CN101427175A - 液晶显示模块、液晶显示装置和其照明装置 - Google Patents

Abstract

公开了减低液晶模块的色移的液晶显示模块。该液晶显示模块包括：液晶面板，具有对于入射的照明光的透射率根据所述照明光的入射角度和波长的双方而不同的波长依赖性，并且所述波长依赖性具有在左右方向和上下方向不同的各向异性；以及多个单色光源，其发光波长的配光特性各自不同，对所述液晶面板从其背面进行照明，所述多个单色光源发射具有缓和所述波长依赖性和所述各向异性的配光特性的照明光。

Description

液晶显示模块、液晶显示装置和其照明装置

技术领域

本发明涉及液晶显示模块、液晶显示装置和其照明装置。

背景技术

由于制造技术的进步带来的价格降低和高画质化技术的开发，薄型轻量且可显示图像的液晶显示装置迅速普及，已经被广泛用于个人电脑的显示器(monitor)或电视接收机(TV receiver)等。

作为液晶显示装置，通常采用透过型液晶显示装置。透过型液晶显示装置具有称为背光(backlight)的面状光源，利用液晶面板(panel)对来自该光源的照明光进行空间调制(spacial modulation)而生成图像。

作为该液晶显示装置的功能上的课题之一，有色调因观察方向而变化的现象(色移；color shift)。其起因于液晶面板的发射光的透射率具有角度依赖性，并且在波长依赖性(波长弥散性；wavelength dispersivity)上具有各向异性(anisotropy)。另外，作为其他的课题，背光的配光特性(light distributioncharacteristics)具有各向异性。

图1是表示由采用了TN液晶的液晶显示装置显示红、蓝和绿的单色，并测量了水平方向(液晶面板的左右方向)的配光特性的结果的曲线图。这样，波长较长的红色光呈现相对地较宽的配光分布，而波长较短的蓝色光呈现相对地较窄的配光分布。

图2是表示卸除图1的测量中所使用的液晶显示装置的液晶面板而点亮背光，并通过红、蓝和绿的滤色片评估配光特性的结果的曲线图。根据图2明显可知，在来自背光的照明光中未存在特别的波长弥散性，在图1中所存在的显著的波长弥散性起因于液晶面板的特性。

根据上述配光特性的结果，在观察显示了白色的画面时，从正面方向看相对呈蓝色，而从角度较大的方向看相对呈红色。图3示意性地表示该情形。

为了减轻上述色移现象，提出了分别使用单色的三基色的光源，将这些光源以不同的配光特性入射到导光板的侧面的方法(参照专利文献1)。

[专利文献1]特开2004-61693号公报

发明内容

发明需要解决的问题

然而，在分别使用单色的三基色的光源，将这些光源以不同的配光特性入射到导光板的侧面的方法中，存在容易发生色彩不均匀的问题。

导光板使从侧面入射的光在与其相对的主面之间重复进行全反射而传播到与入射端相对的侧面方向，同时通过设置在相对的主面的一方的扩散部件或分散于导光板内部的扩散材料发射该光的一部分。

为了从导光板的整面得到均一的照明，必须适当地设定所述扩散部件的形成浓度、图案(pattern)的大小分布和扩散材料的分散浓度分布。但是，入射光的传播和发射的状况因待入射的光的配光图案而变化。具体而言，若入射光的配光较宽，则从导光板的入射面附近发射的光的比例较大，在导光板的入射端变亮，而在其相反端则变暗。相反地，若入射光的指向性较强，则在导光板的入射端变暗，而在其相反端则变亮。

例如，如专利文献1的实施方式，若使蓝色光的配光图案相对宽地入射到导光板，则发生色彩不均匀，即在导光板的入射端附近略呈蓝色，其相反端略呈红色。

因此，在改变配光图案的方法中，难以兼顾有关观察角度的色移现象的减低以及在画面整体进行无色彩不均匀的均一的显示。

另外，根据液晶面板的模式，上述色移现象不一定在垂直、水平和斜方向等方向等量地发生。

图4是使用测量出图1的特性的TN液晶，同样地进行单色显示而测量垂直方向(液晶面板的上下方向)的单色配光特性的结果。由图4可知，在有效视野范围±40°内的垂直方向上没有显著的波长弥散性。因此，若对垂直方向也进行与水平方向同样的波长弥散性的照明，反而会产生色移。另外，垂直方向的配光特性与图1所示的水平方向的配光特性相比，测量角度越大，其透射率越降低。也就是说，在液晶显示装置的发射光的配光特性中存在各向异性。但是，该配光特性的各向异性是背光的特性。

因此，为了对整个垂直、水平和斜向的各个方位减低色移，需要发射对水平方向提供波长依赖性的照明光，并使照明光的波长依赖性具有各向异性。但是，在使用导光板根据颜色改变从其侧面入射的光的指向性的以往的方法中，存在难以控制波长依赖性和波长依赖性的各向异性的问题。

鉴于上述问题，本发明的目的在于，提供液晶显示模块、照明装置和液晶显示装置，即使利用具有对于入射的照明光的透射率根据所述照明光的入射角度和波长的双方而不同的波长依赖性，并且所述波长依赖性在其左右方向和上下方向具有不同的各向异性的液晶面板，也可减轻对于水平、垂直和斜向的各个观察角度的色移。

解决该问题的方案

本发明的液晶显示模块所采用的结构包括：液晶面板，具有对于入射的照明光的透射率根据照明光的入射角度和波长的双方而不同的波长依赖性，并且具有波长依赖性在左右方向和上下方向不同的各向异性；以及多个单色光源，其发光波长的配光特性各自不同，对液晶面板从其背面进行照明，多个单色光源发射具有缓和波长依赖性和各向异性的配光特性的照明光。

另外，本发明的照明装置，对液晶面板从其背面进行照明，该液晶面板具有对于入射的照明光的透射率根据照明光的入射角度和波长的双方而不同的波长依赖性，并且具有波长依赖性在左右方向和上下方向不同的各向异性，该照明装置所采用的结构包括：多个单色光源，其发光波长的配光特性各自不同；以及基座，其排列配置多个单色光源，多个单色光源发射具有缓和波长依赖性和各向异性的配光特性的照明光。

另外，本发明的液晶显示装置所采用的结构包括：液晶面板，具有对于入射的照明光的透射率根据照明光的入射角度和波长的双方而不同的波长依赖性，并且具有波长依赖性在左右方向和上下方向不同的各向异性；照明单元，具有发光波长的配光特性各自不同，对液晶面板从其背面进行照明的多个单色光源，并对液晶面板从其背面进行照明；以及显示控制电路，驱动液晶面板并使其显示图像，多个单色光源发射具有缓和波长依赖性和各向异性的配光特性的照明光。

发明的效果

本发明的液晶显示装置能够进行减少了色彩不均匀的发生的图像显示。

附图说明

图1是表示使TN液晶显示装置进行单色显示时的水平方向的配光特性的曲线图。

图2是表示卸除图1的测量中所使用的液晶显示装置的液晶面板而点亮背光，并通过红、蓝和绿的滤色片评估配光特性的结果的曲线图。

图3是表示以一般的没有波长弥散的照明对液晶面板进行照明时的色移的发生状态的模式图。

图4是表示使TN液晶显示装置进行单色显示时的垂直方向的配光特性的曲线图。

图5是表示本发明的液晶显示模块的实施方式的结构的立体图。

图6是表示本发明的液晶显示模块的实施方式中的各向异性波长弥散光源组件的结构的立体图。

图7是用于说明本发明的液晶显示模块的实施方式的动作的剖面图。

图8A是表示PMMA和MS的折射率的波长依赖性的坐标图，图8B是表示组合PMMA、MS和空气的各个介质时的相对折射力(∝折射率差)的波长依赖性的图。

图9是表示一例矩阵型液晶显示装置的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

图5是表示本发明的液晶显示模块的实施方式的立体图。

作为液晶显示模块的照明装置，将多个波长弥散光源组件310排列在作为基座的框架(frame)320内并由扩散片(sheet)330覆盖，构成波长弥散面状光源300(相当于本发明的“照明装置”)。液晶面板的照明装置配置在液晶面板200的下方。

图6是表示实施方式1的液晶显示模块中的波长弥散光源组件310的结构的立体图。将红色的LED芯片(chip)311R安装在基板312R上。使用透明树脂313R密封红色的LED芯片311R而形成红色光源元件310R。同样地，使用绿色的LED芯片311G和蓝色的LED芯片311B，形成绿色光源元件310G和蓝色光源元件310B。由所述红色光源元件310R、绿色光源元件310G和蓝色光源元件310B构成波长弥散光源组件310。

红色光源元件310R、绿色光源元件310G和蓝色光源元件310B的密封树脂的凸起部的形状各自不同，以使发光波长的配光特性不同。在图6的x方向上，设定为蓝色光源元件310B的配光相对宽，红色光源元件310R的配光相对窄，而绿色光源元件310G的配光处于其中间。也就是说，构成密封树脂的凸起部的形状，以使蓝色光源元件310B的光的扩散性相对较大。这样，从多个单色光源发射的光被设定为其波长依赖性与液晶面板的发射光的波长依赖性相反。由此，设定多个单色光源的各个配光特性，以使从多个单色光源发射的光缓和液晶面板200的波长依赖性。另外，在图6的y方向上，310R、310G和310B的配光特性均被设定为同等。如上所述，在y方向上没有显著的波长依赖性。因此，通过在y方向上，使310R、310G和310B的配光特性均同等，能够缓和波长依赖性的各向异性。这样，能够获得波长弥散光源组件310，其在x方向上具有波长弥散性而在y方向上具有在波长依赖性，具有波长依赖性及在波长依赖性中具有各向异性。

另外，多个光源(310R、310G和310B)也可具有发射光的配光特性在液晶面板200的左右方向(x方向)和上下方向(y方向)上不同的配光特性。具体而言，左右方向的配光比上下方向的配光宽。例如，多个单色光源被配置为在液晶面板200的左右方向上具有指向性，并在液晶面板200的上下方向上具有扩散性较大的配光特性。通过将扩散性在液晶面板200的上下方向上增大，能够在左右方向上使用扩散性较高的扩散片。由此，多个单色光源被构成为在上下方向和左右方向上使配光特性均衡。不限于此，考虑到扩散片的特性，多个单色光源的特性也可设定为缓和液晶面板的波长依赖性和各向异性，以使配光特性均衡。

以下，使用图7说明动作的细节。

图7是表示本发明的液晶显示装置的实施方式的剖面图，表示以图5的xz平面切开的主要部分。

如上所述，波长弥散光源组件310对于波长较长的红色，发射指向性较强(图7的实线)的光，而对于波长较短的蓝色，发射扩散性较大(图7的虚线)的光。

扩散片330具有重新对来自波长弥散光源组件310的光进行扩散而提高照明的均一性的作用。透过了扩散片330的光其扩散性稍微增大，并且其波长弥散性稍微缓和。多个单色光源的配光特性和扩散片的配光特性，被设定为用于校正所述液晶面板的发射光的波长依赖性和波长依赖性的各向异性。扩散片330的配光特性被设定为用于补充多个单色光源的配光特性。另外，多个单色光源的配光特性也可被设定为用于补充扩散片330的配光特性。

设定波长弥散光源组件310的配光特性和扩散片330的扩散特性，以使透过了扩散片330的光的配光特性的波长弥散性缓和液晶面板200的透射率的波长弥散性。

其结果，对于透过液晶面板后的光而言，红、蓝和绿的光不随观察角度变化而为一定的比例，在有效视野范围中，能够减低色移的发生。

另外，在y方向上，各向异性波长弥散光源组件310以红、蓝和绿的每一个都同等的配光分布发射光。然后，发射出的光透过扩散片330后，以互相同等的配光分布入射到液晶面板200。在y方向上，在液晶面板200的有效视野内没有显著的波长弥散性，所以不存在新发生色移的情形。

另外，在上述实施方式中，使用了透射率依赖于入射角度的波长弥散性中具有各向异性的TN液晶基板，并且使用了具有波长弥散性且在波长依赖性中具有各向异性的各向异性波长弥散照明(各向异性波长弥散光源组件310)。但是，本发明并不限于此。例如，在使用如VA液晶那样的、其透射率的波长弥散性几乎为各向同性的液晶时，最好使用照明光的波长弥散性也为各向同性的照明。

另外，扩散片330也可以构成为，将透明的基材中具有与基材的折射率不同的折射率的光扩散体分散配置在透明的基材中的厚度方向上，以能够使从多个单色光源发射出的光被多次折射，对从多个单色光源发射出的光提供与波长依赖性相反的波长依赖性而被发射。

图8A是表示作为透明树脂材料的一般的PMMA(丙烯酸(acrylic))和MS(丙烯酸和苯乙烯(styrene)的共聚物(copolymer))的折射率的波长依赖性的图。横轴表示波长，纵轴表示折射率。如图8A所示，折射率并不是一定，而具有波长依赖性(将这样的波长依赖现象称为波长弥散)。而且，一般的光学材料倾向于波长越短，折射率越高。另外，在透明树脂材料之间的界面上绝对折射力较小，所以需要多次的折射。因此，将光扩散体340分散配置到扩散片330的基材中的厚度方向的方法很有效。另外，可使用微粒或微细光纤作为光扩散体340。

若光从某个介质入射到折射率不同的另一个介质，则其在该界面根据斯涅尔定律(Snell＇s law)进行折射，但其折射力与两个介质的折射率差成比例。

图8B是表示上述PMMA和MS在与空气(不考虑波长，折射率为1)之间的界面进行折射的情况、以及在PMMA和MS之间的界面进行折射的情况的相对折射力的波长依赖性的图。横轴表示波长，纵轴表示相对折射力。纵轴由以在测量波长546mm的值对折射率的差进行规格化所得的相对值来表示。

这样，在PMMA/MS的界面上的折射作用与在PMMA/空气和MS/空气的界面上的折射作用相比，其波长弥散格外地大。因此，通过利用双方的界面的折射作用，能够期待实现波长弥散性的较大的扩散。

但是，由于双方的折射率差较小，所以在如与空气之间的界面的情况那样地以一个凹凸面作为界面的两层结构中，难以进行足够的扩散。因此，通过以一方的材料作为介质，而将由另一方的材料构成的光扩散体340分散配置在厚度方向上，会增加接受折射作用的机会。

另外，在使用微细光纤作为光扩散体340时，能够获得在x方向上波长弥散较大且在y方向上波长弥散较小的照明光。通过考虑多个单色光源的配光特性，使用微粒或微细光纤的任一个，能够实现液晶显示模块，所述液晶显示模块对液晶面板的发射光的配光特性在每个波长具有不同的波长弥散性、以及在波长依赖性中存在各向异性的液晶面板有效地进行照明，从而能够显示对任何观察角度的色移小且均衡了配光特性的图像。

另外，在无需通过扩散片330对来自多个单色光源的发射光提供波长依赖性时，扩散片330无需具有光扩散体340。使用普遍贩卖的扩散片对来自多个单色光源的发射光进行扩散即可。

如上所述，根据本发明的结构，通过使用简便的方法而不使用多个全息滤光片(hologram sheet)，对液晶面板的发射光的配光特性在每个波长不同的波长弥散性和波长依赖性的各向异性进行校正，能够实现将观察角度所造成的色彩不均匀的发生减少的、显示质量高的液晶显示装置。

<矩阵型液晶显示装置>

图9是表示一例矩阵型液晶显示装置的图。该矩阵型液晶显示装置1000由矩阵型液晶显示模块1010、显示信号线驱动电路1020、扫描信号线驱动电路1030构成。本发明的显示控制电路相当于显示信号线驱动电路1020和扫描信号线驱动电路1030。矩阵型液晶显示模块1010由液晶面板、对液晶面板从其背面进行照明的面状光源以及设置在液晶面板和面状光源之间的扩散片构成。

在液晶面板上，p个显示信号线1011和n个扫描信号线1012被配置为矩阵状，液晶显示元件1013形成在各个交点的信号电极和扫描电极之间。显示信号线驱动电路1020通过显示信号线1011输出显示信号(驱动信号)。扫描信号线驱动电路1030通过扫描信号线1012输出扫描信号。液晶显示元件1013基于显示信号和扫描信号之间的电位差进行驱动。驱动电源装置1040对显示信号线驱动电路1020和扫描信号线驱动电路1030供给电能。

所述显示信号线驱动电路1020和扫描信号线驱动电路1030由液晶驱动用控制器集成电路(IC)形成。

作为使用显示信号线驱动电路1020和扫描信号线驱动电路1030的该矩阵型液晶显示装置1000的驱动方法，有以下的时分驱动方法，即依序向所述各个扫描信号线1012输出扫描信号，在选择各个扫描信号线1012的期间，根据其选择扫描信号线1012上的液晶显示元件1013的选择/非选择数据，从显示信号线1011施加选择电压/非选择电压(扫描信号)，进行液晶驱动。根据该时分驱动方法，垂直同步信号周期T除以选择一个扫描信号线的期间的数目被设定为与扫描信号线数n相同。

另外，若以直流驱动液晶，则引起液晶本身的劣化，对显示质量的降低和寿命造成重大的影响，所以液晶必须进行交流驱动，而且在上述一般的矩阵型液晶显示装置1000的时分驱动方法中，每选择比扫描信号线数n小的自然数k个的扫描信号线1030，就利用极性反转的极性反转(交流化)信号进行驱动而进行交流化。

在2006年4月17日提出的特愿2006-113147号的日本专利申请中所包含的说明书、附图和摘要的公开内容，全部引用于本发明。

工业实用性

根据本发明，能够实现色彩不均匀小、在水平和垂直倾斜的全方位上将观察角度造成的色彩不均匀的发生减少的映像显示，能够有助于提高液晶电视和液晶显示屏等映像显示装置的显示性能。

Claims (18)

1.一种液晶显示模块，包括：

液晶面板，具有对于入射的照明光的透射率根据所述照明光的入射角度和波长的双方而不同的波长依赖性，并且具有所述波长依赖性在左右方向和上下方向不同的各向异性；以及

多个单色光源，其发光波长的配光特性各自不同，对所述液晶面板从其背面进行照明，

所述多个单色光源发射具有缓和所述波长依赖性和所述各向异性的配光特性的照明光。

2.如权利要求1所述的液晶显示模块，其中，

所述多个单色光源的发光色为红色、绿色和蓝色的三基色，蓝色的扩散性相对较大。

3.如权利要求1所述的液晶显示模块，其中，

所述多个单色光源被配置为在所述液晶面板的左右方向具有指向性。

4.如权利要求1所述的液晶显示模块，其中，

所述多个单色光源被配置为在所述液晶面板的上下方向具有扩散性较大的配光特性。

5.如权利要求1所述的液晶显示模块，其中，

还包括扩散片，其位于所述多个单色光源和所述液晶面板之间，

所述多个单色光源的配光特性和所述扩散片的配光特性被设定，以缓和所述波长依赖性和所述各向异性。

6.如权利要求1所述的液晶显示模块，其中，

还包括扩散片，其位于所述多个单色光源和所述液晶面板之间，

所述扩散片将透明的基材中具有与基材的折射率不同的折射率的光扩散体分散配置在透明的基材中的厚度方向上，使从所述多个单色光源发射出的光被多次折射，对从所述多个单色光源发射出的光提供与所述波长依赖性相反的波长依赖性而被发射。

7.一种照明装置，对液晶面板从其背面进行照明，所述液晶面板具有对于入射的照明光的透射率根据所述照明光的入射角度和波长的双方而不同的波长依赖性，并且具有所述波长依赖性在左右方向和上下方向不同的各向异性，该照明装置包括：

多个单色光源，其发光波长的配光特性各自不同；以及

基座，其排列配置所述多个单色光源，

所述多个单色光源发射具有缓和所述波长依赖性和所述各向异性的配光特性的照明光。

8.如权利要求7所述的照明装置，其中，

所述多个单色光源的发光色为红色、绿色和蓝色的三基色，蓝色的扩散性相对较大。

9.如权利要求7所述的照明装置，其中，

所述多个单色光源被配置为在所述液晶面板的左右方向具有指向性。

10.如权利要求7所述的照明装置，其中，

所述多个单色光源被配置为在所述液晶面板的上下方向具有扩散性较大的配光特性。

11.如权利要求7所述的照明装置，其中，

还包括扩散片，其位于所述多个单色光源和所述液晶面板之间，

所述多个单色光源的配光特性和所述扩散片的配光特性被设定，以缓和所述波长依赖性和所述各向异性。

12.如权利要求7所述的照明装置，其中，

还包括扩散片，其位于所述多个单色光源和所述液晶面板之间，

所述扩散片将透明的基材中具有与基材的折射率不同的折射率的光扩散体分散配置在透明的基材中的厚度方向上，使从所述多个单色光源发射出的光被多次折射，对从所述多个单色光源发射出的光提供与所述波长依赖性相反的波长依赖性而被发射。

13.一种液晶显示装置，包括：

液晶面板，具有对于入射的照明光的透射率根据所述照明光的入射角度和波长的双方而不同的波长依赖性，并且具有所述波长依赖性在左右方向和上下方向不同的各向异性；

照明单元，具有发光波长的配光特性各自不同，对所述液晶面板从其背面进行照明的多个单色光源，对液晶面板从其背面进行照明；以及

显示控制电路，驱动所述液晶面板并使其显示图像，

所述多个单色光源发射具有缓和所述波长依赖性和所述各向异性的配光特性的照明光。

14.如权利要求13所述的液晶显示装置，其中，

所述多个单色光源的发光色为红色、绿色和蓝色的三基色，蓝色的扩散性相对较大。

15.如权利要求13所述的液晶显示装置，其中，

所述多个单色光源被配置为在所述液晶面板的左右方向具有指向性。

16.如权利要求13所述的液晶显示装置，其中，

所述多个单色光源被配置为在所述液晶面板的上下方向具有扩散性较大的配光特性。

17.如权利要求13所述的液晶显示装置，其中，

还包括扩散片，其位于所述多个单色光源和所述液晶面板之间，

所述多个单色光源的配光特性和所述扩散片的配光特性被设定，以缓和所述波长依赖性和所述各向异性。

18.如权利要求13所述的液晶显示装置，其中，

还包括扩散片，其位于所述多个单色光源和所述液晶面板之间，

所述扩散片将透明的基材中具有与基材的折射率不同的折射率的光扩散体分散配置在透明的基材中的厚度方向上，使从所述多个单色光源发射出的光被多次折射，对从所述多个单色光源发射出的光提供与所述波长依赖性相反的波长依赖性而被发射。

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