JP4441426B2 - 面照明装置及びそれを備えた液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、面照明装置及びそれを備えた液晶表示装置に関する。
図10は、従来の面照明装置としてのバックライトユニット106を備えた液晶表示装置101の概略構造を示している。図10(a)は、液晶表示装置101の分解斜視図であり、図10(b)は、バックライトユニット106を光射出側から見た状態を示している。図10(a)に示すように、液晶表示装置101は、一対の基板間に液晶を封止した液晶表示パネル102と面照明装置であるバックライトユニット106とを有している。
バックライトユニット106は、所定板厚の長方形の薄板状の透明部材で形成されている導光板111を有している。導光板111は、液晶表示パネル102に面する側に面状に分布して光を射出する光射出領域(以下、光射出面という)116を有している。導光板111の光射出面116の対向面は光取り出し部として機能する散乱ドット(不図示)が印刷された光散乱面となっている。導光板111の光射出面116に対向する光散乱面側には反射シート122が配置されている。
導光板111の光射出面116とその対向面の光散乱面とで挟まれた領域が光射出面116に光を導光するための導光領域である。また、光射出面116及び光散乱面の外周を囲む4つの側面部のうち、対向する例えば長辺側の両側面が導光領域に光を入光する入光面になっている。
導光板111の入光面には離散的光源列であるLED光源115が配置されている。図10(b)に示すように、LED光源115は、赤色を発光するR発光LED(R)、緑色を発光するG発光LED(G)及び青色を発光するB発光LED(B)をそれぞれ複数個有している。各LED(R)、(G)、(B)は入光面に沿ってほぼ一直線上に配置されている。LED光源115の周囲には、LED光源115からの光を導光板111に効率良く入射させるためのリフレクタ(反射板)120(図10(b)では不図示)が配置されている。
導光板111と液晶表示パネル102との間には、拡散シート103と2枚のレンズシート104、105とがこの順に配置されている。このように、バックライトユニット106は、反射シート122、導光板111、拡散シート103及び2枚のレンズシート104、105がこの順に重ねられた構成を有している。
R発光LED(R)、G発光LED(G)及びB発光LED(B)からそれぞれ射出される光は導光板111で混色するので、バックライトユニット106は白色光を射出することが可能になる。液晶表示パネル102には画素毎にカラーフィルタが設けられている。バックライトユニット106から射出される光の発光スペクトルと、液晶表示パネル102のカラーフィルタの透過特性との組み合わせにより、液晶表示パネル102を透過した赤色の光(R光)、緑色の光(G光)及び青色の光(B光)のそれぞれの色度が概ね決定される。色再現範囲としてNTSCやadobeRGB等の種々の規格があるが、これらの規格が満たされるように、液晶表示装置101は各LED(R)、(G)、(B)のそれぞれの発光スペクトルとカラーフィルタの透過特性とが十分にマッチングするように設計されている。
特開2003−215349号公報 特開2003−95390号公報 特表2003−532153号公報
各LED(R)、(G)、(B)の製造バラツキは比較的大きいため、一般にLEDの発光ピーク波長は、設計値に対して±5〜±10nm程度にばらついてしまう。このため、バックライトユニット106間で色度ズレが発生するので、上記の規格を満たすように設計されていても、当該規格を満たさない液晶表示装置101が製造されてしまうという問題を有している。各LED(R)、(G)、(B)の発光ピーク波長を管理してバックライトユニット106を製造することも1つの手段ではある。しかしこの場合は、例えば使用予定の全てのLEDの中から所定の発光ピーク波長の光を射出するLEDを選別する作業が必要になる。また、発光ピーク波長の規格を満たさないLEDはバックライトユニット106の光源に適用し難いので、LEDの数量確保が困難になるという問題を有している。従って、バックライトユニット106の製造数に対してLEDの数量を十分に確保するためには、必要数以上のLEDを準備しておかなければならない。このため、LEDの単価が非常に高くなるという問題を有している。従って、バックライトユニット106及び液晶表示装置101も高コスト化してしまうという問題を有している。
本発明の目的は、低コストの面照明装置及びそれを備えた液晶表示装置を提供することにある。
上記目的は、複数の色度で確定される色再現範囲の光が射出される光射出領域と、前記光射出領域に光を導光する導光領域と、前記複数の色度のうちのいずれかの色度Xが得られる所望波長λ0の光に対して短波長の光を前記導光領域に射出する第1の光源群と、前記所望波長λ0の光に対して長波長の光を前記導光領域に射出する第2の光源群と、前記第1の光源群を駆動する第1の駆動部と、前記第2の光源群を駆動する第2の駆動部とを有することを特徴とする面照明装置によって達成される。
本発明によれば、低コストの面照明装置及びそれを備えた液晶表示装置が実現できる。
本発明の一実施の形態による面照明装置及びそれを備えた液晶表示装置について図1乃至図9を用いて説明する。まず、本実施の形態による面照明装置の色度バラツキを調整するための基本原理について図1及び図2を用いて説明する。図1は、3つの色度で確定される色再現範囲を表わしたxy色度図である。横軸は色度座標xを表し、縦軸は色度座標yを表わしている。図2は、図1に示す3つの色度が得られるそれぞれの光の発光スペクトルを示している。横軸は波長λ(nm)を表し、縦軸は各光を発光するLEDの光量(LED Light Output)を表わしている。図2において、LEDの光量は最大値を1として規格化されている。
図1に示すように、色再現範囲Aは、例えば赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の各色度で確定されている。図1では、例えば赤色の色度(色度R)の色度座標を(xr、yr)とし、緑色の色度(色度G)の色度座標を(xg、yg)とし、青色の色度(色度B)の色度座標を(xb、yb)としている。また、図2に示すように、色度Rが得られる赤色の光(R光)Lrの発光ピーク波長はλR0であり、色度Gが得られる緑色の光(G光)Lgの発光ピーク波長はλG0であり、色度Bが得られる青色の光(B光)Lbの発光ピーク波長はλB0である。
ここで、色度Gを例に色度調整の基本原理について説明する。色度Gを実現する光源には、発光ピーク波長に基づいて予め分類されている2つのLED(第1及び第2のG発光LED)が用いられる。第1のG発光LEDは目標の色度Gが得られる発光ピーク波長λG0より短波長のG光Lg1を発光し、第2のG発光LEDは発光ピーク波長λ0より長波長のG光Lg2を発光するようになっている。
図1に示すように、短波長のG光Lg1により得られる色度G1の色度座標を(xg1、yg1)とすると、色度R、色度G1及び色度Bで確定される色再現範囲は図中に破線で示す色再現範囲A1になる。一方、長波長のG光Lg2により得られる色度G2の色度座標を(xg2、yg2)とすると、色度R、色度G2及び色度Bで確定される色再現範囲は図中に破線で示す色再現範囲A2になる。面照明装置の光射出面での緑色はG光Lg1とG光Lg2とが混色した色になり、G光Lg1、Lg2のそれぞれの光量に依存する。また、G光Lg1、Lg2の光量の比率を変化させるとG光Lg1、Lg2のそれぞれの色度座標を結んだほぼ一直線上のいずれかの色度が得られる。G光Lg1、Lg2の光量は電流量にほぼ比例するので、第1及び第2のG発光LEDの駆動電流を調整してG光Lg1、Lg2のそれぞれの光量を最適化することにより、視認される色度を目標の色度Gにほぼ一致させることができる。
例えば、第2のG発光LEDの駆動電流を0にして第1及び第2のG発光LEDのそれぞれの駆動電流の比率を100%:0%とすれば、緑色の色度は第1のG発光LEDで実現されるG光の色度(色度座標)となる。また、第1のG発光LEDの駆動電流を0にして第1及び第2のG発光LEDのそれぞれの駆動電流比率を0%:100%とすれば、緑色の色度は第2のG発光LEDで実現されるG光の色度(色度座標)となる。このように、第1及び第2のG発光LEDの駆動電流比率を変更すると、緑の色度はG光Lg1により得られる色度座標(xg1、yg1)とG光Lg2により得られる色度座標(xg2、yg2)との2点間を動くことになる。
目的の色再現範囲を確定する複数の色度のうちのいずれかの色度X(色度座標(x0、y0))が得られる所望波長λ0の光に対して短波長の光の色度座標及び光量を順に(x1、y1、L1)とし、所望波長λ0の光に対して長波長の光の色度座標及び光量を順に(x2、y2、L2)とすると、当該短波長の光と当該長波長の光とを混色させて得られる合成色の光の色度座標及び光量(x3、y3、L3)は、以下のようにして求めることができる。
x3=(x1×L1/y1+x2×L2/y2)/(L1/y1+L2/y2) ・・・(1)
y3=(y1×L1/y1+y2×L2/y2)/(L1/y1+L2/y2) ・・・(2)
L3=L1+L2 ・・・(3)
式(1)及び式(2)に示すように、短波長の光の光量L1及び長波長の光の光量L2を変えることにより合成色の色度座標(x3、y3)を変更できる。光量L1、L2は電流量にほぼ比例するので、短波長の光を発光するLED及び長波長の光を発光するLEDの駆動電流を調整することにより、合成色の色度座標(x3、y3)を目標の色度Xの色度座標(x0、y0)にほぼ一致させることができる。また、合成色の光の光量L3が目標の色度Xの光量にほぼ等しくなるように両波長の光量L1、L2を設定することにより、色度調整後の面照明装置から射出される光の色度、すなわち複数の色度の光を合成して得られる色度を目的の色度にほぼ一致させることができる。
以下、実施例を用いてより具体的に説明する。
(実施例1)
まず、本実施の形態の実施例1による面照明装置としてのバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置について図3乃至図6を用いて説明する。図3は、本実施例によるサイドライト型のバックライトユニット6を備えた液晶表示装置1の概略構造を示している。図3(a)は、液晶表示装置1の分解斜視図であり、図3(b)は、バックライトユニット6を光射出側から見た状態を示している。図3(a)に示すように、液晶表示装置1は、一対の基板間に液晶を封止した液晶表示パネル2と面照明装置であるバックライトユニット6とを有している。
バックライトユニット6は、例えば所定板厚の長方形の薄板状の透明部材で形成されている導光板11を有している。導光板11は、液晶表示パネル2に面する側に面状に分布して光を射出する光射出領域(以下、光射出面という)16を有している。光射出面16からは複数(本実施例では3つ)の色度で確定される色再現範囲の光が射出される。導光板11の光射出面16の対向面は光取り出し部として機能する散乱ドット(不図示)が印刷された光散乱面となっている。導光板11の光射出面16に対向する光散乱面側には反射シート22が配置されている。
導光板11の光射出面16とその対向面の光散乱面とで挟まれた領域が光射出面16に光を導光するための導光領域である。また、光射出面16及び光散乱面の外周を囲む4つの側面部のうち、対向する例えば長辺側の両側面が導光領域に光を入光する入光面になっている。
導光板11の入光面に対面して、R光、G光及びB光をそれぞれ発光するLEDを線状に配置した離散的光源列であるLED光源15が配置されている。図3(b)に示すように、LED光源15は所望波長の光に対して短波長の光を導光領域に射出する複数の第1の光源群15aと、所望波長の光に対して長波長の光を導光領域に射出する複数の第2の光源群15bと、第1及び第2の光源群15a、15bを実装するLED実装基板18とを有している。第1及び第2の光源群15a、15bは光射出面16の両側端部に配置されている。
液晶表示パネル2には画素毎にカラーフィルタが設けられている。バックライトユニット6から射出される光の発光スペクトルと、液晶表示パネル2のカラーフィルタの透過特性との組み合わせにより、液晶表示パネル2を透過した赤色の光(R光)、緑色の光(G光)及び青色の光(B光)のそれぞれの色度が概ね決定される。ところで、当該所望波長の光は液晶表示パネル2の表示画面上で目標の色度が得られる発光スペクトルを有している。所望波長は、例えば当該発光スペクトルにおけるピーク発光波長である。あるいは、所望波長は当該発光スペクトルにおけるドミナント波長であってもよい。LED光源15に用いられるLEDは、例えば射出する光の発光スペクトル及び発光ピーク波長が予め測定されており、発光ピーク波長が所望波長より短波長の光を射出する第1の光源群15aと、所望波長より長波長の光を射出する第2の光源群15bとに分類されている。さらに、第1及び第2の光源群15a、15bはR光、G光及びB光を射出するLEDを有している。
第1の光源群15aは、赤色の目標色度が得られる所望波長λR0の光に対して短波長のR光を発光する第1のR発光LED(R1)と、緑色の目標色度が得られる所望波長λG0の光に対して短波長のG光を発光する第1のG発光LED(G1)と、青色の目標色度が得られる所望波長λB0の光に対して短波長のB光を発光する第1のB発光LED(B1)とを有している。第1のR発光LED(R1)、第1のG発光LED(G1)及び第1のB発光LED(B1)は、例えば異なる色同士が隣接して配置されている。
同様に、第2の光源群15bは、所望波長λR0の光に対して長波長のR光を発光する第2のR発光LED(R2)と、所望波長λG0の光に対して波長のG光を発光する第2のG発光LED(G2)と、所望波長λB0の光に対して波長のB光を発光する第2のB発光LED(B2)とを有している。第2のR発光LED(R2)、第2のG発光LED(G2)及び第2のB発光LED(B2)は、例えば異なる色同士が隣接して配置されている。また、第1及び第2の光源群15a、15bの隣接部には、例えば異なる色のLEDが配置されている。
第1及び第2の光源群15a、15bの各LEDは導光板11の入光面に沿ってほぼ一直線上に配置されている。LED光源15の周囲には、LED光源15からの光を導光板11に効率良く入射させるためのリフレクタ(反射板)20(図3(b)では不図示)が配置されている。
導光板11と液晶表示パネル2との間には、拡散シート3と2枚のレンズシート4、5とがこの順に配置されている。このように、バックライトユニット6は、反射シート22、導光板11、拡散シート3及び2枚のレンズシート4、5がこの順に重ねられた構成を有している。
図4は、LED光源15を駆動する光源駆動回路17の回路ブロック図である。図4に示すように、光源駆動回路17は、第1の光源群15aを駆動する第1の駆動部17aと、第2の光源群15bを駆動する第2の駆動部17bとを有している。第1及び第2の駆動部17a、17bは、第1及び第2の光源群15a、15bを駆動する駆動電流が個別に調整できるように別個独立に駆動されるようになっている。本実施例では、導光板11の光射出面16から射出される光の色度を高精度に調整できるように、第1及び第2の駆動部17a、17bは光射出面16の両端部に配置されたLED光源15毎に設けられているがこれに限られない。例えば、第1及び第2の駆動部17a、17bは光射出面16の両端部に配置されたLED光源15共通に設けられていてもよい。
第1の駆動部17aは、第1のR発光LED(R1)を駆動する第1のR用駆動回路Rc1と、第1のG発光LED(G1)を駆動する第1のG用駆動回路Gc1と、第1のB発光LED(B1)を駆動する第1のB用駆動回路Bc1とを有している。各駆動回路Rc1、Gc1、Bc1は、各発光LED(R1)、(G1)、(B1)を駆動する駆動電流が個別に調整できるように別個独立に駆動されるようになっている。各駆動回路Rc1、Gc1、Bc1は、例えば定電流回路である。
第2の駆動部17bは、第2のR発光LED(R2)を駆動する第2のR用駆動回路Rc2と、第2のG発光LED(G2)を駆動する第2のG用駆動回路Gc2と、第2のB発光LED(B2)を駆動する第2のB用駆動回路Bc2とを有している。各駆動回路Rc2、Gc2、Bc2は、各発光LED(R2)、(G2)、(B2)を駆動する駆動電流が個別に調整できるように別個独立に駆動されるようになっている。各駆動回路Rc2、Gc2、Bc2は、例えば定電流回路である。
図5は、LED光源15に備えられた各LED(R1)、(G1)、(B1)、(R2)、(G2)、(B2)の発光スペクトルと、目標色度R、G、Bが得られるそれぞれの光の発光スペクトルとを示している。横軸は波長(nm)を表し、縦軸は各光の光強度(相対値)を表わしている。図5において、光強度は最大値を1として規格化されている。図6は、本実施例によるバックライトユニット6の目標とする色再現範囲を表わしたxy色度図である。横軸は色度座標xを表し、縦軸は色度座標yを表わしている。
図5に示すように、第1のR発光LED(R1)は目標色度Rが得られる波長の光Lrより短波長の光Lr1を発光する。LED光源15に備えられた全ての第1のR発光LED(R1)で発光される光の波長は同一ではなく、所定の波長範囲ΔLr1でばらつく可能性がある。このため、全ての第1のR発光LED(R1)で発光される光は、複数の単色光からなる単色光群(単色光群α)αrである。また、単色光群αrを構成する複数の単色光の各波長を平均した平均波長λR1は、所望波長λR0より短くなっている。また、単色光群αrには、所望波長λ0にほぼ等しい波長の単色光が含まれている。このため、図6に示すように、第1のR発光LED(R1)で発光したR光によって光射出面16に再現される色度は目標色度Rを含む領域Er1の範囲内の色度座標で表わされる。
同様に、図5に示すように、第2のR発光LED(R2)は目標色度Rが得られる波長の光Lrより長波長の光Lr2を発光する。LED光源15に備えられた全ての第2のR発光LED(R2)で発光される光の波長は同一ではなく、所定の波長範囲ΔLr2でばらつく可能性がある。このため、全ての第2のR発光LED(R2)で発光される光は、複数の単色光からなる単色光群(単色光群β)βrである。また、単色光群βrを構成する複数の単色光の各波長を平均した平均波長λR2は、所望波長λR0より長くなっている。また、単色光群βrには、所望波長λ0にほぼ等しい波長の単色光が含まれている。このため、図6に示すように、第2のR発光LED(R2)で発光したR光によって光射出面16に再現される色度は目標色度Rを含む領域Er2の範囲内の色度座標で表わされる。
図5に示すように、第1のG発光LED(G1)で発光される短波長の光Lg1及び第2のG発光LED(G2)で発光される長波長の光Lg2についても、第1及び第2のR発光LED(R1)、(R2)と同様のことがいえる。このため、図6に示すように、複数の第1のG発光LED(G1)でそれぞれ発光した短波長の光Lg1(単色光群αg)による色度は目標色度Gを含む領域Eg1の範囲内の色度座標で表わされ、複数の第2のG発光LED(G2)でそれぞれ発光した長波長の光Lg2(単色光群βg)による色度は目標色度Gを含む領域Eg2の範囲内の色度座標で表わされる。
図5に示すように、第1のB発光LED(B1)で発光される短波長の光Lb1及び第2のB発光LED(B2)で発光される長波長の光Lb2についても、第1及び第2のR発光LED(R1)、(R2)と同様のことがいえる。このため、図6に示すように、複数の第1のB発光LED(B1)でそれぞれ発光した短波長の光Lb1(単色光群αb)による色度は目標色度Bを含む領域Eb1の範囲内の色度座標で表わされ、複数の第2のG発光LED(B2)で発光した長波長の光Lb2(単色光群βb)による色度は目標色度Bを含む領域Eb2の範囲内の色度座標で表わされる。
第1及び第2のR用駆動回路Rc1、Rc2、第1及び第2のG用駆動回路Gc1、Gc2並びに第1及び第2のB用駆動回路Bc1、Bc2はそれぞれ独立して駆動できる。このため、各回路Rc1、Rc2、Gc1、Gc2、Bc1、Bc2から出力される駆動電流を変化させて各LED(R1)、(R2)、(G1)、(G2)、(B1)、(B2)の光量を調整することができる。液晶表示パネル2の表示画面上の赤色、緑色及び青色の各色度は式(1)、(2)に基づいて変化する。これにより、各色の色度座標を目標色度R、G、Bの色度座標にほぼ一致させることができる。
また、第1及び第2のR発光LED(R1)、(R2)からそれぞれ射出される光の光量の合計の光量を目標色度Rが得られる光量にほぼ一致するように調整し、第1及び第2のG発光LED(G1)、(G2)からそれぞれ射出される光の光量の合計の光量を目標色度Gが得られる光量にほぼ一致するように調整し、第1及び第2のB発光LED(B1)、(B2)からそれぞれ射出される光の光量の合計の光量を目標色度Bが得られる光量にほぼ一致するように調整しておく。こうすると、各色度の調整後の表示画面のホワイトバランスを目標のホワイトバランスにほぼ一致させることができる。
本実施例では、各単色光群αr、βr、αg、βg、αb、βbには目標色度が得られる波長の光が含まれて、領域Er1、Er2、Eg1、Eg2、Eb1、Eb2はそれぞれ目標色度を含んでいる。また、領域Er1、Er2の一部は重なり、領域Eg1、Eg2の一部は重なり、領域Eb1、Eb2の一部は重なっている。しかし、本実施例によるバックライトユニット6はこれ限られず、領域Er1、Er2、Eg1、Eg2、Eb1、Eb2が目標色度を含まずに、領域Er1、Er2、領域Eg1、Eg2並びに領域Eb1、Eb2のそれぞれが離れた色度範囲を有していても構わない。
また、本実施例では、対向配置されたLED光源15のそれぞれに、第1及び第2の光源群15a、15bが交互に配置されている。第1及び第2の光源群15a、15bをこのように配置するのは導光板11に入光したR光、G光及びB光が導光領域内で十分に混ざり合えるようにするためである。第1及び第2の光源群15a、15bの配置はこれに限られず、例えば、図3(b)においてLED実装基板18の図中右端から中央に第1の光源群15aを配置し、図中左端から中央に第2の光源群15bを配置して、各LEDをLED実装基板18に実装及び配線しても構わない。また、LED光源15を対向配置する場合には、LED光源15の一方に第1の光源群15aのみを配置し、他方に第2の光源群15bのみを配置する構成でも構わない。
また、本実施例では、第1のR発光LED(R1)は第1のG発光LED(G1)及び第1のB発光LED(B1)に隣接して配置されているが、第2のR発光LED(R2)、第2のG発光LED(G2)又は第2のB発光LED(B2)に隣接して配置されていてもよい。同様に、第2のR発光LED(R2)は第2のG発光LED(G2)及び第2のB発光LED(B2)に隣接して配置されているが、第1のR発光LED(R1)、第1のG発光LED(G1)又は第1のB発光LED(B1)に隣接して配置されていてもよい。
さらに、本実施例では、第1及び第2の光源群15a、15bは異なる色同士が隣接して配置されているが、これに限られない。例えば、第1の光源群15aは、複数の第1のR発光LED(R1)を1組とした第1のR発光LED群と、複数の第1のG発光LED(G1)を1組とした第1のG発光LED群と、複数の第1のB発光LED(B1)を1組とした第1のB発光LED群とを有し、第1のR発光LED群、第1のG発光LED群及び第1のB発光LED群は、異なる色同士が隣接して配置されていてもよい。同様に、第2の光源群15bは、複数の第2のR発光LED(R2)を1組とした第2のR発光LED群と、複数の第2のG発光LED(G2)を1組とした第2のG発光LED群と、複数の第2のB発光LED(B2)を1組とした第2のB発光LED群とを有し、第2のR発光LED群、第2のG発光LED群及び第2のB発光LED群は異なる色同士が隣接して配置されていてもよい。
また、第1のR発光LED群、第1のG発光LED群及び第1のB発光LED群は、第2のR発光LED群、第2のG発光LED群又は第2のB発光LED群に隣接して配置されていてもよい。例えば、第1のR発光LED群、第2のR発光LED群、第1のG発光LED群、第2のG発光LED群、第1のB発光LED群及び第2のB発光LED群がこの順に繰り返し配列されていてもよい。
以上説明したように本実施例によれば、LED光源15に用いられるLEDから出力される光の波長特性にばらつきがあっても、各LEDの駆動電流を調整して各LEDから射出される光の光量を最適化することにより、赤色、緑色及び青色の各色度を目標の色度に調整できる。このように、本実施例によるバックライトユニット6及びそれを備えた液晶表示装置1はLEDの波長特性のばらつきを活用して必要な色度範囲を実現できる。従って、目標の色度が得られる波長の光に対して短波長の光を射出するLEDと、長波長の光を射出するLEDとに選別して分離しておくだけでよく、特に、指定された波長特性のLEDを用いる必要がない。また、使用予定の全てのLEDを使用できるので、必要数量のLEDを準備しておけばよい。これにより、LEDの単価を下げることができるので、バックライトユニット6及びそれを備えた液晶表示装置の低コスト化を図ることができる。さらに、目標の色度が得られる波長の光を射出するLEDだけでなく、当該波長と異なる波長の光を射出する全てのLEDを活用することができるので、LEDの数量確保も容易になる。また、目的に応じて表示画面の色再現範囲を変えることができるので、液晶表示装置1の用途を拡げることができる。
(実施例2)
次に、本実施の形態の実施例2による面照明装置としてのバックライトユニット及び液晶表示装置について図7を用いて説明する。図7は、本実施例のバックライトユニット26の分解斜視図である。図7に示すように、本実施例によるバックライトユニット26はLED光源25が導光板11の光射出面16の裏面側に配置された直下型構造である点に特徴を有している。LED光源25は所望波長の光に対して短波長の光を導光領域に射出する第1の光源群15aと、所望波長の光に対して波長の光を導光領域に射出する第の光源群15bとを有している。第1及び第2の光源群15a、15bは、薄型直方体の箱状に形成されて光射出面側が開口されたランプハウス21内に配置されている。また、第1及び第2の光源群15a、15bは光射出面16の裏面(光散乱面)にほぼ平行な面内で無作為に配置されている。第1の光源群15aは、ランプハウス21内に配置された全ての第1のR発光LED(R1)、全ての第1のG発光LED(G1)及び全ての第1のB発光LED(B1)により構成されている。第2の光源群15bは、ランプハウス21内に配置された全ての第2のR発光LED(R2)、全ての第2のG発光LED(G2)及び全ての第2のB発光LED(B2)により構成されている。
第1の光源群15aを構成する第1のR発光LED(R1)、第1のG発光LED(G1)及び第1のB発光LED(B1)並びに第2の光源群15bを構成する第2のR発光LED(R2)、第2のG発光LED(G2)及び第2のB発光LED(B2)をそれぞれ独立して駆動することにより、各LEDから射出される光の光量を調整して各色の色度を目標の色度にほぼ一致させることができる。このように、本実施例のバックライトユニット26及びそれを備えた液晶表示装置は、上記実施例と同様の効果を得ることができる。
(実施例3)
次に、本実施の形態の実施例3による面照明装置としてのバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置について図8及び図9を用いて説明する。本実施例によるバックライトユニットは2種類の色再現範囲を実現できる点に特徴を有している。本実施例によるバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置の概略構成は上記実施例1又は2のいずれであってもよい。但し、本実施例では、緑色の色度のみが調整される例が示されているので、少なくともG光については、短波長及び長波長の光を発光するLED(第1及び第2のG発光LED(G1)、(G2))が必要になる。
図8は、本実施例のバックライトユニットで実現できる色再現範囲A、Bの駆動条件を示している。図8に示すように、色再現範囲A、Bを実現するためのLED光源の駆動条件は第1及び第2のG発光LED(G1)、(G2)のみが異なっている。色再現範囲Aを実現するためには、第1及び第2のG発光LED(G1)、(G2)の駆動電流が150mAに設定されるのに対して、色再現範囲Bを実現するためには、第1及び第2のG発光LED(G1)、(G2)の駆動電流がそれぞれ0mA及び300mAに設定される。
図9は、本実施例のバックライトユニットに搭載された光源駆動回路の回路ブロック図である。図9に示すように、光源駆動回路は色再現範囲A、Bを記憶した記憶部32と、色再現範囲A、Bの選択に用いられる選択信号が入力される選択信号入力部33と、入力された選択信号に基づいて第1及び第2の駆動部の駆動条件を制御する制御部31とを有している。本実施例では、第1及び第2のG発光LED(G1)、(G2)の発光する光の光量が調整されるため、制御部31は第1の駆動部に備えられた第1のG用駆動回路Gc1と、第2の駆動部に備えられた第2のG用駆動回路Gc2との駆動条件を制御する。また、本実施例では、記憶部32は制御部31に内蔵されているが、制御部31とは別個の回路であってもよい。
また、光源駆動回路は、第1及び第2のG用駆動回路Gc1、Gc2の出力電流の電流値の制御に用いられる電流制御信号が出力される電流制御信号生成部34と、液晶表示パネルの表示画面全体の調光に用いられる調光制御信号が出力されるパルス幅変調(PWM)回路部35gとを有している。さらに、光源駆動回路は電流制御信号生成部34及びPWM回路部35gからそれぞれ出力された信号を演算する演算回路部36と、演算回路部36から出力された信号を反転して第2のG用駆動回路Gc2に出力する反転回路部37とを有している。
またさらに、光源駆動回路は、第1のR発光LED(R1)の駆動電流を出力する第1のR用駆動回路Rc1と、調光制御信号を出力するPWM回路部35rとを有している。また、光源駆動回路は、第1のB発光LED(B1)の駆動電流を出力する第1のB用駆動回路Bc1と、調光制御信号を出力するPWM回路部35bとを有している。なお、PWM回路部35r、35g、35bから出力されるパルス信号のデューティ比が100%(直流信号)の場合に、表示画面の輝度は最大になる。
次に、光源駆動回路の動作について説明する。液晶表示装置には、例えば色再現範囲A、Bを選択する選択用スイッチが設けられており、利用者は当該選択用スイッチを操作することにより所望の色再現範囲A、Bが選択できるようになっている。例えば、利用者が色再現範囲Aを選択したとする。色再現範囲Aが選択された旨の信号が選択信号入力部33を介して制御部31に入力される。制御部31は色再現範囲Aを実現するために必要な第1及び第2のG用駆動回路Gc1、Gc2の駆動条件を記憶部32から読み込んで、例えばデューティ比が50%の電流制御用信号を出力するように電流制御信号生成部34を制御する。
これにより、デューティ比が50%の電流制御用信号が電流制御信号生成部34から演算回路部36に出力される。一方、演算回路部36にはPWM回路部35gから調光制御信号が入力されている。演算回路部36は調光制御用信号と電流制御用信号とを演算して演算信号を出力する。当該演算信号は第1のG用駆動回路Gc1と、反転回路部37に入力される。第1のG用駆動回路Gc1は当該演算信号に基づいて150mAの電流を出力する。一方、第2のG用駆動回路Gc2は当該演算信号の反転信号に基づいて150mAの電流を出力する。これにより、第1及び第2のG発光LED(G1)、(G2)から射出される光の光量が調整されて緑色の色度は目標の色度にほぼ一致させることができる。
また、利用者が色再現範囲Bを選択した場合には、制御部31は直流の電流制御用信号を出力するように電流制御信号生成部34を制御する。第1及び第2のG用駆動回路Gc1、Gc2を制御する信号は互いに位相が180°反転された信号であるため、PWM回路部35gの出力信号を直流信号とすることにより、例えば第1のG用駆動回路Gc1の出力電流を0mAとし、第2のG用駆動回路Gc2の出力電流を300mAにすることができる。なお、本実施例の光源駆動回路の回路構成は当該構成に限られない。
以上説明したように、本実施例のバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置によれば、表示画面に実現される色再現範囲を容易に切り替えることができるので、液晶表示装置を種々の用途に用いることが可能になる。
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
上記実施の形態では、赤色、緑色及び青色の各色度がそれぞれ調整されているが、本発明はこれに限られない。例えば、赤色、緑色及び青色のいずれか1色又は2色のみの色度が調整できるようになっていても、上記実施の形態と同様の効果が得られる。特に、赤色は発光スペクトルの波長変化に対する色度座標の変動が少ないため、緑色及び青色のみを調整できるようにしても、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
また、上記実施の形態では、LED光源15、25は第1及び第2の光源群15a、15bの2つに分類されているが、本発明はこれに限られない。LED光源15、25は3つ以上に分類されたLED光源群を有していてもよい。例えば、バックライトユニットは第1及び第2の光源群15a、15bに加えて目標の色度をほぼ達成できる第3のLED群を備えたLED光源と、第3のLED群を駆動する第3の駆動部とを有していてもよい。この場合、第3のLED群を構成する全てのLEDに許容範囲内で駆動電流を十分に流すことができるため、表示画面の輝度が確保し易くなる。
以上説明した本実施の形態による面照明装置としてのバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置は、以下のようにまとめられる。
(付記1)
複数の色度で確定される色再現範囲の光が射出される光射出領域と、
前記光射出領域に光を導光する導光領域と、
前記複数の色度のうちのいずれかの色度Xが得られる所望波長λ0の光に対して短波長の光を前記導光領域に射出する第1の光源群と、
前記所望波長λ0の光に対して長波長の光を前記導光領域に射出する第2の光源群と、
前記第1の光源群を駆動する第1の駆動部と、
前記第2の光源群を駆動する第2の駆動部と
を有することを特徴とする面照明装置。
(付記2)
付記1記載の面照明装置において、
前記短波長の光及び前記長波長の光のそれぞれの光量は、前記短波長の光と前記長波長の光とを混色させた光の色度が前記色度Xにほぼ等しくなるように調整されていることを特徴とする面照明装置。
(付記3)
付記1又は2に記載の面照明装置において、
前記短波長の光は、所定の波長範囲内の複数の単色光からなる単色光群αであり、
前記長波長の光は、前記所定の波長範囲と異なる波長範囲内の複数の単色光からなる単色光群βであること
を特徴とする面照明装置。
(付記4)
付記3記載の面照明装置において、
前記単色光群αの前記複数の単色光の各波長を平均した平均波長λ1は、前記所望波長λ0より短いことを特徴とする面照明装置。
(付記5)
付記3又は4に記載の面照明装置において、
前記単色光群αの前記複数の単色光の波長の少なくとも1つは、前記所望波長λ0にほぼ等しいことを特徴とする面照明装置。
(付記6)
付記3乃至5のいずれか1項に記載の面照明装置において、
前記単色光群βの前記複数の単色光の各波長を平均した平均波長λ2は、前記所望波長λ0より長いことを特徴とする面照明装置。
(付記7)
付記3乃至6のいずれか1項に記載の面照明装置において、
前記単色光群βの前記複数の単色光の波長の少なくとも1つは、前記所望波長λ0にほぼ等しいことを特徴とする面照明装置。
(付記8)
付記3乃至7のいずれか1項に記載の面照明装置において、
前記単色光群α、βのそれぞれの前記複数の単色光の波長は、発光ピーク波長又はドミナント波長であることを特徴とする面照明装置。
(付記9)
付記1乃至8のいずれか1項に記載の面照明装置において、
前記色度Xは、赤色、緑色又は青色の色度であることを特徴とする面照明装置。
(付記10)
付記1乃至8のいずれか1項に記載の面照明装置において、
前記色度Xは、前記複数の色度のうちのいずれか2つであり、
2つの前記色度Xは、赤色及び緑色、前記赤色及び青色又は前記緑色及び前記青色の色度であること
を特徴とする面照明装置。
(付記11)
付記1乃至8のいずれか1項に記載の面照明装置において、
前記色度Xは、前記複数の色度のうちのいずれか3つであり、
3つの前記色度Xは、赤色、緑色及び青色の色度であること
を特徴とする面照明装置。
(付記12)
付記9乃至11のいずれか1項に記載の面照明装置において、
前記第1の光源群は、
前記赤色の色度が得られる所望波長λR0の光に対して短波長の赤色の光を発光する第1のR発光LED、
前記緑色の色度が得られる所望波長λG0の光に対して短波長の緑色の光を発光する第1のG発光LED、
及び前記青色の色度が得られる所望波長λB0の光に対して短波長の青色の光を発光する第1のB発光LEDの少なくともいずれか1つを有し、
前記第2の光源群は、
前記所望波長λR0の光に対して長波長の赤色の光を発光する第2のR発光LED、
前記所望波長λG0の光に対して長波長の緑色の光を発光する第2のG発光LED、
及び前記所望波長λB0の光に対して長波長の青色の光を発光する第2のB発光LEDの少なくともいずれか1つを有すること
を特徴とする面照明装置。
(付記13)
付記12記載の面照明装置において、
前記第1の駆動部は、
前記第1のR発光LEDを駆動する第1のR用駆動回路、
前記第1のG発光LEDを駆動する第1のG用駆動回路、
及び前記第1のB発光LEDを駆動する第1のB用駆動回路の少なくともいずれか1つを有し、
前記第2の駆動部は、
前記第2のR発光LEDを駆動する第2のR用駆動回路、
前記第2のG発光LEDを駆動する第2のG用駆動回路、
及び前記第2のB発光LEDを駆動する第2のB用駆動回路の少なくともいずれか1つを有すること
を特徴とする面照明装置。
(付記14)
付記12又は13に記載の面照明装置において、
前記第1の光源群は、複数の前記第1のR発光LED、複数の前記第1のG発光LED及び複数の前記第1のB発光LEDを有し、
前記第1のR発光LED、前記第1のG発光LED及び前記第1のB発光LEDは、異なる色同士が隣接して配置されており、
前記第2の光源群は、複数の前記第2のR発光LED、複数の前記第2のG発光LED及び複数の前記第2のB発光LEDを有し、
前記第2のR発光LED、前記第2のG発光LED及び前記第2のB発光LEDは、異なる色同士が隣接して配置されていること
を特徴とする面照明装置。
(付記15)
付記14記載の面照明装置において、
前記第1のR発光LED、前記第1のG発光LED又は前記第1のB発光LEDは、前記第2のR発光LED、前記第2のG発光LED又は前記第2のB発光LEDに隣接して配置されていることを特徴とする面照明装置。
(付記16)
付記14又は15に記載の面照明装置において、
前記第1の光源群は、複数の前記第1のR発光LEDを1組とした第1のR発光LED群と、複数の前記第1のG発光LEDを1組とした第1のG発光LED群と、複数の前記第1のB発光LEDを1組とした第1のB発光LED群とを有し、
前記第1のR発光LED群、前記第1のG発光LED群及び前記第1のB発光LED群は、異なる色同士が隣接して配置されており、
前記第2の光源群は、複数の前記第2のR発光LEDを1組とした第2のR発光LED群と、複数の前記第2のG発光LEDを1組とした第2のG発光LED群と、複数の前記第2のB発光LEDを1組とした第2のB発光LED群とを有し、
前記第2のR発光LED群、前記第2のG発光LED群及び前記第2のB発光LED群は、異なる色同士が隣接して配置されていること
を特徴とする面照明装置。
(付記17)
付記16記載の面照明装置において、
前記第1のR発光LED群、前記第1のG発光LED群又は前記第1のB発光LED群は、前記第2のR発光LED群、前記第2のG発光LED群又は前記第2のB発光LED群に隣接して配置されていることを特徴とする面照明装置。
(付記18)
付記1乃至17のいずれか1項に記載の面照明装置において、
前記第1及び第2の光源群は、前記光射出面の側端部に配置されていることを特徴とする面照明装置。
(付記19)
付記1乃至17のいずれか1項に記載の面照明装置において、
前記第1及び第2の光源群は、前記光射出面の裏面側に配置されていることを特徴とする面照明装置。
(付記20)
付記19記載の面照明装置において、
前記第1及び第2の光源群は、前記光射出面の裏面にほぼ平行な面内で無作為に配置されていることを特徴とする面照明装置。
(付記21)
付記1乃至20のいずれか1項に記載の面照明装置において、
複数の前記色再現範囲を記憶した記憶部と、
前記複数の色再現範囲の選択に用いられる選択信号が入力される選択信号入力部と、
入力された前記選択信号に基づいて前記第1及び第2の駆動部の駆動条件を制御する制御部と
を有することを特徴とする面照明装置。
(付記22)
一対の基板間に液晶を封止した液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを照明する面照明装置とを有する液晶表示装置において、
前記面照明装置は、付記1乃至21のいずれか1項に記載の面照明装置であること
を特徴とする液晶表示装置。
(付記23)
付記22記載の液晶表示装置において、
前記面照明装置は、バックライトユニットとして機能することを特徴とする液晶表示装置。
本発明の一実施の形態による面照明装置の色再現範囲を表わしたxy色度図である。 本発明の一実施の形態による面照明装置であって、図1に示す3つの色度が得られるそれぞれの光の発光スペクトルを示す図である 本発明の一実施の形態の実施例1によるバックライトユニット6を備えた液晶表示装置1の概略構造を示す図である。 本発明の一実施の形態の実施例1によるバックライトユニット6に備えられた光源駆動回路17の回路ブロック図である。 本発明の一実施の形態の実施例1によるバックライトユニット6に備えられたLED光源15から射出される光の発光スペクトルを示す図である。 本発明の一実施の形態によるバックライトユニット6の色再現範囲を表わしたxy色度図である。 本発明の一実施の形態の実施例2によるバックライトユニット26の分解斜視図である。 本発明の一実施の形態の実施例3によるバックライトユニットで実現できる色再現範囲A、Bの駆動条件を示す図である。 本発明の一実施の形態の実施例3によるバックライトユニットに備えられ光源駆動回路の回路ブロック図である。 従来のバックライトユニット106及びそれを備えた液晶表示装置101の概略構造を示す図である。
符号の説明
1、101 液晶表示装置
2、102 液晶表示パネル
3、103 拡散シート
4、5、104、105 レンズシート
6、26、106 バックライトユニット
11、111 導光板
15、25、115 LED光源
15a 第1の光源群
15b 第2の光源群
16、116 光射出面
17 光源駆動回路
17a 第1の駆動部
17b 第2の駆動部
18 LED実装基板
20、120 リフレクタ
21 ランプハウス
22、122 反射シート
31 制御部
32 記憶部
33 選択信号入力部
34 電流制御信号生成部
35b、35g、35r パルス幅変調回路
36 演算回路部
37 反転回路部

Claims (9)

  1. 複数の色度で確定される色再現範囲の光が射出される光射出領域と、
    前記光射出領域に光を導光する導光領域と、
    前記複数の色度のうちのいずれかの色度Xが得られる所望波長λ0の光に対して、所定の波長範囲内の複数の単色光からなる単色光群αである短波長の光を前記導光領域に射出する第1の光源群と、
    前記所望波長λ0の光に対して、前記所定の波長範囲と異なる波長範囲内の複数の単色光からなる単色光群βである長波長の光を前記導光領域に射出する第2の光源群と、
    前記第1の光源群を駆動する第1の駆動部と、
    前記第2の光源群を駆動する第2の駆動部と
    を有することを特徴とする面照明装置。
  2. 請求項1記載の面照明装置において、
    前記短波長の光及び前記長波長の光のそれぞれの光量は、前記短波長の光と前記長波長の光とを混色させた光の色度が前記色度Xにほぼ等しくなるように調整されていることを特徴とする面照明装置。
  3. 請求項1又は2に記載の面照明装置において、
    前記色度Xは、赤色、緑色又は青色の色度であることを特徴とする面照明装置。
  4. 請求項1又は2に記載の面照明装置において、
    前記色度Xは、前記複数の色度のうちのいずれか2つであり、
    2つの前記色度Xは、赤色及び緑色、前記赤色及び青色又は前記緑色及び前記青色の色度であること
    を特徴とする面照明装置。
  5. 請求項1又は2に記載の面照明装置において、
    前記色度Xは、前記複数の色度のうちのいずれか3つであり、
    3つの前記色度Xは、赤色、緑色及び青色の色度であること
    を特徴とする面照明装置。
  6. 請求項乃至のいずれか1項に記載の面照明装置において、
    前記第1の光源群は、
    前記赤色の色度が得られる所望波長λR0の光に対して短波長の赤色の光を発光する第1のR発光LED、
    前記緑色の色度が得られる所望波長λG0の光に対して短波長の緑色の光を発光する第1のG発光LED、
    及び前記青色の色度が得られる所望波長λB0の光に対して短波長の青色の光を発光する第1のB発光LEDの少なくともいずれか1つを有し、
    前記第2の光源群は、
    前記所望波長λR0の光に対して長波長の赤色の光を発光する第2のR発光LED、
    前記所望波長λG0の光に対して長波長の緑色の光を発光する第2のG発光LED、
    及び前記所望波長λB0の光に対して長波長の青色の光を発光する第2のB発光LEDの少なくともいずれか1つを有すること
    を特徴とする面照明装置。
  7. 請求項記載の面照明装置において、
    前記第1の駆動部は、
    前記第1のR発光LEDを駆動する第1のR用駆動回路、
    前記第1のG発光LEDを駆動する第1のG用駆動回路、
    及び前記第1のB発光LEDを駆動する第1のB用駆動回路の少なくともいずれか1つを有し、
    前記第2の駆動部は、
    前記第2のR発光LEDを駆動する第2のR用駆動回路、
    前記第2のG発光LEDを駆動する第2のG用駆動回路、
    及び前記第2のB発光LEDを駆動する第2のB用駆動回路の少なくともいずれか1つを有すること
    を特徴とする面照明装置。
  8. 請求項1乃至のいずれか1項に記載の面照明装置において、
    複数の前記色再現範囲を記憶した記憶部と、
    前記複数の色再現範囲の選択に用いられる選択信号が入力される選択信号入力部と、
    入力された前記選択信号に基づいて前記第1及び第2の駆動部の駆動条件を制御する制御部と
    を有することを特徴とする面照明装置。
  9. 一対の基板間に液晶を封止した液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを照明する面照明装置とを有する液晶表示装置において、
    前記面照明装置は、請求項1乃至のいずれか1項に記載の面照明装置であること
    を特徴とする液晶表示装置。
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