JPH1195199A

JPH1195199A - 集光機構付液晶表示装置

Info

Publication number: JPH1195199A
Application number: JP9253589A
Authority: JP
Inventors: 泰樹 ▲らい▼; Yasuki Rai; Hisao Uehara; 久夫上原; Yutaka Marushita; 裕丸下; Atsuyoshi Tanioka; 篤善谷岡; Makoto Shimizu; 真清水; Yoshisato Kurahashi; 義学倉橋; Tokuo Koma; 徳夫小間; Ryuji Nishikawa; 龍司西川
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】ＬＣＤに集光機構を装備し、光源を不要とし
て低消費電力化を図る。【解決手段】ＬＣＤ1との背後に導光部2、導光部2と
光路を接続する集光部3が設けられている。導光部2に
は、ＬＣＤ1への光射出面及び集光部3からの光導入口3
を除き、周囲に鏡面2bが形成されている。集光部3にて
集光された外部光は、導光部2に導かれて、乱反射され
て均一な平面光源としてＬＣＤ1へ照射される。

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、集光機構を備
えることでバックライトの消費電力を削減した集光機構
付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呈する。従って、画素
毎に電圧を制御することにより、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。

【０００３】図１０にＬＣＤの構成図を示す。（１）は
ＬＣＤパネル、（１１）は光源、（１２）は導光板、
（１３）は反射板、（１４）は拡散板、（１５）は、こ
れらのユニットを保持する外枠である。光源（１１）は
蛍光ランプ等、導光板（１２）はアクリル樹脂等、が用
いられる。これら光源（１１）、導光板（１２）、反射
板（１３）及び拡散板（１４）は、バックライトを構成
している。光源（１１）から発せられた光は、導光板
（１２）に伝えられ、反射板（１３）で反射され、拡散
板（１４）にて均一な平面光としてＬＣＤ（１）へ射出
される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ＬＣＤ（１）により作
成された表示画面は、それだけでは、画像としては観察
することはできないので、図１０に示すように、バック
ライトと一体的に用いて、透過光の強度分布という形
で、実際に可視化される。従って、バックライトに使わ
れる電力が大きく、ＬＣＤ自体の低消費電力という利点
が生かし切れていなかった。

【０００５】

【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、透明基板上に所定の電極が形成さ
れてなる一対の電極基板間に液晶が封入され、液晶の透
過率分布が制御されて表示画面が認識可能の前状態にさ
れる液晶表示装置と、大部分が前記液晶表示装置の背後
に設置され、周囲の光を集めて前記液晶表示装置に光を
照射する照光部とを有し、前記液晶表示装置に認識可能
の前状態にされた表示画面が可視化される集光機構付液
晶表示装置において、前記照光部は、少なくとも液晶表
示装置の表示部に対応する導光部と、前記導光部と光路
を接続する縦断面が略半円状の集光部とからなり、この
集光部にて集光された光が前記導光部より前記液晶表示
装置に照射される構成である。

【０００６】集光部にて光が集められて、導光部から液
晶表示装置へ光が照射されるので、光源が不要となり、
消費電力が大幅に減少する。特に、前記集光部は、前記
液晶表示装置の背後から平面的に迫り出されている構成
である。これにより、液晶表示装置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。

【０００７】特に、前記集光部は、前記導光部と一体の
導光材によりレンズ状に形成されている構成である。こ
れにより、集光部と導光部が一体的に加工されるととも
に、集光部と導光部との間で光の損失が無くされ、光の
利用効率が高められる。特に、前記照光部は、前記液晶
表示装置から離間され、その間隙へ入射した周囲の光
が、前記照光部にて取り入れられる構成である。

【０００８】これにより、照光部の端部に設けられた集
光部のみならず、直接に外光が導光部に入射されるの
で、採光量が増大し、明るい表示画面が得られる。特
に、前記照光部は、前記導光部と光路を接続する光源を
有する構成である。これにより、外光の集光のみでは十
分に明るい表示画面が得られない場合、光源を併用する
ことで、十分に明るい表示画面が得られる。

【０００９】特に、前記照光部は、導光板と、その光射
出面及び前記集光部である光導入部を除く導光板の外周
内面の全域に形成された鏡面からなる構成である。これ
により、導光板に入射された光は、導光板内部での反射
により保持され、効率よく照射面から射出される。ま
た、液晶表示装置の平面的に外側に、導光板が露出され
てなる集光部が形成さる。

【００１０】特に、前記照光部は、前記液晶表示装置の
一方の電極基板が兼用され、その電極基板の表示面に相
当する部分が前記導光部とされ、端部がレンズ加工され
て前記集光部となっている構成である。これにより、液
晶表示装置の電極基板と、照光部とが兼用されるので、
コストが削減される。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態にかかる集光機構付ＬＣＤの側断面図である。（１）
はＬＣＤ表示部、（２）は導光部、（３）は集光部であ
る。ＬＣＤ（１）は、透明な基板上に所定の電極が形成
されてなる一対の電極基板間に液晶が封入され、電圧制
御により、画素毎に透過率が調整され、表示画像が作成
され、視認の前段階に準備された状態にある。導光部
（２）は、アクリル板からなり、その端部が、縦断面を
略半円状にレンズ加工された集光部（３）となってい
る。また、導光部（２）の背面側には反射板（２ａ）が
形成され、射出面側には拡散板（２ｂ）が形成されてい
る。これらの構成物は、外枠（１０）に収納され、ユニ
ット化されているが、特に、集光部（３）は、外枠（１
０）に開けれた窓より外部に露出され、外光を取り込む
構成とされている。

【００１２】また、集光部（３）を集光レンズとし、導
光部（２）に光路を接続配置してもよい。集光部（３）
にて集められた光は導光部（２）に導入され、反射板
（２ａ）での反射と拡散板（２ｂ）での拡散により、均
一な面光源化にされて、ＬＣＤ（１）に照射され、ＬＣ
Ｄ（１）に作成された表示画像が視認可能とされる。

【００１３】このように、集光機構付ＬＣＤは、バック
ライトのための光源が不要で、表示装置全体としての消
費電力が大幅に低減される。特に、より明るい画面を得
るために、集光部（３）をＬＣＤ（１）の平面からはみ
出す形で設けることにより、観察者の背後の太陽、ある
いは、室内蛍光灯等の光が集められる。従って、観察者
がＬＣＤ（１）に向かいながら採光が可能となり、表示
画面が視認される。

【００１４】図２は、本発明の第２の実施の形態にかか
る集光機構付ＬＣＤの側断面図である。本実施の形態で
は、導光部（２）には、集光部（３）とともに、光源
（４）が取り付けられている。光源（４）には、蛍光ラ
ンプ、ＥＬ、ＬＥＤ、Ｎ夜光等が用いられる。これら導
光部（２）、集光部（３）及び光源（４）は光路が接続
されている。これにより、室外で曇りの場合、あるい
は、室内で照明が暗い場合等、集光部（３）での採光量
が十分でないときは、光源（４）を点灯することで、照
射光量が補われ、十分に明るい表示画面が得られる。ま
た、光源（４）は、補足的、あるいは、一時的に使用さ
れるのみなので、消費電力も小さく抑えられる。

【００１５】図３は、本発明の第３の実施の形態にかか
る集光機構付ＬＣＤの側断面図である。本実施の形態で
は、シート状ＥＬランプ等の光源（５）が導光部（２）
の背面に全面的に形成され、照射光量が増やされてい
る。図４は、本発明の第４の実施の形態にかかる集光機
構付ＬＣＤの側断面図である。本実施の形態では、導光
部（２）及び集光部（３）からなる照光部が、ＬＣＤ
（１）から離間して配置されている。これらＬＣＤ
（１）と照光部（２、３）とは、間にスペース（１０
ａ）を確保して外枠（１０）により支持されているが、
外枠（１０）は、筐体の支持部を除いては、スペース
（１０ａ）に通ずる窓（１０ｂ）となっており、外光が
導光部（２）に入射可能となっている。このため、導光
部（２）により直接に採光されるので、集光部（３）の
みで採光される場合よりも、照射光量が大きくなり、よ
り明るい表示画面が得られる。また、より暗い場所で
も、表示画面の観察が可能となる。

【００１６】図５は、本発明の第５の実施の形態にかか
る集光機構付ＬＣＤの側断面図である。（６）は導光部
を兼ねたＬＣＤの一方の電極基板、（７）は電極基板
（６）の端部がレンズ加工されてなる集光部、（８）は
電極基板（６）と対向配置されたＬＣＤの対向電極基板
であり、これら電極基板は図では示されない細隙をもっ
て貼り合わされ、内部に液晶が密封されている。電極基
板（６）は５ｍｍ程度の厚みをもったガラス基板であ
り、その側背面の内側面が乱反射の鏡面に加工された反
射板（９）が配置されている。対向電極基板（８）は従
来通り０．５〜１ｍｍ程度のガラス基板である。

【００１７】本実施の形態では、電極基板（６）が厚く
導光板の役目も果たすとともに、その端部のＬＣＤ部か
らはみ出た部分は、レンズ加工されて集光部（２）にも
なっている。即ち、ＬＣＤの電極基板、導光板、集光部
が同一のガラス基板に一体に形成され、コストが非常に
低くなっている。

【００１８】

【実施例】図６は、本発明の第１の実施例にかかる集光
機構付ＬＣＤの斜視図である。ＬＣＤ（１）（あるいは
対向電極基板（８））の背後に、導光部（２（６））及
び集光部（３（７））からなる照光部が設置されてい
る。照光部は、集光部（３（７））の分だけ、平面外形
寸法が大きくされ、ＬＣＤ（１（８））の表示面の周辺
に迫り出され、観察者側からの光を採光可能とされてい
る。即ち、観察者の背後の太陽光、室内照明などの光
が、観察態勢のままで採光され、その光がＬＣＤ（１）
の背後より照射されて、ＬＣＤ（１）に作成された表示
画像が視認される。

【００１９】図７は、本発明の第２の実施例にかかる集
光機構付ＬＣＤの斜視図である。集光部（３（７））
は、ＬＣＤ（１）（あるいは対向電極基板（８））の４
辺に設けられ、その分、照光部（あるいは電極基板
（６））の平面外形寸法は４方向に関して、ＬＣＤ（１
（８））よりも大きくなっている。このため、採光面積
が大きくなり、照射光量が大きくなり、より明るい表示
画面が得られる。

【００２０】図８は、本発明の第３の実施例にかかる集
光機構付ＬＣＤの斜視図である。集光部（３（７））及
び光源（４）が、ＬＣＤ（１）（あるいは対向電極基板
（８））の４辺に設けられ、その分、照光部（あるいは
電極基板（６））の平面外形寸法は、集光部（３
（７））が設けられた２辺方向に関してＬＣＤ（１
（８））よりも大きくなっている。このため、採光面積
が大きくなるとともに、光源（４）からの光のために、
照射光量が更に大きくなるので、より明るい表示画面が
得られる。

【００２１】本実施例では、他にＬＣＤ（１（８））の
４辺のうち、１辺乃至は３辺が光源とされるが、外部光
の集光と光源からの光とを併用しているので、集光機構
のみの場合よりも明るく、または、環境条件の影響も比
較的少なくなり、かつ、光源のみの場合よりみも消費電
力が少なくて済む。また、光源（４）が設けられた辺
は、外形寸法が拡大することはないので、装置全体が大
型化することが防がれる。

【００２２】図９は、本発明の第４の実施例にかかる集
光機構付ＬＣＤの斜視図である。集光部（３）と光源
（４）がＬＣＤ（１）の対向する２つの辺に各々設けら
れている。本実施例では、集光部（３）を１辺に、光源
（４）を他の１辺に設けており、集光部（３（７））あ
るいは光源（４）を４辺に設ける場合よりも、ＬＣＤ
（１）からはみ出される幅が小さくなり、外形寸法が小
さく、小型化が実現される。また、集光部（３）と光源
（４）の両方が使われているので、照光量も大きく、明
るい表示画面が得られる。

【００２３】本発明は、ここに挙げた実施例に限定され
ることはなく、ＬＣＤ（１）の表示面と同じ面に集光部
（３）を１つ乃至４つ、あるいは、集光部（３）を１つ
乃至４つと光源（４）を１つ乃至３つ設けるところに特
徴がある。従って、集光機構により消費電力が低減され
るとともに、光源により、明るさが維持されるので、低
消費電力と明るさの両立が達成される。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、液晶表示
装置に集光機構を備えることにより、光源が不要とな
り、消費電力が低減された。また、集光機構と光源とを
併用することにより、消費電力を低減しながら、明るさ
も維持され、かつ、集光機構部は大型化して、装置の小
型化が妨げられるといったことが防がれた。従って、表
示装置の低消費電力化と小型化、及び明るさが全て実現
され、極めて視認性の良い表示装置が得られた。

【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集光機構付
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集光機構付
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集光機構付
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集光機構付
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集光機構付
ＬＣＤの側断面図である。

【図６】本発明の第１の実施例にかかる集光機構付ＬＣ
Ｄの斜視図である。

【図７】本発明の第２の実施例にかかる集光機構付ＬＣ
Ｄの斜視図である。

【図８】本発明の第３の実施例にかかる集光機構付ＬＣ
Ｄの斜視図である。

【図９】本発明の第４の実施例にかかる集光機構付ＬＣ
Ｄの斜視図である。

【図１０】従来のＬＣＤの構成図である。

【符号の説明】

１ＬＣＤ２導光部３，７集光部４，５光源６電極基板兼導光部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷岡篤善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 (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 (72)発明者倉橋義学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 (72)発明者小間徳夫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 (72)発明者西川龍司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】透明基板上に所定の電極が形成されてな
る一対の電極基板間に液晶が封入され、液晶の透過率分
布が制御されて表示画面が認識可能の前状態にされる液
晶表示装置と、大部分が前記液晶表示装置の背後に設置
され、周囲の光を集めて前記液晶表示装置に光を照射す
る照光部とを有し、前記液晶表示装置に認識可能の前状
態にされた表示画面が可視化される集光機構付液晶表示
装置において、前記照光部は、少なくとも液晶表示装置の表示部に対応
する導光部と、前記導光部と光路を接続する縦断面が略
半円状の集光部とからなり、前記集光部にて集光された
光が前記導光部より前記液晶表示装置に照射されること
を特徴とする集光機構付液晶表示装置。
【請求項２】前記集光部は、前記液晶表示装置の背後
からはみ出されていることを特徴とする請求項１記載の
集光機構付液晶表示装置。
【請求項３】前記集光部は、前記導光部と一体の導光
材によりレンズ状に形成されていることを特徴とする請
求項１または請求項２記載の集光機構付液晶表示装置。
【請求項４】前記照光部は、前記液晶表示装置から離
間され、その間隙へ入射した周囲の光が、前記照光部に
て採り入れられることを特徴とする請求項１または請求
項２記載の集光機構付液晶表示装置。
【請求項５】前記照光部は、前記導光部と光路を接続
する光源を有することを特徴とする請求項１または請求
項２記載の集光機構付液晶表示装置。
【請求項６】前記照光部は、導光板と、その光射出面
及び前記集光部である光導入部を除く導光板の外周内面
の全域に形成された鏡面からなることを特徴とする請求
項１または請求項２記載の集光機構付液晶表示装置。
【請求項７】前記照光部は、前記液晶表示装置の一方
の電極基板が兼用され、その電極基板の表示面に相当す
る部分が前記導光部とされ、端部がレンズ状にされて前
記集光部となっていることを特徴とする請求項１または
請求項２記載の集光機構付液晶表示装置。