JP4237083B2

JP4237083B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP4237083B2
Application number: JP2004069863A
Authority: JP
Inventors: 教幸小粥; 忍伊藤; 恵祥福田; 哲金子
Original assignee: Asti Corp
Current assignee: Asti Corp
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2024-03-12
Also published as: JP2005258095A

Description

本発明、液晶表示装置に係り、特に、カラーフィルタ等のフィルター類を用いることなく所望のカラー液晶表示を行うことを可能にし、且つ、各色の境界部における効率の低下を防止して、輝度、色再現性の点において優れたカラー液晶表示ができるように工夫したものに関する。

従来から用いられている液晶表示装置は、概略、次のような構成をなしている。まず、白色ＬＥＤ等の白色光源があり、該白色光源からの光をバックライトと称される反射板によって満遍なく反射し、そこからの散乱光を液晶表示板の全面に照射させ、それによって、カラー液晶表示を行う構成になっている。

ところが、この種の液晶表示装置には次のような問題があった。
まず、反射板を反射した白色光を使用する構成であるので効率が悪いという問題があった。
又、白色光源を使用しているために、カラー表示を行うためには、カラーフィルターと称されるフィルム状の部品を使用しなければならず、それによって、輝度の効率がさらに悪くなってしまうという問題があった。
これらの問題を解決するためには出力を上げることが考えられるが、それでは消費電力が増大してしまうことになる。特に、近年の液晶表示装置の場合には、携帯電話に代表されるように、様々な機能が追加されるために、消費電力の削減は重要な課題であり、又、色再現性、輝度、解像度等においても更なる改善が要求されているものである。

そこで、これらの問題を解決するものとして、例えば、特許文献１に記載されているような液晶表示装置が提案されている。

特許第２７４０５９２号公報

上記特許文献１に開示されている液晶表示装置は、図５に示すような構成になっている。まず、ＬＥＤ光源２０１、２０３、２０５がある。上記ＬＥＤ光源２０１が「赤色」、ＬＥＤ光源２０３が「緑色」、ＬＥＤ光源２０５が「青色」である。一方、複数個の絵素電極１０７が配置されている。そして、上記ＬＥＤ光源２０１、２０３、２０５から上記各絵素電極２０７には導波路２０９が配設されている。又、それら導波路２０９の適所には光路変換部２１１が設置されている。
尚、図５中符号２１３は絶縁性基板である。

上記構成によると、ＬＥＤ光源２０１、２０３、２０５からの光は導波路２０９を介して各絵素電極２０７に導かれ、それによって、所望の液晶表示がなされるものである。

上記従来の構成によると次のような問題があった。
すなわち、特許文献１に開示されている液晶表示装置の場合には、ＬＥＤ光源２０１、２０３、２０５からの光を導波路２０９を介して絵素電極２０７に直接導くという構成を採用することにより、反射方式に比べて効率が高くなると共に、白色光源を使用していた場合に必要であったカラーフィルター等のフィルター類が不要になるという利点がある。
しかしながら、ＬＥＤ光源２０１、２０３、２０５からの光を導く導波路２０９が全て同一層に配置されているために、隣接する導波路２０９、２０９の境界部において相互の光が混在してしまい、それによって、効率が低下してしまうという新たな問題が発生していた。このような問題は、色再現性、輝度、解像度等に大きく関係するものである。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、カラーフィルターを必要としない構成を維持しつつ、境界部における効率の低下を防止することが可能な液晶表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するべく本願発明の請求項１による液晶表示装置は、複数の色に対応した各光源を備えた複数色光源部と、上記複数色光源部に対して離間・配置され複数個の液晶表示素子を格子状に配置してなる液晶モジュールと、上記複数色光源部と上記液晶モジュールとの間に多層構造にて設置され複数色光源部からの光を上記液晶モジュールの各液晶表示素子に導く複数の導波路からなる導波路群と、上記導波路であって上記液晶表示素子の手前に設けられ上記導波路内を導かれた光を上記液晶表示素子方向に光路変換して放射させる光路変換手段と、を具備したことを特徴とするものである。
又、請求項２による液晶表示装置は、請求項１記載の液晶表示装置において、上記複数色光源部は、赤色、緑色、青色に対応した各光源を備えた三原色光源部であることを特徴とするものである。
又、請求項３による液晶表示装置は、請求項１記載の液晶表示装置において、上記複数色光源部は、赤色、緑色、青色、その他の補色に対応したの各光源を備えた複数色光源部であることを特徴とするものである。
又、請求項４による液晶表示装置は、請求項２記載の液晶表示装置において、上記導波路群は赤色光源用導波路、緑色光源用導波路、青色光源用導波路から構成されていて、これらの内任意の二色の導波路を間隔を存した状態で同一層に配置し、残りの一色用の導波路を上記二色用の導波路の間であって異なる層に配置し、各導波路を隣接する位置において段違いになるように構成したことを特徴とするものである。
又、請求項５による液晶表示装置は、請求項３記載の液晶表示装置において、上記導波路群は赤色光源用導波路、緑色光源用導波路、青色光源用導波路、その他の補色光源用導波路から構成されていて、これら各導波路を隣接する位置において段違いになるように多層構造にて配置するようにしたことを特徴とするものである。

以上述べたように本発明による液晶表示装置によると、まず、複数色光源からの夫々の光により液晶表示素子を直接照射するようにしているので、輝度は明るくなり、且つ、色再現性も高くなった。又、カラーフィルター等のフィルター類を必要としないので、構成も簡単であり、コストの低減を図ることができる。
又、複数色光源部から各液晶表示素子に光を導く為の導波路の構成が多層構造になっているので、各色の境界部における効率の低下を効果的に防止することができ、それによって、上記効果をより高めることができる。

以下、図１及び図２を参照して本発明の一実施の形態を説明する。まず、複数色光源部としての三原色光源部１があり、この三原色光源部１は、赤色ＬＥＤ３、緑色ＬＥＤ５、青色ＬＥＤ７とから構成されている。又、図２（ａ）に示すように、赤色ＬＥＤ３と青色ＬＥＤ７は第一層９に配置されているのに対して、緑色ＬＥＤ５は、その下の第二層１１に配置されている。

一方、液晶モジュール１３が設置されていて、この液晶モジュール１３は次のような構成になっている。まず、複数個の液晶表示素子１５が格子状に配置されている。上記液晶表示素子１５は、偏光フィルタ１７、透明電極１９、液晶部２１、偏光フィルタ２３を積層させた構成になっている。そして、複数個の液晶表示部１５の上にはガラス基板２５が設置されている。

上記赤色ＬＥＤ３、緑色ＬＥＤ５、青色ＬＥＤ７からの光は、赤色導波路３１、緑色導波路３３、青色導波路３５を介して、上記各液晶表示素子１５に送られる。上記赤色導波路３１は、主導波路３７と、この主導波路３７より分岐された複数本の分岐導波路３９とから構成されている。この分岐導波路３９が上記複数個の液晶表示素子１５の直下まで延長されている。同様に、上記緑色導波路３３も、主導波路４１と、この主導波路４１より分岐された複数本の分岐導波路４３とから構成されている。この分岐導波路４３が上記複数個の液晶表示素子１５の直下まで延長されている。同様に、上記青色導波路３５も、主導波路４５と、この主導波路４５より分岐された複数本の分岐導波路４７とから構成されている。この分岐導波路４７が上記複数個の液晶表示素子１５の直下まで延長されている。

上記各分岐導波路３９、４３、４７には、各液晶表示素子１５に対応するように、光路変換手段５１が設置されている。この光路変換手段５１は、反射鏡５３と、レンズ５５とから構成されていて、上記各分岐導波路３９、４３、４７を介して導入された光を９０°屈曲させて、上記液晶表示素子１５に導くものである。

以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、三原色光源部1からの夫々の光、赤色ＬＥＤ３、緑色ＬＥＤ５、青色ＬＥＤ７からの光により液晶表示素子１５を直接照射するようにしているので、輝度は明るくなり、且つ、色再現性も高くなった。又、カラーフィルター等のフィルター類を必要としないので、構成も簡単であり、コストの低減を図ることができる。
又、三原色光源１から各液晶表示素子１５に光を導く為の導波路の構成が二層構造になっていて、赤色導波路３１、緑色導波路３３、青色導波路３５が隣接する位置にて段違いになっているので、境界部における効率の低下を効果的に防止することができ、それによって、上記効果をより高めることができる。

次に、図３及び図４を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。前記第１の実施の形態の場合には、複数色光源部を三原色光源部とした場合を示したが、この第２の実施の形態の場合には、上記複数色光源部として、赤色、緑色、青色、その他の補色に対応したの光源を備えたものとして構成した場合を示すものである。以下、詳細に説明する。

まず、複数色光源部１０１があり、この複数色光源部１は、赤色ＬＥＤ１０３、緑色ＬＥＤ１０５、青色ＬＥＤ１０７、第１補色ＬＥＤ１０９、第２補色ＬＥＤ１１１、第３補色ＬＥＤ１１３とから構成されている。又、図４（ａ）に示すように、赤色ＬＥＤ１０３と青色ＬＥＤ１０７は第一層１１５に配置されているのに対して、緑色ＬＥＤ１０５は、その下の第２層１１７に配置されている。又、第１補色ＬＥＤ１０９と第２補色ＬＥＤ１１１は第３層１１９に配置されていて、第３補色ＬＥＤ１１３は第４層１２１に配置されている。

一方、液晶モジュール１２３が設置されていて、この液晶モジュール１２３は次のような構成になっている。まず、複数個の液晶表示素子１２５が格子状に配置されている。上記液晶表示素子１２５は、偏光フィルタ１２７、透明電極１２９、液晶部１３１、偏光フィルタ１３３を積層させた構成になっている。そして、複数個の液晶表示部１２５の上にはガラス基板１３５が設置されている。

上記赤色ＬＥＤ１０３、緑色ＬＥＤ１０５、青色ＬＥＤ１０７、第１補色ＬＥＤ１０９、第２補色ＬＥＤ１１１、第３補色ＬＥＤ１１３からの光は、赤色導波路１４１、緑色導波路１４３、青色導波路１４５、第１補色導波路１４７、第２補色導波路１４９、第３補色導波路１５１を介して、上記各液晶表示素子１２５に送られる。上記赤色導波路１４１は、主導波路１５３と、この主導波路１５３より分岐された複数本の分岐導波路１５５とから構成されている。この分岐導波路１５５が上記複数個の液晶表示素子１２５の直下まで延長されている。同様に、上記緑色導波路１４３も、主導波路１５７と、この主導波路１５７より分岐された複数本の分岐導波路１５９とから構成されている。この分岐導波路１５９が上記複数個の液晶表示素子１５の直下まで延長されている。同様に、上記青色導波路１４５も、主導波路１６１と、この主導波路１６１より分岐された複数本の分岐導波路１６３とから構成されている。この分岐導波路１６３が上記複数個の液晶表示素子１２５の直下まで延長されている。

同様に、上記第１補色導波路１４７は、主導波路１６５と、この主導波路１６５より分岐された複数本の分岐導波路１６７とから構成されている。この分岐導波路１６７が上記複数個の液晶表示素子１２５の直下まで延長されている。同様に、上記第２補色導波路１４９も、主導波路１６９と、この主導波路１６９より分岐された複数本の分岐導波路１７１とから構成されている。この分岐導波路１７１が上記複数個の液晶表示素子１２５の直下まで延長されている。同様に、上記第３補色導波路１５１も、主導波路１７３と、この主導波路１７３より分岐された複数本の分岐導波路１７５とから構成されている。この分岐導波路１７５が上記複数個の液晶表示素子１２５の直下まで延長されている。

上記各分岐導波路１５５、１５９、１６３、１６７、１７１、１７５には、各液晶表示素子１２５に対応するように、光路変換手段１８１が設置されている。この光路変換手段１８１は、反射鏡１８３と、レンズ１８５とから構成されていて、上記各分岐導波路１５５、１５９、１６３、１６７、１７１、１７５を介して導入された光を９０°屈曲させて、上記液晶表示素子１２５に導くものである。

したがって、この第２の実施の形態の場合にも、前記第１の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができるものである。

尚、本発明は前記第１、第２の実施の形態に限定されるものではない。
例えば、液晶表示素子の数はこれを特に限定するものではない。
又、前記各実施の形態では、二層構造、四層構造としたが、それ以外の多層構造も考えられる。

本発明、いわゆる「カラーフィルタ」を用いることなく所望の液晶表示を行い、効率の良い光伝送を可能にすると共に、装置の小型化・薄型化を効果的に図ることができるように工夫した液晶表示機能に関するものであり、例えば、携帯電話用の液晶表示装置に好適である。

本発明の第１の実施の形態を示す図で、液晶表示装置の全体の構成を示す平面図である。本発明の第１の実施の形態を示す図で、図２（ａ）は図１のａ−ａ矢視図、図２（ｂ）は図１のｂ−ｂ矢視図である。本発明の第２の実施の形態を示す図で、液晶表示装置の全体の構成を示す平面図である。本発明の第２の実施の形態を示す図で、図４（ａ）は図３のａ−ａ矢視図、図４（ｂ）は図３のｂ−ｂ矢視図である。従来例を示す図で、液晶表示装置の構成を示す平面図である。

符号の説明

１三原色光源部
３赤色ＬＥＤ
５緑色ＬＥＤ
７青色ＬＥＤ
９第一層
１１第二層
１３液晶表示モジュール
１５液晶表示素子
３１赤色ＬＥＤ用の導波路
３３緑色ＬＥＤ用の導波路
３５青色ＬＥＤ用の導波路
５１光路変換手段

Claims

複数の色に対応した各光源を備えた複数色光源部と、
上記複数色光源部に対して離間・配置され複数個の液晶表示素子を格子状に配置してなる液晶モジュールと、
上記複数色光源部と上記液晶モジュールとの間に多層構造にて設置され複数色光源部からの光を上記液晶モジュールの各液晶表示素子に導く複数の導波路からなる導波路群と、
上記導波路であって上記液晶表示素子の手前に設けられ上記導波路内を導かれた光を上記液晶表示素子方向に光路変換して放射させる光路変換手段と、
を具備したことを特徴とする液晶表示装置。
請求項１記載の液晶表示装置において、
上記複数色光源部は、赤色、緑色、青色に対応した各光源を備えた三原色光源部であることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１記載の液晶表示装置において、
上記複数色光源部は、赤色、緑色、青色、その他の補色に対応したの各光源を備えた複数色光源部であることを特徴とする液晶表示装置。
請求項２記載の液晶表示装置において、
上記導波路群は赤色光源用導波路、緑色光源用導波路、青色光源用導波路から構成されていて、これらの内任意の二色の導波路を間隔を存した状態で同一層に配置し、残りの一色用の導波路を上記二色用の導波路の間であって異なる層に配置し、各導波路を隣接する位置において段違いになるように構成したことを特徴とする液晶表示装置。
請求項３記載の液晶表示装置において、
上記導波路群は赤色光源用導波路、緑色光源用導波路、青色光源用導波路、その他の補色光源用導波路から構成されていて、これら各導波路を隣接する位置において段違いになるように多層構造にて配置するようにしたことを特徴とする液晶表示装置。