(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックライトを備えた液晶表示素子と、上記バックライトに対応した大きさのシート状のポリマーバッテリーとを有し、上記ポリマーバッテリーが板状の外筐の外縁より内側全面に形成されたディスプレイ部を備え、
上記ポリマーバッテリーは、上記バックライトの背面と上記ディスプレイ部の外筐との隙間に、上記バックライトと当接して着脱自在に装着され、かつ、上記ディスプレイ部の外筐の上下に該ポリマーバッテリーの両側縁に沿って形成されたガイドレールに沿って抜き差し可能とされている液晶表示装置。
【請求項２】
携帯型パーソナルコンピュータに搭載される請求項１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、液晶パネルを備えた液晶表示装置に関するものであり、特に、携帯型の液晶表示装置のバッテリーの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子（液晶パネル）は、薄型、低電圧駆動等の利点を生かして、ノートパソコンや携帯型情報端末機器（ＰＤＡ）等、各種携帯型の電子機器の表示素子として広く用いられている。
【０００３】
液晶パネルは、基本的には対向面に電極を配したガラス基板を対向させて液晶セルとし、この中に液晶材料を注入することにより構成されている。そして、液晶の種類や駆動方式等により、様々な方式のものが知られている。
【０００４】
例えば、表示方式としてＴＮ型、ＳＴＮ型、ＧＨ型、ＥＣＢ型、ＦＬＣ（強誘電）型等が挙げられる。
【０００５】
駆動方式としては、単純マトリクス駆動方式や薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によるアクティブマトリクス駆動方式等が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の液晶表示装置では、なるべく長時間使用できることが要望されており、そのための一つの手法として、主電源に加えて補助電源を装着することが考えられる。
【０００７】
補助バッテリーという観点からは、例えば従来、基板の上に寿命の長いボタンリチウム電池等を装着することが行われているが、これはメモリの揮発を防止するものであり、機器の動作には寄与しない。
【０００８】
また、補助電源として２次電池を考えた場合、従来の２次電池では、パッケージが複雑であり、補助目的の組み込みでも多くのスペースが必要である。したがって、本体動作のバッテリーとしては十分に要望に応えきれていない。
【０００９】
主電源としての観点からも、液晶パネル等のパネル状デバイスとの組み合わせを考えた場合、従来の２次電池では最小体積となるような構成を実現することができない。
【００１０】
そこで本発明は、かかる従来の実情に鑑みて提案されたものであり、液晶パネルの背面側の空間を補助電源あるいは主電源の収納スペースとして有効利用し、駆動時間の拡大を図ることが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、バックライトを備えた液晶表示素子と、上記バックライトに対応した大きさのシート状のポリマーバッテリーとを有し、上記ポリマーバッテリーが板状の外筐の外縁より内側全面に形成されたディスプレイ部を備え、上記ポリマーバッテリーは、上記バックライトの背面と上記ディスプレイ部の外筐との隙間に、上記バックライトと当接して着脱自在に装着され、かつ、上記ディスプレイ部の外筐の上下に該ポリマーバッテリーの両側縁に沿って形成されたガイドレールに沿って抜き差し可能とされていることを特徴とするものである。
【００１２】
ポリマーバッテリーは、電解液の液漏れの心配がないため、ラミネートフィルム等を外装に用いることができ、形状の自由度が高い。しかも、薄型化が可能である。
【００１３】
したがって、これを液晶表示装置に組み込むことで、外形寸法をほとんど拡大することなく、電池容量が大幅に拡大される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した液晶表示装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１及び図２は、液晶パネルを有するノート型パソコンに本発明を適用した一構成例を示すものである。
【００１６】
ノート型パソコン１は、基本的には、キーボードを一体的に備え中央演算装置（ＣＰＵ）やメモリ、ハードディスクドライブ等のコンピュータ機能部品を内蔵した本体部１ａと、この本体部１ａに対して開閉自在に取り付けられるディスプレイ部１ｂとから構成され、このディスプレイ部１ｂにポリマーバッテリー２（ポリマー二次電池）が内蔵されている。
【００１７】
ここで、ディスプレイ部１ｂは、表示素子として液晶パネル３を備え、コンピュータから出力される文字や画像を目視可能な状態に表示する。
【００１８】
液晶パネル３は、例えば、それぞれ対向面に電極を有する２枚のガラス基板を対向させ周囲をシール剤で接着固定することで形成される液晶セルに液晶材料を注入し、液晶注入口を封止剤で封止することにより構成されるもので、２枚のガラス基板間には、これら基板間の距離を一定に保つためのスペーサ粒子が散在されている。また、各ガラス基板には、必要に応じてラビングなどによる配向処理が施されている。
【００１９】
この液晶パネル３の表示方式としては、ＴＮ（Twisted Nematic）型、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic ）型、ＧＨ（Guest Host ）型、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）型、ＦＬＣ（強誘電性液晶）型等、任意の方式を採用することが可能である。
【００２０】
駆動方式としても、単純マトリクス駆動方式や薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によるアクティブマトリクス駆動方式等、任意の方式を採用することが可能である。単純マトリクス駆動方式の場合には、２枚の基板に互いに直交する帯状電極を設ける。アクティブマトリクス駆動方式の場合には、アクティブ素子、例えばアモルファスシリコンを半導体層とした薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、それに接続された画素電極、信号線電極、ゲート電極が形成されたアクティブマトリクス基板と、それに対向配設された対向電極を有する対向基板との間に液晶材料を挟み込んだ構成とする。
【００２１】
上記液晶パネル３の背面側には、これと接してバックライト機構４が設けられており、液晶パネル３の背面側からの透過光により、例えば屋外の使用等においても十分な明るさを確保するような構造になっている。
【００２２】
バックライト機構４は、通常、光を照射する光源と、光源からの光を散乱し均一化するための拡散板とを備えている。
【００２３】
そして、本例においては、このバックライト機構４の背面側の微小な隙間にポリマーバッテリー２が補助電源、あるいは主電源として組み込まれている。
【００２４】
上記バックライト機構４の背面側の隙間は、ポリマーバッテリー２の特徴である薄さを生かした設置場所である。液晶パネル３は完全に板状のデバイスであり、上記ディスプレイ部１ｂへの通常の組み込みにおいても背面側に隙間を設けているため、ポリマーバッテリー２の組み込みに適している。
【００２５】
このような構造を採用した場合、必要な電池容量は、ポリマーバッテリー２の厚さの変更、すなわちバックライト機構４の背面側の隙間の間隔によって対応可能である。大きな電池容量を必要とする場合には、この隙間を広げ、厚さの厚いポリマーバッテリー２を装着するようにすればよい。補助電源として利用する場合のように小さな電池容量で済む場合には、上記隙間及びポリマーバッテリー２の厚さは僅かなものでよく、ノート型パソコンの設計上、外形寸法等に大きな変更することなく補助電源を装着することができる。
【００２６】
また、上記ポリマーバッテリー２のバックライト機構４の背面側への装着は、ポリマーバッテリー２自体の性能を考えたときにも有利である。ポリマーバッテリー２は、一般に低温特性が悪く、温度が低い状態では十分に能力を発揮することができない。これに対して、バックライト機構４の背面側に配置すると、このバックライト機構４の熱、例えば光源から発する熱がポリマーバッテリー２に伝達され、効率的な動作に寄与する。
【００２７】
上記ポリマーバッテリー２を装着する際には、交換操作や充電操作等を考慮して、着脱自在とすることが好ましい。例えば、上記ディスプレイ部１ｂの上下にポリマーバッテリー２の両側縁に沿ったガイドレールを設けておき、このガイドレールに沿ってポリマーバッテリー２を抜き差しするような構成とすれば、ポリマーバッテリー２を円滑に交換することが可能となる。
【００２８】
次に、上記ポリマーバッテリー２について説明する。
【００２９】
上記ポリマーバッテリー２は、非水電解質電池（いわゆるリチウムイオン二次電池）であり、例えば完全固体電解質電池、固体電解質電池、またはゲル状電解質電池である。具体的には、正極活物質層と負極活物質層との間に固体電解質、またはゲル状電解質を配設してなる電池素子をラミネートフィルムよりなる外装材に収容し、周囲を熱溶着することにより封入されてなるものである。
【００３０】
外形形状は任意であるが、例えばシート状とする。
【００３１】
上記電池素子には、電池素子を構成する負極と電気的に接続される負極端子リード、及び正極と電気的に接続される正極端子リードが設けられており、これら負極端子リード、正極端子リード、外装材の外方へと引き出され、ノート型パソコン１の必要箇所に電気的に接続されている。
【００３２】
これら負極端子リード、正極端子リードは、正負極のそれぞれの集電体に接合されており、その材質としては、正極端子リードは高電位で溶解しないもの、例えばアルミニウム、チタン、あるいはこれらの合金等が挙げられる。負極端子リードには、銅、ニッケル、またはこれらの合金を用いることができる。
【００３３】
一方、上記電池素子であるが、固体電解質としては溶媒を一切含まない固体電解質を用いることができる。
【００３４】
溶媒を含まない固体電解質としては、イオン伝導性高分子を用いた高分子固体電解質、さらにはイオン伝導性セラミクス、或いはイオン伝導性ガラスを用いた無機固体電解質等を用いることができる。
【００３５】
例えば高分子固体電解質を形成するには、ポリエチレンオキサイドに代表されるようなエーテル結合を有する高分子マトリクス中に電解質を相溶させた高分子複合体を使用することができる。このとき、電解質としては、やはり通常の電池電解液に用いられる電解質を使用することができ、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＳｉＦ6等のリチウム塩を使用することができる。
【００３６】
高分子マトリクスとしては、上述したポリエチレンオキシドのような直鎖状の高分子だけでなく、側鎖構造を有したくし型高分子、あるいは主鎖にシロキサン構造、ポリフォスファゼン構造等の無機高分子構造を有したもの等も使用することができるが、勿論、これらに限られるものではない。
【００３７】
あるいは、通常のゲル状電解質電池とすることも可能である。例えばゲル状電解質電池を考えた場合、電解質に使用する高分子材料としては、シリコンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリフォスファゼン変成ポリマー、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、及びこれらの複合ポリマーや架橋ポリマー、変成ポリマー等、もしくはフッ素系ポリマーとして、例えばポリ（ビニリデンフルオロライド）やポリ（ビニリデンフルオロライド-co-ヘキサフルオロプロピレン）、ポリ（ビニリデンフルオロライド-co-テトラフルオロエチレン）、ポリ（ビニリデンフルオロライド-co-トリフルオロエチレン）等およびこれらの混合物が各種使用できるが、勿論、これらに限定されるものではない。
【００３８】
正極活物質層または負極活物質層に積層されている固体電解質、またはゲル状電解質は、高分子化合物と電解質塩と溶媒、（ゲル電解質の場合は、さらに可塑剤）からなる溶液を正極活物質層または負極活物質層に含浸させ、溶媒を除去し固体化したものである。正極活物質層または負極活物質層に積層された固体電解質、またはゲル状電解質は、その一部が正極活物質層または負極活物質層に含浸されて固体化されている。架橋系の場合は、その後、光または熱で架橋して固体化される。
【００３９】
ゲル状電解質は、リチウム塩を含む可塑剤と２重量％以上〜３０重量％以下のマトリクス高分子からなる。このとき、エステル類、エーテル類、炭酸エステル類等を単独または可塑剤の一成分として用いることができる。
【００４０】
ゲル状電解質を調整するにあたり、このような炭酸エステル類をゲル化するマトリクス高分子としては、ゲル状電解質を構成するのに使用されている種々の高分子が利用できるが、酸化還元安定性から、例えばポリ（ビニリデンフルオロライド）やポリ（ビニリデンフルオロライド-co-ヘキサフルオロプロピレン）等のフッ素系高分子を用いることが望ましい。
【００４１】
高分子固体電解質は、リチウム塩とそれを溶解する高分子化合物からなり、高分子化合物としては、ポリ（エチレンオキサイド）や同架橋体等のエーテル系高分子、ポリ（メタクリレート）エステル系、アクリレート系、ポリ（ビニリデンフルオロライド）やポリ（ビニリデンフルオロライド-co-ヘキサフルオロプロピレン）等のフッ素系高分子等を単独、または混合して用いることができるが、酸化還元安定性から、例えばポリ（ビニリデンフルオロライド）やポリ（ビニリデンフルオロライド-co-ヘキサフルオロプロピレン）等のフッ素系高分子を用いることが望ましい。
【００４２】
このようなゲル状電解質または高分子固体電解質に含有させるリチウム塩として通常の電池電解液に用いられるリチウム塩を使用することができ、リチウム化合物（塩）としては、例えば以下のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４３】
例えば、塩化リチウム臭化リチウム、ヨウ化リチウム、塩素酸リチウム、過塩素酸リチウム、臭素酸リチウム、ヨウ素酸リチウム、硝酸リチウム、テトラフルオロほう酸リチウム、ヘキサフルオロリン酸リチウム、酢酸リチウム、ビス（トリフルオロメタンスルフォニル）イミドリチウム、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＳｉＦ6等を挙げることができる。
【００４４】
これらリチウム化合物は単独で用いても複数を混合して用いても良いが、これらの中でＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4が酸化安定性の点から望ましい。
【００４５】
リチウム塩を溶解する濃度として、ゲル状電解質なら、可塑剤中に０．１〜３．０モルで実施できるが、好ましくは０．５から２．０モル／リットルで用いることができる。
【００４６】
ポリマーバッテリー２の負極材料としては、リチウムをドープ、脱ドープできる材料を使用することができる。例えば、難黒鉛化炭素系材料や黒鉛系材料の炭素材料を使用することができる。より具体的には、熱分解炭素類、コークス類（ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス)、黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体(フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化したもの)、炭素繊維、活性炭等の炭素材料を使用することができる。このほか、リチウムをドープ、脱ドープできる材料としては、ポリアセチレン、ポリピロール等の高分子やＳｎＯ２等の酸化物を使用することもできる。このような材料から負極を形成するに際しては、公知の結着剤等を添加することができる。
【００４７】
正極は、目的とする電池の種類に応じて、金属酸化物、金属硫化物または特定の高分子を正極活物質として用いて構成することができる。例えばリチウムイオン電池を構成する場合、正極活物質としては、ＴｉＳ2、ＭｏＳ2、ＮｂＳｅ2，Ｖ2Ｏ5等のリチウムを含有しない金属硫化物あるいは酸化物や、ＬｉxＭＯ2（式中Ｍは一種以上の遷移金属を表し、ｘは電池の充放電状態によって異なり、通常０．０５以上１．１０以下である。）を主体とするリチウム複合酸化物等を使用することができる。このリチウム複合酸化物を構成する遷移金属Ｍとしては、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ等が好ましい。このようなリチウム複合酸化物の具体例としてはＬｉＣｏＯ2，ＬｉＮｉＯ2，ＬｉＮｉyＣｏ1-yＯ2(式中、０＜ｙ＜１である。)、ＬｉＭｎ2Ｏ4等を挙げることができる。これらリチウム複合酸化物は、高電圧を発生でき、エネルギー密度的に的に優れた正極活物質となる。正極には、これらの正極活物質の複数種を併せて使用してもよい。また、以上のような正極活物質を使用して正極を形成するに際して、公知の導電剤や結着剤等を添加することができる。
【００４８】
以上、ポリマーバッテリー２について具体的に説明したが、このポリマーバッテリー２は形状の自由度が高く非常に薄くすることも可能であるため、液晶パネルのような板状のデバイスとのコンビネーションに有利である。
【００４９】
この板状のデバイスとしては、上記液晶パネルに限らず、例えば入力デバイスであるペン型タブレットや外付けＦＤドライブ等の板状電子デバイスにも適用可能である。
【００５０】
さらに、液晶パネルを備えた機器としては、上記ノート型パソコンの他、携帯型情報端末機器（ＰＤＡ）、携帯電話、液晶テレビ、ナビゲーションシステム等にも本発明は適用可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、液晶パネルの背面側の空間を補助電源あるいは主電源の収納スペースとして有効利用することができ、電池容量を拡大して液晶表示装置の駆動時間の拡大を図ることが可能である。また、ポリマーバッテリーは、設計上も現状の液晶表示装置を大きく変更することなく配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ポリマーバッテリーを装着したノート型パソコンの一例を示す概略斜視図である。
【図２】ポリマーバッテリーを装着したノート型パソコンのディスプレイ部の概略断面図である。
【符号の説明】
１  ノート型パソコン、１ｂ  ディスプレイ部、２  ポリマーバッテリー、３  液晶パネル、４  バックライト機構
【図１】
0004427838.tif 000002
【図２】
0004427838.tif 000003