(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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２】
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３】
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４】
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５】
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６】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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