JP4534892B2 - Backlight device and display device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば液晶表示装置のバックライトに適用して好適なバックライト装置及びそのバックライトを備えた表示装置に関する。 The present invention relates to a backlight device suitable for application to, for example, a backlight of a liquid crystal display device and a display device including the backlight.
液晶表示装置は、表示パネルに配置された画素そのものが発光しないため、表示パネルの背面に、バックライトを配置して、そのバックライトで背面を照明させて、画像などを表示させるようにしてある。表示パネルの表示面積は拡大する方向にあり、バックライトそのものも非常に大型化しつつある。 In the liquid crystal display device, since the pixels arranged on the display panel do not emit light, a backlight is arranged on the back of the display panel, and the back is illuminated with the backlight to display an image or the like. . The display area of the display panel is increasing, and the backlight itself is becoming very large.
バックライトとして使用される光源については、冷陰極管(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)や発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)などの光源が使用されるが、いずれにしても大面積の表示面積を照明させる場合には、その光源を多数配置する必要ある。例えば、冷陰極管を使用する場合には、複数並列に表示管を配置するようにしてある。発光ダイオードを使用する場合にも、縦横マトリクス状に複数の発光ダイオードを配置するようにしてある。 As a light source used as a backlight, a light source such as a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) or a light emitting diode (LED) is used. When illuminating, it is necessary to arrange a large number of light sources. For example, when a cold cathode tube is used, a plurality of display tubes are arranged in parallel. Even when light emitting diodes are used, a plurality of light emitting diodes are arranged in a matrix form.
これらの光源を多数配置して構成されるバックライト装置を、単純に表示パネルの背面に配置しただけでは、光源の配置位置では発光輝度が明るくなり、各光源間の位置では発光輝度が暗くなってしまい、バックライト全面で見ると発光輝度に非常が不均一になってしまう。このため、通常のバックライト装置の場合には、光源からの光を、散乱シートで散乱させて、均一な発光状態となるようにしてある。特許文献1には、バックライトとして使用される散乱部材についての例についての開示がある。
ところで、液晶表示パネルにバックライトを組み合わせて構成される画像表示装置の場合、液晶パネルの色味(色度)が、そのパネルを正面から見た場合と、斜めから見た場合とで異なる問題があった。具体的には、例えば図8に示すように、液晶表示パネルaに表示される画像を、正面の方向(法線方向)の光L1をユーザの目e1で見るようにした場合と、所定の角度をもった方向の光L2をユーザの目e2で見るようにした場合とで、色味(色度)が変化してしまう。色度が変化する度合いは、液晶パネルの特性に依存するが、正面の方向の光L1を見る場合には、白色光がそのままの色合いで見えるのに対して、ある程度角度をもった方向の光L2を見る場合には、白色光がマゼンタ色を帯びた色に見えてしまう問題がある。 By the way, in the case of an image display device configured by combining a backlight with a liquid crystal display panel, the color (chromaticity) of the liquid crystal panel differs depending on whether the panel is viewed from the front or obliquely. was there. Specifically, for example, as shown in FIG. 8, when an image displayed on the liquid crystal display panel a is viewed by the user's eye e1 with the light L1 in the front direction (normal direction), The color (chromaticity) changes when the light L2 in the direction with the angle is viewed with the user's eyes e2. The degree to which the chromaticity changes depends on the characteristics of the liquid crystal panel, but when viewing the light L1 in the front direction, the white light appears as it is, but the light in the direction with a certain angle. When L2 is viewed, there is a problem that white light appears to have a magenta color.
このような角度依存性の問題は、液晶表示パネルの液晶層の分光透過率が光の波長により角度依存性を持つことに起因するものである。即ち、液晶層を斜めに光が通過する際に、短波長の光が、相対的に吸収されてしまう点に起因する。その色味が変化する度合いは、パネル構成により多少異なるが、原理的に避けられない問題である。図7は、ある液晶表示パネルの透過率の相対比較をした場合の特性を測定した例である。この図の縦軸の相対値は、(60度透過率÷0度透過率)を求めた値であり、横軸の波長変化から判るように、波長400nm程度の場合には、約0.4であるのに対して、波長700nm程度では約0.6となっており、色により角度依存性があることが判る。 Such a problem of angle dependency is caused by the fact that the spectral transmittance of the liquid crystal layer of the liquid crystal display panel has angle dependency depending on the wavelength of light. That is, when light passes through the liquid crystal layer obliquely, short wavelength light is relatively absorbed. The degree to which the color changes varies slightly depending on the panel configuration, but is a problem that cannot be avoided in principle. FIG. 7 shows an example in which characteristics are measured when the relative transmittance of a certain liquid crystal display panel is compared. The relative value on the vertical axis in this figure is the value obtained by (60 degree transmittance ÷ 0 degree transmittance). As can be seen from the change in wavelength on the horizontal axis, when the wavelength is about 400 nm, the relative value is about 0.4. On the other hand, it is about 0.6 at a wavelength of about 700 nm, and it can be seen that there is angle dependency depending on the color.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、液晶表示パネルなどの透過性の表示パネルを使用する場合に有する表示色の角度依存性を補正できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to make it possible to correct the angle dependency of display colors when a transmissive display panel such as a liquid crystal display panel is used.
本発明は、表示装置が備えるバックライトの散乱部材として、アクリル樹脂で構成される樹脂シートの中に、ポリエチレンテレフタレート樹脂で構成される小径の散乱子としての粒子をほぼ均一に分散させて、透過及び反射散乱分布が入射波長によって異なる特性としたものである。 In the present invention, as a scattering member of a backlight included in a display device , particles as small-diameter scatterers made of polyethylene terephthalate resin are dispersed almost uniformly in a resin sheet made of acrylic resin, and transmitted. The reflection / scattering distribution has different characteristics depending on the incident wavelength.
かかる散乱部材を備えることで、その散乱部材が持つ透過及び反射散乱分布特性によって、表示パネル側が持つ表示色の角度依存性を補正するように作用し、表示パネルが持つ表示色の角度依存性を無くすことが可能になる。 By providing such a scattering member, it acts to correct the angle dependency of the display color of the display panel by the transmission and reflection scattering distribution characteristics of the scattering member, and the angle dependency of the display color of the display panel is reduced. It can be lost.
本発明によると、散乱部材が持つ透過及び反射散乱分布特性によって、表示パネル側が持つ表示色の角度依存性を補正するように作用し、表示パネルが持つ表示色の角度依存性を無くすことが可能になる。この場合、散乱部材そのものは、バックライトが本来備える部材であり、本発明を実現する上で構成部材が増えることはなく、簡単な構成で表示色の角度依存性を補正することができる。 According to the present invention, it is possible to eliminate the angle dependency of the display color of the display panel by correcting the angle dependency of the display color of the display panel by the transmission and reflection scattering distribution characteristics of the scattering member. become. In this case, the scattering member itself is a member originally provided in the backlight, and the number of constituent members is not increased for realizing the present invention, and the angle dependency of the display color can be corrected with a simple configuration.
以下、本発明の一実施の形態を、図1〜図6を参照して説明する。本例においては、バックライトを有する液晶画像表示装置に適用したものである。図2は、本例の液晶画像表示装置1の全体構成例を示した図である。本例の液晶画像表示装置1は、テレビジョン受像機として構成された表示装置であり、本体2の前面に液晶表示パネル3が配置してある。液晶表示パネル3の背面には、後述するバックライト装置10が組み込んである。液晶表示パネル3を保持する前面枠4の左右には、スピーカ5が配置してある。本体2は、例えばスタンド6により支持される。なお、液晶表示パネル3そのものは、図6を参照して既に説明したように、液晶層の分光透過率が光の波長により角度依存性を持つパネルであり、垂直方向から角度を持つに従って、赤みを持つ特性を有する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this example, the present invention is applied to a liquid crystal image display device having a backlight. FIG. 2 is a diagram showing an example of the overall configuration of the liquid crystal
図1は、液晶表示パネル3と、その背面に配置されるバックライト装置10を分解して示す図であり、図3は、これらを組み立てた状態を縦断面で示した図である。図1及び図3に示すように、液晶表示パネル3の画像表示領域を背面から照明するバックライト装置10は、光源保持部材11内に複数並列に配置された光源12を有する。光源12としては、ここでは冷陰極管を使用した例としてあり、白色光を発光する。光源12が配置された光源保持部材11の前面には、光源12からの光を、どの位置でもほぼ均一な光強度となるように拡散する拡散部材として機能する、所定の厚さの拡散板17を配置し、その拡散板17の前面にさらに所定の厚さの拡散シート13を配置する。拡散シート13についても、光源12からの光を、均一な光強度となるように拡散する拡散部材として機能する。拡散シート13の構成については後述する。
FIG. 1 is an exploded view of the liquid crystal display panel 3 and the
拡散シート13の前面には、拡散シート13よりも厚さが薄い光学シート14及び15を配置する。光学シート14,15についても散乱作用を有するシートや、プリズムシートなどの、所定の光学特性が得られるシートが使用される。
ここで本例の拡散シート13は、図4に断面で一部を示すように、拡散シート13の内部に散乱子16をほぼ均一に分散させて、散乱作用を持たせるようにしてある。具体的には、例えば散乱シート13を構成する素材としてアクリル樹脂を使用し、その中に、アクリル樹脂よりも光の屈折率が高い、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET樹脂:Polyethylene Terephthalate)で構成される小径の散乱子16をほぼ均一に分散させて構成させる。このように構成した散乱シート13は、散乱子16に入射した光が矢印αで示すように拡散して、光強度を均一とする散乱作用を有する。そして、この散乱作用が働く際に、分光透過率に角度依存性を持つようにしてある。
Here, as shown in a part of the cross section in FIG. 4, the
この角度依存性を持つ点について説明すると、拡散シート13を構成する基材に、屈折率の異なる粒子である散乱子16を入れる構成としてある。ここで、その粒子の粒径を、このシートを通過する波長と同程度にすると、波長による散乱分布を変えることができ、その結果、拡散シート13からの分光透過率に角度依存性を付与することができる。
The point having the angle dependency will be described. The
粒径や基材との屈折率の差により、散乱分布は可変させることが可能であり、波長と同程度の粒子の場合はミー散乱理論を、それ以下の場合はレイリー散乱理論を使用することになる。例えば、長波長ほど比較的スペキュラーな散乱分布となるため、拡散シート13の法線方向への出射ほど赤っぽく、斜めになるにつれて青っぽくすることができる。
The scattering distribution can be varied depending on the particle size and the difference in refractive index from the substrate. Use the Mie scattering theory for particles of the same wavelength, and the Rayleigh scattering theory for smaller particles. become. For example, since the longer wavelength is a relatively specular scattering distribution, the emission in the normal direction of the
具体的な特性例を示すと、以下に示す散乱材(散乱子)16を分散させた拡散シート13に対して、3種類の波長の光を入射させたときの透過光の配光分布として、図5に示す状態となる。図5の特性となる上での各値は、以下の通りである。
媒質(拡散シート13)の屈折率=1.49
粒子(散乱材)の屈折率=1.57
粒子の半径=100[nm]
入射光線波長=450[nm] & 550[nm] & 650[nm]
As a specific characteristic example, as a light distribution of transmitted light when light of three types of wavelengths is incident on the
Refractive index of medium (diffusion sheet 13) = 1.49
Refractive index of particles (scattering material) = 1.57
Particle radius = 100 [nm]
Incident light wavelength = 450 [nm] & 550 [nm] & 650 [nm]
図5の配光分布図は、拡散シートの法線方向を0度として-90度から+90度までの配光分布を示したものであり、各々の波長において角度0度の強度を正規化した。図5から各々の波長により配光分布が異なっていることが示されており、短い波長のほうが相対的に分散する傾向となる。すなわち分散度の関係は450[nm]>550[nm]>650[nm]となる。これにより法線方向への出射ほど赤っぽく、斜めになるにつれて青っぽくなる。このような波長毎に異なる角度依存性を持つ特性は、液晶表示パネル3の波長毎の角度依存性を補正するように選定する。なお、上述した値の粒子径とした散乱子は、従来、一般的に使用されているバックライト用の散乱シートに混入されている散乱子に比べて、1/10程度の非常に小径のものである。 The light distribution diagram of Fig. 5 shows the light distribution from -90 degrees to +90 degrees with the normal direction of the diffusion sheet as 0 degrees, and normalizes the intensity at an angle of 0 degrees at each wavelength. did. FIG. 5 shows that the light distribution is different for each wavelength, and shorter wavelengths tend to be relatively dispersed. That is, the relationship between the dispersities is 450 [nm]> 550 [nm]> 650 [nm]. As a result, the emission in the normal direction becomes reddish and becomes more bluish as it becomes oblique. Such characteristics having different angle dependency for each wavelength are selected so as to correct the angle dependency for each wavelength of the liquid crystal display panel 3. In addition, the scatterer with the particle size of the above-mentioned value has a very small diameter of about 1/10 compared to the scatterer mixed in the conventionally used scattering sheet for backlight. It is.
かかる構成の拡散シート13を使用した画像表示装置は、液晶表示パネルが持つ光の波長による角度依存性を、拡散シート13の配光分布で補正することができる。即ち、例えば図6に示すように、バックライト装置10からの発光としては、法線方向への出射光L11は、比較的赤系色が強くでる傾向になり、斜めに角度を持った出射光L12は、比較的青系色が強くでる傾向になる。
The image display device using the
ここで、既に説明したように、液晶表示パネル3そのものは、波長毎の角度依存性を持つが、拡散シート13側での角度依存性が、液晶表示パネル3側の特性とほぼ逆特性となるようにしてあるので、液晶表示パネル3の出射光としては、正面の方向(法線方向)の光L21をユーザの目e1で見るようにした場合と、所定の角度をもった方向の光L22をユーザの目e2で見るようにした場合とで、色味(色度)の変化がなくなり、例えばバックライトが発光する白色が、どの方向でも同様な白色に見えるようになる。従って、画像表示装置として、見る角度により色味(色度)が変化することがない、良好な表示色となる表示装置が得られる。この場合、散乱シートそのものは、バックライトが本来備える部材であり、本実施の形態の構成を実現する上で、従来のバックライトに比べて構成部材が増えることはなく、装置の製造コストを上昇させることなく、簡単な構成で表示色の角度依存性を補正することができる。
Here, as already described, the liquid crystal display panel 3 itself has an angle dependency for each wavelength, but the angle dependency on the
なお、ここまで説明した実施の形態では、液晶表示装置の背面を照らすバックライト装置として、冷陰極管を光源として使用したものに適用した例としたが、発光ダイオードを光源として使用したバックライト装置にも適用可能である。発光ダイオードを光源として使用する場合には、各原色光を発光するダイオードを所定の順序で配置して、照明光が混色で白色光となるようにしてある。バックライト装置と組み合わされる表示装置についても、液晶表示パネルと同様の色の角度依存性を持つものであれば、その他の透過型の表示パネルを使用した表示装置にも適用可能である。 In the embodiment described so far, the backlight device that illuminates the back surface of the liquid crystal display device is applied to an example using a cold cathode tube as a light source. However, the backlight device using a light emitting diode as a light source is used. It is also applicable to. When a light emitting diode is used as a light source, diodes that emit light of primary colors are arranged in a predetermined order so that the illumination light is mixed color and becomes white light. A display device combined with a backlight device can also be applied to a display device using other transmissive display panels as long as it has the same color angle dependency as the liquid crystal display panel.
また、図1などに示したバックライトを構成する散乱シート(散乱部材)の配置位置についても、一例を示したものであり、例えば、光学シート14,15のいずれかのシートについても、同様な作用を有する散乱シートとしてもよい。或いは、通常の照明光の光強度を均一とするための散乱シート(部材)とは別の角度依存性を持つ専用の部材を追加して配置するようにして、色の角度依存性を補正するようにしてもよい。
Further, the arrangement position of the scattering sheet (scattering member) constituting the backlight shown in FIG. 1 and the like is also an example. For example, the same applies to any one of the
また、角度依存性を持つ散乱部材の構成や各値についても、上述した実施の形態では一例を示したものであり、別の構成で同様の特性が得られるようにしてもよい。 Further, the configuration and each value of the scattering member having the angle dependency are only examples in the above-described embodiment, and similar characteristics may be obtained with another configuration.
1…画像表示装置、2…本体、3…液晶表示パネル、4…前面枠、5…スピーカ、6…スタンド、10…バックライト装置、11…光源保持部材、12…光源、13…拡散シート、14,15…光学シート、16…散乱子、17…拡散板
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記光源からの光を散乱させる散乱部材を備えたバックライト装置において、
前記散乱部材として、アクリル樹脂で構成される樹脂シートの中に、ポリエチレンテレフタレート樹脂で構成される小径の散乱子としての粒子をほぼ均一に分散させて、透過及び反射散乱分布が入射波長によって異なる特性とした
バックライト装置。 A light source that emits light that is arranged in a predetermined state and becomes almost white in a mixed state;
In the backlight device provided with a scattering member Ru scatter light from the light source,
As the scattering member, in the resin sheet made of acrylic resin, particles as small-diameter scatterers made of polyethylene terephthalate resin are dispersed almost uniformly, and the transmission and reflection scattering distributions vary depending on the incident wavelength. The backlight device.
前記散乱部材の透過及び反射散乱分布が入射波長によって異なる特性は、波長が短くなるに従って周囲への散乱率が高くなる特性としたことを特徴とする
バックライト装置。 The backlight device according to claim 1,
The backlight device characterized in that the transmission and reflection scattering distributions of the scattering member differ depending on the incident wavelength such that the scattering rate to the surroundings increases as the wavelength decreases.
前記粒子の粒径を、樹脂シートを透過する光の波長とほぼ同じ程度の粒径とした
バックライト装置。 The backlight device according to claim 2, wherein
A backlight device in which the particle diameter is approximately the same as the wavelength of light transmitted through the resin sheet .
前記光源からの光を散乱させる散乱部材と、
前記散乱部材で散乱された光を、背面から透過させる透過型表示パネルとを備え、
前記散乱部材として、アクリル樹脂で構成される樹脂シートの中に、ポリエチレンテレフタレート樹脂で構成される小径の散乱子としての粒子をほぼ均一に分散させて、透過及び反射散乱分布が入射波長によって異なる特性とした
表示装置。 A light source that emits light that is arranged in a predetermined state and becomes almost white in a mixed state;
A scattering member that scatters light from the light source;
The light scattered by the scattering member, e Bei a transmissive display panel for transmitting from the rear,
As the scattering member, in the resin sheet made of acrylic resin, particles as small-diameter scatterers made of polyethylene terephthalate resin are dispersed almost uniformly, and the transmission and reflection scattering distributions vary depending on the incident wavelength. and a display device.
前記散乱部材の透過及び反射散乱分布が入射波長によって異なる特性は、波長が短くなるに従って周囲への散乱率が高くなる特性とし、前記透過型表示パネルの光透過時の光透過率角度依存性の特性を補正するほぼ逆の特性となるようにしたことを特徴とする
表示装置。 The display device according to claim 4, wherein
The characteristic that the transmission and reflection / scattering distribution of the scattering member differs depending on the incident wavelength is such that the scattering rate to the surroundings increases as the wavelength becomes shorter, and the light transmittance angle dependency at the time of light transmission of the transmission type display panel A display device characterized in that the characteristics are almost opposite to correct the characteristics.
前記粒子の粒径を、樹脂シートを透過する光の波長とほぼ同じ程度の粒径とした
表示装置。 The display device according to claim 5, wherein
A display device in which the particle diameter of the particles is approximately the same as the wavelength of light transmitted through the resin sheet .
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