JP2008176092A - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】任意の曲面上に表示を行うことができ、曲面を多用した先進的なデザインを採用した場合でもデザイン的に統一感のある製品を提供することができる電気光学装置を提供する。
【解決手段】本発明の電気光学装置１は、複数の光ファイバを有する光ファイバ束５と、前記光ファイバ束５の光入射側に形成された光入射面５１と、前記光ファイバ束５の光出射側に形成された曲面状の光出射面５２と、前記光ファイバ束５の光入射面５１側に設けられた電気光学パネル２とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、多数の光ファイバを画像移送手段として用いた電気光学装置及び電子機器に関するものである。

電子ディスプレイは、表面が丸みを帯びていた旧式のＣＲＴを除けば、必ず平面上に画像が表示される。ところが最近、携帯電話やＰＭＰ（パーソナル・メディア・プレイヤー）等の一部の電子機器において、先進的な筐体デザインを採用するために、自由な曲面上に表示できるディスプレイが熱望されている。

従来、曲面上に表示を行うために検討されてきた方法は、例えば液晶ディスプレイにおいては、そのガラス基板を０．０５ｍｍ程度まで研磨したり、ガラス基板に代えてプラスチック基板を採用したりすることによって、平面状のディスプレイを湾曲させる方法である。ところが、このような方法には様々な問題が存在する。例えば、ガラス基板を薄くして曲げると、ちょっとした衝撃で簡単に割れてしまう。また、ガラス基板をプラスチック基板に代えると、ガラス基板と違って高い温度が加えられないため、十分な表示特性が得られない。また、ガラス基板やプラスチック基板をその弾性力に抗して湾曲した状態を保つためには、剛性の高い筐体を必要とする。また、バックライトは全反射を繰り返して導光させる必要があるため、ある程度以上の曲率半径で曲げると異常な光漏れが生じる。

一方、光ファイバ束を用いた画像表示手段として、従来次のような応用が提案されている。例えば特許文献１では、多数のガラスファイバを溶融して円筒形状とし、光の入射面に置かれた文字等がファイバ効果によって光出射面に浮かび上がって見える光学玩具が開示されており、実際に「テレビ石」等の商品名で販売されている。

ディスプレイへの応用としては、例えば特許文献２〜４において、ディスプレイの表示面側に光入射面よりも光出射面の方が広くなるような光ファイバを多数束ねて配置することによって、画面を拡大する構成が開示されている。また特許文献５においては、シート状に薄く形成した光ファイバ束を用いて液晶ディスプレイの視角を制限する構成が開示されている。同じようなシート状の光ファイバ束は特許文献６において反射型ディスプレイへの光の入射方向を制御して色鮮やかな表示を行うためにも用いられている。
実用新案登録第３０９６６７８号公報 特開昭６４−１１２０５号公報 特開平５−８８６１７号公報 特開２００２−３４１３２７号公報 特開２００２−２９７０４４号公報 特開平１１−３２６８８５号公報

しかしながら、特許文献２〜６の表示装置においては、光出射面は必ず平面であり、曲面上に表示を行うものではない。したがって、曲面を多用した先進的な筐体デザインを採用した場合でも表示部だけが平面になってしまい、デザイン的に統一感のある製品が提供できなかった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、任意の曲面上に表示を行うことができる電気光学装置を提供することを目的とする。また、このような電気光学装置を備えることにより、曲面を多用した先進的な筐体デザインを採用した場合でも筐体部と表示部のデザインを統一でき、且つ曲面表示を行った場合の表示不良の発生も防止することのできる電子機器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の電気光学装置は、複数の光ファイバを有する光ファイバ束と、前記光ファイバ束の光入射側に形成された光入射面と、前記光ファイバ束の光出射側に形成された曲面状の光出射面と、前記光ファイバ束の光入射面側に設けられた電気光学パネルとを備えたことを特徴とする。この構成によれば、電気光学パネルに表示した画像を光ファイバ束の曲面状の光出射面に投影でき、あたかも曲面上に表示をしているように見せることができる。この場合、電気光学パネル自体は曲げないので、曲げによる表示不良の発生や電気光学パネルの損傷等の問題は発生しない。また、従来の薄型ガラス基板やプラスチック基板を用いた電気光学装置では、曲面といっても平面を湾曲する制約から、円柱の一部を切り取ったような形状に限定されていたが、本発明の電気光学装置によれば、形状に対する制約が殆どなく、曲面を多用した先進的なデザインに対しても容易に対応することができる。

本発明においては、前記光ファイバはプラスチック製の光ファイバであることが望ましい。この構成によれば、軽くて安価な電気光学装置を提供することができる。なお、光ファイバとしてはプラスチック製以外にガラス製の光ファイバを用いることもできるが、本発明では伝送距離が短いので、光ファイバの伝送損失は重要でない。そのため、軽くて安価なプラスチック製の光ファイバが適している。また、プラスチック製の光ファイバを用いた場合、光ファイバ束が保護部材を兼ねることができるので、部品点数が削減され、コストダウンを図ることができる。

本発明においては、前記光ファイバの直径は前記電気光学パネルのサブ画素のピッチよりも小さいことが望ましい。この構成によれば、表示のぼやけを防止することができる。

本発明においては、前記光出射面に光散乱用の凹凸が形成されていることが望ましい。この構成によれば、表示の視野角を広げることができる。

本発明においては、前記電気光学パネルの前記光ファイバ束とは反対側に、照明装置と、前記照明装置からの光を前記電気光学パネルに集光して入射させるプリズムとが設けられていることが望ましい。この構成によれば、表示のぼやけを防止することができる。また、電気光学パネルの視角依存性の影響を最小限に抑え、高コントラストかつ彩度の高い表示ができる。

本発明の電子機器は、前述した本発明の電気光学装置と、前記電気光学パネルと前記光ファイバ束とを固定する筐体と、前記筐体に設けられ、前記光出射面を外部に露出する開口部とを備え、前記筐体の外面形状と前記光出射面の形状とが、連続した一つの曲面形状を形成していることを特徴とする。この構成によれば、全体として統一感のあるデザインを備えた電子機器を提供することができる。また、光ファイバ束の光出射面の形状は任意に設計できるため、曲面を多用した先進的なデザインに対しても容易に対応することができる。

本発明においては、前記光ファイバ束が前記電気光学パネルの保護カバーを兼ねることが望ましい。この構成によれば、部材点数を削減することができる。

本発明においては、前記光ファイバ束は、前記光出射面が形成された曲面部と、前記曲面部の周囲に設けられた平坦部とを備え、前記筐体は、前記光ファイバ束の平坦部を固定することにより、前記光ファイバ束と前記電気光学パネルとを固定することが望ましい。この構成によれば、光ファイバ束を電気光学パネル上に均一に加圧することができる。

本発明においては、前記電気光学パネルは、電気光学物質を挟持する一対の基板と、前記一対の基板が対向する対向領域の周縁部に設けられた枠状のシール材とを備え、前記平坦部と前記曲面部との境界部は、概ね前記電気光学パネルのシール材の位置と一致していることが望ましい。この構成によれば、平坦部を加圧しても基板間のギャップが変化しないため、表示品質の高い電子機器が提供できる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではない。下記の実施形態において、各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。

以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、該ＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。この際、水平面内における所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。本実施形態の場合、Ｘ軸方向を走査線の延在方向、Ｙ軸方向をデータ線の延在方向、Ｚ軸方向を観察者による電気光学パネルの観察方向としている。

［第１の実施の形態］
図１は本発明の一実施形態に係る電気光学装置の分解斜視図である。電気光学装置１は、電気光学パネル２と、配線基板３と、電気光学パネル２の背面側に設けられた照明装置（バックライト）４と、電気光学パネル２の観察側に設けられた光ファイバ束５とを備えている。電気光学パネル２、照明装置４及び光ファイバ束５は、第１筐体６ａ及び第２筐体６ｂによって一体に固定されている。なお、電気光学装置１には、フレームその他の付帯機器が必要に応じて付設されるが、図１ではそれらの図示は省略している。

電気光学パネル２は、互いに対向する第１基板１０及び第２基板２０と、第１基板１０及び第２基板２０の外面側に設けられた第１偏光板２８及び第２偏光板２９とを備えている。第１基板１０及び第２基板２０が対向する対向領域の周縁部には、平面視矩形枠状のシール材３０が設けられている。第１基板１０と第２基板２０とはシール材３０によって互いに接着されている。第１基板１０、第２基板２０及びシール材３０によって囲まれる空間（セルギャップ）には、電気光学物質である液晶が封入されている。第１基板１０と第２基板２１との間隔は、図示略のギャップ材によって一定間隔に保持されている。なお、シール材３０の一部には、液晶注入用の開口部（液晶注入口）３１が設けられている。開口部３１は液晶を注入した後、樹脂等によって封止される。

シール材３０の内側には表示領域Ａｄが設けられている。表示領域Ａｄには、Ｘ軸方向に延びる複数の走査線２１とＹ軸方向に延びる複数のデータ線１１とが平面視格子状に設けられている。走査線２１とデータ線１１との交差部には、赤色、緑色又は青色のいずれかの色に対応したサブ画素が設けられている。第１基板１０上には、このようなサブ画素がマトリクス状に配置されており、これら複数のサブ画素によって全体としての表示領域Ａｄが形成されている。それぞれのサブ画素にはＴＦＴ（Thin Film Transistor）やＴＦＤ（Thin Film Diode）等の画素スイッチング素子が設けられているが、図１ではそれらの図示は省略している。

第１基板１０には、第２基板２０の外側へ張り出す張出し部１０ｃが設けられている。張出し部１０ｃには、電子部品である複数の半導体チップ４１，４２，４３が実装されている。半導体チップ４１，４２，４３のうち張出し部１０ｃの中央部に配置された半導体チップ４１はデータ線駆動回路であり、その左右両側に設けられた半導体チップ４２，４３は走査線駆動回路である。また、張出し部１０ｃには、走査線駆動回路４２，４３及びデータ線駆動回路４１と電気的に接続された複数の外部接続端子１９が設けられており、該複数の外部接続端子１９には、異方性導電膜（Anisotropic Conductive Film；ＡＣＦ）等の導電部材を介して配線基板３が電気的に接続されている。

電気光学パネル２の背面側（第１基板１０の液晶層とは反対側）には、光源７０、導光体７１及びプリズムシート（プリズム）７２を含む照明装置４が設けられている。光源７０は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）によって点状光源として構成されている。光源７０は、導光体７１の張出し部１０ｃ側の端面である光入射面７１ａに対向して複数個（図１では３個）設けられている。導光体７１は、第２基板２０と略同じ大きさを有する平面視略矩形の平板部材からなる。導光体７１は、光入射面７１ａから導入された光を導光体内で伝播させ、第１基板１０ａと対向する側の面である光出射面７１ｂから電気光学パネル２の表示領域Ａｄ全体に均一な照度で出射する。導光体７１と電気光学パネル２との間にはプリズムシート７２が設けられており、導光体７１の光出射面７１ｂから出射された光を集光して電気光学パネル２の各サブ画素に入射させる。

電気光学パネル２の表示面側（第２基板２０の液晶層とは反対側）には、多数の光ファイバを束ねて形成された光ファイバ束５が設けられている。光ファイバ束５には、光ファイバの入射端面を加工して形成された光入射面５１と、光ファイバの出射端面を加工して形成された光出射面５２とが設けられている。光ファイバ束５の光入射面５１は、表面が平坦な平面状に加工されており、電気光学パネル２の表示面（第２偏光板２９の表面）に密着ないし接着されている。光ファイバ束５の光出射面５２は、表面が湾曲した曲面状に加工されており、光ファイバ束５の上部を覆う第１筐体６ａの開口部Ｈから外部に露出している。光ファイバ束５は、電気光学パネル２で表示された画像を曲面である光出射面５２上に投影し、平面上に表示された画像を曲面上に浮き上がらせて表示させる。

なお、光ファイバ束５の光入射面５１は電気光学パネル２の表示面と密着又は接着されることが望ましいが、光の損失が許容されるのであれば、僅かに離間していても良い。また、光ファイバ束５の光入射面５１は電気光学パネル２の表示面と密着させる関係上、平面状であることが望ましいが、固定の都合等により光入射面５１側の端部に段差を有するなど、光ファイバ束５の光入射面５１側の一部が平面状でない構成であっても良い。

光ファイバ束５の光出射面側には、光出射面５２を構成する曲面部５ａと、該曲面部５ａの周囲に形成された平坦部５ｂとが設けられている。曲面部５ａの外面形状（光出射面５２の表面形状）は、該曲面部５ａの周囲を覆う第１筐体６ａの外面形状と一体となって統一的なデザイン形状を形成している。例えば、図１の第１筐体６ａ及び第２筐体６ｂは「林檎」の形状を模ったものとなっており、曲面部６ａはその「林檎」の形状の一部を模ったものとなっている。本実施形態の場合、曲面部５ａの形状は中央部が突出した凸形状とされているが、曲面部５ａの形状は筐体内の位置や筐体が模る物品の形状等に応じて中央部が凹んだ凹形状とすることもできる。

光ファイバ束５の平坦部５ｂ上には第１筐体６ａの開口部Ｈの縁が配置されている。第１筐体６ａは光ファイバ束５の平坦部５ｂを電気光学パネル２側に加圧することにより、光ファイバ束５と電気光学パネル２とを一体に固定している。平坦部５ｂと曲面部５ａとの境界部は、概ね電気光学パネル２のシール材３０の位置と一致している。このため、平坦部５ｂを加圧しても表示に影響を及ぼすことがなく、また平坦部５ｂを形成することにより光ファイバ束５を均一に加圧することができる。平坦部５ｂの厚みは薄いほど良いが、第１筐体６ａで固定する際の強度を考慮して０．３ｍｍ以上とすることが好ましい。

図２は光ファイバ束５の概略構成図である。同図において（ａ）は光ファイバ束５の斜視図であり、（ｂ）は光ファイバ束５の一部を拡大した拡大図である。なお、同図（ｂ）では、分かり易いように１本の光ファイバ５３を表面から突出させた状態で示している。

光ファイバ５３は、コア部５４とクラッド部５５の２重構造となっている。芯材であるコア部５４の屈折率は、鞘部材であるクラッド部５５の屈折率よりも小さい。光ファイバ５３に入射された光（電気光学パネル２で表示された画像）は、コア部５４とクラッド部５５との屈折率差によってコア部５４内を全反射しつつ光出射面５２まで伝播される。本実施形態の場合、光ファイバ５３の伝送距離は短いため、光ファイバ５３の伝送損失は重要でない。そのため、軽くて安価なプラスチック製の光ファイバが適している。その場合、コア部５４にはポリメタクリル酸メチルやポリカーボネートを用い、クラッド部５５にはフッ素系ポリマーを用いることができる。

表示のぼけを抑えるためには、光ファイバ５３の直径は電気光学パネル２のサブ画素のピッチよりも小さくすることが望ましく、また光ファイバ束５の光入射面５１と液晶層との距離を可能な限り縮めることが望ましい。また、表示の視野角を広げるためには、光ファイバ束５の光出射面５２に光散乱用の凹凸を形成することが好ましく、逆にコントラストを高くするためには、光ファイバ束５の光出射面５２で散乱しないように平滑にすることが好ましい。本実施形態の場合、電気光学パネル２の入射側にプリズムシート７２を配置し、電気光学パネル２に対して集光した（散乱しない）光を入射しているため、光ファイバ束５の光出射面５２に散乱用の凹凸を形成しても表示が大きくぼやけることはない。このプリズムシートは、電気光学パネルに垂直に入射する光を増やすために、電気光学パネルの視角依存性の影響を最小限に抑え、高コントラストかつ彩度の高い表示を行う効果もある。

［電子機器］
図３は筐体６（第１筐体６ａ及び第２筐体６ｂ）を含む電子機器全体の概略構成図である。電子機器１００は、筐体６の内部に電気光学装置１を内蔵し、筐体６の外面上に、複数の操作ボタン７、送話口８及び受話口９を備えている。筐体６には、光ファイバ束５に対向する部分に開口部Ｈが設けられており、光ファイバ束５の光出射面５２は筐体６の開口部Ｈから外部に露出している。光ファイバ束５は電気光学パネル２の保護部材を兼ねており、光ファイバ束５をプラスチック製の光ファイバで形成することで、軽くて傷つきにくい電子機器となる。

筐体６の外面形状と光ファイバ束５の形状とは、連続した一つの曲面形状をなしている。このため、筐体６及び光ファイバ束５は、一体となって一つのデザイン形状を形成し、デザイン的に統一感のある電子機器が実現されている。電気光学パネル２で表示された画像は、光ファイバ束５によって光ファイバ束５の光出射面５２上に投影されており、あたかも曲面上に表示をしているように見せることができる。

本実施形態の場合、電子機器１００は「林檎」の形状を模ったテレビ電話機であるが、電子機器１００の形状はこのようなものに限定されない。電気光学装置１は、上述のテレビ電話機１００に限らず、携帯電話、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、テレビジョン受像機、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として広く適用することができる。

以上説明したように、本実施形態の電気光学装置１及び電子機器１００によれば、電気光学パネル２に表示した画像を光ファイバ束５の光出射面５２に投影することができ、あたかも曲面上に表示をしているように見せることができる。この場合、電気光学パネル２自体は曲げないので、曲げによる表示不良の発生や電気光学パネル２の損傷等の問題は発生しない。また、従来の薄型ガラス基板やプラスチック基板を用いた表示装置では、曲面といっても平面を湾曲する制約から、円柱の一部を切り取ったような形状に限定されていたが、本実施形態の電気光学装置１及び電子機器１００においては形状に対する制約が殆どなく、曲面を多用した先進的なデザインに対しても容易に対応することができる。

本発明の一実施形態に係る電気光学装置の概略構成図である。 同電気光学装置に備えられる光ファイバ束の概略構成図である。 同電気光学装置を内蔵した電子機器の一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１…電気光学装置、２…電気光学パネル、４…照明装置、５…光ファイバ束、５ａ…曲面部、５ｂ…平坦部、６ａ…第１筐体、６ｂ…第２筐体、５１…光入射面、５２…光出射面、５３…光ファイバ、７２…プリズムシート（プリズム）、１００…テレビ電話機（電子機器）、Ｈ…開口部

Claims (9)

1. 複数の光ファイバを有する光ファイバ束と、
   前記光ファイバ束の光入射側に形成された光入射面と、
   前記光ファイバ束の光出射側に形成された曲面状の光出射面と、
   前記光ファイバ束の光入射面側に設けられた電気光学パネルとを備えたことを特徴とする電気光学装置。
2. 前記光ファイバはプラスチック製の光ファイバであることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記光ファイバの直径は前記電気光学パネルのサブ画素のピッチよりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学装置。
4. 前記光出射面に光散乱用の凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の電気光学装置。
5. 前記電気光学パネルの前記光ファイバ束とは反対側に、照明装置と、前記照明装置からの光を前記電気光学パネルに集光して入射させるプリズムとが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の電気光学装置。
6. 請求項１〜５のいずれかの項に記載の電気光学装置と、
   前記電気光学パネルと前記光ファイバ束とを固定する筐体と、
   前記筐体に設けられ、前記光出射面を外部に露出する開口部とを備え、
   前記筐体の外面形状と前記光出射面の形状とが、連続した一つの曲面形状を形成していることを特徴とする電子機器。
7. 前記光ファイバ束が前記電気光学パネルの保護カバーを兼ねることを特徴とする請求項６に記載の電子機器。
8. 前記光ファイバ束は、前記光出射面が形成された曲面部と、前記曲面部の周囲に設けられた平坦部とを備え、
   前記筐体は、前記光ファイバ束の平坦部を固定することにより、前記光ファイバ束と前記電気光学パネルとを固定することを特徴とする請求項６又は７に記載の電子機器。
9. 前記電気光学パネルは、電気光学物質を挟持する一対の基板と、前記一対の基板が対向する対向領域の周縁部に設けられた枠状のシール材とを備え、
   前記平坦部と前記曲面部との境界部は、概ね前記電気光学パネルのシール材の位置と一致していることを特徴とする請求項８に記載の電子機器。

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