JP3659025B2 - 表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶表示装置等の表示装置に関し、特に、複数の走査電極とこれらの走査電極と対向する対向電極とを有し、信号線を有しない非発光型の表示パネルによって画像表示が可能な表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば透過型の液晶表示装置には、複数の走査線と複数の信号線とが互いに交差して配置され、その各交点に画素が形成されてなる液晶表示パネルの裏面側にバックライトを配置した構造のものがある。このような液晶表示装置では、ノーマリブラック表示の場合、走査線及び信号線への電圧印加によりある画素が選択されると、バックライトからの光が当該選択画素を透過して液晶表示パネルの表面側に出射され、これにより画像表示が行われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこのような液晶表示装置では、複数の走査線と複数の信号線との各交点毎に画素が形成されてなる液晶表示パネルを用いているので、画素の形成には走査線と信号線の2種類の線が必要であり、液晶表示パネルの構造が複雑になるばかりでなく、断線やショート等の発生により歩留まりが低下しやすいという問題があった。特に、液晶表示パネルにRGB(赤、緑、青)のカラーフィルタを組込んだ場合には、液晶表示パネルの構造がより一層複雑になり、歩留まりも低下しやすくなる。
この発明の課題は、表示パネルの構造を簡単にすることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
この発明は、行方向に並行に配置された複数の走査電極と、前記複数の走査電極と対向して配置される対向電極とを有し、前記各走査線からなる複数の行を有する非発光型の表示パネルと、前記表示パネルの裏面側に配置され、導光方向が前記各走査電極とほぼ直交する列方向に配置され、出射光方向が前記表示パネルの正面方向となるように構成され、遮光膜または反射層を介して密着して配列された複数の導光板と、前記複数の導光板の光入射面に対向して配置され、前記表示パネルの前記各走査線に対応した1行分の複数の発光素子が配列された光源とを具備したものである。この発明によれば、複数の導光板の走査電極とほぼ直交するライン状の光出射面に信号線としての機能を持たせることにより、複数の導光板のライン状の光出射面と複数の走査電極との各交点毎に画素が形成され、表示パネルの1行分の発光素子を信号ドライバで駆動すると、信号線を有しない表示パネルによって画像表示を行うことができ、したがって表示パネルの構造を簡単にすることができる。この場合、光源として表示パネルの1行分の画像を形成するためのRGBの発光素子を配列してなるものを用いると、カラーフィルタを用いずに、カラー表示を行うことができ、表示パネルの構造をより一層簡単にすることができる。
【0005】
【発明の実施の形態】
図1はこの発明の第1実施形態における液晶表示装置の要部の縦断側面図を示し、図2はその分解斜視図を示し、図3はその導光体及び光源の正面図を示したものである。この液晶表示装置は、非発光型の液晶表示パネル1と、液晶表示パネル1の裏面側に配置された導光体11と、導光体11の光入射面側に配置された光源21とを備えている。
【0006】
液晶表示パネル1は、一対のガラス基板2、3間に液晶4(図6(A)、(B)参照)が封入され、ガラス基板2の表面及びガラス基板3の裏面に偏光板5、6が貼り付られたものからなっている。この場合、裏面側のガラス基板3の図2における右辺部のみが表面側のガラス基板2から突出され、この突出部の表面には走査ドライバ用の半導体チップ7が搭載されている。そして、図4に示すように、裏面側のガラス基板3の表面には複数の走査電極8が行方向に延びて設けられている。各走査電極8の右端部は引き回し線9を介して半導体チップ7に接続されている。一方、表面側のガラス基板2の裏面には、図6(A)、(B)に示すように、1つの対向電極10が複数の走査電極8に対向して設けられている。この対向電極10は、図示していないが、裏面側のガラス基板3の表面の所定の箇所に設けられた対向電極用接続端子にクロス材を介して接続されている。そして、走査ドライバ用の半導体チップ7からの走査信号により走査電極8が順次選択され、選択された走査電極8の行が光透過状態となり、選択されていない走査電極8の行は遮光状態となるようになっている。なお、液晶4の種類等は特に限定されるものではなく、強誘電性液晶等であってもよい。また、高分子分散型液晶の場合には、偏光板5、6は不要である。
【0007】
導光体11は、アクリル樹脂等からなる複数の台形形状の導光板12をその厚さ方向に密着接合してなる板状のものを備えている。複数の導光板12の各間及び両外側の導光板12の各外側面には遮光層13が設けられている。遮光層13は、例えば、黒色の紙や樹脂シート等からなっている。複数の導光板12の裏面は微細な凹凸面(図示せず)とされ、この微細な凹凸面にはアルミニウム等の金属蒸着膜からなる反射層14が設けられている。複数の導光板12の表面はライン状の光出射面15とされている。複数の導光板12の下面は、光出射面15に対して垂直な光入射面16とされている。そして、導光体11は、導光板12の導光方向が走査電極8と直交し、且つ、光出射面15が液晶表示パネル1の裏面と対向するようにされた状態で、配置されている。すなわち、導光板12のライン状の光出射面15は、列方向に延び、走査電極8と直交されている。なお、遮光層13の代わりに、アルミニウム等の金属蒸着膜からなる反射層を用いてもよい。また、複数の導光板12の各間にスペーサの介在により空気層を設け、この空気層と導光板12との界面により反射層を形成するようにしてもよい。この場合、複数の導光板12の裏面の微細な凹凸面に接着剤を介して反射板を密着させるようにしてもよい。
【0008】
光源21は、基板22の上面にライン状の発光ダイオードアレイ23が設けられた構造となっている。この場合、図3に示すように、発光ダイオードアレイ23は、液晶表示パネル1の1行分のRGBの発光ダイオード23R、23G、23Bがこの順で配列されたものからなっている。発光ダイオード23R、23G、23Bは、例えば基板22の上面に搭載された信号ドライバ用の半導体チップ(図示せず)に接続されており、それぞれ画像信号に対応して16〜256階調の輝度で発光する。そして、光源21は、発光ダイオード23R、23G、23Bの配列方向を導光体11の導光板12の厚さ方向と平行とされた状態で、導光体11の光入射面16に対向して配置されている。ところで、発光ダイオード23R、23G、23Bの配列ピッチは、液晶表示パネル1によって表示しようとする画素の行方向の配列ピッチと同じとなっている。また、発光ダイオード23R、23G、23Bの配列ピッチと導光体11の導光板12の配列ピッチとの関係は、図3に示すように、1:1となっている。
【0009】
そして、この液晶表示装置では、複数の導光板12の走査電極8と直交するライン状の光出射面15が信号線としての機能を持つことにより、図3に示すように、列方向に延びる複数の導光板12のライン状の光出射面15と、図4に示すように、行方向に延びる複数の走査電極8との各交点により、図5に示すように、各画素41R、41G、41Bが形成されるようになっている。この場合、図3に示す発光ダイオード23R、23G、23Bの配列に応じて、第1列、第4列、第7列……の画素はすべてR用の画素41Rであり、第2列、第5列、第8列……の画素はすべてG用の画素41Gであり、第3列、第6列、第9列……の画素はすべてB用の画素41Bである。
【0010】
次に、導光体11の導光作用について説明する。例えば、すべての発光ダイオード23R、23G、23Bを点灯させる。すると、図1において矢印で示すように、各発光ダイオード23R、23G、23Bから出た光は、それぞれ対応する導光板12の光入射面16に入射される。この各入射光は、各導光板12の厚さ方向の両側面の遮光層13により隣接する導光板12への進入を阻止されて各導光板12内を上方に進行し、各導光板12の微細な凹凸面に密着された反射層14によって散乱反射される。この場合、微細な凹凸面は、光を各導光板12の光出射面15側に導きやすくするためのものである。反射層14によって反射された各反射光は、各導光板12の光出射面15から液晶表示パネル1の正面方向に出射される。このとき、液晶表示パネル1が全体的に光透過可能な状態にある場合には、図1において矢印で示すように、一の導光板12のライン状の光出射面15全体から出射された光は、そのまま液晶表示パネル1を透過する。
【0011】
次に、この液晶表示装置の表示動作について説明する。この液晶表示装置では、走査ドライバ用の半導体チップ7からの走査信号により第1行〜第n行の走査電極8が順次選択される、と同時に選択された行の画像信号が発光ダイオードアレイ23に供給され、1行分の画像が形成される。そして、まず第1行目の走査電極8が選択され、液晶表示パネル1の第1行目のみが光透過状態となる、と同時に発光ダイオードアレイ23に第1行目の画像信号が供給され、第1行目の画像が形成される。これにより、液晶表示パネル1の第1行目の位置に表示画像の第1行目の画像が表示される。次に、第1行目の走査電極8は非選択状態となり、第2行目の走査電極8が選択される。これにより、液晶表示パネル1の第1行目は遮光状態となり、第2行目のみが光透過状態となる、と同時に発光ダイオードアレイ23に第2行目の画像信号が供給され、第2行目の画像が形成される。これにより、液晶表示パネル1の第2行目の位置に表示画像の第2行目の画像が表示される。この動作を繰り返し、第3行目、第4行目〜第n行目と順に走査して各行の画像を表示させることによって1画面の画像を形成する。
【0012】
例えば、第4行目が選択されて、第4行目の位置に第4行目の画像が表示された状態を図5に示す。図5において、第4行以外の斜線で示した行は遮光状態となっており、選択された第4行のみが光透過状態となっている。したがって、発光ダイオードアレイ23の発光によって形成された第4行目の画像の光は第4行目の位置から出射される。図5のA−A位置での断面図を図6(A)に、B−B位置での断面図を図6(B)に示す。図6(A)に示すように、第4行全体が光透過状態となっており、発光ダイオードアレイ23からの光が矢印で示すように第4行の位置から液晶表示パネル1の正面方向に出射される。また、図6(B)に示すように、第4行以外の選択されていない行は遮光されているため、発光ダイオードアレイ23からの光はそこからは出射されず、第4行目の位置からのみ出射される。
【0013】
このように、この液晶表示装置では、信号線及びカラーフィルタを有しない液晶表示パネル1によってカラー画像表示を行うことができ、したがって液晶表示パ1ネルの構造を簡単にすることができる。なお、液晶表示パネル1は選択された1行の画素が光透過状態となるだけであるので、この液晶表示パネル1によって階調表示を行うことはできない。そこで、発光ダイオード23R、23G、23Bのオン時間の変化(パルス幅変化)によりその輝度を制御すると、階調表示を行うことができる。また、発光ダイオードとして可視光を発するものを用いると、白黒表示とすることもできる。
【0014】
次に、図7はこの発明の第2実施形態における液晶表示装置の図3同様の正面図を示したものである。この液晶表示装置では、上記第1実施形態に対して、発光ダイオード23R、23G、23Bの配列ピッチと導光体11の導光板12の配列ピッチとの関係を3:1とした点が異なっている。すなわち、一の導光板12の光出射面15からは、3色の発光ダイオード23R、23G、23BによるRGB合成色の光が出射されるようになっている。したがって、この場合の液晶表示装置では、図4に示すように、行方向に延びる複数の走査電極8と、図7に示すように、列方向に延びる複数の導光板12のライン状の光出射面15との各交点により、図8に示すように、各画素41が形成されるようになっている。
【0015】
この構成において、例えば第4行目が選択されて、第4行目の位置に第4行目の画像が表示された状態を図8に示す。図8において、第4行以外の斜線で示した行は遮光状態となっており、選択された第4行のみが光透過状態となっている。したがって、発光ダイオードアレイ23の発光によって形成された第4行目の画像の光は第4行目の位置から出射される。図8のA−A位置での断面図を図9(A)に、B−B位置での断面図を図9(B)に示す。図9(A)に示すように、第4行全体が光透過状態となっており、発光ダイオードアレイ23からの光が矢印で示すように第4行の位置から液晶表示パネル1の正面方向に出射される。また、図9(B)に示すように、第4行以外の選択されていない行は遮光されているため、発光ダイオードアレイ23からの光はそこからは出射されず、第4行目の位置からのみ出射される。
【0016】
ところで、図7に示す場合には、ライン状に配列したRGBの3色の発光ダイオード23R、23G、23B毎に導光板12を配置しているが、要は、RGBの3色の発光ダイオード23R、23G、23Bの発光をまとめて1つの導光板12で導光すればよいので、RGBの3色の発光ダイオード23R、23G、23Bをライン状に配列する必要性はなく、例えば垂直方向に並べてRGB合成色の光が光出射面15から液晶表示パネル1の正面方向に出射されるように構成してもよい。この場合、導光板12の配列ピッチを上記第1実施形態の場合と同程度とすると、表示画像の画素密度を高くすることができる。
【0017】
なお、上記実施形態では、光源21として基板22上に発光ダイオードアレイ23を設けたものを用いた場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図10に示すように、導光体11の光入射面16に発光ダイオードアレイ23を薄膜技術により直接形成してもよい。また、図11に示すように、光出射面15に対して鈍角状の光入射面16に発光ダイオードアレイ23を薄膜技術により直接形成してもよい。さらに、図12に示すように、光出射面15の延長面からなる光入射面16に発光ダイオードアレイ23を薄膜技術により直接形成してもよい。また、RGBの発光ダイオードの輝度を均一化するために、RGBで発光ダイオードの面積を異ならせるようにしてもよい。この場合、図11や図12に示すようにすると、図10に示す場合と比較して、発光ダイオード形成面積を大きくすることができる。
【0018】
また、上記実施形態では、光源として発光ダイオードアレイを用いた場合について説明したが、これに限らず、EL素子アレイ等を用いてもよい。さらに、上記実施形態では、この発明を液晶表示装置に適用した場合について説明したが、これに限らず、他の非発光型の表示パネルを備えた表示装置にも適用することができる。
【0019】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、複数の導光板の走査電極とほぼ直交するライン状の光出射面が信号線としての機能を持つことにより、複数の導光板のライン状の光出射面と複数の走査電極との各交点毎に画素が形成されるようにしているので、表示パネルの1行分の発光素子を信号ドライバで駆動すると、信号線を有しない表示パネルによって画像表示を行うことができ、したがって表示パネルの構造を簡単にすることができる。また、光源として表示パネルの1行分の画像を形成するためのRGBの発光素子を配列してなるものを用いると、カラーフィルタを用いずに、カラー表示を行うことができ、表示パネルの構造をより一層簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施形態における液晶表示装置の要部の縦断側面図。
【図2】図1に示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図3】導光体及び光源の正面図。
【図4】裏面側のガラス基板の正面図。
【図5】第1実施形態の表示動作を説明するために示す正面図。
【図6】(A)は図5のA−A線に沿う一部の断面図、(B)は図5のB−B線に沿う一部の断面図。
【図7】この発明の第2実施形態における液晶表示装置の図3同様の正面図。
【図8】第2実施形態の表示動作を説明するために示す正面図。
【図9】(A)は図8のA−A線に沿う一部の断面図、(B)は図8のB−B線に沿う一部の断面図。
【図10】光源の他の第1の例を示す図1同様の縦断側面図。
【図11】光源の他の第2の例を示す図1同様の縦断側面図。
【図12】光源の他の第3の例を示す図1同様の縦断側面図。
【符号の説明】
1 液晶表示パネル
8 走査電極
10 対向電極
11 導光体
12 導光板
15 光出射面
16 光入射面
21 光源
23 発光ダイオードアレイ
23R、23G、23B 発光ダイオード
Claims (6)
- 行方向に並行に配置された複数の走査電極と、前記複数の走査電極と対向して設けられる対向電極とを有し、前記各走査線からなる複数の行を有する非発光型の表示パネルと、
前記表示パネルの裏面側に配置され、導光方向が前記各走査電極とほぼ直交する列方向に配置され、出射光方向が前記表示パネルの正面方向となるように構成され、遮光膜または反射層を介して密着して配列された複数の導光板と、
前記複数の導光板の光入射面に対向して配置され、前記表示パネルの前記各走査線に対応した1行分の複数の発光素子が配列された光源とを具備することを特徴とする表示装置。 - 請求項1記載の発明において、前記発光素子の配列ピッチと前記導光板の配列ピッチとの関係は1:1となっていることを特徴とする表示装置。
- 請求項1記載の発明において、前記光源は前記表示パネルの1行分の画像を形成するためのRGBの発光素子を配列したものからなり、前記導光板が各発光素子毎に配置されていることを特徴とする表示装置。
- 請求項1記載の発明において、前記光源は前記表示パネルの1行分の画像を形成するためのRGBの発光素子を配列したものからなり、前記導光板がRGB3色の発光素子毎に配置されていることを特徴とする表示装置。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、前記発光素子の輝度制御により階調表示を行うことを特徴とする表示装置。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、前記表示パネルの選択された1つの走査電極に対応する行のみが光透過状態となり、選択されていない他の行は遮光状態であることを特徴とする表示装置。
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