JP2010272274A - Backlight unit for color liquid crystal display device, and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、カラー液晶ディスプレイ装置に用いられるバックライトユニットの構造に関し、特に消費電力量を抑えながら画面輝度の高度化を可能としたバックライトユニットの構造及びこのバックライトユニットの製造方法に関する。 The present invention relates to a structure of a backlight unit used in a color liquid crystal display device, and more particularly to a structure of a backlight unit capable of increasing screen luminance while suppressing power consumption and a method for manufacturing the backlight unit.
今日において、液晶ディスプレイ(LCD)装置は、テレビ、パソコン、携帯電話等の表示装置として広く用いられているが、この種の液晶ディスプレイ装置でカラー表示を行う手法としては、バックライトユニット(BLU)から出射された白色光を液晶セル内の各画素に設けられたカラーフィルタ(CF)に入射させて、各画素の光の透過率を別々に制御することによって、任意の色を表示させる方法がこれまで一般的であった。 Nowadays, liquid crystal display (LCD) devices are widely used as display devices for televisions, personal computers, mobile phones and the like. As a technique for performing color display with this type of liquid crystal display device, a backlight unit (BLU) is used. A method of displaying an arbitrary color by causing white light emitted from the light to enter a color filter (CF) provided in each pixel in the liquid crystal cell and separately controlling the light transmittance of each pixel. Until now it was common.
もっとも、このようなカラー表示手法では、カラーフィルタがバックライトユニットにより出射された光を吸収するため液晶画面の輝度が相対的に低下していたことから、この画面輝度を高めるために高輝度のバックライトユニットを必要としていたので、バックライトユニットによる消費電力量が相対的に大きくなるという問題があった。 However, in such a color display method, since the color filter absorbs light emitted from the backlight unit and the brightness of the liquid crystal screen is relatively lowered, a high brightness is required to increase the screen brightness. Since the backlight unit was required, there was a problem that the amount of power consumed by the backlight unit was relatively large.
このため、例えば特許文献1に示されるように、カラーフィルタ自体を省略して、光源から発せられた3原色の光を直接、液晶表示パネルの対応する画素に入射させると共に液晶パネルで光量を制御することによりカラー表示を行う構造とした、カラー液晶表示装置のバックライトユニットが既に発明されて公知となっている。
For this reason, for example, as disclosed in
カラー液晶表示装置の画素は、3原色の各色に対応したサブ画素により構成されていると共に、各サブ画素の短手方向に沿った幅は、一般的には約100マイクロメートルであることから、特許文献1に記載のバックライトでは、約100マイクロメートルの微細な幅を有する3原色光を帯状に発する構造が要求されることとなる。
The pixels of the color liquid crystal display device are composed of sub-pixels corresponding to the three primary colors, and the width along the short direction of each sub-pixel is generally about 100 micrometers. The backlight described in
この点、特許文献1に記載のバックライトは、このような短手方向に沿った幅が約100マイクロメートルの幅の導光部について、短手方向に沿った幅が約15マイクロメートルの区切り部を介在させつつ3組ずつ並べ、各導光部に設けられた遮光膜により、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の各ダイオードを光源とした光について、3原色に対応した導光部に入射させる構造の導光板を提案している。
In this regard, the backlight described in
そして、特許文献1では、上記導光板を製造するために、金型で溝を形成した後に光の反射又は遮光処理を行うか、導光板にレジストを塗布することにより露光及び現像処理を行い、このレジストパターンをマスクとして導光板をエッチングすることで溝を形成することを提案している。
And in
しかしながら、特許文献1で提案されるように、金型で溝を形成した後に光の反射又は遮光処理を行う場合には、短手方向に沿った幅が約15マイクロメートルとなる、きわめて狭い溝を高い寸法精度で形成する必要があるので、溝の形成が困難である。しかも、この溝内に反射光や遮光処理を行うために薄い光反射若しくは遮光の性質を有する金属箔膜等の薄い部材を収納する手法を採択したときには、金属箔膜を溝の長手方向に沿って真っ直ぐに延びた状態で溝内に収納することも困難である。
However, as proposed in
また、特許文献1で提案されるように、導光板にレジストを塗布することにより露光及び現像処理を行い、このレジストパターンをマスクとして導光板をエッチングする場合には、短手方向に沿った幅が約15マイクロメートルとなるようなきわめて狭い隙間が開くようにレジストを導光板に塗布するのは困難であり、且つ導光板をエッチングする際にも溝の短手方向に沿った幅が上端から下端まで均等に約15マイクロメートルとなるようにするためには高い寸法精度が要求される。
In addition, as proposed in
このため、特許文献1で提案される導光板を製造する手法では、導光板の製造がきわめて困難であり、光の反射又は遮光処理或いはレジストの塗布、エッチング等の加工を要するため導光板の製造工程も複雑化すると共に、これらの加工に時間を要するという不具合を有する。
For this reason, in the method of manufacturing the light guide plate proposed in
そこで、本発明は、画面輝度の高度化を図るためにカラーフィルタを省略すると共に製造の容易化も図ったカラー液晶ディスプレイ装置のバックライトユニット及びその製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a backlight unit of a color liquid crystal display device in which a color filter is omitted in order to enhance screen luminance and the manufacture is facilitated, and a method for manufacturing the backlight unit.
この発明に係るカラー液晶ディスプレイ装置のバックライトユニットは、赤色発光体を光源とした光を導く長尺体状の赤色光用導光体と、緑色発光体を光源とした光を導く長尺体状の緑色光用導光体と、青色発光体を光源とした光を導く長尺体状の青色光用導光体とを用いたカラー液晶ディスプレイ装置のバックライトユニットにおいて、前記赤色用導光体、緑色光用導光体及び青色光用導光体は、カラー液晶シャッタの1画素を形成するために並列的に配置された赤色用、緑色用、青色用のサブ画素の配置順に従い且つその配置された方向に沿って平面状となるように配置されており、前記赤色光用導光体には、この赤色光用導光体の長手方向に沿って導かれてきた赤色光を前記カラー液晶シャッタの方向に反射させる光反射手段が複数形成され、前記緑色光用導光体には、この緑色光用導光体の長手方向に沿って導かれてきた緑色光を前記カラー液晶シャッタの方向に反射させる光反射手段が複数形成され、更に、前記青色光用導光体には、この青色光用導光体の長手方向に沿って導かれてきた青色光を前記カラー液晶シャッタの方向に反射させる光反射手段が複数形成されていると共に、前記赤色光用導光体の各光反射手段の間隔を、前記光反射手段で反射された光が前記赤色用サブ画素に入射されるように、前記赤色用サブ画素同士の間隔と同じ寸法とし、前記緑色光用導光体の各光反射手段の間隔を、前記光反射手段で反射された光が前記緑色用サブ画素に入射されるように、前記緑色用サブ画素同士の間隔と同じ寸法とし、更に、前記青色光用導光体の各光反射手段の間隔を、前記光反射手段で反射された光が前記青色用サブ画素に入射されるように、前記青色用サブ画素同士の間隔と同じ寸法としたことを特徴としている(請求項1)。ここで、赤色発光体とは、例えば赤色発光ダイオード(LED)を言い、緑色発光体とは、例えば緑色発光ダイオード(LED)を言い、青色発光体とは、例えば青色発光ダイオード(LED)を言う。また、各導光体は、例えば赤、緑、青のいずれかの色を発する発光体を光源とした光を導くコアとこのコアの周囲を覆うものでこのコアより低屈折率のクラッドとから成る光ファイバケーブルが該当する。また、導光体は、例えば赤、緑、青のいずれかの色を発する発光体を光源とした光を導く略直方体のコアと、これらのコアの周囲についてその一面を除いて覆うもので、一枚の板状を成すと共に前記コアが挿入・係合可能な直線の条状の溝を複数有し、且つ各コアよりも低屈折率であるクラッドとから成る光導波路が該当する。更に、光反射手段とは、例えばレーザー加工等により導光体のうちカラー液晶シャッタとは反対側又はカラー液晶シャッタと同じ側の側面にて三角形に切り欠かれることで形成された溝孔を言う。これは、以下においても同様である。 The backlight unit of the color liquid crystal display device according to the present invention includes a long red light guide for guiding light using a red light emitter as a light source, and a long body for guiding light using a green light emitter as a light source. In a backlight unit of a color liquid crystal display device using a green light guide for green light and a long blue light guide for guiding light using a blue light emitter as a light source, the red light guide The light guide for green light and the light guide for blue light follow the arrangement order of the sub-pixels for red, green and blue arranged in parallel to form one pixel of the color liquid crystal shutter, and The red light guide is arranged so as to be planar along the arranged direction, and the red light guided along the longitudinal direction of the red light guide is supplied to the red light guide. Plural light reflecting means for reflecting in the direction of color liquid crystal shutter The green light guide is formed with a plurality of light reflecting means for reflecting the green light guided along the longitudinal direction of the green light guide in the direction of the color liquid crystal shutter. The blue light guide is formed with a plurality of light reflecting means for reflecting the blue light guided along the longitudinal direction of the blue light guide in the direction of the color liquid crystal shutter. The distance between the light reflecting means of the red light guide is the same as the distance between the red sub-pixels so that the light reflected by the light reflecting means is incident on the red sub-pixels. And the interval between the light reflecting means of the green light guide is the same as the interval between the green sub-pixels so that the light reflected by the light reflecting unit is incident on the green sub-pixel. Dimensions, and further, each light reflecting means of the blue light guide The septum, the light reflected by the reflecting means is characterized by the way is incident on the sub-pixel for blue, it has the same dimensions as the spacing of the sub-pixels to a the blue (claim 1). Here, the red light emitter refers to, for example, a red light emitting diode (LED), the green light emitter refers to, for example, a green light emitting diode (LED), and the blue light emitter refers to, for example, a blue light emitting diode (LED). . Each light guide includes, for example, a core that guides light using a light emitting body that emits one of red, green, and blue as a light source, and a cladding having a lower refractive index than that of the core. An optical fiber cable is applicable. In addition, the light guide body covers, for example, a substantially rectangular parallelepiped core that guides light using a light emitting body that emits one of red, green, and blue as a light source, and the periphery of these cores except for one surface thereof. This corresponds to an optical waveguide formed of a clad having a single plate shape and a plurality of linear strip-like grooves into which the core can be inserted and engaged, and having a lower refractive index than each core. Further, the light reflecting means refers to a groove formed by cutting out a triangular shape on the side surface of the light guide opposite to the color liquid crystal shutter or on the same side as the color liquid crystal shutter by laser processing or the like. . The same applies to the following.
これにより、各導光体は、サブ画素のうち同じ色用のサブ画素の配列方向に沿って配置する必要がないので、導光体の幅をサブ画素の短手方向寸法以下に設定する必要がなくなる。また、導光体に形成する光反射手段の列は赤色用サブ画素、緑色用サブ画素及び青色用サブ画素の配列方向に沿って並ぶように形成するため、光反射手段と光反射手段との間の間隔は、各サブ画素の短手方向の幅を相対的に狭くしてもそれに応じて定めることができるので、テレビジョン等の同一面積の画面でも画素数を相対的に多くすることが可能となる。 As a result, each light guide does not need to be arranged along the arrangement direction of sub-pixels for the same color among the sub-pixels. Disappears. Further, since the light reflecting means column formed on the light guide is formed so as to be aligned along the arrangement direction of the red sub-pixel, the green sub-pixel, and the blue sub-pixel, the light reflecting means and the light reflecting means Since the interval between the sub-pixels can be determined according to the width of the sub-pixels in a relatively short direction, the number of pixels can be relatively increased even on a screen of the same area such as a television. It becomes possible.
そして、この発明に係るカラー液晶ディスプレイ装置のバックライトユニットは、前記赤色光用導光体、前記緑色光用導光体及び前記青色光用導光体と前記カラー液晶シャッタとの間に厚みが相対的に薄い光拡散用構造体を介在させており、この光拡散用構造体は、前記赤色光用導光体の光反射手段と対峙する部位に、前記赤色用サブ画素の長手方向に沿って光が拡散するがその短手方向には光の拡散が抑制される異方性光拡散手段を少なくとも設け、前記緑色光用導光線の光反射手段と対峙する部位に、前記緑色用サブ画素の長手方向に沿って光が拡散するがその短手方向には光の拡散が抑制される異方性光拡散手段を少なくとも設けると共に、前記青色光用導光線の光反射手段と対峙する部位に、前記青色用サブ画素の長手方向に沿って光が拡散するがその短手方向には光の拡散が抑制される異方性光拡散手段を設けたことを特徴としている(請求項2)。前記異方性拡散手段は、前記導光体から光の入射される方向と交差する面で且つ前記導光部からの入射光が達する領域を少なくとも加工した高性能拡散レンズフィルムを用いることにより形成されたもの(請求項3)や、前記導光体からの光の入射される方向と交差する面で且つ前記導光部からの入射光が達する部位に凸型半円柱状のレンズを複数配置したレンチキュラーレンズアレイを用いることにより形成されたもの(請求項4)が挙げられる。 The backlight unit of the color liquid crystal display device according to the present invention has a thickness between the light guide for red light, the light guide for green light, the light guide for blue light, and the color liquid crystal shutter. A relatively thin light diffusing structure is interposed, and this light diffusing structure is located along the longitudinal direction of the red sub-pixel at a portion facing the light reflecting means of the red light guide. At least an anisotropic light diffusing unit that diffuses light but suppresses light diffusion is provided in the short direction, and the length of the green sub-pixel is located at a portion facing the light reflecting unit of the green light guide line. At least an anisotropic light diffusing means for diffusing light along the direction but suppressing light diffusion in the short direction is provided, and the blue light guide line is provided with a portion for the blue light at a portion facing the light reflecting means. Along the longitudinal direction of the sub-pixel There is diffused is characterized by comprising an anisotropic light-diffusing means for diffusing the light is suppressed in the lateral direction (Claim 2). The anisotropic diffusing unit is formed by using a high-performance diffusing lens film that has been processed at least in a region that intersects the direction in which light is incident from the light guide and that the incident light from the light guide reaches. A plurality of convex semi-cylindrical lenses are arranged on the surface that intersects the incident direction of the light from the light guide and the part where the incident light from the light guide reaches. And the one formed by using the lenticular lens array (Claim 4).
これにより、導光体に対し間隔を開けて配置した光反射手段により反射された光をカラー液晶シャッタに向けて出射する構成としても、光拡散用構造体の異方性光拡散手段により、同じ導光体の長手方向に沿った方向では光反射手段で反射されて出射される光同士が相互に且つ略扇状に拡散することにより連続するので、導光体を光の出射方向から見た場合でも光が散点的に出射されてしまうことを回避することができると共に、隣り合うサブ画素には他の導光体からの光が拡散されて来ないので、導光体と導光体との間に遮光手段を用いる必要がない。 As a result, even when the light reflected by the light reflecting means arranged at a distance from the light guide is emitted toward the color liquid crystal shutter, the same light guide is provided by the anisotropic light diffusing means of the light diffusing structure. In the direction along the longitudinal direction of the body, the light reflected and emitted by the light reflecting means is continuous by diffusing each other in a substantially fan shape, so that even when the light guide is viewed from the light emitting direction, light is emitted. Can be prevented from being emitted in a scattered manner, and light from other light guides is not diffused between adjacent sub-pixels. It is not necessary to use light shielding means.
また、この発明に係るカラー液晶ディスプレイ装置のバックライトユニットの製造方法は、赤色発光体を光源とした光を導く長尺体状の赤色光用導光体と、緑色発光体を光源とした光を導く長尺体状の緑色光用導光体と、青色発光体を光源とした光を導く長尺体状の青色光用導光体とを用いたカラー液晶ディスプレイ装置のバックライトユニットの製造方法において、前記導光体に対し、前記導光体の長手方向に沿って導かれてきた光を、赤色用、緑色用、青色用のサブ画素を有する画素を複数備えたカラー液晶シャッタに向けて反射させる光反射手段を複数形成し、且つ、前記赤色光用導光体の各光反射手段の間隔を前記赤色用サブ画素同士の間隔と同じ寸法とし、前記緑色光用導光体の各光反射手段の間隔を前記緑色用サブ画素同士の間隔と同じ寸法とし、更に、前記青色光用導光体の各光反射手段の間隔を前記青色用サブ画素同士の間隔と同じ寸法とする工程と、前記導光体を、前記カラー液晶シャッタの面に沿って、前記サブ画素が配列された方向及び順番に沿って規則的に平面状となるように配列すると共に、前記赤色光用導光体の反射手段をこの光反射手段から出射された光が前記赤色用サブ画素に入射されるように位置させ、前記緑色光用導光体の反射手段をこの光反射手段から出射された光が前記緑色用サブ画素に入射されるように位置させ、更に、前記青色光用導光体の反射手段をこの光反射手段から出射された光が前記青色用サブ画素に入射されるように位置させる工程と、前記赤色光用導光体、前記緑色光用導光体及び前記青色光用導光体と前記カラー液晶シャッタとの間に、前記サブ画素の長手方向に沿って光が拡散するがその短手方向には光の拡散が抑制される異方性光拡散手段を設けた光拡散用構造体を介在させる工程とを含むことを特徴としている(請求項5)。 In addition, the method for manufacturing the backlight unit of the color liquid crystal display device according to the present invention includes a long red light guide for guiding light using a red light emitter as a light source, and light using a green light emitter as a light source. Of a backlight unit of a color liquid crystal display device using a long green light guide for guiding light and a long light guide for blue light using a blue light emitter as a light source In the method, the light guided along the longitudinal direction of the light guide to the light guide is directed to a color liquid crystal shutter including a plurality of pixels having red, green, and blue sub-pixels. A plurality of light reflecting means for reflecting the light, and the distance between the light reflecting means of the red light guide is the same as the distance between the red sub-pixels. The light reflecting means is spaced between the green sub-pixels. And the step of setting the distance between the light reflecting means of the blue light guide to the same dimension as the distance between the blue sub-pixels, and the light guide to the surface of the color liquid crystal shutter. Along the direction and order in which the sub-pixels are arranged, and regularly arranged in a planar shape, and the reflection means of the red light guide is emitted from the light reflection means. Is positioned so as to be incident on the red sub-pixel, and the reflecting means of the light guide for green light is positioned so that light emitted from the light reflecting means is incident on the green sub-pixel, Furthermore, the step of positioning the reflecting means of the blue light guide so that the light emitted from the light reflecting means is incident on the blue sub-pixel, the red light guide, and the green light Light guide, blue light guide and color liquid crystal A step of interposing a light diffusing structure provided with an anisotropic light diffusing means that diffuses light along the longitudinal direction of the sub-pixel between the shutter and the light in the short direction; (Claim 5).
これにより、導光体と導光体との間に溝を形成してその溝の内面に光の反射や遮光処理を施したり、遮光性を有した金属箔膜等の部材を配置したりする構成を省略することができ、且つ各工程も相対的に簡易であるので、カラー液晶ディスプレイ装置のバックライトユニットの製造時間の短縮化、製造コストの削減を図ることができる。 Thereby, a groove is formed between the light guide and the inner surface of the groove is subjected to light reflection or light shielding treatment, or a member such as a metal foil film having light shielding properties is disposed. Since the configuration can be omitted and each process is relatively simple, the manufacturing time and the manufacturing cost of the backlight unit of the color liquid crystal display device can be shortened.
以上のように、請求項1に記載の発明によれば、各導光体は、サブ画素のうち同じ色用のサブ画素の配列方向に沿って配置する必要がないので、導光体の幅をサブ画素の短手方向寸法以下に設定する必要がなくなる。また、導光体に形成する光反射手段の列は赤色用サブ画素、緑色用サブ画素及び青色用サブ画素の配列方向に沿って並ぶように形成するため、光反射手段と光反射手段との間の間隔は、各サブ画素の短手方向の幅を相対的に狭くしてもそれに応じて定めることができるので、テレビジョン等の同一面積の画面でも画素数を相対的に多くすることが可能となり、テレビジョン等のカラー液晶ディスプレイ装置のさらなる高画質化を図ることができる。 As described above, according to the first aspect of the present invention, the light guides do not need to be arranged along the arrangement direction of the sub-pixels for the same color among the sub-pixels. Need not be set to be smaller than the dimension of the sub-pixel in the short direction. Further, since the light reflecting means column formed on the light guide is formed so as to be aligned along the arrangement direction of the red sub-pixel, the green sub-pixel, and the blue sub-pixel, the light reflecting means and the light reflecting means Since the interval between the sub-pixels can be determined according to the width of the sub-pixels in a relatively short direction, the number of pixels can be relatively increased even on a screen of the same area such as a television. Thus, it is possible to further improve the image quality of a color liquid crystal display device such as a television.
特に、請求項2に記載の発明によれば、前記赤色光用導光体、前記緑色光用導光体及び前記青色光用導光体と前記カラー液晶シャッタとの間に厚みが相対的に薄い光拡散用構造体を介在させており、この光拡散用構造体は、前記赤色光用導光体の光反射手段と対峙する部位に、前記赤色用サブ画素の長手方向に沿って光が拡散するがその短手方向には光の拡散が抑制される異方性光拡散手段を少なくとも設け、前記緑色光用導光線の光反射手段と対峙する部位に、前記緑色用サブ画素の長手方向に沿って光が拡散するがその短手方向には光の拡散が抑制される異方性光拡散手段を少なくとも設けると共に、前記青色光用導光線の光反射手段と対峙する部位に、前記青色用サブ画素の長手方向に沿って光が拡散するがその短手方向には光の拡散が抑制される異方性光拡散手段を設けた出射する構成としても、光拡散用構造体の異方性光拡散手段により、同じ導光体の長手方向に沿った方向では光反射手段で反射されて出射される光同士が相互に且つ略扇状に拡散することにより連続するので、導光体を光の出射方向から見た場合でも光が散点的に出射されてしまうことを回避することができると共に、隣り合うサブ画素には他の導光体からの光が拡散されて来ないので、導光体と導光体との間に遮光手段を配置する必要がないことから、カラー液晶ディスプレイ装置のバックライトユニットの製造工数の削減及び製造コストの削減を図ることができる。 In particular, according to the second aspect of the present invention, a thickness is relatively between the red light guide, the green light guide, the blue light guide, and the color liquid crystal shutter. A thin light diffusing structure is interposed, and this light diffusing structure allows light to pass along the longitudinal direction of the red sub-pixel at a portion facing the light reflecting means of the light guide for red light. At least an anisotropic light diffusing means for diffusing but suppressing light diffusion is provided in the short direction, and along the longitudinal direction of the green sub-pixel at a portion facing the light reflecting means of the green light guide line At least an anisotropic light diffusing means for suppressing light diffusion in the short direction is provided in the short direction, and the blue sub-pixel is disposed at a portion facing the light reflecting means of the blue light guide line. Light diffuses along the longitudinal direction, but diffuses in the short direction Even in the configuration in which the anisotropic light diffusing means to be suppressed is provided, the anisotropic light diffusing means of the light diffusion structure is reflected by the light reflecting means and emitted in the direction along the longitudinal direction of the same light guide. Since the light is continuous by diffusing each other in a substantially fan shape, even when the light guide is viewed from the light emission direction, it is possible to avoid light being emitted in a scattered manner and adjacent to each other. Since the light from other light guides is not diffused to the matching sub-pixels, it is not necessary to arrange a light shielding means between the light guides and the backlight of the color liquid crystal display device It is possible to reduce the number of manufacturing steps of the unit and the manufacturing cost.
そして、請求項5に記載の発明によれば、導光体と導光体との間に溝を形成してその溝の内面に光の反射や遮光処理を施したり、遮光性を有した金属箔膜等の部材を配置したりする構成を省略することができ、且つ各工程も相対的に簡易であるので、カラー液晶ディスプレイ装置のバックライトユニットの製造時間の短縮化、製造コストの削減を図ることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, a groove is formed between the light guides and the inner surface of the groove is subjected to light reflection or shading treatment, or has a light shielding property. Since the configuration of arranging a member such as a foil film can be omitted and each process is relatively simple, the manufacturing time of the backlight unit of the color liquid crystal display device can be shortened and the manufacturing cost can be reduced. You can plan.
さらに、請求項1から請求項5に記載の発明によれば、カラーフィルタを省略しているので、このカラーフィルタがない分、バックライトからカラー液晶シャッタまでの光の吸収率を抑制することが可能となり、これに伴い、バックライトの輝度を相対的に抑制することができるので、カラー液晶ディスプレイ装置の省電力化を図ることが可能となる。
Furthermore, according to the invention described in
以下、この発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1において、この発明が用いられるカラー液晶ディスプレイ装置1を簡略化した構成が示されており、このカラー液晶ディスプレイ装置1は、カラー液晶シャッタ(カラー液晶パネルとも称する。)2と、このカラー液晶シャッタ2のリア(後面)側に配置されたバックライトユニット3と、これらのカラー液晶シャッタ2の表示駆動制御及びバックライトユニット3の発光制御を行うための駆動制御回路を搭載した駆動制御回路基板(図示せず。)とで基本的に構成されている。
FIG. 1 shows a simplified configuration of a color liquid
カラー液晶シャッタ2は、透光性を有するもので、図3及び図4に示されるように、対向して配置されたプレート状の偏光フィルム4、5の間においてフロント(前面)側ガラス6、液晶7、及びリア側ガラス8を少なくとも層状に有すると共に、リア側ガラス8と液晶7との境界部位にはTFTアレイ基板10、フロント側ガラス6と液晶7との境界部位には対向基板9が配置されており、更に、対向基板9にはブラックマトリックス11が配置されている。
The color
このような構成から成るカラー液晶シャッタ2は、図1に示されるようにカラー液晶シャッタ2を出力表示面12側から見て、図2に示されるように規則的に並べられた複数の画素13を有している。各画素13は、赤色用サブ画素R、緑色用サブ画素G、青色用サブ画素Bを有しており、これらのサブ画素R、G、Bは、所定の長手方向寸法と短手方向寸法とで形成された長方形状をなしているもので、赤色用サブ画素R、緑色用サブ画素G、青色用サブ画素Bの順で、その短手方向に沿った方向に並ぶように配置することで、例えば図2の破線で囲まれた部位のように一単位の画素13を構成する。
The color
バックライトユニット3は、図1、図3及び図4に示されるように、赤色発光ダイオード(LED)14、緑色発光ダイオード15、青色発光ダイオード16と、赤色光を導くための赤色光用光ファイバケーブル17、緑色光を導くための緑色光用光ファイバケーブル18、青色光を導くための青色光用光ファイバケーブル19と、厚みが相対的に薄い光拡散用構造体20とで基本的に構成されている。
As shown in FIGS. 1, 3, and 4, the
このうち、赤色光用光ファイバケーブル17は、この実施例では、図1に示されるように、一方側端が赤色発光ダイオード14に向いていると共にこの一方側端からその軸方向に沿って進むに従って1つずつ分岐してカラー液晶シャッタ2のリア側に延びる構成となっている。また、緑色光用光ファイバケーブル18は、この実施例では、図1に示されるように、一方側端が緑色発光ダイオード15に向いていると共にこの一方側端からその軸方向に沿って進むに従って1つずつ分岐してカラー液晶シャッタ2のリア側に延びる構成となっている。更に、青色光用光ファイバケーブル19は、この実施例では、図1に示されるように、一方側端が青色発光ダイオード16に向いていると共にこの一方側端からその軸方向に沿って進むに従って1つずつ分岐してカラー液晶シャッタ2のリア側に延びる構成となっている。そして、各光ファイバケーブル17、18、19は、カラー液晶シャッタ2のリア側では、平面状に配列されている。尚、各光ファイバケーブル17、18、19の分岐の仕方はこれに限定されず、一度に複数に分岐する構成であっても良い。
Of these, the red-light
各光ファイバケーブル17、18、19のカラー液晶シャッタ2の後面における延出方向(光ファイバケーブル17、18、19の軸方向に沿った方向)は、図1及び図5に示されるように、各画素13におけるサブ画素R、G、Bの配列された方向と同じ方向となっている。
The extending direction (direction along the axial direction of the
そして、光ファイバケーブル17、18、19は、図6(特に図6(b)及び図6(d))に示されるように、コア21と、このコア21の周面の全周を覆うクラッド22とで構成されている。コア21及びクラッド22は、ともに光に対して透過率の非常に高い石英ガラスやプラスチックで形成されている一方で、コア21の屈折率がクラッド22よりも高くなっており、例えばクラッド22における屈折率が1.42の数値の場合に、コア21における屈折率は1.47の数値となっている。これによって、光ファイバケーブル17、18、19のコア21内における光の全反射や屈折により、光をコア21内だけ伝播させることが可能である。
As shown in FIG. 6 (particularly, FIGS. 6B and 6D), the
更に、図6に示されるように、発光ダイオード14、15、16から光ファイバケーブル17、18、19の軸方向に沿って導かれてきた光を光ファイバケーブル17、18、19の径方向に沿った方向に反射させるための光反射手段として、光ファイバケーブル17、18、19の側面のうちカラー液晶シャッタ2とは反対側において、クラッド22からコア21にまで至る略円錐形状の溝孔23を複数有している。この溝孔23の先端の角度は例えば45°である。もっとも、この溝孔23の形状や加工寸法は、当該溝孔23に対して要求される屈折特性に応じて適宜決定されるものである。また、溝孔23の位置も、光ファイバケーブル17、18、19の側面のうちカラー液晶シャッタ2とは反対側のみに限定されず、光ファイバケーブル17、18、19の側面のうちカラー液晶シャッタ2側としても良い。
Furthermore, as shown in FIG. 6, the light guided from the
同じ光ファイバケーブル17、18、19における溝孔23の間隔寸法L1は、図5に示されるように、1の溝孔23がサブ画素R、G,Bのうちいずれかのサブ画素の短手方向幅内に位置する場合に、この溝孔23と隣り合う溝孔23もサブ画素R、G,Bのうち隣り合う溝孔23と同じ色用のサブ画素の短手方向幅内に位置することができる数値(画素ピッチL1)に設定されている。
As shown in FIG. 5, the interval dimension L1 of the
これに伴い、赤色光用光ファイバケーブル17の溝孔23の位置と、緑色光用光ファイバケーブル18の溝孔23の位置と、青色光用ファイバケーブル19の溝孔23の位置とを、並列したサブ画素(サブ画素Rの短手方向の中心とサブ画素Gの短手方向の中心、サブ画素Gの短手方向の中心とサブ画素Bの短手方向の中心、及び/又はサブ画素Bの短手方向の中心とサブ画素Rの短手方向の中心)間の寸法(サブ画素ピッチL2)と同じ寸法により1つ毎にずらすことにより、赤色光用光ファイバケーブル17ではサブ画素Rの短手方向幅内に溝孔23が常に位置し、緑色光用光ファイバケーブル18ではサブ画素Gの短手方向幅内に溝孔23が常に位置し、更に、青色光用光ファイバケーブル19ではサブ画素Bの短手方向幅内に溝孔23が常に位置するように位置決めすることが可能である。
Accordingly, the position of the
これにより、図2、図3及び図4に示されるように、赤色発光ダイオード14から赤色光用光ファイバケーブル17の軸方向に沿って導かれてきた赤色光は、溝孔23によりカラー液晶シャッタ2のうち赤色用サブ画素Rに向けて反射され、カラー液晶シャッタ2の偏光フィルム5、リア側ガラス8、液晶7、フロント側ガラス6及び偏光フィルム4を所定条件下で適宜に透過していく。また、緑色発光ダイオード15から緑色光用光ファイバケーブル18の軸方向に沿って導かれてきた緑色光も、溝孔23によりカラー液晶シャッタ2のうち緑色用サブ画素Gに向けて反射され、カラー液晶シャッタ2の偏光フィルム5、リア側ガラス8、液晶7、フロント側ガラス6及び偏光フィルム4を所定条件下で適宜に透過していく。更に、青色発光ダイオード16から青色光用光ファイバケーブル19の軸方向に沿って導かれてきた青色光も、溝孔23によりカラー液晶シャッタ2のうち青色用サブ画素Bに向けて反射され、カラー液晶シャッタ2の偏光フィルム5、リア側ガラス8、液晶7、フロント側ガラス6及び偏光フィルム4を所定条件下で適宜に透過していく。
2, 3, and 4, the red light guided from the red
従って、このカラー液晶シャッタ2においては、赤色用、緑色用、及び青色用のカラーフィルタを不要とするので、カラー液晶シャッタ2における光の透過率の減衰を抑制することが可能となり、バックライトユニット3の画面輝度を高めることも必要なくなるので、バックライトユニット3の消費電力量の削減を図ることができる。
Therefore, since the color
光拡散用構造体20は、図3及び図4に示されるように、光ファイバケーブル17、18、19とカラー液晶シャッタ2との間に介在されているもので、光ファイバケーブル17、18、19の溝孔23で反射して入射されてきた光について、図7及び図8に示されるように、例えば時計の9時から3時の方向では5°等の数度、時計の6時から12時の方向では30°等の数十度となるような光屈折又は光拡散を行わせることができる異方性光拡散機能を備えたものとなっている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
より具体的には、光拡散用構造体20は、光ファイバケーブル17、18、19から光の入射される方向と交差する面で且つ光ファイバケーブル17、18、19からの入射光が達する領域を少なくとも上記異方性光拡散機能を備えるように加工した高性能拡散レンズフィルム(LSD)が用いられる。
More specifically, the
これにより、光ファイバケーブル17、18、19の溝孔23で反射した光は、光拡散用構造体20を透過する際に、サブ画素R、G、Bの長手方向に沿って光が拡散するがその短手方向には光の拡散が抑制されるので、従来のカラー液晶表示装置のように導光板と導光板との間に溝を形成してその溝の内面に光の反射や遮光処理を施したり、遮光性を有した金属箔膜等の部材を配置したりする構成を省略することができる。
As a result, the light reflected by the
また、図9に示されるように、同じ光ファイバケーブル17、18、19の隣り合う溝孔23から出射された光を、光拡散構造体20を透過することによりサブ画素R、G、Bの長手方向に沿って略扇状に拡散するので連続させることができ、複数の溝孔23から出射されるために光が散点化するのを防止することができる。
Further, as shown in FIG. 9, the light emitted from the adjacent groove holes 23 of the same
尚、光拡散用構造体20は、例えば時計の9時から3時の方向では5°等の数度、時計の6時から12時の方向では30°等の数十度となるような光屈折又は光拡散を行わせることができる異方性光拡散機能を備えたものであれば、高性能拡散レンズフィルムに限定されず、例えば凸型半円柱状のレンズを複数配置したレンチキュラーレンズアレイを用いても良い。
The
また、各発光ダイオード14、15、16からの光をカラー液晶シャッタ2の背面側に導くために光ファイバケーブル17、18、19をカラー液晶シャッタ2の背面まで延出させる構成としているが必ずしもこれに限定されない。
Further, in order to guide the light from each
図10に示されるように、相対的に厚みの薄く且つ相対的に光屈折率の低い一枚板状のクラッド22のうちカラー液晶シャッタ2側の面において、カラー液晶シャッタ2側に開放されると共にサブ画素R、G,Bの配列方向に沿って延びる直線状の窪み25を形成し、この窪み25に赤色光用となる直方体状のコア21a、緑色光用となる直方体状のコア21b、及び青色光用となる直方体状のコア21cを、1の画素13におけるサブ画素R、G、Bの配列順に挿入して、これらの窪みを埋めることで構成された光導波路24としても良い。
As shown in FIG. 10, the surface of the single-plate clad 22 having a relatively thin thickness and a relatively low light refractive index is opened to the color
更に、この光導波路24にあっては、溝孔23と同様に光反射手段となるように、赤色光用となる直方体状のコア21aに対しコア21aの短手方向から見て略三角柱状に切り欠かれたスリット26を複数形成し、緑色光用となる直方体状のコア21bに対しコア21bの短手方向から見て略三角柱状に切り欠かれたスリット26を複数形成し、更に、青色光用となる直方体状のコア21cに対しコア21cの短手方向から見て略三角柱状に切り欠かれたスリット26を複数形成した構成とする。そして、スリット26は、コア21a、21b、21cの短手方向に沿って延びるように且つ前記画素ピッチL1と同じ間隔となるように形成する。
Further, in this
これにより、隣り合う赤色光用のコア21aと緑色光用のコア21bとでスリット26が前記サブ画素ピッチL2と同じ間隔にてずれ、隣り合う緑色光用のコア21bと青色光用のコア21cとでスリット26が前記サブ画素ピッチL2と同じ間隔にてずれると共に、隣り合う青色光用のコア21cと赤色光用のコア21aとでスリット26が前記サブ画素ピッチL2と同じ間隔にてずれるようにすることで、溝孔23を有する光ファイバケーブル17、18、19を用いる場合と同じような作用効果を得ることができる。
As a result, the
この発明は、テレビ、パソコン、携帯電話等のあらゆるカラーの静止画像、動画の表示を必要とする機器や装置で用いられるカラー液晶ディスプレイ装置であって、カラーフィルタを省略したものに利用することが可能である。 The present invention is a color liquid crystal display device used in equipment and devices that require display of all color still images and moving images, such as televisions, personal computers, mobile phones, etc., and can be used for those in which a color filter is omitted. Is possible.
1 カラー液晶表示装置
2 カラー液晶シャッタ
3 バックライトユニット
4 偏光フィルム
5 偏光フィルム
6 フロント側ガラス
7 液晶
8 リア側ガラス
9 対向基板
10 TFTアレイ基板
11 ブラックマトリックス
12 出力表示面
13 画素
R 赤色用サブ画素
G 緑色用サブ画素
B 青色用サブ画素
14 赤色発光ダイオード(赤色発光体)
15 緑色発光ダイオード(緑色発光体)
16 青色発光ダイオード(青色発光体)
17 赤色光用光ファイバケーブル(赤色光用導光体)
18 緑色光用光ファイバケーブル(緑色光用導光体)
19 青色光用光ファイバケーブル(青色光用導光体)
20 光拡散用構造体
21(21a,21b,21c) コア
22 クラッド
23 溝孔(光反射手段)
24 光導波路
25 窪み
26 スリット
DESCRIPTION OF
15 Green light emitting diode (green light emitter)
16 Blue light emitting diode (blue light emitter)
17 Optical fiber cable for red light (light guide for red light)
18 Optical fiber cable for green light (green light guide)
19 Optical fiber cable for blue light (light guide for blue light)
20 Light diffusion structure 21 (21a, 21b, 21c)
24
Claims (5)
前記赤色用導光体、緑色光用導光体及び青色光用導光体は、カラー液晶シャッタの1画素を形成するために並列的に配置された赤色用、緑色用、青色用のサブ画素の配置順に従い且つその配置された方向に沿って平面状となるように配置されており、
前記赤色光用導光体には、この赤色光用導光体の長手方向に沿って導かれてきた赤色光を前記カラー液晶シャッタの方向に反射させる光反射手段が複数形成され、
前記緑色光用導光体には、この緑色光用導光体の長手方向に沿って導かれてきた緑色光を前記カラー液晶シャッタの方向に反射させる光反射手段が複数形成され、
更に、前記青色光用導光体には、この青色光用導光体の長手方向に沿って導かれてきた青色光を前記カラー液晶シャッタの方向に反射させる光反射手段が複数形成されていると共に、
前記赤色光用導光体の各光反射手段の間隔を、前記光反射手段で反射された光が前記赤色用サブ画素に入射されるように、前記赤色用サブ画素同士の間隔と同じ寸法とし、
前記緑色光用導光体の各光反射手段の間隔を、前記光反射手段で反射された光が前記緑色用サブ画素に入射されるように、前記緑色用サブ画素同士の間隔と同じ寸法とし、
更に、前記青色光用導光体の各光反射手段の間隔を、前記光反射手段で反射された光が前記青色用サブ画素に入射されるように、前記青色用サブ画素同士の間隔と同じ寸法としたことを特徴としたカラー液晶ディスプレイ装置のバックライトユニット。 A long red light guide for guiding light using a red light source as a light source, a long green light guide for guiding light using a green light source as a light source, and a blue light emitter In a backlight unit of a color liquid crystal display device using a long blue light guide for guiding light as a light source,
The red light guide, the green light guide, and the blue light guide are red, green, and blue subpixels arranged in parallel to form one pixel of a color liquid crystal shutter. Are arranged in a planar shape along the arrangement direction of
The red light guide is formed with a plurality of light reflecting means for reflecting the red light guided along the longitudinal direction of the red light guide in the direction of the color liquid crystal shutter,
The light guide for green light is formed with a plurality of light reflecting means for reflecting the green light guided along the longitudinal direction of the light guide for green light toward the color liquid crystal shutter,
Furthermore, the light guide for blue light is formed with a plurality of light reflecting means for reflecting the blue light guided along the longitudinal direction of the light guide for blue light in the direction of the color liquid crystal shutter. With
The interval between the light reflecting means of the red light guide is the same as the interval between the red sub-pixels so that the light reflected by the light reflecting unit is incident on the red sub-pixel. ,
The interval between the light reflecting means of the green light guide is the same as the interval between the green sub-pixels so that the light reflected by the light reflecting unit is incident on the green sub-pixel. ,
Further, the distance between the light reflecting means of the blue light guide is the same as the distance between the blue sub-pixels so that the light reflected by the light reflecting means is incident on the blue sub-pixel. A backlight unit of a color liquid crystal display device characterized by its dimensions.
この光拡散用構造体は、前記赤色光用導光体の光反射手段と対峙する部位に、前記赤色用サブ画素の長手方向に沿って光が拡散するがその短手方向には光の拡散が抑制される異方性光拡散手段を少なくとも設け、前記緑色光用導光線の光反射手段と対峙する部位に、前記緑色用サブ画素の長手方向に沿って光が拡散するがその短手方向には光の拡散が抑制される異方性光拡散手段を少なくとも設けると共に、前記青色光用導光線の光反射手段と対峙する部位に、前記青色用サブ画素の長手方向に沿って光が拡散するがその短手方向には光の拡散が抑制される異方性光拡散手段を設けたことを特徴とする請求項1に記載のカラー液晶ディスプレイ装置のバックライトユニット。 A relatively thin light diffusion structure is interposed between the red light guide, the green light guide and the blue light guide and the color liquid crystal shutter;
In this light diffusion structure, light diffuses along the longitudinal direction of the red sub-pixel at a portion facing the light reflecting means of the light guide for red light, but the light is diffused in the short direction. Is provided at least in the anisotropic light diffusing means, and the light diffuses along the longitudinal direction of the green sub-pixel in the portion facing the light reflecting means of the light guide line for green light. At least anisotropic light diffusing means for suppressing light diffusion is provided, and light is diffused along the longitudinal direction of the blue sub-pixel at a portion facing the light reflecting means of the blue light guide line. 2. The backlight unit of a color liquid crystal display device according to claim 1, further comprising anisotropic light diffusing means for suppressing light diffusion in the hand direction.
前記導光体に対し、前記導光体の長手方向に沿って導かれてきた光を、赤色用、緑色用、青色用のサブ画素を有する画素を複数備えたカラー液晶シャッタに向けて反射させる光反射手段を複数形成し、且つ、前記赤色光用導光体の各光反射手段の間隔を前記赤色用サブ画素同士の間隔と同じ寸法とし、前記緑色光用導光体の各光反射手段の間隔を前記緑色用サブ画素同士の間隔と同じ寸法とし、更に、前記青色光用導光体の各光反射手段の間隔を前記青色用サブ画素同士の間隔と同じ寸法とする工程と、
前記導光体を、前記カラー液晶シャッタの面に沿って、前記サブ画素が配列された方向及び順番に沿って規則的に平面状となるように配列すると共に、前記赤色光用導光体の反射手段をこの光反射手段から出射された光が前記赤色用サブ画素に入射されるように位置させ、前記緑色光用導光体の反射手段をこの光反射手段から出射された光が前記緑色用サブ画素に入射されるように位置させ、更に、前記青色光用導光体の反射手段をこの光反射手段から出射された光が前記青色用サブ画素に入射されるように位置させる工程と、
前記赤色光用導光体、前記緑色光用導光体及び前記青色光用導光体と前記カラー液晶シャッタとの間に、前記サブ画素の長手方向に沿って光が拡散するがその短手方向には光の拡散が抑制される異方性光拡散手段を設けた光拡散用構造体を介在させる工程と
を含むことを特徴とするカラー液晶ディスプレイ装置のバックライトユニットの製造方法。 A long red light guide for guiding light using a red light source as a light source, a long green light guide for guiding light using a green light source as a light source, and a blue light emitter In a method for manufacturing a backlight unit of a color liquid crystal display device using a long blue light guide for guiding light as a light source,
The light guided along the longitudinal direction of the light guide is reflected by the light guide toward a color liquid crystal shutter including a plurality of pixels having red, green, and blue sub-pixels. A plurality of light reflecting means are formed, and the distance between the light reflecting means of the red light guide is the same as the distance between the red sub-pixels, and each light reflecting means of the green light guide And the same dimension as the distance between the green sub-pixels, and the distance between the light reflecting means of the blue light guide is the same as the distance between the blue sub-pixels,
The light guide is arranged along the surface of the color liquid crystal shutter so as to be regularly planar along the direction and order in which the sub-pixels are arranged, and the red light guide The reflecting means is positioned so that the light emitted from the light reflecting means is incident on the red sub-pixel, and the reflecting means of the green light guide is used as the light emitted from the light reflecting means. Positioning the light guide for blue light so that the light emitted from the light reflection means is incident on the blue subpixel; and ,
Light diffuses along the longitudinal direction of the sub-pixels between the red light guide, the green light guide, the blue light guide, and the color liquid crystal shutter. And a step of interposing a light diffusing structure provided with anisotropic light diffusing means for suppressing light diffusion in the direction.
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