JP3315810B2

JP3315810B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP3315810B2
Application number: JP09408694A
Authority: JP
Inventors: 裕一金坂; 勤磯野; 眞澄流石
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-05-06
Filing date: 1994-05-06
Publication date: 2002-08-19
Anticipated expiration: 2017-08-19
Also published as: JPH07301797A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数本の蛍光管を含ん
で成るバックライトを液晶表示素子の下に配置して成る
液晶表示装置に係り、特に、バックライトの輝度を均一
化する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、例えば、透明導電膜か
ら成る画素電極と配向膜等を積層した面がそれぞれ対向
するように所定の間隔を隔てて２枚の透明ガラス基板を
重ね合わせ、両基板間の縁周囲に設けたシール材によ
り、両基板を貼り合わせると共に両基板間に液晶を封止
し、さらに両基板の外側に偏光板を設けて成る液晶表示
素子（液晶表示パネル）と、液晶表示素子の下に配置さ
れ、液晶表示素子に光を供給するバックライトと、液晶
表示素子を駆動する回路基板等を含んで構成される。

【０００３】バックライトは、例えば、光源から発せら
れる光を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ための透明のアクリル等の合成樹脂
板から成るほぼ直方体状の導光板と、導光板の側面近傍
に該側面に沿って該側面と平行に配置した光源である蛍
光管と、蛍光管をそのほぼ全長にわたって覆い、断面形
状がほぼＵ字状で、蛍光管の光を外部に漏らさないよう
に導光板へもどすランプ反射カバーと、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、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とから構成される。また、蛍光
管から導光板内に入射した光は、導光板内を全反射しな
がら導光するが、拡散反射により導光板の上面から出射
させるために、導光板の底面には複数個の光拡散用の印
刷による白いドットパタンや、該底面と一体の穴、溝、
凸部が規則正しく配置形成されている。また、液晶表示
素子の下に拡散板を介してそれぞれ平行に配列された複
数本の蛍光管と、蛍光管の下に配置され、蛍光管からの
光を液晶表示素子の方へ反射させる反射板とから構成さ
れる、いわゆる直下型のバックライトもある。

【０００４】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。

【０００５】図１４（ａ）は、従来のバックライトを示
す上面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ方向から見た側面図
である。

【０００６】３７は液晶表示素子（図示せず。図３参
照）の下に配置したアクリル板から成る導光板、３６は
光源である冷陰極蛍光管、２は蛍光管３６の点灯用駆動
手段、例えばインバータ、１は蛍光管３６からの発光を
模式的に示す線であり、長い程輝度が高く、短い程輝度
が低いことを示す。なお、この図では、蛍光管３６をそ
のほぼ全長にわたって覆い、蛍光管３６の光を導光板３
７へもどすランプ反射カバー、導光板３７の上面に配置
され、導光板３７からの光を拡散する拡散シート、導光
板３７の下面に配置され、導光板３７からの光を液晶表
示素子の方へ反射させる反射シート、および導光板３７
の底面に設けられる光拡散用のドットパタン等は図示省
略してある。

【０００７】このバックライトは、高輝度化するため
に、導光板３７の対向する２個の長い方の側面に沿って
該側面と平行にそれぞれ蛍光管３６を２本ずつ合計４本
設けた長辺４灯式のエッジライト型バックライトの例で
ある。なお、２本１組の蛍光管３６は、図１４（ｂ）に
示すように、導光板３７の厚さ方向に配列して設けられ
ているが、図１４（ａ）では、従来の問題点をわかりや
すくするためにそのように図示してない。２本１組の蛍
光管３６の各一端は、それぞれ別のインバータ２と直接
電気的に接続され、２本１組の蛍光管３６の各他端どう
しは、互いに電気的に接続されている。この他端側をグ
ランド側と称す。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図１４に示す従来のバ
ックライトの、並列接続された２本１組の蛍光管３６で
は、インバータ２と直接電気的に接続された一端側はイ
ンバータ２との電気的接続が近いので、高電圧であり、
輝度が高い。一方、互いに電気的に接続された他端のグ
ランド側はインバータ２との電気的接続が遠いので、低
電圧であり、輝度が低い。すなわち、従来のバックライ
トでは、図１４（ａ）に示すように、蛍光管３６のリー
ド線は同一方向に引き出され、２組の蛍光管３６がそれ
ぞれ電気的に接続される２個のインバータ２は同じ側
（図では右側）に配置されている。したがって、蛍光管
３６の発光を示す線１からも明らかなように、図の上下
両側に配置された４本の蛍光管３６の高輝度側どうしと
低輝度側どうしが重なり、導光板３７の右側が明るく、
左側が暗くなり、右側と左側と輝度差が生じる。この輝
度差は、低温にてバックライトを点灯するときに特に著
しく現われ、また、当該液晶表示装置を駆動して間もな
いとき等も同様である。

【０００９】本発明の目的は、バックライトの輝度差を
低減することができるバックライトを有する液晶表示装
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、本発明においては特許請求の範囲に記載するよう
な構成をとる。すなわち、請求項１記載の液晶表示装置
は、第１の点灯用駆動回路に接続される第１の蛍光管
と、第２の点灯用駆動回路に接続される第２の蛍光管と
を有するバックライトを有する液晶表示装置であって、
前記第１の蛍光管の高輝度側の端部から前記第２の蛍光
管の高輝度側の端部までの距離よりも、前記第１の蛍光
管の前記高輝度側の端部から前記第２の蛍光管の低輝度
側の端部までの距離の方が短いことを特徴とする。ま
た、請求項２の液晶表示装置は、請求項１記載の液晶表
示装置において、前記バックライトとは、直下型のバッ
クライトであることを特徴とする。また、請求項３記載
の液晶表示装置は、請求項１記載の液晶表示装置におい
て、前記バックライトは導光板を有し、前記第１の蛍光
管は前記導光板の第１の辺側に配置されており、前記第
２の蛍光管は前記導光板の前記第１の辺とは対向する第
２の辺側に配置されていることを特徴とする。また、請
求項４記載の液晶表示装置は、第１の点灯用駆動回路に
接続される第１の蛍光管と、第２の点灯用駆駆回路に接
続される第２の蛍光管とを有する直下型のバックライト
を有する液晶表示装置であって、前記第１の点灯用駆動
回路に接続される前記第１の蛍光管の高電圧側の端部か
ら前記第２の点灯用駆動回路に接続される前記第２の蛍
光管の高電圧側の端部までの距離よりも、前記第１の蛍
光管の前記高電圧側の端部から前記第２の蛍光管の低電
圧側の端部までの距離の方が短いことを特徴とする。ま
た、請求項５記載の液晶表示装置は、第１の点灯用駆動
回路に接続される第１の蛍光管と、第２の点灯用駆駆回
路に接続される第２の蛍光管と、導光板とを有する液晶
表示装置であって、前記第１の蛍光管は前記導光板の第
１の辺側に配置され、前記第２の蛍光管は前記導光板の
前記第１の辺とは対向する第２の辺側に配置されてお
り、前記第１の点灯用駆動回路に接続される前記第１の
蛍光管の高電圧側の端部から前記第２の点灯用駆動回路
に接続される前記第２の蛍光管の高電圧側の端部までの
距離よりも、前記第１の蛍光管の前記高電圧側の端部か
ら前記第２の蛍光管の低電圧側の端部までの距離の方が
短いことを特徴とする。また、請求項６記載の液晶表示
装置は、導光板と、前記導光板の第１の長辺側に設けら
れた第１の蛍光管と、前記導光板の前記第１の長辺と対
向する第２の長辺側に設けられた第２の蛍光管とを有す
る液晶表示装置であって、前記第１の蛍光管の高輝度側
の端部から前記第２の蛍光管の高輝度側の端部までの距
離よりも、前記第１の蛍光管の前記高輝度側の端部から
前記第２の蛍光管の低輝度側の端部までの距離の方が短
いことを特徴とする。また、請求項７記載の液晶表示装
置は、請求項６記載の液晶表示装置において、前記第１
の蛍光管と前記第２の蛍光管とは、前記導光板の短辺側
に設けられた点灯用駆駆回路に接続されていることを特
徴とする。また、請求項８記載の液晶表示装置は、液晶
表示素子の下に配置した導光板の対向する２個の側面の
近傍に、該側面に沿って該側面とほぼ平行にそれぞれ２
本の蛍光管を前記導光板に厚さ方向に配列して成るバッ
クライトを有する液晶表示装置において、前記２本１組
の前記蛍光管の各一端をそれぞれ別の、または共通のイ
ンバータと直接電気的に接続し、各組の前記蛍光管の各
他端どうしを互いに電気的に接続し、かつ、各組の前記
一端側を前記導光板に対して交互に配置したことを特徴
とする。また、請求項９記載の液晶表示装置は、高電圧
側の端部と低電圧側の端部とを有する第１の蛍光管と、
前記第１の蛍光管の前記低電圧側の端部に接続された第
２の蛍光管と、高電圧側の端部と低電圧側の端部とを有
する第３の蛍光管と、前記第３の蛍光管の前記低電圧側
の端部に接続された第４の蛍光管とを有するバックライ
トを有する液晶表示装置であって、前記第１の蛍光管の
前記高電圧側の端部から前記第３の蛍光管の前記高電圧
側の端部までの距離よりも、前記第１の蛍光管の前記高
電圧側の端部から前記第３の蛍光管の前記低電圧側の端
部までの距離の方が短いことを特徴とする。また、請求
項１０記載の液晶表示装置は、請求項９記載の液晶表示
装置において、前記バックライトとは、直下型のバック
ライトであることを特徴とする。また、請求項１１記載
の液晶表示装置は、請求項９記載の液晶表示装置におい
て、前記バックライトは導光板を有し、前記第１の蛍光
管と前記第２の蛍光管とは前記導光板の第１の辺側に配
置されており、前記第３の蛍光管と前記第４の蛍光管と
は前記導光板の前記第１の辺とは対向する第２の辺側に
配置されていることを特徴とする。また、請求項１２記
載の液晶表示装置は、高電圧側の端部と低電圧側の端部
とを有する第１の蛍光管と第２の蛍光管と第３の蛍光管
と第４の蛍光管とを有する液晶表示装置であって、前記
第１の蛍光管の前記高電圧側の端部から前記第３の蛍光
管の前記高電圧側の端部までの距離よりも、前記第１の
蛍光管の前記高電圧側の端部から前記第３の蛍光管の前
記低電圧側の端部までの距離の方が短く、前記第２の蛍
光管の前記高電圧側の端部から前記第４の蛍光管の前記
高電圧側の端部までの距離よりも、前記第２の蛍光管の
前記高電圧側の端部から前記第４の蛍光管の前記低電圧
側の端部までの距離の方が短く、前記第１の蛍光管の前
記高電圧側の端部から前記第２の蛍光管の前記高電圧側
の端部までの距離よりも、前記第１の蛍光管の前記高電
圧側の端部から前記第２の蛍光管の前記低電圧側の端部
までの距離の方が長く、前記第３の蛍光管の前記高電圧
側の端部から前記第４の蛍光管の前記高電圧側の端部ま
での距離よりも、前記第３の蛍光管の前記高電圧側の端
部から前記第４の蛍光管の前記低電圧側の端部までの距
離の方が長いことを特徴とする。また、請求項１３記載
の液晶表示装置は、請求項１２記載の液晶表示装置にお
いて、前記第１の蛍光管の前記高電圧側の端部と前記第
２の蛍光管の前記高電圧側の端部とは共通の点灯用駆動
回路に接続されており、前記第３の蛍光管の前記高電圧
側の端部と前記第４の蛍光管の前記高電圧側の端部とは
共通の点灯用駆動回路に接続されていることを特徴とす
る。また、請求項１４記載の液晶表示装置は、請求項１
２または１３記載の液晶表示装置において、前記バック
ライトとは、直下型のバックライトであることを特徴と
する。また、請求項１５記載の液晶表示装置は、請求項
１２または１３記載の液晶表示装置において、前記バッ
クライトは導光板を有し、前記第１の蛍光管と前記第２
の蛍光管とは前記導光板の第１の辺側に配置されてお
り、前記第３の蛍光管と前記第４の蛍光管とは前記導光
板の前記第１の辺とは対向する第２の辺側に配置されて
いることを特徴とする。

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【作用】本発明では、点灯用駆動手段との電気的接続が
近い複数本の蛍光管の高輝度側（または低輝度側）をそ
れぞれ交互に配置したことにより、高輝度側と低輝度側
とが重ね合わせられるので、バックライトの輝度差が低
減し、輝度を均一にすることができる。

【００１５】

【実施例】図１（ａ）は、本発明の一実施例のバックラ
イトを示す上面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ方向から見
た側面図である。

【００１６】３７は液晶表示素子（図示せず。図３参
照）の下に配置したアクリル板から成る導光板、３６は
光源である冷陰極蛍光管、２は蛍光管３６の点灯用駆動
手段、例えばインバータ、１は蛍光管３６からの発光を
模式的に示す線であり、長い程輝度が高く、短い程輝度
が低いことを示す。なお、この図では、蛍光管３６をそ
のほぼ全長にわたって覆い、蛍光管３６の光を導光板３
７へもどすランプ反射カバー、導光板３７の上面に配置
され、導光板３７からの光を拡散する拡散シート、導光
板３７の下面に配置され、導光板３７からの光を液晶表
示素子の方へ反射させる反射シート、および導光板３７
の底面に設けられる光拡散用のドットパタン等は図示省
略してある。

【００１７】このバックライトは、高輝度化するため
に、導光板３７の対向する２個の長い方の側面に沿って
それぞれ蛍光管を２本ずつ合計４本設けた長辺４灯式の
エッジライト型バックライトの例である。なお、２本１
組の蛍光管３６は、図１（ｂ）に示すように、導光板３
７の厚さ方向に配列して設けられているが、図１（ａ）
では、本発明の特徴をわかりやすくするためにそのよう
に図示してない。２本１組の蛍光管３６の各一端は、そ
れぞれ別のインバータ２と直接電気的に接続され、２本
１組の蛍光管３６の各他端どうしは、互いに電気的に接
続されている。この他端側をグランド側と称す。

【００１８】図１に示す本実施例のバックライトの、並
列接続された２本１組の蛍光管３６では、インバータ２
と直接電気的に接続された一端側はインバータ２との電
気的接続が近いので、高電圧であり、輝度が高い。一
方、互いに電気的に接続された他端のグランド側はイン
バータ２との電気的接続が遠いので、低電圧であり、輝
度が低い。このため、本実施例のバックライトでは、図
１（ａ）に示すように、蛍光管３６のリード線は図の左
右異なる方向に引き出され、２組の蛍光管３６がそれぞ
れ電気的に接続される２個のインバータ２は互いに左右
異なる側に配置され（左右逆付けされ）ている。したが
って、上に配置された蛍光管３６の高輝度側が右側に配
置され、下に配置された蛍光管３６の高輝度側が左側に
配置されている。（すなわち、上に配置された蛍光管３
６の低輝度側が左側に配置され、下に配置された蛍光管
３６の低輝度側が右側に配置されている。）このため、
蛍光管３６の発光を示す線１からも明らかなように、蛍
光管３６の高輝度側と低輝度側どうしが重なり、導光板
３７の輝度差が低減し、輝度を均一にすることができ
る。

【００１９】また、上記実施例では、４本の蛍光管３６
の点灯用のインバータ２を２個設ける場合を示したが、
図２に示すように、共通のインバータ２を１個設け、蛍
光管３６のリード線を図示のように接続することによ
り、図１の実施例と同様の作用、効果を奏することがで
きる。

【００２０】図３は、図１に示したバックライトを有す
る薄膜トランジスタをスイッチング素子として用いたア
クティブ・マトリクス方式のカラー液晶表示モジュール
の分解斜視図である。

【００２１】図４は液晶表示素子６２と、この液晶表示
素子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本発明が適用可能な単純マトリクス
方式の液晶表示モジュール６３を示す分解斜視図であ
る。液晶表示素子６２を駆動するＩＣ３４は、中央に液
晶表示素子６２を嵌め込むための窓部を備えた枠状体の
プリント基板３５に搭載される。液晶表示素子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。

【００２２】液晶表示素子６２の上下端に配置される冷
陰極蛍光管３６、この冷陰極蛍光管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
なる導光板３７、金属板に白色塗料を塗布して形成され
た反射板３８、導光板３７からの光を拡散する乳白色の
拡散板３９が図４の順序で、枠状体４２の裏側からその
窓部に嵌め込まれる。冷陰極蛍光管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、
導光板３７、冷陰極蛍光管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。

【００２３】このモジュール６３においても、図示はし
ないが、長辺２灯式エッジライト型バックライトの蛍光
管３６の点灯用の２個のインバータは互いに左右逆付け
され、２本の蛍光管３６の高輝度側と低輝度側とが重な
るように配置することにより、導光板３７の輝度差が低
減し、輝度を均一にすることができる。

【００２４】図５は液晶表示モジュール６３を表示部に
使用したラップトップパソコンのブロックダイアグラ
ム、図６は液晶表示モジュール６３をラップトップパソ
コン６４に実装した状態を示す図である。このラップト
ップパソコン６４においては、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
液晶駆動用半導体ＩＣ３４で液晶表示モジュール６３を
駆動するものである。

【００２５】図７は本発明が適用可能な液晶表示装置の
液晶表示素子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８は液晶表示素子６２の要部斜視図を示す。

【００２６】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。

【００２７】図８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、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又はＩＴＯ
（Indium Tin Oxide）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「ＳＴＮ−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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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６、７との関係が極めて重要であ
る。

【００３１】図７で上記の関係の作用効果について説明
する。図７は、図８の構成の液晶表示素子を上から見た
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。

【００３２】図８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。

【００３３】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１２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
１２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１２（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１２（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。

【００３４】液晶表示素子においては角度α、β、γが
極めて重要である。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】なお、図８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８の構成全体を
倒立させた場合に相当する。

【００３８】図９はねじれ角θ等の具体例を示す図であ
る。図に示すように、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(μ
ｍ)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(pretilt角）は４度である。上記一軸性透明複屈
折部材４０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。

【００３９】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。

【００４０】図１０は図９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。

【００４１】図１１はねじれ角θ等の他の具体例を示す
図である。基本構造は図９に示した具体例と同様であ
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Δｎ₂・ｄ₂は前記具体例と同じ約
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。

【００４２】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、最初の
具体例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最初の具体例
と同様である。角度α、β、γのずれに対する傾向も最
初の具体例とほぼ同様である。

【００４３】上記いずれの具体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。

【００４４】さらに以上の具体例においては複屈折部材
は単一であったが、図８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。

【００４５】ただし、図１３に示す如く、上電極基板１
１上に赤、緑、青のカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３
３Ｂ、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。図１０に前記具体
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
を示す。

【００４６】なお、図１３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。

【００４７】以上説明したように、上記具体例によれ
ば、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素子を実現する
ことができる。

【００４８】以上本発明を実施例に基づいて具体的に説
明したが、本発明は上記実施例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、薄膜トランジスタ等をスイ
ッチング素子として用いたアクティブマトリクス方式の
液晶表示装置にも適用可能であることは言うまでもな
い。また、図１、図２に示した上記実施例では、導光板
３７の２側面に蛍光管３６をそれぞれ２本ずつ合計４本
設けた長辺４灯式エッジライト型バックライトの例を示
したが、本発明は、例えば導光板の２側面に蛍光管をそ
れぞれ１本ずつ設けた長辺２灯式エッジライト型バック
ライトにも、また、導光板の１側面に蛍光管を２本導光
板の厚さ方向に配列したバックライトにも、また、上記
実施例における導光板の長辺に蛍光管を配置したバック
ライトの方が本発明による効果は著しいが、導光板３７
の短辺に蛍光管３６を配置したバックライトにも、さら
に、液晶表示素子の下に拡散板を介して複数本の蛍光管
を配置した直下型のバックライトにも同様に適用可能で
あり、輝度差の均一化の効果が得られる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数本の蛍光管の高輝度側または低輝度側を交互に配置
することにより、高輝度側と低輝度側とが重なるので、
バックライトの輝度差を低減し、輝度を均一にすること
ができ、表示品質を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の一実施例のバックライトを
示す上面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ方向から見た側面
図である。

【図２】（ａ）は、本発明の他の実施例のバックライト
を示す上面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ方向から見た側
面図である。

【図３】図１に示したバックライトを有するアクティブ
・マトリクス方式のカラー液晶表示モジュールの分解斜
視図である。

【図４】本発明が適用可能な単純マトリクス方式の液晶
表示モジュールの一例の分解斜視図である。

【図５】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】ラップトップパソコンの一例の斜視図である。

【図７】本発明が適用可能な単純マトリクス方式の液晶
表示素子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
関係の一例を示した説明図である。

【図８】液晶表示素子の一例の要部分解斜視図である。

【図９】別の例の液晶表示素子における液晶分子のねじ
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１０】液晶表示素子の図７の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１１】さらに別の例の液晶表示素子における液晶分
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１２】交角α、β、γの測り方を説明するための図
である。

【図１３】液晶表示素子の上電極基板部の一例の一部切
欠斜視図である。

【図１４】（ａ）は、従来のバックライトを示す上面
図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ方向から見た側面図であ
る。

【符号の説明】

１…蛍光管の発光を示す線、２…インバータ、３６…蛍
光管、３７…導光板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者流石眞澄千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所電子デバイス事業部内審査官井口猶二 (56)参考文献特開平５−72530（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13357 F21V 8/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の点灯用駆動回路に接続される第１の
蛍光管と、第２の点灯用駆動回路に接続される第２の蛍
光管とを有するバックライトを有する液晶表示装置であ
って、前記第１の蛍光管の高輝度側の端部から前記第２の蛍光
管の高輝度側の端部までの距離よりも、前記第１の蛍光
管の前記高輝度側の端部から前記第２の蛍光管の低輝度
側の端部までの距離の方が短いことを特徴とする液晶表
示装置。
【請求項２】前記バックライトとは、直下型のバックラ
イトである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】前記バックライトは導光板を有し、前記第１の蛍光管は前記導光板の第１の辺側に配置され
ており、前記第２の蛍光管は前記導光板の前記第１の辺
とは対向する第２の辺側に配置されていることを特徴と
する請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】第１の点灯用駆動回路に接続される第１の
蛍光管と、第２の点灯用駆駆回路に接続される第２の蛍
光管とを有する直下型のバックライトを有する液晶表示
装置であって、前記第１の点灯用駆動回路に接続される前記第１の蛍光
管の高電圧側の端部から前記第２の点灯用駆動回路に接
続される前記第２の蛍光管の高電圧側の端部までの距離
よりも、前記第１の蛍光管の前記高電圧側の端部から前
記第２の蛍光管の低電圧側の端部までの距離の方が短い
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】第１の点灯用駆動回路に接続される第１の
蛍光管と、第２の点灯用駆駆回路に接続される第２の蛍
光管と、導光板とを有する液晶表示装置であって、前記第１の蛍光管は前記導光板の第１の辺側に配置さ
れ、前記第２の蛍光管は前記導光板の前記第１の辺とは
対向する第２の辺側に配置されており、前記第１の点灯用駆動回路に接続される前記第１の蛍光
管の高電圧側の端部から前記第２の点灯用駆動回路に接
続される前記第２の蛍光管の高電圧側の端部までの距離
よりも、前記第１の蛍光管の前記高電圧側の端部から前
記第２の蛍光管の低電圧側の端部までの距離の方が短い
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】導光板と、前記導光板の第１の長辺側に設
けられた第１の蛍光管と、前記導光板の前記第１の長辺
と対向する第２の長辺側に設けられた第２の蛍光管とを
有する液晶表示装置であって、前記第１の蛍光管の高輝度側の端部から前記第２の蛍光
管の高輝度側の端部までの距離よりも、前記第１の蛍光
管の前記高輝度側の端部から前記第２の蛍光管の低輝度
側の端部までの距離の方が短いことを特徴とする液晶表
示装置。
【請求項７】前記第１の蛍光管と前記第２の蛍光管と
は、前記導光板の短辺側に設けられた点灯用駆駆回路に
接続されていることを特徴とする請求項６記載の液晶表
示装置。
【請求項８】液晶表示素子の下に配置した導光板の対向
する２個の側面の近傍に、該側面に沿って該側面とほぼ
平行にそれぞれ２本の蛍光管を前記導光板に厚さ方向に
配列して成るバックライトを有する液晶表示装置におい
て、前記２本１組の前記蛍光管の各一端をそれぞれ別
の、または共通のインバータと直接電気的に接続し、各
組の前記蛍光管の各他端どうしを互いに電気的に接続
し、かつ、各組の前記一端側を前記導光板に対して交互
に配置したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】高電圧側の端部と低電圧側の端部とを有す
る第１の蛍光管と、前記第１の蛍光管の前記低電圧側の
端部に接続された第２の蛍光管と、高電圧側の端部と低
電圧側の端部とを有する第３の蛍光管と、前記第３の蛍
光管の前記低電圧側の端部に接続された第４の蛍光管と
を有するバックライトを有する液晶表示装置であって、前記第１の蛍光管の前記高電圧側の端部から前記第３の
蛍光管の前記高電圧側の端部までの距離よりも、前記第
１の蛍光管の前記高電圧側の端部から前記第３の蛍光管
の前記低電圧側の端部までの距離の方が短いことを特徴
とする液晶表示装置。
【請求項１０】前記バックライトとは、直下型のバック
ライトであることを特徴とする請求項９記載の液晶表示
装置。
【請求項１１】前記バックライトは導光板を有し、前記第１の蛍光管と前記第２の蛍光管とは前記導光板の
第１の辺側に配置されており、前記第３の蛍光管と前記
第４の蛍光管とは前記導光板の前記第１の辺とは対向す
る第２の辺側に配置されていることを特徴とする請求項
９記載の液晶表示装置。
【請求項１２】高電圧側の端部と低電圧側の端部とを有
する第１の蛍光管と第２の蛍光管と第３の蛍光管と第４
の蛍光管とを有する液晶表示装置であって、前記第１の蛍光管の前記高電圧側の端部から前記第３の
蛍光管の前記高電圧側の端部までの距離よりも、前記第
１の蛍光管の前記高電圧側の端部から前記第３の蛍光管
の前記低電圧側の端部までの距離の方が短く、前記第２の蛍光管の前記高電圧側の端部から前記第４の
蛍光管の前記高電圧側の端部までの距離よりも、前記第
２の蛍光管の前記高電圧側の端部から前記第４の蛍光管
の前記低電圧側の端部までの距離の方が短く、前記第１の蛍光管の前記高電圧側の端部から前記第２の
蛍光管の前記高電圧側の端部までの距離よりも、前記第
１の蛍光管の前記高電圧側の端部から前記第２の蛍光管
の前記低電圧側の端部までの距離の方が長く、前記第３の蛍光管の前記高電圧側の端部から前記第４の
蛍光管の前記高電圧側の端部までの距離よりも、前記第
３の蛍光管の前記高電圧側の端部から前記第４の蛍光管
の前記低電圧側の端部までの距離の方が長いことを特徴
とする液晶表示装置。
【請求項１３】前記第１の蛍光管の前記高電圧側の端部
と前記第２の蛍光管の前記高電圧側の端部とは共通の点
灯用駆動回路に接続されており、前記第３の蛍光管の前記高電圧側の端部と前記第４の蛍
光管の前記高電圧側の端部とは共通の点灯用駆動回路に
接続されていることを特徴とする請求項１２記載の液晶
表示装置。
【請求項１４】前記バックライトとは、直下型のバック
ライトであることを特徴とする請求項１２または１３記
載の液晶表示装置。
【請求項１５】前記バックライトは導光板を有し、前記第１の蛍光管と前記第２の蛍光管とは前記導光板の
第１の辺側に配置されており、前記第３の蛍光管と前記
第４の蛍光管とは前記導光板の前記第１の辺とは対向す
る第２の辺側に配置されていることを特徴とする請求項
１２または１３記載の液晶表示装置。