(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示素子と、該液晶表示素子の下に配置され、該液晶表示素子に光を供給するバックライトと、各部材を収納するケースとを含んでなる液晶表示装置において、前記バックライトの下に冷却液を配置したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記ケースが、前記液晶表示素子の周囲を覆い、その表示領域を露出させる開口を有する金属製上シールドケースと、前記バックライトの下を覆う金属製下シールドケースとからなり、該下シールドケースの下に前記冷却液を配置したことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記下シールドケースの下に密着して前記冷却液を配置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】
前記ケースが、前記液晶表示素子の周囲を覆い、その表示領域を露出させる開口を有する金属製上シールドケースと、前記バックライトの下を覆う金属製下シールドケースとからなり、前記冷却液を、前記バックライトと前記下シールドケースとの間に配置したことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記冷却液を、前記バックライトと前記下シールドケースとの間に密着して配置したことを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記冷却液を袋状の容器に封入してなることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記バックライトは、導光板を有することを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記バックライトは、直下型バックライトであることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子とそれに光を供給するバックライトを有する液晶表示装置に係り、特に、バックライトや電子部品の発熱に起因する表示画面の表示むらの発生を低減できる液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置（すなわち、液晶表示モジュール）は、例えば、表示用の透明電極や配向膜等を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ともに、シール材の一部に設けた液晶封入口から両基板間のシール材の内側に液晶を封止し、さらに両基板の外側に偏光板を設けてなる液晶表示素子（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、この液晶表示素子の下に配置され、面発光を行い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に配置した駆動用回路基板と、液晶表示素子やバックライトを収納、保持するプラスチックモールドケースと、上記各部材を収納し、表示窓があけられた金属製上シールドケースと、金属製下シールドケース等で構成されている。
【０００３】
また、バックライトは、例えば、光源から発せられる光を該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透明アクリル板等の合成樹脂板から成る導光板と、導光板の少なくとも１側面近傍に該側面に沿って配置した線状光源である冷陰極蛍光放電管と、該蛍光放電管をその全長にわたって覆い、断面形状がほぼＵ字状で、その内面が反射面であるランプ反射シートと、導光板の上に配置され、導光板からの光を拡散する拡散シートと、該拡散シートの上に配置した１枚または２枚のプリズムシート等の輝度向上シートと、導光板の下に配置され、導光板からの光を液晶表示素子の方へ反射させる反射シート等から構成される。このようなバックライトは、いわゆる、エッジライト方式と称される。
【０００４】
また、バックライトは、液晶表示素子の下に拡散板等を介して複数本の蛍光放電管を平行に配置し、該蛍光放電管の下に反射板を配置したいわゆる直下型バックライトもある。
【０００５】
上記のような構成の液晶表示装置では、バックライトの冷陰極蛍光放電管や、駆動回路基板上に実装された電子部品（オペアンプやＤＣ／ＤＣコンバータ等）から発生する熱は、金属製上シールドケースおよび金属製下シールドケースを伝導して、外界に放熱されるようになっている。
【０００６】
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４−２２７８０号公報に記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の液晶表示装置では、金属製の上シールドケースおよび下シールドケースによる放熱効果が十分でないため、液晶表示素子の有効表示面の端部と中心部との温度差が、例えば対角３９ｃｍ（すなわち、１５形）等の大画面では７℃を超えるため、この温度差（熱むら）に起因する表示画面の表示むら不良が発生する問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、バックライトの光源や駆動回路基板上の電子部品から発生する熱に起因する表示画面の表示むらの発生を低減できる表示品質の高い液晶表示装置を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の別の目的は、表示むら低減を実現する構造やその構造の製造方法が簡易で、製造コストの低い液晶表示装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、液晶表示素子と、該液晶表示素子の下に配置され、該液晶表示素子に光を供給するバックライトと、各部材を収納するケースとを含んでなる液晶表示装置において、前記バックライトの下に冷却液を配置したことを特徴とする。
また、前記ケースが、前記液晶表示素子の周囲を覆い、その表示領域を露出させる開口を有する金属製上シールドケースと、前記バックライトの下を覆う金属製下シールドケースとからなり、該下シールドケースの下に前記冷却液を配置したことを特徴とする。
また、前記下シールドケースの下に密着して前記冷却液を配置したことを特徴とする。
また、前記ケースが、前記液晶表示素子の周囲を覆い、その表示領域を露出させる開口を有する金属製上シールドケースと、前記バックライトの下を覆う金属製下シールドケースとからなり、前記冷却液を、前記バックライトと前記下シールドケースとの間に配置したことを特徴とする。
また、前記冷却液を、前記バックライトと前記下シールドケースとの間に密着して配置したことを特徴とする。
また、前記冷却液を袋状の容器に封入してなることを特徴とする。
また、前記バックライトは、導光板を有することを特徴とする。
また、前記バックライトは、直下型バックライトであることを特徴とする。
【００１４】
本発明では、バックライトの下に冷却液や層を配置することにより、バックライトや駆動回路基板上の電子部品から発生する熱を冷却し、液晶表示装置全体に熱を拡散して液晶表示素子の有効表示面内の温度差を小さくし、温度差に起因する表示むらの発生を低減し、表示品質を向上できる。また、冷却液や層を配置するだけで前記課題を解決でき、構造およびその製造方法が簡易で、したがって、製造コストも低い。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。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、その繰り返しの説明は省略する。
【００１６】
図１は本発明の一実施の形態の単純マトリクス方式液晶表示モジュールの分解斜視図である。
【００１７】
６３は液晶表示モジュール、４１は金属製上シールドケース、５２は絶縁シート、５３はシリコンスペーサ、３５ａはセグメント駆動回路基板、３５ｂはコモン駆動回路基板、３４ａはセグメントドライバ（駆動用ＩＣ）、３４ｂはコモンドライバ、６２は液晶表示素子、４２はモールド枠状体、８はバックライト、５４はランプ反射シート、３６は冷陰極蛍光管、５５、５６はプリズムシート、３９は拡散シート、３７は導光板、２はバックライト８の反射板を兼ねた金属製下シールドケース、１は冷却層である。
【００１８】
液晶表示モジュール６３は、金属製（例えば鉄製）上シールドケース４１、２枚の透明電極付き透明絶縁基板に液晶材が封入された液晶表示素子６２、その周辺に配置され、駆動用ＩＣ３４ａ、３４ｂや電源回路等が実装された駆動回路基板３５ａ、３５ｂと、モールド枠状体４２と、バックライト８と、金属製（例えばアルミ製）下シールドケース２等から構成される。
【００１９】
図２は図１に示した液晶表示モジュール６３の冷却層１の断面図である。
【００２０】
４は冷却液、３は冷却液４を封入する袋状の容器である。
【００２１】
なお、本実施の形態では、図１の液晶表示素子６２の対角寸法は、２９〜５０ｃｍであり、冷却層１の寸法は、厚さが３〜５ｍｍ、対角寸法は、２９〜６０ｃｍである。また、冷却液４は、エチレングリコール、グリセリン、ポリビニルアルコール水溶液等、容器３の材質は、ポリエチレン、テフロン、ポリスチレン、ポリプロピレン等を使用することができる。
【００２２】
なお、図示は省略するが、図１において、冷却層１を金属製下シールドケース２の下面に固定する手段、例えば両面粘着テープが数箇所に設けられる。
【００２３】
また、図１では、冷却層１を金属製下シールドケース２の下に配置したが、冷却層１をバックライト８の導光板３７と金属製下シールドケース２との間に配置してもよい。この場合、導光体３７の下面から発せられる光を液晶表示素子６２の方へ反射させるために、導光板３７と冷却層１との間に反射シートを配置するか、冷却層１の少なくとも導光板３７側の面を反射性にする。また、この場合、冷却層１は、両面粘着テープ無しでも、下シールドケース２と導光板３７との間に保持されるので、両面粘着テープを設けなくてもよい。
【００２４】
本実施の形態では、金属製下シールドケース２の下表面に密着して冷却層１を配置しているので、バックライト８や、駆動回路基板３５ａ、３５ｂ上に実装された電子部品（特に、コモン駆動回路基板３５ｂ上のオペアンプやＤＣ／ＤＣコンバータ）から発生する熱を冷却し、また該熱を液晶表示モジュール６３全体に拡散し、液晶表示素子６２の有効表示面内の温度差を５℃以下に小さくし、温度分布を均一化できる。これにより、温度差に起因する液晶表示素子６２の表示むら不良を、目視で認識できないレベルまで低減でき、表示品質を向上できる。また、冷却層１を設置するだけでこの効果が得られるので、構造およびその製造方法が簡易で、したがって、製造コストも低い。
【００２５】
《単純マトリクス方式液晶表示装置》
図３は単純マトリクス方式液晶表示素子６２の要部斜視図である。
【００２６】
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６６、下電極基板１２においてはラビング方向６７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１１、１２をそれぞれのラビング方向６６、６７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、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（ＩＴＯ：インジウム  チン  オキサイド（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ））等からなる透明な上、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）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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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６６、６７との関係が極めて重要である。
【００３０】
ただし、図４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、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。
【００３１】
なお、図４においては、各フィルタ３３Ｒ、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５、６は、図１に示した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。
【００３３】
図５にそのブロックダイアグラムを、図６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。
【００３４】
以上本発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態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。例えば本発明は、単純マトリクス方式の液晶表示装置にも、縦電界方式や横電界方式のアクティブマトリクス方式の液晶表示装置にも、あるいはＣＯＧ（チップオンガラス）方式の液晶表示装置にも適用可能なことは言うまでもない。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、バックライトの下に冷却層を配置することにより、バックライトや駆動回路基板上の電子部品から発生する熱を冷却し、液晶表示装置全体に熱を拡散して液晶表示素子の有効表示面内の温度差を小さくできる。この結果、温度差に起因する表示むらの発生を低減し、表示品質を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の液晶表示モジュールの分解斜視図である。
【図２】図１に示した冷却層の断面図である。
【図３】単純マトリクス方式液晶表示素子の分解概略斜視図である。
【図４】別の単純マトリクス方式カラー液晶表示素子の上電極基板部の一部切欠斜視図である。
【図５】図１の液晶表示モジュールを組み込んだ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１の液晶表示モジュールを組み込んだラップトップパソコンの一例の外観斜視図である。
【符号の説明】
１…冷却層、２…金属製下シールドケース、３…袋状の容器、４…冷却液、８…バックライト、３４ａ…セグメントドライバ（駆動用ＩＣ）、３４ｂ…コモンドライバ、３５ａ…セグメント駆動回路基板、３５ｂ…コモン駆動回路基板、３６…冷陰極蛍光管、３７…導光板、３９…拡散シート、４１…金属製上シールドケース、４２…モールド枠状体、５４…ランプ反射シート、５５、５６…プリズムシート、６２…液晶表示素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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