JP2008021420A - 面状照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】全発光領域を複数に分割する部分領域毎に、点灯制御及び出射光の出射方向の設定を容易に実施可能な面状照明装置を提供する。
【解決手段】本実施形態における面状照明装置１０は、ｍ×ｎ体の照明ユニットＰ₁₁〜Ｐ_mnを二次元（マトリックス）状に配列して構成されており、各照明ユニットＰ₁₁〜Ｐ_mnは、導光板１と、導光板１の一側端面に配置されたＬＥＤ２を、その主な構成要素として備えるエッジライト方式の照明ユニットである。面状照明装置１０の全発光領域は、これらの照明ユニットＰ₁₁〜Ｐ_mnからなる独立に点灯／消灯可能な部分領域により構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置のバックライトユニットとして好適に用いられる面状照明装置に関する。

液晶表示装置は、電子機器等の表示装置として広範に使用されており、近年、パーソナルコンピュータやテレビ受像機の表示デバイスに代表されるような比較的大型の表示装置においても、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）から液晶表示装置への代替が進んでいる。

従来、このような大型の液晶表示装置のバックライトとしては、光源である複数の冷陰極管（以下、ＣＣＦＬともいう）を液晶パネル直下に備え、光学シート類や拡散板で集光および光強度の均整化を行うＣＣＦＬ直下方式のバックライトが主流である（例えば、特許文献１参照）。

このようなＣＣＦＬ直下方式のバックライトは、多くの場合、液晶パネルへの画像の表示期間中、全ＣＣＦＬが常時点灯状態であるように駆動されるものであると共に、点灯状態における照明光の視野角特性については、その改善手段についての提案はなされているものの（例えば、特許文献２参照）、基本的に、通常は正面輝度をピークとする、一定の（すなわち、バックライトに固有かつ不変の）特性を有するものであった。

特許第３６５３２７４号 特開２００５−２２１６１９号公報

しかしながら、近年、液晶表示装置において、その画質改善や高機能化のために、以下に述べるような様々な試みがなされており、それに伴って、バックライトにも従来とは異なる特性が求められるようになってきている。

例えば、液晶パネルにおける動画表示の視認性の問題を解決する１つの手段として、画像表示の各フレーム期間中に強制的に黒表示期間を挿入することによって、液晶パネルの画素輝度の応答をインパルス応答に近付けた、いわゆる擬似インパルス駆動方式が知られている。

擬似インパルス駆動において黒表示期間を生成する手段としては、その期間中バックライトを消灯することが提案されており、この場合、バックライトには、高速に点滅可能であることが求められる。同様に、黒表示期間を生成する手段として、画像信号に１フレーム期間毎に黒書き込み信号を挿入することも提案されているが、有効な擬似インパルス駆動を実現するためには、この場合でも、黒書き込み信号に同期して、バックライトを高速に点滅させることが望ましい。

特に、応答速度の速い液晶パネルの場合には、画像信号に、走査ライン毎に所定のタイミングで黒書き込み信号を挿入することにより、画面中の連続する複数の走査ラインからなる部分に黒領域を表示すると共に、表示される黒領域の位置を、画像の走査に同期してシフトさせる方式（以下、黒挿入駆動方式という）が提案されており、この場合、バックライトの全発光領域のうち、黒領域の直下に存在する部分領域のみを、黒領域のシフトに同期させつつ選択的に消灯することが求められるものである。

また、画像のコントラストの向上および消費電力の削減等を目的としてバックライトの発光状態を部分的に制御する技術として、いわゆるエリア・コントロール方式が提案されおり、この方式では、画像中に、その表示階調上、照明の不要な黒領域が存在するときに、その領域の直下に存在する部分領域を選択的に消灯するように、バックライトを駆動するものである。

画像の表示階調としての黒領域は、上述した動画表示性能の改善のために強制的に挿入される黒領域とは異なり、画面上に出現するときの形状および大きさが不定であるため、有効なエリア・コントロールを実現するには、バックライトの発光領域を構成する独立に点滅可能な各部分領域を、十分に精細なものとする必要がある。

また、液晶表示装置の高機能化に関連して、近年、いわゆるデュアルビュー液晶テレビのように、液晶パネルの各画素を透過したバックライトからの光が、その画素に応じた所定の空間領域の外には到達しないように規制することにより、同一の画面において、複数の異なる画像の表示方向を分離して、複数の異なる画像を表示可能とした液晶表示装置が提案されている。

この種の液晶表示装置におけるバックライトには、同一画面内に複数の表示方向が存在するという表示形態に対して好適な視野角特性を有することが求められる。さらに、この種の液晶表示装置でも、表示される複数の画像をすべて同一のものにすることによって、通常の液晶表示装置と同様に、画面の正面から１画像を臨むような表示形態が可能であるため、バックライトユニットの視野角特性は、このような画像の表示形態の変動に対して、柔軟に対応し得るものであることが望ましい。

しかしながら、従来のバックライトによって、上述したような液晶表示装置の高画質化および高機能化に対応するには、次のような問題点があった。

まず、ＣＣＦＬ直下方式のバックライトでは、ＣＣＦＬの応答速度の低さ、および、バックライトに通常搭載されるＣＣＦＬの本数の制約等の点から、擬似インパルス駆動（特に、上記黒挿入駆動方式）に対応するバックライトを実現することは、一般には、困難なものであった。

同様に、ＣＣＦＬ直下方式のバックライトでは、その構造上、バックライトの発光領域をＣＣＦＬの管長方向と直交する方向に分割して部分領域を構成することは不可能であり、したがって、エリア・コントロールにおける制御可能な部分領域の大きさ及び形状が著しく不十分なものとならざるを得ない。

一方、近年、液晶パネルの直下に備える光源を、ＣＣＦＬではなく、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および、青色（Ｂ）に発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）とし、これらのＬＥＤを液晶パネルの直下に多数敷き詰め、それらの光を混色して白色光を得るタイプのバックライトが提案されており、このようなバックライトの場合には、擬似インパルス駆動やエリア・コントロールへの適用に際して、上述したような問題は回避可能であると考えられる。

しかし、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および、青色ＬＥＤからの光を混色して白色光を得る方法は、光電変換効率が低く、適切な輝度の白色光を得るために必要な消費電力、及び、光源からの発熱量、および、コスト等の点で問題がある。

さらに、光源としてＣＣＦＬを用いるかまたはＬＥＤを用いるかにかかわらず、従来のバックライトは、上述したように、通常は正面輝度をピークとする、一定の視野角特性を有するものである。したがって、このような従来のバックライトをマルチビュー型の液晶表示装置に適用した場合は、複数の異なる画像がそれぞれ異なる複数の方向に表示される表示形態とバックライトの視野角特性とが合致していないため、バックライトが本来有する輝度特性を有効に利用することなく、液晶表示装置の輝度低下を招くことになる。また、従来のバックライトにおいて、このような輝度低下を補うためには、通常は、バックライトへの投入電力の増大等によりその輝度を向上させる外はなく、消費電力の損失も増大する。

本発明は、上記課題に鑑みて、全発光領域を複数に分割する部分領域毎に、点灯制御及び出射光の出射方向の設定を容易に実施可能な面状照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、点灯および消灯を個別に制御可能な照明ユニットを二次元状に配列してなる面状照明装置であって、それぞれの前記照明ユニットは、一主面を発光面とする導光板と該導光板の一側端面に配置されたＬＥＤを含むと共に、該ＬＥＤは擬似白色ＬＥＤを含むことを特徴とする。

本発明に係る面状照明装置は、点灯および消灯を個別に制御可能な照明ユニットを二次元状に配列してなるものであり、面状照明装置の全発光領域が、それぞれの照明ユニットの発光領域を最小単位とする部分領域に分割されるため、面状照明装置の発光領域の点灯及び消灯状態の部分的な制御を容易に実施することが可能となる。その際、各照明ユニットの発光領域の形状および大きさ、並びに、それに応じた各照明ユニットの配列形態を適切に決定することで、点灯および消灯を個別に制御可能な部分領域の構成を柔軟に設定できるため、エリア・コントロール駆動方式を用いる液晶表示装置のバックライトとして有利に適用することができる。

また、本発明に係る面状照明装置において、それぞれの前記照明ユニットは、一主面を発光面とする導光板と該導光板の一側端面に配置されたＬＥＤを含む、いわゆるエッジライト方式により構成されているため、直下方式の場合と比較して、出射光の均一性および光利用効率が向上すると共に、装置の薄型化が可能となる。

また、大面積の発光領域を要する面状照明装置を構成する場合でも、その発光領域を構成する各照明ユニットは、既存の小型・中型の面状照明装置の製造技術（例えば、金型加工技術及び成形技術）を用いて製造可能であると共に、それぞれの照明ユニットの光源には、発光効率の高い小型ＬＥＤを使用することができる。

さらに、各照明ユニットの光源をＬＥＤとしたことによって、光源としてＣＣＦＬを用いた場合と比較して、各照明ユニットを高速に点滅させることが可能となり、擬似インパルス駆動方式を用いる液晶パネル用のバックライトとして有利に適用されるものであると共に、光源に水銀が使用されていないため、環境負荷を低減することができる。

特に、光源として高速に点滅可能なＬＥＤを用いた照明ユニットを、二次元状に配列して全発光領域を構成する本発明に係る面状照明装置は、各照明ユニットの発光領域を最小単位とする部分領域を個別かつ高速に点滅させることが可能であるため、上述の黒挿入駆動方式を用いた液晶表示パネルのバックライトとして使用し、黒領域の直下に存在する部分領域のみを、黒領域のシフトに同期させつつ選択的に消灯する動作を実行する上で有利なものである。

このような動作への対応の観点から言えば、本発明に係る面状照明装置を構成する各照明ユニットの導光板は、平行に相対向する２辺を備える形状に形成され、各照明ユニットを、この２辺が液晶パネルにおける画像の走査ラインと平行となるように配置することが好ましい。さらに好ましくは、各照明ユニットの導光板は、すべて同一の矩形状に形成されると共に、各照明ユニットは、導光板の一組の相対向する２辺を液晶パネルの水平走査方向に平行とし、もう一組の相対向する２辺を液晶パネルの垂直走査方向に平行として、照明ユニットをマトリックス状に配列するものである。

このような配列構成によれば、画像の走査方向に応じて、マトリックスの行単位または列単位で各照明ユニットの点灯／消灯を制御することによって、画像の走査に同期した黒領域の表示位置のシフトに、面状照明装置の点灯状態を容易に適合させることができる。

また、本発明に係る面状照明装置において、各照明ユニットの光源として使用されるＬＥＤには擬似白色ＬＥＤが含まれており、一般に、擬似白色ＬＥＤは、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、及び青色ＬＥＤからの光を混色する場合と比較して、白色光への変換効率が高いため、面状照明装置の低消費電力化に寄与するものである。

このような擬似白色ＬＥＤは、好ましくは、青色光（例えば、主波長を４００ｎｍ〜４８０ｎｍとする）を発光する青色ＬＥＤチップと、青色ＬＥＤチップからの光を吸収して黄色光（例えば、主波長を５２０ｎｍ〜５６０ｎｍとする）を発光する蛍光体（典型的には、ＹＡＧ：Ｃｅ系蛍光体）とを備えるものである。

また、本発明に係る面状照明装置は、照明ユニットを二次元状に配列して構成されており、各照明ユニットは、一主面を発光面とする導光板と該導光板の一側端面に配置されたＬＥＤを含むエッジライト方式の面状照明ユニットであるため、照明ユニットの導光板の発光面の、被照明体に対する傾き角度を設定することによって、各照明ユニットからの出射光の被照明体に対する出射方向を容易に制御することができる。

したがって、各照明ユニットの導光板の被照明体に対する傾き角度を、それぞれ適切に調整することによって、面状照明装置全体として視野角特性を、例えば、面状照明装置の輝度分布のピークが装置の正面以外の方向に生じるような特性とすること、あるいは、その方向を複数の異なる方向とすること等、面状照明装置の用途に応じて自在に設定することが可能となる。

例えば、本発明の一態様において、前記照明ユニットの二次元状の配列は、前記導光板の発光面を、被照明体に対して所定の角度だけ傾けて配置した１つ以上の前記照明ユニットからなる照明ユニット群を含むものである。

典型的な例では、前記被照明体は、上述したマルチビュー型の液晶表示装置における液晶パネルであり、導光板の発光面を、液晶パネルに対して前記所定の角度だけ傾けて配置することによって、そのような液晶表示装置における画像の表示方向の１つに、導光板の発光面を向けるものである。さらに、好ましくは、この所定の角度は、このように傾けて配置された照明ユニットの輝度分布のピーク方向が、その画像の表示方向に合致する（言い換えれば、その画像のみが視認される空間領域を定める角度範囲内に含まれる）大きさであることが好ましい。

この場合、各照明ユニットは、好ましくは、表示される画像の数（例えばｎ個）と同数の照明ユニット群に分類され、各照明ユニット群は、それぞれ対応する画像の表示方向に向くようにそれぞれ対応する所定の角度だけ傾けて配置された、複数（例えば、全照明ユニット数の１／ｎ）の照明ユニットを含むものである。

具体的には、本発明に係る面状照明装置を、２個の異なる画像を同一画面に表示するデュアルビュー型の液晶表示装置のバックライトとして適用する場合、半数の照明ユニットからなる第１の照明ユニット群を、それぞれの導光板の発光面が１つの画像の表示方向に向くように、液晶パネルに対して第１の角度だけ傾けて配置し、残りの半数の照明ユニットからなる第２の照明ユニット群を、それぞれの導光板の発光面がもう１つの画像の表示方向に向くように、液晶パネルに対して第２の角度だけ傾けて配置するものとすることができる。

その際、照明ユニットがマトリックス状に配列されている場合には、前記第１の照明ユニット群に含まれる照明ユニットと前記第２の照明ユニット群に含まれる照明ユニットとを、１列毎に（または１行毎に）交互に配置するものであってもよい。

このように、本発明に係る面状照明装置は、マルチビュー型の液晶表示装置のバックライトとして有利に適用されるものであり、個々の照明ユニットが有する輝度特性を最大限に活用して、このような画像表示形態に対して適切な視野角特性を備えた照明光を提供することが可能となり、面状照明装置への投入電力を増大させることなく（すなわち、面状照明装置としての実際の輝度を増大させることなく）、個々の画像の表示方向への実効的な輝度を向上させることができる。

また、本発明の一態様において、本発明に係る面状照明装置は、前記照明ユニットのそれぞれに対して、前記導光板の発光面の被照明体に対する角度を調整する角度調整手段をさらに備えるものであり、これによって、本発明に係る面状照明装置の視野角特性を、動的に調整することが可能となる。

上述したマルチビュー型の液晶表示装置では、異なる複数の方向にそれぞれ異なる画像を表示するような表示形態（マルチ表示）の外に、異なる複数の方向に同一の画像を表示することによって、通常の液晶表示装置と同様に、正面から１画像を臨むような表示形態（ノーマル表示）が可能であり、これらの表示形態を切り替えつつ画像を表示する場合がある。

本発明に係る面状照明装置を、上記構成とすることによって、マルチ表示時には、各照明ユニットの被照明体（液晶パネル）に対する角度を調整して、それぞれの表示方向に導光板の発光面が向くように所定の角度だけ傾けて配置した照明ユニットからなる、複数の照明ユニット群を編成し、一方、ノーマル表示時には、各照明ユニットの液晶パネルに対する角度を調整して、すべての照明ユニットの導光板の発光面が被照明体（液晶パネル）に対して平行とすることが可能となり、マルチビュー型の液晶表示装置における画像の表示形態の切替に応じて、面状照明装置の視野角特性を、それぞれの表示形態に対して最適となるように、動的かつ柔軟に対応することが可能となる。

このような角度調整手段は、好ましくは、固定部材と、該固定部材に回動自在に結合された可動部材と、該可動部材を回動させる駆動機構とを備え、可動部材をその外部に存在する回転中心に対して、少なくとも１軸回りに回転させる電動ゴニオステージであり、各照明ユニットは、それぞれ対応する電動ゴニオステージの可動部材上に配置されるものである。

本発明の一態様において、前記照明ユニットに含まれるＬＥＤは、赤色ＬＥＤを含むことが望ましい。これによって、擬似白色ＬＥＤのみで構成した光源における赤色光成分の不足を補い、例えば、現行ＴＶ信号規格（ＢＴ．７０９／Ｓｒｇ規格）よりも色域の広い映像信号にも対応可能となる。

本発明に含まれる赤色ＬＥＤは、好ましくは、例えばその駆動電流の増減を調整すること等によって、調光可能とするものであり、これによって、各照明ユニット間における初期的な色目ズレ、あるいは、各照明ユニットの構成要素の劣化等による発生する色目ズレに対して、その色目ズレの度合いに応じて赤色ＬＥＤの調光を行うことで、面状照明装置の色補正を実施するものである。

本発明に係る面状照明装置を構成する照明ユニットには、擬似白色ＬＥＤのみを光源とする照明ユニットのほかに、赤色ＬＥＤのみを光源とする照明ユニットが含まれていてもよく、あるいは、擬似白色ＬＥＤと赤色ＬＥＤとを光源とする照明ユニットを含むものであってもよい。さらに、擬似白色ＬＥＤと赤色ＬＥＤとを光源とする照明ユニットの光源は、それぞれ単体の部品として構成された擬似白色ＬＥＤおよび赤色ＬＥＤを含むものであってもよく、あるいは、単体の部品として構成されたＬＥＤ中に青色ＬＥＤチップと、赤色ＬＥＤチップと、黄色蛍光体とを備えた３色混合型のＬＥＤを含むものであってもよい。

本発明は、以上のように構成したため、全発光領域を複数に分割する部分領域毎に、点灯制御及び出射光の出射方向の設定を容易に実施可能であることによって、擬似インパルス駆動方式、エリア・コントロール駆動方式、および、マルチビュー方式を用いた高画質および高機能の液晶表示装置のバックライトとして好適に使用することができる。
また、本発明に係る面状照明装置をバックライトとして備えることによって、安価な液晶パネルでも、高コントランストおよび高輝度な液晶テレビが実現可能となる。

以下、本発明に係る面状照明装置の一実施形態を、図面を参照して詳述する。図１（ａ）に示すように、本実施形態における面状照明装置１０は、複数（図示の例ではｍ×ｎ体）の照明ユニットＰ₁₁〜Ｐ_mnを二次元（マトリックス）状に配列して構成されている。また、各照明ユニットＰ₁₁〜Ｐ_mnは、図１（ｂ）に照明ユニットＰ₁₁を例として示すように、導光板１と、導光板１の一側端面に配置されたＬＥＤ２を、その主な構成要素として備えるエッジライト方式の照明ユニットである。

なお、図１に示す面状照明装置１０において、ｍおよびｎは、それぞれ２以上の任意の自然数のいずれとすることも可能であり、その具体的な構成例については後述する。

ここで、導光板１は、透明樹脂材料を平面視矩形の板状に成形してなるものである。その材料としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂等が成形性と光学特性とのバランスに優れているため好適であるが、これに代えて、ポリスチレン、ポリエステル、ポリオレフィン、フッ素系ポリマー、エポキシ樹脂等の透明樹脂を使用することができる。また、導光板１の成形には、射出成形が生産性および精度の点で優れているため好適であるが、熱加圧成形、押し出し成形、注型法など、各種樹脂成形法を適用することができる。

また、本実施形態におけるＬＥＤ２は、主として擬似白色ＬＥＤからなるものであるが、照明光の演色性を向上させ、かつ、各照明ユニットＰ₁₁〜Ｐ_mn間の色目ズレを補正するために、赤色ＬＥＤが含まれることが好ましい。本発明は、擬似白色ＬＥＤに赤色ＬＥＤを混在させる態様に限定されるものではないが、本実施形態では、各照明ユニットＰ₁₁〜Ｐ_mnは、光源として擬似白色ＬＥＤのみを用いた照明ユニット群の中に、光源として赤色ＬＥＤのみを用いた照明ユニットが適宜混在するように配列されているものとする。

好ましくは、擬似白色ＬＥＤは、青色光（例えば、主波長を４００ｎｍ〜４８０ｎｍとする）を発光する青色ＬＥＤチップが、透明樹脂に封止された構造を有しており、青色ＬＥＤチップを封止する透明樹脂には、青色ＬＥＤチップからの光を吸収して黄色光（例えば、主波長を５２０ｎｍ〜５６０ｎｍとする）を発光する蛍光体であるセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）微粒子が混入されている。
また、赤色ＬＥＤは、赤色光（例えば、主波長を６００ｎｍ〜７００ｎｍとする）を発光する通常のＬＥＤを使用することができる。

このようなＬＥＤ２は、典型的にはフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）である回路基板４上に実装されており、導光板１およびＬＥＤ２が実装された回路基板４は、フレーム３に保持されて一体の照明ユニットＰ１１を構成するものである。また、回路基板４は、ＬＥＤ２を駆動する駆動回路（図示は省略する）に接続されており、この駆動回路は、各照明ユニットＰ₁₁〜Ｐ_mnの点灯および消灯を各照明ユニット毎に独立に制御すると共に、例えば駆動電流を増減すること等によって、少なくとも赤色ＬＥＤの発光輝度を調光制御する、制御部を備えている。

照明ユニットＰ₁₁は、側端面から入光したＬＥＤ２からの出射光を、導光板１内を伝播させつつ一主面ＬＰ₁₁から均一に出射させることによって、主面ＬＰ₁₁を発光面とする面光源として機能するものである。以上のような構成により、本実施形態における面状照明装置１０において、その全発光領域は、それぞれの照明ユニットＰ₁₁〜Ｐ_mnの発光面ＬＰ₁₁〜ＬＰ_mnを最小単位とする、独立に点灯および消灯可能な部分領域に分割されることになる。

さらに、本実施形態における面状照明装置１０は、各照明ユニットＰ₁₁〜Ｐ_mnにそれぞれ対して、角度度調整手段である電動ゴニオステージＧ₁₁〜Ｇ_mnを備えている。電動ゴニオステージＧ₁₁〜Ｇ_mnは、図２にＧ₁₁を例として示すように、固定部材１１と、固定部材１１に対して所定の角度範囲内で回動自在に結合された可動部材１２と、可動部材１２を回動させる駆動機構（図示は省略する）とを備えており、ケーブル１３を介して、この駆動機構を動作させる駆動制御回路（図示は省略する）に接続されており、他の電動ゴニオステージＧ₁₂〜Ｇ_mnも同様の構成を有するものである。

また、図２には、照明ユニットＰ₁₁が透明板として模式的に示されており、この照明ユニットＰ₁₁は、電動ゴニオステージＧ₁₁の可動部材１２上に配置されている。電動ゴニオステージＧ₁₁において、その可動部材１２は、図２の左右に示す状態のように、その外部に存在する回転中心に対して１軸回りに回動するものであり、この回動によって、固定部材１１に対する照明ユニットＰ₁₁の傾斜角度が変動する。そして、すべての照明ユニットＰ₁₁〜Ｐ_mnは、それぞれ対応する電動ゴニオステージＧ₁₁〜Ｇ_mnの可動部材上に配置されると共に、各電動ゴニオステージＧ₁₁〜Ｇ_mnの動作は、上述した駆動制御回路によって、それぞれ独立に制御されるものである。

本実施形態における面状照明装置１０は、通常、各電動ゴニオステージＧ₁₁〜Ｇ_mnの固定部材１１と面状照明装置１０の被照明体とが、互いに固定された位置および配向を有するように設置されるものであり、以上のような構成によって、面状照明装置１０は、各照明ユニットＰ₁₁〜Ｐ_mn（したがって、その発光面ＬＰ₁₁〜ＬＰ_mn）の被照明体に対する傾き角度を、それぞれ独立に、可動部材１２の可動範囲内で任意に設定し、かつ、動的に調整することが可能となるものである。

ここで、本実施形態における面状照明装置１０の、好ましい具体的な構成例を次表に示す。これらの表は、面状照明装置１０を液晶テレビのバックライトとして用いることを想定し、画面サイズに応じて面状照明装置１０を構成する場合の好ましい仕様を示すものである。なお、この仕様の検討にあたって、バックライトとして必要な平均輝度１００００ｃｄ／ｍ²（但し、テレビ画面上の必要輝度を５００ｃｄ／ｍ²とし、液晶パネルの透過率を５％とする）とした。次に示す表１は、ＬＥＤを４灯使用した２インチサイズの照明ユニットにより、上記平均輝度を達成する構成例、表２は、ＬＥＤを１５灯使用した８インチサイズの照明ユニットにより、上記平均輝度を達成する構成例である。

これらの構成例に関して、コストの面から言えば、８インチの照明ユニットを用いた構成が有利であるが、後述する面状照明装置１０の発光領域の部分領域毎の制御及び投入電力の点からは、２インチの照明ユニットを用いた構成例が有利である。照明ユニットのサイズを２インチとした場合の投入電力は、いずれの画面サイズに対しても、現行のＣＣＦＬ直下方式のバックライトと同等のものである。

本実施形態における面状照明装置１０は、液晶表示装置のバックライトとして好適に用いられるものであり、次に、図３〜図５を参照して、本実施形態における面状照明装置の作用について説明する。

図３は、面状照明装置１０の被照明体である液晶パネル２０と、その背面に配置される面状照明装置１０とを、模式的に示すものである。図３に示す液晶パネル２０は、黒挿入駆動方式による擬似インパルス駆動を実施するものであり、ある時点における画面上には、実際の画像が映し出されている画像領域Ｌと、ハッチング部として図示されている黒領域Ｂとが存在し、これらの領域の表示位置は、画像の走査に同期して順次シフトしていくものである（図３に示す例では、１フレーム期間に渡って画像領域Ｌが左から右へと移動していく）。

一方、面状照明装置１０は、この時点において、液晶パネル２０の画像領域Ｌの直下の部分領域（図３の例では、第ｋ−１列の照明ユニットＰ_1,k-1、第ｋ列の照明ユニットＰ_1,k、および、第ｋ＋１列の照明ユニットＰ_1,k+1からなる領域）のみが点灯し、黒領域Ｂの直下の部分領域を構成する残りの照明ユニットは、消灯している。そして、画像の走査に同期した画像領域Ｌおよび黒領域Ｂの表示位置のシフトに同期して、次の適切な時点において、第ｋ−１列の照明ユニットＰ_1,k-1を消灯し、第ｋ＋２列の照明ユニットを点灯させるものであり、以上のような動作を画像表示期間中継続することで、液晶表示装置における効果的な擬似インパルス駆動を実現するものである。

なお、図３では、画像領域Ｌに対応する面状照明装置１０の部分領域を３列の照明ユニット群からなるものとしたが、このような構成は単に一例を示すものであって、ある時点において全画面に占める画像領域Ｌと黒領域Ｂの割合の様々な仕様に応じて、各照明ユニットを適切に組み合わせることができる。同様に、画像の走査方向が図３の上下方向の場合にも、照明ユニットＰ₁₁〜Ｐ_mnを行単位で点灯制御することは容易である。

さらに、本実施形態における面状照明装置１０は、それぞれの照明ユニットＰ₁₁〜Ｐ_mnの点灯制御を独立に実施するものであるため、画像中に、その表示階調上、照明の不要な黒領域が存在する場合に、その領域の直下に存在する１つまたは複数の照明ユニットからなる部分領域を選択的に消灯し、いわゆるエリア・コントロールを実施することも容易である。このような動作は、上述した擬似インパルス駆動と併用することもでき、例えば、図３に示す画像領域Ｌ内において、画像の表示階調としての黒領域が存在する場合には、その領域直下に存在する照明ユニットは点灯させないように、面状照明装置１０を駆動するものであってもよい。

次に、本実施形態における面状照明装置１０をデュアルビュー型の液晶表示装置のバックライトとして用いた際の作用について説明する。なお、図４および図５を参照する以下の説明では、面状照明装置１０を２４体の照明ユニットを４行６列に配列して構成するものとしたが、これは単に説明及び図示の都合によるものであり、本実施形態における面状照明装置１０の構成をこの態様によって限定するものではない。

図４（ａ）は、デュアルビュー型の液晶表示装置の液晶パネル２０と、その背面に配置された面状照明装置１０とを、下方から見た状態で模式的に示す平面図である。液晶パネル２０には、異なる２つの画像Ａ、Ｂを構成する画素が混在しており、液晶パネル２０の各画素を透過したバックライトからの光が、その画素に応じた所定の空間領域の外には到達しないように規制することにより、画像Ａの表示方向と画像Ｂの表示方向（図４（ａ）では、それぞれ対応する矢印で示す）とを分離し、同一の画面に２つの異なる画像Ａ、Ｂを表示するものである（以下、この状態をデュアル表示状態という）。

本実施形態における面状照明装置１０は、すべての照明ユニットＰ₁₁〜Ｐ₄₆が、それぞれ独立に制御される電動ゴニオステージＧ₁₁〜Ｇ₄₆上に配置されているため、各照明ユニットＰ₁₁〜Ｐ₄₆の液晶パネル２０に対する傾き角度を調整することによって、デュアル表示状態に好適な視野角特性を達成することができる（なお、図４（ａ）には、面状照明装置１０を構成する各照明ユニットＰ₁₁〜Ｐ₄₆のうち、各列の最下部に位置する照明ユニットＰ₄₁〜Ｐ₄₆のみが図示されているが、各列に属する照明ユニットは、それぞれその列の最下部の照明ユニットと同様の状態をとって配列されている）。

具体的には、面状照明装置１０において、第１列、第３列、第５列を構成する照明ユニットＰ₁₁〜Ｐ₄₁、Ｐ₁₃〜Ｐ₄₃、Ｐ₁₅〜Ｐ₄₅からなる第１の照明ユニット群を、それぞれの発光面ＬＰ₁₁〜ＬＰ₄₁、ＬＰ₁₃〜ＬＰ₄₃、ＬＰ₁₅〜ＬＰ₄₅が画像Ａの表示方向に向くように、液晶パネル２０の正面方向に対して角度αだけ傾けて配置し、残りの第２列、第４列、第６列を構成する照明ユニットＰ₁₂〜Ｐ₄₂、Ｐ₁₄〜Ｐ₄₄、Ｐ₁₆〜Ｐ₄₆からなる第２の照明ユニット群を、それぞれの発光面ＬＰ₁₂〜ＬＰ₄₂、ＬＰ₁₄〜ＬＰ₄₄、ＬＰ₁₆〜ＬＰ₄₆が画像Ｂの表示方向に向くように、液晶パネル２０の正面方向に対して角度β（通常は、−α）だけ傾けて配置するものである。このような配置を実現するための、電動ゴニオステージＧ１１〜Ｇ４６の状態の具体例を、図４（ｂ）に示す。

本実施形態における面状照明装置１０では、このように、各照明ユニットＰ₁₁〜Ｐ₄₆の液晶パネル２０への傾きを個別に制御して、その視野角特性を適切に調整することによって、面状照明装置１０への投入電力を増大させることなく（すなわち、面状照明装置１０としての実際の輝度を増大させることなく）、個々の画像Ａ、Ｂの表示方向に対する実効的な輝度を向上させるものである。

このとき、傾き角度α（またはβ）は、これらの角度α（またはβ）だけ傾けて配置された照明ユニットの輝度分布のピーク方向が、画像Ａ（またはＢ）の表示方向に合致する（言い換えれば、画像Ａ（またはＢ）のみが視認される空間領域を定める角度範囲内に含まれる）大きさであることが好ましく、例えば、照明ユニットＰ₄₁の輝度分布のピーク方向が、発光面ＬＰ₄₁の正面方向であった場合、発光面ＬＰ₄₁の法線と画像Ａの表示方向とが合致することが好ましい。

ただし、図４（ａ）に示すような面状照明装置１０のデュアル表示状態における構成は、これらの傾き角度α、βが上述した好ましい角度まで到達していない場合でも、０ではない所定の角度とする限り一定の効果を奏するものであり、本実施形態における傾き角度α、βは、使用する電動ゴニオステージの仕様、面状照明装置１０に許容されるスペース等の条件を勘案の上、適切に決定されるものである。

さらに、面状照明装置１０は、図５に示すように、デュアルビュー型の液晶表示装置が、液晶パネル２０の２つの表示方向に対して同一の画像Ａを表示し、通常の液晶表示装置と同様に、正面から１画像を臨むような表示形態（ノーマル表示状態）をとった場合、各照明ユニットＰ₁₁〜Ｐ₄₆の液晶パネル２０に対する角度を調整して、すべての照明ユニットＰ₁₁〜Ｐ₄₆の発光面ＬＰ₁₁〜ＬＰ₄₆が、液晶パネル２０に対して平行となるように配置するものであってもよい。また、場合に応じて、すべての照明ユニットＰ₁₁〜Ｐ₄₆の傾き角度をα（またはβ）として、一方の画像表示方向のみに最適化された視野角特性を持つように、各照明ユニットＰ₁₁〜Ｐ₄₆の傾きを設定することもできる。

言うまでもなく、面状照明装置１０の有する視野角特性の調整作用と、上述した部分領域毎の点灯制御作用とを併用することも可能であり、デュアルビュー型の液晶表示装置を、擬似インパルス駆動方式で駆動することによって、液晶表示装置のさらなる高画質・高機能化が達成できる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明してきたが、本発明に係る面状照明装置は上述した実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、本発明に係る照明ユニットは、面状照明装置の全発光領域を、独立に点灯制御可能な部分領域に分割するものである限り、その形状、大きさ、並びに、各照明ユニットの配列態様を、面状照明装置の用途に応じて適切に選択することができるものである。

また、上述した実施形態では、本発明に係る面状照明装置における視野角特性の調整作用を、デユアルビュー型の液晶表示装置を用いて説明したが、本発明に係る面状照明装置は、任意の複数の画像に対する表示方向を有するマルチビュー型の液晶表示装置に適用し得るものである。例えば、上述した電動ゴニオステージを２軸回りに回動可能なものとすることによって、４つの異なる表示方向を有するマルチビュー型の液晶表示装置に好適な面状照明装置を構成することができる。

また、本発明に係る面状照明装置における角度調整手段は、上述した電動ゴニオステージに限定されるものではなく、照明ユニットの被照明体に対する角度を切替可能なものであればよく、その際、切替可能な角度の値は、必ずしも連続的に調整可能でなくともよい。
さらに、面状照明装置の視野角特性を、動的に調整する必要がない場合には、角度調整手段を用いることなく、各照明ユニットを、対応する複数の表示方向に対して適切な配向をとるように、それぞれ固定して配置するものであってもよい。勿論、このような配置形態には、すべての照明ユニットの発光面を被照明体に対してすべて平行となるように配置する場合を含むものである。

本発明に係る面状照明装置の一実施形態を示す図であり、（ａ）は面状照明装置全体を模式的に示す平面図、（ｂ）は、照明ユニットの要部を示す平面図である。 本発明に係る面状照明装置の一実施形態において、照明ユニットが配置される電動ゴニオステージの要部を示す斜視図である。 本発明に係る面状照明装置の一実施形態により、擬似インパルス駆動を実施する場合の作動原理を示す図である。 本発明に係る面状照明装置の一実施形態を、デュアルビュー型の液晶表示装置のバックライトとして用いる場合の作動原理を示す図であり、（ａ）は、デュアル表示状態を、液晶パネルの下方から模式的に示す図、（ｂ）は、その状態における電動ゴニオステージ群を示す斜視図である。 本発明に係る面状照明装置の一実施形態を、デュアルビュー型の液晶表示装置のバックライトとして用いる場合の作動原理を示す図であり、ノーマル表示状態を、液晶パネルの下方から模式的に示す図である。

符号の説明

１：導光板、２：ＬＥＤ、１０：面状照明装置、２０：液晶パネル（被照明体）、Ｐ₁₁〜Ｐ_mn：照明ユニット、ＬＰ₁₁〜ＬＰ_mn：発光面、Ｇ₁₁〜Ｇ_mn：電動ゴニオステージ（角度調整手段）

Claims (4)

1. 点灯および消灯を個別に制御可能な照明ユニットを二次元状に配列してなる面状照明装置であって、それぞれの前記照明ユニットは、一主面を発光面とする導光板と、該導光板の一側端面に配置されたＬＥＤを含むと共に、該ＬＥＤは擬似白色ＬＥＤを含むことを特徴とする面状照明装置。
2. 前記照明ユニットの二次元状の配列は、前記導光板の発光面を、被照明体に対して所定の角度だけ傾けて配置した１つ以上の前記照明ユニットからなる照明ユニット群を含むことを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
3. 前記照明ユニットのそれぞれに対して、前記導光板の発光面の被照明体に対する角度を調整する角度調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の面状照明装置。
4. 前記ＬＥＤは、赤色ＬＥＤを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の面状照明装置。