JPH11174434A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低消費電力を維持しながら、明るい表示画面
を有するＬＣＤを提供する。 【解決手段】 ＬＣＤパネル10の背後には、導光板20に
光源30、集光レンズ40を備えてなる照光部が設置されて
いる。ＬＣＤパネル10の前面及び背面には、高透過率の
偏光板14,15が設けられている。光源30、集光レンズ40
からの光は、導光板20に導入され、拡散板、ＬＣＤパネ
ル10、偏光板14,15を通過する間に生じる光損失が低減
され、総透過率が高められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶の電気光学的
な異方性を利用して表示を行う液晶表示装置（ＬＣＤ：
Liquid Crystal Display）に関し、特に、消費電力を低
減した液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＣＤは、透明な基板上に透明な電極を
形成した電極基板間に液晶を封入して構成される。液晶
は電気光学的に異方性を有しているので、電極間に所望
の電圧を印加して液晶に電界を形成することにより、液
晶は電界強度に従った光学特性を示す。この性質を利用
し、画素毎に異なる電圧を印加せしめる構成とすること
により、所望の輝度を呈した画素の集合体として、画像
を表示することができる。このようにＬＣＤは、電圧制
御により表示画像が作成され、小型、薄型、低消費電力
などの利点があり、ＯＡ機器、ＡＶ機器などの分野で実
用化が進んでいる。特に、携帯用として用いられる場合
には、屋外で使用することが多く、豊富な外光を利用し
て表示画面の可視化を図ることで総消費電力を大幅に低
減したものが開発されている。

【０００３】図５に、このようなＬＣＤの構成図を示
す。（１０）はＬＣＤパネル、（２０）は導光板、（３
０）は光源、（４０）は集光レンズ、（５０）は、これ
ら部品を保持する筐体である。ＬＣＤパネル（１０）
は、一対の透明電極基板間に液晶（１１）が密封されて
なり、背面及び前面には各々第１及び第２の偏光板（１
６，１７）が設けられている。また、液晶（１１）に
は、カラー化のためのカラーフィルター（１３）が設け
られている。導光板（２０）はアクリル樹脂などからな
り、ＬＣＤパネル（１０）の第１の偏光板（１６）に対
面する前面には拡散板（２１）、その反対側の背面には
反射板（２２）が設けられている。拡散板（２１）は、
例えば、ドット印刷等の拡散処理を施した拡散シートと
マイクロレンズシートからなる。反射板（２２）は、ド
ット印刷等の乱反射処理を施した反射シー理からなる。
光源（３０）は、背後にリフレクタ（３１）を配した陰
極線管等である。集光レンズ（４０）は、導光板（２
０）と別体のレンズ、あるいは、導光板（２０）と一体
でレンズ加工されたものが用いられる。また、筐体（５
０）には、採光用の窓（５１）が開けられ、集光レンズ
（４０）が外部へ覗くようになっている。これら導光板
（２０）、光源（３０）及び集光レンズ（４０）は照光
部を構成している。

【０００４】光源（３０）から発せられた光、あるい
は、集光レンズ（４０）より採り入れられた光は、導光
板（２０）に伝えられ、拡散板（２１）にて拡散される
とともに、反射板（２２）で乱反射される。そして、い
ずれの光も拡散板（２１）より均一な平面光として射出
され、ＬＣＤパネル（１０）へ照射される。ＬＣＤパネ
ル（１０）は、内部に密封された液晶（１１）の内面に
液晶駆動用の電極が形成されており、画素毎に所望の信
号電圧を印加して液晶の光学特性を変化し、所望の透過
率に制御した状態にされる。照光部からの平面光は第１
の偏光板（１６）で直線偏光に変化し、液晶（１１）に
て変調され、第２の偏光板（１７）で透過光量が絞り込
まれる形で透過率が制御される。このようにＬＣＤパネ
ル（１０）は、自身で発光することができず、背後より
照光を行うことにより、認識可能な前状態にされた表示
画面が透過光の分布として可視化される。従って、ＬＣ
Ｄ画面の明るさは、照射光量とＬＣＤ自身の透過率によ
って決まる。

【０００５】この構成では、晴れの屋外のような外光が
豊富な環境では、光源（３０）を消灯して、集光レンズ
（４０）からの光のみによって照光を行い、屋内等、外
光が不十分な環境下では、光源（３０）を点灯すること
で明るい表示画面を得るといった使い方が可能となり、
明るさを維持しながら総消費電力を低減することができ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図５に示すＬＣＤで
は、表示画面の明るさと、消費電力の低減との両立が達
成されつつある。しかしながら、図５のＬＣＤに用いら
れる偏光板（１６，１７）は、偏光度が９９％と十分で
あるものの、透過率は４３％程度である。また、カラー
フィルタ（１３）は、Ｃ光源における明度を表すＹ値
が、Ｒで２５程度、Ｇで５８程度、Ｂで２２程度、パネ
ル平均で３５程度とされ、最終的にＬＣＤパネル（１
０）の透過率は３３％程度となる。これに、偏光板（１
６，１７）、照光部側の拡散板（２１）、その他による
光の損失等を合わせれば、光の総透過率は６〜７％程度
となっていた。ノートパソコン、その他のモニターディ
スプレイ等、十分な発光輝度を有する光源を用いた通常
のＬＣＤでは問題の無い明るさが得られるが、携帯用
等、特に、低消費電力が要請される用途にあっては、電
池等の電力源の節約と明るさとはトレードオフ関係にあ
り、依然として、これらの両立が十分である状況にはな
かった。

【０００７】本発明の目的は、どのような環境下にあっ
ても十分に明るい表示画面が得られ、また、携帯時に
は、総消費電力を更に低くして、電池交換等の頻度を低
くする点にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、この目的を達
成するために成され、透明基板上に所定の電極が形成さ
れてなる一対の電極基板間に液晶が封入されるととも
に、前記透明基板の両外側に各々第１及び第２の偏光板
が設けられてなる液晶表示パネルと、大部分を前記液晶
表示パネルの背後にして設置され、少なくとも前記液晶
表示パネルの表示部に対応し前記液晶表示パネルに面す
る前面と反対側にある背面に反射層が施された導光部、
前記導光部に光路を接続し、外部の光を採り入れる集光
部または／および光を発する光源部とからなり、前記第
１の偏光板側から前記液晶表示パネルに光を照射する照
光部とを有する液晶表示装置において、前記偏光板は、
偏光度を９０〜９９％、透過率を４５〜５５％とした構
成である。

【０００９】これにより、液晶表示パネル自身の透過率
が上昇し、光の利用効率に対して、実際の表示輝度が上
がり、明るい表示画面が得られ、また、総消費電力が低
減される。特に、前記第１の偏光板と前記導光部の間に
偏光分離フィルタが設けられている構成である。

【００１０】これにより、偏光分離フィルタを通過しな
かった偏光成分光は導光部に戻されて、導光部より再び
偏光分離フィルタへ入射されるので、光の利用効率が高
められる。更に、前記液晶表示パネルには、前記電極基
板にＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタが設けられ、前記カラ
ーフィルターのＣ光源におけるＹ値は、Ｒが３５程度以
下、Ｇが７０程度以下、Ｂが３２程度以下とされ、これ
らの平均値が３５程度にされている構成である。

【００１１】これにより、液晶表示パネルの透過率が更
に上がり、より明るい表示画面が得られ、また、総消費
電力が低減される。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態にかかるＬＣＤの側断面図である。（１０）はＬＣＤ
パネル、（２０）は導光板、（３０）は光源、（４０）
は集光レンズ、（５０）は、これら部品を保持する筐体
である。ＬＣＤパネル（１０）は、一対の透明電極基板
間に液晶（１１）が密封されてなり、背面及び前面には
各々第１及び第２の偏光板（１４，１５）が設けられて
いる。また、液晶（１１）には、カラー化のためのカラ
ーフィルター（１３）が設けられている。導光板（２
０）はアクリル樹脂などからなり、ＬＣＤパネル（１
０）の第１の偏光板（１４）に対面する前面には拡散板
（２１）、その反対側の背面には反射板（２２）が設け
られている。光源（３０）は、背後にリフレクタ（３
１）を配した陰極線管等である。集光レンズ（４０）
は、導光板（２０）と別体のレンズ、あるいは、導光板
（２０）と一体でレンズ加工されたものが用いられる。
また、筐体（５０）には、採光用の窓（５１）が開けら
れ、集光レンズ（４０）が外部へ覗くようになってい
る。これら導光板（２０）、光源（３０）及び集光レン
ズ（４０）は照光部を構成している。

【００１３】また、ＬＣＤパネル（１０）としては、ポ
リシリコン等の多結晶半導体を用いた薄膜トランジスタ
を用いることにより、表示画素部分と、その周辺の駆動
回路を同一基板上に一体的に作り込んだドライバー内蔵
型を採用することが望ましい。これにより、ドライバー
ＩＣの外付けが不要となるので、表示画面の周囲の額縁
部が縮小され、いっそうの小型化、軽量化が達成される
ので、携帯用に最適なＬＣＤが得られる。

【００１４】本発明では、第１及び第２の偏光板（１
４，１５）は、偏光材である沃素、あるいは、染料の濃
度を調節する等の方法で、偏光度が９０〜９９％、好ま
しくは、９５％で、透過率が４５〜５５％、好ましくは
４８％とされている。即ち、偏光板（１４，１５）自
身、偏光度と透過率とはトレードオフの関係にあるが、
通常の直視型仕様と比べて偏光度よりも透過率を重視し
たものとしている。これにより、表示品位は僅かに落ち
るものの、ＬＣＤ全体の総透過率が７〜９％と高められ
ので、外光を利用した場合、採り入れられた光量に対し
て表示画面を十分に明るくすることが可能となり、ま
た、光源を用いる場合でも、発光輝度を低くすることで
総消費電力を低減することができる。

【００１５】図２に、本発明の第２の実施の形態にかか
るＬＣＤの側断面図を示す。本実施の形態では、第１の
実施の形態において、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタ（１
２）として、Ｃ光源におけるＹ値を、従来よりも高く、
Ｒで３５程度、Ｇで７０程度、Ｂで３２程度、平均で４
６程度としている。この結果、ＬＣＤパネル（１０）の
透過率は４３％が得られ、最終的に、ＬＣＤ全体の透過
率が１０〜１３％に向上している。映像検査では僅かの
着色等が観られるものの、携帯用や車載用における実際
の用途では目立つものではなく、むしろ、明るさと低消
費電力が達成され、用途に最適な特性が得られている。

【００１６】図３に、本発明の第３の実施の形態にかか
るＬＣＤの側断面図を示す。本実施の形態では、第１の
実施の形態の構成に加えて、第１の偏光板（１４）と拡
散板（２１）との間に、偏光分離フィルタ（１８）が設
けられている。偏光分離フィルタ（１８）は多数の薄膜
の積層構造からなり、光の干渉を利用して光の変調を行
うもので、Ｓ波成分を透過するとともにＰ波成分をＳ波
に偏光して反射する。この反射された光は、拡散板（２
１）あるいは導光板（２０）に戻され、再び、導光板
（２０）より偏光分離フィルタ（１８）へ照射され、同
様に、Ｓ波成分が透過し、Ｐ波成分は反射される。この
偏光分離フィルタ（１８）は、第１の偏光板（１４）と
ほぼ同等の偏光を透過するので、偏光分離フィルタ（１
８）を透過した光が、第１の偏光板（１４）によって損
失される分は殆ど無い。従って、偏光分離フィルタ（１
８）を用いたことにより、結果的に、集光部（４０）よ
り採り入れられた光、あるいは、光源（３０）より発せ
られた光の利用効率が高められ、ＬＣＤ全体の総透過率
が９〜１１％と高められている。

【００１７】図４に、本発明の第４の実施の形態にかか
るＬＣＤの側断面図を示す。本実施の形態では、第２の
実施の形態と同様のカラーフィルタ（１２）を用いると
ともに、第３の実施の形態と同様に、第１の偏光板（１
４）と導光板（２２）との間に偏光分離フィルタ（１
８）を設けている。この結果、ＬＣＤ全体の総透過率が
１３％程度に向上した。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、液晶表示
パネルの背後に外光を採り入れる集光部、または／およ
び、光を発する光源を有する照光部を備えた液晶表示装
置において、これら照光部及び液晶表示パネル部に用い
られる構成部品の透過率を高めることにより、総透過率
が上昇し、如何なる環境下においても十分に明るい表示
画面が得られるとともに、総消費電力が低減され、携帯
用等の用途に最適なディスプレイモニターを提供するこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態にかかるＬＣＤの側
断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態にかかるＬＣＤの側
断面図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態にかかるＬＣＤの側
断面図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態にかかるＬＣＤの側
断面図である。

【図５】従来のＬＣＤの側断面図である。

【符号の説明】

１０ ＬＣＤ １１ 液晶 １２ カラーフィルタ １４，１５ 偏光板 １８ 偏光分離フィルタ ２０ 導光板 ３０ 光源 ４０ 集光レンズ ５０ 筐体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉橋 義学 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板上に所定の電極が形成されてな
   る一対の電極基板間に液晶が封入されるとともに、前記
   透明基板の両外側に各々第１及び第２の偏光板が設けら
   れてなる液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背後
   に設置され、少なくとも前記液晶表示パネルの表示部に
   対応し前記液晶表示パネルに面する前面と反対側にある
   背面に反射層が施された導光部、前記導光部に光路を接
   続し、外部の光を採り入れる集光部、または／および、
   光を発する光源部からなり、前記第１の偏光板側から前
   記液晶表示パネルに光を照射する照光部とを有する液晶
   表示装置において、 前記第１及び第２の偏光板は、偏光度が９０〜９９％で
   あり、かつ、透過率が４５〜５５％であることを特徴と
   する液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記第１の偏光板と前記導光部の間に偏
   光分離フィルタが設けられていることを特徴とする請求
   項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記液晶表示パネルには、前記電極基板
   にＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタが設けられ、前記カラー
   フィルターのＣ光源における明度を表すＹ値は、Ｒが２
   ５〜３５程度以下、Ｇが５８〜７０程度以下、Ｂが２２
   〜３２程度以下とされ、これらの平均値が３５〜４６程
   度にされていることを特徴とする請求項１または請求項
   ２記載の液晶表示装置。