JPH06347761A

JPH06347761A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH06347761A
Application number: JP13351793A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakamoto; 浩仲本; Naofumi Aoyama; 直文青山; Toshiyuki Sakuma; 敏幸佐久間; Kazuo Umeyama; 一夫梅山; Shigeharu Hatayama; 重治畑山; Hisao Nozawa; 悠夫野沢
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-06-03
Filing date: 1993-06-03
Publication date: 1994-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】薄型化に伴う上フレームの剛性低下による上
フレームと駆動回路基板との接触を防止する。【構成】上フレーム１の枠辺に液晶表示パネル６２を
構成する駆動回路基板３５の方向に突出する突起部１８
を形成し、上フレーム１と上記駆動回路基板３５との間
に所定の間隔を設ける。【効果】上フレーム１が変形しても突起１８が所定の
間隔を確保し、駆動回路基板３５上の回路パターンや実
装部品と接触しない。

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に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置の一形式として、ツイステ
ッドネマチックタイプ（ＴＮ）と言われるものは、２枚
の電極基板間に正の誘電率異方性を有するネマチック液
晶による９０度ねじれた螺旋構造を有し、かつ両電極基
板の外側には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５１−１３６
６６号公報）。

【０００３】このような捩じれ角（α）が９０度の液晶
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、液晶分子の捩じ
れ角αを１８０度より大にしたスーパーツイステッドネ
マチック（ＳＴＮ）が提案され、かつこのＳＴＮに複屈
折効果を利用することにより時分割駆動特性を改善して
時分割数を増大させることがアプライドフィジクス
レター４５，No.10,1021 1984(Applied Physics Lette
r,T.J.Scheffer,J.Nehring:"A new,highly multiplexab
le liquidcrystal 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】この種の液晶表示装置は、表示窓をもつ上
フレームと、駆動回路基板を一体化した液晶板とからな
る液晶表示パネルと、光拡散板と導光板からなる導光体
組立と、少なくとも一辺に線状のバクライト光源を搭載
する中間フレームと、下フレームとを少なくとも有し、
これらを上記の順で積層し、上記上フレームと下フレー
ムとを連結固定してなる。

【０００５】そして、上記上フレームと下フレームとは
鉄の薄板で構成され、上記各構成部材間に必要に応じて
適宜のスペーサあるいは粘着テープ等を介在させて全体
を密接に積層し、一体として扱えるように固定保持して
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の液晶表示装
置において、液晶表示パネルの周辺は表示領域に矩形の
窓を有する金属製の上フレームと上記液晶表示パネルの
下方に備える下フレーム、あるいは樹脂フレーム等の下
基板とで挟持して保持固定されている。しかし、液晶表
示装置の薄型化に伴って上フレーム自体の素材厚を低減
させると、当該フレームの剛性が低下してフレームが変
形して液晶表示パネルを構成擦る駆動回路基板上の回路
パターンや実装部品と接触し、動作不良や故障が発生す
るという問題があった。

【０００７】本発明の目的は上記従来技術の諸問題を解
消し、上フレームが変形しても駆動回路基板上の回路パ
ターンや実装部品と接触しないようにした液晶表示装置
を提供することにある。

【０００８】

【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、表示窓３をもつ上フレーム１と、駆動回
路基板３５を一体化した液晶板とからなる液晶表示パネ
ル６２と、光拡散板と導光板および反射板とからなる導
光体組立３７と、この導光体組立を内枠に収容すると共
に少なくとも一辺に線状のバックライト光源３６を搭載
する枠状の中間フレーム４２、および下フレーム２とを
この順で積層し、上記上フレームと下フレームとを連結
固定してなる液晶表示装置において、前記上フレーム１
の枠辺に液晶表示パネル６２を構成する駆動回路基板３
５の方向に突出する突起部１８を設け、上記上フレーム
と上記駆動回路基板に形成された回路との接触を防止し
てなることを特徴とする。

【０００９】なお、上記突起部１８は上フレームの変形
の程度と駆動回路基板上の回路パターンや実装部品との
関係で適宜の箇所に複数設けることができる。また、本
発明は、上記の構成の液晶表示装置に限らず、上フレー
ムと中間フレームとを連結固定した構成、あるいは液晶
板と駆動回路基板とを分離して積層し、上フレームと駆
動回路基板を連結固定した構成、その他の形式の液晶表
示装置にも適用できるものであることは言うまでもな
い。

【００１０】

【作用】上記構成において、駆動回路基板ＰＣＢ側に突
出形成した上フレーム１の突起部１８は当該駆動回路基
板３５に形成したグランドパッド２４に押圧して組立ら
れる。これおにより、上フレーム１が変形しても、当該
フレームが駆動回路基板３５上に回路パターンや実装部
品と接触することがなく、動作不良や故障を招くことは
ない。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例につき、図面を参照し
て詳細に説明する。図１は本発明による液晶表示装置の
構成を説明する展開斜視図であって、１は上フレーム、
１８は上フレームの短辺にプレス成形して液晶表示パネ
ル側に突出して形成された突起部、３は液晶表示窓、６
２は液晶表示パネル、３５は駆動回路基板、１４は上フ
レーム１と液晶表示パネル６２との間に介挿するストラ
イプ状スペーサ、１６は液晶表示パネル６２と枠状中間
フレームとの間に介挿して光拡散板と導光板および反射
板とからなる導光体組立３７の周辺をシールする枠状ス
ペーサ、４２は線状のバクライト光源を搭載する樹脂材
料からなる枠状の中間フレーム，３６は冷陰極管からな
るバックライト光源（ランプ）、１７はバックライト光
源カバー（ランプカバー）、６５は液晶表示パネルの端
子と駆動回路基板の端子とを接続するテープキャリアパ
ッケージである。

【００１２】なお、２０は下フレームに形成した爪受け
２５に固定する爪である。同図において、液晶表示装置
は図示の順序で上フレーム１と下フレーム２とで挟持固
定される。中間フレーム４２の一端側には冷陰極管から
なる線状光源（バックライト光源）３６が設置され、ラ
ンプカバー１７で液晶表示パネル６２方向への直接光を
遮断し、その発光光を光拡散板と導光板および反射板と
からなる導光体組立３７側に指向させる。

【００１３】枠状のスペーサ１３は中間フレーム４２に
形成された内枠に収容される導光体組立３７と液晶表示
パネル６２との間に介在して表示領域を確定すると共に
バックライト光源３６の光が導光体組立３７の外部に洩
れるのを防止する。そして、中間フレーム４２の一側に
バックライト光源３６を装着した後、バックライト光源
カバー１７を嵌合固定してなる。

【００１４】上記上フレーム１の短辺側に形成した突起
部１８は液晶表示パネル６２を構成する駆動回路基板３
５に形成されたグランドパッド２４と対向する位置に複
数個設けられており、全体を組立たときに上記１８が上
記２４に押圧するように配置される。図２は本発明によ
る液晶表示装置の１実施例の要部構造を説明する図１の
要部断面模式図である。なお、同図では細部の構造は省
略してある。

【００１５】図２に示したように、液晶表示パネル６２
は上フレーム１で周辺を挟持されており、この液晶表示
パネル６２を構成するガラス基板７４に形成されている
端子と駆動回路基板３５の端子とはテープキャリアパッ
ケージ６５を介して連結されている。駆動回路基板３５
にはグランドパッド２４が形成されており、上記上フレ
ーム１に形成された突起部１８はグランドパッド２４に
押圧されて上フレーム１と駆動回路基板３５との間に所
定の空間を確保するようにしている。

【００１６】したがって、上フレーム１を薄くした結
果、その剛性が低下しても、この剛性低下による変形に
よって当該上フレーム１が駆動回路基板３５の回路パタ
ーンや実装部品に接触することが阻止される。なお、上
フレームに形成した突起部１８は上記のように駆動回路
基板３５のグランドパッド２４に接触するような位置に
設けることに限らず、当該駆動基板３５の絶縁部分に位
置するようにしてもよい。

【００１７】これにより、液晶表示装置の薄型化に伴う
上フレームの剛性低下が原因となる上記上フレームと駆
動回路基板の回路パターンや実装部品との接触による動
作不良や故障の発生が回避される。以下、上記構成をス
ーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）方式の液晶表
示装置に適用した具体例を説明する。なお、以降の図面
で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。「具体例１」図３は本発明による液晶表示装置６２を上
側からみ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４は本発明による液晶表示装置６
２の要部斜視図を示す。

【００１８】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に添加される旋光物質の種類とその量に
よって規定される。図４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
れた螺旋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、所謂ラビン
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。

【００１９】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り欠け部５１を備えた枠状の
シール材５２により接着し、その間隙に正の誘電異方性
をもち旋光物質を所定量添加し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
の螺旋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。

【００２０】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、複屈折部材と称する）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２００度から３００度である
が、透過率−印加電圧カーブの閾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。

【００２１】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と
の積Δｎ₁・ｄ₁は好ましくは０．５μｍから１．０μ
ｍ、より好ましくは０．６μｍから０．９μｍの範囲に
設定するのが望ましい。

【００２２】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
極めて重要であり、好ましくは０．４μｍから０．８μ
ｍ、より好ましくは０．５μｍから０．７μｍの範囲に
設定する。

【００２３】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。ここで、図３により上記の関係の作用効果に
ついて説明する。同図は図４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。

【００２４】図３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１
２の液晶配列方向７とのなす角度である。

【００２５】ここで、上記角度α，β，γの測り方を定
義する。図８において、複屈折部材４０の光学軸５と上
電極基板１１の液晶配列方向６との交角を例として説明
する。光学軸５と液晶配列方向６との交角は図９に示し
たごとくφ₁およびφ₂で表すことができるが、ここで
はφ₁，φ₂のうち小さい方の角度を採用する。すなわ
ち、図８の（ａ）においてはφ₁＜φ₂であるから、φ
₁を光学軸５と液晶配列方向６との交角とし、図８の
（ｂ）においてはφ₁＞φ₂であるから、φ₂を光学軸
５と液晶配列方向６との交角とする。勿論φ₁＝φ₂の
場合はどちらを採ってもよい。

【００２６】この種の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。角度αは好ましくは５
０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。

【００２７】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
あっても上記角度α，β，γは上記範囲内にあればよ
い。図４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、これに代えて
下電極基板１２と下偏光板１６との間に配設してもよ
い。この場合は図４の構成全体を倒立させたものとな
る。「具体例２」基本構造は図３および図４に示したものと
同様である。図５において、液晶分子のねじれ角θは２
４０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。

【００２８】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は約０．５３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
（ｐｒｅｔｉｌｔ角）は約４度である。上記一軸性透明
複屈折部材４０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。

【００２９】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閾
値以下のときには光不透過すなわち黒、電圧がある閾値
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への印加電圧が閾値
以下のときは白、電圧が閾値以上になると黒の、前記と
逆の白黒表示が実現できた。

【００３０】図６は図４の構成で角度αを変化指せたと
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の白黒表
示となる。「具体例３」基本構造は前記「具体例２」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Δｎ₂・ｄ₂は「具体例２」と
同じ約０．５８μｍである。

【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、前記
「具体例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「具体例
２」と同様である。角度α，β，γのずれに対する傾斜
も「具体例２」とほぼ同様である。

【００３２】上記いずれの具体例においても、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度ないし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、前記の液晶層５
０と同様、配向処理がな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り扱えばよ
い。

【００３３】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よい（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，ポリ
カーボネートが有効である。さらに、以上の具体例にお
いては、複屈折部材は単一であったが、図４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１
６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、これらの複屈折部材のΔｎ₂・ｄ₂を
再調整すればよい。「具体例４」基本構造は「具体例２」と同様である。た
だし、図９に示すごとく、上電極基板１１上に赤，緑，
青のカラーフィルタ３３Ｒ，２２Ｇ，３３Ｂ、各フィル
タ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。図７に「具体例４」における液晶分子
の配列方向，液晶分子のねじれ方向，偏光板の軸に方向
および複屈折部材の光学軸の関係を示す。

【００３４】なお、図９においては、各カラーフィルタ
３３Ｒ，２２Ｇ，３３Ｂ、光遮光膜３３Ｄの上に、これ
らの凹凸の影響を軽減させるための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。図１０は図１に示した本発明による液晶表
示モジュール６３をラップトップパソコンの表示部に使
用したブロックダイヤグラムを、図１１にラップトップ
パソコン６４に実装した状態を示す。

【００３５】図１０において、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。なお、本発明の前記請求項に記載した発明は、上記
したＳＴＮ方式の液晶表示装置に限るものではなく、他
の方式の液晶表示装置にも同様に適用できるものであ
る。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
上フレームを薄くした結果、その剛性が低下しても、駆
動回路基板上に形成された回路パターンや実装部品と接
触することがなく、動作不良や故障を防止でき、薄型化
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】本発明による液晶表示装置の１実施例の構成を
説明する展開斜視図である。

【図２】本発明による液晶表示装置の１実施例の要部構
造を説明する断面模式図である。

【図３】本発明による液晶表示装置の具体例１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の説明図であ
る。

【図４】本発明による液晶表示装置の構成材の積層関係
を説明する要部斜視図である。

【図５】本発明による液晶表示装置の具体例２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の説明図であ
る。

【図６】本発明による液晶表示装置の具体例１における
コントラスト、透過光色−交角α特性の説明図である。

【図７】本発明による液晶表示装置の具体例３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の説明図であ
る。

【図８】本発明による液晶表示装置における交角α，
β，γの測り方の説明図である。

【図９】本発明による液晶表示装置における上電極基板
部の構成を説明する一部切欠き斜視図である。

【図１０】本発明による液晶表示装置をラップトップパ
ソコンの表示部に使用した場合のブロック図である。

【図１１】本発明による液晶表示装置をラップトップパ
ソコンの表示部に使用した場合の外観図である。

【符号の説明】

１上フレーム２下フレーム３液晶表示窓１３スペーサ１４上フレームと液晶表示パネルを固定する粘着テー
プ１７ランプカバー１８駆動回路基板に形成されたグランドパットに半田
付けされる切り起こし片２０下フレームに形成した爪受けに固定する爪３５駆動回路基板３６冷陰極管からなるバックライト光源（ランプ）３７光拡散板と導光板および反射板からなる導光体組
立４２線状のバクライトを搭載する中間フレーム６２液晶表示パネル６５テープキャリアパッケージ７４ガラス基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者梅山一夫千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者畑山重治千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者野沢悠夫千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所電子デバイス事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示窓をもつ上フレームと、駆動回路基板
を一体化した液晶板とからなる液晶表示パネルと、光拡
散板と導光板および反射板とからなる導光体組立と、こ
の導光体組立を内枠に収容すると共に少なくとも一辺に
線状のバックライト光源を搭載する枠状の中間フレー
ム、および下フレームとをこの順で積層し、上記上フレ
ームと下フレームとを連結固定してなる液晶表示装置に
おいて、前記上フレームの枠辺に液晶表示パネルを構成する駆動
回路基板の方向に突出する突起を設け、上記上フレーム
と上記駆動回路基板に形成された回路との接触を防止し
てなることを特徴とする液晶表示装置。