(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行にかつ連続的に配列された複数のプリズム状構造体によって構成されている第１の面、および前記第１の面と反対側を向く平坦な第２の面を有し、前記第１の面または前記第２の面が光出射面を構成する導光板と、
前記プリズム状構造体の配列方向と同方向に配列された、前記導光板における前記プリズム状構造体の配列方向と平行な端面に向かって光を放射する複数の光源と、
前記複数の光源の発光を制御することにより前記プリズム状構造体の配列方向における前記光出射面の輝度分布を変更し、かつ、前記複数の光源を選択的に点灯させる輝度変更手段と、
を備える面状照明装置。
【請求項２】
前記プリズム状構造体の頂角は９０度である、請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項３】
前記輝度変更手段は、前記複数の光源のうちから選択した少なくとも１つの光源の発光強度を変化させる、請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項４】
前記プリズム状構造体の配列方向と直交する方向において、前記複数の光源は前記導光板の両側に配置されている、請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項５】
１つ又は複数の請求項１に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、
前記面状照明装置の前記輝度変更手段は、前記映像表示パネルで表示される映像についての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。
【請求項６】
１つ又は複数の請求項１に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、
前記面状照明装置の前記輝度変更手段は、前記映像表示パネルにおける前記複数の光源のそれぞれで照明可能な領域の表示映像の明るさ情報に応じて、前記複数の光源のうちから選択した少なくとも１つの光源の発光強度を変化させる、
映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面状照明装置およびこれを用いた映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
映像表示装置としては、薄型軽量で画像表示が可能な液晶表示装置が知られている。この液晶表示装置は、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。
【０００３】
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照明装置を備え、面状照明装置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。
【０００４】
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、液晶パネルが１フィールド内で画像を保持することに起因する。
【０００５】
この動画ボケを低減する手段として、液晶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させることが提案されている（特許文献１参照）。この様な手法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。
【０００６】
上記のようなバックライト装置の点滅は、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。
【０００７】
また、液晶パネルの裏側に短冊状の導光板をそれらが短手方向に並ぶように配置し、各導光板の長手方向の少なくとも一方の端面に光源を１つずつ配置した液晶表示装置も提案されている（特許文献２参照）。この液晶表示装置では、導光板に対応する帯状の領域ごとに液晶パネルを照明することができるので、光源を順次点灯することにより、複数の蛍光管を選択的に点灯させるのと同様の効果を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１−０８２０１９号公報
【特許文献２】特開２００１−９２３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、複数の蛍光管を液晶パネルの直下に配置した構成では、離散的に配置された蛍光管からの光を液晶パネルに均一に照射するために、液晶パネルと蛍光管との間にある程度の距離を必要とする。従って、液晶表示装置の薄型化に限界が有る。
【００１０】
一方、複数の短冊状の導光板を用いた方式では、エッジライト構造のために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、複数の導光板を保持するための特殊な機構を必要とする。
【００１１】
実際には、極限の薄型化および軽量化のため、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。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強度部材としても機能しているのが現状である。よって、短冊状の導光板を短手方向に並べた場合には新たな強度部材の付加を必要とし、薄型化および軽量化の阻害要因となる。
【００１２】
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おいて帯状の領域ごとの照明を可能にした照明装置およびこれを用いた映像示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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、互いに平行に配列された複数のプリズム状構造体を有する第１の面、および前記第１の面と反対側を向く平坦な第２の面を有し、前記第１の面または前記第２の面が光出射面を構成する導光板と、前記プリズム状構造体の配列方向と同方向に配列された、前記導光板における前記プリズム状構造体の配列方向と平行な端面に向かって光を放射する複数の光源と、前記複数の光源の発光を制御することにより前記プリズム状構造体の配列方向における前記光出射面の輝度分布を変更する輝度変更手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の映像表示装置は、１つ又は複数の上記の面状照明装置と、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、前記面状照明装置の前記輝度変更手段は、前記映像表示パネルで表示される映像についての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ことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の別の側面における映像表示装置は、１つ又は複数の請求項１に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、前記面状照明装置の前記輝度変更手段は、前記映像表示パネルにおける前記複数の光源のそれぞれで照明可能な領域の表示映像の明るさ情報に応じて、前記複数の光源のうちから選択した少なくとも１つの光源の発光強度を変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の面状照明装置によれば、光源からの光をプリズム状構造体により直線的に導きながら光出射面から出射させることができるため、１枚の導光板を用いた簡単な構成で、例えば映像表示パネルなどの被照明体を帯状の領域ごとに照明することができる。また、本発明の映像表示装置によれば、この照明装置を用いて所定のタイミングで光源の発光を制御することにより、動画表示性能に優れた高品位な画像表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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
【図２】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平面図
【図３】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
【図４】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
【図５】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
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
（実施の形態１）
図１および図２に、本発明の実施の形態１に係る面状照明装置１０を示す。この面状照明装置１０は、導光板１と、導光板１の脇に配置された複数の光源２と、光源２と接続された輝度変更手段３とを備えている。
【００２０】
導光板１は、略長方形板状の形状を有している。導光板１の一方の主面は第１の面１ａを構成し、これと反対側を向く他方の主面は第２の面１ｂを構成している。第１の面１ａには、複数のプリズム状構造体１１が互いに平行にかつ連続的に配列されるように形成されている。本実施形態では、プリズム状構造体１１の配列方向が導光板１の短手方向となっており、プリズム状構造体１１が導光板１の長手方向に延びている。換言すれば、導光板１の長手方向がプリズム状構造体１１の配列方向と直交している。ただし、プリズム状構造体１１の配列方向は、導光板１の長手方向となっていてもよい。第２の面１ｂは、平坦な面である。なお、第２の面１ｂは、必ずしも完全な平坦面（鏡面）である必要はなく、実質的に平坦であればよい。
【００２１】
導光板１は、光源２から放射された光を導きながら光出射面から出射させる。この光出射面は、第１の面１ａで構成することも可能であるし、第２の面１ｂで構成することも可能である。本実施形態では、後述するような構成により、第１の面１ａが光出射面となっている。
【００２２】
光源２は、導光板１の長手方向の片側で、プリズム状構造体１１の配列方向と同方向に配列されている。本実施形態では、光源２として、ＬＥＤが採用されている。そして、光源２は、導光板１の長手方向の一方の端面（プリズム状構造体１１の配列方向と平行な端面）１ｃに光を放射する。すなわち、導光板１の端面１ｃは、光源２からの光を入射させる入射面となっている。
【００２３】
輝度変更手段３は、例えば光源２を駆動するための集積回路等が形成された回路基板からなる。そして、輝度変更手段３は、光源２の発光を制御することにより、プリズム状構造体１１の配列方向における導光板１の第１の面１ａ（光出射面）の輝度分布を制御する。本実施形態では、輝度変更手段３は、光源２を選択的に点灯させる。ただし、本発明の輝度変更手段は、これに限られるものではなく、例えば光源２のうちから選択した少なくとも１つの光源の発光強度を変化させるものであってもよい。
【００２４】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００２５】
図２は、複数の光源２のうちの１つの光源２ａのみを輝度変更手段３によって点灯した状態での照明状態を示す平面図である。導光板１の端面１ｃから入射した光は、第１の面１ａに設けられたプリズム状構造体１１の作用によって、プリズム状構造体１１の配列方向（図２では上下方向）には殆ど広がることなく他方の端面１ｄに向かって（図２では左方向に）導光板１内を伝播する。そのメカニズムについて図３を用いて説明する。
【００２６】
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内を伝播する光線の典型的軌跡を矢印で表示している。
【００２７】
プリズム状構造体１１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、第２の面１ｂに対する角度θでプリズム状構造体１１の一方のプリズム面に入射した光は、ここで全反射されて対向する他方のプリズム面に入射し、さらにそこで全反射されて、角度φで第２の面１ｂに入射する。ここで、プルズム状構造体１１の頂角を９０度に設定しているので、φ＝θである。
【００２８】
図３ではプリズム面で光が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、実際には導光板１内を伝播する光は図の奥行き方向に角度を有しており、第２の面１ｂ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。
【００２９】
第２の面１ｂおよび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である端面１ｃに対向する他方の端面１ｄから出射する。面状照明を得るためには、第２の面１ｂ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、全反射条件から外れる光線を発生させて、第１の面１ａ（光出射面）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、導光板１の光入射側の端部から反対側の端部までのエリアにおいて略均一に光を出射させることが可能になる。なお、第２の面１ｂは鏡面にしておいて、プリズム面にドット状白色反射面や微細な凹凸構造体などを形成すれば、第２の面１ｂを光出射面とすることもできる。
【００３０】
輝度変更手段３は、光源２のうちから特定の光源を選択し、その選択した光源を点灯させる。これにより、光出射面からは、選択した各光源に対応する線状エリアごとに光が出射される。すなわち、輝度変更手段３による光源２の発光の制御により、光源２と対応する、プリズム状構造体１１の配列方向に並ぶ線状エリアごとに、光出射面の輝度を決定することができる。なお、輝度変更手段３は、光源２を選択的に点灯させる際に、１つの光源２のみを点灯させてもよいし、光源２を複数の組に分けて、その組ごとに光源２を点灯させてもよい。
【００３１】
このように、本実施形態の照明装置１０では、光源２からの光をプリズム状構造体１１により直線的に導きながら光出射面から出射させることができる。このため、１枚の導光板１を用いた簡単な構成で、例えば映像表示パネルなどの被照明体を帯状の領域ごとに照明することができる。
【００３２】
照明される帯状の領域は、導光板１の端面１ｃに入射する光線の幅で決まる。これはＬＥＤである光源２の配光特性および光源２から端面１ｃまでの距離で規定することができる。
【００３３】
上記構成によれば、輝度変更手段３によって光源２を選択的に点灯させ、被照明体の一部を選択的に照明することができる。このため、例えば駅の構内表示器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、本実施形態の面状照明装置１０を後述するように液晶表示装置のバックライト装置に用いて映像信号と同期して点滅させれば、動画表示性能を向上させることが可能になる。
【００３４】
参考として、図５に、主面の両面が平板で構成された導光板５１を用いて複数のＬＥＤ５２のうちの１つのＬＥＤ５２ａを点灯した場合の照明状態を示す。図５に示す面状照明装置５０は、導光板５１の両方の主面は平坦である。導光板５１の長手方向の端面５１ａと対向するようにＬＥＤ５２が配列されている。図の様に、１つのＬＥＤ５２ａで照明可能な領域は入射面である端面５１ａ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、導光板におけるプリズム状構造体の配列方向と垂直な（プリズム状構造体の延伸方向と平行な）端面から光を入射すると、同様に扇状の照明領域になる。
【００３５】
なお、本実施形態では光源２としてＬＥＤを採用したが、光源２はこれに限られない。例えば、光源２は、無機または有機のＥＬ素子であってもよい。あるいは、光源２として短い蛍光管を複数配列し、これらを選択的に点灯させるようにしてもよい。
【００３６】
また、本実施形態では、光源２が導光板１の長手方向の片側に配置されていたが、光源２は、導光板１の長手方向の両側に配置されていてもよい。この場合、導光板１の第１の面１ａまたは第２の面１ｂに形成するドット状白色反射面や微細な凹凸構造体を、光源２からの光が導光板１の中央付近で略ゼロになるように、導光板１の両端から中央に向かって密になるように配置すればよい。このようにすれば、帯状の照明領域をさらにその長手方向に２分割することができる。
【００３７】
なお、液晶表示装置にバックライト装置として用いられる面状照明装置にプリズム状構造体を設け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照度を上昇させることにあり、両面が平坦な導光板の光出射面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および作用はプリズムシートを設ける場合と同様である。
【００３８】
本発明の面状照明装置は、プリズム状構造体による導光板内を伝播する光の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。そして、本発明の目的は、輝度変更手段によって複数の光源の発光を制御することにより達成され、これにより帯状の領域ごとの照明が可能になる。従来のプリズム状構造体を用いた構成には、複数の光源の発光を個別に制御するという発想はない。
【００３９】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る映像表示装置について説明する。本実施形態の映像表示装置は、映像表示パネルとして液晶パネルを有する液晶表示装置である。実施の形態２に係る液晶表示装置は、実施の形態１で説明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。これにより、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。なお、プリズム状構造体の配列方向は、鉛直方向であってもよいし、水平方向であってもよい。
【００４０】
図４は、実施の形態２に係る液晶表示装置４０の主な構成を示すブロック図である。この液晶表示装置４０は、導光板１を含む面状照明装置と、この面状照明装置の光出射面側に配置された液晶パネルとを備えている。液晶パネルは、液晶表示部４３の構成要素である。さらに、液晶表示装置４０は、映像信号処理回路４１と、液晶駆動回路４２と、ＬＥＤ駆動回路３０とを備えている。ＬＥＤ駆動回路３０は、実施の形態１で説明した面状照明装置の輝度変更手段として機能する。
【００４１】
映像信号処理回路４１は、液晶パネルで表示される映像についての映像信号を液晶駆動回路４２およびＬＥＤ駆動回路３０に送信する。液晶駆動回路４２は、映像信号処理回路４１からの映像信号に応じ、液晶表示部４３の液晶パネルを制御する。
【００４２】
ＬＥＤ駆動回路３０は、映像信号処理回路４１からの映像信号に応じて所定部分のＬＥＤである光源２が発光するように、映像信号処理回路４１からの映像信号に同期して光源２を選択的に点灯させる。具体的に、ＬＥＤ駆動回路３０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、選択的に光源２を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１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できる。
【００４３】
また、本実施形態では、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１は１体で形成されているので、強度を維持するための強度部材として充分機能する。よって新たな強度部材を付加する必要も無い。
【００４４】
以上のように、本実施形態の構成によれば、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できる。
【００４５】
なお、前記実施形態では、ＬＥＤ駆動回路３０が映像信号処理回路４１からの映像信号に同期して光源２を選択的に点灯させている。ただし、ＬＥＤ駆動回路３０は、液晶パネルにおける光源２のそれぞれで照明可能な領域の表示映像の明るさ情報に応じて、光源２のうちから選択した少なくとも１つの光源の発光強度を変化させてもよい。例えば、光源の発光強度を、表示映像の明るい部分に対応する光源についてはより強く、表示映像の暗い部分についてはより弱くなるように変化させてもよい。この様に制御することにより表示映像の明暗コントラストをより高くして映像品位を向上するとともに、消費電力を低減することが可能になる。また、ＬＥＤ駆動回路３０は、光源２の選択的な点灯と選択した光源２の発光強度の変化とを組み合わせてもよい。
【００４６】
また、本発明の映像表示装置は、面状照明装置を１つ備える構成に限定されるものではなく、複数の面状照明装置を備えていてもよい。
【００４７】
さらに、映像表示装置で用いられる面状照明装置にも、実施の形態１で説明した変形例が適用可能であることは言うまでもない。例えば、光源２は、プリズム状構造体の配列方向と直交する方向において、導光板１の両側に配置されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、少ない部品点数および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でき、液晶テレビや液晶モニターなどの高品位な映像が求められる映像表示装置の薄型軽量化および表示性能向上に特に有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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