WO2007007582A1

WO2007007582A1 - バックライトとそれを用いた液晶表示装置

Info

Publication number: WO2007007582A1
Application number: PCT/JP2006/313266
Authority: WO
Inventors: Hajime Takeuchi; Ryo Sakai; Yasumasa Ooya; Tsutomu Ishii; Yasuhiro Shirakawa; Yukihiro Takenami
Original assignee: Kabushiki Kaisha Toshiba; Toshiba Materials Co., Ltd.
Priority date: 2005-07-08
Filing date: 2006-07-04
Publication date: 2007-01-18
Also published as: KR100958759B1; US7639318B2; JPWO2007007582A1; TW200707025A; TWI346236B; KR20080031934A; US20090115936A1; JP4987711B2

Abstract

　バックライト１は、例えばＬＥＤランプからなる複数の発光装置２と、これら発光装置２の発光面２ｂ側に配置された光学シート４とを具備する。複数の発光装置２の発光面側は接合層５を介して光学シート４に接合されている。バックライト１は光学シート４の屈折率をｎ１、接合層５の屈折率をｎ２、発光装置２の屈折率をｎ３としたとき、ｎ１≦ｎ２≦ｎ３の条件を満たしている。

Description

明細書

ノ^クライトとそれを用いた液晶表示装置

技術分野

[0001] 本発明はバックライトとそれを用いた液晶表示装置に関する。

背景技術

[0002] 発光ダイオード（Light Emitting Diode： LED)は、電気エネノレギーを紫外光や可視光等の光に変換して放射する半導体素子であり、長寿命で信頼性が高ぐ光源として用いた場合に交換作業が軽減されるというような利点を有する。 LED素子を例えば透明樹脂で封止した LEDランプは、携帯型通信機器、 PC周辺機器、 OA機器、家庭用電気機器等の表示部に使用される液晶表示装置のバックライト、また信号装置、各種スィッチ類、車載用ランプ、一般照明等の照明装置に幅広く利用されている。

[0003] LEDランプ力放射される光の色調は、 LED素子の発光波長に限られるものではなぐ例えば LED素子の表面に蛍光体を塗布したり、あるいは LED素子を封止する透明榭脂中に蛍光体を含有させることによって、青色から赤色まで使用用途に応じた可視光領域の光を得ることができる。特に、白色発光型の LEDランプは携帯型通信機器や PCの液晶表示装置等におけるバックライトの用途に普及し始めている（特許文献 1参照)。

[0004] LEDランプを用いたバックライトを液晶表示装置に適用する場合、拡散板、導光板、プリズムシート等の各種光学シートと同時に用いることで、光の指向性等を調整している。すなわち、複数の LEDランプが平面状に実装された母基板に、拡散板、導光板、プリズムシート等の各種光学シートを重ね合わせて光の指向性を調整する。このような場合、例えば内壁に複数段の係止部を有する筐体を使用し、ある段の係止部に LEDが実装された母基板を係止させると共に、他の段の係止部に光学シートを係止させることで、筐体内で両者を重ね合わせるようにして収納している（特許文献 2参照)。

[0005] 従来のバックライトにおいては、各種光学シートと LEDランプが実装された母基板との間、特に光学シートと LEDランプとの間に空間が存在している。このような空間には当然ながら空気が存在しているため、 LEDランプ力も発光された光は空間内の空気で散乱され、十分に光学シートに伝わらないという問題がある。これは面輝度の低下要因となる。このような点に対して、光学シートと LEDランプが実装された母基板との距離を狭めて、光学シートに LEDランプを接触させることが考えられる。しかし、両者を完全に接触させることは事実上困難であり、両者の間には少な力ず空気が存在してしまう。

[0006] 特許文献 3には、母基板にベアチップ状態で実装された LED素子の周囲に枠体を配置し、この枠体内に透光性封止榭脂を充填した線状照明装置が記載されている。また、特許文献 4には発光部と導光板の入光部との間に光学系接着剤、光学系エラストマ、光学系ゲルを少なくとも一つ含む層を配置した面発光装置が記載されている。発光部と導光板との間に光学系材料を単に配置しただけでは、各部の屈折率等に基づいて発光部力放射された光を導光板等の光学シートに十分に伝達できない可能性がある。

[0007] さらに、 LEDランプは発光時にある程度まで温度が上昇することから、光学系材料によっては着色して発光輝度の低下を招くおそれがある。 LEDランプは高温になると発光効率が低下する。そのため、ノックライトの点灯時には LEDランプを冷却する必要があるが、これまでは必ずしも十分な放熱構造は採られて、な、。

特許文献 1 :特開 2003— 160785公報

特許文献 2：特開 2003 - 207780公報

特許文献 3：特開 2004— 165124公報

特許文献 4：特開 2005— 078802公報

発明の開示

[0008] 本発明の目的は、 LEDランプ等の発光装置から発光された光を光学シートに十分に伝えることで面輝度を向上させたバックライト、さらにはそのようなノックライトを用いた液晶表示装置を提供することにある。

[0009] 本発明の一態様に係るバックライトは、半導体発光素子を有する複数の発光装置と、前記複数の発光装置の発光面側に配置された光学シートと、前記複数の発光装置の発光面と前記光学シートとの間に介在された接合層とを具備し、前記光学シートの屈折率を nl、前記接合層の屈折率を n2、前記発光装置の屈折率を n3としたとき , nl≤n2≤ η3の条件を満たすことを特徴として、る。

[0010] 本発明の他の態様に係る液晶表示装置は、本発明の態様に係るバックライトと、前記バックライトの発光面側に配置された液晶表示部とを具備することを特徴としている図面の簡単な説明

[0011] [図 1]図 1は本発明の一実施形態によるバックライトの構成を示す断面図である。

[図 2]図 2は図 1に示すバックライトに用いられる発光装置の一構成例を示す断面図である。

[図 3]図 3は図 1に示すバックライトの変形例を示す断面図である。

[図 4]図 4は図 1に示すバックライトの他の変形例を示す断面図である。

[図 5]図 5は母基板に設ける貫通孔の配置例を示す平面図である。

[図 6]図 6は本発明の一実施形態による液晶表示装置の構成を示す断面図である。

[図 7]図 7は本発明の実施例 9によるバックライトの構成を示す断面図である。

符号の説明

[0012] 1· ··バックライト、 2…発光装置 (LEDランプ）、 2a…非発光面、 2b…発光面、 3· ·· 母基板、 4…光学シート、 5…接合層、 14…反射部、 16· ··空隙部、 17· ··貫通孔、 20 …液晶表示装置、 21· ··液晶パネル、 30· ··周辺部材、 31· ··シリコーン榭脂 (接合層）発明を実施するための形態

[0013] 以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。なお、以下では本発明の実施形態を図面に基づいて述べるが、それらの図面は図解のみの目的のために提供されるものであり、本発明はそれらの図面に限定されるものではない。

[0014] 図 1は本発明の一実施形態によるバックライトの構成を示す断面図である。同図に示すバックライト 1は複数の発光装置 2、 2…を具備している。発光装置 2は半導体発光素子を有している。半導体発光素子としては、例えば LED素子やレーザダイォード等が用いられる。発光装置 2は半導体発光素子から放射される光を直接取り出す装置、もしくは蛍光体等で発光色を変換した後に取り出す装置である。発光装置 2としては LED素子を用いた LEDランプ (LEDチップとも言う）、特に白色発光型の LE Dランプを用いることが好ま、。この実施形態では発光装置 2として LEDランプを用いている。

[0015] 複数の LEDランプ 2は母基板 3上に例えばマトリクス状 (例えば図 5に示す配置）に配置されている。複数の LEDランプ 2をマトリクス状に配置したバックライト 1は、例えば液晶表示装置の表示部の直下に配置される。この実施形態のバックライト 1は、大画面にも適用可能な直下式のバックライトに好適である。直下式のバックライト 1は、導光板の一辺に沿って LEDランプを線状に配列するサイドライト式のバックライトに比べて、 LEDランプ 2の数を増やすことができるため、容易に高輝度化することができる。

[0016] 母基板 3上には、各 LEDランプ 2に電力を供給するための配線パターンが形成されている。 LEDランプ 2は母基板 3上の配線パターンと電気的に接続されている。各 LEDランプ 2は、その非発光面 2aが母基板 3側となるように接合されている。 LEDランプ 2の発光面 2b側には光学シート 4が配置されている。 LEDランプ 2と光学シート 4 との間には、これらを気密に接合する接合層 5が介在されている。

[0017] なお、図 1では図示していないが、母基板 3上の各 LEDランプ 2の周囲には、母基板 3と光学シート 4との間のスペースの調整、 LEDランプ 2の剥離の抑制等の観点から、各発光装置 2を囲むようにして円筒状やカップ状の周辺部材を設けてもよい。

[0018] この実施形態のバックライト 1において、 LEDランプ 2の発光面 2bは接合層 5を介して光学シート 4と接合されている。これによつて、各 LEDランプ 2から放射された光を光学シート 4に効率よく伝えることができる。すなわち、 LEDランプ 2の発光面 2bと光学シート 4との間に空隙 (空気層）が存在しないようにすることで、 LEDランプ 2からの光が光学シート 4に伝えられる前に空気層で散乱されることが抑制される。従って、光学シート 4に効率よく光を伝えることが可能となる。

[0019] 発光装置として用いられる LEDランプ 2は、白色発光型の LEDランプであることが好ましい。白色発光型の LEDランプとしては、青色発光型 LED素子と黄色発光蛍光体 (YAG等）とを組合せた LEDランプ、あるいは紫外発光型 LED素子と青色、緑色、赤色の各蛍光体の混合物（三色蛍光体）とを組合せた LEDランプが知られている。これらのうち、特に後者の紫外発光型 LED素子と三色蛍光体とを組合せた白色発光型 LEDランプが好適である。図 2は紫外発光 LEDと三色蛍光体とを組合せた白色発光型 LEDランプ 2の一構成例を示して、る。

[0020] 光源としての LED素子 6は、例えば波長が 360nm〜440nmの範囲の紫外光や紫色光を発光する紫外発光 LEDである。このような紫外発光 LEDとしては、例えば発光層として窒化物系化合物半導体層を有するものが挙げられる。 LED素子 6は一対のリード端子 7A、 7Bを有する配線基板 8上に接合されている。 LED素子 6の下部電極はリード端子 7Aと電気的および機械的に接続されている。 LED素子 6の上部電極はボンディングワイヤ 9を介してリード端子 7Bと電気的に接続されている。

[0021] 配線基板 8上には保持部材 10が設けられている。 LED素子 6は保持部材 10内に配置されている。保持部材 10としては、例えば榭脂からなる円筒状やカップ状のものが用いられる。保持部材 10の内壁面には反射層 11が形成されている。反射層 11内には透明榭脂 12が充填されており、 LED素子 6は透明榭脂 12中に埋め込まれた状態となつている。透明榭脂 12には青色発光蛍光体と緑色発光蛍光体と赤色発光蛍光体とを有する蛍光体 (三色蛍光体） 13が含有されている。三色蛍光体 13は LED 素子 6から放射される紫外光または紫色光により励起されて白色光を発光するものである。

[0022] 三色蛍光体 13が含有される透明榭脂 12としては、例えばシリコーン榭脂ゃェポキシ榭脂等が例示され、特にシリコーン榭脂が好ましく用いられる。三色蛍光体 13を構成する青色、緑色、赤色の各蛍光体としては、公知の各色発光の蛍光体が用いられ、 LED素子 6から放射される波長 360nm〜440nmの範囲の紫外光または紫色光を効率よく吸収する蛍光体が好ましく用いられる。三色蛍光体 13を含有する透明榭脂 12は白色光を発光する発光部として機能するものである。

[0023] 青色発光蛍光体としては紫外光や紫色光の吸収効率に優れる Eu付活ハロ燐酸塩蛍光体、 Eu付活アルミン酸塩蛍光体等が用いられる。緑色発光蛍光体としては Cu および A1付活硫ィ匕亜鉛蛍光体、 Euおよび Mn付活アルミン酸塩蛍光体等が用いられる。赤色発光蛍光体としては Eu付活酸硫化イットリウム蛍光体、 Euおよび Sm付活酸硫化ランタン蛍光体、 Cuおよび Mn付活硫ィヒ亜鉛蛍光体等が用いられる。これらは演色性、発光の均一性、輝度特性等を考慮して適宜選択して用いることが好ましい。

[0024] なお、図 2に示す LEDランプ 2は配線基板 8側が非発光面 2aであり、母基板 3に接合される側である。一方、三色蛍光体 13を含有する透明榭脂 12が設けられた側が発光面 2bであり、光学シート 4と接合層 5を介して接合される側である。

[0025] 光学シート 4はこの種のバックライト 1に一般的に用いられるものであればよぐ例えば拡散板、導光板、プリズムシート等が挙げられる。光学シート 4は単に光を透過させる榭脂フィルム等であってもよい。光学シート 4は拡散板、導光板およびプリズムシートから選ばれる 1種であることが好ましい。光学シート 4はこれらを積層したものであつてもよい。光学シート 4としては、例えばポリエチレンテレフタレート（PET)フィルムからなるちのを用いることができる。

[0026] 接合層 5には透明榭脂、特に熱硬化性を有する透明榭脂を適用することが好ましい。接合層 5に適用される透明榭脂としては、例えばシリコーン榭脂、アクリル榭脂、エポキシ榭脂が挙げられる。これらのうち、特に LEDランプ 2の点灯時の温度上昇に起因する着色、並びにそれに伴う発光効率の低下を抑制する上で、接合層 5は熱的に安定なシリコーン榭脂で構成することが好まし、。

[0027] 接合層 5は透明であることにカ卩えて、熱的に安定であることが好ましい。接合層 5は LEDランプ 2の点灯時にある程度温度が上昇する。このため、接合層 5は熱によって変色しにく、材質で形成することが望まし、。エポキシ榭脂は熱変色しやす、のに対して、シリコーン榭脂は熱的に安定であることから、接合層 5はシリコーン榭脂で形成することが好まし、。シリコーン榭脂は波長が約 400nmの紫外領域力約 800nmの赤外領域までほぼ 100%の透過率を有しており、透明性の点力もも好適な材料である。

[0028] 接合層 5は少なくとも LEDランプ 2の発光面 2bの一部に設けられていればよい。ただし、 LEDランプ 2から発光された光を効率よく光学シート 4に適切に伝える観点から、接合層 5は LEDランプ 2の発光面 2b全体に設けられていることが好ましい。さらに、 LEDランプ 2を囲むようにして周辺部材が設けられて、る場合には、その内部や光学シート 4側の表面部にも接合層 5を設けることが好ましい。

[0029] 接合層 5の厚さは必ずしも限定されるものではないが、接合層 5の厚さが薄すぎると LEDランプ 2の発光面 2bと光学シート 4とを確実に接合することが困難となる。一方、接合層 5の厚さが厚すぎると、接合層 5による光の損失が大きくなるおそれがある。このような点から、接合層 5の厚さは 0. 1mm以上 3mm以下とすることが好ましい。例えば、前述したシリコーン榭脂ゃアクリル榭脂等の透明榭脂であれば、接合層の厚さを 3mm程度にしても光の損失を抑制することができる。

[0030] この実施形態のバックライト 1は、光学シート 4の屈折率を nl、接合層 5の屈折率を n2、 LEDランプ 2の屈折率を n3としたとき、 nl≤n2≤n3の条件を満たしていることが好ましい。ノックライト 1の光学シート 4、接合層 5、 LEDランプ 2の各屈折率が nl≤ n2≤n3の条件を満たすことによって、各部の接合界面における全反射を抑制することができる。従って、 LEDランプ 2から接合層 5、さらには接合層 5から光学シート 4に効率よく光を伝えることが可能となる。

[0031] 各部の具体的な屈折率に関しては、例えば光学シート 4の屈折率 nlは 1. 3以下、接合層 5の屈折率 n2は 1. 4以下、 LEDランプ 2の屈折率 n3は 2. 48以下とすることが好ましい。その上で、 nl≤n2≤n3の関係を満たすことが好ましい。なお、 LEDランプ 2の屈折率 n3は LED素子 6の屈折率を示すものである。このような屈折率を満足させる上で、例えば光学シート 4をポリエチレンテレフタレートフィルムで構成した場合、接合層 5をシリコーン榭脂ゃアクリル榭脂等で構成することが好ましい。なお、各部の屈折率の測定は最小偏角法によって測定されるものである。

[0032] この実施形態のバックライト 1は、例えば図 3に示すように、光学シート 4の LEDランプ 2が接合される面 (LED接合面 4a)のうち、 LEDランプ 2が接合される以外の部分（ LED非接合部）に、反射部 14が設けられていることが好ましい。ノックライト 1においては、上述したように各 LEDランプ 2の発光面 2bと光学シート 4とを接合層 5を介して接合しているため、各 LEDランプ 2から発光された光を光学シート 4に効率よく伝えることができる。

[0033] ただし、例えば図 3に矢印 15で示すように、 LEDランプ 2から光学シート 4に伝わつた光は、 LED非接合面 4bから全て放出されるわけではなぐ一部は LED非接合面 4 bで反射されて LED接合面 4aへと戻ってくる。この際、 LED接合面 4aの LED非接合部に何も形成されていないと、 LED非接合部力光が不要方向に放出されて、バックライト 1の面輝度が低下してしまう。

[0034] このため、 LEDランプの発光面 2bと光学シート 4とを接合層 5を介して接合すると共に、光学シート 4の LED接合面 4aのうち LED非接合部に反射部 14を設けることがこのましい。これによつて、 LED非接合部力光が不要方向に放出されることが抑制され、ノックライト 1の面輝度をさらに向上させることができる。反射部 14は、光学シート 4の LED接合面 4aにおける LED非接合部の面積を 100%としたとき、その 80%以上の部分に形成されていることが好ましぐさらには LED非接合部の全面に形成されていることがより好ましい。

[0035] 反射部 14としては、例えば白色粒子を含む膜状体が挙げられる。白色粒子としては、例えばアルミナ (Al O )粒子やチタ-ァ (TiO )粒子等が好適である。これらの

2 3 2

白色粒子は、それを塗布して反射部 14を形成する際に均一な膜を得る観点から、平均粒径が 20 μ m以下の微粒子であることが好ましい。反射部 14はこのような白色粒子を含有するスラリーを塗布することにより得ることができる。反射部 14はアルミナやチタ-ァ等を蒸着法ゃスパッタ法等の成膜方法で成膜したものであってもよい。

[0036] 反射部 14の厚さは 10 m以上とすることが好ましい。反射部 14の厚さが 10 m未満であると、例えば白色粒子の含有量が少なくなり、十分な反射率を得られないことがある。反射部 14の厚さは反射率の観点からは厚い方が好ましいが、過度に厚くすると母基板 3と光学シート 4との間の空間である空隙部 16の断面積が小さくなる。これは発熱した LEDランプ 2を冷却するための空気を流す空間が少なくなることを意味する。従って、反射部 14の厚さは 100 m以下とすることが好ましい。

[0037] 反射部 14の反射率は 80%以上であることが好ましい。反射部 14の反射率が 80% 以上であれば、光学シート 4の LED非接合面 4bで反射されて戻ってきた光を、 LED 接合面 4aの反射部 14で良好に反射させ、 LED非接合面 4bへと効率的に戻すことができる。なお、反射部 14の反射率の測定は、積分球を用いた全反射成分の測定（正反射成分と拡散反射成分の測定）により行うことができる。 [0038] この実施形態のバックライト 1においては、例えば図 4に示すように、貫通孔 17を有する母基板 3を用いることが好ましい。貫通孔 17は母基板 3の一方の主面力も他方の主面に向けて貫通するように形成されている。このような貫通孔 17を有する母基板 3を用いることによって、貫通孔 17を利用して空隙部 16に空気等の冷却用気体を導入し、連続する空隙部 9に冷却用気体を循環させて LEDランプ 2を冷却することができる。さらに、冷却に用いられた空気等の冷却用気体を、貫通孔 17を利用して空隙部 16の外に排出することができる。

[0039] 貫通孔 17の形成位置は、母基板 3の LEDランプ 2が接合されない部分であれば限定されるものではなぐ適宜にその位置を設定することができる。なお、光学シート 4 に反射部 14が設けられている場合、光学シート 4の反射部 14は母基板 3の LEDランプ 2が接合されない部分に対向することになるため、母基板 3の反射部 14に対向する部分に貫通孔 17を設ければよいことになる。

[0040] 貫通孔 17は、母基板 3の LEDランプ 2が接合されない部分のうち、複数の LEDランプ 2に囲まれる部分に形成されていることが好ましい。図 5は 4個の LEDランプ 2で囲まれた部分に貫通孔 17を形成した母基板 3を用いたバックライト 1を示している。 L EDランプ 2は母基板 3上にマトリクス状に配置されている。なお、図 5はバックライト 1 を光学シート 4の側から見た図である。

[0041] 図 5に示すように、母基板 3の 4つの LEDランプ 2に囲まれる部分に貫通孔 17を形成することによって、 LEDランプ 2を効率的に冷却することができる。さらに、このような位置全てに貫通孔 17を設けることで、 LEDランプ 2の冷却効率をより一層高めることができる。貫通孔 17の大きさや断面形状等は、母基板 3に接合される LEDランプ 2 の数や発熱量に応じて適宜選択される。貫通孔 17の断面形状は、例えば図 5に示す円形のものが挙げられるが、その他に三角形や四角形等、適宜に選択することができる。

[0042] 上述した実施形態のバックライト 1は、例えば以下のようにして作製される。まず、複数の LEDランプ 2を母基板 3上に例えばマトリクス状となるように配置して接合する。各 LEDランプ 2は非発光面 2aが母基板 3側となるように配置する。母基板 3は一様な平面状のものであってもよいし、貫通孔 17が形成されたものであってもよい。 [0043] 一方、光学シート 4として拡散板、導光板、プリズムシート等を用意する。光学シート 4は単に光を透過させる榭脂フィルム等であってもよい。光学シート 4に反射部 14を設ける場合には、光学シート 4の LED接合面 4aのうち LED非接合部に反射部 14を形成する。反射部 14の形成は、例えば榭脂バインダにアルミナ粒子やチタ-ァ粒子等の白色粒子を添加したスラリーを塗布する力、あるいはアルミナやチタ-ァ等を蒸着法ゃスパッタ法等の成膜方法を用いて成膜することにより行う。

[0044] 次に、 LEDランプ 2の発光面 2bに接合層 5となるシリコーン榭脂ゃアクリル榭脂等を塗布またはポッティングする。接合層 5の形成に用いられるシリコーン榭脂ゃアタリル榭脂等は脱泡処理したものであることが好まし、。シリコーン榭脂ゃアクリル榭脂等に気泡が含まれている場合、硬化させたときに気泡部分で光が散乱されるため、ノックライト 1の面輝度が低下するおそれがある。同様の理由力もシリコーン榭脂ゃァクリル榭脂等を塗布した後にも脱泡処理を行うことがより好ましい。

[0045] このようにしてシリコーン榭脂ゃアクリル榭脂等を塗布またはポッティングした LED ランプ 2の発光面 2b側に、光学シート 4を重ね合わせて積層する。この際、光学シート 4の LEDランプ接合面 4aに反射部 14が形成されている場合、反射部 14と LEDランプ 2の発光面 2bとが重ならないように積層する。この後、塗布またはポッティングしたシリコーン榭脂ゃアクリル榭脂等を熱硬化させることによって、 LEDランプ 2の発光面 2bと光学シート 4とを接合層 5を介して接合する。なお、接合層 5となるシリコーン榭脂やアクリル榭脂等は光学シート 4に塗布またはポッティングしてもよい。

[0046] 次に、本発明の一実施形態による液晶表示装置について、図 6を参照して説明する。図 6は本発明の一実施形態による液晶表示装置 20の構成を示す断面図である。同図に示す液晶表示装置 20は、液晶表示部としての平板状の液晶パネル 21と、液晶パネル 21を背面側から照明するバックライト 1とを備えている。ノックライト 1の具体的な構成は前述した実施形態に示した通りであり、複数の LEDランプ 2がマトリクス状に配置された母基板 3を有して、る。

[0047] ノックライト 1は発光面を構成する光学シート 4が液晶パネル 21側となるように配置されている。マトリクス状に配置された複数の LEDランプ 2を有するバックライト 1は、液晶パネル 21の直下に配置されている。すなわち、この実施形態の液晶表示装置 2 0は直下式のバックライト 1を適用したものである。このように、直下式のバックライト 1 を使用することによって、液晶表示装置 20の輝度を高めることができる。さらに、バックライト 1は多数の LEDランプ 2から放射された光を光学シート 4に効率よく伝えることができるため、液晶表示装置 20の輝度をより一層高めることが可能となる。

[0048] 液晶パネル 21は、例えば 2枚の偏光板の間に、それぞれ透明電極を形成したガラス板であるアレイ基板とカラーフィルタ基板とを対向して配置し、これらの間に液晶を注入して液晶層を構成したものである。カラーフィルタ基板には、各画素に対応して赤 (R)、緑 (G)、青 (B)のカラーフィルタが形成されている。液晶パネル 21とバックライト 1との間にはバックライト 1の光学シート 4として、あるいはそれとは別に拡散板およびプリズムシートから選ばれる少なくとも 1つが配置される。

[0049] 次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。

[0050] (実施例 1)

まず、青色蛍光体としてユーロピウム付活アルカリ土類クロ口リン酸塩（（Sr Eu

0. 99 0. 0

) (PO ) -CI )蛍光体、緑色蛍光体としてユーロピウムおよびマンガン付活アルミ

1 10 4 6 2

ン酸塩蛍光体（（Ba Eu ) (Mg Mn )A1 O )蛍光体、赤色蛍光体とし

0. 726 0. 274 0. 55 0. 45 10 17

てユーロピウム付活酸硫ィ匕ランタン（(La Sb Eu ) O S)蛍光体を用意し

0. 883 0. 002 0. 115 2 2

た。これら各蛍光体粉末をそれぞれシリコーン榭脂と 30質量％の濃度で混合して各色のスラリーを作製した。

[0051] 次に、青色蛍光体スラリーを 20. 1質量％、緑色蛍光体スラリーを 19. 5質量％、赤色蛍光体スラリーを 60. 4質量％の割合で混合した後、図 2に示したように LED素子 6上に塗布した。この三色蛍光体を含有するシリコーン榭脂を 140°Cの温度で熱処理して硬化させることによって、白色発光型の LEDランプを得た。なお、 LED素子としては励起波長が 390nmの紫外発光 LEDを用、た。

[0052] このようにして得た複数の LEDランプを、その非発光面が母基板側となるように、母基板上にマトリクス状に配置して接合した。そして、各 LEDランプの発光面に脱泡処理を行ったシリコーン榭脂を 2mmの厚さで塗布した後、反射部が形成されて!ヽなヽ光学シートを重ねて積層した。この後、加熱処理を施してシリコーン榭脂を硬化させることによって、各 LEDランプの発光面と光学シートとを接合層で接合したバックライトを作製した。なお、光学シートの屈折率 nlは 1. 3、接合層の屈折率 n2は 1. 4、 LE Dランプの屈折率 n3は 2. 4であり、 nl <n2<n3となるものである。

[0053] (実施例 2〜7)

実施例 1と同様の光学シートの LED接合面における LED非接合部に、アルミナ粒子をバインダと混合したスラリーを塗布、乾燥して反射部を形成した。反射部の反射率、面積および膜厚は表 1に示す通りとした。ここで、反射部の面積は光学シートの L ED接合面における LED非接合部全体の面積を 100%としたときの値である。

[0054] 次に、実施例 1と同様にして LEDランプを接合した母基板を用意し、各 LEDランプの発光面に脱泡処理を行ったシリコーン榭脂を 0. 5〜2. 5mmの厚さで塗布した。シリコーン榭脂を塗布した LEDランプの発光面側に、反射部が形成された光学シートを反射部が形成された LED接合面側が LEDランプ側となるように、かつ反射部が形成されて、な、部分と LEDランプの発光面とが重なり合うように積層した。この後、加熱処理を施してシリコーン榭脂を硬化させることによって、各 LEDランプの発光面と光学シートとを接合層で接合したバックライトをそれぞれ作製した。

[0055] (実施例 8)

実施例 1と同様にして LEDランプを接合した母基板を用意し、各 LEDランプの発光面に脱泡処理を行ったエポキシ榭脂を 2mmの厚さで塗布した。エポキシ榭脂を塗布した LEDランプの発光面側に、反射部が形成されて!、な、光学シートを重ねて積層した。この後、加熱処理を施してエポキシ榭脂を硬化させることによって、各 LEDランプの発光面と光学シートとを接合層で接合したバックライトを作製した。なお、接合層の屈折率 n2は 1. 4であり、 nl <n2<n3となるものである。

[0056] (比較例 1)

実施例 1と同様にして LEDランプを接合した母基板と反射部が形成されていない光学シートとを用いて、両者の間隔ができるだけ狭くなるように重ね合わせてバックライトを作製した。この比較例 1では接合層を適用して、な、。

[0057] (比較例 2)

接合層を形成するシリコーン榭脂に脱泡処理を施さなカゝつた以外は、実施例 1と同様にしてバックライトを作製した。接合層には目視にて一部に気泡が存在することが確認された。この接合層の屈折率 n2は 1. 0であり、 nl >n2く n3となるものである。

[0058] 次に、実施例 1〜8および比較例 1〜2の各バックライトを発光させて面輝度（初期輝度)を測定した。その結果を表 1に示す。

[0059] [表 1]

[0060] 表 1から明らかなように、各 LEDランプの発光面と光学シートとを接合層を介して接合すると共に、光学シート、接合層、 LEDランプの各屈折率を nl≤n2≤n3の条件を満足させることによって、ノックライトの面輝度を向上させることができる。さらに、光学シートに反射部を形成すると共に、反射部の反射率を高めたり、あるいは反射部の面積を広くすることで、バックライトの面輝度をより高めることができる。ノックライトの各部の屈折率を nl≤n2≤n3の条件を満足させるためには、接合層の形成に用いる榭脂に脱泡処理を施すことが有効である。

[0061] 次に、実施例 1と実施例 8の各バックライトを 4000時間連続点灯した後、電源を切つて 3時間冷却した。この後、各バックライトを再び点灯させて輝度を測定した。このようにして、再点灯による不可逆的な輝度低下を調べた。その結果を表 2に示す。

[0062] [表 2]

[0063] 表 2から明らかなように、初期輝度はいずれのバックライトも優れていたものの、連続点灯後の輝度には差が見られた。各バックライトを分解したところ、実施例 1では目視での変化は認められな力つたのに対して、実施例 8では接合層が若干黄色く変色していた。その他の特性については、両部材間で差は認められな力つた。実施例 8のノックライトの連続点灯後の輝度低下が実施例 1に比べて大き、のは、エポキシ榭脂力もなる接合層が連続点灯中に変色したことによるものと考えられる。

[0064] (実施例 9、 10)

図 7に示すように、母基板 3上の各 LEDランプ 2を接合する部分に、周辺部材としてカップ 30を接合した後、これらカップ 30の内側底部に LEDランプ 2をそれぞれ接合した。 LEDランプ 2の発光面 2bに脱泡処理を行ったシリコーン榭脂 31が 1. 5mmの厚さで塗布されるように、シリコーン榭脂 31をカップ 30の内部に充填すると共に、カツプ 30の端部（光学シート 4を接合する側の表面部）に塗布した。

[0065] この母基板 3のカップ 30を接合した側に光学シート 4を重ねて積層した後、加熱処理を施してシリコーン榭脂 31を硬化させることによって、各 LEDランプ 2の発光面 2a と光学シート 4とを接合層 5で接合したバックライト（実施例 9)を作製した。シリコーン榭脂 31は接合層 5を構成するものである。カップ 30の端部も光学シート 4と接合層 5 で接合されている。シリコーン榭脂 31の一部はカップ 30内に充填されているため、その部分がアンカー効果をもたらす。さらに、周辺部材としてのカップを設けない以外は、実施例 9と同様にしてバックライト (実施例 10)を作製した、これらのバックライトについて、 LEDランプの剥離に要する力を測定した。その結果を表 3に示す。

[0066] [表 3]

[0067] 表 3から明らかなように、 LEDランプの周囲にカップ等の周辺部材を設けることによつて、 LEDランプの剥離に要する力を大きくすることができる。従って、このような構造のノックライトによれば、光学シートからの LEDランプの剥離を抑制して信頼性をより高めることが可能となる。 [0068] (実施例 11、 12)

実施例 9と同様のバックライトを用いて、室温（25°C)下で 20mA、 3時間の通電を行い、 LEDランプの周囲に設けられた周辺部材であるカップの温度を測定した（実施例 11)。さらに、貫通孔を有する母基板を用いる以外は、実施例 9と同様のバックライト（実施例 12)を作製した。このバックライトに実施例 11と同一条件で通電し、 LED ランプの周辺部材であるカップの温度を測定した。その結果を表 4に示す。

[0069] [表 4]

[0070] 表 4から明らかなように、貫通孔を有する母基板を用いることによって、光学シートと母基板との間、あるいは LEDランプ同士の間に効率的に冷却用の気体である空気を流すことができる。これによつて、 LEDランプの過度な発熱を抑制することが可能となる。

[0071] (実施例 13)

実施例 9と同様の構成を適用して、外形が 330mmX 190mmの直下式バックライト

(15インチワイド仕様相当）を作製した。 LEDランプは横 24個 X縦 13個のマトリクス状に配置した。 LEDランプの総数は 312個である。

[0072] (参考例 1)

実施例 9と同一構成の LEDランプを同数用意した。長さ 320mm X幅 4mmの母基板上に 156個の LEDランプを一直線上に配置した。このような線状光源を 2本作製した。これらを導光板の長手方向の二辺に取り付けて、サイドライト式バックライト（15ィンチワイド仕様相当）を作製した。

[0073] 次に、実施例 13の直下式バックライトと参考例 1のサイドライト式バックライトに、それぞれ室温（25°C)下で 20mAの通電を行って 3時間点灯した。各バックライトの初期輝度と 3時間点灯後の輝度およびカップ温度を測定した。カップ温度は実施例 11 と同様にして測定した。それらの結果を表 5に示す。 [0074] [表 5]

[0075] 表 5から明らかなように、大画面対応のサイドライト式バックライトは狭い面積に多数の LEDランプを配置する必要があるため、 LEDランプの温度上昇が著しくなる。その結果、短時間の点灯でも輝度の低下が著しくなる。

産業上の利用可能性

[0076] 本発明の態様に係るバックライトによれば、 LEDランプ等の発光装置からの光を散舌しさせることなく効率よく光学シートに伝えることができるため、面輝度の向上を図ることが可能となる。このようなバックライトは液晶表示装置に有用である。さらに、本発明の態様に係るバックライトを用いた液晶表示装置によれば、表示品質や表示特性の向上を図ることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 半導体発光素子を有する複数の発光装置と、

前記複数の発光装置の発光面側に配置された光学シートと、

前記複数の発光装置の発光面と前記光学シートとの間に介在された接合層とを具備し、

前記光学シートの屈折率を nl、前記接合層の屈折率を n2、前記発光装置の屈折率を n3としたとき、 nl≤n2≤n3の条件を満たすことを特徴とするバックライト。

[2] 請求項 1記載のバックライトにおいて、

前記光学シートの屈折率 nlは 1. 3以下、前記接合層の屈折率 n2は 1. 4以下、前記発光装置の屈折率 n3は 2. 48以下であることを特徴とするノックライト。

[3] 請求項 1記載のバックライトにおいて、

さらに、前記複数の発光装置の非発光面が接合された母基板を具備することを特徴とするバックライト。

[4] 請求項 3記載のバックライトにおいて、

前記複数の発光装置は前記母基板上にマトリクス状に配置されており、かつ前記母基板は前記複数の発光装置から発光された光を照射する表示装置の直下に配置されることを特徴とするバックライト。

[5] 請求項 1記載のバックライトにおいて、

前記接合層は熱硬化性を有する透明樹脂からなることを特徴とするバックライト。

[6] 請求項 5記載のバックライトにおいて、

前記透明榭脂はシリコーン榭脂であることを特徴とするバックライト。

[7] 請求項 1記載のバックライトにおいて、

前記光学シートは前記複数の発光装置が接合された面における前記発光装置の非接合部に設けられた反射部を有することを特徴とするバックライト。

[8] 請求項 7記載のバックライトにおいて、

前記反射部は前記光学シートの前記発光装置の非接合部の 80%以上に設けられて、ることを特徴とするバックライト。

[9] 請求項 7記載のバックライトにおいて、前記反射部は 80%以上の反射率を有することを特徴とするバックライト。

[10] 請求項 3記載のバックライトにおいて、

前記母基板は貫通孔を有することを特徴とするバックライト。

[11] 請求項 10記載のバックライトにおいて、

前記光学シートは前記複数の発光装置が接合された面における前記発光装置の非接合部に設けられた反射部を有し、前記貫通孔は前記反射部と対向する位置に設けられて、ることを特徴とするバックライト。

[12] 請求項 3記載のバックライトにおいて、

前記母基板は前記発光装置の周囲に配置された周辺部材を有することを特徴とするバックライ卜。

[13] 請求項 12記載のバックライトにおいて、

前記周辺部材は円筒形状またはカップ形状を有し、かつ前記接合層の一部は前記周辺部材内に充填されていることを特徴とするバックライト。

[14] 請求項 1記載のバックライトにおいて、

前記発光装置は前記半導体発光素子と前記半導体発光素子からの光により励起されて白色光を発光する発光部とを備えることを特徴とするバックライト。

[15] 請求項 1記載のバックライトにおいて、

前記半導体発光素子は発光ダイオードまたはレーザダイオードを具備することを特徴とするバックライト。

[16] 請求項 1記載のバックライトにおいて、

前記光学シートは拡散板、導光板およびプリズムシートから選ばれる少なくとも 1つを有することを特徴とするバックライト。

[17] 請求項 1記載のバックライトと、

前記バックライトの発光面側に配置された液晶表示部と

を具備することを特徴とする液晶表示装置。

[18] 請求項 17記載の液晶表示装置において、

前記バックライトは前記複数の発光装置がマトリクス状に配置された母基板を具備し、前記母基板は前記液晶表示部の直下に配置されて、ることを特徴とする液晶表示装置。

[19] 請求項 17記載の液晶表示装置において、

前記バックライトは前記光学シートとして拡散板およびプリズムシートから選ばれる少なくとも 1つを有することを特徴とする液晶表示装置。

[20] 請求項 17記載の液晶表示装置において、

前記バックライトの前記光学シートと前記液晶表示部との間に配置された拡散板およびプリズムシートから選ばれる少なくとも 1つを具備することを特徴とする液晶表示装置。