(57)【要約】【課題】  暗所で視認性のよい、液晶表示素子を用いた装置を提供する。【解決手段】  液晶表示素子と、ハウジングと、プリント基板と発光体を含む表示装置であって、前記液晶表示素子と前記発光体は前記ハウジングと前記プリント基板に挟持され、前記ハウジングは前記液晶表示素子の有効表示領域から所定のオフセット量で縮小された寸法の開口部を備え、前記発光体は前記ハウジングに隠蔽された位置に配置されたことを特徴とする液晶表示装置を提供する。【選択図】図１
2011248113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示素子と、ハウジングと、プリント基板と発光体を含む表示装置であって、
前記液晶表示素子と前記発光体は前記ハウジングと前記プリント基板に挟持され、
前記ハウジングは前記液晶表示素子の有効表示領域から所定のオフセット量で縮小された寸法の開口部を備え、
前記発光体は前記ハウジングに隠蔽された位置に配置されたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
さらにライトガイドを備える表示装置であって、
前記ライトガイドは前記液晶表示素子の表面に沿う第１の部分と端面に沿う第２の部分と裏面に沿う第３の部分を備え、
前記ライトガイドは前記開口部より所定のオフセット量で拡大された開口部を前記第一の部分に備え、
前記発光体は前記第３の部分に接していることを特徴とする
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記ライトガイドの開口部端面には配光制御構造を備え、
前記配光制御構造の基準面は、前記基準面が前記液晶表示素子の表面に面する方位で前記液晶表示素子の法線に対して傾いて設けられたことを特徴とする
請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
さらにライトガイドを備える表示装置であって、
前記ライトガイドは前記液晶表示素子の表面に沿う第１の部分と端面に沿う第２の部分と裏面に沿う第３の部分を備え、
前記ライトガイドは前記開口部を覆い、
前記ライトガイドの前記開口部を覆う領域には、前記液晶表示素子を照明する光学制御構造を備え、
前記光学制御構造は、線状または点状に構成され、
前記光学制御構造は、その間隔が前記光学制御構造の底部寸法に対して１０倍〜５０倍で構成され、
前記光学制御構造は、その構造幅を１０〜１００μｍで構成され
ていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記発光体と前記ライトガイドの接触面が凹凸をもって構成されていることを特徴とする、請求項２〜４に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄光体を照明光源とする液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
情報表示機能を液晶素子が担う表示装置である液晶表示装置は、軽量、省電力である特徴を生かし、各種装置の表示機能部品として採用されている。
【０００３】
環境光が十分な用途においては、反射型液晶表示素子が多く用いられ、外光に対して液晶表示素子内部で部分的に遮光、複屈折に基づいた着色、二色性色素による光吸収などの作用を行うことで情報表示を行うことができる。この場合液晶表示素子のみの駆動で所望の機能が実現されるため、省電力という利点を最大限に生かすことができる。
【０００４】
しかし、液晶表示素子は自発光素子ではないため、環境光が十分でない用途で用いる場合には照明装置と併用することが必要となる。代表的なものとして、液晶表示素子の裏面に配置するバックライト装置が挙げられる。
【０００５】
バックライト装置は光源にＥＬ素子などの面光源を用いるもの、白熱電球、ＬＥＤ、ＣＦＬなどの点または線光源を用いるもの、ライトガイドと組み合わせて面光源装置としたものなどが多く利用されている。
【０００６】
ここで各種光源に用いられる発光体の使用には、液晶表示素子と比べ遙かに大きい消費電力を要する。このため、バックライト装置の稼働により液晶表示素子の省電力という利点が損なわれる。
特に、各種装置が停止または待機状態であったり、情報表示機能を要求され液晶表示装置が稼働する時間が装置の全稼働時間に対して少ない用途などでは、バックライト装置の光源点灯による電力消費は無視できない要素である。乾電池や蓄電池などを電源に用い供給電力に限度のある装置などでは、バックライト装置の光源点灯時間を極力短くすることで、装置全体の稼働時間を確保する必要がある。しかしこの利用形態では不定期な状況確認などの用途に対応できない。
【０００７】
例えば時計機能を備えた装置の時刻表示が液晶表示素子により行われる構成であった場合、任意の時刻確認要求に応えるためには稼働期間中バックライト装置の光源は常時点灯する必要があるが、この利用形態ではバックライト装置の光源点灯による消費電力分だけ装置全体の稼働時間が短くなる。
また前記の時刻表示を行うにあたって、環境光が乏しい環境では表示装置自体の所在を示すことも必要である、
【０００８】
これらの問題を解決するひとつの方法として、バックライト装置の電力消費を軽減または削減するために、蓄光材料を光源とする表示装置が提案されている。
【０００９】
特許文献１に記載の装置は、Ｕ字状に形成した導光手段と蓄光部材により液晶表示パネルを背面から照明する構成を開示している。
【００１０】
また特許文献２に記載の装置は、サイドライト型液晶表示装置に蓄光材料を利用した例を開示している。
引用文献１、２のいずれも蓄光体による照明構造にはバックライト型照明構造を採用している。
【００１１】
ところで、蓄光体の照明能力は電力を用い発光する光源に対して総じて低いものであるため、単純に直下型バックライトの光源として配置した場合に十分な輝度が得にくいという問題がある。また蓄光材料による発光が低輝度で行われるため、特にノーマリブラック型液晶表示素子において、特別にＯＦＦ透過率が低いわけではない仕様の液晶表示素子においても容易に発光が遮蔽され、表示装置自体の所在を示すインジケータとしての用途には充分に機能しないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平８−２２７０７３号公報
【特許文献２】特開２００２−２７００２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
環境光の乏しい環境において情報の視認に電力消費を伴う点である。また蓄光体による照明、蓄光体への蓄光を効率よく行うことが困難である点である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、液晶表示素子と、蓄光体を含む発光体と、蓄光体の発光を外部より直接看視することを妨げる遮光体からなり、環境光が豊富な環境下では液晶表示素子の情報を直接観察可能とし同時に蓄光体に蓄光を行い、環境光が乏しい環境下では蓄光体の発光により液晶表示素子の情報表示および液晶表示素子の所在の確認を容易とするものである。
【００１５】
また他の観点では、液晶表示素子と、蓄光体を含む発光体と、ライトガイドと、蓄光体の発光を外部より直接看視することを妨げる遮光体からなり、環境光をライトガイドにより蓄光体に導き蓄光を行い、環境光が乏しい環境下では蓄光体の発光をライトガイドにより液晶表示素子に導き液晶表示素子の情報表示を観察可能とするものである。
【００１６】
また他の観点では、ライトガイドと発光体の界面に多数の凹凸を設けることで発光体のライトガイドに対面する表面積を増加し蓄光体の発光効率およびライトガイドの光取り入れ効率の向上を図るものである。
【００１７】
また他の観点では、ライトガイド屈曲部をライトガイド導光部、蓄光剤対面部に比して薄肉に構成することで、外光の蓄光体への導光や蓄光体の発光の液晶表示素子への導光を効率よく行うものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、環境光の乏しい環境下にあっても、容易に情報表示及び所在確認が容易であり、かつ消費電力の増加を伴わない液晶表示装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は本発明の液晶表示素子実施例１の斜視図である。
【図２】図２は本発明の液晶表示素子実施例２の斜視図である。
【図３】図３は本発明の液晶表示素子実施例１の断面図である。
【図４】図４は本発明の液晶表示素子実施例２の断面図である。
【図５】図５は本発明の液晶表示素子実施例２の一態様の断面図である。
【図６】図６は本発明の液晶表示素子実施例３の断面図である。
【図７】図７は本発明の液晶表示素子実施例４の断面図である。
【図８】図７はプリズムシートの光出力強度の角度依存を示す図である。
【図９】図９は本発明を透過型として構成した一態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２０】
図１および図３は、本発明装置の第１の実施例示す図である。図３は断面図として記載されている。
１は液晶表示素子、２は蓄光体を含む発光体、３は板金の折り曲げで形成されたハウジング、４は液晶表示素子への電力と信号供給を行う回路が構成されたプリント基板である。
【００２１】
液晶表示素子１は発光体２とともにハウジング３によりプリント基板４に共締めされている。
【００２２】
発光体は、例えば根本特殊化学製のルミノーバなどの蓄光性顔料を含む樹脂成型品でできている。例えば同社製ルミノーバペレットを射出成形することで製作できる。この場合例えば蓄光顔料として同社製Ｇ−３００Ｍを９．１％含むアクリル樹脂製の成型品が得られる。
【００２３】
液晶表示素子１は図示しないフレキシブルコネクタによりプリント基板４に接続されている。接続はフレキシブル基板の他クリップ端子やラバーコネクタなどを用いてもよい。
【００２４】
液晶表示素子には、外部から観視される領域として有効表示領域１１が設定されている。有効表示領域はドットやキャラクタなどの画素が配置される領域を含み、メインシールなど液晶を含まない領域との間に境界をもつ。メインシール近傍では液晶の配向均一性が保たれにくいため、例えばノーマリブラック表示を行う液晶表示素子の場合に光抜けや着色を生じることがある。有効表示領域は表示均一性を保つ領域として設定される。
【００２５】
ハウジング３には液晶表示素子１の有効表示領域１１が外部から観察可能となるように開口３１が備えられている。開口３１は液晶表示素子１の有効表示領域１１の外周より例えば１ｍｍ程度内側にオフセットされた寸法とされている。このオフセット値は液晶表示素子１とハウジング３間の組み付け公差、斜方から観察した際の液晶表示素子の透明基板板厚などによる視差により、有効表示領域以外の範囲が外部から観察されないよう遮蔽するために設定された値で大きいほど好ましいが、狭額縁の製品では小さい値とすることが要求される。外部からの観察視角範囲を±４５°程度とし、ガラス基板の板厚が例えば０．７ｍｍｔである場合、ガラス基板板厚とフロント偏光板などの板厚を合わせた値程度が好ましい値として多く採用される。
発光体２は液晶表示素子１とハウジング３の間に、たとえば観察視角範囲を±４５°程度の範囲から直接観察されないよう開口３１より外側にオフセットされた位置に配置される。この場合オフセットの値はおおむね発光体２の厚み寸法と同等となる。
【００２６】
このように構成することで、外光の豊富な環境下では蓄光体を含む発光体２はその開口部３１側端面が自然散乱光の一部に曝露され、蓄光を行うことができる。また外光の乏しい環境下では発光体２に含まれる蓄光体の発光が直接外部より視認されずに液晶表示素子１に照射され、情報表示を可視化する。また照射された光の一部は散乱され、液晶表示素子表面、またはハウジング３の開口部３１端などを照らすこととなり、液晶表示素子１が暗表示状態であってもその所在を示すことが可能となる。
【実施例２】
【００２７】
図２及び図４は本発明装置の第２の実施例を示す図である。断面図として記載されている。
【００２８】
第２の実施例においては、蓄光体を含む発光体２の配置位置が異なるとともにライトガイド５が採用されている。
【００２９】
ライトガイド５の開口部３１側端面は、実施例１の発光体２と同様に開口部３１から所定のオフセット量をもって配置されている。
【００３０】
ライトガイド５は液晶表示素子１を挟むように液晶表示素子１表側に沿った第一の部分５１、液晶表示素子１端面に沿った第２の部分５２、液晶表示素子１裏面に沿った第３の部分５３を備えている。
【００３１】
蓄光体を含む発光体２は、薄板状に形成されており、上面をライトガイド５の第３の部分５３に接するよう配置されている。発光体２の配置はライトガイド５に下面を接するよう構成されていてもよい。
【００３２】
このように構成することで、外光が豊富な環境下では自然散乱光の一部がライトガイド５の第１の部分５１の開口部３１側端面よりライトガイド５内に入射し、ライトガイド５内を導光されて蓄光体を含む発光体２に達し発光体２に含まれる蓄光体が蓄光することを可能とする。
外光が乏しい環境下では、蓄光体を含む発光体２の発光はライトガイド５内を導光されライトガイド５の開口部３１側端面より外部に放射される。
【００３３】
このとき、ライトガイド５の開口部３１側端面に適宜形状の配光制御構造、たとえばプリズムシートに用いられるようなプリズムを設けることで、ライトガイド５端からの放射光を液晶表示素子１側に偏向、集光させることが可能である。図５に一例を示す。プリズムシートに用いられるプリズムの一般的な形状は９０度の頂角を備えた二等辺三角形状であって、ライトガイド内の導光光を二等辺三角形高さ方向に収束して放射する。このためプリズムを設ける基準面５４を、液晶表示素子１の法線より傾けることで、ライトガイド５端面からの放射光を液晶表示素子１に向けて収束させることが可能である。一般的なプリズムシートの場合、出力強度の分布は図８に示すように半値幅が約±５０°程度の分散を示す。このため前記した法線より傾ける角度を出力強度が半減する５０°程度とすることで照明に寄与しない照明光成分を減じ効率的に液晶表示素子を照明することができる。
【実施例３】
【００３４】
図６は本発明装置の第３の実施例を示す図である。断面図として記載されている。
【００３５】
第３の実施例は開口部３１に対してオフセットしたライトガイド５の端部を備えていない点で実施例２とは異なる。開口部３１近傍の構成以外は第２の実施例と同じである。
【００３６】
第３の実施例においては、ライトガイド５は液晶表示素子１の前面を全て覆う構成となっている。この構成を備えることで、発光体２の放射光を液晶表示素子１の有効表示領域全域にわたってより均一に照射することができる。
【００３７】
ライトガイド５の開口部３１で外部に露出する区間では、ライトガイド５内に導光されている光を液晶表示素子１に向け偏向する光学制御構造５５を備えることが好ましい。またこの光学制御構造５５は液晶表示素子１の観察を妨げないよう構成されることが好ましい。具体的には、実施例３の光学制御構造５５としてプリズムなどの屈折または反射による光取り出し構造、または網点印刷やシボ加工などの散乱による光取り出し構造とすることが好ましい。
【００３８】
屈折を利用する光学制御構造５５の場合、ライトガイドの液晶表示素子１側に設けることが好ましい。また反射、散乱を利用する光学制御構造５５の場合、ライトガイドの液晶表示素子１側でない外面側に設けることが好ましい。
【００３９】
屈折または反射による光取り出し構造、散乱による光取り出し構造のいずれにおいても、液晶表示素子１の観察を妨げないように各構造は微小な寸法に、かつ離間して配置されることが好ましい。各構造の一単位の寸法は概ね１００μｍ未満、好ましくは５０μｍ未満であることが、発光部分が明確に視認されないことから好ましい。
【００４０】
三角プリズムにより光学制御構造５５を構成する場合、プリズム部の二等辺三角形高さは、５０〜２５μｍ程度となる。機能上、下限の定めは特にないが、樹脂成型品でライトガイド５を構成する場合、成型工程および金型加工の技術的困難性から概ね１０μｍ程度が下限となる。プリズム高さが１０μｍ程度のときプリズム底辺は２０μｍ程度となる。
【００４１】
各構造の配置間隔を密にし過ぎると光学制御構造５５による発光や散乱のため液晶表示素子１の観察が妨げられる。このため、配置間隔は概ね１ｍｍ程度とすることが好ましい。この値は光学制御構造５５が断面を三角とするプリズム成型品からなるときはその底辺寸法に対して概ね１０倍以上、好ましくは２０倍以上であり、成形加工精度の限界から５０倍程度が上限となる。
【００４２】
光学制御構造５５は、点状または線状に構成することができる。また照明の均一性を高めるために光学制御構造５５の間隔を適宜調整し、均一に配置した場合に暗くなる部分の密度を上げ、均一に配置した場合により明るくなる部分の密度を下げることも適宜適用可能である。
【００４３】
光学制御構造５５を線状として構成した場合、線に平行な方位における密度分布を変動させることが困難である。この場合線を分割し分割した線毎の線間隔を変動することで、もしくは分割した線間に線を設けない区間を設定することで、線に平行な方位における光取り出し構造の配置密度を調整することができる。
【００４４】
線状の構造物の場合、その線の方位は前記第２の部分５２に面するように配置することが好ましい。これは第２の部分５２と線状構造物が装置正面視において直交する配置を排除するものである。ライトガイド５の開口部３１で外部に露出する区間は、前記第２の部分５２近傍に線状光源を備えたサイドライト型照明装置と見なすことが可能である。このとき光源に面するよう線状構造物を配置することでより高効率で光取り出しを行うことが可能となる。線状構造物は前記第２の部分５２に平行な位置関係にある配置に限らない。線状構造物を線が交差するよう配置することで出射光分布の異方性を相互に補いより均一な光取出しが可能になる。前記した線の分割と線の交差を同時に適用することも可能である。
【実施例４】
【００４５】
図４は本発明装置の第４の実施例を示す図である。断面図として記載されている。
【００４６】
第４の実施例は発光体２とライトガイド５の接触面２１に凹凸を備えることを特徴とする。それ以外の構成は第２の実施例、第３の実施例と同じとすることができる。
【００４７】
接触面２１への凹凸加工は発光体の表面積増を伴うため、発光体の発光および蓄光のための入光強度を高める効果を奏する。凹凸の形状は特に限定されない。
【００４８】
実施例４の構成は、発光体２とライトガイド５を一体に成型することでより効果を高めることができる。一体に成型することで発光体２とライトガイド５間に空気層を含まない構成とし、このことで樹脂／空気界面の反射による効率低下を抑制することができる。また接触面の凹凸は、異なる組成からなる発光体２とライトガイド５の接合強度を高める効果も備える。
【００４９】
一体に成型するにあたり、多色成型法により形成することが好ましい。
【００５０】
上記いずれの実施例も液晶表示素子を透過型または反射型のどちらとも特定していないが、例えば図１に示すように液晶表示素子直下に別途バックライトユニット７を備えることで、透過型の装置とすることができる。第２〜第４に実施例においては、例えば図９に示すようにバックライトユニット７を囲うように発光体２を構成することで、またはバックライトユニット７を囲うように発光体２及びライトガイド５を構成することで容易にバックライトを備えた透過型の装置とすることができる。また、液晶表示素子１の裏側偏光板を反射型偏光板とすることでいずれの態様においても反射型の装置とすることができる。
【００５１】
以上、実施例により本願発明の説明を行ったが、本願発明はこれらに限らない。種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
暗所で使用する液晶表示素子を用いた装置に利用できる。
【符号の説明】
【００５３】
１  液晶表示素子
２  発光体
３  ハウジング
４  プリント基板
５  ライトガイド
７  バックライトユニット
１１  有効表示領域
２１  接触面
３１  開口部
５１  第１の部分
５２  第２の部分
５３  第３の部分
５４  基準面
【図１】
2011248113.tif 000003
【図２】
2011248113.tif 000004
【図３】
2011248113.tif 000005
【図４】
2011248113.tif 000006
【図５】
2011248113.tif 000007
【図６】
2011248113.tif 000008
【図７】
2011248113.tif 000009
【図８】
2011248113.tif 000010
【図９】
2011248113.tif 000011