バックライト装置
【課題】光センサにより照射面を監視してＬＥＤ光源の駆動回路を制御するバックライト装置で、光センサを長期間使用しても高精度の検出感度を維持することができ、照射面が安定した輝度、色度を長期間維持することができるバックライト装置を提供すること。
【解決手段】ＬＥＤ１からの出射光のうち直接光の進行を遮蔽する直接光遮蔽部１５、１５ａ、１５ｂを設け、この直接光遮蔽部１５、１５ａ、１５ｂにより遮蔽されたＬＥＤ１からの出射光のうち直接光は受光せずに間接光のみを受光するように光伝導領域１３の外側に光センサ４を配置する。
【解決手段】ＬＥＤ１からの出射光のうち直接光の進行を遮蔽する直接光遮蔽部１５、１５ａ、１５ｂを設け、この直接光遮蔽部１５、１５ａ、１５ｂにより遮蔽されたＬＥＤ１からの出射光のうち直接光は受光せずに間接光のみを受光するように光伝導領域１３の外側に光センサ４を配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として液晶表示装置に用いられているＬＥＤを光源としたバックライト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置に用いられているバックライト装置として、従来の冷陰極放電灯からＬＥＤに代替される動きが進んでいる。それは、ＬＥＤは水銀フリーで環境調和性がよいこと、さらに発光効率が向上したことが主な理由である。（例えば、特許文献１を参照）
ＬＥＤを光源としたバックライト装置は、これまで携帯電話やモバイル機器などの液晶表示部の中・小型用途が中心であったが、２０型以上の液晶モニタなどの中型用途や、４０型以上の液晶テレビなどの大型用途にも採用の動きが進んでいる。
【０００３】
特に、液晶表示装置用のバックライト装置としては、液晶の色再現性向上の長所を活かすために、単色発光する赤、緑、青（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の三原色の発光波長を有するＬＥＤを組み合わせ点灯したり、また、ＬＥＤで蛍光体を励起して白色発光する白色ＬＥＤが、コストや用途に応じて適宜に用いられている。
【０００４】
通常、ＬＥＤの発光効率は温度によって変化し、温度が上昇するにつれて発光効率は低下する。特に、ＬＥＤの発光効率は、ＬＥＤの構成材料（チップ、チップを封止している樹脂、蛍光体等）の劣化や温度変化に大きく依存しており、特に電流の増加に伴いＬＥＤの温度が上昇すると急速に発光効率が低下する。そのため、バックライト装置にＬＥＤを組み込んだ場合、ＬＥＤ自体が発生させる熱により、点灯直後とその後でＬＥＤの発光効率に変化が発生する。この発光効率の変化はバックライトとしての輝度変化を引き起こす。
【０００５】
また、ＬＥＤの発光素子は青色、緑色はｌｎＧａＮ系、赤色はＡｌｌｎＧａＰ系と材料が異なるため、温度変化に対する発光効率依存性も異なる。それにより、Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤを使用した場合には、バックライト装置の輝度変化のみならず、各色の光量比が変化することで、白色色度も変化することになる。
【０００６】
ＬＥＤの温度変化に伴う表示面への影響に対処するために、液晶表示装置に用いられているバックライト装置の内部に光量を測定するための光センサであるカラーセンサや照度センサを設置することがおこなわれている。つまり光センサにより測定した光量に基づいてＬＥＤに供給する電流を制御し、バックライト装置の発光面の輝度の変化を抑制制御している。（例えば、特許文献２〜５を参照）
また、ＬＥＤ光源はバックライト装置の発光面に対して、部分的に明るさの調整制御ができるエリア制御（ローカルディミングとも言う）が可能という特徴もある。つまり、ＬＥＤは駆動回路の設計次第でＬＥＤを１つ１つ制御する個別制御から、ＬＥＤを幾つかブロック化してブロックごとに制御することを比較的容易におこなうことができる。それにより、バックライト装置の発光面の使用初期の明るさや色合いを、長時間の点灯においても明るさの低下や色のシフトが生じることも防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３３３５８３号公報
【特許文献２】特開平１０−４９０７４号公報
【特許文献３】特開２００４−１９９６８号公報
【特許文献４】特開２００４−２１１４７号公報
【特許文献５】特開２００６−３４４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように液晶表示装置では光源にＬＥＤを用いた場合、ＬＥＤの発光効率は、ＬＥＤの構成材料（チップ、チップを封止している樹脂、蛍光体等）の劣化や温度変化に大きく依存しており、特に電流の増加に伴いＬＥＤの温度が上昇すると急速に発光効率が低下する。そのため、バックライト光源にＬＥＤを組み込んだ場合には、ＬＥＤ自身が発生する熱等により、点灯直後と一定時間経過後とにおいて発光効率に変化が生じ、光源全体の輝度や色度が経時的に変化するという問題がある。
【０００９】
そのため、ＬＥＤの温度変化に伴う発光効率の低下が表示面に影響することに対処するため、バックライト装置の内部に光量を測定するための光センサを設置することがおこなわれている。光センサとしては通常、各色（発光波長）のＬＥＤ光を検出するために、受光面にＲＧＢのカラーフィルタが形成されているカラーセンサや、照度を測定する照度センサが用いられている。
【００１０】
ただし、カラーセンサの場合、受光面に形成されているカラーフィルタは一般的に有機材料が用いられている。有機材料は、長期間にわたって強い光（特に波長が短く明るい光）に曝されると光劣化が生じる。その際、光劣化したカラーフィルタを通過した光を受光した光センサ（カラーセンサ）の検出感度は、使用開始時と比べて変化（本来フィルタで遮断している波長成分［波長吸収領域］の一部が通過し、カラーセンサの内部に取りこまれるため）してしまうという問題が生じる。
【００１１】
そのような場合、輝度・色度のフィードバック制御に用いる光センサの検出結果データが、真のデータから幾らかずれた値となってしまう。その結果、光劣化したカラーフィルタを通過した光を受光した光センサの検出結果データをもとに、ＬＥＤの駆動回路に対してフィードバック制御を行うと、本来、長時間の使用においても、常に安定した輝度、色度（装置毎に決定した値：製品性能）を維持するバックライト装置の本来の目的を達成できない。
【００１２】
したがって、カラーセンサが長期わたって高精度に測定できるように、カラーフィルタの光劣化を抑制する必要がある。特にＬＥＤから光センサに直接入射する高輝度の光を抑制し、カラーフィルタの光劣化に起因する光センサ検出感度の経時変化を可能な限り小さくする必要がある。
【００１３】
例えば、上述の特許文献３に記載されているバックライト装置は、光源にＲ、Ｇ、Ｂそれぞれ単色発光する３色のＬＥＤを用いて導光板の側面に配置したＬＥＤサイドライト方式である。このバックライト装置では、導光板の側面では光が全反射して側面から光センサへ光が出ないため、全反射しないで光センサの受光面に光が取り出せる角度にする為の屈折率調整部材が設けられている。つまり、ある特定位置のＬＥＤの光強度変化が検出結果に影響することを防ぐ目的で、光センサに所定の角度のみで入射させる手段（ピンホールを有する遮光部材）が示されている。
【００１４】
しかし、光センサヘの入射角度を規制するのみでは、複数位置に設けられている光源から直接光センサヘ入射する光の全てを防ぐことは困難である。したがって、光センサの検出感度の経時変化を低減するという課題に対しては、充分に適切な方法を用いているとは言い難い。
【００１５】
本発明はこれらの事情にもとづいてなされたもので、光センサにより照射面を監視してＬＥＤ光源の駆動回路を制御するバックライト装置で、光センサを長期間使用しても高精度の検出感度を維持することができ、照射面が安定した輝度、色度を長期間維持することができるバックライト装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のバックライト装置の実施の形態にかかる特徴は、筐体内に収納された実装基板に実装された複数のＬＥＤと、このＬＥＤからの出射光が光伝導領域を介して受光する位置に配置された面発光ユニットと、前記ＬＥＤからの出射光のうち直接光の進行を遮蔽する直接光遮蔽部位と、前記光伝導領域の外側に配置され前記直接光遮蔽部位により直接光が遮蔽されて前記ＬＥＤからの出射光のうち間接光のみを受光する光センサと、前記光センサが検出した検出値を同等に保つように前記ＬＥＤに供給する電流値を制御する制御回路とを有することである。
【００１７】
また、本発明のバックライト装置の実施の形態にかかる特徴は、前記直接光遮蔽部位は前記筐体の側壁側に形成され、かつ、前記光センサの受光面の前方に形成されていることである。
【００１８】
また、本発明のバックライト装置の実施の形態にかかる特徴は、前記直接光遮蔽部位は前記筐体の側壁側に形成され、かつ、前記光センサの受光面が前記光伝導領域に対して背面になる配置により形成されていることである。
【００１９】
また、本発明のバックライト装置の実施の形態にかかる特徴は、前記直接光遮蔽部位は前記ＬＥＤが設置されている位置よりも下方に配置されている反射部材に孔設され、かつ、前記光センサは前記直接光遮蔽部の下方に配置されていることである。
【００２０】
また、本発明のバックライト装置の実施の形態にかかる特徴は、前記光センサは、複数個が配置されていることである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、光センサにより照射面を監視してＬＥＤ光源の駆動回路を制御する装置で、光センサを長期間使用しても高精度の検出感度を維持することができ、照射面が安定した輝度、色度を長期間維持することができるバックライト装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施のバックライト装置の構成を示す概略斜視図。
【図２】本実施のバックライト装置の構成を示す一部切欠側断面図。
【図３】本実施のバックライト装置に用いる光センサのＲ、Ｇ、Ｂ波長感度特性を示すグラフ。
【図４】本実施のバックライト装置に用いる制御回路のブロック図。
【図５】従来のバックライト装置の構成を示す一部切欠側断面図。
【図６】光劣化した場合のカラーフィルタの吸収波長域の広がりを示すグラフ。
【図７】従来のバックライト装置に用いられている光センサがカラーフィルタの経時変化に伴い、光センサの感度が経時変化していく状態を示すグラフ。
【図８】本実施形態のバックライト装置の光センサの感度の経時変化を示すグラフ。
【図９】従来のバックライト装置に用いられている光センサの出力で制御した場合のバックライト装置の輝度の経時変化を示すグラフ。
【図１０】本実施形態のバックライト装置の光センサの出力で制御した場合のバックライト装置の輝度の経時変化を示すグラフ。
【図１１】従来のバックライト装置の光センサの出力で制御した場合のバックライト装置の色度の経時変化を示すグラフ。
【図１２】本実施形態のバックライト装置の光センサの出力で制御した場合のバックライト装置の色度の経時変化を示すグラフ。
【図１３】本実施のバックライト装置の実施例の構成を示す一部切欠側断面図。
【図１４】本実施のバックライト装置の実施例の構成を示す一部切欠側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明のバックライト装置の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２４】
図１は、本実施の形態におけるＬＥＤを光源にとしたバックライト装置の構成を示す概略斜視図で、図２は、その一部切欠側断面図である。
【００２５】
本実施の形態のバックライト装置５０は、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）にそれぞれ単色発光する複数のＬＥＤ１を直線状に実装して配置した複数のＬＥＤ実装基板２、ＬＥＤ実装基板２を内部底面に並列配置した筐体であるユニットケース３、ユニットケース３の内部両側面に配置されそれぞれ光センサ４を固定した側壁部材５、ユニットケース３の外部において光センサ４とＬＥＤ実装基板２とに接続された制御回路６、レンズシート７とこのレンズシートを挟んで対向配置した拡散シート８ａ、８ｂとからなる光学シート９、光学シート９の下面に配置された拡散板１０、および、光学シート６と拡散板７とで構成される面発光ユニット１１をユニットケース３に固定する額縁状のフロントフレーム１２を備えている。また、ユニットケース３の底面３ａの上方には、ＬＥＤ実装基板２が配置された領域を除いて、白色反射シート等による反射部材１６が配置されている。
【００２６】
図２に側断面図を示したように、側壁部材５は非透光性部材で形成され、下端面がユニットケース３の内部に載置された状態で、上端面が面発光ユニット１１の拡散板１０に接し、ユニットケース３の底面３ａから面発光ユニット１１の下面までの距離を規制するスペーサの役割を果たしている。それによりユニットケース３の内部にはＬＥＤ１の出射光が面発光ユニット１１へ照射できる所定寸法の光伝導領域として光学空間１３を形成している。
【００２７】
したがって、面発光ユニット１１では、ＬＥＤ１からの出射光は、光学空間１３を介して拡散板１０の下面側（光学空間１３の側）が受光する受光面になる。また、受光面から面発光ユニット１１を通過した光は、光学シート９の上面側の拡散シート８ａから外部に発光し、面発光ユニット１１の発光面であると共に、バックライト装置５０としての発光面になる。
【００２８】
また、側壁部材５の立設方向のほぼ中央部には凹部状の入射窓１４が形成され、この入射窓１４の内部に光センサ４が固定されている。しかも、光センサ４の受光面４ａにＬＥＤ１からの出射光のうち直接光（直線で示したＡ、Ｂ以下の説明でも同様）が入射しないように、直接光遮蔽部位１５が形成されている。したがって、光センサ４の受光面４ａには、ＬＥＤ１からの直接光Ａ、Ｂは入射せずに、光学空間のいずれかの壁面で反射・拡散した間接光（点線で示したＡｎ、Ｂｎ以下の説明でも同様）のみが入射する。
【００２９】
なお、本明細書では、「直接光Ａ、Ｂ」とは、ＬＥＤ１から出射した出射光が１回も反射シート、拡散板１０、側壁部材５等で反射していない光を指す。また、「間接光Ａｎ、Ｂｎ」とは、白色反射シート、拡散板１０、側壁部材５等で少なくとも１回以上の反射を経て拡散している光を指している。
【００３０】
また、Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤ１におけるそれぞれの発光スペクトルピークは、Ｒの場合が波長６１０〜６５０［ｎｍ］、Ｇの場合は波長５１５〜５３５［ｎｍ］、Ｂの場合は波長４０〜４７０［ｎｍ］に存在する。ＬＥＤ１は、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光素子をそれぞれパッケージングして単色のＬＥＤ１として構成されている。
【００３１】
また、単色のＬＥＤ１に代えて、複数色の発光素子をパッケージングして多色のＬＥＤ１とする構成も可能であり、また、ＬＥＤ実装基板２の上面にＲ、Ｇ、Ｂの発光素子を直接配置してもよい。なお、Ｒ、Ｇ、Ｂの混合比、即ち、ユニットケース３に配置されるＬＥＤ１の数量と配置場所、更にはＬＥＤ１に対して供給される駆動電流等は、面発光ユニット１１で所望の白色色度が得られるように予め決定されている。
【００３２】
ユニットケース３の底面３ａには、ＬＥＤ実装基板２が配置された領域を除いて、白色反射シート等の反射部材１６が設けられており、その反射部材１６は反射領域として機能する。Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤ１の放射光は、ユニットケース３の内部空間である光学空間１３で白色に合成され、光学シート９及び拡散板１０を介してバックライト装置５０の外部に出射される。
【００３３】
光センサ４はカラーセンサで、カラーセンサは、シリコンなどのフォトダイオードで構成されて受光面にカラーフィルタ（不図示）が形成されている。例えば、図３に示すようなＲ、Ｇ、Ｂ波長の受光感度特性（グラフの縦軸）を有するＲ、Ｇ、Ｂの各フォトダイオードを一体化させて組成することができる。あるいは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各フォトダイオードのそれぞれを近接させて配置するものでもよい。Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれに対応するフォトダイオードは、フォトダイオードの受光面にカラーフィルタを形成することで、他色の入光を排除することができる。例えば、赤色光を入光するフォトダイオードの場合は、青色光および緑色光を吸収して排除するカラーフィルタをフォトダイオードの受光部に形成する。なお、カラーセンサ８は、フォトダイオードに限定することなく、光電子倍増管やＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）などの受光素子を利用することも可能である。
【００３４】
制御回路６は、例えば、図４に示すように、光センサ４が検出した検出値をアナログ値からデジタル値に変換するＡ／Ｄ処理部６ａ、検出値と所望の輝度及び所望の色度を有する光の光量値とを比較する比較演算部６ｂ、および、比較結果に基づきＬＥＤ１の駆動電流を制御するＬＥＤ駆動部６ｃを備えている。
【００３５】
制御回路６では、各ＬＥＤ１から発光した光の輝度および色度を光センサ４にて受光した検出値が、光センサ４に接続されている制御回路６に送信される。制御回路６に送信された検出値は、Ａ／Ｄ処理部６ａによりアナログ値からデジタル値へと変換され、比較演算部６ｂに送信される。比較演算部６ｂでは、受信した輝度および色度の検出値とあらかじめ設定されている所望の輝度および色度の値とを比較し、その比較結果をＬＥＤ駆動部６ｃに送信する。ＬＥＤ駆動部６ｃは、受信した比較結果をもとに各ＬＥＤ１の駆動電流値あるいは駆動パルス幅を制御する。
【００３６】
また、比較演算部６ｂは、必要がある場合には輝度および色度の補正や調光などを行う機能も備えている。なお、これらＡ／Ｄ処理部６ａと比較演算部６ｂとＬＥＤ駆動部６ｃとの機能は、マイコンやＩＣなどに複合化することも可能である。
【００３７】
つまり、制御回路６では光センサ４に入射するＲ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤ１の光量及びその比率が常に一定になるように、ＬＥＤ１に供給する電流値を制御するフィードバック制御が行われる。
【００３８】
制御回路６がＬＥＤ１に供給する電流値を制御する方式は、パルス波形としてＬＥＤ１に供給される電流のピーク電流値を制御する方式と、電流のデューティー比を制御する方式とを用いることができる。なお、ピーク電流値とは、ＬＥＤ１に供給する駆動電流において、振幅を最大とする電流値を意味する。また、デューティー比とは、制御回路６によりパルス波形として供給される駆動電流において、１周期内に供給される電流の時間的比率（オン−オフ時間の比率）である。
【００３９】
次に、光センサ４の感度の経時変化について説明する。
【００４０】
対比説明のために、図５に、図２と対比して従来のＬＥＤ１を光源にとしたバックライト装置５０ａの構成を示す一部切欠側断面図を示す。説明の重複を避けるために、図５において図２と同一機能箇所には同一符号を付してその個々の説明を省略する。図５で図２と異なる部分は、側壁部材５ａに形成されている入射窓１４ａの形状である。図２では光センサ４の受光面にＬＥＤ１からの出射光のうち直接光Ａ、Ｂが入射しないように、入射窓１４ａに直接光遮蔽部位１５が形成されているが、図５では、直接光遮蔽部位１５は存在しない。したがって光センサ４の受光面にはＬＥＤ１からの直接光Ａ、Ｂと、光学空間１３のいずれかの壁部で反射した間接光Ａｎ、Ｂｎとの両方が入射する。そのため従来のバックライト装置５０ａの光センサ４の受光量は、図２で示した本実施例のバックライト装置５０の光センサ４に比べて大幅に増大している。
【００４１】
つまり、本実施例のバックライト装置５０の光センサ４の入射照度は、従来のバックライト装置５０ａの光センサ４の入射照度に比べて１／２０に抑制できることを確認した。
【００４２】
光センサ４の感度の経時変化の原因は、光センサ４の受光面に形成されているカラーフィルタの光劣化である。受光面に形成されているカラーフィルタは一般的に有機材料が用いられている。有機材料は、長期間にわたってＬＥＤ１（特に青色）の放射光に曝されると光劣化が生じ、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれに色分解するカラーフィルタが光劣化する。その結果、光センサ４（カラーセンサ）の検出感度が使用開始時と比べて変化（本来フィルタで遮断している波長吸収領域の成分の一部を通過させて、カラーセンサの内部に取りこまれる）してしまう。
図６は、光劣化した場合のカラーフィルタのＲ、Ｇ、Ｂごとの吸収波長域の広がりを示すグラフで、光劣化が発生していない正規の状態を実線で示し、経時変化により光劣化が発生した状態を点線で示している。点線による波長域の幅が広がっており、吸収波長域（あるいは透過波長域）が正規の状態から変化していることが示されている。
【００４３】
図７は、従来のバックライト装置５０ａの光センサ４がカラーフィルタの経時変化に伴い、光センサ４（Ｒセンサ、Ｇセンサ、Ｂセンサ）の感度が経時変化していく状態を示すグラフである。従来のバックライト装置５０ａの光センサ４は、ＬＥＤ１からの直接光Ａ、Ｂと間接光Ａｎ、Ｂｎとの両方を受光するため受光光量が、本実施形態のバックライト装置５０の光センサ４に比べると大きくなる。そのためカラーフィルタの光劣化が発生する。カラーフィルタの吸収波長域（あるいは透過波長域）が正規の状態から変化していることに伴って、各色センサ（Ｒセンサ、Ｇセンサ、Ｂセンサ）のいずれのセンサ感度も大きく変化した経時変化による劣化を示している。すなわち、図６のグラフに示したように、Ｇセンサのフィルタ吸収波長域の境界（点線）は、Ｒセンサ側よりもＢセンサ側の広がりが大きい。それにより、波長の短いＢｌｕｅの光によってＧセンサのフィルタが他のフィルタよりも劣化する。その結果として図７のグラフに示した様にＧセンサには、正規の状態であればフィルタによりカットされるべきＢｌｕｅの光成分が通過して入光し、受光量が増加しての底上げ値となっている。
【００４４】
一方、図８は、本実施形態のバックライト装置５０の光センサ４（Ｒセンサ、Ｇセンサ、Ｂセンサ）の感度の経時変化を示すグラフである。本実施形態のバックライト装置５０の光センサ４は、ＬＥＤ１からの直接光Ａ、Ｂを遮断して間接光Ａｎ、Ｂｎのみしか受光しないため受光光量が少ない。そのためカラーフィルタの経時的な光劣化もあまり見られず、Ｒ、Ｇ、Ｂいずれの光センサ４の感度についての経時変化もほとんど見られない。
【００４５】
次に、従来のバックライト装置５０ａの光センサ４で制御した場合のバックライト装置５０ａの輝度と色度の経時変化と、本実施形態のバックライト装置５０の光センサ４で制御した場合のバックライト装置５０の輝度と色度の経時変化とについて説明する。
【００４６】
図９は、従来のバックライト装置５０ａの光センサ４の出力で制御した場合の、バックライト装置５０ａの輝度の経時変化を示すグラフである。また、図１０は、本実施形態のバックライト装置５０の光センサ４の出力で制御した場合の、バックライト装置５０の輝度の経時変化を示すグラフである。
【００４７】
図９に示したように、従来のバックライト装置５０ａの光センサ４で制御した場合のバックライト装置５０ａの輝度は、経時的に大幅に低下している。つまり、図７で示したように、従来のバックライト装置５０ａの光センサ４（Ｒセンサ、Ｇセンサ、Ｂセンサ）は、カラーフィルタの経時変化に起因して感度が経時変化し、検出した値は本来の値よりも大きな値になる。このセンサの本来の値よりも大きな値によりＬＥＤ１の出力を制御すると、ＬＥＤ１の出力は本来の値よりも小さくなる。したがって、本来の値よりも小さくなったＬＥＤ１の出力による照射では、バックライト装置５０ａの発光面の輝度も低下する。
【００４８】
一方、図１０に示したように、本実施形態のバックライト装置５０の光センサ４で制御した場合のバックライト装置５０の輝度は、経時的にもほぼ一定で大きな変化は見られず、長期的に安定した輝度のバックライト装置５０が得られる。
【００４９】
図１１は、従来のバックライト装置５０ａの光センサ４の出力で制御した場合のバックライト装置５０ａの色度の経時変化を示すグラフである。また、図１２は、本実施形態のバックライト装置５０の光センサ４の出力で制御した場合のバックライト装置５０の色度の経時変化を示すグラフである。
【００５０】
なお、図１１および図１２において、縦軸のΔＣｘ、ΔＣｙは、ＣＩＥ色度座標におけるＬＥＤ１の発色の色座標（Ｃｘ、Ｃｙ）での変化量を示している。
【００５１】
図１１に示したように、従来のバックライト装置５０ａの光センサ４の出力で制御した場合のバックライト装置５０ａの色度は、経時的に大幅に低下している。一方、図１２に示したように、本実施形態のバックライト装置５０の光センサ４の出力で制御した場合のバックライト装置５０の色度は、経時的にもほぼ一定で大きな変化は見られず、長期的に安定した色度のバックライト装置５０が得られる。
【００５２】
これらの結果、本実施形態のバックライト装置５０の光センサ４で制御した場合のバックライト装置５０では、光センサ４を使用して輝度、色度制御をおこなった際に、輝度、色度ズレはほとんど生じないことを確認した。したがって、長時間使用しても性能的に安定した照明効果の得られるバックライト装置５０が得られる。
【００５３】
なお、上述の実施形態では、ＬＥＤ１光源をユニットケース３の内部の底面３ａに配置する、直下方式で構成しているが、ＬＥＤ１光源をユニットケース３端部に配置し、導光板（光伝導領域）で均一な面発光を得る導光板方式や、反射板で均一な面発光を得る中空方式においても、それぞれの方式に対応した形態を採用することにより実現可能である。
【００５４】
次に、上述の実施形態を基にした実施例について説明する。
【実施例１】
【００５５】
図１３は、実施例１の一部切欠側断面図である。実施例１の基本構造は上述の実施形態と同じであるが、側壁部材５ｂに形成されている入射窓１４ｂの形状が異なる。したがって、説明の重複を避けるために、図１３において図２と同一機能箇所には同一符号を付してその個々の説明を省略する。なお、図１３では制御回路６は図２と同じであるので省略している。
【００５６】
図２では光センサ４の受光面が入射窓１４の入光面に対して対峙しているので、ＬＥＤ１からの直接光Ａ、Ｂが受光面に入射しないように、受光面の前方に直接光遮蔽部位１５を形成している。この実施例１では、図１３に示したように、光センサ４の受光面の背面側が入射窓１４の入光面に対するように直接光遮蔽部１５ａを形成している。したがって、光センサ４の受光面には、ＬＥＤ１からの直接光Ａは入射せず、いずれの個所かで反射した間接光Ａｎのみが入射する。
【００５７】
したがって、実施例１のバックライト装置５０Ａは、上述の実施形態で示したバックライト装置５０と同様に、経時的にもほぼ一定で長期的に安定した光学性能のバックライト装置５０Ａが得られる。
【実施例２】
【００５８】
図１４は、実施例２の一部切欠側断面図である。実施例２の基本構造は上述の実施形態と同じであるが、反射部材１６ａの形状や光センサ４の設置位置が異なる。したがって、説明の重複を避けるために、図１４において図２と同一機能箇所には同一符号を付してその個々の説明を省略する。なお、図１４では制御回路６は図２と同じであるので省略している。
【００５９】
実施例２においては、光センサ４はＬＥＤ１が設置されている位置よりも下方のユニットケース３の下方に設けられた光センサ保持板１７に配置されている。ただし、その位置関係だけでは様々な位置に配置されているＬＥＤ１からの直接光Ａを、光センサ４の受光面が受光することを回避することはできない。そのため、様々な位置に配置されているＬＥＤ１からの直接光Ａを、光センサ４の受光面に入射することを遮蔽するために、反射部材１６に直接光遮蔽部として入射窓１４ｂを設け、更に、ユニットケース３にも光案内孔１８を設けている。入射窓１４ｂは、光センサ４の受光面に対しての、位置と大きさのそれぞれの設定によりＬＥＤ１からの直接光Ａ、Ｂを全て遮断するようにしている。
【００６０】
したがって、光センサ４の受光面には、ＬＥＤ１からの直接光Ａ、Ｂは入射せず、いずれの個所かで反射した間接光Ａｎのみが入射窓１４ｂと光案内孔１８とを経由して入射する。
【００６１】
したがって、実施例２のバックライト装置５０Ｂは、上述の実施形態で示したバックライト装置５０と同様に、経時的にもほぼ一定で長期的に安定した光学性能のバックライト装置が得られる。
【００６２】
なお、本発明は上記の実施形態のそのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１・・・ＬＥＤ、２・・・ＬＥＤ実装基板、３・・・ユニットケース、３ａ・・・底面、４・・・光センサ、５、５ａ・・・側壁部材、６・・・制御回路、７・・・レンズシート、８ａ、８ｂ・・・拡散シート、９・・・光学シート、１０・・・拡散板、１１・・・面発光ユニット、１２・・・フロントフレーム、１３・・・光学空間（光伝導領域）、１４、１４ａ、１４ｂ・・・入射窓、１５、１５ａ、１５ｂ・・・直接光遮蔽部位、１６、１６ａ・・・反射部材、１７・・・光センサ保持板、１８・・・光案内孔、５０、５０Ａ、５０Ｂ・・・バックライト装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として液晶表示装置に用いられているＬＥＤを光源としたバックライト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置に用いられているバックライト装置として、従来の冷陰極放電灯からＬＥＤに代替される動きが進んでいる。それは、ＬＥＤは水銀フリーで環境調和性がよいこと、さらに発光効率が向上したことが主な理由である。（例えば、特許文献１を参照）
ＬＥＤを光源としたバックライト装置は、これまで携帯電話やモバイル機器などの液晶表示部の中・小型用途が中心であったが、２０型以上の液晶モニタなどの中型用途や、４０型以上の液晶テレビなどの大型用途にも採用の動きが進んでいる。
【０００３】
特に、液晶表示装置用のバックライト装置としては、液晶の色再現性向上の長所を活かすために、単色発光する赤、緑、青（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の三原色の発光波長を有するＬＥＤを組み合わせ点灯したり、また、ＬＥＤで蛍光体を励起して白色発光する白色ＬＥＤが、コストや用途に応じて適宜に用いられている。
【０００４】
通常、ＬＥＤの発光効率は温度によって変化し、温度が上昇するにつれて発光効率は低下する。特に、ＬＥＤの発光効率は、ＬＥＤの構成材料（チップ、チップを封止している樹脂、蛍光体等）の劣化や温度変化に大きく依存しており、特に電流の増加に伴いＬＥＤの温度が上昇すると急速に発光効率が低下する。そのため、バックライト装置にＬＥＤを組み込んだ場合、ＬＥＤ自体が発生させる熱により、点灯直後とその後でＬＥＤの発光効率に変化が発生する。この発光効率の変化はバックライトとしての輝度変化を引き起こす。
【０００５】
また、ＬＥＤの発光素子は青色、緑色はｌｎＧａＮ系、赤色はＡｌｌｎＧａＰ系と材料が異なるため、温度変化に対する発光効率依存性も異なる。それにより、Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤを使用した場合には、バックライト装置の輝度変化のみならず、各色の光量比が変化することで、白色色度も変化することになる。
【０００６】
ＬＥＤの温度変化に伴う表示面への影響に対処するために、液晶表示装置に用いられているバックライト装置の内部に光量を測定するための光センサであるカラーセンサや照度センサを設置することがおこなわれている。つまり光センサにより測定した光量に基づいてＬＥＤに供給する電流を制御し、バックライト装置の発光面の輝度の変化を抑制制御している。（例えば、特許文献２〜５を参照）
また、ＬＥＤ光源はバックライト装置の発光面に対して、部分的に明るさの調整制御ができるエリア制御（ローカルディミングとも言う）が可能という特徴もある。つまり、ＬＥＤは駆動回路の設計次第でＬＥＤを１つ１つ制御する個別制御から、ＬＥＤを幾つかブロック化してブロックごとに制御することを比較的容易におこなうことができる。それにより、バックライト装置の発光面の使用初期の明るさや色合いを、長時間の点灯においても明るさの低下や色のシフトが生じることも防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３３３５８３号公報
【特許文献２】特開平１０−４９０７４号公報
【特許文献３】特開２００４−１９９６８号公報
【特許文献４】特開２００４−２１１４７号公報
【特許文献５】特開２００６−３４４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように液晶表示装置では光源にＬＥＤを用いた場合、ＬＥＤの発光効率は、ＬＥＤの構成材料（チップ、チップを封止している樹脂、蛍光体等）の劣化や温度変化に大きく依存しており、特に電流の増加に伴いＬＥＤの温度が上昇すると急速に発光効率が低下する。そのため、バックライト光源にＬＥＤを組み込んだ場合には、ＬＥＤ自身が発生する熱等により、点灯直後と一定時間経過後とにおいて発光効率に変化が生じ、光源全体の輝度や色度が経時的に変化するという問題がある。
【０００９】
そのため、ＬＥＤの温度変化に伴う発光効率の低下が表示面に影響することに対処するため、バックライト装置の内部に光量を測定するための光センサを設置することがおこなわれている。光センサとしては通常、各色（発光波長）のＬＥＤ光を検出するために、受光面にＲＧＢのカラーフィルタが形成されているカラーセンサや、照度を測定する照度センサが用いられている。
【００１０】
ただし、カラーセンサの場合、受光面に形成されているカラーフィルタは一般的に有機材料が用いられている。有機材料は、長期間にわたって強い光（特に波長が短く明るい光）に曝されると光劣化が生じる。その際、光劣化したカラーフィルタを通過した光を受光した光センサ（カラーセンサ）の検出感度は、使用開始時と比べて変化（本来フィルタで遮断している波長成分［波長吸収領域］の一部が通過し、カラーセンサの内部に取りこまれるため）してしまうという問題が生じる。
【００１１】
そのような場合、輝度・色度のフィードバック制御に用いる光センサの検出結果データが、真のデータから幾らかずれた値となってしまう。その結果、光劣化したカラーフィルタを通過した光を受光した光センサの検出結果データをもとに、ＬＥＤの駆動回路に対してフィードバック制御を行うと、本来、長時間の使用においても、常に安定した輝度、色度（装置毎に決定した値：製品性能）を維持するバックライト装置の本来の目的を達成できない。
【００１２】
したがって、カラーセンサが長期わたって高精度に測定できるように、カラーフィルタの光劣化を抑制する必要がある。特にＬＥＤから光センサに直接入射する高輝度の光を抑制し、カラーフィルタの光劣化に起因する光センサ検出感度の経時変化を可能な限り小さくする必要がある。
【００１３】
例えば、上述の特許文献３に記載されているバックライト装置は、光源にＲ、Ｇ、Ｂそれぞれ単色発光する３色のＬＥＤを用いて導光板の側面に配置したＬＥＤサイドライト方式である。このバックライト装置では、導光板の側面では光が全反射して側面から光センサへ光が出ないため、全反射しないで光センサの受光面に光が取り出せる角度にする為の屈折率調整部材が設けられている。つまり、ある特定位置のＬＥＤの光強度変化が検出結果に影響することを防ぐ目的で、光センサに所定の角度のみで入射させる手段（ピンホールを有する遮光部材）が示されている。
【００１４】
しかし、光センサヘの入射角度を規制するのみでは、複数位置に設けられている光源から直接光センサヘ入射する光の全てを防ぐことは困難である。したがって、光センサの検出感度の経時変化を低減するという課題に対しては、充分に適切な方法を用いているとは言い難い。
【００１５】
本発明はこれらの事情にもとづいてなされたもので、光センサにより照射面を監視してＬＥＤ光源の駆動回路を制御するバックライト装置で、光センサを長期間使用しても高精度の検出感度を維持することができ、照射面が安定した輝度、色度を長期間維持することができるバックライト装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のバックライト装置の実施の形態にかかる特徴は、筐体内に収納された実装基板に実装された複数のＬＥＤと、このＬＥＤからの出射光が光伝導領域を介して受光する位置に配置された面発光ユニットと、前記ＬＥＤからの出射光のうち直接光の進行を遮蔽する直接光遮蔽部位と、前記光伝導領域の外側に配置され前記直接光遮蔽部位により直接光が遮蔽されて前記ＬＥＤからの出射光のうち間接光のみを受光する光センサと、前記光センサが検出した検出値を同等に保つように前記ＬＥＤに供給する電流値を制御する制御回路とを有することである。
【００１７】
また、本発明のバックライト装置の実施の形態にかかる特徴は、前記直接光遮蔽部位は前記筐体の側壁側に形成され、かつ、前記光センサの受光面の前方に形成されていることである。
【００１８】
また、本発明のバックライト装置の実施の形態にかかる特徴は、前記直接光遮蔽部位は前記筐体の側壁側に形成され、かつ、前記光センサの受光面が前記光伝導領域に対して背面になる配置により形成されていることである。
【００１９】
また、本発明のバックライト装置の実施の形態にかかる特徴は、前記直接光遮蔽部位は前記ＬＥＤが設置されている位置よりも下方に配置されている反射部材に孔設され、かつ、前記光センサは前記直接光遮蔽部の下方に配置されていることである。
【００２０】
また、本発明のバックライト装置の実施の形態にかかる特徴は、前記光センサは、複数個が配置されていることである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、光センサにより照射面を監視してＬＥＤ光源の駆動回路を制御する装置で、光センサを長期間使用しても高精度の検出感度を維持することができ、照射面が安定した輝度、色度を長期間維持することができるバックライト装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施のバックライト装置の構成を示す概略斜視図。
【図２】本実施のバックライト装置の構成を示す一部切欠側断面図。
【図３】本実施のバックライト装置に用いる光センサのＲ、Ｇ、Ｂ波長感度特性を示すグラフ。
【図４】本実施のバックライト装置に用いる制御回路のブロック図。
【図５】従来のバックライト装置の構成を示す一部切欠側断面図。
【図６】光劣化した場合のカラーフィルタの吸収波長域の広がりを示すグラフ。
【図７】従来のバックライト装置に用いられている光センサがカラーフィルタの経時変化に伴い、光センサの感度が経時変化していく状態を示すグラフ。
【図８】本実施形態のバックライト装置の光センサの感度の経時変化を示すグラフ。
【図９】従来のバックライト装置に用いられている光センサの出力で制御した場合のバックライト装置の輝度の経時変化を示すグラフ。
【図１０】本実施形態のバックライト装置の光センサの出力で制御した場合のバックライト装置の輝度の経時変化を示すグラフ。
【図１１】従来のバックライト装置の光センサの出力で制御した場合のバックライト装置の色度の経時変化を示すグラフ。
【図１２】本実施形態のバックライト装置の光センサの出力で制御した場合のバックライト装置の色度の経時変化を示すグラフ。
【図１３】本実施のバックライト装置の実施例の構成を示す一部切欠側断面図。
【図１４】本実施のバックライト装置の実施例の構成を示す一部切欠側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明のバックライト装置の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２４】
図１は、本実施の形態におけるＬＥＤを光源にとしたバックライト装置の構成を示す概略斜視図で、図２は、その一部切欠側断面図である。
【００２５】
本実施の形態のバックライト装置５０は、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）にそれぞれ単色発光する複数のＬＥＤ１を直線状に実装して配置した複数のＬＥＤ実装基板２、ＬＥＤ実装基板２を内部底面に並列配置した筐体であるユニットケース３、ユニットケース３の内部両側面に配置されそれぞれ光センサ４を固定した側壁部材５、ユニットケース３の外部において光センサ４とＬＥＤ実装基板２とに接続された制御回路６、レンズシート７とこのレンズシートを挟んで対向配置した拡散シート８ａ、８ｂとからなる光学シート９、光学シート９の下面に配置された拡散板１０、および、光学シート６と拡散板７とで構成される面発光ユニット１１をユニットケース３に固定する額縁状のフロントフレーム１２を備えている。また、ユニットケース３の底面３ａの上方には、ＬＥＤ実装基板２が配置された領域を除いて、白色反射シート等による反射部材１６が配置されている。
【００２６】
図２に側断面図を示したように、側壁部材５は非透光性部材で形成され、下端面がユニットケース３の内部に載置された状態で、上端面が面発光ユニット１１の拡散板１０に接し、ユニットケース３の底面３ａから面発光ユニット１１の下面までの距離を規制するスペーサの役割を果たしている。それによりユニットケース３の内部にはＬＥＤ１の出射光が面発光ユニット１１へ照射できる所定寸法の光伝導領域として光学空間１３を形成している。
【００２７】
したがって、面発光ユニット１１では、ＬＥＤ１からの出射光は、光学空間１３を介して拡散板１０の下面側（光学空間１３の側）が受光する受光面になる。また、受光面から面発光ユニット１１を通過した光は、光学シート９の上面側の拡散シート８ａから外部に発光し、面発光ユニット１１の発光面であると共に、バックライト装置５０としての発光面になる。
【００２８】
また、側壁部材５の立設方向のほぼ中央部には凹部状の入射窓１４が形成され、この入射窓１４の内部に光センサ４が固定されている。しかも、光センサ４の受光面４ａにＬＥＤ１からの出射光のうち直接光（直線で示したＡ、Ｂ以下の説明でも同様）が入射しないように、直接光遮蔽部位１５が形成されている。したがって、光センサ４の受光面４ａには、ＬＥＤ１からの直接光Ａ、Ｂは入射せずに、光学空間のいずれかの壁面で反射・拡散した間接光（点線で示したＡｎ、Ｂｎ以下の説明でも同様）のみが入射する。
【００２９】
なお、本明細書では、「直接光Ａ、Ｂ」とは、ＬＥＤ１から出射した出射光が１回も反射シート、拡散板１０、側壁部材５等で反射していない光を指す。また、「間接光Ａｎ、Ｂｎ」とは、白色反射シート、拡散板１０、側壁部材５等で少なくとも１回以上の反射を経て拡散している光を指している。
【００３０】
また、Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤ１におけるそれぞれの発光スペクトルピークは、Ｒの場合が波長６１０〜６５０［ｎｍ］、Ｇの場合は波長５１５〜５３５［ｎｍ］、Ｂの場合は波長４０〜４７０［ｎｍ］に存在する。ＬＥＤ１は、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光素子をそれぞれパッケージングして単色のＬＥＤ１として構成されている。
【００３１】
また、単色のＬＥＤ１に代えて、複数色の発光素子をパッケージングして多色のＬＥＤ１とする構成も可能であり、また、ＬＥＤ実装基板２の上面にＲ、Ｇ、Ｂの発光素子を直接配置してもよい。なお、Ｒ、Ｇ、Ｂの混合比、即ち、ユニットケース３に配置されるＬＥＤ１の数量と配置場所、更にはＬＥＤ１に対して供給される駆動電流等は、面発光ユニット１１で所望の白色色度が得られるように予め決定されている。
【００３２】
ユニットケース３の底面３ａには、ＬＥＤ実装基板２が配置された領域を除いて、白色反射シート等の反射部材１６が設けられており、その反射部材１６は反射領域として機能する。Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤ１の放射光は、ユニットケース３の内部空間である光学空間１３で白色に合成され、光学シート９及び拡散板１０を介してバックライト装置５０の外部に出射される。
【００３３】
光センサ４はカラーセンサで、カラーセンサは、シリコンなどのフォトダイオードで構成されて受光面にカラーフィルタ（不図示）が形成されている。例えば、図３に示すようなＲ、Ｇ、Ｂ波長の受光感度特性（グラフの縦軸）を有するＲ、Ｇ、Ｂの各フォトダイオードを一体化させて組成することができる。あるいは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各フォトダイオードのそれぞれを近接させて配置するものでもよい。Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれに対応するフォトダイオードは、フォトダイオードの受光面にカラーフィルタを形成することで、他色の入光を排除することができる。例えば、赤色光を入光するフォトダイオードの場合は、青色光および緑色光を吸収して排除するカラーフィルタをフォトダイオードの受光部に形成する。なお、カラーセンサ８は、フォトダイオードに限定することなく、光電子倍増管やＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）などの受光素子を利用することも可能である。
【００３４】
制御回路６は、例えば、図４に示すように、光センサ４が検出した検出値をアナログ値からデジタル値に変換するＡ／Ｄ処理部６ａ、検出値と所望の輝度及び所望の色度を有する光の光量値とを比較する比較演算部６ｂ、および、比較結果に基づきＬＥＤ１の駆動電流を制御するＬＥＤ駆動部６ｃを備えている。
【００３５】
制御回路６では、各ＬＥＤ１から発光した光の輝度および色度を光センサ４にて受光した検出値が、光センサ４に接続されている制御回路６に送信される。制御回路６に送信された検出値は、Ａ／Ｄ処理部６ａによりアナログ値からデジタル値へと変換され、比較演算部６ｂに送信される。比較演算部６ｂでは、受信した輝度および色度の検出値とあらかじめ設定されている所望の輝度および色度の値とを比較し、その比較結果をＬＥＤ駆動部６ｃに送信する。ＬＥＤ駆動部６ｃは、受信した比較結果をもとに各ＬＥＤ１の駆動電流値あるいは駆動パルス幅を制御する。
【００３６】
また、比較演算部６ｂは、必要がある場合には輝度および色度の補正や調光などを行う機能も備えている。なお、これらＡ／Ｄ処理部６ａと比較演算部６ｂとＬＥＤ駆動部６ｃとの機能は、マイコンやＩＣなどに複合化することも可能である。
【００３７】
つまり、制御回路６では光センサ４に入射するＲ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤ１の光量及びその比率が常に一定になるように、ＬＥＤ１に供給する電流値を制御するフィードバック制御が行われる。
【００３８】
制御回路６がＬＥＤ１に供給する電流値を制御する方式は、パルス波形としてＬＥＤ１に供給される電流のピーク電流値を制御する方式と、電流のデューティー比を制御する方式とを用いることができる。なお、ピーク電流値とは、ＬＥＤ１に供給する駆動電流において、振幅を最大とする電流値を意味する。また、デューティー比とは、制御回路６によりパルス波形として供給される駆動電流において、１周期内に供給される電流の時間的比率（オン−オフ時間の比率）である。
【００３９】
次に、光センサ４の感度の経時変化について説明する。
【００４０】
対比説明のために、図５に、図２と対比して従来のＬＥＤ１を光源にとしたバックライト装置５０ａの構成を示す一部切欠側断面図を示す。説明の重複を避けるために、図５において図２と同一機能箇所には同一符号を付してその個々の説明を省略する。図５で図２と異なる部分は、側壁部材５ａに形成されている入射窓１４ａの形状である。図２では光センサ４の受光面にＬＥＤ１からの出射光のうち直接光Ａ、Ｂが入射しないように、入射窓１４ａに直接光遮蔽部位１５が形成されているが、図５では、直接光遮蔽部位１５は存在しない。したがって光センサ４の受光面にはＬＥＤ１からの直接光Ａ、Ｂと、光学空間１３のいずれかの壁部で反射した間接光Ａｎ、Ｂｎとの両方が入射する。そのため従来のバックライト装置５０ａの光センサ４の受光量は、図２で示した本実施例のバックライト装置５０の光センサ４に比べて大幅に増大している。
【００４１】
つまり、本実施例のバックライト装置５０の光センサ４の入射照度は、従来のバックライト装置５０ａの光センサ４の入射照度に比べて１／２０に抑制できることを確認した。
【００４２】
光センサ４の感度の経時変化の原因は、光センサ４の受光面に形成されているカラーフィルタの光劣化である。受光面に形成されているカラーフィルタは一般的に有機材料が用いられている。有機材料は、長期間にわたってＬＥＤ１（特に青色）の放射光に曝されると光劣化が生じ、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれに色分解するカラーフィルタが光劣化する。その結果、光センサ４（カラーセンサ）の検出感度が使用開始時と比べて変化（本来フィルタで遮断している波長吸収領域の成分の一部を通過させて、カラーセンサの内部に取りこまれる）してしまう。
図６は、光劣化した場合のカラーフィルタのＲ、Ｇ、Ｂごとの吸収波長域の広がりを示すグラフで、光劣化が発生していない正規の状態を実線で示し、経時変化により光劣化が発生した状態を点線で示している。点線による波長域の幅が広がっており、吸収波長域（あるいは透過波長域）が正規の状態から変化していることが示されている。
【００４３】
図７は、従来のバックライト装置５０ａの光センサ４がカラーフィルタの経時変化に伴い、光センサ４（Ｒセンサ、Ｇセンサ、Ｂセンサ）の感度が経時変化していく状態を示すグラフである。従来のバックライト装置５０ａの光センサ４は、ＬＥＤ１からの直接光Ａ、Ｂと間接光Ａｎ、Ｂｎとの両方を受光するため受光光量が、本実施形態のバックライト装置５０の光センサ４に比べると大きくなる。そのためカラーフィルタの光劣化が発生する。カラーフィルタの吸収波長域（あるいは透過波長域）が正規の状態から変化していることに伴って、各色センサ（Ｒセンサ、Ｇセンサ、Ｂセンサ）のいずれのセンサ感度も大きく変化した経時変化による劣化を示している。すなわち、図６のグラフに示したように、Ｇセンサのフィルタ吸収波長域の境界（点線）は、Ｒセンサ側よりもＢセンサ側の広がりが大きい。それにより、波長の短いＢｌｕｅの光によってＧセンサのフィルタが他のフィルタよりも劣化する。その結果として図７のグラフに示した様にＧセンサには、正規の状態であればフィルタによりカットされるべきＢｌｕｅの光成分が通過して入光し、受光量が増加しての底上げ値となっている。
【００４４】
一方、図８は、本実施形態のバックライト装置５０の光センサ４（Ｒセンサ、Ｇセンサ、Ｂセンサ）の感度の経時変化を示すグラフである。本実施形態のバックライト装置５０の光センサ４は、ＬＥＤ１からの直接光Ａ、Ｂを遮断して間接光Ａｎ、Ｂｎのみしか受光しないため受光光量が少ない。そのためカラーフィルタの経時的な光劣化もあまり見られず、Ｒ、Ｇ、Ｂいずれの光センサ４の感度についての経時変化もほとんど見られない。
【００４５】
次に、従来のバックライト装置５０ａの光センサ４で制御した場合のバックライト装置５０ａの輝度と色度の経時変化と、本実施形態のバックライト装置５０の光センサ４で制御した場合のバックライト装置５０の輝度と色度の経時変化とについて説明する。
【００４６】
図９は、従来のバックライト装置５０ａの光センサ４の出力で制御した場合の、バックライト装置５０ａの輝度の経時変化を示すグラフである。また、図１０は、本実施形態のバックライト装置５０の光センサ４の出力で制御した場合の、バックライト装置５０の輝度の経時変化を示すグラフである。
【００４７】
図９に示したように、従来のバックライト装置５０ａの光センサ４で制御した場合のバックライト装置５０ａの輝度は、経時的に大幅に低下している。つまり、図７で示したように、従来のバックライト装置５０ａの光センサ４（Ｒセンサ、Ｇセンサ、Ｂセンサ）は、カラーフィルタの経時変化に起因して感度が経時変化し、検出した値は本来の値よりも大きな値になる。このセンサの本来の値よりも大きな値によりＬＥＤ１の出力を制御すると、ＬＥＤ１の出力は本来の値よりも小さくなる。したがって、本来の値よりも小さくなったＬＥＤ１の出力による照射では、バックライト装置５０ａの発光面の輝度も低下する。
【００４８】
一方、図１０に示したように、本実施形態のバックライト装置５０の光センサ４で制御した場合のバックライト装置５０の輝度は、経時的にもほぼ一定で大きな変化は見られず、長期的に安定した輝度のバックライト装置５０が得られる。
【００４９】
図１１は、従来のバックライト装置５０ａの光センサ４の出力で制御した場合のバックライト装置５０ａの色度の経時変化を示すグラフである。また、図１２は、本実施形態のバックライト装置５０の光センサ４の出力で制御した場合のバックライト装置５０の色度の経時変化を示すグラフである。
【００５０】
なお、図１１および図１２において、縦軸のΔＣｘ、ΔＣｙは、ＣＩＥ色度座標におけるＬＥＤ１の発色の色座標（Ｃｘ、Ｃｙ）での変化量を示している。
【００５１】
図１１に示したように、従来のバックライト装置５０ａの光センサ４の出力で制御した場合のバックライト装置５０ａの色度は、経時的に大幅に低下している。一方、図１２に示したように、本実施形態のバックライト装置５０の光センサ４の出力で制御した場合のバックライト装置５０の色度は、経時的にもほぼ一定で大きな変化は見られず、長期的に安定した色度のバックライト装置５０が得られる。
【００５２】
これらの結果、本実施形態のバックライト装置５０の光センサ４で制御した場合のバックライト装置５０では、光センサ４を使用して輝度、色度制御をおこなった際に、輝度、色度ズレはほとんど生じないことを確認した。したがって、長時間使用しても性能的に安定した照明効果の得られるバックライト装置５０が得られる。
【００５３】
なお、上述の実施形態では、ＬＥＤ１光源をユニットケース３の内部の底面３ａに配置する、直下方式で構成しているが、ＬＥＤ１光源をユニットケース３端部に配置し、導光板（光伝導領域）で均一な面発光を得る導光板方式や、反射板で均一な面発光を得る中空方式においても、それぞれの方式に対応した形態を採用することにより実現可能である。
【００５４】
次に、上述の実施形態を基にした実施例について説明する。
【実施例１】
【００５５】
図１３は、実施例１の一部切欠側断面図である。実施例１の基本構造は上述の実施形態と同じであるが、側壁部材５ｂに形成されている入射窓１４ｂの形状が異なる。したがって、説明の重複を避けるために、図１３において図２と同一機能箇所には同一符号を付してその個々の説明を省略する。なお、図１３では制御回路６は図２と同じであるので省略している。
【００５６】
図２では光センサ４の受光面が入射窓１４の入光面に対して対峙しているので、ＬＥＤ１からの直接光Ａ、Ｂが受光面に入射しないように、受光面の前方に直接光遮蔽部位１５を形成している。この実施例１では、図１３に示したように、光センサ４の受光面の背面側が入射窓１４の入光面に対するように直接光遮蔽部１５ａを形成している。したがって、光センサ４の受光面には、ＬＥＤ１からの直接光Ａは入射せず、いずれの個所かで反射した間接光Ａｎのみが入射する。
【００５７】
したがって、実施例１のバックライト装置５０Ａは、上述の実施形態で示したバックライト装置５０と同様に、経時的にもほぼ一定で長期的に安定した光学性能のバックライト装置５０Ａが得られる。
【実施例２】
【００５８】
図１４は、実施例２の一部切欠側断面図である。実施例２の基本構造は上述の実施形態と同じであるが、反射部材１６ａの形状や光センサ４の設置位置が異なる。したがって、説明の重複を避けるために、図１４において図２と同一機能箇所には同一符号を付してその個々の説明を省略する。なお、図１４では制御回路６は図２と同じであるので省略している。
【００５９】
実施例２においては、光センサ４はＬＥＤ１が設置されている位置よりも下方のユニットケース３の下方に設けられた光センサ保持板１７に配置されている。ただし、その位置関係だけでは様々な位置に配置されているＬＥＤ１からの直接光Ａを、光センサ４の受光面が受光することを回避することはできない。そのため、様々な位置に配置されているＬＥＤ１からの直接光Ａを、光センサ４の受光面に入射することを遮蔽するために、反射部材１６に直接光遮蔽部として入射窓１４ｂを設け、更に、ユニットケース３にも光案内孔１８を設けている。入射窓１４ｂは、光センサ４の受光面に対しての、位置と大きさのそれぞれの設定によりＬＥＤ１からの直接光Ａ、Ｂを全て遮断するようにしている。
【００６０】
したがって、光センサ４の受光面には、ＬＥＤ１からの直接光Ａ、Ｂは入射せず、いずれの個所かで反射した間接光Ａｎのみが入射窓１４ｂと光案内孔１８とを経由して入射する。
【００６１】
したがって、実施例２のバックライト装置５０Ｂは、上述の実施形態で示したバックライト装置５０と同様に、経時的にもほぼ一定で長期的に安定した光学性能のバックライト装置が得られる。
【００６２】
なお、本発明は上記の実施形態のそのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１・・・ＬＥＤ、２・・・ＬＥＤ実装基板、３・・・ユニットケース、３ａ・・・底面、４・・・光センサ、５、５ａ・・・側壁部材、６・・・制御回路、７・・・レンズシート、８ａ、８ｂ・・・拡散シート、９・・・光学シート、１０・・・拡散板、１１・・・面発光ユニット、１２・・・フロントフレーム、１３・・・光学空間（光伝導領域）、１４、１４ａ、１４ｂ・・・入射窓、１５、１５ａ、１５ｂ・・・直接光遮蔽部位、１６、１６ａ・・・反射部材、１７・・・光センサ保持板、１８・・・光案内孔、５０、５０Ａ、５０Ｂ・・・バックライト装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内に収納された実装基板に実装された複数のＬＥＤと、このＬＥＤからの出射光が光伝導領域を介して受光する位置に配置された面発光ユニットと、前記ＬＥＤからの出射光のうち直接光の進行を遮蔽する直接光遮蔽部位と、前記光伝導領域の外側に配置され前記直接光遮蔽部位により直接光が遮蔽されて前記ＬＥＤからの出射光のうち間接光のみを受光する光センサと、前記光センサが検出した検出値を同等に保つように前記ＬＥＤに供給する電流値を制御する制御回路とを有することを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
前記直接光遮蔽部位は前記筐体の側壁側に形成され、かつ、前記光センサの受光面の前方に形成されていることを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項３】
前記直接光遮蔽部位は前記筐体の側壁側に形成され、かつ、前記光センサの受光面が前記光伝導領域に対して背面になる配置により形成されていることを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項４】
前記直接光遮蔽部位は前記ＬＥＤが設置されている位置よりも下方に配置されている反射部材に孔設され、かつ、前記光センサは前記直接光遮蔽部の下方に配置されていることを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項５】
前記光センサは、複数個が配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のバックライト装置。
【請求項１】
筐体内に収納された実装基板に実装された複数のＬＥＤと、このＬＥＤからの出射光が光伝導領域を介して受光する位置に配置された面発光ユニットと、前記ＬＥＤからの出射光のうち直接光の進行を遮蔽する直接光遮蔽部位と、前記光伝導領域の外側に配置され前記直接光遮蔽部位により直接光が遮蔽されて前記ＬＥＤからの出射光のうち間接光のみを受光する光センサと、前記光センサが検出した検出値を同等に保つように前記ＬＥＤに供給する電流値を制御する制御回路とを有することを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
前記直接光遮蔽部位は前記筐体の側壁側に形成され、かつ、前記光センサの受光面の前方に形成されていることを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項３】
前記直接光遮蔽部位は前記筐体の側壁側に形成され、かつ、前記光センサの受光面が前記光伝導領域に対して背面になる配置により形成されていることを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項４】
前記直接光遮蔽部位は前記ＬＥＤが設置されている位置よりも下方に配置されている反射部材に孔設され、かつ、前記光センサは前記直接光遮蔽部の下方に配置されていることを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項５】
前記光センサは、複数個が配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のバックライト装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−４４３７９（Ｐ２０１１−４４３７９Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９３０２０（Ｐ２００９−１９３０２０）
【出願日】平成２１年８月２４日（２００９．８．２４）
【出願人】（０００１１１６７２）ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２４日（２００９．８．２４）
【出願人】（０００１１１６７２）ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Ｆターム（参考）】
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