JP4604763B2 - バックライト装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、特に透過型の液晶表示装置に適用して好適なバックライト装置及び液晶表示装置に関する。

近年、テレビジョン受像機用の表示装置として、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube、陰極線管）に代わり、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）や、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）などの非常に薄型化された表示装置が提案され、実用化されている。特に、液晶表示パネルを用いた液晶表示装置は、低消費電力での駆動が可能であることや、大型の液晶表示パネルの低価格化などに伴い普及が進み、技術的な研究開発が進められている。

このような液晶表示装置においては、カラーフィルタを備えた透過型の液晶表示パネルを背面側からバックライト装置により照明することにより、カラー画像を表示させるバックライト方式が主流となっている。
バックライト装置の光源としては、蛍光管を使った白色光を発光するＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）や、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が有望視されている（例えば特許文献１参照。）。
特に、青色発光ダイオードの開発により、光の三原色である赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光する発光ダイオードが揃ったことになり、これらの発光ダイオードから出射される赤色光、緑色光、青色光を混色することで、色純度の高い白色光を得ることができる。したがって、この発光ダイオードをバックライト装置の光源とすることにより、液晶表示パネルを介した色純度が高くなるため、色再現範囲をＣＣＦＬと比較して大幅に広げることができる。更に、高出力の発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを使用することによって、バックライト装置の輝度を大幅に向上させることができる。

ところで、このような液晶表示装置に適用されるバックライト装置においては、液晶表示装置の更なる軽量、薄型化が必須となっており、輝度の均一性や光源からの熱が液晶表示パネルに伝導しにくいなどの理由から、導光板を用いて、その一部に配置された光源からの光を多重反射させることで面光源とする構成が多く用いられている。
更に、このような導光板を用いたバックライト装置においては、白色ＰＥＴフィルム等からなる乱反射成分を持つ反射シートを背面に配置することで光を散乱させ、輝度を均一化していることが多い。
しかしながらこれらのシートは正反射成分が少ないため、輝度が低いという問題がある。このために、誘電体多層膜により反射率増加が図られた増反射ミラーを利用することが考えられる。この増反射ミラーは、液晶表示装置において輝度向上によく利用されている（例えば特許文献２参照。）。
この増反射ミラーを導光板に用いる場合、熱により導光板や増反射ミラーにひずみが生じ、そのひずみにより輝度ムラが生じることがあった。
これは、ひずみにより増反射ミラーへの光の入射角が光学設計からずれ、この部分において反射率の低下を招き、輝度ムラを生じるためである。
この現象を防止するため、増反射ミラーの表面に粒子を分散させて導光板とミラーシートとのひずみに対する緩衝としてのスペースを設ける構造が提案されている（例えば特許文献３参照。）。

特開平８―１３６９１７号公報 特開２０００−１８０８４８号公報 特開２００２−３１８３０５号公報

しかしながら、上記特許文献３におけるように、導光板とミラーシートの間に粒子を分散させる構成とする場合、この粒子の屈折率が増反射ミラーとは異なるため、光学設計がずれて輝度ムラを発生する恐れがある。また、例えば５０インチ程度の大型の液晶表示装置に利用する場合は、上述したようなスペースを作る構造は欠陥が発生しやすく、輝度ムラを抑え難いという問題がある。

本発明は、以上の問題に鑑みて、反射構造部に光散乱成分を付与することなく、反射構造部の正反射成分を用い、輝度の向上を図ったバックライト装置及びこれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明によるバックライト装置は、導光板と、導光板の内部に組み込まれて成り、側面方向に光が出射されるサイドライト型の発光ダイオードより成る光源と、導光板の光出射側とは反対側の背面に、この背面の全面に沿って配置され、少なくとも導光板の屈折率に比して低い屈折率とされる低屈折率材料層と、屈折率が導光板の屈折率以下であり、且つ低屈折率材料層より大きく選定され、低屈折率材料層を導光板に接着する粘着剤と、低屈折率材料層の粘着剤を設ける側とは反対側に配置され、平坦な反射膜上に低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層された増反射構造部が形成されて成る反射構造部と、を備える構成とする。

更に、本発明による液晶表示装置は、透過型の液晶表示パネルと、液晶表示パネルを背面側から白色光で照明するバックライト装置とを備えて成る液晶表示装置において、バックライト装置を、上述の本発明構成によるバックライト装置とする。

上述したように、本発明によるバックライト装置は、反射構造部と導光板との間に、少なくとも導光板の屈折率より低い屈折率の材料よりなる低屈折率材料層を介在させることによって、導光板との屈折率差によって、全反射臨界角以上の光をその界面において全反射を生じさせ、また全反射臨界角以下の光は、反射構造部の反射面により反射させることができる。
したがって、本発明によるバックライト装置は、反射構造部に光散乱成分を付与することなく、正反射成分を利用するので、輝度の向上を図ることが可能となる。

以上説明したように、本発明のバックライト装置によれば、輝度の向上を図ることができる。
また、本発明の液晶表示装置によれば、輝度の向上を図ることができる。

以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
先ず、本発明によるバックライト装置を適用して好適な透過型の液晶表示装置の一例について図１の概略構成図を参照して説明する。
図1に示すように、この透過型の液晶表示装置２００は、透過型の液晶表示パネル１００と、その背面側に設けられたバックライト装置１０とより構成される。図示しないが、この液晶表示装置１１０は、地上波や衛星波を受信するアナログチューナー、デジタルチューナーといった受信部、この受信部で受信した映像信号、音声信号をそれぞれ処理する映像信号処理部、音声信号処理部、またこの音声信号処理部で処理された音声信号を出力するスピーカといった音声信号出力部などを備えていてもよい。
この例は、アクティブマトリクス駆動方式による液晶表示装置の場合を示し、ガラス等より成る第１の基板１ａ上において、画素毎に各画素を選択する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）２ａと、ＴＦＴ２ａのドレイン領域に接続する画素電極２ｂが形成されており、各画素の境界部において、ＴＦＴ２ａのゲート電極に接続するゲートバスライン２ｃとＴＦＴ２ａのソース領域に接続するソースバスライン２ｄが各画素を接続するように格子状に形成されている。

一方、ガラス等から成る第２の基板１ｂ上には、赤（Ｒ：red）、緑（Ｇ：green）、青（Ｂ：blue）の３色のカラーフィルタ３が画素毎に交互に形成され、その上層に複数の画素に対して一体に形成された共通電極４が設けられている。図１においては、３画素×３画素の９画素分のみを示しているが、実際にはｍ画素×ｎ画素分を表示するようにカラーフィルタ３が設けられる。画素電極２ｂと共通電極４が対向するように、第１の基板１ａと第２の基板１ｂが平行に所定の間隙をもって配置され、得られた画素電極２ｂと共通電極４の間のスペースに、不図示の液晶配向膜で挟まれるようにして液晶５が封入される。
さらに、第１の基板１ａの画素電極２ｂの形成面の裏面側に、偏光板６と白色光を発するバックライト装置１０が配置され、また、第２の基板１ｂの共通電極４の形成面の裏面側に、偏光板７が配置される。

図２は、液晶駆動電極とＴＦＴの配置図である。図面上、４画素×４画素の１６画素分を示しているが、実際にはｍ画素×ｎ画素分を表示するように配置される。上記のように第１の基板１ａの一方の面上において、画素毎にＴＦＴ２ａと画素電極２ｂが配置され、各画素の境界部において、ゲートバスライン２ｃとソースバスライン２ｄが格子状に形成されている。液晶画面の外枠部分などには、ＸドライバＸＤおよびＹドライバＹＤを含む液晶駆動用ドライバが配置されており、上記のゲートバスライン２ｃは、選択回路Ｇ１〜Ｇｎを介して、ＹドライバＹＤに接続され、一方、ソースバスライン２ｄは、選択回路Ｄ１〜Ｄｍを介して、ＸドライバＸＤに接続される。
ここで、アクティブ素子であるＴＦＴ２ａは、走査電極バスであるゲートバスライン２ｃの信号に従って、液晶５に電界を印加する各画素電極２ｂとデータ電極であるソースバスライン２ｄとを接続し、または切断する役目を果しており、各画素の液晶を選択的に駆動することができる。偏光板６を透過したバックライト装置１０からの光は、上述の選択回路により選択されて駆動された液晶部により透過率を制御されながら液晶５を透過し、さらに各色のカラーフィルタ３及び偏光板７を透過して、偏光板７側にカラー画像を形成する。これにより高コントラストで高速対応な高画質液晶ディスプレイが実現される。
なお、上述の例においては、アクティブマトリクス駆動方式による液晶表示装置の例を説明したが、本発明のバックライト装置及び液晶表示装置は、その他単純マトリクス駆動方式など、種々の方式、構成による液晶表示装置に適用可能であることはいうまでもない。

次に、図３を参照して本発明によるバックライト装置の一例の概略構成を説明する。図３はバックライト装置１０の要部の概略断面構成を示し、光源として発光ダイオード２１が組み込まれた導光板３０と、拡散板４１上に積層される拡散シート４２、プリズムシート４３及び偏光変換シート４４等より成る光学シート群４５とを備えて成る。導光板３０の光出射側とは反対側の背面には、低屈折率材料層３１を介して反射構造部３５が配置される。この例では反射膜３３上に増反射構造部３２が形成されて反射構造部３５が構成された場合を示す。そしてこの導光板３０を含む全体は、図示しない筐体内に収められて成る。
拡散板４１は、光源から出射された光を、内部拡散させることで、面発光における輝度の均一化を行う。
また、光学シート群４５は、この例においては、入射光を拡散させ輝度向上を図る機能を有する拡散シート４２、光波の位相差を補償して広角視野角化や着色防止を図る機能を有するプリズムシート４３、更に入射光を直交する偏光成分に分解する機能を有する偏光変換シート４４を設けた例を示すが、この光学シート群４５の構成は、上述の例に限定されるものではなく、液晶表示パネル１００の照明に最適な光学特性を有する照明光に変換するために設けられるその他種々の光学機能シートを用いることが可能である。また、拡散板４１の下面側、導光板３０との間に光学機能シートを介在させてもよい。

導光板３０には、例えば発光ダイオード２１を組み込む例えば円筒状の凹部２１ａが形成され、この凹部２１ａ内に、例えば赤色光、緑色光、青色光の発光ダイオード２１が順に配置される。
発光ダイオード２１の配置は、例えば図３に示すようにライン状に配置された発光ダイオード群が複数配列されて、面状に配置されるいわゆる直下型バックライト構成としてもよく、または、導光板３０の一側に、ライン状に配置された発光ダイオード群が設けられるいわゆるエッジライト型バックライト構成としてもよい。
また、発光ダイオード２１として、側面方向に光が出射されるサイドライト型の発光ダイオードを用いる場合は、出射光が導光板３０内を伝播し易く、また赤色光、緑色光及び青色光の三原色の光を導光板３０内で混じりあい、良好に白色光が得られる。
このサイドライト型の発光ダイオード２１は、詳細を省略するがそれぞれ発光素子等の発光体を樹脂ホルダによって保持するとともに、樹脂ホルダから一対の端子が突出されてなる。各発光ダイオード２１には、光源から発せられた光を側面から放射させる光学部品が設けられて、出射光の主成分を発光体の外周方向に出射する指向性を有する構成とされる。なお、サイドライト型発光ダイオードについては、例えば特開２００３−８０６８号公報や特開２００４−１３３３９１号公報などに開示されている。

そして、本発明のバックライト装置１０においては、この導光板３０の光出射側とは反対側の背面に、少なくとも導光板３０の屈折率に比して低い屈折率の材料より成る低屈折率材料層３１を介して反射構造部３５が配置されて成る。上述したようにこの例においては、反射構造部３５として、反射膜３３上に増反射構造部３２が形成されて成る例を示す。この増反射構造部３２は、誘電体多層膜により反射率を増加させる構造としたものである。
反射構造部３５に増反射構造部３２が設けられる構成とする場合は、後述する第１の実施の形態の例で詳細に説明するように、特に低い波長帯域での反射率の改善を図ることができ、比較的広い波長帯域での反射率の向上を図ることができるという効果がある。

ここで、導光板３０の屈折率をｎ１、低屈折率材料層３１の屈折率をｎ２とした場合、図４に本発明におけるバックライト装置の要部の概略断面構成を示すように、導光板３０の底面３０Ｂに対し直交する一点鎖線ｖで示す垂線と、発光ダイオード２１から出射される光線のなす角度をθとした場合、
θ≦ａｒｃｓｉｎ（ｎ２／ｎ１） ・・・（１）
で放射された光線は、図４において矢印Ｌ２で示すように、導光板３０と低屈折率材料層３１との界面での全反射臨界角以上の角度で入射するので、全反射しながら導光する。

一方、
θ＞ａｒｃｓｉｎ（ｎ２／ｎ１） ・・・（２）
で放射された光線は、図４において矢印Ｌ１で示すように、低屈折率材料層３１を通過して、増反射構造部３２を有する反射構造部３５の表面で反射しながら正反射成分を導光する。
特に、図４に示す例のように、発光ダイオード２１として、側面方向に光が出射されるサイドライト型の発光ダイオードを用いる場合は、図中矢印Ｌ２で示すような出射角度が一点鎖線ｖで示す垂線に対し比較的大きい出射角度の光が多くなる。したがって、このように低屈折率材料層を設け、その表面で全反射させることによって、出射光を良好に導光板の背面で反射させることができ、輝度の向上を図ることができる。

このような現象を発生させるために必要な低屈折率材料層３１の厚さは、全反射を発生させたい光線の波長λに対して２λ程度が必要であることが知られており、液晶表示装置で用いられる波長域を考慮すると、最も長い波長帯域である赤色波長である６００ｎｍ程度の波長の２倍以上の厚さを積層することが望ましく、１．２μｍ以上あることが望ましい。
また、低屈折率材料層３１の厚さが不必要に厚すぎると、余分な光学干渉や膜の吸収による反射率の低下を招く恐れがあるので、５０μｍ以下程度とすることが望ましい。

このような低屈折率材料層を設けず、この部分が例えば空気で満たされている場合、すなわち屈折率ｎ２が１の場合は、全反射臨界角は最小となり、より多くの光を導光板３０内に全反射させ、最も効率的に光を伝播することができ、輝度を高くすることが可能となる。しかしながら、このように空気層を設ける場合、空気層を安定して維持することは例えばスペーサを用いても難しく、反射構造部３５の反射面と、導光板３０の背面３０Ｂが接触してしまうと、その部分だけ輝度の低下を招き、輝度ムラを発生させることとなる。
これに対し、低屈折率材料層３１を設ける本発明においては、構造が安定しているため、このような輝度ムラの発生を招く恐れがなく、一様に反射率を高める効果がある。

なお、低屈折率材料層３１に用いる材料は、できる限り屈折率の低い材料を用いることが望ましく、１．０を超え、導光板３０の屈折率に比して低い材料であればよい。導光板３０として最も一般的で安価な材料であるアクリル系樹脂を用いる場合は、その屈折率が１．４９程度であるので、低屈折率材料層３１の屈折率としては、１．０を超え１．４０以下程度の材料を選ぶことが望ましい。無機材料としては、屈折率１．３７程度のフッ化マグネシウムなどの金属フッ化物が挙げられ、有機材料としては、屈折率が１．３５前後のフッ素系樹脂を用いることができる。
このように、低屈折率材料層として、１．０を超える１．４０以下の屈折率の材料を用いることによって、導光板の屈折率との差を十分確保して、全反射臨界角を比較的低く設定でき、これにより入射角度に対する反射率の向上の効果を十分得ることができる。

一方、導光板の材料として、ゼオノア（日本ゼオン（株）製、商品名、屈折率１．５３）など、屈折率がアクリル系樹脂より高い材料を用いる場合においても、上記式（１）、（２）に基づく全反射条件をより低い角度で満足するためより効率を上げることができる。この場合、低屈折率材料層が設けられた反射構造部と、ゼオノア等より成る導光板の間の粘着剤は、ゼオノア等の高屈折率導光板材料の屈折率をｎｚ、粘着剤の屈折率をｎａ、低屈折率材料の屈折率をｎｌとすると、
ｎｚ≧ｎａ≧ｎｌ ・・・（３）
の関係が満たされていれば、結果的に導光板の屈折率と低屈折率材料の屈折率差に由来する全反射条件を満たすことになる。
以下これについて説明する。

（ａ）高屈折率導光板材料として、ゼオノア（ｎ＝１．５３）を用いて、低屈折率材料として屈折率ｎｌ＝１．３５の材料を用いて、これらが直接接続されている場合を考える。
この場合、上記式（１）により、全反射臨界角は、
θ＝ａｒｃｓｉｎ（１．３５／１．５３）＝６１．９（度）
となる。ゆえに６１．９度以上の角度で低屈折率材料に入射した光は全反射することになる。

（ｂ）ゼオノア（ｎ＝１．５３）より成る導光板と屈折率ｎｌが１．３５の低屈折率材料層が、アクリル系粘着剤（屈折率ｎａ＝１．４９）で接着されている場合を考える。
この場合、上記式（１）より、全反射臨界角は、
θ＝ａｒｃｓｉｎ（１．４９／１．５３）＝７６．９（度）
となり、上記（ａ）でもとめた６１．９度で入射する光は、粘着剤に入射される。この光がどのような挙動を示すか調べて見る。
ゼオノアより成る導光板から６１．９度でアクリル系粘着剤に入射した光線は、スネルの法則により、
ｎｚｓｉｎθｚ＝ｎａｓｉｎθａ
（ただし、ｎｚ：ゼオノアの屈折率
θｚ：ゼオノアの入射角度
ｎａ：アクリル系粘着剤の屈折率
θａ：アクリル系粘着剤への出射角度）
であるので、
１．５３ｓｉｎ（６１．９°）＝１．４９ｓｉｎθａ
となり、θａ＝６５．０度となる。
このθａは、アクリル系材料より成る粘着剤から低屈折率材料層への入射角度となる。

次に、アクリル系粘着剤と低屈折率材料層の界面の全反射条件を上記式（１）から求めると、
θ＝ａｒｃｓｉｎ（１．３５／１．４９）
＝６５．０
となる。
以上の結果から、アクリル系粘着剤の存在の有無にかかわらず、より低い入射角度から全反射条件は満たすことが可能となることがわかる。

なお、粘着剤を用いて構成する場合、その材料としては、アクリル系粘着剤に限定されるものではなく、上述したように、粘着剤と、導光板及び低屈折率材料層の屈折率の関係が、上記式（３）で示す関係を満たせばよい。また、アクリル系粘着剤のように、一般的な安価な材料であることが望ましい。

次に、低屈折率材料層の形成方法について説明する。
低屈折率材料層として金属フッ化物を用いる場合、金属フッ化物膜の形成方法については、物理気相法である真空蒸着法により簡単に成膜できることが良く知られており、フッ素系樹脂に関してはグラビア印刷やディッピング法などの液層塗布膜を用いることができる。また、この低屈折率材料層は、製造プロセスの容易さを考慮して、反射構造部３５の表面側に成膜することも、導光板３０の背面側にあらかじめ成膜することも可能である。

増反射構造部３２を設ける反射構造部３５に関しては、例えば特開平１１−２７０７号公報や上記特許文献１及び２に記載されており、銀を主成分とする金属化合物の物理気相法による反射膜３３の上に、同じく物理気相法により、低屈折率の金属酸化膜や金属窒化膜などの誘電体膜と高屈折率の金属酸化膜を交互に積層することで、反射膜３３のみでは反射率の比較的低い波長帯域の光に対して、反射率を向上させる効果を得ることができるものである。
増反射構造部３２の低屈折率の金属酸化膜や金属窒化膜としては、酸化ケイ素や窒化ケイ素等を用いることができ、高屈折率の金属酸化膜としては、酸化チタンや酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化タングステンなどを用いることができる。
なお、上述の製造プロセスにおいて、導光板３０側に低屈折率材料層３１の成膜を行う場合、反射構造部３５と低屈折率材料層３１が塗布された導光板３０を光学的に接続する際に、粘着剤、あるいは接着剤の介在することが予想される。この場合は、接着剤又は粘着剤の屈折率を考慮した上で増反射構造部３２の膜厚を設計する必要がある。

これら反射構造部３４を成膜するための基材としては、可撓性のある高分子材料を用いることで導光板３０への貼合を容易にすることができる。具体的にはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）などの平滑な面を持つシートを用いることができる。またこれら可撓性のある基材の厚さとしては、５０μｍ以上２００μｍ以下程度の材料を選択することができる。シートを取り扱う上、また加工する上で１２５μｍ程度のポリエチレンテレフタレートを用いることが望ましい。

次に、本発明によるバックライト装置の実施の形態例について説明する。
〔１〕第１の実施の形態例
この例においては、導光板としてポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を用い、また光源として赤、緑及び青色光の発光ダイオードを用いた直下型構成のバックライト装置に適用した例を示す。
（１）増反射ミラーの成膜
まず、基材としてアクリル系のハードコートが形成された１２５μｍのＰＥＴフィルムを用い、基材とミラー材料との密着性を高めるために、アルゴンプラズマによるボンバード処理を行った。その後、その表面に反射面として銀を主成分とした金属薄膜をスパッタ法により約６０ｎｍ成膜を行った。さらにその金属薄膜上に1層目として（金属面側に）酸化ケイ素を７０ｎｍ、酸化ニオブを６０ｎｍ成膜し、図３に示す構成における増反射構造部３２とした。
図５に、この増反射構造部を設ける場合と、反射膜のみの場合の波長に対する反射特性をそれぞれ実線ａ及びｂで示す。上層２層の増反射効果により、液晶表示装置において青色付近を示す４５０ｎｍ程度の波長で７％程度反射率が改善されていることがわかる。

（２）低屈折率材料層の成膜と導光板への貼り合わせ
上記方法により成膜した増反射構造部にフッ素系の低屈折率樹脂をディッピング法により塗布し、低屈折率材料層を形成した。ディッピング法とは、塗布液を満たした槽の中に被塗布物を浸した後、引き上げることで薄膜を塗布する液層の成膜方法であり、引き上げ速度と塗布液の濃度・粘度により塗布厚を制御することができる。このようにして、増反射構造部上に、低屈折率樹脂より成る低屈折率材料層の成膜を約１．２μｍ行い、更にこれを粘着剤により導光板へ貼り付けを行った。この例においては、導光板としてＰＭＭＡ樹脂を用いたため、光学的に接続を取るため、粘着剤としてアクリル系の粘着剤を選択した。このように、導光板と同様の屈折率の材料を粘着剤として用いることにより、粘着剤による屈折率への影響を回避し、良好に反射率を高める効果を得ることが可能となる。

図６に、光線の入射角度（導光板の底面に対する垂線と光線のなす角度）と反射率の関係の実測値を示す。
図６中のＢ、Ｇ、Ｒはそれぞれ本例で用いたＬＥＤの３原色の青色光（Ｂ）、緑色光（Ｇ）及び赤色光（Ｒ）の波長に関して測定した結果を示しており、増反射構造部＋低屈折率材料層とは増反射構造部上に低屈折率樹脂より成る低屈折率材料層を塗布した上で導光板に貼合した例の測定結果（実線○、×及び△）と低屈折率樹脂を塗布することなく増反射構造部の表面を導光板に貼合した例の測定結果（破線●、■及び▲）をそれぞれ示している。
この結果からもわかる通り、約６９度付近を境に低屈折率材料層を塗布した例に関しては急激に反射率が上昇してほぼ１００％の反射率を示していることがわかる。
これは、今回用いた導光板の屈折率が１．４８程度、低屈折率材料層の屈折率が約１．３７程度であることを考慮すると、上記式（１）から導かれる臨界角６８度と良く一致する結果が得られていることを示す。一方、増反射構造部を直接導光板に貼り合わせた例（図中破線●、■及び▲）は光線の入射角度が増加するにつれ反射率がどんどん低下していることがわかる。
また、これらの結果は、空間を配して増反射構造部を配置した際、ゆがみよりミラーと導光板が接触した場合の輝度ムラが発生するメカニズムを良く示している。低屈折率材料層を介して貼り合わせることで構造が安定化し、常に実線の状態を保つことができるため、非常に安定して正反射による光の伝播を行うことが確認された。

〔２〕第２の実施の形態の例
この例においては、アクリルを用いた導光板に、低屈折率樹脂より成る低屈折率材料層を塗布した増反射構造部を、屈折率のマッチングを取った粘着剤を用いて貼り合わせる手法を取った。この方法は物理気相法や液層法などの各種プロセスを用いて作製を行っているため、やや複雑である。しかしながら、大型の物理気相装置を利用する必要がない。

〔３〕第３の実施の形態の例
この例においては、大型の物理気相法（スパッタ法や蒸着法）を連続で行える手段を用いる場合であり、以下のプロセスで行うことによりすべて物理気相法を用いて本発明の構成を実現できる。

この場合、基材として導光板材料を用いる。この導光板材料の背面（液晶側でない側）に、蒸着法によりフッ化マグネシウムより成る低屈折率材料層を厚さ１．２μｍ程度として成膜する。フッ化マグネシウムは蒸着法により容易に成膜できることは良く知られている。その後、高屈折率材料、低屈折率材料の順にスパッタ法により積層して成膜を行い、最後に銀系の金属膜の成膜を行い、本発明の構成を完成させることができ、すべてが物理気層法、すなわちドライプロセスで完成することができる。
以上の第２及び第３の実施の形態の例により得られる導光板においても、上述の第１の実施の形態の例において説明した例と同様に、広い入射角度範囲で比較的高い反射率を得ることができ、安定して正販社による光の伝播を行うことが確認できた。

以上説明したように、本発明のバックライト装置によれば、光散乱構造を用いることなく、正反射ミラーを用いて導光板内に安定して光を伝播させることができ、また低屈折率材料層を設けることにより、構造が安定しており、ひずみなどによる輝度ムラを発生させることなく、安定した輝度のバックライト装置を提供することができる。
このようなバックライト装置を用いた液晶表示装置によれば、輝度ムラを抑制し、かつ輝度を向上させることができることとなる。

また、本発明のバックライト装置において、反射構造部を、反射膜上に増反射構造を設ける構成とすることによって、上述したように反射構造部の表面において比較的広い波長帯域で反射率を向上させ、より輝度の向上を図ることができる。
また、本発明のバックライト装置において、低屈折率材料層を、屈折率が１．０を超える１．４０以下の材料より構成することによって、導光板との屈折率差を確保し、輝度の向上を図ることができる。
更に、本発明のバックライト装置において、発光ダイオードを、側面方向に光が出射されるサイドライト型の発光ダイオードとすることにより、出射光を良好に導光板の背面で反射させ、輝度の向上を図ることができる。

なお、本発明によるバックライト装置及び液晶表示装置は、上述の例に限定されるものではなく、その他本発明構成を逸脱しない範囲で、その材料、構成等において種々の変形、変更が可能であることは言うまでもない。

本発明の液晶表示装置の一実施の形態例の概略分解構成図である。 液晶表示装置の一実施の形態例の要部の概略構成図である。 本発明のバックライト装置の一実施の形態例の要部の概略構成図である。 本発明のバックライト装置の一実施の形態例の要部の概略構成図である。 増反射構造部の波長に対する反射特性を示す図である。 本発明のバックライト装置の一実施の形態の例における光入射角に対する反射率特性を示す図である。

符号の説明

１ａ．第１の基板、１ｂ．第２の基板、２ａ．ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、２ｂ．画素電極、２ｃ．ゲートバスライン、２ｄ．ソースバスライン、３．カラーフィルタ、４．共通電極、５．液晶、６．偏光板、７．偏光板、１０．バックライト装置、３０．導光板、３０Ｂ．背面、３１．低屈折率材料層、３２．増反射構造部、３３．反射膜、３５．反射構造部、４１．拡散板、４２．拡散シート、４３．プリズムシート、４４．偏光変換シート、４５．光学シート群、１００．液晶表示パネル、２００．液晶表示装置

Claims (8)

1. 導光板と、
   上記導光板の内部に組み込まれて成り、側面方向に光が出射されるサイドライト型の発光ダイオードより成る光源と、
   上記導光板の光出射側とは反対側の背面に、該背面の全面に沿って配置され、少なくとも上記導光板の屈折率に比して低い屈折率とされる低屈折率材料層と、
   屈折率が上記導光板の屈折率以下であり、且つ上記低屈折率材料層より大きく選定され、上記低屈折率材料層を上記導光板に接着する粘着剤と、
   上記低屈折率材料層の上記粘着剤を設ける側とは反対側に配置され、平坦な反射膜上に低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層された増反射構造部が形成されて成る反射構造部と、を備える
   バックライト装置。
2. 上記導光板の材料が、屈折率１．４９を超える材料である請求項１に記載のバックライト装置。
3. 上記低屈折率材料層は、屈折率が１．０を超える１．４０以下の材料より成る請求項１又は２に記載のバックライト装置。
4. 上記導光板が屈折率１．５３の材料より成り、
   上記低屈折率材料層が屈折率１．３５の材料より成り、
   上記粘着剤が屈折率１．４９の材料より成る請求項３に記載のバックライト装置。
5. 透過型の液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを背面側から白色光で照明するバックライト装置とを備えて成る液晶表示装置において、
   上記バックライト装置は、
   導光板と、
   上記導光板の内部に組み込まれて成り、側面方向に光が出射されるサイドライト型の発光ダイオードより成る光源と、
   上記導光板の光出射側とは反対側の背面に、該背面の全面に沿って配置され、少なくとも上記導光板の屈折率に比して低い屈折率とされる低屈折率材料層と、
   屈折率が上記導光板の屈折率以下であり、且つ上記低屈折率材料層より大きく選定され、上記低屈折率材料層を上記導光板に接着する粘着剤と、
   上記低屈折率材料層の上記粘着剤を設ける側とは反対側に配置され、平坦な反射膜上に低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層された増反射構造部が形成されて成る反射構造部と、を備える
   液晶表示装置。
6. 上記バックライト装置における上記導光板の材料が、屈折率１．４９を超える材料である請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 上記バックライト装置における上記低屈折率材料層は、屈折率が１．０を超える１．４０以下の材料より成る請求項５又は６に記載の液晶表示装置。
8. 上記バックライト装置における上記導光板が屈折率１．５３の材料より成り、
   上記低屈折率材料層が屈折率１．３５の材料より成り、
   上記粘着剤が屈折率１．４９の材料より成る請求項３に記載のバックライト装置。

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