CN102713410A - 调光装置和图像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够从平面上的任意的区域发光并抑制串扰的调光装置。本发明的调光装置(1)包括：导光板(2)，其具有多个长条状的导光路，该多个长条状的导光路彼此并列配置且沿着长边方向引导从短边侧的端部导入内部的光；LED(3)，其按每个导光路配置在该导光路的短边侧的端部，向着该导光路的内部出射光；和光取出单元，其配置在导光板(2)的光的输出面一侧，具有多个长条状的开关元件(4)，该多个长条状的开关元件在与多个导光路成直角的方向上彼此并列配置且能够改变从导光板(2)取出光的光取出率。

Description

调光装置和图像显示装置

技术领域

本发明涉及调光装置和具有该调光装置的图像显示装置。

背景技术

当前，电视机、监视器或便携电话等的显示装置中，为了显示图像而使用了从显示面板的背面照射光的背光源。该背光源根据照射方式的不同，大致分为例如直下型背光源和侧光型背光源。

直下型背光源中，将多个光源呈矩阵状配置，通过分别独立地控制该光源而局部地照射光。图18是表示现有的直下型背光源的结构的图。图18(a)所示的直下型背光源30中，呈矩阵状配置有作为光源的LED芯片31。该结构中，通过分别独立地控制LED芯片31的开/关，而从任意的区域照射光。不过，该结构中由于LED芯片31配置在显示面板的背面，因此LED芯片31的影子会映入显示面板中。因此，背光源30中，必须如图18(b)所示足够地确保LED芯片31与扩散板32的距离(图18(b)中箭头所示)，其结果导致背光源30自身的厚度变厚，妨碍显示装置的纤薄化。

侧光型背光源中，通过从设置于导光板的侧面的光源向导光板的内部出射光而照射光。图19是表示现有的侧光型背光源的结构的图。图19所示的侧光型背光源50中，使从设置于导光板51的侧面的光源52出射的光在导光板51的内部导光而发生全反射。并且，在导光板51的光的输出面侧形成有意破坏该全反射的结构，由此使光向外部输出。该结构能够比上述直下型背光源更加纤薄，但由于破坏光的全反射的结构不容易实现，因此难以控制光的输出。因而，该结构难以使光局部地从任意的区域出射。

另一方面，迄今为止，为了在侧光型背光源中使光局部地从任意的区域出射，人们考虑到使用液晶作为开关元件的技术，例如在专利文献1～5中已经公开。此处，如图20所示，利用液晶分子的各向异性来控制导波光的取出。图20是示意地表示液晶分子的取向的图。

另外，专利文献6中公开了一种按区域控制点亮的扫描背光源。图21是表示该扫描背光源的结构的图。如图21所示，专利文献6的照明装置中，设置在显示面板的背面的背光源116包括具有多个区块(114a～114e)的导光板114。该导光板114的端部配置有白色或R、G、B的LED111，使它们单独或以多个为一组点亮。以与显示面板的图像写入位置同步的方式扫描点亮位置。之后，改写显示面板的各像素行，在经过规定时间后点亮位于像素行的LED111，由此显示图像。关于这样的扫描背光源的技术，在专利文献7、8中也有公开。

另外，在专利文献9中，公开了一种在多个线状的背光源中，通过按每个线改变其发光强度而进行线调制的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开专利公报“WO2006/104159号(2006年10月5日公开)”

专利文献2：国际公开专利公报“WO2006/104160号(2006年10月5日公开)”

专利文献3：日本公开专利公报“特开昭59-58421号(1984年4月4日公开)”

专利文献4：日本公开专利公报“特开2000-171813号(2000年6月23日公开)”

专利文献5：日本公开专利公报“特开昭63-116121号(1988年5月20日公开)”

专利文献6：日本公开专利公报“特开2001-210122号(2001年8月3日公开)”

专利文献7：日本公开专利公报“特开2008-53614号(2008年9月4日公开)”

专利文献8：日本公开专利公报“特开2009-69751号(2009年4月2日公开)”

专利文献9：日本公开专利公报“特开2004-206044号(2004年7月22日公开)”

发明内容

发明要解决的问题

不过，在使用液晶作为侧光型背光源的开关元件的情况下，从想要发光的区域以外有时也会取出光。即，在为了驱动任意的区域的液晶元件而对液晶元件施加电流时，有时会产生这样的串扰，即，电流还泄漏到作为目标的液晶元件的周围并对其进行驱动。该情况下，光会发生拖尾，图像以模糊的状态显示，对比度低。不过，专利文献1～5中没有记载液晶具体是怎样驱动的，对于串扰的问题没有任何提及。因而，不能足够地抑制串扰。

另外，专利文献6～8的扫描背光源和专利文献9的背光源的结构中，不能进行二维的区域控制，即不能控制平面上的任意的区域，不能局部地取出光。

本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种调光装置，能够使光从平面上的任意的区域照射，并抑制串扰。

解决问题的手段

为解决上述问题，本发明的调光装置包括：导光单元，其具有多个长条状的导光路，该多个长条状的导光路彼此并列配置且沿着长边方向引导(传导)从短边侧的端部导入内部的光；光源，其按每个上述导光路配置在该导光路的上述短边侧的端部，向该导光路的内部出射光；和光取出单元，其配置在上述导光单元的光的输出面一侧，具有多个长条状的元件，该多个长条状的元件在与上述多个导光路成直角的方向上彼此并列配置且能够改变从上述导光单元取出光的光取出率。

根据上述结构，本发明的调光装置包括：具有在端部配置有光源的多个长条状的导光路的导光单元；和在与多个导光路成直角的方向上彼此并列配置的能够改变光取出率的元件，因此，能够从平面上的任意的区域照射光。

具体而言，导光单元具有并列配置的多个长条状的导光路，在多个导光路的端部分别配置有光源。另外，在导光单元的光的输出面一侧具有光取出单元，该光取出单元具有能够改变光取出率的多个长条状的元件，该元件在与多个导光路成直角的方向上并列配置。该结构中，通过使各光源出射光并改变各元件的光取出率，能够通过该元件而取出光。

此处，按多个导光路的每个导光路配置的各光源和多个元件能够分别独立地控制。例如，通过使各个光源分别出射不同强度的光，或改变光的出射时间，能够控制通过元件从与各光源对应的导光路取出的光的量。另一方面，通过将元件的光取出率分别改变为不同的值，能够控制通过元件取出的光的量。

像这样，根据本发明的调光装置，多个光源按每个导光路各自独立，多个元件也各自独立。由此，对于多个导光路能够分别出射任意强度的光，并且多个元件的光取出率也能够分别任意地改变。因而，通过使光源出射光的定时与元件取出光的定时同步，能够从平面上的任意的区域照射光。

此外，本发明的调光装置中，能够取出光的元件和引导(传导)光的导光路按多个线(line)的每个线独立。因此，在使任意的线的元件成为能够取出光的状态时，在仅对与该线中取出光的区域交叉的导光路从光源出射光的情况下，即使在驱动元件时电流泄漏到周边区域，由于光源为非点亮状态，因此也不会从周边区域漏光。另外，由于元件也按每个线独立，因此电流难以泄漏到相邻的不同的线的元件中。因而，根据本发明能够降低串扰。

发明的效果

本发明提供一种调光装置，包括：导光单元，其具有多个长条状的导光路，该多个长条状的导光路彼此并列配置且沿着长边方向引导从短边侧的端部导入内部的光；光源，其按每个上述导光路配置在该导光路的上述短边侧的端部，向该导光路的内部出射光；和光取出单元，其配置在上述导光单元的光的输出面一侧，具有多个长条状的元件，该多个长条状的元件在与上述多个导光路成直角的方向上彼此并列配置且能够改变从上述导光单元取出光的光取出率，因此，本发明的调光装置能够从平面上的任意的区域照射光，并抑制串扰。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的调光装置的结构的上视图。

图2是表示本发明的一个实施方式的调光装置的结构的截面图。

图3是表示本实施方式的开关元件的结构的截面图。

图4是表示本实施方式的LED的调制方式的图。

图5是表示本发明的一个实施方式的调光装置的驱动模式的图。

图6是表示本发明的一个实施方式的图像显示装置的结构的截面图。

图7表示液晶显示器中的图像显示的一例。

图8是表示本发明的其它实施方式的调光装置的结构的上视图。

图9是表示第二实施方式所示的调光装置的结构中的驱动模式的图。

图10是表示发光面的发光模式的图。

图11是表示第二实施方式所示的调光装置的结构中的驱动模式的图。

图12是表示其它开关元件的结构的截面图。

图13是表示本发明的其它实施方式的调光装置的结构的上视图。

图14是表示本发明的其它实施方式的调光装置的结构的上视图。

图15是表示本发明的其它实施方式的调光装置的结构的上视图。

图16是表示其它开关元件的结构的截面图。

图17是表示其它开关元件的结构的截面图。

图18是表示LED直下型背光源的结构的图。

图19是表示现有的侧光型背光源的结构的图。

图20是大致地表示液晶分子的各向异性的图。

图21是表示现有的照明装置中的背光源的结构的图。

具体实施方式

[第一个实施方式]

以下参照图1～图17详细说明本发明的实施方式。首先，参照图1说明本实施方式的调光装置1的结构。

(调光装置1的结构)

图1是表示调光装置1的结构的上视图。如图1所示，调光装置1具有导光板(导光单元)2、LED(光源)3和开关元件(元件)4。

本实施方式的调光装置1是能够按每个区域控制光的取出的侧光方式的调光装置，该调光装置1包括：在端部配置有LED3的多个长条状的导光板2；和在与多个导光板2成直角的方向上彼此并列配置且能够改变光取出率的开关元件4。

具体而言，在并列配置的多个长条状的导光板2的端部，分别配置有LED3。另外，在导光板2的光的输出面一侧，具有能够改变光取出率的多个长条状的开关元件4，该开关元件4并列配置在与导光板2成直角的方向上。该结构中，通过使各LED3出射光并改变各开关元件4的光取出率，能够通过该开关元件4而取出光。

此处，配置在多个导光板2的每个导光板中的各LED3和多个开关元件4能够分别独立地控制。例如，通过使各光源LED3分别出射不同强度的光，或改变光的出射时间，能够控制通过开关元件4从与各LED3对应的导光板2取出的光的量。另一方面，通过将开关元件4的光取出率分别改变为不同的值，能够控制通过开关元件4取出的光的量。

像这样，根据调光装置1，多个LED3按每个导光板2各自独立，多个开关元件4也各自独立。由此，对于多个导光板2能够分别出射任意强度的光，并且多个开关元件4的光取出率也能够分别任意地改变。因而，通过使LED3出射光的定时与开关元件4取出光的定时同步，能够从平面上的任意的区域照射光。

此外，调光装置1中，能够取出光的开关元件4和引导光的导光板2按多个线的每个线独立。因此，在使任意的线的开关元件4成为能够取出光的状态时，在仅对与该线中取出光的区域交叉的导光板2从LED3出射光的情况下，即使在驱动开关元件4时电流泄漏到周边区域，由于配置于相邻的导光板2的LED3为非点亮状态，因此也不会从周边区域漏光。另外，由于开关元件4也按每个线独立，因此电流难以泄漏到相邻的不同的线的开关元件4中。因而，根据本发明能够降低串扰。

另外，本说明书中平面上的任意的区域，指的是调光装置1的发光面上的任意的区域，该发光面是导光板2和开关元件4组合而成的面。另外，也将发光面中形成有导光板2和开关元件4的长条状的区域称为“线”，图1中导光板2对应于线A～E，开关元件4对应于线a～e。

导光板2只要引导导入内部的光即可。导光板2的形状可以如图1所示，由多个长条状的导光板2并列配置而成即可。另外，导光板2的短边侧的端部分别设置有LED3作为光源，将从短边侧导入的光沿长边方向引导。

作为导光板2的材料，只要能够引导光就不受限定，例如能够列举丙烯酸树脂板、聚氨酯树脂、聚碳酸酯树脂、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PVA(聚乙烯醇)等。除此之外，还能够使用玻璃。导光板2的数量并不特别限定，根据调光装置1的大小适宜设定即可。另外，相邻的导光板2彼此的间隔并不特别限定，例如在使用调光装置1作为图像显示装置的背光源的情况下，根据显示面板的各像素的间隔而适宜设定即可。另外，在使用具有多个导光路的1片导光板的情况下，例如在正方形的导光板的任意端部配置有多个光源的情况下，相邻的导光路彼此的间隔同样地适宜设定即可。

LED3是出射光的光源，在多个导光板2的短边侧的端部分别设置。作为LED3，例如包括白色LED或R、G、B三色的LED。调光装置1的光源并不限定于LED3，例如也可以使用无机EL元件或有机EL元件等作为光源。由于这些发光元件是面发光元件，因此具有能够设置与各长条形状的截面的大小相应的光源这一优点。像这样，作为调光装置1的光源，无论是面发光还是点发光均可。

另外，多个LED3均优选出射具有沿着长边方向前进的指向性的光。该情况下导光板可以是1片的板。即，若从LED3出射的光具有这样的指向性，则即使导光板是1片板，即不按线划分，从多个LED3导入导光板内的光也各自沿长边方向前进。由此，能够并列配置多个导光路。

开关元件4只要能够改变光的透过率即可，如图1所示，多个长条状的开关元件4，在与导光板2成直角的方向上，并列配置在导光板2的光的输出面一侧。另外，开关元件4形成在基板上，形成有多个开关元件4的基板(光取出单元)可以如本实施方式所示，是多个开关元件4分别形成的、并列配置的多个长条状的部件，也可以是在1片的板上并列配置多个开关元件4的板状的部件。

作为基板，例如使用丙烯酸树脂、玻璃、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEO(聚氧化乙烯)或TAC(三醋酸纤维素)等即可。

开关元件4的开关方式并不特别限定，例如能够使用以下方式，即，利用导光板2的折射率差而将光取出到外部的方式，或使用机械快门的方式等。即，可以像现有的液晶方式那样，通过电压的施加与否来使液晶的取向变化，形成使光透过或将光遮蔽的状态，由此使光透过而取出光，也可以使用利用MEMS(微电子机械系统)方式制作的元件来取出光。

开关元件4的数量并不特别限定，根据调光装置1的大小等适宜地设定即可。此外，相邻的开关元件4彼此的间隔也并不特别限定，例如，在将调光装置1作为图像显示装置的背光源使用的情况下，根据将显示面板内分割的数量而适宜地设定元件的大小即可。

另外，调光装置1中，优选具有对LED3和开关元件4进行控制的控制单元(未图示)。该控制单元例如对LED3和开关元件4的驱动模式进行控制即可。另外，控制单元进行的这些控制的细节将在后文叙述。

此外，调光装置1中，在与发光面相反的一侧的面，换而言之在导光板2的与光的输出面相反的一侧的面上优选设置有反射板(反射单元)或散射板(散射单元)。图2是表示调光装置1的结构的截面图。图2所示的调光装置1在导光板的下表面设置有反射板5。由此，能够利用反射板5，使从导光板2的内部输出到与发光面相反的一侧的面的光反射，并将该光传送到发光面侧。另外，若具有散射板，则能够使输出到与发光面侧相反的一侧的面的光入射到该散射板，作为散射光向发光面侧出射。由此，能够高效地发光。

另外，调光装置1中，如图2所示在开关元件4的上表面，即光的输出侧一侧设置有使光扩散的扩散板6，在导光板2与开关元件4之间设置有折射率匹配油(matching oil)7。折射率匹配油7以使导光板2与开关元件4的折射率一致的方式起作用，由此能够使在导光板2的内部被引导的光照射到开关元件4一侧。

作为使上述折射率一致的对策，并不限定于折射率匹配油，也可以与用于粘着上下基板的粘着剂或粘接上下基板的粘接剂的折射率匹配，也可以夹着具有同等折射率的树脂而粘着。例如，在基板折射率为1.5的情况下，能够使用α凝胶(泰已科(Taica)公司制)。另外，也可以通过使导光板2与开关元件4重叠的区域热熔接，而使折射率一致。

(开关元件4的结构)

图3是表示开关元件4的结构的截面图。如图3所示，本实施方式的开关元件4，采用在两个基板40和两个透明电极41中夹持液晶层42的结构。像这样，开关元件4为上下电极结构，利用液晶方式进行开关。调光装置1中，开关元件4包括多个分别独立的线，因此即使是上下电极结构也能够降低串扰。

即，上下电极结构，通过将上下电极形成为矩阵状，而从平面状的任意的区域(被驱动的上下电极重叠的区域)将导波光取出到外部。由于该结构是无源矩阵结构，因此可能会发生串扰。不过，本实施方式的调光装置1中，即使电极是无源矩阵结构，由于开关元件4是按多个线的每个线独立的，因此能够抑制串扰。

本实施方式中，液晶层42是包括取向状态随电场而变化的液晶材料、和以包围该液晶材料的方式混合的高分子材料的高分子分散型液晶的层。高分子分散型液晶由使液晶材料均匀地分散到高分子材料中而制作的材料所构成，根据是否对高分子分散型液晶施加电压，成为光散射和透明这两种状态。在光散射状态下，由于分散的液晶的取向向量朝向不同的方向，因此光在界面上反射，从而形成不透明的白色状态。即，光被取出。另一方面，在透明状态下，液晶的取向向量朝向一定的方向，高分子材料和液晶对光的折射率变得大致相等，光成为非散射状态，使光透过。该情况下光不被取出。

另外，在电压施加时或无施加时的哪一种情况下成为散射状态或透明状态，是能够任意设计的，但本实施方式中，由于配置了折射率匹配油7，因此在无电场施加状态下，在导光板2的内部被引导的光沿着导光路导波，不会被输出到外部。另一方面，在电场施加状态下，该液晶成为散射状态，入射到开关元件4的光被散射，导波条件被破坏，光输出到外部。由此，在发光面发光。在使用具有这种性质的高分子分散型液晶的情况下，由于不需要设置偏光板或取向板，因此能够以较少的电力实现光利用效率高的光快门。

例如，在使用高分子分散型液晶作为液晶材料的情况下，作为高分子分散型液晶，能够列举例如PDLC(聚合物分散液晶)或PNLC(聚合物网络液晶)等。PDLC是在由液晶分子和聚合性树脂的均匀溶液固化的高分子中，使液滴状的液晶分散而得的，PNLC是使由液晶分子和聚合性树脂的均匀溶液固化的高分子，在液晶层中形成为三维网眼状的结构，并使液晶分子不规则地排列在其中。

另一方面，在电压施加时成为透明状态的反向型的高分子分散型液晶中，反向模式(各向异性凝胶)的高分子分散型液晶能够通过以下方式获得，即，将百分之几的聚合性聚合物混入向列液晶中，将该向列液晶注入已经过摩擦处理的液晶单元内，在取向后照射UV。另外，反向模式(可UV固化液晶/向列液晶复合元件)的高分子分散型液晶，还能够通过将PDLC和PNLC混合，并在取向后照射UV而获得。

作为液晶材料，使用双折射率Δn大于高分子材料的材料即可。作为高分子材料，能够使用丙烯酸酯类材料。

此处，对开关元件4的制作方法进行说明。首先，在基板40之上通过溅射而形成透明电极材料的膜，并在形成有透明电极41的面上涂敷高分子分散型液晶。基板40使用例如丙烯酸树脂基板等即可。

作为透明电极41的材料，例如，作为无机材料，能够使用ITO(铟锡氧化物)、IZO(包括氧化铟和氧化锌的透明电极材料)、FTO(掺氟氧化锡)，作为有机材料，例如能够使用PEDOT-PSS(聚(3，4-乙撑二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐))等。

接着，在另一基板40上也同样通过溅射而形成透明电极材料的膜，形成透明电极41。将这两个基板40以透明电极41一侧位于内侧的方式贴合并使之固化。作为固化方法，例如能够列举紫外线固化，但并不限定于此。由此，能够获得开关元件4。

(调光装置1中的驱动模式)

如上所述，调光装置1中能够利用控制单元来控制LED3和开关元件4的驱动模式。

作为控制单元对驱动模式的控制，优选依次控制多个LED3中的每一个而使各LED3出射光，并在LED3的控制中改变所有开关元件4的光取出率。由此，由于不是使所有LED3出射光而是以使任一个LED3出射光的方式进行依次控制，因此能够防止对比度的降低。

例如，在使所有LED3出射光的情况下，光也会被引导到并非作为目标的光取出区域的区域中。此时，开关元件4的光取出率变化得并不足够，会有微小的漏光。另一方面，在调光装置1中，由于仅从任一LED3出射光，因此即使在开关元件4的光取出率的变化不足够的情况下，从作为目标的光取出区域以外也不容易漏光。因而，能够提高对比度，光的利用效率高。

另外，在该结构中，由于不是改变从多个LED3出射的光的强度，而是仅控制任一个LED3即可，因此能够使从所有的LED3出射的光为一定的强度。例如，在使用LED作为光源的情况下，为了改变光的强度，需要成本较高的电流控制机构。因而，若从LED3出射的光为一定强度即可，则能够简化LED电流控制机构，能够降低成本。

作为控制单元对驱动模式的其它的控制，优选依次控制多个开关元件4中的每一个而使各开关元件4的光取出率变化，并在开关元件4的控制中控制所有LED3而使各LED3分别出射光。由此，不是改变所有开关元件4的光取出率，而是以改变任一个开关元件4的光取出率的方式进行依次控制，并且控制所有的LED3使光出射。即，在依次控制开关元件4而改变光取出率时，根据发光区域改变LED3出射光的强度。

例如，在使正在被控制的开关元件4的光取出率为100％，使没有被控制的开关元件4的光取出率始终为0％的状态的情况下，正在被控制的开关元件4的线上的发光区域由从LED3出射的光的强度决定。即，当在图1所示的开关元件4的线b的光取出率被控制为100％时，想要仅使该线b与导光板2的两个线B、D交叉的区域发光的情况下，控制单元仅使与导光板2的线B、D对应的LED3出射光，使与其以外的线A、C、E对应的LED3不出射光。因而，对比度高，并且由于来自LED3的光仅从正在被控制的开关元件4向外部输出，因此光的利用效率高。

在依次驱动开关元件4中的每一个的情况下，由控制单元改变的光取出率并不限定于上述0％或100％，但优选对于所有的开关元件4是一定的。进行控制的开关元件4的顺序并不特别限定，例如可以如图1的箭头所示，从并列配置的开关元件4的一端起依次控制即可。另外，从LED3出射的光的强度的相对比率并不限定于0或100，可以进行控制以出射作为目标的强度。

另外，控制单元优选以60Hz以上的周期依次对多个开关元件4的每一个进行控制。本说明书中，将1个画面被改写的周期，即任意一个像素的电位被下一次改写前的期间也称作“帧”。上述结构中，由于1帧期间以60Hz这样非常快的速度依次控制，因此即使发光面上的发光区域逐渐变化，也不会被人眼识别，发光面看起来以任意的明亮度发光，因此不会有不协调感。

另外，在开关元件4被依次控制时，控制单元优选在控制对象的LED3的控制期间中使LED3连续地出射光，该光的强度与要从与该LED3对应的导光板2出射的光的强度相应。即，从导光板2出射的光的强度，与要从与该导光板2对应的LED3出射的光的强度相同。此时，从LED3出射的光的强度，例如可以通过电流值进行控制。图4(a)表示该控制例。图4是表示LED3的光强度的控制例的图。图4(a)中，条线图表示电流值。由此，能够以期望的强度发光。

另外，在开关元件4被依次控制时，控制单元优选在控制对象的LED3的控制期间中使LED3连续地出射同一强度的光，该连续出射的时间与要从与该LED3对应的导光板2出射的光的强度相应。即，从LED3出射同一强度的光，通过改变使该光连续出射的时间而使其与从导光板2出射的光的强度对应。此时，从LED3出射的光的强度例如通过脉冲宽度调制来控制即可。

该脉冲宽度调制方式，是通过如图4(b)所示对LED3的发光帧期间进行时间分割而调整发光量的方式。该图中，条线图的宽度表示1帧期间中发光的时间。LED3由于响应速度快因而适于进行分时驱动。脉冲宽度调制方式与电流驱动方式相比，由于控制系统不复杂，因而能够降低控制系统的成本。

这样，调光装置1中，将LED3和开关元件4中的任一方依次驱动，并根据该依次驱动而控制另一方。由此，能够使发光面的任意的区域以任意的强度发光。另外，由于能够使从LED3出射的光集中在想要发光的区域，因此能够高效地发光。另外，在不想要发光的区域中能够使LED3不出射光，因此能够提高明暗的对比度。

(调光装置1的驱动方法)

接着，使用图5进一步说明调光装置1的驱动方法。图5是表示调光装置1的驱动模式的图。图5中，上部分表示开关元件4的5个线a～e的驱动模式，下部分表示导光板2的5个线A～E的驱动模式。

另外，以下所示的驱动方法的例子中，以1帧(图5中“t”所示的范围)60Hz的频率依次驱动开关元件4，对从所有的LED3出射的光的强度进行控制。

首先，以1帧60Hz的频率驱动开关元件4。该情况下每1帧所需的时间为16.6微秒，并且每1线所需的时间为3.7微秒。从最上方的线起，依次驱动该开关元件4，以使每一线依次成为ON(导通、选择)状态，例如光取出率为100％。本实施方式的开关元件4由于采用液晶方式，因此施加电压以使液晶的散射状态成为最大的状态。

施加的电压量并不特别限定，可以适宜地调节，本实施方式中施加100V的电压。即，本实施方式中使用的高分子分散型液晶在60V下散射状态饱和。因此，若施加100V的电压，则即使考虑到电压的变圆滑(失真)，也适于使高分子分散型液晶为散射状态。另外，为了防止开关元件4的残影，切换开关元件4的定时，使100V的电场的正负交替地始终为平衡状态即可。图5中“x”的区域表示极性反转的部分。即，按每1帧使施加在开关元件4的各线上的电压的极性反转。

这样，在依次驱动的开关元件4的各线被选择时，同步地改变与导光板2的各线A～E对应的LED3的光的强度。例如，在开关元件4的线a被选中，并且想要以使与线a交叉的导光板2的各线A～E的亮度的比分别为0、100、200、0、500的方式发光时，与各线A～E对应的LED3，如图5所示出射与各自的亮度比吻合的强度的光。由此，能够使线a以作为目标的亮度发光。

此时，由于线b～e的开关元件4为OFF状态，即光取出率为0％的状态，因此从线b～e不发光。以这样的驱动方式同样地依次控制线b～e，使LED3在各线A～E出射必要的强度的光，由此能够在5×5的矩阵中取出任意的亮度。另外，由于以1帧60Hz的频度进行控制，因此人眼看来，5×5的矩阵以任意的亮度发光。

(图像显示装置10的结构)

本实施方式的调光装置1可以作为图像显示装置10的背光源使用。图6是表示具有本实施方式的调光装置1的图像显示装置10的结构的截面图。

如图6所示，图像显示装置10中显示面板11配置在调光装置1中光的输出面一侧。作为显示面板11并不特别限定，例如可以使用液晶显示器(液晶显示面板)。该情况下，图像显示装置10中可以将调光装置1配置在液晶显示器的TFT液晶模块的下部，与开关元件4的驱动同步驱动即可。

另外，调光装置1的发光模式根据显示面板11上显示的图像相应调整即可。图7表示显示面板11上的图像显示的一例。

例如，如图7所示，当显示面板11上显示有夕阳下的风景的图像时，画面上的上部12明亮、下部13昏暗，画面中央的太阳14是其中间灰度的亮度。此处，现有的图像显示装置中，即使在画面上昏暗的区域也点亮背光源，因此即使利用开关机构形成使光不透过的状态也会发生微小的漏光，黑状态的黑色不足够黑。而相对地，本实施方式的图像显示装置10中，能够将调光装置1设定成在昏暗的区域使LED3不出射光，因此黑色的黑暗度深，能够提高对比度。

另外，调光装置1作为侧光方式的背光源起作用。因此，不需要像现有的LED直下型的有源背光源那样确保LED与发光面间足够的间隔。由此，例如现有的LED直下型有源背光源的厚度需要为3cm左右，而相对地调光装置1的厚度能够为5mm以下。因而，与直下型的背光源相比，能够形成为非常薄的背光源，能够大幅减小图像显示装置10的厚度。

另外，例如在5×5的区域进行有源驱动的情况下，在该直下型的背光源的情况下，由于控制25个区域因此需要分别控制25个LED。而调光装置1中只要分别控制5根即可。特别是在进行依次驱动的一侧是开关元件4的情况下，只要进行ON、OFF控制即可。因而，无需复杂的机构，实质上只需仅控制LED3即可，所以能够利用简便的控制系统抑制调光装置1的成本。另外，在进行依次驱动的一侧为LED3时也能够获得同样的效果。

[第二实施方式]

以下参照图8对本发明的其它实施方式进行说明。图8是表示本发明的其它实施方式的调光装置1的结构的上视图。另外，为了说明上的方便，关于各部件编号，使用与第一个实施方式相同的编号进行说明。

如图8所示，本实施方式中导光板2沿着横向的线a～e配置，开关元件4沿着纵向的线A～E配置。此外，本实施方式的调光装置1中对LED3一侧进行依次驱动。

这样，在依次驱动LED3的情况下，从LED3出射的是一定强度的光，因此即使使用LED3作为光源也无需设置电流控制机构，能够简化LED的驱动系统，所以能够降低成本。

接着，对本实施方式的调光装置1的驱动模式进行说明。图9是表示第二实施方式所示的调光装置1的结构的驱动模式的图。图9所示的驱动模式中，5个线的所有导光板2均导光。

不过，作为发光面上的发光模式，存在如图10所示在线上几乎不存在发光区域的情况。图10是表示发光面上的发光模式的图。该情况下，本实施方式的调光装置1中能够进行这样的控制，即仅依次驱动相当于发光区域15的线上的LED3，而对于与不存在发光区域的暗状态的区域16对应的线上的LED3则不进行驱动。

即，如图11所示，仅依次驱动与和发光区域15对应的线a、b对应的LED3，不驱动与和暗状态的区域16相当的线c～e对应的LED3。图11表示第二实施方式所示的调光装置1的结构的驱动模式。像这样，在沿着导光板2的线的方向上连续存在暗状态的区域16即黑显示的情况下，通过使LED3不出射光，能够实现完全的黑显示，能够提高对比度并降低耗电量。

[第三实施方式]

以下参照图12说明本发明的其它实施方式。图12是表示其它的开关元件20的结构的截面图。

如图12所示，本实施方式的开关元件20为平面电极结构。具体而言，开关元件20中，在导光板21和扩散板24之间配置有液晶层22和透明电极23。即，该开关元件20中，并非以夹着液晶层21的方式设置有2个电极，而是只具有一个透明电极23。

即，上述第一个实施方式中，在导光板2中被引导的光也会入射到开关元件4，此时通过透明电极41。由于该透明电极41吸收可见光，因此当从导光板2输出的光几次通过后，通常为90％左右的透明电极41的透过率会衰减。这种情况特别是在大型的调光装置1中容易产生。另外，由于该结构为上下电极结构，因此透明电极41的透过率衰减的概率高。

另一方面，通过使配置在导光板2上的开关元件20的电极结构为平面电极结构，则即使透明电极41的透过率降低，也能够降低从导光板2输出的光被透明电极41吸收的概率。另外，即使在使开关元件20为平面电极结构的情况下，只要电场为ON状态则液晶同样为散射状态。

此外，开关元件20优选设置在与导光板2隔开一定程度的距离的位置。由此，能够进一步降低光的吸收概率，确保足够的亮度。

[第四实施方式]

以下参照图13～图17对本发明的其它实施方式进行说明。图13～图15是表示本发明的其它实施方式的调光装置的结构的上视图，图16和图17是表示其它开关元件的结构的图。

本实施方式中，并不将多个长条状的导光板2并列配置，导光板2只有一片。具体而言，本实施方式的调光装置1中，如图13所示，在一片方形状的导光板2的一端，配置有多个LED3，在导光板2与各LED3之间配置有透镜8。

该结构中，通过使用出射具有指向性的光的LED3，即使导光板2为一片，也能够将从LED3出射的光以线状引导。另外，通过在各LED3与导光板2之间配置透镜，能够容易地形成平行光9。

另外，作为这样的出射具有指向性的光的LED3，并不特别限定，例如能够列举市售的准直LED(imac公司制)的IBF-LS60系列等。利用该准直LED，能够以10度左右的指向性照射角出射光。

另外，作为仅使用一片导光板2的其它的例子，例如，如图14所示，能够设置用于区分导光板2的各个线的间隙，而大致线状地引导光。

另外，如图15所示，为了区分导光板2的各个线，能够通过在相邻的线2a之间插入线2b来规定导光区域，其中，该线2b是折射率比与该线2a对应的导光板2的区域的折射率(例如1.5)低(例如1.5以下)的长条状的材料。

作为相当于线2b的区域中使用的低折射率的材料，例如能够使用含氟树脂、中空微颗粒或分散树脂等。

另一方面，图16表示在一个基板40上设置长条状的开关元件的例子。即，图16所示的开关元件中，利用并列配置有多个长条状的电极41的两片基板40，夹住液晶层42。这样，在将两片基板40以设置有电极41的面相对的方式粘贴时，多个电极41形成平行的图案，由此能够实现线状的开关。

此外，如图17所示，也可以在一片基板40上将多个长条状的电极41以夹着线的方式平行地配置。由此，即使是平面开关，也能够在一片基板40上实现线状的开关。

另外，本发明的调光装置中，优选还包括控制单元，该控制单元通过依次对上述多个光源中的每个光源进行控制而使该光源出射光，并且在该光源的控制中改变所有的上述元件的上述光取出率。

根据上述结构，由于不是使所有的光源出射光而是以使任一个光源出射光的方式进行依次控制，因此能够防止对比度的降低。

例如，在使所有光源出射光的情况下，光也会被引导到并非作为目标的光取出区域的区域中。此时，元件的光取出率变化得并不充分，会有微小的漏光。另一方面，在本发明中，由于仅从任一光源出射光，因此即使在元件的光取出率的变化不充分的情况下，从作为目标的光取出区域以外也不容易漏光。因而，能够提高对比度，光的利用效率高。

另外，在该结构中，由于不是改变从多个光源出射的光的强度，而是仅控制任一个光源即可，因此能够使从所有的光源出射的光为一定的强度。例如，在使用LED作为光源的情况下，为了改变光的强度，需要成本高的电流控制机构。因而，若从光源出射的光为一定强度即可，则能够简化LED电流控制机构，能够降低成本。

此外，本发明的调光装置中，上述控制单元优选按60Hz以上的频率依次对上述多个光源中的每个光源进行控制。

根据上述结构，即使依次进行控制以使多个光源的任一个光源出射光，由于是以60Hz这样非常快的速度进行的，因此人眼无法区分是点亮还是非点亮，看起来以任意的亮度发光，不会有不协调感。

此外，本发明的调光装置还包括控制单元，该控制单元通过依次对上述多个元件中的每个元件进行控制而改变该元件的光取出率，并且在该元件的控制中，控制所有的上述光源以使各光源分别出射光。

根据上述结构，不是改变所有元件的光取出率，而是以改变任一个元件的光取出率的方式进行依次控制，并且控制所有的光源使光出射。即，在依次控制元件而改变光取出率时，根据发光区域改变光源出射光的强度。

例如，在使正在被控制的元件的光取出率为100％，使没有被控制的元件的光取出率始终为0％的状态的情况下，正在被控制的元件的发光区域由从光源出射的光的强度决定。即，光源按每个导光路分别独立地出射光，因此例如使与发光区域对应的导光路出射光，与非发光区域对应的导光路不出射光，因而对比度高。进一步，由于来自光源的光仅通过正在被控制的元件取出，因此光的利用效率高。

另外，本发明的调光装置中，上述控制单元优选按60Hz以上的频率依次对上述多个元件中的每个元件进行控制。

根据上述结构，由于元件以60Hz这样非常快的速度依次控制，因此即使发光面上的发光区域逐渐变化，也不会被人眼识别，发光面看起来以任意的明亮度发光，因此不会有不协调感。

此外，本发明的调光装置中，上述控制单元，在控制对象的上述光源的控制期间中，使上述光源连续地出射以下强度的光，该强度同要通过与和上述光源对应的导光路交叉的上述元件取出的光的量相应。

根据上述结构，从导光路出射的光的强度，与从和该导光路对应的光源出射的光的强度相同。由此，能够以期望的强度发光。

此外，本发明的调光装置中，上述控制单元，在控制对象的上述光源的控制期间中，使从上述光源连续出射同一强度的光，该连续出射的时间同要通过与和上述光源对应的导光路交叉的上述元件取出的光的量相应。

根据上述结构，利用使光源出射光的时间而控制光的取出量。即，从光源出射同一强度的光，通过改变该光连续出射的时间，而使之与从导光路出射的光的强度对应。

例如在使用LED作为光源的情况下，LED由于响应速度快因而适于进行分时驱动。另外，分时驱动与利用电流值的控制来进行驱动的电流驱动方式的控制系统相比，由于控制系统不复杂，因而能够降低控制系统的成本。

此外，本发明的调光装置中，优选上述导光单元是一片导光板，上述多个光源均出射具有沿着上述长边方向前进的指向性的光。

根据上述结构，即使导光单元是一片导光板，由于光源均出射具有沿着导光板的长边方向前进的指向性的光，因此能够沿着长边方向并列地配置导光路。

此外，本发明的调光装置中，优选上述导光单元包括多个长条状的导光板，该多个长条状的导光板在内部单独地具有上述多个导光路的任一个导光路且并列配置。

根据上述结构，引导从光源出射的光的导光板是并列配置的多个长条状的导光板，因此从光源出射的光按照导光板的形状前进。因而，导光路的形状能够为并列配置的多个长条状的形状。

此外，本发明的调光装置中，优选上述光取出单元是形成有上述多个元件的一片板状的部件。

根据上述结构，由于形成有元件的光取出单元是一片板状的部件，因而能够简化制造工序。

另外，本发明的调光装置中，优选上述光取出单元包括多个长条状的部件，该多个长条状的部件单独地形成有上述多个元件中的任一个元件且并列配置。

根据上述结构，由于形成有元件的光取出单元包括分别独立地多个长条状的部件，因此能够按每个线完全独立地改变光取出率。

另外，本发明的调光装置中，优选在上述导光单元的与光的输出面相反的一侧的面，还具有使光反射的反射单元。

根据上述结构，即使光输出到导光单元的与光的输出面相反的一侧的面上，也能够利用反射单元将该光反射到光的输出面一侧，因此光的利用效率高。

另外，本发明的调光装置中，优选在上述导光单元的与光的输出面相反的一侧的面，还具有使光散射的散射单元。

根据上述结构，能够利用散射单元将由元件扩散到导光单元一侧的光散射，并再次传送到光的输出面一侧，因此光的利用效率高。

另外，本发明的调光装置中，上述多个元件优选均为液晶元件。由此，能够利用液晶元件的折射率调制特性，适宜地控制光取出率。

本发明的图像显示装置，为了解决上述问题，具有本发明的调光装置和配置在该调光装置的光的输出面一侧的显示面板。

根据上述结构，本发明的图像显示装置，由于具有能够使平面上的任意的区域发光并且抑制串扰的调光装置，因此能够任意地控制显示在显示面板上的图像的亮度，能够提高对比度。

此外，本发明的调光装置作为侧光方式的背光源起作用。因此，在例如使用LED作为光源的情况下，与直下型的背光源相比能够形成为非常薄的背光源。另外，例如在5×5的区域进行有源驱动的情况下，在该直下型的背光源的情况下，由于控制25个区域因此需要分别控制25个LED。而本发明的图像显示装置中，只要控制调光装置的5个光源即可，因此简便的控制系统即可，能够降低成本。

此外，本发明的图像显示装置中，上述显示面板优选是液晶显示面板。由此，能够适宜地显示图像。

实施例

以下基于实施例对本发明进行说明，但本发明并不限定于该实施例。本实施例中，通过以下的方法制作30cm×40cm的5×5矩阵的调光装置。

(导光板和LED)

首先，作为导光板使用宽8cm的长30cm高4mm的丙烯酸树脂板，将该丙烯酸树脂板在横向方向上以0.1mm的间隔并列配置。在该导光板的一端，分别配置有高3.5mm宽7mm进深1.5mm的白色LED芯片。另外，该白色LED芯片在一个导光板上串联配置5个而形成导光模块。另外，额定电压为18V，额定电流量为100mA。

(开关元件)

本实施例中，作为开关元件使用高分子分散型的液晶。首先，在丙烯酸树脂基板上，作为透明电极材料，通过溅射而形成100nm的ITO(铟锡氧化物)的膜，并在形成有透明电极的面上涂敷10μm的高分子分散型液晶。另外，作为对置基板，在丙烯酸树脂基板上同样通过溅射而形成100nm的ITO的膜，形成透明电极。将这两个基板以透明电极一侧成为内侧的方式贴合，进行紫外线固化。将由此得到的宽6cm长40cm的开关元件以0.1mm间隔配置5片而形成开关模块。

(调光装置)

将得到的导光模块和开关模块以相互垂直的方式配置。另外，在两个模块之间配置折射率匹配油，使得在导光模块内引导的光也照射到开关模块内。另外，在导光模块的没有设置开关模块的一侧配置有散射板。由此，得到本实施例的调光装置。

(驱动方法)

利用以下方法对以上获得的调光装置进行驱动。

首先，为了以1帧60Hz的频率对开关模块的5个线进行驱动，以每个线按每3.7微秒成为ON状态的方式依次进行驱动。ON状态是散射状态最大的状态，即施加成为100％ON状态的电场。

本实施例中制作的高分子分散型液晶在60V时散射状态饱和，因此考虑到电压的变圆滑，施加100V的电场。此处，为了防止残影，切换开关的定时，以使100V的电场的正负依次始终成为平衡状态。即，按每一帧使极性反转。另外，本实施例的开关元件的结构在电极方向上为对象结构，因此不会发生因正负电场方向导致的特性的差异。

这样，在依次驱动的开关模块的各线被选择时，同步地改变与导光模块的各线对应的LED的光的强度。即，如图5所示，在开关模块的线a被选中，并且以使与线a交叉的导光板模块的各线A～E的亮度的比分别为0、100、200、0、500的方式发光时，与各线A～E对应的LED，出射与各自的亮度比吻合的强度的光。由此，能够使线a以作为目标的亮度发光。

此时，由于线b～e的开关模块为OFF状态，即光取出率为0％的状态，因此从线b～e不发光。以这样的驱动方式同样地依次控制线b～e，使LED在各线A～E出射必要的强度的光，由此能够在5×5的矩阵中任意取出亮度。另外，由于以1帧60Hz的频度进行控制，因此人眼看来，5×5的矩阵以任意的亮度发光。

另外，制作使用了本实施例制作的调光装置作为背光源的图像显示装置。具体而言，在通用的20英寸TFT液晶显示面板的下部配置本实施例的调光装置，与液晶显示面板的驱动同步地驱动调光装置。此时，调光装置的发光模式与液晶显示面板上显示的图像相应调整。其结果，能够进行对比度高的图像显示。

另外，一般的LED直下型的有源背光源的厚度为3cm，而本实施例的调光装置的厚度为5mm以下，因此能够实现纤薄的图像显示装置。

另外，本实施例中进行了5×5的矩阵控制，该情况下，在LED直下型的背光源的情况下，由于控制25个区域因此需要分别控制25个所有的区域，而本实施例的结构中只要分别控制5个线即可。特别是，进行依次驱动的一侧的开关模块只要进行ON、OFF控制即可，因而无需复杂的机构，实质上只需控制LED的线即可，所以能够利用简便的控制系统抑制背光源的成本。

本发明并不限定于上述各实施方式，在权利要求所示的范围内能够进行各种变更，由不同实施方式分别公开的技术适宜组合而得的实施方式，也包含在本发明的技术范围内。

工业利用性

本发明最适合作用便携式信息终端、便携式电话、个人计算机或电视机等的显示装置的背光源使用。

附图标记说明

1    调光装置

2    导光板(导光单元)

3    LED(光源)

4    开关元件(元件)

5    反射板(反射单元)

6    扩散板

7    折射率匹配油

10   图像显示装置

11   显示面板

Claims (16)

1.一种调光装置，其特征在于，包括：

导光单元，其具有多个长条状的导光路，该多个长条状的导光路彼此并列配置且沿着长边方向引导从短边侧的端部导入内部的光；

光源，其按每个所述导光路配置在该导光路的所述短边侧的端部，向该导光路的内部出射光；和

光取出单元，其配置在所述导光单元的光的输出面一侧，具有多个长条状的元件，该多个长条状的元件在与所述多个导光路成直角的方向上彼此并列配置且能够改变从所述导光单元取出光的光取出率。

2.如权利要求1所述的调光装置，其特征在于：

所述调光装置还包括控制单元，所述控制单元通过依次对所述多个光源中的每个光源进行控制而使该光源出射光，并且在该光源的控制中改变所有所述元件的所述光取出率。

3.如权利要求2所述的调光装置，其特征在于：

所述控制单元按60Hz以上的频率依次对所述多个光源中的每个光源进行控制。

4.如权利要求1所述的调光装置，其特征在于：

所述调光装置还包括控制单元，其通过依次对所述多个元件中的每个元件进行控制而改变该元件的光取出率，并且在该元件的控制中，控制所有所述光源以使各光源分别出射光。

5.如权利要求4所述的调光装置，其特征在于：

所述控制单元按60Hz以上的频率依次对所述多个元件中的每个元件进行控制。

6.如权利要求4或5所述的调光装置，其特征在于：

所述控制单元，在控制对象的所述光源的控制期间中，使所述光源连续地出射以下强度的光，该强度同要通过与和所述光源对应的导光路交叉的所述元件取出的光的量相应。

7.如权利要求4或5所述的调光装置，其特征在于：

所述控制单元，在控制对象的所述光源的控制期间中，使所述光源连续出射同一强度的光，该连续出射的时间同要通过与和所述光源对应的导光路交叉的所述元件取出的光的量相应。

8.如权利要求1至7中任一项所述的调光装置，其特征在于：

所述导光单元是一片导光板，

所述多个光源均出射具有沿着所述长边方向前进的指向性的光。

9.如权利要求1至7中任一项所述的调光装置，其特征在于：

所述导光单元包括多个长条状的导光板，该多个长条状的导光板在内部单独地具有所述多个导光路中的任一个导光路且并列配置。

10.如权利要求1至9中任一项所述的调光装置，其特征在于：

所述光取出单元是形成有所述多个元件的一片板状的部件。

11.如权利要求1至9中任一项所述的调光装置，其特征在于：

所述光取出单元包括多个长条状的部件，该多个长条状的部件单独地形成有所述多个元件中的任一个元件且并列配置。

12.如权利要求1至11中任一项所述的调光装置，其特征在于：

在所述导光单元的与光的输出面相反的一侧的面，还具有使光反射的反射单元。

13.如权利要求1至12中任一项所述的调光装置，其特征在于：

在所述导光单元的与光的输出面相反的一侧的面，还具有使光散射的散射单元。

14.如权利要求1至13中任一项所述的调光装置，其特征在于：

所述多个元件均为液晶元件。

15.一种图像显示装置，其特征在于，包括：

权利要求1至14中任一项所述的调光装置；和

配置在该调光装置的光的输出面一侧的显示面板。

16.如权利要求15所述的图像显示装置，其特征在于：

所述显示面板是液晶显示面板。

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