JP4631805B2 - 面状光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、面状光源装置に関する。

液晶表示装置にあっては、液晶材料それ自体は発光しない。従って、例えば、液晶表示装置の表示領域を照射する直下型の面状光源装置（バックライト）を、複数の画素から構成された表示領域の背面に配置する。尚、カラー液晶表示装置において、１画素は、例えば、赤色発光副画素、緑色発光副画素及び青色発光副画素の３つの副画素から構成されている。そして、各画素あるいは各副画素を構成する液晶セルを、一種の光シャッター（ライト・バルブ）として動作させることによって、即ち、各画素あるいは各副画素の光透過率（開口率）を制御し、面状光源装置から出射された照明光（例えば、白色光）の光透過率を制御することで、画像を表示している。

従来、液晶表示装置組立体における面状光源装置は、表示領域全体を、均一、且つ、一定の明るさで照明しているが、このような面状光源装置とは別の構成、即ち、複数の面状光源ユニットから構成され、複数の表示領域ユニットにおける照度の分布を変化させる構成を有する面状光源装置が、例えば、特開２００５−２５８４０３から周知である。

このような面状光源装置は、以下に説明する方法に基づき制御される。即ち、面状光源装置を構成するそれぞれの面状光源ユニットの最高輝度をＹ_maxとし、表示領域ユニットにおける画素の光透過率（開口率）の最大値（具体的には、例えば１００％）をＬｔ_maxとする。また、面状光源装置を構成するそれぞれの面状光源ユニットが最高輝度Ｙ_maxであるときに、表示領域ユニットにおける各画素の表示輝度ｙ₀を得るための各画素の光透過率（開口率）をＬｔ₀とする。すると、この場合にあっては、面状光源装置を構成するそれぞれの面状光源ユニットの光源輝度Ｙ₀を、
Ｙ₀・Ｌｔ_max＝Ｙ_max・Ｌｔ₀
を満足するように制御すればよい。尚、このような制御の概念図を図９の（Ａ）及び（Ｂ）に示す。ここで、面状光源ユニットの光源輝度Ｙ₀を、液晶表示装置の画像表示におけるフレーム（便宜上、画像表示フレームと呼ぶ）毎に変化させる。

そして、このような面状光源装置の制御（面状光源装置の分割駆動とも呼ばれる）によって、液晶表示装置における白レベルの増加、黒レベルの低下によるコントラスト比の増加を図ることができる結果、画像表示の品質の向上を図ることができるし、面状光源装置の消費電力の低減を図ることができる。

或る面状光源ユニットの光源から出射された光の一部は、他の面状光源ユニットに侵入する。それ故、上述したように、面状光源装置を構成するそれぞれの面状光源ユニットの光源輝度Ｙ₀を制御したとき、或る面状光源ユニットの光源輝度が他の面状光源ユニットの光源輝度に影響を与える。従って、それぞれの面状光源ユニットが他の面状光源ユニットに及ぼす影響を出来るだけ小さくするために、面状光源ユニットと面状光源ユニットとの間に隔壁を設けている。

特開２００５−２５８４０３

ところで、図１０の（Ａ）及び（Ｂ）に模式的に示すように、或る面状光源ユニット２４２の光源２４１から出射された光の一部は、光源２４１に対面した隔壁２４４の第１の側面２４６Ａから入射し、隔壁２４４の内部を通過し、第１の側面２４６Ａに対向する第２の側面２４６Ｂから出射され、隣接する面状光源ユニット２４２に侵入する。尚、図１０の（Ｂ）は、図１０の（Ａ）に示した隔壁２４４の頂面２４５の近傍を拡大した図である。また、隔壁２４４の第１の側面２４６Ａから入射し、隔壁２４４の内部を通過し、隔壁２４４の頂面２４５に衝突した光線（図１０の（Ａ）及び（Ｂ）において点線で示す）は、通常、隔壁２４４の頂面２４５において全反射され、隔壁２４４の内部に戻る。ここで、拡散板２６１の「Ａ」及び「Ｂ」にて示した領域には、面状光源ユニット２４２の光源２４１から出射された光線が衝突するが、拡散板２６１の「Ｃ」にて示した領域には、面状光源ユニット２４２の光源２４１から出射された光線が衝突しない。従って、一種の隔壁２４４の影が生じ、拡散板２６１の領域「Ｃ」の輝度が低下し、拡散板２６１に輝度ムラが生じてしまう。この輝度ムラは、透明な材料から隔壁２４４を作製しても生じる。そして、拡散板２６１に輝度ムラが生じると、即ち、隣接する面状光源ユニット間に輝度ムラが生じると、画像表示の品質が低下してしまう。隔壁２４４の高さを低くすれば、隣接する面状光源ユニット間の輝度ムラは減少するが、或る面状光源ユニット２４２の光源輝度が他の面状光源ユニット２４２の光源輝度に与える影響が大きくなる。尚、図１０の（Ａ）中、参照番号２５２Ａは、面状光源装置を構成する筐体の底面を示す。

隔壁２４４の断面形状を底面を下とした三角形とした場合でも、隔壁２４４の内部を透過した光は、隔壁２４４において屈折され、一層広い拡散板２６１の範囲を照射するようになり、領域「Ｃ」はより拡がることになり、輝度ムラの低減には繋がらない。

従って、本発明の目的は、隣接する面状光源ユニット間に輝度ムラが生じ難い構造を有する面状光源装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の面状光源装置は、２次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域を有する透過型の液晶表示装置を背面から照明する面状光源装置であって、
液晶表示装置と対面する拡散板を備えており、
液晶表示装置の表示領域をＰ×Ｑ個の仮想の表示領域ユニットに分割したと想定したときの該Ｐ×Ｑ個の表示領域ユニットに対応したＰ×Ｑ個の面状光源ユニットから成り、
面状光源ユニットに備えられた光源は、個別に制御され、
面状光源ユニットと面状光源ユニットとの間は、隔壁で仕切られており、
隔壁の頂面と拡散板との間には隙間が存在し、
隔壁は、面状光源ユニットを構成する光源から出射された光に対して透明な材料から成り、
隔壁の厚さ方向をＸ方向、隔壁の延びる方向をＹ方向、隔壁の高さ方向をＺ方向としたとき、光源の中心を通るＸＺ平面で隔壁を切断したときの隔壁断面形状における隔壁の頂面に相当する部分のＸ方向に沿った長さは、隔壁断面形状における隔壁の他の部分のＸ方向に沿った長さよりも長いことを特徴とする。

本発明の面状光源装置においては、隔壁断面形状の上部は等脚台形であり、隔壁断面形状の下部は矩形であり、等脚台形の上辺が、隔壁断面形状における隔壁の頂面に相当する部分に該当する構成とすることが好ましい。そして、この場合、隔壁断面形状が矩形である隔壁下部の側面は、面状光源ユニットに備えられた光源から出射された光を反射する面となっていることが好ましく、あるいは又、隔壁断面形状が等脚台形である隔壁上部の側面は、面状光源ユニットに備えられた光源から出射された光を拡散透過する面となっていることが好ましい。

また、上述した好ましい構成を含む本発明の面状光源装置にあっては、
隔壁断面形状における隔壁の頂面に相当する部分と、隔壁断面形状における隔壁の光源側に位置する第１の側面に相当する部分との交点を交点Ａとし、
隔壁断面形状における隔壁の頂面に相当する部分と、隔壁断面形状における隔壁の第１の側面に対向する第２の側面に相当する部分との交点を交点Ｂとし、
光源の中心Ｄと交点Ａとを結んだ直線が拡散板と交わる点を交点Ｃとしたとき、
面状光源ユニットに備えられた光源から出射され、隔壁の第１の側面から入射し、交点Ｂに相当する隔壁の第２の側面の部分から出射された光線は、交点Ｃに衝突する形態とすることが好ましい。

本発明の面状光源装置において、隔壁は、面状光源ユニットを構成する光源から出射された光に対して透明な材料から成るが、具体的には、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ガラスを挙げることができる。また、面状光源ユニットに備えられた光源から出射された光を拡散透過する面とする方法、即ち、隔壁表面に光拡散透過機能を付与するための方法として、例えば、サンドブラスト法に基づき隔壁表面に凹凸層を形成する方法、接着剤や接着シートを用いて隔壁表面に凹凸を有するフィルム（光拡散透過フィルム）を貼り付ける方法を挙げることができる。

以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明の面状光源装置（以下、これらを総称して、単に、本発明の面状光源装置と呼ぶ場合がある）において、隔壁の頂面と拡散板との間には隙間が存在する。この隙間の値は、光源から拡散板までの高さ、例えば等脚台形の側面の傾き、頂面の幅、光源から隔壁までの距離によって下限が決まる値である。尚、液晶表示装置の使用時には、液晶表示装置は略垂直に配置されるので、隙間の値はこの状態における値とする。

本発明の面状光源装置において、拡散板を構成する材料として、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）を例示することができる。

本発明の面状光源装置において、１つの面状光源ユニットは、４つの隔壁によって囲まれ、あるいは又、３つの隔壁と筐体（後述する）の１つの側面によって囲まれ、あるいは又、２つの隔壁と筐体の２つの側面によって囲まれている。

本発明の面状光源装置において、面状光源装置を構成する面状光源ユニットの光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ）を挙げることができるし、あるいは又、冷陰極線型の蛍光ランプや、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）装置、冷陰極電界電子放出装置（ＦＥＤ）、プラズマ表示装置、通常のランプを挙げることもできる。光源を発光ダイオードから構成する場合、例えば波長６４０ｎｍの赤色を発光する赤色発光ダイオード、例えば波長５３０ｎｍの緑色を発光する緑色発光ダイオード、及び、例えば波長４５０ｎｍの青色を発光する青色発光ダイオードを１組として構成して白色光を得ることができるし、白色発光ダイオード（例えば、紫外又は青色発光ダイオードと蛍光体粒子とを組み合わせて白色を発光する発光ダイオード）の発光によって白色光を得ることもできる。赤色、緑色、青色以外の第４番目の色、第５番目の色・・・を発光する発光ダイオードを更に備えていてもよい。

また、光源を発光ダイオードから構成する場合、赤色を発光する複数の赤色発光ダイオード、緑色を発光する複数の緑色発光ダイオード、及び、青色を発光する複数の青色発光ダイオードが、筐体内に配置、配列されている。より具体的には、（１つの赤色発光ダイオード，１つの緑色発光ダイオード，１つの青色発光ダイオード）、（１つの赤色発光ダイオード，２つの緑色発光ダイオード，１つの青色発光ダイオード）、（２つの赤色発光ダイオード，２つの緑色発光ダイオード，１つの青色発光ダイオード）等の組合せから成る発光ダイオード・ユニットから、光源を構成することができる。１つの面状光源ユニットには、少なくとも１つの発光ダイオード・ユニットが備えられている。

発光ダイオードは、所謂フェイスアップ構造を有していてもよいし、フリップチップ構造を有していてもよい。即ち、発光ダイオードは、基板、及び、基板上に形成された発光層から構成されており、発光層から光が外部に出射される構造としてもよいし、発光層からの光が基板を通過して外部に出射される構造としてもよい。より具体的には、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、例えば、基板上に形成された第１導電型（例えばｎ型）を有する化合物半導体層から成る第１クラッド層、第１クラッド層上に形成された活性層、活性層上に形成された第２導電型（例えばｐ型）を有する化合物半導体層から成る第２クラッド層の積層構造を有し、第１クラッド層に電気的に接続された第１電極、及び、第２クラッド層に電気的に接続された第２電極を備えている。発光ダイオードを構成する層は、発光波長に依存して、周知の化合物半導体材料から構成すればよい。

ここで、画素あるいは副画素の光透過率（開口率とも呼ばれる）Ｌｔ、画素あるいは副画素に対応する表示領域の部分の輝度（表示輝度）ｙ、及び、面状光源ユニットの輝度（光源輝度）Ｙを、以下のとおり、定義する。

Ｙ₁・・・・光源輝度の、例えば最高輝度であり、以下、光源輝度・第１規定値と呼ぶ場合がある。
Ｌｔ₁・・・表示領域ユニットにおける画素あるいは副画素の光透過率（開口率）の、例えば最大値であり、以下、光透過率・第１規定値と呼ぶ場合がある。
Ｌｔ₂・・・光源輝度が光源輝度・第１規定値Ｙ₁であるときに、表示領域ユニットを構成する全ての画素を駆動するために駆動回路に入力される駆動信号の値の内の最大値である表示領域ユニット内・駆動信号最大値ｘ_U-maxに等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号が画素あるいは副画素に供給されたと想定したときの画素あるいは副画素の光透過率（開口率）であり、以下、光透過率・第２規定値と呼ぶ場合がある。尚、０≦Ｌｔ₂≦Ｌｔ₁
ｙ₂・・・・光源輝度が光源輝度・第１規定値Ｙ₁であり、画素あるいは副画素の光透過率（開口率）が光透過率・第２規定値Ｌｔ₂であると仮定したときに得られる表示輝度であり、以下、表示輝度・第２規定値と呼ぶ場合がある。
Ｙ₂・・・・表示領域ユニット内・駆動信号最大値ｘ_U-maxに等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号が画素あるいは副画素に供給されたと想定し、しかも、このときの画素あるいは副画素の光透過率（開口率）が光透過率・第１規定値Ｌｔ₁に補正された仮定したとき、画素あるいは副画素の輝度を表示輝度・第２規定値（ｙ₂）とするための面状光源ユニットの光源輝度。但し、光源輝度Ｙ₂には、各面状光源ユニットの光源輝度が他の面状光源ユニットの光源輝度に与える影響を考慮した補正が施される場合がある。

本発明の面状光源装置の駆動時、表示領域ユニット内・駆動信号最大値ｘ_U-maxに等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度（光透過率・第１規定値Ｌｔ₁における表示輝度・第２規定値ｙ₂）が得られるように、表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットを構成する光源の輝度を駆動回路によって制御するが、具体的には、例えば、画素あるいは副画素の光透過率（開口率）を、例えば光透過率・第１規定値Ｌｔ₁としたときに表示輝度ｙ₂が得られるように、光源輝度Ｙ₂を制御すればよい（例えば、減少させればよい）。即ち、例えば、以下の式（１）を満足するように、画像表示フレーム毎に面状光源ユニットの光源輝度Ｙ₂を制御すればよい。尚、Ｙ₂≦Ｙ₁の関係にある。

Ｙ₂・Ｌｔ₁＝Ｙ₁・Ｌｔ₂ （１）

駆動回路は、例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号発生回路、デューティ比制御回路、発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動回路、演算回路、記憶装置（メモリ）等から構成された面状光源装置制御回路（バックライト制御ユニット及び面状光源ユニット駆動回路）、並びに、タイミングコントローラ等の周知の回路から構成された液晶表示装置駆動回路から構成することができる。

発光ダイオードから出射される光を上方に位置する液晶表示装置に直接入射させる構成とした場合、即ち、発光ダイオードから専らｚ軸方向に沿って光を出射させた場合、面状光源装置に輝度ムラが発生してしまう場合がある。このような現象の発生を回避するための手段として、発光ダイオードに光取出しレンズを取り付けた発光ダイオード組立体を光源として使用し、発光ダイオードから出射された光の一部分が、光取出しレンズの頂面において全反射され、光取出しレンズの水平方向に主に出射される２次元方向出射構成を挙げることができる。

面状光源装置は、更には、拡散シート、プリズムシート、偏光変換シートといった光学機能シート群や、反射シートを備えている構成とすることができる。

透過型の液晶表示装置は、例えば、透明第１電極を備えたフロント・パネル、透明第２電極を備えたリア・パネル、及び、フロント・パネルとリア・パネルとの間に配された液晶材料から成る。

フロント・パネルは、より具体的には、例えば、ガラス基板やシリコン基板から成る第１の基板と、第１の基板の内面に設けられた透明第１電極（共通電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）と、第１の基板の外面に設けられた偏光フィルムとから構成されている。更には、透過型のカラー液晶表示装置においては、第１の基板の内面に、アクリル樹脂やエポキシ樹脂から成るオーバーコート層によって被覆されたカラーフィルターが設けられている。カラーフィルターの配置パターンとして、デルタ配列、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、レクタングル配列を挙げることができる。そして、フロント・パネルは、更に、オーバーコート層上に透明第１電極が形成された構成を有している。尚、透明第１電極上には配向膜が形成されている。一方、リア・パネルは、より具体的には、例えば、ガラス基板やシリコン基板から成る第２の基板と、第２の基板の内面に形成されたスイッチング素子と、スイッチング素子によって導通／非導通が制御される透明第２電極（画素電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）と、第２の基板の外面に設けられた偏光フィルムとから構成されている。透明第２電極を含む全面には配向膜が形成されている。これらの透過型のカラー液晶表示装置を含む液晶表示装置を構成する各種の部材や液晶材料は、周知の部材、材料から構成することができる。スイッチング素子として、単結晶シリコン半導体基板に形成されたＭＯＳ型ＦＥＴや薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）といった３端子素子や、ＭＩＭ素子、バリスタ素子、ダイオード等の２端子素子を例示することができる。

透明第１電極と透明第２電極の重複領域であって液晶セルを含む領域が、１画素（ピクセル）あるいは１副画素（サブピクセル）に該当する。そして、透過型のカラー液晶表示装置においては、各画素（ピクセル）を構成する赤色発光副画素（副画素［Ｒ］）は、係る領域と赤色を透過するカラーフィルターとの組合せから構成され、緑色発光副画素（副画素［Ｇ］）は、係る領域と緑色を透過するカラーフィルターとの組合せから構成され、青色発光副画素（副画素［Ｂ］）は、係る領域と青色を透過するカラーフィルターとの組合せから構成されている。副画素［Ｒ］、副画素［Ｇ］及び副画素［Ｂ］の配置パターンは、上述したカラーフィルターの配置パターンと一致する。尚、画素は、赤色発光副画素、緑色発光副画素、及び、青色発光副画素の３つの副画素を１組として構成される構成に限定されず、例えば、これらの３つの副画素に更に１あるいは複数の副画素を加えた１組（例えば、輝度向上のために白色を発光する副画素を加えた１組、色再現範囲を拡大するために補色を発光する副画素を加えた１組、色再現範囲を拡大するためにイエローを発光する副画素を加えた１組、色再現範囲を拡大するためにイエロー及びシアンを発光する副画素を加えた１組）から構成することもできる。

２次元マトリクス状に配列された画素（ピクセル）の数Ｍ₀×Ｎ₀を（Ｍ₀，Ｎ₀）で表記したとき、（Ｍ₀，Ｎ₀）の値として、具体的には、ＶＧＡ（６４０，４８０）、Ｓ−ＶＧＡ（８００，６００）、ＸＧＡ（１０２４，７６８）、ＡＰＲＣ（１１５２，９００）、Ｓ−ＸＧＡ（１２８０，１０２４）、Ｕ−ＸＧＡ（１６００，１２００）、ＨＤ−ＴＶ（１９２０，１０８０）、Ｑ−ＸＧＡ（２０４８，１５３６）の他、（１９２０，１０３５）、（７２０，４８０）、（１２８０，９６０）等、画像表示用解像度の幾つかを例示することができるが、これらの値に限定するものではない。また、（Ｍ₀，Ｎ₀）の値と（Ｐ，Ｑ）の値との関係として、限定するものではないが、以下の表１に例示することができる。１つの表示領域ユニットを構成する画素の数として、２０×２０乃至３２０×２４０、好ましくは、５０×５０乃至２００×２００を例示することができる。表示領域ユニットにおける画素の数は、一定であってもよいし、異なっていてもよい。

本発明の面状光源装置においては、隔壁の頂面と拡散板との間には隙間が存在し、隔壁は面状光源ユニットを構成する光源から出射された光に対して透明な材料から成り、隔壁断面形状における隔壁の頂面に相当する部分のＸ方向に沿った長さは他の部分のＸ方向に沿った長さよりも長い。それ故、面状光源ユニットに備えられた光源から出射された光が屈折によって光路を曲げられることにより、隔壁の影が拡散板上に生じ難い構造となり、隣接する面状光源ユニット間に輝度ムラが生じ難く、画像表示の品質の向上を達成することができる。

しかも、本発明の面状光源装置においては、面状光源ユニットに備えられた光源から出射された光線は、隔壁の第１の側面から入射し、隔壁の第２の側面の部分から出射されるが、従来の面状光源装置よりも、隣接する面状光源ユニットにおいて、係る光源側の拡散板の領域に衝突するので、或る面状光源ユニットからの光が、他の面状光源ユニットの光源輝度に与える影響を小さくすることができる。また、隔壁の表面の一部に光反射層を形成すれば、或る面状光源ユニットからの光が他の面状光源ユニットの光源輝度に与える影響を小さくすることができる。

更には、本発明の面状光源装置において、表示領域ユニット内・駆動信号最大値ｘ_U-maxに等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度（光透過率・第１規定値Ｌｔ₁における表示輝度・第２規定値ｙ₂）が得られるように、表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットを構成する光源の輝度を駆動回路によって制御すれば、面状光源装置の消費電力の低減を図ることができるばかりか、白レベルの増加や黒レベルの低下を図り、高いコントラスト比（液晶表示装置の画面表面における、外光反射等を含まない、全黒表示部と全白表示部の輝度比）を得ることができ、所望の表示領域の明るさを強調することが可能となるので、画像表示の品質の向上を図ることができる。

以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明の面状光源装置を説明するが、それに先立ち、各実施例において使用に適した透過型のカラー液晶表示装置や面状光源装置の概要を、図３、図４、図５の（Ａ）及び（Ｂ）、図６を参照して、説明する。

図３に概念図を示すように、透過型のカラー液晶表示装置１０は、第１の方向に沿ってＭ₀個、第２の方向に沿ってＮ₀個の、合計Ｍ₀×Ｎ₀個の画素が２次元マトリクス状に配列された表示領域１１を備えている。ここで、表示領域１１を、Ｐ×Ｑ個の仮想の表示領域ユニット１２に分割したと想定する。各表示領域ユニット１２は複数の画素から構成されている。具体的には、例えば、画像表示用解像度としてＨＤ−ＴＶ規格を満たすものであり、２次元マトリクス状に配列された画素（ピクセル）の数Ｍ₀×Ｎ₀を（Ｍ₀，Ｎ₀）で表記したとき、例えば、（１９２０，１０８０）である。また、２次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域１１（図３において、一点鎖線で示す）がＰ×Ｑ個の仮想の表示領域ユニット１２（境界を点線で示す）に分割されている。（Ｐ，Ｑ）の値は、例えば、（１９，１２）である。但し、図面の簡素化のため、図３における表示領域ユニット１２（及び、後述する面状光源ユニット４２）の数は、この値と異なる。各表示領域ユニット１２は複数（Ｍ×Ｎ）の画素から構成されており、１つの表示領域ユニット１２を構成する画素の数は、例えば、約１万である。各画素は、それぞれが異なる色を発光する複数の副画素を１組として構成されている。より具体的には、各画素は、赤色発光副画素（副画素［Ｒ］）、緑色発光副画素（副画素［Ｇ］）、及び、青色発光副画素（副画素［Ｂ］）の３つの副画素（サブピクセル）から構成されている。この透過型のカラー液晶表示装置１０は、線順次駆動される。より具体的には、カラー液晶表示装置１０は、マトリクス状に交差する走査電極（第１の方向に沿って延びている）とデータ電極（第２の方向に沿って延びている）とを有し、走査電極に走査信号を入力して走査電極を選択、走査し、データ電極に入力されたデータ信号（制御信号に基づく信号である）に基づき画像を表示させ、１画面を構成する。

カラー液晶表示装置１０は、図６に模式的な一部断面図を示すように、透明第１電極２４を備えたフロント・パネル２０、透明第２電極３４を備えたリア・パネル３０、及び、フロント・パネル２０とリア・パネル３０との間に配された液晶材料１３から成る。

フロント・パネル２０は、例えば、ガラス基板から成る第１の基板２１と、第１の基板２１の外面に設けられた偏光フィルム２６とから構成されている。第１の基板２１の内面には、アクリル樹脂やエポキシ樹脂から成るオーバーコート層２３によって被覆されたカラーフィルター２２が設けられ、オーバーコート層２３上には、透明第１電極（共通電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）２４が形成され、透明第１電極２４上には配向膜２５が形成されている。一方、リア・パネル３０は、より具体的には、例えば、ガラス基板から成る第２の基板３１と、第２の基板３１の内面に形成されたスイッチング素子（具体的には、薄膜トランジスタ、ＴＦＴ）３２と、スイッチング素子３２によって導通／非導通が制御される透明第２電極（画素電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）３４と、第２の基板３１の外面に設けられた偏光フィルム３６とから構成されている。透明第２電極３４を含む全面には配向膜３５が形成されている。フロント・パネル２０とリア・パネル３０とは、それらの外周部で封止材（図示せず）を介して接合されている。尚、スイッチング素子３２は、ＴＦＴに限定されず、例えば、ＭＩＭ素子から構成することもできる。また、図面における参照番号３７は、スイッチング素子３２とスイッチング素子３２との間に設けられた絶縁層である。

これらの透過型のカラー液晶表示装置を構成する各種の部材や、液晶材料は、周知の部材、材料から構成することができるので、詳細な説明は省略する。

直下型の面状光源装置（バックライト）４０は、Ｐ×Ｑ個の仮想の表示領域ユニット１２に対応したＰ×Ｑ個の面状光源ユニット４２から成り、各面状光源ユニット４２は、面状光源ユニット４２に対応する表示領域ユニット１２を背面から照明する。面状光源ユニット４２に備えられた光源は、個別に制御される。尚、カラー液晶表示装置１０の下方に面状光源装置４０が位置しているが、図３においては、カラー液晶表示装置１０と面状光源装置４０とを別々に表示した。面状光源装置４０における発光ダイオード等の配置、配列状態を図５の（Ａ）に模式的に示し、カラー液晶表示装置１０及び面状光源装置４０から成る液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図を図５の（Ｂ）に示す。光源は、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御方式に基づき駆動される発光ダイオード４１から成る。

図５の（Ｂ）に液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図を示すように、面状光源装置４０は、外側フレーム５３と内側フレーム５４とを備えた筐体５１から構成されている。そして、透過型のカラー液晶表示装置１０の端部は、外側フレーム５３と内側フレーム５４とによって、スペーサ５５Ａ，５５Ｂを介して挟み込まれるように保持されている。また、外側フレーム５３と内側フレーム５４との間には、ガイド部材５６が配置されており、外側フレーム５３と内側フレーム５４とによって挟み込まれたカラー液晶表示装置１０がずれない構造となっている。筐体５１の内部であって上部には、拡散板６１が、スペーサ５５Ｃ、ブラケット部材５７を介して、内側フレーム５４に取り付けられている。また、拡散板６１の上には、拡散シート６２、プリズムシート６３、偏光変換シート６４といった光学機能シート群が積層されている。

筐体５１の内部であって下部には、反射シート６５が備えられている。ここで、この反射シート６５は、その反射面が拡散板６１と対向するように配置され、筐体５１の底面５２Ａに図示しない取付け用部材を介して取り付けられている。反射シート６５は、例えば、シート基材上に、銀反射膜、低屈折率膜、高屈折率膜を順に積層された構造を有する銀増反射膜から構成することができる。反射シート６５は、複数の発光ダイオード４１（光源４１）から出射された光や、筐体５１の側面５２Ｂ、あるいは、場合によっては、図１の（Ａ）、（Ｂ）、図２の（Ａ）、（Ｂ）、あるいは、図５の（Ａ）に示す隔壁４４，１４４によって反射された光を反射する。こうして、赤色を発光する複数の赤色発光ダイオード４１Ｒ（光源４１Ｒ）、緑色を発光する複数の緑色発光ダイオード４１Ｇ（光源４１Ｇ）、及び、青色を発光する複数の青色発光ダイオード４１Ｂ（光源４１Ｂ）から出射された赤色光、緑色光及び青色光が混色され、色純度の高い白色光を照明光として得ることができる。この照明光は、拡散板６１、拡散シート６２、プリズムシート６３、偏光変換シート６４といった光学機能シート群を通過し、カラー液晶表示装置１０を背面から照射する。

筐体５１の底面５２Ａ近傍には、光センサーであるフォトダイオード４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂが配置されている。尚、フォトダイオード４３Ｒは、赤色光の光強度を測定するために赤色フィルターが取り付けられたフォトダイオードであり、フォトダイオード４３Ｇは、緑色光の光強度を測定するために緑色フィルターが取り付けられたフォトダイオードであり、フォトダイオード４３Ｂは、青色光の光強度を測定するために青色フィルターが取り付けられたフォトダイオードである。ここで、１個の面状光源ユニット４２に１組の光センサー（フォトダイオード４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂ）が配置されている。光センサーであるフォトダイオード４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂによって測定される光源４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの発光状態は、発光ダイオード４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの輝度及び色度である。

発光ダイオード４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの配列状態は、例えば、赤色（例えば、波長６４０ｎｍ）を発光する赤色発光ダイオード４１Ｒ、緑色（例えば、波長５３０ｎｍ）を発光する緑色発光ダイオード４１Ｇ、及び、青色（例えば、波長４５０ｎｍ）を発光する青色発光ダイオード４１Ｂを１組とした発光ダイオード・ユニットを水平方向及び垂直方向に複数、並べる配列とすることができる。尚、この場合、１つの面状光源ユニット４２に１つの発光ダイオード・ユニットが配置されており、発光ダイオード・ユニットの中心が光源の中心に相当する。

面状光源装置４０を構成する面状光源ユニット４２と面状光源ユニット４２とは、隔壁４４，１４４で仕切られている。１つの面状光源ユニット４２は、４つの隔壁４４，１４４によって囲まれ、あるいは又、３つの隔壁４４，１４４と筐体５１の１つの側面５２Ｂによって囲まれ、あるいは又、２つの隔壁４４，１４４と筐体５１の２つの側面５２Ｂによって囲まれている。隔壁４４，１４４は、筐体５１の底面５２Ａに図示しない取付け用部材を介して取り付けられている。

図３及び図４に示すように、外部（ディスプレイ回路）からの駆動信号に基づき面状光源装置４０及びカラー液晶表示装置１０を駆動するための駆動回路は、パルス幅変調制御方式に基づき、面状光源装置４０を構成する赤色発光ダイオード４１Ｒ、緑色発光ダイオード４１Ｇ及び青色発光ダイオード４１Ｂのオン／オフ制御を行うバックライト制御ユニット７０及び面状光源ユニット駆動回路８０、並びに、液晶表示装置駆動回路９０から構成されている。バックライト制御ユニット７０は、演算回路７１及び記憶装置（メモリ）７２から構成されている。一方、面状光源ユニット駆動回路８０は、演算回路８１、記憶装置（メモリ）８２、ＬＥＤ駆動回路８３、フォトダイオード制御回路８４、ＦＥＴから成るスイッチング素子８５Ｒ，８５Ｇ，８５Ｂ、発光ダイオード駆動電源（定電流源）８６から構成されている。バックライト制御ユニット７０及び面状光源ユニット駆動回路８０を構成するこれらの回路等は、周知の回路等とすることができる。一方、カラー液晶表示装置１０を駆動するための液晶表示装置駆動回路９０は、タイミングコントローラ９１といった周知の回路から構成されている。カラー液晶表示装置１０には、液晶セルを構成するＴＦＴから成るスイッチング素子３２を駆動するための、ゲート・ドライバ、ソース・ドライバ等（これらは図示せず）が備えられている。或る画像表示フレームにおける発光ダイオード４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの発光状態は、フォトダイオード４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂによって測定され、フォトダイオード４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂからの出力はフォトダイオード制御回路８４に入力され、フォトダイオード制御回路８４、演算回路８１において、発光ダイオード４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの例えば輝度及び色度としてのデータ（信号）とされ、係るデータがＬＥＤ駆動回路８３に送られ、次の画像表示フレームにおける発光ダイオード４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの発光状態が制御されるといったフィードバック機構が形成される。また、発光ダイオード４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの下流には電流検出用の抵抗体ｒ_R，ｒ_G，ｒ_Bが、発光ダイオード４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂと直列に挿入されており、抵抗体ｒ_R，ｒ_G，ｒ_Bを流れる電流が電圧に変換され、抵抗体ｒ_R，ｒ_G，ｒ_Bにおける電圧降下が所定の値となるように、ＬＥＤ駆動回路８３の制御下、発光ダイオード駆動電源８６の動作が制御される。ここで、図４には、発光ダイオード駆動電源（定電流源）８６を１つで描写しているが、実際には、発光ダイオード４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂのそれぞれを駆動するための発光ダイオード駆動電源８６が配されている。

２次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域がＰ×Ｑ個の表示領域ユニットに分割されているが、この状態を、「行」及び「列」で表現すると、Ｑ行×Ｐ列の表示領域ユニットに分割されていると云える。また、表示領域ユニット１２は複数（Ｍ×Ｎ）の画素から構成されているが、この状態を、「行」及び「列」で表現すると、Ｎ行×Ｍ列の画素から構成されていると云える。尚、２次元マトリクス状に配列され、第ｑ行、第ｐ列［但し、ｑ＝１，２，・・・，Ｑであり、ｐ＝１，２，・・・，Ｐである］に位置する表示領域ユニット、面状光源ユニットを、それぞれ、表示領域ユニット１２_(q,p)、面状光源ユニット４２_(q,p)と表記し、表示領域ユニット１２_(q,p)あるいは面状光源ユニット４２_(q,p)に関連する要素、項目に、添字「(q,p)」あるいは「-(q,p)」を付する場合がある。ここで、赤色発光副画素（副画素［Ｒ］）、緑色発光副画素（副画素［Ｇ］）、及び、青色発光副画素（副画素［Ｂ］）を一括して纏めて『副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］』と呼ぶ場合があるし、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の動作の制御（具体的には、例えば、光透過率（開口率）の制御）のために副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に入力される赤色発光制御信号、緑色発光制御信号、及び、青色発光制御信号を一括して纏めて『制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］』と呼ぶ場合があるし、表示領域ユニットを構成する副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］を駆動するために駆動回路に外部から入力される赤色発光副画素駆動信号、緑色発光副画素駆動信号、及び、青色発光副画素駆動信号を一括して纏めて『駆動信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］』と呼ぶ場合がある。

各画素は、副画素［Ｒ］（赤色発光サブピクセル）、副画素［Ｇ］（緑色発光サブピクセル）、及び、副画素［Ｂ］（青色発光サブピクセル）の３つの副画素（サブピクセル）を１組として構成されているが、以下の実施例の説明においては、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］のそれぞれの輝度の制御（階調制御）を８ビット制御とし、０〜２５５の２⁸段階にて行うとする。従って、各表示領域ユニット１２を構成する各画素における副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］のそれぞれを駆動するために液晶表示装置駆動回路９０に入力される駆動信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ｘ_R，ｘ_G，ｘ_Bのそれぞれは、２⁸段階の値をとる。また、各面状光源ユニットを構成する赤色発光ダイオード４１Ｒ、緑色発光ダイオード４１Ｇ及び青色発光ダイオード４１Ｂのそれぞれの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値Ｓ_R，Ｓ_G，Ｓ_Bも、０〜２５５の２⁸段階の値をとる。但し、これに限定するものではなく、例えば、１０ビット制御とし、０〜１０２３の２¹⁰段階にて行うこともでき、この場合には、８ビットの数値での表現を、例えば４倍すればよい。

画素のそれぞれに、画素のそれぞれの光透過率Ｌｔを制御する制御信号が駆動回路から供給される。具体的には、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］のそれぞれに、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］のそれぞれの光透過率Ｌｔを制御する制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］が液晶表示装置駆動回路９０から供給される。即ち、液晶表示装置駆動回路９０においては、入力された駆動信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］から制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］が生成され、この制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］が副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に供給（出力）される。尚、面状光源ユニット４２の光源輝度Ｙ₂を１画像表示フレーム毎に変化させるので、制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］は、基本的に、駆動信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値を２．２乗した値に対して、光源輝度Ｙ₂の変化に基づく補正（補償）を行った値を有する。そして、液晶表示装置駆動回路９０を構成するタイミングコントローラ９１から、カラー液晶表示装置１０のゲート・ドライバ及びソース・ドライバに、制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］が周知の方法で送出され、制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に基づき各副画素を構成するスイッチング素子３２が駆動され、液晶セルを構成する透明第１電極２４及び透明第２電極３４に所望の電圧が印加されることで、各副画素の光透過率（開口率）Ｌｔが制御される。ここで、制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値が大きいほど、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の光透過率（副画素の開口率）Ｌｔが高くなり、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の輝度（表示輝度ｙ）の値が高くなる。即ち、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］を通過する光によって構成される画像（通常、一種、点状である）は明るい。

表示輝度ｙ及び光源輝度Ｙ₂の制御は、カラー液晶表示装置１０の画像表示における１画像表示フレーム毎、表示領域ユニット毎、面状光源ユニット毎に行われる。また、１画像表示フレーム内におけるカラー液晶表示装置１０の動作と面状光源装置４０の動作とは同期させられる。尚、駆動回路に電気信号として１秒間に送られる画像情報の数（毎秒画像）がフレーム周波数（フレームレート）であり、フレーム周波数の逆数がフレーム時間（単位：秒）である。

実施例１は、本発明の面状光源装置に関する。実施例１の面状光源装置の部分的な概念図を図１の（Ａ）及び図１の（Ｂ）に示す。実施例１の面状光源装置４０は、２次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域１１を有する透過型のカラー液晶表示装置１０を背面から照明する面状光源装置である。そして、実施例１の面状光源装置４０は、カラー液晶表示装置１０と対面する拡散板６１を備えており、カラー液晶表示装置１０の表示領域１１をＰ×Ｑ個の仮想の表示領域ユニット１２に分割したと想定したときのこれらのＰ×Ｑ個の表示領域ユニット１２に対応したＰ×Ｑ個の面状光源ユニット４２から成る。ここで、面状光源ユニット４２に備えられた光源４１（４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂ）は、個別に制御される。但し、面状光源ユニット４２の光源輝度は、他の面状光源ユニット４２に備えられた光源４１（４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂ）の発光状態等による影響を受けるので、この影響を考慮した上で、光源４１の発光状態を制御することが望ましい。

図１の（Ａ）及び（Ｂ）に部分的な概念図を示すように、面状光源ユニット４２と面状光源ユニット４２との間は、隔壁４４で仕切られており、隔壁４４の頂面４５と拡散板６１との間には隙間（値：Ｇｐ₁）が存在する。また、隔壁４４は、面状光源ユニット４２を構成する光源４１から出射された光に対して透明な材料、具体的には、ポリカーボネート樹脂（屈折率ｎ₀＝１．５９）から成る。そして、隔壁４４の厚さ方向をＸ方向、隔壁４４の延びる方向をＹ方向、隔壁４４の高さ方向をＺ方向としたとき、図１の（Ｂ）に示すように、光源４１の中心を通るＸＺ平面で隔壁４４を切断したときの隔壁断面形状における隔壁４４の頂面４５に相当する部分４５’のＸ方向に沿った長さは、隔壁断面形状における隔壁４４の他の部分のＸ方向に沿った長さよりも長い。

より具体的には、隔壁断面形状の上部４７Ａは等脚台形であり、隔壁断面形状の下部４７Ｂは矩形であり、等脚台形の上辺が、隔壁断面形状における隔壁４４の頂面４５に相当する部分４５’に該当する。尚、下部４７Ｂの高さは１０ｍｍであり、下部４７Ｂの厚さは１ｍｍである。

隔壁断面形状における隔壁４４の頂面４５に相当する部分４５’と、隔壁断面形状における隔壁の光源側に位置する第１の側面４６Ａに相当する部分４６Ａ’との交点を交点Ａ（−ａ₁，ｂ₁）とする。また、隔壁断面形状における隔壁４４の頂面４５に相当する部分４５’と、隔壁断面形状における隔壁の第１の側面４６Ａに対向する第２の側面４６Ｂに相当する部分４６Ｂ’との交点を交点Ｂ（ａ₁，ｂ₁）とする。更には、光源４１の中心Ｄ（−ａ₀，０）と交点Ａとを結んだ直線ＬＮ₁₁が拡散板６１と交わる点を交点Ｃ（ａ₂，ｂ₂）とする。但し、ａ₀＞０，ａ₂＞ａ₁＞０，ｂ₂＞ｂ₁＞０である。ここで、ｂ₂＝３０ｍｍである。

このとき、面状光源ユニット４２に備えられた光源４１から出射され、隔壁４４の第１の側面４６Ａから入射し、交点Ｂに相当する隔壁４４の第２の側面４６Ｂの部分から出射された光線（図１の（Ｂ）に直線ＬＮ₂₁，ＬＮ₂₂で示す）は、交点Ｃに衝突する。従って、隔壁４４の第１の側面４６Ａから隔壁４４の内部に入射し、隔壁４４の頂面４５に衝突した光線は、隔壁４４の頂面４５において全反射され、隔壁４４の内部に戻るが、図１０の（Ａ）及び（Ｂ）に示した状態と異なり、隔壁４４の影が生じることがない。従って、拡散板６１の輝度が低下し、拡散板６１に輝度ムラが生じるといった現象の発生を確実に回避することができる。即ち、隣接する面状光源ユニット間に輝度ムラが生じることがないので、画像表示の品質が低下してしまうことがない。

隔壁の高さを光源から拡散板までの距離の２／３とした場合、隔壁の頂面の幅の値は以下のとおりである。

ａ₀ ＝１５ｍｍ
ａ₁ ＝１．１７ｍｍ
ｂ₁ ＝２０ｍｍ
ａ₂ ＝５．６７ｍｍ

実施例１、あるいは、後述する実施例２〜実施例３にあっては、画素のそれぞれに、画素のそれぞれの光透過率Ｌｔを制御する制御信号が駆動回路から供給される。より具体的には、各画素を構成する副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］のそれぞれに、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］のそれぞれの光透過率Ｌｔを制御する制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］が駆動回路９０から供給される。そして、面状光源ユニット４２_(q,p)のそれぞれにおいて、各表示領域ユニット１２_(q,p)を構成する全ての画素（副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］_(q,p)）を駆動するために駆動回路７０，８０_(q,p)，９０に入力される駆動信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］_(q,p)の値ｘ_R-(q,p)，ｘ_G-(q,p)，ｘ_B-(q,p)の内の最大値である表示領域ユニット内・駆動信号最大値ｘ_U-max(q,p)に等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素（副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］_(q,p)）の輝度（光透過率・第１規定値Ｌｔ₁における表示輝度・第２規定値ｙ_2-(q,p)）が得られるように、この表示領域ユニット１２_(q,p)に対応する面状光源ユニット４２_(q,p)を構成する光源４１_(q,p)の輝度を面状光源ユニット駆動回路８０_(q,p)によって制御する。

以下、実施例１、あるいは、後述する実施例２〜実施例３における液晶表示装置組立体の駆動方法を、図３及び図４を参照して説明する。

［ステップ−１００］
スキャンコンバータ等の周知のディスプレイ回路から送出された１画像表示フレーム分の駆動信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］及びクロック信号ＣＬＫは、バックライト制御ユニット７０及び液晶表示装置駆動回路９０に入力される（図３参照）。尚、駆動信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］は、例えば撮像管への入力光量をｙ’としたとき、撮像管からの出力信号であり、例えば放送局等から出力され、画素の光透過率Ｌｔを制御するために液晶表示装置駆動回路９０にも入力される駆動信号であり、入力光量ｙ’の０．４５乗の関数で表すことができる。そして、バックライト制御ユニット７０に入力された１画像表示フレーム分の駆動信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ｘ_R，ｘ_G，ｘ_Bは、バックライト制御ユニット７０を構成する記憶装置（メモリ）７２に、一旦、記憶される。また、液晶表示装置駆動回路９０に入力された１画像表示フレーム分の駆動信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ｘ_R，ｘ_G，ｘ_Bも、液晶表示装置駆動回路９０を構成する記憶装置（図示せず）に、一旦、記憶される。

［ステップ−１１０］
次いで、バックライト制御ユニット７０を構成する演算回路７１においては、記憶装置７２に記憶された駆動信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値を読み出し、第（ｐ，ｑ）番目［但し、先ず、ｐ＝１，ｑ＝１］の表示領域ユニット１２_(q,p)において、この第（ｐ，ｑ）番目の表示領域ユニット１２_(q,p)を構成する全ての画素における副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］_(q,p)を駆動するための駆動信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］_(q,p)の値ｘ_R-(q,p)，ｘ_G-(q,p)，ｘ_B-(q,p)の内の最大値である表示領域ユニット内・駆動信号最大値ｘ_U-max(q,p)を、演算回路７１において求める。そして、表示領域ユニット内・駆動信号最大値ｘ_U-max(q,p)を、記憶装置７２に記憶する。このステップを、ｍ＝１，２，・・・，Ｍ、ｎ＝１，２，・・・，Ｎの全てに対して、即ち、Ｍ×Ｎ個の画素に対して、実行する。

例えば、ｘ_R-(q,p)が「１１０」に相当する値であり、ｘ_G-(q,p)が「１５０」に相当する値であり、ｘ_B-(q,p)が「５０」に相当する値である場合、ｘ_U-max(q,p)は「１５０」に相当する値である。

この操作を、（ｐ，ｑ）＝（１，１）から（Ｐ，Ｑ）まで繰り返し、全ての表示領域ユニット１２_(q,p)における表示領域ユニット内・駆動信号最大値ｘ_U-max(q,p)を、記憶装置７２に記憶する。

そして、表示領域ユニット内・駆動信号最大値ｘ_U-max(q,p)に等しい値を有する駆動信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］_(q,p)に相当する制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］_(q,p)が副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］_(q,p)に供給されたと想定したときの輝度（光透過率・第１規定値Ｌｔ₁における表示輝度・第２規定値ｙ_2-(q,p)）が面状光源ユニット４２_(q,p)によって得られるように、表示領域ユニット１２_(q,p)に対応する面状光源ユニット４２_(q,p)の光源輝度Ｙ_2-(q,p)を、面状光源ユニット駆動回路８０_(q,p)の制御下、増減する。具体的には、以下の式（１）を満足するように、１画像表示フレーム毎、１面状光源ユニット毎に光源輝度Ｙ₂を制御すればよい。より具体的には、光源輝度制御関数ｇ（ｘ_nol-max）である式（２）に基づき光源４１_(q,p)の輝度を制御し、且つ、式（１）を満足するように光源輝度Ｙ₂を制御すればよい。このような制御の概念図を、図７の（Ａ）及び（Ｂ）に示す。但し、後述するように、他の面状光源ユニット４２の影響に基づいた補正を、光源輝度Ｙ₂に対して施す必要がある。尚、光源輝度Ｙ₂の制御に関するこれらの関係、即ち、表示領域ユニット内・駆動信号最大値ｘ_U-max、この最大値ｘ_U-maxに等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号の値、このような制御信号が画素（副画素）に供給されたと想定したときの表示輝度・第２規定値ｙ₂、このときの各副画素の光透過率（開口率）［光透過率・第２規定値Ｌｔ₂］、各副画素の光透過率（開口率）を光透過率・第１規定値Ｌｔ₁としたときに表示輝度・第２規定値ｙ₂が得られるような面状光源ユニットにおける輝度制御パラメータの関係は、予め求めておき、記憶装置７２等に記憶しておけばよい。

Ｙ₂・Ｌｔ₁＝Ｙ₁・Ｌｔ₂ （１）
ｇ（ｘ_nol-max）＝ａ₁・（ｘ_nol-max）^2.2＋ａ₀ （２）

ここで、画素（あるいは、画素を構成する副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］のそれぞれ）を駆動するために液晶表示装置駆動回路９０に入力される駆動信号（駆動信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］）の最大値をｘ_maxとしたとき、
ｘ_nol-max≡ｘ_U-max／ｘ_max
であり、ａ₁，ａ₀は定数であり、
ａ₁＋ａ₀＝１
０＜ａ₀＜１，０＜ａ₁＜１
で表すことができる。例えば、
ａ₁＝０．９９
ａ₀＝０．０１
とすればよい。また、駆動信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ｘ_R，ｘ_G，ｘ_Bのそれぞれは、２⁸段階の値をとるので、ｘ_maxの値は「２５５」に相当する値である。

ところで、面状光源装置にあっては、例えば、（ｐ，ｑ）＝（１，１）の面状光源ユニット４２_(1,1)の輝度制御を想定した場合、他のＰ×Ｑ個の面状光源ユニット４２からの影響を考慮する必要がある。このような面状光源ユニット４２が他の面状光源ユニット４２から受ける影響は、各面状光源ユニット４２の発光プロファイルによって予め判明しているので、逆算によって差分を計算でき、その結果、補正が可能である。演算の基本形を以下に説明する。

式（１）及び式（２）の要請に基づくＰ×Ｑ個の面状光源ユニット４２に要求される輝度（光源輝度Ｙ₂）を行列［Ｌ_PxQ］で表す。また、或る面状光源ユニットのみを駆動し、他の面状光源ユニットは駆動していないときに得られる或る面状光源ユニットの輝度を、Ｐ×Ｑ個の面状光源ユニット４２に対して予め求めておく。係る輝度を行列［Ｌ’_PxQ］で表す。更には、補正係数を行列［α_PxQ］で表す。すると、これらの行列の関係は、以下の式（３−１）で表すことができる。補正係数の行列［α_PxQ］は、予め求めておくことができる。
［Ｌ_PxQ］＝［Ｌ’_PxQ］・［α_PxQ］ （３−１）
よって、式（３−１）から行列［Ｌ’_PxQ］を求めればよい。行列［Ｌ’_PxQ］は、逆行列の演算から求めることができる。即ち、
［Ｌ’_PxQ］＝［Ｌ_PxQ］・［α_PxQ］^-1 （３−２）
を計算すればよい。そして、行列［Ｌ’_PxQ］で表された輝度が得られるように光源４１_(q,p)を制御すればよく、具体的には、係る操作、処理は、記憶装置（メモリ）８２に記憶された情報（データテーブル）を用いて行えばよい。尚、光源４１_(q,p)の制御にあっては、行列［Ｌ’_PxQ］の値は負の値を取れないので、演算結果は正の領域にとどめる必要があることは云うまでもない。従って、式（３−２）の解は厳密解ではなく、近似解となる場合がある。

このように、バックライト制御ユニット７０を構成する演算回路７１において得られた式（１）及び式（２）の値に基づき得られた行列［Ｌ_PxQ］、補正係数の行列［α_PxQ］に基づき、上述したとおり、面状光源ユニットを単独で駆動したと想定したときの輝度の行列［Ｌ’_PxQ］を求め、更には、記憶装置７２に記憶された変換テーブルに基づき、０〜２５５の範囲内の対応する整数に変換する。こうして、バックライト制御ユニット７０を構成する演算回路７１において、面状光源ユニット４２_(q,p)における赤色発光ダイオード４１Ｒ_(q,p)の発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値Ｓ_R-(q,p)、緑色発光ダイオード４１Ｇ_(q,p)の発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値Ｓ_G-(q,p)、青色発光ダイオード４１Ｂ_(q,p)の発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値Ｓ_B-(q,p)を得ることができる。

［ステップ−１２０］
次に、バックライト制御ユニット７０を構成する演算回路７１において得られたパルス幅変調出力信号の値Ｓ_R-(q,p)，Ｓ_G-(q,p)，Ｓ_B-(q,p)は、面状光源ユニット４２_(q,p)に対応して設けられた面状光源ユニット駆動回路８０_(q,p)の記憶装置８２に送出され、記憶装置８２において記憶される。また、クロック信号ＣＬＫも面状光源ユニット駆動回路８０_(q,p)に送出される（図４参照）。

［ステップ−１３０］
そして、パルス幅変調出力信号の値Ｓ_R-(q,p)，Ｓ_G-(q,p)，Ｓ_B-(q,p)に基づき、面状光源ユニット４２_(q,p)を構成する赤色発光ダイオード４１Ｒ_(q,p)のオン時間ｔ_R-ON及びオフ時間ｔ_R-OFF、緑色発光ダイオード４１Ｇ_(q,p)のオン時間ｔ_G-ON及びオフ時間ｔ_G-OFF、青色発光ダイオード４１Ｂ_(q,p)のオン時間ｔ_B-ON及びオフ時間ｔ_B-OFFを演算回路８１は決定する。尚、
ｔ_R-ON＋ｔ_R-OFF＝ｔ_G-ON＋ｔ_G-OFF＝ｔ_B-ON＋ｔ_B-OFF＝一定値ｔ_Const
である。また、発光ダイオードのパルス幅変調に基づく駆動におけるデューティ比は、
ｔ_ON／（ｔ_ON＋ｔ_OFF）＝ｔ_ON／ｔ_Const
で表すことができる。

そして、面状光源ユニット４２_(q,p)を構成する赤色発光ダイオード４１Ｒ_(q,p)，緑色発光ダイオード４１Ｇ_(q,p)、青色発光ダイオード４１Ｂ_(q,p)のオン時間ｔ_R-ON-(q,p)，ｔ_G-ON-(q,p)，ｔ_B-ON-(q,p)に相当する信号が、ＬＥＤ駆動回路８３に送られ、このＬＥＤ駆動回路８３から、オン時間ｔ_R-ON-(q,p)，ｔ_G-ON-(q,p)，ｔ_B-ON-(q,p)に相当する信号の値に基づき、スイッチング素子８５Ｒ_(q,p)，８５Ｇ_(q,p)，８５Ｂ_(q,p)が、オン時間ｔ_R-ON-(q,p)，ｔ_G-ON-(q,p)，ｔ_B-ON-(q,p)だけオン状態となり、発光ダイオード駆動電源８６からのＬＥＤ駆動電流が、各発光ダイオード４１Ｒ_(q,p)，４１Ｇ_(q,p)，４１Ｂ_(q,p)に流される。その結果、各発光ダイオード４１Ｒ_(q,p)，４１Ｇ_(q,p)，４１Ｂ_(q,p)は、１画像表示フレームにおいて、オン時間ｔ_R-ON-(q,p)，ｔ_G-ON-(q,p)，ｔ_B-ON-(q,p)だけ発光する。こうして、第（ｐ，ｑ）番目の表示領域ユニット１２_(q,p)を、所定の照度において照明する。

こうして得られた状態を、図８の（Ａ）及び（Ｂ）に実線で示すが、図８の（Ａ）は、副画素を駆動するために液晶表示装置駆動回路９０に入力される駆動信号の値を２．２乗した値（ｘ’≡ｘ^2.2）とデューティ比（＝ｔ_ON／ｔ_Const）との関係を模式的に示す図であり、図８の（Ｂ）は、副画素の光透過率Ｌｔを制御するための制御信号の値Ｘと表示輝度ｙとの関係を模式的に示す図である。

一方、液晶表示装置駆動回路９０に入力された駆動信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］_(q,p)の値ｘ_R-(q,p)，ｘ_G-(q,p)，ｘ_B-(q,p)はタイミングコントローラ９１へ送られ、タイミングコントローラ９１にあっては、入力された駆動信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］_(q,p)に相当する制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］_(q,p)を、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］_(q,p)に供給（出力）する。液晶表示装置駆動回路９０のタイミングコントローラ９１において生成され、液晶表示装置駆動回路９０から副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］_(q,p)に供給される制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］_(q,p)の値Ｘ_R-(q,p)，Ｘ_G-(q,p)，Ｘ_B-(q,p)と、駆動信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］_(q,p)の値ｘ_R-(q,p)，ｘ_G-(q,p)，ｘ_B-(q,p)とは、以下の式（４−１）、式（４−２）、式（４−３）の関係にある。但し、ｂ_{1_R}，ｂ_{0_R}，ｂ_{1_G}，ｂ_{0_G}，ｂ_{1_B}，ｂ_{0_B}は定数である。また、面状光源ユニット４２_(q,p)の光源輝度Ｙ_2-(q,p)を画像表示フレーム毎に変化させるので、制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］_(q,p)は、基本的に、駆動信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］_(q,p)の値を２．２乗した値に対して、光源輝度Ｙ_2-(q,p)の変化に基づく補正（補償）を行った値を有する。即ち、実施例にあっては、１画像表示フレーム毎に光源輝度Ｙ_2-(q,p)が変化するので、光源輝度Ｙ_2-(q,p)（≦Ｙ₁）において表示輝度・第２規定値ｙ_2-(q,p)が得られるように制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］_(q,p)の値Ｘ_R-(q,p)，Ｘ_G-(q,p)，Ｘ_B-(q,p)を決定、補正（補償）して、画素あるいは副画素の光透過率（開口率）Ｌｔを制御している。ここで、式（４−１）、式（４−２）、式（４−３）の関数ｆ_R，ｆ_G，ｆ_Bは、係る補正（補償）を行うための予め求められた関数である。

Ｘ_R-(q,p)＝ｆ_R（ｂ_{1_R}・ｘ_R-(q,p) ^2.2＋ｂ_{0_R}） （４−１）
Ｘ_G-(q,p)＝ｆ_G（ｂ_{1_G}・ｘ_G-(q,p) ^2.2＋ｂ_{0_G}） （４−２）
Ｘ_B-(q,p)＝ｆ_B（ｂ_{1_B}・ｘ_B-(q,p) ^2.2＋ｂ_{0_B}） （４−３）

こうして、１画像表示フレームにおける画像表示動作が完了する。

実施例２は、実施例１の変形である。実施例２の面状光源装置の部分的な概念図を図２に示すが、実施例２にあっては、隔壁断面形状が矩形である隔壁下部４７Ｂの側面には、面状光源ユニット４２に備えられた光源４１から出射された光を反射する光反射層４８が設けられている。光反射層４８は、ほぼ完全拡散反射面を有する光拡散フィルムを、接着シートを用いて隔壁表面に貼り付けることにより凸凹面を形成しているが、これに限定されず、接着剤や接着シートを用いて隔壁表面に貼り付けられた銀増反射シートや光反射フィルム、メッキ法、蒸着法、スパッタリング法等によって隔壁表面に形成された金属層や合金層とすることもできる。

実施例３は、実施例１の更なる変形である。実施例３にあっては、隔壁断面形状が等脚台形である隔壁上部４７Ａの側面には、面状光源ユニット４２に備えられた光源４１から出射された光を透過拡散する光拡散面が形成されている。具体的には、ヘイズ８０％の光透過拡散フィルムを接着シートを用いて隔壁上部４７Ａの表面に貼り付けることにより光透過拡散面を形成しているが、これに限定されず、サンドブラスト法に基づき隔壁４４の表面に凸凹面を形成することで光拡散面を得ることもできる。

以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明した透過型のカラー液晶表示装置や面状光源装置、面状光源ユニット、液晶表示装置組立体、駆動回路の構成、構造は例示であるし、これらを構成する部材、材料等も例示であり、適宜、変更することができる。発光ダイオードの温度を温度センサーで監視し、その結果を、面状光源ユニット駆動回路８０にフィードバックすることで、面状光源ユニット４２の輝度補償（補正）や温度制御を行ってもよい。実施例においては、液晶表示装置の表示領域をＰ×Ｑ個の仮想の表示領域ユニットに分割したと想定して説明を行ったが、場合によっては、透過型の液晶表示装置は、Ｐ×Ｑ個の実際の表示領域ユニットに分割された構造を有していてもよい。

図１の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例１における隔壁等を含む面状光源装置の部分的な概念図である。 図２は、実施例２における隔壁等を含む面状光源装置の部分的な概念図である。 図３は、実施例での使用に適したカラー液晶表示装置及び面状光源装置から成る液晶表示装置組立体の概念図である。 図４は、実施例での使用に適した駆動回路の一部分の概念図である。 図５の（Ａ）は、実施例の面状光源装置における発光ダイオード等の配置、配列状態を模式的に示す図であり、図５の（Ｂ）は、実施例のカラー液晶表示装置及び面状光源装置から成る液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図である。 図６は、カラー液晶表示装置の模式的な一部断面図である。 図７の（Ａ）及び（Ｂ）は、表示領域ユニット内・駆動信号最大値ｘ_U-maxに等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの表示輝度・第２規定値ｙ₂が面状光源ユニットによって得られるように、面状光源ユニットの光源輝度Ｙ₂を、面状光源ユニット駆動回路の制御下、増減する状態を説明するための概念図である。 図８の（Ａ）は、副画素を駆動するために液晶表示装置駆動回路に入力される駆動信号の値を２．２乗した値（ｘ’≡ｘ^2.2）とデューティ比（＝ｔ_ON／ｔ_Const）との関係を模式的に示す図であり、図８の（Ｂ）は、副画素の光透過率を制御するための制御信号の値Ｘと表示輝度ｙとの関係を模式的に示す図である。 図９の（Ａ）及び（Ｂ）は、面状光源装置の光源輝度と、画素の光透過率（開口率）と、表示領域における表示輝度との関係を説明するための概念図である。 図１０の（Ａ）及び（Ｂ）は、或る面状光源ユニットの光源から出射された光の一部が、隔壁に入射し、隔壁から出射される状態を模式的に示す図である。

符号の説明

１０・・・カラー液晶表示装置、１１・・・表示領域、１２・・・表示領域ユニット、１３・・・液晶材料、２０・・・フロント・パネル、２１・・・第１の基板、２２・・・カラーフィルター、２３・・・オーバーコート層、２４・・・透明第１電極、２５・・・配向膜、２６・・・偏光フィルム、３０・・・リア・パネル、３１・・・第２の基板、３２・・・スイッチング素子、３４・・・透明第２電極、３５・・・配向膜、３６・・・偏光フィルム、３７・・・絶縁層、４０・・・面状光源装置、４１，４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂ・・・発光ダイオード（光源）、４２・・・面状光源ユニット、４３，４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂ・・・フォトダイオード（光センサー）、４４，１４４・・・隔壁、４５・・・隔壁の頂面、４６Ａ，４６Ｂ・・・隔壁の側面、４７Ａ・・・隔壁断面形状の上部、４７Ｂ・・・隔壁断面形状の下部、４８，１４８・・・光反射層、５１・・・筐体、５２Ａ・・・筐体の底面、５２Ｂ・・・筐体の側面、５３・・・外側フレーム、５４・・・内側フレーム、５５Ａ，５５Ｂ・・・スペーサ、５６・・・ガイド部材、５７・・・ブラケット部材、６１・・・拡散板、６２・・・拡散シート、６３・・・プリズムシート、６４・・・偏光変換シート、６５・・・反射シート、７０・・・バックライト制御ユニット、７１・・・演算回路、７２・・・記憶装置（メモリ）、８０・・・面状光源ユニット駆動回路、８１・・・演算回路、８２・・・記憶装置（メモリ）、８３・・・ＬＥＤ駆動回路、８４・・・フォトダイオード制御回路、８５Ｒ，８５Ｇ，８５Ｂ・・・スイッチング素子、８６・・・発光ダイオード駆動電源、９０・・・液晶表示装置駆動回路、９１・・・タイミングコントローラ

Claims (4)

1. ２次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域を有する透過型の液晶表示装置を背面から照明する面状光源装置であって、
   液晶表示装置と対面する拡散板を備えており、
   液晶表示装置の表示領域をＰ×Ｑ個の仮想の表示領域ユニットに分割したと想定したときの該Ｐ×Ｑ個の表示領域ユニットに対応したＰ×Ｑ個の面状光源ユニットから成り、
   面状光源ユニットに備えられた光源は、個別に制御され、
   面状光源ユニットと面状光源ユニットとの間は、隔壁で仕切られており、
   隔壁の頂面と拡散板との間には隙間が存在し、
   隔壁は、面状光源ユニットを構成する光源から出射された光に対して透明な材料から成り、
   隔壁の厚さ方向をＸ方向、隔壁の延びる方向をＹ方向、隔壁の高さ方向をＺ方向としたとき、光源の中心を通るＸＺ平面で隔壁を切断したときの隔壁断面形状における隔壁の頂面に相当する部分のＸ方向に沿った長さは、隔壁断面形状における隔壁の他の部分のＸ方向に沿った長さよりも長く、
   隔壁断面形状における隔壁の頂面に相当する部分と、隔壁断面形状における隔壁の光源側に位置する第１の側面に相当する部分との交点を交点Ａとし、
   隔壁断面形状における隔壁の頂面に相当する部分と、隔壁断面形状における隔壁の第１の側面に対向する第２の側面に相当する部分との交点を交点Ｂとし、
   光源の中心Ｄと交点Ａとを結んだ直線が拡散板と交わる点を交点Ｃとしたとき、
   面状光源ユニットに備えられた光源から出射され、隔壁の第１の側面から入射し、交点Ｂに相当する隔壁の第２の側面の部分から出射された光線は、交点Ｃに衝突する面状光源装置。
2. 隔壁断面形状の上部は等脚台形であり、
   隔壁断面形状の下部は矩形であり、
   等脚台形の上辺が、隔壁断面形状における隔壁の頂面に相当する部分に該当する請求項１に記載の面状光源装置。
3. 隔壁断面形状が矩形である隔壁下部の側面は、面状光源ユニットに備えられた光源から出射された光を反射する面となっている請求項２に記載の面状光源装置。
4. 隔壁断面形状が等脚台形である隔壁上部の側面は、面状光源ユニットに備えられた光源から出射された光を拡散透過する面となっている請求項２に記載の面状光源装置。

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