JP5161609B2 - 液晶表示装置及び導光板 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置及び導光板に関し、特にエッジライト方式のバックライトを備えた液晶表示装置及び前記液晶表示装置に用いる導光板に関する。

従来、液晶表示装置はコントラストが低いという課題を有していた。そこで、最近では特許文献１に開示されているように、コントラストを上げるべく、液晶パネルに明るく表示される領域の直下部分のバックライトのみを点灯させ、他の部分のバックライトは点灯させないようにエリア制御を行う、ローカルディミング（部分輝度コントロール）の技術が開発されている。

ところで、特許文献２には、導光板における光源が配置される側の側面に凹凸を形成することが開示されているが、この凹凸は軸光源から発せられた光が、導光板内に入射する際の反射を低減し、入射効率を高めるためのものである。
特開２００７−１８３６０８号公報 特許第２９０４１６４号公報

ローカルディミングは、導光板の側面に配置された複数の発光ダイオードを部分的に点灯させることで、導光板を部分的に点灯させるが、当該部分以外の他の部分にも光が漏れ出して点灯する課題がある。そのため、液晶表示装置のコントラストをより高くすることができる要因が残されている。

本発明は、コントラストの高い液晶表示装置及び前記液晶表示装置に用いる導光板を提供することである。

本発明に係る液晶表示装置は、液晶パネルと、前記液晶パネルの背面に配置され、導光板の少なくとも一側面に形成された凸部の頂部に光源を有するバックライトと、前記バックライトの光源を駆動する光源用ドライバと、映像信号を処理し、前記バックライトを部分的に点灯させるべく、前記光源用ドライバに光源制御情報を出力する処理回路と、を備えている。このような構成により、液晶表示装置のコントラストを高くすることができる。

また、本発明に係る液晶表示装置は、液晶パネルと、前記液晶パネルの背面に配置され、導光板の少なくとも一側面に、前記側面と向かい合うように凹凸面側が配置されたレンチキュラーレンズを有し、前記レンチキュラーレンズの焦点位置に光源を有するバックライトと、前記バックライトの光源を駆動する光源用ドライバと、映像信号を処理し、前記バックライトを部分的に点灯させるべく、前記光源用ドライバに光源制御情報を出力する処理回路と、を備えている。このような構成により、液晶表示装置のコントラストを高くすることができる。

上述の凸部は、平面に形成された頂部と、光源の出射光を導光板内に略真っ直ぐに、且つ平行に入射させることができる放物状に形成された側部とを有することが好ましい。

上述の光源は平行性が高い発光ダイオード等から成ることが好ましい。これにより、液晶表示装置のコントラストをより高くすることができる。

本発明に係る導光板は、液晶パネルに明るく表示される領域の直下部分のバックライトのみを点灯させ、他の部分のバックライトは点灯させないようにエリア制御を行う構成の液晶表示装置に用いられる導光板であって、少なくとも一側面に凸部が形成されており、前記凸部の頂部に光源が設置される。このような構成により、エリア制御を行う構成の液晶表示装置に用いた場合、液晶表示装置のコントラストを高くすることができる。

本発明によれば、コントラストの高い液晶表示装置及び前記液晶表示装置に用いる導光板を提供することができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

＜実施形態１＞
本発明に係る液晶表示装置及び導光板の実施形態１を、図１〜図３に基づいて説明する。

この液晶表示装置１は、図１に示すように、導光板２の少なくとも一側面に光源３が配置されたバックライト４と、バックライト４の光源３を駆動する光源用ドライバ５と、液晶パネル６と、液晶パネル６を駆動する液晶ドライバ７と、映像信号を処理し、光源用ドライバ５及び液晶ドライバ７に情報を出力する処理回路８とを備えている。

導光板２は、平板矩形状（パネル状）の透明構造体であり、光線透過率の高い透明樹脂から構成することができる。このような透明樹脂としては、例えば、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、環状ポリオレフィン樹脂などを広く採用することができる。この導光板２の上面には、光を出射する出射面が形成され、この出射面に対向して底面が形成されている。導光板２の側面のうち、光源３が配置された側面が入射端面である。また、この入射端面に交差する両側面は反射端面である。

導光板２の底面には、成形法又はレーザ加工により凸条が互いに接して入射端面に平行に配列している。この凸条の大きさを漸次調整することにより、出射面から出射される光の光量分布を調整できる。この凸条とは、台形形状の凸条を含み、従来の導光板に形成されている凸条と実質的に同一乃至は均等なものであっても良い。これらの凸条の断面形状は、三角形、楔状、その他の多角形、波状、又は半楕円状などの所望の形状であって良い。

ここで、凸条は、光源３から離れるに従ってピッチが狭められて配列されたり、また、光源３から離れるに従って凸条の高さが漸次高くなっていても良い。また、光源３から離れるに従って形状が漸次異なるように構成しても良い。「形状が漸次異なる構成」とは、例えば、断面が台形形状の凸条を備える場合、台形の上底及び／又は下底の長さが、漸次異なる場合を包含する。

導光板２の対峙する入射端面には、図２及び図３に示すように、側方に突出し、且つ連続するように凸部９が形成されている。この凸部９は断面視がカマボコ型に形成されており、平面に形成された頂部９ａと、頂部９ａの両側から対称な放物状に形成された側部９ｂとを有する。頂部９ａは光源３を設置するのに十分な広さに形成されている。側部９ｂは、光源３の出射光を導光板内に略真っ直ぐ（つまり、反射端面と平行）に、且つ平行に入射させることができる曲面（例えば光源位置を焦点とする放物面）に形成されている。ちなみに、図２中の矢印が光の進行を示している。

各々の凸部９の頂部９ａに光源３が設置されている。本実施形態では、光源３として平行性が高い発光ダイオード（Light Emitting Diode：LED）を用いている。

ちなみに、導光板２の底面の下方に反射シート（図示は省略）を配置しても良い。反射シートは、導光板２の底面側から出射した光を、導光板２の出射面側に反射させて、輝度を向上させるために設けられたシート状の反射体である。

また、導光板２の出射面の上方に拡散シート（図示は省略）と光制御シート（図示は省略）を配設しても良い。導光板２と光制御シートとの間に拡散シートを配設することで、バックライト４の出射光を適度に均一化し品位を高めることができる。また適当な拡散シートを選択することで正面輝度も一層高めることができる。

バックライト４は液晶パネル６の背面に配置されており、このバックライト４はローカルディミング（部分輝度コントロール）することができる構成とされている。つまり、処理回路８は映像信号の輝度情報から液晶パネル６に明るく表示される領域を解析し、導光板２における前記領域に対応する部分のみを点灯させるように、光源３を制御する情報を光源用ドライバ５に出力する。例えば、導光板２は予め各々の区画部分が光源３を有するように、２×ｎ（ｎは１以上の自然数）個に仮想上区画されており、前記導光板２の区画情報が処理回路８に記憶されている。液晶パネル６も、前記導光板２の各区画部分に対応するように仮想上区画されており、前記液晶パネル６の区画情報が処理回路８に記憶されている。

処理回路８は映像信号の電圧の大小から明るく（例えば、明るい部分が４００ｃｄ／ｍ^２、暗い部分が１０ｃｄ／ｍ^２程度）表示される画素を識別する。そして、処理回路８は、前記画素が属する液晶パネル６の区画領域を割り出し、導光板２における前記区画領域の直下の区画部分のみが点灯するように、光源３を制御する情報（光源制御情報）を光源用ドライバ５に出力する。つまり、前記区画部分が有する光源３のみを点灯させる光源制御情報を光源用ドライバ５に出力し、前記バックライト４を部分的に点灯させるのである。

さらに処理回路８は、映像信号の輝度情報、色度情報を液晶ドライバ７に出力し、液晶ドライバ７は液晶パネル６の液晶分子を開閉させる。液晶パネル６は、通例の液晶パネルを用いることができる。

このような構成の液晶表示装置１は、導光板２の入射端面に凸部９を形成し、前記凸部９の頂部９ａに光源３を設置したので、光源３からの出射光を導光板内に略真っ直ぐに、且つ平行に入射させることができる。そのため、導光板２における隣接する区画部分に光が漏れ出すことがほとんどなく、液晶表示装置のコントラストを高くすることができる。勿論、点灯させる区画部分の他の区画部分が有する光源は点灯させないので、低消費電力化を実現することができる。

しかも、凸部９を導光板２と一体成型することができるので、簡単且つ安価にコントラストの高い液晶表示装置を得ることができる。

また、本実施形態は、光源３として平行性の高いＬＥＤを用いたので、液晶表示装置のコントラストをより高くすることができる。

＜実施形態２＞
本発明に係る液晶表示装置の実施形態２を、図４に基づいて説明する。

本実施形態の液晶表示装置は、レンチキュラーレンズ１０を用いて光が導光板２の隣接する区画部分に漏れ出さないように構成されている。なお、その他の構成については、上記実施形態１の液晶表示装置と同様であるため、レンチキュラーレンズ１０周辺の構成のみを説明する。そのため、図４はレンチキュラーレンズ１０周辺の構成のみを図示している。

具体的には、図４に示すように導光板２の少なくとも一側面に、前記側面と向かい合うように凹凸面１０ａ側が配置されたレンチキュラーレンズ１０を有し、レンチキュラーレンズ１０の焦点位置に光源３を有する構成とされている。

レンチキュラーレンズ１０は、断面視がカマボコ型の凸部１１が連続した形態で形成されており、光源３からの出射光を導光板内に略真っ直ぐに、且つ平行に入射させることができる曲面（光源位置を焦点とする楕円面）とされている。ちなみに、図４中の矢印が光の進行を示している。

そのため、本実施形態の液晶表示装置も、導光板２における隣接する区画部分に光が漏れ出すことがほとんどなく、液晶表示装置のコントラストを高くすることができる。勿論、点灯させる区画部分の他の区画部分が有する光源は点灯させないので、低消費電力化を実現することができる。

上記実施形態１、２では、導光板２における各々の区画部分が光源３を有するように、２×ｎ（ｎは１以上の自然数）個に仮想上区画したが、各々の区画部分が対峙する側面に光源３を有するように短冊状に仮想上区画しても良い。

上記実施形態１、２の導光板は、底面のみに凸条が形成されているが、出射面にも凸条が形成されていても良い。この場合、底面の凸条と直交するように出射面に凸条が形成される。

上記実施形態１、２の導光板は、成形法又はレーザ加工によって凸条を形成したが、この限りでない。導光板の底面に印刷によりドットを形成しても良い。

本発明の液晶表示装置の構成を概略的に示した図である。 本発明の実施形態１のバックライトを概略的に示した部分平面図である。 本発明の実施形態１の導光板を概略的に示した部分斜視図である。 本発明の実施形態２のレンチキュラーレンズの周辺の構成を概略的に示した平面図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置
２ 導光板
３ 光源
４ バックライト
５ 光源用ドライバ
６ 液晶パネル
７ 液晶ドライバ
８ 処理回路
９ 凸部
９ａ 頂部
９ｂ 側部
１０ レンチキュラーレンズ

Claims (2)

1. 液晶パネルと、
   前記液晶パネルの背面に配置され、単一の導光板の少なくとも一側面に形成された複数の凸部の頂部に光源を有するバックライトと、
   前記バックライトの光源を駆動する光源用ドライバと、
   映像信号を処理し、前記バックライトを部分的に点灯させるべく、前記光源用ドライバに光源制御情報を出力する処理回路と、を備え、
   前記凸部は、平面に形成された頂部と、前記光源の出射光を導光板内に略真っ直ぐに、且つ平行に入射させることができる放物状に形成された側部とを有する、液晶表示装置。
2. 前記光源は平行性が高い発光ダイオード等から成ることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置。

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