JP2009031445A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】1枚の導光板を溝によって各バックライトブロックに分割する構成のバックライトにおける輝度ムラを抑制する。
【解決手段】バックライト15は、バックライト制御部18によってそれぞれの点灯と消灯が制御される複数のバックライトブロック34a〜34eを有しており、バックライトブロック34a〜34eには、それぞれ導光部31a〜31eが配置されている。導光部31a〜31eは、一つの導光板30の液晶表示パネル14に対向する面とは反対側の面に、隣接するバックライトブロック34a〜34eの境界位置に沿って形成された第1の溝35ab、35bc、35cd、35deによって分けられた複数の領域の一つであり、第1の溝35ab、35bc、35cd、35deに平行な一または複数の第2の溝36が設けられている。
【選択図】図2
【解決手段】バックライト15は、バックライト制御部18によってそれぞれの点灯と消灯が制御される複数のバックライトブロック34a〜34eを有しており、バックライトブロック34a〜34eには、それぞれ導光部31a〜31eが配置されている。導光部31a〜31eは、一つの導光板30の液晶表示パネル14に対向する面とは反対側の面に、隣接するバックライトブロック34a〜34eの境界位置に沿って形成された第1の溝35ab、35bc、35cd、35deによって分けられた複数の領域の一つであり、第1の溝35ab、35bc、35cd、35deに平行な一または複数の第2の溝36が設けられている。
【選択図】図2
Description
本発明は、複数のバックライトブロックに分割されたバックライトを備えた液晶表示装置に関するものである。
液晶表示装置は薄型、軽量であり、従来のブラウン管に代替するものとして、近年一層用途が拡大されてきた。しかし、現在広く使用されているTN(Twisted Nematic)配向液晶表示パネルは視野角が狭く、また応答速度が遅く、動画表示時には尾を引くように見える等、ブラウン管より画質が劣る。
これに対して、近年、高速応答、高視野角という特徴を有するOCB(Optically Compensated Birefringence)モードの液晶表示素子を備える液晶表示装置が用いられるようになってきている。この液晶表示装置は、液晶をベンド配向させて視覚補償を行い、さらにこれに光学位相補償フィルムを組み合わせることにより広い視野角を得るようにしたものである。
図9は、OCBモードの液晶表示素子が有する液晶分子の配向状態を模式的に示した断面図である。図9(a)及び図9(b)は、電圧印加状態を示した断面図であり、図9(c)は、電圧無印加状態を示した断面図である。
OCBモードの液晶表示素子を用いた液晶表示装置を構成する液晶表示パネルのガラス基板71の間には、図9(a)、図9(b)、及び図9(c)に液晶分子72として示すように、ネマチック液晶が注入されている。そして、電圧を印加していない液晶の配向状態は、スプレイ状態73と呼ばれている。OCBモードの液晶表示素子を用いた液晶表示装置の電源投入時には転移駆動と呼ばれる駆動を行う必要がある。すなわち、転移駆動とは、液晶表示装置の電源投入時にこの液晶層に20ボルトから25ボルト程度の比較的大きな電圧を印加することにより、図9(c)に示すスプレイ状態73から図9(a)、及び図9(b)に示すベンド状態74a、74bに転移させる駆動のことを言う。このベンド状態74a、74bを用いて表示を行うのが、OCBモードの液晶表示素子を用いた液晶表示装置の特徴であり、電圧の大きさによってベンド状態を変化させることにより、パネルの透過率を変化させるものである。
図9(a)に示すベンド状態74aは、白表示をしている場合のベンド状態を示し、図9(b)のベンド状態74bは、黒表示をしている場合のベンド状態を示している。
また、OCBモードの液晶表示素子を用いた液晶表示装置では、その液晶表示パネルに2ボルト以下の電圧を印加し続けると、液晶の配向状態は、ベンド状態74a、74bからスプレイ状態73に徐々に移行してしまう(以下この移行を逆転移と呼ぶ)。このような逆転移を防止するために、OCBモードの液晶表示素子を用いた液晶表示装置では、逆転移防止駆動と呼ばれる駆動が行われる。
つまり、比較的低い電圧が印加されているときに白表示を行い、比較的高い電圧が印加されているときに黒表示を行うノーマリホワイトモードの液晶表示装置の場合、逆転移防止駆動とは、各画素に周期的に表示する映像信号とは別に黒色に対応する電圧を印加することにより、逆転移を防止する駆動である。逆転移防止駆動には、逆転移の防止のために黒色に対応する電圧を画素に印加する動作と、映像信号に対応する電圧を画素に印加する動作とを交互に行う、2倍速変換と呼ばれる逆転移防止駆動がある(例えば、特許文献1参照)。以下この2倍速変換を黒挿入駆動と呼ぶ。
従って、従来のOCBモードの液晶表示素子を用いた液晶表示装置では、1フレーム(または1フィールド)の映像を表示する期間には、映像信号に対応する電圧を画素に印加している表示期間と、逆転移防止のために黒色に対応する電圧を画素に印加している黒挿入期間とが設けられている。
上述した、黒挿入駆動を用いることにより、OCBモードの液晶表示素子を用いた液晶表示装置の表示を、CRTのようなインパルス型の表示に近づけることができる。その理由は、OCBモードの液晶表示素子の利点である高速応答性を利用することができるからである。黒挿入駆動を用いることにより、動画視認性を向上させるとともに、高いコントラストの表示を行うことができる。
なお、現在広く使用されているTN(Twisted Nematic)配向液晶表示パネル等のOCBモード以外の液晶表示パネルにおいても、動画視認性を向上させるために、上述した2倍速変換が用いられることがある。このような場合の液晶表示装置の駆動も、黒挿入駆動と呼ぶことにする。
さらに、近年は、LEDを用いたバックライトの普及や、冷陰極管の高速応答性が向上したことに伴い、ソースドライバ等による液晶表示パネルの駆動に連動してバックライトを駆動するバックライトの駆動方式も実施されつつある(例えば、特許文献2参照)。
以下に、そのようなバックライトの駆動方式を行う従来の液晶表示装置について説明する。
図10は、黒挿入駆動を行うとともに、ソースドライバ等による液晶表示パネルの駆動に連動してバックライトを駆動する、従来の液晶表示装置101のブロック図である。
液晶表示装置101は、液晶表示パネル14、バックライト50、ソースドライバ11、ゲートドライバ12、コントローラ13、フレームメモリ16、液晶駆動電圧発生回路17、及びバックライト制御部18を備えている。
液晶表示パネル14は、アクティブマトリクス方式の液晶表示パネルである。すなわち、液晶表示パネル14は、アレイ基板上に、信号線と走査線とがマトリックス状に配置され、それらの交点毎にスイッチング素子及び画素電極が形成されており、そのアレイ基板と、対向電極が形成された対向基板との間に液晶層が狭持されている。そして、この液晶層としてOCBモード液晶が用いられている。また、液晶表示パネル14の対向基板に赤色、緑色、青色のカラーフィルタが設けられている。
バックライト50は、液晶表示パネル14の背面に配置されており、複数のバックライトブロックに分割されており、各バックライトブロックにはそれぞれ光源であるLED及び導光板が設けられている。
ここで、従来の液晶表示装置101のバックライト50の構成について、図11(a)、図11(b)及び図12を用いて説明する。
図11(a)は、液晶表示パネル14の表示面と直交する方向から見たバックライト50の平面図であり、図11(b)は、図11(a)に示すバックライト50のA−A´断面図である。
図11(a)及び図11(b)に示すように、バックライト50は、複数のバックライトブロック55a〜55eに分割されている。そして、これら複数のバックライトブロック55a〜55eのそれぞれの両端には、光源であるLED53a〜53e、LED54a〜54eがそれぞれ配置されている。
また、複数のバックライトブロック55a〜55eのそれぞれには、さらに、導光板52a〜52eがそれぞれ配置されている。
図12は、各導光板52a〜52eの配置を示す図であり、LED53a〜53e側の側面上方から見た斜視図である。各導光板52a〜52eは、図12に示すように、隣接する導光板と側面が接触するように構成されている。そして、隣接配置された各導光板52a〜52eの境界面52ab、52bc、52cd、52deは、鏡面仕上げされており、隣の導光板側への光漏れを極力低減する構造となっている。
図11(a)において、それぞれのバックライトブロック55a〜55eは、そのバックライトブロックが対向している液晶表示パネル14の表示領域の部分を主に照明するものである。なお、バックライト50の光源であるLED53a〜53e、54a〜54eが射出する光の色は白色である。
図10において、液晶駆動電圧発生回路17は、ソースドライバ11及びゲートドライバ12に供給する電圧を調整する回路である。
ゲートドライバ12は、液晶表示パネル14の走査線にゲート信号を供給する回路である。
ソースドライバ11は、表示期間には表示用信号に対応する電圧を供給し、黒挿入期間には黒色に対応する電圧を、液晶表示パネル14の信号線に供給する回路である。
コントローラ13は、信号処理部21及びタイミング制御部22を備えており、ソースドライバ11は、D/A変換部23及びシフトレジスタ24を備えている。
タイミング制御部22は、ゲートドライバ12を動作させるタイミングや、画像信号を信号処理部21からソースドライバ11のシフトレジスタ24に送るタイミングを制御するとともに、バックライト50の点灯消灯を、ソースドライバ11等による液晶表示パネル14の駆動に連動させるための信号であるバックライト制御信号をバックライト制御部18に送る回路である。
バックライト制御部18は、タイミング制御部22から送られてくるバックライト制御信号に従って、バックライト50の点灯消灯を制御するものである。
フレームメモリ16は、1画面分の映像信号を格納するメモリである。液晶表示装置10に入力される映像信号は、一旦フレームメモリ16に蓄積され、信号処理部21は、その蓄積された映像信号データに逆転移を防止するための黒色データを挿入し、その2倍速変換したデータをソースドライバ11のシフトレジスタ24に転送する。
次に、このような従来の液晶表示装置101の動作を主にバックライト50の制御を中心に説明する。
液晶表示装置101の電源が入れられた際には、液晶表示パネル14の液晶層は、図9(c)に示すようにスプレイ状態73のままであるので、図9(a)のベンド状態74aや図9(b)のベンド状態74bに転移させる必要がある。そこで、液晶表示装置101の電源が入れられた際には、液晶表示装置101は、液晶層をスプレイ状態からベンド状態に転移させるために転移駆動を行う。すなわち、ソースドライバ11は、画素電極と対向電極との間の電圧が所定の時間だけ20ボルトから25ボルトという映像を表示する際の電圧よりも高い電圧になるように、転移駆動のための電圧として、信号線に20ボルトから25ボルトの電圧を印加する。従って、液晶層には転移駆動のための電圧が所定時間印加されることになるので、液晶表示パネル14の液晶層は、スプレイ状態からベンド状態に転移し、液晶表示装置101の表示動作が可能となる。
上記のように転移駆動が完了し、表示動作が可能になると、液晶表示装置101は表示動作を開始する。
コントローラ13のタイミング制御部22は、液晶表示装置101が表示動作を行う際には、外部から入力される映像信号に応じて、ゲートドライバ12、ソースドライバ11にそれぞれ制御信号を送る。その結果、ゲートドライバ12は、各走査線に走査信号電圧を印加して各画素のスイッチング素子を順次オンさせる。
表示期間には、ソースドライバ11は、ゲートドライバ12が各走査線に走査信号電圧を印加するタイミングに合わせて、各信号線に映像信号に応じた電圧を印加し、各画素に、映像信号に応じた電圧が書き込まれる。これにより映像信号に対応する画像が液晶表示パネル14に表示される。
また、黒挿入期間には、ソースドライバ11は、ゲートドライバ12が各走査線に走査信号電圧を印加するタイミングに合わせて、各信号線に黒色に対応する電圧を印加し、各画素に黒色に対応する電圧が書き込まれる。これにより、黒色の画像が液晶表示パネル14に表示される。
さらに、タイミング制御部22は、上述したソースドライバ11等による液晶表示パネル14の駆動に連動させるための信号であるバックライト制御信号をバックライト制御部18に供給する。
バックライト制御部18は、タイミング制御部22から送られてくるバックライト制御信号に基づいて、バックライトブロック55a〜55eのそれぞれの点灯消灯を制御する。
すなわち、バックライト制御部18は、液晶表示パネル14の表示画面のうちバックライトブロック55aに対向している表示画面の領域について、画素に映像信号に対応する電圧を書き込み始めると同時にバックライトを点灯する。
バックライト制御部18は、同様の制御を、バックライトブロック55b〜55eに対しても行う。バックライト制御部18が行う制御について、図13を参照して以下にさらに詳細に説明する。
図13は、図10に示した液晶表示装置101における黒挿入駆動時の、ゲートパルス、及びバックライトブロック55a〜55eの点灯消灯のタイミングチャートの一例を示している。図13において、紙面に向かって左側から右側に時間が経過する。すなわち、紙面に向かって左側が過去であり、右側が未来である。
図13の最上部のタイミングチャートは、タイミング制御部22から出力されるバックライト制御信号の一つである垂直同期信号を示している。
図13のG1〜G20は走査線を区別するために付した符号であり、それら符号の右側には、ゲートドライバ12から各走査線G1〜G20に出力されるゲート信号のタイミングを示している。また、図13のバックライトブロック55a〜55eの表示の右側には、各バックライトブロック55a〜55eの輝度を示す信号のタイミングが示されており、ハイ状態が点灯を表し、ロー状態が消灯を示している。
液晶表示パネル14では、走査線G1〜G4に対応する画素列がバックライトブロック55aに対向しており、走査線G5〜G8に対応する画素列がバックライトブロック55bに対向しており、走査線G9〜G12に対応する画素列がバックライトブロック55cに対向しており、走査線G13〜G16に対応する画素列がバックライトブロック55dに対向しており、走査線G17〜GG20に対応する画素列がバックライトブロック55eに対向するように配置されている。
なお、図13においては、理解を容易にするための走査線がG1〜G20の20本であるとして図示しているが、実際には多数の走査線がある。例えば、液晶表示パネル14の表示画面で、横方向に画素が1280個配列されており、縦方向に画素が1024個配列されている場合には、走査線は1024本存在していることになる。
また、図13において、各ゲート信号がハイになる時期の右側に示す符号は、各ゲート信号がハイになるタイミングに画素に書き込まれる電圧の種別を示している。表示用データに対応する電圧が画素に書き込まれる場合をSで示し、黒挿入のための黒色に対応する電圧が画素に書き込まれる場合をBで示している。
走査線G1については、表示用データに対応する電圧がソースドライバ11から出力されるタイミングに合わせて、走査線G1のゲート信号がハイになり、走査線G1上の各画素に表示用データに対応する電圧が書き込まれる。次に、黒挿入のための黒色に対応する電圧がソースドライバ11から出力されるタイミングに合わせて、走査線G1のゲート信号が再びハイになり、走査線G1上の各画素に黒挿入のための黒色に対応する電圧が書き込まれる。
走査線G2については、走査線G1のゲート信号がハイになるタイミングに対して所定の時間だけ遅れて、走査線G2のゲート信号がハイになり、そのタイミングに合わせて、表示用データまたは黒挿入のための黒色に対応する電圧が走査線G2上に存在する各画素に書き込まれる。
以下同様にして、各走査線のゲート信号がハイになるタイミングにあわせて、表示用データまたは黒色の挿入用データがその走査線上に存在する各画素に書き込まれていく。
このように、各走査線G1〜G20が1フレーム期間(または1フィールド期間)にそれぞれ2回ずつ選択され、各走査線G1〜G20上の画素には、表示用データに対応する電圧と、黒色の挿入用データに対応する電圧とが1回ずつ書き込まれる。したがって、表示用データを書き込む一方で周期的に黒色の挿入用データを書き込む黒挿入駆動を実現することができる。
一方、バックライト制御部18は、タイミング制御部22から供給されてくるバックライト制御信号に従って、上述した黒挿入駆動に連動するように、各バックライトブロック55a〜55eの点灯消灯を制御する。
図13で説明したように、時間が経過するにつれて、液晶表示装置101は、1フレーム期間(または1フィールド期間)において、液晶表示パネル14の表示画面の上から下に向かって表示信号が表示され、その後、表示画面の上から下に向かって黒挿入のための黒色が表示されていく。
図13に示す様に、時期T1に、タイミング制御部22からバックライト制御信号でもある垂直同期信号がハイ状態になり1フレーム期間(または1フィールド期間)が開始される。
時期T1を経過した後、時期T2までの時期においては、バックライト制御部18は、走査線G1〜G4に対応する各画素列を主に照明するバックライトブロック55aだけ点灯させ、バックライトブロック55b〜55eは消灯させる。
時期T2を経過した後、時期T3までの時期においては、バックライト制御部18は、バックライトブロック55aを点灯させたまま、走査線G5〜G8に対応する各画素列を主に照明するバックライトブロック55bを点灯させ、バックライトブロック55c〜55eを消灯させる。
そして、時期T3を経過した後、時期T4までの時期においては、走査線G1〜G4に対応する各画素列への黒挿入のための黒色に対応する電圧の書き込みが完了しているので、バックライト制御部18は、バックライトブロック55aを消灯させる。このとき、バックライト制御部18は、バックライトブロック55bを点灯させたまま、走査線G9〜G12に対応する各画素列を主に照明するバックライトブロック55cを点灯させ、バックライトブロック55d、55eを消灯させる。
以下、同様にバックライト制御部18は、順次バックライトブロック55a〜55eが点灯するようにバックライトブロック55a〜55eを制御する。
また、時期T7を経過した後、次のフレーム期間(またはフィールド期間)の開始時期T1までの時期において、バックライト制御部18は、全てのバックライトブロック55a〜55eが消灯するようバックライトブロック55a〜55eを制御する。
バックライト制御部18は、上記の制御を1フレーム期間(または1フィールド期間)毎に繰り返す。このようにして、バックライト制御部18は、タイミング制御部22から供給されてくるバックライト制御信号に従って、黒挿入駆動に連動するように、各バックライトブロック55a〜55eの点灯消灯を制御する。
なお、図13に示した各バックライトブロック55a〜55eの点灯消灯のタイミングは一例であって、このようなタイミングで制御することに限定されるものではない。輝度やコントラストなどの何れを優先させるかによって、各バックライトブロック55a〜55eの点灯消灯のタイミングを設定すればよい。
例えば、各走査線において、表示用データに対応する電圧が画素に書き込まれるタイミング(S)に対する、黒挿入のための黒色に対応する電圧が画素に書き込まれるタイミング(B)が、図13よりも遅く、表示用データが画素に書き込まれている期間が図13よりも長い場合には、バックライトブロック55aを走査線G4の表示用データを書き込み終わった時点で点灯させ、走査線G1の黒色データを書き込む時点で消灯させるように制御してもよい。他の走査線G5〜G20およびバックライトブロック55b〜55eについても同様のタイミングで制御する。各バックライトブロック55a〜55eの点灯消灯のタイミングをこのように制御した場合、動画応答やコントラストを最も向上させることができる。
このように、バックライト50を複数のバックライトブロック55a〜55eに分割し、上述した黒挿入駆動に連動させてバックライトブロック55a〜55eを点灯消灯させるように、バックライト制御部18がバックライトブロック55a〜55eの点灯消灯のタイミングを制御する。つまり黒挿入のための黒色に対応する電圧が画素に書き込まれたときには、その部分に対応するバックライトブロックを消灯する。
これにより、液晶表示装置101の動画視認性を向上することができるとともに、高コントラスト化や低消費電力化をも実現することができる。
しかし、図12に示すような、異なる導光板52a〜52eをそれらの側面で隣接させる構成では、液晶表示パネル14に対向する面において、境界面52ab、52bc、52cd、52deの位置で段差が生じてしまう。このような構成において、この段差を生じさせなくすることは製造工程上困難である。
この段差によって、段差の部分に影部が生じてしまう。すなわち、液晶表示パネル14に画像を表示させる際に、境界面52ab、52bc、52cd、52deの位置に沿った暗いスジ状の影部が生じ、その部分が暗い線として視認されてしまう。
異なる複数の導光板52a〜52eを用いる構成では、導光板52a〜52eを単純に接触させるのではなく、例えば各導光板の境界にビーズを散布して空気層を設けたとしても、この暗いスジ状の影部は生じてしまう。
そこで、この暗いスジ状の影部の発生を防止するために、1枚の導光板に溝を形成し、その溝によって各バックライトブロックに分割する構成とした。
図14(a)は、1枚の導光板を溝によって各バックライトブロックに分割する構成のバックライト56の平面図であり、図14(b)は、図14(a)に示すバックライト56のA−A´断面図である。また、図15は、このバックライト56で用いる導光板60の、LED53a〜53e側の側面上方から見た斜視図を示している。なお、図11と同じ構成部分には、同じ符号を用いている。
バックライト56は、複数のバックライトブロック59a〜59eで構成されている。そして、これら複数のバックライトブロック59a〜59eのそれぞれの両端には、光源であるLED53a〜53e、LED54a〜54eがそれぞれ配置されている。
そして、複数のバックライトブロック59a〜59eのそれぞれには、さらに、導光部57a〜57eがそれぞれ配置されている。
導光部57a〜57eは、1枚の導光板60の、液晶表示パネル14とは反対側の面に形成したV溝58ab、58bc、58cd、58deによって分割される各領域である。
バックライト56は、複数の導光部57a〜57eが1枚の導光板60によって構成されているので、液晶表示パネル14に対向する側の面には段差が無く、図11のような異なる複数の導光板52a〜52eを用いる構成の場合に生じていた、バックライトブロック境界の段差による暗いスジ状の影部の問題は生じない。
特開2003−280617号公報
特開平11−297485号公報
しかしながら、図14及び図15に示すような1枚の導光板を溝によって各バックライトブロックに分割する構成にした場合には、バックライトブロック境界の段差によるスジ状の影部の発生を防止できるものの、分割する溝に沿って明るいスジ状の部分が見えることがある。
上記明るいスジ状の部分の発生理由についてさらに詳細に説明する。
図16(a)は、図14(a)に示した導光部57a〜57eを有する導光板60のA−A´断面図を示している。図16(b)は、上記明るいスジ状の部分の発生を説明するための図で、図16(a)の破線で囲んだ部分を表している。
各導光部57a〜57e内の光がV溝の部分から外に漏れないようにするため、各V溝58ab、58bc、58cd、58deの表面は、凹凸を無くすために鏡面加工されている。ここで、溝の幅が大きいと、液晶表示装置101を駆動していないときに液晶表示パネル14側の表面に溝の影が見えてしまうので、溝の幅は数ミクロン程度の狭い幅にする必要がある。溝の形状は垂直な壁形状が理想的ではあるが、削り出し加工や金型による加工などのいずれの加工方法を用いても、そのような幅の狭い垂直な壁形状で鏡面加工された溝を形成させることは困難であるため、各バックライトブロック59a〜59eを分割するための溝は、V字型形状のV溝58ab、58bc、58cd、58deとしている。
図16(b)に示すように、V溝58bcの溝表面は鏡面加工されているため、鏡面加工された溝表面における光の反射の影響により、導光板60の液晶表示パネル14側表面では、V溝58bcの上部に、それ以外の部分よりも多くの光が集まる。図16(b)に示した矢印は、光の進む方向を模式的に示したものであり、V溝58bcの上部により多くの光が集まることを示している。
したがって、導光板60の液晶表示パネル14側表面では、より多くの光が集まる部分が、各V溝58ab、58bc、58cd、58deに沿って明るい線状となって見える。この導光板60表面の明るく見える部分を明線部分と呼ぶ。図16(b)に示すように、導光部57b及び57cの液晶表示パネル14側表面の通常輝度部分に比べて、導光部57bと57cを分割しているV溝58bc上部の明線部分が明るく表示されることになる。
図11のような異なる複数の導光板52a〜52eを用いる構成の場合に生じていた、バックライトブロック境界の段差による暗いスジ状の影部は、周りが明るい中の暗い線状であるため目立ちやすいのに比べれば、V溝58ab、58bc、58cd、58deの反射による影響によって生じる明線部分は、明るい中のより明るい線状なので目立ちにくいものの表示される映像などによっては明らかに視認されてしまう。
導光板60表面に拡散シート61を配置してぼかしたとしても、この明線部分は、スジムラ画質不良として認識されてしまう。
また、各バックライトブロック59a〜59e間の光の漏れ量を多くすることにより、この明線部分を目立たなくさせることができるが、そのように対応した場合には、コントラスト及び動画の応答性が低下してしまう。
本発明は、上記従来の液晶表示装置のこのような課題を考慮し、バックライトを複数のバックライトブロックに分割して構成した場合、液晶表示パネルの表示画面に見える輝度ムラを従来に比べて抑制することができる液晶表示装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、第1の本発明は、
液晶表示パネルと、
光源および導光部が配置されており、前記光源から出た光を前記導光部によって誘導し前記液晶表示パネルを照明するバックライトブロックを、複数個有するバックライトと、
複数の前記バックライトブロックのそれぞれについて点灯と消灯とを制御するバックライト制御部とを備え、
前記各導光部は、一つの導光板の前記液晶表示パネルに対向する面とは反対側の面に、隣接する前記バックライトブロックの境界位置に沿って形成された第1の溝によって分けられた複数の領域の一つであり、
前記各領域内の前記液晶表示パネルに対向する面とは反対側の面には、前記第1の溝に平行な一または複数の第2の溝が設けられている、液晶表示装置である。
液晶表示パネルと、
光源および導光部が配置されており、前記光源から出た光を前記導光部によって誘導し前記液晶表示パネルを照明するバックライトブロックを、複数個有するバックライトと、
複数の前記バックライトブロックのそれぞれについて点灯と消灯とを制御するバックライト制御部とを備え、
前記各導光部は、一つの導光板の前記液晶表示パネルに対向する面とは反対側の面に、隣接する前記バックライトブロックの境界位置に沿って形成された第1の溝によって分けられた複数の領域の一つであり、
前記各領域内の前記液晶表示パネルに対向する面とは反対側の面には、前記第1の溝に平行な一または複数の第2の溝が設けられている、液晶表示装置である。
また、第2の本発明は、
前記第1の溝および前記第2の溝はV字型の溝である、第1の本発明の液晶表示装置である。
前記第1の溝および前記第2の溝はV字型の溝である、第1の本発明の液晶表示装置である。
また、第3の本発明は、
前記第1の溝と前記第2の溝の深さは同じである、第2の本発明の液晶表示装置である。
前記第1の溝と前記第2の溝の深さは同じである、第2の本発明の液晶表示装置である。
また、第4の本発明は、
前記第1の溝は、前記第2の溝よりも深く形成されている、第2の本発明の液晶表示装置である。
前記第1の溝は、前記第2の溝よりも深く形成されている、第2の本発明の液晶表示装置である。
また、第5の本発明は、
全ての前記第1の溝および前記第2の溝は、隣の溝と接するように連続して形成されている、第2の本発明の液晶表示装置である。
全ての前記第1の溝および前記第2の溝は、隣の溝と接するように連続して形成されている、第2の本発明の液晶表示装置である。
また、第6の本発明は、
前記第1の溝および前記第2の溝の少なくともいずれか一方の両端部は開口されていない、第3乃至第5のいずれかの本発明の液晶表示装置である。
前記第1の溝および前記第2の溝の少なくともいずれか一方の両端部は開口されていない、第3乃至第5のいずれかの本発明の液晶表示装置である。
また、第7の本発明は、
前記液晶表示パネルと前記導光板の間に、前記各導光部から前記液晶表示パネル側に出た光を拡散させる光拡散層を備えた、第2または第6の本発明の液晶表示装置である。
前記液晶表示パネルと前記導光板の間に、前記各導光部から前記液晶表示パネル側に出た光を拡散させる光拡散層を備えた、第2または第6の本発明の液晶表示装置である。
また、第8の本発明は、
前記液晶表示パネルには、OCB液晶が用いられている、第2、第6、第7のいずれかの本発明の液晶表示装置である。
前記液晶表示パネルには、OCB液晶が用いられている、第2、第6、第7のいずれかの本発明の液晶表示装置である。
本発明により、バックライトを複数のバックライトブロックに分割して構成した場合、液晶表示パネルの表示画面に見える輝度ムラを従来に比べて抑制することができる液晶表示装置を提供できる。
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
図1は、本発明の実施の形態1の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
図1に示す本実施の形態1の液晶表示装置10は、背景技術で説明した液晶表示装置101と同様に、黒挿入駆動を行うとともに、液晶表示パネルの駆動に連動してバックライトを駆動する装置であり、バックライト15を除き基本的には図10と同じ構成であるので、同じ構成のものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
なお、本実施の形態1の液晶表示装置10は、背景技術で説明した液晶表示装置101と同様にOCBモードの液晶表示素子を用いた液晶表示装置であるとして説明し、黒挿入駆動も背景技術で説明した黒挿入駆動と同様の駆動であるとして説明する。
図2(a)は、本実施の形態1の液晶表示装置10の、液晶表示パネル14の表示面と直交する方向から見たバックライト15の平面図であり、図2(b)は、図2(a)に示すバックライト15のA−A´断面図である。
バックライト15は、複数のバックライトブロック34a〜34eで構成されている。そして、これら複数のバックライトブロック34a〜34eのそれぞれの両端には、光源であるLED32a〜32e、LED33a〜33eがそれぞれ配置されている。
そして、複数のバックライトブロック34a〜34eには、さらに、導光部31a〜31eがそれぞれ配置されている。
導光部31a〜31eは、1枚の導光板30の、液晶表示パネル14とは反対側の面に形成したブロック分割用のV溝35ab、35bc、35cd、35deによって分割される各領域である。
それぞれのバックライトブロック34a〜34eは、そのバックライトブロックが対向している液晶表示パネル14の表示領域の部分を主に照明するものである。なお、バックライト15の光源であるLED32a〜32e、33a〜33eが射出する光の色は白色である。
図3(a)は、バックライト15で用いる導光板30の、LED32a〜32e側から見た斜視図を示しており、図3(b)は、裏返した導光板30をLED33a〜33e側から見た斜視図を示している。
そして、図2及び図3に示すように、各導光部31a〜31eの液晶表示パネル14と対向する側とは反対側の面、すなわちV溝35ab、35bc、35cd、35deが形成されている面に、V溝35ab、35bc、35cd、35deに平行な、輝度ムラ調整用のV溝36を複数形成している。図1〜図3に示す本実施の形態1の例では、V溝35ab、35bc、35cd、35deと同じ形状のV溝36を、隣接する各V溝の間隔が等間隔となるように、各導光部31a〜31eに5つずつ形成している。
なお、ブロック分割用のV溝35ab、35bc、35cd、35deが、それぞれ本発明の第1の溝の一例にあたり、輝度ムラ調整用のV溝36が、本発明の第2の溝の一例にあたる。
1枚の導光板30に対して、ブロック分割用のV溝35ab、35bc、35cd、35deに加えて、輝度ムラ調整用のV溝36を形成させた点が、本実施の形態1のバックライト15の特徴である。
なお、黒挿入駆動を行うとともに、ソースドライバ等による液晶表示パネル14の駆動に連動してバックライト15の点灯消灯を制御する動作自体は、図10、図13を用いて従来の液晶表示装置101において説明した内容と同じであるので、これらの動作の説明は省略する。
次に、このような本実施の形態1の構成のバックライト15を用いることにより、図14に示した構成のバックライト56で生じていた、スジ状の明線部分が認識されるという問題を防止できる理由について以下に説明する。
図4(a)は、図2(a)に示した導光部31a〜31eを有する導光板30のA−A´断面図を示している。図4(b)は、本実施の形態1で、スジ状の明線部分が視認される問題を防止できる説明をするための図で、図4(a)の破線で囲んだ部分を表している。
各導光部31a〜31e内の光がV溝の部分から外に漏れないようにするため、各V溝35ab、35bc、35cd、35de及び36の表面は、いずれも凹凸を無くすための鏡面加工がされている。
図16(b)に示した導光板60の場合と同様に、図4(b)に示すように、導光部31bと導光部31cを分割しているV溝35bcの溝表面は鏡面加工されているため、鏡面加工された溝表面における光の反射の影響により、導光板30の液晶表示パネル14側表面では、V溝35bcの上部にそれ以外の部分よりも多くの光が集まり、V溝35bcの上部に明線部分が生じる。そして、輝度ムラ調整用のV溝36も、その溝表面が鏡面加工されているので、同様に、V溝36の上部にも明線部分が生じる。
したがって、液晶表示パネル14の表面には、各導光部31a〜31eの境界部分に生じるスジ状の明線部分だけではなく、それらの明線部分間に平行な複数のスジ状の明線部分が生じる。
人間の目の特性により、画面領域に対して明線部分の本数が少ないと、それらの明線部分が目立って視認されるが、明線部分の本数が多くなり画面領域に対する割合が大きくなると、それらが明線部分として目立たなくなり、明線部分と視認されなくなる。特に、明線部分とそれ以外の通常輝度部分の面積の割合を50%ずつにすると、より目立たなくなる。
さらに、導光板30の表面に拡散シート25を設けることにより、明線部分をさらに目立たなくさせることができる。拡散シート25には、各V溝35ab、35bc、35cd、35de及び36に対応する明線部分と、各V溝間に対応する通常輝度部分との明るさの違いを低減させる効果があるので、液晶表示パネル14上の輝度ムラの無い表示を実現できる。なお、拡散シート25が、本発明の光拡散層の一例にあたる。
従来のように通常輝度部分に一定間隔を空けて数少ない明線部分が発生する場合には、拡散シートでぼかしても明線部分が目立ってしまうが、本実施の形態1のように、明線部分の割合を通常輝度部分と同等またはそれ以上の割合とすることにより、拡散シートによる効果も大きくなる。
さらに、V溝の数が増えたことで、隣接するバックライトブロックへの光漏れを軽減させる効果も向上する。
また、各V溝間の間隔をより狭くして、通常輝度部分に対する明線部分の面積の割合をより大きくすると、逆に通常輝度部分がスジ状の暗い部分として目立つようになるが、その場合には、拡散シートを重ねることで、その暗い通常輝度部分を目立たなくさせることができる。
なお、V溝の底部分を角度が小さい尖った形状にした場合には、そのV溝の上部に形成される明線部分の中央部分に細いスジ状の影部が生じてしまう。この細いスジ状の影部を生じさせないために、図4(b)に示すように、各V溝35bc、36の底部分を丸みを持たせた形状にしている。
また、各V溝の深さを浅くしても、この細いスジ状の影部の発生を抑制することができる。各V溝の深さを浅くすると、導光板にV溝を形成する際の加工のし易さも向上する。
なお、本実施の形態1では、V溝35ab、35bc、35cd、35de及びV溝36を等間隔となるように形成することとしたが、明線部分やスジ状の暗い部分が輝度ムラとして視認されないようにできれば、これらのV溝間の間隔を等間隔としなくてもよい。
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2では、実施の形態1とは導光板の形状が異なる構成の液晶表示装置について説明する。
本発明の実施の形態2では、実施の形態1とは導光板の形状が異なる構成の液晶表示装置について説明する。
本実施の形態2の液晶表示装置の構成は、実施の形態1の液晶表示装置と同様であり、そのブロック図は図1に示す通りである。バックライト15が有する導光板の形状のみが、実施の形態1の導光板30の形状と異なる。
図5に、本実施の形態2の第1の構成例の導光板の断面図を示す。実施の形態1の導光板30の代わりに導光板37を用いるものであり、図5は、導光板37の、図2(a)におけるA−A´断面に相当する断面部分を示している。
実施の形態1では、図4(a)に示すように、同一形状のV溝35ab、35bc、35cd、35de及び36を、導光板30の片面に所定の間隔をおいて等間隔に形成したが、本実施の形態2の導光板37には、図5に示すように、同一形状のV溝38を、間隔なく連続させるように形成している。
V溝38を連続させて形成することにより、隣接するV溝38の上部に生じる明線部分が重なり合うようになる。各V溝38の溝表面の反射によって生じる全ての明線部分が重なり合うようになるので、通常輝度部分による暗い部分が無くなる。
次に、導光板の強度という観点で見てみると、導光板に形成する溝の断面積が小さい方が好ましい。一方、各バックライトブロック間では、できるだけ隣のブロックに光が漏れないようにするのが好ましい。
図6に、本実施の形態2の第2の構成例の導光板の断面図を示す。実施の形態1の導光板30の代わりに導光板39を用いるものであり、図6は、導光板39の、図2(a)におけるA−A´断面に相当する断面部分を示している。
導光板39では、各バックライトブロックを分割するためのV溝40の深さを、各導光部内に形成する輝度ムラ調整用のV溝41の深さよりも深くしている。
ブロック分割用のV溝40の深さを大きくすることにより、隣接するバックライトブロックへの光の漏れを小さくできる。
一方、輝度ムラ調整用のV溝41の深さを浅くすることにより、V溝41の断面積を小さくして、導光板39の強度を向上させている。
次に、図7に、本実施の形態2の第3の構成例の導光板を裏面から見た斜視図を示す。実施の形態1の導光板30の代わりに導光板42を用いる。
本実施の形態2の導光板42の各バックライトブロックを分割するためのV溝44ab、44bc、44cd、44deは、図3(b)に示した実施の形態1の導光板30のブロック分割用のV溝35ab、35bc、35cd、35deと同じ形状であり、その両端が開口された形状をしている。
一方、本実施の形態2の導光板42の、各導光部43a〜43e内に形成される輝度ムラ調整用のV溝45は、実施の形態1の導光板30の輝度ムラ調整用のV溝36の形状と異なり、その両端が開口されていない形状をしている。
各導光部43a〜43eの両端に配置されるLEDから射出される光を効率よく利用するためには、できるだけ多くの光を各導光部43a〜43e内に誘導する必要がある。
図3(b)に示すような実施の形態1の導光板30の形状の場合には、単に各導光部31a〜31eの両端でLEDを発光させたのでは、開口しているV溝36内にも光が入射し、その分の光エネルギーがバックライト15の光源として利用されずに無駄になってしまう。この光エネルギーの無駄を無くすために、図3(b)のような複雑な側面形状の各導光部31a〜31eにLEDから射出される全ての光を誘導することは難しい。
それに対して、図7のような単純な側面形状の各導光部43a〜43eの側面部分に、両端に配置されたLEDから射出される全ての光を誘導させるのは容易である。
つまり、本実施の形態2の導光板42のような形状とすることにより、容易に各導光部43a〜43e内に光源から射出される光を誘導でき、液晶表示装置の発光効率を向上させることができる。
なお、図7に示した導光板42では、ブロック分割用のV溝44ab、44bc、44cd、44deの両端は開口している形状としたが、これらのV溝も輝度ムラ調整用のV溝45と同様に、両端が開口していない形状としてもよい。
ブロック分割用のV溝の両端も開口していない構成の例として、図8に、本実施の形態2の第4の構成例の導光板を裏面から見た斜視図を示す。実施の形態1の導光板30の代わりに導光板46を用いる。
本実施の形態2の導光板46の、各導光部47a〜47e内に形成される輝度ムラ調整用のV溝49は、図7に示した第3の構成例の導光板46の場合と同様に、その両端が開口されていない形状をしている。
一方、本実施の形態2の導光板46の各バックライトブロックを分割するためのV溝48ab、48bc、48cd、48deは、図7に示した第3の構成例の導光板46の場合とは異なり、これらの溝の両端も開口されていない形状をしている。
ブロック分割用のV溝48ab、48bc、48cd、48deも、それらの両端を開口されていない形状としたことにより、導光板46の強度は、図7に示した構成の導光板42の強度よりも大きくなる。
導光板46の側面部分の強度が向上することにより、図7に示した構成の導光板42よりも、各V溝48ab、48bc、48cd、48de及び49を加工し易くなり、これらのV溝の深さをより深く加工できるようにもなる。
導光板の側面部分の強度を強化するという点を考慮して、ブロック分割用のV溝を深く形成させるとともにその両端を開口させない構造とし、輝度ムラ調整用のV溝を浅く形成させるとともにそれらの両端を開口させる構造としてもよい。深く形成させた方の溝の両端を開口させない構造とすることにより、導光板の強度を確保できる。
各実施の形態において、各V溝間の間隔やV溝の深さ、拡散シートなどの設定は、明線部分や暗い影部分の視認度合によって調整する。明線部分や暗い影部分の視認度合を測定器によって測定できない場合には、人が見て判断する官能試験の結果に基いて調整すればよい。
なお、各実施の形態では、ブロック分割用の溝及び輝度ムラ調整用の溝を、V字形状の溝として説明したが、これらの溝の形状を垂直な壁形状としてもよい。
また、各実施の形態の液晶表示装置10では、背景技術で説明した液晶表示装置101と同様に、バックライト制御部18が、液晶表示パネル14の表示画面のうちバックライトブロック34a〜34eに対向している表示画面の領域について、図13に示すように液晶表示パネル14の駆動と連動させてバックライトブロック34a〜34eの点灯消灯を制御したが、これに限らず、例えば、バックライト制御部18が、図13とは異なるタイミングでバックライトブロック34a〜34eの点灯及び消灯を制御しても構わない。
さらに、各実施の形態では、液晶表示パネル14の対向基板に赤色、緑色、青色のカラーフィルタが設けられており、バックライト15の光源であるLED32a〜32e、33a〜33eが射出する光の色が白色であるとして説明したが、これに限らず、例えば、各実施の形態における液晶表示装置10を、いわゆるフィールドシーケンシャルカラー方式の液晶表示装置として動作させることもできる。
ここで、フィールドシーケンシャルカラー方式とは、液晶表示パネル14の対向基板にカラーフィルタを形成せずに、1画素で3色(赤色、緑色、青色)の画像を1フレーム期間(または1フィールド期間)に時間的に順次表示する方式であり、液晶表示パネル14の対向基板にカラーフィルタを設ける方式に比較して、高透過率、高解像度化が図れるという利点を有している。
すなわち、1フレーム期間(または1フィールド期間)に、3原色である赤表示期間、緑表示期間、及び青表示期間を設ける。そして、赤表示期間の直後に黒挿入期間を設け、緑表示期間の直後にも黒挿入期間を設け、青表示期間の直後にも黒挿入期間を設ける。
すなわち、液晶表示装置10がフィールドシーケンシャルカラー方式である場合には、上述した各実施の形態の動作を赤色の表示期間とその直後の黒表示期間、緑色の表示期間とその直後の黒表示期間、青色の表示期間のその直後の黒表示期間でそれぞれ繰り返せばよい。そして、バックライトブロック34a〜34eのLED32a〜32e、33a〜33eが、赤色、緑色、青色の光を射出することができるものであればよい。
さらに、各実施の形態では、液晶表示パネル14が有する液晶層にOCBモード液晶が用いられているとして説明したが、OCBモード液晶以外の液晶を用いても構わない。例えば、TN(Twisted Nematic)タイプの液晶層、STN(Super−Twisted Nematic)モードの液晶層、DSM(Dynamic Scattering Mode:動的散乱モード)の液晶層、ECB(Electrically Controlled Birefringence:電界制御複屈折モード)の液晶層、VA(Vertically Aligned)モードの液晶層などを用いても構わない。なお、液晶表示パネル14でCRTのようなインパルス型の表示に近づけるためには、高速応答性を有する液晶を用いることがより好ましい。
さらに、各実施の形態の液晶表示装置10は、背景技術で説明した液晶表示装置101と同様にOCBモードの液晶表示素子を用いた液晶表示装置であるとして説明した。すなわち、OCBモードの液晶表示素子を用いた方が、TN(Twisted Nematic)配向液晶表示パネルを用いるより高速応答性の点で好ましい。しかし、このことは、各実施の形態の液晶表示装置10の液晶表示パネル14が、OCBモード液晶表示素子を用いるものであることに限定するものではない。
また、各実施の形態の液晶表示装置10の液晶表示パネル14として、TN(Twisted Nematic)配向液晶表示パネルなど、逆転移防止駆動を必要としない液晶層を用いた液晶表示パネルを用いて黒挿入駆動を行う場合についても、上記各実施の形態を以下のように適用することができる。
すなわち、このような液晶表示装置の場合には、上記各実施の形態で説明した転移駆動を行う必要がない。それ以外は、上記実施の形態と同様である。
さらに、各実施の形態では、バックライト15の光源はLED32a〜32e、33a〜33eであるとして説明したが、これに限らず、バックライト15の光源として冷陰極管を用いても構わない。また、バックライト15の光源としてEL素子を利用した光源を用いても構わない。要するに、バックライト15の光源として、高速応答性を有する光源を用いさえすればよい。
さらに、上記実施の形態では、バックライト15の光源としてLED32a〜32e、33a〜33eが、各バックライトブロック34a〜34eの両側にそれぞれ設けられているとして説明したが、これに限らない。各バックライトブロックに関して、その片側に設けても構わない。
さらに、各実施の形態では、バックライト15が5個のバックライトブロック34a〜34eに分割されているとしたが、これに限らない。バックライト15が少なくとも2個以上のバックライトブロックに分割されていればよく、また、多くとも液晶表示パネルの縦方向の画素数(走査線の本数)に等しい個数のバックライトブロックに分割されていればよい。なお、液晶表示パネルの縦方向の画素数(走査線の本数)の1/5程度の個数から走査線の本数に等しい個数のバックライトとしては、例えばEL表示素子を用いた光源をバックライトとして用いて構成することも可能である。
また、各バックライトブロック毎に、隣接する他のバックライトブロックに伝搬する光量が異なっているように予め設計されていても構わない。このような場合であっても、上記各実施の形態を適用することができる。
本発明に係る液晶表示装置は、バックライトを複数のバックライトブロックに分割して構成した場合、液晶表示パネルの表示画面に見える輝度ムラを従来に比べて抑制することができるという効果を有し、複数のバックライトブロックに分割されたバックライトを備えた液晶表示装置等に有用である。
10 液晶表示装置
11 ソースドライバ
12 ゲートドライバ
13 コントローラ
14 液晶表示パネル
15 バックライト
16 フレームメモリ
17 液晶駆動電圧発生回路
18 バックライト制御部
21 信号処理部
22 タイミング制御部
23 D/A変換部
24 シフトレジスタ
25 拡散シート
30、37、39、42、46 導光板
31a〜31e、43a〜43e、47a〜47e 導光部
32a〜32e、33a〜33e LED
34a〜34e バックライトブロック
35ab、35bc、35cd、35de、40、44ab、44bc、44cd、44de、48ab、48bc、48cd、48de ブロック分割用のV溝
36、41、45、49 輝度ムラ調整用のV溝
38 V溝
11 ソースドライバ
12 ゲートドライバ
13 コントローラ
14 液晶表示パネル
15 バックライト
16 フレームメモリ
17 液晶駆動電圧発生回路
18 バックライト制御部
21 信号処理部
22 タイミング制御部
23 D/A変換部
24 シフトレジスタ
25 拡散シート
30、37、39、42、46 導光板
31a〜31e、43a〜43e、47a〜47e 導光部
32a〜32e、33a〜33e LED
34a〜34e バックライトブロック
35ab、35bc、35cd、35de、40、44ab、44bc、44cd、44de、48ab、48bc、48cd、48de ブロック分割用のV溝
36、41、45、49 輝度ムラ調整用のV溝
38 V溝
Claims (8)
- 液晶表示パネルと、
光源および導光部が配置されており、前記光源から出た光を前記導光部によって誘導し前記液晶表示パネルを照明するバックライトブロックを、複数個有するバックライトと、
複数の前記バックライトブロックのそれぞれについて点灯と消灯とを制御するバックライト制御部とを備え、
前記各導光部は、一つの導光板の前記液晶表示パネルに対向する面とは反対側の面に、隣接する前記バックライトブロックの境界位置に沿って形成された第1の溝によって分けられた複数の領域の一つであり、
前記各領域内の前記液晶表示パネルに対向する面とは反対側の面には、前記第1の溝に平行な一または複数の第2の溝が設けられている、液晶表示装置。 - 前記第1の溝および前記第2の溝はV字型の溝である、請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記第1の溝と前記第2の溝の深さは同じである、請求項2に記載の液晶表示装置。
- 前記第1の溝は、前記第2の溝よりも深く形成されている、請求項2に記載の液晶表示装置。
- 全ての前記第1の溝および前記第2の溝は、隣の溝と接するように連続して形成されている、請求項2に記載の液晶表示装置。
- 前記第1の溝および前記第2の溝の少なくともいずれか一方の両端部は開口されていない、請求項3乃至5のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記液晶表示パネルと前記導光板の間に、前記各導光部から前記液晶表示パネル側に出た光を拡散させる光拡散層を備えた、請求項2または6に記載の液晶表示装置。
- 前記液晶表示パネルには、OCB液晶が用いられている、請求項2、6、7のいずれかに記載の液晶表示装置。
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