JP2000193970A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光源からの照明光を利用して表示するときも輝
度むらのない均一な明るさの画面を得ることができるフ
ロントライト方式の２ウエイ型液晶表示装置を提供す
る。 【解決手段】マトリックス状に配列する複数の画素領域
Ｄを有する液晶表示素子１０の前面に、前記液晶表示素
子１０の複数の画素領域Ｄにそれぞれ対応する複数の透
光領域ｂを有し、これらの透光領域ｂの間に前記液晶表
示素子１０の前面に向けて照明光を出射する発光部２２
を形成した光源２０を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、フロントライト
方式の２ウエイ型液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置として、その使用環境の光
である外光（自然光や室内照明光等）を利用する表示
と、光源からの照明光を利用する表示との両方の表示を
行なう、いわゆる２ウエイ型のものがある。

【０００３】この２ウエイ型液晶表示装置は、充分な明
るさの外光が得られる環境では外光を利用して表示し、
充分な明るさの外光が得られないときに、前記光源から
照明光を出射させて、その照明光を利用して表示するも
のであり、この２ウエイ型液晶表示装置は、どのような
明るさの環境下でも使用することができ、また、前記光
源から照明光を出射させるのは充分な明るさの外光が得
られないときだけでよいため、常に光源から照明光を出
射させて表示するものに比べて、消費電力も少なくてす
む。

【０００４】前記２ウエイ型液晶表示装置には、液晶表
示素子の背面側に光源を配置したバックライト方式のも
のと、液晶表示素子の前面に光源を配置したフロントラ
イト方式のものとがある。

【０００５】前記バックライト方式の２ウエイ型液晶表
示装置は、外光の入射面および表示面である液晶表示素
子の前面とは反対側（液晶表示素子の背面側）に光源を
配置したものであるため、前記光源は、前記液晶表示素
子の背面に向けて照明光を出射するだけのものでよい。

【０００６】一方、フロントライト方式の２ウエイ型液
晶表示装置は、外光の入射面および表示面である液晶表
示素子の前面側に光源を配置したものであるため、前記
光源は、照明光を前記液晶表示素子の前面に向けて出射
するとともに、その前方から入射する外光を前記液晶表
示素子にその前面から入射させ、前記液晶表示素子から
のその前面に出射する光を前方に出射することができる
ものでなければならない。

【０００７】そのため、前記フロントライト方式の２ウ
エイ型液晶表示装置には、一端面または両端面を光の入
射端面とし、前記液晶表示素子の前面に対向する背面を
前記入射端面から取り込んだ光の出射面としたアクリル
系樹脂等からなる透明な導光板と、この導光板の前記入
射端面に対向させて配置された直管状蛍光ランプ等の発
光体とにより構成されるサイドランプ型の面光源がもち
いられている。

【０００８】このサイドランプ型面光源は、前記発光体
が発する照明光を前記導光板で導いてその背面から前記
液晶表示素子の前面に向けて出射するものであり、前記
発光体が発する照明光を前記導光板にその入射端面から
取り込み、その照明光を、導光板の前面および背面と外
気（空気）との界面での全反射の繰り返しにより導光板
の長さ方向に導いて、この導光板の背面から前記液晶表
示素子の前面に向けて出射する。

【０００９】また、このサイドランプ型面光源は、前方
から入射する外光を前記導光板の前面から取り込んでそ
の背面から前記液晶表示素子に向けて出射し、前記液晶
表示素子からその前面に出射する出射光を前記導光板の
背面から取り込んでその前面から前方に出射する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記サイドラ
ンプ型面光源は、発光体が発する照明光を導光板にその
入射端面から取り込み、その照明光を導光板の長さ方向
に導いてその背面から出射するものであるため、前記導
光板の背面から出射する照明光の輝度分布が均一でな
い。

【００１１】そのため、このサイドランプ型面光源を用
いるフロントライト方式の２ウエイ型液晶表示装置は、
光源からの照明光を利用して表示するときに、画面に輝
度むらを生じるという問題をもっている。

【００１２】この発明は、光源からの照明光を利用して
表示するときも輝度むらのない均一な明るさの画面を得
ることができるフロントライト方式の２ウエイ型液晶表
示装置を提供することを目的としたものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明の液晶表示装置
は、行方向および列方向にマトリックス状に配列する複
数の画素領域を有する液晶表示素子の前面に、前記液晶
表示素子の複数の画素領域にそれぞれ対応する複数の透
光領域を有し、これらの透光領域の間に前記液晶表示素
子の前面に向けて照明光を出射する発光部を形成した光
源を設けたことを特徴とするものである。

【００１４】この液晶表示装置は、外光を利用する表示
と、光源からの照明光を利用する表示との両方の表示を
行なう２ウエイ型のものであり、外光を利用して表示す
るときは、前方から入射する外光が前記光源の複数の透
光領域を透過して前記液晶表示素子にその前面から入射
し、前記液晶表示素子からその前面に出射する出射光
が、前記光源の複数の透光領域を透過して前方に出射す
る。

【００１５】また、光源からの照明光を利用する表示
は、前記光源の複数の透光領域の間の発光部を点灯させ
ることにより行なわれ、このときは、前記光源の発光部
から出射する照明光が前記液晶表示素子にその前面から
入射し、前記液晶表示素子からその前面に出射する出射
光が、前記光源の複数の透光領域を透過して前方に出射
する。

【００１６】この液晶表示装置によれば、液晶表示素子
の前面に、前記液晶表示素子の複数の画素領域にそれぞ
れ対応する複数の透光領域を有し、これらの透光領域の
間に前記液晶表示素子の前面に向けて照明光を出射する
発光部を形成した光源を設けているため、前記液晶表示
素子に、その複数の画素領域の間に対応する領域からそ
れぞれ前記光源の発光部が発する照明光を入射させて、
前記液晶表示素子にその前面から入射する照明光の輝度
分布をほぼ均一にすることができ、したがって、フロン
トライト方式の２ウエイ型液晶表示装置であるが、光源
からの照明光を利用して表示するときも輝度むらのない
均一な明るさの画面を得ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】この発明の液晶表示装置は、上記
のように、行方向および列方向にマトリックス状に配列
する複数の画素領域を有する液晶表示素子の前面に、前
記液晶表示素子の複数の画素領域にそれぞれ対応する複
数の透光領域を有し、これらの透光領域の間に前記液晶
表示素子の前面に向けて照明光を出射する発光部を形成
した光源を設けることにより、光源からの照明光を利用
して表示するときも輝度むらのない均一な明るさの画面
を得ることができるようにしたものである。

【００１８】この発明の液晶表示装置において、前記光
源の発光部は、前記液晶表示素子の行方向に配列する複
数の画素領域間および列方向に配列する複数の画素領域
間に対応する網状に形成するのが好ましく、このように
することにより、前記液晶表示素子にその前面から入射
する照明光の輝度分布をより均一にし、光源からの照明
光を利用して表示するときの画面輝度をさらに均一にす
ることができる。

【００１９】また、前記光源の発光部は、エレクトロル
ミネセンス素子により形成するのが好ましく、エレクト
ロルミネセンス素子は任意のパターンに形成することが
できるため、前記複数の透光領域の間に、微細でしかも
複雑な形状の発光部を容易に精度良く形成することがで
きる。

【００２０】さらに、前記液晶表示素子は、背面に光吸
収部材を備えた高分子分散型液晶表示素子であるのが好
ましく、この高分子分散型液晶表示素子は、入射光を散
乱させて明画素を表示し、入射光を前記光吸収部材によ
り吸収して暗画素を表示するため、例えばＴＮ（ツィス
テッドネマティック）型等の他の表示方式の液晶表示素
子を用いる場合に比べて、はるかに明るい画面を得るこ
とができる。

【００２１】

【実施例】図１および図２はこの発明の一実施例を示し
ており、図１は液晶表示装置の分解斜視図、図２は前記
液晶表示装置の一部分の断面図である。

【００２２】この液晶表示装置は、フロントライト方式
の２ウエイ型液晶表示装置であり、行方向（画面の左右
方向）および列方向（画面の上下方向）にマトリックス
状に配列する複数の画素領域Ｄを有する液晶表示素子１
０と、この液晶表示素子１０の前面に設けられた光源２
０とからなっている。

【００２３】この実施例で用いた液晶表示素子１０は、
背面に光吸収部材１９を備えた高分子分散型液晶表示素
子であり、枠状のシール材（図示せず）を介して互いに
接合された前面側および背面側の一対の透明基板１１，
１２の内面にそれぞれ、互いに対向する領域により前記
複数の画素領域Ｄを形成する透明な電極１３，１４を設
け、いずれか一方の基板、例えば前面側基板１２の内面
に、前記複数の画素領域にそれぞれ対応する複数の色、
例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタ１５Ｒ，１５
Ｇ，１５Ｂを設けるとともに、前記一対の基板１１，１
２間の前記シール材で囲まれた領域に液晶／高分子複合
膜１６を設けて構成されている。

【００２４】なお、この液晶表示素子１０は、図示しな
いＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をアクティブ素子とする
アクティブマトリックス方式のものであり、背面側基板
１２の内面に設けられた電極１４は、マトリックス状に
配列する複数の画素電極である。

【００２５】これらの画素電極１４はそれぞれ、前記背
面側基板１２の内面に各画素電極１４にそれぞれ対応さ
せて設けられた複数のＴＦＴに接続されており、前記複
数のＴＦＴは、前記背面側基板１２の内面に配線された
図示しないゲートラインおよびデータラインにつながっ
ている。

【００２６】また、前面側基板１１の内面に設けられた
電極１３は、前記複数の画素電極１４の全てに対向する
一枚膜状の対向電極であり、この対向電極１３は、前記
カラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂの上に形成され
ている。

【００２７】前記液晶／高分子複合膜１６は、透明な高
分子層１７中に誘電異方性が正のネマティック液晶１８
を分散させたものであり、スポンジのような断面をもつ
ようにポリマー化した高分子層１７の各隙間部にそれぞ
れ液晶１８が閉じ込められた構造をなしている。

【００２８】また、前記光吸収部材１９は、例えば黒色
系の吸収膜等からなっており、この光吸収部材１９は、
前記背面側基板１２の外面に、その全面にわたって設け
られている。

【００２９】この高分子分散型液晶表示素子１０は、そ
の前面から入射する入射光を散乱させて明画素を表示
し、前記入射光を背面の光吸収部材１９により吸収して
暗画素を表示する。

【００３０】すなわち、前記液晶／高分子複合膜１６の
液晶１８の分子１８ａは、前記画素領域Ｄの電極１３，
１４間に電圧が印加されない無電界状態では図２に示し
たようにランダムな方向を向いており、この無電界状態
では、液晶表示素子１０の前面から液晶／高分子複合膜
１６に入射した光が、高分子層１７と液晶１８との界面
での屈折および液晶１８中での散乱により散乱光とな
り、その散乱光が液晶表示素子１０の前面に出射して、
その画素領域Ｄの表示画素が明画素となる。

【００３１】また、前記電極１３，１４間に、所定の値
の電圧を印加すると、その電界により液晶分子１８ａが
基板１１，１２面に対してほぼ垂直になるように一様に
配列し、液晶表示素子１０の前面から液晶／高分子複合
膜１６に入射した光が光散乱作用をほとんど受けずに前
記複合膜１６を透過し、その光が液晶表示素子１０の背
面の光吸収部材１９により吸収されて、その画素領域Ｄ
の表示画素が暗画素となる。

【００３２】次に、前記液晶表示素子１０の前面に設け
られた光源２０について説明すると、この光源２０は、
前記液晶表示素子１０の複数の画素領域Ｄにそれぞれ対
応する複数の透光領域ｄを有し、これらの透光領域ｄの
間に前記液晶表示素子の前面に向けて照明光を出射する
発光部２２を形成したものであり、この実施例では、前
記発光部２２を、前記液晶表示素子１０の行方向に配列
する複数の画素領域間および列方向に配列する複数の画
素領域間に対応する網状に形成している。

【００３３】前記発光部２２は、ガラスまたは耐熱性樹
脂からなる透明なベースフィルム２１上に設けられてお
り、前記ベースフィルム２１の前記発光部２２の各網目
内の領域がそれぞれ、前記液晶表示素子１０の複数の画
素領域Ｄに個々に対応する複数の透光領域ｄとなってい
る。

【００３４】また、この実施例では、前記発光部２２
を、エレクトロルミネセンス素子（以下、ＥＬ素子と記
す）２３により形成している。

【００３５】このＥＬ素子２３は無機ＥＬ素子であり、
前記ベースフィルム２１の上面全体に形成されたＩＴＯ
膜等からなる透明電極２４と、この透明電極２４の上に
前記液晶表示素子１０の複数の画素領域Ｄの間の領域に
対応させて設けられた電界発光層２５と、この電界発光
層２５の上に同じパターンに形成された金属電極２６と
からなっている。

【００３６】このＥＬ素子２３は、前記透明電極２４と
金属電極２６との間に駆動電圧を印加することにより前
記電界発光層２５を発光させ、この電界発光層２５が発
する光を前記透明電極２４を透過させて出射するもので
あり、このＥＬ素子２３が出射する照明光は、網状に連
続したほぼ均一な輝度の光である。

【００３７】なお、この実施例では、前記透明電極２４
を前記ベースフィルム２１の上面全体に形成している
が、この透明電極２４は前記電界発光層２５およびその
上の金属電極２６と同じパターンに形成してもよい。

【００３８】また、この実施例では、前記電界発光層２
５が発する光を効率良く透明電極２４側から出射させる
ために、前記金属電極２６をアルミニウムまたはクロム
等の比較的光反射率の高い金属膜で形成し、この金属電
極２６の外面を、酸化処理により粗面化して低反射率面
としている。

【００３９】そして、前記光源２０は、その複数の透光
部ｂを前記液晶表示素子１０の複数の画素領域Ｄにそれ
ぞれ対応させるとともに、前記ＥＬ素子２３からなる発
光部２２の出射面（ベースフィルム２１の他面）を前記
液晶表示素子１０の前面に近接または密着させて、前記
液晶表示素子１０の前面に設けられている。

【００４０】この液晶表示装置は、外光を利用する表示
と、前記光源２０からの照明光を利用する表示との両方
の表示を行なう２ウエイ型のものであり、外光を利用し
て表示するときは、図２に破線矢印で示したように、前
方から入射する外光が前記光源２０の複数の透光領域ｂ
を透過して前記液晶表示素子１０にその前面から入射
し、前記液晶表示素子１０からその前面に出射する出射
光が、前記光源２０の複数の透光領域ｂを透過して前方
に出射する。

【００４１】また、光源２０からの照明光を利用する表
示は、前記光源２０の複数の透光領域ｂの間の発光部２
２を点灯させることにより行なわれ、このときは、図２
に実線矢印で示したように、前記光源２０の発光部２２
から出射する照明光が前記液晶表示素子１０にその前面
から入射し、前記液晶表示素子１０からその前面に出射
する出射光が、前記光源２０の複数の透光領域ｂを透過
して前方に出射する。

【００４２】なお、この実施例で用いた液晶表示素子１
０は、背面に光吸収部材１９を備えた高分子分散型液晶
表示素子であり、したがって、外光を利用して表示する
ときも、前記照明光を利用して表示するときも、電極１
３，１４間に電圧が印加されない画素領域Ｄから散乱光
が液晶表示素子１０の前面に出射して、その画素領域Ｄ
の表示画素が明画素となり、前記電極１３，１４間に所
定の値の電圧が印加された画素領域Ｄでは、入射光が前
記光吸収部材１９により吸収されて、その画素領域Ｄの
表示画素が暗画素となる。

【００４３】この液晶表示装置によれば、液晶表示素子
１０の前面に、前記液晶表示素子１０の複数の画素領域
Ｄにそれぞれ対応する複数の透光領域ｂを有し、これら
の透光領域ｂの間に前記液晶表示素子１０の前面に向け
て照明光を出射する発光部２２を形成した光源２０を設
けているため、前記液晶表示素子１０に、その複数の画
素領域Ｄの間に対応する領域からそれぞれ前記光源２０
の発光部２２が発する照明光を入射させて、前記液晶表
示素子１０にその前面から入射する照明光の輝度分布を
ほぼ均一にすることができ、したがって、光源２０から
の照明光を利用して表示するときも輝度むらのない均一
な明るさの画面を得ることができる。

【００４４】そして、この実施例では、上述したよう
に、前記光源２０の発光部２２を、前記液晶表示素子１
０の行方向に配列する複数の画素領域間および列方向に
配列する複数の画素領域間に対応する網状に形成してい
るため、前記液晶表示素子１０にその前面から入射する
照明光の輝度分布をより均一にし、光源２０からの照明
光を利用して表示するときの画面輝度をさらに均一にす
ることができる。

【００４５】また、この実施例では、前記光源２０の発
光部２２を、ＥＬ素子２３により形成しており、このＥ
Ｌ素子２３はフォトリソグラフィ技術により任意のパタ
ーンに形成することができるため、前記複数の透光領域
ｂの間に、微細でしかも複雑な形状の発光部２２を容易
に精度良く形成することができる。

【００４６】しかも、この実施例では、前記ＥＬ素子２
３の光出射側とは反対側の金属電極２６の外面、つまり
表示の観察側に向いた面を、酸化処理により粗面化して
低反射率面としているため、前記ＥＬ素子２３にブラッ
クマスクを兼ねさせ、前記液晶表示素子１０複数の画素
領域の間からの漏れ光を無くして、高コントラストの画
像を表示することができる。

【００４７】さらに、この実施例では、前記液晶表示素
子１０に、背面に光吸収部材１９を備えた高分子分散型
液晶表示素子を用いており、この高分子分散型液晶表示
素子は、入射光を散乱させて明画素を表示し、入射光を
前記光吸収部材１９により吸収して暗画素を表示するた
め、例えばＴＮ（ツィステッドネマティック）型等の他
の表示方式の液晶表示素子を用いる場合に比べて、はる
かに明るい画面を得ることができる。

【００４８】なお、上記実施例では、前記光源２０の発
光部２２を、前記液晶表示素子１０の行方向に配列する
複数の画素領域間および列方向に配列する複数の画素領
域間に対応する網状に形成しているが、前記発光部２２
は、前記行方向に配列する複数の画素領域間と、前記列
方向に配列する複数の画素領域間とのうちのいずれか一
方のだけに対応させて形成してもよく、さらに、前記発
光部２２は、無機ＥＬ素子に限らず、有機ＥＬ素子によ
り形成しても、あるいはＬＥＤ（発光ダイオード）を配
列して形成してもよい。

【００４９】また、上記実施例で用いた液晶表示素子１
０は、アクティブマトリックス方式のものであるが、こ
の液晶表示素子１０は、単純マトリックス方式のもので
あってもよく、さらに、この液晶表示素子１０は、背面
に光吸収部材１９を備えた高分子分散型液晶表示素子に
限らず、例えば、背面に反射板を備えたＴＮ型またはＳ
ＴＮ（スーパーツィステッドネマティック）型の液晶表
示素子や、液晶の複屈折効果を利用してカラーフィルタ
を用いずに着色した表示を得る複屈折効果型のものな
ど、他の表示方式のものでもよい。

【００５０】

【発明の効果】この発明の液晶表示装置は、行方向およ
び列方向にマトリックス状に配列する複数の画素領域を
有する液晶表示素子の前面に、前記液晶表示素子の複数
の画素領域にそれぞれ対応する複数の透光領域を有し、
これらの透光領域の間に前記液晶表示素子の前面に向け
て照明光を出射する発光部を形成した光源を設けたもの
であるため、フロントライト方式の２ウエイ型液晶表示
装置であるが、光源からの照明光を利用して表示すると
きも輝度むらのない均一な明るさの画面を得ることがで
きる。

【００５１】この発明の液晶表示装置において、前記光
源の発光部は、前記液晶表示素子の行方向に配列する複
数の画素領域間および列方向に配列する複数の画素領域
間に対応する網状に形成するのが好ましく、このように
することにより、前記液晶表示素子にその前面から入射
する照明光の輝度分布をより均一にし、光源からの照明
光を利用して表示するときの画面輝度をさらに均一にす
ることができる。

【００５２】また、前記光源の発光部は、ＥＬ素子によ
り形成するのが好ましく、ＥＬ素子は任意のパターンに
形成することができるため、前記複数の透光領域の間
に、微細でしかも複雑な形状の発光部を容易に精度良く
形成することができる。

【００５３】さらに、前記液晶表示素子は、背面に光吸
収部材を備えた高分子分散型液晶表示素子であるのが好
ましく、この高分子分散型液晶表示素子は、入射光を散
乱させて明画素を表示し、入射光を前記光吸収部材によ
り吸収して暗画素を表示するため、例えばＴＮ型等の他
の表示方式の液晶表示素子を用いる場合に比べて、はる
かに明るい画面を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す液晶表示装置の分解
斜視図。

【図２】前記液晶表示装置の一部分の断面図。

【符号の説明】

１０…高分子分散型液晶表示素子 Ｄ…画素領域 １６…液晶／高分子複合膜 １９…光吸収部材 ２０…光源 ２１…ベースフィルム ｂ…透光領域 ２２…発光部 ２３…ＥＬ素子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】行方向および列方向にマトリックス状に配
   列する複数の画素領域を有する液晶表示素子の前面に、
   前記液晶表示素子の複数の画素領域にそれぞれ対応する
   複数の透光領域を有し、これらの透光領域の間に前記液
   晶表示素子の前面に向けて照明光を出射する発光部を形
   成した光源を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】前記光源の発光部は、前記液晶表示素子の
   行方向に配列する複数の画素領域間および列方向に配列
   する複数の画素領域間に対応する網状に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】前記光源の発光部は、エレクトロルミネセ
   ンス素子からなっていることを特徴とする請求項１また
   は２に記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】前記液晶表示素子は、背面に光吸収部材を
   備えた高分子分散型液晶表示素子であることを特徴とす
   る請求項１に記載の液晶表示装置。