JPH0534676A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】従来、表示窓の内側端部と上偏光の板外側端部
とのすき間の部分で外側に漏れる光を特別の製造工程を
付加しないで低減する。 【構成】表示窓の内側端部と上偏光板の外側端部とのす
き間の部分におけるバックライトから表示窓へ向かう光
を下偏光板により遮光した構成。 【効果】上記の漏れる光を特別の製造工程を付加しない
で低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置に係り、特
に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装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶表示素子のツイステッドネマ
チックタイプと言われるものは、２枚の電極基板間に正
の誘電異方性を有するネマチック液晶による９０°ねじ
れたらせん構造を有し、かつ両電極基板の外側には一対
の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の軸に対し直交あるいは平行になる
ように配置するものであった（特公昭５１−１３６６６
号公報）。

【０００３】このようなねじれ角９０°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。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、一対の偏光板間に挟持された
液晶分子のねじれ角αを１８０°より大にし、この液晶
層への印加電圧による液晶層の複屈折効果の変化を検出
する構成とすることにより時分割駆動特性を改善して時
分割数を増大することがティー・ジェイ・シェフェー
ル、ジェイ・ネイリングによるアプライド フィジクス
レター 45、No．10、1021、1984「ア ニュー ハイリー
マルティプレクサ」（Applied Physics Letter、T．J．
Scheffer、J．Nehring：“A new、highly multiplexabl
e liquid crystal 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。

【０００４】従来の液晶表示モジュール６３は、例え
ば、図１２に示すように、それぞれ電極を設けた面が対
向するように上下２枚の上電極基板１１、下電極基板１
２を重ね合せ、その間に液晶を封止して成る液晶セル６
０と、液晶を駆動させるためにＬＳＩを実装したプリン
ト基板３５と、液晶セル６０とプリント基板３５とを電
気的に接続する導電ゴム６６および熱圧着導電ゴム（こ
こでは図示せず）と、表示窓６５を設けたフレーム４１
と、冷陰極蛍光灯と導光体から構成されるバックライト
６７等から主として構成される。プリント基板３５、バ
ックライト６７、液晶セル６０は順次重ねて配置され、
フレーム４１によってこれらの各部材が保持される。液
晶セル６０の上面と下面には上偏光板１５と下偏光板１
６が貼り付けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】フレーム４１と上偏光
板１５とは、図示はしないがフレーム４１を上偏光板１
５上に一部重ねて設ける場合もあるが、近年、液晶表示
モジュールの薄型化に伴い、例えば0.3〜0.5mmの重なり
部分の厚さが問題となるため、これを避けるため、図１
２に示したように、フレーム４１の表示窓６５の内側端
部と上偏光板１５の外側端部との間に例えば0.5〜1.0mm
のすき間ｇをあけて両者が重ならないようにしている。

【０００６】しかし、このような構成では、このすき間
ｇからバックライト６７の光が外側に漏れるため、視認
性が悪くなる問題がある。これを防ぐためには、例えば
粘着テープをこのすき間の部分に貼り付け、遮光する方
法が考えられるが、生産性が悪く、製造コストが上昇す
る問題が生じる。

【０００７】本発明の目的は、この漏れる光を特別の製
造工程を付加しないで低減することができる液晶表示装
置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の液晶表示装置は、バックライトと、下偏光
板と、液晶セルと、上偏光板とを順次重ねて配置し、上
記上偏光板側に表示窓を設けたフレームによりこれらの
各部材を保持した液晶表示装置において、上記表示窓の
内側端部と上記上偏光板の外側端部とのすき間の部分に
おける上記バックライトから上記表示窓へ向かう光を上
記下偏光板により遮光したことを特徴とする。

【０００９】本発明者らは、液晶セルに貼り付けられて
いる下偏光板に着目した。下偏光板の寸法は通常、上偏
光板と同じであるが、この下偏光板の寸法を大きくし、
バックライトの光を遮光した。

【００１０】

【作用】本発明の液晶表示装置では、表示窓の内側端部
と上偏光板の外側端部とのすき間の部分におけるバック
ライトから表示窓に向かう光を下偏光板により遮光した
ので、従来、この表示窓内側端部と上偏光板外側端部と
のすき間から漏れた光を特別の製造工程を付加しないで
低減することができる。偏光板の光透過率は40〜45％で
あり、光の漏れ量を従来の半分以下に低減することがで
きる。なお、下偏光板の寸法を大きくし、液晶セルに貼
り付けることは製造工程上、何ら不都合はない。

【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は本発明の液晶表示モジュールの一実
施例の断面図である。

【００１３】１１は上電極基板、１２は下電極基板、１
５は上偏光板、１６は下偏光板、３５はプリント基板、
４１はフレーム、６０は液晶セル、６３は液晶表示モジ
ュール、６５は表示窓、６６は導電ゴム、６７はバック
ライト、ｇはフレーム４１の表示窓６５の内側端部と上
偏光板１５の外側端部とのすき間である。。

【００１４】本実施例では、下偏光板１６の寸法を従来
よりも大きく、ここでは下電極基板１２と同じ寸法に
し、表示窓６５の内側端部と上偏光板１５の外側端部と
のすき間ｇにおけるバックライト６７から表示窓６５へ
向かう光を下偏光板１６により遮光してある。これによ
り、従来、すき間ｇから漏れた光を粘着テープの貼り付
け等、特別の製造工程を付加しないで低減することがで
きる。下偏光板１６の光透過率は約40〜45％であり、こ
の下偏光板１６によりバックライト６７からの光が約60
％除去され、光の漏れ量を従来の半分以下に低減するこ
とができる。なお、下偏光板１６の寸法を大きくし、液
晶セル６０の下電極板１２に貼り付けることは製造工程
上、何ら不都合はない。

【００１５】図２は本発明になる液晶表示装置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は本発明に
なる液晶表示装置６２の要部斜視図を示す。

【００１６】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。

【００１７】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５１を備えた枠状のシール剤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 TinOxide）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「ＳＴ
Ｎ−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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】さらに、本発明になる液晶表示装置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。

【００２１】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の構成の液晶表示装置を上から見た
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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】本発明になる液晶表示装置においては角度
α、β、γが極めて重要である。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】実施例１ 基本構造は図２および図３に示したものと同様である。
図４において、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(μｍ)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(p
retilt角）は４度である。上記一軸性透明複屈折部材４
０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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】実施例２ 基本構造は実施例１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Δ
ｎ₂・ｄ₂は実施例１と同じ約０．５８μｍ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。

【００３２】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、実施例
１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実施例１同様であ
る。角度α、β、γのずれに対する傾向も実施例１とほ
ぼ同様である。

【００３３】上記いずれの実施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。

【００３４】さらに以上の実施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。

【００３５】実施例３ 基本構造は実施例１と同様である。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３
３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ、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。

【００３６】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。

【００３７】実施例４ 実施例３による液晶表示装置６２と、この液晶表示装置
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である。

【００３８】図９はその分解斜視図を示すものである。
液晶表示装置６２を駆動するＩＣ３４は、中央に液晶表
示装置６２を嵌め込む為の窓部を備えた枠状体のプリン
ト基板３５に搭載される。液晶表示装置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。

【００３９】液晶表示装置６２の上下端に配置される冷
陰極蛍光灯３６、この冷陰極蛍光灯３６からの光を液晶
表示セル６０に均一に照射させるためのアクリル板から
なる導光体３７、金属板に白色塗料を塗布して形成され
た反射板３８、導光体３７からの光を拡散する乳白色の
拡散板３９が図９の順序で、枠状体４２の裏側からその
窓部に嵌め込まれる。冷陰極蛍光灯３６を点灯する為の
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。反射板３８の凹所４５
に対向する位置にある。）に収納される。拡散板３９、
導光体３７、冷陰極蛍光灯３６および反射板３８は、反
射板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。

【００４０】実施例５ 実施例４による液晶表示モジュール６３をラップトップ
パソコンの表示部に使用したものである。

【００４１】図１０にそのブロックダイアグラムを、図
１１にラップトップパソコン６４に実装した図を示す。
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を介して駆動用ＩＣ３４で液晶表示モジ
ュール６３を駆動するものである。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶表示
装置によれば、従来、表示窓の内側端部と上偏光板の外
側端部とのすき間の部分で外側に漏れた光を特別の製造
工程を付加しないで低減することができ、視認性を向上
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示モジュールの一実施例の断面
図である。

【図２】本発明になる液晶表示装置の第一の実施例にお
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した
説明図である。

【図３】本発明になる液晶表示装置の第一の実施例の要
部分解斜視図である。

【図４】本発明になる液晶表示装置の第２の実施例にお
ける液晶分子のねじれ方向、偏向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】本発明になる液晶表示装置の第一の実施例につ
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】本発明になる液晶表示装置の第３の実施例にお
ける液晶分子の配列方向、液晶分子のねじれ方向、偏向
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】本発明になる液晶表示装置の一実施例の上電極
基板部の一部切欠斜視図である。

【図９】本発明になる液晶表示モジュールの分解斜視図
である。

【図１０】本発明になるラップトップパソコンの一実施
例のブロックダイアグラムである。

【図１１】本発明になるラップトップパソコンの一実施
例の斜視図である。

【図１２】従来の液晶表示モジュールの一実施例の断面
図である。

【符号の説明】

１１…上電極基板、１２…下電極基板、１５…上偏光
板、１６…下偏光板、３５…プリント基板、４１…フレ
ーム、６０…液晶セル、６３…液晶表示モジュール、６
５…表示窓、６６…導電ゴム、６７…バックライト、ｇ
…表示窓内側端部と上偏光板外側端部との間の部分（す
き間）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】バックライトと、下偏光板と、液晶セル
   と、上偏光板とを順次重ねて配置し、上記上偏光板側に
   表示窓を設けたフレームによりこれらの各部材を保持し
   た液晶表示装置において、上記表示窓の内側端部と上記
   上偏光板の外側端部とのすき間の部分における上記バッ
   クライトから上記表示窓へ向かう光を上記下偏光板によ
   り遮光したことを特徴とする液晶表示装置。