WO2011162024A1 - 調光装置、画像表示装置および調光装置の製造方法 - Google Patents

調光装置、画像表示装置および調光装置の製造方法 Download PDF

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light
optical switching
switching element
switching elements
control device
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PCT/JP2011/060441
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大祐 篠崎
柴田　諭
梅中　靖之
豪 鎌田
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シャープ株式会社
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133601—Illuminating devices for spatial active dimming

Definitions

  • the present invention relates to a light control device, an image display device including the light control device, and a method for manufacturing the light control device.
  • a backlight that emits light from the back of the display panel is used to display an image.
  • This backlight is roughly classified into, for example, a direct type backlight or a side edge type backlight, depending on the irradiation method.
  • the direct type backlight has a plurality of light sources arranged in a matrix, and the light sources are partially irradiated by individually controlling the light sources.
  • FIG. 28 is a diagram showing a configuration of a conventional direct type backlight.
  • LED chips 81 as light sources are arranged in a matrix. In this configuration, light is irradiated from an arbitrary region by individually controlling ON / OFF of the LED chip 81.
  • the LED chip 81 is disposed on the back surface of the display panel, the shadow of the LED chip 81 is reflected on the display panel. Therefore, in the backlight 80, as shown in FIG.
  • FIG. 29 is a diagram showing a configuration of a conventional side edge type backlight.
  • the side edge type backlight 90 shown in FIG. 29 light emitted from the light source 92 provided on the side surface of the light guide plate 91 is guided inside the light guide plate 91 and totally reflected.
  • a structure that intentionally breaks the total reflection is formed on the light output surface side of the light guide plate 91, thereby outputting light to the outside.
  • FIG. 30 is a diagram schematically showing the alignment of liquid crystal molecules.
  • Patent Document 6 discloses a scan backlight that controls lighting for each region.
  • FIG. 31 is a diagram showing the configuration of this scan backlight.
  • the backlight 116 installed on the back surface of the display panel includes a light guide plate 114 including a plurality of blocks (114a to 114e).
  • White or R, G, B LEDs 111 are arranged at the end of the light guide plate 114 and are lit individually or as a set. The lighting position is scanned in synchronization with the image writing position on the display panel. Thereafter, each pixel row of the display panel is rewritten, and an image is displayed by turning on the LED 111 located in the pixel row after a predetermined time has elapsed. Techniques relating to such a scan backlight are also disclosed in Patent Documents 7 and 8.
  • Patent Document 9 discloses a technique of performing line modulation by changing the light emission intensity of each line in a plurality of line-shaped backlights.
  • FIG. 32 is a diagram showing a planar light source 121 described in Patent Document 10.
  • the planar light source 121 includes a plurality of LED light sources 122 and a plurality of LED light sources 122 arranged on an end surface 123a that is a light incident surface, and optically converts the light that is incident and guided from the LED light source 122 and is planar from the main surface side.
  • a plurality of light units 124 each having a light guide plate 123 that emits light to each other are arranged side by side with the light guide plates 123 adjacent to each other.
  • Each light guide plate 123 is divided into a plurality of light guide areas A to D, as shown on the lower side in the figure, and is guided by adjusting the light emission amount of the LED light source 122 corresponding to each of the light guide areas A to D. The luminance or emission color is adjusted for each of the light areas A to D.
  • liquid crystal when liquid crystal is used as a switching element in a side edge type backlight, light may be extracted from a region other than the region where light emission is desired. That is, when a voltage is applied to the liquid crystal element in order to drive the liquid crystal element in an arbitrary region, crosstalk may occur in which current leaks around the target liquid crystal element and is driven. In this case, the image is displayed in a state where the light is tailed and the image is blurred, and the contrast is low.
  • Patent Documents 1 to 5 do not describe how the liquid crystal is specifically driven, and do not mention the problem of crosstalk. Therefore, crosstalk cannot be sufficiently suppressed.
  • Patent Document 10 when the number of areas where local dimming control can be performed is increased, it is necessary to increase the number of light units, and thus it is necessary to increase the number of parts. For example, if the area is M ⁇ N, M ⁇ N light units are required. Furthermore, when the number of light units is increased, the number of LED light sources is also increased.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to irradiate light from an arbitrary area on a plane, to suppress crosstalk, and to perform local dimming control without increasing the number of parts.
  • An object of the present invention is to provide a light control device capable of increasing the number of regions.
  • a light control device is disposed at a position facing a light guide unit that emits light introduced into the inside from an end surface from an output surface, and the end surface of the light guide unit.
  • a light source that emits light toward the inside of the light guide means, and an optical switching element that can control a light extraction rate for extracting light from the light guide means, and the light switching element includes the light source
  • the optical switching elements that are arranged along the optical waveguide direction of the emitted light from and adjacent to the optical waveguide direction are connected in an optically continuous structure.
  • the light control device includes a light extraction unit having a plurality of optical switching elements capable of changing a light extraction rate from the light guide unit, and the light switching element is arranged in the optical waveguide direction of the emitted light from the light source. Therefore, local dimming control can be performed by changing the light extraction rate from the light guide means for each region corresponding to the optical switching element.
  • optical switching elements can control the light extraction rate independently of each other, crosstalk can be suppressed. Furthermore, since the optical switching elements adjacent in the optical waveguide direction are connected in an optically continuous structure, light does not leak from between the adjacent optical switching elements. Therefore, luminance unevenness due to light leakage can be reduced as much as possible.
  • the optical switching element can be formed by patterning continuously on one object that becomes the light extraction means. For this reason, when the number of optical switching elements is increased, the number of parts is not increased because only the number of patterning is increased. Therefore, it is possible to provide a light control device that can irradiate light from an arbitrary region on a plane, suppress crosstalk, and increase the number of regions that can be controlled by local dimming without increasing the number of components.
  • the light control device manufacturing method includes a light guide unit that emits light introduced from an end surface to an output surface, and a light guide unit that is disposed at a position facing the end surface of the light guide unit.
  • a light source that emits light toward the inside thereof, and a light extraction unit that has a plurality of light switching elements that can change a light extraction rate from the light guide unit, and the plurality of light switching elements includes the light source
  • a light modulation device manufacturing method in which the optical switching elements arranged along the optical waveguide direction of light emitted from and adjacent to the optical waveguide direction are connected in an optically continuous structure. Patterning a plurality of transparent electrode films on one object in a line in the optical waveguide direction, forming a liquid crystal layer on the transparent electrode film, and sandwiching the liquid crystal layer with a support with a transparent electrode That features It is.
  • a plurality of transparent electrode films are patterned on one object, and a liquid crystal layer is sandwiched between the transparent electrode films, thereby producing a light extraction means in which a plurality of optical switching elements are formed. Therefore, when the number of optical switching elements is increased, the number of parts is not increased because only the number of patterns to be patterned is increased.
  • the light control device manufacturing method includes a light guide unit that emits light introduced from an end surface to an output surface, and a light guide unit that is disposed at a position facing the end surface of the light guide unit.
  • a light source that emits light toward the inside thereof, and a light extraction unit that has a plurality of light switching elements that can change a light extraction rate from the light guide unit, and the plurality of light switching elements includes the light source
  • a plurality of objects on which one optical switching element is formed are optically bonded along the optical waveguide direction to produce a light extraction means on which the plurality of optical switching elements are formed. That is, since the optical switching elements are formed one by one, there is an advantage that a small exposure apparatus can be used.
  • the light control device is disposed at the position facing the end face of the light guide means, the light guide means for emitting the light introduced from the end face to the output face, and the light guide means.
  • a light source that emits light toward the inside of the light means; and a light switching element that can control a light extraction rate for extracting light from the light guide means, and the light switching element emits light from the light source.
  • optical switching elements arranged along the optical waveguide direction and adjacent in the optical waveguide direction are connected in an optically continuous structure, light is irradiated from an arbitrary region on the plane, There is an effect that it is possible to provide a light control device capable of suppressing the crosstalk and increasing the number of regions in which local dimming control can be performed without increasing the number of components.
  • (A) is sectional drawing which shows the structure of the image display apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention
  • (b) is a top view which shows the structure of the said image display apparatus. It is sectional drawing which shows LED of the image display apparatus shown in FIG. 1, a light guide, and an optical switching board
  • FIG. 1 It is a figure which shows the modulation system of LED of this embodiment. It is a figure which shows the drive pattern in the light modulation apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. It is a top view which shows the light emission area
  • (A)-(e) is a figure which shows the drive pattern of LED and a switching element for every 1/5 frame (3.3 msec). It is a top view which shows the light emission area
  • FIG. 1 is a top view which shows the structure of the light modulation apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. It is a figure which shows an example of the drive pattern in the structure of the light modulation apparatus shown in FIG. It is a figure which shows the light emission pattern in a light emission surface. It is a figure which shows another example of the drive pattern in the structure of the light modulation apparatus shown in FIG.
  • A) is the schematic which shows an example of the electrical connection method of switching elements
  • (b) is an equivalent circuit schematic of the connected switching element.
  • A) is the schematic which shows another example of the electrical connection method of switching elements
  • (b) is an equivalent circuit schematic of the connected switching element.
  • FIG. 1 is a top view which shows the structure of the light modulation apparatus 40 which concerns on the 5th Embodiment of this invention
  • FIG. 2 is an enlarged view in the broken-line frame of (a) of FIG.
  • It is a side view which shows the structure of the light modulation apparatus which concerns on the 5th Embodiment of this invention.
  • It is a top view which shows the structure of the light modulation apparatus which concerns on the 6th Embodiment of this invention.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view illustrating a configuration of the image display device 1 according to the present embodiment
  • FIG. 1B is a top view illustrating a configuration of the image display device 1.
  • the image display device 1 includes a liquid crystal display panel (display panel) 8 and a light control device 10, and the liquid crystal display panel 8 has a light output surface in the light control device 10. Arranged on the side.
  • the light control device 10 includes a light guide (light guide unit) 2, an LED (light source) 3, an optical switching substrate (light extraction unit) 4, a reflector 5, a reflection plate 6, and a diffusion plate 7.
  • the light control device 10 is a side edge type light control device capable of controlling light extraction for each region.
  • LED3 is arrange
  • FIG. The light guide 2 emits light introduced into the inside from the end surface from the output surface on the liquid crystal display panel 8 side.
  • the material of the light guide 2 is not limited as long as light is guided, and examples thereof include an acrylic plate, polyurethane resin, polycarbonate resin, PMMA (Polymethyl methacrylate), PVA (Polyvinyl alcohol), and the like.
  • glass or a thin light guide film can also be used as the light guide 2.
  • the LED 3 for example, a white LED or R, G, B three-color LED can be used.
  • the light source of the light control apparatus 10 is not limited to LED, For example, you may use an inorganic EL element or an organic EL element as a light source. Since these light-emitting elements are surface light-emitting elements, there is an advantage that a light source matched to the cross-sectional size of the light guide 2 can be installed. As described above, the light source of the light control device 10 may be either surface light emission or point light emission.
  • the reflector 5 is provided on the end surface of the light guide 2 opposite to the LED 3 side, and the reflector 6 is provided on the surface opposite to the output surface of the light guide 2. .
  • the light output from the inside of the light guide 2 to the end surface opposite to the end surface on the LED 3 side and the light output from the inside of the light guide 2 to the surface opposite to the output surface are respectively reflected by the reflector 5. Then, the light reflected and reflected by the reflecting plate 6 can be sent to the output surface side. Therefore, the light use efficiency can be improved.
  • the optical switching substrate 4 is a member formed of, for example, acrylic, glass, PET (polyethylene terephthalate), PEO (polyethylene oxide), or TAC (triacetyl cellulose), as shown in FIG.
  • a plurality of optical switching elements 41 capable of changing the light extraction rate from the light guide 2 are provided.
  • the optical switching substrate 4 including the optical switching element 41 is provided on the output surface side of the light guide 2.
  • Each optical switching element 41 is configured by sandwiching a substance that can control scattering-transparency by ON / OFF of an applied voltage between transparent conductive films, and is arranged along the optical waveguide direction of the emitted light from the LED 3. Specifically, light is extracted from the light guide 2 when the optical switching element 41 is scattered, and no light is extracted when the optical switching element 41 is transparent.
  • the optical switching element 41 is connected to a control means (not shown).
  • This control means controls the amount of light extracted through the optical switching element 41 by controlling the drive pattern of the optical switching element 41 and changing the light extraction rate of each optical switching element 41 to a different value. To do. This makes it possible to control the extraction of light emitted from the light guide 2 through the diffusion plate 7 to the liquid crystal display panel 8 for each region. The details of the drive pattern by the control means will be described later.
  • the optical switching elements 41 adjacent in the optical waveguide direction are connected in an optically continuous structure.
  • the optical switching substrate 4 has an optically uniform structure with no joints on the optical waveguide of the light from the LED 3, so that the light switching substrate 4 is emitted from the LED 3 and is connected to the light guide 2.
  • the light L introduced inside does not leak from between the adjacent optical switching elements 41. Therefore, luminance unevenness due to light leakage can be reduced as much as possible.
  • the refractive index of the adhesive for adhering the upper and lower substrates or the adhesive for adhering may be matched, or the resin having the same refractive index is sandwiched between them. May be.
  • ⁇ GEL registered trademark
  • the refractive index may be matched by thermally fusing the region where the light guide 2 and the optical switching substrate 4 overlap.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the optical switching element 41.
  • the optical switching element 41 includes two substrates 42, two transparent electrodes 43, and a liquid crystal layer (liquid crystal element) 44 provided between the transparent electrodes 43.
  • the optical switching element 41 has an upper and lower electrode structure and performs switching by ON / OFF of the voltage. That is, in the upper and lower electrode structure, the upper and lower electrodes are formed in a matrix shape, so that guided light is taken out from an arbitrary planar region. Since this structure is a simple matrix structure, crosstalk may occur. However, in the light control device 10 according to the present embodiment, even if the electrodes have a simple matrix structure, the plurality of optical switching elements 41 are independent from each other, so that crosstalk can be suppressed.
  • the liquid crystal layer 44 may be a polymer dispersed liquid crystal layer composed of a liquid crystal material whose alignment state is changed by an electric field and a polymer material mixed so as to surround the liquid crystal material.
  • the polymer-dispersed liquid crystal is composed of a material prepared by uniformly dispersing a liquid crystal material in a polymer material.
  • two types of light scattering and transparent are provided. It becomes a state. In the light scattering state, the orientation vector of the dispersed liquid crystal faces in different directions, so that an opaque white state is created by scattering light at the interface.
  • the orientation vector of the liquid crystal is oriented in a certain direction, the refractive index of the polymer material and the liquid crystal with respect to the light is substantially equal, and the light becomes non-scattering and transmits light.
  • the scattering state or the transparent state can be arbitrarily designed when the voltage is applied or not applied, and the electric field is controlled so as to extract light from either the scattering state or the transparent state.
  • the non-applied state the light guided inside the light guide 2 is guided along the light guide path and is not output to the outside.
  • an electric field application state the liquid crystal is in a scattering state, and light incident on the optical switching element 41 is scattered and output to the outside because waveguide conditions are broken. Thereby, it emits light on the light emitting surface.
  • examples of the polymer dispersed liquid crystal include PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal), PNLC (Polymer Network-Liquid Crystal), and the like.
  • PDLC Polymer Dispersed Liquid Crystal
  • PNLC Polymer Network-Liquid Crystal
  • PDLC is a liquid crystal in which droplet-like liquid crystals are dispersed in a polymer cured from a uniform solution of liquid crystal molecules and a polymerizable resin.
  • PNLC is a high polymer cured from a uniform solution of liquid crystal molecules and a polymerizable resin. In the configuration, the molecules are formed in a three-dimensional network in the liquid crystal layer, and the liquid crystal molecules are irregularly arranged therein.
  • reverse mode polymer dispersion type liquid crystal mixes several% of polymerizable polymer into nematic liquid crystal, and this nematic liquid crystal It is obtained by injecting into a rubbing-treated liquid crystal cell and aligning and then irradiating with UV.
  • a polymer dispersed liquid crystal in a reverse mode UV curable liquid crystal / nematic liquid crystal composite element
  • UV curable liquid crystal / nematic liquid crystal composite element can be obtained by mixing and aligning PDLC and PNLC and then irradiating with UV.
  • liquid crystal material a material having the same degree of birefringence ⁇ n as that of the polymer material may be used.
  • polymer material an acrylate material can be used.
  • Method for manufacturing optical switching substrate 4 Then, the manufacturing method of the optical switching board
  • the first manufacturing method includes, for example, a step of patterning a plurality of transparent electrode films on a single object, a step of forming a liquid crystal layer on the transparent electrode film, and a liquid crystal layer with a support with a transparent electrode. And a step of sandwiching.
  • the liquid crystal layer is sandwiched between the transparent electrode films, and the optical switching substrate 4 is manufactured.
  • a plurality of optical switching elements 41 are present in one part. Therefore, when the number of the optical switching elements 41 is increased, the number of parts is not increased because only the number of patterning is increased.
  • the optical switching substrate 4 having the optical switching element 41 is manufactured by optically bonding the light control components 41a shown in FIG. 4A in a line (FIG. 4B). ((C) of FIG. 4).
  • the dimming component 41a is a plate on which one optical switching element 41 is formed. That is, the second manufacturing method includes a step of patterning one transparent electrode film on each of a plurality of plates, a step of forming a liquid crystal layer on the transparent electrode film, and a liquid crystal layer using a support with a transparent electrode. And a step of optically bonding the plurality of plates along the optical waveguide direction.
  • the second manufacturing method has an advantage that a small exposure apparatus can be used because the light control component 41a produced by patterning one transparent electrode film is optically bonded. In addition, you may form the some optical switching element 41 in the light control component 41a.
  • the optical switching substrate 4 having the optical switching element 41 is located above the light guide 2, that is, at a position facing the light output surface of the light guide 2.
  • the optical switching substrate 4 may be provided on the lower side of the light guide 2, that is, at a position facing the surface of the light guide 2 opposite to the light output surface. Even in this arrangement, the light extraction rate from the light guide 2 can be changed by switching the scattering-transparency of the light switching element 41.
  • FIG. 5 is a top view showing a configuration of the light control device 20 according to the present embodiment.
  • the dimming device 20 includes a plurality of optical switching substrates 4 each having a light guide 2, LEDs 3, and optical switching elements 41, and an optical switching having the light guide 2, LEDs 3, and optical switching elements 41.
  • Each of the substrates 4 is arranged in a lateral direction (a direction perpendicular to both the optical waveguide direction of the light emitted from the LED 3 and the direction perpendicular to the output surface of the light guide 2, hereinafter referred to as “parallel direction”). .
  • the optical switching board 4 having the Nth optical switching element 41 from the LED 3 of the optical switching board 4 having the other optical switching element 41 is electrically connected so that the switching of the light extraction rate is synchronized.
  • the light control device 20 has a configuration in which a plurality of light control devices 10 according to the first embodiment are connected in the lateral direction.
  • the optical switching elements 41 are arranged in the vertical direction (the optical waveguide direction of the light emitted from the LED 3) as indicated by the solid line arrows. However, as indicated by the broken line arrows, the optical switching elements 41 are arranged in the horizontal direction. Is electrically connected. Thereby, since the optical switching elements 41 are arranged in a matrix, the dimmer 20 can perform two-dimensional local dimming control. Further, as in the first embodiment, the light control device 20 becomes a planar light source that is seamless in the direction of the optical waveguide of the light emitted from the LED 3, so that uneven brightness due to light leakage can be reduced as much as possible. Even when the number of dimming controllable areas is increased, the number of parts does not increase because the number of patterns on the plate that is formed when the optical switching element 41 is manufactured is increased.
  • each light control device 10 when providing a reflector in order to improve the utilization efficiency of light, it is preferable to provide one reflector 5 'common to each light control device 10.
  • the LED 3 and the optical switching element 41 are connected to a control means (not shown), and a drive pattern by the control means is controlled.
  • the control of the drive pattern by the control means changes the light extraction rate in the optical switching element 41 by sequentially controlling each of the plurality of optical switching elements 41 and controls all the LEDs 3 during the control of the optical switching element 41.
  • the light extraction rate is not changed in all the optical switching elements 41, but sequentially controlled so as to change the light extraction rate in any one of the optical switching elements 41, and all the LEDs 3 are controlled to emit light. Is emitted. That is, when the light switching element 41 is sequentially controlled to change the light emitting region, the LED 3 changes the intensity at which light is emitted in accordance with the light extraction rate.
  • the light extraction rate of the optical switching element 41 of one line electrically connected in the controlled lateral direction is 100%, and the light extraction rate of the uncontrolled optical switching element 41 is always 0%.
  • the light emission intensity on the line of the controlled optical switching element 41 connected in the horizontal direction in FIG. 5 is determined by the intensity of the light emitted from the LED 3. That is, when the light extraction rate of the line b of the optical switching element 41 shown in FIG. 5 is controlled to 100%, only the region where the line b and the two lines B and D of the light guide 2 intersect is emitted.
  • control means emits light only to the LEDs 3 corresponding to the lines B and D of the light guide 2 and does not emit light to the LEDs 3 corresponding to the other lines A, C, and E. Therefore, since the contrast is high and the light from the LED 3 is output only from the controlled optical switching element 41, the light use efficiency is high.
  • the order of the optical switching elements 41 to be controlled is not particularly limited.
  • the optical switching elements 41 may be sequentially controlled for each row of the optical switching elements 41 connected in the horizontal direction as indicated by solid arrows in FIG.
  • the relative ratio of the intensity of the light emitted from the LED 3 is not limited to 0 or 100, and may be controlled so as to be emitted at the target intensity.
  • control means sequentially controls each of the plurality of optical switching elements 41 with a period of 60 Hz or more.
  • a cycle in which one screen is rewritten that is, a period until a potential of an arbitrary pixel is rewritten next is also referred to as a “frame”.
  • one frame period is sequentially controlled at a very high speed of 60 Hz, even if the light emitting area on the light emitting surface is gradually changed, it is not recognized by human eyes, and the light emitting surface has an arbitrary brightness. There is no sense of incongruity because it seems to emit light.
  • the control means continuously emits light having an intensity corresponding to the intensity of light emitted from the light guide 2 corresponding to the LED 3 to be controlled during the control period of the LED 3. Then, it is preferable that the light is emitted from the LED 3. That is, the intensity of light emitted from the light guide 2 is the same as the intensity of light emitted from the LED 3 corresponding to the light guide 2.
  • the intensity of light emitted from the LED 3 may be controlled by, for example, a current value.
  • An example of this control is shown in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of control of light intensity in the LED 3. Thereby, it is possible to emit light with light having a desired intensity.
  • the control means continuously continues for a time corresponding to the intensity of light emitted from the light guide 2 corresponding to the LED 3 to be controlled, within the control period of the LED 3. It is preferable to emit light having the same intensity from the LED 3. That is, light of the same intensity is emitted from the LED 3, and the intensity of light emitted from the light guide 2 is made to correspond by changing the time during which this light is continuously emitted. At this time, the intensity of the light emitted from the LED 3 may be controlled by, for example, pulse width modulation.
  • the amount of light emission is adjusted by time division between the light emission frames of the LED 3.
  • the LED 3 is suitable for time division driving because of its high response speed.
  • the control system is less complicated than the current drive method, and therefore the cost of the control system can be reduced.
  • either the LED 3 or the optical switching element 41 is sequentially driven, and the other is controlled in accordance with the sequential driving.
  • region in a light emission surface can be light-emitted by arbitrary intensity
  • the light emitted from the LED 3 can be concentrated in the region where light is desired to be emitted, the light can be emitted efficiently.
  • contrast between light and dark can be increased.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a drive pattern in the light control device 20.
  • the driving patterns in the five lines a to e (see FIG. 5) of the optical switching element 41 are shown in the upper stage, and the driving patterns in the five lines A to E (see FIG. 5) of the light guide 2 are in the lower stage. Show.
  • the line of the optical switching element 41 is sequentially driven at 60 Hz in one frame (the range indicated by “t” in FIG. 8), and the intensity of light emitted from all the LEDs 3 is controlled. ing.
  • the row of optical switching elements 41 is driven at 60 Hz per frame.
  • the time required per frame is 16.6 milliseconds
  • the time required per line is 3.7 milliseconds.
  • the optical switching elements 41 are sequentially driven from the upper line so that each line is in an ON state, for example, the light extraction rate is 100%. That is, a voltage is applied so that the scattering state of the liquid crystal is maximized.
  • the timing of the optical switching element 41 may be switched so that the positive / negative of the electric field is always in an equilibrium state.
  • the area “x” indicates that the polarity is reversed.
  • the light intensity is changed by synchronizing the LEDs 3 corresponding to the lines A to E of the light guide 2 together with the selection of the lines of the optical switching elements 41 that are sequentially driven.
  • the line a of the optical switching element 41 is selected and it is desired to emit light so that the luminance ratio in each line A to E of the light guide 2 intersecting the line a is 100, 100, 20, 50, 100, respectively.
  • LED 3 corresponding to the line a ⁇ E as shown in the timing t 1 in FIG. 8, for emitting light of suits intensity to each of the luminance ratio.
  • the line a can be made to emit light with a target luminance.
  • the optical switching element 41 is OFF in the lines b to e, that is, the light extraction rate is 0%, no light is emitted from the lines b to e.
  • the LED 3 corresponding to each line A to E. as shown in the timing t 2 in FIG. 8, for emitting light of suits intensity to each of the luminance ratio.
  • the line b can be made to emit light with a target luminance.
  • the optical switching element 41 is OFF in the lines a and c to e, that is, the light extraction rate is 0%, the line a and the lines c to e. Does not emit light.
  • the lines a to e are sequentially controlled by such driving, and the LED 3 emits light having the intensity required for each of the lines A to E, whereby the luminance can be arbitrarily extracted with a 5 ⁇ 5 matrix.
  • control is performed at 60 Hz per frame, a 5 ⁇ 5 matrix appears to shine at an arbitrary brightness to human eyes.
  • FIG. 10 (a) to (e) of FIG. 11 are diagrams showing drive patterns of the LED 3 and the optical switching element 41 every 1/5 frame (3.3 msec).
  • FIG. 10 (a) light emission is performed so that the luminance ratios of the LEDs 3 corresponding to the lines A to E become 0, 20, 30, 20, and 0, respectively, and optical switching corresponding to the line a is performed.
  • the element 41 is turned on.
  • FIG. 10B light is emitted so that the luminance ratios of the LEDs 3 corresponding to the lines A to E become 0, 70, 70, 70, 0, respectively, and the light corresponding to the line b.
  • the switching element 41 is turned on. Subsequently, as shown in FIG.
  • the light from the LED 3 is emitted by sequentially controlling each of the plurality of LEDs 3, and the light extraction rate in all the light switching elements 41 is changed during the control of the LED 3. It is preferable to make it. Accordingly, since light is not emitted from all the LEDs 3 but sequentially controlled so that any one LED 3 emits light, a decrease in contrast can be prevented.
  • the light is also guided to a region that is not the target light extraction region. At this time, the light extraction rate in the optical switching element 41 is not sufficiently changed, and light may leak slightly.
  • the target light extraction region Light is difficult to leak from outside. Therefore, it is possible to improve the contrast and light utilization efficiency.
  • the intensity of light emitted from the plurality of LEDs 3 need not be changed, but only one of the LEDs 3 needs to be controlled, so that the light emitted from all the LEDs 3 has a constant intensity. Can do.
  • an LED is used as the light source, an expensive current control mechanism is required to change the light intensity. Therefore, if the light emitted from the LED 3 has a constant intensity, the LED current control mechanism can be simplified and the cost can be reduced.
  • FIG. 13 is a top view illustrating a configuration of the light control device 30 according to the present embodiment. For convenience of explanation, each member number will be described using the same number as in the second embodiment.
  • the light guide 2 is disposed along the horizontal lines a to e, and the optical switching elements 41 electrically connected to each other are disposed along the vertical lines A to E. Has been. Moreover, in the light modulation apparatus 30 of this embodiment, the LED3 side is driven sequentially.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a drive pattern in the light control device 30.
  • the light guides 2 of all five lines guide light.
  • FIG. 15 is a diagram showing a light emission pattern on the light emitting surface.
  • the LEDs 3 are sequentially driven only in the lines corresponding to the light emitting area 15 and the LEDs 3 in the lines corresponding to the dark area 16 where no light emitting area exists are controlled not to be driven. Can do.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a drive pattern in the light control device 30.
  • the dark region 16 that is, black display continues in the direction along the line of the light guide 2
  • the light is not emitted from the LED 3, thereby enabling complete black display and improving the contrast. Power consumption can be reduced.
  • FIG. 3 A fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
  • a configuration for electrically connecting the optical switching elements 41 shown in FIG. 3 will be described.
  • the transparent electrode 43 of the optical switching element 41 is shown, and the liquid crystal layer 44 is not shown.
  • the upper transparent electrode is the upper transparent electrode 431
  • the lower transparent electrode is the lower transparent electrode 432.
  • FIG. 17A is a schematic diagram showing an example of an electrical connection method between optical switching elements
  • FIG. 17B is an equivalent circuit diagram of the connected optical switching elements.
  • the upper transparent electrode 431 of an optical switching element and the lower transparent electrode 432 of an adjacent optical switching element are connected by the conducting wire. That is, as shown in FIG. 17B, all the transparent electrodes are connected in series.
  • FIG. 18A is a schematic diagram illustrating another example of an electrical connection method between optical switching elements
  • FIG. 18B is an equivalent circuit diagram of the connected switching elements.
  • the upper transparent electrodes 431 of the switching elements adjacent in the parallel direction are connected in parallel to the high potential (+) side
  • the lower transparent electrodes 432 of the optical switching elements adjacent in the parallel direction are connected to the low potential ( ⁇ ) side.
  • ⁇ low potential
  • the optical switching elements can be easily connected to each other by connecting the transparent electrode of one optical switching element adjacent to the parallel direction and the transparent electrode of the other optical switching element with a conductive wire.
  • 19 and 20 are schematic views showing still another example of an electrical connection method between optical switching elements.
  • the optical switching elements are electrically connected by overlapping the terminal part of the transparent electrode of one optical switching element adjacent to the parallel direction and the terminal part of the transparent electrode of the other optical switching element. .
  • the optical switching element is arranged so that the terminal portion 43a of the transparent electrode 43 protrudes in the horizontal direction (parallel direction) from the optical switching board 4 having the optical switching element. 4 to form.
  • the optical switching substrate 4 is arranged so that the terminal portions 43 a of the adjacent optical switching elements face each other. More specifically, as shown in FIG. 20A, the terminal portion 431a of the upper transparent electrode 431 of the optical switching element and the terminal portion 432a of the lower transparent electrode 432 of the adjacent optical switching element are overlapped. Accordingly, as shown in FIG. 20B, the optical switching elements can be connected in series without using a conducting wire.
  • the terminal part 431a of the upper transparent electrode 431 and the terminal part 432a of the lower transparent electrode 432 of the optical switching element are respectively connected to the terminal part 431a of the upper transparent electrode 431 and the terminal part 432a of the lower transparent electrode 432 of the adjacent optical switching element. You may connect. Thereby, each optical switching element can be connected in parallel, without using conducting wire.
  • FIG. 21A is a top view showing the configuration of the light control device 40 according to this embodiment
  • FIG. 21B is an enlarged view inside the broken line frame of FIG.
  • FIG. 22 is a side view showing the configuration of the light control device 40.
  • the light modulation apparatus 40 is provided with several LED3, the one optical switching board
  • the optical switching elements 41 are formed in a 5 ⁇ 5 matrix along the optical waveguide direction and the parallel direction, and the optical switching elements 41 arranged on each line in the parallel direction are electrically connected to each other. . Specifically, as shown in FIG. 21B, the optical switching elements 41 adjacent in the parallel direction are electrically connected by a thin conductor pattern 45 patterned on the optical switching substrate 4 having the optical switching elements 41. Has been. In this manner, an optical switching substrate can be manufactured by patterning a transparent conductive film in a matrix on a single plate and sandwiching a substance capable of controlling scattering-transparency with voltage between the transparent conductive films.
  • the number of parts does not increase because only the pattern on the plate that is formed when the optical switching element 41 is manufactured is increased.
  • the light modulation apparatus 40 becomes a planar light source without a joint in the front at all. This eliminates the need for measures against light leakage from the edge that causes uneven brightness.
  • a plurality of strip-shaped light guides 2 are arranged in the horizontal direction as in the second embodiment. Further, the driving pattern of the LED 3 and the optical switching element 41 and the image display method are the same as those in the second embodiment.
  • FIG. 23 is a top view showing the configuration of the light control device 50 according to the present embodiment.
  • FIG. 24 is a side view showing the configuration of the light control device 50.
  • the light control device 50 includes a plurality of LEDs 3, one light switching substrate 24, and a reflector 5 ′.
  • the optical switching substrate 24 five optical switching elements 141 are formed along the optical waveguide direction.
  • the shape of the optical switching element 141 is a strip shape extending in the parallel direction. Each optical switching element 141 is not electrically connected and can be driven independently. Similar to the optical switching substrate 14 having the optical switching element 41 according to the fifth embodiment, the optical switching substrate 24 having the optical switching element 141 is formed by patterning a transparent conductive film in a matrix on a single plate, It can be produced by sandwiching a substance capable of controlling scattering-transparency with voltage between transparent conductive films. Therefore, even when the number of regions in which local dimming control can be performed is increased, the number of parts does not increase because only the pattern on the plate that is formed when the optical switching element 141 is manufactured is increased.
  • substrate 24 which has the optical switching element 141 is produced from one object, the light modulation apparatus 50 becomes a planar light source without a joint in the front at all. This eliminates the need for measures against light leakage from the edge that causes uneven brightness. Furthermore, compared with the optical switching substrate 14 having the optical switching element 41 according to the fifth embodiment, the optical switching substrate 24 having the optical switching element 141 is simpler in patterning, and thus can be more easily produced. There are advantages.
  • a plurality of strip-shaped light guides 2 are arranged in the horizontal direction.
  • the driving pattern of the LED 3 and the optical switching element 141 and the image display method are the same as those in the second embodiment.
  • FIGS. 25 and 26 are top views showing the configuration of the light control device according to the present embodiment.
  • the plurality of strip-shaped light guides 2 are not arranged in parallel, but the light guide 2 is constituted by one object.
  • the light control device 60 of the present embodiment as shown in FIG. 25, a plurality of LEDs 3 are arranged at one end of one rectangular light guide 2, and the light guide 2 A lens 11 is disposed between each LED 3.
  • the LED 3 that emits light having directivity that travels along the optical waveguide direction
  • the light emitted from the LED 3 is guided in a line shape even if the number of the light guides 2 is one. be able to.
  • the parallel light 12 can be easily created by arranging a lens between each LED 3 and the light guide 2.
  • the LED 3 that emits such directional light is not particularly limited, and examples thereof include a commercially available collimated LED (manufactured by IMAC) IBF-LS60 series. According to this collimated LED, light can be emitted with a directional irradiation angle of about 10 degrees.
  • the refractive index for example, 1.
  • the light guide region can be defined by providing a line 2b that sandwiches a strip-shaped material having a lower refractive index (for example, 1.5 or less) than 5).
  • the low refractive index material used for the region corresponding to the line 2b for example, fluorine-containing resin, hollow fine particles, dispersed resin, or the like can be used.
  • each of the light guide means, the light source, and the light switching element as the light extraction means includes a plurality of light switching elements, the light guide means, the light source, and the light switching element as the light extraction means, N-th (N is a natural number) from the light source of one of the light extraction means that are arranged in a parallel direction that is a direction perpendicular to both the optical waveguide direction and the direction perpendicular to the output surface.
  • the optical switching element and the Nth optical switching element from the light source of the other light extraction means are preferably connected so that the switching of the light extraction rate is synchronized.
  • the optical switching elements of the light extraction means are arranged in the optical waveguide direction and in parallel. Arranged in a matrix in the direction.
  • each of the light guide unit and the light source includes a plurality of light switching elements which are light extraction units, and the light guide unit and the light source respectively include the optical waveguide direction and the output surface.
  • the optical switching elements that are arranged in a parallel direction that is perpendicular to both the direction perpendicular to the optical switching element and that are the light extraction means are arranged in a matrix along the optical waveguide direction and the parallel direction. It is preferable that the optical switching elements adjacent to each other in the parallel direction are connected so that the switching of the light extraction rate is synchronized.
  • a plurality of optical switching elements are formed in a matrix along the optical waveguide direction and the parallel direction, and the optical switching elements adjacent in the parallel direction synchronize the switching of the light extraction rate. Therefore, by synchronizing the timing at which the light source emits light and the timing at which the optical switching element takes out light, light can be emitted from an arbitrary region on the plane. Moreover, since the said light extraction means is one member, a light control apparatus becomes a planar light source without a seamless front. Therefore, it is not necessary to take measures against light leakage from the edge that causes luminance unevenness.
  • each of the light guide unit and the light source includes a plurality of light switching elements which are light extraction units, and the light guide unit and the light source respectively include the optical waveguide direction and the output surface.
  • the light extraction means is a member in which the plurality of optical switching elements are formed along the optical waveguide direction, and each optical switching unit is arranged in a parallel direction that is a direction perpendicular to both the vertical direction and the vertical direction.
  • the shape of the element is preferably a strip shape extending in the parallel direction.
  • the plurality of optical switching elements are formed along the optical waveguide direction, and each optical switching element has a strip shape extending in the parallel direction.
  • the said light extraction means is one member, a light control apparatus becomes a planar light source without a seamless front.
  • the shape of the optical switching element is simple compared to the case where the optical switching elements are formed in a matrix, the light extraction means can be easily manufactured.
  • the light source includes a plurality of the light sources, the light guide means is one light guide, and the light source emits light having directivity that travels along the optical waveguide direction. Is preferred.
  • the light guide means is a single light guide
  • all the light sources emit light having directivity that travels along the long side direction of the light guide. They can be arranged in parallel along the wave direction.
  • the optical switching element may be provided at a position facing the light output surface of the light guiding means.
  • the optical switching element may be provided at a position facing a surface opposite to the light output surface of the light guiding means.
  • the light guide unit further includes a reflector that reflects light on an end surface opposite to the end surface facing the light source.
  • the light use efficiency can be improved.
  • the optical switching element preferably includes two transparent electrodes and a liquid crystal element provided between the two transparent electrodes.
  • the light extraction rate can be suitably controlled using the refractive index modulation characteristic of the liquid crystal element.
  • the optical switching element includes two transparent electrodes and a liquid crystal element provided between the two transparent electrodes, and the transparent electrode of one optical switching element adjacent in the parallel direction. And the transparent electrode of the other optical switching element may be connected by a conducting wire.
  • the optical switching element includes two transparent electrodes and a liquid crystal element provided between the two transparent electrodes, and the transparent electrode includes a terminal portion protruding in the parallel direction. It is preferable that the terminal part of the transparent electrode of one optical switching element adjacent to the parallel direction and the terminal part of the transparent electrode of the other optical switching element are overlapped.
  • the optical switching element includes two transparent electrodes and a liquid crystal element provided between the two transparent electrodes, and the transparent electrode of one optical switching element adjacent in the parallel direction. And the transparent electrode of the other optical switching element are preferably connected to the light extraction means by a conducting wire pattern.
  • the optical switching elements can be electrically connected without using a conducting wire.
  • the two transparent electrodes include an upper electrode and a lower electrode, and the upper electrodes of the optical switching elements adjacent to each other in the parallel direction and the lower part of the optical switching element adjacent to the parallel direction.
  • the electrodes are preferably connected in parallel to each other.
  • the voltage applied to the whole optical switching element arranged in a parallel direction can be made low. it can.
  • the light switching rate of the optical switching element is changed by sequentially controlling each of the optical switching elements electrically connected in the lateral direction to a row line, and the optical switching is performed. It is preferable to further include control means for controlling all the light sources and emitting light from each light source during the element control.
  • the plurality of light sources emit light independently of each other, for example, the light guide means corresponding to the light emitting area emits light, and the light guide means corresponding to the non-light emitting area Since no light is emitted, the contrast is high. Furthermore, since the light from the light source is extracted only through the controlled optical switching element, the light utilization efficiency is high.
  • control means sequentially controls each of the optical switching elements at 60 Hz or more.
  • the elements are sequentially controlled at a very high speed of 60 Hz, even if the light emitting area on the light emitting surface is gradually changed, it is not recognized by human eyes, and the light emitting surface is arbitrary. There is no sense of incongruity because it seems to emit light at a brightness of.
  • the light is emitted from the light source by sequentially controlling each of the light sources, and the light extraction rate of all the optical switching elements is changed during the control of the light sources.
  • the light when all the light sources emit light, the light is also guided to a region that is not the target light extraction region. At this time, the light extraction rate in the optical switching element is not sufficiently changed, and light may leak slightly.
  • the present invention since only one of the light sources emits light, even if the light extraction rate in the optical switching element is not sufficiently changed, the light is emitted from other than the target light extraction region. Is hard to leak. Therefore, contrast can be improved and light utilization efficiency is good.
  • the intensity of light emitted from a plurality of light sources need not be changed, but only one of the light sources needs to be controlled, so that the light emitted from all the light sources has a constant intensity.
  • an LED when used as the light source, an expensive current control mechanism is required to change the light intensity. Therefore, if the light emitted from the light source has a constant intensity, the LED current control mechanism can be simplified and the cost can be reduced.
  • control means sequentially controls each of the light sources at 60 Hz or more.
  • the image display device includes the light control device according to the present invention and a display panel arranged on the light output surface side of the light control device.
  • the image display device includes the light control device that can emit light in an arbitrary area on a plane and suppress crosstalk. Therefore, the brightness of an image displayed on the display panel can be increased. It can be arbitrarily controlled and the contrast can be improved.
  • the light control device functions as a side edge type backlight. Therefore, for example, when an LED is used as the light source, the backlight can be made much thinner than a direct type backlight. Further, for example, when active driving is performed in a 5 ⁇ 5 region, it is necessary to control 25 LEDs in order to control 25 areas in this direct type backlight. On the other hand, in the image display device of the present invention, since it is only necessary to control the five light sources of the light control device, a simple control system may be used, and the cost can be reduced.
  • the display panel is preferably a liquid crystal display panel. Thereby, an image can be suitably displayed.
  • the present invention can be optimally used as a backlight of a display device such as a portable information terminal, a mobile phone, a personal computer, or a television.

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Abstract

　本発明に係る調光装置（１０）は、端面から内部に導入された光を出力面から出射させる導光体（２）と、導光体（２）の上記端面と対向する位置に配置され、導光体（２）の内部に向けて光を出射するＬＥＤ（３）と、導光体（２）より光を取り出すための、光取り出し率を制御できる複数の光スイッチング素子（４１）とを備える。複数の光スイッチング素子（４１）は、ＬＥＤ（３）からの出射光の光導波方向に沿って配置され、上記光導波方向に隣接する光スイッチング素子（４１）同士が、光学的に連続した構造で接続されている。

Description

調光装置、画像表示装置および調光装置の製造方法
　本発明は、調光装置、当該調光装置を備えた画像表示装置および当該調光装置の製造方法に関する。
　従来、テレビ、モニターまたは携帯電話等の表示装置では、画像を表示するために表示パネルの背面から光を照射するバックライトが用いられている。このバックライトは照射方式の違いにより、例えば直下型バックライトまたはサイドエッジ型バックライトに大別される。
　直下型バックライトは、複数の光源をマトリクス状に配置し、この光源をそれぞれ個別に制御することによって部分的に光を照射させる。図２８は、従来の直下型バックライトの構成を示す図である。図２８の（ａ）に示す直下型のバックライト８０では、光源としてのＬＥＤチップ８１がマトリクス状に配置されている。この構成では、ＬＥＤチップ８１のＯＮ・ＯＦＦをそれぞれ個別に制御することにより、任意の領域から光を照射させている。しかし、この構成では、表示パネルの背面にＬＥＤチップ８１が配置されているため、ＬＥＤチップ８１の影が表示パネルに映りこんでしまう。そのため、バックライト８０では、図２８の（ｂ）に示すようにＬＥＤチップ８１と拡散板８２との距離（図２８の（ｂ）中に矢印で示す）を十分に確保しなければならず、その結果バックライト８０自体の厚さが厚くなり、表示装置の薄型化を妨げる。
　サイドエッジ型バックライトは、導光板の側面に設けた光源から導光板の内部へ光を出射させることにより光を照射させる。図２９は、従来のサイドエッジ型バックライトの構成を示す図である。図２９に示すサイドエッジ型のバックライト９０では、導光板９１の側面に設けた光源９２から出射された光を導光板９１の内部で導光させて全反射させている。また、導光板９１における光の出力面側にはこの全反射を意図的に破るような構造を形成しており、これにより外部へ光を出力している。この構成では、上記の直下型バックライトよりも薄型にすることが可能であるが、光の全反射を破る構造を実現することは容易ではなく、光の出力をコントロールすることが難しい。よって、この構成では任意の領域から部分的に光を出射させることは困難である。
　一方、これまでに、サイドエッジ型バックライトにおいて任意の領域から部分的に光を出射させるために、液晶をスイッチング素子として用いた技術が考えられており、例えば特許文献１～５に開示されている。ここでは、図３０に示すように液晶分子の異方性によって導波光の取出しを制御している。図３０は液晶分子の配向を概略的に示す図である。
　また、特許文献６では、領域ごとに点灯を制御するスキャンバックライトについて開示されている。図３１は、このスキャンバックライトの構成を示す図である。図３１に示すように、特許文献６の照明装置では、表示パネルの背面に設置されたバックライト１１６が複数のブロック（１１４ａ～１１４ｅ）からなる導光板１１４から構成されている。この導光板１１４の端部には白色もしくはＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤ１１１が配置されており、単独または複数個を一組として点灯させている。点灯位置は、表示パネルの画像書き込み位置と同期をとって走査される。その後、表示パネルの各画素行を書き換え、所定時間が経過した後に画素行に位置するＬＥＤ１１１を点灯することにより画像が表示される。このようなスキャンバックライトに関する技術は、特許文献７，８にも開示されている。
　さらに、特許文献９には、複数のライン状のバックライトであって、その発光強度を各ラインにおいて変更することによりライン変調を行なう技術が開示されている。
　また、図３２は、特許文献１０に記載の面状光源１２１を示す図である。面状光源１２１は、複数のＬＥＤ光源１２２と、複数のＬＥＤ光源１２２を光入射面である端面１２３ａに配しＬＥＤ光源１２２から入射され導光した光を光路変換して主面側から面状に出射する導光板１２３と、を備えた複数のライトユニット１２４が、互いに導光板１２３を隣接状態にして複数並べられて構成されている。各導光板１２３は、図中下側に示すように、複数の導光エリアＡ～Ｄに分割されており、導光エリアＡ～Ｄ毎に対応するＬＥＤ光源１２２の発光量を調整して導光エリアＡ～Ｄ毎に輝度又は発光色を調整する構成となっている。
国際公開ＷＯ２００６／１０４１５９号（２００６年１０月５日公開） 国際公開ＷＯ２００６／１０４１６０号（２００６年１０月５日公開） 日本国公開特許公報「特開昭５９－５８４２１号公報（１９８４年４月４日公開）」 日本国公開特許公報「特開２０００－１７１８１３号公報（２０００年６月２３日公開）」 日本国公開特許公報「特開昭６３－１１６１２１号公報（１９８８年５月２０日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００１－２１０１２２号公報（２００１年８月３日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００８－５３６１４号公報（２００８年９月４日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００９－６９７５１号公報（２００９年４月２日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００４－２０６０４４号公報（２００４年７月２２日公開）」 日本国公開特許公報「特開２０１０－２０９６１号公報（２０１０年１月２８日公開）」
　しかしながら、サイドエッジ型バックライトにおけるスイッチング素子として液晶を用いた場合、発光させたい領域以外からも光が取出されることがある。つまり、任意の領域の液晶素子を駆動させるために液晶素子に電圧をかけたとき、目的とする液晶素子の周囲にも電流が漏れて駆動させてしまうようなクロストークが生じることがある。この場合、光が尾を引いて画像がぼけた状態で表示され、コントラストが低い。しかし、特許文献１～５では、液晶を具体的にどのように駆動させるか記載されておらず、クロストークの問題について言及されていない。したがって、クロストークを十分に抑えることはできない。
　また、特許文献６～８のスキャンバックライト、および特許文献９のバックライトの構成では、２次元のエリア制御、すなわち平面上の任意の領域を制御することはできず、部分的に光を取出すことはできない。
　また、特許文献１０の構成では、ローカルディミング制御可能な領域数を増やす場合、ライトユニットの個数を増やす必要があるため、部品数を増やす必要がある。例えば、Ｍ×Ｎの領域なら、Ｍ×Ｎ個のライトユニットが必要となる。さらに、ライトユニットを増やすと、ＬＥＤ光源の個数も増えることとなる。
　本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、平面上の任意の領域から光を照射させると共に、クロストークを抑え、部品数を増やすことなくローカルディミング制御可能な領域数を増やすことが可能な調光装置を提供することにある。
　上記の課題を解決するために、本発明に係る調光装置は、端面から内部に導入された光を出力面から出射させる導光手段と、上記導光手段の上記端面と対向する位置に配置され、上記導光手段の内部に向けて光を出射する光源と、上記導光手段より光を取り出すための、光取り出し率を制御できる光スイッチング素子とを備え、上記光スイッチング素子は、上記光源からの出射光の光導波方向に沿って配置され、上記光導波方向に隣接する上記光スイッチング素子同士が、光学的に連続した構造で接続されていることを特徴としている。
　上記の構成によれば、光源から出射された光は、導光手段の端面から内部に導入されて出力面から出射される。また、調光装置は、導光手段からの光の取出し率を変更可能な複数の光スイッチング素子を有する光取出し手段を備え、上記光スイッチング素子は、上記光源からの出射光の光導波方向に沿って配置されているので、導光手段からの光の取出し率を光スイッチング素子に対応する各領域毎に変更することにより、ローカルディミング制御が可能となる。
　また、光スイッチング素子が互いに独立して光の取出し率を制御可能であるので、クロストークを抑えることができる。さらに、上記光導波方向に隣接する上記光スイッチング素子同士が、光学的に連続した構造で接続されているので、隣接する光スイッチング素子の間から光が漏れることがない。よって、光漏れによる輝度ムラを極力低減することができる。
　また、光スイッチング素子は、光取出し手段となる１つの物体上に連続してパターニングすることにより形成することができる。このため、光スイッチング素子の数を増やす場合、パターニングする数を増やすだけなので、部品数の増加はない。したがって、平面上の任意の領域から光を照射させると共に、クロストークを抑え、部品数を増やすことなくローカルディミング制御可能な領域数を増やすことが可能な調光装置を提供することができる。
　本発明に係る調光装置の製造方法は、端面から内部に導入された光を出力面から出射させる導光手段と、上記導光手段の上記端面と対向する位置に配置され、上記導光手段の内部に向けて光を出射する光源と、上記導光手段からの光の取出し率を変更可能な複数の光スイッチング素子を有する光取出し手段とを備え、上記複数の光スイッチング素子は、上記光源からの出射光の光導波方向に沿って配置され、上記光導波方向に隣接する上記光スイッチング素子同士が、光学的に連続した構造で接続されている調光装置の製造方法であって、１つの物体に複数の透明電極膜を上記光導波方向に一列にパターニングする工程と、上記透明電極膜上に液晶層を形成する工程と、透明電極付きの支持体で液晶層を挟み込む工程とを有することを特徴としている。
　上記の構成によれば、１つの物体に複数の透明電極膜をパターニングして、透明電極膜間に液晶層を挟み込むことにより、複数の光スイッチング素子が形成された光取出し手段を作製する。したがって、光スイッチング素子の数を増やす場合、パターニングする数を増やすだけなので、部品数の増加はない。
　本発明に係る調光装置の製造方法は、端面から内部に導入された光を出力面から出射させる導光手段と、上記導光手段の上記端面と対向する位置に配置され、上記導光手段の内部に向けて光を出射する光源と、上記導光手段からの光の取出し率を変更可能な複数の光スイッチング素子を有する光取出し手段とを備え、上記複数の光スイッチング素子は、上記光源からの出射光の光導波方向に沿って配置され、上記光導波方向に隣接する上記光スイッチング素子同士が、光学的に連続した構造で接続されている調光装置の製造方法であって、複数の物体の各々に１つの透明電極膜をパターニングする工程と、上記透明電極膜上に液晶層を形成する工程と、透明電極付きの支持体で液晶層を挟み込む工程と、上記複数枚の板を上記光導波方向に沿って光学接着する工程とを有することを特徴としている。
　上記の構成によれば、１つの光スイッチング素子が形成された複数の物体を光導波方向に沿って光学接着することにより、複数の光スイッチング素子が形成された光取出し手段を作製する。すなわち、光スイッチング素子を１つずつ形成するので、小型の露光装置を用いることができるという利点がある。
　以上のように、本発明に係る調光装置は、端面から内部に導入された光を出力面から出射させる導光手段と、上記導光手段の上記端面と対向する位置に配置され、上記導光手段の内部に向けて光を出射する光源と、上記導光手段より光を取り出すための、光取り出し率を制御できる光スイッチング素子とを備え、上記光スイッチング素子は、上記光源からの出射光の光導波方向に沿って配置され、上記光導波方向に隣接する上記光スイッチング素子同士が、光学的に連続した構造で接続されているので、平面上の任意の領域から光を照射させると共に、クロストークを抑え、部品数を増やすことなくローカルディミング制御可能な領域数を増やすことが可能な調光装置を提供することができるという効果を奏する。
（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置の構成を示す断面図であり、（ｂ）は、当該画像表示装置の構成を示す上面図である。 図１に示す画像表示装置のＬＥＤ、導光体および光スイッチング基板を示す断面図である。 上記光スイッチング基板のスイッチング素子の構成を示す断面図である。 上記光スイッチング基板の製造方法の一例を示す上面図である。 本発明の第２の実施形態に係る調光装置の構成を示す上面図である。 図５に示す調光装置の製造方法の一例を示す上面図である。 本実施形態のＬＥＤの変調方式を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る調光装置における駆動パターンを示す図である。 図８に示す駆動パターンにおける上記調光装置の発光領域を示す上面図である。 液晶表示ディスプレイにおける画像表示の一例を示す図である。 （ａ）～（ｅ）は、１／５フレーム（３．３ｍｓｅｃ）ごとのＬＥＤおよびスイッチング素子の駆動パターンを示す図である。 図１１に示す駆動パターンにおける、１フレーム期間内の上記調光装置の発光領域を示す上面図である。 本発明の第３の実施形態に係る調光装置の構成を示す上面図である。 図１３に示す調光装置の構成における駆動パターンの一例を示す図である。 発光面における発光パターンを示す図である。 図１３に示す調光装置の構成における駆動パターンの他の一例を示す図である。 （ａ）は、スイッチング素子同士の電気的接続方法の一例を示す概略図であり、（ｂ）は、接続されたスイッチング素子の等価回路図である。 （ａ）は、スイッチング素子同士の電気的接続方法の他の一例を示す概略図であり、（ｂ）は、接続されたスイッチング素子の等価回路図である。 スイッチング素子同士の電気的接続方法のさらに他の一例を示す概略図である。 スイッチング素子同士の電気的接続方法のさらに他の一例を示す概略図である。 （ａ）は、本発明の第５の実施形態に係る調光装置４０の構成を示す上面図であり、（ｂ）は、図２１の（ａ）の破線枠内の拡大図である。 本発明の第５の実施形態に係る調光装置の構成を示す側面図である。 本発明の第６の実施形態に係る調光装置の構成を示す上面図である。 本発明の第６の実施形態に係る調光装置の構成を示す側面図である。 本発明の第７の実施形態に係る調光装置の構成を示す上面図である。 本発明の第７の実施形態に係る調光装置の構成を示す上面図である。 本発明の第７の実施形態に係る調光装置の構成を示す上面図である。 ＬＥＤ直下型バックライトの構成を示す図である。 従来のサイドエッジ型バックライトの構成を示す図である。 液晶分子の異方性を概略的に示す図である。 従来の照明装置におけるバックライトの構成を示す図である。 従来の他の照明装置におけるバックライトの構成を示す図である。
　〔第１の実施形態〕
　本発明の第１の実施形態について図１～図４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
　図１の（ａ）は、本実施形態に係る画像表示装置１の構成を示す断面図であり、図１の（ｂ）は、画像表示装置１の構成を示す上面図である。図１の（ａ）に示すように、画像表示装置１は、液晶表示パネル（表示パネル）８および調光装置１０を備えており、液晶表示パネル８は、調光装置１０における光の出力面側に配置されている。調光装置１０は、導光体（導光手段）２、ＬＥＤ（光源）３、光スイッチング基板（光取出し手段）４、反射体５、反射板６および拡散板７を備えている。
　調光装置１０は、光の取出しを領域ごとに制御可能なサイドエッジ型の調光装置である。図１の（ａ）に示すように、ＬＥＤ３が、導光体２の端面と対向する位置に配置されており、導光体２の内部に向けて光を出射する。導光体２は、端面から内部に導入された光を、液晶表示パネル８側の出力面から出射させる。
　導光体２の材料としては、光を導光させる限り限定されるものではなく、例えばアクリル板、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＰＭＭＡ（Polymethyl methacrylate）、ＰＶＡ（Polyvinyl alcohol）等が挙げられる。また、この他にも導光体２として、ガラスや薄型の導光フィルムを用いることもできる。
　ＬＥＤ３としては、例えば白色ＬＥＤまたはＲ、Ｇ、Ｂ三色のＬＥＤを用いることができる。また、調光装置１０の光源はＬＥＤに限定されるものではなく、例えば無機ＥＬ素子または有機ＥＬ素子等を光源として用いてもよい。これらの発光素子は面発光素子であるため、導光体２の断面の大きさに合わせた光源を設置することができるという利点がある。このように、調光装置１０の光源は、面発光および点発光のどちらであってもよい。また、導光体２のＬＥＤ３側の端面と反対側の端面に、反射体５が設けられており、導光体２の出力面とは反対側の面に、反射板６が設けられている。これにより、導光体２の内部からＬＥＤ３側の端面と反対側の端面に出力する光、および導光体２の内部から出力面とは反対側の面に出力する光を、それぞれ反射体５および反射板６によって反射させ、反射した光を出力面側に送ることができる。よって、光の利用効率を向上させることができる。
　光スイッチング基板４は、例えば、アクリル、ガラス、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキシド）、またはＴＡＣ（トリアセチルセルロース）などで形成された部材であり、図１の（ｂ）に示すように、導光体２からの光の取出し率を変更可能な複数の光スイッチング素子４１を備えている。本実施形態では、光スイッチング素子４１を含む光スイッチング基板４は導光体２の出力面側に設けられている。各光スイッチング素子４１は、印加電圧のＯＮ／ＯＦＦで散乱－透明を制御できる物質を透明導電膜によって挟んで構成されており、ＬＥＤ３からの出射光の光導波方向に沿って配置されている。具体的には、光スイッチング素子４１の散乱時に導光体２から光が取り出され、光スイッチング素子４１が透明の場合は光は取り出されない。
　また、光スイッチング素子４１は、図示しない制御手段に接続されている。この制御手段は、光スイッチング素子４１の駆動パターンを制御して、各光スイッチング素子４１における光の取出し率をそれぞれ異なる値に変更することにより、光スイッチング素子４１を通じて取出される光の量を制御するものである。これにより、導光体２から拡散板７を通って液晶表示パネル８に出射される光の取出しを領域毎に制御することが可能となっている。なお、制御手段による駆動パターンの詳細は後述する。
　さらに、光導波方向に隣接する光スイッチング素子４１同士は、光学的に連続した構造で接続されている。これにより、光スイッチング基板４は、ＬＥＤ３からの光の光導波上につなぎ目がなく光学的に均一な構造となっているので、図２に示すように、ＬＥＤ３から出射されて導光体２の内部に導入された光Ｌが、隣接する光スイッチング素子４１の間から漏れることがない。したがって、光漏れによる輝度ムラを極力低減することができる。
　上記屈折率を一致させるための方策としては、上下基板を粘着させるための粘着剤または接着させるための接着剤の屈折率に合わせてもよいし、同等の屈折率を有する樹脂を挟んで粘着させてもよい。例えば、屈折率１．５の基板の場合、タイカ社製のαＧＥＬ（登録商標）を用いることができる。また、導光体２と光スイッチング基板４とが重なる領域を熱融着させることにより、屈折率を一致させてもよい。
　（光スイッチング素子４１の構成）
　図３は、光スイッチング素子４１の構成を示す断面図である。光スイッチング素子４１は、２つの基板４２と、２つの透明電極４３と、透明電極４３間に設けられる液晶層（液晶素子）４４とを備えて構成される。このように、光スイッチング素子４１は上下電極構造であり、電圧のON-OFFによりスイッチングを行なっている。つまり、上下電極構造は、上下電極をマトリクス状に形成することにより、平面状の任意の領域から導波光を外部へ取出す。この構造は単純マトリクス構造であるため、クロストークが生じ得る。しかし、本実施形態に係る調光装置１０では電極が単純マトリクス構造であっても複数の光スイッチング素子４１が互いに独立しているので、クロストークを抑えることができる。
　本実施形態において、液晶層４４は電界によって配向状態が変化する液晶材料と、当該液晶材料を取り囲むように混合された高分子材料とからなる高分子分散型液晶の層であってもよい。高分子分散型液晶は、高分子材料中に液晶材料を均一に分散させて作製した材料で構成されており、高分子分散型液晶に電圧をかけるか否かによって、光散乱および透明の２つの状態になる。光散乱状態では、分散した液晶の配向ベクトルが異なった方向を向くために、界面において光が散乱することによって不透明な白色状態を作り出す。一方、透明状態では、液晶の配向ベクトルが一定の方向に向き、光に対する高分子材料と液晶との屈折率がほぼ等しくなり、光が非散乱状態となって光を透過させる。
　なお、電圧印加時または無印加時いずれの場合に散乱状態または透明状態にするかは、任意に設計することが可能であり、散乱状態または透明状態のどちらから光を取出すように制御し、電界無印加状態では導光体２の内部を導光する光は導光路に沿って導波し、外部へ出力されることはない。一方、電界印加状態では当該液晶が散乱状態となり、光スイッチング素子４１に入射した光は散乱され、導波条件が崩されるために外部へ出力される。これにより、発光面において発光される。
　例えば、液晶材料として高分子分散型液晶を用いた場合、高分子分散型液晶としては、例えば、ＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal）、またはＰＮＬＣ（Polymer Network-Liquid Crystal）等が挙げられる。ＰＤＬＣとは、液晶分子および重合性樹脂の均一溶液から硬化した高分子中に、ドロップレット状の液晶を分散させたものであり、ＰＮＬＣは、液晶分子および重合性樹脂の均一溶液から硬化した高分子が、液晶層中に３次元網目状に形成された構成であり、その中に液晶分子が不規則に並んでいる。
　また、電圧印加時に透明状態となるリバースタイプの高分子分散型液晶において、リバースモード（Anisotropic gel）の高分子分散型液晶は、数％の重合性ポリマーをネマティック液晶に混入し、このネマティック液晶をラビング処理した液晶セル内に注入し、配向した後にＵＶ照射することにより得られる。一方、リバースモード（ＵＶキュアラブル液晶／ネマティック液晶複合素子）の高分子分散型液晶は、ＰＤＬＣおよびＰＮＬＣを混合し、配向した後にＵＶ照射させることにより得られる。
　液晶材料としては、高分子材料の成分と複屈折率Δｎが同程度の材料を用いればよい。高分子材料としては、アクリレート系の材料を用いることができる。
　（光スイッチング基板４の製造方法）
　続いて、光スイッチング基板４の製造方法について説明する。本実施形態では、光スイッチング基板４の製造方法として２種類の製造方法が挙げられる。
　第１の製造方法は、例えば１つの物体上に複数の透明電極膜を一列にパターニングする工程と、上記透明電極膜上に液晶層を形成する工程と、透明電極付きの支持体で液晶層を挟み込む工程とを有している。これにより、透明電極膜間に液晶層が挟みこまれ、光スイッチング基板４が作製される。この方法では、透明導電膜が１つの物体上に連続してパターニングされるため、複数の光スイッチング素子４１は１つのパーツ内に存在する構成である。したがって、光スイッチング素子４１の数を増やす場合、パターニングする数を増やすだけなので、部品数の増加はない。
　第２の製造方法では、図４の（ａ）に示す調光部品４１ａを、一列に光学接着することにより（図４の（ｂ））、光スイッチング素子４１を有する光スイッチング基板４が作製される（図４の（ｃ））。調光部品４１ａは、１つの光スイッチング素子４１が形成された板である。すなわち、第２の製造方法は、複数枚の板の各々に１つの透明電極膜をパターニングする工程と、上記透明電極膜上に液晶層を形成する工程と、透明電極付きの支持体で液晶層を挟み込む工程と、上記複数枚の板を上記光導波方向に沿って光学接着する工程とを有する。
　第１の製造方法では、１つの物体上に、複数の透明電極膜をパターニングするため、露光面積が広く、大型の露光装置を用いる必要がある。一方、第２の製造方法では、１つの透明電極膜をパターニングして作製した調光部品４１ａを光学接着するため、小型の露光装置を用いることができるという利点がある。なお、調光部品４１ａに複数の光スイッチング素子４１を形成してもよい。
　（光スイッチング基板４の配置）
　図１の（ａ）に示すように、本実施形態では、光スイッチング素子４１を有する光スイッチング基板４は導光体２の上側、すなわち、導光体２における光の出力面と対向する位置に設けられているが、本発明はこれに限定されない。光スイッチング基板４を導光体２の下側、すなわち、導光体２における光の出力面とは反対側の面と対向する位置に設けてもよい。この配置であっても、光スイッチング素子４１の散乱－透明の切り換えによって、導光体２からの光の取出し率を変更することができる。
　〔第２の実施形態〕
　本発明の第２の実施形態について図５～図１２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
　（調光装置２０の構成）
　図５は、本実施形態に係る調光装置２０の構成を示す上面図である。同図に示すように、調光装置２０は、導光体２、ＬＥＤ３および光スイッチング素子４１を有する光スイッチング基板４をそれぞれ複数備え、導光体２、ＬＥＤ３および光スイッチング素子４１を有する光スイッチング基板４はそれぞれ、横方向（ＬＥＤ３からの出射光の光導波方向と導光体２の出力面に垂直な方向との両方に垂直な方向、以下「並列方向」と称する）に配列されている。さらに、隣接する光スイッチング素子４１を有する光スイッチング基板４の一方の光スイッチング素子４１を有する光スイッチング基板４のＬＥＤ３からＮ番目（Ｎは自然数）の光スイッチング素子４１を有する光スイッチング基板４と、他方の光スイッチング素子４１を有する光スイッチング基板４のＬＥＤ３からＮ番目の光スイッチング素子４１を有する光スイッチング基板４とは、光の取出し率の切換えが同期するように電気的に接続されている。図６の（ａ）および（ｂ）に示すように、調光装置２０は、第１の実施形態に係る調光装置１０を横方向に複数接続した構成となっている。
　図５において実線矢印で示すように、光スイッチング素子４１は縦方向（ＬＥＤ３からの出射光の光導波方向）に配列されているが、破線矢印で示すように、光スイッチング素子４１同士は横方向に電気的に接続されている。これにより、光スイッチング素子４１はマトリクス状に配置されるので、調光装置２０では、２次元のローカルディミング制御が可能となる。また、第１の実施形態と同様、調光装置２０は、ＬＥＤ３からの出射光の光導波方向に継ぎ目のない面状光源となるので、光漏れによる輝度ムラを極力低減することができ、ローカルディミング制御可能なエリア数を増加させる場合でも、光スイッチング素子４１の作製時に行う板上のパターンを増加させるだけであるので、部品数は増加しない。
　なお、光の利用効率を向上させるために反射体を設ける場合、各調光装置１０に共通の１つの反射体５’を設けることが好ましい。
　（調光装置２０における駆動パターン）
　調光装置２０では、ＬＥＤ３および光スイッチング素子４１は図示しない制御手段に接続されており、この制御手段によっての駆動パターンが制御される。
　制御手段による駆動パターンの制御は、複数の光スイッチング素子４１のそれぞれを順次制御することによって光スイッチング素子４１における光取出し率を変更させると共に、光スイッチング素子４１の制御中において、全てのＬＥＤ３を制御して各ＬＥＤ３からそれぞれ光を出射させることが好ましい。これにより、全ての光スイッチング素子４１において光取出し率を変更させるのではなく、いずれか１つの光スイッチング素子４１における光取出し率を変更するように順次制御すると共に、全てのＬＥＤ３を制御して光を出射させている。つまり、光スイッチング素子４１が順次制御されて発光領域を変更しているとき、ＬＥＤ３は光取り出し率に合わせて光を出射させる強度を変更する。
　例えば、制御されている横方向に電気的に接続された１ラインの光スイッチング素子４１の光取出し率を１００％にして、制御されていない光スイッチング素子４１の光取出し率が常に０％の状態となるようにした場合、図５の横方向に接続された制御されている光スイッチング素子４１のライン上の発光強度は、ＬＥＤ３から出射される光の強度によって決まる。つまり、図５に示す光スイッチング素子４１のラインｂの光取出し率が１００％に制御されているときに、当該ラインｂおよび導光体２の２つのラインＢ，Ｄが交差する領域のみを発光させたい場合、制御手段は導光体２のラインＢ，Ｄに対応するＬＥＤ３のみ光を出射させ、それ以外のラインＡ，Ｃ，Ｅに対応するＬＥＤ３には光を出射させない。よって、コントラストが高く、ＬＥＤ３からの光は制御されている光スイッチング素子４１のみから外部へ出力されるため、光の利用効率が高い。
　制御される光スイッチング素子４１の順序は特に限定されるものではなく、例えば図５に実線矢印によって示すように、横方向に接続された光スイッチング素子４１の行毎に、順に制御すればよい。また、ＬＥＤ３から出射される光の強度の相対比率は０か１００かに限定されず、目的とする強度で出射されるように制御すればよい。
　なお、制御手段は、複数の光スイッチング素子４１のそれぞれを６０Ｈｚ以上の周期で順次制御することが好ましい。本明細書では、１画面が書き換わる周期、すなわち任意の一画素の電位が次に書き換えられるまでの期間を「フレーム」ともいう。上記構成では１フレーム期間が６０Ｈｚという非常に速い速度で順次制御されるので、たとえ発光面における発光領域が徐々に変化していても、人間の目には認識されず、発光面が任意の明るさで発光しているように見えるため違和感がない。
　また、光スイッチング素子４１が順次制御されているとき、制御手段は制御対象のＬＥＤ３に対応する導光体２から出射される光の強度に応じた強度の光を、ＬＥＤ３の制御期間中において連続してＬＥＤ３から出射させることが好ましい。つまり、導光体２から出射される光の強度は、当該導光体２に対応するＬＥＤ３から出射される光の強度と同一である。
　このとき、ＬＥＤ３から出射される光の強度は、例えば電流値によって制御してもよい。この制御例を図７の（ａ）に示す。図７は、ＬＥＤ３における光強度の制御例を示す図である。これにより、所望の強度の光で発光させることができる。
　また、光スイッチング素子４１が順次制御されているとき、制御手段は制御対象のＬＥＤ３に対応する導光体２から出射される光の強度に応じた時間だけ連続して、当該ＬＥＤ３の制御期間内においてＬＥＤ３から同一強度の光を出射させることが好ましい。つまり、ＬＥＤ３からは同一強度の光が出射されており、この光を連続して出射させる時間を変更することにより、導光体２から出射される光の強度に対応させる。このとき、ＬＥＤ３から出射される光の強度は、例えばパルス幅変調によって制御してもよい。
　このパルス幅変調方式では、図７の（ｂ）に示すようにＬＥＤ３の発光フレーム間を時間分割することにより発光量を調整する方式である。ＬＥＤ３は応答速度が高いために時間分割駆動に適している。パルス幅変調方式は電流駆動方式よりも制御系のシステムが複雑ではないため、制御系のコストを下げることができる。
　このように、調光装置２０ではＬＥＤ３および光スイッチング素子４１のいずれか一方を順次駆動させ、他方をこの順次駆動に応じて制御している。これにより、発光面における任意の領域を任意の強度で発光させることができる。また、ＬＥＤ３から出射させる光を発光させたい領域に集中させ得るので、効率よく発光させることができる。さらに、発光させない領域ではＬＥＤ３から光を出射させないようにすることが可能であるため、明暗のコントラストを高めることができる。
　（調光装置２０の駆動方法）
　次に、調光装置２０における駆動方法について図８～図１１を用いてさらに説明する。図８は、調光装置２０における駆動パターンを示す図である。図８では、光スイッチング素子４１の５つのラインａ～ｅ（図５参照）における駆動パターンを上段に示し、導光体２の５つのラインＡ～Ｅ（図５参照）における駆動パターンを下段に示す。
　また、以下に示す駆動方法の例では、１フレーム（図８中「ｔ」で示す範囲）６０Ｈｚで光スイッチング素子４１のラインを順次駆動させ、全てのＬＥＤ３から出射される光の強度を制御している。
　まず、光スイッチング素子４１の列を１フレーム６０Ｈｚで駆動させる。この場合、１フレーム当たりに要する時間は１６．６ミリ秒であり、さらに１ライン当たりに要する時間は３．７ミリ秒である。この光スイッチング素子４１を１ラインずつＯＮ状態、例えば光取出し率が１００％となるように上のラインから順次駆動させる。すなわち、液晶の散乱状態が最大の状態になるように電圧を印加する。
　光スイッチング素子４１における焼きつきを防止するために、電界の正負が交互に常に平衡状態になるように光スイッチング素子４１のタイミングを切り替えればよい。図８中、「ｘ」の領域は、極性反転しているところを示す。
　このように、順次駆動させている光スイッチング素子４１の各ラインの選択時に併せて、導光体２の各ラインＡ～Ｅに対応するＬＥＤ３を同期させて光の強度を変更する。例えば、光スイッチング素子４１のラインａが選択され、ラインａと交差する導光体２の各ラインＡ～Ｅにおける輝度の比がそれぞれ１００，１００，２０，５０，１００となるよう発光させたいとき、各ラインＡ～Ｅに対応するＬＥＤ３は、図８のタイミングｔ１に示すように、それぞれの輝度比に合った強度の光を出射する。これにより、ラインａを目的とする輝度で発光させることができる。このとき、図９の（ａ）に示すように、ラインｂ～ｅでは光スイッチング素子４１がＯＦＦ状態、すなわち光取出し率が０％の状態であるため、ラインｂ～ｅからは発光しない。
　続いて、ラインｂと交差する導光体２の各ラインＡ～Ｅにおける輝度の比がそれぞれ５０，６０，０，２０，５０となるよう発光させたいとき、各ラインＡ～Ｅに対応するＬＥＤ３は、図８のタイミングｔ２に示すように、それぞれの輝度比に合った強度の光を出射する。これにより、ラインｂを目的とする輝度で発光させることができる。このとき、図９の（ｂ）に示すように、ラインａおよびラインｃ～ｅでは光スイッチング素子４１がＯＦＦ状態、すなわち光取出し率が０％の状態であるため、ラインａおよびラインｃ～ｅからは発光しない。
　このような駆動で同様にラインａ～ｅを順次制御し、ＬＥＤ３が各ラインＡ～Ｅに必要な強度の光を出射することにより、５×５のマトリクスで任意に輝度を取出すことができる。また、１フレーム６０Ｈｚで制御しているので、人間の目には５×５のマトリクスが任意の明るさで光っているように見える。
　また、図１０に示すような画像を表示させる場合の、調光装置２０における駆動パターンについて説明する。
　図１１の（ａ）～（ｅ）は、１／５フレーム（３．３ｍｓｅｃ）ごとのＬＥＤ３および光スイッチング素子４１の駆動パターンを示す図である。まず、図１０の（ａ）に示すように、各ラインＡ～Ｅに対応するＬＥＤ３の輝度比をそれぞれ０，２０，３０，２０，０となるように発光させ、ラインａに対応する光スイッチング素子４１をＯＮ状態とする。続いて、図１０の（ｂ）に示すように、各ラインＡ～Ｅに対応するＬＥＤ３の輝度比をそれぞれ０，７０，７０，７０，０となるように発光させ、ラインｂに対応する光スイッチング素子４１をＯＮ状態とする。続いて、図１０の（ｃ）に示すように、各ラインＡ～Ｅに対応するＬＥＤ３の輝度比をそれぞれ８０，１００，１００，１００，８０となるように発光させ、ラインｃに対応する光スイッチング素子４１をＯＮ状態とする。続いて、図１０の（ｄ）に示すように、各ラインＡ～Ｅに対応するＬＥＤ３の輝度比をそれぞれ０，１００，１００，１００，０となるように発光させ、ラインｄに対応する光スイッチング素子４１をＯＮ状態とする。続いて、図１０の（ｅ）に示すように、各ラインＡ～Ｅに対応するＬＥＤ３の輝度比をそれぞれ０，６０，９０，６０，０となるように発光させ、ラインｅに対応する光スイッチング素子４１をＯＮ状態とする。
　これにより、１フレーム（１／６０Ｈｚ、１６．６ｍｓｅｃ）において人間の目には、各光スイッチング素子４１に対応するエリアが、図１２に示すような明るさで光っているように見える。
　（駆動パターンの変形例）
　制御手段による駆動パターンの制御は、他にも、複数のＬＥＤ３のそれぞれを順次制御することによってＬＥＤ３からの光を出射させると共に、ＬＥＤ３の制御中において全ての光スイッチング素子４１における光取出し率を変更させることが好ましい。これにより、全てのＬＥＤ３から光を出射させるのではなく、いずれか１つのＬＥＤ３が光を出射するように順次制御するので、コントラストの低下を防ぐことができる。
　例えば、一般的な調光装置では、全てのＬＥＤ３が光を出射させている場合、目的とする光取出し領域ではない領域にも光が導光されていることになる。このとき、光スイッチング素子４１における光の取出し率が十分に変更されておらず、僅かに光が漏れてしまうことがある。一方、調光装置２０では、いずれかのＬＥＤ３のみ光を出射させているので、たとえ光スイッチング素子４１における光の取出し率が十分に変更されていない場合であっても、目的とする光取出し領域以外からは光が漏れ難い。よって、コントラストおよび光の利用効率を向上させることが可能となる。
　また、この構成では、複数のＬＥＤ３から出射される光の強度を変更するのではなく、いずれかのＬＥＤ３のみを制御すればよいため、全てのＬＥＤ３から出射される光を一定の強度にすることができる。例えば、光源としてＬＥＤを用いた場合、光の強度を変更するためにはコストの高い電流制御機構が必要となる。そのため、ＬＥＤ３から出射される光が一定強度でよければ、ＬＥＤ電流制御機構を簡易化し、コストを低減することができる。
　〔第３の実施形態〕
　本発明の第３の実施形態について、図１３～図１６を参照して以下に説明する。図１３は、本実施形態に係る調光装置３０の構成を示す上面図である。なお、説明の便宜のため、各部材番号については第２の実施形態と同じ番号を用いて説明する。
　図１３に示すように、本実施形態では導光体２が横のラインａ～ｅに沿って配置され、互いに電気的に接続された光スイッチング素子４１が縦のラインＡ～Ｅに沿って配置されている。また、本実施形態の調光装置３０ではＬＥＤ３側を順次駆動させている。
　このように、ＬＥＤ３を順次駆動させている場合にはＬＥＤ３からは一定の強度の光を出射させているので、光源としてＬＥＤ３を用いたとしても電流制御機構を設ける必要がなく、ＬＥＤの駆動系を簡易化することができるので、コストを低減させることができる。
　次に、本実施形態に係る調光装置３０における駆動パターンについて説明する。図１４は、調光装置３０における駆動パターンを示す図である。図１４に示す駆動パターンでは、５つのライン全ての導光体２が光を導光している。
　ところで、発光面における発光パターンとしては、図１５に示すようにライン上に発光領域がほとんど存在しない場合もある。図１５は、発光面における発光パターンを示す図である。この場合、本実施形態の調光装置３０では、発光領域１５に該当するラインのみＬＥＤ３を順次駆動させ、発光領域が存在しない暗状態の領域１６に該当するラインのＬＥＤ３は駆動させないよう制御することができる。
　つまり、図１６に示すように、発光領域１５に該当するラインａ，ｂのみに対応するＬＥＤ３を順次駆動させ、暗状態の領域１６に該当するラインｃ～ｅに対応するＬＥＤ３は駆動させない。図１６は、調光装置３０における駆動パターンを示す図である。このように、導光体２のラインに沿った方向に暗状態の領域１６、すなわち黒表示が続く場合、ＬＥＤ３から光を出射させないことにより、完全な黒表示が可能となり、コントラストを向上する共に消費電力を低減させることができる。
　〔第４の実施形態〕
　本発明の第４の実施形態について、図１７～図２０を参照して以下に説明する。本実施形態では、図３に示す光スイッチング素子４１同士を電気的に接続するための構成について説明する。なお、説明の便宜上、光スイッチング素子４１の透明電極４３のみ図示し、液晶層４４の図示は省略する。また、液晶層４４を挟む２つの透明電極４３のうち、上側の透明電極を上部透明電極４３１とし、下側の透明電極を下部透明電極４３２とする。
　図１７の（ａ）は、光スイッチング素子同士の電気的接続方法の一例を示す概略図であり、図１７の（ｂ）は、接続された光スイッチング素子の等価回路図である。図１７の（ａ）に示すように、光スイッチング素子の上部透明電極４３１と隣接する光スイッチング素子の下部透明電極４３２とが導線によって接続されている。すなわち、図１７の（ｂ）に示すように、すべての透明電極が直列に接続されている。
　図１８の（ａ）は、光スイッチング素子同士の電気的接続方法の他の一例を示す概略図であり、図１８の（ｂ）は、接続されたスイッチング素子の等価回路図である。この方法では、並列方向に隣接するスイッチング素子の上部透明電極４３１同士が高電位（＋）側に並列接続され、並列方向に隣接する光スイッチング素子の下部透明電極４３２同士が低電位（－）側に並列接続されている。図１７に示す方法では、互いに接続される光スイッチング素子全体に印加する電圧を高くする必要があるが、図１８に示す方法では、互いに接続される光スイッチング素子全体に印加する電圧を低くすることができる。
　以上の接続方法では、並列方向に隣接する一方の光スイッチング素子の透明電極と他方の光スイッチング素子の透明電極とを導線によって接続することで、光スイッチング素子同士を容易に接続することができる。
　図１９および図２０は、光スイッチング素子同士の電気的接続方法のさらに他の一例を示す概略図である。この例では、並列方向に隣接する一方の光スイッチング素子の透明電極の端子部と他方の光スイッチング素子の透明電極の端子部とが重ね合わされることにより、光スイッチング素子同士を電気的に接続する。
　図１９の（ａ）に示すように、透明電極４３の端子部４３ａが光スイッチング素子を有する光スイッチング基板４から図中横方向（並列方向）に突出するように、光スイッチング素子を光スイッチング基板４に形成する。続いて、図１９の（ｂ）に示すように、隣接する光スイッチング素子の端子部４３ａが対向するように、光スイッチング基板４を配列する。より具体的には、図２０の（ａ）に示すように、光スイッチング素子の上部透明電極４３１の端子部４３１ａと、隣接する光スイッチング素子の下部透明電極４３２の端子部４３２ａとを重ね合わせる。これにより、図２０の（ｂ）に示すように、導線を用いることなく各光スイッチング素子を直列に接続することができる。
　なお、光スイッチング素子の上部透明電極４３１の端子部４３１ａおよび下部透明電極４３２の端子部４３２ａをそれぞれ、隣接する光スイッチング素子の上部透明電極４３１の端子部４３１ａおよび下部透明電極４３２の端子部４３２ａに接続させてもよい。これにより、導線を用いることなく各光スイッチング素子を並列に接続することができる。
　〔第５の実施形態〕
　本発明の第５の実施形態について、図２１および図２２を参照して以下に説明する。図２１の（ａ）は、本実施形態に係る調光装置４０の構成を示す上面図であり、図２１の（ｂ）は、図２１の（ａ）の破線枠内の拡大図である。また、図２２は、調光装置４０の構成を示す側面図である。図２１の（ａ）に示すように、調光装置４０は、複数のＬＥＤ３、１つの光スイッチング基板１４および反射体５’を備えている。光スイッチング基板１４には、２５個の光スイッチング素子４１が形成されている。
　光スイッチング素子４１は、光導波方向および並列方向に沿って５×５のマトリクス状に形成されており、並列方向の各ラインに配列された光スイッチング素子４１同士が互いに電気的に接続されている。具体的には、図２１の（ｂ）に示すように、並列方向に隣接する光スイッチング素子４１が、光スイッチング素子４１を有する光スイッチング基板４にパターニングされた細い導線パターン４５によって電気的に接続されている。このように、１枚の板に、透明導電膜をマトリクス状にパターニングして、散乱－透明を電圧で制御できる物質を透明導電膜に挟み込むことによって光スイッチング基板を作製することができる。よって、ローカルディミング制御可能な領域数を増やす場合でも、光スイッチング素子４１の作製時に行う板上のパターンを増加させるだけであるので、部品数は増加しない。また、光スイッチング素子４１を有する光スイッチング基板１４は１つの物体から作製されるので、調光装置４０は、正面につなぎ目が一切無い面状光源となる。これにより、輝度ムラの原因となるエッジからの光漏れに対する処置が不要となる。
　なお、図２２に示すように、調光装置４０では第２の実施形態と同様に、短冊型の複数の導光体２が横方向に配列されている。また、ＬＥＤ３および光スイッチング素子４１の駆動パターンならびに画像表示方法も、第２の実施形態と同様である。
　〔第６の実施形態〕
　本発明の第６の実施形態について、図２３および図２４を参照して以下に説明する。図２３は、本実施形態に係る調光装置５０の構成を示す上面図である。また、図２４は、調光装置５０の構成を示す側面図である。図２３に示すように、調光装置５０は、複数のＬＥＤ３、１つの光スイッチング基板２４および反射体５’を備えている。光スイッチング基板２４には、５個の光スイッチング素子１４１が光導波方向に沿って形成されている。
　光スイッチング素子１４１の形状は、並列方向に伸びる短冊状である。各光スイッチング素子１４１は、電気的に接続されておらず、独立して駆動可能である。光スイッチング素子１４１を有する光スイッチング基板２４は、第５の実施形態に係る光スイッチング素子４１を有する光スイッチング基板１４と同様に、１枚の板に、透明導電膜をマトリクス状にパターニングして、散乱－透明を電圧で制御できる物質を透明導電膜に挟み込むことによって作製することができる。よってローカルディミング制御可能な領域数を増やす場合でも、光スイッチング素子１４１の作製時に行う板上のパターンを増加させるだけであるので、部品数は増加しない。また、光スイッチング素子１４１を有する光スイッチング基板２４は１つの物体から作製されるので、調光装置５０は、正面につなぎ目が一切無い面状光源となる。これにより、輝度ムラの原因となるエッジからの光漏れに対する処置が不要となる。さらに、第５の実施形態に係る光スイッチング素子４１を有する光スイッチング基板１４と比べて、光スイッチング素子１４１を有する光スイッチング基板２４は、パターニングの形が単純であるため、より簡単に作成できるという利点がある。
　なお、図２４に示すように、調光装置５０では第２の実施形態と同様に、短冊型の複数の導光体２が横方向に配列されている。また、ＬＥＤ３および光スイッチング素子１４１の駆動パターンならびに画像表示方法も、第２の実施形態と同様である。
　〔第７の実施形態〕
　本発明の第７の実施形態について図２５～図２７を参照して以下に説明する。図２５および図２６は、本実施形態に係る調光装置の構成を示す上面図である。
　本実施形態では、複数の短冊状の導光体２が並列に配置されているのではなく、導光体２が１つの物体で構成されている。具体的には、本実施形態の調光装置６０では、図２５に示すように、一枚の方形状の導光体２の一端に、複数のＬＥＤ３が配置されており、導光体２と、それぞれのＬＥＤ３との間には、レンズ１１が配置されている。
　この構成においては、光導波方向に沿って進む指向性を有する光を出射するＬＥＤ３を用いることにより、導光体２が１つであっても、ＬＥＤ３から出射した光をライン状に導光させることができる。また、各ＬＥＤ３と導光体２との間にはレンズが配することにより、容易に並行光１２を作成することができる。
　なお、このような指向性のある光を出射するＬＥＤ３としては、特に限定されないが、例えば、市販されているコリメートＬＥＤ（イマック社製）のＩＢＦ－ＬＳ６０シリーズ等が挙げられる。このコリメートＬＥＤによれば、指向性照射角が１０度程度で光を出射することができる。
　また、一枚の導光体２のみを用いる他の例としては、例えば、図２６に示すように、導光体２の各ラインを区分するための隙間を設けておくことにより、ほぼライン状に光を導光させることができる。
　さらに、図２７に示すように、導光体２の各ラインを区分するために、隣り合うライン２ａの間に、当該ライン２ａに対応する導光体２の領域の屈折率（例えば、１．５）よりも低い屈折率（例えば、１．５以下）の短冊状の材料を挟みこむライン２ｂを設けることにより、導光領域を規定することができる。
　ライン２ｂに相当する領域に用いる低屈折率の材料としては、例えば、フッ素含有樹脂、中空微粒子または分散樹脂等を用いることができる。
　〔付記事項〕
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
　本発明に係る調光装置では、上記導光手段、上記光源および光取出し手段である光スイッチング素子をそれぞれ複数備え、上記導光手段、上記光源および上記光取出し手段である光スイッチング素子はそれぞれ、上記光導波方向と上記出力面に垂直な方向との両方に垂直な方向である並列方向に配列され、隣接する光取出し手段の一方の光取出し手段の上記光源からＮ番目（Ｎは自然数）の光スイッチング素子と、他方の光取出し手段の上記光源からＮ番目の光スイッチング素子とは、光の取出し率の切換えが同期するように接続されていることが好ましい。
　上記の構成によれば、それぞれ複数の導光手段、上記光源および上記光取出し手段である光スイッチング素子が、並列方向に配列されるので、光取出し手段の光スイッチング素子は、光導波方向および並列方向にマトリクス状に配置される。また、隣接する光取出し手段の一方の光取出し手段の上記光源からＮ番目（Ｎは自然数）の光スイッチング素子と、他方の光取出し手段の上記光源からＮ番目の光スイッチング素子とは、光の取出し率の切換えが同期するように接続されているので、並列方向に隣接する光スイッチング素子は、光の取出し率の切換えが同期する。そのため、各光源および並列方向に配置される光スイッチング素子の列ごとに、独立して制御し、光源が光を出射させるタイミングと光スイッチング素子が光を取出すタイミングとを同期させることにより、平面上の任意の領域から光を照射することができる。
　本発明に係る調光装置では、上記導光手段および上記光源をそれぞれ複数備え、光取出し手段である光スイッチング素子を備え、上記導光手段および上記光源はそれぞれ、上記光導波方向と上記出力面に垂直な方向との両方に垂直な方向である並列方向に配列され、上記光取出し手段である光スイッチング素子は、上記複数の光スイッチング素子が上記光導波方向および上記並列方向に沿ってマトリクス状に形成されている部材であり、上記並列方向に隣接する光スイッチング素子は、光の取出し率の切換えが同期するように接続されていることが好ましい。
　上記の構成によれば、複数の光スイッチング素子が上記光導波方向および上記並列方向に沿ってマトリクス状に形成され、並列方向に隣接する光スイッチング素子は、光の取出し率の切換えが同期するように接続されているので、光源が光を出射させるタイミングと光スイッチング素子が光を取出すタイミングとを同期させることにより、平面上の任意の領域から光を照射することができる。また、上記光取出し手段は、１つの部材であるので、調光装置は正面につぎ目のない面状光源となる。そのため、輝度ムラの原因となるエッジからの光漏れに対する処置が必要ない。
　本発明に係る調光装置では、上記導光手段および上記光源をそれぞれ複数備え、光取出し手段である光スイッチング素子を備え、上記導光手段および上記光源はそれぞれ、上記光導波方向と上記出力面に垂直な方向との両方に垂直な方向である並列方向に配列され、上記光取出し手段は、上記複数の光スイッチング素子が上記光導波方向に沿って形成されている部材であり、各光スイッチング素子の形状は、上記並列方向に伸びる短冊状であることが好ましい。
　上記の構成によれば、複数の光スイッチング素子が上記光導波方向に沿って形成され、各光スイッチング素子の形状は、上記並列方向に伸びる短冊状であるので、光源が光を出射させるタイミングと光スイッチング素子が光を取出すタイミングとを同期させることにより、平面上の任意の領域から光を照射することができる。また、上記光取出し手段は、１つの部材であるので、調光装置は正面につぎ目のない面状光源となる。さらに、光スイッチング素子をマトリクス状に形成する場合に比べて、光スイッチング素子の形状が単純であるため、光取出し手段の製造が容易である。
　本発明に係る調光装置では、上記光源を複数備え、上記導光手段は、１つの導光体であり、上記光源は、上記光導波方向に沿って進む指向性を有する光を出射することが好ましい。
　上記の構成によれば、導光手段が１つの導光体であっても、光源はいずれも導光体の長辺方向に沿って進む指向性を有する光を出射するので、導光路を光導波方向に沿って並列に配置させることができる。
　本発明に係る調光装置では、上記光スイッチング素子は、上記導光手段における光の出力面と対向する位置に設けられてもよい。
　本発明に係る調光装置では、上記光スイッチング素子は、上記導光手段における光の出力面とは反対側の面と対向する位置に設けられてもよい。
　本発明に係る調光装置では、上記導光手段における上記光源と対向する端面とは反対側の端面に、光を反射させる反射体をさらに備えていることが好ましい。
　上記の構成によれば、光の利用効率を向上させることができる。
　本発明に係る調光装置では、上記光スイッチング素子は、２つの透明電極と、上記２つの透明電極間に設けられる液晶素子とを備えることが好ましい。
　上記の構成によれば、液晶素子の屈折率変調特性を利用して、光取出し率を好適に制御することができる。
　本発明に係る調光装置では、上記光スイッチング素子は、２つの透明電極と、上記２つの透明電極間に設けられる液晶素子とを備え、上記並列方向に隣接する一方の光スイッチング素子の透明電極と他方の光スイッチング素子の透明電極とが導線によって接続されていてもよい。
　本発明に係る調光装置では、上記光スイッチング素子は、２つの透明電極と、上記２つの透明電極間に設けられる液晶素子とを備え、上記透明電極は、上記並列方向に突出する端子部を有しており、上記並列方向に隣接する一方の光スイッチング素子の透明電極の端子部と他方の光スイッチング素子の透明電極の端子部とが重ね合わされていることが好ましい。
　本発明に係る調光装置では、上記光スイッチング素子は、２つの透明電極と、上記２つの透明電極間に設けられる液晶素子とを備え、上記並列方向に隣接する一方の光スイッチング素子の透明電極と他方の光スイッチング素子の透明電極とが上記光取出し手段にパターニングされた導線パターンによって接続されていることが好ましい。
　上記の構成によれば、導線を用いることなく光スイッチング素子同士を電気的に接続することができる。
　本発明に係る調光装置では、上記２つの透明電極は、上部電極と下部電極とからなり、上記並列方向に隣接する光スイッチング素子の上部電極同士および上記並列方向に隣接する光スイッチング素子の下部電極同士は、互いに並列接続されていることが好ましい。
　上記の構成によれば、並列方向に配列される光スイッチング素子の全ての透明電極を直列接続する場合に比べ、並列方向に配列される光スイッチング素子の全体に印加される電圧を低くすることができる。
　本発明に係る調光装置では、横方向に電気的に接続された上記光スイッチング素子のそれぞれを行ラインに順次制御することによって当該光スイッチング素子における光の取出し率を変更させると共に、当該光スイッチング素子の制御中において、全ての上記光源を制御して各光源からそれぞれ光を出射させる制御手段をさらに備えていることが好ましい。
　上記の構成によれば、複数の光源はそれぞれ独立して光を出射させているので、例えば発光領域に対応する導光手段には光を出射させ、非発光領域に対応する導光手段には光を出射させないため、コントラストが高い。さらに、光源からの光は制御されている光スイッチング素子のみを通じて取出されるため、光の利用効率が高い。
　本発明に係る調光装置では、上記制御手段は、上記光スイッチング素子のそれぞれを６０Ｈｚ以上で順次制御することが好ましい。
　上記の構成によれば、素子が６０Ｈｚという非常に速い速度で順次制御されるので、たとえ発光面における発光領域が徐々に変化していても、人間の目には認識されず、発光面が任意の明るさで発光しているように見えるため違和感がない。
　本発明に係る調光装置では、上記光源のそれぞれを順次制御することによって当該光源から光を出射させると共に、当該光源の制御中において全ての上記光スイッチング素子における上記光の取出し率を変更させる制御手段をさらに備えていることが好ましい。
　上記の構成によれば、全ての光源から光を出射させるのではなく、いずれか１つの光源が光を出射するように順次制御するので、コントラストの低下を防ぐことができる。
　例えば、全ての光源が光を出射させている場合、目的とする光取出し領域ではない領域にも光が導光されていることになる。このとき、光スイッチング素子における光の取出し率が十分に変更されておらず、僅かに光が漏れてしまうことがある。一方、本発明ではいずれかの光源のみ光を出射させているので、たとえ光スイッチング素子における光の取出し率が十分に変更されていない場合であっても、目的とする光取出し領域以外からは光が漏れ難い。よって、コントラストを向上させることが可能であり、光の利用効率がよい。
　また、この構成では、複数の光源から出射される光の強度を変更するのではなく、いずれかの光源のみを制御すればよいため、全ての光源から出射される光を一定の強度にすることができる。例えば、光源としてＬＥＤを用いた場合、光の強度を変更するためにはコストの高い電流制御機構が必要となる。そのため、光源から出射される光が一定強度でよければ、ＬＥＤ電流制御機構を簡易化し、コストを低減することができる。
　本発明に係る調光装置では、上記制御手段は、上記光源のそれぞれを６０Ｈｚ以上で順次制御することが好ましい。
　上記の構成によれば、複数の光源のいずれかから光が出射されるように順次制御しても、６０Ｈｚという非常に速い速度で行なわれるため、人間の目には点灯・非点灯が区別されることはなく、任意の明るさで発光しているように見えるため違和感がない。
　本発明に係る画像表示装置は、本発明に係る調光装置と、当該調光装置における光の出力面側に配置されている表示パネルとを備えている。
　上記の構成によれば、本発明の画像表示装置は、平面上の任意の領域を発光させ、クロストークを抑えることができる調光装置を備えているので、表示パネルに表示させる画像の輝度を任意に制御することが可能であり、コントラストを向上させることができる。
　また、本発明に係る調光装置はサイドエッジ型のバックライトとして機能する。よって、光源として例えばＬＥＤを用いた場合、直下型のバックライトよりも非常に薄型のバックライトにすることができる。さらに、例えば５×５の領域においてアクティブ駆動させた場合、この直下型のバックライトでは２５のエリアを制御するためには２５個のＬＥＤをそれぞれ制御する必要がある。これに対し、本発明の画像表示装置では、調光装置の光源５個を制御すればよいので、簡便な制御系でよく、コストを低下させることができる。
　本発明に係る画像表示装置では、上記表示パネルは、液晶表示パネルであることが好ましい。これにより、好適に画像を表示することができる。
　本発明は、携帯情報端末、携帯電話、パーソナルコンピュータまたはテレビ等の表示装置のバックライトとして最適に使用できる。
　　１　　画像表示装置
　　２　　導光体（導光手段）
　　３　　ＬＥＤ（光源）
　　４　　光スイッチング基板（光取出し手段）
　　５　　反射体（反射手段）
　　５’　反射体（反射手段）
　　６　　反射板
　　７　　拡散板
　　８　　液晶表示パネル
　１０　　調光装置
　１１　　レンズ
　１２　　並行光
　１４　　光スイッチング基板（光取出し手段）
　２４　　光スイッチング基板（光取出し手段）
　３０　　調光装置
　４０　　調光装置
　４１　　光スイッチング素子
　４１ａ　調光部品
　４２　　基板
　４３　　透明電極
　４３ａ　端子部
　４４　　液晶層（液晶素子）
　４５　　導線パターン
　５０　　調光装置
１４１　　光スイッチング素子
４３１　　上部透明電極
４３１ａ　端子部
４３２　　下部透明電極
４３２ａ　端子部

Claims (21)

  1. 　端面から内部に導入された光を出力面から出射させる導光手段と、
    　上記導光手段の上記端面と対向する位置に配置され、上記導光手段の内部に向けて光を出射する光源と、
    　上記導光手段より光を取り出すための、光取り出し率を制御できる光スイッチング素子とを備え、
    　上記光スイッチング素子は、上記光源からの出射光の光導波方向に沿って配置され、
    　上記光導波方向に隣接する上記光スイッチング素子同士が、光学的に連続した構造で接続されていることを特徴とする調光装置。
  2. 　上記導光手段、上記光源および光取出し手段である光スイッチング素子をそれぞれ複数備え、
    　上記導光手段、上記光源および上記光取出し手段である光スイッチング素子はそれぞれ、上記光導波方向と上記出力面に垂直な方向との両方に垂直な方向である並列方向に配列され、
    　隣接する光取出し手段の一方の光取出し手段の上記光源からＮ番目（Ｎは自然数）の光スイッチング素子と、他方の光取出し手段の上記光源からＮ番目の光スイッチング素子とは、光の取出し率の切換えが同期するように接続されていることを特徴とする請求項１に記載の調光装置。
  3. 　上記導光手段および上記光源をそれぞれ複数備え、
    　光取出し手段である光スイッチング素子を備え、
    　上記導光手段および上記光源はそれぞれ、上記光導波方向と上記出力面に垂直な方向との両方に垂直な方向である並列方向に配列され、
    　上記光取出し手段である光スイッチング素子は、上記複数の光スイッチング素子が上記光導波方向および上記並列方向に沿ってマトリクス状に形成されている部材であり、
    　上記並列方向に隣接する光スイッチング素子は、光の取出し率の切換えが同期するように接続されていることを特徴とする請求項１に記載の調光装置。
  4. 　上記導光手段および上記光源をそれぞれ複数備え、
    　光取出し手段である光スイッチング素子を備え、
    　上記導光手段および上記光源はそれぞれ、上記光導波方向と上記出力面に垂直な方向との両方に垂直な方向である並列方向に配列され、
    　上記光取出し手段は、上記複数の光スイッチング素子が上記光導波方向に沿って形成されている部材であり、
    　各光スイッチング素子の形状は、上記並列方向に伸びる短冊状であることを特徴とする請求項１に記載の調光装置。
  5. 　上記光源を複数備え、
    　上記導光手段は、１つの導光体であり、
    　上記光源は、上記光導波方向に沿って進む指向性を有する光を出射することを特徴とする請求項１に記載の調光装置。
  6. 　上記光スイッチング素子は、上記導光手段における光の出力面と対向する位置に設けられることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の調光装置。
  7. 　上記光スイッチング素子は、上記導光手段における光の出力面とは反対側の面と対向する位置に設けられることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の調光装置。
  8. 　上記導光手段における上記光源と対向する端面とは反対側の端面に、光を反射させる反射体をさらに備えていることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の調光装置。
  9. 　上記光スイッチング素子は、２つの透明電極と、上記２つの透明電極間に設けられる液晶素子とを備えることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の調光装置。
  10. 　上記光スイッチング素子は、２つの透明電極と、上記２つの透明電極間に設けられる液晶素子とを備え、
    　上記並列方向に隣接する一方の光スイッチング素子の透明電極と他方の光スイッチング素子の透明電極とが導線によって接続されていることを特徴とする請求項２または３に記載の調光装置。
  11. 　上記光スイッチング素子は、２つの透明電極と、上記２つの透明電極間に設けられる液晶素子とを備え、
    　上記透明電極は、上記並列方向に突出する端子部を有しており、
    　上記並列方向に隣接する一方の光スイッチング素子の透明電極の端子部と他方の光スイッチング素子の透明電極の端子部とが重ね合わされていることを特徴とする請求項２または３に記載の調光装置。
  12. 　上記光スイッチング素子は、２つの透明電極と、上記２つの透明電極間に設けられる液晶素子とを備え、
    　上記並列方向に隣接する一方の光スイッチング素子の透明電極と他方の光スイッチング素子の透明電極とが上記光取出し手段にパターニングされた導線パターンによって接続されていることを特徴とする請求項３に記載の調光装置。
  13. 　上記２つの透明電極は、上部電極と下部電極とからなり、
    　上記並列方向に隣接する光スイッチング素子の上部電極同士および上記並列方向に隣接する光スイッチング素子の下部電極同士は、互いに並列接続されていることを特徴とする請求項１０～１２のいずれか１項に記載の調光装置。
  14. 　横方向に電気的に接続された上記光スイッチング素子のそれぞれを行ラインに順次制御することによって当該光スイッチング素子における光の取出し率を変更させると共に、当該光スイッチング素子の制御中において、全ての上記光源を制御して各光源からそれぞれ光を出射させる制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項２～５のいずれか１項に記載の調光装置。
  15. 　上記制御手段は、上記光スイッチング素子のそれぞれを６０Ｈｚ以上で順次制御することを特徴とする請求項１４に記載の調光装置。
  16. 　上記光源のそれぞれを順次制御することによって当該光源から光を出射させると共に、当該光源の制御中において全ての上記光スイッチング素子における上記光の取出し率を変更させる制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項２～５のいずれか１項に記載の調光装置。
  17. 　上記制御手段は、上記光源のそれぞれを６０Ｈｚ以上で順次制御することを特徴とする請求項１６に記載の調光装置。
  18. 　請求項１～１７のいずれか１項に記載の調光装置と、
    　当該調光装置における光の出力面側に配置されている表示パネルとを備えていることを特徴とする画像表示装置。
  19. 　上記表示パネルは、液晶表示パネルであることを特徴とする請求項１８に記載の画像表示装置。
  20. 　端面から内部に導入された光を出力面から出射させる導光手段と、上記導光手段の上記端面と対向する位置に配置され、上記導光手段の内部に向けて光を出射する光源と、上記導光手段からの光の取出し率を変更可能な複数の光スイッチング素子を有する光取出し手段とを備え、上記複数の光スイッチング素子は、上記光源からの出射光の光導波方向に沿って配置され、上記光導波方向に隣接する上記光スイッチング素子同士が、光学的に連続した構造で接続されている調光装置の製造方法であって、
    　１つの物体に複数の透明電極膜を上記光導波方向に一列にパターニングする工程と、
    　上記透明電極膜上に液晶層を形成する工程と、
    　透明電極付きの支持体で液晶層を挟み込む工程とを有することを特徴とする調光装置の製造方法。
  21. 　端面から内部に導入された光を出力面から出射させる導光手段と、上記導光手段の上記端面と対向する位置に配置され、上記導光手段の内部に向けて光を出射する光源と、上記導光手段からの光の取出し率を変更可能な複数の光スイッチング素子を有する光取出し手段とを備え、上記複数の光スイッチング素子は、上記光源からの出射光の光導波方向に沿って配置され、上記光導波方向に隣接する上記光スイッチング素子同士が、光学的に連続した構造で接続されている調光装置の製造方法であって、
    　複数の物体の各々に１つの透明電極膜をパターニングする工程と、
    　上記透明電極膜上に液晶層を形成する工程と、
    　上記液晶層上に透明電極膜をパターニングする工程と、
    　透明電極付きの支持体で液晶層を挟み込む工程とを有することを特徴とする調光装置の製造方法。
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