JP2009123581A - Surface light source device and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、面状光源装置および表示装置に関する。 The present invention relates to a planar light source device and a display device.
従来、点光源として発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)を光源とした面状の光源装置としては、パソコンのモニター等に用いられる液晶表示装置の面状光源装置がよく知られている。この面状光源装置は、光を面状に発光させる導光板と、光源部とから構成されている。そして、導光板は、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等の透過で屈折率の大きな樹脂により形成されている。光源部は、基板上に複数のLEDを実装したものであって、導光板の側面に対向して配置されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a planar light source device using a light emitting diode (LED) as a point light source, a planar light source device of a liquid crystal display device used for a personal computer monitor or the like is well known. This planar light source device includes a light guide plate that emits light in a planar shape and a light source unit. And the light-guide plate is formed with resin with a large refractive index by permeation | transmission, such as polycarbonate resin and an acrylic resin. The light source unit has a plurality of LEDs mounted on a substrate, and is disposed to face the side surface of the light guide plate.
しかし、従来の表示装置では、その照明は外光に関係なく、明るい場所でも、暗い場所でも、同じ輝度の光源に頼っていたため、暗い場所では人間の目は瞳孔が開き、少しの輝度でも明るく感じ、発光量が多すぎてまぶしく見えにくくなるという問題があった。 However, in conventional display devices, the illumination relies on a light source with the same brightness in both bright and dark places, regardless of outside light. There was a problem that it was difficult to see because it felt too much light emission.
上述の問題を解決するために、特許文献1に示す面状光源装置においては、表示デバイスに入射する外光の光量を計測する光センサーを備え、光センサーの計測結果に応じて面状光源装置の発光量を制御する手段を備えていた。そのため、従来の面状光源装置では、専用の光センサーを別途設けなければならなかった。 In order to solve the above-described problem, the planar light source device disclosed in Patent Document 1 includes an optical sensor that measures the amount of external light incident on the display device, and the planar light source device according to the measurement result of the optical sensor. There was provided a means for controlling the amount of emitted light. Therefore, in the conventional planar light source device, a dedicated optical sensor has to be provided separately.
しかしながら、面状光源装置に別途専用の光センサーを設けた場合、面状光源装置の部品点数は増加し、組み立て工数が増加するので製造コストが高くなる問題があった。また、光センサー自体も高額であるため、光センサーの追加は面状光源装置自体のコストを上昇させる問題もあった。また、光センサーを配置するスペースが必要になり、薄型、狭額縁の表示装置を得る上では障害になるという問題があった。 However, when a special light sensor is provided in the surface light source device, the number of parts of the surface light source device is increased, and the number of assembly steps is increased. Moreover, since the optical sensor itself is expensive, the addition of the optical sensor has a problem of increasing the cost of the planar light source device itself. In addition, there is a problem in that a space for arranging the optical sensor is required, which is an obstacle to obtaining a thin and narrow frame display device.
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、専用の光センサーを用いることなく、外部の光量に応じて表示装置の輝度を制御できる面状光源装置および表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and provides a planar light source device and a display device that can control the luminance of the display device according to the amount of external light without using a dedicated optical sensor. With the goal.
本発明の面状光源装置は、複数の光源、光源からの光を導き面状に発光させる導光部、外部の光量を検出し当該光量に基づき光源の発光量を調整する発光量調整部を備え、外部の光量の検出は、非点灯時の光源が行うことを特徴とする。 The planar light source device of the present invention includes a plurality of light sources, a light guide that guides light from the light sources to emit light in a planar shape, a light emission amount adjustment unit that detects an external light amount and adjusts the light emission amount of the light source based on the light amount. In addition, the external light quantity is detected by a light source when not lit.
本発明に記載の面状光源装置は、非点灯時の光源が外部の光量を検出するので、専用の光センサーを用いる場合に比べて、コストの上昇を抑え、かつ薄型、狭額縁を維持したまま、外部の光量に応じた光源の発光量を得ることが可能である。 In the planar light source device according to the present invention, since the light source when not lit detects the amount of external light, the increase in cost is suppressed and a thin and narrow frame is maintained as compared with the case where a dedicated optical sensor is used. It is possible to obtain the light emission amount of the light source according to the external light amount.
以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
<実施の形態1>
(構成)
本実施の形態では、面状光源装置を液晶表示装置のバックライトとして利用した形態に基づいて説明する。しかし、本発明の面状光源装置は、上記の形態に限られない。まず、図1は、本実施の形態に係る液晶表示装置30(表示装置)の構成を示す分解斜視図である。図1に示す液晶表示装置30には、所望の画像を画素に書き込み表示させる表示素子である液晶表示パネル(液晶表示素子)1と、当該液晶表示パネル1の背面から光を照射するバックライト(面状光源装置)2とが設けられている。液晶表示パネル1は2枚のガラス基板が対向して貼り付けられたガラス基板3a,3bを有し、対向基板間には液晶が保持されている。また、当該液晶を駆動するために一方のガラス基板上にTFT(Thin Film Transistor)がマトリクス状に形成されており(図示せず)、TFTと接続された画素もマトリクス状に形成されている(図示せず)。なお、本実施の形態に係る液晶表示パネル1は、透過型である。
<Embodiment 1>
(Constitution)
In the present embodiment, a description will be given based on a form in which a planar light source device is used as a backlight of a liquid crystal display device. However, the planar light source device of the present invention is not limited to the above form. First, FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a liquid crystal display device 30 (display device) according to the present embodiment. A liquid
液晶表示パネル1には、画素毎に設けられたTFTをオン・オフさせるための複数のゲート配線駆動用ドライバ4と、TFTを介して各画素に画像データを供給するための複数のソース配線駆動用ドライバ5が設けられている。ゲート配線駆動用ドライバ4及びソース配線駆動用ドライバ5は、例えば半導体チップとして別に形成されたものを、ガラス基板3b上に実装する構成である。そして、ゲート配線駆動用ドライバ4及びソース配線駆動用ドライバ5は、図示していないコントローラにより制御され、各画素に画像データを書き込んでいる。なお、各画素への画像データの書き込みは、コントローラに入力された画像信号に基づいて行われる。そして、ガラス基板3bに設けられたゲート配線(図示せず)には、所定の走査周期でTFTをオンする信号が供給され、当該信号のタイミングに、ガラス基板3bに設けられたソース配線(図示せず)から画像データが供給され、画素に画像データが書き込まれる。
The liquid crystal display panel 1 includes a plurality of gate
次に、バックライト2は、筐体10に形成される開口部6から均一な光を出射する面状光源装置であり、図1からも分かるように液晶表示パネル1の背面側に配置されている。
Next, the
図2は、バックライト2の構成を示す平面図である。筐体10の内部における両端には、回路基板15上に複数の発光ダイオード(光源)14が配列された光源ユニット17が配置されている。またそれぞれの光源ユニット17は、複数の発光ダイオード14の駆動を制御するドライバ(発光量調整部)16と接続される。
FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the
図3は、図2に示したバックライト2の平面図のII−II’面における、液晶表示パネル1を搭載した状態の断面図である。上述したようにバックライト2は筐体10を有し、筐体10内部の両端には光源ユニット17が配置されている。発光ダイオード14の上部にはリフレクタ13が設置され、両端のリフレクタ13の間には導光板(導光部)12が配置される。筐体10における導光板12の上部には発光ダイオード14からの光を出射できるように開口部6が設けられており、開口部6の上部には液晶表示パネル1が配置される。ここで、導光板12に対して液晶表示パネル1が設置された方向を前面とする。導光板12の背面側には反射シート18が配置され、導光板12と液晶表示パネル1の間には光学シート11が配置される。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
ここで、筐体10は、バックライト2の各構成部材を収納保持するためのフレームであり、強度及び加工性が優れた合成樹脂や金属が用いられる。特に、筐体10は、発光ダイオード14の発光に伴って生じる熱に対する放熱性の観点から、熱伝導性に優れたアルミニウムや銅を用いる方が望ましい。
Here, the
光学シート11は、光を拡散させる拡散シートやプリズム列が形成されたプリズムシート等の透過性を有するシート状の光学部材である。ここで、拡散シートとは、合成樹脂やガラスなどの透明部材の表面を粗面化したシートである。上述の光学シート11は、出射光の輝度値を調整するために用いられるものであるため、必要に応じて複数の種類を組み合わせて用いられる。
The
導光板12は、短辺側に配置された光源ユニット17から光を導き、液晶表示パネル1が設けられた前面側に面状に発光させる光学部材である。この導光板12は、有機樹脂材料(アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等)又はガラス等の透光性を有する平板状の部材である。導光板12の背面側には、拡散パターン(図示せず)が形成されている。この拡散パターンは、導光板12内を伝搬する光を拡散し、前面側に均一な光を出射させる光学手段である。
The
具体的に、拡散パターンを導光板12の背面側に形成する方法には、酸化チタン等を含有する白色顔料を導光板12の背面上にスクリーン印刷する方法や、導光板12を形成時に円形状又は円錐状、四角形状等の微細パターンを成形時に形成する方法などが考えられる。拡散パターンを調整することにより、導光板12の長辺に平行な方向の輝度分布を所望の分布にすることができる。つまり、光源ユニット17から出射される光の輝度分布が最適になるように、拡散パターンの濃度や形状、大きさ、深さ等が決定される。
Specifically, a method for forming a diffusion pattern on the back side of the
なお、光源ユニット17における光源は発光ダイオード14としたが、レーザーダイオード(LD:Laser Diode)でもよい。そして、これらの光源は、数ナノ秒(ns)以下の高速応答が可能である。なお、本実施の形態に係る光源ユニット17は、単一色を発光する発光ダイオード14を複数組み合わせて、一列に配置している。
In addition, although the light source in the
図4は、複数の光源である発光ダイオード14を一列に配列した光源部の一例を示す図である。光源ユニット17は、矩形状の回路基板15上に、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の単一色を発光する発光ダイオード14が一列に配置されている。但し、発光ダイオード14のRGBそれぞれの個数は、必ずしも均等である必要が無く、液晶表示パネル1を通過した際の光が所望の白色色度となるように、それぞれの個数を決定すればよい。このように、単一色の発光ダイオード14を複数個組み合わせ、それぞれの発光量を調整することにより、バックライト2から出射する光の色度を容易に変化することができる。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a light source unit in which the
また、RGB単一色の発光ダイオード14は、白色光を発光する発光ダイオードに比べ発光効率が高く、液晶表示パネル1に用いられるカラーフィルタの各色(RGB)の透過特性と発光ダイオード14の発光スペクトルを合わせ込むことで、液晶表示装置30の色再現性を向上させることができる。さらに、RGB単一色の発光ダイオード14は、独立して各色を制御できるので、白色光を発光する発光ダイオードに比べて出射光の色合いを容易に変化させることができる。なお、図4の発光ダイオード14を示す丸の中には、RGBのそれぞれの色を明記している。
The RGB single color
図5は、光源部の配線を模式的に示した配線図である。RGBのそれぞれの発光ダイオード14は、色毎に直列に接続されている。これは、発光ダイオード14が定電流で駆動することにより同色の発光ダイオード14間の発光量を均一化することができるためである。なお、発光ダイオード14と接続される配線19は、回路基板15上に銅パターンで形成されている。また、発光ダイオード14は、回路基板15上の配線19を介してドライバ16に接続され、駆動制御されている。ドライバ16は、同色の発光ダイオード単位で駆動している。
FIG. 5 is a wiring diagram schematically showing the wiring of the light source section. The RGB
次に、図3に示すリフレクタ13は、導光板12の端面側を除いて複数の発光ダイオード14を包含し、発光ダイオード14からの光を効率よく導光板12の端面側に反射する。リフレクタ13は、銀又はアルミニウム等で形成される反射層を有する金属板や、銀又はアルミニウム等を蒸着した樹脂シート、白色の樹脂シート等の材料で構成されている。なお、リフレクタ13の反射率は、反射面でのロスを抑えるために90%以上であることが望ましい。また、発光ダイオードの発光面と導光板入光面(端面)が密着する構成の面状光源装置では、リフレクタは不要である。
Next, the
また、導光板12の背面側には、導光板12からの光を前面側に反射する反射シート18が設けられている。反射シート18は、銀又はアルミニウム等を蒸着させた平板や、白色の樹脂板からなるシート状の光学部材である。なお、反射シート18の反射率は、光源部からの光を液晶表示パネル1に有効に出射するために、90%以上であることが望ましい。
In addition, a
(動作)
次に、図3に示すバックライト2の断面図を用いて、本実施の形態に係るバックライト2の発光及び光の伝搬、外部の光量の受光(光量検出)について説明する。まず、本実施の形態に係るバックライト2の発光は、ドライバ16により駆動された光源ユニット17の発光ダイオード14が発光することにより生じる。光源ユニット17から出射した光は、直接導光板12に入射されるか、リフレクタ13で反射された後に入射される。導光板12に入射された光は、導光板12の前面と背面とで反射を繰り返すことで、導光板12内を伝搬する。そして、導光板12内を伝搬する多くの光は、導光板12の背面側に形成された拡散パターンによって拡散される。拡散された光は、直接又は反射シート18で反射して導光板12の前面から出射し、液晶表示パネル1の背面に入射する。
(Operation)
Next, with reference to a cross-sectional view of the
また、外部の光は液晶表示パネル1および光学シート11を透過して導光板12に入光する。導光板12の拡散パターンで拡散された光は導光板12内を伝搬する。導光板12の端面より出射された光は、直接又はリフレクタ13で反射された後に光源ユニット17に入射する。そして、入射した光は、発光ダイオード14が非点灯時にRGB各色の発光ダイオード14に入光し光量が検出される。本実施の形態に係る光源ユニット17では、図4に示すようにRGB各色の発光ダイオード14を複数設けているので検出できる光量を増やすことができ、検出感度を高くすることができる特徴がある。また、発光ダイオード14は、導光板12の端面に直線状に配置されているので、導光板12の面全体の光を平均化して検出することができ、部分的な輝度ムラや色ムラの影響を受けにくくなる。
External light passes through the liquid crystal display panel 1 and the
上述したように、本実施の形態に係るバックライト2では、発光ダイオード14を発光素子として使用すると共に、非点灯時に受光素子としても用いる。以下に、発光ダイオード14を発光素子又は受光素子として使用する場合の動作原理について説明する。
As described above, in the
まず、発光ダイオード14を発光素子として使用する場合、図6に示すように発光ダイオード14が熱平衡状態のときは、エネルギー障壁が高いためn型半導体に偏っている電子がp型半導体へ移動し難い。しかし、図7に示すように発光ダイオード14に順バイアス方向の電圧を印加すると、エネルギー障壁が低くなるためn型半導体に偏っている電子がp型半導体へ移動しやすくなる。そのため、n型半導体の電子は、エネルギー準位の高い伝導体からエネルギー準位の低い価電子帯に移動し、価電子帯付近の正孔と再結合する。そして、この再結合の際に失われたエネルギーが、光として放出されることにより発光ダイオード14が発光することになる。
First, when the light-emitting
図示しないが逆に、光が外部より発光ダイオード14に照射され、この光エネルギーが伝導帯と価電子帯とのエネルギー差(つまり、バンドギャップエネルギー)より大きい場合は、価電子帯の電子が伝導体へ励起され、価電子帯には正孔が残る。この電子−正孔対は、n型半導体、p型半導体、空乏層の至る所で生成される。そして、空乏層中では、電界のため電子がn型半導体へ、正孔がp型半導体へそれぞれ加速される。n型半導体中に生じた電子−正孔対のうち電子は、p型半導体から移動してきた電子と共にn型半導体の伝導帯に残り、n型半導体中に生じた電子−正孔対のうち正孔は、空乏層まで拡散し、加速されp型半導体の価電子帯に移動する。
Although not shown, conversely, when light is applied to the
このように、発光ダイオード14は、入射光量に比例して電子−正孔対が発生し、この電子−正孔対がn型半導体及びp型半導体のそれぞれに蓄積される。これにより、p型半導体は正、n型半導体は負にそれぞれ帯電するので、n型半導体から電子、p型半導体から正孔がそれぞれ反対側の電極へ向かって流れ電流が発生する。発光ダイオード14は、この電流を測定することで受光した光量を検出することができる。なお、発光ダイオード14に逆バイアス方向の電圧を印加すると、入射する光量と出力電流との関係が線形となる範囲の上限が改善されるので、測定できる照度の範囲が大きくなる。
Thus, the light-emitting
以上のことから、発光ダイオード14は、順バイアス方向の電圧を印加すると、発光素子として機能し、非点灯又は逆バイアス方向の電圧を印加すると、受光素子として機能することが分かる。
From the above, it can be seen that the
発光素子としての発光ダイオード14は、p型半導体の伝導帯と価電子帯とのエネルギー差(バンドギャップエネルギー)が大きいほど、電子が伝導帯から価電子帯へと落ちるときに発せられる光のエネルギーは大きくなる。また、光の色は波長により変化するため、光のエネルギーが大きいほど短波長の光を放つ。そのため、本実施の形態のように、RGB各色の発光ダイオード14を利用する場合、主波長はB,G,Rの順に大きくなり、バンドギャップエネルギーはR,G,Bの順で大きくなる。
The light-emitting
受光素子としての発光ダイオード14は、上述したように吸収した光のエネルギーが受光素子のバンドギャップエネルギーEgより大きくないと光起電力は生じない。これについて、受光感度特性の限界波長λh(nm)とバンドギャップエネルギーEg(eV)との関係が、λh=1240/Egとなることが一般的に知られている。
The
本実施の形態のように、RGB各色の発光ダイオード14を利用する場合、バンドギャップエネルギーEgがR,G,Bの順で大きくなるので、限界波長λhはB,G,Rの順で大きくなる。なお、短い波長の入射光は発光ダイオード14の表面の拡散層内で吸収される割合が急激に増加するため、発光ダイオード14は、拡散層が薄く、pn接合が表面に近いものほど感度が高くなる。このように、発光ダイオード14はRGBの各色で受光感度特性が異なるため、ある波長の光が光源ユニット17に入射した場合、入射光の輝度のみならず、色度も求めることができる。但し、色度を求めるには、RGBの発光ダイオード14に逆バイアス方向の電圧を印加し、電圧変動を演算することが必要である。
As in the present embodiment, when the RGB
次に、光源ユニット17に接続されたドライバ16は、受光素子として機能している発光ダイオード14により検出された光量に基づいて、発光素子として機能している発光ダイオード14の発光量を調整している。図8に外部の光量と発光ダイオード14の発光量の関係を示す。ドライバ16は、外部の光量すなわち周囲の明るさが明るくなれば発光ダイオード14の発光量を上げ、周囲の明るさが暗くなれば発光ダイオード14の発光量を下げるように調整する。
Next, the
発光量の調整は、発光ダイオード14に入力される電流又は電圧、デューティ比を増減することで行うことができる。例えば、図8に示すように外部が暗い場合は発光ダイオード14の発光光量を減少させる。逆に外部が明るい場合は発光ダイオード14の発光光量を増加させる。また、外部の光の検出結果から、赤色(R)の光量が高い場合は、外部光が液晶表示パネル1に反射して表示の赤成分が多くなるため、表示上の色再現性を調整するために発光素子として機能している発光ダイオード14の内、Rの発光ダイオード14の発光量を減少させる。すなわち非点灯時の発光ダイオード14が、波長毎に外部の光量を検出し、ドライバ16は光量に基づき波長毎に発光ダイオード14の発光量を調整する。この様なフィードバック制御を行うことで、本実施の形態に係る液晶表示装置30は、出射する光の輝度及び色再現性範囲を一定に維持することができる。
The amount of light emission can be adjusted by increasing or decreasing the current or voltage input to the
図9に、本実施の形態に係るバックライト2の点灯タイミングを示す。図9に示すタイミングは、点灯タイミングの一例である。なお、図9では、RGBの発光ダイオード14が、それぞれ別々に図示されている。
FIG. 9 shows the lighting timing of the
以下、図9を用いて本実施の形態に係るバックライト2の動作を説明する。まず、図9に示すように、光源ユニット17はT1期間点灯させる。つまり、光源ユニット17の点灯期間をT1期間設ける。その後、光源ユニット17の非点灯期間をT2期間設ける。本実施の形態に係るドライバ16では、T1期間とT2期間とを所定のタイミングで繰り返して駆動する。ここで、光源ユニット17の点灯周波数fは、f=1/(T1+T2)となるが、目視によるちらつきをなくすために60Hz以上の周波数が必要であり、好ましくは120Hz以上であれば良い。
Hereinafter, the operation of the
上述した、T1期間とT2期間の配分は任意に変更することができる。つまり、輝度を増加させたい場合は、T1期間をT2期間より長くして、輝度を減少させたい場合は、T1期間をT2期間より短くする。 The distribution of the T1 period and the T2 period described above can be arbitrarily changed. That is, when it is desired to increase the luminance, the T1 period is made longer than the T2 period, and when it is desired to decrease the luminance, the T1 period is made shorter than the T2 period.
また、T1期間では光源ユニット17の発光ダイオード14は発光素子として機能する。T2期間は、光源ユニット17の発光ダイオード14は受光素子として機能する。すなわち、発光ダイオード14が非点灯期間を設け、当該期間に光源ユニット17の発光ダイオード14に逆バイアス方向の電圧を印加し、当該発光ダイオード14を受光素子として機能させている。
In the T1 period, the
なお、図9のように光源ユニット17を駆動する場合、発光ダイオード14を点灯している時間は、常時点灯させている場合に比べ出力が低下する。そのため、本実施の形態では、発光ダイオード14に通常より大きい電流を流すことで、バックライト2の出射光の輝度を、発光ダイオード14を常時点灯させた場合の輝度と同じにしている。このようにすることで、発光ダイオード14の数を増やすことなく、発光ダイオード14を常時点灯させた場合と同等の消費電力で駆動することができる。
Note that when the
さらに、本発明では、光量を検出するのみで発光させない発光ダイオード14を実装する構成も考えられる。この場合、光量を検出する専用の発光ダイオード14は、発光による熱が発生しないため、当該熱により受光感度特性が影響を受けないメリットがある。また、同一の回路基板15に、発光を担う発光ダイオード14と、受光を担う発光ダイオード14とを実装することは、別々の回路基板15に発光を担う発光ダイオード14と、別部品の光センサーとを別々に実装する場合に比べ、組み立て作業が簡略化でき製造コストを低減することができる。
Furthermore, in the present invention, a configuration in which the light-emitting
なお、本実施の形態に係るバックライト2は、RGB各色の発光ダイオード14を組み合わせて白色の光源を構成しているが、本発明はこれに限られず白色の発光ダイオード14を用いても良い。
Note that the
また、本発明では回路基板15上にRGBの発光ダイオード14以外に長波長の光を発光する発光ダイオード14を実装しても良い。特に赤外光の波長(780nm以上)を主波長とするIR(赤外)の発光ダイオード14は受光感度特性の限界波長が1000nmであるので、R,G,Bの発光ダイオード14のみ設けた場合に比べ、R成分の検出感度が向上するためより安定した輝度および色再現性範囲を得る事ができる。
In the present invention, a
また、本発明では、受光を担う発光ダイオード14以外に光センサーを別途設けても良い。別途光センサーを設けることにより、受光を担う発光ダイオード14より得た情報と、光センサーで得た情報とを組み合わせることで、より正確に発光ダイオード14の発光状態を制御することが可能になり、より安定した輝度、色再現性範囲を得ることができる。
In the present invention, an optical sensor may be separately provided in addition to the light-emitting
液晶表示パネル1は前述したとおりに光の透過により表示するため、液晶表示パネル1を透過して外部の光を発光ダイオード14に導く際に、その際の表示内容により液晶表示パネル1の平均透過率が異なるため、外部の光を正確に測定する事ができない。本問題を回避するために、受光時(発光ダイオード非点灯時)のパネル平均透過率に基づき、発光ダイオード14で検出した光量を光量補正部(図示せず)で補正する事で、液晶表示パネル1の表示内容によらない外部光量の受光が可能になる。
Since the liquid crystal display panel 1 displays by transmitting light as described above, when the external light is guided to the
受光時の測定値をα、その際の液晶表示パネル1の透過率をβとした場合、係数をkとしたとき、周囲の明るさAは、A=k・α/βで導く事ができる。また、発光ダイオード14の受光時(発光ダイオード14非点灯時)には液晶表示パネル1に全透過モード(全白モード)期間を設けることで、パネル表示内容によらない外部の光量を測定することができる。(パネル透過率が1であるため、A=k・αで外部光量を導くことができる)。また、発光ダイオード14が非点灯期間に液晶表示パネル1を全透過モードにするため、表示内容に影響を及ぼさない。
When the measured value at the time of light reception is α and the transmittance of the liquid crystal display panel 1 at that time is β, when the coefficient is k, the ambient brightness A can be derived by A = k · α / β. . In addition, when the
(効果)
以上のように、本実施の形態に係るバックライト2では、非点灯時の発光ダイオード14が、外部からの光の光量を検出し、当該電流に基づき発光ダイオード14の光量を調整することができるため、コストの上昇を抑え、かつ薄型、狭額縁を維持したまま、外部の光量に応じた安定した輝度を得られるバックライト2を実現することが可能である。
(effect)
As described above, in the
<実施の形態2>
(構成)
図10は、本実施の形態に係る液晶表示装置30の断面を示す図である。
<
(Constitution)
FIG. 10 is a diagram showing a cross section of the liquid
バックライト2における発光ダイオード14には、白色の発光ダイオードが含まれ、筐体10およびリフレクタ13には、発光ダイオード14が外部に露出されるように形成された孔が設けられる。また、本実施の形態においては、液晶表示パネル1とバックライト2を保持する枠フレーム21を有し、枠フレーム21においても上述の孔に繋がるように孔20が設けられる。また、孔20とバックライト2との間には、紫外透過−可視吸収フィルター(紫外線透過−可視光線非透過部材)22が備えられる。
The
枠フレーム21は筐体10と同様に各構成部材を収納保持するためのフレームであり、強度及び加工性が優れた合成樹脂や金属が用いられる。
The
図11に、紫外透過−可視吸収フィルター22の透過特性、および白色発光ダイオードの発光スペクトルを示す。紫外透過−可視吸収フィルター22は紫外線域を透過し、可視光線域は透過せず吸収する暗色フィルターであり、特に、白色発光ダイオードの発光スペクトル域を透過しないフィルターを用いる。
FIG. 11 shows the transmission characteristics of the ultraviolet transmission-
紫外透過−可視吸収フィルター22は基材となる材料(一般的にはガラス)そのものに光を吸収する物質を混ぜるか、基材の表面に光学薄膜を成膜するかによって制作される。光の吸収に波長選択性がある。たとえばCdsなどの半導体微粒子をガラス中に分散させ、その吸収によって透過する光を選択する。基材表面に成膜される光学薄膜は金属薄膜と誘電体薄膜に大別される。誘電体薄膜は空気と誘電体、誘電体と基材、および異なる誘電体薄膜の界面で生じる反射が干渉することにより光の透過特性が変わる事を利用しており、干渉フィルターと呼ばれることもある。誘電体薄膜は、多くの場合は一層ではなく複数層の膜(誘電体多層膜)である。
The ultraviolet transmission-
液晶表示装置30におけるその他の構成は実施の形態1と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
Since the other structure in the liquid
(動作)
次に外部の光が発光ダイオード14に到達するまでの光の経路について説明する。外部の光は矢印23に示すように枠フレーム21に形成された孔20から入光する。外部の光の内、可視光領域の成分は紫外透過−可視吸収フィルター22で吸収または反射され、紫外域の光のみ筐体10の穴より導かれる。また、筐体10の孔に入射した光はリフレクタ13に形成された孔から発光ダイオード14へと導かれる。リフレクタ13の孔より入射した光は、発光ダイオード14が非点灯時に白色の発光ダイオード14で受光し光量が検出される。白色の発光ダイオード14で用いられている青色発光ダイオードは紫外域の光検出に適しているためよりいい。
(Operation)
Next, the path of light until external light reaches the
また、点灯時の発光ダイオード14の光の経路について、光はリフレクタ13の孔から筐体10の孔を介して紫外透過−可視吸収フィルター22に入射する。しかし、発光ダイオード14からの光は前述したとおり紫外透過−可視吸収フィルター22では透過せず、吸収または反射される。これにより、発光ダイオード14の光が外部に漏れることを防ぎ、光漏れを防止する事ができる。
Further, regarding the light path of the
光の経路以外の、発光ダイオード14の光の検出メカニズムや、発光ダイオード14の点灯、非点灯のタイミング等については実施の形態1と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
Since the light detection mechanism of the
なお、本実施の形態に係るバックライト2は、白色の発光ダイオード14を用いているが、R,G,B各色の発光ダイオード14を用いても良い。この場合、主に青色ダイオードで外部の光を検出する。
The
(効果)
以上のように、本実施の形態に係るバックライト2では、外部の光を液晶表示パネル1を透過して導入していないため、液晶表示パネル1の透過率の影響を受けずに外部からの光の光量を検出する事が可能であり、外部の光量に応じた安定した輝度を得られるバックライト2を実現することが可能である。
(effect)
As described above, in the
1 液晶表示パネル、2 バックライト、3a,3b ガラス基板、4 ゲート配線駆動用ドライバ、5 ソース配線駆動用ドライバ、6 開口部、10 筐体、11 光学シート、12 導光板、13 リフレクタ、14 発光ダイオード、15 回路基板、16 ドライバ、17 光源ユニット、18 反射シート、19 配線、20 孔、21 枠フレーム、22 紫外透過−可視吸収フィルター、23 矢印、30 液晶表示装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid crystal display panel, 2 Backlight, 3a, 3b Glass substrate, 4 Gate wiring drive driver, 5 Source wiring drive driver, 6 Opening part, 10 Housing | casing, 11 Optical sheet, 12 Light guide plate, 13 Reflector, 14 Light emission Diode, 15 Circuit board, 16 Driver, 17 Light source unit, 18 Reflection sheet, 19 Wiring, 20 Hole, 21 Frame frame, 22 Ultraviolet transmission-visible absorption filter, 23 Arrow, 30 Liquid crystal display device.
Claims (15)
前記光源からの光を導き、面状に発光させる導光部と、
外部の光量を検出し、当該光量に基づき前記光源の発光量を調整する発光量調整部とを備え、
前記外部の光量の検出は、非点灯時の前記光源が行うことを特徴とする面状光源装置。 Multiple light sources;
A light guide that guides light from the light source and emits light in a planar shape;
A light emission amount adjustment unit that detects an external light amount and adjusts the light emission amount of the light source based on the light amount;
The planar light source device, wherein the external light quantity is detected by the light source when not lit.
請求項1に記載の面状光源装置。 The planar light source device according to claim 1, wherein the light source repeats a lighting period and a non-lighting period at a predetermined timing.
非点灯時の前記光源が、前記波長毎に外部の光量を検出し、前記発光量調整部は前記光量に基づき前記波長毎に前記光源の発光量を調整することを特徴とする
請求項1または請求項2に記載の面状光源装置。 The plurality of light sources include light sources having different wavelengths of emitted light,
The light source at the time of non-lighting detects an external light amount for each wavelength, and the light emission amount adjustment unit adjusts the light emission amount of the light source for each wavelength based on the light amount. The planar light source device according to claim 2.
請求項3に記載の面状光源装置。 The planar light source device according to claim 3, wherein the plurality of light sources include light sources that emit red, blue, and green wavelengths.
請求項4に記載の面状光源装置。 The planar light source device according to claim 4, wherein the plurality of light sources further include a light source that emits light having a wavelength longer than a wavelength of the red monochromatic light.
請求項5に記載の面状光源装置。 The planar light source device according to claim 5, wherein the long wavelength light is infrared light.
請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の面状光源装置。 The planar light source device according to claim 1, wherein the light source is a light emitting diode or a laser diode.
前記発光ダイオードは、点灯時は順バイアス方向の電圧が印加され、非点灯時は逆バイアス方向の電圧が印加されることを特徴とする
請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の面状光源装置。 The light source is a light emitting diode;
The planar shape according to any one of claims 1 to 6, wherein a voltage in a forward bias direction is applied to the light emitting diode when it is lit, and a voltage in a reverse bias direction is applied when it is not lit. Light source device.
前記光源からの光を導き、面状に発光させる導光部と、
外部の光量を検出し、当該光量に基づき前記光源の発光量を調整する発光量調整部とを備え、
前記外部の光量の検出は、前記複数の光源のうち光量を検出する専用の光源が行うことを特徴とする面状光源装置。 Multiple light sources;
A light guide that guides light from the light source and emits light in a planar shape;
A light emission amount adjustment unit that detects an external light amount and adjusts the light emission amount of the light source based on the light amount;
The planar light source device is characterized in that the external light amount is detected by a dedicated light source for detecting the light amount among the plurality of light sources.
前記面状光源装置の出射面側に配置され、画像を表示させる表示素子と
を備える表示装置。 A planar light source device according to any one of claims 1 to 9,
A display device comprising: a display element disposed on an emission surface side of the planar light source device and displaying an image.
請求項10に記載の表示装置。 The display device according to claim 10, wherein the display element is a liquid crystal display element.
請求項11に記載の表示装置。 The display device according to claim 11, wherein external light passes through the liquid crystal display element and enters the light source.
請求項12に記載の表示装置。 The display device according to claim 12, further comprising a light amount correction unit that corrects a light amount detected by the light source based on a transmittance of the liquid crystal display element.
請求項12に記載の表示装置。 The display device according to claim 12, wherein the transmittance of the liquid crystal display element is set to a total transmission mode during a period in which the amount of light detected by the light source is detected.
前記孔と前記光源との間に設けられ、紫外線域を透過し可視光線域を透過しない、紫外線透過−可視光線非透過部材とをさらに備えたことを特徴とする
請求項10または請求項11に記載の表示装置。 A frame provided with a hole for introducing an external light quantity into the light source;
The ultraviolet light transmitting / visible light non-transmitting member which is provided between the hole and the light source and transmits the ultraviolet region and does not transmit the visible light region is further provided. The display device described.
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