(57)【要約】【課題】表示輝度低下を抑制しつつ動画表示における動きぼけや尾引きを減少させ、また、消費電力を抑制でき、装置を小型軽量且つ長寿命にできる照明装置及びそれを用いた液晶表示装置を提供する。【解決手段】制御回路１６の光源制御部２２は、ゲートドライバ制御部１８からゲートドライバ１２に出力されるラッチパルス信号ＬＰに同期して、各光源電源回路３５〜３８に対して発光制御信号を出力する。各光源電源回路３５〜３８は、入力された発光制御信号に基づき、冷陰極管３０〜３３の発光状態を第１乃至第３のいずれかの発光状態Ｓ１〜Ｓ３に切り替えて、ＬＣＤパネル２を表示領域裏面から照明する。第１段階の発光状態は消灯状態Ｓ１であり、第２段階の発光状態は最大点灯輝度が得られる最大点灯状態Ｓ２であり、第３の発光状態は第２段階の発光状態のほぼ半分の輝度が得られる中間点灯状態Ｓ３である。【選択図】    図１
2004206044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブマトリクス型の液晶表示装置の表示領域を照明する照明装置であって、
発光輝度を変化させることができる少なくとも１つの光源と、
前記光源からの光を射出する少なくとも１つの発光領域と、
前記発光領域を所定の最大輝度で発光させる最大点灯状態と、前記最大輝度より低い所定の中間輝度で発光させる中間点灯状態とを切り替える光源制御系と
を有することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１記載の照明装置において、
前記発光領域は、前記液晶表示装置に形成されたゲートバスラインの延伸方向にほぼ平行に配置される光射出用開口を有していることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の照明装置において、
前記光源制御系は、前記液晶表示装置に形成された複数のゲートバスラインに順次出力されるゲートパルスのいずれかに同期して前記最大点灯状態と前記中間点灯状態とを切り替えることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記中間点灯状態は、前記最大点灯状態の輝度レベルの５０％以下の輝度レベルに設定されていることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記最大点灯状態での照明時間は、１フレーム期間の５０％以下の時間であることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明装置において、
第１の導光板とその端部に配置された第１の光源とを備え、第１の発光領域を主として照明し、隣接する第２の発光領域に光の一部を供給する第１の光源ユニットと、
前記第１の光源ユニットに積層され、第２の導光板とその端部に配置された第２の光源とを備え、前記第２の発光領域を主として照明し、隣接する前記第１の発光領域に光の一部を供給する第２の光源ユニットと
を有することを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項６記載の照明装置において、
前記第１の導光板は、前記第１及び第２の発光領域に配置され、
前記第２の導光板は、前記第１の発光領域だけに配置されていること
を特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項７記載の照明装置において、
第３の導光板とその端部に配置された第３の光源とを備え、第３の発光領域を主として照明し、隣接する第４の発光領域に光の一部を供給する第３の光源ユニットと、
前記第３の光源ユニットに積層され、第４の導光板とその端部に配置された第４の光源とを備え、前記第４の発光領域を主として照明し、隣接する前記第３の発光領域に光の一部を供給する第４の光源ユニットと
をさらに有していることを特徴とする照明装置。
【請求項９】
マトリクス状に配列された複数の画素の光透過率を各階調データに基づいて変調するＬＣＤパネルと、
１フレーム期間中の点灯時間の比率（ｄｕｔｙ比）を変化させて前記各画素に光を照射する照明装置と、
前記各階調データからそれぞれの明度及び明度ヒストグラムを算出し、予め決めた輝度飽和させる画素割合に基づいて前記明度ヒストグラムから閾値明度を決定し、前記閾値明度に基づいて、前記各階調データを加工して前記ＬＣＤパネルに出力すると共に前記ｄｕｔｙ比を変化させるｄｕｔｙ比データを前記照明装置に出力する表示データ変換部と
を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項９記載の液晶表示装置において、
前記表示データ変換部は、
前記輝度飽和させる画素割合に基づき、前記明度ヒストグラムから明度の大きい順に計数して前記閾値明度を決定すること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の液晶表示装置において、
前記表示データ変換部は、
前記１フレーム内のＮ個の画素のうち画像が表示されるＭ（Ｍ≦Ｎ）個の画素を判定し、前記Ｍ個の画素数と前記輝度飽和させる画素割合との積に基づき前記閾値明度を決定すること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記表示データ変換部は、
前記階調データの取り得る最大値と前記ｄｕｔｙ比との積が前記閾値明度に等しくなるように前記ｄｕｔｙ比を決定し、前記閾値明度以上の明度の画素の階調データは前記最大値になるように加工し、それ以外の画素では、加工された階調データと前記決定されたｄｕｔｙ比との積が当該画素の元の階調データの明度に等しくなるように加工すること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項１３】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記発光領域内に複数の前記光源を備え、
前記光源制御系は、前記複数の光源に流す電流をそれぞれ制御して、前記発光領域を所定の最大輝度で発光させる最大点灯状態と、前記最大輝度より低い所定の中間輝度で発光させる中間点灯状態とを切り替えること
を特徴とする照明装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の照明装置において、
前記光源制御系は、
前記複数の光源のうち少なくとも１つに対して、所定周期で前記最大点灯状態になり、それ以外で消灯状態になるように電流を流し、
残りの前記光源に対して、前記最大点灯状態時には消灯状態になり、それ以外で前記中間点灯状態になるように電流を流すこと
を特徴とする照明装置。
【請求項１５】
請求項１３記載の照明装置において、
前記光源制御系は、
前記複数の光源のうち少なくとも１つに対して、所定周期で前記最大点灯状態より低い第１の中間点灯状態になり、それ以外で前記第１の中間点灯状態よりさらに低い第２の中間点灯状態になるように電流を流し、
残りの前記光源に対して、前記第１の中間点灯状態時に前記照明領域が前記最大点灯状態となるように第３の中間点灯状態にして、前記第２の中間点灯状態時に前記照明領域が前記中間点灯状態となるように第４の中間点灯状態にするように電流を流すこと
を特徴とする照明装置。
【請求項１６】
請求項１３記載の照明装置において、
前記光源制御系は、
前記複数の光源のうち少なくとも１つに対して、常時前記中間点灯状態となるように電流を流し、
残りの前記光源に対して、前記照明領域が所定周期で前記最大点灯状態になり、それ以外で消灯状態になるように電流を流すこと
を特徴とする照明装置。
【請求項１７】
請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記光源制御系は、
前記最大点灯状態とその後の前記中間点灯状態との間に消灯状態ができるように電流を制御すること
を特徴とする照明装置。
【請求項１８】
請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記光源制御系は、
前記最大点灯状態とその後の前記中間点灯状態との間に、前記中間点灯状態より低い点灯状態ができるように電流を制御すること
を特徴とする照明装置。
【請求項１９】
第１及び第２の線状光源と、
前記第１の線状光源側から導光する光を主に外部に採り出す第１の採光要素を備えた第１の発光領域と、前記第２の線状光源側から導光する光を主に外部に採り出す第２の採光要素を備えた第２の発光領域とを備えた導光板と、
前記第１及び第２の線状光源を所定の点滅周波数でかつ互いに異なるタイミングで互いにほぼ同一の点灯時間だけ点灯させ、又は前記第１及び第２の線状光源を所定の点滅周波数で互いに異なる点灯時間だけ点灯させる光源駆動回路と
を有することを特徴とする照明装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の照明装置において、
前記第１及び第２の採光要素は、前記導光板表面に形成されたプリズム形状を含むこと
を特徴とする照明装置。
【請求項２１】
照明装置の導光板表面又は液晶表示装置の液晶パネル面に貼付される前に予め熱収縮されていることを特徴とする偏光板。
【請求項２２】
偏光板が貼付された導光板を有する照明装置であって、
前記偏光板に請求項２１記載の偏光板が使用されていること
を特徴とする照明装置。
【請求項２３】
偏光板が貼付されたパネル面を有する液晶表示装置であって、
前記偏光板に請求項２１記載の偏光板が使用されていること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項２４】
アクティブマトリクス型の液晶表示装置において、
請求項１乃至８又は１３乃至２０又は２２のいずれか１項に記載された照明装置を有すること
を特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置の表示領域を照明する照明装置と、それを用いた液晶表示装置に関する。特に、動画表示時の動画ぼけや尾引き現象を改善する照明装置及びそれを用いた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
〔第１の従来技術〕
従来の代表的表示装置であるＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）の代替手段として、近年、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；薄膜トランジスタ）等をスイッチング素子として各画素に備えたアクティブマトリクス型の液晶表示装置（以下、ＴＦＴ−ＬＣＤと略記する）が主流になってきている。
【０００３】
ＴＦＴ−ＬＣＤは原理的に、各画素に書き込まれた階調データが１フレーム期間中（垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの周期に等しい）保持される。このようなホールド型の表示方式では、動画を表示させた際に、素早い画像変化に追従できずに画像のぼけや尾引きの現象が視認される画質劣化を生じることがある。
【０００４】
この問題を解決するため、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに同期させて、各画素の階調データの表示期間を１フレーム期間内の一定期間に制限する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、当該方法を実現するために、ＴＦＴ−ＬＣＤの画像表示領域を照明するバックライトユニット等の照明装置の照明領域を当該画像表示領域内で複数に分割し、各分割領域の照明を順次点滅させるようにして各分割領域の表示期間（照明期間）を１フレーム期間内の一定期間に制限する方法が提案されている（例えば、特許文献２乃至特許文献５参照）。
【０００５】
〔第２の従来技術〕
より具体的には、従来のＴＦＴ−ＬＣＤ用のバックライトユニットの光源には冷陰極管（ＣＣＦＬ）が利用されており、この冷陰極管を常時点灯させながらＬＣＤの表示領域を照明している。冷陰極管が常時点灯状態で動画表示をさせると、例えば１６．７ｍｓのフレーム期間（周期）で階調データを書き換えて動画を表示させようとした場合、液晶分子の電界強度変化に対する応答時間は数十ｍｓあるため、液晶分子の応答完了前に次の階調データが書き込まれてしまうことになり、このため動画表示に「ぼけ」が生じたように見える不具合が生じる。
【０００６】
また、ＴＦＴ−ＬＣＤにおいては、あるフレームで書き込まれた階調データは次フレームで階調データの書き換えがされるまで保持されるため、追従視と呼ばれる人間工学的観点に基づく表示ぼけも視認されるため動画のぼけの程度が大きくなってしまうという問題がある。
【０００７】
上記問題については非特許文献１や非特許文献２に詳しく説明されている。非特許文献２には、バックライトユニットの冷陰極管を点滅させることで動画ぼけを改善する検討が開示されている。
【０００８】
ところが、バックライトユニットの冷陰極管を単純に点滅させるだけでは、前フレームの残像が残りこれが画像内の移動体のゴーストとして視認されるようになる。特に線分を移動したような場合には、線分が２重、３重に見える尾引き現象として視認され、著しく表示品質を低下させる原因になっている。
【０００９】
そこで、このゴースト対策として、バックライトユニットを複数分割して階調データの書き込みに同期させて各分割領域の光源を点滅させるスキャンバックライト方式が提案されている。これを実現するため、蛍光管等の光源をゲートバスライン（走査線）にほぼ平行に複数並べ、複数の分割領域毎に光源を順次点滅させる直下型バックライトユニットが提案されている。
【００１０】
図７４は、従来の動画表示対応のＴＦＴ−ＬＣＤに用いられる直下型バックライトユニットを冷陰極管の管軸方向に直交する面で切断した断面と、当該バックライトユニットからの照明光の輝度分布とを示している。図７４において、ＴＦＴ−ＬＣＤ１００８のゲートバスライン（不図示）は紙面に垂直方向に延伸している。また、１フレームの表示開始ラインは図左側の「上（トップ）」側にあり、最終表示ラインは図右側の「下（ボトム）」側にある。バックライトユニット１０００は、図の「上」から「下」に向かって４分割されている。各分割領域は、断面Ｕ字型のランプリフレクタ（反射板）１００２で隔離され、ランプリフレクタ内にはゲートバスラインの延伸方向に管軸が延びる冷陰極管１００４がそれぞれ配置されている。バックライトユニット１０００の光射出口は、透過型拡散板１００６を介してＴＦＴ−ＬＣＤ１００８の表示領域裏面に配置されている。
【００１１】
〔第３の従来技術〕
近年、ＴＦＴ−ＬＣＤ１００８の大画面化及び高輝度化が進んでいるが、バックライトユニット１０００においても発光管本数を増やして発光輝度の向上を図る必要が生じている。
【００１２】
また、ＣＲＴに対してＴＦＴ−ＬＣＤ１００８は１フレームの間、光を出力し続けることが原因で、動画表示において画像のぼけが起こり、インパルス発光のＣＲＴより画質性能が劣る（非特許文献３）。これを対策するため、特許文献１においてＬＣＤのインパルス化の方法が提案され、特許文献２や特許文献６ではバックライトユニット１０００を１フレーム単位でｄｕｔｙ（点滅）駆動させ、特許文献７では画像データと黒書き込みを交互に行うことによりインパルス化を実現する技術が提示されている。しかし、単にｄｕｔｙ駆動したり黒書き込みしたりすると光出力時間が減って表示の輝度が低下するため、同時にバックライトユニット１０００の出力を上げておく必要が生じた。
【００１３】
〔第４の従来技術〕
また、スキャン型または点滅型の面照明装置および液晶表示装置では、光源として冷陰極管やＬＥＤが用いられているが、動画像の品質向上（輪郭のボケ低減）のために、周波数６０Ｈｚで点灯と消灯とを繰り返すｄｕｔｙ駆動を行っている。
【００１４】
〔第５の従来技術〕
図７５は、従来の動画表示対応のＴＦＴ−ＬＣＤに用いられる直下型バックライトユニットを表示領域側から見た構成を示している。図７５に示すように、バックライトユニット１０００は、図の上方から下方に向かって４分割されている。各分割領域１０１０〜１０１３は、断面Ｕ字型のランプリフレクタ（反射板）１００２（図７５では図示せず）で隔離されている。ランプリフレクタ１００２内には、ＴＦＴ−ＬＣＤ１００８（図７５では図示せず）のゲートバスラインの延伸方向に管軸が延びる冷陰極管１００４がそれぞれ配置されている。バックライトユニット１０００の光射出口は、透過型拡散板１００６を介してＴＦＴ−ＬＣＤ１００８の表示領域裏面に配置されている。スキャン型の照明装置としては、この直下型が主流である。
【００１５】
図７６は、他のスキャン型の照明装置として、サイドライト型バックライトユニットの構成を示している。図７６に示すように、バックライトユニット１０００の各分割領域１０１０〜１０１３は、互いに光学的に分離されて面内に並べられた導光板１０２０をそれぞれ有している。各導光板１０２０〜１０２３の両側端面には、ＬＥＤ１０２２等の点状光源がそれぞれ１つずつ配置されている。
【００１６】
【特許文献１】
特開平９−３２５７１５号公報
【特許文献２】
特開平１１−２０２２８５号公報
【特許文献３】
特開平１１−２０２２８６号公報
【特許文献４】
特開２０００−３２１５５１号公報
【特許文献５】
特開２００１−１２５０６６号公報
【特許文献６】
特開平５−３０３０７８号公報
【特許文献７】
特開２００１−１８４０３４号公報
【００１７】
【非特許文献１】
テレビジョン画像情報工学ハンドブック  オーム社  Ｐ７０〜７１
【非特許文献２】
ＡＳＩＡ  Ｄｉｓｐｌａｙ／ＩＤＷ’０１  Ｐ１７７９−１７８０，１７８１−１７８２
【非特許文献３】
栗田泰市郎、「ホールド型ディスプレイの表示方式と動画表示における画質」、第一回ＬＣＤフォーラム予稿
【非特許文献４】
Ｊ．Ｈｉｒａｋａｔａ  ｅｔ．ａｌ．：”Ｈｉｇｈ  Ｑｕａｌｉｔｙ  ＴＦＴ−ＬＣＤ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ”，ＳＩＤ  ２００２  Ｄｉｇｅｓｔ，ｐ．１２８４−１２８７（２００２）
【非特許文献５】
Ｄ．Ｓａｓａｋｉ  ｅｔ．ａｌ．：”Ｍｏｔｉｏｎ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ  Ｈｉｇｈ−Ｐｉｃｔｕｒｅ−Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｈｏｌｄ−Ｔｙｐｅ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ”，ＳＩＤ  ２００２  Ｄｉｇｅｓｔ，ｐ．９２６−９２９（２００２）
【非特許文献６】
Ｋ．Ｓｅｋｉｙａ  ｅｔ．ａｌ．：”Ｅｙｅ−Ｔｒａｃｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｎ  Ｔｈｅ  Ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅｓ  ａｎｄ  Ａ  Ｎｅｗ  Ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ  ｆｏｒＲｅｄｕｃｉｎｇ  Ｂｌｕｒ  ｏｎ  Ｈｏｌｄ−Ｔｙｐｅ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ”，ＳＩＤ  ２００２  Ｄｉｇｅｓｔ，ｐ．９３０−９３３（２００２）
【非特許文献７】
Ｈ．Ｏｈｔｓｕｋｉ  ｅｔ．ａｌ．：”１８．１−ｉｎｃｈ  ＸＧＡ  ＴＦＴ−ＬＣＤ  ｗｉｔｈ  Ｗｉｄｅ  Ｃｏｌｏｒ  Ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  Ｈｉｇｈ  Ｐｏｗｅｒ  ＬＥＤ−Ｂａｃｋｌｉｇｈｔｉｎｇ”，ＳＩＤ  ２００２  Ｄｉｇｅｓｔ，ｐ．１１５４−１１５７（２００２）
【非特許文献８】
Ｇｅｒａｌｄ  Ｈａｒｂｅｒｓ、外２名、”ＬＥＤ  Ｂａｃｋｌｉｇｈｔｉｎｇｆｏｒ  ＬＣＤ−ＨＤＴＶ、［ｏｎｌｉｎｅ］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｌｕｍｉｌｅｄｓ．ｃｏｍ／ｐｄｆｓ／ｔｅｃｈｐａｐｅｒｓｐｒｅｓ／ＩＤＭＣ＿Ｐａｐｅｒ．ｐｄｆ＞
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
〔第１の従来技術の課題〕
ところが、第１の従来技術の場合、照明光源を単純に点滅させるのでは表示輝度の低下が著しく、低輝度で画質の低いＬＣＤとなってしまうという問題が生じる。例えば、表示領域を５つの分割領域に分割して１フレーム内を順次２０％ずつ照明するようにした場合には、１フレーム期間では１００％照明時の１／５の低輝度となってしまう。一方、各分割領域での点灯時間を長くすると輝度は上昇するものの動きぼけ等の画質劣化が顕著になってしまうという問題が生じる。
【００１９】
〔第２の従来技術の課題〕
ところが、第２の従来技術の図７４を用いて説明した直下型バックライトユニット１０００は、冷陰極管１００４がＴＦＴ−ＬＣＤ１０００の裏面に近接配置されるため、図７４上段に示すように輝度むらを生じ易いという欠点を有している。図７４上段の横軸はＴＦＴ−ＬＣＤ１００８の表示領域裏面での位置を表し、縦軸は輝度を表している。直下型バックライトユニット１０００は、図７４上段の輝度分布曲線に示すように、冷陰極管１００４直上と、隣接する冷陰極管１００４同士の境界とで輝度差が生じ易く、これにより輝度むらが生じ易いという欠点を有している。この輝度差を見え難くする方法として、透過型拡散板１００６とＴＦＴ−ＬＣＤ１００８との隙間を広げて照明光を拡散して混合したり、透過型拡散板１００６の拡散度を上げ、冷陰極管１００４直上に出射される光をより拡散して均一にしたりする方法が採られてきた。しかし、前者では装置厚みが増大し、後者では拡散光が冷陰極管に再度入射して吸収されて光量が低下してしまうという問題を有している。
【００２０】
〔第３の従来技術の課題〕
上記第３の従来技術のように、バックライトユニット１０００の冷陰極管１００４の発光輝度を上げて高輝度化を行うと電力増やコスト増になるという問題が生じる。しかも画面の平均輝度が低い画像が表示される場合でも、冷陰極管１００４の発光輝度は高いままなので、ＴＦＴ−ＬＣＤ１００８の温度が上昇してしまう。この温度上昇を抑えるための冷却構造も改造が必要で、場合によってはＴＦＴ−ＬＣＤ１００８の装置体積が増加してしまうという問題が生じる。
【００２１】
〔第４の従来技術の課題〕
冷陰極管やＬＥＤは発光させるために流す電流や供給電力に制限があるため、ｄｕｔｙ駆動では輝度が高くできないという問題が生じている。すなわち、供給する電流を増加させるには、冷陰極管の安定器が大型化してしまう。このため、安定器は重く、厚く、さらに値段が高くなってしまう。またさらに、電流増加に伴い駆動電圧が高くなり、冷陰極管の電光変換効率が低下すると共に寿命が短くなってしまうという問題を有している。また例えばノートパソコン等の携帯型電子機器の表示装置では供給電力について厳しい制限が課せられている。ＬＥＤなど固体発光型の光源においても、電流増加により電光変換効率が低下すると共に寿命が短くなるという問題が生じる。
【００２２】
〔第５の従来技術の課題〕
第５の従来技術の図７５を用いて説明した直下型バックライトユニット１０００は、冷陰極管１００４がＴＦＴ−ＬＣＤ１００８の裏面に近接して配置されるため、輝度分布が不均一になり易く、表示上の輝度むらが生じ易いという欠点を有している。
【００２３】
また、第４の従来技術の図７６を用いて説明したサイドライト型バックライトユニット１０００は、発光量が比較的大きく長さの長い冷陰極管１００４等の光源を用いることができないため、輝度が低いという問題を有している。
【００２４】
本発明の目的は、表示輝度低下を抑制しつつ動画表示における動きぼけや尾引きを減少させることができる照明装置及びそれを用いた液晶表示装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、消費電力を抑制でき、装置を小型軽量且つ長寿命にできる照明装置及びそれを用いた液晶表示装置を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の表示領域を照明する照明装置であって、発光輝度を変化させることができる少なくとも１つの光源と、前記光源からの光を射出する少なくとも１つの発光領域と、前記発光領域を所定の最大輝度で発光させる最大点灯状態と、前記最大輝度より低い所定の中間輝度で発光させる中間点灯状態とを切り替える光源制御系とを有することを特徴とする照明装置によって達成される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施の形態〕
本発明の第１の実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置について図１乃至図３を用いて説明する。まず、本実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置の概略の構成を図１を用いて説明する。図１は表示装置の例としてＴＦＴ−ＬＣＤ１をパネル表示面側から見た模式的状態を示している。ＬＣＤパネル２は、ＴＦＴ４が形成されたアレイ基板（不図示）とコモン電極Ｃｅが形成された対向基板（不図示）との２枚のガラス基板間に液晶ｌｃが封入されている。図示のＬＣＤパネル２内には、１画素の等価回路が示されている。アレイ基板上には例えば図面左右方向に延びるゲートバスライン６が上下方向に平行に複数形成されている。図示しない絶縁膜を介して図面上下方向に延びるデータバスライン８が左右方向に平行に複数形成されている。このように縦横に形成されたゲートバスライン６とデータバスライン８とで画定されたマトリクス状の複数の領域のそれぞれが画素領域となる。各画素領域には画素電極１０が形成されている。
【００２７】
各画素領域のゲートバスライン６とデータバスライン８との交差点近傍にはＴＦＴ４が形成され、ＴＦＴ４のゲート電極Ｇはゲートバスライン６に、ドレイン電極Ｄはデータバスライン８にそれぞれ接続されている。また、ソース電極Ｓは画素電極１０に接続されている。ゲートバスライン６はゲートドライバ１２により駆動され、データバスライン６はデータドライバ１４により駆動される。データドライバ１４から各データバスライン８に対して階調電圧（階調データ）が出力され、いずれかのゲートバスライン６にゲート信号（ゲートパルス）が出力されると、当該ゲートバスライン６にゲート電極Ｇが接続された一連のＴＦＴ４がオン状態になる。それらのＴＦＴ４のソース電極Ｓに接続された画素電極１０に階調電圧が印加され、対向基板側に形成されたコモン電極Ｃｅとの間で液晶ｌｃが駆動される。また、各画素には画素電極１０及びコモン電極Ｃｅと液晶ｌｃとで液晶容量Ｃｌｃが形成されるが、当該液晶容量Ｃｌｃに並列に蓄積容量Ｃｓも形成されている。
【００２８】
ＴＦＴ−ＬＣＤ１は、ＰＣ（パーソナル・コンピュータ）等のシステム側から出力されたクロックＣＬＫ及びデータイネーブル信号Ｅｎａｂ、並びに階調データＤａｔａ等が入力する制御回路１６を備えている。
【００２９】
ゲートドライバ１２は例えばシフトレジスタを備えており、制御回路１６内のゲートドライバ制御部１８からラッチパルス信号ＬＰを受取って、表示開始ラインから順次ゲートパルスを出力して線順次駆動をするようになっている。
【００３０】
また、制御回路１６は表示データ変換回路２０を有している。表示データ変換回路２０は、例えば、表示すべき階調データＤａｔａとそれ以前の階調データＤａｔａとを比較して、所定の閾値を越えてデータ値が変化していると、表示すべき階調データＤａｔａに所定の重み付け処理等を施してデータドライバ１４に階調データＤａｔａを出力する機能を有している。
【００３１】
さらに、制御回路１６はＬＣＤパネル２の画像表示領域を照明する照明装置２４を制御する光源制御部２２を有している。本実施形態の照明装置２４は一例として、直下型バックライトユニットを用いている。本例の直下型バックライトユニットは、複数（本例では４つ）に分割された発光領域２５〜２８を有し、ＬＣＤパネル２を表示領域裏面から照明できるように配置されている。１フレーム中のゲートバスライン数をＬとすると、第１の発光領域２５は、表示開始ラインである第１番目のゲートバスライン６から第Ｌ／４番目のゲートバスライン６までを照明範囲としている。同様に、第２の発光領域２６は、第Ｌ／４＋１番目のゲートバスライン６から第２Ｌ／４番目のゲートバスライン６までを照明範囲とし、第３の発光領域２７は、第２Ｌ／４＋１番目のゲートバスライン６から第３Ｌ／４番目のゲートバスライン６までを照明範囲とし、第４の発光領域２８は、第３Ｌ／４＋１番目のゲートバスライン６から第Ｌ番目のゲートバスライン６までを照明範囲としている。
【００３２】
各発光領域２５〜２８はＬＣＤパネル２裏面側がゲートバスライン６の延伸方向にほぼ平行な光射出用開口が形成され、それ以外は反射板等で囲まれた構造になっている。各発光領域２５〜２８の反射板で囲まれた領域内には、供給される電流を制御することにより発光輝度を変えることができる例えば棒形状の冷陰極管３０〜３３がそれぞれ管軸方向をゲートバスライン６の延伸方向にほぼ平行にして配置されている。各冷陰極管３０〜３３にはそれぞれ光源電源回路３５〜３８から所定の駆動電流が流されるようになっている。光源電源回路３５〜３８は、制御回路１６の光源制御部２２からの電流制御信号に基づき、少なくとも３段階の発光状態を各冷陰極管３０〜３３のそれぞれに与えることができるようになっている。ここで、第１段階の発光状態は消灯状態Ｓ１であり、第２段階の発光状態は最大点灯輝度が得られる最大点灯状態Ｓ２であり、第３の発光状態は第２段階の発光状態のほぼ半分の輝度が得られる中間点灯状態Ｓ３である。なお、最大点灯輝度とは冷陰極管３０〜３３の仕様として射出可能な最高輝度を必ずしも意味するのではなく、光源電源回路３５〜３８により調整された輝度範囲内での最高輝度も含まれる。少なくとも光源制御部２２及び光源電源回路３５〜３８を含んで光源制御系が構成されている。
【００３３】
制御回路１６の光源制御部２２は、ゲートドライバ制御部１８からゲートドライバ１２に出力されるラッチパルス信号ＬＰに同期して、各光源電源回路３５〜３８に対して発光制御信号を出力するようになっている。各光源電源回路３５〜３８は、入力された発光制御信号に基づき、冷陰極管３０〜３３の発光状態を第１乃至第３のいずれかの発光状態Ｓ１〜Ｓ３に切り替えて、ＬＣＤパネル２を表示領域裏面から照明する。
【００３４】
図２は、ラッチパルス信号ＬＰの入力に同期してゲートドライバ１２から各ゲートバスライン６に出力されるゲートパルスＧＰの出力タイミングと各発光領域２５〜２８の発光輝度Ｂ（２５）〜Ｂ（２８）を示している。横方向は時間を表している。ここで、上述のように表示領域にＬ本のゲートバスライン６があるものとし、表示開始ラインから順にライン番号ＧＬ（１）、ＧＬ（２）、・・・、ＧＬ（Ｌ−１）、ＧＬ（Ｌ）を付す。
【００３５】
光源制御部２２は、表示開始ラインであるゲートバスラインＧＬ（１）にゲートパルスＧＰ（１）を出力させるためのラッチパルスＬＰに同期して、光源電源回路３５に対し冷陰極管３０に流す電流を制御する発光制御信号を出力する。これにより光源電源回路３５から冷陰極管３０に流す電流が制御されて、発光領域２５の発光輝度Ｂ（２５）は、最大点灯輝度のほぼ１／２の中間点灯状態Ｓ３になる。その後、ゲートバスラインＧＬ（３Ｌ／４＋１）にゲートパルスＧＰ（３Ｌ／４＋１）を出力するラッチパルスＬＰが出力されるまで、発光領域２５の発光輝度Ｂ（２５）は中間点灯状態Ｓ３に維持される。
【００３６】
光源制御部２２は、ゲートバスラインＧＬ（３Ｌ／４＋１）にゲートパルスＧＰ（３Ｌ／４＋１）を出力するラッチパルスＬＰが出力されるとそれに同期して光源電源回路３５に所定の発光制御信号を出力する。これにより、光源電源回路３５から冷陰極管３０に流す電流が制御されて、発光領域２５の発光輝度Ｂ（２５）は、最大点灯輝度が得られる最大点灯状態Ｓ２になる。その後、１フレーム期間ｆが完了して次のフレーム期間ｆが開始されてゲートバスラインＧＬ（１）にゲートパルスＧＰ（１）を出力するラッチパルスＬＰが出力されるまで、発光領域２５の発光輝度Ｂ（２５）は最大点灯状態Ｓ２に維持される。次フレーム期間ｆが開始する度に上記動作は繰り返される。
【００３７】
この照明動作により、発光領域２５の発光輝度Ｂ（２５）は、１フレーム期間ｆの終了前１／４フレーム期間だけ最大点灯状態Ｓ２となり、１フレーム（表示領域）の先頭から１／４フレーム分を最大輝度で照明する。それ以外の１フレーム期間ｆの開始から３／４フレーム時点までは、発光領域２５の発光輝度Ｂ（２５）は中間点灯状態Ｓ３を維持して１フレームの先頭から１／４フレーム分を中間輝度で照明する。
【００３８】
次に、発光領域２６に着目すると、光源制御部２２は、表示開始ラインから１／４フレーム分移動したゲートバスラインＧＬ（Ｌ／４＋１）にゲートパルスＧＰ（Ｌ／４＋１）を出力させるためのラッチパルスＬＰに同期して、光源電源回路３６に対し冷陰極管３１に流す電流を制御する発光制御信号を出力する。これにより光源電源回路３６から冷陰極管３１に流す電流が制御されて、発光領域２６の発光輝度Ｂ（２６）は、最大点灯輝度のほぼ１／２の中間点灯状態Ｓ３になる。その後、ゲートバスラインＧＬ（１）にゲートパルスＧＰ（１）を出力するラッチパルスＬＰが出力されるまで、発光領域２６の発光輝度Ｂ（２６）は中間点灯状態Ｓ３に維持される。
【００３９】
光源制御部２２は、ゲートバスラインＧＬ（１）にゲートパルスＧＰ（１）を出力するラッチパルスＬＰが出力されるとそれに同期して光源電源回路３６に所定の発光制御信号を出力する。これにより、光源電源回路３６から冷陰極管３１に流す電流が制御されて、発光領域２６の発光輝度Ｂ（２６）は、最大点灯輝度が得られる最大点灯状態Ｓ２になる。その後、ゲートバスラインＧＬ（Ｌ／４＋１）にゲートパルスＧＰ（Ｌ／４＋１）を出力するラッチパルスＬＰが出力されるまで、発光領域２６の発光輝度Ｂ（２６）は最大点灯状態Ｓ２に維持される。上記動作はフレーム期間ｆの周期で繰り返される。
【００４０】
この照明動作により、発光領域２６の発光輝度Ｂ（２６）は、１フレーム期間ｆの先頭１／４フレーム期間だけ最大点灯状態Ｓ２となり、当該期間中だけ１フレームの先頭１／４から１／２までの領域の１／４フレーム分を最大輝度で照明する。それ以外の期間では、発光領域２６の発光輝度Ｂ（２６）は中間点灯状態Ｓ３を維持して１フレームの先頭１／４から１／２までの領域の１／４フレーム分を中間輝度で照明する。
【００４１】
次に、発光領域２７に着目すると、光源制御部２２は、表示開始ラインから１／２フレーム分移動したゲートバスラインＧＬ（２Ｌ／４＋１）にゲートパルスＧＰ（２Ｌ／４＋１）を出力させるためのラッチパルスＬＰに同期して、光源電源回路３７に対し冷陰極管３２に流す電流を制御する発光制御信号を出力する。これにより光源電源回路３７から冷陰極管３２に流す電流が制御されて、発光領域２７の発光輝度Ｂ（２７）は、最大点灯輝度のほぼ１／２の中間点灯状態Ｓ３になる。その後、ゲートバスラインＧＬ（Ｌ／４＋１）にゲートパルスＧＰ（Ｌ／４＋１）を出力するラッチパルスＬＰが出力されるまで、発光領域２７の発光輝度Ｂ（２７）は中間点灯状態Ｓ３に維持される。
【００４２】
光源制御部２２は、ゲートバスラインＧＬ（Ｌ／４＋１）にゲートパルスＧＰ（Ｌ／４＋１）を出力するラッチパルスＬＰが出力されるとそれに同期して光源電源回路３７に所定の発光制御信号を出力する。これにより、光源電源回路３７から冷陰極管３２に流す電流が制御されて、発光領域２７の発光輝度Ｂ（２７）は、最大点灯輝度が得られる最大点灯状態Ｓ２になる。その後、ゲートバスラインＧＬ（２Ｌ／４＋１）にゲートパルスＧＰ（２Ｌ／４＋１）を出力するラッチパルスＬＰが出力されるまで、発光領域２７の発光輝度Ｂ（２７）は最大点灯状態Ｓ２に維持される。上記動作はフレーム期間ｆの周期で繰り返される。
【００４３】
この照明動作により、発光領域２７の発光輝度Ｂ（２７）は、１フレーム期間ｆの先頭から１／４乃至１／２までの１／４フレーム期間だけ最大点灯状態Ｓ２となり、当該期間中だけ１フレームの１／２から３／４までの領域の１／４フレーム分を最大輝度で照明する。それ以外の期間では、発光領域２７の発光輝度Ｂ（２７）は中間点灯状態Ｓ３を維持して１フレームの先頭１／２から３／４までの領域の１／４フレーム分を中間輝度で照明する。
【００４４】
同様にして発光領域２８では、光源制御部２２は、表示開始ラインから３／４フレーム分移動したゲートバスラインＧＬ（３Ｌ／４＋１）にゲートパルスＧＰ（３Ｌ／４＋１）を出力させるためのラッチパルスＬＰに同期して、光源電源回路３８に対し冷陰極管３３に流す電流を制御する発光制御信号を出力する。これにより光源電源回路３８から冷陰極管３３に流す電流が制御されて、発光領域２８の発光輝度Ｂ（２８）は、最大点灯輝度のほぼ１／２の中間点灯状態Ｓ３になる。その後、ゲートバスラインＧＬ（２Ｌ／４＋１）にゲートパルスＧＰ（２Ｌ／４＋１）を出力するラッチパルスＬＰが出力されるまで、発光領域２８の発光輝度Ｂ（２８）は中間点灯状態Ｓ３に維持される。
【００４５】
光源制御部２２は、ゲートバスラインＧＬ（２Ｌ／４＋１）にゲートパルスＧＰ（２Ｌ／４＋１）を出力するラッチパルスＬＰが出力されるとそれに同期して光源電源回路３８に所定の発光制御信号を出力する。これにより、光源電源回路３８から冷陰極管３３に流す電流が制御されて、発光領域２８の発光輝度Ｂ（２８）は、最大点灯輝度が得られる最大点灯状態Ｓ２になる。その後、ゲートバスラインＧＬ（３Ｌ／４＋１）にゲートパルスＧＰ（３Ｌ／４＋１）を出力するラッチパルスＬＰが出力されるまで、発光領域２８の発光輝度Ｂ（２８）は最大点灯状態Ｓ２に維持される。上記動作はフレーム期間ｆの周期で繰り返される。
【００４６】
この照明動作により、発光領域２８の発光輝度Ｂ（２８）は、１フレーム期間ｆの１／２乃至３／４までの１／４フレーム期間だけ最大点灯状態Ｓ２となり、当該期間中だけ１フレームの最下段１／４の領域を最大輝度で照明する。それ以外の期間では、発光領域２８の発光輝度Ｂ（２８）は中間点灯状態Ｓ３を維持して１フレームの最下段の１／４フレーム分を中間輝度で照明する。
【００４７】
以上説明した点灯動作により、図２に示すように、表示領域全体が中間輝度で照明され、且つ、表示領域をゲートバスライン６に平行な帯状で縦一列に４分割された領域の発光輝度が時系列で順次最大になる照明が得られる。
【００４８】
本実施の形態によれば、常時最大点灯輝度で駆動する従来のホールド型の照明装置の輝度に対して５／８倍（＝１／４Ａ＋３／４×１／２Ａ  Ａ：最大点灯輝度）の輝度で、輝度低下を十分抑制して動画対応の表示を実現できる。また、従来の動画対応のスキャン型照明装置は従来のホールド型照明装置に対して１／４倍の輝度となるので、本実施の形態による照明装置によれば、従来のスキャン型照明装置の２．５倍の高輝度での表示を実現できる。
【００４９】
本実施の形態では、１フレーム期間ｆ（例えば、１６．７ｍｓ）に対して１／４周期だけ最大点灯輝度で照明する動作例を示したが、最大点灯輝度での照明期間を長くすることも可能であり、それにより一層の高輝度化を図ることができる。また、本実施の形態では、中間点灯状態Ｓ３での中間輝度を最大点灯輝度のほぼ１／２に設定して説明したが、それ以外の中間輝度レベルにすることももちろん可能である。
【００５０】
図３は、最大点灯輝度での照明期間及び中間輝度レベルを変化させて、図１に示したＴＦＴ−ＬＣＤ１の表示領域に動画表示をさせたときの表示品質を複数の観察者による主観的評価としてグラフ化したものである。
【００５１】
図３において、横軸は最大点灯状態Ｓ２の１フレーム期間ｆに対する割合（％）を表しており、縦軸は、１〜５段階の評価点による評価を示している。評価点１は、動画表示における動画ぼけや尾引き等が「非常に邪魔になる」場合を示し、評価点２はそれらが「邪魔になる」場合を示している。評価点３は、動画ぼけ等が「気になるが我慢できる」場合であり、評価点４は「差はわかるが我慢できる」場合であり、評価点５は「静止画と同等の優れた画質」の場合である。
【００５２】
図中、丸印を結んだ直線（Ａ）は、中間点灯状態Ｓ３の輝度レベルが最大点灯状態Ｓ２の輝度レベルと同じ場合を示している。従って、最大点灯状態Ｓ２の１フレーム期間ｆに対する割合（以下、「最大点灯状態Ｓ２の割合」と略称する）如何に関わらず、１フレーム期間ｆの全域で最大輝度レベルで照明される。つまり、ホールド型駆動と同等の表示であり、従って動画ぼけや尾引きが非常に邪魔になる画像品質であって、評価点は１となる。
【００５３】
図中、×印を結んだ折れ線（Ｂ）は、中間点灯状態Ｓ３の輝度レベルが最大点灯状態Ｓ２の輝度レベルのほぼ１／２の場合を示している。この場合には、最大点灯状態Ｓ２の割合が１０％〜３０％程度までは、動画ぼけや尾引きが視認され難く優れた画像品質が得られるので評価点は４となっている。また、最大点灯状態Ｓ２の割合が３０％を超えると徐々に評価は下がるものの５０％程度までは評価点３が得られている。
【００５４】
図中、三角印を結んだ折れ線（Ｃ）は、中間点灯状態Ｓ３の輝度レベルが最大点灯状態Ｓ２の輝度レベルの３０％の場合を示している。この場合には、最大点灯状態Ｓ２の割合が１０％〜３０％程度までは、動画ぼけや尾引きが視認され難い優れた画像品質が得られるため評価点は５近くになっている。また、最大点灯状態Ｓ２の割合が３０％を超えると徐々に評価は下がるものの５０％程度までは評価点３が得られている。
【００５５】
図中、四角印を結んだ折れ線（Ｄ）は、中間点灯状態Ｓ３の輝度レベルが０（ゼロ）で、最大点灯状態Ｓ２以外は消灯状態Ｓ１となる場合を示している。これは従来のスキャン型ＬＣＤの照明方法と同一である。この場合には、最大点灯状態Ｓ２の割合が１０％〜３０％程度までは、動画ぼけや尾引きが視認され難い優れた画像品質が得られるため評価点はさらに５近くになる。また、最大点灯状態Ｓ２の割合が３０％を超えると徐々に評価は下がるものの５０％程度までは評価点３以上が得られている。
【００５６】
図３から、中間点灯状態Ｓ３を最大点灯状態Ｓ２の輝度レベルの３０％程度にしても、折れ線（Ｄ）に示す従来のスキャン型ＬＣＤに対して遜色のない表示品質が得られることがわかる。さらに、中間点灯状態Ｓ３が最大点灯状態Ｓ２の輝度レベルの５０％程度までであれば許容範囲と見ることができる。
【００５７】
また、最大点灯状態Ｓ２での照明時間は、１フレーム期間ｆの３０％以下であれば動画ぼけや尾引きがほとんど生じることがなく、さらに、５０％までは許容範囲と見ることができる。
【００５８】
なお、本実施の形態では、画素電極１０への階調データＤａｔａの書き込み後ｆ／２乃至３ｆ／４経過した時点で当該画素が最大輝度で照明されるようにしている。これは、液晶ｌｃ中の液晶分子の電界強度変化に対する応答時間を考慮したものであり、高速応答可能な液晶材料を用いれば、例えば、階調データＤａｔａの書き込み後ｆ／４乃至ｆ／２経過した時点で当該画素を最大輝度で照明するようにすることも可能である。
【００５９】
以上説明したように、本実施の形態による照明装置２４は、ゲートパルスＧＰの出力制御信号（ラッチパルスＬＰ）に同期して、最大点灯状態Ｓ２と中間点灯状態Ｓ３とを切り替える点に特徴を有している。
【００６０】
また、本実施の形態による照明装置２４では、ゲートバスライン６にゲートパルスＧＰが出力され、当該ゲートバスライン６に接続されているＴＦＴ４がオン状態になって画素電極１０に階調データＤａｔａが書き込まれ、これにより液晶ｌｃの液晶分子が所望の傾斜角まで傾斜動作をしている最中は中間点灯状態Ｓ３に維持し、概ね液晶分子の傾斜応答が完了する頃に最大点灯状態Ｓ２にするように制御している。こうすることにより、最大点灯状態Ｓ２が短時間であるほど動きぼけ等の画質劣化を改善できるが、状態Ｓ２以外を消灯状態Ｓ１に維持しているため表示画面が低輝度になってしまう従来のスキャン型ＬＣＤの有する課題を解決できる。本照明装置２４では、最大点灯状態Ｓ２が短時間でも、中間点灯状態Ｓ３により所定の中間輝度レベルで照明が継続されるため、輝度低下を少なくすることが可能である。
【００６１】
本照明装置２４を用いて動きぼけ等の画質劣化が抑えられるのは、その照明方法が、人間の目が変化を強調して感じるという人間工学的特徴を巧みに利用していることによる。すなわち、中間点灯状態Ｓ３から最大点灯状態Ｓ２に変化した瞬間の映像を人間の目が感じ、網膜に焼き付ける。この映像認識動作が１フレーム毎に行われて動きぼけや尾引きの視認を防止する。一方、人間は網膜への入射光の積分値を輝度として感じるため、中間点灯状態Ｓ３での光量と最大点灯状態Ｓ２での光量の平均がＴＦＴ−ＬＣＤ１の表示領域の輝度となる。
【００６２】
本実施の形態を適用することにより、高輝度で、動きぼけのない液晶表示装置を簡単で薄い構造として実現でき、表示品質の改善や、装置の低コスト化あるいは小型化に貢献することができる。
【００６３】
上記実施の形態では、１フレームを４分割したスキャン型照明装置で説明したが、１フレームをＮ分割（Ｎは１以上の整数）した何れの場合についても上記実施形態の構成及び方法を適用可能である。例えばＮ＝１の場合は、ＬＣＤパネル２の表示領域の全画素に階調データＤａｔａを書き込む最中は中間点灯状態Ｓ３にて全体を照明し、最終ラインの画素書き込み後で所定の液晶応答時間経過後に最大点灯状態Ｓ２で全体を照明するようにする。最大点灯状態Ｓ２は、例えば垂直ブランキング期間に実現する。こうすれば、１つの冷陰極管（光源）を用い、輝度低下を抑えつつ動画ぼけや尾引きを低減させたＴＦＴ−ＬＣＤを実現できる。
【００６４】
また、上記実施の形態では、直下型バックライトユニットを例にとって説明したが、これに限らず、導光板の端部に光源を配置したサイドライト型バックライトユニットに本実施形態の構成と方法を適用してももちろんよい。
【００６５】
なお、本実施の形態に用いた照明装置２４における照明駆動方法は、例えば、自発光型の平面表示装置であるＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置（有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子を用いるもの）の駆動方法に適用してももちろんよい。
【００６６】
〔第２の実施の形態〕
本発明の第２の実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置について図４乃至図８を用いて説明する。まず、本実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置の概略の構成について図４及び図５を用いて説明する。図４は、本実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置の概略の構成を示している。図４に示すＴＦＴ−ＬＣＤ１は、図１を用いて説明した第１の実施の形態のＴＦＴ−ＬＣＤ１と同一であり、同一の作用機能を奏する構成要素には図１と同一の符号を付してその説明は省略する。図５（ａ）は、図４のＡ−Ａ線で切断した断面であって、本実施形態の動画表示対応のＴＦＴ−ＬＣＤ１に用いられる照明装置（サイドライト型バックライトユニット）４０を冷陰極管の管軸方向に直交する面で切断した断面を示している。図５（ｂ）は、照明装置４０からの照明光のＴＦＴ−ＬＣＤ１の表示領域裏面側での輝度分布を示している。
【００６７】
本実施形態の照明装置４０は、内部導光した光を外部に射出する構造を有する導光板の端部に沿って冷陰極管が配置されたサイドライト型バックライトユニットである。本例のサイドライト型バックライトユニットは、複数（本例では４つ）に分割された発光領域４１〜４３を有し、ＬＣＤパネル２を表示領域裏面から照明できるように配置されている。
【００６８】
１フレーム中のゲートバスライン数をＬとすると、第１の発光領域４１は、表示開始ラインである第１番目のゲートバスライン６から第Ｌ／４番目のゲートバスライン６までを照明範囲としている。同様に、第２の発光領域４２は、第Ｌ／４＋１番目のゲートバスライン６から第２Ｌ／４番目のゲートバスライン６までを照明範囲とし、第３の発光領域４３は、第２Ｌ／４＋１番目のゲートバスライン６から第３Ｌ／４番目のゲートバスライン６までを照明範囲とし、第４の発光領域４４は、第３Ｌ／４＋１番目のゲートバスライン６から第Ｌ番目のゲートバスライン６までを照明範囲としている。
【００６９】
図５（ａ）に示すように、ＴＦＴ−ＬＣＤ１裏面に対面する側のほぼ同一面内に２枚の導光板５１、５２が配置されている。導光板５１は、第１及び第２の発光領域４１、４２に配置され、導光板５２は、第３及び第４の発光領域４３、４４に配置されている。導光板５１の導光板５２と対面する端部と対向する端部には冷陰極管４６が配置され、導光板５２の導光板５１と対面する端部と対向する端部には冷陰極管４７が配置されている。
【００７０】
また、第１の発光領域４１であって導光板５１のＴＦＴ−ＬＣＤ１側と反対側の面に隣接して導光板５０が配置されている。導光板５０の一端部には冷陰極管４５が配置されている。第４の発光領域４４であって導光板５２のＴＦＴ−ＬＣＤ１側と反対側の面に隣接して導光板５３が配置されている。導光板５３の一端部には冷陰極管４８が配置されている。冷陰極管４５〜４８は例えば直線棒状に形成されている。また、冷陰極管４５〜４８は供給される電流を制御することにより発光輝度を変えることができるようになっている。
【００７１】
各冷陰極管４５〜４８にはそれぞれ光源電源回路３５〜３８から所定の駆動電流が流されるようになっている。光源電源回路３５〜３８は、制御回路１６の光源制御部２２からの電流制御信号に基づき、少なくとも３段階の発光状態を各冷陰極管４５〜４８のそれぞれに与えることができるようになっている。ここで、第１段階の発光状態は消灯状態Ｓ１であり、第２段階の発光状態は最大点灯輝度が得られる最大点灯状態Ｓ２であり、第３の発光状態は第２段階の発光状態のほぼ半分の輝度が得られる中間点灯状態Ｓ３である。ここで、最大点灯輝度とは冷陰極管４５〜４８の仕様として射出可能な最高輝度を必ずしも意味するのではなく、光源電源回路３５〜３８により調整された輝度範囲内での最高輝度も含まれる。
【００７２】
以上説明した本実施の形態による照明装置４０は、導光板（導光部材）５０とその端部に配置された冷陰極管４５とを備えて一面より光を射出する光源ユニット（５０，４５）と、導光板５１とその端部に配置された冷陰極管４６とを備えた光源ユニット（５１，４６）とを積層した構造になっている。また、照明装置４０は、導光板５３とその端部に配置された冷陰極管４８とを備えて一面より光を射出する光源ユニット（５３，４８）と、導光板５２とその端部に配置された冷陰極管４７とを備えた光源ユニット（５２，４７）とを積層した構造になっている。さらに照明装置４０は、光源ユニット（５１，４６）と、光源ユニット（５２，４７）とを同一平面上に配置した構造になっている。また、光源ユニット（５０，４５）と、光源ユニット（５３，４８）とを同一平面上に配置した構造になっている。
【００７３】
各発光領域４１〜４４はＬＣＤパネル２裏面側に光射出用開口が形成され、それ以外は拡散反射板５５で囲まれた構造になっている。ＴＦＴ−ＬＣＤ１裏面と照明装置４０の光射出用開口との間には拡散シート６０等が配置されている。第１の発光領域４１の導光板５０裏面と、第２の発光領域４２の導光板５１裏面、及び第３の発光領域４３の導光板５２裏面と、第４の発光領域４４の導光板５３裏面にはそれぞれ光取り出し構造５６〜５９として、例えば光散乱パターンが印刷されている。第１の発光領域４１の導光板５１裏面と、第４の発光領域４４の導光板５２裏面には光取り出し構造は形成されていない。
【００７４】
この光取り出し構造５６、５７の配置により、冷陰極管４５からの光の大部分は光取り出し構造５６により散乱しながら導光板５０内を導光し、さらに導光板５１の第１の発光領域４１部分を透過して第１の発光領域４１から射出する。このとき一部の光は導光板５１を導光して光取り出し構造５７により散乱させられて第２の発光領域４２から射出する。さらに一部の光は導光板５１から導光板５２、導光板５３に導光して光取り出し構造５８、５９により散乱させられて、第３及び第４の発光領域４３、４４から射出する。つまり、冷陰極管４５からの大部分の光は第１の発光領域４１の照明に用いられ、残りが第２乃至第４の発光領域４２〜４４の照明に用いられる。
【００７５】
同様にして、冷陰極管４６からの光の大部分は導光板５１内を導光し光取り出し構造５７により散乱しながら第２の発光領域４２から射出する。このとき一部の光は導光板５０、５２、５３に導光して光取り出し構造５６、５８、５９により散乱させられて、第１の発光領域４１、第３及び第４の発光領域４３、４４から射出する。つまり、冷陰極管４６からの大部分の光は第２の発光領域４２の照明に用いられ、残りが第１の発光領域４１、第３及び第４の発光領域４３、４４の照明に用いられる。
【００７６】
一方、光取り出し構造５８、５９の配置により、冷陰極管４８からの光の大部分は光取り出し構造５９により散乱しながら導光板５３内を導光し、さらに導光板５２の第４の発光領域４４部分を透過して第４の発光領域４４から射出する。このとき一部の光は導光板５２を導光して光取り出し構造５８により散乱させられて第３の発光領域４３から射出する。さらに一部の光は導光板５２から導光板５１、導光板５０に導光して光取り出し構造５７、５６により散乱させられて、第２及び第１の発光領域４２、４１から射出する。つまり、冷陰極管４８からの大部分の光は第４の発光領域４４の照明に用いられ、残りが第１乃至第３の発光領域４１〜４３の照明に用いられる。
【００７７】
同様にして、冷陰極管４７からの光の大部分は導光板５２内を導光し光取り出し構造５８により散乱しながら第３の発光領域４３から射出する。このとき一部の光は導光板５０、５１、５３に導光して光取り出し構造５６、５７、５９により散乱させられて、第１の発光領域４１及び第２の発光領域４３、第４の発光領域４４から射出する。つまり、冷陰極管４７からの大部分の光は第３の発光領域４３の照明に用いられ、残りが第１及び第２の発光領域４１、４２、及び第４の発光領域４４の照明に用いられる。
【００７８】
図４に示す制御回路１６の光源制御部２２は、ゲートドライバ制御部１８からゲートドライバ１２に出力されるラッチパルス信号ＬＰに同期して、各光源電源回路３５〜３８に対して発光制御信号を出力するようになっている。各光源電源回路３５〜３８は、入力された発光制御信号に基づき、冷陰極管４１〜４４の発光状態を第１乃至第３のいずれかの発光状態Ｓ１〜Ｓ３に切り替えて、ＬＣＤパネル２を表示領域裏面から照明する。
【００７９】
このような構成において、第１の実施の形態の図２に示したのと同様の照明駆動が行われる。本実施形態において、図２の発光輝度Ｂ（２５）〜Ｂ（２８）を発光輝度Ｂ（４１）〜Ｂ（４４）と読み替えるものとする。
【００８０】
光源制御部２２は、表示開始ラインであるゲートバスラインＧＬ（１）にゲートパルスＧＰ（１）を出力させるためのラッチパルスＬＰに同期して、光源電源回路３５に対し冷陰極管４５に流す電流を制御する発光制御信号を出力する。これにより光源電源回路３５から冷陰極管４５に流す電流が制御されて、発光領域４１の発光輝度Ｂ（４１）は、最大点灯輝度のほぼ１／２の中間点灯状態Ｓ３になる。その後、ゲートバスラインＧＬ（３Ｌ／４＋１）にゲートパルスＧＰ（３Ｌ／４＋１）を出力するラッチパルスＬＰが出力されるまで、発光領域４１の発光輝度Ｂ（４１）は中間点灯状態Ｓ３に維持される。
【００８１】
光源制御部２２は、ゲートバスラインＧＬ（３Ｌ／４＋１）にゲートパルスＧＰ（３Ｌ／４＋１）を出力するラッチパルスＬＰが出力されるとそれに同期して光源電源回路３５に所定の発光制御信号を出力する。これにより、光源電源回路３５から冷陰極管４５に流す電流が制御されて、発光領域４１の発光輝度Ｂ（４１）は、最大点灯輝度が得られる最大点灯状態Ｓ２になる。その後、１フレーム期間ｆが完了して次のフレーム期間ｆが開始されてゲートバスラインＧＬ（１）にゲートパルスＧＰ（１）を出力するラッチパルスＬＰが出力されるまで、発光領域４１の発光輝度Ｂ（４１）は最大点灯状態Ｓ２に維持される。次フレーム期間ｆが開始する度に上記動作は繰り返される。
【００８２】
この照明動作により、発光領域４１の発光輝度Ｂ（４１）は、１フレーム期間ｆの終了前１／４フレーム期間だけ最大点灯状態Ｓ２となり、１フレーム（表示領域）の先頭から１／４フレーム分を最大輝度で照明する。それ以外の１フレーム期間ｆの開始から３／４フレーム時点までは、発光領域４１の発光輝度Ｂ（４１）は中間点灯状態Ｓ３を維持して１フレームの先頭から１／４フレーム分を中間輝度で照明する。
【００８３】
第１の実施の形態で説明したのと同様にして、発光領域４２、４３、４４での発光動作を行うことにより、図２に示すように、表示領域全体が中間輝度で照明され、且つ、表示領域をゲートバスライン６に平行な帯状で縦一列に４分割された領域の発光輝度が時系列で順次最大になる照明が得られる。本説明では、最大点灯状態Ｓ２と中間点灯状態Ｓ３とを切り替える例で説明したが、最大点灯状態Ｓ２と消灯状態Ｓ１とを切り替えることでも同様の効果が得られる。
【００８４】
また、本実施形態では、２枚の導光板を積層し、これを平面的に２組配置した構造で説明したが、積層枚数を増やしても、同様の効果が得られる。また、図５に示す構成において、バックライトのくぼみ部（発光領域４２、４３の裏面）に光源電源回路３５〜３８等を配置したり、冷陰極管４５、４８を配置したりすれば装置の薄型化や小型化が実現できる。
【００８５】
このように、本実施の形態による照明装置４０はサイドライト型であるにも係らず、一の発光領域を主として照明する光源ユニットが隣接する他の発光領域に光の一部を供給し、一方、当該他の発光領域を主として照明する光源ユニットが隣接する当該一の発光領域に光の一部を供給して相互補完し合うことができるため、図５（ｂ）に示すように、均一な輝度分布αが実現できる。また、導光部材毎に端面に光源を配置し、この光源の点灯、消灯、あるいは、点灯、減光を個別に制御することで、動画表示に適した液晶表示装置の照明装置が薄型で実現できる。
【００８６】
次に、本実施の形態による照明装置４０及びそれを用いたＴＦＴ−ＬＣＤ１の変形例を図６を用いて説明する。図６に示す構成は、照明装置４０の構成が一部異なる点を除いて図５に示す構成と同一である。図６に示す照明装置４０は、積層された光源ユニットのＴＦＴ−ＬＣＤ１側導光板５１、５２と、拡散シート６０との間に光混合領域６２を設けた点に特徴を有している。
【００８７】
光混合領域６２は、アクリルやポリカーボネート等からなる透明板、当該透明板にファイバなど屈折率の異なる微小材料を混合した拡散板、あるいは空気層からなる。０．５ｍｍ〜１０ｍｍの空間の空気層であれば、図６（ｂ）の破線で示す空気層がない場合の輝度分布α（図５（ｂ）の輝度分布αと同一である）に対し、発光領域の境界部の輝度ばらつきが緩和されて輝度変化が視認されない実線で示す輝度分布βが得られる。
【００８８】
本実施例によれば、発光領域境界の微小な輝度変化が相互に混合され、境界部で視認されていた横筋状の輝度むらを緩和あるいは消失できる。
【００８９】
なお、図５及び図６に示す照明装置４０では、導光板５０〜５３の光取り出し構造５６〜５９を全て導光板５０〜５３下側に配置したが、第１及び第４の発光領域４１、４４の光取り出し構造５６、５９を導光板５０、５３上面にそれぞれ配置することで、光取り出し構造５６〜５９を一平面内に配設して一層の輝度均一化を図ることができる。
【００９０】
次に、本実施の形態の照明装置の他の変形例について図７を用いて説明する。図７に示す構成は、照明装置４０の構成が一部異なる点を除いて図５に示す構成と同一である。図７（ａ）に示す照明装置４０は、導光板５１、５２間の隙間に、図７（ｂ）又は（ｃ）に示すような正反射、あるいは拡散反射する両面反射部材６４を配置した点に特徴を有している。図５及び図６に示した照明装置４０の第２及び第３の発光領域４２、４３の境界部では、一部の光が導光板端面での表面反射により光源側に反射し、再度導光して残りが端面より射出して他方の照明領域に入射する。このため、発光が混合されてしまい動画性能を低下させる可能性がある。そこで、導光板５１、５２間の隙間に両面反射板６４を配置する。これにより発光の混合を防止して動画性能を向上させることができる。
【００９１】
図７（ｂ）は、導光板５１、５２の対向端面が導光板５１、５２の光射出面にほぼ直交して平行に対面し、その間隙に両面正反射板、あるいは両面正反射シートからなる両面反射部材６４を配置した構成を示している。
【００９２】
図７（ｃ）は、導光板５１、５２の対向端面に裏面側に開くΛ形状の隙間を設け、その間隙に両面正反射板、あるいは両面正反射シートからなる両面反射部材６４を配置した構成を示している。図７（ｂ）に示す両面反射部材６４は有限の厚さを持つため、導光板５１、５２の光射出側（ＴＦＴ−ＬＣＤ１側）から見ると隙間が影として視認され輝度むらになる。これに対し、図７（ｃ）に示す構成にすることで、両面反射部材６４が上面から見えなくなり、輝度むらの改善に効果を奏する。なお、Λ形状頂点部近傍で導光板同士が接触するように構成しても、動画性能に対して十分優れた効果を奏することができる。
【００９３】
Λ形状の両面反射部材６４の頂角θは、導光体屈折率がｎとすると、θ≦１８０°−４×ｓｉｎ−１（１／ｎ）・・・（式１）を満たすようにすることが好ましい。Λ形状の頂角が上記式のθより大きい場合、導光板内を導光し、端面で反射した光のうち一部は導光板より上面に出射する。このため、液晶パネル面上に線上の明るいむらが発生する場合がある。したがって、上記式１を満たす頂角θを採用することで端面反射光は全て導光するため、この輝度むらを防止することが可能になる。
【００９４】
式１について図８を用いて説明する。図８（ａ）は図７（ｃ）の拡大図であり図８（ｂ）は導光板５２側の端面での光の進路を示している。図８（ｂ）において、導光板５２の射出光は、導光板５２下面の光取り出し構造５８の印刷散乱パターンで散乱された光線により構成されているのに対し、端面Ａからの入射光線が導光板５２から発光領域へ射出されると、端面Ａからの光線が届く範囲のみが高輝度となり輝度むらになる。
【００９５】
頂角θは、端面Ａからの入射光線が導光板５２射出面から射出しない条件で決まる。ここで、端面Ａに入射する光線の入射角をａ、端面Ａから導光板５２内に入射した光線の屈折角をｂ、端面Ａから入射した光線の導光板５２の発光領域開口面への入射角をｃ、導光板５２の屈折率をｎとする。導光板５２のΛ形状部端面Ａからの入射光は、スネルの法則により屈折される。
【００９６】
（１）ｓｉｎ（ａ）＝ｎ×ｓｉｎ（ｂ）
（２）ｎ×ｓｉｎ（ｃ）＝ｓｉｎ（ｄ）
また、屈折角ｂ、入射角ｃは次の式で表される。
（３）９０°＝ｂ＋ｃ＋θ／２
ここで、ｄ≧９０°であれば、端面Ａから導光板５２に入射した光は導光板５２から射出しない。
（４）また、どの方向からも入射する可能性があるため、ａは±９０°となる。
（１）は、ｂ＝ｓｉｎ−１（１／ｎ）と変形でき、
（２）は、ｃ＝ｓｉｎ−１（１／ｎ）と変形できる。
これらを（３）に導入すると
θ＝１８０°−４×ｓｉｎ−１（１／ｎ）
（４）の条件から、
θ≦１８０°−４×ｓｉｎ−１（１／ｎ）
例えば、通常の導光板材料であるＰＭＭＡの場合は、ｎ＝１．４８であり、したがって、θ＝９．９７°となる。
【００９７】
次に、本実施の形態の照明装置のさらに他の変形例について図９を用いて説明する。図９に示す構成は、照明装置４０の構成が一部異なる点を除いて図５に示す構成と同一である。図９（ａ）は、本変形例に係る照明装置及びそれを用いた液晶表示装置の概略の構成を示している。図９（ａ）に示すＴＦＴ−ＬＣＤ１は、図４を用いて説明した本実施の形態のＴＦＴ−ＬＣＤ１と同一であり、同一の作用機能を奏する構成要素には図４と同一の符号を付してその説明は省略する。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面であって、本実施形態の動画表示対応のＴＦＴ−ＬＣＤ１に用いられる照明装置（サイドライト型バックライトユニット）４０を冷陰極管の管軸方向に直交する面で切断した断面を示している。図９（ｃ）は、照明装置４０からの照明光のＴＦＴ−ＬＣＤ１の表示領域裏面側での輝度分布を示している。
【００９８】
図９に示す構成は、照明装置４０の構成が一部異なる点を除いて図４に示す構成と同一である。図９（ａ）に示す照明装置４０は、光源電源回路３５〜３８にそれぞれ輝度調整用ボリューム７０〜７３を設け、各発光領域４１〜４４からの出射光量を微調して均一にできるようにした点に特徴を有している。
【００９９】
本来、冷陰極管毎に出射光量は異なる。このため、第１乃至第４の発光領域４１〜４４毎に輝度が異なる問題が生じる場合がある。この問題の対策として冷陰極管を１本毎に輝度評価し、同一輝度の冷陰極管を組み合わせて使用することが考えられるが製造コスト高になってしまうという課題がある。これに対し本構成にすれば安価に輝度ばらつきを低下させて表示面輝度を均一にすることができるようになる。
【０１００】
以上説明したように、本実施の形態によれば、均一な輝度分布が得られる動画表示に適した液晶表示装置を小型で薄型に製造することができる。
【０１０１】
〔第３の実施の形態〕
本発明の第３の実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置について図１０乃至図２９、及び第１の実施の形態を示す図１を参照しつつ説明する。本実施の形態は、上記第３の従来の技術の有する問題を解決するためになされたもので、照明装置の冷陰極管の点灯期間を短くしても冷陰極管の発光輝度を上げる必要がなく高品位な動画画像を得ることが可能な表示装置を実現する。
【０１０２】
バックライトユニットの１フレーム期間中の点灯時間の比率（ｄｕｔｙ比）を変えて、さらに、階調データに加工を加えて液晶透過率の調整を行った場合に、元の画像と画質差を感じるかどうかの主観評価を行った。同一のｄｕｔｙ比であっても画像データによって元画像と画質差を感じるものと感じないものがあることが分かった。この主観評価結果の例を図１０に示す。図１０（ａ）は、ｄｕｔｙ比８０％における主観評価結果を示し、図１０（ｂ）は、ｄｕｔｙ比６０％における主観評価結果を示す。図１０の横軸は１フレームに表示される０〜６３の６４階調の全階調データの平均値を表している。縦軸は画像データの加工で輝度飽和した画素数の表示画素全体数に対する割合（％）を表している。液晶透過率の調整によって輝度飽和する高輝度画素の数を調べると、画像の内容によって異なっており、全表示画素数に対する輝度飽和する画素数の割合をｄｕｔｙ比８０％、ｄｕｔｙ比６０％の場合のいずれにおいても、輝度飽和する画素割合が表示全体の２％以下であれば、画像の全階調データの平均値（画像の平均輝度）に無関係に元画像との画質差を感じないことが分かった。個別図示は省略したが、輝度飽和する画素が全体の２％以下であれば、どのような画像であっても、ｄｕｔｙ比を下げても元の画像と画質差を感じないことが分かった。
【０１０３】
以上より、画像の中で高輝度な画素から順に一定割合の画素を最大表示輝度とし、これを除いた残りの画素の各輝度を、バックライトユニットの光源のｄｕｔｙ比を下げると共に液晶透過率を上げることによって再現することにより、ｄｕｔｙ比を下げても動画表示品質を元の画像と同等にすることが可能となる。
【０１０４】
本実施の形態による液晶表示装置は、第１及び第２の実施の形態で示した図１や図４に示す構成と同様の構成を有している。図１及び図４と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。ＴＦＴ−ＬＣＤ１は、マトリクス状に２次元配列された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各サブピクセルの光透過率を階調データに基づいて変調するＬＣＤパネル２を有している。ＬＣＤパネル２の表示領域裏面には光を照射する照明装置２４（又は照明装置４０、以下、照明装置２４で説明する）が設けられている。照明装置２４は、光源（冷陰極管３０〜３３）と共にそれらを駆動する光源電源回路３５〜３８とを備えている。
【０１０５】
本実施形態の制御回路１６にはＴＦＴ−ＬＣＤ１を駆動する種々の回路のほか、外部から入力された階調データＤａｔａを解析する表示データ変換回路２０が設けられている。図１１は表示データ変換回路２０の概略の動作手順を示している。図１１に示すように、表示データ変換回路２０は、制御回路１６に入力された１フレーム分の画素（Ｒ，Ｇ，Ｂのサブピクセルの組み合わせ）の階調データＤａｔａを記憶して（ステップＳ１）、各画素に対応するそれぞれの階調データ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）から明度Ｙ＝ｒ×Ｒ＋ｇ×Ｇ＋ｂ×Ｂ（ｒ，ｇ，ｂは実数、数値０を含む）を求め（ステップＳ２）、画像の明度Ｙのヒストグラムを作成する（ステップＳ３）。次いで、１フレーム内の画像表示に係る画素数Ｍを算出し（ステップＳ４）、画素数Ｍと所定の輝度飽和割合ｐとの積である一定数ｔ＝Ｍ×ｐを計算し（ステップＳ５）、画像の明度Ｙのヒストグラムと一定数ｔとから閾値明度Ｙαを決定する（ステップＳ６）。次いで、閾値明度Ｙαに基づいて複数のデータバスライン８へ加工した階調データを出力すると共に（ステップＳ７）、光源電源回路３５〜３８を制御する光源制御部２２に所定のｄｕｔｙ比データを出力する（ステップＳ８）。光源制御部２２は、当該ｄｕｔｙ比データに基づいて光源電源回路３５〜３８を制御して冷陰極管３０〜３３を所定のｄｕｔｙ比で点灯させる。
【０１０６】
例えば、表示データ変換回路２０は、光透過率の取り得る最大値（階調データＤａｔａの取り得る最大値）と、照明装置２４の照明量（ｄｕｔｙ比）との積が閾値明度Ｙαに等しくなるようにｄｕｔｙ比を決定し、閾値明度Ｙα以上の明度Ｙの画素の階調データは光透過率が上記最大値になるように加工し、それ以外の画素では、加工された階調データと上記決定されたｄｕｔｙ比との積が当該画素の元の階調データの明度Ｙに等しくなるように加工する。
【０１０７】
図１２は、表示データ変換回路２０における明度Ｙの計算とヒストグラム作成の手順を示すフローチャートである。表示データ変換回路２０は、不図示の記憶装置（メモリ）に格納された１フレーム分の階調データＤ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を１つずつ順次読み込んで（ステップＳ１０、Ｓ１１）、例えば、定数（ｒ，ｇ，ｂ）＝（０．２１２６，０．７１５２，０．０７２２）として、読み込んだ階調データ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に対して明度Ｙ＝ｒ×Ｒ＋ｇ×Ｇ＋ｂ×Ｂを計算する（ステップＳ１２）。次に、変数ｓに６３をセットして（ステップＳ１３）、Ｙとｓの値を比較する（ステップＳ１４）。Ｙ≠ｓであればステップＳ１５に移行して、ｓ値を１減じてから再度ステップＳ１４でＹ値とｓ値との比較を行い、Ｙ＝ｓになるまでステップＳ１４、Ｓ１５を繰り返す。Ｙ＝ｓになったらステップＳ１６に移行して、１フレーム中に明度Ｙ＝ｓの出現した個数を示す頻度Ｌ（ｓ）に１を加算してステップＳ１０に戻る。例えばステップＳ１１で階調データ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（５８，３０，２５）と読み込まれたら、ステップＳ１２で明度Ｙ＝３５と算出され、１フレーム中に明度Ｙ＝３５の出現した個数を示す頻度Ｌ（３５）の値に１が加算される（ステップＳ１６）。ステップＳ１０からステップＳ１６までを１フレーム分の階調データ数だけ繰り返すことにより、１フレーム中の明度Ｙ＝０〜６３の頻度Ｌ（０）〜Ｌ（６３）のそれぞれの値が求められて明度ＹのヒストグラムＬが算出される。
【０１０８】
図１３は、画像が１フレーム（画面）内の一部だけにある場合、画像の占める画素数Ｍを計算する手順を示すフローチャートである。２次元配列の画素をｍ行ｎ列とし、ｉ行ｊ列の階調データ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の明度Ｙが０（すなわち、ノーマリブラックモードで黒表示）であれば画素（ｘ（ｉ），ｙ（ｉ））におけるｘ（ｉ）＝ｙ（ｊ）＝０とし、それ以外はｘ（ｉ）＝ｙ（ｊ）＝１とする。１フレームの全画素について明度Ｙと値０との比較を行なって各画素の座標（ｘ（ｉ），ｙ（ｉ））にｘ（ｉ）＝ｙ（ｊ）＝０又はｘ（ｉ）＝ｙ（ｊ）＝１を代入する。画像はほとんど四角形なので、上下左右の列と行で全て黒（黒表示となる画素はｘ（ｉ）＝ｙ（ｊ）＝０となる）になるものを背景とみなし、それ以外を画像として選びＭとする。つまり、ｘ（ｉ）＝１の個数とｙ（ｉ）＝１の個数を計数して両者の積をとることによりＭが求められる。例えば、表示用画素がフレームほぼ中央にある場合には、フレーム全体でｘｍ行ｙｎ列の画素のうち、全ての映像信号が０のｘ１〜ｘｂ行及びｘｃ〜ｘｍ行と、ｙ１〜ｙｆ列及びｙｇ〜ｙｎ列を除く範囲の画素数Ｍが求められる。
【０１０９】
具体的には、全ｉ，ｊにおいてｘ（ｉ）＝ｙ（ｊ）＝０の状態から、図１３のステップＳ２０において、変数ｉ＝１、ｊ＝１にセットし、変数ｊ＝１と列値ｎ＋１とを比較する（ステップＳ２１）。ｊ＝１＜ｎ＋１であれば、データ読み込みが最終列ｎまでされていないので、ステップＳ２２に移行して第１行第１列の画素（１，１）の明度Ｙを読み込む。次いで、読み込んだ明度Ｙと値０（ゼロ）とを比較して（ステップＳ２３）、Ｙ＞０であれば、画素（１，１）に黒以外の階調データが存在するため、ステップＳ２４に移行してｘ（１）に値１をセットし、ｙ（１）に値１をセットしてステップＳ２５に移行する。Ｙ＝０の場合には、ステップＳ２４を実行せずにステップＳ２５に移行する。この場合には、ｘ（１）＝ｙ（１）＝０のままである。
【０１１０】
次いで、ステップＳ２５において、変数ｉ＝１と行値ｍとを比較する。ｉ＝１＜ｍであれば、データ読み込みが最終行ｍまでされていないので、ｉの値を１増加させてから（ステップＳ２６）、再度ステップＳ２１に戻り、次の画素（２，１）の明度Ｙを読み込んで当該明度Ｙと値０とを比較し（ステップＳ２３）、Ｙ＞０であれば、（ｘ（２），ｙ（１））でｘ（２）＝１、ｙ（１）＝１にセットする（ステップＳ２４）。この動作をｉ＝ｍになるまで繰り返すことにより、ｊ＝１列のｍ個の画素の処理が終了する。
【０１１１】
次いで、ステップＳ２５からステップＳ２７に移行して、ｉ値を初期値０にセットし、変数ｊの値を１増加してから再びステップＳ２１に戻り、第１行第２列の画素（１，２）の明度Ｙを読み込む。次いで、読み込んだ明度Ｙと値０（ゼロ）とを比較して（ステップＳ２３）、Ｙ＞０であれば、画素（１，２）に黒以外の階調データが存在するため、ステップＳ２４に移行して（ｘ（１），ｙ（２））のｘ（１）に値１をセットし、ｙ（２）に値１をセットしてステップＳ２５に移行する。Ｙ＝０の場合には、ステップＳ２４を実行せずにステップＳ２５に移行する。この場合には、ｘ（１）＝ｙ（２）＝０のままである。
【０１１２】
次いで、ステップＳ２５において、変数ｉ＝１と行値ｍとを比較する。ｉ＝１＜ｍであれば、データ読み込みが最終行ｍまでされていないので、ｉの値を１増加させてから（ステップＳ２６）、再度ステップＳ２１に戻り、次の画素（２，２）の明度Ｙを読み込んで当該明度Ｙと値０とを比較し（ステップＳ２３）、Ｙ＞０であれば、ｘ（２）＝１、ｙ（２）＝１にセットする（ステップＳ２４）。この動作をｉ＝ｍになるまで繰り返すことにより、ｊ＝２列のｍ個の画素の処理が終了する。以上の動作を繰り返してステップＳ２１で変数ｊ＝ｎ＋１となったら、「判定」ルーチンに移行する。
【０１１３】
「判定」ルーチンでは、ステップＳ２８で、ｉ＝０、ｊ＝０にセットしてから、ステップＳ２９でｉの値を１だけ増加して、変数ｘにｘ（ｉ）の値を加算する（ステップＳ３０）。この処理をｉ＝ｍ（行）になるまで繰り返し（ステップＳ３１）、ｉ＝ｍになったらステップＳ３２に移行する。ステップＳ３１までの処理で、行方向での画像表示に用いられている画素の存在個数ｘが把握される。
次に、ステップＳ３２で、ｊの値を１だけ増加して、変数ｙにｙ（ｊ）の値を加算する（ステップＳ３３）。この処理をｊ＝ｎ（列）になるまで繰り返し（ステップＳ３４）、ｊ＝ｎになったらステップＳ３５に移行する。ステップＳ３４までの処理で、列方向での画像表示に用いられている画素の存在個数ｙが把握される。
【０１１４】
次に、ステップＳ３５において、行方向の画像表示用画素数ｘと列方向の画像表示用画素数ｙとの積を求めて、１フレームの画像表示用画素数Ｍが求められる。
【０１１５】
図１４は、閾値明度Ｙαを算出する手順を示すフローチャートである。本手順は、画像表示用画素数Ｍと所定数ｐに基づき、最高明度から順にｔ＝Ｍｐ個だけ下位の明度Ｙを閾値明度Ｙαとするようになっている。所定数ｐは画像加工により輝度飽和する割合を表し、図１０に示した主観評価結果より、ｐ＝０．０２（＝２％）以下が好ましい。所定数ｐを２％として、画像表示用画素数Ｍ＝８００００とすると、一定数ｔ＝Ｍｐ＝８００００×２（％）＝１６００となる。明度Ｙを大きなものから順に１６００個選ぶために、ステップＳ１でｉ＝６３にセットし、頻度Ｌの初期値にＬ＝Ｌ（６３）をセットする（ステップＳ４１）。
【０１１６】
ステップＳ４２において、ｔ＝１６００とＬ＝Ｌ（６３）を比較して、頻度Ｌ（６３）の方が大きければステップＳ４５に移行して閾値明度Ｙα＝６３とする。ｔ＝１６００≧Ｌ＝Ｌ（６３）であれば、ステップＳ４３にてｉ＝６３から１を減じてｉ＝６２として、ステップＳ４４にてＬ＝Ｌ（６３）＋Ｌ（６２）を計算する。再びステップＳ４２に戻って、ｔ＝１６００と計算されたＬとを比較して、頻度Ｌの方が大きければステップＳ４５に移行して閾値明度Ｙα＝６２とする。ｔ＝１６００≧Ｌであれば、Ｌ＝Ｌ（６３）＋Ｌ（６２）＋Ｌ（６１）…を繰り返して、Ｙαを決める。本ルーチンではＬ（６３）＋Ｌ（６２）＋Ｌ（６１）のように明度Ｌを順次加算しているが、例えば、１６００−Ｌ（６３）が０以上か否か、１６００−Ｌ（６３）−Ｌ（６２）が０以上か否かを順次判断するようにしてももちろんよい。
【０１１７】
図１４に示す手順により閾値明度Ｙαが求められたら、次に、照明の制御値を決める。例えば６４階調表示であってγ（ガンマ）補正等が施されて階調と輝度の特性が決められているものとする。図１５は、光源のｄｕｔｙ比の選択に用いるｄｕｔｙ比選択用ルックアップテーブルを示している。図１５に示すテーブルは、図１４に示す手順で求められた閾値明度Ｙαの値に対応してｄｕｔｙ比（％）が決められている。
【０１１８】
ｄｕｔｙ比は計算で求めてもよいが、計算式が複雑な場合は図１５に示すようなテーブルを用意する方が簡便である。このｄｕｔｙ比選択用ルックアップテーブルは表示データ変換回路２０内の不図示のメモリに格納されている。表示データ変換回路２０は閾値明度Ｙαに基づき当該テーブルから所定のｄｕｔｙ比データを選択して光源制御部２２に出力するようになっている。光源制御部２２は入力されたｄｕｔｙ比データに基づき光源電源回路３５〜３８を制御して冷陰極管３０〜３３を所定のｄｕｔｙ比で駆動させる。
【０１１９】
図１６は、閾値明度Ｙαに対応させて、加工した階調データを複数のデータバスライン８に出力する際の制御値を決めるための信号制御値選択用ルックアップテーブルを示している。テーブルにおいて最上行は閾値明度Ｙαを左から右に降順に表示しており、最左列は元の階調を降順に示している。例えば、表示輝度が閾値明度Ｙα＝６０で３６０ｃｄ、最大の閾値明度Ｙα＝６３で４００ｃｄの場合、明度Ｙ＝６３〜６０は液晶層での光透過率が１００％となるように元の階調データを加工する。また、明度Ｙ≦５９では、液晶層の光透過率が元の光透過率の４００／３６０＝１０／９倍となるように元の階調データを加工する。つまり、明度Ｙα以下の明度Ｙｉの表示出力輝度Ｉｉが、それぞれ（Ｉ÷Ｉα）倍されるような光透過率に変換される。この制御値を図１６のようにテーブルにしてメモリに格納しておけば随時の演算処理を省略できる。
また、ｄｕｔｙ比は、最大表示出力輝度Ｉ（＝最大光透過率×最大照明量）に対する、閾値明度Ｙαの出力表示輝度Ｉαの割合に応じて発光部が点灯することで決まる。
【０１２０】
以上の図１１乃至図１６に示す構成及び手順を組み合わせることにより、１フレーム分の階調データ（画像データ）をメモリに読み込みながら、明度Ｙの算出、ヒストグラムＬの生成を行い、全ての階調データを読み込んだ後に画像表示用画素数Ｍを算出し、ｐ＝２％として一定値ｔ＝Ｍｐを計算し、閾値明度Ｙαを求めることができる。図１５に示すテーブルによりｄｕｔｙ比を選択して光源制御部２２へ出力し、これに同期させて図１６に示すテーブルにより加工した階調データを各データバスライン８へ出力する。
【０１２１】
図１７はｄｕｔｙ駆動の例を示している。横方向は時間を表し、縦方向は光源３０〜３３の点灯（Ｏｎ）と非点灯（Ｏｆｆ）を示している。図左から右に、ｄｕｔｙ比１００％（全フレーム点灯）、ｄｕｔｙ比５０％（フレーム後半５０％点灯）、ｄｕｔｙ比２０％（フレーム最後から手前２０％点灯）を示している。
【０１２２】
具体的実施例として、以上のような回路をＦＰＧＡに構成し、１７型ワイドの表示領域で、サイドライト型バックライト（ディスプレイ上下に蛍光管配置）、あるいは直下型８灯バックライトを用い、輝度２００〜８００ｎｉｔの表示輝度の表示装置を作製した。市販のＤＶＤにより動画を再生させ、本実施例の表示装置と、従来の通常の表示装置とを並べて動画像の比較を行ったところ、本実施例による表示装置でも従来の表示と遜色のない画像が得られることを確認した。また、従来の表示装置のバックライト点灯のｄｕｔｙ比を１００％としたときに、本実施例の表示装置でのｄｕｔｙ比の平均は５０％であり、バックライトの省電力に効果を発揮することが分かった。
【０１２３】
また、ｐ（＞２％）の値をさらに大きくしていと、閾値明度Ｙαを超える明度Ｙの画素が離散していれば画質への影響は小さいが、当該画素が集合していると画質劣化と判断される場合がある。また、特に画面の中央部に画素が集合している場合には、ｐが同一でも画質劣化と判断される場合があるので、画素の集合／離散状態をデータとして抽出して画質劣化防止に利用するようにしてももちろんよい。この場合には、Ｍ個の画素を数分割したそれぞれの区画の要素数をＭ１〜Ｍｓとし、このＭ１〜Ｍｓそれぞれの要素において上記手順を用いるようにすればよい。
【０１２４】
なお、制御回路１６にフレームメモリ等がなくても、画像データはそのまま表示データとして流しながら１フレーム（１／６０ｓｅｃ）遅れで本実施の形態に基づく動作を適用しても、市販ＤＶＤ等による動画では、映像が変に見えたり暗く見えたりする支障は生じなかった。
【０１２５】
また、明度Ｙが０〜２５５（２５６階調）のときに、閾値明度Ｙα＝０〜２５５に対して照明制御値や信号制御値をルックアップテーブルにするべきところを、０〜６４に簡易化して、閾値明度Ｙα＝０のときに０、閾値明度Ｙα＝１〜４のときに１、閾値明度Ｙα＝５〜８のときに２、・・・、閾値明度Ｙα＝２５３〜２５５のときに６４として各制御値を変換して表示をして前出動画を観察したが、概ね良好であった。
【０１２６】
図１８乃至図２７は、具体例を示している。図１８はサイドライト型バックライトユニットをＬＣＤパネルに配置した例を示している。表示領域Ｐの上下に冷陰極管Ａ、Ｂが配置されている。図１９は図１８に示す冷陰極管Ａ、Ｂをｄｕｔｙ駆動する例を示している。横方向は時間を表し、縦方向は冷陰極管Ａ、Ｂの点灯（Ｏｎ）と非点灯（Ｏｆｆ）を示している。図左から右に、最初のフレームでは冷陰極管Ａ、Ｂ共にｄｕｔｙ比は８０％であるが、冷陰極管Ａはフレーム後半８０％で点灯させ、冷陰極管Ｂはフレーム前半８０％で点灯させている。次のフレームでは、冷陰極管Ａ、Ｂ共にｄｕｔｙ比は４０％であるが、冷陰極管Ａはフレーム後半４０％で点灯させ、冷陰極管Ｂはフレーム前方４０％で点灯させている。
【０１２７】
図２０は、冷陰極管Ａ〜Ｆがパネル表示面の裏面に配置されたスキャン型バックライトユニットを示している。図２１は、冷陰極管Ａ〜Ｆをｄｕｔｙ駆動する例を示している。横方向は時間を表し、縦方向は冷陰極管Ａ〜Ｆの点灯（Ｏｎ）と非点灯（Ｏｆｆ）を示している。図左から右に、冷陰極管Ａ〜Ｆ共にｄｕｔｙ比は８０％から次に４０％になっている。このとき、冷陰極管Ａ〜Ｆの点灯開始時点（又は消灯時点）を順次所定時間だけずらすようにしてスキャン状態を形成している。
【０１２８】
図２２はサイドライト型バックライトユニットをＬＣＤパネルに配置した例を示している。表示領域Ｐの上側中央から左右に冷陰極管Ａ、Ｂが配置され、表示領域Ｐの下側中央から左右に冷陰極管Ｃ、Ｄが配置されている。表示領域Ｐの中央から左側には画像Ｐ１が表示され右側には画像Ｐ２が表示されている。図２３は図２２に示す冷陰極管Ａ〜Ｄをｄｕｔｙ駆動する例を示している。
【０１２９】
図２４は直下型バックライトユニットをＬＣＤパネルに配置した例を示している。表示領域Ｐの中央から左に冷陰極管Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｇが配置され、表示領域Ｐの中央から右に冷陰極管Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｈが配置されている。表示領域Ｐの中央から左側には画像Ｐ１が表示され右側には画像Ｐ２が表示されている。図２５は図２４に示す冷陰極管Ａ〜Ｈをｄｕｔｙ駆動する例を示している。
【０１３０】
図２６は直下型バックライトユニットをＬＣＤパネルに配置した例を示している。表示領域Ｐの中央から左２／３にＬＥＤのＡ〜Ｃ、Ｈ〜Ｊ、Ｋ〜Ｍ、Ｐ〜Ｒがマトリクス状に配置され、表示領域Ｐの中央から右１／３にＬＥＤのＤ、Ｅ、Ｉ、Ｊ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｔがマトリクス状に配置されている。表示領域Ｐの中央から左２／３には画像Ｐ１が表示され右１／３には画像Ｐ２が表示されている。図２７は図２６に示すＬＥＤのＡ〜Ｔをｄｕｔｙ駆動する例を示している。
【０１３１】
上記の具体例に示す表示装置の任意の表示領域において、バックライトの発光時間が短くなるほど、液晶表示装置に特有の動画像のぼけを改善することができる。
【０１３２】
以上の実施例では、バックライトのｄｕｔｙ比の平均が５０％であったが、全体的に明るい画像になればｄｕｔｙ比は１００％に近づく。ｄｕｔｙ比が１００％に近づけば、動画像のぼけ改善効果は小さくなる。そこで、第１および代２の実施の形態で説明したような、１フレーム内で全点灯と中間点灯の２種類の点灯状態を設け、中間点灯時の表示輝度である中間輝度が全点灯時の表示輝度である全点灯輝度の５０％となるように設定した。
【０１３３】
例えば、１フレームを上から順に４つの領域に分け、それぞれの領域でｄｕｔｙ駆動を行う図１に示すスキャン型バックライトを備えた表示装置において、図２８に示すように、ｄｕｔｙ比８０％であって、１フレーム期間の初めの２０％は消灯し、残りの期間の８０％を全点灯するものとする。この場合、１フレーム期間の初めの２０％（第１領域）の時点Ｔ２と２５％の時点Ｔ３との間の期間は画素に階調データＤａｔａが書き込み期間Ｔ１の途中（図中Ｖで示す）であるにも拘らずバックライトは時点Ｔ２で消灯状態Ｓ１から最大点灯状態Ｓ２に変化している。また、次の階調データＤａｔａが書き込まれる前の高透過率のときには消灯してしまう。１フレーム期間で４領域で合わせて２０％の領域が階調データを書きこむときに点灯状態で、次の階調データ書き込み直前に消灯状態であるために残りの８０％の領域よりも光量が低く感じられ、表示品質が落ちる。
【０１３４】
図２９は、上記従来の問題を解決するためのｄｕｔｙ駆動方法を示している。図２９に示すように、１フレーム期間の初めの４０％でバックライトを中間点灯状態Ｓ３にする（１フレーム期間の初めの２５％の時間Ｔ１で画素に階調データＤａｔａが書き込まれる）。次いで、残りの６０％でバックライトを最大点灯状態Ｓ２にする。こうすると、目視で感じる表示輝度は変化なく、液晶がほぼ応答完了の時点で全点灯で照明されるため所望の映像が目に焼き付けられる。従って、表示全域に渡って画像の動画ぼけがなく良好な表示品質が得られる。
【０１３５】
以上説明したように本実施の形態によれば、動画像の中で高輝度な画素の順に一定割合の画素を最大表示輝度とし、これを除いた残りの画素の各輝度を、バックライトのｄｕｔｙ比を下げ液晶透過率を上げることによって再現するようにしている。これにより、バックライトのｄｕｔｙ比を下げても動画表示品質を元の画像と同等にすることが可能で、且つバックライトの省電力が可能になる。また、スキャン型バックライトや点滅型バックライトとの組み合わせにより、動画像の表示品質を保ちながら画像ぼけを改善したより高品質な液晶表示装置を実現できる。なお、本実施の形態は液晶表示装置に適用したが、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子の発光制御に用いることも可能である。
【０１３６】
〔第４の実施の形態〕
本発明の第４の実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置について図３０乃至図５１を用いて説明する。ｄｕｔｙ駆動は、階調データＤａｔａの書き込みタイミングに同期させて、面発光する照明装置の光源の輝度を直接変調させるが、その変調度は従来非常に高く、例えば輝度比２０以上にする必要があると考えられていた。ところが、第１の実施の形態で説明したように、光源を完全に点灯又は消灯するｄｕｔｙ駆動でなくても動画の表示品質は劣化しない。本発明者達は輝度比２以上であれば十分な表示が得られることを見出した。この知見に従って以下に説明する新規なｄｕｔｙ駆動を行なうことにより、動画の表示品質を損なうことなく、表示を高輝度化でき、冷陰極管の発光効率（電力比）を高くでき、また低電力化できる。さらに、光源寿命を長くできると共に電源を小型、軽量、薄型にできる。
【０１３７】
（実施例４−１）
図３０は、本実施形態の実施例１に係るバックライト構造を示している。本実施例では第１の実施の形態による図１で示したＴＦＴ−ＬＣＤ１を用いており、図３０は照明装置２４を第１乃至第４の発光領域の光射出開口側から見た状態を示している。光射出開口側には、第２の実施の形態で説明した拡散シート６０等も配置されている。バックライトは直下型で各発光領域２５〜２８は隣り合う領域の光が混じり合うよう不完全に４分割されている。それ以外は図１に示した照明装置２４と同一である。図３１は実施例１に係るバックライトの駆動波形を示す。図３１は図２と実質的に同一であるが、ゲートドライバ１２から各ゲートバスライン６に出力されるゲートパルスＧＰの出力タイミングを示す点では同じだが、図２では発光輝度Ｂ（２５）〜Ｂ（２８）を示しているのに対し、各発光領域２５〜２８の冷陰極管各３０〜３３に流す電流Ｃ（３０）〜Ｃ（３３）を示している点が異なっている。
【０１３８】
図３１に示すように、各冷陰極管３０〜３３に流す電流は、所定画素に階調データが書き込まれて十分に液晶が反応して透過率が高くなってから最大点灯状態Ｓ２で照明するようにｄｕｔｙ駆動される。各冷陰極管３０〜３３の電流状態（または電力状態）は、最大光量で照明するときに最大電流（または最大電力）となっているが、それ以外のときにも電流は流されて（または電力は投入されて）中間点灯状態Ｓ３が維持されている。このｄｕｔｙ駆動では、表示データの書き込みサイクルと同じサイクルで上記電流状態（または電力状態）が繰り返される。このように、本実施例では、最大電流（または最大電力）でないときにも、電流は流されて（または電力は投入されて）いるのが特徴である。
【０１３９】
ｄｕｔｙ駆動において動画表示の動画ぼけや尾引き現象を人間が感じるか否かは最大照射状態Ｓ２での照明光量の最大値とその時間幅に大きく依っている。所定周波数で繰り返される最大点灯状態Ｓ２の間で最大値から概ね半分以下の中間点灯状態Ｓ３としても動画表示の品質は変わらない。
【０１４０】
そのため、本実施形態によれば、電力増加を抑制しつつ高輝度化が図れるので、冷陰極管の安定器を大型化させる必要がなく、安定器を軽く薄くして低コストで製造できるようになる。またさらに、従来のような電流増加に伴う駆動電圧の上昇も抑えられるので冷陰極管の電光変換効率の低下を抑えて管寿命を長くすることができる。このように、所定時間だけ最大点灯状態Ｓ２で照明し、それ以外の時間は消灯していた従来方式と比べると、本実施形態によれば動画表示品質は同等で、高輝度化、低電力化、装置の軽量化・薄型化・小型化、長寿命化が可能である。
【０１４１】
（実施例４−２）
図３２は、本実施形態の実施例２に係るバックライト構造を示している。本実施例では上記実施例１と同様のＴＦＴ−ＬＣＤ１を用いており、図３２は実施例の図３０と同方向から見たから見た状態を示している。バックライトは直下型で各発光領域２５〜２８は隣り合う領域の光が混じり合うよう不完全に４分割されている。各発光領域２５〜２８にはそれぞれ２本の冷陰極管（３０ａ、３０ｂ）、（３１ａ、３１ｂ）、（３２ａ、３２ｂ）、（３３ａ、３３ｂ）が配置されている。
【０１４２】
図３３は実施例２に係るバックライトの駆動波形を示す。図３３の各波形は実施例１の図３１と実質的に同一であるが、本実施例では、各発光領域２５〜２８のそれぞれを２本の冷陰極管の組で照明するため、図３３に示す各電流波形を２本の冷陰極管の組合せで実現できるという利点を有している。
【０１４３】
より具体的に、図３４乃至図３６を用いて説明する。図３４乃至図３６は、図３３と同様のタイミングチャートを示している。図３４に示す場合は、各発光領域の冷陰極管３０ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａには、それぞれ所定サイクルで最大点灯状態Ｓ２となり、それ以外で消灯状態Ｓ１となるような電流を供給して照明駆動を行う。各発光領域の冷陰極管３０ｂ、３１ｂ、３２ｂ、３３ｂには、組となる各冷陰極管３０ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａの最大点灯状態Ｓ２で消灯状態Ｓ１となり、それ以外で中間点灯状態Ｓ２となるような電流を供給して照明駆動を行う。これにより、図３３に示した照明駆動電流波形で得られる輝度と同等の輝度で照明することができる。
【０１４４】
図３５に示す場合は、各発光領域の冷陰極管３０ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａには、それぞれ所定サイクルで最大点灯状態Ｓ２より低い中間点灯状態Ｓ２’となる低電流で駆動させ、それ以外では図３３に示した中間点灯状態Ｓ３より暗い中間点灯状態Ｓ３−１となる低電流で駆動する。各発光領域の冷陰極管３０ｂ、３１ｂ、３２ｂ、３３ｂには、組となる各冷陰極管３０ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａの中間点灯状態Ｓ２’で総和が最大点灯状態Ｓ２となるよう差分の中間点灯状態Ｓ３−３となる低電流で駆動させ、各冷陰極管３０ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａの中間点灯状態Ｓ３−１で総和が中間点灯状態Ｓ３となる差分の中間点灯状態Ｓ３−２となる低電流で駆動させる。これにより、図３３に示した照明駆動電流波形で得られる輝度と同等の輝度で照明することができる。
【０１４５】
図３６に示す場合は、各発光領域の冷陰極管３０ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａには、それぞれ所定サイクルで最大点灯状態Ｓ２より低い中間点灯状態Ｓ２’’となる低電流で駆動させ、それ以外では消灯状態Ｓ１となるように電流供給を断つ。各発光領域の冷陰極管３０ｂ、３１ｂ、３２ｂ、３３ｂには、組となる各冷陰極管３０ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａの中間点灯状態Ｓ２’’で総和が最大点灯状態Ｓ２となるよう差分の中間点灯状態Ｓ３となる低電流で連続的に駆動させるこれにより、図３３に示した照明駆動電流波形で得られる輝度と同等の輝度で照明することができる。
【０１４６】
このように、各発光領域２５〜８の冷陰極管の組に流す電流を制御することにより図３３に示す照明状態を得ることができる。本実施例に示すｄｕｔｙ駆動をすることにより、電力増加を抑制しつつ高輝度化が図れるので、冷陰極管の安定器を大型化させる必要がなく、安定器を軽く薄くして低コストで製造できるようになる。またさらに、従来のような電流増加に伴う駆動電圧の上昇も抑えられるので冷陰極管の電光変換効率の低下を抑えて管寿命を長くすることができる。このように、本実施形態によれば動画表示品質は同等で、高輝度化、低電力化、装置の軽量化・薄型化・小型化、長寿命化が可能である。
【０１４７】
（実施例４−３）
図３７及び図３８を用いて実施例３について説明する。図３７は、実施例１の図３１と同様にバックライトの駆動波形を示す。本実施例のバックライト構造は実施例１の図３０に示すものと同一である。図３７に示す場合は、各発光領域の冷陰極管３０、３１、３２、３３に対し、それぞれ所定サイクルで最大点灯状態Ｓ２となる電流で駆動させ、それ以外では中間点灯状態Ｓ３となる低電流（最大点灯状態Ｓ２の電流値の５０％）で駆動すると共に、最大点灯状態Ｓ２から中間点灯状態Ｓ３に移行する際に、所定時間だけ消灯状態Ｓ１となるように電流の供給を停止する期間を設けている。
【０１４８】
図３８に示す場合は、各発光領域の冷陰極管３０、３１、３２、３３に対し、それぞれ所定サイクルで最大点灯状態Ｓ２となる電流で駆動させ、それ以外では中間点灯状態Ｓ３となる低電流（最大点灯状態Ｓ２の電流値の５０％）で駆動すると共に、最大点灯状態Ｓ２から中間点灯状態Ｓ３に移行する際に、所定時間だけ消灯状態Ｓ１より明るく中間点灯状態Ｓ３より暗い中間点灯状態Ｓ４となる低電流（最大点灯状態Ｓ２の電流値の２０％）を供給する期間を設けている。
【０１４９】
これら図３７及び図３８に示すように、最大電流値（または最大電力、または最大光量値）の状態の直後に、瞬間的に、大きく電流値（または電力、または光量値）を減じることで、瞬間的に画像が視認されて直後に消滅するようにして人間が感じるインパルス効果を大きくできる。
【０１５０】
図３９は、最大点灯状態Ｓ２での電流値（相対値）を１０として、図３８における中間点灯状態Ｓ３、Ｓ４を変化させて、ＴＦＴ−ＬＣＤ１の表示領域に動画表示をさせたときの表示品質を複数の観察者による主観的評価としてグラフ化したものである。
【０１５１】
図３９において、横軸は最大点灯状態Ｓ２の１フレーム期間ｆに対する割合（％）を表しており、縦軸は、１〜５段階の評価点による評価を示している。評価点１は、動画表示における動画ぼけや尾引き等が「非常に邪魔になる」場合を示し、評価点２はそれらが「邪魔になる」場合を示している。評価点３は、動画ぼけ等が「気になるが我慢できる」場合であり、評価点４は「差はわかるが我慢できる」場合であり、評価点５は「静止画と同等の優れた画質」の場合である。
【０１５２】
図中、丸印を結んだ直線（Ａ）は、（最大点灯状態Ｓ２の電流値、中間点灯状態Ｓ４の電流値、中間点灯状態Ｓ３の電流値）＝（１０，１０，１０）の場合を示している。この場合は、最大点灯状態Ｓ２の１フレーム期間ｆに対する割合（以下、「最大点灯状態Ｓ２の割合」と略称する）如何に関わらず、１フレーム期間ｆの全域で最大輝度レベルで照明される。つまり、ホールド型駆動と同等の表示であり、従って動画ぼけや尾引きが非常に邪魔になる画像品質であって、評価点は１となる。
【０１５３】
図中、×印を結んだ折れ線（Ｂ）は、（最大点灯状態Ｓ２の電流値、中間点灯状態Ｓ４の電流値、中間点灯状態Ｓ３の電流値）＝（１０，５，５）の場合を示している。この場合には、最大点灯状態Ｓ２の割合が１０％〜３０％程度までは、動画ぼけや尾引きが視認され難く優れた画像品質が得られるので評価点は４となっている。また、最大点灯状態Ｓ２の割合が３０％を超えると徐々に評価は下がるものの５０％程度までは評価点３が得られている。
【０１５４】
折れ線（Ｃ）は、（最大点灯状態Ｓ２の電流値、中間点灯状態Ｓ４の電流値、中間点灯状態Ｓ３の電流値）＝（１０，２，５）の場合を示している。この場合には、最大点灯状態Ｓ２の割合が１０％〜３０％程度までは、動画ぼけや尾引きが視認され難い優れた画像品質が得られるため評価点は５近くになっている。また、最大点灯状態Ｓ２の割合が３０％を超えると徐々に評価は下がるものの５０％程度までは評価点３が得られている。
【０１５５】
図中、黒丸印を結んだ折れ線（Ｄ）は、（最大点灯状態Ｓ２の電流値、中間点灯状態Ｓ４の電流値、中間点灯状態Ｓ３の電流値）＝（１０，０，５）となる場合を示している。この場合には、最大点灯状態Ｓ２の割合が１０％〜３０％程度までは、動画ぼけや尾引きが視認され難い優れた画像品質が得られるため評価点は５近くになる。また、最大点灯状態Ｓ２の割合が３０％を超えると徐々に評価は下がるものの５０％程度までは評価点３以上が得られている。
【０１５６】
図中、四角印を結んだ折れ線（Ｅ）は、（最大点灯状態Ｓ２の電流値、中間点灯状態Ｓ４の電流値、中間点灯状態Ｓ３の電流値）＝（１０，０，０）となる場合を示している。これは従来のスキャン型ＬＣＤの照明方法と同一である。この場合には、最大点灯状態Ｓ２の割合が１０％〜３０％程度までは、動画ぼけや尾引きが視認され難い優れた画像品質が得られるため評価点はさらに５近くになる。また、最大点灯状態Ｓ２の割合が３０％を超えると徐々に評価は下がるものの５０％程度までは評価点３以上が得られている。
【０１５７】
図３９から、中間点灯状態Ｓ３を最大点灯状態Ｓ２の輝度レベルの３０％程度の輝度レベルにしても、折れ線（Ｅ）に示す従来のスキャン型ＬＣＤに対して遜色のない表示品質が得られることがわかる。さらに、中間点灯状態Ｓ３を最大点灯状態Ｓ２の輝度レベルの５０％程度の輝度レベルまでは許容範囲と見ることができる。
【０１５８】
また、最大点灯状態Ｓ２での照明時間は、１フレーム期間ｆの３０％以下であれば動画ぼけや尾引きがほとんど生じることがなく、さらに、５０％までは許容範囲と見ることができる。
【０１５９】
図４０は冷陰極管の特性を示しており、横軸は冷陰極管に流す電流を表し、縦軸はｄｕｔｙ比を表している。図中２本の太い実線は投入電力の等高線を示し、一方は電力１．０の場合であり、他方は電力０．６の場合を示している。それ以外の９本の細い実線は輝度２０から輝度１００までを１０刻みで振ったときの輝度の等高線を示している。図４０から、冷陰極管に流す電流値が大きくなると冷陰極管の電光変換効率が低下し、寿命が短くなる傾向が顕著であることが分かる。また、冷陰極管を駆動する安定器は、流す電流値が大きくなるとトランス等を大きくする必要が生じるため安定器は重く、厚く、高価になってしまう。
【０１６０】
本実施形態によれば、図４０に示したような冷陰極管の電光変換効率や管寿命の問題を解決できる。図４１及び図４２は本実施形態の照明装置及びそのｄｕｔｙ駆動方法を用いた効果を示している。図４１及び図４２に示す横軸は時間を表し、縦軸は光量を表している。
【０１６１】
図４１（ａ）は従来のｄｕｔｙ駆動を示しており、電力が１．０（任意単位：以下、ａ．ｕ．と略記する）であって、冷陰極管に３２ｍＡの電流をｄｕｔｙ比３３％で流したときの光量を示し、これにより（時間平均）輝度１．０（ａ．ｕ．）が得られている状態を示している。一方、図４１（ｂ）は、本実施の形態によるｄｕｔｙ駆動を示しており、電力が１．０（ａ．ｕ．）であって、冷陰極管に最大点灯状態Ｓ２で１３ｍＡの電流をｄｕｔｙ比３３％で流し、残余の６７％の間を５．２ｍＡの電流を冷陰極管に供給して中間点灯状態Ｓ３としたときの光量を示している。これにより、輝度１．４（ａ．ｕ．）が得られている。
【０１６２】
このように、本実施の形態によれば、電力一定において、従来比で輝度が１．４倍で電光変換効率も約１．４倍になる。本実施形態によれば、大電流値は従来の２／５の１３ｍＡで済む。これにより、例えば、電力同等で従来の表示輝度３００カンデラの表示装置を、動画質を損なうことなく輝度４２０カンデラにできる。さらに、安定器は軽薄短小で低コストでできることになる。
【０１６３】
図４２（ａ）は図４１（ａ）と同一である。一方、図４２（ｂ）は、本実施の形態によるｄｕｔｙ駆動を示しており、電力が１．０（ａ．ｕ．）であって、冷陰極管に最大点灯状態Ｓ２で従来と同様の３２ｍＡの電流をｄｕｔｙ比３３％で流し、残余の６７％の間を７ｍＡの電流を冷陰極管に供給して中間点灯状態Ｓ３としたときの光量を示している。これによれば、従来方式の１．５倍の電力を投入でき、表示輝度を２倍にできる。すなわち、同じ安定器を用いて、従来方式で表示輝度３００カンデラの表示装置を、本実施形態では、動画質を損なうことなく、輝度６００カンデラにできる。しかも、電光変換効率も１．３３倍に向上できる。
【０１６４】
（実施例４−４）
図４３を用いて実施例４について説明する。図４３（ａ）は本実施例のバックライトユニット７５の簡略断面を示している。図左側が図１に示すＬＣＤパネル２の表示領域上側で図右側が表示領域下側に対応している。例えば１２本の冷陰極管７６ａ〜７６ｌが４本毎に組になって、管軸がゲートバスライン６にほぼ平行に連設されている。冷陰極管７６ａ〜７６ｌは薄皿状筐体内に収納されており、筐体内壁には拡散反射板７７が配置されている。冷陰極管７６ａ〜７６ｌからの光は光射出用開口に設けられた拡散板７８を介して図４３（ａ）には不図示のＬＣＤパネル２に射出されるようになっている。この構造は、ホールド型ＬＣＤのバックライトユニットとしてみた場合には通常の構成である。スキャン駆動をしないため、各照明領域間に間仕切りは存在しない。
【０１６５】
このような構成のバックライトユニット７５において、光源をｄｕｔｙ駆動すると周辺領域にも光があふれ、間仕切りがなくても十分に動画ぼけを抑制する効果が発揮されるが、さらに、本実施の形態のｄｕｔｙ駆動をすると、さらに高輝度化、省電力、長寿命化等の効果がある。図４３（ｂ）は、図４３（ａ）に示す構成のバックライトユニット７５に対して、冷陰極管７６ａ〜７６ｌを３３％のｄｕｔｙ比で常時いずれか隣接４本が点灯するスキャン駆動をさせたときのある瞬間におけるフレーム位置と輝度との関係を示している。図左側が図１に示すＬＣＤパネル２の表示領域上側で図右側が表示領域下側に対応している。冷陰極管内のＧ（緑）蛍光体の残光時間（８ｍｓ）により曲線のＸ位置がなだらかになって尾引き現象が生じているが、十分に動画に対応できる画質が得られている。
【０１６６】
バックライトユニット７５に対して、図３７又は図３８に示すｄｕｔｙ駆動を行った結果を図４４に示す。図４４の横軸及び縦軸は図４３（ｂ）と同様である。図４４に示す曲線のＸ位置は、図４３（ｂ）のそれより急峻になっており尾引き現象をより効果的に抑制していることが分かる。
【０１６７】
より具体的には、図４３、４４に示す通常の直下型バックライトにおいて、本実施形態のｄｕｔｙ駆動を用い、従来のような電流供給状態を単純に二値（オン／オフ）とせず、少光量の状態で平坦性を持つようにしている。また、図４３（ｂ）、図４４の輝度分布（照明光量分布）は、他の冷陰極管からの照明光量、蛍光体の残光特性（液晶表示装置とバックライトの駆動サイクル、６０サイクル、１フレーム期間１６．７ｍｓｅｃに対して、Ｇ蛍光体の残光時間は約８ｍｓｅｃと無視できない長さである）を加味して滑らかに時間変化する電流変調として、実験的に調整して実現している。図３７又は図３８に示すｄｕｔｙ駆動方法を採用し、大電流で駆動した直後に蛍光体の残光を打ち消すために電流を大きく低下させた後に滑らかに電流を増加させるようにしている。
【０１６８】
本実施例によれば、従来の通常の直下型バックライト構造をそのまま使って動画質の劣化のないスキャン駆動ができるうえ、多数の管の光量を混合できるので、冷陰極管に比較的大きな色ばらつきや輝度ばらつきが存在してもそれらを均一にして視認できないようにできる。さらに、劣化による色ばらつきや輝度ばらつきについても同様に視認できなくさせることができるので、表示装置の寿命を長くすることができる。
【０１６９】
比較例として図４５及び図４６に従来の直下型バックライト構造及びｄｕｔｙ駆動を示す。図４５（ａ）に示すバックライト７４は、各冷陰極管７６ａ〜７６ｌのそれぞれの間に間仕切り７７が配置されている。そして、ｄｕｔｙ駆動の際には、図４５（ｂ）に示すように冷陰極管７６ａ〜７６ｌに対して順次電流を供給して１本ずつ個別に点灯／消灯させている。バックライトユニット７４に対して、従来のｄｕｔｙ駆動を行なった結果を図４６に示す。図４６の横軸及び縦軸は図４３（ｂ）と同様である。図４６から、動画ぼけや尾引き現象が生じていないことが分かるが、全フレーム位置で一部（図において位置１１４〜１４０辺り）だけが点灯しており他の位置では消灯しているため、所望の輝度が得られていないことが分かる。
【０１７０】
（実施例４−５）
図４７は実施例５によるバックライトユニット７５’を示している。本バックライトユニット７５’は、図４３（ａ）に示したバックライトユニット７５あるいは、従来の各発光領域間に不完全な間仕切りが形成されたバックライトユニットと、光射出用開口の拡散板７８上にサイドライト型バックライトユニットを配置した例を示している。サイドライト型バックライトユニットはプリズム導光板８０の両端部に常時点灯で均一照明用の冷陰極管７９が配置されている。本構成によっても、実施例３と同様の効果を得ることができる。
【０１７１】
（実施例４−６）
図４８は実施例６によるバックライトユニット１３０を示している。本実施例によるバックライトユニット１３０は、積層して配置された２枚の導光板１００、１００’を有している。導光板１００、１００’は、４つの発光領域Ｂ１、Ｂ２、Ａ１、Ａ２を有している。図中下方の導光板１００の一側端面には、冷陰極管１０２ａが配置されている。また、導光板１００の他側端面には、冷陰極管１０２ｂが配置されている。導光板１００は、冷陰極管１０２ａ、１０２ｂからの光を導光する導光領域を有している。発光領域Ｂ１の導光板１００は、冷陰極管１０２ａ側の厚さが薄く、冷陰極管１０２ｂ側の厚さが厚くなるように対向面１１４が光射出面１１２に対して傾斜し、くさび形状に形成されている。また発光領域Ａ１の導光板１００は、冷陰極管１０２ａ側の厚さが厚く、冷陰極管１０２ａ側の厚さが薄くなるように対向面１１４が光射出面１１２に対して傾斜し、くさび形状に形成されている。発光領域Ａ１、Ｂ１の対向面１１４には、光散乱要素である散乱層１１６が形成されている。導光板１００は、冷陰極管１０２ａ、１０２ｂからの光を導光する導光領域を有している。
【０１７２】
導光板１００の液晶表示パネル２側に積層して配置された導光板１００’の一側端面には、冷陰極管１０２ａ’が配置されている。また、導光板１００’の他側端面には、冷陰極管１０２ｂ’が配置されている。導光板１００’は、冷陰極管１０２ａ’、１０２ｂ’からの光を導光する導光領域を有している。発光領域Ｂ２の導光板１００’は、冷陰極管１０２ａ’側の厚さが薄く、冷陰極管１０２ｂ’側の厚さが厚くなるように対向面１１４が光射出面１１２に対して傾斜し、くさび形状に形成されている。また発光領域Ａ２の導光板１００’は、冷陰極管１０２ａ’側の厚さが厚く、冷陰極管１０２ｂ’側の厚さが薄くなるように対向面１１４が光射出面１１２に対して傾斜し、くさび形状に形成されている。領域Ａ２、Ｂ２の対向面１１６には、光散乱要素である散乱層１１６が形成されている。
【０１７３】
導光板１００の発光領域Ｂ１では、冷陰極管１０２ｂ側から導光する光は、対向面１１４で反射する際に散乱層１１６により散乱されるとともに、導光板１００のくさび形状によって、光射出面１１２に対する入射角が対向面１１４で反射する度に小さくなっていく。このため、冷陰極管１０２ｂ側から導光する光の多くは、発光領域Ｂ１では導光が維持されず、導光板１００の外に射出する。一方、冷陰極管１０２ａ側から発光領域Ｂ１に導光した光は、対向面１１４で反射する際に、散乱層１１６により散乱されるものの、光は導光板１００のくさび形状によって反射する度に集光され、光射出面１１２に対する入射角が大きくなる。このため、冷陰極管１０２ａ側から発光領域Ｂ１に導光した光は、発光領域Ｂ１では導光が維持され、導光板１００の外に余り射出しない。すなわち、導光板１００の発光領域Ｂ１では、（冷陰極管１０２ｂ側からの採光量／冷陰極管１０２ｂ側からの導光量）＞（冷陰極管１０２ａ側からの採光量／冷陰極管１０２ａ側からの導光量）の関係になっている。
【０１７４】
導光板１００の発光領域Ａ１では、冷陰極管１０２ａ側から導光する光は、対向面１１４で反射する際に散乱層１１６により散乱されるとともに、導光板１００のくさび形状によって、光射出面１１２に対する入射角が対向面１１４で反射する度に小さくなっていく。このため、冷陰極管１０２ａ側から導光する光の多くは、発光領域Ａ１では導光が維持されず、導光板１００の外に射出する。一方、冷陰極管１０２ｂ側から発光領域Ａ１に導光した光は、対向面１１４で反射する際に、散乱層１１６により散乱されるものの、光は導光板１００のくさび形状によって反射する度に集光され、光射出面１１２に対する入射角が大きくなる。このため、冷陰極管１０２ｂ側から発光領域Ａ１に導光した光は、発光領域Ａ１では導光が維持され、導光板１００の外に余り射出しない。すなわち、導光板１００の発光領域Ａ１では、（冷陰極管１０２ａ側からの採光量／冷陰極管１０２ａ側からの導光量）＞（冷陰極管１０２ｂ側からの採光量／冷陰極管１０２ｂ側からの導光量）の関係になっている。
【０１７５】
導光板１００’の発光領域Ｂ２では、冷陰極管１０２ｂ’側から導光する光は、対向面１１４で反射する際に散乱層１１６により散乱されるとともに、導光板１００のくさび形状によって、光射出面１１２に対する入射角が対向面１１４で反射する度に小さくなっていく。このため、冷陰極管１０２ｂ’側から導光する光の多くは、発光領域Ｂ２では導光が維持されず、導光板１００の外に射出する。一方、冷陰極管１０２ａ’側から発光領域Ｂ２に導光した光は、対向面１１４で反射する際に、散乱層１１６により散乱されるものの、光は導光板１００のくさび形状によって反射する度に集光され、光射出面１１２に対する入射角が大きくなる。このため、冷陰極管１０２ａ’側から発光領域Ｂ２に導光した光は、発光領域Ｂ２では導光が維持され、導光板１００の外に余り射出しない。すなわち、導光板１００’の発光領域Ｂ２では、（冷陰極管１０２ｂ’側からの採光量／冷陰極管１０２ｂ’側からの導光量）＞（冷陰極管１０２ａ’側からの採光量／冷陰極管１０２ａ’側からの導光量）の関係になっている。
【０１７６】
導光板１００’の発光領域Ａ２では、冷陰極管１０２ａ’側から導光する光は、対向面１１４で反射する際に散乱層１１６により散乱されるとともに、導光板１００のくさび形状によって、光射出面１１２に対する入射角が対向面１１４で反射する度に小さくなっていく。このため、冷陰極管１０２ａ’側から導光する光の多くは、発光領域Ａ２では導光が維持されず、導光板１００の外に射出する。一方、冷陰極管１０２ｂ’側から発光領域Ａ２に導光した光は、対向面１１４で反射する際に、散乱層１１６により散乱されるものの、光は導光板１００のくさび形状によって反射する度に集光され、光射出面１１２に対する入射角が大きくなる。このため、冷陰極管１０２ｂ’側から発光領域Ａ２に導光した光は、発光領域Ａ２では導光が維持され、導光板１００の外に余り射出しない。すなわち、導光板１００’の発光領域Ｂ２では、（冷陰極管１０２ａ’側からの採光量／冷陰極管１０２ａ’側からの導光量）＞（冷陰極管１０２ｂ’側からの採光量／冷陰極管１０２ｂ’側からの導光量）の関係になっている。
【０１７７】
導光板１００の発光領域Ｂ２、Ａ２は、冷陰極管１０２ａ側からの光と冷陰極管１０２ｂ側からの光との双方をほとんど採り出さない非採光領域になっている。また、導光板１００’の発光領域Ｂ１、Ａ１は、冷陰極管１０２ａ’側からの光と冷陰極管１０２ｂ’側からの光との双方をほとんど採り出さない非採光領域になっている。
【０１７８】
このように、導光板１００の発光領域Ａ１では冷陰極管１０２ａ側から導光する光がより多く採り出され、発光領域Ｂ１では冷陰極管１０２ｂ側から導光する光がより多く採り出される。導光板１００’の発光領域Ａ２では冷陰極管１０２ａ’側から導光する光がより多く採り出され、発光領域Ｂ２では冷陰極管１０２ｂ’側から導光する光がより多く採り出される。また導光板１００、１００’は、積層して配置したときに、全ての発光領域Ｂ１、Ａ１、Ｂ２、Ａ２でほぼ均一に光が取り出されるようになっている。
【０１７９】
以上説明したバックライトユニット上に、さらにサイドライト型バックライトユニットが配置されている。サイドライト型バックライトユニットはプリズム導光板８０の両端部に常時点灯で均一照明用の冷陰極管７９が配置されている。本構成によっても、実施例３と同様の効果を得ることができる。
【０１８０】
（実施例４−７）
図４９は、本実施形態の実施例７に係るバックライト構造を示している。本実施例も第１の実施の形態による図１で示したＴＦＴ−ＬＣＤ１を用いており、図４９はサイドライト型バックライトユニット８２を第１乃至第４の発光領域２５〜２８の光射出開口側から見た状態を示している。サイドライト型バックライトユニット８２は導光板８３の両側に各発光領域２５〜２８のそれぞれにＬＥＤ（発光ダイオード）（８４ａ、８４ｂ）、（８５ａ、８５ｂ）、（８６ａ、８６ｂ）、（８７ａ、８７ｂ）が配置されている。各発光領域２５〜２８は隣り合う領域の光が混じり合うよう不完全に４分割されている。それ以外は図１に示した照明装置２４と同一である。図４９に示す構造のバックライトユニットに対して本実施の形態によるｄｕｔｙ駆動を適用しても上記実施例と同等の効果を得ることができる。
【０１８１】
図５０はＬＥＤの発光効率の電流依存性を示している。横軸はＬＥＤに供給される電流を表し、縦軸は発光効率（ａ．ｕ．）を表している。図５１はＬＥＤの発光量の電流依存性を示している。横軸はＬＥＤに供給する電流を表し、縦軸は発光量（ａ．ｕ．）を表している。両図において、菱形印を結んだ曲線はＧａ四元系（赤色用）のＬＥＤの特性を表し、黒丸印を結んだ曲線はＧａＮ系１（青色用）のＬＥＤの特性を表し、白丸印を結んだ曲線はＧａＮ系２（緑色用）のＬＥＤの特性を表している。
【０１８２】
図５０及び図５１に示すように、緑（Ｇ）発光、青（Ｂ）発光のＧａＮ系ＬＥＤは、冷陰極管と同様に電流増加で電光変換効率が低下することが分かる。この他、電流、ｄｕｔｙ比、電力、電光変換効率、発光量、寿命に関して、ＬＥＤは冷陰極管を同様な特性を持つ。従って、上記の実施形態で冷陰極管を例にとって説明した事項は、ほとんどがＬＥＤについても適用可能である。さらに、他の放電管や固体発光素子もほぼ同様の特性の傾向を有するので上記実施の形態はほとんど全ての光源に適用可能である。
【０１８３】
以上説明したように本実施の形態によれば、高輝度、高電光変換効率、低コスト、軽薄短小、長寿命の、色・輝度の均一性に優れ、また、動画質に優れた表示装置を実現できる。
【０１８４】
〔第５の実施の形態〕
本発明の第５の実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置について図５２乃至図６８を用いて説明する。まず、本実施の形態による照明装置の基本構成について図５２乃至図５６を用いて説明する。図５２は、本実施の形態による照明装置の基本構成を示している。図５２に示すように、本基本構成による照明装置は、略板状で例えばアクリル製の導光板１００を有している。導光板１００の図の上方の側端面には、線状光源の例えば冷陰極管１０２ｂが管軸方向を導光板１００の長辺方向にほぼ平行にして配置されている。また、導光板１００の図の下方の側端面には、冷陰極管１０２ａが例えば管軸方向を導光板１００の長辺方向にほぼ平行にして配置されている。導光板１００は、光を射出する光射出面１１２と、光射出面１１２に対向する対向面１１４とを有している。また、導光板１００は、冷陰極管１０２ａ、１０２ｂの管軸方向にほぼ平行に分割された４つの発光領域Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２を有している。導光板１００の発光領域Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２は一体的に形成されており、各発光領域Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２の境界には切れ目が形成されていない。
【０１８５】
発光領域Ａ１、Ａ２は、主として冷陰極管１０２ａ側（又は冷陰極管１０２ｂ側）から導光される光を導光板１１０の外部に採り出す採光要素を有している。発光領域Ｂ１、Ｂ２は、主として冷陰極管１０２ｂ側（又は冷陰極管１０２ａ側）から導光される光を導光板１１０の外部に採り出す採光要素を有している。一方の冷陰極管１０２ａ（又は１０２ｂ）側から導光される光を選択的に採光する発光領域Ａ１、Ａ２（又はＢ１、Ｂ２）は、他方の冷陰極管１０２ｂ（又は１０２ａ）側から導光される光を選択的に採光する発光領域Ｂ１、Ｂ２（又はＡ１、Ａ２）と交互に配列している。これにより、同一の冷陰極管１０２ａ、１０２ｂ側から導光される光を選択的に採光する発光領域Ａ１、Ａ２（Ｂ１、Ｂ２）が、互いに隣接しないようになっている。
【０１８６】
本基本構成による照明装置は、線状光源を用いたサイドライト型である。このため、輝度むらのない良好な表示品質が得られる。また、本基本構成による照明装置では、導光板１００の長辺方向に平行に発光領域を分割しても、冷陰極管１０２ａ、１０２ｂの管軸方向を導光板１００の長辺方向にほぼ平行に配置できる。このため、発光量が比較的大きく長さの長い線状光源を用いることができ、高い輝度が得られる。
【０１８７】
図５３は、本基本構成による照明装置の採光要素の第１の原理を説明する図である。図５３に示すように、導光板１００の一側端面（図５３では左側端面）には、冷陰極管１０２ａが例えば管軸方向を導光板１００の長辺方向にほぼ平行にして配置されている。また、導光板１００の他側端面（図５３では右側端面）には、冷陰極管１０２ｂが管軸方向を導光板１００の長辺方向にほぼ平行にして配置されている。冷陰極管１０２ａ、１０２ｂの周囲には、ランプリフレクタ１１０が配置されている。導光板１００は、光を射出する光射出面１１２と、光射出面１１２に対向する対向面１１４とを有している。対向面１１４表面には、光を散乱反射させる光散乱要素として散乱層１１６が形成されている。散乱層１１６は、例えばビーズ等が混入された樹脂からなり、所定の面積階調で形成される。また、導光板１００は、冷陰極管１０２ａ、１０２ｂの管軸方向にほぼ平行に分割された２つの発光領域Ａ、Ｂを有している。冷陰極管１０２ａ側には発光領域Ｂが配置され、冷陰極管１０２ｂ側には発光領域Ａが配置されている。導光板１００の発光領域Ａ、Ｂは一体的に形成されており、各発光領域Ａ、Ｂの境界には切れ目が形成されていない。導光板１００は、冷陰極管１０２ａ、１０２ｂからの光を導光する導光領域を有している。
【０１８８】
発光領域Ａの導光板１００は、冷陰極管１０２ｂの配置された側端部側の厚さが薄く、中央部側の厚さが厚いくさび形状に形成されている。発光領域Ｂの導光板１００は、冷陰極管１０２ａの配置された側端部側の厚さが薄く、中央部側の厚さが厚いくさび形状に形成されている。導光板１００のくさび形状は、光散乱要素とともに採光要素として機能する。
【０１８９】
発光領域Ｂでは、冷陰極管１０２ａ側から導光板１００内を導光する光は、対向面１１４で反射する際に、散乱層１１６により散乱される。ところが、光は導光板１００のくさび形状によって反射する度に集光され、光射出面１１２に対する入射角が大きくなる。このため、冷陰極管１０２ａ側から導光する光は、発光領域Ｂでは光線Ｌ１のように導光が維持され、導光板１００の外に余り射出しない。一方、冷陰極管１０２ｂ側から導光する光は、対向面１１４で反射する際に散乱層１１６により散乱されるとともに、導光板１００のくさび形状によって、光射出面１１２に対する入射角が対向面１１４で反射する度に小さくなっていく。このため、冷陰極管１０２ｂ側から導光する光は、発光領域Ｂでは導光が維持されず、光線Ｌ４のように導光板１００の外に射出する。すなわち、発光領域Ｂでは、（冷陰極管１０２ｂ側からの採光量／冷陰極管１０２ｂ側からの導光量）＞（冷陰極管１０２ａ側からの採光量／冷陰極管１０２ａ側からの導光量）の関係になっている。
【０１９０】
発光領域Ａでは、冷陰極管１０２ｂ側から導光板１００内を導光する光は、対向面１１４で反射する際に、散乱層１１６により散乱される。ところが、光は導光板１００のくさび形状によって反射する度に集光され、光射出面１１２に対する入射角が大きくなる。このため、冷陰極管１０２ｂ側から導光する光は、発光領域Ａでは光線Ｌ３のように導光が維持され、導光板１００の外に余り射出しない。一方、冷陰極管１０２ａ側から導光する光は、対向面１１４で反射する際に散乱層１１６により散乱されるとともに、導光板１００のくさび形状によって、光射出面１１２に対する入射角が対向面１１４で反射する度に小さくなっていく。このため、冷陰極管１０２ａ側から導光する光は、発光領域Ａでは導光が維持されず、光線Ｌ２のように導光板１００の外に射出する。すなわち、発光領域Ａでは、（冷陰極管１０２ａ側からの採光量／冷陰極管１０２ａ側からの導光量）＞（冷陰極管１０２ｂ側からの採光量／冷陰極管１０２ｂ側からの導光量）の関係になっている。
【０１９１】
このように、導光板１００の発光領域Ａでは冷陰極管１０２ａ側から導光する光がより多く採り出され、発光領域Ｂでは冷陰極管１０２ｂ側から導光する光がより多く採り出される。なお、散乱層１１６の空気側の界面は、凹凸に形成するよりも平坦に形成する方がよい（いわゆるバルク型の散乱構造）。これにより、冷陰極管１０２ａ側（冷陰極管１０２ｂ側）からの光が発光領域Ｂ（発光領域Ａ）の散乱層１１６の界面から空気層側に射出してしまう割合を大幅に低減できる。
【０１９２】
図５４は、本基本構成による照明装置の採光要素の第２の原理を説明する図である。図５４に示すように、導光板１００は、冷陰極管１０２ａ、１０２ｂの管軸方向にほぼ平行に分割された２つの発光領域Ａ、Ｂを有している。冷陰極管１０２ａ側には発光領域Ｂが配置され、冷陰極管１０２ｂ側には発光領域Ａが配置されている。導光板１００の発光領域Ａ、Ｂは一体的に形成されており、各発光領域Ａ、Ｂの境界には切れ目が形成されていない。導光板１００の対向面１１４は、プリズム形状に形成されている。プリズム形状は、光を採り出す採光要素として機能する。
【０１９３】
発光領域Ｂの対向面１１４は、冷陰極管１０２ａ側からの光がプリズム面１１８に入射せず、光線Ｌ１のようにそのまま発光領域Ａに導光するプリズム形状になっている。プリズム面１１８は、光射出面１１２に対して例えば４０°〜４５°の傾斜角で形成されている。一方、冷陰極管１０２ｂ側からの光は、ある確率でプリズム面１１８に入射する。プリズム面１１８に入射した光は、全反射条件が崩れて反射又は屈折により光線Ｌ４のように導光板１００の外に射出する。
【０１９４】
発光領域Ａの対向面１１４は、冷陰極管１０２ｂ側からの光がプリズム面１１９に入射せず、光線Ｌ３のようにそのまま発光領域Ｂに導光するプリズム形状になっている。プリズム面１１９は、光射出面１１２に対して例えば４０°〜４５°の傾斜角で形成されている。一方、冷陰極管１０２ａ側からの光は、ある確率でプリズム面１１９に入射する。プリズム面１１９に入射した光は、全反射条件が崩れて反射又は屈折により光線Ｌ２のように導光板１００の外に射出する。
【０１９５】
このように、導光板１００の発光領域Ａでは冷陰極管１０２ａ側から導光する光がより多く採り出され、発光領域Ｂでは冷陰極管１０２ｂ側から導光する光がより多く採り出される。
【０１９６】
図５５は、本基本構成による照明装置の採光要素の第３の原理を説明する図である。図５５に示すように、導光板１００の対向面１１４表面には、光を散乱反射させる光散乱要素として散乱層１１６が形成されている。また、導光板１００は、冷陰極管１０２ａ、１０２ｂの管軸方向にほぼ平行に分割された２つの発光領域Ａ、Ｂを有している。冷陰極管１０２ａ側には発光領域Ａが配置され、冷陰極管１０２ｂ側には発光領域Ｂが配置されている。
【０１９７】
発光領域Ａの導光板１００は、冷陰極管１０２ａの配置された側端部側の厚さが厚く、中央部側の厚さが薄いくさび形状に形成されている。同様に、発光領域Ｂの導光板１００は、冷陰極管１０２ｂの配置された側端部側の厚さが厚く、中央部側の厚さが薄いくさび形状に形成されている。導光板１００の発光領域Ａ、Ｂは一体的に形成されており、各発光領域Ａ、Ｂの境界には切れ目が形成されていない。また発光領域Ａ、Ｂは完全には分離されていない。導光板１００のくさび形状は、光散乱要素とともに採光要素として機能する。
【０１９８】
発光領域Ａでは、冷陰極管１０２ａ側から導光する光は、対向面１１４で反射する際に散乱層１１６により散乱されるとともに、導光板１００のくさび形状によって、光射出面１１２に対する入射角が対向面１１４で反射する度に小さくなっていく。このため、冷陰極管１０２ａ側から導光する光の多くは、発光領域Ａでは導光が維持されず、導光板１００の外に射出する。一方、冷陰極管１０２ａ側から発光領域Ｂに導光した光は、対向面１１４で反射する際に、散乱層１１６により散乱されるものの、光は導光板１００のくさび形状によって反射する度に集光され、光射出面１１２に対する入射角が大きくなる。このため、冷陰極管１０２ａ側から発光領域Ｂに導光した光は、発光領域Ｂでは導光が維持され、導光板１００の外に余り射出しない。
【０１９９】
発光領域Ｂでは、冷陰極管１０２ｂ側から導光する光は、対向面１１４で反射する際に散乱層１１６により散乱されるとともに、導光板１００のくさび形状によって、光射出面１１２に対する入射角が対向面１１４で反射する度に小さくなっていく。このため、冷陰極管１０２ｂ側から導光する光の多くは、発光領域Ｂでは導光が維持されず、導光板１００の外に射出する。一方、冷陰極管１０２ｂ側から発光領域Ａに導光した光は、対向面１１４で反射する際に、散乱層１１６により散乱されるものの、光は導光板１００のくさび形状によって反射する度に集光され、光射出面１１２に対する入射角が大きくなる。このため、冷陰極管１０２ｂ側から発光領域Ａに導光した光は、発光領域Ａでは導光が維持され、導光板１００の外に余り射出しない。
【０２００】
このように、導光板１００の発光領域Ａでは冷陰極管１０２ａ側から導光する光がより多く採り出され、発光領域Ｂでは冷陰極管１０２ｂ側から導光する光がより多く採り出される。
【０２０１】
図５６は、本基本構成による照明装置の採光要素の第４の原理を説明する図である。図５６に示すように、導光板１００は、冷陰極管１０２ａ、１０２ｂの管軸方向にほぼ平行に分割された２つの発光領域Ａ、Ｂを有している。冷陰極管１０２ａ側には発光領域Ａが配置され、冷陰極管１０２ｂ側には発光領域Ｂが配置されている。導光板１００の対向面１１４は、プリズム形状に形成されている。プリズム形状は、光を採り出す採光要素として機能する。導光板１００の発光領域Ａ、Ｂは一体的に形成されており、各発光領域Ａ、Ｂの境界には切れ目が形成されていない。
【０２０２】
発光領域Ａの対向面１１４は、冷陰極管１０２ａ側からの光がある確率でプリズム面１１９に入射し、冷陰極管１０２ｂ側からの光がプリズム面１１９に入射しないプリズム形状になっている。プリズム面１１９は、光射出面１１２に対して例えば４０°〜４５°の傾斜角で形成されている。プリズム面１１９に入射した光は、全反射条件が崩れて反射又は屈折により導光板１００の外に射出する。
【０２０３】
発光領域Ｂの対向面１１４は、冷陰極管１０２ｂ側からの光がある確率でプリズム面１１８に入射し、冷陰極管１０２ａ側からの光がプリズム面１１８に入射しないプリズム形状になっている。プリズム面１１８は、光射出面１１２に対して例えば４０°〜４５°の傾斜角で形成されている。プリズム面１１８に入射した光は、全反射条件が崩れて反射又は屈折により導光板１００の外に射出する。
【０２０４】
このように、導光板１００の発光領域Ａでは冷陰極管１０２ａ側から導光する光がより多く採り出され、発光領域Ｂでは冷陰極管１０２ｂ側から導光する光がより多く採り出される。
【０２０５】
以下、本実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置について実施例５−１乃至５−６を用いて具体的に説明する。
【０２０６】
（実施例５−１）
次に、本実施の形態の実施例５−１による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置について図５７乃至図６１を用いて説明する。図５７は、本実施例による液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。図５７に示すように、液晶表示装置は、バックライトユニット１３０と、制御回路１６、ゲートドライバ１２及びデータドライバ１４からなる駆動回路とを有している。バックライトユニット１３０は、光源制御部（光源駆動回路）１３２を有している。光源制御部１３２は、制御回路１６に接続されている。制御回路１６には、ＰＣ等のシステム側から出力されたクロックＣＬＫ、データイネーブル信号Ｅｎａｂ及び階調データＤａｔａ等が入力する。また制御回路１６は、１フレーム分の画像信号を記憶するフレームメモリ（図示せず）を有している。制御回路１６には、ゲートドライバ１２とデータドライバ１４とが接続されている。ゲートドライバ１２は例えばシフトレジスタを備えており、制御回路１６内のゲートドライバ制御部からラッチパルス信号ＬＰを受け取って、表示開始ラインから順次ゲートパルスを出力して線順次駆動をするようになっている。
【０２０７】
液晶表示装置は、Ｎ本のゲートバスライン６−１〜６−Ｎ（図５７では４本のみ示している）を表示領域１３４内に有している。各ゲートバスライン６−１〜６−Ｎは、ゲートドライバ１２に接続されている。表示領域１３４は、ゲートバスライン６に平行に延びる４つの領域Ｂ１、Ａ１、Ｂ２、Ａ２に分割されている。領域Ｂ１、Ａ１、Ｂ２、Ａ２は、バックライトユニット１３０の対応する発光領域Ｂ１、Ａ１、Ｂ２、Ａ２によりそれぞれ照明される。領域Ｂ１には、ゲートバスライン６−１〜６−（Ｎ／４）が配置されている。領域Ａ１には、ゲートバスライン６−（Ｎ／４＋１）〜６−（Ｎ／２）が配置されている。領域Ｂ２には、ゲートバスライン６−（Ｎ／２＋１）〜６−（３×Ｎ／４）が配置されている。領域Ａ２には、ゲートバスライン６−（３×Ｎ／４＋１）〜６−Ｎが配置されている。
【０２０８】
図５８は、本実施例による液晶表示装置の断面構成を示している。図５９は、本実施例による照明装置のバックライトユニット１３０の断面構成を示している。図５８及び図５９に示すように、液晶表示装置は、透過型のＬＣＤパネル２とバックライトユニット１３０とを有している。バックライトユニット１３０は、略板状の導光板１００を有している。
【０２０９】
導光板１００の一側端面（図５８及び図５９では左側端面）には、線状光源の冷陰極管１０２ａが例えば管軸方向を導光板１００の長辺方向にほぼ平行にして配置されている。また、導光板１００の他側端面（図５８及び図５９では右側端面）には、冷陰極管１０２ｂが例えば管軸方向を導光板１００の長辺方向にほぼ平行にして配置されている。冷陰極管１０２ａ、１０２ｂの周囲には、ランプリフレクタ１１０が配置されている。導光板１００は、光を射出する光射出面１１２と、光射出面１１２に対向する対向面１１４とを有している。対向面１１４には、光散乱要素となる散乱層１１６が形成されている。また、導光板１００は、冷陰極管１０２ａ、１０２ｂの管軸方向にほぼ平行に分割された４つの発光領域Ｂ１、Ａ１、Ｂ２、Ａ２を有している。冷陰極管１０２ａ側には発光領域Ｂ１が配置され、発光領域Ｂ１に隣接して発光領域Ａ１が配置されている。発光領域Ａ１に隣接して発光領域Ｂ２が配置され、冷陰極管１０２ｂ側には発光領域Ａ２が配置されている。導光板１００の発光領域Ｂ１、Ａ１、Ｂ２、Ａ２は一体的に形成されており、各発光領域Ｂ１、Ａ１、Ｂ２、Ａ２の境界には切れ目が形成されていない。
【０２１０】
発光領域Ｂ１、Ｂ２の対向面１１４は、冷陰極管１０２ａ側からの光がプリズム面１１８に入射せず、そのまま冷陰極管１０２ｂ側に導光するプリズム形状になっている。プリズム面１１８は、光射出面１１２に対して例えば４０°〜４５°の傾斜角で形成されている。一方、冷陰極管１０２ｂ側からの光は、ある確率でプリズム面１１８に入射する。プリズム面１１８に入射した光は、全反射条件が崩れて反射又は屈折により導光板１００の外に射出する。
【０２１１】
発光領域Ａ１、Ａ２の対向面１１４は、冷陰極管１０２ｂ側からの光がプリズム面１１９に入射せず、そのまま冷陰極管１０２ｂ側に導光するプリズム形状になっている。プリズム面１１９は、光射出面１１２に対して例えば４０°〜４５°の傾斜角で形成されている。一方、冷陰極管１０２ａ側からの光は、ある確率でプリズム面１１９に入射する。プリズム面１１９に入射した光は、全反射条件が崩れて反射又は屈折により導光板１００の外に射出する。
【０２１２】
このように、導光板１００の発光領域Ａ１、Ａ２では冷陰極管１０２ａ側から導光する光がより多く採り出され、発光領域Ｂ１、Ｂ２では冷陰極管１０２ｂ側から導光する光がより多く採り出される。また導光板１００は、全ての発光領域Ｂ１、Ａ１、Ｂ２、Ａ２でほぼ均一に光が取り出されるようになっている。
【０２１３】
ＬＣＤパネル２と導光板１００との間には、配光特性を向上させる複数の配光シートからなる配光シート群１３６が配置されている。また、導光板１００の対向面１１４側には、光を散乱させて反射させる反射散乱シート１３８が配置されている。
【０２１４】
図６０は、本実施例による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置の駆動方法を示している。横軸方向は時間を表し、縦軸方向は階調データの書き込み状態（（書き込み／非書き込み）と照明装置の点滅状態（ＯＮ／ＯＦＦ）とを表している。波形ａは領域Ｂ１での階調データの書き込み状態を示し、波形ｂは領域Ａ１での階調データの書き込み状態を示している。波形ｃは領域Ｂ２での階調データの書き込み状態を示し、波形ｄは領域Ａ２での階調データの書き込み状態を示している。また、波形ｅは冷陰極管１０２ａの点滅状態を示し、波形ｆは冷陰極管１０２ｂの点滅状態を示している。図６０に示すように、光源制御部１３２は、ラッチパルス信号ＬＰに同期して冷陰極管１０２ａ、１０２ｂをフレーム周波数（例えば６０Ｈｚ）に等しい点滅周波数で所定の時間だけ発光させている。また光源制御部１３２は、冷陰極管１０２ａの発光輝度を最大にするタイミングと、冷陰極管１０２ｂの発光輝度を最大にするタイミングとを約８．４ｍｓｅｃ（１／２周期分）だけ異ならせている。
【０２１５】
領域Ｂ１、Ｂ２の画素には、ほぼ同一のタイミングで階調データが書き込まれている。本実施例による液晶表示装置はマルチスキャン型であり、ゲートドライバ１２は、ゲートバスライン６−１、６−（Ｎ／２＋１）、６−２、６−（Ｎ／２＋２）、・・・の順にゲートパルスＧＰを出力する。すなわち、領域Ｂ１、Ｂ２のゲートバスライン６が交互に走査されるようになっている。また、ゲートバスライン６−１にゲートパルスＧＰが出力された１／２周期後にゲートバスライン６−（Ｎ／４＋１）にゲートパルスＧＰが出力され、その後ゲートバスライン６−（３×Ｎ／４＋１）、６−（Ｎ／４＋２）、１２−（３×Ｎ／４＋２）、・・・の順に走査される。
【０２１６】
領域Ｂ１、Ｂ２の画素に階調データが書き込まれてから所定時間経過後に、発光領域Ｂ１、Ｂ２を発光させる冷陰極管１０２ｂが点灯する。また、冷陰極管１０２ｂが消灯した後に、領域Ｂ１、Ｂ２の画素に階調データが書き込まれる。同様に、領域Ａ１、Ａ２の画素に階調データが書き込まれてから所定時間経過後に、発光領域Ａ１、Ａ２を発光させる冷陰極管１０２ａが点灯する。また、冷陰極管１０２ａが消灯した後に、領域Ａ１、Ａ２の画素に階調データが書き込まれる。このように、階調データが書き込まれている領域側の冷陰極管は消灯するようになっている。液晶表示装置では、画素に階調データを書き込んでから液晶分子が所定の傾斜角度で傾くまでに数ｍｓｅｃ〜数十ｍｓｅｃの時間がかかるため、階調データが書き込まれてから冷陰極管が点灯するまでの時間をできるだけ確保した方が良好な動画の表示品質が得られる。このため、本実施例では冷陰極管１０２ａ（１０２ｂ）を消灯させた直後に領域Ａ１、Ａ２（Ｂ１、Ｂ２）の階調データの書き込み（書換え）を開始し、領域Ａ１、Ａ２（Ｂ１、Ｂ２）の階調データの書き込みが終了してから冷陰極管１０２ａ（１０２ｂ）を点灯させるまでの時間を液晶分子の応答時間として確保している。
【０２１７】
本実施例では冷陰極管１０２ａ、１０２ｂの点灯時間を互いに同一にしているが、冷陰極管１０２ａ、１０２ｂの点灯時間を互いに異ならせてもよい。また、本実施例では冷陰極管１０２ａ、１０２ｂを所定の周波数で点灯／消灯させているが、冷陰極管１０２ａ、１０２ｂの発光輝度を所定の周波数で変動させるようにしてもよい。
【０２１８】
本実施例による照明装置は、線状光源である冷陰極管１０２ａ、１０２ｂを用いたサイドライト型である。このため、輝度むらのない良好な表示品質が得られる。また、本実施例による照明装置では、導光板１００の長辺方向に平行に発光領域を分割しても、冷陰極管１０２ａ、１０２ｂが管軸方向を導光板１００の長辺方向にほぼ平行にして配置できる。このため、発光量が比較的大きく長さの長い線状光源を用いることができる。したがって、輝度の高いスキャン型照明装置が実現でき、動画を表示する際にも輪郭ぼけのない良好な表示品質が得られる。
【０２１９】
図６１は、本実施例による液晶表示装置の構成の変形例を示すブロック図である。図６１に示すように、本変形例では、領域Ｂ１、Ａ１のゲートバスライン６−１〜６−（Ｎ／２）を駆動するゲートドライバ１２と、領域Ｂ２、Ａ２のゲートバスライン６−（Ｎ／２＋１）〜６−Ｎを駆動するゲートドライバ１２’とが互いに独立して設けられている。両ゲートドライバ１２、１２’は、制御回路８４に接続されている。ゲートドライバ１２が制御回路１６から入力するラッチパルスＬＰに同期してゲートバスライン６−１にゲートパルスＧＰを出力するのと同時に、ゲートドライバ１２’はゲートバスライン６−（Ｎ／２＋１）にゲートパルスＧＰを出力する。このようにして、本変形例では、ゲートドライバ１２がゲートバスライン６−１、６−２、・・・、６−（Ｎ／２）の順に走査するのと同時に、ゲートドライバ１２’がゲートバスライン６−（Ｎ／２＋１）、６−（Ｎ／２＋２）、・・・、６−Ｎの順に走査できるようになっている。本変形例によっても、上記実施例と同様の効果が得られる。
【０２２０】
（実施例５−２）
まず、本実施の形態の実施例５−２による照明装置について図６２を用いて説明する。図６２は、本実施例による照明装置の断面構成を示している。図６２に示すように、導光板１００は、冷陰極管１０２ａ、１０２ｂの管軸方向にほぼ平行に分割された４つの発光領域Ｂ１、Ａ１、Ｂ２、Ａ２を有している。冷陰極管１０２ａ側には発光領域Ｂ１が配置され、発光領域Ｂ１に隣接して発光領域Ａ１が配置されている。発光領域Ａ１に隣接して発光領域Ｂ２が配置され、冷陰極管１０２ｂ側には発光領域Ａ２が配置されている。導光板１００の発光領域Ｂ１、Ａ１、Ｂ２、Ａ２は一体的に形成されており、各発光領域Ｂ１、Ａ１、Ｂ２、Ａ２の境界には切れ目が形成されていない。
【０２２１】
導光板１００は、対向面１１４が光射出面１１２に対して所定の傾斜角で傾斜し、領域毎に異なるくさび形状に形成されている。発光領域Ａ１、Ａ２の導光板１００は、冷陰極管１０２ａの配置された側端部側の厚さが厚く、冷陰極管１０２ｂの配置された側端部側の厚さが薄いくさび形状に形成されている。発光領域Ｂ１、Ｂ２の導光板１００は、冷陰極管１０２ａの配置された側端部側の厚さが薄く、冷陰極管１０２ｂの配置された側端部側の厚さが厚いくさび形状に形成されている。例えば領域Ａ１、Ｂ２の対向面１１４の傾斜角は、領域Ｂ１、Ａ２の対向面１１４の傾斜角に比較して小さくなっている。導光板１００のくさび形状は、光散乱要素とともに採光要素として機能する。
【０２２２】
発光領域Ｂ１、Ｂ２では、冷陰極管１０２ａ側から導光板１００内を導光する光は、対向面１１４で反射する際に、散乱層１１６により散乱される。ところが、光は導光板１００のくさび形状によって反射する度に集光され、光射出面１１２に対する入射角が大きくなる。このため、冷陰極管１０２ａ側から導光する光は、発光領域Ｂ１、Ｂ２では導光が維持され、導光板１００の外に余り射出しない。一方、冷陰極管１０２ｂ側から導光する光は、対向面１１４で反射する際に散乱層１１６により散乱されるとともに、導光板１００のくさび形状によって、光射出面１１２に対する入射角が対向面１１４で反射する度に小さくなっていく。このため、冷陰極管１０２ｂ側から導光する光の一部は、発光領域Ｂ１、Ｂ２では導光が維持されず、導光板１００の外に射出する。
【０２２３】
発光領域Ａ１、Ａ２では、冷陰極管１０２ｂ側から導光板１００内を導光する光は、対向面１１４で反射する際に、散乱層１１６により散乱される。ところが、光は導光板１００のくさび形状によって反射する度に集光され、光射出面１１２に対する入射角が大きくなる。このため、冷陰極管１０２ｂ側から導光する光は、発光領域Ａ１、Ａ２では導光が維持され、導光板１００の外に余り射出しない。一方、冷陰極管１０２ａ側から導光する光は、対向面１１４で反射する際に散乱層１１６により散乱されるとともに、導光板１００のくさび形状によって、光射出面１１２に対する入射角が対向面１１４で反射する度に小さくなっていく。このため、冷陰極管１０２ａ側から導光する光の一部は、発光領域Ａ１、Ａ２では導光が維持されず、導光板１００の外に射出する。
【０２２４】
このように、導光板１００の発光領域Ａ１、Ａ２では冷陰極管１０２ａ側から導光する光がより多く採り出され、発光領域Ｂ１、Ｂ２では冷陰極管１０２ｂ側から導光する光がより多く採り出される。また導光板１００は、全ての発光領域Ｂ１、Ａ１、Ｂ２、Ａ２でほぼ均一に光が取り出されるようになっている。本実施例によれば、実施例５−１と同様の効果が得られる。
【０２２５】
（実施例５−３）
次に、本実施の形態の実施例５−３による照明装置について図６３を用いて説明する。図６３は、本実施例による照明装置の断面構成を示している。図６３に示すように、導光板１００は、冷陰極管１０２ａ、１０２ｂの管軸方向にほぼ平行に分割された４つの発光領域Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２を有している。冷陰極管１０２ａ側には発光領域Ａ１が配置され、発光領域Ａ１に隣接して発光領域Ｂ１が配置されている。発光領域Ｂ１に隣接して発光領域Ａ２が配置され、冷陰極管１０２ｂ側には発光領域Ｂ２が配置されている。導光板１００の発光領域Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２は一体的に形成されており、各発光領域Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２の境界には切れ目が形成されていない。
【０２２６】
導光板１００は、対向面１１４が光射出面１１２に対して所定の傾斜角で傾斜し、領域毎に異なるくさび形状に形成されている。発光領域Ａ１、Ａ２の導光板１００は、冷陰極管１０２ａの配置された側端部側の厚さが厚く、冷陰極管１０２ｂの配置された側端部側の厚さが薄いくさび形状に形成されている。発光領域Ｂ１、Ｂ２の導光板１００は、冷陰極管１０２ａの配置された側端部側の厚さが薄く、冷陰極管１０２ｂの配置された側端部側の厚さが厚いくさび形状に形成されている。例えば領域Ａ２、Ｂ１の対向面１１４の傾斜角は、領域Ａ１、Ｂ２の対向面１１４の傾斜角に比較して小さくなっている。導光板１００のくさび形状は、光散乱要素とともに採光要素として機能する。
【０２２７】
発光領域Ｂ１、Ｂ２では、冷陰極管１０２ａ側から導光板１００内を導光する光は、対向面１１４で反射する際に、散乱層１１６により散乱される。ところが、光は導光板１００のくさび形状によって反射する度に集光され、光射出面１１２に対する入射角が大きくなる。このため、冷陰極管１０２ａ側から導光する光は、発光領域Ｂ１、Ｂ２では導光が維持され、導光板１００の外に余り射出しない。一方、冷陰極管１０２ｂ側から導光する光は、対向面１１４で反射する際に散乱層１１６により散乱されるとともに、導光板１００のくさび形状によって、光射出面１１２に対する入射角が対向面１１４で反射する度に小さくなっていく。このため、冷陰極管１０２ｂ側から導光する光の一部は、発光領域Ｂ１、Ｂ２では導光が維持されず、導光板１００の外に射出する。
【０２２８】
発光領域Ａ１、Ａ２では、冷陰極管１０２ｂ側から導光板１００内を導光する光は、対向面１１４で反射する際に、散乱層１１６により散乱される。ところが、光は導光板１００のくさび形状によって反射する度に集光され、光射出面１１２に対する入射角が大きくなる。このため、冷陰極管１０２ｂ側から導光する光は、発光領域Ａ１、Ａ２では導光が維持され、導光板１００の外に余り射出しない。一方、冷陰極管１０２ａ側から導光する光は、対向面１１４で反射する際に散乱層１１６により散乱されるとともに、導光板１００のくさび形状によって、光射出面１１２に対する入射角が対向面１１４で反射する度に小さくなっていく。このため、冷陰極管１０２ａ側から導光する光の一部は、発光領域Ａ１、Ａ２では導光が維持されず、導光板１００の外に射出する。
【０２２９】
このように、導光板１００の発光領域Ａ１、Ａ２では冷陰極管１０２ａ側から導光する光がより多く採り出され、発光領域Ｂ１、Ｂ２では冷陰極管１０２ｂ側から導光する光がより多く採り出される。また導光板１００は、全ての発光領域Ｂ１、Ａ１、Ｂ２、Ａ２でほぼ均一に光が取り出されるようになっている。
【０２３０】
本実施例によれば、実施例５−１と同様の効果が得られる。また、本実施例によるバックライトユニット１３０を用いた液晶表示装置では、冷陰極管１０２ａ、１０２ｂの輝度変調のタイミングを図６０に示す実施例５−１の輝度変調のタイミングの逆にすることにより、輝度の高いスキャン型照明装置が実現でき、動画を表示する際にも輪郭ぼけのない良好な表示品質が得られる。
【０２３１】
（実施例５−４）
次に、本実施の形態の実施例５−４による照明装置について図６４を用いて説明する。図６４は、本実施例による照明装置の断面構成を示している。図６４に示すように、導光板１００は、冷陰極管１０２ａ、１０２ｂの管軸方向にほぼ平行に分割された４つの発光領域Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２を有している。冷陰極管１０２ａ側には発光領域Ａ１が配置され、発光領域Ａ１に隣接して発光領域Ｂ１が配置されている。発光領域Ｂ１に隣接して発光領域Ａ２が配置され、冷陰極管１０２ｂ側には発光領域Ｂ２が配置されている。導光板１００の発光領域Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２は一体的に形成されており、各発光領域Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２の境界には切れ目が形成されていない。導光板１００の対向面１１４は、プリズム形状に形成されている。プリズム形状は、光を採り出す採光要素として機能する。
【０２３２】
発光領域Ｂ１、Ｂ２の対向面１１４は、冷陰極管１０２ａ側からの光がプリズム面１１８に入射せず、そのまま冷陰極管１０２ｂ側に導光するプリズム形状になっている。プリズム面１１８は、光射出面１１２に対して例えば４０°〜４５°の傾斜角で形成されている。一方、冷陰極管１０２ｂ側からの光は、ある確率でプリズム面１１８に入射する。プリズム面１１８に入射した光は、全反射条件が崩れて反射又は屈折により導光板１００の外に射出する。
【０２３３】
発光領域Ａ１、Ａ２の対向面１１４は、冷陰極管１０２ｂ側からの光がプリズム面１１９に入射せず、そのまま冷陰極管１０２ｂ側に導光するプリズム形状になっている。プリズム面１１９は、光射出面１１２に対して例えば４０°〜４５°の傾斜角で形成されている。一方、冷陰極管１０２ａ側からの光は、ある確率でプリズム面１１９に入射する。プリズム面１１９に入射した光は、全反射条件が崩れて反射又は屈折により導光板１００の外に射出する。
【０２３４】
このように、導光板１００の発光領域Ａ１、Ａ２では冷陰極管１０２ａ側から導光する光がより多く採り出され、発光領域Ｂ１、Ｂ２では冷陰極管１０２ｂ側から導光する光がより多く採り出される。また導光板１００は、全ての発光領域Ｂ１、Ａ１、Ｂ２、Ａ２でほぼ均一に光が取り出されるようになっている。本実施例によれば、実施例５−１と同様の効果が得られる。
【０２３５】
（実施例５−５）
次に、本実施の形態の実施例５−５による液晶表示装置について図６５を用いて説明する。図６５は、本実施例による液晶表示装置の断面構成を示している。図６５に示すように、本実施例による液晶表示装置は、フロントライト方式であり、反射型のＬＣＤパネル２と、フロントライトユニット１３１とを有している。フロントライトユニット１３１の導光板１００は、冷陰極管１０２ａ、１０２ｂの管軸方向にほぼ平行に分割された４つの発光領域Ｂ１、Ａ１、Ｂ２、Ａ２を有している。冷陰極管１０２ａ側には発光領域Ｂ１が配置され、発光領域Ｂ１に隣接して発光領域Ａ１が配置されている。発光領域Ａ１に隣接して発光領域Ｂ２が配置され、冷陰極管１０２ｂ側には発光領域Ａ２が配置されている。導光板１００の発光領域Ｂ１、Ａ１、Ｂ２、Ａ２は一体的に形成されており、各発光領域Ｂ１、Ａ１、Ｂ２、Ａ２の境界には切れ目が形成されていない。導光板１００の対向面１１４は、プリズム形状に形成されている。プリズム形状は、光を採り出す採光要素として機能する。
【０２３６】
フロントライト方式では、採光要素として散乱層１１６等を用いるのは賢明でない。これは、散乱層１１６による散乱光はＬＣＤパネル２に対して垂直方向に射出しないため、低コントラストで低輝度の原因になるためである。また、観察者側にも光が直接射出するため、迷光や低コントラストの原因になり、表示品質を低下させるためである。したがって、本実施例では採光要素をプリズム形状としている。また、導光板１００と偏光板１４１とを貼り合わせ、さらにＬＣＤパネル２と貼り合わせることにより、界面反射を低減して表示品質をさらに向上できる。
【０２３７】
（実施例５−６）
次に、本実施の形態の実施例５−６による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置について図６６乃至図６８を用いて説明する。図６６は、本実施例による液晶表示装置の断面構成を示している。図６７は、本実施例による照明装置の断面構成を示している。図６６及び図６７に示すように、本実施例によるバックライトユニット１３０は、積層して配置された２枚の導光板１００、１００’を有している。導光板１００、１００’は、４つの発光領域Ｂ１、Ｂ２、Ａ１、Ａ２を有している。図中下方の導光板１００の一側端面（図６６及び図６７では左側端面）には、冷陰極管１０２ａが配置されている。また、導光板１００の他側端面（図６６及び図６７では右側端面）には、冷陰極管１０２ｂが配置されている。導光板１００は、冷陰極管１０２ａ、１０２ｂからの光を導光する導光領域を有している。発光領域Ｂ１の導光板１００は、冷陰極管１０２ａ側の厚さが薄く、冷陰極管１０２ｂ側の厚さが厚くなるように対向面１１４が光射出面１１２に対して傾斜し、くさび形状に形成されている。また発光領域Ａ１の導光板１００は、冷陰極管１０２ａ側の厚さが厚く、冷陰極管１０２ａ側の厚さが薄くなるように対向面１１４が光射出面１１２に対して傾斜し、くさび形状に形成されている。発光領域Ａ１、Ｂ１の対向面１１４には、光散乱要素である散乱層１１６が形成されている。導光板１００は、冷陰極管１０２ａ、１０２ｂからの光を導光する導光領域を有している。
【０２３８】
導光板１００の液晶表示パネル２側に積層して配置された導光板１００’の一側端面（図６６及び図６７では左側端面）には、冷陰極管１０２ａ’が配置されている。また、導光板１００’の他側端面（図６６及び図６７では右側端面）には、冷陰極管１０２ｂ’が配置されている。導光板１００’は、冷陰極管１０２ａ’、１０２ｂ’からの光を導光する導光領域を有している。発光領域Ｂ２の導光板１００’は、冷陰極管１０２ａ’側の厚さが薄く、冷陰極管１０２ｂ’側の厚さが厚くなるように対向面１１４が光射出面１１２に対して傾斜し、くさび形状に形成されている。また発光領域Ａ２の導光板１００’は、冷陰極管１０２ａ’側の厚さが厚く、冷陰極管１０２ｂ’側の厚さが薄くなるように対向面１１４が光射出面１１２に対して傾斜し、くさび形状に形成されている。領域Ａ２、Ｂ２の対向面１１６には、光散乱要素である散乱層１１６が形成されている。
【０２３９】
導光板１００の発光領域Ｂ１では、冷陰極管１０２ｂ側から導光する光は、対向面１１４で反射する際に散乱層１１６により散乱されるとともに、導光板１００のくさび形状によって、光射出面１１２に対する入射角が対向面１１４で反射する度に小さくなっていく。このため、冷陰極管１０２ｂ側から導光する光の多くは、発光領域Ｂ１では導光が維持されず、導光板１００の外に射出する。一方、冷陰極管１０２ａ側から発光領域Ｂ１に導光した光は、対向面１１４で反射する際に、散乱層１１６により散乱されるものの、光は導光板１００のくさび形状によって反射する度に集光され、光射出面１１２に対する入射角が大きくなる。このため、冷陰極管１０２ａ側から発光領域Ｂ１に導光した光は、発光領域Ｂ１では導光が維持され、導光板１００の外に余り射出しない。すなわち、導光板１００の発光領域Ｂ１では、（冷陰極管１０２ｂ側からの採光量／冷陰極管１０２ｂ側からの導光量）＞（冷陰極管１０２ａ側からの採光量／冷陰極管１０２ａ側からの導光量）の関係になっている。
【０２４０】
導光板１００の発光領域Ａ１では、冷陰極管１０２ａ側から導光する光は、対向面１１４で反射する際に散乱層１１６により散乱されるとともに、導光板１００のくさび形状によって、光射出面１１２に対する入射角が対向面１１４で反射する度に小さくなっていく。このため、冷陰極管１０２ａ側から導光する光の多くは、発光領域Ａ１では導光が維持されず、導光板１００の外に射出する。一方、冷陰極管１０２ｂ側から発光領域Ａ１に導光した光は、対向面１１４で反射する際に、散乱層１１６により散乱されるものの、光は導光板１００のくさび形状によって反射する度に集光され、光射出面１１２に対する入射角が大きくなる。このため、冷陰極管１０２ｂ側から発光領域Ａ１に導光した光は、発光領域Ａ１では導光が維持され、導光板１００の外に余り射出しない。すなわち、導光板１００の発光領域Ａ１では、（冷陰極管１０２ａ側からの採光量／冷陰極管１０２ａ側からの導光量）＞（冷陰極管１０２ｂ側からの採光量／冷陰極管１０２ｂ側からの導光量）の関係になっている。
【０２４１】
導光板１００’の発光領域Ｂ２では、冷陰極管１０２ｂ’側から導光する光は、対向面１１４で反射する際に散乱層１１６により散乱されるとともに、導光板１００のくさび形状によって、光射出面１１２に対する入射角が対向面１１４で反射する度に小さくなっていく。このため、冷陰極管１０２ｂ’側から導光する光の多くは、発光領域Ｂ２では導光が維持されず、導光板１００の外に射出する。一方、冷陰極管１０２ａ’側から発光領域Ｂ２に導光した光は、対向面１１４で反射する際に、散乱層１１６により散乱されるものの、光は導光板１００のくさび形状によって反射する度に集光され、光射出面１１２に対する入射角が大きくなる。このため、冷陰極管１０２ａ’側から発光領域Ｂ２に導光した光は、発光領域Ｂ２では導光が維持され、導光板１００の外に余り射出しない。すなわち、導光板１００’の発光領域Ｂ２では、（冷陰極管１０２ｂ’側からの採光量／冷陰極管１０２ｂ’側からの導光量）＞（冷陰極管１０２ａ’側からの採光量／冷陰極管１０２ａ’側からの導光量）の関係になっている。
【０２４２】
導光板１００’の発光領域Ａ２では、冷陰極管１０２ａ’側から導光する光は、対向面１１４で反射する際に散乱層１１６により散乱されるとともに、導光板１００のくさび形状によって、光射出面１１２に対する入射角が対向面１１４で反射する度に小さくなっていく。このため、冷陰極管１０２ａ’側から導光する光の多くは、発光領域Ａ２では導光が維持されず、導光板１００の外に射出する。一方、冷陰極管１０２ｂ’側から発光領域Ａ２に導光した光は、対向面１１４で反射する際に、散乱層１１６により散乱されるものの、光は導光板１００のくさび形状によって反射する度に集光され、光射出面１１２に対する入射角が大きくなる。このため、冷陰極管１０２ｂ’側から発光領域Ａ２に導光した光は、発光領域Ａ２では導光が維持され、導光板１００の外に余り射出しない。すなわち、導光板１００’の発光領域Ｂ２では、（冷陰極管１０２ａ’側からの採光量／冷陰極管１０２ａ’側からの導光量）＞（冷陰極管１０２ｂ’側からの採光量／冷陰極管１０２ｂ’側からの導光量）の関係になっている。
【０２４３】
導光板１００の発光領域Ｂ２、Ａ２は、冷陰極管１０２ａ側からの光と冷陰極管１０２ｂ側からの光との双方をほとんど採り出さない非採光領域になっている。また、導光板１００’の発光領域Ｂ１、Ａ１は、冷陰極管１０２ａ’側からの光と冷陰極管１０２ｂ’側からの光との双方をほとんど採り出さない非採光領域になっている。
【０２４４】
このように、導光板１００の発光領域Ａ１では冷陰極管１０２ａ側から導光する光がより多く採り出され、発光領域Ｂ１では冷陰極管１０２ｂ側から導光する光がより多く採り出される。導光板１００’の発光領域Ａ２では冷陰極管１０２ａ’側から導光する光がより多く採り出され、発光領域Ｂ２では冷陰極管１０２ｂ’側から導光する光がより多く採り出される。また導光板１００、１００’は、積層して配置したときに、全ての発光領域Ｂ１、Ａ１、Ｂ２、Ａ２でほぼ均一に光が取り出されるようになっている。
【０２４５】
図６８は、本実施例による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置の駆動方法を示している。横軸方向は時間を表し、縦軸方向は階調データの書き込み状態（（書き込み／非書き込み）とバックライトユニット１３０の点滅状態（ＯＮ／ＯＦＦ）とを表している。波形ａは発光領域Ｂ１での階調データの書き込み状態を示し、波形ｂは領域Ｂ２での階調データの書き込み状態を示している。波形ｃは領域Ａ１での階調データの書き込み状態を示し、波形ｄは領域Ａ２での階調データの書き込み状態を示している。また、波形ｅは冷陰極管１０２ｂの点滅状態を示し、波形ｆは冷陰極管１０２ｂ’の点滅状態を示している。波形ｇは冷陰極管１０２ａの点滅状態を示し、波形ｈは冷陰極管１０２ａ’の点滅状態を示している。
【０２４６】
図６８に示すように、光源制御部１３２（図６６では図示せず）は、ラッチパルス信号ＬＰに同期して冷陰極管１０２ａ、１０２ｂ、１０２ａ’、１０２ｂ’をフレーム周波数（例えば６０Ｈｚ）に等しい点滅周波数で所定の時間だけ発光させている。また光源制御部１３２は、冷陰極管１０２ｂの発光輝度を最大にするタイミングと、冷陰極管１０２ｂ’の発光輝度を最大にするタイミングとを約４．２ｍｓｅｃ（１／４周期分）だけ異ならせている。同様に、冷陰極管１０２ｂ’の発光輝度を最大にするタイミングと、冷陰極管１０２ａの発光輝度を最大にするタイミングとは約４．２ｍｓｅｃだけ異なり、冷陰極管１０２ａの発光輝度を最大にするタイミングと、冷陰極管１０２ａ’の発光輝度を最大にするタイミングとは約４．２ｍｓｅｃだけ異なっている。また、冷陰極管１０２ａ’の発光輝度を最大にするタイミングと、冷陰極管１０２ｂの発光輝度を最大にするタイミングとは約４．２ｍｓｅｃだけ異なっている。
【０２４７】
領域Ｂ１の画素に階調データが書き込まれてから所定時間経過後に、発光領域Ｂ１を発光させる冷陰極管１０２ｂが点灯する。また、冷陰極管１０２ｂが消灯した後に、領域Ｂ１の画素に階調データが書き込まれる。領域Ｂ２の画素に階調データが書き込まれてから所定時間経過後に、発光領域Ｂ２を発光させる冷陰極管１０２ｂ’が点灯する。また、冷陰極管１０２ｂ’が消灯した後に、領域Ｂ２の画素に階調データが書き込まれる。同様に、領域Ａ１の画素に階調データが書き込まれてから所定時間経過後に、発光領域Ａ１を発光させる冷陰極管１０２ａが点灯する。また、冷陰極管１０２ａが消灯した後に、領域Ａ１の画素に階調データが書き込まれる。領域Ａ２の画素に階調データが書き込まれてから所定時間経過後に、発光領域Ａ２を発光させる冷陰極管１０２ａ’が点灯する。また、冷陰極管１０２ａ’が消灯した後に、領域Ａ２の画素に階調データが書き込まれる。
【０２４８】
このように、階調データが書き込まれている領域を照明する冷陰極管は消灯するようになっている。液晶表示装置では、画素に階調データを書き込んでから液晶分子が所定の傾斜角度で傾くまでに数ｍｓｅｃ〜数十ｍｓｅｃの時間がかかるため、ある領域の階調データが書き込まれてから当該領域を照明する冷陰極管が点灯するまでの時間をできるだけ確保した方が良好な動画の表示品質が得られる。このため、本実施例では冷陰極管１０２ａを消灯させた直後に階調データの書き込みを開始している。
【０２４９】
本実施例によれば、実施例５−１と同様の効果が得られる。また、本実施の形態では、実施例５−１と異なりマルチスキャン型の液晶表示装置が必要ないため、駆動回路を複雑化させることなくスキャン型の照明装置及び液晶表示装置を実現できる。なお、本実施例では導光板１００、１００’が４つに分割された発光領域Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２を有しているが、この分割数は任意である。
【０２５０】
本実施の形態によれば、構成が容易で小型かつ薄型、軽量であり、輝度及び色の均一なスキャン型の照明装置及び液晶表示装置を実現できる。また、本実施の形態によれば、輪郭ぼけがなく動画質に優れた液晶表示装置を実現できる。
【０２５１】
〔第６の実施の形態〕
本発明の第６の実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置について図６９乃至図７３を用いて説明する。本実施の形態は、液晶表示装置又はそれに用いられる照明装置に貼付される偏光板に特徴を有し、液晶表示装置のパネル面あるいは照明装置の導光板に偏光板を貼合する場合の製造方法に特徴を有している。
【０２５２】
一般に透過型液晶表示装置は、液晶パネル裏面から入射した光の透過率を液晶層で変調してパネル表面に射出するようになっており、照明装置として液晶パネル裏面側にバックライトユニットが配置されている。一方、モバイル用途に用いられる反射型液晶表示装置では、外光を液晶パネル表面から入射して液晶層内を通過させ、反射電極で反射させて液晶層で変調してパネル表面に射出するようになっている。
【０２５３】
一般に反射型液晶表示装置は、外光が少ないときの補助用の照明光源として液晶パネル表面側にフロントライトユニット（例えば、第５の実施の形態の実施例５−５（図６５）参照）が配置されている。フロントライトユニットは、液晶パネル表面側に配置された透明板状の導光板と、導光板の少なくとも一側面側に配置された光源とを有している。導光板の表面側（外光入射側）には例えば１ｍｍ以下の小ピッチで階段状にプリズムが形成されており、導光板側面の光源から入射した光が面内方向に反射や屈折して伝播しながら、液晶パネル面の全面にほぼ垂直光を出射するようになっている。導光板は、透過率が高く、成型が容易で、軽量であることが必要なことからバックライトユニット用の導光板と同じアクリル材が多用される。
【０２５４】
導光板の液晶パネル表面側の光射出面と液晶パネル表面との間には偏光板が配置されている。この偏光板を導光板の液晶パネル表面側の光射出面に貼付すると、導光板から液晶パネル表面へ比較的大きな入射角度で入射する不要な光を吸収して、画質の低下（黒浮き等）を抑制して高いコントラストの表示を得ることができる。
【０２５５】
フロントライトユニットは主に小型の液晶表示装置で使われるため、導光板には軽量化及び小型化が要求される。このため、導光板は厚さ１ｍｍ前後の極めて薄い板で形成され変形し易い構造となっている。これに対し、導光板に貼付した偏光板は高温下で０．３〜０．５％の熱収縮が生じてしまう。このため、高温下で偏光板が熱収縮すると導光板が変形してしまうという問題が生じている。例えば、夏の日に車中に放置するなどして、液晶表示装置が１日高温下に置かれた場合、偏光板が収縮して導光板を曲げてしまい、室温に戻しても収縮はそのまま維持されるため、導光板の変形は残存したままになる。フロントライトユニットの導光板の外光入射側には、導光板の表面プリズムを汚さないように、保護カバーが設けられているが、導光板が曲がってこの保護カバーと当たると、両者がこすれて導光板に傷がついて、輝度むらなど表示品質に悪影響を及ぼす。これを回避するために導光板と保護カバーとの距離を予め離すと、約５ｍｍの間隔が必要となり、これは装置の厚さを大きくしてしまうことになる。また、導光板自体が変形すると、導光板の中央が山となる膨らみになり、丸形状のモアレ縞が生じて表示品質が低下してしまう。
【０２５６】
この問題を解決するために本実施の形態では、偏光板の熱収縮は不可逆的であって、且つ熱収縮は０．３〜０．５％で飽和することを見出し、偏光板を予め熱処理して不可逆な収縮をさせてから使うようにした。熱処理は、所定の温度環境中に偏光板を一定時間放置することにより行う。このとき熱処理温度を１００℃以上にすると、偏光板自体の劣化が生じて急激に偏光度が低下してしまい表示のコントラストが下がってしまうので注意を要する。また、熱処理温度が４０℃以下になると、偏光板の熱収縮の進行が遅くなるため熱処理に長時間を要することになるので現実の製造工程では注意が必要である。
【０２５７】
このような熱処理温度の範囲を勘案しつつ、偏光板に適度な熱処理を施すことにより、液晶表示装置が高温下に放置された場合でも導光板の変形量を小さくすることができ、導光板と保護カバーの距離を小さくして装置容積を小さくすることができる。また、導光板の変形を小さくできるのでモアレ縞による表示品質の低下も軽度にできる。さらに、環境温度が室温に戻れば導光板の変形がもとに戻るので、表示品質も損なわずに済む。
【０２５８】
以下、具体的実施例を用いて説明する。図６９は、本実施の形態による照明装置の製造方法を示している。図６９に示すように、まず、偏光板熱処理工程９１において偏光板を恒温槽内で所定の温度にて加熱処理する。その後室温に戻してから導光板への貼付工程９２に移り、貼付機で導光板表面に偏光板を貼り付ける。次いで、オートクレーブ処理を施す（オートクレーブ処理工程９３）。次に、ランプアッセンブリの取付工程９４にて、導光板に光源等を取り付けてフロントライトが完成する。
【０２５９】
次に、上記の偏光板熱処理工程９１を好適に実施するための条件等について詳細に説明する。まず、熱処理温度と熱処理時間により、偏光板の吸収軸の透過率が５０％となる波長の変化（以下、カット波長移動量という）と収縮率変化とを調べた（図７０参照）。偏光板は、製造メーカの推奨する使用上限温度が７０℃前後のものが多く、それ以上の温度に晒すと偏光板の劣化が早まることが知られている。この偏光板の劣化は偏光度の劣化であり、吸収軸のカット波長を測定してそのずれを調べることにより、劣化の度合いが分かる（図７１参照）。
【０２６０】
図７０は、本実施の形態による照明装置において、偏光板の熱処理における熱処理時間に対する偏光板吸収軸のカット波長変化を示している。横軸は熱処理時間（ｈｒ）を表し、縦軸はカット波長移動量（ｎｍ）を表している。図中、短ピッチの破線は偏光板に対する熱処理温度が５０℃のデータを表している。同様に、一点鎖線は熱処理温度が６０℃のデータを表し、細い実線は熱処理温度が７０℃のデータを表し、長ピッチの破線は熱処理温度が１００℃のデータを表している。また、太い実線は１７型液晶表示装置に使用した偏光板のカット波長移動量を示しており、熱処理しない偏光板を導光板に貼付した比較用のデータであり、図中「１７型装置内」と示している。
【０２６１】
図７０に示すように、太い実線で示す「１７型装置内」のカット波長移動量は、熱処理５００ｈｒで−６ｎｍ、１０００ｈｒで−１１ｎｍであった。これに比べて、５０℃以上の温度で熱処理をした偏光板は、熱処理温度が高くなるほど同一の熱処理時間でのカット波長移動量が増えて劣化が早くなる。ここで、７０℃以下の熱処理温度で、熱処理時間が５０ｈｒまでであれば、カット波長移動量は−１１ｎｍ以下であり、比較の「１７型装置内」のデータでは最大１０００ｈｒ分の劣化に相当することがわかる。この１０００ｈｒは１７型液晶表示装置の寿命時間の３％で、偏光板熱処理における劣化の量として許容範囲とした。
【０２６２】
図７１は、本実施の形態による照明装置において、偏光板を７０℃で熱処理した場合の偏光板の吸収軸方向の透過特性を示している。横軸は波長（ｎｍ）を表し、縦軸は透過率（％）を表している。図中、実線は熱処理時間が２００時間における透過特性を示し、破線は熱処理時間が０時間（すなわち、熱処理せず）における透過特性を示している。熱処理をしない場合に比較して偏光板の吸収軸のカット波長は約８１０ｎｍから約７８５ｎｍに低下している。
【０２６３】
図７２は、本実施の形態による照明装置において、偏光板の熱処理時間に対する収縮率の変化を示している。横軸は熱処理時間（ｈｒ）を表し、縦軸は収縮率を表している。図中の実線は熱処理温度が７０℃の場合を示し、破線は熱処理温度が６０℃の場合を示している。偏光板の収縮率は、熱処理前後で、偏光板の縦横の辺の長さを測り、元の長さに対する変化分の平均を算出した。熱処理温度が高いほど偏光板収縮が早くなるので、本例では６０℃と７０℃の熱処理温度に付いて示している。熱処理時間が１００ｈｒ以上では、両者の熱収縮率は同一になるが、熱収縮の速度は熱処理温度が７０℃の方が早く、４０〜５０ｈｒの処理で偏光板の収縮がほぼ飽和する。図７０に示した偏光板吸収軸のカット波長移動量についても５０ｈｒ以内の熱処理時間が好ましいことが上記の通り明らかなので、熱処理温度が７０℃で熱処理が適当であることが分かる。また、図７２から、熱処理温度を７０℃とするなら、ほぼ熱収縮が飽和する４０ｈｒの熱処理時間が望ましい。
【０２６４】
そこで、熱処理温度が７０℃、熱処理時間が４０ｈｒで熱処理した偏光板を導光板に貼り、熱衝撃試験機にかけて導光板の変形量を測定した。具体的には、偏光板が貼付された導光板の端辺に光源を取り付けたフロントライトユニットを液晶パネルの上に四辺を固定して、温度６０℃で２５分及び温度−２０℃で３５分の熱衝撃試験にかけた。導光板の変形量は、導光板の中央部の最も隆起した部分と、導光板の縁との距離を測定して変形量とした。
【０２６５】
図７３は、本実施の形態による照明装置において、熱衝撃試験時間と導光板変形量との関係を示している。横軸は熱衝撃試験時間（ｈｒ）を表し、縦軸は導光板の変形量（ｍｍ）を表している。図中、実線は熱処理を施した偏光板を表し、破線は熱処理をしていない偏光板を表している。
【０２６６】
従来の熱処理しない偏光板（破線）は熱衝撃試験時間が６００ｈｒで４．６ｍｍの変形量であったが、熱処理した偏光板（実線）は衝撃試験時間が６００ｈｒで１．０ｍｍの変形量であり、従来の３９％に変形を抑えることができた。
【０２６７】
以上のように、本実施の形態によれば、偏光板に適度な熱処理を施して予め不可逆な熱収縮をさせてから導光板に貼付してフロントライトユニットを製造する。特に、熱収縮の量αを０＜α≦０．３％の範囲にすることが好ましい。こうすることにより、液晶表示装置が高温下に放置された場合でも導光板の変形量を大幅に抑えることができる。従って、導光板と保護カバーの距離も１〜２ｍｍ短縮させることができ装置容積を小さくすることができる。また、導光板の変形量が小さいのでモアレ縞も軽度になるし、環境温度が室温に戻れば変形がとれて元の形状に戻るので表示品質も損なわずに済む。
【０２６８】
なお、本実施の形態では偏光板をフロントライトユニットの導光板の液晶パネル表面側の光射出面に貼付する場合を例にとって説明したが、これ以外にも、導光板の外光入射面側に導光板を貼付した場合や、液晶パネル面に貼付した場合、あるいは、バックライトユニットの導光板に貼付した場合にも本実施の形態を適用して所期の効果を得ることができる。
【０２６９】
また、偏光板の構成について具体的に示すと、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を延伸してヨウ素で染色した偏光フィルム単体や、当該偏光フィルムの両側に保護膜として例えばトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムを貼付した構造の偏光板、あるいは、さらに線膨張係数等が異なる位相差フィルム等が積層された偏光板がある。本実施の形態はこれらの全ての偏光板に対して適用可能である。
【０２７０】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態ではアクティブマトリクス型の液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、単純マトリクス型の液晶表示装置にも適用できる。
【０２７１】
また、上記実施の形態では、発光領域が４領域に分割されている場合を主として説明したが、本発明はこれに限らず、任意の分割数で領域分割することが可能である。
【０２７２】
さらに、上記実施の形態では、ＴＮモードの液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、ＭＶＡモードやＩＰＳモード等の他の液晶表示装置にも適用できる。
【０２７３】
以上説明した第１の実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置は、以下のようにまとめられる。
（付記１）
アクティブマトリクス型の液晶表示装置の表示領域を照明する照明装置であって、
発光輝度を変化させることができる少なくとも１つの光源と、
前記光源からの光を射出する少なくとも１つの発光領域と、
前記光源を所定の最大輝度で発光させる最大点灯状態と、前記最大輝度より低い所定の中間輝度で発光させる中間点灯状態とを切り替える光源電源回路とを有することを特徴とする照明装置。
【０２７４】
（付記２）
付記１記載の照明装置において、
前記発光領域は、前記表示領域を照明する際に、前記液晶表示装置に形成されたゲートバスラインの延伸方向にほぼ平行に配置される光射出用開口を有していることを特徴とする照明装置。
【０２７５】
（付記３）
付記１又は２に記載の照明装置において、
前記光源電源回路は、前記液晶表示装置に形成された複数のゲートバスラインに順次出力されるゲートパルスのいずれかに同期して前記最大点灯状態と前記中間点灯状態とを切り替えることを特徴とする照明装置。
【０２７６】
（付記４）
付記１乃至３のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記中間点灯状態は、前記最大点灯状態の輝度レベルの５０％以下の輝度レベルに設定されていることを特徴とする照明装置。
【０２７７】
（付記５）
付記１乃至４のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記最大点灯状態での照明時間は、１フレーム期間の５０％以下の時間であることを特徴とする照明装置。
【０２７８】
以上説明した第２の実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置は、以下のようにまとめられる。
（付記６）
付記１乃至５のいずれか１項に記載の照明装置において、
第１の導光板とその端部に配置された第１の光源とを備え、第１の発光領域を主として照明し、隣接する第２の発光領域に光の一部を供給する第１の光源ユニットと、
前記第１の光源ユニットに積層され、第２の導光板とその端部に配置された第２の光源とを備え、前記第２の発光領域を主として照明し、隣接する前記第１の発光領域に光の一部を供給する第２の光源ユニットと
を有することを特徴とする照明装置。
【０２７９】
（付記７）
付記６記載の照明装置において、
前記第１の導光板は、前記第１及び第２の発光領域に配置され、
前記第２の導光板は、前記第１の発光領域だけに配置されていることを特徴とする照明装置。
【０２８０】
（付記８）
付記７記載の照明装置において、
第３の導光板とその端部に配置された第３の光源とを備え、第３の発光領域を主として照明し、隣接する第４の発光領域に光の一部を供給する第３の光源ユニットと、
前記第３の光源ユニットに積層され、第４の導光板とその端部に配置された第４の光源とを備え、前記第４の発光領域を主として照明し、隣接する前記第３の発光領域に光の一部を供給する第４の光源ユニットとをさらに有していることを特徴とする照明装置。
【０２８１】
（付記９）
付記８記載の照明装置において、
前記第３の導光板は、前記第３及び第４の発光領域に配置され、
前記第４の導光板は、前記第４の発光領域だけに配置されていることを特徴とする照明装置。
【０２８２】
（付記１０）
付記９記載の照明装置において、
前記第１の導光板と前記第４の導光板は同一平面上に配置され、
前記第２の導光板と前記第３の導光板は同一平面上に配置されていることを特徴とする照明装置。
【０２８３】
（付記１１）
付記１０記載の照明装置において、
前記第１乃至第４の照明領域上に配置された透過型拡散板と、
前記第１乃至第４の照明領域と前記透過型拡散板との間に配置された光混合領域とをさらに有することを特徴とする照明装置。
【０２８４】
（付記１２）
付記１１記載の照明装置において、
前記光混合領域は、厚さ０．５ｍｍ〜１０ｍｍの空間又は透明部材であることを特徴とする照明装置。
【０２８５】
（付記１３）
付記１０乃至１２のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記第２の導光板と前記第３の導光板との対向端部間に、正反射又は拡散反射する両面反射板が配置されていることを特徴とする照明装置。
【０２８６】
（付記１４）
付記１３記載の照明装置において、
前記第２の導光板と前記第３の導光板との対向端部間は裏面側に開くΛ形状に形成されていることを特徴とする照明装置。
【０２８７】
（付記１５）
付記１４記載の照明装置において、
前記Λ形状の頂角θは、導光体の屈折率をｎとすると、
θ≦１８０°−４×ｓｉｎ−１（１／ｎ）
を満たすことを特徴とする照明装置。
【０２８８】
（付記１６）
付記１乃至１５のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記光源電源回路は、前記発光領域からの射出光の輝度を調整する輝度調整用ボリュームを有していることを特徴とする照明装置。
【０２８９】
（付記１７）
アクティブマトリクス型の液晶表示装置において、
付記１乃至１６のいずれか１項に記載された照明装置を有することを特徴とする液晶表示装置。
【０２９０】
以上説明した第３の実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置は、以下のようにまとめられる。
（付記１８）
マトリクス状に配列された複数の画素の光透過率を各階調データに基づいて変調するＬＣＤパネルと、
１フレーム期間中の点灯時間の比率（ｄｕｔｙ比）を変化させて前記各画素に光を照射する照明装置と、
前記各階調データからそれぞれの明度及び明度ヒストグラムを算出し、予め決めた輝度飽和させる画素割合に基づいて前記明度ヒストグラムから閾値明度を決定し、前記閾値明度に基づいて、前記各階調データを加工して前記ＬＣＤパネルに出力すると共に前記ｄｕｔｙ比を変化させるｄｕｔｙ比データを前記照明装置に出力する表示データ変換部とを有することを特徴とする液晶表示装置。
【０２９１】
（付記１９）
付記１８記載の液晶表示装置において、
前記表示データ変換部は、
前記輝度飽和させる画素割合に基づき、前記明度ヒストグラムから明度の大きい順に計数して前記閾値明度を決定することを特徴とする液晶表示装置。
【０２９２】
（付記２０）
付記１９記載の液晶表示装置において、
前記表示データ変換部は、
前記１フレーム内のＮ個の画素のうち画像が表示されるＭ（Ｍ≦Ｎ）個の画素を判定し、前記Ｍ個の画素数と前記輝度飽和させる画素割合との積に基づき前記閾値明度を決定することを特徴とする液晶表示装置。
【０２９３】
（付記２１）
付記１８乃至２０のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記表示データ変換部は、
前記階調データの取り得る最大値と前記ｄｕｔｙ比との積が前記閾値明度に等しくなるように前記ｄｕｔｙ比を決定し、前記閾値明度以上の明度の画素の階調データは前記最大値になるように加工し、それ以外の画素では、加工された階調データと前記決定されたｄｕｔｙ比との積が当該画素の元の階調データの明度に等しくなるように加工することを特徴とする液晶表示装置。
【０２９４】
以上説明した第４の実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置は、以下のようにまとめられる。
（付記２２）
付記１乃至５のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記発光領域内に複数の前記光源を備え、
前記光源制御系は、前記複数の光源に流す電流をそれぞれ制御して、前記発光領域を所定の最大輝度で発光させる最大点灯状態と、前記最大輝度より低い所定の中間輝度で発光させる中間点灯状態とを切り替えることを特徴とする照明装置。
【０２９５】
（付記２３）
付記２２記載の照明装置において、
前記光源制御系は、
前記複数の光源のうち少なくとも１つに対して、所定周期で前記最大点灯状態になり、それ以外で消灯状態になるように電流を流し、
残りの前記光源に対して、前記最大点灯状態時には消灯状態になり、それ以外で前記中間点灯状態になるように電流を流すことを特徴とする照明装置。
【０２９６】
（付記２４）
付記２２記載の照明装置において、
前記光源制御系は、
前記複数の光源のうち少なくとも１つに対して、所定周期で前記最大点灯状態より低い第１の中間点灯状態になり、それ以外で前記第１の中間点灯状態よりさらに低い第２の中間点灯状態になるように電流を流し、
残りの前記光源に対して、前記第１の中間点灯状態時に前記照明領域が前記最大点灯状態となるように第３の中間点灯状態にして、前記第２の中間点灯状態時に前記照明領域が前記中間点灯状態となるように第４の中間点灯状態にするように電流を流すことを特徴とする照明装置。
【０２９７】
（付記２５）
付記２２記載の照明装置において、
前記光源制御系は、
前記複数の光源のうち少なくとも１つに対して、常時前記中間点灯状態となるように電流を流し、
残りの前記光源に対して、前記照明領域が所定周期で前記最大点灯状態になり、それ以外で消灯状態になるように電流を流すことを特徴とする照明装置。
【０２９８】
（付記２６）
付記２２乃至２５のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記光源制御系は、
前記最大点灯状態とその後の前記中間点灯状態との間に消灯状態ができるように電流を制御することを特徴とする照明装置。
【０２９９】
（付記２７）
付記２２乃至２５のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記光源制御系は、
前記最大点灯状態とその後の前記中間点灯状態との間に、前記中間点灯状態より低い点灯状態ができるように電流を制御することを特徴とする照明装置。
【０３００】
（付記２８）
アクティブマトリクス型の液晶表示装置において、
付記２２乃至２７のいずれか１項に記載された照明装置を有することを特徴とする液晶表示装置。
【０３０１】
以上説明した第５の実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置は、以下のようにまとめられる。
（付記２９）
第１及び第２の線状光源と、
前記第１の線状光源側から導光する光を主に外部に採り出す第１の採光要素を備えた第１の発光領域と、前記第２の線状光源側から導光する光を主に外部に採り出す第２の採光要素を備えた第２の発光領域とを備えた導光板と、
前記第１及び第２の線状光源を所定の点滅周波数でかつ互いに異なるタイミングで互いにほぼ同一の点灯時間だけ点灯させ、又は前記第１及び第２の線状光源を所定の点滅周波数で互いに異なる点灯時間だけ点灯させる光源駆動回路とを有することを特徴とする照明装置。
【０３０２】
（付記３０）
付記２９記載の照明装置において、
前記第１及び第２の採光要素は、前記導光板表面に形成されたプリズム形状を含むことを特徴とする照明装置。
【０３０３】
（付記３１）
付記２９又は３０に記載の照明装置において、
前記第１及び第２の採光要素は、前記導光板表面に形成された光散乱要素を含むことを特徴とする照明装置。
【０３０４】
（付記３２）
付記２９乃至３１のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記第１及び第２の採光要素は、前記導光板のくさび形状を含むことを特徴とする照明装置。
【０３０５】
（付記３３）
付記２９乃至３２のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記導光板は、前記第１及び第２の発光領域をそれぞれ複数有し、
前記第１及び第２の発光領域は、交互に配列していることを特徴とする照明装置。
【０３０６】
（付記３４）
付記２９乃至３３のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記第１の線状光源は、前記第２の発光領域に近接して配置され、
前記第２の線状光源は、前記第１の発光領域に近接して配置されていることを特徴とする照明装置。
【０３０７】
（付記３５）
付記２９乃至３３のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記第１の線状光源は、前記第１の発光領域に近接して配置され、
前記第２の線状光源は、前記第２の発光領域に近接して配置されていることを特徴とする照明装置。
【０３０８】
（付記３６）
付記２９乃至３５のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記第１の線状光源側からの光を前記第１の発光領域に導光する第１の導光領域と、前記第２の線状光源側からの光を前記第２の発光領域に導光する第２の導光領域とをさらに有し、
前記第１及び第２の導光領域は、１枚の前記導光板に備えられていることを特徴とする照明装置。
【０３０９】
（付記３７）
付記２９乃至３５のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記第１の線状光源側からの光を前記第１の発光領域に導光する第１の導光領域と、前記第２の線状光源側からの光を前記第２の発光領域に導光する第２の導光領域とをさらに有し、
前記第１及び第２の導光領域は、積層して配置された複数枚の前記導光板にそれぞれ備えられていることを特徴とする照明装置。
【０３１０】
（付記３８）
一対の基板と前記一対の基板間に封止された液晶とを備えた液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルに所定の駆動信号を供給する駆動回路と、前記液晶表示パネルを照明する照明装置とを有する液晶表示装置において、
前記照明装置は、付記２９乃至３７のいずれか１項に記載の照明装置が用いられていることを特徴とする液晶表示装置。
【０３１１】
（付記３９）
付記３８記載の液晶表示装置において、
前記点滅周波数は、前記液晶表示パネルのフレーム周波数に等しいことを特徴とする液晶表示装置。
【０３１２】
（付記４０）
付記３８又は３９に記載の液晶表示装置において、
前記第１及び第２の発光領域は、前記表示領域の走査方向に配列していることを特徴とする液晶表示装置。
【０３１３】
（付記４１）
付記３８乃至４０のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記駆動回路は、前記液晶表示パネルのマルチスキャンを行うことを特徴とする液晶表示装置。
【０３１４】
（付記４２）
付記１８乃至２２のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記明度は、前記各画素の前記階調データ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）から明度Ｙ＝ｒ×Ｒ＋ｇ×Ｇ＋ｂ×Ｂ（ｒ，ｇ，ｂは実数、数値０を含む）として求められることを特徴とする液晶表示装置。
【０３１５】
以上説明した第６の実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置は、以下のようにまとめられる。
（付記４３）
照明装置の導光板表面又は液晶表示装置の液晶パネル面に貼付される前に予め熱収縮されていることを特徴とする偏光板。
【０３１６】
（付記４４）
付記４３記載の偏光板において、
偏光フィルムの両面に保護フィルムが貼付されて構成され、少なくとも前記偏光フィルムが予め熱収縮されていることを特徴とする偏光板。
【０３１７】
（付記４５）
付記４４記載の偏光板において、
さらに位相差フィルムを有していることを特徴とする偏光板。
【０３１８】
（付記４６）
付記４３乃至付記４５のいずれか１項に記載の偏光板において、
前記熱収縮の量αは、０＜α≦０．３％であることを特徴とする偏光板。
【０３１９】
（付記４７）
偏光板が貼付された導光板を有する照明装置であって、
前記偏光板に付記４３乃至４６のいずれか１項に記載の偏光板が使用されていることを特徴とする照明装置。
【０３２０】
（付記４８）
付記４７記載の照明装置において、
液晶パネルと組み合わされたときに、前記偏光板は、前記導光板の前記液晶パネル側の面に貼付されていることを特徴とする照明装置。
【０３２１】
（付記４９）
偏光板が貼付されたパネル面を有する液晶表示装置であって、
前記偏光板に付記４３乃至４６のいずれか１項に記載の偏光板が使用されていることを特徴とする液晶表示装置。
【０３２２】
（付記５０）
アクティブマトリクス型の液晶表示装置において、
付記４７又は４８に記載された照明装置を有することを特徴とする液晶表示装置。
【０３２３】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、表示輝度低下を抑制しつつ動画表示における動きぼけや尾引きを減少させることができる照明装置及びそれを用いた液晶表示装置を実現できる。
また、本発明によれば、消費電力を抑制でき、装置を小型軽量且つ長寿命にできる照明装置及びそれを用いた液晶表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置の概略の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置において、ラッチパルス信号ＬＰの入力に同期してゲートドライバ１２から各ゲートバスライン６に出力されるゲートパルスＧＰの出力タイミングと各発光領域２５〜２８の発光輝度Ｂ（２５）〜Ｂ（２８）を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置において、最大点灯輝度での照明期間及び中間輝度レベルを変化させて、図１に示したＴＦＴ−ＬＣＤ１の表示領域に動画表示をさせたときの表示品質を複数の観察者による主観的評価として示した図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置の概略の構成を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態による照明装置の概略の構成を示す図である。図５（ａ）は、図４のＡ−Ａ線で切断した断面であって、本実施形態の動画表示対応のＴＦＴ−ＬＣＤ１に用いられる照明装置（サイドライト型バックライトユニット）４０を冷陰極管の管軸方向に直交する面で切断した断面を示している。図５（ｂ）は、照明装置４０からの照明光のＴＦＴ−ＬＣＤ１の表示領域裏面側での輝度分布を示している。
【図６】本発明の第２の実施の形態による照明装置４０及びそれを用いたＴＦＴ−ＬＣＤ１の変形例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態による照明装置４０の他の変形例を説明する図である。図７（ａ）に示す照明装置４０は、導光板５１、５２間の隙間に両面反射部材６４を配置した状態を示している。図７（ｂ）は両面反射部材６４を示す図である。図７（ｃ）は他の両面反射部材６４を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態における式１について説明する図である。図８（ａ）は図７（ｃ）の拡大図であり、図８（ｂ）は導光板５２側の端面での光の進路を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置のさらに他の変形例を説明する図である。図９（ａ）は、本変形例に係る照明装置及びそれを用いた液晶表示装置の概略の構成を示す図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面であって、本実施形態の動画表示対応のＴＦＴ−ＬＣＤ１に用いられる照明装置（サイドライト型バックライトユニット）４０を冷陰極管の管軸方向に直交する面で切断した断面を示す図である。図９（ｃ）は、照明装置４０からの照明光のＴＦＴ−ＬＣＤ１の表示領域裏面側での輝度分布を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態において、バックライトユニットの１フレーム期間中の点灯時間の比率（ｄｕｔｙ比）を変えて、さらに、階調データに加工を加えて液晶透過率の調整を行った場合に、元の画像と画質差を感じるかどうかの主観評価を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置の表示データ変換回路２０の概略の動作手順を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置の表示データ変換回路２０における明度Ｙの計算とヒストグラム作成の手順を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第３の実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置において、画像が１フレーム（画面）内の一部だけにある場合、画像の占める画素数Ｍを計算する手順を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第３の実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置において、閾値明度Ｙαを算出する手順を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第３の実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置において、光源のｄｕｔｙ比の選択に用いるｄｕｔｙ比選択用ルックアップテーブルを示す図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置において、閾値明度Ｙαに対応させて、加工した階調データを複数のデータバスライン８に出力する際の制御値を決めるための信号制御値選択用ルックアップテーブルを示す図である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置におけるｄｕｔｙ駆動の例を示す図である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態による照明装置としてのサイドライト型バックライトユニットをＬＣＤパネルに配置した例を示す図である。
【図１９】本発明の第３の実施の形態による照明装置としてのサイドライト型バックライトユニットの冷陰極管Ａ、Ｂをｄｕｔｙ駆動する例を示す図である。
【図２０】本発明の第３の実施の形態による照明装置として、冷陰極管Ａ〜Ｆがパネル表示面の裏面に配置されたスキャン型バックライトユニットを示す図である。
【図２１】本発明の第３の実施の形態による照明装置の冷陰極管Ａ〜Ｆをｄｕｔｙ駆動する例を示す図である。
【図２２】本発明の第３の実施の形態による照明装置のサイドライト型バックライトユニットをＬＣＤパネルに配置した例を示す図である。
【図２３】本発明の第３の実施の形態による照明装置のサイドライト型バックライトユニットの冷陰極管Ａ〜Ｄをｄｕｔｙ駆動する例を示す図である。
【図２４】本発明の第３の実施の形態による照明装置の直下型バックライトユニットをＬＣＤパネルに配置した例を示す図である。
【図２５】本発明の第３の実施の形態による照明装置の直下型バックライトユニットの冷陰極管Ａ〜Ｈをｄｕｔｙ駆動する例を示す図である。
【図２６】本発明の第３の実施の形態による照明装置の直下型バックライトユニットをＬＣＤパネルに配置した例を示す図である。
【図２７】本発明の第３の実施の形態による照明装置の直下型バックライトユニットのＬＥＤのＡ〜Ｔをｄｕｔｙ駆動する例を示す図である。
【図２８】図１に示すスキャン型バックライトを備えた表示装置において、ｄｕｔｙ比８０％であって、１フレーム期間の初めの２０％は消灯し、残りの期間の８０％を全点灯する状態を示す図である。
【図２９】本発明の第３の実施の形態による照明装置を用いて図２８のバックライトの問題を解決するためのｄｕｔｙ駆動方法を示す図である。
【図３０】本発明の第４の実施の形態による実施例１に係るバックライト構造を示す図である。
【図３１】本発明の第４の実施の形態による実施例１に係るバックライトの駆動波形を示す図である。
【図３２】本発明の第４の実施の形態による実施例２に係るバックライト構造を示す図である。
【図３３】本発明の第４の実施の形態による実施例２に係るバックライトの駆動波形を示す図である。
【図３４】本発明の第４の実施の形態による実施例２に係るバックライトの具体的なタイミングチャートを示す図である。
【図３５】本発明の第４の実施の形態による実施例２に係るバックライトの具体的なタイミングチャートを示す図である。
【図３６】本発明の第４の実施の形態による実施例２に係るバックライトの具体的なタイミングチャートを示す図である。
【図３７】本発明の第４の実施の形態による実施例３に係るバックライトの具体的なタイミングチャートを示す図である。
【図３８】本発明の第４の実施の形態による実施例３に係るバックライトの具体的なタイミングチャートを示す図である。
【図３９】本発明の第４の実施の形態による実施例３に係るバックライトにおいて、最大点灯状態Ｓ２での電流値（相対値）を１０として、図３８における中間点灯状態Ｓ３、Ｓ４を変化させて、ＴＦＴ−ＬＣＤ１の表示領域に動画表示をさせたときの表示品質を複数の観察者による主観的評価として示した図である。
【図４０】冷陰極管の特性を示す図である。
【図４１】本発明の第４の実施の形態による照明装置及びそのｄｕｔｙ駆動方法を用いた効果を示す図である。
【図４２】本発明の第４の実施の形態による照明装置及びそのｄｕｔｙ駆動方法を用いた効果を示す図である。
【図４３】本発明の第４の実施の形態による照明装置の実施例４について説明する図である。
【図４４】本発明の第４の実施の形態による照明装置の実施例４のバックライトユニット７５に対して、図３７又は図３８に示すｄｕｔｙ駆動を行った結果を示す図である。
【図４５】本発明の第４の実施の形態による照明装置の比較例として従来の直下型バックライト構造及びｄｕｔｙ駆動を示す図である。
【図４６】本発明の第４の実施の形態による照明装置の比較例として従来の直下型バックライトのｄｕｔｙ駆動を示す図である。
【図４７】本発明の第４の実施の形態による照明装置の実施例５によるバックライトユニット７５’を示す図である。
【図４８】本発明の第４の実施の形態による照明装置の実施例６によるバックライトユニット１３０を示す図である。
【図４９】本発明の第４の実施の形態による照明装置の実施例７に係るバックライト構造を示す図である。
【図５０】ＬＥＤの発光効率の電流依存性を示す図である。
【図５１】ＬＥＤの発光量の電流依存性を示す図である。
【図５２】本発明の第５の実施の形態による照明装置の基本構成を示す図である。
【図５３】本発明の第５の実施の形態による照明装置の採光要素の第１の原理を説明する図である。
【図５４】本発明の第５の実施の形態による照明装置の採光要素の第２の原理を説明する図である。
【図５５】本発明の第５の実施の形態による照明装置の採光要素の第３の原理を説明する図である。
【図５６】本発明の第５の実施の形態による照明装置の採光要素の第４の原理を説明する図である。
【図５７】本発明の第５の実施の形態の実施例５−１による液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５８】本発明の第５の実施の形態の実施例５−１による液晶表示装置の断面構成を示す図である。
【図５９】本発明の第５の実施の形態の実施例５−１による照明装置のバックライトユニット１３０の断面構成を示す図である。
【図６０】本発明の第５の実施の形態の実施例５−１による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置の駆動方法を示す図である。
【図６１】本発明の第５の実施の形態の実施例５−１による液晶表示装置の構成の変形例を示すブロック図である。
【図６２】本発明の第５の実施の形態の実施例５−２による照明装置の断面構成を示す図である。
【図６３】本発明の第５の実施の形態の実施例５−３による照明装置の断面構成を示す図である。
【図６４】本発明の第５の実施の形態の実施例５−４による照明装置の断面構成示す図である。
【図６５】本発明の第５の実施の形態の実施例５−５による液晶表示装置の断面構成を示す図である。
【図６６】本発明の第５の実施の形態の実施例５−６による液晶表示装置の断面構成を示す図である。
【図６７】本発明の第５の実施の形態の実施例５−６による照明装置の断面構成を示す図である。
【図６８】本発明の第５の実施の形態の実施例５−６による照明装置及びそれを用いた液晶表示装置の駆動方法を示す図である。
【図６９】本発明の第６の実施の形態による照明装置の製造方法を示す図である。
【図７０】本発明の第６の実施の形態による照明装置において、偏光板の熱処理における熱処理時間に対する偏光板吸収軸のカット波長変化を示す図である。
【図７１】本発明の第６の実施の形態による照明装置において、偏光板を７０℃で熱処理した場合の偏光板の吸収軸方向の透過特性を示す図である。
【図７２】本発明の第６の実施の形態による照明装置において、偏光板の熱処理時間に対する収縮率を示す図である。
【図７３】本発明の第６の実施の形態による照明装置において、熱衝撃試験時間と導光板変形量との関係を示す図である。
【図７４】従来の動画表示対応のＴＦＴ−ＬＣＤに用いられる直下型バックライトユニットを冷陰極管の管軸方向に直交する面で切断した断面と、当該バックライトユニットからの照明光の輝度分布とを示す図である。
【図７５】従来の動画表示対応のＴＦＴ−ＬＣＤに用いられる直下型バックライトユニットを表示領域側から見た構成を示す図である。
【図７６】従来の他のスキャン型の照明装置として、サイドライト型バックライトユニットの構成を示す図である。
【符号の説明】
１、１００８  ＴＦＴ−ＬＣＤ
２  ＬＣＤパネル
４  ＴＦＴ
６  ゲートバスライン
８  データバスライン
１０  画素電極
１２  ゲートドライバ
１４  データドライバ
１６  制御回路
１８  ゲートドライバ制御部
２０  表示データ変換回路
２２  光源制御部
２４、４０  照明装置
２５〜２８、４１〜４３  発光領域
３０〜３３、４５〜４８、１００４  冷陰極管
３５〜３８  光源電源回路
５０〜５３  導光板
５６〜５９  光取り出し構造
６０  拡散シート
６２  光混合領域
６４  両面反射部材
７０〜７３  輝度調整用ボリューム
９１  偏光板熱処理工程
９２  導光板への貼付工程
９３  オートクレーブ処理工程
９４  ランプアッセンブリの取付工程
１００、１０２０  導光板
１０２ａ、１０２ａ’、１０２ｂ、１０２ｂ’、１００４  冷陰極管
１１０、１００２  ランプリフレクタ
１１２  光射出面
１１４  対向面
１１６  散乱層
１１８、１１９  プリズム面
１３０、１０００  バックライトユニット
１３４  表示領域
１３２  光源制御部
１３６  配向シート群
１３８  反射散乱シート
１４０、１４１  偏光板
１４２  ＴＦＴ基板
１４４  対向基板
１００６  透過型拡散板
１０１０〜１０１３  分割領域
１００２  ランプリフレクタ
１０２２  ＬＥＤ
Ｃｌｃ  液晶容量
Ｃｓ  蓄積容量
Ｇ  ゲート電極
Ｓ  ソース電極
Ｄ  ドレイン電極
【図１】
2004206044.tif 000003
【図２】
2004206044.tif 000004
【図３】
2004206044.tif 000005
【図４】
2004206044.tif 000006
【図５】
2004206044.tif 000007
【図６】
2004206044.tif 000008
【図７】
2004206044.tif 000009
【図８】
2004206044.tif 000010
【図９】
2004206044.tif 000011
【図１０】
2004206044.tif 000012
【図１１】
2004206044.tif 000013
【図１２】
2004206044.tif 000014
【図１３】
2004206044.tif 000015
【図１４】
2004206044.tif 000016
【図１５】
2004206044.tif 000017
【図１６】
2004206044.tif 000018
【図１７】
2004206044.tif 000019
【図１８】
2004206044.tif 000020
【図１９】
2004206044.tif 000021
【図２０】
2004206044.tif 000022
【図２１】
2004206044.tif 000023
【図２２】
2004206044.tif 000024
【図２３】
2004206044.tif 000025
【図２４】
2004206044.tif 000026
【図２５】
2004206044.tif 000027
【図２６】
2004206044.tif 000028
【図２７】
2004206044.tif 000029
【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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