JP5185709B2 - 照明装置を用いた液晶表示装置 - Google Patents
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Description
図11(a)は従来の液晶テレビ100の正面図であり、図11(b)、図11(c)は、従来の液晶テレビ100における表示画面Gの背面側に配置される導光板102と表示画面Gの両外側方に配置される光源kの構成を示した概念的正面図である。
一方、特許文献1の技術は、図11(c)に示すように、導光板102が分割されているため、導光板102内を進む光が、導光板102外の空気層a1との屈折率の違いにより、導光板102の表面で全反射(図11(c)中の矢印α101)する光の量が多く、導光板102とその境界部分の空気層a1を介して、隣接する導光板102に光が殆ど漏出しない。そのため、光源kから出た光が表示画面G(図11(a)参照)内に広がらず、領域r毎の変調は効き易いが、各光源kの特性のバラツキが領域r毎の明るさや色のバラツキとなって見えてしまうという問題がある。
本発明は上記実状に鑑み、表示画面内を複数の領域に分割したエリア制御を視聴者に違和感を生じさせることなく良好に行い得る液晶表示装置の提供を目的とする。
<<第1実施形態>>
<液晶テレビ10の全体構成>
図1(a)は、本発明の第1実施形態の液晶テレビ10の正面図であり、図1(b)は、図1(a)のA−A線断面拡大図である。
本発明を適用した液晶テレビ10は、図1(a)に示すように、映像を表示する表示画面Gを有しており、この表示画面Gに映像を表示するに際しては、映像に応じた電圧を印加する液晶層に後方(図1(a)の紙面裏側)から前方(図1(a)の紙面表側)に向け光を透過させ映像に応じた強弱を付けた光を、カラーフィルタの固々の画素に照射し、各画素に映像に応じた色を表示させることで映像を表示している。
図2(a)は、図1(b)に示す表示画面Gに映像を表示する構成の主要部を分解した状態を示す斜め上方から見た斜視図であり、図2(b)は、図1(a)のB−B線断面拡大図である。
なお、図1(b)、図2(b)においては、液晶パネル1の前外方(図1(a)の紙面の表面側)に配設される透明な前面パネルP(図2(a)参照)は省略して示している。
図1(b)に示すように、液晶テレビ10は、表示画面Gを形成する開口が形成される樹脂製の前筐体ケース9mと、該前筐体ケース9mに係合されネジ止めされる後筐体ケース9uとを有しており、後筐体ケース9u上には、液晶テレビ10を統括的に制御する制御装置8aと、供給される電圧を適切な使用電源電圧にするためのDC/DC電源8bとが設けられている。
図3(a)は、導光板2、光源モジュールK(K11、…、K17、K21、…、K27)等を示す正面図であり、図3(b)は、図3(a)のC−C線断面拡大図である。
図1(a)に示す表示画面Gを区分けした7つの領域r(r1、r2、…、r7)に対応して、図2(a)、図3(a)に示すように、左右の側方にそれぞれ7個、計14個の光源モジュールKが対向して設けられている。
なお、図1(b)に示ように、光源モジュールKからの光が導光板2に入射する導光板2の両側面を入射面2Nと称し、導光板2から液晶パネル1に向けて光が出射する導光板2の面を出射面2Dと称する。
これらの各光源モジュールK(K11、…、K27)は、導光板2の各領域r毎に明るさの制御、および赤、青、緑の発光ダイオードdの何れかを強調する制御、何れか2つの色の発光ダイオードdを強調する制御等、各領域r毎に制御装置8aによって独立なエリア制御が行われている。なお、光源モジュールK(K11、…、K27)の光の明暗は、印加する電流の高低により制御される。
図1(b)、図2(a)に示す導光板2は、例えば、アクリル樹脂等の樹脂で成形される透明な板であり、図3に示すように、溝部mによって、鉛直方向に7つに分割した領域r(r1、r2、…、r7)に区切られている。そして、該溝部mに対向する連結部Sを介して導光板2の各領域rが連結されており、1枚の一体の導光板が形成されている。
表示画面G(図1(a)参照)は、図3(b)に示す導光板2の裏面2r側、すなわち液晶パネル1が配置された側とは反対側に形成された溝部mによって、鉛直方向に7つに分割した領域r(r1、r2、…、r7)に区分けされている。
図3(b)に示すように、導光板2における溝部mは、導光板2の短辺方向の断面が矩形状の形状を有しており、該矩形の幅寸法s1が、0より大きく0.5mm以下に設定されている。
幅寸法s1を、0より大きく0.5mm以下と狭く設定することにより、図3(b)に示すように、光源モジュールKから発せられ導光板2内を透過する光α11が、溝部m内の一方溝側面m1から出射し溝部m内を進行し反対側の溝部mの他方溝側面m2に到達することができる。この他方溝側面m2に到達した光α11は、再度導光板2内を進み、表示面側の出射面2Dの空気との界面2kで全反射条件を満たすため反射され、表示面側、すなわち出射面2Dの外方に出射されることがなく、再び導光板2内を伝播する光α12となる。
従って、導光板2における溝部mに対向する出射面2Dからの溝部mの存在による光の出射が防止され、表示画面G(図1(a)参照)に溝部mに対向する箇所が輝線として目視されることが抑制できる。
図3(b)に示す溝部mにおける溝底面m3を基準面とする一方溝側面m1の角度θ1は、90度が最適であり、90度±1度以内であることが望ましい。
同様に、図3(b)に示す溝部mにおける溝底面m3を基準面とする他方溝側面m2の角度θ2は、90度が最適であり、90度±1度以内であることが望ましい。
角度θ1、θ2を90度±1度以内とすることにより、光源モジュールKから発せられ導光板2内から溝側面m1、m2を介して溝部m内に進行し、再度、溝部mの溝底面m3から導光板2内に進行する光が、導光板2の表示面側の空気との界面2k(出射面2D)で全反射条件を満すようにすることが可能である。そのため、表示画面G(図1(a)参照)における領域r間の境界域、すなわち導光板2の溝部mに対向する箇所が輝線として、視聴者に局所的に明るく目視されることを抑制できる。
図3(b)に示す導光板2の溝部mの導光板2の短辺方向の断面における溝底面m3と一方溝側面m1との角部c1の曲率半径R1は、0より大きく50μm以下に設定している。
すなわち、0<角部c1の曲率半径R1≦50μmとしている。
同様に、導光板2における溝部mの導光板2の短辺方向の断面における溝底面m3と他方溝側面m2との角部c2の曲率半径R2は、0より大きく50μm以下に設定している。
すなわち、0<角部c2の曲率半径R2≦50μmとしている。
しかし、溝部mの角部c1、c2の曲率半径R1、R2を0より大きく50μm以下に設定することにより、導光板2内を進み角部c1、c2で反射した光が、出射面2D(表示面側の空気との界面2k)で全反射条件を満たさないケースを減少でき、表示画面G(図1参照)における溝部mの角部c1、c2に相当する箇所が、輝線として目視されることを抑制できる。
図3(b)に示す溝部mを形成する両溝側面m1、m2および溝底面m3を含む溝面の表面粗さRa(算術平均粗さ)は、0より大きく15nm(ナノメートル)以下に設定している。
溝部mの溝面の表面粗さRaが粗い場合、該溝面で光が散乱し、溝部mが、表示画面G(図1(a)参照)で光り、輝線として目視される。
溝部mの溝面の表面粗さRaを、0より大きく15nm以下にすることによって、溝面での光の散乱が防止され、表示画面G(図1(a)参照)における溝部mに相当する箇所が輝線となることを抑制できる。
フレーム部材5は、必ずしも強度的に強くない導光板2等を構造的に支持する強度部材であり、例えば、厚さ寸法1mmの鋼板が用いられる。
ここで、導光板2は、表示画面G(図1(a)参照)に対向して延在する形状(図1(b)、図2参照)の広い面を有する薄板のアクリル樹脂等の樹脂製の部材であり、構造的に補強する必要がある。従って、フレーム部材5は、導光板2の補強の役割を担っている。
フレーム部材5としては、鋼板以外に機械的特性に優れ、加工性の良好なアルミ板等が用いられる。
上記第1実施形態の構成によれば、導光板2における非液晶パネル1側の非表示面側、すなわち液晶パネル1が配置された側とは反対側に導光板2の短辺方向の断面が矩形状の溝部mを形成し、該溝部mの幅寸法s1を0より大きく0.5mm以下としたので、図3(b)に示すように、光源モジュールKから発せられ導光板2内を透過した光α11が、溝部m内の一方溝側面m1から出射し溝部m内に進行し反対側の他方溝側面m2に到達することとなり、表示画面G(図1(a)参照)における導光板2の溝部mに相当する箇所が、局所的に明るい輝線として視聴者に目視されることが抑制できる。なお、光源モジュールKは、図3(b)の紙面手前側および奥側に配置されている(図3(a)参照)。
また、導光板2の溝部mを形成する両溝側面m1、m2および溝底面m3を含む溝面の表面粗さRa(算術平均粗さ)を0より大きく15nm(ナノメートル)以下としたので、該溝面で散乱する光の量を減少でき、表示画面G(図1(a)参照)で導光板2の溝部mに相当する箇所が視聴者に局所的に明るい輝線として目視されることが抑制できる。
また、エリア制御により、液晶テレビ10の低消費電力化が図れる。
次に、第2実施形態の液晶テレビについて、図4を用いて説明する。なお、図4は、第2実施形態における第1実施形態の図3(a)に示す導光板等のC−C線断面拡大図である。
図4に示すように、第2実施形態の導光板22は、その裏面22r、すなわち液晶パネルが配置された側とは反対側の面に、表示画面G(図1(a)参照)を各領域rに区分けする導光板22の短辺方向の断面が矩形状の凹状の溝部2mを設けるとともに、フレーム部材25に導光板22の凹状の溝部2mに入れ込む形の凸部25tを形成している。
そして、反射部材23を、図4に示すように、導光板22の溝部2mを含む裏面22rに沿わせるとともに凸部25tを有するフレーム部材25に沿わせ配置している。
なお、光取り出し溝22sの形状は、液晶パネル側に光を供給させられれば、他の形状を選択してもよい。
なお、フレーム部材25は、反射率85〜99%の反射部材23が用いられる場合、光学的な役割は果たさないため、如何なる材質を選択することも可能である。
しかしながら、フレーム部材25は、導光板22等の強度部材の役割を担うので所定の強度があった方が好ましく、例えば、低コストの鋼板等が使用される。
これ以外の構成は、第1実施形態と同様であるので、第1実施形態と同様な構成要素には、20番台の符号を付して示し、詳細な説明は、省略する。
上記第2実施形態の構成によれば、図4に示すように、導光板22の溝部2mに形成される空気層の幅を狭くすることができるとともに、フレーム部材25の凸部25tに沿う反射部材23で導光板22から出射された光を反射するので、導光板22の溝部2mに対向する領域の出射面22Dで全反射条件を満たさない光を抑制でき、表示画面G(図1(a)参照)において領域r間の境界が輝線として局所的に明るく視認されることが抑制できる。
或いは、フレーム部材25自体をアルミで製造し、表面を鏡面仕上げして、フレーム部材25が反射部材を兼ねる構成としてもよい。
これらの場合は、当然、反射部材23は不要となる。
次に、第3実施形態の液晶テレビについて、図5を用いて説明する。なお、図5は、第3実施形態における第1実施形態の図3(a)に示す導光板等のC−C線断面拡大図である。
図5に示すように、第3実施形態の液晶テレビの導光板32は、その裏面32r、すなわち液晶パネルが配置された側とは反対側の面に、表示画面G(図1(a)参照)を各領域rに区分けする導光板32の短辺方向の断面が凹状の凹部の溝部3mを設け、また、該溝部3mとほぼ同一の若干小さい寸法を有する透明な挿入導光部材36を溝部3mにはめ込んでいる。
なお、この場合、導光板32の溝部3mの幅寸法s31は、適宜選択可能である。
ここで、導光板32の溝部3mを形成する溝面と挿入導光部材36との間にはクリアランスが形成されており、このクリアランスに空気層が形成される。
これ以外の構成は、第1実施形態と同様であるので、第1実施形態と同様な構成要素には、30番台の符号を付して示し、詳細な説明は、省略する。
上記第3実施形態の構成によれば、図5に示すように、光源モジュールKから発せられ導光板32内を進行する光α31は、導光板32の溝部3mの溝側面3m1から出射され、導光板32の溝部3mと挿入導光部材36間のクリアランスの空気層を光α32として進んだ後、挿入導光部材36内に光α33として入射され、溝部3mの溝底面3m3に届くことなく挿入導光部材36の頂面36aで全反射され、さらに挿入導光部材36内を進んだ後、挿入導光部材36の一外面から出射され、そして、挿入導光部材36と導光板32の溝部3m間のクリアランスの空気層を光α34として進んだ後、再び、溝部3mの溝側面3m2から入射され導光板32内を光α35として進行する。
次に、第3実施形態の変形形態の液晶テレビについて、図6を用いて説明する。
なお、図6は、第3実施形態の変形形態における第1実施形態の図3(a)に示す導光板等のC−C線断面拡大図である。
第3実施形態の変形形態の液晶テレビの導光板32´は、その裏面32r´側、すなわち液晶パネルが配置された側とは反対側の面に形成された溝部3m´にはめ込まれた挿入導光部材36´と溝部3m´の片側の溝側面3m1´、溝底面3m3´とのそれぞれの隙間に、導光板32´と同じまたはほぼ同一屈折率の樹脂3J´を流し込んで、硬化させた構成である。
または、挿入導光部材36´の導光板32´の溝部3m´の片側の溝側面3m1´、溝底面3m3´に対向する両面に、アクリル樹脂の両面接着テープを貼り付け、この両面接着テープを2面に貼り付けた挿入導光部材36´を、図6に示すように、導光板32´の溝部3m´の溝側面3m1´、溝底面3m3´に接着し、樹脂3J´を形成することとしてもよい。
上記変形形態の構成によれば、図6に示すように、光源モジュールから発せられ導光板32´を進む光α3´が、樹脂3J´、挿入導光部材36´内を透過して、再び、導光板32´を進むので、溝部3m´に対向する出射面32D´で全反射条件を満たさない光の発生を低減できる。そのため、表示画面G(図1(a)参照)に溝部3m´に対向する箇所が輝線として視認されることを抑制できる。
また、挿入導光部材36´が樹脂3J´を介して導光板32´の溝部3m´に固定されるので、導光板32´と挿入導光部材36´との安定した構造体が得られる。
次に、第4実施形態の液晶テレビについて、図7を用いて説明する。なお、図7は、第4実施形態における第1実施形態の図3(a)に示す導光板等のC−C線断面拡大図である。
図7に示すように、第4実施形態の液晶テレビは、図5に示す第3実施形態の挿入導光部材36に代えて、導光板42の溝部4mとほぼ同一の小さい寸法を有する非透明で表面反射率が高い非透明高反射挿入導光部材46を、導光板42の溝部4mにはめ込む構成としたものである。
図7に示す非透明高反射挿入導光部材46としては、アルミ棒の表面を研磨し鏡面仕上げしたものや、プラスチック、鉄等の何らかの棒状部材の表面にアルミを蒸着しアルミ層を形成したもの等が使用される。
これ以外の構成は、図5に示す第3実施形態の構成と同様であるから、同様な構成要素には、40番台の符号を付して示し、詳細な説明は、省略する。
上記第4実施形態の構成によれば、図7に示すように、光源モジュールKから発せられ導光板42内を進行する光α41は、溝部4mの溝側面4m1から出射され、該出射された光α42は、非透明高反射挿入導光部材46の1面で反射され、再び、溝部4mの溝側面4m1から導光板42内に入射され、導光板42内を進行する光α43となる。
これにより、非透明高反射挿入導光部材46が無い場合、導光板42内を進行し導光板42の溝部4mに対向する出射面42Dの箇所で全反射条件を満たさない光が、非透明高反射挿入導光部材46の1面で反射され戻されることになる。そのため、表示画面G(図1(a)参照)の導光板42の溝部4mに対向する箇所が、局所的に明るい輝線として目視されることを抑制できる。
次に、第4実施形態の変形形態の液晶テレビについて、図8を用いて説明する。なお、図8は、第4実施形態の変形形態における第1実施形態の図3(a)に示す導光板等のC−C線断面拡大図である。
第4実施形態の変形形態の液晶テレビは、図7に示す第4実施形態の導光板42´の溝部4m´と非透明高反射挿入導光部材46´との隙間に樹脂4J´を流し込んで硬化させたものである。なお、樹脂4J´としては、シリコーン系樹脂やアクリル系樹脂等を使用できる。また、樹脂4J´として、両面テープを使用してもよい。
上記変形形態の構成によれば、導光板42´の溝部4m´に、非透明高反射挿入導光部材46´が樹脂4J´により固定されるので、非透明高反射挿入導光部材46´が導光板42´に固定された安定した構造とすることが可能である。
なお、本変形形態では、導光板42´の溝部4m´と非透明高反射挿入導光部材46´との隙間の全てに樹脂4Jを充填する構成を例示したが、導光板42´の溝部4m´と非透明高反射挿入導光部材46´との隙間の一部に、固定のために樹脂4Jを充填する構成としてもよい。
次に、第5実施形態の液晶テレビについて、図9、図10を用いて説明する。
なお、図9(a)は、第5実施形態の導光板52、光源モジュールK等を示す正面図であり、図9(b)は、図9(a)のD−D線断面拡大図であり、図9(c)は、図9(a)のE−E線断面拡大図である。
図9(a)に示すように、第5実施形態の液晶テレビは、表示画面G(図1(a)参照)を各領域rに区分けする境界として、導光板に多数の微細な貫通孔h(図9(b)、図9(c)参照)を一直線上にパターン加工したものである。
図10に示すように、光源モジュールKから発せられ導光板52内の一領域r6を進行する光α5は、貫通孔hとの界面h0で全反射され同一領域r6内を再び進行する。
一方、光源モジュールKから発せられ導光板52内の一領域r6を進み貫通孔h、h間を進行する光β5は、隣接する領域r7へ漏出し、隣接する領域r7内を進行することになる。
以上から、貫通孔hのピッチ寸法pにより、導光板52内を進行する光の隣接する領域rへの漏出量を制御することが可能である。
また、貫通孔hの幅寸法s51が大きい場合には、界面h0からの貫通孔hへの光の漏れ量が多くなり、表示画面G(図1(a)参照)に領域rの境界が輝線として目視される。そのため、貫通孔hの幅寸法s51は狭い方が好ましく、0より大きく0.5mm以下にすることで、輝線を抑制できる。
0<貫通孔hの幅寸法s51≦0.5mm、0<長さ寸法s52≦10mm、
0<ピッチ寸法p≦20mm
が望ましい。
貫通孔hの形成方法としては、レーザーカッタを用いれば、0.3mm幅の貫通孔を穿設することが可能である。
上記第5実施形態の構成によれば、領域rを区切る境界として、貫通孔hを形成したので、導光板52内を進行する光が貫通孔hに漏出した場合にも、光が離散的となる。また、この光が、導光板52から表示面側の光学シートを透過した場合にさらに離散的な光になり、表示画面G(図1(a)参照)に領域r間の境界(図1の表示画面G内の二点鎖線参照)が、視聴者に輝線として目視されることを抑制できる。
2 導光板(請求項9の導光板)
10 液晶テレビ(液晶表示装置)
22 導光板(請求項1、2の導光板)
23 反射部材(請求項1の反射部材)
31 導光板(請求項3の液晶パネル)
32 導光板(請求項3、5、6の導光板)
32´ 導光板(請求項4、5、6の導光板)
36 挿入導光部材(請求項3の嵌合部材)
36´ 挿入導光部材(請求項4の嵌合部材)
42 導光板(請求項7の導光板)
42´ 導光板(請求項8の導光板)
46 非透明高反射挿入導光部材(請求項7の嵌合部材)
46´ 非透明高反射挿入導光部材(請求項8の嵌合部材)
52 導光板(請求項11、12の導光板)
2m 溝部(請求項1、2の溝部)
3J´ 樹脂(請求項4の透明な樹脂)
3m 溝部(請求項3、5、6の溝部)
3m´ 溝部(請求項4、5、6の溝部)
4J´ 樹脂(請求項8の透明な樹脂)
4m 溝部(請求項7の溝部)
4m´ 溝部(請求項8の溝部)
G 表示画面(全表示領域)
h 貫通孔(請求項11、12の貫通孔)
m 溝部(請求項9、10の溝部)
m1 溝部の溝側面(請求項9、10の溝側面)
m2 溝部の溝側面(請求項9、10の溝側面)
m3 溝部の溝底面(請求項9、10の溝底面)
K(K11、…、K17、K21、…、K27)
光源モジュール(光源)
r(r1、r2、…、r7) 領域(分割領域)
s51 幅寸法
s52 長さ寸法
Claims (4)
- 光源および該光源の光を拡散し面光源とする導光板を有する照明装置と、該照明装置に対向して配置され液晶層を有する液晶パネルとを備える液晶表示装置であって、
前記導光板は、全表示領域を分割領域に区分けする溝部を前記液晶パネルが配置された側とは反対側に有し、
かつ、
前記導光板における前記溝部側に延在する表面に沿うとともに前記溝部を跨いで配置され前記導光板から出射された光を反射する反射面を有するフレーム部材と、
前記導光板の溝部より小さい寸法を有し該溝部に嵌合される前記導光板と同じまたはほぼ同じ屈折率の透明な嵌合部材とを備え、
前記嵌合部材と前記溝部との間に、空気層が形成される
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記導光板の短辺方向における溝部の断面は、矩形状の形状を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記導光板の溝部は、前記導光板における前記液晶パネルが配置された側とは反対側に設ける
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。 - 光源および該光源の光を拡散し面光源とする導光板を有する照明装置と、該照明装置に対向して配置され液晶層を有する液晶パネルとを備える液晶表示装置であって、
前記導光板は、全表示領域を分割領域に区分けする溝部を前記液晶パネルが配置された側とは反対側に有し、
かつ、
前記導光板における前記溝部側に延在する表面に沿うとともに前記溝部を跨いで配置され前記導光板から出射された光を反射する反射面を有するフレーム部材と、
前記導光板の溝部より小さい寸法を有し該溝部に嵌合され、該溝部に対向する面が前記導光板から出射された光を反射する反射面に形成され、当該出射された光を反射する嵌合部材とを備え、
前記嵌合部材と前記溝部との間に、空気層が形成される
ことを特徴とする液晶表示装置。
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