JP5725987B2 - 光源装置 - Google Patents
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Description
また、特許文献2に開示の技術は、白色光源を常時点灯させて側壁近辺の色ムラを低減する技術である。そのため、特許文献2に開示の技術では、表示色域を優先させるために側壁付近の白色光源の光度を低下させると輝度ムラが発生してしまうという課題がある。
輝度または色を個別に制御可能な複数のブロックから構成される光源装置であって、
入射面から光が入射され、出射面から光を出射する導光部と、
前記導光部の入射面に沿って配列された複数の光源と、
を有し、
前記複数の光源は、1つの光源群が1つのブロックに対応する、複数の光源群からなり、
1つの光源群は、複数の白色光源と複数の有色光源を含み、
1つの光源群に含まれる複数の有色光源のうち、同一の駆動条件で駆動した場合に最も光度の高い発光色の有色光源は、該光源群の両端に配置されており、
前記入射面に沿って配列された複数の光源に含まれる全ての白色光源は、等間隔に配置されており、
1つの光源群に含まれる前記複数の有色光源は、赤色光源、緑色光源、及び、黄色光源を含み、
1つの光源群に含まれる黄色光源は、該光源群に含まれる赤色光源または緑色光源のうち、少なくとも主波長の差が小さい方の光源に隣接して配置されている
ことを特徴とする。
以下、本発明の実施例1に係るバックライト装置について説明する。本実施例に係るバックライト装置は、液晶表示装置用のバックライト装置である。
、図1(A),(B)には、液晶パネルも示している。
タンデム型バックライト装置は、図1(A)に示すように、光源が画面(液晶パネル)の領域内に配置されたバックライト装置である。
エッジライト型バックライト装置は、図1(B)に示すように、光源が画面の領域の縁部に配置されたバックライト装置である。
本実施例に係るバックライト装置の構成の一例を図2(A),(B)に示す。図2(A)は正面図、図2(B)は側面図である。
本実施例に係るバックライト装置は、入射面から光が入射され、出射面から光を出射する導光板、導光板の入射面に沿って配列された複数の光源(本実施例ではLED)、各光源を駆動する(各光源の光度(輝度)を制御する)LED駆動部などを有する。
図2(A),(B)の例では、導光板は、ブロック毎に設けられた複数の導光板(導光板100,200)からなる。また、複数の光源は、1つの光源群(LED群)が1つのブロックに対応する、複数の光源群(LED組10とLED組11からなる光源群と、LED組20とLED組21からなる光源群)からなる。
導光板100には、LED組10,11からの光が、導光板100の1つの端面a(入射面)から入射される。入射された光は、導光板100内で加法混色されたのち、導光板100の下面b(液晶パネル側とは反対側の面)に設けられたドットパターンなどの散乱部によって散乱される。そして、散乱された光は、導光板100の上面c(液晶パネル側の面;出射面)から出射される。なお、ドットパターンの代わりに反射シートなどが設けられていてもよい。光を反射(散乱)することができれば、どのような構成であってもよい。
導光板200には、LED組20,21からの光が、導光板200の1つの端面aから入射される。入射された光は、導光板200内にて加法混色されたのち、導光板200の下面bに設けられた散乱部によって散乱される。そして、散乱された光は、導光板200の上面cから出射される。
具体的には、LED組10は、白色LED(W)、赤色LED(R)、緑色LED(G)、および青色LED(B)から構成される。赤色LEDは、例えば、主波長が611nm以上の光源である。緑色LEDは、例えば、主波長が490nm〜549nmの光源である。青色LEDは、例えば、主波長が430nm〜490nmの光源である。各LEDは、回路基板(図示しない)に実装されている。各LEDの光度は、ユーザが指定した輝度や色に応じて調整される。
LED組11,20,21は、それぞれ、LED組10と同様に、白色LED、赤色LED、緑色LED、および青色LEDから構成される。
LED組11は、導光板100の端面aの中心から端(導光板200が隣接する側の端)にかけて赤色LED、青色LED、白色LED、緑色LEDの順に配置されたLED組である。
LED組20、LED組21は、導光板200の端面aの中心から端にかけて赤色LED、青色LED、白色LED、緑色LEDの順に配置されたLED組である。
即ち、本実施例では、1つの光源群に含まれる発光色が同じ光源は、該光源群に対応するブロックの中心を基準として対称配置されている。
白色光源からの光は、輝度ムラへの影響が大きい。特に、発光効率を優先する場合(原色光源に比べて白色光源の光度を高めて点灯する場合(白色光源のみを点灯する場合を含む))には、白色光源からの光の輝度ムラへの影響は大きい。そのため、白色光源の間隔が不均一であると、間隔が狭い部分で明るく、間隔が広い部分で暗くなる輝度ムラが発生してしまう。
そこで、本実施例では、入射面に沿って配列された複数の光源(全LED)に含まれる全ての白色光源は、等間隔に配置される。
具体的には、LED組10の白色LEDとLED組11の白色LEDとの配置間隔をLwi1と定義する。LED組11の白色LEDと、それに隣接するLED組20の白色L
EDとの配置間隔をLwoと定義する。LED組20の白色LEDとLED組21の白色LEDとの配置間隔をLwi2と定義する。そして、本実施例では、間隔Lwi1,Lwo,Lwi2が全て等しくなるように白色LEDが配置される。
それにより、輝度ムラ(特に発光効率を優先した場合の輝度ムラ)を抑制することができる。
そのため、1つの光源群に複数の赤色光源が含まれる場合に、それら赤色光源を互いに離れて配置すると、赤色光源間の発光色の違いが認識されてしまう虞がある(即ち、色ムラが発生する虞がある)。そこで、本実施例では、図2(A)に示すように、1つの光源群に含まれる複数の赤色光源を隣接して配置する。それにより、複数の赤色光源から発せられた赤色光が混色しやすくなるため、赤色光源間の発光色の違いが認識されにくくなり、ひいては色ムラを抑制することができる。
れる場合がある。そして、そのような光の漏れは、輝度ムラや色ムラの原因となる。本実施例では、導光板として、ブロック毎の複数の導光板を用いているため、上記光の漏れを抑制することができ、ひいては輝度ムラや色ムラを抑制することができる。
以下、輝度ムラや色ムラが抑制された発光を行うための各光源(LED)の光度の決定方法について説明する。以下の処理は、例えば、製品の出荷前にメーカにより行われる。なお、ブロックを複数の光源の配列方向に2つに分割することにより得られる領域をサブブロックとする。
また、本実施例では、光源の光度は、更に、複数の光源を点灯させたときに、サブブロックの中心位置と、該サブブロックに隣接する他のブロックのサブブロックの中心位置との色差が、所定の閾値以下となるように決定される。それにより、中心位置間の色度のみに基づく場合よりも、より輝度ムラ、色ムラが抑制された発光を行うことが可能となる。
それにより、図2(A)の点P10での色度座標10c(x10,y10)、点P11での色度座標11c(x11,y11)、点P100での色度座標100c(x100,y100)が得られる。また、点P20での色度座標20c(x20,y20)、点P21での色度座標21c(x21,y21)、点P200での色度座標200c(x200,y200)が得られる。
点P100は、導光板100の出射面の中心位置である。点P10は、導光板100の出射面の上側(LED組10側)半分の領域の中心位置である。点P11は、導光板100の出射面の下側(LED組11側)半分の領域の中心位置である。
点P200は、導光板200の出射面の中心位置である。点P20は、導光板200の出射面の上側(LED組20側)半分の領域の中心位置である。点P21は、導光板200の出射面の下側(LED組21側)半分の領域の中心位置である。
なお、理想的には、色度座標10c(x10,y10)と色度座標21c(x21,y21)の各成分の差の絶対値も所定値(例えば、0.003)以下となるように光源の光度が調整されるのが好ましい。しかし、本実施例で色度座標10c(x10,y10)と色度座標21c(x21,y21)の各成分の差については、調整しないものとする。また、色度座標11c(x11,y11)と色度座標20c(x20,y20)の各成分の差の絶対値を所定値(例えば、0.003)以下となるようにすることは、本発明において必須ではない。最低限、色度座標100c(x100,y100)と色度座標200c(x200,y200)の各成分の差の絶対値が所定値(例えば、0.003)以下となるように光源の光度が調整されればよい。また、色度座標の差の許容値として、0.003(CIE表色系のx,y色度図における目盛り)を例示しているが、これに限定される
ものではない。色度座標の差の許容値は、ディスプレイの特性によって異なり、例えば、0.05程度であってもよい場合もある。
色度座標200c(x200,y200)を固定とし、色度座標100c(x100,y100)を変化させる場合には、色度座標100c(x100,y100)の点が図3の破線301で示す領域内に位置するように、光源(原色光源)の光度が調整される。色度座標100c(x100,y100)の位置を移動するよう調整すると、色度座標10c(x10,y10)と色度座標11c(x11,y11)の位置も移動する。
例えば、色度座標100c(x100,y100)が色度座標200c(x200,y200)よりも赤色寄りである場合には、LED組10やLED組11の赤色光源の光度が低くされる。その後、輝度と色度が再測定される。上記条件を満たすまで(色度座標100c(x100,y100)の点が破線301で示す領域内に位置するまで)、光度の変更、及び、輝度と色度の調整及び測定が繰り返される。その結果、輝度ムラや色ムラの少ない発光を行うための各光源(LED)の光度が決定される。
なお、理想的には、色度座標100c(x100,y100)と色度座標200c(x200,y200)の各成分の差、色度座標11c(x11,y11)と色度座標20c(x20,y20)の各成分の差、色度座標10c(x10,y10)と色度座標21c(x21,y21)の各成分の差が全てゼロとなるのが好ましい。しかし、現実的には全ての差をゼロとするのは困難であるため、色度座標100c(x100,y100)と色度座標200c(x200,y200)の各成分の差がほぼゼロとなるように光源の光度が調整される。
なお、本実施例では、1つの導光板が1つの入射面を有する場合について説明したが、1つの導光板が複数の入射面を有していてもよい。例えば、図2(B)の面aと反対側の面にも複数の光源が配列されていてもよい。
なお、本実施例では、光源がLEDの場合について説明したが、光源はLEDに限らない。例えば、光源は蛍光管であってもよい。
なお、導光板と液晶パネルの間に設けられる拡散板(図1(A),(B)の拡散シート
)と、導光板との距離を調整することによって色ムラ、輝度ムラを更に抑制することができる。
なお、本実施例では、ブロック毎の複数の導光板を用いた構成について説明したが、この構成に限らない。図5に示すように1枚の導光板のみを用いる構成であってもよい。複数ブロック毎に1枚の導光板を用いる構成であってもよい(例えば、ブロック数が8の場合には、2ブロック毎に1枚の導光板が用いられてもよい)。
(構成)
以下、本発明の実施例2に係るバックライト装置について説明する。図6及び図7は、本実施例に係るバックライト装置の構成の一例を示す。
本実施例に係るバックライト装置では、1つの光源群は、赤色光源、緑色光源、及び、黄色光源(Y)を含む。黄色光源は、黄色光源、橙色光源、黄緑色光源などの黄色系の光源である。
1つの光源群に含まれる黄色光源は、該光源群に含まれる赤色光源または緑色光源のうち、少なくとも主波長の差が小さい方の光源に隣接して配置される。具体的には、黄色光源(黄色LED)の主波長が580nm以上610nm以下の場合には、図6に示すように、黄色LEDは、赤色LEDに隣接して(赤色LEDと白色LEDの間に)配置される。また、黄色LEDの主波長が550nm以上579nm以下の場合には、図7に示すように、黄色LEDは、緑色LEDに隣接して(緑色LEDと白色LEDの間に)配置される。
黄色光源を用いる構成では、黄色光源からの光と赤色光源からの光を混色して所望の色の光を実現することを目的とする場合と、黄色光源からの光と緑色光源からの光を混色して所望の色の光を実現することを目的とする場合とが考えられる。
黄色光源の主波長が赤色光源の主波長に近い場合は、黄色光源からの光と赤色光源からの光を混色して所望の色の光を実現することを目的としている場合である。そのため、黄色光源を赤色光源に隣接して配置することにより、それらの光源からの光が混色しやすくなる(所望の色の光が得やすくなる)。その結果、色ムラを抑制することが可能なる。
黄色光源の主波長が緑色光源の主波長に近い場合は、黄色光源からの光と緑色光源からの光を混色して所望の色の光を実現することを目的としている場合である。そのため、黄色光源を緑色光源に隣接して配置することにより、それらの光源からの光が混色しやすくなる(所望の色の光が得やすくなる)。その結果、色ムラを抑制することが可能なる。
以下、本発明の実施例3に係るバックライト装置について説明する。本実施例に係るバックライト装置の構成は実施例1と同様のため、その説明は省略する。本実施例では、輝
度ムラや色ムラが抑制された発光を行うための各光源(LED)の光度の決定方法が実施例1と異なる。以下、詳しく説明する。
本実施例では、光源の光度は、複数の光源(バックライト装置が有する全てのLED)を点灯させたときに、ブロックの中心位置、及び、該ブロックに隣接するブロックの中心位置と、それら中心位置間の中点との色差が、所定の閾値以下となるように決定される。
次に、点P11の輝度値Y11と色度座標11c(x11,y11)、及び、点P20の輝度値Y20と色度座標20c(x20,y20)を用いて、以下の式1により、点P100と点P200の中点(図2(A)の点P1)での色度座標が算出される。
x1=(Y11×x11×y20+Y20×x20×y11)
÷(Y11×y20+Y20×y11)
y1=y11×y20×(Y11+Y20)÷(Y11×y20+Y20×y11)
・・・・・(式1)
また、本実施例では、中点P1での色度座標と点P100の色度座標及び点P200の色度座標を比較するため(点P100の色度座標と点P200の色度座標の差を考慮しないため)、実施例1と比較して制約条件が緩和されている。そのため、ブロックのサイズが大きいや光源の性能のバラつきが大きい場合には本実施例を適用することが好ましい。
100,200 導光板
Claims (8)
- 輝度または色を個別に制御可能な複数のブロックから構成される光源装置であって、
入射面から光が入射され、出射面から光を出射する導光部と、
前記導光部の入射面に沿って配列された複数の光源と、
を有し、
前記複数の光源は、1つの光源群が1つのブロックに対応する、複数の光源群からなり、
1つの光源群は、複数の白色光源と複数の有色光源を含み、
1つの光源群に含まれる複数の有色光源のうち、同一の駆動条件で駆動した場合に最も光度の高い発光色の有色光源は、該光源群の両端に配置されており、
前記入射面に沿って配列された複数の光源に含まれる全ての白色光源は、等間隔に配置されており、
1つの光源群に含まれる前記複数の有色光源は、赤色光源、緑色光源、及び、黄色光源を含み、
1つの光源群に含まれる黄色光源は、該光源群に含まれる赤色光源または緑色光源のうち、少なくとも主波長の差が小さい方の光源に隣接して配置されている
ことを特徴とする光源装置。 - 前記最も光度の高い発光色の有色光源は、緑色光源である
ことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。 - 1つの光源群は、複数の赤色光源を含み、
1つの光源群に含まれる複数の赤色光源は、互いに隣接して配置されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の光源装置。 - 1つの光源群に含まれる発光色が同じ光源は、該光源群に対応するブロックの中心を基準として対称配置されている
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光源装置。 - 前記導光部は、ブロック毎に設けられた複数の導光部からなる
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光源装置。 - 光源の光度は、前記複数の光源を点灯させたときに、ブロックの中心位置と、該ブロックに隣接するブロックの中心位置との色差が、所定の閾値以下となるように決定されている
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光源装置。 - ブロックを前記複数の光源の配列方向に2つに分割することにより得られる領域をサブブロックとした場合に、
光源の光度は、更に、前記複数の光源を点灯させたときに、サブブロックの中心位置と、該サブブロックに隣接する他のブロックのサブブロックの中心位置との色差が、所定の閾値以下となるように決定されている
ことを特徴とする請求項6に記載の光源装置。 - 光源の光度は、前記複数の光源を点灯させたときに、ブロックの中心位置、及び、該ブロックに隣接するブロックの中心位置と、それら中心位置間の中点との色差が、所定の閾値以下となるように決定されている
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光源装置。
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