説明

面照明装置及びそれを備えた液晶表示装置

【課題】本発明は、例えば複数のLEDによる離散的光源列を用いて良好な表示品質が得られる面照明装置及びそれを備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】複数のLED7R、7G、7Bを入光面12に沿って交互に離散的に配置したLEDモジュール15と、LEDモジュール15端部の所定のLED7Rに並列に接続され、当該LED7Rに供給される電流をバイパスさせるための色むら補正用抵抗40とを有するように構成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、離散的光源列を用いた面照明装置及びそれを備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置には液晶表示パネルの前面あるいは後面に面照明装置が設けられている。パネル後面に配置される面照明装置であるバックライトユニットとして、光を導光する導光板の端辺に光源が配置されたサイドライト(エッジライト)型と、液晶表示パネル直下に光源を配置した直下型とがある。光源には一般に冷陰極管が使われているが、近年では環境問題が重視されており、水銀を含んでいる冷陰極管を用いるのは好ましくない状況にある。そこで、冷陰極管に代わる光源として水銀レス蛍光管やLED(発光ダイオード)等の種々の光源が開発されている。その中でもLEDは次期光源として有望視されている。
【0003】
サイドライト型バックライトユニットでLEDを光源とする場合、白色LEDを複数配置する構成と、異なる発光色(例えば、R(赤)、G(緑)、B(青))の各単色LEDをセットにして複数セット配置する構成とが考えられている。白色LEDは黄色発光蛍光体と青色発光LEDを組み合わせたもので、発光色のばらつきは比較的少ない。一方、R、G、Bの各単色LEDを組み合わせて用いたバックライトユニットは、白色LEDでは実現不可能な広大な色再現性(例えばアドビ(adobe)−RGB範囲)を実現できるという点で非常に注目されている。
【0004】
離散的光源列からの発光色を混合するために、表示領域には使用しない導光領域を設けた方式(サブ導光板方式)が提案されているが(非特許文献1参照)、この方式は、LEDからサブ導光板への入光効率及びサブ導光板からメイン導光板への入光効率が低いため、全体として光の利用効率が非常に低いという問題を有している。光の利用効率が低いと投入電力を増やす必要が生じるため熱対策が必要となり、放熱フィンなどによる装置サイズの大型化を招いてしまうという問題もある。
【0005】
これら問題を解決するため、導光板から拡散板までの間に発光色をよく混合するための所定厚さの空気領域を設けたバックライトユニットが提案されている。図30は提案されたバックライトユニットで用いる導光板及びLEDモジュールを模式的に示している。図30に示すように、薄板状の導光板110の長方形の光射出面116の対向する長辺側の両側面(入光面)112T、112BにLEDモジュール115が配置されている。LEDモジュール115からの光を効率よく利用するため、導光板110の短辺側の両側面は反射面113L、113Rになっている。
【0006】
LEDモジュール115中の各色のLED77の数は、ホワイトバランスの設定によって決められる。通常各1個のB(青)色発光のLED77B及びR(赤)色発光のLED77R、G(緑)色発光のLED77Gと組み合わされて1セットとなる。各色のLED77を均等な間隔で配置することにより、個々のLED77の色が視認される入光面112からの距離が概ねどのLED77においても同等となる。
【0007】
従ってLEDモジュール115は、例えば反射面113L側端部で、反射面113L端部からG(緑)色発光のLED77Gと、R(赤)色発光のLED77Rと、B(青)色発光のLED77Bとがこの順に連設されたLEDセット(以下、必要に応じ「GRB」セットと記述する)100を有している。LEDモジュール115は、「GRB」セット100を単位として、「GRB」の幅を1ピッチとして導光板110の入光面112T、
112Bの左端から順に複数個並んで配置されている。
【0008】
このような構成により、光射出面116内方の任意点では、任意点近傍のG色発光LED77Gと、R色発光LED77Rと、B色発光LED77Bとからの3つの光が混ざり合って所望の色の光を作り出すことができる。
【0009】
ところが、光射出面116の例えば左短辺側の反射面113Lの上部近傍の任意点には、入光面112T左端の「GRB」セット100からの直接光だけでなく、当該「GRB」セット100の光が反射面113Lで反射した鏡像の「BRG」セット101の光も到達する。つまり、反射面113Lの上部近傍の任意点近傍には、図左方から順に「BRGGRB」の6個のLEDの1セットが配置されているのと等価になり、そのうち、当該任意点に近い4個のLEDセットの「RGGR」からの光が相対的に強く混ざり合うことになり「B」が全く存在しないことになる。このため、当該任意点では青色成分が不足した混合白色となってしまい、反射面113Lの上端部近傍に黄色い色むらが発生し易いという問題が生じている。この色むらは、同様のLED配列をとる場合には反射面113Lの下端部や、右側の反射面113Rの上端部及び下端部にも生じてしまう。また、LEDセット100を「GRB」パターンから「GBR」パターンにしても同様の問題が生じる。
【0010】
この問題を回避するために、色むらが生じる部分を表示領域から外す方法があるが表示装置の額縁領域が少なくとも縦方向又は横方向に5cm程度拡大してしまうため好ましくない。また、大型のLEDバックライトでは100個以上のLEDを用いるためLEDの発光効率や発光波長のばらつきがあり、これらが額縁むらを生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】特開2003−215349号公報
【特許文献2】特開2003−95390号公報
【非特許文献】
【0012】
【非特許文献1】日経エレクトロニクス、2003年3月31日、No.844、p126〜127
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
本発明の目的は、離散的光源列を用いて良好な表示品質が得られる面照明装置及びそれを備えた液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
上記目的は、面状に分布して光を射出する光射出領域と、前記光射出領域に光を導光する導光領域と、前記導光領域に光を入光する入光面と、前記入光面端部から延設されて前記導光領域内の光を反射する反射面と、複数のLEDを前記入光面に沿って交互に離散的に配置したLEDモジュールと、所定の前記LEDに並列に接続された色むら補正用抵抗とを有することを特徴とする面照明装置によって達成される。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、離散的光源列を用いて良好な表示品質が得られる面照明装置及びそれを備えた液晶表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の一実施の形態による面照明装置としてのバックライトユニットを備えた液晶表示装置の概略構造を示す分解斜視図である。
【図2】本発明の一実施の形態の図1に示す液晶表示装置をA−A線で切断したバックライトユニット6の主要構造を示す図である。
【図3】本発明の一実施の形態によるバックライトユニット6の導光板11の光射出面16とLEDモジュール15の配置関係を、光射出面16の法線方向に見た状態で示す図である。
【図4】本発明の一実施の形態における実施例1によるLEDモジュールの概略構成を示す図である。
【図5】本発明の一実施の形態における実施例2によるLEDモジュールの概略構成を示す図である。
【図6】本発明の一実施の形態における実施例3によるLEDモジュールの概略構成を示す図である。
【図7】本発明の一実施の形態における実施例4によるLEDモジュールの概略構成を示す図である。
【図8】本発明の一実施の形態における実施例5によるLEDモジュールの概略構成を示す図である。
【図9】本発明の一実施の形態における実施例6によるLEDモジュールの概略構成を示す図である。
【図10】本発明の一実施の形態における実施例7によるLEDモジュールの概略構成を示す図である。
【図11】本発明の一実施の形態における実施例8によるLEDモジュールの概略構成を示す図である。
【図12】本発明の一実施の形態における実施例9によるLEDモジュールの概略構成を示す図である。
【図13】本発明の一実施の形態における実施例10によるLEDモジュールの概略構成を示す図である。
【図14】本発明の一実施の形態における実施例11によるLEDモジュールの概略構成を示す図である。
【図15】本発明の一実施の形態における実施例12によるLEDモジュールの概略構成を示す図である。
【図16】本発明の一実施の形態における実施例13によるLEDモジュールの概略構成を示す図である。
【図17】本発明の一実施の形態における実施例14によるLEDモジュールの概略構成を示す図である。
【図18】本発明の一実施の形態における実施例15によるLEDモジュールの概略構成を示す図である。
【図19】本発明の一実施の形態における実施例16によるLEDモジュールの概略構成を示す図である。
【図20】本発明の一実施の形態における実施例17によるLEDモジュールの概略構成を示す図である。
【図21】本発明の一実施の形態における実施例18によるLEDモジュールの概略構成を示す図である。
【図22】本発明の一実施の形態における実施例19によるLEDモジュールの概略構成を示す図である。
【図23】本発明の一実施の形態における実施例20によるLEDモジュールの概略構成を示す図である。
【図24】本発明の一実施の形態における実施例21によるLEDモジュールの概略構成を示す図である。
【図25】本発明の一実施の形態における実施例22によるLEDモジュールの概略構成を示す図である。
【図26】本発明の一実施の形態における実施例23によるLEDモジュールの概略構成を示す図である。
【図27】本発明の一実施の形態における実施例24によるLEDモジュールの概略構成を示す図である。
【図28】本発明の一実施の形態における実施例25によるバックライトユニットの導光板11の光射出面16とLEDモジュール15の配置関係を、光射出面16の法線方向に見た状態で示す図である。
【図29】本発明の一実施の形態における実施例26によるLEDモジュール15の概略構成を示す斜視図である。
【図30】提案されたバックライトユニットで用いられる導光板及びLEDモジュールを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明の一実施の形態による離散的光源列を用いた面照明装置及びそれを備えた液晶表示装置について図1乃至図29を用いて説明する。図1は、本実施の形態による面照明装置としてのバックライトユニットを備えた液晶表示装置の概略構造を示す分解斜視図である。図2は、図1に示す液晶表示装置をA−A線で切断したバックライトユニット6の主要構造を示している。図1及び図2に示すように、本実施の形態による液晶表示装置1は、一対の基板間に液晶を封止した液晶表示パネル2(図2では不図示)と面照明装置であ
るバックライトユニット6とを有している。
【0018】
バックライトユニット6は、例えば所定板厚の長方形の薄板状の透明部材で形成されている導光板11を有している。導光板11は、液晶表示パネル2に面する側に面状に分布して光を射出する光射出領域(以下、光射出面という)16を有している。導光板11の光射出面16の対向面は光取り出し部として機能する散乱ドット24が印刷された光散乱面となっている。導光板11の光射出面16に対向する光散乱面側には反射シート22が配置されている。
【0019】
導光板11の光射出面16とその対向面の光散乱面とで挟まれた領域が光射出面16に光を導光するための導光領域である。また、光射出面16及び光散乱面の外周を囲む4つの側面部のうち、対向する例えば長辺側の両側面が導光領域に光を入光する入光面12になっている。対向する2つの入光面12の両端をそれぞれ結んで延びる2つの側面は、導光領域内の光を反射させる反射面13となっている。
【0020】
導光板11の入光面12には離散的光源列を含むLEDモジュール15が配置されている。LEDモジュール15は、例えば、異なる発光波長スペクトルの光を射出する複数種類のLED7を入光面12に沿って交互に離散的に配置して構成されている。LEDモジュール15の周囲には、LEDモジュール15からの光を導光板11に効率良く入射させるためのリフレクタ(反射板)20が配置されている。
【0021】
導光板11と液晶表示パネル2との間には、LEDモジュール15からの光を効率よく混合するための所定厚さの気体空間部30が設けられている。気体空間部30と液晶表示パネル2との間には例えば厚さ2mm程度の透過型拡散板3やレンズシート4、5等の光学シート類が配置されている。
【0022】
このように、バックライトユニット6は、反射シート22、導光板11、気体空間部30及び光学シート類3、4、5とがこの順に重ねられた構成を有している。これらの構成材は、ハウジング60によって固定されている。
【0023】
次に、バックライトユニット6での光混合及び光射出動作について簡単に説明する。図2に示すように、LEDモジュール15を射出して導光板11の入光面12から入光した光は導光領域内を導光して散乱ドット24により散乱させられ、一部は光射出面16から気体空間部30に射出し、残部は反射シート22で反射して再び導光板11の導光領域に戻り再度散乱ドット24で反射して最終的に光射出面16から気体空間部30に射出する。これらの射出光は、光射出面16の面内方向に近く、光射出面16の法線方向からの角度θの大きい方向に進む光として射出される。このため、光射出面16から射出した光は液晶表示パネル2に直ちには入射せず、しばらく気体空間部30内を進むことになる。これにより、入光面16近傍で取り出されて他のLED7からの光と混ざり合えていない状態の光は、気体空間部30内を進む間に他の光と混ざり合ってパネル2の広範囲に渡って広がるため、色むらや輝度むらが視認されなくなる。すなわち、気体空間部30は、バックライトユニット6の面内方向において、発光波長スペクトルが異なる光、又は異なる光量の光を混合して均一化する機能を有している。光学シート類3、4、5は、面内の同一点において、異なる角度で進む光を混合して角度的に配向し直すことにより、面内で照明光色と照明光量を均一にする機能を有している。
【0024】
実際に導光板11から射出する光は、光射出面16の法線方向に対してかなり斜め方向(θ=70〜80°)に射出する。そこで、ある射出点で導光板11から射出した光を当該射出点から例えば50mmほど導光板の面内方向に進んだ位置で透過型拡散板5に入射させようとすると、気体空間部30の厚さ(光射出面16と透過型拡散板5との間の距離
)として9〜18mmが必要となる。本実施の形態では気体空間部30の厚さは約15mmにしている。気体空間部30中を50mmも進む間に光は拡散していくため、他の光と混色するほか垂直方向に近い光の光量自体も激減するため、色むらや輝度むらとして視認し難くなる。
【0025】
図3は、本実施の形態によるバックライトユニット6の導光板11の光射出面16とLEDモジュール15の配置関係を、光射出面16の法線方向に見た状態で示している。図3において、長方形の光射出面16の長辺側の対向両側面が入光面12T、12Bであり、短辺側の対向両側面が反射面13R、13Lである。
【0026】
導光板11の入光面12T、12B左側端部近傍から入光面12T、12Bに沿って、G(緑)色発光LED7Gと、R(赤)色発光LED7Rと、B(青)色発光LED7Bとがほぼ等間隔でこの順に連設された3個一組のLEDセット(以下、必要に応じ「GRB」セットと記述する)10が複数個並んで配置されている。
【0027】
2つの入光面12T、12Bの両端から延びる反射面13L、13Rは、LEDモジュール15からの光の正反射を効率よくするため鏡面に仕上げられている。なお、反射面13L、13Rの裏面側(反射面13L、13Rの外側)に反射シートを配設して反射面13L、13Rを通過した光を導光領域内に戻すようにしてもよい。ただし、これらの構成に限られる訳ではなく、反射面13L、13Rは、研磨面に反射膜を蒸着または貼付してもよいし、さらには反射面13L、13Rを鏡面研磨しない荒れた切削面状態にしておいても本実施の形態は適用可能である。
【0028】
さて、このような構成のLEDモジュール15と、入光面12T、12Bの配置関係において、光射出面16内方の任意点では、任意点近傍のLED7G、LED7R、及びLED7Bからの光が混ざり合って所望の色の光を作り出すことができる。
【0029】
一方、入光面12T左側端部上部近傍の任意点には、入光面12T左端の「GRB」セット10からの直接光だけでなく、当該「GRB」セット10の光が反射面13Lに写る鏡像の「BRG」セット10’からの光も到達する。これにより、当該任意点近傍には、反射面13Lの右側から「GRB」の光が到達し、反射面13Lの左側からも「GRB」の光が到達する。つまり、反射面13Lの上部近傍の任意点近傍には、図左方から順に「BRGGRB」の6個のLEDの1セットが配置されているのと等価になり、そのうち、当該任意点により近い4個のLEDセットの「RGGR」からの光が相対的に強く混ざり合うことになり「B」が全く存在しないことになる。
【0030】
そこで、当該任意点での青色成分の不足を相対的に解消するため、入光面12T左端の「GRB」セット10のLED7Rの光量が他のLED7Rより少なくなるように制御する。LEDモジュール15内の不図示のLED駆動回路において、例えば、他のLEDセット10内のLED7Rに流す電流より所定量だけ少ない電流を入光面12T左端の「GRB」セット10のLED7Rに流すことにより、他のLED7Rより所定量だけ少ない光量の光を入光面12T左端側のLED7Rから射出させることができる。
【0031】
これにより、赤色が強くなるのを抑制して色むらを防止してバランスの取れた白色光を得ることができ、反射面13L上端部近傍の色むらを大幅に低減することができる。同様の構成により、反射面13L下端部近傍及び反射面13R上下端部近傍の色むらも大幅に低減することができる。
【0032】
以下、色むらを低減できるLEDモジュール15の具体的構成について種々の実施例を用いて説明する。
(実施例1)
図4は本実施の形態の実施例1によるLEDモジュール15の概略構成を示している。図4(a)は、入光面12T左端及びその隣の「GRB」セット10を例示的に示している。LEDモジュール15内において、G(緑)色発光LED7G同士は直列接続されている。同様に、R(赤)色発光LED7R同士、B(青)色発光LED7B同士もそれぞれ直列接続されている。直列接続された各色のLEDに電流を供給するLEDドライバの図示は省略している。
【0033】
ここで、入光面12T左端の「GRB」セット10内のLED7Rには色むら補正用の抵抗(色むら補正用抵抗)40が並列に接続されている。色むら補正用抵抗40は入光面12T左端側のLED7Rに対する電流バイパス用抵抗として機能する。色むら補正用抵抗40の抵抗値を10Ω(オーム)以下に設定すると入光面12T左端側のLED7Rにはほとんど電流が流れなくなるので、色むら補正用抵抗40の抵抗値は10Ω以上30Ω以下程度が好ましい。
【0034】
このように本実施例によれば、色むらや輝度むらの原因となるLEDに並列に色むら補正用抵抗を接続する。これによりLEDに本来流れていた電流がバイパスされ、当該LEDに流れる電流量を抑制して当該LEDの光量を絞ることができるので色むらや輝度むらを調整することができる。
【0035】
図4(b)は、図4(a)の変形例を示している。図4(a)に示す構成では、色むら補正用抵抗40の抵抗値が低いため微細な色むら補正には不向きである。また、LEDの性能ばらつきの補正まで行うのは困難である。そこで、図4(b)に示すように色むらや輝度むらの原因となるLED(本例では入光面12T左端側のLED7R)に直列に第2の色むら補正用抵抗42を接続し、色むら補正用抵抗40との抵抗分割により当該LEDに流す電流値を正確に制御するようにしている。この構成によれば図4(a)に示す構成より高精度で色むらを補正することができる。
【0036】
(実施例2)
図5は本実施の形態の実施例2によるLEDモジュール15の概略構成を示している。図5(a)は、入光面12T左端及びその隣の「GRB」セット10を例示的に示している。なお、これ以降の実施例においてそれ以前に説明した構成と同一の作用効果を奏する構成については同一の符号を付してその説明は省略する。図5(a)に示す構成は、実施例1の色むら補正用抵抗40に代えて可変抵抗器からなる色むら補正用抵抗41を用いた点に特徴を有している。色むら補正用抵抗が実施例1のような固定抵抗ではLEDの性能ばらつきまで含めて補正することは困難であるが、可変抵抗器に置き換えることによりLED毎に個別に対応した補正を実現できる。
【0037】
図5(b)は、図5(a)の変形例を示している。色むらや輝度むらの原因となるLEDに直列に第2の色むら補正用抵抗42を接続し、色むら補正用抵抗41との抵抗分割により当該LEDに流す電流値を正確に制御する構成である。
【0038】
(実施例3)
図6は本実施の形態の実施例3によるLEDモジュール15の概略構成を示している。図6(a)は、入光面12T左端(反射面13L側端部)及びその隣の「GRB」セット10を例示的に示している。本実施例の構成は、電流バイパス用の色むら補正用抵抗40、41(図では41を例示)側にスイッチ43を設けている点に特徴を有している。LEDの光量を制御する必要がない場合には、スイッチ43をオフにすることにより電流バイパス機能を遮断することができる。
【0039】
図6(b)は、図6(a)の変形例を示している。色むらや輝度むらは主に光射出面16の四隅で発生する。このため、コスト面を考慮すれば光射出面16の四隅の色むらを補正するだけでもよい。従って低コスト化を望む場合には、LEDモジュール15端部3個のLED中1個のLEDに色むら補正用抵抗40、41を設ければよい。例えば入光面12Tの反射面13L側端部で、xy色度座標の色度x値を調整したければ、赤色用LED7Rに色むら補正用抵抗を設け、色度y値を調整したければ、緑色用LED7Gに色むら補正用抵抗を設ければよい。そこで、本変形例では、色度y値を調整する場合として、色むらや輝度むらの原因となるLED(例えば入光面12T左端側のLED7G)について、色むら補正用抵抗41を並列に接続し、第2の色むら補正用抵抗42を直列に接続し、さらに色むら補正用抵抗41側にスイッチ43を設けている例を示す。
【0040】
(実施例4)
図7は本実施の形態の実施例4によるLEDモジュール15の概略構成を示している。図7(a)は、実施例3の図6(a)と(b)の構成を組み合わせたものに類似しており、LEDモジュール15の反射面13側端部で、端部3個のLED中2個のLED7G、7Rに色むら補正用抵抗41をそれぞれ設けた構成を示している。こうすることにより、色度x値を調整したければ、赤色用LED7Rの色むら補正用抵抗41の抵抗値を調整し、色度y値を調整したければ、緑色用LED7Gの色むら補正用抵抗41の抵抗値を調整すればよい。また、色むら補正が不要な場合には、各スイッチ43をオフにすればよい。
【0041】
図7(b)は、図7(a)の変形例を示しており、LEDモジュール15の反射面13側端部で、端部3個のLED中2個のLED7G、7Bに色むら補正用抵抗40、41をそれぞれ設けた構成を示している。この場合にも図7(a)の構成と同様の色むら補正が可能である。
【0042】
(実施例5)
図8は本実施の形態の実施例5によるLEDモジュール15の概略構成を示している。図8は、LEDモジュール15の反射面13L及び13R側端部で、端部3個のLED中3個(又は3の倍数個)のLED7G、7R、7Bに色むら補正用抵抗41をそれぞれ設けた構成を例示している。三原色のバランスを細かく補正しないと人間の目に色の均一性を認識させることはできないため、LEDモジュール15両端各3個のLED7に色むら補正用抵抗41を設けている構成である。こうすることにより、精度の高い色むら補正をすることができる。直列接続された各色のLED7にはLEDドライバ59からそれぞれ電流が供給されるようになっている。
【0043】
(実施例6)
図9は本実施の形態の実施例6によるLEDモジュール15の概略構成を示している。図9は、実施例5の構成において、電流バイパス用の色むら補正用抵抗41側にスイッチ43を設けている点に特徴を有している。LEDの光量を制御する必要がない場合には、スイッチ43をオフにすることにより電流バイパス機能を遮断することができる。これにより色むら補正不要時に電流バイパス機能によりLEDが暗くなって輝度むらが生じてしまうことを防止できる。
【0044】
(実施例7)
図10は本実施の形態の実施例7によるLEDモジュール15の概略構成を示している。図10は、LEDモジュール15の反射面13L及び13R側端部で、例えば「G」を2個用いた「GRBG」の4個一組を最小単位配列とするLEDセット10を備えた構成に本実施形態を適用した例である。
【0045】
三原色のLED7R、7G、7Bを用いる場合には、LEDモジュール15両端に黄色
成分を配置すると色むら補正が容易になるので、赤色又は緑色のLED7R、7Gを両端に配置するのが好ましい。しかし赤色や緑色のLED7R、7Gは輝度の個体ばらつきが大きいため、色むら補正用抵抗だけでは補正ばらつきも大きくなる。またLED7は劣化ばらつきも大きいため、赤色や緑色の高輝度LED7R、7Gの影響による色むらが時間経過と共に生じる。そのため両端と同色のLED7(図ではLED7G)をLEDモジュール15両端から4つ目にそれぞれ配置し、2個のLED7で色むら補正を行うことで、LED劣化による輝度ばらつきを軽減する構成としている。また、LEDモジュール15両端から2つ目と5つ目のLED7を同色にすることでも同様の効果が得られる。
【0046】
(実施例8)
図11は本実施の形態の実施例8によるLEDモジュール15の概略構成を示している。図11は、実施例7の構成において、電流バイパス用の色むら補正用抵抗41側にスイッチ43を設けている点に特徴を有している。
【0047】
(実施例9)
図12は本実施の形態の実施例9によるLEDモジュール15の概略構成を示している。図12は、LEDモジュール15の反射面13側端部4個の配列が端から「赤−緑−青−赤」であることを特徴としている。発明者らは、実施例8の図11に示すように端から「緑−赤−青−緑」又は「緑−青−赤−緑」のLED配置が最も色むらが小さくなる配列であることを見出しているが、次いで「赤−緑−青−赤」のLED配列でも色むらを小さくできることを見出した。逆に、両端が青であると色むらは大きくなることも見出している。
【0048】
(実施例10)
図13は本実施の形態の実施例10によるLEDモジュール15の概略構成を示している。図13は、実施例8のスイッチ43をトランジスタ43aに置き換えたことを特徴としている。電気的コントロールの方が補正容易であるため、色むら補正用抵抗も電子抵抗に置き換えれば製造効率と調整精度が改善される。
【0049】
(実施例11)
図14は本実施の形態の実施例11によるLEDモジュール15の概略構成を示している。図14はLEDモジュール15の両端各3個のLED7G、7R、7Bのうち、反射面13側端部の少なくとも1つのLED(図ではLED7R)を個別に駆動する構成である。LED7G及び7Bでは、それぞれ同色のLEDは直列に接続されて駆動されるが、LED7Rについては、反射面13側端部のLED7Rはそれぞれ個別に駆動されるようになっている。LEDモジュール15には通常40以上のLED7が実装されており3から4系統(緑2系統)の配線にて三色のLED7G、7R、7Bを駆動している。本実施例は、両端各3個のうち少なくとも1個のLED7をそれぞれ個別に電流駆動することで、電流値をコントロールして色むらを補正する構成である。
【0050】
(実施例12)
図15は本実施の形態の実施例12によるLEDモジュール15の概略構成を示している。図15は実施例11と同様の構成であり、LEDモジュール15の両端4系統を個別に電流コントロールして色むらを補正するようになっている。さらに、実施例7と同様に、LED7の劣化ばらつきを考慮して、両端と同色のLED7(図ではLED7G)を端から4つ目に配置し、緑色に関し端部と4つ目の2個のLED7Gでそれぞれ色むら補正をする構成である。また、LEDモジュール15両端から2つ目と5つ目のLED7を同色にすることでも同様の効果が得られる。
【0051】
(実施例13)
図16は本実施の形態の実施例13によるLEDモジュール15の概略構成を示している。図16は実施例12と同様であるが、緑色に関し端部と4つ目の2個のLED7Gを直列に接続して個別駆動の数を減らした構成である。
【0052】
(実施例14)
図17は本実施の形態の実施例14によるLEDモジュール15の概略構成を示している。図17はLEDモジュール15の両端に白色LED7Wを4個ずつ配置したことを特徴としている。色むらの発生しやすい四隅の分布を支配するLED7を白色とし低コストで良質のLEDバックライトユニット2を実現できる。両端それぞれ4個の白色LED7Wは、端部毎に直列に接続して電流コントロールで輝度を均一に保つようにする。
【0053】
(実施例15)
図18は本実施の形態の実施例15によるLEDモジュール15の概略構成を示している。図18に示す構成は実施例14の構成の変形例であって、LEDモジュール15の反射面13L及び13R側端部で、端部4個のLED7Wのそれぞれに色むら(この場合は輝度むら)補正用抵抗41をそれぞれ設けた構成を例示している。
【0054】
(実施例16)
図19は本実施の形態の実施例16によるLEDモジュール15の概略構成を示している。LEDドライバ59により白色LED7Wを個別に電流コントロールして輝度を補正する構成である。
【0055】
(実施例17)
図20は本実施の形態の実施例17によるLEDモジュール15の概略構成を示している。実施例7で説明したように、LEDモジュール15の両端は黄色成分であることが望ましい。そのため本実施例ではLEDモジュール15の両端からイエローLED7Y、シアンLED7C、マゼンタLED7Mの順に配置し、端部から4つ目以降に赤、緑、青のLED7R、7G、7Bが入光面12に沿って交互に離散的に配置されている。
【0056】
(実施例18)
図21は本実施の形態の実施例18によるLEDモジュール15の概略構成を示している。本実施例では、反射面13側端部にイエロー、シアン、マゼンタの3色中の2色のLED7が配置され、反射面13側端部から3つ目には赤又は青の1色のLED7が配置され、反射面13側端部から4つ目以降に赤、緑、青のLEDが入光面12に沿って交互に離散的に配置された構成を特徴とする。例えば図21に示す構成では、イエロー、シアン、マゼンタから2色(イエローとシアン)を選択し、さらに三原色から1色(赤か青)を選択している。イエローは赤と緑の中間色で、シアンは緑と青の中間色であり、両端にイエローとシアンを配色すると、赤成分か青成分が不足するため、三色目は不足色の赤か青を選択する。三色目はLEDの成分強度による。
【0057】
(実施例19)
図22は本実施の形態の実施例19によるLEDモジュール15の概略構成を示している。図22に示す構成は実施例17の構成の変形例であって、LEDモジュール15の反射面13L及び13R側端部で、端部3個のLED7Y、7C、7Mのそれぞれに色むら補正用抵抗41及びスイッチ43をそれぞれ設けた構成を例示している。
【0058】
(実施例20)
図23は本実施の形態の実施例20によるLEDモジュール15の概略構成を示している。LEDドライバ59によりイエロー、シアン、マゼンタから2色のLED7(図ではイエローのLED7YとシアンのLED7C)を選択し、それらは同一制御し、三原色L
ED7R、7G、7Bは同色毎に制御する構成である。
【0059】
(実施例21)
図24は本実施の形態の実施例21によるLEDモジュール15の概略構成を示している。実施例17の図20に示すLED構成において、LEDドライバ59によりイエロー、シアン、マゼンタの3色のLED7Y、7C、7Mをそれぞれ個別に電流コントロールして輝度と色度を補正する構成である。
【0060】
(実施例22)
図25は本実施の形態の実施例22によるLEDモジュール15の概略構成を示している。実施例18の図21に示すLED構成において、LEDドライバ59によりイエローLED7Y、シアンLED7C、赤又は青LED7R又は7Bをそれぞれ個別に電流コントロールして輝度と色度を補正する構成である。
【0061】
(実施例23)
図26は本実施の形態の実施例23によるLEDモジュールの概略構成を示している。図26(a)は、本実施例によるバックライトユニットの導光板11の光射出面16とLEDモジュール15の配置関係を、光射出面16の法線方向に見た状態で示している。図26(a)において、長方形の光射出面16の短辺側の対向両側面が入光面12T、12Bであり、長辺側の対向両側面が反射面13R、13Lである。図26(b)は、本実施例によるLEDモジュール15、15R、15Lの概略構成を示している。LEDモジュール15R、15Lの各LED8はLEDドライバ59により個別に駆動されるようになっている。
【0062】
導光板11の入光面12T、12B上側端部近傍から入光面12T、12Bに沿って、G(緑)色発光LED7Gと、R(赤)色発光LED7Rと、B(青)色発光LED7Bとがほぼ等間隔でこの順に連設されたLED7が複数個並んで配置されている。
一方、導光板11の入光面12T、12B下側端部近傍から入光面12T、12Bに沿って、G(緑)色発光LED7Gと、B(青)色発光LED7Bと、R(赤)色発光LED7Rとがほぼ等間隔でこの順に連設されたLED7が複数個並んで配置されている。
【0063】
反射面13R側には反射面13R両端部にそれぞれB(青)色発光LED8Bが配置されたLEDモジュール15Rが配置されている。反射面13L側には反射面13L両端部にそれぞれR(赤)色発光LED8Rが配置されたLEDモジュール15Lが配置されている。LED8R及びLED8Bは光射出面16の四隅に配置された色むら補正用LEDとして機能するようになっている。
【0064】
図3を用いて既に説明したように、図26(a)のLEDモジュール15の構成においても、反射面13Lのミラー効果により、光射出面16の下二隅では赤が不足する。一方、反射面13Rのミラー効果により、光射出面16の上二隅では青が不足する。その不足色のLEDを色むら補正用LEDとして配置することで、色むらを補正することができる。実施例22までは、LEDに流れる電流を減らし多い成分輝度を落とす考えであったが、実施例23は不足色を補うため、周辺光量比をも補える理想的な補正方法である。
【0065】
(実施例24)
図27は本実施の形態の実施例24によるLEDモジュールの概略構成を示している。図27は、実施例23の図26に示す色むら補正用LED8R、8Bにそれぞれ並列に補正用抵抗41aを接続した構成を示している。
【0066】
(実施例25)
図28は、実施例25によるバックライトユニットの導光板11の光射出面16とLEDモジュール15の配置関係を、光射出面16の法線方向に見た状態で示している。図28に示す構成は、図26(a)に示す構成に加えて、実施例23及び24での制御用に光射出面16四隅にそれぞれカラーセンサ50を配置してマイクロコンピュータ(不図示)で制御する方式である。光射出面16四隅の色むら発生個所裏面(導光板裏面)にカラーセンサ50を配置して輝度と色度情報をマイクロコンピュータに送り予め設定してある目標色度及び輝度に電流値もしくは電子抵抗値をコントロールして補正する。優先順位は色度補正とする。もしくは、目標とする色度輝度は、中央にあるカラーセンサの出力を基準としてもよい。
【0067】
(実施例26)
図29は本実施の形態の実施例26によるLEDモジュール15の概略構成を示す斜視図である。可変抵抗器からなる色むら(輝度むら)補正用抵抗41として機械式を選択した場合、LEDモジュール15端に色むら(輝度むら)補正用抵抗41を実装し、モールド筐体もしくは板金筐体に調整穴を設け、製造時に抵抗値の増減にて、LEDモジュール15両端のLED7の電流値を調整して色度を補正する。
【0068】
以上説明したように本実施の形態によれば、色むらや輝度むらの原因となるLEDの光量を制御したり補助的なLEDを付加したりして、LEDの数が少なく安価なエッジ式LEDバックライト方式で発生する表示領域四隅の色むらを低減することができる。
【0069】
本発明は上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
上記実施の形態では、導光板11の両サイドにLEDモジュール15を配置したが、これに限らず、片側だけにLEDモジュール15を配置してもよい。また、断面が楔形の導光板のような場合には当然片側のみにLEDモジュール15を配置してよい。
【0070】
また、上記実施の形態では、平行平板型の1枚の導光板に発明を適用したが、本発明はこれに限らず、サイドライト型であれば、導光板が2枚重ね合わされた構造の導平面2段型を始め他のあらゆる構造のバックライトユニットに適用可能である。さらに、バックライトユニットに限らずフロントライトユニットにも本発明は適用可能である。
【0071】
また、上記実施の形態では透明部材で形成された導光板11を導光領域に用いているが、本発明はこれに限られない。例えば導光領域側面部に反射部材が取り付けられていれば導光領域が中空の空気層であってももちろんよい。
【0072】
上記実施の形態は、光源としてLEDを用いたが本発明はこれに限られず、離散的光源列を構成し得るものであればいかなる発光体も用いることができる。また、上記実施例に記載の面照明装置において、LEDの色配置は両端から順に同じ色である鏡対称であってもよい。
【0073】
以上説明した本実施の形態による面照明装置及びそれを備えた液晶表示装置は、以下のようにまとめられる。
(付記1)
面状に分布して光を射出する光射出領域と、
前記光射出領域に光を導光する導光領域と、
前記導光領域に光を入光する入光面と、
前記入光面端部から延設されて前記導光領域内の光を反射する反射面と、
複数のLEDを前記入光面に沿って交互に離散的に配置したLEDモジュールと、
所定の前記LEDに並列に接続された色むら補正用抵抗と
を有することを特徴とする面照明装置。
(付記2)
付記1記載の面照明装置において、
前記色むら補正用抵抗は、可変抵抗器であること
を特徴とする面照明装置。
(付記3)
付記1又は2に記載の面照明装置において、
前記色むら補正用抵抗に直列にスイッチが設けられていること
を特徴とする面照明装置。
(付記4)
付記1乃至3のいずれか1項に記載の面照明装置において、
前記所定のLEDに直列に接続された第2の色むら補正用抵抗を有すること
を特徴とする面照明装置。
(付記5)
付記1乃至4のいずれか1項に記載の面照明装置において、
前記所定のLEDは、前記LEDモジュールの前記反射面側端部に配置された3個のうちの少なくとも1つであること
を特徴とする面照明装置。
(付記6)
付記1乃至4のいずれか1項に記載の面照明装置において、
前記所定のLEDは、前記LEDモジュールの前記反射面側端部に配置された3個のうちの2つであること
を特徴とする面照明装置。
(付記7)
付記1乃至4のいずれか1項に記載の面照明装置において、
前記所定のLEDは、前記LEDモジュールの前記反射面側端部に配置された3個又は3の倍数個であること
を特徴とする面照明装置。
(付記8)
付記1乃至7のいずれか1項に記載の面照明装置において、
前記LEDは、分光特性が異なること
を特徴とする面照明装置。
(付記9)
付記1乃至4のいずれか1項に記載の面照明装置において、
前記所定のLEDは、前記LEDモジュールの前記反射面側端部に配置された、3種類の分光特性を有する4個又は4の倍数個であること
を特徴とする面照明装置。
(付記10)
付記1乃至4のいずれか1項に記載の面照明装置において、
前記所定のLEDは、前記LEDモジュールの前記反射面側端部に配置された、4種類の分光特性を有する4個又は4の倍数個であること
を特徴とする面照明装置。
(付記11)
面状に分布して光を射出する光射出領域と、
前記光射出領域に光を導光する導光領域と、
前記導光領域に光を入光する入光面と、
前記入光面端部から延設されて前記導光領域内の光を反射する反射面と、
複数のLEDを前記入光面に沿って交互に離散的に配置し、前記反射面側端部の少なくとも1つの前記LEDを個別に駆動するLEDモジュールと
を有することを特徴とする面照明装置。
(付記12)
付記1乃至11のいずれか1項に記載の面照明装置において、
前記LEDは、前記LEDモジュールの前記反射面側端部4個の配列が端から緑−赤−青−緑の順であること
を特徴とする面照明装置。
(付記13)
付記1乃至11のいずれか1項に記載の面照明装置において、
前記LEDは、前記LEDモジュールの前記反射面側端部4個の配列が端から緑−青−赤−緑の順であること
を特徴とする面照明装置。
(付記14)
面状に分布して光を射出する光射出領域と、
前記光射出領域に光を導光する導光領域と、
前記導光領域に光を入光する入光面と、
前記入光面端部から延設されて前記導光領域内の光を反射する反射面と、
前記反射面側端部に少なくとも1つの白色LEDを配置して、複数のLEDが前記入光面に沿って交互に離散的に配置したLEDモジュールと
を有することを特徴とする面照明装置。
(付記15)
付記14記載の面照明装置において、
前記白色LEDに並列に接続された輝度むら補正用抵抗と、
前記輝度むら補正用抵抗をスイッチングするスイッチと
を有することを特徴とする面照明装置。
(付記16)
付記14記載の面照明装置において、
前記白色LEDを個別に駆動すること
を特徴とする面照明装置。
(付記17)
面状に分布して光を射出する光射出領域と、
前記光射出領域に光を導光する導光領域と、
前記導光領域に光を入光する入光面と、
前記入光面端部から延設されて前記導光領域内の光を反射する反射面と、
前記反射面側端部にイエロー、シアン、マゼンタの3色のLEDが配置され、前記端部から4つ目以降に赤、緑、青のLEDが前記入光面に沿って交互に離散的に配置されたLEDモジュールと
を有することを特徴とする面照明装置。
(付記18)
面状に分布して光を射出する光射出領域と、
前記光射出領域に光を導光する導光領域と、
前記導光領域に光を入光する入光面と、
前記入光面端部から延設されて前記導光領域内の光を反射する反射面と、
前記反射面側端部にイエロー、シアン、マゼンタの3色中の2色のLEDが配置され、前記端部から3つ目には赤又は青の1色のLEDが配置され、前記端部から4つ目以降に赤、緑、青のLEDが前記入光面に沿って交互に離散的に配置されたLEDモジュールと
を有することを特徴とする面照明装置。
(付記19)
付記17又は18に記載の面照明装置において、
前記反射面側端部の前記LEDに並列に接続された色むら補正用抵抗と、
前記色むら補正用抵抗をスイッチングするスイッチと
を有することを特徴とする面照明装置。
(付記20)
付記17又は18に記載の面照明装置において、
前記反射面側端部の前記LEDを個別に駆動すること
を特徴とする面照明装置。
(付記21)
面状に分布して光を射出する光射出領域と、
前記光射出領域に光を導光する導光領域と、
前記導光領域に光を入光する入光面と、
前記入光面端部から延設されて前記導光領域内の光を反射する反射面と、
複数のLEDを前記入光面に沿って交互に離散的に配置したLEDモジュールと、
前記光射出領域の四隅に配置された色むら補正用LEDと
を有することを特徴とする面照明装置。
(付記22)
付記21記載の面照明装置において、
前記色むら補正用LEDに並列に接続された補正用抵抗を有すること
を特徴とする面照明装置。
(付記23)
付記21又は22に記載の面照明装置において、
前記色むら補正用LEDを個別に駆動すること
を特徴とする面照明装置。
(付記24)
付記1乃至23のいずれか1項に記載の面照明装置において、
前記LEDの色配置が前記反射面両端から順に同じ色であること
を特徴とする面照明装置。
(付記25)
付記1乃至24のいずれか1項に記載の面照明装置において、
前記光射出領域の四隅及び中央の裏面又は表面に、輝度と色度を制御するための光センサーが配置されていること
を特徴とする面照明装置。
(付記26)
付記1乃至25のいずれか1項に記載の面照明装置において、
前記入光面の1側面に前記LEDモジュールを配置したこと
を特徴とする面照明装置。
(付記27)
付記1から26記載の面照明装置において、
前記色むら(輝度むら)補正用抵抗を外部から調整可能とするために板金又はモールドに調整穴を設けた筐体を有すること
を特徴とする面照明装置。
(付記28)
付記1乃至27のいずれか1項に記載の面照明装置において、
LED原色光の各色四隅の輝度比を揃え、且つ各色の周辺輝度比を統一することで、白色時の色むらを軽減すること
を特徴とする面照明装置。
(付記29)
対向配置された一対の基板間に封止された液晶を備えた液晶表示装置において、
付記1乃至28のいずれか1項に記載された面照明装置を有すること
を特徴とする液晶表示装置。
【符号の説明】
【0074】
1 液晶表示装置
2 液晶表示パネル
3 透過型拡散板
4、5 レンズシート
6 バックライトユニット
7、8、77 LED
10、10’ LEDセット
11 導光板
12 入光面
13 反射面
14 反射シート
15、15L、15R LEDモジュール
16 光射出面
20 リフレクタ
22 反射シート
24 散乱ドット
30 気体空間部
40、41 色むら補正用抵抗
42 第2の色むら補正用抵抗
43 スイッチ
43a トランジスタ
50 カラーセンサ
59 LEDドライバ
60 ハウジング

【特許請求の範囲】
【請求項1】
面状に分布して光を射出する光射出領域と、
前記光射出領域に光を導光する導光領域と、
前記導光領域に光を入光する入光面と、
前記入光面端部から延設されて前記導光領域内の光を反射する反射面と、
前記反射面側端部に少なくとも1つの白色LEDを配置して、複数のLEDが前記入光面に沿って交互に離散的に配置したLEDモジュールと
を有することを特徴とする面照明装置。
【請求項2】
請求項1記載の面照明装置において、
前記白色LEDに並列に接続された輝度むら補正用抵抗と、
前記輝度むら補正用抵抗をスイッチングするスイッチと
を有することを特徴とする面照明装置。
【請求項3】
面状に分布して光を射出する光射出領域と、
前記光射出領域に光を導光する導光領域と、
前記導光領域に光を入光する入光面と、
前記入光面端部から延設されて前記導光領域内の光を反射する反射面と、
前記反射面側端部にイエロー、シアン、マゼンタの3色のLEDが配置され、前記端部から4つ目以降に赤、緑、青のLEDが前記入光面に沿って交互に離散的に配置されたLEDモジュールと
を有することを特徴とする面照明装置。
【請求項4】
面状に分布して光を射出する光射出領域と、
前記光射出領域に光を導光する導光領域と、
前記導光領域に光を入光する入光面と、
前記入光面端部から延設されて前記導光領域内の光を反射する反射面と、
前記反射面側端部にイエロー、シアン、マゼンタの3色中の2色のLEDが配置され、前記端部から3つ目には赤又は青の1色のLEDが配置され、前記端部から4つ目以降に赤、緑、青のLEDが前記入光面に沿って交互に離散的に配置されたLEDモジュールと
を有することを特徴とする面照明装置。
【請求項5】
請求項3又は4に記載の面照明装置において、
前記反射面側端部の前記LEDに並列に接続された色むら補正用抵抗と、
前記色むら補正用抵抗をスイッチングするスイッチと
を有することを特徴とする面照明装置。
【請求項6】
面状に分布して光を射出する光射出領域と、
前記光射出領域に光を導光する導光領域と、
前記導光領域に光を入光する入光面と、
前記入光面端部から延設されて前記導光領域内の光を反射する反射面と、
複数のLEDを前記入光面に沿って交互に離散的に配置したLEDモジュールと、
前記光射出領域の四隅に配置された色むら補正用LEDと
を有することを特徴とする面照明装置。
【請求項7】
請求項6記載の面照明装置において、
前記色むら補正用LEDに並列に接続された補正用抵抗を有すること
を特徴とする面照明装置。
【請求項8】
対向配置された一対の基板間に封止された液晶を備えた液晶表示装置において、
請求項1乃至7のいずれか1項に記載された面照明装置を有すること
を特徴とする液晶表示装置。

【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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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【図21】
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【図22】
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【図23】
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【図24】
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【図25】
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【図26】
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【図27】
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【図28】
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【図29】
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【図30】
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【公開番号】特開2010−192448(P2010−192448A)
【公開日】平成22年9月2日(2010.9.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−64537(P2010−64537)
【出願日】平成22年3月19日(2010.3.19)
【分割の表示】特願2005−95102(P2005−95102)の分割
【原出願日】平成17年3月29日(2005.3.29)
【出願人】(000005049)シャープ株式会社 (33,933)
【Fターム(参考)】