JP5229040B2 - 照明装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置に設けられる照明装置及び液晶表示装置に関する。

液晶パネルを用いた透過型の液晶表示装置は、薄型のディスプレイとして急速に普及している。液晶表示装置は、液晶パネル面に照射される照明装置からの光を、液晶パネルによって遮断または透過させることによって、画像表示を行う。

最近の表示装置の薄型化の要望に伴い、サイドライト型の照明装置が用いられるようになってきた。

特許文献１には、光源と、導光板と、下向きプリズムシートと、拡散板とを備えるサイドライト型の照明装置が開示されている。この照明装置では、平面視にて、四角形状の導光板と、プリズムシートと、拡散板とが順に積層されている。そして、光源は、導光板の一端部側に配置されている。この照明装置では、光源からの光が導光板を導光しつつ、液晶パネル側へと照射される。しかしながら、アクリル材料等の透明樹脂からなる導光板によって光を導光させているので、軽量化が難しいといった問題があった。

そこで、特許文献２には、略全面に設けられた光学シートと所定の間隔を開けて配置された反射シートを備えた照明装置が開示されている。特許文献２の技術では、光源からの光が反射シートと光学シートとの間の空間を導光しつつ、外部に射出される。このように特許文献２の技術では、導光板を省略することによって、軽量化を実現することができた。

特開２００５−１４２０７８号 特開平１０−１７０７２３号

しかしながら、特許文献２の照明装置では、光学シートによって光が減衰するため、光源の近傍の領域と遠方の領域とでは光の輝度斑ができるといった課題がある。

本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、光の輝度斑を抑制できる照明装置及び液晶表示装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、一方の面が反射部材からなる反射シートと、前記反射シートの前記一方の面と対向する位置に配置され、少なくとも１面に第１の突条が複数形成された光学シートと、前記光学シートを挟んで前記反射シートと対向する位置に配置され、入射した光を拡散する拡散板と、前記反射シートと前記光学シートとの間の位置であって、前記反射シート及び前記光学シートの一端部側に配置され、前記反射シートと前記光学シートとの間の導光空間に対して光を射出する光源と、前記導光空間における前記光源側に配設され、前記光学シートに対向する面に前記第１の突条と直交する第２の突条が複数形成され、前記光源側から遠い側の端部が、前記光学シートの前記光源側から遠い側の端部に比較して前記光源側に位置する光制御シートとを備えることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記光学制御シートの前記光源側から遠い側の端部は、前記光源の光の射出方向における前記光学シートの中心位置より前記光源側であることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の照明装置と、前記照明装置の前記拡散板に対向する位置に配置された液晶パネルと、外部からの映像信号に基づき液晶パネルを駆動する駆動回路とを備えていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記照明装置を複数備えていることを特徴とする。

本発明では、光制御部材の端部よりも遠方の光の減衰を低減できるので、輝度斑を抑制できる。

第１実施形態による液晶表示装置の全体図である。 第１実施形態による照明装置の断面図である。 光制御プリズムシートの平面図である。 光制御プリズムシートの＋Ｘ側の端面図である。 液晶表示装置の制御部を説明するブロック図である。 第１実施形態による照明装置の輝度と光源からの距離との関係を示すグラフである。 光制御プリズムシートが全面に形成された従来の照明装置の輝度と光源からの距離との関係を示すグラフである。 第２実施形態による液晶表示装置の全体図である。 第２実施形態による照明装置の断面図である。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して、本発明による第１実施形態を説明する。以下の説明において、図１に矢印で示すＸＹＺをＸＹＺ方向とする。尚、＋Ｚ方向を光の射出方向である前方とし、−Ｚ方向を後方とする。また、＋Ｘ方向を光の導光方向とする。

図１に示すように、第１実施形態による液晶表示装置１は、筐体２と、液晶パネル３と、照明装置４と、制御部５（図５参照）とを備えている。

筐体２は、液晶パネル３と、照明装置４と、制御部５とを収納するものである。

液晶パネル３は、制御部５からの画像信号により画像を形成するものである。液晶パネル３は、偏光板、液晶部等を有する。液晶パネル３は、照明装置４よりも前方に配置されている。

照明装置４は、画像を形成するための光を液晶パネル３に供給するものである。照明装置４は、図２〜図４に示すように、３個の光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂと、反射シート１２と、光制御プリズムシート（光制御部シート）１３と、後向きプリズムシート（光学シート）１４と、拡散板１５とを備えている。

光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂは、それぞれ赤色、緑色、青色の光を供給するものである。光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂは、照明装置４の一端部（−Ｘ側端部）側に、互いに間隔を開けて配置されている。光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂは、反射シート１２と光制御プリズムシート１３との間に形成される導光空間１６Ａの−Ｘ方向の延長線上に配置されている。光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂは、それぞれ赤色、緑色、青色の光を発光可能なＬＥＤ（発光ダイオード）を適用することができる。尚、以下の説明において、特に必要がない場合は、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの符号を「１１」とする。

反射シート１２は、光源１１からの光のうち、後方に進行する光を前方（射出方向）へ反射するものである。反射シート１２は、平面視にて、四角形の面状に形成されている。反射シート１２は、光源１１よりも後方（射出方向における反対側）に配置されている。

光制御プリズムシート１３は、光源１１からの光を遠方へと導光させるものである。光制御プリズムシート１３は、光を透過可能なアクリル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、またはポリスチレン（ＰＳ）等の材料により構成されている。光制御プリズムシート１３は、光源１１よりも前方に配置されている。光制御プリズムシート１３は、反射シート１２と一定の空間を開けて平行に且つ対向するように配置されている。これにより、光制御プリズムシート１３と反射シート１２との間には、光源１１からの光を導光するための導光空間１６Ａが形成される。

図３に示すように、光制御プリズムシート１３は、平面視にて、四角形の面状に形成されている。光制御プリズムシート１３のＹ方向の長さは、反射シート１２のＹ方向の長さと略同じ長さに構成されている。一方、光制御プリズムシート１３のＸ方向の長さは、反射シート１２のＸ方向の長さの約１／２〜約１／３の長さに構成されている。ここで、光制御プリズムシート１３の−Ｘ側の端部は、反射シート１２、後向きプリズムシート１４及び拡散板１５の−Ｘ側の端部と略一致するように配置されている。これにより、光制御プリズムシート１３の＋Ｘ側の端部は、反射シート１２の＋Ｘ側の端部よりも光源１１側に配置されることになる。尚、＋Ｘ側の端部とは、光源１１とは反対側の端部のことである。

光制御プリズムシート１３の前側の主面には、複数の突条１３ａからなるプリズムパターンが形成されている。突条１３ａは、光制御プリズムシート１３のＸ方向の全長にわたって、延びるように形成されている。突条１３ａは、三角柱状（山形状）に形成されている。複数の突条１３ａは、等間隔で配置されている。尚、図３に示す点線は、突条１３ａの稜線を示す。

後向きプリズムシート１４は、光の進行方向をＸＹ方向からＺ方向へと曲げるものである。後向きプリズムシート１４は、光を透過可能なアクリル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、またはポリスチレン（ＰＳ）等の材料により構成されている。後向きプリズムシート１４は、平面視にて、反射シート１２と略同じ四角形状に形成されている。後向きプリズムシート１４は、光制御プリズムシート１３の前方に配置されている。後向きプリズムシート１４は、反射シート１２及び光制御プリズムシート１３と平行に配置されている。これにより、光制御プリズムシート１３が配置されていない領域において、後向きプリズムシート１４と反射シート１２との間には、光源１１からの光を導光させる導光空間１６Ｂが形成される。

後向きプリズムシート１４の後面には、光制御プリズムシート１３の突条１３ａと同じ形状の突条１４ａが形成されている。突条１４ａは、Ｙ方向に延びるように形成されている。即ち、後向きプリズムシート１４の突条１４ａは、光制御プリズムシート１３の突条１３ａと直交するように構成されている。

拡散板１５は、後向きプリズムシート１４から進行する光を拡散するものである。拡散板１５は、拡散材料を含有したアクリル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、またはポリスチレン（ＰＳ）等の乳白色の材料により構成されている。拡散板１５は、平面視にて、反射シート１２及び後向きプリズムシート１４と略同じ四角形状に形成されている。拡散板１５は、後向きプリズムシート１４よりも前方に且つ平行に配置されている。

次に、図５を参照して、液晶表示装置１の制御部５について説明する。図５は、液晶表示装置１の制御部を説明するブロック図である。

図５に示すように、液晶表示装置１の制御部５は、電源供給回路２１と、映像信号処理回路２２と、液晶駆動回路２３と、光源駆動回路２４とを備えている。

電源供給回路２１は、映像信号処理回路２２、液晶駆動回路２３、光源駆動回路２４等に電力を供給するものである。

映像信号処理回路２２は、チューナまたは外部からの映像信号が入力される。映像信号処理回路２２は、画像表示に適した画像データとしてＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号を生成する信号処理を行う。

液晶駆動回路２３は、ソースドライバ、ゲートドライバ、タイミングコントローラ（図示略）を備えている。ソースドライバは、タイミングコントローラの制御により、液晶の所定の画素を駆動するタイミングで、映像信号処理回路２３が出力したＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に基づいて、画素の液晶に所定の電圧を印加する。ゲートドライバは、各ゲート線に走査信号電圧を順次印加して、１ラインずつ駆動する。

光源駆動回路２４は、照明装置４の光源１１を制御するものである。光源駆動回路２４は、電源供給回路２１から供給された電力を光源１１に適した電圧に変換して出力する。

次に、上述した第１実施形態による液晶表示装置１の動作を説明する。

まず、電源供給回路２１から各回路２２〜２４に電力が供給される。光源駆動回路２４は、電力が供給されると、所定の電圧に変換して、照明装置４の光源１１に供給する。

照明装置４では、電力が供給されると、光源１１が各色の光を発光する。光源１１から発光された光のうち、後方に進む光は反射シート１２によって反射される。これにより、光は、反射シート１２と光制御プリズムシート１３との間の導光空間１６Ａを導光する。

また、一部の光は、光制御プリズムシート１３に入射して内部を導光する。光制御プリズムシート１３を導光する光の一部すなわち突条１３ａに達した光は、突条１３ａで屈折されて光制御プリズムシート１３から射出し、後向きプリズムシート１４に入射する。一方、光制御プリズムシート１３を導光する多くの光は、光制御プリズムシート１３の＋Ｘ側の端面まで達する。そして、端面まで達した光は、端面を透過して、反射シート１２と後向きプリズムシート１４との間の導光空間１６Ｂを導光する。導光空間１６Ｂを導光する光は、後向きプリズムシート１４に達する。

後向きプリズムシート１４に達した光は、突条１４ａによって屈折され面方向（＋Ｘ方向）から前方（＋Ｚ方向）へと進行方向が変化し、後向きプリズムシート１４に入射する。そして、前方へ進行する光は、後向きプリズムシート１４の前面から射出して、拡散板１５に入射する。その後、光は、拡散板１５によって拡散されて、面内における輝度が均一化される。次に、光は、拡散板１５から射出された後、液晶パネル３に入射する。

液晶パネル３では、外部からの映像信号に基づき液晶駆動回路２３によって、各画素の液晶が制御されている。これにより、照明装置４から液晶パネル３に入射した光が光変調され、その一部が透過して、画像が形成される。

上述したように、第１実施形態による液晶表示装置１の照明装置４では、光制御プリズムシート１３の＋Ｘ側の端部が、反射シート１２の＋Ｘ側の端部よりも光源１１側に配置されている。即ち、光制御プリズムシート１３が光源１１側の一部にのみ設けられている。これにより、光源１１から遠方の領域では、光制御プリズムシート１３による光の減衰を抑制できるので、遠方の領域での輝度を向上させることができる。すなわち、光源１１に近い光強度の強い領域では光制御プリズムシート１３により後向きプリズムシート１４に到達する光を抑え、光源１１から遠い光強度の弱い領域１６Ｂでは光制御プリズムシート１３により光を導光して光の強度を高めている。この結果、照明装置４の面方向の輝度斑を低減して、輝度の均一性を向上させることができる。

具体的な輝度斑の低減について、図６及び図７を参照して説明する。図６は、第１実施形態による照明装置の輝度と光源からの距離との関係を示すグラフである。図７は、光制御プリズムシートが全面に形成された従来の照明装置の輝度と光源からの距離との関係を示すグラフである。尚、図６及び図７に示す横軸は、光源との距離を示すが、−Ｌ／２の位置に反射シート１２の−Ｘ側の端部が配置されるとともに、＋Ｌ／２の位置に反射シート１２の＋Ｘ側の端部が配置されるものとする。また、輝度は、拡散板のない状態を想定している。

図６に示すように、第１実施形態による照明装置４では、輝度のピークが略中央に位置することがわかる。これにより、第１実施形態による照明装置４では、拡散板１５を設けることと、隣接する照明装置４からの漏れ光との合成によって、輝度斑を低減できることがわかる。一方、図７に示すように、従来の照明装置では、輝度のピークが、光源側に偏っていることがわかる。この結果、拡散板によって光を拡散しても、光源側の輝度が強く、輝度斑が生じることがわかる。

また、照明装置４では、光制御プリズムシート１３を短くすることによって、軽量化を実現することができる。

（第２実施形態）
次に、上述した第１実施形態の照明装置を部分的に変更した第２実施形態による照明装置について説明する。尚、上述した実施形態と同じ構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。

図８に示すように、第２実施形態による液晶表示装置１Ａでは、照明装置４Ａが、Ｘ方向及びＹ方向に４個ずつ配列されている。即ち、１６個の照明装置４Ａが、液晶表示装置１Ａには設けられている。

図９に示すように、第２実施形態による照明装置４Ａは、タンデム方式である。

照明装置４Ａの反射シート１２Ａは、光源１１と隣接するブロックの光源１１との間に配置されている。反射シート１２Ａは、光制御プリズムシート１３に対して傾斜するように配置されている。具体的には、光源１１とは反対側の反射シート１２Ａの端部が、光源１１側の端部よりも後向きプリズムシート１４に近づくように傾斜している。また、光源１１とは反対側の反射シート１２Ａの端部は、隣接する光源１１の前方を覆うように配置されている。これにより、各照明装置４Ａの光源１１から射出された光は、＋Ｘ方向へと導光する。

第２実施形態による照明装置４Ａでは、隣接する後向きプリズムシート１４と後向きプリズムシート１４とが連続している。同様に、隣接する拡散板１５と拡散板１５とが連続している。

照明装置４Ａにおいても、光制御プリズムシート１３のＸ方向の長さが、光源１１と光源１１との間隔よりも短い。これにより、光制御プリズムシート１３の＋Ｘ方向側の端部は、隣接する光源１１よりも手前側に位置する。ここで、光制御プリズムシート１３の＋Ｘ方向側の端部の位置は、特に限定するものではないが、光源１１と隣接する光源１１との中心から１／３の位置が好ましい。

上述したように、第２実施形態による照明装置４Ａにおいても、光制御プリズムシート１３を反射シート１２Ａよりも短くすることによって、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

また、液晶表示装置１Ａは、複数の照明装置４Ａを備えているため、個々の照明装置４Ａを別々に制御することができるので、省電力化を実現できる。

また、照明装置４Ａでは、隣接する後向きプリズムシート１４を連続させることによって、部品点数を低減することができる。同様に、隣接する拡散板１５を連続させることによって、部品点数を低減することができる。

以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。以下、上記実施形態を一部変更した変更形態について説明する。

例えば、上述した実施形態では、液晶表示装置に本発明の照明装置を適用したが、他の透過型の表示装置に本発明による照明装置を適用してもよい。

また、各実施形態で適用した数値、形状、材料等は、適宜変更可能である。

また、上述した第１実施形態においても、第２実施形態と同様に、隣接する後向きプリズムシート及び拡散板を連続させてもよい。

また、上述した実施形態では、光源１１としてそれぞれ赤色、緑色、青色の光を発光可能なＬＥＤとして説明したが、白色光を発光可能なＬＥＤとしてもよい。

さらに、光源１１として冷陰極管（ＣＣＦＬ）を用いてもよい。

また、上述した実施形態では、光源を−Ｘ方向に設置し＋Ｘ方向を光の導光方向とした場合について説明したが、＋Ｘ方向に設置し−Ｘ方向を光の導光方向としてもよい。

また、上述した実施形態では、光源を−Ｘ方向に設置し＋Ｘ方向を光の導光方向とした場合を例に示したが、光源を−Ｙ方向または＋Ｙ方向に設置し＋Ｙ方向または、−Ｙ方向を光の導光方向としてもよい。

１、１Ａ 液晶表示装置
２ 筐体
３ 液晶パネル
４、４Ａ 照明装置
５ 制御部
１１、１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ 光源
１２、１２Ａ 反射シート
１３ 光制御プリズムシート
１３ａ 突条
１４ プリズムシート
１４ａ 突条
１５ 拡散板
１６Ａ、１６Ｂ 導光空間
２１ 電源供給回路
２２ 映像信号処理回路
２３ 映像信号処理回路
２３ 液晶駆動回路
２４ 光源駆動回路

Claims (4)

1. 一方の面が反射部材からなる反射シートと、
   前記反射シートの前記一方の面と対向する位置に配置され、少なくとも１面に第１の突条が複数形成された光学シートと、
   前記光学シートを挟んで前記反射シートと対向する位置に配置され、入射した光を拡散する拡散板と、
   前記反射シートと前記光学シートとの間の位置であって、前記反射シート及び前記光学シートの一端部側に配置され、前記反射シートと前記光学シートとの間の導光空間に対して光を射出する光源と、
   前記導光空間における前記光源側に配設され、前記光学シートに対向する面に前記第１の突条と直交する第２の突条が複数形成され、前記光源側から遠い側の端部が、前記光学シートの前記光源側から遠い側の端部に比較して前記光源側に位置する光制御シートと、
   を備えることを特徴とする照明装置。
2. 前記光学制御シートの前記光源側から遠い側の端部は、前記光源の光の射出方向における前記光学シートの中心位置より前記光源側であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の照明装置と、
   前記照明装置の前記拡散板に対向する位置に配置された液晶パネルと、
   外部からの映像信号に基づき液晶パネルを駆動する駆動回路と、
   を備えていることを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の照明装置を複数備えていることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。