KR0127098B1

KR0127098B1 - 액정표시장치

Info

Publication number: KR0127098B1
Application number: KR1019940012040A
Authority: KR
Inventors: 토시유키 사쿠마; 히로시 나카모토; 토오루 와타나베; 시게하루 하타야마; 토시미쯔 마쯔도; 타카유키 이우라
Original assignee: 카나이 쯔또무; 가부시기가이샤 히다찌세이사구쇼
Priority date: 1993-06-02
Filing date: 1994-05-31
Publication date: 1997-12-29
Also published as: KR950001346A; US5504605A

Abstract

본 발명은, 액정표시장치에 관하여, 특히 뛰어난 시분할구동특성을 가지고, 또 흑백 및 다색표시를 가능하게 하는 전계효과형 액정표시장치에 관한 것으로서, 장치의 박형화, 경량화와, 광원의 발열에 의한 표시얼룩을 억제하는 것을 목적으로 한 것이며, 그 구성에 있어서, 상부프레임(1)을 스테인레스박판으로 형성하고, 하부프레임(2)을 알루미늄박판으로 형성해서 중간프레임(42)의 두께를 저감하는 동시에, 하부프레임(2)의 백라이트광원(36)과 직교하는 방향으로 적어도 액정표시패널(62)의 영역에 걸쳐서 백라이트광원의 중앙부에 직교하는 선에 대칭의 위치에 도려낸 부분(55),(56)과, 백라이트광원의 바로 아래에 당해 백라이트광원의 긴쪽방향으로 도려낸 부분(57),(58)및 백라이트광원 양단부의 아래쪽부분에 잘린부분(53),(54)을 형성한 것을 특징으로 한 것이다. 이로써, 액정표시장치 전체의 강성을 유지하고, 또한 박형, 경량화가 가능해지는 동시에, 백라이트광원의 발열에 의한 표시얼룩이 억제되는 효과를 가진 액정표시장치를 실현한다.

Description

액정표시장치

제1도는 본 발명에 의한 액정표시장치의 일실시예의 구성을 설명하는 전개사시도.

제2도는 본 발명에 의한 액정표시장치를 구성하는 하부프레임의 평면도.

제3도는 본 발명에 의한 액정표시장치의 구체예 1에 있어서의 액정분자의 배열방향, 액정분자의 비틀림방향, 편광판의 축의 방향 및 복굴절부재의 광학축의 관계의 설명도.

제4도는 본 발명에 의한 액정표시장치의 구성재의 적층관계를 설명하는 요부사시도.

제5도는 본 발명에 의한 액정표시장치의 구체예 2에 있어서의 액정분자의 배열방향, 액정분자의 비틀림방향, 편광판의 축의 방향 및 복굴절부재의 광학축의 관계의 설명도.

제6도는 본 발명에 의한 액정표시장치의 구체예 1에 있어서의 콘트라스트, 투과광색-교각 α 특성의 설명도.

제7도는 본 발명에 의한 액정표시장치의 구체예 3에 있어서의 액정분자의 배열방향, 액정분자의 비틀림방향, 편광판의 축의 방향 및 복굴절부재의 광학축의 관계의 설명도.

제8도는 본 발명에 의한 액정표시장치에 있어서의 교각 α,β,γ의 측정방법의 설명도.

제9도는 본 발명에 의한 액정표시장치에 있어서의 상부전극기판부의 구성을 설명하는 일부절개사시도.

제10도는 본 발명에 의한 액정표시장치를 랩톱개인용컴퓨터의 표시부에 사용하였을 경우의 블록도.

제11도는 본 발명에 의한 액정표시장치를 랩톱개인용컴퓨터의 표시부에 사용하였을 경우의 외관도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 상부프레임2 : 하부프레임

3 : 액정표시창13 : 스페이서

14 : 상부프레임과 액정표시패널을 고정하는 점착테이프

17 : 램프커버

18 : 구동회로기판에 형성된 접지패트에 납땜되는 잘라일으킨 조각

20 : 하부프레임에 형성한 발톱받이에 고정하는 발톱

35 : 구동회로기판

36 : 냉음극관으로 이루어진 백라이트광원(램프)

37 : 광확산판과 도광판으로 이루어진 도광체조립

42 : 선형상의 백라이트를 탑재하는 중간프레임

53,54 : 백라이트의 양단부의 아래쪽부분에 형성한 잘린부분

55,56 : 백라이트의 중앙부에 직교하는 선에 대칭의 위치에 형성한 도려낸 부분

62 : 액정표시패널

본 발명은, 액정표시장치에 관한 것으로서, 특히 뛰어난 시분할구동특성을 가지고, 또 흑백 및 다색표시를 가능하게 하는 전계효과형 액정표시장치에 관한 것이다.

액정표시장치의 일형식으로서, 트위스티드네마틱타이프(TN)라 하는 것은, 2매의 전극기판사이에 정(正)의 유전율이방성을 가진 네마틱액정에 의한 90°비틀어진 나선구조를 가지고, 또한 양전극기판의 바깥쪽에는 편광판을 그 편광측(혹은 흡수축)이 전극기판에 인접하는 액정분자에 대하여 직교 또는 평행이 되도록 배치하는 것이었다(일본국, 특공소 51-13666호 공보).

이와 같은 비틀림각(α)이 90°의 액정표시소자에서는, 액정층에 인가되는 전압대 액정층의 투과율의 변화의 급준성(γ), 시각(視角)특성의 점에서 문제가 있으며, 시분할 수(주사전극의 수에 상당)는 64가 실용적 한계였다. 그러나, 최근의 액정표시소자에 대한 화질개선과 표시정보량 증대요구에 대처하기 위하여, 액정분자의 비틀림각 α를 180°보다 크게한 슈퍼트위스티드네마틱(STN)이 제안되고, 또한 이 STN에 북굴절효과를 이용하므로써, 시분할구동특성을 개선해서 시분할수를 증대시키는 일이 Applited physics Letter45, No.10, 1021 1984(Applited physics Letter, T.J. Scheffer, J.Nehring, A new, Highly multiplexable liquidcrystal display)에 논술되고, 슈퍼트위스티드복굴절효과형(SBE) 액정표시장치가 제안되고 있다.

이런 종류의 액정표시장치는, 표시창을 가진 상부프레임과, 구동회로기판을 일체화한 액정판으로 이루어진 액정표시패널과, 광확산판과 도광판으로 이루어진 도광체조립과, 적어도 일변(一邊)에 선형상의 백라이트광원을 탑재하는 중간프레임과, 하부프레임을 적어도 가지고, 이들을 상기한 순서로 적층하고, 상기 상부프레임과 하부프레임을 연결 고정해서 이루어진다.

그리고, 상기 상부프레임과 하부프레임은 철의 박판으로 구성되며, 상기 각 구성부재 사이에 필요에 따라서 적당한 스페이서 또는 점착테이프등을 개재시켜서 전체를 밀접하게 적층하여, 일체로해서 취급할 수 있도록 고정유지되어 있다.

상기 종래의 액정표시장치에 있어서는, 상부프레임과 하부프레임은 철의 박판으로 구성되어 있기 때문에, 액정표시장치 전체의 두께와 중량이 크게 되어, 전체의 강성을 유지한 채로 액정표시장치를 박형화 및 경량화하는데에는 한계가 있으며, 또 백라이트광원의 발열이 액정표시패널에 국부적으로 전달되어서 표시얼룩을 발생한다고 하는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상기 종래기술의 여러 문제를 해소하고, 액정표시장치 전체의 강성을 유지하고, 또한 박형, 경량화를 가능하게 하는 동시에, 백라이트광원의 발열에 의한 표시얼룩을 억제한 액정표시장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 액정표시장치(63)는, 표시창(3)을 가진 금속성의 상부프레임(1)과, 이 상부프레임의 아래쪽에 배치되고, 액정표시소자와 이 액정표시소자의 주변에 일체화해서 형성된 액정표시소자용의 구동회로기판(35)으로 이루어진 액정표시패널(62)과, 이 액정표시패널의 아래쪽에 배치되고, 광확산판과 도광판을 적층해서 이루어진 도광체조립(37)과, 이 도광체조립의 아래쪽에 배치되고, 이 도광체조립(37)을 수용하는 동시에, 적어도 일변에 선형상의 백라이트광원(36)을 탑재하기 위한 스페이스를 가진 중간프레임(42)과, 이 중간프레임의 아래쪽에 배치되고, 상기 상부프레임과 연결하므로서 이 상부프레임과의 사이에 배치된 각 부재(62),(37),(42)를 고정하기 위한 금속성의 하부프레임(2)이고, 상기 백라이트광원의 바로 아래에 이 백라이트광원의 긴쪽방향을 따른 소정형상의 도려낸 부분(57),(58)을 가진 하부프레임으로 구성된다.

또 백라이트광원(36)의 바로 아래에 형성된 상기 하부프레임의 면적(S₁+S₂+S₃)이, 백라이트광원이 차지하는 면적(L)에 대해서 10%~50%가 되도록 도려낸 부분(57)(58)을 형성하는 것과, 또 바람직한 태양으로서는, 백라이트광원(36)의 바로 아래에 형성된 상기 하부프레임의 면적(S₁+S₂+S₃)이, 백라이트광원이 차지하는 면적(L)에 대해서 대략 30%가 되도록 도려낸 부분(57),(58)을 형성하는 것도 본 발명의 특징점이다.

또, 하부프레임(2), 또, 백라이트광원의 양단부에 대응하는 위치에 형성한 잘린부분(53),(54)을 형성하는 점도 본 발명의 특징점이며, 이 경우에는, 백라이트광원(36)의 바로 아래에 형성된 상기 하부프레임의 면적(S₁+S₂+S₃)이 백라이트광원이 차지하는 면적(L)에 대해서 10%~50%가 되도록 도려낸 부분(57),(58)과 잘린부분(53),(54)을 형성한 것과, 또 바람직한 태양으로서는, 백라이트광원(36)의 바로 아래에 형성된 상기 하부프레임의 면적(S₁+S₂+S₃)이, 백라이트광원이 차지하는 면적(L)에 대해서 대략 30%가 되도록 도려낸 부분(57),(58)과 잘린부분(53),(54)을 형성하는 것이 본 발명의 특징이 된다.

또, 하부프레임(2)에 또, 상기 액정표시패널(62)에 대응하는 영역에 걸쳐서 상기 백라이트광원(36)의 중심부를 통과하여 상기 백라이트광원의 긴쪽방향과 직교하는 선에 대칭의 위치에 형성된 소정형상의 도려낸 부분(55),(56)을 형성하는 것도 본 발명의 특징점이며, 이 경우에는, 상기 액정표시패널(62)의 아래에 형성된 상기 하부프레임(2)의 면적이, 상기 액정표시패널이 차지하는 면적에 대해서 10%~50%가 되도록 도려낸 부분(55),(56)을 형성하는 것과, 또 바람직한 태양으로서는, 액정표시패널의 아래에 형성된 상기 하부프레임의 면적(L)이, 상기 액정표시패널이 차지하는 면적(S₄+S₅+S₆)에 대해서 대략 30%가 되도록 도려낸 부분(55),(56)을 형성하는 것도 본 발명의 특징점이 된다.

상기한 특징점을 적당히 조합하고, 또는, 단독으로 채용하므로써 구성되는 발명도 본 발명의 특징점이며, 상부프레임(1)을 스테인레스박판으로 형성하고, 하부프레임(2)을 알루미늄박판으로 형성하는 점도 본 발명의 특징점이다.

상기한 바와 같이 하부프레임(2)에 형성한 도려낸 부분(57),(58) 또는 잘린부분(53),(54)에 의해서 「누설전류」저감효과나 방열효과에 의한 취도의 저하의 방지 및 액정표시패널(62)의 온도분포의 균일화를 도모할 수 있고, 도려낸 부분(55),(56)에 의해서 방열효과의 향상에 의한 액정표시패널(62)의 온도분포의 균일화나 액정표시장치의 경량화를 도모할 수 있다. 또, 상기한 바와 같이 도려낸 부분(57),(58) 또는 잘린부분(53),(54)을, 백라이트광원(36)의 바로 아래에 형성된 상기 하부프레임의 면적(S₁+S₂+S₃)이, 백라이트광원이 차지하는 면적(L)에 대해서 10%~50%(특히 바람직하게는 대략 30%)가 되도록 하는 것과, 도려낸 부분(55),(56)을, 상기 액정표시패널(62)의 아래에 형성된 상기 하부프레임(2)의 면적이, 상기 액정표시패널이 차지하는 면적에 대해서 10%~50%(특히 바람직하게는 대략 30%)가 되도록 하므로서, 프레임의 강도나 백라이트광원의 휘도등의 면으로부터, 보다 바람직한 효과를 얻을 수 있다. 또, 상부프레임(1)을 스테인레스박판으로 형성하고, 하부프레임(2)을 알루미늄박판으로 구성하므로써 강성이 높아지고, 중간프레임(42)의 두께를 저감시켜서 액정표시장치를 경량화할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해서, 도면을 참조해서 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 의한 액정표시장치(63)의 구성을 설명하는 전개사시도로서, (1)은 상부프레임, (3)은 액정표시창, (62)는 액정표시패널, (35)는 구동회로기판, (13)은 스페이서, (37)은 광확산판과 도광판 및 반사판으로 이루어진 도광체조립, (42)는 선형상의 백라이트광원을 탑재하는 중간프레임, (36)은 냉음극관으로 이루어진 선형상의 백라이트광원(램프), (17)은 램프커버, (2)는 하부프레임이다.

또, (18)은 구동회로기판(35)에 형성된 접지패트(24)에 접촉되는 잘라일으킨 조각, (20)은 하부프레임에 형성한 발톱받이(25)에 고정하는 발톱, (14)는 상부프레임(1)과 액정표시패널을 고정하는 점착테이프, (55),(56)은 백라이트의 중앙부에 직교하는 선에 대칭의 위치에 형성한 도려낸 부분, (57),(58)은 백라이트광원(36)의 긴쪽방향으로 형성한 도려낸 부분, (53),(54)는 백라이트광원(36)의 양단부의 아래쪽부분에 형성한 잘린부분이다. 또, 상부프레임은 예를 들면, 0.8mm 두께의 강판으로, 하부프레임은 강판 또는 상당한 두께 예를 들면 0.5mm 두께의 알루미늄으로 구성된다.

동도면에 있어서, 액정표시패널은 도면에 표시된 순서로 상부프레임(1)과 하부프레임(2)에 의해서 사이에 끼워져 유지고정된다. 중간프레임(42)의 일단부쪽에는 냉음극관으로 이루어진 선형상광원(백라이트광원)(36)이 설치되고, 램프커버(17)에 의해서 액정표시패널(62)방향에의 직접광을 차단하고, 그 발광광을 광확산판과 도광판으로 이루어진 도광체조립(37)쪽으로 지향시킨다.

스페이서(13)는 중간프레임(42)에 형성된 오목부에 설치되는 도광체조립(37)과 액정표시패널(62)과의 사이에 개재해서 표시영역을 확정한다.

상부프레임(1)은 스테인레스박판으로 형성되고, 하부프레임(2)은 알루미늄박판으로 구성된다. 하부프레임(2)의 상기 백라이트광원(36)과 직교하는 방향으로 적어도 상기 액정표시패널(62)의 영역에 걸쳐서 상기 백라이트광원의 중앙부에 직교하는 선에 대칭의 위치에 적어도 1쌍의 도려낸 부분(55),(56)이 형성되고, 상기 백라이트광원(36) 바로 아래에 당해 백라이트광원(36)의 긴쪽방향으로 형성한 2개의 도려낸 부분(57),(58)과, 상기 백라이트광원(36)의 양단부의 아래쪽부분에 형성한 잘린부분(53),(54)이 형성되어 있다.

상기한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 상부프레임(1)을 스테인레스박판으로, 하부프레임(2)을 알루미늄박판으로 구성하므로서 액정표시장치의 강성을 저하시키는 일없이 박형, 경량화를 달성하는 동시에, 백라이트광원(36)과 직교하는 방향으로 적어도 액정표시패널(62)의 영역에 걸쳐서 상기 백라이트광원의 중앙부에 직교하는 선에 대칭의 위치에 형성한 도려낸 부분(55),(56), 백라이트광원(36)의 바로 아래에 당해 백라이트광원의 긴쪽방향으로 형성한 도려낸 부분(57),(58), 상기 백라이트광원(36)의 양단부의 아래쪽부분에 형성한 잘린부분(53),(54)에 의해서 방열효과가 향상하고, 액정표시패널(62)의 전체면에 균일한 온도분포를 형성하고, 표시얼룩의 발생이 방지된다.

또, 백라이트광원(36)이 고주파에 의해서 구동되기 때문에, 하부프레임(2)과 백라이트광원(36)과의 사이의 부유용량을 개재해서, 백라이트광원(36)으로부터 하부프레임(2)에 전류가 흐른다. 이 전류는 「누설전류」라 호칭되나, 이 「누설전류」분만큼, 백라이트광원(36)이 점등에 기여하는 전류가 적어지기 때문에, 휘도가 저하되게 된다. 또, 백라이트광원(36)은 장시간 점등시키므로써 발열하여, 백라이트광원(36)의 근처는 외기에 대해서 온도가 상승하기 때문에, 어떤 대책을 시행하지 않으면, 그 백라이트광원(36)의 근처의 열이 액정표시패널(62)에 직접 영향을 주어, 액정표시패널의 온도분포를 균일하게 할 수 없다. 그래서, 상기 실시예에서는 도려낸 부분(57),(58)을 형성하여, 「누설전류」에 의한 휘도의 저하를 방지하고, 액정표시패널의 온도분포의 균일화를 도모하므로써, 표시얼룩의 발생을 방지한다. 또, 도려낸 부분(57),(58)은, 백라이트광원의 열확산에 의한 휘도의 저하를 방지할 수 있다.

또, 백라이트광원(36)의 양단부는, 특히, 온도저하를 기인으로 하는 휘도의 저하를 초래하는 부분이며, 액정표시패널의 온도분포의 균일화를 유지할 수 있는 범위에서, 온도를 높게해둘 필요가 있다. 그래서, 잘린부분(53),(54)을 형성하고, 액정표시패널의 온도분포의 균일화를 도모하면서, 휘도의 저하를 방지하고 있다. 기능적으로는 상기 도려낸 부분(57),(58)과 마찬가지의 효과를 발생한다.

또, 액정표시패널(62)의 영역에 걸쳐서 상기 백라이트광원의 중앙부에 직교하는 선에 대칭의 위치에 형성한 도려낸 부분(55),(56)은, 하부프레임(2)의 중량을 가볍게 하는 동시에, 액정표시패널의 온도분포의 균일화를 도모할 수 있다.

또, 상기한 도려낸 부분(57),(58), 잘린부분(53),(54), 도려낸 부분(55),(56)의 하부프레임(2)에 있어서의 면적비율에 대해서 언급한다.

제2도는 하부프레임(2)의 평면도이다. 상기한 도려낸 부분(57),(58), 잘린부분(53),(54)의 위치에는, 도면에 표시한 바와 같이 백라이트광원(36)이 배치된다. 백라이트광원(36)에는 도시는 되어 있지 않으나 전력공급용 케이블이 있으며, 그 케이블은 백라이트광원(36)과 대략 평행하게 배치된다. 여기서, 백라이트광원(36) 및 전력공급용 케이블부분의 길이를 L라고 하면, 도려낸 부분(57),(58), 잘린부분(53),(54) 을 제외한 부분의 하부프레임(2)의 존재하는 부분은 S₁,S₂,S₃이 된다.

본 발명에서는 백라이트광원(36)의 형광판 및 전력공급용 케이블이 배치되는 비율(L)에 대해서, 그 바로 아래에 배치되는 하부프레임(2)이 존재하는 부분의 비율(S₁+S₂+S₃)을 10%~50%(특히, 바람직하게는 약 30%)로 하는 점을 특징으로 한다. 식으로 표시하면 0.1(S₁+S₂+S₃)/L0.5가 된다.

상기한 비율로 도려낸 부분(57),(58), 또는 잘린부분(53),(54)을 형성하므로써, 「누설전류」나 열확산에 의한 휘도의 저하를 방지하고, 액정표시패널의 온도분포의 균일화에 의한 표시얼룩의 발생장치를, 보다 효과적으로 달성할 수 있다.

또, 마찬가지로 도려낸 부분(55),(56)에 대해서도, 액정표시패널의 온도분포의 균일화의 관점에서, 도광체조립(37)에 대한 면적비율이 중요한 포인트로 된다.

즉, 도광체조립(37)이 배치되는 부분에 대응하는 하부프레임(2)이 존재하는 부분의 비율을 10%~50%(특히, 바람직하게는 약 30%)로 하므로써, 액정표시패널의 온도분포의 균일화에 의한 표시얼룩의 발생방지를,보다 효과적으로 달성할 수 있는 것이다. 식으로 표시하면, 액정표시패널(62)의 액정표시소자의 폭 또는 도광체조립(37)의 폭을 L로 하고, 도광체조립(37)이 배치되는 부분에 대응하는 하부프레임(2)이 존재하는 부분을 S₄,S₅,S₆이라고 하면, 0.1(S₄+S₅+S₆)/L0.5로 된다.

이하, 상기 구성을 슈퍼트위스티드네마틱(STN)방식의 액정표시장치에 적용한 구체예를 설명한다. 또한, 이후의 도면에서, 동일기능을 가진 것은 동일부호를 붙이고, 그 반복된 설명은 생략한다.

(구체예 1)

제3도는 본 발명에 의한 액정표시패널(62)을 위쪽에서 본 경우의 액정분자의 배열방향(예를 들면 러빙방향), 액정분자의 비틀림방향, 편광판의 편광축(또는 흡수축)방향 및 복굴절효과를 가져오게 하는 부재에 광학축방향을 표시하며, 제4도는 본 발명에 의한 액정표시패널(62)의 요부사시도를 표시한다.

액정분자의 비틀림방향(10)과 비틀림각 θ는, 상부전극기판(11)위의 배향막(21)의 러빙방향(6)과 하부전극기판(12)위의 배향막(22)의 러빙방향(7) 및 상부전극기판(11)과 하부전극기판(12)의 사이에 끼워져 유지되는 네마틱액정층(50)에 첨가되는 선광(旋光)물질의 종류와 그 양에 의해서 규정된다.

제4도에 있어서, 액정층(50)을 끼워서 유지하는 2매의 상,하부전극기판(11),(12)사이에서 액정분자가 비틀어진 나선구조를 이루도록 배향시킬려면, 상,하부전극기판(11),(12)위의, 액정에 접하는, 예를 들면 폴리이미드로 이루어진 유기고분자수지로 이루어진 배향막(21),(22)의 표면을, 예를 들면 천(布)등으로 한쪽방향으로 문지르는 방법, 소위 러빙법이 채택되고 있다. 이때의 문지르는 방향, 즉 러빙방향 상부전극기판(11)에 있어서는 러빙방향(6), 하부전극기판(12)에 있어서는 러빙방향(7)이 액정분자의 배열방향으로 된다.

이와 같이해서 배향처리된 2매의 상,하부전극기판(11),(12)을 각각의 러빙방향(6),(7)이 서로 대략 180°에서부터 360°에서 교차하도록 간격 d₁을 가지게해서 대향시키고, 2매의 전극기판(11),(12)을 액정을 주입시하기 위한 잘린부분(51)을 구비한 프레임형상의 시일재(52)에 의해 접착하고, 그 간격에 정(正)의 유전이방성을 가지고 선광물질을 소정량 첨가한 네마틱액정을 봉입하면, 액정분자는 그 전극기판 사이에서 도면중의 비틀림각 θ의 나선형상구조의 분자배열을 한다. 또한, (31),(32)는 각각 상,하부전극이다.

이와 같이해서 구성된 액정셀(60)의 상부전극기판(11)의 위쪽에 복굴절효과를 가져오게 하는 부재(이하, 복굴절부재라 부른다)(40)가 배설되어 있으며, 또 이 부재(40) 및 액정셀(60)을 사이에 끼워서, 상,하편광판(15),(16)이 배설된다.

액정(50)에 있어서의 액정분자의 비틀림각 θ는 바람직하게는 200°에서부터 300°이나, 투과율-인가전압키브의 임계치근처의 점등상태가 광을 산란하는 배향으로 되는 현상을 피하고, 뛰어난 시분할특성을 유지한다고 하는 실용적인 관점에서는, 230°~270°의 범위가 보다 바람직하다.

이 조건은, 기본적으로는 전압에 대한 액정분자의 응답을 보다 민감하게 하고, 뛰어난 시분할특성을 실현하도록 작용한다. 또, 뛰어난 표시품질을 얻기 위해서는, 액정층(50)의 굴절율이방성 △n₁과 그 두께 d₁과의 적 △n_1·d₁은 바람직하게는 0.5μm~1.0μm, 보다 바람직하게는 0.6μm~0.9μm의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

복굴절부재(40)는 액정셀(60)을 투과하는 광의 편광상태를 변조하도록 작용하고, 액정셀(60) 단체에 의해서 착색한 표시밖에 할 수 없었던 것을 흑백의 표시로 변환하는 것이다. 이를 위해서는, 복굴절부재(40)의 굴절율이방성 △n₂과 그 두께 d₂의 적 △n_2·d₂가 극히 중요하며, 바람직하게는 0.4μm~0.8μm, 보다 바람직하게는 0.5μm~0.7μm의 범위로 설정한다.

또, 본 발명으로 된 액정표시패널(62)은 복굴절에 의한 타원편광을 이용하고 있으므로 편광판(15),(16)의 축과, 복굴절부재(40)로서 1축성의 투명복굴절판을 사용할 경우는 그 광학축과, 액정셀(60)의 전극기판(11),(12)의 액정배열방향(6),(7)과의 관계가 극히 중요하다.

여기서, 제3도에 의해 상기한 관계의 작용효과에 대해서 설명한다. 동도면은 제4도의 구성의 액정표시장치를 위로부터 봤을 경우의 편광판의 축, 1축성의 투명 복굴절부재의 광학축, 액정셀의 전극기판의 액정배열방향의 관계를 표시한 것이다.

제3도에 있어서, (5)는 1축성의 투명복굴절부재(40)의 광학축, (6)은 복굴절부재(40)와 이에 인접하는 상부전극기판(11)의 액정배열방향, (7)은 하부전극기판(12)의 액정배열방향, (8)은 상부편광판(15)의 흡수축 또는 편광축이며, 각도 α는 상부전극기판(11)의 액정배열방향(6)과 1축성의 복굴절부재(40)의 광학축(5)이 이루는 각도, 각도 β는 상부편광판(15)의 흡수축 또는 편광축(8)과 1축성의 투명복굴절부재(40)의 광학축(5)이 이루는 각도, 각도 γ는 하부편광판(16)의 흡수축 또는 편광축(9)과 하부전극기판(12)의 액정배열방향(7)이 이루는 각도이다.

여기서, 상기 각도 α,β,γ의 측정방법을 정의한다. 제8도에 있어서, 복굴절부재(40)의 광학축(5)과 상부전극기판(11)의 액정배열방향(6)과의 교차각을 예로해서 설명한다.

광학축(5)과 액정배열방향(6)과의 교차각은 제8도에 표시한 바와 같이 ψ1 및 ψ2로 표시할 수 있으나, 여기서는 ψ1,ψ2 가운데 작은쪽의 각도를 채용한다. 즉, 제8도의 (a)에 있어서는 ψ1ψ2이므로, ψ1을 광학축(5)과 액정배열방향(6)과의 교차각으로 하고, 제8도의 (b)에 있어서는 ψ1ψ2이므로, ψ2를 광학축(5)과 액정배열방향(6)과의 교차각으로 한다. 물론 ψ1=ψ2의 경우는 어느쪽을 채용해도 된다.

이런 종류의 액정표시장치에 있어서는, 각도 α,β,γ가 극히 중요하다. 각도 α는 바람직하게는 50°~90°, 보다 바람직하게는 70°~90°로, 각도 β는 바람직하게는 20°~70°, 보다 바람직하게는 30°~60°로, 각도 γ는 바람직하게는 0°~70°, 보다 바람직하게는 0°~50°로, 각각 설정하는 것이 바람직하다.

또한 액정셀(60)의 액정층(50)의 비틀림각 θ가 180°~360°의 범위에 있으면, 비틀림방향(10)이 시계도는 방향, 반시계도는 방향의 어느쪽이어도 상기 각도 α,β,γ는 상기 범위에 있으면 된다.

제4도에 있어서는, 복굴절부재(40)가 상부편광판(15)과 상부전극기판(11)의 사이에 배설되어 있으나, 이 대신에 하부전극기판(12)과 하부편광판(16)과의 사이에 배설해도 된다. 이 경우는 제4도의 구성 전체를 거꾸로 세운 것으로 된다.

(구체예 2)

기본구조는 제3도 및 제4도에 표시한 것과 마찬가지이다. 제5도에 있어서, 액정분자의 비틀림각 θ는 240°이며, 1축성의 투명복굴절부재(40)로서는 평행배향(homogeneous배향)된, 즉 비틀림각이 0°의 액정셀을 사용하였다.

여기서, 액정층의 두께 d(μm)와 선광성물질이 첨가된 액정재료의 나선피치 p(μm)의 비 d/p는 약 0.53으로 하였다. 배향막(21),(22)은 폴리이미드수지막으로 형성하고, 이것을 러빙처리한 것을 사용하였다. 이 러빙처리를 한 배향막이 이것에 접하는 액정분자를 기판면에 대해서 경사배향시키는 틸트각(pretilt각)은 약 4°이다. 상기 1축성 투명복굴절부재(40)의 △n₂·d₂는 약 0.6μm이다. 한편, 액정분자가 240° 비틀어진 구조의 액정층(50)의 △n₁·d₁은 약 0.8μm이다.

이때, 각도 α를 약 90°, 각도 β를 약 30°, 각도 γ를 약 30°로 하므로서, 상하전극(31),(32)을 개재해서 액정층(50)에 인가되는 전압이 임계치 이하일때에는 광불투과 즉 흑, 전압이 어떤 임계치 이상으로 되면 광투과 즉 백의 흑백표시를 할 수 있었다. 또, 하부편광판(16)의 축을 상기 위치로부터 50°~90°회전하였을 경우는, 액정층(50)으로의 인가전압이 임계치 이하일때는 백 전압이 임계치 이상으로 되면 흑의 상기와 반대의 흑백표시를 실현할 수 있었다.

제6도는 제5도의 구성에서 각도 α를 변화시켰을때의 1/200듀티로 시분할구동시의 콘트라스트변화를 표시한 것이다. 각도 α가 90°근처에서는 극히 높은 콘트라스트를 나타내고 있던 것이, 이 각도로부터 어긋남에 따라서 저하한다. 또한 각도 α가 작아지면 점등부, 비점등부 다같이 푸른기운조, 각도 α가 커지면 비점등부는 보라색, 점등부는 황색으로 되며, 어떻든간에 흑백표시는 불가능하게 된다. 각도 β및 각도 γ에 대해서도 거의 마찬가지의 결과가 되나, 각도 γ의 경우는 상기한 바와 같이 50°~90°가까이 회전하면 반대의 흑백표시로 된다.

(구체예 3)

기본구조는 상기 구체예 2와 마찬가지이다. 또, 액정층(50)의 액정분자의 비틀림각은 260°, △n₁·d₁은 약 0.65μm~0.75μm인 점이 다르다. 1축성 투명복굴절부재(40)로서 사용하고 있는 평행배향액정층의 △n₂·d₂는 구체예 2와 동일한 0.58μm이다.

이때, 각도 α를 100°, 각도 β를 약 35°, 각도 γ를 약 15°로 하므로서, 상기 구체예 1과 마찬가지의 흑백표시를 실현할 수 있었다. 또, 하부편광판의 축의 위치를 상기 값보다 50°~90°회전하므로써 역전의 흑백표시가 가능한 점도 구체예 2와 마찬가지이다. 각도 α,β,γ의 어긋남에 대한 경사도 구체예 2와 거의 마찬가지이다.

상기 어느 구체예에 있어서도, 1축성 투명복굴절부재(40)로서, 액정분자의 비틀림이 없는 평행배향액정셀을 사용하였으나, 오히려 20°~60°정도 액정분자가 비틀어진 액정층을 사용한 쪽이 각도에 의한 색변화가 적다. 이 비틀어진 액정층은, 상기한 액정층(50)과 마찬가지로, 배향처리가 이루어진 1쌍의 투명기판의 배향처리방향을 소정의 비틀림각으로 교차하도록 한 기판사이에 액정을 끼워유지하므로써 형성된다. 이 경우 액정분자의 비틀림구조를 사이에 끼우는 2개의 배향처리방향의 협각의 2등분각의 방향을 복굴절부재의 광축으로 해서 취급하면 된다.

또, 복굴절부재(40)로서 투명한 고분자필름을 사용해도 된다(이때, 1축연신한 것이 바람직하다). 이 경우, 고분자필름으로서는, PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), 아크릴수지, 폴리카보네이트가 유효하다.

또, 이상의 구체예에 있어서는, 복굴절부재는 단일이었으나, 제4도에 있어서, 복굴절부재(40)에 추가해서, 하부전극기판(12)과 하부편광판(16)과의 사이에 또 1장의 복굴절부재를 삽입할 수도 있다. 이 경우는, 이들 복굴절부재의 △n₂·d₂를 재조정하면 된다.

(구체예 4)

기본구조는 구체예 2와 마찬가지이다. 단, 제9도에 표시한 바와 같이, 상부전극기판(11)위에 적,녹,청의 컬러필터(33R),(22G),(33B), 각 필터끼리의 사이에 광차광막(33D)을 형성하므로써 다색표시가 가능하게 된다. 제7도에 구체예 4에 있어서의 액정분자의 배열방향, 액정분자의 비틀림방향, 편광판의 축에 방향 및 복굴절부재의 광학축의 관계를 표시한다.

또한, 제9도에 있어서는, 각 컬러필터(33R),(22G),(33B), 광차광막(33D)의 위에 이들의 요철(凹凸)의 영향을 경감시키기 위한 절연물로 이루어진 평활층(23)이 형성된 위에 상부전극(31), 배향막(21)이 형성되어 있다.

제10도는 제1도에 표시한 본 발명에 의한 액정표시모듈(63)을 렙톱개인컴퓨터의 표시부에 사용한 블록다이어그램을, 제11도에 랩톱개인컴퓨터(64)에 실장한 상태를 표시한다.

제10도에 있어서, 마이크로프로세서(49)에서 계산한 결과를 제어용 LSI(48)을 개재해서 구동용 IC(34)에서 액정표시모듈(63)을 구동하는 것이다.

상기한 바와 같이 구성된 본 실시예에 의하면, 강성을 저하시키는 일없이 액정표시장치 전체의 박형, 경량화가 달성되는 동시에, 백라이트광원의 발열에 의한 표시얼룩이 없는 액정표시장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 특징점으로서 기재한 발명은, 상기한 STN방식의 액정표시장치에 한한것은 아니며, 백라이트를 탑재한 다른 방식의 액정표시장치에도 마찬가지로 적용할 수 있는 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 액정표시장치의 상부프레임을 스테인레스박판으로 형성하고, 이 상부프레임과 결합하는 하부프레임을 알루미늄박판으로 구성하므로써, 전체의 강성을 저하시키는 일없이 중간프레임의 두께를 저감해서 박형, 경량화를 달성할 수 있고, 또 백라이트광원과 직교하는 방향으로 적어도 액정표시패널의 영역에 걸쳐서 상기 백라이트광원의 중앙부에 직교하는 선에 대칭의 위치에 형성한 도려낸 부분, 백라이트광원의 바로 아래에 당해 백라이트의 긴쪽방향으로 형성한 도려낸 부분, 상기 백라이트광원의 양단부의 아래쪽부분에 형성한 잘린부분에 의해, 방열효과를 향상시켜서 액정표시패널의 전체면에 균일한 온도분포를 형성하고, 표시얼룩이 발생하는 것을 방지해서 고품질의 화상표시를 얻을 수 있는 각종 액정표시장치를 제공할 수 있다.

Claims

표시얼룩을 억제하기 위한 액정표시장치로서, 표시창을 가진 금속성의 상부프레임과, 이 상부프레임의 아래쪽에 배치되고, 액정표시소자와 이 액정표시소자의 주변에 일체화해서 형성된 액정표시소자용의 구동회로기판으로 이루어진 액정표시패널과, 이 액정표시패널의 아래쪽에 배치되고, 광학산판과 도광판을 적층해서 이루어진 도광체조립과, 이 도광체조립의 아래쪽에 배치되고, 이 도광체조립을 수용하는 동시에, 적어도 1번에 선형상의 백라이트광원을 탑재하기 위한 스페이스를 가진 중간프레임과, 이 중간프레임의 아래쪽에 배치되고, 상기 상부프레임과 연결하므로써 이 상부프레임과의 사이에 배치된 각 부재를 고정하기 위한 금속성의 하부프레임으로서, 상기 백라이트광원의 바로 아래에 이 백라이트광원의 긴쪽방향을 따른 소정형상의 도려낸 부분을 가진 하부프레임으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 백라이트광원의 바로 아래에 형성된 상기 하부프레임의 면적이, 상기 백라이트광원이 차지하는 면적에 대해서 10%~50%가 되도록 상기 도려낸 부분을 형성한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 백라이트광원의 바로 아래에 형성된 상기 하부프레임의 면적이 상기 백라이트광원이 차지하는 면적에 대해서 대략 30%가 되도록 상기 도려낸 부분을 형성한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제1항~제3항에 있어서, 상기 프레임은 스테인레스제이고, 상기 하부프레임은 알루미늄재인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
표시얼룩을 억제하기 위한 액정표시장치로서, 표시창을 가진 금속성의 상부프레임과, 이 상부프레임의 아래쪽에 배치되고, 액정표시소자와 이 액정표시소자의 주변에 일체화해서 형성된 액정표시소자용의 구동회로기판으로 이루어진 액정표시패널과, 이 액정표시패널에 아래쪽에 배치되고, 광확산판과 도광판을 적층해서 이루어진 도광체조립과, 이 도광체조립의 아래쪽에 배치되고, 이 도광체조립을 수용하는 동시에, 적어도 1번에 선형상의 백라이트광원을 탑재하기 위한 스페이스를 가진 중간프레임과, 이 중간프레임의 아래쪽에 배치되고, 상기 상부프레임과 연결하므로써 이 상부프레임과의 사이에 배치된 각 부재를 고정하기 위한 금속성의 하부프레임으로서 상기 백라이트광원의 바로 아래에 이 백라이트광원의 긴쪽방향을 따른 소정형상의 도려낸 부분과 상기 백라이트광원의 양단부에 대응하는 위치에 형성한 잘린부분을 가진 하부프레임으로 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제5항에 있어서, 상기 백라이트광원의 바로 아래에 형성된 상기 아래프레임의 면적이, 상기 백라이트광원이 차지하는 면적에 대해서 10%~50%가 되도록 상기 도려낸 부분과 상기 잘린부분을 형성한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제5항에 있어서, 상기 백라이트광원의 바로 아래에 형성된 상기 하부프레임의 면적이 상기 백라이트광원이 차지하는 면적에 대해서 대략 30%가 되도록 상기 도려낸 부분과 상기 잘린부분을 형성한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제5항~제7항에 있어서, 상기 프레임은 스테인레스제이고, 상기 하부프레임은 알루미늄제인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
표시얼룩을 억제하기 위한 액정표시장치로서, 표시창을 가진 금속성의 상부프레임과, 이 상부프레임의 아래쪽에 배치되고, 액정표시소자와 이 액정표시소자의 주변에 일체화해서 형성된 액정표시소자용의 구동회로기판으로 이루어진 액정표시패널과, 이 액정표시패널의 아래쪽에 배치되고, 광확산판과 도광판을 적층해서 이루어진 도광체조립과, 이 도광체조립의 아래쪽에 배치되고, 이 도광체조립을 수용하는 동시에, 적어도 1번에 선형상의 백라이트광원을 탑재하기 위한 스페이스를 가진 중간프레임과, 이 중간프레임의 아래쪽에 배치되고, 상기 상부프레임과 연결하므로써 이 상부프레임과의 사이에 배치된 각 부재를 고정하기 위한 금속성의 하부프레임으로서 상기 백라이트광원의 바로 아래에 위치하는 백라이트광원의 긴쪽방향을 따른 소정형상의 제1의 도려낸 부분과 상기 백라이트광원의 양단부에 대응하는 위치에 형성한 잘린부분과, 상기 액정표시패널에 대응하는 영역에 걸쳐서 상기 백라이트광원의 중심부를 통과하고 상기 백라이트광원의 긴쪽방향과 직교하는 선에 대칭의 위치에 형성된 소정형상의 제2의 도려낸 부분을 가진 하부프레임으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제9항에 있어서, 상기 백라이트광원의 바로 아래에 형성된 상기 하부프레임의 면적이, 상기 백라이트광원이 차지하는 면적에 대해서 10%~50%가 되도록 상기 제1의 도려낸 부분과 상기 잘린부분을 형성한것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제9항에 있어서, 상기 백라이트광원의 바로 아래에 형성된 상기 하부프레임의 면적이, 상기 백라이트광원이 차지하는 면적에 대해서 대략 30%가 되도록 상기 제1의 도려낸 부분과 상기 잘린부분을 형성한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제9항에 있어서, 상기 액정표시패널의 아래에 형성된 상기 하부프레임의 면적이, 상기 액정표시패널이 차지하는 면적에 대해서 10%~50%가 되도록 상기 제2의 도려낸 부분을 형성한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제9항에 있어서, 상기 액정표시패널의 아래에 형성된 상기 하부프레임의 면적이, 상기 액정표시패널이 차지하는 면적에 대해서 대략 30%가 되도록 상기 제2의 도려낸 부분을 형성한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제9항~제13항에 있어서, 상기 상부프레임은 스테인레스제이고, 상기 하부프레임은 알루미늄제인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.