JP2006227423A - Backlight apparatus and liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バックライト装置を備える液晶表示装置(LCD:Liquid Crystal Display)に関し、詳しくは、色ムラを低減させつつ薄型化したバックライト装置及びこのバックライト装置を備える液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display (LCD) including a backlight device, and more particularly to a backlight device that is reduced in thickness while reducing color unevenness, and a liquid crystal display device including the backlight device.
テレビジョン放送が開始されてから長年使用されてきたCRT(Cathode Ray Tube)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)といった非常に薄型化されたテレビジョン受像機が考案、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、加速的に普及することが考えられ、今後の更なる発展が期待できる表示装置である。 Instead of CRT (Cathode Ray Tube), which has been used for many years since the start of television broadcasting, it has been made very thin, such as a liquid crystal display (LCD) and a plasma display (PDP). Television receivers have been devised and put into practical use. In particular, liquid crystal display devices using a liquid crystal display panel can be driven with low power consumption, and it is considered that the liquid crystal display device will be used at an accelerated pace due to the price reduction of large liquid crystal display panels. It is a display device that can be expected to develop further.
液晶表示装置は、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て照明することで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)といった蛍光ランプが多く用いられている。 In the liquid crystal display device, a backlight method in which a color image is displayed by illuminating a transmissive liquid crystal display panel provided with a color filter from the back side with a backlight device is mainly used. As a light source of a backlight device, a fluorescent lamp such as a CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp) that emits white light using a fluorescent tube is often used.
また、CCFLは、蛍光管内に水銀を封入するため、環境への悪影響が考えられるため、CCFLに代わるバックライト装置の光源として発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)が有望視されている(例えば、特許文献1参照)。 In addition, since the CCFL encloses mercury in a fluorescent tube and thus has an adverse effect on the environment, a light emitting diode (LED) is promising as a light source of a backlight device that replaces the CCFL (for example, Patent Document 1).
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で、液晶表示パネルを介した色光の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。 With the development of blue light-emitting diodes, light-emitting diodes that emit red, green, and blue light, which are the three primary colors of light, have been prepared, and red light, green light, and blue light emitted from these light-emitting diodes have been prepared. By mixing colors, white light with high color purity can be obtained. Therefore, by using this light emitting diode as the light source of the backlight device, the color purity of the color light via the liquid crystal display panel is increased, so that the color reproduction range can be greatly expanded compared with the CCFL.
バックライト装置の光源として用いる発光ダイオードとしては、高出力の発光ダイオード(LED)チップを使用した発光ダイオードが有効であり、この発光ダイオードを用いることで、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。 As a light-emitting diode used as a light source of a backlight device, a light-emitting diode using a high-power light-emitting diode (LED) chip is effective. By using this light-emitting diode, the luminance of the backlight device is greatly improved. Can do.
液晶表示パネルを照明する照明光を出射するバックライト装置は、光源の配置位置によって、直下型と、エッジライト型との2つに大別される。直下型は、液晶表示パネルの背面側直下に光源を配置させるタイプのバックライト装置であり、サイドエッジ型は、液晶表示パネルの背面側直下に光を導光する導光板を配し、導光板の側面部に光源を配置させるタイプのバックライト装置である。 Backlight devices that emit illumination light for illuminating a liquid crystal display panel are roughly classified into two types, a direct type and an edge light type, depending on the arrangement position of the light source. The direct type is a backlight device in which a light source is arranged directly under the back side of the liquid crystal display panel, and the side edge type is a light guide plate that guides light directly under the back side of the liquid crystal display panel. This is a type of backlight device in which a light source is disposed on the side surface of the backlight device.
直下型のバックライト装置は、エッジライト型のバックライト装置と較べて、導光板を必要としないことから部品点数が少なくなり、製造コストを下げることができる。特に、光源としてCCFLを用いた場合、CCFLは、それ自体が白色光を出射するので、バックライト装置に混色のための厚みを必要としないため、非常に薄型の液晶表示装置を構成することができる。 Compared to the edge light type backlight device, the direct type backlight device does not require a light guide plate, so the number of parts is reduced and the manufacturing cost can be reduced. In particular, when a CCFL is used as a light source, the CCFL itself emits white light, so that the backlight device does not require a thickness for color mixing, and thus a very thin liquid crystal display device can be configured. it can.
しかしながら、バックライト装置の光源として光の三原色である赤色光、緑色光、青色光を発光する発光ダイオードを用いた場合、この三原色光を白色光へと混色するためには、発光ダイオードから液晶表示パネルの前段に配置される拡散板までの距離を十分確保する必要がある。 However, when a light emitting diode that emits red light, green light, and blue light, which are the three primary colors of light, is used as the light source of the backlight device, in order to mix these three primary color lights into white light, a liquid crystal display is used. It is necessary to secure a sufficient distance to the diffusion plate arranged in front of the panel.
具体的には、三原色光を発光する発光ダイオードは、それぞれがパッケージング化されているため、混色性を高めるために一箇所に集めて配置させたとしても、発光された三原色光が拡散板上で完全に混色することはなく、拡散板との距離が近ければ近いほどそれが顕著となってしまう。三原色光の混色が十分でない、色ムラのある白色光を照明光として液晶表示パネルを照明すると、液晶表示パネルに表示される画像も適切に色表現がなされない画像となってしまう。 Specifically, since the light emitting diodes that emit the three primary colors are each packaged, even if they are collected and arranged in one place in order to improve color mixing, the emitted three primary colors are emitted on the diffusion plate. In this case, the colors are not completely mixed, and the closer the distance to the diffusion plate, the more prominent it becomes. When the liquid crystal display panel is illuminated using white light with uneven color, which is insufficiently mixed with the three primary colors, as illumination light, the image displayed on the liquid crystal display panel also becomes an image in which color expression is not appropriately performed.
したがって、色再現範囲を広げるために、光源として三原色光を発光する発光ダイオードを用い、直下型のバックライト装置を構成すると、バックライト装置を厚くする必要があり、液晶表示装置の薄型化を阻害してしまうことになる。 Therefore, in order to widen the color reproduction range, if a light emitting diode that emits three primary colors is used as a light source and a direct type backlight device is configured, it is necessary to increase the thickness of the backlight device, which obstructs thinning of the liquid crystal display device. Will end up.
また、バックライト装置に厚みを与え、拡散のための空間を十分確保しないと、発光ダイオードから発光された光がバックライト装置内全体に拡散されず、発光ダイオードが配列された直上の位置において輝度が高くなってしまうという輝度ムラも生じてしまう。 In addition, if the backlight device is given a thickness and sufficient space for diffusion is not secured, the light emitted from the light-emitting diodes is not diffused throughout the backlight device, and the brightness at the position immediately above the light-emitting diodes is arranged. As a result, the luminance becomes uneven.
このように、バックライト装置の薄型化と、色ムラ、輝度ムラの抑制とは、互いにトレードオフの関係にあり、双方を同時に解決することは非常に困難となっている。 Thus, the reduction in thickness of the backlight device and the suppression of color unevenness and brightness unevenness are in a trade-off relationship with each other, and it is very difficult to solve both of them simultaneously.
そこで、本発明は、上述したような問題を解決するために案出されたものであり、三原色光を発光する発光ダイオードを用いることで色再現範囲を広げると共に、液晶表示パネルを照明する白色光の色ムラ、輝度ムラを低減させ且つ薄型化を実現したバックライト装置及びこのバックライト装置を用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been devised to solve the above-described problems, and uses a light emitting diode that emits light of three primary colors to broaden the color reproduction range and to illuminate a liquid crystal display panel. An object of the present invention is to provide a backlight device that can reduce color unevenness and luminance unevenness and achieve a thin thickness, and a liquid crystal display device using the backlight device.
上述の目的を達成するために、本発明に係るバックライト装置は、透過型の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において、少なくとも赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光する複数の発光ダイオードからなる光源と、上記光源である複数の発光ダイオードの光出射方向を覆い、上記各発光ダイオードから出射された色光の放射角分布を制御する光学部材と、上記光学部材から出射された上記色光を拡散して面状発光させる拡散板とを備えることを特徴とする。 To achieve the above object, a backlight device according to the present invention emits at least red light, green light, and blue light in a backlight device that illuminates a transmissive liquid crystal display panel with white light from the back side. A light source composed of a plurality of light emitting diodes, an optical member that covers the light emission direction of the plurality of light emitting diodes that are the light sources, and that controls the emission angle distribution of the colored light emitted from each of the light emitting diodes; And a diffusion plate for diffusing the colored light and emitting planar light.
上述の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、透過型の液晶表示パネルと、上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る液晶表示装置において、上記バックライト装置は、少なくとも赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光する複数の発光ダイオードからなる光源と、上記光源である複数の発光ダイオードの光出射方向を覆い、上記各発光ダイオードから出射された色光の放射角分布を制御する光学部材と、上記光学部材から出射された上記色光を拡散して面状発光させる拡散板とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal display device comprising a transmissive liquid crystal display panel and a backlight device that illuminates the liquid crystal display panel with white light from the back side. The backlight device covers a light emission direction of a plurality of light emitting diodes that emit at least red light, green light, and blue light, and a plurality of light emitting diodes that are the light sources, and is emitted from each of the light emitting diodes. And an optical member for controlling the emission angle distribution of the colored light, and a diffusion plate for diffusing the colored light emitted from the optical member to emit a planar light.
本発明は、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードから出射される赤色光、緑色光、青色光の放射角度分布を、拡散板、光学ブロックといった光学部材を設けることで制御し、拡散板へ入射される前段において液晶表示パネル全面に渡って均一に拡散させる。 The present invention controls the radiation angle distribution of red light, green light, and blue light emitted from a red light emitting diode, a green light emitting diode, and a blue light emitting diode by providing an optical member such as a diffusion plate and an optical block. Is uniformly diffused over the entire surface of the liquid crystal display panel.
したがって、このようなバックライト装置から出射された照明光で液晶表示パネルを照明すると、液晶表示パネルには、色再現性のよい画像を表示させることを可能とする。また、バックライト装置は、白色光へ混色する際に必要なスペースが不要であるため、従来の直下型のバックライト装置よりも非常に薄型化することができる。つまり、色ムラ、輝度ムラを低減させると共に、薄型で、色再現性の高い液晶表示装置を提供することを可能とする。 Therefore, when the liquid crystal display panel is illuminated with illumination light emitted from such a backlight device, an image with good color reproducibility can be displayed on the liquid crystal display panel. In addition, since the backlight device does not require a space necessary for color mixing with white light, the backlight device can be made much thinner than a conventional direct type backlight device. That is, it is possible to reduce color unevenness and brightness unevenness and provide a thin liquid crystal display device with high color reproducibility.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明をする。なお、本発明は、以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることはいうまでもない。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following examples, It cannot be overemphasized that it can change arbitrarily in the range which does not deviate from the summary of this invention.
本発明は、例えば図1に示すような構成の透過型のカラー液晶表示装置100に適用される。
The present invention is applied to, for example, a transmissive color liquid
この透過型のカラー液晶表示装置100は、透過型のカラー液晶表示パネル110と、このカラー液晶表示パネル110の背面側に設けられたバックライト装置140とからなる。また、図示しないが、この透過型のカラー液晶表示装置100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、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。
The transmissive color liquid
透過型のカラー液晶表示パネル110は、ガラス等で構成された2枚の透明な基板(TFT基板111、対向電極基板112)を互いに対向配列させ、その間隙に、例えば、ツイステッドネマチック(TN)液晶を封入した液晶層113を設け、さらに、TFT基板111、対向電極基板112を、2枚の偏光板131、132によって挟むことで構成されている。TFT基板111には、マトリックス状に配列された信号線114と、走査線115と、この信号線114、走査線115の交点に配列されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ116と、画素電極117とが形成されている。薄膜トランジスタ116は、走査線115により、順次選択されると共に、信号線114から供給される映像信号を、対応する画素電極117に書き込む。一方、対向電極基板112の内表面には、対向電極118及びカラーフィルタ119が形成されている。
In the transmissive color liquid
カラーフィルタ119は、各画素に対応した複数のセグメントに分割されている。例えば、図2に示すように、3原色である赤色フィルタCFR、緑色フィルタCFG、青色フィルタCFBの3つのセグメントに分割されている。カラーフィルタ119の配列パターンは、図2に示すようなストライプ配列の他に、図示しないが、デルタ配列、正方配列などがある。
The
再び、図1を用いて、透過型のカラー液晶表示装置100の構成について説明をする。透過型のカラー液晶表示装置100は、このような構成の透過型のカラー液晶表示パネル110を、バックライト装置140により背面側から白色光を照射した状態で、アクティブマトリックス方式で駆動することによって、所望のフルカラー映像を表示させることができる。
The configuration of the transmissive color liquid
バックライト装置140は、上記カラー液晶表示パネル110を背面側から照明する。図1に示すように、バックライト装置140は、ここでは図示していない光源や、光源から出射された光を、光の利用効率を保ちながら、色ムラ、輝度ムラを抑制するように十分拡散させる機能などが組み込まれたバックライト筐体部120内に、拡散板141や、拡散板141上に重ねて配列される拡散シート142、プリズムシート143、偏光変換シート144といった光学シート群145などを備えた構成となっている。
The
拡散板141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。
The diffusing
一般に、光学機能シート群は、例えば、入射光を直交する偏光成分に分解する機能、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、入射光を拡散させる機能、輝度向上を図る機能などを備えたシートで構成されており、バックライト装置140から面発光された光をカラー液晶表示パネル110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ている。したがって、光学機能シート群145の構成は、上述した拡散シート142、プリズムシート143、偏光変換シート144に限定されるものではなく、様々な光学機能シートを用いることができる。
In general, the optical function sheet group has, for example, a function of decomposing incident light into orthogonal polarization components, a function of compensating for a phase difference of light waves to achieve a wide-angle viewing angle and preventing coloring, a function of diffusing incident light, and a brightness improvement And is provided to convert the light emitted from the
図3にバックライト筐体部120内の概略構成図を示す。この図3に示すように、バックライト筐体部120は、少なくとも赤色光を発光する赤色発光ダイオード21R、緑色光を発光する緑色発光ダイオード21G、青色光を発光する青色発光ダイオード21Bを備える複数の発光ダイオードユニット21n(nは、それぞれ自然数)を光源としている。なお、以下の説明において、赤色発光ダイオード21R、緑色発光ダイオード21G、青色発光ダイオード21Bを総称して、発光ダイオード21と呼ぶ。
FIG. 3 shows a schematic configuration diagram in the
発光ダイオードユニット21nは、例えば、図3に示すように長手方向がバックライト筐体部120の水平方向と平行とされ、バックライト筐体部120内の垂直方向に複数行配置される。
For example, as shown in FIG. 3, the light emitting
また、バックライト筐体部120内には、発光ダイオード21を覆うようにして導光板30が設けられている。図4に、透過型のカラー液晶表示装置100を組み上げた際に、図1に示す透過型のカラー液晶表示装置100に付したXX線で切断した際の概略断面図を示す。
A
図4に示すように、導光板30は、発光ダイオード21が配置されたバックライト筐体部120側に、発光ダイオード21を格納する凹部31が形成されている。導光板30は、例えば、アクリル樹脂などによって形成される。
As shown in FIG. 4, the
この導光板30に形成された凹部31は、発光ダイオード21を格納することで、発光ダイオード21の光出射方向を覆うため、発光ダイオード21から出射された各色光が導光板30に入射されることになる。この導光板30は、バックライト装置140を薄型化させるために設けられた光学部材であり、発光ダイオード21から出射された各色光を入射して内部拡散させることで、拡散板141へ到達させる前段において各色光の混色及び輝度の分布を良好なものとする。
The
なお、バックライト筐体部120の内壁面120aは、発光ダイオード21から発光された光の利用効率を高めるために反射加工がなされた反射面となっている。
The inner wall surface 120a of the
導光板30に入射された色光は、導光板30内で全反射しながら内部拡散し導光板30内を導光される。このとき光出射面30aに入射された色光のうち、臨界角以下となった光の成分のみが拡散板141へと出射されることになる。このとき、導光板に適当な拡散面を設けることにより拡散板141へ出射する光量をコントロールすることができる。このような導光板30を用いることで拡散板141の前段で光がバックライト筐体部120内全体、つまり液晶表示パネル110全面に行き渡るため、発光ダイオード21と、拡散板141との距離を短くすることができバックライト装置140の薄型化を図ることができる。
The colored light incident on the
また、導光板30に形成された凹部31の側壁面である光入射面31Aは、例えば、曲面形状をなしており、発光ダイオード21から出射され導光板30内に入射された色光が、当該投光板30を透過して、ダイレクトで光出射面30aから出射してしまう割合を減少させるようにする。
The
発光ダイオード21は、詳細を省略するがそれぞれ発光バルブ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21aが設けられた側面放射発光ダイオード、すなわち、出射光の主成分を発光バルブの外周方向に出射する指向性を有するいわゆるサイドエミッション型のLEDが用いられている。なお、側面放射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。
Although the
図5(a)に、発光ダイオード21から出射される光の様子を模式的に示し、図5(b)に発光ダイオード21から出射される光の放射角分布を示す。図5(a)に示すように、発光ダイオード21から出射される光は、所定の制御された出射角度で出射されることになる。図5(b)に示すように、サイドエミッション型のLEDである発光ダイオード21は、80度程度の出射角度で出射する光の成分が最も多いことが分かる。
FIG. 5A schematically shows the state of light emitted from the
このように、サイドエミッション型のLEDは、一般的な放射特性を有するいわゆる砲弾型のLEDなどと異なり、出射される光を直上に出射することがなくバックライト筐体部120内に設置された場合に、筐体内の広い範囲に広がって出射することができる。
Thus, unlike the so-called bullet-type LED having general radiation characteristics, the side emission type LED is installed in the
しかしながら、図5(b)からも分かるように、出射角度が完全に90度ではないため、導光板30に入射したとしても、内部拡散されることなく導光板30内を透過し、そのまま光出射面30aから出射されてしまう光の成分も存在する。例えば、アクリル樹脂などで形成された導光板30の屈折率は、空気の屈折率よりも高いため、発光ダイオード21から出射され導光板30に入射した光は、導光板30への入射時に、光入射面に立てられた法線に対する入射角度よりも小さい出射角度となるように屈折される。
However, as can be seen from FIG. 5B, since the emission angle is not completely 90 degrees, even if it is incident on the
仮に、図6に示すように、導光板30に形成された凹部31の光入射面31Aが光出射面30aに対して垂直であったとすると、光入射面31Aに入射された光は、導光板30の面内方向へと屈折されるが、例えば、領域Fにおいて、光入射面30aに入射される光は、はじめから臨界角以下となってしまっているので、光出射面30aで全反射することなく出射される。このような光の成分は、十分に拡散されていないため、視認された際に、色ムラ、輝度ムラとして現れる。
As shown in FIG. 6, if the
しかしながら、放射角分布を改善すべく、サイドエミッション型のLEDの放射角分布を決定している光学部品21aを設計し直すことはコストの増加に繋がり、非常に困難であるため、凹部31の光入射面31Aの形状を調整して放射角分布を制御する。
However, in order to improve the radiation angle distribution, it is very difficult to redesign the optical component 21a that determines the radiation angle distribution of the side emission type LED, which leads to an increase in cost. The radiation angle distribution is controlled by adjusting the shape of the
例えば、凹部31の光入射面31Aの形状を曲面形状とする。この光入射面31Aの曲面形状は、発光ダイオード21から発光された光を、その出射角度に応じて、導光板30を透過して、拡散板141に直接入射される光の成分を減少させるように屈折させる形状となっている。
For example, the shape of the
凹部31の光入射面31Aの形状は、図7に示すように曲面形状だけではなく、例えば、図8に示すように、複数の平面によって形成される形状とすることもできる。この場合も、上述したように、光入射面31Aの形状は、発光ダイオード21から発光された光を、その出射角度に応じて、導光板30を透過して、拡散板141に直接入射される光の成分を減少させるように屈折させる形状となっている。
The shape of the
このように、バックライト筐体部120に発光ダイオード21を格納する凹部31が設けられた導光板30を用い、凹部31の光入射面31Aの形状を調整することで、発光ダイオード21の放射角分布を容易に制御することができる。そして、光入射面31Aの形状を、導光板30を透過して拡散板141に直接入射される光の成分が減少するように、発光ダイオード21から出射された光を屈折させる形状とすることで、導光板30内を全反射しながら導光する光の成分が増加するため、薄型のバックライト装置140でありながら輝度ムラ、色ムラを低減させることができる。
In this way, by using the
上述した導光板30に代えて、図9、図10に示すような、発光ダイオード21に1対1で用意された複数の光学ブロック40を用いて、発光ダイオード21の放射角分布を制御することもできる。この光学ブロック40は、導光板30と同様に、例えば、アクリル樹脂などで形成され、発光ダイオード21を個別に格納する凹部41が形成されている。そして、発光ダイオード21から出射された光を入射する凹部41の光入射面41Aの形状は、導光板30に形成された凹部30の光入射面31Aの形状と同様に、発光ダイオード21から発光された光を、その出射角度に応じて、光学ブロックを透過して、拡散板141に直接入射される光の成分を減少させるように屈折させる形状となっている。
Instead of the
光学ブロック40を用いる場合、上述した導光板30を形成するよりも、使用する材料を削減できるため、カラー液晶表示装置100が大型化すればするほどコストや、軽量化において有利となる。ただし、発光ダイオード21の数だけ光学ブロック40を取り付ける必要があるため、組立工程の簡便さでは、導光板30を用いた場合の方が有利となる。
When the
また、導光板30、光学ブロック40は、アクリル樹脂にて射出成形することで形成するが、それぞれ凹部31、凹部41の形状により射出成形が困難となってしまう場合もある。そこで、図11に示すような光学ブロック50が考えられる。光学ブロック50も、導光板30、光学ブロック40と同様に、発光ダイオード21から出射された光の出射角成分を制御して、発光ダイオード21から発光された光を、その出射角度に応じて、拡散板141に直接入射される光の成分を減少させるように屈折させることができる。
Moreover, although the
光学ブロック50には、発光ダイオード21を格納する凹部51が形成されているが、発光ダイオード21から出射された光を入射する光入射面51Aの形状は、平面となっており、発光ダイオード21から出射された光の出射角度に対して、図6に示した程度の屈折を与えるだけである。
The
光学ブロック50は、光出射面51Bの形状が、導光板30、光学ブロック40の光入射面31A、光入射面41Aと同等の効果が得られるような、例えば、曲面形状となっている。光出射面51Bは、発光ダイオード21から発光され、光学ブロック50内を導光された光を、光出射面51Bへの入射角度に応じて、拡散板141に直接入射される光の成分を減少させるように屈折させる形状となっている。
The
光学ブロック50は、射出成形に最も適した形状であり、導光板30、光学ブロック40と比較して、非常に簡単に成形することができる。
The
このように、バックライト筐体部120に発光ダイオード21を格納するように凹部41が設けられた光学ブロック40又は凹部51が設けられた光学ブロック50を用い、凹部41の光入射面41Aの形状又は光出射面51Bの形状を調整することで、発光ダイオード21の放射角分布を容易に制御することができる。そして、光入射面41A又は光出射面51Bの形状を、拡散板141に直接入射される光の成分が減少するように、発光ダイオード21から出射された光を屈折させる形状とすることで、薄型のバックライト装置140でありながら輝度ムラ、色ムラを低減させることができる。
Thus, using the
このような構成の透過型のカラー液晶表示装置100は、例えば、図12に示すような駆動回路200により駆動される。駆動回路200は、カラー液晶表示パネル110や、バックライト装置140の駆動電源を供給する電源部210、カラー液晶表示パネル110を駆動するXドライバ回路220及びYドライバ回路230、外部から供給される映像信号や、当該透過型のカラー液晶表示装置100が備える図示しない受信部で受信され、映像信号処理部で処理された映像信号が、入力端子240を介して供給されるRGBプロセス処理部250、このRGBプロセス処理部250に接続された画像メモリ260及び制御部270、バックライト装置140を駆動制御するバックライト駆動制御部280などを備えている。
The transmissive color liquid
この駆動回路200において、入力端子240を介して入力された映像信号は、RGBプロセス処理部250により、クロマ処理などの信号処理がなされ、さらに、コンポジット信号からカラー液晶表示パネル110の駆動に適したRGBセパレート信号に変換されて、制御部270に供給されるとともに、画像メモリ260を介してXドライバ220に供給される。
In the
また、制御部270は、上記RGBセパレート信号に応じた所定のタイミングで、Xドライバ回路220及びYドライバ回路230を制御して、上記画像メモリ260を介してXドライバ回路220に供給されるRGBセパレート信号で、カラー液晶表示パネル110を駆動することにより、上記RGBセパレート信号に応じた映像を表示する。
Further, the
バックライト駆動制御部280は、電源210から供給される電圧から、パルス幅変調(PWM)信号を生成し、バックライト装置140の光源である光学ユニット21mnが有する各発光ダイオード21を駆動する。一般に発光ダイオードの色温度は、動作電流に依存するという特性がある。したがって、所望の輝度を得ながら、忠実に色再現させる(色温度を一定とする)には、パルス幅変調信号を使って発光ダイオード21を駆動し、色の変化を抑える必要がある。
The backlight
ユーザインターフェース300は、上述した図示しない受信部で受信するチャンネルを選択したり、同じく図示しない音声出力部で出力させる音声出力量を調整したり、カラー液晶表示パネル110を照明するバックライト装置140からの白色光の輝度調節、ホワイトバランス調節などを実行するためのインターフェースである。
The
例えば、ユーザインターフェース300から、ユーザが輝度調節をした場合には、駆動回路200の制御部270を介してバックライト駆動制御部280に輝度制御信号が伝わる。
For example, when the user adjusts the brightness from the
このように、バックライト装置140は、赤色発光ダイオード21R、緑色発光ダイオード21G、青色発光ダイオード21Bから出射される赤色光、緑色光、青色光の放射角度分布を、導光板30、光学ブロック40又は光学ブロック50といった光学部材を設けることで制御し、拡散板141へ入射される前段において液晶表示パネル110全面に渡って均一に拡散させる。
As described above, the
したがって、このようなバックライト装置140から出射された照明光で液晶表示パネル110を照明すると、液晶表示パネル110には、色再現性のよい画像を表示させることができる。また、バックライト装置140は、白色光へ混色する際に必要なスペースが不要であるため、従来の直下型のバックライト装置よりも非常に薄型化することができる。つまり、薄型で、色再現性の高いカラー液晶表示装置を実現することができる。
Therefore, when the liquid
21R 赤色(R)発光ダイオード、21G 緑色(G)発光ダイオード、21B 青色(B)発光ダイオード、21n(nは自然数) 発光ダイオードユニット、30 導光板、30a 光出射面、31,41,51 凹部、31A,41A,51A 光入射面、40,50光学ブロック、51B 光出射面、140 液晶表示用バックライト装置
21R red (R) light emitting diode, 21G green (G) light emitting diode, 21B blue (B) light emitting diode, 21 n (n is a natural number) light emitting diode unit, 30 light guide plate, 30a light emitting surface, 31, 41, 51 recess , 31A, 41A, 51A Light incident surface, 40, 50 optical block, 51B Light emission surface, 140 Liquid crystal display backlight device
Claims (14)
少なくとも赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光する複数の発光ダイオードからなる光源と、
上記光源である複数の発光ダイオードの光出射方向を覆い、上記各発光ダイオードから出射された色光の放射角分布を制御する光学部材と、
上記光学部材から出射された上記色光を拡散して面状発光させる拡散板とを備えること
を特徴とするバックライト装置。 In a backlight device that illuminates a transmissive liquid crystal display panel with white light from the back side,
A light source composed of a plurality of light emitting diodes each emitting at least red light, green light, and blue light;
An optical member that covers the light emission direction of the plurality of light emitting diodes as the light source, and controls the emission angle distribution of the colored light emitted from each of the light emitting diodes;
A backlight device, comprising: a diffusion plate that diffuses the color light emitted from the optical member to emit planar light.
を特徴とする請求項1記載のバックライト装置。 The optical member is a light guide plate having a plurality of recesses for storing the light emitting surfaces of a plurality of light emitting diodes which are the light sources, and having a light diffusion surface on the diffusion plate side. The backlight device according to claim 1.
を特徴とする請求項2記載のバックライト装置。 Each recess formed in the light guide plate refracts light so as to reduce the proportion of the color light directly incident on the diffusion surface of the light guide plate out of the color light incident on the light guide plate from the light emitting diode. The backlight device according to claim 2, further comprising a surface.
を特徴とする請求項1記載のバックライト装置。 2. The backlight device according to claim 1, wherein the optical member is a plurality of optical blocks in which concave portions are formed so as to cover the light emitting surfaces of the respective light emitting diodes that are the light sources.
を特徴とする請求項4記載のバックライト装置。 Each concave portion formed in the optical block reduces the proportion of the color light that is transmitted from the light emitting diode and incident on the optical block and is directly incident on the diffuser plate. The backlight device according to claim 4, further comprising a light incident surface to be refracted.
を特徴とする請求項4記載のバックライト装置。 Each concave portion formed in the optical block reduces the proportion of the color light that is transmitted from the light emitting diode and incident on the optical block and is directly incident on the diffuser plate. The backlight device according to claim 4, further comprising a light exit surface to be refracted.
を特徴とする請求項1記載のバックライト装置。 The backlight device according to claim 1, wherein the light emitting diode is a side emission light emitting diode provided with an optical component that emits light emitted from a light source from a side surface.
上記バックライト装置は、少なくとも赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光する複数の発光ダイオードからなる光源と、
上記光源である複数の発光ダイオードの光出射方向を覆い、上記各発光ダイオードから出射された色光の放射角分布を制御する光学部材と、
上記光学部材から出射された上記色光を拡散して面状発光させる拡散板とを備えること
を特徴とする液晶表示装置。 In a liquid crystal display device comprising a transmissive liquid crystal display panel and a backlight device that illuminates the liquid crystal display panel with white light from the back side,
The backlight device includes a light source including a plurality of light emitting diodes that emit at least red light, green light, and blue light, respectively.
An optical member that covers the light emission direction of the plurality of light emitting diodes as the light source, and controls the emission angle distribution of the colored light emitted from each of the light emitting diodes;
A liquid crystal display device comprising: a diffusion plate that diffuses the color light emitted from the optical member to emit planar light.
を特徴とする請求項8記載の液晶表示装置。 The optical member is a light guide plate having a plurality of recesses for storing the light emitting surfaces of a plurality of light emitting diodes which are the light sources, and having a light diffusion surface on the diffusion plate side. The liquid crystal display device according to claim 8.
を特徴とする請求項9記載の液晶表示装置。 Each recess formed in the light guide plate refracts light so as to reduce the proportion of the color light directly incident on the diffusion surface of the light guide plate out of the color light incident on the light guide plate from the light emitting diode. The liquid crystal display device according to claim 9, further comprising a surface.
を特徴とする請求項8記載の液晶表示装置。 9. The liquid crystal display device according to claim 8, wherein the optical member is a plurality of optical blocks in which concave portions are formed so as to cover a light emitting surface of each light emitting diode as the light source.
を特徴とする請求項11記載の液晶表示装置。 Each concave portion formed in the optical block reduces the proportion of the color light that is transmitted from the light emitting diode and incident on the optical block and is directly incident on the diffuser plate. The liquid crystal display device according to claim 11, further comprising a light incident surface to be refracted.
を特徴とする請求項11記載の液晶表示装置。 Each concave portion formed in the optical block reduces the proportion of the color light that is transmitted from the light emitting diode and incident on the optical block and is directly incident on the diffuser plate. The liquid crystal display device according to claim 11, further comprising a light exit surface that is refracted.
を特徴とする請求項8記載の液晶表示装置。
The liquid crystal display device according to claim 8, wherein the light emitting diode is a side emission light emitting diode provided with an optical component that emits light emitted from a light source from the side surface.
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