JP2000338487A

JP2000338487A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000338487A
Application number: JP11149497A
Authority: JP
Inventors: Junichi Hirakata; 純一平方; Yoshiaki Nakayoshi; 良彰仲吉; Kikuo Ono; 記久雄小野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2000-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】低電圧の駆動電源回路を使用可能としたバック
ライトを用いた液晶表示装置を得る。【解決手段】液晶パネルを背面から照明する照明光源Ｂ
Ｌを透明材料からなる導光板ＧＬＢと、この導光板ＧＬ
Ｂの側辺の長さ方向に沿って連続する如く複数本の線状
ランプＣＦＬを配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光の利用効率が高
く、液晶パネルの全域で均一な明るさで、かつ低電圧駆
動を可能とした照明光源を備えた液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータやその他の機器の高精細度
カラーモニターとして液晶表示装置が広く用いられてい
る。液晶表示装置は、基本的には少なくとも一方が透明
なガラス等からなる二枚の（一対の）基板の間に液晶層
を挟持した所謂液晶パネルを構成し、上記液晶パネルの
基板に形成した画素形成用の各種電極に選択的に電圧を
印加して所定画素の点灯と消灯を行う形式、上記各種電
極と画素選択用のアクティブ素子を形成してこのアクテ
ィブ素子を選択することにより所定画素の点灯と消灯を
行う形式とに分類される。

【０００３】特に、後者の形式の液晶表示装置はアクテ
ィブマトリクス型と称し、コントラスト性能、高速表示
性能等から液晶表示装置の主流となっている。アクティ
ブマトリクス型液晶表示装置は、一方の基板に形成した
電極と他方の基板に形成した電極との間に液晶層の配向
方向を変えるための電界を印加する、所謂縦電界方式
と、液晶層に印加する電界の方向を基板面とほぼ平行な
方向とする、所謂横電界方式（ＩＰＳ方式とも言う）の
液晶表示装置などが知られている。

【０００４】上記した各種の液晶表示装置には、液晶パ
ネルを背面から照明する光源装置（一般に、バックライ
トと称する）が備えられている。このバックライトに
は、透明材料からなる導光板の側面にランプ（線状光
源：冷陰極蛍光管）を設置したサイドエッジ方式と、液
晶パネルの真下にランプを設置した直下型方式とがあ
る。

【０００５】液晶表示装置の大型化に伴い、これらバッ
クライトを構成する線状ランプの長さも長くなる。特
に、画面サイズが１６対９のハイビジョンやワイド画面
のテレビジョン用のモニターとして用いる液晶表示装置
では、画面のサイズに応じた横長の導光板を用いること
になる。線状ランプとしては主として蛍光管：ＣＦＬ
（大型の液晶表示装置では、冷陰極蛍光管：Ｃ−ＣＦ
Ｌ）が用いられるが、その長さが長くなると、始動電
圧、点灯電圧が高くなる。

【０００６】この種の蛍光管は高電圧トランスとインバ
ータ回路および調光回路を具備する高周波交流電圧発生
回路で駆動されるが、線状ランプの長さが長くなると高
電圧、大容量のインバータ回路と高圧トランスが必要と
なる。

【０００７】図２０は本発明を適用するサイドエッジ方
式の液晶表示装置の構成例を説明するための模式断面図
である。図中、ＰＮＬは液晶パネルであり、下側基板Ｓ
ＵＢ１と上側基板ＳＵＢ２の間に液晶層ＬＣを挟持して
なり、液晶パネルＰＮＬを挟むように下偏光板ＰＯＬ１
と上偏光板ＰＯＬ２が配置されている。

【０００８】この液晶パネルＰＮＬの背面すなわち下方
には拡散板ＳＰＳ１とＳＰＳ２およびプリズムシートＰ
ＲＳを介してバックライトＢＬが設置されている。この
バックライトＢＬは透明材料で形成した略矩形状の導光
板ＧＬＢの側辺に沿って蛍光管を好適とする線状ランプ
ＣＦＬが設置されている。この構成例では、線状ランプ
ＣＦＬは導光板ＧＬＢの一対の平行する辺の各２本宛設
置されている。

【０００９】なお、導光板ＧＬＢの背面（液晶パネルＰ
ＮＬとは反対側）には導光板ＧＬＢから液晶パネル方向
に出射する照明光の分布を均一とするための反射パター
ン（ドット印刷等）ＰＤＯＴは形成されている。ＲＦＳ
は反射板である。

【００１０】一般的な液晶パネルでは、印加電圧の変化
で白表示から黒表示へと変化するが、この液晶パネルと
しては、ねじれ角が９０°前後のツイステッドネマチッ
ク（ＴＮ）方式や垂直配向タイプの薄膜トランジスタＴ
ＦＴ駆動方式、あるいはねじれ角が２００°から２６０
°のスーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）タイプ
の時分割駆動方式、さらには基板面に水平な方向の電界
で動作する横電界（ＩＰＳ）方式の何れでもよい。

【００１１】ＴＮタイプとＩＰＳ方式の場合、液晶層の
屈折率異方性Δｎと液晶層の厚みすなわちセルギャップ
ｄとの積Δｎｄは０．２から０．６μｍの範囲がコント
ラスト比と明るさを両立させるためには好ましく、ＳＴ
Ｎタイプは０．５から１．２μｍの範囲が、またＩＰＳ
方式は０．２から０．５μｍの範囲が好ましい。

【００１２】液晶パネルＰＮＬを構成する基板ＳＵＢ
１，ＳＵＢ２としては、厚みが０．７ｍｍで表面を研磨
し、ＩＴＯ（インジウムチンオキサイド）の透明電極を
スパッタ法で成膜したガラス基板を２枚用いた。

【００１３】これらの基板の間に誘電率異方性Δｎεが
正で、その値が４．５であり、複屈折率Δｎが０．１９
（５８９ｎｍ、２０°Ｃ）のネマチック液晶組成物を挟
み、セルギャップは６μｍとしたため、Δｎｄは１．４
１μｍとした。

【００１４】基板の内表面にはポリイミド系配向制御膜
をスピンナーで塗布し、２５０°Ｃで３０分間焼成し、
ラビング処理して３．５°のプレチルト角を得た。な
お、このプレチルト角の測定には回転結品法を用いた。

【００１５】上下基板の各配向膜のラビング方向は時分
割駆動を行うため液晶層を構成する液晶分子のねじれ角
（ツイスト角）が２４０°となるように設定した。ここ
で、ツイスト角はラビング方向およびネマチック液晶に
添加される旋光性物質の種類とその量によって規定され
る。

【００１６】ねじれ角は閾値近傍の点灯状態が光を散乱
させる配向となることから最大値が制限され、２６０°
が上限であり、また下限はコントラストによって制限さ
れ、２００°が限界である。

【００１７】この液晶表示装置では、走査線数が２００
本以上でもコントラストが十分に満足できるような白黒
表示を可能とするため、ねじれ角は２４０°とした。ま
た、基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２と偏光板ＰＯＬ１，ＰＯＬ
２の間には、ポリカーボネートからなるΔｎｄ＝０．４
μｍの位相差フィルムを各１枚配置してある（位相差フ
ィルムは図示していない）。

【００１８】ハイビジョンやワイドテレビを表示する画
像表示装置に適用する液晶表示装置のように画面サイズ
が大型化した場合、導光板の長辺に２〜３本の線状ラン
プを配置するのが一般的である。この線状ランプとして
は冷陰極蛍光管が用いられている。

【００１９】図２１は大画面の液晶表示装置におけるバ
ックライトの構成例を説明する模式図である。導光板Ｇ
ＬＢの各長辺わたって複数（ここでは３本）宛の冷陰極
蛍光管（Ｃ−ＣＦＬ、以下線状ランプＣＦＬと記述す
る）が設置されており、各辺に配置された線状ランプＣ
ＦＬはそれぞれ駆動電源回路である高周波交流電圧発生
回路ＩＮＶ１、ＩＮＶ２から給電する構成としてある。

【００２０】高周波交流電圧発生回路ＩＮＶ１、ＩＮＶ
２には、所謂インバータと各線状ランプＣＦＬ毎の高電
圧トランスＴＲＳと調光回路（図示せず）を有してい
る。そして、各線状ランプＣＦＬの高圧入力端子は全て
同一端で高電圧トランスＴＲＳの高圧側出力端子に接続
されている。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の液晶表示装
置では、線状ランプに寿命の長い冷陰極蛍光管Ｃ−ＣＦ
Ｌを使用しているが、大画面化に対応してバックライト
のサイズが大きくなると、必然的に線状ランプも長さの
長いものを使用しなければならなくなる。長さが長くな
ると始動電圧が高くなり、例えば長さが４００ｍｍでは
約２０００Ｖに達し、バックライト駆動電源回路の耐圧
強化、消費電力増大、価格上昇などの問題がある。この
問題はサイドエッジ方式でも直下型方式でも同様であ
る。

【００２２】この問題を解決するために、サイドエッジ
方式では線状ランプを導光板の短辺側に配置することも
検討したが、輝度（明るさ）が不足することが分かっ
た。また、直下型方式で液晶パネルの短辺と平行に複数
の線状ランプの配置する方法も考えたが、ランプの数が
多数になり、バックライトの厚さが増し、液晶表示装置
全体の奥行きが増大してしまうという欠点を招くことが
分かった。

【００２３】また、線状ランプとして点灯電圧が低い熱
陰極管（Ｈ−ＣＦＬ）を使用する方法もあるが、熱陰極
管は寿命が短く、冷陰極蛍光管の約１／５の１万時間程
度しかないという問題がある。

【００２４】本発明の目的は、上記従来技術の諸問題を
解消して、高い発光効率を有し、かつ光源の画面内均一
性に優れ、低電圧の駆動電源回路を使用可能としたバッ
クライトを有する高輝度の液晶表示装置を提供すること
にある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、サイドエッジ方式のバックライトを用い
た液晶表示装置において、長辺と短辺を有する導光板の
長辺を複数のブロックに分割し、単位ブロックの長さ近
傍の長さの複数の線状ランプを長辺方向に連続して配置
した。

【００２６】これにより、液晶表示装置の表示画面が大
型化しても点灯電圧が低い線状ランプ、すなわち短い長
さの線状ランプを用いることが可能となり、低電圧の駆
動電源回路を用いることができる。

【００２７】このとき、バックライトの輝度を高めるた
めには、導光板の厚さ方向の長辺側に２〜３本（あるい
は、それ以上）の線状ランプを配置し、またバックライ
トの面内輝度の均一性を確保するためには、導光板の長
辺における線状ランプの間に対応する領域の反射パター
ンの反射率を当該線状ランプに対応する領域よりも大と
する。

【００２８】また、導光板の長辺に、当該長辺に設置さ
れる線状ランプのそれぞれに対応させて入光部を形成し
て線状ランプから出射する光を効率よく導光板に導入さ
せるようにする。

【００２９】さらに、導光板の長辺に連続させて設置し
た複数の線状ランプの各高圧側入力端子を隣接させ、こ
れらの線状ランプに対して駆動電力を供給する高周波交
流電圧発生回路を構成するインバータ回路の高圧トラン
スの高電圧出力端子を上記線状ランプの各高圧側入力端
子に接続する。

【００３０】この構成により、高電圧供給用のケーブル
の長さが短くなり、電流リークが低減して効率を上げる
ことができる。このことは、液晶表示装置の画面サイズ
が大きくなって線状ランプの長さが長くなる程効果的で
ある。

【００３１】以下、本発明の代表的な構成を記述すれ
ば、次のとおりである。すなわち、（１）：対向配置された少なくとも一方に電極を有する
一対の基板間に液晶層を挟持させた液晶パネルと、この
液晶パネルを挟んで配置された一対の偏光板と、前記電
極に表示画像信号に応じて電圧を印加するための制御手
段と、前記液晶パネルを背面から照明する照明光源とを
少なくとも備え、前記照明光源が、透明材料からなる導
光板と、この導光板の側辺の長さ方向に沿って連続する
如く配置した複数本の線状ランプを備えた。。

【００３２】この構成により、低電圧駆動の線状ランプ
を用いて画面サイズの大なる液晶表示装置のバックライ
トを構成でき、低電圧の駆動電源回路を用いることがで
きる。

【００３３】（２）：（１）における前記導光板は長辺
と短辺を有する略矩形状であり、その長辺側に前記複数
の線状ランプを配置し、かつこの線状ランプからの出射
光を導入する入光部を複数箇所有することを特徴とす
る。

【００３４】この構成としたことで、それぞれの線状ラ
ンプから入射する光を導光板に効率よく導入でき、輝度
の向上が図れる。

【００３５】（３）：（２）における前記導光板の前記
液晶パネルとは反対側の面に光反射パターンを有し、前
記同一長辺における複数の入光部の間に対向する領域の
光反射パターンの反射率を前記入光部に対向する領域の
反射率より大とした。

【００３６】隣接する入光部の間では導光板に入射する
光量が少ないため、この部分での光反射量を大きくする
ことで液晶パネルの画面内での輝度分布を均一にするこ
とができる。

【００３７】（４）：（１）における前記複数の線状ラ
ンプのそれぞれを独立に駆動する複数の電源回路を備え
た。

【００３８】個々の線状ランプの駆動電圧（点灯電圧）
は低く、それぞれの線状ランプに対応した電源回路のト
ランスの容量も小さいものでよくなり、このトランス、
およびインバータ回路等の電源回路を構成する部品の耐
電圧対策や発熱による画像品質の劣化の問題が回避さ
れ、コスト低下が実現できる。

【００３９】（５）：対向配置された少なくとも一方に
電極を有する一対の基板間に液晶層を挟持させた液晶パ
ネルと、この液晶パネルを挟んで配置された一対の偏光
板と、前記電極に表示画像信号に応じて電圧を印加する
ための制御手段と、前記液晶パネルを背面から照明する
照明光源とを少なくとも備え、前記照明光源が、一対の
長辺と一対の短辺を有する透明材料からなる導光板と、
この導光板の各長辺の長さ方向に沿って連続する如く配
置した複数本の線状ランプをそれぞれ有し、かつ前記長
辺には前記複数本の線状ランプのそれぞれからの出射光
を導入する入光部をそれぞれ備えた。

【００４０】この構成により、低電圧駆動の線状ランプ
を用いて画面サイズの大なる液晶表示装置のバックライ
トを構成でき、低電圧の駆動電源回路を用いることがで
きると共に、それぞれの線状ランプから入射する光を導
光板に効率よく導入でき、輝度の向上が図れる。

【００４１】（６）：（５）における前記線状ランプに
給電する高周波交流電圧発生回路を備え、この高周波交
流電圧発生回路は高圧側出力端子と低圧側出力端子を有
する高電圧トランスとインバータ回路および調光回路か
らなり、前記導光板の各長辺に配置された線状ランプの
高圧側入力端子が前記入光部の境界部分で前記高電圧ト
ランスの高圧側出力端子と接続した。

【００４２】この構成とすることで、高圧側の給電線の
長さが短縮でき、リーク電流が低減して電力の損失が抑
制される。

【００４３】（７）：（６）における前記高電圧トラン
スを前記複数の線状ランプ毎に設置した。

【００４４】個々の線状ランプの駆動電圧（点灯電圧）
は低く、それぞれの線状ランプに対応した電源回路のト
ランスの容量も小さくてよく、このトランス、およびイ
ンバータ回路等の電源回路を構成する部品の耐電圧対策
や発熱による画像品質の劣化の問題が回避され、コスト
低下が実現できる。

【００４５】上記各構成における線状ランプは、導光板
の側辺にそって一列配列、または導光板の厚み方向に２
以上の配列とすることができ、さらに、導光板の厚み方
向に隣接する線状ランプの端部を空間的に重ね合わせて
線状ランプ間の光量不足を補正するように配置すること
もできる。

【００４６】なお、本発明は上記の構成および後述する
実施の形態に開示される構成に限定されるものではな
く、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変更
が可能であることは言うまでもない。

【００４７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、実施例の図面を参照して詳細に説明する。

【００４８】図１は本発明による液晶表示装置の第１実
施例を説明するバックライトの要部構成の模式図であ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）を矢印Ａ方向から
みた側面図である。

【００４９】このバックライトは透明材料からなる矩形
状の導光板ＧＬＢと、この導光板の対向する側辺の長さ
方向の側面のそれぞれに沿って連続する如く各２本の線
状ランプＣＦＬを配置した。導光板の上記線状ランプＣ
ＦＬを配置しない辺の側面には、発泡ＰＥＴ（ポリエチ
レン・テレフタレート）を好適とする高反射率を有する
白色フィルム（テープ）からなる反射シートＳＲＳが粘
着材などで貼付されており、導光板ＧＬＢの内部を伝播
する光を反射させて有効利用するようになっている。

【００５０】なお、各線状ランプＣＦＬにもランプ反射
シートが設置され、当該線状ランプの出射光を導光板Ｇ
ＬＢ側に反射させるようにしているが、図示は省略して
ある。

【００５１】また、導光板ＧＬＢの背面（液晶パネルと
対面する面とは反対側の面）には図示しないが光反射パ
ターン（一般には、ドット印刷された銀インクを用い
る）を有している。この光反射パターンは、導光板ＧＬ
Ｂの側壁に配置された線状ランプＣＦＬの長手方向境界
（線状ランプが隣接する部分の領域）の光量が不足する
部分に対応する領域、および線状ランプからの距離が遠
い領域では、反射量が大きくなるような分布に形成され
る。

【００５２】本実施例では、導光板ＧＬＢの長辺のそれ
ぞれに、当該長辺に沿ってかつ導光板の厚み方向に平行
に各２本の線状ランプＣＦＬを配置してある。この線状
ランプの配置数は、液晶パネルの画面サイズ、したがっ
て導光板の面積および厚みに応じて、かつ液晶表示装置
に要求される明るさに応じて選定される。

【００５３】バックライトを駆動するための電源回路で
ある高周波交流電圧発生回路ＩＮＶは導光板の側面に沿
って配置された２本の線状ランプ毎に設置されている。
この高周波交流電圧発生回路ＩＮＶは、インバータとト
ランスおよび調光回路を有し、例えば商用電源を入力と
して所要の高周波電力を発生し、これをトランスＴＲＳ
を介して線状ランプＣＦＬの各電極に印加する。

【００５４】各高周波交流電圧発生回路ＩＮＶ、ＩＮＶ
２は２個のトランスＴＲＳを有し、各トランスを介して
線状ランプＣＦＬのそれぞれに給電するように構成して
ある。ここでは、インバータＩＮＶ１とＩＮＶ２を別々
の基板に搭載したものとして示してあるが、一枚の基板
に搭載してもよい。そして、このインバータＩＮＶ、Ｉ
ＮＶ２は導光板ＧＬＢの中央部背面に設置し、かつ隣接
する線状ランプＣＦＬの高圧側端子を隣接させること
で、線状ランプＣＦＬの高圧給電線の長さを短縮でき
る。これにより、給電線での電圧降下が少なくなり、リ
ーク電流が低減して電力の損失が抑制される。

【００５５】本実施例によれば、低電圧駆動の線状ラン
プを用いて画面サイズの大なる液晶表示装置のバックラ
イトを構成でき、低電圧の駆動電源回路（高周波交流電
圧発生回路）を用いることができる。

【００５６】図２は本発明による液晶表示装置の第２実
施例を説明するバックライトの要部構成の模式図であ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）を矢印Ａ方向から
みた側面図である。また、図３は図２の（ｂ）のＢ−Ｂ
線に沿った断面図である。

【００５７】このバックライトは透明材料からなる略矩
形状の導光板ＧＬＢを有しており、当該導光板ＧＬＢの
長辺にはその長さ方向の側面のそれぞれに沿って連続す
る如く各２本の線状ランプＣＦＬが配置されている。

【００５８】そして、導光板ＧＬＢの上記線状ランプＣ
ＦＬが配置される部分にはそれぞれ入光部ＰＧＡが形成
されている。この入光部ＰＧＡは、導光板ＧＬＢの液晶
パネル対応領域ＡＲから外側に張り出した形状を有して
いる。入光部ＰＧＡは、液晶パネル対応領域ＡＲよりも
若干大きい導光板材料を用意し、その角部の切り欠き部
ＡＣＵＴと長辺の中央部に切り落とし部ＣＣＵＴを形成
することにより成形される。

【００５９】したがって、入光部ＰＧＡは図示したよう
な平面が台形状となっており、当該台形の上底に沿って
線状ランプＣＦＬを配置してある。なお、上記導光板Ｇ
ＬＢの短辺、角部の切り欠き部ＡＣＵＴ、長辺の中央部
に切り落とし部ＣＣＵＴの即面には光利用率を向上させ
るために反射シートＳＲＳが貼付してある。また、線状
ランプＣＦＬには、それぞれランプ反射シートを設置し
てあるが、図示は省略した。

【００６０】本実施例でも、導光板に形成した入光部Ｐ
ＧＡの厚み方向と平行に各２本の線状ランプＣＦＬを配
置してある。この線状ランプの配置数は、液晶パネルの
画面サイズ、したがって導光板の面積および厚みに応じ
て、かつ液晶表示装置に要求される明るさに応じて選定
されることも前記実施例と同様である。

【００６１】また、導光板ＧＬＢの背面に形成される光
反射パターンは、入光部の間（境界領域）では線状ラン
プからの光量が少ないことからドット密度が高く、反射
率を大きくしてある。同様に、導光板ＧＬＢの角部領域
および中央領域でも反射率が大きくなるように、上記光
反射パターンを印刷してある。

【００６２】なお、バックライトを駆動するための電源
回路である高周波交流電圧発生回路および各線状ランプ
への給電方式は前記実施例と同様である。

【００６３】本実施例によれば、導光板ＧＬＢの長辺に
各２個所の入光部ＰＧＡを形成し、ここに線状ランプＣ
ＦＬを設置したため、低電圧駆動の線状ランプを用いて
画面サイズの大なる液晶表示装置用の明るいバックライ
トを構成でき、かつ低電圧の駆動電源回路を用いること
で、耐電圧対策が容易で発熱による画像の劣化も回避さ
れ、高画質の液晶表示装置を得ることができる。

【００６４】図４は本発明によるバックライトを構成す
る導光板と線状ランプの第３実施例の配置例を説明する
図３と同様の断面図である。この実施例では、導光板Ｇ
ＬＢの側面に設置する線状ランプＣＦＬを導光板の厚さ
方向に３本並列させたものである。この実施例により、
特に大画面の液晶表示装置における画面輝度を必要な強
度とすることができる。

【００６５】図５は本発明の第４実施例を説明するバッ
クライトを構成する線状ランプの配置を説明する模式図
である。本実施例では、導光板の側辺の長手方向に設置
する複数の線状ランプの隣接する端部を食い違わせたも
のである。このような線状ランプの配置としたことによ
り、線状ランプの隣接する端部に対応する光量の低下を
補正でき、表示画面上の輝度を均一に分布させ、画質劣
化を抑制することができる。

【００６６】図６は本発明の第５実施例を説明するバッ
クライトの電源回路の配置を説明する模式図である。本
実施例は、バックライトを構成する導光板ＧＬＢと線状
ランプＣＦＬの構成は前記図２で説明した第２実施例と
同様である。

【００６７】この線状ランプＦＣＬに給電する電源回路
である高周波交流電圧発生回路ＩＮＶは、導光板ＧＬＢ
の中央部背面に設置される。ここでは、導光板ＧＬＢの
各長辺に設置される２本の線状ランプＣＦＬの高圧側端
子を当該導光板ＧＬＢの中央部に位置させてある。

【００６８】このように、高周波交流電圧発生回路ＩＮ
Ｖを導光板ＧＬＢの中央部背面に設置して２本の線状ラ
ンプＣＦＬの高圧側端子を当該導光板ＧＬＢの中央部に
位置させて給電することにより、高電圧側の給電線が短
くなり、電流のリークが少なく、高効率の駆動が可能と
なる。

【００６９】図７は本発明の第６実施例を説明するバッ
クライトの電源回路の配置を説明する模式図である。本
実施例でも、バックライトを構成する導光板ＧＬＢと線
状ランプＣＦＬの構成は前記図２で説明した第２実施例
と同様である。

【００７０】この線状ランプＦＣＬに給電する電源回路
である高周波交流電圧発生回路ＩＮＶは当該導光板ＧＬ
Ｂの各長辺に設置する２本の線状ランプＣＦＬ毎に２つ
の基板に分けて搭載してある。そして、これら各高周波
交流電圧発生回路ＩＮＶ１、ＩＮＶ２をそれぞれの線状
ランプＣＦＬの隣接する付近で導光板ＧＬＢの背面に設
置してある。

【００７１】この実施例でも、高周波交流電圧発生回路
ＩＮＶ１、ＩＮＶ２を導光板ＧＬＢの長辺の中央部背面
に設置して２本の線状ランプＣＦＬの高圧側端子を当該
導光板ＧＬＢの中央部に位置させて給電することによ
り、高電圧側の給電線が短くなり、電流のリークが少な
く、高効率の駆動が可能となる。

【００７２】図８は本発明の各実施例における導光板の
背面に形成する光反射パターンの一例を説明する模式図
であり、導光板ＧＬＢと線状ランプＣＦＬの配置は前記
図２〜図７で説明したものと同様である。

【００７３】導光板ＧＬＢの背面に形成する光反射パタ
ーンは銀インク等の白色のドット印刷で形成してある。
同図で、導光板ＧＬＢの背面を領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ
に分けた場合、通常、線状ランプＣＦＬに近い領域Ａと
線状ランプＣＦＬから遠い領域Ｂでは反射率が異なるよ
うに形成する。

【００７４】線状ランプＣＦＬから近い領域では、当該
線状ランプＣＦＬからの光の総量が多いため、反射率を
低く抑えるようにドット印刷のパターンの密度を粗く形
成する。また、線状ランプＣＦＬから遠い領域Ｂは、光
量が少ないために、反射率が高くなるようにドット印刷
のパターンの密度を密に形成する。

【００７５】さらに、各長辺で連続して配置された線状
ランプＣＦＬの間に相当する領域Ｃは、領域Ｂよりも光
量が多いが各入光部に対応する領域より少ないので、領
域Ｂより高反射率で領域Ａより低反射率となるような密
度でドット印刷のパターンを形成する。図８はその典型
例である。このドット印刷パターンは一例であり、ドッ
ト印刷以外に他の形状の不連続、あるいは連続して反射
率が変化する印刷あるいは表面加工を施すことも可能で
ある。

【００７６】本実施例により、液晶パネルの画面の全域
で均一な輝度分布を得ることができ、高品質の液晶表示
装置が得られる。

【００７７】図９は本発明の第７実施例のバックライト
を構成する線状ランプの配置を説明する模式平面図、図
１０は図９のＣ−Ｃ線に沿った断面図を示す。

【００７８】本実施例では、所謂断面が楔形の導光板Ｇ
ＬＢを用い、その導光板ＬＢの一方の長辺側の長手方向
に沿って連続させて線状ランプを配置した、所謂サイド
エッジ方式のバックライトに本発明を適用したものであ
る。

【００７９】楔形の導光板ＧＬＢの上記線状ランプＣＦ
Ｌの設置辺には線状ランプＣＦＬのそれぞれに対応させ
た２つの入光部ＰＧＡが形成されている。また、線状ラ
ンプＣＦＬを設置しない側面には光反射シートＳＲＳが
貼付されている。その他の構成は前記した図２〜図８で
説明したものと同様である。

【００８０】本実施例により、サイドエッジ方式のバッ
クライトを用いて大画面サイズの液晶表示装置を構成す
る場合、導光板の側辺よりも短い長さの低電圧駆動（す
なわち、管長さの短い）の線状ランプを用いて高輝度の
バックライトを構成することが可能となる。

【００８１】以上説明した各種の実施例では、導光板の
長辺の沿って２本の線状ランプを一列または２列以上配
置したものについて説明したが、本発明はこれに限るも
のではなく、導光板の長辺の沿って３本またはそれ以上
の線状ランプを配置することで、さらに大サイズの液晶
表示装置に適用することができる。

【００８２】次に、本発明の液晶表示装置の他の構成例
の詳細について図１１〜図１８を参照して説明する。

【００８３】図１１は液晶パネルのガラス基板の周縁に
駆動ＩＣを搭載した様子を説明する要部平面図、図１２
は図１１のＡ−Ａ線で切断した断面図である。

【００８４】図１１、図１２において、ＰＮＬは液晶表
示素子、ＳＵＢ１は一方のガラス基板（アクティブマト
リクス基板：下側基板）、ＳＵＢ２は他方のガラス基板
（カラーフィルタ基板：上側基板）、ＳＬは液晶ＬＣを
封止するシール材、ＡＲは有効表示領域、ＣＯＭは導電
ビーズや銀ペースト等を介して上側基板ＳＵＢ２側の共
通電極パターンに電気的に接続させる下側基板ＳＵＢ１
上の電極、ＴＤＭ，ＧＴＭは駆動ＩＣからの出力信号を
有効表示部ＡＲ内の配線に供給する配線、ＡＣＦ１，Ａ
ＣＦ２は異方性導電膜、Ｔｄは駆動ＩＣへ入力信号を供
給する入力配線、ＡＬＣは位置合わせマーク、ＰＳＶ
１，ＰＳＶ２は保護膜、ＳＩＬシリコーン層、ＢＭはブ
ラックマトリクス、ＰＯＬ１，ＰＯＬ２は偏光板、ＥＰ
Ｘはエポキシ樹脂、ＢＵＭＰは駆動ＩＣの金バンプ、ｄ
１，ｄ２は電極（ＩＴＯ）、ＴＭはドレイン側フレキシ
ブルプリント基板ＦＰＣ２の出力端子、ＢＦＩはフレキ
シブルプリント基板ＦＰＣ２のベースフィルムである。
駆動ＩＣ（ドレインドライバ）の金バンプＢＵＭＰはＩ
ＴＯからなる電極ｄ１、ｄ２に導電接続されている。

【００８５】なお、図１１では上側基板ＳＵＢ２は一点
鎖線で示してあるが、図１２に示したように下側基板Ｓ
ＵＢ１の上方に重なって位置し、シール材ＳＬにより、
有効表示領域ＡＲを含んで液晶ＬＣを封止している。

【００８６】異方性導電膜ＡＣＦは、一列に並んだ複数
個の駆動用ＩＣ部分に共通して細長い形状となったもの
（ＡＣＦ２）と上記複数個の駆動用ＩＣへの入力配線パ
ターン部分に共通して細長い形状となったもの（ＡＣＦ
１）を別々に貼り付ける。

【００８７】パッシベーション膜（保護膜）ＰＳＶ１，
ＰＳＶは、図１２にも示したように、電食防止のために
できる限り配線部を被覆し、露出部分は異方性導電膜Ａ
ＣＦ１にて覆うようにする。さらに、駆動用ＩＣの側面
周辺は、シリコーン樹脂ＳＩＬが充填され、保護が多重
化されている。

【００８８】図１３は液晶パネルとその外周部に配置さ
れる駆動回路等の回路構成を説明するブロック図であ
る。この構成では、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）型液晶
パネルＰＮＬの下側にドレインドライバＤＤＲが配置さ
れ、図の左側にゲートドライバＧＤＲ、コントローラＣ
ＲＲと電源ＰＷＵを搭載したプリント基板ＰＣＢが配置
される。

【００８９】ドレインドライバＤＤＲは下側基板に搭載
され、このドレインドライバを構成する駆動ＩＣ（ＩＣ
_{1 ,}・・・・ＩＣ_M）の表示のための信号を供給するフ
レキシブルプリント基板は、前記した２層のフレキシブ
ル基板をモールドケースの背面に折り曲げて実装する。
コントローラＣＲＲと電源ＰＷＵを実装したインターフ
ェイス基板ＰＣＢは液晶パネルＰＮＬの短辺の外周部に
配置されたゲートドライバＧＤＲに接続して液晶パネル
ＰＮＬの背面に折り曲げたフレキシブルプリント基板の
裏面に配置される。

【００９０】図１４は液晶パネルの等価回路の説明図で
ある。薄膜トランジスタＴＦＴは隣接する２本のドレイ
ン信号線ＤＬと、隣接する２本のゲート信号線ＧＬとの
交差領域に配置される。薄膜トランジスタＴＦＴのドレ
イン電極とゲート電極は、それぞれドレイン信号線ＤＬ
とゲート信号線ＧＬに接続される。

【００９１】薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極は画
素電極に接続され、画素電極とコモン電極との間に液晶
層が設けられているので、薄膜トランジスタＴＦＴのソ
ース電極との間には液晶容量（Ｃ_LC）が等価的に接続さ
れる。薄膜トランジスタＴＦＴはゲート電極に正のバイ
アス電圧を印加すると導通し、負のバイアス電圧を印加
すると不導通となる。また、薄膜トランジスタＴＦＴの
ソース電極と前ラインのゲート信号線との間には、保持
容量Ｃ_addが接続される。

【００９２】なお、ソース電極、ドレイン電極は本来そ
の間のバイアス極性によって決まるもので、この液晶表
示装置ではその極性は動作中反転するので、ソース電
極、ドレイン電極は動作中入れ替わるものと理解された
い。しかし、以下の説明では、便宜上一方をソース電
極、他方をドレイン電極と固定して説明する。

【００９３】図１５はゲートドライバとドレインドライ
バに対する表示データとクロック信号の流れの説明図で
ある。ドレインドライバ１０３の前段のキャリー出力
は、そのまま次段のドレインドアイバ１０３のキャリー
入力に与えられる。

【００９４】図１６は液晶層に交流電圧を印加するコモ
ン対称法の駆動方法の原理（ａ）およびドット反転法を
使用した場合のドレインドライバの駆動電圧とコモン電
極に印加される液晶駆動電圧との関係（ｂ）の説明図で
ある。

【００９５】図１６（ａ）に示したコモン対称法とは、
コモン電極に印加される電圧を一定とし、画素電極に印
加する電圧を、コモン電極に印加される電圧を基準とし
て、交互に正、負の電圧とする方法である。このコモン
対称法は、低消費電力と表示品質の点で優れているドッ
ト反転法あるいはＶライン反転法が使用可能である。

【００９６】図１６（ｂ）において、ドレインドライバ
の液晶駆動電圧は、液晶パネルの表示面に黒を表示する
場合の液晶駆動電圧を示している。図示したように、ド
レインドライバから奇数番目の映像信号線に出力される
液晶駆動電圧（ＶＤＨ）と、ドレインドライバＤＤＲか
ら出力される偶数番目の映像信号線に出力される液晶駆
動電圧（ＶＤＬ）とは、コモン電極に印加される液晶駆
動電圧Ｖｃｏｍに対して逆極性、即ち、奇数番目の映像
信号線に出力される液晶駆動電圧（ＶＤＨ）が正極性
（負極性）であれば、偶数番目の映像信号線に出力され
る液晶駆動電圧（ＶＤＬ）は負極性（正極性）である。

【００９７】そして、その極性は１ライン毎に反転さ
れ、さらに、各ライン毎の極性がフレーム毎に反転され
る。このドット反転法を使用することにより、隣り合う
信号線に印加される電圧が逆極性となるため、コモン電
極やゲート電極に流れる電流が隣り同志で打ち消し合
い、消費電力を低減することができる。

【００９８】また、コモン電極に流れる電流が少なく、
電圧降下が大きくならないため、コモン電極の電圧レベ
ルが安定し、表示品質の低下を最小限に抑えることがで
きる。

【００９９】図１７は液晶パネルの各ドライバの概略構
成と信号の流れを示すブロック図である。表示制御装置
２０１、バッファ回路２１０は図１５に示したコントロ
ーラＣＲＲに設けられ、ドレインドライバ２１１はドレ
インドライバＤＤＲに、ゲートドライバ２０６はゲート
ドライバＧＤＲに相当する。

【０１００】ドレインドライバ２１１は映像信号等の表
示データのデータラッチ部と出力電圧発生回路とから構
成される。また、階調基準電圧生成部２０８、マルチプ
レクサ２０９、コモン電圧生成部２０２、コモンドライ
バ２０３、レベルシフト回路２０７、ゲートオン電圧生
成部２０４、ゲートオフ電圧生成部２０５、およびＤＣ
−ＤＣコンバータ２１２は図１５の電源部ＰＷＵに設け
られる。

【０１０１】図１８はテレビ受像機等の本体からコント
ローラに入力される表示データおよびコントローラから
ドレインドライバとゲートドライバに出力される信号を
示すタイミング図である。コントローラＣＲＲは本体コ
ンピュータからの制御信号（クロック信号、表示タイミ
ング信号、同期信号）を受けて、ドレインドライバＤＤ
Ｒへの制御信号としてクロックＤ１（ＣＬ１）、シフト
クロックＤ２（ＣＬ２）および表示データを生成し、同
時にゲートドライバＧＤＲへの制御信号として、フレー
ム開始指示信号ＦＬＭ、クロックＧ（ＣＬ３）および表
示データを生成する。

【０１０２】なお、テレビ受像機等の本体（ホスト）か
らの表示信号の伝送に低電圧差動信号（ＬＶＤＳ信号）
を用いる方式では、当該本体からのＬＶＤＳ信号をイン
ターフェイス基板ＰＣＢに搭載したＬＶＤＳ受信回路で
元の信号に変換してからゲート駆動ＩＣおよびドレイン
駆動ＩＣに供給する。

【０１０３】図１８から明らかなように、ドレインドラ
イバのシフト用クロック信号Ｄ２（ＣＬ２）は本体コン
ピュータか入力されるクロック信号（ＤＣＬＫ）および
表示データの周波数と同じであり、ＸＧＡ表示素子では
約４０ＭＨｚの高周波となり、ＥＭＩ対策が重要とな
る。

【０１０４】図１９は本発明による液晶表示装置を実装
したハイビジョンテレビ受像機のモニターの一例を示す
外観図である。このモニターの表示部に実装する液晶表
示装置を構成するバックライトは前記した本発明の実施
例の構成を有している。

【０１０５】なお、本発明による液晶表示装置は、上記
のようなテレビ受像機のモニターに限るものではなく、
ディスクトップパソコンのモニターやノートパソコン、
その他の機器の表示デバイスにも使用できることは言う
までもない。

【０１０６】また、本発明は上記した液晶パネルの一方
の基板に駆動ＩＣを直接搭載したチップオングラス方式
の液晶表示装置にのみ適用するものではなく、駆動ＩＣ
（集積回路チップ）の実装をＴＣＰを用いた液晶パネ
ル、あるいは単純マトリクス方式の液晶パネルを用いた
液晶表示装置にも同様に適用できる。

【０１０７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液晶パネルの大型化に伴って要求される高輝度化を長さ
の短い低電圧駆動の線状ランプで実現でき、高電圧の電
源回路必要とせずに高輝度かつ高品質の液晶表示装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示装置の第１実施例を説明
するバックライトの要部構成の模式図である。

【図２】本発明による液晶表示装置の第２実施例を説明
するバックライトの要部構成の模式図である。

【図３】図２の（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図であ
る。

【図４】本発明によるバックライトを構成する導光板と
線状ランプの第３実施例の配置例を説明する図３と同様
の断面図である。

【図５】本発明の第４実施例を説明するバックライトを
構成する線状ランプの配置を説明する模式図である。

【図６】本発明の第５実施例を説明するバックライトの
電源回路の配置を説明する模式図である。

【図７】本発明の第６実施例を説明するバックライトの
電源回路の配置を説明する模式図である。

【図８】本発明の各実施例における導光板の背面に形成
する光反射パターンの一例を説明する模式図である。

【図９】本発明の第７実施例のバックライトを構成する
線状ランプの配置を説明する模式図である。

【図１０】図９のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

【図１１】液晶パネルのガラス基板の周縁に駆動ＩＣを
搭載した様子を説明する要部平面図である。

【図１２】図１１のＤ−Ｄ線で切断した断面図である。

【図１３】液晶パネルとその外周部に配置される駆動回
路等の回路構成を説明するブロック図である。

【図１４】液晶パネルの等価回路の説明図である。

【図１５】ゲートドライバとドレインドライバに対する
表示データとクロック信号の流れの説明図である。

【図１６】液晶層に交流電圧を印加するコモン対称法の
駆動方法の原理（ａ）およびドット反転法を使用した場
合のドレインドライバの駆動電圧とコモン電極に印加さ
れる液晶駆動電圧との関係（ｂ）の説明図である。

【図１７】液晶パネルの各ドライバの概略構成と信号の
流れを示すブロック図である。

【図１８】テレビ受像機本体からコントローラに入力さ
れる表示データおよびコントローラからドレインドライ
バとゲートドライバに出力される信号を示すタイミング
図である。

【図１９】本発明による液晶表示装置を実装したハイビ
ジョンテレビモニターの一例を示す外観図である。

【図２０】本発明を適用するサイドエッジ方式の液晶表
示装置の構成例を説明するための模式断面図である。

【図２１】大画面の液晶表示装置におけるバックライト
の構成例を説明する模式図である。

【符号の説明】

ＳＵＢ１下基板ＳＵＢ２上基板ＯＲＩ１下配向膜ＯＲＩ２上配向膜ＬＣ液晶層ＰＯＬ１下偏光板ＰＯＬ２上偏光板ＳＰＳ１，ＳＰＳ２拡散シートＰＲＳプリズムシートＢＬバックライトＧＬＰ導光体ＣＦＬ線状ランプＳＰＳ反射シート。ＩＮＶ（ＩＮＶ１，ＩＮＶ２）高周波交流電圧発生回
路ＰＧＡ入光部ＰＡＲ液晶パネル領域ＰＤＯＴドット印刷パターン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３６Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３６Ｊ３３６Ｇ // Ｆ２１Ｙ 103:00 (72)発明者小野記久雄千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所ディスプレイグループ内Ｆターム(参考） 2H038 AA52 AA55 2H091 FA16Z FA23Z FA42Z FD05 GA12 LA18 2H093 NC03 ND38 5G435 AA00 AA03 BB12 BB15 DD09 DD13 EE27 EE30 EE33 EE37 EE42 EE47 FF03 FF05 FF06 FF08 GG03 GG24 GG26 LL04 LL07 LL08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向配置された少なくとも一方に電極を有
する一対の基板間に液晶層を挟持させた液晶パネルと、
この液晶パネルを挟んで配置された一対の偏光板と、前
記電極に表示画像信号に応じて電圧を印加するための制
御手段と、前記液晶パネルを背面から照明する照明光源
とを少なくとも備え、前記照明光源が、透明材料からなる導光板と、この導光
板の側辺の長さ方向に沿って連続する如く配置した複数
本の線状ランプを有することを特徴とする液晶表示装
置。
【請求項２】前記導光板は長辺と短辺を有する略矩形状
であり、その長辺側に前記複数の線状ランプを配置し、
かつこの線状ランプからの出射光を導入する入光部を複
数箇所有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表
示装置。
【請求項３】前記導光板の前記液晶パネルとは反対側の
面に光反射パターンを有し、前記同一長辺における複数
の入光部の間に対向する領域の光反射パターンの反射率
を前記入光部に対向する領域の反射率より大としたこと
を特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記複数の線状ランプのそれぞれを独立に
駆動する複数の電源回路を備えたことを特徴とする請求
項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】対向配置された少なくとも一方に電極を有
する一対の基板間に液晶層を挟持させた液晶パネルと、
この液晶パネルを挟んで配置された一対の偏光板と、前
記電極に表示画像信号に応じて電圧を印加するための制
御手段と、前記液晶パネルを背面から照明する照明光源
とを少なくとも備え、前記照明光源が、一対の長辺と一対の短辺を有する透明
材料からなる導光板と、この導光板の各長辺の長さ方向
に沿って連続する如く配置した複数本の線状ランプをそ
れぞれ有し、かつ前記長辺には前記複数本の線状ランプ
のそれぞれからの出射光を導入する入光部をそれぞれ有
することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】前記線状ランプに給電する高周波交流電圧
発生回路を備え、この高周波交流電圧発生回路は高圧側
出力端子と低圧側出力端子を有する高電圧トランスとイ
ンバータ回路および調光回路からなり、前記導光板の各
長辺に配置された線状ランプの高圧側入力端子が前記入
光部の境界部分で前記高電圧トランスの高圧側出力端子
と接続したことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示
装置。
【請求項７】前記高電圧トランスを前記複数の線状ラン
プ毎に設置したことを特徴とする請求項６に記載の液晶
表示装置。