JP2016004141A - カラー表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】不要波長域に対するカットを行う色域調整フィルタによって広色域化を容易に行う。
【解決手段】カラー表示装置1は、液晶パネル17の裏面側に配置された導光板13の側面に対向してLED12が配置されている。導光板13の側面とLED12との隙間に、青色と緑色の混合波長域の光の透過を遮断するフィルタと緑色と赤色の混合波長域の光の透過を遮断するフィルタとが両面に形成された色域調整フィルタ板19が介設されている。
【選択図】図4

Description

本発明は、液晶パネルの裏面側に配置された導光板の側面にバックライト用の白色光源が対向配置されたカラー表示装置に関する。
液晶表示装置は、バックライトであるLED、入射光を拡散して平面光として出射する導光板及び液晶パネルを備え、バックライトからの光を導光板で平面光にして液晶パネルに導き、液晶パネルの各色のカラーフィルタを介して各色の光を出力する。液晶表示装置は、一般にLEDや液晶パネルに汎用性を持たせることで低コスト化を図るようにしている一方、ある色域を変更するなどによる広色域化に際しては、液晶パネルのカラーフィルタやLEDの発光スペクトルを変更しなければならず、それぞれ専用仕様となってコスト増や管理の煩雑を招いている。
特許文献1には、導光板の側面にRGB各色のLEDが複数配置されたサイドエッジ型の液晶表示装置が記載されている。このサイドエッジ型の液晶表示装置は、各LEDの出射面に直接、各LEDの出射光に対応した色毎の波長幅を狭める波長選択フィルタを形成することで、色再現性をより向上させている。
特許文献2には、白色LEDが導光板の側面に複数配置されたサイドエッジ型の液晶表示装置が記載されている。このサイドエッジ型の液晶表示装置は、約590nmを中心とした帯域遮断域を有する、シート状、フィルム状あるいは板状のバンドカットフィルタが導光板と液晶パネルとの間に介設されて色再現性の向上を図っている。
特開2008−52067号公報 WO2011/135909 A1
特許文献1に記載されたサイドエッジ型の液晶表示装置は、RGB各色のLEDを多数用いて光源とするタイプであるため、各色のLEDに対応した3種類の波長選択フィルタが必要とされ、しかも、各色の波長選択フィルタは対応するLEDの発光面に直接形成された一体構成とされている。
また、特許文献2に記載されたサイドエッジ型の液晶表示装置は、バンドカットフィルタで吸収した波長成分のエネルギーを熱に変換して液晶パネルを均一に加温することによって液晶の応答速度の分布の発生を抑制するものであるため、バンドカットフィルタを導光板と液晶パネルとの間に介設することが好ましいとするものである。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、本来の色域から外れた不要な波長域、より好ましくは混合色帯域に対するカット(遮断)を行う色域調整フィルタによって広色域化を容易に行うカラー表示装置を提供することを目的とする。
本発明は、液晶パネルの裏面側に配置された導光板の側面に対向して白色光源が配置されたカラー表示装置において、前記導光板の側面と前記白色光源との隙間に、青色と緑色の間の所定波長域の光の透過を遮断する第1のフィルタ、緑色と赤色の間の所定波長域の光の透過を遮断する第2のフィルタ、青色に比して短波長側の波長域をカットする第3のフィルタ、及び赤色に比して長波長側の波長域をカットする第4のフィルタの内、少なくとも1つ以上のフィルタが重畳方向に配置されたフィルタ板を介設したことを特徴とするものである。
この発明によれば、白色光源から出射した光はフィルタ板を通過する際に、第1のフィルタによって青色と緑色の間の所定波長域の光、すなわち混合光の透過が遮断され、第2のフィルタによって緑色と赤色の間の所定波長域の光、すなわち混合光の透過が遮断される。また、青色に比して短波長域側、さらに赤色に比して長波長域の光が遮断される。従って、少なくとも1つ以上が採用されるフィルタの種類によって、導光板を経て液晶パネルに導かれる光は、青色と緑色及び緑色と赤色の各相互混合分を含む不要な波長域が低減されることになるので、単色表示時の色再現性が向上、すなわち広色域化が図れる。また、液晶パネルのカラーフィルタ特性及び白色光源の発光スペクトラムを変更することなく、フィルタ板で適宜の広色域化が図れる。
また、前記フィルタ板に、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとが重畳方向に配置されていることを特徴とする。この構成によれば、白色光源から出射した光はフィルタ板を通過する際に、第1のフィルタによって青色と緑色の間の所定波長域の光、すなわち混合光の透過が遮断され、第2のフィルタによって緑色と赤色の間の所定波長域の光、すなわち混合光の透過が遮断される。従って、導光板を経て液晶パネルに導かれる光は、青色、緑色及び赤色の相互混合分が低減されているので、単色表示時の色再現性が向上、すなわち広色域化が図れる。
また、前記フィルタ板は、一方面に前記第1のフィルタを有し、他方面に前記第2のフィルタを有することを特徴とするものである。この構成によれば、フィルタ板の材料と第1、第2のフィルタの材料との熱膨張率の違いがあった場合に、フィルタ板の一方面側に第1、第2のフィルタを形成する場合に比して、フィルタ板の反りの発生が抑制される。
また、前記第1のフィルタは、前記フィルタ板の片面であって、前記導光板の側面側となる面に形成されていることを特徴とするものである。この構成によれば、フィルタ板の出射側に重要視される光、ここでは青色と緑色の間の光を遮断することで、かかる波長の迷光の発生がより抑制される。
また、前記白色光源を前記導光板の厚さ方向の両側から挟持する第1、第2の支持部材を備え、前記第1、第2の支持部材の少なくとも一方は、前記フィルタ板を位置決めする位置決め部を有するものである。この構成によれば、位置決め部材によってフィルタ板の位置ずれが防止され、また隣接する部材、例えば白色光源や導光板に不用意に接触してキズが付着する等が防止される。
また、前記位置決め部を溝で構成すれば、簡易な構造でフィルタ板の位置決めが可能となる。
また、前記フィルタ板は、前記第1の支持部材と当接する側がL字状に屈曲されてなり、前記位置決め部は、前記第2の支持部材に設けられた溝である。この構成によれば、フィルタ板のL字状の屈曲部分が第1の支持部材と当接することで、フィルタ板が溝から抜けることが防止される。
また、前記第1、第2の支持部材は、前記導光板の厚さ方向に平行な方向から、前記フィルタ板を挟んで互いに嵌合する形状を有するものである。この構成によれば、第1、第2の支持部材の組み付け前に、フィルタ板を位置決め部に装着し、次いで第1、第2の支持部材を対向側から組み付けることができるので、取り付け作業性がよく、またフィルタ板の交換作業も容易に行われる。
本発明によれば、本来の色域から外れた不要な波長域、より好ましくは混合色帯域に対するカットを行う色域調整フィルタによって広色域化を容易に行うことができる。
本発明に係るカラー表示装置の概略構成を示す図で、(a)は側面視の図で、(b)は色域調整フィルタ板の断面図である。 液晶パネルのカラーフィルタの透過率特性を説明する図である。 色域調整フィルタの有無による色広域化の効果を説明する図で、(a)〜(c)は比較例、(d)〜(f)は本発明に係る実施例である。 本発明の第1の実施形態に係るカラー表示装置の部分構成図で、(a)は斜視図、(b)は一部拡大側面断面図である。 本発明の第2の実施形態に係るカラー表示装置の部分構成図で、(a)は斜視図、(b)は一部拡大側面断面図である。 本発明の第3の実施形態に係るカラー表示装置の部分構成図で、(a)は斜視図、(b)は一部拡大側面断面図である。 本発明の第4の実施形態に係るカラー表示装置の部分構成図で、(a)は斜視図、(b)は一部拡大側面断面図である。
図1(a)に示すカラー表示装置1は、サイドエッジ型で、シャーシ10、LED基板11、LED12、導光板13、反射シート14、光学シート15、フレーム16、液晶パネル17、及び枠体18を備えている。また、カラー表示装置1は、色域調整フィルタ板19を有する。
シャーシ10は、アルミニウム等の金属製で、所要厚さを有する板状のシャーシで、例えば後述する図4に示すように、液晶パネル17と略同形状の長方形を有する。シャーシ10は、一端縁に、本実施例では左端側に屈曲された立直部101を有し、この立直部101を利用して、後述するようにサイドエッジ型を構成する各部材が支持されている。
シャーシ10の上面には、下層側から反射シート14、導光板13、光学シート15及び液晶パネル17が、この順で積層配置されている。シャーシ10の立直部101には、LED基板11とLED12とが一体で支持され、このLED12と導光板13の側面との間に形成された間隙に、所要厚を有する板状の色域調整フィルタ板19が支持されている。LED基板11は、図1の奥行き方向に長尺を有する板状体で、長手方向に同一のLED12を複数個実装配列すると共に、図略の電源(LED駆動回路)とそれぞれとを接続する配線が形成されている。なお、必要に応じてLED駆動回路(図示せず)が実装される場合もある。この場合、LED12は1種類のみであるため、配線、LED駆動回路の構成、駆動方法は1種類となり、複数種類のLEDを使用する場合に比して簡易となる。
LED12は、白色光を出射するものである。LED12は、所定色を発光するLED素子とかかる発光光を受けて励起される色との合成色で白色が形成されるものでよく、例えば青色LED素子に励起用の緑色蛍光体及び赤色蛍光体を被せて青色Bに緑色Gと赤色Rとを混合するものである。図3(a)は、LED12自体から出射される光の強度とその波長成分とを示したもので、本実施例では、中心波長450nm辺りのB(青)光の他に、中心波長550nm辺りのG(緑)光と、中心波長650nm辺りのR(赤)光との各成分をややピークとする特性のものである。
導光板13は、LED12からの白色光を透過させると共に、必要な散乱乃至は拡散を行わせるものである。反射シート14は散乱等されて下方に向かう光を上方に向けるものである。導光板13と反射シート14とで上方に向かう、均一な輝度分布に調整された平面光が形成される。
光学シート15は、所定の平面形状、一般的には長方形をなし、所定枚数、例えば3枚のシートを備えている。光学シート15は、例えば拡散シートやレンズシート等が含まれている。拡散シートは入射された光を拡散するものであり、レンズシートは光の面を偏向させて、反射シート14との間で往復させることで所定の偏向面の光を透過させて光の利用効率すなわち輝度を上げるものである。
液晶パネル17は、光学シート15と略同一形状をなし、光学シート15の上面側に敷設される。液晶パネル17は、図では示していないが、公知のように、液晶が封入された液晶パネル部と、その前面側と裏面側とに貼り付けられた各偏光板とを有する。液晶パネル17の液晶パネル部は、TFT(薄膜トランジスタ)等のスイッチング素子を含むアレイ基板と、アレイ基板と対向して配置され、各色のカラーフィルタが配列形成された対向基板と、両者間に充填される液晶とを含む。液晶パネル17のカラーフィルタは、図2のフィルタ特性、すなわち透過率特性に見られるように、波長450nm辺りをピークとするB光の透過特性、波長540nm辺りをピークとするG光の透過特性、及び波長600〜650nmをピークとするR光の透過特性を示している。一般的な液晶パネル17のフィルタ透過特性では、B/G間の色(シアン)、G/R間の色(イエロー)の混合成分を一部含むことから、単色表示の場合の色再現性に限界がある。
次に、フレーム16は、金属材又は樹脂材からなり、側面視でL字状をなし、シャーシ10との間で、LED基板11、反射シート14、導光板13、光学シート15、及び色域調整フィルタ板19を支持する。また、フレーム16は、上面一部に段部を有し、液晶パネル17を光学シート15と離間して支持する。枠体18は金属製等のベセルで、液晶パネル17の周囲縁部を上方から当接してフレーム16との間で液晶パネル17を支持する。なお、フレーム16及び枠体18は、液晶パネル17の周囲を囲む環状体を有し、シャーシ10の上方からシャーシ10上に配置された各部材に被せることで組み付けるようにしている。なお、シャーシ10、フレーム16及び枠体18間の連結は公知の締結方法が採用可能である。
シャーシ10の立直部101の内側に取り付けられたLED基板11に実装されたLED12の出射面と導光板13の左側面との間隙は、色域調整フィルタ9の厚さより広く設定されている。そして、シャーシ10とフレーム16の対向する位置には、図1の奥行き方向に亘って、位置決め部、例えば嵌合用の溝(図5の溝102、溝162を参照)が形成されている。色域調整フィルタ板19を間隙の中央に形成した溝(102,162)に嵌合し、位置固定することで、色域調整フィルタ板19をLED12及び導光板13に接触させることなく、正確な位置決め、また取り付け時等の作業性向上が図れる。
色域調整フィルタ板19は、図1(b)に示すように、取り扱いや間隙寸法との兼ね合いから設定された厚さ、例えば0.1〜0.3mmの厚さを有する透明樹脂又はガラス基材を備えたシート体で、その表面にフィルタ作用を発揮する誘電体多層膜が形成されている。誘電体多層膜は、公知のように屈折率の異なる複数の誘電体膜を多層積層したもので、かかる多層積層構造を採用することで、所望する波長帯のバンドカットフィルタ(帯域遮断フィルタ)を形成することができる。誘電体膜としては、酸化チタン(TiO2)、酸化ケイ素(SiO2)、酸化タンタル(Ta2O3)、フッ化マグネシウム(MgF2)等が用いられる。誘電体膜は、真空蒸着法やスパッタ法等により、色域調整フィルタ板19上に形成される。また、帯域遮断フィルタとして、前記反射型の他、吸収型を採用してもよい。吸収型のフィルタとしては、光の吸収に波長選択性のある材料、例えば半導体微粒子等をガラスや樹脂フィルム中に分散させたものが採用可能である。
続いて、図3により、色域調整フィルタ板19のバンドカットフィルタ特性について説明する。まず、図3(a)〜(c)の比較例では、図3(a)に示すLED12自体の出射光の強度特性と、図2に示す液晶パネル17のカラーフィルタ特性とから、LED12から出射した後、最終的に液晶パネル17を通過した光は、図3(b)に示す各色の光強度特性を示す。図3(b)では、B色とG色とが一部混合し、さらにG色とR色とが一部混合していることが認められる。従って、図3(c)に示すように、色域の広さを示す三角形Trの辺の長さ、特に色度G,Rを結ぶ線分は短く、G色、R色の単色表示での色域は狭い。
次に、図3(d)〜(f)の本発明に係る実施例について説明する。色域調整フィルタ板19の誘電体多層膜は、図3(d)に破線で示すように、不要帯域である2波長の帯域を除去するべく形成されている。
第1の誘電体多層膜19Aは、色域調整フィルタ板19の導光板13側の表面に形成され、矢印(B/G)で示すようにB色とG色の間の波長470nm〜510nmを除去するものであり、第2の誘電体多層膜19Bは、色域調整フィルタ板19のLED12側の表面に形成され、矢印(G/R)で示すようにG色とR色の間の波長570nm〜600nmを除去するものである(図1(b)参照)。
このように、第1、第2の誘電体多層膜19A,19Bを、色域調整フィルタ板19の両面側に形成することで、誘電体多層膜材と色域調整フィルタ板19の基材との熱膨張率の違いにより反りが発生する場合があっても、両面に誘電体多層膜を形成することで、反りの発生が抑制されることとなる。また、重要視されるバンドカット特性を有する誘電体多層膜を出射側である導光板13に近い側に形成することで、迷光の影響などを、入射側に形成した場合に比して軽減することが可能となる。なお、波長570nm〜600nmのバンドカットフィルタの例としてノッチフィルタが知られている。また、波長470nm〜510nmを含めてカットする例として3波長バンドパスフィルタが知られている。
LED12から出射され、色域調整フィルタ板19を透過した光は、図3(d)に示す強度特性を示し、この強度特性と、図2に示す液晶パネル17のカラーフィルタ特性とから、LED12から色域調整フィルタ板19を経由して、最終的に液晶パネル17を通過した光は、図3(e)に示す光強度特性を示す。図3(e)では、B色とG色とが分離し、さらにG色とR色とが分離していることが認められる。従って、図3(f)に示すように、色域の広さを示す三角形Trの色度G,Rを結ぶ線分Lgrが両側に伸びており、G色、R色の単色表示に対する広色域化が図れ、さらに三角形Trの面積も増大していることから、色再現性が向上している。なお、誘電体多層膜は色域調整フィルタ板19の両面に形成してもよいが、同一面側に重畳して形成する態様でもよい。
次に、図4〜図7を用いて、色域調整フィルタ板19の支持構造について説明する。なお、図中、各部材の厚さは、説明の便宜上誇張されている。図4に示す第1の実施形態では、色域調整フィルタ板19は、下端縁がシャーシ10の溝102に嵌合し、上端側一方側面が位置決め用の突部161に当接して位置決めされている。シャーシ10側の溝102を所要の深さに形成することで、色域調整フィルタ板19を立直姿勢に維持することがより容易となる。色域調整フィルタ板19は、位置決めされることによって、隣接する導光板13及びLED12と非接触状態に維持され、不用意な位置ずれや接触による表面へのキズの付着が阻止される。なお、色域調整フィルタ板19と突部161との当接箇所に接触状態を維持する処置、例えば接着剤を塗布するようにしてもよい。
図5に示す第2の実施形態では、シャーシ10の溝102とフレーム16の溝162とが互いに対向する位置に平行に形成されている。色域調整フィルタ板19は、下端縁がシャーシ10の溝102に嵌合し、上端縁がフレーム16の溝162に嵌合して位置決めされている。色域調整フィルタ板19は、上下端縁を溝102,162に勘合されることで隣接する導光板13及びLED12と非接触状態に維持され、不用意な位置ずれや接触による表面へのキズの付着が阻止される。
図6に示す第3の実施形態では、シャーシ10の溝102とフレーム16の溝162とが互いに対向する位置に平行に形成されている。色域調整フィルタ板19は、下端縁がシャーシ10の溝102に嵌合し、上端縁がフレーム16の溝162に嵌合して位置決めされている。フレーム16の溝162の両側に突部161,163を設けることで、嵌合状態がより確実に維持され、また、LED基板11の上端縁部分にスペースができる分、LED基板11の収容性が高められる。
図7に示す第4の実施形態では、色域調整フィルタ板19は、フィルタ部191と、側面視でL字状をなす屈曲部192とを有する。屈曲部192は、フィルタ部191に延設部を設け、その部分を屈曲して構成してもよいし、フィルタ部191の一端部に別部材を接着等して形成したものでもよい。色域調整フィルタ板19は、下端縁がシャーシ10の溝102に嵌合し、上部側は屈曲部192がフレーム16の下面側に当接することで位置決めされている。図7(b)のように、屈曲部192の先端が、シャーシ10の立直部101に当接する態様とすることで、溝102から抜けることも防止でき、位置決めがより効果的となる。色域調整フィルタ板19は、位置決めされることによって、隣接する導光板13及びLED12と非接触状態に維持され、不用意な位置ずれや接触による表面へのキズの付着が阻止される。
また、位置決め部を、シャーシ10及びフレーム16の少なくとも一方に設けることで、色域調整フィルタ板19の位置決めが少なくとも可能となる。また、色域調整フィルタ板19の上下端面に長手方向の溝を形成し、この溝に勘合する突条体を、位置決め部としてシャーシ10及びフレーム16の少なくとも一方に対応して形成する構成としてもよい。また、位置決め部は長手方向に亘って形成される必要はなく、長手方向の少なくとも1箇所に形成されていてもよい。
なお、白色LED12は、前記実施例に代えて、青色を発光するLED素子にYAG(Yttrium Aluminum Garnet)蛍光体を被せて青色と励起させた黄色(550nm辺り)とを混合するものでもよい。
また、色域調整フィルタ板19は、LED12や液晶パネル17とは分離して配置するものであるから、製造段階で、あるいは製造後にフレーム16とシャーシ10とが取り外し可能な態様である場合、用途に応じて色域調整フィルタ板19を適宜使い分け乃至は交換すれば、用途に応じた色域特性のカラー表示装置を実現可能である。例えば、各色度が規格化されている業界用に対して、また特定の色味を帯びるような用途に対して、LED12及び液晶パネル17を変更(交換)することなく、又は特性を変えることなく、予め準備等された中の、適合するバンドカット特性を有する持つ第1、第2の誘電体多層膜19A,19Bが形成された色域調整フィルタ板19で対応することが可能となる。
また、図1(b)、図3(d)〜(f)は、混合色帯域に対するバンドカット用として第1の誘電体多層膜19A及び第2の誘電体多層膜19Bを備えた構成としたが、第1の誘電体多層膜19A及び第2の誘電体多層膜19Bの少なくとも一方を採用した態様としても対応する色に関して、広色域化が図れる。さらに、図3(d)には、本来のB色に比して短波長側(矢印(B))及び本来のR色に比して長波長側(矢印(R))が示されているが、本発明は、これらの波長域をカットする誘電体多層膜がそれぞれ積層的に形成された色域調整フィルタ板19を採用して、広色域化を図るようにしてもよい。この場合、不要波長域をカットすることによって広色域化の図る観点から、第1の誘電体多層膜19A、第2の誘電体多層膜19B、図3(d)の矢印(R)に対応する波長域をカットする第3の誘電体多層膜、及び矢印(B)に対応する波長域をカットする第4の誘電体多層膜のうち、少なくとも1種類以上の誘電体多層膜(以上、吸収型の遮断フィルタでも同様)が形成された色域調整フィルタ板19が採用可能である。
また、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 カラー表示装置
10 シャーシ(第2の支持部材)
12 LED(白色光源)
13 導光板
16 フレーム(第1の支持部材)
102、162 溝(位置決め部)
161,163 突部(位置決め部)
17 液晶パネル
19 色域調整フィルタ板(フィルタ板)
19A 第1の誘電体多層膜
19B 第2の誘電体多層膜

Claims (8)

  1. 液晶パネルの裏面側に配置された導光板の側面に対向して白色光源が配置されたカラー表示装置において、前記導光板の側面と前記白色光源との隙間に、青色と緑色の間の所定波長域の光の透過を遮断する第1のフィルタ、緑色と赤色の間の所定波長域の光の透過を遮断する第2のフィルタ、青色に比して短波長側の波長域をカットする第3のフィルタ、及び赤色に比して長波長側の波長域をカットする第4のフィルタの内、少なくとも1つ以上のフィルタが重畳方向に配置されたフィルタ板を介設したことを特徴とするカラー表示装置。
  2. 前記フィルタ板に、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとが重畳方向に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のカラー表示装置。
  3. 前記フィルタ板は、一方面に前記第1のフィルタを有し、他方面に前記第2のフィルタを有することを特徴とする請求項1又は2に記載のカラー表示装置。
  4. 前記第1のフィルタは、前記フィルタ板の片面であって、前記導光板の側面側となる面に形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のカラー表示装置。
  5. 前記白色光源を前記導光板の厚さ方向の両側から挟持する第1、第2の支持部材を備え、前記第1、第2の支持部材の少なくとも一方は、前記フィルタ板を位置決めする位置決め部を有する請求項1〜4のいずれかに記載のカラー表示装置。
  6. 前記位置決め部は、溝である請求項5に記載のカラー表示装置。
  7. 前記フィルタ板は、前記第1の支持部材と当接する側がL字状に屈曲されてなり、前記位置決め部は、前記第2の支持部材に設けられた溝である請求項5又は6に記載のカラー表示装置。
  8. 前記第1、第2の支持部材は、前記導光板の厚さ方向に平行な方向から、前記フィルタ板を挟んで互いに嵌合する形状を有する請求項1〜5のいずれかに記載のカラー表示装置。
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