JPH0792463A

JPH0792463A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0792463A
Application number: JP5233050A
Authority: JP
Inventors: Takao Azuma; 隆雄東
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-09-20
Filing date: 1993-09-20
Publication date: 1995-04-07

Abstract

(57)【要約】【構成】薄板をプレス加工によりほぼ箱形に成形した保
持部材（１）により、バックライトを構成する導光板
（３７）、拡散板（３９）を保持した構成。【効果】製造コストを上昇させることなく、バックライ
トを具備する液晶表示装置の薄型化・軽量化が実現でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子の下にバ
ックライトを配置して成る液晶表示装置に係り、特に、
液晶表示装置の薄型化・軽量化を実現するのに好適な技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、例えば、透明導電膜か
らなる表示用電極と配向膜等をそれぞれ積層した面が対
向するように所定の間隙を隔てて２枚の透明ガラス基板
を重ね合わせ、該両基板間の縁部に枠状に設けたシール
材により、両基板を貼り合わせると共に、シール材の一
部に設けた液晶封入口から両基板間のシール材の内側に
液晶を封入、封止し、さらに両基板の外側に偏光板を設
置または貼り付けてなる液晶表示素子と、液晶表示素子
の下に配置され、液晶表示素子に光を供給するバックラ
イトと、液晶表示素子の３辺の外側またはバックライト
の下に配置され、液晶駆動用の回路が形成されたプリン
ト基板と、これらの各部材を保持するモールド成形品で
ある枠状体と、これらの各部材を収納し、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。

【０００３】バックライトは、例えば冷陰極蛍光灯等の
光源から発せられる光を光源から離れた方へ導き、液晶
表示素子全体に光を均一に照射させるためのアクリル等
から成る透明の合成樹脂板から成る導光板と、導光板の
１側面近傍または対向する２側面近傍に配置された光源
である冷陰極蛍光灯と、導光板の上に配置され、導光板
からの光を拡散する拡散板と、導光板の下に配置され、
導光板からの光を液晶表示パネルの方へ反射させる反射
板とから構成される。また、液晶表示パネルの下に拡散
板を介してそれぞれ平行に配列された複数本の冷陰極蛍
光灯と、冷陰極蛍光灯の下に配置され、冷陰極蛍光灯か
らの光を液晶表示パネルの方へ反射させる反射板とから
構成される、いわゆる直下型のバックライトもある。

【０００４】このような液晶表示装置は、例えば特開平
４−３２８１９号公報に記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１１は、従来の液晶
表示装置のバックライトを構成する導光板、拡散板、反
射板が枠状体により保持されている様子を示す要部断面
図である。

【０００６】３７はアクリル等から成る導光板、３９は
導光板３７の上に配置された拡散板、３８は導光板３７
の下に配置された反射板、２は導光板３７、拡散板３
９、反射板３８を保持する枠状体（中間フレーム）であ
る。この枠状体２はプラスチック等を用いたモールド成
形加工により形成されている。

【０００７】従来の液晶表示装置では、バックライトを
構成する導光板３７、拡散板３９、反射板３８は、モー
ルド成形加工により形成されたプラスチック等から成る
枠状体２、あるいはここでは図示しないが、保持用の金
属フレームにより保持されていた。導光板３７、拡散板
３９、反射板３８をモールド成形加工による枠状体２を
用いて保持する場合は、プラスチックのモールド成形加
工の限界から、枠状体２の厚さｔを１ｍｍ以下にするこ
とができず、液晶表示装置を薄型化する上で障害となっ
ている。一方、導光板３７、拡散板３９、反射板３８を
保持用の金属フレームにより保持する場合は、薄型化は
可能となるが、重量が重くなり、軽量化する上で障害と
なる。

【０００８】本発明の目的は、薄くて軽い保持部材を用
いてバックライトを保持することにより液晶表示装置の
薄型化・軽量化を達成し得る液晶表示装置を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、液晶表示素子とその下に配置したバック
ライトとを具備する液晶表示装置において、薄板をプレ
ス加工によりほぼ箱形に成形した保持部材により、前記
バックライトが保持されていることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明では、薄板をプレス加工によりほぼ箱形
に成形した保持部材により、バックライトを保持するの
で、液晶表示装置の薄型化・軽量化が実現できる。

【００１１】

【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。

【００１２】図１（ａ）は本発明の一実施例の液晶表示
装置のバックライト、およびこのバックライトを保持す
るための保持部材と枠状体の平面図、図１（ｂ）は図１
（ａ）のＡ−Ａ′切断線における一部省略拡大断面図、
図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ′切断線における一部
省略拡大断面図、図１（ｄ）は図１（ａ）に示した保持
部材の全体斜視図である。

【００１３】３７はアクリル等から成る導光板、３９は
導光板３７の上に配置された拡散板、１は導光板３７、
拡散板３９を保持する反射板を兼ねる保持部材である。
保持部材１は、例えばポリ塩化ビニル等から成る薄板を
プレス加工により図示のような箱形に成形されて成り、
導光板３７、拡散板３９の保持部材と反射板とを兼ねて
いる。３６は冷陰極蛍光灯（ＣＦＬ）、６５は冷陰極蛍
光灯３６のケーブル、６６はケーブル６５の先端部に設
けたコネクタ、６７は冷陰極蛍光灯３６を取り囲む反射
シート、６８は冷陰極蛍光灯３６のカバー、２は導光板
３７、拡散板３９を保持する保持部材１ならびに冷陰極
蛍光灯３６、カバー６８、ケーブル６５を保持する枠状
体（中間フレーム）である。枠状体２はプラスチック等
を用いてモールド成形加工により形成されている。

【００１４】本実施例では、ポリ塩化ビニル等から成る
薄板をプレス加工により箱形に成形した保持部材１によ
り、バックライトを構成する導光板３７、拡散板３９を
保持することにより、従来の図１１のｔで示した枠状体
２の厚さの部分を無くすことができ、枠状体２の厚さを
薄くすることができるので、当該液晶表示装置の薄型化
を実現できる。また、枠状体２の厚さを薄くすることが
できるので枠状体２の重量を軽くすることができるとと
もに、導光板３７等を保持するために薄くて軽量である
保持部材１と枠状体２を用い、重量の重い保持用の金属
フレームを使用しなくて済むため、軽量化が実現でき
る。また、特別、製造コストを上昇させることもない。

【００１５】なお、図１（ａ）〜（ｄ）では、バックラ
イト、保持部材および枠状体のみ示したが、これらの上
に液晶表示素子が配置され、これらが金属製シールドケ
ースにより覆われ、保持される。これらの構成は公知で
あるので、ここでは図示省略する。

【００１６】図２は本発明が適用可能な液晶表示装置の
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３は液晶表示素子６２の要部斜視図を示す。

【００１７】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。

【００１８】図３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、すなわち、液晶封入口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「ＳＴＮ−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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】さらに、この液晶表示素子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。

【００２２】図２で上記の関係の作用効果について説明
する。図２は、図３の構成の液晶表示素子を上から見た
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。

【００２３】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。

【００２４】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７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７
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７（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７（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。

【００２５】液晶表示素子においては角度α、β、γが
極めて重要である。

【００２６】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。

【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α、β、γは上記範囲内にあればよい。

【００２８】なお、図３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３の構成全体を
倒立させた場合に相当する。

【００２９】図４はねじれ角θ等の具体例を示す図であ
る。図に示すように、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(μ
ｍ)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(pretilt角）は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。

【００３０】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。

【００３１】図５は図４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。

【００３２】図６はねじれ角θ等の他の具体例を示す図
である。基本構造は図４に示した具体例と同様である。
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は前記具体例と同じ約０．５
８μｍ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。

【００３３】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、最初の
具体例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最初の具体例
と同様である。角度α、β、γのずれに対する傾向も最
初の具体例とほぼ同様である。

【００３４】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。

【００３５】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３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。

【００３６】ただし、図８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、３３
Ｂ、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。図６に前記具体例に
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
す。

【００３７】なお、図８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。

【００３８】図９は液晶表示モジュール６３を表示部に
使用したラップトップパソコンのブロックダイアグラ
ム、図１０は液晶表示モジュール６３をラップトップパ
ソコン６４に実装した状態を示す斜視図である。このラ
ップトップパソコン６４においては、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
介して液晶駆動用半導体ＩＣ３４で液晶表示モジュール
６３を駆動するものである。

【００３９】以上説明したように、上記具体例によれ
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素子を実現する
ことができる。

【００４０】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、図１（ａ）〜（ｄ）に
示した上記実施例では、導光板３７と拡散板３９を保持
するための保持部材１と反射板とを兼用させたが、反射
板を別部材として設け、薄板をプレス加工によりほぼ箱
形に成形した保持部材により、導光板３７、拡散板３
９、反射板（図１１の反射板３８参照）を保持するよう
にしてもよい。また、図１（ａ）〜（ｄ）には、導光板
３７と冷陰極蛍光灯３６とを含んで成るバックライトの
例を示したが、導光板を用いない直下型のバックライト
に本発明を適用してもよい。すなわち、液晶表示素子の
下に拡散板を介して所定の保持部材により保持された複
数本の蛍光灯を直接配置し、その下に反射板を配置して
構成されたバックライトを本発明による保持部材により
保持してもよい。なおこの場合も、保持部材と反射板と
を兼用してもよい。さらに、本発明は、単純マトリクス
方式の液晶表示装置およびアクティブマトリクス方式の
液晶表示装置に適用可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
製造コストを上昇させることなく、バックライトを具備
する液晶表示装置の薄型化・軽量化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施例の液晶表示装置のバ
ックライト、保持部材および枠状体の平面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ′切断線における一部省略拡大断面図、
（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ′切断線における一部省略拡大
断面図、（ｄ）は（ａ）に示した保持部材の全体斜視図
である。

【図２】本発明が適用可能な単純マトリクス方式の液晶
表示素子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
関係の一例を示した説明図である。

【図３】液晶表示素子の一例の要部分解斜視図である。

【図４】別の例の液晶表示素子における液晶分子のねじ
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】液晶表示素子の図２の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６】さらに別の例の液晶表示素子における液晶分子
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７】交角α、β、γの測り方を説明するための図で
ある。

【図８】液晶表示素子の上電極基板部の一例の一部切欠
斜視図である。

【図９】ラップトップパソコンの一例のブロックダイア
グラムである。

【図１０】ラップトップパソコンの一例の斜視図であ
る。

【図１１】従来の液晶表示装置のバックライトとその保
持用枠状体の断面図である。

【符号の説明】

１…保持部材、２…枠状体、３６…冷陰極蛍光灯（光
源）、３７…導光板、３９…拡散板、６５…冷陰極蛍光
灯のケーブル、６６…コネクタ、６７…冷陰極蛍光灯の
反射シート、６８…冷陰極蛍光灯のカバー。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶表示素子とその下に配置したバックラ
イトとを具備する液晶表示装置において、薄板をプレス
加工によりほぼ箱形に成形した保持部材により、前記バ
ックライトが保持されていることを特徴とする液晶表示
装置。
【請求項２】前記保持部材が、前記バックライトの光を
前記液晶表示素子の方へ反射させる反射板を兼ねている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記バックライトが、導光板と該導光板の
側面に近接して配置した蛍光灯とを含んで成ることを特
徴とする請求項１記載の液晶表示装置。