(57)【要約】【課題】効率を殆ど低下させることなく、他領域への光侵入を適度に抑え、かつ輝度斑のない照明装置又は輝度斑のない光透過型表示装置【解決手段】照明装置を複数のユニットに分割し、各ユニットを遮光壁２０４で、光源２０３からの光を適度に遮断し、光拡散層２０５に到達する光束量に従って、光拡散層２０５の各位置における透過率を変化させる。また、照明装置の輝度斑分布に従って各位置における液晶パネルの透過率を制御する。【選択図】図５
2007003805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の領域に分割され、各領域に設けられた光源の発光が領域毎に制御され、各領域から発せられる光が他の領域へ侵入するのを適度に抑制する遮光壁を有する照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置において、
前記照明装置に設けられた光拡散層の各位置に到達する各領域からの光束量に応じて、前記光拡散層の各位置における透過率を変化させたことを特徴とする照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置
【請求項２】
複数の領域に分割され、各領域に設けられた光源の発光が領域毎に制御され、各領域から発せられる光が他の領域へ侵入するのを適度に抑制する遮光壁を有する照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置において、
前記照明装置に設けられた光拡散層の各位置に到達する各領域からの光束量に応じて、前記光拡散層の各位置における厚さを変化させたことを特徴とする照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置
【請求項３】
複数の領域に分割され、各領域に設けられた光源の発光が領域毎に制御され、各領域から発せられる光が他の領域へ侵入するのを適度に抑制する遮光壁を有する照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置において、
前記照明装置に設けられた光拡散層の各位置に到達する各領域からの光束量に応じて、前記光拡散層の各位置における光散乱粒子濃度を変化させたことを特徴とする照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置
【請求項４】
複数の領域に分割され、各領域に設けられた光源の発光が領域毎に制御される照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置において、
前記光源として用いる発光ダイオードの光出射面にプリズムシートを配置したことを特徴とする照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置
【請求項５】
複数の領域に分割され、各領域に設けられた光源の発光が領域毎に制御される照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置において、
前記光源として用いる発光ダイオードの光出射面にプリズムシートを配置し、
前記照明装置に設けられた光拡散層の各位置に到達する各領域からの光束量に応じて、前記光拡散層の各位置における透過率を変化させたことを特徴とする照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置
【請求項６】
複数の領域に分割され、各領域に設けられた光源の発光が領域毎に制御される照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置において、
前記光源として用いる発光ダイオードの光出射面にプリズムシートを配置し、
前記照明装置に設けられた光拡散層の各位置に到達する各領域からの光束量に応じて、前記光拡散層の各位置における厚さを変化させたことを特徴とする照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置
【請求項７】
複数の領域に分割され、各領域に設けられた光源の発光が領域毎に制御される照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置において、
前記光源として用いる発光ダイオードの光出射面にプリズムシートを配置し、
前記照明装置に設けられた光拡散層の各位置に到達する各領域からの光束量に応じて、前記光拡散層の各位置における光散乱粒子濃度を変化させたことを特徴とする照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置
【請求項８】
複数の領域に分割され、各領域に設けられた光源の発光が領域毎に制御される照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置において、
前記光源として用いる発光ダイオードの光出射面表面を凹凸形状にしたことを特徴とする照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置
【請求項９】
複数の領域に分割され、各領域に設けられた光源の発光が領域毎に制御される照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置において、
前記光源として用いる発光ダイオードの光出射面表面を凹凸形状にし、
前記照明装置に設けられた光拡散層の各位置に到達する各領域からの光束量に応じて、前記光拡散層の各位置における透過率を変化させたことを特徴とする照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置
【請求項１０】
複数の領域に分割され、各領域に設けられた光源の発光が領域毎に制御される照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置において、
前記光源として用いる発光ダイオードの光出射面表面を凹凸形状にし、
前記照明装置に設けられた光拡散層の各位置に到達する各領域からの光束量に応じて、前記光拡散層の各位置における厚さを変化させたことを特徴とする照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置
【請求項１１】
複数の領域に分割され、各領域に設けられた光源の発光が領域毎に制御される照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置において、
前記光源として用いる発光ダイオードの光出射面表面を凹凸形状にし、
前記照明装置に設けられた光拡散層の各位置に到達する各領域からの光束量に応じて、前記光拡散層の各位置における光散乱粒子濃度を変化させたことを特徴とする照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置
【請求項１２】
複数の領域に分割され、各領域に設けられた光源の発光が領域毎に制御され、各領域から発せられる光が他の領域へ侵入するのを適度に抑制する遮光壁を有する照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置において、
前記光透過型表示装置を駆動するコントローラには、
前記照明装置に設けられた光拡散層表面の輝度分布データが書き込まれたメモリが備えられていることを特徴とする照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置
【請求項１３】
複数の領域に分割され、各領域に設けられた光源の発光が領域毎に制御される照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置において、
前記光源として用いる発光ダイオードの光出射面にプリズムシートを配置し、
前記光透過型表示装置を駆動するコントローラには、
前記照明装置に設けられた光拡散層表面の輝度分布データが書き込まれたメモリが備えられていることを特徴とする照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置
【請求項１４】
複数の領域に分割され、各領域に設けられた光源の発光が領域毎に制御される照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置において、
前記光源として用いる発光ダイオードの光出射面表面を凹凸形状にし、
前記光透過型表示装置を駆動するコントローラには、
前記照明装置に設けられた光拡散層表面の輝度分布データが書き込まれたメモリが備えられていることを特徴とする照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置
【請求項１５】
前記光源として用いる発光ダイオードの光出射面にプリズムシートを配置したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載された照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置
【請求項１６】
前記光源として用いる発光ダイオードの光出射面表面を凹凸形状にしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載された照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置
【請求項１７】
複数の領域に分割され、各領域に設けられた光源の発光が領域毎に制御され、各領域から発せられる光が他の領域へ侵入するのを適度に抑制する遮光壁を有する照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置において、
前記光源として用いる発光ダイオードの光出射面にプリズムシートを配置し、
前記光透過型表示装置を駆動するコントローラには、
前記照明装置に設けられた光拡散層表面の輝度分布データが書き込まれたメモリが備えられていることを特徴とする照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置
【請求項１８】
複数の領域に分割され、各領域に設けられた光源の発光が領域毎に制御され、各領域から発せられる光が他の領域へ侵入するのを適度に抑制する遮光壁を有する照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置において、
前記光源として用いる発光ダイオードの光出射面表面を凹凸形状にし、
前記光透過型表示装置を駆動するコントローラには、
前記照明装置に設けられた光拡散層表面の輝度分布データが書き込まれたメモリが備えられていることを特徴とする照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置
【請求項１９】
前記光透過型表示装置を駆動するコントローラには、前記照明装置に設けられた光拡散層表面の輝度分布データが書き込まれたメモリが備えられていることを特徴とする請求項１５又は１６に記載された照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置
【請求項２０】
前記遮光壁は、発光ダイオードのモールド樹脂により形成されることを特徴とする請求項１ないし３、１２、１５ないし１９のいずれかに記載された照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置
【請求項２１】
前記プリズムシートを集光シートとして用いることを特徴とする請求項４ないし７、１３、１５、１７のいずれかに記載された照明装置又はそれを備えた光透過型表示装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置を複数の領域に分割して領域毎に発光輝度を制御する照明装置と、この照明装置を備えた光透過型の表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やプラズマディスプレイパネルなどの発光型の表示装置と、液晶ディスプレイ（液晶表示装置、液晶表示パネルとも呼ぶ）やエレクトロクロミックディスプレイなどの非発光型の表示装置に大別できる。
【０００３】
非発光型の表示装置としては、画像信号に応じて光の反射光量を調節する反射型の光変調素子を用いるものと、画像信号に応じて光の透過光量を調整する透過型の光変調素子を用いるものがある。
【０００４】
特に、透過型の光変調素子として、液晶表示素子（液晶表示パネルとも呼ぶ）を用い、その裏面に照明装置（バックライトとも言われる）を備える液晶表示装置は、薄型、軽量であることから、コンピュータのモニターやテレビ（ＴＶとも呼ぶ）などさまざまな表示装置として採用されている。
【０００５】
照明装置の光源としては、冷陰極管（CCFL:Cold Cathode Fluorescent Light）や発光ダイオード（LED：Light Emitting Diode）、有機ＥＬ（OLED：Organic Light Emitting Diode）などが用いられる。
【０００６】
しかしながら、液晶表示装置は、動画表示時に画像がぼやける、あるいはコントラストが低下して画像の鮮明度がやや低下するといった課題を抱えている。
【０００７】
液晶表示装置の表示原理としては、主流のＴＮ（ツイステッドネマチック）の他に、広視野角を特徴とするＩＰＳ（イン・プレーンス・イッチング）、ＭＶＡ（マルチドメイン・バーチカル・アライメント）などが用いられるが、いずれも、表示部の背面に設置された照明装置からの照明光を、その照明光の透過率を制御する液晶パネルに入射させることにより画像を形成するものである。
【０００８】
従来の液晶表示装置において、動画像が、ぼやける原因としては、液晶の応答速度が遅いこと、ホールド型表示であることが挙げられる。特殊な液晶表示装置を除いては、一般的に液晶の応答は、数ミリセコンドから数十ミリセコンドの時間を要する。
【０００９】
したがって、動画像の如く時々刻々表示画像が変化すると、書き込まれた画像データに対して液晶が十分に光学応答する前の透過率変化の過渡状態も表示してしまうこととなるため、人間の目には、ぼやけとして検知されることとなる。さらに、従来の液晶表示装置においては、照明装置が常に点灯しているため、あるフレームで表示された画像は、次のフレームでの書き換えの瞬間まで保たれる。
【００１０】
このような表示方式をホールド型表示方式と呼び、このホールド型表示方式と人間の目の視覚特性との不整合により動画像がぼやけることが、下記非特許文献１に記載されている。また、本文献には、液晶の応答による動画像のぼやけ及びホールド型表示方式と人間の視覚特性に起因する動画像のぼやけを改善するために、照明装置を間欠点灯させる技術が記載されている。
【００１１】
液晶表示装置は、その画面サイズにより照明装置の方式が２つに大別できる。一般に、小型サイズの液晶表示装置の照明装置は、図１９に示すようにサイドライト方式、また、大型サイズには、図２０に示すように直下型方式が用いられる。
【００１２】
図１９に示すサイドライト方式は、光源が表示パネルの端部に設けられ、その光を導光板により導波させる。導光板に侵入した光は表示面側と、その反対側の表面で全反射され導光板内を導波する。導光板の表示面と反対側の表面には、光散乱部が設けられており、ここで散乱することにより光が表示面側に取り出される。ここで散乱部はシルク印刷により形成された白色ドットパターンなどである。
【００１３】
図２０に示す直下型方式は、光源が表示面の真下に配置されており、その上に光拡散層を配置し光源の形状が見えないように均一化して面状光源にし、表示パネルに照射する。さらに光拡散層上にプリズムシートなどの集光シートを用いて、ある程度の光の指向性を付与する構成とするのが一般的である。直下型方式の場合は、通常光源を複数使用するため、光源毎にその発光を制御することが可能である。
【００１４】
さて、ホールド型表示による動画像のぼやけを改善するためには、図２０に示すように、直下型方式の照明装置において、発光面を複数の領域に区分けして、それぞれをユニットと見なし、各ユニットに属する光源を液晶の応答状態に合わせてユニット毎に順次発光させる方式が有効である。
【００１５】
図２０に示す例では、画面の走査方向、つまり、縦方向に４分割し、上から順にユニット１〜ユニット４とした。液晶表示装置においては、一般的に、上から下に向かって順に液晶にデータが書き込まれる。これを走査という。
【００１６】
液晶は、各々データが書き込まれた順に、データに応じた透過率に応答する。図２１は、図２０における各ユニットの光源の輝度応答波形と、各ユニット上に配置された液晶の透過率応答波形を示した。
【００１７】
液晶は、データが書き込まれてから通常数ミリセコンドの応答時間を要する。このため、各ユニットの光源は、各ユニット上の液晶の応答を待ってから発光させる。こうすることにより、液晶の透過率応答の遅さによる動画像のぼやけを改善することが可能である。
【００１８】
さらに、各ユニットの光源は発光、消灯を繰り返すため表示画像は間欠化される。そのためホールド型表示による動画像のぼやけを改善することができる。
【００１９】
照明装置をユニット化し、順次発光させる技術については、例えば、下記特許文献１に記載されている。
【００２０】
しかし、一般的に、直下型方式の照明装置の光源上には、前述のように光拡散層が備えられているため、光源をユニット毎に独立に制御しても、あるユニットの光源からの光は他のユニットも照らすことになる。そのため、表示画像が間欠化されずらく、動画像ぼやけの軽減効果が低いといった課題がある。
【００２１】
このため、下記特許文献２には、ユニット間に遮光壁を設け、他領域への光侵入を適度に抑え、かつ遮光壁を設けることによって発生する輝度斑を抑制することが記載されている。ここでいう輝度斑とは、ユニット間に遮光壁を設けた場合、光拡散層上の輝度分布を測定すると、遮光壁の突出部がある部分に暗線または明線が発生することである。本文献によれば、これを改善するため、間隔をおいた２枚の拡散板により、この輝度斑を防止している。
【００２２】
さらに、別の方法として、下記特許文献３には、ユニット毎に光源を制御し、かつ光シャッターを設けて特定領域を照射することが記載されている。
【非特許文献１】電子情報通信学会技術報告EID2000-47 pp.13-18(2000-09)
【特許文献１】特許第３６１８０６６号明細書
【特許文献２】特開２００１−３１８６１４号公報
【特許文献３】特開２００１−３１１９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
背景技術において、照明装置を複数のユニットに分割し、各ユニットに属する光源が発した光の、他領域への侵入を適度に抑制する技術においては、ユニット間に遮光壁を設けて、各ユニットから発せられる光の他ユニットへの侵入を抑制している。なおかつ遮光壁を備えることによって発生する光拡散層上の輝度斑を、光拡散層を2枚用いることにより輝度斑を防止している。このため効率が低く、またコストが増えるという課題があった。
【００２４】
また、光シャッターを設ける方法も光シャッター部とその駆動系が必要な分コストが増えるという課題があった。
【００２５】
そこで、本発明は、効率を殆ど低下させることなく、他領域への光侵入を適度に抑え、かつ、輝度斑のない照明装置又は輝度斑のない光透過型表示装置を実現する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、照明装置を複数のユニットに分割し、ユニット毎に光源の発光を制御する光透過型表示装置において、各ユニットから発せられる光が他の領域への侵入するのを適度に抑制する遮光壁を有し、光源から任意の隙間を介して配置された光拡散層の各位置における透過率が、光源から光拡散層上に到達する光束量分布に従って変化していることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明は、照明装置を複数のユニットに分割し、ユニット毎に光源の発光を制御する光透過型表示装置において、各ユニットから発せられる光が他の領域への侵入するのを適度に抑制する遮光壁を有し、光源から任意の間隔を介して配置された光拡散層の各位置における厚さが、光源から光拡散層上に到達する光束量分布に従って変化していることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明は、照明装置を複数のユニットに分割し、ユニット毎に光源の発光を制御する光透過型表示装置において、各ユニットから発せられる光が他の領域への侵入するのを適度に抑制する遮光壁を有し、光源から任意の間隔を介して配置された光拡散層上の各位置の光拡散粒子濃度が、光源から光拡散層上に到達する光束量分布に従って変化していることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明は、照明装置を複数のユニットに分割し、ユニット毎に光源の発光を制御する光透過型表示装置において、光源にＬＥＤを用い、発光部を空気層と隔てる透明樹脂表面にプリズムシートを配置しており、光源から任意の間隔を介して配置された光拡散層の各位置における透過率が、光源から光拡散層上に到達する光束量分布に従って変化していることを特徴とする。
【００３０】
また、本発明は、照明装置を複数のユニットに分割し、ユニット毎に光源の発光を制御する光透過型表示装置において、光源にＬＥＤを用い、発光部を空気層と隔てる透明樹脂表面に凹凸を設け、光源から任意の間隔を介して配置された光拡散層の各位置における透過率が、光源から光拡散層上に到達する光束量分布に従って変化していることを特徴とする。
【００３１】
また、本発明は、照明装置を複数のユニットに分割し、ユニット毎に光源の発光を制御する光透過型表示装置において、光拡散層上又は光拡散層上に配置された集光シート上の輝度分布に従って透過率を変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
以上、本発明によれば、照明装置を複数の領域に分割し、分割毎に照明装置の輝度を制御する光透過型表示装置において、効率を殆ど落とすことなく、各分割領域の光源から発する光が他の領域へ侵入する量を適度に抑制しつつ、照明装置全体で均一な輝度分布を与えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００３４】
図１に、本実施例における全体構成を示す。本実施例は、表示装置の一例として液晶表示装置を用いた。
【００３５】
本実施例においては、画像信号源から送られてくる画像信号及びタイミング信号を液晶パネル駆動コントローラ１０１が受け取り、液晶パネル２０１を駆動する。
【００３６】
液晶パネル２０１は、一般に、最上行から順に画像が書き込まれ、最後に最下行に画像が書き込まれる。この動作を走査と呼び、画像が書き込まれていく方向を走査方向と呼ぶ。以下、走査方向とは画面の上から下へ向かった方向を表す。
【００３７】
照明装置駆動コントローラ１０２は、画像信号源から送られてくるタイミング信号を受け取り、照明装置２０２を駆動する。照明装置２０２は、光源２０３として発光ダイオードを用いている。
【００３８】
光源２０３は、縦横に網目状に配置されており、走査方向に対しては、各光源２０３の間に遮光壁２０４が設けてある。本実施例では、発光ダイオードを用いたがこれに限定するものではなく、冷陰極管など他の光源を用いることも可能である。
【００３９】
光源２０３からある程度の間隔を設けて、光拡散層２０５を配置し、さらにその上に集光シート２０６を設け、液晶パネル２０１は、その上に配置される。
【００４０】
本実施例においては、光拡散層２０５と液晶パネル２０１の間に集光シート２０６を１枚挟んだが、特にこれに限定されるものではなく、集光シートを２枚挟む構成や、薄い拡散シートを挟む構成など様々な組み合わせが考えられるし、広い視聴角度を望むならば光拡散層２０５上に、直接液晶パネル２０１を配置する構成もありうる。
【００４１】
これら光源２０３、遮光壁２０４、光拡散層２０５、集光シート２０６は、支持体２０７により固定されている。なお、ここでは、光源２０３、遮光壁２０４、光拡散層２０５及びそれを固定する支持体２０７を照明装置２０２と呼んでいる。
【００４２】
また、図示していないが、遮光壁２０４の表面と、支持体２０７の内側の表面には反射率の高い光散乱シートを貼り付けている。
【００４３】
本実施例では、照明装置２０２を走査方向に対して８つの領域に区分し、それぞれの区分領域をユニットと呼ぶことにする。
【００４４】
図２は、本実施例における照明装置２０２の各ユニットにおける光源２０３の発光シーケンスを示している。光源２０３は、ユニット毎に個別に制御可能としてあり、図２に示すように、ユニット１から順にユニット８まで、それぞれのユニットを１フレームの４分の１期間発光させた。
【００４５】
各ユニットの光源の発光は液晶の走査に対して、液晶の応答時間を待ってから開始する。こうすることによって、動画の見え方を良くすることが可能である。
【００４６】
ここで、ユニット１からユニット８までの順次の発光は、１フレーム期間で行われているが、１フレームは１秒間に６０回存在するので、人間の目には常に全ユニットが発光しているように見える。
【００４７】
図３及び４は、２種類の従来の照明装置において、図１におけるＡ―Ａ’に対応する断面図、及び、その断面における光拡散層表面の輝度分布を示している。
【００４８】
まず、図３は、光源２０３から光拡散層２０５の距離をａ、光源２０３から遮光壁２０４の頂点部のまでの高さをｂとし、ｂ＝０．７ａとした場合である。この場合、遮光壁２０４の頂点直上付近がその周辺よりも輝度が高いという輝度斑が発生した。
【００４９】
次に、図４は、ｂ＝０．９ａとした場合である。この場合は、遮光壁２０４の頂点部直上がその周辺よりも輝度が低いという輝度斑が発生した。
【００５０】
これらの輝度斑を改善するためには、（１）光拡散層２０５と光源２０３の距離を長くする。（２）光拡散層２０５の透過率を高くする、といった方法が考えられるが、（１）を用いると表示装置全体の厚みが増してしまうという問題と、各ユニットから発生した光が広範囲に広がってしまい、動画性能が向上しなくなってしまうという問題が生じるため適用できない。また、（２）を用いると、照明装置全体で効率が下がってしまうという問題が生じる。
【００５１】
ここで、光拡散層２０５の働きは、その内部に存在する微粒子（散乱樹脂）に光があたり、ランダムな方向に散乱することにより直進性の強い光を広範囲に広げて輝度の均一化を行うものである。ランダムな方向に散乱するということは、照明装置内部に戻される光も存在する。その光は、光散乱シートに当たって再度光拡散層２０５に到達する光もあるが、光散乱シートや光源２０３に吸収されて消失する光もある。
【００５２】
図５は、本実施例で用いた照明装置２０２の図１におけるＡ―Ａ’断面図である。ここで用いた遮光壁２０４の高さは、図３に示したｂ＝０．７ａとした場合と同様のものを使用した。
【００５３】
図５において、遮光壁２０４の頂点部分が明るくなる、すなわち、その部分に光束が集中していると考えられる。そこで、光束が集中している部分の光拡散層２０５の透過率を下げることにより、その部分での光拡散層２０５の表面の輝度を低くでき、全体として輝度の均一化が図れると考えられる。
【００５４】
本実施例においては、光拡散層２０５に到達する光束分布に従って、光拡散層２０５の厚さを変化させることによって、透過率を変化させた。
【００５５】
その結果、図６に示すように、図３において発生していた遮光壁２０４の頂点直上で発生していた輝度斑を改善することができる。さらに、光拡散層２０５の全体の厚さを増してはいないため、輝度の効率は殆ど落ちていない。
【００５６】
なお、光拡散層２０５は、射出成型により作製するため、厚さを位置により可変にすることは金型を、そのような形状にすればよい。また、光拡散層２０５の厚さを全面で厚くするのに比べて、部分的に厚くしたので、材料費を削減できる。このため大きなコスト増加を伴うことなく作製できる。
【００５７】
本実施例では、光拡散層２０５の厚さを変化させることにより、透過率を変化させ、輝度斑を改善したが、これに限定されるものではなく、光拡散層２０５の光散乱粒子濃度を変化させることによって、透過率を変化させることも可能である。
【００５８】
また、本実施例では照明装置２０２を８つのユニットに区分したが、これに限定されるものではなく、画面サイズや、用途によって最適な設計をすればよい。さらに、多くのユニットにすることにより、各位置における液晶の透過率応答タイミングと各ユニットの発光タイミングをより高精度に合わせることが可能になる。
【００５９】
以上のように、本実施例では、各ユニットから発する光が、他のユニットへ侵入するのを遮光壁２０４により抑制し、遮光壁２０４により発生する輝度斑を、光拡散層２０５の厚さを位置毎に変化させることによって、殆ど効率を落とすことなく解消した。
【実施例２】
【００６０】
本実施例は、遮光壁２０４を低コストで作製する技術を提供する。図７（ａ）に、本実施例における全体構成を示し、同図（ｂ）は、同図（ａ）に示すＡ−Ａ’の断面図である。
【００６１】
図７（ａ）において、画像信号源から送られてくる画像信号及びタイミング信号を液晶パネル駆動コントローラ１０１が受け取り、液晶パネル２０１を駆動する。照明装置駆動コントローラ１０２は、画像信号源から送られてくるタイミング信号を受け取り、照明装置２０２を駆動する。
【００６２】
本実施例においても、実施例１と同様に照明装置２０２を、走査方向に対して８ユニット化し、図２に示すように、ユニット毎に光源２０３の点灯消灯を制御し、ユニット１からユニット８まで順に点灯させた。
【００６３】
本実施例において特徴的なのは、図7（ｂ）及び図８に示すように、発光ダイオードのモールド樹脂２０８に突起部分２０８’を形成した点である。
【００６４】
突起部分２０８’のない通常のモールド樹脂２０８の働きは、以下の点（１）（２）にある。（１）発光部２１１から出射された光を上方向へ取り出す。（２）発光部２１１を透明樹脂２０９で充填する。
【００６５】
（１）の働きについて、発光部２１１から出射した光は上方向、左右方向様々な方向に出射されるため、通常のモールド樹脂２０８がないと、光を効率よく上方向に取り出すことができない。このため、通常のモールド樹脂２０８は、発光部２１１の周辺において球面形状であり、発光部２１１から横方向に出射された光は、通常のモールド樹脂２０８の球面部分で反射され上方向へ出射される。
【００６６】
（２）の働きについて、通常のモールド樹脂２０８の球面部分に透明樹脂２０９を充填することによって、発光部２１１の保護や、発光部２１１に電流を流すための電極２１０を保護する。また、発光部２１１の屈折率は比較的高いため、光出射界面が空気であると、発光部２１１内での全反射により光取り出し効率が低くなる。そのため、透明樹脂２０９を充填することにより、発光部２１１内での全反射を軽減し光取り出し効率を高めるといった働きもある。
【００６７】
通常のモールド樹脂２０８は、上記のような働きをするもので、特に、突起部分２０８’を有することはなかった。本実施例においては、モールド樹脂２０８の走査方向に対する上下両側を、光拡散層２０５側に伸びた突起部分２０８’を有する突起形状とすることによって、遮光壁の機能を新に付与したことを特徴とする。
【００６８】
このように、遮光壁２０４を別途設ける必要がなくなり、低コストで遮光機能を持たせることができる。なお、モールド樹脂２０８の加工は、射出成型で行うため、射出成型に用いる金型を変更するだけで、突起部分２０８’を有する突起形状のモールド樹脂を簡単に製造することができる。
【００６９】
本実施例においても、実施例１と同様に、モールド樹脂２０８により形成された突起部分２０８’が遮光壁となり、この遮光壁による輝度斑を防止するため、光拡散層２０５の厚さ分布を設計することにより、光拡散層２０５上において輝度の均一な照明装置２０２を実現することができる。
【実施例３】
【００７０】
図９に、本実施例における全体構成を示す。本実施例においては、画像信号源から送られてくる画像信号及びタイミング信号を液晶パネル駆動コントローラ１０１が受け取り、液晶パネル２０１を駆動する。照明装置駆動コントローラ１０２は、画像信号源から送られてくるタイミング信号を受け取り、照明装置２０２を駆動する。
【００７１】
本実施例においても、実施例１と同様に照明装置２０２を走査方向に対して８ユニット化し、図２に示すように、ユニット毎に光源２０３の点灯消灯を制御し、ユニット１からユニット８まで順に点灯させた。
【００７２】
光源２０３からある程度の間隔を設け、光拡散層２０５を配置し、さらにその上に集光シート２０６を設け、液晶パネル２０１は、その上に配置される。また、図示していないが、支持体２０７の内側の表面には、反射率の高い光散乱シートを貼り付けている。
【００７３】
本実施例においては、照明装置２０２は、光源２０３として発光ダイオードを用いており、この発光ダイオードの構成を工夫することにより、各ユニットから発せられる光が、他のユニットへ侵入するのを適度に抑制している。
【００７４】
通常、発光ダイオードの光出射面は、図８に示すように、モールド樹脂２０８に充填された透明樹脂２０９の表面であり、ここは空気との界面である。
【００７５】
光出射面から出射される光の指向性は、発光部２１１の出射指向性と、空気と透明樹脂２０９の屈折率の差、及び、モールド樹脂２０８の球面形状部の曲率などにより定まるが、透明樹脂２０９から空気中に出射された光は、図１０（ａ）に示すように、広範囲に広がる。したがって、各ユニットからの光は、他のユニットにも広い範囲に分布し、動画性能が向上しずらい。
【００７６】
そこで、本実施例では、図１０（ｂ）に示すように、透明樹脂２０９の表面にプリズムシート２１２を設置した。プリズムシート２１２は、通常、画面の正面方向を明るくするために、集光シートとして用いられるものである。本実施例では、光源２０３の光出射指向性を制御するために用いた。
【００７７】
プリズムシート２１２は、表面がギザギザの形状をしており、光を屈折させることにより、上方向への光出射指向性を高めるものである。したがって、走査方向に対してこのギザギザが繰り返すような方向に、プリズムシート２１２を配置することにより、各ユニットからの光の広がりを適度に抑えることができる。
【００７８】
図１１は、本実施例における光源２０３に対するプリズムシート２１２の配置方法を示したものである。プリズムシート２１２は、全光源上に画面サイズに対応した１枚のものを配置してもよいが、光源２０３の光出射部以外での働きはないので、コスト効率が悪い。
【００７９】
そこで、光源２０３の光出射部のみに小片のプリズムシートを各々配置する方法をとった。そこで、モールド樹脂２０８に長方形の溝を掘り、さらに、その内側に球面状の溝を形成し、その中に透明樹脂２０９を充填した。長方形溝部のうち、球面状溝部の外周をプリズムシート２１２の貼り付け部２０８’’として接着した。
【００８０】
プリズムシート２１２の方向は、長方形溝部により規定できる。つまり、長方形の短辺を走査方向と平行に並べるように、各光源２０３を照明装置２０２に配置し、プリズムシート２１２は、ギザギザのパターンが繰り返す方向が、短辺となるように小片化しておき、モールド樹脂２０８の長方形の溝にはめこみ接着する。
【００８１】
このように、走査方向、つまりユニット化する方向に対して光の広がりを抑えることができ、各ユニットからの光が他のユニットに侵入するのを抑制することができる。
【００８２】
本実施例では、遮光壁を用いなかったが、これに限定されるものではなく、遮光壁を用いればより各ユニットの光が他の領域に侵入するのを防ぎ動画性能がさらに向上する。
【００８３】
図１２は、本実施例における照明装置２０２の構造を示す断面図である。輝度の均一性を得るために、光拡散層２０５の厚さを位置に応じて変えた。
【００８４】
以上のように、本実施例では、光源２０３にプリズムシート２１２を導入することにより、各ユニットから発生する光が他ユニットへ侵入するのを適度に抑制し、動画性能を向上させる。また、光拡散層２０５の厚さを位置毎に変化させ輝度の均一化を行った。
【実施例４】
【００８５】
本実施例の全体構成は、実施例３で用いた図９と同様であり、照明装置の駆動シーケンスは、図２に示すように実施例１と同様である。
【００８６】
本実施例では、発光ダイオードを光源に用いている。図１３は、本実施例の光源の構造を示している。本実施例で用いた発光ダイオードは、透明樹脂２０９の表面を凹凸形状にしたことを特徴としている。
【００８７】
通常の発光ダイオードは、モールド樹脂２０８の球面溝に透明樹脂２０９を流し込み、熱硬化させることによって形成する。この場合、透明樹脂２０９の表面は概ね平らな形状となる。
【００８８】
本実施例では、透明樹脂２０９を熱硬化させる際に、凹凸形状を有する金属の型を透明樹脂２０９に押し当てながら硬化させた。硬化させた後、型を抜き取ると、図１３（ａ）に示すように、透明樹脂２０９の表面を凹凸形状とすることができる。この型の形状によっては、図１３（ｂ）や図１３（ｃ）のように様々な形状に加工できる。
【００８９】
このように、透明樹脂２０９の表面を凹凸にすると、実施例３でのプリズムシートを貼り付けた効果を説明したのと同様、凹凸が繰り返す方向の光の広がりを絞ることが可能になる。
【００９０】
そこで、本実施例では、走査方向となる方向に対して透明樹脂２０９の表面に凹凸を形成することによって、各ユニットから発する光が他のユニットに侵入するのを抑制し、動画性能を向上することができる。
【実施例５】
【００９１】
図１４に、本実施例における全体構成を示す。本実施例においては画像信号源から送られてくる画像信号及びタイミング信号を、液晶パネル駆動コントローラ１０１が受け取り、液晶パネル２０１を駆動する。照明装置駆動コントローラ１０２は、画像信号源から送られてくるタイミング信号を受け取り、照明装置２０２を駆動する。
【００９２】
液晶パネル駆動コントローラ１０１には、照明装置の走査方向に対する輝度分布データが書き込まれた照明装置輝度分布メモリ１０４、及び、入力された画像信号と照明装置輝度分布メモリ１０４の出力内容に応じて、適宜入力画像信号を変換して出力する画像信号変換回路１０３が備えられている。
【００９３】
本実施例で用いた液晶パネル２０１は、ライン数が７６８のアクティブマトリクス型の液晶パネルを用いた。
【００９４】
図１５は、本実施例で用いた照明装置の構造を示している。走査方向に対しては各光源２０３の間に遮光壁２０４を設けてある。
【００９５】
本実施例では、光源２０３に冷陰極管を用いたが、これに限定するものではなく、発光ダイオードなど他の光源を用いることも可能である。
【００９６】
本実施例においても、実施例１と同様に、照明装置２０２を走査方向に対して８ユニット化し、図２に示すように、ユニット毎に光源２０３の点灯消灯を制御し、ユニット１からユニット８まで順に点灯させた。
【００９７】
図１６は、照明装置の走査方向に対する輝度分布を示している。遮光壁２０４を配置したことにより、輝度分布には輝度斑が発生している。この輝度斑を、液晶パネル２０１の各位置において、変換された画像信号によって透過率を制御することにより、照明装置２０２で発生している輝度斑を解消する。
【００９８】
通常、液晶パネルは、輝度斑のない照明装置上に配置されており、画像信号により液晶の透過率を制御して画像を表示する。つまり、液晶の透過率を制御することにより液晶パネル上の輝度を変化させている。
【００９９】
したがって、照明装置２０２上の輝度分布が予めわかっていれば、その輝度に応じて最適な液晶透過率制御により、液晶パネル上で得たい輝度を出力することが可能である。
【０１００】
そこで、本実施例では、液晶パネル駆動コントローラ１０１内に、照明装置輝度分布メモリ１０４を設け、各ラインにおける照明装置２０２の輝度を識別できるようにした。
【０１０１】
照明装置輝度分布メモリ１０４には、図１６に示めす照明装置２０２の輝度分布情報が書き込まれている。つまり、照明装置輝度分布メモリ１０４のアドレスが、液晶パネル上のライン番号に対応し、出力が輝度に対応する。
【０１０２】
液晶パネル駆動コントローラ１０１は、画像信号源から送られてくるタイミング信号により、画像を書き込むライン番号を算出し、照明装置輝度分布メモリ１０４のアドレスにそのライン番号を送る。
【０１０３】
すると、照明装置輝度分布メモリ１０４から、そのラインに対応する照明装置２０２の輝度に対応する信号を画像信号変換回路１０３に出力する。
【０１０４】
画像信号変換回路１０３は、照明装置輝度分布メモリ１０４から送られてきた照明装置２０２の輝度信号と、入力された画像信号とを比較し、液晶パネル２０１上で得たい輝度が表示されるように、画像信号を変換して液晶パネル２０１に出力する。
【０１０５】
図１７は、液晶パネル上にある中間調の輝度を全面に表示する際の、走査方向に対する各ラインでの透過率分布を示した。この場合、液晶パネル２０１上の各位置における透過率は、照明装置２０２の輝度分布を打ち消すように分布する。
【０１０６】
つまり、照明装置２０２の輝度が高い位置では、液晶パネル２０１の透過率は低くなり、照明装置２０２の輝度が低い位置では、液晶パネル２０１の透過率は高くなる。
【０１０７】
図１８は、液晶パネル２０１上の走査方向に対する輝度分布を示している。照明装置２０２の輝度斑を液晶の透過率により吸収し、均一な表示が可能となった。
【０１０８】
以上のように、本実施例では、遮光壁を用いることにより、各ユニットから発せられる光が他のユニットに侵入するのを、適度に抑制しかつ、遮光壁によって生じる照明装置２０２上の輝度斑を、各位置の液晶パネル２０１の透過率を制御することによって、輝度斑の影響を受けない表示を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】実施例１の全体構成を説明する図
【図２】実施例１の照明装置駆動シーケンスを説明する図
【図３】従来の照明装置の構造を説明する図
【図４】従来の照明装置の構造を説明する図
【図５】実施例１の照明装置の構造を説明する図
【図６】実施例１の効果を説明する図
【図７】実施例２の全体構成を説明する図
【図８】実施例２の光源の構成を説明する図
【図９】実施例３の全体構成を説明する図
【図１０】実施例３の内容を説明する図
【図１１】実施例３の光源の構成を説明する図
【図１２】実施例３の照明装置の構造を説明する図
【図１３】実施例４の光源の構造を説明する図
【図１４】実施例５の全体構成を説明する図
【図１５】実施例５の照明装置の構造を説明する図
【図１６】実施例５の照明装置の輝度分布を示す図
【図１７】実施例５の液晶パネルの透過率示す図
【図１８】実施例５の液晶パネル上の輝度を示す図
【図１９】サイドライト方式のバックライトの構造を示す図
【図２０】直下型のバックライトの構造を示す図
【図２１】動画性能を向上する手法を説明する図
【符号の説明】
【０１１０】
１０１…液晶パネル駆動コントローラ、１０２…照明装置駆動コントローラ、１０３…画像信号変換回路、１０４…照明装置輝度分布メモリ、２０１…液晶パネル、２０２…照明装置、２０３…光源、２０４…遮光壁、２０５…光拡散層、２０６…集光シート、２０７…支持体、２０８…モールド樹脂、２０８’…突起部分、２０８’’…貼り付け部、２０９…透明樹脂、２１０…電極、２１１…発光部、２１２…プリズムシート
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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