JP2006236701A - Backlight device 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。
これらの問題を解決する手段として導光板を用いて装置を厚くせずに色ムラ・輝度ムラを解決することが出来る。しかし導光板を用いると導光板内で繰り返し反射をして導光板の外に出ない光が発生してしまい輝度低下を発生する可能性がある。
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.
As a means for solving these problems, color unevenness and brightness unevenness can be solved by using a light guide plate without increasing the thickness of the device. However, when the light guide plate is used, there is a possibility that light that is repeatedly reflected in the light guide plate and does not come out of the light guide plate is generated, resulting in a decrease in luminance.
このように、バックライト装置の薄型化において輝度低下の抑制と、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。 As described above, the reduction in luminance and the suppression of color unevenness and luminance unevenness are in a trade-off relationship with each other in reducing the thickness of the backlight device, and it is very difficult to solve both 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輝度低下、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 brightness reduction, color unevenness, and brightness unevenness, and can be thinned, 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、上記光学部材内に入射され、全反射を繰り返しながら導光される上記色光を拡散反射させる拡散反射手段と、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; A diffusive reflecting means for diffusing and reflecting the colored light incident and guided while repeating total reflection, and a diffusion plate for diffusing the colored light emitted from the optical member to emit 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、上記光学部材内に入射され、全反射を繰り返しながら導光される上記色光を拡散反射させる拡散反射手段と、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. An optical member that controls the radiation angle distribution of the colored light, diffuse reflection means that diffuses and reflects the colored light that enters the optical member and is guided while repeating total reflection, and the colored light emitted from the optical member And a diffuser plate that diffuses the light and emits light in a planar manner.
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。このとき、拡散反射手段によって、導光板内を全反射する色光を拡散反射させ、拡散板へ入射させる白色光の割合を増加させる。 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. At this time, the diffuse reflection means diffuses and reflects the color light totally reflected in the light guide plate, and increases the proportion of white light incident on the diffuser plate.
したがって、本発明は、バックライト装置の光の利用効率が高くなり、低消費電力で発光ダイオードを発光させた場合でも、所望の輝度を十分確保することができるため、コストダウンを図ることを可能とする。 Therefore, according to the present invention, the light use efficiency of the backlight device is increased, and even when the light emitting diode emits light with low power consumption, a desired luminance can be sufficiently secured, so that the cost can be reduced. And
しかも、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ができる。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、薄型で、色再現性の高いカラー液晶表示装置を提供することを可能とする。 Moreover, 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 provide a thin color 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
<バックライト装置の構成>
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。
<Configuration of backlight device>
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側の底面30aに、発光ダイオード21を格納する、例えば円筒形の凹部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
この導光板30は、発光ダイオード21から出射される光の放射角分布を制御することができる。例えば、発光ダイオード21から出射された光を入射する凹部31の光入射面31Aの形状を調整することで、所望の放射角分布を得ることができ、輝度ムラ、色ムラを抑制することができる。
The
導光板30に入射された色光は、導光板30内で全反射を繰り返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30zに入射された色光のうち、臨界角(アクリル樹脂:約42度)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輝度ムラ、色ムラが低減されると共に、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
導光板30は、凹部31が形成された面である底面30aと、4つの側面30bに、それぞれ反射シート40A、40Bが設けられている。反射シート40A、40Bは、反射率の高い銀、アルミニウムなどを蒸着することで光反射面が形成されており、例えば、光反射面に塗布された接着剤により導光板30に接着される。この反射シート40A、40Bは、導光板30内を導光しながら拡散する光が、光出射面30z以外の面から漏れ出て、光の利用効率が低下してしまうことを防止する。
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に、一つの発光ダイオード21に着目し、この発光ダイオード21から出射される色光の導光板30内での導光の様子を模式的に示す。図5に示す実線矢印は、導光板30内で、全反射を繰り返しながら導光される光の様子を示しており、点線矢印は、導光板30の光出射面30aから出射される光の様子を示している。
FIG. 5 schematically shows a state in which the color light emitted from the
発光ダイオード21から出射された色光は、導光板30を透過して直接拡散板141に入射される光の成分、全反射を繰り返しながら導光板30内を導光される光の成分に大別される。導光板30内を、全反射を繰り返しながら導光される光には、反射角が変化しない正反射を続ける成分が存在する。
The colored light emitted from the
さらに、導光板30内で全反射を繰り返している光の成分は、時間の経過と共に、反射によって入射角と反射角とに変化がない正反射を繰り返す成分と、導光板30内の不純物や外乱、反射面の状態などによって反射による入射角と、反射角とが変化してしまう拡散反射を起こす成分とに分かれることになる。拡散反射をした光は、導光板30の光出射面30zにおいて臨界角以下で入射される可能性が高くなり、臨界角以下で入射した場合には、拡散板141へと出射されることになる。
Furthermore, the light component that has been totally reflected in the
つまり、全反射を繰り返す光のうち、全反射を繰り返しながら、その反射が正反射である光は、導光板30の内部に閉じこめられたままで拡散板141に出射されることがない。このように導光板30から出射されない光の割合が多いと、光の利用効率が非常に悪くなってしまう。
That is, among the light that repeats total reflection, light that is regularly reflected while repeating total reflection is not emitted to the
そこで、導光板30に設ける反射シート40Aに、図6に示すように拡散反射作用のある拡散反射領域41DRと、正反射作用のある正反射領域41Rとを形成し、所定の割合で意図的に拡散反射させるようにし、導光板30の光出射面30zから出射される光の割合を増加させる。このとき、拡散反射領域41DRと、正反射領域41Rとの割合を適切に調節しないと、例えば、拡散反射領域41DRが多すぎると導光板30内で十分に拡散されていない光が光出射面30zから出射されてしまい、色ムラ、輝度ムラの原因となってしまう。
Therefore, the
図7は、図6に示す矢印A方向から、反射シート40Aを見た図である。図7に示すように、拡散反射領域41DRは、反射シート40Aにストライプ状に形成されている。この拡散反射領域41DRは、図7に示すようなストライプ形状だけではなく、例えば、円、多角形などどのような形状であってもよい。
FIG. 7 is a view of the
また、反射シート40Aばかりだけではなく、導光板30の4つの側面30bに貼り付けた反射シート40Bに拡散反射領域41DRを形成するようにしてもよい。また、これらを組み合わせて用いても良い。さらに、反射シート40A、40Bに拡散反射領域41DRを形成するのではなく、導光板30の底面40a、4つの側面に拡散反射領域41DRをパターン印刷するようにしてもよい。
Further, the diffuse reflection region 41DR may be formed not only on 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を用いることで、発光ダイオード21から出射された光をバックライト筐体部120内で十分に拡散させることができるため、輝度ムラ、色ムラを低減させることができる。さらに、導光板30の底面30a、4つの側面部30bから出射される光を拡散反射する拡散反射領域41DRを所定の割合で形成することで、導光板30内での十分内部拡散された後、光出射面30aから出射される光の割合を増加させる。
In this way, by using the
これにより、光の利用効率が高くなり、低消費電力で発光ダイオード21を発光させた場合でも、所望の輝度を十分確保することができるため、コストダウンを図ることができる。しかも、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。
As a result, the light utilization efficiency is increased, and even when the
<カラー液晶表示装置100の駆動系>
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8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。
<Driving system of color liquid
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。そして、導光板30に、反射シート40A、40Bを介して、あるいは直接に形成された拡散反射領域41DRにより、導光板30外へと出射される光が増加される。
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、低消費電力であっても液晶表示パネル110には、色再現性がよく非常に明る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 底面、30b 側面、30z 光出射面、31 凹部、31A 光入射面、40A,40B 反射シート、41DR 拡散反射領域、41R 正反射領域、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 bottom surface, 30b side surface, 30z light emitting surface, 31 recess, 31A light incident surface, 40A, 40B reflection sheet, 41DR diffuse reflection area, 41R regular reflection area, 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、
上記光学部材内に入射され、全反射を繰り返しながら導光される上記色光を拡散反射させる拡散反射手段と、
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;
Diffuse reflection means for diffusing and reflecting the colored light that enters the optical member and is guided while repeating total reflection;
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。 2. The backlight device according to claim 1, wherein the optical member is a light guide plate in which a plurality of recesses for storing the light emitting surfaces of the plurality of light emitting diodes that are the light sources are formed.
を特徴とする請求項1記載のバックライト装置。 The diffuse reflection means is formed on a reflection sheet that is affixed to a surface other than the light exit surface of the light guide plate and that regularly reflects the colored light guided through the light guide plate. The backlight device according to 1.
を特徴とする請求項3記載のバックライト装置。 The backlight device according to claim 3, wherein the reflection sheet on which the diffuse reflection means is formed is attached to a surface of the light guide plate that faces the light emitting surface.
を特徴とする請求項3記載のバックライト装置。 The backlight device according to claim 3, wherein the reflection sheet on which the diffuse reflection means is formed is attached to a side surface of the light guide plate.
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 diffuse reflection means is directly printed on the light guide plate.
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、
上記光学部材内に入射され、全反射を繰り返しながら導光される上記色光を拡散反射させる拡散反射手段と、
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;
Diffuse reflection means for diffusing and reflecting the colored light that enters the optical member and is guided while repeating total reflection;
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。 9. The liquid crystal display device according to claim 8, wherein the optical member is a light guide plate in which a plurality of recesses for storing the light emitting surfaces of a plurality of light emitting diodes that are the light sources are formed.
を特徴とする請求項8記載の液晶表示装置。 The diffuse reflection means is formed on a reflection sheet that is affixed to a surface other than the light exit surface of the light guide plate and that regularly reflects the colored light guided through the light guide plate. 9. A liquid crystal display device according to 8.
を特徴とする請求項10記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 10, wherein the reflection sheet on which the diffuse reflection means is formed is attached to a surface of the light guide plate that faces the light emitting surface.
を特徴とする請求項10記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 10, wherein the reflection sheet on which the diffuse reflection means is formed is attached to a side surface of the light guide plate.
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 diffuse reflection means is directly printed on the light guide plate.
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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