JP2002049037A - 照明装置及びそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents
照明装置及びそれを用いた液晶表示装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は、光利用効率若しくは均一性が
高い照明装置、及びその照明装置を用いて良好な動画質
表示が可能な液晶表示装置を提供することにある。 【解決手段】導光体の側面に光源を、前記導光体の裏面
に反射板を有する照明装置において、前記導光体と前記
反射板間に空気層等を配置し、前記光源から前記導光体
への入射光を光出射面から出射させるために、前記導光
体の一部に前記光出射面の略法線方向に指向性を有する
光散乱制御層と、前記導光体界面で前記光源からの入射
光の全反射条件を満足するように前記光散乱制御層の一
定領域の光散乱特性を実質的に無くす手段と、前記一定
領域を移動させる手段とを有し、全光出射領域の各光出
射領域において時間平均の出射光量が実質的に等しく、
前記光出射領域が実質的に光を出射しない時間を有する
ことを特徴とする照明装置及びそれを用いた液晶表示装
置である。
高い照明装置、及びその照明装置を用いて良好な動画質
表示が可能な液晶表示装置を提供することにある。 【解決手段】導光体の側面に光源を、前記導光体の裏面
に反射板を有する照明装置において、前記導光体と前記
反射板間に空気層等を配置し、前記光源から前記導光体
への入射光を光出射面から出射させるために、前記導光
体の一部に前記光出射面の略法線方向に指向性を有する
光散乱制御層と、前記導光体界面で前記光源からの入射
光の全反射条件を満足するように前記光散乱制御層の一
定領域の光散乱特性を実質的に無くす手段と、前記一定
領域を移動させる手段とを有し、全光出射領域の各光出
射領域において時間平均の出射光量が実質的に等しく、
前記光出射領域が実質的に光を出射しない時間を有する
ことを特徴とする照明装置及びそれを用いた液晶表示装
置である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、照明装置及びそれ
を用いた液晶表示装置に関するものである。
を用いた液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】薄型かつ低消費電力を大きな利点の一つ
とする液晶表示装置は、近年テレビ受像機等の動画を主
体とする表示装置にも適用されてきており、用途はさら
に拡大しつつある。
とする液晶表示装置は、近年テレビ受像機等の動画を主
体とする表示装置にも適用されてきており、用途はさら
に拡大しつつある。
【０００３】しかし最近、液晶表示装置を代表とするホ
ールド発光型の表示装置に特有な動画質の劣化の問題が
報告されている(電気通信学会技術報告ＳＩＤ９６−
４，pp.１９−２６（１９９６−０６））。尚、この報
告には、この動画質の劣化の問題を解消するために、フ
レーム周波数をｎ倍速化する方法，１フレーム期間のう
ち画像表示を１／ｎフレーム期間とし残りの期間を黒表
示にする方法等が有用であることも示されている。因み
に、ｎの数値は大きいほど高速な動画像表示に対して有
効である。
ールド発光型の表示装置に特有な動画質の劣化の問題が
報告されている(電気通信学会技術報告ＳＩＤ９６−
４，pp.１９−２６（１９９６−０６））。尚、この報
告には、この動画質の劣化の問題を解消するために、フ
レーム周波数をｎ倍速化する方法，１フレーム期間のう
ち画像表示を１／ｎフレーム期間とし残りの期間を黒表
示にする方法等が有用であることも示されている。因み
に、ｎの数値は大きいほど高速な動画像表示に対して有
効である。
【０００４】上記課題を踏まえ、液晶表示装置における
動画の画質（以下「動画質」という。）に対応した技術
開発がなされており、照明装置により動画質の改善を図
る技術として、特開昭６４−８２０１９号公報にバック
ライトの発光部を画像駆動走査に合わせて点滅させるブ
ランキング表示に関する動画質改善技術が開示されてい
る。
動画の画質（以下「動画質」という。）に対応した技術
開発がなされており、照明装置により動画質の改善を図
る技術として、特開昭６４−８２０１９号公報にバック
ライトの発光部を画像駆動走査に合わせて点滅させるブ
ランキング表示に関する動画質改善技術が開示されてい
る。
【０００５】尚、動画質向上技術ではないが、高輝度化
のため、表示に合わせた導光体中の一定領域の光学特性
を変化させて照射する平板型照明装置が特開平11−2495
80号公報に開示されている。
のため、表示に合わせた導光体中の一定領域の光学特性
を変化させて照射する平板型照明装置が特開平11−2495
80号公報に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６４−８２０１９号公報に開示された技術では、ブラン
キングをランプ径の単位でしか制御できない。つまり、
ブランキングを走査線毎に最適なタイミングで設定でき
ず、ランプ間の輝度ムラを生じさせてしまうという点で
課題が残る。これはランプの本数を増やすことで解決で
きるが、実際のランプの直径は１.８mm 以上あり、画素
程度（約数１０μｍ）の幅でブランキングを行うことは
現時点において不可能である。さらに、ランプ及びそれ
を駆動するインバータの数も膨大になりコストが上昇す
るという新たな課題を発生させてしまう。
６４−８２０１９号公報に開示された技術では、ブラン
キングをランプ径の単位でしか制御できない。つまり、
ブランキングを走査線毎に最適なタイミングで設定でき
ず、ランプ間の輝度ムラを生じさせてしまうという点で
課題が残る。これはランプの本数を増やすことで解決で
きるが、実際のランプの直径は１.８mm 以上あり、画素
程度（約数１０μｍ）の幅でブランキングを行うことは
現時点において不可能である。さらに、ランプ及びそれ
を駆動するインバータの数も膨大になりコストが上昇す
るという新たな課題を発生させてしまう。
【０００７】さらに、特開平１１−２４９５８０号公報
に開示された一定領域を照射する照明装置では、導光体
に入射される光を集光させる点において有用であるが、
光の利用効率，均一性を実現する上では未だ課題が残っ
ている。また、動画質の表示に対応させた駆動方法に関
しても一切記載されておらず、動画に対応させた照射装
置としての実現には未だ課題が残る。
に開示された一定領域を照射する照明装置では、導光体
に入射される光を集光させる点において有用であるが、
光の利用効率，均一性を実現する上では未だ課題が残っ
ている。また、動画質の表示に対応させた駆動方法に関
しても一切記載されておらず、動画に対応させた照射装
置としての実現には未だ課題が残る。
【０００８】以上を踏まえ、本発明の目的の一つは、光
利用効率若しくは均一性が高い照明装置、及びその照明
装置を用いて良好な動画質の表示が可能な液晶表示装置
を提供することにある。
利用効率若しくは均一性が高い照明装置、及びその照明
装置を用いて良好な動画質の表示が可能な液晶表示装置
を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの見方によ
ると、一対の導光体と、一対の導光体に挟持される液晶
層とを有する照明装置であって、一方の導光体の前記液
晶層に向う面に複数の領域に分割されて形成された第１
の透明電極と、もう一方の前記導光体の液晶層に向う面
に配置された第２の透明電極と、一対の導光体の少なく
とも一方の導光体の側面に配置された光源と、一対の導
光体のうちいずれか一方の導光体の液晶層に向う面と反
対の面に空気層を介して配置された第１の反射板と、を
有し、光源が配置された前記導光体の屈折率が√２以上
であることにより、全反射を利用することができ、光利
用効率が高く、低消費電力の照明装置を得ることができ
る。
ると、一対の導光体と、一対の導光体に挟持される液晶
層とを有する照明装置であって、一方の導光体の前記液
晶層に向う面に複数の領域に分割されて形成された第１
の透明電極と、もう一方の前記導光体の液晶層に向う面
に配置された第２の透明電極と、一対の導光体の少なく
とも一方の導光体の側面に配置された光源と、一対の導
光体のうちいずれか一方の導光体の液晶層に向う面と反
対の面に空気層を介して配置された第１の反射板と、を
有し、光源が配置された前記導光体の屈折率が√２以上
であることにより、全反射を利用することができ、光利
用効率が高く、低消費電力の照明装置を得ることができ
る。
【００１０】また、本発明の別の見方によると、一対の
基板と、一対の基板に挟持された第１の液晶層と、液晶
層を駆動するための液晶表示素子駆動回路と、を有する
液晶表示素子と、一対の導光体と、一対の導光体に挟持
された第２の液晶層と、液晶層を駆動するためのバック
ライト駆動回路と、を有する照明装置と、を有する液晶
表示装置であって、第１の液晶層の駆動モードはノーマ
リーオープンで、第２の液晶層の駆動モードはノーマリ
ー透過である若しくは第１の液晶層の駆動モードはノー
マリークローズで、第２の液晶層の駆動モードはノーマ
リー散乱であることにより、観測者が感じる光の明るさ
のプロファイルを急峻にすることが可能となり、光利用
効率が高く、コントラスト比の高い液晶表示装置を得る
ことができる。
基板と、一対の基板に挟持された第１の液晶層と、液晶
層を駆動するための液晶表示素子駆動回路と、を有する
液晶表示素子と、一対の導光体と、一対の導光体に挟持
された第２の液晶層と、液晶層を駆動するためのバック
ライト駆動回路と、を有する照明装置と、を有する液晶
表示装置であって、第１の液晶層の駆動モードはノーマ
リーオープンで、第２の液晶層の駆動モードはノーマリ
ー透過である若しくは第１の液晶層の駆動モードはノー
マリークローズで、第２の液晶層の駆動モードはノーマ
リー散乱であることにより、観測者が感じる光の明るさ
のプロファイルを急峻にすることが可能となり、光利用
効率が高く、コントラスト比の高い液晶表示装置を得る
ことができる。
【００１１】さらに、本発明の別の見方によると、複数
の画素と、複数の画素の表示を制御する駆動回路部と、
を有する液晶表示素子と、照明装置と、照明装置を制御
するバックライト駆動回路部と、を有する表示装置であ
って、液晶表示素子は、入力される画像データに対応し
て液晶表示素子における駆動回路部と、照明装置におけ
るバックライト駆動回路部と、を制御する液晶表示コン
トローラと、を有し、照明装置は、ｎ本のストライプ状
に形成された第１の透明電極を有する本願発明に係る照
明装置であって、液晶表示コントローラが液晶表示素子
における画素に表示を行う時間を１フレーム期間のｋ分
の１とした場合、散乱状態として選択される第１の透明
電極はｎ／ｋ本以下であり、かつｋを各フレーム期間毎
に決定することで、いわゆる１／ｎ倍速駆動としたとき
も常に１フレーム期間における観測者の感じる明るさを
一定にすることができ、光利用効率が高く、高画質な同
画質の表示に対応した液晶表示装置を得ることができ
る。
の画素と、複数の画素の表示を制御する駆動回路部と、
を有する液晶表示素子と、照明装置と、照明装置を制御
するバックライト駆動回路部と、を有する表示装置であ
って、液晶表示素子は、入力される画像データに対応し
て液晶表示素子における駆動回路部と、照明装置におけ
るバックライト駆動回路部と、を制御する液晶表示コン
トローラと、を有し、照明装置は、ｎ本のストライプ状
に形成された第１の透明電極を有する本願発明に係る照
明装置であって、液晶表示コントローラが液晶表示素子
における画素に表示を行う時間を１フレーム期間のｋ分
の１とした場合、散乱状態として選択される第１の透明
電極はｎ／ｋ本以下であり、かつｋを各フレーム期間毎
に決定することで、いわゆる１／ｎ倍速駆動としたとき
も常に１フレーム期間における観測者の感じる明るさを
一定にすることができ、光利用効率が高く、高画質な同
画質の表示に対応した液晶表示装置を得ることができ
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】まず、本願発明が利用する原理の
概要を図１０を用いて簡単に述べる。尚、本願発明に係
る照明装置は導光体の界面における光の反射（全反射）
を利用している。
概要を図１０を用いて簡単に述べる。尚、本願発明に係
る照明装置は導光体の界面における光の反射（全反射）
を利用している。
【００１３】図１０の照明装置は導光体１２１と、導光
体１２１の側面に空気層を介して配置された光源１０
と、光源カバー１１と、導光体１２１の下に設けられた
光を通す媒体Ａ１２２，媒体Ｂ１２３を有しており、か
つ媒体Ｂ１２３は下面において空気層と接している。
尚、本明細書において媒体は導光体を含んだ概念として
いる。
体１２１の側面に空気層を介して配置された光源１０
と、光源カバー１１と、導光体１２１の下に設けられた
光を通す媒体Ａ１２２，媒体Ｂ１２３を有しており、か
つ媒体Ｂ１２３は下面において空気層と接している。
尚、本明細書において媒体は導光体を含んだ概念として
いる。
【００１４】光源から出射された光１５０（以下「出射
光」という。）は、ある入射角θin（光が入射される面
の法線と入射光とのなす角をいう。後述するφin，θ1
等において同様。）で導光体１２１へ入射し、屈折をう
け屈折角φinで導光体中を伝播する。この時屈折角φin
は、スネルの法則により（式１）
光」という。）は、ある入射角θin（光が入射される面
の法線と入射光とのなす角をいう。後述するφin，θ1
等において同様。）で導光体１２１へ入射し、屈折をう
け屈折角φinで導光体中を伝播する。この時屈折角φin
は、スネルの法則により（式１）
【００１５】となる。尚、空気の屈折率はｎair1，導光
体１２１の屈折率は等方的にｎmedである。
体１２１の屈折率は等方的にｎmedである。
【００１６】そして入射光１５１は導光体１２内を伝播
し、角度θ1（導光体１２１の平面に対する法線と入射
光とがなす角）で導光体の平面（界面）へ到達する。
尚、この場合θ1は以下で与えられる。
し、角度θ1（導光体１２１の平面に対する法線と入射
光とがなす角）で導光体の平面（界面）へ到達する。
尚、この場合θ1は以下で与えられる。
【００１７】 θ1＝（９０−φin） …（式２） また、導光体１２１と媒体Ａ１２２，媒体Ａ１２２と媒
体Ｂ１２３，媒体Ｂ１２３と空気、それぞれの界面でも
先ほどと同様に屈折が起こり、以下の関係が得られる。
体Ｂ１２３，媒体Ｂ１２３と空気、それぞれの界面でも
先ほどと同様に屈折が起こり、以下の関係が得られる。
【００１８】 導光体と媒体Ａの界面 ｎmedsinθ1＝ｎ1sinφ1 …（式３） 媒体Ａと媒体Ｂの界面 ｎ1sinφ1＝ｎ2sinφ2 …（式４） 媒体Ｂと空気層の界面 ｎ2sinφ2＝ｎair2sinφout …（式５）
【００１９】ここで、ｎaは媒体Ａの屈折率、ｎbは媒体
Ｂの屈折率、ｎair2は光が媒体から出射する側の空気の
屈折率、φ1 は導光体から媒体Ａへ入射される際の屈折
角及び媒体Ａから媒体Ｂへ入射する際の入射角、φ2 は
媒体Ａから媒体Ｂへの屈折角及び媒体Ｂから空気層への
入射角、φout は媒体Ｂから空気層への屈折角（出射
角）を表す。そして、上記（式１）から（式５）の関係
を用いて以下の(式６)を得ることができる。
Ｂの屈折率、ｎair2は光が媒体から出射する側の空気の
屈折率、φ1 は導光体から媒体Ａへ入射される際の屈折
角及び媒体Ａから媒体Ｂへ入射する際の入射角、φ2 は
媒体Ａから媒体Ｂへの屈折角及び媒体Ｂから空気層への
入射角、φout は媒体Ｂから空気層への屈折角（出射
角）を表す。そして、上記（式１）から（式５）の関係
を用いて以下の(式６)を得ることができる。
【００２０】これは媒体Ａ及び媒体Ｂの入射角，屈折
角，屈折率には依存しないことを示す。即ち、空気層か
ら入射された光は複数の導光体や媒体の内部を通過して
いくものの、通過する媒体の屈折率には依存しないこと
を意味する。
角，屈折率には依存しないことを示す。即ち、空気層か
ら入射された光は複数の導光体や媒体の内部を通過して
いくものの、通過する媒体の屈折率には依存しないこと
を意味する。
【００２１】さらに、この（式６）にｎair1＝ｎair2＝
１を代入し、更に光がどのような角度（最大値θin＝９
０°）から導光体へ入射しても全反射を満たす条件、及
び全反射を(φout≧９０°）を満たす条件、を考慮して
計算すると、以下の式を得ることができる。
１を代入し、更に光がどのような角度（最大値θin＝９
０°）から導光体へ入射しても全反射を満たす条件、及
び全反射を(φout≧９０°）を満たす条件、を考慮して
計算すると、以下の式を得ることができる。
【００２２】これは即ち、空気層から導光体に光を入射
させる際に、空気層の屈折率，導光体の屈折率を考慮
し、全反射条件を満たすように入射させれば、透過する
媒体の屈折率に依存せず、空気層との界面において必ず
全反射を起こすということを意味する。
させる際に、空気層の屈折率，導光体の屈折率を考慮
し、全反射条件を満たすように入射させれば、透過する
媒体の屈折率に依存せず、空気層との界面において必ず
全反射を起こすということを意味する。
【００２３】（式７）はｎmedが√２ 以上であれば、通
過する媒体に依存せず、空気層との界面において常に全
反射を起こすことを意味する。尚、本発明では空気層を
用いているが、空気層に近い低屈折率のものであれば他
の物ももちろん可能である。図１０における構成を実際
の照明装置に対応させた場合における媒体Ａ，Ｂの具体
的な構成要素としては導光体，液晶層，透明電極，配向
膜，一対のフィルムに挟持された液晶層等も考えられ
る。もちろん、これは例示にすぎず、光源から光が入射
される媒体（図１においては導光体１２）もこれに限ら
れることはなく、また媒体の数も２つに限られない。本
願発明は、媒体へ光を入射させる際に、入射する側，入
射される側の媒体における屈折率を考慮し、全反射条件
を満たして当該媒体に光を入射させていくことをポイン
トの一つとしているからである。因みに、図１０で導光
体として屈折率１.４９であるアクリル板を用いた場
合、φinの最大値は約４２°、最小の反射角（φ2）は
約４８°となる。
過する媒体に依存せず、空気層との界面において常に全
反射を起こすことを意味する。尚、本発明では空気層を
用いているが、空気層に近い低屈折率のものであれば他
の物ももちろん可能である。図１０における構成を実際
の照明装置に対応させた場合における媒体Ａ，Ｂの具体
的な構成要素としては導光体，液晶層，透明電極，配向
膜，一対のフィルムに挟持された液晶層等も考えられ
る。もちろん、これは例示にすぎず、光源から光が入射
される媒体（図１においては導光体１２）もこれに限ら
れることはなく、また媒体の数も２つに限られない。本
願発明は、媒体へ光を入射させる際に、入射する側，入
射される側の媒体における屈折率を考慮し、全反射条件
を満たして当該媒体に光を入射させていくことをポイン
トの一つとしているからである。因みに、図１０で導光
体として屈折率１.４９であるアクリル板を用いた場
合、φinの最大値は約４２°、最小の反射角（φ2）は
約４８°となる。
【００２４】また、後の実施例において述べるが、実際
の照明装置に適用させる場合において、液晶層の屈折率
の異方性から生じる課題及び、高光指向性のために設け
られる凹凸形状の界面によって新たに生じる課題を別途
解決する必要もあり、これらの解決方法についても後に
別途述べていく。
の照明装置に適用させる場合において、液晶層の屈折率
の異方性から生じる課題及び、高光指向性のために設け
られる凹凸形状の界面によって新たに生じる課題を別途
解決する必要もあり、これらの解決方法についても後に
別途述べていく。
【００２５】以上まとめると、本願発明は原理的に全反
射を用い、さらに実際の照明装置に適用させるべく液晶
の屈折率や集光に伴う屈折率についての課題を解消して
いることをポイントの一つとしている。
射を用い、さらに実際の照明装置に適用させるべく液晶
の屈折率や集光に伴う屈折率についての課題を解消して
いることをポイントの一つとしている。
【００２６】尚、照明装置の具体的構成及び動画に対応
させるための出射方法については以下の実施例において
説明していく。尚、各図で使用される同一符号は、同一
物又は相当物を示す。 （実施例１）以下、上述の原理及び図１を用いて実施例
１の照明装置について説明する。
させるための出射方法については以下の実施例において
説明していく。尚、各図で使用される同一符号は、同一
物又は相当物を示す。 （実施例１）以下、上述の原理及び図１を用いて実施例
１の照明装置について説明する。
【００２７】図１（ａ），図１（ｂ）は実施例１におけ
る照明装置の断面図である。尚、後述するが図１（ａ）
と図１（ｂ）における照明装置の構造上の差異は、一方
の導光体に設けられた凹凸形状２５の有無である。
る照明装置の断面図である。尚、後述するが図１（ａ）
と図１（ｂ）における照明装置の構造上の差異は、一方
の導光体に設けられた凹凸形状２５の有無である。
【００２８】まず、図１（ａ）について説明する。図１
（ａ）の照明装置は、アクリルである一対の導光体１
２，１５と、一方がストライプ状となるよう導光体上に
形成された透明電極１３，１４と、一対の導光体に挟持
されるポリマー分散型液晶層２０Ａと、一対の導光体の
下面に設けられた空気層と、空気層を介して導光体の下
面に設けられた第１の反射板１６と、一対の導光体の側
面に配置された光源である冷陰極蛍光管１０（以下「光
源」という。）と、光源を覆う光源カバー１１と、もう
一方の側面に配置された第２の反射板１７と、を有して
いる。尚、本明細書にいうストライプ状とは、所定の幅
を有する線の配列をいい、所定の幅を有する線には四角
形も含まれ、線も直線には限られない。図１（ａ）では
光源１０の管径を２.６mm 、長さ（紙面に対して垂直方
向）を約２９０mm、一対の導光体１２，１５の大きさを
２９０mm×２２５mm、一対の導光体を含む照明装置の厚
さ（導光体１２，１５の全層の厚さ）を３.５mm として
いる。液晶層は厚さが１２μｍで、屈折率が１.４９ で
ある有機媒質中に約１μｍの平均粒径でネマティック液
晶ドロップレットとして含むポリマー分散型液晶層であ
り、電場印加時の常方屈折率ｎO は１.４９ 、屈折率異
方性Δｎは０.２ である。尚、導光体は屈折率１.４９
のアクリルである。また、透明電極（ＩＴＯ）の屈折率
は２.０ 程度であるので、透明電極としての機能を確保
しつつ光学的な影響や光の吸収を極力低減させるため可
視波長より十分小さい約６５ｎｍとした。従って、透明
電極１３，１４を光学的に殆ど無視することができる。
もちろん、実施例１において述べる効果作用を奏する限
りにおいて、具体的構成材料はこの実施例に限定される
訳ではない。
（ａ）の照明装置は、アクリルである一対の導光体１
２，１５と、一方がストライプ状となるよう導光体上に
形成された透明電極１３，１４と、一対の導光体に挟持
されるポリマー分散型液晶層２０Ａと、一対の導光体の
下面に設けられた空気層と、空気層を介して導光体の下
面に設けられた第１の反射板１６と、一対の導光体の側
面に配置された光源である冷陰極蛍光管１０（以下「光
源」という。）と、光源を覆う光源カバー１１と、もう
一方の側面に配置された第２の反射板１７と、を有して
いる。尚、本明細書にいうストライプ状とは、所定の幅
を有する線の配列をいい、所定の幅を有する線には四角
形も含まれ、線も直線には限られない。図１（ａ）では
光源１０の管径を２.６mm 、長さ（紙面に対して垂直方
向）を約２９０mm、一対の導光体１２，１５の大きさを
２９０mm×２２５mm、一対の導光体を含む照明装置の厚
さ（導光体１２，１５の全層の厚さ）を３.５mm として
いる。液晶層は厚さが１２μｍで、屈折率が１.４９ で
ある有機媒質中に約１μｍの平均粒径でネマティック液
晶ドロップレットとして含むポリマー分散型液晶層であ
り、電場印加時の常方屈折率ｎO は１.４９ 、屈折率異
方性Δｎは０.２ である。尚、導光体は屈折率１.４９
のアクリルである。また、透明電極（ＩＴＯ）の屈折率
は２.０ 程度であるので、透明電極としての機能を確保
しつつ光学的な影響や光の吸収を極力低減させるため可
視波長より十分小さい約６５ｎｍとした。従って、透明
電極１３，１４を光学的に殆ど無視することができる。
もちろん、実施例１において述べる効果作用を奏する限
りにおいて、具体的構成材料はこの実施例に限定される
訳ではない。
【００２９】次に、光散乱／透過の詳細な原理、及び作
用効果について詳細に説明する。
用効果について詳細に説明する。
【００３０】実施例１では例えば、透過状態２１０を電
場印加（実施例１では３０Ｖを印加する。）により透過
状態に、散乱状態２１１を電圧無印加（実施例１では０
Ｖとする。）により散乱状態としている。尚、ここでは
説明のため図１における導光体１２と液晶層の厚さの比
率は実際とは異なった比率で記載している。実際の実施
例１に係る照明装置の液晶層２０Ａの厚さは１２μｍで
あるのに対し導光体１２の厚さはほぼ３.５mm 程度であ
り、導光体に入射される光量はほぼ全て導光体に入射さ
れると考えてよい。また、導光体１２の屈折率は√２以
上あり、光が導光体に入射される際において、下の導光
体と空気との界面における全反射条件は満たされてい
る。
場印加（実施例１では３０Ｖを印加する。）により透過
状態に、散乱状態２１１を電圧無印加（実施例１では０
Ｖとする。）により散乱状態としている。尚、ここでは
説明のため図１における導光体１２と液晶層の厚さの比
率は実際とは異なった比率で記載している。実際の実施
例１に係る照明装置の液晶層２０Ａの厚さは１２μｍで
あるのに対し導光体１２の厚さはほぼ３.５mm 程度であ
り、導光体に入射される光量はほぼ全て導光体に入射さ
れると考えてよい。また、導光体１２の屈折率は√２以
上あり、光が導光体に入射される際において、下の導光
体と空気との界面における全反射条件は満たされてい
る。
【００３１】電圧印加状態である透過状態２１０では、
液晶分子は電場に対応して一様に配向している。よって
この領域では周囲の有機媒質とポリマー分散型液晶は光
学的にほぼ等しくなり、ポリマー分散型液晶層２０Ａは
全体として一対の導光体１２，１３の間に屈折率の異な
る等方的な媒質が存在していることと同じになり、図１
０で示した状態と同様に考えることができる。従って、
入射光１００が導光体１２に入射される時点で全反射条
件を満たしていれば、当該入射光１００は透過状態２１
０に入射されたとしても散乱されることなくそのまま導
光体１５の内部を伝播し、下面の導光体１５の界面（図
１の下面）で全反射し、反射光１０１となる。よって反
射光１０１は同様に全反射を繰返しながら導光体中を伝
播していくことになる。尚、照明装置における光散乱制
御層たるポリマー分散型液晶２０Ａが全て電場印加状態
にあれば、光は界面において全反射を繰返し、理想的に
は入射光が導光体の外部に出ることはなく、照明装置上
部からは暗く見えることとなる。この照明装置の状態
（領域）を本明細書では電場印加状態（領域）若しくは
光非出射状態（領域）と表現する。また、この状態（領
域）に対応する液晶層の状態（領域）を透明状態（領
域）と表現する。
液晶分子は電場に対応して一様に配向している。よって
この領域では周囲の有機媒質とポリマー分散型液晶は光
学的にほぼ等しくなり、ポリマー分散型液晶層２０Ａは
全体として一対の導光体１２，１３の間に屈折率の異な
る等方的な媒質が存在していることと同じになり、図１
０で示した状態と同様に考えることができる。従って、
入射光１００が導光体１２に入射される時点で全反射条
件を満たしていれば、当該入射光１００は透過状態２１
０に入射されたとしても散乱されることなくそのまま導
光体１５の内部を伝播し、下面の導光体１５の界面（図
１の下面）で全反射し、反射光１０１となる。よって反
射光１０１は同様に全反射を繰返しながら導光体中を伝
播していくことになる。尚、照明装置における光散乱制
御層たるポリマー分散型液晶２０Ａが全て電場印加状態
にあれば、光は界面において全反射を繰返し、理想的に
は入射光が導光体の外部に出ることはなく、照明装置上
部からは暗く見えることとなる。この照明装置の状態
（領域）を本明細書では電場印加状態（領域）若しくは
光非出射状態（領域）と表現する。また、この状態（領
域）に対応する液晶層の状態（領域）を透明状態（領
域）と表現する。
【００３２】一方、光散乱制御層２０Ａが電圧無印加状
態である散乱状態２１１へ入射した場合は、液晶ドロッ
プレット中の液晶分子の配向はランダムとなっているた
め、光は散乱を受けて散乱光１０２，１０３となる。そ
して、散乱光１０２（図１上方を向いた散乱光）の導光
体界面に対する入射角は全反射角より小さくなるので、
導光体１２より出射されることとなる。一方、散乱光１
０３（図１下方を向いた散乱光）の導光体界面に対する
入射角も同様に、全反射角より小さくなっているため、
導光体下方向へ出射し、照明装置下部の反射板１６で反
射、再度の照明装置への入射等を経て、導光体上方に出
射されることとなる。従って、この状態では照明装置に
おける電場無印加状態の部分から光が放出され、照明装
置上部からみると電場印加領域に対応するストライプ状
の光が観測される。この照明装置の状態を本明細書では
電場無印加状態（領域）若しくは光出射状態（領域）
と、またこの状態（領域）に対応する液晶層の状態（領
域）を散乱状態（領域）と表現する。
態である散乱状態２１１へ入射した場合は、液晶ドロッ
プレット中の液晶分子の配向はランダムとなっているた
め、光は散乱を受けて散乱光１０２，１０３となる。そ
して、散乱光１０２（図１上方を向いた散乱光）の導光
体界面に対する入射角は全反射角より小さくなるので、
導光体１２より出射されることとなる。一方、散乱光１
０３（図１下方を向いた散乱光）の導光体界面に対する
入射角も同様に、全反射角より小さくなっているため、
導光体下方向へ出射し、照明装置下部の反射板１６で反
射、再度の照明装置への入射等を経て、導光体上方に出
射されることとなる。従って、この状態では照明装置に
おける電場無印加状態の部分から光が放出され、照明装
置上部からみると電場印加領域に対応するストライプ状
の光が観測される。この照明装置の状態を本明細書では
電場無印加状態（領域）若しくは光出射状態（領域）
と、またこの状態（領域）に対応する液晶層の状態（領
域）を散乱状態（領域）と表現する。
【００３３】本実施例で用いている照明装置下部の反射
板１６は主に散乱光１０３を照明装置上方に反射させる
ために設けられており、さらに、照明装置下部の反射板
１６と一対の導光体の間には空気の層が設けられてい
る。これは、本願発明における照明装置が全反射を利用
していることに由来する。以下、この第１の反射板と空
気層の配置により生じる効果作用について説明する。
板１６は主に散乱光１０３を照明装置上方に反射させる
ために設けられており、さらに、照明装置下部の反射板
１６と一対の導光体の間には空気の層が設けられてい
る。これは、本願発明における照明装置が全反射を利用
していることに由来する。以下、この第１の反射板と空
気層の配置により生じる効果作用について説明する。
【００３４】一対の導光体の下面に金属の反射板を直接
設けることは、反射による光を後方に漏らさず上方に向
け、または均一化することに対して効果的だが、本実施
例のように薄型，光の高利用効率，光の局所集中、等に
重点をおいた場合には、金属による吸収等は無視でき
ず、大きな問題となる。これについて実施例１に係る図
１（ａ）を元にして説明する。
設けることは、反射による光を後方に漏らさず上方に向
け、または均一化することに対して効果的だが、本実施
例のように薄型，光の高利用効率，光の局所集中、等に
重点をおいた場合には、金属による吸収等は無視でき
ず、大きな問題となる。これについて実施例１に係る図
１（ａ）を元にして説明する。
【００３５】先述のように、導光体の光源に対する面の
奥行きは２２５mm、一対の導光体は３.５mm である。光
が屈折角φinで導光体に入射して全反射を繰返していく
とすると、入射された光が第２の反射板１７に到達する
までに下面の界面で反射する回数Ｎは、おおよそ以下で
与えられる。
奥行きは２２５mm、一対の導光体は３.５mm である。光
が屈折角φinで導光体に入射して全反射を繰返していく
とすると、入射された光が第２の反射板１７に到達する
までに下面の界面で反射する回数Ｎは、おおよそ以下で
与えられる。
【００３６】ここで、対比として反射板の界面に直接金
属反射板を配置した場合を考える。この金属反射板によ
る反射率をＲとすると、導光体の一方の側面から入射さ
れた光の強度Ｉ0ともう一方の側面に到達した時点での
強度Ｉの比は以下で与えられる。
属反射板を配置した場合を考える。この金属反射板によ
る反射率をＲとすると、導光体の一方の側面から入射さ
れた光の強度Ｉ0ともう一方の側面に到達した時点での
強度Ｉの比は以下で与えられる。
【００３７】そして例えば、φin＝４３°を、一般的な
反射板，アルミ若しくは銀の値としてのＲ＝０.９３ を
それぞれ代入して計算すると、Ｉ／Ｉ0 は１１％程度と
なり、光量の損失がかなり大きくなり問題となる。尚、
これは一対の導光体の厚さが奥行きに対し薄くなればな
るほど光の利用効率が落ちることを意味する。そのため
本願発明では金属板を主に散乱光を上方に向けるために
空気層を介して設け、反射板と一対の導光体の間に導光
体との界面において全反射条件を満たすように空気層を
設け、出来うる限り光利用効率を上げているのである。
反射板，アルミ若しくは銀の値としてのＲ＝０.９３ を
それぞれ代入して計算すると、Ｉ／Ｉ0 は１１％程度と
なり、光量の損失がかなり大きくなり問題となる。尚、
これは一対の導光体の厚さが奥行きに対し薄くなればな
るほど光の利用効率が落ちることを意味する。そのため
本願発明では金属板を主に散乱光を上方に向けるために
空気層を介して設け、反射板と一対の導光体の間に導光
体との界面において全反射条件を満たすように空気層を
設け、出来うる限り光利用効率を上げているのである。
【００３８】以上図１（ａ）の構成により、本願発明に
係る照明装置は、ポリマー分散型液晶に係る電場を任意
に制御することで透過状態と散乱状態を作り出し（導光
体内部の反射条件を制御し）、散乱状態の部分から効率
よく光を出射させることができる。また別の見方をすれ
ば、透過状態と散乱状態を選択して透過部分を限定させ
たとしても、全反射を用いて一つの光源から発せられる
光を当該選択部分でほぼすべて散乱，出射させるため、
照明装置全体から発せられる単位時間当たりの光量の和
を常に一定となることが可能となる。
係る照明装置は、ポリマー分散型液晶に係る電場を任意
に制御することで透過状態と散乱状態を作り出し（導光
体内部の反射条件を制御し）、散乱状態の部分から効率
よく光を出射させることができる。また別の見方をすれ
ば、透過状態と散乱状態を選択して透過部分を限定させ
たとしても、全反射を用いて一つの光源から発せられる
光を当該選択部分でほぼすべて散乱，出射させるため、
照明装置全体から発せられる単位時間当たりの光量の和
を常に一定となることが可能となる。
【００３９】尚、光源は冷陰極蛍光管だけではなく、全
反射条件を満たして導光体に光を入射させることがきる
限りにおいて有機ＬＥＤアレイ等の他の発光素子も可能
である。
反射条件を満たして導光体に光を入射させることがきる
限りにおいて有機ＬＥＤアレイ等の他の発光素子も可能
である。
【００４０】次に図１（ｂ）について説明する。
【００４１】図１（ｂ）は、出射光１０２の指向性を補
正するために、導光体１２上に、例えば拡散板や光路変
換素子としてプリズムシート等の凹凸２５を設けた図で
あり、透明電極１４は凹凸の上に配置されている。尚、
その他の配置は図１（ａ）とほぼ同じであり、図１
（ｂ）の凹凸も導光体１５と同じ材質であるアクリルと
している。但し、屈折率から同様の効果をもたらすもの
であれば材料は本実施例に限定されるわけではない。凹
凸２５の細かな形状は後の実施例において説明する。
正するために、導光体１２上に、例えば拡散板や光路変
換素子としてプリズムシート等の凹凸２５を設けた図で
あり、透明電極１４は凹凸の上に配置されている。尚、
その他の配置は図１（ａ）とほぼ同じであり、図１
（ｂ）の凹凸も導光体１５と同じ材質であるアクリルと
している。但し、屈折率から同様の効果をもたらすもの
であれば材料は本実施例に限定されるわけではない。凹
凸２５の細かな形状は後の実施例において説明する。
【００４２】実施例１で用いているポリマー分散型液晶
層２０Ａは、略等方散乱であり、多くの光が出射界面で
全反射される。つまり、前述のように光散乱性があって
も出射面の法線方向に指向させなければ、界面への入射
角がsin-1（１／ｎmed）より大きい成分は全反射されて
出射されない場合が考えられる。従って、散乱制御層２
０Ａのポリマー分散型液晶層以外に凹凸２５を配置し、
散乱光を界面法線方向に指向することでさらに出射効率
を向上させ、照明装置を更に有用なものとできる。しか
し、凹凸２５は反射面（実施例１では空気層と導光体の
界面）と平行ではないため、透過状態においても全反射
条件を満たさない反射を起こすという新たな課題が生じ
る。そこで、凹凸２５と液晶層の屈折率をあわせること
は全反射条件を保つ上で特に有用である。先述したよう
に、導光体１２へ入射された光１１０は、導光体１２及
びポリマー分散型液晶層を通り、導光体１５の界面で全
反射をおこし、照明装置内部を伝播していく。透過状態
において全反射を繰返していくためには、照明装置内部
に存在する異なる媒体間の界面を全反射界面（空気層と
導光体との界面）と平行にするか、平行でない界面を挟
む媒体同士の屈折率を等しくしておく必要がある。凹凸
２５を備えた図１（ｂ）では、後者を部分的に採用する
ことで、以上の問題を解決している。つまり、図１
（ｂ）の導光体１５，凹凸２５，液晶ドロップレット２
４を包む有機媒質、の屈折率をいずれも概ね等方的に
１.４９としているのである。
層２０Ａは、略等方散乱であり、多くの光が出射界面で
全反射される。つまり、前述のように光散乱性があって
も出射面の法線方向に指向させなければ、界面への入射
角がsin-1（１／ｎmed）より大きい成分は全反射されて
出射されない場合が考えられる。従って、散乱制御層２
０Ａのポリマー分散型液晶層以外に凹凸２５を配置し、
散乱光を界面法線方向に指向することでさらに出射効率
を向上させ、照明装置を更に有用なものとできる。しか
し、凹凸２５は反射面（実施例１では空気層と導光体の
界面）と平行ではないため、透過状態においても全反射
条件を満たさない反射を起こすという新たな課題が生じ
る。そこで、凹凸２５と液晶層の屈折率をあわせること
は全反射条件を保つ上で特に有用である。先述したよう
に、導光体１２へ入射された光１１０は、導光体１２及
びポリマー分散型液晶層を通り、導光体１５の界面で全
反射をおこし、照明装置内部を伝播していく。透過状態
において全反射を繰返していくためには、照明装置内部
に存在する異なる媒体間の界面を全反射界面（空気層と
導光体との界面）と平行にするか、平行でない界面を挟
む媒体同士の屈折率を等しくしておく必要がある。凹凸
２５を備えた図１（ｂ）では、後者を部分的に採用する
ことで、以上の問題を解決している。つまり、図１
（ｂ）の導光体１５，凹凸２５，液晶ドロップレット２
４を包む有機媒質、の屈折率をいずれも概ね等方的に
１.４９としているのである。
【００４３】つまり、電場印加状態（光非出射状態）に
おいては液晶ドロップレットの屈折率，液晶ドロップレ
ット２４を包む有機媒質の屈折率，凹凸２５の屈折率の
いずれも概ね等しくなるので光は全反射を繰返しながら
照明装置内部を伝播していくこととなる。一方、電場無
印加状態（光出射状態）においては、凹凸２５の界面に
接する液晶ドロップレット２４が凹凸２５に対応した散
乱界面を形成し、指向性を高めた散乱を生じさせること
となる。また、波長オーダーの距離に周期性を持たせる
ことで更に指向性を高めることもできる。
おいては液晶ドロップレットの屈折率，液晶ドロップレ
ット２４を包む有機媒質の屈折率，凹凸２５の屈折率の
いずれも概ね等しくなるので光は全反射を繰返しながら
照明装置内部を伝播していくこととなる。一方、電場無
印加状態（光出射状態）においては、凹凸２５の界面に
接する液晶ドロップレット２４が凹凸２５に対応した散
乱界面を形成し、指向性を高めた散乱を生じさせること
となる。また、波長オーダーの距離に周期性を持たせる
ことで更に指向性を高めることもできる。
【００４４】さらに、本願発明に係る照明装置では光強
度と、光出射領域の走査との関係についても考察し、そ
の設計裕度の拡大，動画への対応等をも図っている。ま
ず、光強度について説明する。
度と、光出射領域の走査との関係についても考察し、そ
の設計裕度の拡大，動画への対応等をも図っている。ま
ず、光強度について説明する。
【００４５】本実施例における透明電極の幅はいずれも
等しく配置しており、電圧印加の制御により出射面積を
調整し、任意の光の強度を得ることができる。具体的に
いうと、例えばｎ本のストライプ状の透明電極が設けら
れている照明装置において、そのうちの一本の透明電極
により形成される領域だけが散乱状態である場合の光の
強度は、ｎ本の透明電極により形成される領域全てが光
出射状態（散乱状態）である場合の光の強度に比べてｎ
倍の強度を持っている。つまり、光出射領域の面積をｎ
分の１にすればｎ倍の光強度を得ることができるのであ
る。本明細書にいうストライプ状には、所定の幅を持つ
透明電極を隙間なく並べた状態をも含むものとする。
等しく配置しており、電圧印加の制御により出射面積を
調整し、任意の光の強度を得ることができる。具体的に
いうと、例えばｎ本のストライプ状の透明電極が設けら
れている照明装置において、そのうちの一本の透明電極
により形成される領域だけが散乱状態である場合の光の
強度は、ｎ本の透明電極により形成される領域全てが光
出射状態（散乱状態）である場合の光の強度に比べてｎ
倍の強度を持っている。つまり、光出射領域の面積をｎ
分の１にすればｎ倍の光強度を得ることができるのであ
る。本明細書にいうストライプ状には、所定の幅を持つ
透明電極を隙間なく並べた状態をも含むものとする。
【００４６】これは、光源から発せられる光量がほぼ一
定であること、光の吸収がほとんどないこと（全反射を
利用すること）によるものである。更に具体例を言え
ば、半面を点灯した場合（１／２面が光出射状態）にお
ける光の強度は全面を点灯した場合（全面が光出射状
態）に比べて２倍の明るさを得ることができるのであ
る。
定であること、光の吸収がほとんどないこと（全反射を
利用すること）によるものである。更に具体例を言え
ば、半面を点灯した場合（１／２面が光出射状態）にお
ける光の強度は全面を点灯した場合（全面が光出射状
態）に比べて２倍の明るさを得ることができるのであ
る。
【００４７】なお、説明のため、本明細書では理想的に
ｎ倍と記載しているが、完全にｎ倍というわけではな
く、少量の光のロスをも含んだ範囲を指していることは
言うまでもない。
ｎ倍と記載しているが、完全にｎ倍というわけではな
く、少量の光のロスをも含んだ範囲を指していることは
言うまでもない。
【００４８】次に、図２を用いて実施例１の照明装置を
用いた光出射方法、即ち、光出射領域の走査の概要につ
いて説明する。
用いた光出射方法、即ち、光出射領域の走査の概要につ
いて説明する。
【００４９】本方法は、図１において説明した散乱状態
（又は透過状態）をライン（又はストライプ）単位で順
次移動させることを特徴としており、具体例としての図
２は導光体における位置と時間と出射光量の関係を示し
ている。
（又は透過状態）をライン（又はストライプ）単位で順
次移動させることを特徴としており、具体例としての図
２は導光体における位置と時間と出射光量の関係を示し
ている。
【００５０】図２の横軸は光源１０の軸に垂直な方向
（図１における光の略進行方向）の導光体における位置
を、縦軸は時間をそれぞれ表す。尚、導光体におけるい
ずれの位置も光出射領域２００（電圧無印加状態），光
非出射領域２０１（電圧印加状態）のいずれかの状態と
なっており、図２は光出射領域２００が時間を追って図
の右側（光源と離れる方向）に移動していくことを表し
ている。
（図１における光の略進行方向）の導光体における位置
を、縦軸は時間をそれぞれ表す。尚、導光体におけるい
ずれの位置も光出射領域２００（電圧無印加状態），光
非出射領域２０１（電圧印加状態）のいずれかの状態と
なっており、図２は光出射領域２００が時間を追って図
の右側（光源と離れる方向）に移動していくことを表し
ている。
【００５１】また、実施例１では省略しているが、本照
明装置の構成は、透明電極１３，１４間に電圧を印加す
ることにより光散乱制御層２０Ａであるポリマー分散型
液晶の散乱透過を制御できる電圧印加機構としてのバッ
クライト駆動回路を有している。これらの詳細について
は後に説明する。
明装置の構成は、透明電極１３，１４間に電圧を印加す
ることにより光散乱制御層２０Ａであるポリマー分散型
液晶の散乱透過を制御できる電圧印加機構としてのバッ
クライト駆動回路を有している。これらの詳細について
は後に説明する。
【００５２】以下、この出射方法による効果作用を説明
する。
する。
【００５３】人間は任意の領域において、光量の時間平
均の値を当該領域における明るさとして認識していくこ
とが知られている。例えば、画像等を周期的に表示して
いる表示装置において、その一般的な周期（周波数）は
約６０Ｈｚ(１６.７ｍｓ）であるが、人間は表示装置上
の任意の領域において、この周期単位の光量の平均値を
当該領域の明るさとして認識しているのである。
均の値を当該領域における明るさとして認識していくこ
とが知られている。例えば、画像等を周期的に表示して
いる表示装置において、その一般的な周期（周波数）は
約６０Ｈｚ(１６.７ｍｓ）であるが、人間は表示装置上
の任意の領域において、この周期単位の光量の平均値を
当該領域の明るさとして認識しているのである。
【００５４】具体例たる図２を用いて説明する。図２の
照明装置は、１周期期間（１フレーム期間）を９つのサ
ブフレーム期間に、透明電極の領域（光出射領域若しく
は光非出射領域）を９つのストライプ領域に分けてい
る。尚、図２における照明装置の光出射方法によると、
１サブフレーム期間内に光を出射させる領域はそのうち
の３つのストライプ領域を選び、かつ、１サブフレーム
毎に１ストライプ領域ずつ図面右方向へ移動させてい
る。従って、先ほどと同様、任意の１サブフレームにお
ける光出射領域の面積は全領域の３分の１となり、それ
に応答して各ストライプ領域における光の強度はほぼ３
倍になる。そして、この結果として各ストライプ領域は
１周期期間内に３サブフレーム期間（１／３周期）選択
されるため、人間の目は全面を光出射状態とした場合に
感じる明るさと同じになるのである（１／３周期期間×
３倍の光強度＝１周期期間×１倍の光強度）。これはス
トライプ領域をｍ個に分けた場合、各ストライプ領域を
１周期期間にｍサブフレーム期間光出射領域とさせれば
常に照明装置が一定の明るさを有することを意味し、し
かもストライプ領域の数は照明装置作成の際に設計の必
要に応じて定めることができるのである。
照明装置は、１周期期間（１フレーム期間）を９つのサ
ブフレーム期間に、透明電極の領域（光出射領域若しく
は光非出射領域）を９つのストライプ領域に分けてい
る。尚、図２における照明装置の光出射方法によると、
１サブフレーム期間内に光を出射させる領域はそのうち
の３つのストライプ領域を選び、かつ、１サブフレーム
毎に１ストライプ領域ずつ図面右方向へ移動させてい
る。従って、先ほどと同様、任意の１サブフレームにお
ける光出射領域の面積は全領域の３分の１となり、それ
に応答して各ストライプ領域における光の強度はほぼ３
倍になる。そして、この結果として各ストライプ領域は
１周期期間内に３サブフレーム期間（１／３周期）選択
されるため、人間の目は全面を光出射状態とした場合に
感じる明るさと同じになるのである（１／３周期期間×
３倍の光強度＝１周期期間×１倍の光強度）。これはス
トライプ領域をｍ個に分けた場合、各ストライプ領域を
１周期期間にｍサブフレーム期間光出射領域とさせれば
常に照明装置が一定の明るさを有することを意味し、し
かもストライプ領域の数は照明装置作成の際に設計の必
要に応じて定めることができるのである。
【００５５】つまり、図２では、２０５，２０６で囲ま
れる部分において、この部分における一周期期間当りの
光量の値（斜線で囲まれた部分の面積に相当）が明るさ
として観測者に知覚されることになるのである。また、
これは２０５と２０６の距離を一定にすればどこに移動
させても（どの領域を選択しても）時間平均の明るさが
一定となる。更に、２０５と２０６のなす距離に関して
も間隔が一定であれば距離の長さには依存せずに明るさ
が一定であることを示している。これは即ち面積が一定
でさえあれば照明装置における位置には依存しないこと
を示す。
れる部分において、この部分における一周期期間当りの
光量の値（斜線で囲まれた部分の面積に相当）が明るさ
として観測者に知覚されることになるのである。また、
これは２０５と２０６の距離を一定にすればどこに移動
させても（どの領域を選択しても）時間平均の明るさが
一定となる。更に、２０５と２０６のなす距離に関して
も間隔が一定であれば距離の長さには依存せずに明るさ
が一定であることを示している。これは即ち面積が一定
でさえあれば照明装置における位置には依存しないこと
を示す。
【００５６】また別の見方をすれば、領域をスキャンさ
せていく構成によりある瞬間において光照射領域と光非
出射領域が存在するにもかかわらず、観測者の目は時間
平均を感じ、照明装置全体として常に光量が均一である
と認識することになるのである。尚、本明細書では、こ
のように所定の領域を選択し、スキャンさせていく光照
射方法をブランキング方法という。
せていく構成によりある瞬間において光照射領域と光非
出射領域が存在するにもかかわらず、観測者の目は時間
平均を感じ、照明装置全体として常に光量が均一である
と認識することになるのである。尚、本明細書では、こ
のように所定の領域を選択し、スキャンさせていく光照
射方法をブランキング方法という。
【００５７】図２に示すように光出射領域２００を移動
する方式を取る限りにおいて、ランプを常に点灯状態と
することが可能であるため、インバータの数を増大させ
る必要がなく、かつ高電圧出力のインバータを高速で制
御する必要もなくなり、大幅な低消費電力化を図ること
もできる。また、導光体側面に配置するランプを増加さ
せる必要もなく、光出射領域も自由に設計でき、光出射
領域の幅をランプ径以上に小さくすることも可能とな
り、設計裕度の拡大を図ることができることをも意味す
る。
する方式を取る限りにおいて、ランプを常に点灯状態と
することが可能であるため、インバータの数を増大させ
る必要がなく、かつ高電圧出力のインバータを高速で制
御する必要もなくなり、大幅な低消費電力化を図ること
もできる。また、導光体側面に配置するランプを増加さ
せる必要もなく、光出射領域も自由に設計でき、光出射
領域の幅をランプ径以上に小さくすることも可能とな
り、設計裕度の拡大を図ることができることをも意味す
る。
【００５８】また、１サブフレーム期間における光出射
領域の数も駆動回路による切換えが可能となることを意
味する。即ち、図２においては、１サブフレーム期間に
選択される光出射領域の数が３である例を示したが、こ
の光出射領域の数を１にすることも可能であるというこ
とを意味する。もちろん、この場合においても人間の目
が感じる照明装置全体としての明るさは理論上変わるこ
とがない。これは動画に対応させる際には特に有効な技
術となり、これと液晶表示装置との組合せによる更なる
効果は後の実施例において述べる。
領域の数も駆動回路による切換えが可能となることを意
味する。即ち、図２においては、１サブフレーム期間に
選択される光出射領域の数が３である例を示したが、こ
の光出射領域の数を１にすることも可能であるというこ
とを意味する。もちろん、この場合においても人間の目
が感じる照明装置全体としての明るさは理論上変わるこ
とがない。これは動画に対応させる際には特に有効な技
術となり、これと液晶表示装置との組合せによる更なる
効果は後の実施例において述べる。
【００５９】尚、実施例１において光出射領域を光源か
ら遠ざけるように移動させているが、この走査させる方
向はこれに限られることはない。例えば、光出射領域の
移動方向が近づいてくる様に配置することも可能であ
り、さらには光出射領域の移動方向に対して光源の軸を
垂直に配置することも考えられる。本明細書におけるポ
イントを利用する限りにおいて、他の配置ももちろん考
えられうる。 （実施例２）実施例２における照明装置の断面図を図３
に示す。
ら遠ざけるように移動させているが、この走査させる方
向はこれに限られることはない。例えば、光出射領域の
移動方向が近づいてくる様に配置することも可能であ
り、さらには光出射領域の移動方向に対して光源の軸を
垂直に配置することも考えられる。本明細書におけるポ
イントを利用する限りにおいて、他の配置ももちろん考
えられうる。 （実施例２）実施例２における照明装置の断面図を図３
に示す。
【００６０】図３は、図１（ｂ）の照明装置におけるポ
リマー分散型液晶の代わりにネマティック液晶層を用い
た点と、反射板１７の内側に１／４波長板として働く位
相差板１９を配置した点が主に異なる。尚、上記差異に
付随する差異、即ちネマティック液晶を配向させるため
透明電極１３，１４の上に形成した配向膜３０，３１
と、初期状態で配向ベクトルと光源１０の軸方向とが平
行になるようにするラビング処理等の差異もある。
リマー分散型液晶の代わりにネマティック液晶層を用い
た点と、反射板１７の内側に１／４波長板として働く位
相差板１９を配置した点が主に異なる。尚、上記差異に
付随する差異、即ちネマティック液晶を配向させるため
透明電極１３，１４の上に形成した配向膜３０，３１
と、初期状態で配向ベクトルと光源１０の軸方向とが平
行になるようにするラビング処理等の差異もある。
【００６１】実施例２において使用したネマティック液
晶は、液晶層の厚さが約１０μｍ、常方向の屈折率ｎｏ
が１.４９ 、屈折率異方性Δｎが０.２ であり、誘電率
異方性及び屈折率異方性は正である。また導光体１２，
１５は屈折率１.４９ のアクリルを使用した。尚、透明
電極１３，１４については実施例１と同様にＩＴＯを使
用し、光学的な影響や光の吸収を極力低減するため可視
波長より十分小さい約６５ｎｍとしてある。
晶は、液晶層の厚さが約１０μｍ、常方向の屈折率ｎｏ
が１.４９ 、屈折率異方性Δｎが０.２ であり、誘電率
異方性及び屈折率異方性は正である。また導光体１２，
１５は屈折率１.４９ のアクリルを使用した。尚、透明
電極１３，１４については実施例１と同様にＩＴＯを使
用し、光学的な影響や光の吸収を極力低減するため可視
波長より十分小さい約６５ｎｍとしてある。
【００６２】以下、実施例２の構成により生ずる効果作
用について説明する。
用について説明する。
【００６３】尚、偏光散乱制御層２０Ｂに電場を印加し
た状態（領域）を透過状態（領域）、電場を印加してい
ない状態（領域）を散乱状態（領域）と表現する。ま
た、入射される光はＰ偏光成分とＳ偏光成分に分けて考
える。尚、Ｐ偏光成分とは、入射面に平行な偏光成分で
あり、Ｓ偏光成分とは、入射面に垂直な偏光成分であ
る。また、入射面とは光の進行方向と、境界面（図３で
は導光体１２の平面）における法線によりなされる平面
をいう。
た状態（領域）を透過状態（領域）、電場を印加してい
ない状態（領域）を散乱状態（領域）と表現する。ま
た、入射される光はＰ偏光成分とＳ偏光成分に分けて考
える。尚、Ｐ偏光成分とは、入射面に平行な偏光成分で
あり、Ｓ偏光成分とは、入射面に垂直な偏光成分であ
る。また、入射面とは光の進行方向と、境界面（図３で
は導光体１２の平面）における法線によりなされる平面
をいう。
【００６４】まず、透過状態について説明する。
【００６５】偏光散乱制御層２０Ｂが透過（電圧印加）
状態である透過状態２１０において、液晶の配向ベクト
ルは透明電極間の電圧印加により生じる電界に沿って一
様配向している。
状態である透過状態２１０において、液晶の配向ベクト
ルは透明電極間の電圧印加により生じる電界に沿って一
様配向している。
【００６６】透過状態において、液晶層と凹凸２５のＳ
偏光成分に対する屈折率はいずれも１.４９ で等しいた
め、入射光１５１は凹凸による屈折，散乱を受けない。
従って入射光１５１は全反射を繰返しながら照明装置内
部を伝播していくことになる。また、Ｐ偏光成分に対し
ても同様に考えることができる。但し、Ｐ偏光に対する
液晶層と凹凸２５の屈折率は多少異なってはいるもの
の、導光体１５内における光の角度分布とそれに依存す
るＰ偏光成分が感じる屈折率（屈折率楕円体の切り口）
を考慮し、全反射条件に影響をほぼ与えない値となるよ
う設計している（実施例２ではΔｎ＝０.２ ）ため、Ｐ
偏光成分の光も照明装置の空気層との界面において全反
射を繰返し電圧無印加状態の散乱状態２１１へ入射され
るまで伝播していくことになる。この意味において、凹
凸２５は機能を消失しているといえる。
偏光成分に対する屈折率はいずれも１.４９ で等しいた
め、入射光１５１は凹凸による屈折，散乱を受けない。
従って入射光１５１は全反射を繰返しながら照明装置内
部を伝播していくことになる。また、Ｐ偏光成分に対し
ても同様に考えることができる。但し、Ｐ偏光に対する
液晶層と凹凸２５の屈折率は多少異なってはいるもの
の、導光体１５内における光の角度分布とそれに依存す
るＰ偏光成分が感じる屈折率（屈折率楕円体の切り口）
を考慮し、全反射条件に影響をほぼ与えない値となるよ
う設計している（実施例２ではΔｎ＝０.２ ）ため、Ｐ
偏光成分の光も照明装置の空気層との界面において全反
射を繰返し電圧無印加状態の散乱状態２１１へ入射され
るまで伝播していくことになる。この意味において、凹
凸２５は機能を消失しているといえる。
【００６７】次に、散乱領域について説明する。
【００６８】散乱領域では、液晶の配向ベクトルは図面
に対して垂直方向を向いている。このため、Ｓ偏光成分
に対する屈折率は、液晶層と導光体との間で入射角に依
存することなく常に異なっている。従って、散乱領域で
は、無偏光のＳ偏光成分は液晶層と凹凸２５との屈折率
差により入射光１５１は屈折及び散乱を受け、出射Ｓ偏
光１１２となる。一方、Ｐ偏光成分に対する屈折率は、
液晶層と導光体との間で等しくなっているため、屈折，
散乱をほとんど受けずに透過し、導光体１５，１２の界
面で全反射を繰返しながら照明装置内を伝播していく。
しかし、光源の配置された側面と反対の側面まで到達し
たＰ偏光は１／４波長板たる位相差板１９及び第２の反
射板によって偏光変換され、反射Ｓ偏光となる。そし
て、この変換されたＳ偏光１１５は、再び散乱領域まで
伝播し、屈折及び散乱をうけ、出射Ｓ偏光１１６とな
る。
に対して垂直方向を向いている。このため、Ｓ偏光成分
に対する屈折率は、液晶層と導光体との間で入射角に依
存することなく常に異なっている。従って、散乱領域で
は、無偏光のＳ偏光成分は液晶層と凹凸２５との屈折率
差により入射光１５１は屈折及び散乱を受け、出射Ｓ偏
光１１２となる。一方、Ｐ偏光成分に対する屈折率は、
液晶層と導光体との間で等しくなっているため、屈折，
散乱をほとんど受けずに透過し、導光体１５，１２の界
面で全反射を繰返しながら照明装置内を伝播していく。
しかし、光源の配置された側面と反対の側面まで到達し
たＰ偏光は１／４波長板たる位相差板１９及び第２の反
射板によって偏光変換され、反射Ｓ偏光となる。そし
て、この変換されたＳ偏光１１５は、再び散乱領域まで
伝播し、屈折及び散乱をうけ、出射Ｓ偏光１１６とな
る。
【００６９】以上この構成により無偏光を偏光変換する
と同時に選択的位置から光を出射させることができるの
で、偏光を利用する表示素子に適用すると光利用効率を
特に向上できる。尚、これにより所定の領域のみに光を
集中させること、光の強度を調節すること、ができるの
は言うまでもない。また、発明の別の見方によれば、所
定の領域のみに凹凸を出現させ、光を集中して出射させ
るとも表現できる。
と同時に選択的位置から光を出射させることができるの
で、偏光を利用する表示素子に適用すると光利用効率を
特に向上できる。尚、これにより所定の領域のみに光を
集中させること、光の強度を調節すること、ができるの
は言うまでもない。また、発明の別の見方によれば、所
定の領域のみに凹凸を出現させ、光を集中して出射させ
るとも表現できる。
【００７０】実施例２でも実施例１の図２に示すことと
同様に光出射領域２００を移動する場合でもランプの数
を増加させることなく、かつ常に点灯状態で出射領域を
スキャンすることができる。更には、全面点灯に対し
て、例えば１／３の時間点灯させた時には、同じ明るさ
として感じるためには明るさを３倍にする必要がある
が、実施例２では、光出射領域２００に光が集中して出
射されるので点灯領域の明るさは３倍になり、平均値と
して感じる明るさを全面点灯の場合と同じ明るさとする
ことができる。 （実施例３）実施例３の照明装置を図４（ａ），（ｂ）
に示す。図４（ａ）は断面図を、図４（ｂ）はストライ
プを形成する透明電極構成の具体例のうち二つのパター
ンを示す図である。
同様に光出射領域２００を移動する場合でもランプの数
を増加させることなく、かつ常に点灯状態で出射領域を
スキャンすることができる。更には、全面点灯に対し
て、例えば１／３の時間点灯させた時には、同じ明るさ
として感じるためには明るさを３倍にする必要がある
が、実施例２では、光出射領域２００に光が集中して出
射されるので点灯領域の明るさは３倍になり、平均値と
して感じる明るさを全面点灯の場合と同じ明るさとする
ことができる。 （実施例３）実施例３の照明装置を図４（ａ），（ｂ）
に示す。図４（ａ）は断面図を、図４（ｂ）はストライ
プを形成する透明電極構成の具体例のうち二つのパター
ンを示す図である。
【００７１】図４の照明装置の構成は実施例２において
説明した照明装置と液晶の駆動（それに付随する電極構
造等の必然的構成を含む。）のみが異なる。つまり、実
施例２における照明装置はツイストネマティック型の駆
動を用いているのに対し、実施例３における照明装置は
いわゆるＩＰＳ（In-Plane Switching）、同一面内にお
けるスイッチングを用いている。尚、実施例３も実施例
２と同様、凹凸２５と液晶層との屈折率差を利用した屈
折，散乱、を利用している。以下、具体的構成及びそれ
による作用効果について説明する。
説明した照明装置と液晶の駆動（それに付随する電極構
造等の必然的構成を含む。）のみが異なる。つまり、実
施例２における照明装置はツイストネマティック型の駆
動を用いているのに対し、実施例３における照明装置は
いわゆるＩＰＳ（In-Plane Switching）、同一面内にお
けるスイッチングを用いている。尚、実施例３も実施例
２と同様、凹凸２５と液晶層との屈折率差を利用した屈
折，散乱、を利用している。以下、具体的構成及びそれ
による作用効果について説明する。
【００７２】図４（ａ）における照明装置は電場無印加
の状態においては光の略進行方向（ランプの軸に垂直な
方向）に液晶層の配向ベクトルが向くようラビング処理
され、かつ、電場印加の状態においては配向ベクトルが
ランプ軸に平行に近くなるよう電極を配置している。
の状態においては光の略進行方向（ランプの軸に垂直な
方向）に液晶層の配向ベクトルが向くようラビング処理
され、かつ、電場印加の状態においては配向ベクトルが
ランプ軸に平行に近くなるよう電極を配置している。
【００７３】図４（ａ）において電場印加の状態にある
液晶層の配向は、実施例２における電場無印加の状態に
ある液晶層の配向とほぼ同じ状態にあり、光を散乱し、
照明装置上部に出射する。
液晶層の配向は、実施例２における電場無印加の状態に
ある液晶層の配向とほぼ同じ状態にあり、光を散乱し、
照明装置上部に出射する。
【００７４】一方、図４（ａ）において電場無印加の状
態にある液晶層は、概ね光の略進行方向を向いているた
め、Ｓ偏光成分に対する屈折率は液晶層，凹凸２５とも
に１.４９ であり、理想的には全反射条件に影響は与え
ない。Ｐ偏光成分においては、厳密にいうと二つの屈折
率成分が異なるものの、光の入射角が概ね４８°〜９０
°の間で大きく偏って分布していること等を考慮してΔ
ｎを０.２ に調整し、凹凸２５と液晶層との屈折率差を
緩和し、全反射条件を保っている。従って、電場無印加
の状態においては電場印加状態である領域まで光を透過
させていくことになる。尚、第２の反射板１７、その全
面に配置された位相差板１９の作用効果については実施
例２と同様である。
態にある液晶層は、概ね光の略進行方向を向いているた
め、Ｓ偏光成分に対する屈折率は液晶層，凹凸２５とも
に１.４９ であり、理想的には全反射条件に影響は与え
ない。Ｐ偏光成分においては、厳密にいうと二つの屈折
率成分が異なるものの、光の入射角が概ね４８°〜９０
°の間で大きく偏って分布していること等を考慮してΔ
ｎを０.２ に調整し、凹凸２５と液晶層との屈折率差を
緩和し、全反射条件を保っている。従って、電場無印加
の状態においては電場印加状態である領域まで光を透過
させていくことになる。尚、第２の反射板１７、その全
面に配置された位相差板１９の作用効果については実施
例２と同様である。
【００７５】次に、図４（ｂ）は液晶に印加する電場を
発生させる電極の配置例のうち二つを照明装置上部方向
から観察した概略図である。
発生させる電極の配置例のうち二つを照明装置上部方向
から観察した概略図である。
【００７６】図４（ｂ）のいずれにおいても主電極線に
対して枝電極部が垂直に近い角度で派生した構成をと
り、かつこれらが複数入り組んだ形をしている。任意の
主電極線一本に電極を印加すると、その両側に存在する
主電極線との間で電場が発生するので液晶の配向が変化
し、結果として光散乱状態となる。尚、電場を発生させ
るためには隣に存在する主電極線と電圧との差を設けて
おく必要があることから、一本間隔で電場を印加する構
成とし、電場を印加する両端の主電極線は共通電極とし
ておくことは有用である。この場合、共通電極として働
く主電極線間で挟まれた領域が、例えば実施例２におい
て述べたストライプ領域に対応することとなる。尚、電
極配線の材料は透明電極，金属電極いずれも考えられ
る。
対して枝電極部が垂直に近い角度で派生した構成をと
り、かつこれらが複数入り組んだ形をしている。任意の
主電極線一本に電極を印加すると、その両側に存在する
主電極線との間で電場が発生するので液晶の配向が変化
し、結果として光散乱状態となる。尚、電場を発生させ
るためには隣に存在する主電極線と電圧との差を設けて
おく必要があることから、一本間隔で電場を印加する構
成とし、電場を印加する両端の主電極線は共通電極とし
ておくことは有用である。この場合、共通電極として働
く主電極線間で挟まれた領域が、例えば実施例２におい
て述べたストライプ領域に対応することとなる。尚、電
極配線の材料は透明電極，金属電極いずれも考えられ
る。
【００７７】実施例３においては電場印加時において散
乱状態となるように構成したが、ラビング処理の方向を
９０°変化させることで電場印加時において透過状態と
なる構成にすることも可能である。もちろん、負の誘電
率異方性の液晶を用いることも可能である。尚、電場印
加時において散乱状態とする場合には、電極の配置構成
により生ずる電場の乱れが生じた場合であっても散乱状
態には変わりがないという点ではより有効である。 （実施例４）実施例４の照明装置の断面図を図５に示
す。
乱状態となるように構成したが、ラビング処理の方向を
９０°変化させることで電場印加時において透過状態と
なる構成にすることも可能である。もちろん、負の誘電
率異方性の液晶を用いることも可能である。尚、電場印
加時において散乱状態とする場合には、電極の配置構成
により生ずる電場の乱れが生じた場合であっても散乱状
態には変わりがないという点ではより有効である。 （実施例４）実施例４の照明装置の断面図を図５に示
す。
【００７８】実施例４は、出射輝度を上げる為、導光体
１２の両側面に光源である光源10Ａ，１０Ｂを、その回
りにランプカバー１１Ａ，１１Ｂを配置した構成であ
る。その他の構成は実施例１とほぼ同じである。
１２の両側面に光源である光源10Ａ，１０Ｂを、その回
りにランプカバー１１Ａ，１１Ｂを配置した構成であ
る。その他の構成は実施例１とほぼ同じである。
【００７９】光源１０Ａからの入射光１２０は、光散乱
制御層２０が透過状態２１０である導光体１２と空気層
１８の界面で全反射を繰返し、照明装置内部を伝播して
いく。そして、その全反射光１２２は散乱状態２１１で
ある光散乱制御層２０に入ると散乱され、入射角度がsi
n-1(１／ｎ）より小さい成分の光、即ち出射光１２４が
出射となり、さらに照明装置外部に放出される出射光１
２５となる。また、照明装置下向きの散乱光１２３も裏
面の反射板１６でも照明装置上方に反射され出射光とな
る。光源１０Ｂからの出射光も同様の原理で、一定領域
から選択的に出射することができる。
制御層２０が透過状態２１０である導光体１２と空気層
１８の界面で全反射を繰返し、照明装置内部を伝播して
いく。そして、その全反射光１２２は散乱状態２１１で
ある光散乱制御層２０に入ると散乱され、入射角度がsi
n-1(１／ｎ）より小さい成分の光、即ち出射光１２４が
出射となり、さらに照明装置外部に放出される出射光１
２５となる。また、照明装置下向きの散乱光１２３も裏
面の反射板１６でも照明装置上方に反射され出射光とな
る。光源１０Ｂからの出射光も同様の原理で、一定領域
から選択的に出射することができる。
【００８０】本実施例では両側にランプが配置されてい
るために、面内の均一性が実施例１３よりもさらにすぐ
れるという利点がある。尚、光散乱制御層２０として実
施例１の偏光に依存しない例を挙げたが、実施例２の様
に偏光依存の偏光散乱制御層を適用することももちろん
可能である。
るために、面内の均一性が実施例１３よりもさらにすぐ
れるという利点がある。尚、光散乱制御層２０として実
施例１の偏光に依存しない例を挙げたが、実施例２の様
に偏光依存の偏光散乱制御層を適用することももちろん
可能である。
【００８１】実施例４においても、図２に示すように光
出射領域２００を移動する場合に、導光体側面に配置し
た光源１０を必要以上に増加させる必要がなく、また常
に点灯状態で、光散乱制御層２０Ｂを制御することで出
射領域をスキャンすることができる。更にいうと、例え
ば１周期期間の４分の１の時間点灯させて表示を行う場
合には、同じ明るさとして感じるために明るさを４倍に
する必要があるが、実施例４の照明装置では光出射領域
２００を全面の４分の１にすることで光を集中し、点灯
期間の明るさを全面透過時に対して４倍とすることが可
能となり、結果として観測者が平均値として感じる明る
さを全面点灯の場合と同じ明るさとすることができる。 （実施例５）実施例５の照明装置の断面図を図６に示
す。
出射領域２００を移動する場合に、導光体側面に配置し
た光源１０を必要以上に増加させる必要がなく、また常
に点灯状態で、光散乱制御層２０Ｂを制御することで出
射領域をスキャンすることができる。更にいうと、例え
ば１周期期間の４分の１の時間点灯させて表示を行う場
合には、同じ明るさとして感じるために明るさを４倍に
する必要があるが、実施例４の照明装置では光出射領域
２００を全面の４分の１にすることで光を集中し、点灯
期間の明るさを全面透過時に対して４倍とすることが可
能となり、結果として観測者が平均値として感じる明る
さを全面点灯の場合と同じ明るさとすることができる。 （実施例５）実施例５の照明装置の断面図を図６に示
す。
【００８２】実施例５と実施例４との相違点は、反射板
１６が反射板上部に図面垂直方向に延びるストライプの
三角形状を有することである。この結果、光出射領域に
おいて反射板方向に出射される散乱光１２３の多くは反
射板１６で法線方向に反射されることとなり、出射効率
の向上につながる。尚、実施例５においても光散乱制御
層２０として実施例２の偏光依存の偏光散乱制御層を適
用することができる。
１６が反射板上部に図面垂直方向に延びるストライプの
三角形状を有することである。この結果、光出射領域に
おいて反射板方向に出射される散乱光１２３の多くは反
射板１６で法線方向に反射されることとなり、出射効率
の向上につながる。尚、実施例５においても光散乱制御
層２０として実施例２の偏光依存の偏光散乱制御層を適
用することができる。
【００８３】実施例５においても、図２に示すように光
出射領域２００を移動する場合に、導光体側面に配置し
た光源１０を必要以上に増加させる必要がなく、また常
に点灯状態で、光散乱制御層２０Ｂを制御することで出
射領域をスキャンすることができる。更にいうと、例え
ば１周期期間の８分の１の時間点灯させて表示を行う場
合には、同じ明るさとして感じるために明るさを８倍に
する必要があるが、実施例５の照明装置では光出射領域
２００を全面の８分の１にすることで光を集中し、点灯
期間の明るさを全面透過時に対して８倍とすることが可
能となり、結果として観測者が平均値として感じる明る
さを全面点灯の場合と同じ明るさとすることができる。 （実施例６）図７は実施例１〜４の凹凸２５に適用でき
るレリース型のホログラム拡散板の斜視図である。ここ
では実施例１を例に挙げて説明する。前述のように、光
散乱制御層２０Ａであるポリマー分散型液晶のみの場合
では、略等方散乱であるため、多くの光が出射界面で全
反射されることとなり、光の指向性の観点からは課題が
残っている。つまり、光散乱性があっても出射面の法線
方向に指向させなければ、界面への入射角がsin-1(１／
ｎ）より大きい成分は全反射されて、効率良く光を出射
させることができないという課題がある。そこで、実施
例６ではピッチが０.４μｍ 〜１μｍ以下、傾斜角度５
１が約３５°であるレリース型のホログラムを凹凸２５
として用いた。導光体中を伝播する光は、屈折率ｎ＝
１.４９ とすると、出射面の法線に対して約４８°〜９
０°であり、この入射角でホログラム２５に入射した光
を可視領域で出射面の法線方向に回折することができ、
光の指向性，光の高利用効率を図ることができる。
出射領域２００を移動する場合に、導光体側面に配置し
た光源１０を必要以上に増加させる必要がなく、また常
に点灯状態で、光散乱制御層２０Ｂを制御することで出
射領域をスキャンすることができる。更にいうと、例え
ば１周期期間の８分の１の時間点灯させて表示を行う場
合には、同じ明るさとして感じるために明るさを８倍に
する必要があるが、実施例５の照明装置では光出射領域
２００を全面の８分の１にすることで光を集中し、点灯
期間の明るさを全面透過時に対して８倍とすることが可
能となり、結果として観測者が平均値として感じる明る
さを全面点灯の場合と同じ明るさとすることができる。 （実施例６）図７は実施例１〜４の凹凸２５に適用でき
るレリース型のホログラム拡散板の斜視図である。ここ
では実施例１を例に挙げて説明する。前述のように、光
散乱制御層２０Ａであるポリマー分散型液晶のみの場合
では、略等方散乱であるため、多くの光が出射界面で全
反射されることとなり、光の指向性の観点からは課題が
残っている。つまり、光散乱性があっても出射面の法線
方向に指向させなければ、界面への入射角がsin-1(１／
ｎ）より大きい成分は全反射されて、効率良く光を出射
させることができないという課題がある。そこで、実施
例６ではピッチが０.４μｍ 〜１μｍ以下、傾斜角度５
１が約３５°であるレリース型のホログラムを凹凸２５
として用いた。導光体中を伝播する光は、屈折率ｎ＝
１.４９ とすると、出射面の法線に対して約４８°〜９
０°であり、この入射角でホログラム２５に入射した光
を可視領域で出射面の法線方向に回折することができ、
光の指向性，光の高利用効率を図ることができる。
【００８４】尚、光の指向性を高めるという点において
は月間FPDIntelligence 2000.3 P76に開示される屈折率
変調型の液晶ホログラム素子を用いることも可能ではあ
る。
は月間FPDIntelligence 2000.3 P76に開示される屈折率
変調型の液晶ホログラム素子を用いることも可能ではあ
る。
【００８５】以上、光散乱性を出射面の法線方向に施行
させることで飛躍的に出射効率を向上できる。 （実施例７）実施例７の照明装置の断面図を図８に示
す。実施例７の照明装置は実施例２において用いた照明
装置とほぼ同じであるが、実施例２との相違点は、導光
体の両側にランプを配置した点と、導光体１２の出射側
に１／４波長板として作用する位相差板４０を配置し、
更にその上に空気層を介して１／４波長板として作用す
る位相差板を配置した点である。
させることで飛躍的に出射効率を向上できる。 （実施例７）実施例７の照明装置の断面図を図８に示
す。実施例７の照明装置は実施例２において用いた照明
装置とほぼ同じであるが、実施例２との相違点は、導光
体の両側にランプを配置した点と、導光体１２の出射側
に１／４波長板として作用する位相差板４０を配置し、
更にその上に空気層を介して１／４波長板として作用す
る位相差板を配置した点である。
【００８６】偏光散乱制御層２０Ｂが透過（電圧印加）
状態である透過領域２１へ入射した無偏光である入射光
１３０は、実施例２において述べたように、照明装置内
部で全反射を繰返し、偏光散乱制御層２０Ｂが散乱（電
圧無印加）状態である散乱領域２２へ入射することにな
る。そして、散乱領域２２では、図面の垂直方向に液晶
分子が配向しているのでＰ偏光（入射面に平行な偏光）
に対する屈折率は等しいがＳ偏光（入射面に垂直な偏
光）に対する屈折率は液晶と凹凸２５で異なっている。
よって、散乱領域２２に入射された無偏光である入射光
１３１のうちのＳ偏光成分は散乱されて出射Ｓ偏光１３
３となり、位相差板４０で円偏光１３４に、更に位相差
板４１で直線偏光１３５となって出射されることにな
る。一方、Ｐ偏光成分１３６は散乱領域２２においても
全反射を起こして伝播することになるが、位相差板４０
と空気の界面において反射をする、即ち位相差板４０を
通るため、位相差板４０によりＳ偏光１３７に変換され
ることになる。そしてこの変換されたＳ偏光１３７は、
再び散乱領域２２である液晶層へ入射し出射Ｓ偏光138
となり、上述と同様、直線偏光１３５と同一の直線偏光
となって位相差板４１より出射されることになる。尚、
散乱領域内においてＰ偏光をＳ偏光に変換するわけであ
るが、Ｐ偏光が反射する回数は照明装置の厚さと散乱領
域の幅（例えば図８の紙面における左右方向）に依存す
るため、設計において最適化することができる。
状態である透過領域２１へ入射した無偏光である入射光
１３０は、実施例２において述べたように、照明装置内
部で全反射を繰返し、偏光散乱制御層２０Ｂが散乱（電
圧無印加）状態である散乱領域２２へ入射することにな
る。そして、散乱領域２２では、図面の垂直方向に液晶
分子が配向しているのでＰ偏光（入射面に平行な偏光）
に対する屈折率は等しいがＳ偏光（入射面に垂直な偏
光）に対する屈折率は液晶と凹凸２５で異なっている。
よって、散乱領域２２に入射された無偏光である入射光
１３１のうちのＳ偏光成分は散乱されて出射Ｓ偏光１３
３となり、位相差板４０で円偏光１３４に、更に位相差
板４１で直線偏光１３５となって出射されることにな
る。一方、Ｐ偏光成分１３６は散乱領域２２においても
全反射を起こして伝播することになるが、位相差板４０
と空気の界面において反射をする、即ち位相差板４０を
通るため、位相差板４０によりＳ偏光１３７に変換され
ることになる。そしてこの変換されたＳ偏光１３７は、
再び散乱領域２２である液晶層へ入射し出射Ｓ偏光138
となり、上述と同様、直線偏光１３５と同一の直線偏光
となって位相差板４１より出射されることになる。尚、
散乱領域内においてＰ偏光をＳ偏光に変換するわけであ
るが、Ｐ偏光が反射する回数は照明装置の厚さと散乱領
域の幅（例えば図８の紙面における左右方向）に依存す
るため、設計において最適化することができる。
【００８７】従って、無偏光を偏光変換し、同時に選択
的位置から光を出射させることができるのである。これ
により偏光を利用する表示装置に適用すると光利用効率
を向上できる。
的位置から光を出射させることができるのである。これ
により偏光を利用する表示装置に適用すると光利用効率
を向上できる。
【００８８】また、実施例７においても、図２に示すよ
うに光出射領域２００を移動する場合に、導光体側面に
配置した光源１０を必要以上に増加させる必要がなく、
また常に点灯状態で、光散乱制御層２０Ｂを制御するこ
とで出射領域をスキャンすることができる。更にいう
と、例えば１周期期間の４分の１の時間点灯させて表示
を行う場合には、同じ明るさとして感じるために明るさ
を４倍にする必要があるが、実施例７の照明装置では光
出射領域２００を全面の８分の１にすることで光を集中
し、点灯期間の明るさを全面透過時に対して４倍とする
ことが可能となり、結果として観測者が平均値として感
じる明るさを全面点灯の場合と同じ明るさとすることが
できる。 （実施例８）実施例８の照明装置の断面図を図９に示
す。
うに光出射領域２００を移動する場合に、導光体側面に
配置した光源１０を必要以上に増加させる必要がなく、
また常に点灯状態で、光散乱制御層２０Ｂを制御するこ
とで出射領域をスキャンすることができる。更にいう
と、例えば１周期期間の４分の１の時間点灯させて表示
を行う場合には、同じ明るさとして感じるために明るさ
を４倍にする必要があるが、実施例７の照明装置では光
出射領域２００を全面の８分の１にすることで光を集中
し、点灯期間の明るさを全面透過時に対して４倍とする
ことが可能となり、結果として観測者が平均値として感
じる明るさを全面点灯の場合と同じ明るさとすることが
できる。 （実施例８）実施例８の照明装置の断面図を図９に示
す。
【００８９】実施例８では光散乱制御層２０を照明装置
の平面に対して斜めに傾けて配置することを特徴として
いる。
の平面に対して斜めに傾けて配置することを特徴として
いる。
【００９０】実施例１〜７では、光源１０から発せられ
る出射光のうち、導光体平面に平行な成分の導光体への
入射光１４０は対向するランプ若しくは第２の反射板と
の間を往復することとなり吸収されて利用できないこと
となってしまう。しかし図９の様に一対の導光体の平面
に対して斜めに配置することで、出射面に平行成分の光
の吸収損失を防止し、効率良く制御することができる。
つまり出射効率を向上することができる。 （実施例９）実施例９における液晶表示装置は例えば図
１４で示されるように、実施例１の照明装置を背面に備
え、その照明装置上にアクティブマトリクス型の液晶表
示素子を配置した液晶表示装置である。尚、上記実施例
１〜８いずれの照明装置を背面に備えてもよい。実施例
９で強調するポイントは液晶表示素子の駆動と本願発明
に係る照明装置の駆動との組合せにより効果を生み出す
ことにあるからである。尚、本願発明に係る液晶表示装
置を利用したものとして、テレビ受像機，モニター，携
帯情報端末等があり、携帯情報端末においては本照明装
置の薄型化若しくは小型化による携帯性の向上，テレビ
受像機，モニターにおいては、薄型化はもちろんのこ
と、光源を少なくすることによる発熱の抑制，機器全体
としての軽量化を図ることが出来る。
る出射光のうち、導光体平面に平行な成分の導光体への
入射光１４０は対向するランプ若しくは第２の反射板と
の間を往復することとなり吸収されて利用できないこと
となってしまう。しかし図９の様に一対の導光体の平面
に対して斜めに配置することで、出射面に平行成分の光
の吸収損失を防止し、効率良く制御することができる。
つまり出射効率を向上することができる。 （実施例９）実施例９における液晶表示装置は例えば図
１４で示されるように、実施例１の照明装置を背面に備
え、その照明装置上にアクティブマトリクス型の液晶表
示素子を配置した液晶表示装置である。尚、上記実施例
１〜８いずれの照明装置を背面に備えてもよい。実施例
９で強調するポイントは液晶表示素子の駆動と本願発明
に係る照明装置の駆動との組合せにより効果を生み出す
ことにあるからである。尚、本願発明に係る液晶表示装
置を利用したものとして、テレビ受像機，モニター，携
帯情報端末等があり、携帯情報端末においては本照明装
置の薄型化若しくは小型化による携帯性の向上，テレビ
受像機，モニターにおいては、薄型化はもちろんのこ
と、光源を少なくすることによる発熱の抑制，機器全体
としての軽量化を図ることが出来る。
【００９１】実施例９において用いるアクティブマトリ
クス型の液晶表示素子については特に図示はしないが、
一対の透明基板と、一対の透明基板の少なくとも一方に
設けられた偏光板と、一対の透明基板に挟持された液晶
層と、一方の透明基板上にマトリクス状に形成された走
査配線と信号配線と、そのそれぞれの交点に設けられゲ
ート端子として働くアクティブ素子（薄膜トランジス
タ）と、走査配線と信号配線に囲まれる領域に対応して
設けられかつ信号配線にアクティブ素子を介して接続さ
れた画素電極と、もう一方の基板に形成された対向電極
と、ゲート電圧の制御を行う走査配線駆動回路と、信号
電圧の制御を行う信号配線駆動回路と、走査配線駆動回
路及び信号配線駆動回路の制御を行う液晶表示コントロ
ーラと、を有している。
クス型の液晶表示素子については特に図示はしないが、
一対の透明基板と、一対の透明基板の少なくとも一方に
設けられた偏光板と、一対の透明基板に挟持された液晶
層と、一方の透明基板上にマトリクス状に形成された走
査配線と信号配線と、そのそれぞれの交点に設けられゲ
ート端子として働くアクティブ素子（薄膜トランジス
タ）と、走査配線と信号配線に囲まれる領域に対応して
設けられかつ信号配線にアクティブ素子を介して接続さ
れた画素電極と、もう一方の基板に形成された対向電極
と、ゲート電圧の制御を行う走査配線駆動回路と、信号
電圧の制御を行う信号配線駆動回路と、走査配線駆動回
路及び信号配線駆動回路の制御を行う液晶表示コントロ
ーラと、を有している。
【００９２】そして、この液晶表示素子は、アクティブ
素子を介して画素電極の電圧を制御することで、液晶の
配向、それに伴う光の透過率を調整（偏光状態を調整）
し、画像を表示していくのである。尚、実施例９の構成
ではＴＮ方式で、かつ、電場印加時において白表示とな
っている。しかし、偏光状態、光の透過状態を調整して
画像を表示するという意味において、液晶の駆動原理は
実施例９に限定されるものではなく、例えばＩＰＳ方式
の駆動も、電場印加時において黒表示にすることも、も
ちろん可能である。
素子を介して画素電極の電圧を制御することで、液晶の
配向、それに伴う光の透過率を調整（偏光状態を調整）
し、画像を表示していくのである。尚、実施例９の構成
ではＴＮ方式で、かつ、電場印加時において白表示とな
っている。しかし、偏光状態、光の透過状態を調整して
画像を表示するという意味において、液晶の駆動原理は
実施例９に限定されるものではなく、例えばＩＰＳ方式
の駆動も、電場印加時において黒表示にすることも、も
ちろん可能である。
【００９３】以下、図１１，図１２を用いて本実施例に
おけるポイントについて説明する。尚、図１１では説明
の簡略化のため、照明装置における光散乱制御層におけ
る液晶分子の応答時間がほぼ０ｍｓであるとしており、
実際の応答速度を勘案した場合については図１２におい
て説明していく。
おけるポイントについて説明する。尚、図１１では説明
の簡略化のため、照明装置における光散乱制御層におけ
る液晶分子の応答時間がほぼ０ｍｓであるとしており、
実際の応答速度を勘案した場合については図１２におい
て説明していく。
【００９４】液晶表示素子におけるフレーム周期(１６.
６ｍｓ）を３００とし、そのうち一方のフレーム周期３
２０を電場印加（白表示）期間、他の一方のフレーム周
期３２１を電場無印加（黒表示）期間であるとすると、
画素の透過率は３１０で示されるように変化する。尚、
実施例９における液晶の応答速度は３１０で示されるよ
うに、フレーム周期３００の１／２程度（約８ｍｓ）で
ある。
６ｍｓ）を３００とし、そのうち一方のフレーム周期３
２０を電場印加（白表示）期間、他の一方のフレーム周
期３２１を電場無印加（黒表示）期間であるとすると、
画素の透過率は３１０で示されるように変化する。尚、
実施例９における液晶の応答速度は３１０で示されるよ
うに、フレーム周期３００の１／２程度（約８ｍｓ）で
ある。
【００９５】従来のブリンクバックライトを用いていな
い液晶表示装置では、バックライトは３１２の線で示す
ように光源を常時点灯し、実施例９におけるバックライ
トは３１１の線で示すように（例えば走査信号に同期さ
せて）ある所定の期間だけ光源を点灯することとなる。
い液晶表示装置では、バックライトは３１２の線で示す
ように光源を常時点灯し、実施例９におけるバックライ
トは３１１の線で示すように（例えば走査信号に同期さ
せて）ある所定の期間だけ光源を点灯することとなる。
【００９６】そして、表示の明るさは画素における透過
率とバックライトの光強度との積で決定されるので、従
来の液晶表示装置で観測者がフレーム期間３２０におい
て感じる明るさは３５０の面積で表され、フレーム期間
３２１において感じる明るさは３５１の面積で表され
る。つまり、白表示時においては液晶の立ち上がりに依
存した明るさの損失が生じ、黒表示時においては常時点
灯するため液晶の立ち下がりに依存した光漏れが発生
し、白と黒とのコントラストの低下を招くこととなって
しまう。
率とバックライトの光強度との積で決定されるので、従
来の液晶表示装置で観測者がフレーム期間３２０におい
て感じる明るさは３５０の面積で表され、フレーム期間
３２１において感じる明るさは３５１の面積で表され
る。つまり、白表示時においては液晶の立ち上がりに依
存した明るさの損失が生じ、黒表示時においては常時点
灯するため液晶の立ち下がりに依存した光漏れが発生
し、白と黒とのコントラストの低下を招くこととなって
しまう。
【００９７】それに対し、一部の時間に限って光を出射
する構成としても本願発明の照明装置では用いれば時間
平均の明るさ、コントラストを低下させない表示が可能
となる。それは、実施例１〜７において述べてきたよう
に、１フレーム期間のうちｋ分の１フレーム期間だけ光
を照射させる構成とするのであれば、出射面積を調節す
ることでｋ倍の光強度とすることができ、それにより１
フレーム期間において観測者が感じる明るさを一定にで
きるからである。３４０，３４１は実施例９における液
晶表示装置において観測者が感じる明るさを示す波形で
ある。この白表示の明るさ３４０は先ほどのべた白表示
のフレーム期間３２０における明るさ３５０よりも大き
く、かつ、黒表示のフレーム期間３２１においては光の
漏れは黒表示の明るさ３４１であたえられ、ほとんど無
い。つまり、従来例の光源よりも高いコントラスト比を
得ることができ、しかも応答の遅い液晶を用いた液晶表
示素子、別の見方をすれば液晶の応答に対してフレーム
周期が短い液晶表示素子（特には動画像表示に対応した
表示素子）に対しても十分適用が可能である。尚、本願
におけるコントラスト比は、白表示の明るさと黒表示の
明るさの商で与えらる。
する構成としても本願発明の照明装置では用いれば時間
平均の明るさ、コントラストを低下させない表示が可能
となる。それは、実施例１〜７において述べてきたよう
に、１フレーム期間のうちｋ分の１フレーム期間だけ光
を照射させる構成とするのであれば、出射面積を調節す
ることでｋ倍の光強度とすることができ、それにより１
フレーム期間において観測者が感じる明るさを一定にで
きるからである。３４０，３４１は実施例９における液
晶表示装置において観測者が感じる明るさを示す波形で
ある。この白表示の明るさ３４０は先ほどのべた白表示
のフレーム期間３２０における明るさ３５０よりも大き
く、かつ、黒表示のフレーム期間３２１においては光の
漏れは黒表示の明るさ３４１であたえられ、ほとんど無
い。つまり、従来例の光源よりも高いコントラスト比を
得ることができ、しかも応答の遅い液晶を用いた液晶表
示素子、別の見方をすれば液晶の応答に対してフレーム
周期が短い液晶表示素子（特には動画像表示に対応した
表示素子）に対しても十分適用が可能である。尚、本願
におけるコントラスト比は、白表示の明るさと黒表示の
明るさの商で与えらる。
【００９８】次に、照明装置における実際の液晶の応答
時間を考慮した場合における実施例９の液晶表示装置の
効果を図１２を基に説明する。尚、照明装置における液
晶層の応答速度を考慮した点以外は図１１における液晶
表示装置と同じである。
時間を考慮した場合における実施例９の液晶表示装置の
効果を図１２を基に説明する。尚、照明装置における液
晶層の応答速度を考慮した点以外は図１１における液晶
表示装置と同じである。
【００９９】先ほどと同様、実施例９における液晶表示
装置の白表示時における明るさは３４０の面積で与えら
れ、黒表示時における明るさは３４１の面積で表され
る。このコントラスト比は従来の液晶表示装置における
コントラスト比（３５０と３５１の商）よりも大きくな
っている。もちろん、先ほど述べたように時間と位置を
選択して集光して液晶表示装置に入射させることができ
るので明るさの低下をも防ぐことができることは言うま
でもない。
装置の白表示時における明るさは３４０の面積で与えら
れ、黒表示時における明るさは３４１の面積で表され
る。このコントラスト比は従来の液晶表示装置における
コントラスト比（３５０と３５１の商）よりも大きくな
っている。もちろん、先ほど述べたように時間と位置を
選択して集光して液晶表示装置に入射させることができ
るので明るさの低下をも防ぐことができることは言うま
でもない。
【０１００】尚、図１２では照明装置の応答速度を考慮
し、黒表示期間に入る時点から、応答が完了する分の時
間だけ早く照明装置の液晶に印加する電場を無印加にし
ている。これは黒表示時における光漏れをなくすことに
対して特に有効である。尚、照明装置の液晶の立ち下が
りの応答速度分だけ光を照射する時間を前にずらすこと
で、液晶表示素子の液晶の立ち下がりによる透過率と照
明装置の液晶との立ち上がりによる光強度との積（重な
り）だけ明るさが観測される可能性もある（３４１の面
積に対応する）が、重なりが生じる場合は、液晶の応答
のプロファイル同士の重なりの面積（明るさ）を比較考
量し、照明装置における液晶に印加する電場を無印加と
する時点を決定すると有効である。
し、黒表示期間に入る時点から、応答が完了する分の時
間だけ早く照明装置の液晶に印加する電場を無印加にし
ている。これは黒表示時における光漏れをなくすことに
対して特に有効である。尚、照明装置の液晶の立ち下が
りの応答速度分だけ光を照射する時間を前にずらすこと
で、液晶表示素子の液晶の立ち下がりによる透過率と照
明装置の液晶との立ち上がりによる光強度との積（重な
り）だけ明るさが観測される可能性もある（３４１の面
積に対応する）が、重なりが生じる場合は、液晶の応答
のプロファイル同士の重なりの面積（明るさ）を比較考
量し、照明装置における液晶に印加する電場を無印加と
する時点を決定すると有効である。
【０１０１】以上、実施例９における液晶表示装置は、
照明装置が液晶表示素子の走査信号に同期して光出射領
域を移動し、一定時間照射していくことでホールド型に
よる動画質の劣化を抑制し、応答の遅い液晶を用いた液
晶表示素子、別の見方をすれば液晶の応答に対してフレ
ーム周期が短い液晶表示素子（特には動画像表示に対応
した表示素子）に対しても十分適用が可能であり、鮮明
な動画像表示を得ることができる。また、コントラスト
比の高い高画質な表示を得ることも可能となる。 （実施例１０）図１３は液晶表示装置の作用効果を示す
ものである。横軸は時間を、縦軸は液晶表示装置におけ
る位置（走査方向）を表している。尚、４００はそれぞ
れの位置，時間における液晶の応答（透過率の変化）を
表している。
照明装置が液晶表示素子の走査信号に同期して光出射領
域を移動し、一定時間照射していくことでホールド型に
よる動画質の劣化を抑制し、応答の遅い液晶を用いた液
晶表示素子、別の見方をすれば液晶の応答に対してフレ
ーム周期が短い液晶表示素子（特には動画像表示に対応
した表示素子）に対しても十分適用が可能であり、鮮明
な動画像表示を得ることができる。また、コントラスト
比の高い高画質な表示を得ることも可能となる。 （実施例１０）図１３は液晶表示装置の作用効果を示す
ものである。横軸は時間を、縦軸は液晶表示装置におけ
る位置（走査方向）を表している。尚、４００はそれぞ
れの位置，時間における液晶の応答（透過率の変化）を
表している。
【０１０２】実施例１０の液晶表示装置は、実施例９と
同様、上記実施例１の照明装置を背面に備え、その照明
装置上にアクティブマトリクス型の液晶表示素子を配置
した液晶表示装置である。尚、実施例９と同様、照明装
置は実施例２〜７の照明装置のいずれでももちろん可能
である。また、説明の都合上、照明装置における液晶の
応答するための時間はほぼ０ｍｓとしている。以下、ブ
リンクバックライトの従来例と比較しつつ効果作用につ
いて図１３を基に説明する。
同様、上記実施例１の照明装置を背面に備え、その照明
装置上にアクティブマトリクス型の液晶表示素子を配置
した液晶表示装置である。尚、実施例９と同様、照明装
置は実施例２〜７の照明装置のいずれでももちろん可能
である。また、説明の都合上、照明装置における液晶の
応答するための時間はほぼ０ｍｓとしている。以下、ブ
リンクバックライトの従来例と比較しつつ効果作用につ
いて図１３を基に説明する。
【０１０３】液晶表示装置において、各フレーム期間４
０３に対応するタイミング信号及び走査信号４０４を通
じ、電圧が液晶層へ印加される。そして、その液晶層は
印加された電圧に応じて透過率を変調させると共に、そ
れに同期した照明装置の光出射領域が４０１に示すよう
に時間とともにスキャンされている。尚、４０２は従来
例としてランプを並べた直下方式のバックライトによる
光出射領域のスキャンを表した波形である。
０３に対応するタイミング信号及び走査信号４０４を通
じ、電圧が液晶層へ印加される。そして、その液晶層は
印加された電圧に応じて透過率を変調させると共に、そ
れに同期した照明装置の光出射領域が４０１に示すよう
に時間とともにスキャンされている。尚、４０２は従来
例としてランプを並べた直下方式のバックライトによる
光出射領域のスキャンを表した波形である。
【０１０４】図１３は、３０本毎の走査線上における画
素における液晶応答及びバックライト出射特性を示して
いる。即ち図１３に示された６つのプロファイルのうち
一番上は１本目の走査線上の一画素における透過率の変
化を、一番下は１５１本目の走査線上の一画素における
透過率の変化をそれぞれ表している。尚、図１３におけ
るプロファイルを示す画素はいずれも同一信号線上にあ
るとする。
素における液晶応答及びバックライト出射特性を示して
いる。即ち図１３に示された６つのプロファイルのうち
一番上は１本目の走査線上の一画素における透過率の変
化を、一番下は１５１本目の走査線上の一画素における
透過率の変化をそれぞれ表している。尚、図１３におけ
るプロファイルを示す画素はいずれも同一信号線上にあ
るとする。
【０１０５】従来例たるランプを並べた直下方式のバッ
クライトにおいては、ランプとインバータの増加のみな
らず、ランプ径以上に微細に区切ることはできない。従
って、液晶表示素子が走査位置を変化させているにもか
かわらず、照明装置の光出射位置は、ある期間（数フレ
ーム期間）同一位置の光照射とならざるをえない。具体
的にいうと、図１３では上から３つのプロファイルにお
ける出射特性４０２の位置は同じとならざるをえない。
この結果、それぞれのプロファイルにおける液晶の応答
（透過率変化）４００とバックライト輝度４０２との関
係が異なるため、当該液晶の応答（透過率変化）４００
とバックライト輝度４０２の積で与えられる明るさはた
とえ同じ透過率曲線であってもライン方向（図面上下方
向）で異なり、明るさのムラが生じることとなる。
クライトにおいては、ランプとインバータの増加のみな
らず、ランプ径以上に微細に区切ることはできない。従
って、液晶表示素子が走査位置を変化させているにもか
かわらず、照明装置の光出射位置は、ある期間（数フレ
ーム期間）同一位置の光照射とならざるをえない。具体
的にいうと、図１３では上から３つのプロファイルにお
ける出射特性４０２の位置は同じとならざるをえない。
この結果、それぞれのプロファイルにおける液晶の応答
（透過率変化）４００とバックライト輝度４０２との関
係が異なるため、当該液晶の応答（透過率変化）４００
とバックライト輝度４０２の積で与えられる明るさはた
とえ同じ透過率曲線であってもライン方向（図面上下方
向）で異なり、明るさのムラが生じることとなる。
【０１０６】一方、実施例１３に係る照明装置は透明電
極をストライプ状に配置する構成となっているためラン
プの径よりも更に細く設計することが可能である。この
結果、従来例に比べバックライトの光出射領域をより細
かくスキャンすることができる。尚、具体例たる図１３
では最も細かいスキャンの例として、４０１で囲まれる
領域内部に存在する複数の縦線の幅（電極幅に相当）で
のスキャンが可能である。従って、従来例において課題
として残っていた明るさのムラを解消することができ、
明るさのムラが無い高画質な表示が可能な表示装置を得
ることができる。これは特に駆動周波数に対して液晶の
応答速度が遅い場合に有効である。
極をストライプ状に配置する構成となっているためラン
プの径よりも更に細く設計することが可能である。この
結果、従来例に比べバックライトの光出射領域をより細
かくスキャンすることができる。尚、具体例たる図１３
では最も細かいスキャンの例として、４０１で囲まれる
領域内部に存在する複数の縦線の幅（電極幅に相当）で
のスキャンが可能である。従って、従来例において課題
として残っていた明るさのムラを解消することができ、
明るさのムラが無い高画質な表示が可能な表示装置を得
ることができる。これは特に駆動周波数に対して液晶の
応答速度が遅い場合に有効である。
【０１０７】また、先述したように、本願発明における
構成により光出射領域の幅を調節して集光性を上げ、ラ
ンプから発せられる以上の光強度を得ることもできるの
で、これらの効果の組合せから照明装置におけるスキャ
ンの更なる最適化を図ることもできる。
構成により光出射領域の幅を調節して集光性を上げ、ラ
ンプから発せられる以上の光強度を得ることもできるの
で、これらの効果の組合せから照明装置におけるスキャ
ンの更なる最適化を図ることもできる。
【０１０８】尚、説明の都合上、従来例を９０本毎、本
願発明を３０本毎のスキャンにおいて同一の光出射位置
としたが、３０本毎にバックライトの光出射領域を制御
する必要は必ずしも無く、走査線毎の透過率の変化を考
慮して最適化を図ることができる。例えば、５０ライン
（約１５mm）毎の制御においても全く明るさのムラは発
生しなかった。 （実施例１１）本発明の液晶表示装置の効果を図１５を
基に説明する。本実施例は、実施例９，９と同様に実施
例１の照明装置を背面に備え、その照明装置上にアクテ
ィブマトリクス型の液晶表示素子を配置した液晶表示装
置である。液晶表示素子を駆動するタイミングに同期し
て、バックライトからの出射領域を選択する。走査信号
に同期して照明装置の出射領域を移動し、一定時間照射
することでホールド型による動画質の劣化を抑制し、鮮
明な動画像を得ることができる。尚、実施例９，９と同
様に照明装置は実施例２〜７の照明装置も適用可能であ
る。また、液晶表示素子としてはノーマリークローズの
表示モード、つまり電圧無印加状態で黒表示、電圧印加
状態で白表示をする表示モードを採用した。本実施例で
は横電界方式の液晶表示素子を用いたが、もちろんこれ
に限定されるものではない。
願発明を３０本毎のスキャンにおいて同一の光出射位置
としたが、３０本毎にバックライトの光出射領域を制御
する必要は必ずしも無く、走査線毎の透過率の変化を考
慮して最適化を図ることができる。例えば、５０ライン
（約１５mm）毎の制御においても全く明るさのムラは発
生しなかった。 （実施例１１）本発明の液晶表示装置の効果を図１５を
基に説明する。本実施例は、実施例９，９と同様に実施
例１の照明装置を背面に備え、その照明装置上にアクテ
ィブマトリクス型の液晶表示素子を配置した液晶表示装
置である。液晶表示素子を駆動するタイミングに同期し
て、バックライトからの出射領域を選択する。走査信号
に同期して照明装置の出射領域を移動し、一定時間照射
することでホールド型による動画質の劣化を抑制し、鮮
明な動画像を得ることができる。尚、実施例９，９と同
様に照明装置は実施例２〜７の照明装置も適用可能であ
る。また、液晶表示素子としてはノーマリークローズの
表示モード、つまり電圧無印加状態で黒表示、電圧印加
状態で白表示をする表示モードを採用した。本実施例で
は横電界方式の液晶表示素子を用いたが、もちろんこれ
に限定されるものではない。
【０１０９】フレーム周期(１６.６ｍｓ）を４０３とす
ると、白表示期間から黒表示期間に移行する時の表示素
子における画素の液晶の応答（透過率）は４１０で示さ
れるように変化する。つまり、液晶表示素子の液晶分子
は電圧遮断時(電場無印加時)に比べて電荷印加時の方が
高速に応答する。尚、印加電圧を高めることにより、さ
らに電圧印加時の応答を速めることができる。
ると、白表示期間から黒表示期間に移行する時の表示素
子における画素の液晶の応答（透過率）は４１０で示さ
れるように変化する。つまり、液晶表示素子の液晶分子
は電圧遮断時(電場無印加時)に比べて電荷印加時の方が
高速に応答する。尚、印加電圧を高めることにより、さ
らに電圧印加時の応答を速めることができる。
【０１１０】一方、実施例１１の照明装置は、電圧無印
加部分において光出射状態に、電圧印加部分において光
非出射状態に、所謂ノーマリー散乱の状態となってい
る。尚、４１１に示す照明装置バックライト輝度の応答
（明るさ）は電圧印加時において高速に応答し約４ｍ
ｓ、電圧遮断時において８ｍｓであった。尚、更に電圧
を上げると２ｍｓまで高速に応答し、光を遮断すること
ができた。
加部分において光出射状態に、電圧印加部分において光
非出射状態に、所謂ノーマリー散乱の状態となってい
る。尚、４１１に示す照明装置バックライト輝度の応答
（明るさ）は電圧印加時において高速に応答し約４ｍ
ｓ、電圧遮断時において８ｍｓであった。尚、更に電圧
を上げると２ｍｓまで高速に応答し、光を遮断すること
ができた。
【０１１１】上述したように、液晶表示素子の応答４１
０と照明装置におけるバックライト輝度４１１の積で明
るさ４１２が求められるため、上記構成により、液晶表
示素子の応答の速い方向と、照明装置の応答の遅い方向
とを、あわせることで明るさのプロファイルにおける急
峻な立ち上がりを、液晶表示素子の応答の遅い方向と照
明装置の応答の速い方向とを合わせることで、急峻な立
ち下がりを得ることができ、コントラスト比が高く、か
つ鮮明な動画質を得ることができる。
０と照明装置におけるバックライト輝度４１１の積で明
るさ４１２が求められるため、上記構成により、液晶表
示素子の応答の速い方向と、照明装置の応答の遅い方向
とを、あわせることで明るさのプロファイルにおける急
峻な立ち上がりを、液晶表示素子の応答の遅い方向と照
明装置の応答の速い方向とを合わせることで、急峻な立
ち下がりを得ることができ、コントラスト比が高く、か
つ鮮明な動画質を得ることができる。
【０１１２】尚、実施例１１ではノーマリークローズと
ノーマリー散乱との組合せを使用したが、上記ポイント
を利用する限りにおいて、この組合せに限定されるもの
ではない。 （実施例１２）図１６を用いて実施例１２の液晶表示装
置の作用効果について説明する。基本的構造は実施例１
１における液晶表示素子と同様であるが、実施例１１と
の相違点は、液晶表示素子をノーマリーオープンの表示
モード、つまり、電圧無印加状態で白表示、電圧印加状
態で黒表示である表示モードを採用したこと、照明装置
としてノーマリー透過の状態、つまり、電圧無印加状態
で光出射状態，電圧印加状態で光出射状態となるように
した点である。尚、実施例１２ではツイストネマチック
液晶を用いた表示素子であるが、ノーマリーオープンを
実現する限りにおいてこれに限定されるものではない。
照明装置として、ノーマリー透過の状態を作るために、
実施例１の照明装置において、負の液晶を用いたポリマ
ー分散型液晶や負の液晶を用いた初期垂直配向の液晶を
用いた。また、ノーマリー透過の状態を実現できる限り
において実施例２〜７においても同様に適用することが
できる。
ノーマリー散乱との組合せを使用したが、上記ポイント
を利用する限りにおいて、この組合せに限定されるもの
ではない。 （実施例１２）図１６を用いて実施例１２の液晶表示装
置の作用効果について説明する。基本的構造は実施例１
１における液晶表示素子と同様であるが、実施例１１と
の相違点は、液晶表示素子をノーマリーオープンの表示
モード、つまり、電圧無印加状態で白表示、電圧印加状
態で黒表示である表示モードを採用したこと、照明装置
としてノーマリー透過の状態、つまり、電圧無印加状態
で光出射状態，電圧印加状態で光出射状態となるように
した点である。尚、実施例１２ではツイストネマチック
液晶を用いた表示素子であるが、ノーマリーオープンを
実現する限りにおいてこれに限定されるものではない。
照明装置として、ノーマリー透過の状態を作るために、
実施例１の照明装置において、負の液晶を用いたポリマ
ー分散型液晶や負の液晶を用いた初期垂直配向の液晶を
用いた。また、ノーマリー透過の状態を実現できる限り
において実施例２〜７においても同様に適用することが
できる。
【０１１３】これにより、フレーム周期(１６.６ｍｓ）
を４０３として、白表示期間から黒表示期間に移行する
時の画素の応答（透過率）は４１３で示されるように変
化することとなる。つまり、液晶表示素子の液晶分子は
電圧遮断時（電場無印加時）に比べて電荷印加時の方が
高速に応答する。尚、印加電圧を高めることで、電圧印
加時の応答を速めることも可能である。また、照明装置
も、電圧無印加部分で光非出射状態に、電圧印加部分で
光出射状態に、それぞれなるよう構成したため、４１４
に示すように照明装置における応答（明るさ）は、電圧
印加時は約４ｍｓで高速に応答し、電圧遮断時は７ｍｓ
で応答する。尚、更に電圧を上げると２ｍｓまで高速応
答が可能となり、光が出射できる。
を４０３として、白表示期間から黒表示期間に移行する
時の画素の応答（透過率）は４１３で示されるように変
化することとなる。つまり、液晶表示素子の液晶分子は
電圧遮断時（電場無印加時）に比べて電荷印加時の方が
高速に応答する。尚、印加電圧を高めることで、電圧印
加時の応答を速めることも可能である。また、照明装置
も、電圧無印加部分で光非出射状態に、電圧印加部分で
光出射状態に、それぞれなるよう構成したため、４１４
に示すように照明装置における応答（明るさ）は、電圧
印加時は約４ｍｓで高速に応答し、電圧遮断時は７ｍｓ
で応答する。尚、更に電圧を上げると２ｍｓまで高速応
答が可能となり、光が出射できる。
【０１１４】上述したように、液晶表示素子の液晶の応
答４１３と照明装置におけるバックライト輝度４１４の
積で明るさ４１５が求められるため、上記構成により、
液晶表示素子の応答の速い方向と、照明装置の応答の遅
い方向とを、あわせることで明るさのプロファイルにお
ける急峻な立ち上がりを、液晶表示素子の応答の遅い方
向と照明装置の応答の速い方向とを合わせることで、急
峻な立ち下がりを得ることができ、コントラスト比が高
く、かつ鮮明な動画質を得ることができるのである。
答４１３と照明装置におけるバックライト輝度４１４の
積で明るさ４１５が求められるため、上記構成により、
液晶表示素子の応答の速い方向と、照明装置の応答の遅
い方向とを、あわせることで明るさのプロファイルにお
ける急峻な立ち上がりを、液晶表示素子の応答の遅い方
向と照明装置の応答の速い方向とを合わせることで、急
峻な立ち下がりを得ることができ、コントラスト比が高
く、かつ鮮明な動画質を得ることができるのである。
【０１１５】尚、実施例１２ではノーマリーオープンと
ノーマリー透過の組合せを使用したが、上記ポイントを
利用する限りにおいて、この組合せに限定されるもので
はない。 （実施例１３）実施例１３の液晶表示装置の作用効果に
ついて図１７を基に説明する。実施例１３は、液晶表示
素子が１フレーム周期期間の間に黒表示期間を設けてい
るという点、つまり１フレーム周期期間の間にいわゆる
黒書込みを行うという点が実施例１１と異なっている。
また、液晶表示装置における照明装置は実施例１におけ
る照明装置であって、ノーマリー散乱の照明装置であ
る。尚、４２１に示すように明るさは、電圧印加時は約
４ｍｓで高速に応答し、電圧遮断時では８ｍｓで応答す
る。また、電圧を上げることで応答時間を約２ｍｓまで
短くし、光を遮断することができる。もちろん、実施例
１３における効果作用を奏する限りにおいて、実施例２
〜７に係る照明装置を用いることも可能である。
ノーマリー透過の組合せを使用したが、上記ポイントを
利用する限りにおいて、この組合せに限定されるもので
はない。 （実施例１３）実施例１３の液晶表示装置の作用効果に
ついて図１７を基に説明する。実施例１３は、液晶表示
素子が１フレーム周期期間の間に黒表示期間を設けてい
るという点、つまり１フレーム周期期間の間にいわゆる
黒書込みを行うという点が実施例１１と異なっている。
また、液晶表示装置における照明装置は実施例１におけ
る照明装置であって、ノーマリー散乱の照明装置であ
る。尚、４２１に示すように明るさは、電圧印加時は約
４ｍｓで高速に応答し、電圧遮断時では８ｍｓで応答す
る。また、電圧を上げることで応答時間を約２ｍｓまで
短くし、光を遮断することができる。もちろん、実施例
１３における効果作用を奏する限りにおいて、実施例２
〜７に係る照明装置を用いることも可能である。
【０１１６】まず、本願発明の照明装置との組合せの作
用効果について説明する前に、液晶表示装置の概略につ
いて簡単に説明する。尚、黒書込みを行う液晶表示素子
の具体的な構成の例については特願２０００−８１７２
１号において詳細に述べてある。
用効果について説明する前に、液晶表示装置の概略につ
いて簡単に説明する。尚、黒書込みを行う液晶表示素子
の具体的な構成の例については特願２０００−８１７２
１号において詳細に述べてある。
【０１１７】この液晶表示素子は１フレーム期間内に白
表示と黒表示を行うこと（即ち、いわゆる黒書込みを行
うこと）が可能な液晶表示素子であり、しかもフレーム
期間毎にその黒書込みを行うタイミングを変化させるこ
とができる。例えば、図１７の左（最初）のフレーム期
間ではフレーム期間の半分の位置で黒を書込んでいる
（電場無印加としている）が、右（次）のフレームでは
４分の１の位置で黒を書込んでいる。これは高速かつ高
画質な動画像表示に対応させた液晶表示装置を得るため
に特に有効な手段である。なお、液晶表示素子はいわゆ
るノーマリークローズの表示モード、つまり電圧無印加
状態で黒表示，電圧印加状態で白表示をする表示モード
を採用しており、さらに、横電界方式の液晶表示素子を
用いているが、もちろんこの表示モードであれば横電界
方式に限定されるものでもない。尚、本明細書では液晶
表示素子の透過率の変化のみも画像表示として表現して
いる。
表示と黒表示を行うこと（即ち、いわゆる黒書込みを行
うこと）が可能な液晶表示素子であり、しかもフレーム
期間毎にその黒書込みを行うタイミングを変化させるこ
とができる。例えば、図１７の左（最初）のフレーム期
間ではフレーム期間の半分の位置で黒を書込んでいる
（電場無印加としている）が、右（次）のフレームでは
４分の１の位置で黒を書込んでいる。これは高速かつ高
画質な動画像表示に対応させた液晶表示装置を得るため
に特に有効な手段である。なお、液晶表示素子はいわゆ
るノーマリークローズの表示モード、つまり電圧無印加
状態で黒表示，電圧印加状態で白表示をする表示モード
を採用しており、さらに、横電界方式の液晶表示素子を
用いているが、もちろんこの表示モードであれば横電界
方式に限定されるものでもない。尚、本明細書では液晶
表示素子の透過率の変化のみも画像表示として表現して
いる。
【０１１８】しかし、この液晶表示素子を用いる際には
解決できない課題が存在する。以下、説明する。先述し
たように、観測者が感じる光の明るさは液晶表示素子に
おける画素の透過率と表示装置における照明装置の光強
度との積、及びその表示をする時間、に応じて定まる。
従って、照明装置における光強度が一定であるとする
と、白表示期間はそれぞれ２分の１，４分の１，８分の
１となってしまうこととなり、それに対応して観測者が
感じる明るさは２分の１，４分の１，８分の１と低くな
ってしまう可能性がある。よって、時間に応じて光強度
を変化させる照明装置の具体的な実現も望まれていた。
解決できない課題が存在する。以下、説明する。先述し
たように、観測者が感じる光の明るさは液晶表示素子に
おける画素の透過率と表示装置における照明装置の光強
度との積、及びその表示をする時間、に応じて定まる。
従って、照明装置における光強度が一定であるとする
と、白表示期間はそれぞれ２分の１，４分の１，８分の
１となってしまうこととなり、それに対応して観測者が
感じる明るさは２分の１，４分の１，８分の１と低くな
ってしまう可能性がある。よって、時間に応じて光強度
を変化させる照明装置の具体的な実現も望まれていた。
【０１１９】そこで、本願発明に係る照明装置を用いた
液晶表示装置は以下の出射方法により上記課題を解決す
ることができる。実施例１３の作用効果について説明す
る。
液晶表示装置は以下の出射方法により上記課題を解決す
ることができる。実施例１３の作用効果について説明す
る。
【０１２０】実施例１３に係る照明装置は上述したとお
り、ｎ本（ｎは整数）の透明電極をストライプ状に配置
した構成をとっているため、そのうちｍ本（ｍは整数）
を光出射状態とした場合の光強度をｎ本全てが光出射状
態である場合の光強度に対してｎ分のｍ倍とすることが
できる。従って、画像を表示する時間、即ち白表示期間
がフレーム期間の２分の１となった場合には全面光出射
の強度に対して２倍の光強度を、４分の１となった場合
には４倍の光強度とすることで、画素の透過率，照明装
置の光強度及び表示期間の積を常に一定にすることがで
き、観測者は液晶表示装置の表示期間，動画像の速度に
依存しないで一定の明るさを感じることができる。図１
７で説明すると、左の光照射の時間に比して右の光照射
の時間は半分となっているが、光強度は２倍となってい
るため、結果として観測者が感じる明るさは一定となっ
ているのである。これは本願の照明装置を用いることで
初めて可能となる。尚、液晶の応答によるわずかな差異
から生じる明るさの差を調整するために照明装置から発
せられる光強度を２倍以上に調整するという構成も可能
である。
り、ｎ本（ｎは整数）の透明電極をストライプ状に配置
した構成をとっているため、そのうちｍ本（ｍは整数）
を光出射状態とした場合の光強度をｎ本全てが光出射状
態である場合の光強度に対してｎ分のｍ倍とすることが
できる。従って、画像を表示する時間、即ち白表示期間
がフレーム期間の２分の１となった場合には全面光出射
の強度に対して２倍の光強度を、４分の１となった場合
には４倍の光強度とすることで、画素の透過率，照明装
置の光強度及び表示期間の積を常に一定にすることがで
き、観測者は液晶表示装置の表示期間，動画像の速度に
依存しないで一定の明るさを感じることができる。図１
７で説明すると、左の光照射の時間に比して右の光照射
の時間は半分となっているが、光強度は２倍となってい
るため、結果として観測者が感じる明るさは一定となっ
ているのである。これは本願の照明装置を用いることで
初めて可能となる。尚、液晶の応答によるわずかな差異
から生じる明るさの差を調整するために照明装置から発
せられる光強度を２倍以上に調整するという構成も可能
である。
【０１２１】尚、電圧の調整，消費電力に課題は残すも
のの、液晶層の代わりに有機ＥＬを用いることで光強度
を調整し、スキャンさせて行くことも可能ではある。
のの、液晶層の代わりに有機ＥＬを用いることで光強度
を調整し、スキャンさせて行くことも可能ではある。
【０１２２】また実施例１３では白表示期間，黒表示期
間は可変であるが、その期間に対応させるように光出射
領域の本数及び時間を調整，選択し、常に一定の明るさ
を得ることができる。以上、光照射領域を正確にスキャ
ンし、かつ光強度を随意に調節できる本願発明に係る照
明装置を用いることで大きな光のロス及び明るさのムラ
がなく、かつ動画像に対応した良好な液晶表示装置を得
ることができる。
間は可変であるが、その期間に対応させるように光出射
領域の本数及び時間を調整，選択し、常に一定の明るさ
を得ることができる。以上、光照射領域を正確にスキャ
ンし、かつ光強度を随意に調節できる本願発明に係る照
明装置を用いることで大きな光のロス及び明るさのムラ
がなく、かつ動画像に対応した良好な液晶表示装置を得
ることができる。
【０１２３】尚、実施例１３は、白表示期間の割合をフ
レーム期間に対して可変としたが、もちろん固定（例え
ばフレーム期間の半分）としてももちろん可能である
し、黒書込みを行う時間も実施例１３に限られることは
ない。さらに、実施例１３ではフレーム期間を一定とし
ているが、フレーム期間を変化させる、即ち倍速駆動を
しても上記課題は生じうるため、適用は可能であり、か
つ有効な解決手段となりうる。
レーム期間に対して可変としたが、もちろん固定（例え
ばフレーム期間の半分）としてももちろん可能である
し、黒書込みを行う時間も実施例１３に限られることは
ない。さらに、実施例１３ではフレーム期間を一定とし
ているが、フレーム期間を変化させる、即ち倍速駆動を
しても上記課題は生じうるため、適用は可能であり、か
つ有効な解決手段となりうる。
【０１２４】以上、方法について説明してきたが、この
出射方法は照明装置にバックライト駆動回路を設けるこ
とで実現可能である。そしてストライプを形成する透明
電極はそれぞれ当該バックライト駆動回路に接続されて
おり、バックライト駆動回路は液晶表示コントローラか
らの命令（例えば黒書込みのタイミング信号）に応じて
光照射領域の幅，照射時間を調節し、照明装置を駆動さ
せるという構成をとっている。
出射方法は照明装置にバックライト駆動回路を設けるこ
とで実現可能である。そしてストライプを形成する透明
電極はそれぞれ当該バックライト駆動回路に接続されて
おり、バックライト駆動回路は液晶表示コントローラか
らの命令（例えば黒書込みのタイミング信号）に応じて
光照射領域の幅，照射時間を調節し、照明装置を駆動さ
せるという構成をとっている。
【０１２５】また、実施例１１，１２等のように、液晶
表示素子の応答の速い方向と、照明装置の応答の遅い方
向とを、及び液晶表示素子の応答の遅い方向と照明装置
の応答の速い方向とを、それぞれ合わせてもいるので、
図１５でも示したように、液晶表示素子の液晶の応答４
２０と照明装置のバックライト輝度４２１の応答で与え
られる白表示の明るさ４２２の、立上り，立下がりを共
に急峻に変化させ、鮮明な動画質を得ることもできる。
この意味において、照明装置における液晶層の駆動モー
ドはノーマリー透過でもノーマリー散乱でもよい。
表示素子の応答の速い方向と、照明装置の応答の遅い方
向とを、及び液晶表示素子の応答の遅い方向と照明装置
の応答の速い方向とを、それぞれ合わせてもいるので、
図１５でも示したように、液晶表示素子の液晶の応答４
２０と照明装置のバックライト輝度４２１の応答で与え
られる白表示の明るさ４２２の、立上り，立下がりを共
に急峻に変化させ、鮮明な動画質を得ることもできる。
この意味において、照明装置における液晶層の駆動モー
ドはノーマリー透過でもノーマリー散乱でもよい。
【０１２６】
【発明の効果】以上のような構成とすることで、光利用
効率の高いブリンク照明装置を提供することができる。
また、本発明のブリンク照明装置を用いて、移動速度が
速い動画を表示する場合にも良好な表示特性を得られる
アクティブマトリクス型の液晶表示装置を提供すること
ができる。
効率の高いブリンク照明装置を提供することができる。
また、本発明のブリンク照明装置を用いて、移動速度が
速い動画を表示する場合にも良好な表示特性を得られる
アクティブマトリクス型の液晶表示装置を提供すること
ができる。
【図１】実施例１の照明装置の構成を説明する図であ
る。
る。
【図２】実施例１の照明装置の制御方法を説明する図で
ある。
ある。
【図３】実施例２の照明装置の構成を説明する図であ
る。
る。
【図４】実施例３の照明装置の構成を説明する図であ
る。
る。
【図５】実施例４の照明装置の構成を説明する図であ
る。
る。
【図６】本発明５の照明装置の構成を説明する図であ
る。
る。
【図７】本発明６の照明装置に適用する凹凸の一実施例
を示す図である。
を示す図である。
【図８】実施例７の照明装置の構成を説明する図であ
る。
る。
【図９】実施例８の照明装置の構成を説明する図であ
る。
る。
【図１０】本発明が利用する原理を説明する図である。
【図１１】実施例９の液晶表示装置について説明する図
である。
である。
【図１２】実施例９の液晶表示装置について説明する図
である。
である。
【図１３】実施例１０の液晶表示装置について説明する
図である。
図である。
【図１４】本願発明に係る液晶表示装置について説明す
る図である。
る図である。
【図１５】実施例１１の液晶表示装置について説明する
図である。
図である。
【図１６】実施例１２の液晶表示装置について説明する
図である。
図である。
【図１７】実施例１３の液晶表示装置について説明する
図である。
図である。
１０，１０Ａ，１０Ｂ…光源、１１，１１Ａ，１１Ｂ…
ランプカバー、１２，１５，１２１…導光体、１２Ａ…
出射面、１３，１４…透明電極、１６，１７…反射板、
１８…低屈折率層（空気層）、１９…位相差板、２０，
２０Ａ…光散乱制御層、２０Ｂ…偏光散乱制御層、２１
…透過領域、２２…散乱領域、２３…等方性媒体、２４
…液晶ドロップレット、２５…ホログラム、３０，３１
…配向膜、４０，４１…位相差板、５０…ピッチ、５１
…角度、１００，１１０，１２０，１３０，１４０，１
５１…入射光、１０１，１１１，１２１，１２２，１３
１，１５２…導光体界面での全反射光、１０２，１０
３，１２３，１２４，１２５，１２６，１２７…散乱
光、１１２，１１６，１３３，１３８…出射Ｓ偏光、１
１３…偏光透過光、１１５，１３７…Ｓ偏光、１３２…
偏光散乱光、１３４…円偏光、１３５…直線偏光、１３
６…Ｐ偏光、１５０…ランプからの出射光、１６０…導
光体への入射角度、１６１…界面での入射角度、２００
…光出射領域、２０１…光非出射領域、２０５，２０６
…ある領域での点灯時間、２１０…透過状態、２１１…
散乱状態、３００，４０３…１フレーム期間(１周期)、
３１０，４００，４１０，４１３，４２０，４２３…液
晶応答、３１１,３１２,４０１，４０２，４１１，４１
４，４２１，４２４…バックライト輝度、３２０…白表
示期間、３２１…黒表示期間、３３０Ａ，３３０Ｂ，３
３０Ｃ…走査方向での各波形、３４０，３５０，４１
２，４１５,４２２,４２５…白表示明るさ、３４１，３
５１…黒表示明るさ、４０４…走査信号、５００…液晶
表示コントラーラ、５０１…バックライト駆動回路、５
０２…走査配線駆動回路、５０３…信号配線駆動回路、
５０４…共通電極駆動回路、５１０…液晶表示素子、５
２０…照明装置（バックライト）。
ランプカバー、１２，１５，１２１…導光体、１２Ａ…
出射面、１３，１４…透明電極、１６，１７…反射板、
１８…低屈折率層（空気層）、１９…位相差板、２０，
２０Ａ…光散乱制御層、２０Ｂ…偏光散乱制御層、２１
…透過領域、２２…散乱領域、２３…等方性媒体、２４
…液晶ドロップレット、２５…ホログラム、３０，３１
…配向膜、４０，４１…位相差板、５０…ピッチ、５１
…角度、１００，１１０，１２０，１３０，１４０，１
５１…入射光、１０１，１１１，１２１，１２２，１３
１，１５２…導光体界面での全反射光、１０２，１０
３，１２３，１２４，１２５，１２６，１２７…散乱
光、１１２，１１６，１３３，１３８…出射Ｓ偏光、１
１３…偏光透過光、１１５，１３７…Ｓ偏光、１３２…
偏光散乱光、１３４…円偏光、１３５…直線偏光、１３
６…Ｐ偏光、１５０…ランプからの出射光、１６０…導
光体への入射角度、１６１…界面での入射角度、２００
…光出射領域、２０１…光非出射領域、２０５，２０６
…ある領域での点灯時間、２１０…透過状態、２１１…
散乱状態、３００，４０３…１フレーム期間(１周期)、
３１０，４００，４１０，４１３，４２０，４２３…液
晶応答、３１１,３１２,４０１，４０２，４１１，４１
４，４２１，４２４…バックライト輝度、３２０…白表
示期間、３２１…黒表示期間、３３０Ａ，３３０Ｂ，３
３０Ｃ…走査方向での各波形、３４０，３５０，４１
２，４１５,４２２,４２５…白表示明るさ、３４１，３
５１…黒表示明るさ、４０４…走査信号、５００…液晶
表示コントラーラ、５０１…バックライト駆動回路、５
０２…走査配線駆動回路、５０３…信号配線駆動回路、
５０４…共通電極駆動回路、５１０…液晶表示素子、５
２０…照明装置（バックライト）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/133 ５２５ Ｇ０２Ｆ 1/1334 ５Ｃ０５８ 1/1334 Ｈ０４Ｎ 5/66 １０２Ａ Ｈ０４Ｎ 5/66 １０２ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ (72)発明者 津村 誠 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 青野 義則 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 2H038 AA55 BA06 2H088 EA33 EA44 EA64 GA10 HA06 HA14 HA21 HA28 JA03 KA06 MA10 MA16 2H089 HA04 JA04 KA04 SA02 SA03 TA10 2H091 FA16Z FA24Z FA42Z FD07 FD15 FD21 GA13 HA06 JA02 KA01 LA11 LA12 LA16 2H093 NA01 NA21 NA80 NC44 ND01 ND58 NE07 NF11 NG18 NH15 5C058 AA06 AB03 BA29
Claims (27)
- 【請求項１】一対の導光体と、 該一対の導光体に挟持される液晶層とを有する照明装置
であって、 前記一対の導光体のうち、一方の導光体の前記液晶層に
向う面に複数の領域に分割されて形成された第１の透明
電極と、 他方の前記導光体の前記液晶層に向う面に配置された第
２の透明電極と、 前記一対の導光体の少なくとも一方の導光体の側面に空
気層を介して配置された光源と、 前記一対の導光体のうちいずれか一方の導光体の前記液
晶層に向う面と反対の面に空気層を介して配置された第
１の反射板と、を有し、 前記光源が配置された前記導光体の屈折率が√２以上で
ある照明装置。 - 【請求項２】前記光源が配置された導光体の側面に対向
する側面に配置された第２の反射板若しくは第２の光源
と、を有する請求項１記載の照明装置。 - 【請求項３】前記一対の導光体の一方の表面は凹凸形状
である請求項１又は２記載の照明装置。 - 【請求項４】前記第１の透明電極は、ストライプ状に形
成されている請求項１記載の照明装置。 - 【請求項５】前記液晶層はポリマー分散型液晶層である
請求項１，２又は３記載の照明装置。 - 【請求項６】前記液晶層はネマチック液晶層である請求
項１，２又は３記載の照明装置。 - 【請求項７】前記ストライプ状に形成された第１の透明
電極はｎ本の透明電極で構成され、 前記第１の透明電極と前記第２の透明電極の間に印加す
る電場を制御するバックライト駆動回路と、を有し、 前記バックライト駆動回路は、 前記ストライプ状に形成された第１の透明電極に対応す
る前記液晶層のうち、ｍ本（ｍは二以上の整数、かつ、
ｎ≧ｍ）に対応する前記液晶層の領域の状態を散乱状態
とし、 前記散乱状態を順次移動させるとともに、前記ストライ
プ状に形成されたｎ本の第１の透明電極の各々に対応す
る前記液晶層が散乱状態となる期間は１フレーム期間の
ｍ／ｎである請求項４記載の照明装置。 - 【請求項８】前記ｍの値がフレーム期間毎に維持若しく
は変化する請求項７記載の照明装置。 - 【請求項９】一対の基板と、該一対の基板に挟持された
第１の液晶層と、該液晶層を駆動するための液晶表示素
子駆動回路と、を有する液晶表示素子と、 一対の導光体と、該一対の導光体に挟持された第２の液
晶層と、該液晶層を駆動するためのバックライト駆動回
路と、を有する照明装置と、を有する液晶表示装置であ
って、 前記第１の液晶層の駆動モードはノーマリーオープンで
あって、 前記第２の液晶層の駆動モードはノーマリー透過である
液晶表示装置。 - 【請求項１０】一対の基板と、該一対の基板に挟持され
た第１の液晶層と、該液晶層を駆動するための液晶表示
素子駆動回路と、を有する液晶表示素子と、 一対の導光体と、該一対の導光体に挟持された第２の液
晶層と、該液晶層を駆動するためのバックライト駆動回
路と、を有する照明装置と、を有する液晶表示装置であ
って、 前記第１の液晶層の駆動モードはノーマリークローズで
あって、 前記第２の液晶層の駆動モードはノーマリー散乱である
液晶表示装置。 - 【請求項１１】複数の画素と、該複数の画素の表示を制
御する駆動回路部と、を有する液晶表示素子と、 照明装置と、 該照明装置を制御するバックライト駆動回路部と、を有
する表示装置であって、 前記液晶表示素子は、 入力される画像データに対応して、前記液晶表示素子に
おける前記駆動回路部と、前記照明装置における前記バ
ックライト駆動回路部と、を制御する液晶表示コントロ
ーラと、を有し、 前記照明装置は、請求項４記載の照明装置であり、 前記ストライプ状に形成された第１の透明電極はｎ本の
透明電極で構成され、 前記液晶表示コントローラが前記液晶表示素子における
画素に表示を行う時間を１フレーム期間のｋ分の１とし
た場合、散乱状態として一度に選択される前記第１の透
明電極はｎ／ｋ本以下であり、かつｋは各フレーム期間
毎に決定される液晶表示装置。 - 【請求項１２】光出射可能領域のうち所定の光出射領域
を選択し、 各フレーム期間内に前記光出射領域を移動させるブラン
キング方法であって、 前記光出射領域の面積を各フレーム期間内において一定
とし、 前記光出射領域の面積をフレーム期間毎に維持若しくは
変化させる、ブランキング方法。 - 【請求項１３】前記光出射領域の面積をフレーム期間毎
に変化させる際に、 前記光出射領域から発せられる光強度の調節も行う、請
求項１２記載のブランキング方法。 - 【請求項１４】前記光出射領域から発せられる光強度
を、前記光出射可能領域全てを光出射領域とした場合に
おける光強度で割った値を、 前記光出射可能領域の面積を前記光出射領域の面積で割
った値とする、請求項１３記載のブランキング方法。 - 【請求項１５】前記光出射領域から発せられる光強度
を、前記光出射可能領域全てを光出射領域とした場合に
おける光強度で割った値を、 １以上とする、請求項１３記載のブランキング方法。 - 【請求項１６】前記光出射可能領域の任意の領域におけ
る光を出射する時間が各フレーム期間内においていずれ
もほぼ等しくなるよう前記光出射領域を移動させる、請
求項１２記載のブランキング方法。 - 【請求項１７】液晶表示素子の駆動走査に対応して、 照明装置における光出射可能領域のうち所定の光出射領
域を選択し、 前記光出射領域を移動させて前記液晶表示素子に光を入
射するブランキング方法において、 前記液晶表示素子が各フレーム期間のうちｋ分の１（ｋ
は二以上の整数）だけ画像表示を行う場合、 前記照明装置は、前記光出射領域から発せられる光強度
を、前記光出射可能領域全てを光出射領域とした場合に
おける光強度のｋ倍以上の光強度とするブランキング方
法。 - 【請求項１８】複数の画素と、該複数の画素の表示を制
御する駆動回路部と、を有する液晶表示素子と、 照明装置と、 該照明装置を制御するバックライト駆動回路部と、を有
するテレビ受信機であって、 前記液晶表示素子は、 入力される画像データに対応して、前記液晶表示素子に
おける前記駆動回路部と、前記照明装置における前記バ
ックライト駆動回路部と、を制御する液晶表示コントロ
ーラと、を有し、 前記照明装置は、請求項４記載の照明装置であり、 前記ストライプ状に形成された第１の透明電極はｎ本の
透明電極で構成され、 前記液晶表示コントローラが前記液晶表示素子における
画素に表示を行う時間を１フレーム期間のｋ分の１とし
た場合、散乱状態として一度に選択される前記第１の透
明電極はｎ／ｋ本以下であり、かつｋは各フレーム期間
毎に決定されるテレビ受信機。 - 【請求項１９】複数の画素と、該複数の画素の表示を制
御する駆動回路部と、を有する液晶表示素子と、 照明装置と、 該照明装置を制御するバックライト駆動回路部と、を有
する携帯情報端末であって、 前記液晶表示素子は、 入力される画像データに対応して、前記液晶表示素子に
おける前記駆動回路部と、前記照明装置における前記バ
ックライト駆動回路部と、を制御する液晶表示コントロ
ーラと、を有し、 前記照明装置は、請求項４記載の照明装置であり、 前記ストライプ状に形成された第１の透明電極はｎ本の
透明電極で構成され、 前記液晶表示コントローラが前記液晶表示素子における
画素に表示を行う時間を１フレーム期間のｋ分の１とし
た場合、散乱状態として一度に選択される前記第１の透
明電極はｎ／ｋ本以下であり、かつｋは各フレーム期間
毎に決定される携帯情報端末。 - 【請求項２０】複数の画素と、該複数の画素の表示を制
御する駆動回路部と、を有する液晶表示素子と、 照明装置と、 該照明装置を制御するバックライト駆動回路部と、を有
するモニターであって、 前記液晶表示素子は、 入力される画像データに対応して、前記液晶表示素子に
おける前記駆動回路部と、前記照明装置における前記バ
ックライト駆動回路部と、を制御する液晶表示コントロ
ーラと、を有し、 前記照明装置は、請求項４記載の照明装置であり、 前記ストライプ状に形成された第１の透明電極はｎ本の
透明電極で構成され、 前記液晶表示コントローラが前記液晶表示素子における
画素に表示を行う時間を１フレーム期間のｋ分の１とし
た場合、散乱状態として一度に選択される前記第１の透
明電極はｎ／ｋ本以下であり、かつｋは各フレーム期間
毎に決定されるモニター。 - 【請求項２１】前記液晶表示装置に入力される画像デー
タは主に動画像データである請求項１１記載の表示装
置。 - 【請求項２２】前記テレビ受像機に入力される画像デー
タは主に動画像データである請求項１８記載のテレビ受
像機。 - 【請求項２３】前記携帯情報端末に入力される画像デー
タは主に動画像データである請求項１９記載の携帯情報
端末。 - 【請求項２４】前記モニターに入力される画像データは
主に動画像データである請求項２０記載のモニター。 - 【請求項２５】一対の導光体と、 該一対の導光体に挟持される液晶層とを有する照明装置
であって、 前記一対の導光体のうち、一方の導光体の前記液晶層に
向う面に複数の領域に分割されて形成された第１の透明
電極と、 他方の前記導光体の前記液晶層に向う面に配置された第
２の透明電極と、 前記一対の導光体の少なくとも一方の導光体の側面に配
置された光源と、 前記一対の導光体のうちいずれか一方の導光体の前記液
晶層に向う面と反対の面に配置された第１の反射板と、
を有し、 前記一対の導光体の一方の表面は凹凸形状である照明装
置。 - 【請求項２６】一対の導光体と、 該一対の導光体に挟持される液晶層とを有する照明装置
であって、 前記一対の導光体のうち、一方の導光体の前記液晶層に
向う面に複数の領域に分割されて形成された第１の透明
電極と、 他方の前記導光体の前記液晶層に向う面に配置された第
２の透明電極と、 前記一対の導光体の少なくとも一方の導光体の側面に配
置された光源と、 前記一対の導光体のうちいずれか一方の導光体の前記液
晶層に向う面と反対の面に空間を隔てて配置された第１
の反射板と、を有する照明装置。 - 【請求項２７】一対の導光体と、 該一対の導光体に挟持される液晶層とを有する照明装置
であって、 前記一対の導光体のうち、一方の導光体の前記液晶層に
向う面に複数の領域に分割されて形成された第１の透明
電極と、 他方の前記導光体の前記液晶層に向う面に配置された第
２の透明電極と、 前記一対の導光体の少なくとも一方の導光体の側面に配
置された光源と、 前記一対の導光体のうちいずれか一方の導光体の前記液
晶層に向う面と反対の面に、前記光源が側面に配置され
た前記導光体よりも低い屈折率を有する媒体を介して配
置された第１の反射板と、を有する照明装置。
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| US09/832,591 US6608657B2 (en) | 2000-08-03 | 2001-04-10 | Switchable liquid crystal light guide and liquid crystal display apparatus using the same |
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