JP2010217349A - Liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置のバックライト光学系及び光源モジュールに関する。 The present invention relates to a backlight optical system and a light source module of a liquid crystal display device.
従来、液晶表示装置のパネルにおける輝度や色度の光学的な均一性の向上のために、バックライトの光学系に対して対策がなされている。バックライトの光学系は、拡散板や拡散シート及びプリズムシートなどの光学部材を含んで構成される。また、大型液晶ディスプレイでは、バックライトの光学系は、陰極管ランプに対して設計されてきたものである。 Conventionally, in order to improve the optical uniformity of luminance and chromaticity in a panel of a liquid crystal display device, measures have been taken against the optical system of the backlight. The optical system of the backlight includes optical members such as a diffusion plate, a diffusion sheet, and a prism sheet. In a large liquid crystal display, the backlight optical system has been designed for a cathode ray tube lamp.
近年、液晶表示装置のバックライトには、発光ダイオード光源が用いられるようになってきている。しかしながら、バックライトの光学系は、点光源である発光ダイオードの発光分布を考慮した形で設計されておらず、輝度や色度の光学的な均一性を向上させて十分に確保するように設計されているとは言えない。ここで、特許文献1及び特許文献2は、発光ダイオード光源の発光分布や特質を考慮して、これまでバックライトの光学系に対して対策を行ってきた旨の記載が開示されている。
In recent years, a light-emitting diode light source has been used for a backlight of a liquid crystal display device. However, the optical system of the backlight is not designed in consideration of the light emission distribution of the light-emitting diode that is a point light source, and is designed to ensure sufficient by improving the optical uniformity of brightness and chromaticity. It cannot be said that it has been done. Here,
特許文献1では、液晶表示装置のバックライトユニットにおける光学プレートに、周期的な溝が形成されて、ローカル領域に2種類のコリメートレンズを設ける構成が開示されている。そして、上記の溝によりバックライト光を反射させて、さらに広げ、画面の均一性を向上することを述べている。特許文献2では、斜め方向に反射させる反射面を有した溝部を導光板に設け、逆プリズムシートへ効率よく入射させる逆プリズム型導光板を有するバックライトが開示されている。これにより、透過モードの光利用効率を向上させることができ、輝度及び光学的な均一性を改善することが述べられている。
上述したように、発光ダイオード光源を用いたバックライト光源において、光学的な均一性を改善する必要がある。ここでさらに、液晶表示装置の薄型化を図った場合には、バックライトの光学距離は縮小されるため、発光ダイオードによるバックライトの輝度や色度のムラが顕著となり、光学的なムラの対策が課題となる。 As described above, it is necessary to improve optical uniformity in a backlight light source using a light emitting diode light source. Here, when the liquid crystal display device is further reduced in thickness, the optical distance of the backlight is reduced, so that unevenness in the brightness and chromaticity of the backlight due to the light emitting diodes becomes remarkable, and measures against optical unevenness. Is an issue.
また、バックライト光学系においては、光損失を抑制した光利用効率の高い構成が要求されている。 In addition, a backlight optical system is required to have a configuration with high light utilization efficiency with reduced light loss.
これらにより、本発明は、輝度や色度の光学的な均一性を向上させ、光利用効率の高いバックライト光学系とバックライト光源を備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device including a backlight optical system and a backlight light source that improve the optical uniformity of luminance and chromaticity and have high light utilization efficiency.
上記課題を解決するため、本発明に係る液晶表示装置は、液晶パネルと、複数の発光ダイオード光源を用いるバックライト光源と、前記液晶パネルの裏面に配置される光学部材と、を含む液晶表示装置であって、前記光学部材の前記バックライト光源からの光を入射させる面には、複数の斜面から形成された複数のプリズム部が列をなして配置され、前記光学部材において、隣接する斜面の間には溝部が形成される、ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a liquid crystal display device according to the present invention includes a liquid crystal panel, a backlight source using a plurality of light emitting diode light sources, and an optical member disposed on the back surface of the liquid crystal panel. A plurality of prism portions formed from a plurality of inclined surfaces are arranged in a row on a surface of the optical member on which light from the backlight light source is incident, and in the optical member, A groove is formed between them.
また本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記溝部は、前記プリズム部における前記複数の斜面よりも大きな傾斜角度で傾斜した少なくとも2つの斜面を有して、前記プリズム部が有する高さよりも深くなるように形成される、ことを特徴とする。 In one aspect of the liquid crystal display device according to the present invention, the groove portion has at least two inclined surfaces inclined at an inclination angle larger than the plurality of inclined surfaces in the prism portion, and is higher than a height of the prism portion. It is formed so as to be deep.
また本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記プリズム部のそれぞれは、少なくとも2つの斜面を有することにより断面が三角形状に形成されて、前記溝部は、前記2つの斜面がなす稜線または谷線に沿って、該2つの斜面を分断するように形成される、ことを特徴とする。 In one aspect of the liquid crystal display device according to the present invention, each of the prism portions has at least two slopes, so that a cross section is formed in a triangular shape, and the groove portions are ridge lines or valleys formed by the two slopes. It is characterized by being formed so as to divide the two slopes along a line.
また本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記複数の発光ダイオード光源は、前記光学部材に対して前記液晶パネルの反対側となる位置に配置されて、前記光学部材は、前記複数の発光ダイオード光源からの光を散乱させて前記液晶パネルに向けて出射する拡散部材であって、前記拡散部材の前記液晶パネルの反対側の面には、前記発光ダイオード光源の配置に応じて前記プリズム部および前記溝部が形成される、ことを特徴とする。 In the liquid crystal display device according to the aspect of the invention, the plurality of light emitting diode light sources may be disposed at positions opposite to the liquid crystal panel with respect to the optical member, and the optical member may emit the plurality of light emitting elements. A diffusing member that scatters light emitted from a diode light source and emits the light toward the liquid crystal panel, wherein the prism portion is disposed on a surface of the diffusing member opposite to the liquid crystal panel according to the arrangement of the light emitting diode light sources. And the said groove part is formed, It is characterized by the above-mentioned.
また本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記拡散部材には、所定の一方向に沿った方向に稜線及び谷線が形成されるようにプリズム部が配置されて、前記溝部は、前記稜線又は前記谷線の少なくともいずれかに沿って、ストライプ状に形成される、ことを特徴とする。 In the liquid crystal display device according to the aspect of the invention, the diffusing member may include a prism portion so that a ridge line and a valley line are formed in a direction along a predetermined direction, and the groove portion It is formed in a stripe shape along at least one of the ridgeline or the valley line.
また本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記プリズム部は、前記発光ダイオード光源の1つから所定の放射角で出射する光を、前記光学部材に入射させるとともに前記溝部に向けて進行するように屈折させ、前記溝部は、前記光学部材の前記液晶パネル側の面からの出射角度を、前記所定の放射角よりも小さくするように、前記プリズム部で屈折された前記光を立ち上げて反射させる、ことを特徴とする。 In one aspect of the liquid crystal display device according to the present invention, the prism portion causes light emitted from one of the light emitting diode light sources at a predetermined radiation angle to enter the optical member and travel toward the groove portion. The groove portion raises the light refracted by the prism portion so that an emission angle from the surface of the optical member on the liquid crystal panel side is smaller than the predetermined radiation angle. It is made to reflect.
また本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記溝部は、前記発光ダイオード光源の1つから前記所定の放射角で出射して前記プリズム部で屈折された光を、全反射させて前記液晶パネル側の面から出射させる、ことを特徴とする。 In one aspect of the liquid crystal display device according to the present invention, the groove portion reflects the light emitted from one of the light emitting diode light sources at the predetermined radiation angle and refracted by the prism portion to totally reflect the liquid crystal. The light is emitted from the surface on the panel side.
また本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記液晶パネルは、前記稜線及び谷線に対して平行となる方向に透過軸を有する下偏光板を含み、前記溝部は、前記発光ダイオード光源の1つから前記稜線及び谷線に対して垂直となる方位に所定範囲の放射角で出射する光を、全反射する角度よりも小さい角度で反射させることにより、前記稜線及び谷線に対して垂直となる方向の偏光成分の割合を減少させて、前記液晶パネルに向けて反射する、ことを特徴とする。 In one mode of the liquid crystal display device according to the present invention, the liquid crystal panel includes a lower polarizing plate having a transmission axis in a direction parallel to the ridge line and the valley line, and the groove portion of the light emitting diode light source Perpendicular to the ridgeline and valley line by reflecting light emitted from one at a azimuth angle perpendicular to the ridgeline and valley line at a radiation angle within a predetermined range at an angle smaller than the total reflection angle. The ratio of the polarization component in the direction is reduced and reflected toward the liquid crystal panel.
また本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記発光ダイオードの1つは、低角度側の放射角よりも高角度側の放射角において発光強度が高くなるように発光し、前記プリズム部は、前記低角度側の放射角の光を入射させて前記液晶パネル側の面に向けて屈折させるとともに前記光学部材から出射させて、前記高角度側の放射角の光を入射させて前記溝部に向けて屈折させ、前記溝部は、前記プリズム部で屈折された前記高角度側の放射角の光を前記液晶パネル側の面に向けて反射することにより、前記光学部材の前記液晶パネル側の面からの出射角度を前記高角度側の放射角よりも小さくする、ことを特徴とする。 In one aspect of the liquid crystal display device according to the present invention, one of the light emitting diodes emits light so that the emission intensity is higher at a higher radiation angle than a lower radiation angle, and the prism portion is The light having the radiation angle on the low angle side is incident and refracted toward the surface on the liquid crystal panel side, and the light is emitted from the optical member, and the light having the radiation angle on the high angle side is incident on the groove portion. The groove portion reflects the light of the high-angle side radiation angle refracted by the prism portion toward the liquid crystal panel side surface, whereby the surface of the optical member on the liquid crystal panel side The emission angle from the angle is made smaller than the radiation angle on the high angle side.
また本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記光学部材の前記バックライト光源からの光を入射させる面には、少なくとも2つの斜面が交互に配置されることにより、断面が三角形状に形成される複数のプリズム部が列をなして配置され、前記溝部は、前記光学部材において交互に配置される前記2つの斜面の間に形成される、ことを特徴とする。 In one aspect of the liquid crystal display device according to the present invention, at least two inclined surfaces are alternately arranged on the surface of the optical member on which light from the backlight light source is incident, so that the cross section is formed in a triangular shape. The plurality of prism portions to be arranged are arranged in a row, and the groove portion is formed between the two inclined surfaces alternately arranged in the optical member.
また本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記複数の発光ダイオード光源は、前記光学部材の側方に配置されて、前記光学部材は、前記複数の発光ダイオード光源からの光を側方から入射させて前記液晶パネルに向けて出射するように導光する導光板であって、前記導光板の前記発光ダイオード光源からの光を入射させる面には、前記発光ダイオード光源の配置に応じて前記プリズム部および前記溝部が形成される、ことを特徴とする。 In the liquid crystal display device according to the aspect of the invention, the plurality of light emitting diode light sources may be disposed on a side of the optical member, and the optical member may receive light from the plurality of light emitting diode light sources from the side. A light guide plate that guides light so as to enter and exit toward the liquid crystal panel, and a surface on which light from the light emitting diode light source of the light guide plate is incident according to the arrangement of the light emitting diode light source A prism part and the groove part are formed.
また本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記拡散部材は、前記プリズム部及び前記溝部が形成された透明フィルムと、該透明フィルムに貼り合わされて該透明フィルムから進行する光を散乱させて前記液晶パネルに向けて出射する拡散板または拡散シートとを含んで構成される、ことを特徴とする。 In the liquid crystal display device according to the aspect of the invention, the diffusing member may scatter light that is bonded to the transparent film and travels from the transparent film, on which the prism portion and the groove portion are formed. It is characterized by including a diffusion plate or a diffusion sheet that emits light toward the liquid crystal panel.
また本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記拡散部材の前記液晶パネル側の面には、前記溝部に対応して少なくとも2つの斜面を有するプリズムが形成される、ことを特徴とする。 In one mode of the liquid crystal display device according to the present invention, a prism having at least two inclined surfaces corresponding to the groove is formed on the surface of the diffusion member on the liquid crystal panel side.
また本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記拡散部材と前記液晶パネルとの間には、光学フィルムが配置され、前記拡散部材は、前記液晶パネル側の面が平坦に形成され、前記光学フィルムの前記拡散部材側の面には、前記溝部に対応して少なくとも2つの斜面を有するプリズムが形成される、ことを特徴とする。 In one aspect of the liquid crystal display device according to the present invention, an optical film is disposed between the diffusion member and the liquid crystal panel, and the diffusion member has a flat surface on the liquid crystal panel side, A prism having at least two slopes corresponding to the groove is formed on the surface of the optical film on the diffusion member side.
また本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記発光ダイオード光源のそれぞれは、前記液晶パネルにおける所定領域にそれぞれ光を供給し、前記発光ダイオード光源の1つから所定の放射角で出射する光が、前記プリズム部に入射して前記溝部に向けて進行するように屈折され、前記プリズム部で屈折された前記光が、前記溝部によって反射されることにより、前記発光ダイオード光源の1つが光を供給する前記所定領域を狭くするように集光される、ことを特徴とする。 In one aspect of the liquid crystal display device according to the present invention, each of the light emitting diode light sources supplies light to a predetermined region of the liquid crystal panel and emits light from one of the light emitting diode light sources at a predetermined radiation angle. Is refracted so as to enter the prism portion and travel toward the groove portion, and the light refracted by the prism portion is reflected by the groove portion, whereby one of the light emitting diode light sources emits light. The light is condensed so as to narrow the predetermined area to be supplied.
また本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記プリズム部は、傾斜角度xで傾斜した斜面を有して形成され、前記プリズム部は、前記発光ダイオード光源から放射角θで出射した光を前記傾斜角度xで傾斜した斜面から入射させるとともに前記溝部に向けて屈折させ、前記溝部は、前記プリズム部における斜面で屈折された光を反射することにより、前記光学部材の前記液晶パネル側の面からの出射角度を前記放射角θよりも小さくするように立ち上げ、前記発光ダイオード光源から放射角θで出射した光の入射角度となるθ−xについては、0°≦θ−x<90°関係にある、ことを特徴とする。 In one aspect of the liquid crystal display device according to the present invention, the prism portion is formed to have an inclined surface inclined at an inclination angle x, and the prism portion emits light emitted from the light emitting diode light source at an emission angle θ. The liquid crystal panel side surface of the optical member is incident on the inclined surface inclined at the inclination angle x and refracted toward the groove portion, and the groove portion reflects light refracted on the inclined surface of the prism portion. The angle of light emitted from the light source is set to be smaller than the radiation angle θ, and θ−x, which is the incident angle of light emitted from the light emitting diode light source at the radiation angle θ, is 0 ° ≦ θ−x <90 °. It is characterized by being related.
また本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記光学部材は、屈折率nを有し、前記溝部は、前記光学部材の前記バックライト光源からの光を入射させる面に対して垂直となる方向となす角度αで傾斜した斜面を有して形成されて、前記発光ダイオード光源から放射角θで出射して傾斜角度xで傾斜した前記斜面で屈折されるとともに、角度αで傾斜した前記斜面で反射されて前記液晶パネル側の面から出射する光の出射角度sin-1(n・sin(x+sin-1(sin(θ−x)/n)−2α))は、|sin-1(n・sin(x+sin-1(sin(θ−x)/n)−2α))|≦30°の関係となる、ことを特徴とする。 In the liquid crystal display device according to the aspect of the invention, the optical member has a refractive index n, and the groove portion is perpendicular to a surface of the optical member on which light from the backlight light source is incident. The inclined surface is formed to have a slope inclined at an angle α with respect to the direction, is refracted by the slope inclined at an inclination angle x emitted from the light emitting diode light source at an emission angle θ, and inclined at an angle α. The emission angle sin −1 (n · sin (x + sin −1 (sin (θ−x) / n) −2α)) of the light reflected from the liquid crystal panel and emitted from the surface on the liquid crystal panel side is | sin −1 (n Sin (x + sin −1 (sin (θ−x) / n) −2α)) | ≦ 30 °.
また本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記光学部材は、屈折率nを有し、前記プリズム部は、所定の一方向に沿った方向に稜線及び谷線が形成されるように列をなして配置されて、前記溝部は、前記稜線又は谷線の少なくとも何れかに沿ってストライプ状に形成され、前記液晶パネルは、前記稜線及び谷線に対して平行となる方向に透過軸を有する下偏光板を含み、前記溝部は、前記光学部材の前期バックライト光源からの光を入射させる面に対して垂直となる方向となす角度αで傾斜した斜面を有して形成されて、前記発光ダイオード光源の1つから前記稜線及び谷線に対して垂直となる方位に放射角θで出射して、傾斜角度xで傾斜した前記プリズム部の斜面で屈折されるとともに、角度αで傾斜した前記溝部の斜面に入射する光の入射角度90°−(x+sin-1(sin(θ−x)/n)−α)は、20°≦90°−(x+sin-1(sin(θ−x)/n)−α)<45°の関係となって、該光は、前記稜線及び谷線に対して垂直となる方向の偏光成分の割合を減少させて、前記溝部の角度αで傾斜した斜面において前記液晶パネルに向けて反射される、ことを特徴とする。 In the liquid crystal display device according to the aspect of the invention, the optical member may have a refractive index n, and the prism portion may be arranged so that a ridge line and a valley line are formed in a direction along a predetermined direction. The groove portion is formed in a stripe shape along at least one of the ridge line or the valley line, and the liquid crystal panel has a transmission axis in a direction parallel to the ridge line and the valley line. The groove portion is formed having an inclined surface inclined at an angle α that is perpendicular to a surface on which light from the previous backlight source of the optical member is incident. The light is emitted from one of the light emitting diode light sources in a direction perpendicular to the ridge line and the valley line at a radiation angle θ, refracted by the slope of the prism portion inclined at an inclination angle x, and inclined at an angle α. Light incident on the slope of the groove Incident angle 90 ° - (x + sin -1 (sin (θ-x) / n) -α) is, 20 ° ≦ 90 ° - ( x + sin -1 (sin (θ-x) / n) -α) <45 ° Therefore, the light is reflected toward the liquid crystal panel on the slope inclined by the angle α of the groove portion by reducing the ratio of the polarization component in the direction perpendicular to the ridge line and the valley line. It is characterized by that.
本発明により、液晶パネルに対する複数の発光ダイオード光源を含むバックライト光源の輝度分布の均一性と光利用効率の向上を実現する。 According to the present invention, the uniformity of the luminance distribution of the backlight light source including a plurality of light emitting diode light sources for the liquid crystal panel and the improvement of the light use efficiency are realized.
以下、本発明に係る具体的な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下において説明する本発明に係る各実施形態の液晶表示装置は、これらの実施形態によっては限定されず、その技術的思想の範囲内において異なる形態にて実施されて良いし、例えば、これらの各実施形態において開示されている形態を組み合わせた形態も本発明に含まれるものとする。 Hereinafter, specific embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The liquid crystal display device of each embodiment according to the present invention to be described below is not limited by these embodiments, and may be implemented in different forms within the scope of the technical idea. Forms obtained by combining forms disclosed in the embodiments are also included in the present invention.
[実施形態1]
図1から図8を用いて、本発明に係る実施形態1を説明する。図1は、液晶パネルとバックライト光学系及びバックライト光源を含んで構成される液晶表示装置の全体構成を示す。本実施形態にかかるバックライト光源としては、中型及び大型の液晶パネルに用いられる直下型バックライトの光源モジュールが用いられ、液晶パネルの直下となる位置に規則的に配列された複数の発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)光源を含んで構成される。図1では、バックライト筐体1と、プリント基板2と、プリント基板2上に設けられた複数の発光ダイオードパッケージ光源3とを有するバックライト光源と、バックライト光源の形状及びバックライト光線4の発光分布に合せて調整されるバックライト光学系の断面の様子が模式的に示される。バックライト光学系は、拡散板5と、拡散シート6と、プリズムシート7と、偏光反射シート8とを含んで構成されて、液晶パネルは、下部偏光板9、薄膜トランジスタ搭載液晶セル10、上部偏光板11を含んで構成される。図2は、バックライト光源及びバックライト光学系の様子を示す上面図であり、液晶パネルが載置される前の状態を示している。図2に示すように、支持筐体12の内側の領域13に、バックライト光学系(及びバックライト光源)が設けられて、さらに駆動回路部14が配置されている。
[Embodiment 1]
図3は、発光ダイオードパッケージ光源3の様子を示す図である。本実施形態におけるバックライト光源は、複数の発光ダイオードパッケージ光源3が配置された図4で示すような光源モジュールとして構成される。図3で示す発光ダイオードパッケージ光源3(以下、発光ダイオード光源3)は、例えば、白色光源であって、白色の発光ダイオード光源3は、樹脂モールド材やセラミック材から構成される基材15上に、配線パターン16及びリフレクタ17を設け、次にダイボンド材18上に、青色発光ダイオード素子19を搭載固定し、Auワイヤ20により配線パターン16と接続して導通をとり、その後、蛍光体を含有する透明樹脂21により封止することにより構成される。図3では、青色発光ダイオード素子と蛍光体による白色光源の一例を示したが、光源として赤色Rと緑色G及び青色Bの発光ダイオード素子をそれぞれ実装搭載し、混色により白色バランスをとるRGB光源で白色光としてもよい。バックライト光源は、図4に示すように、発光ダイオード光源3をプリント基板2上に搭載し、プリント基板2の配線と接続し導通をとることによって形成される。
FIG. 3 is a diagram illustrating a state of the light emitting diode package
本実施形態では、発光ダイオード光源3の配置や、その発光分布に合せて、バックライト光学系を調整して構成する。図1のバックライト光学系のうち、液晶パネルの裏面において配置される拡散板5について注目し、図5に本実施形態における拡散板5の構成を示す。図5で示すように、拡散板5において、バックライト光源側に対向する片面には、断面が三角形状に形成されるプリズム部25と、プリズム部25の頂角の位置に形成される溝部26が周期的に形成される。すなわち、図5におけるプリズム部25は、2つの斜面が対称に傾斜して凸状にせり出して断面が三角形状に形成され、溝部26はプリズム部25の頂角の位置において形成されている。ここで、プリズム部25は3以上の複数の斜面で形成されてもよく、拡散板5におけるバックライト光源からの光を入射させる面に複数のプリズム部25が列をなして配置されて、溝部26は、拡散板5における複数の斜面のうちの互いに隣接する斜面の間に形成される。特に、本実施形態における溝部26は、1対となる2つの斜面によって三角形状に形成されて、プリズム部25における2つの斜面がなす稜線に沿って、当該2つの斜面を分離するように形成される。また、三角形状に形成される溝部26において対称に傾斜した2つの斜面がなす挟角は、図5で示すように2αであるが、この挟角をなす部分が取り除かれて溝部26が台形状となってもよい。また、溝部26における斜面の傾斜角(90°−α)は、プリズム部25における斜面の傾斜角xよりも大きくなる傾斜角で形成されて、その深さは、プリズム部25の高さよりも大きな寸法となる深さで設けておく。また、図5におけるプリズム部25は、紙面に垂直な方向に稜線及び谷線が形成されるように、三角柱状の列をなして拡散板5に配置され、溝部26は、その稜線に沿ってストライプ状に設けるものとなる。
In the present embodiment, the backlight optical system is adjusted and configured in accordance with the arrangement of the light emitting diode
図6は、バックライト光源と、本実施形態にかかる拡散板5との位置関係を模式的に示す図である。同図では、バックライト光源から拡散板5に光線が透過する様子が示されており、発光ダイオード光源3から出射されるバックライト光のうち所定の出射角θで出射する光を代表して矢印により表記する。同図で示すように、発光ダイオード光源3から出射角(放射角)θをもって出射される光線は、まず拡散板5のプリズム部25に入射し、その後屈折して溝部26において全反射させられるように、プリズム部25の傾斜角x及び溝部26の挟角2αが調整されている。全反射させられた光線は、その後、拡散板5の中を透過し、拡散板5における液晶パネル側の面から出射される。
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a positional relationship between the backlight light source and the
本実施形態での拡散板5は、発光ダイオード光源3から高角度で出射される光線に対して、拡散板5の垂直方向に立ち上げる機能を有している。ここで、角度θは、角度xとの関係において、0°≦θ-x<90°を満足する。このθ-xは、発光ダイオード光源3から放射角θで出射して傾斜角度xのプリズム部25における斜面に入射する角度を示す。さらに、拡散板5の液晶パネル側の面からの出射角度は、角度θ、角度x、角度αと拡散板5における屈折率nを変数としてsin-1(n・sin(x+sin-1(sin(θ-x)/n)−2α))の関係で示される。本実施形態では、角度θが0°≦θ-x<90°となる範囲において、|sin-1(n・sin(x+sin-1(sin(θ-x)/n)−2α))|≦30°の関係を満足するように、望ましくは|sin-1(n・sin(x+sin-1(sin(θ-x)/n)−2α))|≦20°の関係を満足するようにプリズム部25の斜面の傾斜角度x等が設定される。これにより、発光ダイオード光源3において高角度側に出射される光を調整して、低角度側へ集光させる効果をもたせることができる。なお、放射角θの光線は、拡散板5を透過する際に散乱を受けることにより、拡散されつつ液晶パネル側の面から出射されることとなる。しかし、放射角θの光線が液晶パネル側の面から出射される際には、散乱を受けない場合の出射角を中心として広がって出射されることから、本明細書では、拡散板5から拡散されつつ出射する光線を、拡散板5から散乱を受けずに出射する光線として近似的に取り扱う。このため、各実施形態において散乱を受けた光線についての説明を省略するものとする。
The diffusing
また、発光ダイオード光源3から出射される高角度側の光線は、拡散板5の表面や内部、及び液晶パネル側出射面における反射率が高くなり、液晶パネルの方向に低角度側の光線よりも輝度を大きく確保できず、有効に活用されにくかった。これに対して、本実施形態では、拡散板5のプリズム部25及び溝部26の斜面の角度等を調整することにより、発光ダイオード光源3の高角度側の出射光を、拡散板5に対して垂直となる方向に近づけて出射する(立ち上げる)ことが可能となる。これにより、有効に活用されにくい発光ダイオード光源3から出射される高角度側の光線を有効利用でき、光利用効率を高める効果につながる。これにより、バックライト光源の電力効率を高め、より低消費電力で駆動できるバックライト光源を実現できる。
Further, the high-angle light beam emitted from the light-emitting diode
また、本実施形態ではバックライト光源として複数の発光ダイオード光源3を用いているため、本実施形態に係る液晶表示装置において、バックライト光源から液晶パネルに向けて光を照射する領域を任意に制御するエリア制御を採用するようにしてもよい。本実施形態に係る液晶表示装置でエリア制御を行うことにより、複数の発光ダイオード光源3のそれぞれは、その直上に位置する照射領域にそれぞれ光を照射する。そして特に、プリズム部25及び溝部26が拡散板5に形成されることにより、発光ダイオード光源3の直上に位置する液晶パネルの照射領域に発光ダイオード光源3の光が集光され(隣接する他の発光ダイオード光源3による照射領域に進行する光量が少なくなるように光が遮蔽され)、照射領域がハロー状に拡大するのが抑制される。したがって、エリア制御の際の、発光ダイオード光源から光が照射されるエリアと照射されないエリアとの間において、コントラストが向上する。
Further, in the present embodiment, since a plurality of light emitting
また、拡散板5の構成に関しては、上記に説明した構成の他に、縦横列に規則的に配置される発光ダイオード光源3に合せて、升目状に複数の斜面を有するプリズム部25が、拡散板5から突き出て凸状に設けられてもよい。具体的には、図7及び図8で示すようにプリズム部25は四角錘状に設けられ、溝部26は、互いに隣接する斜面の間であって2つのプリズム部25間に形成される谷線にそって凹状に形成される。発光ダイオード光源3の配置にあわせて、図7ではプリズム部25が格子状に配列され、或いは、図8では、プリズム部25が千鳥状に配列される。
Further, regarding the configuration of the
また、本実施形態では、拡散板5にプリズム部25及び溝部26を形成しているが、拡散板5の代わりに拡散シートを用いて、これらを形成するのであってもよい。なお、拡散板5と発光ダイオード光源3の間の光学距離については、拡散板5におけるプリズム部25の寸法設計と、発光ダイオード光源3の配向における高角度分布の形状設計を対応させることにより、近距離5〜10mm程度の薄型対応から、拡大させた長距離50〜60mmの厚型対応まで調整することができる。また、本実施形態では発光ダイオード光源3の配置に応じてプリズム部25及び溝部26が設けられる。具体的には、発光ダイオード光源3の中心軸に対して、プリズム部25及び溝部26が略対称に配置されて、発光ダイオード光源3の高角度側となる放射角の光は、プリズム部25における斜面から拡散板5に入射する。ここで高角度側とは、本実施形態では発光ダイオード光源3から放射角45°以上の角度で出射される光のことをいう。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、断面が三角形状に形成されたプリズム部25における2つの斜面の間に溝部26が形成されるが、2つのプリズム部25間に溝部26が形成されてもよい。図9及び図10は、拡散板5におけるプリズム部25間に形成される谷線に沿って溝部26が形成されている様子を示す図であり、列をなして配置される複数のプリズム部25のそれぞれの断面を三角形状にするように、少なくとも2つの斜面が交互に配置されて、溝部26は谷線を形成する2つの斜面の間に配置される。この溝部26は、谷線を形成する2つの斜面を分断するように形成されて、発光ダイオード光源3から高角度側で出射した光が、プリズム部25の稜線に溝部26が形成される場合と同様に集光される。また、上記の図5及び図6のようにプリズム部25及び溝部26が形成される場合に比して、発光ダイオード光源3と拡散板5とを接近させて、より短い光学距離でこれらを配置することができる。
In the present embodiment, the
なお、本実施形態におけるプリズム部25は、断面が三角形状に形成されて、さらにその稜線と谷線とが一方向に平行となる。したがって拡散板5において三角柱状のプリズム部25が列をなして配置されていることとなる。ここで、プリズム部25の断面は三角形状とあるが、例えば、プリズム部25が3以上の複数の斜面によって形成される場合や、2以上の頂角が形成されるような場合であっても全体的にみて三角形の形状に近いような場合も含むものとする。また、溝部26は、本実施形態では、プリズム部25の2つの斜面が稜線を形成する位置に形成されるとしているが、隣接する2つの斜面の間に形成されるものであればよい。具体的には、図5等の場合のように、隣接する2つの斜面が同一のプリズム部25に属する複数の斜面のうちの2つであってもよいし、図9等の場合のように、隣接する2つの斜面が異なるプリズム部25に属している場合であってもよい。また、傾斜角度が0°となる平面部を介してプリズム部25の2つの斜面が隣接し、当該平面部に溝部26が形成されているような場合であってもよい。
Note that the
[実施形態2]
次に、図11から図14を用いて、本発明に係る実施形態2を説明する。
[Embodiment 2]
Next,
実施形態1では、溝部26及びプリズム部25が形成される光学部材は、拡散板5であった。一方、実施形態2では、プリズム部25及び溝部26をフレキシブルな透明フィルム29において作製し、拡散板24に透明フィルム29を貼り合わせられることによって拡散板24にプリズム部25及び溝部26が形成されて、拡散部材5が構成される。実施形態2は、光学部材の構成において実施形態1と異なるが、他の点については実施形態1と略同様であるため説明を省略する。図11は実施形態2における拡散部材5の様子を示す図であり、図12は、実施形態2におけるバックライト光源と拡散部材5との位置関係を示す図である。図12は図6と同様に、発光ダイオード光源3から出射されるバックライト光のうち所定の出射角θで出射する光が代表して矢印により表記される。
In the first embodiment, the optical member in which the
実施形態2における光学部材を形成する際には、まず、実施形態1における図5及び図6と同様のプリズム部25及び溝部26の形状を透明フィルム29に付与したものをまず作製しておき、拡散板24に貼り付ける工程により一体化させる手法をとる。また、図13と14において示す拡散部材5の例では、実施形態1における図9と図10と同様のプリズム部25及び溝部26で説明した形状を透明フィルム30に付与したものをまず作製しておき、拡散板24に貼り付ける工程により一体化させる手法をとる。ここで、透明フィルム29や30は、拡散板24との境界における反射をできるだけ小さく抑えるため、拡散板24と同程度の屈折率を有していることが望ましい。
When forming the optical member according to the second embodiment, first, the
上記で説明した手法によると、フレキシブルな透明フィルム29又は30は取り扱いが容易であってロール金型で所定の形状を付与することが可能になるので、より大型サイズとなる拡散部材を大量に再現性よく作製することが可能となる。なお、プリズム部25等の形状を付与した透明フィルム29又は30を、拡散板24よりも薄い拡散シートに貼り付けてもよいし、或いは透明フィルム29又は30だけでプリズム部25及び溝部25を形成する光学部材を構成することにより、より小型でフレキシブルなディスプレイ(例えば、車載カーナビゲーションや携帯電話程度のサイズを有した液晶表示装置)としても適用させることが可能である。透明フィルム29又は30だけでプリズム部25及び溝部26を有した光学部材を構成する場合には、別途拡散板が透明フィルム29又は30と液晶パネルとの間に設けられてもよい。
According to the method described above, the flexible
実施形態2によると、主にプリズム部25と溝部26が形成された透明フィルム29又は30を拡散板24に対して貼り付けた拡散部材を用いることにより、バックライトの均一性と光利用効率の向上を実現するものである。実施形態1の拡散板5よりも、プリズム部25及び溝部26の精度とともに再現性を向上させてフレキシブルな透明フィルム29又は30を形成できるので、バックライトの輝度分布や色度分布に対してより均一性を確保できる。
According to the second embodiment, by using a diffusion member in which a
[実施形態3]
上記の実施形態1及び実施形態2では、直下型のバックライトを有する液晶表示装置の光学部材にプリズム部25及び溝部26を形成している。一方、実施形態3では、いわゆるサイドライト型のバックライトを有する液晶表示装置であって、発光ダイオード光源をその側方に備えた導光板にプリズム部25及び溝部26を形成する点で実施形態1及び実施形態2とは異なる。図15から図20を用いて、実施形態3を説明するが、上記の実施形態1又は2と略同様となる点については説明を省略する。
[Embodiment 3]
In the first and second embodiments, the
まず、図15では、実施形態3に係る液晶表示装置におけるバックライト光源とバックライト光学系の断面図を示す。図15において、プリント基板シート31上に、サイドライト型用の発光ダイオード光源パッケージ32(以後、発光ダイオード光源32)を搭載したバックライト光源を設けておく。そして、このバックライト光源を導光板33にアライメントしてバックライト光を通し、導光板33を透過したバックライト光線34を、導光板33の液晶パネル側に積層された逆プリズムシート35と拡散フィルム36とを介して、液晶パネル(下部偏光板37、薄膜トランジスタ搭載液晶セル38、上部偏光板39)に提供する。
First, FIG. 15 shows a cross-sectional view of a backlight light source and a backlight optical system in the liquid crystal display device according to the third embodiment. In FIG. 15, a backlight light source on which a side light type light emitting diode light source package 32 (hereinafter, light emitting diode light source 32) is mounted is provided on a printed
実施形態3では、図16及び17に示すように、導光部材331に、プリズム部25及び溝部26の形状を付与したフレキシブルな透明フィルム(或いはさらに拡散機能を持たせた拡散フィルム)40を貼り付けることにより、導光板33が構成される。
In the third embodiment, as shown in FIGS. 16 and 17, a flexible transparent film (or a diffusion film having a diffusion function) 40 having shapes of the
透明フィルム40に設ける形状は、実施形態1の図5及び6で説明した形状をもとに形成される。ここで、プリズム部25における一対の斜面の傾斜角度x及び溝部26を構成する一対の斜面による挟角2αは、実施形態1と同様に調整すればよい。角度θと角度xの関係は、0°≦θ-x<90°であることを満足し、さらに角度θと、透明フィルム40(或いは拡散フィルム40)の屈折率n、角度x及び角度αの関係は、|sin-1(n・sin(x+sin-1(sin(θ-x)/n)−2α))|≦30°であり、望ましくは|sin-1(n・sin(x+sin-1(sin(θ-x)/n)−2α))|≦20°であることを満足するように、角度x、角度α、及び屈折率nが設定される。発光ダイオード光源32から高角度側となる放射角θの出射光は、図17に記載の矢印で示すように、主に導光方向に沿って進行するような光路のバックライト光線となる。高角度側の放射角θで発光ダイオード光源32から出射した光は、導光板33における導光方向となす角度をθよりも小さくするように集光される。
The shape provided in the
また、図18及び19に示すように、導光部材331に、プリズム部25及び溝部26の形状を付与したフレキシブルな透明フィルム41(或いは拡散フィルム41)を貼り付けることにより、導光板33が構成されるようにしてもよい。この場合において、透明フィルム41に設ける形状は、実施形態1の図9及び10で説明した形状をもとに形成される。ここで、プリズム部25における一対の斜面の傾斜角度x及び溝部26における一対の斜面による挟角2αは、実施形態1と同様に調整すればよい。角度θと角度xの関係は、0°≦θ-x<90°であることを満足し、さらに角度θと、透明フィルム40(或いは拡散フィルム40)の屈折率nと、角度x及び角度αの関係は、|sin-1(n・sin(x+sin-1(sin(θ-x)/n)−2α))|≦30°であり、望ましくは|sin-1(n・sin(x+sin-1(sin(θ-x)/n)−2α))|≦20°であることを満足するように、屈折率n、角度x及び角度αを設定しておく。発光ダイオード光源32から高角度側の放射角で出射した出射光は、図19に記載の矢印で示すような、主に導光方向に沿って進行するような光路のバックライト光線となる。
As shown in FIGS. 18 and 19, the
ここで、形状を透明フィルム40や41は、導光部材331との境界における反射をできるだけ小さく抑えるため、導光部材331と同程度の屈折率を有していることが必要であり望ましい。なお、透明フィルム40や41が貼り付けられず、導光部材331の側面にプリズム部25及び溝部26が形成されて導光板33を構成してもよいのは言うまでもない。
Here, the
実施形態3では、サイドライト型のバックライト光学系に、プリズム部25及び溝部26が形成された光学部材として導光板33を用い、当該導光板33はフレキシブルな透明フィルム(或いは拡散フィルム)40又は41を導光部材331に貼り付けることによって構成される。当該構成によって、発光ダイオード光源32によって液晶パネルに光が提供される領域における発光分布を調整し、光利用効率及び均一性の向上を実現されるものである。また、実施形態3の導光板33を含む液晶表示装置において、エリア制御を採用するようにしてもよい。実施形態3における導光板33により、発光ダイオード光源32における高角度側の発光分布が導光方向に集光されるため、発光ダイオード光源32が光を提供するエリアの輪郭部分における輝度が向上し、互いに隣接する発光ダイオード光源32が光を提供するエリア同士が、直下型の場合と同様にオーバーラップする領域が制限されることになる。即ち、図17及び図19で示すように、ひとつの発光ダイオード光源32による照射領域が図中横方向(導光方向に垂直な方向)にハロー状に拡大するのが抑制されて、コントラストの高いエリア制御が可能となる。
In the third embodiment, the
以上により、実施形態3に係る液晶表示装置では、輝度や色度及び、光利用効率が向上した低消費電力のバックライト光源が提供されるとともに、エリア制御される際のコントラストが向上したバックライト光源が提供される。 As described above, in the liquid crystal display device according to the third embodiment, a low power consumption backlight light source with improved luminance, chromaticity, and light utilization efficiency is provided, and a backlight with improved contrast when performing area control. A light source is provided.
[実施形態4]
上記の実施形態1乃至3では、プリズム部25において入射・屈折させて溝部26で反射させた後に、光学部材の液晶パネル側の面から液晶パネルに向けて光を出射させている。一方、実施形態4では、光学部材の液晶パネル側の面、もしくはそれ以降の光路においてプリズムをさらに設ける点で、上記の各実施形態とは異なっている。この点以外については、略同様であるために説明を省略する。
[Embodiment 4]
In the first to third embodiments, light is incident / refracted by the
図20から図23を用いて、本発明にかかる実施形態4を説明する。実施形態4では、図20に示すように、拡散板5において、バックライト光源側に対向する片面には、実施形態1の図9及び10で示したのと同様に、断面が三角形状のプリズム部25と、溝部26とが周期的に形成され、その反対側の面には、1対の斜面からなる断面が三角形状のプリズムが周期的に設けられる。拡散板5におけるプリズム部25及び溝部26と、液晶パネル側に形成されたプリズムにより、図21で示すように、拡散板5内の溝部26の斜面で反射された光線成分が、拡散板5から出射される際に、図中上方向に立ち上げられることになる。拡散板5の上側に液晶パネルが位置するので、より垂直に近い方向でバックライト光線が液晶パネルに入射することになる。このことは、上述したように、液晶パネルに対してバックライト光を有効に活用し、バックライトの光利用効率を高める効果がある。また、より少ない消費電力でバックライト光の輝度が実現できるので、消費電力の低減に寄与することになる。
A fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the fourth embodiment, as shown in FIG. 20, in the
また、図22及び図23に示すように、拡散板5は実施形態1と同様のものを用いて、拡散板5の液晶パネル側に、断面が三角形状となるプリズムを周期的に設けた光学フィルム43を配置するようにしてもよい。実施形態1の図9及び10で示すような拡散板5から出射した光線成分は、光学フィルム43のプリズムにより図中上方向に立ち上げられることになる。この場合も上記の図20及び図21の拡散板5と同様にして、液晶パネルに対してバックライト光を有効に活用し、バックライトの光利用効率が高められることによりバックライト光源の消費電力が低減されることになる。
Further, as shown in FIGS. 22 and 23, the
なお、上記の説明における図20〜図23の場合には、拡散板5の液晶パネル側の面又は光学フィルム43に、断面が三角形状のプリズムが列をなして形成されている。しかしこれらのプリズムは、溝部26から反射された光線を立ち上げるように、拡散板5に形成された溝部26に応じて斜面が配置されて、かつ、その傾斜角度が設定されればよく、図20等のようにプリズムが列をなして配置されなくてもよい。また、図20〜図23の場合には、拡散板5の発光ダイオード側の面に形成されるプリズム部25及び溝部26は、図9及び図10に対応するプリズム部25及び溝部26であるが、図5及び図6のプリズム部25及び溝部26であってもよい。また、拡散板5に関しては、上記に説明した構成の他に、縦横列に規則的に配置される発光ダイオード光源3に合わせて、升目状に複数の斜面を有するプリズム部25が拡散板5から突き出て凸状に設けられてもよい。具体的には、図7及び図8で示すように、プリズム部27は四角錘状に設けられて、その谷線が形成される位置に溝部28が設けられる。プリズム部27の配置の仕方については、格子状に配列されてもよいし千鳥状に配列されてもよい。
In the case of FIGS. 20 to 23 in the above description, prisms having a triangular cross section are formed in rows on the surface of the
[実施形態5]
上記の実施形態1では、バックライト光源からの光を溝部26によって全反射させることにより、発光ダイオード光源3又は32からの光を集光している。一方、実施形態5では、溝部26において、下部偏光板9における透過軸の方向の偏光成分比を増大させて反射するように、プリズム部25及び溝部26等が設定されている点で上記の各実施形態とは異なっている。この点以外については、略同様であるために説明を省略する。
[Embodiment 5]
In the first embodiment, the light from the light-emitting diode
ここで、図24から図30を用いて、本発明に係る実施形態5を説明する。実施形態5では、拡散板5等の構成を実施形態1と同様な形状で作成するが、図24及び図25に示すように、プリズム部25から拡散板5内に入射したバックライト光線が、溝部26に形成される斜面で反射する際に、当該斜面に入射角βで入射する。この入射角βが、全反射する臨界角よりも小さな角度(特に、ブリュースター角度θB=tan-1(1/n)の前後)であることにより、入射面に垂直に電磁界ベクトルが振動するS偏光成分の比率が大きくなる光線成分とすることができる。ここで、nは拡散板5を構成する材料の屈折率である。
Here,
図26及び図27は、拡散板5の材料の屈折率を1.4としたときのS偏光成分及びP偏光成分の透過率と反射率とを計算した図である。ブリュースター角度θBではP偏光成分の透過率100%で、かつ反射率0%になるので、図24及び図25における溝部26の斜面から拡散板5の外へP偏光成分の光が透過して漏れ光となる。このため、相対的に反射率の高いS偏光成分の比率が高い光線となる。これにより、図25及び図26の拡散板5から液晶パネルの方向へ出射し、液晶パネルに対して有効となるバックライト光の光線成分が強調される。S偏光成分は、電磁界ベクトルが入射面に垂直な方向(紙面に垂直な方向)に振動しているので、この偏光方向に液晶パネルの下部偏光板9の透過軸を合せて配置する。このため、下部偏光板9の透過軸は、拡散板5の稜線及び谷線に平行な方向(ストライプ状に配置された溝部26と平行な方向)となる。このようにして、S偏光成分を強調して拡散板5から立ち上げて出射することにより、拡散板5と下部偏光板9間における多重反射による反射損失を少なくして、バックライトの光利用効率(偏光の利用効率)を向上できる。これにより、バックライトの光利用効率を高めバックライト光源の消費電力を低減できることになる。
26 and 27 are diagrams showing the calculated transmittance and reflectance of the S-polarized component and the P-polarized component when the refractive index of the material of the
実施形態5では、上記のようにS偏光成分を強調する拡散板5の構成を設定する。ここで、図24及び図25の拡散板における、プリズム部25の斜面の傾斜角度xと、溝部26の挟角の角度2α、及び、溝部26の斜面への入射角度βは、β=90-(x+sin-1(sin(θ-x)/n)−α)の関係にある。したがって、図26及び図27を参考にして、S偏光成分の強度が大きくなる入射角度βの範囲として、プリズム部25の斜面への入射角度が0°≦θ-x<90°を満たす場合に、20°≦β<45°を満たすように、角度x、角度α、拡散板5の屈折率nを設定する。
In the fifth embodiment, the configuration of the
ここで、図28乃至図30は、拡散板5の屈折率を1.4として、それぞれθ=60°、θ=70°、θ=80°の場合におけるプリズム傾斜角度xと、溝部26への入射角度βの関係を示すグラフであり、各グラフにおいては、α=20°、10°、5°の場合についてその関係が示される。また、図28乃至図30の各図では、入射角度βが20°≦β<45°となる範囲が点線で示されている。ここで、例えば、プリズム部25がx=30°の傾斜角を有して、溝部26がα=5°となる挟角2αを有する場合に、0°≦θ-x<90°の範囲となるθ=60°、70°、80°において20°≦β<45°を満たすこととなる。溝部26におけるブリュースター角は約35°であり、特に、その近傍となる20°〜45°となる範囲の角度で溝部26に入射した光は、S偏光成分が強調されることとなる。上記の関係を満足する角度xと、角度α、屈折率nを有する拡散板5を採用することにより、S偏光成分が強調されて下部偏光板9にバックライト光が提供されることとなる。なお、上記のようにしてS偏光成分を分離活用する際には、図1における偏光反射シート8やプリズムシート7を配置しないようにする等、拡散板5と下部偏光板9間の部材を、拡散板5に応じて配置するようにしてもよい。また、拡散板5と下部偏光板9間の部材を、拡散板5に応じて配置してもよいのは、他の実施形態においても同様である。
Here, in FIGS. 28 to 30, the refractive index of the
さらに、上記の各実施形態において、高角度側に光強度が高くなるように設計された発光分布を有する発光ダイオード光源3(または32)を用いるのが好適である。図31は、各実施形態において用いる発光ダイオード光源3の一例である。同図においては放射角度と光強度との関係が示されて、発光ダイオード光源3にレンズを搭載することにより、放射角度±60°において光強度のピークを有する双峰性の発光分布を持たせている。低角度側の放射角(図31において、−45°よりも大きく+45°よりも小さい範囲)における発光量よりも高角度側の放射角(図31において、−45°以下及び+45°以上となる範囲)における発光量が多いこのような発光ダイオード光源3を用いることにより、当該発光ダイオード光源3が液晶パネルに光を提供するエリアの外周部分と中心部分との均一性を向上させ、かつ、エリア制御時のコントラストを向上させることが出来る。なお、拡散板5等に溝部26がストライプ状に形成される場合には、このストライプの方向と垂直となる方向のみに、発光ダイオード光源3は図31で示すような発光分布を持たせればよいし、溝部26が縦横方向に升目状に形成される等の場合には、縦横方向の双方で図31に示すような発光分布を持たせるようにしてもよい。なお、上記では±45°を、高角度側の放射角の基準としており、高角度側が低角度側の発光量よりも多くなるとしているが、±30°あるいは±60°等の他の角度を基準としてもよい。これらの場合において、高角度側の光はプリズム部25から入射して溝部26によって反射されることにより立ち上げられて拡散板5より出射し、低角度側の光は、プリズム部25から入射して溝部26に反射されずに拡散板5から出射されるようにプリズム部25の傾斜角度xや溝部26の深さや挟角2α等が設定される。
Further, in each of the above-described embodiments, it is preferable to use the light-emitting diode light source 3 (or 32) having a light emission distribution designed to increase the light intensity on the high angle side. FIG. 31 is an example of the light-emitting diode
なお、0°≦θ-x<90°の条件を満たす高角度側の放射角となる発光ダイオード光源の光が、実施形態1では溝部26において全反射するように、実施形態5では溝部26において全反射する角度よりも小さい角度で(ブリュースター角の近傍の角度で)反射するように、角度x、角度α、屈折率nがそれぞれ設定されている。しかし、30°≦θ-x<90°における光の一部が全反射し、残りの一部が全反射する角度よりも小さい角度で反射するように、角度x等が設定されていてもよいのはいうまでもない。
In addition, in
1 バックライト筐体、2 プリント基板、3 発光ダイオードパッケージ光源(発光ダイオード光源)、4 バックライト光線、5 拡散板(拡散部材)、6 拡散シート、7 プリズムシート、8 偏光反射シート、9 下部偏光板、10 薄膜トランジスタ搭載液晶セル、11 上部偏光板、12 バックライト支持筐体枠、13 支持筐体枠内の領域、14 駆動回路、15 基材、16 配線、17 リフレクタ、18 ダイボンド材、19 発光ダイオード素子、20 Auワイヤ、21 蛍光体含有封止樹脂、25 プリズム部、26,28 溝部、27 四角錘状プリズム部、29,30 透明フィルム、31 プリントシート基板、32 発光ダイオードパッケージ光源(発光ダイオード光源)、33 導光板、331 導光部材、34 バックライト光線、35 逆プリズムシート、36 拡散シート、37 下部偏光板、38 薄膜トランジスタ搭載液晶セル、39 上部偏光板、40,41 透明フィルム、43 光学フィルム。
DESCRIPTION OF
Claims (18)
複数の発光ダイオード光源を用いるバックライト光源と、
前記液晶パネルの裏面に配置される光学部材と、を含む液晶表示装置であって、
前記光学部材の前記バックライト光源からの光を入射させる面には、複数の斜面から形成された複数のプリズム部が列をなして配置され、
前記光学部材において、隣接する斜面の間には溝部が形成される、
ことを特徴とする液晶表示装置。 LCD panel,
A backlight source using a plurality of light emitting diode light sources;
An optical member disposed on the back surface of the liquid crystal panel,
A plurality of prism portions formed from a plurality of inclined surfaces are arranged in a row on a surface on which light from the backlight light source of the optical member is incident,
In the optical member, a groove is formed between adjacent slopes.
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記溝部は、前記プリズム部における前記複数の斜面よりも大きな傾斜角度で傾斜した少なくとも2つの斜面を有して、前記プリズム部が有する高さよりも深くなるように形成される、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1.
The groove portion has at least two inclined surfaces inclined at a larger inclination angle than the plurality of inclined surfaces in the prism portion, and is formed to be deeper than a height of the prism portion.
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記プリズム部のそれぞれは、少なくとも2つの斜面を有することにより断面が三角形状に形成されて、
前記溝部は、前記2つの斜面がなす稜線または谷線に沿って、該2つの斜面を分断するように形成される、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 2,
Each of the prism portions has a triangular cross section by having at least two slopes,
The groove is formed so as to divide the two slopes along a ridge line or a valley line formed by the two slopes.
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記複数の発光ダイオード光源は、前記光学部材に対して前記液晶パネルの反対側となる位置に配置されて、
前記光学部材は、前記複数の発光ダイオード光源からの光を散乱させて前記液晶パネルに向けて出射する拡散部材であって、
前記拡散部材の前記液晶パネルの反対側の面には、前記発光ダイオード光源の配置に応じて前記プリズム部および前記溝部が形成される、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 3.
The plurality of light emitting diode light sources are arranged at positions opposite to the liquid crystal panel with respect to the optical member,
The optical member is a diffusing member that scatters light from the plurality of light emitting diode light sources and emits the light toward the liquid crystal panel,
The prism portion and the groove portion are formed on the surface of the diffusion member opposite to the liquid crystal panel according to the arrangement of the light emitting diode light source.
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記拡散部材には、所定の一方向に沿った方向に稜線及び谷線が形成されるようにプリズム部が配置されて、
前記溝部は、前記稜線又は前記谷線の少なくともいずれかに沿って、ストライプ状に形成される、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 4.
In the diffusing member, a prism portion is arranged so that a ridge line and a valley line are formed in a direction along a predetermined direction,
The groove is formed in a stripe shape along at least one of the ridge line or the valley line.
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記プリズム部は、前記発光ダイオード光源の1つから所定の放射角で出射する光を、前記光学部材に入射させるとともに前記溝部に向けて進行するように屈折させ、
前記溝部は、前記光学部材の前記液晶パネル側の面からの出射角度を、前記所定の放射角よりも小さくするように、前記プリズム部で屈折された前記光を立ち上げて反射させる、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 5.
The prism portion refracts light emitted from one of the light-emitting diode light sources at a predetermined radiation angle so as to enter the optical member and travel toward the groove portion,
The groove portion raises and reflects the light refracted by the prism portion so that an emission angle from a surface of the optical member on the liquid crystal panel side is smaller than the predetermined radiation angle.
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記溝部は、前記発光ダイオード光源の1つから前記所定の放射角で出射して前記プリズム部で屈折された光を、全反射させて前記液晶パネル側の面から出射させる、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 6.
The groove portion emits light from one of the light-emitting diode light sources at the predetermined radiation angle and refracted by the prism portion to be totally reflected and emitted from the surface on the liquid crystal panel side.
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記液晶パネルは、前記稜線及び谷線に対して平行となる方向に透過軸を有する下偏光板を含み、
前記溝部は、前記発光ダイオード光源の1つから前記稜線及び谷線に対して垂直となる方位に所定範囲の放射角で出射する光を、全反射する角度よりも小さい角度で反射させることにより、前記稜線及び谷線に対して垂直となる方向の偏光成分の割合を減少させて、前記液晶パネルに向けて反射する、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 6.
The liquid crystal panel includes a lower polarizing plate having a transmission axis in a direction parallel to the ridge line and the valley line,
The groove portion reflects light emitted from one of the light emitting diode light sources at a radiation angle in a predetermined range in an orientation perpendicular to the ridge line and the valley line at an angle smaller than a total reflection angle, Reducing the proportion of the polarization component in the direction perpendicular to the ridge line and the valley line, and reflecting toward the liquid crystal panel;
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記発光ダイオードの1つは、低角度側の放射角よりも高角度側の放射角において発光強度が高くなるように発光し、
前記プリズム部は、前記低角度側の放射角の光を入射させて前記液晶パネル側の面に向けて屈折させるとともに前記光学部材から出射させて、前記高角度側の放射角の光を入射させて前記溝部に向けて屈折させ、
前記溝部は、前記プリズム部で屈折された前記高角度側の放射角の光を前記液晶パネル側の面に向けて反射することにより、前記光学部材の前記液晶パネル側の面からの出射角度を前記高角度側の放射角よりも小さくする、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 4.
One of the light emitting diodes emits light so that the light emission intensity is higher at a radiation angle on a higher angle side than a radiation angle on a lower angle side,
The prism unit allows the light with the radiation angle on the low angle side to enter and refract the light toward the surface on the liquid crystal panel side and emits the light with the radiation angle on the high angle side from the optical member. Refracted toward the groove,
The groove portion reflects the light of the high-angle radiation angle refracted by the prism portion toward the surface on the liquid crystal panel side, thereby reducing the emission angle from the surface on the liquid crystal panel side of the optical member. Smaller than the radiation angle on the high angle side,
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記光学部材の前記バックライト光源からの光を入射させる面には、少なくとも2つの斜面が交互に配置されることにより、断面が三角形状に形成される複数のプリズム部が列をなして配置され、
前記溝部は、前記光学部材において交互に配置される前記2つの斜面の間に形成される、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 2,
A plurality of prism portions each having a triangular cross section are arranged in a row by alternately arranging at least two inclined surfaces on the surface of the optical member on which light from the backlight light source is incident. ,
The groove is formed between the two slopes alternately arranged in the optical member.
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記複数の発光ダイオード光源は、前記光学部材の側方に配置されて、
前記光学部材は、前記複数の発光ダイオード光源からの光を側方から入射させて前記液晶パネルに向けて出射するように導光する導光板であって、
前記導光板の前記発光ダイオード光源からの光を入射させる面には、前記発光ダイオード光源の配置に応じて前記プリズム部および前記溝部が形成される、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 3.
The plurality of light emitting diode light sources are disposed on the side of the optical member,
The optical member is a light guide plate that guides light from the plurality of light-emitting diode light sources to be incident from the side and emitted toward the liquid crystal panel,
The prism portion and the groove portion are formed on the surface of the light guide plate on which light from the light emitting diode light source is incident, depending on the arrangement of the light emitting diode light source.
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記拡散部材は、前記プリズム部及び前記溝部が形成された透明フィルムと、該透明フィルムに貼り合わされて該透明フィルムから進行する光を散乱させて前記液晶パネルに向けて出射する拡散板または拡散シートとを含んで構成される、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 4.
The diffusion member includes a transparent film on which the prism portion and the groove portion are formed, and a diffusion plate or a diffusion sheet that is bonded to the transparent film and scatters the light traveling from the transparent film and emits the light toward the liquid crystal panel Comprising, and
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記拡散部材の前記液晶パネル側の面には、前記溝部に対応して少なくとも2つの斜面を有するプリズムが形成される、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 4.
A prism having at least two slopes corresponding to the groove is formed on the surface of the diffusion member on the liquid crystal panel side.
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記拡散部材と前記液晶パネルとの間には、光学フィルムが配置され、
前記拡散部材は、前記液晶パネル側の面が平坦に形成され、
前記光学フィルムの前記拡散部材側の面には、前記溝部に対応して少なくとも2つの斜面を有するプリズムが形成される、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 4.
An optical film is disposed between the diffusing member and the liquid crystal panel,
The diffusion member has a flat surface on the liquid crystal panel side,
On the surface of the optical film on the diffusion member side, a prism having at least two inclined surfaces corresponding to the groove is formed.
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記発光ダイオード光源のそれぞれは、前記液晶パネルにおける所定領域にそれぞれ光を供給し、
前記発光ダイオード光源の1つから所定の放射角で出射する光が、前記プリズム部に入射して前記溝部に向けて進行するように屈折され、
前記プリズム部で屈折された前記光が、前記溝部によって反射されることにより、前記発光ダイオード光源の1つが光を供給する前記所定領域を狭くするように集光される、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1.
Each of the light emitting diode light sources supplies light to a predetermined area of the liquid crystal panel,
Light emitted from one of the light emitting diode light sources at a predetermined radiation angle is refracted so as to enter the prism portion and travel toward the groove portion,
The light refracted by the prism part is reflected by the groove part, so that one of the light emitting diode light sources is condensed so as to narrow the predetermined region to which the light is supplied,
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記プリズム部は、傾斜角度xで傾斜した斜面を有して形成され、
前記プリズム部は、前記発光ダイオード光源から放射角θで出射した光を前記傾斜角度xで傾斜した斜面から入射させるとともに前記溝部に向けて屈折させ、
前記溝部は、前記プリズム部における斜面で屈折された光を反射することにより、前記光学部材の前記液晶パネル側の面からの出射角度を前記放射角θよりも小さくするように立ち上げ、
前記発光ダイオード光源から放射角θで出射した光の入射角度となるθ−xについては、
0°≦θ−x<90°関係にある、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1.
The prism part is formed with a slope inclined at an inclination angle x,
The prism portion allows light emitted from the light-emitting diode light source at a radiation angle θ to be incident from an inclined surface inclined at the inclination angle x and refracted toward the groove portion,
The groove portion is configured to reflect the light refracted on the inclined surface of the prism portion so that an emission angle from the surface of the optical member on the liquid crystal panel side is made smaller than the radiation angle θ.
For θ-x, which is the incident angle of light emitted from the light emitting diode light source at a radiation angle θ,
0 ° ≦ θ−x <90 °,
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記光学部材は、屈折率nを有し、
前記溝部は、前記光学部材の前期バックライト光源からの光を入射させる面に対して垂直となる方向となす角度αで傾斜した斜面を有して形成されて、
前記発光ダイオード光源から放射角θで出射して傾斜角度xで傾斜した前記斜面で屈折されるとともに、角度αで傾斜した前記斜面で反射されて前記液晶パネル側の面から出射する光の出射角度sin-1(n・sin(x+sin-1(sin(θ−x)/n)−2α))は、|sin-1(n・sin(x+sin-1(sin(θ−x)/n)−2α))|≦30°の関係となる、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 16.
The optical member has a refractive index n;
The groove portion is formed having an inclined surface inclined at an angle α with a direction perpendicular to a surface on which light from the backlight light source of the optical member is incident on the optical member,
An emission angle of light emitted from the light emitting diode light source at a radiation angle θ and refracted by the inclined surface inclined at an inclination angle x and reflected from the inclined surface inclined at an angle α and emitted from the surface on the liquid crystal panel side. sin −1 (n · sin (x + sin −1 (sin (θ−x) / n) −2α)) is | sin −1 (n · sin (x + sin −1 (sin (θ−x) / n) − 2α)) | ≦ 30 °
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記光学部材は、屈折率nを有し、
前記プリズム部は、所定の一方向に沿った方向に稜線及び谷線が形成されるように列をなして配置されて、
前記溝部は、前記稜線又は谷線の少なくとも何れかに沿ってストライプ状に形成され、
前記液晶パネルは、前記稜線及び谷線に対して平行となる方向に透過軸を有する下偏光板を含み、
前記溝部は、前記光学部材の前期バックライト光源からの光を入射させる面に対して垂直となる方向となす角度αで傾斜した斜面を有して形成されて、
前記発光ダイオード光源の1つから前記稜線及び谷線に対して垂直となる方位に放射角θで出射して、傾斜角度xで傾斜した前記プリズム部の斜面で屈折されるとともに、角度αで傾斜した前記溝部の斜面に入射する光の入射角度90°−(x+sin-1(sin(θ−x)/n)−α)は、20°≦90°−(x+sin-1(sin(θ−x)/n)−α)<45°の関係となって、該光は、前記稜線及び谷線に対して垂直となる方向の偏光成分の割合を減少させて、前記溝部の角度αで傾斜した斜面において前記液晶パネルに向けて反射される、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 16.
The optical member has a refractive index n;
The prism portions are arranged in rows so that ridge lines and valley lines are formed in a direction along a predetermined direction.
The groove is formed in a stripe shape along at least one of the ridge line or the valley line,
The liquid crystal panel includes a lower polarizing plate having a transmission axis in a direction parallel to the ridge line and the valley line,
The groove portion is formed having an inclined surface inclined at an angle α with a direction perpendicular to a surface on which light from the backlight light source of the optical member is incident on the optical member,
The light is emitted from one of the light emitting diode light sources in a direction perpendicular to the ridge line and the valley line at a radiation angle θ, refracted by the slope of the prism portion inclined at an inclination angle x, and inclined at an angle α. The incident angle 90 ° − (x + sin −1 (sin (θ−x) / n) −α) of the light incident on the slope of the groove is 20 ° ≦ 90 ° − (x + sin −1 (sin (θ−x ) / n) −α) <45 °, and the light is inclined at an angle α of the groove portion by reducing the ratio of the polarization component in the direction perpendicular to the ridge line and the valley line. Reflected toward the liquid crystal panel on the slope,
A liquid crystal display device characterized by the above.
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