、漏洩量
が少なくされるので、結果的に光の利用効率が高められ
る。従って、第１の実施の形態と同じく、消費電力を低
減することができる。

【００１９】図３に、本発明の第３の実施の形態にかか
るＬＣＤの側断面図を示す。本実施の形態では、第１の
実施の形態と同様、導光板（１１）の、集光レンズ（３
０）が添えられた側面が背面に向かって傾けられ、これ
に伴い、集光レンズ（３０）の焦点位置方向が、図の一
点鎖線にて示されるように、導光板（１１）の背面にあ
る反射板（３１）に向かって傾けられるとともに、第２
の実施の形態と同様、導光板（１１）の、光源（２０）
が添えられた側面が背面に向かって傾けられ、これに伴
い、光源（２０）のリフレクタ（２１）の焦点位置方向
が、図の一点鎖線にて示すように、導光板（１１）の背
面にある反射板（３１）に向かって傾けられている。こ
のため、集光レンズ（３０）より採り入れられた外光、
及び、光源（２０）より発せられた光源光は、反射板
（３１）及び拡散板（２１）による捕捉量が多く、集光
レンズ（３０）からの漏洩量が少なくされるので、光の
利用効率が高められる。

【００２０】図４は、本発明の第４の実施の形態にかか
るＬＣＤの側断面図である。本実施の形態では、導光板
（１２）の、集光レンズ（３０）が添えられた側面が、
前面に向かって傾けられ、これに伴い、集光レンズ（３
０）の焦点位置方向が、図の一点鎖線にて示されるよう
に、導光板（１２）の前面に向かって傾けられている。
従って、集光レンズ（３０）の焦点位置方向は、導光板
（１２）の前面にある拡散板（２２）へ向かって傾けら
れている。

【００２１】この構成で、集光レンズ（３０）より採り
入れられた外光は、その主進行方向が拡散板（２２）に
向かうようにして導光板（１２）内に導入され、拡散板
（２２）に斜めに入射され、拡散される。この拡散光
は、一部が、均一化されてＬＣＤパネル（１０）に照射
されるとともに、残りは、反射板（３２）へ向かって導
光板（１２）内を進み、乱反射される。この反射光は、
再び、拡散板（２２）へ向かって同様に拡散される。こ
うして、導入された光は、拡散板（２２）と反射板（３
２）間で、導光板（１２）内を上下に往復し、一部がＬ
ＣＤパネル（１０）へ照射されて減少しながら、図の左
右方向にも進む。そして、光源（２０）に達した光はリ
フレクタ（２１）にて反射され、再び、導光板（１２）
に戻され、集光レンズ（３０）に達した光は外部へ漏れ
だす。

【００２２】本発明では、以上のように、導光板（１
２）に導入された光の主進行方向は、導光板（１２）の
主平面と非平行とされ、拡散板（２２）に向かうように
されている。このため、拡散板（２２）あるいは反射板
（３２）にて捕捉される光の量が多く、ＬＣＤパネル
（１０）への照射光量が増大される。これに伴い、導光
板（１２）内を左右に往復して最終的に集光レンズ（３
０）より漏れ出される光量が少なくされる。従って、外
部の光の利用効率が高く、比較的少ない採光量でも十分
に明るい表示画面が得られる。また、光源（２０）の使
用頻度を下げる、あるいは、発光輝度を落とす、等によ
り消費電力を低減することができる。

【００２３】図５は、本発明の第５の実施の形態にかか
るＬＣＤの側断面図である。本実施の形態では、光源
（２０）が添えられた導光板（１２）の側面は、導光板
（１２）の前面に向かって傾けられた構成となってい
る。また、光源（２０）の射出部は、導光板（１２）の
傾けられた側面に沿った形で、配置されている。即ち、
リフレクタ（２０１）の焦点位置方向は、図の一点鎖線
に示すように、導光板（１２）の前面に向かって傾いて
いる。

【００２４】この構成で、光源（２０）より発せられた
光が導光板（１２）に導入される際、その主進行方向
は、導光板（１２）の主平面に対して斜めに傾けられ、
導光板（１２）の前面に設けられた拡散板（２２）に斜
めに入射される。このため、発せられた光の多くは、拡
散板（２２）にとらえられ、拡散される。拡散された光
は、更に、図４に示す第４の実施の形態と同様、拡散板
（２２）と反射板（３２）間で導光板（１２）内を上下
に往復する間にＬＣＤパネル（１０）へ照射さて減少し
ながら、図の左右方向へも進む。そして、一部は、集光
レンズ（３０）より漏れ出されることになる。しかしな
がら、本発明では、以上のように、光源（２０）より発
せられた光の主進行方向は、導光板（１２）の主平面と
非平行とされ、拡散板（２２）に向かうようにされてい
る。このため、拡散板（２２）あるいは反射板（３２）
における捕捉量が多く、ＬＣＤパネル（１０）への照射
光量が多くされ、一方で、集光レンズ（３０）からの漏
洩量が少なくされるので、光源光の利用効率が高く、比
較的少ない採光量でも十分に明るい表示画面が得られ
る。また、集光レンズ（３０）より導入された光は、導
光板（１２）をその主平面に平行に進むので捕捉量が少
ないが、その光が光源（２０）に達し、リフレクタ（２
０１）にて反射された光は、光源（２０）より発せられ
た光と同様に、捕捉量が多く、漏洩量が少なくされるの
で、光の利用効率が高められる。従って、第１の実施の
形態と同じく、消費電力を低減することができる。

【００２５】図６に、本発明の第６の実施の形態にかか
るＬＣＤの側断面図を示す。本実施の形態では、第４の
実施の形態と同様、導光板（１２）の、集光レンズ（３
０）が添えられた側面が前面に向かって傾けられ、これ
に伴い、集光レンズ（３０）の焦点位置方向が、図の一
点鎖線にて示されるように、導光板（１２）の前面にあ
る拡散板（２２）に向かって傾けられるとともに、第５
の実施の形態と同様、導光板（１２）の、光源（２０）
が添えられた側面が前面に向かって傾けられ、これに伴
い、光源（２０）のリフレクタ（２０１）の焦点位置方
向が、図の一点鎖線にて示すように、導光板（１２）の
前面にある拡散板（２２）に向かって傾けられている。
このため、集光レンズ（３０）より採り入れられた外
光、及び、光源（２０）より発せられた光源光は、拡散
板（２２）及び反射板（３２）による捕捉量が多く、集
光レンズ（３０）からの漏洩量が少なくされるので、光
の利用効率が高められる。

【００２６】以上の説明で、導光板（１１，１２）とし
て、アクリル樹脂を用いる例を示したが、本発明は、こ
れに限定されることはなく、アクリル板に代えて空間と
し、このように作られた空気導光層を用いることも可能
である。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、外部の光
を採り入れる集光部、または／および、光を発する光源
を備えた液晶表示装置において、集光部または／および
光源より導光部へ導入された光の主進行方向を導光部の
主平面に対して斜めにしたことにより、導光部の前面及
び背面における光の捕捉量が多くなり、比較的少ない採
光量でも、十分に明るい表示画面が得られた。また、光
源の使用頻度を減らし、あるいは、光源の発光輝度を下
げることができ、総消費電力を低減することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態にかかるＬＣＤの側
断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態にかかるＬＣＤの側
断面図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態にかかるＬＣＤの側
断面図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態にかかるＬＣＤの側
断面図である。

【図５】本発明の第５の実施の形態にかかるＬＣＤの側
断面図である。

【図６】本発明の第６の実施の形態にかかるＬＣＤの側
断面図である。

【図７】従来のＬＣＤの側断面図である。

【符号の説明】

１０ＬＣＤパネル２０光源３０集光レンズ４０筐体１１，１２導光板２１，２２拡散板３１，３２反射板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者清水真大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向面に所定の電極が形成された一対の
透明電極基板間に液晶が封入されてなる液晶表示パネル
と、この液晶表示パネルの表示部に対応し前記液晶表示
パネルに面する前面と反対側にある背面に反射層が施さ
れた導光部、前記導光部と光路を接続し、外部の光を採
り入れる集光部または／および光を発する光源部からな
り、前記液晶表示パネルに光を照射する照光部と、を有
する液晶表示装置において、前記集光部または／および前記光源部より出された光が
前記導光部の内部に導入された主進行方向は、前記導光
部の主平面に対して非平行かつ非直角にされることを特
徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記集光部または／および光源部から出
される光の主進行方向は、前記導光部の主平面に対して
非平行かつ非直角にされてい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】前記集光部は、長方形の側面を有する部
分円柱状であり、光が採り入れられる前記部分円柱の曲
面部の焦点位置方向は、前記導光部の主平面に対して非
平行かつ非直角にされていることを特徴とする請求項２
記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記集光部は、前記導光部と一体の導光
材により形成されていることを特徴とする請求項３記載
の液晶表示装置。
【請求項５】前記集光部は、前記導光部と別体の集光
レンズであることを特徴とする請求項３記載の液晶表示
装置。
【請求項６】前記集光部または／および光源より出さ
れる光の主進行方向は、前記導光部の背面に向かって傾
けられていることを特徴とする請求項１から請求項５の
いずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】前記集光部は、前記液晶表示パネルの背
後からはみ出されていることを特徴とする請求項１から
請求項６のいずれかに記載の液晶表示装置。