JP4635650B2 - バックライト装置及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、バックライト装置の光源として光の三原色である赤色光、緑色光、青色光を発光する発光ダイオードを用いた場合、この三原色光を白色光へと混色するためには、発光ダイオードから液晶表示パネルの前段に配置される拡散板までの距離を十分に確保する必要がある。
具体的には、三原色光を発光する発光ダイオードは、それぞれがパッケージング化されているため、混色性を高めるために一箇所に集めて配置させたとしても、発光された三原色光が拡散板上で完全に混色することはなく、拡散板との距離が近ければ近いほどそれが顕著となってしまう。すなわち、三原色光の混色が十分に行われない色ムラのある白色光を照明光として液晶表示パネルに照明すると、液晶表示パネルに表示される画像も適切に色表現がなされない画像となってしまう。
したがって、色再現範囲を広げるために、光源として三原色光を発光する発光ダイオードを用い、直下型のバックライト装置を構成すると、バックライト装置を厚くする必要があり、液晶表示装置の薄型化を阻害してしまうことになる。また、バックライト装置に厚みを与えないで、拡散のための空間を十分に確保しないと、発光ダイオードから発光された光がバックライト装置内全体に拡散されず、発光ダイオードが配置された真上の位置の輝度が高くなってしまうという輝度ムラも生じてしまう。このように、バックライト装置の薄型化と、色ムラ、輝度ムラの抑制とは、互いにトレードオフの関係にあり、双方を同時に解決することは非常に困難となっている。
一般に、液晶表示パネルの動画ボケを改善するためには、バックライトの発光エリアを分割し、液晶への書き込みタイミングに同期させてバックライトの発光タイミングをスキャンさせていく方式(スキャンブリンキング方式)が採用されている。
しかしながら、発光ダイオードを同時に発光させて、バックライト装置全体が発光する装置では、バックライトの発光エリアを分割することができないため、スキャンブリンキング方式を採用することができないという問題がある。
図1に示すように、この透過型のカラー液晶表示装置100は、透過型の液晶表示パネル110と、その背面側に設けられたバックライト装置120とにより構成される。図示しないが、この液晶表示装置100は、地上波や衛星波を受信するアナログチューナー、デジタルチューナーといった受信部、この受信部で受信した映像信号、音声信号をそれぞれ処理する映像信号処理部、音声信号処理部、音声信号処理部で処理された音声信号を出力するスピーカといった音声信号出力部などを備えていてもよい。
一方、ガラス等から成る第2の基板1b上には、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色のカラーフィルタ3が画素毎に交互に形成され、その上層に複数の画素に対して一体に形成された共通電極4が形成されている。図1においては、3画素×3画素の9画素分のみを示す。画素電極2bと共通電極4が対向するように、第1の基板1aと第2の基板1bが平行に所定の間隙をもって配置され、得られた画素電極2bと共通電極4の間のスペースに、不図示の液晶配向膜で挟まれるようにして液晶5が封入される。
さらに、第1の基板1aの画素電極2bの形成面の裏面側に、偏光板6と白色光を発するバックライト装置120が配置され、また、第2の基板1bの共通電極4の形成面の裏面側に、偏光板7が配置される。
ここで、アクティブ素子であるTFT2aは、走査電極バスであるゲートバスライン2cの信号に従って、液晶5に電界を印加する各画素電極2bとデータ電極であるソースバスライン2dとを接続し、または切断する役目を果しており、各画素の液晶を選択的に駆動することができる。偏光板6を透過したバックライト装置120からの光は、上述の選択回路により選択されて駆動された液晶部により透過率を制御されながら液晶5を透過し、さらに各色のカラーフィルタ3及び偏光板7を透過して、偏光板7側にカラー画像を形成する。これにより高コントラストで高速対応な高画質液晶ディスプレイが実現される。
図1に示すように、バックライト装置120は、ここでは図示していない光源や、光源から出射された光を、光の利用効率を保ちながら、色ムラ、輝度ムラを抑制するように十分拡散させる機能などが組み込まれたバックライト筐体部20内に、拡散板41や、拡散板41上に重ねて配列される拡散シート42、プリズムシート43、偏光変換シート44といった光学シート群45などを備えた構成となっている。
拡散板41は、光源から出射された光を、内部拡散させることで、面発光における輝度の均一化を行う。
例えば、発光ダイオードユニット21nに設けられた仕切り板222は、ライン状に設けられた発光ダイオード21を中心として、左右対称となるような側面部22aを有している。この側面部22aは、外側に膨らむようなR形状の曲面部を有している。すなわち、仕切り板222は拡散板41に対して開口するような形状であり、いわゆる凹面形状となるように形成されている。側面部22aの端部は、拡散板41と接触するように形成されているので、発光ダイオードユニット212は、仕切り板222で隣接する発光ダイオードユニット211,213から分離されている。
また、仕切り板22は、曲面部の内部で発光ダイオード21から出射した色光wが反射し、散乱するような鏡部材、拡散部材で形成されているが、例えば、仕切り板22の曲面部の内側に発光ダイオード21から出射された光を反射する物質を塗るようにしてもよい。なお、仕切り板22の形状は、凹面形状のほかにシリンドリカル形状や、パラボラ形状等が考えられるが、必ずしも軸対象な幾何学的な曲面である必要はない。
発光ダイオードユニット212の発光ダイオード21から出射した色光wは、図に示される矢印のように、仕切り板22の側面部22aに設けられた曲面で反射を繰り返す。すなわち、発光ダイオード列を構成する赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードから出射された色光がそれぞれ散乱する結果、互いに混合して白色光となる。
他の発光ダイオードユニット211、・・・21nでも同様に色光が混合し白色光が得られるので、バックライト全体でも白色光となる。したがって、本発明のバックライト装置120によれば、拡散板41の前段で十分に混色し、色ムラ、輝度ムラのない白色光を作ると共に、発光ダイオード21と拡散板41との距離を近づけた薄型のバックライト装置を作ることができる。
バックライト筐体部20に設けられる仕切り板22nは、仕切り部材22nの側面部22aの端部と、拡散板41との間に空間部23が存在するように形成されている。この場合、空間部23の間隔23aは、隣接する発光ダイオードユニットの発光ダイオード21nから出射された色光wが、空間23を通過して隣の発光ダイオードユニットへ入射できる程度の間隔とする。すなわち、発光ダイオードユニット212と213を分離するように設けられた仕切り板222、223の上方に形成された空間部23には、発光ダイオードユニット212から出射された色光w2と発光ダイオードユニット213から出射された色光w3がそれぞれ入射することができる。
発光ダイオードユニット212に設けられた発光ダイオード列の一つの発光ダイオード21から出射した色光w2は、仕切り板22の側面部22aの曲面で散乱を繰り返し、発光ダイオードユニット212内の他の発光ダイオードから出射される色光と混合して白色光となる。その一方で、w2は、仕切り板の端部に形成された空間23を通過して拡散板41に入射する。発光ダイオードユニット213の発光ダイオード21から出射した色光w3も、同様の散乱を行い拡散板41に入射する。したがって、本発明のバックライト装置によれば、散乱により生成された白色光が、仕切り板22上方に設けられた空間23に介在することになるので、発光ダイオードユニット21nの間に設けられた仕切り板22nの影が拡散板41に映ることがなく、輝度ムラのが発生を防止することができる。
また、空間部23の間隔23aを調整することにより、空間23を通過する白色光の量を調整することができるので、仕切り板22nの影によって生じる輝度ムラの度合いを調整をすることができる。
この駆動回路200において、入力端子240を介して入力された映像信号は、信号処理回路250により必要な処理が行われ、画像メモリ260に記録される。入力された映像信号に含まれている同期信号は、タイミングジェネレータ270で分離される。タイミングジェネレータ270は、この分離された同期信号に基づいて、画像メモリ260への書き込み及び読み出しを制御するタイミング信号、液晶パネル駆動回路280を制御するタイミング信号、バックライト駆動回路290を介して発光ダイオード21を発光させるタイミング信号を出力する。そして、画像メモリ260から発光ダイオードの発光タイミングにあわせて、画像メモリ260から映像信号が高速で読み出され、液晶パネル駆動回路280を介して、液晶表示パネル110に書き込まれる。
Claims (6)
- 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を順番に配列した複数のライン状の発光ダイオードユニットを所定の間隔で隣接配置してなる光源と、
前記各発光ダイオードから出射された光を拡散して面状発光させる拡散板と、
断面が前記発光ダイオードユニットの出射面を除いて囲むような曲面を有し、前記各発光ダイオードから出射された光を反射拡散する仕切り板と、を備え、
前記仕切り板は、前記各発光ダイオードユニットの背面に配置され、その端部が隣接する発光ダイオードユニットの中間に位置すること
を特徴とするバックライト装置。 - 前記仕切り部材は、前記曲面部の内面で色光を反射する材質で形成されていること
を特徴とする請求項1記載のバックライト装置。 - 前記仕切り部材の端部と、前記拡散板との間に、空間部を有していること
を特徴とする請求項1記載のバックライト装置。 - 前記発光ダイオードユニット毎に、前記発光ダイオードの発光動作を行わせること
を特徴とする請求項1記載のバックライト装置。 - 前記発光ダイオードは、ダイオードの光源から発生した光を側面から放射させる光学部品が設けられた側面放射発光ダイオードであること
を特徴とする請求項1記載のバックライト装置。 - 透過型の液晶表示パネルと、
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を順番に配列した複数のライン状の発光ダイオードユニットを所定の間隔で隣接配置してなる光源と、
前記各発光ダイオードから出射された前記色光を拡散して面状発光させる拡散板と、
断面が前記発光ダイオードユニットの出射面を除いて囲むような曲面を有し、前記各発光ダイオードから出射された光を反射拡散する仕切り板と、を備え、
前記仕切り板は、前記各発光ダイオードユニットの背面に配置され、その端部が隣接する発光ダイオードユニットの中間に位置すること
を特徴とする液晶表示装置。
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