JP4043285B2

JP4043285B2 - Backlight unit

Info

Publication number: JP4043285B2
Application number: JP2002146588A
Authority: JP
Inventors: 大作奥脇
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-05-21
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2022-05-21
Also published as: JP2003338212A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は例えば液晶パネルを背面より照射するバックライトに関し、特に色度補正機能を備えたバックライトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ブック型のワードプロセッサやコンピュータ、又は携帯電話機、携帯TVのような小型、薄型の情報機器の表示装置として、薄型でしかも見易い照明機構を有する液晶表示装置が用いられている。このような液晶表示用の照明機構としてバックライトユニットが従来より知られている。ここで液晶表示用バックライトユニットとは、液晶パネルを背後から全面にわたり照射する面状の光源であり、蛍光ランプ、ＬＥＤ（発光ダイオード）等よりなる発光源と、その発光源の光束を液晶パネルに照射する面状の光束に変換する導光板等の光路変換手段を備えている。この中で、特に近年は、更なる小型、薄型化と長寿命化を目的として発光源としてＬＥＤを用いたものが多く使用されるようになってきている。
【０００３】
かかる面状光源により白色の照明光を出射させ、パネル等に対し白色の照明をしようとするときは、発光源として白色の蛍光ランプを用いるか、ＬＥＤの場合にはＲ，Ｇ，Ｂの３種類のＬＥＤを同時点灯、又は時分割点灯して白色光を合成することが一般的であった。更に最近は、ＬＥＤの場合、単独で白色に近い光を発光する白色ＬＥＤが開発され、利用できるようになってきた。このような白色ＬＥＤを用いることにより、小型で簡単な構成で白色照明を目的とする液晶表示用バックライトを形成することが可能となった。図１５はこのようなうなＬＥＤの発光源を持ち、カラー液晶パネルの白色照明を目的とした従来の液晶表示用バックライトユニットの一例の主要部を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【０００４】
図１５において、１１０はバックライトユニットであり、導光板１０１と発光源としてＬＥＤ１０２を有している。導光板１０１は無色透明なプラスチック材等の透光部材よりなる板状で略直方体形状をしており、その一方の主面を光出射面１０１ａとし、該光出射面１０１ａと対向する面には、発光源からの光を前記光出射面１０１ａに向けて反射させるための手段として、その表面に複数の微小なシボ又は複数個の半球状ドット等を有する光拡散面１０１ｂが形成されている。ＬＥＤ１０２はＬＥＤ基板１０３に支持されて導光板１０１の入光側面１０１ｃに対向する位置に配設され、図示しない駆動回路より所定の電流が供給されて、後述するような白色を目的とした光を発光、出射する。
【０００５】
図１６（ａ）は白色発光を目的とするＬＥＤ１０２の内部構造を示す図である。図１６（ｂ）はＬＥＤ１０２の発光部の詳細を示す図である。図において、１０２ａは青色を発光する発光ダイオード素子、１０２ｂは発光ダイオード素子１０２ａを保持する端子Ａ、１０２ｃは他方の端子Ｂ、である。発光ダイオード素子１０２ａのｎ電極１０２ａｎおよびｐ電極１０２ａｐはそれぞれボンデイングワイヤー１０２ｄにより、端子Ａ（１０２ｂ）及び端子Ｂ（１０２ｃ）に接続されている。端子Ａ（１０２ｂ）の凹部内には発光ダイオード素子１０２ａを被うようにしてＹＡＧ蛍光体ｙを混入、分散した樹脂層よりなる蛍光体層１０２ｆが充填されている。１０２ｇは透光性を有する封止部材であり、端子Ａ（１０２ｂ）及び端子Ｂ（１０２ｃ）の突出部を除き上記の部材全体を封止し、保護する。このようなＬＥＤ１０２において、発光ダイオード素子１０２ａが青色発光をすると、その青色発光の一部がＹＡＧ蛍光体ｙに吸収されて黄緑色の励起光を発する。これにより、蛍光体層１０２ｆの上面からは、蛍光体層１０２ｆを透過した青色光とＹＡＧ蛍光体ｙで励起された励起光（蛍光）である黄緑色の光が混ざり合って出射し、封止部材１０２ｆを透過してＬＥＤ１０２の外部に出射する。かかるＬＥＤ１０２の発光の色度は、青色と黄緑色の光の強度の比率により変化するが、これらの比率を適切に設定すれば、理論的には真の白色又はその近傍において、所望の色度を得ることができる。（しかし、実際には、不可避な製造条件のバラツキにより、発光ダイオード素子１０２ａの青色発光の強度が変動し、ＹＡＧ蛍光体ｙの濃度（又は成分）のバラツキにより黄緑色の励起光の強度はかなり変動するので、これらの加法混色によるＬＥＤ１０２の発光の色度を所望の範囲に入れることは容易ではない。）
【０００６】
図１５に示すように、ＬＥＤ１０２からの出射光は導光板１０１に入り、大部分の光は上面である光出射面１０１ａで全反射、下面である光拡散面１０１ｂでは全反射又は乱反射を１回又は複数回行った後に上面である光出射面１０１ａより照明光１０５として外部に出射する。外部に出射した照明光１０５は（ｂ）に示すように図示しないカラーフィルタを有する透過型もしくは半透過型の液晶パネル（又は液晶表示板）１０７を背後から照明する。なお、前記照明する面内の輝度の均一性を確保するために上記下面１０１ｂ内のシボの粗さを調整したり、半球状ドットの形状、密度を場所により変えたりする。
【０００７】
次に図１７は白色を目的としたＬＥＤの発光源を持ち、パネルのカラー表示用の白色照明を目的とした従来の液晶表示用バックライトユニットの他の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。図１７において、１２０はバックライトユニットであり、１０２は白色発光ダイオード（又は白色ＬＥＤ）、１０１は導光板、１０３は拡散板、１０４はＰｙプリズムシート、１０５はＰｘプリズムシート、１０６は反射板、１０７はカラー表示用の透過型もしくは半透過型の液晶表示板であり、図示しないカラーフィルタを有している。白色発光ダイオード１０２はＬＥＤ基板１０２ｂに保持されて導光板１０１の側面１０１ｃに対向する位置に配置され、導光板１０１の上方には拡散板１０３、Ｐｙプリズムシート１０４、Ｐｘプリズムシート１０５が順次重ねて配置される。反射シート１０６は導光板１０１の下面１０１ｂに対向、近接して配置される。白色発光ダイオード１０２の発光は導光板１０１の側面１０１ｃから入射し、導光板１０１の上面１０１ａと下面１０１ｂの間で反射を繰り返しながらその内部を伝播し、その間に平滑な上面１０１ａから（上方に）出射する。下面１０１ｂは細かな凹凸を有する乱反射面となっており、光を種々の方向に拡散できるようになっている。反射板１０６は乱反射面である下面２ｂから外部に出ようとする光を反射させて内部に戻し、光の利用効率を上げる作用をなす。
【０００８】
導光板１０１の上面１０１ａからの出射光は拡散板１０３に達し、ここで光の方向が中程度の範囲に絞りこまれる。更に、Ｐｙプリズムシート１０４によりｙ方向の角度が絞りこまれ、Ｐｘプリズムシート１０５によりｘ方向の角度が絞りこまれ、最終的には出射光を略ｚ方向に揃える。このｚ方向に揃った光線が液晶表示板１０７に入射することにより液晶を透過する光の状態を理想的なものとし、鮮明でＳＮの高い表示を可能とする。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このようにして、図１５、図１７にそれぞれに示して説明した小型・薄型のバックライトユニット１１０及び１２０により、共にカラーＬＣＤ用白色照明を目的とした液晶パネルの照明がなされる。しかしながら、上記のバックライトユニット１１０、１２０等の従来の液晶表示用の照明手段においては、以下に述べるような問題点がある。即ち、上記のような透過型もしくは半透過型の液晶パネルは、カラー表示のために、その内部に図示しないカラーフィルタを有しているが、カラーフィルタの特性が各メーカーごとに異なっている。一方、液晶パネルの表示する画像の色度はカラーフィルタの特性（透過率の波長特性）と照明光の色度即ち発光源である白色ＬＥＤ（１０２）の色度に依存して定まる。例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの各カラーフィルタの特性のバランスが完全にとれている場合には、白色ＬＥＤの色度が完全に白色であれば、カラー信号が白色のときは、液晶パネルの表示色は白色となる。
【００１０】
しかし、Ｒ、Ｇ、Ｂの各カラーフィルタの特性の透過バランスがＲ，Ｇは透過率が高い方向に傾いているときは、白色ＬＥＤの色度が完全に白色であっても、液晶パネルの表示色は黄緑がかった色となり、所望の白色の表示色は得られない。この場合、所望の白色の表示色を得るには、白色ＬＥＤの色度を完全な白色とせず、Ｒ、Ｇ、よりもＢが勝った青みがかった白色すなわち、カラーフィルタと補色関係にある色度とすることが必要である。このことは、白色を表示する場合に限らず、カラー信号により指定された種々の色度の色を忠実に表示しようとする場合にも成立つことである。よって、液晶パネルのメーカーはカラーフィルタの特性のバラツキにあわせて、この特性を補償できる色度の白色ＬＥＤを色度のランクを指定してランク別に要求するようになってきた。
【００１１】
図１９は前記白色ＬＥＤ１０２の発光の色度を示すＣＩＥ色度図である。ここで、ｘはＲの割合を、ｙはＧの割合を示す。そして、図には示していないが、ｚをＢの割合としたとき、常に
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１
の関係があるとしている。ここで、ｃ０はＲ，Ｇ，Ｂの成分比が１：１；１である白色の点を示し、この場合，座標は略ｘ＝０．３３，ｙ＝０．３３，（ｚ＝０．３３）となっている。ここで、ｂ１は指定されたランクｂ１の色度の範囲を示し、ｂ２は指定されたランクｂ２の色度の範囲を示す。ところが、かかる指定された領域ｂ１、ｂ２内に色度を入れることを目的にＬＥＤを製造しても実際の製品の色度はすでに説明したような製造上の不可避な理由により、ばらつき、上記ランクｂ１、ｂ２を大きくはみ出でた領域Ｓ内にばらついてしまう。図１９において、ｃ１２およびｃ１３は上記ランクｂ１、ｂ２から外れた白色ＬＥＤの色度を示す。
【００１２】
ここで、図１８は前記のｃ１２、ｃ１３、ｃ０の色度に対応する発光のスペクトル示す図である。ここで、Ｈ１２、Ｈ１３、Ｈ０はそれぞれ、前記色度点ｃ１２、ｃ１３、ｃ０に対応するスペクトルを示す。これらの、スペクトル図において、横軸は波長を示し、６２５ｎｍの前後がＲの領域、５６０ｎｍ前後がＧの領域、４５０ｎｍの近傍がＢの領域である。縦軸はスペクトルの相対強度を示す。図１８（ａ）に示すスペクトルＨ１２は、Ｒ、Ｇ、Ｂの比率が０．２８：０．２５：０．４７となり、かなりＢの成分が他の成分よりかなり大となっている。（参考までにスペクトルＨ０の場合はＲ、Ｇ、Ｂの比率が０．３３：０．３３：０．３３となっている。）スペクトルＨ１２は白色ＬＥＤ１０２を構成する青色発光ダイオード素子の輝度に対してＹＡＧ蛍光体の濃度が少な過ぎる場合に対応し図１９の色度図の領域ｂ１、ｂ２よりも更に青みがかった色度となる。図１８（ｂ）に示すスペクトルＨ１３は、Ｒ、Ｇ、Ｂの比率が０．３７：０．３３：０．３となりＲ、Ｇの成分がＢの成分より大となっている。この場合は、前記の発光ダイオード素子の輝度とのバランスでＹＡＧ蛍光体の濃度が大きすぎる場合に対応し、領域ｂ１、ｂ２よりも黄緑がかった色度となる。このように、白色ＬＥＤ１０２を製造する際にその構成要素の不可避なバラツキにより、その発光の色度が指定されたランク（ｂ１、ｂ２）に入らない場合を生ずる。
【００１３】
白色ＬＥＤの発光の色度が指定されたランクのいずれにも入らない場合は、その白色ＬＥＤは無駄となってしまう。又、発光の色度が指定されたランク（ｂ１、ｂ２）に入るものについても、ランクｂ１に入る白色ＬＥＤとランクｂ２に入る白色ＬＥＤの個数の比率がマッチングする液晶パネルの個数の比率と一致しない場合は、結果的に無駄を生ずる。例えば、ランクｂ１の白色ＬＥＤを必要とする液晶パネルが５０個、ランクｂ２の白色ＬＥＤを必要とする液晶パネルが５０個あるとき、２００個の白色ＬＥＤの中にランクｂ１に入るものが５０個、ランクｂ２に入るものが１００個、ランクｂ１にも、ランクｂ２にも入らないものが５０個あったとすると、無駄になるのはランク外の５０個だけではなく、ランクｂ２に入るものの内５０個はあまってしまって使われないので、結果的に無駄となる。この場合、実際に使用できる白色ＬＥＤ１００個を得るために白色ＬＥＤを２００個入手する必要があり、結果的に１００個が無駄となる。このように、カラー表示を目的とした液晶パネルの照明手段であるバックライト又はフロントライトの照明光の色度は従来は白色ＬＥＤの色度そのものであるため、液晶パネルのカラーフィルタの特性にマッチするようにユーザーから指定された色度のランクを狙って白色ＬＥＤを生産したとしても、ランクからは外れて、バックライト又はフロントライトに使用できないものが多数生じ、不良品又は在庫が増える結果となる。更に最近はユーザーの指定する色度のランクは細かく要求されるので、指定の色度に入れることがますます困難な状態となってきている。
【００１４】
そこで本発明は、カラー表示用の液晶パネルに用いられる照明手段であるバックライトユニットにおいて、所望の色度ランク入らない白色ＬＥＤの色度を補正して照明光の色度を所望の色度ランクに入れるように改善することを目的とする。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規の特徴は本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためにその第１の手段としての本発明は、白色発光ダイオードと、前記白色発光ダイオードからの出射光を入射面から入射して出射面から出射させる導光板とを備えたカラーフィルタを有する液晶表示板に用いられるバックライトユニットであって、前記導光板の上下面もしくはいずれか片面に真空蒸着もしくはスパッタにより光学薄膜が形成され、前記光学薄膜による前記白色発光ダイオードの出射光の色度補正によって、前記出射光を前記カラーフィルタの透過率波長特性にマッチした色度にして、前記液晶表示板の表示画像の所望の白色の表示色を得るようにしたことを特徴とする。
【００１６】
上記の課題を解決するためにその第２の手段としての本発明は、白色発光ダイオードと、前記白色発光ダイオードからの出射光を入射面から入射して出射面から出射させる導光板とを備えたカラーフィルタを有する液晶表示板に用いられるバックライトユニットであって、前記導光板の入光側面に真空蒸着もしくはスパッタにより光学薄膜が形成され、前記光学薄膜による前記白色発光ダイオードの出射光の色度補正によって、前記出射光を前記カラーフィルタの透過率波長特性にマッチした色度にして、前記液晶表示板の表示画像の所望の白色の表示色を得るようにしたことを特徴とする。
【００１７】
上記の課題を解決するためにその第３の手段としての本発明は、前記第１の手段又は第２の手段において、
前記光学薄膜は互いに屈折率の異なる膜を交互に積層して形成された複数の膜よりなる干渉フィルタであることを特徴とする。
また、前記光学薄膜による前記白色発光ダイオードの出射光の色度補正によって、前記出射光を前記カラーフィルタの透過率波長特性と補色関係にある色度にして、前記液晶表示板の表示画像の所望の白色の表示色を得るようにしたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面に基づいて本発明の第１実施形態につき図面を用いて説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る色度補正機能を有するバックライトユニット１０の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。（ｃ）は（ｂ）に示すＣ部の拡大図である。図１において、１は白色発光ダイオード（又は白色ＬＥＤ）、２は導光板、３は拡散板、８は導光板２の上面２ａに形成された光学薄膜である。前記光学薄膜８は、図１（ｃ）に示すように、光の波長程度の厚さで互いに屈折率の異なる光学薄膜層８ｂと８ｃを交互に積層して形成され、干渉フィルタを構成している。４はＰｙプリズムシート、５はＰｘプリズムシート、６は反射板、７はカラー表示用の透過型もしくは半透過型の液晶表示板であり、図示しないカラーフィルタを有している。白色発光ダイオード１は保持基板１ｂに保持されて導光板２の側面２ｃに対向する位置に配置され、導光板１の上方には拡散板３、Ｐｙプリズムシート４、Ｐｘプリズムシート５が順次重ねて配置される。反射板（又は反射シート）６は導光板２の下面２ｂに対向、近接して配置される。白色発光ダイオード１の発光は導光板２の入光側面２ｃから入射し、導光板２の上面２ａと下面２ｂの間で反射を繰り返しながらその内部を伝播し、その間に平滑な上面２ａから上方に出射する。下面２ｂは細かな凹凸を有する乱反射面となっており、光を種々の方向に拡散できるようになっている。反射板６は乱反射面である下面２ｂから外部に出ようとする光を反射させて内部に戻し、光の利用効率を上げる作用をなす。
【００１９】
ここで、導光板２の上面２ａからの出射光は上面２ａの表面に形成された前記光学薄膜８を経て拡散板３に向け出射する。このようなルートにより拡散板３に達した光は、ここで光の方向が中程度の範囲に絞りこまれる。更に、Ｐｙプリズムシート４によりｙ方向の角度が絞りこまれ、Ｐｘプリズムシート５によりｘ方向の角度が絞りこまれ、最終的には出射光を略ｚ方向に揃える。このｚ方向に揃った光線が液晶表示板７に入射することにより液晶を透過する光の状態を理想的なものとし、鮮明でＳＮの高い表示を可能とする。
【００２０】
本第１実施の形態の特徴とするところは、すでに述べたように、導光板２の上面２ａに光学薄膜８が形成されているところであり、この光学薄膜８の存在により白色発光ダイオード１からの光の色度補正がなされる。以下にこの色度補正の原理につき説明する。図２は干渉フィルタの原理を示す図である。図２において、１２は透明基板、８は１層の光学薄膜よりなる干渉フィルタである。透明基板１２および光学薄膜８の屈折率をそれぞれｎ１、ｎとし、ｎ１＝１．５、ｎ＝１．４、空気の屈折率を１．０とする。光学薄膜の厚みをｄとする。図２（ａ）に示すように、空気中から光学薄膜８に入射する入射光ｓの一部は反射され反射光ｓ１となり、残りは透過し透過光ｓ２となる。反射光ｓ１についてみると、空気と薄膜８の境界で反射される光ｓ１ｆと薄膜８と透明基板１２との境界で反射される光ｓ１ｇとが合成されてなり、どちらの境界においても、光の方向に対し屈折率が増加する界面であるので、それぞれに位相がπだけずれるので、反射光ｓ１ｆと反射光ｓ２ｇの位相差は、反射による影響はなく、実効的光路差２ｎｄによる位相のズレだけを考慮すればよい。
【００２１】
ここで、図３は光の波形を示す図である。光の波動は一般に、図３（ａ）の点線の波形のように
ｙ＝Aｓｉｎ２π（（ｔ／Ｔ）−（ｘ／λ））・・・・（１）
で表される。ここで、ｘは光の進行方向の座標、λは光の空気中の波長、ｔは時間、Ｔは周期、Aは振幅である。（ここで、（１）式で示される点線の波形は、実線で示される
ｙ＝−Ａｓｉｎ２π（ｘ／λ）の波形が時間ｔの経過により進行した状態を示す。）
ここで、光の位相φは
φ＝２π（（ｔ／Ｔ）−（ｘ／λ））・・・・（２）
であり、この位相φにより、光の瞬間的な強さｙが決まる。すなわち（１）式は
ｙ＝Aｓｉｎφ ・・・・（３）
となる。（２）式に示すφのうち２π（ｔ／Ｔ）は時間に依存する成分であり、２π（ｘ／λ）は原点からの進行距離ｘすなわち光路長に依存する成分である。
【００２２】
今、図２に示す反射光ｓ１ｆとｓ１ｇの波形ｙ１、ｙ２をそれぞれの位相φ１、φ２を用いて（３）式により表すと、
ｙ１＝A１ｓｉｎφ１ｙ２＝A２ｓｉｎφ２
となる。ここで、ｙ２はｙ１に対し光路差の分だけ位相がずれるので、その位相差をΔφとすれば、図３（ｂ）に示すように
ｙ１＝A１ｓｉｎφ１ｙ２＝A２ｓｉｎφ２＝A２ｓｉｎ（φ１−Δφ）・・・・（４）
となる。ここで（２）式を用いてφ１、φ２を表せば
φ１＝２π（（ｔ／Ｔ）−（ｘ／λ））
φ２＝２π（（ｔ／Ｔ）−（ｘ／λ）−（２ｎｄ／λ））
となり、反射光ｓ１ｆと反射光ｓ１ｇの位相差Δφは
Δφ＝φ１―φ２＝２π（２ｎｄ／λ）・・・・（５）
となり、これは実質的光路差２ｎｄによる分である。ここで、図３（ｃ）に示すように、２ｎｄ＝λ／２であるときは（５）式より、位相差Δφは Δφ＝πとなり、反射光ｓ１ｆとｓ１ｇは逆位相となる。この場合は図２（ｂ）に対応し、合成された反射光ｓ１は最小となり、逆に透過光ｓ２は最大となる。一方、図３（ｄ）に示すように、２ｎｄ＝λ であるときは（５）式より、位相差Δφは Δφ＝２π となり、反射光ｓ１ｆとｓ１ｇ同位相となる。この場合は図２（ｃ）に対応し、合成された反射光ｓ１は最大となり、逆に透過光ｓ２は最小となる。
【００２３】
ここで、ここで、合成された反射光ｙ＝ｙ１＋ｙ２とΔφの一般的な関係を求めるために、Ａ１＝Ａ２と仮定して（４）を用いると、
ｙ＝ｙ１＋ｙ２＝Ａ（ｓｉｎφ１＋ｓｉｎ（φ１−Δφ））
＝２Ａｓｉｎ（（２φ１−Δφ）／２）・ｃｏｓ（Δφ／２）・・・・（６）
“ここで、（６）式については
ｓｉｎＡ＋ｓｉｎＢ＝２ｓｉｎ（（Ａ＋Ｂ）／２）・ｃｏｓ（（Ａ−Ｂ）／２）
の公式を利用した。“
（６）式においてｓｉｎ（２φ１−Δφ）／２の成分については，φ１が、上記のように φ１＝２π（（ｔ／Ｔ）−（ｘ／λ））であり、ｔとｘに依存して変動するので、ｓｉｎ（（２φ１−Δφ）／２）の値は１と−１の間で変動する。一方、ｃｏｓ（Δφ／２）の成分は変動しない値であるΔφ＝２π（２ｎｄ／λ）によりきまってしまう。よって、ｙの振幅ｙ０は（６）式及び（５）式より
ｙ０＝２Ａ|ｃｏｓ（Δφ／２）| ＝２Ａ|ｃｏｓ２π（ｎｄ／λ）|・・・・（７）
ここで、（７）式を用いて、位相差Δφと合成された反射光（図２のｓ１）の振幅ｙ０関係を求めた結果を図４（ａ）に示す。これによればΔφがπの奇数倍のとき、最小値ゼロとなり、πの整数倍のときに最大値２Ａとなるが、変化曲線の勾配は最大値付近では緩やかであり、最小値付近では最も急峻となる。次に図４（ｂ）は位相差Δφと透過光（図２のｓ２）の強さの関係を示す図である。ここで縦軸は、透過光の最大値を１としたときの透過率ηを示す。透過率ηは、図４（ａ）の場合とは逆に、Δφがπの奇数倍のとき最値１（ηｍａｘ）となり、πの整数倍のときに最小値（ηｍｉｎ）となり、変化曲線の勾配は最大値付近では最も急峻であり、最小値付近では緩やかとなる。これは、入射光ｓが一定であれば、反射光と透過光の合計は一定であり、反射光ｓ１と透過光ｓ２の関係は、反射光ｓ１が減少すれば透過光ｓ２が増大し、反射光ｓ１が増大すれば透過光ｓ２が減少するという逆の関係にあるからである。
【００２４】
前記の透過光（ｓ２）の透過率ηと波長λの関係を図４（ｃ）に示す。ここで実線の曲線▲１▼は（５）式の関係すなわち λ＝４πｎｄ／Δφ を用いてΔφに対応するλを横軸にとり、図４（ｂ）に示す透過光ｓ２の透過率ηを縦軸に対応させて示したものである。ここで横軸のλが増大するほどこれに反比例してΔφは減少して行く。λがｎｄから４ｎｄに増加して行くとその間にΔφは４πからπに減少し、ηは４π（ｎｄ）と２π（２ｎｄ）において最小となり３π（１．３３ｎｄ）とπで最大となり増減を繰り返す。しかしλが４ｎｄ以上となると、Δφはπ以下となり、λを増加させるに従ってηは最小値（ηｍｉｎ１）に向かって単調に減少し、もはや最大値は生じない。（よって、４ｎｄ以上の高波長側の波長成分を完全にカットする帯域フィルタに適している。）この性質を利用すれば、入射光のうち所望の波長の成分を透過させ又は、所望の波長の成分の透過を阻止することができる。例えば、透過する波長λを黄緑色の波長として λ＝５．６×１０^−７を選択し、図４（ｃ）の実線▲１▼に示すようにηが最大値となる波長 λ＝４ｎｄよりｄを求めれば
ｄ＝λ／４ｎ＝５．６×１０^−７／４×１．４＝１×１０^−７となる。ｄをこの値に設定すれば、λ＝４ｎｄである波長５．６×１０^−７の透過率ηは最大値１となる（点Ｙ）。次にこのｄにおいて、青色の波長４．５×１０^−７は略３．２ｎｄに相当し、その波長における透過率ηは最小値ηｍｉｎ１に近く（点Ｂ）、黄緑色の透過率１よりも低下する。このようにして、図２に示す１層の光学薄膜８による干渉フィルタによっても原理的には色度補正ができる。
【００２５】
しかし、一般に入射光ｓのうち、反射光ｓ１となる比率は低く、反射光ｓ１が最大となり透過光ｓ２が最小となった場合でも、入射光ｓの大部分は透過して透過光ｓ２となるので、透過率が最低値ηｍｉｎ１場合でもこれはゼロに近い値ではなく、例えば０．９（９０％）を超える等むしろ１に近い値である。よって、実際に使用する干渉フィルタは後述するように複数の光学薄膜を積層した構造とし、フィルタ効果を加重し、所望の波長において透過率の低下が十分になされるよう図られている。
【００２６】
所望の遮断特性を得ようとすれば、一般には、図５に示すような、積層構造の光学薄膜８よりなる干渉フィルタを用いる必用がある。図において８ｂは屈折率ｎｂの光学薄膜層であり、８ｃは屈折率ｎｃの光学薄膜層であり、ｎｃ＞ｎｂの関係がある。光学薄膜層８ｂと８ｃは交互に積層されている。ここで、光学薄膜層８ｂおよび８ｃの厚みをそれぞれｄｂ、ｄｃとしたとき、光の波長λに対し原則として
ｄｂ＝λ／４ｎｂでｄｃ＝λ／４ｎｃ
の関係にあるとき、この波長λの成分を透過し、これより外れた波長の成分の透過を阻止する。その阻止の程度は図４（ｃ）の点線▲２▼、点線▲３▼に示すように、積層の段数を重ねるほど効果が掛け合わされて、透過率の下降のカーブは急峻となってフィルタ効果が強まって行く。（透過率ηの最小値はηｍｉｎ１からηｍｉｎ２、ηｍｉｎ３へと順次低下して行く。）このようにして、所望のフィルタ特性に近づけることができる。なお、積層の段数が増えるに従って、光学薄膜層間の反射が複雑となるので、膜厚の条件は上記のものからは外れたものとなるが、この点を考慮して各膜厚を適切に設定すれば、目的を達成することができる。なお本第１実施形態において実際に用いる光学薄膜８は図１（ｃ）の拡大図に示すように、透光性のプラスチックよりなる導光板２の上面に上記の薄膜層８ｂと８ｃが積層されて形成され、光学薄膜８に対する光の方向は図５の説明図とは逆に、透明基板である導光板２から入射して光学薄膜８を通過して空気中に出射するので、逆方向となるが、光の逆行の原理により、原理説明と同様のフィルタ効果を得ることができる。なお、本第１実施形態において実際に用いられる光学薄膜８の透過特性については後に詳述する。
【００２７】
次に、干渉フィルタとしての光学薄膜の形成方法につき説明する。その１つの方法は通常の真空蒸着法又はスパッタリングにより、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３などの無機材料をガラス基板等に付着堆積させる方法である。但しこの方法は、膜厚は薄膜材料の加熱量によってきまるので干渉フィルタが多層構造となっている場合には、個々の膜厚を精密に制御して形成する上で不利な面もある。この点を改善するため、他の１つの方法として、高周波イオンプレーテイング法により、プラズマを用いて、無機材料と有機材料を複合化させることにより、光学薄膜を形成する方法が知られており、本発明において、この技術を利用することができる。すなわち、薄膜材料において新に有機材料であるＣ２Ｈ４、Ａｌ２Ｏ３、ヘキサメチルジシロキサンなどを無機材料に加え、高周波イオンプレーテイング法により、無機材料と有機材料を複合化させて、所望の薄膜を形成するものである。
【００２８】
具体的には図６に示すように、真空チャンバー内に無機材料蒸発部とガス化した有機材料導入のための有機材料導入部、プラズマ発生のための高周波電圧印加部、成膜される透明基板を設ける。無機材料を加熱等により蒸発させ、有機材料は、チャンバー外部よりガスとして導入され、プラズマ雰囲気中でプラズマのエネルギーにより、有機物と無機物の化学的に活発なイオン分子を発生させて、無機・有機複合薄膜を透明基板上に生成する。この技術によれば、▲１▼成膜時における薄膜材料、ガスの種類、及びプラズマ出力など、制御要素が多く、これらを個別に調整することで、膜厚およお膜構成を正確に制御できる。▲２▼無機材料と有機材料を任意に組み合わせて複合化することによって適切な屈折率を得るこことができる。▲３▼低温（常温）でも成膜できるところから、プラスチックへ成膜も可能である。▲４▼高周波イオンプレーテイング法により、薄膜が緻密で欠陥の少ない構造となり、強度が向上する。このようにして、本発明において、図１（ｃ）に示すような積層構造で所望のフィルタ特性を有する干渉フィルタを形成することができる。
【００２９】
以下に、本第１実施形態における光学薄膜８の色度補正の作用を説明する。ここで、白色発光ダイオード１の発光スペクトルの一例を図７（ａ）スペクトルＨ１２に示す。又、このスペクトルＨ１２に対応する色度を図１０の色度図のｃ１２に示す。（なお、本実施形態においては、白色発光ダイオード１を２個用いているが、スペクトルＨ１２は２個の平均的なスペクトルである。）図１０に示す色度図の色度点ｃ１２は、指定された色度ランクｂ１、ｂ２よりも左下方に外れており、スペクトルＨ１２のＲ、Ｇ、Ｂの比率は略Ｒ：Ｇ：Ｂ＝０．２８：０．２５：０．４７となっており、図７（ａ）に示すように４５０ｎｍをピークとする青色光の強度が、５６０ｎｍを中心とする黄緑色の光の強度に比してかなり大となっている。このため白色発光ダイオード１の発光色は、かなり青みがかった白色となっている。
【００３０】
次に、図７（ｂ）に示すスペクトルＦ１２は前記光学薄膜８の透過率の波長特性を示すものであり、波長略５６０ｎｍの部分にピークを有し、そのＲ、Ｇ、Ｂの比率はＲｆ：Ｇｆ：Ｂｆ＝０．８９：１：０．７０５となっている。かかる波長特性はすでに説明した原理により、図１（ｃ）に示す光学薄膜８の光学薄膜層８ｂ、８cの厚み及び積層数を適切に設定することにより得ることができる（光学薄膜層８ｂ、８cの厚みにより、ピーク波長が決まり、その前後の波長における下降のカーブの傾斜は積層数により決まる。）。白色発光ダイオード１の発光光線が、上記したように導光板２内を経てその上面２ａに形成された光学薄膜８を通過する際に白色発光ダイオード１の発光は光学薄膜８のフィルタ作用により、そのスペクトル比が変化する。ここで、白色発光ダイオード１のスペクトル比Ｒ１：Ｇ１：Ｂ１は、スペクトル比Ｒｆ：Ｇｆ：Ｂｆの光学薄膜のフィルタ作用により、減法混色の原理により補正され、補正後の光のスペクトル比Ｒｈ：Ｇｈ：Ｂｈは
Ｒｈ：Ｇｈ：Ｂｈ＝Ｒ×Ｒｆ：Ｇ×Ｇｆ：Ｂ×Ｂｆ・・・・（８）
となる。（８）式に前記の数値を代入すれば、

となる。
【００３１】
図７（ａ）に示すスペクトルＨ２は光学薄膜８を通過後の色度補正された光線のスペクトルであり、そのＲ、Ｇ、Ｂの比率は０．３：０．３：０．４となっている。このスペクトルＨ２の光線の色度は図１０の点ｃ２となっており、ランクｂ２の領域に入っている。このようにして所定のランクｂ２に入るように色度補正された光線が光学薄膜８から出射し、すでに述べた経路を経て照明光として液晶表示板７に入射する。この際、照明光は液晶表示板７のカラーフィルタの特性にマッチした色度となっており、液晶表示板７は忠実な（色度の再現性に優れた）カラー表示を行うことができる。
【００３２】
次に、図８（ｂ）に示すスペクトルＦ１１は前記光学薄膜８の他の一例の透過率の波長特性を示すものであり、Ｇ（波長５６０ｎｍ）の部分にピークを有し、そのＲ、Ｇ、Ｂの比率はＲｆ：Ｇｆ：Ｂｆ＝０．８６：１：０．５６となっている。この場合、図８（ａ）に示す白色発光ダイオード１の発光スペクトルＨ１２に対する色度補正後の光線のスペクトルのＲ、Ｇ、Ｂの比率は（８）式を用いて
、

となる。この場合の色度補正後の光線のスペクトルを図８（ａ）のＨ１に示す。このスペクトルＨ１の光線の色度は図１０の点ｃ１となっており、色度ランクｂ１の領域に入っている。このようにして、所定の色度ランクから外れた色度ｃ１２の発光をなす白色発光ダイオード１の発光の色度を光学薄膜８よりなる干渉フィルタを用いて所定の色度ランクｂ１又はｂ２に入るように色度補正をすることができる。
【００３３】
以下に、本第１実施形態において、白色発光ダイオード１の発光の色度が、図１０に示す色度点ｃ１３にある場合について説明する。図１０に示すように色度点ｃ１３は所定の色度ランクｂ１、ｂ２から外れている。図９（ａ）に示すスペクトルＨ１３は色度点ｃ１３に対応する白色発光ダイオード１の発光のスペクトルであり、Ｒ、Ｇ、Ｂの比率は
Ｒ１：Ｇ１：Ｂ１＝０．３７：０．３３：０．３となり、青色の成分が黄緑色の成分よりも不足している。一方これに対応する光学薄膜８の透過率のスペクトルＦ１３は図９（ｂ）に示すように、青色のＢ（波長４５０ｎｍ）の部分にピークを有し、そのＲ、Ｇ、Ｂの比率はＲｆ：Ｇｆ：Ｂｆ＝０．６：０．６８：１となっている。白色発光ダイオード１の前記の発光スペクトルＨ１３に対する色度補正後の光線のスペクトルのＲ、Ｇ、Ｂの比率は（８）式を用いて、

となる。この補正後のスペクトルは図９（ａ）のＨ２に示される。そのスペクトルＨ２の光の色度点は図１０に示すｃ２となり、ランクｂ２に入る。以上に説明したように本第１実施形態によれば、導光板に設けた光学薄膜による干渉フィルタの作用により、所望の透過波長の前後において急峻なカット特性を示し特に高波長側においては通過帯域を残す残ことなく完全なカットできるため、色素を用いた吸収型のカラーフィルタよりもカット特性に優れたカラーフィルタの利用が可能となる。よって、優れた色度補正が可能となる。
【００３４】
以下に本発明の第２実施形態に係るバックライトユニットにつき図面を用いて説明する。図１１は、そのバックライトユニット２０の構成を示す図であり、（ａ）は全体の構成を示す断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＤ部を示す拡大図である。図１１に示すように、導光板２の下面２ｂに光学薄膜８が形成されている。白色発光ダイオード１からの光ｓ１１が、導光板２の内部から、下面２ｂを経て薄膜８を通って反射板６に達するまでに薄膜８のフィルタ作用により、色度補正がなされ、その色度補正がなされた光が反射板（全反射板）６で反射されて反射光ｓ１２として再度、薄膜８を通って導光板２内部に入射する。この入射の際も薄膜８のフィルタ作用を受ける。このように２回にわたり光学薄膜８のフィルタ作用を受けることになるので、実効的なフィルタ特性は光学薄膜８のフィルタ作用が重ね合わされたような効果となる。このようにして光学薄膜８を経て色度補正をされた光と、光学薄膜８を経ることな色度補正をされない光が混じりあって導光板２の上面２ａから拡散板３に向かって照明光として出射する。よってこの出射光は全体としては色度補正がなされた結果となる。
【００３５】
以下に本発明の第３実施形態につき図面を用いて説明する。図１２は、そのバックライトユニット３０の構成を示す図である。図１２に示すように、本第３実施形態においては、導光板２の上面２ａおよび下面２ｂに共に光学薄膜８が形成されている。ここで、白色発光ダイオード１から導光板２に入った光のうちで導光板２の下面２ｂから下側に出ることなく、下面２ｂからの反射等により上面２ａに達した光線は光学薄膜８を１回だけ通って上方に出射し、拡散板３に向かう。一方、導光板２の下面２ｂから下側に出た光線（ｓ１１）はすでに図１１（ｂ）を用いて説明したように光学薄膜８−反射板６−光学薄膜８のルートを経て導光板２の内部に入り、更に上面２ａに形成された光学薄膜８を通って上方に出射し、拡散板３に向かう。すなわち、前記の光学薄膜８を１回だけ通過する光とは光学薄膜８を３回通過する光が共に拡散板３に向かって出射する。この結果、出射光全体については、図１に示したような上面２ａにのみ光学薄膜８を設けた場合に比較し、フィルタ効果が加重された結果となり、よりシャープな色度補正が可能となる。本第３実施形態は、白色発光ダイオードのカラーバランスが大きくくずれている場合にこれを色度補正するのに適している。
【００３６】
以下に本発明の第４実施形態につき図面を用いて説明する。図１３は本第４実施形態に係るバックライトユニット４０の構成を示す図であり、（ａ）は全体の断面図、（ｂ）は導光板２と白色発光ダイオード１を示す上面図である。図１３に示すように導光板２の平面形状は矩形をなし、その４つの側面のうち白色発光ダイオード１に対向する側面が入光側面２ｃとなっている。そして、この入光側面２ｃに光学薄膜８が形成されている。
白色発光ダイオード１の発光は直接に光学薄膜８に入射しここを通過する際に、図１に示す第１実施例で説明したのと同様の原理により、色度補正をされて導光板２に入り、以後はすでに説明したのと基本的には同様にして、導光板２を出射して、拡散板３、Ｐｙプリズムシート４、Ｐｘプリズムシート５を経て液晶表示板７に所望の色度に補正された照明光として入射する。
【００３７】
次に、上記の第４実施形態の一変形例につき、図面を用いて説明する。図１４（ａ）は本変形例の導光板２と白色発光ダイオード１を示す上面図である。図１４（ａ）に示すように、導光板２の平面形状は全体としては略矩形をなしているが、１の側面にはコの字型の切り込み２ｋが２ヶ所に設けられ、その切り込み２ｋの内面が入光側面となっている。入光側面の表面には光学薄膜８が形成されている。切りこみ２ｋの内部で、光学薄膜８に対向する位置に、白色発光ダイオード１が配置されている。このような構造により、白色発光ダイオード１から出射する各方向の発光を効率よく光学薄膜８を通して導光板２に入射させることができ、照明光の明るさを上げることができる。又、発光ダイオード１が導光板２のスペース内に配置されるので、装置の平面的なスペースが節約でき小型化に有利である。なお、色度補正の作用原理および効果は図１３に示したバックライユニット４０と基本的には同様である。
【００３８】
次に、上記の第４実施形態（図１３）の他の１つの変形例につき、図面を用いて説明する。図１４（ｂ）は本変形例の導光板２と白色発光ダイオード１を示す上面図である。導光板２の平面形状は、略矩形であるが、その１のコーナー部に斜めに面取りされた側面２ｇを有し、この側面２ｇが入光側面となっている。入光側面２ｇの表面には光学薄膜８が形成されている。光学薄膜８に対向する位置に１個の白色発光ダイオード１が配置されている。他の構造は図１３に示すバックライトユニットと同様である。白色発光ダイオード１の発光は光学薄膜８を通過して色度補正された光が透過光ｓ２としてコーナー部から導光板２内に入るがここから、導光板２の上面と下面の間の反射を繰り返しながら、導光板２の全範囲に伝播して広がり、その間に上面から出射光を発する。この場合、白色発光ダイオード１は１個であるが、導光板２からは比較的に均一な出射光を得ることができるので、白色発光ダイオードの個数を節約することができる。又白色発光ダイオード１は、導光板２の面取りしたコーナー部に近接した配置されるので、装置の平面的なスペースが節約でき小型化に有利である。なお、色度補正の作用原理および効果は図１３に示したバックライユニット４０と基本的には同様である。
【００３９】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、白色発光ダイオードを発光源とするカラー液晶パネル用のバックライトユニットにおいて、その導光板の上面、下面又は入光側面等の光の経路に光学薄膜を形成して干渉フィルタを構成することにより、シャープな波長フィルタ特性を得ることができ、これにより、白色発光ダイオードの発光の色度のバラツキを補正して、所望の色度のランクに入れることができる。これにより、バックライトユニットの照明光の色度をカラー液晶パネルの特性にマッチした色度とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバックライトユニットの第１実施形態の構成を示す図である。
【図２】本発明に使用する光学薄膜による干渉フィルタの原理的構成を示す図である。
【図３】図２に示す干渉フィルタにおける反射光の波形を示す図である。
【図４】図２に示す干渉フィルタのフィルタ特性を示す図である。
【図５】複数の光学薄膜層よりなる干渉フィルタの構成を示す図である。
【図６】本発明に使用する光学薄膜の製造方法の一例を示す図である。
【図７】図１に示すバックライトユニットにおける干渉フィルタの波長特性および色度補正の効果を示すスペクトル図の一例を示す図である。
【図８】図１に示すバックライトユニットにおける干渉フィルタの波長特性および色度補正の効果を示すスペクトル図の他の例を示す図である。
【図９】図１に示すバックライトユニットにおける干渉フィルタの波長特性および色度補正の効果を示すスペクトル図の更なる他の一例を示す図である。
【図１０】図１に示すバックライトユニットにおける白色発光ダイオードの発光の色度および色度補正後の照明光の色度を示す色度図である。
【図１１】本発明のバックライトユニットの第２実施形態の構成を示す図である。
【図１２】本発明のバックライトユニットの第３実施形態の構成を示す図である。
【図１３】本発明のバックライトユニットの第４実施形態の構成を示す図である。
【図１４】図１３に示すバックライトユニットの変形例の導光板と白色発光ダイオードを示す図である。
【図１５】従来のバックライトユニットの一例を示す図である。
【図１６】白色発光ダイオードの構成を示す図である。
【図１７】従来のバックライトユニットの他の例を示す図である。
【図１８】白色発光ダイオードの発光の波長スペクトルを示す図である。
【図１９】白色発光ダイオードの発光の色度を示す図である。
【符号の説明】
１白色発光ダイオード
２導光板
３拡散板
４Ｐｙプリズムシート
５Ｐｘプリズムシート
６反射板
７液晶表示板
８光学薄膜
８ｂ、８ｃ光学薄膜層
１０、２０、３０、４０バックライトユニット
１２透明基板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a backlight that irradiates, for example, a liquid crystal panel from the back, and more particularly to a backlight having a chromaticity correction function.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, a liquid crystal display device having a thin and easy-to-see illumination mechanism has been used as a display device for a small and thin information device such as a book-type word processor, a computer, a mobile phone, or a mobile TV. A backlight unit is conventionally known as an illumination mechanism for such a liquid crystal display. Here, the backlight unit for liquid crystal display is a planar light source that irradiates the entire surface of the liquid crystal panel from behind, and a light source comprising a fluorescent lamp, LED (light emitting diode), etc. An optical path changing means such as a light guide plate that converts the light into a planar light beam that is irradiated onto the light is provided. Among these, in particular, in recent years, those using LEDs as light emitting sources have been increasingly used for the purpose of further miniaturization, thinning, and long life.
[0003]
When white illumination light is emitted by such a planar light source and white illumination is intended for a panel or the like, a white fluorescent lamp is used as a light source, or in the case of an LED, R, G, B 3 It is common to synthesize white light by simultaneously lighting or time-division lighting of different types of LEDs. More recently, in the case of LEDs, white LEDs that emit light close to white alone have been developed and made available. By using such a white LED, it has become possible to form a backlight for liquid crystal display intended for white illumination with a small and simple configuration. FIG. 15 is a view showing a main part of an example of a conventional backlight unit for liquid crystal display having such a light emitting source of LED and aiming at white illumination of a color liquid crystal panel, (a) is a perspective view, (B) is AA sectional drawing in (a).
[0004]
In FIG. 15, reference numeral 110 denotes a backlight unit, which has a light guide plate 101 and an LED 102 as a light source. The light guide plate 101 is a plate made of a transparent member such as a colorless and transparent plastic material and has a substantially rectangular parallelepiped shape. One main surface of the light guide plate 101 is a light exit surface 101a, and the surface facing the light exit surface 101a is As a means for reflecting the light from the light emitting source toward the light emitting surface 101a, a light diffusion surface 101b having a plurality of minute wrinkles or a plurality of hemispherical dots is formed on the surface thereof. The LED 102 is supported by the LED substrate 103 and disposed at a position facing the light incident side surface 101c of the light guide plate 101. A predetermined current is supplied from a driving circuit (not shown) to emit light for the purpose of white as described later. Emits and emits light.
[0005]
FIG. 16A is a diagram showing the internal structure of the LED 102 intended to emit white light. FIG. 16B is a diagram illustrating details of the light emitting unit of the LED 102. In the figure, 102a is a light emitting diode element that emits blue light, 102b is a terminal A for holding the light emitting diode element 102a, and 102c is the other terminal B. The n-electrode 102an and the p-electrode 102ap of the light-emitting diode element 102a are connected to the terminal A (102b) and the terminal B (102c) by a bonding wire 102d, respectively. The recess of the terminal A (102b) is filled with a phosphor layer 102f made of a resin layer in which the YAG phosphor y is mixed and dispersed so as to cover the light emitting diode element 102a. Reference numeral 102g denotes a light-transmitting sealing member that seals and protects the entire member except for the protruding portions of the terminal A (102b) and the terminal B (102c). In such an LED 102, when the light emitting diode element 102a emits blue light, part of the blue light emission is absorbed by the YAG phosphor y and emits yellow-green excitation light. Thereby, from the upper surface of the phosphor layer 102f, the blue light transmitted through the phosphor layer 102f and the yellow-green light which is excitation light (fluorescence) excited by the YAG phosphor y are mixed and emitted, and sealed. The light passes through the member 102f and is emitted to the outside of the LED 102. The light emission chromaticity of the LED 102 varies depending on the ratio of the intensity of the blue and yellow-green light. If these ratios are set appropriately, the desired chromaticity is theoretically true white or in the vicinity thereof. Can be obtained. (However, in practice, the intensity of blue light emission of the light emitting diode element 102a varies due to unavoidable variations in manufacturing conditions, and the intensity of yellow-green excitation light is considerably varied due to variations in the concentration (or component) of the YAG phosphor y. (Because it fluctuates, it is not easy to put the chromaticity of light emission of the LED 102 by these additive color mixture within a desired range.)
[0006]
As shown in FIG. 15, light emitted from the LED 102 enters the light guide plate 101, and most of the light is totally reflected once on the light emitting surface 101a which is the upper surface and totally reflected or irregularly reflected once on the light diffusion surface 101b which is the lower surface. Or after performing several times, it radiate | emits outside as the illumination light 105 from the light-projection surface 101a which is an upper surface. Illumination light 105 emitted to the outside illuminates a transmissive or transflective liquid crystal panel (or liquid crystal display panel) 107 having a color filter (not shown) from behind as shown in FIG. In addition, in order to ensure the uniformity of the luminance within the surface to be illuminated, the roughness of the texture in the lower surface 101b is adjusted, or the shape and density of the hemispherical dots are changed depending on the location.
[0007]
Next, FIG. 17 is a diagram showing another configuration of a conventional backlight unit for liquid crystal display which has a light emitting source of an LED for the purpose of white and is intended for white illumination for color display of a panel. Is a perspective view, and FIG. In FIG. 17, 120 is a backlight unit, 102 is a white light emitting diode (or white LED), 101 is a light guide plate, 103 is a diffusion plate, 104 is a Py prism sheet, 105 is a Px prism sheet, 106 is a reflector, Reference numeral 107 denotes a transmissive or transflective liquid crystal display panel for color display, which has a color filter (not shown). The white light emitting diode 102 is held on the LED substrate 102b and disposed at a position facing the side surface 101c of the light guide plate 101. A diffusion plate 103, a Py prism sheet 104, and a Px prism sheet 105 are sequentially stacked on the light guide plate 101. Be placed. The reflection sheet 106 is disposed opposite and close to the lower surface 101 b of the light guide plate 101. Light emitted from the white light emitting diode 102 enters from the side surface 101c of the light guide plate 101, propagates through the inside while repeating reflection between the upper surface 101a and the lower surface 101b of the light guide plate 101, and from the smooth upper surface 101a (upward) between them. Exit. The lower surface 101b is a diffusely reflecting surface having fine irregularities so that light can be diffused in various directions. The reflection plate 106 reflects light that is about to be emitted from the lower surface 2b, which is a diffuse reflection surface, and returns the light to the inside, thereby increasing the light utilization efficiency.
[0008]
Light emitted from the upper surface 101a of the light guide plate 101 reaches the diffusion plate 103, where the direction of the light is narrowed down to an intermediate range. Further, the angle in the y direction is narrowed down by the Py prism sheet 104, and the angle in the x direction is narrowed down by the Px prism sheet 105, and finally the emitted light is aligned in the substantially z direction. When the light beams aligned in the z direction are incident on the liquid crystal display plate 107, the state of light transmitted through the liquid crystal is idealized, and a clear and high SN display is possible.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Thus, the small and thin backlight units 110 and 120 shown and described in FIGS. 15 and 17 respectively illuminate the liquid crystal panel for the purpose of white illumination for a color LCD. However, conventional liquid crystal display illumination means such as the backlight units 110 and 120 have the following problems. That is, the transmissive or transflective liquid crystal panel as described above has a color filter (not shown) inside for color display, but the characteristics of the color filter are different for each manufacturer. On the other hand, the chromaticity of the image displayed on the liquid crystal panel is determined depending on the characteristics of the color filter (wavelength characteristic of transmittance) and the chromaticity of the illumination light, that is, the chromaticity of the white LED (102) as the light source. For example, when the characteristics of the R, G, and B color filters are perfectly balanced, if the color of the white LED is completely white and the color signal is white, the display on the liquid crystal panel The color is white.
[0010]
However, when the transmission balance of the characteristics of the R, G, and B color filters is inclined in the direction where the transmittance of R and G is high, even if the chromaticity of the white LED is completely white, the liquid crystal panel The display color is a yellowish greenish color, and a desired white display color cannot be obtained. In this case, in order to obtain a desired white display color, the chromaticity of the white LED is not completely white, but bluish white in which B wins over R, G, that is, chromaticity that is complementary to the color filter. Is necessary. This is true not only when displaying white, but also when faithfully displaying colors of various chromaticities specified by the color signal. Therefore, manufacturers of liquid crystal panels have come to request white LEDs with chromaticity that can compensate for this characteristic by specifying the chromaticity rank according to the variation in the characteristics of the color filter.
[0011]
FIG. 19 is a CIE chromaticity diagram showing the chromaticity of light emission of the white LED 102. Here, x represents the ratio of R, and y represents the ratio of G. Although not shown in the figure, when z is a ratio of B, always
x + y + z = 1
It is said that there is a relationship. Here, c0 indicates a white point where the component ratio of R, G, and B is 1: 1; 1, and in this case, the coordinates are approximately x = 0.33, y = 0.33, (z = 0. 33). Here, b1 represents the chromaticity range of the designated rank b1, and b2 represents the chromaticity range of the designated rank b2. However, even if an LED is manufactured for the purpose of putting chromaticity in the designated areas b1 and b2, the chromaticity of the actual product varies due to the inevitable reason for manufacturing as described above, and the rank b1 and b2 vary in the region S that protrudes greatly. In FIG. 19, c12 and c13 indicate the chromaticity of white LEDs that are out of the ranks b1 and b2.
[0012]
Here, FIG. 18 is a diagram showing a light emission spectrum corresponding to the chromaticities of c12, c13, and c0. Here, H12, H13, and H0 indicate spectra corresponding to the chromaticity points c12, c13, and c0, respectively. In these spectrum diagrams, the abscissa indicates the wavelength, the R region is around 625 nm, the G region is around 560 nm, and the B region is around 450 nm. The vertical axis shows the relative intensity of the spectrum. In the spectrum H12 shown in FIG. 18A, the ratio of R, G, and B is 0.28: 0.25: 0.47, and the B component is considerably larger than the other components. (For reference, in the case of the spectrum H0, the ratio of R, G, and B is 0.33: 0.33: 0.33.) The spectrum H12 corresponds to the luminance of the blue light-emitting diode element constituting the white LED 102. Corresponding to the case where the concentration of the YAG phosphor is too small, the chromaticity becomes more bluish than the regions b1 and b2 in the chromaticity diagram of FIG. In the spectrum H13 shown in FIG. 18B, the ratio of R, G, and B is 0.37: 0.33: 0.3, and the R and G components are larger than the B component. This case corresponds to the case where the concentration of the YAG phosphor is too high in balance with the luminance of the light emitting diode element, and the chromaticity is more yellowish green than the regions b1 and b2. As described above, when the white LED 102 is manufactured, there is a case where the chromaticity of the light emission does not fall within the specified rank (b1, b2) due to the inevitable variation of the constituent elements.
[0013]
If the chromaticity of light emission of the white LED does not fall into any of the specified ranks, the white LED is wasted. For the light emitting chromaticity that falls within the specified rank (b1, b2), the ratio of the number of white LEDs entering rank b1 and the number of white LEDs entering rank b2 matches the ratio of the number of matching liquid crystal panels. Failure to do so results in waste. For example, when there are 50 liquid crystal panels that require rank b1 white LEDs and 50 liquid crystal panels that require rank b2 white LEDs, 50 of the 200 white LEDs fall into rank b1. If there are 100 items that fall into rank b2 and 50 items that do not fall within rank b1 or rank b2, it is not only 50 items that are not ranked but also 50 items that fall into rank b2. Since the pieces are not used, they are wasted as a result. In this case, in order to obtain 100 white LEDs that can actually be used, it is necessary to obtain 200 white LEDs, and as a result, 100 are wasted. In this way, the chromaticity of the illumination light of the backlight or the front light, which is the illumination means of the liquid crystal panel for the purpose of color display, is conventionally the chromaticity of the white LED itself, so it matches the characteristics of the color filter of the liquid crystal panel. As a result, even if white LEDs are produced aiming at the rank of the chromaticity specified by the user, there are many things that are out of the rank and cannot be used for the backlight or front light, resulting in an increase in defective products or inventory. Become. Furthermore, since the rank of the chromaticity designated by the user has been required in detail recently, it has become increasingly difficult to enter the specified chromaticity.
[0014]
Therefore, the present invention corrects the chromaticity of a white LED that does not fall within a desired chromaticity rank in a backlight unit that is an illuminating means used in a liquid crystal panel for color display, thereby changing the chromaticity of illumination light to a desired chromaticity rank. The purpose is to improve it. The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the present invention as the first meansA backlight unit used in a liquid crystal display panel having a color filter including a white light emitting diode and a light guide plate that emits light emitted from the white light emitting diode from an incident surface and emits the light from the incident surface,An optical thin film is formed on the upper and lower surfaces of the light guide plate or on one side by vacuum deposition or sputtering,By correcting the chromaticity of the emitted light of the white light emitting diode by the optical thin film, the emitted light is changed to a chromaticity matching the transmittance wavelength characteristic of the color filter, and a desired white display of the display image on the liquid crystal display panel is performed. Got the colorIt is characterized by that.
[0016]
  In order to solve the above problems, the present invention as the second means isA backlight unit used in a liquid crystal display panel having a color filter including a white light emitting diode and a light guide plate that emits light emitted from the white light emitting diode from an incident surface and emits the light from the incident surface,An optical thin film is formed on the light incident side of the light guide plate by vacuum deposition or sputtering,By correcting the chromaticity of the emitted light of the white light emitting diode by the optical thin film, the emitted light is changed to a chromaticity matching the transmittance wavelength characteristic of the color filter, and a desired white display of the display image on the liquid crystal display panel is performed. Got the colorIt is characterized by that.
[0017]
  In order to solve the above problems, the present invention as the third means is the first means or the second means,
  The optical thin film is an interference filter composed of a plurality of films formed by alternately laminating films having different refractive indexes.
  In addition, by correcting the chromaticity of the emitted light of the white light emitting diode by the optical thin film, the emitted light is changed to a chromaticity complementary to the transmittance wavelength characteristic of the color filter, and a desired display image of the liquid crystal display panel is obtained. The white display color is obtained.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A and 1B are diagrams showing a configuration of a backlight unit 10 having a chromaticity correction function according to a first embodiment of the present invention, where FIG. 1A is a perspective view and FIG. 1B is a cross-sectional view. (C) is the enlarged view of the C section shown in (b). In FIG. 1, 1 is a white light emitting diode (or white LED), 2 is a light guide plate, 3 is a diffusion plate, and 8 is an optical thin film formed on the upper surface 2 a of the light guide plate 2. As shown in FIG. 1 (c), the optical thin film 8 is formed by alternately laminating optical thin film layers 8b and 8c having a thickness of about the wavelength of light and different refractive indexes to form an interference filter. Yes. 4 is a Py prism sheet, 5 is a Px prism sheet, 6 is a reflecting plate, 7 is a transmissive or semi-transmissive liquid crystal display plate for color display, and has a color filter (not shown). The white light emitting diode 1 is held by the holding substrate 1b and disposed at a position facing the side surface 2c of the light guide plate 2. A diffusion plate 3, a Py prism sheet 4, and a Px prism sheet 5 are sequentially stacked above the light guide plate 1. Be placed. The reflection plate (or reflection sheet) 6 is disposed opposite to and close to the lower surface 2 b of the light guide plate 2. Light emitted from the white light emitting diode 1 is incident from the light incident side surface 2c of the light guide plate 2 and propagates through the inside while repeating reflection between the upper surface 2a and the lower surface 2b of the light guide plate 2, while upward from the smooth upper surface 2a. Exit. The lower surface 2b is a diffusely reflecting surface having fine irregularities so that light can be diffused in various directions. The reflector 6 reflects the light that is about to go out from the lower surface 2b, which is a diffusely reflecting surface, and returns it to the inside, thereby improving the light utilization efficiency.
[0019]
Here, light emitted from the upper surface 2a of the light guide plate 2 is emitted toward the diffusion plate 3 through the optical thin film 8 formed on the surface of the upper surface 2a. The light reaching the diffusion plate 3 by such a route is narrowed down to a range where the direction of the light is medium. Further, the angle in the y direction is narrowed down by the Py prism sheet 4, and the angle in the x direction is narrowed down by the Px prism sheet 5, and finally the emitted light is aligned in the substantially z direction. When the light rays aligned in the z direction are incident on the liquid crystal display plate 7, the state of light transmitted through the liquid crystal is idealized, and a clear and high SN display is possible.
[0020]
As described above, the first embodiment is characterized in that the optical thin film 8 is formed on the upper surface 2a of the light guide plate 2, and the presence of the optical thin film 8 causes the white light emitting diode 1 to emit light. Light chromaticity correction is performed. The principle of this chromaticity correction will be described below. FIG. 2 is a diagram showing the principle of the interference filter. In FIG. 2, 12 is a transparent substrate, and 8 is an interference filter made of a single optical thin film. The refractive indexes of the transparent substrate 12 and the optical thin film 8 are n1 and n, respectively, n1 = 1.5, n = 1.4, and the refractive index of air is 1.0. Let d be the thickness of the optical thin film. As shown in FIG. 2A, a part of the incident light s incident on the optical thin film 8 from the air is reflected and becomes reflected light s1, and the rest is transmitted and becomes transmitted light s2. As for the reflected light s1, the light s1f reflected at the boundary between the air and the thin film 8 and the light s1g reflected at the boundary between the thin film 8 and the transparent substrate 12 are combined. Since the phase is an interface where the refractive index increases with respect to the direction, the phase is shifted by π, so the phase difference between the reflected light s1f and the reflected light s2g is not affected by the reflection, but only the phase shift due to the effective optical path difference 2nd. Should be considered.
[0021]
Here, FIG. 3 is a diagram showing a light waveform. In general, the wave of light is like the dotted waveform in FIG.
y = Asin2π ((t / T) − (x / λ)) (1)
It is represented by Here, x is the coordinate in the traveling direction of light, λ is the wavelength of light in the air, t is time, T is the period, and A is the amplitude. (Here, the dotted waveform shown by the equation (1) is shown by a solid line.
This shows a state where the waveform of y = −Asin2π (x / λ) has progressed over time t. )
Where the phase φ of the light is
φ = 2π ((t / T) − (x / λ)) (2)
The instantaneous intensity y of light is determined by this phase φ. That is, equation (1) is
y = Asinφ (3)
It becomes. 2π (t / T) of φ shown in the equation (2) is a component that depends on time, and 2π (x / λ) is a component that depends on the travel distance x from the origin, that is, the optical path length.
[0022]
Now, the waveforms y1 and y2 of the reflected light s1f and s1g shown in FIG. 2 are expressed by the expression (3) using the respective phases φ1 and φ2.
y1 = A1sinφ1 y2 = A2sinφ2
It becomes. Here, since y2 is out of phase with respect to y1 by an optical path difference, if the phase difference is Δφ, as shown in FIG.
y1 = A1sinφ1 y2 = A2sinφ2 = A2sin (φ1-Δφ) (4)
It becomes. Here, if φ1 and φ2 are expressed using equation (2)
φ1 = 2π ((t / T) − (x / λ))
φ2 = 2π ((t / T) − (x / λ) − (2nd / λ))
The phase difference Δφ between the reflected light s1f and the reflected light s1g is
Δφ = φ1-φ2 = 2π (2nd / λ) (5)
This is a minute due to a substantial optical path difference of 2nd. Here, as shown in FIG. 3C, when 2nd = λ / 2, the phase difference Δφ is Δφ = π from the equation (5), and the reflected lights s1f and s1g have opposite phases. In this case, corresponding to FIG. 2B, the combined reflected light s1 is minimum, and conversely, the transmitted light s2 is maximum. On the other hand, as shown in FIG. 3D, when 2nd = λ, the phase difference Δφ is Δφ = 2π from equation (5), and the reflected light s1f and s1g have the same phase. In this case, corresponding to FIG. 2C, the combined reflected light s1 is maximum, and conversely, the transmitted light s2 is minimum.
[0023]
Here, in order to obtain a general relationship between the synthesized reflected light y = y1 + y2 and Δφ, assuming that A1 = A2 and using (4),
y = y1 + y2 = A (sin φ1 + sin (φ1-Δφ))
= 2Asin ((2φ1-Δφ) / 2) · cos (Δφ / 2) (6)
“Here, for equation (6)
sinA + sinB = 2sin ((A + B) / 2) · cos ((A−B) / 2)
I used the formula. “
In the equation (6), for the component sin (2φ1-Δφ) / 2, φ1 is φ1 = 2π ((t / T) − (x / λ)) as described above, and depends on t and x. Therefore, the value of sin ((2φ1-Δφ) / 2) fluctuates between 1 and -1. On the other hand, the component of cos (Δφ / 2) is determined by Δφ = 2π (2nd / λ), which is a value that does not vary. Therefore, the amplitude y0 of y is obtained from the equations (6) and (5).
y0 = 2A | cos (Δφ / 2) | = 2A | cos2π (nd / λ) | (7)
Here, FIG. 4A shows the result of obtaining the relationship between the amplitude y0 of the reflected light (s1 in FIG. 2) synthesized with the phase difference Δφ using the equation (7). According to this, when Δφ is an odd multiple of π, the minimum value is zero, and when Δφ is an integer multiple of π, the maximum value is 2A. However, the gradient of the change curve is gentle near the maximum value, and is the lowest near the minimum value. It becomes steep. Next, FIG. 4B is a diagram showing the relationship between the phase difference Δφ and the intensity of transmitted light (s2 in FIG. 2). Here, the vertical axis indicates the transmittance η when the maximum value of transmitted light is 1. Contrary to the case of FIG. 4A, the transmittance η is the maximum value 1 (ηmax) when Δφ is an odd multiple of π, and the minimum value (ηmin) when Δφ is an integral multiple of π. The gradient is steepest near the maximum value and is gentle near the minimum value. This is because if the incident light s is constant, the sum of the reflected light and the transmitted light is constant, and the relationship between the reflected light s1 and the transmitted light s2 is such that the transmitted light s2 increases and the reflected light s2 increases. This is because if the light s1 increases, the transmitted light s2 decreases.
[0024]
FIG. 4C shows the relationship between the transmittance η of the transmitted light (s2) and the wavelength λ. Here, the solid curve (1) shows the relationship (5), that is, λ = 4πnd / Δφ and λ corresponding to Δφ on the horizontal axis, and the transmittance η of the transmitted light s2 shown in FIG. It is shown corresponding to the axis. Here, Δφ decreases in inverse proportion to the increase in λ on the horizontal axis. As λ increases from nd to 4nd, Δφ decreases from 4π to π in the meantime, η becomes minimum at 4π (nd) and 2π (2nd), and becomes maximum at 3π (1.33nd) and π, and repeatedly increases and decreases. . However, when λ becomes 4nd or more, Δφ becomes π or less, and as λ increases, η monotonously decreases toward the minimum value (ηmin1), and the maximum value no longer occurs. (Thus, it is suitable for a bandpass filter that completely cuts a wavelength component on the high wavelength side of 4 nd or more.) If this property is used, a component having a desired wavelength of incident light is transmitted or a desired wavelength is transmitted. Permeation of components can be blocked. For example, if the wavelength λ to be transmitted is a yellow-green wavelength, λ = 5.6 × 10^-7And d is obtained from the wavelength λ = 4nd at which η is maximum as shown by the solid line (1) in FIG.
d = λ / 4n = 5.6 × 10^-7/4×1.4=1×10^-7  It becomes. If d is set to this value, the wavelength 5.6 × 10 6 where λ = 4nd.^-7The maximum transmittance η is 1 (point Y). Next, in this d, a blue wavelength of 4.5 × 10^-7Corresponds to approximately 3.2 nd, and the transmittance η at that wavelength is close to the minimum value ηmin1 (point B) and is lower than the transmittance 1 of yellow-green. In this way, chromaticity correction can also be performed in principle by the interference filter using the single optical thin film 8 shown in FIG.
[0025]
However, in general, the ratio of the incident light s that becomes the reflected light s1 is low, and even when the reflected light s1 is maximized and the transmitted light s2 is minimized, most of the incident light s is transmitted and becomes the transmitted light s2. Therefore, even when the transmittance is the minimum value ηmin1, this is not a value close to zero, but rather a value close to 1 such as exceeding 0.9 (90%). Therefore, the interference filter actually used has a structure in which a plurality of optical thin films are laminated as will be described later, and the filter effect is weighted so that the transmittance is sufficiently reduced at a desired wavelength.
[0026]
In order to obtain a desired blocking characteristic, it is generally necessary to use an interference filter made of an optical thin film 8 having a laminated structure as shown in FIG. In the figure, 8b is an optical thin film layer having a refractive index nb, 8c is an optical thin film layer having a refractive index nc, and there is a relationship of nc> nb. The optical thin film layers 8b and 8c are alternately stacked. Here, when the thicknesses of the optical thin film layers 8b and 8c are db and dc, respectively, in principle, with respect to the wavelength λ of light.
db = λ / 4nb and dc = λ / 4nc
When the above relationship is satisfied, the component of the wavelength λ is transmitted, and the component of the wavelength deviating from this is transmitted. As shown in dotted lines (2) and (3) in FIG. 4 (c), the degree of the prevention is multiplied by the number of stacked layers, and the transmittance decreasing curve becomes steeper and the filter effect Goes stronger. (The minimum value of the transmittance η gradually decreases from ηmin1 to ηmin2 and ηmin3.) In this way, the desired filter characteristics can be obtained. As the number of layers increases, the reflection between the optical thin film layers becomes more complicated, so the film thickness conditions deviate from the above. However, considering this point, each film thickness is set appropriately. If it does, the purpose can be achieved. The optical thin film 8 actually used in the first embodiment is formed by laminating the above thin film layers 8b and 8c on the upper surface of the light guide plate 2 made of translucent plastic as shown in the enlarged view of FIG. The direction of the light with respect to the optical thin film 8 is opposite to the explanatory view of FIG. 5 and is incident from the light guide plate 2 which is a transparent substrate, passes through the optical thin film 8 and is emitted into the air. However, the filter effect similar to the principle explanation can be obtained by the reverse principle of light. The transmission characteristics of the optical thin film 8 actually used in the first embodiment will be described in detail later.
[0027]
Next, a method for forming an optical thin film as an interference filter will be described. One method is TiO 2 by the usual vacuum deposition method or sputtering.₂  , SiO₂  , Al₂O₃  This is a method of depositing and depositing an inorganic material on a glass substrate or the like. However, this method has a disadvantage in that when the interference filter has a multi-layer structure, the film thickness depends on the amount of heating of the thin film material, so that each film thickness is precisely controlled. In order to improve this point, as another method, a method of forming an optical thin film by combining an inorganic material and an organic material using a plasma by a high-frequency ion plating method is known, This technique can be used in the present invention. That is, in the thin film material, organic materials such as C2H4, Al2O3, and hexamethyldisiloxane are added to the inorganic material, and the desired thin film is formed by combining the inorganic material and the organic material by the high frequency ion plating method. Is.
[0028]
Specifically, as shown in FIG. 6, an inorganic material evaporation part and an organic material introduction part for introducing a gasified organic material, a high-frequency voltage application part for generating plasma, and a transparent substrate to be formed in a vacuum chamber Is provided. The inorganic material is evaporated by heating, etc., and the organic material is introduced as a gas from the outside of the chamber, and the plasma energy in the plasma atmosphere generates chemically active ion molecules of the organic and inorganic materials. A thin film is produced on a transparent substrate. According to this technology, (1) there are many control elements such as the thin film material, gas type, and plasma output during film formation, and the film thickness and film configuration can be accurately controlled by adjusting these individually. it can. (2) An appropriate refractive index can be obtained by arbitrarily combining an inorganic material and an organic material. (3) A film can be formed on a plastic because it can be formed at a low temperature (normal temperature). (4) The high-frequency ion plating method makes the thin film dense and has few defects, and the strength is improved. In this way, in the present invention, an interference filter having a desired filter characteristic can be formed with a laminated structure as shown in FIG.
[0029]
Below, the effect | action of the chromaticity correction | amendment of the optical thin film 8 in this 1st Embodiment is demonstrated. Here, an example of the emission spectrum of the white light emitting diode 1 is shown in FIG. The chromaticity corresponding to this spectrum H12 is shown as c12 in the chromaticity diagram of FIG. (In this embodiment, two white light emitting diodes 1 are used, but the spectrum H12 is an average spectrum of two.) The chromaticity point c12 of the chromaticity diagram shown in FIG. And the ratio of R, G, B in the spectrum H12 is approximately R: G: B = 0.28: 0.25: 0.47. As shown in FIG. 7A, the intensity of blue light having a peak at 450 nm is considerably larger than the intensity of yellow-green light having a center at 560 nm. For this reason, the light emission color of the white light emitting diode 1 is a bluish white.
[0030]
Next, the spectrum F12 shown in FIG. 7B shows the wavelength characteristic of the transmittance of the optical thin film 8 and has a peak at a wavelength of about 560 nm, and the ratio of R, G, and B is Rf. : Gf: Bf = 0.89: 1: 0.705. Such wavelength characteristics can be obtained by appropriately setting the thickness and the number of layers of the optical thin film layers 8b and 8c of the optical thin film 8 shown in FIG. 1C based on the principle already described (optical thin film layers 8b and 8c). The peak wavelength is determined by the thickness of the film, and the slope of the downward curve at the wavelength before and after that is determined by the number of layers.) When the emitted light of the white light emitting diode 1 passes through the optical thin film 8 formed on the upper surface 2a through the light guide plate 2 as described above, the light emission of the white light emitting diode 1 is caused by the filter action of the optical thin film 8. Spectral ratio changes. Here, the spectral ratio R1: G1: B1 of the white light emitting diode 1 is corrected by the subtractive color mixing principle by the filter action of the optical thin film having the spectral ratio Rf: Gf: Bf, and the corrected spectral ratio Rh: Gh : Bh
Rh: Gh: Bh = R × Rf: G × Gf: B × Bf (8)
It becomes. Substituting the above numerical values into equation (8)

It becomes.
[0031]
A spectrum H2 shown in FIG. 7 (a) is a spectrum of a light beam after chromaticity correction after passing through the optical thin film 8, and the ratio of R, G, and B is 0.3: 0.3: 0.4. ing. The chromaticity of the light beam in the spectrum H2 is a point c2 in FIG. 10, which is in the region of rank b2. In this way, the light beam whose chromaticity is corrected so as to fall within the predetermined rank b2 is emitted from the optical thin film 8, and enters the liquid crystal display plate 7 as illumination light through the already described path. At this time, the illumination light has a chromaticity that matches the characteristics of the color filter of the liquid crystal display plate 7, and the liquid crystal display plate 7 can perform faithful color display (excellent chromaticity reproducibility).
[0032]
Next, the spectrum F11 shown in FIG. 8B shows the wavelength characteristic of the transmittance of another example of the optical thin film 8, and has a peak at a portion of G (wavelength 560 nm). The ratio of B is Rf: Gf: Bf = 0.86: 1: 0.56. In this case, the ratio of R, G, and B in the spectrum of the light after chromaticity correction with respect to the emission spectrum H12 of the white light emitting diode 1 shown in FIG.
,

It becomes. The light spectrum after chromaticity correction in this case is indicated by H1 in FIG. The chromaticity of the light beam in the spectrum H1 is a point c1 in FIG. 10, and is in the region of the chromaticity rank b1. In this way, the chromaticity of the light emission of the white light emitting diode 1 that emits light with the chromaticity c12 deviating from the predetermined chromaticity rank enters the predetermined chromaticity rank b1 or b2 using the interference filter made of the optical thin film 8. Thus, chromaticity correction can be performed.
[0033]
Hereinafter, in the first embodiment, the case where the chromaticity of light emission of the white light emitting diode 1 is at the chromaticity point c13 shown in FIG. 10 will be described. As shown in FIG. 10, the chromaticity point c13 is out of the predetermined chromaticity ranks b1 and b2. A spectrum H13 shown in FIG. 9A is a spectrum of light emission of the white light emitting diode 1 corresponding to the chromaticity point c13, and the ratio of R, G, and B is as follows.
R1: G1: B1 = 0.37: 0.33: 0.3, and the blue component is less than the yellow-green component. On the other hand, the transmittance spectrum F13 of the corresponding optical thin film 8 has a peak at a blue B (wavelength 450 nm) portion as shown in FIG. 9B, and the ratio of R, G, and B is Rf. : Gf: Bf = 0.6: 0.68: 1. The ratio of R, G, B of the spectrum of the light after chromaticity correction with respect to the emission spectrum H13 of the white light emitting diode 1 is expressed by the following equation (8):

It becomes. The spectrum after this correction is shown by H2 in FIG. The chromaticity point of the light of the spectrum H2 is c2 shown in FIG. 10, and falls into rank b2. As described above, according to the first embodiment, due to the action of the interference filter by the optical thin film provided on the light guide plate, a steep cut characteristic is exhibited before and after the desired transmission wavelength, and in particular, the passband is provided on the high wavelength side. Therefore, it is possible to use a color filter having better cut characteristics than an absorption type color filter using a dye. Therefore, excellent chromaticity correction is possible.
[0034]
The backlight unit according to the second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 11A and 11B are diagrams showing the configuration of the backlight unit 20. FIG. 11A is a cross-sectional view showing the overall configuration, and FIG. 11B is an enlarged view showing a D portion in FIG. As shown in FIG. 11, an optical thin film 8 is formed on the lower surface 2 b of the light guide plate 2. Chromaticity correction is performed by the filter action of the thin film 8 until the light s11 from the white light emitting diode 1 reaches the reflecting plate 6 through the thin film 8 through the lower surface 2b from the inside of the light guide plate 2, and the chromaticity correction is performed. The reflected light is reflected by the reflection plate (total reflection plate) 6 and again enters the light guide plate 2 through the thin film 8 as reflected light s12. Also during this incidence, the filter action of the thin film 8 is received. Thus, since the filter action of the optical thin film 8 is received twice, the effective filter characteristic is an effect that the filter action of the optical thin film 8 is superimposed. The light that has been corrected for chromaticity through the optical thin film 8 and the light that has not been corrected for chromaticity through the optical thin film 8 are mixed to illuminate light from the upper surface 2a of the light guide plate 2 toward the diffusion plate 3. To be emitted. Therefore, the emitted light is the result of chromaticity correction as a whole.
[0035]
A third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 12 is a diagram showing a configuration of the backlight unit 30. As shown in FIG. 12, in the third embodiment, the optical thin film 8 is formed on both the upper surface 2 a and the lower surface 2 b of the light guide plate 2. Here, out of the light entering the light guide plate 2 from the white light emitting diode 1, the light reaching the upper surface 2 a by reflection from the lower surface 2 b without going out from the lower surface 2 b of the light guide plate 2 passes through the optical thin film 8. The light passes through only once and exits upward and travels toward the diffusion plate 3. On the other hand, the light beam (s11) emitted downward from the lower surface 2b of the light guide plate 2 passes through the route of the optical thin film 8-reflecting plate 6-optical thin film 8 as already described with reference to FIG. , Exits upward through the optical thin film 8 formed on the upper surface 2 a, and travels toward the diffusion plate 3. That is, the light passing through the optical thin film 8 only once is emitted toward the diffusion plate 3 together with the light passing through the optical thin film 8 three times. As a result, with respect to the entire emitted light, compared to the case where the optical thin film 8 is provided only on the upper surface 2a as shown in FIG. 1, the filter effect is weighted and sharper chromaticity correction is possible. . The third embodiment is suitable for correcting the chromaticity when the color balance of the white light emitting diode is greatly deviated.
[0036]
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 13A and 13B are diagrams showing the configuration of the backlight unit 40 according to the fourth embodiment, where FIG. 13A is a sectional view of the whole, and FIG. 13B is a top view showing the light guide plate 2 and the white light emitting diode 1. As shown in FIG. 13, the planar shape of the light guide plate 2 is rectangular, and the side surface facing the white light emitting diode 1 among the four side surfaces is a light incident side surface 2 c. An optical thin film 8 is formed on the light incident side surface 2c.
The light emitted from the white light-emitting diode 1 is directly incident on the optical thin film 8 and passes through the light-emitting diode 8, and is subjected to chromaticity correction and applied to the light guide plate 2 by the same principle as described in the first embodiment shown in FIG. After that, the light guide plate 2 is emitted basically in the same manner as already described, and the liquid crystal display plate 7 has a desired chromaticity through the diffusion plate 3, the Py prism sheet 4, and the Px prism sheet 5. Incident light enters as corrected illumination light.
[0037]
Next, a modification of the fourth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 14A is a top view showing the light guide plate 2 and the white light emitting diode 1 of this modification. As shown in FIG. 14A, the planar shape of the light guide plate 2 is substantially rectangular as a whole, but U-shaped cuts 2k are provided at two locations on one side, and the cuts 2k. The inside surface is the incident side. An optical thin film 8 is formed on the surface of the light incident side surface. The white light emitting diode 1 is disposed at a position facing the optical thin film 8 inside the cut 2k. With such a structure, the light emitted in each direction emitted from the white light emitting diode 1 can be efficiently incident on the light guide plate 2 through the optical thin film 8, and the brightness of the illumination light can be increased. Further, since the light emitting diode 1 is disposed in the space of the light guide plate 2, the planar space of the apparatus can be saved, which is advantageous for downsizing. The operation principle and effect of chromaticity correction are basically the same as those of the backlight unit 40 shown in FIG.
[0038]
Next, another modification of the fourth embodiment (FIG. 13) will be described with reference to the drawings. FIG. 14B is a top view showing the light guide plate 2 and the white light emitting diode 1 of this modification. The planar shape of the light guide plate 2 is substantially rectangular, but has a side surface 2g obliquely chamfered at a corner portion of the light guide plate 2, and the side surface 2g is a light incident side surface. An optical thin film 8 is formed on the surface of the light incident side surface 2g. One white light emitting diode 1 is disposed at a position facing the optical thin film 8. Other structures are the same as those of the backlight unit shown in FIG. Light emitted from the white light-emitting diode 1 passes through the optical thin film 8 and light having undergone chromaticity correction enters the light guide plate 2 from the corner portion as transmitted light s2. While repeating, it propagates and spreads over the entire range of the light guide plate 2, and emits outgoing light from the upper surface during that time. In this case, the number of white light emitting diodes 1 is one, but since relatively uniform outgoing light can be obtained from the light guide plate 2, the number of white light emitting diodes can be saved. Further, since the white light emitting diode 1 is disposed in the vicinity of the chamfered corner portion of the light guide plate 2, the planar space of the device can be saved, which is advantageous for downsizing. The operation principle and effect of chromaticity correction are basically the same as those of the backlight unit 40 shown in FIG.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a backlight unit for a color liquid crystal panel using a white light emitting diode as a light source, an optical thin film is provided on a light path such as an upper surface, a lower surface or a light incident side surface of the light guide plate. By forming an interference filter and forming an interference filter, it is possible to obtain sharp wavelength filter characteristics, thereby correcting variations in chromaticity of light emission of white light-emitting diodes and placing them in a rank of desired chromaticity Can do. Thereby, the chromaticity of the illumination light of a backlight unit can be made into the chromaticity matched with the characteristic of the color liquid crystal panel.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of a backlight unit of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a basic configuration of an interference filter using an optical thin film used in the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a waveform of reflected light in the interference filter shown in FIG. 2;
4 is a diagram showing filter characteristics of the interference filter shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of an interference filter including a plurality of optical thin film layers.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a method for producing an optical thin film used in the present invention.
7 is a diagram showing an example of a spectrum diagram showing the effect of wavelength characteristics and chromaticity correction of an interference filter in the backlight unit shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 8 is a diagram showing another example of a spectrum diagram showing the effect of wavelength characteristics and chromaticity correction of the interference filter in the backlight unit shown in FIG. 1;
9 is a diagram showing still another example of a spectrum diagram showing the effect of the wavelength characteristic and chromaticity correction of the interference filter in the backlight unit shown in FIG. 1. FIG.
10 is a chromaticity diagram showing chromaticity of light emission of a white light emitting diode and chromaticity of illumination light after chromaticity correction in the backlight unit shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a second embodiment of a backlight unit of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a third embodiment of a backlight unit of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a fourth embodiment of a backlight unit of the present invention.
14 is a view showing a light guide plate and a white light emitting diode of a modification of the backlight unit shown in FIG.
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a conventional backlight unit.
FIG. 16 is a diagram showing a configuration of a white light emitting diode.
FIG. 17 is a diagram showing another example of a conventional backlight unit.
FIG. 18 is a diagram showing a wavelength spectrum of light emission of a white light emitting diode.
FIG. 19 is a diagram illustrating chromaticity of light emission of a white light emitting diode.
[Explanation of symbols]
1 White light emitting diode
2 Light guide plate
3 Diffusion plate
4 Py prism sheet
5 Px prism sheet
6 reflector
7 LCD panel
8 Optical thin film
8b, 8c Optical thin film layer
10, 20, 30, 40 Backlight unit
12 Transparent substrate

Claims

A backlight unit for use in a liquid crystal display panel having a color filter comprising a white light emitting diode and a light guide plate that emits light emitted from the white light emitting diode from an incident surface and emits the light from the incident surface. An optical thin film is formed on the upper and lower surfaces of the light plate or one of the surfaces by vacuum deposition or sputtering , and the emitted light is converted into the transmittance wavelength characteristics of the color filter by correcting the chromaticity of the emitted light of the white light emitting diode by the optical thin film. A backlight unit characterized in that a desired white display color of a display image on the liquid crystal display panel is obtained with matched chromaticity .

A backlight unit for use in a liquid crystal display panel having a color filter comprising a white light emitting diode and a light guide plate that emits light emitted from the white light emitting diode from an incident surface and emits the light from the incident surface. An optical thin film is formed on the light incident side surface of the optical plate by vacuum deposition or sputtering , and the emitted light is matched to the transmittance wavelength characteristic of the color filter by correcting the chromaticity of the emitted light of the white light emitting diode by the optical thin film. A backlight unit characterized in that a desired white display color of the display image on the liquid crystal display panel is obtained .

3. The backlight unit according to claim 1, wherein the optical thin film is an interference filter including a plurality of films formed by alternately laminating films having different refractive indexes. 4.

By correcting the chromaticity of the emitted light of the white light emitting diode by the optical thin film, the emitted light is made to have a chromaticity complementary to the transmittance wavelength characteristic of the color filter, and a desired white color of the display image on the liquid crystal display panel The backlight unit according to claim 1, wherein the display color is obtained.