(57)【要約】【課題】光源の特性変化を検出するための光センサーあるいは光センサーに付帯した装置等が光学的に何ら悪影響を与えない構成、構造を有する面状光源装置を提供する。【解決手段】面状光源装置は、発光素子１０１及びレンズ１０２を具備した発光素子組立体１００を、複数、光源として備え、更に、底面５２Ａ及び側面を備えた筐体、並びに、光センサー１１０を備え、少なくとも１つの発光素子組立体１００において、レンズ１０２の側面１０２Ａ若しくは底面１０２Ｂに発光素子１０１から出射された光を外部に取り出すための光取出し部１０３が設けられており、発光素子組立体１００は筐体の底面の内面５２Ｂ上に配置されており、光取出し部１０３の先端は筐体の底面に設けられた貫通孔５２Ｄを介して底面の外面５２Ｃに露出しており、光センサー１１０は光取出し部１０３の先端から出射された光を検出する。【選択図】  図１
2008153014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子、及び、発光素子から出射された光が通過するレンズを具備した発光素子組立体を、複数、光源として備え、更に、底面及び側面を備えた筐体、並びに、光センサーを備え、２次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域を有する透過型の液晶表示装置を背面から照明する面状光源装置であって、
少なくとも１つの発光素子組立体において、レンズの側面若しくは底面に、発光素子から出射された光を外部に取り出すための光取出し部が設けられており、
発光素子組立体は、筐体の底面の内面上に配置されており、
光取出し部の先端は、筐体の底面に設けられた貫通孔を介して筐体の底面の外面に露出しており、
光センサーは、光取出し部の先端から出射された光を検出することを特徴とする面状光源装置。
【請求項２】
液晶表示装置の表示領域をＰ×Ｑ個の仮想の表示領域ユニットに分割したと想定したときの該Ｐ×Ｑ個の表示領域ユニットに対応したＰ×Ｑ個の面状光源ユニットから成り、
Ｐ×Ｑ個の面状光源ユニットの発光状態は、個別に制御され、
各面状光源ユニットに備えられた光源は、複数の発光素子組立体から成り、
少なくとも１つの面状光源ユニットに備えられた光源を構成する複数の発光素子組立体の少なくとも１つの発光素子組立体において、レンズの側面若しくは底面に、発光素子から出射された光を外部に取り出すための光取出し部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の面状光源装置。
【請求項３】
光センサーは、筐体の底面の外面上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の面状光源装置。
【請求項４】
光取出し部は、レンズと一体に作製されていることを特徴とする請求項１に記載の面状光源装置。
【請求項５】
光取出し部は、レンズとは別の部材から作製されていることを特徴とする請求項１に記載の面状光源装置。
【請求項６】
（ａ）２次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域を有する透過型の液晶表示装置、並びに、
（ｂ）発光素子、及び、発光素子から出射された光が通過するレンズを具備した発光素子組立体を、複数、光源として備え、更に、底面及び側面を備えた筐体、並びに、光センサーを備え、該液晶表示装置を背面から照明する面状光源装置、
を備えた液晶表示装置組立体であって、
少なくとも１つの発光素子組立体において、レンズの側面若しくは底面に、発光素子から出射された光を外部に取り出すための光取出し部が設けられており、
発光素子組立体は、筐体の底面の内面上に配置されており、
光取出し部の先端は、筐体の底面に設けられた貫通孔を介して筐体の底面の外面に露出しており、
光センサーは、光取出し部の先端から出射された光を検出することを特徴とする液晶表示装置組立体。
【請求項７】
発光素子、及び、発光素子から出射された光が通過するレンズを具備した発光素子組立体であって、
レンズの側面若しくは底面に、発光素子から出射された光を外部に取り出すための光取出し部が設けられていることを特徴とする発光素子組立体。
【請求項８】
光取出し部は、発光素子から出射される光量測定のために設けられていることを特徴とする請求項７に記載の発光素子組立体。
【請求項９】
光取出し部は、レンズと一体に作製されていることを特徴とする請求項７に記載の発光素子組立体。
【請求項１０】
光取出し部は、レンズとは別の部材から作製されていることを特徴とする請求項７に記載の発光素子組立体。
【請求項１１】
発光素子、発光素子から出射された光が通過するレンズ、及び、光センサーを具備した発光素子・光センサー組立体であって、
レンズの側面若しくは底面に、発光素子から出射された光を外部に取り出すための光取出し部が設けられており、
光センサーは、光取出し部から出射された光を検出することを特徴とする発光素子・光センサー組立体。
【請求項１２】
発光素子を、複数、光源として備え、２次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域を有する透過型の液晶表示装置を背面から照明する面状光源装置であって、
発光素子の非発光時、該発光素子を、他の発光素子から出射された光を検出する光センサーとして動作させることを特徴とする面状光源装置。
【請求項１３】
（ａ）２次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域を有する透過型の液晶表示装置、並びに、
（ｂ）発光素子を、複数、光源として備え、該液晶表示装置を背面から照明する面状光源装置、
を備えた液晶表示装置組立体であって、
発光素子の非発光時、該発光素子を、他の発光素子から出射された光を検出する光センサーとして動作させることを特徴とする液晶表示装置組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子組立体、及び、発光素子・光センサー組立体、並びに、係る発光素子組立体を用いた面状光源装置（所謂、バックライト）、及び、係る面状光源装置を組み込んだ液晶表示装置組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置にあっては、液晶材料それ自体は発光しない。従って、例えば、液晶表示装置の表示領域を照明する直下型の面状光源装置（バックライト）を、複数の画素から構成された表示領域の背面に配置する。尚、カラー液晶表示装置において、１画素は、例えば、赤色発光副画素、緑色発光副画素、及び、青色発光副画素の３種の副画素から構成されている。そして、各画素あるいは各副画素を構成する液晶セルを、一種の光シャッター（ライト・バルブ）として動作させることによって、即ち、各画素あるいは各副画素の光透過率（開口率）を制御し、面状光源装置から出射された照明光（例えば、白色光）の光透過率を制御することで、画像を表示している。
【０００３】
従来、液晶表示装置組立体における面状光源装置は、表示領域全体を、均一、且つ、一定の明るさで照明しているが、このような面状光源装置とは別の構成、即ち、複数の面状光源ユニットから構成され、複数の表示領域ユニットにおける照度の分布を変化させる構成を有する面状光源装置（部分駆動方式あるいは分割駆動方式の面状光源装置）が、例えば、特開２００５−１７３２４から周知である。そして、このような面状光源装置の制御（面状光源装置の部分駆動あるいは分割駆動とも呼ばれる）によって、液晶表示装置における白レベルの増加、黒レベルの低下によるコントラスト比の増加を図ることができる結果、画像表示の品質の向上を図ることができるし、面状光源装置の消費電力の低減を図ることができる。尚、面状光源ユニットは、光源として、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、及び、青色発光ダイオードを具備している。
【０００４】
ところで、このように、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、及び、青色発光ダイオードから出射された各色の光を混色することで照明光としての白色光を得ているが、発光ダイオードに経時変化等に起因した特性変化が生じると、この白色光の色度、ホワイト・バランス（色温度）に変動が生じる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１７３２４
【特許文献２】特開平１０−４９０７４号公報
【特許文献３】特開２００４−７２３７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
それ故、このような光源の特性変化に対処するために、面状光源装置を構成する光源の発光状態（光量）を測定するための光センサーを、発光ダイオードの近傍に配置している（例えば、特開平１０−４９０７４号公報参照）。然るに、光センサーに光が当たることによって光センサーの影が生じ、面状光源装置に輝度ムラが生じる虞がある。また、特開平１０−４９０７４号には、外部に光センサーを配置し、発光ダイオードから出射された光を光ファイバーを用いて光センサーに導光する技術も開示されている。しかしながら、このような技術にあっても、光ファイバーに光が当たることによって光ファイバーの影が生じ、面状光源装置に輝度ムラが生じる虞がある。
【０００７】
従って、本発明の目的は、面状光源装置における光源の特性変化を検出するための光センサーを配置するにあたり、光センサーあるいは光センサーに付帯した装置等が光学的に何ら悪影響を与えない構成、構造を有する面状光源装置（所謂、バックライト）、及び、係る面状光源装置を組み込んだ液晶表示装置組立体、並びに、係る面状光源装置での使用に適した発光素子組立体、及び、発光素子・光センサー組立体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る面状光源装置は、発光素子、及び、発光素子から出射された光が通過するレンズを具備した発光素子組立体を、複数、光源として備え、更に、底面及び側面を備えた筐体、並びに、光センサーを備え、２次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域を有する透過型の液晶表示装置を背面から照明する面状光源装置であって、
少なくとも１つの発光素子組立体において、レンズの側面若しくは底面に、発光素子から出射された光を外部に取り出すための光取出し部が設けられており、
発光素子組立体は、筐体の底面の内面上に配置されており、
光取出し部の先端は、筐体の底面に設けられた貫通孔を介して底面の外面に露出しており、
光センサーは、光取出し部の先端から出射された光を検出することを特徴とする。
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る液晶表示装置組立体は、
（ａ）２次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域を有する透過型の液晶表示装置、並びに、
（ｂ）発光素子、及び、発光素子から出射された光が通過するレンズを具備した発光素子組立体を、複数、光源として備え、更に、底面及び側面を備えた筐体、並びに、光センサーを備え、該液晶表示装置を背面から照明する面状光源装置、
を備えた液晶表示装置組立体であって、
少なくとも１つの発光素子組立体において、レンズの側面若しくは底面に、発光素子から出射された光を外部に取り出すための光取出し部が設けられており、
発光素子組立体は、筐体の底面の内面上に配置されており、
光取出し部の先端は、筐体の底面に設けられた貫通孔を介して筐体の底面の外面に露出しており、
光センサーは、光取出し部の先端から出射された光を検出することを特徴とする。
【００１０】
本発明の第１の態様に係る面状光源装置あるいは液晶表示装置組立体にあっては、あるいは又、後述する本発明の第２の態様に係る面状光源装置あるいは液晶表示装置組立体にあっては、複数の光源を同時に同じ駆動条件にて駆動してもよい。あるいは又、複数の光源を部分駆動（分割駆動）してもよい。即ち、面状光源装置を、液晶表示装置の表示領域をＰ×Ｑ個の仮想の表示領域ユニットに分割したと想定したときのこれらのＰ×Ｑ個の表示領域ユニットに対応したＰ×Ｑ個の面状光源ユニットから構成し、Ｐ×Ｑ個の面状光源ユニットの発光状態は個別に制御され、各面状光源ユニットに備えられた光源は複数の発光素子組立体から成り、少なくとも１つの面状光源ユニットに備えられた光源を構成する複数の発光素子組立体の少なくとも１つの発光素子組立体において、レンズの側面若しくは底面に、発光素子から出射された光を外部に取り出すための光取出し部が設けられている構成とすることができる。
【００１１】
上記の好ましい構成を含む本発明の第１の態様に係る面状光源装置あるいは液晶表示装置組立体において、光センサーは、筐体の底面の外面上に配置されていることが好ましいが、これに限定するものではなく、光センサーを、例えば、筐体の側面の外面上に配置してもよい。
【００１２】
上記の目的を達成するための本発明の発光素子組立体は、発光素子、及び、発光素子から出射された光が通過するレンズを具備しており、レンズの側面若しくは底面に、発光素子から出射された光を外部に取り出すための光取出し部が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
また、上記の目的を達成するための本発明の発光素子・光センサー組立体は、発光素子、発光素子から出射された光が通過するレンズ、及び、光センサーを具備しており、レンズの側面若しくは底面に、発光素子から出射された光を外部に取り出すための光取出し部が設けられており、光センサーは、光取出し部から出射された光を検出することを特徴とする。
【００１４】
以上に説明した種々の好ましい構成を含む本発明の第１の態様に係る面状光源装置、液晶表示装置組立体、あるいは、本発明の発光素子組立体、発光素子・光センサー組立体にあっては、光取出し部は、レンズと一体に作製されている構成とすることもできるし、光取出し部は、レンズとは別の部材から作製されている構成とすることもできる。ここで、光取出し部は発光素子から出射される光量測定のために設けられている。
【００１５】
上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る面状光源装置は、発光素子を、複数、光源として備え、２次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域を有する透過型の液晶表示装置を背面から照明する面状光源装置であって、
発光素子の非発光時、該発光素子を、他の発光素子から出射された光を検出する光センサーとして動作させることを特徴とする。
【００１６】
上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る液晶表示装置組立体は、
（ａ）２次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域を有する透過型の液晶表示装置、並びに、
（ｂ）発光素子を、複数、光源として備え、該液晶表示装置を背面から照明する面状光源装置、
を備えた液晶表示装置組立体であって、
発光素子の非発光時、該発光素子を、他の発光素子から出射された光を検出する光センサーとして動作させることを特徴とする。
【００１７】
以上に説明した好ましい構成、形態を含む本発明の第１の態様に係る面状光源装置、液晶表示装置組立体、あるいは、本発明の発光素子組立体、発光素子・光センサー組立体（以下、これらを総称して、単に、本発明の第１の態様と呼ぶ場合がある）において、レンズの設計や仕様の決定は、最終的に、発光素子組立体から出射される光の出射立体角や輝度プロファイル、発光素子組立体から出射された光が照明すべき液晶表示装置（あるいは表示領域ユニット）の大きさや要求される液晶表示装置上（あるいは表示領域ユニット上）の輝度プロファイル等に基づき行えばよく、例えば、ランバーシアン方式のように光強度が等方的なレンズを備えた発光素子組立体を得ることができるし、光が水平方向に主に出射される２次元方向出射構成を有するレンズを備えた発光素子組立体を得ることもできる。
【００１８】
レンズは、光学ガラス、あるいは、プラスチックから作製すればよい。また、光取出し部は、光学ガラス、光ファイバー、あるいは、プラスチックから作製すればよい。ここで、プラスチックレンズや光取出し部を構成するプラスチックとして、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ビニル系樹脂、ハロゲン系樹脂といった熱可塑性樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、尿素系樹脂、フェノール系樹脂、シリコーン系樹脂といった熱硬化性樹脂を挙げることができる。光取出し部と一体となったプラスチックレンズや、光取出し部とは別部材のプラスチックレンズ、光取出し部は、材料にも依るが、例えば、射出成形法にて成形することができる。レンズは、発光素子を覆うように適切な方法で固定すればよいし、あるいは又、レンズと発光素子とを一体的に作製してもよい。即ち、後者の場合、発光素子の上に例えばポッティング樹脂を用いて半球状（ドーム状）のレンズを形成してもよいし、リソグラフィ技術とエッチング技術の組合せに基づきレンズを形成してもよい。光取出し部がレンズとは別の部材から作製されている構成の場合、レンズの側面若しくは底面に孔部を形成し、係る孔部に、棒状あるいは繊維状の光取出し部の根本（後端部）を挿入すればよい。光取出し部は、例えば、筐体の底面に設けられた貫通孔内に挿入すればよい。場合によっては、レンズの底面に孔部を設け、筐体の底面に設けられた貫通孔及びレンズの底面に設けられた孔部に透明な樹脂を充填することで、光取出し部を形成してもよい。
【００１９】
光取出し部の先端に光センサーが取り付けられていてもよいし、光取出し部の先端の近傍に光センサーが取り付けられていてもよい。あるいは又、光取出し部の先端とは離れた位置に光センサーが取り付けられていてもよく、この場合には、光取出し部の先端と光センサーとの間に光ファイバー等の導光部材を配置すればよい。
【００２０】
光センサーは、検出すべき光に適した周知の光センサーを選択すればよく、例えば、赤色検出用フォトダイオード、緑色検出用フォトダイオード、青色検出用フォトダイオード、白色検出用フォトダイオード、カラー用フォトダイオードといった各種のフォトダイオードを例示することができる。あるいは又、光センサーとして、周知のＣＣＤ装置を挙げることもできる。
【００２１】
本発明の第１の態様にあっては、少なくとも１つの発光素子組立体において、レンズの側面若しくは底面に光取出し部が設けられているが、全ての発光素子組立体において、レンズの側面若しくは底面に光取出し部が設けられていてもよいし、一部の発光素子組立体において、レンズの側面若しくは底面に光取出し部が設けられていてもよい。光センサーは、光取出し部を有する発光素子組立体の全てに対して配設されていてもよいし、光取出し部を有する発光素子組立体の一部に対して配設されていてもよい。また、光取出し部を有する複数の発光素子組立体に対して１つの光センサーを配設してもよい。
【００２２】
また、以上に説明した好ましい構成、形態を含む本発明の第２の態様に係る面状光源装置、液晶表示装置組立体（以下、これらを総称して、単に、本発明の第２の態様と呼ぶ場合がある）にあっては、少なくとも１つの発光素子を光センサーとして動作させればよく、全ての発光素子を光センサーとして動作させてもよいし、一部の発光素子を光センサーとして動作させてもよい。尚、本発明の第２の態様においても、発光素子を覆うように、前述したと同様のレンズ（但し、光取出し部は不要である）を配設してもよい。
【００２３】
本発明の第１の態様、あるいは、本発明の第２の態様（以下、これらを総称して、単に、本発明と呼ぶ場合がある）において、発光素子として、発光ダイオード（ＬＥＤ，Light Emitting Diode）を例示することができる。光源を発光ダイオードから構成する場合、例えば波長６４０ｎｍの赤色を発光する赤色発光ダイオード、例えば波長５３０ｎｍの緑色を発光する緑色発光ダイオード、及び、例えば波長４５０ｎｍの青色を発光する青色発光ダイオードを組として構成することで白色光を得ることができるし、白色発光ダイオード（例えば、紫外又は青色発光ダイオードと蛍光体粒子とを組み合わせて白色を発光する発光ダイオード）の発光によって白色光を得ることもできる。場合によっては、赤色、緑色、青色以外の第４番目の色、第５番目の色・・・を発光する発光ダイオードを更に備えていてもよい。発光ダイオードから成る光源は占有体積も小さく、好適である。
【００２４】
ここで、光源を構成する発光素子組立体の組合せとして、より具体的には、（１つの赤色発光素子組立体，１つの緑色発光素子組立体，１つの青色発光素子組立体）、（１つの赤色発光素子組立体，２つの緑色発光素子組立体，１つの青色発光素子組立体）、（２つの赤色発光素子組立体，２つの緑色発光素子組立体，１つの青色発光素子組立体）等の組合せを例示することができる。
【００２５】
光源を発光ダイオードから構成する場合、所謂フェイスアップ構造を有していてもよいし、フリップチップ構造を有していてもよい。即ち、発光ダイオードは、基板、及び、基板上に形成された発光層から構成されており、発光層から光が外部に出射される構造としてもよいし、発光層からの光が基板を通過して外部に出射される構造としてもよい。より具体的には、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、例えば、基板上に形成された第１導電型（例えばｎ型）を有する第１化合物半導体層、第１化合物半導体層上に形成された活性層、活性層上に形成された第２導電型（例えばｐ型）を有する第２化合物半導体層の積層構造を有し、第１化合物半導体層に電気的に接続された第１電極、及び、第２化合物半導体層に電気的に接続された第２電極を備えている。発光ダイオードを構成する層は、発光波長に依存して、周知の化合物半導体材料から構成すればよい。
【００２６】
発光ダイオードは、更に、発光層から光が外部に出射される部分に砲弾型やドーム型のキャップを備えた構造とすることもできる。ところで、発光層とキャップとの間に空気層が存在すると、発光層から出射された光がキャップに直ちに入射せず、キャップ内面によって全反射される現象が生じる場合がある。このような現象が発生すると、全反射された光が発光層に再吸収されるために、光の取り出し効率が減少するといった問題が生じる。従って、発光層とキャップとの間に充填剤を充填しておくことが望ましい。充填剤は、ゲル状材料、フルオレン系アクリル樹脂、シリコーンゴム、又は、シリコーンオイルコンパウンドから成り、屈折率は１．４０以上であることが好ましい。より具体的には、ゲル状材料として、例えば、Ｎｙｅ社の商品名ＯＣＫ−４５１（屈折率：１．５１）や商品名ＯＣＫ−４３３（屈折率：１．４６）を例示することができるし、シリコーンゴムやシリコーンオイルコンパウンドといったオイルコンパウンド材料［例えば、東芝シリコーン株式会社の商品名ＴＳＫ５３５３（屈折率：１．４５）］を例示することができる。尚、砲弾型やドーム型のキャップが、レンズとして機能し、別にレンズを配する必要がない場合には、係るキャップをレンズと見做すことができる。
【００２７】
面状光源装置は、光拡散板を備え、更には、拡散シート、プリズムシート、偏光変換シートといった光学機能シート群や、反射シートを備えている構成とすることができる。光学機能シート群は、離間配置された各種シートから構成されていてもよいし、積層され一体として構成されていてもよい。光拡散板や光学機能シート群は、面状光源装置と液晶表示装置との間に配置される。光拡散板を構成する材料として、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリスチレン系樹脂（ＰＳ）、メタクリル樹脂を挙げることができる。
【００２８】
面状光源ユニットと面状光源ユニットとの間に隔壁を配設してもよい。隔壁を構成する材料として、具体的には、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂といった、面状光源ユニットに備えられた光源から出射された光に対して不透明な材料を挙げることができるし、面状光源ユニットに備えられた光源から出射された光に対して透明な材料として、ＰＭＭＡ樹脂、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリアリレート樹脂（ＰＡＲ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ガラスを例示することができる。隔壁表面に光拡散反射機能を付与してもよいし、鏡面反射機能を付与してもよい。隔壁表面に光拡散反射機能を付与するためには、サンドブラスト法に基づき隔壁表面に凹凸を形成したり、凹凸を有するフィルム（光拡散フィルム）を隔壁表面に貼り付ければよい。また、隔壁表面に鏡面反射機能を付与するためには、光反射フィルムを隔壁表面に貼り付けたり、例えばメッキによって隔壁表面に光反射層を形成すればよい。
【００２９】
透過型の液晶表示装置は、例えば、透明第１電極を備えたフロント・パネル、透明第２電極を備えたリア・パネル、及び、フロント・パネルとリア・パネルとの間に配された液晶材料から成る。尚、液晶表示装置は、モノクロ液晶表示装置であってもよいし、カラー液晶表示装置であってもよい。
【００３０】
フロント・パネルは、より具体的には、例えば、ガラス基板やシリコン基板から成る第１の基板と、第１の基板の内面に設けられた透明第１電極（共通電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）と、第１の基板の外面に設けられた偏光フィルムとから構成されている。更には、透過型のカラー液晶表示装置においては、第１の基板の内面に、アクリル樹脂やエポキシ樹脂から成るオーバーコート層によって被覆されたカラーフィルターが設けられている。カラーフィルターの配置パターンとして、デルタ配列、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、レクタングル配列を挙げることができる。そして、フロント・パネルは、更に、オーバーコート層上に透明第１電極が形成された構成を有している。尚、透明第１電極上には配向膜が形成されている。一方、リア・パネルは、より具体的には、例えば、ガラス基板やシリコン基板から成る第２の基板と、第２の基板の内面に形成されたスイッチング素子と、スイッチング素子によって導通／非導通が制御される透明第２電極（画素電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）と、第２の基板の外面に設けられた偏光フィルムとから構成されている。透明第２電極を含む全面には配向膜が形成されている。これらの透過型のカラー液晶表示装置を含む液晶表示装置を構成する各種の部材や液晶材料は、周知の部材、材料から構成することができる。スイッチング素子として、単結晶シリコン半導体基板に形成されたＭＯＳ型ＦＥＴや薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）といった３端子素子や、ＭＩＭ素子、バリスタ素子、ダイオード等の２端子素子を例示することができる。
【００３１】
透明第１電極と透明第２電極の重複領域であって液晶セルを含む領域が、１画素（ピクセル）あるいは１副画素（サブピクセル）に該当する。そして、透過型のカラー液晶表示装置においては、各画素（ピクセル）を構成する赤色発光副画素（副画素［Ｒ］と呼ぶ場合がある）は、係る領域を構成する液晶セルと赤色光を透過するカラーフィルターとの組合せから構成され、緑色発光副画素（副画素［Ｇ］と呼ぶ場合がある）は、係る領域を構成する液晶セルと緑色光を透過するカラーフィルターとの組合せから構成され、青色発光副画素（副画素［Ｂ］と呼ぶ場合がある）は、係る領域を構成する液晶セルと青色光を透過するカラーフィルターとの組合せから構成されている。副画素［Ｒ］、副画素［Ｇ］、及び、副画素［Ｂ］の配置パターンは、上述したカラーフィルターの配置パターンと一致する。尚、画素は、副画素［Ｒ］、副画素［Ｇ］、及び、副画素［Ｂ］の３種の副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］を１組として構成される構成に限定されず、例えば、これらの３種の副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に更に１種類あるいは複数種類の副画素を加えた１組（例えば、輝度向上のために白色光を発光する副画素を加えた１組、色再現範囲を拡大するために補色を発光する副画素を加えた１組、色再現範囲を拡大するためにイエローを発光する副画素を加えた１組、色再現範囲を拡大するためにイエロー及びシアンを発光する副画素を加えた１組）から構成することもできる。
【００３２】
ここで、画素あるいは副画素の光透過率（開口率とも呼ばれる）Ｌｔ、画素あるいは副画素に対応する表示領域の部分の輝度（表示輝度）ｙ、及び、面状光源ユニットの輝度（光源輝度）Ｙを、以下のとおり、定義する。
【００３３】
Ｙ1・・・・光源輝度の、例えば最高輝度であり、以下、光源輝度・第１規定値と呼ぶ場合がある。
Ｌｔ1・・・表示領域ユニットにおける画素あるいは副画素の光透過率（開口率）の、例えば最大値であり、以下、光透過率・第１規定値と呼ぶ場合がある。
Ｌｔ2・・・表示領域ユニットを構成する全ての画素を駆動するために駆動回路に入力される入力信号の値の内の最大値である表示領域ユニット内・入力信号最大値ｘU-maxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素あるいは副画素に供給されたと想定したときの画素あるいは副画素の光透過率（開口率）であり、以下、光透過率・第２規定値と呼ぶ場合がある。尚、０≦Ｌｔ2≦Ｌｔ1
ｙ2・・・・光源輝度が光源輝度・第１規定値Ｙ1であり、画素あるいは副画素の光透過率（開口率）が光透過率・第２規定値Ｌｔ2であると仮定したときに得られる表示輝度であり、以下、表示輝度・第２規定値と呼ぶ場合がある。
Ｙ2・・・・表示領域ユニット内・入力信号最大値ｘU-maxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素あるいは副画素に供給されたと想定し、しかも、このときの画素あるいは副画素の光透過率（開口率）が光透過率・第１規定値Ｌｔ1に補正されたと仮定したとき、画素あるいは副画素の輝度を表示輝度・第２規定値（ｙ2）とするための面状光源ユニットの光源輝度。但し、光源輝度Ｙ2には、各面状光源ユニットの光源輝度が他の面状光源ユニットの光源輝度に与える影響を考慮した補正が施される場合がある。
【００３４】
面状光源装置の部分駆動時、表示領域ユニット内・入力信号最大値ｘU-maxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度（光透過率・第１規定値Ｌｔ1における表示輝度・第２規定値ｙ2）が得られるように、表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットを構成する光源の輝度を駆動回路によって制御するが、具体的には、例えば、画素あるいは副画素の光透過率（開口率）を、例えば光透過率・第１規定値Ｌｔ1としたときに表示輝度ｙ2が得られるように、光源輝度Ｙ2を制御すればよい（例えば、減少させればよい）。即ち、例えば、以下の式（１）を満足するように、画像表示フレーム毎に面状光源ユニットの光源輝度Ｙ2を制御すればよい。尚、Ｙ2≦Ｙ1の関係にある。
【００３５】
Ｙ2・Ｌｔ1＝Ｙ1・Ｌｔ2    （１）
【００３６】
２次元マトリクス状に配列された画素（ピクセル）の数Ｍ0×Ｎ0を（Ｍ0，Ｎ0）で表記したとき、（Ｍ0，Ｎ0）の値として、具体的には、ＶＧＡ（６４０，４８０）、Ｓ−ＶＧＡ（８００，６００）、ＸＧＡ（１０２４，７６８）、ＡＰＲＣ（１１５２，９００）、Ｓ−ＸＧＡ（１２８０，１０２４）、Ｕ−ＸＧＡ（１６００，１２００）、ＨＤ−ＴＶ（１９２０，１０８０）、Ｑ−ＸＧＡ（２０４８，１５３６）の他、（１９２０，１０３５）、（７２０，４８０）、（１２８０，９６０）等、画像表示用解像度の幾つかを例示することができるが、これらの値に限定するものではない。また、（Ｍ0，Ｎ0）の値と（Ｐ，Ｑ）の値との関係として、限定するものではないが、以下の表１に例示することができる。１つの表示領域ユニットを構成する画素の数として、２０×２０乃至３２０×２４０、好ましくは、５０×５０乃至２００×２００を例示することができる。表示領域ユニットにおける画素の数は、一定であってもよいし、異なっていてもよい。
【００３７】
2008153014.tif 000003
【００３８】
液晶表示装置及び面状光源装置を駆動するための駆動回路は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動回路、演算回路、記憶装置（メモリ）、光センサー制御回路等から構成された面状光源装置制御回路及び面状光源ユニット駆動回路、並びに、タイミングコントローラ等の周知の回路から構成された液晶表示装置駆動回路を備えている。表示領域の部分の輝度（表示輝度）及び面状光源ユニットの輝度（光源輝度）の制御は、１画像表示フレーム毎に行われる。尚、駆動回路に電気信号として１秒間に送られる画像情報の数（毎秒画像）がフレーム周波数（フレームレート）であり、フレーム周波数の逆数がフレーム時間（単位：秒）である。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の第１の態様にあっては、少なくとも１つの発光素子組立体において、レンズの側面若しくは底面に、発光素子から出射された光を外部に取り出すための光取出し部が設けられているだけである。また、本発明の第２の態様にあっては、発光素子の非発光時、該発光素子を、他の発光素子から出射された光を検出する光センサーとして動作させる。従って、面状光源装置における光源の特性変化（発光光量の変化や変動であり、例えば、経時的な変化や変動、発熱に起因した変化や変動）を検出するための光センサーを配置するにあたり、発光素子の周囲には光センサーあるいは光センサーに付帯した装置（例えば、光ファイバー）等を配置する必要が無く、光センサーあるいは光センサーに付帯した装置等が光学的に何ら悪影響を与えない。即ち、光センサーあるいは光センサーに付帯した装置等によって影が生成する結果、面状光源装置に輝度ムラが生じるといった問題の発生を確実に防止することができる。
【００４０】
また、面状光源装置におけるどの部分あるいは領域における光源の特性変化を検出するかは、本質的に任意であり、例えば面状光源ユニットの数に依存することが無く、容易に検出することができ、しかも、光源に対して、一種、独立しており、光源の特性変化の検出の自由度が極めて高い。
【００４１】
更には、本発明において、部分駆動方式（分割駆動方式）を採用し、表示領域ユニット内・入力信号最大値ｘU-maxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度（光透過率・第１規定値Ｌｔ1における表示輝度・第２規定値ｙ2）が得られるように、表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットを構成する光源の輝度を駆動回路によって制御すれば、面状光源装置の消費電力の低減を図ることができるばかりか、白レベルの増加や黒レベルの低下を図り、高いコントラスト比（液晶表示装置の画面表面における、外光反射等を含まない、全黒表示部と全白表示部の輝度比）を得ることができ、所望の表示領域の明るさを強調することが可能となるので、画像表示の品質の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明するが、それに先立ち、実施例においての使用に適した透過型の液晶表示装置（具体的には、透過型のカラー液晶表示装置）や面状光源装置の基本的な構成、構造の概要を、図５、図６、図７の（Ａ）及び（Ｂ）、図８を参照して、説明する。
【００４３】
尚、以下の説明における面状光源装置は、液晶表示装置の表示領域をＰ×Ｑ個の仮想の表示領域ユニットに分割したと想定したときのこれらのＰ×Ｑ個の表示領域ユニットに対応したＰ×Ｑ個の面状光源ユニットから成り、Ｐ×Ｑ個の面状光源ユニットの発光状態は、個別に制御され、各面状光源ユニットに備えられた光源は、複数の発光素子組立体から成る、所謂、部分駆動方式（分割駆動方式）の面状光源装置とする。但し、このような方式の面状光源装置に限定するものではなく、複数の光源を同時に同じ駆動条件にて駆動する方式を採用してもよい。
【００４４】
図５に概念図を示すように、実施例１〜実施例２における透過型のカラー液晶表示装置１０は、第１の方向に沿ってＭ0個、第２の方向に沿ってＮ0個の、合計Ｍ0×Ｎ0個の画素が２次元マトリクス状に配列された表示領域１１を備えている。ここで、表示領域１１を、Ｐ×Ｑ個の仮想の表示領域ユニット１２に分割したと想定する。各表示領域ユニット１２は複数の画素から構成されている。具体的には、例えば、画像表示用解像度としてＨＤ−ＴＶ規格を満たすものであり、２次元マトリクス状に配列された画素（ピクセル）の数Ｍ0×Ｎ0を（Ｍ0，Ｎ0）で表記したとき、例えば、（１９２０，１０８０）である。また、２次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域１１（図５において、一点鎖線で示す）がＰ×Ｑ個の仮想の表示領域ユニット１２（境界を点線で示す）に分割されている。（Ｐ，Ｑ）の値は、例えば、（１９，１２）である。但し、図面の簡素化のため、図５における表示領域ユニット１２（及び面状光源ユニット４２）の数は、この値と異なる。各表示領域ユニット１２は複数（Ｍ×Ｎ）の画素から構成されており、１つの表示領域ユニット１２を構成する画素の数は、例えば、約１万である。各画素は、それぞれが異なる色を発光する複数の副画素を１組として構成されている。より具体的には、各画素は、赤色発光副画素（副画素［Ｒ］）、緑色発光副画素（副画素［Ｇ］）、及び、青色発光副画素（副画素［Ｂ］）の３種の副画素（サブピクセル）から構成されている。この透過型のカラー液晶表示装置１０は、線順次駆動される。より具体的には、カラー液晶表示装置１０は、マトリクス状に交差する走査電極（第１の方向に沿って延びている）とデータ電極（第２の方向に沿って延びている）とを有し、走査電極に走査信号を入力して走査電極を選択、走査し、データ電極に入力されたデータ信号（制御信号に基づく信号である）に基づき画像を表示させ、１画面を構成する。
【００４５】
カラー液晶表示装置１０は、図８に模式的な一部断面図を示すように、透明第１電極２４を備えたフロント・パネル２０、透明第２電極３４を備えたリア・パネル３０、及び、フロント・パネル２０とリア・パネル３０との間に配された液晶材料１３から成る。
【００４６】
フロント・パネル２０は、例えば、ガラス基板から成る第１の基板２１と、第１の基板２１の外面に設けられた偏光フィルム２６とから構成されている。第１の基板２１の内面には、アクリル樹脂やエポキシ樹脂から成るオーバーコート層２３によって被覆されたカラーフィルター２２が設けられ、オーバーコート層２３上には、透明第１電極（共通電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）２４が形成され、透明第１電極２４上には配向膜２５が形成されている。一方、リア・パネル３０は、より具体的には、例えば、ガラス基板から成る第２の基板３１と、第２の基板３１の内面に形成されたスイッチング素子（具体的には、薄膜トランジスタ、ＴＦＴ）３２と、スイッチング素子３２によって導通／非導通が制御される透明第２電極（画素電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）３４と、第２の基板３１の外面に設けられた偏光フィルム３６とから構成されている。透明第２電極３４を含む全面には配向膜３５が形成されている。フロント・パネル２０とリア・パネル３０とは、それらの外周部で封止材（図示せず）を介して接合されている。尚、スイッチング素子３２は、ＴＦＴに限定されず、例えば、ＭＩＭ素子から構成することもできる。また、図面における参照番号３７は、スイッチング素子３２とスイッチング素子３２との間に設けられた絶縁層である。
【００４７】
これらの透過型のカラー液晶表示装置を構成する各種の部材や、液晶材料は、周知の部材、材料から構成することができるので、詳細な説明は省略する。
【００４８】
直下型の面状光源装置（バックライト）４０は、Ｐ×Ｑ個の仮想の表示領域ユニット１２に対応したＰ×Ｑ個の面状光源ユニット４２から成り、各面状光源ユニット４２は、面状光源ユニット４２に対応する表示領域ユニット１２を背面から白色光にて照明する。面状光源ユニット４２に備えられた光源４３は、個別に制御される。但し、面状光源ユニット４２の光源輝度は、他の面状光源ユニット４２に備えられた光源４３の発光状態等による影響を受けない。尚、カラー液晶表示装置１０の下方に面状光源装置４０が位置しているが、図５においては、カラー液晶表示装置１０と面状光源装置４０とを別々に表示した。面状光源装置４０における発光素子組立体等の配置、配列状態を図７の（Ａ）に模式的に示し、カラー液晶表示装置１０及び面状光源装置４０から成る液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図を図７の（Ｂ）に示す。光源４３は、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御方式に基づき駆動される発光素子組立体１００から成る。面状光源ユニット４２の輝度の増減は、面状光源ユニット４２を構成する発光素子組立体１００のパルス幅変調制御におけるデューティ比の増減制御によって行う。
【００４９】
図７の（Ｂ）に液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図を示すように、面状光源装置４０は、外側フレーム５３と内側フレーム５４とを備えた筐体５１から構成されている。そして、透過型のカラー液晶表示装置１０の端部は、外側フレーム５３と内側フレーム５４とによって、スペーサ５５Ａ，５５Ｂを介して挟み込まれるように保持されている。また、外側フレーム５３と内側フレーム５４との間には、ガイド部材５６が配置されており、外側フレーム５３と内側フレーム５４とによって挟み込まれたカラー液晶表示装置１０がずれない構造となっている。筐体５１の内部であって上部には、光拡散板６１が、スペーサ５５Ｃ、ブラケット部材５７を介して、内側フレーム５４に取り付けられている。また、光拡散板６１の上には、拡散シート６２、プリズムシート６３、偏光変換シート６４といった光学機能シート群が積層されている。
【００５０】
筐体５１の内部であって下部には、反射シート６５が備えられている。ここで、この反射シート６５は、その反射面が光拡散板６１と対向するように配置され、筐体５１の底面５２Ａに図示しない取付け用部材を介して取り付けられている。反射シート６５は、例えば、シート基材上に、銀反射膜、低屈折率膜、高屈折率膜を順に積層された構造を有する銀増反射膜から構成することができる。反射シート６５は、複数の発光素子組立体１００から出射された光や、筐体５１の側面５２Ｅ、あるいは、図１の（Ａ）あるいは図７の（Ａ）に示す隔壁４１によって反射された光を反射する。こうして、例えば波長６４０ｎｍの赤色を発光する赤色発光素子組立体１００Ｒ、例えば波長５３０ｎｍの緑色を発光する緑色発光素子組立体１００Ｇ、及び、例えば波長４５０ｎｍの青色を発光する青色発光素子組立体１００Ｂから出射された赤色光、緑色光、及び、青色光が混色され、色純度の高い白色光を照明光として得ることができる。この白色光の照明光は、面状光源ユニット４２から光拡散板６１を介して出射され、拡散シート６２、プリズムシート６３、偏光変換シート６４といった光学機能シート群を通過し、カラー液晶表示装置１０を背面から照明する。
【００５１】
図５及び図６に示すように、外部（ディスプレイ回路）からの入力信号に基づき面状光源装置４０及びカラー液晶表示装置１０を駆動するための駆動回路は、パルス幅変調制御方式に基づき、面状光源装置４０を構成する赤色発光素子組立体１００Ｒを構成する赤色発光ダイオード１０１Ｒ、緑色発光素子組立体１００Ｇを構成する緑色発光ダイオード１０１Ｇ、及び、青色発光素子組立体１００Ｂを構成する青色発光ダイオード１０１Ｂのオン／オフ制御を行う面状光源装置制御回路７０及び面状光源ユニット駆動回路８０、並びに、液晶表示装置駆動回路９０から構成されている。
【００５２】
面状光源装置制御回路７０は、演算回路７１及び記憶装置（メモリ）７２から構成されている。一方、面状光源ユニット駆動回路８０は、演算回路８１、記憶装置（メモリ）８２、ＬＥＤ駆動回路８３、光センサー制御回路８４、ＦＥＴから成るスイッチング素子８５Ｒ，８５Ｇ，８５Ｂ、発光ダイオード駆動電源（定電流源）８６から構成されている。面状光源装置制御回路７０及び面状光源ユニット駆動回路８０を構成するこれらの回路等は、周知の回路等とすることができる。一方、カラー液晶表示装置１０を駆動するための液晶表示装置駆動回路９０は、タイミングコントローラ９１といった周知の回路から構成されている。カラー液晶表示装置１０には、液晶セルを構成するＴＦＴから成るスイッチング素子３２を駆動するための、ゲート・ドライバ、ソース・ドライバ等（これらは図示せず）が備えられている。
【００５３】
また、発光ダイオード１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂの下流には電流検出用の抵抗体ｒR，ｒG，ｒBが、発光ダイオード１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂと直列に挿入されており、抵抗体ｒR，ｒG，ｒBを流れる電流が電圧に変換され、抵抗体ｒR，ｒG，ｒBにおける電圧降下が所定の値となるように、ＬＥＤ駆動回路８３の制御下、発光ダイオード駆動電源８６の動作が制御される。ここで、図６には、発光ダイオード駆動電源（定電流源）８６を１つで描写しているが、実際には、発光ダイオード１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂのそれぞれを駆動するための発光ダイオード駆動電源８６が配されている。
【００５４】
２次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域１１がＰ×Ｑ個の表示領域ユニットに分割されているが、この状態を、「行」及び「列」で表現すると、Ｑ行×Ｐ列の表示領域ユニットに分割されていると云える。また、表示領域ユニット１２は複数（Ｍ×Ｎ）の画素から構成されているが、この状態を、「行」及び「列」で表現すると、Ｎ行×Ｍ列の画素から構成されていると云える。更には、赤色発光副画素（副画素［Ｒ］）、緑色発光副画素（副画素［Ｇ］）、及び、青色発光副画素（副画素［Ｂ］）を一括して纏めて『副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］』と呼ぶ場合があるし、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の動作の制御（具体的には、例えば、光透過率（開口率）の制御）のために副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に入力される赤色発光副画素・制御信号、緑色発光副画素・制御信号、及び、青色発光副画素・制御信号を一括して纏めて『制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］』と呼ぶ場合があるし、表示領域ユニットを構成する副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］を駆動するために駆動回路に外部から入力される赤色発光副画素・入力信号、緑色発光副画素・入力信号、及び、青色発光副画素・入力信号を一括して纏めて『入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］』と呼ぶ場合がある。
【００５５】
各画素は、前述したように、赤色発光副画素（赤色発光サブピクセル，副画素［Ｒ］）、緑色発光副画素（緑色発光サブピクセル，副画素［Ｇ］）、及び、青色発光副画素（青色発光サブピクセル，副画素［Ｂ］）の３種の副画素（サブピクセル）を１組として構成されている。以下の実施例１〜実施例２の説明においては、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］のそれぞれの輝度の制御（階調制御）を８ビット制御とし、０〜２５５の２8段階にて行うとする。従って、各表示領域ユニット１２を構成する各画素における副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］のそれぞれを駆動するために液晶表示装置駆動回路９０に入力される入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ｘR，ｘG，ｘBのそれぞれは、２8段階の値をとる。また、各面状光源ユニットを構成する赤色発光素子組立体１００Ｒ、緑色発光素子組立体１００Ｇ及び青色発光素子組立体１００Ｂのそれぞれの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値ＳR，ＳG，ＳBも、０〜２５５の２8段階の値をとる。但し、これに限定するものではなく、例えば、１０ビット制御とし、０〜１０２３の２10段階にて行うこともでき、この場合には、８ビットの数値での表現を、例えば４倍すればよい。
【００５６】
副画素のそれぞれに、副画素のそれぞれの光透過率Ｌｔを制御する制御信号が駆動回路から供給される。具体的には、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］のそれぞれに、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］のそれぞれの光透過率Ｌｔを制御する制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］が液晶表示装置駆動回路９０から供給される。即ち、液晶表示装置駆動回路９０においては、入力された入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］から制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］が生成され、この制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］が副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に供給（出力）される。尚、面状光源ユニット４２の輝度である光源輝度Ｙ2を１画像表示フレーム毎に変化させるので、制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］は、例えば、入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ｘR，ｘG，ｘBを２．２乗した値に対して、光源輝度Ｙ2の変化に基づく補正（補償）を行った値ＸR-corr，ＸG-corr，ＸB-corrを有する。そして、液晶表示装置駆動回路９０を構成するタイミングコントローラ９１から、カラー液晶表示装置１０のゲート・ドライバ及びソース・ドライバに、制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］が周知の方法で送出され、制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に基づき各副画素を構成するスイッチング素子３２が駆動され、液晶セルを構成する透明第１電極２４及び透明第２電極３４に所望の電圧が印加されることで、各副画素の光透過率（開口率）Ｌｔが制御される。ここで、制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ＸR-corr，ＸG-corr，ＸB-corrが大きいほど、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の光透過率（開口率）Ｌｔが高くなり、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に対応する表示領域の部分の輝度（表示輝度ｙ）の値が高くなる。即ち、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］を通過する光によって構成される画像（通常、一種、点状である）は明るい。
【００５７】
表示輝度ｙ及び光源輝度Ｙ2の制御は、カラー液晶表示装置１０の画像表示における１画像表示フレーム毎、表示領域ユニット毎、面状光源ユニット毎に行われる。また、１画像表示フレーム内におけるカラー液晶表示装置１０の動作と面状光源装置４０の動作とは同期させられる。尚、駆動回路に電気信号として１秒間に送られる画像情報の数（毎秒画像）がフレーム周波数（フレームレート）であり、フレーム周波数の逆数がフレーム時間（単位：秒）である。
【実施例１】
【００５８】
実施例１は、本発明の第１の態様に係る面状光源装置、液晶表示装置組立体、及び、本発明の発光素子組立体、発光素子・光センサー組立体に関する。
【００５９】
実施例１の面状光源装置４０は、上述したとおり、発光素子（発光ダイオード１０１）、及び、発光素子（発光ダイオード１０１）から出射された光が通過するレンズ１０２を具備した発光素子組立体１００（発光素子組立体１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ）を、複数、光源４３として備え、更に、底面５２Ａ及び側面５２Ｅを備えた筐体５１、並びに、フォトダイオードから成る光センサー１１０を備えている。尚、１つの発光素子組立体１００、光センサー１１０及び筐体５１の一部分の概念図を図１の（Ｂ）に示し、１つの面状光源ユニット４２の模式的な平面図を図１の（Ａ）に示す。尚、図１の（Ｂ）あるいは、図２の（Ａ）、（Ｂ）においては、反射シート６５等の図示を省略している。
【００６０】
実施例１にあっては、各面状光源ユニット４２に備えられた光源４３は複数の発光素子組立体１００から成る。より具体的には、光源４３を構成する発光素子組立体１００の組合せとしては、例えば、（１つの赤色発光素子組立体１００，１つの緑色発光素子組立体１００，１つの青色発光素子組立体１００）である。尚、１つの仮想三角形の頂点に位置する複数の発光素子組立体（具体的には、１つの赤色発光素子組立体１００Ｒ、１つの緑色発光素子組立体１００Ｇ、及び、１つの青色発光素子組立体１００Ｂ）によって１つの発光素子組立体群が構成されている。尚、図１の（Ａ）にあっては、赤色発光素子組立体１００Ｒを「Ｒ」を円で囲んで表示し、緑色発光素子組立体１００Ｇを「Ｇ」を円で囲んで表示し、青色発光素子組立体１００Ｂを「Ｂ」を円で囲んで表示した。
【００６１】
発光素子組立体１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂは、筐体５１の底面５２Ａの内面５２Ｂ上に配置されている。より具体的には、発光素子組立体１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂは、適切な方法で筐体５１の底面５２Ａの内面５２Ｂ上に固定されている。また、レンズ１０２は、発光素子（発光ダイオード１０１）を覆うように、接着剤を用いて固定されている。尚、かしめることで、レンズ１０２を発光素子（発光ダイオード１０１）に固定してもよい。赤色発光ダイオード１０１Ｒ、緑色発光ダイオード１０１Ｇ、及び、青色発光ダイオード１０１Ｂは、上述したとおり、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御方式に基づき駆動され、赤色発光ダイオード１０１Ｒは、赤色（例えば、波長６４０ｎｍ）を発光し、緑色発光ダイオード１０１Ｇは、緑色（例えば、波長５３０ｎｍ）を発光し、青色発光ダイオード１０１Ｂは、青色（例えば、波長４５０ｎｍ）を発光する。レンズ１０２は、例えば、ランバーシアン方式のように光強度が等方的なレンズとすることもできるし、光が水平方向に主に出射される２次元方向出射構成を有するレンズとすることもできる。
【００６２】
そして、少なくとも１つの発光素子組立体１００において（実施例１にあっては、全ての発光素子組立体１００において）、レンズ１０２の底面１０２Ｂに、発光素子（発光ダイオード１０１）から出射された光を外部に取り出すための光取出し部１０３が設けられている。尚、光取出し部１０３は、発光素子（発光ダイオード１０１）から出射される光量測定のために設けられている。実施例１にあっては、光取出し部１０３はレンズ１０２と一体に、アクリル系樹脂から射出成形法に基づき作製されている。光取出し部１０３の先端は、筐体５１の底面５２Ａに設けられた貫通孔５２Ｄを介して筐体５１の底面５２Ａの外面５２Ｃに露出している（具体的には、突出している）。即ち、光取出し部１０３は、筐体５１の底面５２Ａに設けられた貫通孔５２Ｄ内に挿入されている。但し、光取出し部１０３をレンズ１０２とは別の部材から作製してもよい。そして、この場合には、レンズ１０２の底面１０２Ｂに孔部を形成し、係る孔部に、例えば棒状の光取出し部１０３の根本（後端部）を挿入すればよい。
【００６３】
光センサー１１０は、光取出し部１０３の先端から出射された光を検出する。具体的には、光センサー１１０は、筐体５１の底面５２Ａの外面５２Ｃ上に配置されており、光取出し部１０３の先端に取り付けられている。尚、光取出し部１０３の先端の近傍に光センサー１１０が取り付けられていてもよい。あるいは又、光取出し部１０３の先端とは離れた位置に光センサー１１０が取り付けられていてもよく、この場合には、光取出し部１０３の先端と光センサー１１０との間に光ファイバー等の導光部材を配置すればよい。光センサー１１０Ｒは、赤色光の光強度を測定するために赤色フィルターが取り付けられたフォトダイオードであり、光センサー１１０Ｇは、緑色光の光強度を測定するために緑色フィルターが取り付けられたフォトダイオードであり、光センサー１１０Ｂは、青色光の光強度を測定するために青色フィルターが取り付けられたフォトダイオードである。光センサー１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂによって、発光ダイオード１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂの輝度及び色度が測定される。
【００６４】
そして、或る画像表示フレームにおける発光ダイオード１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂの発光状態は、光センサー１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂによって測定され、光センサー１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂからの出力は光センサー制御回路８４に入力され、光センサー制御回路８４、演算回路８１において、発光ダイオード１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂの例えば輝度及び色度としてのデータ（信号）とされ、係るデータがＬＥＤ駆動回路８３に送られ、次の画像表示フレームにおける発光ダイオード１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂの発光状態が制御されるといったフィードバック機構が形成される。
【００６５】
発光ダイオード１０１の模式的な断面図を図４に示す。この発光ダイオード１０１は、支持体に固定された発光層１２０、及び、プラスチック製のキャップ１３０から構成されている。具体的には、発光層１２０の光出射部にキャップ１３０が被せられている。また、キャップ１３０は、発光層１２０を空間１３１を介して覆っている。また、具体的には、発光層１２０はサブマウント１２１に固定され、発光層１２０は、サブマウント１２１に設けられた配線（図示せず）、金線１２４Ａ，１２４Ｂを介して外部電極１２５Ａ，１２５Ｂに電気的に接続され、外部電極１２５Ａ，１２５Ｂは駆動回路（図示せず）に電気的に接続されている。サブマウント１２１は接着剤を介してヒートシンク１２２に取り付けられており、ヒートシンク１２２は支持部材１２３に取り付けられている。キャップ１３０と発光ダイオード１０１との間の空間１３１内には、発光層１２０から出射される光に対して透明な充填剤１４０が充填されている。キャップ１３０は、アクリル系樹脂から成り、射出成形法にて成形されている。また、支持体は、ＰＭＭＡ樹脂から成り、射出成形法にて成形された支持部材１２３、及び、支持部材１２３に接着剤にて接着されたヒートシンク１２２から構成されている。充填剤１４０は、ゲル状材料、フルオレン系アクリル樹脂、シリコーンゴム、又は、シリコーンオイルコンパウンドから成り、屈折率は１．４０以上である。具体的には、ゲル状材料として、例えば、Ｎｙｅ社の商品名ＯＣＫ−４５１（屈折率：１．５１）や商品名ＯＣＫ−４３３（屈折率：１．４６）を例示することができるし、シリコーンゴムやシリコーンオイルコンパウンドといったオイルコンパウンド材料［例えば、東芝シリコーン株式会社の商品名ＴＳＫ５３５３（屈折率：１．４５）］を例示することができる。このような充填剤１４０を空間１３１に充填することによって、発光層１２０から出射された光が、キャップ１３０によって全反射することなく、キャップ１３０に確実に進入することができる。即ち、発光層１２０から出射された光がキャップ１３０によって全反射されると、全反射された光が発光層１２０に再吸収されるために、光の取り出し効率が減少するといった問題が生じるが、充填剤１４０を空間１３１に充填することによって、このような問題の発生を確実に回避することができる。
【００６６】
実施例１の発光素子組立体の変形例を、図２の（Ａ）及び（Ｂ）に示す。図２の（Ａ）に示す発光素子組立体１００’にあっては、レンズ１０２の側面１０２Ａに、発光素子（発光ダイオード１０１）から出射された光を外部に取り出すための光取出し部１０３’が設けられている。また、図２の（Ｂ）に示す発光素子組立体１００”にあっては、レンズ１０２の底面１０２Ｂに孔部１０２Ｃを設け、筐体５１の底面５２Ａに設けられた貫通孔５２Ｄ及びレンズ１０２の底面１０２Ｂに設けられた孔部１０２Ｃに透明な樹脂を充填することで、光取出し部１０３”が形成されている。
【００６７】
実施例１にあっては、例えば、液晶表示装置組立体の動作開始時（スイッチ・オン時）、液晶表示装置の画像を表示することなく、即ち、液晶表示装置において、各副画素を構成する液晶セルを閉じた状態で、Ｐ×Ｑ個の面状光源ユニット４２の光源４３を、順次、所定の時間、点灯することで、各光センサー１１０によって、面状光源ユニット４２における光源４３の光量を測定するといった操作を、Ｐ×Ｑ回、繰り返す。そして、測定された光量値を、予め測定し、液晶表示装置組立体に記憶された光量値あるいは設計光量値（基準値と呼ぶ）と、駆動回路（面状光源ユニット駆動回路８０）において比較する。そして、光量測定値と基準値との間に、何らかの原因によって差異が生じた場合には、係る面状光源ユニット４２における光源４３の発光の調整（補正）を行えばよい。尚、このような方式を、便宜上、第１の調整方式と呼ぶ。
【００６８】
あるいは又、液晶表示装置組立体の動作中に、例えば、垂直帰線期間に相当する液晶表示装置の動作期間において、表示領域ユニット１２を構成する全ての画素の光透過率を最低とした状態で、この表示領域ユニット１２に対応する面状光源ユニットを構成する光源４３を発光状態として光センサー１１０によって発光状態を測定し、駆動回路（面状光源ユニット駆動回路８０）において測定結果を基準値と比較して、基準値に等しくなるように（近づくように）、面状光源ユニット４２を構成する光源４３の発光状態を制御すればよい。尚、このような方式を、便宜上、第２の調整方式と呼ぶ。１垂直帰線期間に相当する液晶表示装置の動作期間において、Ｐ×Ｑ個の全ての面状光源ユニット４２を構成する光源４３を発光状態としてもよいし、１個あるいはＱ個の面状光源ユニット４２を構成する光源４３を発光状態としてもよい。また、複数の垂直帰線期間に相当する液晶表示装置の動作期間において、１回、Ｐ×Ｑ個の全ての面状光源ユニット４２を構成する光源４３を発光状態としてもよいし、１個あるいはＱ個の面状光源ユニット４２を構成する光源４３を発光状態としてもよい。
【実施例２】
【００６９】
実施例２は、本発明の第２の態様に係る面状光源装置、及び、液晶表示装置組立体に関する。
【００７０】
実施例２における面状光源装置は、発光素子を、複数、光源として備え、２次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域を有する透過型の液晶表示装置を背面から照明し、発光素子の非発光時、非発光状態の発光素子を、他の発光素子から出射された光を検出する光センサーとして動作させる。また、実施例２の液晶表示装置組立体は、（ａ）２次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域を有する透過型の液晶表示装置、並びに、（ｂ）発光素子を、複数、光源として備え、該液晶表示装置を背面から照明する面状光源装置を備えており、発光素子の非発光時、非発光状態の発光素子を、他の発光素子から出射された光を検出する光センサーとして動作させる。即ち、非発光状態の発光素子において、他の発光素子から出射された光に基づいた起電力を生じさせ、係る起電力を測定することで、他の発光素子から出射された光の光量測定を行う。
【００７１】
ここで、実施例２における面状光源装置、液晶表示装置組立体の基本的な構成、構造は、上述した面状光源装置、液晶表示装置組立体と同じとすることができるので、以下、相違点のみを説明する。また、発光素子組立体も、レンズに光取出し部が設けられていない点を除き、実施例１の発光素子組立体１００と同じ構成、構造とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【００７２】
図６に示したと若干異なり、実施例２にあっては、駆動回路の一部分の概念図を図３に示すように、光センサーが省略されている。そして、その代わりに、光センサー制御回路８４Ａが、スイッチ回路８７Ｒ，８７Ｇ，８７Ｂを介して、発光ダイオード１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂに電流を供給するラインの上流側に接続され、また、スイッチ回路８８Ｒ，８８Ｇ，８８Ｂを介して、発光ダイオード１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂに電流を供給するラインの下流側に接続されている。ここで、スイッチ回路８７Ｒ，８７Ｇ，８７Ｂ，８８Ｒ，８８Ｇ，８８Ｂは、発光素子（発光ダイオード１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂ）を光センサーとして動作させないときには、光センサー制御回路８４Ａの制御下、オフ状態にある。一方、発光素子（発光ダイオード１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂ）を光センサーとして動作させるときには、光センサー制御回路８４Ａの制御下、スイッチ回路８７Ｒ，８７Ｇ，８７Ｂ，８８Ｒ，８８Ｇ，８８Ｂをオン状態とする。そして、非発光状態の発光素子（発光ダイオード１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂ）において、他の発光素子（発光ダイオード１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂ）から出射された光に基づいた起電力を生じさせ、係る起電力を光センサー制御回路８４Ａにおいて測定することで、他の発光素子（発光ダイオード１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂ）から出射された光の光量測定を行う。光センサー制御回路８４Ａや、スイッチ回路８７Ｒ，８７Ｇ，８７Ｂ，８８Ｒ，８８Ｇ，８８Ｂは、周知の回路とすることができる。実施例２にあっては、光センサーが省略されているので、面状光源装置の製造コストの低減をも図ることができる。
【００７３】
実施例２にあっては、少なくとも１つの発光素子（発光ダイオード１０１）を光センサーとして動作させればよく、全ての発光素子（発光ダイオード）を光センサーとして動作させてもよいし、一部の発光素子（発光ダイオード１０１）を光センサーとして動作させてもよい。より具体的には、面状光源装置における光源としての動作時でないときに、複数の発光ダイオードから構成された１つの発光ダイオード群において、１又は複数の発光ダイオードを発光させ、残りの発光ダイオードを光センサーとして機能させてもよい。あるいは又、面状光源装置における光源としての動作時でないときに、複数の発光ダイオードから構成された或る発光ダイオード群において、１又は複数又は全部の発光ダイオードを発光させ、係る発光ダイオード群の近傍（隣接には限定しない）に位置する他の発光ダイオード群における１又は複数又は全部の発光ダイオードを光センサーとして機能させてもよい。具体的には、上述したと同様の第１の調整方式あるいは第２の調整方式を採用すればよい。
【００７４】
尚、発光ダイオードを、外来光に応じて起電力を発生させる光センサーとして兼用し、発生した起電力に基づいて携帯端末に備えられたディスプレイのバックライトの点灯を制御する技術が、特開２００４−７２３７に開示されているが、係る特開２００４−７２３７には、発光ダイオードそれ自体の特性変化（発光光量の変化や変動）を検出するために、近傍に位置する発光ダイオードを用いる技術については、何ら、言及されていない。
【００７５】
以下、実施例１〜実施例２における液晶表示装置組立体の駆動方法を、図５、図６、図３及び図９を参照して説明する。尚、図９は、実施例１〜実施例２における液晶表示装置組立体の駆動方法を説明するための流れ図である。
【００７６】
実施例１〜実施例２にあっては、副画素のそれぞれに、副画素のそれぞれの光透過率Ｌｔを制御する制御信号が駆動回路から供給される。より具体的には、各画素を構成する副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］のそれぞれに、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］のそれぞれの光透過率Ｌｔを制御する制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］が駆動回路９０から供給される。そして、面状光源ユニット４２のそれぞれにおいて、各表示領域ユニット１２を構成する全ての画素（副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］）を駆動するために駆動回路７０，８０，９０に入力される入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ｘR，ｘG，ｘBの内の最大値である表示領域ユニット内・入力信号最大値ｘU-maxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が副画素に供給されたと想定したときの画素（副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］）の輝度（光透過率・第１規定値Ｌｔ1における表示輝度・第２規定値ｙ2）が得られるように、この表示領域ユニット１２に対応する面状光源ユニット４２を構成する光源４３の輝度を、面状光源装置制御回路７０及び面状光源ユニット駆動回路８０によって制御する。具体的には、例えば、画素あるいは副画素の光透過率（開口率）を、例えば光透過率・第１規定値Ｌｔ1としたときに表示輝度ｙ2が得られるように、光源輝度Ｙ2を制御すればよい（例えば、減少させればよい）。即ち、例えば、以下の式（１）を満足するように、画像表示フレーム毎に面状光源ユニット４２の光源輝度Ｙ2を制御すればよい。尚、Ｙ2≦Ｙ1の関係にある。
【００７７】
Ｙ2・Ｌｔ1＝Ｙ1・Ｌｔ2    （１）
【００７８】
［ステップ−１００］
スキャンコンバータ等の周知のディスプレイ回路から送出された１画像表示フレーム分の入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］及びクロック信号ＣＬＫは、面状光源装置制御回路７０及び液晶表示装置駆動回路９０に入力される（図５参照）。尚、入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］は、例えば撮像管への入力光量をｙ’としたとき、撮像管からの出力信号であり、例えば放送局等から出力され、副画素の光透過率Ｌｔを制御するために液晶表示装置駆動回路９０にも入力される入力信号であり、入力光量ｙ’の０．４５乗の関数で表すことができる。そして、面状光源装置制御回路７０に入力された１画像表示フレーム分の入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ｘR，ｘG，ｘBは、面状光源装置制御回路７０を構成する記憶装置（メモリ）７２に、一旦、記憶される。また、液晶表示装置駆動回路９０に入力された１画像表示フレーム分の入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ｘR，ｘG，ｘBも、液晶表示装置駆動回路９０を構成する記憶装置（図示せず）に、一旦、記憶される。
【００７９】
［ステップ−１１０］
次いで、面状光源装置制御回路７０を構成する演算回路７１においては、記憶装置７２に記憶された入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値を読み出し、第（ｐ，ｑ）番目［但し、先ず、ｐ＝１，ｑ＝１］の表示領域ユニット１２において、この第（ｐ，ｑ）番目の表示領域ユニット１２を構成する全ての画素における副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］を駆動するための入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ｘR，ｘG，ｘBの内の最大値である表示領域ユニット内・入力信号最大値ｘU-maxを、演算回路７１において求める。そして、表示領域ユニット内・入力信号最大値ｘU-maxを、記憶装置７２に記憶する。このステップを、ｍ＝１，２，・・・，Ｍ、ｎ＝１，２，・・・，Ｎの全てに対して、即ち、Ｍ×Ｎ個の画素に対して、実行する。
【００８０】
例えば、ｘRが「１１０」に相当する値であり、ｘGが「１５０」に相当する値であり、ｘBが「５０」に相当する値である場合、ｘU-maxは「１５０」に相当する値である。
【００８１】
この操作を、（ｐ，ｑ）＝（１，１）から（Ｐ，Ｑ）まで繰り返し、全ての表示領域ユニット１２における表示領域ユニット内・入力信号最大値ｘU-maxを、記憶装置７２に記憶する。
【００８２】
［ステップ−１２０］
そして、表示領域ユニット内・入力信号最大値ｘU-maxに等しい値を有する入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に相当する制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］が副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に供給されたと想定したときの輝度（光透過率・第１規定値Ｌｔ1における表示輝度・第２規定値ｙ2）が面状光源ユニット４２によって得られるように、表示領域ユニット１２に対応する面状光源ユニット４２の光源輝度Ｙ2を、面状光源ユニット駆動回路８０の制御下、増減する。具体的には、以下の式（１）を満足するように、１画像表示フレーム毎、１面状光源ユニット毎に光源輝度Ｙ2を制御すればよい。より具体的には、光源輝度制御関数ｇ（ｘnol-max）である式（２）に基づき発光素子組立体１００の輝度を制御し、且つ、式（１）を満足するように光源輝度Ｙ2を制御すればよい。このような制御の概念図を、図１１の（Ａ）及び（Ｂ）に示す。但し、後述するように、他の面状光源ユニット４２の影響に基づいた補正を、光源輝度Ｙ2に対して、必要に応じて施す。尚、光源輝度Ｙ2の制御に関するこれらの関係、即ち、表示領域ユニット内・入力信号最大値ｘU-max、この最大値ｘU-maxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号の値、このような制御信号が画素（副画素）に供給されたと想定したときの表示輝度・第２規定値ｙ2、このときの各副画素の光透過率（開口率）［光透過率・第２規定値Ｌｔ2］、各副画素の光透過率（開口率）を光透過率・第１規定値Ｌｔ1としたときに表示輝度・第２規定値ｙ2が得られるような面状光源ユニット４２における輝度制御パラメータの関係等を、予め求めておき、記憶装置７２等に記憶しておけばよい。
【００８３】
Ｙ2・Ｌｔ1＝Ｙ1・Ｌｔ2    （１）
ｇ（ｘnol-max）＝ａ1・（ｘnol-max）2.2＋ａ0    （２）
【００８４】
ここで、画素（あるいは、画素を構成する副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］のそれぞれ）を駆動するために液晶表示装置駆動回路９０に入力される入力信号（入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］）の最大値をｘmaxとしたとき、
ｘnol-max≡ｘU-max／ｘmax
であり、ａ1，ａ0は定数であり、
ａ1＋ａ0＝１
０＜ａ0＜１，０＜ａ1＜１
で表すことができる。例えば、
ａ1＝０．９９
ａ0＝０．０１
とすればよい。また、入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ｘR，ｘG，ｘBのそれぞれは、２8段階の値をとるので、ｘmaxの値は「２５５」に相当する値である。
【００８５】
ところで、面状光源装置４０にあっては、例えば、（ｐ，ｑ）＝（１，１）の面状光源ユニット４２の輝度制御を想定した場合、他のＰ×Ｑ個の面状光源ユニット４２からの影響を考慮する必要がある場合がある。このような面状光源ユニット４２が他の面状光源ユニット４２から受ける影響は、各面状光源ユニット４２の発光プロファイルによって予め判明しているので、逆算によって差分を計算でき、その結果、補正が可能である。演算の基本形を以下に説明する。
【００８６】
式（１）及び式（２）の要請に基づくＰ×Ｑ個の面状光源ユニット４２に要求される輝度（光源輝度Ｙ2）を行列［ＬPxQ］で表す。また、或る面状光源ユニットのみを駆動し、他の面状光源ユニットは駆動していないときに得られる或る面状光源ユニットの輝度を、Ｐ×Ｑ個の面状光源ユニット４２に対して予め求めておく。係る輝度を行列［Ｌ’PxQ］で表す。更には、補正係数を行列［αPxQ］で表す。すると、これらの行列の関係は、以下の式（３−１）で表すことができる。補正係数の行列［αPxQ］は、予め求めておくことができる。
［ＬPxQ］＝［Ｌ’PxQ］・［αPxQ］    （３−１）
よって、式（３−１）から行列［Ｌ’PxQ］を求めればよい。行列［Ｌ’PxQ］は、逆行列の演算から求めることができる。即ち、
［Ｌ’PxQ］＝［ＬPxQ］・［αPxQ］-1    （３−２）
を計算すればよい。そして、行列［Ｌ’PxQ］で表された輝度が得られるように、各面状光源ユニット４２に備えられた光源４３（発光素子組立体１００）を制御すればよく、具体的には、係る操作、処理は、記憶装置（メモリ）７２に記憶された情報（データテーブル）を用いて行えばよい。尚、発光素子組立体１００の制御にあっては、行列［Ｌ’PxQ］の値は負の値を取れないので、演算結果は正の領域にとどめる必要があることは云うまでもない。従って、式（３−２）の解は厳密解ではなく、近似解となる場合がある。
【００８７】
このように、面状光源装置制御回路７０を構成する演算回路７１において得られた式（１）及び式（２）の値に基づき得られた行列［ＬPxQ］、補正係数の行列［αPxQ］に基づき、上述したとおり、面状光源ユニットを単独で駆動したと想定したときの輝度の行列［Ｌ’PxQ］を求め、更には、記憶装置７２に記憶された変換テーブルに基づき、０〜２５５の範囲内の対応する整数（パルス幅変調出力信号の値）に変換する。こうして、面状光源装置制御回路７０を構成する演算回路７１において、面状光源ユニット４２における赤色発光ダイオード１０１Ｒの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値ＳR、緑色発光ダイオード１０１Ｇの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値ＳG、青色発光ダイオード１０１Ｂの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値ＳBを得ることができる。
【００８８】
［ステップ−１３０］
次に、面状光源装置制御回路７０を構成する演算回路７１において得られたパルス幅変調出力信号の値ＳR，ＳG，ＳBは、面状光源ユニット４２に対応して設けられた面状光源ユニット駆動回路８０の記憶装置８２に送出され、記憶装置８２において記憶される。また、クロック信号ＣＬＫも面状光源ユニット駆動回路８０に送出される（図６、図３参照）。
【００８９】
［ステップ−１４０］
そして、パルス幅変調出力信号の値ＳR，ＳG，ＳBに基づき、面状光源ユニット４２を構成する赤色発光ダイオード１０１Ｒのオン時間ｔR-ON及びオフ時間ｔR-OFF、緑色発光ダイオード１０１Ｇのオン時間ｔG-ON及びオフ時間ｔG-OFF、青色発光ダイオード１０１Ｂのオン時間ｔB-ON及びオフ時間ｔB-OFFを演算回路８１は決定する。尚、
ｔR-ON＋ｔR-OFF＝ｔG-ON＋ｔG-OFF＝ｔB-ON＋ｔB-OFF＝一定値ｔConst
である。また、発光ダイオードのパルス幅変調に基づく駆動におけるデューティ比は、
ｔON／（ｔON＋ｔOFF）＝ｔON／ｔConst
で表すことができる。
【００９０】
そして、面状光源ユニット４２を構成する赤色発光ダイオード１０１Ｒ、緑色発光ダイオード１０１Ｇ、青色発光ダイオード１０１Ｂのオン時間ｔR-ON，ｔG-ON，ｔB-ONに相当する信号が、ＬＥＤ駆動回路８３に送られ、このＬＥＤ駆動回路８３から、オン時間ｔR-ON，ｔG-ON，ｔB-ONに相当する信号の値に基づき、スイッチング素子８５Ｒ，８５Ｇ，８５Ｂが、オン時間ｔR-ON，ｔG-ON，ｔB-ONだけオン状態となり、発光ダイオード駆動電源８６からのＬＥＤ駆動電流が、各発光ダイオード１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂに流される。その結果、各発光ダイオード１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂは、１画像表示フレームにおいて、オン時間ｔR-ON，ｔG-ON，ｔB-ONだけ発光する。こうして、各表示領域ユニット１２を、所定の照度において照明する。
【００９１】
こうして得られた状態を、図１０の（Ａ）及び（Ｂ）に実線で示すが、図１０の（Ａ）は、副画素を駆動するために液晶表示装置駆動回路９０に入力される入力信号の値を２．２乗した値（ｘ’≡ｘ2.2）とデューティ比（＝ｔON／ｔConst）との関係を模式的に示す図であり、図１０の（Ｂ）は、副画素の光透過率Ｌｔを制御するための制御信号の値Ｘと表示輝度ｙとの関係を模式的に示す図である。
【００９２】
［ステップ−１５０］
一方、液晶表示装置駆動回路９０に入力された入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ｘR，ｘG，ｘBはタイミングコントローラ９１へ送られ、タイミングコントローラ９１にあっては、入力された入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に相当する制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］を、副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に供給（出力）する。液晶表示装置駆動回路９０のタイミングコントローラ９１において生成され、液晶表示装置駆動回路９０から副画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に供給される制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ＸR，ＸG，ＸBと、入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ｘR，ｘG，ｘBとは、以下の式（４−１）、式（４−２）、式（４−３）の関係にある。但し、ｂ1_R，ｂ0_R，ｂ1_G，ｂ0_G，ｂ1_B，ｂ0_Bは定数である。また、面状光源ユニット４２の光源輝度Ｙ2を画像表示フレーム毎に変化させるので、制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］は、基本的に、入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値を２．２乗した値に対して、光源輝度Ｙ2の変化に基づく補正（補償）を行った値を有する。即ち、実施例１〜実施例２にあっては、１画像表示フレーム毎に光源輝度Ｙ2が変化するので、光源輝度Ｙ2（≦Ｙ1）において表示輝度・第２規定値ｙ2が得られるように制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ＸR，ＸG，ＸBを決定、補正（補償）して、画素あるいは副画素の光透過率（開口率）Ｌｔを制御している。ここで、式（４−１）、式（４−２）、式（４−３）の関数ｆR，ｆG，ｆBは、係る補正（補償）を行うための予め求められた関数である。
【００９３】
ＸR＝ｆR（ｂ1_R・ｘR2.2＋ｂ0_R）    （４−１）
ＸG＝ｆG（ｂ1_G・ｘG2.2＋ｂ0_G）    （４−２）
ＸB＝ｆB（ｂ1_B・ｘB2.2＋ｂ0_B）    （４−３）
【００９４】
こうして、１画像表示フレームにおける画像表示動作が完了する。ところで、先に述べたように、第１の調整方式を採用してもよいが、以下に説明する第２の調整方式を採用してもよい。
【００９５】
［ステップ−１６０］
即ち、次いで、カラー液晶表示装置１０の動作期間は、垂直帰線動作期間となる。そして、この垂直帰線動作期間にあっては、表示領域ユニット１２を構成する全ての画素の光透過率Ｌｔを最低とした状態で、即ち、カラー液晶表示装置１０が「黒表示」の状態で、この表示領域ユニット１２に対応する面状光源ユニット４２を構成する光源４３を発光状態として、光センサー１１０（あるいは発光ダイオード１０１）によってこれらの発光状態を測定する。
【００９６】
そして、光センサー１１０（あるいは発光ダイオード１０１）からの出力は光センサー制御回路８４（８４Ａ）に入力され、光センサー制御回路８４（８４Ａ）においてアナログ−デジタル変換され、発光ダイオード１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂの輝度データ（デジタル信号）とされる。そして、これらの輝度データ（デジタル信号）は演算回路８１に送られ、記憶装置８２において記憶されていた輝度の基準値と演算回路８１において比較される。こうして、発光ダイオード１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂの輝度の基準値からの逸脱量、発光ダイオード１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂの輝度に基づく色度の基準値からの逸脱量を得ることができる。ここで、これらの逸脱量と、面状光源ユニット４２における赤色発光ダイオード１０１Ｒの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値の補正量ΔＳR、緑色発光ダイオード１０１Ｇの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値の補正量ΔＳG、青色発光ダイオード１０１Ｂの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値の補正量ΔＳBを予め決定し、記憶装置８２において記憶しておく。そして、これらの補正量ΔＳR，ΔＳG，ΔＳBに基づき、次の画像表示フレームにおける［ステップ−１４０］において、パルス幅変調出力信号の値ＳR，ＳG，ＳBを補正する。
【００９７】
尚、第１の調整方式においても、基本的には、以上に説明した操作（動作）が行われる。
【００９８】
このような液晶表示装置組立体の駆動方法においては、部分駆動方式あるいは分割駆動方式を採用しているので、面状光源装置４０の消費電力の低減を図ることができるばかりか、高いコントラスト比を得ることができる。しかも、垂直帰線動作期間において、表示領域ユニット１２を構成する全ての画素の光透過率を最低とした状態で、即ち、カラー液晶表示装置１０が「黒表示」の状態で、表示領域ユニット１２に対応する面状光源ユニット４２を構成する光源４３を発光状態として光センサー１１０（あるいは発光ダイオード１０１）によってこれらの発光状態を測定すれば、所望の安定した条件下、光源４３の発光状態を光センサー１１０（あるいは発光ダイオード１０１）によって測定することができる。従って、高い精度で、１画像表示フレーム毎の光源４３の輝度や色度の制御を行うことができる。
【００９９】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明した透過型のカラー液晶表示装置や面状光源装置、面状光源ユニット、液晶表示装置組立体、駆動回路の構成、構造は例示であるし、これらを構成する部材、材料等も例示であり、適宜、変更することができる。実施例においては、レンズ１０２とキャップ１３０とを備えた発光素子組立体１００について説明をしたが、キャップ１３０がレンズ１０２として充分に機能し、別にレンズ１０２を配する必要がない場合には、係るキャップ１３０をレンズと見做すことができ、キャップ１３０の上方のレンズを省略することができる。
【０１００】
発光ダイオードの温度を温度センサーで監視し、その結果を、面状光源ユニット駆動回路にフィードバックすることで、面状光源ユニットの輝度補償（補正）や温度制御を行ってもよい。実施例においては、液晶表示装置の表示領域をＰ×Ｑ個の仮想の表示領域ユニットに分割したと想定して説明を行ったが、場合によっては、透過型の液晶表示装置は、Ｐ×Ｑ個の実際の表示領域ユニットに分割された構造を有していてもよい。
【０１０１】
実施例１にあっては、光取出し部１０３，１０３’，１０３”の先端と光センサー１１０とが離れている場合、これらの間に光ファイバーを配置すればよいし、あるいは又、以下に説明する導光部材を配置すればよい。
【０１０２】
係る導光部材２１０を上方から眺めた模式図を図１２の（Ｂ）に示し、導光部材２１０を横方向から眺めた模式的な断面図を図１２の（Ｃ）に示す。また、図１２の（Ｂ）の一点鎖線を含み、紙面垂直方向に延びる仮想平面で導光部材２１０を切断したときの模式的な一部端面図を図１３の（Ａ）に示すが、図１３の（Ａ）においては、断面に付する斜線を省略した。更には、導光部材２１０の端部の模式的な部分的斜視図を図１３の（Ｂ）に示す。
【０１０３】
透明な細長い材料から作製された係る導光部材２１０は、図１２の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、具体的には、側面、第１端面２１１、及び、第２端面２１２を有している。そして、光センサー１１０が、第１端面２１１の近傍に配置されている。ここで、導光部材２１０の側面には、複数（具体的にはＰ箇所であり、図１２の（Ａ）の模式的な平面図には、その内の５つを示す）の光取入れ部２２０が設けられている。導光部材２１０は、具体的には、透明なアクリル系樹脂から射出成形法にて作製されており、導光部材２１０の軸線（矢印２１０Ａで示す）に対して垂直な仮想平面で導光部材２１０を切断したときの導光部材２１０の断面形状は矩形（具体的には、例えば、５ｍｍ×５ｍｍ）である。導光部材２１０の側面は、具体的には、上面２１３、下面２１４、及び、２つの壁面２１５Ａ，２１５Ｂから構成されている。光取入れ部２２０は、導光部材２１０の上面２１３に設けられている。そして、溝部あるいは切欠部から成る光取入れ部２２０は、２つの対向面２２１，２２２を備えている。ここで、光取入れ部２２０の２つの対向面２２１，２２２の内、第１端面２１１から遠い対向面（第１対向面２２１）は鋭角の傾斜角θ（例えば、３５度）を有しており、第１端面２１１に近い対向面（第２対向面２２２）は略垂直である。溝部から成る光取入れ部２２０をこのような形状とすることで、光取出し部１０３，１０３’，１０３”からの光が、光取入れ部２２０に入射し、導光部材２１０の内部に侵入して導光部材２１０の内部を伝わることを、確実なものとすることができる。尚、複数（Ｐ箇所）の光取入れ部２２０にあっては、導光部材２１０の軸線２１０Ａと光取入れ部２２０の軸線（矢印２２０Ａで示す）との成す角度は、第１端面２１１から遠い光取入れ部２２０ほど大きい。また、光取入れ部２２０の深さは、第１端面２１１に近い光取入れ部２２０ほど浅い。このように、導光部材２１０の軸線２１０Ａと光取入れ部２２０の軸線２２０Ａとの成す角度を、第１端面２１１から遠い光取入れ部２２０ほど大きくすることによって、内部伝達光の光量を一層多くすることができる。また、内部伝達光は、途中に他の光取入れ部２２０が存在しているので、この他の光取入れ部２２０から外部に出射してしまう可能性が生じるが、光取入れ部２２０の深さを、第１端面２１１に近い光取入れ部２２０ほど浅くすることによって、途中に存在する他の光取入れ部２２０による内部伝達光の進行の妨害を少なくすることができ、内部伝達光の光量の損失を少なくすることができる。図１２の（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、第１端面２１１を構成する導光部材２１０の端部には、２つの壁面２１５Ａ，２１５Ｂから導光部材２１０の軸線２１０Ａに対して直角方向に延びる第１の突起部２１６、及び、各第１の突起部２１６の先端部から導光部材２１０の軸線２１０Ａに対して平行に、且つ、第１端面２１１の側に延びる第２の突起部２１７が設けられている。尚、第１端面２１１を構成する導光部材２１０の端部を上面から眺めた形状は、概ね「コ」の字形状である。光センサー１１０は、２つの第２の突起部２１７の間に位置する第１端面２１１に適切な方法で固定されている。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】図１の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１における１つの面状光源ユニットの模式的な平面図、及び、１つの発光素子組立体、光センサー及び筐体の一部分の概念図である。
【図２】図２の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例１における、１つの発光素子組立体の変形例、光センサー及び筐体の一部分の概念図である。
【図３】図３は、実施例２での使用に適した駆動回路の一部分の概念図である。
【図４】図４は、発光ダイオードの模式的な断面図である。
【図５】図５は、実施例での使用に適したカラー液晶表示装置及び面状光源装置から成る液晶表示装置組立体の概念図である。
【図６】図６は、実施例での使用に適した駆動回路の一部分の概念図である。
【図７】図７の（Ａ）は、実施例の面状光源装置における発光素子組立体等の配置、配列状態を模式的に示す図であり、図７の（Ｂ）は、実施例のカラー液晶表示装置及び面状光源装置から成る液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図である。
【図８】図８は、カラー液晶表示装置の模式的な一部断面図である。
【図９】図９は、実施例１〜実施例２における液晶表示装置組立体の駆動方法を説明するための流れ図である。
【図１０】図１０の（Ａ）は、副画素を駆動するために液晶表示装置駆動回路に入力される入力信号の値を２．２乗した値（ｘ’≡ｘ2.2）とデューティ比（＝ｔON／ｔConst）との関係を模式的に示す図であり、図１０の（Ｂ）は、副画素の光透過率を制御するための制御信号の値Ｘと表示輝度ｙとの関係を模式的に示す図である。
【図１１】図１１の（Ａ）及び（Ｂ）は、表示領域ユニット内・入力信号最大値ｘU-maxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの表示輝度・第２規定値ｙ2が面状光源ユニットによって得られるように、面状光源ユニットの光源輝度Ｙ2を、面状光源ユニット駆動回路の制御下、増減する状態を説明するための概念図である。
【図１２】図１２の（Ａ）は、実施例１の面状光源装置の変形例の模式的な平面図であり、図１２の（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、導光部材を上方から眺めた模式図及び、導光部材を横方向から眺めた模式的な断面図である。
【図１３】図１３の（Ａ）は、図１２の（Ｂ）の一点鎖線を含み、紙面垂直方向に延びる仮想平面で導光部材を切断したときの導光部材の模式的な一部端面図であり、図１３の（Ｂ）は、導光部材の端部の模式的な部分的斜視図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１０・・・カラー液晶表示装置、１１・・・表示領域、１２・・・表示領域ユニット、１３・・・液晶材料、２０・・・フロント・パネル、２１・・・第１の基板、２２・・・カラーフィルター、２３・・・オーバーコート層、２４・・・透明第１電極（共通電極）、２５・・・配向膜、２６・・・偏光フィルム、３０・・・リア・パネル、３１・・・第２の基板、３２・・・スイッチング素子、３４・・・透明第２電極、３５・・・配向膜、３６・・・偏光フィルム、３７・・・絶縁層、４０・・・面状光源装置（バックライト）、４１・・・隔壁、４２・・・面状光源ユニット、４３・・・光源、５１・・・筐体、５２Ａ・・・筐体の底面、５２Ｂ・・・筐体の底面の内面、５２Ｃ・・・筐体の底面の外面、５２Ｄ・・・貫通孔、５２Ｅ・・・筐体の側面、５３・・・外側フレーム、５４・・・内側フレーム、５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ・・・スペーサ、５６・・・ガイド部材、５７・・・ブラケット部材、６１・・・光拡散板、６２・・・拡散シート、６３・・・プリズムシート、６４・・・偏光変換シート、６５・・・反射シート、７０・・・面状光源装置制御回路、７１・・・演算回路、７２・・・記憶装置（メモリ）、８０・・・面状光源ユニット駆動回路、８１・・・演算回路、８２・・・記憶装置（メモリ）、８３・・・ＬＥＤ駆動回路、８４，８４Ａ・・・光センサー制御回路、８５Ｒ，８５Ｇ，８５Ｂ・・・スイッチング素子、８６・・・発光ダイオード駆動電源（定電流源）、８７Ｒ，８７Ｇ，８７Ｂ，８８Ｒ，８８Ｇ，８８Ｂ・・・スイッチ回路、９０・・・液晶表示装置駆動回路、９１・・・タイミングコントローラ、１００，１００’，１００”，１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ・・・発光素子組立体、１０１，１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂ・・・発光ダイオード、１０２・・・レンズ、１０２Ａ・・・レンズの側面、１０２Ｂ・・・レンズの底面、１０２Ｃ・・・孔部、１０３，１０３’，１０３”・・・光取出し部、１１０，１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂ・・・光センサー（フォトダイオード）、１２０・・・発光層、１２１・・・サブマウント、１２２・・・ヒートシンク、１２３・・・支持部材、１２４Ａ，１２４Ｂ・・・金線、１２５Ａ，１２５Ｂ・・・外部電極、１３０・・・キャップ、１３１・・・空間、１４０・・・充填剤、２１０・・・導光部材、２１０Ａ・・・導光部材の軸線、２１１・・・第１端面、２１２・・・第２端面、２１３・・・上面、２１４・・・下面、２１５Ａ，２１５Ｂ・・・壁面、２１６・・・第１の突起部、２１７・・・第２の突起部、２２０・・・光取入れ部、２２０Ａ・・・光取入れ部の軸線、２２１・・・第１対向面、２２２・・・第２対向面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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