JPH0682803A

JPH0682803A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0682803A
Application number: JP23437192A
Authority: JP
Inventors: Miwako Kataoka; 美和子片岡; Mitsuo Saito; 三津夫斉藤; Shinichi Suzuki; 進一鈴木; Kazufumi Ikeda; 和文池田
Original assignee: Hitachi Device Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd; Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Consumer Electronics Co Ltd; Japan Display Inc
Priority date: 1992-09-02
Filing date: 1992-09-02
Publication date: 1994-03-25

Abstract

(57)【要約】【構成】液晶表示素子（６２）とプリント基板（３５）
とを含んでなる液晶表示装置において、プリント基板
（３５）のグラウンドラインと電気的に接続された金属
板（１）を配置した構成。【効果】安定したグラウンドラインを供給することがで
きるので、外部から侵入したり内部で発生するノイズの
影響を除去することができ、安定した表示品質が得ら
れ、ＥＭＩを引き起こす不要な輻射電波の発生を抑制す
ることができる。また、製品の厚さが厚くならず、製造
が容易で、低価格である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子とプリン
ト基板とを含んでなる液晶表示装置に係り、特に、安定
したグラウンドラインを供給することができる液晶表示
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】パーソナルコンピュータ、ワードプロセッ
サ等に用いられる液晶表示装置は、透明導電膜からなる
電極と配向膜等を積層した面がそれぞれ対向するように
所定の間隔を隔てて上電極基板と下電極基板とを重ね合
わせ、該両基板間の縁周囲に設けたシール材により、両
基板を貼り合わせるとともに両基板間に液晶を封止し、
さらに両基板の外側に偏光板を貼り付けてなる液晶表示
素子と、該液晶表示素子に光を供給する蛍光灯と略板状
の導光体等からなるバックライトと、バックライトの下
に配置され、液晶表示素子の駆動回路を形成したプリン
ト基板と、これらの各部材を収納し、その上面に液晶表
示窓があけられた金属製フレーム等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】液晶表示装置の液晶表
示素子の高精細化に伴って、液晶表示素子の駆動回路を
有するプリント基板は高密度に配線され、電子部品が高
密度に実装される傾向にあるが、高密度配線、高密度部
品実装の両面プリント基板の場合、プリント基板の配線
パターン形成のために許される面積が減少し、プリント
基板上に形成されるグラウンドラインを充分広く取るこ
とが困難となっている。グラウンドラインが充分広く取
れないと、装置の外部から侵入するノイズや内部で発生
するノイズにより、安定した表示品質が得られなかった
り、ＥＭＩ（エレクトロマグネティックインタフィア
レンス）を引き起こす不要な輻射電波が発生するという
問題がある。なお、液晶表示装置の駆動周波数は年々高
くなっており、ノイズの防止は特に重要となっている。

【０００６】本発明の目的は、安定したグラウンドライ
ンを有し、外部から侵入したり内部で発生するノイズの
影響を除き、安定した表示品質が得られ、かつ、ＥＭＩ
を引き起こす不要な輻射電波の発生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】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、プリント基板のグラウンドラインと電
気的に接続された金属板を具備する液晶表示装置を提供
する。

【０００８】

【作用】本発明では、プリント基板のグラウンドライン
と電気的に接続された広い面積の金属板を有するので、
安定したグラウンドラインを供給することができる。し
たがって、外部から侵入したり内部で発生するノイズの
影響を除くことができるので、安定した表示品質が得ら
れる。また、ＥＭＩを引き起こす不要な輻射電波の発生
を抑制することができる。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の液晶表示装置の
断面図、図２は、図１の液晶表示装置の一部の分解斜視
図である。

【００１０】６２は液晶表示素子、６５は液晶表示画
面、３７はバックライトを構成する導光体（なお、バッ
クライトの冷陰極蛍光灯、導光体３７の上面に配置され
る拡散板、導光体３７の下面に配置される反射板は図示
省略した）、３５はプリント基板、６６はプリント基板
３５に搭載された電子部品、６７は液晶表示素子６２と
プリント基板３５とを電気的に接続するインタコネク
タ、４１はこれらの各部材を収納する金属製フレーム、
６８は金属製フレーム４１の上面に設けられた液晶表示
窓、１はバックライトとプリント基板３５との間に配置
され、プリント基板３５のグラウンドライン（図示せ
ず）と電気的に接続された金属板、２は金属板１とプリ
ント基板３５との間に配置された絶縁層、３は絶縁層２
の４つのコーナー部に設けられた切り欠き部である。

【００１１】本実施例の液晶表示装置では、バックライ
トとプリント基板３５との間に、導光体３７、プリント
基板３５とほぼ同一の大きさの例えば銅板等の金属板１
を配置し、さらに、プリント基板３５のメッキ露出部等
の導電部と金属板１とが接触してショートしないよう
に、金属板１とほぼ同一の大きさの絶縁層２を配置し
た。絶縁層２の４角には、金属板１とプリント基板３５
のグラウンドラインとを導通させるために切り欠き部３
が設けられ、これら４個の切り欠き部３の箇所で金属板
１とプリント基板３５のグラウンドラインとの導通が取
られている。金属板１とプリント基板３５のグラウンド
ラインとの電気的接続部は、絶縁層２の厚さ分だけ、金
属板１の角部、プリント基板の角部の少なくとも一方に
凸部を形成する必要がある（図示省略）。

【００１２】このように本実施例では、プリント基板３
５に隣接して、プリント基板３５あるいは導光体３７と
ほぼ同一の寸法の広い面積の金属板１と絶縁層２を配置
し、金属板１を絶縁層２の切り欠き部３の箇所でプリン
ト基板３５のグラウンドラインと接続したので、安定し
たグラウンドラインを供給することができる。すなわ
ち、グラウンドプレーン層を有する３層等の多層構造の
プリント基板と同等以上のグラウンドライン特性を得る
ことができ、しかも、この３層構造のプリント基板より
製造が容易で、低価格である。したがって、外部から侵
入するノイズや内部で発生するノイズの影響を除くこと
ができるので、安定した表示品質が得られる。また、内
部で発生するノイズの発生を抑制できるので、ＥＭＩを
引き起こす不要な輻射電波の発生を抑制することができ
る。さらに、金属板１と絶縁層２を付加するだけの構成
なので、液晶表示装置の厚さがほとんど厚くならず、装
置の薄型化に有利である。

【００１３】図３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４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３で上記の関係の作用効果について説明
する。図３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分子軸配列方向の関係を示し
たものである。

【００２０】図４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８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８
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８（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８（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４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６は図５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９に示す如
く、上電極基板１１上に赤、緑、青のカラーフィルタ３
３Ｒ、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９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１０にそのブロックダイアグラムを、図
１１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。すなわち、プリント基板上のグ
ラウンドラインの面積が不十分な場合に限らず、例えば
グラウンドプレーン層を有する多層プリント基板を有す
る場合でも本発明を採用することによる効果を期待する
ことができる。また、本発明は、単純マトリクス方式の
液晶表示装置にも、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等をス
イッチング素子として用いたアクティブ・マトリクス方
式の液晶表示装置にも適用することができる。また、本
発明は、図１に示したタイプの液晶表示装置に限らず、
例えば、駆動用ＩＣを搭載したＴＣＰ(テープキャリア
パッケージ）を液晶表示素子とプリント基板との電気
的接続に用いた装置や、プリント基板を液晶表示素子と
同一平面の外周に配置した装置等、種々のタイプの装置
に適用することができる。また、上記実施例では、金属
板１を設ける場所は、図１、図２に示した上記実施例の
ようにバックライトの導光体３７とプリント基板３５と
の間に限らず、例えば金属板１をプリント基板３５の
下、すなわち、電子部品６６の実装面側等に配置しても
よい。さらに、金属板１とプリント基板３５のグラウン
ドラインとの電気的接続部の場所および数は、上記実施
例のように金属板１の４角に限らない。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プリント基板のグラウンドラインと電気的に接続された
広い面積の金属板を配置したので、安定したグラウンド
ラインを供給することができる。したがって、外部から
侵入たり内部で発生するノイズの影響を除くことができ
るので、安定した表示品質が得られ、製品の信頼性を向
上することができる。また、内部でノイズが発生するの
を抑制できるので、ＥＭＩを引き起こす不要な輻射電波
の発生を抑制することができる。また、製品の厚さがほ
とんど厚くならず、装置の薄型化に有利な上、グラウン
ドプレーン層を有する多層構造のプリント基板より製造
が容易で、低価格であり、多層プリント基板と同等以上
のグラウンドライン強化を実現することができる。

【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断面図であ
る。

【図２】図１の液晶表示装置の一部の分解斜視図であ
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…金属板、２…絶縁層、３…切り欠き部、３５…プリ
ント基板、３７…バックライトの導光体、４１…金属製
フレーム、６２…液晶表示素子、６５…液晶表示画面、
６６…電子部品、６７…インタコネクタ、６８…液晶表
示窓。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木進一千葉県茂原市早野3681番地日立デバイスエンジニアリング株式会社内 (72)発明者池田和文千葉県茂原市早野3681番地日立デバイスエンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶表示素子とプリント基板とを含んでな
る液晶表示装置において、上記プリント基板のグラウン
ドラインと電気的に接続された金属板を具備することを
特徴とする液晶表示装置。