JP2007047811A

JP2007047811A - 表示装置

Info

Publication number: JP2007047811A
Application number: JP2006249237A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1998-10-05
Filing date: 2006-09-14
Publication date: 2007-02-22

Abstract

【課題】屋内などの外光の強度が弱い所でも、光量が不足することなく、表示品位の高い表示装置を提供する。
【解決手段】外光を取り込む手段と、第１の基板と、第１の基板に対向する第２の基板と、を有し、外光を取り込む手段は第２の基板の側面に隣接し、外光を取り込む手段から取り込まれる外光が、第２の基板に入射して、表示装置の補助光源として機能する。また、補助光源としてさらにフロントライトを用いて、光量の不足を補ってもよい。
【選択図】図３

Description

本発明は、直視型の反射型半導体表示装置に関する。中でも、特に、反射型液晶表示装置（液晶パネル）に関する。また、反射型液晶表示装置を搭載した半導体装置に関する。

本発明の半導体装置には、ノート型やラップトップ型のパーソナルコンピュータ、電子手帳、モバイルコンピュータ等の情報処理装置、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、カーナビゲーションシステム、携帯電話等が挙げられる。

近年、液晶パネルの製造技術に関して鋭意研究・開発がなされ、液晶パネルを比較的安価に提供できるようになったことや、更にインターネットや電子メール等の情報化社会の進展により、ノート型パーソナルコンピュータ（以下、ノート型ＰＣと略記する）が急激に普及してきた。

また、デジタルスチルカメラやビデオカメラは液晶パネルを搭載し、撮影した映像がその場で確認できるようになったことにより、消費者に広く受け入れられるようになってきた。

液晶パネルには透過型と反射型がある。透過型液晶パネルは背後に設けられたバックライトからの照明光が液晶パネルを透過することで、使用者が表示を視認できるようになっている。他方、反射型液晶パネルはバックライトが不要であり、外光が液晶パネルで反射することで、表示を見ることができる。透過型液晶パネルは、その消費電力の約９０％がバックライトによるものであり、そのため消費電力が大きい。また、反射型液晶パネルは、その表示の品位は透過型に追いついていない。しかし、反射型液晶パネルは、透過型液晶パネルよりも消費電力が小さく、ノート型ＰＣやモバイルＰＣに用いる利点がある。

反射型液晶パネルの表示品位が透過型液晶パネルのそれに劣る原因の一つとして、屋内利用時の光量の不足が挙げられる。

最近、この光量不足を解決するため、反射型液晶パネルにフロントライトを設け、屋内での光量を補うという手法が採られている。しかし、この場合は、フロントライトには透過型液晶パネルのバックライトに用いられているものと同様の蛍光灯が用いられており、結果として消費電力が大きくなり、反射型液晶パネルの利点が生かせない。

そこで、本発明は、上述の問題を鑑みてなされたものであり、屋内利用時でも光量の不足することのない、表示品位の高い反射型半導体表示装置を提供するものである。

本発明では、上述の問題を解決するために、反射型半導体表示装置の補助光源として液晶パネルに入射する光以外の光を利用する。

図１に本発明の反射型液晶パネルを用いた反射型半導体表示装置の概略構成図を示す。１０１は本体であり、１０２は反射型液晶パネルであり、１０３は光ファイバーアレイである。光ファイバーアレイ１０３は、複数の光ファイバーケーブル１０４を有している。光ファイバーケーブル１０４は、複数の光ファイバーが束になったものであり、その一例が図２に示される。光ファイバーアレイは、外光を取り込む手段として用いられる。

図２（Ａ）および図２（Ｂ）において、２０１は光ファイバーであり、その拡大図が下部に示されている。光ファイバー２０１は、コアとクラッドとを有しており、コアの屈折率はクラッドの屈折率よりも大きく、コアとクラッドとの界面で全反射を繰り返しながら光が進む。２０２は被膜であり、樹脂等で形成される。２０３は補強材であり、樹脂等で形成されている。

なお、図２（Ａ）に示される光ファイバーケーブル１０４は、ぎっしりと詰まった光ファイバーの束が被膜２０２で覆われている。また、図２（Ｂ）に示される光ファイバーケーブル１０４は、光ファイバー同士の間に補強材２０３が埋め込まれており、強度が上げられている。

次に図３を参照する。図３には、本発明の反射型液晶パネルの断面図が示されている。３０１は基板であり、３０２および３０３はドライバＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ；薄膜トランジスタ）であり、３０４は画素ＴＦＴ、３０５は反射電極、３０６は液晶、３０７は対向基板である。画素ＴＦＴはアモルファスシリコンまたは多結晶シリコンを有する活性層を有している。
また、対向基板には対向電極（図示せず）を有している。

光ファイバーケーブル１０４は、その一端から取り込んだ光をその他端から対向基板に出射するように配置される。よって光ファイバーケーブルに入射する入射光は、光ファイバー中を進行し、対向基板３０７に入射され、対向基板３０７内を進行し、液晶に入射される。なお、対向基板３０７には、該基板中を進行する光の該基板界面での全反射条件を破り液晶に光が入射するために、該基板の上面に加工が施してある。この加工条件は、シミュレーションなどによって最適なものが設定され得る。図３においては、対向基板３０７の上面に筋が入っているが、これに限られるわけではない。

また、図４に示す様に、通常の反射型液晶パネルに用いられる対向基板を用い、導光板４０８を用いる構成としても良い。この場合、導光板４０８の上面には、導光板４０８中を進行する入射光の界面での全反射条件を破るような加工が、導光板４０８の上面に施されている。

なお、光ファイバーケーブル１０４によって取り込まれた入射光が、対向基板中や導光板中を進行し、液晶に入射されるようにするためには、どのような手段を用いてもよい。

ここで、以下に、本発明の構成を説明する。

本発明によると、光ファイバーの一端から出射される光を反射型半導体表示装置に入射する反射型半導体表示装置であって、前記光は前記光ファイバーの他端から取り込まれる外光であることを特徴とする反射型半導体表示装置が提供される。

また、本発明によると、光ファイバーの一端から出射される光を反射型半導体表示装置の対向基板に入射する反射型半導体表示装置であって、前記光は前記光ファイバーの他端から取り込まれる外光であることを特徴とする反射型半導体表示装置が提供される。

また、本発明によると、光ファイバーの一端から出射される光を反射型半導体表示装置の対向側に設けられた導光板に入射する反射型半導体表示装置であって、前記光は前記光ファイバーの他端から取り込まれる外光であることを特徴とする反射型半導体表示装置が提供される。

前記の構成にマイクロレンズを更に有するようにしてもよい。

前記の構成に、フロントライトを更に有するようにしてもよい。

前記フロントライトは、ＬＥＤを有するようにしてもよい。

本発明の反射型半導体表示装置は、液晶パネルに入射する光以外の光を光ファイバーを用いることによって取り込み、補助光源とすることができ、屋内や光の弱いところでも品位の高い表示を行うことができる。

また、さらにフロントライトと組み合わせることにより、光量が不足している場合は、フロントライトによって補うことができる。

以下に、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるわけではない。

本実施例においては、本発明の液晶パネルを搭載したノート型ＰＣに用いた例について説明する。

図５を参照する。図５には、本実施例のノートＰＣの外観図が示されている。５０１は本体であり、５０２はキーボードであり、５０３はポインティングデバイスであり、５０４は反射型液晶パネルであり、５０５は光ファイバーアレイである。

本実施例の光ファイバーアレイは、図２（Ａ）に示される光ファイバーケーブル１０４を有している。本実施例の反射型液晶パネル５０４の断面図を図６に示す。６０１は基板であり、６０２および６０３はドライバＴＦＴであり、６０４は画素ＴＦＴ、６０５は反射電極、６０６は液晶、６０７は対向基板である。６０７の対向基板には、ドット６０８が形成されている。

光ファイバーケーブル１０４は、対向基板に取り込んだ光を出射する様に配置される。光ファイバーケーブルに入射する入射光は、対向基板６０７に入射され、対向基板６０７内を進行し、液晶に入射される。なお、対向基板６０７には、該基板中を進行する光の該基板界面での全反射条件を破り、液晶に光が入射するために、該基板の上面にドットが形成されている。

本実施例では、実施例１で説明したノート型ＰＣにおいて、反射型液晶パネルの構成を変更した例を示す。

図７を参照する。図７には、反射型液晶パネルの断面図が示されている。７０１は基板であり、７０２および７０３はドライバＴＦＴであり、７０４は画素ＴＦＴ、７０５は反射電極、７０６は液晶、７０７は対向基板、７０８は導光板である。７０８の導光板には、ドット７０９が形成されている。

本実施例においても、光ファイバーケーブル１０４によって取り込まれる光は導光板に入射し、導光板を進行し、液晶に入射される。

本実施例では、上述の課題を解決するための手段、実施例１または実施例２で説明した液晶パネルに用いられる光ファイバーアレイを構成する光ファイバーケーブルを変更した例について説明する。

本実施例の光ファイバーアレイは、図８に示すような光ファイバーケーブルが複数集合したものである。光ファイバーケーブル８０１は、複数の光ファイバー８０２が束になったものである。光ファイバーケーブル８０１の、光ファイバーの取り込み口には、マイクロレンズアレイ８０３が配置されている。また、８０４は被膜であり、樹脂等で形成される。

図９に、本実施例のマイクロレンズアレイ８０３を構成するマイクロレンズ８０３−１の機能を説明する。マイクロレンズアレイ８０３は、複数のマイクロレンズ８０３−１が集合してできたものであり、図９においては説明の便宜上、１つのマイクロレンズ８０３−１について説明する。マイクロレンズ８０３のサイズは、光ファイバー８０２のクラッドのサイズとほぼ等しく、マイクロレンズ８０３−１に入射する光を光ファイバー８０２のコアへ入射させるように配置されている。もちろん、光ファイバー８０２のコアに入射する光の入射角度は全反射が起こる角度に設定する必要がある。本実施例のような構成とすることによって、光ファイバーのクラッドに入射する光をコアに集光することができ、小さな面積でも、大きな光量を得ることができる。

図１０には、光ファイバーケーブル８０１を構成する光ファイバー８０２に対応して、マイクロレンズ８０３−１が配置されている様子が模式的に示されている。なお、実際の光ファイバーケーブルは、光ファイバー８０２およびそれに対応するマイクロレンズアレイ８０３−１が三次元的に配置されているのは言うまでもない。

本実施例では、実施例１または実施例２で説明したノートＰＣに用いられる光ファイバーアレイ構成する光ファイバーケーブルを変更した例について説明する。

図１１を参照する。本実施例の光ファイバーアレイは、図１１に示すような光ファイバーケーブル１１０１が複数集合したものである。光ファイバーケーブル１１０１は、複数の光ファイバー１１０２が束になったものである。光ファイバーケーブル１１０１の、光ファイバーの取り込み口には、マイクロレンズアレイ１１０３が配置されている。また、１１０４は被膜であり、樹脂等で形成されており、１１０５は補強材であり、樹脂等で形成されている。

図１２に、本実施例のマイクロレンズアレイ１１０３を構成するマイクロレンズ１１０３−１を示す。マイクロレンズアレイ１１０３は、複数のマイクロレンズ１１０３−１が集合してできたものであり、図１２においては説明の便宜上、１つのマイクロレンズ１１０３−１について説明する。マイクロレンズ１１０３のサイズは、光ファイバー１１０２のクラッドのサイズよりも大きく、マイクロレンズ１１０３−１に入射する光を光ファイバー１１０２のコアへ入射させるように配置されている。もちろん、光ファイバー１１０２のコアに入射する光の入射角度は全反射が起こる角度に設定する必要がある。本実施例のような構成とすることによって、マイクロレンズ１１０３−１に入射する光をコアに集光することができ、大きな光量を得ることができる。

本実施例では、上述の課題を解決するための手段、または実施例１〜４で説明した光ファイバーアレイを複数有するノートＰＣについて説明する。

図１３に本発明の反射型液晶パネルを用いた反射型半導体表示装置の概略構成図を示す。１３０１は本体であり、１３０２は反射型液晶パネルであり、１３０３は光ファイバーアレイである。光ファイバーアレイ１３０３は、複数の光ファイバーケーブル１３０４を有している。本実施例では、光ファイバーアレイ１３０３を４個用いた例が示されているが、これ以上用いても良いし、これ以下でも良い。

本実施例では、上述の実施例で述べた反射型液晶パネルの構成に、補助光源として更にフロントライトを用いた場合について説明する。

本実施例の反射型液晶パネルの断面図を図１４に示す。１４０１は基板であり、１４０２および１４０３はドライバＴＦＴであり、１４０４は画素ＴＦＴ、１４０５は反射電極、１４０６は液晶、１４０７は対向基板である。対向基板１４０７は、図３で示したものと同様である。１４０８は光ファイバーケーブルである。また、１４０９はフロントライトであり、複数のＬＥＤによって構成されている。また、フロントライト１４０９は、蛍光灯であってもよい。

図１５には、本実施例に用いられるフロントライトを構成するＬＥＤが示されている。Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の光を出すＬＥＤが樹脂基板に一体形成されており、白色光源として用いられる。

本実施例においては、光ファイバーからの補助光では光量がどうしても足りない場合に、フロントライトを点灯させる。よって、通常はフロントライトを用いないように設定してある。

本発明の光ファイバーアレイの補助光源を備える反射型液晶パネルをもちいた半導体装置には様々な用途がある。本実施例では、それらの半導体装置について説明する。

このような半導体装置には、ビデオカメラ、スチルカメラ、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話など）などが挙げられる。それらの一例を図１６および図１７に示す。

図１６（Ａ）は携帯電話であり、本体１６０１、音声出力部１６０２、音声入力部１６０３、反射型液晶パネル１６０４、光ファイバーアレイ１６０５、操作スイッチ１６０６、アンテナ１６０７で構成される。

図１６（Ｂ）はビデオカメラであり、本体１６０８、反射型液晶パネル１６０９、光ファイバーアレイ１６１０、音声入力部１６１１、操作スイッチ１６１２、バッテリー１６１３、受像部１６１４で構成される。

図１６（Ｃ）はモバイルコンピュータであり、本体１６１５、反射型液晶パネル１６１６、光ファイバーアレイ１６１７、カメラ部１６１８、受像部１６１９、操作スイッチ１６２０で構成される。

図１７（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体２００１、画像入力部２００２、反射型液晶パネル２００３、キーボード２００４、光ファイバーアレイ２００５で構成される。

図１７（Ｂ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体２１０１、反射型液晶パネル２１０２、アーム部２１０３、光ファイバーアレイ２１０４で構成される。

図１７（Ｃ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体２２０１、反射型液晶パネル２２０２、スピーカ部２２０３、記録媒体２２０４、操作スイッチ２２０５、光ファイバーアレイ２２０６で構成される。なお、この装置は記録媒体としてＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞、映画鑑賞、ゲームやインターネットを行うことができる。

図１７（Ｄ）はデジタルカメラであり、本体２３０１、反射型液晶パネル２３０２、接眼部２３０３、操作スイッチ２３０４、光ファイバーアレイ２３０５、受像部（図示しない）で構成される。

本発明の反射型半導体表示装置の概略構成図である。光ファイバーケーブルを示す図である。本発明の反射型液晶パネルの断面図である。本発明の反射型液晶パネルの断面図である。本発明の反射型液晶パネルを搭載したノート型ＰＣの概略構成図である。本発明の反射型液晶パネルの断面図である。本発明の反射型液晶パネルの断面図である。光ファイバーケーブルを示す図である。光ファイバーとマイクロレンズとを示す図である。光ファイバーアレイとマイクロレンズアレイとを示す図である。光ファイバーケーブルを示す図である。光ファイバーとマイクロレンズとを示す図である。本発明の反射型半導体表示装置の概略構成図である。本発明の反射型液晶パネルの断面図である。フロントライトに用いられるＬＥＤを示す図である。本発明の反射型液晶パネルを搭載した半導体装置の例である。本発明の反射型液晶パネルを搭載した半導体装置の例である。

符号の説明

１０１本体
１０２反射型液晶パネル
１０３光ファイバーアレイ
１０４光ファイバーケーブル

Claims

外光を取り込む手段と、
第１の基板と、
前記第１の基板に対向する第２の基板と、を有し、
前記外光を取り込む手段は前記第２の基板の側面に隣接し、
前記外光を取り込む手段から取り込まれる外光が、前記第２の基板に入射することを特徴とする表示装置。
請求項１において、前記第２の基板上に、ＴＦＴを有することを特徴とする表示装置。
請求項１または２において、前記第１の基板と前記第２の基板の間に液晶を有することを特徴とする表示装置。
請求項１乃至３のいずれか一において、前記外光を取り込む手段は、光ファイバーであることを特徴とする表示装置。
請求項４において、マイクロレンズを更に有することを特徴とする表示装置。
請求項１乃至５のいずれか一において、フロントライトを更に有することを特徴とする表示装置。
請求項６において、前記フロントライトは、ＬＥＤを有することを特徴とする表示装置。
請求項１乃至７のいずれか一において、前記第２の基板の上面には、前記第２の基板中を進行する入射光が前記第２の基板界面での全反射条件を破るような加工が施してあることを特徴とする表示装置。