JP2005338427A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップを招くことなく、低消費電力化を大幅に促進できるとともに、ユーザーの好みのカラー画像を背景とした興趣に富む表示が可能な画像表示装置を提供する。
【解決手段】ノーマリーホワイトタイプの液晶表示パネル１の表示の観察側とは反対側の背面側に、導光板３１の一端面に発光ダイオード３２を配置してなるバックライトユニット３が、接着材を兼ねるスペーサ２を介し、所定の間隙ｃを確保して装着されている。この間隙ｃにおけるスペーサ２で囲まれるスペースには、表示画面の背景となる画像が描かれ、この画像に応じてバックライトユニット３からの照射光を選択透過させる図柄フィルム５が、フレーム４の側板４１に設けられたスリット４１ａから挿入される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、図柄フィルムに光を透過させて背景表示を行う画像表示装置に関する。

ノート型パーソナルコンピュータや携帯情報端末機（Personal Digital（Data） Assistants）或いは携帯電話機等のモバイル情報機器は、バッテリーを主電源とするため、低消費電力化が恒久の課題とされている。

特に、携帯電話機等の情報通信機器においては、通信情報を確実に受信するために電源をオンして受信可能な所謂待ち受け状態にしておく時間が長くなるため、バッテリーが短時間で消耗してしまい、充電頻度が高くなる、という問題がある。

情報通信機器の低消費電力化を図るには、相対的に電力を多く消費するディスプレイの消費電力を低減することがより有効である。そこで、ディスプレイとして、画像等の大容量データを表示する高消費電力のメインディスプレイと、バッテリーの消耗度や電波受信状況等の機器情報或いは着信情報等の小容量データを表示する低消費電力のサブディスプレイとを設け、長時間にわたりがちな待ち受け時にはサブディスプレイを用いるようにして、低消費電力化を図った、情報通信端末装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

しかるに、上述したメインディスプレイとサブディスプレイを設けて使い分ける方式の場合、機器の構造が複雑化してコストアップを招くだけでなく、待ち受け時におけるサブディスプレイの表示は単に文字列や図形が羅列されただけの単調な表示であり、面白味に欠けるという問題がある。
特開２０００−２５３１１３号公報

本発明の課題は、コストアップを招くことなく、低消費電力化を大幅に促進できるとともに、ユーザーの好みのカラー画像を背景とした興趣に富む表示が可能であり、携帯情報機器のディスプレイとして好適な、画像表示装置を提供することである。

本発明の画像表示装置は、表示の観察側へその背面から光を透過させて画像を表示する画像表示素子と、前記画像表示素子の背面側に配置され、前記画像表示素子の有効表示エリアに向けて均等に光を照射するバックライトと、前記画像表示素子と前記バックライトとの間に介装され、描かれた図柄に応じて光を選択透過させる図柄フィルムとを、有することを特徴とするものである。

本発明の画像表示装置によれば、光を選択透過させる図柄フィルムにバックライトの照射光を透過させてその図柄の背景画像を得る構成としたから、画像表示素子に画像データを出力して背景画像を得る場合に比べて消費電力が大幅に低減され、且つユーザーが図柄フィルムを選択して好みの図柄の背景を表示させることができ、その結果、コストアップを招くことのない簡単な構造で、携帯情報機器に必要な低消費電力化とユーザー好みの興趣に富む画像表示を実現することができる。

本発明の画像表示装置においては、画像表示素子として、一対の透明基板間に液晶を封入してなる液晶表示素子を用いることが好ましく、これにより、画像表示装置の低消費電力化が一層促進される。

また、本発明の画像表示装置においては、バックライトとして、有効表示エリアに対応する面積を備えた導光板の少なくとも一端面に光源を配置してなるサイドライト型平面発光パネルを用いることが好ましく、これにより、ムラのない良好な画像表示が得られる。

更に、本発明の画像表示装置においては、図柄フィルムと画像表示素子の間に更にもう一個のバックライトを配置することが好ましく、これにより、図柄フィルムによる静止画像を背景とした低消費電力表示と、表示全体が入力画像信号による画像からなる高消費電力表示とを、自在に切替え表示でき、その結果、消費電力を大幅にアップさせずに明瞭で黒表示以外の多様性に富む高品質の画像表示が可能となる。

加えて、本発明の画像表示装置においては、図柄フィルムとして、自在に巻取り及び繰出し可能に設けられた帯状フィルムに有効表示エリアに対応する面積の規定区画を複数個設定し、これら複数個の規定区画のうちの少なくとも１個を全エリアが実質的に透明な区画とすることが好ましく、これによっても、上述の複数のバックライトユニットを切替え使用する場合と同様に、図柄フィルムによる背景画像表示と全入力画像信号表示とを自在に切替え表示して、低消費電力で黒表示以外の多様性に富む高品質の画像表示を行うことができる。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１の（ａ）は本発明の一実施形態としての透過型液晶表示装置を示す平面図で、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図であり、図２はその分解斜視図である。なお、本液晶表示装置は、携帯電話機にそのディスプレイとして搭載されるものである。

図２に示されるように、本実施形態の液晶表示装置は、大略、液晶表示パネル１、両面接着テープからなるスペーサ２、バックライトユニット３、これらを収容保持するフレーム４、及び図柄フィルム５、とからなる。

液晶表示パネル１は、図１（ｃ）に示されるように、電極（不図示）が形成された一対のガラス基板１１、１２を、それぞれの電極形成面を対向させて枠状シール材１３により所定の間隙を保って接合し、枠状シール材１３で囲まれたガラス基板１１、１２の対向面（以下、内面という）間に液晶１４を封入して、構成されている。そして、ガラス基板１１、１２の各外面には、一対の前、後偏光板１５、１６がそれぞれ貼着されている。本実施形態の液晶表示パネル１はノーマリーホワイト方式のＴＮ型液晶表示パネルであり、前、後偏光板１５、１６が各透過軸を直交させて配置され、液晶に電界が印加されていないとき（オフ状態時）には液晶表示パネル１内を光が略そのまま、つまり実質的に液晶による複屈折作用を受けることなく透過し、観察側からその背面側を透視可能なシースルー状態となる。

ガラス基板１１、１２のうちの一方のガラス基板１２には、一端部を他方のガラス基板１１の対応する端面よりも外側へ延出させ、延出部１２ａが形成されている。この延出部１２ａの表面（電極形成面の延長面）には、両基板１１、１２の各電極に接続されている引回し配線の各接続端子（不図示）が並設されている。本例の液晶表示パネル１は、両基板１１、１２に設けた各電極に対応する各接続端子を一方のガラス基板１２の延出部１２ａにまとめて並設した片側基板端子型液晶表示パネルである。

上述の電極配線及び接続端子列が形成された延出部１２ａには、液晶を駆動する駆動回路素子１７がＣＯＧ（Chip On Glass）方式により直接搭載されている。そして、延出部１２ａの縁端部には、フレキシブル配線基板１８が導通接合されている。このフレキシブル配線基板１８の他端部は図示しない外部駆動制御回路に電気接続され、外部駆動制御回路から出力される画像信号がフレキシブル配線基板１８を介して駆動回路素子１７に入力される。

液晶表示パネル１の表示の観察側とは反対側の背面側には、スペーサ２を介してバックライトユニット３が設置されている。スペーサ２は、両面粘着テープ等の粘着材を用いてコの字型に形成されており、液晶表示パネル１とバックライトユニット３との間に所定の大きさの間隙ｃ（図１（ｃ）参照）を確保するとともに両者を固着するために介設されている。ここで確保される間隙ｃは後述する図柄フィルム５が挿入されるスペースであり、従って、その間隙ｃの大きさは、図柄フィルム５を円滑に挿脱できるよう、その厚さｔ（図２参照）よりも若干大き目に確保されている。また、スペーサ２がコの字に囲むスペースの広さは、液晶表示パネル１の有効表示エリアＡd を充分にカバーできるとともに、挿着された図柄フィルム５が画像表示に支障のない僅かなズレが生じる程度に若干広く、設定されている。

本実施形態のバックライトユニット３は、図２に示すように、アクリル樹脂等の透明度の高い樹脂材料からなる導光板３１の一端面（光入射面）３１ａに、光源としての一対の発光ダイオード３２、３２を設置してなるサイドライト型平面発光パネルである。

導光板３１の液晶表示パネル１に対向させる前面（光出射面）３１ｂとは反対側の後面３１ｃには、複数の溝３１ｄが光入射端面３１ａに平行に形成されている。そして、この後面３１ｃには、光反射板３３が設置されている。

上述のバックライトユニット３においては、図１（ｃ）に二点鎖線で示すように、発光ダイオード３２から射出された光が、導光板３１に光入射面３１ａから入射して微小溝３１ｄに入射すると、ここで光出射面３１ｂ向けて全反射され、この光出射面３１ｂから面状光束が略均等な光量分布で出射される。なお、微小溝３１ｄに入射して導光板３１外に出射する光も存在するが、これらの出射光は光反射板３３により反射され、再度、導光板３１内に入射する。これにより、発光ダイオード３２からの射出光の利用効率が格段に高められる。

液晶表示パネル１とこの背面にスペーサ２を介して設置されたバックライトユニット３からなる組立体は、フレーム４内に収納されている。フレーム４は、図２に示されるように、大略、平面外形が矩形をなす液晶表示パネル１等の組立体の周囲を取り囲む枠体をなしており、４面の側板４１、４２、４３、４４と中央部が刳り貫かれた底板４５からなる。

４面の側板４１〜４４のうち、コの字をなすスペーサ２が開いた側の側板４１には、図柄フィルム５の挿入口となるスリット４１ａが穿設されている。このスリット４１ａは、間隙ｃのスペーサ２で囲まれるスペースの長手方向断面に対応する大きさに穿設されている。

また、液晶表示パネル１の延出部１２ａに対応する側の側板４４は、中央部が除去されて一対の側板片４４ａ、４４ｂに分割されている。この一対の側板片４４ａ、４４ｂ間から、基板延出部１２ａに接合されたフレキシブル配線基板１８がフレーム４の外部に引出される。

底板４５は、側板４１〜４４の内面に沿う縁部のみを残して中央部が刳り貫かれた略コの字型をなし、フレーム４内に落とし込み式に収容された液晶表示パネル１とバックライトユニット３の組立体を支持している。

図柄フィルム５は、液晶表示パネル１の有効表示エリアＡd よりも大きくスペーサ２で囲まれるスペースよりも小さい面積の光透過フィルムからなり、この光透過フィルムに染料や顔料等の色剤によって図柄が描かれたりプリントされたものである。すなわち、所謂カラーフィルタと同様の機能を備えたフィルムであり、描かれた図柄に応じて導光板３１から出射された光を選択透過させ、液晶表示パネル１に向けてスライド映写やＯＨＰ（Over Head Projector）のようにその図柄に応じた波長光の分布を備えた図柄光を投射させる。このように形成された図柄フィルム５は、側板４１のスリット４１ａから間隙ｃのスペーサ２で囲まれたスペース内に挿入される。なお、図柄フィルム５が薄い場合は、挿着時に腰折れが発生しないように、光透過フィルムの表裏両面に透明な補強保護フィルムをラミネートすればよい。

次に、上述のように構成された携帯電話機用液晶表示装置の操作手順とこれに伴う動作について、図３も加えて説明する。

まず、ユーザーは、例えば図３（ａ）に示されるような好みの背景画像が描かれた図柄フィルム５を選択し、フレーム４のスリット４１ａから内部の間隙ｃにおけるスペーサ２で囲まれたスペース内に挿入する。このとき、図柄フィルム５をその先端面がスペーサ２の奥壁２ａ（図２参照）に当接するまで挿入する。これにより、図柄フィルム５の挿着が完了する。

図柄フィルム５が挿着されただけでバックライトユニット３の発光ダイオード３２が点灯されていない液晶表示装置においては、液晶表示パネル１がノーマリーホワイト型の液晶表示素子であるから、ユーザーは表示の観察側から液晶表示パネル１を透して図柄フィルム５の画像を明瞭ではないが視認することができる。このときの液晶表示パネル１の有効表示エリアＡd 内には、図３（ｂ）に示されるような携帯電話機の待ち受け画面用の画像が、薄暗く表示されている。この待ち受け画面においては、電池残量表示Ｄ1 、電波受信状況表示Ｄ2 、日付表示Ｄ3 、及び時刻表示Ｄ4 の最小限に必要な表示だけが、図柄フィルム５の画像を背景として黒表示されている。従って、このときの表示データ量は少なく、消費電力は黒表示を行うために液晶をオンさせて光の透過を遮断するのに使用される程度の少ない電力で済む。また、バックライトユニット３の発光ダイオード３２も点灯されていないから、この単なる待ち受け時における携帯電話機のバッテリーの消耗は極めて少ないものとなる。

次に、ユーザーが携帯電話機に対して何らかの操作を実施すると、これに連動して、バックライトユニット３の発光ダイオード３２が点灯され、液晶表示パネル１の表示エリアＡd に、図３（ｂ）に示すものと同じ背景画像が今度は極めて明瞭に表示される。従って、この携帯電話機の操作時においては、バックライトユニット３からの照射光を図柄フィルム５を透過させることにより浮かび上がった明瞭な画像を背景として、操作内容に応じた表示が黒表示される。このときも、黒表示する部分の液晶を駆動させるだけで背景部は透視可能なノーマリ（電圧オフ）状態のままであるから、液晶を動作させて表示画像を変えるために行うメモリの書き替え動作等に消費される電力は最小限度に抑制される。従って、この携帯電話操作時におけるバッテリーの消耗度合いは、待ち受け時に比較してバックライトユニット３の発光ダイオード３２を点灯させる分大きくなるものの、液晶動作に要する消費電力は殆ど変わらない。よって、本発明による液晶表示装置を搭載した携帯電話機は、待ち受け時も操作時も背景部と表示部の双方で液晶表示を行う従来の液晶表示装置を搭載した携帯電話機に比べて消費電力が格段に低減され、バッテリーの充電サイクルが大幅に延長される。

以上のように、本実施形態の携帯電話機用液晶表示装置は、表示の背景部を液晶に電圧を印加しないノーマリ状態で透視可能な所謂シースルー液晶とし、バックライト消灯時には観察側から液晶表示パネル１の背面に配置した図柄フィルムの画像を透視し、バックライト点灯時にはその照射光を図柄フィルムに透過させて、背景表示を行う構成としたから、背景表示に要する消費電力を格段に低減することができ、搭載された携帯電話機におけるバッテリーの充電サイクルを大幅に延長することができる。また、図柄フィルム５を取り換えるだけの簡単な操作で、背景画像をユーザー好みの画像に変えることができる。

次に、上記実施形態の変形例について、図４（ａ）、（ｂ）に基づき説明する。なお、上記実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。

図４（ａ）に示す変形例は、上述した実施形態において、液晶表示パネル１と図柄フィルム５の間に、更に第２のバックライトユニット６を介設したものである。この追加介設した第２バックライトユニット６には、導光板６１の背面側に光反射板が設けられていない。従って、発光ダイオード６２が点灯されていないときは、透視可能な透明板となる。その他の構成は上記実施形態にも設けられている最背面側の第１バックライトユニット３と同じである。

また、第２バックライトユニット６を介設するために、フレーム７の高さがその分高くなり、且つ、その側板７１の内面には、この第２バックライトユニット６を支持するための支持棚７２が突設されている。そして、第２バックライトユニット６は、液晶表示パネル１のガラス基板１２の外面に、両面接着テープ８により固着されている。この両面接着テープ８は、後偏光板１６と導光板６１を接触させないためのスペーサを兼ねている。その他の構成は、上記実施形態の液晶表示装置と略同じである。

上述のように構成された本液晶表示装置においては、表示全体が入力データに基づく液晶表示画像である場合と背景表示が図柄フィルム５の画像である場合とに、自在に切り換えることができる。

すなわち、図柄フィルム５の画像による背景表示を行う場合は、第２バックライトユニット６の発光ダイオード６２を消灯しておく。これにより、上記実施形態と同様に、待ち受け時には観察側から液晶表示パネル１と導光板６１を透して図柄フィルム５の画像による背景が視認され、操作時には第１バックライトユニット３の発光ダイオード３２が点灯して図柄フィルム５を透過した画像光による背景表示が行われる。

一方、表示全体を入力データに基づく液晶表示画像とする場合は、第２バックライトユニット６の発光ダイオード６２を点灯し、第１バックライトユニット３の発光ダイオード３２を消灯する。これにより、液晶表示パネル１に対しては、第２バックライトユニット６の発光ダイオード６２から射出され面状に均一に広げられて導光板６１から出射する白色光が照射されるから、この白色照射光の液晶の複屈折作用を介した透過率を入力画像データに基づいて制御することにより、有効表示エリアＡd 全体が明瞭な液晶表示画像となる。この場合、液晶表示パネル１をカラー液晶表示パネルとすれば、表示部を黒一色だけでなく種々の色に変えることができ、有効表示エリアＡd 全体で多様且つカラフルな表示が可能となり、携帯電話機のディスプレイとしての商品性が向上する。

以上のように、本変形例の液晶表示装置は、図柄フィルム５を挟んでその前側（観察側）と後側（背面側）にそれぞれ第２バックライトユニット６と第１バックライトユニット３が配設される構成としたから、本発明に係わる図柄フィルム５の画像を背景とした表示とバックライトからの白色照射光による全面入力データ表示とを自在に切り換えることができ、その結果、入力データ表示のみの従来の液晶表示装置に比べて消費電力が低減されると共に、多様且つカラフルな表示が可能となる。

つぎに、前述した実施形態の他の変形例について図４（ｂ）に基づき説明する。本変形例の液晶表示装置は、図柄フィルムを巻取り方式の図柄フィルムユニットに構成して固定装着したものである。

図４（ｂ）に示されるように、本変形例の図柄フィルムユニット９は、一対の巻取りロッド９１、９２と、これらに対応する各端部をそれぞれ自在に繰出し可能に巻き付けられた光透過フィルムテープ９３とからなる。

ここで、光透過フィルムテープ９３は、液晶表示パネルの有効表示エリアＡd に対応する区画を１規定区画とし、複数の規定区画を設定できる長さを備えている。そして、少なくとも一つの規定区画９３ａが透明フィルムのままとされ、他の規定区画９３ｂ等にはそれぞれ異なる背景画像が描かれている。

一対の巻取りロッド９１、９２には、それぞれ一方の端部にギヤ９１ａ、９２ａが装着されている。これら巻取りロッド９１、９２は、液晶表示装置のバックライトユニットと液晶表示パネル間に確保されている間隙の所定スペースに、所定の間隔を保って回転自在に設置されている。この巻取りロッド９１、９２間の間隔ｄは、上述した規定区画９３ａ、９３ｂの巻取り方向長さと略同一に設定されている。

上述のように構成された図柄フィルムユニット９を用いる液晶表示装置においては、図柄フィルム画像を背景とする表示を行う場合、図柄が描かれた例えば規定区画９３ｂを巻取りロッド９１、９２間に繰出して延在させる。このときに巻取りロッド９１、９２を回転させる駆動力は、液晶表示装置内に設置されている図示しないモータの回転駆動力がギヤ９１ａ、９２ａを介して伝達される。

図柄フィルム画像を背景とせずに有効表示エリアＡd 全体を入力データに応じて液晶表示する場合は、巻取りロッド９１、９２を回転させて、図柄が描かれていない透明な規定区画９３ａを巻取りロッド９１、９２間に繰出し延在させる。この状態で、バックライトユニットの発光ダイオードを点灯させれば、上記変形例の場合と同様に、液晶表示パネルに対し、バックライトユニットから面状に均一に広げられて出射する白色光が、光透過フィルムテープ９３の透明な規定区画９３ａをそのまま透過して照射されるから、有効表示エリアＡd 全体がその白色照射光の透過率を入力画像データに基づいて制御して得られる明瞭な液晶表示画像となる。

なお、本変形例において、バックライト光を透過させる図柄フィルムテープ９３の規定区画の切り換えを、ユーザーが手動により行える構成としてもよく、これにより、液晶表示装置の消費電力を図柄フィルムテープ９３の駆動分だけ低減することができる。この場合、フレームから操作ギヤの一部を突出させてこれをユーザーが指で操作する構成とすればよい。

また、図柄フィルムユニットをカートリッジ交換方式に構成し、そのカートリッジをフレームに設けた挿入口から挿脱できる構成としてもよい。これにより、より多様な図柄背景表示を簡便に実現できる。

以上のように、本変形例の液晶表示装置は、図柄フィルムを巻取り方式の図柄フィルムユニット９とし、透明な規定区画を含む複数の規定区画が設定された光透過フィルムテープ９３を繰出し或いは巻取ることによりバックライトからの照射光を透過させる規定区画を自在に切り換えることが可能な構成としたから、図柄画像を背景とした表示とバックライトからの白色照射光による液晶の複屈折作用を介した全入力データ表示とを自在に切り換えることができ、その結果、入力データ表示のみの従来の液晶表示装置に比べて消費電力が低減されると共に、多様且つカラフルな表示が可能となる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、画像表示素子としては、上述の実施形態のような透過式液晶表示パネルに限らず、半透過反射式液晶表示パネルや、液晶表示パネル以外で光の透過を制御して画像表示を行う他の画像表示素子をも好適に用いることができる。半透過反射式液晶表示パネルの場合、有効表示エリア全体に半透過反射層を設けると反射表示の際に図柄フィルムの背景画像を視認できなくなるので、例えば携帯電話機用ディスプレイならば図３（ｂ）に示すような待ち受け画面において表示が行われるエリアだけというように、必要なエリアに選択的に半透過反射層を設けるようにしてもよく、これにより、反射表示が強調されるという利点が生じる。

また、バックライトユニットは、サイドライト型平面発光パネルに限らず、エレクトロルミネッセンスパネル等の他の平面発光光源も好適に利用できる。

本発明の一実施形態としての携帯電話機用液晶表示装置を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。 上記携帯電話機用液晶表示装置を示す分解斜視図である。 （ａ）は上記携帯電話機用液晶表示装置で用いる図柄フィルムを示す平面図で、（ｂ）は上記携帯電話機用液晶表示装置の待ち受け画面状態を示す平面図である。 （ａ）は上記携帯電話機用液晶表示装置の変形例を示す図１（ｃ）に対応した断面図で、（ｂ）は上記携帯電話機用液晶表示装置に用いる図柄フィルムの変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 液晶表示パネル
１１、１２ ガラス基板
１３ シール材
１４ 液晶
１５、１６ 偏光板
１７ 駆動回路素子
１８ フレキシブル配線基板
２ スペーサ
３、６ バックライトユニット
３１、６１ 導光板
３２、６２ 発光ダイオード
３３ 光反射板
４、７ フレーム
４１、４２、４３、４４ 側板
４１ａ スリット（挿入口）
４５ 底板
５ 図柄フィルム
９ 図柄フィルムユニット
９１、９２ 回転ロッド
９３ 光透過フィルムテープ

Claims (5)

1. 表示の観察側へその背面から光を透過させて画像を表示する画像表示素子と、
   前記画像表示素子の背面側に配置され、前記画像表示素子の有効表示エリアに向けて均等に光を照射するバックライトと、
   前記画像表示素子と前記バックライトとの間に介装され、描かれた図柄に応じて光を選択透過させる図柄フィルムとを、
   有することを特徴とする画像表示装置。
2. 前記画像表示素子は、一対の透明基板間に液晶を封入してなる液晶表示素子であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記バックライトは、前記有効表示エリアに対応する面積を備えた導光板の少なくとも一端面に光源を配置してなるサイドライト型平面発光パネルであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記図柄フィルムと前記画像表示素子の間に更にバックライトを備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の画像表示装置。
5. 前記図柄フィルムは、自在に巻取り及び繰出し可能に設けられた帯状フィルムからなり、該帯状フィルムには前記有効表示エリアに対応する面積の規定区画が複数個設定されており、これら複数個の規定区画のうちの少なくとも１個は区画全体が実質的に透明であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の画像表示装置。

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