JPH1152138A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶表示装置のバックライトパネルにおい
て、光反射による光の損失を低減させ、同一の光源投入
電力で液晶パネルに与える輝度を向上させる。 【解決手段】 バックライトパネル２の導光体４の端面
４ａに沿って配置された冷陰極管３が光を放射し、導光
体４と冷陰極管３との間に充填された光学接着剤５を透
過して、さらに導光体４に入射する。このように、導光
体４と冷陰極管３との間は光学接着剤５が充填されてお
り、空気層がないことや、この光学接着剤５は冷陰極管
３や導光体４の屈折率とほぼ同一であるから、部分反射
や全反射が生じ難く、導光体４に光が入射する際の導光
体入射率を上げることができ、同一の光源投入電力で液
晶パネル１７に与える輝度を向上させて視認性を高める
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
わり、特に液晶パネルの全面に渡って均一な光を照射す
るバックライトパネルを備えた液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種の画像情報に基づいて画像を表示す
る表示用デバイスとして、近年液晶表示装置が多方面に
使用されるようになった。そのような液晶表示装置の一
例を図面を参照しながら説明する。

【０００３】図５は、液晶表示装置５０の断面を示す断
面図である。液晶表示装置５０は、表示面１７ａを図面
上方に向けた液晶パネル１７とバックライトパネル２と
を有し、バックライトパネル２は、アクリル樹脂で形成
された板状の導光体５３と、導光体５３の端面５３ａに
沿って配置された線状光源である冷陰極管３と、液晶パ
ネル１７方向を開口するようにして、導光体１７の背面
から冷陰極管３及び導光体５３を取り囲むように形成さ
れ、冷陰極管３から放射された光を導光体５３に集光さ
せる光反射体７と、導光体５３から射出された光を拡散
する光拡散シート１３と、光拡散シート１３が拡散した
光を液晶パネル１７の表示面１７ａに対する法線方向へ
集光するプリズムシート１５とを備えている。そして、
導光体５３の底面５３ｂには、導光体５３へ入射した光
が再び冷陰極管３方向へ戻らないようにするためにドッ
ト状の光拡散印刷１９がなされている。なお、冷陰極管
３は、外径ガラス３ｂの内側に蛍光体３ａを塗布したも
のである。

【０００４】光反射体７は、冷陰極管３を取り囲むよう
に形成され、冷陰極管３からの光を反射して導光体５３
の端面５３ａに集光する光反射カバー７ａと、導光体５
３の底面に設けられた底面光反射シート７ｂと、導光体
５３の端面５３ａ以外の三つの端面を囲んだ端面光反射
シート７ｃとにより構成されている。なお、図５は、液
晶表示装置５０の断面図であるが、図面を分かりやすく
するために断面を示す斜線を省略した（以後も同様に省
略する）。

【０００５】上記のバックライトパネル２において、冷
陰極管３の内部では、生成された紫外線を蛍光体３ａが
浴びると、蛍光体３ａから３波長にピークを持つ光が外
径ガラス３ｂを通して空気層へ放射される。そして、放
射された光は空気層から端面５３ａより導光体５３へ入
射し、あるいは光反射カバー７ａで反射されて端面５３
ａより導光体５３へ入射する。また、導光体５３へ入射
した光は屈折して光拡散シート１３へ放射され、あるい
は底面光反射シート７ｂ及び端面光反射シート７ｃで反
射されるなどして、光拡散シート１３へ放射される。そ
して、放射された光は光拡散シート１３で拡散され、プ
リズムシート１５に放射される。さらに、放射された光
はプリズムシート１５で液晶パネル１７の表示面１７ａ
に対する法線方向に指向され、液晶パネル１７に到達す
る。このようにしてバックライトパネル５１は、液晶パ
ネル１７全面に渡って均一な光を照射する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、外径ガラス
３ｂから空気層へ光が放射される際や、空気層から導光
体５３へ光が入射する際といった異なる物質が接する光
入射面では光反射が起こり、これが光の損失を招き、表
示装置の輝度の低下を引き起こしていることが知られて
いる。

【０００７】この光反射が起こるのは、外径ガラスの屈
折率（ｎ＝１．５）やアクリル樹脂の導光体５３の屈折
率（ｎ＝１．５）が、冷陰極管３と導光体５３との間に
介在する空気の屈折率（ｎ＝１．０）と大きく異なるこ
とに起因する。そして、上記の原因に基づく光反射に
は、光入射面に入射した光がある一定の割合で必ず反射
してしまう光反射（以下、この光反射を部分反射と呼ぶ
ことにする）と、臨界角以上の入射角で入射する光が光
入射面で完全に反射してしまう全反射と、が生じる。

【０００８】このような光反射を解決すべく特開平８−
１５６９９号公報では、導光体光入射面に空気と導光体
との間の屈折率の透明誘電体を貼り光反射を低減するこ
とを提案している。しかし、透明誘電体では最も屈折率
の低いＭｇＦ２（屈折率ｎ＝１．３）を使用したとして
も、依然として線状光源及び透明誘電体と空気層との屈
折率差が存在するため、部分反射や全反射が生じ、これ
による損失をあまり低減することができなかった。

【０００９】そこで、本発明は、バックライトパネルに
おいて、光反射による光の損失を低減させ、同一の光源
投入電力で液晶パネルに与える輝度を向上させることで
視認性を高めることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記の目
的を達成するためになされた本発明の請求項１記載の液
晶表示装置においては、まず、バックライトパネルの板
状の導光体の端面に沿って配置された線状光源が光を放
射し、導光体と線状光源との間に空気層がなくなるよう
に充填された透明体を透過して、さらに導光体に入射
し、液晶パネルに照射される。

【００１１】このように、導光体と線状光源との間は透
明体が充填されており、空気層がないことや、この透明
体は空気と違って材質によって、線状光源や板状の導光
体の屈折率とほぼ同一にまで近づけられることから、部
分反射や全反射が生じることを大幅に減らし、導光体に
光が入射する際の導光体入射率を上げることができる。

【００１２】ここで、以上のような透明体によって導光
体入射率が上がることを図１を参照しながら説明する。
図１は線状光源及び導光体の拡大断面図である。線状光
源からある距離Ｈに位置する導光体への導光体入射率
は、導光体の厚みｔが増すほど増加する。しかし、従来
の技術においては、線状光源（ここでは、屈折率ｎ＝
１．５の外径ガラスを備えた冷陰極管とする）と導光体
（ここではアクリル樹脂、屈折率ｎ１＝１．５とする）
との間に空気層があり、この空気層と導光体との屈折率
差から臨界角θ以上の入射角の光は全反射してしまう。
この全反射してしまう導光体の厚みＴ２（ここでは導光
体最大厚みと呼ぶこととする）は、線状光源の外径の法
線方向の光線Ｂが反射を起こす臨界角の位置より与えら
れる。また、全反射が生じることもなく光を透過する最
大の厚みＴ１（ここでは導光体最小厚みと呼ぶこととす
る）は、線状光源の外径の接線方向の光線Ａが反射を起
こす臨界角の位置より与えられる。

【００１３】

【数１】

【００１４】従って、例えば図２に示すように、線状光
源外径ｄを２．６ｍｍ、導光体−線状光源距離Ｈを５ｍ
ｍとする場合には、導光体の光入射面では、導光体最小
厚みＴ１＝４ｍｍまでは厚みに比例して導光体入射率が
上がり、導光体最小厚みＴ１を越えると、徐々に入射光
量が飽和してゆき、やがて導光体最大厚みＴ２＝９ｍｍ
に達すると、導光体入射率は完全に飽和してそれ以上上
がることはない。そして、飽和した時点の導光体入射率
は、約１７％である。

【００１５】これに対して、本発明では導光体と線状光
源との間に空気層がなくなるように透明体が充填されて
おり、この透明体として、屈折率ｎ２＝１．５に近い材
質の透明体（例えば、屈折率ｎ２＝１．５の光学接着剤
や屈折率ｎ２＝１．４のシリコンオイルを挙げることが
できる）を用いることで、導光体の光入射面での屈折率
差が少なくなり、光反射による光入射量の減少を抑える
ことができる。

【００１６】従って、例えば図２に示すように、屈折率
ｎ２＝１．４５の透明体を用いた際の導光体入射率は、
導光体最小厚みＴ１＝１０ｍｍまで従来技術と同様に厚
みに比例して上がり、それ以後は、徐々に入射光量が飽
和してゆきながらも、導光体最大厚みＴ２＝３８ｍｍに
達すると飽和する。そして、飽和した時点の導光体入射
率は、約４５％であり、本発明は従来技術に比べて高い
導光体入射率を実現することができる。

【００１７】このように、従来技術の導光体最大厚みＴ
２は、１０ｍｍであり、本発明の導光体最大厚みＴ２
は、３８ｍｍであるから、本発明は従来技術に比べて、
導光体を厚くしてゆくことで、導光体入射率を大幅に向
上させることができる。さらに、本発明では、線状光源
と空気層との光入射面の屈折率差も少なくなるので、従
来例に比べて光反射が生じ難く、導光体入射率を高く保
つ一因となっている。

【００１８】この結果、請求項１記載の液晶表示装置に
よれば、バックライトパネルの導光体と線状光源との間
は空気層がなくなるように透明体が充填されていること
から、導光体の光入射面の光反射による光の損失を低減
でき、加えて線状光源と透明体との光入射面の光反射も
少なくできる。従って、同一の光源投入電力で液晶パネ
ルに与える輝度を向上させて視認性を高めることができ
る。

【００１９】また、請求項２に記載したように、導光体
をアクリル樹脂で形成し、透明体を光学接着剤にする
と、光学接着剤（後述する実施例にあるように、例え
ば、東亜合成株式会社、ラックストラックＬＣＲ０６３
２、屈折率ｎ２＝１．５）は、固化するまで液状である
から、線状光源と導光体との間に隙間なく充填でき、空
気層の存在による光反射を容易に排除できる。また、導
光体の材質であるアクリル樹脂の屈折率と非常に近いた
め、光入射面の屈折率差による光反射を低減することが
でき、これは請求項１に記載した透明体の材質として好
適である。

【００２０】また、請求項３に記載したように、請求項
２に記載した液晶表示装置において、導光体の端面には
線状光源の形状に合わせた凹部が形成され、線状光源を
凹部に光学接着剤で接着すれば、線状光源と導光体との
隙間を小さくでき、その隙間に充填される光学接着剤の
使用量を低減できる。従って、従来の技術に対してもあ
まりコストアップすることもなく、上述の効果を得るこ
とができるという効果を奏する。

【００２１】また、請求項４に記載したように、線状光
源を取り囲むように形成され、線状光源からの光を反射
して導光体の端面に集光する光反射カバーを備え、透明
体としてシリコンオイルを反射カバーと導光体の端面と
の間に充填すると、光反射カバーと導光体に囲まれた空
間にシリコンオイル（後述する実施例にあるように、例
えば、東レ株式会社、シリコンＳＨ２００、屈折率ｎ２
＝１．４）が充填されるから、線状光源と導光体との間
に空気層がなく、請求項１に記載と同様の作用に奏し、
さらには線状光源から光反射カバー側に放射された光は
空気層を通ることなく、光反射カバーで反射されて導光
体に入射し、液晶パネルに照射される。

【００２２】従って、請求項４記載の液晶表示装置によ
れば、バックライトパネルの導光体と線状光源との間は
空気層がなくなるようにシリコンオイルが充填されてい
ることから、導光体の光入射面の光反射による光の損失
を低減でき、加えて線状光源と透明体との光入射面の光
反射も少なく、さらに、光反射カバー側に放射された光
も効率的に利用することができるため、同一の光源投入
電力で液晶パネルに与える輝度を向上させて視認性を高
めることができる。

【００２３】また、シリコンオイルは、 液状であるか
ら、線状光源と光反射カバーとの間に隙間なく充填で
き、空気層の存在による光反射を容易に排除できる。ま
た、消耗した線状光源を取り替える際に、シリコンオイ
ルは液状であるから簡単に取り除くことができ、取り除
いてしまえば線状光源を容易に取り替えることができ
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の液晶表示装置の実
施例を図面を参照しながら説明する。まず、第１実施例
の液晶表示装置１について図３を参照しながら説明す
る。なお、従来の技術の項で説明した液晶表示装置５０
と同一の部分に関しては同一の符号を付し、詳しい説明
を省略する。

【００２５】液晶表示装置１は、液晶表示装置５０と同
様に液晶パネル１７と、バックライトパネル２を備えて
いる。そして、バックライトパネル２には、液晶表示装
置５０と異なる構成として、冷陰極管３の形状に合わせ
た凹部４ｂが端面４ａに形成されたアクリル樹脂（屈折
率ｎ＝１．５）からなる板状の導光体４を備えている。
そして、冷陰極管３と凹部４ｂとの間は光学接着剤５
（例えば、東亜合成株式会社、ラックストラックＬＣＲ
０６３２、屈折率ｎ＝１．５）で空気層なく接着されて
いる。

【００２６】このように構成された液晶表示装置１にお
いては、外径ガラス３ｂと光学接着剤５との光入射面の
屈折率差が殆どないので、冷陰極管３の蛍光体３ａから
放射された光は、光学接着剤５に高効率で放出される。
そして、光学接着剤５を透過した光は、導光体４の光入
射面である凹部４ｂ表面でも屈折率差が殆どないので、
図２で示したように、高い導光体入射率で導光体４に入
射する。

【００２７】このように第１実施例の液晶表示装置１に
よれば、バックライトパネル２の導光体４と冷陰極管３
との間には導光体４と同じ屈折率の光学接着剤５が充填
されていることから、導光体４の光入射面である凹部４
ｂの表面の光反射による光の損失を低減でき、加えて外
径ガラス３ｂと光学接着剤５との光入射面の光反射によ
る光の損失も少なくできる。従って、同一の光源投入電
力で液晶パネル１７に与える輝度を向上させて視認性を
高めることができる。

【００２８】また、光学接着剤５は、固化するまで液状
であるから、冷陰極管３と導光体４との間を隙間なく充
填できる。そして、導光体４には、冷陰極管３に対応し
た凹部が形成され、冷陰極管３はその凹部に組み込まれ
ることから、冷陰極管３と導光体４との隙間を小さくで
き、その隙間に充填される光学接着剤５の使用量を低減
できる。従って、従来の技術に対してもあまりコストア
ップすることもなく、上述の効果を得ることができる。

【００２９】次に、第２実施例の液晶表示装置３０につ
いて図４を参照しながら説明する。なお、従来の技術の
項で説明した液晶表示装置５０と同一の部分に関しては
同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。液晶表示装
置３０は、液晶表示装置５０と同様に液晶パネル１７
と、バックライトパネル２を備えている。そして、バッ
クライトパネル２には、液晶表示装置５０と異なる構成
として、従来は空気層であった空間、すなわち光反射カ
バー７ａと導光体５３の端面５３ａとの間に、シリコン
オイル３３（例えば、東レ株式会社、シリコンＳＨ２０
０、屈折率ｎ＝１．４）を充填している。そして、シリ
コンオイル３３がバックライトパネル２より漏洩するこ
とがないように、気密パッキン３５を用いて導光体５３
と光反射カバー７ａとを気密構造としている。

【００３０】このように構成された液晶表示装置３０に
おいては、外径ガラス３ｂとシリコンオイル３３との屈
折率差が小さいため、冷陰極管３の蛍光体３ａから放射
された光は、シリコンオイル３３に高効率で放出され
る。そして、シリコンオイル３３を透過した光は、導光
体５３の光入射面である端面５３ａでも屈折率差が小さ
いため、高い導光体入射率で導光体５３に入射する。そ
して、従来では空気層があったことから、光反射カバー
７ａ側に放射された光の利用率は芳しくなかったが、液
晶表示装置３０では光反射カバー７ａ側に放射された光
も空気層を通ることなく反射されて、導光体４に入射す
るので、光の利用率を高めることができる。

【００３１】このように第２実施例の液晶表示装置３０
によれば、バックライトパネル２の導光体５３と冷陰極
管３との間には導光体４に近い屈折率のシリコンオイル
３３が充填されていることから、導光体５３の光入射面
である端面５３ａの光反射による光の損失を低減でき、
加えて外径ガラス３ｂとシリコンオイル３３との光入射
面の光反射による光の損失も少なくでき、さらに、光反
射カバー７ａ側に放射された光も効率的に利用すること
ができる。従って、同一の光源投入電力で液晶パネル１
７に与える輝度を向上させて視認性を高めることができ
る。

【００３２】また、シリコンオイル３３は、 液状であ
るから、冷陰極管３と光反射カバー７ａとの間に隙間な
く充填できる。また、消耗した冷陰極管３を取り替える
際に、シリコンオイル３３は液状であるから簡単に取り
除くことができ、取り除いてしまえば冷陰極管３を容易
に取り替えることができる。

【００３３】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、さらに種々
なる態様にて実施してもよいことは勿論である。例え
ば、液晶表示装置３０において、透明体としてシリコン
オイル３３を用いているが、シリコンオイル３３以外に
も前述の光学接着剤５を用いてもよい。

【００３４】また、本実施例では、線状光源として、冷
陰極管３を用いたが、冷陰極管３に限らず、熱陰極管な
どを用いてもよい。また、本実施例では、線状光源とし
て、冷陰極管３を一本だけ用いた際を説明したが、複数
の線状光源を用いて実施してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の作用を示すための線状光源及び導光
体の拡大断面図である。

【図２】 本発明及び従来技術の導光体入射率を比較し
て示すグラフである。

【図３】 第１実施例の液晶表示装置１の断面を示す断
面図である。

【図４】 第２実施例の液晶表示装置３０の断面を示す
断面図である。

【図５】 従来例の液晶表示装置５０の断面を示す断面
図である。

【符号の説明】

１…液晶表示装置、 ２…バックライトパネル、 ３…
冷陰極管、４…導光体、４ａ…端面、 ４ｂ…凹部、
５…光学接着剤、 ７…光反射体、７ａ…光反射カバ
ー、 １７…液晶パネル、 ３０…液晶表示装置、３３
…シリコンオイル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像情報に基づいて、光の透過または遮
   断を行うことで画像を表示する液晶パネルと、 該液晶パネルにほぼ平行に配置された板状の導光体及び
   該導光体の端面に沿って配置された線状光源を有し、該
   線状光源からの光を前記導光体を介して前記液晶パネル
   に照射するバックライトパネルとを備えた液晶表示装置
   において、 前記導光体と線状光源との間を空気層がなくなるように
   透明体で充填したことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の液晶表示装置において、 前記導光体をアクリル樹脂で形成し、前記透明体を光学
   接着剤にしたことを特徴とする液晶表示装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の液晶表示装置において、 前記導光体の端面には前記線状光源の形状に合わせた凹
   部が形成され、前記線状光源を前記凹部に前記光学接着
   剤で接着したことを特徴とする液晶表示装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の液晶表示装置において、 前記線状光源を取り囲むように形成され、前記線状光源
   からの光を反射して前記導光体の端面に集光する光反射
   カバーを備え、前記透明体としてシリコンオイルを前記
   反射カバーと前記導光体の端面との間に充填したことを
   特徴とする液晶表示装置。