JP2004103411A

JP2004103411A - Surface light emitting device and liquid crystal display

Info

Publication number: JP2004103411A
Application number: JP2002264051A
Authority: JP
Inventors: Motohiro Shimaoka; 島岡　基博; Yuzo Hayashi; 林　祐三
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2004-04-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface light emitting device and a liquid crystal display provided with this surface light emitting device wherein electric power consumption can be reduced relatively by reutilizing leakage light leaked from the surface light emitting device, and wherein the profile is thin. <P>SOLUTION: The surface light emitting device 1 is adopted which is characterized consisting of the light source 13, a light guide plate 12 in which light of the light source 13 is introduced from one side edge face 12a, and in which the light spread in the interior is emitted from its outgoing face 12b, and a solar cell 14 adjacent to the light guide plate 12 wherein the leakage light leaked from the light guide plate 12 is converted into electricity. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面発光装置及び液晶表示装置に関するものであり、特に面発光装置に太陽電池を備えることによって面発光装置または液晶表示装置の消費電力を低減させる技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、フロントライトパネルまたはバックライトパネルなどの面発光装置に液晶表示パネルを重ね合わせ、面発光装置から発した光を液晶表示パネルに照射して液晶表示パネルの輝度を高めるように構成した液晶表示装置が使用されている。
【０００３】
上記の液晶表示装置を構成する液晶表示パネルや面発光装置の消費電力については、従来と比べて各々の消費電力がかなり低減されているが、液晶表示装置全体としては依然として消費電力量が大きい。消費電力量の大きさは、特に、液晶表示装置が携帯型情報機器等に用いられる場合に問題となることが多い。即ち、液晶表示装置を含めた携帯型情報機器の使用時間は、液晶表示装置の消費電力量と内蔵バッテリの容量とのバランスに大きく左右されるが、最近の液晶表示装置の高輝度化の要求の高まりにより、消費電力が増大する一方で使用時間が短くなる問題がある。
従って、表示の高輝度化と同時に長い使用時間を達成するには、液晶表示装置の更なる省電力化が要求される。省電力化を図る解決手段としては、従来から、下記特許文献１、２に記載された技術が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−３３８９７９号公報
【特許文献２】
特開平７−３６４１７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、携帯型情報機器は常に小型化や薄型化が要求されるので、表示装置自体についてもさらなる薄型化が望まれている。
【０００６】
ところで、上記の面発光装置は、一般的に、光源と該光源の光を内部に導入して出射面から出射する導光板とから構成されるが、従来の面発光装置では、光源から発した光のうちの１０〜３０％が出射面以外の部分から漏れて利用されないという欠点がある。この漏れ光を再利用できれば、面発光装置の消費電力をさらに低減できる可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、面発光装置から漏れる漏れ光を再利用することにより、消費電力量を相対的に低減することが可能となり、しかも形状が薄型である面発光装置及びこの面発光装置を備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の面発光装置は、光源と、該光源の光を一側端面から導入し、内部を伝搬する前記光をその出射面から出射させる導光板と、前記導光板に隣接して前記導光板から漏れた漏れ光を電気に変換する太陽電池とからなることを特徴とする。
【０００９】
係る面発光装置によれば、導光板から漏れた漏れ光を電気に変換する太陽電池が備えられているので、漏れ光を再利用することができ、面発光装置の消費電力を相対的に低減することができる。
【００１０】
また本発明の面発光装置は、先に記載の面発光装置であり、前記太陽電池が、前記出射面の反対面に対向して配置されて前記反対面からの漏れ光を電気に変換するものであることを特徴とする。
【００１１】
係る面発光装置によれば、前記太陽電池が前記出射面の反対面に対向して配置されているので、反対面からの漏れ光を再利用することができ、面発光装置の消費電力を低減することができる。
【００１２】
また本発明の面発光装置は、先に記載の面発光装置であり、前記太陽電池が、前記一側端面の反対側にある他側端面に対向して配置されて前記他側端面からの漏れ光を電気に変換するものであることを特徴とする。
【００１３】
係る面発光装置によれば、太陽電池が他側端面に対向して配置されているので、他側端面からの漏れ光を再利用することができ、面発光装置の消費電力を低減することができる。
【００１４】
また本発明の面発光装置は、先に記載の面発光装置であり、前記太陽電池が、前記一側端面と前記他側端面との間に位置する別の側端面に対向して配置されて該別の側端面からの漏れ光を電気に変換するものであることを特徴とする。
【００１５】
係る面発光装置によれば、太陽電池が別の側端面に対向して配置されているので、この別の側端面からの漏れ光を再利用することができ、面発光装置の消費電力を低減することができる。
【００１６】
次に本発明の液晶表示装置は、先のいずれかに記載の面発光装置と液晶表示パネルとが備えられ、前記液晶表示パネルが前記導光板の出射面に対向して配置されていることを特徴とする。
【００１７】
係る液晶表示装置によれば、上記の面発光装置が備えられているので、出射面からの光によって液晶表示パネルの輝度を高めることができるとともに、太陽電池で得た電気を利用することで液晶表示装置全体の消費電力を低減することができる。
【００１８】
また本発明の液晶表示装置は、先に記載の液晶表示装置であり、前記液晶表示パネルが半透過型または全反射型の液晶表示パネルであり、前記液晶表示パネルの表示面と前記導光板の出射面とが対向していることを特徴とする。
【００１９】
係る液晶表示装置によれば、導光板を含む面発光装置をフロントライトパネルとして利用できる。
尚、係る液晶表示装置においては、太陽電池を導光板の他側端面または別の側端面に対向配置することが好ましい。また液晶表示パネルが半透過型の場合は、太陽電池を液晶表示パネルの表示面と反対側の面に配置し、導光板から発して液晶表示パネルを通過した光を発電に利用するようにしても良い。
【００２０】
また本発明の液晶表示装置は、先に記載の液晶表示装置であり、前記液晶表示パネルが半透過型または透過型の液晶表示パネルであり、前記液晶表示パネルの表示面の反対面と前記導光板の出射面とが対向していることを特徴とする。
【００２１】
係る液晶表示装置によれば、導光板を含む面発光装置をバックライトパネルとして利用できる。
尚、係る液晶表示装置においては、太陽電池を導光板の他側端面または別の側端面に対向配置することが好ましい。また液晶表示パネルが半透過型の場合は、太陽電池を導光板の反対面に対向配置し、半透過型液晶表示パネルの表示面の反対側に反射されて導光板を透過した光を発電に利用するようにしても良い。
【００２２】
また本発明の液晶表示装置には、前記太陽電池によって発電された電力を充電する充電装置が備えられていてもよい。
係る面発光装置によれば、充電装置が備えられているので、太陽電池により得られた余剰な電気を一時的に溜めておくことができ、電気の有効利用が可能になる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、本明細書において参照される各図面は、面発光装置や液晶表示装置の構成を説明するためのものであり、各部の大きさや厚さや寸法などは実際の面発光装置や液晶表示装置とは異ならしめてある。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態の面発光装置の一例を示す側面図である。図１に示す面発光装置１は、透明な導光板１２と、この導光板１２の一側端面１２ａに配置された発光素子１１を備える棒状の光源１３と、導光板１２の下面に対向して配置された太陽電池パネル１４（太陽電池）とから概略構成されている。
また図２には、図１の導光板１２に光源１３を取り付けた状態を斜視図で示す。
【００２５】
図１及び図２に示すように、導光板１２は、光源１３からの光を内部に導入して出射面全体から均一な光として出射させるものであり、透明なアクリル樹脂などから構成されている。図１に示すように導光板１２の図中上面は、光源１３からの光が出射される出射面１２ｂとされており、この出射面１２ｂと反対側（導光板１２の図中下面側）は、導光板１２の内部を伝搬する光の伝搬方向を変えるための反射面１２ｃとされている。
導光板１２を構成する材料としては、上記アクリル系樹脂のほかポリカーボネート系樹脂、エポキシ樹脂などの透明な樹脂材料や、ガラスなどを用いることができる。
【００２６】
導光板１２の出射面１２ｂは、光源１３からの光を面全体から均一に出射させるために、表面粗さ１０ｎｍ以下の平滑な面とされている。この出射面１２ｂ上には、導光板１２の内部または外部からこの出射面１２ｂを通過する光の反射を防ぐための反射防止膜が設けられていてもよい。
【００２７】
反射面１２ｃには、導光板１２の内部を伝搬する光の一部を反射させてその伝搬方向を変えるために出射面１２ｂに対して傾斜して形成された第１の斜面部１６と、この第１の斜面部１６より緩やかな傾斜角度を有して形成された第２の斜面部１７が交互に連続して複数形成されている。この反射面１２ｃにも上記出射面１２ｂと同様に反射防止膜を設けてもよい。
第１の斜面部１６の出射面１２ｂに対する傾斜角度は、４０〜５０度程度とすることが好ましく、第２の斜面部１７は、出射面１２ｂに対する傾斜角度を５度以下として出射面１２ｂと概ね平行とすることが好ましい。これは、第１の斜面部１６が、導光板１２の内部を伝搬する光の伝搬方向を出射面１２ｂに向かう側に変える作用を供するのに対して、第２の斜面部１７が導光板１２の内部を伝搬する光を反射させて光源１３から遠ざかる方向に送る作用を供するものであるからである。
また、上記第１の傾斜部１６は、出射面１２ｂにおける輝度の分布を均一にするために１００μｍ〜３００μｍ程度の間隔で形成されていることが好ましく、その導光板１２の厚さ方向の幅は、出射光量を大きくするために３μｍ〜１０μｍとすることが好ましい。
【００２８】
尚、図１及び図２に示す導光板１２では、反射面１２ｃの形状を、２つの斜面部１６、１７が交互に連続した三角波状としているが、反射面１２ｃの形状はこれに限られるものではなく、この他にも、特に限定されるものではないが、斜面部１６、１７によって形成されるくさび状の溝の間に出射面１２ｂとほぼ平行な平坦部を設けた台形状が連続した形状としたものや、反射面１２ｃに球面の一部を成す凹部を複数形成した形状、あるいは球体の一部を成す凸部を反射面１２ｃ上に複数形成した形状などを挙げることができる。
【００２９】
次に、図１及び図２に示すように、光源１３は、導光板１２の一側端面１２ａに光を照射する棒状の光源であり、具体的には棒状導光体１３ａの一端面または両端面に白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）などの発光素子１１を備えたものが好適に用いられる。棒状導光体１３ａは発光素子１１、１１から出射された光を導光板１２に照射させるために光の照射方向を制御するためのもので、内部に光を屈折するための図示略のプリズム面が形成されている。この棒状導光体１３ａは、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂などの透明な樹脂材料から構成され、場合によってはガラス製であってもよい。
尚、光源１３は導光板１２の一側端面１２ａに光を導入しうるものであれば問題なく用いることができ、例えば導光板１２の一側端面１２ａに沿って発光素子を並べたり、棒状の冷陰極管を用いたり、白色ＬＥＤの代わりに有機ＥＬ素子を用いたりするなど、導光板１２の一側端面１２ａに均一に光を照射することができるものであれば、いずれのものも好適に用いることができる。
【００３０】
次に図１に示すように太陽電池１４は、導光板１２に隣接して導光板１２から漏れた漏れ光を電気に変換するパネル状のもので、出射面１２ｂと反対側の反射面１２ｃの全面に対向して配置されている。太陽電池１４は、例えば、単結晶Ｓｉ太陽電池、アモルファスＳｉ太陽電池、化合物薄膜太陽電池などを用いることができる。
図１の破線矢印で示すように、導光板１２の内部に導入された光は、その大部分が反射面１２ｃにより反射されて出射面１２ｂから出射されるが、一部の光は反射面１２ｃから導光板１２の外部に漏れる。この漏れた光が太陽電池１４によって電気に変換される。
【００３１】
上記の面発光装置１によれば、反射面１２ｃから漏れた漏れ光を太陽電池１４が受けて電気に変換するように構成されているので、漏れ光を電気に変換して再利用することができ、面発光装置１の消費電力を相対的に低減することができる。
また、パネル状の太陽電池１４を備えているので、面発光装置１を薄型にすることができる。
【００３２】
次に、図３及び図４には、面発光装置の他の例を示す。図３及び図４に示す面発光装置２１は、透明な導光板１２と、この導光板１２の一側端面１２ａに配置された発光素子１１を備える棒状の光源１３と、導光板１２の他側端面１２ｄに対向して配置された棒状の太陽電池２５とから概略構成されている。
尚、図３及び図４に示す導光板１２及び光源１３は、図１及び図２で説明した導光板及び光源と同一構成のものなので、以後の説明では、導光板及び光源に関して図１及び図２の説明と重複する説明を省略する。
【００３３】
図３及び図４に示す光源１３は、棒状導光体１３ａの一端面または両端面に白色ＬＥＤなどの発光素子１１を備えたものが好適に用いられる。
棒状導光体１３ａについてさらに詳細に説明すると、この棒状導光体１３ａの側面のうち、導光板１２と反対側の面には、図１及び図２にて図示を省略したプリズム形状のプリズム面１３ｂがあり、発光素子１１、１１から棒状導光体１３ａに導入された光をこの面で反射させることで、導光板１２側へ光の伝搬方向を変え、導光板１２の一側端面１２ａ側に発光素子１１、１１から出射された光を照射するようになっている。
【００３４】
太陽電池２５は、導光板１２に隣接して導光板１２から漏れた漏れ光を電気に変換するする棒状のもので、他側端面１２ｄに対向して配置されている。太陽電池２５は、図１及び図２に示した太陽電池１４と同様に、単結晶Ｓｉ太陽電池、アモルファスＳｉ太陽電池、化合物薄膜太陽電池などを適用することができる。
【００３５】
棒状導光体１３ａによって伝搬方向を変えられた光の大部分は、導光板１２の一側端面１２ａに対してほぼ垂直な角度で導光板１２内に入射し、反射面１２ｃで反射されて出射面１２ｂから出射される。
ところで、一側端面１２ａに対してほぼ垂直な角度で入射された光の一部は、面発光装置１の場合と同様に反射面１２ｃから外部に漏れるが、この他に一側端面１２ａと反対側にある他側端面１２ｄから漏れる光もある。この漏れ光も以外に割合が多く、１５〜２０％に達することがある。
即ち、図３及び図４の矢印で示すように、導光板１２の内部に導入された光の一部が、反射面１２ｃに一度も当たることなく直接に他側端面１２ｄまで到達し、そこから外部に出射されて漏れ光となる。この漏れ光は太陽電池２５によって電気に変換される。
【００３６】
以上のように、上記の面発光装置２１によれば、他側端面１２ｄから漏れた漏れ光を太陽電池２５で電気に変換するので、漏れ光を再利用することができ、面発光装置２１の消費電力を相対的に低減することができる。
【００３７】
次に、図５には、面発光装置のその他の例を示す。図５に示す面発光装置４１は、導光板１２と、この導光板１２の一側端面１２ａに配置された発光素子１１を備える棒状の光源１３と、導光板１２の別の側端面１２ｅに対向して配置された棒状の太陽電池４５とから概略構成されている。
尚、図５に示す導光板１２及び光源１３は、図１〜図４で説明した導光板及び光源と同一構成のものなので、以後の説明では、導光板及び光源に関して図１〜４の説明と重複する説明を省略する。
【００３８】
図５に示す光源１３には、棒状導光体１３ａの一端面または両端面に白色ＬＥＤなどの発光素子１１を備えたものが好適に用いられる。
棒状導光体１３ａの側面のうち、導光板１２と反対側の面には、図３及び図４の場合と同様のプリズム形状のプリズム面１３ｂがあり、発光素子１１、１１から棒状導光体１３ａに導入された光をこの面で反射させることで、導光板１２側へ光の伝搬方向を変え、導光板１２の一側端面１２ａ側に発光素子１１、１１から出射された光を照射するようになっている。
【００３９】
太陽電池４５は、導光板１２に隣接して導光板１２から漏れた漏れ光を電気に変換する棒状のもので、別の側端面１２ｅに対向して配置されている。太陽電池４５は、図１及び図２に示した太陽電池と同様に、単結晶Ｓｉ太陽電池、アモルファスＳｉ太陽電池、化合物薄膜太陽電池などを適用することができる。
【００４０】
棒状導光体１３ａによって伝搬方向を変えられた光は、その大部分が導光板１２の一側端面１２ａに対してほぼ垂直な角度で導光板１２内に入射し、反射面１２ｃによって出射面１２ｂから出射される。
また、導光板１２の一側端面１２ａに対してほぼ垂直な角度で入射した光のうちの一部は、上述の面発光装置１、２１の場合と同様に反射面１２ｃ及び他側端面１２ｄから外部に漏れる。
【００４１】
さらに、一側端面１２ａに対して垂直方向から傾いた角度で入射する光もあり、このような光は、一側端面１２ａと他側端面１２ｄの間に挟まれた別の側端面１２ｅ、１２ｆから外部に漏れる。
即ち、図５の矢印で示すように、導光板１２の内部に導入された光の一部が、反射面１２ｃに一度も当たることなく別の側端面１２ｅまで到達し、そこから外部に漏れる。この漏れた光は太陽電池４５により電気に変換される。
【００４２】
以上のように、上記の面発光装置４１によれば、別の側端面１２ｅから漏れた漏れ光を太陽電池４５で電気に変換するように構成されているので、漏れ光を再利用することができ、面発光装置４１の消費電力を相対的に低減することができる。
尚、上記の面発光装置４１では、図５の破線で示すように、側端面１２ｅと反対側の別の側端面１２ｆ側に太陽電池４６を設けても良く、更に図３の場合と同様に他側端面１２ｄに太陽電池４７を設けてもよい。更に、図１の場合と同様にパネル状の太陽電池を反射面１２ｃに対向配置させても良い。
【００４３】
次に、上記の面発光装置を液晶表示装置に適用した例について説明する。
図６には、面発光装置をバックライトパネルとして適用した液晶表示装置の一例を示す。この液晶表示装置３１は、バックライトパネルとしての面発光装置３０と、液晶表示パネル５０とから構成されている。
【００４４】
液晶表示パネル５０は、いわゆる透過型の液晶表示パネルといわれるのもので、液晶層５３を挟持して対向するガラスなどからなる第１の基板５１と、第２の基板５２をシール材５４で接合一体化して構成されている。第２の基板５２の液晶層５３と反対側の面が表示面５０ａとされている。
第１の基板５１の液晶層５３側の面には表示回路５６が形成されており、第２の基板５２の液晶層５３側の面には表示回路５７が形成されている。このように液晶表示パネル５０は、外部から入射した光を透過する透過型の液晶表示パネルとされている。
表示回路５６および５７は、図示されていないが液晶層５３を駆動するための透明導電膜等からなる電極層や液晶層５３の配向を制御するための配向膜等を含むものである。また、場合によってはカラー表示を行うためのカラーフィルタなどを有する構成であってもよい。
【００４５】
面発光装置３０は、透明な導光板３２と、この導光板３２の一側端面３２ａに配置された棒状の光源３３と、導光板３２の下面及び他側端面に対向して配置された太陽電池３４、３５とから概略構成されている。
【００４６】
導光板３２は、液晶表示パネル５０の表示面５０ａの反対面５０ｂ側に配置されて液晶表示パネル５０の表示の輝度を高めるものである。図６に示すように導光板３２の図中上面が出射面３２ｂとされており、この出射面３２ｂと反対側（導光板３２の図中下面側）は、導光板３２の内部を伝搬する光の伝搬方向を変えるための反射面３２ｃとされている。
【００４７】
反射面３２ｃには、導光板３２の内部を伝搬する光の一部を反射させてその伝搬方向を変えるために出射面１２ｂに対して傾斜して形成された第１の斜面部３６と、この第１の斜面部３６より緩やかな傾斜角度を有して形成された第２の斜面部３７が交互に連続して複数形成されている。第１の斜面部３６の出射面３２ｂに対する傾斜角度は、４０〜５０度程度とすることが好ましく、第２の斜面部３７は、出射面３２ｂに対する傾斜角度を５度以下とすることが好ましい。尚、第１の斜面部３６は、例えば図６に示すように、反射面３２ｃの表面に断面視Ｖ字状の溝３２ｇを設けることにより形成される。
【００４８】
次に、図６に示すように、光源３３は、導光板３２の一側端面３２ａに光を照射するもので、具体的には棒状の冷陰極管を例示できる。
【００４９】
次に図６に示すように太陽電池３４は、導光板３２の反射面３２ｃの全面に対向して配置されている。また、太陽電池３５は、一側端面３２ａと反対側の他側端面３２ｄに対向して配置されている。
各太陽電池３４、３５は、例えば、単結晶Ｓｉ太陽電池、アモルファスＳｉ太陽電池、化合物薄膜太陽電池などを用いることができる。
【００５０】
光源３３から導光板３２に導入された光は、その大部分が反射面３２ｃにより反射されて出射面３２ｂから出射され、液晶表示パネル５０を透過して表示面５０ａから再び出射される。
また、導光板３２に導入された光のうち、一部の光は反射面３２ｃから導光板３２の外部に漏れる。この漏れた光は太陽電池３４によって電気に変換される。さらに、導光板３２に導入された光のうち、別の一部の光は他側端面３２ｄから導光板３２の外部に漏れる。この漏れた光は太陽電池３５によって電気に変換される。
【００５１】
上記の液晶表示装置３１によれば、導光板３２の反射面３２ｃ及び他側端面３２ｄから漏れた漏れ光を太陽電池３４、３５で電気に変換することができ、さらに得られた電気を面発光装置３０または液晶表示パネル５０の電源として利用することができ、液晶表示装置３１の消費電力を低減することができる。
【００５２】
次に図７には、面発光装置をバックライトパネルとして適用した液晶表示装置の他の例を示す。この液晶表示装置６１は、バックライトパネルとして面発光装置６０と、液晶表示パネル７０とから構成されている。
【００５３】
液晶表示パネル７０は、いわゆる半透過型の液晶表示パネルといわれるのもので、液晶層７３を挟持して対向するガラスなどからなる第１の基板７１と、第２の基板７２をシール材７４で接合一体化して構成されている。第２の基板７２の液晶層７３と反対側の面が表示面７０ａとされている。
第１の基板７１の液晶層７３側の面には半透過反射板７５と表示回路７６とが順に積層されており、第２の基板７２の液晶層７３側の面には表示回路７７が形成されている。
【００５４】
半透過反射板７５は、透明の基板上に薄膜の反射膜を積層して半透過性としたものや、透明の基板上に多数の開口部を有する反射膜を積層して半透過性としたものを例示できる。この半透過反射板７５は、１５〜３０％程度の光透過率を示すもので、周囲光を利用して反射型のモードで表示をする場合、７０〜８５％の反射光が表示面７０ａ側に反射されて表示が行われる。しかし、面発光装置６０が点灯されると、面発光装置６０から受けた光のうち、１５〜３０％程度の光を表示面７０ａ側に透過させ、残りの７０〜８５％の光を面発光装置６０側に反射させる。
【００５５】
また、表示回路７６および７７は、図６に示した表示回路５６、５７とほぼ同じ構成であり、液晶層７３を駆動する電極層や配向膜等を含み、場合によってはカラーフィルタなどを有している。
【００５６】
面発光装置６０は、導光板１２と、この導光板１２の一側端面１２ａに配置された棒状の光源１３と、導光板１２の下面及び他側端面に対向して配置された太陽電池６４、６５とから概略構成されている。
導光板１２及び光源１３は、図１〜図５に示した導光板及び光源と同一構成のものであり、導光板１２が液晶表示パネル７０の表示面７０ａの反対面７０ｂ側に配置されている。
【００５７】
太陽電池６４は導光板１２の反射面１２ｃの全面に対向して配置され、太陽電池６５は一側端面１２ａと反対側の他側端面１２ｄに対向して配置されている。各太陽電池６４、６５は、例えば、単結晶Ｓｉ太陽電池、アモルファスＳｉ太陽電池、化合物薄膜太陽電池などを用いることができる。
【００５８】
光源１３から導光板１２に導入された光は、その大部分が反射面１２ｃにより反射されて出射面１２ｂから出射され、液晶表示パネル７０に照射される。
液晶表示パネル７０に照射された光のうち、１５〜３０％の光は半透過反射板７５を透過して表示面７０ａ側に透過する（図中矢印Ａ）。また、残りの７０〜８５％の光は半透過反射板７５により反射されて導光板１２を透過し、太陽電池６４に照射される（図中矢印Ｂ）。
さらに、導光板１２に導入された光のうち、一部の光は反射面１２ｃから導光板１２の外部に漏れ、この漏れた光が太陽電池６４に照射される（図中矢印Ｃ）。
上記の漏れ光Ａ、Ｂ、Ｃは太陽電池６４によって電気に変換される。
【００５９】
また、導光板１２に導入された光のうち、別の一部の光は他側端面１２ｄから導光板１２の外部に漏れる（図中矢印Ｄ）。この漏れた光Ｄは太陽電池６５によって電気に変換される。
【００６０】
上記の液晶表示装置６１によれば、導光板１２の反射面１２ｃ及び他側端面１２ｄから漏れた漏れ光を太陽電池６４、６５で電気に変換することができ、さらに得られた電気を面発光装置６０または液晶表示パネル７０の電源として利用することができ、液晶表示装置６１の消費電力を低減することができる。
また、液晶表示パネル７０の半透過反射板７５によって反射された光も太陽電池６４により電気に変換されるので、この電気を再利用することにより大幅な省電力化を達成することができる。
【００６１】
次に図８には、面発光装置をフロントライトパネルとして適用した液晶表示装置の一例を示す。この液晶表示装置８１は、フロントライトパネルとしての面発光装置８０と、液晶表示パネル７０とから構成されている。
【００６２】
液晶表示パネル７０は、図７で説明した半透過の液晶表示パネルと類似構成のもので、液晶層７３を挟持する第１、第２の基板７１、７２とシール材５４とから該略構成され、第２の基板７２の液晶層７３と反対側の面が表示面７０ａとされている。また第１の基板７１には半透過反射板７５と表示回路７６が形成され、第２の基板５２には表示回路７７が形成されている。
また液晶表示パネル７０は、半透過型に限定されるものではなく、半透過反射膜の代わりに全反射膜を設けて全反射型の液晶表示パネルとしてもよい。
【００６３】
面発光装置８０は、導光板１２と、この導光板１２の一側端面１２ａに配置された棒状の光源１３と、導光板１２の他側端面１２ｄに対向して配置された太陽電池８５とから概略構成されている。
導光板１２及び光源１３は、図１〜図５に示した導光板及び光源と同一構成のものであり、導光板１２が液晶表示パネル７０の表示面７０ａに対向して配置されている。
【００６４】
光源１３から導光板１２に導入された光は、その大部分が反射面１２ｃにより反射されて出射面１２ｂから出射され、液晶表示パネル７０に照射された後、半透過反射板７５により反射されて表示面７０ａから再び出射される。
また、導光板１２に導入された光のうち、一部の光は他側端面１２ｄから導光板１２の外部に漏れる。この漏れた光は太陽電池８５によって電気に変換される。
【００６５】
上記の液晶表示装置８１によれば、導光板１２の他側端面１２ｄから漏れた漏れ光を太陽電池８５で電気に変換することができ、さらに得られた電気を面発光装置８０または液晶表示パネル７０の電源として利用することができ、液晶表示装置８１の消費電力を低減することができる。
【００６６】
また、上記の液晶表示装置８１では、液晶表示パネル７０を半透過型とした場合に、図中破線で示すように、液晶表示パネル７０の反対面７０ｂ側に別の太陽電池８４を配置しても良い。
液晶表示パネル７０を半透過型とした場合は、導光板１２から液晶表示パネル７０に照射された光のうち、７０〜８５％の光は半透過反射板７５により反射されるが、残りの１５〜３０％の光は半透過反射板７５を透過して反対面７０ｂ側に漏れる。この漏れた光を太陽電池８４に照射させて電気に変換することで、液晶表示装置８１の消費電力を大幅に低減することができる。
さらに、上記の液晶表示装置８１では、導光板１２の反射面１２ｃ側に対向する透明太陽電池パネルを配置しても良い。
【００６７】
また、図６〜図８で説明した液晶表示装置３１、６１、８１では、太陽電池を導光板の反射面若しくは他側端面に対向配置させた例を説明したが、太陽電池を導光板の別の側端面に対向配置させても良い。即ち、図５における別の側端面１２ｅ、１２ｆに相当する面に太陽電池を配置しても良い。
更に、図６及び図７において、太陽電池３４、６４または太陽電池３５、６５のいずれか一方を省略してもよい。
【００６８】
更に、図６〜図８で説明した液晶表示装置３１、６１、８１には、各太陽電池により得られた電気を充電する充電装置が備えられていてもよい。充電装置の具体例としては、充電回路を備えた二次電池や、キャパシターなどを例示できる。この充電装置によって、太陽電池により得られた余剰な電気を一時的に溜めておくことができ、電気を有効に利用することができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の面発光装置によれば、導光板から漏れた漏れ光を電気に変換する太陽電池が備えられているので、漏れ光を再利用することができ、面発光装置の消費電力を相対的に低減することができる。
更に、本発明の液晶表示装置によれば、上記の面発光装置が備えられているので、出射面からの光を液晶表示パネルの照明として利用できるとともに、液晶表示装置全体の消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である面発光装置の一例を示す側面図。
【図２】図１の面発光装置を構成する光源及び導光板を示す斜視図。
【図３】本発明の実施形態である面発光装置の他の例を示す側面図。
【図４】図３に示す面発光装置の平面図。
【図５】本発明の実施形態である面発光装置のその他の例を示す平面図。
【図６】本発明の実施形態である液晶表示装置の一例を示す断面図。
【図７】本発明の実施形態である液晶表示装置の他の例を示す断面図。
【図８】本発明の実施形態である液晶表示装置のその他の例を示す断面図。
【符号の説明】
１、２１、３０、４１、６０、８０　面発光装置
１２、３２　導光板
１２ａ、３２ａ　一側端面
１２ｂ、３２ｂ　出射面
１２ｃ、３２ｃ　反射面（出射面の反対面）
１２ｄ、３２ｄ　他側端面
１２ｅ、１２ｆ　別の側端面
１３、３３　光源
１４、１５、３４、３５、６４、６５、８４、８５　太陽電池
５０、７０　液晶表示パネル
５０ａ、７０ａ　表示面
５０ｂ、７０ｂ　反対面（表示面の反対面）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface light emitting device and a liquid crystal display device, and more particularly to a technique for reducing power consumption of a surface light emitting device or a liquid crystal display device by including a solar cell in the surface light emitting device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the liquid crystal display panel is superimposed on a surface light emitting device such as a front light panel or a backlight panel, and the light emitted from the surface light emitting device is irradiated on the liquid crystal display panel to increase the brightness of the liquid crystal display panel. A display device is used.
[0003]
With respect to the power consumption of the liquid crystal display panel and the surface light emitting device constituting the above-mentioned liquid crystal display device, the respective power consumption is considerably reduced as compared with the related art, but the power consumption of the whole liquid crystal display device is still large. The magnitude of the power consumption often becomes a problem particularly when the liquid crystal display device is used for a portable information device or the like. That is, the usage time of a portable information device including a liquid crystal display device largely depends on the balance between the power consumption of the liquid crystal display device and the capacity of a built-in battery. As a result, there is a problem that the power consumption increases and the usage time is shortened.
Therefore, in order to achieve a long use time at the same time as high display brightness, further power saving of the liquid crystal display device is required. Conventionally, techniques described in Patent Literatures 1 and 2 below have been known as solutions for power saving.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-8-338979
[Patent Document 2]
JP-A-7-36417
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since portable information devices are always required to be reduced in size and thickness, further reduction in thickness of the display device itself is also desired.
[0006]
By the way, the above-mentioned surface light emitting device is generally composed of a light source and a light guide plate which introduces light of the light source into the inside and emits the light from an emission surface. In the conventional surface light emitting device, the light is emitted from the light source. There is a disadvantage that 10 to 30% of the light leaks from a portion other than the exit surface and is not used. If this leakage light can be reused, there is a possibility that the power consumption of the surface emitting device can be further reduced.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to relatively reduce power consumption by reusing leak light leaking from a surface light emitting device, and furthermore, the shape is thin. An object of the present invention is to provide a surface light emitting device and a liquid crystal display device including the surface light emitting device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configurations.
The surface light emitting device of the present invention includes a light source, a light guide plate for introducing light from the light source from one side end surface, and emitting the light propagating through the light from an emission surface thereof, and the light guide plate adjacent to the light guide plate. And a solar cell that converts light leaked from the device into electricity.
[0009]
According to such a surface light emitting device, since a solar cell that converts leaked light leaked from the light guide plate into electricity is provided, the leaked light can be reused, and the power consumption of the surface light emitting device is relatively reduced. can do.
[0010]
The surface light-emitting device of the present invention is the surface light-emitting device described above, wherein the solar cell is disposed so as to face the opposite surface of the emission surface, and converts light leaked from the opposite surface into electricity. It is characterized by being.
[0011]
According to such a surface light emitting device, since the solar cell is disposed to face the opposite surface of the emission surface, light leaked from the opposite surface can be reused, and the power consumption of the surface light emitting device is reduced. can do.
[0012]
Further, the surface light emitting device of the present invention is the surface light emitting device described above, wherein the solar cell is disposed to face the other side end surface opposite to the one side end surface, and the solar cell leaks from the other side end surface. It is characterized by converting light into electricity.
[0013]
According to such a surface light emitting device, since the solar cell is disposed to face the other side end surface, light leaked from the other side end surface can be reused, and power consumption of the surface light emitting device can be reduced. it can.
[0014]
The surface light emitting device of the present invention is the surface light emitting device described above, wherein the solar cell is disposed so as to face another side end surface located between the one side end surface and the other side end surface. It is characterized in that light leaked from the other side end surface is converted into electricity.
[0015]
According to such a surface light emitting device, since the solar cell is disposed so as to face another side end surface, it is possible to reuse light leaked from this another side end surface and reduce the power consumption of the surface light emitting device. can do.
[0016]
Next, a liquid crystal display device according to the present invention includes the surface light-emitting device according to any one of the above and a liquid crystal display panel, wherein the liquid crystal display panel is disposed so as to face an emission surface of the light guide plate. Features.
[0017]
According to such a liquid crystal display device, since the above-described surface light emitting device is provided, the brightness of the liquid crystal display panel can be increased by light from the emission surface, and the liquid crystal is obtained by using electricity obtained from a solar cell. The power consumption of the entire display device can be reduced.
[0018]
Further, the liquid crystal display device of the present invention is the liquid crystal display device described above, wherein the liquid crystal display panel is a transflective or total reflection type liquid crystal display panel, and a display surface of the liquid crystal display panel and a light guide plate. The emission surface is opposed to the emission surface.
[0019]
According to such a liquid crystal display device, a surface light emitting device including a light guide plate can be used as a front light panel.
In such a liquid crystal display device, it is preferable that the solar cell is disposed to face the other end surface of the light guide plate or another end surface. When the liquid crystal display panel is of a transflective type, the solar cells are arranged on the surface opposite to the display surface of the liquid crystal display panel, and light emitted from the light guide plate and passing through the liquid crystal display panel is used for power generation. Is also good.
[0020]
Further, a liquid crystal display device of the present invention is the liquid crystal display device described above, wherein the liquid crystal display panel is a transflective or transmissive liquid crystal display panel, and the liquid crystal display panel has a surface opposite to a display surface of the liquid crystal display panel. The emission surface of the light plate is opposed to the light plate.
[0021]
According to such a liquid crystal display device, a surface light emitting device including a light guide plate can be used as a backlight panel.
In such a liquid crystal display device, it is preferable that the solar cell is disposed to face the other end surface of the light guide plate or another end surface. When the liquid crystal display panel is of a transflective type, the solar cells are arranged on the opposite side of the light guide plate, and the light reflected by the opposite side of the display surface of the semi-transmissive liquid crystal display panel and transmitted through the light guide plate is used for power generation. You may use it.
[0022]
Further, the liquid crystal display device of the present invention may be provided with a charging device for charging the electric power generated by the solar cell.
According to such a surface light emitting device, since the charging device is provided, the surplus electricity obtained by the solar cell can be temporarily stored, and the electricity can be effectively used.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments. Each drawing referred to in this specification is for describing the structure of a surface light emitting device or a liquid crystal display device, and the size, thickness, dimensions, and the like of each part are different from those of an actual surface light emitting device or a liquid crystal display device. Is different.
[0024]
FIG. 1 is a side view illustrating an example of the surface light emitting device according to the embodiment of the present invention. The surface light emitting device 1 shown in FIG. 1 includes a transparent light guide plate 12, a rod-shaped light source 13 including a light emitting element 11 disposed on one end surface 12 a of the light guide plate 12, and a lower surface of the light guide plate 12. And a solar cell panel 14 (solar cell) arranged.
FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the light source 13 is attached to the light guide plate 12 of FIG.
[0025]
As shown in FIGS. 1 and 2, the light guide plate 12 is for introducing light from the light source 13 into the inside and emitting the light as uniform light from the entire exit surface, and is made of a transparent acrylic resin or the like. . As shown in FIG. 1, the upper surface of the light guide plate 12 in the figure is an emission surface 12 b from which light from the light source 13 is emitted, and the side opposite to the emission surface 12 b (the lower surface side of the light guide plate 12 in the figure) is And a reflection surface 12c for changing the propagation direction of light propagating inside the light guide plate 12.
As a material forming the light guide plate 12, in addition to the acrylic resin, a transparent resin material such as a polycarbonate resin or an epoxy resin, glass, or the like can be used.
[0026]
The light exit surface 12b of the light guide plate 12 is a smooth surface having a surface roughness of 10 nm or less in order to uniformly emit light from the light source 13 from the entire surface. An antireflection film may be provided on the light exit surface 12b to prevent reflection of light passing through the light exit plate 12b from inside or outside the light guide plate 12.
[0027]
The reflecting surface 12c has a first inclined surface portion 16 formed to be inclined with respect to the emitting surface 12b in order to reflect a part of light propagating inside the light guide plate 12 and change the propagation direction thereof, A plurality of second slope portions 17 are formed alternately and continuously with a gentler inclination angle than the first slope portion 16. An anti-reflection film may be provided on the reflection surface 12c as well as on the emission surface 12b.
The angle of inclination of the first slope 16 with respect to the emission surface 12b is preferably about 40 to 50 degrees, and the angle of inclination of the second slope 17 with respect to the emission surface 12b is not more than 5 degrees, and is approximately equal to the angle of emission 12b. Preferably, they are parallel. This is because the first slope portion 16 provides an action of changing the propagation direction of light propagating inside the light guide plate 12 to the side toward the emission surface 12b, whereas the second slope portion 17 provides the light guide plate 12 The reason for this is to provide an effect of reflecting light propagating inside the light source and sending it in a direction away from the light source 13.
Further, the first inclined portions 16 are preferably formed at intervals of about 100 μm to 300 μm in order to make the distribution of luminance on the emission surface 12 b uniform, and the light guide plate 12 has a width in the thickness direction. The thickness is preferably 3 μm to 10 μm in order to increase the amount of emitted light.
[0028]
In the light guide plate 12 shown in FIG. 1 and FIG. 2, the shape of the reflection surface 12c is a triangular wave shape in which two slope portions 16 and 17 are alternately continuous, but the shape of the reflection surface 12c is not limited to this. However, in addition to this, although not particularly limited, a trapezoidal shape in which a flat portion substantially parallel to the emission surface 12b is provided between wedge-shaped grooves formed by the slope portions 16 and 17 is continuous. Examples of the shape include a shape in which a plurality of concave portions forming a part of a spherical surface are formed on the reflecting surface 12c, and a shape in which a plurality of convex portions forming a part of a sphere are formed on the reflecting surface 12c.
[0029]
Next, as shown in FIGS. 1 and 2, the light source 13 is a rod-shaped light source that irradiates light to one side end surface 12a of the light guide plate 12, and specifically, one end surface or both ends of the rod-shaped light guide 13a. A device provided with a light emitting element 11 such as a white LED (Light Emitting Diode) on its surface is preferably used. The rod-shaped light guide 13a is for controlling the irradiation direction of light in order to irradiate the light emitted from the light emitting elements 11 and 11 to the light guide plate 12, and a prism surface (not shown) for refracting light therein. Is formed. The rod-shaped light guide 13a is made of a transparent resin material such as an acrylic resin, a polycarbonate resin, or an epoxy resin, and may be made of glass in some cases.
The light source 13 can be used without any problem as long as it can introduce light to one end surface 12a of the light guide plate 12. For example, light emitting elements are arranged along the one end surface 12a of the light guide plate 12, or a rod-shaped light source is used. Any one that can uniformly irradiate light on one side end surface 12a of the light guide plate 12, such as using a cold cathode tube or using an organic EL element instead of a white LED, is preferably used. Can be used.
[0030]
Next, as shown in FIG. 1, the solar cell 14 is a panel-shaped panel which converts light leaked from the light guide plate 12 into electricity adjacent to the light guide plate 12, and has a reflection surface 12 c opposite to the emission surface 12 b. It is arranged facing the entire surface. As the solar cell 14, for example, a single crystal Si solar cell, an amorphous Si solar cell, a compound thin film solar cell, or the like can be used.
As shown by the dashed arrows in FIG. 1, most of the light introduced into the light guide plate 12 is reflected by the reflection surface 12c and is emitted from the emission surface 12b, but a part of the light is reflected by the reflection surface 12c. From the light guide plate 12. The leaked light is converted into electricity by the solar cell 14.
[0031]
According to the surface light emitting device 1 described above, since the solar cell 14 is configured to receive the leaked light leaked from the reflection surface 12c and convert the leaked light into electricity, the leaked light can be converted into electricity and reused. As a result, the power consumption of the surface light emitting device 1 can be relatively reduced.
Further, since the panel-shaped solar cell 14 is provided, the surface emitting device 1 can be made thin.
[0032]
Next, FIGS. 3 and 4 show other examples of the surface light emitting device. A surface light emitting device 21 shown in FIGS. 3 and 4 includes a transparent light guide plate 12, a rod-shaped light source 13 including a light emitting element 11 disposed on one side end surface 12 a of the light guide plate 12, and the other side of the light guide plate 12. It roughly comprises a rod-shaped solar cell 25 arranged to face the end face 12d.
Since the light guide plate 12 and the light source 13 shown in FIGS. 3 and 4 have the same configuration as the light guide plate and the light source described in FIGS. 1 and 2, in the following description, the light guide plate and the light source will be described with reference to FIGS. The description that is the same as the description in 2 will be omitted.
[0033]
As the light source 13 shown in FIGS. 3 and 4, a light source having a light emitting element 11 such as a white LED on one end or both end surfaces of a rod-shaped light guide 13a is preferably used.
The rod-shaped light guide 13a will be described in more detail. Of the side surfaces of the rod-shaped light guide 13a, a prism-shaped prism surface not shown in FIGS. 13b, the light introduced from the light emitting elements 11 and 11 into the rod-shaped light guide 13a is reflected on this surface to change the propagation direction of the light toward the light guide plate 12 and to the one end surface 12a of the light guide plate 12 Are irradiated with the light emitted from the light emitting elements 11 and 11.
[0034]
The solar cell 25 is a rod-shaped member that converts light leaked from the light guide plate 12 into electricity adjacent to the light guide plate 12, and is arranged to face the other end surface 12d. As the solar cell 25, a single-crystal Si solar cell, an amorphous Si solar cell, a compound thin-film solar cell, or the like can be applied as in the solar cell 14 shown in FIGS.
[0035]
Most of the light whose propagation direction has been changed by the rod-shaped light guide 13a enters the light guide plate 12 at an angle substantially perpendicular to one end surface 12a of the light guide plate 12, is reflected by the reflection surface 12c, and is emitted. The light is emitted from the surface 12b.
A part of the light incident at an angle substantially perpendicular to the one end surface 12a leaks out of the reflection surface 12c as in the case of the surface light emitting device 1, but is otherwise opposite to the one end surface 12a. Some light leaks from the other side end face 12d on the side. In addition to the leakage light, the ratio is large and may reach 15 to 20%.
That is, as shown by arrows in FIGS. 3 and 4, part of the light introduced into the light guide plate 12 reaches the other end surface 12 d directly without hitting the reflection surface 12 c, and from there. It is emitted to the outside and becomes leaked light. This leaked light is converted into electricity by the solar cell 25.
[0036]
As described above, according to the above-described surface light emitting device 21, since the leaked light leaked from the other end surface 12d is converted into electricity by the solar cell 25, the leaked light can be reused. Power consumption can be relatively reduced.
[0037]
Next, FIG. 5 shows another example of the surface emitting device. A surface light emitting device 41 shown in FIG. 5 is opposed to a light guide plate 12, a rod-shaped light source 13 including a light emitting element 11 disposed on one side end surface 12 a of the light guide plate 12, and another side end surface 12 e of the light guide plate 12. And a rod-shaped solar cell 45 arranged in a rectangular manner.
Since the light guide plate 12 and the light source 13 shown in FIG. 5 have the same configuration as the light guide plate and the light source described in FIGS. 1 to 4, in the following description, the light guide plate and the light source will be described with reference to FIGS. A duplicate description will be omitted.
[0038]
As the light source 13 shown in FIG. 5, a light source having a light emitting element 11 such as a white LED on one end surface or both end surfaces of a rod-shaped light guide 13a is preferably used.
Of the side surfaces of the rod-shaped light guide 13a, on the surface opposite to the light guide plate 12, there is a prism surface 13b having the same prism shape as in the case of FIGS. By reflecting the light introduced into the light guide 13a on this surface, the light propagation direction is changed to the light guide plate 12 side, and the light emitted from the light emitting elements 11, 11 is irradiated to the one end surface 12a side of the light guide plate 12. It has become.
[0039]
The solar cell 45 is a rod-shaped member that converts light leaked from the light guide plate 12 into electricity adjacent to the light guide plate 12, and is arranged to face another side end surface 12e. As the solar cell 45, a single-crystal Si solar cell, an amorphous Si solar cell, a compound thin-film solar cell, or the like can be applied as in the solar cells shown in FIGS.
[0040]
Most of the light whose propagation direction has been changed by the rod-shaped light guide 13a enters the light guide plate 12 at an angle substantially perpendicular to one side end surface 12a of the light guide plate 12, and is emitted by the reflection surface 12c. Is emitted from.
In addition, a part of the light incident on the one side end surface 12a of the light guide plate 12 at an angle substantially perpendicular to the one side end surface 12a from the reflection surface 12c and the other side end surface 12d as in the case of the surface light emitting devices 1 and 21 described above. Leak outside.
[0041]
Further, there is light incident on the one end surface 12a at an angle inclined from the vertical direction, and such light is emitted on another side end surface 12e, 12f sandwiched between the one end surface 12a and the other end surface 12d. Leaks to the outside.
That is, as shown by the arrow in FIG. 5, a part of the light introduced into the light guide plate 12 reaches another side end surface 12e without hitting the reflection surface 12c, and leaks out therefrom. The leaked light is converted into electricity by the solar cell 45.
[0042]
As described above, the surface light emitting device 41 is configured to convert the leaked light leaked from another side end surface 12e into electricity by the solar cell 45, so that the leaked light can be reused. As a result, the power consumption of the surface light emitting device 41 can be relatively reduced.
In the above-described surface light emitting device 41, a solar cell 46 may be provided on another side end surface 12f opposite to the side end surface 12e as shown by a broken line in FIG. A solar cell 47 may be provided on the other end surface 12d. Further, as in the case of FIG. 1, a panel-shaped solar cell may be arranged to face the reflection surface 12c.
[0043]
Next, an example in which the above surface emitting device is applied to a liquid crystal display device will be described.
FIG. 6 shows an example of a liquid crystal display device in which the surface light emitting device is applied as a backlight panel. The liquid crystal display device 31 includes a surface light emitting device 30 as a backlight panel, and a liquid crystal display panel 50.
[0044]
The liquid crystal display panel 50 is a so-called transmissive liquid crystal display panel, in which a first substrate 51 made of glass or the like opposed to a liquid crystal layer 53 is joined to a second substrate 52 with a sealing material 54. It is configured integrally. The surface of the second substrate 52 opposite to the liquid crystal layer 53 is a display surface 50a.
A display circuit 56 is formed on a surface of the first substrate 51 on the liquid crystal layer 53 side, and a display circuit 57 is formed on a surface of the second substrate 52 on the liquid crystal layer 53 side. Thus, the liquid crystal display panel 50 is a transmissive liquid crystal display panel that transmits light incident from the outside.
The display circuits 56 and 57 include an electrode layer made of a transparent conductive film or the like for driving the liquid crystal layer 53, an alignment film for controlling the alignment of the liquid crystal layer 53, and the like, although not shown. In some cases, a configuration having a color filter or the like for performing color display may be employed.
[0045]
The surface light emitting device 30 includes a transparent light guide plate 32, a rod-shaped light source 33 disposed on one side end surface 32 a of the light guide plate 32, and a solar cell disposed opposite to the lower surface and the other end surface of the light guide plate 32. 34 and 35.
[0046]
The light guide plate 32 is disposed on the side opposite to the display surface 50a of the liquid crystal display panel 50 to increase the brightness of the display on the liquid crystal display panel 50. As shown in FIG. 6, the upper surface of the light guide plate 32 in the figure is an emission surface 32 b, and the side opposite to the emission surface 32 b (the lower surface side of the light guide plate 32 in the figure) is light propagating inside the light guide plate 32. Is used as a reflection surface 32c for changing the propagation direction.
[0047]
The reflection surface 32c has a first slope portion 36 formed to be inclined with respect to the emission surface 12b in order to reflect a part of the light propagating inside the light guide plate 32 and change the propagation direction thereof, A plurality of second slopes 37 are formed alternately and continuously with a gentler inclination angle than the first slope 36. It is preferable that the inclination angle of the first slope portion 36 with respect to the emission surface 32b be approximately 40 to 50 degrees, and the inclination angle of the second slope portion 37 with respect to the emission surface 32b be 5 degrees or less. The first slope portion 36 is formed by providing a groove 32g having a V-shaped cross section in the surface of the reflection surface 32c as shown in FIG. 6, for example.
[0048]
Next, as shown in FIG. 6, the light source 33 irradiates light to one end face 32a of the light guide plate 32, and a rod-shaped cold cathode tube can be specifically exemplified.
[0049]
Next, as shown in FIG. 6, the solar cell 34 is disposed to face the entire surface of the reflection surface 32 c of the light guide plate 32. In addition, the solar cell 35 is arranged to face the other side end face 32d opposite to the one side end face 32a.
As each of the solar cells 34 and 35, for example, a single-crystal Si solar cell, an amorphous Si solar cell, a compound thin-film solar cell, or the like can be used.
[0050]
Most of the light introduced from the light source 33 to the light guide plate 32 is reflected by the reflection surface 32c and is emitted from the emission surface 32b, passes through the liquid crystal display panel 50, and is emitted again from the display surface 50a.
In addition, some of the light introduced into the light guide plate 32 leaks out of the light guide plate 32 from the reflection surface 32c. The leaked light is converted into electricity by the solar cell 34. Further, another part of the light introduced into the light guide plate 32 leaks out of the light guide plate 32 from the other end surface 32d. The leaked light is converted into electricity by the solar cell 35.
[0051]
According to the liquid crystal display device 31 described above, light leaked from the reflection surface 32c and the other end surface 32d of the light guide plate 32 can be converted into electricity by the solar cells 34 and 35, and the obtained electricity can be surface-emitted. It can be used as a power source for the device 30 or the liquid crystal display panel 50, and the power consumption of the liquid crystal display device 31 can be reduced.
[0052]
Next, FIG. 7 shows another example of a liquid crystal display device in which the surface light emitting device is applied as a backlight panel. The liquid crystal display device 61 includes a surface light emitting device 60 as a backlight panel and a liquid crystal display panel 70.
[0053]
The liquid crystal display panel 70 is a so-called semi-transmissive liquid crystal display panel. A first substrate 71 made of glass or the like facing a liquid crystal layer 73 and a second substrate 72 are sealed with a sealing material 74. It is configured by joining and integrating. The surface of the second substrate 72 opposite to the liquid crystal layer 73 is a display surface 70a.
A transflective plate 75 and a display circuit 76 are sequentially laminated on the surface of the first substrate 71 on the liquid crystal layer 73 side, and a display circuit 77 is formed on the surface of the second substrate 72 on the liquid crystal layer 73 side. Have been.
[0054]
The semi-transmissive reflective plate 75 is made semi-transparent by laminating a thin reflective film on a transparent substrate, or semi-transmissive by laminating a reflective film having a large number of openings on a transparent substrate. Can be exemplified. The semi-transmissive reflector 75 has a light transmittance of about 15 to 30%, and when displaying in a reflective mode using ambient light, 70 to 85% of reflected light is reflected on the display surface 70a side. And the display is performed. However, when the surface light emitting device 60 is turned on, about 15 to 30% of the light received from the surface light emitting device 60 is transmitted to the display surface 70a side, and the remaining 70 to 85% of the light is emitted from the surface light. The light is reflected to the device 60 side.
[0055]
The display circuits 76 and 77 have substantially the same configuration as the display circuits 56 and 57 shown in FIG. 6 and include an electrode layer for driving the liquid crystal layer 73, an alignment film, and the like, and may have a color filter or the like in some cases. ing.
[0056]
The surface light emitting device 60 includes a light guide plate 12, a rod-shaped light source 13 disposed on one end surface 12 a of the light guide plate 12, and a solar cell 64 disposed opposite to the lower surface and the other end surface of the light guide plate 12. 65.
The light guide plate 12 and the light source 13 have the same configuration as the light guide plate and the light source shown in FIGS. 1 to 5, and the light guide plate 12 is arranged on the side opposite to the display surface 70 a of the liquid crystal display panel 70. .
[0057]
The solar cell 64 is disposed so as to face the entire surface of the reflection surface 12c of the light guide plate 12, and the solar cell 65 is disposed so as to face the one end surface 12a and the other end surface 12d opposite to the one end surface 12a. As each of the solar cells 64 and 65, for example, a single-crystal Si solar cell, an amorphous Si solar cell, a compound thin-film solar cell, or the like can be used.
[0058]
Most of the light introduced into the light guide plate 12 from the light source 13 is reflected by the reflection surface 12c, is emitted from the emission surface 12b, and is applied to the liquid crystal display panel 70.
Of the light applied to the liquid crystal display panel 70, 15 to 30% of the light is transmitted through the semi-transmissive reflection plate 75 and transmitted to the display surface 70a side (arrow A in the figure). The remaining 70 to 85% of the light is reflected by the semi-transmissive reflection plate 75, passes through the light guide plate 12, and irradiates the solar cell 64 (arrow B in the figure).
Furthermore, of the light introduced into the light guide plate 12, a part of the light leaks from the reflection surface 12c to the outside of the light guide plate 12, and the leaked light is applied to the solar cell 64 (arrow C in the figure).
The light leaks A, B, and C are converted into electricity by the solar cell 64.
[0059]
Another part of the light introduced into the light guide plate 12 leaks out of the light guide plate 12 from the other end surface 12d (arrow D in the drawing). The leaked light D is converted into electricity by the solar cell 65.
[0060]
According to the liquid crystal display device 61 described above, the light leaked from the reflection surface 12c and the other end surface 12d of the light guide plate 12 can be converted into electricity by the solar cells 64 and 65, and the obtained electricity can be surface-emitted. It can be used as a power source for the device 60 or the liquid crystal display panel 70, and the power consumption of the liquid crystal display device 61 can be reduced.
Further, the light reflected by the transflective plate 75 of the liquid crystal display panel 70 is also converted into electricity by the solar cell 64, so that significant power saving can be achieved by reusing the electricity.
[0061]
Next, FIG. 8 shows an example of a liquid crystal display device in which the surface light emitting device is applied as a front light panel. The liquid crystal display device 81 includes a surface light emitting device 80 as a front light panel and a liquid crystal display panel 70.
[0062]
The liquid crystal display panel 70 has a configuration similar to the transflective liquid crystal display panel described with reference to FIG. 7, and is substantially composed of first and second substrates 71 and 72 sandwiching a liquid crystal layer 73 and a sealing material 54. The surface of the second substrate 72 opposite to the liquid crystal layer 73 is a display surface 70a. A transflective plate 75 and a display circuit 76 are formed on the first substrate 71, and a display circuit 77 is formed on the second substrate 52.
The liquid crystal display panel 70 is not limited to the transflective type, but may be a total reflection type liquid crystal display panel provided with a total reflection film instead of the transflective reflection film.
[0063]
The surface light emitting device 80 includes a light guide plate 12, a rod-shaped light source 13 disposed on one end surface 12a of the light guide plate 12, and a solar cell 85 disposed opposite the other end surface 12d of the light guide plate 12. It is schematically configured.
The light guide plate 12 and the light source 13 have the same configuration as the light guide plate and the light source shown in FIGS. 1 to 5, and the light guide plate 12 is arranged to face the display surface 70 a of the liquid crystal display panel 70.
[0064]
Most of the light introduced into the light guide plate 12 from the light source 13 is reflected by the reflection surface 12c and is emitted from the emission surface 12b, and after being irradiated on the liquid crystal display panel 70, is reflected by the transflective plate 75. The light is emitted again from the display surface 70a.
Further, a part of the light introduced into the light guide plate 12 leaks out of the light guide plate 12 from the other end surface 12d. The leaked light is converted into electricity by the solar cell 85.
[0065]
According to the liquid crystal display device 81 described above, light leaked from the other end surface 12d of the light guide plate 12 can be converted into electricity by the solar cell 85, and the obtained electricity can be further converted to the surface light emitting device 80 or the liquid crystal display panel. 70, and the power consumption of the liquid crystal display device 81 can be reduced.
[0066]
In the liquid crystal display device 81 described above, when the liquid crystal display panel 70 is of a transflective type, another solar cell 84 is disposed on the opposite surface 70b side of the liquid crystal display panel 70 as shown by a broken line in the figure. Is also good.
When the liquid crystal display panel 70 is of a transflective type, 70 to 85% of the light emitted from the light guide plate 12 to the liquid crystal display panel 70 is reflected by the transflective plate 75, but the remaining 15 About 30% of the light passes through the transflective plate 75 and leaks to the opposite surface 70b side. By irradiating the leaked light to the solar cell 84 and converting it into electricity, the power consumption of the liquid crystal display device 81 can be significantly reduced.
Further, in the liquid crystal display device 81 described above, a transparent solar cell panel facing the reflection surface 12c side of the light guide plate 12 may be arranged.
[0067]
In addition, in the liquid crystal display devices 31, 61, and 81 described with reference to FIGS. 6 to 8, the example in which the solar cell is disposed to face the reflection surface or the other end surface of the light guide plate is described. May be arranged to face the side end surface of the. That is, the solar cell may be arranged on a surface corresponding to the other side end surfaces 12e and 12f in FIG.
Further, in FIGS. 6 and 7, one of the solar cells 34 and 64 or the solar cells 35 and 65 may be omitted.
[0068]
Furthermore, the liquid crystal display devices 31, 61, and 81 described with reference to FIGS. 6 to 8 may include a charging device that charges electricity obtained from each solar cell. Specific examples of the charging device include a secondary battery including a charging circuit, a capacitor, and the like. With this charging device, surplus electricity obtained by the solar cell can be temporarily stored, and the electricity can be used effectively.
[0069]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the surface emitting device of the present invention, since the solar cell that converts the leaked light leaked from the light guide plate into electricity is provided, the leaked light can be reused, The power consumption of the surface light emitting device can be relatively reduced.
Further, according to the liquid crystal display device of the present invention, since the above-described surface light emitting device is provided, light from the emission surface can be used as illumination of the liquid crystal display panel, and the power consumption of the entire liquid crystal display device is reduced. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing an example of a surface emitting device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a light source and a light guide plate constituting the surface light emitting device of FIG.
FIG. 3 is a side view showing another example of the surface light emitting device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view of the surface light emitting device shown in FIG. 3;
FIG. 5 is a plan view showing another example of the surface light emitting device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an example of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view showing another example of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a sectional view showing another example of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 21, 30, 41, 60, 80 surface emitting devices
12, 32 Light guide plate
12a, 32a One side end face
12b, 32b Outgoing surface
12c, 32c Reflecting surface (opposite to emitting surface)
12d, 32d other side end face
12e, 12f Another side end face
13, 33 light source
14, 15, 34, 35, 64, 65, 84, 85 solar cells
50, 70 liquid crystal display panel
50a, 70a Display surface
50b, 70b Opposite surface (opposite display surface)

Claims

光源と、該光源の光を一側端面から導入し、内部を伝搬する前記光をその出射面から出射させる導光板と、前記導光板に隣接して前記導光板から漏れた漏れ光を電気に変換する太陽電池とからなることを特徴とする面発光装置。A light source, a light guide plate for introducing the light of the light source from one side end face, and emitting the light propagating through the inside from an emission surface thereof, and electrically leaking light leaked from the light guide plate adjacent to the light guide plate. A surface light emitting device comprising: a solar cell for conversion.

前記太陽電池が、前記出射面の反対面に対向して配置されて前記反対面からの漏れ光を電気に変換するものであることを特徴とする請求項１に記載の面発光装置。The surface light emitting device according to claim 1, wherein the solar cell is arranged to face a surface opposite to the light exit surface, and converts light leaked from the opposite surface into electricity.

前記太陽電池が、前記一側端面の反対側にある他側端面に対向して配置されて前記他側端面からの漏れ光を電気に変換するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の面発光装置。The said solar cell is arrange | positioned facing the other end face which is opposite to the said one end face, and converts the light leaked from the other end face into electricity. The Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. Item 3. The surface emitting device according to Item 2.

前記太陽電池が、前記一側端面と前記他側端面との間に位置する別の側端面に対向して配置されて該別の側端面からの漏れ光を電気に変換するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の面発光装置。The solar cell is arranged to face another side end face located between the one side end face and the other side end face to convert light leaked from the other side end face into electricity. The surface light emitting device according to claim 1, wherein

請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の面発光装置と液晶表示パネルとが備えられ、前記液晶表示パネルが前記導光板の出射面に対向して配置されていることを特徴とする液晶表示装置。6. A liquid crystal, comprising: the surface light emitting device according to claim 1; and a liquid crystal display panel, wherein the liquid crystal display panel is arranged to face an emission surface of the light guide plate. Display device.

前記液晶表示パネルが半透過型または全反射型の液晶表示パネルであり、前記液晶表示パネルの表示面と前記導光板の出射面とが対向していることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。6. The liquid crystal display panel according to claim 5, wherein the liquid crystal display panel is a transflective or total reflection type liquid crystal display panel, and a display surface of the liquid crystal display panel and an emission surface of the light guide plate face each other. Liquid crystal display.

前記液晶表示パネルが半透過型または透過型の液晶表示パネルであり、前記液晶表示パネルの表示面の反対面と前記導光板の出射面とが対向していることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。6. The liquid crystal display panel according to claim 5, wherein the liquid crystal display panel is a transflective or transmissive liquid crystal display panel, and a surface opposite to a display surface of the liquid crystal display panel faces an emission surface of the light guide plate. The liquid crystal display device according to the above.

前記太陽電池によって発電された電力を充電する充電装置が備えられていることを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to any one of claims 5 to 7, further comprising a charging device configured to charge electric power generated by the solar cell.