JP2000267583A - 表示装置及びこれを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 フロントライトを備えた機器などにおいて、
構造を複雑化することなく、表示部以外の部分を暗所で
も視認できるようにする構造を提供する。 【解決手段】 フロントライトを構成する導光板の表面
に傾斜面部を設けることにより、導光板の表面からやや
斜め下方へ向けて照射範囲において補助照明光が放出さ
れ、この照射範囲に含まれる、本体部の表面上のキーボ
ードなどからなる操作入力部が照明される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表示装置及び電子機
器に係り、特に、表示面の前面側に配置されるフロント
ライトとして好適な構成及びフロントライトを備えた電
子機器として好適な構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から携帯機器などには消費電力の小
さい反射型の液晶表示パネルが用いられているが、夜間
などの暗所では表示が見えないという問題点がある。一
方、透過型の液晶表示パネルはバックライトを備えてい
ることから暗所でも表示を見ることができるが、バック
ライトの消費電力が多いとともに、明るい昼間に建物の
外部で使用する場合には却って表示が見にくくなるとい
う問題点がある。

【０００３】上記の問題点を解決するために、反射型の
液晶表示パネルの前面に導光板を設置し、導光板の端部
近傍に配置した冷陰極管などの光源からの光を導光板内
に導入し、導光板の板面から液晶表示パネルに向けて光
を照射することによって暗所でも表示を見ることができ
るようにした面状発光体であるフロントライトを備えた
液晶表示装置が提案されている。フロントライトを備え
た液晶表示装置において、昼間は導光板を通して液晶表
示パネルを視認できるため、通常の反射型の液晶表示パ
ネルとして用いることができ、暗所ではフロントライト
を点灯することによって液晶表示パネルを照明し、表示
を視認可能とすることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なフロントライトを備えた液晶表示体などの表示装置を
備えた機器において、野外や照明のない場所でキーボー
ドや各種スイッチなどの操作をする場合、表示部はフロ
ントライトによって照明されても、操作入力部は照明さ
れないために操作がやりにくいという問題点がある。こ
のような事態は、操作入力部のみに対して発生するもの
ではなく、例えば、書類等を参照しながらパーソナルコ
ンピュータを操作するような場合には照明がないために
書類等を視認することができないなど、操作に直接若し
くは間接的に関連して操作され或いは参照される被参照
領域に対して同様に発生する。このため、キーボードや
操作スイッチなどの操作入力部に透過照明などを設けた
り、被参照領域を照明するための補助照明を機器に付属
させることも考えられるが、そのようにすると複雑な照
明構造によって製造コストが大幅に増大するとともに、
その照明構造によって消費電力が増大するので、特に携
帯機器などのように電源確保が重要な機器の場合には大
きな問題点となる。

【０００５】そこで本発明は上記問題点を解決するもの
であり、その課題は、フロントライトを備えた機器など
において、構造を複雑化することなく、表示部以外の特
定部分である被参照領域を暗所でも視認できるようにす
る構造を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が講じた手段は、以下の通りである。

【０００７】すなわち、本発明の第１表示装置は、電気
光学素子と、電気光学素子の前面側に設けたフロントラ
イトとを備えた表示装置であり、前記フロントライト
は、光源と導光板とを有し、前記導光板は第１の面から
電気光学素子に向けて光を出射するとともに、該第１の
面と対向する第２の面から前記電気光学素子とは別個に
設けた被参照領域に向けて光を出射することを特徴とす
る。

【０００８】また本発明の第２表示装置は、電気光学素
子と、電気光学素子の前面側に設けたフロントライトと
を備えた表示装置であり、前記フロントライトは、光源
と、前記光源からの光をその端面から導入させ前記電気
光学素子側に向けて第１の面から出射する導光板とを備
えており、前記導光板の前記第１の面と対向する第２の
面には前記光源からの光をその入射角に応じて前記第１
の面に向けて反射させる、あるいは前記第２の面から出
射させる反射面部及び前記電気光学素子を前記第１の面
から透視可能な透過面部が設けられており、前記第２の
面から出射される光は、前記電気光学素子とは別個に設
けた被参照領域に向けて出射されることを特徴とする。

【０００９】また、本発明の第１電子機器は、電気光学
素子と、電気光学素子の前面側に設けたフロントライト
とを備えた表示装置を具備し、前記フロントライトに対
して前記電気光学素子の反対側に被参照領域を有する電
子機器であって、前記表示装置は、電気光学素子と、電
気光学素子の前面側に設けたフロントライトとを備えて
おり、前記フロントライトは、光源と導光板とを有し、
前記導光板は第１の面から電気光学素子に向けて光を出
射するとともに、該第１の面と対向する第２の面から前
記電気光学素子とは別個に設けた被照明体に向けて光を
出射することを特徴とする。

【００１０】また、本発明の第２電子機器は、電気光学
素子と、電気光学素子の前面側に設けたフロントライト
とを備えた表示装置と、主としてデータ入力に用いる操
作部とを有する電子機器であって、前記フロントライト
は、光源と、前記光源からの光をその端面から導入させ
前記電気光学素子側に向けて第１の面から出射する導光
板とを備えており、前記導光板の前記第１の面と対向す
る第２の面には前記光源からの光をその入射角度に応じ
て前記第１の面に向けて反射させる、あるいは前記第２
の面から出射させる反射面部及び前記電気光学素子を前
記第１の面から透視可能な透過面部が設けられており、
前記第２の面から出射される光は、前記操作部に向けて
出射されることを特徴とする。

【００１１】本発明の第１及び第２の表示装置、第１及
び第２の電子機器においては、表示装置が電気光学素子
及びフロントライトを備えているので、明所においては
導光板の第１の面側から入射した外光を利用して電気光
学素子に形成された画像を視認することができる。一
方、暗所においては光源を点灯することによって導光板
の第２の面すなわち電気光学素子側の面から出射した光
を利用して電気光学素子に形成された画像を視認するこ
とができる。そして、暗所において光源を点灯した際に
は光源からの光が電気光学素子側からだけでなく、観察
者側からも出射し、その出射方向が被参照領域がある方
向なのでその被参照領域が照明されることになる。

【００１２】第１、第２の電気光学装置及び電子機器で
いう被参照領域とは、表示装置を用いる場合に共に用い
るように構成された、操作スイッチ類を配置した操作部
や各種の補助情報を表示する補助部などの操作補助部や
原稿や各種書類を配置するための領域などを含み、何ら
かの理由により使用者によって参照される領域を言うも
のとする。具体的には、例えば表示面の表示に何らかの
影響を与える操作入力部や表示面を見ながら参照する補
助表示部や原稿台などに相当する。本発明の表示装置に
おいては特に、上記第２の面からの出射光は所定範囲に
限定された被参照領域にほぼ一致するように放出角度が
限定されていることが好ましい。

【００１３】本発明の第２の電気光学装置及び第２の電
子機器において、反射面部とは第１の面の平行面に対し
て急傾斜に設けられた斜面であり、透過面部とは第１の
面の平行面に対して緩傾斜に設けられた斜面であるとよ
い。そして、複数の反射面部及び複数の透過面部を導光
板の第２の面上に交互に繰り返し設けることによって生
じる楔状突部が繰り返し形成されてなることが望まし
い。こうすることにより、第１の面から出射される照明
光を電気光学素子の表示面全体に効率良く分散できると
ともに、第２の面から出射される光も被参照領域又は操
作入力部全体に分散できる。

【００１４】上記第１、第２の電気光学装置及び電子機
器に用いる電気光学素子としては基板間に液晶材料を挟
んだ液晶素子、特に背面側の基板外側に反射板を設けた
又は外側基板の内面側に反射膜を設けた反射型の液晶素
子を好適に利用することができる。

【００１５】また、上記第１、第２の電気光学装置及び
電子機器に用いる導光板は、高屈折性材料からなると好
ましい。具体的には、アクリル樹脂を好適に用いること
ができる。

【００１６】また、第２の電子機器の具体例としては、
ノートタイプのパーソナルコンピュータや電子手帳等の
小型情報機器があげられる。その場合において、被参照
領域（操作入力部）とは機器本体部分に設けられたキー
ボードを指す。第２の電子機器によれば、操作入力部が
反射面部から出射した照明光によって照明されるので周
囲が暗い場合でも操作入力部からのデータ入力などの操
作が容易に行える。

【００１７】上記してきた本発明の表示装置及び電子機
器にあっては、特に、操作入力部を必須の構成要素とす
る情報処理機器や軽量化、小形化、消費電力の低減が必
要な携帯機器などに用いることがきわめて有効である。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る実施形態につ
いて詳細に説明する。図１は本発明に係る第１実施形態
の構成を示す概略側面図である。本実施形態はノートブ
ック型パーソナルコンピュータ１００に関するものであ
り、内部にマイクロコンピュータユニットなどを収容
し、表面上にキーボードなどの操作入力部１１１を備え
た本体部１１０と、反射型の液晶表示パネル１２１を内
蔵し、内面上に表示面を備えた表示部１２０とがヒンジ
接合部により二つ折り可能に取り付けられている。表示
部１２０内には、ヒンジ接合部とは反対側の端部近傍に
内蔵された冷陰極管などからなる光源１２２と、上記液
晶表示パネル１２１の表示面側に配置された導光板１２
３と、光源１２２を取り巻き、光源１２２の発する光を
導光板１２３の端面に集める反射板１２４とからなる面
状発光体であるフロントライトが設けられている。

【００１９】この実施形態では、フロントライトを構成
する導光板１２３の表面に後述する傾斜面部を設けるこ
とにより、導光板１２３の表面からやや斜め下方へ向け
て図示の照射範囲Ｒにおいて補助照明光が放出され、こ
の照射範囲Ｒにより、本体部１１０の表面上のキーボー
ドなどからなる操作入力部１１１が照明されるようにな
っている。

【００２０】図２は上記実施形態の変形例を示すもので
ある。この実施形態もノートブック型のパーソナルコン
ピュータ２００であり、上記と同様の操作入力部２１１
を備えた本体部２１０と、反射型の液晶表示パネル２２
１を備えた表示部２２０とを有する。表示部２２０の内
部には上記と同様の光源２２２、導光板２２３が内蔵さ
れている。ただし、このパーソナルコンピュータ２００
においては、光源２２２が表示面の図示左側の側部内に
内蔵されている点が上記実施形態と異なる。

【００２１】このパーソナルコンピュータ２００におい
ては、本体部２１０における光源２２２の内蔵されてい
る側とは反対側の側部に原稿台２１２が連結されてい
る。もちろん、この原稿台はパーソナルコンピュータ２
００とは別に机上などに設置されていてもよい。そし
て、表示面からは側方へ所定の照射範囲Ｑにて漏洩光が
導光板２２３から放出されるように構成されている。こ
の照射範囲Ｑは原稿台２１２の位置にほぼ対応してい
て、原稿台２１２上に配置された原稿２１３を照明する
ようになっている。

【００２２】上記各実施形態を実現するフロントライト
１０の構成例は図３に示されている。このフロントライ
ト１０は、冷陰極管などの光源１２２と、光源１２２か
らの光を端面１２３ｄから導入して図示右側へと導くよ
うに板状に形成されたアクリル樹脂などの高屈折率素材
からなる導光板１２３と、光源１２２を取り囲むように
配置された反射板１２４とから構成される。導光板１２
３の表面上には緩い傾斜角を有する緩斜面部１２３ａ
と、緩斜面部１２３ａよりも急な傾斜角を有する急斜面
部１２３ｂとが図示右側に向けて周期的に形成されてい
る。これらの緩斜面部１２３ａと急斜面部１２３ｂとは
それぞれストライプ状に図の紙面方向に伸びるように構
成されている。一方、導光板１２３の裏面１２３ｃは平
坦に形成されている。

【００２３】光源１２２から光が導光板１２３の内部へ
導入されると、導光板１２３の内面において全反射し、
図示右側へ伝わっていくが、急斜面部１２３ｂにおいて
全反射すると裏面１２３ｃに向かい、そのまま照明光１
２３Ａとして裏面１２３ｃから図示下方へと放出され
る。このため、導光板１２３の板面から光を下方へ照射
することができる。なお、導光板１２３の上方から導光
板を視認すると、導光板１２３自体は透明素材で形成さ
れているために導光板１２３を透過してその下方の表示
を視認することが可能になる。また、このフロントライ
ト１０においては急斜面部１２３ｂにおける全反射を利
用して光源１２２から発せられた光を下方へと照射して
いるが、急斜面部１２３ｂの内面に入射する光の角度に
よっては全反射されずに図示のように導光板１２３の上
方へと漏洩する補助照明光１２３Ｂが生ずる。

【００２４】図４には、本実施形態における導光板１２
３の形状を規定するための各種形状値、すなわち、急斜
面部１２３ｂの傾斜角度θ_１、緩斜面部１２３ａの傾斜
角度θ_２、突起の高さｄ、突起の幅Ｐ、幅Ｐのうち急斜
面部１２３ｂの幅Ｐ_１、緩斜面部１２３ａの幅Ｐ_２を示
す。本実施形態のフロントライト１０を高精細な表示面
の前面に配置する場合には、上記の突起の幅Ｐは１００
〜５００μｍ、好ましくは２００〜４００μｍである。
幅Ｐが大き過ぎると導光板１２３の表面の凹凸構造が目
立って視認性が悪化し、幅Ｐが小さすぎると液晶表示パ
ネルなどのドット構造の寸法の関係で干渉作用によって
やはり視認性が悪化する。傾斜角度θ_１は大きすぎても
小さすぎても照明光量が低下し、傾斜角度θ_２が大きす
ぎると導光板の透視特性が悪化し、小さすぎると幅Ｐが
大きくなってしまう。従って傾斜角度θ_１は２５〜５０
度、好ましくは３０〜４５度、傾斜角度θ_２は５度以
下、突起の高さｄは４０μｍ以下であり、突起の高さと
幅との関係はｄ＜Ｐ／１０であることが望ましい。

【００２５】上記の実施形態においては、いわゆるくさ
び型の突起を視認者側の表面に形成した導光板について
構成したものであるが、本発明はこのような形状の導光
板に限定されるものではなく、導光板の表裏いずれかの
表面に、主として照明光を形成するための作用面部と、
主として導光板を透視可能にする透過面部とが形成され
ているものであればよい。また、作用面部及び透過面部
は共に平坦面でなく曲面であってもよい。さらに、作用
面部は上記のようにストライプ状に配置されている必要
はなく、導光板の板面内において種々の態様で分散配置
されていてもよい。

【００２６】図５は、本実施形態のフロントライトによ
る補助照明光１２３Ｂの放出原理を示す説明図である。
図において、実線Ｓは急斜面１２３ｂに対する法線を示
すものである。本実施形態において導光板１２３の光屈
折率をｎとすると、光源１２２から発せられる光の導光
板１２３の表面に対する入射角φ_１がｓｉｎΦ＝１／ｎ
における臨界角Φ以上であれば光は全反射して導光板１
２３の内部へ戻り、入射角が臨界角Φ未満の角度φ_２で
あればｓｉｎψ＝ｎ・ｓｉｎφ_２における角度ψで導光
板１２３から出射される。ここで、透明アクリル樹脂は
ｎ＝１．４９、透明ポリカーボネート樹脂はｎ＝１．５
９である。

【００２７】したがって、図５（ｂ）に示すように、急
斜面部１２３ｂにおいては、導光板１２３の屈折率によ
って定まる臨界角Φよりも伝播光の入射角度φ_１が大き
ければ全反射して照明光１２３Ａになり、図５（ｃ）に
示すように、臨界角Φよりも伝播光の入射角度φ_２が小
さければ急斜面部１２３ｂを透過して射出角ψで射出さ
れる補助照明光１２３Ｂとなる。

【００２８】本実施形態では、急斜面部１２３ｂの傾斜
角度θ１、全反射の臨界角Φ、最小出射角ψ_０等によっ
てこの補助照明光１２３Ｂの出射方向が決まる。そこで
傾斜角度θ_１や臨界角Φを最適化することにより、図に
示す補助照明光１２３Ｂによる照明範囲Ｒ_０を操作入力
部１１１の形成範囲とほぼ一致させることができる。そ
うすることにより暗闇などにおいても表示面とともに操
作入力部１１１を視認することができることとなり、野
外や照明のない場所でのパーソナルコンピュータ１００
の表示機能に関する操作、表示機能に関係しない操作に
拘わらず、各種機能の操作を行うことができる。ここ
で、表示機能に関連する操作とは単に表示パネルの特性
や画面表示の設定操作などのみではなく、結果として表
示内容に反映するあらゆる操作を含む。

【００２９】一方、図２に示す変形例においては、表示
部の側方に原稿台などを配置した場合に、斜め前方に照
射される補助照明光によって原稿などの側方へ配置した
物を照明することができるから、野外や照明のない場所
での原稿の読み取りに適している。なお、原稿台の代わ
りにＣＲＴや別の液晶表示パネルなどの補助表示装置を
配置してもよい。

【００３０】図６は、上記各実施形態に用いられる表示
装置の内部構造を模式的に示すものである。上述の導光
板１２３の背後に配置される液晶表示パネル１２１は、
ガラスなどからなるパネル基板１２１ａ，１２１ｂと、
パネル基板１２１ａの内面上に形成された透明電極１２
１ｃと、パネル基板１２１ｂの内面上に形成された電極
を兼ねる反射層１２１ｄと、パネル基板１２１ａと１２
１ｂの間に挟持された液晶層１２１ｅと、必要に応じて
パネル基板１２１ａの表面に貼着された偏光板１２１ｆ
とからなる。

【００３１】上述のようにして導光板１２３の裏面から
放出される照明光１２３Ａは液晶表示パネル１２１内に
導入され、液晶層１２１ｅを通過して反射層１２１ｄに
よって反射される。この反射光１２１Ａは導光板１２３
を透過して導光板１２３の前面側へと放出される。照明
光１２３Ａが反射されて反射光１２１Ａとして導光板１
２３の前面側へと放出されるか否かは、透明電極１２１
ｃと反射層１２１ｄとの間に印加された電圧値若しくは
電圧の有無によって液晶層１２１ｅの液晶分子がどのよ
うに配向されるかによって決定される。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、表
示面を前面側から照明するためのフロントライトを構成
する導光板からの補助照明光により操作補助部を照明す
ることができるため、別途に補助的な照明手段を設ける
ことなく暗所でも操作補助部を操作したり参照したりす
ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る表示装置及び電子機器の実施形態
を示す概略側面図である。

【図２】同実施形態の変形例を示す概略側面図である。

【図３】同実施形態のフロントライトの原理を示す概略
拡大断面図である。

【図４】同実施形態の導光板の形状要素を示す説明図で
ある。

【図５】同実施形態のフロントライトから射出される補
助照明光を説明するための説明図（ａ）〜（ｃ）であ
る。

【図６】同実施形態における表示部の内部構成を模式的
に示す概略構成図である。

【符号の説明】

１００ ２００ パーソナルコンピュータ １１０，２１０ 本体部 １１１，２１１ 操作入力部 １２０，２２０ 表示部 １２１，２２１ 液晶表示パネル １２２，２２２ 光源 １２３，２２３ 導光板 ２１２ 原稿台 ２１３ 原稿

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気光学素子と、電気光学素子の前面側
   に設けたフロントライトとを備えた表示装置であり、 前記フロントライトは、光源と導光板とを有し、前記導
   光板は第１の面から電気光学素子に向けて光を出射する
   とともに、該第１の面と対向する第２の面から前記電気
   光学素子とは別個に設けた被参照領域に向けて光を出射
   することを特徴とする表示装置。
2. 【請求項２】 電気光学素子と、電気光学素子の前面側
   に設けたフロントライトとを備えた表示装置であり、 前記フロントライトは、光源と、前記光源からの光をそ
   の端面から導入させ前記電気光学素子側に向けて第１の
   面から出射する導光板とを備えており、 前記導光板の前記第１の面と対向する第２の面には前記
   光源からの光をその入射角に応じて前記第１の面に向け
   て反射させる、あるいは前記第２の面から出射させる反
   射面部及び前記電気光学素子を前記第１の面から透視可
   能な透過面部が設けられており、 前記第２の面から出射される光は、前記電気光学素子と
   は別個に設けた被参照領域に向けて出射されることを特
   徴とする表示装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の表示装置であって、 前記反射面部は前記第１の面の平行面に対して所定角度
   で設けられた斜面であり、前記反射面部と前記第１の面
   の平行面とのなす角度は、前記透過面部と前記第１の面
   の平行面とのなす角度より大きいことを特徴とする表示
   装置。
4. 【請求項４】 電気光学素子と、電気光学素子の前面側
   に設けたフロントライトとを備えた表示装置を具備し、
   前記フロントライトに対して前記電気光学素子の反対側
   に被参照領域を有する電子機器であって、 前記表示装置は、電気光学素子と、電気光学素子の前面
   側に設けたフロントライトとを備えており、 前記フロントライトは、光源と導光板とを有し、前記導
   光板は第１の面から電気光学素子に向けて光を出射する
   とともに、該第１の面と対向する第２の面から前記電気
   光学素子とは別個に設けた被照明体に向けて光を出射す
   ることを特徴とする電子機器。
5. 【請求項５】 電気光学素子と、電気光学素子の前面側
   に設けたフロントライトとを備えた表示装置と、主とし
   てデータ入力に用いる操作部とを有する電子機器であっ
   て、 前記フロントライトは、光源と、前記光源からの光をそ
   の端面から導入させ前記電気光学素子側に向けて第１の
   面から出射する導光板とを備えており、 前記導光板の前記第１の面と対向する第２の面には前記
   光源からの光をその入射角度に応じて前記第１の面に向
   けて反射させる、あるいは前記第２の面から出射させる
   反射面部及び前記電気光学素子を前記第１の面から透視
   可能な透過面部が設けられており、 前記第２の面から出射される光は、前記操作部に向けて
   出射されることを特徴とする電子機器。