JPH08262438A - 液晶表示装置のバックライト構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 導光板や拡散シート、レンズシート等と比べ
て、空気の光屈折率が大きく異なるため界面で光反射が
起きやすいという点に着目し、光屈折率の差に起因する
界面反射を低減させて輝度向上や低消費電力化が実現で
きる、液晶表示装置のバックライト構造を提供する。 【構成】 レンズシート２と導光板３間、およびレンズ
シート２と液晶表示パネル１間に、両面が接着面となっ
ていて光屈折率が１．４９且つ光線透過率が９０％の単
層の透明接着シート７を隙間なく介在させるとともに、
冷陰極管５の周囲の空間内に、光屈折率が１．４９で光
線透過率が９５％の透明接着剤（シリコン接着剤）９を
流し込んで充填させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光源から出射される光
を導光板や拡散シートもしくはレンズシートを介して液
晶表示パネルの背面に照射させる液晶表示装置のバック
ライト構造に係り、特に、光源の光を有効に利用するた
めの対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来広く知られているエッジライト型で
白黒表示の液晶表示装置は、液晶表示パネルの背面側に
順次、拡散シートと導光板と反射シートとを設け、導光
板の側端面に冷陰極管等の光源を対向配置させて概略構
成されており、この光源から出射されて導光板の側端面
に入射する光を反射シート等で反射させながら前方の拡
散シートへ向かわせ、この拡散シートを通過する際に拡
散される輝度むらの少ない光が液晶表示パネルの背面に
照射されるようになっている。また、同じくエッジライ
ト型でもカラー表示の液晶表示装置の場合には、拡散シ
ートの代わりに集光用のレンズシートを設けた構成のも
のが多く、導光板から前方へ向かう光をレンズシートに
より特定の視角範囲内に集中させて、バックライトの輝
度向上を図っている。このほか、光源直下型の液晶表示
装置として、導光板の背面側に冷陰極管等の光源を対向
配置させ、この導光板と前方の液晶表示パネルとの間に
拡散シートもしくはレンズシートを介設した構成のもの
も知られている。

【０００３】このような従来の液晶表示装置において
は、導光板と、その前方に配置される拡散シートもしく
はレンズシートとが、互いの対向面の外周部どうしを両
面接着テープ等で接着することによって一体化されてお
り、また、冷陰極管等の光源をリフレクタで覆うことに
よって、その出射光が他所へ洩れずに導光板へ入射され
るように設計されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、液晶表示装
置の光源の光を有効に利用してバックライトの輝度向上
や消費電力の低減を図るため、従来より、前記レンズシ
ートや前記リフレクタを使用したり、エッジライト型の
場合には冷陰極管の細管化や導光板の板厚増加等の対策
が講じられている。しかしながら、このような対策を講
じても、従来品は界面反射を起こしやすくて光の無駄が
多いため、光源から出射される光の半分程度しか利用で
きないというのが実情であった。

【０００５】すなわち、上述した従来の液晶表示装置に
おいては、導光板と拡散シートもしくはレンズシートと
の間に空気層が形成されている関係上、光源から出射さ
れて導光板を通過した光が空気層を経て拡散シートもし
くはレンズシートに入射されることになるが、導光板や
拡散シート、レンズシート等に多く用いられる材料の光
屈折率が１．４７〜１．６３程度であるのに対し、空気
の光屈折率は１．０なので、空気層の介在する界面で光
屈折率の差に起因する光反射が起こりやすく、そのため
光源から導光板へ入射された光量に比べ照射光として利
用される光量の割合が低くなって、バックライトの輝度
不足や消費電力増大を招来していた。

【０００６】また、かかる従来の液晶表示装置において
は、冷陰極管等の光源の表面のガラス材と導光板との間
にも空気が満たされていて、光屈折率が１．６２程度の
該ガラス材を通過した光が空気層を経て導光板へ入射さ
れるようになっているので、ここでも光屈折率の差に起
因する界面反射を起こしやすく、光源の光を効率良く導
光板へ入射させることができなかった。

【０００７】本発明はこのような従来技術の不備を解決
するためになされたものであって、その目的は、光屈折
率の差に起因する界面反射を低減させて輝度向上や低消
費電力化が実現できる、液晶表示装置のバックライト構
造を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、拡散シートもしくはレンズシートと導
光板との間に、光屈折率が１．０より大きく光線透過率
が８５％以上の透明物質を隙間なく介在させる構成にし
た。また、拡散シートもしくはレンズシートと液晶表示
パネルとの間や、導光板と光源との間にも、光屈折率が
１．０より大きく光線透過率が８５％以上の透明物質を
隙間なく介在させる構成にすれば、より好ましい。そし
て、前記透明物質を介在させて対向する二つの部材のう
ち、光屈折率が大きいほうの部材の光屈折率をＡとし小
さいほうの部材の光屈折率をＢとしたとき、この透明物
質として光屈折率がＢ以上且つＡ以下の値の材料を用い
れば、さらに好ましい。

【０００９】

【作用】拡散シートもしくはレンズシートと導光板との
間に前記透明物質を隙間なく介在させて空気層を除去す
ると、光源から出射されて導光板を通過した光は、光屈
折率が１．０より大きい透明物質の層を経て該シートに
入射されることになるので、そこに空気層が介在してい
た場合に比べて光屈折率の差に起因する界面反射が起こ
りにくくなって、より多くの光を照射光として利用でき
るようになる。さらに、拡散シートもしくはレンズシー
トと液晶表示パネルとの間や、導光板と光源との間に
も、光屈折率が１．０より大きい透明物質を隙間なく介
在させて空気層を除去しておくと、そこに空気層が介在
していた場合に比べて光屈折率の差に起因する界面反射
が起こりにくくなるので、照射光として利用できる光量
が一層増大する。そして、このような透明物質として、
光屈折率が導光板や拡散シート、レンズシート等と同程
度の材料を用いれば、光屈折率の差が僅かになるので、
界面反射が大幅に低減して光源の光が有効利用できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明に係る液晶表示装置の第１実施例の
概略断面図で、図中の符号１は液晶表示パネル、２はレ
ンズシート、３は導光板、４は反射シート、５は冷陰極
管、６はリフレクタ、７は透明接着シートを示してい
る。

【００１１】同図に示すように、本実施例は、薄型化に
好適なエッジライト型のカラー液晶表示装置であって、
その主な構成は同タイプの従来品と同様に、液晶表示パ
ネル１の背面側に順次、ポリカーボネートからなるレン
ズシート２と、アクリルからなる導光板３と、反射シー
ト４とを設け、導光板３の側端面に光源としての冷陰極
管５を対向配置させ、さらに光洩れを防止するため冷陰
極管５をリフレクタ６で覆うというものであるが、両面
が接着面となっている単層の透明接着シート７をレンズ
シート２と導光板３との間に隙間なく介在させた点が、
従来品と大きく異なっている。この透明接着シート７
は、光屈折率が１．４９で光線透過率が９０％のアクリ
ルからなるシート状のもので、本実施例では日東電工製
のＨＪ−９１５０Ｗを採用し、その剥離紙（図示せず）
を剥がして所定位置に貼り付けた。

【００１２】このような構成の液晶表示装置は、冷陰極
管５から出射されて導光板３の側端面に入射した光が、
反射シート４等で反射されて導光板３から前方のレンズ
シート２へ向かい、レンズシート２を通過した光が液晶
表示パネル１の背面を照射するようになっており、この
レンズシート２が通過光を特定の視角範囲内に集中させ
る集光作用を有するため、その視角範囲内での輝度が高
まっている。そして、本実施例では上述したように、光
屈折率が１．５９のレンズシート２と光屈折率が１．４
９の導光板３との間に、光屈折率が１．４９の透明接着
シート７が隙間なく介在させてあり、そこに空気層が存
在しないので、導光板３から出射されてレンズシート２
へ入射されるまでの間に光が通過する界面は、光屈折率
に大差のない部材どうしの界面であって、光屈折率の差
に起因する界面反射が従来品に比べて極めて少なくなっ
ている。それゆえ、冷陰極管５から出射されて導光板３
の側端面に入射された光を、照射光として効率良く利用
することができる。

【００１３】ちなみに、図１においてレンズシート２と
導光板３との間に、従来品のように光屈折率が１．００
の空気層を介在させた場合と、第１実施例のように光屈
折率が１．４９の透明接着シート７を介在させた場合
と、光屈折率が２．１８で光線透過率が９０％の透明接
着シートを介在させた場合の三者について、レンズシー
ト２を真正面（傾斜角０°）から見たときの輝度と、斜
め二方向（法線に対する傾斜角２０°の位置と傾斜角４
０°の位置）から見たときの輝度を測定したところ、図
２に示すような輝度データが得られた。同図に明らかな
ように、この第１実施例では従来構造に比して、真正面
から見たときの輝度が１０％増大し、斜め２０°方向か
ら見たときの輝度が約１５％増大している。また、光屈
折率が２．１８と大きい透明接着シートを介在させた場
合には、従来構造と同等の輝度データが得られたので、
使用可能な透明接着シートの光屈折率の上限は２．１８
と推察される。

【００１４】なお、上記第１実施例では、レンズシート
２と導光板３を透明接着シート７によって接着すること
ができるので、従来品のようにこれら両部材２，３の外
周部どうしを両面接着テープ等で接着する必要はなく、
よって部品点数や組立工数の増加は伴わない。また、透
明接着シート７の取付作業は剥離紙を剥がして所定位置
に貼り付けるだけという簡単なものなので、組立作業性
を悪化させる心配もない。

【００１５】図３は、本発明に係る液晶表示装置の第２
実施例の概略断面図であり、図１と対応する部分には同
一符号が付してある。図３に示す液晶表示装置は、レン
ズシート２と導光板３との間には従来品と同じく空気層
８を介在させているが、冷陰極管５の周囲の空間内にシ
リコン接着剤９を流し込んで充填させ、導光板３の側端
面と冷陰極管５の表面とリフレクタ６とによって囲まれ
る該空間内から空気を除去した点が、従来品と大きく異
なっている。このシリコン接着剤９は、光屈折率が１．
４９で光線透過率が９５％の透明接着剤で、本実施例で
は信越シリコーン製のシリコンゲルＫＥ１０５１（Ａ・
Ｂ）を採用した。

【００１６】このような構成の液晶表示装置は、冷陰極
管５の表面のガラス材（その光屈折率は１．６２）から
出射された光が、空気層ではなく光屈折率が１．４９の
シリコン接着剤９を通過して、導光板３（その光屈折率
は１．４９）の側端面に入射されるので、冷陰極管５と
導光板３との間で光屈折率の差に起因する界面反射が大
幅に低減し、そのため導光板３への入射光量を増加させ
ることができて、冷陰極管５の光を効率良く照射光とし
て利用できるようになっている。

【００１７】図４は、冷陰極管５の周囲の空間内に、従
来品のように光屈折率が１．００の空気を満たした場合
と、第２実施例のように光屈折率が１．４９のシリコン
接着剤９を充填した場合と、光屈折率が２．２４で光線
透過率が９５％の透明接着剤を充填した場合の三者につ
いて、レンズシート２を真正面（傾斜角０°）から見た
ときの輝度と、斜め二方向（法線に対する傾斜角２０°
の位置と傾斜角４０°の位置）から見たときの輝度を測
定して得たデータである。同図に明らかなように、この
第２実施例では従来構造に比して、真正面から見たとき
の輝度が９％増大し、斜め２０°方向から見たときの輝
度が約１３％増大している。また、光屈折率が２．２４
と大きい透明接着剤を充填した場合には、従来構造と同
等の輝度データが得られたので、使用可能な透明接着剤
の光屈折率の上限は２．２４と推察される。

【００１８】図５は、本発明に係る液晶表示装置の第３
実施例の概略断面図であり、図１，３と対応する部分に
は同一符号が付してある。図５に示す液晶表示装置は、
前記シリコン接着剤９をレンズシート２と導光板３との
間に流し込んで空気層を除去するとともに、前記第２実
施例と同様に該接着剤９を冷陰極管５の周囲の空間内に
流し込んで充填させた点が、従来品と大きく異なってい
る。

【００１９】このような構成の液晶表示装置は、冷陰極
管５の表面のガラス材や導光板３やレンズシート２等と
比べて光屈折率に大差のないシリコン接着剤９が、冷陰
極管５からレンズシート２へと至る光路の隙間に充填さ
せてあるので、光屈折率の差に起因する界面反射を、冷
陰極管５と導光板３間においても、また導光板３とレン
ズシート２間においても、大幅に低減させることができ
る。それゆえ、導光板３への冷陰極管５からの入射光量
が増加し、且つ導光板３へ入射された光を効率良く照射
光として利用することができて、バックライトの輝度を
飛躍的に向上させたり、冷陰極管５の消費電力を著しく
低下させることが可能な液晶表示装置となっている。

【００２０】図６は、冷陰極管５の周囲の空間内、およ
び導光板３とレンズシート２間に、従来品のように光屈
折率が１．００の空気を満たした場合と、第３実施例の
ように光屈折率が１．４９の透明接着剤（シリコン接着
剤）９を充填した場合と、光屈折率が２．１８で光線透
過率が９５％の透明接着剤を充填した場合の三者につい
て、レンズシート２を真正面（傾斜角０°）から見たと
きの輝度と、斜め二方向（法線に対する傾斜角２０°の
位置と傾斜角４０°の位置）から見たときの輝度を測定
して得たデータである。同図に明らかなように、この第
３実施例では従来構造に比して、真正面から見たときの
輝度が２１％増大し、斜め２０°方向から見たときの輝
度が約２６％増大しており、輝度向上に極めて有利な、
したがって低消費電力化にも極めて有利な、液晶表示装
置となっていることがわかる。

【００２１】図７は、本発明に係る液晶表示装置の第４
実施例の概略断面図であり、図１，３，５と対応する部
分には同一符号が付してある。図７に示す液晶表示装置
は、前記透明接着シート７を、レンズシート２と導光板
３間、およびレンズシート２と液晶表示パネル１間に隙
間なく介在させるとともに、前記シリコン接着剤９を、
冷陰極管５の周囲の空間内に流し込んで充填させた点
が、従来品と大きく異なっている。このような構成にす
ることにより、冷陰極管５と導光板３間や、導光板３と
レンズシート２間において、光屈折率の差に起因する界
面反射が低減できるだけでなく、レンズシート２と液晶
表示パネル１間においても界面反射が低減できるので、
前記第３実施例以上に、冷陰極管５の光が効率良く照射
光として利用されることになり、バックライトの輝度向
上や低消費電力化を一層促進することができる。なお、
図７において、導光板３と反射シート４との間にも透明
接着シート７を隙間なく介在させることにより、バック
ライトの輝度をさらに高めることも可能である。

【００２２】図８は、本発明に係る液晶表示装置の第５
実施例の概略断面図であって、前記各実施例と同等の部
材には同一符号が付してある。すなわち、この第５実施
例は、光源直下型のカラー液晶表示装置に本発明を適用
した場合の例を示しており、前記透明接着シート７が、
レンズシート２と導光板３間、およびレンズシート２と
液晶表示パネル１間に隙間なく介在させてあるととも
に、前記シリコン接着剤９が、冷陰極管５の周囲の空間
内に充填させてある点が、従来品と大きく異なってい
る。つまり、この液晶表示装置は、冷陰極管５の光が、
空気層をまったく通過することなく、光屈折率に大差の
ない部材のみを通過して液晶表示パネル１の背面に入射
される構成になっていて、それゆえ同タイプの従来品に
比べ光屈折率の差に起因する界面反射が大幅に低減して
おり、バックライトの輝度向上や低消費電力化に極めて
有利な光源直下型の液晶表示装置となっている。

【００２３】なお、前記第１ないし第５実施例ではすべ
て、液晶表示パネルと導光板との間にレンズシートを介
設した構成の液晶表示装置について説明したが、例えば
白黒表示で輝度むらを少なくするため、レンズシートの
代わりに拡散シートを用いた液晶表示装置であっても、
両シートの材料はほとんど同じなので、本発明を適用す
ることによりほぼ同様の効果が得られる。

【００２４】また、本発明者らの実験によると、空気層
に代えて部材間に隙間なく介在させる透明物質は、光屈
折率が１．０より大きく光線透過率が８５％以上である
ことが最低限必要である。そして、輝度向上や低消費電
力化を促進するためには、この透明物質を介在させて対
向する二つの部材のうち光屈折率が大きいほうの部材の
光屈折率をＡとし小さいほうの部材の光屈折率をＢと
し、且つ透明物質の光屈折率をＫとしたとき、Ｂ≦Ｋ≦
Ａを満足するような透明物質を使用すれば良い。ただ
し、透明物質の光屈折率Ｋが２Ａ−１よりも小さな値で
あれば、そこに空気層が介在していた場合に比べて多少
なりとも輝度の向上が見込まれる。さらにまた、このよ
うな透明物質の具体例が前記透明接着シートや前記シリ
コン接着剤に限定されぬことは言うまでもなく、透明な
ゲル状体や熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂等を適宜選択
し、透明物質として使用することが可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、少なく
とも拡散シートもしくはレンズシートと導光板との間
に、光屈折率が１．０より大きい透明物質を隙間なく介
在させて空気層を除去しているので、光屈折率の差に起
因する界面反射を低減することができ、特に該透明物質
として光屈折率が導光板や拡散シート、レンズシート等
と同程度の材料を用いれば、界面反射を大幅に低減する
ことができて、光源の光を効率良く照射光として利用で
きるという顕著な効果を奏する。さらに、拡散シートも
しくはレンズシートと液晶表示パネルとの間や、導光板
と光源との間にも、同様に透明物質を隙間なく介在させ
て空気層を除去しておけば、界面反射が一層低減するの
で照射光の光量が大幅に増大し、よって輝度向上や低消
費電力化に極めて有利な液晶表示装置のバックライト構
造を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示装置の第１実施例の概略
断面図である。

【図２】レンズシートと導光板との間に空気層もしくは
透明接着シートを介在させたときの輝度データである。

【図３】本発明に係る液晶表示装置の第２実施例の概略
断面図である。

【図４】冷陰極管の周囲の空間内に空気もしくは透明接
着剤を充填したときの輝度データである。

【図５】本発明に係る液晶表示装置の第３実施例の概略
断面図である。

【図６】レンズシートと導光板間、および冷陰極管の周
囲の空間内に、空気もしくは透明接着剤を充填したとき
の輝度データである。

【図７】本発明に係る液晶表示装置の第４実施例の概略
断面図である。

【図８】本発明に係る液晶表示装置の第５実施例の概略
断面図である。

【符号の説明】

１ 液晶表示パネル ２ レンズシート ３ 導光板 ５ 冷陰極管（光源） ６ リフレクタ ７ 透明接着シート ８ 空気層 ９ シリコン接着剤（透明接着剤）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶表示パネルの背面側に照射光を拡散
   させるための拡散シートを設け、この拡散シートの背面
   側に光源の光を該シートへ向かわせるための導光板を設
   けた液晶表示装置であって、前記拡散シートと前記導光
   板との間に、光屈折率が１．０より大きく光線透過率が
   ８５％以上の透明物質を隙間なく介在させたことを特徴
   とする液晶表示装置のバックライト構造。
2. 【請求項２】 液晶表示パネルの背面側に照射光を特定
   の視角範囲内に集中させるためのレンズシートを設け、
   このレンズシートの背面側に光源の光を該シートへ向か
   わせるための導光板を設けた液晶表示装置であって、前
   記レンズシートと前記導光板との間に、光屈折率が１．
   ０より大きく光線透過率が８５％以上の透明物質を隙間
   なく介在させたことを特徴とする液晶表示装置のバック
   ライト構造。
3. 【請求項３】 請求項１または２の記載において、前記
   液晶表示パネルと前記拡散シートもしくは前記レンズシ
   ートとの間に、光屈折率が１．０より大きく光線透過率
   が８５％以上の透明物質を隙間なく介在させたことを特
   徴とする液晶表示装置のバックライト構造。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかの記載にお
   いて、前記導光板と前記光源との間に、光屈折率が１．
   ０より大きく光線透過率が８５％以上の透明物質を隙間
   なく介在させたことを特徴とする液晶表示装置のバック
   ライト構造。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかの記載にお
   いて、前記透明物質を介在させて対向する二つの部材の
   うち、光屈折率が大きいほうの部材の光屈折率をＡとし
   小さいほうの部材の光屈折率をＢとしたとき、この透明
   物質として光屈折率がＢ以上且つＡ以下の値の材料を用
   いたことを特徴とする液晶表示装置のバックライト構
   造。
6. 【請求項６】 請求項１ないし４のいずれかの記載にお
   いて、前記透明物質を介在させて対向する二つの部材の
   うち光屈折率が大きいほうの部材の光屈折率をＡとした
   とき、この透明物質として光屈折率が２Ａ−１よりも小
   さな値の材料を用いたことを特徴とする液晶表示装置の
   バックライト構造。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかの記載にお
   いて、前記透明物質がゲル状体であることを特徴とする
   液晶表示装置のバックライト構造。
8. 【請求項８】 請求項１ないし６のいずれかの記載にお
   いて、前記透明物質が両面が接着面となっている単層の
   透明接着シートであることを特徴とする液晶表示装置の
   バックライト構造。
9. 【請求項９】 請求項１ないし６のいずれかの記載にお
   いて、液状の接着剤を硬化させて前記透明物質となした
   ことを特徴とする液晶表示装置のバックライト構造。