JPH0627464A

JPH0627464A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0627464A
Application number: JP4183441A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Yabuuchi; 俊彦藪内; Kiichiro Kubo; 毅一郎久保; Hisashi Ota; 恒太田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-07-10
Filing date: 1992-07-10
Publication date: 1994-02-04

Abstract

(57)【要約】【構成】液晶表示素子（６２）と、その下に配置した導
光体（３７）と、その側面近傍に配置した冷陰極蛍光灯
（３６）とを含んでなる液晶表示装置において、冷陰極
蛍光灯（３６）を覆うカバー（４、４′）に放熱用スリ
ット（１）を設けた構成。【効果】光源を覆うカバーに放熱用の穴を設けたので、
光源からの熱が液晶表示素子に伝わるのを抑制すること
ができ、表示品質を向上することができる。

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、
特に、液晶表示素子の下に、光源と導光体とからなるバ
ックライトを配置してなる液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶表示素子のツイステッドネマ
チックタイプと言われるものは、２枚の電極基板間に正
の誘電異方性を有するネマチック液晶による９０°ねじ
れたらせん構造を有し、かつ両電極基板の外側には一対
の偏光板をその偏光軸（あるいは吸収軸）が、電極基板
に隣接する液晶分子の軸に対し直交あるいは平行になる
ように配置するものであった（特公昭５１−１３６６６
号公報）。

【０００３】このようなねじれ角９０°の液晶表示素子
では、液晶層に印加される電圧対液晶層の透過率の変化
の急峻性γ、視角特性の点で問題があり、時分割数（走
査電極の数に相当）は６４が実用的限界であった。しか
し、近年の液晶表示素子に対する画質改善と表示情報量
増大要求に対処するため、一対の偏光板間に挟持された
液晶分子のねじれ角αを１８０°より大にし、この液晶
層への印加電圧による液晶層の複屈折効果の変化を検出
する構成とすることにより時分割駆動特性を改善して時
分割数を増大することがティー・ジェイ・シェフェー
ル、ジェイ・ネイリングによるアプライドフィジクス
レター 45、No．10、1021、1984「アニューハイリー
マルティプレクサ」（Applied Physics Letter、T．J．
Scheffer、J．Nehring：“A new、highly multiplexabl
e liquid crystal display”)に論じられ、スーパーツ
イステッド複屈折効果型（ＳＢＥ）液晶表示装置が提案
されている。

【０００４】従来の液晶表示装置は、液晶表示窓を有す
る金属製フレームと、この金属製フレーム内の上記液晶
表示窓の下に配置され、それぞれ透明電極と配向膜を積
層した面が向かい合うように２枚の透明ガラス基板を重
ね合わせ、両基板間に液晶を封止してなる液晶表示素子
と、その下に配置され、光源から発せられる光を光源か
ら離れた方へ導き、光を液晶表示素子全体に均一に照射
する半透明の合成樹脂板から成る導光体と、この導光体
の１側面近傍に配置された光源である１本の冷陰極蛍光
灯と、上記導光体の下に配置され、上記液晶表示素子の
駆動回路を有するプリント基板と、上記金属製フレーム
の端部近傍に配置され、上記冷陰極蛍光灯を覆う金属製
カバーとを含んで構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の液晶表示装
置では、バックライトの光源である冷陰極蛍光灯の発熱
に対して考慮されていなかった。すなわち、冷陰極蛍光
灯から発せられる熱が冷陰極蛍光灯の金属製のカバーお
よびフレームを介して液晶表示素子に伝導し、冷陰極蛍
光灯側の液晶表示素子の温度が上昇し、該液晶表示素子
内で局部的な温度差が生じ、しきい値電位差が生じて、
これが画面の色調むらとなって現われ、表示品質が低下
する問題があった。

【０００６】本発明の目的は、光源の発熱に起因する表
示品質の低下を抑制することができる液晶表示装置を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、光源を覆うカバーに放熱用の穴を設けた
液晶表示装置を提供する。

【０００８】

【作用】本発明の液晶表示装置では、光源を覆うカバー
に放熱用の穴を設けたので、光源から発せられる熱を放
熱用の穴で放熱させることができる。したがって、光源
から液晶表示素子に伝わる熱量を小さくすることがで
き、その結果、表示品質を向上することができる。

【０００９】

【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。

【００１０】図１は、本発明の一実施例の液晶表示装置
の部分外観斜視図、図２は、図１の液晶表示装置の分解
斜視図である。

【００１１】４１は金属製フレーム、６５はフレーム４
１に設けられた液晶表示窓、４３は金属製フレーム４１
に一体に設けられた爪、６２はフレーム４１内の液晶表
示窓６５の下に配置され、それぞれ透明電極と配向膜を
積層した面が向かい合うように２枚の透明ガラス基板を
重ね合わせ、両基板間に液晶を封止してなる液晶表示素
子（図４参照）、３７はこの液晶表示素子６２の下に配
置され、光源から発せられる光を光源から離れた方へ導
き、光を液晶表示素子６２全体に均一に照射する半透明
の合成樹脂板から成る導光体、３６はこの導光体３７の
１側面近傍に配置された光源である１本の冷陰極蛍光
灯、３９は導光体３７の上に配置され、導光体３７から
の光を液晶表示素子６２の方へ拡散させる拡散板、３８
は導光体３７の下に配置され、導光体３７からの光を液
晶表示素子６２の方へ反射させる反射板、３５は導光体
３７の下に配置され、液晶表示素子６２の駆動回路を有
するプリント基板、４、４′はフレーム４１の端部近傍
に配置され、冷陰極蛍光灯３６を覆い、冷陰極蛍光灯３
６の反射板も兼ねた金属製カバーである。

【００１２】本実施例では、光源である冷陰極蛍光灯３
６を覆うカバー４、４′に冷陰極蛍光灯３６から発せら
れる熱を放熱するための放熱用スリット１を設けてあ
る。これらの放熱用スリット１は、冷陰極蛍光灯３６の
発熱する部分である電極がある両端部近傍のカバー４、
４′の両端部にそれぞれ３本ずつ配列して設けられてい
る。したがって、冷陰極蛍光灯３６から発せられる熱が
放熱用スリット１から装置外部に放熱されるので、冷陰
極蛍光灯３６から金属製のカバー４、４′およびフレー
ム４１を介して液晶表示素子６２に伝わる熱量を小さく
することができ、従来のような画面の色調むらが目立た
なくなり、表示品質を向上することができる。

【００１３】図４は本発明になる液晶表示素子６２を上
側から見た場合の電極基板上における液晶分子の配列方
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
なる液晶表示素子６２の要部斜視図を示す。

【００１４】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および
上電極基板１１と下電極基板１２の間に挟持される正の
誘電異方性を有す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。

【００１５】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、例えばガラス
からなる透明な上、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１
１、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はそれぞれ例
えば酸化インジウム又はＩＴＯ（Indium Tin Oxide）か
らなる透明な上、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。藤村他「ＳＴ
Ｎ−ＬＣＤ用位相差フィルム」、雑誌電子材料１９９１
年２月号第３７−４１頁）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。

【００１６】液晶５０における液晶分子のねじれ角θは
１８０度から３６０度の範囲の値を採り得るが好ましく
は２００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０.５μｍから１.０μｍ、より好ま
しくは０.６μｍから０.９μｍの範囲に設定することが
望ましい。

【００１７】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０.４μｍから０.８μｍ、より好
ましくは０.５μｍから０.７μｍの範囲に設定する。

【００１８】さらに、本発明になる液晶表示素子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。

【００１９】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分子軸配列方向の関係を示し
たものである。

【００２０】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の液晶分子軸配列方向、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１６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。

【００２１】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９（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９（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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】実施例１基本構造は図４および図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(μｍ)と旋光
性物質が添加された液晶材料のらせんピッチｐ(μｍ)の
比ｄ／ｐは０．６７とした。配向膜２１、２２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(p
retilt角）は４度である。上記一軸性透明複屈折部材４
０のΔｎ₂・ｄ₂は約０.６μｍ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
０.８μｍである。

【００２７】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。

【００２８】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および角度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。

【００２９】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２６０度、Δｎ₁・ｄ₁は約０.
６５μｍ〜０.７５μｍ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Δ
ｎ₂・ｄ₂は実施例１と同じ約０．５８μｍである。液晶
層の厚みｄ₁(μｍ)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(μｍ)との比はｄ／ｐ＝
０．７２とした。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】実施例３基本構造は実施例１と同様である。ただし図１０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。

【００３４】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。

【００３５】実施例４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。

【００３６】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６３を駆動するものである。

【００３７】以上説明したように、上記実施例によれ
ば、優れた時分割駆動特性を有し、さらに白黒および多
色表示を可能にする電界効果型液晶表示装置を実現する
ことができる。

【００３８】以上本発明を実施例に基づいて具体的に説
明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能で
あることは勿論である。例えば、上記図１、図２に示し
た上記実施例では、金属製フレーム４１と別個の金属製
カバー４、４′に放熱用スリット１を設けたが、光源の
カバーが金属製フレームと一体に形成されたものに放熱
用スリットを設けてもよいことはもちろんである。ま
た、上記実施例では、金属製カバー４、４′の両方に放
熱用スリット１を設けたが、金属製カバー４、４′の片
方だけに設けてもよい。また、上記実施例では、冷陰極
蛍光灯３６を、導光体３７の１側面近傍に１本だけ設け
た例を示したが、光源は１つに限らず、例えば、導光体
３７の対向する側面近傍に１本ずつ設けた場合でも適用
することができる。また、上記実施例では、光源として
冷陰極蛍光灯３６を用いたが、熱陰極蛍光灯を用いる場
合にも適用できる。さらに、放熱用の穴の形状、数、位
置、寸法等は図１に示した放熱用スリットに限らず、種
々のものを設けることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶表示
装置によれば、光源を覆うカバーに放熱用の穴を設けた
ので、光源からの熱が液晶表示素子に伝わるのを抑制す
ることができ、表示品質を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の液晶表示装置の部分外観斜
視図である。

【図２】図１の液晶表示装置の分解斜視図である。

【図３】本発明になる液晶表示素子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４】本発明になる液晶表示素子の第一の実施例の要
部分解斜視図である。

【図５】本発明になる液晶表示素子の第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６】本発明になる液晶表示素子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７】本発明になる液晶表示素子の第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８】交角α、β、γの測り方を説明するための図で
ある。

【図９】本発明になる液晶表示素子の一実施例の上電極
基板部の一部切欠斜視図である。

【図１０】本発明になるラップトップパソコンの一実施
例のブロックダイアグラムである。

【図１１】本発明になるラップトップパソコンの一実施
例の斜視図である。

【符号の説明】

１…放熱用スリット、４、４′…金属製カバー、３５…
プリント基板、３６…冷陰極蛍光灯（光源）、３７…導
光体、３８…反射板、３９…拡散板、４１…金属製フレ
ーム、４３…爪、６２…液晶表示素子、６５…液晶表示
窓。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶表示素子と、上記液晶表示素子の下に
配置した導光体と、上記導光体の側面近傍に配置した少
なくとも１つの光源とを含んでなる液晶表示装置におい
て、上記光源を覆うカバーに放熱用の穴を設けたことを
特徴とする液晶表示装置。