JP3872810B1 - 光源制御装置、照明装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】種々の環境下においても均一な色を保つ発光装置の提供を可能とする。
【解決手段】異なる色を発光する複数の光源の発光輝度を検出する光検出装置を備え、前記光検出装置の検出結果に基づいて前記複数の光源のうち少なくとも１つの光源の発光輝度を制御する光源制御装置であって、前記光源より発せられた光を所定方向へ反射する反射部材に貫通孔を設け、前記反射部材を挟んで前記光源側とは反対側に、前記光検出装置を設け、前記貫通孔に対して光伝播部材を設ける構成とした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光源の発光輝度を制御し、色度のずれを補正する技術に関する。

光源からの光をパネルに照射することにより、パネルに映像表示を行うという非発光型映像表示装置において、用いる光源としては、現在白色の冷陰極管が主流である。

一方、発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」と称す）は、高輝度の発光が可能であり、色再現範囲を向上させることができ、さらに寿命が長いという利点を有すること、及び従来低かった変換効率が改善されたこと、コストダウンが進んだことから、当該ＬＥＤが上記非発光型映像表示装置の光源として用いられるようになってきた。

光源としてＬＥＤを用いた、非発光型映像表示装置としての液晶表示装置のバックライト装置（直下式）を図２９に示す。赤光源（以下「Ｒ光源」と称す）、緑光源（以下「Ｇ光源」と称す）、青光源（以下「Ｂ光源」と称す）と、３つの異なる色を発光するＬＥＤ２９１・２９２・２９３を備え、これらの光を混合することにより白色を作り出し、当該バックライト装置の前面に配される液晶パネルを照射して、所望のカラー映像を表示する。

このバックライト装置は、輝度ムラや色ムラのない適切な面光源として液晶パネルを照射するために、各光源と液晶パネルの間には、各光源の光を所望の面光源に変換すべく拡散板等の光学部材２９５が配される。当該光学部材２９５は完成品としての液晶表示装置の奥行きをできるだけ薄くできるようにシート状又は板状で形成されているため、光源や回路部品の発熱によって撓みや変形をきたす。よって、この光学部材２９５の光源側への撓み、変形を防止するために、バックライト装置内に光源よりも光学部材側（液晶パネル側）に突出した突起２９４を有している。

ここで、ＬＥＤは、使用している環境、特に温度によって輝度、色度の変化が生じ、表示特性が劣化するという問題がある。また、使用年数によっても表示特性が変化する。参考として、ＬＥＤの輝度−温度特性を示したグラフを図３０に示す。図３０から分かるように、ＬＥＤは温度が上昇するにつれて輝度が低下する傾向があり、その輝度落ちの影響は、Ｒ光源（二点鎖線で示す特性）で一番大きい。

このように、ＬＥＤを使用していると、経時的に、また温度上昇によって光源の色度が変化し、色度のずれが生じる。これを防止するために、光源の発光輝度（強度）を一定間隔で監視し、輝度や色度のずれを補正することにより、液晶パネルに照射する光を、所望の白色に保つようにしている。

例えば特許文献１には、発光色の異なるＲ、Ｇ、Ｂ光源を時間分割により切り換えて特定色とする、いわゆるフィールド順次型のバックライト装置において、各光源の輝度レベルを監視することにより色バランス（特に白バランス）の調整手段を具備するカラー表示装置が記載されている。

特許文献１に記載のカラー表示装置は、図３１に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂ光源３１１・３１２・３１３を備え、各ＬＥＤの各近傍には光センサ３１４・３１５・３１６が夫々配設されている。当該光センサ３１４・３１５・３１６は、各ＬＥＤが発光する際の輝度レベルを検出して、対応する電圧値に変換する。そして、変換された電圧値はＬＥＤ毎に予め設定されている基準電圧と比較され、当該基準電圧より高いか低いか、及び基準電圧との差分を基に、各ＬＥＤに流れる電流を制御し、各ＬＥＤの輝度レベルを調整することによって色のバランスを持続する。

特許文献１では、光センサをＬＥＤ毎に設けるのではなく、基準値を切り換える切り換えスイッチを備えた光センサを１つだけ設け、当該切り換えスイッチを順次切り換えることで、ＬＥＤ毎に予め設定した基準値と光センサからの検出値と比較し、ＬＥＤ毎の制御を行うことも記載している。

また、特許文献１において、光センサの配置位置としては、図３１に示す位置が標準であることを示したうえで、他の配置例として次のように記載している。基板上に光センサを配設する余裕の無い場合は、図３２（ａ）のように反射枠の中に空洞を空けたその中に配設するか、図３２（ｂ）のように反射枠の壁面に配設すればよい。ＬＥＤの配置が限られ、ＬＥＤボックスの中にセンサを配設することができない場合、図３２（ｃ）のように拡散板上の投射光の妨げにならない部分に配設すればよい。実際の光を検出するものではないが、照明部のＬＥＤと同一特性のＬＥＤと光センサのフォトカプラーを、図３２（ｄ）のように照明部の外部に配設することもできる。フォトカプラーを配設するのも困難なような場合には、図３２（ｅ）のように、照明部とセンサ部を光ファイバーで結合する方法もある。

特許文献２においては、図３３に示すように、複数の単色のＬＥＤ３３１と、１個の光検出素子３３２とを備え、これらが透明樹脂層３３３によって覆われている。このような構成であれば、光検出素子は、透明樹脂層を伝播してくる光を検出するので、複数のＬＥＤに対して１個配置すれば発光強度を適切に検出できることを記載している。

特許文献３乃至５には、透明の導光板を用いて面均一化された光を、液晶パネルに導いて映像を表示するいわゆるサイドエッジ式の液晶表示装置において、透明の導光板で複数の発光色を混合させて白色とすることを利用し、当該混合された白色光を検出することで、理想の白色光からのずれをフィードバック制御して、当該理想の白色光を保つことが記載されている。

特許文献３では、導光板のうち光源の入射面と同じ面にセンサを配置すれば、導光板において最も長い距離を進み、均一に混合された光を検出することができるため、当該位置にセンサを配置することが最も好ましい旨記載している。

一方特許文献４では、光源からの光を遮ることがないよう、入光面以外の面にセンサを配置することが好ましい旨記載している。

特許文献５では、ある特定の光源からの光が、導光板からセンサに入射する際、一定の角度の入射光の輝度が高くなっており、この一定の影響により適切な面状光源の光を検出できないとの問題点を指摘し、これを防止するために、センサに光が入射する前に、所定の角度以上の角度で入射する光を遮る遮光部材を設けることを記載している。

特許文献６においても、図３４のように、導光板を伝播した光をセンサで検出することを記載している。ＬＥＤ光源３４１から発せられた光は、導光板３４２の内部で均一化され、反射ドットの有る領域の光がセンサ３４３で検出される。そして、当該検出結果に基づいて、発光制御手段３４４によって、光源３４１の発光強度が制御される構成である。
特開平１０−４９０７４号公報 特開２００２−３４４０３１号公報 特開平１１−２６０５６８号公報 特開２００４−２１１４７号公報 特開２００４−１９９９６８号公報 特開２００４−３４２４５４号公報

上記特許文献１に記載の技術では、特に配置位置で、以下のような問題がある図３２（ａ）（ｂ）のようにＬＥＤの直接光を検出する場合は、混色した光を検出しにくい。図３２（ｃ）のように拡散板上にセンサを配置する場合は、均一に整えられた出射光の邪魔となって好ましくない。特に、発光装置が液晶表示装置のバックライトに用いられる場合は、光が液晶パネルに導かれる過程の途中で配置されることになるので、液晶パネルに表示する映像に影響をきたし、好ましくない。図３２（ｄ）のようなフォトカプラーは、ＬＥＤが余分に必要となりコストアップとなる。図３２（ｅ）のような光ファイバーで形成されたライトガイドは、どこでも配設可能とされているが、ＬＥＤ上部に配されると上記（ｃ）と同様に、均一に整えられた出射光の邪魔となり、装置の端部に配すると、端の部分の光を主として検出することになり、適度な混色光が検出できない。

上記特許文献２に記載の技術では、ＬＥＤを配置した基板と同一基板上にセンサが配置されているため、ＬＥＤ基板が大きくする必要がある。また、透明基板を伝播してきた光を検出するとはいえ、何れかのＬＥＤがセンサに近く配されるので、センサは最も近いＬＥＤの光の輝度の影響を受けやすくなる。

よって、センサは、反射部材を挟んで光源側とは反対側に設け、反射部材に設けた貫通孔を透過した光を検出することが好ましい。このよう位置にセンサを設けると、バックライト装置内をある程度伝播し、反射板に設けた貫通孔を通り抜けた間接的な光を検出できるからである。これに関して、間接的な光を検出する目的ではないが、反射部材を挟んで光源側とは反対側にセンサを設けた構成が、特許文献６の段落〔００４０〕に開示されている。導光板３４２の液晶パネル配置側とは反対側に配置されたセンサ３４３を、反射部材の背面に配置してもよい、と記載している。

ただし、反射部材を挟んで光源側とは反対側にセンサを設けた構成であっても、より確実に混色した光を検出することが好ましい。

特許文献３乃至５に記載の技術は、導光板を用いたいわゆるサイドエッジ式の表示装置に関する記載であるので、この方式以外の表示装置への適用が考えにくい。

本発明は、これらの課題に鑑みてなされたものであり、光源の発光輝度を適切に検出し、光源の発光輝度を補正することが可能な光源制御装置を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するため、異なる色を発光する複数の光源の発光輝度を検出する光検出装置を備え、前記光検出装置の検出結果に基づいて前記複数の光源のうち少なくとも１つの光源の発光輝度を制御する光源制御装置であって、 前記光源より発せられた光を所定方向へ反射する反射部材と該反射部材が設けられたシャーシとに貫通孔を設け、前記シャーシの前記光源側とは反対側に、前記光検出装置を配置し、前記貫通孔に対して、前記光源からの光が伝播可能な光伝播部材を挿通する構成とした。

このとき、前記光伝播部材は凸部を有し、当該凸部が前記貫通孔に嵌合するようにするとよい。

前記光伝播部材は、前記光源よりも突出した高さを有することが好ましい。このような構成であれば、集光手段としての機能も奏する。

また、前記光検出装置は、前記貫通孔を透過し、色分離手段により分離された光を検出する構成としてもよい。

そして、前記シャーシの前記光源側とは反対側に、前記光検出装置が収納される収納室を有し、前記光源から発せられる光が、前記収納室を透過するのを防止するようにするとよい。

また、前記反射部材及び前記シャーシは、前記貫通孔を複数有していてもよい。

前記複数の貫通孔を透過する光のそれぞれについて、前記光検出手段へ入力するか否かを個別的に制御可能な開閉手段を備える構成としてもよい。

前記複数の貫通孔を透過する光のそれぞれについて、前記光検出手段へ入力する光の透過波長を選択する透過波長選択手段を設ける構成としてもよい。

前記シャーシの前記光源側とは反対側に、前記複数の貫通孔を透過した光を、前記光検出手段へと導光する背面導光体を備えていてもよい。

前記シャーシの前記光源側とは反対側に、前記光検出装置が収納され、前記複数の貫通孔の配置範囲を覆う大きさの収納室を備え、前記光源から発せられる光が、前記収納室を透過するのを防止するようにするとよい。

前記光検出装置を複数備えていてもよい。

前記複数の貫通孔を透過した光を、前記複数の光検出装置にて検出する構成としてもよい。

前記シャーシの前記光源側とは反対側に、前記複数の光検出装置それぞれが収納される収納室を複数有し、前記光源から発せられる光が各収納室を透過するのを防止するようにするとよい。

前記光源はＬＥＤと蛍光管を含む一方、前記光伝播部材は基体及び複数の保持部を有し、前記複数の保持部にて前記蛍光管の位置関係を所定の間隔に保つ構成としてもよい。

そして、上記何れかにの構成を用いた照明装置とした。

さらに、当該照明装置と、液晶パネルとを備える液晶表示装置とした。

上記のような構成であれば、光源の発光輝度を適切に検出し、光源の発光輝度を補正することが可能であるので、種々の環境下においても均一な色を保つ発光装置の提供が可能となる。

本発明にかかる光源制御装置として、液晶表示装置を例にとって説明する。図１は、本実施形態にかかる液晶表示装置のブロック図である。

当該液晶表示装置は、映像を表示する液晶パネル１１と、当該液晶パネル１１を背面から照射する光源としてのＬＥＤ１２と、ＬＥＤ１２を駆動するＬＥＤドライバ１３と、複数のＬＥＤ１２の各発光色の発光強度を検出するカラーセンサ１４と、ＬＥＤドライバ１３に、ＬＥＤ１２の駆動信号を与える制御マイコン１５と、周囲明るさを検出する照度センサ１８やユーザのリモコンからの指示情報を検出するリモコン受光部１９からの検出結果に基づいて制御マイコン１５にＬＥＤ１２の制御情報を与えるメインマイコン１６と、カラーセンサ１４の検出結果との比較対象としての各発光色の発光強度（発光輝度）の基準値等を記憶するＲＡＭ１７を備える。

図２は、本発明にかかる照明装置としてのバックライト装置の外観図である。図２（ｂ）は、液晶表示装置から液晶パネル、光学部材を取り除いた、照明装置としてのバックライト装置を正面からみた図であり、図２（ａ）は、図２（ｂ）の正面図の一点鎖線Ａにおけるバックライト装置の断面図を示す。

シャーシ２６は、複数の光源を収納できる大きさで形成され、シャーシ２６の内部底面に光源を固定配置する光源配置基板２５を載置し、さらにその上に、光源から発せられる光を液晶パネル側や光学部材側等の所定の方向へ反射する反射板２４が設けられている。

当該バックライト装置は、発光色が異なる光源を複数備え、これら複数色を混合させて一定の色とし、当該混合色がバックライト装置の前面に配される拡散板等の光学部材（図示せず）へと導かれ、当該光学部材で所望の面光源に変更されたうえで、液晶パネル（図示せず）に照射される。

本実施形態においては、異なる複数の発光色として、赤、緑、青色を発光し、当該赤、緑、青色を発光するＲ光源、Ｇ光源、Ｂ光源として赤色ＬＥＤ１、緑色ＬＥＤ２、青色ＬＥＤ３を備え、これら３種類の色の光を適切な発光強度比で発光させ、これらを混合させて白色とし、光学部材、液晶パネルへと導く構成である。

ここで、図３０で示したように、各色のＬＥＤは、そのＬＥＤ自体の発熱や回路部品の発熱による温度の上昇の影響を受け、発光輝度が変化する。そのため、白色の色バランスが崩れ、白色点が大きくずれてしまう。また、経時変化による白色点のずれも生じる。

よって、各色それぞれの発光強度（輝度）を検出し、これに基づいて光源の発光色度、発光輝度を予め定められた所定の発光色度、発光輝度にフィードバック制御するために、Ｒ、Ｇ、Ｂ光源の発光強度（発光輝度）を検出する光検出手段としてのカラーセンサ２２を備えている。詳しくは、カラーセンサ２２は、赤色の発光強度を検出する赤色センサ、緑色の発光強度を検出する緑色センサ、青色の発光強度を検出する青色センサから構成されている。また、カラーセンサ２２はカラーフィルタを備え、赤色センサは、赤色の波長の光を透過させる赤色フィルタを透過した光を検出し、緑色センサは、緑色の波長の光を透過させる緑色フィルタを透過した光を検出し、青色センサは、青色の波長の光を透過させる青色フィルタを透過した光を検出する。

そして、本発明においては、上記色バランスのずれを正確に検出するために、光源を収納できる大きさに形成したシャーシ２６の背面側に光源１・２・３からの光が透過することが可能なように、反射板２４、光源配置基板２５、シャーシ２６を貫通した貫通孔２３を設け、カラーセンサ２２を、反射板２４を挟んで光源側とは反対側（光源を配置する基板２５の光源配置側とは相対する側）であって、上記貫通孔２３に対向する位置に配置する。

このような位置に、カラーセンサ２２を配置すると、ＬＥＤからの直接光を検出するのではなく、図４のように、ある程度バックライト装置内を伝播した光が反射板２４、光源配置基板２５等を通り抜けた間接的な光を検出できるので、適度に混色した白色光における青、緑、赤の光を検出することが可能となる。

また、カラーセンサ２２を、反射板２４を挟んで光源側とは反対側に配置するのであれば、光源の光が光学部材、液晶パネルへと導かれる光を遮ることがないため、反射板２４よりも光源配置側にカラーセンサ２２を配置することにより液晶パネルに導く光の邪魔となって液晶パネルにカラーセンサ２２の影が現れる、という問題が生じない。

そしてカラーセンサ２２では、図５（ｂ）のように、光が反射しながら伝播し、入射面から出射面に透過可能な（最終的にいくらかの光が出射面から光が出てくることを要する、という意）透明色等の光伝播部材５１を用い、これを透過した光を検出することが望ましい。光伝播部材５１の内部を伝播する過程において、複数種（色など）の光が反射を繰り返して混合され、混色した白色光における青、緑、赤の光を検出することが可能だからである。

光伝播部材５１は、貫通孔２３に対して設けられていることが重要で、例えば貫通孔２３を防ぐように凸型形状の光伝播部材５１を貫通孔に嵌め込むような構成にすればよい。例えば、図６（ａ）では、凸部を有する光伝播部材５１を貫通孔に対し上部から嵌合している。この場合、当該凸部が導光手段としての機能を奏し、センサ２２へと混合光が有効に導かれるので有効である。もちろん、光伝播部材５１を、図６（ｂ）に示すごとく、光伝播部材５１を貫通孔に対し下部から嵌合するようにしてもよい。一方から挿入した凸部は、貫通孔の他方側に貫通する構成であってもよい。

また、光伝播部材５１の側面にドットを形成し、反射に加え、拡散機能を持たせてもよい。

本実施形態においては、光伝播部材５１としての導光体を用い、当該導光体は、図２において２１に示すように、反射板２４の光源配置側に突出しており、一方でシャーシ背板の光源配置側とは反対側にもわずかに突出した係合部３２がシャーシ２６の背面で係合するようになっている。

導光体２１が、反射板２４の光源配置側に突出する形状になっているため、導光体２１の近くのＬＥＤの輝度も、遠くのＬＥＤの輝度も適切に集光できる形状となっている。すなわち、本発明の導光体２１は、光源から発せられた光が、当該導光体内部を伝播し、反射板２４の光源側とは反対側に透過した光をセンサ２２へと導く導光手段であるとともに集光手段としても機能している。

導光体２１と、その周囲の構成の詳細を図３に示す。導光体２１は、突起状に形成され、当該突起部３１を光源配置基板２５等に対して立設させることができるよう、係合部３２を有している。当該係合部３２を反射板２４、光源配置基板２５、シャーシ２６を貫通させた貫通孔に嵌合することにより、導光体２１を光源配置基板２５に立設させる。

そして、導光体２１は、センサ２２に適切な混合光を導くために透明のアクリル材や光ファイバー等で形成されている。このため、混合光は反射板２４等の背面に透過するが、当該透過した光は、さらにはバックライト装置のキャビネットに放熱対策等のために設けられた孔をも透過してしまい、液晶表示装置として利用する場合においては、表示装置背面のキャビネットに設けられた上記放熱対策等の孔からバックライトの光が漏れてしまうという不都合を有する。このように映像を表示しながらも、キャビネット背面からバックライト光が漏光するというのでは、表示装置の品位を低下させることになる。

これを防止するために、本発明では、センサ２２が載置されたセンサ基板３３上に遮光壁２７を設け、センサ２２の周囲を遮光壁２７で取り囲んでいる。これによって、センサ基板３３と遮光壁２７とで、センサ２２が収納されるセンサ収納室が形成され、導光体２１によってセンサ２２に導かれた光はセンサ収納室より背面（センサ基板３３のセンサ２２配置側とは反対側）には光が透過しないようになっている。なお、３４は、センサ基板３３を取り付けるためのねじ及びボスである。

以上のように構成されたバックライト装置において、光源としてのＬＥＤ１・２・３から発せられ、混合された白色光は、導光体２１の突起部３１にて集光され、導光体２１の内部を伝播して光源配置基板２５の背面へと導かれ、センサ２２にて検出される。こうして検出された赤、緑及び青の各ＬＥＤ１・２・３の発光強度を、予め規定された基準値と比較し、その差がゼロとなるように、各ＬＥＤ１・２・３にフィードバックをかけて発光強度を調整する。このようにして、混合された光の色度を一定に保つことができる。

なお、導光体２１の突起部３１の高さは、光源よりも突出していることが好ましい。そのようであれば、遠くの光源からの光も適切に集光できるうえ、シャーシ１６の前面に配置される光学部材が光源側に撓んで光源との接触を防いで映像表示面に輝度ムラを生じさせるのを防止できる構成ともなる。

また、光学部材の撓み防止という点からは、図７に示すように、導光体２１の他に光学部材の撓み防止のための突起７１を別途設けてもよい。図７においては、反射板２４を傾斜を持たせることなく形成しているが、本発明を実施するにあたっては、どちらの反射板を採用しても構わない。

もちろん、突起７１を設けるのではなく、導光体２１を増やす構成としてもよい。それに伴って、カラーセンサ２２を増やして色ずれの補正をより確実なものとする構成でもよい。なお、導光体を増やす具体的な構成については、後の実施例で述べる。

＜第二の実施形態＞
本実施形態にかかる液晶表示装置のブロック図を図８に示す。第一の実施形態と異なるところは、ＬＥＤ１２が異なる複数の色を発光するのではなく、単色のみを発光すること、及び光源としてＬＥＤのみでなく、蛍光管（ＣＣＦＬ）８１を備え、当該ＣＣＦＬ８１を駆動するＣＣＦＬインバータ８２を有することである。

図９は、液晶表示装置から液晶パネル、光学部材を取り除いた、照明装置としてのバックライト装置を示し、図９（ｂ）は当該バックライト装置を正面から見たときの図（正面図）、図９（ａ）は図９（ｂ）の一点鎖線Ａにおける当該バックライト装置を側面から見たときの図（断面図）である。

当該バックライト装置は、長手方向が略同方向となるように蛍光管４を複数本配列し、当該蛍光管の光によって液晶パネルを照射する、いわゆる直下型バックライト装置である。

そして、当該バックライト装置は、蛍光管４のみの光で映像を表現した場合と比較して、色再現性を広くするため、蛍光管の間に赤色を発光するＬＥＤ５を複数備えている。

ここで、図３０で示したようにＬＥＤ５は温度によって輝度が変化しやすく、特に赤色ＬＥＤはその影響が大きいことから、液晶パネルに導く光の色にずれが生じる。この色ずれを補正するために、本実施形態においても第一の実施形態と同様にカラーセンサ２２を、光源載置基板２５の光源配置側とは相対する側であって、光源載置基板１５等の貫通孔に対向する位置に設ける。このような位置にカラーセンサ２２を設ける理由は、第一の実施形態と同様である。

また、本実施形態にかかる照明装置としてのバックライト装置は、光源として蛍光管４を複数備えており、当該蛍光管の形状は、液晶表示装置の薄型化・大型化に適うように細管化・長管化する傾向にある。従って、蛍光管４が撓む場合が生じ、蛍光管自体や回路部品の発熱もあって破損することもあるため、蛍光管４の両端部付近の支持に加えて、その間で蛍光管の移動を防ぐランプホルダ９２を備えている。

ランプホルダは、一基で一本の蛍光管を保持する構成であってもよいが、本実施形態におけるランプホルダ９２は、複数の蛍光管４を所定間隔で保持するよう複数の保持部１０２を基体１０１に設けて一体成型し、さらに保持部間に蛍光管よりも突出する突起を設けて拡散板等の光学部材の撓みが生じないような構成となっている。

本実施形態における導光体９１は、第一の実施形態における導光体２１の、導光手段、集光手段、光学部材の撓み防止の機能に加え、上記ランプホルダの形状に倣って、基体１０１及び保持部１０２を備え、蛍光管を保持し、蛍光管の位置関係を所定の間隔に保つ機能も有する。

導光体９１とその周辺の構成を詳細に示した図を図１０に示す。導光体９１は、第一の実施形態における導光体２１と同様に突起３１、係止部３２を備え、これに加え、複数の保持部１０２（図面では、保持部１０２は２つ）、が基体１０１と一体成型されている。そして導光手段としての機能を果たすため、光の透過が可能な透明のアクリル材や光ファイバー等で形成する。

そして、第一の実施形態と同様、遮光体２７とセンサ基板３３とでセンサ収納室を形成し、光源４・５の光がキャビネット外部に漏光しない構成となっている。

一方、ランプホルダ９２も、導光体８１の係合部３２と同じような係止手段を貫通孔に挿嵌することにより取り付けるが、光源４・５からキャビネット外部への漏光を防止するために、光が透過しない色や材料で形成されている。

以上のように構成されたバックライト装置において、光源としての蛍光管４及びＬＥＤ５から発せられ、混合された光は、導光体９１の突起部３１にて集光され、当該導光体内部を伝播し、光源配置基板２５の背面へと導かれ、センサ２２にて検出される。こうして検出された光におけるＬＥＤ５の発光強度を、予め規定された基準値と比較し、各ＬＥＤ５にフィードバックをかけて発光強度を調整する。センサ２２の構成は、第一実施形態と同じで、赤色センサ、緑色センサ、及び青色センサで構成されている。

ＬＥＤ５の発光強度の調整方法として具体的には、まず、図１１に示す如く、色度図において黒体の色が絶対温度とともに変化する状態である黒体軌跡を描くことができる。色度座標がこの黒体軌跡上に乗る場合は、白色の色ずれが生じない状態であるといえる。図１１における点Ｒは、Ｒ光源５の通常発光状態での色度座標である。

発光強度の調整方法を図１２の概念図を用いて説明する。まず、初期化を行った後、カラーセンサ１４により色度図上の色度座標Ｗ₀（ｘ₀,ｙ₀）を算出し、この現在の色度座標Ｗ₀と赤色ＬＥＤの色度座標点Ｒとを結んだ直線と、黒体軌跡との交点Ｗ_Nを算出し、Ｗ₀とＷ_Nの距離の分だけ補正する。補正する方向としては、Ｗ₀が黒体軌跡より上にあれば、Ｒ光源５の発光輝度を大きくするように、Ｗ₀が黒体軌跡より下にあれば、Ｒ光源５の発光輝度を小さくするように補正する。Ｒ光源の発光強度の変更は、電流値の変更や、ｄｕｔｙ比の変更によって行う。このようにして、混合された光の色度を一定に保つことができる。

なお、本実施形態にかかる導光体９１は、図１０において係止部３１が単数で、導光手段を兼ねる構成について示したが、図１３（ａ）（ｂ）に示す如く、係止部１３１を複数備える構成や、さらに凸部１３２を設けるとしてもよい。このような構成であれば、係止部を複数備えるので、導光体が取り付け状態で回転することがなく安定性が増す。

この係止部１３１を複数有する構成は、第一実施形態における導光体２１で採用してもよい（導光体２１が基体と複数の係止部を備える構成）。

本実施形態においては、光源であるＬＥＤが赤色の場合を示したが、これに限られるものではなく他の色であってもよいし、複数色であってもよい。

第一実施形態及び第二実施形態においては、画面中央の色度を調節すべきという観点から、導光体２１・９１を、バックライト装置を正面から見て中央に配置している例を示したが、導光体２１・９１及びセンサの配置位置は、この位置に限定されるものではない。例えば、光源の構成や配置の変形に応じて、中央以外に設ける構成とすることが考えられる。画面中央に配置していれば、画面中央の色度を最も調整しやすい構成となる。

＜第三の実施形態＞
第三の実施形態に係る照明装置としてのバックライト装置を、図１４及び図１５を用いて説明する。

図１４は、液晶表示装置から液晶パネル、光学部材を取り除いた、照明装置としてのバックライト装置を示し、図１４（ｂ）は当該バックライト装置を正面から見たときの図（正面図）、図１４（ａ）は図１４（ｂ）の一点鎖線Ａにおける当該バックライト装置を側面から見たときの図（断面図）である。

本実施形態は、第一の実施形態と同様に、反射板２４を挟んで光源側とは反対側にカラーセンサ２２を複数設ける構成とし、それに伴って、導光体２１及びセンサ配置基板３３と遮光壁３４で形成されたセンサ収納室も複数設けるようにしている。

このような構成において、各導光体２１により集光された光において、センサ２２毎に各センサ２２の制御範囲にある赤、緑及び青の各ＬＥＤ１・２・３の発光強度を、予め規定された基準値と比較し、その差がゼロとなるように、各ＬＥＤ１・２・３にフィードバックをかけて発光強度を調整する。

このように、センサ２２が増加すれば、不点灯のＬＥＤの検出や、パネル上下における温度差による色度のずれを分割位置ごとに制御することができ、画面が巨大化した場合でも色度の均一化に対応できる。

＜第四の実施形態＞
第四の実施形態に係る照明装置としてのバックライト装置を、図１６及び図１７を用いて説明する。

図１６は、液晶表示装置から液晶パネル、光学部材を取り除いた、照明装置としてのバックライト装置を示し、図１６（ｂ）は当該バックライト装置を正面から見たときの図（正面図）、図１６（ａ）は図１６（ｂ）の一点鎖線Ａにおける当該バックライト装置を側面から見たときの図（断面図）である。

本実施形態においては、反射板２４を挟んで光源側とは反対側に設けるセンサ２２の数をなるべく増加させない一方、導光体２１の数を増加せる。そして、複数の導光体２１の配置面積をカバーできる大きさのセンサ収納室を形成する。

このような構成とすれば、導光体２１を複数箇所に設けているため、画面の各分割領域において各色の混合具合を偏りなく検出できるとともに、複数の導光体２１の配置領域全体がセンサ室で覆われているので、各導光体が貫通孔を透過してシャーシ背面（光源配置側とは反対側）に通過した光を、キャビネット外まで漏光させることはない。

なお、それぞれの導光体２１からの光を確実にセンサ２２に集光するために、図１８の如く、シャーシ背面（反射板２４の光源側とは反対側）において、各導光体２１からセンサ２２へと導く背面導光体１８１を設けるとよい。このようにすれば、各導光体２１からの光がセンサ２２へと伝播しながら導かれるので、光量のロスが少なく、混合光の検出が確実である。この背面導光体１８１は、板状であってもよいし、棒状や湾曲状であってもよく、センサ２２への経路が確保されていればよい。

また、当該背面導光体１８１は、複数の導光体２１と連結している必要はなく、全ての導光体２１について設けられている必要はない。必ずしも導光体２１と連結している必要もなく、例えば、ある導光体を設けていない貫通孔の背面に直接設けられていてもよい。

そして、本実施形態に係るセンサ２２は、１つに限らず、複数設ける構成とすることもできる。

＜第五の実施形態＞
第五の実施形態に係る照明装置としてのバックライト装置を、図１９及び図２０を用いて説明する。

図１９は、液晶表示装置から液晶パネル、光学部材を取り除いた、照明装置としてのバックライト装置を示し、図１９（ｂ）は当該バックライト装置を正面から見たときの図（正面図）、図１９（ａ）は図１９（ｂ）の一点鎖線Ａにおける当該バックライト装置を側面から見たときの図（断面図）である。

本実施形態においては、第四の実施形態の構成に加えて、各導光体２１から反射板２４を挟んで光源側とは反対側のセンサ２２に導かれる過程において、シャッター２０１（開閉手段）を設け、この複数のシャッターの開閉を時系列に制御することにより、ある導光体からの光のみを透過させることを可能にする。

このような構成において、複数のシャッターのうち、ある時間では１つのシャッターのみが開成する制御を行うことにより、１つのセンサで、各導光体２１が集光するそれぞれの分割領域の混合色を適切に検出することができる。そして、分割領域毎に赤、緑及び青の各ＬＥＤ１・２・３の発光強度を、予め規定された基準値と比較し、その差がゼロとなるように、分割領域における各ＬＥＤ１・２・３にフィードバックをかけて発光強度を調整する。

上記シャッター２０１は、必ずしも導光体２１を透過した光に対してセンサ２２への透過の可否を制御するものではなく、導光体２１を透過しない単なる貫通孔２１を透過した光をセンサまで透過させるか否かを制御するものであってもよい。

また、図２１のように、第四の実施形態の変形例と同様、センサ収納室内に背面導光体２１１を設け、センサ２２へと導きやすくするとともに、各導光体２１からの光がセンサ２２へと導かれる過程の何れかの位置においてシャッター２１２を設ける構成としてもよい。

＜第六の実施形態＞
第六の実施形態に係る照明装置としてのバックライト装置を、図２２を用いて説明する。

上記各実施形態におけるセンサ２２はカラーフィルタを備え、赤色フィルタを透過した光を検出する赤色センサ、緑色フィルタを透過した光を透過する緑色センサ、青色フィルタを透過した光を検出する青色センサで構成されたものを用いたが、本実施形態においては、上記各フィルタの役割を各導光体２１にもたせ、センサ２２がカラーフィルタを設けなくてよい構成とした。

図２２では、第四の実施形態の変形例と同様に、各導光体２１に背面導光体２２１を設ける構成とし、背面導光体２２１からの光がセンサ２２に入射する直前に各色のフィルタ等の透過波長選択手段２２２を設け、各色の発光輝度を検出する構成を例示している。もちろん、透過波長選択手段２２２の位置は、センサ２２に入射する直前に限らず、導光体２１のどの箇所に設けてもよい。

さらには、導光体２１を備えない貫通孔に対して直接各色の透過波長選択手段２２２を備える構成としてもよい。

上記のような構成であれば、センサ２２におけるカラーフィルタが不要となる。

以上、第三から第六の実施形態においては、光源がＬＥＤである場合の例を示したが、ＬＥＤに加えて光源に蛍光管を用いる場合は、図２３乃至図２５に例示するように、導光体２１の形状を、第二の実施形態の如く、複数の保持部と、基体から構成されるような形状とするとよい。

そして、複数の貫通孔を設けているが、全ての貫通孔について導光体を有している必要はなく、また、全ての導光体が同一形状をしている必要はない。

さらに導光体の形状は、第一及び第二の実施形態も含めて、平板形状などでもよい。例えば、図２６のように、図２における反射板２４を廃しシャーシ２６の光源側の面に反射機能を持たせる一方、光源配置基板２５を、孔のない透明アクリル材や光ファイバー等の光伝播部材で形成してもよい。このような構成であっても、貫通孔２３を完全に防ぐことにより、シャーシ背面のセンサ２２にて適切な間接光を検出することができる。

バックライト装置がサイドエッジ式の場合は、図２７（ａ）に示すように導光板２７１で貫通孔２３を完全に塞ぐ構成とする必要がある。図２７（ｂ）のように、導光板２７１の一部に凸部２７２を設け、その凸部２７２を貫通孔２３に嵌め込むような構成とすると、凸部２７２がセンサ２２に光を導く導光手段となると共に、導光板の移動を防ぐ位置決め手段としての機能を有することとなるので有効である。貫通孔及び凸部２７２は、図においては、中央に配置しているが、画面への輝度ムラを考慮すると、端に設けた方がよいともいうことができる。また、貫通孔及び凸部２７２を複数設ける構成としてもよい。

＜第七の実施形態＞
第七の実施形態に係る照明装置としてのバックライト装置を、図２８を用いて説明する。図２８の構成では、ある導光体２８１から光源配置基板２５の光源配置側とは相対する側に透過した光を、プリズム（色分離手段）２８２を用いて各色に分離し、それぞれの光を検出するようにしている。

このような構成とすれば、プリズム２８２を透過した光の屈折率の相違により、赤、緑、青それぞれの光が得られるため、センサ２２にカラーフィルタが不要となる。

また、赤センサ、緑センサ、青センサから構成されていたセンサ２２を、フォトダイオード等の単一のセンサに置き換え、当該一のセンサを動かすことにより、プリズムを透過した複数色の光を時分割で読み取るようにすれば、センサの構成を単純化することができる。

なお、センサを動かすのではなく、プリズム２８２を動かす構成としてもよい。

そして、上記プリズム２８２を用いて赤、緑、青の光を検出する構成は、導光体２８１を透過した光を検出するのではなく、シャーシ等に設けた貫通孔を透過した光を直接透過させて検出してもよい。さらには、光源配置基板２５の光源配置側や従来例の図３２に示した位置等に設けて、検出する構成としてもよい。

以上、本発明は、光源制御装置として、液晶表示装置及びバックライト装置を例として説明したが、これに限られるものではなく、色度の一定性が要求される一般照明等にも適用できるものである。

上記導光体は、アクリル材でなくとも、光の透過が可能な材料で形成されていればよい。

また、カラーセンサ２２の配置位置は、必ずしも貫通孔２３に対向している必要はない。

上記各実施形態の説明においては、反射板２５を、やや傾斜を持たせて配置しているが、図７や図２９のように、傾斜をもたせず平面状に形成してもよい。また、光源配置基板２５と反射板２４とを兼用する構成としてもよい。反射板２４は、板でなくても反射シートや反射塗料であってもよい。

液晶表示装置、これに用いられるバックライト装置等に適用可能である。

本発明の第一の実施形態における液晶表示装置を示すブロック図である。 本発明の第一の実施形態におけるバックライト装置の正面図及び側面図である。 本発明の第一の実施形態における導光体及びその周辺の構成を示す図である。 バックライト装置内で混合された光が貫通孔を透過する様子を示す図である。 バックライト装置内で混合された光が導光体を伝播して透過する様子を示す図である。 凸部を有する光伝播部材が、貫通孔に嵌合している場合を例示する外観図 本発明の第一の実施形態におけるバックライト装置の他の例の正面図及び側面図である。 本発明の第二の実施形態における液晶表示装置を示すブロック図である。 本発明の第二の実施形態におけるバックライト装置の正面図及び側面図である。 本発明の第二の実施形態における導光体及びその周辺の構成を示す図である。 色度図における黒体軌跡を示す図である。 色度図において、現在の色度点を黒体軌跡上に補正する概念を示す図である。 本発明の第二の実施形態における導光体及びその周辺の他の構成を示す図である。 本発明の第三の実施形態におけるバックライト装置の正面図及び側面図である。 本発明の第三の実施形態における導光体及びその周辺の構成を示す図である。 本発明の第四の実施形態におけるバックライト装置の正面図及び側面図である。 本発明の第四の実施形態における導光体及びその周辺の構成を示す図である。 本発明の第四の実施形態の変形例における導光体及びその周辺の構成を示す図である。 本発明の第五の実施形態におけるバックライト装置の正面図及び側面図である。 本発明の第五の実施形態における導光体及びその周辺の構成を示す図である。 本発明の第五の実施形態の変形例における導光体及びその周辺の構成を示す図である。 本発明の第六の実施形態の変形例における導光体及びその周辺の構成を示す図である。 本発明の第三の実施形態の変形例におけるバックライト装置の正面図及び側面図である。 本発明の第四の実施形態の変形例におけるバックライト装置の正面図及び側面図である。 本発明の第五の実施形態の変形例におけるバックライト装置の正面図及び側面図である。 導光体が平板状である場合の本発明にかかるバックライト装置の一例である。 サイドエッジ式の場合の本発明にかかるバックライト装置の一例である。 本発明の第七の実施形態における導光体の周辺の構成を示す図である。 従来のバックライト装置を示す正面図及び側面図である。 ＬＥＤの輝度−温度特性を示す図である。 特許文献１に記載の表示装置を示す外観図である。 特許文献１におけるフォトセンサの配置位置を示す図である。 特許文献２に記載のバックライト装置を示す外観図である。 特許文献６に記載のバックライト装置を示す外観図である。

符号の説明

１１ 液晶パネル
１２ ＬＥＤ
１３ ＬＥＤドライバ
１４ カラーセンサ
１５ 制御マイコン
１６ メインマイコン
１７ ＲＡＭ
１８ 照度センサ
１９ リモコン受光部
２１・９１・２８１ 導光体
２２ センサ
２３ 貫通孔
２４ 反射板
２５ センサ基盤
２６ シャーシ
２７ 遮光体
３１ 突起部
３２ 係合部
３３ センサ基板
３４ ねじ、ボス
７１ 突起
８１ ＣＣＦＬ
８２ ＣＣＦＬインバータ
９２ ランプホルダ
１０１ 基体
１０２ 保持部
１３２ 導光部
１８１・２１１・２２１ 背面導光体
２０１・２１２ シャッター
２２２ 透過波長制御手段
２８２ プリズム

Claims (16)

1. 異なる色を発光する複数の光源の発光輝度を検出する光検出装置を備え、
   前記光検出装置の検出結果に基づいて前記複数の光源のうち少なくとも１つの光源の発光輝度を制御する光源制御装置であって、
   前記光源より発せられた光を所定方向へ反射する反射部材と該反射部材が設けられたシャーシとに貫通孔を設け、
   前記シャーシの前記光源側とは反対側に、前記光検出装置を配置し、
   前記貫通孔に前記光源からの光が伝播可能な光伝播部材を挿通したことを特徴とする光源制御装置。
2. 前記光伝播部材は凸部を有し、当該凸部が前記貫通孔に嵌合していることを特徴とする請求項１に記載の光源制御装置。
3. 前記光伝播部材は、前記光源よりも突出した高さを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光源制御装置。
4. 前記光検出装置は、前記貫通孔を透過し、色分離手段により分離された光を検出することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに光源制御装置。
5. 前記シャーシの前記光源側とは反対側に、前記光検出装置が収納される収納室を有し、
   前記光源から発せられる光が、前記収納室を透過するのを防止することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の光源制御装置。
6. 前記反射部材及び前記シャーシは、前記貫通孔を複数有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光源制御装置。
7. 前記複数の貫通孔を透過する光のそれぞれについて、前記光検出手段へ入力するか否かを個別的に制御可能な開閉手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載の光源制御装置。
8. 前記複数の貫通孔を透過する光のそれぞれについて、前記光検出手段へ入力する光の透過波長を選択する透過波長選択手段を設けたことを特徴とする請求項６に記載の光源制御装置。
9. 前記シャーシの前記光源側とは反対側に、前記複数の貫通孔を透過した光を、前記光検出手段へと導光する背面導光体を備えたことを特徴とする請求項６乃至８の何れかに記載の光源制御装置。
10. 前記シャーシの前記光源側とは反対側に、前記光検出装置が収納され、前記複数の貫通孔の配置範囲を覆う大きさの収納室を備え、
    前記光源から発せられる光が、前記収納室を透過するのを防止することを特徴とする請求項６乃至９の何れかに記載の光源制御装置。
11. 前記光検出装置を複数備えたことを特徴とする請求項６に記載の光源制御装置。
12. 前記複数の貫通孔を透過した光を、前記複数の光検出装置にて検出することを特徴とする請求項１１に記載の光源制御装置。
13. 前記シャーシの前記光源側とは反対側に、前記複数の光検出装置それぞれが収納される収納室を複数有し、
    前記光源から発せられる光が各収納室を透過するのを防止することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の光源制御装置。
14. 前記光源はＬＥＤと蛍光管を含む一方、前記光伝播部材は基体及び複数の保持部を有し、
    前記複数の保持部にて前記蛍光管の位置関係を所定の間隔に保つことを特徴とする請求項１乃至１３の何れかに記載の光源制御装置。
15. 請求項１乃至１４の何れかに記載の光源制御装置を用いたことを特徴とする照明装置。
16. 請求項１５に記載の照明装置と、液晶パネルとを備えたことを特徴とする液晶表示装置。

Images