JP4091414B2 - 面状光源装置、表示装置及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面状光源装置、表示装置及び液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピューターや携帯電話に用いられている典型的な液晶表示装置は、液晶層が狭持された２枚の基板を備える液晶パネルとその液晶パネルの裏面側に面状光源装置が設けられている。面状光源装置の光源としては、従来は線状の冷陰極管が広く用いられていたが、寿命の長さ及び発色の良さから発光ダイオード（以下、ＬＥＤとする）を光源として用いるものが増加している。単色のＬＥＤを用いる場合、白色光を発光させるためには異なる色のＬＥＤを用いる必要がある。例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３種類のＬＥＤが用いることが多い。そして、液晶表示装置では必要な輝度を取るために、３色のＬＥＤをそれぞれ複数用いている。Ｒ、Ｇ、Ｂ各色それぞれ必要な輝度を取るため、それぞれ異なる数のＬＥＤが設けられることもある。さらにＬＥＤからの光を面全体に広げる導光板が設けられ、ＬＥＤからの光を面全体に導いている。この複数のＬＥＤは導光板の側面又は下部に直線状に配置されている。そして三色の光を混色して白色光に変換させてから出射面に出射させている。
【０００３】
しかし、ＬＥＤを用いた面状光源装置では以下のような問題点がある。各色のＬＥＤはそれぞれで温度特性が異なり、周辺環境の温度変化によってそれぞれの光の発光量に変化が生じてしまっていた。さらには、経時変化によっても発光特性が変化してしまうという問題がある。この発光特性のばらつきはＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤでそれぞれ異なるだけでなく、同じ色のＬＥＤの間でも個体差がある。また初期段階での個々のＬＥＤ発光のばらつきが大きい。
【０００４】
このような各ＬＥＤの輝度のばらつきは面状光源装置全体として、輝度の変化や色度の変化を生じさせる。この輝度又は色度の変化を抑制するために、面状光源装置に用いられている導光板の周辺に光センサーを設ける面状光源装置が開発されている（例えば、特許文献１）。この光センサーを用いた面状光源装置では、光センサーによりＬＥＤからの光を検出し、検出した光に基づいてＬＥＤの発光量が一定になるようにフィードバックしている。さらに、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応する波長を検出する３種類の光センサーが設けられている。各色のＬＥＤに対してフィードバックを行うことによって、所定の白色光を発光させることができるようになっている。これにより、光源から出射する光の輝度及び色度を安定させることができ、表示品質を向上させている。
【０００５】
しかし、この光センサーを用いてフィードバックを行う面状光源装置では以下のような問題点があった。この問題点について図８を用いて説明する。図８は従来の面状光源装置の上面図である。図８において１はＬＥＤ、２は導光板、３はリフレクター、４は光センサーである。ＬＥＤはＲ、Ｇ、Ｂの各色の光を発光する光源である。ＬＥＤ１から出射された光は直接又はリフレクター３により反射され導光板２に入射する。導光板２に入射した光は導光板内を伝播して、面全体で均一になり、液晶パネル（図示せず）が設けられている出射面側から出射される。表示装置の薄型化のためにＬＥＤ１からの光を検出するための光センサー４を設けている。また、光センサー４はＲ、Ｇ、Ｂの各色の光を検出することができるよう、３種類の光センサーを備えている。この光センサー４の検出信号に基づいて一定の輝度を出力するようフィードバックが行われる。
【０００６】
ＬＥＤ１からの光はある指向性を持って出射される。例えば、正面に出射する光の輝度が最も高く、角度が拡がるにつれて輝度が低くなっていくような出射角度分布を持っている。また、導光板内では所定の角度より小さい角度で導光板側面に入射した光は全反射する。反対に所定の角度より大きい角度で導光板側面に入射した光は導光板２から出射される。従って、導光板側面から出射される光の輝度はＬＥＤの出射角度分布が反映されてしまうという問題点があった。すなわち、図８の矢印で示すように特定のＬＥＤ１から斜めに入射する光が強くなってしまうことがあった。光センサー４はある一つのＬＥＤ１の変化に大きく影響を受けた光を検出することになる。この結果、特定のＬＥＤ１における輝度の変動が全体の輝度の変動として検出されることになってしまう。このような光センサー４の検出信号をフィードバックした場合、面状光源装置全体としての輝度又は色度を一定にすることができなかった。ＬＥＤ１が設けられた導光板側面と対向する導光板測面にセンサーを配置した場合、ＬＥＤ１の正面に出射される光の輝度は最も高くなるため、この傾向はより顕著に表れる。従って、ＬＥＤ１を用いた面状光源装置において表示面及び表示面と対向する以外の面に光センサーを配置した場合、正確なフィードバックを行うことが困難であった。よって、発光する光の輝度及び色度が温度変化や経時変化によってばらつき、発光特性を一定に保つことができないという問題点があった。このような面状光源装置を用いた液晶表示装置では表示特性がばらつき、表示品質が劣化してしまっていた。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−２６０５７２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の面状光源装置、表示装置及び液晶表示装置では、光源からの光の制御を正確に行うことができないという問題点があった。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、光源からの光の制御を正確に行うことができる面状光源装置及び液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる請求項１に記載された面状光源装置は、入射面に入射した光源からの光を面全体に導く導光板の入射面と隣りあう側面に設けられ、側面から出射する光源からの光を検出する光センサーの検出値に基づいて光源の発光量を調整するもので、導光板と光センサーとの間に設けられ、開口部を備えた遮光部材に入射する光のうち、光センサーに所定の角度以上の角度で入射する光を吸収し、開口部を通過する光を光センサーに入射させることを特徴とするものである。これにより面状光源装置の輝度の制御を正確に行うことができる。
【００１１】
また、本発明にかかる請求項２に記載された面状光源装置は、入射面に入射した光源からの光を面全体に導く導光板の入射面と隣りあう側面に設けられ、側面から出射する光源からの光を検出する光センサーの検出値に基づいて光源の発光量を調整するもので、導光板と光センサーとの間に設けられた直角プリズムに入射する光のうち、光センサーに所定の角度以上の角度で入射する光を導光板の側面に再び向かわせるとともに、直角プリズムを透過する光を光センサーに入射させることを特徴とするものである。これにより面状光源装置の輝度の制御を正確に行うことができるとともに、光の利用効率を向上させることができる。
【００１２】
上述の面状光源装置において、光源は異なる色の光を出射する複数の光源からなり、光源から出射する異なる色の光を検出する光センサーを複数個備え、検出した光に基づいて、複数の光源の発光量をそれぞれ調整することを特徴とする。これにより、光源から出射されるそれぞれの光源の色度の制御を正確に行うことができる。
【００１３】
上述の面状光源装置において、光センサーと遮光部材との間に赤外線を遮蔽する赤外線フィルターを備えることを特徴とする。これにより、より正確に面状光源装置の色度および輝度を制御することができる。
【００１４】
上述の面状光源装置において、光源が発光ダイオードであることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明にかかる表示装置は、上述に記載されたいずれかの面状光源装置と、面状光源装置に対向して配置された表示パネルと、を備えるものである。また、本発明にかかる液晶表示装置は、表示パネルとして、液晶が挟持された２枚の基板を有する液晶表示パネルを備えるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
本発明にかかる液晶表示装置について図１を用いて説明する。図１は液晶表示装置の全体の構成を示す図である。図１（ａ）は液晶表示装置の構成を示す上面図である。図１（ｂ）は液晶表示装置の構成を示す側面図である。１はＬＥＤ、２は導光板、３はリフレクター、４は光センサー、５は反射シート、６は光学シート、７は液晶パネル、９は遮光部材、１０はフィードバック回路、１３は拡散部である。なお、図に示すように導光板２の光学シート６、液晶パネル７が設けられている表示面側を導光板の上面２ａとし、反射シート６が設けられている面を下面２ｂとする。また、ＬＥＤ１が設けられている面を導光板の入射面２ｃ、入射面と対向する面を対向面２ｄとする。入射面２ｃと出射面２ｄの隣の面を導光板の側面２ｅ、２ｆとする。以下にＬＥＤ１を光源として用いた液晶表示装置の構成について説明する。
【００１７】
複数のＬＥＤ１は直線状に配置され、導光板２の入射面２ｃの近傍に設けられている。ＬＥＤ１は赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の光を発光する３種類がある。これらはそれぞれ異なる波長の光を発光する。この３色のＬＥＤ１はそれぞれ所定の輝度になるように調整され、全体として白色光を発光するようになっている。Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤ１の数はそれぞれ異なっていても良い。またそれぞれのＬＥＤ１は全体として均一に白色光が出射されるように配列されている。導光板２の反対側にはリフレクター３が設けられている。導光板２の上面２ａには光学シート６、液晶パネル７が設けられている。導光板２の下面２ｂには反射シート５が設けられている。これらはフレーム（図示せず）によって固定されている。またフレームと導光板２の間には導光板２から出射された光を再度導光板２に入射させるように反射部材（図示せず）が設けられていてもよい。導光板２の側面２ｅの中央付近には光センサー４が設けられている。光センサー４と導光板２の間には遮光部材９が設けられている。光センサー４が検出した光に基づいて、フィードバック回路１０はＬＥＤ１に入力する電流、デューティー比又は電圧を増減し、ＬＥＤ１の発光量を調整する。なお、光センサー４は受光素子として例えば、フォトダイオードを用いることができる。
【００１８】
ＬＥＤ１から出射された光は直接又はリフレクター３により反射され導光板２の入射面２ｃに入射する。導光板２は例えば、アクリルやポリカーボネイト（ＰＣ）等からなり、その屈折率は１．５程度である。導光板２に入射した光は導光板内を伝播して、面全体に均一に広がる。導光板２の下面２ｂ全体にはドット印刷がなされており、入射した光を拡散させるようになっている。このドット印刷を拡散部１３とする。導光板の下面２ｂに入射した光は拡散部１３によって拡散され、各ＬＥＤ１からの単色光が混色化される。そして、拡散した光は導光板２の上面２ａから出射され光学シート６に入射する。あるいは導光板２を透過して反射シート５に入射し、再度遮光板２に入射して導光板２の上面２ａから出射される。光学シート６は拡散シート、保護シート、プリズムシート等から構成され、入射した光を拡散等して液晶パネル７の方向に出射する。液晶パネル７はＴＦＴアレイ基板、ＣＦ基板及びこれらの２枚の基板に狭持される液晶を備えている。ＴＦＴアレイ基板にはガラス基板上にスイッチング素子であるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が形成されている。ＣＦ基板にはガラス基板上に着色層と遮光層が形成されている。このスイッチング素子を駆動することによって、所望の画像を表示する。この液晶パネル７は既存の液晶パネルと同等のものを用いることができるで説明を省略する。
【００１９】
ＬＥＤ１からの光は温度の変化や経時変化によって、その発光量が変化する。これらの変化によって表示特性が変化しないように、光センサー４を用いて導光板２の側面２ｅから出射される光量を検出し、フィードバック制御を行っている。すなわち、光センサーの検出光量が減少したらＬＥＤ１に入力する電流、電圧又はデューティー比を上げる。反対に検出光量が増加したらＬＥＤ１に入力する電流又は電圧を下げる。フィードバック回路１０を用いて、フィードバック制御を行い、面状光源装置の輝度及び色度を一定に保っている。光センサー４はＲ、Ｇ、Ｂ各色に対応する光を検出できるよう３種類用いている。ここでは受光素子としてフォトダイオードを用いており、フォトダイオードの前に、Ｒ、Ｇ、Ｂの波長に対応するバンドパスフィルター（図示せず）又は光吸収型カラーフィルター（図示せず）を設けている。この３種類の光センサーによって光を検出しフィードバックすることによって、各色の輝度を一定にすることができ、全体の色度を一定に保つことができる。
【００２０】
本実施の形態では、光センサー４と導光板２の間に遮光部材９を設けている。遮光部材９は特定のＬＥＤ１から指向性を持って入射する光を遮る役割を果たす。この遮光部材９について図２、図３を用いて説明する。図２は図１におけるＡ−Ａ断面の拡大図である。図３は遮光部材９を導光板側から見た図である。図１で付した符号と同一の符号は同様の構成を示すので説明を省略する。４ａは受光素子であり、光センサー４の受光面に設けられている。９ａはピンホールであり、遮光部材９に設けられている。
【００２１】
遮光部材９はセンサ−４の前に取り付けられている。光センサー４はＲ，Ｇ、Ｂのそれぞれの色に対応した波長の光の検出を行う光センサー４ｒ、４ｇ、４ｂを備えている。そして、遮光部材９は図３に示すように光センサー４の受光素子４ａの前にピンホール９ａを備えている。このピンホール９ａはＲ、Ｇ、Ｂの受光素子のそれぞれに設けられており、ある角度以上で遮光部材９に入射する光が光センサー４に入射しないように遮っている。すなわち、図２の矢印に示す様に横方向（入射面２ｃから対向面２ｄの方向）からある角度以上の入射角でピンホール９ａに入射した光はピンホール９ａの途中で遮光部材９に入射される。なお、ここで入射角は側面２ｅの垂線と光が入射する方向との間の角度をいうものとする。遮光部材９は黒色樹脂によって形成され、入射した光を吸収するようになっている。よって、ピンホール９ａを通過した光のみが受光素子４ａに到達し光センサー４によって検出されることになる。このピンホールの長さをｄ、直径をａとするとｔａｎθ＞ａ／ｄの角度でピンホール９ａに入射する光は、遮光部材９に吸収される。よって、この光は光センサー４の受光素子４ａまで到達しない。一方、ｔａｎθ≦ａ／ｄの角度でピンホールに入射する光は受光素子４ａまで到達する。従って、光センサー４はｔａｎθ≦ａ／ｄの角度でピンホール９ａに入射する光を検出することになる。このように、ピンホール９ａを設けることにより、横方向からある一定の角度以上でセンサー４に入射しようとする光をカットすることができる。なお、Ｒ、Ｇ、Ｂのピンホール等の大きさは異なる大きさであってもよい。
【００２２】
次に、導光板２の側面２ｅと光センサー４との間に設けられ、ピンホール９ａが形成された遮光部材９に入射する光の角度分布について説明する。ＬＥＤ１から指向性を持って出射されて、導光板２の入射面２ｃから入射し、導光板２の下面２ｂに設けられた拡散部１３で拡散反射されずに導光板２の側面２ｅから出射する光が存在する。このため、側面２ｅと光センサー４との間に設けられた遮光部材９にＬＥＤ１の角度分布が反映された角度を持って横方向から斜めに入射する光の輝度が高くなる。
【００２３】
一方、ＬＥＤ１から拡がった角度で出射されて、導光板２の側面２ｆ、２ｅで反射を繰り返し、遮光部材９に垂直に近い角度で入射する光の輝度は極めて小さくなっている。上述のように遮光部材９は光を吸収する黒色樹脂で形成されているので、所定の角度より大きい角度で斜めに入射する光はピンホール９ａを通過することができずに吸収される。このような構成とすることで、ＬＥＤ１から出射された、横方向から斜めに入射する高い輝度の光が光センサー４に入射するのを遮ることができる。
【００２４】
また、導光板２内で下面２ｂに到達した光は拡散部１３によって拡散され、その角度分布が変わる。拡散された光は任意の方向に反射される。あるいは一端導光板２の外に出射された後、反射シート５によって再度導光板２に入射する。よって、ＬＥＤ１の指向性が失われて、面内を伝播する。さらに、拡散されることにより各色の光の混色が進み、白色光を出射させることができる。すなわち、拡散された光の角度分布はＬＥＤ１の角度分布を反映していないものとなる。よって、拡散部１３によって拡散された光を導光板２の側面２ｅに設けたセンサー４で検出した場合、ＬＥＤ１の角度分布の影響を受けていないものとなる。拡散部１３によって拡散した光を光センサー４で検出することにより、面状光源装置全体でより正確なセンシングを行うことができる。これは導光板２の側面２ｅに垂直に近い角度で拡散され、ピンホール９ａを通過可能な光を検出することにより可能となる。このようにして、ＬＥＤ１の角度分布が反映された角度を持って入射する光を除去することによって、面状光源装置の輝度をより正確に制御することができる。
【００２５】
このように、本実施の形態に示す構成により、ＬＥＤ１の角度分布が反映された角度を持って導光板２の入射面２ｃに入射し、側面２ｅに設けた光センサー４に斜めに入射する高輝度の光を遮ることができる。また、導光板２の側面２ｅに垂直に近い角度で拡散され、ピンホール９ａを通過した光を光センサー４で検出することにより、面状光源装置全体でより正確なセンシングを行うことができる。よって、ＬＥＤ１の輝度変化に大きな影響を受けることなく、面状光源装置全体としてより正確な輝度の制御を行うことができる。側面２ｅ又は側面２ｆに設けられた光センサー４の出力に基づいてフィードバックを行った場合であっても、面状光源装置全体の輝度を一定に保つことができる。そして、本実施の形態ではＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれの受光素子４ａ部分に対してピンホール９ａが設けられている。このように光センサー４を三種類用いてフィードバックを行うことによってそれぞれの色の輝度を一定に保つことができる。よって、輝度及び色度を一定にすることができる。面状光源装置の発光特性を安定させ、液晶表示装置の表示品質を向上することができる。
【００２６】
本発明において、遮光部材９はピンホール９ａを設けたものに限定されるものではない。ピンホール９ａ以外の２つの実施例を図４、図５を用いて説明する。図４は導光板側から光センサー４を見た図であり、図３と同様の図である。図５は図１のＡ−Ａ断面の拡大図であり、図２と同様の図である。９ｂはスリット、９は直角プリズムである。図４に示すような横方向のスリット９ｂを遮光部材９に設けた場合であっても、入射する光の角度を制限することができ同様の効果を得ることができる。この場合、光センサー４に入射する光量を増加でき、検出感度において利点がある。なお、光を透過する形状はピンホール、スリットに限られるものではなく、長穴、四角等のさまざまな形状を用いることができる。黒色樹脂を用いることによって、簡易な構成で入射する光を制限することが出来る。従って、装置のコスト低減及び製造工数の削減につながる。また、遮光部材９の色と材質は黒色樹脂に限られるものではない。例えば、外側を鏡面とすれば光の利用効率の面では利点がある。もちろん樹脂以外の材質で製作されてもよい。なお、遮光部材９の開口部の径や長さは、光センサーの検出感度、ＬＥＤ１から出射される光量、ＬＥＤ１の出射角分布、ＬＥＤ１と光センサー４の位置、導光板２の屈折率や大きさ等に応じて設計するものとする。また遮光部材９は導光板２と接触していなくてもよい。
【００２７】
また、遮光部材９には図５に示すように直角プリズム９ｃを用いてもよい。直角プリズム９ｃを用いた場合、直角に近い角度で入射する光は２回全反射され光センサー４まで伝播するが、一定角度以上で入射した光は全反射されずに直角プリズムから出射される。よって、図５に示す形状の直角プリズム９ｃを配置することにより、ある一定角度以上の角度で横方向から光センサー４に入射する光が制限され、同様の効果を得ることが出来る。この場合、光センサー４への入射が制限される角度はプリズムの屈折率によって変化する。あるいは直角以外のプリズムを用いても同様である。この場合プリズムの角度によっても、制限される入射角を調整することができる。直角プリズム９ｃを用いた場合、横方向から一定の角度以上で入射した光は直角プリズム９ｃを透過するため、光を吸収する黒色樹脂を用いた場合に比べて光の利用効率において利点がある。この直角プリズム９ｃを遮光部材９として用いても同様の効果を得ることができる。このように、遮光部材９には様々な形状、材質の物を用いることができる。
【００２８】
発明の実施の形態２．
本発明の実施の形態２にかかる液晶表示装置について図６を用いて説明する。図６は液晶表示装置の断面図である。図１と同一の符号を付した符号は同様の構成を示すため説明を省略する。図６において、８は混色用導光板、１１はリフレクターである。
【００２９】
本実施の形態は実施の形態１と全体の構成が異なるが、光センサー４の構成や配置等は同じであるため光センサーについての説明を省略する。以下、実施の形態１との差異について説明する。本実施の形態ではＬＥＤ１が導光板２の下部の中央付近に設けられている。そして、ＬＥＤ１の上にはリフレクター１１が設けられている。リフレクター１１の横には混色用導光板８が設けられている。これらが実施の形態１と同様にフレーム（図示せず）によって他の部品と共に固定されている。
【００３０】
ＬＥＤ１からの光は直接又はリフレクター１１を介して混色用導光板８の側面に入射する。混色用導光板８ではＲ、Ｇ、Ｂの各色の光を混色させてより白色に近い光にする。そして、混色用導光板８のＬＥＤ１が設けられた側面と反対側の側面からに出射された光はリフレクター３で反射され、導光板２に入射する。これ以外の構成（例えば、液晶パネル、光学シート等）は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。また、光センサー４、遮光部材９、フィードバック回路１０も実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。このように導光板２の下部にＬＥＤ１、混色用導光板８、リフレクター１１を配置した構成の液晶表示装置においても同様の効果を得ることが出来る。
【００３１】
発明の実施の形態３．
本実施の形態にかかる液晶表示装置に用いられている光センサーについて図７を用いて説明する。図７はセンサーの構成を示す断面図である。図１に示した符号と同一の符号は同一の構成を示すため、説明を省略する。１２は赤外線フィルターである。本実施の形態では液晶表示装置全体の構成は実施の形態１と同様であるため説明を省略する。本実施の形態では光センサー４の構成が実施の形態１と異なる。以下に、光センサー４の構成の差異について説明する。
【００３２】
本実施の形態では光センサー４の前に赤外線フィルター１２が設けられている。この赤外線フィルター１２は光センサー４に入射する赤外線をカットできるようになっている。赤外線が光センサー４の受光素子４ａに入射した場合、光センサー４は検出してしまう。赤外線フィルター１２を設けることにより、導光板２や遮光部材９等の光センサー周辺で発生する赤外線をカットすることができる。よって、ＬＥＤ１からの光の検出をより正確に行うことができる。特に、遮光部材９や導光板２の温度によって検出光量が左右されずにＬＥＤ１からの光の正確な測定を行うことができる。これにより、面状光源装置の制御を正確に行うことができ、液晶表示装置の表示特性を向上することができる。
【００３３】
また、本実施の形態では遮蔽部材９にピンホール９ａを設けたものを使用している。赤外線フィルター１２を用いた場合、赤外線フィルター１２を透過する可視光（Ｒ、Ｇ、Ｂ）も減衰してしまう恐れがある。ピンホール９ａを備えた遮光部材９を用いる理由について説明する。ピンホール９ａを使用した場合、横方向だけでなく縦方向にも入射角が制限される。そのため、スリットや直角プリズムを使用した場合に比べて、遮光部材９を透過して、センサー４の受光素子４ａに到達するまでの光の経路長が略一定の長さになる。従って、赤外線フィルター１２を透過することによって、可視光が減衰する割合を入射角度によらず略一定にすることができる。これによって、より正確な光の検出を行うことができる。
【００３４】
その他の実施の形態．
上述の実施の形態では液晶表示装置について説明したが、本発明は面状光源装置としても利用可能である。また、本発明は上述した実施例だけに限られず、様々な変更が可能である。例えば、拡散部１３にはドット印刷に限らず、サンドブラスト、エンボス加工などの粗面化加工が含まれる。また、導光板２に形成された拡散部１３は導光板２の下面に限らず、上面に形成されていても良い。もちろん面全体に形成されていなくても良い。
【００３５】
光源にはＲ、Ｇ、Ｂの各色のＬＥＤを用いたが、これに限らずシアン、マゼンダ、イエローであってもよく、それ以外の色を含んでいてもよい。各色に対してセンシングを行いフィードバックすることにより、液晶表示装置の輝度、色度を一定にすることができる。この場合、光センサーもＲ，Ｇ、Ｂに限らず各色に対応する波長の光を検出することができる光センサーであればよい。また、３色それぞれの色に対応する波長の光を検出する光センサーに限らず、２色以上の色に対応する波長の光を検出する光センサーを用いてもよい。もちろん３色に限らず、２色や１色の光源であってよい。例えば、単色の光源が複数設けられている場合であっても、特定の光源からの光の輝度の変動によらず、装置全体で正確な光の検出を行うことができる。この場合、光センサーは各色の光センサーを設ける必要は無い。このような構成でフィードバックを行った場合、正確な輝度の制御を行うことができ液晶表示装置の表示特性を向上することができる。
【００３６】
また、Ｒ、Ｇ、Ｂの各センサー４の配置は特に限定されるものでない。例えば、縦一列であってもよい。さらに各色のセンサー４を異なる位置、面に配置しても良い。実施の形態においては側面２ｅの中央付近に配置したが、側面２ｅの入射面２ｃ側又は対向面２ｄ側でもよい。あるいは実施の形態２における混色用導光板８の側面であっても良い。なお、ＬＥＤ１を設ける場所は入射面２ｃ及び対向面２ｄから距離をおいた方が入射面２ｃ又は対向面２ｄで反射して、側面２ｅに垂直に近い角度で入射する光が少なくなる。従って、センサー４は側面の中央付近に配置する方が望ましい。
【００３７】
本発明にかかる液晶表示装置は導光板の側面に光を検出する光センサーと横方向から一定の角度以上の角度で入射する光を遮る遮光部材を設けて、その検出値をフィードバックし光源の光量を増減させるものである。これにより、光源からの光が変動しても、液晶表示装置の輝度、色度の経時変化、温度変化を抑制することができる。本発明はＬＥＤのような指向性を有する点光源に用いることが好適である。また、ＬＥＤから出射される光の角度を広げるためＬＥＤにレンズが設けられている場合や、入射面にプリズムを設けている場合であっても同様の効果を得ることが出来る。ただし、光源は上述の実施の形態で示したＬＥＤに限られるものではなく、例えば冷陰極管やＥＬ（エレクトロルミネッセンス）を用いた光源でもよい。このような光源を用いた場合であっても、光源が複数あれば特定の光源からの影響を少なくしてフィードバックを行うことができる。よって、面状光源装置全体として正確に制御を行うことができ、表示装置の品質向上を図ることができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、光センサーによる光の検出を精度よく行うことができる面状光源装置及び液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置の構成を示す上面図である。
図１（ｂ）本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置の構成を示す側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面の拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置において用いられる遮光部材の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置において用いられる遮光部材の別の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置において用いられる遮光部材の別の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３で用いた光センサーの構成を示す断面図である。
【図８】従来の面状光源装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ ＬＥＤ、２ 導光板、３ リフレクター、
４ 光センサー、４ａ 受光素子、５ 反射シート、６ 光学シート、
７ 液晶パネル、８ 混色用導光板
９ 遮光部材、９ａ ピンホール、９ｂ スリット、９ｃ 直角プリズム、
１０ フィードバック回路、１１ リフレクター、１２ 赤外線フィルター、
１３ 拡散部
【発明の属する技術分野】
本発明は、面状光源装置、表示装置及び液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピューターや携帯電話に用いられている典型的な液晶表示装置は、液晶層が狭持された２枚の基板を備える液晶パネルとその液晶パネルの裏面側に面状光源装置が設けられている。面状光源装置の光源としては、従来は線状の冷陰極管が広く用いられていたが、寿命の長さ及び発色の良さから発光ダイオード（以下、ＬＥＤとする）を光源として用いるものが増加している。単色のＬＥＤを用いる場合、白色光を発光させるためには異なる色のＬＥＤを用いる必要がある。例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３種類のＬＥＤが用いることが多い。そして、液晶表示装置では必要な輝度を取るために、３色のＬＥＤをそれぞれ複数用いている。Ｒ、Ｇ、Ｂ各色それぞれ必要な輝度を取るため、それぞれ異なる数のＬＥＤが設けられることもある。さらにＬＥＤからの光を面全体に広げる導光板が設けられ、ＬＥＤからの光を面全体に導いている。この複数のＬＥＤは導光板の側面又は下部に直線状に配置されている。そして三色の光を混色して白色光に変換させてから出射面に出射させている。
【０００３】
しかし、ＬＥＤを用いた面状光源装置では以下のような問題点がある。各色のＬＥＤはそれぞれで温度特性が異なり、周辺環境の温度変化によってそれぞれの光の発光量に変化が生じてしまっていた。さらには、経時変化によっても発光特性が変化してしまうという問題がある。この発光特性のばらつきはＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤでそれぞれ異なるだけでなく、同じ色のＬＥＤの間でも個体差がある。また初期段階での個々のＬＥＤ発光のばらつきが大きい。
【０００４】
このような各ＬＥＤの輝度のばらつきは面状光源装置全体として、輝度の変化や色度の変化を生じさせる。この輝度又は色度の変化を抑制するために、面状光源装置に用いられている導光板の周辺に光センサーを設ける面状光源装置が開発されている（例えば、特許文献１）。この光センサーを用いた面状光源装置では、光センサーによりＬＥＤからの光を検出し、検出した光に基づいてＬＥＤの発光量が一定になるようにフィードバックしている。さらに、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応する波長を検出する３種類の光センサーが設けられている。各色のＬＥＤに対してフィードバックを行うことによって、所定の白色光を発光させることができるようになっている。これにより、光源から出射する光の輝度及び色度を安定させることができ、表示品質を向上させている。
【０００５】
しかし、この光センサーを用いてフィードバックを行う面状光源装置では以下のような問題点があった。この問題点について図８を用いて説明する。図８は従来の面状光源装置の上面図である。図８において１はＬＥＤ、２は導光板、３はリフレクター、４は光センサーである。ＬＥＤはＲ、Ｇ、Ｂの各色の光を発光する光源である。ＬＥＤ１から出射された光は直接又はリフレクター３により反射され導光板２に入射する。導光板２に入射した光は導光板内を伝播して、面全体で均一になり、液晶パネル（図示せず）が設けられている出射面側から出射される。表示装置の薄型化のためにＬＥＤ１からの光を検出するための光センサー４を設けている。また、光センサー４はＲ、Ｇ、Ｂの各色の光を検出することができるよう、３種類の光センサーを備えている。この光センサー４の検出信号に基づいて一定の輝度を出力するようフィードバックが行われる。
【０００６】
ＬＥＤ１からの光はある指向性を持って出射される。例えば、正面に出射する光の輝度が最も高く、角度が拡がるにつれて輝度が低くなっていくような出射角度分布を持っている。また、導光板内では所定の角度より小さい角度で導光板側面に入射した光は全反射する。反対に所定の角度より大きい角度で導光板側面に入射した光は導光板２から出射される。従って、導光板側面から出射される光の輝度はＬＥＤの出射角度分布が反映されてしまうという問題点があった。すなわち、図８の矢印で示すように特定のＬＥＤ１から斜めに入射する光が強くなってしまうことがあった。光センサー４はある一つのＬＥＤ１の変化に大きく影響を受けた光を検出することになる。この結果、特定のＬＥＤ１における輝度の変動が全体の輝度の変動として検出されることになってしまう。このような光センサー４の検出信号をフィードバックした場合、面状光源装置全体としての輝度又は色度を一定にすることができなかった。ＬＥＤ１が設けられた導光板側面と対向する導光板測面にセンサーを配置した場合、ＬＥＤ１の正面に出射される光の輝度は最も高くなるため、この傾向はより顕著に表れる。従って、ＬＥＤ１を用いた面状光源装置において表示面及び表示面と対向する以外の面に光センサーを配置した場合、正確なフィードバックを行うことが困難であった。よって、発光する光の輝度及び色度が温度変化や経時変化によってばらつき、発光特性を一定に保つことができないという問題点があった。このような面状光源装置を用いた液晶表示装置では表示特性がばらつき、表示品質が劣化してしまっていた。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−２６０５７２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の面状光源装置、表示装置及び液晶表示装置では、光源からの光の制御を正確に行うことができないという問題点があった。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、光源からの光の制御を正確に行うことができる面状光源装置及び液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる請求項１に記載された面状光源装置は、入射面に入射した光源からの光を面全体に導く導光板の入射面と隣りあう側面に設けられ、側面から出射する光源からの光を検出する光センサーの検出値に基づいて光源の発光量を調整するもので、導光板と光センサーとの間に設けられ、開口部を備えた遮光部材に入射する光のうち、光センサーに所定の角度以上の角度で入射する光を吸収し、開口部を通過する光を光センサーに入射させることを特徴とするものである。これにより面状光源装置の輝度の制御を正確に行うことができる。
【００１１】
また、本発明にかかる請求項２に記載された面状光源装置は、入射面に入射した光源からの光を面全体に導く導光板の入射面と隣りあう側面に設けられ、側面から出射する光源からの光を検出する光センサーの検出値に基づいて光源の発光量を調整するもので、導光板と光センサーとの間に設けられた直角プリズムに入射する光のうち、光センサーに所定の角度以上の角度で入射する光を導光板の側面に再び向かわせるとともに、直角プリズムを透過する光を光センサーに入射させることを特徴とするものである。これにより面状光源装置の輝度の制御を正確に行うことができるとともに、光の利用効率を向上させることができる。
【００１２】
上述の面状光源装置において、光源は異なる色の光を出射する複数の光源からなり、光源から出射する異なる色の光を検出する光センサーを複数個備え、検出した光に基づいて、複数の光源の発光量をそれぞれ調整することを特徴とする。これにより、光源から出射されるそれぞれの光源の色度の制御を正確に行うことができる。
【００１３】
上述の面状光源装置において、光センサーと遮光部材との間に赤外線を遮蔽する赤外線フィルターを備えることを特徴とする。これにより、より正確に面状光源装置の色度および輝度を制御することができる。
【００１４】
上述の面状光源装置において、光源が発光ダイオードであることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明にかかる表示装置は、上述に記載されたいずれかの面状光源装置と、面状光源装置に対向して配置された表示パネルと、を備えるものである。また、本発明にかかる液晶表示装置は、表示パネルとして、液晶が挟持された２枚の基板を有する液晶表示パネルを備えるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
本発明にかかる液晶表示装置について図１を用いて説明する。図１は液晶表示装置の全体の構成を示す図である。図１（ａ）は液晶表示装置の構成を示す上面図である。図１（ｂ）は液晶表示装置の構成を示す側面図である。１はＬＥＤ、２は導光板、３はリフレクター、４は光センサー、５は反射シート、６は光学シート、７は液晶パネル、９は遮光部材、１０はフィードバック回路、１３は拡散部である。なお、図に示すように導光板２の光学シート６、液晶パネル７が設けられている表示面側を導光板の上面２ａとし、反射シート６が設けられている面を下面２ｂとする。また、ＬＥＤ１が設けられている面を導光板の入射面２ｃ、入射面と対向する面を対向面２ｄとする。入射面２ｃと出射面２ｄの隣の面を導光板の側面２ｅ、２ｆとする。以下にＬＥＤ１を光源として用いた液晶表示装置の構成について説明する。
【００１７】
複数のＬＥＤ１は直線状に配置され、導光板２の入射面２ｃの近傍に設けられている。ＬＥＤ１は赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の光を発光する３種類がある。これらはそれぞれ異なる波長の光を発光する。この３色のＬＥＤ１はそれぞれ所定の輝度になるように調整され、全体として白色光を発光するようになっている。Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤ１の数はそれぞれ異なっていても良い。またそれぞれのＬＥＤ１は全体として均一に白色光が出射されるように配列されている。導光板２の反対側にはリフレクター３が設けられている。導光板２の上面２ａには光学シート６、液晶パネル７が設けられている。導光板２の下面２ｂには反射シート５が設けられている。これらはフレーム（図示せず）によって固定されている。またフレームと導光板２の間には導光板２から出射された光を再度導光板２に入射させるように反射部材（図示せず）が設けられていてもよい。導光板２の側面２ｅの中央付近には光センサー４が設けられている。光センサー４と導光板２の間には遮光部材９が設けられている。光センサー４が検出した光に基づいて、フィードバック回路１０はＬＥＤ１に入力する電流、デューティー比又は電圧を増減し、ＬＥＤ１の発光量を調整する。なお、光センサー４は受光素子として例えば、フォトダイオードを用いることができる。
【００１８】
ＬＥＤ１から出射された光は直接又はリフレクター３により反射され導光板２の入射面２ｃに入射する。導光板２は例えば、アクリルやポリカーボネイト（ＰＣ）等からなり、その屈折率は１．５程度である。導光板２に入射した光は導光板内を伝播して、面全体に均一に広がる。導光板２の下面２ｂ全体にはドット印刷がなされており、入射した光を拡散させるようになっている。このドット印刷を拡散部１３とする。導光板の下面２ｂに入射した光は拡散部１３によって拡散され、各ＬＥＤ１からの単色光が混色化される。そして、拡散した光は導光板２の上面２ａから出射され光学シート６に入射する。あるいは導光板２を透過して反射シート５に入射し、再度遮光板２に入射して導光板２の上面２ａから出射される。光学シート６は拡散シート、保護シート、プリズムシート等から構成され、入射した光を拡散等して液晶パネル７の方向に出射する。液晶パネル７はＴＦＴアレイ基板、ＣＦ基板及びこれらの２枚の基板に狭持される液晶を備えている。ＴＦＴアレイ基板にはガラス基板上にスイッチング素子であるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が形成されている。ＣＦ基板にはガラス基板上に着色層と遮光層が形成されている。このスイッチング素子を駆動することによって、所望の画像を表示する。この液晶パネル７は既存の液晶パネルと同等のものを用いることができるで説明を省略する。
【００１９】
ＬＥＤ１からの光は温度の変化や経時変化によって、その発光量が変化する。これらの変化によって表示特性が変化しないように、光センサー４を用いて導光板２の側面２ｅから出射される光量を検出し、フィードバック制御を行っている。すなわち、光センサーの検出光量が減少したらＬＥＤ１に入力する電流、電圧又はデューティー比を上げる。反対に検出光量が増加したらＬＥＤ１に入力する電流又は電圧を下げる。フィードバック回路１０を用いて、フィードバック制御を行い、面状光源装置の輝度及び色度を一定に保っている。光センサー４はＲ、Ｇ、Ｂ各色に対応する光を検出できるよう３種類用いている。ここでは受光素子としてフォトダイオードを用いており、フォトダイオードの前に、Ｒ、Ｇ、Ｂの波長に対応するバンドパスフィルター（図示せず）又は光吸収型カラーフィルター（図示せず）を設けている。この３種類の光センサーによって光を検出しフィードバックすることによって、各色の輝度を一定にすることができ、全体の色度を一定に保つことができる。
【００２０】
本実施の形態では、光センサー４と導光板２の間に遮光部材９を設けている。遮光部材９は特定のＬＥＤ１から指向性を持って入射する光を遮る役割を果たす。この遮光部材９について図２、図３を用いて説明する。図２は図１におけるＡ−Ａ断面の拡大図である。図３は遮光部材９を導光板側から見た図である。図１で付した符号と同一の符号は同様の構成を示すので説明を省略する。４ａは受光素子であり、光センサー４の受光面に設けられている。９ａはピンホールであり、遮光部材９に設けられている。
【００２１】
遮光部材９はセンサ−４の前に取り付けられている。光センサー４はＲ，Ｇ、Ｂのそれぞれの色に対応した波長の光の検出を行う光センサー４ｒ、４ｇ、４ｂを備えている。そして、遮光部材９は図３に示すように光センサー４の受光素子４ａの前にピンホール９ａを備えている。このピンホール９ａはＲ、Ｇ、Ｂの受光素子のそれぞれに設けられており、ある角度以上で遮光部材９に入射する光が光センサー４に入射しないように遮っている。すなわち、図２の矢印に示す様に横方向（入射面２ｃから対向面２ｄの方向）からある角度以上の入射角でピンホール９ａに入射した光はピンホール９ａの途中で遮光部材９に入射される。なお、ここで入射角は側面２ｅの垂線と光が入射する方向との間の角度をいうものとする。遮光部材９は黒色樹脂によって形成され、入射した光を吸収するようになっている。よって、ピンホール９ａを通過した光のみが受光素子４ａに到達し光センサー４によって検出されることになる。このピンホールの長さをｄ、直径をａとするとｔａｎθ＞ａ／ｄの角度でピンホール９ａに入射する光は、遮光部材９に吸収される。よって、この光は光センサー４の受光素子４ａまで到達しない。一方、ｔａｎθ≦ａ／ｄの角度でピンホールに入射する光は受光素子４ａまで到達する。従って、光センサー４はｔａｎθ≦ａ／ｄの角度でピンホール９ａに入射する光を検出することになる。このように、ピンホール９ａを設けることにより、横方向からある一定の角度以上でセンサー４に入射しようとする光をカットすることができる。なお、Ｒ、Ｇ、Ｂのピンホール等の大きさは異なる大きさであってもよい。
【００２２】
次に、導光板２の側面２ｅと光センサー４との間に設けられ、ピンホール９ａが形成された遮光部材９に入射する光の角度分布について説明する。ＬＥＤ１から指向性を持って出射されて、導光板２の入射面２ｃから入射し、導光板２の下面２ｂに設けられた拡散部１３で拡散反射されずに導光板２の側面２ｅから出射する光が存在する。このため、側面２ｅと光センサー４との間に設けられた遮光部材９にＬＥＤ１の角度分布が反映された角度を持って横方向から斜めに入射する光の輝度が高くなる。
【００２３】
一方、ＬＥＤ１から拡がった角度で出射されて、導光板２の側面２ｆ、２ｅで反射を繰り返し、遮光部材９に垂直に近い角度で入射する光の輝度は極めて小さくなっている。上述のように遮光部材９は光を吸収する黒色樹脂で形成されているので、所定の角度より大きい角度で斜めに入射する光はピンホール９ａを通過することができずに吸収される。このような構成とすることで、ＬＥＤ１から出射された、横方向から斜めに入射する高い輝度の光が光センサー４に入射するのを遮ることができる。
【００２４】
また、導光板２内で下面２ｂに到達した光は拡散部１３によって拡散され、その角度分布が変わる。拡散された光は任意の方向に反射される。あるいは一端導光板２の外に出射された後、反射シート５によって再度導光板２に入射する。よって、ＬＥＤ１の指向性が失われて、面内を伝播する。さらに、拡散されることにより各色の光の混色が進み、白色光を出射させることができる。すなわち、拡散された光の角度分布はＬＥＤ１の角度分布を反映していないものとなる。よって、拡散部１３によって拡散された光を導光板２の側面２ｅに設けたセンサー４で検出した場合、ＬＥＤ１の角度分布の影響を受けていないものとなる。拡散部１３によって拡散した光を光センサー４で検出することにより、面状光源装置全体でより正確なセンシングを行うことができる。これは導光板２の側面２ｅに垂直に近い角度で拡散され、ピンホール９ａを通過可能な光を検出することにより可能となる。このようにして、ＬＥＤ１の角度分布が反映された角度を持って入射する光を除去することによって、面状光源装置の輝度をより正確に制御することができる。
【００２５】
このように、本実施の形態に示す構成により、ＬＥＤ１の角度分布が反映された角度を持って導光板２の入射面２ｃに入射し、側面２ｅに設けた光センサー４に斜めに入射する高輝度の光を遮ることができる。また、導光板２の側面２ｅに垂直に近い角度で拡散され、ピンホール９ａを通過した光を光センサー４で検出することにより、面状光源装置全体でより正確なセンシングを行うことができる。よって、ＬＥＤ１の輝度変化に大きな影響を受けることなく、面状光源装置全体としてより正確な輝度の制御を行うことができる。側面２ｅ又は側面２ｆに設けられた光センサー４の出力に基づいてフィードバックを行った場合であっても、面状光源装置全体の輝度を一定に保つことができる。そして、本実施の形態ではＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれの受光素子４ａ部分に対してピンホール９ａが設けられている。このように光センサー４を三種類用いてフィードバックを行うことによってそれぞれの色の輝度を一定に保つことができる。よって、輝度及び色度を一定にすることができる。面状光源装置の発光特性を安定させ、液晶表示装置の表示品質を向上することができる。
【００２６】
本発明において、遮光部材９はピンホール９ａを設けたものに限定されるものではない。ピンホール９ａ以外の２つの実施例を図４、図５を用いて説明する。図４は導光板側から光センサー４を見た図であり、図３と同様の図である。図５は図１のＡ−Ａ断面の拡大図であり、図２と同様の図である。９ｂはスリット、９は直角プリズムである。図４に示すような横方向のスリット９ｂを遮光部材９に設けた場合であっても、入射する光の角度を制限することができ同様の効果を得ることができる。この場合、光センサー４に入射する光量を増加でき、検出感度において利点がある。なお、光を透過する形状はピンホール、スリットに限られるものではなく、長穴、四角等のさまざまな形状を用いることができる。黒色樹脂を用いることによって、簡易な構成で入射する光を制限することが出来る。従って、装置のコスト低減及び製造工数の削減につながる。また、遮光部材９の色と材質は黒色樹脂に限られるものではない。例えば、外側を鏡面とすれば光の利用効率の面では利点がある。もちろん樹脂以外の材質で製作されてもよい。なお、遮光部材９の開口部の径や長さは、光センサーの検出感度、ＬＥＤ１から出射される光量、ＬＥＤ１の出射角分布、ＬＥＤ１と光センサー４の位置、導光板２の屈折率や大きさ等に応じて設計するものとする。また遮光部材９は導光板２と接触していなくてもよい。
【００２７】
また、遮光部材９には図５に示すように直角プリズム９ｃを用いてもよい。直角プリズム９ｃを用いた場合、直角に近い角度で入射する光は２回全反射され光センサー４まで伝播するが、一定角度以上で入射した光は全反射されずに直角プリズムから出射される。よって、図５に示す形状の直角プリズム９ｃを配置することにより、ある一定角度以上の角度で横方向から光センサー４に入射する光が制限され、同様の効果を得ることが出来る。この場合、光センサー４への入射が制限される角度はプリズムの屈折率によって変化する。あるいは直角以外のプリズムを用いても同様である。この場合プリズムの角度によっても、制限される入射角を調整することができる。直角プリズム９ｃを用いた場合、横方向から一定の角度以上で入射した光は直角プリズム９ｃを透過するため、光を吸収する黒色樹脂を用いた場合に比べて光の利用効率において利点がある。この直角プリズム９ｃを遮光部材９として用いても同様の効果を得ることができる。このように、遮光部材９には様々な形状、材質の物を用いることができる。
【００２８】
発明の実施の形態２．
本発明の実施の形態２にかかる液晶表示装置について図６を用いて説明する。図６は液晶表示装置の断面図である。図１と同一の符号を付した符号は同様の構成を示すため説明を省略する。図６において、８は混色用導光板、１１はリフレクターである。
【００２９】
本実施の形態は実施の形態１と全体の構成が異なるが、光センサー４の構成や配置等は同じであるため光センサーについての説明を省略する。以下、実施の形態１との差異について説明する。本実施の形態ではＬＥＤ１が導光板２の下部の中央付近に設けられている。そして、ＬＥＤ１の上にはリフレクター１１が設けられている。リフレクター１１の横には混色用導光板８が設けられている。これらが実施の形態１と同様にフレーム（図示せず）によって他の部品と共に固定されている。
【００３０】
ＬＥＤ１からの光は直接又はリフレクター１１を介して混色用導光板８の側面に入射する。混色用導光板８ではＲ、Ｇ、Ｂの各色の光を混色させてより白色に近い光にする。そして、混色用導光板８のＬＥＤ１が設けられた側面と反対側の側面からに出射された光はリフレクター３で反射され、導光板２に入射する。これ以外の構成（例えば、液晶パネル、光学シート等）は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。また、光センサー４、遮光部材９、フィードバック回路１０も実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。このように導光板２の下部にＬＥＤ１、混色用導光板８、リフレクター１１を配置した構成の液晶表示装置においても同様の効果を得ることが出来る。
【００３１】
発明の実施の形態３．
本実施の形態にかかる液晶表示装置に用いられている光センサーについて図７を用いて説明する。図７はセンサーの構成を示す断面図である。図１に示した符号と同一の符号は同一の構成を示すため、説明を省略する。１２は赤外線フィルターである。本実施の形態では液晶表示装置全体の構成は実施の形態１と同様であるため説明を省略する。本実施の形態では光センサー４の構成が実施の形態１と異なる。以下に、光センサー４の構成の差異について説明する。
【００３２】
本実施の形態では光センサー４の前に赤外線フィルター１２が設けられている。この赤外線フィルター１２は光センサー４に入射する赤外線をカットできるようになっている。赤外線が光センサー４の受光素子４ａに入射した場合、光センサー４は検出してしまう。赤外線フィルター１２を設けることにより、導光板２や遮光部材９等の光センサー周辺で発生する赤外線をカットすることができる。よって、ＬＥＤ１からの光の検出をより正確に行うことができる。特に、遮光部材９や導光板２の温度によって検出光量が左右されずにＬＥＤ１からの光の正確な測定を行うことができる。これにより、面状光源装置の制御を正確に行うことができ、液晶表示装置の表示特性を向上することができる。
【００３３】
また、本実施の形態では遮蔽部材９にピンホール９ａを設けたものを使用している。赤外線フィルター１２を用いた場合、赤外線フィルター１２を透過する可視光（Ｒ、Ｇ、Ｂ）も減衰してしまう恐れがある。ピンホール９ａを備えた遮光部材９を用いる理由について説明する。ピンホール９ａを使用した場合、横方向だけでなく縦方向にも入射角が制限される。そのため、スリットや直角プリズムを使用した場合に比べて、遮光部材９を透過して、センサー４の受光素子４ａに到達するまでの光の経路長が略一定の長さになる。従って、赤外線フィルター１２を透過することによって、可視光が減衰する割合を入射角度によらず略一定にすることができる。これによって、より正確な光の検出を行うことができる。
【００３４】
その他の実施の形態．
上述の実施の形態では液晶表示装置について説明したが、本発明は面状光源装置としても利用可能である。また、本発明は上述した実施例だけに限られず、様々な変更が可能である。例えば、拡散部１３にはドット印刷に限らず、サンドブラスト、エンボス加工などの粗面化加工が含まれる。また、導光板２に形成された拡散部１３は導光板２の下面に限らず、上面に形成されていても良い。もちろん面全体に形成されていなくても良い。
【００３５】
光源にはＲ、Ｇ、Ｂの各色のＬＥＤを用いたが、これに限らずシアン、マゼンダ、イエローであってもよく、それ以外の色を含んでいてもよい。各色に対してセンシングを行いフィードバックすることにより、液晶表示装置の輝度、色度を一定にすることができる。この場合、光センサーもＲ，Ｇ、Ｂに限らず各色に対応する波長の光を検出することができる光センサーであればよい。また、３色それぞれの色に対応する波長の光を検出する光センサーに限らず、２色以上の色に対応する波長の光を検出する光センサーを用いてもよい。もちろん３色に限らず、２色や１色の光源であってよい。例えば、単色の光源が複数設けられている場合であっても、特定の光源からの光の輝度の変動によらず、装置全体で正確な光の検出を行うことができる。この場合、光センサーは各色の光センサーを設ける必要は無い。このような構成でフィードバックを行った場合、正確な輝度の制御を行うことができ液晶表示装置の表示特性を向上することができる。
【００３６】
また、Ｒ、Ｇ、Ｂの各センサー４の配置は特に限定されるものでない。例えば、縦一列であってもよい。さらに各色のセンサー４を異なる位置、面に配置しても良い。実施の形態においては側面２ｅの中央付近に配置したが、側面２ｅの入射面２ｃ側又は対向面２ｄ側でもよい。あるいは実施の形態２における混色用導光板８の側面であっても良い。なお、ＬＥＤ１を設ける場所は入射面２ｃ及び対向面２ｄから距離をおいた方が入射面２ｃ又は対向面２ｄで反射して、側面２ｅに垂直に近い角度で入射する光が少なくなる。従って、センサー４は側面の中央付近に配置する方が望ましい。
【００３７】
本発明にかかる液晶表示装置は導光板の側面に光を検出する光センサーと横方向から一定の角度以上の角度で入射する光を遮る遮光部材を設けて、その検出値をフィードバックし光源の光量を増減させるものである。これにより、光源からの光が変動しても、液晶表示装置の輝度、色度の経時変化、温度変化を抑制することができる。本発明はＬＥＤのような指向性を有する点光源に用いることが好適である。また、ＬＥＤから出射される光の角度を広げるためＬＥＤにレンズが設けられている場合や、入射面にプリズムを設けている場合であっても同様の効果を得ることが出来る。ただし、光源は上述の実施の形態で示したＬＥＤに限られるものではなく、例えば冷陰極管やＥＬ（エレクトロルミネッセンス）を用いた光源でもよい。このような光源を用いた場合であっても、光源が複数あれば特定の光源からの影響を少なくしてフィードバックを行うことができる。よって、面状光源装置全体として正確に制御を行うことができ、表示装置の品質向上を図ることができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、光センサーによる光の検出を精度よく行うことができる面状光源装置及び液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置の構成を示す上面図である。
図１（ｂ）本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置の構成を示す側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面の拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置において用いられる遮光部材の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置において用いられる遮光部材の別の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置において用いられる遮光部材の別の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３で用いた光センサーの構成を示す断面図である。
【図８】従来の面状光源装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ ＬＥＤ、２ 導光板、３ リフレクター、
４ 光センサー、４ａ 受光素子、５ 反射シート、６ 光学シート、
７ 液晶パネル、８ 混色用導光板
９ 遮光部材、９ａ ピンホール、９ｂ スリット、９ｃ 直角プリズム、
１０ フィードバック回路、１１ リフレクター、１２ 赤外線フィルター、
１３ 拡散部
Claims (7)
- 光源と、
入射面に入射した前記光源からの光を面全体に導く導光板と、
前記導光板に形成され、入射した光を拡散させる拡散部と、
前記導光板の前記入射面と隣りあう側面に設けられ、前記側面から出射する前記光源からの光を検出する光センサーと、
前記光センサーの検出値に基づいて前記光源の発光量を調整する調整手段と、
前記導光板と前記光センサーとの間に設けられ、開口部を備えた遮光部材と、を備え、
前記遮光部材は、前記光センサーに所定の角度以上の角度で入射する光を吸収し、前記開口部を通過する光を前記光センサーに入射させることを特徴とする面状光源装置。 - 光源と、
入射面に入射した前記光源からの光を面全体に導く導光板と、
前記導光板に形成され、入射した光を拡散させる拡散部と、
前記導光板の前記入射面と隣りあう側面に設けられ、前記側面から出射する前記光源からの光を検出する光センサーと、
前記光センサーの検出値に基づいて前記光源の発光量を調整する調整手段と、
前記導光板と前記光センサーとの間に設けられた直角プリズムと、を備え、
前記直角プリズムは、前記光センサーに所定の角度以上の角度で入射する光を前記導光板の前記側面に向かわせるとともに、前記直角プリズムを透過する光を前記光センサーに入射させることを特徴とする面状光源装置。 - 前記光源は、異なる色を出射する複数の光源からなり、
前記光源から出射する異なる色の光を検出する前記光センサーを複数個備え、
前記検出した光に基づいて、前記複数の光源の発光量をそれぞれ調整することを特徴とする請求項 1 又は２に記載の面状光源装置。 - 前記光センサーと前記遮光部材との間に赤外線を遮蔽する赤外線フィルターをさらに備える請求項１乃至３のいずれか1 項に記載の面状光源装置。
- 前記光源が発光ダイオードであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか1 項に記載の面状光源装置。
- 請求項１乃至５のいずれか1 項に記載の面状光源装置と、
前記面状光源装置に対向して配置された表示パネルと、を備える表示装置。 - 前記表示パネルは、液晶が挟持された２枚の基板を有する液晶表示パネルであることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
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