JPH0990359A

JPH0990359A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0990359A
Application number: JP7242746A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Nozaki; 予志敬野崎
Original assignee: Hitachi Device Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Japan Display Inc
Priority date: 1995-09-21
Filing date: 1995-09-21
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量、薄型の液晶表示装置を提供する。【解決手段】表示側の上電極基板１１と、下電極基板１
２とを重ね合わせ、該両基板間に液晶を封止し、該両基
板のそれぞれ外側に偏光板１５、１６を配置してなる液
晶表示素子６２を有し、下電極基板１２の入光端面２に
沿って冷陰極蛍光管３６を配置し、下電極基板１２を導
光体とし、下電極基板１２の外側に設けた偏光板１６の
外側に反射板１を配置し、該反射板１は、その反射光率
が冷陰極蛍光管３６側で小、冷陰極蛍光管３６から遠ざ
かるにつれて大となる勾配を有し、表示部の輝度を均一
化した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子とバ
ックライトを有する液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、例えば、表示用の透明
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枚のガラス等からなる透明絶縁基
板を重ね合わせ、該両基板間の周縁部近傍に枠状（ロの
字状）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切り欠け部である液晶
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けて成る液晶表
示素子（すなわち、液晶表示パネル、ＬＣＤ：リキッド
クリスタルディスプレイ(Liquid Crystal Display)）
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、液晶表示素子の外周部の外
側、あるいは液晶表示素子の下側に配置した液晶駆動用
回路基板と、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、表示窓があ
けられた金属製シールドケース（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、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
光を均一に照射するための透明のアクリル等の合成樹脂
板から成る導光体と、導光体の少なくとも１端面（１側
面）近傍に該端面に沿って該端面と平行に配置した線状
光源である冷陰極蛍光管（ＣＦＬ）等の蛍光管と、蛍光
管をそのほぼ全長にわたって覆い、断面形状がほぼＵ字
状で、その内面が白色または銀色のランプ反射シート
と、導光体の上に配置され、導光体からの光を拡散する
拡散シートと、導光体の下に配置され、導光体からの光
を液晶表示素子の方へ反射させる反射シートとから構成
される。なお、このようなバックライトはエッジライト
方式と称される。

【０００４】蛍光管から導光体内に入射した光は、導光
体内を全反射しながら導光するが、拡散反射により導光
体の上面から出射させるために、導光体の底面（下面）
には該底面と一体に形成した複数個の凸部や凹部、シボ
加工、あるいは白色インキでの印刷による複数個のドッ
トからなる光拡散用パターンが配置されている。

【０００５】なお、このような従来の液晶表示装置は、
例えば特公昭６０−１９４７４号公報や実開平４−２２
７８０号公報に記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の液晶表示装置で
は、バックライトとして、アクリル樹脂等からなる導光
体を使用しているため、当該液晶表示装置（すなわち、
液晶表示モジュール）の重量が重く、かつ、厚さが厚い
という問題点があった。

【０００７】近年、情報化社会の進展に伴ない、液晶表
示装置が表示部として組み込まれるパソコン、ワープロ
等の情報処理装置もノートブックサイズの携帯可能なも
のが望まれており、当該情報処理装置の主だった重量、
厚さを決定する液晶表示装置も軽量、薄型なことが望ま
れている。

【０００８】本発明の目的は、軽量、薄型の液晶表示装
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、表示側の上部基板と、下部基板とを重ね
合わせ、前記両基板間に液晶を封止してなる液晶表示素
子を有する液晶表示装置において、前記下部基板の少な
くとも１側面近傍に光源を配置し（光源を近傍に配置し
た側面を入光端面と称す）、前記下部基板を導光体とし
たことを特徴とする。

【００１０】また、表示側の上部基板と、下部基板とを
重ね合わせ、前記両基板間に液晶を封止し、前記両基板
のそれぞれ外側に偏光板を配置してなる液晶表示素子を
有する液晶表示装置において、前記下部基板の少なくと
も１側面に沿って線状光源を配置し、前記下部基板を導
光体とし、かつ、前記下部基板の外側に設けた偏光板の
外側に反射板を配置したことを特徴とする。

【００１１】また、前記反射板は、その反射効率が前記
線状光源側で小、前記線状光源から遠ざかるにつれて大
となる勾配を有し、表示部の輝度を均一化したことを特
徴とする。

【００１２】さらに、前記下部基板の前記線状光源が配
置された側の側面を除く少なくとも１個の側面に、内側
に反射面を有するテープを設けたことを特徴とする。

【００１３】バックライトの線状光源として使用される
冷陰極蛍光管の管径は近年極めて細くなり、輝度も高く
なっている。このため、液晶表示装置の重量と厚さのネ
ックとなっていた導光体の必要性はなくなってきた。し
かし、従来の液晶表示装置から導光体を排除すると、液
晶の視認性は著しく悪くなる。つまり、線状光源から出
た光を面光源に変える必要がある。そのため、本発明で
は、従来のアクリル樹脂板からなる導光体に代わる導光
体として、液晶表示素子のガラス等からなる下部基板を
利用する。すなわち、下部基板の側面に線状光源を配置
し、該側面から入光した光を上方向に出射させるために
下部基板の外側に反射板を配置する。なお、光源側のみ
明るくなり、光源から遠い側は暗くなるので、表示部の
輝度を均一にするため、反射板の反射効率を光源側で低
く、遠くなるにつれて高くする調節をする。また、下部
基板の光源から遠い入光端面の対向面、あるいは入光端
面以外の側面には、内側に反射面を有する反射テープを
貼り付ける等により、光利用効率を向上させる。

【００１４】本発明では、液晶表示素子の下に配置した
該液晶表示素子と別体の従来の導光体を排除し、液晶表
示素子の下部基板に導光体の機能を兼ねさせたので、液
晶表示装置を軽量化、薄型化できる。この結果、当該液
晶表示装置を表示部として内蔵するパソコン、ワープロ
等の情報処理装置も軽量化、薄型化でき、ノートブック
サイズの携帯可能な情報処理装置に有利である。さら
に、従来の導光体をなくし、部品が減るので、製造コス
トが低減できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の液晶表示装置の実
施例について図面を用いて説明する。なお、以下で説明
する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、
その繰返しの説明は省略する。

【００１６】図１は本発明の一実施例の液晶表示装置の
要部概略断面図である。

【００１７】６２は液晶表示素子、１１、１２はそれぞ
れ液晶表示素子６２を構成するガラスからなる上電極基
板、下電極基板、１５は上電極基板１１の外側に設けた
上偏光板、１６は下電極基板１２の外側に設けた下偏光
板、３６は線状光源である冷陰極蛍光管、１は下偏光板
１６の外側に設けた反射板、２は冷陰極蛍光管３６が近
傍に配置された側面、すなわち、入光端面、３は入光端
面２の対向面、４は対向面３に貼り付けた反射テープで
ある。

【００１８】なお、この図では、冷陰極蛍光管３６をそ
のほぼ全長にわたって覆い、断面形状がほぼＵ字状で、
その内面が白色または銀色のランプ反射シート、冷陰極
蛍光管３６の保持部材、金属製シールドケース（フレー
ム）、液晶駆動用の回路基板等は図示省略してある。液
晶表示素子６２の詳細は後述の図２、図３に、液晶表示
モジュールの詳細は後述の図４に示す。また、上側が表
示側（使用者の観察側）である。

【００１９】本実施例では、アクリル樹脂板からなる導
光体に代わる導光体として、液晶表示素子６２を構成す
るガラスからなる下電極基板１２を利用している。下電
極基板１２の１側面である入光端面２に沿って該面と平
行に冷陰極蛍光管３６を１本配置し、該入光端面２から
入光した光を上方向に出射させるために、下電極基板１
２の外側の下偏光板１６の外側に反射板１が配置してあ
る。なお、光源である冷陰極蛍光管３６側のみ明るくな
り、該光源から遠い側は暗くなるので、表示部の輝度を
均一にするため、反射板１の反射効率を光源側で低く、
遠くなるにつれて高くする調節がなされている。この調
節方法としては、例えばポリエステル等からなる透明基
板の面上に銀やアルミを蒸着して反射板１を形成する
際、光源から遠ざかるにつれて蒸着の密度を高くし、反
射効率を高くする。あるいは反射板１の基板に白色と黒
色を用いて着色し、両者の面積の割合を調整して、光源
から遠ざかるにつれて白色の割合を多くして反射効率を
高くする。また、下電極基板１２の光源から遠い側面で
ある対向面３には、白色または銀色の反射面を有し、光
を導光体３内にもどす反射テープ４が貼り付けてあり、
光利用効率が向上されている。

【００２０】本実施例では、液晶表示素子６２の下に配
置されたそれと別体の従来の導光体を排除し、液晶表示
素子６２のガラス等からなる下電極基板１２に導光体の
機能を兼ねさせたので、液晶表示装置（すなわち、モジ
ュール）を軽量化、薄型化できる。この結果、当該液晶
表示装置を表示部として内蔵するパソコン、ワープロ等
の情報処理装置（図６参照）も軽量化、薄型化でき、ノ
ートブックサイズの携帯可能な情報処理装置に有利であ
る。さらに、従来の導光体をなくし、部品が減るので、
製造コストが低減できる。さらに、下電極基板１２の材
料であるガラスは、従来のアクリル樹脂よりも光透過率
が高いので、光利用効率を向上できる。

【００２１】なお、入光面２と対向面３と直角な方向の
下電極基板１２の２側面にも反射テープを貼り付けても
よい。また、入光端面２から下電極基板１２内に入射
し、該基板内を全反射しながら導光する蛍光管３６の光
を、上方向に出射しやくするために、下電極基板１２の
底面と一体に形成した複数個の凸部や凹部、シボ加工、
あるいは白色インキでの印刷による複数個のドットから
なる光拡散用パターンを設けてもよい。また、例えば従
来のアクリル樹脂等からなる導光体の厚さは約２ｍｍ、
下電極基板１２の厚さは約１．１ｍｍであるが、導光板
の厚さを減らせる分だけ、下電極基板１２の厚さを厚く
してもよい。これにより、液晶表示素子６２の反りが生
じにくくなり、両基板のギャップ均一性が向上し、表示
品質が向上する。

【００２２】図２は液晶表示素子６２の要部斜視図を示
す。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。

【００２３】図２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、切欠け部（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
ジウムまたは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、１
６が設けられる。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】図２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。

【００２８】なお、図２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２の構成全体を
倒立させた場合に相当する。

【００２９】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２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。

【００３０】ただし、図３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。

【００３１】なお、図３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。

【００３２】図４は液晶表示素子６２と、この液晶表示
素子６２を駆動するための駆動回路と、光源をコンパク
トに一体にまとめた液晶表示モジュール６３を示す分解
斜視図である。液晶表示素子６２を駆動するＩＣ３４
は、中央に液晶表示素子６２を嵌め込むための窓部を備
えた枠状体のプリント基板３５に搭載される。液晶表示
素子６２を嵌め込んだプリント基板３５はプラスチック
モールドで形成された枠状体４２の窓部に嵌め込まれ、
これに金属製フレーム４１を重ね、その爪４３を枠状体
４２に形成されている切込み４４内に折り曲げることに
よりフレーム４１を枠状体４２に固定する。

【００３３】本実施例においても、液晶表示素子６２と
別体の従来の導光体を排除し、液晶表示素子６２の下電
極基板１２に導光体の機能を兼ねさせたので、液晶表示
モジュール６３を軽量化、薄型化できる。この結果、該
液晶表示モジュール６３を表示部として内蔵するパソコ
ン、ワープロ等の情報処理装置（図６参照）も軽量化、
薄型化でき、ノートブックサイズの携帯可能な情報処理
装置に有利である。さらに、従来の導光体をなくし、部
品が減るので、製造コストが低減できる。

【００３４】液晶表示素子６２の下電極基板１２の１側
面に沿って冷陰極蛍光管３６配置がされ、下側ケース３
８が図４のように、枠状体４２の裏側からその窓部に嵌
め込まれる。冷陰極蛍光管３６を点灯するためのインバ
ータ電源回路（図示せず）は枠状体４２の右側裏部に設
けられた凹部（図示せず。下側ケース３８の凹所４５に
対向する位置にある。）に収納される。冷陰極蛍光管３
６は、下側ケース３８に設けられている舌片４６を枠状
体４２に設けられている小口４７内に折り曲げることに
より固定される。

【００３５】図５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６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。

【００３６】以上説明したように、前記具体例によれ
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。

【００３７】以上本発明を実施例に基づいて具体的に説
明したが、本発明は前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、前記実施例では、単純
マトリクス方式の液晶表示装置について示したが、本発
明はアクティブ・マトリクス方式の液晶表示装置にも適
用できることは言うまでもない。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の導光体をなくすことにより、液晶表示装置を軽量
化、薄型化できるので、当該液晶表示装置を表示部とし
て内蔵するパソコン、ワープロ等の情報処理装置も軽量
化、薄型化でき、ノートブックサイズの携帯可能な情報
処理装置に有利である。また、部品が減るので、製造コ
ストも低減できる。

【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要部概略断
面図である。

【図２】液晶表示素子の一例の要部分解斜視図である。

【図３】カラー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４】本発明を適用した液晶表示モジュールの一例の
分解斜視図である。

【図５】図４の液晶表示モジュールを実装したラップト
ップパソコンの一例のブロックダイアグラムである。

【図６】図４の液晶表示モジュールを実装したラップト
ップパソコンの一例の斜視図である。

【符号の説明】

１…反射板、２…入光端面、３…対向面、４…反射テー
プ、１１…上電極基板、１２…下電極基板、１５…上偏
光板、１６…下偏光板、３６…冷陰極蛍光管、６２…液
晶表示素子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示側の上部基板と、下部基板とを重ね合
わせ、前記両基板間に液晶を封止してなる液晶表示素子
を有する液晶表示装置において、前記下部基板の少なく
とも１側面近傍に光源を配置し、前記下部基板を導光体
としたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】表示側の上部基板と、下部基板とを重ね合
わせ、前記両基板間に液晶を封止し、前記両基板のそれ
ぞれ外側に偏光板を配置してなる液晶表示素子を有する
液晶表示装置において、前記下部基板の少なくとも１側
面に沿って線状光源を配置し、前記下部基板を導光体と
し、かつ、前記下部基板の外側に設けた偏光板の外側に
反射板を配置したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】前記反射板は、その反射光率が前記線状光
源側で小、前記線状光源から遠ざかるにつれて大となる
勾配を有し、表示部の輝度を均一化したことを特徴とす
る請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記下部基板の前記線状光源が配置された
側の側面を除く少なくとも１個の側面に、内側に反射面
を有するテープを設けたことを特徴とする請求項２記載
の液晶表示装置。