JPH11101980A - 液晶表示装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶表示装置のバックライトで消費される電
力を削減する。 【解決手段】 商用電源が利用できるところでは、冷陰
極管（ＣＣＦ）のバックライトを使うが、電池駆動しな
けらばならない場合には、化学発光手段によって発光す
るケミカル発光バックライトを使用する。このことで、
消費電力を削減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
し、さらに、それを用いた電子機器に関する。特に、液
晶表示装置のバックライトに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶素子は、基本的に自発光しない。こ
のため、液晶表示装置は、発光源を必要とする。図６に
従来の液晶表示装置の断面図を示す。図６において、６
０１は、偏光板、６０２は、位相差フィルム、６０３
は、上側ガラス基板、６０４は、カラーフィルタ、６０
５は、透明電極、６０６は、液晶層、６０７は、シール
部、６０８は、下側ガラス基板、６０９は、偏光板、６
１０は、光拡散板、６１１ａ、６１１ｂは、冷陰極管
（ＣＣＦ）、６１２は、導光板、６１３は、液晶表示装
置の筐体である。

【０００３】この発光源として冷陰極管（ＣＣＦ）６１
１ａ、６１１ｂに代表されるように電気を光に変換する
素子によって行っている。しかし、液晶表示装置が消費
する電力の割合を見ると液晶を駆動するための電力より
も、この発光源となるバックライトの電力の方が大き
い。

【０００４】例えば、液晶表示パネル全体の消費電力
は、１２インチ程の大きさ、解像度がＳＶＧＡ（８００
×６００画素）のもので３〜４Ｗ程度である。この消費
電力の内、バックライトで消費されている電力は、２〜
３Ｗ程度であり、液晶表示パネルの電力の約７割を占め
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、液晶表示パネル
を搭載したノートブック型パソコンなどが増加してい
る。１００Ｖなどの商用電源を利用できる場合には、こ
の程度の消費電力は、問題にならないが、電池のみを電
源とする場合には、動作時間を長くするために、消費電
力を削減することが課題である。このとき、液晶表示パ
ネルの消費電力の約７割を占めるバックライトの消費電
力を削減することが効果的である。

【０００６】そこで本発明は、上述した検討結果に鑑み
てなされたものであり、１００Ｖの商用電源を利用でき
る通常の使用時には、ＣＣＦのバックライトを用い、１
００Ｖ電源が取れない場合に、電力を消費しない発光手
段を液晶表示パネルのバックライトとして利用し、機器
全体での消費電力を削減することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１記載の構成にあっては、一対の基板間に液晶を
挟持してなる液晶パネルと、前記液晶パネルの背面に配
置されてなる光源とを有する液晶表示装置において、前
記光源は電気を光に変換する手段と、化学反応によって
発光するケミカル発光バックライトとからなることを特
徴とする。

【０００８】請求項２記載の構成にあっては、前記電気
を光に変換する手段と、化学反応によって発光するケミ
カル発光バックライトとを選択する手段を有することを
特徴とする。

【０００９】このような構成としたことにより、電気を
光に変換する手段と化学反応によって発光するケミカル
発光バックライトを形成し、それぞれを選択できるよう
にしたことで、消費電力を落としたい場合にバックライ
トで消費される電力を削減できるという利点がある。

【００１０】また、請求項３記載の構成にあっては、前
記ケミカル発光バックライトは、２液混合によって発光
し、発光した光の波長依存性を補正する働きをもつ光拡
散板を備えたことを特徴とする。したがって、ケミカル
発光バックライトの発光した光の波長依存性をＣＣＦな
どの発光した光の波長依存性と同じに補正することがで
き、光源を選択した場合にも違和感なく使用できる利点
がある。

【００１１】また、請求項４記載の構成にあっては、前
記ケミカル発光バックライトは、２液混合によって発光
し、この２液の量を調整することによって発光時間を調
整できるようにしたことを特徴とする。よって、ケミカ
ル発光バックライトの発光時間を調整できるため使用に
無駄がでない利点がある。

【００１２】また、請求項５記載の構成にあっては、前
記ケミカル発光バックライトは、ダイアルによって発光
時間の設定ができるようにしたことを特徴とする。つま
り、ダイアルによって簡単に時間設定できる利点があ
る。

【００１３】また、請求項６記載の構成にあっては、透
明電極を備えた一対の基板間に液晶組成物を挟んで成る
液晶セルとを備えた液晶表示装置において、前記液晶パ
ネルは、半透過モードであり、化学反応によって発光す
るケミカル発光バックライトを前記光源として選択でき
るようにしたことを特徴とする。

【００１４】請求項６記載の液晶表示装置は、周囲の環
境から十分な光を得られるような場合は反射モードによ
って使用し、周囲からの光を得られない場合には、ケミ
カル発光バックライトを前記光源として選択できるため
常に低消費電力である利点がある。

【００１５】また、請求項７記載の構成にあっては、請
求項１から６の何れかの表示装置を含むことを特徴とす
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００１７】１．第１実施形態 図１は、請求項１及至請求項５記載の本発明に係る液晶
表示装置の断面構造を示す図である。第１実施形態で
は、ＳＴＮ型の液晶表示装置の例を示すものである。図
１において、１０１は、偏光板、１０２は、位相差フィ
ルム、１０３は、上側ガラス基板、１０４は、カラーフ
ィルタ、１０５は、透明電極、１０６は、液晶層、１０
７は、シール部、１０８は、下側ガラス基板、１０９
は、偏光板、１１０は、拡散板、１１１ａ、１１１ｂ
は、冷陰極管（以降はＣＣＦとする。）、１１２は、導
光板、１１３は、化学反応によって発光するケミカル発
光バックライト、１１４は、液晶表示装置の筐体であ
る。

【００１８】このケミカル発光バックライト１０４の構
造については、後に詳細に説明する。１０１と１０２、
１０２と１０３、１０８と１０９、１０９と１１０は、
それぞれ互いに糊で接着している。また、上下の透明電
極１０５の間は、広く離して描いてあるが、これは図を
明解にするためであって、実際には数μｍから数十μｍ
の狭いギャップを保って対向している。なお、図示した
構成要素以外にも液晶配向膜や絶縁膜、アンチグレア
膜、スペーサ・ボール、ドライバーＩＣ等駆動回路、制
御回路等の要素も不可欠であるが、これらは本発明を説
明する上で特に必要がなく、却って図を複雑にし理解し
難くする恐れがあるため省略した。

【００１９】透明電極１０５に挟まれた液晶層１０６に
よって、液晶セルが構成され、各々の表示用１画素に対
応している。ここで液晶層１０６は、１８０度以上２７
０度以下の角度にねじれたネマチック液晶組成物から成
っている。

【００２０】本発明の特徴は、１１０光拡散板と１１２
導光板の間に隙間があり、ここにケミカル発光バックラ
イト１１４を挿入できる構成にしたことである。つま
り、光源として、ＣＣＦ１１１ａ，１１１ｂを用いる
か、ケミカル発光バックライト１１４を選択できるよう
にしたことである。

【００２１】また、液晶表示装置の厚さをなるべく薄く
するためには、導光板１１２を抜き去り、この空間にケ
ミカル発光バックライト１１４を挿入してもよい。この
とき、ケミカル発光バックライト１１４は、化学反応に
よって発光するため、ＣＣＦ１１１ａ，１１１ｂを発光
させる必要がなく、液晶表示装置中で最も消費電力の大
きな部分を削減することができる。このため、本発明の
液晶表示装置を搭載した機器の動作時間を延長すること
ができる。

【００２２】また、一般的にＣＣＦ１１１ａ，１１１ｂ
にも寿命があり、数百から千時間使用すると交換が必要
である。ケミカル発光バックライト１１４を使用するこ
とで、この寿命を延長することもできる。

【００２３】次に電子機器について説明する。

【００２４】図２Ａに示すように、パーソナルコンピュ
ータ２０１の表示装置には、挿入口２０３があり、ここ
からケミカル発光バックライト２０４を挿入するもので
ある。ここに、ケミカル発光バックライト２０４を挿入
すると、パーソナルコンピュータ２０１の挿入口２０３
内部には、接触スイッチがあり、挿入すると内部のＣＣ
Ｆバックライトの電源がオフになるようになっている。
このため、ユーザーはただ、ケミカル発光バックライト
２０４を挿入しさえすれば、自動的に電力を削減するこ
とができる。このケミカル発光バックライト２０４のパ
ーソナルコンピュータ２０１での保持方法は、挿入だけ
でも表示部分が立ててあるため問題ないが、航空機や自
動車など振動の多い所での使用に耐えるために、ネジに
よる固定、ばね内蔵のツメによる固定方法などがある。

【００２５】図２Ａは、表示部分の横からケミカル発光
バックライトを挿入できるように挿入口２０３を設けた
ものであるが、図２Ｂのように上に挿入口２０５を設け
てもよい。

【００２６】次に、本発明の第１実施形態の重要部分で
あるケミカル発光バックライトの構造を図３を参照し説
明する。化学反応によって発光する手段については、東
京科学発光社より科学がひかる（商品名）として、２液
を混合すると発光する実験セットとして発売されてお
り、一般に入手可能である。このため、化学反応につい
ての詳しい説明は省略し、構造について説明する。

【００２７】ケミカル発光バックライトは、図３におい
て、３０１は、外袋、３０２は、内袋、３０３は、光拡
散板である。この内袋３０２は、２気室に分かれてお
り、Ａ液３０４、とＢ液３０５が各々入っている。３０
３光拡散板は、柔軟性のある樹脂によってできている。
このケミカル発光バックライトを発光させたい場合に
は、外袋３０１の外から外力を加え、内袋３０２の気室
を破ることで、Ａ液３０４とＢ液３０５が、外袋３０１
内で混合し発光を始める。発光を始めたことを確認し、
図１の光拡散板１１０側に、図３の光拡散板３０３が来
るように図２のパーソナルコンピュータ２０１に挿入
し、バックライトとして利用する。ここで、図３の光拡
散板３０３は、Ａ液３０４、Ｂ液３０５の混合による発
光の光の波長毎の強さを、ＣＣＦのそれと同じにするよ
うに波長依存性を持たせたものである。このため、カラ
ー表示する際にも通常使用と違和感なく使用できる。

【００２８】ここで、ケミカル発光バックライトは、一
度発光を始めると化学反応が終わるまで発光し続ける。
このため、途中で止めることはできず１回だけの使い捨
てになる。この発光時間は、内部のＡ液とＢ液の量によ
って変わるが、通常数時間は発光しつづける。

【００２９】２．第２実施形態 第２実施例では、ケミカル発光バックライトの発光時間
の調整できるようにしたものである。これは、請求項４
と５に対応している。

【００３０】図４は、発光時間を調整できるように、内
袋４０２を６気室に分け、ダイアル４０６によって、外
袋４０１内で混合されるＡ液４０４、Ｂ液４０５の量を
調整できるようにしたものである。ここで、補助図に示
しているように、ダイアル４０６の中心軸の１２０度づ
つずれた位置に、Ａ液４０４、Ｂ液４０５の１気室づつ
が挟みこまれている。ダイアル４０６の表示１にある部
分が気室から最も遠い位置となり、ダイアルを１→３→
２方向へまわすと、まず１部分の気室から破れ、次に、
２、３の位置に挟まれた気室が順に破れる構成となって
いる。

【００３１】Ａ液、Ｂ液各々の１気室で例えば２０分発
光するように作っておくと、ユーザーは利用時間を選択
できるために、発光に無駄時間が少なくなる。例えば、
最初にダイアル１に接続された気室部分を使用し、２０
分利用し、１時間休息後、ダイアルをひねり、２と３部
分に接続された気室部分を利用し、４０分発光させるこ
とが可能である。

【００３２】図４では、均等な気室容量としたが、これ
に限定されるものではなく、もちろん不均等な気室容量
とし、発光時間の選択幅を広げることもできる。また、
ダイアル４０６の回転方向を１→３→２でなく、１→２
→３とすることで、ダイアル３１３の３の位置に挟まれ
た気室から破れる構造とすることは容易である。

【００３３】ダイアル４０６にＡ液４０４、Ｂ液４０５
の気室が直接挟みこまれた形状としたが、これを２重の
つつとして、内部のつつには、１２０度づつづれた位置
に穴を作り、各Ａ液４０４、Ｂ液４０５の１気室に対応
した位置となり、外部のつつには、横一列に、各Ａ液４
０４、Ｂ液４０５の１気室に対応してつながった形状と
することにより、簡易バルブを形成することができる。
このバルブによっても同様な働きを行うことができる。

【００３４】また、図２のように電子機器に組み込んだ
場合にも、このダイアル４０６をパーソナルコンピュー
タの外から操作できるようにすることは容易である。

【００３５】３．第３実施形態 いままで、ＣＣＦバックライトを代表とする電気を光に
変換する手段とケミカル発光バックライトなど化学発光
手段を選択する例について説明してきた。しかし、液晶
パネルのモードとして、透過タイプの他に反射タイプが
存在する。第３実施例では、周囲の環境が十分明るく、
光が取れる状況では、反射タイプのモードとし、暗くな
った場合にケミカル発光バックライトを発光手段として
選択するものである。液晶パネルのモードは、半透過タ
イプとして一般に知られている。

【００３６】図５に本発明の液晶表示装置の断面図を示
す。図５において、５０１は、偏光板、５０２は、位相
差フィルム、５０３は、上側ガラス基板、５０４は、カ
ラーフィルタ、５０５は、透明電極、５０６は、液晶
層、５０７は、シール部、５０８は、下側ガラス基板、
５１０は、光拡散板、５１１は、反射偏光版、５１２
は、半光吸収板、５１３は、ケミカル発光バックライ
ト、５１４は、液晶表示装置の筐体である。

【００３７】ここで、反射偏光版５１１は、複屈折性の
誘電体多層膜を利用した。この複屈折性の誘電体多層膜
は、所定の直線偏光成分を反射し、それ以外の偏光成分
を透過する機能を有する。このような複屈折性の誘電体
多層膜の詳細については、国際公開された国際出願（国
際出願番号：ＷＯ９７／０１７８８）や、特表平９ー５
０６９８５号公報に開示されている。また、このような
反射偏光版は、米国３Ｍ社からＤＢＥＦ（商品名）とし
て市販されており、一般に入手可能である。

【００３８】まず、反射モードの場合を考えると、液晶
パネルに入射した光は、偏光版５０１によって直線偏光
に変換される。その後、位相差フィルム５０２、と液晶
層５０６によって、変調され、反射偏光版５１１へ入射
する。このとき、液晶層５０６への電圧の印加状態のＯ
Ｎ／ＯＦＦにより、互いに直交した直線偏光状態の光と
なっている。反射偏光版５１１は、どちらか一方の直線
偏光は、反射し、もう一方の直線偏光は、透過する。透
過した光は、半光吸収板５１２によって吸収される。こ
のため、ＯＮ／ＯＦＦに応じた明暗の表示が可能であ
る。

【００３９】さらに、ケミカル発光バックライト５１３
を筐体５１４に挿入し、発光させる場合を考える。周囲
は十分に暗いため、液晶パネル表面から入ってくる光は
無視できるほど小さい。この透過モードでは、反射偏光
版５１１によって、ケミカル発光バックライト５１３か
ら発せられた光は、一方の直線偏光が反射され、もう一
方の直線偏光が、液晶層５０６を通過する。このとき、
液晶層５０６への電圧の印加状態のＯＮ／ＯＦＦによ
り、互いに直交した直線偏光状態の光へと変換され、偏
光版５０１によって明暗の表示を行う。

【００４０】このように、周囲の環境が十分明るく、光
が取れる状況では、反射タイプのモードとし、暗くなっ
た場合にケミカル発光バックライトを発光手段として選
択するものである。

【００４１】４．変形例 本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、
例えば以下のように種々の変形が可能である。

【００４２】（１）第１、第２および第３実施形態の液
晶表示装置およびそれを用いた電子機器は、ＳＴＮ型の
液晶表示装置としたが、これに限定されるものではな
く、アクティブ型のＴＦＴ型、ＭＩＭ型、最近開発され
たＢＴＮ型など、様々なモードが使用できることは言う
までもなく適用可能である。また、液晶中にポリマーを
分散させたＰＤＬＣなど偏光板を用いない液晶モードに
も使用可能である。偏光板を用いないことにより明るい
表示が可能である。

【００４３】（２）第１、第２および第３実施形態で
は、パーソナルコンピュータとしてノートブックタイプ
の例を上げたが、これに限定されるものではなく、携帯
電話、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａ
ｓｓｉｓｔａｎｔ）や電子手帳や電子辞書などに代表さ
れる携帯情報機器、デジタル表示のウォッチなどに応用
可能である。

【００４４】（３）第１および第２実施形態では、ＣＣ
Ｆバックライト搭載タイプとしたが、これに限定される
ものではなく、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）やＬ
ＥＤ（発光ダイオード）など他の電気による発光手段に
よって発光させてもよい。

【００４５】（４）第１、第２および第３実施形態で
は、ケミカル発光バックライトは平板状のものを例とし
て用いたが、液体を入れられるものならば良く、棒状な
ど様々な変形が可能である。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
１００Ｖの商用電源を利用できる通常の使用時には、Ｃ
ＣＦのバックライトを用い、１００Ｖ電源が取れない場
合に、電力を消費しない発光手段としてケミカル発光バ
ックライトを利用し、機器全体での消費電力を削減する
ことができる。また、ケミカル発光バックライトを使用
しても、ＣＣＦ使用時と違和感なく使用できる利点があ
る。

【００４７】また、このケミカル発光バックライトを使
用している間は、ＣＣＦを使用しないため、このＣＣＦ
の寿命をのばすこともできる。

【００４８】さらに、ケミカル発光バックライトの構造
を工夫したことにより、発光時間を調整し、無駄なく発
光を使用できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の液晶表示装置の断面を示す図であ
る。

【図２】 本発明の電子機器を説明する図であり、
（Ａ）は挿入口を横に設けた例、（Ｂ）は挿入口を表示
画面の上側に設けた例である。

【図３】 本発明の液晶表示装置に使われるケミカル発
光バックライトの構造を説明する図である。

【図４】 本発明の液晶表示装置に使われるケミカル発
光バックライトの発光時間を調節できるようにした構造
を説明する図である。

【図５】 本発明の液晶表示装置の断面を示す図であ
る。

【図６】 従来の液晶表示装置の断面図である。

【符号の説明】

１０１、５０１ 偏光板 １０２、５０２ 位相差フィルム １０３、５０３ 上側ガラス基板 １０４、５０４ カラーフィルタ １０５、５０５ 透明電極 １０６、５０６ 液晶層 １０７、５０７ シール部 １０８、５０８ 下側ガラス基板 １０９ 偏光板 １１０、５１０ 光拡散板 １１１ａ、１１１ｂ 冷陰極管（ＣＣＦ） １１２ 導光板 １１３ ケミカル発光バックライト １１４ 筐体 ２０１、２０２ パーソナルコンピュータ ２０３、２０５ 挿入口 ２０４、２０６、５１３ ケミカル発光バックライト ３０１、４０１ 外袋 ３０２、４０２ 内袋 ３０３、４０３ 光拡散板 ３０４、４０４ Ａ液 ３０５、４０５ Ｂ液 ４０６ ダイアル ５１１ 反射偏光板 ５１２ 半光吸収板

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶
   パネルと、前記液晶パネルの背面に配置されてなる光源
   とを有する液晶表示装置において、前記光源は電気を光
   に変換する手段と、化学反応によって発光するケミカル
   発光バックライトとからなることを特徴とする液晶表示
   装置。
2. 【請求項２】前記電気を光に変換する手段と、化学反応
   によって発光するケミカル発光バックライトとを選択す
   る手段を有することを特徴とする請求項１記載の液晶表
   示装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の液晶表示装置であって、
   前記ケミカル発光バックライトは、２液混合によって発
   光し、発光した光の波長依存性を補正する働きをもつ光
   拡散板を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の液晶表示装置であって、
   前記ケミカル発光バックライトは、２液混合によって発
   光し、この２液の量を調整することによって発光時間を
   調整できるようにしたことを特徴とする液晶表示装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の液晶表示装置であって、
   前記ケミカル発光バックライトは、発光時間を設定する
   手段を有することを特徴とする液晶表示装置。
6. 【請求項６】 一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶
   パネルと、前記液晶パネルの背面に配置されてなる光源
   とを有する液晶表示装置において、前記液晶パネルは、
   半透過モードであり、前記光源は化学反応によって発光
   するケミカル発光バックライトからなることを特徴とす
   る液晶表示装置。
7. 【請求項７】前記液晶表示装置を搭載したことを特徴と
   する電子機器。