JP2005241875A - 平面表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容易かつ安価な半透過方式あるいは半反射方式の平面表示装置を提供する。
【解決手段】液晶パネル２の表示画面エリア３に面状の光を出射するバックライト21を液晶パネル２の裏面側に対向して配設する。バックライト21と液晶パネル２との間の偏光分離シート37は、バックライト21の導光板26の表面28から出射する面状の光のうち、特定の偏光成分を透過するとともに、特定の偏光成分に交わる偏光成分を反射する偏光軸Ａを有する。偏光分離シート37と液晶パネル２との間の偏光板38は、偏光分離シート37の偏光軸Ａとは異なる偏光軸Ｂを有する。偏光分離シート37および偏光板38にて、導光板26の表面28から出射する面状の光を半透過あるいは半反射できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、平面表示パネルに対向して面状光源が配設された平面表示装置に関する。

従来、明るい場所と暗い場所とのそれぞれで使用できる液晶表示装置としては、光半透過方式あるいは光半反射方式の液晶表示装置が利用されている。そして、この種の液晶表示装置は、平面表示パネルとしての液晶パネルの裏面側に対向して面状光源としてのバックライトが配設されており、このバックライトと液晶パネルとの間に配置されたハーフミラー機能を有するフィルムによって、光半透過あるいは光半反射を実現させた構成が知られている(例えば、特許文献１参照。)。

また、液晶表示装置の液晶パネルを完全な反射方式とし、この液晶パネルの表面側にフロントライトを設置して、光半透過あるいは光半反射を実現させた構成が知られている(例えば、特許文献２参照)。

近年、これら光半透過方式あるいは光半反射方式の液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力の特徴を生かして、携帯電話やＰＤＡ(Personal Digital Assistant)、ＦＡ(Factory Automation)などの分野で主に利用されている。
特開平７−３１８９２８号公報（第３−７頁、図１） 特開２００２−１３１７１９号公報（第２−５頁、図５）

しかしながら、液晶パネルの裏面側にハーフミラー機能を有するフィルムを配置して光半透過方式あるいは光半反射方式を実現させた液晶表示装置の場合には、このハーフミラー機能を有するフィルムが比較的高価であるとともに、このフィルムによって液晶パネルの光の透過率が低下してしまうから、バックライトの輝度を向上させる高価な光学シートを、このバックライトの表面側に配置しなければならず、液晶表示装置が高価になってしまう。

また、完全な反射方式の液晶パネルの表面側にフロントライトを設置して光半透過方式あるいは光半反射方式を実現させた液晶表示装置の場合には、液晶パネルに反射構造を設ければならず、構造が複雑となり、製造が容易ではないとともに、この液晶表示装置として用いられるフロントライトが比較的高価であるため、液晶表示装置が高価になってしまうという問題を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、容易かつ安価に半透過方式あるいは半反射方式にできる平面表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、平面表示パネルと、この平面表示パネルに対向して配設され、この平面表示パネルに面状の光を出射させて透過させる面状光源と、この面状光源と前記平面表示パネルとの間に配設され、前記面状光源から出射される光のうち、特定の偏光成分を透過させるとともに、この特定の偏光成分に交わる偏光成分を反射する偏光軸を有する偏光分離体と、この偏光分離体と前記平面表示パネルとの間に配設され、この偏光分離体の偏光軸とは異なる偏光軸を有する偏光体とを具備したものである。

そして、平面表示パネルに面状の光を出射させて透過させる面状光源を、平面表示パネルに対向して配設する。次いで、面状光源から出射される光のうち、特定の偏光成分を透過させるとともに、この特定の偏光成分に交わる偏光成分を反射する偏光軸を有する偏光分離体を、面状光源と平面表示パネルとの間に配設する。さらに、偏光分離体の偏光軸とは異なる偏光軸を有する偏光体を、偏光分離体と平面表示パネルとの間に配設する。この結果、平面表示パネルと偏光分離体との間に配設した偏光体の偏光軸を、偏光分離体の偏光軸と異ならせたことにより、これら偏光体および偏光分離体によって、面状光源から出射され平面表示パネルを透過する面状の光が半透過あるいは半反射される。よって、容易かつ安価に半透過方式あるいは半反射方式の平面表示装置を提供できる。

本発明によれば、平面表示パネルと偏光分離体との間に配設した偏光体の偏光軸を、偏光分離体の偏光軸と異ならせたことにより、これら偏光体および偏光分離体によって、面状光源から出射され平面表示パネルを透過する面状の光が半透過あるいは半反射されるから、半透過方式あるいは半反射方式の平面表示装置を容易かつ安価に提供できる。

以下、本発明の平面表示装置の一実施の形態の構成を図１および図２を参照して説明する。

図１および図２において、１は平面表示装置としての液晶表示装置で、この液晶表示装置１は比較的大型であり、狭額縁および携帯性に優れた薄型の光半透過方式あるいは光半反射方式である。そして、この液晶表示装置１は、主としてノート型のパーソナルコンピュータ(ＰＣ)の画像表示部などとして用いられる平面表示パネルとしての液晶表示パネルである略矩形平板状の液晶パネル２を備えている。

この液晶パネル２は、カラー表示が可能な光透過型であり、光変調層を図示しない液晶層としている。さらに、この液晶パネル２の中央部には、画像を表示させる有効表示領域としての矩形状の表示画面エリア３が形成されている。この表示画面エリア３は、例えば対角１０．４型サイズである。また、この表示画面エリア３には、複数の図示しない表示画素がマトリクス状に配列されている。

また、液晶パネル２は、図示しない薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)が一主面である表面にマトリクス状に設けられたアレイ基板４を備えている。そして、このアレイ基板４の表面には、裏面側に図示しない対向電極がマトリクス状に形成された対向基板５が対向されて配設されている。この対向基板５の高さ方向における一側部である上端部は、アレイ基板４の上端部よりも内側に位置している。さらに、これらアレイ基板４と対向基板５との間には液晶層が介挿されて封止されて液晶パネル２が構成されている。

そして、この液晶パネル２の高さ方向であるＸ方向における一側縁であるアレイ基板４の上端部の表面側には、フレキシブルな可撓性を有する駆動集積回路としての細長矩形平板状のプリント配線基板(Flexible Print Circuit:ＦＰＣ)７が電気的に接続されている。さらに、このプリント配線基板７には、走査線駆動回路基板としての制御回路基板である細長矩形平板状のＹ方向ドライバ回路６が取り付けられている。

すなわち、このＹ方向ドライバ回路６は、プリント配線基板７を介して幅方向であるＹ方向に沿ってアレイ基板４の上端部の表面側に取り付けられて、このアレイ基板４に電気的に接続されている。ここで、このＹ方向ドライバ回路６は、プリント配線基板７に対して制御信号を供給する。そして、このプリント配線基板７は、液晶パネル２の図示しない各走査線に対して駆動信号を供給して、この液晶パネル２を幅方向であるＹ方向に沿って駆動させる。

さらに、この液晶パネル２のＸ方向の一端部の表面側には、信号線駆動回路基板としての細長矩形平板状の図示しないＸ方向ドライバ回路がフレキシブルな細長矩形平板状の図示しないプリント配線基板を介して取り付けられている。このＸ方向ドライバ回路は、液晶パネル２に電気的に接続され、この液晶パネル２の図示しない各信号線に駆動信号を供給して、この液晶パネル２をＸ方向に沿って駆動させる。よって、Ｙ方向ドライバ回路６とＸ方向ドライバ回路とにより、液晶パネル２の表示画面エリア３に画像を表示させる。

また、この液晶パネル２の表示画面エリア３の一主面としての光出射面である表面８から出射される面状の光は、所定の偏光を有している。そして、この液晶パネル２の表示画面エリア３の表面８には、この表示画面エリア３からの光を光学的に変化させる光学シートである偏光体としての表側の偏光板９が取り付けられている。この偏光板９は、液晶パネル２の表示画面エリア３の表面８から出射される面状の光を偏光して、この液晶パネル２の表示画面エリア３の表面８における面内輝度の均一化や輝度の向上を図る。

さらに、この液晶パネル２の表面８側には、矩形枠状のベゼルカバー11が取り付けられている。このベゼルカバー11は、液晶パネル２の表示画面エリア３の表面８側を露出させる開口部としての矩形状の窓部12が中央部に開口形成された矩形枠状の本体部13を備えている。この本体部13の窓部12は、液晶パネル２の表示画面エリア３に対応した形成である矩形状に形成されている。

また、この本体部13の外周縁には、この本体部13の裏面側に液晶パネル２を収容させた際に、この液晶パネル２の縁部を覆う外周縁部14が垂直に突出した状態で一体的に設けられている。そして、この外周縁部14には、このベゼルカバー11を図示しない筐体に取り付けて固定させるねじ形状としての図示しないねじ挿入孔が設けられている。

一方、液晶パネル２の裏面側には、この液晶パネル２の表示画面エリア３に面状の光を出射させて透過させる面状光源としての面光源装置である矩形平板状のバックライト21が対向されて取り付けられている。このバックライト21は、このバックライト21の一主面である表面側を液晶パネル２の裏面側に対向させた状態で、この液晶パネル２とともにベゼルカバー11の外周縁部14の内側に収容されている。

なお、この液晶パネル２に取り付けられたＹ方向ドライバ回路６およびＸ方向ドライバ回路は、液晶パネル２の裏面側にバックライト21の表面側を対向させた状態で、このバックライト21の裏面側にプリント配線基板７を湾曲させることにより、このバックライト21の裏面側に配設されている。

ここで、このバックライト21は、細長円筒状の管状光源である放電ランプとしての冷陰極管22を備えている。この冷陰極管22の両端部のそれぞれには、図示しないケーブルの一端部が接続されており、これらケーブルそれぞれの他端部には、コネクタとしての図示しないハウジングが取り付けられている。

また、冷陰極管22の外周面に対して一辺であるランプ側としての光入射面25を平行に対向させた状態で、矩形略平板状の面状光源変換体としてのプリズム導光体である導光板26が配設されている。この導光板26は光透過性を有する樹脂などにより成形されており、この導光板26の他主面としての非光出射面である裏面27には図示しないプリズムが成形されている。

そして、この導光板26は、冷陰極管22からの線状の光が光入射面25を介して入射されて、この線状の光を導光板26の一主面である裏面27に対向した光出射面としての発光面である表面28側に向けて面状に屈折させて面状の光に変換して、この面状の光を液晶パネル２の表示画面エリア３の裏面側へと照射させる。なお、この導光板26の表面28には、微細なパターンが形成されている。

さらに、この導光板26は、この導光板26の光入射面25から入射する光を、この導光板26の表面28へと均等に反射させるとともに、この導光板26の他辺である反ランプ側としての非光入射面29よりの裏面27側に収容スペースを確保するために、この光入射面25側から非光入射面29側に向けて高さ方向に沿って平行に徐々に薄くされている。言い換えると、この導光板26は、冷陰極管22からの光が入射する光入射面25での厚みが最大となっており、この冷陰極管22から遠ざかるに連れて徐々に薄くなっている。

そして、この導光板26の表面28には、この導光板26の表面28を覆う略矩形シート状の拡散体としての光学シートである拡散シート31が重ね合わされた状態で取り付けられている。この拡散シート31は、導光板26の表面28に対向して配設されている。また、この拡散シート31は、ＰＥＴ(PolyEthylene Terephthalate)シートの表面に光拡散性を持たせるコーティングが施されて構成されている。さらに、この拡散シート31は、導光板26の表面28から出射される面状の光を拡散させて、この導光板26の表面28の面内輝度の均一化や輝度の向上を図る。

また、この拡散シート31の表面には、この拡散シート31の表面を覆う略矩形シート状の光学シートとしての複数、例えば２枚のプリズムシート32,33のそれぞれが重ね合わされた状態で取り付けられている。これらプリズムシート32,33は、拡散シート31の表面に対向して配設されている。さらに、これらプリズムシート32,33は、拡散シート33にて拡散されつつ、この拡散シート33を透過した面状の光を光学的に変化させて集光などさせる。

ここで、この拡散シート33の表面に直接重ね合わされた側である裏側のプリズムシート32の光出射面である一主面としての表面には、導光板26の幅方向に沿った複数のプリズム34が、この導光板26の高さ方向に向けて等間隔に成形されている。また、このプリズムシート32の表面に直接重ね合わされた側である表側のプリズムシート33の光出射面である一主面としての表面には、導光板26の高さ方向に沿った複数のプリズム35が、この導光板26の幅方向に向けて等間隔に成形されている。

すなわち、プリズムシート32の各プリズム34と、プリズムシート33の各プリズム35とは、互いに直角に交わるように成形されている。ここで、これらプリズムシート32,33それぞれのプリズム34,35のそれぞれは、導光板26の表面28側に向けて鋭角の頂角を有している。なお、表側のプリズムシート33の光出射面である表面36から出射される面状の光は、所定の偏光を有している。

さらに、この表側のプリズムシート33の表面36には、このプリズムシート33の表面を覆う略矩形シート状の偏光分離体としての偏光分離シート37が重ね合わされた状態で取り付けられている。この偏光分離シート37は、液晶パネル２とバックライト21の導光板26との間に配設されており、表側のプリズムシート33の表面36に対向して配設されている。ここで、この偏光分離シート37とバックライト21の導光板26との間には、拡散シート31が配設されている。

また、この偏光分離シート37は、バックライト21から出射される面状の光のうち、この偏光分離シート37の偏光軸に沿った特定の偏光成分を透過させるとともに、この特定の偏光成分に交わる、すなわち偏光分離シート37の偏光軸に交差あるいは直交する偏光成分を反射する偏光軸Ａを有している。すなわち、この偏光分離シート37の偏光軸Ａは、導光板26の高さ方向に沿っている。

そして、この偏光分離シート37の表面には、この偏光分離シート37の表面を覆う略矩形平板状の偏光体としての裏側の偏光板38が重ね合わされた状態で密着されて取り付けられている。この偏光板38は、液晶パネル２のアレイ基板４の裏面側に取り付けられており、このアレイ基板４に等しい矩形平板状に構成されている。また、この偏光板38は、液晶パネル２の一部を構成しており、この液晶パネル２のアレイ基板４と偏光分離シート37との間に配設されている。

ここで、この偏光板38は、偏光分離シート37の偏光軸Ａとは異なる偏光軸Ｂを有している。具体的に、この偏光板38の偏光軸Ｂは、偏光分離シート37の偏光軸Ａに対して１０゜以上８０゜以下の角度θで交差している。言い換えると、この偏光板38は、この偏光板38の偏光軸Ｂが偏光分離シート37の偏光軸Ａとは一致しないように、これら偏光板38の偏光軸Ｂと偏光分離シート37の偏光軸Ａとがずらされて設置されている。すなわち、この偏光板38は、この偏光板38の裏面側へと出射される面状の光のうち、この偏光板38の偏光軸Ｂに沿った偏光成分を透過させるとともに、この偏光板38の偏光軸Ｂに交差する偏光成分を反射する。

一方、バックライト21の導光板26の裏面27には、この導光板26の裏面27を覆う矩形シート状の光学シートである反射シート39が取り付けられている。この反射シート39は、この導光板26内からこの導光板26の裏面27を介して外部へと照射される光を、この導光板26の表面28側に向けて反射させる。

さらに、この導光板26の光入射面25に対向して配設された冷陰極管22は、略コ字状に湾曲したシート状の反射体としてのランプリフレクタ41にて周方向に亘って覆われている。このランプリフレクタ41は、冷陰極管22からの光を内側面で反射させて、この反射した光を導光板26の光入射面25へと効率良く入射させて導入させる。

そして、拡散シート31、プリズムシート32,33および偏光分離シート37が表面28に取り付けられ、反射シート39が裏面27に取り付けられ、冷陰極管22およびランプリフレクタ41が光入射面25側に取り付けられた導光板26は、略矩形平板状のフレーム51の一主面である表面側に収容されて保持されている。このフレーム51は、バックライト21の導光板26、冷陰極管22および反射シート39を保持しつつ、これら導光板26、冷陰極管22および反射シート39のそれぞれをベゼルカバー11に取り付けさせるとともに、このベゼルカバー11とにより液晶パネル２を挟持固定する。

また、このフレーム51は、プラスチックなどの合成樹脂製であり、矩形枠状の本体部52を備えている。この本体部52の表面側は、液晶パネル２の裏面側に対向して当接し、この液晶パネル２とともにベゼルカバー11に収容される。さらに、この本体部52の一端部であるバックライト21の導光板26の非光入射面29側には、この導光板26の裏面27の非光入射面29側が嵌合されて保持される段状の嵌合段部53が設けられている。

次に、上記一実施の形態の作用を説明する。

まず、ハウジングからケーブルを介して冷陰極管22へと電気エネルギを供給して、この冷陰極管22を発光させる。

すると、この冷陰極管22から発光した線状の光は、直接に、もしくはこの冷陰極管22を覆うランプリフレクタ41の内側面にて反射されて導光板26の光入射面25へと入射する。

そして、この導光板26の光入射面25へと入射した光は、この導光板26の裏面27に形成されたプリズム、およびこの裏面27側に取り付けられた反射シート39によって、この導光板26の表面28側に向けて面状に変換されて、この導光板26の表面28から出射される。

この後、この導光板26の表面28から出射された面状の光は、拡散シート31を透過してこの拡散シート31にて拡散された後、各プリズムシート32,33を透過してこれらプリズムシート32,33により光学的に変化されて、導光板26の表面28の面内輝度の均一化や輝度の向上が図られる。

次いで、これら拡散シート31およびプリズムシート32,33を透過した面状の光は、偏光分離シート37へと出射されて、この偏光分離シート37を透過する。

このとき、この偏光分離シート37により、この偏光分離シート37へと出射された面状の光のうち、この偏光分離シート37の偏光軸Ａに沿った特定の偏光成分を透過させるとともに、この特定の偏光成分に交差する偏光成分を反射する。

さらに、この偏光分離シート37を透過した光は、アレイ基板４の裏面側の偏光板38へと出射されて、この偏光板38を透過する。

このとき、この偏光板38により、この偏光板38へと出射された面状の光のうち、この偏光板38の偏光軸Ｂに沿った偏光成分を透過させるとともに、この偏光軸Ｂに交差する偏光成分を反射して、バックライト21の導光板26の表面28から出射された面状の光を半透過あるいは半反射する。

この後、この偏光板38を透過した面状の光は、液晶パネル２の表示画面エリア３の裏面側へと照射される。

そして、この液晶パネル２の表示画面エリア３の裏面側へと照射した面状の光は、この液晶パネル２の表示画面エリア３を選択的に透過した後に、偏光板９にて偏光されてから使用者の目に入り、この液晶パネル２の表示画面エリア３にて表示される画像が使用者に視認される。

上述したように、上記一実施の形態によれば、液晶パネル２の裏面側に取り付けられた偏光板38と、バックライト21の導光板26の表面28側に取り付けられたプリズムシート33との間に、偏光板38の偏光軸Ｂに対して１０゜以上８０゜以下の角度θで交差する偏光軸Ａを有する偏光分離シート37を取り付けた。

この結果、バックライト21の導光板26の表面28から偏光分離シート37へと出射される面状の光のうち、この偏光分離シート37の偏光軸Ａに沿った特定の偏光成分が透過されるとともに、この特定の偏光成分に交差する偏光成分が反射される。さらに、この偏光分離シート37を透過して偏光板38へと出射される面状の光のうち、この偏光板38の偏光軸Ｂに沿った偏光成分が透過されるとともに、この偏光軸Ｂに交差する偏光成分が反射される。したがって、バックライト21の導光板26の表面28から出射される面状の光を、偏光分離シート37および偏光板38にて半透過あるいは半反射させることができる。

よって、従来のように、液晶パネルの裏面側に比較的高価なハーフミラー機能を有するフィルムを配置したり、液晶パネルに反射構造を設けて完全な反射方式の液晶パネルとして、この液晶パネルの表面側に比較的高価なフロントライトを設置したりする場合に比べ、比較的安価な偏光分離シート37を偏光板38とプリズムシート33との間に配設するだけであるので、光半透過方式あるいは光半反射方式の液晶表示装置１を簡単な構成で安価に製造できる。このため、これら半透過方式あるいは半反射方式の液晶表示装置１をより容易かつ安価に提供できる。

なお、上記一実施の形態において、液晶パネル２をＴＮ(Twisted Nematic)モードや他の光透過型としても、上記一実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、この液晶パネル２の薄膜トランジスタ、Ｙ方向ドライバ回路６およびＸ方向ドライバ回路のそれぞれを、活性層に多結晶シリコン膜が用いられた半導体素子で一体的に構成してもよい。さらに、この液晶パネル２のＹ方向ドライバ回路６およびＸ方向ドライバ回路の少なくとも一部あるいは全部の駆動ＩＣチップを、アレイ基板４上に直接搭載するチップオングラス(Chip On Glass:ＣＯＧ)技術を用いてもよい。

そして、これらの場合、これらＹ方向ドライバ回路６およびＸ方向ドライバ回路の駆動ＩＣの一部をアレイ基板４上に配置するので、これらＹ方向ドライバ回路６およびＸ方向ドライバ回路と液晶パネル２との間の電気的な接続数を低減できるとともに、これらＹ方向ドライバ回路６およびＸ方向ドライバ回路などの外部回路を小型化できるので、液晶表示装置１のより小型化が可能となる。

さらに、光変調層を液晶層とした液晶表示装置１以外の平面表示装置であっても、対応させて用いることができる。

本発明の平面表示装置の一実施の形態を示す説明分解斜視図である。 同上平面表示装置の説明側面図である。

符号の説明

１ 平面表示装置としての液晶表示装置
２ 平面表示パネルとしての液晶パネル
21 面状光源としてのバックライト
31 拡散体としての拡散シート
37 偏光分離体としての偏光分離シート
38 偏光体としての偏光板
Ａ 偏光軸
Ｂ 偏光軸
θ 角度

Claims (5)

1. 平面表示パネルと、
   この平面表示パネルに対向して配設され、この平面表示パネルに面状の光を出射させて透過させる面状光源と、
   この面状光源と前記平面表示パネルとの間に配設され、前記面状光源から出射される光のうち、特定の偏光成分を透過させるとともに、この特定の偏光成分に交わる偏光成分を反射する偏光軸を有する偏光分離体と、
   この偏光分離体と前記平面表示パネルとの間に配設され、この偏光分離体の偏光軸とは異なる偏光軸を有する偏光体と
   を具備したことを特徴とした平面表示装置。
2. 偏光分離体は、偏光体に密着させて取り付けられている
   ことを特徴とした請求項１記載の平面表示装置。
3. 偏光分離体の偏光軸と偏光体の偏光軸とは、１０゜以上８０゜以下の角度で交差している
   ことを特徴とした請求項１記載の平面表示装置。
4. 偏光分離体と面状光源との間に配設され、この面状光源から出射される面状の光を拡散させる拡散体を具備した
   ことを特徴とした請求項１記載の平面表示装置。
5. 平面表示パネルは、液晶パネルである
   ことを特徴とした請求項１記載の平面表示装置。

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