特開 2022-97952 直視型液晶表示装置及びそのプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022097952

(43)【公開日】2022-07-01

(54)【発明の名称】直視型液晶表示装置及びそのプログラム

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/13357 20060101AFI20220624BHJP

   G02F 1/1347 20060101ALI20220624BHJP

   G02F 1/133 20060101ALI20220624BHJP

   G02F 1/19 20190101ALI20220624BHJP

   G02F 1/167 20190101ALI20220624BHJP

【ＦＩ】

G02F1/13357

G02F1/1347

G02F1/133 535

G02F1/133 575

G02F1/19

G02F1/167

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020211221

(22)【出願日】2020-12-21

(71)【出願人】

【識別番号】000004352

【氏名又は名称】日本放送協会

(71)【出願人】

【識別番号】591053926

【氏名又は名称】一般財団法人ＮＨＫエンジニアリングシステム

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】日下部 裕一

(72)【発明者】

【氏名】金澤 勝

【テーマコード（参考）】

2H189

2H193

2H391

2K101

【Ｆターム（参考）】

2H189AA22

2H189AA27

2H189AA35

2H189CA36

2H189HA16

2H189LA19

2H189LA20

2H189LA22

2H193ZA37

2H193ZG04

2H193ZG14

2H193ZG43

2H193ZG48

2H391AA04

2H391AB04

2H391AC13

2H391AC32

2H391CB14

2H391CB43

2H391CB52

2K101AA04

2K101AA11

2K101BA03

2K101BB40

2K101BD61

2K101CA06

2K101EA56

2K101EF23

2K101EJ11

2K101EJ21

2K101EK03

(57)【要約】

【課題】光の利用効率が高い直視型液晶表示装置を提供する。
【解決手段】ＬＣＤ直視型表示装置１は、導光板２０とＬＣＤ７０との間に位置し、入射光を導光板２０側に反射する又は入射光をＬＣＤ７０側に透過する素子で構成された光量制御手段４０と、光量制御手段４０の後段に位置し、光量制御手段４０を透過した光を拡散させる拡散板５０と、を備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バックライトからの入射光を液晶表示手段に導光する導光板と、前記入射光により映像を表示する前記液晶表示手段とを備える直視型液晶表示装置であって、
前記導光板と前記液晶表示手段との間に位置し、前記入射光を前記導光板側に反射する又は前記入射光を前記液晶表示手段側に透過する素子で構成された光量制御手段と、
前記光量制御手段の後段に位置し、前記光量制御手段を透過した光を拡散させる拡散板と、
を備えることを特徴とする直視型液晶表示装置。

【請求項2】

前記光量制御手段は、電気泳動方式により前記素子毎に前記入射光を反射又は透過することを特徴とする請求項１に記載の直視型液晶表示装置。

【請求項3】

前記光量制御手段は、各素子が前記入射光を反射する粒子が封入されたカプセルを有し、前記粒子を前記カプセル内で移動させることで、前記素子毎に前記入射光を反射又は透過することを特徴とする請求項２に記載の直視型液晶表示装置。

【請求項4】

前記光量制御手段は、前記入射光が入射する入射面に対し、前記粒子が垂直に並ぶことで前記素子が前記入射光を透過すると共に、前記粒子が水平又は放物線状に並ぶことで前記素子が前記入射光を反射することを特徴とする請求項３に記載の直視型液晶表示装置。

【請求項5】

前記光量制御手段は、エレクトロウェッティング方式により前記素子毎に前記入射光を反射又は透過することを特徴とする請求項１に記載の直視型液晶表示装置。

【請求項6】

前記光量制御手段は、複数の前記素子からなるブロックで構成され、
映像信号が入力され、入力された前記映像信号の各画素を前記ブロックに割り当てるブロック割当手段と、
前記ブロック毎に前記映像信号の最大画素値を検出する最大画素値検出手段と、
前記ブロック内で前記入射光を透過する素子数毎に前記拡散板を含めた透過率を予め設定し、前記ブロック毎の最大画素値及び前記透過率に基づいて、前記素子数を算出して前記光量制御手段を前記ブロック単位で駆動する第１駆動手段と、
前記透過率に基づいて前記映像信号のレベル補正を行い、レベル補正後の前記映像信号で前記液晶表示手段を駆動する第２駆動手段と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の直視型液晶表示装置。

【請求項7】

コンピュータを、請求項６に記載の直視型液晶表示装置として機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直視型液晶表示装置及びそのプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）直視型表示装置は、ＬＣＤがバックライトの光強度を変調することで画像を表示する（例えば、非特許文献１）。図１３に示すように、従来のＬＣＤ直視型表示装置１００は、導光板１１０と、偏光板１２０，１５０と、ＬＣＤ駆動素子１３０と、ＬＣＤ１４０と、バックライト１６０とを備える。ＬＣＤ直視型表示装置１００では、導光板１１０がＬＣＤ１４０の裏側に配置されており、バックライト１６０からの光が導光板１１０に入射する。この入射光は、導光板１１０で反射を繰り返し、偏光板１２０で偏光方向を整えられてＬＣＤ１４０に入射する。このように、ＬＣＤ直視型表示装置１００では、画像内容には関係なく、全ての入射光がＬＣＤ１４０に一様に入射する。そして、ＬＣＤ駆動素子１３０が映像の内容に応じてＬＣＤ１４０を駆動して入射光の偏光方向を制御するので、偏光板１５０からの出射光の輝度が変化し、映像を表示することができる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】“液晶ディスプレイの原理と技術”，［online］，［令和２年１０月２６日検索］，インターネット＜URL：https://jp.sharp/products/lcd/tech/s2_3.html＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、前記した従来技術では、風景など通常の画面に含まれる明るい領域が一部だけなので、ＬＣＤに入射するバックライトからの入射光のほとんどが使用されず、光の利用効率が低くなってしまう。

【0005】

そこで、本発明は、光の利用効率が高い直視型液晶表示装置及びそのプログラムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決するため、本発明に係る直視型液晶表示装置は、バックライトからの入射光を液晶表示手段に導光する導光板と、入射光により映像を表示する液晶表示手段とを備える直視型液晶表示装置であって、光量制御手段と、拡散板とを備える構成とした。

【0007】

かかる直視型液晶表示装置において、光量制御手段は、導光板と液晶表示手段との間に位置し、入射光を導光板側に反射する又は入射光を液晶表示手段側に透過する素子で構成されている。そして、拡散板は、光量制御手段の後段に位置し、光量制御手段を透過した光を拡散させる。

【0008】

かかる直視型液晶表示装置では、映像の明るさに応じて光量制御手段が入射光を導光板側に反射するので、この入射光が導光板で再反射されて液晶表示手段に入射し、入射光の利用効率を高くすることができる。

【0009】

なお、本発明は、コンピュータを、前記した直視型液晶表示装置として機能させるためのプログラムで実現することもできる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、光の利用効率を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態において、映像の一例を説明する説明図である。

【図2】従来の電子インク技術を説明する説明図である。

【図3】（ａ）～（ｃ）は、従来の電子インク技術における表示原理を説明する説明図である。

【図4】第１実施形態に係るＬＣＤ直視型表示装置の概略構成図である。

【図5】（ａ）～（ｃ）は、第１実施形態における光量制御手段の模式図である。

【図6】（ａ）～（ｄ）は、第１実施形態において、光を透過する素子数と映像の明暗との関係を説明する説明図である。

【図7】（ａ）～（ｄ）は、第１実施形態において、光を透過する素子数と映像の明暗との関係を説明する説明図である。

【図8】（ａ）及び（ｂ）は、第１実施形態において、光を透過する素子数と映像の明暗との関係を説明する説明図である。

【図9】第１実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。

【図10】第１実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。

【図11】（ａ）及び（ｂ）は、第２実施形態における光量制御手段の模式図である。

【図12】（ａ）及び（ｂ）は、変形例における光量制御手段の模式図である。

【図13】従来のＬＣＤ直視型表示装置の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。但し、以下に説明する各実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、同一の手段には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

【0013】

（第１実施形態）
［ＬＣＤ直視型表示装置の原理］
まず、各実施形態に係るＬＣＤ直視型表示装置（直視型液晶表示装置）１の原理について説明する。
図４に示すように、ＬＣＤ直視型表示装置１は、映像の明るさに応じて、導光板２０からの光を導光板２０に戻す光量制御手段４０を備えているので、ＬＣＤ７０に入射する光量を制御できる。すなわち、ＬＣＤ直視型表示装置１は、映像暗部において導光板２０に反射される光量により、映像明部においてＬＣＤ７０に入射する光量が増加するので、入射光を有効に利用できる。例えば、図１に示すように、半分（左上及び右下）が黒色で、残りの半分（左下及び右上）が白色の映像Ｖの場合を考える。この場合、ＬＣＤ直視型表示装置１では、映像Ｖの黒色領域に入射した光が導光板２０に反射されるので、映像Ｖの白色領域に入射する光量が２倍となる。図１の例では、同一光量で輝度が２倍になる。

【0014】

次に、前記した光量制御手段４０を実現する技術について説明する。
例えば、光量制御手段４０は、電子ペーパーで用いられている電子泳動方式で実現できる。この電子泳動方式は、電子インク技術に基づいた電子ペーパーで広く採用されている。図２に示すように、電子ペーパー２００は、電極２１０，２３０と、電子インクカプセル２２０と、駆動回路２４０とを備える。この電子ペーパー２００は、２枚の電極２１０，２３０の間に多数の電子インクカプセル２２０が配置されている。また、駆動回路２４０は、電極２１０，２３０に電圧を印加することで、電子インクカプセル２２０を駆動する。

【0015】

図３に示すように、各電子インクカプセル２２０は、透明な液体で満たされ、多数の白色の微粒子（粒子）２２１と黒色の微粒子２２２とが封入されている。ここで、２枚の電極２１０，２３０に印可する電圧を変化させることにより、電子インクカプセル２２０内で微粒子２２１，２２２の位置を制御できる。ここで、図面上側から周囲光が照射されていることとする。図３（ａ）に示すように、上側の電極２１０に正の電圧、下側の電極２３０に負の電圧を印加すると、上側に白色の微粒子２２１が集まり、下側に黒色の微粒子２２２が集まる。その結果、図面上側から入射した周囲光が白黒色の微粒子２２１で反射されるので、「白」を表現できる。

【0016】

また、図３（ｂ）に示すように、上側の電極２１０に負の電圧、下側の電極２３０に正の電圧を印加すると、上側に黒色の微粒子２２２が集まり、下側に白色の微粒子２２１が集まる。その結果、図面上側から入射した周囲光が黒色の微粒子２２２に吸収されるので、「黒」を表現できる。

【0017】

また、図３（ｃ）に示すように、電極２１０，２３０の左下及び右上に正の電圧を印加すると、左上と右下に黒色の微粒子２２２が集まり、右上と左下に白色の微粒子２２１が集まる。この場合、上下共に白色の微粒子２２１及び黒色の微粒子２２２が半々になるので、図面上側から入射した周囲光の半分が反射され、残り半分が吸収されるので、「灰色」を表現できる。

【0018】

このように、光量制御手段４０では、入射光の反射を制御する電子泳動方式を利用できる（参考文献１）。
なお、光量制御手段４０では、電子泳動方式に代わり、エレクトロウェッティング方式も利用できる（参考文献２）。

【0019】

参考文献１：［online］，［令和２年１１月２日検索］，インターネット＜URL：https://jp.eink.com/electronic ink.html＞
参考文献２：［online］，［令和２年１１月２日検索］，インターネット＜URL：https://japanese.engadget.com/jp-2008-10-19-colorbright.html＞

【0020】

［ＬＣＤ直視型表示装置の構成］
図４を参照し、ＬＣＤ直視型表示装置１の構成について説明する。
図４に示すように、ＬＣＤ直視型表示装置１は、バックライト１０と、導光板２０と、偏光板３０と、光量制御手段４０と、拡散板５０と、ＬＣＤ駆動素子６０と、ＬＣＤ（液晶表示手段）７０と、偏光板８０と、制御装置９０とを備える。なお、図４には、水平方向（Ｘ軸）、垂直方向（Ｙ軸）、奥行き方向（Ｚ軸）を図示した。また、光を破線のブロック矢印で図示し、ブロック矢印の太さが光の明るさを表している。

【0021】

バックライト１０は、ＬＣＤ直視型表示装置１のバックライトである。本実施形態では、バックライト１０は、導光板２０の側方に位置し、水平方向に光を出射する。例えば、バックライト１０としては、一般的なＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源があげられる。

【0022】

導光板２０は、バックライト１０からの入射光をＬＣＤ７０に導光するものである。例えば、導光板２０としては、側方からの入射光を下側に拡散する一般的な拡散パネルがあげられる。

【0023】

偏光板３０は、導光板２０で拡散された入射光のうち、所定方向の偏光成分のみを透過させるものである。本実施形態では、偏光板３０は、導光板２０と対向するように、導光板２０と一定の間隔を空けて位置している。例えば、偏光板３０としては、Ｘ軸方向の直線偏光を透過する一般的な偏光フィルムがあげられる。

【0024】

光量制御手段４０は、導光板２０とＬＣＤ７０との間に位置し、入射光を導光板２０側に反射する又は入射光をＬＣＤ７０に透過する素子で構成されたものである。この光量制御手段４０は、前記した電気泳動方式により素子毎に入射光を反射又は透過する。本実施形態では、光量制御手段４０は、偏光板３０と拡散板５０との間に挿入されており、後記する制御装置９０からの指令に基づいて、ブロック単位で各素子が駆動する。なお、光量制御手段４０については、詳細を後記する。

【0025】

拡散板５０は、光量制御手段４０の後段に位置し、光量制御手段４０を透過した光を拡散させるものである。例えば、拡散板５０は、光量制御手段４０の出射面に隣接する一般的な拡散フィルムである。

【0026】

ＬＣＤ駆動素子６０は、制御装置９０からの指令に基づいて、ＬＣＤ７０を駆動するものである。本実施形態では、ＬＣＤ駆動素子６０は、ＬＣＤ７０の入射面に隣接している。
ＬＣＤ７０は、入射光により映像を表示する一般的な液晶素子である。このＬＣＤ７０の駆動方法については、詳細を後記する。

【0027】

偏光板８０は、ＬＣＤ７０を透過した光のうち、偏光板３０の偏光軸と直交する偏光成分のみを透過させるものである。本実施形態では、偏光板８０は、ＬＣＤ７０の出射面に隣接している。例えば、偏光板８０としては、Ｚ軸方向の直線偏光を透過する一般的な偏光フィルムがあげられる。

【0028】

制御装置９０は、ＬＣＤ直視型表示装置１の各種制御を行うものである。具体的には、制御装置９０は、光量制御手段４０及びＬＣＤ駆動素子６０の制御を行う。なお、制御装置９０での信号処理については、詳細を後記する。

【0029】

＜光量制御手段の構造＞
以下、光量制御手段４０の構造ついて、詳細に説明する。
従来の電子泳動方式では、球形の電子インクカプセル２２０（図３）を用いている。この従来方式に対して、光量制御手段４０では、直方体状の形状で壁面が電極であり、光を反射する白色の微粒子４５だけが封入されている点が異なる。

【0030】

説明を簡易にするため、図５に示すように、光量制御手段４０は、２つの素子４１（４１_１，４１_２）を有することとする。各素子４１は、透明な電極４２，４３と、カプセル４４と、基材４６とを備える。また、図面上側から入射光が入射することとする。

【0031】

電極４２（４２_１，４２_２）は、カプセル４４_１，４４_２のそれぞれに対応するように、光量制御手段４０の入射面側に水平方向で形成されている。ここで、電極４２_１，４２_２は、カプセル４４_１，４４_２のそれぞれに電圧を印加できれば一体であってもよく、別々であってもよい。
電極４３（４３_１，３２_２）は、カプセル４４_１，４４_２のそれぞれに対応するように、カプセル４４_１，４４_２の側面（例えば、図面左側）に垂直方向で形成されている。

【0032】

カプセル４４（４４_１，４４_２）は、透明な筐体内部を透明な液体で満たし、白色の微粒子４５を多数封入した電子インクカプセルである。つまり、カプセル４４は、黒色の微粒子２２２が封入されていない以外、図３の電子インクカプセル２２０と同様のものである。
基材４６は、電極４３及びカプセル４４を支持する透明部材である。

【0033】

この光量制御手段４０では、電極４２，４３に印可する電圧を制御することで、カプセル４４内で微粒子４５を移動させることができる。図５（ａ）に示すように、１つ目の素子４１_１では、電極４３_１に正の電圧を印加し、電極４２_１に負の電圧を印加したので、微粒子４５が電極４３_１に沿うようにカプセル４４_１の側面に移動する。従って、素子４１_１では、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、入射光が入射する入射面（Ｘ－Ｚ平面）に対して微粒子４５が垂直に並ぶので、大部分の入射光が透過する。なお、図面を見やすくするために微粒子４５を少数図示したが、実際にはカプセル４４_１の側面で多数の微粒子４５が重なり合う状態となる。また、図５（ｃ）では、図面を見やすくするため、電極４２，４３の図示を省略した。

【0034】

また、図５（ａ）に示すように、２つ目の素子４１_２では、電極４２_２に正の電圧を印加し、電極４３_２に負の電圧を印加したので、微粒子４５が電極４２_２に沿うようにカプセル４４_１の上面に移動する。従って、素子４１_２では、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、微粒子４５が入射面と水平に並ぶので、大部分の入射光が反射する。なお、実際にはカプセル４４_１の上面で多数の微粒子４５が重なり合う状態となる。

【0035】

なお、現状の電子ペーパーでは、完全に入射光を反射及び吸収できないので、大部分の入射光を反射及び吸収すると表記している。以後、図５（ｂ）及び（ｃ）左側のように素子４１が入射光を透過する状態を「Ｏｎ」と表記し、図５（ｂ）及び（ｃ）右側のように素子４１が入射光を反射する状態を「Ｏｆｆ」と表記する。

【0036】

ここで、光量制御手段４０は、複数の素子４１からなるブロックで構成されている。図６では、光量制御手段４０は、縦３×横３で配列された９つの素子４１を１ブロックとしたが、縦２×横２や縦４×横４であってもよい。全体でブロック数が１００以上あれば、現在のローカルディミング処理と同様な信号処理を実現できる。

【0037】

図６～図８には、ある１ブロックにおいて、０～９個の素子４１をＯｎにした状態を図示した。ここで、Ｏｎにした素子４１の数が多くなる程、映像Ｖが明るくなる。図６（ａ）では、９つの素子４１が全てＯｆｆなので、映像Ｖが最も暗い状態である。なお、図６～図８では、映像Ｖの明暗をドットの濃淡で図示した。

【0038】

図６（ｂ）では、中央の素子４１が１つだけＯｎなので、映像Ｖが２番目に暗い状態である。ここで、Ｏｎの素子４１が１～８個の場合、光を透過する明部と、光を反射して暗部とが別々に形成されてしまい、映像Ｖの明暗がまだら状になってしまう。そこで、光量制御手段４０の後段に拡散板５０を配置することで、明部と暗部との光量を平均化し、映像Ｖの全体を均一の明るさにできる。

【0039】

図６（ｃ）では、中央上下に位置する２つの素子４１がＯｎなので、映像Ｖが３番目に暗い状態である。図６（ｄ）では、左上から右下に並んだ３つの素子４１がＯｎなので、映像Ｖが４番目に暗い状態である。図７（ａ）～（ｄ）では、４～７個の素子４１がそれぞれＯｎなので、映像Ｖが５～８番目に暗い状態である。図８（ａ）では、中央の素子４１が１つだけＯｆｆなので、映像Ｖが２番目に明るい状態である。図８（ｂ）では、９つの素子４１が全てＯｎなので、映像Ｖが最も明るい状態である。

【0040】

なお、各ブロックでＯｎにする素子４１の位置は特に制限されない。図６（ｂ）の例であれば、中央以外の周囲に位置する８個の素子４１のうち、何れか１個の素子４１をＯｎにしてもよい。

【0041】

＜制御装置での信号処理＞
以下、制御装置９０での信号処理について、詳細に説明する。
図９に示すように、制御装置９０は、ブロック割当手段９１と、最大画素値検出手段９２と、第１駆動手段９３と、第２駆動手段９４とを備える。

【0042】

ブロック割当手段９１は、映像信号が入力され、入力された映像信号の各画素をブロックに割り当てるものである。本実施形態では、ブロック割当手段９１は、以下の（３）式を用いて、映像信号の各画素を何れかのブロックに割り当てる。

【0043】

ここで、ＬＣＤ７０の画素数をＩ_Ｐ×Ｊ_Ｐとする。また、光量制御手段４０をＮ素子単位でブロックに分割したときのブロック数をＩ_Ｓ×Ｊ_Ｓとする。説明を簡易にするため、映像信号がモノクロ信号であることとする。なお、映像信号がカラー信号の場合、以下で説明する信号処理の各式をＲＧＢ毎に定義すればよい。

【0044】

画素位置（ｉ，ｊ）での映像信号をｖ（ｉ，ｊ）と表記する。映像信号（電気信号）ｘに対する電気・光変換関数をγ（ｘ）とすると、画素（ｉ，ｊ）での光出力Ｌ（ｉ，ｊ）は、（１）式で表される。例えば、ハイビジョンでの電気・光変換関数は、（２）式で表される。また、画素（ｉ，ｊ）が割り当てられたブロック（ｉ_Ｓ，ｊ_Ｓ）は、（３）式で表される。なお、（３）式では、［ａ］は、任意の実数ａを超えない最大の整数を示す。

【0045】

【数1】

【0046】

最大画素値検出手段９２は、ブロック毎に映像信号ｖの最大画素値を検出するものである。本実施形態では、最大画素値検出手段９２は、以下の（４）式を用いて、ブロック割当手段９１が割り当てたブロック（ｉ_Ｓ，ｊ_Ｓ）毎に、映像信号の最大画素値ｖ_Ｍ（ｉ_Ｓ，ｊ_Ｓ）を検出する。ここで、ブロック（ｉ_Ｓ，ｊ_Ｓ）に含まれる映像信号ｖの各画素（ｉ，ｊ）の中において、最大画素値ｖ_Ｍ（ｉ_Ｓ，ｊ_Ｓ）は、（４）式で表される。

【0047】

【数2】

【0048】

第１駆動手段９３は、後記する透過率Ｐ（ｎ），ｐ（Ｎ）を予め設定し、ブロック毎の最大画素値ｖ_Ｍ（ｉ_Ｓ，ｊ_Ｓ）及び透過率Ｐ（ｎ），ｐ（Ｎ）に基づいて、入射光を透過する素子数ｎを算出して光量制御手段４０を駆動するものである。本実施形態では、第１駆動手段９３は、以下の（７）式を用いて、入射光を透過する素子数ｎを算出する。

【0049】

ここで、光量制御手段４０の各ブロックは、Ｎ個の素子４１で構成されており、ｎ個の素子４１がＯｎになることとする。透過率Ｐ（ｎ）は、ブロック（ｉ_Ｓ，ｊ_Ｓ）内で入射光を透過する素子数（Ｏｎになる素子数）がｎ個のときの透過率である。この透過率Ｐ（ｎ）は、素子数ｎ毎に設定しておく。また、透過率Ｐ（Ｎ）は、ブロック（ｉ_Ｓ，ｊ_Ｓ）でＮ個の素子４１が全てＯｎになるのときの透過率である。この場合、ｎ個の素子４１がＯｎになるとき、拡散板５０を含めたブロック（ｉ_Ｓ，ｊ_Ｓ）の透過率Ｐ_０（ｎ）は、（５）式で表される。この（５）式は、後記する（７）式の左辺に対応させるため、（６）式のように定義する。

【0050】

【数3】

【0051】

また、光量制御手段４０でブロック（ｉ_Ｓ，ｊ_Ｓ）に対応する素子４１のうち、Ｏｎになる素子数をｎ（ｉ_Ｓ，ｊ_Ｓ）とする。この場合、Ｏｎになる素子数ｎ（ｉ_Ｓ，ｊ_Ｓ）は、最大画素値検出手段９２が検出した最大画素値ｖ_Ｍ（ｉ_Ｓ，ｊ_Ｓ）を用いて、（７）式で表される。

【0052】

【数4】

【0053】

すなわち、第１駆動手段９３は、（７）式を用いて、ブロック（ｉ_Ｓ，ｊ_Ｓ）でＯｎになる素子数ｎ（ｉ_Ｓ，ｊ_Ｓ）を算出し、この素子数ｎ（ｉ_Ｓ，ｊ_Ｓ）でブロック（ｉ_Ｓ，ｊ_Ｓ）を駆動する指令を光量制御手段４０に出力する。

【0054】

第２駆動手段９４は、透過率Ｐ_０に基づいて映像信号ｖ（ｉ，ｊ）のレベル補正を行い、レベル補正後の映像信号でＬＣＤ７０を駆動する。本実施形態では、第２駆動手段９４は、以下の（８）式を用いて、レベル補正後の映像信号を算出する。

【0055】

ここで、ＬＣＤ７０に出力する映像信号をｖ´とする。この場合、ｎ個の素子４１がＯｎとなるブロック（ｉ_Ｓ，ｊ_Ｓ）に割り当てられた映像信号ｖ´の画素ｖ´（ｉ，ｊ）は、（８）式で表される。なお、γ^－１（ｘ）は、電気・光変換関数γ（ｘ）の逆関数である。

【0056】

【数5】

【0057】

［制御装置の動作］
図１０を参照し、制御装置９０の動作について説明する。
図１０に示すように、ステップＳ１において、ブロック割当手段９１は、（３）式を用いて、映像信号の各画素をブロックに割り当てる。
ステップＳ２において、最大画素値検出手段９２は、（４）式を用いて、ブロック毎に映像信号の最大画素値を検出する。
ステップＳ３において、第１駆動手段９３は、（７）式を用いて、ブロック内で入射光を透過する素子数を算出して光量制御手段４０を駆動する。
ステップＳ４において、第２駆動手段９４は、（８）式を用いて、レベル補正後の映像信号を算出してＬＣＤ７０を駆動する。

【0058】

［作用・効果］
以上のように、第１実施形態に係るＬＣＤ直視型表示装置１では、映像の明るさに応じて、光量制御手段４０が入射光を導光板２０側に反射し、この入射光が導光板２０で再反射されてＬＣＤ７０に入射するので、入射光の利用効率を高くすることができる。つまり、ＬＣＤ直視型表示装置１では、図３の光量制御手段４０の構成と、図９の制御装置９０による信号処理とを組み合わせることで、映像の暗部に入射する光を明部に振り分けて光を有効利用できる。

【0059】

例えば、ＨＤＴＶ（high definition television）放送では、平均信号レベルが約４０％であり（参考文献３）、この平均信号レベルがピーク輝度の約１／７となる。ここで、ＬＣＤ直視型表示装置１では、従来と同様なバックライト１０を用いて映像を表示した場合、ピーク輝度が従来の約７倍になる。
参考文献３：岸本他「仮定の視聴環境に即した液晶テレビの最適表示輝度」、映像情報メディア学会誌、Vol.64、No.6、pp.881‐890、２０１０年

【0060】

（第２実施形態）
［ＬＣＤ直視型表示装置の構成］
図４及び図１１を参照し、第２実施形態に係るＬＣＤ直視型表示装置１Ｂの構成について、第１実施形態と異なる点を説明する。
図１１に示すように、光量制御手段４０Ｂでは、入射光を反射する際、微粒子４５が放物線状に並ぶ点が第１実施形態と異なる。

【0061】

図４に示すように、ＬＣＤ直視型表示装置１Ｂは、バックライト１０と、導光板２０と、偏光板３０と、光量制御手段４０Ｂと、拡散板５０と、ＬＣＤ駆動素子６０と、ＬＣＤ（液晶表示手段）７０と、偏光板８０と、制御装置９０とを備える。なお、光量制御手段４０Ｂ以外の各手段は、第１実施形態と同様のため、説明を省略する。

【0062】

＜光量制御手段の構成＞
以下、光量制御手段４０Ｂの構成について、詳細に説明する。
説明を簡易にするため、光量制御手段４０Ｂは、２つの素子４１Ｂ（４１Ｂ_１，４１Ｂ_２）を有することとする。各素子４１Ｂは、透明な電極４２，４３と、カプセル４４Ｂと、基材４６とを備える。また、図面上側から入射光が入射することとする。なお、カプセル４４Ｂ以外は、第１実施形態と同様のため、説明を省略する。

【0063】

カプセル４４Ｂ（４４Ｂ_１，４４Ｂ_２）は、第１実施形態と同様、透明な液体で満たされ、白色の微粒子４５が多数封入されている。また、カプセル４４Ｂは、上面側に透明なガイド部材４７が配置されている。このガイド部材４７は、カプセル４４Ｂ内で微粒子４５の位置をガイドするものである。

【0064】

この光量制御手段４０Ｂでは、電極４２，４３に印可する電圧を制御することで、カプセル４４Ｂ内で微粒子４５を移動させることができる。図１１（ａ）に示すように、１つ目の素子４１Ｂ_１では、電極４３_１に正の電圧を印加し、電極４２_１に負の電圧を印加したので、微粒子４５が電極４３_１に沿うようにカプセル４４Ｂ_１の側面に移動する。従って、素子４１Ｂ_１では、図１１（ｂ）に示すように、入射光が入射する入射面（Ｘ－Ｚ平面）に対して微粒子４５が垂直に並ぶので、大部分の入射光が透過する。なお、実際にはカプセル４４Ｂの側面で多数の微粒子４５が重なり合う状態となる。

【0065】

また、図１１（ａ）に示すように、２つ目の素子４１Ｂ_２では、電極４２_２に正の電圧を印加し、電極４３_２に負の電圧を印加したので、微粒子４５がガイド部材４７に沿うようにカプセル４４Ｂの上側に移動する。従って、図１１（ｂ）に示すように、素子４１Ｂ_２では、微粒子４５が入射面に対して放物線状に並ぶので、大部分の入射光が反射する。なお、実際にはガイド部材４７に沿うように多数の微粒子４５が重な合う状態となる。

【0066】

［作用・効果］
以上のように、第２実施形態に係るＬＣＤ直視型表示装置１Ｂでは、第１実施形態と同様、入射光の利用効率を高くすることができる。

【0067】

以上、本発明の各実施形態を詳述してきたが、本発明は前記した各実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

【0068】

前記した第２実施形態では、光量制御手段が１素子単位でＯｎ、Ｏｆｆを制御することとして説明したが、これに限定されない。図１２に示すように、光量制御手段４０Ｂは、２素子単位でＯｎ、Ｏｆｆを制御することもできる。なお、第１実施形態に係る光量制御手段も同様に２素子単位で制御できることは言うまでもない。

【0069】

説明を簡易にするため、光量制御手段４０Ｂは、４つの素子４１Ｂ（４１Ｂ_１～４１Ｂ_４）を有することとする。また、光量制御手段４０Ｂは、左２つの素子４１Ｂ_１，４１Ｂ_２を一組、右２つの素子４１Ｂ_３，４１Ｂ_４を一組としてＯｎ、Ｏｆｆする。従って、左２つの素子４１Ｂ_１，４１Ｂ_２の間、及び、右２つの素子４１Ｂ_３，４１Ｂ_４の間に電極４３がそれぞれ形成されている。

【0070】

この光量制御手段４０Ｂでは、電極４２，４３に印可する電圧を制御することで、カプセル４４Ｂ内で微粒子４５を移動させることができる。図１２（ａ）に示すように、左２つの素子４１Ｂ_１，４１Ｂ_２では、電極４２に正の電圧を印加し、電極４３に負の電圧を印加したので、微粒子４５がガイド部材４７に沿うようにカプセル４４Ｂの上側に移動する。従って、図１２（ｂ）に示すように、素子４１Ｂ_１，４１Ｂ_２では、微粒子４５が入射面に対して放物線状に並ぶので、大部分の入射光が反射する。なお、実際にはガイド部材４７に沿うように多数の微粒子４５が重な合う状態となる。

【0071】

また、図１２（ａ）に示すように、右２つの素子４１Ｂ_３，４１Ｂ_４では、電極４３に正の電圧を印加し、電極４２に負の電圧を印加したので、微粒子４５が電極４３に沿うようにカプセル４４Ｂの側面に移動する。従って、図１２（ｂ）に示すように、素子４１Ｂ_３，４１Ｂ_４では、微粒子４５が入射面に対して垂直に並ぶので、大部分の入射光が透過する。なお、実際にはカプセル４４Ｂの側面で多数の微粒子４５が重なり合う状態となる。

【0072】

前記した各実施形態では、制御装置を独立したハードウェアとして説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、本発明は、コンピュータが備えるＣＰＵ、メモリ、ハードディスク等のハードウェア資源を、前記した制御装置として動作させるプログラムで実現することもできる。これらのプログラムは、通信回線を介して配布してもよく、ＣＤ－ＲＯＭやフラッシュメモリ等の記録媒体に書き込んで配布してもよい。

【符号の説明】

【0073】

１，１Ｂ ＬＣＤ直視型表示装置（直視型液晶表示装置）
１０ バックライト
２０ 導光板
３０ 偏光板
４０，４０Ｂ 光量制御手段
４１，４１_１，４１_２ 素子
４１Ｂ，４１Ｂ_１～４１Ｂ_４ 素子
４２，４２_１，４２_２ 電極
４３，４３_１，３２_２ 電極
４４，４４_１，４４_２ カプセル
４５ 微粒子
４６ 基材
４７ ガイド部材
５０ 拡散板
６０ ＬＣＤ駆動素子
７０ ＬＣＤ（液晶表示手段）
８０ 偏光板
９０ 制御装置
９１ ブロック割当手段
９２ 最大画素値検出手段
９３ 第１駆動手段
９４ 第２駆動手段
１００ ＬＣＤ直視型表示装置
１１０ 導光板
１２０，１５０ 偏光板
１３０ ＬＣＤ駆動素子
１４０ ＬＣＤ
１６０ バックライト
２１０，２３０ 電極
２２０ 電子インクカプセル
２２１，２２２ 微粒子
２４０ 駆動回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】