JPH0566406A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH0566406A
JPH0566406A JP3257184A JP25718491A JPH0566406A JP H0566406 A JPH0566406 A JP H0566406A JP 3257184 A JP3257184 A JP 3257184A JP 25718491 A JP25718491 A JP 25718491A JP H0566406 A JPH0566406 A JP H0566406A
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Keiji Kashima
啓二 鹿島
Naoki Yoshida
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Abstract

(57)【要約】 【構成】アクテイブマトリクス型液晶セルとバックライ
トを積層した液晶表示装置であって、バックライトを構
成する導光板の一方の広い面に、マトリクス型液晶セル
のドットに対応して光拡散物質をドット状に被覆した導
光板からなるバックライトを用いた液晶表示装置。 【効果】この発明は、充分な輝度を持ち消費電力−輝度
変換効率が大きいバックライトを用いているので比較的
小型で、輝度むらのない液晶表示装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マトリクス型液晶セ
ル、特にアクテイブマトリクス型液晶セルを用いた透過
型液晶表示装置を背面よりバックライトにて照射する構
成の液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近時、ラップトップ型又は、ブック型の
ワ−ドプロセッサ−やコンピュ−タ等の表示装置とし
て、薄型でしかも見易いバックライト機構を有する液晶
表示装置が用いられている。このようなバックライトに
は、図1に示すように透光性の導光板の一端部に、前記
導光板の一端部とほぼ同じ形状のスリット状の光反射器
を有する蛍光管のような線状光源を併設するエッジライ
ト方式がよく用いられる。このエッジライト方式の場
合、図2に示すように、導光板の一方の面にこの導光板
材料よりも屈折率が大きい光拡散物質を部分的に被覆
し、光の入光面と出光面以外の面を鏡面反射板又は光拡
散反射板で覆い、光の出光面に光拡散板を配置して、導
光板の出光面全体が均一に面発光するように配置された
ものが多い。
【0003】特に近時、バックライトがバッテリー駆動
されるようになり消費電力−輝度変換効率のより一層の
向上が望まれいた。特に、アクティブマトリクス型液晶
セルに於いては、その構造上の理由から開口率が低く、
従って光線透過率も低くなっており、線状光源を覆う光
反射器の形状を最適化したり、前記光反射器に反射率の
高い材料を用いたり、導光板の入光面と出光面以外の面
に反射率の高い反射板を配したりすることが提案されて
いる。
【0004】しかし、前記したいづれの方法において
も、消費電力−輝度変換効率は向上するものの、未だ充
分でなく、更により一層の向上が望まれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、マト
リクス型液晶セルを用いた透過型液晶表示装置に於いて
背面より照射した時の、液晶表示面側から測定した輝度
が高く、消費電力−輝度変換効率が高いバックライトを
用いた液晶表示装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述の点
につき種々の検討を行ない、特にこれに用いるバックラ
イトに関して検討を行った結果、エッジライト方式のバ
ックライトにおいて、透光性材料からなる導光板の一方
の広い面に、該導光板材料よりも屈折率が大きい光拡散
物質を、用いるマトリクス型液晶セルのドットに対応し
てドット状に被覆し、かつ、前記バックライトのマトリ
クスのドットを前記液晶セルのマトリクスのドットと重
ね合わせるように、バックライトを液晶セルの背面に配
置することにより前記した消費電力−輝度変換効率の高
いバックライトとなることを見出し本発明を完成した。
【0007】即ち本発明は、マトリツクス型液晶セルと
バックライトを積層した液晶表示装置において、バック
ライトを構成する透光性材料からなる導光板の一方の広
い面に、該導光板材料よりも屈折率が大きい光拡散物質
を、マトリツクス型液晶セルのドットに対応してドット
状に被覆し、光の出光面と反対側の面を鏡面ないし光拡
散反射板で覆い、導光板の少なくとも一側面端部にこれ
に近接した線状光源を有するバックライトを用いた液晶
表示装置に関するものである。
【0008】次に本発明を図面に基づいて更に詳述す
る。図3は、本発明の一実施態様の斜視図であり、図4
は、断面図である。図中1は導光板であり、光を効率よ
く通過させる物質であればよく、石英、ガラス、透光性
の天然又は合成樹脂、例えばアクリル系樹脂等である。
2は光拡散板で、導光板面より出光した光を散乱させて
通過させるものであり、必要に応じて配置しても良い
が、光拡散効果が強すぎて出光面全体が均一に面発光す
るようになると本発明の効果は減少する。
【0009】導光板に施す光拡散物質(図中6)は、導
光板の材質に比較して高屈折率を持ち、かつ拡散反射率
が大きい顔料を含んでいれば良くその材質は特に限定さ
れないが、例えばチタンホワイトを含んだ塗料、印刷イ
ンキ等であり、これらをスクリ−ン印刷、オフセット印
刷、フレキソ印刷、凹版印刷等の方法で導光板面上にド
ット状に被覆する。この際のドットの形状は円形、角型
のいずれでもよい。又各々の大きさは、その部分で拡散
した光の大部分が液晶セルのドットを照射する程度が好
ましい。
【0010】本発明は、マトリクス型液晶セルのドット
に対応して前記した光拡散物質を導光板面上にドット状
に被覆し、導光板面上のドット部分を発光させるバック
ライトを用いたことが特徴である。
【0011】本発明で、バックライトの導光板面上に被
覆する光拡散物質は、マトリクス型液晶セルのドットピ
ッチとほぼ等しいドットピッチで、かつ、前記セルのド
ット配置と略同じドット配置でマトリクス状に部分的に
被覆したものである。このような条件で光拡散物質をド
ット状に被覆した導光板は、光拡散物質のドットマトリ
クスが液晶セルのドットマトリクスと重ね合わせるよう
に配置することにより、マトリクス型液晶セルのドット
に対応して光拡散物質が存在する状態となる。
【0012】本発明で用いるバックライトの導光板面上
に被覆する光拡散物質の被覆状態は、マトリクス型液晶
セルと対応していることが必須であるが、光拡散物質が
ドット状に均一に被覆されていることも好ましい態様で
ある。即ち導光板の発光面におけるヘーズ値(JIS−
K7105に準拠して測定した時の)が一定の値を示す
ことである。本発明においては、このヘーズ値が0.5
〜50%の範囲で上記した一定値を示すことが好まし
い。ヘーズ値がこの範囲をはずれた値をとるものは、導
光板の均一な輝度を得る上で好ましくない。
【0013】このような構成とすることにより、導光板
の出光面全体を均一に面発光をさせるのではなく、マト
リクス型液晶セルのドットピッチと等しいドットピッチ
で、かつ、前記セルのドット配置と同じドット配置でド
ットマトリクス状に発光させることができ、各ドット間
の輝度を均一とすることができる。
【0014】鏡面ないし光拡散反射板(図中3)は光の
出光面と対向する面を鏡面ないし光拡散反射板で覆うよ
うに配置する。また、導光板の四側面端部のうち入光面
以外の側面端部を鏡面反射板又は光拡散反射板で覆うよ
うに配置すれば、輝度はさらに向上するが、線状光源が
導光板の一側面端部のみに配置されている時には、線状
光源を配置した導光板の一側面端部と対向する導光板の
一側面端部に鏡面反射板又は光拡散反射板を配置すれ
ば、輝度がさらに向上するばかりでなく導光板面上にド
ット状に施した光拡散物質の各ドットの輝度はより均一
になる。
【0015】4は線状光源で、好ましい態様としては、
導光板の端部に光が入光するための間隙(スリット)を
有する光反射器5で、線状光源の光源面とある幅の間隙
をもたせた状態で覆われており、導光板の少なくとも一
端面部に近接してその中心軸が導光板の端面とほぼ平行
となるように設置される。前記線状光源は、蛍光管、タ
ングステン白熱管、オプティカルロッド、LEDを配列
した物等があるが、蛍光管が好ましく、各ドットをより
均一に発光させるために、電極部を除く均一発光部の長
さが、近接する導光板の端部の長さより長いことが好ま
しい。
【0016】図5はアクティブマトリクス型液晶セルの
構造の一例を示す図である。ここではTFT(Thin
−Film Transistor)方式のパネル構造
について説明する。図中7はガラス基板で、透明な画素
電極(図中8)とマトリクス回路部を形成するTFT
(図中9)、走査線(図中10)、信号線(図中1
1)、が形成されている。また、ガラス基板(図中1
2)には画素電極に対向する部分を開口(図中13)と
したブラックマトリクス層(図中14)が形成され、さ
らに画素電極と対向する位置に透明な共通電極(図中1
5)が形成されている。また、対向する画素電極と共通
電極との間隙には液晶(図中16)が封入されており、
ブラックマトリクス層の開口面積分だけ画素が形成され
ている。そして、前記マトリクス回路部によって信号に
応じて画素に電圧が印加される。尚、ガラス基板(図中
7、12)の外側には偏光板(図示せず)が配置されて
いる。そして、バックライトから出光した光線は偏光板
を通ってガラス基板(図中7)側から液晶セルに入光す
る。
【0017】アクティブマトリクス型液晶セルのドット
の面積はブラックマトリクス層の開口の面積に相当する
ため、バックライトからの光線はこの開口を通過しなけ
ればならず、開口以外に当たった光は基本的には利用さ
れないことになる。例えば、ドットピッチ0.3mm程
度のTFT方式のアクティブマトリクス型液晶パネルの
開口率を40%程度と仮定すれば、出光面が均一に面発
光するバックライトをもちいた場合、液晶(図中16)
を通過した光線の40%程度しか開口を通過できない。
しかし、図6に示すようにバックライトの導光板に施す
光拡散物質をマトリクス型液晶セルのドットと対応させ
て被覆し、導光板に施す光拡散物質のドットマトリクス
を液晶セルのドットマトリクスと重ね合わせるように、
バックライトを液晶セルの背面に配置し、導光板上に施
したドットマトリクス状の光拡散物質をドット状に発光
させることにより、バックライトから出光する光の多く
をマトリクス型液晶セルの開口を通過させることができ
る。
【0018】本発明の主要部は、このような構成からな
るが、更に以下に示すような構成とすることが好まし
い。 1)本発明で用いるバックライトの導光板に施す光拡散
物質は、ドット状即ち点状形成するものであるが、この
ドットの形状はマトリクス型液晶セルのドットピッチと
等しいドットピッチでマトリクス状に部分的に被覆され
ればよく特に制限されないが、前記したように円形、角
形で形成されたいづれでもよい。これらは用いるマトリ
クス型液晶セルの配置と同一な配置、例えばトライアン
グル型(図7(a))またはモザイク型(図7(b))
状に導光板上に施される。
【0019】更に、前記光拡散物質の被覆状態は、導光
板面上での被覆率がマトリクス型液晶セルの開口率とほ
ぼ等しいことが好ましい。ここで言う被覆率とは、導光
板面の単位面積当たりに施した光散乱物質の被覆面積の
割合を言う。 2)各ドットの輝度をより均一にするために、前記光拡
散物質の導光板面上での被覆率がマトリクス型液晶セル
の開口率よりも小くしなければならない場合には、光拡
散シ−トを導光板の発光面上に配して、各ドットから出
た光が光拡散シ−トを通過することによって適度に拡散
され、マトリクス型液晶セルの開口全体を通過するよう
にすることが好ましい。
【0020】
【発明の効果】本発明は、比較的小型で、充分な輝度を
持ち消費電力−輝度変換効率が大な液晶表示装置であ
る。
【0021】
【実施例】次に比較例及び実施例で本発明を更に詳述す
る。図4に示すような厚さ2.0mmの長方形導光板
(225mm×127mm)の短手の端部に、直径4.
8mmの太さの冷陰極蛍光管(ハリソン電機株式会社製
ノ−マル管)を配置し、導光板に接する部分に2mmの
スリットを持つ筒型アルミ反射器の内面に光拡散フィル
ムをラミネ−トしたもので覆い、スリットから出光した
光が導光板の端部から導光板に入光するように配置し
た。一方、導光板面上に被覆する光拡散物質(チタンホ
ワイトを含む塗料)は、四角形のドットパタ−ンをマト
リクス型液晶セルのドットピッチと等しいドットピッチ
で前記液晶セルのドットの配置と同一な配置(モザイク
型)でオフセット印刷したものであり光拡散物質の被覆
率が、10%で一定となるように被覆した。導光板をJ
IS−K7105に準拠して測定した時のヘ−ズ値は2
%であった。また、光拡散シ−トを導光板の発光面上に
配し、導光板の四側面端部のうち入光面以外の三側面端
部を反射板で覆った。
【0022】冷陰極管に、インバ−タより30KHzの
交番電圧をかけて一定電流で駆動させたときのドット上
の輝度を、輝度計(トプコンBM−8)により視野角
0.2度、出光面から輝度計(アタッチメントレンズ金
物先端)までの距離12mmで測定したところ420c
d/mであった(実施例1)。そして、この時の発光
状態は印刷した各ドットが均一に発光している状態だっ
た。また、導光板上に施した光拡散物質のドットマトリ
クスを液晶セルのドットマトリクスと重ね合わせるよう
に、バックライトを液晶セルの背面に配置し、冷陰極管
に、インバ−タより30KHzの交番電圧をかけて一定
電流で駆動させたときの面輝度を、輝度計(トプコンB
M−8)により視野角2度、出光面から輝度計(アタッ
チメント使用せず)までの距離400mmで測定したと
ころ80cd/mであった(実施例2)。
【0023】次に、導光板面上に被覆する光拡散物質
(チタンホワイトを含む塗料)は、円形のドットパタ−
ンを1.2mmピッチでスクリ−ン印刷したものであ
り、光拡散物質の被覆率が、最小の地点で8%、最大の
地点で80%、その中間ではこれらの比率を順次増加し
た値となるように被覆した。導光板をJIS−K710
5に準拠して測定した時のヘ−ズ値は最小の地点で1.
9%、最大の地点で58%であった。また、光拡散シ−
ト2枚を印刷したドットが視認されないように導光板の
発光面上に配し、導光板の四側面端部のうち入光面以外
の三側面端部を反射板で覆った。
【0024】冷陰極管に、インバ−タより30KHzの
交番電圧をかけて一定電流で駆動させたときの面輝度
を、輝度計(トプコンBM−8)により視野角2度、出
光面から輝度計(アタッチメント使用せず)までの距離
400mmで測定したところ190cd/mであった
(比較例1)。そして、この時の発光状態は均一な面発
光の状態で印刷したドットは視認されなかった。また、
バックライトを液晶セルの背面に配置し、冷陰極管に、
インバ−タより30KHzの交番電圧をかけて一定電流
で駆動させたときの面輝度を、輝度計(トプコンBM−
8)により視野角2度、出光面から輝度計(アタッチメ
ント使用せず)までの距離400mmで測定したところ
25cd/mであった(比較例2)。
【図面の簡単な説明】
【図1】バックライトの斜視図
【図2】バックライトの断面図
【図3】本発明の一実施態様のバックライトの斜視図
【図4】本発明の一実施態様のバックライトの断面図
【図5】アクティブマトリクス型液晶セルの構造の一例
を示す図
【図6】本発明の一実施態様のバックライトの配置図
【図7】ドットの配置方法の一例を示す図
【符号の説明】
1:導光板 2:光拡散シ−ト 3:鏡面反射板又は光拡散射板 4:線状光源 5:光反射器 6:光拡散物質 7:ガラス基板 8:透明な画素電極 9:TFT 10:走査線 11:信号線 12:ガラス基板 13:開口 14:ブラックマトリクス層 15:共通電極 16:液晶 17:マトリクス回路部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年1月9日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】導光板に施す光拡散物質(図中6)は、導
光板の材質に比較して高屈折率を持ち、かつ光を拡散
やすい顔料を含んでいれば良くその材質は特に限定され
ないが、例えばチタンホワイトを含んだ塗料、印刷イン
キ等であり、これらをスクリーン印刷、オフセット印
刷、フレキソ印刷、凹版印刷等の方法で導光板面上にド
ット状に被覆する。この際のドットの形状は円形、角型
のいずれでもよい。又各々の大きさは、その部分で拡散
した光の大部分が液晶セルのドットを照射する程度が好
ましい。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マトリツクス型液晶セルとバックライトを
    積層した液晶表示装置において、バックライトを構成す
    る透光性材料からなる導光板の一方の広い面に、該導光
    板材料よりも屈折率が大きい光拡散物質を、マトリクス
    型液晶セルのドットに対応してドット状に被覆し、光の
    出光面と反対側の面を鏡面ないし光拡散反射板で覆い、
    導光板の少なくとも一側面端部にこれに近接した線状光
    源を有するバックライトを用いた液晶表示装置。
  2. 【請求項2】アクテイブマトリクス型液晶セルを用いた
    請求項1記載の液晶表示装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9753213B2 (en) 2012-07-31 2017-09-05 Mitsubishi Electric Corporation Planar light source device and liquid crystal display apparatus

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US9753213B2 (en) 2012-07-31 2017-09-05 Mitsubishi Electric Corporation Planar light source device and liquid crystal display apparatus

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