JP2011113932A - 照明装置，液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 照明装置において何らかの原因でパネルなどの被照明体上に届く光量が変動した場合にも，その変動に合わせて光源側の出力を調整することで，被照明体上の照度を一定に保ちうる照明装置及びそれを用いた液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】 ＬＥＤあるいは蛍光管などの光源から発せられる光によって，液晶パネルなどの被照明体を照明する照明装置において，前記光源と前記被照明体との間に設けられ，前記光源から出た光の量を測定する光検出手段と，前記光検出手段により検出された光量に基づいて前記光源の出力を調整する出力調整手段とを備えてなる照明装置であり，光源と被照明体との間に導光板が設けられており，光検出手段が上記導光板を経由した光を検出するものを含む照明装置。
【選択図】図３

Description

本発明は，照明装置あるいは照明装置を備えた液晶表示装置にかかり，特に，振動に基づく照明光量の変動を抑制することのできる照明装置及び液晶表示装置に関するものである。

液晶パネルなどの光変調素子を背面から照明するバックライト（発光手段）として，従来陰極線管が用いられているが，近年はＬＥＤバックライトが注目されている。ＬＥＤバックライトには，白色ＬＥＤを配列して白色光の照明光を発光する構成のものや，Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色のＬＥＤを配列し，これらの３色の光を混色して白色光とする構成のもの等がある。ここで，白色ＬＥＤには，短波長ＬＥＤチップにＲＧＢ蛍光体を組み合わせて白色を得る方式や，青色ＬＥＤチップに黄色の蛍光体を組み合わせて白色を得る方式，或いはＲＧＢの３色のＬＥＤチップの混光として白色を得る方式，補色となる２色のＬＥＤチップの混光として白色を得る方式等が採用できる。

ＬＥＤバックライトには，例えば，液晶パネルの背面側に導光板を配置し，その導光板の端部に複数のＬＥＤをアレイ状に配列したエッジライト型のものがある。この場合，ＬＥＤアレイから発光した照明光は，導光板を介して液晶パネルを照明する。また，導光板と液晶パネルとの間には，照明光に配光特性や輝度分特性を与えるために，拡散板やプリズムシート等の光学シート類が適宜配設される。
エッジライト型のバックライト装置の一例として，特許文献１あるいは２がある。特許文献１は，赤，青，緑の棒状光源を導光板の周辺に沿って配置するものであり，特許文献２は，白，赤，青，緑の４色のＬＥＤを使用する点を特徴としている。

上述のようなエッジライト型に対して，液晶パネルとＬＥＤ基板を対向させて，両者の間に導光板を設置する対向型のＬＥＤバックライトも提供されている。対向型のＬＥＤバックライトにおいても，ＬＥＤと液晶パネルの間には上述のような光学シート類が適宜配設される。対向型のＬＥＤバックライトは，エッジライト方式に比して光利用効率が高く，また軽量化が可能であるなどの長所がある。光源として陰極線管を用いるバックライトについても同様である。
対向型のバックライトとして特許文献３が知られている。

特開２００１−１７４８１６号公報 特開２００２−３５０８４６号公報 特開２００７−１３４４３０号公報

このような液晶表示装置にたとえばスピーカ（加振源）をとりつけた場合，
スピーカの振動が液晶パネルや導光板に伝わり，液晶パネルに輝度むらが発生する場合がある。振動の激しい場所で液晶表示装置を使用する場合にも同様である。このような不都合は，導光板や光源あるいは液晶パネルが振動しても，変わらず一定輝度で光源が運転されることに起因するものである。
従って，本発明は，照明装置において何らかの原因でパネルなどの被照明体上に届く光量が変動した場合にも，その変動に合わせて光源側の出力を調整することで，被照明体上の照度を一定に保ちうる照明装置及びそれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は，
光源から発せられる光を，被照明体に導いて被照明体を照明する照明装置において，
前記導光手段と前記被照明体との間に設けられ，前記導光手段から出た光の量を測定する光検出手段と，前記光検出手段により検出された光量に基づいて前記光源の出力を調整する出力調整手段とを備えてなる照明装置として構成されているので，スピーカによる振動その他の原因によって被照明体への光量が変動した場合に，この変動を吸収するように出力調整手段が前記光源への出力を調整するので，ユーザは被照明体への光量変化を感じることなく快適に照明装置を使うことが出来る。
前記光源としては，ＬＥＤあるいは蛍光管が考えられる。いずれか一方でも良いが，ＬＥＤと蛍光管の両方を用いて照明する場合にも，本発明は当然適用される。
本発明にかかる照明装置は，前記光源と前記被照明体とが相対向する対向型の照明装置に適用される。
また，光源と被照明体との間に導光板が設けられている照明装置にも適用可能であり，この場合，光検出手段が上記導光板を経由した光を検出することになる。
前記被照明体の代表は液晶パネルであり，この場合，液晶テレビなどの液晶表示装置が提供される。

本発明は上記のように構成されているので，何らかの原因でパネルなどの被照明体上に届く光量が変動した場合にも，その変動に合わせて光源側の出力を調整することで，被照明体上の照度を一定に保つことが出来る。

本発明の一実施形態にかかる液晶表示装置の制御系統を示す概念ブロック図。 本発明の一実施形態にかかる照明装置の概略側断面図。 本発明の一実施形態にかかる照明装置の要部を示す概略斜視図。 本発明の一実施形態にかかる照明装置の制御手順を示すフローチャート。 本発明の他の実施形態にかかる照明装置の概略側断面図。 本発明の他の実施形態にかかる照明装置の要部を示す概略斜視図。 本発明の他の実施形態にかかる照明装置の制御手順を示すフローチャート。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
この実施形態は，照明装置の一例である液晶表示装置バックライトを取り上げたものである。この場合，バックライトの光源がＬＥＤであり，光源と被照明体の一例としての液晶パネルとの間に，導光手段の一例としての導光板が設けられ，導光板から液晶パネルに到る光の量が光検出手段の一例としてのフォトダイオードで計測されるものである。
まず，制御系等１の概要を示す図１を用いて，本発明の実施の形態に係る液晶表示装置における制御系統１の概略構成について説明する。
図１において，メインマイコン（ＣＰＵ）は制御部の一例であり，以下の説明では制御部Ｃと表記する。
上記制御部Ｃは映像の画質，スケーラ設定などを行って画像処理部３に映像情報を出力する。出力された映像情報には，必要に応じてＯＳＤ生成部１８によって，ＯＳＤ情報が付加される。
画像処理部３からの画像信号が液晶制御部５に導入されることにより液晶パネル７が制御され，液晶パネル７に表示される映像が変化する。
液晶パネル７は，背面からバックライト１１により照明されており，液晶パネル上の映像が見やすい状態になる。
バックライト１１には，ＬＥＤ群と導光板とが含まれる。
この制御系統１は，上記制御部Ｃを中心として構成され，制御部Ｃの入力部には，サブマイコン１７からの信号がそれぞれ入力されている。
上記サブマイコン１７は，Ｒ／Ｃの受光，ＣＥＣ信号の制御，リモコンからのキー信号の検出，ＯＰＣの検出などを行う。これらサブマイコン１７の処理は周知であるので説明を要しない。
また，図中，ＣＰＬＤ１３は，インバータ９に出力するインバータ調光信号を生成し，バックライト１１の輝度制御を行う。このＣＰＬＤ１３が，後記するフォトダイオードＰＤにより検出された液晶パネル７上のバックライト１１からの光量に基づいて前記バックライト１１の出力を調整する本発明における出力調整手段の一例である。その機能については後記する。

次に，上記液晶パネル７，フォトダイオードＰＤ，導光板２１及びＬＥＤ基板の関係を図２及び図３を参照して説明する。
この実施形態では，図２に示すように，光源であるＬＥＤ基板２０と被照明体である液晶パネル７とが対向している。
ＬＥＤ基板２０の液晶パネル７側の面には，導光板２１が密着している。また，液晶パネル７のＬＥＤ基板２０側の面には，フォトダイオードＰＤが設けられている。上記フォトダイオードＰＤと導光板２１との間には，所定幅の空間２５が介在している。
上記ＬＥＤ基板２０内のいくつかのＬＥＤｉ（ｉ番目のＬＥＤ）と，このＬＥＤｉと向かい合うフォトダイオードＰＤｉ（ｉ番目のフォトダイオードＰＤ）との対応関係は図３に矢印で示されている。

そして，上記ｉ番目のＬＥＤｉと，このＬＥＤｉと向かい合うｉ番目のフォトダイオードＰＤｉとは図２に示すようにマイコンＭに接続されている。即ち，ｉ番目のフォトダイオードＰＤｉからの光量測定信号がマイコンＭに入力され，マイコンＭは，この入力されたｉ番目のフォトダイオードＰＤｉの光量に対応する信号に基づいて，上記ｉ番目のＬＥＤｉを制御して，その照射光量を調整する。
この実施形態では，マイコンＭを介してＬＥＤ基板２０が制御されている。マイコンＭは，図１に示したＣＰＬＤ１３に対応する。このように各フォトダイオードＰＤはこれに対応するＬＥＤからの導光板２１を通過した光量を検出する。
あるいは，各フォトダイオードＰＤは，これに対応する複数のＬＥＤからの光量を全体的に検出する。いずれにしても，各フォトダイオードＰＤはこれに対応するＬＥＤか，あるいはＬＥＤ群からの光量を測定し，マイコンＭは，この測定値に基づいて，上記ＬＥＤあるいはＬＥＤ群の光量を制御する。

以下，マイコンＭによるＬＥＤ基板２０内のＬＥＤ（あるいはＬＥＤ群）の制御手順を図４に示したフローチャートに従って説明する。
以下の説明中，Ｓ１，Ｓ２…は処理手順（ステップ）の識別記号である。

この処理は，例えば，液晶テレビなどの液晶表示装置に設けられた振動源であるスピーカがまだ作動していない状態，例えば液晶テレビがＴＶ放送信号を制御部Ｃが受信していない立ち上がり状態から開始される。
この状態において，マイコンＭは，ＬＥＤ基板２０を制御して，所定の初期値に基づいて各ＬＥＤを発光させる。
この光は導光板２１を経て光検出手段の一例であるフォトダイオードＰＤに至り，フォトダイオードＰＤからの受光量信号はマイコンＭに伝えられ，マイコンＭは，このデータをメモリｍに記憶する（Ｓ１）。

続いて，ＬＥＤの発光が継続されると共に，液晶テレビの通信回路の電源がＯＮされ（Ｓ２），テレビ放送信号に基づく映像が液晶パネルに表示され，ＬＥＤからの光を受光するフォトダイオードＰＤからの受光量信号が時々刻々マイコンＭに伝えられる。その結果，マイコンＭは，フォトダイオードＰＤからの受光量信号が前記初期値と比較して変動したか否かを判断する（Ｓ３）。
スピーカによる振動などの原因で，受光量が所定以上変動したことを検知すると，マイコンＭは，受光量が変動したフォトダイオードＰＤｉに対応するＬＥＤｉあるいはｉ番目のＬＥＤ群への入力電流を制御して，フォトダイオードＰＤの測定光量が初期値に戻るように制御する（Ｓ４）。

フォトダイオードＰＤの受光量が初期値に戻るまでこの制御は継続され（Ｓ５），初期値に戻れば，マイコンＭは，その状態を維持するようにＬＥＤ基板を制御し続け（Ｓ６），再度変動が生じれば（Ｓ３でＹＥＳ），そのフォトダイオードＰＤに対応するＬＥＤあるいはＬＥＤ群を制御して，受光量が初期値に戻るように制御する。
このようにして，スピーカによる振動，あるいは何らかの外力などによって被照明体である液晶パネル７のバックライト１１からの光が変動しても，その変動を吸収（回復）するようにＬＥＤ基板２０が制御されるので，使用者は，液晶パネル２０の輝度変化による違和感を感じることなく，快適な視聴を楽しむことができる。

上述の実施形態では，ＬＥＤを光源とするバックライト照明装置を例に挙げたが，光源として蛍光管（陰極線管）を用いるバックライト照明装置であってもよい。
この場合，例えば図６に示すように水平方向の蛍光管が縦方向に複数３０ａ，３０ｂ，…３０ｎ…設けられたバックライト１１が，本発明の照明装置に該当する。もちろん，蛍光管に加えて，その間にＬＥＤを備えて，蛍光管とＬＥＤの両方で照明するようなものにも本発明は適用される。その場合，蛍光管についてのフォトダイオードＰＤ，あるいはＬＥＤについてのフォトダイオードＰＤのいずれかを省略したり，あるいは蛍光管及びＬＥＤの両方に対するフォトダイオードＰＤを備えるようにしてもよい。ここでは，蛍光管を備えた照明装置について説明する。

この場合，図５及び図６に示すように，蛍光管３０ａ，３０ｂ，…３０ｎ…に対向して液晶パネル７が設けられており，例えば，最上段の蛍光管３０ａの長手方向（ライン方向）に沿い且つ空間２５を介して，液晶パネル７の蛍光管３０側の面に，複数のフォトダイオードＰＤが設けられている。図６の例では３個のフォトダイオードＰＤが設けられている。他の蛍光管３０ｂ，３０ｃ，…についても同様である。
蛍光管３０は一般的には長手方向に光量の変動はあまりないので，フォトダイオードＰＤは１本の蛍光管３０に対して１個設ければよいが，蛍光管３０は経年変化によって部分的に光量が変動する場合があるので，図６のように１本の蛍光管３０について複数のフォトダイオードＰＤを設けることが望ましい。
上記蛍光管３０と，これと向かい合うフォトダイオードＰＤｉ（ｉ番目のフォトダイオードＰＤ）との対応関係は図６に矢印で示されている。

そして，上記ｎ段目の蛍光管３０ｎと，この蛍光管３０ｎに向かい合うｎ段目で且つｉ番目（図６の例ではｉ＝１〜３）のフォトダイオードＰＤｎｉとは図５に示すようにマイコンＭに接続されている。即ち，ｎｉ番目のフォトダイオードＰＤｎｉからの光量測定信号がマイコンＭに入力され，マイコンＭは，この入力されたｎｉ番目のフォトダイオードＰＤｎｉの光量に対応する信号に基づいて，上記ｎ段目の蛍光管ｎを制御して，その照射光量を調整する。
マイコンＭと，図１に示したＣＰＬＤ１３との対応関係は前記した通りである。このように各フォトダイオードＰＤはこれに対応する蛍光管３０からの光量を検出する。

あるいは，各フォトダイオードＰＤは，これに対応する複数の蛍光管３０からの光量を全体的に検出する。いずれにしても，各フォトダイオードＰＤはこれに対応する蛍光管か，あるいは蛍光管群からの光量を測定し，マイコンＭは，この測定値に基づいて，上記蛍光管あるいは蛍光管群の光量を制御する。

以下，マイコンＭによる蛍光管（あるいは蛍光管群）の制御手順を図７に示したフローチャートに従って説明する。

この処理は，例えば，液晶テレビなどの液晶表示装置に設けられた振動源であるスピーカがまだ作動していない状態，例えば液晶テレビがＴＶ放送信号を制御部Ｃが受信していない立ち上がり状態から開始される。
この状態において，マイコンＭは，蛍光管３０を制御して，所定の初期値に基づいて蛍光管３０ａ，３０ｂ，…を発光させる。
この光は光検出手段の一例であるフォトダイオードＰＤに至り，フォトダイオードＰＤからの受光量信号はマイコンＭに伝えられ，マイコンＭは，このデータをメモリｍに記憶する（Ｓ１１）。

続いて，蛍光管３０の発光が継続されると共に，液晶テレビの通信回路の電源がＯＮされ（Ｓ１２），テレビ放送信号に基づく映像が液晶パネルに表示され，蛍光管３０からの光を受光するフォトダイオードＰＤからの受光量信号が時々刻々マイコンＭに伝えられる。その結果，マイコンＭは，フォトダイオードＰＤからの受光量信号が前記初期値と比較して変動したか否かを判断する（Ｓ１３）。
スピーカによる振動などの原因で，受光量が所定以上変動したことを検知すると，マイコンＭは，受光量が変動したフォトダイオードＰＤｉに対応する蛍光管３０ｎあるいはｎ段目の蛍光管群への入力電流を制御して，フォトダイオードＰＤの測定光量が初期値に戻るように制御する（Ｓ１４）。
フォトダイオードＰＤの受光量が初期値に戻るまでこの制御は継続され（Ｓ５），初期値に戻れば，マイコンＭは，その状態を維持するように蛍光管３０を制御し続け（Ｓ６），再度変動が生じれば（Ｓ３でＹＥＳ），そのフォトダイオードＰＤｎｉに対応する蛍光管３０あるいは蛍光管群を制御して，受光量が初期値に戻るように制御する。
このようにして，スピーカによる振動，あるいは何らかの外力などによって被照明体である液晶パネル７のバックライト１１からの光が変動しても，その変動を吸収（回復）するように蛍光管３０が制御されるので，使用者は，液晶パネル２０の輝度変化による違和感を感じることなく，快適な視聴を楽しむことができる。

本発明は，バックライトなどの照明装置，あるいはこれらの照明装置を備えた液晶表示装置，例えば，液晶モニタや薄型液晶テレビジョン装置などに利用することが出来る。

１…制御系統
３…画像処理部
５…液晶制御部
７…液晶パネル
１１…バックライト
２０…ＬＥＤ基板
３０…蛍光管
ＰＤ…フォトダイオード
Ｃ…マイコン

Claims (6)

1. 光源から発せられる光を，被照明体を照明する照明装置において，
   前記光源と前記被照明体との間に設けられ，前記光源から出た光の量を測定する光検出手段と，前記光検出手段により検出された光量に基づいて前記光源の出力を調整する出力調整手段とを備えてなる照明装置。
2. 前記光源が，ＬＥＤあるいは蛍光管である請求項１に記載の照明装置。
3. 当該照明装置が，前記光源と前記被照明体とが相対向する対向型の照明装置である請求項１あるいは２のいずれかに記載の照明装置。
4. 光源と被照明体との間に導光板が設けられており，光検出手段が上記導光板を経由した光を検出するものである請求項１〜３のいずれかに記載の照明装置。
5. 前記被照明体が液晶パネルである請求項１〜４のいずれかに記載の照明装置。
6. 請求項５に記載の照明装置を備えてなる液晶表示装置。

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