JP2009042302A - 面状光源装置及び液晶表示装置組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】光源の発光波長を揃えることができる構成、構造を低コストで実現することができる面状光源装置を提供する。
【解決手段】面状光源装置は、（Ａ）複数の発光素子１００、（Ｂ）発光素子１００の温度を制御するための温度制御手段１１１、（Ｃ）発光素子の温度を測定するための温度測定手段１１０、及び、（Ｄ）温度制御手段１１１を制御するための温度制御回路８７を備え、発光時の発光素子の温度が温度測定手段１１０によって測定され、予め測定された発光時の発光素子の温度とドミナント波長との関係に基づき、温度制御回路８７の制御下、温度制御手段１１１によって、所定のドミナント波長を得るための温度に発光時の発光素子の温度が制御（あるいは保持）される。
【選択図】 図５

Description

本発明は、面状光源装置及び液晶表示装置組立体に関する。

液晶表示装置にあっては、液晶材料それ自体は発光しない。従って、例えば、液晶表示装置の表示領域を照明する直下型の面状光源装置（バックライト）を、複数の画素から構成された表示領域の背面に配置する。尚、カラー液晶表示装置において、１画素は、例えば、赤色発光副画素、緑色発光副画素及び青色発光副画素の３種の副画素から構成されている。そして、各画素あるいは各副画素を構成する液晶セルを、一種の光シャッター（ライト・バルブ）として動作させることによって、即ち、各画素あるいは各副画素の光透過率（開口率）を制御し、面状光源装置から出射された照明光（例えば、白色光）の光透過率を制御することで、画像を表示している。

面状光源装置を構成する光源においては、動作上、発熱を避けることはできない。そして、例えば、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ，Light Emitting Diode）を用いた場合には、ＬＥＤの温度上昇に伴い、主発光波長が長波長側にシフトするし、発光効率が低下する。従って、ＬＥＤが複数配置された面状光源装置にあっては、面状光源装置を構成するＬＥＤの温度に依存して、色ムラや輝度ムラが発生する虞がある。面状光源装置の色ムラや輝度ムラは、液晶表示装置の画像品質を悪化させる。そのため、従来より、種々の放熱対策が提案されている。例えば、特開２００６−５９６０７号公報には、ヒートパイプやヒートシンクが取り付けられた放熱プレート上に光源を配置し、ヒートシンクの放熱作用を促進させる冷却ファンを備えた面状光源装置が開示されている。

特開２００６−５９６０７号公報

ところで、従来の構造においては、面状光源装置を構成する光源の温度の均一化を目指している。一方、光源をＬＥＤから構成する場合、ＬＥＤの発光特性（例えば、発光時の温度と発光波長の関係、発光時の温度と輝度の関係等）にバラツキが発生することは避けられない。従って、現状では、全てのＬＥＤの発光特性を測定し、得られた結果からＬＥＤを選別して使用している。それ故、この選別によって使用が不適となる発光素子が相当数にのぼり、現状にあっては、面状光源装置の製造コストにおける光源の占めるコストの低減を図ることが困難である。

従って、本発明の第１の目的は、光源の発光波長を揃えることができる構成、構造を低コストで実現することができる面状光源装置、及び、係る面状光源装置を備えた画像品質に優れた液晶表示装置組立体を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、光源の輝度を揃えることができる構成、構造を低コストで実現することができる面状光源装置、及び、係る面状光源装置を備えた画像品質に優れた液晶表示装置組立体を提供することにある。

上記の第１の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る面状光源装置は、
（Ａ）複数の発光素子、
（Ｂ）発光素子の温度を制御するための温度制御手段、
（Ｃ）発光素子の温度を測定するための温度測定手段、及び、
（Ｄ）温度制御手段を制御するための温度制御回路、
を備えた面状光源装置であって、
発光時の発光素子の温度が温度測定手段によって測定され、予め測定された発光時の発光素子の温度と主発光波長との関係に基づき、温度制御回路の制御下、温度制御手段によって、所定の主発光波長を得るための温度に発光時の発光素子の温度が制御（あるいは保持）されることを特徴とする。

ここで、『主発光波長』とは、発光素子が単色（例えば、赤色、緑色、青色等）を発光する場合、発光スペクトルの最大ピークの波長を指す。また、発光素子が白色を発光する場合においても、同様に、発光スペクトルの最大ピークの波長を指す。以下においても、同様である。

上記の第１の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る液晶表示装置組立体は、
（ａ）液晶表示装置、及び、
（ｂ）液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置、
を備えた液晶表示装置組立体であって、
面状光源装置は、上記の本発明の第１の態様に係る面状光源装置から構成されていることを特徴とする。

本発明の第１の態様に係る面状光源装置あるいは本発明の第１の態様に係る液晶表示装置組立体（以下、これらを総称して、単に、本発明の第１の態様と呼ぶ場合がある）にあっては、１つの発光素子に対して、１つの温度制御手段及び１つの温度測定手段を配してもよい。あるいは又、複数の発光素子に対して、１つの温度制御手段及び１つの温度測定手段を配してもよい。即ち、例えば、それぞれが複数の発光素子から構成された複数の面状光源ユニットを備え；温度制御回路の制御下、温度制御手段によって、所定の主発光波長を得るための温度に発光時の面状光源ユニットにおける発光素子の温度が制御（あるいは保持）される構成とすることができ、この場合、面状光源ユニット毎に、発光時の発光素子の温度が温度測定手段によって測定され、そして、発光素子の温度が制御（あるいは保持）される構成とすることができる。

上記の第１の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る面状光源装置は、
（Ａ）複数の発光素子、及び、
（Ｂ）発光素子の温度を低下させるために発光素子に取り付けられた放熱手段、
を備えた面状光源装置であって、
予め測定された発光時の発光素子の温度と主発光波長との関係に基づき、所定の主発光波長を得るための温度に発光時の発光素子の温度が保持されるように放熱手段は設計されていることを特徴とする。

上記の第１の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る液晶表示装置組立体は、
（ａ）液晶表示装置、及び、
（ｂ）液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置、
を備えた液晶表示装置組立体であって、
面状光源装置は、上記の本発明の第２の態様に係る面状光源装置から構成されていることを特徴とする。

本発明の第２の態様に係る面状光源装置あるいは本発明の第２の態様に係る液晶表示装置組立体（以下、これらを総称して、単に、本発明の第２の態様と呼ぶ場合がある）にあっては、１つの発光素子に対して１つの放熱手段を配してもよいし、複数の発光素子に対して１つの放熱手段を配してもよい。

上記の第２の目的を達成するための本発明の第３の態様に係る面状光源装置は、
（Ａ）複数の発光素子、
（Ｂ）発光素子の温度を制御するための温度制御手段、
（Ｃ）発光素子の温度を測定するための温度測定手段、及び、
（Ｄ）温度制御手段を制御するための温度制御回路、
を備えた面状光源装置であって、
発光時の発光素子の温度が温度測定手段によって測定され、予め測定された発光時の発光素子の温度と輝度との関係に基づき、温度制御回路の制御下、温度制御手段によって、所定の輝度を得るための温度に発光時の発光素子の温度が制御（あるいは保持）されることを特徴とする。

上記の第２の目的を達成するための本発明の第３の態様に係る液晶表示装置組立体は、
（ａ）液晶表示装置、及び、
（ｂ）液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置、
を備えた液晶表示装置組立体であって、
面状光源装置は、上記の本発明の第３の態様に係る面状光源装置から構成されていることを特徴とする。

本発明の第３の態様に係る面状光源装置あるいは本発明の第３の態様に係る液晶表示装置組立体（以下、これらを総称して、単に、本発明の第３の態様と呼ぶ場合がある）にあっては、１つの発光素子に対して、１つの温度制御手段及び１つの温度測定手段を配してもよい。あるいは又、複数の発光素子に対して、１つの温度制御手段及び１つの温度測定手段を配してもよい。即ち、例えば、それぞれが複数の発光素子から構成された複数の面状光源ユニットを備え；温度制御回路の制御下、温度制御手段によって、所定の輝度を得るための温度に発光時の面状光源ユニットにおける発光素子の温度が制御（あるいは保持）される構成とすることができ、この場合、面状光源ユニット毎に、発光時の発光素子の温度が温度測定手段によって測定され、そして、発光素子の温度が制御（あるいは保持）される構成とすることができる。

上記の第２の目的を達成するための本発明の第４の態様に係る面状光源装置は、
（Ａ）複数の発光素子、及び、
（Ｂ）発光素子の温度を低下させるために発光素子に取り付けられた放熱手段、
を備えた面状光源装置であって、
予め測定された発光時の発光素子の温度と輝度との関係に基づき、所定の輝度を得るための温度に発光時の発光素子の温度が保持されるように放熱手段は設計されていることを特徴とする。

上記の第２の目的を達成するための本発明の第４の態様に係る液晶表示装置組立体は、
（ａ）液晶表示装置、及び、
（ｂ）液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置、
を備えた液晶表示装置組立体であって、
面状光源装置は、上記の本発明の第４の態様に係る面状光源装置から構成されていることを特徴とする。

本発明の第４の態様に係る面状光源装置あるいは本発明の第４の態様に係る液晶表示装置組立体（以下、これらを総称して、単に、本発明の第４の態様と呼ぶ場合がある）にあっては、１つの発光素子に対して１つの放熱手段を配してもよいし、複数の発光素子に対して１つの放熱手段を配してもよい。

上述した各種の好ましい構成を含む本発明の第１の態様〜第４の態様に係る面状光源装置にあっては、例えば、液晶表示装置を背面から照射する構成とすることができる。

以下の説明において、発光素子の主発光波長あるいは輝度の測定時の発光素子の温度を温度ｔ_Measureで表し、所定の主発光波長λ₀あるいは輝度Ｌ_v0を得るための温度を温度ｔ₀あるいは温度ｔ₀’で表し、所定の主発光波長λ₀あるいは輝度Ｌ_v0を得るための温度ｔ₀，ｔ₀’に発光時の発光素子の温度が制御あるいは保持されるが、係る発光時の発光素子の温度（動作温度）を温度ｔ_opあるいは温度ｔ_op’で表す場合がある。

本発明の第１の態様あるいは第２の態様において、通常、複数の発光素子における発光時の発光素子の温度と主発光波長との関係にはバラツキが存在する。従って、所定の主発光波長λ₀を得るための温度ｔ₀にもバラツキが生じる。そして、本発明の第１の態様にあっては、温度制御回路の制御下、温度制御手段によって、所定の主発光波長λ₀を得るための温度ｔ₀に発光時の発光素子の温度ｔ_opが制御（あるいは保持）されるが、温度ｔ₀は、それぞれの発光素子に依存して異なっている。また、本発明の第２の態様にあっては、所定の主発光波長λ₀を得るための温度ｔ₀に発光時の発光素子の温度ｔ_opが保持されるように放熱手段は設計されているが、放熱手段の形状等は、それぞれの発光素子に依存して異なっている。実際に温度ｔ₀に発光時の発光素子の温度ｔ_opが制御（あるいは保持）されたときの発光素子の主発光波長λ（ｔ_op）は、厳密な意味で一定（λ₀）でなくともよい。尚、面状光源装置を複数の面状光源ユニットから構成する場合、面状光源ユニットを構成する複数の発光素子における発光時の発光素子の温度と主発光波長との関係は、出来る限り同じとすることが望ましい。発光時の発光素子の温度と主発光波長との関係は、周知の方法で求めればよい。発光素子の温度変化量に対する主発光波長の変化量（Δλ／Δｔ）の関係が判っている場合、或る温度における発光素子の主発光波長の測定を行えば、発光時の発光素子の温度と主発光波長との関係を十分に正確に予測することが可能であり、この場合には、１点の温度における発光素子の主発光波長の測定を行えば、発光時の発光素子の温度と主発光波長との関係を知ることができる。

本発明の第３の態様あるいは第４の態様において、通常、複数の発光素子における発光時の発光素子の温度と輝度との関係にはバラツキが存在する。従って、所定の輝度Ｌ_v0を得るための温度ｔ₀’にもバラツキが生じる。そして、本発明の第３の態様にあっては、温度制御回路の制御下、温度制御手段によって、所定の輝度Ｌ_v0を得るための温度ｔ₀’に発光時の発光素子の温度ｔ_op’が制御（あるいは保持）されるが、温度ｔ₀’は、それぞれの発光素子に依存して異なっている。また、本発明の第４の態様にあっては、所定の輝度Ｌ_v0を得るための温度ｔ₀’に発光時の発光素子の温度ｔ_op’が保持されるように放熱手段は設計されているが、放熱手段の形状等は、それぞれの発光素子に依存して異なっている。実際に温度ｔ₀’に発光時の発光素子の温度ｔ_op’が制御（あるいは保持）されたときの発光素子の輝度Ｌ_v（ｔ_op’）は、厳密な意味で一定（Ｌ_v0）でなくともよい。尚、面状光源装置を複数の面状光源ユニットから構成する場合、面状光源ユニットを構成する複数の発光素子における発光時の発光素子の温度と輝度との関係は、出来る限り同じとすることが望ましい。発光時の発光素子の温度と輝度との関係は、周知の方法で求めればよい。発光素子の温度変化量に対する輝度の変化量（ΔＬ_v／Δｔ）の関係が判っている場合、或る温度における発光素子の輝度Ｌ_vの測定を行えば、発光時の発光素子の温度と輝度との関係を十分に正確に予測することが可能であり、この場合には、１点の温度における発光素子の輝度の測定を行えば、発光時の発光素子の温度と輝度との関係を知ることができる。

以上に説明した好ましい構成を含む本発明の第１の態様〜第４の態様（以下、これらを総称して、単に、本発明と呼ぶ場合がある）にあっては、面状光源装置を構成する光源である発光素子として、発光ダイオード（ＬＥＤ）を挙げることができる。発光素子としての発光ダイオードは、白色発光ダイオード（例えば、紫外又は青色発光ダイオードと蛍光体粒子とを組み合わせて白色を発光する発光ダイオード）、又は、赤色（例えば、主発光波長６４０ｎｍ）を発光する赤色発光ダイオード、緑色（例えば、主発光波長５３０ｎｍ）を発光する緑色発光ダイオード、及び、青色（例えば、主発光波長４５０ｎｍ）を発光する青色発光ダイオードの組合せから構成することができる。赤色、緑色、青色以外の第４番目の色、第５番目の色・・・を発光する発光ダイオードを更に備えていてもよい。発光ダイオードから成る発光素子は占有体積も小さく、複数の発光素子を配置するのに好適である。尚、本発明の第３の態様あるいは第４の態様にあっては、発光素子として白色発光ダイオードを用いることが一層好ましい。

ここで、発光素子の組合せとして、より具体的には、（１つの赤色発光素子，１つの緑色発光素子，１つの青色発光素子）、（１つの赤色発光素子，２つの緑色発光素子，１つの青色発光素子）、（２つの赤色発光素子，２つの緑色発光素子，１つの青色発光素子）等の組合せを例示することができる。また、面状光源装置を複数の面状光源ユニットから構成する場合、１つの面状光源ユニットは、１つの発光素子の組合せから構成されていてもよいし、２つ以上の複数の発光素子の組合せから構成されていてもよい。あるいは又、１つの面状光源ユニットは、１つの白色発光ダイオードから構成されていてもよいし、２つ以上の複数の白色発光ダイオードから構成されていてもよい。

発光ダイオードは、所謂フェイスアップ構造を有していてもよいし、フリップチップ構造を有していてもよい。即ち、発光ダイオードは、基板、及び、基板上に形成された発光層から構成されており、発光層から光が外部に出射される構造としてもよいし、発光層からの光が基板を通過して外部に出射される構造としてもよい。より具体的には、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、例えば、基板上に形成された第１導電型（例えばｎ型）を有する第１化合物半導体層、第１化合物半導体層上に形成された活性層、活性層上に形成された第２導電型（例えばｐ型）を有する第２化合物半導体層の積層構造を有し、第１化合物半導体層に電気的に接続された第１電極、及び、第２化合物半導体層に電気的に接続された第２電極を備えている。発光ダイオードを構成する層は、発光波長に依存して、周知の化合物半導体材料から構成すればよい。

本発明において、面状光源装置の駆動方法、駆動条件は特に限定するものではなく、複数の発光素子を同時に駆動してもよい。あるいは又、複数の発光素子を部分駆動（分割駆動）してもよい。即ち、面状光源装置を複数の面状光源ユニットから構成する場合、液晶表示装置の表示領域をＰ×Ｑ個の仮想の表示領域ユニットに分割したと想定したときのこれらのＰ×Ｑ個の表示領域ユニットに対応したＰ×Ｑ個の面状光源ユニットから面状光源装置を構成し、Ｐ×Ｑ個の面状光源ユニットの発光状態を個別に制御する構成としてもよい。

本発明の第１の態様あるいは第３の態様において、発光素子の温度を制御するための温度制御手段として、ペリチェ素子、ペリチェ素子とヒートシンクの組合せ、空冷ファン、空冷ファンとダクトの組合せ、空冷ファンとヒートシンクの組合せを例示することができる。また、発光素子の温度を測定するための温度測定手段として、例えば、熱電対や電気抵抗温度計を挙げることができる。更には、温度制御手段を制御するための温度制御回路は、使用する温度制御手段、温度測定手段を適切に制御、駆動できる周知の回路とすればよい。発光時の発光素子の温度の温度測定手段による測定は、発光素子に温度測定手段を接触させて発光素子それ自体の温度を直接的に測定する方法としてもよいし、発光素子の近傍に温度測定手段を配置し、発光素子の温度を間接的に測定する方法としてもよいし、発光素子が取り付けられた部材（例えば、ヒートシンク等）に温度測定手段を接触させて発光素子の温度を間接的に測定する方法としてもよい。発光素子の温度を間接的に測定する場合、温度測定結果と発光素子それ自体の温度との間の関係を予め調べておけば、温度測定結果から発光素子それ自体の温度を得ることができる。

一方、本発明の第２の態様あるいは第４の態様において、放熱手段として、ヒートシンクや放熱シート、ヒートシンクや放熱シートと空冷ファンの組合せを挙げることができる。放熱手段としてヒートシンクを用いる場合、具体的には、ヒートシンクの形状、大きさ、放熱フィンの数、大きさ、位置等を適切に設計して、ヒートシンクの放熱効率を変化させることで、所定の主発光波長λ₀や所定の輝度Ｌ_v0を得るための温度ｔ₀，ｔ₀’に発光時の発光素子の温度ｔ_op，ｔ_op’が保持されるような放熱手段を得ることができる。具体的には、例えば、面状光源装置を試作し、動作時のそれぞれの発光素子の温度上昇を実際に測定することによって求められたデータに基づき、放熱手段を設計すればよい。ヒートシンクは、例えば、アルミニウムや銅、ステンレス鋼等の金属材料から作製すればよい。

面状光源装置を複数の面状光源ユニットから構成する場合、面状光源ユニットと面状光源ユニットとの間に隔壁を配設してもよい。隔壁を構成する材料として、具体的には、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂といった、面状光源ユニットに備えられた発光素子から出射された光に対して不透明な材料を挙げることができるし、面状光源ユニットに備えられた発光素子から出射された光に対して透明な材料として、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリアリレート樹脂（ＰＡＲ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ガラスを例示することができる。隔壁表面に光拡散反射機能を付与してもよいし、鏡面反射機能を付与してもよい。隔壁表面に光拡散反射機能を付与するためには、サンドブラスト法に基づき隔壁表面に凹凸を形成したり、凹凸を有するフィルム（光拡散フィルム）を隔壁表面に貼り付ければよい。また、隔壁表面に鏡面反射機能を付与するためには、光反射フィルムを隔壁表面に貼り付けたり、例えばメッキによって隔壁表面に光反射層を形成すればよい。

面状光源装置は、光拡散板、拡散シート、プリズムシート、偏光変換シートといった光学機能シート群や、反射シートを備えている構成とすることができる。拡散板、拡散シート、プリズムシート、偏光変換シート、反射シートとして、広く周知の材料を用いることができる。光学機能シート群は、離間配置された各種シートから構成されていてもよいし、積層され一体として構成されていてもよい。例えば、拡散シート、プリズムシート、偏光変換シート等が積層され一体となっていてもよい。光拡散板や光学機能シート群は、面状光源装置と液晶表示装置との間に配置される。

透過型の液晶表示装置は、例えば、透明第１電極を備えたフロント・パネル、透明第２電極を備えたリア・パネル、及び、フロント・パネルとリア・パネルとの間に配された液晶材料から成る。尚、液晶表示装置を、モノクロ液晶表示装置とすることもできるし、カラー液晶表示装置とすることもできる。

フロント・パネルは、より具体的には、例えば、ガラス基板やシリコン基板から成る第１の基板と、第１の基板の内面に設けられた透明第１電極（共通電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）と、第１の基板の外面に設けられた偏光フィルムとから構成されている。更には、透過型のカラー液晶表示装置においては、第１の基板の内面に、アクリル樹脂やエポキシ樹脂から成るオーバーコート層によって被覆されたカラーフィルターが設けられている。カラーフィルターの配置パターンとして、デルタ配列、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、レクタングル配列を挙げることができる。そして、フロント・パネルは、更に、オーバーコート層上に透明第１電極が形成された構成を有している。尚、透明第１電極上には配向膜が形成されている。一方、リア・パネルは、より具体的には、例えば、ガラス基板やシリコン基板から成る第２の基板と、第２の基板の内面に形成されたスイッチング素子と、スイッチング素子によって導通／非導通が制御される透明第２電極（画素電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）と、第２の基板の外面に設けられた偏光フィルムとから構成されている。透明第２電極を含む全面には配向膜が形成されている。これらの透過型のカラー液晶表示装置を含む液晶表示装置を構成する各種の部材や液晶材料は、周知の部材、材料から構成することができる。スイッチング素子として、単結晶シリコン半導体基板に形成されたＭＯＳ型ＦＥＴや薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）といった３端子素子や、ＭＩＭ素子、バリスタ素子、ダイオード等の２端子素子を例示することができる。

透明第１電極と透明第２電極の重複領域であって液晶セルを含む領域が、１画素（ピクセル）あるいは１副画素（サブピクセル）に該当する。そして、透過型のカラー液晶表示装置においては、各画素（ピクセル）を構成する赤色発光副画素（副画素［Ｒ］と呼ぶ場合がある）は、係る領域を構成する液晶セルと赤色光を透過するカラーフィルターとの組合せから構成され、緑色発光副画素（副画素［Ｇ］と呼ぶ場合がある）は、係る領域を構成する液晶セルと緑色光を透過するカラーフィルターとの組合せから構成され、青色発光副画素（副画素［Ｂ］と呼ぶ場合がある）は、係る領域を構成する液晶セルと青色光を透過するカラーフィルターとの組合せから構成されている。副画素［Ｒ］、副画素［Ｇ］及び副画素［Ｂ］の配置パターンは、上述したカラーフィルターの配置パターンと一致する。尚、画素は、副画素［Ｒ］、副画素［Ｇ］、及び、副画素［Ｂ］の３種の副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］を１組として構成される構成に限定されず、例えば、これらの３種の副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に更に１種類あるいは複数種類の副画素を加えた１組（例えば、輝度向上のために白色光を発光する副画素を加えた１組、色再現範囲を拡大するために補色を発光する副画素を加えた１組、色再現範囲を拡大するためにイエローを発光する副画素を加えた１組、色再現範囲を拡大するためにイエロー及びシアンを発光する副画素を加えた１組）から構成することもできる。

上述したとおり、複数の発光素子を部分駆動（分割駆動）する場合、画素あるいは副画素の光透過率（開口率とも呼ばれる）Ｌｔ、画素あるいは副画素に対応する表示領域の部分の輝度（表示輝度）ｙ、及び、面状光源ユニットの輝度（光源輝度）Ｙを、以下のとおり、定義する。

Ｙ₁・・・・光源輝度の、例えば最高輝度であり、以下、光源輝度・第１規定値と呼ぶ場合がある。
Ｌｔ₁・・・表示領域ユニットにおける画素あるいは副画素の光透過率（開口率）の、例えば最大値であり、以下、光透過率・第１規定値と呼ぶ場合がある。
Ｌｔ₂・・・表示領域ユニットを構成する全ての画素あるいは副画素を駆動するために駆動回路に入力される入力信号の値の内の最大値である表示領域ユニット内・入力信号最大値ｘ_U-maxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素あるいは副画素に供給されたと想定したときの画素あるいは副画素の光透過率（開口率）であり、以下、光透過率・第２規定値と呼ぶ場合がある。尚、０≦Ｌｔ₂≦Ｌｔ₁
ｙ₂・・・・光源輝度が光源輝度・第１規定値Ｙ₁であり、画素あるいは副画素の光透過率（開口率）が光透過率・第２規定値Ｌｔ₂であると仮定したときに得られる表示輝度であり、以下、表示輝度・第２規定値と呼ぶ場合がある。
Ｙ₂・・・・表示領域ユニット内・入力信号最大値ｘ_U-maxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素あるいは副画素に供給されたと想定し、しかも、このときの画素あるいは副画素の光透過率（開口率）が光透過率・第１規定値Ｌｔ₁に補正されたと仮定したとき、画素あるいは副画素の輝度を表示輝度・第２規定値（ｙ₂）とするための面状光源ユニットの光源輝度。但し、光源輝度Ｙ₂には、各面状光源ユニットの光源輝度が他の面状光源ユニットの光源輝度に与える影響を考慮した補正が施される場合がある。

面状光源装置の部分駆動（分割駆動）時、表示領域ユニット内・入力信号最大値ｘ_U-maxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度（光透過率・第１規定値Ｌｔ₁における表示輝度・第２規定値ｙ₂）が得られるように、表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットを構成する発光素子の輝度を駆動回路によって制御するが、具体的には、例えば、画素あるいは副画素の光透過率（開口率）を、例えば光透過率・第１規定値Ｌｔ₁としたときに表示輝度ｙ₂が得られるように、光源輝度Ｙ₂を制御すればよい（例えば、減少させればよい）。即ち、例えば、以下の式（１）を満足するように、画像表示フレーム毎に面状光源ユニットの光源輝度Ｙ₂を制御すればよい。尚、Ｙ₂≦Ｙ₁の関係にある。

Ｙ₂・Ｌｔ₁＝Ｙ₁・Ｌｔ₂ （１）

２次元マトリクス状に配列された画素（ピクセル）の数Ｍ₀×Ｎ₀を（Ｍ₀，Ｎ₀）で表記したとき、（Ｍ₀，Ｎ₀）の値として、具体的には、ＶＧＡ（６４０，４８０）、Ｓ−ＶＧＡ（８００，６００）、ＸＧＡ（１０２４，７６８）、ＡＰＲＣ（１１５２，９００）、Ｓ−ＸＧＡ（１２８０，１０２４）、Ｕ−ＸＧＡ（１６００，１２００）、ＨＤ−ＴＶ（１９２０，１０８０）、Ｑ−ＸＧＡ（２０４８，１５３６）の他、（１９２０，１０３５）、（７２０，４８０）、（１２８０，９６０）等、画像表示用解像度の幾つかを例示することができるが、これらの値に限定するものではない。また、（Ｍ₀，Ｎ₀）の値と（Ｐ，Ｑ）の値との関係として、限定するものではないが、以下の表１に例示することができる。１つの表示領域ユニットを構成する画素の数として、２０×２０乃至３２０×２４０、好ましくは、５０×５０乃至２００×２００を例示することができる。表示領域ユニットにおける画素の数は、一定であってもよいし、異なっていてもよい。

液晶表示装置及び面状光源装置を駆動するための駆動回路は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動回路、演算回路、記憶装置（メモリ）等から構成された面状光源装置制御回路、及び、必要に応じて面状光源ユニット駆動回路、並びに、タイミングコントローラ等の周知の回路から構成された液晶表示装置駆動回路を備えている。尚、温度制御回路を、面状光源装置制御回路あるいは面状光源ユニット駆動回路に含めることができる。表示領域の部分の輝度（表示輝度）及び面状光源ユニットの輝度（光源輝度）の制御は、１画像表示フレーム毎に行われる。尚、駆動回路に電気信号として１秒間に送られる画像情報の数（毎秒画像）がフレーム周波数（フレームレート）であり、フレーム周波数の逆数がフレーム時間（単位：秒）である。

本発明の第１の態様あるいは第３の態様においては、発光時の発光素子の温度が個別にあるいはグループ別に温度測定手段によって測定され、個別に予め測定された発光時の発光素子の温度と主発光波長あるいは輝度との関係に基づき、温度制御回路の制御下、温度制御手段によって、所定の主発光波長あるいは所定の輝度を得るための温度に発光時の発光素子の温度が個別にあるいはグループ別に制御（あるいは保持）される。ところで、発光素子の発光特性（例えば、発光時の温度と発光波長の関係、発光時の温度と輝度の関係等）にバラツキが発生することは避けられないが、個別に発光素子の発光特性を測定し、得られた結果に基づき、主発光波長あるいは所定の輝度を得るための温度に発光時の発光素子の温度を個別にあるいはグループ別に制御（あるいは保持）すればよいので、発光素子の発光波長や輝度を揃えつつ、面状光源装置の発光素子の占めるコストの低減を図ることができる。従来の技術においては、専ら、面状光源装置を構成する発光素子の温度の均一化を目指している。一方、本発明の第１の態様あるいは第３の態様においては、面状光源装置を構成する発光素子の温度の最適化を個別にあるいはグループ別に発光素子について図ることで、所定の主発光波長あるいは所定の輝度を得ることができる。

本発明の第２の態様あるいは第４の態様においては、個別に予め測定された発光時の発光素子の温度と主発光波長あるいは輝度との関係に基づき、所定の主発光波長あるいは所定の輝度を得るための温度に発光時の発光素子の温度が個別にあるいはグループ別に保持されるように放熱手段は設計されている。上述したとおり、発光素子の発光特性にバラツキが発生することは避けられないが、個別に発光素子の発光特性を測定し、得られた結果に基づき、所定の主発光波長あるいは所定の輝度を得るための温度に発光時の発光素子の温度が個別にあるいはグループ別に保持されるように放熱手段を設計すればよいので、発光素子の発光波長や輝度を揃えつつ、面状光源装置の発光素子の占めるコストの低減を図ることができる。従来の技術においては、上述したとおり、専ら、面状光源装置を構成する発光素子の温度の均一化を目指している。一方、本発明の第２の態様あるいは第４の態様においては、面状光源装置を構成する発光素子の温度の最適化を個別にあるいはグループ別に発光素子について図ることで、所定の主発光波長あるいは所定の輝度を得ることができる。

以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。

実施例１は、本発明の第１の態様に係る面状光源装置、及び、本発明の第１の態様に係る液晶表示装置組立体に関する。実施例１のカラー液晶表示装置及び面状光源装置から成る液晶表示装置組立体の概念図を図４に示し、実施例１での使用に適した駆動回路の一部分の概念図を図５に示す。また、発光ダイオードから成る発光素子の構成図を図２の（Ａ）に示し、発光ダイオードの模式的な断面図を図３に示す。更には、実施例１の面状光源装置における発光素子等の配置、配列状態を図６の（Ａ）に模式的に示し、実施例１のカラー液晶表示装置及び面状光源装置から成る液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図を図６の（Ｂ）に示す。また、カラー液晶表示装置の模式的な一部断面図を図７に示す。

実施例１の液晶表示装置組立体は、
（ａ）液晶表示装置（より具体的には、透過型のカラー液晶表示装置１０）、及び、
（ｂ）カラー液晶表示装置１０を背面から照射する面状光源装置４０、
を備えた液晶表示装置組立体である。

また、実施例１の面状光源装置４０、あるいは、実施例１の液晶表示装置組立体に組み込まれる実施例１の面状光源装置４０は、
（Ａ）複数の発光素子１００、
（Ｂ）発光素子１００の温度を制御するための温度制御手段１１１、
（Ｃ）発光素子１００の温度を測定するための温度測定手段１１０、及び、
（Ｄ）温度制御手段１１１を制御するための温度制御回路８７、
を備えている。

ここで、実施例１の面状光源装置４０においては、それぞれが複数の発光素子１００から構成された複数の面状光源ユニット４２を備えている。そして、複数の発光素子１００に対して、１つの温度制御手段１１１及び１つの温度測定手段１１０を配している。尚、面状光源装置の構成、構造は、このような構成、構造に限定されるものでなく、１つの発光素子に対して、１つの温度制御手段及び１つの温度測定手段を配してもよい。

具体的には、カラー液晶表示装置１０の表示領域１１をＰ×Ｑ個の仮想の表示領域ユニット１２に分割したと想定したときのこれらのＰ×Ｑ個の表示領域ユニット１２に対応したＰ×Ｑ個の面状光源ユニット４２から面状光源装置４０を構成し、Ｐ×Ｑ個の面状光源ユニット４２の発光状態を個別に制御する。即ち、複数の発光素子を部分駆動（分割駆動）する、所謂、部分駆動方式（分割駆動方式）を採用する。但し、このような方式の面状光源装置に限定するものではなく、複数の発光素子を同時に同じ駆動条件にて駆動する方式を採用してもよい。

実施例１にあっては、面状光源装置を構成する発光素子として、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いる。光源としての発光素子は、赤色（例えば、主発光波長６４０ｎｍ）を発光する赤色発光ダイオード、緑色（例えば、主発光波長５３０ｎｍ）を発光する緑色発光ダイオード、及び、青色（例えば、主発光波長４５０ｎｍ）を発光する青色発光ダイオードの組合せから構成されている。また、１つの面状光源ユニット４２を構成する発光素子の組合せ（光源４２Ａと表示する場合がある）は、例えば、（１つの赤色発光素子１００Ｒ，２つの緑色発光素子１００Ｇ，１つの青色発光素子１００Ｂ）である。尚、１つの面状光源ユニット４２を構成する複数の発光素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂにおける発光時の発光素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの温度と主発光波長との関係は、出来る限り同じとすることが望ましい。即ち、同じ或る動作温度ｔ_opにおいて、発光素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂのそれぞれは、所望の主発光波長を発光することが望ましい。

そして、発光時の発光素子１００の温度（動作温度）ｔ_opが温度測定手段１１０によって測定され、予め測定された発光時の発光素子１００の温度と主発光波長との関係に基づき、温度制御回路８７の制御下、温度制御手段１１１によって、所定の主発光波長λ₀を得るための温度ｔ₀（即ち、所定の主発光波長λ₀を得ることができるような温度ｔ₀）に、発光時の発光素子１００の温度ｔ_opが制御（あるいは保持）される。より具体的には、実施例１にあっては、温度制御回路８７の制御下、温度制御手段１１１によって、所定の主発光波長λ₀を得るための温度ｔ₀に発光時の面状光源ユニット４２における発光素子１００の温度ｔ_opが、面状光源ユニット４２毎に制御（あるいは保持）される。尚、各面状光源ユニット４２の発光時の発光素子１００の温度ｔ_opが、平均的に、１つの温度測定手段１１０によって測定される。

発光素子１００の温度を制御するための温度制御手段１１１として、実施例１においてはペリチェ素子を用いる。また、発光素子１００の温度を測定するための温度測定手段１１０として、実施例１においては熱電対を用いる。１つの面状光源ユニット４２において、１つの温度測定手段１１０が、発光素子１００の近傍に配設されている。温度制御手段１１１及び温度測定手段１１０は、温度制御回路８７に接続されている。温度制御回路８７は、使用する温度制御手段１１１、温度測定手段１１０を適切に制御、駆動できる周知の回路とすればよい。１つの面状光源ユニット４２において、この面状光源ユニット４２を構成する複数の発光素子１００（実施例１にあっては、具体的には、図２の（Ａ）に模式的に図示するように、１つの赤色発光素子１００Ｒ、２つの緑色発光素子１００Ｇ、１つの青色発光素子１００Ｂ）は、１つのヒートシンク１１２上に配置されており、発光素子１００が配置された面とは反対側のヒートシンク１１２の面に、温度制御手段１１１としてのペリチェ素子が取り付けられている。ヒートシンク１１２は、例えば、アルミニウムのブロックを切削加工することで作製することができ、ヒートシンク１１２の形状は、例えば、発光素子１００の取付部分を除き、概ね直方体状である。尚、図５においては、温度制御手段１１１を明示するために温度制御手段１１１に斜線を付した。

発光ダイオードから成る発光素子１００の模式的な断面図を図３に示す。この発光素子１００は、支持体に固定された発光層１２０、及び、プラスチック製のキャップ１３０から構成されている。具体的には、発光層１２０の光出射部にキャップ１３０が被せられている。また、キャップ１３０は、発光層１２０を空間１３１を介して覆っている。また、具体的には、発光層１２０はサブマウント１２１に固定され、発光層１２０は、サブマウント１２１に設けられた配線（図示せず）、金線１２３Ａ，１２３Ｂを介して外部電極１２４Ａ，１２４Ｂに電気的に接続され、外部電極１２４Ａ，１２４Ｂは駆動回路（図３には図示せず）に電気的に接続されている。サブマウント１２１は接着剤を介してヒートシンク１１２に取り付けられている。また、ヒートシンク１１２は、支持部材１２２に接着剤にて接着されている。支持部材１２２は、ＰＭＭＡ樹脂から成り、射出成形法にて成形されている。キャップ１３０と発光素子１００との間の空間１３１内には、発光層１２０から出射される光に対して透明な充填剤１４０が充填されている。キャップ１３０は、アクリル系樹脂から成り、射出成形法にて成形されている。充填剤１４０は、ゲル状材料、フルオレン系アクリル樹脂、シリコーンゴム、又は、シリコーンオイルコンパウンドから成り、屈折率は１．４０以上である。具体的には、ゲル状材料として、例えば、Ｎｙｅ社の商品名ＯＣＫ−４５１（屈折率：１．５１）や商品名ＯＣＫ−４３３（屈折率：１．４６）を例示することができるし、シリコーンゴムやシリコーンオイルコンパウンドといったオイルコンパウンド材料［例えば、東芝シリコーン株式会社の商品名ＴＳＫ５３５３（屈折率：１．４５）］を例示することができる。このような充填剤１４０を空間１３１に充填することによって、発光層１２０から出射された光が、キャップ１３０によって全反射することなく、キャップ１３０に確実に進入することができる。即ち、発光層１２０から出射された光がキャップ１３０によって全反射されると、全反射された光が発光層１２０に再吸収されるために、光の取り出し効率が減少するといった問題が生じるが、充填剤１４０を空間１３１に充填することによって、このような問題の発生を確実に回避することができる。

一般に、図１の（Ａ）に模式的に図示するように、複数の発光素子１００_A，１００_Bにおける発光時の発光素子１００_A，１００_Bの温度と主発光波長との関係にはバラツキが存在する。従って、所定の主発光波長λ₀を得るための温度ｔ₀にもバラツキが生じる。尚、図１の（Ａ）においては、温度ｔ_A，ｔ_Bで示す。ここで、図１の（Ａ）において、発光素子１００_Aの温度がｔ_Aのときの主発光波長はλ₀であり、温度がｔ_Bのときの主発光波長はλ_Aである。一方、発光素子１００_Bの温度がｔ_Bのときの主発光波長はλ₀であり、温度がｔ_Aのときの主発光波長はλ_Bである。このように、温度ｔ₀は、それぞれの発光素子に依存して異なっている。従って、温度制御回路８７の制御下、温度制御手段１１１によって、所定の主発光波長λ₀を得るための温度ｔ₀（図示した例では、ｔ_A，ｔ_B）となるように、発光時の発光素子１００_A，１００_Bの温度ｔ_opを制御（あるいは保持）すればよい。

具体的には、実施例１にあっては、発光時（より具体的には動作時）の発光素子１００_A，１００_Bの温度ｔ_opを温度測定手段１１０によって測定し、発光素子１００_A，１００_Bの温度ｔ_opがｔ_A，ｔ_Bとなるように、温度制御回路８７の制御下、温度制御手段１１１によって、面状光源ユニット４２毎に発光素子１００_A，１００_Bの温度制御（保持）を行う。

これによって、発光素子の発光特性の均一化を図るための発光素子の選別によって使用が不適となる発光素子の割合を低減させることができる結果、発光素子の発光波長を揃えつつ、面状光源装置の発光素子の占めるコストの低減を図ることが可能となる。即ち、実施例１にあっては、面状光源装置を構成する発光素子の温度の最適化を、面状光源ユニット４２毎に図ることで、所定の主発光波長を得ることができる。

以下、実施例１における透過型のカラー液晶表示装置１０、面状光源装置４０を、図４、図５、図６の（Ａ）及び（Ｂ）、図７を参照して、説明する。

図４に概念図を示すように、実施例１における透過型のカラー液晶表示装置１０は、第１の方向に沿ってＭ₀個、第２の方向に沿ってＮ₀個の、合計Ｍ₀×Ｎ₀個の画素が２次元マトリクス状に配列された表示領域１１を備えている。ここで、表示領域１１を、Ｐ×Ｑ個の仮想の表示領域ユニット１２に分割したと想定する。各表示領域ユニット１２は複数の画素から構成されている。具体的には、例えば、画像表示用解像度としてＨＤ−ＴＶ規格を満たすものであり、２次元マトリクス状に配列された画素（ピクセル）の数Ｍ₀×Ｎ₀を（Ｍ₀，Ｎ₀）で表記したとき、例えば、（１９２０，１０８０）である。また、２次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域１１（図４において、一点鎖線で示す）がＰ×Ｑ個の仮想の表示領域ユニット１２（境界を点線で示す）に分割されている。（Ｐ，Ｑ）の値は、例えば、（１９，１２）である。但し、図面の簡素化のため、図４における表示領域ユニット１２（及び、面状光源ユニット４２）の数は、この値と異なる。各表示領域ユニット１２は複数（Ｍ×Ｎ）の画素から構成されており、１つの表示領域ユニット１２を構成する画素の数は、例えば、約１万である。各画素は、それぞれが異なる色を発光する複数の副画素を１組として構成されている。より具体的には、各画素は、赤色発光副画素（副画素［Ｒ］）、緑色発光副画素（副画素［Ｇ］）、及び、青色発光副画素（副画素［Ｂ］）の３種の副画素（サブピクセル）から構成されている。この透過型のカラー液晶表示装置１０は、線順次駆動される。より具体的には、カラー液晶表示装置１０は、マトリクス状に交差する走査電極（第１の方向に沿って延びている）とデータ電極（第２の方向に沿って延びている）とを有し、走査電極に走査信号を入力して走査電極を選択、走査し、データ電極に入力されたデータ信号（制御信号に基づく信号である）に基づき画像を表示させ、１画面を構成する。

カラー液晶表示装置１０は、図７に模式的な一部断面図を示すように、透明第１電極２４を備えたフロント・パネル２０、透明第２電極３４を備えたリア・パネル３０、及び、フロント・パネル２０とリア・パネル３０との間に配された液晶材料１３から成る。

フロント・パネル２０は、例えば、ガラス基板から成る第１の基板２１と、第１の基板２１の外面に設けられた偏光フィルム２６とから構成されている。第１の基板２１の内面には、アクリル樹脂やエポキシ樹脂から成るオーバーコート層２３によって被覆されたカラーフィルター２２が設けられ、オーバーコート層２３上には、透明第１電極（共通電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）２４が形成され、透明第１電極２４上には配向膜２５が形成されている。一方、リア・パネル３０は、より具体的には、例えば、ガラス基板から成る第２の基板３１と、第２の基板３１の内面に形成されたスイッチング素子（具体的には、薄膜トランジスタ、ＴＦＴ）３２と、スイッチング素子３２によって導通／非導通が制御される透明第２電極（画素電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）３４と、第２の基板３１の外面に設けられた偏光フィルム３６とから構成されている。透明第２電極３４を含む全面には配向膜３５が形成されている。フロント・パネル２０とリア・パネル３０とは、それらの外周部で封止材（図示せず）を介して接合されている。尚、スイッチング素子３２は、ＴＦＴに限定されず、例えば、ＭＩＭ素子から構成することもできる。また、図面における参照番号３７は、スイッチング素子３２とスイッチング素子３２との間に設けられた絶縁層である。

これらの透過型のカラー液晶表示装置を構成する各種の部材や、液晶材料は、周知の部材、材料から構成することができるので、詳細な説明は省略する。

上述したように、直下型の面状光源装置（バックライト）４０は、Ｐ×Ｑ個の仮想の表示領域ユニット１２に対応したＰ×Ｑ個の面状光源ユニット４２から成り、各面状光源ユニット４２は、面状光源ユニット４２に対応する表示領域ユニット１２を背面から照明する。面状光源ユニット４２に備えられた発光素子１００は、個別に制御される。但し、面状光源ユニット４２の光源輝度は、他の面状光源ユニット４２に備えられた発光素子１００の発光状態等による影響を受けない。尚、カラー液晶表示装置１０の下方に面状光源装置４０が位置しているが、図４においては、カラー液晶表示装置１０と面状光源装置４０とを別々に表示した。面状光源装置４０における発光素子等の配置、配列状態を図６の（Ａ）に模式的に示し、カラー液晶表示装置１０及び面状光源装置４０から成る液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図を図６の（Ｂ）に示す。発光素子１００は、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御方式に基づき駆動される。面状光源ユニット４２の輝度の増減は、面状光源ユニット４２を構成する発光素子１００のパルス幅変調制御におけるデューティ比の増減制御によって行う。

図６の（Ｂ）に液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図を示すように、面状光源装置４０は、外側フレーム５３と内側フレーム５４とを備えた筐体５１から構成されている。そして、透過型のカラー液晶表示装置１０の端部は、外側フレーム５３と内側フレーム５４とによって、スペーサ５５Ａ，５５Ｂを介して挟み込まれるように保持されている。また、外側フレーム５３と内側フレーム５４との間には、ガイド部材５６が配置されており、外側フレーム５３と内側フレーム５４とによって挟み込まれたカラー液晶表示装置１０がずれない構造となっている。筐体５１の内部であって上部には、光拡散板６１が、スペーサ５５Ｃ、ブラケット部材５７を介して、内側フレーム５４に取り付けられている。また、光拡散板６１の上には、拡散シート６２、プリズムシート６３、偏光変換シート６４といった光学機能シート群が積層されている。

筐体５１の内部であって下部には、反射シート６５が備えられている。ここで、この反射シート６５は、その反射面が光拡散板６１と対向するように配置され、筐体５１の底面５２Ａに図示しない取付け用部材を介して取り付けられている。反射シート６５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された構造を有する銀増反射膜から構成することができる。反射シート６５は、複数の発光素子１００から出射された光や、筐体５１の側面５２Ｂ、あるいは、図６の（Ａ）に示す隔壁４１によって反射された光を反射する。こうして、赤色を発光する赤色発光素子１００Ｒ、緑色を発光する緑色発光素子１００Ｇ、及び、青色を発光する青色発光素子１００Ｂから出射された赤色光、緑色光及び青色光が混色され、色純度の高い白色光を照明光として得ることができる。この照明光は、面状光源ユニット４２から光拡散板６１を介して出射され、拡散シート６２、プリズムシート６３、偏光変換シート６４といった光学機能シート群を通過し、カラー液晶表示装置１０を背面から照明する。

筐体５１の底面５２Ａ近傍には、光センサーであるフォトダイオード４３（４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂ）が配置されている。尚、フォトダイオード４３Ｒは、赤色光の光強度を測定するために赤色フィルターが取り付けられたフォトダイオードであり、フォトダイオード４３Ｇは、緑色光の光強度を測定するために緑色フィルターが取り付けられたフォトダイオードであり、フォトダイオード４３Ｂは、青色光の光強度を測定するために青色フィルターが取り付けられたフォトダイオードである。ここで、１個の面状光源ユニット４２に１組の光センサー（フォトダイオード４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂ）が配置されている。光センサーであるフォトダイオード４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂによって、発光素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの輝度及び色度が測定される。

図４及び図５に示すように、外部（ディスプレイ回路）からの入力信号に基づき面状光源装置４０及びカラー液晶表示装置１０を駆動するための駆動回路は、パルス幅変調制御方式に基づき、面状光源装置４０を構成する赤色発光素子１００、緑色発光素子１００Ｇ、及び、青色発光素子１００Ｂのオン／オフ制御を行う面状光源装置制御回路７０及び面状光源ユニット駆動回路８０、並びに、液晶表示装置駆動回路９０から構成されている。

面状光源装置制御回路７０は、演算回路７１及び記憶装置（メモリ）７２から構成されている。一方、面状光源ユニット駆動回路８０は、演算回路８１、記憶装置（メモリ）８２、ＬＥＤ駆動回路８３、フォトダイオード制御回路８４、ＦＥＴから成るスイッチング素子８５Ｒ，８５Ｇ，８５Ｂ、発光ダイオード駆動電源（定電流源）８６から構成されており、更に、温度制御回路８７から構成されている。面状光源装置制御回路７０及び面状光源ユニット駆動回路８０を構成するこれらの回路等は、周知の回路等とすることができる。一方、カラー液晶表示装置１０を駆動するための液晶表示装置駆動回路９０は、タイミングコントローラ９１といった周知の回路から構成されている。カラー液晶表示装置１０には、液晶セルを構成するＴＦＴから成るスイッチング素子３２を駆動するための、ゲート・ドライバ、ソース・ドライバ等（これらは図示せず）が備えられている。

そして、或る画像表示フレームにおける発光素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの発光状態は、フォトダイオード４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂによって測定され、フォトダイオード４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂからの出力はフォトダイオード制御回路８４に入力され、フォトダイオード制御回路８４、演算回路８１において、発光素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの例えば輝度及び色度としてのデータ（信号）とされ、係るデータがＬＥＤ駆動回路８３に送られ、次の画像表示フレームにおける発光素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの発光状態が制御されるといったフィードバック機構が形成される。

また、発光素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの下流には電流検出用の抵抗体ｒ_R，ｒ_G，ｒ_Bが、発光素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂと直列に挿入されており、抵抗体ｒ_R，ｒ_G，ｒ_Bを流れる電流が電圧に変換され、抵抗体ｒ_R，ｒ_G，ｒ_Bにおける電圧降下が所定の値となるように、ＬＥＤ駆動回路８３の制御下、発光ダイオード駆動電源８６の動作が制御される。ここで、図５には、発光ダイオード駆動電源（定電流源）８６を１つで描写しているが、実際には、発光素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂのそれぞれを駆動するための発光ダイオード駆動電源８６が配されている。

２次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域１１がＰ×Ｑ個の表示領域ユニットに分割されているが、この状態を、「行」及び「列」で表現すると、Ｑ行×Ｐ列の表示領域ユニットに分割されていると云える。また、表示領域ユニット１２は複数（Ｍ×Ｎ）の画素から構成されているが、この状態を、「行」及び「列」で表現すると、Ｎ行×Ｍ列の画素から構成されていると云える。更には、赤色発光副画素（副画素［Ｒ］）、緑色発光副画素（副画素［Ｇ］）、及び、青色発光副画素（副画素［Ｂ］）を一括して纏めて『副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］』と呼ぶ場合があるし、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の動作の制御（具体的には、例えば、光透過率（開口率）の制御）のために副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に入力される赤色発光副画素・制御信号、緑色発光副画素・制御信号、及び、青色発光副画素・制御信号を一括して纏めて『制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］』と呼ぶ場合があるし、表示領域ユニットを構成する副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］を駆動するために駆動回路に外部から入力される赤色発光副画素・入力信号、緑色発光副画素・入力信号、及び、青色発光副画素・入力信号を一括して纏めて『入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］』と呼ぶ場合がある。

各画素は、前述したように、赤色発光副画素（赤色発光サブピクセル，副画素［Ｒ］）、緑色発光副画素（緑色発光サブピクセル，副画素［Ｇ］）、及び、青色発光副画素（青色発光サブピクセル，副画素［Ｂ］）の３種の副画素（サブピクセル）を１組として構成されている。以下の実施例の説明においては、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］のそれぞれの輝度の制御（階調制御）を８ビット制御とし、０〜２５５の２⁸段階にて行うとする。従って、各表示領域ユニット１２を構成する各画素における副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］のそれぞれを駆動するために液晶表示装置駆動回路９０に入力される入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ｘ_R，ｘ_G，ｘ_Bのそれぞれは、２⁸段階の値をとる。また、各面状光源ユニットを構成する赤色発光素子１００Ｒ、緑色発光素子１００Ｇ及び青色発光素子１００Ｂのそれぞれの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値Ｓ_R，Ｓ_G，Ｓ_Bも、０〜２５５の２⁸段階の値をとる。但し、これに限定するものではなく、例えば、１０ビット制御とし、０〜１０２３の２¹⁰段階にて行うこともでき、この場合には、８ビットの数値での表現を、例えば４倍すればよい。

画素のそれぞれに、画素のそれぞれの光透過率Ｌｔを制御する制御信号が駆動回路から供給される。具体的には、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］のそれぞれに、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］のそれぞれの光透過率Ｌｔを制御する制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］が液晶表示装置駆動回路９０から供給される。即ち、液晶表示装置駆動回路９０においては、入力された入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］から制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］が生成され、この制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］が副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に供給（出力）される。尚、面状光源ユニット４２の輝度である光源輝度Ｙ₂を１画像表示フレーム毎に変化させるので、制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］は、例えば、入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ｘ_R，ｘ_G，ｘ_Bを２．２乗した値に対して、光源輝度Ｙ₂の変化に基づく補正（補償）を行った値Ｘ_R-corr，Ｘ_G-corr，Ｘ_B-corrを有する。そして、液晶表示装置駆動回路９０を構成するタイミングコントローラ９１から、カラー液晶表示装置１０のゲート・ドライバ及びソース・ドライバに、制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］が周知の方法で送出され、制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に基づき各副画素を構成するスイッチング素子３２が駆動され、液晶セルを構成する透明第１電極２４及び透明第２電極３４に所望の電圧が印加されることで、各副画素の光透過率（開口率）Ｌｔが制御される。ここで、制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値Ｘ_R-corr，Ｘ_G-corr，Ｘ_B-corrが大きいほど、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の光透過率（開口率）Ｌｔが高くなり、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に対応する表示領域の部分の輝度（表示輝度ｙ）の値が高くなる。即ち、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］を通過する光によって構成される画像（通常、一種、点状である）は明るい。

表示輝度ｙ及び光源輝度Ｙ₂の制御は、カラー液晶表示装置１０の画像表示における１画像表示フレーム毎、表示領域ユニット毎、面状光源ユニット毎に行われる。また、１画像表示フレーム内におけるカラー液晶表示装置１０の動作と面状光源装置４０の動作とは同期させられる。尚、駆動回路に電気信号として１秒間に送られる画像情報の数（毎秒画像）がフレーム周波数（フレームレート）であり、フレーム周波数の逆数がフレーム時間（単位：秒）である。

実施例２は、本発明の第２の態様に係る液晶表示装置組立体、及び、本発明の第２の態様に係る面状光源装置に関する。実施例２あるいは後述する実施例３、実施例４における液晶表示装置組立体に備えられた液晶表示装置の構成、構造は、実施例１において説明した液晶表示装置組立体に備えられた液晶表示装置の構成、構造と実質的に同じとすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、実施例２あるいは後述する実施例４にあっては、複数の発光素子を同時に、同じ駆動条件にて駆動する。

実施例２あるいは後述する実施例４の面状光源装置、あるいは、実施例２あるいは後述する実施例４の液晶表示装置組立体に組み込まれる実施例２あるいは後述する実施例４の面状光源装置は、
（Ａ）複数の発光素子１００、及び、
（Ｂ）発光素子１００の温度を低下させるために発光素子に取り付けられた放熱手段１１４、
を備えている。

ここで、実施例２あるいは後述する実施例４にあっては、図２の（Ｂ）に発光ダイオードから成る発光素子の構成図を示すように、複数の発光素子１００（１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ）に対して１つの放熱手段１１４を配しているが、これに限定するものではなく、１つの発光素子１００に対して、１つの放熱手段１１４を配してもよい。実施例２あるいは後述する実施例４にあっては、放熱手段１１４として、放熱フィンを備えたヒートシンクを用いる。

尚、実施例２あるいは後述する実施例４にあっては、面状光源装置は、実施例１と異なり、面状光源ユニット４２から構成されているのではなく、面状光源装置全体で同じ動作をする構成となっている。即ち、上述したとおり、複数の発光素子１００を同時に同じ駆動条件にて駆動する構成となっている。

そして、実施例２にあっては、予め測定された発光時の発光素子１００の温度と主発光波長との関係に基づき、所定の主発光波長λ₀を得るための温度ｔ₀に発光時の発光素子１００の温度ｔ_opが保持されるように放熱手段１１４は設計されている。放熱手段１１４としてヒートシンクを用いる場合、具体的には、ヒートシンクの形状、大きさ、放熱フィンの数、大きさ、位置等を適切に設計して、ヒートシンクの放熱効率を変化させることで、所定の主発光波長λ₀を得るための温度ｔ₀に発光時の発光素子１００の温度ｔ_opが保持されるような放熱手段１１４を得ることができる。尚、実施例２にあっては、放熱手段１１４の放熱効率は、面状光源装置４０における発光素子１００の配置位置に依存して最適化されている。

即ち、図１の（Ａ）を再び参照して説明すると、具体的には、実施例２にあっては、発光時（具体的には、面状光源装置の動作時）の発光素子１００_A，１００_Bの温度がｔ_A，ｔ_Bとなるように、放熱手段１１４を設計する。そして、これによって、発光素子の発光特性の均一化を図るための発光素子の選別によって使用が不適となる発光素子の割合を低減させることができる結果、発光素子の発光波長を揃えつつ、面状光源装置の発光素子の占めるコストの低減を図ることが可能となる。即ち、実施例２にあっても、面状光源装置を構成する発光素子の温度の最適化を発光素子毎に図ることで、所定の主発光波長を得ることができる。

上述したとおり、実施例２あるいは後述する実施例４にあっては、複数の発光素子１００を同時に、同じ駆動条件にて駆動するので、実施例１において説明した面状光源ユニット駆動回路８０を省略し、面状光源装置制御回路７０を、ＬＥＤ駆動回路８３、フォトダイオード制御回路８４、ＦＥＴから成るスイッチング素子８５Ｒ，８５Ｇ，８５Ｂ、発光ダイオード駆動電源（定電流源）８６から構成すればよい。

実施例３は、本発明の第３の態様に係る液晶表示装置組立体、及び、本発明の第３の態様に係る面状光源装置に関する。実施例３における液晶表示装置組立体及び面状光源装置の基本的な構成、構造は、実施例１において説明した液晶表示装置組立体及び面状光源装置の基本的な構成、構造と同じとすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、実施例３あるいは後述する実施例４にあっては、発光素子１００として、白色発光ダイオードを用いる。尚、同じ或る動作温度ｔ_op’において、１つの放熱手段１１４に対応した複数の発光素子１００のそれぞれは、所望の白色光を発光することが望ましい。

実施例３の面状光源装置、あるいは、実施例３の液晶表示装置組立体に組み込まれる実施例３の面状光源装置にあっては、発光時の発光素子１００の温度（動作温度）ｔ_op’が温度測定手段１１０によって測定され、予め測定された発光時の発光素子１００の温度と輝度との関係に基づき、温度制御回路８７の制御下、温度制御手段１１１によって、所定の輝度Ｌ_v0を得るための温度ｔ₀’に発光時の発光素子１００の温度ｔ_op’が制御（あるいは保持）される。より具体的には、実施例３にあっては、温度制御回路８７の制御下、温度制御手段１１１によって、所定の輝度Ｌ_v0を得るための温度ｔ₀’となるように、発光時の発光素子１００の温度ｔ_op’が面状光源ユニット４２毎に制御（あるいは保持）される。尚、実施例１と同様に、各面状光源ユニット４２の発光時の発光素子１００の温度が、平均的に１つの温度測定手段１１０によって測定される。

光源４２Ａを構成する発光素子１００（１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ）、温度制御手段１１１、温度測定手段１１０、温度制御回路８７の構成、構造は、実施例１と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。

一般に、図１の（Ｂ）に模式的に図示するように、複数の発光素子１００_A，１００_Bにおける発光時の発光素子１００_A，１００_Bの温度と輝度との関係にはバラツキが存在する。従って、所定の輝度Ｌ_v0を得るための温度ｔ₀’にもバラツキが生じる。尚、図１の（Ｂ）においては、温度ｔ_A’，ｔ_B’で示す。ここで、図１の（Ｂ）において、発光素子１００_Aの温度がｔ_A’のときの輝度はＬ_v0であり、温度がｔ_B’のときの輝度はＬ_v0-Bである。一方、発光素子１００_Bの温度がｔ_B’のときの輝度はＬ_v0であり、温度がｔ_A’のときの輝度はＬ_v0-Aである。このように、温度ｔ₀’は、それぞれの発光素子に依存して異なっている。従って、温度制御回路８７の制御下、温度制御手段１１１によって、所定の輝度Ｌ_v0を得るための温度ｔ₀’（図示した例では、ｔ_A’，ｔ_B’）に発光時の発光素子１００_A，１００_Bの温度ｔ_op’を制御（あるいは保持）すればよい。

具体的には、実施例３にあっては、発光時（具体的には、面状光源装置の動作時）の発光素子１００_A，１００_Bの温度ｔ_op’を温度測定手段１１０によって測定し、発光素子１００_A，１００_Bの温度がｔ_A’，ｔ_B’となるように、温度制御回路８７の制御下、温度制御手段１１１によって、面状光源ユニット４２毎に発光素子１００_A，１００_Bの温度制御（保持）を行う。

これによって、発光素子の発光特性の均一化を図るための発光素子の選別によって使用が不適となる発光素子の割合を低減させることができる結果、発光素子の発光波長を揃えつつ、面状光源装置の発光素子の占めるコストの低減を図ることが可能となる。即ち、実施例３にあっても、面状光源装置を構成する発光素子の温度の最適化を発光素子毎に図ることで、所定の輝度を得ることができる。

実施例４は、本発明の第４の態様に係る液晶表示装置組立体、及び、本発明の第４の態様に係る面状光源装置に関する。実施例４における液晶表示装置組立体及び面状光源装置の基本的な構成、構造は、実施例２において説明した液晶表示装置組立体及び面状光源装置の基本的な構成、構造と同じとすることができるので、詳細な説明は省略する。但し、発光素子として、実施例３と同様に、白色発光ダイオードを用いる。

そして、実施例４にあっては、予め測定された発光時の発光素子１００の温度と輝度との関係に基づき、所定の輝度Ｌ_v0を得るための温度ｔ₀’に発光時の発光素子１００の温度ｔ_op’が保持されるように放熱手段１１４は設計されている。放熱手段１１４の構成、構造は、実施例２と同様とすることができる。具体的には、ヒートシンクの形状、大きさ、放熱フィンの数、大きさ、位置等を適切に設計して、ヒートシンクの放熱効率を変化させることで、所定の輝度Ｌ_v0を得るための温度ｔ₀’に発光時の発光素子１００の温度ｔ_op’が保持されるような放熱手段１１４を得ることができる。尚、実施例４にあっても、放熱手段１１４の放熱効率は、面状光源装置４０における発光素子１００の配置位置に依存して最適化されている。

即ち、図１の（Ｂ）を再び参照して説明すると、具体的には、実施例４にあっては、発光時（具体的には、面状光源装置の動作時）の発光素子１００_A，１００_Bの温度がｔ_A’，ｔ_B’となるように、放熱手段１１４を設計する。そして、これによって、発光素子の発光特性の均一化を図るための発光素子の選別によって使用が不適となる発光素子の割合を低減させることができる結果、発光素子の発光波長を揃えつつ、面状光源装置の発光素子の占めるコストの低減を図ることが可能となる。即ち、実施例４にあっても、面状光源装置を構成する発光素子の温度の最適化を発光素子毎に図ることで、所定の輝度を得ることができる。

以下、実施例１あるいは実施例３における液晶表示装置組立体の駆動方法を、図４、図５及び図８を参照して説明する。尚、図８は、実施例１あるいは実施例３における液晶表示装置組立体の駆動方法を説明するための流れ図である。

実施例１あるいは実施例３にあっては、画素のそれぞれに、画素のそれぞれの光透過率Ｌｔを制御する制御信号が駆動回路から供給される。より具体的には、各画素を構成する副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］のそれぞれに、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］のそれぞれの光透過率Ｌｔを制御する制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］が駆動回路９０から供給される。そして、面状光源ユニット４２のそれぞれにおいて、各表示領域ユニット１２を構成する全ての画素（副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］）を駆動するために駆動回路７０，８０，９０に入力される入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ｘ_R，ｘ_G，ｘ_Bの内の最大値である表示領域ユニット内・入力信号最大値ｘ_U-maxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素（副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］）の輝度（光透過率・第１規定値Ｌｔ₁における表示輝度・第２規定値ｙ₂）が得られるように、この表示領域ユニット１２に対応する面状光源ユニット４２を構成する光源４２Ａの輝度を、面状光源装置制御回路７０及び面状光源ユニット駆動回路８０によって制御する。具体的には、例えば、画素あるいは副画素の光透過率（開口率）を、例えば光透過率・第１規定値Ｌｔ₁としたときに表示輝度ｙ₂が得られるように、光源輝度Ｙ₂を制御すればよい（例えば、減少させればよい）。即ち、例えば、以下の式（１）を満足するように、画像表示フレーム毎に面状光源ユニット４２の光源輝度Ｙ₂を制御すればよい。尚、Ｙ₂≦Ｙ₁の関係にある。

Ｙ₂・Ｌｔ₁＝Ｙ₁・Ｌｔ₂ （１）

［ステップ−１００］
スキャンコンバータ等の周知のディスプレイ回路から送出された１画像表示フレーム分の入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］及びクロック信号ＣＬＫは、面状光源装置制御回路７０及び液晶表示装置駆動回路９０に入力される（図４参照）。尚、入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］は、例えば撮像管への入力光量をｙ’としたとき、撮像管からの出力信号であり、例えば放送局等から出力され、画素の光透過率Ｌｔを制御するために液晶表示装置駆動回路９０にも入力される入力信号であり、入力光量ｙ’の０．４５乗の関数で表すことができる。そして、面状光源装置制御回路７０に入力された１画像表示フレーム分の入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ｘ_R，ｘ_G，ｘ_Bは、面状光源装置制御回路７０を構成する記憶装置（メモリ）７２に、一旦、記憶される。また、液晶表示装置駆動回路９０に入力された１画像表示フレーム分の入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ｘ_R，ｘ_G，ｘ_Bも、液晶表示装置駆動回路９０を構成する記憶装置（図示せず）に、一旦、記憶される。

［ステップ−１１０］
次いで、面状光源装置制御回路７０を構成する演算回路７１においては、記憶装置７２に記憶された入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値を読み出し、第（ｐ，ｑ）番目［但し、先ず、ｐ＝１，ｑ＝１］の表示領域ユニット１２において、この第（ｐ，ｑ）番目の表示領域ユニット１２を構成する全ての画素における副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］を駆動するための入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ｘ_R，ｘ_G，ｘ_Bの内の最大値である表示領域ユニット内・入力信号最大値ｘ_U-maxを、演算回路７１において求める。そして、表示領域ユニット内・入力信号最大値ｘ_U-maxを、記憶装置７２に記憶する。このステップを、ｍ＝１，２，・・・，Ｍ、ｎ＝１，２，・・・，Ｎの全てに対して、即ち、Ｍ×Ｎ個の画素に対して、実行する。

例えば、ｘ_Rが「１１０」に相当する値であり、ｘ_Gが「１５０」に相当する値であり、ｘ_Bが「５０」に相当する値である場合、ｘ_U-maxは「１５０」に相当する値である。

この操作を、（ｐ，ｑ）＝（１，１）から（Ｐ，Ｑ）まで繰り返し、全ての表示領域ユニット１２における表示領域ユニット内・入力信号最大値ｘ_U-maxを、記憶装置７２に記憶する。

［ステップ−１２０］
そして、表示領域ユニット内・入力信号最大値ｘ_U-maxに等しい値を有する入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に相当する制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］が副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に供給されたと想定したときの輝度（光透過率・第１規定値Ｌｔ₁における表示輝度・第２規定値ｙ₂）が面状光源ユニット４２によって得られるように、表示領域ユニット１２に対応する面状光源ユニット４２の光源輝度Ｙ₂を、面状光源ユニット駆動回路８０の制御下、増減する。具体的には、以下の式（１）を満足するように、１画像表示フレーム毎、１面状光源ユニット毎に光源輝度Ｙ₂を制御すればよい。より具体的には、光源輝度制御関数ｇ（ｘ_nol-max）である式（２）に基づき発光素子１００の輝度を制御し、且つ、式（１）を満足するように光源輝度Ｙ₂を制御すればよい。このような制御の概念図を、図１０の（Ａ）及び（Ｂ）に示す。但し、後述するように、他の面状光源ユニット４２の影響に基づいた補正を、光源輝度Ｙ₂に対して、必要に応じて施す。尚、光源輝度Ｙ₂の制御に関するこれらの関係、即ち、表示領域ユニット内・入力信号最大値ｘ_U-max、この最大値ｘ_U-maxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号の値、このような制御信号が画素（副画素）に供給されたと想定したときの表示輝度・第２規定値ｙ₂、このときの各副画素の光透過率（開口率）［光透過率・第２規定値Ｌｔ₂］、各副画素の光透過率（開口率）を光透過率・第１規定値Ｌｔ₁としたときに表示輝度・第２規定値ｙ₂が得られるような面状光源ユニット４２における輝度制御パラメータの関係等を、予め求めておき、記憶装置７２等に記憶しておけばよい。

Ｙ₂・Ｌｔ₁＝Ｙ₁・Ｌｔ₂ （１）
ｇ（ｘ_nol-max）＝ａ₁・（ｘ_nol-max）^2.2＋ａ₀ （２）

ここで、画素（あるいは、画素を構成する副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］のそれぞれ）を駆動するために液晶表示装置駆動回路９０に入力される入力信号（入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］）の最大値をｘ_maxとしたとき、
ｘ_nol-max≡ｘ_U-max／ｘ_max
であり、ａ₁，ａ₀は定数であり、
ａ₁＋ａ₀＝１
０＜ａ₀＜１，０＜ａ₁＜１
で表すことができる。例えば、
ａ₁＝０．９９
ａ₀＝０．０１
とすればよい。また、入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ｘ_R，ｘ_G，ｘ_Bのそれぞれは、２⁸段階の値をとるので、ｘ_maxの値は「２５５」に相当する値である。

ところで、面状光源装置４０にあっては、例えば、（ｐ，ｑ）＝（１，１）の面状光源ユニット４２の輝度制御を想定した場合、他のＰ×Ｑ個の面状光源ユニット４２からの影響を考慮する必要がある場合がある。このような面状光源ユニット４２が他の面状光源ユニット４２から受ける影響は、各面状光源ユニット４２の発光プロファイルによって予め判明しているので、逆算によって差分を計算でき、その結果、補正が可能である。演算の基本形を以下に説明する。

式（１）及び式（２）の要請に基づくＰ×Ｑ個の面状光源ユニット４２に要求される輝度（光源輝度Ｙ₂）を行列［Ｌ_PxQ］で表す。また、或る面状光源ユニットのみを駆動し、他の面状光源ユニットは駆動していないときに得られる或る面状光源ユニットの輝度を、Ｐ×Ｑ個の面状光源ユニット４２に対して予め求めておく。係る輝度を行列［Ｌ’_PxQ］で表す。更には、補正係数を行列［α_PxQ］で表す。すると、これらの行列の関係は、以下の式（３−１）で表すことができる。補正係数の行列［α_PxQ］は、予め求めておくことができる。
［Ｌ_PxQ］＝［Ｌ’_PxQ］・［α_PxQ］ （３−１）
よって、式（３−１）から行列［Ｌ’_PxQ］を求めればよい。行列［Ｌ’_PxQ］は、逆行列の演算から求めることができる。即ち、
［Ｌ’_PxQ］＝［Ｌ_PxQ］・［α_PxQ］^-1 （３−２）
を計算すればよい。そして、行列［Ｌ’_PxQ］で表された輝度が得られるように、各面状光源ユニット４２に備えられた光源４２Ａ（発光素子１００）を制御すればよく、具体的には、係る操作、処理は、記憶装置（メモリ）８２に記憶された情報（データテーブル）を用いて行えばよい。尚、発光素子１００の制御にあっては、行列［Ｌ’_PxQ］の値は負の値を取れないので、演算結果は正の領域にとどめる必要があることは云うまでもない。従って、式（３−２）の解は厳密解ではなく、近似解となる場合がある。

このように、面状光源装置制御回路７０を構成する演算回路７１において得られた式（１）及び式（２）の値に基づき得られた行列［Ｌ_PxQ］、補正係数の行列［α_PxQ］に基づき、上述したとおり、面状光源ユニットを単独で駆動したと想定したときの輝度の行列［Ｌ’_PxQ］を求め、更には、記憶装置７２に記憶された変換テーブルに基づき、０〜２５５の範囲内の対応する整数（パルス幅変調出力信号の値）に変換する。こうして、面状光源装置制御回路７０を構成する演算回路７１において、面状光源ユニット４２における赤色発光素子１００Ｒの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値Ｓ_R、緑色発光素子１００Ｇの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値Ｓ_G、青色発光素子１００Ｂの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値Ｓ_Bを得ることができる。

［ステップ−１３０］
次に、面状光源装置制御回路７０を構成する演算回路７１において得られたパルス幅変調出力信号の値Ｓ_R，Ｓ_G，Ｓ_Bは、面状光源ユニット４２に対応して設けられた面状光源ユニット駆動回路８０の記憶装置８２に送出され、記憶装置８２において記憶される。また、クロック信号ＣＬＫも面状光源ユニット駆動回路８０に送出される（図５参照）。

［ステップ−１４０］
そして、パルス幅変調出力信号の値Ｓ_R，Ｓ_G，Ｓ_Bに基づき、面状光源ユニット４２を構成する赤色発光素子１００Ｒのオン時間ｔ_R-ON及びオフ時間ｔ_R-OFF、緑色発光素子１００Ｇのオン時間ｔ_G-ON及びオフ時間ｔ_G-OFF、青色発光素子１００Ｂのオン時間ｔ_B-ON及びオフ時間ｔ_B-OFFを演算回路８１は決定する。尚、
ｔ_R-ON＋ｔ_R-OFF＝ｔ_G-ON＋ｔ_G-OFF＝ｔ_B-ON＋ｔ_B-OFF＝一定値ｔ_Const
である。また、発光ダイオードのパルス幅変調に基づく駆動におけるデューティ比は、
ｔ_ON／（ｔ_ON＋ｔ_OFF）＝ｔ_ON／ｔ_Const
で表すことができる。

そして、面状光源ユニット４２を構成する赤色発光素子１００Ｒ，緑色発光素子１００Ｇ、青色発光素子１００Ｂのオン時間ｔ_R-ON，ｔ_G-ON，ｔ_B-ONに相当する信号が、ＬＥＤ駆動回路８３に送られ、このＬＥＤ駆動回路８３から、オン時間ｔ_R-ON，ｔ_G-ON，ｔ_B-ONに相当する信号の値に基づき、スイッチング素子８５Ｒ，８５Ｇ，８５Ｂが、オン時間ｔ_R-ON，ｔ_G-ON，ｔ_B-ONだけオン状態となり、発光ダイオード駆動電源８６からのＬＥＤ駆動電流が、各発光素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂに流される。その結果、各発光素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂは、１画像表示フレームにおいて、オン時間ｔ_R-ON，ｔ_G-ON，ｔ_B-ONだけ発光する。こうして、各表示領域ユニット１２を、所定の照度において照明する。

こうして得られた状態を、図９の（Ａ）及び（Ｂ）に実線で示すが、図９の（Ａ）は、副画素を駆動するために液晶表示装置駆動回路９０に入力される入力信号の値を２．２乗した値（ｘ’≡ｘ^2.2）とデューティ比（＝ｔ_ON／ｔ_Const）との関係を模式的に示す図であり、図９の（Ｂ）は、副画素の光透過率Ｌｔを制御するための制御信号の値Ｘと表示輝度ｙとの関係を模式的に示す図である。

［ステップ−１５０］
一方、液晶表示装置駆動回路９０に入力された入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ｘ_R，ｘ_G，ｘ_Bはタイミングコントローラ９１へ送られ、タイミングコントローラ９１にあっては、入力された入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に相当する制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］を、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に供給（出力）する。液晶表示装置駆動回路９０のタイミングコントローラ９１において生成され、液晶表示装置駆動回路９０から副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に供給される制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値Ｘ_R，Ｘ_G，Ｘ_Bと、入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ｘ_R，ｘ_G，ｘ_Bとは、以下の式（４−１）、式（４−２）、式（４−３）の関係にある。但し、ｂ_{1_R}，ｂ_{0_R}，ｂ_{1_G}，ｂ_{0_G}，ｂ_{1_B}，ｂ_{0_B}は定数である。また、面状光源ユニット４２の光源輝度Ｙ₂を画像表示フレーム毎に変化させるので、制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］は、基本的に、入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値を２．２乗した値に対して、光源輝度Ｙ₂の変化に基づく補正（補償）を行った値を有する。即ち、実施例１あるいは実施例３にあっては、１画像表示フレーム毎に光源輝度Ｙ₂が変化するので、光源輝度Ｙ₂（≦Ｙ₁）において表示輝度・第２規定値ｙ₂が得られるように制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値Ｘ_R，Ｘ_G，Ｘ_Bを決定、補正（補償）して、画素あるいは副画素の光透過率（開口率）Ｌｔを制御している。ここで、式（４−１）、式（４−２）、式（４−３）の関数ｆ_R，ｆ_G，ｆ_Bは、係る補正（補償）を行うための予め求められた関数である。

Ｘ_R＝ｆ_R（ｂ_{1_R}・ｘ_R ^2.2＋ｂ_{0_R}） （４−１）
Ｘ_G＝ｆ_G（ｂ_{1_G}・ｘ_G ^2.2＋ｂ_{0_G}） （４−２）
Ｘ_B＝ｆ_B（ｂ_{1_B}・ｘ_B ^2.2＋ｂ_{0_B}） （４−３）

こうして、１画像表示フレームにおける画像表示動作が完了する。

以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明した透過型のカラー液晶表示装置や面状光源装置、面状光源ユニット、液晶表示装置組立体、温度制御手段、温度測定手段、駆動回路の構成、構造は例示であるし、これらを構成する部材、材料等も例示であり、適宜、変更することができる。実施例においては、液晶表示装置の表示領域をＰ×Ｑ個の仮想の表示領域ユニットに分割したと想定して説明を行ったが、場合によっては、透過型の液晶表示装置は、Ｐ×Ｑ個の実際の表示領域ユニットに分割された構造を有していてもよい。

図１の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、発光素子の温度と主発光波長の関係、発光素子の温度と輝度の関係を模式的に示すグラフである。 図２の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１及び実施例２における発光ダイオードから成る発光素子の構成図である。 図３は、発光ダイオードの模式的な断面図である。 図４は、実施例１のカラー液晶表示装置及び面状光源装置から成る液晶表示装置組立体の概念図である。 図５は、実施例１での使用に適した駆動回路の一部分の概念図である。 図６の（Ａ）は、実施例１の面状光源装置における発光素子等の配置、配列状態を模式的に示す図であり、図６の（Ｂ）は、実施例１のカラー液晶表示装置及び面状光源装置から成る液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図である。 図７は、カラー液晶表示装置の模式的な一部断面図である。 図８は、実施例１あるいは実施例３における液晶表示装置組立体の駆動方法を説明するための流れ図である。 図９の（Ａ）は、副画素を駆動するために液晶表示装置駆動回路に入力される入力信号の値を２．２乗した値（ｘ’≡ｘ^2.2）とデューティ比（＝ｔ_ON／ｔ_Const）との関係を模式的に示す図であり、図９の（Ｂ）は、副画素の光透過率を制御するための制御信号の値Ｘと表示輝度ｙとの関係を模式的に示す図である。 図１０の（Ａ）及び（Ｂ）は、表示領域ユニット内・入力信号最大値ｘ_U-maxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの表示輝度・第２規定値ｙ₂が面状光源ユニットによって得られるように、面状光源ユニットの光源輝度Ｙ₂を、面状光源ユニット駆動回路の制御下、増減する状態を説明するための概念図である。

符号の説明

１０・・・カラー液晶表示装置、１１・・・表示領域、１２・・・表示領域ユニット、１３・・・液晶材料、２０・・・フロント・パネル、２１・・・第１の基板、２２・・・カラーフィルター、２３・・・オーバーコート層、２４・・・透明第１電極（共通電極）、２５・・・配向膜、２６・・・偏光フィルム、３０・・・リア・パネル、３１・・・第２の基板、３２・・・スイッチング素子、３４・・・透明第２電極、３５・・・配向膜、３６・・・偏光フィルム、３７・・・絶縁層、４０・・・面状光源装置（バックライト）、４１・・・隔壁、４２・・・面状光源ユニット、４３，４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂ・・・フォトダイオード（光センサー）、５１・・・筐体、５２Ａ・・・筐体の底面、５２Ｂ・・・筐体の側面、５３・・・外側フレーム、５４・・・内側フレーム、５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ・・・スペーサ、５６・・・ガイド部材、５７・・・ブラケット部材、６１・・・光拡散板、６２・・・拡散シート、６３・・・プリズムシート、６４・・・偏光変換シート、６５・・・反射シート、７０・・・面状光源装置制御回路、７１・・・演算回路、７２・・・記憶装置（メモリ）、８０・・・面状光源ユニット駆動回路、８１・・・演算回路、８２・・・記憶装置（メモリ）、８３・・・ＬＥＤ駆動回路、８４・・・フォトダイオード制御回路、８５Ｒ，８５Ｇ，８５Ｂ・・・スイッチング素子、８６・・・発光ダイオード駆動電源（定電流源）、８７・・・温度制御回路、９０・・・液晶表示装置駆動回路、９１・・・タイミングコントローラ、１００，１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ・・・発光素子、１１０・・・温度測定手段、１１１・・・温度制御手段、１１２・・・ヒートシンク、１１４・・・放熱手段、１２０・・・発光層、１２１・・・サブマウント、１２２・・・ヒートシンク、１２２・・・支持部材、１２３Ａ，１２３Ｂ・・・金線、１２４Ａ，１２４Ｂ・・・外部電極、１３０・・・キャップ、１３１・・・空間、１４０・・・充填剤

Claims (11)

1. （Ａ）複数の発光素子、
   （Ｂ）発光素子の温度を制御するための温度制御手段、
   （Ｃ）発光素子の温度を測定するための温度測定手段、及び、
   （Ｄ）温度制御手段を制御するための温度制御回路、
   を備えた面状光源装置であって、
   発光時の発光素子の温度が温度測定手段によって測定され、予め測定された発光時の発光素子の温度と主発光波長との関係に基づき、温度制御回路の制御下、温度制御手段によって、所定の主発光波長を得るための温度に発光時の発光素子の温度が制御されることを特徴とする面状光源装置。
2. それぞれが複数の発光素子から構成された複数の面状光源ユニットを備え、
   温度制御回路の制御下、温度制御手段によって、所定の主発光波長を得るための温度に発光時の面状光源ユニットにおける発光素子の温度が制御されることを特徴とする請求項１に記載の面状光源装置。
3. （Ａ）複数の発光素子、及び、
   （Ｂ）発光素子の温度を低下させるために発光素子に取り付けられた放熱手段、
   を備えた面状光源装置であって、
   予め測定された発光時の発光素子の温度と主発光波長との関係に基づき、所定の主発光波長を得るための温度に発光時の発光素子の温度が保持されるように放熱手段は設計されていることを特徴とする面状光源装置。
4. （Ａ）複数の発光素子、
   （Ｂ）発光素子の温度を制御するための温度制御手段、
   （Ｃ）発光素子の温度を測定するための温度測定手段、及び、
   （Ｄ）温度制御手段を制御するための温度制御回路、
   を備えた面状光源装置であって、
   発光時の発光素子の温度が温度測定手段によって測定され、予め測定された発光時の発光素子の温度と輝度との関係に基づき、温度制御回路の制御下、温度制御手段によって、所定の輝度を得るための温度に発光時の発光素子の温度が制御されることを特徴とする面状光源装置。
5. それぞれが複数の発光素子から構成された複数の面状光源ユニットを備え、
   温度制御回路の制御下、温度制御手段によって、所定の輝度を得るための温度に発光時の面状光源ユニットにおける発光素子の温度が制御されることを特徴とする請求項４に記載の面状光源装置。
6. （Ａ）複数の発光素子、及び、
   （Ｂ）発光素子の温度を低下させるために発光素子に取り付けられた放熱手段、
   を備えた面状光源装置であって、
   予め測定された発光時の発光素子の温度と輝度との関係に基づき、所定の輝度を得るための温度に発光時の発光素子の温度が保持されるように放熱手段は設計されていることを特徴とする面状光源装置。
7. 液晶表示装置を背面から照射することを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載の面状光源装置。
8. （ａ）液晶表示装置、及び、
   （ｂ）液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置、
   を備えた液晶表示装置組立体であって、
   面状光源装置は、
   （Ａ）複数の発光素子、
   （Ｂ）発光素子の温度を制御するための温度制御手段、
   （Ｃ）発光素子の温度を測定するための温度測定手段、及び、
   （Ｄ）温度制御手段を制御するための温度制御回路、
   を備えており、
   発光時の発光素子の温度が温度測定手段によって測定され、予め測定された発光時の発光素子の温度と主発光波長との関係に基づき、温度制御回路の制御下、温度制御手段によって、所定の主発光波長を得るための温度に発光時の発光素子の温度が制御されることを特徴とする液晶表示装置組立体。
9. （ａ）液晶表示装置、及び、
   （ｂ）液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置、
   を備えた液晶表示装置組立体であって、
   面状光源装置は、
   （Ａ）複数の発光素子、及び、
   （Ｂ）発光素子の温度を低下させるために発光素子に取り付けられた放熱手段、
   を備えた面状光源装置であって、
   予め測定された発光時の発光素子の温度と主発光波長との関係に基づき、所定の主発光波長を得るための温度に発光時の発光素子の温度が保持されるように放熱手段は設計されていることを特徴とする液晶表示装置組立体。
10. （ａ）液晶表示装置、及び、
    （ｂ）液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置、
    を備えた液晶表示装置組立体であって、
    面状光源装置は、
    （Ａ）複数の発光素子、
    （Ｂ）発光素子の温度を制御するための温度制御手段、
    （Ｃ）発光素子の温度を測定するための温度測定手段、及び、
    （Ｄ）温度制御手段を制御するための温度制御回路、
    を備えた面状光源装置であって、
    発光時の発光素子の温度が温度測定手段によって測定され、予め測定された発光時の発光素子の温度と輝度との関係に基づき、温度制御回路の制御下、温度制御手段によって、所定の輝度を得るための温度に発光時の発光素子の温度が制御されることを特徴とする液晶表示装置組立体。
11. （ａ）液晶表示装置、及び、
    （ｂ）液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置、
    を備えた液晶表示装置組立体であって、
    面状光源装置は、
    （Ａ）複数の発光素子、及び、
    （Ｂ）発光素子の温度を低下させるために発光素子に取り付けられた放熱手段、
    を備えた面状光源装置であって、
    予め測定された発光時の発光素子の温度と輝度との関係に基づき、所定の輝度を得るための温度に発光時の発光素子の温度が保持されるように放熱手段は設計されていることを特徴とする液晶表示装置組立体。

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