JP2001264743A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP2001264743A
JP2001264743A JP2000078884A JP2000078884A JP2001264743A JP 2001264743 A JP2001264743 A JP 2001264743A JP 2000078884 A JP2000078884 A JP 2000078884A JP 2000078884 A JP2000078884 A JP 2000078884A JP 2001264743 A JP2001264743 A JP 2001264743A
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light
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JP2000078884A
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Mitsuhiro Takaoka
光弘 高岡
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Toshiba Development and Engineering Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Electronic Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】画素の有効部の面積にかかわらず、製造コスト
の増大を招くことなく、表示画像の品位の劣化を防止す
ることが可能な液晶表示装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】この液晶表示装置は、一対の基板100及
び200間に液晶層300を挟持した液晶表示パネル1
0と、この液晶表示パネル10を照明するバックライト
ユニット12と、を備えている。液晶表示パネル10の
対向基板200側の外面に配置された偏光板210は、
その表面に凹凸層を有し、この凹凸層は、平均25μm
以下の凹凸ピッチを有している。

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、液晶表示装置に
係り、特に、外光に対する防眩効果を有する偏光板を備
えた液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置は、主に、液晶表示パネル
と、この液晶表示パネルを照明する面光源装置すなわち
バックライトユニットとによって構成されている。
【0003】液晶表示パネルにおけるアレイ基板及び対
向基板の外面には、バックライトユニットによって照明
された光のうち、所定の偏光成分のみを選択的に透過す
る偏光板が配置されている。液晶表示パネルの光出射面
側、すなわち、対向基板側の外面に配置された偏光板
は、主に液晶表示パネルに入射する外光を散乱して防眩
効果をもたらす凹凸層を有している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような偏光板の凹
凸層の形状、特に、凹凸ピッチは、液晶表示装置の仕様
に応じて種々変更する必要がある。すなわち、近年、液
晶表示装置の高精細化に伴い、アレイ基板側に形成され
る画素の有効部、すなわちバックライトユニットによっ
て照明された光を透過する開口部の面積が縮小してい
る。従来の凹凸ピッチで形成された凹凸層を有する偏光
板を、高精細化した液晶表示装置に適用した場合、画素
の有効部のパターンと、凹凸層のパターンとの間で干渉
を生じ、表示画像の品位を劣化させるおそれがある。
【0005】また、液晶表示装置の仕様に応じて凹凸ピ
ッチの異なる偏光板を用意すると、製造コストの増大を
招くおそれがある。
【0006】この発明は、上述した問題点に鑑みなされ
たものであって、その目的は、画素の有効部の面積にか
かわらず、製造コストの増大を招くことなく、表示画像
の品位の劣化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。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、請求項1に記載の液晶表示装置は、一
対の基板と、これらの基板間に挟持された光変調層と、
これらそれぞれの基板の外面に配置された偏光板と、を
備えた光透過型の液晶表示パネルと、前記液晶表示パネ
ルを照明する面光源装置と、を備えた液晶表示装置にお
いて、少なくとも前記液晶表示パネルの光出射面側に配
置された前記偏光板は、その表面に凹凸層を有し、前記
凹凸層は、平均25μm以下の凹凸ピッチを有すること
を特徴とする。
【0008】請求項2に記載の液晶表示装置は、透明導
電性部材によって形成された画素電極をマトリクス状に
配置したアレイ基板と、このアレイ基板に対向配置され
た対向基板と、これらの基板間に挟持された光変調層
と、これらそれぞれの基板の外面に配置された偏光板
と、を備えた光透過型の液晶表示パネルと、前記液晶表
示パネルを照明する面光源装置と、を備えた液晶表示装
置において、前記画素電極は、前記面光源装置によって
照明された光を透過する有効部を有し、少なくとも前記
対向基板側に配置された前記偏光板は、その表面に凹凸
層を有し、前記凹凸層は、前記画素電極の有効部の面積
が4000μm以下である場合に、前記有効部のパタ
ーンとの間で干渉を生じない凹凸ピッチを有することを
特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、この発明の液晶表示装置の
一実施の形態について図面を参照して説明する。
【0010】図1に示すように、液晶表示装置は、光透
過型の液晶表示パネル10、この液晶表示パネル10を
裏面側から照明するエッジライト型の面光源装置すなわ
ちバックライトユニット12、および矩形枠状のベゼル
カバー14を積層して構成されている。
【0011】液晶表示パネル10は、一対の基板として
の矩形状のアレイ基板100および対向基板200、こ
れらの基板の間にそれぞれ配向膜を介して封入された光
変調層としてのツイストネマティック型の液晶層30
0、液晶表示パネル10を制御する制御回路基板510
及び520、液晶表示パネル10と制御回路基板510
及び520を電気的に接続して液晶表示パネル10に駆
動信号を供給する駆動集積回路600などを備えてい
る。アレイ基板100は、シール材331を介して対向
基板200に貼り合わせられている。各基板100及び
200の外表面は、それぞれその偏光軸が互いに直交す
るように配置された偏向板によって覆われている。
【0012】アレイ基板100は、図1乃至図3に示す
ように、透明な絶縁性基板、例えば厚さが0.7mmの
ガラス基板101上にマトリクス状に配置されたm×n
個の画素電極151、これら画素電極151の行方向に
沿って形成されたm本の走査線111、これら画素電極
151の列方向に沿って形成されたn本の信号線10
3、及び、m×n個の画素電極151に対応して走査線
111および信号線103の各交差位置近傍にスイッチ
ング素子として配置されたm×n個の薄膜トランジスタ
すなわちTFT121を有している。信号線103は、
例えば1024×3本であり、走査線111は、768
本である。
【0013】走査線111は、アルミニウムやモリブデ
ン−タングステン合金などの低抵抗材料によって形成さ
れている。信号線103は、アルミニウムなどの低抵抗
材料によって形成されているとともに、ガラス基板10
1上に形成された酸化シリコンと窒化シリコンとの多層
膜からなる絶縁膜113を介して配設されている。
【0014】画素電極151は、インジウム−ティン−
オキサイドすなわちITOなどの透明な導電性部材によ
って形成されている。画素電極151は、図2に示すよ
うに、走査線111及び信号線103によって囲まれた
画素領域に配置され、遮光性の走査線111及び信号線
103に重ならずにバックライトユニット12によって
照明された光を透過する有効部、すなわち開口部151
Aを有している。
【0015】TFT121は、走査線111から突出し
た部分をゲート電極112とし、この上に積層されたゲ
ート絶縁膜113を有している。このゲート絶縁膜11
3上には、アモルファスシリコン膜すなわちa−Si:
H膜によって形成された半導体膜115が積層されてい
る。この半導体膜115上には、窒化シリコンによって
形成されたチャネル保護膜117が積層されている。
【0016】半導体膜115は、n+型a−Si:H膜
によって形成された低抵抗半導体膜119、及びソース
電極131を介して画素電極151に電気的に接続され
ている。また、半導体膜115は、低抵抗半導体膜11
9、及び信号線103から延出されたドレイン電極13
2を介して信号線103に電気的に接続されている。T
FT121のチャネル保護膜117、ソース電極13
1、及びドレイン電極132は、窒化シリコン膜などの
絶縁膜からなる保護膜171によって覆われている。
【0017】また、アレイ基板100の表面は、対向基
板200との間に介在される液晶組成物300を配向さ
せるための配向膜141によって覆われている。
【0018】アレイ基板100と制御回路基板510と
を電気的に接続する駆動集積回路600は、信号線10
3に電気的に接続される信号線駆動集積回路610を備
えている。また、アレイ基板100と制御回路基板52
0とを電気的に接続する駆動集積回路600は、走査線
111に電気的に接続される走査線駆動集積回路620
を備えている。
【0019】信号線駆動集積回路610は、外部から入
力されるディジタル画像信号を、制御信号に基づいて所
望のアナログ信号電圧に変換して出力するように、シフ
トレジスタ、ディジタル−アナログ変換回路、及びバッ
ファ回路などによって構成されている。また、走査線駆
動集積回路620は、外部から入力される制御信号に基
づいて走査パルスを順次転送出力するように、シフトレ
ジスタ、バッファ回路などによって構成されている。
【0020】対向基板200は、図3に示すように、透
明な絶縁性基板、例えば厚さが0.7mmのガラス基板
201上に配設された遮光層202を備えている。この
遮光層202は、アレイ基板100における非画素部に
それぞれ対向する領域、例えば、配線やTFTなどにそ
れぞれ対向する領域を遮光するように設けられている。
この遮光層202は、例えば酸化クロムなどの単体また
は積層体によって形成されている。
【0021】また、対向基板200は、ガラス基板20
1の画素電極151に対向する領域であって、赤画素
(R)領域、緑画素(G)領域、青画素(B)領域のそ
れぞれに対応する領域に配置されたカラーフィルタ層2
03R、203G、203Bを備えている。このカラー
フィルタ層203R、203G、203Bは、例えば、
各色成分の顔料を分散させた樹脂によって形成されてい
る。
【0022】このカラーフィルタ層203R、203
G、203Bの表面は、画素電極151との間で電位差
を形成するITOなどの透明導電性部材によって形成さ
れた対向電極204によって覆われている。この対向電
極204の表面は、アレイ基板100との間に介在され
る液晶組成物300を配向させるための配向膜205に
よって覆われている。
【0023】この液晶表示パネル10の表裏面、すなわ
ちガラス基板101及びガラス基板201の外面には、
液晶表示装置の表示モードや、液晶組成物のツイスト角
などに応じて偏向面が選択された偏光板110及び21
0が配設されている。
【0024】次に、この液晶表示装置に適用される面光
源装置、すなわちバックライトユニットの構造について
説明する。
【0025】図1及び図4に示すように、バックライト
ユニット12は、矩形板状の保持フレーム24、導光体
26、複数のシート部材、例えば、3枚の光学シート2
8、30、32、光源としての細長い管状光源33、リ
フレクタ48等を備えている。
【0026】保持フレーム24は、例えば合成樹脂によ
って形成され、その周縁部を除いた位置に矩形状の収納
凹所36が形成されている。保持フレーム24は、四辺
を規定する側壁24a、24b、24c、24dからそ
れぞれ底面を規定するように延出されたフランジ部25
a、25b、25c、25dを備えている。これらフラ
ンジ部25(a、b、c、d)は、底面の開口部25e
を規定する。このように、保持フレーム24に開口部2
5eを設けることにより、保持フレーム24を軽量化す
ることが可能となる。
【0027】光学シート28は、例えば乳白色のポリイ
ミド樹脂などからなる反射シートであり、収納凹所36
とほぼ等しい寸法の矩形状に形成されている。この反射
シート28は、保持フレーム24の少なくとも隣接する
2辺にわたるフランジ部25a、b、c、dに接着され
るか、導光体26の裏面側に接着されることによって固
定されている。
【0028】導光体26は、例えば、PMMAなどの樹
脂を射出成形することによって形成され、保持フレーム
24の収納凹所36とほぼ等しい寸法の矩形状に形成さ
れている。この導光体26は、その一辺に肉厚部26a
を有するとともに、肉厚部26aに対向する辺に肉薄部
26bを有し、楔状の断面を有している。導光体26に
おける肉厚部26aの端面26dは、後述するように、
管状光源33から出射された光が入射する入射面とな
る。導光体26の裏面側には、上述した反射シート28
が設けられている。入射面26dから入射した光は、反
射シート28によって反射される。導光体26の表面、
すなわち反射シート28が設けられた面に対向する主平
面26cは、反射シート28によって反射された光が出
射する出射面となる。
【0029】リフレクタ48は、厚さ約0.1mmのス
テンレスに銀スパッタリング層を設けた材料によって形
成され、ほぼUの字形の断面を有している。このリフレ
クタ48は、管状光源33の周囲のうち導光体26と対
向する周面以外の周面を囲むように配置される。
【0030】光学シート30は、拡散シートであって、
収納凹所36とほぼ等しい寸法の矩形状に形成されてい
る。この光学シート30は、導光体26の出射面26c
上に積層される。また、光学シート32は、プリズムシ
ートであって、収納凹所36とほぼ等しい寸法の矩形状
に形成されている。この光学シート32は、拡散シート
30の上に積層される。
【0031】管状光源33は、例えば、冷陰極線管によ
って形成されている。
【0032】保持フレーム24の側壁24aの近傍に
は、その幅方向全長に亘って延びた細長いランプ収容溝
40が形成されている。ランプ収容溝40内の長手方向
中央部には、側壁24aとほぼ同一の高さを有するリブ
41が立設され、ランプ収容溝40の長手方向に沿っ
て、かつ、側壁24aの内面と所定の間隔を置いて延び
ている。
【0033】ランプ収容溝40内において、リブ41の
収納凹所36側の領域には、管状光源33が収容され
る。すなわち、この管状光源33は、その両端部をホル
ダ42により所定の位置関係で支持した状態で、リフレ
クタ48とともに一体に組み立てられている。
【0034】一対のホルダ42からは、管状光源33に
電圧を供給する接続ケーブル44a、44bがそれぞれ
導出されている。一方の接続ケーブル44aは、ランプ
収容溝40内において、リブ41と側壁24aとの間の
領域を通って他方のホルダ42側まで引き回され、他方
の接続ケーブル44bとともに外部に引き出されてい
る。引き出された2本の接続ケーブル44a、44b
は、図1に示すように、ランプ駆動回路46に接続され
ている。
【0035】ランプ収容溝40の上面側は、保持フレー
ム24に嵌合された保護カバー34によって覆われてい
る。
【0036】この実施の形態では、液晶表示パネル1
0、バックライトユニット12、制御回路基板510及
び520、駆動集積回路600、ベゼルカバー14、及
び、保持フレーム24は、次のようにして保持され、配
置される。
【0037】すなわち、図4に示すように、バックライ
トユニット12は、保持フレーム24の収納凹所36内
に反射シート28、導光体26、拡散シート30、及び
プリズムシート32をこの順に積層して保持している。
そして、液晶表示パネル10は、図1に示すように、バ
ックライトユニット12に積層して配置されている。
【0038】ベゼルカバー14は、矩形状に形成され、
液晶表示パネル10の周縁部に重ねた状態で保持フレー
ム24と嵌合している。そして、ねじ止め等によってベ
ゼルカバー14を保持フレーム24へ固定することによ
り、液晶表示パネル10は、ベゼルカバー14に挟持さ
れた状態で保持フレーム24に固定されている。
【0039】このとき、液晶表示パネル10と制御回路
基板510及び520とに電気的に接続された駆動集積
回路600は、可とう性を有しており、折り曲げられて
制御回路基板510及び520を導光体26の裏面側に
配置して、保持フレーム24に保持されている。これに
より、液晶表示装置をより狭額縁化することができる。
【0040】次に、上述したような液晶表示装置の動作
について説明する。
【0041】管状光源33の管内で発生した光は、導光
体26の入射面26dから導光体26の内部に直接入射
する。また、導光体26に直接入射すること無く出射さ
れた光は、リフレクタ48によって反射された後、入射
面26dから導光体26の内部に入射する。入射した光
は、導光体26の内部を全体にわたって伝播し、導光体
26の出射面26cから出射する。
【0042】導光体26から反射シート28側に漏れた
光は、反射シート28によって反射され、導光体26に
再び入射する。導光体26の出射面26cから出射され
た光は、拡散シート30によって拡散し、プリズムシー
ト32によって液晶表示パネル10の全面に導かれる。
【0043】液晶表示パネル10では、各画素毎に導か
れた光の透過・非透過が選択的に制御され、画像が表示
される。
【0044】すなわち、バックライトユニット12から
出射された光は、アレイ基板100の裏面側から照明す
る。この照明光のうち、アレイ基板100の外面に配置
された偏光板110により、その偏光軸と平行な偏光成
分のみが選択的に透過される。
【0045】偏光板110を透過した光は、画素電極1
51における開口部151Aを透過し、画素電極151
と対向電極204との間の電位差によって制御された液
晶層300を通過して対向基板200側に導かれる。こ
のとき、液晶層300を通過する光は、画素毎に偏光面
が制御される。そして、この光のうち、対向基板200
の外面に配置された偏光板200により、その偏光軸と
平行な偏光成分のみが選択的に透過される。
【0046】これにより、画像が表示される。
【0047】ところで、上述した液晶表示パネル10に
適用される偏光板、特に、対向基板200の外面に配置
される偏光板210は、図5に示すように、所定の偏光
成分のみを透過する偏光板基材210a、基材210a
の表面に配置された凹凸層210b、表面の汚れ及び傷
などを防止する表面保護層210c、基材210aの裏
面に配置され液晶表示パネル10の対向基板200の外
面に接着される接着層210d、及び接着層210dを
保護する離形フィルム210eを有している。
【0048】凹凸層210bは、外光に対する防眩効果
を目的として設けられている。この凹凸層210bは、
例えば、シリカ球を含む溶剤を諸条件に基づいて基材2
10aの表面に塗布することによって形成される。この
とき、凹凸層210bの形成条件は、平均凹凸ピッチP
が25μm以下となるように制御されている。また、こ
の平均凹凸ピッチPは、外光に対する防眩効果を維持す
るために少なくとも10μm以上となることが望まし
い。
【0049】これらの平均ピッチPは、以下に示すよう
な実験結果に基づいている。
【0050】すなわち、従来、主流となっている偏光板
表面の平均凹凸ピッチPは、40乃至140μmであ
る。しかしながら、液晶表示パネルの高精細化、すなわ
ち単位面積あたりの画素数の増加に伴い、開口部151
Aの面積が偏光板210表面の平均凹凸ピッチPに近づ
くように小さくなる。このため、バックライトユニット
12から出射された光が液晶表示パネル10を通過する
際に、開口部151Aのパターンと偏光板210の凹凸
層210bのパターンとの相関により、干渉が生じやす
くなり、表示画面の品位を悪化させる原因となる。
【0051】図6は、偏光板210の表面に形成される
凹凸層210bの平均凹凸ピッチPとアレイ基板100
の1画素あたりの開口部151Aの面積との組み合わせ
を種々変更したときの、表示画面の品位、特に干渉の発
生の有無について比較した結果を示す。
【0052】図6に示すように、1画素の開口部面積が
4000μm以下となるような高精細化が要求される
液晶表示装置(例えば、1画素あたり、30μm×90
μmの開口部151Aを有する液晶表示装置)において
は、平均凹凸ピッチPが25μmを超えるような凹凸層
210bを有する偏光板210を用いた場合、表示画面
に干渉が発生し、品位の低下を招くことになる。
【0053】これに対して、平均凹凸ピッチPが25μ
m以下の凹凸層210bを有する偏光板210を用いた
場合、比較的開口部面積が大きい液晶表示装置について
は、表示画面に干渉が発生することはなく、また、1画
素の開口部面積が4000μm以下の高精細化された
液晶表示装置についても、同様に、表示画面に干渉が発
生することはなく、表示品位を良好に保つことができ
た。また、このような偏光板210を用いた場合、本来
の目的である防眩効果も十分維持することができた。
【0054】以上説明したように、1画素あたりの開口
部の面積が4000μm以下の高精細化が要求される
液晶表示装置において、この発明の課題を解決するべく
対策として、光の干渉を引き起こさない対向基板200
側の偏光板210の凹凸層210bの形状が必須であ
り、新たなる凹凸形状の設計が必要となる。その手段と
して、偏光板210の凹凸層210bにおける平均凹凸
ピッチPを25μm以下に設定することにより、1画素
の開口部面積に大小にかかわらず、光の干渉を引き起こ
すことのない良好な表示品位の液晶表示装置を提供する
ことができる。
【0055】このように設計された偏光板を用いること
により、液晶表示装置の仕様に応じて平均凹凸ピッチP
の異なる偏光板を用意する必要がなくなり、製造コスト
の増大を抑えることができるとともに、製造歩留まりを
向上することが可能となる。
【0056】上述した実施の形態では、半導体膜にアモ
ルファスシリコン膜を用いたTFTを備えた液晶表示装
置について説明したが、この発明は、これに限定される
ものではなく、半導体膜に多結晶シリコン膜を用いたT
FTを備えた液晶表示装置にも適用可能である。
【0057】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、画素の有効部の面積にかかわらず、製造コストの増
大を招くことなく、表示画像の品位の劣化を防止するこ
とが可能な液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の一実施の形態に係る液晶表
示装置の構造を概略的に示す分解図である。
【図2】図2は、図1に示した液晶表示装置のアレイ基
板における1画素の構造を概略的に示す平面図である。
【図3】図3は、図1に示した液晶表示装置の構造を概
略的に示す断面図である。
【図4】図2は、図1に示した液晶表示装置に適用され
る面光源装置の構造を概略的に示す分解図である。
【図5】図5は、図1に示した液晶表示装置に適用され
る偏光板の構造を概略的に示す断面図である。
【図6】図6は、偏光板の表面に形成される凹凸層の平
均凹凸ピッチPとアレイ基板の1画素あたりの開口部面
積との組み合わせを種々変更したときの、表示画面の品
位について比較した結果を示す。
【符号の説明】
10…液晶表示パネル 12…バックライトユニット 30…光学シート(拡散シート) 32…光学シート(プリズムシート) 100…アレイ基板 110…偏光板 200…対向基板 210…偏光板 210a…基材 210b…凹凸層 210c…表面保護層 210d…接着層 300…液晶層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H049 BA02 BB16 BB54 BB62 BC22 2H091 FA08X FA23Z FA31X FA32Z FB02 FB13 FD08 FD14 GA13 LA12 5G435 AA00 AA14 AA17 BB12 BB15 EE25 FF05 GG12 GG24 KK07 LL04 LL08

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一対の基板と、これらの基板間に挟持され
    た光変調層と、これらそれぞれの基板の外面に配置され
    た偏光板と、を備えた光透過型の液晶表示パネルと、 前記液晶表示パネルを照明する面光源装置と、を備えた
    液晶表示装置において、 少なくとも前記液晶表示パネルの光出射面側に配置され
    た前記偏光板は、その表面に凹凸層を有し、 前記凹凸層は、平均25μm以下の凹凸ピッチを有する
    ことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】透明導電性部材によって形成された画素電
    極をマトリクス状に配置したアレイ基板と、このアレイ
    基板に対向配置された対向基板と、これらの基板間に挟
    持された光変調層と、これらそれぞれの基板の外面に配
    置された偏光板と、を備えた光透過型の液晶表示パネル
    と、 前記液晶表示パネルを照明する面光源装置と、を備えた
    液晶表示装置において、 前記画素電極は、前記面光源装置によって照明された光
    を透過する有効部を有し、 少なくとも前記対向基板側に配置された前記偏光板は、
    その表面に凹凸層を有し、 前記凹凸層は、前記画素電極の有効部の面積が4000
    μm以下である場合に、前記有効部のパターンとの間
    で干渉を生じない凹凸ピッチを有することを特徴とする
    液晶表示装置。
  3. 【請求項3】前記凹凸層は、平均25μm以下の凹凸ピ
    ッチを有することを特徴とする請求項2記載の液晶表示
    装置。
  4. 【請求項4】前記凹凸層は、平均10μm以上の凹凸ピ
    ッチを有す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。
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