(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光を面全体に導く導光板と、
前記導光板の入光面以外の面に設けられ、前記光源からの光を検出するセンサーと、
前記導光板と前記センサーの間に設けられ、前記導光板の屈折率より小さい値の屈折率を有する屈折率調整部材とを備え、
前記センサーが検出した値によって、前記光源の光量を調整する面状光源装置。
【請求項２】
前記センサーは前記導光板の前記光源を設けた面と対向する面の近傍に設けられた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】
光源と、
前記光源からの光を面全体に導く導光板と、
前記光源を設けた面と対向する面の少なくとも一部に設けた傾斜面に設けられ、前記光源からの光を検出するセンサーとを備え、
前記センサーが検出した値によって、前記光源の光量を調整する面状光源装置。
【請求項４】
光源と、
前記光源からの光を面全体に導く導光板と、
前記導光板の前記光源を設けた面と対向する面、または前記光源を設けた面と対向する面の少なくとも一部に設けた傾斜面に設けられ、前記光源からの光を検出するセンサーとを備え、
前記センサーが検出した値によって、前記光源の光量を調整する面状光源装置であって、
前記センサーが設けられている前記導光板の面の少なくとも一部または全部が粗面化されている、もしくは前記導光板と前記センサーの間に屈折率調整部材を設ける面状光源装置。
【請求項５】
前記センサーで検出される光量が一定となるように前記光源の光量をフィードバック制御している請求項１乃至４のいずれかに記載の面状光源装置。
【請求項６】
前記光源に発光ダイオード又は冷陰極管のいずれかを用いている請求項１乃至５いずれかに記載の面状光源装置。
【請求項７】
前記光源に赤色、青色、緑色の発光ダイオードを用いており、
前記センサーが出射光の刺激値を検出し、
当該検出された刺激値によって、当該赤色、青色、緑色の各々の発光ダイオードからの光量を調整する請求項１乃至６いずれかに記載の面状光源装置。
【請求項８】
請求項１乃至７いずれかに記載の面状光源装置を用いた液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面状光源装置及びそれを用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、液晶層が狭持された２枚の基板からなる液晶パネルとその液晶パネルの裏面側に面状光源装置が設けられている。面状光源装置の光源としては、従来はその光源に線状の冷陰極管が用いられていたが、寿命の長さ及び発光の良さからＲ、Ｇ、Ｂ三色の発光ダイオード（以下、ＬＥＤとする）をそれぞれ複数配置した光源を用いるものもある。
【０００３】
このＬＥＤを用いた従来の液晶表示装置の構成について図６を用いて説明する。図６（ａ）は断面図であり、図６（ｂ）は平面図である。１はＬＥＤ、２はリフレクター、３は導光板、８は光学シート、９は液晶パネル、１０は反射シートである。Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤ１が白色光を発光するためそれぞれ複数配置されている。この各色のＬＥＤ１から発光された光は直接またはリフレクター２によって反射され導光板３の側面に入射する。導光板３に入射された光は導光板中で全反射を繰り返しながら伝播する。導光板内の光は光学シート８が設けられている面全体（発光面全体）に出射する。発光面と反対側に出射された光は反射シート１０により反射され再び導光板３に入射される。
【０００４】
導光板３の発光面側から出射された光は、拡散シート、保護シート、レンズシート、プリズムシート等からなる光学シート８を通過し液晶パネル９に入射される。液晶パネル９は液晶層を狭持するＣＦ基板とＴＦＴアレイ基板を備えている。ＣＦ基板はＲ、Ｇ、Ｂの着色層、遮光層（ＢＭ）等を備えており、ＴＦＴアレイ基板にはスイッチング素子及び画素電極を備えている。スイッチング素子による電圧のＯＮ、ＯＦＦによって液晶層が配向される。従って、液晶パネル９に到達した光は映像信号にあわせて変調され、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色を表示する。
【０００５】
このような液晶表示装置に用いられている面状光源装置は、Ｒ、Ｇ、Ｂの異なるＬＥＤを用いているために使用している環境、温度などによって各色に輝度、色度の変化が生じ、表示特性が劣化するという問題点があった。またＬＥＤに限らず冷陰極管を用いた光源においても、光源全体の輝度、光量が経時的に変化するという問題点があった。そこで、特許文献１では、導光板の背面側の反射シートにセンサーを設けている。そして、センサーが検出した値によって、光源の光量を調整している。
【特許文献１】特開平１０−２２２１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のように、導光板の背面側の反射シートにセンサーを設けた場合、ほとんどの光が反射板で反射されるので、センサーに入射する光量が低くなってしまう。すなわち、安定した検出ができず、正確に制御を行うことができなかった。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、輝度、色度の経時的な変化を抑制することができる面状光源装置及び液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる面状光源装置は光源（例えば、本発明の実施の形態におけるＬＥＤ１）と、前記光源からの光を面全体に導く導光板（例えば、本発明の実施の形態における導光板３）と、前記導光板の入光面以外の面に設けられ、前記光源からの光を検出するセンサー（例えば、本発明の実施の形態におけるセンサー４）と、前記導光板と前記センサーの間に設けられ、前記導光板の屈折率より小さい値の屈折率を有する屈折率調整部材（例えば、本発明の実施の形態における屈折率調整部材６）とを備え、前記センサーが検出した値によって、前記光源の光量を調整するものである。これにより、面状光源装置の輝度、色度の経時的な変化を抑制することができる。
【０００９】
また、センサーへ入射する光量を上げることができる。
【００１０】
上述の面状光源装置において、前記センサーは前記導光板の前記光源を設けた面と対向する面の近傍に設けられていてもよい。これにより、安定した光の検出を行うことができる。
【００１１】
また、本発明にかかる他の面状光源装置は光源（例えば、本発明の実施の形態におけるＬＥＤ１）と、前記光源からの光を面全体に導く導光板（例えば、本発明の実施の形態における導光板３）と、前記光源を設けた面と対向する面の少なくとも一部に設けた傾斜面に設けられ、前記光源からの光を検出するセンサー（例えば、本発明の実施の形態におけるセンサー４）とを備え、前記センサーが検出した値によって、前記光源の光量を調整するものである。これにより、面状光源装置の輝度、色度の経時的な変化を抑制することができる。
【００１２】
さらに、本発明にかかる他の面状光源装置は光源（例えば、本発明の実施の形態におけるＬＥＤ１）と、前記光源からの光を面全体に導く導光板（例えば、本発明の実施の形態における導光板３）と、前記導光板の前記光源を設けた面と対向する面、または前記光源を設けた面と対向する面の少なくとも一部に設けた傾斜面に設けられ、前記光源からの光を検出するセンサー（例えば、本発明の実施の形態におけるセンサー４）とを備え、前記センサーが検出した値によって、前記光源の光量を調整する面状光源装置であって、前記センサーが設けられている前記導光板の面の少なくとも一部または全部が粗面化（例えば、本発明の実施の形態における粗面部５）されている、もしくは前記導光板と前記センサーの間に屈折率調整部材（例えば、本発明の実施の形態における屈折率調整部材６）を設けるものである。これにより、面状光源装置の輝度、色度の経時的な変化を抑制することができる。
【００１３】
上述の面状光源装置において、前記センサーで検出される光量が一定となるように前記光源の光量をフィードバック制御していてもよい。これにより、経時的な輝度、色度の変化を抑制することができ、色ムラを抑制することが可能となる。
【００１４】
上述の面状光源装置の好適な実施の形態として前記光源に発光ダイオード又は冷陰極管のいずれかを用いている面状光源装置が挙げられる。
【００１５】
前記光源に赤色、青色、緑色の発光ダイオードを用いており、上述の面状光源装置において、前記センサーが出射光の刺激値を検出し、当該検出された刺激値によって、当該赤色、青色、緑色の各々の発光ダイオードからの光量を調整するようにしてもよい。これにより面状光源装置の各色の輝度、色度の経時的な変化を抑制することができる。
【００１６】
上述の面状光源装置は液晶表示装置に用いることが望まれる。これにより輝度、色度の経時的な変化を抑制された液晶表示装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、輝度、色度の経時的な変化が抑制された面状光源装置及び液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
発明の実施の形態１．
本発明にかかる面状光源装置を用いた液晶表示装置の構成について図１を用いて説明する。図１（ａ）は本発明にかかる液晶表示装置の断面図であり、図１（ｂ）はその平面図である。１はＬＥＤ、２はリフレクター、３は導光板、４はセンサー、５は粗面部、７はフィードバック回路、８は光学シート、９は液晶パネルである。
【００１９】
Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤ１が白色光を発光するためそれぞれ複数配置されている。この各色のＬＥＤ１から発光された光は直接またはリフレクター２によって反射して導光板３の側面に入射する。導光板３に入射された光は導光板３中で全反射を繰り返しながら伝播する。導光板内の光は光学シート８が設けられている面全体（発光面全体）に出射する。発光面と反対側に出射された光は反射シート１０により反射され再び導光板３に入射される。
【００２０】
導光板３の発光面側から出射された光は、拡散シート、保護シート、レンズシート、プリズムシート等からなる光学シート８を通過し液晶パネル９に入射される。液晶パネル９は液晶層を狭持するＣＦ基板とＴＦＴアレイ基板を備えている。ＣＦ基板はＲ、Ｇ、Ｂの着色層、遮光層（ＢＭ）等を備えており、ＴＦＴアレイ基板はスイッチング素子及び画素電極を備えている。スイッチング素子による電圧のＯＮ、ＯＦＦによって液晶層が配向される。従って、液晶パネル９に到達した光は映像信号にあわせて変調され、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色を表示する。
【００２１】
ここで導光板３の発光面と反対側の中央付近に光を検出するセンサー４が設けられている。このセンサー４により、導光板３からの光を検出する。検出した光の光量に応じて出力された値によりフィードバック回路７はＬＥＤ１に供給する電圧又は電流を調整する。例えば、光量が弱いときは、ＬＥＤ１に供給する電圧又は電流を上げ、ＬＥＤ１の光量を上げる。逆に光量が強いときはＬＥＤ１に供給する電圧又は電流を下げ、ＬＥＤ１の光量を下げる。このフィードバックを適当な時間間隔で行い、検出される光量が一定になるように調整する。これにより、ＬＥＤ１から発光される光の経時的な輝度の変化を抑制することができる。ここでセンサー４の好適な実施例としてフォトダイオードが挙げられる。これにより、少ない光量でも検出することができる。また大きさが小さいため、面状光源装置及び液晶表示装置の狭額縁化、薄型化に寄与することができる。
【００２２】
また、センサー４に入射する光量が少ないと安定して光を検出できずに、正確なフィードバックが行えないことがある。この場合は、センサー４が設けられている導光板３の部分の表面を粗面化させてもよい。この実施の形態ではセンサー４が設けられている面全体に粗面部５が設けられている。ここで上述のセンサー４が設けられている面とは導光板全体の面ではなく、センサー４が設けられている部分をいう。ここでは導光板３の表面にしぼ加工、サンドブラスト加工、梨地加工等を行ったり、表面をプリズム形状等にして粗面化させている。通常、全反射して導光板３の裏面から光は出射されないが粗面化した部分では全反射が行われずに、光の反射角が変わり、その部分から光が出射されるようになる。従って、センサー４に入射する光量を上げることができ、光量が少ない場合でも、安定して光を検出することができ、フィードバックを正確に行うことが可能となる。これにより、光の輝度、色度の変化が抑制された面状光源装置を得ることができる。
【００２３】
さらにセンサー４に三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを検出する３種類のセンサー４を設けて、各色に対してフィードバック制御を行うことが望ましい。これにより、各色のＬＥＤ４に対する経時的な輝度、色度の変化を抑制することができ、色ムラを抑制することが可能となる。従って、各色に対する表示特性の変化が抑制された面状光源装置を得ることができる。この面状光源装置は液晶表示装置に用いることが好適である。
【００２４】
発明の実施の形態２．
本発明の実施の形態２にかかる面状光源装置の構成について図２を用いて説明する。図２は面状光源装置の断面図であり、説明に必要な部分のみ図示している。図１で付した符号と同一の符号は同一の構成を示すため説明を省略する。また図示された構成以外の構成は図１と同様であり、フィードバック回路７等は図示を省略している。
【００２５】
本実施の形態ではＬＥＤ１が設けられている側面と反対の側面の近傍にセンサー４が設けられている。センサー４をＬＥＤ１から離れた場所に設けることにより、三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚが均等になり、より正確な検出を行うことができる。また実施の形態１と同様に、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の光を検出する３種類のセンサーを設け、フィードバックを行ってもよい。これにより、各色のＬＥＤ４に対する経時的な輝度、色度の変化を抑制することができ、色ムラを抑制することが可能となる。従って、各色に対する表示特性の変化が抑制された面状光源装置を得ることができる。この面状光源装置は液晶表示装置に用いることが好適である。
【００２６】
また本実施の形態では図２に示すようにセンサー４が設けられている部分の導光板３の反対面に粗面部５が設けられている。ここでは導光板の表面にしぼ加工、サンドブラスト加工、梨地加工、ドット印刷等を行ったり、表面をプリズム形状等にして粗面化させている。これにより、粗面部で反射された光はその反射角が変わり、センサー４が設けられている面で導光板３から出射されるようになる。これにより、センサー４へ入射する光の光量が少ない場合でも、光量を増加することができる。従って安定して光の検出を行うことができ、正確なフィードバックを行うことが可能になる。これにより、光の輝度、色度の変化が抑制された面状光源装置を得ることができる。
【００２７】
発明の実施の形態３．
本発明の実施の形態３にかかる面状光源装置の構成について図３を用いて説明する。図３は面状光源装置の断面図であり、説明に必要な部分のみ図示している。図１、図２で付した符号と同一の符号は同一の構成を示すため説明を省略する。また図示された構成以外の構成は図１と同様であり、フィードバック回路７、光学シート８等は図示を省略している。
【００２８】
本実施の形態では、センサー４が設けられている面に粗面部を設けておらず、その代わりに屈折率調整部材６を設けている点で実施の形態１、２と異なる。屈折率調整部材６は導光板３よりも屈折率が小さく、雰囲気ガスの空気よりも大きい。例えば、導光板３の材質がアクリルの場合にはその屈折率は１．４９程度なので屈折率調整部材として屈折率が１．００から１．４９より小さい適当な値になるような材質を選ぶ。これにより屈折率調整部材６と導光板３の境界面で、導光板内の光の反射角が変わり、全反射されなくなる。従ってセンサー４に入射する光の光量を上げることができる。これにより、センサー４へ入射する光の光量が少ない場合でも、光量を増加することができる。従って光の検出を安定して行うことができ、正確なフィードバックを行うことが可能になる。これにより、光の輝度、色度の変化が抑制された面状光源装置を得ることができる。また図３において屈折率調整部材６はセンサー４と同じ大きさで図示したが、同じ大きさに限られるものではない。例えば、センサー４より、屈折率調整部材６が大きくてもよいし、逆にセンサー４の一部にのみ屈折率調整部材６が設けられていてもよい。
【００２９】
発明の実施の形態４．
本発明の実施の形態４にかかる面状光源装置の構成について図４を用いて説明する。図４（ａ）は面状光源装置の断面図、図４（ｂ）は平面図であり、説明に必要な部分のみ図示している。図１、図２で付した符号と同一の符号は同一の構成を示すため説明を省略する。また図示された構成以外の構成は図１と同様であり、フィードバック回路７、光学シート８等は図示を省略している。
【００３０】
本実施の形態では図４に示すようにセンサー４が導光板３に対して傾いて設けられており、その部分の導光板端面の角度も変化させている。これにより、この部分では導光板内の光は全反射されず、角度が変化している端面から出射される光の光量が増加する。従ってセンサー４に入射する光の光量を上げることができる。これにより、センサー４へ入射する光の光量が少ない場合でも、光量を増加することができる。従って、光の検出を安定して行うことができ、正確なフィードバックを行うことが可能になる。これにより、光の輝度、色度の変化が抑制された面状光源装置を得ることができる。またセンサー４が設けられている部分を表示領域の外側にすることにより、表示領域全体で均一な表示をすることができる。本実施の形態において、センサー４への入光量が少ない場合には上述の実施の形態１、２、３と同様に粗面部又は屈折率調整部材を設けてもよい。
【００３１】
発明の実施の形態５．
本発明の実施の形態５にかかる面状光源装置の構成について図５を用いて説明する。図５は面状光源装置の断面図であり、説明に必要な部分のみ図示している。図１、図２で付した符号と同一の符号は同一の構成を示すため説明を省略する。また図示された構成以外の構成は図１と同様であり、フィードバック回路７、光学シート８等は図示を省略している。
【００３２】
本実施の形態では、ＬＥＤ１が設けられている面と反対面の導光板３側面にセンサー４が設けられている。従って、導光板の側面から出射された光を検出することができる。また導光板側面は裏面よりも出射する光の光量が多いため、光の検出を安定して行うことができ、正確なフィードバックを行うことが可能になる。
さらに本実施の形態ではセンサー４を導光板側面に設けているため、面状光源装置の厚みを厚くしなくてもよい。また本実施の形態において、センサー４への入光量が少ない場合には上述の実施の形態１、２、３と同様に粗面部又は屈折率調整部材を設けてもよい。
その他の実施の形態．
【００３３】
本発明にかかる面状光源装置は導光板に光を検出するセンサーを設けて、その検出値をフィードバックし光源の光量を増減させるものである。これにより、光源からの光が変動しても、面状光源装置の輝度、色度の経時的な変化を抑制することができる。ここで光源は上述の実施の形態で示したＬＥＤに限られるものではなく、例えば冷陰極管やＥＬ（エレクトロルミネッセンス）を用いた光源でもよい。また上述の実施の形態において光源は導光板の１側面にのみ図示したが、１側面に限られるものではない。例えば導光板の対向する２面に設けられていてもよいし、さらに裏面側に設けられていてもよい。
【００３４】
またセンサーを設ける場所は上述の実施の形態で図示した場所に限らず、光源からの光を検出することができる場所であればよい。この場合、センサーは入光面及び発光面以外に設けることが望ましい。これにより、光源からの光を遮ることなく、面全体で均一に表示することができる。例えばセンサーが発光面の裏面に設けられている場合は発光面側に対する影響が少ないため、均一な表示をすることができる。さらに額縁領域を広げることがないため、狭額縁化への影響がない。またセンサーを導光板の側面に設けた場合も、発光面側に対する影響が少ないため、均一な表示をすることができる。さらに面状光源装置の厚みを厚くしなくてもよい。またセンサーの位置を光源から離すことにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの光の混色が進み均等になる。これにより、より正確な検出を行うことができ、安定したフィードバックを行うことが可能となる。さらに上述の実施の形態におけるいずれの面状光源装置に対しても、出射光の刺激値を検出するセンサーを設け、各色にフィードバックすることが望ましい。これにより、各色のＬＥＤに対する経時的な輝度、色度の変化を抑制することができ、色ムラを抑制することが可能となる。従って、各色に対する表示特性の変化が抑制された面状光源装置を得ることができる。
【００３５】
さらにセンサーに入射する光の光量が少なく、安定して検出できない場合は導光板の表面を粗面化すること又は屈折率調整部材を設けることが望ましい。これにより導光板内で全反射している光の反射角度を変えることができ、光を導光板の外に出射することができる。よってセンサーへの入射光量を増加することができる。粗面加工する場所はセンサーへの光量を増やすことができる場所ならよく、上述の実施の形態に限られるものではない。例えば、粗面加工する場所はセンサーが設けられている面の一部又は全部でもよく、センサーが設けられている面の近傍、周辺でもよい。またセンサーが設けられている面と反対側の面の一部又は全部でもよく、その近傍、周辺でもよい。さらにセンサーへの入射光量が少ない場合には、上述の実施の形態を組み合わせても用いてもよい。またセンサーへの入射する光の光量が充分である場合には、粗面部や屈折率調整部材を設けなくてもよい。
【００３６】
上述の面状光源装置は液晶表示装置に対して用いることが好適である。また液晶表示装置以外の表示装置に用いても、輝度、色度が安定した表示装置に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１（ａ）  本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置の構成を示す断面図である。図１（ｂ）  本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置の構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態２にかかる面状光源装置の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３にかかる面状光源装置の構成を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）  本発明の実施の形態４にかかる液晶表示装置の構成を示す断面図である。図４（ｂ）  本発明の実施の形態４にかかる面状光源装置の構成を示す平面図である。
【図５】本発明の実施の形態５にかかる面状光源装置の構成を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）  従来の液晶表示装置の構成を示す断面図である。図６（ｂ）  従来の液晶表示装置の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ＬＥＤ
２  リフレクター
３  導光板
４  センサー
５  粗面部
６  屈折率調整部材
７  フィードバック回路
８  光学シート
９  液晶パネル
１０  反射シート
【図１】
0004464412.tif 000002
【図２】
0004464412.tif 000003
【図３】
0004464412.tif 000004
【図４】
0004464412.tif 000005
【図５】
0004464412.tif 000006
【図６】
0004464412.tif 000007