JP2006344429A - 支柱、バックライト装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光センサをバックライト装置内の適切な位置に配置し、光源から出射された光の利用効率低下を最小限に留める。
【解決手段】 光源からの直接光及び間接光が入射される光学構造物１４１を支持する支持体３０を有するバックライト装置において、支持体３０の少なくとも一部に支持体３０に照射される光Ｌを支持体内部に取り込む導光体４０と、支持体内部に取り込まれた光Ｌを受光する光センサ５０を設ける。導光体４０には取り込んだ光Ｌを支柱内部の底面付近の光センサ５０方向へ反射する反射部４１を形成する。そして、光センサ５０に照射された光Ｌの光量に基づいて光源の発光を制御する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、光源からの光が入射される例えば拡散板と光源の間隔を保持する支柱と、液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト装置及びそのバックライト装置を用いた液晶表示装置に関する。

近年、テレビジョン受像機用の表示装置として、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube、陰極線管）に代わり、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）や、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）などの非常に薄型化された表示装置が提案され、実用化されている。特に、液晶表示パネルを用いた液晶表示装置は、低消費電力での駆動が可能であることや、大型の液晶表示パネルの低価格化などに伴い普及が促進され、技術的な研究開発が進められている。

このような液晶表示装置においては、カラーフィルタを備えた透過型の液晶表示パネルを背面側から面状に照明するバックライト装置により照明することにより、カラー画像を表示させるバックライト方式が主流となっている。
バックライト装置の光源としては、蛍光管を使った白色光を発光する冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）や、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などが有望視されている。

特に、青色発光ダイオードの開発により、光の三原色である赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）をそれぞれ発光する発光ダイオードが揃ったことになり、これらの発光ダイオードから出射される赤色光、緑色光、青色光を混色することで、色純度の高い白色光を得ることができる。したがって、この発光ダイオードをバックライト装置の光源とすることにより、液晶表示パネルを介した色純度が高くなるため、色再現範囲をＣＣＦＬと比較して大幅に広げることができる。さらに、高出力の発光ダイオードチップ（ＬＥＤチップ）を使用することによって、バックライト装置の輝度を大幅に向上させることができる。

このような発光ダイオードを利用して、例えば直下型、すなわち発光ダイオードを装置の光出射面の直下に配置するバックライト装置が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。

上記バックライト装置は、白色の光源を複数用いたバックライト装置の場合、それぞれの光源が適切な光量を発光していなければ、輝度むらを引き起こしてしまう。また、赤色光、緑色光、青色光など、複数の色の発光ダイオードを光源に用いた場合には、それぞれが適切な光量でなければ色むらの要因となってしまう。

このような輝度むら、色むらを防ぐ方法として、光センサ（受光素子）を用い、この光センサで測定される光量を基に、光源の駆動を制御するシステムが考えられる。

例えば光源の光量を測定する方法として、製造時に外部に設けられた光学測定器を用いる照射量測定の一回のみに留め、それ以降は測定を行わない方法が考えられる。
また、例えば液晶表示装置に複数個の光センサを設け、この光センサの検出信号に基づいて光源の輝度を制御する方法が考えられる（例えば、特許文献１参照。）。
日経エレクトロニクス（日経ＢＰ社）、2004年12月20日号（第889）第123〜130頁 特開平９−１４６０７３号公報

ところで、前者の方法では、測定後の光源の経時変化や故障に追随する事が不可能であるという問題があった。
また、後者の方法による光量測定では測定の方法として不十分であり、輝度むら、色むらをなくすためには、バックライト装置内に光センサを設けて光源の光量を測定することが望まれる。このときバックライト装置内に複数個の光センサを設け、各光センサにより各々の光源から出射される光を受光しなければならないが、それにはバックライト装置内の適切な位置に光センサを設置するための孔や間隙等を設ける必要がある。つまり適切な位置に孔や間隙等を設け、また光センサを配置することができなければ、その孔や間隙もしくは光センサによって光源からの有効な光を損失する事となり、輝度低下や輝度むらなどを引き起こす要因となるという問題があった。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、光センサをバックライト装置内の適切な位置に配置し、光源から出射された光の利用効率低下を最小限に留めることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の支持体は、光源からの直接光及び間接光が入射される光学構造物を支持する支持体において、この支持体の少なくとも一部に、支持体に照射される光を支持体内部に取り込む導光体が形成されて成る構成とする。

上記構成によれば、従来支柱により光学的に光路を妨げられ、あるいは吸収されていた光を効率良く活用することができる。

また、本発明による第１のバックライト装置は、光源からの直接光及び間接光が入射される光学構造物を支持する支持体を有するバックライト装置において、支持体の少なくとも一部に支持体に照射される光を支持体内部に取り込む導光体と、支持体内部に取り込まれた光を受光する受光素子が設けられ、受光素子で受光された光量に基づいて光源の発光が制御される構成とする。

上記構成によれば、支柱により拡散板などの光学構造物を確実に保持しつつ、かつ光源が発光する光の利用効率低下を最低限に抑えながら、効率良く支柱内部の受光素子に光を照射できる。したがって、受光素子を設けることによる輝度むらの発生を抑えることができる。

また、本発明の第２のバックライト装置は、光源からの直接光及び間接光が入射される第１の光学構造物と、光源からの直接光及び間接光を反射する第２の光学構造物が、支持体を介して対向配置されているバックライト装置において、第２の光学構造物に設けられた孔に配されている光源と、その光源より大径の孔との間に形成される間隙と、その間隙を通して光を受光する受光素子が設けられ、この受光素子で受光された光量に基づいて前記光源の発光が制御される構成とする。なお、上記光源には発光ダイオードが適用される。

上記構成によれば、光源が発光する光の利用効率低下を最低限に抑えながら、効率良く受光素子に光を照射することができる。したがって、受光素子を設けることによる輝度むらの発生を抑えることができる。

また、本発明の第３のバックライト装置は、透過型の液晶表示パネルと、光源が配され液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト装置において、当該バックライト装置の筐体の壁面部と底面部との接続部分に光を取り込む間隙と、その間隙を通して光を受光する受光素子が設けられ、その受光素子で受光された光量に基づいて光源の発光が制御される構成とする。

上記構成によれば、光源が発光する光の利用効率低下を最低限に抑えながら、効率良く受光素子に光を照射することができる。したがって、受光素子を設けることによる輝度むらの発生を抑えることができる。

また、本発明の第１の液晶表示装置は、透過型の液晶表示パネルと、光源が配され前記液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト装置とを備える液晶表示装置において、バックライト装置に上述した第１のバックライト装置を適用した構成とする。
また、本発明の第２の液晶表示装置は、透過型の液晶表示パネルと、光源からの直接光及び間接光が入射される第１の光学構造物と、光源からの直接光及び間接光を反射する第２の光学構造物が、支持体を介して対向配置されているバックライト装置とを備える液晶表示装置において、バックライト装置に上述した第２のバックライト装置を適用した構成とする。
また、本発明の第３の液晶表示装置は、透過型の液晶表示パネルと、光源が配され液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト装置とを備える液晶表示装置において、バックライト装置に上述した第３のバックライト装置を適用した構成とする。

これらの第１〜第３の液晶表示装置によれば、バックライト装置に配置された光源からの漏れ光や所定位置に設けられた間隙からの少量の光を、光が有効活用されない場所に設置された受光素子により受光し、光源の駆動制御に利用することにより、輝度を落とすことなく光源の制御が行える。それにより、液晶表示パネルの輝度むら、色むらの発生を減少させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、光源が発光する光の利用効率低下を最低限に抑えながら、効率良く受光素子に光を照射することができ、受光素子を設けることによる輝度むらの発生を抑えることができる。したがって、上記構造のバックライト装置を液晶表示装置に適用した場合、輝度むら、色むらの発生が抑えられるので、画質及び品質が向上する。
さらに、受光素子を設置する場所により、あるいは支柱内部に受光素子を設置する場合には光を取り込む導光体の形態により、制御対象となる光源の選択ができる。

以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
本発明は、例えば図１に示すような構成の透過型のカラー液晶表示装置１００に適用することができる。この透過型カラー液晶表示装置１００は、透過型のカラー液晶表示パネル１１０と、このカラー液晶表示パネル１１０の背面側に設けられたバックライト装置１４０とからなる。また、図示しないが、この透過型カラー液晶表示装置１００は、地上波や衛星波を受信するアナログチューナー、デジタルチューナーといった受信部、この受信部で受信した映像信号、音声信号をそれぞれ処理する映像信号処理部、音声信号処理部、音声信号処理部で処理された音声信号を出力するスピーカといった音声信号出力部などを備えていてもよい。

透過型のカラー液晶表示パネル１１０は、ガラス等で構成された２枚の透明な基板（ＴＦＴ基板１１１、対向電極基板１１２）を互いに対向配列させ、その間隙に、例えば、ツイステッドネマチック（ＴＮ）液晶を封入した液晶層１１３を設けた構成となっている。ＴＦＴ基板１１１には、マトリックス状に配列された信号線１１４と、走査線１１５と、この信号線１１４、走査線１１５の交点に配列されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ１１６と、画素電極１１７とが形成されている。薄膜トランジスタ１１６は、走査線１１５により、順次選択されると共に、信号線１１４から供給される映像信号を、対応する画素電極１１７に書き込む。一方、対向電極基板１１２の内表面には、対向電極１１８及びカラーフィルタ１１９が形成されている。

カラーフィルタ１１９は、各画素に対応した複数のセグメントに分割されている。例えば、図２に示すように、３原色である赤色フィルタＣＦＲ、緑色フィルタＣＦＧ、青色フィルタＣＦＢの３つのセグメントに分割されている。カラーフィルタ１１９の配列パターンは、図２に示すようなストライプ配列の他に、図示しないが、デルタ配列、正方配列などがある。

再び、図１を用いて、透過型カラー液晶表示装置１００の構成について説明をする。透過型カラー液晶表示装置１００は、このような構成の透過型のカラー液晶表示パネル１１０を２枚の偏光板１３１，１３２で挟み、バックライト装置１４０により背面側から白色光を照射した状態で、アクティブマトリックス方式で駆動することによって、所望のフルカラー映像を表示させることができる。

バックライト装置１４０は、上記カラー液晶表示パネル１１０を背面側から照明するものである。図１に示すように、バックライト装置１４０は、光源（発光ダイオード）２１や反射シート（反射板）１２６、さらに光源２１から出射された光を白色光へと混色するためにバックライト筐体１２０内に、拡散板１４１、拡散板１４１上に重ねて配列される拡散シート１４２、プリズムシート１４３、偏光変換シート１４４といった光学機能シート群１４５などの光学構造物を備えた構成となっている。

バックライト筐体１２０は、壁面部１２０ａと底面部１２０ｂから形成され、その底面部１２０ｂ上には光学構造物である反射シート１２６が積層される。また反射シート１２６に形成されている孔２０の配置は、バックライト筐体底面部１２０ｂに配置されている光源２１の配置と対応しており、それぞれに対応する光源２１が挿通される。支柱３０は、拡散板１４１を支持する支持体である。

拡散板１４１は、バックライト筐体１２０から出射された光を内部拡散させることで、面発光における輝度の均一化を行う。

一般に、光学機能シート群は、例えば、入射光を直交する偏光成分に分解する機能、光波の位相差を補償して広角視野角化や着色防止を図る機能、入射光を拡散させる機能、輝度向上を図る機能などを備えたシートで構成されており、バックライト装置１４０から面発光された光をカラー液晶表示パネル１１０の照明に最適な光学特性を有する照明光に変換するために設けられている。したがって、光学機能シート群１４５の構成は、上述した拡散シート１４２、プリズムシート１４３、偏光変換シート１４４に限定されるものではなく、様々な光学機能シートを用いることができる。

図３に、バックライト筐体１２０内の概略構成図を示す。この図３に示すように、バックライト筐体１２０は、赤色光を発光する赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色光を発光する緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色光を発光する青色発光ダイオード２１Ｂを光源として用いられている。
例えば、赤色発光ダイオード２１Ｒで発光される赤色光、緑色発光ダイオード２１Ｇで発光される緑色光、青色発光ダイオード２１Ｂで発光される青色光のピーク波長は、それぞれ６４０ｎｍ、５３０ｎｍ、４５０ｎｍ程度とされる。赤色発光ダイオード２１Ｒ、青色発光ダイオード２１Ｂで発光される赤色光、青色光のピーク波長は、それぞれ６４０ｎｍから長波長側へ、４５０ｎｍから短波長側へシフトしてもよい。このようにピーク波長を、長波長側、短波長側へシフトさせると、色域を広げることができるため、カラー液晶表示パネルに表示させる画像の色再現範囲を拡大することができる。
なお、以下の説明において、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂを総称する場合は、単に発光ダイオード２１と呼ぶ。

発光ダイオード２１は、一般的に用いられているような、直上方向へ出射する光、つまり入射面に対し垂直方向に出射する出射光成分の輝度が最も高く、垂直方向（この例では拡散板１４１の法線方向）に対して角度が大きくなるにつれて、その出射光成分の輝度が低下する放射指向特性を持つ発光ダイオードが用いられる。もしくは前述の非特許文献１に記載されているレンズ形状のＬＥＤチップなど、主として横方向に光を放射するレンズ機能を有するサイドエミッティングタイプのものなどが使用される。

この発光ダイオード２１を、図３に示すように、配線基板２２上に所望の順番で列状に複数配列させることで、発光ダイオードユニット２１ｎ（ｎは、自然数。）が形成される。それぞれの配線基板２２は、図示せぬ駆動用のドライバ基板に接続される。
発光ダイオードユニット２１ｎを形成するために、配線基板２２上に発光ダイオード２１を配列する順番は、図３に示すような、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂを繰り返し単位とする最も基本的な配列の仕方や、図示しないが、例えば、緑色発光ダイオード２１Ｇを等間隔で配列させ、隣り合う緑色発光ダイオード２１Ｇの間に、赤色発光ダイオード２１Ｒ、青色発光ダイオード２１Ｂを交互に配列させるような順番など様々な配列の仕方がある。

またバックライト筐体１２０内への発光ダイオードユニット２１ｎの配列の仕方は、図３に示すように、発光ダイオードユニット２１ｎの長手方向が、水平方向となるように配列してもよいし、図示しないが、発光ダイオードユニット２１ｎの長手方向が垂直方向となるように配列してもよいし、両者を組み合わせても良い。あるいは各色の発光ダイオードを所定法則で均一に配置することで、発光ダイオードが列状に複数配列されてなる発光ダイオードユニットを形成しない配置とすることもできる。

なお、発光ダイオードユニット２１ｎの長手方向を、水平方向或いは垂直方向とするように配列する手法は、従来までのバックライト装置の光源として利用していたＣＣＦＬの配列の仕方と同じになるため、蓄積された設計ノウハウを利用することができ、コストの削減や、製造までに要する時間を短縮することができる。
バックライト筐体１２０の壁面部１２０ａは、発光ダイオード２１から発光された光の利用効率を高めるために反射加工がなされた反射面とされている。

図４に、透過型カラー液晶表示装置１００を組み上げた際に、図１に示す透過型カラー液晶表示装置１００に付したＸ−Ｘ線に沿う概略断面図を一部示す。図４に示すように、液晶表示装置１００を構成するカラー液晶表示パネル１１０は、透過型カラー液晶表示装置１００の外部筐体となる外部フレーム１０１と、内部フレーム１０２とによって、スペーサ１０３ａ，１０３ｂを介して挟み込むように保持される。また、外部フレーム１０１と、内部フレーム１０２との間には、ガイド部材１０４が設けられており、外部フレーム１０１と、内部フレーム１０２によって挟まれたカラー液晶表示パネル１１０が長手方向へずれてしまうことを抑制している。

一方、透過型カラー液晶表示装置１００を構成するバックライト装置１４０は、上述したように光学機能シート群１４５が積層された拡散板１４１を備えている。また、拡散板１４１と対向するように、バックライト筐体１２０の底面部１２０ｂ上には反射シート１２６が配されている。

反射シート１２６は、その反射面が、拡散板１４１の光入射面１４１ａと対向するように、且つ発光ダイオード２１の発光方向よりもバックライト筐体１２０側となるように配されている。反射シート１２６は、例えば、シート基材上に銀反射膜、低屈折率膜、高屈折率膜を順に積層することで形成された銀増反射膜などを用いることができる。またこの反射シート１２６は、主に発光ダイオード２１から発光され、その放射角度分布によって下向きに放射された光や、バックライト筐体１２０の反射加工を施され反射面とされた壁面部１２０ａにて反射された光などを反射する。反射シートは拡散処理がなされていてもよい。

拡散板１４１は、バックライト筐体１２０に設けられたブラケット部材１０８で保持されるとともに、支柱３０により支持されている。支柱３０により、拡散板１４１と反射シート１２６との間隔、すなわち光源から拡散板１４１までの距離が一定に保持される。後に詳述するが、この支柱３０の一部には、拡散板１４１と反射シート１２６に挟まれた光ミキシング空間における光を支柱内部に取り込むための導光体が形成されている。支柱３０の形状は、本例では円錐としているが、その他、四角錘、円柱、あるいは直方体などであってもよい。
なお、支柱３０は、例えば支柱３０の底面を反射シート１２６に接着して固定してもよい。あるいは、非特許文献１に記載のように、支柱底面から下方に伸びる先端部を不可逆構造とし、反射シート１２６に設けられている孔にはめ込んだ後は抜けないようにして固定してもよい。その他周知技術を用い種々の固定方法が考えられる。

このような構成の透過型カラー液晶表示装置１００は、例えば、図５に示すような駆動回路２００により駆動される。駆動回路２００は、カラー液晶表示パネル１１０や、バックライト装置１４０の駆動電源を供給する電源２１０、カラー液晶表示パネル１１０を駆動するＸドライバ回路２２０及びＹドライバ回路２３０、外部から供給される映像信号や、当該透過型カラー液晶表示装置１００が備える図示しない受信部で受信され、映像信号処理部で処理された映像信号が、入力端子２４０を介して供給されるＲＧＢプロセス処理部２５０、このＲＧＢプロセス処理部２５０に接続された画像メモリ２６０及び制御部２７０、バックライト装置１４０を駆動制御するバックライト駆動制御部２８０などを備えている。

この駆動回路２００において、入力端子２４０を介して入力された映像信号は、ＲＧＢプロセス処理部２５０により、クロマ処理などの信号処理がなされ、さらに、コンポジット信号からカラー液晶表示パネル１１０の駆動に適したＲＧＢセパレート信号に変換されて、制御部２７０に供給されるとともに、画像メモリ２６０を介してＸドライバ２２０に供給される。
また、制御部２７０は、上記ＲＧＢセパレート信号に応じた所定のタイミングで、Ｘドライバ回路２２０及びＹドライバ回路２３０を制御して、上記画像メモリ２６０からの映像信号とともにＸドライバ回路２２０に供給されるＲＧＢセパレート信号で、カラー液晶表示パネル１１０を駆動することにより、上記ＲＧＢセパレート信号に応じた映像を表示する。

バックライト駆動制御部２８０は、電源２１０から供給される電圧から、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成し、バックライト装置１４０の光源である各発光ダイオード２１を駆動する。一般に発光ダイオードの色温度は、動作電流に依存するという特性がある。したがって、所望の輝度を得ながら、忠実に色再現させる（色温度を一定とする）には、パルス幅変調信号を使って発光ダイオード２１を駆動し、色の変化を抑える必要がある。

ユーザインターフェース３００は、上述した図示しない受信部で受信するチャンネルを選択したり、同じく図示しない音声出力部で出力させる音声出力量を調整したり、カラー液晶表示パネル１１０を照明するバックライト装置１４０からの白色光の輝度調節、ホワイトバランス調節などを実行するためのインターフェースである。
例えば、ユーザインターフェース３００から、ユーザが輝度調節をした場合には、駆動回路２００の制御部２７０を介してバックライト駆動制御部２８０に輝度制御信号が伝わる。バックライト駆動制御部２８０は、この輝度制御信号に応じて、パルス幅変調信号のデューティ比を、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂ毎に変えて、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂを駆動制御することになる。

次に、本発明のバックライト装置及び液晶表示装置に使用される支柱の各例について、その概略構成を説明する。

図６は、本発明の一実施の形態例に係る支柱の概略断面構成を示すものであり、支柱のおおよそ中心軸を通る平面における断面を表している。また図７は、この支柱の分解斜視構成を示すものである。
支柱３０は内部が空洞になっており、支柱上部３１と支柱下部３２、そしてそれらの間に配される導光体４０から構成されている。支柱上部３１及び支柱下部３２には、例えば乱反射性材料のＡＢＳ樹脂（AcrylonitrileButadiene Styrene polymer）等を使用する。また、導光体４０には、光透過性がある樹脂、例えばＰＯＭ（ポリオキシメチレン；略称ポリアセタール樹脂）等を使用し、光ミキシング空間の光Ｌを支柱内部に取り込む。例えば発光ダイオード２１から発光され、その放射角度分布によって下向きに放射された光や、バックライト筐体１２０の壁面部１２０ａや底面部１２０ｂにて反射された光などの一部が、光Ｌとして取り込まれる。

支柱３０の内部に取り込まれた光Ｌは、支柱３０の底面付近に設置された受光素子５０に照射されるような設計が施されている。導光体４０の中心部には、すり鉢状の穴が設けられ、その穴の斜面部にはコーティング等何らかの反射加工が施された反射部４１が形成されている。本例の導光体４０は、支柱３０のある高さから別の高さまでの部分を、中心軸に垂直に切り取ったような形状としている。導光体４０の位置は、拡散板１４１と反射シート１２６の間であれば支柱３０のどの位置でも構わない。
なお、本例では、支柱３０に底面がなく、受光素子５０が直に反射シート１２６に載置されている形態としているが、支柱３０に底面を設け、密閉された支柱内部に受光素子５０を設置するようにしてもよい。

導光体４０により支柱内部に取り込まれた光Ｌは、反射部４１で反射して、その下方に配置された受光素子５０に照射される。受光素子５０は、導光体４０によって導光された光Ｌを受光し、その光量を電圧等の電気信号に変換して、後述する光源の駆動電流制御回路を構成するアナログ／デジタル・コンバータ（Ａ／Ｄ）に送出する。なお受光素子５０からＡ／Ｄまでの配線については、図示を省略する。

図８は、本発明の他の実施の形態例に係る支柱の分解斜視構成を示すものである。図８に示す支柱３０は、導光体４２から形成される支柱上部と支柱下部３３から構成されている。支柱上部の導光体４２から取り込まれた光Ｌは、支柱内部に取り込まれて、支柱内部に配置された受光素子へ照射される。
このように、支柱上部、すなわち支柱頭頂部を含む部分に光透過性の材質を使用して導光体４２を形成することにより、図７に示した反射部４１の加工が不要とすることができる。勿論、必要に応じて反射加工を行ってもよい。

図９は、本発明のさらに他の実施の形態例に係る支柱の斜視構成を示すものである。図８に示す支柱３０は、円錐面の任意の部分に支柱内部に光を取り込むための開口部４３，４４が設けられている。図７に示した支柱３０の導光体４０は、周縁が外部に面しており、一方図９に示すものは、周縁のうち開口部４３，４４の部分だけが外部に面している。そして、図７の例と同様に、支柱３０の内部には光透過性の材質からなる導光体（図示略）が形成されており、開口部４３，４４を通して導光体に光Ｌ１，Ｌ２がそれぞれ入射され、支柱内部に光が取り込まれる。支柱内部に取り込まれた光は、支柱内部の受光素子へ照射される。
上記構成は、例えば光量を制御したい光源が限定されている場合などにおいて特に有効である。開口部の個数は、この例に限られない。

図１０は、本発明において使用される受光素子の一例の説明に供する図である。本例は、図６に示した受光素子が１つの例に対して、２つの受光素子５１，５２が設けられた例である。受光素子を２つ設けた場合、独立の受光面が２つになるので、例えば異なる方向から照射された光Ｌ１，Ｌ２に対してそれぞれの光量を別々に検出することができる。したがって、異なる光源の輝度を同時に制御することが可能である。受光素子の個数は、２個以上であってもよい。

図１１は、本発明による支柱の他の立設方法を説明するための図である。図４及び図６に示した支柱は反射シート１２６上に立設されていたが、本例では、反射シート１２６に支柱を配置するための孔６０が設けられた構成としている。支柱の底面部分をこの孔６０に挿通することで、支柱のおおよその位置決め及び固定が行われる。この例においても、前述した支柱の固定方法が採用される。

上述したように、支柱の一部に導光体を形成し、その導光体を通して拡散板１４１と反射シート１２６で挟まれた光ミキシング空間の光を支柱内部に取り込み、取り込まれた光の光量を支柱内部に配置されている受光素子で検出する構成とした場合、従来支柱により光学的に光路を妨げられ、あるいは吸収されていた光を活用することができる。
したがって、支柱により拡散板などの光学構造物を確実に保持しつつ、かつ光源が発光する光の利用効率低下を最低限に抑えながら、効率良くバックライト輝度色度のフィードバック制御に使用する受光素子に光を照射することができる。

なお、上述した実施の形態例では、光源として発光ダイオードを使用しているが、支柱に導光体を設けるようにした場合、光源は発光ダイオードに限らず、冷陰極蛍光管などでもよい。

次に、光源からの光を有効活用する他の方法として、光源の近傍に光を取り込む間隙を形成した例について説明する。

図１２は、本発明のバックライト装置及び液晶表示装置に適用される発光ダイオード及びその周辺の概略断面（図１３のＹ−Ｙ線断面）を示すものである。また、図１３は、図１２に示す発光ダイオード及びその周辺の概略上面図である。
本例は、図４の例に対して、反射シート１２６に設けられた孔２０の径を、孔２０に挿通される発光ダイオード２１のパッケージの径よりも大きく形成する。発光ダイオード２１のパッケージの径を通常よりも大きくとることにより、発光ダイオード２１と反射シート１２６との間に隙間が形成される。この隙間に入る光をバックライト筐体底面部１２０ｂに設置された受光素子５１,５２で取り込む。この場合、受光素子に照射される光は、光ミキシング空間からの光ＬやＬＥＤチップ２１ａから出射されて発光ダイオード２１から直接照射される光Ｌ０などがある。受光素子の形状、個数は任意で構わない。例えば、図１３の例では、発光ダイオード２１の周りに４つの受光素子５１，５２，５３，５４が設けられている。

上記構成によれば、前述した支柱の一部に導光体を設けるようにした場合と同様に、光源が発光する光の利用効率低下を最低限に抑えながら、効率良くバックライト輝度色度のフィードバック用受光素子に光を照射することができる。

次に、光源からの光を有効活用するさらに他の方法として、バックライト筐体の壁面部と底面部との隅に間隙を設け、その位置に受光素子を設置する例を示す。

図１４は、本発明による受光素子の取り付け位置の一例を示す図である。本例は、図４の例に対して、バックライト筐体１２０の壁面部１２０ａと底面１２０ｂが接続する部分の所定位置に間隙７０を設け、その位置に光Ｌを受光する受光素子５０を設置した例である。このような構成とした場合、光ミキシング空間内で光の輝度向上のための利用が難しい場所に対し、制御のために光を取り込む事により、吸収される光を無駄にせず有効利用することができる。

上記構成によれば、前述した支柱の一部に導光体を設けるようにした場合及び光源近傍で光を取り込む場合と同様に、光源が発光する光の利用効率低下を最低限に抑えながら、効率良くバックライト輝度色度のフィードバック用受光素子に光を照射することができる。
なお、この例では、光源として発光ダイオードを使用しているが、光源は発光ダイオードに限らず、冷陰極蛍光管などでもよい。

上述した各実施の形態例に対して、光源の輝度を制御する構成としては、各受光素子により光量に応じて発電された電圧をＡ／Ｄコンバータ等で電圧変換し、光源の駆動回路に帰還するシステムが考えられる。

光源の駆動電流制御回路の一例を、図１５に示す。図１５において、例えば受光素子５０で変換された電圧がＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）３１０に送られる。Ａ／Ｄ３１０は受信したアナログ信号をデジタル化してマイクロコントローラ（ＭＰＵ）３２０に送出する。ＭＰＵ３２０は、受信したデジタル信号の値から光源の適切な駆動電流を計算し、それに応じたパルス幅変調のデューティを算出しＰＷＭ駆動回路（ＰＷＭ）へ送信する。ＰＷＭ駆動回路３３０は、ＰＷＭ波形を電流制御回路３４０へ出力し、電流制御回路３４０は光源２１を相応した波形で電流駆動する。受光素子及び光源の個数は、この例に限らず、複数とすることができる。
このようにして、光源２１が個別に制御され、光源２１は適切な光量を発光することが可能となる。なおＭＰＵ３２０の機能を、バックライト駆動制御部（図５参照）で併用する構成としてもよい。

以上説明したように、バックライト装置に配置された光源からの漏れ光や所定位置に設けられた間隙からの少量の光を受光して光源の駆動制御に利用することにより、輝度を落とすことなく光源の制御駆動が可能となる。上記構造のバックライト装置を液晶表示装置に適用した場合、光源が発光する光の利用効率低下を最低限に抑えながら、輝度むら、色むらの発生を減少させることができる。したがって、液晶表示装置の輝度むら、色むらが抑えられ、画質及び品質が向上する。

また、上記バックライト装置は、バックライト輝度色度のフィードバック制御に使用する受光素子の設置場所を変更するだけであるから、コスト的にも安価に実現することができる。

さらに、受光素子を設置する場所により、あるいは支柱内部に受光素子を設置する場合には光を取り込む導光体の形態により、制御対象となる光源の選択が可能となる。

なお、上述した実施の形態の例において、支持体として支柱を例に説明したが、支柱以外の形状、例えばいわゆる球状のスペーサなどにも適用することができる。

本発明は、上述した各実施の形態例に限定されるものではなく、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能であることは勿論である。

本発明を実施するための最良の形態として示す液晶表示装置の一例の概略分解斜視構成図である。 本発明を実施するための最良の形態として示す液晶表示装置に係る液晶表示パネルのカラーフィルタの一例の概略平面構成図である。 本発明を実施するための最良の形態として示す液晶表示装置に係るバックライト装置の概略斜視構成図である。 本発明を実施するための最良の形態として示す液晶表示装置の一例における概略断面構成図である。 本発明を実施するための最良の形態として示す液晶表示装置を駆動する駆動回路の一例の概略ブロック構成図である。 本発明による支柱の一実施の形態例に係る概略断面構成図である。 本発明による支柱の一実施の形態例に係る分解斜視構成図である。 本発明による支柱の他の実施の形態例に係る分解斜視構成図である。 本発明による支柱のさらに他の実施の形態例に係る斜視構成図である。 支柱内部に取り込まれた光を受光する受光素子の一例の説明に供する図である。 本発明による支柱の他の立設方法を説明するための図である。 本発明の説明に供する、発光ダイオード及びその周辺の概略断面図である。 本発明の説明に供する、発光ダイオード及びその周辺の概略上面図である。 本発明による受光素子の取り付け位置の一例を示す図である。 本発明による光源の駆動電流制御回路の一例を示す図である。

符号の説明

２０…孔、２１…発光ダイオード（ＬＥＤ）、２１Ｒ…赤色発光ダイオード、２１Ｇ…緑色発光ダイオード、２１Ｂ…青色発光ダイオード、２０…孔、３０，３４…支持体、３１…支柱上部、３２…支柱下部、３３…支柱下部、４０，４２…導光体、４１…反射部、５０，５１，５２，５３，５４…受光素子、４３，４４…開口部、７０…間隙、１００…（カラー）液晶表示装置、１２０…バックライト筐体、１２０ａ…バックライト筐体壁面部、１２０ｂ…バックライト筐体底面部、１２６…反射シート（反射板）、１４０…バックライト装置、１４１…拡散板

Claims (9)

1. 光源からの直接光及び間接光が入射される光学構造物を支持する支持体において、
   前記支持体の少なくとも一部に、前記支持体に照射される光を支持体内部に取り込む導光体が形成されて成る
   ことを特徴とする支持体。
2. 前記導光体の一部に光を反射する反射部が設けられ、前記導光体に取り込まれた光が前記反射部で反射されて前記支持体の底面方向へ導かれる
   ことを特徴とする請求項１に記載の支持体。
3. 光源からの直接光及び間接光が入射される光学構造物を支持する支持体を有するバックライト装置において、
   前記支持体の少なくとも一部に前記支持体に照射される光を支持体内部に取り込む導光体と、
   前記支持体内部に取り込まれた光を受光する受光素子が設けられ、
   前記受光素子で受光された光量に基づいて前記光源の発光が制御される
   ことを特徴とするバックライト装置。
4. 光源からの直接光及び間接光が入射される第１の光学構造物と、前記光源からの直接光及び間接光を反射する第２の光学構造物が、支持体を介して対向配置されているバックライト装置において、
   前記第２の光学構造物に設けられた孔に配されている光源と、前記光源より大径の孔との間に形成される間隙と、
   前記間隙を通して光を受光する受光素子が設けられ、
   前記受光素子で受光された光量に基づいて前記光源の発光が制御される
   ことを特徴とするバックライト装置。
5. 前記光源は発光ダイオードであることを特徴とする請求項４に記載のバックライト装置。
6. 透過型の液晶表示パネルと、光源が配され前記液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト装置において、
   当該バックライト装置の筐体の壁面部と底面部との接続部分に光を取り込む間隙と、
   前記間隙を通して光を受光する受光素子が設けられ、
   前記受光素子で受光された光量に基づいて前記光源の発光が制御される
   ことを特徴とするバックライト装置。
7. 透過型の液晶表示パネルと、光源が配され前記液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト装置とを備える液晶表示装置において、
   前記バックライト装置は、前記光源からの直接光及び間接光が入射される光学構造物を支持する支持体を有し、
   前記支持体の少なくとも一部に前記支持体に照射される光を支持体内部に取り込む導光体と、
   前記支持体内部に取り込まれた光を受光する受光素子が設けられ、
   前記受光素子で受光された光量に基づいて前記光源の発光が制御される
   ことを特徴とする液晶表示装置。
8. 透過型の液晶表示パネルと、光源からの直接光及び間接光が入射される第１の光学構造物と、前記光源からの直接光及び間接光を反射する第２の光学構造物が、支持体を介して対向配置されているバックライト装置とを備える液晶表示装置において、
   前記バックライト装置の前記第２の光学構造物に設けられた孔に配されている光源と、前記光源より大径の孔との間に形成される間隙と、
   前記間隙を通して光を受光する受光素子が設けられ、
   前記受光素子で受光された光量に基づいて前記光源の発光が制御される
   ことを特徴とする液晶表示装置。
9. 透過型の液晶表示パネルと、光源が配され前記液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト装置とを備える液晶表示装置において、
   前記バックライト装置の筐体の壁面部と底面部との接続部分に光を取り込む間隙と、
   前記間隙を通して光を受光する受光素子が設けられ、
   前記受光素子で受光された光量に基づいて前記光源の発光が制御される
   ことを特徴とする液晶表示装置。

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