JPH08211394A

JPH08211394A - 液晶表示装置とその液晶表示素子

Info

Publication number: JPH08211394A
Application number: JP7016711A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ariyama; 正浩有山; Mitsutaka Okano; 岡野　　光隆
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1995-02-03
Filing date: 1995-02-03
Publication date: 1996-08-20

Abstract

(57)【要約】【目的】表示ムラを削減すると共に、小型で薄型で軽
量な液晶表示装置を得る。【構成】上記のごとく本発明の液晶表示素子と表示装
置の構成によれば、照明源に近く液晶表示素子に於ける
ところの温度が高くなる部分の液晶表示素子の間隙を大
きくし、照明源から離れた液晶表示素子内におけるとこ
ろの間隙を小さくしたことで液晶の温度特性を液晶の間
隙で補正する。【効果】液晶表示素子内で照明源の発熱による表示素
子の表示ムラを削減できるため、小型で薄型で軽量な液
晶表示装置が得られる効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、照明装置と液晶表示素
子（液晶パネルとも称す）とを用いる液晶表示装置に関
する。詳しくは、照明装置の発熱により液晶表示装置に
表示ムラが発生する問題の対策の為の液晶表示素子の構
成とその表示素子を用いた液晶表示装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、低消費電力、軽量小型
などのメリットによりＣＲＴに代わる表示デバイスとし
て多用化されつつある。これにともない、その表示品質
の改善も多種多様に検討されている。また、液晶表示パ
ネルの視認性、表現力の向上のためにはカラー化への要
求も多く実用化されている。

【０００３】図７に従来の代表的なカラー液晶表示素子
の部分構造断面図を示し従来の液晶表示素子１１０の説
明を行う。図７に於いて、一方の透明基板である基板１
１１の表面には遮光膜１１２とカラーフィルタ１１３、
およびカラーフィルタ１１３上に保護膜１１４が形成さ
れており、その上に透明導電膜で形成される画素電極１
１５が形成されている。更に画素電極１１５の上には液
晶の分子を配向させるための配向層１１６が形成されて
いる。もう一方の基板１１７の表面には、透明導電膜に
より形成される画素電極１１８とその上に配向層１１９
が形成されており、両基板はシール１３１によって互い
に張り合わされている。液晶１２２の厚さ（対向する配
向膜間距離、液晶表示素子１１０の間隙１２４）は主に
液晶内スペーサ１２０によって規定されているが、スペ
ーサ１２０は両基板張り合わせ前に予め一方の基板上全
面に略均一散布されている。また画素電極１１５は液晶
を駆動するための配線電極として、シール１３１の外側
に引き出されている。またシール１３１内にはシール内
スペーサ１３０が配設され、液晶内スペーサ１２０と共
に液晶表示素子１１０の間隙１２４の大きさを決めてい
る。

【０００４】前記保護膜１１４はカラーフィルタ１１３
の保護とその表面を平坦化する為のものであり、特に液
晶１２２の厚さの違いが液晶表示素子１１０の透過率対
Ｖｔｈ（スレッショルド電圧）特性に大きく影響を与え
るスーパーツイステッドネマティック（ＳＴＮ）液晶表
示素子１１０においては、その平坦化の効果が大きい。
保護膜１１４の形成法としては、表面の均一性や平坦
化効果の高いスピンコート法が一般的である。この場
合、基板全体に保護膜が形成されることになるので、画
像表示部分の外側に引き出されている配線電極としての
画素電極１１５の下にも保護膜１１４が存在する事にな
る。

【０００５】一方、上記液晶表示素子を用いた液晶表示
装置の従来例としては、実開平６−４７９２９公報の図
４に記載されたところの本願図８には、バック照明装置
２００と液晶表示素子１１０を備えた液晶表示装置の要
部分解図を示している。図８に於いて照明装置は、反射
部材１４２と反射部材１４２の内面であり図８に於ける
上方に配設される直管で有る蛍光管１４０が配設され
る。蛍光管に関しては、近年液晶画面を大きくする傾向
にあるためＵ字形状をしたＵ字管等が用いられることが
ある。蛍光管１４０の上方には蛍光管真上の輝度を落と
して液晶表示素子面の全面に略均一な輝度を与えるため
のライティングカーテン１５０が配設されている。ライ
ティングカーテン１５０の上方には、ライティングカー
テン１５０からの光を液晶表示素子１１０の全面に均一
に与えるための拡散板１５２が配設されている。ライテ
ィングカーテン１５０は省略し、蛍光管１４０の直上の
拡散板１５２の厚みを拡散板周辺部より厚くする手段も
行われている。拡散板１５２の上方には、上記した液晶
表示素子が配設される。前記図８の構成部材は、図では
分離されているが完成液晶表示装置では非常に近づいて
いるため蛍光管１４０の熱が液晶表示素子１１０に伝わ
っている。

【０００６】また、上記液晶表示素子を用いた液晶表示
装置の他の従来例としては、特開平６−２１１７２公報
に記載された図であるところの本願図９には、導光板１
６０と反射部材１４２と光源である蛍光管１４０とを基
本構成とするサイド照明装置と液晶表示素子１１０を備
えた液晶表示装置の要部断面図を示している。図９に於
いて、蛍光管１４０の側部に配設された導光板１６０に
対して反対側の蛍光管の側部には、反射部材１４２が蛍
光管１４０を巻く感じで配設され、蛍光管１４０の光を
導光板１６０に向けて反射する。熱伝導率の高い伝熱板
１８０を粘着テ−プで有るところのスペーサ１９０によ
り導光板１６０の裏面部の導光板反射シ−ト１６２の裏
面部に設け、導光板１６０と２本の蛍光管１４０を保持
する下面側の保持部材１７０には伝熱板１８０と隙間１
７４が設けられている。導光板１６０の上方には液晶表
示素子１１０が配設されており、液晶表示素子１１０の
上方には上枠１７２が配設されている。図９の構成に於
いては、蛍光管の発熱により蛍光管１４０の側部の液晶
表示素子１１０の表示と、蛍光管１４０から遠く離れた
液晶表示素子１１０の表示との間に表示ムラを改善すべ
く、工夫がされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この表示ムラに関して
以下説明をする。図１０は照明装置の温度分布を調べる
ための説明用の温度分布測定位置図である。図１１は、
図１０で示した温度分布測定位置図に基づく測定結果を
示したグラフである。図１０と図１１とにより、蛍光管
１４０近傍の導光板１６０の温度は最大で３３．５度に
もなるのに対して、蛍光管１４０から約２５ｍｍ離れた
の導光板１６０の温度は最大で３０度になっておりその
間の温度差は３．５である。一方液晶表示素子の温度特
性は図１２に示す如くなる。図１０、図１１、図１２よ
り、温度に対して液晶のスレッショルド電圧が変化し、
同じ電圧を液晶にかけていても液晶の温度により液晶表
示素子の光透過状態が変わり、表示ムラの問題が生じる
ことが判る。

【０００８】上記問題を解決するため、前記した公報で
ある特開平６−９４６５０には導光板の下方に伝熱板を
配設しており、さらに伝熱板の形状を工夫して蛍光管に
よる熱を均一に放熱せんものとしているしかしながら、
上記の技術は放熱板が必要となり、さらに放熱板は電熱
特性のよい金属板とされることがおおいい為、大型とな
ったり、重たくなったり、放熱板という部材を用意しな
ければならず組立の工数の増加や液晶表示装置の部品点
数の増加を来す問題を有していた。本願は上欠点を解決
し、蛍光管の例のような照明源の発熱温度による表示ム
ラの少なく、小型で薄型で軽量な液晶表示装置を得ると
共に、前記液晶表示装置を得るための液晶表示素子を得
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、表面に透明導電膜が配設された少なくとも
２枚の透明基板が前記透明導電膜が対向するように一定
間隔の間隙を有して接着されており前記間隙に液晶が充
填された液晶表示素子と少なくとも照明源と反射部材で
構成され前記液晶表示素子の後方に配設された照明装置
とが少なくとも配設されている液晶表示装置及び液晶表
示素子でり、前記照明源に近い液晶表示素子部分の前記
間隙を照明源から遠い液晶表示素子部分の前記間隙より
大きくしたことを特徴とする。

【００１０】また前記照明装置が液晶表示素子の略下方
の側部に配設されたサイド照明装置であり、照明源近傍
である液晶表示素子の側部の間隙が液晶表示素子の中央
部の間隙より大きいことを特徴とする。

【００１１】また前記照明装置が液晶表示素子の略下部
に配設されたバック照明装置であり、照明源近傍である
液晶表示素子の側部の間隙が液晶表示素子の中央部の間
隙より小さいことを特徴とする。

【００１２】前記液晶表示素子の少なくとも一方の透明
基板上にはカラーフィルタまたは遮光膜が配設された構
成をなす液晶表示素子に於いて、前記カラーフィルタま
たは遮光膜の厚さを変えて前記間隙の大きさを変えたこ
とを特徴とする。

【００１３】前記液晶表示素子の少なくとも一方の透明
基板上には絶縁膜が配設された構成をなす液晶表示素子
に於いて、前記絶縁膜の厚さを変えて前記間隙の大きさ
を変えたことを特徴とするた。

【００１４】前記絶縁膜が配向膜であることを特徴とす
る。

【００１５】前記絶縁膜がカラーフィルタと透明電極と
の間に配設される保護膜であることを特徴とする。

【００１６】前記透明導電膜の厚さを変えて前記間隙の
大きさを変えたことを特徴とする。

【００１７】透明導電膜が配設された少なくとも２枚の
透明基板が前記透明導電膜が対向するように一定間隔の
間隙を有して基板周辺近傍をシールにより接着されてお
り前記間隙に液晶と間隙調整用スペーサが充填された前
記液晶表示素子に於いて、前記照明源に最も近い前記液
晶内に配設されるスペーサの大きさが照明源から離れて
液晶内に配設されているスペーサの大きさより大きくし
て前記間隙の大きさを変えたことを特徴とする。

【００１８】透明導電膜が配設された少なくとも２枚の
透明基板が前記透明導電膜が対向するように一定間隔の
間隙を有して基板周辺近傍をシールにより接着されてお
り前記間隙に液晶が充填された前記液晶表示素子に於い
て、前記シールに配設されているスペーサの大きさと液
晶内に配設されているスペーサの大きさとの大きさの比
を変えることで前記間隙の大きさを変えたことを特徴と
する。

【００１９】

【作用】本発明に於ける表示装置の構成によれば、照明
源に近く液晶表示素子に於けるところの温度が高くなる
部分の間隙を大きくし、照明源から離れた液晶表示素子
におけるところの間隙を小さくしたことで液晶の温度特
性を液晶の間隙で補正できるため、表示ムラを防ぐ作用
がなされる。

【００２０】

【実施例】以下図面により本発明の実施例を説明詳述す
る。図１は、照明源に近い液晶内スペーサを照明源から
遠いスペーサに比べて大きくした本発明の第１実施例で
あるところの液晶表示素子の部分図断面を示す。図２
は、照明源に近いシール内スペーサを液晶内スペーサに
比べて大きくした本発明の第２実施例であるところの液
晶表示素子の部分断面図を示す。図３は、照明源から遠
いカラーフィルタの厚みを照明源に近いカラーフィルタ
の厚みに比べて大きくした本発明の第３実施例であると
ころの液晶表示素子の部分断面図を示す。図４は、照明
源から遠い保護膜の厚みを照明源近い保護膜の厚みに比
べて大きくした本発明の第４実施例であるところの液晶
表示素子の部分断面図を示す。図５は、照明源から遠い
配向膜の厚みを照明源近い配向膜の厚みに比べて大きく
した本発明の第５実施例であるところの液晶表示素子の
部分断面図を示す。上記の図は液晶表示素子であり、上
記液晶表示素子を図８あるいは図９に組み込んだ状態が
本発明の液晶表示装置のため、図は省略している。

【００２１】図１に於いて、透明基板よりなる下基板１
０の表面には遮光膜１２とカラーフィルター１１、およ
びカラーフィルター１１上に保護膜１３が形成されてお
り、保護膜１３の上に画素電極である下電極１４が形成
されている。さらに下電極１４の上には液晶を配向させ
るための配向膜１５が形成されている。もう一方の透明
基板である上基板３０の表面には、画素電極である上電
極３４とその下方に配向膜３５が形成されており、両透
明基板はシール２０によって互いに張り合わされてい
る。液晶２５の厚さ（対向する電極間距離、液晶表示素
子の間隙）は主に液晶内スペーサ２６によって規定され
ているが、スペーサ２６は両基板張り合わせ前に予め一
方の基板上全面に略均一散布されている。またシール内
にはシール内スペーサ２１が配設されている。

【００２２】また図１において、シール２０の外側の下
方に配設されている照明源である蛍光管（図示せず）に
対して液晶表示素子が接近している液晶内スペーサ２６
を、図１の液晶内スペーサ２６１のようにスペーサの大
きさを大きくする。このことによって、液晶表示素子の
光源から遠く離れた中央部の間隙に比べシール２０の周
辺の間隙が広がった液晶表示素子が得られる。シール内
スペーサ２１の大きさは液晶内スペーサ２６１の大きさ
と同じでも、同じでなくても良い。

【００２３】図２において、シール２０の外側の下方に
配設されている照明源である蛍光管（図示せず）に対し
て液晶表示素子が接近しているシール内スペーサ２２１
を、図２のシール内スペーサ２２１のように液晶内スペ
ーサ２６の大きさより大きくする。このことによって、
液晶表示素子の光源から遠く離れた中央部の間隙に比べ
シール２０の周辺の間隙が広がった液晶表示素子が得ら
れる。

【００２４】図３において、シール２０の外側の下方に
配設されている照明源である蛍光管（図示せず）に対し
て液晶表示素子が接近しているシール２０の近傍のカラ
ーフィルタ１１の厚みを薄く図３のシール２０から液晶
表示素子内部にはいるほどカラーフィルタ２１１の如く
厚みを増す構成としたことで、液晶表示素子の光源から
遠く離れた中央部の間隙に比べシール２０の周辺の間隙
が広がった液晶表示素子が得られる。図示はしていない
が、遮光膜を用いても、上記カラーフィルタと同様にし
て間隙を調整できる。

【００２５】図４において、シール２０の外側の下方に
配設されている照明源である蛍光管（図示せず）に対し
て液晶表示素子が接近しているシール２０の近傍の保護
膜２１３の厚みを薄く図４のシール２０から液晶表示素
子内部にはいるほど保護２１３の如く厚みを増す構成と
したことで、液晶表示素子の光源から遠く離れた中央部
の間隙に比べシール２０の周辺の間隙が広がった液晶表
示素子が得られる。このとき、スペーサ２０としては中
心が剛体で周囲が弾性対に包まれた弾性スペーサを用い
ると良く、図４は弾性スペーサを用いた場合を示してい
る。

【００２６】図５において、シール２０の外側の下方に
配設されている照明源である蛍光管（図示せず）に対し
て液晶表示素子が接近しているシール２０の近傍の配向
膜２３５の厚みを薄く図５のシール２０から液晶表示素
子内部にはいるほど配向膜３５の厚みを増す構成とした
ことで、液晶表示素子の光源から遠く離れた中央部の間
隙に比べシール２０の周辺の間隙が広がった液晶表示素
子が得られる。このとき、スペーサ２０としては中心が
剛体で周囲が弾性対に包まれた弾性スペーサを用いると
良く、図５は弾性スペーサを用いた場合を示している。

【００２７】以上の如くして間隙を調整するのである
が、間隙の寸法を決める方法を以下の説明する。図６
に、液晶表示素子の間隙（Ｇａｐ）と液晶の駆動実効電
圧が示した。照明装置が配設された標準使用状態の液晶
表示素子の温度分布を測定して、図２のグラフを用いて
スレッショルド電圧比（Ｖｔｈ／Ｖｔｈ（２５度））の
グラフに載せてＶｔｈを算出し、この算出されたＶｔｈ
を図６のグラフにのせて、間隙（Ｇａｐ）の変化量をき
める。液晶素子の図２に温度を代入してＶｔｈを得ると
きに、照明装置の発熱による液晶表示素子の温度上昇が
安定（小型の液晶テレビでは温度安定までに約３０分か
かる）した温度を用いるのが良いが、照明装置の温度が
安定するまでの間の温度変化状態の温度から図１２にの
せる温度を用いても良い。

【００２８】図示はしていないが、上基板の上電極の厚
みを変える、または下基板の下電極の厚みを変える、ま
たは下電極と上電極の厚みを変えることでも上記と同様
に、表示装置の間隙を変えることができる。また図示は
していないが、カラーフィルタを電着法で形成するとき
の電着用電極の厚みを変えることで液晶表示素子の間隙
を変えることもできる。

【００２９】

【発明の効果】上記のごとく本発明の液晶表示素子と表
示装置の構成によれば、照明源に近く液晶表示素子に於
けるところの温度が高くなる部分の液晶表示素子の間隙
を大きくし、照明源から離れた液晶表示素子内における
ところの間隙を小さくしたことで液晶の温度特性を液晶
の間隙で補正できるため、表示ムラを防ぐ作用がなされ
る。よって本願は液晶表示素子内で温度による表示ムラ
を削減できるため、小型で薄型で軽量な液晶表示装置が
得られる効果がある。また、従来技術である図９と共に
本願を用いると、表示ムラに対してはより大きな効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】照明源に近い液晶内スペーサを照明源から遠い
スペーサに比べて大きくした本発明の第１実施例である
ところの液晶表示素子の部分断面図を示す。

【図２】照明源に近いシール内スペーサを液晶内スペー
サに比べて大きくした本発明の第２実施例であるところ
の液晶表示素子の部分断面図を示す。

【図３】照明源から遠いカラーフィルタの厚みを照明源
近いカラーフィルタの厚みに比べて大きくした本発明の
第３実施例であるところの液晶表示素子の部分断面図を
示す。

【図４】照明源から遠い保護膜の厚みを照明源近い保護
膜の厚みに比べて大きくした本発明の第４実施例である
ところの液晶表示素子の部分断面図を示す。

【図５】照明源から遠い配向膜の厚みを照明源近い配向
膜の厚みに比べて大きくした本発明の第５実施例である
ところの液晶表示素子の部分断面図を示す。

【図６】液晶表示素子の間隙（Ｇａｐ）と液晶の駆動実
効電圧（Ｖｒｍｓ）の関係を示した特性グラフである。

【図７】従来の代表的なカラー液晶表示素子の部分構造
断面図である。

【図８】液晶表示素子を用いた液晶表示装置の従来例で
あり、バック照明装置と液晶表示素子を備えた液晶表示
装置の要部分解図を示している。

【図９】導光板と反射部材と光源である蛍光管とを基本
構成とするサイド照明装置と液晶表示素子を備えた液晶
表示装置の要部断面図を示している。

【図１０】照明装置の温度分布を調べるための説明用の
温度分布測定位置図である。

【図１１】図１０で示した温度分布測定位置図に基づく
測定結果を示したグラフである。

【図１２】液晶表示素子の温度特性を示したグラフであ
り、温度に対しての液晶のスレッショルド電圧（Ｖｔ
ｈ）の変化を示している。

【符号の説明】

１０下基板１１、２１１カラーフィルタ１２遮光膜１３、２１３保護膜１４下電極１５配向膜２０シール２１、２２１シール内スペーサ２５液晶２６、２６１液晶内スペーサ３０上基板３４上電極３５、２３５配向膜１１０液晶表示素子１４０蛍光管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に透明導電膜が配設された少なくと
も２枚の透明基板が前記透明導電膜が対向するように一
定間隔の間隙を有して接着されており前記間隙に液晶が
充填された液晶表示素子と少なくとも照明源と反射部材
で構成され前記液晶表示素子の後方に配設された照明装
置とが少なくとも配設されている液晶表示装置及び液晶
表示素子に於いて、前記照明源に近い液晶表示素子部分の前記間隙を照明源
から遠い液晶表示素子部分の前記間隙より大きくしたこ
とを特徴とする液晶表示装置とその液晶表示素子。
【請求項２】前記照明装置が液晶表示素子の略下方の
側部に配設されたサイド照明装置であり、照明源近傍で
ある液晶表示素子の側部の間隙が液晶表示素子の中央部
の間隙より大きいことを特徴とする請求項１に記載の液
晶表示装置とその液晶表示素子。
【請求項３】前記照明装置が液晶表示素子の略下部に
配設されたバック照明装置であり、照明源近傍である液
晶表示素子の側部の間隙が液晶表示素子の中央部の間隙
より小さいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示
装置とその液晶表示素子。
【請求項４】前記液晶表示素子の少なくとも一方の透
明基板上にはカラーフィルタまたは遮光膜が配設された
構成をなす液晶表示素子に於いて、前記カラーフィルタ
または遮光膜の厚さを変えて前記間隙の大きさを変えた
ことを特徴とする請求項１または請求項２または請求項
３に記載の液晶表示装置とその液晶表示素子。
【請求項５】前記液晶表示素子の少なくとも一方の透
明基板上には絶縁膜が配設された構成をなす液晶表示素
子に於いて、前記絶縁膜の厚さを変えて前記間隙の大き
さを変えたことを特徴とする請求項１または請求項２ま
たは請求項３に記載の液晶表示装置とその液晶表示素
子。
【請求項６】前記絶縁膜が配向膜であることを特徴と
する請求項５に記載の液晶表示装置とその液晶表示素
子。
【請求項７】前記絶縁膜がカラーフィルタと透明電極
との間に配設される保護膜であることを特徴とする請求
項５に記載の液晶表示装置とその液晶表示素子。
【請求項８】前記透明導電膜の厚さを変えて前記間隙
の大きさを変えたことを特徴とする請求項１または請求
項２または請求項３に記載の液晶表示装置とその液晶表
示素子。
【請求項９】透明導電膜が配設された少なくとも２枚
の透明基板が前記透明導電膜が対向するように一定間隔
の間隙を有して基板周辺近傍をシールにより接着されて
おり前記間隙に液晶と間隙調整用のスペーサが充填され
た前記液晶表示素子に於いて、前記照明源に最も近い前
記液晶内に配設されるスペーサの大きさが照明源から離
れて液晶内に配設されているスペーサの大きさより大き
くして前記間隙の大きさを変えたことを特徴とする請求
項１または請求項２または請求項３に記載の液晶表示装
置とその液晶表示素子。
【請求項１０】透明導電膜が配設された少なくとも２
枚の透明基板が前記透明導電膜が対向するように一定間
隔の間隙を有して基板周辺近傍をシールにより接着され
ており前記間隙に液晶が充填された前記液晶表示素子に
於いて、前記シールに配設されているスペーサの大きさ
と液晶内に配設されているスペーサの大きさとの大きさ
の比を変えることで前記間隙の大きさを変えたことを特
徴とする請求項１または請求項２または請求項３に記載
の液晶表示装置とその液晶表示素子。