(57)【要約】【課題】画像の暗部領域における明部領域に隣接する部分の光漏れを抑制できる液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置１０において、液晶表示パネル１２は、画像を表示する。発光部２０は、液晶表示パネル１２を照明する。高分子分散型液晶パネル２２は、液晶表示パネル１２と発光部２０との間に配置され、発光部２０からの入射光を散乱させる散乱状態と、入射光を非散乱とする非散乱状態とを切り替え可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルを照明する発光部と、
前記液晶表示パネルと前記発光部との間に配置され、前記発光部からの入射光を散乱させる散乱状態と、前記入射光を非散乱とする非散乱状態とを切り替え可能な高分子分散型液晶パネルと、
を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記画像の画像データにもとづいて、前記発光部に含まれる複数の発光領域のそれぞれの輝度を制御する制御部をさらに備え、
前記高分子分散型液晶パネルは、前記散乱状態と前記非散乱状態とをそれぞれ切り替え可能な複数の切替領域を含み、
前記切替領域と前記発光領域は、１対１に対応して配置され、
前記制御部は、輝度が所定値以下の発光領域が存在する場合、輝度が前記所定値より高い発光領域に対応する切替領域を前記非散乱状態に制御し、輝度が前記所定値以下の発光領域に対応する切替領域を前記散乱状態に制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記複数の切替領域のそれぞれは、第１電圧が印加された場合に前記非散乱状態に制御され、前記第１電圧より低い第２電圧が印加された場合に前記散乱状態に制御される、ことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記制御部は、輝度が所定値以下の発光領域が不存在の場合、輝度が前記所定値より高い発光領域に対応する切替領域を前記散乱状態に制御する、ことを特徴とする請求項２または３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記画像の画像データにもとづいて、前記液晶表示パネルの複数の画素のそれぞれに印加する電圧を制御する制御部をさらに備え、
前記高分子分散型液晶パネルは、複数の切替領域を含み、前記複数の切替領域のそれぞれは、複数のサブ領域を含み、
前記サブ領域と前記画素は、１対１に対応して配置され、
前記複数のサブ領域のそれぞれは、前記散乱状態と前記非散乱状態とを切り替え可能であり、
前記制御部は、所定電圧より低い電圧が印加される画素が存在する場合、前記所定電圧以上の電圧が印加される画素に対応するサブ領域を前記非散乱状態に制御し、前記所定電圧より低い電圧が印加される画素に対応するサブ領域を前記散乱状態に制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記複数のサブ領域のそれぞれは、第１電圧が印加された場合に前記非散乱状態に制御され、前記第１電圧より低い第２電圧が印加された場合に前記散乱状態に制御される、ことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記所定電圧より低い電圧が印加される画素が不存在の場合、前記所定電圧以上の電圧が印加される画素に対応するサブ領域を前記散乱状態に制御する、ことを特徴とする請求項５または６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記複数のサブ領域のそれぞれは、前記散乱状態と前記非散乱状態とを切り替え可能な第１領域と、前記非散乱状態に維持される第２領域とを含む、ことを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記発光部は、複数の発光領域と、前記複数の発光領域のそれぞれに配置された発光源とを含み、
前記切替領域と前記発光領域は、１対１に対応して配置され、
前記複数の切替領域のそれぞれに関して、平面視において、対応する発光領域の発光源から離れたサブ領域ほど、前記第１領域の面積が小さくなり、且つ、前記第２領域の面積が大きくなる、ことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記散乱状態に制御する前記サブ領域に印加する電圧を、対応する画素に印加される電圧に応じて制御し、
前記複数のサブ領域のそれぞれは、印加電圧に応じた散乱度で前記入射光を散乱させる、ことを特徴とする請求項５から９のいずれかに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を表示する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置において、画像のコントラストなどを改善するために、バックライトの複数のブロックのそれぞれの輝度を画像に応じて制御するローカルディミングが行われている。このような液晶表示装置において、画像の暗部領域の一部に明部領域が存在する場合、暗部領域における明部領域に隣接する部分にバックライトからの光が漏れ、この部分が若干明るく視認される可能性がある。これは、ハローと呼ばれる。ハローを抑制するために、ブロック毎の輝度を空間的に平滑化して、隣接するブロック間の輝度の差を低減する表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１７６１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ブロック毎の輝度を空間的に平滑化しても、ハローを十分に抑制できない可能性がある。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像の暗部領域における明部領域に隣接する部分の光漏れを抑制できる液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の液晶表示装置は、画像を表示する液晶表示パネルと、液晶表示パネルを照明する発光部と、液晶表示パネルと発光部との間に配置され、発光部からの入射光を散乱させる散乱状態と、入射光を非散乱とする非散乱状態とを切り替え可能な高分子分散型液晶パネルと、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、画像の暗部領域における明部領域に隣接する部分の光漏れを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態に係る液晶表示装置を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の液晶表示装置の高分子分散型液晶パネルを前面側から見た平面図である。
【図３】図１の高分子分散型液晶パネルをより詳しく示す断面図である。
【図４】図１の液晶表示装置のブロック図である。
【図５】比較例の液晶表示装置の断面図である。
【図６】第２の実施の形態に係る高分子分散型液晶パネルの１つの切替領域の平面図である。
【図７】一部のサブ領域が非散乱状態である図６の切替領域の平面図である。
【図８】第３の実施の形態に係る高分子分散型液晶パネルの１つの切替領域の平面図である。
【図９】一部のサブ領域が非散乱状態である図８の切替領域の平面図である。
【図１０】第３の実施の形態の変形例に係る高分子分散型液晶パネルの１つの切替領域の平面図である。
【図１１】一部のサブ領域が非散乱状態である図１０の切替領域の平面図である。
【図１２】第４の実施の形態に係る高分子分散型液晶パネルの１つの切替領域の平面図である。
【図１３】一部のサブ領域が非散乱状態である図１２の切替領域の平面図である。
【図１４】図６のサブ領域における印加電圧と光透過率との関係を示す図である。
【図１５】第５の実施の形態に係る入力された画像データが表す画像の一例を示す図である。
【図１６】図１５の画像に対応する切替領域の各サブ領域の散乱度を示す図である。
【図１７】第５の実施の形態に係る入力された画像データが表す画像の他の例を示す図である。
【図１８】図１７の画像に対応する切替領域の各サブ領域の散乱度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態を具体的に説明する前に、概要を述べる。第１の実施の形態は、画像を表示する液晶表示装置に関する。液晶表示装置において、液晶表示パネルは、画像データに応じた画像を表示する。発光部は、液晶表示パネルを照明する複数の発光領域を含む。複数の発光領域の輝度は、画像データに基づいて制御され、ローカルディミングが行われる。例えば、画像における暗部領域に対応する発光領域の輝度は、最小輝度に制御され、コントラストを向上できる。
【００１０】
高分子分散型液晶パネルは、液晶表示パネルと発光部との間に配置され、発光部からの入射光を散乱させる散乱状態と、入射光を非散乱とする非散乱状態とをそれぞれ切り替え可能な複数の切替領域を含む。最小輝度の発光領域以外の発光領域に対応する高分子分散型液晶パネルの切替領域は、非散乱状態に制御される。これにより、最小輝度の発光領域以外の発光領域からの光は、広がりが抑制されて液晶表示パネルに入射する。そのため、明部領域に隣接する暗部領域に向かう光の光量を抑制できる。
【００１１】
図１は、第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０を概略的に示す断面図である。図２は、図１の液晶表示装置１０の高分子分散型液晶パネル２２を前面側から見た平面図である。図１は、液晶表示装置１０を分解した状態を示す。図１は、図２のＡ−Ａ線に対応する断面図である。
【００１２】
液晶表示装置１０は、液晶表示パネル１２と、バックライト１４と、反射偏光子１６とを備える。バックライト１４、反射偏光子１６、液晶表示パネル１２は、順に積層される。以下の説明では、液晶表示パネル１２の構成要素の積層方向を前面側とし、その逆を背面側とする。
【００１３】
液晶表示パネル１２は、表示面１３と、マトリクス状に配置された複数の画素Ｐ１とを有する。液晶表示パネル１２は、バックライト１４からの光の透過または遮断を画素Ｐ１毎に制御し、表示面１３に画像を表示する。図示は省略するが、液晶表示パネル１２は、下偏光板、薄膜トランジスタ基板、カラーフィルタ基板、上偏光板などを有する。液晶表示パネル１２は、公知の技術に基づいており、ここではこれ以上の詳細な説明を省略する。
【００１４】
バックライト１４は、反射偏光子１６を介して液晶表示パネル１２に向かい合って配置される。バックライト１４は、反射偏光子１６を介して液晶表示パネル１２を背面側から面状に照明する光源として機能する。バックライト１４は、発光部２０と、高分子分散型液晶パネル２２と、プリズムシート２４とを有する。
【００１５】
発光部２０は、液晶表示パネル１２を照明する複数の発光領域Ｒ１を含む。複数の発光領域Ｒ１は、マトリクス状に配置される。複数の発光領域Ｒ１は必ずしも規則的に並べる必要は無く、液晶表示パネル１２の形状あるいは表示内容に応じて不規則な配置としてもよい。発光領域Ｒ１の数は、特に限定されない。それぞれの発光領域Ｒ１の輝度は、制御可能である。図１に示される３つの発光領域Ｒ１、すなわち図２のＡ−Ａ線に沿った３つの発光領域Ｒ１を、発光領域Ｒ１ａ、発光領域Ｒ１ｂ、発光領域Ｒ１ｃとも呼ぶ。
【００１６】
発光部２０は、フレーム３０と、複数の発光源３２とを含む。フレーム３０は、前面側に開口を有する略箱型である。図２では、フレーム３０の記載を省略している。複数の発光源３２は、フレーム３０の前面側に配置される。発光源３２は、発光領域Ｒ１のそれぞれに配置される。発光源３２は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）である。
【００１７】
高分子分散型液晶パネル２２は、発光部２０の前面側に配置される。高分子分散型液晶パネル２２は、発光部２０からの入射光を散乱させる散乱状態と、入射光を非散乱とする非散乱状態とを切り替え可能である。具体的には、高分子分散型液晶パネル２２は、散乱状態と非散乱状態とをそれぞれ切り替え可能な複数の切替領域Ｒ２を含む。非散乱状態の切替領域Ｒ２では、入射光は散乱されずに透過するので、透明になっている。そのため、非散乱状態を透明状態と呼ぶこともできる。切替領域Ｒ２と発光領域Ｒ１は、１対１に対応して配置される。切替領域Ｒ２は、発光領域Ｒ１と同一形状、同一面積であり、平面視において、対応する発光領域Ｒ１に重なる。図１に示される３つの切替領域Ｒ２、すなわち図２のＡ−Ａ線に沿った３つの切替領域Ｒ２を、切替領域Ｒ２ａ、切替領域Ｒ２ｂ、切替領域Ｒ２ｃとも呼ぶ。
【００１８】
プリズムシート２４は、高分子分散型液晶パネル２２の前面側に配置され、高分子分散型液晶パネル２２で散乱された光または散乱されずに透過した光の進行方向を液晶表示パネル１２の法線方向ｎｄに近づくように曲げる。
【００１９】
反射偏光子１６は、液晶表示パネル１２とバックライト１４との間に配置される。反射偏光子１６は、バックライト１４から出射された光の一方向の直線偏光成分を透過させ、一方向に直交する他方向の直線偏光成分を反射する。反射偏光子１６の透過軸の方向は、液晶表示パネル１２に含まれる図示しない下偏光板の透過軸の方向と略平行である。反射偏光子１６にて反射された光は、バックライト１４に戻され、バックライト１４を構成する各層の表面にて再び反射させられる。各層の表面にて再び反射した光は、反射の際に偏光方向を変化させられ、再び反射偏光子１６に戻ってくる。
【００２０】
図３は、図１の高分子分散型液晶パネル２２をより詳しく示す断面図である。高分子分散型液晶パネル２２は、第１透明基板４０と、複数の電極４２と、第１配向膜４４と、高分子分散型液晶層４６と、第２配向膜４８と、共通電極５０と、第２透明基板５２とを有する。
【００２１】
第１透明基板４０は、透光性を有する材料で構成される。このような材料としては、例えばガラス、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの樹脂が挙げられる。
【００２２】
複数の電極４２は、第１透明基板４０上にマトリクス状に配置される。電極４２は、切替領域Ｒ２のそれぞれに配置される。電極４２は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）などの透光性導電部材によって形成される透明電極である。なお、図示は省略するが、各電極４２に電圧を印加するか否か切り替えるための走査線、信号線、薄膜トランジスタも第１透明基板４０上に配置される。第１配向膜４４は、透光性を有する材料で構成され、複数の電極４２上に配置される。
【００２３】
高分子分散型液晶層４６は、第１配向膜４４上に配置される。高分子分散型液晶層４６は、例えば、網目状に形成された高分子のネットワークの隙間に液晶が分散されたノーマルモードの液晶層である。液晶の配向は、電極４２と共通電極５０との間に印加される電圧によって制御される。電極４２と共通電極５０との間に電圧が印加された状態では、液晶が一方向に配向し、高分子と液晶の屈折率は互いに一致し、高分子と液晶との界面で照明光の散乱は生じない。電極４２と共通電極５０との間に電圧が印加されない状態では、液晶はランダムに配向しており、高分子と液晶の屈折率は互いに異なり、高分子と液晶との界面で照明光の散乱が生じる。複数の切替領域Ｒ２のそれぞれは、第１電圧が印加された場合に非散乱状態に制御され、第１電圧より低い第２電圧が印加された場合に散乱状態に制御される。第２電圧は、例えば０Ｖであり、第２電圧が印加される状態は、電圧が印加されない状態を含む。ここで、高分子分散型液晶層４６がノーマルモードの液晶層である場合、第１配向膜４４および第２配向膜４８は不要である。一方で、後述するが、高分子分散型液晶層４６として、電圧が印加された状態で散乱状態になり、電圧が印加されない状態で非散乱状態になるリバースモードの液晶層を用いてもよい。高分子分散型液晶層４６として、リバースモードの液晶層を用いる場合、高分子分散型液晶パネル２２は、前述の通り、第１配向膜４４および第２配向膜４８を備える。
【００２４】
なお、高分子分散型液晶層４６は、公知の技術に基づいており、ここではこれ以上の詳細な説明を省略する。
【００２５】
第２配向膜４８は、透光性を有する材料で構成され、高分子分散型液晶層４６上に配置される。共通電極５０は、第２配向膜４８上に配置される。共通電極５０も、ＩＴＯなどの透光性導電部材によって形成される透明電極である。第２透明基板５２は、共通電極５０上に配置される。
【００２６】
図４は、図１の液晶表示装置１０のブロック図である。液晶表示装置１０は、図１の構成に加え、制御部６０を備える。制御部６０には、液晶表示パネル１２に表示される画像の画像データが入力される。制御部６０は、画像データにもとづいて、液晶表示パネル１２の複数の画素Ｐ１のそれぞれに印加する電圧を制御する。制御部６０は、画像データにもとづいて、バックライト１４の発光部２０の複数の発光領域Ｒ１のそれぞれの輝度を制御する。
【００２７】
制御部６０は、各発光領域Ｒ１の輝度にもとづいて、高分子分散型液晶パネル２２の複数の切替領域Ｒ２のそれぞれを散乱状態または非散乱状態に制御する。具体的には制御部６０は、輝度が所定値以下の発光領域Ｒ１が存在する場合、輝度が所定値より高い発光領域Ｒ１に対応する切替領域Ｒ２を非散乱状態に制御し、輝度が所定値以下の発光領域Ｒ１に対応する切替領域Ｒ２を散乱状態に制御する。制御部６０は、輝度が所定値以下の発光領域Ｒ１が不存在の場合、輝度が所定値より高い発光領域Ｒ１に対応する切替領域Ｒ２を散乱状態に制御する。すなわち制御部６０は、全ての発光領域Ｒ１のそれぞれの輝度が所定値より高い場合、全ての切替領域Ｒ２を散乱状態に制御する。所定値は、実験やシミュレーションによって適宜定めることができる。
【００２８】
制御部６０は、画像特徴量算出部６２と、画像遅延部６４と、算出部６６と、画像補正部６８と、輝度設定部７０と、散乱度設定部７２とを有する。画像特徴量算出部６２は、入力された画像データを複数の画素単位、例えば５×５画素単位に分割し、画素単位ごとに特徴量を算出する。特徴量としては、例えば、平均画素値、最大画素値などの画像の明るさを表すものを用いることができる。
【００２９】
画像遅延部６４は、画像を補正するために画像データを遅延させる。算出部６６は、画像特徴量算出部６２で算出された特徴量にもとづいて、発光部２０の各発光領域Ｒ１の輝度を算出する。算出部６６は、画像特徴量算出部６２で算出された特徴量にもとづいて、高分子分散型液晶パネル２２の各切替領域Ｒ２の散乱度を算出する。これは、算出部６６が各発光領域Ｒ１の輝度にもとづいて各切替領域Ｒ２の散乱度を算出することに相当する。ここでは、算出部６６は、散乱状態に対応する散乱度と、非散乱状態に対応する散乱度とを算出する。
【００３０】
算出部６６は、算出された各発光領域Ｒ１の輝度と、算出された各切替領域Ｒ２の散乱度とをもとにバックライト１４の輝度分布を算出する。算出部６６は、算出された輝度分布の光により画像のピーク輝度が変化しないように、輝度分布に応じて画像の各画素Ｐ１の画素値を補正する補正値を算出する。
【００３１】
画像補正部６８は、算出部６６で算出された各画素Ｐ１の補正値を、画像遅延部６４で遅延された画像データの対応する画素Ｐ１の画素値に乗じ、得られた各画素Ｐ１の画素値を液晶表示パネル１２に出力する。液晶表示パネル１２では、複数の画素Ｐ１のそれぞれに対して画素値に応じた電圧が印加され、印加電圧に応じて画素Ｐ１の光透過率が制御される。
【００３２】
輝度設定部７０は、算出部６６で算出された各発光領域Ｒ１の輝度で発光源３２が発光するように第１制御値を設定し、設定された第１制御値をバックライト１４に出力する。
【００３３】
散乱度設定部７２は、算出部６６で算出された各切替領域Ｒ２の散乱度が得られるように第２制御値を設定し、設定された第２制御値をバックライトに出力する。高分子分散型液晶パネル２２では、各切替領域Ｒ２に対して第２制御値に応じた電圧が印加される。
【００３４】
次に、液晶表示装置１０の作用および効果を説明する。図１では、一例として、発光領域Ｒ１ａに対応する複数の画素Ｐ１は最も高い光透過率に制御され、発光領域Ｒ１ｂに対応する複数の画素Ｐ１は最も低い光透過率に制御されている。発光領域Ｒ１ｃに対応する複数の画素Ｐ１において、一部の画素Ｐ１は最も高い光透過率に制御され、他の画素Ｐ１は最も低い光透過率に制御されている。最も高い光透過率の画素Ｐ１は、例えば白表示の画素であるが、特に限定されない。最も低い光透過率の画素Ｐ１は、黒表示の画素である。最も高い光透過率の複数の画素Ｐ１は、画像の明部領域Ｒ１０を構成し、最も低い光透過率の複数の画素Ｐ１は、画像の暗部領域Ｒ１２を構成する。
【００３５】
例えば、発光領域Ｒ１ａと発光領域Ｒ１ｃは、最大輝度に制御され、発光領域Ｒ１ｂは、最小輝度に制御される。発光領域Ｒ１ｂの発光源は、非発光である。
【００３６】
高分子分散型液晶パネル２２において、切替領域Ｒ２ａと切替領域Ｒ２ｃは、非散乱状態に制御され、切替領域Ｒ２ｂは、散乱状態に制御される。
【００３７】
発光領域Ｒ１ａの発光源３２から出射された光は、背面側から高分子分散型液晶パネル２２の切替領域Ｒ２ａに入射し、切替領域Ｒ２ａを散乱されずに透過し、プリズムシート２４、反射偏光子１６、液晶表示パネル１２の最も高い光透過率の画素Ｐ１を透過して、画像光として前面側に出射される。
【００３８】
発光領域Ｒ１ｃの発光源３２から出射された光は、同様に、切替領域Ｒ２ｃを散乱されずに透過し、プリズムシート２４、反射偏光子１６、液晶表示パネル１２の最も高い光透過率の画素Ｐ１を透過して、画像光として前面側に出射される。
【００３９】
図１には、光の配光特性を概略的に示している。例えば、発光領域Ｒ１ａの発光源３２から出射された光は、その配光特性を広くされることなく、液晶表示パネル１２に入射する。なお、説明を明瞭にするために、プリズムシート２４での光の進行方向の変化は配光特性に表していない。
【００４０】
発光領域Ｒ１ｂの発光源３２は非発光であるため、この発光源３２から発光領域Ｒ１ｂに対応する画素Ｐ１に向かう光は存在せず、画像の明部領域Ｒ１０と暗部領域Ｒ１２とのコントラストを向上できる。
【００４１】
ここで、比較例の液晶表示装置について説明する。図５は、比較例の液晶表示装置１０Ｘの断面図である。比較例では、高分子分散型液晶パネル２２の代わりに散乱板１００が配置されていることが、液晶表示装置１０と異なる。図５でも、画素Ｐ１の光透過率および発光領域Ｒ１の輝度は、液晶表示装置１０と同様である。
【００４２】
比較例では、発光領域Ｒ１ａの発光源３２から出射された光は、散乱板１００で散乱され、その配光特性を広くされ、プリズムシート２４、反射偏光子１６、液晶表示パネル１２の最も高い光透過率の画素Ｐ１を透過して、画像光として前面側に出射される。
【００４３】
そのため、比較例では、液晶表示パネル１２に入射する光において、液晶表示パネル１２の法線方向ｎｄとのなす角度が比較的大きく暗部領域Ｒ１２の画素Ｐ１に向かう光Ｌ１Ｘの光量が比較的大きい。光Ｌ１Ｘは、光量が比較的大きいため、暗部領域Ｒ１２の画素Ｐ１を透過して観察者に視認される可能性がある。つまり、暗部領域Ｒ１２における明部領域Ｒ１０に隣接する部分に光が漏れ、この部分が若干明るく視認される可能性がある。
【００４４】
これに対して、本実施の形態の液晶表示装置１０では、発光領域Ｒ１ａの発光源３２から出射された光は、切替領域Ｒ２ａで散乱されずに液晶表示パネル１２に入射する。そのため、液晶表示パネル１２に入射する光において、液晶表示パネル１２の法線方向ｎｄとのなす角度が比較的大きく暗部領域Ｒ１２の画素Ｐ１に向かう光Ｌ１の光量が、比較例よりも小さい。このような光Ｌ１は、暗部領域Ｒ１２の画素Ｐ１を透過して観察者に視認される可能性が低い。つまり、暗部領域Ｒ１２における明部領域Ｒ１０に隣接する部分が若干明るく視認されることを抑制できる。
【００４５】
また、発光領域Ｒ１の輝度に応じて、対応する切替領域Ｒ２を非散乱状態または散乱状態に制御できる。輝度が所定値以下の発光領域Ｒ１に対応する切替領域Ｒ２に、接地電圧などの第２電圧を印加するので、第１電圧を印加する切替領域Ｒ２を減らして、消費電力を低減できる。
【００４６】
また、輝度が所定値以下の発光領域Ｒ１が不存在の場合、全ての切替領域Ｒ２を散乱状態に制御するので、例えば暗部領域Ｒ１２が存在しない画像では、散乱された光により視野角を広げることができる。
【００４７】
なお、制御部６０は、輝度が所定値以下の発光領域Ｒ１が存在する場合、高分子分散型液晶パネル２２の全ての切替領域Ｒ２を非散乱状態に制御してもよい。この場合、一部の切替領域Ｒ２を散乱状態に制御する場合よりも消費電力は増加するが、上述した他の効果を得ることができる上、制御を簡素化できる。また、この場合、高分子分散型液晶パネル２２を複数の切替領域Ｒ２に区画せずに、複数の電極４２を共通電極５０と同様の一体の電極として構成し、全体的に散乱状態と非散乱状態とを切り替え可能に構成してもよい。これにより、高分子分散型液晶パネル２２の構成を簡素化できる。
【００４８】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、それぞれの切替領域Ｒ２が複数のサブ領域を含む点において、第１の実施の形態と異なる。以下では、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００４９】
図６は、第２の実施の形態に係る高分子分散型液晶パネル２２の１つの切替領域Ｒ２の平面図である。図７は、一部のサブ領域Ｒ３が非散乱状態である図６の切替領域Ｒ２の平面図である。複数の切替領域Ｒ２のそれぞれは、マトリクス状に配置された複数のサブ領域Ｒ３を含む。サブ領域Ｒ３と画素Ｐ１は、１対１に対応して配置される。複数のサブ領域Ｒ３のそれぞれは、散乱状態と非散乱状態とを切り替え可能である。サブ領域Ｒ３は、画素Ｐ１と同一形状、同一面積であり、平面視において、対応する画素Ｐ１に重なる。図示は省略するが、電極４２は、サブ領域Ｒ３のそれぞれに配置される。図６では、全てのサブ領域Ｒ３が散乱状態である。
【００５０】
第１の実施の形態と同様に、複数のサブ領域Ｒ３のそれぞれは、第１電圧が印加された場合に非散乱状態に制御され、第２電圧が印加された場合に散乱状態に制御される。
【００５１】
制御部６０は、所定電圧より低い電圧が印加される画素Ｐ１が存在する場合、所定電圧以上の電圧が印加される画素Ｐ１に対応するサブ領域Ｒ３を非散乱状態に制御し、所定電圧より低い電圧が印加される画素Ｐ１に対応するサブ領域Ｒ３を散乱状態に制御する。液晶表示パネル１２において、画素Ｐ１に印加される電圧が高くなるほど、その画素Ｐ１の輝度が高くなる。所定電圧より低い電圧が印加される画素Ｐ１は、黒表示の画素である。所定電圧以上の電圧が印加される画素Ｐ１は、黒表示の画素の輝度よりも高い輝度の画素であり、黒以外の表示の画素である。所定電圧は、実験やシミュレーションによって適宜定めることができる。
【００５２】
制御部６０は、所定電圧より低い電圧が印加される画素Ｐ１が不存在の場合、所定電圧以上の電圧が印加される画素Ｐ１に対応するサブ領域Ｒ３を散乱状態に制御する。すなわち制御部６０は、全ての画素Ｐ１のそれぞれに印加される電圧が所定電圧以上の場合、全てのサブ領域Ｒ３を散乱状態に制御する。
【００５３】
本実施の形態によれば、画素Ｐ１の印加電圧にもとづいて、対応するサブ領域Ｒ３を非散乱状態または散乱状態に制御できる。所定電圧以上の電圧が印加される画素Ｐ１に対応するサブ領域Ｒ３に、接地電圧などの第２電圧を印加するので、第１の実施の形態と比較して、第１電圧を印加する領域をさらに減らして、消費電力をさらに低減できる。
【００５４】
また、所定電圧より低い電圧が印加される画素Ｐ１が不存在の場合、全てのサブ領域Ｒ３を散乱状態に制御するので、例えば暗部領域が存在しない画像では、散乱された光により視野角を広げることができる。第１の実施の形態の効果も得ることができる。
【００５５】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態は、サブ領域Ｒ３のうちの一部の領域が電圧印加によらず非散乱状態に維持される点において、第２の実施の形態と異なる。以下では、第２の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００５６】
図８は、第３の実施の形態に係る高分子分散型液晶パネル２２の１つの切替領域Ｒ２の平面図である。図９は、一部のサブ領域Ｒ３が非散乱状態である図８の切替領域Ｒ２の平面図である。
【００５７】
複数のサブ領域Ｒ３のそれぞれは、散乱状態と非散乱状態とを切り替え可能な第１領域Ｒ３０と、非散乱状態に維持される第２領域Ｒ３２とを含む。高分子分散型液晶層４６において、第１領域Ｒ３０では網目状に形成された高分子のネットワークの隙間に液晶が分散されているが、第２領域Ｒ３２では高分子のネットワークの隙間に液晶が存在しない。そのため、第２領域Ｒ３２は、電圧の印加の有無によらず実質的に透明であり、透明領域と呼ぶこともできる。
【００５８】
第１領域Ｒ３０は、概ね円形であり、サブ領域Ｒ３の概ね中心に位置する。複数の第１領域Ｒ３０の面積は、それぞれ略等しい。第２領域Ｒ３２は、サブ領域Ｒ３の第１領域Ｒ３０以外の部分である。
【００５９】
第１領域Ｒ３０が散乱状態に制御された場合、サブ領域Ｒ３は散乱状態であるとする。第１領域Ｒ３０が非散乱状態に制御された場合、サブ領域Ｒ３は非散乱状態である。
【００６０】
図１０は、第３の実施の形態の変形例に係る高分子分散型液晶パネル２２の１つの切替領域Ｒ２の平面図である。図１１は、一部のサブ領域Ｒ３が非散乱状態である図１０の切替領域Ｒ２の平面図である。この例では、第２領域Ｒ３２は、概ね円形であり、サブ領域Ｒ３の概ね中心に位置する。複数の第２領域Ｒ３２の面積は、それぞれ略等しい。第１領域Ｒ３０は、サブ領域Ｒ３の第２領域Ｒ３２以外の部分である。
【００６１】
以上の高分子分散型液晶パネル２２に用いられる高分子分散型液晶層４６は、例えば、公知の光重合相分離法を用いて次のように作製できる。まず、積層した第１透明基板４０、電極４２、第１配向膜４４と、積層した第２透明基板５２、共通電極５０、第２配向膜４８とを間隔を空けて向かい合わせて配置し、第１配向膜４４と第２配向膜４８との間に、液晶と紫外線硬化型樹脂の混合物を注入する。
【００６２】
次に、例えば第１透明基板４０上に、第２領域Ｒ３２を覆うマスクを配置して、マスクを介して紫外光を照射する。これにより、第２領域Ｒ３２から、紫外光が照射された第１領域Ｒ３０に液晶が移動し、この状態で第１領域Ｒ３０の紫外線硬化型樹脂が硬化する。第１領域Ｒ３０には、高分子のネットワークの隙間に液晶が分散された液晶層が形成される。
【００６３】
次に、マスクを除去して、紫外光を照射する。これにより、第２領域Ｒ３２の紫外線硬化型樹脂も硬化する。第２領域Ｒ３２には液晶が殆ど残っていないため、第２領域Ｒ３２は透明になる。
【００６４】
次に、液晶表示装置１０の作用および効果を説明する。一例として、全てのサブ領域Ｒ３が散乱状態に制御されている状況を想定する。発光源３２の上の透明な第２領域Ｒ３２に向かう光は、非散乱で第２領域Ｒ３２を前面側に透過する。発光源３２の上の第１領域Ｒ３０に向かう光は、一部が第１領域Ｒ３０で散乱されて前面側に出射され、残りは背面側に反射される。
【００６５】
背面側に反射された光は、フレーム３０の前面側の面で反射され、同じ切替領域Ｒ２内の発光源３２から遠い位置に到達する。この光が発光源３２から遠い位置の第２領域Ｒ３２を透過することで、第２の実施の形態と比較して、切替領域Ｒ２内の発光源３２から遠い位置において前面側に出射される光量を多くすることができる。そのため、第２の実施の形態とは異なる輝度の面内分布を得ることができる。第２の実施の形態と比較して、発光源３２から遠いサブ領域Ｒ３から出射される光量が増えることで、発光源３２と高分子分散型液晶パネル２２との距離をより近づけても、同様の輝度の面内分布を得ることができる。よって、第２の実施の形態よりも液晶表示装置１０の厚さを薄くできる。第２の実施の形態の効果も得ることができる。
【００６６】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態は、１つの切替領域Ｒ２の各サブ領域Ｒ３における第１領域Ｒ３０と第２領域Ｒ３２の面積が一定ではない点において、第３の実施の形態と異なる。以下では、第３の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００６７】
図１２は、第４の実施の形態に係る高分子分散型液晶パネル２２の１つの切替領域Ｒ２の平面図である。図１３は、一部のサブ領域Ｒ３が非散乱状態である図１２の切替領域Ｒ２の平面図である。
【００６８】
第２領域Ｒ３２は、概ね円形であり、サブ領域Ｒ３の概ね中心に位置する。第１領域Ｒ３０は、サブ領域Ｒ３の第２領域Ｒ３２以外の部分である。
【００６９】
複数の切替領域Ｒ２のそれぞれに関して、平面視において、対応する発光領域Ｒ１の発光源３２から離れたサブ領域Ｒ３ほど、第１領域Ｒ３０の面積が小さくなり、且つ、第２領域Ｒ３２の面積が大きくなる。つまり、平面視において、切替領域Ｒ２の中心から離れたサブ領域Ｒ３ほど、第１領域Ｒ３０の面積が小さくなり、且つ、第２領域Ｒ３２の面積が大きくなる。
【００７０】
図示する例では、切替領域Ｒ２の中心のサブ領域Ｒ３において、第２領域Ｒ３２の面積は最小である。切替領域Ｒ２の最も外側の１６個のサブ領域Ｒ３において、第２領域Ｒ３２の面積は最大である。切替領域Ｒ２の中心のサブ領域Ｒ３を囲む８個のサブ領域Ｒ３において、第２領域Ｒ３２の面積は、最大と最小の間の大きさである。
【００７１】
第３の実施の形態の比較例と比較して、発光源３２に近く光の入射量の多いサブ領域Ｒ３では、透明な第２領域Ｒ３２の面積が小さいので、第１領域Ｒ３０で反射される光量を多くして、切替領域Ｒ２内の発光源３２から遠い位置に到達する光の光量を増やすことができる。発光源３２から遠く光の入射量の少ないサブ領域Ｒ３では、透明な第２領域Ｒ３２の面積がより大きいので、第２領域Ｒ３２を透過する光量を多くすることができる。第３の実施の形態の変形例と比較して、発光源３２から遠いサブ領域Ｒ３から出射される光量が増えることで、発光源３２と高分子分散型液晶パネル２２との距離をより近づけても、同様の輝度の面内分布を得ることができる。よって、液晶表示装置１０の厚さをより薄くできる。第３の実施の形態の効果も得ることができる。
【００７２】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態は、サブ領域Ｒ３に対して、対応する画素Ｐ１に印加される電圧に応じた電圧を印加することが、第２の実施の形態と異なる。以下では、第２の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００７３】
図１４は、図６のサブ領域Ｒ３における印加電圧と光透過率との関係を示す図である。印加電圧が増加するほど、光透過率が増加する。つまり、印加電圧が増加するほど、散乱度が低下する。このように、複数のサブ領域Ｒ３のそれぞれは、印加電圧に応じた散乱度で入射光を散乱させる。
【００７４】
制御部６０は、散乱状態に制御するサブ領域Ｒ３に印加する電圧を、対応する画素Ｐ１に印加される電圧に応じて制御する。例えば、制御部６０は、散乱状態に制御するサブ領域Ｒ３に印加する電圧を、対応する画素Ｐ１に印加される電圧が高くなるほど高く制御する。
【００７５】
図１５は、第５の実施の形態に係る入力された画像データが表す画像の一例を示す図である。この画像は、１つの切替領域Ｒ２に対応する画像である。画像は、輝度にグラデーションがあり、中心から遠ざかるほど輝度が低下する。画像の中心の輝度が最も高く、画像の４つの角部分の輝度が最も低い。
【００７６】
図１６は、図１５の画像に対応する切替領域Ｒ２の各サブ領域Ｒ３の散乱度を示す図である。最も輝度の高い画素Ｐ１に対応する中心のサブ領域Ｒ３は、非散乱状態であり、散乱度が最も低い。中心のサブ領域Ｒ３以外のサブ領域Ｒ３は、散乱状態であり、中心から離れたサブ領域ほど、散乱度が高くなる。最も輝度の低い画素Ｐ１に対応する４つの角のサブ領域Ｒ３は、散乱度が最も高い。
【００７７】
図１７は、第５の実施の形態に係る入力された画像データが表す画像の他の例を示す図である。画像は、輝度にグラデーションがあり、１つの頂点から遠ざかるほど輝度が低下する。
【００７８】
図１８は、図１７の画像に対応する切替領域Ｒ２の各サブ領域Ｒ３の散乱度を示す図である。最も輝度の高い画素Ｐ１に対応するサブ領域Ｒ３は、非散乱状態であり、散乱度が最も低い。このサブ領域Ｒ３以外のサブ領域Ｒ３は、散乱状態であり、非散乱状態のサブ領域Ｒ３から離れたサブ領域Ｒ３ほど、散乱度が高くなる。最も輝度の低い画素Ｐ１に対応するサブ領域Ｒ３は、散乱度が最も高い。
【００７９】
本実施の形態によれば、画素Ｐ１の輝度に応じてサブ領域Ｒ３の散乱度をより細かく制御できる。よって、輝度にグラデーションがある画像の画像データが入力された場合に、その画像データが表す画像により近い画像を表示させることができる。第３の実施の形態の効果も得ることができる。
【００８０】
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００８１】
例えば、第３または第４の実施の形態と、第５の実施の形態とを組み合わせてもよい。組合せによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態それぞれの効果をあわせもつ。
【００８２】
各実施の形態において、高分子分散型液晶層４６として、電圧が印加された状態で散乱状態になり、電圧が印加されない状態で非散乱状態になるリバースモードの液晶層を用いてもよい。この場合、消費電力の低減を除いた各実施の形態の効果が得られる。液晶表示パネル１２として、画素Ｐ１に印加される電圧が高くなるほど、その画素Ｐ１の輝度が低くなるものを用いてもよい。この場合、第２の実施の形態等において、この特性にあわせて制御部６０の制御を変更すればよい。
【００８３】
本発明の一態様は、次の通りである。
［項目１］
画像を表示する液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルを照明する発光部と、
前記液晶表示パネルと前記発光部との間に配置され、前記発光部からの入射光を散乱させる散乱状態と、前記入射光を非散乱とする非散乱状態とを切り替え可能な高分子分散型液晶パネルと、
を備えることを特徴とする液晶表示装置。
この態様によると、輝度が高い明部領域と輝度が低い暗部領域とを含む画像が液晶表示パネルに表示される場合に、高分子分散型液晶パネルが非散乱状態で発光部からの入射光を透過させることで、液晶表示パネルに向かう光の広がりを散乱状態と比較して抑制できる。そのため、明部領域に隣接する暗部領域に向かう光の光量を抑制できる。したがって、暗部領域における明部領域に隣接する部分が明るく視認されることを抑制できる。
【００８４】
［項目２］
前記画像の画像データにもとづいて、前記発光部に含まれる複数の発光領域のそれぞれの輝度を制御する制御部をさらに備え、
前記高分子分散型液晶パネルは、前記散乱状態と前記非散乱状態とをそれぞれ切り替え可能な複数の切替領域を含み、
前記切替領域と前記発光領域は、１対１に対応して配置され、
前記制御部は、輝度が所定値以下の発光領域が存在する場合、輝度が前記所定値より高い発光領域に対応する切替領域を前記非散乱状態に制御し、輝度が前記所定値以下の発光領域に対応する切替領域を前記散乱状態に制御する、ことを特徴とする項目１に記載の液晶表示装置。
この場合、発光領域の輝度に応じて、対応する切替領域を非散乱状態または散乱状態に制御できる。
【００８５】
［項目３］
前記複数の切替領域のそれぞれは、第１電圧が印加された場合に前記非散乱状態に制御され、前記第１電圧より低い第２電圧が印加された場合に前記散乱状態に制御される、ことを特徴とする項目２に記載の液晶表示装置。
この場合、消費電力を低減できる。
【００８６】
［項目４］
前記制御部は、輝度が所定値以下の発光領域が不存在の場合、輝度が前記所定値より高い発光領域に対応する切替領域を前記散乱状態に制御する、ことを特徴とする項目２または３に記載の液晶表示装置。
この場合、散乱された光により視野角を広げることができる。
【００８７】
［項目５］
前記画像の画像データにもとづいて、前記液晶表示パネルの複数の画素のそれぞれに印加する電圧を制御する制御部をさらに備え、
前記高分子分散型液晶パネルは、複数の切替領域を含み、前記複数の切替領域のそれぞれは、複数のサブ領域を含み、
前記サブ領域と前記画素は、１対１に対応して配置され、
前記複数のサブ領域のそれぞれは、前記散乱状態と前記非散乱状態とを切り替え可能であり、
前記制御部は、所定電圧より低い電圧が印加される画素が存在する場合、前記所定電圧以上の電圧が印加される画素に対応するサブ領域を前記非散乱状態に制御し、前記所定電圧より低い電圧が印加される画素に対応するサブ領域を前記散乱状態に制御する、ことを特徴とする項目１に記載の液晶表示装置。
この場合、画素の印加電圧にもとづいて、対応するサブ領域を非散乱状態または散乱状態に制御できる。
【００８８】
［項目６］
前記複数のサブ領域のそれぞれは、第１電圧が印加された場合に前記非散乱状態に制御され、前記第１電圧より低い第２電圧が印加された場合に前記散乱状態に制御される、ことを特徴とする項目５に記載の液晶表示装置。
この場合、消費電力を低減できる。
【００８９】
［項目７］
前記制御部は、前記所定電圧より低い電圧が印加される画素が不存在の場合、前記所定電圧以上の電圧が印加される画素に対応するサブ領域を前記散乱状態に制御する、ことを特徴とする項目５または６に記載の液晶表示装置。
この場合、散乱された光により視野角を広げることができる。
【００９０】
［項目８］
前記複数のサブ領域のそれぞれは、前記散乱状態と前記非散乱状態とを切り替え可能な第１領域と、前記非散乱状態に維持される第２領域とを含む、ことを特徴とする項目５から７のいずれかに記載の液晶表示装置。
この場合、液晶表示装置の厚さを薄くできる。
【００９１】
［項目９］
前記発光部は、複数の発光領域と、前記複数の発光領域のそれぞれに配置された発光源とを含み、
前記切替領域と前記発光領域は、１対１に対応して配置され、
前記複数の切替領域のそれぞれに関して、平面視において、対応する発光領域の発光源から離れたサブ領域ほど、前記第１領域の面積が小さくなり、且つ、前記第２領域の面積が大きくなる、ことを特徴とする項目８に記載の液晶表示装置。
この場合、液晶表示装置の厚さをより薄くできる。
【００９２】
［項目１０］
前記制御部は、前記散乱状態に制御する前記サブ領域に印加する電圧を、対応する画素に印加される電圧に応じて制御し、
前記複数のサブ領域のそれぞれは、印加電圧に応じた散乱度で前記入射光を散乱させる、ことを特徴とする項目５から９のいずれかに記載の液晶表示装置。
この場合、輝度にグラデーションがある画像の画像データが入力された場合に、その画像データが表す画像により近い画像を表示させることができる。
【符号の説明】
【００９３】
Ｐ１…画素、Ｒ１，Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ１ｃ…発光領域、Ｒ２，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，Ｒ２ｃ…切替領域、Ｒ３…サブ領域、Ｒ３０…第１領域、Ｒ３２…第２領域、１０…液晶表示装置、１２…液晶表示パネル、２０…発光部、２２…高分子分散型液晶パネル、３２…発光源、６０…制御部。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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