JPH0519252A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄型化を図る。 【構成】 発光体と、この発光体からの光を側端面から
導入し主表面側に拡散放出させる導光板と、この導光板
の主表面側に配置される液晶表示基板と、この液晶表示
基板の有効表示領域に対向する領域に透孔が形成されて
該液晶表示基板を搭載する液晶表示基板搭載基板とを備
える液晶表示装置において、前記発光体からの光を導光
板の側端面に導入する手段として、前記発光体および導
光板の裏面側に配置されて該発光体と導光板を収納する
ケースと前記液晶表示基板搭載基板とで構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に係り、
いわゆるバックライト方式の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の液晶表示装置は、たとえばＣＦ
Ｌ等の発光体が内蔵されており、液晶表示基板の裏面に
主表面を対向させて配置される導光板の側端面から前記
発光体からの光を導入し、この導入された光を前記主表
面側に拡散放出させたものとなっている。

【０００３】そして、導光板へ発光体の光を無駄なく導
入させるためのガイドを備えるが、このガイドの構成と
してはたとえば次のようなものが知られている。

【０００４】すなわち、図１３の断面図に示すように、
発光体である冷陰極蛍光灯３６および導光板３７を内蔵
する反射板３８があり、この反射板３８は、冷陰極蛍光
灯３６および導光板３７の裏面側に配置させるリアケー
ス３８Ｂと冷陰極蛍光灯３６および導光板３７の主表面
側に配置させるフロントケース３８Ａとの勘合によって
形成されている。

【０００５】これにより、冷陰極蛍光灯３６の導光板３
７側の方向を除いた周辺は反射板３８の側壁が位置付け
られることになり、冷陰極蛍光灯３６の光は該側壁に反
射して導光板３７の側端面に導入されることになる。

【０００６】なお、同図において、導光板３７の主表面
には放出される光を拡散させるための拡散板３９が配置
され、その周辺を除く領域を露呈させるため前記フロン
トケース３８Ａには透孔が形成されている。そして、前
記フロントケース３８Ａの上面には液晶表示基板６４を
搭載したプリント基板３５が配置されている。液晶表示
基板６４の有効表示領域に対向するプリント基板３５に
は透孔が形成され、これにより液晶表示基板６４の有効
表示領域は拡散板３９を介して導光板３７に対向配置さ
れる。プリント基板３５には液晶表示基板６４を駆動さ
せるための駆動用ＩＣ３４をも搭載されたものとなって
いる。そして、プリント基板３５をフロントケース３８
Ａに固定配置させるため等の目的でフレーム４１が配置
されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成されている液晶表示装置は、近年において薄型
化の傾向にあるにも拘らず、いまだ充分なものとはいえ
なかった。

【０００８】薄型化を妨げる理由としては、冷陰極蛍光
灯３６および導光体３７を内蔵する反射板３８が比較的
厚くなるものであり、その改善が望まれていた。

【０００９】それ故、本発明は、このような事情に基づ
いてなされたものであり、その目的とするところのもの
は、薄型化を図った液晶表示装置を提供するものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、基本的には、発光体と、この発光
体からの光を側端面から導入し主表面側に拡散放出させ
る導光板と、この導光板の主表面側に配置される液晶表
示基板と、この液晶表示基板の有効表示領域に対向する
領域に透孔が形成されて該液晶表示基板を搭載する液晶
表示基板搭載基板とを備える液晶表示装置において、前
記発光体からの光を導光板の側端面に導入する手段とし
て、前記発光体および導光板の裏面側に配置されて該発
光体と導光板を収納するケースと前記液晶表示基板搭載
基板とで構成したことを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】このように構成した液晶表示装置は、発光体と
導光板を内蔵する反射板のうちフロントケースのもつ機
能を液晶表示基板搭載基板にもたせるようにしたもので
ある。

【００１２】すなわち、このようにすることにより、発
光体の導光板側の除く周辺は、発光体および導光板の裏
面側に配置されて該発光体と導光板を収納するリアケー
スの壁面と液晶表示基板搭載基板の裏面が位置付けられ
ることとなり、発光体の光はこれらの面に反射されて前
記導光板の側端面に導入されることになる。

【００１３】これにより、従来必要となっていたフロン
トケースが不要となり、その分だけ液晶表示装置の薄型
化を達成することができる。

【００１４】

【実施例】次に、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。

【００１５】図４は本発明になる液晶表示装置６２を上
側から見た場合の液晶分子の配列方向（例えばラビング
方向）、液晶分子のねじれ方向、偏光板の偏光軸（ある
いは吸収軸）方向、および複屈折効果をもたらす部材の
光学軸方向を示し、図５は本発明になる液晶表示装置６
２の要部斜視図を示す。

【００１６】液晶分子のねじれ方向１０とねじれ角θ
は、上電極基板１１上の配向膜２１のラビング方向６と
下電極基板１２上の配向膜２２のラビング方向７及び上
電極基板１１と下電極基板１２の間に挟持されるネマチ
ック液晶層５０に添加される旋光性物質の種類と量によ
って規定される。

【００１７】図５において、液晶層５０を挟持する２枚
の上，下電極基板１１，１２間で液晶分子がねじれたら
せん状構造をなすように配向させるには、上，下電極基
板１１，１２上の、液晶に接する、例えばポリイミドか
らなる有機高分子樹脂からなる配向膜２１，２２の表面
を、例えば布などで一方向にこする方法、いわゆるラビ
ング法が採られている。このときのこする方向、すなわ
ちラビング方向、上電極基板１１においてはラビング方
向６，下電極基板１２においてはラビング方向７が液晶
分子の配列方向となる。このようにして配向処理された
２枚の上，下電極基板１１，１２をそれぞれのラビング
方向６，７が互いにほぼ１８０度から３６０度で交叉す
るように間隙ｄ₁をもたせて対向させ、２枚の電極基板
１１，１２を液晶を注入するための切欠け部５１を備え
た枠状のシール剤５２により接着し、その間隙に正の誘
電異方性をもち、旋光性物質を所定量添加されたネマチ
ック液晶を封入すると、液晶分子はその電極基板間で図
中のねじれ角θのらせん状構造の分子配列をする。なお
３１，３２はそれぞれ上，下電極である。このようにし
て構成された液晶セル６０の上電極基板１１の上側に複
屈折効果をもたらす部材（以下複屈折部材と称す）４０
が配設されており、さらにこの部材４０および液晶セル
６０を挟んで上，下偏光板１５，１６が設けられる。
液晶５０における液晶分子のねじれ角θは好ましくは２
００度から３００度であるが、透過率−印加電圧カーブ
のしきい値近傍の点灯状態が光を散乱する配向となる現
象を避け、優れた時分割特性を維持するという実用的な
観点からすれば、２３０度から２７０度の範囲がより好
ましい。この条件は基本的には電圧に対する液晶分子の
応答をより敏感にし、優れた時分割特性を実現するよう
に作用する。また優れた表示品質を得るためには液晶層
５０の屈折率異方性Δｎ₁とその厚さｄ₁の積Δｎ₁・ｄ₁
は好ましくは０.５から１.０、より好ましくは０.６か
ら０.９の範囲に設定することが望ましい。

【００１８】複屈折部材４０は液晶セル６０を透過する
光の偏光状態を変調するように作用し、液晶セル６０単
体では着色した表示しかできなかったものを白黒の表示
に変換するものである。このためには複屈折部材４０の
屈折率異方性Δｎ₂とその厚さｄ₂の積Δｎ₂・ｄ₂が極め
て重要で、好ましくは０.４から０.８、より好ましくは
０.５から０.７の範囲に設定する。

【００１９】さらに、本発明になる液晶表示装置６２は
複屈折による楕円偏光を利用しているので偏光板１５，
１６の軸と、複屈折部材４０として一軸性の透明複屈折
板を用いる場合はその光学軸と、液晶セル６０の電極基
板１１，１２の液晶配列方向６，７との関係が極めて重
要である。

【００２０】図４で上記の関係の作用効果について説明
する。図４は、図５の構成の液晶表示装置を上から見た
場合の偏光板の軸，一軸性の透明複屈折部材の光学軸，
液晶セルの電極基板の液晶配列方向の関係を示したもの
である。

【００２１】図５において、５は一軸性の透明複屈折部
材４０の光学軸，６は複屈折部材４０とこれに隣接する
上電極基板１１の液晶配列方向，７は下電極基板１２の
液晶配列方向，８は上偏光板１５の吸収軸あるいは偏光
軸，９は下偏光板１６の吸収軸あるいは偏光軸であり、
角度αは上電極基板１１の液晶配列方向６と一軸性の複
屈折部材４０の光学軸５とのなす角度，角度βは上偏光
板１５の吸収軸あるいは偏光軸８と一軸性の透明複屈折
部材４０の光学軸５とのなす角度，角度γは下偏光板１
６の吸収軸あるいは偏光軸９と下電極基板１２の液晶配
列方向７とのなす角度である。

【００２２】ここで本明細書における角α，β，γの測
り方を定義する。図９において、複屈折部材４０の光学
軸５と上電極基板の液晶配列方向６との交角を例にとっ
て説明する。光学軸５と液晶配列方向６との交角は図９
に示す如く、φ₁およびφ₂で表わすことが出来るが、本
明細書においてはφ₁，φ₂のうち小さい方の角を採用す
る。すなわち、図６（ａ）においてはφ₁＜φ₂であるか
ら、φ₁を光学軸５と液晶配列方向６との交角αとし、
図６（ｂ）においてはφ₁＞φ₂だからφ₂を光学軸５と
液晶配列方向６との交角αとする。勿論φ₁＝φ₂の場合
はどちらを採っても良い。

【００２３】本発明になる液晶表示装置においては角度
α，β，γが極めて重要である。

【００２４】角度αは好ましくは５０度から９０度，よ
り好ましくは７０度から９０度に、角度βは好ましくは
２０度から７０度，より好ましくは３０度から６０度
に、角度γは好ましくは０度から７０度，より好ましく
は０度から５０度に、それぞれ設定することが望まし
い。

【００２５】なお、液晶セル６０の液晶層５０のねじれ
角θが１８０度から３６０度の範囲内にあれば、ねじれ
方向１０が時計回り方向，反時計回り方向のいずれであ
っても、上記角α，β，γは上記範囲内にあればよい。

【００２６】なお、図５においては、複屈折部材４０が
上偏光板１５と上電極基板１１の間に配設されている
が、この位置の代りに、下電極基板１２と下偏光板１６
との間に配設しても良い。この場合は図５の構成全体を
倒立させた場合に相当する。

【００２７】〔実施例１〕基本構造は図４及び図５に示
したものと同様である。図６において、液晶分子のねじ
れ角θは２４０度であり、一軸性の透明複屈折部材４０
としては平行配向（ホモジェニアス配向）した、すなわ
ちねじれ角が０度の液晶セルを使用した。ここで液晶層
の厚みｄと旋光性物質が添加された液晶材料のらせんピ
ッチｐの比ｄ／ｐは０．６６７とした。配向膜２１，２
２は、ポリイミド樹脂膜で形成しこれをラビング処理し
たものを使用した。このラビング処理を施した配向膜が
これに接する液晶分子を基板面に対して傾斜配向させる
チルト角(pretilt角）は３．２度である。上記一軸性透
明複屈折部材４０のΔｎ₂・ｄ₂は約０.６である。一方
液晶分子が２４０度ねじれた構造の液晶層５０のΔｎ₁
・ｄ₁は約０.８である。

【００２８】このとき、角度αを約９０度，角度βを約
３０度，角度γを約３０度とすることにより、上，下電
極３１，３２を介して液晶層５０に印加される電圧がし
きい値以下のときには光不透過すなわち黒、電圧がある
しきい値以上になると光透過すなわち白の白黒表示が実
現できた。また、下偏光板１６の軸を上記位置より５０
度から９０度回転した場合は、液晶層５０への印加電圧
がしきい値以下のときには白，電圧がしきい値以上にな
ると黒の，前記と逆の白黒表示が実現できた。

【００２９】図７は図６の構成で角度αを変化させたと
きの１／２００デューティで時分割駆動時のコントラス
ト変化を示したものである。角度αが９０度近傍では極
めて高いコントラストを示していたものが、この角度か
らずれるにつれて低下する。しかも角度αが小さくなる
と点灯部，非点灯部ともに青味がかり、角度αが大きく
なると非点灯部は紫、点灯部は黄色になり、いずれにし
ても白黒表示は不可能となる。角度β及び角度γについ
てもほぼ同様の結果となるが、角度γの場合は前記した
ように５０度から９０度近く回転すると逆転の白黒表示
となる。

【００３０】〔実施例２〕基本構造は実施例１と同様で
ある。ただし、液晶層５０の液晶分子のねじれ角は２６
０度，Δｎ₁・ｄ₁は約０.６５〜０.７５である点が異な
る。一軸性透明複屈折部材４０として使用している平行
配向液晶層のΔｎ₂・ｄ₂は実施例１と同じ約０．５８で
ある。液晶層の厚みｄ₁と旋光性物質が添加されたネマ
チック液晶材料のらせんピッチｐとの比はｄ／ｐ＝０．
７２２とした。

【００３１】このとき、角度αを約１００度，角度βを
約３５度，角度γを約１５度とすることにより、実施例
１と同様の白黒表示が実現できた。また下偏光板の軸の
位置を上記値より５０度から９０度回転することにより
逆転の白黒表示が可能である点もほぼ実施例１同様であ
る。角度α，β，γのずれに対する傾向も実施例１とほ
ぼ同様である。

【００３２】上記いずれの実施例においても一軸性透明
複屈折部材４０として、液晶分子のねじれのない平行配
向液晶セルを用いたが、むしろ２０度から６０度程度液
晶分子がねじれた液晶層を用いた方が角度による色変化
が少ない。このねじれた液晶層は、前述の液晶層５０同
様、配向処理が施された一対の透明基板の配向処理方向
を所定のねじれ角に交差するようにした基板間に液晶を
挟持することによって形成される。この場合、液晶分子
のねじれ構造を挟む２つの配向処理方向の挟角の２等分
角の方向を複屈折部材の光軸として取扱えばよい。ま
た、複屈折部材４０として、透明な高分子フィルムを用
いても良い（この際一軸延伸のものが好ましい）。この
場合高分子フィルムとしてはＰＥＴ（ポリエチレン テ
レフタレート），アクリル樹脂フィルム，ポリカーボネ
イトが有効である。

【００３３】さらに以上の実施例においては複屈折部材
は単一であったが、図５において複屈折部材４０に加え
て、下電極基板１２と下偏光板１６との間にもう一枚の
複屈折部材を挿入することもできる。この場合はこれら
複屈折部材のΔｎ₂・ｄ₂を再調整すればよい。

【００３４】〔実施例３〕基本構造は実施例１と同様で
ある。ただし図４に示す如く、上電極基板１１上に赤，
緑，青のカラーフィルタ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ、各フ
ィルター同志の間に光遮光膜３３Ｄを設けることによ
り、多色表示が可能になる。

【００３５】なお、図１０においては、各フィルタ３３
Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ，光遮光膜３３Ｄの上に、これらの
凹凸の影響を軽減するため絶縁物からなる平滑層２３が
形成された上に上電極３１，配向膜２１が形成されてい
る。

【００３６】〔実施例４〕実施例３による液晶表示装置
６２と、この液晶表示装置６２を駆動するための駆動回
路と、光源をコンパクトに一体にまとめた液晶表示モジ
ュール６３を示すものである。

【００３７】図１はその分解斜視図を示すものである。
液晶表示基板６２は液晶表示基板搭載基板であるプリン
ト基板３５に搭載されている。このプリント基板３５は
液晶表示基板６２の有効表示領域に対向する領域に透孔
（図示せず）が形成されている。

【００３８】プリント基板３５には、また、液晶表示基
板６２を駆動させるためのいわゆるＴＡＢと称される駆
動用ＩＣ３４が搭載され、その端子は液晶表示基板６２
の電極と接続されている。

【００３９】プリント基板３５における裏面には拡散板
３９を介して導光板３７が配置され、この導光板３７の
互いに対向する一対の側端面には冷陰極蛍光灯３６が配
置されている。

【００４０】さらに、導光板３７および冷陰極蛍光灯３
６の裏面側に配置され、これら導光板３７および冷陰極
蛍光灯３６を収納するモールドケースからなる反射板３
８が配置されている。

【００４１】一方、液晶表示基板６２の表示面側に配置
されるフレーム４１があり、このフレームは液晶表示基
板６２の有効表示領域に対応する個所に透孔が設けられ
ているとともに、その側面に爪４３が設けられている。

【００４２】フレーム４１の爪４３は前記反射板３８の
側面に形成された切り込み４４に勘合されている。

【００４３】図２は、図１におけるII−II線における断
面図である。この図から明らかなように、冷陰極蛍光灯
３６の周辺において導光板３８以外は反射板３８の壁面
とプリント基板３５の裏面で空間が仕切られることにな
る。

【００４４】そして、プリント基板３５の冷陰極蛍光灯
３６と対向する領域には、図３に示すように、白色また
は銀色の塗料７０が塗布されたものとなっている。

【００４５】このように構成することにより、冷陰極蛍
光灯３６から周辺に照射される光は、反射板３８の壁面
とプリント基板３５の前記塗料７０が塗布された裏面で
反射されて導光体３８の側端面に導入されることにな
る。

【００４６】したがって、冷陰極蛍光灯３６と導光板３
８を内蔵する反射板のうちフロントケースのもつ機能を
プリント基板３５にもたせるようにしたことから、従来
必要となっていたフロントケースが不要となり、その分
だけ液晶表示装置の薄型化を達成することができる。

【００４７】上述した実施例では、プリント基板３５の
冷陰極蛍光灯３６と対向する領域に白色あるいは銀色の
塗料７０を塗布したものであるが、これに限定されるこ
とはない。

【００４８】白色あるいは銀色のシートを貼付するよう
にしても同様の効果を得ることができる。また、プリン
ト基板３５のソルダーレジストを白色あるいは銀色とし
てしまうことにより同様の効果を得ることができる。

【００４９】〔実施例５〕実施例４による液晶表示モジ
ュール６３をラップトップパソコンの表示部に使用した
ものである。図１１にそのブロックダイアグラムを、図
１２にラップトップパソコン６４に実装した図を示す。
マイクロプロセッサ４９で計算した結果を、コントロー
ル用ＬＳＩ４８を介して駆動用ＩＣ３４で液晶表示モジ
ュールを駆動するものである。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明による液晶表示装置によれば、発光体と導光板を
内蔵する反射板のうちフロントケースのもつ機能を液晶
表示基板搭載基板にもたせるようにしていることから、
該フロントケースが不要となり、薄型化を図ることがで
きるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示装置の一実施例を示した
分解斜視図である。

【図２】図１のII−II線における断面図である。

【図３】図１に示すプリント基板の裏面の一実施例を示
す斜視図である。

【図４】本発明になる液晶表示装置の第一の実施例にお
ける液晶分子の配列方向，液晶分子のねじれ方向，偏光
板の軸の方向および複屈折部材の光学軸の関係を示した
説明図である。

【図５】本発明になる液晶表示装置の第一の実施例の要
部分解斜視図である。

【図６】本発明になる液晶表示装置の第２の実施例にお
ける液晶分子のねじれ方向，偏向板の軸の方向および複
屈折部材の光学軸の関係を示した説明図である。

【図７】本発明になる液晶表示装置の第一の実施例につ
いてのコントラスト，透過光色−交角α特性を示すグラ
フである。

【図８】本発明になる液晶表示装置の第３の実施例にお
ける液晶分子の配列方向，液晶分子のねじれ方向，偏向
板の軸の方向および複屈折部材の光学軸の関係を示した
説明図である。

【図９】交角α，β，γの測り方を説明するための図で
ある。

【図１０】本発明になる液晶表示装置の一実施例による
上電極基板部の一部切欠斜視図である。

【図１１】本発明になるラップトップパソコンの一実施
例によるブロックダイアグラムである。

【図１２】本発明になるラップトップパソコンの一実施
例の斜視図である。

【図１３】従来の液晶表示装置の一例を示す部分断面図
である。

【符号の説明】

３５…プリント基板、３６…冷陰極蛍光灯、３７…導光
板、３９…反射板、３９…拡散板、６２…液晶表示基
板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東 隆雄 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所茂原工場内 (72)発明者 井浦 孝之 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所茂原工場内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 発光体と、この発光体からの光を側端面
   から導入し主表面側に拡散放出させる導光板と、この導
   光板の主表面側に配置される液晶表示基板と、この液晶
   表示基板の有効表示領域に対向する領域に透孔が形成さ
   れて該液晶表示基板を搭載する液晶表示基板搭載基板と
   を備える液晶表示装置において、前記発光体からの光を
   導光板の側端面に導入する手段として、前記発光体およ
   び導光板の裏面側に配置されて該発光体と導光板を収納
   するケースと前記液晶表示基板搭載基板とで構成したこ
   とを特徴とする液晶表示装置。