JP2013025962A - フロントライトユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 光透過率の低減を抑制することのできる薄型のフロントライトユニットを提供する。
【解決手段】 フロントライトユニット２は、光透過領域Ｒ１を有した導光板１０と、薄型の発光体と、を備えている。発光体は、光透過領域Ｒ１から外れた導光板１０上に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、フロントライトユニットに関する。

液晶表示装置や有機ＥＬ（electroluminescent）表示装置に代表される平面表示装置は、軽量、薄型などの特徴を生かして、ＯＡ（office automation）機器、情報端末、時計、テレビなどの各種分野で利用されている。中でもＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いたアクティブ型表示装置は、その応答性の高さから携帯端末やコンピュータなど多くの情報を表示するモニタとして多用されている。

近年、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯情報端末機器では性能面もさることながら、デザイン性、携帯性などの観点から、より薄く、しかもより軽い表示装置の要求が高まっている。一方、消費電力を極限まで抑えて動作時間を飛躍的に延ばすため、液晶表示パネルに従来のバックライトユニットを利用したり、自発光型の表示パネルを利用したりする代わりに、外光を利用した反射型の表示パネルの実用化が進められている。このような反射型の表示パネルでは自ら光を発しないため、暗い環境では見難いなどの課題がある。

このため、反射型の表示パネルに、従来のバックライトユニットと同様に構成されたフロントライトユニットを組み合わせる技術も開発されている。しかしながら、上記フロントライトユニットは、導光板／光拡散シート／プリズムシートなどフロントライトユニット単体での総厚が１ｍｍ以上になるため、液晶やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）などを用いたＦＰＤ（Flat-Panel Display）の特徴である薄型化を実現し難いなどの問題点がある。

このような薄型化の要求に対し、有機ＬＥＤ（light-emitting diode）シートをフロントライトユニットとして用いる技術が提案されている。有機ＬＥＤシートは、反射型の表示パネルの表示領域内に配置される。表示パネルの表示領域の減少を抑制するため、有機ＬＥＤシートの発光層は、線状に形成され、表示パネルの信号線やゲート線などに重ねられている。

特開２０００−２６７０９７号公報 特開２００２−３１９４８４号公報

しかしながら、上記の有機ＬＥＤシートを利用した場合、発光層は表示領域に位置しているため、フロントライトユニットを使用しない環境での反射表示性能を１００％引き出すことは難しい。このため、光透過率の低減を抑制することのできる薄型のフロントライトユニットが望まれている。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、光透過率の低減を抑制することのできる薄型のフロントライトユニットを提供することにある。

一実施形態に係るフロントライトユニットは、
光透過領域を有した導光板と、
前記光透過領域から外れた前記導光板上に形成された薄型の発光体と、を備えている。

図１は、一実施形態に係るフロントライトユニットを備えた反射型の液晶表示装置を示す概略断面図である。 図２は、図１に示した反射型の液晶表示装置をフロントライトユニット側からみた平面図である。

以下、図面を参照しながら一実施形態に係るフロントライトユニットを備えた反射型の液晶表示装置について詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、反射型の液晶表示装置は、反射型の液晶表示パネル１及びフロントライトユニット２を備えている。

フロントライトユニット２は、シート状に形成されている。フロントライトユニット２は、光透過領域Ｒ１を有した導光板１０と、薄型の発光体としての有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）２０と、リフレクタ３０と、を備えている。
導光板１０は、全域で光透過性を示すものであるが、ここでは、中央に矩形状の光透過領域Ｒ１を有している。光透過領域Ｒ１において、導光板１０の表面Ｓ１側から入射される光（主に外光）は導光板１０の裏面Ｓ２側に透過され、導光板１０の裏面Ｓ２側から入射される光は導光板１０の表面Ｓ１側に透過される。

有機発光ダイオード２０は、光透過領域Ｒ１から外れた導光板１０の裏面Ｓ２の額縁領域Ｒ２上に形成されている。有機発光ダイオード２０は、ここでは、矩形枠状に形成されているが、額縁領域Ｒ２の少なくとも１側縁に形成されていればよい。

有機発光ダイオード２０は、導光板１０の裏面Ｓ２の額縁領域Ｒ２上に形成された第１電極と、第１電極上に形成された有機物層（発光層）と、第２電極とを有している。このため、有機物層は、第１電極及び第２電極間に挟持されている。第１電極及び第２電極の一方は陽極であり、他方は陰極である。第１電極は、光透過性を示す導電材料で形成されている。第２電極は、光反射性を示す導電材料で形成されている。この実施形態において、有機発光ダイオード２０は、導光板１０の裏面Ｓ２の額縁領域Ｒ２上に常法によって形成されている。

リフレクタ３０は、導光板１０に対して有機発光ダイオード２０の反対側に位置し、有機発光ダイオード２０に対向している。リフレクタ３０は、導光板１０の表面Ｓ１の額縁領域Ｒ２上に形成されている。リフレクタ３０は、金属などの光反射性を示す材料で形成されている。リフレクタ３０は、有機発光ダイオード２０によって放射される光を光透過領域Ｒ１に有効に導くためのものである。

導光板１０は、表面Ｓ１の額縁領域Ｒ２に傾斜したプリズム面１１を有している。プリズム面１１は、リフレクタ３０に対向している。プリズム面１１を形成することにより、導光板１０の単面から逃げる光を抑えて、有機発光ダイオード２０によって放射される光を光透過領域Ｒ１に有効に導くためのものである。

傾斜プリズム（屋根型プリズム）の構造は、たとえば三角波形状が少なくとも一個以上形成されているもので、導光板１０の表面Ｓ１の額縁領域Ｒ２に直接形成することで実現することができる。

プリズム面１１（反射型プリズム）の形成方法（量産技術）としては、エッチングやエンボス加工（インプリント技術）などにより導光板１０に直接形成する方法を挙げることができる。その他、フロントライトユニット２を組み立てた後、リソグラフィ技術によってプリズム面１１を付与する方法を挙げることができる。その他、導光板１０にプリズムシートを貼り付ける（後付けする）などの加工方法を挙げることもできる。

その他、光を光透過領域Ｒ１に有効に導くための導光板１０の面微細構造などは、従来エッジ型バックライトユニットを基本構成とする技術を転用することが可能である。この実施形態において、プリズム面１１は、導光板１０の表面Ｓ１の額縁領域Ｒ２にエンボス加工を施すことにより形成されている。
有機発光ダイオード２０を含む導光板１０の裏面Ｓ２は、図示しない薄膜バリア層によって全体が覆われている。

リフレクタ３０は、プリズム面１１上に形成されている。これにより、有機発光ダイオード２０から放射される光を光透過領域Ｒ１に、より有効に導くことが可能となる。この実施形態において、リフレクタ３０は、プリズム面１１上に蒸着処理を施すことにより成膜された金属薄膜で形成されている。

液晶表示パネル１は、アレイ基板５０、対向基板６０及び液晶層７０を備えている。
アレイ基板５０は、ガラス基板５１、並びにガラス基板５１上に形成されたスイッチング素子としてのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）５２及び画素電極５３などを有している。画素電極５３は、光反射性を示す材料で形成されている。ガラス基板５１上には、図示しない複数の信号線及び複数の走査線が形成されている。アレイ基板５０は、表示領域Ｒ３内にマトリクス状に配置された複数の画素を有している。各画素は、ＴＦＴ５２及び画素電極５３を１つずつ有している。

対向基板６０は、ガラス基板６１、ガラス基板６１上に形成されたカラーフィルタ６２、及びカラーフィルタ６２上に形成された図示しない共通電極などを有している。カラーフィルタ６２は、例えば、赤色、緑色、青色及び無彩色（透明）の複数の着色層を有している。

アレイ基板５０及び対向基板６０間の隙間は、図示しない複数のスペーサにより保持されている。アレイ基板５０及び対向基板６０は、表示領域Ｒ３の外周に沿って配置されたシール材７１により接合されている。液晶層７０は、アレイ基板５０、対向基板６０及びシール材７１で囲まれた領域に充填された液晶材料で形成されている。液晶表示パネル１は、対向基板６０の外面側に表示面ＳＤを有している。

上記フロントライトユニット２の裏面Ｓ２は、液晶表示パネル１の表示面ＳＤに対向している。ここでは、光透過領域Ｒ１及び表示領域Ｒ３は重なっているため、有機発光ダイオード２０は、表示領域Ｒ３と干渉しない位置に設けられている。

液晶表示装置は、フロントライトユニット２及び液晶表示パネル１間に介在された接着層４０を有している。フロントライトユニット２及び液晶表示パネル１は、接着層４０により気泡が入らないように接合されている。この場合、接着層４０は、例えば、導光板１０の機能を損なわないような低屈折率の接着層を利用することができる。

なお、上述した場合の他、フロントライトユニット２及び液晶表示パネル１は、これらの間に空気の層が形成されるように、接着層４０により接合されていてもよい。この場合、例えば、接着層４０を、枠状に形成し、光透過領域Ｒ１から外れた位置に設けることにより対応することができる。

接着層４０は、インデクスマッチングの層としても機能している。接着層４０は、界面での多重反射による光の減衰（輝度の低下）を避けることのできる屈折率を持っている。接着層４０は、導光板１０及びガラス基板６１の持つ屈折率と、等しい又はそれに近い屈折率を持っている。

外光などの環境光は、導光板１０を透過して液晶表示パネル１内に入射され、画素電極５３にて反射される。また、有機発光ダイオード２０によって放射される光は、導光板１０にて表面反射が繰り返され、液晶表示パネル１内に入射され、画素電極５３にて反射される。画素電極５３にて反射された光は、導光板１０を透過してフロントライトユニット２（液晶表示装置）の外部に出射される。
上記のように液晶表示装置が形成されている。

ここで、本願発明者が外光有無の環境において、上記液晶表示装置の表示画像を目視評価したところ、何れの環境下でも良好な反射表示性能を確認することができた。
一方、この実施形態の液晶表示装置と比較するため、上記フロントライトユニット２を、上記特許文献１に開示されている格子状発光層を全面に有するシート状フロントライトに替えて、同様に目視評価したところ、格子状発光層の影響にて外光の有無によらず反射表示性能がやや劣る傾向を確認することができた。

以上のように構成されたフロントライトユニット２によれば、フロントライトユニット２は、光透過領域Ｒ１を有した導光板１０と、光透過領域Ｒ１から外れた導光板１０上に形成された有機発光ダイオード２０と、を備えている。フロントライトユニット２において、光透過領域Ｒ１に有機発光ダイオード２０（発光体）は存在しないため、光透過率の低減を抑制することのできる薄型のフロントライトユニット２を得ることができる。

フロントライトユニット２を反射型の液晶表示装置に適用することにより、フロントライトを必要としない環境下での反射表示性能を最大限に生かすことができ（反射表示性能を損なうことなく）、尚且つフロントライトを必要とする（暗い環境において使用する）際には、表示領域Ｒ３（光透過領域Ｒ１）の外周に設けられた有機発光ダイオード２０の光を有効に表示領域Ｒ３内に導くことができるため、良好な視認性を確保することができる。

なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

例えば、フロントライトユニット２は、反射型の液晶表示装置への適用に限定されるものではなく、種々変形可能であり、各種の部材への適用が可能である。このため、例えば、フロントライトユニット２をＭＥＭＳなどその他の反射型表示素子や単純な印刷物と組み合わせて利用することができる。

導光板１０は、プリズム面１１を有していた方が好ましいが、リフレクタ３０などの鏡状反射構造を設けただけの単純な構造を採用していてもよい。

１…液晶表示パネル、２…フロントライトユニット、１０…導光板、１１…プリズム面、２０…有機発光ダイオード、３０…リフレクタ、４０…接着層、５０…アレイ基板、６０…対向基板、７０…液晶層、Ｓ１…表面、Ｓ２…裏面、Ｒ１…光透過領域、Ｒ２…額縁領域。

Claims (5)

1. 光透過領域を有した導光板と、
   前記光透過領域から外れた前記導光板上に形成された薄型の発光体と、を備えているフロントライトユニット。
2. 前記発光体は、有機発光ダイオードで形成されている請求項１に記載のフロントライトユニット。
3. 前記有機発光ダイオードは、陰極、陽極、並びに前記陰極及び陽極間に挟持された有機物層を含み、
   前記有機物層に対して前記導光板の反対側に位置した前記陰極又は陽極は、光反射性を示す材料で形成されている請求項２に記載のフロントライトユニット。
4. 前記導光板に対して前記発光体の反対側に位置し、前記発光体に対向し、前記導光板上に形成されたリフレクタをさらに備えている請求項１に記載のフロントライトユニット。
5. 前記導光板は、前記リフレクタに対向したプリズム面を有し、
   前記リフレクタは、前記プリズム面上に形成されている請求項４に記載のフロントライトユニット。

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