JP4497212B2 - 光源システム - Google Patents

Description

本発明は、光源からの光の輝度分布を制御可能な光源システムに関する。

従来より、例えば液晶表示装置のバックライトの光源として、ＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）などの棒状の蛍光管を使ったものが知られている。また、光源として棒状の紫外線ランプを用い、紫外線を可視光に変換して照明光とするようなバックライトも提案されている（特許文献１参照）。

また最近では、光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）を多数用いて発光面を複数の部分発光領域に分割し、各部分発光領域ごとに互いに独立して発光制御を行うようになされた部分駆動方式のバックライトが開発されている。また、この部分駆動方式のバックライトを用いた液晶表示装置が開発されている。このような液晶表示装置では、表示する映像に応じて部分的にバックライトの輝度を変えることができるので、液晶表示上の限界のコントラスト比を超えた輝度再生範囲（ダイナミックレンジ）を実現できる。具体的には、第１の方式として、暗めの画像を表示する部位の背景光を部分的に削減（消灯）することによって、黒の輝度を低下させる方式があり、これは俗称でローカル・ディミングと呼ばれている。また第２の方式として、部分発光領域の輝度を上げるローカル・ブースティングという方式が一部学会などにおいて公知となっている。第１の方式は実用化されているが、第２の方式は概念としてはあるが、まだ実用化されていない。

特開２００１−２６６６０５号公報

従来の部分駆動方式のバックライトは、光源自身の発光量を制御することにより、部分発光領域ごとに輝度を可変にしたものである。具体的には、部分発光領域を暗くする場合は、光源の駆動電流を減らせばよい。また、明るくする場合は、光源の駆動電流を増加させればよい。しかしながら、明るくする場合については、光源の効率の限界と光源素子の限界から、明るくする程度に限りがある。例えば、通常の倍の輝度を得ようとする場合には、電流を通常の倍以上流すことが必要になる。つまり、通常使用時には、常に最大発生光量実力の５０％を使用することになり、経済的には実に稼動効率が悪いことになる。

従来では、部分的に明るくできるようなバックライトを設計する場合は、光源の使用数を増加させるか、多数使用する光源素子の一つ一つの投入電力を定格ギリギリまで上げる必要がある。これを具体的な例で説明する。例えば、テレビ用途では、画面全体が白表示という状態があり、これを全白表示と称する。このとき、概略６００［ｃｄ／ｍ²］程度が、業界の平均的なものである。これ以上明るくする必要は通常はなく、また、上記第１の方式によって部分的に光源を消灯する場合においても、そのような必要は無い。従って、使用光源の動作点には、定格ギリギリで必要な明るさを得るための個数と構成を決定するのが、経済的に最も理にかなっている。しかしながら、部分的に明るくするとなると、上述の事情から話が変わってくる。理論上では、明るくする場合については、上述したように例えば通常の倍の輝度を得るために電流を通常の倍以上流すことが必要になるが、既に全白表示時に必要な輝度が達成できる必要十分な光源数によって、バックライトが設計されていると、それ以上の電流を流して明るくすることは、定格オーバとなりできない。すなわち、定格を超えないように明るくするということは、光源の数を増加させて、例えば定格の電流で倍の１２００［ｃｄ／ｍ²］が出るような設計をしなければならなくなる。これが、つまり、通常使用時には、常に最大発生光量実力の５０％を使用することになり、経済的には実に稼動効率が悪いことになる理由である。このように、概念としては部分的に明るくすることは可能だが、経済的な事情で、実施障壁となっているのが実情である。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、光源の個数や駆動電流を増やすことなく、輝度分布を局所的に高くすることができる光源システムを提供することにある。

本発明の光源システムは、複数の光源が２次元的に配列されることにより形成された複数の部分発光領域を有し、部分発光領域ごとに独立した発光制御が可能とされた光源部と、複数の部分拡散領域ごとに入射光に対する拡散度を可変に構成され、拡散度を変えることにより光源部から発せられた光の同一面内での輝度を部分拡散領域ごとに局部的に増加させる拡散手段とを備えたものである。本発明の光源システムはまた、光源部から発せられた光を入力映像信号に基づいて変調する表示部と、光源部において複数の部分発光領域のうち一部の部分発光領域における光源の輝度を変化させたときの輝度分布の変化を示す第１の輝度分布データと、拡散手段において複数の部分拡散領域のうち一部の部分拡散領域の拡散度を変化させたときの輝度分布の変化を示す第２の輝度分布データとを記憶する記憶手段と、入力映像信号に応じて、記憶手段に記憶された第１の輝度分布データと第２の輝度分布データとを合成した合成データを求める合成手段と、合成データに基づいて入力映像信号に対して輝度の補正を行い、表示部に表示させる映像を生成する補正手段とをさらに備えている。

本発明の光源システムでは、拡散手段における拡散度を変えることで、光源から発せられた光の同一面内での輝度が局部的に増加する。

本発明の光源システムにおいて、拡散手段は、複数の板状の光学部材を積層して構成され、それら複数の光学部材のうち少なくとも１つが、拡散度を可変な拡散度可変素子とされている。拡散度可変素子は、入射光に対する作用を散乱状態と透過状態とに切り替え可能な液晶素子を用いて構成されている。これにより、拡散度可変素子を散乱状態から透過状態に切り替えることで、輝度が局部的に増加する。

本発明の光源システムによれば、入射光に対する拡散度を可変に構成された拡散手段によって拡散度を変えることによって、光源から発せられた光の同一面内での輝度を局部的に増加させるようにしたので、光源の個数や駆動電流を増やすことなく、輝度分布を局所的に高くすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光源システムの一構成例を、その輝度分布の一例と共に示している。本実施の形態では、光源システムとして照明装置１の構成例を説明する。この照明装置１は、筐体１０の底面中央部に反射シート６を介して配置された光源２と、筐体１０の上部（光出射側）に配置された拡散部１１とを備えている。光源２は、例えば白色ＬＥＤで構成されている。なお、光源２を複数備えていても良い。
拡散部１１は、本発明における「拡散手段」の一具体例に対応するものである。

拡散部１１は、複数の板状の光学部材を積層して構成されている。具体的には、光源２側から順に、入射光に対する拡散度が可変に構成された拡散度可変素子４と、拡散度が固定の拡散板３と、全体的な輝度を向上させるための光学シート５とが光学部材として積層されている。

拡散度可変素子４は、入射光に対する作用を電気的に散乱状態と透過状態とに切り替え可能な液晶素子、例えば高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ；Polymer Dispersed Liquid Crystal）によって構成されている。高分子分散型液晶は、高分子マトリクス内において液晶が相分離した構造を取ることを利用した液晶素子であり、液晶滴が多数分散されたポリマーを透明な導電膜で挟み込んだ構造とされている。高分子分散型液晶では、電場を印加しない場合には、分散した液晶滴の配向ベクトルが互いに異なった方向を向いているため、界面で光が散乱することで不透明な白色状態（散乱状態）を作り出す。逆に、電場を加えることによって、高分子と液晶の屈折率がほぼ等しくなり、透明状態（透過状態）になる。従来の液晶素子では、偏光板と配向板という仕組みを用いて光を変調するために、構造上、入射する光の量が減少するという問題点があったが、高分子分散型液晶では、偏光板や配向板を用いていないために、光量損失は少ない。

本実施の形態における照明装置１では、拡散部１１の拡散度可変素子４で拡散度を変えることにより光源２から発せられた光の同一面内での輝度を局部的に増減させることができる。すなわち、拡散度可変素子４を散乱状態から透過状態に切り替えることで、例えば光源２の個数や駆動電流を増やすことなく、通常の輝度分布である第１の輝度分布２１を、局部的に中央部の輝度がａからｂに増加した第２の輝度分布２２に切り替えることができる。

ここで、この照明装置１における輝度分布の切り替えの利点を、従来の照明装置の構造と比較して説明する。

図２は、この照明装置１に対する第１の比較例の構造を示している。この第１の比較例に係る照明装置は、本実施の形態に係る照明装置１における拡散板３と拡散度可変素子４に代えて、拡散度が固定の単一の拡散板１００を備えたものである。また図３は、第２の比較例の構造を示している。この第２の比較例に係る照明装置は、本実施の形態における拡散板３と拡散度可変素子４に代えて、拡散度が固定の２枚の拡散板１０１，１０２を備えたものである。

図２および図３の各比較例に係る照明装置において、中央部の輝度ａを２倍にするためには、光源２に電流を２倍以上流す（電力を２倍以上にする）必要がある。この場合の輝度分布の変化は、例えば図４に示したようになる。電流を２倍以上流すことで、中央部の輝度がａである第１の輝度分布２１から、中央部の輝度がｂに増加した第２の輝度分布２３に変化する。この場合、電流増加後の第２の輝度分布２３は、電流増加前の第１の輝度分布２１に対して、その輝度分布の広がり形状が相似形で増加することになる。中央部の輝度ａを２倍以上にする場合、輝度分布を表す面積Ｓは２倍以上（２Ｓ以上）となる。

これに対し、本実施の形態に係る照明装置１では、輝度分布の変化は、例えば図５に示したようになる。本実施の形態では、光源２自体の発光量がそのまま（電流一定）であったとしても、拡散度可変素子４を散乱状態から透過状態に切り替えることで、中央部の輝度ａをｂに増加させることができる。拡散度切り替え後の第２の輝度分布２２は、切り替え前の第１の輝度分布２１に対して、その輝度分布の広がり形状は相似形ではなく、（拡散度可変素子４による切り替えに伴う光量ロスがゼロであるとすれば）輝度分布を表す面積Ｓに変化はない。この場合、切り替え前の第１の輝度分布２１において周辺部に拡散していた光が符号４１で示したように、中央部に配光されることで中央部の輝度が局所的に増加する。

以上説明したように、本実施の形態の照明装置１によれば、入射光に対する拡散度を可変に構成された拡散手段を備え、拡散度を変えることによって、光源２から発せられた光の同一面内での輝度を局部的に増加させるようにしたので、光源２の個数や駆動電流を増やすことなく、輝度分布を局所的に高くすることができる。
＜第１の実施の形態の変形例＞

図６は、本実施の形態に係る照明装置１（図１）の第１の変形例を示している。
この第１の変形例に係る照明装置１Ａは、図１に示した照明装置１における拡散部１１内の積層構造の順番を変えたものである。この照明装置１Ａにおける拡散部１１Ａは、光源２側から順に、拡散度が固定の拡散板３と、拡散度可変素子４と、光学シート５とが光学部材として積層されている。この照明装置１Ａは、拡散部１１Ａ内の光学部材の積層構造の順番が異なるのみで、全体としての光学的な作用・効果は図１に示した照明装置１と同じである。

図７は、本実施の形態に係る照明装置１の第２の変形例を示している
図１に示した照明装置１では、拡散部１１内に例えば高分子分散型液晶による拡散度可変素子４を有した構造とされていたが、この第２の変形例に係る照明装置１Ｂでは、拡散度可変素子４に代えて液体レンズ７を有する拡散部１１Ｂを備えたものである。液体レンズ７は、拡散板３と光学シート５に対して例えば光源２側に離れて配置されている。液体レンズ７は、電気的にレンズ面の曲率半径を可変にしたものであり、例えば凸レンズ的なパワーが強くなるように曲率半径をＲ２からＲ１へと変化させることで、中央部への光の集光作用を強く変化させることができる。この場合にも、光源２の個数や駆動電流を増やすことなく、輝度分布を局所的に高くすることができる。

その他、図示は省略するが、本実施の形態における拡散手段として、拡散度可変素子４を２枚以上積層した構造を用いても良い。
［第２の実施の形態］

次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、上述の第１の実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施の形態は、上記第１の実施の形態に係る照明装置１を表示装置のバックライトに応用した場合の構成例に関する。図８は、本実施の形態に係る光源システムとしての表示装置の一例を示している。この表示装置は、透過型の液晶表示装置であり、バックライト６０と、液晶パネル７０とを備えている。液晶パネル７０は、バックライト６０からの照明光を表示用の光として用いて、入力映像信号Ｖｉｎに基づく映像を表示する表示部であり、照明光を入力映像信号Ｖｉｎに基づいて変調する機能を有している。バックライト６０は、光源部６１に加え、拡散部６２を含めることも可能である。

図９は、バックライト６０の一構成例を示している。バックライト６０は、部分駆動方式のＬＥＤバックライトで構成されている。光源部６１は、複数の光源２が２次元的に配列されることにより複数の部分発光領域６６を有している。これにより、光源部６１は、面内方向に発光領域が縦ｎ×横ｍ＝Ｋ個（ｎ，ｍ＝２以上の整数）に分割されている。光源部６１は、入力映像信号Ｖｉｎに応じて部分発光領域６６ごとに独立した発光制御が可能とされている。光源２は、赤色光を発する赤色ＬＥＤ２Ｒ、緑色光を発する緑色ＬＥＤ２Ｇ、および青色光を発する青色ＬＥＤ２Ｂの各色のＬＥＤを組み合わせて構成され、各色光を加法混色することで白色発光するようになっている。部分発光領域６６には、光源２が少なくとも１つ配置されている。

拡散部６２は、本発明における「拡散手段」の一具体例に対応するものであり、基本的には上記第１の実施の形態における拡散部１１と同様の機能を有している。すなわち、拡散部６２は、光源２側から順に、入射光に対する拡散度が可変に構成された拡散度可変素子６４と、拡散度が固定の拡散板６３と、全体的な輝度を向上させるための光学シート６５とが光学部材として積層されている。拡散度可変素子６４は、高分子分散型液晶などで構成され、２次元マトリクス状に設定された複数の部分拡散領域６７ごとに、入射光に対する作用を電気的に散乱状態と透過状態とに切り替え可能とされている。これにより、拡散部６２は、面内方向に拡散領域が縦ａ×横ｂ＝ｃ個（ａ，ｂ＝２以上の整数）に分割されている。これにより、拡散部６２は、複数の部分拡散領域６７ごとに拡散度を可変に構成され、拡散度を変えることにより光源部６１から発せられた光の同一面内での輝度を、入力映像信号Ｖｉｎに応じて、部分拡散領域６７ごとに局部的に増加させるようになされている。

なお、光源部６１および拡散部６２の面分割数は、液晶パネル７０の画素数に対して十分小さく設定されている（例えば液晶パネル７０の画素数が数１００万画素に対して、光源部６１および拡散部６２の面分割数は数１０〜数１００程度）。言い換えると、光源部６１の部分発光領域６６および拡散部６２の部分拡散領域６７の大きさは、液晶パネル７０の１画素の大きさに対して十分大きく設定されている。なお、図９では、光源部６１および拡散部６２の面分割数が同一とされているが、それぞれの面分割数は異なっていても良い。すなわち、光源部６１の部分発光領域６６と拡散部６２の部分拡散領域６７の大きさは、互いに異なっていても良い。またその場合、領域の大きさはどちらが大きくても構わない。すなわち、上記したように光源部６１の分割数を縦ｎ×横ｍ＝Ｋ、
拡散部６２の分割数を縦ａ×横ｂ＝ｃとしたとき、
Ｋ＝ｃの構成に限らず、Ｋ＞ｃまたはＫ＜ｃとする構成も可能である。

この表示装置では、光源部６１からの照明光が拡散部６２を介して液晶パネル７０の裏面側から照射される。液晶パネル７０では、入力映像信号Ｖｉｎに基づいて照明光を変調することで、映像を表示する。ここで、最終的に表示される映像の輝度は、概念的には、光源部６１による発光面の輝度と、拡散部６２による拡散面の輝度と、液晶パネル７０による表示面の輝度とを重ね合わせて合成したものとなる。

図１０は、光源部６１、拡散部６２、および液晶パネル７０によるそれぞれでの輝度イメージを模式的に示している。この表示装置では、図示したように、光源部６１による発光面イメージ７１と、拡散部６２による拡散面イメージ７２と、液晶パネル７０単独によるパネル面イメージ７３とを物理的に重ね合わせた（掛け算的に合成した）合成イメージ７４が、最終的に観察される映像となる。

図１１は、この表示装置における制御系および駆動系の回路構成例を示している。
この表示装置は、光源部６１の光源２（ＬＥＤ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ）の発光量（輝度）を検出する光センサ２５と、光源部６１（の光源２）を駆動するＬＥＤ駆動部３０と、拡散部６２（の拡散度可変素子６４）を駆動する拡散素子駆動部８１と、入力映像信号Ｖｉｎに対する信号処理および各部の制御を行う制御部４０とを備えている。

ＬＥＤ駆動部３０は、制御部４０からのパルス状のＰＷＭ（Pulse Width Modulation；パルス幅変調）信号をＬＥＤ駆動信号Ｄ１として用いて、各ＬＥＤ２Ｒ，２Ｇ，２ＢをＰＷＭ制御により発光制御するようになっている。このＬＥＤ駆動部３０は、光センサ２５からのアナログ検出信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路３１と、光センサ２５からの検出信号に基づいて光源２の色度・輝度データを検出して出力する色度・輝度データ検出部３２とを有している。色度・輝度データ検出部３２による色度・輝度データは、制御部４０に出力され、各ＬＥＤ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂをフィードバック制御するために用いられる。ＬＥＤ駆動部３０はまた、制御部４０からの定電流設定信号Ｄ０に基づいて各ＬＥＤ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂに定電流を供給する定電流回路３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂと、制御部４０からのＬＥＤ駆動信号Ｄ１に基づいて各ＬＥＤ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを駆動する駆動回路３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂとを有している。

制御部４０は、色度・輝度データ検出部３２による色度・輝度データに基づいて光源２の輝度偏差、色度（ホワイトバランス（Ｗ／Ｂ））および経時劣化補正を行うための回路４１と、ＬＥＤ駆動部３０の定電流回路３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂに定電流設定信号Ｄ０を出力する定電流設定部４２と、ＬＥＤ駆動部３０の駆動回路３４Ｒ，３４Ｇ，３４ＢにＬＥＤ駆動信号Ｄ１を出力するバックライト用逆γ（ガンマ）回路４３と、拡散素子駆動部８１の制御を行う拡散度制御部８２とを有している。

制御部４０はまた、後述する２種類のプロファイルデータ（第１および第２の輝度分布データ）を記憶すると共に、入力映像信号Ｖｉｎに応じて第１および第２の輝度分布データを切り替えて出力するプロファイルデータ記憶・切替部４５と、入力映像信号Ｖｉｎに応じて、プロファイルデータ記憶・切替部４５に記憶された第１の輝度分布データと第２の輝度分布データとを合成した合成データを求めて出力するプロファイル合成部４６とを有している。制御部４０はまた、プロファイル合成部４６からの合成データに基づいて入力映像信号Ｖｉｎに対して輝度の補正を行い、液晶パネル７０に表示させる適切な映像を生成する画像処理部５０と、画像処理部５０からの出力信号に基づいて適切なガンマ値γＰで液晶パネル７０を駆動するパネル用逆γ回路４４とを有している。
プロファイルデータ記憶・切替部４５は、本発明における「記憶手段」の一具体例に対応する。プロファイル合成部４６は、本発明における「合成手段」の一具体例に対応する。画像処理部５０およびパネル用逆γ回路４４は、本発明における「補正手段」の一具体例に対応する。

画像処理部５０は、入力映像信号Ｖｉｎに対して、バックライト６０（光源部６１および拡散部６２）の面分割数に対応する低解像度化処理を行うと共にバックライト６０の点灯制御を行う回路５２と、低解像度化処理の行われた入力映像信号Ｖｉｎに対してバックライト６０の適切なガンマ値γｂｌでガンマ補正を行うバックライト用γ補正回路５３と、ガンマ補正後の映像信号に対してプロファイル合成部４６からの合成データに基づいて輝度の拡大・拡散処理を行う回路５４とを有している。画像処理部５０はまた、入力映像信号Ｖｉｎに対して、例えば理想ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）のガンマ値γ＝２．２でガンマ補正を行うγ補正回路５５と、γ補正回路５５によるガンマ補正後の映像信号Ａと回路５４で合成データに基づいて補正された映像信号Ｂとを除算（Ａ／Ｂ）した信号を出力する除算回路５６とを有している。除算回路５６からの出力信号は、パネル用逆γ回路４４に入力される。

図１２は、この表示装置における光源部６１、拡散部６２、および液晶パネル７０の駆動周波数の関係を示している。この表示装置では、液晶パネル７０における映像表示のためのフレーム書き換え駆動周波数と、光源部６１における発光制御のための光源２の駆動周波数と、拡散部６２における拡散度を変化させるための駆動周波数とがそれぞれ異なり、それら３つの駆動周波数が互いに視覚的なビート（フリッカ）を生じないような周波数に設定されている。例えば液晶パネル７０のフレーム書き換え駆動周波数が１２０Ｈｚであるものとすると、拡散部６２はΔ１２０Ｈｚの整数倍の駆動周波数（例えば２４０Ｈｚ等）に設定することが好ましい。また、光源部６１は拡散部６２の駆動周波数からさらにΔ１２０Ｈｚの整数倍の駆動周波数（例えば７２０Ｈｚ等）に設定することが好ましい。これにより、液晶パネル７０における各フレームの開始タイミングに対して、光源部６１および拡散部６２の動作の位相ずれが生じないようにすることができる。

次に、図１３（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、プロファイルデータ記憶・切替部４５で記憶するプロファイルデータについて説明する。本実施の形態において「プロファイルデータ」とは、バックライト６０を部分駆動したときの部分的に明るくなる度合い（輝度のぼやけ具合、輝度分布）のデータのことをいう。本実施の形態では、バックライト６０が光源部６１と拡散部６２とを有し、それぞれを独立して駆動しているので、それぞれにおけるプロファイルデータをあらかじめ求め、それを合成して全体のプロファイルデータを算出する。すなわち、光源部６１において、複数の部分発光領域６６を一部のみ点灯させたときの発光面での明るくなる度合い（輝度分布）を第１の輝度分布データ（第１のプロファイルデータ）とし、拡散部６２において、複数の部分拡散領域６７の一部のみを透過状態にしたときの拡散面での明るくなる度合い（輝度分布）を第２の輝度分布データ（第２のプロファイルデータ）としてあらかじめ求め、それらを合成して合成の輝度分布データ（合成プロファイルデータ）を算出する。

図１３（Ａ）は、第２の輝度分布データの具体例を示している。プロファイルデータ記憶・切替部４５は、図１３（Ａ）に示したように、光源部６１における複数の部分発光領域６６を一様な発光状態にする（すべての光源２を点灯する）と共に、拡散部６２において複数の部分拡散領域６７のうち一部の部分拡散領域６７の拡散度を変化させたとき（拡散度可変素子６４を部分的に透過状態にしたとき）の輝度分布９１の変化を示すデータを第２の輝度分布データとして記憶している。

図１３（Ｂ）は、第１の輝度分布データの具体例を示している。プロファイルデータ記憶・切替部４５は、拡散部６２における複数の部分拡散領域６７を一様な拡散度にする（拡散度可変素子６４を全体的に散乱状態にする）と共に、光源部６１において複数の部分発光領域６６のうち一部の部分発光領域６６における光源２の輝度を変化させたとき（消灯したとき）の輝度分布９２の変化を示すデータを第１の輝度分布データとして記憶している。

図１３（Ｃ）は、プロファイル合成部４６によって生成される合成データの概念を示している。上述した第１の輝度分布データと第２の輝度分布データとを合成することで、光源部６１において複数の部分発光領域６６のうち一部の部分発光領域６６における光源２の輝度を変化させ、かつ、拡散部６２において複数の部分拡散領域６７のうち一部の部分拡散領域６７の拡散度を変化させたときの輝度分布を求めることができる。図１３（Ｃ）は、図１３（Ａ）に示した輝度分布９１と図１３（Ｂ）に示した輝度分布９２とを合成して得られた合成の輝度分布９３（バックライト６０全体としての輝度分布）を示している。

画像処理部５０では、このような合成の輝度分布のデータを用いて、入力映像信号Ｖｉｎに対して適切な輝度の補正を行う。これにより、液晶パネル７０において適切な映像を表示することができる。

本実施の形態の表示装置によれば、バックライト６０において、入射光に対する拡散度を可変に構成された拡散手段を備え、拡散度を変えることによって、光源２から発せられた光の同一面内での輝度を局部的に増加させるようにしたので、光源２の個数や駆動電流を増やすことなく、輝度分布を局所的に高くすることができる。また、バックライト６０の輝度分布に対応するように映像信号を補正して液晶パネル７０を適切に駆動するようにしたので、ダイナミックレンジの拡大を行いつつ良好な映像表示を行うことができる。
［その他の実施の形態］

本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その他の変形実施が可能である。
例えば、上記第２の実施の形態では、表示装置として液晶表示装置の例を示したが、本発明の照明装置は、液晶表示装置以外の表示装置にも適用可能である。また、本発明の照明装置は、表示装置のバックライト以外の目的で使用することも可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る光源システムとしての照明装置の一構成例を示す断面図である。 第１の比較例に係る照明装置の構成例を示す断面図である。 第２の比較例に係る照明装置の一構成例を示す断面図である。 従来の照明装置による輝度分布についての説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る照明装置による輝度分布についての説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る照明装置の第１の変形例を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る照明装置の第２の変形例を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る照明装置を用いた光源システムとしての表示装置の一例を示す全体構成図である。 本発明の第２の実施の形態に係る照明装置の一構成例を示す図である。 光源部、拡散部、および液晶パネルによる輝度イメージの重ね合わせの関係を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る表示装置における回路構成を示すブロック図である。 光源部、拡散部、および液晶パネルの駆動周波数の関係を示す説明図である。 光源部および拡散部の輝度の合成についての説明図である。

符号の説明

Ｖｉｎ…入力映像信号、１，１Ａ，１Ｂ…照明装置、２…光源、２Ｒ…赤色ＬＥＤ、２Ｇ…緑色ＬＥＤ、２Ｂ…青色ＬＥＤ、３…拡散板、４…拡散度可変素子、５…光学シート、６…反射シート、７…液体レンズ、１０…筐体、１１…拡散部、２１…第１の輝度分布、２２，２３…第２の輝度分布、６０…バックライト、６１…光源部、６２…拡散部、６３…拡散板、６４…拡散度可変素子、６５…光学シート、６６…部分発光領域、６７…部分拡散領域、７０…液晶パネル、７１…発光面イメージ、７２…拡散面イメージ、７３…パネル面イメージ、７４…合成イメージ、８１…拡散素子駆動部、８２…拡散度制御部。

Claims (3)

1. 複数の光源が２次元的に配列されることにより形成された複数の部分発光領域を有し、前記部分発光領域ごとに独立した発光制御が可能とされた光源部と、
   複数の部分拡散領域ごとに入射光に対する拡散度を可変に構成され、前記拡散度を変えることにより前記光源部から発せられた光の同一面内での輝度を前記部分拡散領域ごとに局部的に増加させる拡散手段と、
   前記光源部から発せられた光を入力映像信号に基づいて変調する表示部と、
   前記光源部において前記複数の部分発光領域のうち一部の部分発光領域における光源の輝度を変化させたときの輝度分布の変化を示す第１の輝度分布データと、前記拡散手段において前記複数の部分拡散領域のうち一部の部分拡散領域の拡散度を変化させたときの輝度分布の変化を示す第２の輝度分布データとを記憶する記憶手段と、
   前記入力映像信号に応じて、前記記憶手段に記憶された前記第１の輝度分布データと前記第２の輝度分布データとを合成した合成データを求める合成手段と、
   前記合成データに基づいて前記入力映像信号に対して輝度の補正を行い、前記表示部に表示させる映像を生成する補正手段と
   を備え、
   前記拡散手段は、複数の板状の光学部材を積層して構成され、
   前記複数の光学部材のうち少なくとも１つが、拡散度を可変な拡散度可変素子とされ、 前記拡散度可変素子が、入射光に対する作用を散乱状態と透過状態とに切り替え可能な液晶素子を用いて構成されている
   光源システム。
2. 前記記憶手段は、
   前記拡散手段における前記複数の部分拡散領域を一様な拡散度にすると共に、前記光源部において前記複数の部分発光領域のうち一部の部分発光領域における光源の輝度を変化させたときの輝度分布の変化を示すデータを前記第１の輝度分布データとして記憶し、
   前記光源部における前記複数の部分発光領域を一様な発光状態にすると共に、前記拡散手段において前記複数の部分拡散領域のうち一部の部分拡散領域の拡散度を変化させたときの輝度分布の変化を示すデータを前記第２の輝度分布データとして記憶する
   請求項１に記載の光源システム。
3. 前記表示部における映像表示のためのフレーム書き換え駆動周波数と、前記光源部における前記発光制御のための前記光源の駆動周波数と、前記拡散手段における前記拡散度を変化させるための駆動周波数とがそれぞれ異なり、それら３つの駆動周波数が互いに視覚的なビートを生じないような周波数に設定されている
   請求項１または２に記載の光源システム。

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