WO2020261796A1

WO2020261796A1 - 表示装置

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Publication number: WO2020261796A1
Application number: PCT/JP2020/019293
Authority: WO
Inventors: 雅明宅間; 真於伊沢; 久徳川上
Original assignee: 株式会社ジャパンディスプレイ
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2020-05-14
Publication date: 2020-12-30
Also published as: JP2021004975A

Abstract

実施形態によれば、実施形態に係る表示装置は、光透過性を有する第１基板ＳＵＢ１と、光透過性を有し第１基板に対向して配置された第２基板ＳＵＢ２と、第１基板と第２基板との間に封入された光拡散性を有する液晶層と、をそれぞれ有し、主面同士を重ねて配置された複数枚の液晶表示パネル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃと、複数枚の液晶表示パネルの主面と交差する一側面に対向して配置され、一側面に向けて光を出射する発光素子２４と、複数枚の液晶表示パネルの一側面と発光素子との間に配置され、発光素子から出射された光を拡散する拡散部材ＤＳと、を備えている。

Description

表示装置

　この発明の実施形態は、表示装置に関する。

　近年、一方の面から反対側の他方の面側の背景を視認可能な、いわゆる透明液晶表示パネルを用いた表示装置が提案されている。透明液晶表示パネルは、光透過性を有する第１基板と、光透過性を有し第１基板に対向して配置された第２基板と、第１基板と第２基板との間に封入される高分子分散型の液晶層と、を有している。透明液晶表示パネルに光を入射させる光源あるいは発光部は、第１基板あるいは第２基板の一側面（端縁）と対向して配置され、この一側面に光を入射させる。一般に、光源としてのＬＥＤおよび導光板は、第１基板と第２基板との段差部に配置され、第２基板の側面（端縁）の光を照射する。

特開２０１８－２１９７４号公報特開２０１７－１０６９６２号公報

　上記構成の表示装置において、発光効率を良くするため、ＬＥＤは第２基板およびカバーガラスの厚みと同等の寸法のものを用いる必要がある。すなわち、ＬＥＤは寸法の制約があり、ＬＥＤの選択枝が少なく、高輝度化が難しい。　
　また、透明液晶表示パネルを複数枚重ねて用いる場合、光源（ＬＥＤ）を第１基板の一端縁から離れた位置に配置する必要があり、この場合、第１基板の一端縁と第２基板の一端縁とは、光源からの距離が相違している。そのため、各透明表液晶示パネルにおいて輝度ムラが発生する要因となる。また、複数の透明液晶表示パネルが別々の色で発光する、いわゆる色割れが発生するおそれがある。
　ここで述べる実施形態の課題は、輝度ムラ、色割れの発生を防止し表示品位の向上した表示装置を提供することにある。

　実施形態に係る表示装置は、光透過性を有する第１基板と、光透過性を有し前記第１基板に対向して配置された第２基板と、前記第１基板と第２基板との間に封入された光拡散性を有する液晶層と、をそれぞれ有し、主面同士を重ねて配置された複数枚の液晶表示パネルと、前記複数枚の液晶表示パネルの前記主面と交差する一側面に対向して配置され、前記一側面に向けて光を出射する発光素子と、前記複数枚の液晶表示パネルの一側面と前記発光素子との間に配置され、前記発光素子から出射された光を拡散する拡散部材と、を備えている。

図１は、実施形態に係る表示装置の外観を示す斜視図。図２は、前記表示装置の本体を含む支持体およびカバーの一部を破断して示す斜視図。図３は、前記本体および回路基板を示す分解斜視。図４は、前記表示装置の表示パネルおよび前記回路基板を示す斜視図。図５は、前記表示装置の表示パネルおよび前記回路基板の平面図。図６は、前記表示装置の前記回路基板および前記表示パネルの側面図。図７は、前記表示パネルを模式的に示す断面図。

　以下、図面を参照しながら、この発明の実施形態について詳細に説明する。　
　なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更であって容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

　（実施形態）　
　図１は、実施形態に係る表示装置の斜視図である。
　本実施形態によれば、表示装置１０は、一例として、ユーザーが把持可能なペンライトとして構成されている。この種のペンライトをコンサートライトと称する場合もある。
　図１に示すように、表示装置１０は、ほぼ円柱形状の支持体１２と、支持体１２に支持され支持体１２から軸方向に延出した複数枚の液晶表示パネル３０と、支持体１２に取付けられ液晶表示パネル３０の周囲を覆う光透過性を有した筒状のカバー４０と、を備えている。

　支持体１２は、アルミニウム等の金属で形成された本体１４と、本体１４に連結された筒状のケース１６と、を有している。ケース１６は、例えば、合成樹脂により形成され、使用者が手で持つための把持部を構成している。ケース１６内には、後述するプリント回路基板、図示しないバッテリ等が収容されている。
　液晶表示パネル３０は、細長い矩形状に形成されている。液晶表示パネル３０は、長手方向の一端部が本体１４に支持された状態で、本体１４に立設されている。
　カバー４０は、例えば透明の合成樹脂等で筒状に形成されており、長手方向の一端が本体１４に取付けられた状態で、本体１４に立設されている。カバー４０は、液晶表示パネル３０の延出端を越える位置まで延出し、液晶表示パネル３０の周囲を覆っている。保護カバー４０の延出端にキャップ４２が嵌合されている。キャップ４２は、例えば、合成樹脂、ゴム等の弾性材料で形成されている。キャップ４２は、液晶表示パネル３０の延出端部に係合し、液晶表示パネル３０の延出端部を支持および位置決めしている。

　図２は、本体を含む支持体およびカバーの一部を破断して示す斜視図、図３は、本体およびプリント回路基板を示す分解斜視図である。
　図示のように、本体１４は、ほぼ円柱形状に形成され、平坦な上面１５ａおよび平坦な下面１５ｂを有している。上面１５ａの外周部に環状の溝２１が形成され、この溝２１にカバー４０の下端部が嵌合されている。本体１４の中央部に断面が矩形状の係合孔１８が貫通形成されている。係合孔１８は上面１５ａおよび下面１５ｂに開口している。また、係合孔１８は、本体１４の直径に沿って延在している。複数の液晶表示パネル３０の一端部が係合孔１８に挿通され、本体１４に係合している。
　本体１４は、下面１５ｂに突設されたフランジあるいはブラケット２０を一体に有している。ケース１６は、一端部がブラケット２０に嵌合した状態で本体１４に連結されている。また、下面１５ｂにねじ孔１７および凹所１９が設けられている。

　図２および図３に示すように、表示装置１０は、ケース１６内に配置された第１プリント回路基板２２Ａおよび第２プリント回路基板２２Ｂを備えている。第１プリント回路基板２２Ａは、下面１５ｂに対応する寸法の矩形状に形成されている。第１プリント回路基板２２Ａの第１主面ＳＡ１上に、発光素子、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）２４が実装されている。本実施形態では、後述するように、複数、例えば、２つのＬＥＤ２４が第１主面ＳＡ１上に実装されている。ＬＥＤ２４として、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の光を発光するＬＥＤを用いている。
　第１プリント回路基板２２Ａは、第１主面ＳＡ１が本体１４の下面１５ｂに当接した状態に配置され、更に、固定ねじ２６により本体１４に締結されている。ＬＥＤ２４は係合孔１８内に位置し、表示パネル３０の一側面に隙間を置いて対向している。表示パネル３０の一側面とＬＥＤ２４との間に、後述する拡散シートＤＳが配置されている。

　第２プリント回路基板２２Ｂは、ほぼ矩形状に形成され、第１プリント回路基板２２Ａに対してほぼ垂直に配置されている。第２プリント回路基板２２Ｂの一端面に複数の係合突起２６が突設されている。第２プリント回路基板２２Ｂは、複数の係合突起２６を第１プリント回路基板２２Ａに挿通した状態で、第１プリント回路基板２２Ａに連結されている。
　第２プリント回路基板２２Ｂには、液晶表示パネル３０およびＬＥＤ２４を駆動するための図示しない駆動素子、電源等が実装されている。駆動素子は、第２プリント回路基板２２Ｂおよび第１プリント回路基板２２Ａを介して、ＬＥＤ２４および液晶表示パネル３０に電気的に接続される。

　表示パネル３０と第１プリント回路基板２２ＡおよびＬＥＤ２４との配置関係について詳細に説明する。　
　図４は、表示パネルと第１プリント回路基板およびＬＥＤとの配置関係を示す斜視図、図５は、上記配置関係を示す平面図、図６は、上記配置関係を示す側面図である。図７は、液晶表示パネルを概略的に示す断面図である。　
　始めに、表示パネル３０の構成について説明する。図４に示すように、表示パネル３０は、互いに重ねて配置された複数枚、例えば、３枚の液晶表示パネル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを含んでいる。図７に示すように、液晶表示パネルの各々、例えば、液晶表示パネル３０Ａは、矩形状の第１基板ＳＵＢ１と、第１基板ＳＵＢ１に対向配置された矩形状の第２基板ＳＵＢ２と、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に封入された液晶層ＬＱと、を備えている。第１基板ＳＵＢ１および第２基板ＳＵＢ２は、それぞれガラス板あるいは樹脂板等の光透過性を有する絶縁基板により形成されている。第２基板ＳＵＢ２の周縁部は、シール材ＳＥにより第１基板ＳＵＢ１に貼り合わされている。

　第１基板ＳＵＢ１は矩形状の第１主面（外表面）ＭＳ１および第１主面ＭＳ１と交差する長辺側の一対の側面、短辺側の一対の側面ＳＳ１、ＳＳ２とを有している。第２基板ＳＵＢ２は矩形状の第２主面（外表面）ＭＳ２および第２主面ＭＳ２と交差する長辺側の一対の側面、短辺側の一対の側面ＳＳ３、ＳＳ４とを有している。
　図示した例では、第２基板ＳＵＢ２は、第１基板ＳＵＢ１とほぼ同一の幅および第１基板ＳＵＢ１の長さよりも短い長さに形成されている。貼り合わせた状態において、第１基板ＳＵＢ１の長手方向の一端部および他端部は、それぞれ第２基板ＳＵＢ２の短辺よりも外側に突出している。幅方向においては、第２基板ＳＵＢ２の一対の長辺は、第１基板ＳＵＢ１の一対の長辺とほぼ面一に整列している。
　液晶層ＬＱは、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間のセルギャップにおいて、シール材ＳＥによって囲まれた内側に保持されている。液晶層ＬＱは、光拡散性を有する液晶層であり、一例として、高分子分散型の液晶層を用いている。

　平面視（液晶表示パネルの表面に垂直な方向から液晶表示パネルの表面中央部を視認する状態を言う）でシール材ＳＥの内側となる領域に、画像を表示する表示領域（アクティブ領域）が設けられている。表示領域において、第１基板ＳＵＢ１の内面上に複数の画電極（第１電極）ＰＥが設けられている。これらの画素電極ＰＥは、所定のパターン、例えば、文字列、図柄に対応するパターンを形成するように並べて配置されている。第１基板ＳＵＢ１上に共通の配線ＷＬあるいは複数の配線が設けられ、画素電極ＰＥに接続されている。共通配線ＷＬあるいは複数の配線は、シール材ＳＥを通して第１基板ＳＵＢ１の長手方向の一端まで導出している。
　表示領域において、第２基板ＳＵＢ２の内面上に共通電極ＣＥが設けられている。共通電極ＣＥは、液晶層ＬＱを挟んで複数の画素電極ＰＥに対向している。共通電極ＣＥおよび画素電極ＰＥは、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）等の透明な導電材料で形成された透明電極を用いている。

　液晶表示パネル３０Ａは、第１基板ＳＵＢ１側から第２基板ＳＵＢ２の背景を視認可能な、いわゆる透明液晶表示パネルを構成している。画素電極ＰＥに電圧を印加した状態で、一側面ＳＳ１、ＳＳ３側から液晶表示パネル３０Ａに光が入射すると、この入射光は、電圧が印加された領域の液晶分子により反射、拡散され、第１基板ＳＵＢ１の第１主面ＭＳ１側および第２基板ＳＵＢ２の第２主面ＭＳ２側に出射する。これにより、液晶表示パネル３０Ａの両面に、画素電極ＰＥのパターンに対応する画像が表示される。
　なお、本実施形態の液晶表示パネルは画素電極自体が図案化あるいは文字化されており、当該画素電極と共通電極間に電圧を印可することで当該図案や文字が表示されるいわゆるパッシブタイプの液晶表示パネルが採用されている。なお、かかる構成とは異なり、複数の画素電極を表示領域上にマトリクス上に配置すると共に当該画素電極ごとにスイッチング素子を設け、各スイッチング素子を個別にオン／オフすることで画像を表示するアクティブタイプの液晶表示パネルを採用することも可能である。
　液晶表示パネル３０Ｂ、３０Ｃは、上述した液晶表示パネル３０Ａと同一の寸法および同一の構成を有している。液晶表示パネル３０Ｂ、３０Ｃにおいて、画素電極ＰＥは、液晶表示パネル３０Ａの配列パターンとはそれぞれ異なる配列パターン、例えば、文字列、図柄に形成されている。あるいは、液晶表示パネル３０Ｂ、３０Ｃにおいて、画素電極ＰＥは、液晶表示パネル３０Ａの配列パターンと同一の配列パターンとしてもよい。また、パッシブタイプの液晶表示パネルとアクティブタイプの液晶パネルとを組み合わせる構成も採用可能である。

　図４、図５、図６に示すように、３枚の液晶表示パネル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは、主面同士が対向するように互いに重ねて配置されている。ここでは、液晶表示パネル３０Ａの第２基板ＳＵＢ２に、液晶表示パネル３０Ｂの第１基板ＳＵＢ１が対向し、液晶表示パネル３０Ｂの第２基板ＳＵＢ２に、液晶表示パネル３０Ｃの第１基板ＳＵＢ１が対向している。３枚の第１基板ＳＵＢ１の長辺側の両側面および短辺側の両側面がほぼ面一に並んでいる。３枚の液晶表示パネル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは、長手方向の一端部および他端部を前述した本体１４およびキャップ４２で支持および保持することにより、互いに重なって対向した状態に保持されている。なお、本実施形態では、これら３枚の液晶表示パネル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは、単に重なり合って配置されているだけであって、これらの間に接着剤等は設けられていない。これらの間に接着剤を設け、液晶表示パネルどうしを接着する構成も採用可能である。

　表示パネル３０は、第１プリント回路基板２２Ａに対してほぼ垂直に配置されている。３枚の第１基板ＳＵＢ１の短辺側の一側面ＳＳ１は、第１プリント回路基板２２Ａの第１主面ＳＡ１に隙間を置いてほぼ平行に対向している。同様に、３枚の第２基板ＳＵＢ２の短辺側の一側面ＳＳ３は、第１主面ＳＡ１に隙間を置いてほぼ平行に対向している。
　第１主面ＳＡ１上に実装された２つのＬＥＤ２４は、表示パネル３０の幅方向に互いに間隔を置いて配置され、それぞれ３枚の第１基板ＳＵＢ１の一側面ＳＳ１および３枚の第２基板ＳＵＢ２の一側面ＳＳ３に対向している。

　本実施形態によれば、表示パネル３０の一側面とＬＥＤ２４との間に拡散部材が配置されている。一例では、拡散部材として、乳白色のシリコンゴムで形成された拡散シートＤＳを用いている。拡散シートＤＳは矩形状に形成され、表示パネル３０の幅よび厚さよりも大きい寸法を有している。これにより、拡散シートＤＳは、３枚の第１基板ＳＵＢ１の一側面ＳＳ１および３枚の第２基板ＳＵＢ２の一側面ＳＳ３の全体と対向しているとともに、２つのＬＥＤの発光面全体を覆っている。

　上記構成の表示装置１０では、ＬＥＤ２４から出射された光は、拡散シートＤＳを通り拡散された後、表示パネル３０の一側面、すなわち、３枚の第１基板ＳＵＢ１の一側面ＳＳ１および３枚の第２基板ＳＵＢ２の一側面ＳＳ３に入射する。入射した光は、液晶層ＬＱの電圧が印加されている複数の領域で反射、拡散され、第１基板ＳＵＢ１の主面および第２基板ＳＵＢ２の主面から出射して画像を形成する。３色に発光するＬＥＤ２４を用いた場合、組合わせにより７色の発色が可能であり、液晶表示パネル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの３つの表示パターンを組合わせることにより、表示装置１０は最大２１パターンの画像を表示することが可能となる。もちろん、当該パターン数等は例示であって、液晶表示パネルの積層数を３枚から増減する、あるいは、３色以外の複数色で発光するＬＥＤや、これらＬＥＤの配置数や発光パターンを変更することにより、表示装置の表示パターンは上記２１パターン以外のパターンでも実行可能である。

　上記のように構成された本実施形態に係る表示装置１０によれば、複数枚の液晶表示パネル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを重ねた表示パネル３０とし、これらのパネルに共通に用いられる発光素子を設けている。係る表示装置１０によれば、表示パネル全体としては厚さが厚くなるため、比較的寸法の大きい高輝度ＬＥＤや高出力の３色ＬＥＤ等を採用することができる。　
　液晶表示パネル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの一側面と発光素子との間に拡散シートＤＳが設けられているため、発光素子から出射した光を拡散シートＤＳで拡散して液晶表示パネル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの一側面に入射する。これにより、発光素子と第１基板ＳＵＢ１の一側面ＳＳ１との距離と、発光素子と第２基板ＳＵＢ２の一側面ＳＳ３との距離とが相違している場合でも、輝度ムラの発生を防止することができる。同時に、拡散した光を３枚の液晶表示パネル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃに入射することができるため、複数の発光素子あるいは３色の発光素子を用いた場合でも表示パネルの色割れの発生は著しく抑制される。

　本実施形態によれば、支持体１２の本体１４は熱伝導率の高い金属材料で形成され、ＬＥＤ２４が実装された第１プリント回路基板２２Ａは本体１４に密着して設けられている。熱源であるＬＥＤ２４からの発熱は第１プリント回路基板２２Ａを介して本体１４に伝わり、本体１４から外気に放熱される。これにより、ＬＥＤ２４が過度に昇温することがなく、熱によるＬＥＤ２４および第１プリント回路基板２２Ａの動作不良、変形等を防止し、表示装置の信頼性を向上することができる。　
　以上のことから、本実施形態によれば、輝度ムラ、色割れの発生を防止し表示品位の向上した表示装置が得られる。

　本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。新規な実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

　本発明の実施形態として上述した各構成を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての構成も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。例えば、液晶表示パネルは、３枚に限らず、２枚あるいは４枚以上、重ねて配置する構成としてもよい。液晶表示パネルを重ねる向きは、第２基板に重ねて隣の第１基板を配置する構成に限らず、第１基板同士あるいは第２基板同士が向き合うように重ねて配置してもよい。　
　液晶表示パネルの構成部材の外形状および内形状は、矩形状に限定されることなく、外形あるいは内形のいずれか一方あるいは両方を平面視で多角形状や円形、楕円形、およびこれらを組み合わせた形状等の他の形状としてもよい。表示装置は、コンサートライトに限定されることなく、他の種々の表示装置に適用可能である。表示装置の構成部材の材料は、上述した例に限らず、種々選択可能である。　
　上述した実施形態によりもたらされる他の作用効果について本明細書の記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものついては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

Claims

　光透過性を有する第１基板と、光透過性を有し前記第１基板に対向して配置された第２基板と、前記第１基板と第２基板との間に封入された光拡散性を有する液晶層と、をそれぞれ有し、主面同士を重ねて配置された複数枚の液晶表示パネルと、
　前記複数枚の液晶表示パネルの主面と交差する一側面に対向して配置され、前記一側面に向けて光を出射する発光素子と、
　前記複数枚の液晶表示パネルの前記一側面と前記発光素子との間に配置され、前記発光素子から出射された光を拡散する拡散部材と、
　を備える表示装置。
　支持体と、前記支持体に支持されたプリント回路基板と、を更に備え、
　前記発光素子は前記プリント回路基板に実装され、
　前記複数枚の液晶表示パネルは、前記一側面が前記発光素子と対向した状態で前記支持体に支持されている請求項１に記載の表示装置。
　前記支持体は、金属で形成された本体と、合成樹脂で形成され前記本体に取付けられた把持可能な筒状のケースと、を備え、
　前記プリント回路基板は、前記本体に取付けられ前記本体に接触している
　請求項２に記載の表示装置。
　前記支持体に支持された前記複数枚の液晶表示パネルの周囲を覆う光透過性を有するカバーを更に備える請求項２に記載の表示装置。
　前記液晶表示パネルの各々は、前記第１基板に任意のパターンで設けられた第１電極と、前記第２基板に設けられ前記第１電極と前記液晶層を挟んで対向する対向電極と、を備えている請求項１に記載の表示装置。
　前記複数枚の液晶表示パネルは、１枚の前記液晶表示パネルの第２基板の主面と、隣の前記液晶表示パネルの第１基板の主面とが対向して配置されている請求項１に記載の表示装置。
　前記液晶表示パネルの各々の第１基板は、前記発光素子と対向する一側面を有し、前記第２基板は、前記発光素子と対向する一側面を有し、前記第２基板の一側面と前記発光素子との距離が前記第１基板の一側面と前記発光素子との間の距離よりも長い請求項１から６のいずれか１項に記載の表示装置。