JP4839379B2

JP4839379B2 - バックライト装置、及びこれを用いた表示装置

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Publication number: JP4839379B2
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Inventors: 哲也 ▲濱▼田
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Description

本発明は、バックライト装置、特に光源としての発光ダイオードを有するバックライト装置、及びこれを用いた表示装置に関する。

近年、例えば液晶表示装置は、在来のブラウン管に比べて薄型、軽量などの特長を有するフラットパネルディスプレイとして、液晶テレビ、モニター、携帯電話などに幅広く利用されている。このような液晶表示装置には、光を発光するバックライト装置と、バックライト装置に設けられた光源からの光に対しシャッターの役割を果たすことで所望画像を表示する液晶パネルとが含まれている。

また、上記バックライト装置には、冷陰極管や熱陰極管からなる線状光源を液晶パネルの側方または下方に配置したサイドライト型または直下型のものが提供されている。しかるに、上記のような冷陰極管等には水銀が含まれており、廃棄する冷陰極管のリサイクル等を行い難かった。そこで、従来のバックライト装置には、例えば特開２００４−２１１４７号公報に記載されているように、水銀を使用していない発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源に用いたバックライト装置が提案されている。

また、上記第１の従来例のバックライト装置では、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の各色光を発光する三種類の発光ダイオードを設けて、これら三種類の発光ダイオードからの光を白色光に混色して、照明光として液晶パネルに出射していた。

また、従来のバックライト装置では、例えば特開２００２−３５０８４６号公報に記載されているように、上記ＲＧＢの三種類の発光ダイオードに加えて、白色の発光ダイオードを設置することが提案されている。そして、この第２の従来例のバックライト装置では、輝度の低下を生じることなく、中間色の照明光を得ることが可能とされていた。

ところが、上記のような従来のバックライト装置では、発光ダイオードの設置数の削減を図ったときに、照明光の輝度や色度を適切に制御するのが難しくなるという問題点があった。

具体的には、上記第１の従来例のバックライト装置では、ＲＧＢの三種類の発光ダイオードを用いて照明光を得ていたが、これらの各発光ダイオードでは発光効率が低いものであり、照明光の輝度や色度を所望の値に制御するためには多数の発光ダイオードを設置することが必要であった。また、上記第２の従来例のバックライト装置では、上記三種類の発光ダイオードに加えて、白色の発光ダイオードを用いていた。しかしながら、この白色の発光ダイオードは、通常、青色の発光ダイオードの発光部に対し、黄色の蛍光材または緑色及び赤色の蛍光材を設けることによって白色光を得ており、結局のところ、第２の従来例では、第１の従来例と同様に、照明光の輝度や色度を所望の値に制御するためには多数の発光ダイオードを設置することが必要であった。このように従来のバックライト装置では、発光ダイオードの設置数の削減を図ったときに、照明光の輝度低下を防げなかったり、照明光の色度を適切に調整するのが困難となったりした。この結果、従来のバックライト装置では、装置コストや消費電力を低減するのが難しかった。

上記の課題に鑑み、本発明は、発光ダイオードの設置数の削減を図ったときでも、照明光の輝度及び色度を適切に制御することができるコスト安価で低電力化されたバックライト装置、及びこれを用いた表示装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明にかかるバックライト装置は、外部に向かって照明光を発光するバックライト装置であって、
白色の光を発光する白色の発光ダイオードと、
赤色、緑色、及び青色の光をそれぞれ発光する赤色、緑色、及び青色の三種類の発光ダイオードのうち、二種類の発光ダイオードと、
前記白色、及び二種類の発光ダイオードの各点灯駆動を制御する点灯制御部とを備えていることを特徴とするものである。

上記のように構成されたバックライト装置では、白色の発光ダイオードと赤色、緑色、及び青色の三種類の発光ダイオードのうちの二種類の発光ダイオードとが設けられている。また、白色の発光ダイオードと上記二種類の発光ダイオードの各点灯駆動を制御する点灯制御部が設置されている。これにより、上記従来例と異なり、発光ダイオードの設置数の削減を図ったときでも、照明光の輝度及び色度を適切に制御することができる。従って、コスト安価で低電力化されたバックライト装置を構成することができる。

また、上記バックライト装置において、前記点灯制御部は、前記白色、及び二種類の発光ダイオードの各光量を制御することにより、前記照明光の色度を所定の白色度範囲内の値に調整してもよい。

この場合、照明光の白色度を高精度に制御可能なバックライト装置を構成することができる。

また、上記バックライト装置において、前記白色の発光ダイオードには、その発光する白色の光が前記二種類の各発光ダイオードからの光の色度及び前記所定の白色度範囲を用いて決定された白色度許容範囲内となる発光ダイオードが選択されていることが好ましい。

この場合、発光性能が比較的製品バラツキの大きい白色の発光ダイオードに関して、適切な発光ダイオードが選択されることとなり、照明光の白色度の制御をより容易に行うことが可能となる。

また、上記バックライト装置において、前記二種類の発光ダイオードは、赤色及び青色の発光ダイオードであることが好ましい。

この場合、緑色の発光ダイオードを使用する場合に比べて、照明光の白色度の制御を容易に行うことができる。

また、上記バックライト装置において、前記赤色の発光ダイオードには、ドミナント波長が５８０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下である発光ダイオードが用いられてもよい。

この場合、赤色の発光ダイオードにはオレンジ系の発光色を発光する発光ダイオードが含まれることとなり、バックライト装置の設計自由度を拡げることができる。

また、上記バックライト装置において、前記白色、及び二種類の発光ダイオードからの光が導入される導入面が設けられた導光板を備えているとともに、
前記導入面に対して、前記白色の発光ダイオードと前記二種類の発光ダイオードとを交互に配置してもよい。

この場合、発光ダイオードの設置数の削減を図ったときでも、照明光の輝度及び色度を適切に制御することができるサイドライト型のバックライト装置を構成することが可能となる。

また、上記バックライト装置において、前記白色、及び二種類の発光ダイオードからの光が導入される導入面が設けられた導光板を備えているとともに、
前記導光板では、４つの側面のうち、互いに対向する２つの側面が、前記白色、及び二種類の発光ダイオードの一方の発光ダイオードからの光が導入される導入面とされ、かつ、互いに対向する残り２つの側面が、前記白色、及び二種類の発光ダイオードの他方の発光ダイオードからの光が導入される導入面とされてもよい。

この場合、高輝度なサイドライト型のバックライト装置を構成することができる。

また、上記バックライト装置において、前記白色、及び二種類の発光ダイオードでは、その発光部が被照射物に対して直線上に配置されてもよい。

この場合、発光ダイオードの設置数の削減を図ったときでも、照明光の輝度及び色度を適切に制御することができる直下型のバックライト装置を構成することが可能となる。

また、上記バックライト装置において、前記点灯制御部には、前記白色、及び二種類の発光ダイオードに対し、ＰＷＭ調光を用いて、点灯駆動する駆動回路部が含まれていることが好ましい。

この場合、駆動回路部がＰＷＭ調光を用いて白色、及び二種類の発光ダイオードの各光量を制御するので、これらの各光量を変更したときでも、対応する発光ダイオードからの光のスペクトルを変えることなく、各光量を適切に変更することができる。この結果、照明光の色度制御をより容易に行うことができる。

また、上記バックライト装置において、前記照明光を検出するカラーセンサ部を備えるとともに、
前記点灯制御部は、前記カラーセンサ部の検出結果を用いて、前記白色、及び二種類の発光ダイオードの各光量を制御することが好ましい。

この場合、点灯制御部はカラーセンサ部の検出結果を用いたフィードバック制御によって白色、及び二種類の発光ダイオードの各光量を制御するので、照明光の輝度及び色度の制御をより適切に実施することができる。

また、本発明の表示装置は、表示部を備えた表示装置であって、
前記表示部には、上記いずれかのバックライト装置からの照明光が照射されることを特徴とするものである。

上記のように構成された表示装置では、発光ダイオードの設置数の削減を図ったときでも、照明光の輝度及び色度を適切に制御することができるバックライト装置からの照明光を表示部に照射させているので、当該表示部の高輝度化及び大画面化を図ったときでも、表示性能に優れ、しかもコスト安価で低電力化された表示装置を容易に構成することができる。

本発明によれば、発光ダイオードの設置数の削減を図ったときでも、照明光の輝度及び色度を適切に制御することができるコスト安価で低電力化されたバックライト装置、及びこれを用いた表示装置を提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態にかかるバックライト装置の要部構成を示す平面図である。図１に示したバックライト装置を備えた液晶表示装置を説明する図である。図２に示した点灯駆動回路の具体的な構成例を示すブロック図である。上記バックライト装置における色再現範囲を示す色度図及び当該バックライト装置に用いられる白色の発光ダイオードの色度範囲を説明する図である。本発明の第２の実施形態にかかるバックライト装置の要部構成を示す平面図である。本発明の第３の実施形態にかかるバックライト装置及び液晶表示装置を説明する図である。図６に示したバックライト装置での発光ダイオードの具体的な配置例を示す平面図である。

以下、本発明のバックライト装置、及びこれを用いた表示装置の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、本発明を透過型の液晶表示装置に適用した場合を例示して説明する。

［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態にかかるバックライト装置の要部構成を示す平面図であり、図２は図１に示したバックライト装置を備えた液晶表示装置を説明する図である。図１及び図２において、本実施形態では、本発明のバックライト装置２と、バックライト装置２からの光が照射される表示部としての液晶パネル３とが設けられており、これらバックライト装置２と液晶パネル３とが透過型の液晶表示装置１として一体化されている。

バックライト装置２は、光源としての複数の発光ダイオード４と、複数の各発光ダイオード４からの光が導入される導光板５とを備えており、導光板５から液晶パネル３側に平面状の照明光を照射するようになっている。また、バックライト装置２では、照明光の色度が所定の白色度範囲内の値となるように調整可能に構成されている。

また、バックライト装置２では、複数の発光ダイオード４は図１に例示するように、導光板５に対し、同図１の上側及び下側にそれぞれ設定された上側領域及び下側領域のいずれか一方の発光ダイオード４の設置領域に設けられている。これらの上側領域と下側領域とは、液晶パネル３に設けられた表示面（図示せず）の横方向での上側部分及び下側部分にそれぞれ対向するように、液晶表示装置１の内部に組み込まれる。また、これらの上側領域と下側領域とは、液晶表示装置１の使用時において、重力が作用する鉛直方向の上側及び下側にそれぞれ配置されるようになっている。

また、複数の発光ダイオード４には、白色（Ｗ）、赤色（Ｒ）、及び青色（Ｂ）の光をそれぞれ発光する白色、赤色、及び青色の発光ダイオード４ｗ、４ｒ、及び４ｂ（図にハッチングなし、ハッチング、及びクロスハッチングにてそれぞれ図示）が含まれている。また、白色の発光ダイオード４ｗには、後に詳述するように、白色度許容範囲内となるものが選択されており、照明光の色度制御、特に白色度の制御をより容易に行えるようになっている。

また、液晶表示装置１では、液晶パネル３と導光板５との間に、例えば偏光シート６、プリズム（集光）シート７、及び拡散シート８が設置されており、これらの光学シートによって、バックライト装置２からの上記照明光の輝度上昇などが適宜行われて、液晶パネル３の表示性能を向上させるようになっている。

また、液晶表示装置１では、液晶パネル３に含まれた液晶層（図示せず）がＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）９を介在させて駆動制御回路１０に接続されており、当該駆動制御回路１０が上記液晶層を画素単位に駆動可能に構成されている。

また、駆動制御回路１０の近傍には、発光ダイオード４ｗ、４ｒ、及び４ｂの各点灯駆動を制御する点灯制御部としての点灯駆動回路１１が設置されており、点灯駆動回路１１は、ＰＷＭ調光を用いて、発光ダイオード４ｗ、４ｒ、及び４ｂを点灯駆動するように構成されている。また、点灯駆動回路１１は、導光板５の非発光面側（つまり、液晶パネル３とは反対側）の中央部に対向配置されたカラーセンサ部１２からの検出結果を用いて、発光ダイオード４ｗ、４ｒ、及び４ｂの各光量を制御するようになっている（詳細は後述。）。

導光板５には、例えば透明なアクリル樹脂などの合成樹脂が用いられている。また、導光板５では、図２に例示するように、断面矩形状のものが使用されており、図１の上側側面及び下側側面が導入面として機能するようになっている。すなわち、導光板５では、上記上側領域及び下側領域に設置された複数の各発光ダイオード４からの光がそれぞれ上記上側側面及び下側側面に導入される。そして、導光板５では、拡散シート８に対向配置された発光面から照明光が液晶パネル３に向かって出射される。

具体的には、上側領域及び下側領域の各発光ダイオード４及び導光板５は図示しない筐体に収容されており、各発光ダイオード４からの光は、外部への光漏れが極力防がれた状態で、対応する上側側面または下側側面から導光板５の内部に対し、直接的にまたはリフレクターを介在させて間接的に効率よく導入されるようになっている。これにより、バックライト装置２では、各発光ダイオード４の光利用効率を容易に向上させることができ、上記照明光の高輝度化を簡単に図ることができる。

また、複数の発光ダイオード４には、上述したように、ＷＲＢの各色光を発光する発光ダイオード４ｗ、４ｒ、及び４ｂが含まれており、この導光板５では、導入されたＷＲＢの各色光を白色光に混色して、当該白色光を上記発光面から照明光として出光するようになっている。

具体的には、発光ダイオード４では、図１に例示するように、導光板５の上記導入面に対して、白色の発光ダイオード４ｗと、赤色または青色の発光ダイオード４ｒ、４ｂとが交互に配置されている。つまり、本実施形態のバックライト装置２では、白色、赤色、及び青色の発光ダイオード４ｗ、４ｒ、及び４ｂはＷＲＷＢのパターンにて順次配列されており、発光ダイオード４ｗ、４ｒ、及び４ｂからの各色光が混色され、白色光の照明光を容易に得ることができるよう構成されている。これにより、バックライト装置２では、照明光の発光品位を向上させ、フルカラー画像に適切な照明光を液晶パネル３に入射させることが可能となり、液晶パネル３の表示品位を簡単に向上できる。

尚、上記の説明以外に、発光ダイオード４ｗ、４ｒ、及び４ｂを、例えばＷＲＢのパターンにて順次配列する構成でもよい。また、導光板５の１つの側面や３または４つの側面に対向するように、複数の発光ダイオード４ｗ、４ｒ、及び４ｂを配列する構成でもよい。

また、複数の発光ダイオード４では、液晶パネル３の大きさや当該液晶パネル３で要求される輝度や表示品位等の表示性能などに応じて、ＷＲＢの各発光ダイオード４ｗ、４ｒ、及び４ｂの設置数や種類、サイズ等が選択されている。具体的にいえば、各発光ダイオード４には、例えば消費電力が１Ｗ程度のパワーＬＥＤあるいは７０ｍＷ程度の消費電力のチップＬＥＤが適宜使用されるようになっている。

ここで、図３も参照して、点灯駆動回路１１について具体的に説明する。

図３は、図２に示した点灯駆動回路の具体的な構成例を示すブロック図である。

図３において、点灯駆動回路１１は、上記照明光を検出するカラーセンサ部１２の検出結果が入力されるカラーコントロール部１４と、電源回路１３からの電力供給が行われるＷ用定電流回路１５ｗ、Ｒ用定電流回路１５ｒ、及びＢ用定電流回路１５ｂとを備えている。また、点灯駆動回路１１には、Ｗ用定電流回路１５ｗ、Ｒ用定電流回路１５ｒ、及びＢ用定電流回路１５ｂにそれぞれ接続されたＷ用スイッチング回路１６ｗ、Ｒ用スイッチング回路１６ｒ、及びＢ用スイッチング回路１６ｂが設置されている。これらのＷ用スイッチング回路１６ｗ、Ｒ用スイッチング回路１６ｒ、及びＢ用スイッチング回路１６ｂには、一定の電流がＷ用定電流回路１５ｗ、Ｒ用定電流回路１５ｒ、及びＢ用定電流回路１５ｂからそれぞれ供給されるようになっている。

また、点灯駆動回路１１では、発光ダイオード４ｗ、４ｒ、及び４ｂの各色光単位にＰＷＭ調光を用いて、これら各発光ダイオード４ｗ、４ｒ、４ｂを点灯駆動するようになっている。すなわち、点灯駆動回路１１では、Ｗ用定電流回路１５ｗ、Ｒ用定電流回路１５ｒ、Ｂ用定電流回路１５ｂ、Ｗ用スイッチング回路１６ｗ、Ｒ用スイッチング回路１６ｒ、及びＢ用スイッチング回路１６ｂが発光ダイオード４ｗ、４ｒ、及び４ｂに対し、ＰＷＭ調光を用いて、点灯駆動する駆動回路部を構成している。

また、点灯駆動回路１１では、ユーザからの指示に従って、上記照明光の輝度及び色度を適宜変更可能に構成されている。さらに、点灯駆動回路１１では、カラーセンサ部１２の検出結果を用いたフィードバック制御により、発光ダイオード４ｗ、４ｒ、及び４ｂの各光量を変更するようになっている。

具体的にいえば、カラーセンサ部１２には、白色光、赤色光、及び青色光の各輝度を個別に検出可能な受光素子が用いられており、照明光に含まれた白色光、赤色光、及び青色光の各輝度を検出するようになっている。また、カラーセンサ部１２は、所定の時間間隔毎に、白色光、赤色光、及び青色光の輝度をそれぞれ示す検出信号１２ｗ、１２ｒ、１２ｂを、カラーコントロール部１４に出力するように構成されている。

カラーコントロール部１４には、ＣＰＵやＭＰＵ等の演算部が含まれており、ユーザが所望する照明光の色度（白色度）や輝度の各指示値を入力するようになっている。すなわち、カラーコントロール部１４には、例えば液晶表示装置１側に設けられたリモートコントローラ等の操作入力器（図示せず）から指示信号が入力されるように構成されており、当該指示信号にてユーザが所望する色度や輝度の各指示値が通知される。そして、カラーコントロール部１４では、通知された色度や輝度の各指示値に基づき、発光ダイオード４ｗ、４ｒ、４ｂでの各光量の目標値が定められるようになっている。

一方、カラーコントロール部１４には、検出信号１２ｗ、１２ｒ、１２ｂがカラーセンサ部１２から入力されており、カラーコントロール部１４は、検出信号１２ｗ、１２ｒ、１２ｂと上記光量の目標値を用いて、各色光単位に後述のＰＷＭ調光信号を作成し、対応するＷ用スイッチング回路１６ｗ、Ｒ用スイッチング回路１６ｒ、及びＢ用スイッチング回路１６ｂに出力するように構成されている。

また、Ｗ用スイッチング回路１６ｗでは、カラーコントロール部１４からのＰＷＭ調光信号を基にＰＷＭ調光のオン／オフデューティ比を変更する。これにより、Ｗ用スイッチング回路１６ｗから発光ダイオード４ｗに供給される電流が変更されて、発光ダイオード４ｗの光量もまた変えられる。

同様に、Ｒ用スイッチング回路１６ｒでは、カラーコントロール部１４からのＰＷＭ調光信号を基にＰＷＭ調光のオン／オフデューティ比を変更する。これにより、Ｒ用スイッチング回路１６ｒから発光ダイオード４ｒに供給される電流が変更されて、発光ダイオード４ｒの光量もまた変えられる。

同様に、Ｂ用スイッチング回路１６ｂでは、カラーコントロール部１４からのＰＷＭ調光信号を基にＰＷＭ調光のオン／オフデューティ比を変更する。これにより、Ｂ用スイッチング回路１６ｂから発光ダイオード４ｂに供給される電流が変更されて、発光ダイオード４ｂの光量もまた変えられる。

以上のように、点灯駆動回路１１では、カラーセンサ部１２の検出結果を用いたフィードバック制御が実施されて、照明光の輝度及び色度を、ユーザが所望する色度及び輝度に適切に合致させることができるようになっている。

次に、図４も参照して、本実施形態のバックライト装置２において、照明光の色度を所定の白色度範囲内の値に調整する調整動作と、白色の発光ダイオード４ｗの選定基準について、具体的に説明する。

図４は、上記バックライト装置における色再現範囲を示す色度図及び当該バックライト装置に用いられる白色の発光ダイオードの色度範囲を説明する図である。また、この図４に示した色度図は、ＣＩＥ１９３１表色系における色再現範囲の色度図（ＮＴＳＣ比）ＮＴＳＣ色度図である。

まず、バックライト装置２での上記調整動作について、説明する。図４において、本実施形態のバックライト装置２では、照明光の色度が所定の白色度範囲内の値として例えば図４の点Ａ及び点Ｂを結んだ線分ＡＢ上の色度の値に調整可能になっている。つまり、点灯駆動回路１１が、発光ダイオード４ｗ、４ｒ、４ｂの各光量を制御することにより、照明光の色度を線分ＡＢ上のいずれかの色度とすることができる。

より具体的には、例えば照明光の色度が点Ａである場合において、点Ｂの色度に変更する指示信号が点灯駆動回路１１に入力されると、点灯駆動回路１１では、カラーコントロール部１４が点Ｂの色度となる発光ダイオード４ｗ、４ｒ、４ｂの各光量を算出する。そして、カラーコントロール部１４は、算出した各光量に基づいて、ＷＲＢの各色用のＰＷＭ調光信号を生成して、対応するＷ用スイッチング回路１６ｗ、Ｒ用スイッチング回路１６ｒ、及びＢ用スイッチング回路１６ｂに出力する。これにより、発光ダイオード４では、例えば発光ダイオード４ｂからの青色光の光量が減少され、かつ発光ダイオード４ｒからの赤色光の光量が増加されて、照明光の色度が点Ｂの色度に調整される。

次に、本実施形態のバックライト装置２における、白色の発光ダイオード４ｗの選定基準について説明する。尚、以下の説明では、上記線分ＡＢ上の色度の値に調整可能に構成されている場合を例示して説明する。

図４において、青色の発光ダイオード４ｂから発光される青色光の色度は同図の点Ｃで示され、赤色の発光ダイオード４ｒから発光される赤色光の色度は同図の点Ｄで示される。つまり、これら発光ダイオード４ｂ、４ｒでは、周知のように、ドミナント波長がそれぞれ４５０〜４６５ｎｍ及び６２０〜６４０ｎｍの範囲内にあり、発光特性が比較的製品バラツキの小さいものである。それ故、発光ダイオード４ｂ、４ｒでは、色度を点Ｃ及び点Ｄの一点にそれぞれ固定的に定めることができる。

尚、点Ａ〜点Ｄでの具体的な色度のｘ、ｙ座標は、下記表１に示す値である。また、点Ａ及び点Ｂの色度は、それぞれ９３００Ｋ及び５０００Ｋの色温度に相当する。また、点Ｃ及び点Ｄの色度は、対応する発光ダイオード４ｂ、４ｒをバックライト装置２に組み込んだときのバックライト射出光（照明光）の実測値である。

これに対して、白色の発光ダイオード４ｗでは、発光ダイオード（半導体）自体の製品バラツキだけでなく、その発光ダイオード４ｗに用いられている蛍光材の製品バラツキも重畳される。このため、発光ダイオード４ｗでは、図４に楕円５０にて示すように、発光ダイオード４ｂ、４ｒに比べて、非常に大きい製品バラツキがあり、発光色（白色光）の色度が製品個々で大きく異なっている。尚、楕円５０は、発光ダイオード４ｗの製品バラツキを示す具体例であり、複数の発光ダイオード４ｗの実測値に基づくものである。

そこで、本実施形態のバックライト装置２では、上記線分ＡＢ上の色度（所定の白色度範囲）に照明光の色度を調整可能なものとするために、青色及び赤色の発光ダイオード４ｂ、４ｒの色度（点Ｃ及び点Ｄの色度）及び上記所定の白色度範囲（点Ａ及び点Ｂの色度）を用いて、白色の発光ダイオード４ｗとして選択可能な白色度許容範囲を決定している。

つまり、点Ｃ及び点Ａを結んだ線分ＣＡの延長線と楕円５０との交点Ｃ’の色度のｘ、ｙ座標を求める。同様に、点Ｄ及び点Ｂを結んだ線分ＤＢの延長線と楕円５０との交点Ｄ’の色度のｘ、ｙ座標を求める。さらに、線分ＣＡの延長線と線分ＤＢの延長線との交点Ｐの色度のｘ、ｙ座標を求めて、図４に斜線部にて示す範囲を上記白色度許容範囲として定めている。そして、発光色の色度が白色度許容範囲内にある白色の発光ダイオード４ｗを選択して、使用している。これにより、発光ダイオード４ｗ、４ｒ、４ｂの各光量を制御することにより、照明光の色度を線分ＡＢ上のいずれかの色度とすることができる。

これに反して、白色度許容範囲外の白色の発光ダイオード、例えば図４に点Ｅにて示す色度の白色の発光ダイオードを選択した場合、赤色の発光ダイオード４ｒの光量をいくら増加させても、線分ＡＢ上で、当該線分ＡＢと点Ｄと点Ｅとを結んだ線分ＤＥとの交点よりも点Ｂ側の色度に照明光の色度（白色度）を調整することは不可能である。

以上のように、本実施形態のバックライト装置２では、発光色の色度が白色度許容範囲内にある白色の発光ダイオード４ｗが選定されており、照明光の色度を所定の白色度範囲内の値に自在に変更できるようになっている。

以上のように構成された本実施形態のバックライト装置２では、白色の発光ダイオード４ｗと、赤色及び青色の発光ダイオード４ｒ及び４ｂとが設けられるとともに、これら発光ダイオード４ｗ、４ｒ、及び４ｂの各点灯駆動を制御する点灯駆動回路（点灯制御部）１１が設置されている。これにより、本実施形態のバックライト装置２では、上記従来例と異なり、発光ダイオード４の設置数の削減を図ったときでも、照明光の輝度及び色度を適切に制御することができる。従って、コスト安価で低電力化されたバックライト装置２を構成することができる。この結果、本実施形態では、液晶パネル（表示部）３の高輝度化及び大画面化を図ったときでも、表示性能に優れ、しかもコスト安価で低電力化された液晶表示装置１を容易に構成することができる。

具体的にいえば、本願の発明者は本実施形態品と従来品とを比較するために、消費電力が１Ｗ程度のパワーＬＥＤを使用して、対角２３インチの液晶表示装置用のバックライト装置を構成した。そして、ＲＧＢの三種類の発光ダイオードを用いた従来品（第１の従来例相当品）では、照明光の輝度を、例えば６００（ｃｄ／ｍ²）とするためには、４７個の赤色、６８個の緑色、及び３７個の青色の発光ダイオードが必要であった。すなわち、この従来品では、合計１５２個の発光ダイオードが必要であり、消費電力は１３０Ｗであった。

これに対して、本実施形態品では、６３個の白色、４８個の赤色、及び２０個の青色の発光ダイオードを使用するだけで、上記６００（ｃｄ／ｍ²）の輝度とすることができた。すなわち、本実施形態品では、従来品に比べて、発光ダイオードの設置数を約１４％削減した、合計１３１個の発光ダイオードによって従来品と同一の輝度を発光できることがシミュレーションにより判った。また、このように発光ダイオードの設置数を削減しているので、本実施形態品では、従来品に比べてコストを低減することができるとともに、消費電力は９６Ｗと従来品に比べて約２６％低減できることがシミュレーションにより判った。

また、本実施形態のバックライト装置２では、点灯駆動回路１１が発光ダイオード４ｗ、４ｒ、及び４ｂの各光量を制御することにより、図４に線分ＡＢにて例示した所定の白色度範囲内の値に照明光の色度を調整可能に構成されている。従って、本実施形態のバックライト装置２では、照明光の白色度を高精度に制御可能なバックライト装置２を構成することができる。また、このように、照明光の白色度を高精度に制御できるので、本実施形態では、発光ダイオード４の設置数を削減したときでも、モノクロの液晶表示装置に好適なバックライト装置２を容易に構成することができる。

つまり、上記モノクロの液晶表示装置は、ＭＲＩやレントゲンなどによる結果解析に使用される医療用途やＣＧ（Computer Graphics）などのデザイン用途に用いられており、このモノクロの液晶表示装置では、照明光としての白色光の色度を微細に調整することが要求されている。これに対して、本実施形態のバックライト装置２では、発光ダイオード４の設置数を削減したときでも、白色光の色度（照明光の白色度）を適切に制御して、モノクロの液晶表示装置での上記要求を十分に満足することができるからである。

さらに、本実施形態のバックライト装置２では、図４に斜線部にて示した白色度許容範囲内の白色の発光ダイオード４ｗが使用されているので、発光性能が比較的製品バラツキの大きい白色の発光ダイオード４ｗに関して、適切な発光ダイオードが選択されている。これにより、本実施形態のバックライト装置２では、照明光の白色度の制御をより容易に行うことができ、モノクロの液晶表示装置に好適なバックライト装置２をより容易に構成することができる。

また、本実施形態のバックライト装置２では、点灯駆動回路１１がカラーセンサ部１２の検出結果を用いて、発光ダイオード４ｗ、４ｒ、及び４ｂの各光量に対するフィードバック制御を実施しているので、照明光の輝度及び色度の制御をより適切に実施することができる。従って、優れた表示性能を有する液晶表示装置１を容易に構成することができる。

さらに、上記のようなカラーセンサ部１２の検出結果を利用したフィードバック制御を行うことにより、本実施形態のバックライト装置２では、周囲温度の変動や経時変化などにより、発光ダイオード４ｗ、４ｒ、及び４ｂの各発光効率が変化して、対応する色光のスペクトルもまた変化したときでも、点灯駆動回路１１は上記スペクトルの変化を直ちに是正することができる。この結果、本実施形態のバックライト装置２では、周囲温度変動等の悪影響を排除しつつ、所望の輝度及び色度で照明光を発光させることが可能となり、高性能な液晶表示装置１を構成することができる。

［第２の実施形態］
図５は、本発明の第２の実施形態にかかるバックライト装置の要部構成を示す平面図である。図において、本実施形態と上記第１の実施形態との主な相違点は、導光板の４つの側面のうち、互いに対向する２つの側面に対して、白色の発光ダイオードを対向配置するとともに、互いに対向する残り２つの側面に対して、赤色及び青色の各発光ダイオードを対向配置した点である。なお、上記第１の実施形態と共通する要素については、同じ符号を付して、その重複した説明を省略する。

つまり、図５に示すように、本実施形態のバックライト装置２では、複数の発光ダイオード４が導光板５の周囲を囲むように配列されており、各発光ダイオード４からの光は対向する導光板５の４つの側面（導入面）から当該導光板５の内部に導入されるように構成されている。

また、本実施形態のバックライト装置２では、図５に例示するように、白色の発光ダイオード４ｗが導光板５の上側側面及び下側側面に対向配置されている。また、導光板５の左側側面及び右側側面に対しては、赤色及び青色の発光ダイオード４ｒ、４ｂが交互に並べられた状態で、対向配置されている。

以上の構成により、本実施形態のバックライト装置２では、第１の実施形態のものと同様な作用・効果を奏することができる。また、本実施形態のバックライト装置２では、導光板５の４つの側面に対向して、発光ダイオード４を配列しているので、第１の実施形態のものに比べて、高輝度なサイドライト型のバックライト装置を構成することができる。

［第３の実施形態］
図６は本発明の第３の実施形態にかかるバックライト装置及び液晶表示装置を説明する図であり、図７は図６に示したバックライト装置での発光ダイオードの具体的な配置例を示す平面図である。図において、本実施形態と上記第１の実施形態との主な相違点は、複数の発光ダイオードを液晶パネルの下方側に配置した直下型のバックライト装置を構成した点である。なお、上記第１の実施形態と共通する要素については、同じ符号を付して、その重複した説明を省略する。

つまり、図６に示すように、本実施形態のバックライト装置２では、複数の発光ダイオード４は上端部側が開口した有底状のケース１７の内部に収容されている。また、ケース１２の開口部側には、拡散シート８の代わりに、拡散板１８が当該開口部を塞ぐように設置されている。そして、拡散板１８の上方に配置された液晶パネル３に向かって、発光ダイオード４からの光を照射するようになっている。

また、本実施形態のバックライト装置２では、図７に例示するように、ケーシング１７（図６）の底面に、ＷＲＢ各色の発光ダイオード４ｗ、４ｒ、４ｂがＷＲＷＢのパターンにて直線上に一列に並べられており、合計五列の発光ダイオード列が設けられている。

以上の構成により、本実施形態のバックライト装置２では、第１の実施形態のものと同様な作用・効果を奏することができる。また、本実施形態のバックライト装置２では、複数の発光ダイオード４が液晶パネル３の下方側に配置されている。つまり、本実施形態のバックライト装置２では、発光ダイオード４の設置数の削減を図ったときでも、照明光の輝度及び色度を適切に制御することができる直下型のバックライト装置２を構成することが可能となる。

尚、上記の実施形態はすべて例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって規定され、そこに記載された構成と均等の範囲内のすべての変更も本発明の技術的範囲に含まれる。

例えば、上記の説明では、本発明を透過型の液晶表示装置に適用した場合について説明したが、本発明のバックライト装置はこれに限定されるものではなく、光源の光を利用して、画像、文字などの情報を表示する非発光型の表示部を備えた各種表示装置に適用することができる。具体的には、半透過型の液晶表示装置、あるいはリアプロジェクション等の投写型表示装置に本発明のバックライト装置を好適に用いることができる。

また、上記の説明以外に、本発明は、レントゲン写真に光を照射するシャウカステンあるいは写真ネガ等に光を照射して視認をし易くするためのライトボックスや、看板や駅構内の壁面などに設置される広告等をライトアップする発光装置のバックライト装置として好適に用いることができる。

また、上記の説明では、白色の発光ダイオードと、赤色及び青色の各発光ダイオードとを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、白色の発光ダイオードと、赤色、緑色、及び青色の光をそれぞれ発光する赤色、緑色、及び青色の三種類の発光ダイオードのうち、二種類の発光ダイオードとを用いたものであればよい。

但し、上記の各実施形態のように、赤色及び青色の各発光ダイオードを用いる場合の方が、緑色の発光ダイオードを使用する場合に比べて、照明光の白色度の制御を容易に行うことができる点で好ましい。

また、白色、赤色、及び青色の発光ダイオードを用いる構成の方が、白色、緑色、及び青色の発光ダイオードを用いる構成や白色、赤色、及び緑色の発光ダイオードを用いる構成よりも、ＬＥＤ数量削減効果や電力低減効果が大きい。その理由は、白色及び緑色の各発光ダイオードはいずれも人間の視感度曲線のピークに近いところに発光スペクトルのピークを有しており、白色、赤色、及び青色の発光ダイオードを用いる構成であれば、緑色の発光ダイオードに代えて、白色の発光ダイオードを置き換え易く、しかも、白色の発光ダイオードはＲＧＢの各発光ダイオードよりも発光効率が優れているからである。

また、上記の説明では、ドミナント波長が６２０〜６４０ｎｍの赤色の発光ダイオードを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発光色がオレンジ系の色光である、ドミナント波長が５８０ｎｍ以上の発光ダイオードを赤色の発光ダイオードとして使用することができる。すなわち、本発明では、ドミナント波長が５８０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の発光ダイオードを赤色の発光ダイオードとして用いることができる。また、このように、オレンジ系の発光色を発光する発光ダイオードを赤色の発光ダイオードとして用いた場合には、バックライト装置の設計自由度を拡げることができる点で好ましい。

また、上記の説明では、発光ダイオードに対しＰＷＭ調光を用いて、点灯駆動する駆動回路部を点灯制御部に設けた構成について説明したが、本発明の駆動回路部は、これに限定されるものではなく、例えば電流調光を用いて、発光ダイオードを点灯駆動する構成でもよい。

但し、上記の各実施形態のように、ＰＷＭ調光を用いる場合の方が、発光すべき光量に応じて電流値を変更する電流調光と異なり、発光ダイオードからの光のスペクトルを変えることなく、その発光ダイオードからの光量を適切に変更することができ、照明光の色度制御をより容易に行うことができる点で好ましい。

本発明にかかるバックライト装置、及びこれを用いた表示装置は、発光ダイオードの設置数の削減を図ったときでも、照明光の輝度及び色度を適切に制御することができるので、大型画面を有する表示部に対し高輝度な照明光を照射可能で低コスト化及び省力化されたバックライト装置及び当該表示部を備えた表示装置に対して有効である。

Claims

外部に向かって照明光を発光するバックライト装置であって、
白色の光を発光する白色の発光ダイオードと、
赤色、緑色、及び青色の光をそれぞれ発光する赤色、緑色、及び青色の三種類の発光ダイオードのうち、二種類の発光ダイオードと、
前記白色、及び二種類の発光ダイオードの各点灯駆動を制御する点灯制御部と
を備え、
前記点灯制御部は、前記白色、及び二種類の発光ダイオードの各光量を制御することにより、前記照明光の色度を所定の白色度範囲内の値に調整し、
前記白色の発光ダイオードには、その発光する白色の光が前記二種類の各発光ダイオードからの光の色度及び前記所定の白色度範囲を用いて決定された白色度許容範囲内となる発光ダイオードが選択されていることを特徴とするバックライト装置。
前記二種類の発光ダイオードは、赤色及び青色の発光ダイオードである請求項１に記載のバックライト装置。
前記赤色の発光ダイオードには、ドミナント波長が５８０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下である発光ダイオードが用いられている請求項１または２に記載のバックライト装置。
前記白色、及び二種類の発光ダイオードからの光が導入される導入面が設けられた導光板を備えているとともに、
前記導入面に対して、前記白色の発光ダイオードと前記二種類の発光ダイオードとを交互に配置した請求項１〜３のいずれか１項に記載のバックライト装置。
前記白色、及び二種類の発光ダイオードからの光が導入される導入面が設けられた導光板を備えているとともに、
前記導光板では、４つの側面のうち、互いに対向する２つの側面が、前記白色、及び二種類の発光ダイオードの一方の発光ダイオードからの光が導入される導入面とされ、かつ、互いに対向する残り２つの側面が、前記白色、及び二種類の発光ダイオードの他方の発光ダイオードからの光が導入される導入面とされている請求項１〜４のいずれか１項に記載のバックライト装置。
前記白色、及び二種類の発光ダイオードでは、その発光部が被照射物に対して直線上に配置されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のバックライト装置。
前記点灯制御部には、前記白色、及び二種類の発光ダイオードに対し、ＰＷＭ調光を用いて、点灯駆動する駆動回路部が含まれている請求項１〜６のいずれか１項に記載のバックライト装置。
前記照明光を検出するカラーセンサ部を備えるとともに、
前記点灯制御部は、前記カラーセンサ部の検出結果を用いて、前記白色、及び二種類の発光ダイオードの各光量を制御する請求項１〜７のいずれか１項に記載のバックライト装置。
表示部を備えた表示装置であって、
前記表示部には、請求項１〜８のいずれか１項に記載のバックライト装置からの照明光が照射されることを特徴とする表示装置。