JP4589368B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関するものである。

近年、表示装置として、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）に代わって、発光型のプラズマディスプレイパネルや非発光型の液晶表示装置の使用が多くなっている。

このうち、液晶表示装置は、透過型の光変調素子として液晶パネルを用い、その裏面に照明装置（バックライトとも呼ぶ）を備えて光を液晶パネルに照射する。そして、液晶パネルはバックライトから照射された光の透過率を制御することにより画像を形成する。

液晶表示装置はＣＲＴに比べ、薄く構成できることが特徴の１つとなっているが、近年はさらに薄い液晶表示装置が望まれている。そこで、例えば特許文献１には、バックライト光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）を使用し、さらにバックライト光源を液晶パネル背面に位置するのではなく、サイドに配置して導光板を使用して液晶パネルの背面から光を照射する構成のサイドライト方式の技術が開示されている。

また、複数の光源と導光板を設け、画質を向上する技術が知られており、例えば特許文献２には、複数の導光板と直管型蛍光ランプなどの線状または棒状の光源を組み合わせることで、液晶パネルの光源を複数の領域に構成する技術が開示されている。

特開２００６−１５６３２４号公報（図１参照） 特開２００６−１３４７４８号公報（図１参照）

本発明は、液晶パネルを複数の領域で管理し、管理する領域ごとに光源と導光板を設け、領域ごとに明るさを調整することで、各領域の画像データに合わせて領域毎にコントラストを向上させたり、液晶表示装置の動画性能を向上させる導光板を備える液晶表示装置を提供することを課題とする。

特許文献１に開示される技術は、１枚の導光板からなるため液晶パネルの任意の領域の明るさを調整することができない。そのため、任意の領域の画質を向上できない。表示画像の一部にでも白がある場合にはコントラストを向上することができないという問題がある。また、特許文献２に開示される技術は、導光板が分割されているため、導光板と導光板の境界部分に光を発しない、いわゆる黒の部分が発生し、この黒の部分が画面に縞模様となって表示されるという問題がある。

そこで本発明は、特に、画面に縞模様を発生させることなく、液晶の表示性能を向上できる導光板を備える液晶表示装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、液晶パネルの背面に、光源が発光する光線を液晶パネルに向けて照射する導光板を設け、導光板の液晶パネル側の表面は、上下方向の複数の領域ごとに管理される構成とした。

本発明によると、画面に縞模様を発生させることなく、液晶の表示性能を向上できる導光板を備える液晶表示装置を提供することができる。また、分割した導光板を組み合わせることなく、単一の導光板を使用するために生産性が高いという効果も奏する。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、適宜図を用いて詳細に説明する。

図１は本実施形態にかかる液晶表示装置の構成斜視図、図２は図１におけるＸ−Ｘ断面図、図３の（ａ）は、液晶パネルの配線と駆動回路の配置を示す図、（ｂ）は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）と画素電極の配置を示す図、図４の（ａ）は、光源と導光板の配置を示す図、（ｂ）は光源の構造を示す図、図５は液晶表示装置の給排気を示す図である。本実施形態では、図１に示すように、液晶パネル１２０の表示画面を基準として上下左右および前背面を定義した。

図１に示すように、本実施形態にかかる液晶表示装置１は、液晶パネル１２０，導光板１２１，背面カバー１２２，光源１２４，光源搭載用の基板１２３，ヒートシンク１０１を含んで構成される。さらに、液晶表示装置１は、第１のフレーム１３７，第１のゴムクッション１３１，第２のゴムクッション１３２，第２のフレーム１３８，光学シート１３４，第１の反射シート１３５，第２の反射シート１３６，第３のフレーム１３９を備える。

導光板１２１は、詳細は後記するが、液晶パネル１２０の背面に配置され、導光板１２１の左右側面には光源１２４を有する基板１２３が配置される。なお、導光板１２１の光源１２４が配置される側面を、入射面１２１ａと称する。また、液晶パネル１２０側の表面を、出射面１２１ｂと称する。

また、図２に示すように、導光板１２１と背面カバー１２２の間には空間が設けられており、その空間にヒートシンク１０１が延伸している。

液晶パネル１２０は２枚のガラス基板間に液晶を挟持した構成を有し、液晶を構成する液晶分子の配向状態が制御されることにより導光板１２１から出射した光の透過／遮断を制御する光シャッタとしての機能を有する。

図３の（ａ）に示すように、液晶パネル１２０は、信号配線１２０ｃと走査配線１２０ｄとが格子状に配線され、信号配線１２０ｃを駆動するための信号配線駆動回路１２０ａと走査配線１２０ｄを駆動するための走査配線駆動回路１２０ｂとが備わる。

また、図３の（ｂ）に示すように、信号配線１２０ｃと走査配線１２０ｄとの格子点に液晶１２０ｆを駆動するＴＦＴ１２０ｅが接続される。ＴＦＴ１２０ｅは、走査配線１２０ｄに正の電圧が印加されると、信号配線１２０ｃと画素電極１２０ｇの間を導通させる。このとき、信号配線１２０ｃから画像データに応じた電圧が画素電極１２０ｇに印加され、該画素電極１２０ｇと対向電極１２０ｈの間の電圧に応じて、液晶１２０ｆのシャッタが開閉する。液晶１２０ｆのシャッタが開くと、図１に示す導光板１２１の出射面１２１ｂから出射された発光を透過して明るい画素となる。液晶１２０ｆのシャッタが開いてない場合には暗い画素となる。

液晶１２０ｆのシャッタの開閉と液晶に印加される電圧（≒画素電極１２０ｇと対向電極１２０ｈの間の電圧）の関係は、所謂、液晶１２０ｆの表示モードに依存する。一般的なテレビ受像機向け液晶パネル１２０（図１参照）の表示モードの一例としては、液晶１２０ｆに印加される電圧の絶対値が大きいとき（５Ｖ程度）は明るい画素となり、小さいとき（０Ｖ程度）は暗い画素となる。この際、０Ｖと５Ｖの間の電圧では、非線形的ではあるが電圧の絶対値が大きくなるほど明るくなる。そして、０Ｖと５Ｖの間を適当に区切ることで階調表示を行うことができる。言うまでもないが、本発明はこれら表示モードを限定しない。

また、ＴＦＴ１２０ｅに接続されている走査配線１２０ｄに負の電圧が印加されている場合は、信号配線１２０ｃと画素電極１２０ｇの間は高抵抗の状態となり、液晶１２０ｆに印加される電圧は保持される。

このように、走査配線１２０ｄと信号配線１２０ｃへの電圧によって、液晶１２０ｆが制御される構成である。

走査配線駆動回路１２０ｂは、一定の周期で、例えば順次上から下に向かって、走査配線１２０ｄの１つに所定の電圧を印加するように走査する機能を有する。また、信号配線駆動回路１２０ａは、走査配線駆動回路１２０ｂが所定の電圧を印加している走査配線１２０ｄに接続される各画素に対応する電圧を、各信号配線１２０ｃに印加する。

このような構成とすれば、電圧が印加されている走査配線１２０ｄで、明るい画素と暗い画素とが設定できる。そして、走査配線駆動回路１２０ｂの走査に伴って、信号配線駆動回路１２０ａが各信号配線１２０ｃに印加する電圧を制御することで、全ての走査配線１２０ｄに明るい画素と暗い画素を設定することができ、液晶パネル１２０に映像を構成することができる。

なお、信号配線駆動回路１２０ａと走査配線駆動回路１２０ｂは、例えば制御装置１２５ａ（図１参照）が制御する構成とすればよい。

例えば、制御装置１２５ａは、液晶パネル１２０に表示する画像信号を、液晶１２０ｆ（図３の（ｂ）参照）ごとの明暗の情報として管理する機能を有する。そして、走査配線駆動回路１２０ｂを制御して順次上から下に向かって、走査配線１２０ｄの１つに所定の電圧を印加するように走査するとともに、所定の電圧を印加している走査配線１２０ｄ上の信号配線１２０ｃの明暗の情報に対応して、各信号配線１２０ｃに所定の電圧が印加されるように信号配線駆動回路１２０ａを制御する構成とすればよい。

図１に戻って、導光板１２１はアクリルなどの透明な樹脂からなり、光源１２４から出射した光線（点光源）を面光源に変換する機能を有する。そして、図２に示すように、導光板１２１は、液晶パネル１２０の背面に、第２のフレーム１３８，第２のゴムクッション１３２，光学シート１３４を介して配置され、光源１２４が発光した光線（点光源）を面光源に変換する機能を有する。そのため、導光板１２１の左右側面には光源１２４を有する基板１２３が配置される。なお、前記のように、導光板１２１は、入射面１２１ａと出射面１２１ｂとを有する。

そして、図４の（ａ）に示すように、導光板１２１の入射面１２１ａに沿うように光源１２４が備わり、光源１２４が発光する光線が、入射面１２１ａを介して導光板１２１に入射される構造とする。なお、光源１２４は液晶パネル１２０（図１参照）が、映像を表示するための光を発する機能を有する。

光源１２４は、図４の（ｂ）に示すように基板１２３上に複数のＬＥＤ１２４ａ（例えばＲ（Red），Ｇ（Green），Ｂ（Blue）の３色が交互に配置される）が固定され、ボンディング等によって基板１２３上に形成される配線パターン１２４ｂと電気的に接続される。さらに、発光を適度に散乱させるためのレンズ１２４ｃが、発光面の上部を覆う。光源１２４には配線パターン１２４ｂを介して電流／電圧が供給されて、光源１２４は発光することができる。基板１２３は、例えば低熱抵抗のセラミック基板を用いることができ、図４の（ａ）に示すようにヒートシンク１０１に接するように固定することで、光源１２４で発生した熱を効果的にヒートシンク１０１に伝導させることができる。

入射面１２１ａから導光板１２１に入射した光線は、導光板１２１内での反射を繰り返して伝播し、導光板１２１の背面側に印刷された図示しない反射ドットにより散乱され導光板１２１の前面側にある出射面１２１ｂから出射される。さらに、図２に示すように、導光板１２１の背面には、第２の反射シート１３６が配置され、全反射条件から外れて導光板１２１の背面に出た光線を再度導光板１２１に戻すことで、効率よく液晶パネル１２０（図１参照）を照射する。

このように、本実施形態では、導光板１２１の出射面１２１ｂから出射された光線が液晶パネル１２０を背面から照射する構成とする。

再度図１に戻る。背面カバー１２２は、例えば樹脂からなり、液晶表示装置１の背面の保護カバーの役目をしている。そして、背面カバー１２２の下側面には吸気のための吸気口１０７ａ、背面カバー１２２の上側面には排気のための排気口１０７ｂを設けた。

第１のフレーム１３７は、例えば樹脂からなり、液晶パネル１２０の前面に配置され、液晶表示装置１の前面カバーとしての機能を有する。また第１のフレーム１３７は液晶表示装置１の表示エリア部が開口された形状となっている。そして、第１のフレーム１３７の下側面には吸気のための吸気口１３７ａ、第１のフレーム１３７の上側面には排気のための排気口１３７ｂを設けた。

そして、第１のフレーム１３７と背面カバー１２２とを組み合わせ、液晶表示装置１の筺体を形成したとき、第１のフレーム１３７の排気口１３７ｂと背面カバー１２２の排気口１０７ｂとが連通し、第１のフレーム１３７の吸気口１３７ａと背面カバー１２２の吸気口１０７ａとが連通する構成とする。

液晶パネル１２０の前面には第１のゴムクッション１３１が配置され、第１のフレーム１３７と液晶パネル１２０の支持部材としての機能を有する。第２のゴムクッション１３２は液晶パネル１２０の背面に配置され、液晶パネル１２０と第２のフレーム１３８の緩衝材としての機能を有する。

第２のフレーム１３８は液晶パネル１２０の支持機能を有するとともに、ヒートシンク１０１と液晶パネル１２０の間に介在することでヒートシンク１０１からの熱を液晶パネル１２０に伝えないようにする断熱材の機能を有する。

光学シート１３４は第２のフレーム１３８の背面に配置され、導光板１２１から出射した光のさらなる面内均一化または正面方向の輝度を向上させる指向性付与機能を有する。なお、光学シート１３４の枚数は限定されるものではなく、本実施形態においては、図２に示すように３枚の光学シート１３４を配置した。また、第２のフレーム１３８と光学シート１３４との間には、ゴムなどの弾性部材からなる緩衝体１３３が配置され、例えば第１のフレーム１３７から入力される衝撃を吸収する。

第１の反射シート１３５は光学シート１３４の背面に配置される。第１の反射シート１３５は光源１２４から出射した光線のうち、導光板１２１に入射しない光線を反射して導光板１２１に入射させる機能、および光源１２４近傍の導光板１２１の出射面１２１ｂから出た光線を再度、導光板１２１に戻すための機能を有する。光源１２４近傍ではＲＧＢの出射光が不均一となっており、この部分を表示面にすることはできない。そこで、光源１２４近傍の光線を第１の反射シート１３５によって、導光板１２１に戻すことにより、光線のロスを減らすことができる。

第２の反射シート１３６は、導光板１２１の背面に配置される。第２の反射シート１３６は、光源１２４から出射した光線のうち、直接導光板１２１に入射しない光を反射して導光板１２１に入射させることにより光線の利用効率を高める機能とともに、全反射条件から外れて導光板１２１の下面に出た光線を、再度導光板１２１に戻す機能を有する。

ヒートシンク１０１は熱伝導性の優れた、例えば銅，アルミなどの金属材料で形成され、光源１２４の発熱を効率よく放熱するための機能を有する。そして、ヒートシンク１０１は、前記したように基板１２３の光源１２４が搭載されない面に、例えば熱伝導接着部材を用いて接続され、光源１２４の発熱をヒートシンク１０１に伝導することで放熱する機能を有する。

さらに、ヒートシンク１０１は、ヒートシンク１０１に外接する仮想直方体領域の内部に液晶パネル１２０と導光板１２１を収容することで、液晶表示装置に加重が掛かった際に液晶パネル１２０と導光板１２１を保護する役割も有する。

ここで、ヒートシンク１０１は上面視で略Ｌ字型を有する構造をとり、図２に示すように、ヒートシンク１０１の折り曲げられた部分は、導光板１２１と背面カバー１２２との間に配置する。

光源１２４で発生した熱は、ヒートシンク１０１に伝導され、導光板１２１の背面に位置するヒートシンク１０１に面方向に拡散された後、導光板１２１と背面カバー１２２との間を流れる空気に放熱される。導光板１２１と背面カバー１２２の間を流れる空気は自然対流により下方から上方へと流れる。

そして、図５に示すように、外気が、第１のフレーム１３７に開口する吸気口１３７ａ（図１参照）と背面カバー１２２に開口する吸気口１０７ａ（図１参照）とを通って液晶表示装置１に吸気され、第１のフレーム１３７に開口する排気口１３７ｂと背面カバー１２２に開口する排気口１０７ｂ（図１参照）とを通って排気される。

このように、本実施形態では、図２に示すように導光板１２１と背面カバー１２２との間に、液晶パネル１２０の表示画面に対して上下方向に熱を逃がすための隙間、すなわち通気路を設ける。そして、第１のフレーム１３７に開口する吸気口１３７ａ（図１参照）と背面カバー１２２に開口する吸気口１０７ａ（図１参照）から、第１のフレーム１３７に開口する排気口１３７ｂ（図１参照）と背面カバー１２２に開口する排気口１０７ｂ（図１参照）に抜ける自然対流による空気の流れが通気路を流れることで、通気路に配置されるヒートシンク１０１を冷却する構成である。

さらに、液晶表示装置１（図１参照）を制御する制御装置１２５ａや、光源１２４等に電源電圧を供給するＤＣ／ＤＣ電源１２５ｂ等を備える駆動部１２５が備わる。制御装置１２５ａは、液晶パネル１２０や光源１２４などを制御したり、液晶表示装置１に表示される画像を画像処理したりする装置であって、例えば図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit），ＲＡＭ（Random Access Memory），ＲＯＭ（Read Only Memory）などを備えるコンピュータおよびプログラム，周辺回路などを含んで構成され、ＲＯＭに記憶されるプログラムによって駆動される。

以上のように構成される液晶表示装置１（図１参照）で、本実施形態においては導光板１２１の出射面１２１ｂ（図４の（ａ）参照）の背面（出射面１２１ｂとは反対側の面）に、後記する凹溝１２１ｃを形成して、出射面１２１ｂを上下方向に分割することを特徴とする。

図６の（ａ）は、本実施形態にかかる導光板を背面方向から見た光源と導光板の配置を示す図、（ｂ）は、図６の（ａ）における導光板のＹ方向からの矢視図、（ｃ）は、第１のシートに第２のシートを張り合わせる状態を示す図である。

図６の（ａ）に示すように、導光板１２１の出射面１２１ｂの背面、すなわち液晶パネル１２０（図１参照）側の表面の背面は、上端に平行な凹溝１２１ｃによって、２つ以上の領域（以下、分割背面１２１ｄと称する）に分割される。凹溝１２１ｃは、一方の入射面１２１ａから他方の入射面１２１ａの方向に向かって、例えば導光板１２１の上端に平行になるように形成される。本実施形態においては、図６の（ａ）に示すように、導光板１２１は、３つの凹溝１２１ｃで４つの分割背面１２１ｄが形成されるとしたが、分割背面１２１ｄの数は４つに限定されるものではない。

なお、図６の（ａ）において、凹溝１２１ｃは、出射面１２１ｂの背面に形成した例を示したが、これは限定されるものではなく、出射面１２１ｂに凹溝１２１ｃが形成され、出射面１２１ｂが分割される形態であってもよい。また、図６の（ｂ）において、凹溝１２１ｃの形状をＶ字形としたが、これは限定されるものではなく、例えば矩形や半円形などであってもよい。図１１の（ａ）から（ｄ）に凹溝１２１ｃ形状の例を示す。図１１（ａ）の凹溝１２１ｃは、その断面が四角形の形状であり、図１１（ｂ）は、ある曲率を有する半円の形状であり、図１１（ｃ）は、多角形の形状であり、図１１（ｄ）は、多角形でもっとも先端部がＶ型の形状である。

また、図６の（ｂ）に示すように、本実施形態にかかる凹溝１２１ｃは、導光板１２１の出射面１２１ｂの背面側の端部を、上下方向を略等分に分割するように設けられる。なお、図６の（ｂ）においては上下方向を略等分に分割した例を示したが、上下方向を不等分割する形態であってもよい。例えば、上下中央付近の輝度を上下端部に比較して高くするために、上下中央付近の領域を狭くし、上下端部の領域を広げるように形成してもよい。凹溝１２１ｃの幅および深さは限定するものではなく、例えば０.５〜１.０mm程度の幅で、導光板１２１の厚みの５０〜６０％程度の深さを有すればよい。このように凹溝１２１ｃを設けることで、導光板１２１の出射面１２１ｂの背面側の端部には凹溝１２１ｃによって凹部と凸部とが形成される。そして、図６の（ａ）に示す、１つの分割背面１２１ｄは、入射面１２１ａの側から見ると１つの凸部になる。

導光板１２１の入射面１２１ａには、分割背面１２１ｄに対応して配置される光源１２４が備わる。すなわち、光源１２４は、凹溝１２１ｃによって形成される凸部に対応して配置される。したがって、入射面１２１ａの１つの凸部に入射する、光源１２４が発光する光線は、対応する分割背面１２１ｄに対向する出射面１２１ｂから出射されることになる。

本実施形態においては、３つの凹溝１２１ｃによって入射面１２１ａは４つの領域に分割されることから、１つの入射面１２１ａに４つの光源１２４が備わる。各光源１２４は、例えばＤＣ／ＤＣ電源１２５ｂが出力する電流によって駆動され、ＬＥＤ駆動回路１２６（光源駆動手段）とスイッチ１２６ｃとが備わっている。スイッチ１２６ｃは、例えば制御装置１２５ａ（図１参照）が出力する制御信号Ｃで開閉制御され、スイッチ１２６ｃの開閉にともなって光源１２４の発光がオン／オフされる構成とすれば、制御装置１２５ａの指令によって、４つの分割背面１２１ｄは、それぞれ単独に明暗を制御される。すなわち、ＬＥＤ駆動回路１２６は、領域の数に対応して配置される光源１２４を、単独に制御する。ここで、本実施例においては、図６に示される光源１２４自体は、複数のＬＥＤ１２４ａから構成されている。光源に含まれる複数のＬＥＤは、前記ＬＥＤが属する光源に対応するＬＥＤ駆動回路１２６により一括で駆動される。つまり、ある光源に着目した場合、その光源に含まれる複数のＬＥＤは同時に点灯および消灯を行う。

但し、本発明は光源に含まれる複数のＬＥＤを一括で駆動することに限定されるものではない。例えば、光源に含まれる複数のＬＥＤが個々に、もしくは、グループ毎に制御される構成であっても良い。少なくても２つの分割背面１２１ｄが存在し、一方の分割背面１２１ｄに対応して配置されるＬＥＤの内の少なくても１つと、もう一方の分割背面１２１ｄに対応して配置されるＬＥＤの内の少なくても１つが別々に制御できれば、効果を奏する。

なお、本実施例を説明する図６の（ａ）においては、同じ分割背面１２１ｄの両端に備わる左右の光源１２４は、同等の動作をするものとする。

また、光源１２４のＬＥＤ１２４ａ（図４の（ｂ）参照）が、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号で点灯している場合は、例えば制御部１２５ａ（図１参照）がＰＷＭ信号のパルス幅を変えるようにＬＥＤ駆動回路１２６に指令を与え、光源１２４を暗くする構成であってもよい。

凹溝１２１ｃは例えば、導光板１２１を成形する際に射出成形によって形成してもよいし、成形された導光板１２１を追加工することで形成してもよい。また、図６の（ｃ）に示すように、導光板１２１と同等の平面形状を有し、導光板１２１と同じ素材からなる第１のシート１２１ｅに、分割背面１２１ｄと略同等の幅を有し、導光板１２１と同じ素材からなる第２のシート１２１ｆを、凹溝１２１ｃを形成するように張り合わせて導光板１２１を形成してもよい。第１のシート１２１ｅに第２のシート１２１ｆを貼り合せる方法としては、例えば熱圧着や接着剤の使用が考えられる。ここで接着材を使用する場合、その接着材は無色透明であって、導光板１２１と同じ屈折率であることが望ましい。例えば導光板１２１がアクリル素材の場合、アクリル樹脂からなる接着剤を使用すればよい。

図７は、凹溝を有する導光板を光源から発光される光線が進行する状態を示す模式図である。図７に示すように、１つの光源１２４から発光される光線Ｌは、入射面１２１ａの分割された領域の１つから、その領域に対応する分割背面１２１ｄに入射される。そして、入射した光線Ｌは、凹溝１２１ｃと分割背面１２１ｄとで形成される壁面（もしくは、導光板１２１の上端面や下端面）に反射しながら進行するとともにその一部は、分割背面１２１ｄに対向する出射面１２１ｂ（図２参照）から、液晶パネル１２０（図２参照）側に出射され液晶パネル１２０を照射する。このように、１つの分割背面１２１ｄに入射された光線Ｌは、凹溝１２１ｃによって上下方向に反射しながら進行することから、他の分割背面１２１ｄに入射することはほとんどない。したがって、１つの分割背面１２１ｄに光線Ｌを入射する光源１２４の明暗を制御すると、その光源１２４から光線Ｌが入射する分割背面１２１ｄの明暗を制御することができる。但し、導光板１２１の入射面１２１ａにおいて、凹溝１２１ｃ付近の光源から発する光は、必ずしも対応する分割背面１２１ｄには入射しない。つまり、凹溝１２１ｃ付近の光源から発する光の一部は、その光源の発する光の広がり具合によって隣接する領域に、少量ではあるが入射することもある。

液晶表示装置１（図１参照）が表示する映像のコントラストは、白を表示する高い輝度と黒を表示する低い輝度の比で示され、その値が大きいほどコントラストが高く良質な画像となる。液晶パネル１２０（図１参照）の場合、白を表示する高い輝度は約５００ｃｄ／ｍ²であり、黒を表示する低い輝度は約０.５ｃｄ／ｍ²であることから、その比で示されるコントラストは、約１０００（５００／０.５）になる。これは、従来の表示装置であるＣＲＴのコントラスト（約１００００）に比べ、低い値であることから、液晶表示装置１のコントラストの向上が要求される。

映像信号において、黒を表示する理想的な映像レベルは「０」であることから、液晶表示装置１（図１参照）においても、黒を表示する場合、液晶パネル１２０（図１参照）の輝度は「０」であることが好ましい。しかしながら、液晶パネル１２０の特性によって、黒を表示する場合であっても光源１２４（図１参照）が発光する光線が液晶パネル１２０の光漏れとなって液晶表示装置１に表示され、その輝度が「０」にならない。この光漏れが、液晶表示装置１のコントラストが低くなる原因の１つである。

そこで、液晶パネル１２０（図１参照）の表示領域を複数の領域で管理して、全体的に暗い領域、すなわち黒が多い領域を照明するバックライトをオフする（または、暗くする）ことで、液晶表示装置１（図１参照）のコントラストを向上させることができる。そのため、管理上分けられた液晶パネル１２０の領域に対応してバックライトをオン／オフ（もしくは明暗を制御）させることが必要となる。

本実施形態においては、図６の（ａ）に示すように、導光板１２１の背面に３本の凹溝１２１ｃを設け、４つの分割背面１２１ｄを形成したことを特徴とする。さらに、分割背面１２１ｄごとに光線Ｌ（図７参照）を入射できるように、導光板１２１の片側に４つの光源１２４を備えた。本実施形態おいては、導光板１２１の両側に光源１２４を配置したため、８つの光源１２４が備わる。光源１２４は、それぞれＬＥＤ駆動回路１２６によって駆動され、スイッチ１２６ｃは、例えば制御装置１２５ａ（図１参照）によって制御されることで、光源１２４のオン／オフが制御される構成とすればよい。なお、本実施形態において、同じ分割背面１２１ｄの両端に備わる２つの光源１２４は、同等の動作をする。すなわち、同じ分割背面１２１ｄの両端に備わる光源１２４は１つの単位として、同等に駆動されることになる。

そして、分割背面１２１ｄが形成される導光板１２１は、液晶パネル１２０（図１参照）に面して配設されることから、例えば液晶表示装置１を制御する制御装置１２５ａ（図１参照）は、導光板１２１の４つの分割背面１２１ｄに対応するように、液晶パネル１２０を４つの表示領域で管理する。

そして、液晶表示装置１を制御する制御装置１２５ａは、液晶パネル１２０の表示領域で、黒が多いと判定した領域があると、該当する領域に対応する、分割背面１２１ｄに光線を入射する光源１２４のスイッチ１２６ｃを制御して、光源１２４が発光する光線Ｌ（図７参照）をオフして、分割背面１２１ｄからの照明を暗くすればよい。このようにして、表示領域ごとに液晶パネル１２０のバックライトの明暗を制御することができる。

なお、液晶パネル１２０（図１参照）の表示領域に、黒が多いか否かの判定は、例えば制御装置１２５ａ（図１参照）が、表示画像の情報に基づいて判定することができる。すなわち、前記したように制御装置１２５ａは、液晶パネル１２０の表示画像の明暗の情報を、液晶パネル１２０を構成する液晶１２０ｆ（図３の（ｂ）参照）ごとに有することから、黒の情報、すなわち暗の情報を有する液晶１２０ｆの数をカウントすることができる。したがって、暗の情報が例えば所定値以上の割合を占める表示領域は黒が多い領域と設定しておけばよい。なお、所定値は限定される値ではなく、例えば７０％など適宜設定すればよい。

このように、制御装置１２５ａ（図１参照）は、液晶パネル１２０（図１参照）を図６の（ａ）に示す、導光板１２１の分割背面１２１ｄに対応した複数の表示領域で管理し、黒が多い領域を判定したら対応する分割背面１２１ｄの光源１２４を暗くすることができる。そして、分割背面１２１ｄの光源１２４が暗くなることで、該当する液晶パネル１２０の表示領域のバックライトが暗くなることから、その領域の、黒を表示する低い輝度を下げることができ、液晶パネル１２０全体のコントラストを向上することができる。

また、前記したように、本実施形態にかかる導光板１２１（図６の（ａ）参照）は、導光板１２１の表面に凹溝１２１ｃ（図６の（ａ）参照）を加工したものであるから、複数の導光板で構成する必要はなく、１枚の導光板があればよいため、材料費が少ないという効果に加え、導光板を組み合わせる工数も削減できることから、複数の導光板による構成に比べてコストダウンの効果を奏する。

さらに、凹溝１２１ｃ（図６の（ａ）参照）は、導光板１２１（図６の（ａ）参照）の背面側の表面に形成されることから、図６の（ｂ）に示すように、凹溝１２１ｃの前面側はつながった構造となっている。光源１２４（図６の（ａ）参照）から射出される光線Ｌ（図７参照）の一部は、凹溝１２１ｃの前面側から出射される。このことは、凹溝１２１ｃの部分から出射される光線Ｌが「０」ではないことを示す。したがって、凹溝１２１ｃの部分が黒にはならないため、液晶パネル１２０（図１参照）の表示領域に、凹溝１２１ｃによる線状の縞模様が発生しないという、優れた効果を奏する。

また、本実施形態において図６の（ａ）に示すように凹溝１２１ｃは一方の入射面１２１ａから他方の入射面１２１ａに貫通（到達）する形状としたが、この形状は限定されるものではない。図８は、凹溝の形状を導光板の分割背面の側から見た図であり、（ａ）は、一方が導光板の端部まで到達しない凹溝が形成されることを示す図、（ｂ）は、左右から略中心まで交互に凹溝が形成されることを示す図である。

図８の（ａ）に示すように、例えば最も上と最も下の凹溝１２１ｃは、右の入射面１２１ａから左の入射面１２１ａの直前まで形成され、中間の凹溝１２１ｃは左の入射面１２１ａから右の入射面１２１ａの直前まで凹溝１２１ｃが形成される構成であってもよい。この場合、凹溝１２１ｃが右端から左端まで貫通していないため、凹溝１２１ｃに沿って導光板１２１が割れにくくなるという効果を奏する。

また、図８の（ｂ）に示すように、２本の凹溝１２１ｃが、右の入射面１２１ａから略中央まで形成され、それらの凹溝１２１ｃと交互に位置するように、２本の凹溝１２１ｃが、左の入射面１２１ａから略中央まで形成される構成であってもよい。すなわち、凹溝１２１ｃを、一方の入射面１２１ａの側から、他方の入射面１２１ａの側に向かう途中まで形成することになる。このように凹溝１２１ｃを形成すると、図８の（ｂ）に示すように、導光板１２１の右方には、幅の狭い分割背面１２１ｄと、幅の広い分割背面１２１ｄとが形成され、導光板１２１の左方にも、幅の狭い分割背面１２１ｄと、幅の広い分割背面１２１ｄとが形成される。そして、幅の狭い分割背面１２１ｄには幅が狭く発光量の小さい光源１２４を配置し、幅の広い分割背面１２１ｄには幅が広く発光量の大きい光源１２４を配置する構成としてもよい。このように構成すると、導光板１２１は６つの分割背面１２１ｄに分割されることから、液晶パネル１２０（図１参照）の表示領域も６つの領域で管理することができ、表示する画像のコントラストの向上をより細かく制御することができる。

また、図１２（ａ）に示すように、導光板１２１の左右中央部に、導光板１２１の上端の辺に垂直な凹溝１２１ｃｖを設けることで、図８（ｂ）に示される場合に比べて、領域を左右方向で鮮明に分割することが可能となる。図１２（ａ）の場合、８個の光源１２４を独立に制御することで、管理する領域の数を８個とすることができる。

図８および図１２（ａ）で説明した方法以外にも、凹溝と光源の組み合わせにより、種々の領域分割方法が考えられる。

その他の例として図１２（ｂ）に示す図に関して説明する。図１２（ｂ）では、７個の領域（それぞれの領域を第１領域１２０１，第２領域１２０２・・・第７領域１２０７と呼ぶことにする。）を形成し、７個の内の一つである第１領域１２０１が他の領域の面積の倍の面積を有する場合を示している。導光板１２１は図１２（ａ）に示す導光板１２１と同一の物を用いている。光源１２４ａｄを他の領域に対応する光源１２４の倍の長さとすることで、第１領域１２０１の面積を倍としている。すなわち、第１領域は、領域内の凹溝１２１ｃにより、凹溝１２１ｃの上下で光学的には分離（便宜的に、分離される領域を光学的分離領域odv１，光学的分離領域odv２と呼ぶ）されているが、光学的分離領域odv１および光学的分離領域odv２に対応する光源が同一であるために、第１領域１２０１の面積は倍となる。また導光体１２１の入射面１２１ａの一端における端部付近の凸部に対応する光源１２４のＬＥＤ１２４ａの数が中央部付近の凸部のＬＥＤ１２４ａの数よりも少なくてもよい。

導光板１２１の入射面１２１ａには、各領域に対応して配置される光源１２４が備わる。入射面１２１ａから見た導光板１２１には凹溝１２１ｃによって凹部と凸部とが形成される。光源１２４は、凹溝１２１ｃによって形成される凸部に対応して配置される。第２から第７領域を照射する、それぞれの光源と前記凸部は１対１で対応するが、第１領域を照射する光源１２４ａｄと前記凸部は、第１領域内に２つある光学的分離領域に対応して前記凸部があるため、１対２で対応する。図１２（ｂ）に示す図の様に、必ずしも、光源と前記凸部は１対１で対応する分けではない。

また、導光体１２１は、入射面１２１ａの一端における端部付近の凸部の幅が中央部付近の凸部の幅に比較して広いくてもよい。

また、本発明の構成を用いれば、コントラストの向上のみならず、動画表示性能を向上することができる。ＣＲＴを用いたテレビ受像機は、様々なタイプのテレビ受像機の中で最も動画表示性能が良い。その理由は、画面内のある点に着目すると、その点は、書き込まれた瞬間（電子線が照射された瞬間）のみ発光していることによる。所謂、非ホールド型の表示によるためである。

一方、液晶表示装置１（図１参照）は、通常状態で光源１２４（図１参照）を点灯し続けているために、ＣＲＴに対して動画表示性能が劣るという欠点がある。これを改善するために光源１２４を所定のタイミングで消灯することが考えられる。

液晶パネル１２０（図１参照）は、表示面に表示される画像データを周期的（例えば１／６０秒ごと）に書き換えて動画を表示する。ここで、液晶パネル１２０の表示面に表示される１つの画像データをフレーム画像とした場合、フレーム画像を書き換えるのに要する長さ（時間）をフレーム期間と称する。すなわち、１／６０秒ごとにフレーム画像を書き換える場合、フレーム期間は略１／６０秒となる。そして、液晶パネル１２０はフレーム画像を１／６０秒ごとに書き換えながら動画を表示することになる。

そして、本実施形態においては、フレーム期間内の所定期間だけ、光源１２４（図１参照）を消灯すればよい。すなわち、フレーム期間の中に消灯期間を有する。

ここで、光源１２４を消灯する消灯期間から次の消灯期間までの期間を１つのサイクルとして、バックライト期間と定義する。そして、前記バックライト期間はフレーム期間と同じ長さか、もしくは、２倍，３倍などの整数倍もしくは、１／２，１／３などの整数分の１倍とすることが好ましい。

そして、各光源１２４において、その消灯期間の長さは、フレーム期間の長さの２０％から８０％程度とすればよい。この場合、フレーム期間の残りの長さが各光源１２４の点灯時間となる。もちろん、同時に調光もする場合には、消灯期間をさらに短くしたり、長くしてもよい。

液晶パネル１２０（図１参照）は、一般的に走査線を液晶パネル１２０の最上端から最下端に向けて走査して画像データを書き込んでいく線順次駆動であるため、最上端の画素が走査されるタイミングと最下端の画素が走査されるタイミングは、略フレーム期間の長さだけ時間がずれる。液晶は、書き込まれた画像データに対応した透過率に達するまでに５〜１０ｍｓの応答時間を要する。したがって、光源１２４（図１参照）を消灯および点灯する場合、点灯のタイミングを液晶が所望の透過率に達したときに合わせることで、より動画表示性能を向上させることが可能となる。

図９は、導光板の分割背面に対応した液晶パネルの領域を示す図、図１０は、光源を、動画表示性能の向上を目的として駆動した場合のタイミングチャートである。走査開始信号ＣＳは、液晶パネル１２０（図９参照）の走査を開始するトリガとなる信号である。そして、走査開始信号ＣＳの間隔はフレーム期間となる。

また、図９に示すように、液晶パネル１２０は、導光板１２１の分割背面１２１ｄに対応した４つの領域で管理され、上から順に、第１領域１２０１，第２領域１２０２，第３領域１２０３，第４領域１２０４とする。なお、液晶パネル１２０の領域数は、導光板１２１の分割背面１２１ｄの数に対応して設定すればよい。

制御信号Ｃ１〜Ｃ４は、図９に示す４つの領域のそれぞれに対応する光源１２４のスイッチ１２６ｃに、例えば制御装置１２５ａ（図１参照）から入力される信号である。制御信号Ｃ１〜Ｃ４がオンの場合に該当する光源１２４は点灯し、オフの場合に消灯する。

本実施形態においては、図１０に示すように、例えば走査開始信号ＣＳがオンになってから１〜２ｍｓ後に、第１領域１２０１（図９参照）が消灯期間になる。すなわち、例えば制御装置１２５ａ（図１参照）は制御信号Ｃ１をオフして、第１領域１２０１に対応する光源１２４（図９参照）を消灯して第１領域１２０１を消灯期間に設定する。そして、所定期間が経過したら、例えば制御装置１２５ａは、制御信号Ｃ１をオンして、第１領域１２０１に対応する光源１２４を点灯する。そして、例えば制御装置１２５ａは、制御信号Ｃ２をオフして、第２領域１２０２（図９参照）に対応する光源１２４を消灯して第２領域１２０２を消灯期間に設定する。このように、例えば制御装置１２５ａは、第１領域１２０１に遅れて、第２領域１２０２，第３領域１２０３（図９参照），第４領域１２０４（図９参照）を順次消灯期間に設定する。

なお、１つの光源１２４が点灯するのと同時に次の光源１２４が消灯してもよいし、１つの光源１２４が点灯して少しの時間が経過してから次の光源１２４が点灯する構成であってもよい。

このように、各光源１２４の消灯のタイミングを異ならせることで、例えば液晶パネル１２０においては、フレーム期間の中で、フレーム画像を書き換え途中の領域を消灯期間とし、書き換え終了の領域は点灯期間とすることができる。そして、領域毎の液晶の応答にタイミングを合わせて点灯することが可能となり、液晶パネル１２０の動画表示性能を向上できる。

本実施例では、全ての領域で消灯のタイミングを異ならせたが、本発明はこれに限定されない。例えば、凹溝により形成される分割背面１２１ｄを１０個有する構成において、コントラスト制御は１０個の分割背面１２１ｄで個別に行い、動画性能向上に関しては、２つの分割背面毎に制御するということも考えられる。この時、消灯のタイミングは１０個の分割背面に対応する光源の内、同じタイミングで消灯する光源も存在するということである。つまり、消灯期間が始まるタイミングが、少なくても単独で制御される光源のうちの２つが異なることでもよい。

本実施形態にかかる液晶表示装置の構成斜視図である。 図１における、Ｘ−Ｘ断面図である。 （ａ）は、液晶パネルの配線と駆動回路の配置を示す図、（ｂ）は、ＴＦＴと画素電極の配置を示す図である。 （ａ）は、光源と導光板の配置を示す図、（ｂ）は光源を示す図である。 液晶表示装置の給排気を示す図である。 （ａ）は、本実施形態にかかる導光板を背面方向から見た光源と導光板の配置を示す図、（ｂ）は、図６の（ａ）における導光板のＹ方向からの矢視図、（ｃ）は、第１のシートに第２のシートを張り合わせる状態を示す図である。 凹溝を有する導光板を光源から照射される光線が進行する状態を示す模式図である。 （ａ）は、一方が導光板の端部まで到達しない凹溝が形成されることを示す図、（ｂ）は、左右から略中心まで交互に凹溝が形成されることを示す図である。 導光板の分割背面に対応した液晶パネルの領域を示す図である。 光源を、動画表示性能の向上を目的として駆動した場合のタイミングチャートである。 導光板の凹溝形状の例を示した図である。 導光体の領域分割方法の例を示した図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置
１０１ ヒートシンク
１２０ 液晶パネル
１２１ 導光板
１２１ａ 入射面
１２１ｂ 出射面
１２１ｃ 凹溝
１２１ｄ 分割背面
１２１ｅ 第１のシート
１２１ｆ 第２のシート
１２２ 背面カバー
１２４ 光源
１２６ ＬＥＤ駆動回路（光源駆動手段）
１２６ｃ スイッチ

Claims (9)

1. 液晶パネルと、
   前記液晶パネルの背面に設けた導光板と、
   前記導光板の、左右両側または上下両側の少なくても一方の側面に形成される入射面から前記導光板に光線を入射するように配置した光源と、
   前記光源を駆動する光源駆動手段と、を備え、
   前記導光板は、前記入射面から入射する前記光線を導光し、前記液晶パネルに面した出射面から出射して、前記液晶パネルを前記背面から照明する液晶表示装置であって、
   前記出射面または前記出射面の背面の一方は、前記入射面側から他方の前記入射面側の端部に向かって当該端部に到達しないように形成される凹溝と当該凹溝とは垂直な方向に形成される凹溝とを有し、
   前記凹溝は、一方の前記入射面から他方の前記入射面まで貫通していないことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記入射面の一端には、前記凹溝によって凹部と凸部が形成され、
   前記光源は、前記入射面の一端に形成される前記凸部に対応して配置され、
   前記光源駆動手段は、前記凸部に対応して配置される前記光源を、単独に制御することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記凹溝を、一方の前記入射面の側から、他方の前記入射面の側に向かう途中まで形成することで、前記出射面または前記出射面の背面の少なくとも一方を分割することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記液晶パネルは、表示する画像データを周期的に書き換えて動画を表示し、
   前記液晶パネルの表示面に表示される１つの前記画像データの書き換えに要する期間をフレーム期間としたときに、
   前記光源は、前記フレーム期間の中で消灯する消灯期間を有するとともに、
   前記消灯期間が始まるタイミングが、単独で制御される前記光源ごとに異なることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記液晶パネルは、表示する画像データを周期的に書き換えて動画を表示し、
   前記液晶パネルの表示面に表示される１つの前記画像データの書き換えに要する期間をフレーム期間としたときに、
   前記光源は、前記フレーム期間の中で消灯する消灯期間を有するとともに、
   前記消灯期間が始まるタイミングが、少なくても単独で制御される前記光源のうちの２つが異なることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の液晶表示装置。
6. 前記入射面の一端には、前記凹溝によって凹部と凸部が形成され、
   前記光源は、前記入射面の一端に形成される前記凸部に対応して配置され、
   前記導光体は、前記入射面の一端における端部付近の前記凸部の幅が中央部付近の前記凸部の幅に比較して広いことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記入射面の一端には、前記凹溝によって凹部と凸部が形成され、
   前記光源は、複数のＬＥＤからなり、かつ前記入射面の一端に形成される前記凸部に対応して配置され、
   前記導光体の前記入射面の一端における端部付近の凸部に対応する前記光源のＬＥＤの数が中央部付近の凸部のＬＥＤの数よりも少ないことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 前記導光板の背面に設けられた背面カバーと、
   前記光源で発生した熱を伝導する金属材料とを有し、
   前記金属材料は前記導光板と前記背面カバーとの間に配置され、
   前記導光板と背面カバーとの間に隙間が設けられることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
9. 前記金属材料は略Ｌ字型であり、
   前記金属材料の折り曲げられた部分が、前記導光板と前記背面カバーとの間に配置される請求項８に記載の液晶表示装置。

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