JP4884744B2 - バックライト装置及びこれを備える表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば液晶表示パネルのような非自発光型画像表示パネル用の直下型バックライト装置に関するものである。

従来、液晶表示装置のバックライトとして、ＬＥＤ（light-emitting diode）を光源とするＬＥＤバックライトが用いられている。ＬＥＤバックライトを用いる上では、輝度や色度の制御が重要な課題となっている。

なぜなら、ＬＥＤの発光特性は素子ごとに異なっており、特に製造単位毎に異なるため、１つのバックライトに異なる製造単位のＬＥＤを用いようとすると、場所による輝度ムラ、色ムラが発生する。さらに、ＬＥＤは半導体素子であるため、温度変化や経時変化でも発光効率、発光ピーク波長といった発光特性の変化を起こし、その変化率も製造単位毎に異なるからである。このため、従来はできるだけ同じ製造単位のＬＥＤを用いるか、特性の揃ったＬＥＤを選別して用いるなどの工夫をしていた。

そこで、ＬＥＤバックライトにカラーセンサや温度センサを搭載し、これらセンサからの信号をフィードバックすることによりバックライトの輝度や色度を一定化するように制御する技術が開発されている（例えば非特許文献１参照）。

一方、画像表示装置における表示の色を調整する技術としては、表示されている画面の色をセンサによって検出して調整を行う、いわゆるキャリブレーションシステムも知られている（例えば特許文献１及び２参照）。
特開２００２− ６４８４２（公開日２００２年 ２月２８日） 特開２００２−２８１５３１（公開日２００２年 ９月２７日） 柿沼 孝一郎「ＬＣＤテレビ『ＱＵＡＬＩＡ００５用ＬＥＤバックライト』の広色域色再現技術」月刊ディスプレイ ２００５年７月号

しかしながら、上記非特許文献１に開示の技術では、画面全体の輝度ムラや色度ムラの発生を十分に抑制することは困難である。

なぜなら、上記非特許文献１に開示の技術では、上記カラーセンサをＬＥＤバックライトの側面に取り付けており、このようなカラーセンサの配置では、画面全体の輝度や色度を検出できたとしても、画面の各部における輝度や色度を個別に検出する、つまり輝度ムラや色度ムラを検出することはできないからである。

また、上記特許文献１及び２に開示の技術は、キャリブレーションのための技術であるため、画像表示装置を普通に使用している状態において輝度ムラや色度ムラを抑制するための制御を行うことは困難である。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光領域全体としての明るさのムラの低減を図ることができ、より望ましくは色合いのムラの低減をも図ることができるバックライト装置を実現することにある。

本発明に係るバックライト装置は、非自発光型画像表示パネル用の直下型バックライト装置であって、上記課題を解決するために、前記画像表示パネルの表示領域に対応する発光領域を有し、前記発光領域は、入射する光の量（輝度や光量）を検出する光検出部と、この光検出部による検出結果に基づいて発光量が制御される発光部とが前記画像表示パネルの表示領域裏側直下に配置された複数の小領域からなり、前記光検出部は、前記発光部からの光が直接入射することを防ぐ遮光部を備えることを特徴としている。

上記構成では、発光領域を構成する複数の小領域ごとに、光検出部によって当該光検出部に入射する光の量を検出し、その検出結果に基づいて、当該小領域に配置された発光部の発光量を制御する。

したがって、上記構成では、発光領域を小領域に分け、この小領域ごとに発光量を調整することができる。

その結果、発光領域における小領域ごとの明るさのムラを抑制するように調整することが可能となり、発光領域全体としての明るさのムラの低減を図ることができるようになる。

本発明に係るバックライト装置は、上記構成において、前記光検出部は、前記発光部からの光が直接入射することを防ぐ遮光部を備えることが望ましい。
上記構成では、発光部からの光が間接的に入射する（例えば、画像表示パネルや、画像表示パネルとに設置される拡散板などによって散乱された光が入射する）ことになるので、画像表示パネルを介して観察される光の状態により近い状態での検出が可能となる。
本発明に係るバックライト装置は、上記構成において、前記光検出部は、複数の色成分ごとの光量を検出し、前記発光部は、複数の色成分ごとの発光量が制御されることが望ましい。

上記構成では、光検出部によって複数の色成分ごとの光量を検出し、発光部は複数の色成分ごとの発光量が制御される。

したがって、上記構成では、各小領域において、発光量に加えて発光する光の色合いを調整することができる。

その結果、明るさのムラの低減に加えて、色合いのムラの低減をも図ることができるようになる。

なお、上記構成において、上記制御を行うためには、前記光検出部による検出結果に基づいて、前記発光部の発光量を制御する制御部を備えておけばよい。

本発明に係るバックライト装置は、上記構成において、前記光検出部及び発光部を搭載するとともに、前記複数の小領域に対応するように分割された基板を備えることが望ましい。

上記構成では、光検出部と、当該光検出部による検出結果に基づいて制御される発光部とが同一基板に搭載されることになるので、この基板を組み合わせることによって種々の大きさの発光領域を有するバックライト装置を容易に構成することができるようになる。

本発明に係るバックライト装置は、上記構成において、前記各基板は、前記発光領域の形状と相似形状を有することが望ましい。

画像表示パネルの表示領域の形状は一般に矩形形状を有し、かつ、その縦横比は定まっているので、各基板の形状を上記表示領域の形状と相似形状とすることにより、種々の大きさの表示領域に対応した発光領域を有するバックライト装置を構成しやすくなる。

本発明に係るバックライト装置は、上記構成において、前記各基板は、８１ｍｍ×１４４ｍｍの外形寸法有することが望ましい。

上記サイズの基板であれば、組み合わせによって代表的なサイズ（１３，１５，２０，２６，３２，３７，４０，４２，４５，４６，５２，５７，５８，５９，６５インチ）の表示領域にほぼ対応したサイズの発光領域を有するバックライト装置を構成することができる。

本発明に係るバックライト装置は、上記構成において、前記各小領域では、前記発光部が行列状に複数配置されているとともに、前記光検出部の設置位置は、行方向及び列方向における前後の発光部の数が同数又はその差が１となる位置であることが望ましい。

上記構成では、各小領域において、行列状に配置された複数の発光部のほぼ中央に光検出部が位置することになるので、光検出部により各小領域における平均的な光の量を検出することができるようになり、より適正な調整が可能となる。

本発明に係るバックライト装置は、上記構成において、前記各基板における前記発光部の搭載されている面には、反射率向上処理が施されていることが望ましい。なお、反射率向上処理とは、基板表面よりも光の反射率を向上させる処理を意味し、例えば白色樹脂の塗布や高反射率シートの貼り付けによって実現する。

上記構成では、基板表面側における光のロスが低減されるので、発光部からの光の利用効率を向上させることができる。

本発明に係るバックライト装置は、上記構成において、前記発光部は、赤色、緑色及び青色の光をそれぞれ発する３種類の発光素子によって構成することができる。

上記構成では、上記３種類の発光素子の出力をそれぞれ制御することによって、明るさ及び／又は色合いを調整することができる。

なお、前記３種類の発光素子のうちの少なくとも１種類は、光源と、当該光源から発せられた光を吸収して当該光よりも長波長の光を発する蛍光体とを備えるものであってもよい。

本発明に係るバックライト装置は、上記構成において、前記３種類の発光素子のうちの少なくとも１種類は、炭化珪素又は窒化ガリウムからなる半導体基板を用いて形成された半導体発光素子であるとともに、前記半導体基板の屈折率と空気の屈折率との間の屈折率を有する透光性樹脂によって封止されていることが望ましい。

上記構成では、半導体発光素子の発光層から発せられ半導体基板を透過して外部へ出る光の経路に上記透光性樹脂が介在することにより、半導体基板から外部（空気）へ至るまでの屈折率の変化を段階的変化とすることができる。したがって、上記経路においてより多くの光を外部に取り出すことができるようになり、光の利用効率を向上させることができる。

本発明に係るバックライト装置は、上記構成において、前記半導体発光素子の搭載面には銀めっきが施されていることが望ましい。

上記構成では、半導体発光素子の発光層から発せられ、当該半導体発光素子の搭載面側へ出る光を銀めっきによって効率的に反射させることができる。したがって、半導体発光素子の搭載面側へ出る光を効率的に外部に取り出すことができるようになり、光の利用効率を向上させることができる。

本発明に係るバックライト装置は、上記構成において、前記各基板には、当該基板の温度を検出する温度検出部が搭載されており、前記各基板に搭載された発光部は、さらに、同一基板に搭載された温度検出部による検出結果に基づいて発光量が制御されることが望ましい。

上記構成では、基板温度の変化による発光部の発光状態の変化を考慮に入れた発光量の制御を行うことができるようになる。

本発明に係る表示装置は、上記何れかのバックライト装置と、前記バックライト装置からの光の透過状態を制御することにより画像を表示する非自発光型画像表示パネルとを備えることを特徴としている。

上記構成では、表示画面において明るさのムラの低減を図ることができる。

本発明に係るバックライト装置は、以上のように、画像表示パネルの表示領域に対応する発光領域を有し、発光領域は、入射する光の量（輝度や光量）を検出する光検出部と、この光検出部による検出結果に基づいて発光量が制御される発光部とが前記画像表示パネルの表示領域裏側直下に配置された複数の小領域からなり、前記光検出部は、前記発光部からの光が直接入射することを防ぐ遮光部を備える構成である。

上記構成では、発光領域を構成する複数の小領域ごとに、光検出部によって当該光検出部に入射する光の量を検出し、その検出結果に基づいて、当該小領域に配置された発光部の発光量を制御する。

したがって、上記構成では、発光領域を小領域に分け、この小領域ごとに発光量を調整することができる。

その結果、発光領域における小領域ごとの明るさのムラを抑制するように調整することが可能となり、発光領域全体としての明るさのムラの低減を図ることができるようになるという効果を奏する。

〔実施形態１〕
本発明の第１の実施形態について図１から図１１に基づいて説明すると以下の通りである。

まず、図１（ａ）及び図１（ｂ）に基づいて、本実施形態における液晶表示装置１の概略構成について説明する。液晶表示装置１は、液晶ユニット２、バックライト３、内部筐体４、バックライト制御部５及び駆動・電源回路６を備えており、これらは液晶表示装置１の正面側から背面側に向かってこの順に配置されている。

これら液晶表示装置１の構成要素のうち、液晶ユニット２及び駆動・電源回路６は従来のものが用いられている。

すなわち、液晶ユニット２は、液晶材料を挟持する一対の基板を備えるとともに、これら基板に設けられたカラーフィルタや偏光フィルムなどを備えたものである。また、駆動・電源回路６は、液晶ユニット２やバックライト制御部５に対し、これらを動作させるための電力や、これらを制御するための信号を供給することにより液晶表示装置１全体の駆動及び制御を行うものである。

次に、本実施形態におけるバックライト３及びバックライト制御部５について説明する。

バックライト３は、非自発光型画像表示パネルである液晶ユニット２に対して白色光を供給するためのものであり、基板上に多数の発光素子を搭載した構成を有している。

本実施形態のバックライト３は、後述するように発光素子を搭載した複数の基板を組み合わせることによって構成される。そして、各基板に搭載される発光素子は、その輝度及び色合いが所定の値となるようにあらかじめ調整される。

しかしながら、上記基板を組み合わせて各基板の発光素子を同じ設定で点灯すると、液晶ユニット２の表示領域内に輝度分布や色分布が発生する。その理由は、単純にいえば、液晶ユニット２の中央部に配置された基板の領域と、液晶ユニット２の周辺部に配置された基板の領域とでは、周囲から入り込む光の条件や温度条件などが異なるからである。

そこで、本実施形態のバックライト３では、上記基板ごとに輝度及び色度をセンサを用いて計測し、所定の輝度及び色度となるように自動的に調整することにより、液晶ユニット２の表示領域全体での輝度ムラ及び色ムラを抑えて輝度及び色度が均一になるようにする。

また、このバックライト３を使用していくと、液晶ユニット２の表示領域内の温度分布の変化や環境温度の変化、それぞれの発光素子の発光輝度の経時変動、発光素子間での上記経時変動のばらつきなどが生じ、これらによって上記表示領域全体での輝度及び色度の均一性が崩れる。

そこで、本実施形態のバックライト３では、液晶表示装置１の使用中においても、センサを用いた調整を行うことにより所定の輝度及び色度となるように調整して、輝度ムラや色ムラを抑えるようにする。

そのために、本実施形態におけるバックライト３及びバックライト制御部５は、以下に説明する構成を有している。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、本実施形態のバックライト３は、単一の基板によって構成されるのではなく、液晶ユニット２の表示領域を行列状に等分割した大きさを有する多数のバックライト基板３１によって構成されている。この多数のバックライト基板３１は、内部筐体４の正面側の面に行列状に固定されている。

また、バックライト制御部５は、バックライト３の発光素子を制御するものであり、バックライト基板３１に対応するように設けられた多数の制御基板５１と、各制御基板５１に搭載された制御回路によって構成されている。

以下の説明では、バックライト基板３１と制御基板５１とは１対１に対応するように構成されているものとして説明する。この場合、互いに対応するバックライト基板３１と制御基板５１とは、内部筐体４に形成されている開口部（図示せず）を介してフレキシブル配線などによって結線することになる。このように構成すると、バックライト基板３１と制御基板５１との対応関係がわかりやすくなるとともに、これらの間を結線する配線長が短くなるのでノイズを受けにくくなり信号のＳ／Ｎ比がよくなるメリットがある。

ただし、内部筐体４の背面側に他の回路等を配置する必要が生じ、上記構成を実現しがたい場合もある。

上記制御基板５１の配置は様々な変更が可能であり、そもそも多数の制御基板５１に分割することなくバックライト制御部５を構成してもよい。

バックライト３及びバックライト制御部５によって本発明に係る直下型バックライト装置７が構成され、この直下型バックライト装置７のうち、上記のように互いに対応する１組のバックライト基板３１及び制御基板５１、並びにこれらに搭載されている回路要素からなる構成をバックライトユニット７１（図３参照）と称することとする。

なお、直下型バックライト装置とは、液晶ユニット２のような非自発光型画像表示パネルの表示領域裏側直下に複数の光源を並べて配したものを指す。

図３に基づいて、バックライトユニット７１のより詳細な構成について説明する。なお、図３では、バックライト基板３１と制御基板５１とを平面的に並べて図示しているが、内部筐体４に搭載される際にはこれらは、図４に示すように、バックライト基板３１と制御基板５１とは内部筐体４を挟んで搭載される。

バックライト基板３１は、発光素子として、赤色、緑色及び青色ＬＥＤをそれぞれ複数個搭載している。なお、図３では、赤色ＬＥＤを「Ｒ」、緑色ＬＥＤを「Ｇ」、青色ＬＥＤを「Ｂ」で示している。赤色、緑色及び青色ＬＥＤは、それぞれ独立して結線されることにより、それぞれ独立して駆動される。つまり、赤色、緑色及び青色ＬＥＤはそれぞれ個別に発光量を調節できるようになっている。

また、バックライト基板３１は、当該基板の中央付近にカラーセンサ３１ａを搭載している。カラーセンサ３１ａは、その位置に到達する光の赤色、緑色及び青色成分それぞれの光量を検出し、各光量を示す３チャンネルの信号を出力する。

上記構成により、液晶ユニット２の表示領域における各バックライト基板３１に対応する領域は、各バックライト基板３１に搭載された赤色、緑色及び青色ＬＥＤからの光によって主に照明されるとともに、この領域を照明する平均的な光の赤色、緑色及び青色成分それぞれの光量が各バックライト基板３１に搭載されたカラーセンサ３１ａによって検出される。

一方、制御基板５１は、対応するバックライト基板３１のカラーセンサ３１ａによって検出された各色成分の光量に基づき、対応するバックライト基板３１の赤色、緑色及び青色ＬＥＤの発光量を制御するものである。

そのために、制御基板５１は、Ａ／Ｄ変換部５１ａ、光量演算部５１ｂ、制御量演算部５１ｃ、相関データメモリ５１ｄ、基準光量データメモリ５１ｅ及びＬＥＤ駆動部５１ｆを搭載している。これら各部による制御動作について説明すると次のとおりである。

カラーセンサ３１ａから出力された３チャンネルのアナログ信号（各色成分の光量を示す信号）は、Ａ／Ｄ変換部５１ａによってデジタル信号に変換され、光量演算部５１ｂに入力される。

光量演算部５１ｂは、入力される信号に基づくとともに、相関データメモリ５１ｄに記憶されている相関データを参照することにより、赤色、緑色及び青色ＬＥＤそれぞれについて予測される発光量（予測発光量）を特定し、これらを示す信号を制御量演算部５１ｃに出力する。

なお、上記相関データメモリ５１ｄに記憶されている相関データは、カラーセンサ３１ａによって検出される各色成分の光量と、赤色、緑色及び青色ＬＥＤそれぞれの予測発光量との間の、あらかじめ実験的に求められた相関関係を示すルックアップテーブル形式のデータである。

制御量演算部５１ｃは、光量演算部５１ｂによって特定された赤色、緑色及び青色ＬＥＤそれぞれの予測発光量と、基準光量データメモリ５１ｅに記憶されている基準光量データとを比較し、赤色、緑色及び青色ＬＥＤそれぞれの発光量を基準発光量に一致させるための制御量を演算し、この制御量を示す信号をＬＥＤ駆動部５１ｆに出力する。

なお、上記基準光量データメモリ５１ｅに記憶されている基準光量データは、赤色、緑色及び青色ＬＥＤそれぞれの発光量の基準値を示すデータである。

ＬＥＤ駆動部５１ｆは、制御量演算部５１ｃからの信号に基づいて赤色、緑色及び青色ＬＥＤそれぞれを駆動するための駆動信号を生成し、赤色、緑色及び青色ＬＥＤに供給する。この駆動信号は、電流値によって発光量を変化させる電流信号であってもよく、パルス幅によって発光量を変化させるＰＷＭ信号であってもよい。

なお、バックライト制御部５は駆動・電源回路６に接続されており、駆動・電源回路６からバックライト制御部５に対して電力が供給されるとともに、バックライト制御部５の全体的な制御（各制御基板５１共通の制御、例えば、画面全体の光量を変更するなど）は駆動・電源回路６によって行われる。

以上のようなバックライトユニット７１を図５に示すように行列状に配置することにより、液晶ユニット２の表示領域に対応する発光領域を実現している。

なお、ここでは、バックライト基板３１は縦８１ｍｍ×横１４４ｍｍであり、このバックライト基板３１を縦７行×横７列、合計４９枚配置し、縦５７３ｍｍ×横１０１８ｍｍの４６型表示領域に対応する発光領域を実現している。また、各バックライト基板３１には、赤色、緑色及び青色ＬＥＤの組を縦４行×横７列、合計２８組（図４では簡略化のため赤色、緑色及び青色ＬＥＤの組の数を少なく図示している）、カラーセンサ３１ａを１個搭載している。これら具体的数字は一例であり、種々の変更が可能である。

このように、バックライト３は、液晶ユニット２の表示領域に対応する発光領域（図５では、縦７行×横７列にバックライト基板３１が敷きつめられた領域）を有し、この発光領域は、カラーセンサ３１ａと、このカラーセンサ３１ａによる検出結果に基づいて発光量が制御される赤色、緑色及び青色ＬＥＤとが配置された複数の小領域（図５では、各バックライト基板３１に対応する領域）からなっている。

これにより、上記小領域ごとに、カラーセンサ３１ａによって光の量を検出し、その検出結果に基づいて、赤色、緑色及び青色ＬＥＤの発光量を制御することができる。

この制御は、上述したように、赤色、緑色及び青色ＬＥＤの発光量が基準光量データメモリ５１ｅに記憶されている基準光量データに一致するように行われる。したがって、各バックライト基板３１において基準光量データを統一しておけば、上記小領域における明るさを発光領域全体においてほぼ均一にすることができる。つまり、発光領域における小領域ごとの明るさのムラを抑制するように調整することが可能となり、発光領域全体としての明るさのムラの低減を図ることができるようになる。

また、カラーセンサ３１ａは、その位置に到達する光の赤色、緑色及び青色成分それぞれの光量を検出し、赤色、緑色及び青色ＬＥＤは、それぞれの発光量が基準発光量に一致するように制御されるので、これらの混色による色合いを各色の基準発光量によって定まる色合いに調整することが可能となる。したがって、明るさのムラの低減に加えて、色合いのムラの低減をも図ることができるようになる。

なお、単に明るさのムラの低減のみを図るようにしてもよく、その場合には、赤色、緑色及び青色成分それぞれの光量を検出する必要はないので、カラーセンサ３１ａの代わりに可視光全体の光量を検出できるセンサを用いればよい。

また、上記発光領域は、カラーセンサ３１ａと、このカラーセンサ３１ａによる検出結果に基づいて発光量が制御される赤色、緑色及び青色ＬＥＤとが配置された複数の小領域からなっておればよいので、必ずしもこの小領域に対応するように基板が分割されている必要はないが、小領域に対応するように基板を分割することにより、同一構成の基板（バックライト基板３１）を組み合わせることによって、図６に示すように、種々の大きさの発光領域を有するバックライトを容易に構成することができるようになる。

なお、バックライト基板３１の形状は、発光領域の形状と相似形状とすることが望ましい。発光領域は画像表示パネルの表示領域に対応するものであり、表示領域の形状は一般に矩形形状を有し、かつ、その縦横比は定まっているので、各バックライト基板３１の形状を表示領域の形状と相似形状とすることにより、種々の大きさの表示領域に対応した発光領域を有するバックライトを構成しやすくなる。

また、バックライト基板３１のサイズは、縦８１ｍｍ×横１４４ｍｍであることが望ましい。このサイズであれば、図７に示すように、このバックライト基板３１を縦及び横方向に整数枚配置することによって代表的なサイズ（１３，１５，２０，２６，３２，３７，４０，４２，４５，４６，５２，５７，５８，５９，６５インチ）の表示領域にほぼ対応したサイズの発光領域を有するバックライトを構成することができる。

なお、バックライト基板３１のサイズとしては、上記サイズの横を半分にして縦８１ｍｍ×横７２ｍｍとしたり、縦を２倍にして縦１６２ｍｍ×横１４４ｍｍとしたりしてより正方形に近い形状としてもよい。また、縦８１ｍｍ×横４８ｍｍのようなサイズも考えられ、他にも種々のサイズが考えられる。

また、以上の説明では、バックライト基板３１は互いの間を隙間なく配置することを前提として説明したが、必ずしもこのように配置する必要はなく、色むらが生じない程度に隙間を設けて配置してもよいことはいうまでもない。

カラーセンサ３１ａは、上記小領域における平均的な光の状態を検出することが望ましい。そのためには、各バックライト基板３１に搭載されている赤色、緑色及び青色ＬＥＤのほぼ中央にカラーセンサ３１ａが配置されることが望ましい。具体的には、図８に示すように、バックライト基板３１のほぼ中央（図８中「＋」印の位置）に設けられることが望ましい。そのためには、赤色、緑色及び青色ＬＥＤの組（図８中破線で囲ったもの）を行列状に配置し、この行方向及び列方向におけるカラーセンサ３１ａの前後に、赤色、緑色及び青色ＬＥＤの組が同数存在するようにすればよい。なお、行数又は列数が奇数である場合には、カラーセンサ３１ａの前後に存在する赤色、緑色及び青色ＬＥＤの組がの差が１となってもよい。

次に、図９に基づいて、バックライト基板３１やその上に搭載されている回路要素の詳細について説明する。なお、図９は、液晶ユニット２、バックライト３、内部筐体４及びバックライト制御部５の断面を示している。また、以下において、赤色、緑色及び青色ＬＥＤの発光色を特に区別しない場合には、「ＬＥＤ３１ｂ」と称することとする。

図９に示した構成では、ＬＥＤ３１ｂの温度上昇をできるだけ抑えるために、ＬＥＤ３１ｂにおいて発生した熱を効率的に拡散させる構成としている。具体的には、アルミニウムなどの熱伝導率の高い材料からなる基材３１ｃを用い、その表面に樹脂などからなる薄い（例えば６０〜８０μｍ）絶縁層３１ｄを介して、銅などの熱伝導率及び電気伝導率の高い材料からなる配線パターン３１ｅを形成することによりバックライト基板３１を構成する。そして、上記配線パターン３１ｅ上に１ワイヤ型のＬＥＤ３１ｂを搭載する。さらに、基材３１ｃの背面を、アルミニウムやステンレスなどの熱伝導率の高い材料からなる内部筐体４に接するようにして取り付ける。

なお、１ワイヤ型のＬＥＤ３１ｂは、ＬＥＤを構成する半導体基板の底面が一方の電極となるため、この底面を直接配線パターン３１ｅに接触させることによって電気的接続をとることができ、半導体基板の底面と対向する面に形成された他方の電極のみをワイヤ３１ｆによって配線パターン３１ｅと接続すればよいものである。

上記構成では、ＬＥＤ３１ｂによって発生した熱を、熱伝導率の高い配線パターン３１ｅ、薄い絶縁層３１ｄ、熱伝導率の高い基材３１ｃを介して、熱容量の大きい内部筐体４へ効率的に拡散させることができる。

また、図９に示した構成では、ＬＥＤ３１ｂを構成する半導体発光素子の半導体基板として、炭化珪素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）等からなる半導体基板を用いて構成されているとともに、透光性の樹脂によって封止されている。半導体基板がＳｉＣ又はＧａＮの場合は屈折率が、測定条件によってばらつきはあるが、ＧａＮで２．４８、ＳｉＣで３．０９と高いので空気との屈折率差が大きく、半導体基板を透過して外部に放射される光が少なくなる。そのため半導体基板がＳｉＣ又はＧａＮ基板の場合は半導体基板の屈折率と空気の屈折率との間の屈折率を有する透光性樹脂３１ｇ（光が通れば色がついていてもよい。ほとんどの透光性樹脂がこれに該当する。）によって封止されていることが望ましい。

この構成では、半導体発光素子の発光層から発せられ半導体基板を透過して外部へ出る光の経路に透光性樹脂３１ｇが介在することにより、半導体基板から外部（空気）へ至るまでの屈折率の変化を段階的変化とすることができる。このため、上記経路においてより多くの光を外部に取り出すことができるようになり、光の利用効率を向上させることができる。

また、半導体基板の屈折率に関わらず、透光性樹脂３１ｇによる封止により、組立作業や検査作業中のＬＥＤ３１ｂへの不慮の機械的接触などを防止することもできる。

なお、ＬＥＤ３１ｂは透光性樹脂３１ｇによって１個ずつ封止されていてもよいが、図１０に示すように、赤色、緑色及び青色ＬＥＤの１組あるいは２以上の組をまとめて封止されていてもよい。ただし、あまり大きい単位をまとめて封止すると、バックライト基板３１が広い範囲にわたって透光性樹脂３１ｇに覆われることになり、バックライト基板３１と透光性樹脂３１ｇとの膨張率の差によって透光性樹脂３１ｇがバックライト基板３１から剥離するおそれがあるので、赤色、緑色及び青色ＬＥＤの１組程度をまとめて封止することが望ましい。

また、図９に示した構成では、ＬＥＤ３１ｂの搭載面に銀めっき３１ｈが施されている。

この構成では、半導体発光素子の発光層から発せられ半導体基板を透過して当該半導体発光素子の搭載面側へ出る光を銀めっき３１ｈによって効率的に反射させることができる。したがって、半導体発光素子の搭載面側へ出る光を効率的に外部に取り出すことができるようになり、光の利用効率を向上させることができる。

なお、半導体発光素子の基板がサファイアなどからなる結晶基板である場合にも、当該半導体発光素子の搭載面に銀めっき３１ｈが施されていると、半導体発光素子の発光層から発せられ上記結晶基板を透過して当該半導体発光素子の搭載面側へ出る光を銀めっき３１ｈによって効率的に反射させることができる。したがって、半導体発光素子の基板がサファイアなどからなる結晶基板である場合にも銀めっき３１ｈを設けることは有効である。

また、銀めっき３１ｈも透光性樹脂３１ｇによって覆われていることが望ましい。これにより銀めっき３１ｈの酸化を防止して高い反射率を長期にわたって保持することができる。なお、酸化を防ぐために、銀単体からなる銀めっき３１ｈの代わりに、銀合金を用いてもよい。

さらに、バックライト基板３１の表面には、反射率向上処理が施されていることが望ましい。反射率向上処理とは、バックライト基板３１の表面よりも光の反射率を向上させる処理を意味し、例えば白色樹脂の塗布や高反射率シートの貼り付けによって実現する。なお、ＬＥＤ３１ｂやカラーセンサ３１ａとバックライト基板３１上の配線パターン３１ｅとの電気的接続を阻害しないように、白色樹脂の塗布や高反射率シートの貼り付けはＬＥＤ３１ｂやカラーセンサ３１ａの搭載位置を除く。なお、バックライト基板３１は温度が高くなるので、白色樹脂の塗布を行う場合は耐熱性の白色樹脂を用いることが望ましい。

この構成では、バックライト基板３１側における光のロスが低減されるので、ＬＥＤ３１ｂからの光の利用効率を向上させることができる。

また、図９に示した構成では、カラーセンサ３１ａは、ＬＥＤ３１ｂからの光が直接入射することを防ぐ遮光部３１ｉを備えている。

この構成では、ＬＥＤ３１ｂからの光が間接的に入射する（例えば、液晶ユニット２、特に液晶ユニット２に設置される拡散板２ａなどによって散乱された光が入射する）ことになるので、液晶ユニット２を介して観察される光の状態により近い状態での検出が可能となる。

なお、本実施形態では、バックライト基板３１に搭載される発光素子として、赤色、緑色及び青色ＬＥＤを用いたが、これらの一部又は全部を、ＬＥＤなどの光源と、この光源から発せられた光を吸収して当該光よりも長波長の光を発する蛍光体との組合せによって所定の色の光を発する発光素子に置き換えてもよい。

また、バックライト基板３１に搭載される発光素子の具体例を示すと次のとおりである。緑色及び青色発光素子としては、サファイア基板上のＧａＮ系発光素子、ＳｉＣ基板上のＧａＮ系発光素子、ＳｉＣ基板上に成長したＧａＮ系発光層をＳｉＣ基板から剥離して他の部材（たとえばＳｉなど）に貼り付けた素子などが考えられる。赤色発光素子としては、ＧａＡｓ基板上のＡｌＧａＩｎＰ系発光素子、ＧａＡｓ基板上に成長したＡｌＧａＩｎＰ系発光層をＧａＡｓ基板から剥離して他の部材（たとえばＳｉなど）に貼り付けた素子などが考えられる。

また、バックライト基板３１における赤色、緑色及び青色ＬＥＤの配置としては、図３に示した赤色、緑色及び青色ＬＥＤの組を集合して配置する以外に、例えば、図１１に示すように赤色、緑色及び青色ＬＥＤそれぞれをストライプ状に配置するなど、様々な配置が考えられる。

〔実施形態２〕
本発明の第２の実施形態について図１２に基づいて説明すると以下の通りである。

上述した実施形態１に対する本実施形態の主な相違点は、バックライト基板３１に温度センサ３１ｊを追加し、制御基板５１に温度特性データメモリ５１ｇを追加するとともに、制御基板５１上の各機能ブロックにおいて、カラーセンサ３１ａの検出結果に加えて温度センサ３１ｊの検出結果にも基づく制御を行う点である。

したがって、以下では、上記相違点を中心に説明する。なお、実施形態１における構成要素と対応する機能を有する構成要素には、同一符号を用いることとする。

バックライト基板３１は、温度センサ３１ｊを搭載している。温度センサ３１ｊは、その位置におけるバックライト基板３１の温度を検出し、検出した温度を示す信号を出力する。

温度センサ３１ｊから出力されたアナログ信号（検出した温度を示す信号）は、Ａ／Ｄ変換部５１ａによってデジタル信号に変換され、制御量演算部５１ｃに入力される。

制御量演算部５１ｃは、まず、温度センサ３１ｊによって検出された温度と、温度特性データメモリ５１ｇに記憶されている赤色、緑色及び青色ＬＥＤの温度特性データとに基づき、検出された温度に応じた制御量を演算し、この制御量を示す信号をＬＥＤ駆動部５１ｆに出力する。

なお、上記温度特性データメモリ５１ｇに記憶されている温度特性データは、種々の検出温度に対応付けられた制御量を示すデータである。赤色、緑色及び青色ＬＥＤは、その温度に応じて発光特性が変化するとともに、赤色、緑色及び青色ＬＥＤごとに変化の度合いも異なる。そこで、種々の温度について、赤色、緑色及び青色ＬＥＤそれぞれの基準となる制御量（電流信号による駆動の場合は電流値、ＰＷＭ信号による駆動の場合はパルス幅）をあらかじめ求めておき、これを温度特性データとして温度特性データメモリ５１ｇに記憶させておく。この温度特性データを用いて上記のように制御することにより、赤色、緑色及び青色ＬＥＤそれぞれの発光量をおおよそ所望とする状態に設定することができる。

その後、実施形態１の場合と同じく、光量演算部５１ｂによって特定された赤色、緑色及び青色ＬＥＤそれぞれの予測発光量と、基準光量データメモリ５１ｅに記憶されている基準光量データとを比較し、赤色、緑色及び青色ＬＥＤそれぞれの発光量を基準発光量に一致させるための制御量を演算し、この制御量を示す信号をＬＥＤ駆動部５１ｆに出力する。これにより、赤色、緑色及び青色ＬＥＤそれぞれの発光量をより精密に制御することができる。

このように、本実施形態では、各バックライト基板３１に、当該基板の温度を検出する温度センサ３１ｊが搭載されており、各バックライト基板３１に搭載された赤色、緑色及び青色ＬＥＤは、さらに、同一基板に搭載された温度センサ３１ｊによる検出結果に基づいて発光量が制御される。

この構成では、バックライト基板３１の温度の変化による赤色、緑色及び青色ＬＥＤの発光状態の変化を考慮に入れた発光量の制御を行うことができるようになる。

なお、各バックライト基板３１に、当該基板搭載された赤色、緑色及び青色ＬＥＤの特性を記録した不揮発性メモリ（ＲＯＭなど）を搭載しておいてもよい。赤色、緑色及び青色ＬＥＤは温度上昇にともなって発光量の低下と発光色の変化（発光波長の変化）を生じ、この変化は個体ごとに相違する（メーカ間ばらつき、ロット間ばらつき、ロット内ばらつきなどに起因する）。そこで、このような特性の相違に関する情報を事前の検査によって取得し、上記不揮発性メモリに記録しておき、上述した制御を行う際に参照するようにすることにより、より適確な制御を行うことが可能となる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、例えば液晶表示パネルのような非自発光型画像表示パネル用の直下型バックライト装置に適用できる。

（ａ）は本発明の第１の実施形態の液晶表示装置を示す平面図であり、（ｂ）は上記液晶表示装置を示す側面図である。 （ａ）は上記液晶表示装置のバックライト及び内部筐体を示す平面図であり、（ｂ）は上記液晶表示装置のバックライト、内部筐体及びバックライト制御回路を示す側面図である。 上記液晶表示装置が備えるバックライトユニットの構成を示す平面図である。 上記バックライトユニットが上記液晶表示装置の内部筐体に搭載された状態を示す斜視図である。 上記バックライトユニットを構成するバックライト基板の配置を示す平面図である。 上記バックライト基板の組合せによって種々の大きさの発光領域を有するバックライトを構成することができることを説明するための図面である。 画面サイズと、それを構成するためのバックライト基板の枚数との関係を示す図表である。 バックライト基板におけるカラーセンサの位置を説明するための平面図である。 上記液晶表示装置の液晶ユニット、バックライト、内部筐体及びバックライト制御回路を示す断面図である。 樹脂によって封止された赤色、緑色及び青色ＬＥＤを示す平面図である。 赤色、緑色及び青色ＬＥＤの配置例を示す平面図である。 本発明の第２の実施形態の液晶表示装置が備えるバックライトユニットの構成を示す平面図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置（表示装置）
２ 液晶ユニット（非自発光型画像表示パネル）
３ バックライトユニット
４ 内部筐体
５ バックライト制御部（制御部）
６ 駆動・電源回路
７ 直下型バックライト装置
３１ バックライト基板（基板）
３１ａ カラーセンサ（光検出部）
３１ｂ ＬＥＤ（発光部、発光素子、半導体発光素子）
３１ｃ 基材
３１ｄ 絶縁層
３１ｅ 配線パターン
３１ｆ ワイヤ
３１ｇ 透光性樹脂
３１ｈ 銀めっき
３１ｉ 遮光部
３１ｊ 温度センサ
５１ 制御基板
７１ バックライトユニット

Claims (14)

1. 非自発光型画像表示パネル用の直下型バックライト装置において、
   前記画像表示パネルの表示領域に対応する発光領域を有し、
   前記発光領域は、入射する光の量を検出する光検出部と、この光検出部による検出結果に基づいて発光量が制御される発光部とが前記画像表示パネルの表示領域裏側直下に配置された複数の小領域からなり、
   前記光検出部は、前記発光部からの光が直接入射することを防ぐ遮光部を備えることを特徴とするバックライト装置。
2. 前記光検出部は、複数の色成分ごとの光量を検出し、
   前記発光部は、複数の色成分ごとの発光量が制御されることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
3. 前記光検出部による検出結果に基づいて、前記発光部の発光量を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のバックライト装置。
4. 前記光検出部及び発光部を搭載するとともに、前記複数の小領域に対応するように分割された基板を備えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のバックライト装置。
5. 前記各基板は、前記発光領域の形状と相似形状を有することを特徴とする請求項４に記載のバックライト装置。
6. 前記各基板は、８１ｍｍ×１４４ｍｍの外形寸法有することを特徴とする請求項５に記載のバックライト装置。
7. 前記各小領域では、前記発光部が行列状に複数配置されているとともに、前記光検出部の設置位置は、行方向及び列方向における前後の発光部の数が同数又はその差が１となる位置であることを特徴とする請求項４から６の何れか１項に記載のバックライト装置。
8. 前記各基板における前記発光部の搭載されている面には、反射率向上処理が施されていることを特徴とする請求項４から７の何れか１項に記載のバックライト装置。
9. 前記発光部は、赤色、緑色及び青色の光をそれぞれ発する３種類の発光素子からなることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載のバックライト装置。
10. 前記３種類の発光素子のうちの少なくとも１種類は、光源と、当該光源から発せられた光を吸収して当該光よりも長波長の光を発する蛍光体とを備えることを特徴とする請求項９に記載のバックライト装置。
11. 前記３種類の発光素子のうちの少なくとも１種類は、炭化珪素又は窒化ガリウムからなる半導体基板を用いて形成された半導体発光素子であるとともに、前記半導体基板の屈折率と空気の屈折率との間の屈折率を有する透光性樹脂によって封止されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載のバックライト装置。
12. 前記半導体発光素子の搭載面には銀めっきが施されていることを特徴とする請求項１１に記載のバックライト装置。
13. 前記各基板には、当該基板の温度を検出する温度検出部が搭載されており、
    前記各基板に搭載された発光部は、さらに、同一基板に搭載された温度検出部による検出結果に基づいて発光量が制御されることを特徴とする請求項１から１２の何れか１項に記載のバックライト装置。
14. 請求項１から１３の何れか１項に記載のバックライト装置と、
    前記バックライト装置からの光の透過状態を制御することにより画像を表示する非自発光型画像表示パネルとを備えることを特徴とする表示装置。