JPH09244005A

JPH09244005A - 液晶装置

Info

Publication number: JPH09244005A
Application number: JP5646796A
Authority: JP
Inventors: Jun Iba; 潤伊庭
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-03-13
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 1997-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】表面反射、温度上昇、温度分布むら、色付き
が改善された液晶装置を提供する。【解決手段】液晶パネル１Ａと、液晶パネル１Ａの表
示面を保護する保護板１との間に形成される空間に、そ
の屈折率が保護板１及び液晶パネル１Ａの基板５の屈折
率とほぼ同じである媒質（液体）１０を封入することに
より、表面反射を抑制して高コントラストを得るように
する。また、液晶パネル１Ａと保護板１との間に形成さ
れる空間に熱伝導率が空気の熱伝導率よりも大きい媒質
（液体）１０を封入し、この媒質（液体）１０により、
液晶パネル１Ａに発生する熱を放熱して温度上昇及び温
度分布むらを改善し、表示むらをなくすようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶装置に係り、
特に液晶パネルの表示面を液晶パネルの前方に配した保
護板により保護するようにしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、テレビ、ノートパソコン等の各種
ＯＡ機器等の表示装置として液晶装置が広く利用されて
いるが、この液晶装置としては対向する一対の基板に液
晶を挟持して形成された液晶パネルと、この液晶パネル
の表示面を保護する保護板とを備えた構成のものがあ
る。

【０００３】図８は、このような液晶装置の一例である
直視型の液晶装置の概略図であり、同図において、１０
０は液晶パネル１００Ａを保護するための保護板、１０
１，１０２は入射光を直線偏光に変換する偏光板、１０
５は液晶層、１０３，１０４は液晶層１０５を挟持し、
かつカラーフィルタ（図示せず）、画素を駆動ための透
明電極（図示せず）や液晶分子を配向させるための配向
膜（図示せず）などの各種機能膜を塗付した液晶セル基
板、１０６はバックライトである。

【０００４】ところで、このような構成の液晶装置にお
いて、観察者には液晶層１０５や液晶セル基板１０３，
１０４、偏光板１０１，１０２、保護板１００からの反
射が表面反射として観察される。ただし、一般的には各
媒質の屈折率と偏光板やカラーフィルタの吸収の関係か
ら、外方の偏光板１０１より内側の反射はほどんど観測
されない。そのため、表面反射には、保護板表面１１
１、保護板内面１１２、偏光板表面１１３からの反射が
大きく寄与している。

【０００５】ここで、偏光板１０１、保護板１００の屈
折率は約１．５であり、本表示装置の外部や中空部ｌ１
０を充たす空気の屈折率は１．０であることから、この
屈折率の差により各々の表面からの反射が４％程度生
じ、このことが本装置の見えを著しく損ねている。

【０００６】ところで、液晶装置は表示時に十分なコン
トラストを確保することが要求されることから、このよ
うなコントラストの確保を阻害する表面反射を抑えるた
め、従来は反射防止膜により反射率を低下させる方法
（一般にアンチリフレクションと言われる）や、表面を
粗面化処理し、反射光を散乱させる方法（一般にアンチ
グレアと言われる）等を採用していた。

【０００７】一方、近年液晶装置の大画面化、駆動の高
速化に伴う周辺回路の負荷、スイッチング回数の増大等
の理由により、液晶パネルの温度上昇あるいは温度分布
むらが増大する傾向にある。さらに場合によっては、パ
ネル面内で１０数度の温度分布が生じることがあり、そ
のために液晶パネル表面各点での動作環境が異なり、表
示むらが生じたり、あるいは温度上昇によって動作範囲
を超え表示不能になるという場合がある。

【０００８】特に、強誘電性液晶を用いた液晶装置の場
合には、通常のツイストネマティックやスーパーツイス
トネマティックなどのネマティック液晶に比べ、高電圧
駆動が必要であるため、温度上昇、温度分布むらはより
深刻である。従来の液晶装置では、中空部１１０あるい
はパネルの周辺部から放熱を行っていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の液晶装置において、表面反射を抑えるアンチリフ
レクションは非常に高価な処理であることからコストが
高くなり、またアンチグレア処理では表示がぼやけ、画
質が低下するという問題点があった。

【００１０】また、中空部１１０の熱伝導率は非常に悪
く、対流も生じないことから、実際には中空部１１０の
放熱効果がほとんど生じず、温度上昇、温度分布むらを
抑えることができないという問題点があった。

【００１１】一方、液晶装置に用いる液晶層のリタデー
ションΔｎｄ（Δｎ：正常光と異常光の屈折率差、ｄ：
層厚）は白色の色つきを抑えるようなΔｎｄが与えられ
ているが、わずかでも液晶層の厚みが変化してΔｎｄが
変化すると分光透過率が異なるようになる。そして、こ
のように分光透過率が異なるようになると、例えば白表
示が黄色みがかってしまう、所謂色付きが生じるという
問題点があった。

【００１２】なお、このような色付きを抑えるため、従
来は液晶層の厚みを厳密に制御するようにしていたが、
これではΔｎｄが異なった液晶パネルは欠陥品となるた
め、歩留まりが悪化するようになるという他の問題点が
生じるようになる。

【００１３】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、表面反射、温度上昇、温度分
布むら、色付きが改善された液晶装置を提供することを
目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、対向する一対
の基板に液晶を挟持して形成された液晶パネルの表示面
を前記液晶パネルの前方に設けられた保護板により保護
するようにした液晶装置において、前記液晶パネルと前
記保護板との間に形成される空間に空気とは屈折率が異
なる媒質を封入することを特徴とするものである。

【００１５】また本発明は、前記媒質は、その屈折率が
前記保護板及び前記基板の屈折率とほぼ同じであること
を特徴とするものである。

【００１６】また本発明は、前記媒質は、その熱伝導率
が空気の熱伝導率よりも大きいことを特徴とするもので
ある。

【００１７】また本発明は、前記媒質は、透明であるこ
とを特徴とするものである。

【００１８】また本発明は、前記媒質は所定の顔料で着
色されていることを特徴とするものである。

【００１９】また本発明は、前記媒質を着色する顔料は
無機顔料であることを特徴とするものである。

【００２０】また本発明は、前記媒質は、エチレングリ
コール、エチレングリコールとグリセリンあるいは純水
との混合物であることを特徴とするものである。

【００２１】また本発明は、前記媒質を封入する空間を
前記液晶パネル、保護板及びハウジング部材により形成
すると共に、前記ハウジング部材には前記液晶パネルの
発熱により生じる前記媒質の膨張を吸収するための空隙
部が形成されていることを特徴とするものである。

【００２２】また本発明は、前記空隙部は、前記ハウジ
ング部材に形成されている媒質充填口と、前記媒質との
間に形成される空気溜りであることを特徴とするもので
ある。

【００２３】また本発明は、前記液晶パネルに用いる液
晶が強誘電性液晶であることを特徴とするものである。

【００２４】また本発明は、前記強誘電性液晶はカイラ
ルスメクテイック液晶であることを特徴とするものであ
る。

【００２５】また、このように対向する一対の基板に液
晶を挟持して形成された液晶パネルと、液晶パネルの前
方に設けられ液晶パネルの表示面を保護する保護板との
間に形成される空間に、その屈折率が空気とは異なると
共に、保護板及び基板の屈折率とほぼ同じである媒質を
封入するように構成することにより、表面反射を抑制し
て高コントラストを得るようにする。

【００２６】また、液晶パネルと保護板との間に形成さ
れる空間に熱伝導率が空気の熱伝導率よりも大きい媒質
を封入することにより、液晶パネルに発生する熱を放熱
して温度上昇及び温度分布むらを改善し、表示むらをな
くすようにする。

【００２７】また、媒質を封入する空間を液晶パネル及
び保護板と共に形成するハウジング部材に、液晶パネル
の発熱により生じる媒質の膨張を吸収するための空隙部
を形成することにより、媒質の膨張による装置の破壊を
防ぐようにする。

【００２８】また、媒質を所定の顔料で着色することに
より、色付きを抑えるようにすると共に顔料に無機顔料
を用いることにより、耐光性、耐熱性を増すようにす
る。

【００２９】また、液晶パネルに強誘電性液晶であるカ
イラルスメクテイック液晶を用いることにより、装置の
高速性及びメモリ性を向上させるようにする。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いてより詳しく説明する。

【００３１】図１は本発明の実施の形態に係る液晶装置
の模式的な断面図である。図１において、１は液晶パネ
ル１Ａを保護するための保護板、２，３は入射光を直線
偏光に変換する偏光板、４は液晶層、５，６は液晶層４
を挟持し、かつカラーフィルタ（図示せず）、画素を駆
動ための透明電極（図示せず）や液晶分子を配向させる
ための配向膜（図示せず）などの各種機能膜を塗付した
液晶セル基板、７はバックライトである。

【００３２】なお、保護板１は、カイラルスメクテイッ
ク液晶等の耐衝撃性の劣る液晶を用いた場合に使用者が
液晶パネル１Ａの表示面に直接触れないように、あるい
は手荒に表示面を清掃するなどして表示面に傷が付き、
見えが悪くなることを防ぐ（保護板１に傷が付いても、
容易に交換可能）という機能を果たしている。

【００３３】また、液晶パネル１Ａに用いる液晶として
はネマティック液晶、カイラルスメクティック液晶、ゲ
ストホスト液晶等が用いられるが、特に一般に特定の温
度域において、双安定性を有する強誘電性液晶、例えば
カイラルスメクチック液晶を使用した場合には、高速表
示及びメモリ性という優れた性能を備えた液晶装置を提
供することができる。

【００３４】なお、このように構成された液晶装置にお
いて、バックライト７から出射した光は、偏光板２によ
って直線偏光に変換され、液晶セル基板５を透過し、液
晶層４内の液晶分子配列による複屈折あるいは旋光性に
より、特定の楕円偏光あるいは直線偏光に変換されるよ
うになっている。さらに、液晶層４を透過した光は液晶
セル基板６を透過し、偏光板３によって直線偏光に変換
され、各画素に与えられた信号に応じた光が出射して映
像が形成されるようになっている。

【００３５】一方、同図において、１０はエチレングリ
コール、エチレングリコールとグリセリンあるいは純水
との混合物であるオプティカルカップリング液（以下Ｏ
Ｃ液という）であり、この媒質の一例であるＯＣ液１０
は、図２に示すように保護板１、偏光板２及びＯＣ液１
０の漏れを防ぐためのＯＣハウジング２３によって囲ま
れる空間（図８の中空部１１０に相当）に封入されてい
る。なお、本実施形態においては、ＯＣ液１０は透明な
液体とする。

【００３６】ここで、このＯＣ液１０を封入する場合
は、まず保護板１、偏光板２との間にＯＣハウジング２
３を介在させて保護板１、偏光板２、ＯＣハウジング２
３を気密に固定し、この後ＯＣハウジング２３に形成さ
れた媒質充填口２３ａからＯＣ液１０を充填するように
している。なお、このようにＯＣ液１０を充填した後、
ＯＣ液１０が漏れないように媒質充填口２３ａをダイア
フラム２４で封栓するようにしている。

【００３７】ところで、このＯＣ液１０の屈折率は、保
護板１とＯＣ液１０及び偏光板２とＯＣ液１０との境界
面で発生する反射を極力抑えるよう、空気の屈折率とは
異なると共に保護板１及び偏光板２の屈折率に近いもの
としている。なお、本実施形態において、保護板１及び
偏光板２の屈折率は約１．５であり、ＯＣ液の屈折率は
１．４〜１．５である。

【００３８】そして、このようにＯＣ液の屈折率と、保
護板１及び偏光板２の屈折率とを近づけて反射を極力抑
えることにより、高コントラストを得るようにして表示
画像の画質を向上させるようにしている。

【００３９】なお、図３は、このような構成の液晶装置
における保護板１から偏光板２までの各面から生じる反
射光を模式的に示したものであり、反射光としては同図
に示すように保護板１の表面からの反射１２、保護板１
とＯＣ液１０からの反射１３、ＯＣ液１０と偏光板２の
表面からの反射１４、液晶層その他の反射１５が考えら
れる。

【００４０】ここで、偏光板２からバックライト側の液
晶層４、その他からの反射率Ｒｏｔは、およそ１％程度
あるいはそれ以下である。また、保護板１の表面、保護
板１とＯＣ液１０、ＯＣ液１０と偏光板２の表面のそれ
ぞれの反射率（垂直入射）は、外部の空気の屈折率を
１．０、保護板の屈折率を１．５、ＯＣ液１０の屈折率
を１．４、偏光板の屈折率を１．５とすると、フレネル
の公式より保護板１の表面からの反射率Ｒｐは４％、保
護板１とＯＣ液１０からの反射率Ｒｆｏは０．１２％、
ＯＣ液１０と偏光板２の表面からの反射率Ｒｂｏは０．
１２％となる。

【００４１】これにより、本実施形態の反射率Ｒｏｃ
（＝Ｒｏｔ＋Ｒｐ＋Ｒｆｏ＋Ｒｂｏ）は、５．２４％
（＝１＋４＋０．１２＋０．１２）となる。ここで、従
来の液晶装置において、既述した図８に示す保護板１０
０と中空部１１０及び中空部１１０と偏光板１０２の反
射率がそれぞれ４％であったので、従来の液晶装置の反
射率Ｒｏｃは１３％（＝１＋４＋４＋４）であり、本実
施の形態は反射光が従来のものに比べて４０％程度に抑
えられる。

【００４２】そして、このように表面反射を抑制するこ
とにより、表示むらのない高コントラスの良質な画像を
得ることができる。

【００４３】一方、液晶装置を駆動すると液晶パネル１
Ａの表示面が発熱し、この熱がＯＣ液１０を通して保護
板１に伝導して外部に逃げるため放熱効果も得られる。
ここで、ＯＣ液１０の成分であるエチレングリコール、
グリセリンの熱伝導率は、約３×１０^-3Ｗ／ｍＫ、水は
約６×１０^-3Ｗ／ｍＫであり、従来の液晶装置の中空部
１１０を充たしていた空気の熱伝導率は、約３×１０^-4
Ｗ／ｍＫであることから、ＯＣ液１０はこれらの媒質に
よって放熱効果がかなり向上する。

【００４４】また、このように熱がＯＣ液１０を通過す
るとき、液晶パネル１Ａの発熱によりＯＣ液１０は膨張
するが、ハウジング２３には、図２に示すように充填口
２３ａと液晶層４との間にＯＣ液１０の膨張を吸収する
ための空隙部としての空気溜まり２５が形成されている
ので極度な内圧上昇が防止されるようになっている。こ
れにより、装置の破壊、液漏れ、変形等を防ぐことがで
きる。

【００４５】なお、これまでの説明においては、ＯＣ液
１０を液体として説明したが、本発明はこれに限らず、
ＯＣ液１０が固体、ジェル状であっても同様の作用効果
を奏することができる。

【００４６】また、これまでの説明においてはＯＣ液１
０は透明なものとして述べてきたが、本発明はこれに限
らずＯＣ液を着色することにより色付き防止効果を持た
せることができる。

【００４７】図４は、このような本発明の第２実施の形
態に係る液晶装置の模式的な断面図である。なお、同図
において、図１と同一符号は同等部分を示している。

【００４８】同図において、２０は顔料により着色され
たＯＣ液である。ここで、このＯＣ液２０を着色する顔
料としては、無機顔料、具体的にはべんがらなどの酸化
物、カドミウムエローなどの硫化物、クロムエローなど
のクロム酸塩、紺青等のフェロシアン化物、ウルトラマ
リンなどや有機顔料、具体的には黄色〜赤色系のアゾ
系、青色〜緑色系のフタロシアニン系、金属錯塩、トリ
フェニルメタン系、キナクリドン系、イソインドリノン
系などが用いられる。

【００４９】そして、これらの顔料をＯＣ液２０に１種
あるいは数種類分散させることで、ＯＣ液２０を着色
し、所望の分光透過率分布を得ることができる。なお、
このようにＯＣ液２０を着色した場合でも、既述した第
１の実施形態における反射防止効果、放熱、温度分布均
一化効果を得ることはできる。また、顔料として、無機
顔料を用いるようにすれば、ＯＣ液２０の耐光性及び耐
熱性を増すことができるようになる。

【００５０】ここで、図５、図６は透過率と波長との関
係を示す図であり、図５において透過率１は理想的な液
晶装置の分光透過率分布を、また透過率２は色付きに問
題のある液晶装置の分光透過率分布を模式的に示したも
のである。

【００５１】同図において、波長Ａをピークとした理想
的な分光透過率分布を示した場合には白表示が正しく白
色として認識されるようになっており、理想的な液晶装
置の透過率１はこのような理想的な分光透過率分布を示
している。一方、色付きに問題のある液晶装置の透過率
２は、波長Ｂをピークとした分光透過率分布を示してお
り、この場合は分光透過率分布が長波長側にシフトして
いるため、白表示が黄色みがかってしまうようになる。

【００５２】一方、図６において、透過率３はＯＣ液２
０の分光透過率分布、透過率４はＯＣ液２０によって補
正された透過率２の分光透過率分布を示している。つま
り、透過率２の液晶装置において、透過率３のような分
光透過率分布を有しているＯＣ液２０を用いることによ
り分光透過率分布が変化して、液晶装置全体の分光透過
率分布は波長Ａをピークとした透過率４となる。よっ
て、液晶装置は理想的な分光透過率分布の透過率１に近
くなり、色付きが改善される。

【００５３】最後に、このような液晶装置を備えた情報
伝達装置の構成について、図７を用いて簡単に説明す
る。

【００５４】本発明に係る液晶装置を備えたテレビ、ノ
ートパソコン等のＯＡ機器のカラーディスプレー等の情
報伝達装置においては、同図に示すように液晶装置１０
０には走査信号印加回路４０２及び情報信号印加回路４
０３が接続されており、これらの走査信号印加回路４０
２及び情報信号印加回路４０３には駆動制御回路４０４
及びグラフィックコントローラ４０５が順に接続されて
いる。

【００５５】そして、グラフィックコントローラ４０５
からはデータと走査方式信号とが、駆動制御回路４０４
を介して走査信号制御回路４０６及び情報信号制御回路
４０７へ送信されるようになっている。

【００５６】このうちのデータは、これらの走査信号制
御回路４０６及び情報信号制御回路４０７によって走査
線アドレスデータと表示データに変換され、また他方の
走査方式信号は、そのまま走査信号印加回路４０２及び
情報信号印加回路４０３に送られるようになっている。

【００５７】さらに、走査信号印加回路４０２は、走査
線アドレスデータによって決まる走査電極に走査方式信
号によって決まる波形の走査信号を印加し、また情報信
号印加回路４０３は、表示データによって送られる白又
は黒の表示内容と走査方式信号の２つによって決まる波
形の情報信号を印加するように構成されている。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、液
晶パネルと保護板との間に形成される空間に屈折率が保
護板及び基板の屈折率とほぼ同じである媒質を封入する
ことにより、表面反射を改善し、高コントラストを得る
ことができる。

【００５９】また、液晶パネルと保護板との間の空間に
熱伝導率が空気の熱伝導率よりも大きい媒質を封入する
ことにより、液晶パネルに発生する熱を放熱して温度上
昇及び温度分布むらを改善し、表示むらをなくすことが
できる。さらに、媒質を所定の顔料で着色することによ
り、色付きを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る液晶装置の模式
的な断面図。

【図２】上記実施形態のＯＣ液の充填部を示す側面断面
図。

【図３】上記実施形態の液晶装置の前部部分における光
の反射を示す図。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る液晶装置の模
式的な断面図。

【図５】上記液晶装置の分光透過率分布を示す図。

【図６】着色したＯＣ液を用いた上記液晶装置の分光透
過率分布を示す図。

【図７】液晶装置を備えた情報伝達装置の構成を示す
図。

【図８】従来の液晶装置の模式的な断面図。

【符号の説明】

１，１００保護板１Ａ，１００Ａ液晶パネル４，１０５液晶層５，６，１０３，１０４液晶セル基板１０，２０ＯＣ液２３ＯＣハウジング２３ａ媒質充填口２５空気溜まり１１０中空部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する一対の基板に液晶を挟持して形
成された液晶パネルの表示面を前記液晶パネルの前方に
設けられた保護板により保護するようにした液晶装置に
おいて、前記液晶パネルと前記保護板との間に形成される空間に
空気とは屈折率が異なる媒質を封入することを特徴とす
る液晶装置。
【請求項２】前記媒質は、その屈折率が前記保護板及
び前記基板の屈折率とほぼ同じであることを特徴とする
請求項１記載の液晶装置。
【請求項３】前記媒質は、その熱伝導率が空気の熱伝
導率よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の液晶
装置。
【請求項４】前記媒質は、透明であることを特徴とす
る請求項１乃至３記載の液晶装置。
【請求項５】前記媒質は所定の顔料で着色されている
ことを特徴とする請求項１乃至３記載の液晶装置。
【請求項６】前記媒質を着色する顔料は無機顔料であ
ることを特徴とする請求項５記載の液晶装置。
【請求項７】前記媒質は、エチレングリコール、エチ
レングリコールとグリセリンあるいは純水との混合物で
あることを特徴とする請求項１乃至５記載の液晶装置。
【請求項８】前記媒質を封入する空間を前記液晶パネ
ル、保護板及びハウジング部材により形成すると共に、
前記ハウジング部材には前記液晶パネルの発熱により生
じる前記媒質の膨張を吸収するための空隙部が形成され
ていることを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
【請求項９】前記空隙部は、前記ハウジング部材に形
成されている媒質充填口と、前記媒質との間に形成され
る空気溜りであることを特徴とする請求項８記載の液晶
装置。
【請求項１０】前記液晶パネルに用いる液晶が強誘電
性液晶であることを特徴とする請求項１記載の液晶装
置。
【請求項１１】前記強誘電性液晶はカイラルスメクテ
イック液晶であることを特徴とする請求項１０記載の液
晶装置。