JP4471019B2 - 照明装置および表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、輝度分布を面内で可変できる照明装置および、その照明装置を用いた表示装置に関する。
従来より、例えば液晶表示装置のバックライトの光源として、ＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）、ＥＥＦＬ（External Electrodes Fluorescent Lamp）、およびＨＣＦＬ(Hot Cathode Fluorescent Lamp)などの棒状の蛍光管を使ったものが知られている。また、光源として棒状の紫外線ランプを用い、紫外線を可視光に変換して照明光とするようなバックライトも提案されている（特許文献１参照）。
また最近では、光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）のような点光源を多数用いて発光面を複数の部分発光領域に分割し、各部分発光領域ごとに互いに独立して発光制御を行うようになされた部分駆動方式のバックライトが開発されている。また、この部分駆動方式のバックライトを用いた液晶表示装置が開発されている。このような液晶表示装置では、表示する映像に応じて部分的にバックライトの輝度を変えることができるので、液晶表示上の限界のコントラスト比を超えた輝度再生範囲（ダイナミックレンジ）を実現できる。具体的な方式の１つとして、暗めの画像を表示する部位の背景光を部分的に削減（消灯）することによって、黒の輝度を低下させる方式があり、これは俗称でローカル・ディミングと呼ばれている。
特開２００１−２６６６０５号公報
従来の部分駆動方式のバックライトは、光源自身が多数領域に分割配置され、その各々に駆動用の回路が接続されている。そして、光源自身の発光量を制御することにより、部分発光領域ごとに輝度を可変している。具体的には、部分発光領域を暗くする場合は、光源の駆動電流を減らせばよい。
しかしながら、領域をどの程度細かく分割した設計にできるかについては、実際には、光源素子の使用個数の物理的限界と光源素子配置の物理的限界から、その分割数（暗くできる領域の大きさの程度）に制限がある。一方で、きめ細かく部分的に輝度を暗くしようする場合には、光源素子の使用個数をかなり増加させて、分割数を増やす必要がある。そして、光源自身の調光を各分割数に応じて実施するため、その駆動回路数も増加する。このように、より細かい分割数を得ようとすると、物理的限界と経済的な限界が生じる。
また従来の部分駆動方式では、光源自身を分割細分化することが必要条件であるために、例えばＣＣＦＬのような線光源を約２０本前後配置するような構成では、画面内を縦横の２次元マトリクスに分割することが困難である。従来では、ＣＣＦＬのような線光源を用いた場合は、水平方向または垂直方向の単位でしか輝度コントロールができないため、垂直水平の２次元の空間周波数を持った映像信号との組み合わせでは部分駆動方式としての効果が得にくく不適当であるとされている。そこで、通常は、点光源主体のＬＥＤなどを光源として用いることにより、光源自身を２次元マトリクス状に多数領域に分割配置して水平方向および垂直方向に独立した発光制御を実現している。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、光源素子自体の構成に依存せずに、輝度を局部的に暗くすることができる照明装置および表示装置を提供することにある。
本発明の照明装置は、一対の偏光子を有する表示用液晶パネルを備えた表示装置のバックライトとして使用される照明装置であって、光源と、一対の偏光子を有し光源から発せられた光の通過光量を制限することにより光源から発せられた光の同一面内での輝度を局部的に低下させる調光用液晶パネルとを備え、調光用液晶パネルが、その一対の偏光子の偏光度を最適化することにより、その一対の偏光子の透過光量比が、表示用液晶パネルにおける一対の偏光子の透過光量比よりも低くなるように構成されているものである。
本発明の表示装置は、照明装置と、その照明装置からの照明光を表示用の光として用いて、入力映像信号に基づく映像を表示する表示部とを備えた表示装置であって、照明装置が、上記本発明の照明装置によって構成されているものである。
本発明の照明装置または表示装置では、調光用液晶パネルによって、光源から発せられた光の通過光量を制限することで、光源から発せられた光の同一面内での輝度を局部的に低下させる。したがって、例えば光源自身を多数領域に分割配置すること、または、光源自身の発光量を制御することなく、輝度を局部的に暗くすることができる。また、本発明の照明装置における調光用液晶パネルは、通常の映像表示用の液晶パネルに比べて高いコントラスト比は必要とされない。このため、一対の偏光子の透過光量比ＣＲを、通常の映像表示用の液晶パネルに比べて意図的に小さくしている。また、透過光量比ＣＲを所定範囲とするために、通常の映像表示用の液晶パネルに比べて一対の偏光子の偏光度を意図的に必要最小限に悪化（低下）させて最適化している。偏光度を意図的に悪化させることで、通常の映像表示用の液晶パネルに比べてコントラスト比は低くなるが、透過率が向上する。これにより、調光用液晶パネルを配置したことによる挿入損失（光の通過損失）を抑えつつ、光量の調節が可能となる。
本発明の照明装置または表示装置によれば、調光用液晶パネルによって、光源から発せられた光の通過光量を制限することで、光源から発せられた光の同一面内での輝度を局部的に低下させるようにしたので、例えば光源素子の個数を増やすこと、または光源自身の発光量を制御することなく、光源素子自体の構成に依存せずに低コストで、輝度を局部的に暗くすることができる。また、通常の映像表示用の液晶パネルに比べて一対の偏光子の偏光度を意図的に必要最小限に悪化（低下）させて最適化することにより、透過光量比ＣＲを調光で必要とされる所定範囲内に抑えるようにしたので、通常の映像表示用の液晶パネルに比べてコントラスト比を低くしつつ、透過率を向上させることができる。これにより、調光用液晶パネルを配置したことによる挿入損失を抑えつつ、光量の調節を行うことができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の構成例を示している。この表示装置は、透過型の液晶表示装置であり、照明装置としてのバックライト６０と、表示用液晶パネル７０とを備えている。表示用液晶パネル７０は、バックライト６０からの照明光を表示用の光として用いて、入力映像信号Ｖｉｎに基づく映像を表示する表示部である。バックライト６０は、光源部６１と、拡散部６２とを有している。拡散部６２は、例えば拡散度が一様とされた拡散板や全体的な輝度を向上させるための光学シート等の板状の光学部材が複数積層されたものである。
バックライト６０において光源部６１は、図２に示したように、面内方向に発光領域が縦ｎ×横ｍ＝Ｋ個（ｎ，ｍ＝２以上の整数）に分割された複数の部分発光領域６６を有している。光源部６１は、入力映像信号Ｖｉｎに応じて部分発光領域６６ごとに独立した調光が可能とされている。なお、本実施の形態において、部分発光領域６６ごとの調光は、光源部６１内に配置された、後述する調光用液晶パネル１１によって行われる。
図３および図４（Ａ），（Ｂ）は、バックライト６０のより具体的な構成例を示している。なお、図３および図４（Ａ）では、バックライト６０の構成要素を分解して図示している。バックライト６０は、筐体としてのランプハウス１０を備え、このランプハウス１０内に、光源部６１の構成要素として、複数の光源１と、調光用液晶パネル１１とが順番に収納されている。ランプハウス１０の底面１０Ｂは、光源１からの光を反射する反射面とされている。ランプハウス１０の上面には拡散部６２が取り付けられている。光源１は、ＣＣＦＬ、ＥＥＦＬまたはＨＣＦＬなどの白色発光する棒状の線光源である。光源１および調光用液晶パネル１１は、両端がランプホルダー１０Ａによって支持された状態でランプハウス１０内に収納されている。なお、光源１と調光用液晶パネル１１との間に、上面の拡散部６２とは別の拡散部材１２が配置されていても良い。
図５は、調光用液晶パネル１１の具体的な構成例を示している。調光用液晶パネル１１は、例えばパッシブ型の液晶パネルで構成され、液晶４を透明導電膜である一対のＩＴＯ（Indium Tin Oxide）３Ａ，３Ｂで挟み込み、さらに一対のＩＴＯ３Ａ，３Ｂの両側を一対の偏光子２Ａ，２Ｂで挟み込んだ構成とされている。一対のＩＴＯ３Ａ，３Ｂは、互いに電極が直交するような配置とされ、２次元マトリクス状に液晶４を駆動することができるようになっている。また、一対の偏光子２Ａ，２Ｂは、互いの偏光軸が直交（クロス）ニコルとなるような配置とされている。
一対の偏光子２Ａ，２Ｂはそれぞれ、例えば図６に示したように、偏光子本体層としてのＰＶＡ（ポリビニールアルコール）５を、保護膜としてのＴＡＣ（トリアセチルセルロース）６，７で挟み込んだ構成とされている。ＰＶＡ５は、ヨウ素を含侵させることで、偏光効果を得ることができる。本実施の形態では、後述するように、ＰＶＡ５の厚みを、通常の表示用の液晶パネルで用いられる厚みＤ１に比べて薄い厚みＤ２とし、それにより、一対の偏光子２Ａ，２Ｂの偏光度を意図的に悪化させている。
なお、図示はしないが、本実施の形態における表示用液晶パネル７０（図１）も、一対の偏光子を有している。調光用液晶パネル１１の一対の偏光子２Ａ，２Ｂは、表示用液晶パネル７０の一対の偏光子よりも、偏光度を意図的に悪化させている。本実施の形態において、「通常の表示用の液晶パネル」とは、表示用液晶パネル７０に相当する。
この調光用液晶パネル１１は、２次元マトリクス状に複数に分割された各々の分割領域（図２における部分発光領域６６）ごとに通過光量の制限が可能に構成され、入力映像信号Ｖｉｎに応じて、光源１から発せられた光の同一面内での輝度を分割領域ごとに局部的に低下させるようになされている。
図７〜図９は、調光用液晶パネル１１による調光の原理を示している。なお、図７〜図９では、原理説明のため、バックライト６０の構成を簡略化して図示している。ここでは、調光用液晶パネル１１の分割領域として中央と左右、３つの領域があるものとして説明する。また、調光用液晶パネル１１の各分割領域の状態を、非遮蔽状態（透過状態）、中間遮蔽状態（中間調状態）、最大遮蔽状態とに分けて考える。光源１は一定輝度で発光しているものとする。
図７は、調光用液晶パネル１１において中央の分割領域を中間遮蔽状態にすると共に、左右の分割領域を非遮蔽状態にした場合の輝度分布（第１の輝度分布２１）を示している。この状態では、左右の輝度をほぼ通常の輝度にして中央の輝度をわずかに低下させることができている。また、図８は、中央の分割領域を最大遮蔽状態にすると共に、左右の分割領域を非遮蔽状態にした場合の輝度分布（第２の輝度分布２２）を示している。図８の状態では、図７の第１の輝度分布２１に比べて中央の輝度をさらに低下させることができている。また、図９は、中央の分割領域を非遮蔽状態にすると共に、左右の分割領域を最大遮蔽状態にした場合の輝度分布（第３の輝度分布２３）を示している。図９の状態では、中央の輝度をほぼ通常の輝度にして左右の輝度を低下させることができている。
このように、本実施の形態におけるバックライト６０では、光源１を一定輝度で発光させた状態で、調光用液晶パネル１１の各分割領域の遮蔽状態を変えることで、種々の輝度分布の照明光を得ることができる。また、調光用液晶パネル１１との間に拡散部６２が介在していることにより、調光用液晶パネル１１での偏光が解消され、散乱光として利用可能になる。また、拡散部６２により光が拡散することで照明光として適度なボケ量を生じさせることができる。
なお、調光用液晶パネル１１の領域分割数（図２における部分発光領域６６の分割数）は、表示用液晶パネル７０の画素数に対して十分小さく設定されている（例えば表示用液晶パネル７０の画素数が数１００万画素に対して、光源部６１の面分割数は数１０〜数１００程度）。言い換えると、調光用液晶パネル１１の分割領域の大きさは、表示用液晶パネル７０の１画素の大きさに対して十分大きく設定されている。
本実施の形態における表示装置では、光源部６１からの照明光が拡散部６２を介して表示用液晶パネル７０の裏面側から照射される。表示用液晶パネル７０では、入力映像信号Ｖｉｎに基づいて照明光を変調することで、映像を表示する。ここで、最終的に表示される映像の輝度は、概念的には、拡散部６２による拡散度を考慮した光源部６１による発光面（調光用液晶パネル１１の発光面）の輝度と、表示用液晶パネル７０による表示面の輝度とを重ね合わせて合成したものとなる。
図１０は、光源部６１、拡散部６２、および表示用液晶パネル７０によるそれぞれでの輝度イメージを模式的に示している。この表示装置では、図示したように、バックライト６０の全体での発光面イメージ７５と、表示用液晶パネル７０単独によるパネル面イメージ７３とを物理的に重ね合わせた（掛け算的に合成した）合成イメージ７４が、最終的に観察される映像となる。なお、バックライト６０の全体での発光面イメージ（バックライト面イメージ７５）は、光源部６１による発光面イメージ７１と、拡散部６２による拡散面イメージ７２との合成となるが、本実施の形態において、拡散部６２は一様な拡散面であるため、実質的な輝度分布（面内での明暗）は、光源部６１の調光用液晶パネル１１によって決まる。
図１１は、この表示装置における制御系および駆動系の回路構成例を示している。
この表示装置は、光源部６１の光源１を駆動する光源駆動部３０と、光源部６１の調光用液晶パネル１１を駆動する調光用パネル駆動部３１と、入力映像信号Ｖｉｎに対する信号処理および各部の制御を行う制御部４０とを備えている。
制御部４０は、光源駆動部３０を制御する光源制御部４１と、調光用パネル駆動部３１を制御する調光用パネル制御部４２と、後述するプロファイルデータ（輝度分布データ）を記憶するプロファイルデータ記憶部４３とを有している。制御部４０はまた、プロファイルデータ記憶部４３に記憶されたプロファイルデータに基づいて入力映像信号Ｖｉｎに対して輝度の補正を行い、表示用液晶パネル７０に表示させる適切な映像を生成する画像処理部５０と、画像処理部５０からの出力信号に基づいて適切なガンマ値で表示用液晶パネル７０を駆動する表示用パネル駆動部４４とを有している。
本実施の形態において、プロファイルデータ記憶部４５は、本発明における「記憶手段」の一具体例に対応する。画像処理部５０は、本発明における「補正手段」の一具体例に対応する。
ここで、「プロファイルデータ」とは、バックライト６０を部分駆動したときの部分的に暗くなる度合い（輝度のぼやけ具合、輝度分布）のデータのことをいう。具体的には、例えば光源部６１において、複数の部分発光領域６６を一部のみ暗くさせたとき（図７〜図９に示したように調光用液晶パネル１１の複数の分割領域のうち一部の分割領域の通過光量を制限したとき）の暗くなる度合い（輝度分布）のデータを、複数パターンについてあらかじめ求めておき、それらをプロファイルデータとしてプロファイルデータ記憶部４３に記憶しておく。画像処理部５０では、このような輝度分布のデータを用いて、入力映像信号Ｖｉｎに対して適切な輝度の補正を行う。これにより、液晶パネル７０において適切な映像を表示することができる。
図１２は、光源部６１の調光用液晶パネル１１、および表示用液晶パネル７０の駆動周波数の関係を示している。この表示装置では、表示用液晶パネル７０における映像表示のためのフレーム書き換え駆動周波数と、調光用液晶パネル１１の駆動周波数とが完全に同期しているか、または、それら２つの駆動周波数が互いに異なる状態で、かつそれら２つの駆動周波数が互いに視覚的なビート（フリッカ）を生じないような周波数に設定されている。例えば表示用液晶パネル７０のフレーム書き換え駆動周波数が１２０Ｈｚであるものとすると、調光用液晶パネル１１は同じ１２０Ｈｚで完全に同期していることが好ましい。または、Δ１２０Ｈｚの整数倍の駆動周波数（例えば２４０Ｈｚ等）に設定することが好ましい。これにより、表示用液晶パネル７０における各フレームの開始タイミングに対して、調光用液晶パネル１１の動作の位相ずれが生じないようにすることができる。
次に、本実施の形態における表示装置全体としてのコントラストと、バックライト６０に必要とされるコントラスト（本実施の形態では実質的に調光用液晶パネル１１のコントラスト）について説明する。
例えば、表示装置としてテレビ用途を想定する場合、画面全体が白表示という状態があり、これを全白表示と称する。このとき、概略６００［ｃｄ／ｍ2］程度が、業界の平均的なものである。また、表示用液晶パネル７０を黒表示にしたときの、これ以上暗くできないときの明るさは、コントラスト比が１０００：１の場合、約０．６［ｃｄ／ｍ2］となる。バックライト６０の明るさを１／１００にできると、表示装置全体としての黒表示のときの明るさは、１／１００の約０．００６［ｃｄ／ｍ2］にできることになる。従って、表示装置全体としてのコントラスト比は、黒表示時の輝度約０．００６［ｃｄ／ｍ2］とバックライト６０が１００％点灯した全白表示時の６００［ｃｄ／ｍ2］との比で、１０万対１となる。テレビ用途としては、これで必要十分である。
このような観点から、バックライト６０において必要とされるコントラスト比は例えば１００：１程度である。本実施の形態では、バックライト６０のコントラスト比は実質的に調光用液晶パネル１１の能力によって決まる。従って、調光用液晶パネル１１に必要とされるコントラスト比は例えば１００：１程度である。すなわち、本実施の形態における調光用液晶パネル１１は、通常の映像表示用の液晶パネルに比べて高いコントラスト比は必要とされない。このため、本実施の形態では、調光用液晶パネル１１を構成する一対の偏光子２Ａ，２Ｂの透過光量比ＣＲを、通常の映像表示用の液晶パネルに比べて意図的に小さくしている。また、透過光量比ＣＲを所定範囲とするために、通常の映像表示用の液晶パネルに比べて一対の偏光子２Ａ，２Ｂの偏光度を意図的に必要最小限に悪化（低下）させて最適化している。偏光度を意図的に悪化させることで、通常の映像表示用の液晶パネルに比べてコントラスト比は低くなるが、透過率が向上する。これにより、調光用液晶パネル１１を配置したことによる挿入損失（光の通過損失）を抑えつつ、光量の調節が可能となる。
ここで、自然光に対する偏光子２Ａ（または偏光子２Ｂ）の単体での透過率Ｔを、以下の式で定義する。図１３〜図１４および図１５（Ａ），（Ｂ）を参照して、この透過率Ｔについて説明する。なお、以下では偏光子２Ａについて説明するが偏光子２Ｂについても同様である。
Ｔ＝（ｔ1＋ｔ2）／２ ……（１）
図１３に示したように、光線強度Ｉ0で入射した自然光は、透過率Ｔの偏光子２Ａを通過することで、光線強度はＩ0Ｔに変化する。ここで、入射光線を、偏光子２Ａの偏光軸に平行な成分（図１５（Ａ））と直交する成分（図１５（Ｂ））との２つの直線偏光成分に分けて考える。このとき、平行な成分についての偏光子２Ａ単体での透過率を平行透過率ｔ１とする。また、直交する成分についての偏光子２Ａ単体での透過率を直交透過率ｔ２とする。なお、図１４は偏光子単体での波長に対する平行透過率ｔ１および直交透過率ｔ２の関係を示している。
また、上記のような透過率ｔ1，ｔ2を有する偏光子２Ａおよび偏光子２Ｂを一対にして使用する場合の透過光量比ＣＲを以下の式で定義する。
ＣＲ＝Ｔpara／Ｔcross ……（２）
Ｔcross＜Ｔpara ……（３）
ここで、Ｔcrossは、図１６（Ａ）に示したように、一対の偏光子２Ａ，２Ｂを直交ニコルに配置した状態での自然光に対する透過率を示す。光線強度Ｉ1で入射した自然光が、直交ニコルの状態で一対の偏光子２Ａ，２Ｂを通過する場合、以下の式が成り立つ。
Ｉ1ｔ1ｔ2／２＋Ｉ1ｔ1ｔ2／２＝Ｉ1ｔ1ｔ2 ……（４）
Ｔcross＝ｔ1ｔ2 ……（５）
また、Ｔparaは、図１６（Ｂ）に示したように、一対の偏光子２Ａ，２Ｂをパラレルニコルに配置した状態での自然光に対する透過率を示す。光線強度Ｉ1で入射した自然光が、パラレルニコルの状態で一対の偏光子２Ａ，２Ｂを通過する場合、以下の式が成り立つ。
Ｉ1ｔ1 2／２＋Ｉ1ｔ2 2／２＝Ｉ1（ｔ1 2＋ｔ2 2）／２ ……（６）
Ｔpara＝（ｔ1 2＋ｔ2 2）／２ ……（７）
また、以上のＴcross，Ｔparaを用いて一対の偏光子２Ａ，２Ｂを以下の式（８）で定義する。
「偏光度」＝√（Ｔpara−Ｔcross）／（Ｔpara＋Ｔcross） ……（８）
なお、√は（Ｔpara−Ｔcross）／（Ｔpara＋Ｔcross）全体の平方根をとることを示す。
図１７に、偏光子単体の透過率Ｔ（横軸）に対する一対の偏光子の偏光度（縦軸）の特性例を示す。図１７に示したように、一般的に、一対の偏光子の偏光度を低下させることで、偏光子単体の透過率Ｔを上げることができる。
また図１８に、一対の偏光子の透過光量比ＣＲ（横軸）に対する偏光度（縦軸）の特性例を示す。図１８に示したように、一般的に、一対の偏光子の偏光度を低下させることで、透過光量比ＣＲは下がる。図１８の特性例では、偏光度が９９．９９５（％）のときに透過光量比ＣＲが１００００であったものが、偏光度を９９．５（％）に低下させることで透過光量比ＣＲを１００に低下させることができている。
また図１９に、一対の偏光子の透過光量比ＣＲ（横軸）に対する偏光子単体の透過率Ｔ（縦軸）の特性例を示す。図１９に示したように、一般的に、一対の偏光子の透過光量比ＣＲを低下させることで、偏光子単体の透過率Ｔを上げることができる。図１９の特性例では、透過光量比ＣＲが１００００のときに透過率Ｔが３８．８（％）であったものが、透過光量比ＣＲを１００に低下させることで透過率Ｔを４４（％）まで、１．１３４倍に上げることができている。
また図２０に、偏光子本体（ＰＶＡ）の厚み（横軸）に対する一対の偏光子の偏光度（縦軸）の関係を示している。図２０に示したように、一般的に、偏光子本体の厚みを薄くしていくことで、一対の偏光子の偏光度を低下させることができる。図２０の特性例では、偏光子本体の厚みを約１９．３μｍにすることで、偏光度を約９９．５（％）まで低下させることができている。
以上の図１７〜図２０に示した特性から、図５に示した調光用液晶パネル１１の構成において、一対の偏光子２Ａ，２Ｂが図６に示した構成である場合、偏光子本体層であるＰＶＡ５の厚みを、通常の表示用の液晶パネルで用いられる厚みＤ１に比べて薄い厚みＤ２とすることで、一対の偏光子２Ａ，２Ｂの偏光度を意図的に悪化させることができる。この場合において、偏光子単体の透過率Ｔを上げつつ、透過光量比ＣＲを低下させることができる。本実施の形態において、調光用液晶パネル１１に必要とされるコントラスト比は上述したように例えば１００：１程度である。従って、一対の偏光子２Ａ，２Ｂの偏光度を最適化することで、透過光量比ＣＲを図１７〜図２０に示したように最適化することで、１００程度にすれば良い。
なお、以上の説明では、偏光度を９９．５（％）とし、調光用液晶パネル１１の一対の偏光子２Ａ，２Ｂの透過光量比ＣＲを１００にする場合を例にしたが、透過光量比ＣＲの値はこれに限定されない。透過光量比ＣＲの値は、例えば表示装置として必要となる品質に応じて適宜決定すれば良い。また、一対の偏光子２Ａ，２Ｂの偏光度は９９．９０（％）以下となるように最適化することにより、透過光量比ＣＲが所望の範囲となるように構成すると良い。
図２１は、実際に偏光度を最適化することによって、図５の構成での調光用液晶パネル１１の全体での透過率を向上させたことを示す数値実施例である。比較例として、一般的な表示装置として使用される場合での透過率も示す。図２１に示したように、一般的な表示装置として使用される場合に比べて、パネル全体での透過率を約２８％向上できている。
以上説明したように、本実施の形態の表示装置によれば、調光用液晶パネル１１によって、光源１から発せられた光の通過光量を制限することで、光源１から発せられた光の同一面内での輝度を局部的に低下させるようにしたので、例えば光源の個数を増やすこと、または光源自身の発光量を制御することなく、光源自体の構成に依存せずに低コストで、輝度を局部的に暗くすることができる。また、通常の映像表示用の液晶パネルに比べて一対の偏光子の偏光度を意図的に必要最小限に悪化（低下）させて最適化することにより、透過光量比ＣＲを調光で必要とされる所定範囲内に抑えるようにしたので、通常の映像表示用の液晶パネルに比べてコントラスト比を低くしつつ、透過率を向上させることができる。これにより、調光用液晶パネル１１を配置したことによる挿入損失を抑えつつ、光量の調節を行うことができる。
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、上述の第１の実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
上記第１の実施の形態では、光源１としてＣＣＦＬ等の棒状の線光源を使用する場合について説明したが、光源１として点状光源を用いることも可能である。例えば図２２に示したように、光源部６１において、各部分発光領域６６ごとに、光源１として、赤色光を発する赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色光を発する緑色ＬＥＤ１Ｇ、および青色光を発する青色ＬＥＤ１Ｂの各色のＬＥＤを組み合わせて配置するようにしても良い。この場合、各色を加法混色することで白色光を得る。各色のＬＥＤは、各部分発光領域６６ごとに少なくとも１つずつ配置する。
［その他の実施の形態］
本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その他の変形実施が可能である。
例えば、上記第１の実施の形態では、調光用液晶パネル１１の一対の偏光子２Ａ，２Ｂの厚みを最適化することで偏光度の最適化を行う場合について説明したが、偏光度の最適化の手法はこれに限らない。例えば、厚みはそのままで偏光子本体層としてのＰＶＡ５（図６）に含侵させるヨウ素の含侵量を加減するような最適化を行っても良い。
本発明の第１の実施の形態に係る照明装置を用いた表示装置の一例を示す全体構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係る照明装置の概略構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る照明装置の一構成例を示す分解斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る照明装置の一構成例を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における調光用液晶パネルの一構成例を示す分解斜視図である。 本発明の第１の実施の形態における調光用液晶パネルの偏光子の一構成例を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る照明装置による第１の輝度分布についての説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る照明装置による第２の輝度分布についての説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る照明装置による第３の輝度分布についての説明図である。 光源部、拡散部、および液晶パネルによる輝度イメージの重ね合わせの関係を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る表示装置における回路構成を示すブロック図である。 光源部（調光用液晶パネル）、および表示用液晶パネルの駆動周波数の関係を示す説明図である。 自然光に対する偏光子単体での透過率Ｔの説明図である。 偏光子単体での波長に対する透過率の関係を示す説明図である。 偏光光に対する偏光子単体での透過率の説明図であり、（Ａ）は平行透過率ｔ１、（Ｂ）は直交透過率ｔ２の説明図である。 自然光に対する一対の偏光子での透過率の説明図であり、（Ａ）はクロスニコル配置での透過率、（Ｂ）はパラレルニコル配置での透過率の説明図である。 偏光子単体の透過率に対する一対の偏光子の偏光度の関係を示す説明図である。 一対の偏光子の透過光量比に対する偏光度の関係を示す説明図である。 一対の偏光子の透過光量比に対する偏光子単体の透過率の関係を示す説明図である。 偏光子本体（ＰＶＡ）の厚みに対する一対の偏光子の偏光度の関係を示す説明図である。 調光用液晶パネル全体での透過率の実施例を比較例と共に示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る照明装置の概略構成を示す斜視図である。
符号の説明
Ｖｉｎ…入力映像信号、１…光源、１Ｒ…赤色ＬＥＤ、１Ｇ…緑色ＬＥＤ、１Ｂ…青色ＬＥＤ、２Ａ，２Ｂ…偏光子、３Ａ，３Ｂ…ＩＴＯ、４…ＬＣ（液晶）、５…ＰＶＡ（偏光子本体層）、６，７…ＴＡＣ（保護膜）、１０…ランプハウス、１０Ａ…ランプホルダー、１０Ｂ…反射面、１１…調光用液晶パネル、１２…拡散部材、２１…第１の輝度分布、２２…第２の輝度分布、２３…第３の輝度分布、３１…調光用パネル駆動部、４３…プロフィルデータ記憶部、４４…表示用パネル駆動部、６０…バックライト（照明装置）、６１…光源部、６２…拡散部、６６…部分発光領域、７０…表示用液晶パネル、７１…発光面イメージ、７２…拡散面イメージ、７３…パネル面イメージ、７４…合成イメージ、７５…バックライト面イメージ。

Claims (9)

  1. 一対の偏光子を有する表示用液晶パネルを備えた表示装置のバックライトとして使用される照明装置であって、
    光源と、
    一対の偏光子を有し、前記光源から発せられた光の通過光量を制限することにより前記光源から発せられた光の同一面内での輝度を局部的に低下させる調光用液晶パネルと
    を備え、
    前記調光用液晶パネルは、その一対の偏光子の偏光度を最適化することにより、その一対の偏光子の透過光量比が、前記表示用液晶パネルにおける一対の偏光子の透過光量比よりも低くなるように構成されている照明装置。
  2. 前記調光用液晶パネルは、その一対の偏光子の偏光度を９９．９０（％）以下となるように最適化することにより、前記透過光量比が、前記表示用液晶パネルにおける一対の偏光子の透過光量比よりも低くなるように構成されている請求項１に記載の照明装置。
  3. 前記調光用液晶パネルは、その一対の偏光子の厚みを最適化することにより前記透過光量比が、前記表示用液晶パネルにおける一対の偏光子の透過光量比よりも低くなるように構成されている請求項１に記載の照明装置。
  4. 前記調光用液晶パネルにおける一対の偏光子は、ヨウ素を含侵させた偏光子本体層を有し、その一対の偏光子におけるヨウ素の含侵量を最適化することにより前記透過光量比が、前記表示用液晶パネルにおける一対の偏光子の透過光量比よりも低くなるように構成されている請求項１に記載の照明装置。
  5. 前記調光用液晶パネルは、２次元マトリクス状に複数に分割された各分割領域ごとに前記通過光量の制限を行うようになされ、前記光源から発せられた光の同一面内での輝度を前記分割領域ごとに局部的に低下させるようになされている請求項１に記載の照明装置。
  6. 照明装置と、前記照明装置からの照明光を表示用の光として用いて、入力映像信号に基づく映像を表示する表示部とを備えた表示装置であって、
    前記表示部は、一対の偏光子を有する表示用液晶パネルを用いた構成とされ、
    前記照明装置は、
    光源と、
    一対の偏光子を有し、前記入力映像信号に応じて、前記光源から発せられた光の通過光量を制限することにより前記光源から発せられた光の同一面内での輝度を局部的に低下させる調光用液晶パネルと
    を備え、
    前記調光用液晶パネルは、その一対の偏光子の偏光度を最適化することにより、その一対の偏光子の透過光量比が、前記表示用液晶パネルにおける一対の偏光子の透過光量比よりも低くなるように構成されている表示装置。
  7. 前記調光用液晶パネルは、２次元マトリクス状に複数に分割された各分割領域ごとに前記通過光量の制限を行うようになされ、前記入力映像信号に応じて、前記光源から発せられた光の同一面内での輝度を前記分割領域ごとに局部的に低下させるようになされている請求項６に記載の表示装置。
  8. 前記調光用液晶パネルにおいて前記複数の分割領域のうち一部の分割領域の通過光量を制限したときの輝度分布の変化を示す輝度分布データを記憶する記憶手段と、
    前記記憶手段に記憶された前記輝度分布データに基づいて前記入力映像信号に対して輝度の補正を行い、前記表示部に表示させる映像を生成する補正手段と
    をさらに備えた請求項７に記載の表示装置。
  9. 前記表示部における映像表示のためのフレーム書き換え駆動周波数と、前記調光用液晶パネルの駆動周波数とが完全に同期しているか、またはそれら２つの駆動周波数が互いに異なる状態で、かつ互いに視覚的なビートを生じないような周波数に設定されている請求項６に記載の表示装置。
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