JPH10104620A

JPH10104620A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH10104620A
Application number: JP8259199A
Authority: JP
Inventors: Akira Kobayashi; 晃小林; Yuji Mori; 祐二森
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-04-24

Abstract

(57)【要約】【課題】導光体の入光面積を増やし、輝度の均一性を調
整可能としたバックライトを備えた液晶表示装置を得
る。【解決手段】透明板からなる導光体５と、導光体の裏面
に設置した反射板４と、導光体の表面に設置した拡散板
６と、拡散板に積層した液晶表示素子８に前記導光体を
介して照明光を与える線状光源とからなるバックライト
を備えた液晶表示装置において、前記導光体５の裏面の
一部に、当該導光体の表面側中央に薄肉部５’を残して
前記線状光源１を収容する少なくとも１つの溝５０を設
け、前記溝５０の底面に、線状光源１からの光の一部を
遮光し、一部を反射して前記導光体５の表面輝度分を均
一化するための透光調整膜１３を設置すると共に、線状
光源１の下面に反射板３を設置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
り、特に薄型、高輝度の背面照明用光源（所謂、バック
ライト）を備えた液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶表示装置は２枚の電極基板間
に正の誘電率異方性を有するネマチック液晶による９０
度ねじれた螺旋構造を有し、かつ両電極基板の外側には
偏光板をその偏光軸（あるいは吸収軸）が電極基板に隣
接する液晶分子に対し直交あるいは平行になるように配
置すると共に、背面にバックライトを配置して、上記電
極に電位差を与えることで液晶分子の配向方向を変化さ
せてバックライトからの光の透過を制御することによっ
て画像等の表示を行うようにしている（例えば、特公昭
５１−１３６６６号公報参照）。

【０００３】このような捩じれ角（α）が９０度の液晶
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。

【０００４】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、液晶分子の
捩じれ角αを１８０度より大に、かつ複屈折効果を利用
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
大させることがアプライドフィジクスレター４５，N
o.10,1021 1984(Applied Physics Letter,T.J.Scheffe
r,J.Nehring:"A new,highly multiplexable liquidcrys
tal 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。

【０００５】図６は本発明を適用する液晶表示装置の全
体構成例を説明する展開斜視図であって、１は線状光源
としての冷陰極蛍光灯（ＣＦＬ）、２は冷陰極蛍光灯の
給電ケーブル、３は反射シート、４は反射板、５は導光
体、６は拡散板、７はプリズムシート、８は液晶表示素
子、９は下フレーム、１０は上フレーム、１１はプリン
ト基板、１２はプリント基板に搭載した駆動ＩＣ、１４
はスペーサ、１５は遮光フレーム、１６はランプカバ
ー、１７は中間フレームである。

【０００６】同図において、バックライトの構造は、冷
陰極蛍光灯１，反射シート３，反射板４，導光体５，拡
散板６，プリズムシート７とから構成される。

【０００７】このバックライトの上部にプリント基板１
１と一体化した液晶表示素子８が積層され、バックライ
トと液晶表示素子８を中間フレーム１７で保持させると
共に、これを下フレーム９と上フレーム１０とで挟持し
てスペーサ１４および遮光フレーム１５と共に固定して
液晶表示装置を構成している。

【０００８】上記したように、この種の液晶表示装置に
用いられるバックライトは、透明板からなる導光体５、
反射板４、拡散板６、および前記導光体の少なくとも１
つの側面近傍に沿って配置した冷陰極蛍光灯１からなる
線状光源で面光源を構成し、液晶表示素子８を裏面から
照明する。

【０００９】上記導光体５は透明な樹脂板等から構成さ
れ、冷陰極蛍光灯１からの光を導光体５の一端縁から他
端縁に伝播させ、導光体の下面（背面）に直接粗面また
は印刷加工を施して、その下に設置した反射板４と導光
体の上面に設置した拡散板６、および必要に応じて設置
したプリズムシート７により一様な面光源として上記拡
散板６の上方に積層した液晶表示素子８を照明するもの
である。

【００１０】冷陰極蛍光灯１の周囲には、導光体５に対
向する領域を除いて反射シート３が設けられており、冷
陰極蛍光灯１の光を効率よく導光体５に導入する構成と
なっている。

【００１１】図７は従来技術による液晶表示装置を構成
するバックライト部分の構造をさらに詳細に説明する要
部断面図であって、１２はプリント基板に搭載した駆動
ＩＣ、図６と同一符号は同一部分に対応する。なお、２
は冷陰極蛍光灯の給電ケーブルである。

【００１２】同図において、冷陰極蛍光灯１，給電ケー
ブル２，反射シート３，反射板４，導光体５，拡散板６
およびプリズムシート７とによってバックライト（光源
部）が構成される。

【００１３】この光源部であるバックライトの上方に液
晶表示素子８が積層され、駆動ＩＣ１２を搭載したプリ
ント基板１１と共に下フレーム９と上フレーム１０とで
一体化して液晶表示装置が構成される。

【００１４】冷陰極蛍光灯１からの光は導光体５を伝搬
しながら矢印で示したように拡散板６、プリズムシート
７で液晶表示素子８の背面を均一に照明する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のバックライ
トは、導光体５の一端に線状の冷陰極蛍光灯１を設置し
ている、所謂サイドエッジ光源方式であるため、液晶表
示装置の大型化／薄型化に伴って導光体５の厚みを減少
させると、当然のこととして冷陰極蛍光灯に対向する導
光体の端縁面積が小さくなり、入光面積が小さくなって
しまう。このことは、冷陰極蛍光灯１の発光光の利用効
率の低下および輝度むらの原因となる。

【００１６】また、このサイドエッジ方式では、反射シ
ート３の反射効率に限界があり、特に大型サイズでは画
面の全域で輝度むらの無い、かつ高輝度のバックライト
を得ることが困難であった。

【００１７】なお、バックライトの輝度向上対策とし
て、従来から種々の構造のバックライトが提案されてい
る。

【００１８】図８は従来技術のバックライトの一例を説
明する断面図であって、１ａ，１ｂは第１，第２の冷陰
極蛍光灯、３ａ，３ｂは第１，第２の反射シート、５
ａ，５ｂ，５ｃは第１，第２，第３の導光体素子、前記
と同一符号は同一部分に対応する。

【００１９】このバックライトは、導光体を第１，第
２，第３の導光体素子５ａ，５ｂ，５ｃに分割し、それ
らの間に第１，第２の冷陰極蛍光灯１ａ，１ｂおよび第
１，第２の反射シート３ａ，３ｂをそれぞれ設置してな
り、第１，第２の冷陰極蛍光灯１ａ，１ｂからの光を両
側の導光体素子に導入することで当該冷陰極蛍光灯から
の光の利用効率を向上させるものである。

【００２０】しかし、この構成では、冷陰極蛍光灯１
ａ，１ｂからの光が直接液晶表示素子を照射するのを避
けるために冷陰極蛍光灯の上部に反射シート３ａ，３ｂ
を設置しているが、導光体が不連続であるために、輝度
を均一化して輝度むらの無い照明を得ることは難しい。

【００２１】また、図９は従来技術のバックライトの他
の例を説明する断面図であって、図８と同一符号は同一
機能部分に対応する。

【００２２】この構成では、２分割した第１と第２の導
光体５ａと５ｂを突き合わせ、突き合わせた部分に冷陰
極蛍光灯１を収納すると共に、上記突き合わせ部分の冷
陰極蛍光灯１の直上領域に傾斜面を形成することで、輝
度の均一性を得るようにしたものである。

【００２３】しかし、この構成では、傾斜面だけでの輝
度均一性は制御困難であること、また２分割した第１と
第２の導光体素子５ａと５ｂの突き合わせ部分の製作精
度や傾斜面の精度を高くする必要があるため、歩止まり
良く均一な輝度を得ることは難しい。

【００２４】図１０は従来技術のバックライトのさらに
他の例を説明する要部断面図であって、５０は導光体５
の下面に形成した凹部、１３’は凹部５０の内面に形成
した拡散・透光／反射部、前記の各図と同一符号は同一
機能部分に対応する。

【００２５】この構成では、拡散・透光／反射部１３’
の遮光効果が不足し、輝度均一性が不十分になること
と、冷陰極蛍光灯１として上記した各例とは異なる特殊
な形状の光源を用いていることで汎用性の点で難点があ
る。

【００２６】このように、従来の技術においては、導光
体の薄型化に伴う冷陰極蛍光灯の光利用効率の向上と液
晶表示素子の照射光の均一性を向上させることは困難で
あった。

【００２７】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解消し、導光体の入光面積を増やし、輝度の均一性を調
整可能としたバックライトを備えた液晶表示装置を提供
することにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の構成を実施例の符号を併記して記述すると下記のとお
りである。

【００２９】すなわち、請求項１に記載の第１の発明
は、透明板からなる導光体と、導光体の裏面に設置した
反射板と、導光体の表面に設置した拡散板と、拡散板に
積層した液晶表示素子に前記導光体を介して照明光を与
える線状光源とからなるバックライトを備えた液晶表示
装置において、前記導光体５の裏面の一部に、当該導光
体の表面側中央に薄肉部５’を残して前記線状光源１を
収容する少なくとも１つの溝５０を設け、前記溝５０の
底面に、線状光源１からの光の一部を遮光し、一部を反
射して前記導光体５の表面輝度分を均一化するための透
光調整膜１３を設置すると共に、線状光源１の下面に反
射板３を設置したことを特徴とする。

【００３０】この構成において、線状光源１からの光
は、その長手方向の両側で直接導光体５に入射するた
め、光の利用効率が向上する。

【００３１】そして、線状光源１の上方に設置した遮光
／反射部１３による輝度むら調整作用で導光体の液晶表
示素子側全域で均一な輝度が得られる。

【００３２】また、請求項２に記載の第２の発明は、透
明板からなる導光体と、導光体の裏面に設置した反射板
と、導光体の表面に設置した拡散板と、拡散板に積層し
た液晶表示素子に前記導光体を介して照明光を与える線
状光源とからなるバックライトを備えた液晶表示装置に
おいて、前記導光体５を少なくとも２つの導光体素子５
ａ，５ｂ，５ｃに分割し、この分割された導光体素子の
間に線状光源１ａ，１ｂをそれぞれ収容すると共に、各
線状光源１ａ，１ｂの液晶表示素子側上方に透明体５
ｅ，５ｄをそれぞれ設置してなり、上記透明体５ｅ，５
ｄの線状光源１ａ，１ｂ側下面に、線状光源１からの光
の一部を遮光し、一部を反射して前記導光体５の表面輝
度分を均一化するための透光調整膜１３ａ，１３ｂをそ
れぞれ設置すると共に、各線状光源１ａ，１ｂの下面に
反射板３をそれぞれ設置したことを特徴とする。

【００３３】上記の透明体５ｅ，５ｄは導光体素子５
ａ，５ｂ，５ｃと同一材料で形成するのが好適である
が、同様の素材であれば他の材料で形成してもよい。

【００３４】この構成においても、各線状光源１ａ，１
ｂからの光は、その長手方向の両側で直接導光体素子５
ａ，５ｂと５ｂ，５ｃに入射するため、光の利用効率が
向上する。

【００３５】そして、線状光源１ａ，１ｂの上方に設置
した透光調整膜１３ａ，１３ｂによる輝度むら調整作用
で導光体の液晶表示素子側全域で均一な輝度が得られ
る。

【００３６】さらに、請求項３に記載の第３の発明は、
第１または第２の発明における前記透光調整膜１３（１
３ａ，１３ｂ）を、銀、アルミニウムまたは白色塗料の
薄膜または網点パターンもしくは細線パターンの密度分
布で前記薄肉部５’（５’ａ，５’ｂ）または透明体５
ｅ，５ｄの液晶表示素子側表面の輝度が導光体全面と共
に均一となるように形成されてなることを特徴とする。

【００３７】なお、上記第１の発明における溝５０の底
面は、平坦面または線状光源の長手方向と直行する方向
に湾曲した凹面としてもよく、また底面の長手方向中央
部に角度をもつ断面が５角形の形状とすることもでき、
上記各底面に倣って前記透光調整膜１３を設置してもよ
い。

【００３８】さらに、上記透光調整膜は、透明薄板にア
ルミニウムや銀の薄膜もしくは白色塗料の網点パターン
あるいは細線パターンを形成したフィルム状部材を線状
光源の上部に設置してもよいものである。

【００３９】上記線状光源としては、所謂冷陰極蛍光灯
を使用するのが一般的であるが、導光体の側縁に沿って
当該導光体に光を照射するものであれば他の形式の光源
を用いることも可能である。

【００４０】このように、本発明によれば、液晶表示装
置の薄型化と大型化に伴う導光体の薄型化／大型化で問
題となるバックライトの輝度向上と輝度むらの解消が可
能となり、高品質の画像を表示できる液晶表示装置が得
られる。

【００４１】

【実施例】以下、本発明の実施例につき、図面を参照し
て詳細に説明する。

【００４２】図１は本発明による液晶表示装置の第１実
施例の構造を説明する要部断面図であって、（ａ）は斜
視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図であ
る。

【００４３】同図において、１は線状光源としての冷陰
極蛍光灯、３は反射シート、４，４，４ｂは反射板、５
はアクリル板からなる導光体、５’は薄肉部、６は拡散
板、８は液晶表示素子、１３は透光調整膜、５０は溝で
ある。導光体５の溝５０を除いた下面には、導光体上面
への光反射のため、直接粗面もしくは印刷ドット５”な
どが施されている。

【００４４】導光体５の中央下部には、当該導光体の辺
と平行な方向に溝５０が形成されており、この溝５０の
内部に冷陰極蛍光灯１が収納されている。

【００４５】溝５０は、その断面形状が下部を開放した
矩形状であり、導光体５の面と直角な方向の内壁は導光
体５の面に対して略９０度である。この溝５０の底面は
導光体５の液晶表示素子側に薄肉部５’を残して形成さ
れ、当該底面にはアルミニウムの蒸着、あるいは白色塗
料の塗布による網点パターン、または細線パターンのい
ずれかを有する透光調整膜１３が形成されている。

【００４６】この透光調整膜１３による冷陰極蛍光灯１
から液晶表示素子方向への光の透過量は、導光体５の液
晶表示素子側全面での輝度分布が均一かつ輝度むらが生
じないように上記薄膜、網点パターンあるいは細線パタ
ーンの遮光量あるいは反射量の調整で設定される。

【００４７】導光体５の下面全体に反射板４が設置さ
れ、さらに、冷陰極蛍光灯１の下部には、当該冷陰極蛍
光灯１の光を反射する銀色の反射シート３が設置される
が、作業性を良くするために僅かの反射率低下を認めて
反射板４で代用することもできる。

【００４８】また、導光体５の冷陰極蛍光灯１の長手お
よび短手方向それぞれの端縁にも反射板４ａ，４ｂが設
置されている。

【００４９】本実施例によれば、全面にわたって輝度が
均一で冷陰極蛍光灯の光の利用効率が向上した高輝度の
液晶表示装置が得られる。

【００５０】図２は本発明による液晶表示装置の第２実
施例の構造を説明するバックライト部分の要部断面図で
あって、１ａ，１ｂは冷陰極蛍光灯、３ａ，３ｂは反射
シート、５’ａ，５’ｂは薄肉部、１３ａ，１３ｂは透
光調整部、５０ａ，５０ｂは溝、図１と同一符号は同一
部分に対応する。

【００５１】本実施例では、導光体５に形成する溝を平
行な２本の溝５０ａ，５０ｂとした点を除き、前記第１
実施例と同様である。

【００５２】本実施例のように、冷陰極蛍光灯を複数と
することは、液晶表示装置を大型化する場合に特に有効
であり、図では冷陰極蛍光灯を２本としているが、さら
に本数を増やすこともできる。

【００５３】本実施例によっても、全面にわたって輝度
が均一で冷陰極蛍光灯の光の利用効率が向上した高輝度
の液晶表示装置が得られる。

【００５４】また、図３は本発明による液晶表示装置の
第３実施例の構造を説明する要部断面図であって、５０
ｃは溝、図１、図２と同一符号は同一機能部分に対応す
る。本実施例では、上記各実施例における溝の形状をそ
の底面が冷陰極蛍光灯１側に凹状を有する断面とした点
を除いて前記実施例と同様の構成である。

【００５５】透光調整膜１３による冷陰極蛍光灯１から
液晶表示素子方向への光の透過量は、導光体５の液晶表
示素子側全面での輝度分布が均一かつ輝度むらが生じな
いように上記薄膜、網点パターンあるいは細線パターン
の遮光量あるいは反射量を調整することについても前記
各実施例と同様である。

【００５６】本実施例によっても、全面にわたって輝度
が均一で冷陰極蛍光灯の光の利用効率が向上した高輝度
の液晶表示装置が得られる。

【００５７】図４は本発明による液晶表示装置の第４実
施例の構造を説明する要部断面図であって、５０ｃは
溝、図１、図２と同一符号は同一機能部分に対応する。

【００５８】本実施例では、上記各実施例における溝の
形状を断面が５角形とした点を除いて前記実施例と同様
の構成である。

【００５９】透光調整膜１３による冷陰極蛍光灯１から
液晶表示素子方向への光の透過量は、導光体５の液晶表
示素子側全面での輝度分布が均一かつ輝度むらが生じな
いように上記薄膜、網点パターンあるいは細線パターン
の遮光量あるいは反射量を調整することについても前記
各実施例と同様である。

【００６０】本実施例によっても、全面にわたって輝度
が均一で冷陰極蛍光灯の光の利用効率が向上した高輝度
の液晶表示装置が得られる。

【００６１】図５は本発明による液晶表示装置の第５実
施例の構造を説明する要部断面図であり、請求項２に対
応する実施例であって、５ａ，５ｂ，５ｃは導光体素
子、５ｄ，５ｅは透明板である。

【００６２】同図ではバックライト部分のみを示してあ
り、反射板や拡散板、液晶表示素子は図示を省略してあ
る。

【００６３】本実施例では、上記した各実施例における
溝の代わりに、導光体そのものを導光体素子５ａ，５
ｂ，５ｃに分割し、各導光体素子の間に上記実施例にお
ける薄肉部と同様の厚みを持つ透明体５ｄ，５ｅを挟ん
で上記実施例における薄肉部と同様の機能を持たせたも
のである。

【００６４】なお、透明体５ｄ，５ｅは導光体素子５
ａ，５ｂ，５ｃと同様の透明材料で構成するのが好適で
ある。

【００６５】そして、導光体素子５ａ，５ｂ，５ｃと透
明体５ｄ，５ｅとで形成される凹部に冷陰極蛍光灯１
ａ，１ｂが配置され、かつ透明体５ｄ，５ｅの下面、す
なわち冷陰極蛍光灯１ａ，１ｂ側に上記実施例と同様の
透光調整膜１３ａ，１３ｂが設置される。

【００６６】本実施例によっても、全面にわたって輝度
が均一で冷陰極蛍光灯の光の利用効率が向上した高輝度
の液晶表示装置が得られる。

【００６７】このように、上記各実施例の液晶表示装置
の構成によれば、そのバックライトを構成する冷陰極蛍
光灯の発光光の利用効率が向上し、薄型化および大型化
した液晶表示装置に適用して特に有効であり、所謂額縁
を狭くして表示画面領域を拡大することができる。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バックライトを構成する冷陰極蛍光灯の発光光を効率よ
く導光体に導入することができ、画面全域で明るく、か
つ輝度むらのない高品質の画像表示が得られる液晶表示
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示装置の第１実施例の構造
を説明する要部断面図である。

【図２】本発明による液晶表示装置の第２実施例の構造
を説明する要部平面図である。

【図３】本発明による液晶表示装置の第３実施例の構造
を説明する要部平面図である。

【図４】本発明による液晶表示装置の第４実施例の構造
を説明する要部平面図である。

【図５】本発明による液晶表示装置の第４実施例の構造
を説明する要部平面図である。

【図６】本発明を適用する液晶表示装置の全体構成例を
説明する展開斜視図である。

【図７】従来技術による液晶表示装置を構成するバック
ライト部分の構造をさらに詳細に説明する要部断面図で
ある。

【図８】従来技術のバックライトの一例を説明する断面
図である。

【図９】従来技術のバックライトの他の例を説明する断
面図である。

【図１０】従来技術のバックライトのさらに他の例を説
明する要部断面図である。

【符号の説明】

１冷陰極蛍光灯（ＣＦＬ）３，３ａ，３ｂ反射シート４，４ａ，４ｂ反射板５導光体５’ 薄肉部５” 印刷ドット５ａ，５ｂ，５ｃ導光体素子５ｄ，５ｅ透明体６拡散板８液晶表示素子１３，１３ａ，１３ｂ透光調整膜５０，５０ａ，５０ｂ溝。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年９月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例を参照して説明する。

【実施例】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４３】同図において、１は線状光源としての冷陰
極蛍光灯、３は反射シート、４，４ａ，４ｂは反射板、
５はアクリル板からなる導光体、５’は薄肉部、６は拡
散板、８は液晶表示素子、１３は透光調整膜、５０は溝
である。導光体５の溝５０を除いた下面側には、導光体
上面への光反射のため、直接粗面もしくは印刷ドット
５”などが施されている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明板からなる導光体と、導光体の裏面に
設置した反射板と、導光体の表面に設置した拡散板と、
拡散板に積層した液晶表示素子に前記導光体を介して照
明光を与える線状光源とからなるバックライトを備えた
液晶表示装置において、前記導光体の裏面の一部に、当該導光体の表面側中央に
薄肉部を残して前記線状光源を収容する少なくとも１つ
の溝を設け、前記溝の底面に、前記線状光源からの光の一部を遮光
し、一部を反射して前記導光体の表面輝度分を均一化す
るための透光調整膜を設置したことを特徴とする液晶表
示装置。
【請求項２】透明板からなる導光体と、導光体の裏面に
設置した反射板と、導光体の表面に設置した拡散板と、
拡散板に積層した液晶表示素子に前記導光体を介して照
明光を与える線状光源とからなるバックライトを備えた
液晶表示装置において、前記導光体を少なくとも２つの導光体素子に分割し、こ
の分割された導光体素子の間にそれぞれ前記線状光源を
収容すると共に、前記各線状光源の液晶表示素子側上方
に透明体を設置してなり、前記透明体の前記線状光源の下面に、前記線状光源から
の光の一部を遮光し、一部を反射して前記導光体の表面
輝度分を均一化するための透光調整膜を設置したことを
特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記透光調整
膜は、銀、アルミニウムまたは白色塗料の薄膜または網
点パターンもしくは細線パターンの密度分布で前記薄肉
部、あるいは前記透明体の液晶表示素子側表面の輝度が
導光体全面と共に均一となるように形成されてなること
を特徴とする液晶表示装置。