JP4151670B2 - 表示装置およびそれを用いた電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置およびそれを用いた電子機器に関する。

表示パネルの一つである液晶パネルは、駆動回路などが表示領域の周囲に配置されて形成されていることが一般的である。例えば、液晶パネルを形成する基板上における表示領域の周囲に、ポリシリコンを用いて回路を作り込んだり、ＣＯＧ（チップオングラス）としてＩＣチップを搭載したりして駆動回路が配置されることがある。また、一般的に液晶パネルには、信号が入力される入力端子が設けられ、その入力端子に配線基板が接続されている。

そして、液晶パネルは、その背面または前面に配置される面光源ユニットとともに用いられることが多い。面光源ユニットとしては、蛍光管などの発光部を導光板の一端面に沿って配置して形成されることが一般的である。
そのような面光源ユニットの発光部が導光板の外側に位置していると、発光部の存在によって発光面領域以外の領域が大きくなってしまい、表示が行われない領域いわゆる額縁領域が大きい表示装置となってしまうという問題がある。

本発明に係る表示装置は、一端面に沿って開口する凹部と、該一端面に沿って形成される遮光部とを備える導光板と、前記一端面よりも前記導光板の内側に収まるように前記凹部内に配置された発光部と、前記凹部と前記発光部との間の空間を埋める充填部と、を有する面光源ユニットと、表示領域と、該表示領域の周辺に形成された回路領域及び入力端子とを有し、前記導光板の上方に前記表示領域を対向させて配置される液晶パネルと、を備えた表示装置において、前記入力端子は、前記液晶パネルの四辺のうち所定の一辺に沿って設けられ、前記回路領域は、前記所定の一辺及び該所定の一辺に交差する二辺に沿って設けられ、前記発光部は、前記所定の一辺に対向する一辺に沿って設けられており、前記回路領域は、前記表示領域内のポリシリコンからなる薄膜トランジスタと同一工程で形成され、前記遮光部は、前記一端面から前記凹部全体を上方から覆うように形成され、且つ、前記導光板の前記液晶パネルに対向する面と、前記凹部との間を埋めるように形成されることを特徴とする。

本発明にあっては、発光部が導光板に設けられた凹部内に配置される。したがって、光源が導光板の外側に位置しないことになり、光源の存在によって発光面領域以外の領域が大きくなることがないため、表示が行われない領域いわゆる額縁領域が小さい表示装置を形成することができる。

本発明に係る表示装置は、前記発光部は、蛍光管であることを特徴とする。

本発明にあっては、発光部としてエネルギー効率の高い蛍光管を用いているため、所定の消費電力において、より明るい表示装置が得られる。しかも、この表示装置は、面光源ユニットに用いられている発光部がノイズを発生しやすい蛍光管であるにもかかわらず、前述したようにノイズの影響を受けにくい。

本発明に係る表示装置は、前記発光部がＬＥＤであることを特徴とする。

本発明にあっては、発光部としてＬＥＤすなわち発光ダイオードを用いているため、所定の消費電力において、明るい表示装置が得られる。また、ＬＥＤの駆動にはノイズ源となりやすい高周波電源を必要としないため、この表示装置はノイズの問題が少ない。

本発明に係る表示装置は、前記凹部内に配置されて、該凹部と前記発光部との間の空間をほぼ埋める充填部を、さらに備えることを特徴とする。

本発明にあっては、凹部と発光部との間の空間をほぼ埋める充填部を備えているため、この充填部によって光源が導光板に確実に固定される。

本発明にあっては、少なくとも一部の方向への光放射を弱める遮光部を適切に配置することによって、発光部からの光の一部方向への放射を制限し、発光部に近い部分の導光板から放射される光量を減少させることができる。したがって、面光源ユニットの発光面からの光量がその面内でほぼ均一となり、明るさにむらのない表示を行うことができる。

本発明に係る表示装置は、前記遮光部は、前記発光部からの光の少なくとも一部を反射する反射部材であることを特徴とする。

本発明にあっては、遮光部によって適切な方向に光を反射させることによって、発光部に近い部分から放射される光量を減少させて発光面からの光量をその面内でほぼ均一とすることができると共に、その光を導光板の他の前面領域から放射させることが可能となる。したがって、エネルギー効率の高い面光源ユニットを形成することができ、所定の消費電力において、より明るい表示装置が得られる。

本発明に係る表示装置は、前記遮光部が、光吸収性または光反射性インクを前記凹部の表面に点状に分散されてなることを特徴とする表示装置。

本発明にあっては、光源に近い位置ほど高い密度で光吸収性または光反射性インクの量を多くして光の透過率を下げることにより、導光板の前面側における光量を均一化することができる
本発明に係る表示装置は、前記遮光部が、前記発光部付近の前記導光板の少なくとも一部であることを特徴とする。

本発明にあっては、遮光部が発光部付近の導光板の少なくとも一部として形成されているため、面光源ユニットの外形に影響を与えることなく、しかも部材数を増加させることなく、光量を均一化することができる。

本発明に係る表示装置は、前記充填部は、光学特性が前記導光板と類似していることを特徴とする。

本発明によれば、充填部の諸光学特性すなわち光反射率、透過率、誘電率等の諸光学特性が、導光板と類似であるため、エネルギー効率の高い面光源ユニットを備えた表示装置が得られる。

本発明に係る表示装置は、前記充填部には、光吸収性又は光反射性インクが含まれていることを特徴とする。

本発明によれば、充填部には光吸収性あるいは光反射性インクが含まれているため、充填部に濃淡をつけて光量を制御することができる。

本発明に係る電子機器は、前記いずれかの表示装置を表示手段として有することを特徴とする。

本発明によれば、表示装置について前述した作用効果を有する電子機器が得られる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら、さらに具体的に説明する。

１． ＜参考実施形態＞
１．１ 表示装置
図１は、本実施形態の表示装置としての液晶表示装置１０を模式的に示す分解斜視図である。この図に示すように、本実施形態の液晶表示装置１０は、表示パネルとしての液晶パネル１４と、液晶パネル１４の前面に配置される保護枠１２と、液晶パネル１４の背面に配置される固定枠２８と、固定枠２８の背面に配置される面光源ユニットとしてのバックライト４０と、バックライト４０の背面に配置されるシールドケース５８とを備えて構成される。

保護枠１２は、液晶パネル１４の表示領域に対応した大きさの表示窓１３を備え、液晶パネル１４を物理的に保護している。

液晶パネル１４は、対向する一対の基板１６，１６の間に液晶が封入され、基板１６の外面側に偏光板１８が貼付されて形成されている。また、液晶パネル１４は、液晶注入後に液晶を密封するための封止部２２を一つの端面２０に備えている。封止部２２は、信頼性の高い封止を実現するために端面２０から盛り上がった形状の突出部として形成されている。そして、液晶パネル１４には、その入力端子２４に配線基板２６、例えばＦＰＣ（可撓性配線基板）が接続されている。

図２は、液晶パネル１４の電気的な構成を模式的に示すブロック図である。この図に示すように、液晶パネル１４には、表示領域３０と回路領域７０とが設けられている。

表示領域３０には、データ線３１および走査線３２と、データ線３１および走査線３２に接続された画素スイッチング用の薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称す。）３４と、このＴＦＴ３４を介してデータ線３１から画像信号が入力される液晶セル３５が存在する。また、ＴＦＴ３４と液晶セル３５とを含んで形成される各画素は、容量線３３との間に容量素子３６を備え、この容量素子３６は、液晶セル３５における電荷の保持特性を高める機能を果たしている。

回路領域７０は、走査線駆動回路７０およびデータ線駆動回路７４を備えている。走査線駆動回路７１は、走査線３２に接続され、シフトレジスタ７２およびレベルシフタ７３を含んで構成される。データ線駆動回路７４は、データ線３１に接続され、シフトレジスタ７５、レベルシフタ７６、ビデオライン７７、スイッチ７８を含んで構成される。ＴＦＴ３４と走査線駆動回路７０及びデータ線駆動回路７４等の駆動回路を構成するＴＦＴとは同一工程で一緒に作り込まれている。

面光源ユニットとしてのバックライト４０は、発光部としての蛍光管５０と、蛍光管５０からの光を前面側の全面に向けて導くための導光板４４と、導光板４４の前面側に配置され光利用効率を向上させるレンズシート４２と、導光板４４の背面に近接して対向配置され導光板４４から背面側に漏れた光を前面側に反射させる背面反射部５４とを備えて形成されている。蛍光管５０には、電源ケーブル４８を介してインバーターが接続されている。蛍光管５０としては、例えば冷陰極管が用いられる。バックライト４０には、発光部としてエネルギー効率の高い蛍光管５０が用いられているため、液晶表示装置１０は、所定の消費電力において、より明るい表示を行うことができる。

図３は、液晶パネル１４と、バックライト４０の導光板４４および蛍光管５０との間の位置関係を示す模式的な分解斜視図である。この図に示すように、液晶パネル１４は、表示領域３０と、表示領域の周囲に形成された回路領域７０と、入力端子２４とを備えて形成されている。回路領域７０には、液晶パネル１４の各画素を駆動する駆動回路、または、液晶パネル１４に表示する画像情報を生成する信号回路の、少なくともいずれかが形成されている。液晶パネル１４において、回路領域７０および入力端子２４は表示領域３０の３つの辺に沿った領域に形成されており、表示領域３０の残りの１つの辺に沿った領域には回路領域７０および入力端子２４のいずれも配置されていない。

また、導光板４４は、図３に示すように、液晶パネル１４の表示領域３０全体と対応する位置関係で配置されている。そして、蛍光管５０は、導光板４４の一つの端面４５に沿って配置されている。この端面４５は、表示領域３０の１つの辺、すなわち回路領域７０および入力端子２４のいずれも配置されていない辺に沿った領域に対応している。

このように、液晶表示装置１０は、表示パネル１４における表示領域３０の所定の一辺に沿った領域には、回路領域７０および入力端子２４のいずれも配置されておらず、その所定の一辺に対応する導光板４４の端面４５に沿って蛍光管５０が配置されている。したがって、ノイズ源となりやすい蛍光管５０が、ノイズを拾いやすい回路領域７０や入力端子２４から離れた位置に配置されることになる。そのため、回路領域７０や入力端子２４がノイズを拾う可能性が低下し、液晶表示装置１０は、バックライト４０に用いられている蛍光管５０が発生するノイズの影響を受けにくい。さらに、光源としての蛍光管５０から発生する光や熱によって回路領域７０においてリーク電流が発生する可能性も低下する。特に回路領域７０を構成するＴＦＴは多結晶シリコンＴＦＴからなることが多い。その場合、蛍光管５０からの光により、ＴＦＴは誤動作を起こしやすくなる。しかしながら、本実施の形態のように回路領域が蛍光管５０から離れた位置に配置されるため、回路領域７０を構成するＴＦＴのリーク電流の発生を抑えることができ、誤動作を防ぐことができる。

背面反射部５４は、背面反射部５４は、金属材またはシート材にて、導光板に面する表面を高反射処理した材料を用いる。これにより、導光板４４の背面側から漏れ出る光を反射して導光板４４に戻す。

固定枠２８は、図１に示すように、バックライト４０と液晶パネル１４との間、すなわちバックライト４０の前面側で液晶パネル１４の背面側に配置されている。このように、固定枠２８が液晶パネル１４とバックライト４０との間に配置されているため、液晶パネル１４と、レンズシート４２および導光板４４との間に所定の間隙が形成され、干渉縞やモワレの発生が防止される。

シールドケース５８は、蛍光管５０に供給される所定電圧を発生するための電源であるインバータ（図示せず）や、バックライト４０を収納する。

１．２ 表示装置を備えた電子機器
図４（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）は、本実施形態の表示装置である液晶表示装置１０を表示部として用いた電子機器の例を示す外観図である。図４（Ａ）は、携帯電話機８８であり、その前面上方に液晶表示装置１０を備えている。図４（Ｂ）は、腕時計９２であり、本体の前面中央に液晶表示装置１０を用いた表示部が設けられている。図４（Ｃ）は、携帯情報機器９６であり、液晶表示装置１０からなる表示部と入力部９８とを備えている。これらの電子機器は、液晶表示装置１０の他に、図示しないが、表示情報出力源、表示情報処理回路、クロック発生回路などの様々な回路や、それらの回路に電力を供給する電源回路などからなる表示信号生成部を含んで構成される。表示部には、例えば携帯情報機器の場合にあっては入力部９８から入力された情報等に基づき表示信号生成部によって生成された表示信号が供給されることによって表示画像が形成される。

なお、本実施形態の液晶表示装置１０が組み込まれる電子機器としては、携帯電話機、腕時計、および携帯情報機器に限らず、ノート型パソコン、電子手帳、ページャ、電卓、ＰＯＳ端末、ＩＣカード、ミニディスクプレーヤなど様々な電子機器が考えられる。

２． ＜実施形態＞
実施形態は、バックライトの導光板が一端面に沿って開口する凹部を備え、発光部としての蛍光管がその凹部内に配置されている点、その凹部と発光部との間の空間をほぼ埋める充填部を備える点、および、蛍光管からの光の少なくとも一部の方向への放射を制限する遮光部を備える点が、参考実施形態とは異なる。それ以外の点については、参考実施形態と同様であるので、その説明を省略する。また、図面において、参考実施形態と同様な各部には、参考実施形態と同一の符号を付す。

２．１ 面光源ユニット
本実施形態の面光源ユニットとしてのバックライト６２を、図５に模式的な断面図として示し、図６に模式的な分解斜視図として示す。なお、図５、図６、および同様な他の図面においては、バックライトの一部であるレンズシート４２と背面反射部５４とを省いて図示してある。図５および図６に示すように、導光板６４の一つの端面４５に沿って開口する凹部６５を備えており、発光部としての蛍光管５０が凹部６５内に配置されている。そして、凹部６５内には、導光板６４と類似の光学特性を備える充填部としての樹脂６６が充填され硬化されて、蛍光管５０を導光板６４に一体的に固定している。したがって、凹部６５と蛍光管５０との間の空間をほぼ埋める樹脂６６によって蛍光管５０が導光板６４に確実に固定される。

このような樹脂６６としては、光反射率、透過率、屈折率、誘電率などの諸光学特性が導光板６４と類似のものを用いる。例えば、導光板の材料として一般的なアクリル樹脂を用いた場合は、樹脂６６としてＵＶ硬化性のアクリル系樹脂などを用いる。このように、充填部としての樹脂６６の諸光学特性すなわち光反射率、透過率、誘電率等の諸光学特性が、導光板６４と類似であることによって、エネルギー効率の高いバックライト６２が得られる。

その後、凹部６５に樹脂６６が充填された導光板６４の端面４５にリフレクタ５２が蛍光管５０の長さ方向に沿って取り付けられる。リフレクタ５２は、例えば、金属材またはシート材にて形成され、蛍光管５０に面する表面が高反射処理されている。これにより、リフレクタ５２は、蛍光管５０または導光板６４がら漏れ出る光を反射して導光板６４に効率よく入射させる。

このように、バックライト６２は、発光部としての蛍光管５０が導光板６４に設けられた凹部６５内に配置されるため、蛍光管５０の存在によって発光面領域以外の領域が大きくなることがない。また、このようなバックライト６２を、液晶パネル１４の背面側に配置して用いることによって、表示が行われない領域いわゆる額縁領域が小さい液晶表示装置を形成することができる。

さらに、バックライト６２は、蛍光管５０からの光の少なくとも一部の方向への放射を制限する遮光部６７を、図５に示す導光板の凹部表面６５ａに、蛍光管５０の長さ方向に沿って備えている。例えば、遮光部６７は、蛍光管５０から導光板６４の前面側に直接向かう光、すなわち液晶パネル１４に近い側に直接向かう光を吸収して、蛍光管５０付近において導光板６４から出射する光量を制限している。

したがって、遮光部６７を適切に配置することによって、蛍光管５０からの光の一部方向への放射を制限し、蛍光管５０に近い部分の導光板６４から放射される光量を減少させることができる。それによって、発光面からの光量がその面内でほぼ均一なバックライト６２を形成することが可能となり、明るさにむらのない表示を行うことができる液晶表示装置が得られる。

なお、遮光部６７は、蛍光管５０から届く直接光の光量に対応させて、蛍光管５０に近い位置ほど光の透過率を低くすることによって、導光板６４の前面側における光量を均一化することができる。例えば、遮光部６７として、光吸収性または光反射性のインクを凹部表面６５ａに点状に分散させて被覆したものを用いる。この場合は、蛍光管５０に近い位置ほど高い密度で光吸収性または光反射性のインクを被覆して光の透過率を下げることによって、導光板６４の前面側における光量を均一化することができる。すなわち光吸収性または光反射性のインクを点状に分散し、疎密分布を用いることにより導光板表面から出射される光を制御することができ、導光板から前面側に放射される光量をその面内で均一化することが可能となる。

また、光吸収性または光反射性のインクを導光板６４の上面に点状に分散させて被覆したものを用いても良い。また、充填部としての樹脂６６に光吸収性または反射性のインクを入れ込み、入れ込んだインクに濃淡を付けることにより導光板６４面内の輝度を制御するることも可能である。

２．２ 実施形態の変形例
２．２．１ 遮光部は、前述したように光を吸収するように形成されていてもよいが、高反射インク層、銀のスパッタ層や蒸着層、または高反射シートなどで形成して、蛍光管５０から導光板６４の前面側に直接向かう光を他の方向に反射させるようにしてもよい。

このような遮光部によって適切な方向に光を反射させることによって、蛍光管５０に近い部分から放射される光量を減少させて発光面からの光量をその面内でほぼ均一とすることができると共に、その光を導光板６４の他の前面領域から放射させることが可能となり、エネルギー効率の高いバックライトを形成することができる。

２．２．２ また、例えば図５に対応する断面図である図７に示すように、発光部付近の導光板６４の少なくとも一部として遮光部８１を備えたバックライト８０を形成することもできる。このように、遮光部８１を導光板６４の少なくとも一部として形成することによって、バックライトの外形に影響を与えることなく、しかも部材数を増加させることなく、光量を均一化することができる。

２．２．３ 上記においては、遮光部が、導光板６４の凹部表面６５ａに設けられている例を示した。しかしながら、例えば図５に対応する断面図である図８に示すように、導光板６４の少なくとも一部の外面上に配置された遮光部８３を備えるバックライト８２としてもよい。このように、遮光部８３を導光板６４の外面上に形成することによって、遮光部８３を容易に配置してバックライト８２を製造することができる。

２．２．４ また、上記においては、発光部、例えば蛍光管５０が導光板６４の凹部６５に充填された樹脂６６によって導光板６４に固定される例を示した。しかしながら、発光部を凹部６５に位置させ、導光板６４に十分強固に固定できるのであれば、他の方法によって固定してもよい。例えば、導光板６４の端面４５に貼付されるリフレクタ５２に、樹脂部材や金属部材などを介して蛍光管５０を固定して、リフレクタ５２を介して蛍光管５０が導光板６４に固定されるようにしてもよい。

３．＜他の変形例＞
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は前述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内または特許請求の範囲の均等範囲内でさらに各種の変形実施が可能である。

３．１ 上記においては、発光部として蛍光管５０を用いる例を示したが、発光部はＬＥＤなどで形成してもよい。例えば、複数のＬＥＤを互いに並列または直列接続して形成された発光部であってもよい。

このように、発光部としてＬＥＤすなわち発光ダイオードを用いることによって、所定の消費電力において、明るい表示装置が得られる。また、ＬＥＤの駆動にはノイズ源となりやすい高周波電源を必要としないため、ノイズの問題が少ない表示装置を形成することができる。

３．２ 上記においては、表示パネルとして液晶パネル１４を用いた表示装置１０の例を示したが、表示パネルは液晶パネル１４に限らず、面光源からの光の透過を制御して表示を行うタイプの表示パネルであれば他の種類のものであってもよい。

３．３ 上記においては、面光源ユニットとして、液晶パネル１４の背面側に配置されるバックライト４０の例を示したが、面光源ユニットは液晶パネル１４の前面側に配置されるフロントライトであってもよい。

参考実施形態の液晶表示装置を示す模式的な分解斜視図である。 参考実施形態の液晶パネルの電気的な構成を模式的に示すブロック図である。 液晶パネルと、バックライトの導光板および蛍光管との間の位置関係を示す模式的な分解斜視図である。 実施形態の液晶表示装置を用いた電子機器を示す外観図であり、（Ａ）は携帯電話機であり、（Ｂ）は腕時計であり、（Ｃ）は携帯情報機器である。 実施形態のバックライトを示す模式的な断面図である。 実施形態のバックライトを示す模式的な分解斜視図である。 発光部付近の導光板を遮光部として形成した実施形態の変形例のバックライトを示す模式的な断面図である。 導光板の外面上に遮光部を配置した変形例のバックライトを示す模式的な断面図である。

符号の説明

１０ 液晶表示装置（表示装置）
１４ 液晶パネル（表示パネル）
２４ 入力端子
３０ 表示領域
４０，６０，８０，８２ バックライト（面光源ユニット）
４４，６４ 導光板
４５ 端面
５０ 蛍光管（発光部）
６５ 凹部
６６ 樹脂（充填部）
６７，８１，８３ 遮光部
７０ 回路領域
８８ 携帯電話機（電子機器）
９２ 腕時計（電子機器）
９６ 携帯情報機器（電子機器）

Claims (6)

1. 一端面に沿って開口する凹部と、該一端面に沿って形成される遮光部とを備える導光板と、
   前記一端面よりも前記導光板の内側に収まるように前記凹部内に配置された発光部と、前記凹部と前記発光部との間の空間を埋める充填部と、を有する面光源ユニットと、
   表示領域と、該表示領域の周辺に形成された回路領域及び入力端子とを有し、前記導光板の上方に前記表示領域を対向させて配置される液晶パネルと、
   を備えた表示装置において、
   前記入力端子は、前記液晶パネルの四辺のうち所定の一辺に沿って設けられ、前記回路領域は、前記所定の一辺及び該所定の一辺に交差する二辺に沿って設けられ、前記発光部は、前記所定の一辺に対向する一辺に沿って設けられており、
   前記回路領域は、前記表示領域内のポリシリコンからなる薄膜トランジスタと同一工程で形成され、
   前記遮光部は、前記一端面から前記凹部全体を上方から覆うように形成され、且つ、前記導光板の前記液晶パネルに対向する面と、前記凹部との間を埋めるように形成されることを特徴とする表示装置。
2. 前記遮光部は、前記発光部からの光の少なくとも一部を反射する反射部材であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記遮光部は、光吸収性または光反射性インクを前記凹部の表面に点状に分散されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 前記発光部は、蛍光管であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の表示装置。
5. 前記発光部は、ＬＥＤであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の表示装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の表示装置を表示手段として有することを特徴とする電子機器。

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