JP4740550B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、両面に発光する両面発光型照明装置を備えた液晶表示装置に関する。

図６は透過型の液晶表示装置１０１を模式的に示す斜視図である。液晶表示装置１０１は、有効表示領域を有する光透過型の液晶表示素子１０２と、液晶表示素子１０２を駆動するＩＣ（集積回路）チップ１０５が搭載された駆動回路基板１０６と、液晶表示素子１０２の背面（裏面）側に設けられたバックライトユニット１２０と、バックライトユニット１２０、液晶表示素子１０２および駆動回路基板１０６を収納するホルダ１０７とを有する。

駆動回路基板１０６は、フレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣと言う）１０４を介して液晶表示素子１０２に接続され、ホルダ１０７の背面側に装着される。バックライトユニット１２０は、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）からなる光源１０３と、光源１０３の光が入射する導光板１０８と、導光板１０８の背面側に設けられた反射板１０９と、導光板１０８の正面側に設けられた拡散シート１１０およびレンズシート１１１とを含む。なお、液晶表示装置の方式によっては、拡散シート１１０等を含まない場合もある。

一方、液晶表示装置は携帯電話や携帯情報端末等に多く利用されており、薄肉化、軽量化および低消費電力化の要求が益々増えてきている。これらの要求に応えるべく、近年では様々な両面表示型液晶表示装置が提案されてきている。図７は両面発光型照明装置を用いた液晶表示装置２０１を模式的に示す斜視図である。図７に示す液晶表示装置２０１は、図６に示した液晶表示装置１０１の背面側に、液晶表示装置１０１と同様の構成要素を有する液晶表示装置１０１’を備えている。なお、図７中の液晶表示装置１０１’において、図６に示す構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同じ番号に「’」を付加した参照符号を付す。例えば、図６中の液晶表示素子１０２と同様の機能を有する液晶表示素子に「１０２’」を付す。

両面表示型の液晶表示装置２０１は、図６に示した液晶表示装置１０１の構成要素をそれぞれ２つ備えている。なお、図７に示されていないが、背面側の導光板１０８’に光を導入するための光源がホルダ１０７の背面側に配置され、液晶表示素子１０２’を駆動するＩＣチップが駆動回路基板１０６’に搭載されている。これにより、表側の表示は液晶表示装置１０１により行う一方、裏側の表示は液晶表示装置１０１’により行うことができる。

しかし、液晶表示装置の構成要素の中で、導光板１０８，１０８’は液晶表示素子１０２に次いで大きな厚みを有するので、厚い導光板１０８，１０８’を重ねると、装置全体の厚みが大きくなる問題がある。また光源１０３の駆動回路も複数必要となり、それに伴う構成部品も増えるので、コストが高くなる問題がある。

これらの問題を解決するために、２つの液晶表示素子に対して導光板を共通化する技術が開発されている（例えば特許文献１を参照）。図８は、導光板が共通である場合の両面発光型照明装置の概念図である。図８に示すように、導光板１０８の側面に配置された光源１０３からの光は導光板１０８に導入されて、表側の液晶表示素子１０２と裏側の液晶表示素子１２４とにそれぞれ配光される。

図９は導光板が共通化された両面発光型照明装置を用いた液晶表示装置３０１を模式的に示す斜視図であり、図１０は模式的に示す断面図である。なお、図９および図１０において、図６に示す構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同じ参照符号を付して説明を省略する。

液晶表示装置３０１は、バックライトユニット１２０、メイン液晶表示素子１０２、サブ液晶表示素子１２４および駆動回路基板１０６を収納するホルダ１０７を備える。ホルダ１０７は、半透過性の反射板１１９の背面に対向する底面を有する。底面１２５には、サブ液晶表示素子１２４に対応して開口１２６が形成されている。開口１２６を通して、反射板１１９の背面に、拡散シート１２７、レンズシート１２８およびサブ液晶表示素子１２４が配置されている。

液晶表示装置３０１によれば、反射板１１９で反射された光によりメイン液晶表示素子１０２で表側表示を行う一方、反射板１１９を透過した光によりサブ液晶表示素子１２４で裏側表示を行うことができる。また、導光板１０８が１枚であるので、装置全体の薄肉化が可能となる。しかし、ホルダ１０７の開口１２６から光が裏側へ抜けるので、メイン液晶表示素子１０２側から見たときに、サブ液晶表示素子１２４の写り込みが問題になる。

両面表示型液晶表示装置のための他の技術として、以下のものが例示される。特許文献２には、１つの液晶パネルと１つの導光板（照明装置）で構成された両面液晶表示装置が開示されている。具体的には、照明装置の所定の領域はバックライトとして、他の領域はフロントライトとして用い、液晶表示パネルのフロントライトに対応する領域で反射表示を行い、液晶表示パネルのバックライトに対応する領域で半透過反射表示を行う。特許文献３には、導光体の内部のほぼ中央部に乱反射部を埋設し、導光体の両面に発光できる面状発光体が開示されている。特許文献４には、導光体の両面に鋸歯状のプリズムを形成して、導光体の両面に発光できる両照明装置が開示されている。
特開２００１−６７０４９号公報 特開２００２−１３２１８９号公報 特開平７−１２０６２３号公報 特開２００３−１７７４０６号公報

特許文献２の両面液晶表示装置によれば、１つの液晶表示パネルと１つの導光体を用いているので、薄型化が図れる。しかし、一方側から視認できる表示画面と他方側から視認できる表示画面とが重なるように位置させることができないので、液晶表示パネルの大きさは、一方側の表示画面サイズと他方側の表示画面サイズとの和となる。したがって、装置全体のサイズが大きくなる。また３枚の反射板が必要なので、コストアップするだけでなく、組み立て作業が複雑化する等の問題がある。

特許文献３の面状発光体によれば、導光体が１つなので、薄型化が図れる。しかし、導光体の構造が複雑になるので、コストアップの問題がある。また、導光体の両側に配置される複数の液晶表示パネルの表示画面の面積が異なる場合、乱反射部を導光体全面に形成すると、表示画面の以外の部分に照射される光が無駄となる。一方、乱反射部を表示画面に対応する部分にのみ形成すると、乱反射部の境界線が視認される等の問題がある。

特許文献４の両照明装置によれば、特許文献３と同様に、導光体が１つなので、薄型化が図れる。しかし、導光体両面に鋸歯状のプリズムを形成するので、コストアップの問題がある。

本発明の１つの目的は、構造の単純化、装置の薄肉化および軽量化、製造コストの削減を図ることである。本発明の他の目的は、両面の液晶表示素子に十分な光を供給することである。本発明のさらなる他の目的は、輝度分布の不均一性を緩和することにより、表側の液晶表示素子を観察した際に、裏側の液晶表示素子の写り込みを低減することである。

本発明者は、裏側の液晶表示素子の写り込みがホルダの色に大きく起因することを見いだした。図９および図１０を参照しながら具体的に説明する。従来の両面発光表示装置では、導光板１０８の裏面から出た光を再利用して輝度を高めるために、反射率の高い白色のホルダ１１７が用いられている。しかし、図１０に示すように、サブ液晶表示素子１２４を配置するためにホルダ１１７の底面１２５に開けられた開口１２６を除く領域（窓枠部領域）Ａと、開口１２６の領域（窓枠部を除く領域）Ｂとで、光の反射量が変わることになる。したがって、メイン液晶表示素子１０２側から観察した場合、視覚的に明暗のムラが発生し、結果的にサブ液晶表示素子１２４の部分の写り込みが発生してしまう。

そこで本発明者は、領域Ａと領域Ｂとの間の光の反射率の差を低減することに着眼した。これにより、結果的に明暗の差が低減され、サブ液晶表示素子１２４の部分の写り込みを低減させることができる。以下に本発明の具体的な態様について説明する。

本発明の液晶表示装置は、両面から発光する面光源と、前記面光源の一方面側に配置された第１液晶表示素子と、前記第１液晶表示素子よりも表示面積が小さく、かつ前記面光源の他方面側に配置された第２液晶表示素子と、前記面光源の他方面に対向し、かつ前記第２液晶表示素子が配置される位置に対応して開口が形成された底面を有するホルダとを少なくとも備える液晶表示装置であって、前記面光源は、他方面側に半透過性の反射板である反射発泡フィルムを有し、前記ホルダの底面は、反射率が６０％以上８０％以下であり、且つ灰色である。

面光源の他方面からホルダの底面側へ出射された光の強度に対する、ホルダの底面側から面光源の他方面に入射された光の強度の比率は、面光源とホルダとの間に何も介在していない場合には、ホルダの底面の反射率と等価の関係にある。底面の反射率（底面への入射光強度に対する底面からの反射光強度の比）は、分光測色計（例えばミノルタ製、CM-2002 ）を用いて、拡散照明方式により測定することができる。拡散照明方式とは、積分球などを使って、試料をあらゆる方向から均等に照明する方法である。なお、積分球は、光をほぼ完全に拡散反射するように、硫酸バリウムなどの白い塗料で内面を塗布した球状の測色器具である。反射率の値は、ＭｇＳＯ_４ 標準白色板を用いて測定した値を１００％とする。

前記ホルダの前記底面の代わりに、前記反射発泡フィルムと前記ホルダの前記底面との間に、反射率が６０％以上８０％以下であり且つ灰色であるテープまたはシートを介在させても良い。

また前記開口の面積は前記第２液晶表示素子の面積に略等しくても良い。

本発明によれば、第１液晶表示素子側の輝度均一性が高まるので、第２液晶表示素子の写り込みを低減させることができる。

以下に、図面を参照しながら本発明による実施形態の液晶表示装置の構成を具体的に説明する。以下の実施形態では、サブ液晶表示素子が１つの場合について説明するが、本発明の液晶表示装置は、サブ液晶表示素子を２つ以上有していても良い。なお、液晶表示素子は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）やＭＩＭ（Metal Insulator Metal ）を用いたアクティブマトリクス型に限られず、単純マトリクス型でも良い。また透過型に限らず、透過表示と反射表示の両方を行う両用型、ハーフミラーなどの半透過膜を用いた半透過型でも良い。

（実施形態１）
図１は本実施形態の液晶表示装置１を模式的に示す斜視図であり、図２は模式的に示す断面図である。液晶表示装置１は、両面から発光する面光源と、面光源の一方面側に配置された第１液晶表示素子２と、第１液晶表示素子２よりも表示面積が小さく、かつ面光源の他方面側に配置された第２液晶表示素子２４と、面光源の他方面に対向し、かつ第２液晶表示素子２４が配置される位置に対応して開口２６が形成された底面２５を有するホルダ７とを少なくとも備える。以下、面光源の一方面を「正面」と言い、面光源の他方面を「背面」と言うことがある。また第１液晶表示素子を「メイン液晶表示素子」と言い、第２液晶表示素子を「サブ液晶表示素子」と言うことがある。但し、これらの表現は単に便宜上使われるだけであり、発明を限定する意図はない。

メイン液晶表示素子２およびサブ液晶表示素子２４は、同様の構成要素をそれぞれ有している。各液晶表示素子２，２４は、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）アレイ基板とカラーフィルタ基板と両基板に挟まれた液晶層とを有する。液晶表示装置１は、両液晶表示素子２，２４を駆動するＩＣチップ５が搭載された駆動回路基板６をさらに有する。駆動回路基板６は、サブ液晶表示素子２４に接続され、さらにＦＰＣ４を介してメイン液晶表示素子２に接続されている。駆動回路基板６は、ホルダ７の底面２５の背面側に装着される。

本実施形態の面光源は、エッジライト方式のバックライトであり、両面発光型照明装置である。面光源は、ＬＥＤ等の複数の光源３と、光源３の光が端面から導入される導光板８とを有する。複数の光源３は、ホルダ７の底面２５上に、導光板８の端面に沿って所定の間隔で配置されている。導光板８は、ポリカーボネートやポリメチルメタクリレート等の透明樹脂材料により構成されている。図示しないが、導光板８にはドットパターンやレンズパターンが施されており、入射した光を導光板８の出射面全体に亘って均一に分配することができる。

導光板８の背面には反射板９が設けられている。反射板９は、導光板８の背面から出射した光を正面側へ反射させると共に、導光板８からの出射光の一部を背面側へ透過させる半透過性の反射板である。本実施形態の反射板９は、微細な気泡を含有する反射発泡フィルムである。反射発泡フィルムは、例えばポリエステル等の樹脂により構成され、樹脂内に微細な気泡を含有することにより白色化されている。

メイン液晶表示素子２と導光板８との間には、導光板８と略同じ面積の拡散シート１０およびレンズシート１１が配置されている。またサブ液晶表示素子２４と導光板８との間には、ホルダ７の底面２５に設けられた開口２６と略同じ面積の拡散シート２７およびレンズシート２８が配置されている。

ホルダ７には、両面から発光する面光源（光源３と導光板８と反射板９を含む）と、拡散シート１０，２７と、レンズシート１１，２８と、メイン液晶表示素子２と、サブ液晶表示素子２４とが収容されている。

光源３からの光は、導光板８の側面より導光板８の中に導入され、導光板８に施されたドットパターンやレンズパターンにより導光板８の発光面全体に分配される。メイン液晶表示素子２側に分配された光は、拡散シート１０により拡散され、レンズシート１１によりメイン液晶表示素子２の画面の略垂直方向（法線方向）へ配光される。一方、サブ液晶表示素子２４側に分配された光は、一部が反射板９により反射されてメイン液晶表示素子２側へ分配され（図２中の符号Ｌ１を参照）、一部が反射板９を透過する。反射板９を透過した光は、開口２６の領域では、拡散シート２７により拡散され、レンズシート２８によりサブ液晶表示素子２４の画面の略垂直方向（法線方向）へ配光される（図２中の符号Ｌ２を参照）。しかし、開口１２６を除く領域（窓枠部領域）では、反射板９を透過した光はホルダ７の底面２５で反射される。底面２５で反射された光の一部は、反射板９を再び透過して、メイン液晶表示素子２へ配光される（図２中の符号Ｌ３を参照）。

本実施形態のホルダ７の底面２５は灰色であるので、導光板８の背面から底面２５側へ出射された光の強度に対する、底面２５側から導光板８の背面に入射された光の強度の比率は、底面２５が白色のときの反射率よりも低い。言い換えれば、開口２６の領域と、開口１２６を除く領域（窓枠部領域）との反射率の差が低減される。したがって、両領域での明暗の差が低減されるので、サブ液晶表示素子２４の写り込みを低減させることができる。なお、ホルダ７の底面２５での反射光が減少すると、輝度の減少をもたらすことになるが、光源（ＬＥＤ）３や導光板８の特性を改善するなどの別の要因によって、輝度の減少を抑えることができる。

本実施形態では、ホルダ７の底面２５に形成された開口２６の面積は、サブ液晶表示素子２４の面積に略等しい。言い換えれば、サブ液晶表示素子２４がホルダ７の開口２６内に収容される。しかし本発明はこれに限定されない。例えば、サブ液晶表示素子２４がホルダ７の開口２６内に収まらなくても良い。但し、開口２６は、サブ液晶表示素子２４の表示領域を少なくとも含む大きさ（面積）とするのが好ましい。

ホルダ７は、典型的には、樹脂製であるので、樹脂中に混ぜる顔料の種類や量を適宜調整することにより、底面２５の明度を調整することができる。例えば、ホルダ７の底面２５の反射率を６０％以上８０％以下にする。なお、ホルダ７全体の明度を調整することは必ずしも要せず、ホルダ７の少なくとも底面２５の明度を調整する。例えば、白色のホルダを準備して、底面２５に灰色の塗料を塗布しても良い。ホルダ７は樹脂製に限らず、金属などの他の材料から形成されていても良い。

本実施形態の液晶表示装置１によれば、メイン液晶表示素子２とサブ液晶表示素子２４に対して、導光板８を含む面光源を共通化することができるので、構造や回路構成の単純化、装置の薄肉化および軽量化、製造コストの削減を図ることができる。またメイン液晶表示素子２の表示面に均一な輝度特性を付与することができるので、メイン液晶表示素子２を観察した際に、裏側のサブ液晶表示素子２４の写り込みを低減することができる。

また本実施形態のホルダ７は、メイン液晶表示素子２の表示面に均一な輝度特性を付与することができる。したがって、共通の導光板８を用いた両面発光型照明装置において、均一な輝度分布のバックライトユニットが実現される。

（実施形態２）
実施形態１では、顔料の種類や量を適宜調整することにより、底面２５の反射率を６０％以上８０％以下にしているが、本発明はこれに限らない。本実施形態では、面光源の背面とホルダ７の底面２５との間に、テープまたはシートを介在させる。これにより、導光板８の背面から底面２５側へ出射された光の強度に対する、底面２５側から導光板８の背面に入射された光の強度の比率を６０％以上８０％以下にすることができる。例えば、表面の反射率が６０％以上８０％以下であり、底面２５の開口１２６に対応する部分が打ち抜かれた窓枠状のシートをホルダ７の底面２５上に配置する。

（参考例）
図３〜図５は参考例の液晶表示装置をそれぞれ模式的に示す断面図である。実施形態１では、サブ液晶表示素子２４と導光板８との間に介在する拡散シート２７およびレンズシート２８が、サブ液晶表示素子２４と略同じ面積である。しかし、図３に示すように、両シート２７，２８が導光板８と略同じ面積であっても良い。また図４および図５に示すように拡散シート１０，２７を省略しても良い。これにより、部品点数を減少させてコストの低減を図ることができる。

本発明の液晶表示装置は、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯情報端末、携帯電話、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ等のＯＡ機器、アミューズメント機器などに好適に用いられる。

実施形態１の液晶表示装置１を模式的に示す斜視図である。 実施形態１の液晶表示装置１を模式的に示す断面図である。 参考例の液晶表示装置を模式的に示す断面図である。 参考例の液晶表示装置を模式的に示す断面図である。 参考例の液晶表示装置を模式的に示す断面図である。 透過型の液晶表示装置１０１を模式的に示す斜視図である。 両面発光型照明装置を用いた液晶表示装置２０１を模式的に示す斜視図である。 導光板が共通である場合の両面発光型照明装置の概念図である。 導光板が共通化された両面発光型照明装置を用いた液晶表示装置３０１を模式的に示す斜視図である。 図９の液晶表示装置３０１を模式的に示す断面図である。

１ 液晶表示装置
２ 第１液晶表示素子（メイン液晶表示素子）
３ 光源（ＬＥＤ）
４ フレキシブルプリント基板
５ ＩＣチップ
６ 駆動回路基板
７ ホルダ
８ 導光板
９ 反射板
１０，２７ 拡散シート
１１，２８ レンズシート
２４ 第２液晶表示素子（サブ液晶表示素子）
２５ 底面
２６ 開口

Claims (3)

1. 両面から発光する面光源と、前記面光源の一方面側に配置された第１液晶表示素子と、前記第１液晶表示素子よりも表示面積が小さく、かつ前記面光源の他方面側に配置された第２液晶表示素子と、前記面光源の他方面に対向し、かつ前記第２液晶表示素子が配置される位置に対応して開口が形成された底面を有するホルダとを少なくとも備える液晶表示装置であって、
   前記面光源は、他方面側に半透過性の反射板である反射発泡フィルムを有し、
   前記ホルダの底面は、反射率が６０％以上８０％以下であり、且つ灰色である
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 両面から発光する面光源と、前記面光源の一方面側に配置された第１液晶表示素子と、前記第１液晶表示素子よりも表示面積が小さく、かつ前記面光源の他方面側に配置された第２液晶表示素子と、前記面光源の他方面に対向し、かつ前記第２液晶表示素子が配置される位置に対応して開口が形成された底面を有するホルダとを少なくとも備える液晶表示装置であって、
   前記面光源は、他方面側に半透過性の反射板である反射発泡フィルムを有し、
   前記反射発泡フィルムと前記ホルダの底面との間には、反射率が６０％以上８０％以下であり且つ灰色であるテープまたはシートが配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
3. 前記開口の面積は前記第２液晶表示素子の面積に略等しい、請求項１又は２に記載の液晶表示装置。

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