JP4760620B2 - 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種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１２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。

尚、特開２００５−２５８４０３に開示された技術にあっては、１つの面状光源ユニットには４つの発光ダイオード（ＬＥＤ）が配置されている（特開２００５−２５８４０３の段落番号［００７１］及び図１８参照）。特開２００５−２５８４０３に開示された４つのＬＥＤの配置状態を、図１３に模式的に示す。ここで、図面においては、赤色発光ダイオードを丸印の中に「Ｒ」の文字を入れた記号で示し、緑色発光ダイオードを丸印の中に「Ｇ」の文字を入れた記号で示し、青色発光ダイオードを丸印の中に「Ｂ」の文字を入れた記号で示した。また、図１３において、隣接する面状光源ユニットの境界を点線で示した。

また、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、屡々、隔壁が設けられている。

特開２００５−２５８４０３

ところで、図１４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１４２の光源１４３から出射された光の一部は、光源１４３に対面した隔壁１４１の第１の側面１４１Ａから入射し、隔壁１４１の内部を通過し、第１の側面１４１Ａに対向する第２の側面１４１Ｂから出射され、隣接する面状光源ユニット１４２に侵入する。尚、図１４の（Ｂ）は、図１４の（Ａ）に示した隔壁１４１の頂面１４１Ｃの近傍を拡大した図である。また、隔壁１４１の第１の側面１４１Ａから入射し、隔壁１４１の内部を通過し、隔壁１４１の頂面１４１Ｃに衝突した光線（図１４の（Ａ）及び（Ｂ）において点線で示す）は、通常、隔壁１４１の頂面１４１Ｃにおいて全反射され、隔壁１４１の内部に戻る。ここで、拡散板１６１の「Ａ」及び「Ｂ」にて示した領域には、面状光源ユニット１４２の光源１４３から出射された光線が衝突するが、拡散板１６１の「Ｃ」にて示した領域には、面状光源ユニット１４２の光源１４３から出射された光線が衝突しない。従って、一種の隔壁１４１の影が生じ、拡散板１６１の領域「Ｃ」の輝度が低下し、拡散板１６１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１４１を作製しても生じる。そして、拡散板１６１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。また、光源１４３を、赤色を発光する発光ダイオード、緑色を発光する発光ダイオード、青色を発光する発光ダイオードから構成した場合、隔壁１４１の近傍において、面状光源ユニット１４２の発光色に色ムラが生じてしまう。隔壁１４１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、面状光源ユニット自体の発光効率の低下を招くし、或る面状光源ユニット１４２の光源輝度が他の面状光源ユニット１４２の光源輝度に与える影響が大きくなる。尚、図１４の（Ａ）中、参照番号１５２Ａは、面状光源装置を構成する筐体の底面を示す。

隔壁１４１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１４１の内部を透過した光は、隔壁１４１において屈折され、一層広い拡散板１６１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、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隔壁で仕切られており、
光源は、隔壁の近傍に配置されていることを特徴とする。

本発明の面状光源装置において、光源は隔壁と接している形態とすることができる。

上述の好ましい形態を含む本発明の面状光源装置において、隔壁の側面には、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反射する光拡散反射層が設けられていることが好ましい。ここで、隔壁表面に光拡散反射機能を付与するための光拡散反射層として、例えば、サンドブラスト法に基づき隔壁表面に形成された凹凸層、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凹凸を有するフィルム（光拡散フィルム）、隔壁表面に拡散材を塗布することにより形成された凹凸層を挙げることができる。また、隔壁表面に光拡散反射層が設けられていれば、隔壁そのものは透明でも不透明でもかまわない。

上述した好ましい形態、構成を含む本発明の面状光源装置にあっては、面状光源ユニットの平面形状は矩形であり、
（ケースＡ）各面状光源ユニットを構成する光源は１つの発光素子ユニットから構成されており、この発光素子ユニットは面状光源ユニットの一隅の近傍に配置されている構成
（ケースＢ）各面状光源ユニットを構成する光源は２つの発光素子ユニットから構成されており、これらの発光素子ユニットは面状光源ユニットの対向する二隅のそれぞれの近傍に配置されている構成
（ケースＣ）各面状光源ユニットを構成する光源は４つの発光素子ユニットから構成されており、これらの発光素子ユニットは面状光源ユニットの四隅のそれぞれの近傍に配置されている構成
（ケースＤ）各面状光源ユニットを構成する光源は１つの発光素子ユニットから構成されており、この発光素子ユニットは面状光源ユニットの一辺の近傍（例えば、一辺の中央部の近傍）に配置されている構成
（ケースＥ）各面状光源ユニットを構成する光源は２つの発光素子ユニットから構成されており、これらの発光素子ユニットは面状光源ユニットの対向する二辺のそれぞれの近傍（例えば、各辺の中央部の近傍）に配置されている構成
（ケースＦ）各面状光源ユニットを構成する光源は４つの発光素子ユニットから構成されており、これらの発光素子ユニットは面状光源ユニットの四辺のそれぞれの近傍（例えば、各辺の中央部の近傍）に配置されている構成
とすることができるし、あるいは又、これらの各ケースの適切な組合せとすることができるが、中でも、（ケースＣ）とすることが好ましい。

更には、以上に説明した好ましい構成、形態を含む本発明の面状光源装置にあっては、限定するものではないが、光源（例えば、発光素子ユニット）は、１又は複数の発光素子から構成されており、光源（発光素子）からの光の放射強度分布はランバート分布を有することが望ましい。

本発明の面状光源装置において、光源は隔壁の近傍に配置されているが、ここで、「近傍」とは、限定するものではないが、光源の中心（あるいは、上述した発光素子ユニットの中心）と隔壁の側面とを結ぶ最短距離が、光源の最大径を越えないことを意味する。また、隔壁の頂面と、後述する拡散板との間には隙間が存在するが、後述する面状光源装置を構成する筐体の底面から隔壁の頂面までの隔壁の高さをＨ₁、筐体の底面から拡散板までの距離をＨ₀としたとき、限定するものではないが、１／６≦Ｈ₁／Ｈ₀≦１／２を満足することが望ましい。

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、隔壁を構成する材料として、具体的には、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂といった、面状光源ユニットに備えられた光源から出射された光に対して不透明な材料を挙げることができる。

本発明の面状光源装置において、面状光源装置における面状光源ユニットに備えられた発光素子ユニット（光源）を構成する発光素子として、発光ダイオード（ＬＥＤ）を挙げることができるし、あるいは又、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）装置を挙げることもできる。発光素子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組として構成して白色光を得ることができる。より具体的には、例えば、（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素子ユニットから、光源を構成することが好ましい。あるいは又、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。発光ダイオードの光出射部に、例えば、砲弾型やドーム型のキャップを取り付けたり、砲弾型やドーム型の領域を有する光学部品を発光ダイオードの光出射部の近傍に取り付けることによって、発光ダイオードからの光の放射強度分布をランバート分布とすることができる。尚、このような構成にすることで、併せて、面状光源装置全体の製造コストの低減を図ることもできる。光源を発光素子ユニットあるいは発光ダイオードから構成する場合、光源が隔壁と接しているとは、発光素子ユニット、あるいは、発光ダイオードのモジュールが、隔壁と接していることを意味する。

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・・・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に補正されたと仮定したとき、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）

液晶表示装置及び面状光源装置を駆動するための駆動回路は、例えば、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を備えている。表示領域の部分の輝度（表示輝度）及び面状光源ユニットの輝度（光源輝度）の制御は、１画像表示フレーム毎に行われる。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。

面状光源装置は、更には、拡散板、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。光学機能シート群は、離間配置された各種シートから構成されていてもよいし、積層され一体として構成されていてもよい。光拡散板や光学機能シート群は、面状光源装置と液晶表示装置との間に配置される。

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］と呼ぶ場合がある）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］と呼ぶ場合がある）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］と呼ぶ場合がある）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、副画素［Ｒ］、副画素［Ｇ］、及び、副画素［Ｂ］の３種の副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］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種の副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に更に１種類あるいは複数種類の副画素を加えた１組（例えば、輝度向上のために白色光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。

本発明の分割駆動タイプの面状光源装置にあっては、面状光源ユニットと面状光源ユニットとの間は、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）反射する隔壁で仕切られており、光源は隔壁の近傍に配置されている。それ故、光源から出射された光の一部は、面状光源ユニットから、直接、出射される。また、光源は隔壁の近傍に配置されているので、光源から出射された光の残りの大部分は、近傍の隔壁の部分によって反射され、面状光源ユニットから出射される。従って、この光源から隣接する面状光源ユニットに向かう光の光量を低減させることができ、面状光源ユニット自体の発光効率の低下を招くことがなく、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与える影響を小さくすることができ、隣接する面状光源ユニット間における輝度ムラ、色ムラが生じ難い。そして、以上の結果として、高い画像表示品質を達成することができる。

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、各実施例においての使用に適した透過型の液晶表示装置(具体的には、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６、図７、図８の（Ａ）及び（Ｂ）、図９を参照して、説明する。

図６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６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６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種の副画素（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９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６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８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８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４４の集合体である発光素子ユニット４３から成る。

各面状光源ユニット４２に備えられた光源は、上述したように、発光素子ユニット４３から構成されている。また、発光素子ユニット４３は、少なくとも１つの赤色を発光する赤色発光素子（具体的には、赤色発光ダイオード４４Ｒ）、少なくとも１つの緑色を発光する緑色発光素子（具体的には、緑色発光ダイオード４４Ｇ）、及び、少なくとも１つの青色を発光する青色発光素子（具体的には、青色発光ダイオード４４Ｂ）から構成されている。各発光ダイオード４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂは、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御方式に基づき駆動される。尚、赤色発光ダイオード４４Ｒは、赤色（例えば、波長６４０ｎｍ）を発光し、緑色発光ダイオード４４Ｇは、緑色（例えば、波長５３０ｎｍ）を発光し、青色発光ダイオードは、青色（例えば、波長４５０ｎｍ）を発光する。

また、面状光源ユニット４２の平面形状は矩形、より具体的には、正方形である。

図８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４４から出射された光や、筐体５１の側面５２Ｂ、あるいは、図８の（Ａ）に示す隔壁４１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４４Ｒ、緑色を発光する複数の緑色発光ダイオード４４Ｇ、及び、青色を発光する複数の青色発光ダイオード４４Ｂ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４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂが配置されている。尚、フォトダイオード４５Ｒ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４５Ｇ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４５Ｂ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４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂ）が配置されている。光センサーであるフォトダイオード４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂによって、発光ダイオード４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂの輝度及び色度が測定される。

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、面状光源ユニット４２に備えられた光源（発光素子ユニット４３）から出射された光を反射する隔壁４１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４１によって囲まれ、あるいは又、３つの隔壁４１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４１と筐体５１の２つの側面５２Ｂによって囲まれている。隔壁４１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。隔壁４１は、具体的には、ポリカーボネート樹脂から作製されており、隔壁表面に光拡散反射層（図示せず）が形成されている。光拡散反射層は、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。

図６及び図７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、直列接続された複数の赤色発光ダイオード４４Ｒ、直列接続された複数の緑色発光ダイオード４４Ｇ、及び、直列接続された複数の青色発光ダイオード４４Ｂ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４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂの発光状態は、フォトダイオード４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂによって測定され、フォトダイオード４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂ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４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂ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４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂ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４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂ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４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂ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７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４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂ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１１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種の副画素（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４４Ｒ、緑色発光ダイオード４４Ｇ及び青色発光ダイオード４４Ｂ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の輝度である光源輝度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（開口率）Ｌｔが高くなり、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に対応する表示領域の部分の輝度（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４０に関する。即ち、実施例１の面状光源装置４０は、上述したとおり、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、図１の（Ａ）及び（Ｂ）に模式的に配置、配列を図示するように、光源を構成する発光素子ユニット４３は、隔壁４１の近傍、より具体的には、隔壁４１に接して配置されている。ここで、実施例１においては、上述したとおり、面状光源ユニット４２_(q,p)の平面形状は矩形であり、１つの面状光源ユニット４２_(q,p)を構成する光源は４つの発光素子ユニット４３から構成されており、各発光素子ユニット４３は、面状光源ユニット４２_(q,p)の四隅のそれぞれの近傍に配置されている。

ここで、各発光素子ユニット４３は、１つの赤色発光素子４４Ｒ、２つの緑色発光素子４４Ｇ、及び、１つの青色発光素子４４Ｂから構成されている。そして、これらの４つの発光素子４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂは、仮想の矩形の四隅に配置されており、面状光源ユニット４２_(q,p)の中心を原点とした座標系を想定したとき、仮想の矩形の四隅の内の最も原点に近い隅、及び、仮想の矩形の四隅の内の最も原点に遠い隅に、緑色発光素子４４Ｇが配置されており、残りの二隅のそれぞれに、赤色発光素子４４Ｒ及び青色発光素子４４Ｂが配置されている。また、面状光源ユニット４２_(q,p)の四辺における赤色発光素子４４Ｒ、緑色発光素子４４Ｇ及び青色発光素子４４Ｂの並び順は、面状光源ユニット４２_(q,p)の中心に対して時計回りに面状光源ユニット４２_(q,p)の四辺を回ったとき、全ての辺において、緑色発光素子４４Ｇ、青色発光素子４４Ｂ、赤色発光素子４４Ｒ、緑色発光素子４４Ｇの順序で配置されている。尚、仮想の矩形の辺は、面状光源ユニットの辺と平行である。また、１つの面状光源ユニット４２_(q,p)において、４つの発光素子ユニット４３を構成するそれぞれの赤色発光素子４４Ｒは４回回転対称に配置されており、４つの発光素子ユニット４３を構成するそれぞれの緑色発光素子４４Ｇは４回回転対称に配置されており、４つの発光素子ユニット４３を構成するそれぞれの青色発光素子４４Ｂは４回回転対称に配置されている。

そして、光源を構成する発光素子ユニット４３における発光素子４４からの光の放射強度分布は、ランバート分布を有する。従って、図１の（Ａ）に模式的に点線及び破線で示すように、１つの発光素子ユニット４３に関して、その上方においては、面状光源ユニット４２_(q,p)の輝度は高く（図１の（Ａ）では、輝度分布の等高線を模式的に点線で示す）、一方、遠い部分においては、面状光源ユニット４２_(q,p)の輝度は低い（図１の（Ａ）では、輝度分布の等高線を模式的に破線で示す）。然るに、１つの発光素子ユニット４３の遠い部分（図１の（Ａ）では、符号「Ａ」で示す）においては、４つの発光素子ユニット４３からの光強度が重なり合っている。従って、図１の（Ａ）、（Ｂ）に示す発光素子ユニット４３の配置により、面状光源ユニット４２_(q,p)の輝度分布の均一性を達成することができる。

以下、実施例１における液晶表示装置組立体の駆動方法を、図６及び図７、並びに、図５の流れ図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６参照）。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。

［ステップ−１２０］
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）に基づき発光素子ユニット４３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１０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、必要に応じて施す。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等を、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４０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場合がある。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、各面状光源ユニット４２_(q,p)に備えられた光源（発光素子ユニット４３）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、発光素子ユニット４３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（パルス幅変調出力信号の値）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４４Ｒ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４４Ｇ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４４Ｂ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−１３０］
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７参照）。

［ステップ−１４０］
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４４Ｒ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４４Ｇ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４４Ｂ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４４Ｒ，緑色発光ダイオード４４Ｇ、青色発光ダイオード４４Ｂ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４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂに流される。その結果、各発光ダイオード４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂ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、各表示領域ユニット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１１の（Ａ）及び（Ｂ）に実線で示すが、図１１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１１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。

［ステップ−１５０］
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１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。

図１の（Ａ）及び（Ｂ）に示した実施例１の発光素子ユニット４３の配置、配列の変形例を、図２の（Ａ）、（Ｂ）、図３の（Ａ）、図３の（Ｂ）、図４の（Ａ）及び図４の（Ｂ）に示す。

図２の（Ａ）、（Ｂ）に示した例にあっては、各発光素子ユニット４３は、１つの赤色発光素子（赤色発光ダイオード４４Ｒ）、１つの緑色発光素子（緑色発光ダイオード４４Ｇ）、及び、１つの青色発光素子（青色発光ダイオード４４Ｂ）から構成されている。そして、これらの３つの発光素子４４Ｒ，４４Ｂ，４４Ｇのそれぞれは、仮想の「Ｌ」の字の縦棒の先端部分、横棒の先端部分、及び、縦棒と横棒の交わる部分に配置されている。尚、仮想の「Ｌ」の字の縦棒及び横棒は、面状光源ユニットの辺と平行であり、仮想の「Ｌ」の字の縦棒と横棒の交わる部分は、面状光源ユニットの隅に近接している。しかも、面状光源ユニット４２_(q,p)の四辺における赤色発光素子４４Ｒ、緑色発光素子４４Ｇ及び青色発光素子４４Ｂの並び順は、面状光源ユニット４２_(q,p)の中心に対して時計回りに面状光源ユニット４２_(q,p)の四辺を回ったとき、全ての辺において、緑色発光素子４４Ｇ、青色発光素子４４Ｂ、赤色発光素子４４Ｒ、緑色発光素子４４Ｇの順序で配置されている。また、１つの面状光源ユニット４２_(q,p)において、４つの発光素子ユニット４３を構成するそれぞれの赤色発光素子４４Ｒは４回回転対称に配置されており、４つの発光素子ユニット４３を構成するそれぞれの緑色発光素子４４Ｇは４回回転対称に配置されており、４つの発光素子ユニット４３を構成するそれぞれの青色発光素子４４Ｂは４回回転対称に配置されている。

また、図３の（Ａ）にあっては、１つの面状光源ユニット４２に１つの光源（発光素子ユニット４３）が備えられており、この光源（発光素子ユニット４３）は、面状光源ユニット４２の四隅の１つの近傍に配置されている（より具体的には、隔壁４１と接している）。更には、図３の（Ｂ）にあっては、１つの面状光源ユニット４２に２つの光源（発光素子ユニット４３）が備えられており、これらの光源（発光素子ユニット４３）は、面状光源ユニット４２の四隅の対角線上に位置する２つ隅の近傍に配置されている（より具体的には、隔壁４１と接している）。

また、図４の（Ａ）にあっては、１つの面状光源ユニット４２に４つの光源（発光素子ユニット４３）が備えられており、これらの光源（発光素子ユニット４３）は、面状光源ユニット４２の四辺の近傍に配置されている（より具体的には、隔壁４１の四辺のそれぞれの中央部と接している）。更には、図４の（Ｂ）にあっては、１つの面状光源ユニット４２に２つの光源（発光素子ユニット４３）が備えられており、これらの光源（発光素子ユニット４３）は、面状光源ユニット４２の二辺の近傍に配置されている（より具体的には、隔壁４１の対向する二辺のそれぞれの中央部と接している）。

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における発光素子ユニットを構成する発光素子の配置を模式的に示す図である。 図２の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例１における発光素子ユニットを構成する発光素子の配置の変形例を模式的に示す図である。 図３の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１における発光素子ユニットを構成する発光素子の配置の別の変形例を模式的に示す図である。 図４の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１における発光素子ユニットを構成する発光素子の配置の更に別の変形例を模式的に示す図である。 図５は、実施例１における液晶表示装置組立体の駆動方法を説明するための流れ図である。 図６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７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８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８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９は、カラー液晶表示装置の模式的な一部断面図である。 図１０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１１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１１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１２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１３は、特開２００５−２５８４０３に開示された４つの発光ダイオードの配置状態を示す図である。 図１４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・・・隔壁、４２・・・面状光源ユニット、４３・・・発光素子ユニット、４４，４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂ・・・発光ダイオード、４５，４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂ・・・フォトダイオード（光センサー）、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、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隔壁で仕切られており、
   面状光源ユニットの平面形状は矩形であり、
   各面状光源ユニットを構成する光源は、４つの発光素子ユニットから構成されており、
   各発光素子ユニットは、面状光源ユニットの四隅のそれぞれの近傍に配置されており、
   各発光素子ユニットは、１つの赤色発光素子、２つの緑色発光素子、及び、１つの青色発光素子から構成されており、該４つの発光素子は、仮想の矩形の四隅に配置されており、面状光源ユニットの中心を原点とした座標系を想定したとき、仮想の矩形の四隅の内の最も原点に近い隅、及び、仮想の矩形の四隅の内の最も原点に遠い隅に、緑色発光素子が配置されており、残りの二隅のそれぞれに、赤色発光素子及び青色発光素子が配置されており、
   各面状光源ユニットにおいて、４つの発光素子ユニットを構成するそれぞれの赤色発光素子は４回回転対称に配置されており、４つの発光素子ユニットを構成するそれぞれの緑色発光素子は４回回転対称に配置されており、４つの発光素子ユニットを構成するそれぞれの青色発光素子は４回回転対称に配置されている面状光源装置。
2. 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、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隔壁で仕切られており、
   面状光源ユニットの平面形状は矩形であり、
   各面状光源ユニットを構成する光源は、４つの発光素子ユニットから構成されており、
   各発光素子ユニットは、面状光源ユニットの四隅のそれぞれの近傍に配置されており、
   各発光素子ユニットは、１つの赤色発光素子、１つの青色発光素子、及び、１つの緑色発光素子から構成されており、該３つの発光素子のそれぞれは、仮想の「Ｌ」の字の縦棒の先端部分、横棒の先端部分、及び、縦棒と横棒の交わる部分に配置されており、仮想の「Ｌ」の字の縦棒及び横棒は、面状光源ユニットの辺と平行であり、仮想の「Ｌ」の字の縦棒と横棒の交わる部分は、面状光源ユニットの隅に近接しており、
   各面状光源ユニットにおいて、４つの発光素子ユニットを構成するそれぞれの赤色発光素子は４回回転対称に配置されており、４つの発光素子ユニットを構成するそれぞれの緑色発光素子は４回回転対称に配置されており、４つの発光素子ユニットを構成するそれぞれの青色発光素子は４回回転対称に配置されている面状光源装置。
3. 隔壁の側面には、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反射する光拡散反射層が設けられている請求項１又は請求項２に記載の面状光源装置。
4. 光源からの光の放射強度分布は、ランバート分布を有する請求項１又は請求項２に記載の面状光源装置。

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