JP4583411B2 - 液晶表示装置および携帯端末 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示パネルに、導光板の端面に光源を配して成る面状ライトを配した液晶表示装置に関するものである。さらに本発明の液晶表示装置を備えた携帯端末に関するものである。

近年、液晶表示装置は薄型、軽量および低消費電力というメリットがあり、これらのメリットを活かして、コンピュータ、携帯電話、携帯情報端末等の表示パネルとして広く利用されている。

最近、特に携帯電話については、待機時には蓋を閉じた状態で持ち歩き、着信時に蓋を開けるようなタイプが普及している。

このようなタイプによれば、その携帯電話を持ち歩いている状態でも時計を表示したり、着信相手が表示できるなどの機能が付加され、液晶表示装置も主表示部と副表示部というように分けて携帯電話に搭載されるものが多く発売されてきている。

一般的には主表示部と副表示部に使用される液晶表示装置においては、それぞれ単独の液晶表示パネルを使用している。

しかしながら、携帯電話に用いる液晶表示装置は消費電力が小さく、軽量であることが望まれており、機能が進化する一方、携帯性が損なわれている。

これらの要求に応えるべく先行技術が提案されている（特許文献１参照）。

この提案された液晶表示装置Ｐを図７でもって説明する。図７は従来の反射型液晶表示装置Ｐの断面図である。

同図に示す如く、透明基板上にストライプ状のＩＴＯからなる透明電極と配向膜を順次配設した一方の透明部材１と他方の透明部材２とを形成し、そして、一方の透明部材１と他方の透明部材２との双方の基板間距離（以下、この基板間距離を基板間ギャップと称する）を保つようにスペーサを散布し、さらにシール部材を設けて封止するとともに、液晶を充填することで、液晶表示装置Ｐが得られる。

この液晶表示装置Ｐでは１枚の液晶表示装置を利用し、ディスプレイ方向Ａとディスプレイ方向Ｂのそれぞれの領域においてフィルム補償条件を最適化し、液晶表示装置の表裏両面から反射状態で利用でき、双方を反射モードにて表示させている。
特開２００１−２７７５６号公報

しかしながら、上記の液晶表示装置Ｐにおいては、使用環境が暗所になると反射型であることで、光量不足となり、全く視認できないという問題点があった。

また、フロントライトのような補助光源を利用し、暗所でも視認できるように配慮しても、ディスプレイ方向ＡとＢの両面に対し、それぞれこの補助光源を配設しなければならず、これにより、低消費電力、薄型としての液晶表示装置としては適さないものとなってしまう。

本発明の第１の側面に係る液晶表示装置は、第１主面、および該第１主面の反対側に位置する第２主面を有した第１透明基板と、該第１透明基板の前記第１主面に対向する対向面を有した第２透明基板と、前記第１透明基板の前記第１主面と前記第２透明基板の前記対向面との間に介在した液晶層と、前記第１透明基板の前記第２主面に対向して配置された面状ライトと、前記第２透明基板の前記対向面と前記液晶層との間に設けられた半透過膜と、該半透過膜と前記第１透明基板の前記第１主面との間に設けられたカラーフィルタと、を備える。

本発明の第２の側面に係る液晶表示装置は、第１主面、および該第１主面の反対側に位置する第２主面を有した第１透明基板と、該第１透明基板の前記第１主面に対向する対向面を有した第２透明基板と、前記第１透明基板の前記第１主面と前記第２透明基板の前記対向面との間に介在した液晶層と、前記第１透明基板の前記第２主面に対向して配置され
た面状ライトと、を備え、前記第１透明基板側には、第１表示領域を有し、前記第２透明基板側には、第２表示領域を有し、前記第２透明基板の前記対向面のうち、前記第１透明基板側の前記第１表示領域に対応する部分に設けられた光反射膜と、前記第１透明基板の前記第１主面のうち、前記第２透明基板側の前記第２表示領域に対応する部分に設けられた半透過膜と、前記第１透明基板側の前記第１表示領域に対応する部分で、一部が前記光反射膜上に設けられたカラーフィルタと、をさらに備える。

本発明の携帯端末は、本発明の第１の側面に係る液晶表示装置および本発明の第２の側面に係る液晶表示装置の少なくとも一方を備えることを特徴とする。

以上のとおり、本発明の液晶表示装置によれば、第１主面、および該第１主面の反対側に位置する第２主面を有した第１透明基板と、該第１透明基板の前記第１主面に対向する対向面を有した第２透明基板と、前記第１透明基板の前記第１主面と前記第２透明基板の前記対向面との間に介在した液晶層と、前記第１透明基板の前記第２主面に対向して配置された面状ライトと、前記第２透明基板の前記対向面と前記液晶層との間に設けられた半透過膜と、該半透過膜と前記第１透明基板の前記第１主面との間に設けられたカラーフィルタと、を備えたことで、表示上の表と裏を使用でき、明るく、薄型軽量な液晶表示装置
が得られる。

また、本発明のように、前記半透過膜を光反射膜に代えてもよく、これによっても同様に表示上の表と裏を使用でき、明るく、薄型軽量な液晶表示装置が得られる。

以下、本発明の液晶表示装置をＳＴＮタイプの単純マトリックス型液晶表示装置を例にして図により説明する。

（実施形態例１）
図１は本例の液晶表示装置Ｓの概略断面図である。図２Ａは面状ライトの斜視図であり、同図Ｂは概略断面図である。これらの図において、矢印でもって光α、β、γの光路を簡略的に示す。

図１に示す如く、ガラス材やプラスチックス材などからなる透明基板１上に半透過膜４、カラーフィルタ３、シリカや合成樹脂などからなる保護膜５、ストライプ状のＩＴＯからなる透明電極７とポリイミド等からなる配向膜８を順次形成し、これによって前記一方部材をなす。

上記カラーフィルタ３は顔料分散方式、すなわちあらかじめ顔料（赤、緑、青等）により調合された感光性レジストを基板上に塗布し、フォトリソ法により形成している。このフォトリソ法は感光性レジストを塗布し、フォトリソ用マスクを用いて露光、現像、エッチング、剥離の各工程を経て形成するものである。

また、他方部材については、ガラス材やプラスチックス材などからなる透明基板２上にストライプ状のＩＴＯからなる透明電極１０を形成し、この透明電極１０上にポリイミド等からなる配向膜１２を形成する。なお、上記透明電極と配向膜との間にＳｉＯ_２等からなる絶縁層を介在させてもよい。

半透過膜４はアルミニウムやクロム、ＳＵＳ系、アルミニウム合金、銀合金などの金属からなる半透過膜、もしくはＴｉＯ_２とＳｉＯ_２との積層からなる誘電体半透過膜にて形成してもよい。

そして、透明基板１と透明基板２とを透明電極７と透明電極１０とが直交するように対向配設することで液晶表示部を設け、樹脂スペーサ９を散布し、所要の基板間ギャップに保持するスペーサを混入したシール部材を透明基板１と透明基板２との対向面内の外周部に形成し、透明基板１と透明基板２の間を真空にし、透明基板１と透明基板２間に液晶を注入し液晶層１３と成し、透明基板１と透明基板２との外側面上に一定の圧力を加えることで、所要の基板間ギャップにし、液晶を注入した開口部をＵＶ樹脂により封止することにより液晶表示パネルを得る。

さらに、透明基板１には位相差板１５、偏光板１６を配設する。また、透明基板２には拡散板１７、位相差板１８、１９、偏光板２０を順次配設し、面状ライト２１を配置することで、液晶表示装置Ｓとなる。

図２に示す面状ライト２１によれば、光源としてＬＥＤ２２を１個あるいは複数個配設している。ＬＥＤ２２より発光した光は導光ロッド２５を介して、合成樹脂などからなる導光板２３に入射し、プリズム２４により反射され、液晶表示装置側に光路が変えられる。

導光ロッド２５と導光板２３は、たとえばアクリル樹脂、ポリカーボネイト、アートン、ゼオネックスなどの樹脂材料により成形する。

導光板２３にはプリズム２４が形成されており、液晶表示パネルに対しほぼ垂直に入射されるように最適化されている。

詳細には、ＬＥＤ２２から発せられた光は導光ロッド２５を介して導光板２３に光αとして導入され、プリズムにより光α’として液晶表示パネルに対し光出射される。また、外光γは導光板内では何ら変化されずに透過される。これら光α’と光γは液晶表示パネルに向けて入射し、液晶表示パネル内の半透過膜４により反射され、液晶表示パネルから出射し光βとなる。この光βは導光板内で何ら変化されず透過される。

かくして本発明の液晶表示装置Ｓによれば、暗所ではＬＥＤ２２を点灯させ、透過モードにて利用される表面には光α’を反射モードにて利用される裏面には光βを使用している。

ちなみに、本願発明において用いる裏面とは、たとえば折り畳み式の携帯電話において、蓋を閉じた状態で表示が見られる副表示部であり、表面とは携帯を使用する際に蓋を開けた状態で表示が見られる主表示部をいう。

（実施形態例２）
図３は本例の液晶表示装置Ｔの概略断面図である。本例においても、図２に示す面状ライトを用いる。

この液晶表示装置Ｔにおいては、透過状態で利用する面は完全透過パネル方式を利用し、反射状態で利用する面は半透過パネル方式を利用している。

図３に示す如く液晶表示装置Ｔの構成は、面状ライトの液晶表示パネルに対する出射光の一部が半透過膜４を形成しない領域を通過する点が特徴である。

このように透明基板１上の半透過膜４を裏面で利用される表示領域の部分のみに形成し、表面の透過方式の利用部分には無くしている。

かかる構成の液晶表示装置Ｔによれば、光βは液晶表示装置Ｓと何ら変わりはないが、光α”は半透過膜４による光吸収がなくなり、これにより、前記の光α’に比べて明るい光が得られる。

実際上、待機状態の画面は表面の表示パネルと比較すると、おおむね小型であり、表面に比べて情報量は少ない。そこで、裏面の面積をあらかじめ狭く設定しておくことで、表面を利用する際の光α”を明るくでき、さらに表面利用時に外光が表面より入射したときに半透過膜４で反射することがなくなるため、コントラストを高めることができた。

つぎに上記構成の液晶表示装置Ｔの改良を図８と図９により説明する。図８に示す液晶表示装置Ｖのように、液晶表示装置Ｔに対し、さらに表面表示領域の透明基板２側に半透過膜４を配設し、これにより、表面利用時に外光γを利用してもよい。

さらに図９に示す液晶表示装置Ｗのように、かかる液晶表示装置Ｖに対し、さらに透明基板２側に設けた半透過膜４を形成した部位に対応して、面状ライトのプリズム面に光反射膜２６を形成し、これによって光α’をより明るくすることができる。

すなわち、液晶表示装置Ｔの透明基板２と透明電極１０の間に半透過膜４を配設することにより、光α’の表示と光γによる反射状態の表示を併せ持つ液晶表示装置が得られ、さらに、面状ライトのプリズム面に光反射膜２６を配設することにより、さらに明るい液晶表示装置が得られる。

（実施形態例３）
次に、液晶表示装置Ｕについて説明する。図４は本例の液晶表示装置Ｕの概略断面図である。本例においても、図２に示す面状ライトを用いる。

図４に示す如く、液晶表示装置Ｕの構成は液晶表示装置Ｔとほぼ同様であるが、半透過膜４に代えて光反射膜６を設け、さらに面状ライトの液晶表示パネルに対する出射光の一部が光反射膜６を形成しない領域を通過することを特徴とする。

この液晶表示装置Ｕによれば、完全に反射利用領域を裏面の利用に限定し、これにより、待機状態での表示特性を向上させることができた。

光反射膜６は、たとえばアルミニウムやクロム、ＳＵＳ系、アルミニウム合金、銀合金などの金属より形成する。

このように透明基板１上の光反射膜６を裏面で利用される表示領域の部分のみに形成し、表面の透過方式の利用部分には無くしている。

この構成の液晶表示装置Ｕによれば、光βは液晶表示装置Ｓと何ら変わりはないが、光γは光反射膜６による光吸収が一段となくなり、これにより、前記の光βに比べて明るい光が得られる。

本例の液晶表示装置Ｕについても、図８と図９により前述した液晶表示装置Ｔの改良を説明したごとく、液晶表示装置Ｖのように、液晶表示装置Ｕに対し、さらに表面表示領域の透明基板２側に半透過膜４を配設し、これにより、表面利用時に外光γを利用してもよい。同様にさらに液晶表示装置Ｗのように、透明基板２側に設けた半透過膜４を形成した部位に対応して、面状ライトのプリズム面に光反射膜２６を形成し、これによって光α’をより明るくすることができる。

以上のような構成の液晶表示装置Ｓ，Ｔ，Ｕ，Ｖ，Ｗについては、それぞれ外部に拡散板を配設しているが、内部に散乱板を配設（図示せず）してもよい。また、本発明ではカラー液晶表示装置について検証したが、カラーフィルタのないモノクロ液晶表示装置についても同等の効果が得られる。

つぎに本発明者は本発明の液晶表示装置Ｓと液晶表示装置Ｔと液晶表示装置Ｕに対し、さらに液晶表示装置Ｖと液晶表示装置Ｗについても、光学特性の評価を行ったところ、表１に示すような結果が得られた。

表１にて、実施例１は液晶表示装置Ｓであり、実施例２は液晶表示装置Ｔ、実施例３は液晶表示装置Ｕ、実施例４は液晶表示装置Ｖ、実施例５は液晶表示装置Ｗである。

評価パネルは有効表示領域の対角サイズ１．８６“のパネルを用いた。光学特性はコントラスト、明るさを測定し、裏と表の視認性を併せて、総合的に評価を行った。コントラスト、明るさの測定については、ミノルタ製ＣＳ−１００を用いて測定した。

測定値は（Ｙ、ｘ、ｙ）で示され、“Ｙ”が大きいほど明るくなる。また、コントラストは白を表示させたときの明るさ“Ｙwhite”と黒を表示させたときの明るさ“Ｙblack”の比を取った。

同表は、液晶表示装置Ｓ，Ｔ，Ｕ，Ｖ，Ｗの実施例と２つの比較例を示した。

比較例１は図５に示す液晶表示装置であり、比較例２は図６に示す液晶表示装置である。

表中の記号については、◎は十分に実用的な評価が得られた場合であり、○は実用的だが、若干性能が低い場合、△は実用的だが、さらに性能が低く、改善が必要である場合、×は実用的に使用不可能である場合を示す。

以上の結果から明らかなとおり、液晶表示装置Ｓは半透過膜が全面に配設されていることで、表と裏を使用する際に表示面積を同等にできるメリットがある。

しかし、外光が入射するとコントラストが低くなり、むしろ表と裏の利用面積を初期より限定することにより、半透過膜の面積を裏面利用面積に合せた液晶表示装置Ｔのほうが有利になる。さらに液晶表示装置Ｔを明るく、コントラストの高い表示装置とするには液晶表示装置Ｕのような半透過膜を反射膜に変えたものの方が好ましい。また、液晶表示装置Ｖ，Ｗのように半透過膜、反射膜等を適切に配設したものの方がより好ましい。

比較例１と比較例２について以下に説明する。比較例１は半透過板を透明基板２側に配設することにより、表面利用時の明るさを確保しようとしたものであるが、裏面利用時に必要な反射状態での光β’が液晶層により変調されず、表示が全く視認されず、実用的でない。

比較例２は比較例１と同様に半透過板を透明基板２側に配設し、さらに補助光源を透明基板１側に配設することにより、裏面使用時の視認性を向上させる目的のものであるが、待機中に補助光源を点灯させない状態では外光γのみの利用になるため比較例１と同等に光β’は液晶層による変調がないため、表示が全く視認されず、実用的でない。

携帯端末
図１０にて本発明の液晶表示装置を搭載した携帯電話を説明する。本携帯電話によれば、小型の筐体２８内に本発明の液晶表示装置を配設している。また、筐体２８の上部には送／受信用のアンテナ２９を設け、さらに表面にはレシーバ３０とマイク３１とが形成されている。

図１１にて本発明の液晶表示装置を配設した携帯端末を説明する。この携帯端末は携帯電話以外の様々な情報端末として示す。たとえば、時計、計算機、ゲーム機器、万歩計（登録商標）、ＧＰＳ、ＰＯＳ、ハンディーターミナル、工業計器などがあるが、これらに限定されるものではない。この携帯端末においても、小型の筐体３２内に本発明の液晶表示装置を配設している。

かくしてこれら携帯電話や携帯端末においては、小型化した本発明の液晶表示装置を用いたことで、さらに小型化を達成することができた。

なお、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更や改善などは何ら差し支えない。たとえば、上記の実施形態においては、ＳＴＮ型単純マトリックスタイプ液晶表示装置でもって説明しているが、その他に双安定型単純マトリックスタイプの液晶表示装置やＴＮ型単純マトリックスタイプの液晶表示装置であっても、さらにアクティブマトリクスタイプの液晶表示装置でも同様な作用効果が得られる。

また、本発明の液晶表示装置を配設した装置として、携帯端末でもって例示したが、その他、この液晶表示装置を表示デバイスとして使用する各種機器にも適用できる。たとえば、ミシン、ステレオ、楽器、ビデオ、ＡＴＭ、複写機やファクシミリの他、駅、レストラン、工場内の表示パネルなどの様々な表示機器の表示板に使用しても良い。

本発明の液晶表示装置Ｓの断面図である。 Ａは面状ライトの斜視図であり、同図Ｂは概略断面図である。 本発明の液晶表示装置Ｔの断面図である。 本発明の液晶表示装置Ｕの断面図である。 比較例１の液晶表示装置の断面図である。 比較例２の液晶表示装置の断面図である。 従来の液晶表示装置Ｐの断面図である。 本発明の液晶表示装置Ｖの断面図である。 本発明の液晶表示装置Ｗの断面図である。 本発明に係る携帯電話の正面図である。 本発明に係る携帯端末の正面図である。

符号の説明

２・・・透明基板
３・・・カラーフィルタ
４・・・半透過膜
５・・・保護膜
６・・・完全反射膜
７、１０・・・透明電極
８、１２・・・配向膜
９・・・樹脂スペーサ
１３・・・液晶層
１７・・・拡散板
１５、１８、１９・・位相差板
１６、２０・・・・・偏光板
２１・・・・・・・・補助光源
２２・・・ＬＥＤ
２３・・・樹脂導光板
２４・・・プリズム
２５・・・光導光ロッド
２６・・・完全反射板

Claims (10)

1. 第１主面、および該第１主面の反対側に位置する第２主面を有した第１透明基板と、
   該第１透明基板の前記第１主面に対向する対向面を有した第２透明基板と、
   前記第１透明基板の前記第１主面と前記第２透明基板の前記対向面との間に介在した液晶層と、
   前記第１透明基板の前記第２主面に対向して配置された面状ライトと、
   前記第２透明基板の前記対向面と前記液晶層との間に設けられた半透過膜と、
   該半透過膜と前記第１透明基板の前記第１主面との間に設けられたカラーフィルタと、を備えた液晶表示装置。
2. 前記面状ライトは、光源と、該光源から発せられる光を導く導光板とを有し、
   前記導光板には、前記第１透明基板の前記第２主面に対して前記光源から発せられる光をほぼ垂直に入射させるプリズムが設けられている、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記液晶表示装置は、前記第１透明基板側の第１表示領域と、前記第２透明基板側の第２表示領域とを有し、
   前記半透過膜は、前記第２透明基板の前記対向面のうち、前記第１透明基板側の前記第１表示領域に対応する部分に設けられており、前記第２透明基板側の前記第２表示領域に対応する部分には存在しない、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記半透過膜を第１半透過膜とするとき、
   前記第１透明基板の前記第１主面のうち、前記第２透明基板側の前記第２表示領域に対応する部分に設けられた第２半透過膜をさらに備え、
   該第２半透過膜は、前記第１透明基板側の前記第１表示領域に対応する部分には存在しない、請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記面状ライトには、前記第２半透過膜の形成部位に対応する部分に、光反射膜が設けられている、請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 第１主面、および該第１主面の反対側に位置する第２主面を有した第１透明基板と、
   該第１透明基板の前記第１主面に対向する対向面を有した第２透明基板と、
   前記第１透明基板の前記第１主面と前記第２透明基板の前記対向面との間に介在した液晶層と、
   前記第１透明基板の前記第２主面に対向して配置された面状ライトと、を備え、
   前記第１透明基板側には、第１表示領域を有し、
   前記第２透明基板側には、第２表示領域を有し、
   前記第２透明基板の前記対向面のうち、前記第１透明基板側の前記第１表示領域に対応する部分に設けられた光反射膜と、
   前記第１透明基板の前記第１主面のうち、前記第２透明基板側の前記第２表示領域に対応する部分に設けられた半透過膜と、
   前記第１透明基板側の前記第１表示領域に対応する部分で、一部が前記光反射膜上に設けられたカラーフィルタと、をさらに備えた液晶表示装置。
7. 前記光反射膜は、前記第２透明基板側の前記第２表示領域に対応する部分には存在せず、
   前記半透過膜は、前記第１透明基板側の前記第１表示領域に対応する部分には存在しない、請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 前記面状ライトは、光源と、該光源から発せられる光を導く導光板とを有し、
   該導光板には、前記第１透明基板の前記第２主面に対して前記光源から発せられる光をほぼ垂直に入射させるプリズムが設けられている、請求項６または７に記載の液晶表示装置。
9. 前記光反射膜を第１光反射膜とするとき、
   前記面状ライトには、前記半透過膜の形成部位に対応する部分に、第２光反射膜が設けられている、請求項６〜８のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の液晶表示装置を備える、携帯端末。

Images