JP5052298B2 - 面状光源装置および表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、面状光源装置および表示装置に関する。

従来、点光源として発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を光源とした面状の光源装置としては、パソコンのモニター等に用いられる液晶表示装置の面状光源装置がよく知られている。この面状光源装置は、光を面状に発光させる導光板と、光源部とから構成されている。そして、導光板は、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等の透過で屈折率の大きな樹脂により形成されている。光源部は、基板上に複数のＬＥＤを実装したものであって、導光板の側面に対向して配置されている。

しかし、従来の表示装置では、その照明は外光に関係なく、明るい場所でも、暗い場所でも、同じ輝度の光源に頼っていたため、暗い場所では人間の目は瞳孔が開き、少しの輝度でも明るく感じ、発光量が多すぎてまぶしく見えにくくなるという問題があった。

上述の問題を解決するために、特許文献１に示す面状光源装置においては、表示デバイスに入射する外光の光量を計測する光センサーを備え、光センサーの計測結果に応じて面状光源装置の発光量を制御する手段を備えていた。そのため、従来の面状光源装置では、専用の光センサーを別途設けなければならなかった。

特開平６−１８８８０号公報

しかしながら、面状光源装置に別途専用の光センサーを設けた場合、面状光源装置の部品点数は増加し、組み立て工数が増加するので製造コストが高くなる問題があった。また、光センサー自体も高額であるため、光センサーの追加は面状光源装置自体のコストを上昇させる問題もあった。また、光センサーを配置するスペースが必要になり、薄型、狭額縁の表示装置を得る上では障害になるという問題があった。

本発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、専用の光センサーを用いることなく、外部の光量に応じて表示装置の輝度を制御できる面状光源装置および表示装置を提供することを目的とする。

本発明の面状光源装置は、複数の光源、光源からの光を導き面状に発光させる導光部、外部の光量を検出し当該光量に基づき光源の発光量を調整する発光量調整部を備え、外部の光量の検出は、非点灯時の光源が行い、外部の光量を光源に導入する孔が設けられたフレームと、孔を覆い、紫外線域を透過し可視光線域を透過しない、紫外線透過−可視光線非透過部材とをさらに備えたことを特徴とする。

本発明に記載の面状光源装置は、非点灯時の光源が外部の光量を検出するので、専用の光センサーを用いる場合に比べて、コストの上昇を抑え、かつ薄型、狭額縁を維持したまま、外部の光量に応じた光源の発光量を得ることが可能である。

以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。

＜実施の形態１＞
（構成）
本実施の形態では、面状光源装置を液晶表示装置のバックライトとして利用した形態に基づいて説明する。しかし、本発明の面状光源装置は、上記の形態に限られない。まず、図１は、本実施の形態に係る液晶表示装置３０（表示装置）の構成を示す分解斜視図である。図１に示す液晶表示装置３０には、所望の画像を画素に書き込み表示させる表示素子である液晶表示パネル（液晶表示素子）１と、当該液晶表示パネル１の背面から光を照射するバックライト（面状光源装置）２とが設けられている。液晶表示パネル１は２枚のガラス基板が対向して貼り付けられたガラス基板３ａ，３ｂを有し、対向基板間には液晶が保持されている。また、当該液晶を駆動するために一方のガラス基板上にＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）がマトリクス状に形成されており（図示せず）、ＴＦＴと接続された画素もマトリクス状に形成されている（図示せず）。なお、本実施の形態に係る液晶表示パネル１は、透過型である。

液晶表示パネル１には、画素毎に設けられたＴＦＴをオン・オフさせるための複数のゲート配線駆動用ドライバ４と、ＴＦＴを介して各画素に画像データを供給するための複数のソース配線駆動用ドライバ５が設けられている。ゲート配線駆動用ドライバ４及びソース配線駆動用ドライバ５は、例えば半導体チップとして別に形成されたものを、ガラス基板３ｂ上に実装する構成である。そして、ゲート配線駆動用ドライバ４及びソース配線駆動用ドライバ５は、図示していないコントローラにより制御され、各画素に画像データを書き込んでいる。なお、各画素への画像データの書き込みは、コントローラに入力された画像信号に基づいて行われる。そして、ガラス基板３ｂに設けられたゲート配線（図示せず）には、所定の走査周期でＴＦＴをオンする信号が供給され、当該信号のタイミングに、ガラス基板３ｂに設けられたソース配線（図示せず）から画像データが供給され、画素に画像データが書き込まれる。

次に、バックライト２は、筐体１０に形成される開口部６から均一な光を出射する面状光源装置であり、図１からも分かるように液晶表示パネル１の背面側に配置されている。

図２は、バックライト２の構成を示す平面図である。筐体１０の内部における両端には、回路基板１５上に複数の発光ダイオード（光源）１４が配列された光源ユニット１７が配置されている。またそれぞれの光源ユニット１７は、複数の発光ダイオード１４の駆動を制御するドライバ（発光量調整部）１６と接続される。

図３は、図２に示したバックライト２の平面図のＩＩ−ＩＩ’面における、液晶表示パネル１を搭載した状態の断面図である。上述したようにバックライト２は筐体１０を有し、筐体１０内部の両端には光源ユニット１７が配置されている。発光ダイオード１４の上部にはリフレクタ１３が設置され、両端のリフレクタ１３の間には導光板（導光部）１２が配置される。筐体１０における導光板１２の上部には発光ダイオード１４からの光を出射できるように開口部６が設けられており、開口部６の上部には液晶表示パネル１が配置される。ここで、導光板１２に対して液晶表示パネル１が設置された方向を前面とする。導光板１２の背面側には反射シート１８が配置され、導光板１２と液晶表示パネル１の間には光学シート１１が配置される。

ここで、筐体１０は、バックライト２の各構成部材を収納保持するためのフレームであり、強度及び加工性が優れた合成樹脂や金属が用いられる。特に、筐体１０は、発光ダイオード１４の発光に伴って生じる熱に対する放熱性の観点から、熱伝導性に優れたアルミニウムや銅を用いる方が望ましい。

光学シート１１は、光を拡散させる拡散シートやプリズム列が形成されたプリズムシート等の透過性を有するシート状の光学部材である。ここで、拡散シートとは、合成樹脂やガラスなどの透明部材の表面を粗面化したシートである。上述の光学シート１１は、出射光の輝度値を調整するために用いられるものであるため、必要に応じて複数の種類を組み合わせて用いられる。

導光板１２は、短辺側に配置された光源ユニット１７から光を導き、液晶表示パネル１が設けられた前面側に面状に発光させる光学部材である。この導光板１２は、有機樹脂材料（アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等）又はガラス等の透光性を有する平板状の部材である。導光板１２の背面側には、拡散パターン（図示せず）が形成されている。この拡散パターンは、導光板１２内を伝搬する光を拡散し、前面側に均一な光を出射させる光学手段である。

具体的に、拡散パターンを導光板１２の背面側に形成する方法には、酸化チタン等を含有する白色顔料を導光板１２の背面上にスクリーン印刷する方法や、導光板１２を形成時に円形状又は円錐状、四角形状等の微細パターンを成形時に形成する方法などが考えられる。拡散パターンを調整することにより、導光板１２の長辺に平行な方向の輝度分布を所望の分布にすることができる。つまり、光源ユニット１７から出射される光の輝度分布が最適になるように、拡散パターンの濃度や形状、大きさ、深さ等が決定される。

なお、光源ユニット１７における光源は発光ダイオード１４としたが、レーザーダイオード（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）でもよい。そして、これらの光源は、数ナノ秒（ｎｓ）以下の高速応答が可能である。なお、本実施の形態に係る光源ユニット１７は、単一色を発光する発光ダイオード１４を複数組み合わせて、一列に配置している。

図４は、複数の光源である発光ダイオード１４を一列に配列した光源部の一例を示す図である。光源ユニット１７は、矩形状の回路基板１５上に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の単一色を発光する発光ダイオード１４が一列に配置されている。但し、発光ダイオード１４のＲＧＢそれぞれの個数は、必ずしも均等である必要が無く、液晶表示パネル１を通過した際の光が所望の白色色度となるように、それぞれの個数を決定すればよい。このように、単一色の発光ダイオード１４を複数個組み合わせ、それぞれの発光量を調整することにより、バックライト２から出射する光の色度を容易に変化することができる。

また、ＲＧＢ単一色の発光ダイオード１４は、白色光を発光する発光ダイオードに比べ発光効率が高く、液晶表示パネル１に用いられるカラーフィルタの各色（ＲＧＢ）の透過特性と発光ダイオード１４の発光スペクトルを合わせ込むことで、液晶表示装置３０の色再現性を向上させることができる。さらに、ＲＧＢ単一色の発光ダイオード１４は、独立して各色を制御できるので、白色光を発光する発光ダイオードに比べて出射光の色合いを容易に変化させることができる。なお、図４の発光ダイオード１４を示す丸の中には、ＲＧＢのそれぞれの色を明記している。

図５は、光源部の配線を模式的に示した配線図である。ＲＧＢのそれぞれの発光ダイオード１４は、色毎に直列に接続されている。これは、発光ダイオード１４が定電流で駆動することにより同色の発光ダイオード１４間の発光量を均一化することができるためである。なお、発光ダイオード１４と接続される配線１９は、回路基板１５上に銅パターンで形成されている。また、発光ダイオード１４は、回路基板１５上の配線１９を介してドライバ１６に接続され、駆動制御されている。ドライバ１６は、同色の発光ダイオード単位で駆動している。

次に、図３に示すリフレクタ１３は、導光板１２の端面側を除いて複数の発光ダイオード１４を包含し、発光ダイオード１４からの光を効率よく導光板１２の端面側に反射する。リフレクタ１３は、銀又はアルミニウム等で形成される反射層を有する金属板や、銀又はアルミニウム等を蒸着した樹脂シート、白色の樹脂シート等の材料で構成されている。なお、リフレクタ１３の反射率は、反射面でのロスを抑えるために９０％以上であることが望ましい。また、発光ダイオードの発光面と導光板入光面（端面）が密着する構成の面状光源装置では、リフレクタは不要である。

また、導光板１２の背面側には、導光板１２からの光を前面側に反射する反射シート１８が設けられている。反射シート１８は、銀又はアルミニウム等を蒸着させた平板や、白色の樹脂板からなるシート状の光学部材である。なお、反射シート１８の反射率は、光源部からの光を液晶表示パネル１に有効に出射するために、９０％以上であることが望ましい。

（動作）
次に、図３に示すバックライト２の断面図を用いて、本実施の形態に係るバックライト２の発光及び光の伝搬、外部の光量の受光（光量検出）について説明する。まず、本実施の形態に係るバックライト２の発光は、ドライバ１６により駆動された光源ユニット１７の発光ダイオード１４が発光することにより生じる。光源ユニット１７から出射した光は、直接導光板１２に入射されるか、リフレクタ１３で反射された後に入射される。導光板１２に入射された光は、導光板１２の前面と背面とで反射を繰り返すことで、導光板１２内を伝搬する。そして、導光板１２内を伝搬する多くの光は、導光板１２の背面側に形成された拡散パターンによって拡散される。拡散された光は、直接又は反射シート１８で反射して導光板１２の前面から出射し、液晶表示パネル１の背面に入射する。

また、外部の光は液晶表示パネル１および光学シート１１を透過して導光板１２に入光する。導光板１２の拡散パターンで拡散された光は導光板１２内を伝搬する。導光板１２の端面より出射された光は、直接又はリフレクタ１３で反射された後に光源ユニット１７に入射する。そして、入射した光は、発光ダイオード１４が非点灯時にＲＧＢ各色の発光ダイオード１４に入光し光量が検出される。本実施の形態に係る光源ユニット１７では、図４に示すようにＲＧＢ各色の発光ダイオード１４を複数設けているので検出できる光量を増やすことができ、検出感度を高くすることができる特徴がある。また、発光ダイオード１４は、導光板１２の端面に直線状に配置されているので、導光板１２の面全体の光を平均化して検出することができ、部分的な輝度ムラや色ムラの影響を受けにくくなる。

上述したように、本実施の形態に係るバックライト２では、発光ダイオード１４を発光素子として使用すると共に、非点灯時に受光素子としても用いる。以下に、発光ダイオード１４を発光素子又は受光素子として使用する場合の動作原理について説明する。

まず、発光ダイオード１４を発光素子として使用する場合、図６に示すように発光ダイオード１４が熱平衡状態のときは、エネルギー障壁が高いためｎ型半導体に偏っている電子がｐ型半導体へ移動し難い。しかし、図７に示すように発光ダイオード１４に順バイアス方向の電圧を印加すると、エネルギー障壁が低くなるためｎ型半導体に偏っている電子がｐ型半導体へ移動しやすくなる。そのため、ｎ型半導体の電子は、エネルギー準位の高い伝導体からエネルギー準位の低い価電子帯に移動し、価電子帯付近の正孔と再結合する。そして、この再結合の際に失われたエネルギーが、光として放出されることにより発光ダイオード１４が発光することになる。

図示しないが逆に、光が外部より発光ダイオード１４に照射され、この光エネルギーが伝導帯と価電子帯とのエネルギー差（つまり、バンドギャップエネルギー）より大きい場合は、価電子帯の電子が伝導体へ励起され、価電子帯には正孔が残る。この電子−正孔対は、ｎ型半導体、ｐ型半導体、空乏層の至る所で生成される。そして、空乏層中では、電界のため電子がｎ型半導体へ、正孔がｐ型半導体へそれぞれ加速される。ｎ型半導体中に生じた電子−正孔対のうち電子は、ｐ型半導体から移動してきた電子と共にｎ型半導体の伝導帯に残り、ｎ型半導体中に生じた電子−正孔対のうち正孔は、空乏層まで拡散し、加速されｐ型半導体の価電子帯に移動する。

このように、発光ダイオード１４は、入射光量に比例して電子−正孔対が発生し、この電子−正孔対がｎ型半導体及びｐ型半導体のそれぞれに蓄積される。これにより、ｐ型半導体は正、ｎ型半導体は負にそれぞれ帯電するので、ｎ型半導体から電子、ｐ型半導体から正孔がそれぞれ反対側の電極へ向かって流れ電流が発生する。発光ダイオード１４は、この電流を測定することで受光した光量を検出することができる。なお、発光ダイオード１４に逆バイアス方向の電圧を印加すると、入射する光量と出力電流との関係が線形となる範囲の上限が改善されるので、測定できる照度の範囲が大きくなる。

以上のことから、発光ダイオード１４は、順バイアス方向の電圧を印加すると、発光素子として機能し、非点灯又は逆バイアス方向の電圧を印加すると、受光素子として機能することが分かる。

発光素子としての発光ダイオード１４は、ｐ型半導体の伝導帯と価電子帯とのエネルギー差（バンドギャップエネルギー）が大きいほど、電子が伝導帯から価電子帯へと落ちるときに発せられる光のエネルギーは大きくなる。また、光の色は波長により変化するため、光のエネルギーが大きいほど短波長の光を放つ。そのため、本実施の形態のように、ＲＧＢ各色の発光ダイオード１４を利用する場合、主波長はＢ，Ｇ，Ｒの順に大きくなり、バンドギャップエネルギーはＲ，Ｇ，Ｂの順で大きくなる。

受光素子としての発光ダイオード１４は、上述したように吸収した光のエネルギーが受光素子のバンドギャップエネルギーＥｇより大きくないと光起電力は生じない。これについて、受光感度特性の限界波長λｈ（ｎｍ）とバンドギャップエネルギーＥｇ（ｅＶ）との関係が、λｈ＝１２４０／Ｅｇとなることが一般的に知られている。

本実施の形態のように、ＲＧＢ各色の発光ダイオード１４を利用する場合、バンドギャップエネルギーＥｇがＲ，Ｇ，Ｂの順で大きくなるので、限界波長λｈはＢ，Ｇ，Ｒの順で大きくなる。なお、短い波長の入射光は発光ダイオード１４の表面の拡散層内で吸収される割合が急激に増加するため、発光ダイオード１４は、拡散層が薄く、ｐｎ接合が表面に近いものほど感度が高くなる。このように、発光ダイオード１４はＲＧＢの各色で受光感度特性が異なるため、ある波長の光が光源ユニット１７に入射した場合、入射光の輝度のみならず、色度も求めることができる。但し、色度を求めるには、ＲＧＢの発光ダイオード１４に逆バイアス方向の電圧を印加し、電圧変動を演算することが必要である。

次に、光源ユニット１７に接続されたドライバ１６は、受光素子として機能している発光ダイオード１４により検出された光量に基づいて、発光素子として機能している発光ダイオード１４の発光量を調整している。図８に外部の光量と発光ダイオード１４の発光量の関係を示す。ドライバ１６は、外部の光量すなわち周囲の明るさが明るくなれば発光ダイオード１４の発光量を上げ、周囲の明るさが暗くなれば発光ダイオード１４の発光量を下げるように調整する。

発光量の調整は、発光ダイオード１４に入力される電流又は電圧、デューティ比を増減することで行うことができる。例えば、図８に示すように外部が暗い場合は発光ダイオード１４の発光光量を減少させる。逆に外部が明るい場合は発光ダイオード１４の発光光量を増加させる。また、外部の光の検出結果から、赤色（Ｒ）の光量が高い場合は、外部光が液晶表示パネル１に反射して表示の赤成分が多くなるため、表示上の色再現性を調整するために発光素子として機能している発光ダイオード１４の内、Ｒの発光ダイオード１４の発光量を減少させる。すなわち非点灯時の発光ダイオード１４が、波長毎に外部の光量を検出し、ドライバ１６は光量に基づき波長毎に発光ダイオード１４の発光量を調整する。この様なフィードバック制御を行うことで、本実施の形態に係る液晶表示装置３０は、出射する光の輝度及び色再現性範囲を一定に維持することができる。

図９に、本実施の形態に係るバックライト２の点灯タイミングを示す。図９に示すタイミングは、点灯タイミングの一例である。なお、図９では、ＲＧＢの発光ダイオード１４が、それぞれ別々に図示されている。

以下、図９を用いて本実施の形態に係るバックライト２の動作を説明する。まず、図９に示すように、光源ユニット１７はＴ１期間点灯させる。つまり、光源ユニット１７の点灯期間をＴ１期間設ける。その後、光源ユニット１７の非点灯期間をＴ２期間設ける。本実施の形態に係るドライバ１６では、Ｔ１期間とＴ２期間とを所定のタイミングで繰り返して駆動する。ここで、光源ユニット１７の点灯周波数ｆは、ｆ＝１／（Ｔ１＋Ｔ２）となるが、目視によるちらつきをなくすために６０Ｈｚ以上の周波数が必要であり、好ましくは１２０Ｈｚ以上であれば良い。

上述した、Ｔ１期間とＴ２期間の配分は任意に変更することができる。つまり、輝度を増加させたい場合は、Ｔ１期間をＴ２期間より長くして、輝度を減少させたい場合は、Ｔ１期間をＴ２期間より短くする。

また、Ｔ１期間では光源ユニット１７の発光ダイオード１４は発光素子として機能する。Ｔ２期間は、光源ユニット１７の発光ダイオード１４は受光素子として機能する。すなわち、発光ダイオード１４が非点灯期間を設け、当該期間に光源ユニット１７の発光ダイオード１４に逆バイアス方向の電圧を印加し、当該発光ダイオード１４を受光素子として機能させている。

なお、図９のように光源ユニット１７を駆動する場合、発光ダイオード１４を点灯している時間は、常時点灯させている場合に比べ出力が低下する。そのため、本実施の形態では、発光ダイオード１４に通常より大きい電流を流すことで、バックライト２の出射光の輝度を、発光ダイオード１４を常時点灯させた場合の輝度と同じにしている。このようにすることで、発光ダイオード１４の数を増やすことなく、発光ダイオード１４を常時点灯させた場合と同等の消費電力で駆動することができる。

さらに、本発明では、光量を検出するのみで発光させない発光ダイオード１４を実装する構成も考えられる。この場合、光量を検出する専用の発光ダイオード１４は、発光による熱が発生しないため、当該熱により受光感度特性が影響を受けないメリットがある。また、同一の回路基板１５に、発光を担う発光ダイオード１４と、受光を担う発光ダイオード１４とを実装することは、別々の回路基板１５に発光を担う発光ダイオード１４と、別部品の光センサーとを別々に実装する場合に比べ、組み立て作業が簡略化でき製造コストを低減することができる。

なお、本実施の形態に係るバックライト２は、ＲＧＢ各色の発光ダイオード１４を組み合わせて白色の光源を構成しているが、本発明はこれに限られず白色の発光ダイオード１４を用いても良い。

また、本発明では回路基板１５上にＲＧＢの発光ダイオード１４以外に長波長の光を発光する発光ダイオード１４を実装しても良い。特に赤外光の波長（７８０ｎｍ以上）を主波長とするＩＲ（赤外）の発光ダイオード１４は受光感度特性の限界波長が１０００ｎｍであるので、Ｒ，Ｇ，Ｂの発光ダイオード１４のみ設けた場合に比べ、Ｒ成分の検出感度が向上するためより安定した輝度および色再現性範囲を得る事ができる。

また、本発明では、受光を担う発光ダイオード１４以外に光センサーを別途設けても良い。別途光センサーを設けることにより、受光を担う発光ダイオード１４より得た情報と、光センサーで得た情報とを組み合わせることで、より正確に発光ダイオード１４の発光状態を制御することが可能になり、より安定した輝度、色再現性範囲を得ることができる。

液晶表示パネル１は前述したとおりに光の透過により表示するため、液晶表示パネル１を透過して外部の光を発光ダイオード１４に導く際に、その際の表示内容により液晶表示パネル１の平均透過率が異なるため、外部の光を正確に測定する事ができない。本問題を回避するために、受光時（発光ダイオード非点灯時）のパネル平均透過率に基づき、発光ダイオード１４で検出した光量を光量補正部（図示せず）で補正する事で、液晶表示パネル１の表示内容によらない外部光量の受光が可能になる。

受光時の測定値をα、その際の液晶表示パネル１の透過率をβとした場合、係数をｋとしたとき、周囲の明るさＡは、Ａ＝ｋ・α／βで導く事ができる。また、発光ダイオード１４の受光時（発光ダイオード１４非点灯時）には液晶表示パネル１に全透過モード（全白モード）期間を設けることで、パネル表示内容によらない外部の光量を測定することができる。（パネル透過率が１であるため、Ａ＝ｋ・αで外部光量を導くことができる）。また、発光ダイオード１４が非点灯期間に液晶表示パネル１を全透過モードにするため、表示内容に影響を及ぼさない。

（効果）
以上のように、本実施の形態に係るバックライト２では、非点灯時の発光ダイオード１４が、外部からの光の光量を検出し、当該電流に基づき発光ダイオード１４の光量を調整することができるため、コストの上昇を抑え、かつ薄型、狭額縁を維持したまま、外部の光量に応じた安定した輝度を得られるバックライト２を実現することが可能である。

＜実施の形態２＞
（構成）
図１０は、本実施の形態に係る液晶表示装置３０の断面を示す図である。

バックライト２における発光ダイオード１４には、白色の発光ダイオードが含まれ、筐体１０およびリフレクタ１３には、発光ダイオード１４が外部に露出されるように形成された孔が設けられる。また、本実施の形態においては、液晶表示パネル１とバックライト２を保持する枠フレーム２１を有し、枠フレーム２１においても上述の孔に繋がるように孔２０が設けられる。また、孔２０とバックライト２との間には、紫外透過−可視吸収フィルター（紫外線透過−可視光線非透過部材）２２が備えられる。

枠フレーム２１は筐体１０と同様に各構成部材を収納保持するためのフレームであり、強度及び加工性が優れた合成樹脂や金属が用いられる。

図１１に、紫外透過−可視吸収フィルター２２の透過特性、および白色発光ダイオードの発光スペクトルを示す。紫外透過−可視吸収フィルター２２は紫外線域を透過し、可視光線域は透過せず吸収する暗色フィルターであり、特に、白色発光ダイオードの発光スペクトル域を透過しないフィルターを用いる。

紫外透過−可視吸収フィルター２２は基材となる材料（一般的にはガラス）そのものに光を吸収する物質を混ぜるか、基材の表面に光学薄膜を成膜するかによって制作される。光の吸収に波長選択性がある。たとえばＣｄｓなどの半導体微粒子をガラス中に分散させ、その吸収によって透過する光を選択する。基材表面に成膜される光学薄膜は金属薄膜と誘電体薄膜に大別される。誘電体薄膜は空気と誘電体、誘電体と基材、および異なる誘電体薄膜の界面で生じる反射が干渉することにより光の透過特性が変わる事を利用しており、干渉フィルターと呼ばれることもある。誘電体薄膜は、多くの場合は一層ではなく複数層の膜（誘電体多層膜）である。

液晶表示装置３０におけるその他の構成は実施の形態１と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

（動作）
次に外部の光が発光ダイオード１４に到達するまでの光の経路について説明する。外部の光は矢印２３に示すように枠フレーム２１に形成された孔２０から入光する。外部の光の内、可視光領域の成分は紫外透過−可視吸収フィルター２２で吸収または反射され、紫外域の光のみ筐体１０の穴より導かれる。また、筐体１０の孔に入射した光はリフレクタ１３に形成された孔から発光ダイオード１４へと導かれる。リフレクタ１３の孔より入射した光は、発光ダイオード１４が非点灯時に白色の発光ダイオード１４で受光し光量が検出される。白色の発光ダイオード１４で用いられている青色発光ダイオードは紫外域の光検出に適しているためよりいい。

また、点灯時の発光ダイオード１４の光の経路について、光はリフレクタ１３の孔から筐体１０の孔を介して紫外透過−可視吸収フィルター２２に入射する。しかし、発光ダイオード１４からの光は前述したとおり紫外透過−可視吸収フィルター２２では透過せず、吸収または反射される。これにより、発光ダイオード１４の光が外部に漏れることを防ぎ、光漏れを防止する事ができる。

光の経路以外の、発光ダイオード１４の光の検出メカニズムや、発光ダイオード１４の点灯、非点灯のタイミング等については実施の形態１と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。

なお、本実施の形態に係るバックライト２は、白色の発光ダイオード１４を用いているが、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の発光ダイオード１４を用いても良い。この場合、主に青色ダイオードで外部の光を検出する。

（効果）
以上のように、本実施の形態に係るバックライト２では、外部の光を液晶表示パネル１を透過して導入していないため、液晶表示パネル１の透過率の影響を受けずに外部からの光の光量を検出する事が可能であり、外部の光量に応じた安定した輝度を得られるバックライト２を実現することが可能である。

本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るバックライトの平面図である。 本発明の実施の形態１に係るバックライトの断面図である。 本発明の実施の形態１に係る光源ユニットの平面図である。 本発明の実施の形態１に係る光源ユニットの配線図である。 本発明の実施の形態１に係る発光ダイオードの動作を説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る発光ダイオードの動作を説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る周囲の明るさと発光ダイオードの発光量の関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る光源ユニットの点灯タイミングを示す図である。 本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置の断面図である。 本発明の実施の形態２に係る紫外透過−可視吸収フィルターの透過特性および白色発光ダイオードの発光スペクトルを示す図である。

符号の説明

１ 液晶表示パネル、２ バックライト、３ａ，３ｂ ガラス基板、４ ゲート配線駆動用ドライバ、５ ソース配線駆動用ドライバ、６ 開口部、１０ 筐体、１１ 光学シート、１２ 導光板、１３ リフレクタ、１４ 発光ダイオード、１５ 回路基板、１６ ドライバ、１７ 光源ユニット、１８ 反射シート、１９ 配線、２０ 孔、２１ 枠フレーム、２２ 紫外透過−可視吸収フィルター、２３ 矢印、３０ 液晶表示装置。

Claims (14)

1. 複数の光源と、
   前記光源からの光を導き、面状に発光させる導光部と、
   外部の光量を検出し、当該光量に基づき前記光源の発光量を調整する発光量調整部とを備え、
   前記外部の光量の検出は、非点灯時の前記光源が行い、
   外部の光量を前記光源に導入する孔が設けられたフレームと、
   前記孔を覆い、紫外線域を透過し可視光線域を透過しない、紫外線透過−可視光線非透過部材とをさらに備えたことを特徴とする面状光源装置。
2. 前記光源は、点灯期間と非点灯期間とを所定のタイミングで繰り返すことを特徴とする
   請求項１に記載の面状光源装置。
3. 前記複数の光源は、発光する光の波長が異なる光源を備え、
   非点灯時の前記光源が、前記波長毎に外部の光量を検出し、前記発光量調整部は前記光量に基づき前記波長毎に前記光源の発光量を調整することを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載の面状光源装置。
4. 前記複数の光源は、赤色、青色および緑色の波長を発光する光源を備えていることを特徴とする
   請求項３に記載の面状光源装置。
5. 前記複数の光源は、前記赤色の単色光の波長より長波長の光を発光する光源をさらに備えていることを特徴とする
   請求項４に記載の面状光源装置。
6. 前記長波長の光は、赤外光であることを特徴とする
   請求項５に記載の面状光源装置。
7. 前記光源は、発光ダイオードもしくはレーザダイオードであることを特徴とする
   請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の面状光源装置。
8. 前記光源は、発光ダイオードであり、
   前記発光ダイオードは、点灯時は順バイアス方向の電圧が印加され、非点灯時は逆バイアス方向の電圧が印加されることを特徴とする
   請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の面状光源装置。
9. 複数の光源と、
   前記光源からの光を導き、面状に発光させる導光部と、
   外部の光量を検出し、当該光量に基づき前記光源の発光量を調整する発光量調整部とを備え、
   前記外部の光量の検出は、前記複数の光源のうち光量を検出する専用の光源が行い、
   外部の光量を前記光源に導入する孔が設けられたフレームと、
   前記孔を覆い、紫外線域を透過し可視光線域を透過しない、紫外線透過−可視光線非透過部材とをさらに備えたことを特徴とする面状光源装置。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の面状光源装置と、
    前記面状光源装置の出射面側に配置され、画像を表示させる表示素子と
    を備える表示装置。
11. 前記表示素子は、液晶表示素子であることを特徴とする
    請求項１０に記載の表示装置。
12. 外部の光が前記液晶表示素子を透過して前記光源に入光することを特徴とする
    請求項１１に記載の表示装置。
13. 前記液晶表示素子の透過率に基づき前記光源で検出した光量を補正する光量補正部をさらに備える
    請求項１２に記載の表示装置。
14. 前記光源で検出した光量を検出する期間は前記液晶表示素子の透過率を全透過モードとすることを特徴とする
    請求項１２に記載の表示装置。

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