JP2003098525A - 液晶表示装置並びに電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源から出射された光を、液晶表示装置の表
示面の明るさに寄与する光として効率よく利用すること
ができる液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 照明装置１７０は、光源１２２と導光板
１２１と下基板と導光板との間に配置され、導光板から
出射された光を下基板の略法線方向に集光して出射する
集光手段とを有し、集光手段は、導光板１２１の略法線
方向に配置された光入射部１６２と下基板２の略法線方
向に配置された光出射部１６３とを備えた複数の光ファ
イバ１６１が配列されてなる光ファイバ板１６０からな
る液晶表示装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置並び
に電子機器に関し、特に、光源から出射された光を、液
晶表示装置の表示面の明るさに寄与する光として効率よ
く利用することができる液晶表示装置並びに電子機器に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、透過型や半透過反射型の液晶
表示装置には、様々な環境下で最適な明るい表示を得る
ために照明装置が備えられている。図１０は、従来の液
晶表示装置の一例を示した概略断面図である。図１０に
示される液晶表示装置１００は、液晶パネル１４０と照
明装置１３０とを備えて構成されている。液晶パネル１
４０は、互いに対向配置された上基板３４０と下基板２
４０との間に液晶２３０を挟持したものであり、バック
ライト１２０から出射された光を利用して透過表示を行
うようになっている。

【０００３】照明装置１３０は、液晶パネル１４０を構
成する下基板２４０の外面側（液晶パネル１４０の背面
側）に重ねて設けられ、光源１２２と、導光板１２１
と、光源の光を導光板側に反射させるリフレクタ１２３
と、導光板１２１の背面側に出射しようとする光を導光
板１２１内に反射させる反射シートと、導光板１２１上
に配設された拡散シート１５０と、拡散シート１５０上
に配設されたプリズムシート１１０とから構成されてい
る。拡散シート１５０は、導光板１２１から出射された
光を拡散させるとともに、導光板１２１の散乱パターン
（図示省略）と液晶パネル１４０との間のモアレ現象を
防止するものであり、プリズムシート１１０は、拡散シ
ート１５０から出射した光を照明装置１３０の法線方
向、すなわち液晶表示装置１００の正面方向へ集光させ
て、表示面の正面輝度を向上させるものである。また、
導光板１２１は、光源１２２から出射された光を水平方
向に導くことにより液晶パネル１４０の裏面に均一に導
くものである。また、光源１２２としては、一般に、Ｌ
ＥＤ(Light Emitting Diode)や冷陰極管などが使用され
る。

【０００４】この照明装置１３０では、光源１２２から
出射された光は、導光板１２１の内部に導入されて導光
板１２１内を伝搬し、導光板１２１の下面側に配置され
る反射シート１２４や、導光板１２１表面に形成された
凹状又は凸状のプリズム面（図示せず）や拡散パターン
（図示せず）の作用により、導光板１２１の上面から液
晶パネル１４０側へ出射されるようになっている。そし
て、導光板１２１の上面から出射された光は、拡散シー
ト１５０に入射して拡散されたのち、プリズムシート１
１０に入射し、プリズムシート１１０の山形状（のこぎ
り刃状）のプリズム面１１１により屈折されて照明装置
１３０から出射され、液晶パネル１４０を照明する。

【０００５】このような照明装置１３０では、プリズム
シート１１０が備えられているので、プリズムシート１
１０に入射した光のうち入射角がプリズム面１１１によ
って屈折しうる角度範囲内にある光は照明装置１３０の
法線方向に屈折される。このため、照明装置１３０から
出射される光の輝度は、液晶表示装置１００の正面方向
である照明装置１３０の法線方向で最大となる。

【０００６】図１１は、従来の照明装置から出射された
光の相対強度（輝度）と、照明装置の法線方向を０°と
した場合の出射角度との関係を示したグラフであり、縦
軸は最大値を１として規格化した相対強度を示し、横軸
は出射角度を示している。図１１に示すように、上述し
た照明装置１３０では、照明装置１３０から出射される
光の相対強度が、照明装置１３０の法線方向で最大とな
っているので、光源１２２から出射された光を、液晶表
示装置１００の表示面（特に正面方向）の明るさに寄与
する光として効率よく利用することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た照明装置１３０においても、光源１２２から出射され
た光の利用効率は不十分であり、より一層、利用効率を
高めることが要求されている。すなわち、上述した照明
装置１３０では、照明装置１３０から出射される光の輝
度は、図１１に示すように、照明装置１３０の法線方向
で最大になっているものの、出射角度の絶対値が６０°
程度を越えると再び増大している。照明装置１３０が液
晶パネル１４０と平行して設けられている場合、出射角
度の絶対値が６０°程度を越える光は、液晶表示装置１
００の正面輝度の向上には寄与せずに周囲に拡散されて
しまう光であり、光源１２２から出射された光の利用効
率を低くするものである。

【０００８】図１０に示した従来の液晶表示装置におい
て、光の利用効率を低くしている法線方向に対して大き
な角度から出射される光は、プリズムシート１１０に入
射した光のうち図１０において符号ｅで示す入射角の光
である。図１０において符号ｅで示す入射角の光は、プ
リズムシート１１０では法線方向に集光できず、法線方
向に対して大きな角度のまま出射され、パネル正面方向
の輝度向上には寄与できない。

【０００９】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、法線方向に対して大きな角度のま
ま出射されパネル正面方向の輝度向上には寄与できない
光を減少させて、液晶表示装置の表示面の明るさに寄与
する光とし、光源から出射された光を、液晶表示装置の
表示面の明るさに寄与する光として効率よく利用するこ
とができる液晶表示装置を提供することを目的とする。
さらに、上記の液晶表示装置を搭載することで、優れた
液晶表示部を有する電子機器を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の液晶表示装置は、互いに対向配置された
上基板と下基板とからなる一対の基板と、前記一対の基
板の間に挟持された液晶と、前記下基板の外面側に設け
られた照明装置とを備えた液晶表示装置であって、前記
照明装置は、光源と、前記光源からの光を導光する導光
板と、前記下基板と前記導光板との間に配置され、前記
導光板から出射された光を前記下基板の略法線方向に集
光して出射する集光手段とを有し、前記集光手段は、前
記導光板から出射された光を入射する光入射部が前記導
光板の板面側に配置されるとともに、前記入射した光を
前記下基板の基板面側に出射する光出射部とを備えた複
数の光ファイバが配列された光ファイバ板であることを
特徴とする。

【００１１】本発明によれば、正面方向の輝度向上に寄
与しない損失光を法線方向に更に集光して出射する集光
手段を備えることで、液晶表示装置の正面輝度の向上に
は寄与できなかった光を利用可能な光として有効に利用
することができ、更に正面輝度を向上させる事が出来
る。本発明の液晶表示装置では、導光板から出射された
光を下基板の略法線方向に集光して出射する集光手段
が、導光板の略法線方向に配置された光入射部と下基板
の略法線方向に配置された光出射部とを備えた複数の光
ファイバが配列されてなる光ファイバ板からなるもので
あり、光入射部から入射した光を光ファイバの延在方向
に伝搬させて光出射部から出射させることにより、光入
射部から入射した光を光ファイバの延在方向に直進させ
る特性を有している。このため、後述する実施例に示す
ように、従来の液晶表示装置においては周囲に拡散され
正面方向の輝度向上に寄与しなかった光も光ファイバの
光入射部で採光され、下基板の略法線方向に効率よく導
光及び集光することができ、利用可能な光として有効に
利用できる。したがって、本発明の液晶表示装置によれ
ば、光源から出射された光のうち、パネルの正面方向以
外の方向に出射されてしまう光の割合が従来の照明装置
を備えた液晶表示装置よりも少なくなり、利用可能な光
の割合を増大させることができ、光源から出射された光
を液晶表示装置の表示面（パネルの正面方向）の明るさ
に寄与する光として効率よく利用することができる。

【００１２】また、上記の液晶表示装置においては、前
記下基板の内面側に半透過反射膜が設けられ、前記照明
装置からの光を用いて表示を行う透過表示モードと、前
記上基板側から入射する外光を用いて表示を行う反射表
示モードとを切り換えて表示を行う半透過反射型の液晶
表示装置透過型の液晶表示装置であってもよい。このよ
うな液晶表示装置とすることで、光源から出射された光
を液晶表示装置の表示面の明るさに寄与する光として効
率よく利用することができる半透過反射型の液晶表示装
置を実現することができる。

【００１３】また、上記の半透過反射型の液晶表示装置
においては、前記半透過反射膜には、透過表示モード時
に前記照明装置から出射される光を透過させるための光
透過領域が設けられ、前記光ファイバが、前記光透過領
域の形成位置に対応させて配置されていることにより、
前記光出射部から出射された光が前記光透過領域に入射
するものであることが望ましい。このような液晶表示装
置とすることで、集光手段から出射される光が、光透過
領域に効率よく透過して透過表示モードの表示に寄与す
るものとなる。よって、光源から出射された光を液晶表
示装置の表示面（特に正面方向）の明るさに寄与する光
としてより一層効率よく利用することができる半透過反
射型の液晶表示装置を実現することができる。

【００１４】また、上記の液晶表示装置においては、前
記光入射部の、前記光ファイバの端部が曲面形状で構成
されていることが望ましい。このような液晶表示装置と
することで、光入射部が平面によって構成されている場
合と比較して、光入射部に入射する光を増やすことがで
きるため、従来の液晶表示装置においては法線方向に対
して大きな角度のまま出射されパネル正面方向の輝度向
上には寄与できない光を、より一層効率よく下基板の略
法線方向に集光することができ、光源から出射された光
をより一層効率よく利用することができる。

【００１５】また、上記の液晶表示装置においては、前
記光出射部の、前記光ファイバの端部が曲面形状で構成
されていることが望ましい。このような液晶表示装置と
することで、光出射部が平面によって構成されている場
合と比較して、レンズ効果により光出射部から出射され
る光の方向をより一層正確に下基板の略法線方向に集光
することができるため、光源から出射された光をより一
層効率よく利用することができる。

【００１６】上記の目的を達成するために、本発明の液
晶表示装置は、互いに対向配置された上基板と下基板と
からなる一対の基板と、前記一対の基板の間に挟持され
た液晶と、前記下基板の外面側に設けられた照明装置と
を備えた液晶表示装置であって、前記照明装置は、光源
と、前記光源からの光を導光する導光板と、前記下基板
と前記導光板との間に配置され、前記導光板から出射さ
れた光を前記下基板の略法線方向に集光して出射する集
光手段とを有し、前記集光手段は、ホログラムからなる
ものであることを特徴とする。

【００１７】このような液晶表示装置であっても、導光
板から出射された光を下基板の略法線方向に集光して出
射する集光手段がホログラムからなるものであるので、
従来の液晶表示装置においては法線方向に対して大きな
角度のまま出射されパネル正面方向の輝度向上には寄与
できない光も下基板の略法線方向に効率よく集光するこ
とができ、利用可能な光として有効に利用できる。よっ
て、光源から出射された光を液晶表示装置の表示面の明
るさに寄与する光として効率よく利用することができ
る。

【００１８】上記の目的を達成するために、本発明の液
晶表示装置は、互いに対向配置された上基板と下基板と
からなる一対の基板と、前記一対の基板の間に挟持され
た液晶と、前記下基板の外面側に設けられた照明装置と
を備えた液晶表示装置であって、前記照明装置は、光源
と、前記光源からの光を導光する導光板と、前記下基板
と前記導光板との間に配置され、前記導光板から出射さ
れた光を前記下基板の略法線方向に集光して出射する集
光手段とを有し、前記集光手段は、マイクロレンズアレ
イであることを特徴とする。

【００１９】このような液晶表示装置であっても、導光
板から出射された光を下基板の略法線方向に集光して出
射する集光手段がマイクロレンズアレイであるので、従
来の液晶表示装置においては法線方向に対して大きな角
度のまま出射されパネル正面方向の輝度向上には寄与で
きない光も下基板の略法線方向に効率よく集光すること
ができ、利用可能な光として有効に利用できる。よっ
て、光源から出射された光を液晶表示装置の表示面の明
るさに寄与する光として効率よく利用することができ
る。

【００２０】また、上記の液晶表示装置においては、前
記下基板と前記導光板との間に、プリズムシートが備え
られていることが望ましい。このような液晶表示装置と
することで、光源から出射された光をより一層効率よく
液晶表示装置の表示面の明るさに寄与する方向に集光す
ることができる。

【００２１】また、上記の目的を達成するために、本発
明の電子機器は、上記の液晶表示装置を備えたことを特
徴とする。このような電子機器によれば、表示品位に優
れた液晶表示部を有する電子機器を実現することができ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】[第１の実施形態]以下、本発明の
第１の実施形態を図面を参照して説明する。本実施の形
態の液晶表示装置は、パッシブマトリクス方式の半透過
反射型液晶表示装置の例である。図１は、液晶表示装置
の全体構成を示す平面図である。また、図２は、表示領
域を拡大視した平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ’
線に沿う断面図である。なお、以下の図面においては図
面を見やすくするため、各構成部材の寸法、膜厚などの
比率は適宜異ならせてある。

【００２３】本実施形態の液晶表示装置１は、図３に示
すように、液晶パネル４０と照明装置１７０とを備えて
構成されている。液晶パネル４０は、図１に示すよう
に、平面視長方形状の下基板２（一方の基板）と、シー
ル材４を介して下基板２と対向配置された上基板３（他
方の基板）とを有している。シール材４の一部は、各基
板２，３の一辺（図１における上辺）側で開口して液晶
注入口５となっている。また、基板２，３とシール材４
とに囲まれた空間内には、液晶が封入され、液晶注入口
５が封止材６によって封止されている。シール材４に
は、異方性導電粒子等の上下導通材が混入されており、
液晶封止の機能の他に上下導通部としても機能する。

【００２４】また、下基板２の下辺側の端部には、上基
板３および下基板２の電極を駆動するための駆動用半導
体素子７が実装されている。なお、符号８は、有効表示
領域の周囲を遮光するための遮光層（周辺見切り）であ
り、矩形環状の遮光層８の内縁よりも内側の領域が実際
の画像表示に寄与する有効表示領域となる。

【００２５】また、本実施形態の液晶表示装置１では、
図１および図２に示すように、下基板２上に、図中縦方
向に延在する複数のセグメント電極１０（信号電極）が
ストライプ状に形成されている。一方、上基板３上に
は、セグメント電極１０と直交するように図中横方向に
延在する複数のコモン電極１１（走査電極）がストライ
プ状に形成されている。また、カラーフィルター１３の
Ｒ、Ｇ、Ｂの各色素層１３ｒ，１３ｇ，１３ｂが、各セ
グメント電極１０の方向に対応して配置（縦ストライプ
／Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれがストライプ状に縦に同色で形
成配置）され、図２に示す横方向に並んだＲ、Ｇ、Ｂの
３個のドットで画面上の１個の画素が構成されている。

【００２６】セグメント電極１０は、例えばアルミニウ
ムなどの光反射率の高い金属膜で形成されている。本実
施の形態では、セグメント電極１０が半透過反射膜とし
て機能するように、図２に示すように、各ドット毎に１
個ずつ、透過表示モード時に照明装置１７０から出射さ
れる光を透過させるための光透過領域として開口部１２
を有している。開口部１２は、図２において縦長の画素
の略中央に縦長に形成されている。なお、ここで言う
「ドット」とは、図２に示すように、セグメント電極１
０とコモン電極１１とが平面的に見て重なり合った各領
域のことである。

【００２７】また、図１に示すように、各コモン電極１
１の端部からシール材４にかけて、コモン電極用引き廻
し配線１４ａが延在している。複数のコモン電極１１
（図１では１０本のみ図示する）のうち、図１の上側半
分（図１では５本）のコモン電極１１については、コモ
ン電極１１の右端からコモン電極用引き廻し配線１４ａ
が引き出され、シール材４中に混入させた異方性導電粒
子等の上下導通材を介して下基板２上のコモン電極用引
き廻し配線１４ｂ（以下、単に引き廻し配線１４とい
う）に電気的に接続されている。同様に、図１の下側半
分（図１では５本）のコモン電極１１については、コモ
ン電極１１の左端からコモン電極用引き廻し配線１４ａ
が引き出され、シール材４中の上下導通材を介して下基
板２上の引き廻し配線１４ｂに電気的に接続されてい
る。これら下基板２上の引き廻し配線１４ｂは、屈曲し
て下基板２の左右の辺に沿って延在し、駆動用半導体素
子７の出力端子に接続されている。

【００２８】一方、セグメント電極１０については、セ
グメント電極用引き廻し配線１５（以下、単に引き廻し
配線１５という）がセグメント電極１０の下端からシー
ル材４に向けて引き出され、そのまま駆動用半導体素子
７の出力端子に接続されている。また、駆動用半導体素
子７に各種信号を供給するための入力用配線１６が、下
基板２の下辺から駆動用半導体素子７の入力端子（図示
省略）に向けて設けられている。

【００２９】次に、画素部分の断面構造を見ると、図３
に示すように、ガラス、プラスチック等の透明基板から
なる下基板２の内面には、光透過領域である開口部１２
を有する金属膜からなるセグメント電極１０が紙面を貫
通する方向にストライプ状に形成され、セグメント電極
１０の上には、例えば表面にラビング処理が施されたポ
リイミド等からなる配向膜２０が形成されている。

【００３０】一方、ガラス、プラスチック等の透明基板
からなる上基板３の内面には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色素層１
３ｒ，１３ｇ，１３ｂとブラックストライプ１７とから
なるカラーフィルター１３が形成されている。カラーフ
ィルター１３上には、各色素層間の段差を平坦化すると
同時に各色素層の表面を保護するためのオーバーコート
膜２１が形成されている。オーバーコート膜２１は、ア
クリル、ポリイミド等の樹脂膜でもよいし、シリコン酸
化膜等の無機膜でもよい。さらに、オーバーコート膜２
１上には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）の単層膜からな
るコモン電極１１が紙面に平行な方向にストライプ状に
形成されている。さらに、コモン電極１１の上には、例
えば表面にラビング処理が施されたポリイミド等からな
る配向膜２２が形成されている。

【００３１】また、上基板３と下基板２との間には、液
晶２３が挟持され液晶層が形成されている。上基板３の
外面には、上偏光板２４が配置され、下基板２の外面に
は、下偏光板２５が配置されている。そして、液晶２３
を挟持する上基板３および下基板２と、上下の偏光板２
４，２５とによって液晶セル２６が構成されている。

【００３２】また、本実施形態の液晶表示装置１では、
図３に示すように、照明装置１７０は、液晶パネル４０
を構成する下基板２の外面側に、液晶パネル４０と平行
するように重ねて設けられ、導光板１２１と、導光板１
２１上に配設された拡散シート１５０と、拡散シート１
５０上に配設されたプリズムシート１１０と、プリズム
シート１１０上に配置されたFiber Optic Plate（以
下、「ＦＯＰ」と略記する。）１６０（特許請求の範囲
における「光ファイバ板」に相当する。）とから構成さ
れている。

【００３３】本実施形態において、照明装置１７０に備
えられている導光板１２１と拡散シート１５０とプリズ
ムシート１１０とは、上述した従来の照明装置に備えら
れているものと同様のものなどによって構成されている
が、図３に示すように、照明装置１７０においては、導
光板１２１から出射された光を下基板２の略法線方向に
集光して出射する集光手段として、ＦＯＰ１６０がプリ
ズムシート１１０上に配置されている。

【００３４】図５は、ＦＯＰを構成している一つの光フ
ァイバの延在方向を観察した図であり、図４は、図５に
示した光ファイバの延在方向（長軸方向）が紙面と垂直
となるように束ねられて板状となったＦＯＰの斜視図で
ある。つまり、板の厚み方向に光ファイバの延在方向
（長軸方向）が揃って配列している。ＦＯＰ１６０は、
図４に示すように、複数の光ファイバ１６１が配列され
てなるものである。光ファイバ１６１は、図３に示すよ
うに、導光板１２１の板面の略法線方向から下基板２の
基板面の略法線方向に向かって光が導光するように配列
され、図３および図５に示すように、導光板１２１の板
面の略法線方向に配置され、光ファイバ１６１の外側に
向けて凸状の曲面によって構成された光入射部１６２
と、下基板２の基板面の略法線方向に配置され、光ファ
イバ１６１の外側に向けて凸状の曲面によって構成され
た光出射部１６３とを備えている。また、光ファイバ１
６１は、光透過領域である開口部１２の形成位置に対応
させて配置され、図３に示すように、光ファイバ１６１
と開口部１２の形成位置とが平面的に重なる（開口部１
２の中心と光ファイバの中心軸が概ね一致する）ように
され、光出射部１６３から出射された光が開口部１２に
入射するようにされている。

【００３５】照明装置１７０は、ＦＯＰ１６０と、プリ
ズムシート１５０と、拡散シート１５０と、導光板１２
１と、離間して光源を包むような形状で導光板端部と対
向して配置され光源からの光を導光板の端部側に反射さ
せるリフレクタ１２３と、リフレクタ１２３内に離間し
て収納された光源１２２と、導光板１２１の外面側（図
示下面とした背面側）に貼着された反射シート１２４と
から構成されている。

【００３６】拡散シート１５０は、導光板１２１から出
射された光を拡散させるとともに、導光板１２１の散乱
パターンと液晶パネル４０との間のモアレ現象を防止す
るものであり、プリズムシート１１０は、拡散シート１
５０から出射された光の方向を照明装置１３０の法線方
向、すなわち液晶表示装置１００の正面方向へ変化させ
て、表示面の輝度を向上させるものである。また、導光
板１２１は、光源１２２から出射された光を水平方向に
導くことにより液晶パネル４０の裏面に均一に導くもの
であり、反射シート１２４は、光源１２２から出射され
た光を効率よく導光板１２１に入射させるものである。
また、光源１２２としては、一般に、ＬＥＤや冷陰極管
などが使用される。

【００３７】本実施形態の照明装置１７０では、光源１
２２から出射された光は、導光板１２１の内部に導入さ
れて導光板１２１内を伝搬し、導光板１２１の下面側に
配置される反射シート１２４や、導光板表面に形成され
た凹状又は凸状のプリズム面（図示せず）や拡散パター
ン（図示せず）の作用により、導光板１２１の上面から
液晶パネル４０側へ出射される。そして、導光板１２１
の上面から出射された光は、拡散シート１５０に入射し
て拡散されたのち、プリズムシート１１０に入射し、プ
リズムシート１１０のプリズム面１１１により屈折され
て出射される。

【００３８】このとき、プリズムシート１１０に入射し
た光のうち、プリズムの傾斜面に対して特定の範囲にあ
る光はスネルの法則に則り、プリズム面１１１で屈折さ
れ、略法線方向に出射される。すなわち、図３において
符号ａで示した光がプリズム面１１１で符号ｃの方向に
屈折され、照明装置の法線方向に出射される。入射角が
プリズムの傾斜面に対してほぼ垂直な光は、図３におい
て符号ｂで示すようにプリズム面１１１で屈折されずに
そのまま出射される。すなわち、プリズムの傾斜面に対
して略垂直に入射する光は殆ど屈折されないため、結果
として法線方向に対して大きな角度で出射され、パネル
の正面方向の輝度向上には寄与しない光として出射され
ることになる。プリズムシート１１０から出射された光
のうち、ＦＯＰ１６０の光入射部１６２に入射しうる角
度範囲内でＦＯＰ１６０に入射する光の全てが、図３に
おいて符号ｃ、ｄで示すように、光ファイバ１６１の延
在方向に伝搬されて光出射部１６３から出射されること
により、光ファイバ１６１の延在方向、すなわち下基板
２の略法線方向に直進する光として集光されて、光出射
部１６３から出射される。また、個々の光ファイバ内で
の延在方向の光の伝搬は、光ファイバの光入射部及び光
出射部を除く側面（壁面）において光ファイバ内部側へ
概ね完全に反射されるので、光入射部から取り込まれた
光は側面（壁面）から外部に洩れることもなく損失が極
めて少ない。このようにしてＦＯＰ１６０から出射され
た光は、照明装置１３０から出射される光として、液晶
パネル４０を照明し、下基板２を透過して光透過領域で
ある開口部１２に到達する。

【００３９】本実施形態の液晶表示装置１では、照明装
置１７０にＦＯＰ１６０が備えられているので、ＦＯＰ
１６０の光入射部１６２に入射しうる角度範囲内でＦＯ
Ｐ１６０に入射する光の全てが、光ファイバ１６１の延
在方向に伝搬されて光出射部１６３から出射されること
により、光ファイバ１６１の延在方向、すなわち下基板
２の略法線方向に直進する光として集光されて、光出射
部１６３から出射される。ＦＯＰ１６０によって下基板
２の略法線方向に集光されて出射される光の中には、プ
リズムシート１１０から出射された光のうち、法線方向
に対して大きな角度で出射され従来構成ではパネルの正
面方向の輝度には寄与しない光が、ＦＯＰ１６０に入射
することによってパネルの正面方向に集光された光も含
まれる。よって、従来の液晶表示装置においてはパネル
の正面方向の輝度向上に寄与しない光であった入射角が
法線方向に対して大きな角度の光も、下基板２の略法線
方向に効率よく集光することができ、利用可能な光とし
て有効に利用できる。

【００４０】したがって、本実施形態の液晶表示装置１
によれば、光源２から出射された光のうち、パネルの正
面方向の輝度向上に寄与しない光となってしまう光の割
合が従来の照明装置１３０を備えた液晶表示装置１００
よりも少なくなり、利用可能な光の割合を増大させるこ
とができ、光源２から出射された光を液晶表示装置１の
表示面（特にパネル正面方向）の明るさに寄与する光と
して効率よく利用することができる。

【００４１】また、本実施形態の液晶表示装置１におい
ても、照明装置１７０にプリズムシート１１０が備えら
れているので、導光板で曲げられた光を法線方向に効率
よく集光することが可能になり、ＦＯＰに入射される光
の出射角を制限することができるため、光源１２２から
出射された光を、液晶表示装置１の表示面の明るさに寄
与する光としてより一層効率よく利用することができ
る。

【００４２】また、本実施形態の液晶表示装置１は、下
基板２の内面側に半透過反射膜として機能するセグメン
ト電極１０が設けられ、透過モードと反射モードの切り
換えにより表示を行う半透過反射型の液晶表示装置であ
り、セグメント電極１０には、光透過領域として開口部
１２が設けられている。そして、ＦＯＰ１６０を構成す
る光ファイバ１６１が、開口部１２の形成位置に対応さ
せて配置されていることにより、光出射部１６３から出
射された光が光透過用開口部１２に入射するようにされ
ているので、ＦＯＰ１６０から出射される光が、開口部
１２に効率よく透過して透過表示モードの表示に寄与す
るものとなる。よって、光源１２２から出射された光を
液晶表示装置１の表示面の明るさに寄与する光として効
率よく利用することができる半透過反射型の液晶表示装
置を実現することができる。また、発明での実施形態で
光透過領域の一例として開口部を挙げたが、開口部に限
らず反射膜と反射膜との間隙で光を透過させる光透過領
域を形成するものであっても本発明の適用効果は十分得
られるものである。

【００４３】また、ＦＯＰ１６０の光入射部１６２が、
光ファイバ１６１の外側に向けて凸状の曲面によって構
成されているので、光入射部１６２が平面によって構成
されている場合と比較して、光入射部１６２に入射する
光を増やすことができ、従来の照明装置１３０を備えた
液晶表示装置１００においては未利用光であった光を、
より一層効率よく下基板２の略法線方向に集光すること
ができ、光源２から出射された光をより一層効率よく利
用することができる。

【００４４】また、ＦＯＰ１６０の光出射部１６３が、
光ファイバ１６１の外側に向けて凸状の曲面によって構
成されているので、光入射部１６２が平面によって構成
されている場合と比較して、光出射部１６３から出射さ
れる光の方向をより一層正確に下基板２の略法線方向に
集光することができ、光源２から出射された光をより一
層効率よく利用することができる。

【００４５】［第２の実施の形態］本実施形態の液晶表
示装置の全体構成は、上述した第１の実施の形態と同様
であるため、詳細な説明は省略する。本実施形態の液晶
表示装置が、第１の実施形態において説明した液晶表示
装置と異なる点は、集光手段としてＦＯＰ１６０に代え
てホログラムシートが用いられていることのみである。
第１の実施形態では、プリズムシート１１０上に集光手
段としてＦＯＰ１６０が配置されていたが、本実施形態
の液晶表示装置では、ＦＯＰ１６０に代えてホログラム
シートが配置されている。

【００４６】ホログラムシートは、導光板１２１から出
射された光を下基板２の略法線方向、特に光透過用開口
部１２の方向に集光して出射するものであり、一面側
（プリズムシート１１０側）から入射される光を異なる
角度に回折させて他面側（液晶パネル４０側）に出射さ
せるものである。

【００４７】本実施形態では、光源１２２から出射され
た光は、第１の実施形態と同様に、導光板１２１内を伝
搬して液晶パネル４０側へ出射され、拡散シート１５０
に入射して拡散されたのち、プリズムシート１１０に入
射してプリズム面１１１により屈折されて出射される。
そして、プリズムシート１１０からパネルの正面方向の
輝度向上に寄与しない光が、ホログラムシートによって
光透過用開口部１２の方向に屈折されて集光して出射さ
れ、照明装置１３０から出射される光として、液晶パネ
ル４０を照明し、下基板２を透過して光透過用開口部１
２に到達する。

【００４８】このような液晶表示装置では、ホログラム
シートが備えられているので、導光板１２１から出射さ
れた光を光透過用開口部１２に到達する方向に集光して
出射することができ、従来の照明装置１３０を備えた液
晶表示装置１００においては法線方向に対して大きな角
度のまま出射されパネル正面方向の輝度向上には寄与で
きない光も利用可能な光として有効に利用できる。よっ
て、光源１２２から出射された光を液晶表示装置の表示
面の明るさに寄与する光として効率よく利用することが
できる。

【００４９】［第３の実施の形態］本実施形態の液晶表
示装置の全体構成は、上述した第１の実施の形態と同様
であるため、詳細な説明は省略する。本実施形態の液晶
表示装置が、第１の実施形態において説明した液晶表示
装置と異なる点は、透過型の液晶表示装置であること
と、集光手段としてＦＯＰ１６０に代えてマイクロレン
ズアレイが用いられていることのみである。第１の実施
形態では、セグメント電極１０は、半透過反射膜として
の機能を有するものであったが、本実施形態の液晶表示
装置においては、セグメント電極１０は、半透過反射膜
として機能しないものとなっている。よって、本実施形
態において、セグメント電極１０は、第１の実施形態と
は異なり、ＩＴＯなどからなる光透過性を有する膜によ
って形成され、光透過用開口部１２が設けられていない
ものとされている。

【００５０】また、第１の実施形態では、プリズムシー
ト１１０上に集光手段としてＦＯＰ１６０が配置されて
いたが、本実施形態の液晶表示装置では、ＦＯＰ１６０
に代えてマイクロレンズアレイが配置されている。マイ
クロレンズアレイは、導光板１２１から出射された光
を、下基板２の略法線方向に集光して出射するものであ
る。

【００５１】このような液晶表示装置であっても、導光
板１２１から出射された光を下基板２の略法線方向に集
光して出射するマイクロレンズアレイによって、従来の
照明装置１３０を備えた液晶表示装置１００においては
法線方向に対して大きな角度のまま出射されパネル正面
方向の輝度向上には寄与できない光も利用可能な光とし
て有効に利用できる。よって、光源１２２から出射され
た光を液晶表示装置の表示面の明るさに寄与する光とし
て効率よく利用することができる。

【００５２】なお、本発明の技術範囲は、上記の実施形
態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しな
い範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施の形態では、プリズムシート上にＦＯ
Ｐ１６０、ホログラムシート、マイクロレンズアレイの
いずれかからなる集光手段が配置されていた例を挙げた
が、プリズムシートを備えていなくてもよいし、集光手
段上にプリズムシートが配置されていてもよい。

【００５３】また、半透過反射型の液晶表示装置の一例
として、セグメント電極が半透過反射膜を兼ねる構成例
を挙げたが、セグメント電極とは別に半透過反射膜を設
けてもよい。また、パッシブマトリクス方式の液晶表示
装置に限らず、アクティブマトリクス方式の液晶表示装
置に本発明を適用してもよい。

【００５４】［電子機器］上記実施の形態の液晶表示装
置を備えた電子機器の例について説明する。図７は、携
帯電話の一例を示した斜視図である。図７において、符
号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記
の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。

【００５５】図８は、腕時計型電子機器の一例を示した
斜視図である。図８において、符号１１００は時計本体
を示し、符号１１０１は上記の液晶表示装置を用いた液
晶表示部を示している。

【００５６】図９は、ワープロ、パソコンなどの携帯型
情報処理装置の一例を示した斜視図である。図９におい
て、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキー
ボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本
体、符号１２０６は上記の液晶表示装置を用いた液晶表
示部を示している。

【００５７】図７〜図９に示す電子機器は、上記の実施
形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を備えているの
で、表示品位に優れた液晶表示部を有する電子機器を実
現することができる。

【００５８】

【実施例】以下、本発明の液晶表示装置の効果につい
て、実施例を示して詳しく説明する。本発明の液晶表示
装置に備えられている照明装置から出射された光の相対
強度と、照明装置の法線方向を０°とした場合の出射角
度との関係をAutronic社製Cono Scopeを用いて調べた。

【００５９】その結果を図６に示す。図６は、本発明の
液晶表示装置に備えられている照明装置から出射された
光の相対強度（輝度）と、照明装置の法線方向を０°と
した場合の出射角度との関係を示したグラフであり、縦
軸は従来構成のバックライトの表面輝度の最大値を１と
して規格化した時の相対強度を示し、横軸はバックライ
ト表面からの光の出射角度を示している。

【００６０】図６に示すように、本発明の液晶表示装置
に備えられている照明装置から出射された光の輝度は、
出射角度が０°方向、すなわち照明装置の法線方向が最
大であり、出射角度の絶対値が０°から増大するにつれ
て減少している。ここで、図１１に示した従来の照明装
置から出射された光の相対強度と、照明装置の法線方向
を０°とした場合の出射角度との関係を示したグラフと
比較する。すなわち、図１１に示すグラフでは、図６に
示すグラフとは異なり、出射角度の絶対値が６０°程度
を越えると光の輝度が再び増大していることがわかる。
出射角度の絶対値が６０°程度を越える光は、液晶表示
装置の法線方向に対して大きな角度のまま出射されパネ
ルの正面方向の輝度向上には寄与できない光である。

【００６１】また、図１１に示した従来構成の照明装置
の表面輝度の最大値を１として規格化した相対強度の最
大値は、図６に示したように１．３倍程度になり、光源
から出射された光の輝度が同じであるにもかかわらず、
図３に示した照明装置では、図１０に示した従来構成の
照明装置と比較して、６０°以上の出射角の光の強度が
減少し、照明装置の法線方向に出射される光の輝度が増
加することがわかる。このことにより、本発明の液晶表
示装置によれば、周囲に拡散してしまい法線方向の輝度
向上に寄与しない光を減少させて、液晶表示装置の表示
面の明るさに寄与する光とし、光源から出射された光
を、液晶表示装置の表示面の明るさに寄与する光として
効率よく利用することができることを確認できた。本発
明の構成としたことで従来構成のバックライトと比較し
て正面方向の輝度が２〜３割程度向上している。

【００６２】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
液晶表示装置によれば、光源から出射された光のうち、
周囲に拡散してしまい法線方向の輝度向上に寄与しない
光の割合が従来の照明装置を備えた液晶表示装置よりも
少なくなり、利用可能な光の割合を増大させることがで
き、光源から出射された光を液晶表示装置の表示面の明
るさに寄与する光として効率よく利用することができる
液晶表示装置を実現することができる。したがって、従
来の液晶表示装置と比較して明るい表示が実現できる。
また、高輝度化が可能になるため、バックライトの消費
電力を抑えることも可能になる。また、本発明の電子機
器は、本発明の液晶表示装置を備えているので、表示品
位に優れ、明るい液晶表示部を有する電子機器を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 液晶表示装置の全体構成を示す平面図であ
る。

【図２】 表示領域を拡大視した平面図である。

【図３】 図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。

【図４】 ＦＯＰの一例を示した斜視図である。

【図５】 図４に示したＦＯＰを構成する光ファイバの
側面図である。

【図６】 本発明の液晶表示装置に備えられている照明
装置から出射された光の相対強度と、照明装置の法線方
向を０°とした場合の出射角度との関係を示したグラフ
である。

【図７】 本発明の電子機器の一例を示す斜視図であ
る。

【図８】 同、電子機器の他の例を示す斜視図である。

【図９】 同、電子機器のさらに他の例を示す斜視図で
ある。

【図１０】 従来の液晶表示装置の一例を示した概略断
面図である。

【図１１】 従来の照明装置から出射された光の相対強
度と、照明装置の法線方向を０°とした場合の出射角度
との関係を示したグラフである。

【符号の説明】

１ 液晶表示装置 ２ 下基板 ３ 上基板 １０ セグメント電極 １１ コモン電極 １２ 光透過領域の一例とした開口部 ２３ 液晶 ４０ 液晶パネル １１０ プリズムシート １２０ バックライト １２１ 導光板 １２２ 光源 １２３ リフレクタ １２４ 反射シート １５０ 拡散シート １６０ ＦＯＰ（光ファイバ板） １６１ 光ファイバ １６２ 光入射部 １６３ 光出射部 １７０ 照明装置

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに対向配置された上基板と下基板と
   からなる一対の基板と、前記一対の基板の間に挟持され
   た液晶と、前記下基板の外面側に設けられた照明装置と
   を備えた液晶表示装置であって、 前記照明装置は、光源と、前記光源からの光を導光する
   導光板と、前記下基板と前記導光板との間に配置され、
   前記導光板から出射された光を前記下基板の略法線方向
   に集光して出射する集光手段とを有し、 前記集光手段は、前記導光板から出射された光を入射す
   る光入射部が前記導光板の板面側に配置されるととも
   に、前記入射した光を前記下基板の基板面側に出射する
   光出射部とを備えた複数の光ファイバが配列された光フ
   ァイバ板であることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記下基板の内面側に半透過反射膜が設
   けられ、前記照明装置からの光を用いて表示を行う透過
   表示モードと、前記上基板側から入射する外光を用いて
   表示を行う反射表示モードとを切り換えて表示を行う半
   透過反射型の液晶表示装置であることを特徴とする請求
   項１に記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記半透過反射膜には、前記透過表示モ
   ード時に前記照明装置から出射される光を透過させるた
   めの光透過領域が設けられ、 前記光ファイバは前記光透過領域の形成位置に対応して
   配置されることにより、前記光出射部から出射される光
   が前記光透過領域に入射することを特徴とする請求項２
   に記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記光入射部の前記光ファイバの端部が
   曲面形状で構成されていることを特徴とする請求項１な
   いし請求項３のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記光出射部の前記光ファイバの端部が
   曲面形状で構成されていることを特徴とする請求項１な
   いし請求項４のいずれかに記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】 互いに対向配置された上基板と下基板と
   からなる一対の基板と、前記一対の基板の間に挟持され
   た液晶と、前記下基板の外面側に設けられた照明装置と
   を備えた液晶表示装置であって、 前記照明装置は、光源と、前記光源からの光を導光する
   導光板と、前記下基板と前記導光板との間に配置され、
   前記導光板から出射された光を前記下基板の略法線方向
   に集光して出射する集光手段とを有し、 前記集光手段は、ホログラムからなるものであることを
   特徴とする液晶表示装置。
7. 【請求項７】 互いに対向配置された上基板と下基板と
   からなる一対の基板と、前記一対の基板の間に挟持され
   た液晶と、前記下基板の外面側に設けられた照明装置と
   を備えた液晶表示装置であって、 前記照明装置は、光源と、前記光源からの光を導光する
   導光板と、前記下基板と前記導光板との間に配置され、
   前記導光板から出射された光を前記下基板の略法線方向
   に集光して出射する集光手段とを有し、 前記集光手段は、マイクロレンズアレイであることを特
   徴とする液晶表示装置。
8. 【請求項８】 前記下基板と前記導光板との間に、プリ
   ズムシートが備えられていることを特徴とする請求項１
   ないし請求項７のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれか一項に記載
   の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。