JP2009283383A - 面状照明装置および映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置の動画性能を改善するためのバックライトスキャンに必要な帯状部分照明において、複数の蛍光管を液晶パネルの直下に配置する方法は薄型化が困難であり、複数の短冊状導光板を配置する方法は部材点数が増加するとともに強度を確保するための手段が必要になる。
【解決手段】一方の主面にプリズム状構造体を有する１枚の導光板を用いその端面に複数のＬＥＤ光源を配置して選択的点灯手段によって点滅する。端面から入射した光はプリズム構造体のトラップ作用によって横方向に殆ど広がることなく導光板を伝播し、選択された光源に対応する部分のみ帯状に照明する。これを液晶表示装置のバックライトに用い映像信号と同期して点滅することにより動画ボケする。
１枚の導光板を用いた簡略な構造により薄型軽量で表示品位の高い液晶表示装置を実現することが出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

薄型軽量で画像表示が可能な液晶表示装置は、製造技術の進展による価格低減や高画質化技術開発によって急速に普及し、パーソナルコンピュータのモニターやＴＶ受像機などに広く用いられている。

液晶表示装置としては透過型液晶表示装置が一般的に用いられている。透過型液晶表示装置は、バックライト装置と呼ばれる面状光源を備え、そこからの照明光を液晶パネルによって空間変調して画像を形成する。

この液晶表示装置の性能上の課題の一つに動画表示を行った場合のボケ、いわゆる動画ボケが有る。これは、液晶が１フィールド内で画像を保持することに起因する。

この動画ボケを低減する手段として、表示パネルの画素を書き換えるタイミングと同期してバックライト装置を点滅することが提案されている（特許文献１参照）。この様な手段を用いることにより動画ボケを大幅に低減することが可能になる。

上記は、液晶パネルの直下に水平方向を長手方向として複数の直管型蛍光管を配置してこれを映像信号に同期して順次点灯することにより実現できる。

また、複数の導光板を用い、その端面に光源を配置して分割された帯状の照明領域を実現し、その光源を順次点灯することにより同様の効果を得る方法も提案されている（特許文献２参照）。
特開平１−０８２０１９号公報 特開２００１−９２３７０号公報

しかしながら、複数の蛍光管を液晶パネルの直下に配した方法では、離散的に配置された蛍光管からの光で均一な照明を得るために液晶パネルと蛍光管との間に一定以上の距離を必要とする。よって、装置の薄型化に限界が有る。

一方、複数の導光板を用いた方式では、エッジライト構造により直下型に比べ薄型化が可能になる。しかし、部品点数が多くなり、また、複数の短冊状の導光板を保持するための特殊な機構を必要とする。

実際には、極限の薄型・軽量化のため、液晶パネルの基板ガラスは極限まで薄くすることが求められ、バックライト装置と一体化することで必要な強度を得ているのが現状である。また、バックライト装置の構成要素のうち、拡散シート、プリズムシートなど導光板以外の要素は薄く、導光板が強度を維持するための構造体としても機能しているのが現状である。よって、分割した導光板を用いることは新たな構造体の付加を必要とし、薄型化、軽量化の阻害要因となる。

本発明は、上記の問題を考慮し、１枚の導光板を用いたエッジ入力方式によって帯状の部分照明を可能にした照明装置と、映像信号と同期した点滅とにより、動画表示性能に優れ、かつ薄型で部品点数が少なく特別な保持、補強手段を必要としない映像表示装置と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、本発明の面状照明装置は、複数のプリズム状構造体を有する第１の面と前記第１の面と対向し平坦な第２の面とを有し、前記第１の面または第２の面が光出射面となる１枚の導光板を備えている。また、前記導光板の前記プリズム状構造体の配列方向と平行な側面部に配置された複数の光源と、前記複数の光源を選択的に点灯させる選択的点灯手段とを備えている。そして、前記光出射面の一部から光を選択的に出射させる構成を採る。

また、本発明の映像表示装置は、前記複数のプリズム状構造体の延伸方向を水平方向とする前記面状照明装置と、前記面状照明装置の前記光出射面側に配置された映像表示パネルと、を備え、前記選択的点灯手段は、映像信号と同期して前記複数の光源を選択的に点灯させる構成を採る。

本発明の面状照明装置は１枚の導光板を用いた簡単な構成で照明領域の一部を選択的に帯状に照明することが可能になる。また、本発明の液晶表示装置は、この照明装置を用いて映像信号と同期して帯状の領域を点滅することにより、簡単な構成で、動画表示性能に優れた高品位な画像表示が可能になる。

以下本発明の実施の形態について、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に係る面状照明装置１００を示す斜視図である。導光板１の一方の主面にはプリズム状の構造体１０が複数形成され、導光板１の主面と直交する端面１１近傍にＬＥＤ光源２が複数設けられている。

図２は上記構成で複数のＬＥＤ光源２の一つ２ａのみを選択的点灯手段によって点灯した状態での照明状態を示す上面図である。導光板１の端面１１から入射した光は導光板１の一方の主面に設けられたプリズム状構造体の作用によって図の上下方向には殆ど広がることなく図の左方向に伝播する。そのメカニズムについて図３を用いて説明する。

図３は導光板１の一部を拡大表示した断面図である。図３において、導光板１内部を伝播する光線の典型的軌跡を矢印で表示している。

プリズム状構造体１０の頂角は約９０度に設定されている。よって断面内において、プリズム面の一方の面に対して、平坦面との角度θで入射した光は、全反射されて対向するプリズム面に入射、全反射する。そして、断面内角度φで平坦面に入射する。この時、頂角を９０度に設定しているのでφ＝θである。

図ではプリズム面で全反射しないかのような角度で表示されているが、これは断面に投射した軌跡で示したためであり、実際には図の奥行き方向に角度を有しており、平坦面で全反射した光は全てプリズム面でも全反射条件を満たす。その結果、光線は図の左右方向には殆ど広がることなく図の奥行き方向に伝播する。

平坦面、プリズム面の全てが鏡面で構成されていると光線は全反射を繰り返しながら入射面となる端面１１と対向する他方の端面から出射する。

面状照明を得るためには、平坦面にドット状の白色反射面や微細な凹凸構造体などを形成して全反射条件から外れる光線を発生させて光取り出し面から出射させる。このドット状白色反射面や微細な凹凸構造体の形状、密度を調整することにより、入射端から対向端までの領域をほぼ均一に照明することが可能になる。

照明される帯状領域は、導光板の端面１１に入射する光線の幅で決まる。これはＬＥＤ光源２の配光特性および、ＬＥＤ光源２と端面１１との距離で制御することが出来る。

上記構成によれば、ＬＥＤ制御回路などの選択的点灯手段（図示せず）によってＬＥＤ光源２を選択的に点灯させ、照明領域の一部を選択的に照明することが出来、例えば駅の構内表示ディスプレイなどで必要なときに必要な部分をハイライトして表示することが可能になる。また、後述のように、液晶のバックライト装置に用いて映像信号と同期して点滅することにより動画表示性能を向上することが可能になる。

参考として、主面の両面が平板で構成された導光板を用いて１つのＬＥＤ光源を点灯した場合の照明状態を図５に示す。図５に示す面状照明装置２００は、導光板５の両方の主面は平坦である。導光板５の主面と直交する端面２１近傍にＬＥＤ光源３が複数設けられている。図の様に、照明領域は光入射部から扇状に広がる。プリズム状構造体を有する導光板を用いた場合でもプリズム配列方向と垂直な（プリズム延伸方向と平行な）端面から光を入射すると同様に扇状の照明領域になる。

なお、本実施の形態では光源をＬＥＤ光源としたが、これに限られない。例えば、無機或いは有機のＥＬ素子、あるいは短い蛍光管を複数配列してこれを選択的に点灯させても良い。

また、本実施の形態では選択的に照明する際、ＬＥＤ光源を一つのみ点灯させたが、これに限られない。複数のＬＥＤ光源を一組で点灯しても良い。

なお、液晶バックライトなどの面状照明装置にプリズム状構造体を用いることは従来から行われている。その目的は主面から出射する光の配光特性を制御して正面方向の輝度を上昇させることにあり、両面が平坦な導光板の出射側にプリズムシートを配置するのが一般的である。導光板にプリズムを設ける例も有るが、これはプリズムシートを省略して構造を簡略化するものであり、面の法線方向の配光特性を制御するという目的、作用は同様である。

本発明の面状照明装置では導光板内部を伝播する光のプリズム構造体によるトラップ効果を利用したものであり、従来の構成とは目的が異なる。また、本構成に複数の光源を選択的に点灯する点灯手段を用いることにより、帯状領域の選択的照明を可能にするものである。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態１に係る液晶表示装置は、実施の形態１に示した面状照明装置をバックライト装置に用い、映像信号と同期して対応部分を選択的に点滅する。このことにより動画ボケを改善し動画表示品位を改善することが可能になる。

図４は、実施の形態２に係る液晶表示装置３００の主な構成を示すブロック図である。
液晶表示装置３００は、映像信号処理回路３１からの映像信号に応じ、液晶駆動回路３３によって液晶表示部３４の液晶パネルを制御する。また、映像信号処理回路３１からの映像信号に応じ、所定部分のＬＥＤが発光するようにＬＥＤ駆動回路３２を制御する。液晶表示装置３００は、映像信号における１フレーム内の垂直走査に同期して、映像信号に応じた領域が照明されるように、選択的にＬＥＤ光源が一定の時間点灯する。この様な構成によれば１枚の導光板を用いて所定部分のみを適切に点滅照明して動画ボケを軽減して動画表示性能を向上することが出来る。

この時、従来の短冊状の導光板を複数用いた場合と異なり導光板は１体で形成されているので、強度を維持するための構造体として充分機能する。よって新たな構造体を負荷する必要も無い。

以上のように、本発明の構成によれば、複数の導光板を用いることなく簡便な構成で、液晶表示装置の動画性能を向上することが可能になり、薄型軽量で表示品位の高い液晶表示装置を実現することが出来る。

本発明によれば、少ない部品点数、シンプルな構造で動画ボケの少ない映像表示を実現することが出来、液晶テレビや液晶モニターなど、高品位な映像を必要とする映像表示装置の薄型軽量化および表示性能向上に貢献できる。

本発明の実施の形態１に係る面状照明装置の構成を示す斜視図 本発明の実施の形態１に係る面状照明装置の動作を示す上面図 本発明の実施の形態１に係る面状照明装置におけるプリズム状構造体の作用を示す断面図 本発明の実施の形態２に係る映像表示装置の構成を示すブロック図 一般的な平面導光板を用いて光源を個別点灯した際の照明状態を示す上面図

符号の説明

１ 導光板
２ ＬＥＤ光源
３ ＬＥＤ光源
５ 導光板
１０ プリズム状構造体
１１ 入射端面
２１ 入射端面
３１ 映像信号処理回路
３２ ＬＥＤ駆動回路
３３ 液晶駆動回路
３４ 液晶表示部
１００ 面状照明装置
２００ 面状照明装置
３００ 液晶表示装置

Claims (2)

1. 複数のプリズム状構造体を有する第１の面と、前記第１の面と対向し平坦な第２の面と、を有し、前記第１の面または第２の面が光出射面となる１枚の導光板と、
   前記導光板の前記プリズム状構造体の配列方向と平行な側面部に配置された複数の光源と、
   前記複数の光源を選択的に点灯させる選択的点灯手段と、を備え、
   前記光源を出射して前記導光板に入射した光を、前記光出射面の一部から選択的に出射させる、
   面状照明装置。
2. 前記複数のプリズム状構造体の延伸方向を水平方向とする請求項１記載の面状照明装置と、
   前記面状照明装置の前記光出射面側に配置された映像表示パネルと、を備え、
   前記選択的点灯手段は、映像信号と同期して前記複数の光源を選択的に点灯させる、
   映像表示装置。