JP2016071337A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックライトの輝度を部分ごとに制御して画質を向上させることが可能な表示装置を提供すること、また、このような表示装置の薄型化を図ること。【解決手段】一実施形態に係る表示装置は、光源と、上記光源に対向する入射面及びこの入射面から入射した光が出射する出射面を有する導光板と、複数の表示画素が配列されるとともに上記出射面と対向する表示エリアを有し、上記複数の表示画素の駆動により、上記表示エリアに入射する光を選択的に透過させて上記表示エリアに画像を表示する表示パネルと、上記表示エリア及び上記出射面と対向する調光エリアを有し、上記調光エリアに入射する光の透過率を上記調光エリアにおける部分ごとに変更する調光パネルと、を備える。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。

バックライトからの光を表示パネルが選択的に透過させることで画像を表示する表示装置において、バックライトの輝度を所定のエリアごとに制御できれば、画像のコントラストを向上させることができるなど、画質の面で有利である。

上記のようなバックライトの制御は、例えば、表示パネルの異なるエリアにそれぞれ対向する複数の導光板と、これらの導光板にそれぞれ光を供給する発光ダイオードなどの光源とを表示パネルの裏面側に配置することで実現され得る。しかしながら、この場合には発光ダイオードを表示パネルに重ねて配置する必要があるために表示装置の厚さが増大するなど、種々の問題が生じ得る。

特開２００７−３５３１６０号公報 特開２００９−２９４６３７号公報 特開２０１１−１３８７５６号公報 特開２０１３−２３９２８９号公報

本発明の一態様における目的は、バックライトの輝度を部分ごとに制御して画質を向上させることが可能な表示装置を提供すること、また、このような表示装置の薄型化を図ることである。

一実施形態に係る表示装置は、光源と、上記光源に対向する入射面及びこの入射面から入射した光が出射する出射面を有する導光板と、複数の表示画素が配列されるとともに上記出射面と対向する表示エリアを有し、上記複数の表示画素の駆動により、上記表示エリアに入射する光を選択的に透過させて上記表示エリアに画像を表示する表示パネルと、上記表示エリア及び上記出射面と対向する調光エリアを有し、上記調光エリアに入射する光の透過率を上記調光エリアにおける部分ごとに変更する調光パネルと、を備える。

図１は、各実施形態で共通する表示装置の構成例を概略的に示す分解斜視図である。 図２は、上記表示装置が備える制御要素の一部を概略的に示すブロック図である。 図３は、第１実施形態に係る表示装置の概略的な構成を示す斜視図である。 図４は、第２実施形態に係る表示装置の概略的な構成を示す斜視図である。 図５は、第３実施形態に係る表示装置の概略的な構成を示す斜視図である。 図６は、第４実施形態に係る表示装置の概略的な構成を示す斜視図である。 図７は、第５実施形態に係る表示装置の概略的な構成を示す斜視図である。 図８は、第６実施形態に係る表示装置の概略的な構成を示す斜視図である。 図９は、第７実施形態において、調光パネルを用いたセンシングの方式の一例を説明するための図である。 図１０は、第７実施形態において、調光パネルを用いたセンシングの他の方式を説明するための図である。 図１１は、第７実施形態に係る表示装置が備える制御要素の一部を概略的に示すブロック図である。 図１２は、表示及びセンシングに係る動作の一例を示すタイムチャートである。 図１３は、第８実施形態に係る画像表示方法の一例を示す図である。 図１４は、第９実施形態に係る画像表示方法の一例を示す図である。 図１５は、第１０実施形態に係る画像表示方法の一例を示す図である。

いくつかの実施形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有される。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。各図において、連続して配置される同一又は類似の要素については符号を省略することがある。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

（表示装置の全体構成）
先ず、各実施形態の表示装置に共通する構成について述べる。以下に説明する表示装置は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話端末、パーソナルコンピュータ、テレビ受像装置、車載装置、ゲーム機器等の種々の装置に用いることができる。

図１は、表示装置１の構成例を概略的に示す分解斜視図である。表示装置１は、バックライトＢＬと、表示パネルＤＰと、調光パネルＡＰとを備えている。

バックライトＢＬは、導光板ＬＧと、光源ユニットＬＵとを備えている。バックライトＢＬは、画像表示に必要な光を供給する照明装置の一例であり、面光源装置などと呼ばれることもある。

図１の例において、表示パネルＤＰ、調光パネルＡＰ、及び導光板ＬＧは、いずれも第１方向Ｘに沿う短辺と、第１方向Ｘと直交する第２方向Ｙに沿う長辺とを有する長方形状に形成されている。導光板ＬＧ、調光パネルＡＰ、及び表示パネルＤＰは、この順で第１方向Ｘ及び第２方向Ｙと直交する第３方向Ｚに重ねられている。なお、表示パネルＤＰ、調光パネルＡＰ、及び導光板ＬＧは長方形状に限られず、他の形状であっても良い。また、表示パネルＤＰ及び調光パネルＡＰの位置を入れ替えて表示装置１を構成することもできる。

導光板ＬＧは、入射面Ｓ１と、出射面Ｓ２とを有している。入射面Ｓ１は導光板ＬＧの第１方向Ｘに沿う一対の側面のうちの一方に相当し、出射面Ｓ２は導光板ＬＧの一対の主面のうち調光パネルＡＰ及び表示パネルＤＰの側の一方に相当する。

光源ユニットＬＵは、導光板ＬＧの入射面Ｓ１に沿って第１方向Ｘに並んだ複数の発光ダイオードＬＤと、これらの発光ダイオードＬＤが実装されるフレキシブル回路基板ＬＦＰＣとを備えている。光源ユニットＬＵは、発光ダイオードＬＤに代えて、例えば有機エレクトロルミネッセンス素子などの他種の光源を備えていても良い。発光ダイオードＬＤからの光は、入射面Ｓ１から導光板ＬＧに入射し、導光板ＬＧを伝播して出射面Ｓ２から出射する。なお発光ダイオードＬＤからの光は、第１方向Ｘに拡散しつつ、導光板ＬＧを第２方向Ｙに伝播する。すなわち、主として第２方向Ｙに伝播する光の光源である発光ダイオードＬＤを点灯又は消灯することにより、バックライトＢＬは部分駆動、言い換えれば１次元ローカルディミングが可能である。

表示パネルＤＰは、例えば透過型の液晶パネルであり、第１基板ＳＵＢ１ａと、第２基板ＳＵＢ２ａと、第１基板ＳＵＢ１ａ及び第２基板ＳＵＢ２ａの間に封入された液晶層ＬＱａとを備えている。表示パネルＤＰは、導光板ＬＧの出射面Ｓ２に対向するとともに、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに沿ってマトリクス状に多数の表示画素ＰＸａが配列された表示エリアＡを有している。表示画素ＰＸａは、例えば赤色、緑色、青色にそれぞれ対応する副画素を含んでいる。赤色の副画素は赤色に着色されたカラーフィルタを含み、緑色の副画素は緑色に着色されたカラーフィルタを含み、青色の副画素は青色に着色されたカラーフィルタを含んでいる。表示画素ＰＸａは、さらに、白色や黄色などに対応する副画素を含んでいても良い。表示パネルＤＰは、これらの表示画素ＰＸａを駆動することによって、導光板ＬＧの出射面Ｓ２の側から表示エリアＡに入射する光を選択的に透過させ、表示エリアＡにカラー画像を表示する。

このような表示パネルＤＰとしては、例えばＦＦＳ（Fringe Field Switching）モード、ＩＰＳ（In-Plane Switching）モード、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal）モード、ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）モード、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）モード、或いはＶＡ（Vertical Aligned）モードなど、種々のアクティブマトリクス型の液晶パネルを適用できる。

調光パネルＡＰは、例えば液晶パネルであり、第１基板ＳＵＢ１ｂと、第２基板ＳＵＢ２ｂと、第１基板ＳＵＢ１ｂ及び第２基板ＳＵＢ２ｂの間に封入された液晶層ＬＱｂとを備えている。調光パネルＡＰは、導光板ＬＧの出射面Ｓ２及び表示パネルＤＰの表示エリアＡに対向する調光エリアＢを有している。調光パネルＡＰは、出射面Ｓ２の側から調光エリアＢに入射する光の表示パネルＤＰの側への透過率を、調光エリアＢにおける部分ごとに調整することが可能である。一例として、調光パネルＡＰはカラーフィルタを備えておらず、出射面Ｓ２からの光は調光パネルＡＰの透過前後で殆ど色相が変化しない。このような調光パネルＡＰの具体的な構成及び制御例については、各実施形態にて後述する。

なお、表示パネルＤＰ及び調光パネルＡＰは、必ずしも液晶パネルである必要はない。例えば、表示パネルＤＰ及び調光パネルＡＰは、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を応用した表示パネルや、エレクトロクロミズムを応用した表示パネルなどであっても良い。

表示装置１は、さらに、反射シート１０と、光学シート群１１と、第１偏光板１２と、第２偏光板１３と、第３偏光板１４とを備えている。図１の例において、反射シート１０、光学シート群１１、第１偏光板１２、第２偏光板１３、及び第３偏光板１４は、いずれも第１方向Ｘに沿う短辺と、第２方向Ｙに沿う長辺とを有する長方形状に形成されている。なお、反射シート１０、光学シート群１１、第１偏光板１２、第２偏光板１３、及び第３偏光板１４は長方形状に限られず、他の形状であっても良い。

反射シート１０は、導光板ＬＧの一対の主面のうち出射面Ｓ２の反対側にあたる裏面に貼付され、この裏面から漏れる光を導光板ＬＧに戻す。導光板ＬＧの入射面Ｓ１を除く側面にさらに反射シートが貼付されていても良い。

光学シート群１１は、例えば、導光板ＬＧの出射面Ｓ２から出射し調光パネルＡＰを透過した光を拡散する拡散シート１１ａと、多数のプリズムレンズが形成された第１プリズムシート１１ｂ及び第２プリズムシート１１ｃとを含む。

第１偏光板１２は、導光板ＬＧと調光パネルＡＰの間に配置され、例えば粘着層を介して調光パネルＡＰの第１基板ＳＵＢ１ｂの外面に貼付されている。第２偏光板１３は、調光パネルＡＰと表示パネルＤＰの間に配置され、例えば粘着層を介して表示パネルＤＰの第１基板ＳＵＢ１ａの外面に貼付されている。第３偏光板１４は、例えば粘着層を介して表示パネルＤＰの第２基板ＳＵＢ２ａの外面に貼付されている。

このように、第１偏光板１２及び第２偏光板１３は調光パネルＡＰを挟む位置にそれぞれ配置され、第３偏光板１４は第２偏光板１３とともに表示パネルＤＰを挟む位置に配置されている。

第１偏光板１２及び第３偏光板１４は、第１偏光軸を有している。第２偏光板１３は、第１偏光軸と直交する第２偏光軸を有している。すなわち、第１偏光板１２と第２偏光板１３、及び、第２偏光板１３と第３偏光板１４は、いずれもクロスニコルの位置関係にある。

以上のような構成の表示装置１において、導光板ＬＧの出射面Ｓ２からの光は、第１偏光板１２を透過し、調光パネルＡＰに入射する。調光パネルＡＰに入射する光は、第１偏光板１２の第１偏光軸と直交する直線偏光である。この光は、液晶層ＬＱｂのうち初期配向状態にある領域を通過した際には偏光状態が殆ど変化せず、第１偏光軸と直交する第２偏光軸を有する第２偏光板１３によって吸収される。

一方で、調光パネルＡＰに入射した光は、液晶層ＬＱｂのうち電圧が印加されて配向状態が初期配向状態から変化した領域を通過した際には偏光状態が変化し、少なくとも一部が第２偏光板１３の第２偏光軸に直交する偏光状態となる。したがって、この光の少なくとも一部は第２偏光板１３を透過する。

第２偏光板１３を透過した光は、表示パネルＤＰに入射する。表示パネルＤＰに入射する光は、第２偏光板１３の第２偏光軸と直交する直線偏光である。この光は、液晶層ＬＱａのうちオフされた表示画素ＰＸａに対応する領域、すなわち初期配向状態にある領域を通過した際には偏光状態が殆ど変化せず、第２偏光軸と直交する第１偏光軸を有する第３偏光板１４によって吸収される。

一方で、表示パネルＤＰに入射した光は、液晶層ＬＱａのうちオンされた表示画素ＰＸａに対応する領域、すなわち配向状態が初期配向状態から変化した領域を通過した際には偏光状態が変化し、少なくとも一部が第１偏光軸に直交する偏光状態となる。したがって、この光の少なくとも一部は第３偏光板１４を透過し、画像を形成する。

図２は、表示装置１が備える制御要素の一部を概略的に示すブロック図である。表示装置１は、主要な制御要素として、コントローラ２０と、表示ドライバ２１と、光源ドライバ２２と、調光ドライバ２３とを備えている。

コントローラ２０は、例えば、表示パネルＤＰ及び調光パネルＡＰから延出するフレキシブル配線基板やこの配線基板に実装されるＩＣ等の電子部品により構成される。コントローラ２０は、各フレキシブル配線基板に接続された他の電子部品をさらに含んでも良い。

表示ドライバ２１は、例えば表示パネルＤＰに内蔵回路として形成される。調光ドライバ２３は、例えば調光パネルＡＰに内蔵回路として形成される。表示ドライバ２１及び調光ドライバ２３は、表示パネルＤＰ及び調光パネルＡＰの外部に形成されても良い。

光源ドライバ２２は、例えばフレキシブル回路基板ＬＦＰＣやこの回路基板に実装されるＩＣ等の電子部品により構成される。

コントローラ２０は、表示装置１が搭載される電子機器のメインボード等から、表示エリアＡに表示するための１フレーム分の画像データを順次受信する。この画像データは、例えば、表示エリアＡの各表示画素ＰＸａに表示させる色及び明度などの情報を含む。コントローラ２０は、受信した画像データに基づいて表示パネルＤＰの各表示画素ＰＸａを駆動するための信号を表示ドライバ２１に供給する。表示ドライバ２１は、コントローラ２０から供給される信号に応じて各表示画素ＰＸａを選択的にオン／オフする。

コントローラ２０は、画像解析プロセッサ２４を備えている。画像解析プロセッサ２４は、コントローラ２０が受信した画像データを解析し、光源ユニットＬＵが備える複数の発光ダイオードＬＤの輝度を決定するとともに、調光エリアＢの透過率分布を決定する。コントローラ２０は、画像解析プロセッサ２４により決定された発光ダイオードＬＤの輝度を示す信号を光源ドライバ２２に供給し、画像解析プロセッサ２４により決定された調光エリアＢの透過率分布を示す信号を調光ドライバ２３に供給する。

光源ドライバ２２は、例えば各発光ダイオードＬＤに供給する電圧を調整することにより、コントローラ２０から供給される信号が示す輝度にて各発光ダイオードＬＤを点灯させる。なお、光源ドライバ２２は、画像解析プロセッサ２４により決定された輝度がゼロの発光ダイオードＬＤが存在する場合、この発光ダイオードＬＤは点灯させない。調光ドライバ２３は、コントローラ２０から供給される信号が示す透過率分布で出射面Ｓ２からの光が第１偏光板１２、調光パネルＡＰ、及び第２偏光板１３を透過するように調光パネルＡＰを駆動する。

発光ダイオードＬＤの点灯時に導光板ＬＧの出射面Ｓ２から出射する光は、調光エリアＢの透過率分布に応じた輝度分布で表示エリアＡに入射し、表示エリアＡにおける各表示画素ＰＸａのオン／オフの状態に応じた画像を形成する。すなわち、調光パネルＡＰは、出射面Ｓ２から表示パネルＤＰに入射する光の輝度を、表示エリアＡに表示される画像に応じて動的に調整する調光装置として機能する。このような調光装置は、ディミング装置と呼ばれることもある。

表示パネルに入射する光の輝度を部分ごとに制御する方法としては、発光ダイオードなどの光源を表示パネルの直下に多数配置し、それぞれの輝度を調整すること、或いは複数の導光板と各導光板に光を供給する光源とを表示パネルの直下に配置し、導光板ごとに輝度を調整することなどが考え得る。しかしながら、これらの方法を採用すると、光源の厚さに応じて表示装置の厚さも増してしまう。

これに対し、図１に示す表示装置１の構成であれば、光源である発光ダイオードＬＤを表示パネルＤＰの直下に配置する必要がないために、表示装置１の厚さを抑えることができる。

一例として、導光板ＬＧの厚さは５００μm程度、調光パネルＡＰ及び表示パネルＤＰの厚さは３００μm程度、第１偏光板１２、第２偏光板１３、及び第３偏光板１４の厚さはそれぞれ８０〜１６０μm程度である。すなわち、表示装置１においては、一般的な表示装置に比べて、調光パネルＡＰ及び１枚の偏光板の厚さである３８０〜４６０μmだけ厚さが増加する。これに対し、発光ダイオードなどの光源を表示パネルの直下に配置した場合には、少なくとも１mm以上の厚さの増加が見込まれる。

なお、図１においては、表示装置１が３枚の偏光板１２，１３，１４を備える例を示したが、表示装置１は表示パネルＤＰの両主面に設けられる２枚の偏光板と調光パネルＡＰの両主面に設けられる２枚の偏光板とを備えても良い。但し、この場合にあっては偏光板が１枚増える分だけ表示装置１の厚さが増加する。したがって、厚さの観点からは、図１に示した構成が有利である。

続いて、表示装置１に適用可能な第１乃至第６実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図３は、第１実施形態に係る表示装置１の概略的な構成を示す斜視図であり、表示装置１の構成要素のうち表示パネルＤＰと、調光パネルＡＰと、導光板ＬＧ及び発光ダイオードＬＤとを示している。図３の例において、表示装置１は、１０個の発光ダイオードＬＤを備えている。

調光パネルＡＰは、第１電極Ｅ１と、ｎ（整数；ｎ≧２）の第２電極Ｅ２とを備えている。各第２電極Ｅ２は、調光エリアＢにおいて第１方向Ｘに沿って帯状に延びるとともに第２方向Ｙに沿って並んでいる。第１電極Ｅ１は、調光エリアＢの全域を覆う大きさであり、液晶層ＬＱｂを挟んで各第２電極Ｅ２と対向している。例えば、第１電極Ｅ１は調光パネルＡＰの第１基板ＳＵＢ１ｂに設けられ、各第２電極Ｅ２は調光パネルＡＰの第２基板ＳＵＢ２ｂに設けられる。第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２は、例えばインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（Indium Zinc Oxide：ＩＺＯ）などの透明な導電材料で形成されている。

調光エリアＢは、第２方向Ｙに並ぶ複数のサブエリアＳＢｉ（ｉ＝１〜ｎ）を有している。サブエリアＳＢは、第１電極Ｅ１と１つの第２電極Ｅ２とが対向するエリアに相当する。図３の例においてはｎ＝６である。

第１電極Ｅ１は、コモン電位に設定されている。図２に示した調光ドライバ２３は、各第２電極Ｅ２に対して選択的に駆動電圧を供給する。駆動電圧が供給された第２電極Ｅ２と第１電極Ｅ１との間に生じる電界により、これら電極間における液晶層ＬＱｂの液晶分子の配向状態が初期配向状態から変化する。したがって、この第２電極Ｅ２に対応するサブエリアＳＢにおいては、出射面Ｓ２からの光が調光パネルＡＰ及び第２偏光板１３を透過して表示パネルＤＰに入射する。

このような調光パネルＡＰは、パッシブ型の液晶パネルに類似した構造であるため、その構造がシンプルであり、安価に製造することが可能である。当該パッシブ型液晶パネルとして、例えばＴＮモード、ＰＤＬＣモードの液晶パネルを用いることが可能である。

本実施形態においては、各第２電極Ｅ２の駆動電圧を制御することで、調光エリアＢの透過率分布を第２方向Ｙに並ぶサブエリアＳＢごとに調整することができる。また、第１方向Ｘに並ぶ発光ダイオードＬＤの輝度を制御することで、出射面Ｓ２の輝度を第１方向Ｘに並ぶ領域に分割して調整することができる。したがって、調光パネルＡＰ及びバックライトＢＬにより、表示パネルＤＰに入射する光の輝度分布を２次元で調整することが可能な２次元ローカルディミングを実現することができる。

このような２次元ローカルディミングの利用例について説明する。
例えば図３に示すように、表示エリアＡに表示する画像に周囲よりも明度が高い高明度部分ＨＢが含まれる場合、この高明度部分ＨＢに対応する位置を高輝度とした輝度分布でバックライトＢＬの側からの光が表示パネルＤＰに入射するように、各発光ダイオードＬＤ及び調光パネルＡＰを制御する。

図３の例においては、高明度部分ＨＢの第１方向Ｘにおける位置に対応した左から３つ目の発光ダイオードＬＤが点灯（オン）され、他の発光ダイオードＬＤが消灯（オフ）されている。これにより、導光板ＬＧの出射面Ｓ２において、点灯した発光ダイオードＬＤに対応する領域が高輝度となり、他の領域が低輝度となる。出射面Ｓ２の高輝度領域からの光は、調光エリアＢに入射する。さらに、高明度部分ＨＢの第２方向Ｙにおける位置に対応したサブエリアＳＢ３，ＳＢ４，ＳＢ５の透過率が高くなり、かつ他のサブエリアＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ６の透過率が低くなるように調光パネルＡＰが制御されている。すなわち、調光パネルＡＰは、調光エリアＢにおいて出射面Ｓ２の高輝度領域からの光が入射する領域の部分ごとに光の透過率を変更する。これにより、表示パネルＤＰに入射する光は、高明度部分ＨＢの近辺において輝度が高く、他の部分において輝度が低くなる。したがって、一様な輝度分布の光が表示パネルＤＰに入射する場合に比べ、高明度部分ＨＢとその周囲とのコントラストを高めることが可能となる。

また、全ての発光ダイオードＬＤを常時点灯させるのではなく、表示に必要なものを点灯させ他を消灯させることができるので、表示装置１の消費電力を低減することが可能となる。

図３の例においては、高明度部分ＨＢと重なる面積が最も大きいサブエリアＳＢ４が第１透過率Ｔ１となり、サブエリアＳＢ４よりも高明度部分ＨＢと重なる面積が小さいサブエリアＳＢ３，ＳＢ５が第１透過率Ｔ１よりも低い第２透過率Ｔ２（Ｔ１＞Ｔ２）となり、高明度部分ＨＢと重ならないサブエリアＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ６が第２透過率Ｔ２よりも低い第３透過率Ｔ３（Ｔ２＞Ｔ３）となるように調光パネルＡＰが制御されている。図３においては、ハッチングの種類によりこれらの透過率を表している。このように、サブエリアＳＢの透過率を多段階で制御することで、より細やかに表示画像のコントラストを調整することができる。

なお、調整可能な透過率の段数は３段に限られず、より多数であっても良い。また、透過率を決定するためのパラメータは高明度部分ＨＢと重なる面積に限られず、種々のパラメータを採用することができる。例えば、表示エリアＡにおいて各サブエリアＳＢに対応する範囲に表示される画像の表示画素ＰＸａごとの明度の合計値やその平均値などに応じて透過率が決定されても良い。

発光ダイオードＬＤに関しても、多段階に輝度が制御されても良い。図３においては、１つの発光ダイオードＬＤが点灯し、他の発光ダイオードＬＤが消灯する例を示しているが、同時に複数の発光ダイオードＬＤが点灯しても良い。

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態に係る表示装置１の概略的な構成を示す斜視図であり、表示装置１の構成要素のうち表示パネルＤＰと、調光パネルＡＰと、導光板ＬＧ及び発光ダイオードＬＤとを示している。

図４に示す表示装置１は、調光パネルＡＰがｍ（整数；ｍ≧２）の第１電極Ｅ１を備える点で、図３に示した表示装置１と相違する。各第１電極Ｅ１は、第２方向Ｙに沿って帯状に延びるとともに、第１方向Ｘに沿って並んでいる。

各第１電極Ｅ１は、液晶層ＬＱｂを挟んで各第２電極Ｅ２の各々と対向する。このような構成においては、ｎ×ｍのマトリクス状に配列された複数のサブエリアＳＢｉｊ（ｉ＝１〜ｎ，ｊ＝１〜ｍ）が調光エリアＢに形成される。図４の例においては、ｎ＝６かつｍ＝８である。

例えば、いずれかの第１電極Ｅ１といずれかの第２電極Ｅ２とにそれぞれ極性の異なる駆動電圧を印加することで、これら電極の交差領域に相当するサブエリアＳＢにおいて所定強さの電界が生じ、この電界により液晶層ＬＱｂのうち当該サブエリアＳＢに対応する部分が駆動される。すなわち、特定のサブエリアＳＢの透過率を高めることが可能である。各第１電極Ｅ１及び各第２電極Ｅ２を時分割で高速に駆動することにより、複数のサブエリアＳＢの透過率を略同時に調整することもできる。

本実施形態における調光パネルＡＰは、第１実施形態と同じく、パッシブ型の液晶パネルに類似した構造であるため、その構造がシンプルであり、安価に製造することが可能である。

本実施形態においては、各第１電極Ｅ１及び各第２電極Ｅ２の駆動電圧を制御することで、調光エリアＢの透過率分布を第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに並ぶサブエリアＳＢごとに調整することができる。すなわち、調光パネルＡＰにより、表示パネルＤＰに入射する光の輝度分布を２次元で調整することが可能な２次元ローカルディミングを実現することができる。さらに、表示エリアＡにおいて照明が不要な領域に対応する発光ダイオードＬＤを消灯させるか、或いは低輝度で発光させることで、全ての発光ダイオードＬＤを所定の輝度で常時点灯させる場合に比べ、表示装置１の消費電力を低減することが可能となる。

第１実施形態と同じく、高明度部分ＨＢに対応する位置を高輝度とした輝度分布でバックライトＢＬの側からの光が表示パネルＤＰに入射するように各発光ダイオードＬＤ及び調光パネルＡＰを制御することで、高明度部分ＨＢとその周囲とのコントラストを高めることができる。

図４の例においては、高明度部分ＨＢと重なる面積が最も大きいサブエリアＳＢ４３が第１透過率Ｔ１となり、サブエリアＳＢ４３よりも高明度部分ＨＢと重なる面積が小さいサブエリアＳＢ３３，ＳＢ３４，ＳＢ４２が第１透過率Ｔ１よりも低い第２透過率Ｔ２（Ｔ１＞Ｔ２）となり、サブエリアＳＢ３３，３４，４２よりもさらに高明度部分ＨＢと重なる面積が小さいサブエリアＳＢ４４が第２透過率Ｔ２よりも低い第３透過率Ｔ３（Ｔ２＞Ｔ３）となり、高明度部分ＨＢと重ならない他のサブエリアＳＢが第３透過率Ｔ３よりも低い第４透過率Ｔ４（Ｔ３＞Ｔ４）となるように調光パネルＡＰが制御されている。図４においては、ハッチングの種類によりこれらの透過率を表している。

なお、調整可能な透過率の段数は４段に限られず、より多数であっても良い。また、透過率を決定するためのパラメータは高明度部分ＨＢと重なる面積に限られず、種々のパラメータを採用することができる。例えば、表示エリアＡにおいて各サブエリアＳＢに対応する範囲に表示される画像の表示画素ＰＸａごとの明度の合計値やその平均値などに応じて透過率が決定されても良い。

（第３実施形態）
図５は、第３実施形態に係る表示装置１の概略的な構成を示す斜視図であり、表示装置１の構成要素のうち表示パネルＤＰと、調光パネルＡＰと、導光板ＬＧ及び発光ダイオードＬＤとを示している。

図５に示す表示装置１は、調光パネルＡＰが調光エリアＢにおいて第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに沿ってマトリクス状に配列された多数の調光画素ＰＸｂを備える点で、図３に示した表示装置１と相違する。

調光画素ＰＸｂは、例えば図５（ａ）に示すように、互いに平行に延びる複数のゲート線Ｇと、各ゲート線Ｇと交差して互いに平行に延びる複数のソース線Ｓとで区切られる１つの領域に相当し、コモン電位に設定される第１電極Ｅ１と、ゲート線Ｇ及びソース線Ｓと電気的に接続されたスイッチング素子ＳＷ（例えば薄膜トランジスタ）と、このスイッチング素子ＳＷと電気的に接続された第２電極Ｅ２とを備えている。第１電極Ｅ１は複数の調光画素ＰＸｂに亘って設けられた共通電極であり、第２電極Ｅ２は調光画素ＰＸｂごとに設けられた画素電極である。調光ドライバ２３は、各ゲート線Ｇ及び各ソース線Ｓを選択的に駆動することで、各調光画素ＰＸｂをオン／オフすることができる。調光画素ＰＸｂがオンされると、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２との間に電界が生じ、この電界によって液晶層ＬＱｂの当該調光画素ＰＸｂに対応する領域の配向状態が初期配向状態から変化する。

このような調光画素ＰＸｂを備える調光パネルＡＰとしては、例えばＦＦＳモード、ＩＰＳモード、ＴＮモード、ＰＤＬＣモード、ＯＣＢモード、ＥＣＢモード、或いはＶＡモードなど、種々のアクティブマトリクス型の液晶パネルを適用できる。本実施形態においては、調光エリアＢの透過率分布を調光画素ＰＸｂの単位で調整することができる。すなわち、調光パネルＡＰにより、表示パネルＤＰに入射する光の輝度分布を２次元で調整することが可能な２次元ローカルディミングを実現することができる。さらに、表示エリアＡにおいて照明が不要な領域に対応する発光ダイオードＬＤを消灯させるか、或いは低輝度で発光させることで、全ての発光ダイオードＬＤを所定の輝度で常時点灯させる場合に比べ、表示装置１の消費電力を低減することが可能となる。

第１実施形態と同じく、高明度部分ＨＢに対応する位置を高輝度とした輝度分布でバックライトＢＬの側からの光が表示パネルＤＰに入射するように各発光ダイオードＬＤ及び調光パネルＡＰを制御することで、高明度部分ＨＢとその周囲とのコントラストを高めることができる。

図５の例においては、高明度部分ＨＢと概ね同じ形状の高透過率エリアＴＢを調光エリアＢに形成するとともに、この高透過率エリアＴＢの第１方向Ｘにおける位置に対応する発光ダイオードＬＤを点灯させることで、バックライトＢＬの側からの光を表示エリアＡにおける高明度部分ＨＢに対応する位置に入射させている。

なお、高透過率エリアＴＢは、高明度部分ＨＢと同一の形状に限られず、高明度部分ＨＢよりも大きい形状、或いは小さい形状であっても良い。図５においては、１つの高透過率エリアＴＢが形成される例を示しているが、複数の高透過率エリアＴＢが同時に形成されても良い。

本実施形態においては、表示エリアＡに入射する光を調光画素ＰＸｂごとに細かく調整することができる。したがって、表示エリアＡに表示される画像のコントラストを一層高めることが可能となる。

（第４実施形態）
第４実施形態は、第１実施形態の変形例に相当する。図６は、第４実施形態に係る表示装置１の概略的な構成を示す斜視図であり、表示装置１の構成要素のうち表示パネルＤＰと、調光パネルＡＰと、導光板ＬＧ及び発光ダイオードＬＤとを示している。

本実施形態は、バックライトＢＬを部分駆動しない点で第１実施形態と相違する。すなわち、各発光ダイオードＬＤはいずれも同じ輝度で点灯（オン）し、導光板ＬＧの出射面Ｓ２の輝度は概ね一様な分布となる。

このような構成であっても、調光パネルＡＰにより、表示エリアＡに入射する光の輝度分布をサブエリアＳＢごとに調整することができる。また、本実施形態によれば、バックライトＢＬの制御を単純化することができる。

（第５実施形態）
第５実施形態は、第２実施形態の変形例に相当する。図７は、第５実施形態に係る表示装置１の概略的な構成を示す斜視図であり、表示装置１の構成要素のうち表示パネルＤＰと、調光パネルＡＰと、導光板ＬＧ及び発光ダイオードＬＤとを示している。

本実施形態は、バックライトＢＬを部分駆動しない点で第２実施形態と相違する。すなわち、各発光ダイオードＬＤはいずれも同じ輝度で点灯（オン）し、導光板ＬＧの出射面Ｓ２の輝度は概ね一様な分布となる。

このような構成であっても、調光パネルＡＰにより、表示エリアＡに入射する光の輝度分布をサブエリアＳＢごとに２次元で調整することができる。また、本実施形態によれば、バックライトＢＬの制御を単純化することができる。

（第６実施形態）
第６実施形態は、第３実施形態の変形例に相当する。図８は、第６実施形態に係る表示装置１の概略的な構成を示す斜視図であり、表示装置１の構成要素のうち表示パネルＤＰと、調光パネルＡＰと、導光板ＬＧ及び発光ダイオードＬＤとを示している。

本実施形態は、バックライトＢＬを部分駆動しない点で第３実施形態と相違する。すなわち、各発光ダイオードＬＤはいずれも同じ輝度で点灯（オン）し、導光板ＬＧの出射面Ｓ２の輝度は概ね一様な分布となる。

このような構成であっても、調光パネルＡＰにより、表示エリアＡに入射する光の輝度分布を調光画素ＰＸｂごとに２次元で調整することができる。また、本実施形態によれば、バックライトＢＬの制御を単純化することができる。

（第７実施形態）
第１乃至第６実施形態においては、調光パネルＡＰを表示エリアＡに入射する輝度の調整に用いる例を説明したが、調光パネルＡＰは表示エリアＡに接触或いは近接する物体をセンシングするためのセンサ装置として利用することもできる。

図９は、調光パネルＡＰを用いたセンシングの方式の一例を説明するための図である。この図を用いて説明する方式は、例えば、第２及び第５実施形態の調光パネルＡＰに適用可能である。

第１電極Ｅ１と、第２電極Ｅ２との間には、容量Ｃｃが存在する。第１電極Ｅ１に駆動信号Ｓｔｘが供給されると、容量Ｃｃを介して第２電極Ｅ２に電流が流れるため、第２電極Ｅ２から検出信号Ｓｒｘが得られる。駆動信号Ｓｔｘは例えば矩形パルスであり、検出信号Ｓｒｘは駆動信号Ｓｔｘに対応した電圧の矩形パルスである。

表示装置１にユーザの指などの導体である物体Ｏが近づくと、物体Ｏに近接する第２電極Ｅ２と物体Ｏとの間に容量Ｃｘが生じる。第１電極Ｅ１に駆動信号Ｓｔｘが供給されたとき、物体Ｏに近接する第２電極Ｅ２から得られる検出信号Ｓｒｘの波形は、容量Ｃｘの影響を受けて変化する。すなわち、各第２電極Ｅ２から得られる検出信号Ｓｒｘに基づけば、表示装置１に接触或いは近接する物体Ｏを検出することができる。また、各第１電極Ｅ１に駆動信号Ｓｔｘを時分割で順次供給した際に各時相にて各第２電極Ｅ２から得られる検出信号Ｓｒｘに基づけば、物体Ｏの第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにおける位置を検出することができる。以上説明した方式は、相互容量方式、又は、ミューチャル検出方式などと呼ばれる。

この相互容量方式に係るセンシングは、第１及び第４実施形態に係る調光パネルＡＰを用いて実現することもできる。すなわち、第１電極Ｅ１に駆動信号Ｓｔｘを供給した際に各第２電極Ｅ２から得られる検出信号Ｓｒｘに基づけば、物体Ｏを検出できるとともに、この物体Ｏの第２方向Ｙにおける位置を検出することができる。

図１０は、調光パネルＡＰを用いたセンシングの他の方式を説明するための図である。この図を用いて説明する方式は、例えば、第１，第２，第４及び第５実施形態の調光パネルＡＰに適用可能である。

図１０に示すセンシング方法においては、各第２電極Ｅ２に駆動信号Ｓｔｘが供給される。駆動信号Ｓｔｘにより、各第２電極Ｅ２がそれぞれ有する容量（自己容量）が充電される。この自己容量に蓄えられる電荷量は、物体Ｏと第２電極Ｅ２との間に生じる容量Ｃｘに応じて変化する。したがって、各第２電極Ｅ２の自己容量に蓄えられた電荷を検出信号Ｓｒｘとして読み取ると、これらの検出信号Ｓｒｘの値に基づき、物体Ｏを検出することができる。また、第２方向Ｙにおける物体Ｏの位置を検出することができる。以上説明した方式は、自己容量方式、又は、セルフ検出方式などと呼ばれる。

なお、例えば島状の第２電極Ｅ２を調光エリアＢにおいて２次元に配列すれば、自己容量方式においても物体Ｏの第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにおける位置を検出することができる。また、第３及び第６実施形態に係る調光パネルＡＰにおいても、複数の調光画素ＰＸｂに亘って設けられた第１電極Ｅ１を用いて自己容量方式のセンサ装置を実現することができる。

図１１は、本実施形態に係る表示装置１が備える制御要素の一部を概略的に示すブロック図である。表示装置１は、図２に示した制御要素に加え、センサドライバ２５と、セレクタ２６とをさらに備えている。センサドライバ２５及びセレクタ２６は、例えば調光パネルＡＰに内蔵回路として形成される。センサドライバ２５及びセレクタ２６は、調光パネルＡＰの外部に形成されても良い。

センサドライバ２５は、表示エリアＡに接触或いは近接する物体のセンシングに際して調光パネルＡＰを駆動する。例えば上述の相互容量方式のセンシングを実現する場合、センサドライバ２５は、第１電極Ｅ１に駆動信号Ｓｔｘを供給するとともに第２電極Ｅ２から検出信号Ｓｒｘを読み出し、この検出信号Ｓｒｘが示す数値をコントローラ２０に出力する。また、上述の自己容量方式のセンシングを実現する場合、センサドライバ２５は、第２電極Ｅ２に駆動信号Ｓｔｘを供給するとともに第２電極Ｅ２から検出信号Ｓｒｘを読み出し、この検出信号Ｓｒｘが示す数値をコントローラ２０に出力する。コントローラ２０は、センサドライバ２５から入力される数値に基づいて、表示装置１に接触或いは近接する物体の有無、及び当該物体の位置を検出（演算）する。

セレクタ２６は、コントローラ２０に制御されて、調光パネルＡＰの接続先を調光ドライバ２３及びセンサドライバ２５の間で選択的に切り替える。

コントローラ２０は、セレクタ２６を制御して調光パネルＡＰの接続先を適宜切り替えつつ、表示及びセンシングに係る動作を繰り返し実行する。図１２は、表示及びセンシングに係る動作の一例を示すタイムチャートである。表示及びセンシングに係る動作の１サイクルに相当するサブフレーム期間ＳＦ（単位期間）は、表示期間Ｔａとセンシング期間Ｔｂとを含み、時系列に繰り返される。連続した所定数のサブフレーム期間ＳＦによって１フレームの画像を表示するためのフレーム期間Ｆが構成される。

表示期間Ｔａにおいては、セレクタ２６により調光ドライバ２３と調光パネルＡＰとが接続され、第１乃至第６実施形態にて説明した透過率の制御が実行される。一方、センシング期間Ｔｂにおいては、セレクタ２６によりセンサドライバ２５と調光パネルＡＰとが接続され、相互容量方式或いは自己容量方式のセンシングに係る制御が実行される。

バックライトＢＬの制御は、表示期間Ｔａにおいてオンされる。すなわち、表示期間Ｔａにおいては、第１乃至第６実施形態にて説明したように画像データに基づいて決定された輝度で各発光ダイオードＬＤが点灯される。

一方で、バックライトＢＬの制御は、センシング期間Ｔｂにおいてオフされる。すなわち、センシング期間Ｔｂにおいては、いずれの発光ダイオードＬＤも消灯される。このようにすることで、センシング期間Ｔｂにおいて調光パネルＡＰに供給される駆動信号Ｓｔｘなどに起因した調光エリアＢの意図せぬ透過率変化による画像の乱れを防ぐことができる。

本実施形態のように、調光パネルＡＰをセンサ装置として利用することで、別途のセンサ装置を表示装置１に組み合わせることなく物体のセンシングが可能となる。また、別途のセンサ装置を表示装置１に組み合わせる場合に比べて、表示装置１の厚さを抑えることができる。

（第８実施形態）
第８実施形態においては、図３に示す構造の表示装置１に適用可能な画像表示方法の一例につき、図１３を用いて説明する。

図１３（Ａ）に、コントローラ２０が受信した画像データが表す原画像Ｉ０を示す。この原画像Ｉ０は、比較的に輝度（或いは明度）が低い第１暗部ＩＤ０と、この第１暗部ＩＤ０に隣接し且つこの第１暗部ＩＤ０よりも輝度（或いは明度）が高い第１明部ＩＬ０とを含んでいる。

図１３（Ｂ）に、原画像Ｉ０の画像データに基づいてコントローラ２０が調光パネルＡＰの調光エリアＢに形成する調光パターンＰを示す。この調光パターンＰは、原画像Ｉ０の第１暗部ＩＤ０に対応する領域に形成された暗パターンＰＤと、暗パターンＰＤよりも光の透過率（或いは輝度）が高い明パターンＰＩとを含んでいる。サブエリアＳＢ１〜ＳＢ６のサイズが表示パネルＤＰの表示画素ＰＸａのサイズよりも大きいため、調光パネルＡＰの精細度は表示パネルＤＰの精細度よりも低い。そこで、明パターンＰＩは、原画像Ｉ０の第１明部ＩＬ０に対応する領域を含み且つこの領域よりも広い範囲に形成されている。

図１３（Ｂ）の例においては、サブエリアＳＢ３，ＳＢ４により明パターンＰＩが形成され、サブエリアＳＢ１，ＳＢ２及びサブエリアＳＢ５，ＳＢ６により明パターンＰＩを挟むように２つの暗パターンＰＤが形成されている。

図１３（Ｃ）に、原画像Ｉ０の画像データに基づいてコントローラ２０が表示パネルＤＰに表示させる表示画像Ｉ１を示す。この表示画像Ｉ１は、原画像Ｉ０の第１明部ＩＬ０に対応する領域に表示された第２明部ＩＬ１と、調光パターンＰの暗パターンＰＤに対応する領域に表示された第２暗部ＩＤ１とを含んでいる。また、ここに示した例において、表示画像Ｉ１は、第２明部ＩＬ１と第２暗部ＩＤ１との間に補完部ＩＣＰを有している。第２明部ＩＬ１の透過率（あるいは輝度）は、明パターンＰＩを透過した光が原画像Ｉ０の第１明部ＩＬ０と同等の輝度で表示されるように設定される。第２暗部ＩＤ１の透過率（あるいは輝度）は、暗パターンＰＤを透過した光が原画像Ｉ０の第１暗部ＩＤ０と同等の輝度で表示されるように設定される。

補完部ＩＣＰは、明パターンＰＩに対応する領域から第２明部ＩＬ１を除いた形状を有している。補完部ＩＣＰの透過率（あるいは輝度）は、明パターンＰＩを透過した光が原画像Ｉ０の第１暗部ＩＤ０と同等の輝度で表示されるように設定される。すなわち、明パターンＰＩと補完部ＩＣＰとが重なる領域の輝度を、暗パターンＰＤと第２暗部ＩＤ１とが重なる領域の輝度と同程度にする必要があることから、補完部ＩＣＰの透過率は第２暗部ＩＤ１よりも低い。

図１３（Ｄ）に調光パターンＰ及び表示画像Ｉ１の組み合わせにより表示エリアＡに形成される表示画像Ｉ２を示す。この表示画像Ｉ２は、原画像Ｉ０の第１明部ＩＬ０に対応する第３明部ＩＬ２と、原画像Ｉ０の第１暗部ＩＤ０に対応する第３暗部ＩＤ２とを含んでいる。第３明部ＩＬ２は、調光パターンＰの明パターンＰＩ及び表示画像Ｉ１の第２明部ＩＬ１を経て表示される。このため、第３明部ＩＬ２は、比較的高輝度に表示される。一方、第３暗部ＩＤ２の大部分は、調光パターンＰの暗パターンＰＤ及び表示画像Ｉ１の第２暗部ＩＤ１を経て表示される。このとき、調光パターンＰの暗パターンＰＤは導光板ＬＧからの光を適度に遮蔽するため、暗パターンＰＤを透過した光の光量が十分に低減される。このような暗パターンＰＤと第２暗部ＩＤ１とが重なることにより形成される第３暗部ＩＤ２は、十分に低輝度となる。

明パターンＰＩのうち第２明部ＩＬ１と重ならない領域は、補完部ＩＣＰと重なる。したがってこの領域は、暗パターンＰＤと第２暗部ＩＤ１とが重なる領域と同程度に低輝度となる。

本実施形態の画像表示方法を用いれば、図３の表示装置１のように調光パネルＡＰの精細度が表示パネルＤＰの精細度より低い場合であっても、表示画像のコントラストを細やかに調整することができる。すなわち、サブエリアＳＢ１〜ＳＢ６によって原画像Ｉ０の第１明部ＩＬ０に対応する明パターンを形成することは困難であるが、表示画像Ｉ１に補完部ＩＣＰを形成することによって、第１明部ＩＬ０の輪郭に応じた輝度の調整が可能となる。

（第９実施形態）
第９実施形態においては、図４に示す構造の表示装置１に適用可能な画像表示方法の一例につき、図１４を用いて説明する。

図１４（Ａ）に、コントローラ２０が受信した画像データが表す原画像Ｉ０を示す。この原画像Ｉ０は、図１３（Ａ）の場合と同じく、第１暗部ＩＤ０及び第１明部ＩＬ０を含んでいる。

図１４（Ｂ）に、原画像Ｉ０の画像データに基づいてコントローラ２０が調光パネルＡＰの調光エリアＢに形成する調光パターンＰを示す。この調光パターンＰは、図１３（Ｂ）の場合と同じく、暗パターンＰＤ及び明パターンＰＩを含んでいる。サブエリアＳＢ１１〜ＳＢ６８のサイズが表示パネルＤＰの表示画素ＰＸａのサイズよりも大きいため、調光パネルＡＰの精細度は表示パネルＤＰの精細度よりも低い。そこで、明パターンＰＩは、原画像Ｉ０の第１明部ＩＬ０に対応する領域を含み且つこの領域よりも広い範囲に形成されている。

図１４（Ｂ）の例においては、サブエリアＳＢ３３〜ＳＢ３６，ＳＢ４３〜ＳＢ４６により明パターンＰＩが形成され、残りのサブエリアにより明パターンＰＩを囲うように暗パターンＰＤが形成されている。

図１４（Ｃ）に、原画像Ｉ０の画像データに基づいてコントローラ２０が表示パネルＤＰに表示させる表示画像Ｉ１を示す。この表示画像Ｉ１は、図１３（Ｃ）の場合と同じく、原画像Ｉ０の第１明部ＩＬ０に対応する領域に表示された第２明部ＩＬ１と、調光パターンＰの暗パターンＰＤに対応する領域に表示された第２暗部ＩＤ１と、第２明部ＩＬ１及び第２暗部ＩＤ１の間に表示された補完部ＩＣＰとを含んでいる。ここでは、補完部ＩＣＰは第２明部ＩＬ１を囲う矩形状であり、第２暗部ＩＤ１はこの補完部ＩＣＰを囲っている。

図１４（Ｄ）に調光パターンＰ及び表示画像Ｉ１の組み合わせにより表示エリアＡに形成される表示画像Ｉ２を示す。この表示画像Ｉ２は、図１３（Ｄ）の場合と同じく、第３明部ＩＬ２及び第３暗部ＩＤ２を含んでいる。第３明部ＩＬ２は、調光パターンＰの明パターンＰＩ及び表示画像Ｉ１の第２明部ＩＬ１を経て表示されるため、比較的高輝度に表示される。一方、第３暗部ＩＤ２は、調光パターンＰの暗パターンＰＤ及び表示画像Ｉ１の第２暗部ＩＤ１、或いは調光パターンＰの明パターンＰＩ及び表示画像Ｉ１の補完部ＩＣＰを経て表示されるため、十分に低輝度となる。

本実施形態の画像表示方法を用いれば、図４の表示装置１のように調光パネルＡＰの精細度が表示パネルＤＰの精細度より低い場合であっても、表示画像のコントラストを細やかに調整することができる。すなわち、サブエリアＳＢ１１〜ＳＢ６８によって原画像Ｉ０の第１明部ＩＬ０に対応する明パターンを形成することは困難であるが、表示画像Ｉ１に補完部ＩＣＰを形成することによって、第１明部ＩＬ０の輪郭に応じた輝度の調整が可能となる。

（第１０実施形態）
第１０実施形態においては、図５に示す構造の表示装置１に適用可能な画像表示方法の一例につき、図１５を用いて説明する。

図１５（Ａ）に、コントローラ２０が受信した画像データが表す原画像Ｉ０を示す。この原画像Ｉ０は、図１４（Ａ）の場合と同じく、第１暗部ＩＤ０及び第１明部ＩＬ０を含んでいる。

図１５（Ｂ）に、原画像Ｉ０の画像データに基づいてコントローラ２０が調光パネルＡＰの調光エリアＢに形成する調光パターンＰを示す。この調光パターンＰは、図１４（Ｂ）の場合と同じく、暗パターンＰＤ及び明パターンＰＩを含んでいる。明パターンＰＩは原画像Ｉ０の第１明部ＩＬ０に対応する領域を含み且つこの領域よりも広い範囲に形成されている。

図１５（Ｃ）に、原画像Ｉ０の画像データに基づいてコントローラ２０が表示パネルＤＰに表示させる表示画像Ｉ１を示す。この表示画像Ｉ１は、図１４（Ｃ）の場合と同じく、原画像Ｉ０の第１明部ＩＬ０に対応する領域に表示された第２明部ＩＬ１と、調光パターンＰの暗パターンＰＤに対応する領域に表示された第２暗部ＩＤ１と、第２明部ＩＬ１及び第２暗部ＩＤ１の間に表示された補完部ＩＣＰとを含んでいる。

図１５（Ｄ）に調光パターンＰ及び表示画像Ｉ１の組み合わせにより表示エリアＡに形成される表示画像Ｉ２を示す。この表示画像Ｉ２は、図１４（Ｄ）の場合と同じく、第３明部ＩＬ２及び第３暗部ＩＤ２を含んでいる。第３明部ＩＬ２は、調光パターンＰの明パターンＰＩ及び表示画像Ｉ１の第２明部ＩＬ１を経て表示されるため、比較的高輝度に表示される。一方、第３暗部ＩＤ２は、調光パターンＰの暗パターンＰＤ及び表示画像Ｉ１の第２暗部ＩＤ１、或いは調光パターンＰの明パターンＰＩ及び表示画像Ｉ１の補完部ＩＣＰを経て表示されるため、十分に低輝度となる。

本実施形態の画像表示方法を用いれば、例えば図５の表示装置１において調光画素ＰＸｂが表示画素ＰＸａよりもサイズが大きく、調光パターンＰに第１明部ＩＬ０と同じ形状の明パターンＰＩを精度良く形成できない場合などであっても、表示画像のコントラストを細やかに調整することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

第１乃至第１０実施形態に係る構成は、適宜に変更することができる。例えば、上述したように、表示パネルＤＰ及び調光パネルＡＰの位置を入れ替えても良い。この場合においては、調光パネルＡＰの上に電気的な遮蔽物が無くなるため、第７実施形態にて説明したセンシングの感度を高めることができる。

第８乃至第１０実施形態においては、調光パネルＡＰに明パターンＰＩ及び暗パターンＰＤを含む調光パターンＰが形成されるとしたが、より多段階に輝度が変化する調光パターンＰが形成されても良い。例えば、原画像Ｉ０の第１明部ＩＬ０に対応する領域から離れるに連れて輝度が段階的に低くなるような調光パターンＰを形成するとともに、表示画像Ｉ１において調光パターンＰの段階的な輝度の変化に対応して透過率を段階的に変化させても良い。

本明細書にて開示した構成から得られる表示装置の一例を、以下に付記する。
［１］光源と、上記光源に対向する入射面及びこの入射面から入射した光が出射する出射面を有する導光板と、複数の表示画素が配列されるとともに上記出射面と対向する表示エリアを有し、上記複数の表示画素の駆動により、上記表示エリアに入射する光を選択的に透過させて上記表示エリアに画像を表示する表示パネルと、上記表示エリア及び上記出射面と対向する調光エリアを有し、上記調光エリアに入射する光の透過率を上記調光エリアにおける部分ごとに変更する調光パネルと、を備える表示装置である。
［２］上記調光パネルは、上記表示パネルと上記導光板との間に配置され、上記出射面から出射して上記調光エリアに入射する光の上記表示パネルの側への透過率を上記調光エリアにおける部分ごとに変更し、上記表示パネルは、上記複数の表示画素の駆動により、上記調光パネルを透過して上記表示エリアに入射する光を選択的に透過させて上記表示エリアに画像を表示する、上記［１］に記載の表示装置である。
［３］上記調光エリアは、第１方向に帯状に延びるとともに上記第１方向と交わる第２方向に並ぶ複数のサブエリアを有し、上記調光パネルは、上記調光エリアに入射する光の透過率を上記複数のサブエリアごとに変更する、上記［１］又は［２］に記載の表示装置である。
［４］上記入射面は、上記第１方向に沿って延び、上記入射面に沿って並ぶとともに、個別に輝度を調整可能な複数の上記光源を備える、上記［３］に記載の表示装置である。
［５］上記複数の光源のうち、点灯した光源からの光により高輝度となる上記導光板の上記出射面の高輝度領域からの光が上記調光エリアに入射し、上記調光パネルは、上記調光エリアにおいて上記高輝度領域からの光が入射する領域の部分ごとに光の透過率を変更する、上記［４］に記載の表示装置である。
［６］上記調光エリアは、第１方向及び上記第１方向と交わる第２方向にマトリクス状に並ぶ複数のサブエリアを有し、上記調光パネルは、上記調光エリアに入射する光の透過率を上記複数のサブエリアごとに変更する、上記［１］又は［２］に記載の表示装置である。
［７］上記調光エリアは、第１方向及び上記第１方向と交わる第２方向にマトリクス状に並ぶ複数の調光画素を有し、上記調光パネルは、上記調光エリアに入射する光の透過率を上記複数の調光画素ごとに変更する、上記［１］又は［２］に記載の表示装置である。
［８］上記表示パネル及び上記調光パネルは、一対の基板と、これら基板の間に封入された液晶層とを備える液晶パネルであり、上記調光パネルを挟む位置にそれぞれ配置された第１偏光板及び第２偏光板と、上記第２偏光板とともに上記表示パネルを挟む位置に配置された第３偏光板と、を備え、上記第１偏光板及び上記第３偏光板は、第１偏光軸を有し、上記第２偏光板は、上記第１偏光軸と直交する第２偏光軸を有する、上記［１］乃至［７］のうちいずれか１つに記載の表示装置である。
［９］上記調光パネルは、一対の基板と、これら基板の間に封入された液晶層と、上記一対の基板のいずれか一方に設けられた第１電極及びこの第１電極と対向する第２電極と、を備える液晶パネルであり、第１期間において、上記表示パネルを制御して上記表示エリアに画像を表示させるとともに、上記第１電極及び上記第２電極の間に印加する電圧を制御して上記調光エリアの透過率を制御し、上記第１期間と異なる第２期間において、上記第１電極及び上記第２電極のいずれか一方から得られる検出信号に基づいて上記表示エリアに接触或いは近接する物体を検出するコントローラをさらに備える、上記［１］乃至［７］のうちいずれか１つに記載の表示装置である。
［１０］上記コントローラは、上記第２期間において上記光源を消灯する、上記［９］に記載の表示装置である。
［１１］
上記表示エリアに、第１暗部と、この第１暗部に隣接し且つこの第１暗部よりも輝度が高い第１明部と、を含む画像を表示する場合に、上記調光パネルは、上記調光エリアにおいて、上記第１明部に対応する領域を含み且つこの領域よりも広い範囲の光の透過率を周囲よりも高く設定する、上記［１］乃至［１０］のうちいずれか１つに記載の表示装置である。
［１２］
上記調光パネルは、上記調光エリアにおいて、上記第１暗部に対応する領域に暗パターンを形成し、上記第１明部に対応する領域を含み且つこの領域よりも広い範囲に上記暗パターンよりも光の透過率が高い明パターンを形成し、上記表示パネルは、上記表示エリアにおいて、上記暗パターンに対応する領域に第２暗部を表示し、上記第１明部に対応する領域に上記第２暗部よりも光の透過率が高い第２明部を表示し、上記第２暗部及び上記第２明部の間に上記第２暗部よりも光の透過率が低い補完部を表示する、上記［１１］に記載の表示装置である。

１…表示装置、１２…第１偏光板、１３…第２偏光板、１４…第３偏光板、ＤＰ…表示パネル、ＡＰ…調光パネル、ＢＬ…バックライト、ＬＧ…導光板、Ｓ１…入射面、Ｓ２…出射面、ＬＵ…光源ユニット、ＬＤ…発光ダイオード、Ａ…表示エリア、Ｂ…調光エリア、ＳＢ…サブエリア。

Claims (12)

1. 光源と、
   前記光源に対向する入射面及びこの入射面から入射した光が出射する出射面を有する導光板と、
   複数の表示画素が配列されるとともに前記出射面と対向する表示エリアを有し、前記複数の表示画素の駆動により、前記表示エリアに入射する光を選択的に透過させて前記表示エリアに画像を表示する表示パネルと、
   前記表示エリア及び前記出射面と対向する調光エリアを有し、前記調光エリアに入射する光の透過率を前記調光エリアにおける部分ごとに変更する調光パネルと、
   を備える表示装置。
2. 前記調光パネルは、前記表示パネルと前記導光板との間に配置され、前記出射面から出射して前記調光エリアに入射する光の前記表示パネルの側への透過率を前記調光エリアにおける部分ごとに変更し、
   前記表示パネルは、前記複数の表示画素の駆動により、前記調光パネルを透過して前記表示エリアに入射する光を選択的に透過させて前記表示エリアに画像を表示する、
   請求項１に記載の表示装置。
3. 前記調光エリアは、第１方向に帯状に延びるとともに前記第１方向と交わる第２方向に並ぶ複数のサブエリアを有し、
   前記調光パネルは、前記調光エリアに入射する光の透過率を前記複数のサブエリアごとに変更する、
   請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 前記入射面は、前記第１方向に沿って延び、
   前記入射面に沿って並ぶとともに、個別に輝度を調整可能な複数の前記光源を備える、
   請求項３に記載の表示装置。
5. 前記複数の光源のうち、点灯した光源からの光により高輝度となる前記導光板の前記出射面の高輝度領域からの光が前記調光エリアに入射し、
   前記調光パネルは、前記調光エリアにおいて前記高輝度領域からの光が入射する領域の部分ごとに光の透過率を変更する、
   請求項４に記載の表示装置。
6. 前記調光エリアは、第１方向及び前記第１方向と交わる第２方向にマトリクス状に並ぶ複数のサブエリアを有し、
   前記調光パネルは、前記調光エリアに入射する光の透過率を前記複数のサブエリアごとに変更する、
   請求項１又は２に記載の表示装置。
7. 前記調光エリアは、第１方向及び前記第１方向と交わる第２方向にマトリクス状に並ぶ複数の調光画素を有し、
   前記調光パネルは、前記調光エリアに入射する光の透過率を前記複数の調光画素ごとに変更する、
   請求項１又は２に記載の表示装置。
8. 前記表示パネル及び前記調光パネルは、一対の基板と、これら基板の間に封入された液晶層とを備える液晶パネルであり、
   前記調光パネルを挟む位置にそれぞれ配置された第１偏光板及び第２偏光板と、
   前記第２偏光板とともに前記表示パネルを挟む位置に配置された第３偏光板と、
   を備え、
   前記第１偏光板及び前記第３偏光板は、第１偏光軸を有し、
   前記第２偏光板は、前記第１偏光軸と直交する第２偏光軸を有する、
   請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の表示装置。
9. 前記調光パネルは、一対の基板と、これら基板の間に封入された液晶層と、前記一対の基板のいずれか一方に設けられた第１電極及びこの第１電極と対向する第２電極と、を備える液晶パネルであり、
   第１期間において、前記表示パネルを制御して前記表示エリアに画像を表示させるとともに、前記第１電極及び前記第２電極の間に印加する電圧を制御して前記調光エリアの透過率を制御し、前記第１期間と異なる第２期間において、前記第１電極及び前記第２電極のいずれか一方から得られる検出信号に基づいて前記表示エリアに接触或いは近接する物体を検出するコントローラをさらに備える、
   請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の表示装置。
10. 前記コントローラは、前記第２期間において前記光源を消灯する、
    請求項９に記載の表示装置。
11. 前記表示エリアに、第１暗部と、この第１暗部に隣接し且つこの第１暗部よりも輝度が高い第１明部と、を含む画像を表示する場合に、
    前記調光パネルは、前記調光エリアにおいて、前記第１明部に対応する領域を含み且つこの領域よりも広い範囲の光の透過率を周囲よりも高く設定する、
    請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の表示装置。
12. 前記調光パネルは、前記調光エリアにおいて、前記第１暗部に対応する領域に暗パターンを形成し、前記第１明部に対応する領域を含み且つこの領域よりも広い範囲に前記暗パターンよりも光の透過率が高い明パターンを形成し、
    前記表示パネルは、前記表示エリアにおいて、前記暗パターンに対応する領域に第２暗部を表示し、前記第１明部に対応する領域に前記第２暗部よりも光の透過率が高い第２明部を表示し、前記第２暗部及び前記第２明部の間に前記第２暗部よりも光の透過率が低い補完部を表示する、
    請求項１１に記載の表示装置。

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