JP2007214053A - 光源モジュール、光源システム及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特に直下型バックライト装置に好適に利用できる光源モジュールにおいて、良好な白色光を維持する。
【解決手段】それぞれＲＧＢの光を発する複数種類のＬＥＤ３１ｂを有し、各色の光の混色により白色光の発光を行う光源モジュール３１に、ＬＥＤ３１ｂから発せられた光を受光してその光の強さを計測する受光センサ３１ｃと、受光センサ３１ｃの測光結果に基づいてＬＥＤ３１ｂの出力を制御することにより色補正を行う色補正回路３１ｉとを備える。色補正回路３１ｉは、すべてのＬＥＤ３１ｂが点灯された状態における測光結果と、ＲＧＢ何れか１種類のＬＥＤ３１ｂが消灯された状態における測光結果との差分に基づいて、当該消灯されたＬＥＤ３１ｂの出力を制御する。
【選択図】図７

Description

本発明は、それぞれ互いに異なる色の光を発する複数種類の発光素子を有し、各色の光の混色による所定色の発光を行う光源モジュール、この光源モジュールが複数組み合わせられることにより構成される光源システム、及びこの光源システムをバックライトとして備える液晶表示装置に関するものである。

液晶用のバックライトとしては、導光板と発光部と反射板とから構成されたものが知られている（特許文献１参照）。

導光板は、透明樹脂からなり、液晶パネルの背面一面に配置できるように面状に成型したものである。導光板の背面（液晶パネルとは反対側の面）には、凹凸加工や拡散反射インクのドット印刷などによって拡散パターンが形成されている。

発光部は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を実装したものであり、導光板の端面に対向して配置されている。反射板は、反射率の高い白色樹脂シートによって形成されており、導光板の背面からの光量損失を防止するために導光板の背面側に配置されている。

上記構成のバックライトでは、発光部から発せられ、導光板の端面から導光板内部に導かれた光が、導光板内部で全反射することによって導光板内部に閉じこめられる。そして、導光板内部に閉じこめられた光は、拡散パターンに入射することにより拡散反射され、導光板の光出射面（液晶パネル側の面）へ向けて全反射の臨界角よりも小さな角度で反射されると、光出射面から外部へ出射し、液晶パネルを照明する。

近年ではＬＥＤの発光効率が向上してきたため、液晶用のバックライトなどにおいて、３原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光をそれぞれ発する３種類のＬＥＤを用い、これら３種類のＬＥＤの発したＲＧＢの光を混色することによって白色光を得る手法が用いられるようになってきている。

しかしながら、ＬＥＤは、その種類（ＬＥＤの「種類」とは、発光色（発光波長）によって分類した種類を意味する。）によって通電時間による輝度の変化率が大きく異なることが知られている（特許文献１参照）。

その原因は、通電してＬＥＤを発光させることによりＬＥＤは発熱し、発熱することによってＬＥＤ自体の発光効率は低下するが、その低下率がＬＥＤの種類によって異なるためである。また、長時間ＬＥＤに通電するとＬＥＤは劣化することになるが、その劣化率もＬＥＤの種類によって異なるためでもある。

このように、ＬＥＤはその種類によって輝度の変化率が異なるので、初期設定時に白色光を出射するように各輝度が調整されていたとしても、使用していくうちに各輝度の割合が変化する。そのため、混色された光は白色からずれた色合いを示すようになってしまう。

これらの問題を解消し、安定した白色光を出射できるようにするために、ＲＧＢの３原色の混合による白色光を受光し、ＲＧＢそれぞれの波長帯域の光エネルギーをそれぞれ測光する受光センサと、受光センサの信号に基づいて光源の光のエネルギーを調整する調整手段とを備えた照明装置が開発されている（特許文献１参照）。

一方、液晶パネルのサイズが大きくなると、上記導光板を用いたバックライト（いわゆるエッジライト型バックライト）では光量不足になってくる。そのため、基板上に複数のＬＥＤを配列してなる光源モジュールを液晶パネルの背面に並べ、液晶パネルの背面から直接光を照射するバックライト（いわゆる直下型バックライト）が必要になってくる。

直下型バックライトにおいても、ＬＥＤを用いた他の光源と同様、ＬＥＤの種類に応じた発光強度、温度特性、経年劣化の違い等のため、ＬＥＤの光量を随時調整しなければ白色光のばらつきが生じてくる。

具体的には、直下型バックライトを構成する光源モジュールの製造段階において、良好な白色光を発するように各光源モジュールを調整していたとしても、これら光源モジュールが機器の内部に組み込まれた状態では、機器内部の温度分布などによって光源モジュールごとに色のばらつきが生じる。

また、各光源モジュールに通電すると、ＬＥＤの自己発熱により通電時間の経過とともに基板温度が上昇するため、基板温度の上昇も色のばらつきの原因となる。

さらに、長時間使用した場合、ＬＥＤの種類ごとの劣化の度合いが異なることにより色のばらつきの原因となる。

よって、製造段階において各光源モジュールを調整していたとしても、光源モジュールを使用しつつ、光源モジュールに搭載されているＬＥＤの種類ごとの光量を適切に補正する必要がある。
特開２００４−２５３３０９号公報（平成１６年９月９日公開）

しかしながら、上記受光センサや調整手段を備えた照明装置では、ＲＧＢそれぞれの波長帯域の光エネルギーをそれぞれ測光する受光センサを用いており、このような受光センサとしてはカラーセンサのような比較的高価なセンサを用いる必要があるため、装置全体も高価になってしまうという問題がある。

また、上記直下型バックライトでは、複数の光源モジュールを組み合わせることによって直下型バックライトが構成されており、このような構成においては、各光源モジュールごとに測光を行ってＬＥＤの出力を調整しようとしても、測光結果には隣接する光源モジュールから入ってくる光の影響も含まれてしまうため、正確な測光が困難であるという問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的安価な測光手段を用いて色補正を行うことができる光源モジュール、あるいは、外部からの光の影響（たとえば、隣接した光源モジュールの発光素子からの光の影響）によらずより正確な測光に基づいた色補正を行うことができる光源モジュールを実現することにある。

本発明に係る光源モジュールは、それぞれ互いに異なる色の光を発する複数種類の発光素子を有し、各色の光の混色により所定色の発光を行う光源モジュールであって、上記課題を解決するために、前記発光素子から発せられた光を受光してその光の強さを計測する測光手段と、前記測光手段の測光結果に基づいて前記発光素子の出力を制御することにより色補正を行う色補正手段とを備え、前記色補正手段は、すべての発光素子が点灯された状態における測光結果と、１種類の発光素子が消灯された状態における測光結果との差分に基づいて前記制御を行うことを特徴としている。

上記構成では、各色の光の混色によりたとえば白色光のような所定色の発光を行う。ところが、発光素子は、温度変化や経時劣化に対する出力変化の度合いがその種類ごとに異なるため、実際に得られる光の色が所望とする色からずれることがある。

そこで、上記構成では、測光手段と色補正手段とを備え、測光手段の測光結果に基づき色補正手段によって発光素子の出力を制御することにより、上記のような色ずれを補正する。

ここで、上記色補正手段は、すべての発光素子が点灯された状態における測光結果と、１種類（１発光色）の発光素子が消灯された状態における測光結果との差分に基づいて、当該消灯された発光素子の出力を制御する。上記差分は、当該消灯された発光素子からの光の強さに応じた値を示すことになる。

したがって、測光手段において各色ごとの光の強さを区別して計測せずとも、特定種類の発光素子の光の強さを計測することができるようになるので、測光手段として比較的安価な構成のものを利用することができるようになる。

また、たとえば光源モジュールを複数組み合わせて用いる場合のように、ある光源モジュールの測光結果に当該光源モジュール外からの光の影響が含まれてしまう場合であっても、上記差分を用いることにより外部からの光の影響をキャンセルすることができるようになり、外部からの光の影響に左右されにくい正確な色補正を実現することができるようになる。

なお、色補正手段による色補正のための発光素子の出力の制御は、上記消灯された発光素子から発せられた光の相対的な強さを変化させることによって行うことができる。そのためには、上記消灯された発光素子の出力を制御する以外にも、上記消灯された発光素子以外の発光素子の出力を制御する、あるいは両方の発光素子の出力を制御するようにしてもよい。

上記光源モジュールにおいて、前記発光素子は、ＬＥＤであってもよい。

ＬＥＤは温度変化に対する出力変化や経時劣化に対する出力変化が特に顕著であるため、発光素子がＬＥＤである場合に上記構成はより有効である。

なお、上記温度変化に対する出力変化や経時劣化に対する出力変化は、ＬＥＤに限って起こる問題ではなく、程度の差こそあれ、たとえば冷陰極線管なども含む発光素子一般について起こる問題である。

上記光源モジュールにおいて、前記測光手段としては、照度センサを用いることができる。

上述のように、測光手段は、各色ごとの光の強さを区別して計測せずとも、特定種類の発光素子の光の強さを計測することができる。したがって、測光手段として照度センサを用いることができる。

照度センサとは、カラーセンサのように複数の色ごと（たとえばＲＧＢごと）に光の強さを測光するのではなく、色を区別せずに光の強さを測光するものである。カラーセンサは、複数の色ごとにカラーフィルタやフォトダイオード又はフォトトランジスタを備える必要がある。これに対し、照度センサは、色を区別しないので、複数の色ごとにカラーフィルタやフォトダイオード又はフォトトランジスタを備える必要はなくカラーセンサよりも安価である。

したがって、上記構成では、より安価に光源モジュールを実現することができる。

上記光源モジュールにおいて、前記測光手段は、前記発光素子から発せられた光を間接的に受光するように配置されていることが望ましい。

上記構成では、測光手段は、発光素子から発せられた光を直接受光するのではなく、間接的に受光する。間接的に受光するとは、発光素子から発せられ、反射又は拡散されることによって到達した光を受光することを意味する。

これにより、光源モジュールの発光状態をより的確に測光することができるようになる。

上記光源モジュールにおいて、冷陰極線管をさらに備えるようにしてもよい。

本発明に係る光源システムは、上記光源モジュールが複数組み合わせられることにより構成されることを特徴としている。

上記構成では、上述したように各光源モジュールの測光手段として比較的安価な構成のものを利用することができるとともに、上記差分を用いることにより、ある光源モジュールの測光結果において他の光源モジュールからの光の影響をキャンセルすることができるようになり、各光源モジュールにおいて他の光源モジュールからの光の影響に左右されにくい正確な色補正を実現することができるようになる。

本発明に係る光源システムは、前記光源モジュールごと、かつ、前記発光素子の種類ごとに時分割で発光素子を消灯させて当該光源モジュールの測光手段による測光を実行させる測光制御手段を備えることが望ましい。

上記構成では、光源モジュールごと、かつ、発光素子の種類ごとに時分割で発光素子を消灯させて測光を行うので、各光源モジュールの各種類（各発光色）の発光素子ごとに消灯させて測光を行うことができる。これにより、測光時に消灯されている発光素子は制御対象の発光素子のみとなるため、より精度の高い測光が可能になる。

また、時分割処理を行うため、測光手段による測光結果を処理するための構成の一部（たとえばＡ／Ｄ変換回路など）を共通化することができるようになり、この共通化によってコスト削減や測光ばらつきの抑制を実現することもできる。

上記光源システムにおいて、前記測光制御手段は、前記発光素子の発光時間に応じて測光周期を変化させるようになっていてもよい。

発光素子の出力変化の度合いは、発光時間の経過によって変化し得る。たとえば、温度変化による出力変化は発光時間の経過とともに小さくなる傾向がある。

そこで、上記構成では、発光素子の発光時間に応じて測光周期を変化させることとし、出力変化が大きい期間には比較的短い周期で測光を行い、出力変化が小さい期間には比較的長い周期で測光を行うようにすることを可能としている。

これにより、測光回数を必要最小限にとどめ、測光のための消灯によって生じるスイッチングノイズの発生を低減することが可能になる。

上記光源システムにおいて、前記各光源モジュールにおける測光結果に基づいて、各光源モジュール間の発光のばらつきを抑制する手段をさらに備えていてもよい。

本発明に係る液晶表示装置は、上記光源システムをバックライトとして備えることを特徴としている。

上記構成では、安価で正確な色補正を行うことができる液晶表示装置を実現できる。

以上のように、本発明に係る光源モジュールは、発光素子から発せられた光を受光してその光の強さを計測する測光手段と、測光手段の測光結果に基づいて発光素子の出力を制御することにより色補正を行う色補正手段とを備え、色補正手段は、すべての発光素子が点灯された状態における測光結果と、１種類の発光素子が消灯された状態における測光結果との差分に基づいて、当該消灯された発光素子の出力を制御する構成である。

上記構成では、上記色補正手段は、すべての発光素子が点灯された状態における測光結果と、１種類（１発光色）の発光素子が消灯された状態における測光結果との差分に基づいて、当該消灯された発光素子の出力を制御する。上記差分は、当該消灯された発光素子からの光の強さに応じた値を示すことになる。

したがって、測光手段において各色ごとの光の強さを区別して計測せずとも、特定種類の発光素子の光の強さを計測することができるようになるので、測光手段として比較的安価な構成のものを利用することができるようになる。

また、たとえば光源モジュールを複数組み合わせて用いる場合のように、ある光源モジュールの測光結果に当該光源モジュール外からの光の影響が含まれてしまう場合であっても、上記差分を用いることにより外部からの光の影響をキャンセルすることができるようになり、外部からの光の影響に左右されにくい正確な色補正を実現することができるようになる。

本発明の実施の一形態について図１から図８に基づいて説明すると以下の通りである。

図１に示した斜視図、及び図２に示した断面図に基づき、本発明に係る光源モジュールを備えた液晶表示装置１の構成について説明する。

液晶表示装置１は、液晶パネル２とバックライトユニット３とを備えて構成されている。このうち、液晶パネル２は周知のものを用いることができるので、その構成についての詳細な説明は省略する。

バックライトユニット３は、本発明に係る光源システムに相当するものであり、いわゆる直下型バックライトを構成するユニットである。このバックライトユニット３は、複数の光源モジュール３１と、拡散シート３２と、筐体３３と、統轄回路３４（図７参照）とを備えて構成されている。

光源モジュール３１は、図３に示すように、矩形の基板３１ａ上に複数のＬＥＤ３１ｂと、１つの受光センサ３１ｃとを搭載してなるモジュールである。なお、光源モジュール３１は、図４に示すように、さらに冷陰極線管３１ｋを備えていてもよい。

各光源モジュール３１に搭載される複数のＬＥＤ３１ｂには、赤色の光を発するＬＥＤ（ＲのＬＥＤ）、緑色の光を発するＬＥＤ（ＧのＬＥＤ）、及び青色の光を発するＬＥＤ（ＢのＬＥＤ）の３種類のＬＥＤが同数ずつ含まれている。これらＲＧＢ各色のＬＥＤは基板３１ａ上においてほぼ均一に分散するように行列状に配置されている。これにより、各光源モジュール３１は、３種類のＬＥＤからの光の混色による白色光を発するようになっている。

また、各光源モジュール３１に搭載される受光センサ３１ｃは、光源モジュール３１内のＬＥＤ３１ｂを調光するために、入射する光の光度を計測するセンサであり、上記複数のＬＥＤ３１ｂのほぼ中央に配置されている。

なお、受光センサ３１ｃは、光度に限らず照度や輝度など、入射する光の強さを計測できるものであればよい。この受光センサ３１ｃは、本発明の測光手段に相当している。

また、受光センサ３１ｃは、光源モジュール３１内の複数のＬＥＤ３１ｂを調光するために光度を計測する関係上、当該複数のＬＥＤ３１ｂのほぼ中央に配置されていることが望ましいが、他の位置に配置することもできる。

受光センサ３１ｃは、ＬＥＤ３１ｂから発せられた光を間接的に受光する、つまり、ＬＥＤ３１ｂから発せられ、拡散シート３２によって反射又は拡散されることによって到達した光を受光するように配置されている。具体的には、受光センサ３１ｃの発光面の向きと、ＬＥＤ３１ｂの発光面の向きとがそろえられるとともに、受光センサ３１ｃの発光面がＬＥＤ３１ｂの発光面よりも高くなるように設定されている。

拡散シート３２によって反射又は拡散された光は、光源モジュール３１から液晶パネル２側へ取り出される光の状態を反映しているといえる。そのため、受光センサ３１ｃが受光する光を、拡散シート３２によって反射又は拡散された光にほぼ限定することにより、光源モジュール３１から液晶パネル２側へ取り出される光の状態をより的確に測光することができるようになる。

なお、光源モジュール３１の回路構成については後述する。

バックライトユニット３においては、上記構成の光源モジュール３１が行列状に配置されることにより、液晶パネル２の背面側の領域が敷きつめられている。

拡散シート３２は、液晶パネル２と光源モジュール３１との間に配置され、液晶パネルとほぼ同じ大きさの矩形形状を有するシートである。この拡散シート３２は、当該拡散シート３２に到達する光の一部を拡散し、一部を透過する機能を有している。したがって、光源モジュール３１から発せられた光は拡散シート３２によって拡散されつつ透過されることにより、液晶パネル２の背面を平面的にほぼ均一に照射するようになる。

筐体３３は、上方が開口された箱状体であり、内側底面に上記複数の光源モジュール３１を搭載するとともに、上方の開口を覆うように上記拡散シート３２及び液晶パネル２を保持するものである。

なお、筐体３３は、より均一な面光源を実現するために、光源モジュール３１上のＬＥＤ３１ｂと拡散シート３２との間に一定の空間を確保している。また、筐体３３は、光の効率的利用のために、その内面が白色などの反射率の高い反射板とされている。

次に、図５及び図６に示した液晶表示装置１の断面図に基づいて、バックライトユニット３における測光及び調光の原理を説明する。

ある光源モジュール３１（図５の「モジュールＸ」）において、当該モジュールＸ内の特定の１種類のＬＥＤ３１ｂ（図５の「ｘｒ」）からの光を調光する場合を考える。この場合、モジュールＸに搭載された受光センサ３１ｃがモジュールＸ内のＬＥＤｘｒの光だけを測光する必要がある。

しかしながら、バックライトユニット３のすべてのＬＥＤ３１ｂを点灯させた状態では、受光センサ３１ｃは、モジュールＸ内の他の種類のＬＥＤ３１ｂ（図５の「ｘｇ」及び「ｘｂ」）からの光も受光してしまうとともに、隣接したモジュール（図５の「モジュールＹ」）のＬＥＤ３１ｂ（図５の「ｙｒ」「ｙｇ」「ｙｂ」）からの反射光も受光してしまうことになる。なお、図５では、簡略化のため、ＬＥＤｘｇ・ｘｂ・ｙｇ・ｙｂからの光は図示していない。

このため、モジュールＸ内のＬＥＤｘｒからの光のみを正確に測光することはできない。その結果、ＬＥＤｘｒ出力の正確な調整ができず良好な白色光は得られないこととなる。

なお、隣接モジュールからの光の影響は、モジュールの配置によって異なる。なぜなら、中央に配置されたモジュールと端部に配置されたモジュールとでは、隣接するモジュールの数が異なるとともに、筐体３３の内面によって構成される反射板からの距離も異なるからである。したがって、画一的な演算等によって隣接モジュールからの光の影響を排除することはできない。

そこで、バックライトユニット３では、図４に示したように、バックライトユニット３のすべてのＬＥＤ３１ｂを点灯した状態（以下、「全点灯状態」という。）で、モジュールＸに搭載された受光センサ３１ｃによる測光を行った後、図６に示すように、ＬＥＤｘｒのみを消灯した状態（以下、「一部消灯状態」という。）で、モジュールＸに搭載された受光センサ３１ｃによる測光を再び行う。なお、図６では、消灯されたＬＥＤｘｒが点灯時に発していた光を一点鎖線により示している。

全点灯状態において測光された光度と、一部消灯状態において測光された光度との差分をとると、モジュールＸ内の他の種類のＬＥＤｘｇ・ｘｂからの光の影響、及び隣接したモジュールＹのＬＥＤｙｒ・ｙｇ・ｙｂからの光の影響はキャンセルされることになる。そのため、上記差分は、モジュールＸ内のＬＥＤｘｒからの光の光度に応じた値を示すことになる。

そして、バックライトユニット３では、上記差分に基づいて、モジュールＸ内のＬＥＤｘｒの出力を制御する。具体的には、たとえば、上記差分の目標値を予め設定しておき、上記差分がこの目標値に近づくようにＬＥＤｘｒの出力を増減するようにすればよい。

このようにすれば、受光センサ３１ｃにおいて各色ごとの光の強さを区別して計測せずとも、特定種類のＬＥＤ３１ｂの光度に応じた値を得ることができるようになるので、受光センサ３１ｃとして比較的安価な構成のもの、たとえば照度センサを利用することができるようになる。

照度センサとは、カラーセンサのようにＲＧＢごとに光の強さを測光するのではなく、色を区別せずに光の強さを測光するものである。カラーセンサは、複数の色ごとにカラーフィルタやフォトダイオード又はフォトトランジスタを備える必要がある。これに対し、照度センサは、色を区別しないので、複数の色ごとにカラーフィルタやフォトダイオード又はフォトトランジスタを備える必要はなくカラーセンサよりも安価である。

また、照度センサを用いると、フォトダイオード又はフォトトランジスタを共用することができるため、センサ特性のばらつきによる測光結果のばらつきも抑制することができる。

さらに、外部からの光の影響をキャンセルすることができるようになり、外部からの光の影響に左右されにくい正確な色補正を実現することができるようになる。

次に、図７に示したブロック図に基づいて、上記処理を行うための光源モジュール３１の回路構成について説明する。

バックライトユニット３を構成する各光源モジュール３１は、上述した複数種類のＬＥＤ３１ｂ及び１つの受光センサ３１ｃに加えて、測光処理回路３１ｄ、測光結果メモリ３１ｅ、ＬＥＤ駆動回路３１ｆ、測光制御回路３１ｇ、演算回路３１ｈ、色補正回路３１ｉ、目標値メモリ３１ｊを備えている。

測光処理回路３１ｄは、測光制御回路３１ｇからのトリガ信号にしたがい、トリガ信号を受けた時点における受光センサ３１ｃからの出力信号を取り込み、当該出力信号の増幅やＡ／Ｄ変換等を施して光度データを生成し、測光結果メモリ３１ｅに送る。そのために、測光処理回路３１ｄは、増幅アンプやＡ／Ｄ変換器などの必要な回路要素を備えている。

測光結果メモリ３１ｅは、測光処理回路３１ｄから送られてくる光度データを一時的に記憶する。測光結果メモリ３１ｅに記憶された光度データは、演算回路３１ｈによって読み出されて上述した差分を算出するための演算に利用される。

ＬＥＤ駆動回路３１ｆは、測光制御回路３１ｇからのＯＮ／ＯＦＦ信号にしたがい、全種類のＬＥＤ３１ｂを点灯させたり、１種類のＬＥＤ３１ｂのみを消灯させたりする。また、ＬＥＤ駆動回路３１ｆは、色補正回路３１ｉからの調整信号にしたがい、各ＬＥＤ３１ｂを点灯させる際の駆動電流を調整する。

測光制御回路３１ｇは、当該測光制御回路３１ｇが搭載された光源モジュール３１において測光及びＬＥＤ３１ｂの出力制御を行う際に、ＬＥＤ３１ｂの点灯／消灯を制御しつつ、受光センサ３１ｃによる測光結果の取り込みを制御するための回路である。

具体的には、測光制御回路３１ｇは、まず、ＬＥＤ駆動回路３１ｆを介して全種類のＬＥＤ３１ｂを点灯させるとともに、この状態において受光センサ３１ｃが計測した光度を測光処理回路３１ｄに取り込ませる。次に、ＬＥＤ駆動回路３１ｆを介して１種類のＬＥＤ３１ｂのみを消灯させるとともに、この状態において受光センサ３１ｃが計測した光度を測光処理回路３１ｄに取り込ませる。同様に、他の種類のＬＥＤ３１ｂを順次消灯させつつ、それぞれの状態において受光センサ３１ｃが計測した光度を測光処理回路３１ｄに取り込ませる。

なお、計測した光度を測光処理回路３１ｄに取り込ませるために要する時間は、液晶表示装置１によって表示される映像の１フレームに相当する時間に対して十分短い時間とすることができるため、消灯期間も１フレームに相当する時間に対して十分短く設定することができる。

また、映像にはブランキング期間があるため、このブランキング期間に消灯を行うようにすることにより、表示映像への影響をより低減することができる。

演算回路３１ｈは、測光結果メモリ３１ｅに記憶された光度データを読み出し、上述した差分を算出するための回路である。

具体的には、演算回路３１ｈは、全種類のＬＥＤ３１ｂを点灯させた状態での測光結果を示す光度データと、１種類のＬＥＤ３１ｂのみを消灯させた状態での測光結果を示す光度データとの差分を算出し、その差分を示す差分データを色補正回路３１ｉに送る。この差分データは、上述したように、上記消灯されたＬＥＤ３１ｂからの光の光度に応じた値を示すことになる。

色補正回路３１ｉは、演算回路３１ｈから送られてくる差分データに基づき、この差分データに対応するＬＥＤ３１ｂの出力が予め設定された大きさになるように、ＬＥＤ駆動回路３１ｆから当該ＬＥＤ３１ｂに対して供給する駆動電流を調整する。

そのために、色補正回路３１ｉは、目標値メモリ３１ｊにおいてＬＥＤ３１ｂの種類ごとに記憶された目標値データを参照し、上記差分データと目標値データとの比較によって上記調整を行う。

この色補正回路３１ｉは、本発明の色補正手段に相当している。

以上のような構成の各光源モジュール３１は、統轄回路３４によって統轄されている。以下では統轄回路３４の機能について説明する。

統轄回路３４は、ＬＥＤ３１ｂを消灯して測光を行うタイミングを、各光源モジュール３１の間で調整する機能を有している。

一方の光が他方に到達する程度に互いに近い距離にある複数の光源モジュール３１において同時にＬＥＤ３１ｂの消灯及び測光を行ったのでは、外光の影響をキャンセルし得る正確な測光ができなくなる。

そこで、統轄回路３４は、上記のような距離関係にある複数の光源モジュール３１において同時にＬＥＤ３１ｂの消灯及び測光が行われることのないよう、消灯及び測光のタイミングをずらすという時分割処理を行う。

なお、同一光源モジュール３１におけるＬＥＤ３１ｂの種類ごとの消灯及び測光タイミングの調整は、上記測光制御回路３１ｇが行っている。この測光制御回路３１ｇ及び統轄回路３４は、本発明の測光制御手段に相当している。

上記のような時分割処理を行うため、各光源モジュール３１に備えられた構成の一部を共用することも可能である。たとえば、測光処理回路３１ｄ、測光結果メモリ３１ｅ、測光制御回路３１ｇ、演算回路３１ｈ、色補正回路３１ｉを共用することができる。

このように共用することにより、構成部材点数を減らしてコスト削減を図ることができるとともに、特に測光処理回路３１ｄなどの共用化によって測光のばらつき抑制を図ることができる。

なお、共用する構成については、各光源モジュール３１の外部、たとえば統轄回路３４内に搭載することもできる。

ただし、受光センサ３１ｃの出力信号を増幅する増幅アンプについては、光源モジュール３１内の受光センサ３１ｃの近傍に配置することが望ましい。受光センサ３１ｃの出力信号は一般に信号レベルが低くノイズの影響を受けやすいため、近傍に増幅アンプを配置し、増幅してから光源モジュール３１の外部に取り出すようにした方が、増幅しない場合に比べノイズの影響が少なくて済み、より正確な測光が可能である。

また、統轄回路３４は、１種類のＬＥＤ３１ｂを消灯して測光を行う測光周期を変化させる機能を有している。

ＬＥＤ３１ｂの出力変化の度合いは、通電開始からの経過時間（発光時間）によって変化し得る。たとえば、図８に示すように、通電開始からの経過時間にともなってＬＥＤ３１ｂの温度変化は次第に小さくなり、一定時間経過後は熱平衡状態達して温度変化は極めて小さくなる。これにともない、ＬＥＤ３１ｂの出力変化についても通電開始からの経過時間にともなって小さくなる傾向にある。

そこで、統轄回路３４は、ＬＥＤ３１ｂの通電開始からの経過時間に応じて測光周期を変化させることとし、出力変化が大きい期間には比較的短い周期で測光を行い、出力変化が小さい期間には比較的長い周期で測光を行うようにする。

これにより、測光回数を必要最小限にとどめ、測光のための消灯によって生じるスイッチングノイズの発生を低減することが可能になる。

なお、気温の急激な変化などの外部要因によって出力変化が再び大きくなることもあるので、統轄回路３４は、上記外部要因を検知して一時的に測光周期を短くするような制御を行ってもよい。

以上のように、本実施形態の光源モジュール３１は、それぞれ互いに異なる色の光を発する複数種類のＬＥＤ３１ｂと、ＬＥＤ３１ｂから発せられた光を受光してその光の強さを計測する受光センサ３１ｃと、受光センサ３１ｃの測光結果に基づいてＬＥＤ３１ｂの出力を制御することにより色補正を行う色補正回路３１ｉとを備えている。

そして、色補正回路３１ｉは、すべてのＬＥＤ３１ｂが点灯された状態における測光結果と、１種類のＬＥＤ３１ｂが消灯された状態における測光結果との差分に基づいて、当該消灯されたＬＥＤ３１ｂの出力を制御する。

したがって、受光センサ３１ｃにおいて各色ごとの光の強さを区別して計測せずとも、特定種類のＬＥＤ３１ｂの光の強さを計測することができるようになるので、受光センサ３１ｃとして比較的安価な構成のものを利用することができるようになる。

また、光源モジュール３１を複数組み合わせて用いる場合に、ある光源モジュール３１の測光結果に他の光源モジュールからの光の影響が含まれてしまう場合であっても、上記差分を用いることにより外部からの光の影響をキャンセルすることができるようになり、外部からの光の影響に左右されにくい正確な色補正を実現することができるようになる。

なお、本実施形態では、色補正回路３１ｉが上記差分に基づいて上記消灯されたＬＥＤ３１ｂの出力を制御するものとして説明したが、この制御は、上記消灯されたＬＥＤ３１ｂから発せられた光の相対的な強さを変化させることによって行うことができるので、上記消灯されたＬＥＤ３１ｂの出力を制御する以外にも、上記消灯されたＬＥＤ３１ｂ以外のＬＥＤ３１ｂの出力を制御する、あるいは両方のＬＥＤ３１ｂの出力を制御するようにしてもよい。

また、本実施形態では、光源モジュール３１を複数組み合わせて用いる場合について説明したが、１つの光源モジュール３１を単独で用いることもできる。

また、本実施形態では、１つの光源モジュール３１に１つの受光センサ３１ｃを備える構成について説明したが、１つの光源モジュール３１に複数の受光センサ３１ｃを備え、各受光センサ３１ｃの周辺に配置されたＬＥＤ３１ｂを当該受光センサ３１ｃによる測光結果に基づいて制御するようにしてもよい。

この場合、対応する受光センサ３１ｃごとにＬＥＤ３１ｂをブロック化し、このブロック単位で上述した消灯及び測光を行うようにすればよい。これにより、より細かい領域で調光することができる。

また、光源モジュール３１の用途としては、直下型バックライト以外に、ＬＥＤ３１ｂや受光センサ３１ｃの配置を変更することによってエッジライト型バックライトにも用いることができ、さらに、液晶表示装置１用のバックライトユニット３に限らず、たとえば内照式看板用の光源など、さまざまな用途に用いることができる。

また、本実施形態の統轄回路３４は、各光源モジュール３１から、受光センサ３１ｃの測光結果を含む光度情報を収集し、各光源モジュール３１間のバラツキを抑制するようにしてもよい。

また、各光源モジュール３１は、ＬＥＤ３１ｂの種類ごとに、あるいは、ＬＥＤ３１ｂごとに、受光センサ３１ｃや測光制御回路３１ｇを備えるとともに、光度情報を保持する手段もＬＥＤ３１ｂの種類ごと、あるいは、ＬＥＤ３１ｂごとに備えてもよい。

本発明は上述した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る。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を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。

本発明に係る光源モジュールは、液晶表示装置のバックライトユニットのみならず、内照式看板の光源など、均一で良好な光を必要とするものにも適用できる。

本発明の実施の一形態に係る液晶表示装置の構成を示す斜視図である。 上記液晶表示装置の断面構成を示す断面図である。 上記液晶表示装置が備えるバックライトユニットに搭載される光源モジュールの構成を示す平面図である。 上記光源モジュールの一変形例を示す平面図である。 上記液晶表示装置が備えるバックライトユニットにおいて、ＬＥＤから発せられた光が受光センサに達する様子を示す断面図である。 上記液晶表示装置が備えるバックライトユニットにおいて、一部のＬＥＤを消灯した状態においてＬＥＤから発せられた光が受光センサに達する様子を示す断面図である。 上記液晶表示装置が備えるバックライトユニットに搭載される光源モジュールの回路構成を示すブロック図である。 ＬＥＤにおける通電開始からの経過時間と温度上昇との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 液晶表示装置
２ 液晶パネル
３ バックライトユニット（光源システム）
３１ 光源モジュール
３２ 拡散シート
３３ 筐体
３１ａ 基板
３１ｂ ＬＥＤ（発光素子）
３１ｃ 受光センサ（測光手段）
３１ｄ 測光処理回路
３１ｅ 測光結果メモリ
３１ｆ ＬＥＤ駆動回路
３１ｇ 測光制御回路（測光制御手段）
３１ｈ 演算回路
３１ｉ 色補正回路（色補正手段）
３１ｊ 目標値メモリ
３１ｋ 冷陰極線管
３４ 統轄回路（測光制御手段）

Claims (10)

1. それぞれ互いに異なる色の光を発する複数種類の発光素子を有し、各色の光の混色により所定色の発光を行う光源モジュールにおいて、
   前記発光素子から発せられた光を受光してその光の強さを計測する測光手段と、
   前記測光手段の測光結果に基づいて前記発光素子の出力を制御することにより色補正を行う色補正手段とを備え、
   前記色補正手段は、すべての発光素子が点灯された状態における測光結果と、１種類の発光素子が消灯された状態における測光結果との差分に基づいて前記制御を行うことを特徴とする光源モジュール。
2. 前記発光素子は、ＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
3. 前記測光手段は、照度センサであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光源モジュール。
4. 前記測光手段は、前記発光素子から発せられた光を間接的に受光するように配置されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の光源モジュール。
5. 冷陰極線管をさらに備えることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の光源モジュール。
6. 請求項１から５の何れか１項に記載の光源モジュールが複数組み合わせられることにより構成されることを特徴とする光源システム。
7. 前記光源モジュールごと、かつ、前記発光素子の種類ごとに時分割で発光素子を消灯させて当該光源モジュールの測光手段による測光を実行させる測光制御手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の光源システム。
8. 前記測光制御手段は、前記発光素子の発光時間に応じて測光周期を変化させることを特徴とする請求項７に記載の光源システム。
9. 前記各光源モジュールにおける測光結果に基づいて、各光源モジュール間の発光のばらつきを抑制する手段を備えることを特徴とする請求項６から８の何れか１項に記載の光源システム。
10. 請求項６から９の何れか１項に記載の光源システムをバックライトとして備えることを特徴とする液晶表示装置。

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