JP2016081906A - 光源装置及び画像表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】光源装置から発せられた光の色ムラをより確実に低減することができる技術を提供する。【解決手段】本発明の光源装置は、複数の光源群を有し、各光源群は、第1の色の光を発する複数の第1光源、スペクトルのピークの波長が前記第1の色の光よりも長い第2の色の光を発する複数の第2光源、及び、スペクトルのピークの波長が前記第1の色の光よりも短い第3の色の光を発する複数の第3光源、を有し、同じ光源群が有する複数の第2光源の間隔と、同じ光源群が有する複数の第3光源の間隔とは、それぞれ、同じ光源群が有する複数の第1光源の間隔の最小値よりも狭い。【選択図】図1

Description

本発明は、光源装置及び画像表示装置に関する。
従来、液晶表示装置用のバックライト装置の光源として冷陰極蛍光管(CCFL)が用いられてきたが、近年、光源として発光ダイオード(LED)を用いたバックライト装置も増えてきている。LEDは点光源であるため、バックライト装置の光源としてLEDを用いる場合には、LEDの配置、光の拡散構造、光の反射構造などを工夫して、バックライト装置から発せられた光の輝度ムラや色ムラの発生を抑制する必要がある。特に、赤色、緑色、青色など複数色のLEDを用いたバックライト装置では、白色LEDを用いたバックライト装置よりも縞模様や格子模様の輝度ムラや色ムラが生じやすいため、LEDの配置、光の拡散構造、光の反射構造などを工夫する必要がある。
赤色、緑色、及び、青色の3色のLEDを使用したバックライト装置(光源装置)における色ムラを低減するための技術は、例えば、特許文献1〜3に開示されている。特許文献1〜3には、複数の発光クラスタを有する光源装置が開示されている。
特許文献1に開示の光源装置では、複数種類の発光クラスタが使用されている。特許文献1に開示の発光クラスタは、上記3色のLEDが三角形配置された発光クラスタである。そして、上記複数種類の発光クラスタは、赤色LEDの配置が互いに異なる複数の発光クラスタである。特許文献1に開示の光源装置では、発光クラスタの配置位置に応じて、配置される発光クラスタの種類が変更されている。
特許文献2に開示の光源装置では、色(発光色;発光素子から発せられる光の色)が互いに異なる複数の発光素子を有する発光クラスタが使用されている。特許文献2に開示の発光クラスタは、少なくとも1つの色について、その色の発光素子を複数有している。そして、特許文献2に開示の発光クラスタでは、各色の発光素子の中心位置が略一致するように、各発光素子が配置されている。
特許文献3に開示の光源装置では、色が互いに異なるN個の点光源を有する発光クラスタが使用されている。そして、特許文献3に開示の光源装置では、各発光クラスタが、その発光クラスタに隣接する発光クラスタに対して時計方向または反時計方向に所定の角度で回転されて配置されている。
また、LEDが点光源であることを利用して、LEDの発光輝度を個別に制御することで、バックライト装置の明るさを部分的に変更し、表示画像のコントラストを高める技術がある。このような発光輝度の制御は、一般的にローカルディミング制御と呼ばれている。ローカルディミング制御では、画面の領域を構成する複数の分割領域のそれぞれについて、画像信号の輝度値を分析し、対応する光源の発光輝度を輝度値の分析結果に基づいて制御する処理が行われる。それにより、表示画像のコントラストが向上される。また、分割領域に対応する光源として複数色の光源を用いることにより、分割領域毎に、バックライト装置の発光輝度だけでなく発光色も変更することができる。具体的には、複数色の光源の発光輝度比を変更することにより、バックライト装置の発光色を変更することができる。分割領域毎にバックライト装置の発光色を制御することにより、表示画像の色域を拡大することができる。
ローカルディミング制御可能な光源装置における色ムラを低減するための技術は、例えば、特許文献4に開示されている。具体的には、特許文献4には、発光クラスタの外縁部で生じる色ムラを低減するための技術が開示されている。特許文献4に開示の技術では、複数の分割領域に対応する複数の光源ユニット(発光クラスタ)のそれぞれが、複数の赤
色LED、複数の緑色LED、及び、複数の青色LEDで構成されている。そして、光源ユニット毎に以下の条件を満たすように、各LEDが配置されている。
条件:複数の赤色LEDに基づく輝度プロファイルの重心、複数の緑色LEDに基づく輝度プロファイルの重心、及び、複数の青色LEDに基づく輝度プロファイルの重心が、光源ユニットの重心と略一致する。
特開2008−034361号公報 特開2007−013007号公報 特開2008−041666号公報 特開2008−003220号公報
ここで、各々が複数色のLEDを有する複数の発光クラスタを有する光源装置で生じる色ムラについて説明する。
まず、互いに隣接する発光クラスタ間で同色のLEDが近接配置されている場合を考える。この場合には、すべての発光クラスタの点灯時に、縞模様または格子模様の色ムラが生じてしまう。
次に、ローカルディミング制御を行った場合を考える。この場合には、発光クラスタ間で発光輝度が異なることにより、発光クラスタ間で色ムラが生じてしまう。具体的には、発光クラスタ間で発光輝度が異なると、特定の色についての発光クラスタ間での発光輝度の違いが色ムラとして知覚されてしまう。
しかしながら、上述した特許文献1に開示の技術は、全発光クラスタが同じ発光輝度で発光した場合に画面上部、画面下部、及び、画面角部で生じる色ムラを低減するための技術であり、ローカルディミング制御時に生じる色ムラについては考慮されていない。そのため、特許文献1に開示の技術を用いたとしても、ローカルディミング制御時に生じる色ムラを低減することはできない。
特許文献2に開示の技術でも、ローカルディミング制御時に生じる色ムラについては考慮されていない。そのため、特許文献2に開示の技術を用いたとしても、ローカルディミング制御時に生じる色ムラを低減することはできない。また、特許文献2に開示の技術では、互いに隣接する発光クラスタ間で同色のLEDが近接配置されることがあり、縞模様または格子模様の色ムラが生じてしまうことがある。
特許文献3に開示の技術でも、ローカルディミング制御時に生じる色ムラについては考慮されていない。そのため、特許文献3に開示の技術を用いたとしても、ローカルディミング制御時に生じる色ムラを低減することはできない。また、特許文献3に開示の技術では、発光クラスタが、複数の色のそれぞれについて、その色の光源を1つだけ有する場合の色ムラを低減するための技術である。しかしながら、赤色LED、緑色LED、及び、青色LEDを用いて白色光を得る場合には、緑色LEDの発光量を高めるために、複数の緑色LEDを用いることが多い。そして、特許文献3に開示の技術では、発光クラスタが1つの色の光源として複数の光源を有する場合については考慮されていない。
特許文献4に開示の技術は、ローカルディミング制御時に生じる色ムラではなく、各色のLEDから光の合成性(混色性)が中心部と外縁部とで異なることにより生じる色ムラを低減するための技術である。そのため、特許文献4に開示の技術を用いたとしても、ローカルディミング制御時に生じる色ムラを低減することはできない。
本発明は、光源装置から発せられた光の色ムラをより確実に低減することができる技術を提供することを目的とする。
本発明の光源装置は、
複数の光源群を有し、
各光源群は、
第1の色の光を発する複数の第1光源、
スペクトルのピークの波長が前記第1の色の光よりも長い第2の色の光を発する複数の第2光源、及び、
スペクトルのピークの波長が前記第1の色の光よりも短い第3の色の光を発する複数の第3光源、
を有し、
同じ光源群が有する複数の第2光源の間隔と、同じ光源群が有する複数の第3光源の間隔とは、それぞれ、同じ光源群が有する複数の第1光源の間隔の最小値よりも狭い
ことを特徴とする。
本発明の画像表示装置は、
複数の光源群を有する光源装置と、
前記光源装置から発せられた光を変調することで画面に画像を表示する表示部と、
を有し、
各光源群は、
第1の色の光を発する複数の第1光源、
スペクトルのピークの波長が前記第1の色の光よりも長い第2の色の光を発する複数の第2光源、及び、
スペクトルのピークの波長が前記第1の色の光よりも短い第3の色の光を発する複数の第3光源、
を有し、
同じ光源群が有する複数の第2光源の間隔と、同じ光源群が有する複数の第3光源の間隔とは、それぞれ、同じ光源群が有する複数の第1光源の間隔の最小値よりも狭い
ことを特徴とする。
本発明によれば、光源装置から発せられた光の色ムラをより確実に低減することができる。
実施例1に係る光源装置の構成の一例を示す図 実施例2に係る光源装置の構成の一例を示す図 実施例2に係る光源装置の輝度分布の一例を示す図 実施例3に係る光源装置の構成の一例を示す図 実施例4に係る光源装置の構成の一例を示す図 実施例5に係る画像表示装置の構成の一例を示す図
<実施例1>
以下、本発明の実施例1に係る光源装置について説明する。本実施例に係る光源装置は、ローカルディミング制御可能な光源装置である。本実施例に係る光源装置は、例えば、液晶表示装置用のバックライト装置として使用することができる。
なお、本実施例に係る光源装置はバックライト装置に限らない。本実施例に係る光源装置は、光源装置から発せられた光を変調して画像を表示する画像表示装置であれば、どのような画像表示装置でも使用することができる。例えば、本実施例に係る光源装置は、液
晶素子の代わりにMEMS(Micro Electro Mechanical System)シャッターを用いたMEMSシャッター方式ディスプレイでも使用することができる。本実施例に係る光源装置は、広告標識装置、標識表示装置、等の画像表示装置でも使用することができる。本実施例に係る光源装置は、街灯、室内照明、顕微鏡照明などの照明装置として使用することもできる。
(光源装置の構成)
まず、本実施例に係る光源装置の大まかな構成について説明する。
図1は、本実施例に係る光源装置100の構成の一例を示す。図1において、X方向は光源装置100の水平方向であり、Y方向は光源装置100の垂直方向であり、Z方向は光源装置100の高さ方向である。
図1に示すように、光源装置100は、マトリクス状に配置された複数の発光クラスタ13を有する。図1の例では、光源装置100は、3行3列の9つの発光クラスタ13を有する。また、図1では示されていないが、光源装置100は拡散板と基板をさらに有する。
図1の例では、距離L1は距離L2よりも大きい。距離L1は、発光クラスタ13の中心位置(P1)と当該発光クラスタ13に対して水平方向の側に隣接する発光クラスタ13の中心位置との間の水平方向における距離である。距離L2は、発光クラスタ13の中心位置と当該発光クラスタ13に対して垂直方向の側に隣接する発光クラスタ13の中心位置との間の垂直方向における距離である。そのため、図1の例では、光源装置100の発光領域(光が発せられる領域)の形状は長方形となる。
なお、複数の発光クラスタ13は、互いに分離されていてもよいし、互いに分離されていなくてもよい。
なお、発光クラスタ13の数は9つに限らない。発光クラスタ13の数は9つより多くても少なくてもよい。例えば、複数の発光クラスタ13は、2行2列の4つの発光クラスタ13であってもよいし、4行4列の16個の発光クラスタ13であってもよいし、2行5列の10個の発光クラスタ13であってもよい。また、複数の発光クラスタ13はマトリクス状に配置されていなくてもよい。例えば、複数の発光クラスタ13は千鳥状に配置されていてもよい。
なお、距離L1と距離L2の大小関係は上記関係に限らない。例えば、距離L1は距離L2と等しくてもよいし、距離L1は距離L2より小さくてもよい。
各発光クラスタ13は、複数の第1光源、複数の第2光源、及び、複数の第3光源を有する光源群である。第1光源は、第1の色の光を発する光源である。第2光源は、スペクトルのピークの波長(主波長)が第1の色の光よりも長い第2の色の光を発する光源である。第3光源は、主波長が第1の色の光よりも短い第3の色の光を発する光源である。図1の例では、第1光源として緑色LED10(G光源)が使用されており、第2光源として赤色LED11(R光源)が使用されており、第3光源として青色LED12(B光源)が使用されている。また、図1の例では、各発光クラスタ13は、4つの緑色LED10、2つの赤色LED11、及び、2つの青色LED12を有する。緑色LED10は、第1の色の光として緑色の光を発するLEDであり、赤色LED11は、第2の色の光として赤色の光を発するLEDであり、青色LED12は、第3の色の光として青色の光を発するLEDである。緑色LED10から発せられる光のスペクトルは、490nm以上559nm以下の波長範囲にピーク(極大値)を有する。換言すれば、緑色LED10から発せられる光の主波長範囲は、490nm以上559nm以下の範囲である。赤色LED11から発せられる光の主波長範囲は、611nm以上700nm以下の範囲である。青色LED12から発せられる光の主波長範囲は、430nm以上490nm未満の範囲である。
なお、第1の色、第2の色、第3の色は、上述した色(緑色、赤色、及び、青色)に限らない。各光の主波長範囲は、上述した範囲(490nm以上559nm以下の範囲、611nm以上700nm以下の範囲、及び、430nm以上490nm未満の範囲)に限らない。
なお、各発光クラスタ13が有するLEDの数は、特に限定されない。例えば、同じ発光クラスタ13が有する緑色LED10の数は4つより多くても少なくてもよい。同じ発光クラスタ13が有する赤色LED11の数は2つより多くても少なくてもよい。同じ発光クラスタ13が有する青色LED12の数は2つより多くても少なくてもよい。
なお、光源は発光ダイオード(LED)に限らない。例えば、光源は、レーザーダイオード、有機EL素子、等であってもよい。
本実施例では、ローカルディミング制御を行う場合に、各発光クラスタ13の発光輝度が個別に制御される。また、本実施例では、ローカルディミング制御を行う場合に、同じ発光クラスタ13が有する複数のLEDのそれぞれの発光輝度が、当該発光クラスタ13から所定の色の光が発せられるように制御される。所定の色が白色である場合には、例えば、緑色LED10の発光輝度:赤色LED11の発光輝度:青色LED12の発光輝度が、およそ7:3:1となるように、各LEDの発光輝度が制御される。
本実施例では、複数色のLEDを使用することにより、単色のLEDを使用する場合よりも、上記所定の色の光の色域を拡大することができる。具体的には、緑色LED10の発光輝度、赤色LED11の発光輝度、及び、青色LED12の発光輝度の比率を微調整することにより、上記所定の色の光の色度点を変更することができる。
なお、上記所定の色は白色でなくてもよい。
光源装置100が画像表示装置用の光源装置である場合には、複数の発光クラスタ13は、画面の領域を構成する複数の分割領域に対応するように設けられる。例えば、発光クラスタ13は、表示パネル(表示部)の背面における対応分割領域(当該発光クラスタ13に対応する分割領域)に光を照射するように設けられる。具体的には、発光クラスタ13は、当該発光クラスタ13の中心位置P1が対応分割領域の中心位置と略一致するように設けられる。本実施例では、“略一致”は“完全一致”を含む。
ここで、マトリクス状に配置された複数の分割領域を得る場合の例を説明する。画面のアスペクト比が水平方向16:垂直方向9である場合には、16の倍数で画面を水平方向に分割し、9の倍数で画面を垂直方向に分割することで正方形の分割領域が得られる。分割領域の数は、例えば、画像表示装置に求められるコントラストに基づいて決定される。
なお、分割領域とは異なる領域(画面の少なくとも一部の領域)が、発光クラスタに対応する対応領域として定められていてもよい。対応領域は他の対応領域に重なっていてもよい。複数の対応領域として、互いに接しない複数の領域が定められていてもよい。2つ以上の発光クラスタに対して1つの対応領域が対応付けられていてもよい。上述した分割領域も、“対応領域”と呼ぶことができる。
なお、複数の対応領域はマトリクス状に配置されていなくてもよい。例えば、複数の対応領域は千鳥状に配置されていてもよい。
なお、発光クラスタ13のサイズは、対応領域のサイズと等しくてもよいし、そうでなくてもよい。発光クラスタ13のサイズは、対応領域のサイズより大きくても小さくてもよい。
なお、対応領域の形状は、正方形でなくてもよい。例えば、対応領域の形状は、正方形以外の四角形(長方形、平行四辺形、台形、等)、円形、三角形、五角形、等であってもよい。
なお、光源装置100の外縁部(端部)には、外縁部における輝度と混色性(緑色LE
D10、赤色LED11、及び、青色LED12から発せられた光の合成性(混色性))を向上させるために、光の反射性が高い反射壁が設けられてもよい。光源装置100が画像表示装置用の光源装置である場合には、画像表示装置の表示領域(画面の領域)、または、表示領域を含む領域(表示領域よりも大きい領域)を囲むように、反射壁を設ければよい。
(光源の配置)
次に、本実施例に係る光源の配置について説明する。
まず、第1光源である緑色LED10の配置について説明する。
図1の例では、同じ発光クラスタ13が有する4つの緑色LED10は、当該発光クラスタの中心位置P1から見て他のLED(赤色LED11と青色LED12)よりも外側に配置されている。そして、図1の例では、同じ発光クラスタ13が有する4つの緑色LED10は、当該発光クラスタ13の中心位置P1に対して略点対称となるように配置されている。さらに、図1の例では、同じ発光クラスタ13が有する4つの緑色LED10は、2行2列のマトリクスを形成するように配置されている。上記マトリクスの行方向は水平方向と略一致し、上記マトリクスの列方向は垂直方向と略一致している。そして、図1の例では、同じ発光クラスタ13が有する4つの緑色LED10の間隔の最小値(水平方向における間隔の最小値、及び、垂直方向における間隔の最小値)が間隔L3となるように、各緑色LED10が配置されている。
そのため、図1の例では、各発光クラスタ13の発光領域(光が発せられる領域)の形状は正方形となる。
また、緑色LED10は、発光クラスタから発せられた光として白色の光を得る際に、赤色LED11や青色LED12よりも高い輝度の光を発する光源である。輝度が高い光を発する4つの緑色LED10を、発光クラスタ13の中心位置P1に対して略点対称となるように配置することにより、発光クラスタ13から発せられる光の輝度分布として、中心位置P1で輝度が最も高い輝度分布を得ることができる。
また、図1の例では、間隔L3は、発光クラスタ13が有する緑色LED10と、当該発光クラスタ13に隣接する発光クラスタ13が有する緑色LED10と、の間隔の最小値L6よりも狭い。即ち、図1の例では、以下の条件式1を満たすように、各緑色LED10が配置されている。
間隔L3<間隔L6 ・・・(条件式1)
条件式1が満たされることにより、発光クラスタ13が有する複数のLEDから発せられた光の混色性を高めることができる。その結果、光源装置100から発せられた光の色ムラ(縞模様や格子模様の色ムラ)を低減することができる。
言い換えると、間隔L6が間隔L3よりも長くなるようにすることで、発光クラスタの数を減らすことができ、LEDの総数を減らすことができる。このため、光源装置または表示装置のコストが削減できる。発光クラスタ13から発せられる光の色ムラが低減できるため、このように間隔L6が間隔L3よりも長くなるようにしても、互いに隣接する複数の発光クラスタ13間の色ムラも少ない。
なお、LEDの間隔はどのように定義されてもよい。例えば、LEDの中心位置と隣接LEDの中心位置との間の距離が、LEDの間隔として使用されてもよい。LEDの縁と隣接LEDの縁との間の距離が、LEDの間隔として使用されてもよい。上記2つの縁は、例えば、同じ側に位置する2つの縁、互いに対向する2つの縁、等である。
なお、対応領域の形状は、正方形でなくてもよい。例えば、対応領域の形状は、正方形以外の四角形(長方形、平行四辺形、台形、等)、円形、三角形、五角形、等であってもよい。
次に、第2光源である赤色LED11と、第3光源である青色LED12と、の配置について説明する。
CIE1976UCS色度図からわかるように、人間の色覚上、赤色や青色は、緑色に比べて色味や輝度の違いが知覚されやすい。そのため、発光クラスタ13の外縁部に赤色LED11や青色LED12が配置されている場合、発光クラスタ13から発せられた光の色ムラが生じてしまう。具体的には、発光クラスタ13の中心部では、緑色LED10、赤色LED11、及び、青色LED12から発せられた光の混色が十分に行われるため、発光クラスタ13から発せられた光として白色の光を得ることができる。一方で、発光クラスタ13の外縁部では、上記混色が不十分となり、発光クラスタ13から発せられた光として赤みがかった色や青みがかった色の光が得られてしまう。その結果、色ムラが生じてしまう。このような色ムラは、ローカルディミング制御時などのように、発光クラスタ13間で発光輝度が異なる場合に、より顕著に現れる。
このような色ムラをも低減するために、本実施例では、赤色LED11と青色LED12の配置も工夫されている。
図1の例では、同じ発光クラスタ13が有する2つの赤色LED11は、当該発光クラスタ13の中心位置P1に対して略点対称となるように配置されている。また、同じ発光クラスタ13が有する2つの青色LED12も、当該発光クラスタ13の中心位置P1に対して略点対称となるように配置されている。そして、図1の例では、同じ発光クラスタ13が有する2つの赤色LED11の間隔L4は間隔L3より狭く、同じ発光クラスタ13が有する2つの青色LED12の間隔L5も間隔L3より狭い。即ち、図1の例では、以下の条件式2,3を満たすように、各赤色LED11と各青色LED12とが配置されている。
間隔L4<間隔L3 ・・・(条件式2)
間隔L5<間隔L3 ・・・(条件式3)
2つの赤色LED11と2つの青色LED12とがそれぞれ中心位置P1に対して略点対称となるように配置され、且つ、条件式2,3が満たされることにより、発光クラスタ13が有する複数のLEDから発せられた光の混色性をより高めることができる。それにより、同色のLEDの間での発光色や発光輝度のばらつきが生じた場合でも、そのようなばらつきを知覚されにくくすることができる。ひいては、ローカルディミング制御時に顕著に現れる上記色ムラを低減することができる。
人間の色覚上、緑色に比べて色味や輝度の違いが知覚されやすい赤色および青色のLED同士の間隔L4,L5を、緑色LED同士の間隔L3よりも短くすることで、赤色および青色のLEDの製造ばらつきの影響を低減することができる。
また、本実施例では、同じ発光クラスタ13が有する2つの赤色LED11は、上記行方向(上記水平方向)と上記列方向(上記垂直方向)の一方に並べて配置されている。そして、同じ発光クラスタ13が有する2つの青色LED12は、上記行方向と上記列方向の他方に並べて配置されている。図1の例では、同じ発光クラスタ13が有する2つの赤色LED11は、上記列方向に並べて配置されており、同じ発光クラスタ13が有する2つの青色LED12は、上記行方向に並べて配置されている。
なお、間隔L4は、間隔L5と等しくてもよいし、そうでなくてもよい。間隔L4は、間隔L5より長くても短くてもよい。
以上述べたように、本実施例によれば、同じ発光クラスタが有する複数の光源は、以下の条件1〜3を満たすように配置される。
条件1:同じ発光クラスタが有する複数の第1光源、複数の第2光源、及び、複数の第3光源は、それぞれ、当該発光クラスタの中心位置に対して略点対称となるように配置さ
れる。
条件2:同じ発光クラスタが有する複数の第1光源の間隔の最小値は、当該発光クラスタが有する第1光源と、当該発光クラスタに隣接する発光クラスタが有する第1光源と、の間隔の最小値よりも狭い。
条件3:同じ発光クラスタが有する複数の第2光源の間隔と、同じ発光クラスタが有する複数の第3光源の間隔とは、それぞれ、同じ発光クラスタが有する複数の第1光源の間隔よりも狭い。
それにより、光源装置から発せられた光の色ムラをより確実に低減することができる。具体的には、縞模様や格子模様の色ムラと、ローカルディミング制御時に顕著に現れる色ムラと、の両方を低減することができる。
なお、上記条件1〜3が満たされれば、光源の配置は特に限定されない。例えば、同じ発光クラスタが有する4つの緑色LEDによって形成されるマトリクスの行方向および列方向は、光源装置の水平方向および垂直方向と異なる方向であってもよい。同じ発光クラスタが有する2つの赤色LEDは、上記マトリクスの行方向に並べて配置されてもよいし、同じ発光クラスタが有する2つの青色LEDは、上記マトリクスの列方向に並べて配置されてもよい。同じ発光クラスタが有する2つの赤色LEDは、上述した行方向、列方向、水平方向、及び、垂直方向とは異なる方向に並べて配置されてもよい。同じ発光クラスタが有する2つの青色LEDについても同様である。
<実施例2>
以下、本発明の実施例2に係る光源装置について説明する。
なお、本実施例において、光源装置が有する発光クラスタの構成、数、配置、等は、実施例1と同じであるため、その説明は省略する。
図2は、本実施例に係る光源装置200の構成の一例を示す側面図である。
図2に示すように、光源装置200は、複数の発光クラスタ13、拡散板14、及び、基板15を有する。図2の例では、複数の発光クラスタ13は、基板15上に設けられている。基板15は、光の反射性が高い板状部材である。そのため、基板15は“反射板”と呼ぶこともできる。拡散板14は、複数の発光クラスタ13から発せられた光を拡散する拡散部材である。
なお、基板15として、光の反射性が低い板状部材が使用されてもよい。但し、光の反射性が高い板状部材を基板15として使用することにより、発光クラスタ13が有する複数のLEDから発せられた光の混色性を高めることができる。
なお、拡散部材の形状は板状に限らない。
拡散板14は、複数の発光クラスタ13と対向する位置に設けられる。図2の例では、拡散板14の中心位置と発光クラスタ13(LED)の中心位置との間の距離Hは、距離L1よりも狭く、且つ、間隔L6よりも広い。距離Hは、発光クラスタ13の発光方向における距離である。また、図2には示されていないが、距離Hは、距離L2よりも狭い。即ち、図2の例では、以下の条件式4を満たすように、拡散板14が配置されている。
間隔L6<距離H<距離L1および距離L2 ・・・(条件式4)
条件式4が満たされることにより、光源装置200から発せられた光の輝度ムラを低減することができる。具体的には、条件式4の“距離H<距離L1および距離L2”が満たされることにより、光源装置200から発せられた光の輝度ムラを低減することができる。
なお、距離Hは間隔L6より短くてもよい。
光源装置200(拡散板14)から発せられた光の輝度分布の一例を図3に示す。図3の輝度分布は、図1の点P2の周囲に配置された4つの発光クラスタ13を発光させたと
きの輝度分布であり、距離L1=距離L2=37mmであり且つ間隔L6=26mmである場合の輝度分布である。図3には、距離Hが29mmである場合、距離Hが31mmである場合、距離Hが33mmである場合、及び、距離Hが40mmである場合、の合計4つの場合について、輝度分布が示されている。図3の横軸は、水平方向及び垂直方向における点P2からの距離を示し、図3の縦軸は、点P2での輝度が“1”となるように正規化された輝度を示している。
図3に示すように、距離Hが29mm、31mm、及び、33mmである場合には、輝度ムラが比較的小さい。そして、距離Hが40mmである場合には、点P2から離れた位置で輝度が急激に変化している。即ち、距離Hが40mmである場合には、輝度ムラが大きい。そのため、距離Hに上限値を設けることは重要であり、“距離H<距離L1および距離L2”が満たされることにより、光源装置200から発せられた光の輝度ムラを低減することができる。距離Hの最適な下限値は、拡散板14の特性、許容できる輝度ムラの大きさ、等にもよるが、距離Hの下限値として間隔L6を使用することができる。
以上述べたように、本実施例によれば、実施例1で述べた条件1〜3を満たすように、同じ発光クラスタが有する複数の光源が配置される。それにより、実施例1で述べた効果と同様の効果を得ることができる。また、本実施例によれば、“距離H<距離L1および距離L2”を満たすように、複数の発光クラスタと拡散板とが配置される。それにより、輝度ムラをも低減することができる。
なお、実施例1と同様に、本実施例に係る光源装置の構成も、種々の変更が可能である。
<実施例3>
以下、本発明の実施例3に係る光源装置について説明する。
図4は、本実施例に係る光源装置300の構成の一例を示す。
図4に示すように、光源装置300は9つの発光クラスタ(5つの発光クラスタ33と4つの発光クラスタ34)を有し、各発光クラスタは、4つの緑色LED30、2つの赤色LED31、及び、2つの青色LED32を有する。発光クラスタの配置、及び、緑色LED30の配置は、実施例1と同様である。また、図4では示されていないが、光源装置300は拡散板と基板をさらに有する。
図4の例では、互いに隣接する発光クラスタ間(互いに隣接する光源群間)で、同じ発光クラスタが有する2つの赤色LED31と2つの青色LED32との位置関係が互いに異なっている。具体的には、発光クラスタ33に、他の発光クラスタ33ではなく、発光クラスタ34が隣接するように、各発光クラスタが配置されている。発光クラスタ33では、2つの赤色LED31が、垂直方向に並べて配置されており、2つの青色LED32が、水平方向に並べて配置されている。発光クラスタ34では、2つの赤色LED31が、水平方向に並べて配置されており、2つの青色LED32が、垂直方向に並べて配置されている。そのため、図4の例では、互いに隣接する発光クラスタ間で、同じ発光クラスタが有する2つの赤色LED31と2つの青色LED32との配列方向が入れ替えられている。
上述した配置によれば、互いに隣接する発光クラスタ間における赤色LED31と青色LED32の最短距離を低減することができる。そのため、仮に格子模様や縞模様の色ムラが発生したとしても、格子模様や縞模様の色は赤色と青色が混色されたマゼンダ色となる。人間の色覚上、マゼンダ色は、赤色や青色に比べて色味や輝度の違いが知覚されにくい。従って、上述した配置によれば、格子模様や縞模様の色ムラを視認しにくくすることができる。
以上述べたように、本実施例によれば、実施例1で述べた条件1〜3を満たすように、同じ発光クラスタが有する複数の光源が配置される。それにより、実施例1で述べた効果と同様の効果を得ることができる。また、本実施例では、互いに隣接する発光クラスタ間で、同じ発光クラスタが有する複数の第2光源と複数の第3光源との位置関係が、互いに異なる。それにより、格子模様や縞模様の色ムラを知覚(視認)しにくくすることができる。
なお、実施例1と同様に、本実施例に係る光源装置の構成も、種々の変更が可能である。
<実施例4>
以下、本発明の実施例4に係る光源装置について説明する。
(光源装置の構成)
まず、本実施例に係る光源装置の大まかな構成について説明する。
図5は、本実施例に係る光源装置400の構成の一例を示す。
図5に示すように、光源装置400は、9つの発光クラスタ(5つの発光クラスタ46と4つの発光クラスタ47)を有する。発光クラスタの配置は、実施例1と同様である。また、図5では示されていないが、光源装置400は拡散板と基板をさらに有する。
図5の例では、各発光クラスタは、2つの第1の緑色LED40(光源C)、2つの第2の緑色LED41(光源D)、1つの第1の赤色LED42、1つの第2の赤色LED43、1つの第1の青色LED44、及び、1つの第2の青色LED45を有する。図5では、第1の緑色LED40に“G1”、第2の緑色LED41に“G2”、第1の赤色LED42に“R1”、第2の赤色LED43に“R2”、第1の青色LED44に“B1”、第2の青色LED45に“B2”が記載されている。
第2の緑色LED41は、第1の緑色LED40が発する光と主波長が異なる光を発する。例えば、第2の緑色LED41が発する光の主波長と、第1の緑色LED40が発する光の主波長と、は6nm〜16nm程度離れている。
第2の赤色LED43は、第1の赤色LED42が発する光と主波長が異なる光を発する。例えば、第2の赤色LED43が発する光の主波長と、第1の赤色LED42が発する光の主波長と、は6nm〜16nm程度離れている。
第2の青色LED45は、第1の青色LED44が発する光と主波長が異なる光を発する。例えば、第2の青色LED45が発する光の主波長と、第1の青色LED44が発する光の主波長と、は6nm〜16nm程度離れている。
なお、第1の緑色LED40、第2の緑色LED41、第1の赤色LED42、第2の赤色LED43、第1の青色LED44、及び、第2の青色LED45のそれぞれの数は、上述した数より多くてもよい。
発光クラスタ46では、第1の赤色LED42と第2の赤色LED43とが、垂直方向に並べて配置されており、第1の青色LED44と第2の青色LED45とが、水平方向に並べて配置されている。発光クラスタ47では、第1の赤色LED42と第2の赤色LED43とが、水平方向に並べて配置されており、第1の青色LED44と第2の青色LED45とが、垂直方向に並べて配置されている。そして、発光クラスタ46に、他の発光クラスタ46ではなく、発光クラスタ47が隣接するように、各発光クラスタが配置されている。
(光源の配置)
次に、本実施例に係る光源の配置について説明する。
図5の例では、同じ発光クラスタが有する第1の緑色LED40と第2の緑色LED41は、当該発光クラスタの中心位置P1に対して略点対称となるように配置されている。そして、同じ発光クラスタが有する複数の緑色LEDのうち、当該発光クラスタに隣接す
る発光クラスタが有する第1の緑色LED40に最も近い緑色LEDは、第2の緑色LED41である。また、同じ発光クラスタが有する複数の緑色LEDのうち、当該発光クラスタに隣接する発光クラスタが有する第2の緑色LED41に最も近い緑色LEDは、第1の緑色LED40である。
赤色LEDと青色LEDも、緑色LEDと同様に配置される。
図5の例では、同じ発光クラスタが有する第1の赤色LED42と第2の赤色LED43が、当該発光クラスタの中心位置P1に対して略点対称となるように配置されている。そして、同じ発光クラスタが有する第1の青色LED44と第2の青色LED45が、当該発光クラスタの中心位置P1に対して略点対称となるように配置されている。
同じ発光クラスタが有する複数の光源のうち、主波長が離れている複数の同色系光源を、当該発光クラスタの中心位置に対して点対称となるように配置することにより、当該発光クラスタが有する複数の光源から発せられた光の混色性を高めることができる。その結果、格子模様や縞模様の色ムラを低減することができる。また、互いに隣接する発光クラスタ間で互いに最も近接する2つの同色系光源として、主波長が離れている2つの同色系光源が配置されることによっても、上記混色性を高めることができる。その結果、格子模様や縞模様の色ムラを低減することができる。
以上述べたように、本実施例によれば、実施例1で述べた条件1〜3を満たすように、同じ発光クラスタが有する複数の光源が配置される。それにより、実施例1で述べた効果と同様の効果を得ることができる。また、本実施例によれば、実施例3で述べた位置関係で第2光源と第3光源が配置される。それにより、実施例3で述べた効果と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施例によれば、同じ発光クラスタが有する複数の光源は、以下の条件4〜6を満たすように配置される。
条件4:同じ発光クラスタが有する複数の光源のうち、主波長が離れている複数の同色系光源が、当該発光クラスタの中心位置に対して点対称となるように配置されている。
条件5:互いに隣接する発光クラスタ間で互いに最も近接している2つの同色系光源として、主波長が離れている2つの同色系光源が配置されている。
それにより、縞模様や格子模様の色ムラをより低減することができる。
なお、上述した条件4,5の一方が満たされなくてもよい。
なお、本実施例では、第1光源の配置が条件4,5を満たし、第2光源と第3光源の配置が条件4を満たす例を説明したが、これに限らない。例えば、同じ発光クラスタが第1の赤色LEDと第2の赤色LEDをそれぞれ複数有する場合には、赤色LED(第2光源)の配置が条件4,5を満たしてもよい。同じ発光クラスタが第1の青色LEDと第2の青色LEDをそれぞれ複数有する場合には、青色LED(第3光源)の配置が条件4,5を満たしてもよい。
なお、実施例1と同様に、本実施例に係る光源装置の構成も、種々の変更が可能である。
<実施例5>
本発明の実施例5に係る画像表示装置800の構成の一例を、図6(A)、図6(B)、及び、図6(C)を用いて説明する。図6(A)は、画像表示装置800の分解斜視図である。
液晶表示装置800は、液晶パネル801と、液晶パネル801の背面側に設けられた直下型のバックライトユニット802(光源装置)と、液晶パネル801を表示面側から抑える枠体803とを有する。
バックライトユニット802は、液晶パネル801側を開口したバックライトケース8
02aと、光透過性や光拡散性または光集光性を有する光学シート群802bとにより略密閉された箱状部材である。バックライトユニット802の内部(バックライトケース802aの光学シート群802bと対向する面)には、複数のLEDを有する光源基板802cが配置されている。さらに、光源基板802c上(光源基板802cの光学シート群802b側)には、光源基板802cのLEDが露出するように貫通穴802fが設けられた反射シート802eが配置されている。以上の構成により、バックライトユニット802は、発光面(光学シート群802bが設けられている側の面)内で均一な輝度や色度の光を発する面光源として機能する。
図6(B)は、図6(A)の符号Cで示す部分の拡大図である。具体的には、図6(B)は、発光部材(発光ダイオード(LED))と、LEDからの光の反射拡散を促す反射シート802eの貫通穴802fとの配置を示す。
バックライトユニット802では、バックライトユニット802が発する光の色再現性を高めるために、LED806R、LED806G、LED806Bといった互いに異なるピーク波長の光を発する複数のLEDが、1つの発光クラスタ(光源群)として用いられる。図6(B)の例では、1つの発光クラスタは、2つのLED806R、4つのLED806G、2つのLED806Bの合計8つのLEDにより構成されている。ここで、LED806R,806G,806Bは、光源装置の発光面と平行な面(光源基板802cと平行な面)における外接四角形が長方形となるLEDである。図6(B)では、簡単のため、LED(LED806R,806G,806B)をその外接四角形である長方形で示している。LED806Rは赤色光を発するLED、LED806Gは緑色光を発するLED、LED806Bは青色光を発するLEDである。
また、バックライトユニット802が発する光の発光面内での輝度や色度の均一性を高めるために、1つの発光クラスタに含まれる複数のLEDは、LED間(発光中心点間)の距離が小さくなるように配置される。
図6(B)の例では、各LEDは、光源装置の発光面と平行な面において、以下のように配置されている。
4つのLED806Gのそれぞれの長辺が、液晶パネル801の長辺と平行になるようにし、かつ、2つのLED806Rおよび2つのLED806Bのそれぞれの長辺が、液晶パネル801の短辺と平行になるように、各LEDが配置されている。
このように、8つのLEDを集中して配置することにより、反射シートの貫通穴802fを小さくすることができる。このため、反射シートの反射面積(有効面積)を大きくすることができ、LEDからの光を効率的に利用し、発光輝度を高めることができる。
また、図示しないが、実施例2で説明したように、図6(B)の発光クラスタに隣接する発光クラスタのLED806RとLED806Bの配置が、図6(B)の発光クラスタのLED806RとLED806Bの配置と入れ替わっていてもよい。
図6(C)は、各LEDの構造例を示す図である。LEDには、発光方向に垂直な面(光源装置の発光面と平行な面、すなわち光源基板802cと平行な面)における外接四角形903が長方形(略長方形)となるものがある。例えば、図6(C)に示すように、発光方向に垂直な面における形状が略正方形である発光部901と、発光方向に垂直な1つの方向(光源装置の発光面と平行な1つの方向、すなわち光源基板802cと平行な1つの方向)の両端に設けられた電極902とを有するLEDでは、発光方向に垂直な面における外接四角形903が長方形となる。図6(C)の例では、外接四角形903は、左右の辺を短辺、上下の辺を長辺とする長方形である。そのようなLEDを用いる場合、貫通
穴802fは、LEDの発光部のみでなく、LED全体が露出するように設けられる。
なお、実施例1と同様に、本実施例に係る光源装置の構成も、種々の変更が可能である。
なお、上述した実施例1〜4で述べた各特徴を可能な限り組み合わせて得られる構成も、本発明に含まれる。例えば、実施例2で述べた拡散部材の配置と、実施例3で述べた光源の配置との両方が実現された光源装置も、本発明に含まれる。また、実施例1で述べた光源の配置と、実施例4で述べた条件4,5との両方が実現された光源装置、実施例2で述べた拡散部材の配置と、実施例4で述べた条件4,5との両方が実現された光源装置も、本発明に含まれる。また、実施例1で述べた光源の配置と、実施例5で述べたバックライトユニットの構成との両方が実現された光源装置、実施例2で述べた拡散部材の配置と、実施例5で述べたバックライトユニットの構成との両方が実現された光源装置も、本発明に含まれる。また、実施例3で述べた光源の配置と、実施例5で述べたバックライトユニットの構成との両方が実現された光源装置、実施例4で述べた条件4,5と、実施例5で述べたバックライトユニットの構成との両方が実現された光源装置も、本発明に含まれる。
10,30,40,41・・・緑色LED
11,31,42,43・・・赤色LED
12,32,44,45・・・青色LED
13,33,34,46,47・・・発光クラスタ
100,200,300,400・・・光源装置

Claims (14)

  1. 複数の光源群を有し、
    各光源群は、
    第1の色の光を発する複数の第1光源、
    スペクトルのピークの波長が前記第1の色の光よりも長い第2の色の光を発する複数の第2光源、及び、
    スペクトルのピークの波長が前記第1の色の光よりも短い第3の色の光を発する複数の第3光源、
    を有し、
    同じ光源群が有する複数の第2光源の間隔と、同じ光源群が有する複数の第3光源の間隔とは、それぞれ、同じ光源群が有する複数の第1光源の間隔の最小値よりも狭い
    ことを特徴とする光源装置。
  2. 同じ光源群が有する複数の第1光源の間隔の最小値は、当該光源群が有する第1光源と、当該光源群に隣接する光源群が有する第1光源と、の間隔の最小値よりも狭い
    ことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
  3. 同じ光源群が有する、複数の第1光源、複数の第2光源、及び、複数の第3光源は、それぞれ、当該光源群の中心位置に対して略点対称となるように配置されている
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の光源装置。
  4. 前記複数の光源群から発せられた光を拡散する拡散部材をさらに有し、
    前記光源群の中心位置と前記拡散部材の中心位置との間の前記光源群の発光方向における距離は、前記光源群の中心位置と当該光源群に隣接する光源群の中心位置との間の距離よりも狭い
    ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光源装置。
  5. 互いに隣接する光源群間で、同じ光源群が有する複数の第2光源と複数の第3光源との位置関係が、互いに異なる
    ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光源装置。
  6. 同じ光源群が有する複数の第1光源は、前記第1光源である1つ以上の光源Cと、前記第1光源であり、且つ、前記光源Cが発する光とスペクトルのピークの波長が異なる光を発する光源である、1つ以上の光源Dと、を含み、
    同じ光源群が有する複数の第1光源のうち、当該光源群に隣接する光源群が有する光源Cに最も近い第1光源は、光源Dであり、
    同じ光源群が有する複数の第1光源のうち、当該光源群に隣接する光源群が有する光源Dに最も近い第1光源は、光源Cである
    ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光源装置。
  7. 同じ光源群が有する複数の第1光源は、前記第1光源である1つ以上の光源Cと、前記第1光源であり、且つ、前記光源Cが発する光とスペクトルのピークの波長が異なる光を発する光源である、1つ以上の光源Dと、を含み、
    同じ光源群が有する複数の光源Cと複数の光源Dは、それぞれ、当該光源群の中心位置に対して略点対称となるように配置されている、
    ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の光源装置。
  8. 各光源群は、4つの第1光源、2つの第2光源、及び、2つの第3光源、を有していることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の光源装置。
  9. 各光源群は、4つの第1光源、2つの第2光源、及び、2つの第3光源、を有し、
    同じ光源群が有する4つの第1光源は、2行2列のマトリクスを形成するように配置されており、
    同じ光源群が有する2つの第2光源は、前記マトリクスの行方向と列方向の一方の方向に並べて配置されおり、
    同じ光源群が有する2つの第3光源は、前記行方向と前記列方向の他方の方向に並べて配置されている
    ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の光源装置。
  10. 前記第1の色は緑色であり、
    前記第2の色は赤色であり、
    前記第3の色は青色である
    ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の光源装置。
  11. 前記第1の色の光のスペクトルは、490nm以上559nm以下の波長範囲にピークを有し、
    前記第2の色の光のスペクトルは、611nm以上700nm以下の波長範囲にピークを有し、
    前記第3の色の光のスペクトルは、430nm以上490nm未満の波長範囲にピークを有する
    ことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の光源装置。
  12. 前記複数の第2光源の間隔とは、前記複数の第2光源のそれぞれの中心位置の間隔であり、
    前記複数の第3光源の間隔とは、前記複数の第3光源のそれぞれの中心位置の間隔である
    ことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の光源装置。
  13. 前記複数の第1光源の間隔とは、前記複数の第1光源のそれぞれの中心位置の間隔であり、
    前記光源群が有する第1光源と、当該光源群に隣接する光源群が有する第1光源と、の間隔とは、前記光源群が有する第1光源の中心位置と、当該光源群に隣接する光源群が有する第1光源の中心位置と、の間隔である
    ことを特徴とする請求項2に記載の光源装置。
  14. 複数の光源群を有する光源装置と、
    前記光源装置から発せられた光を変調することで画面に画像を表示する表示部と、
    を有し、
    各光源群は、
    第1の色の光を発する複数の第1光源、
    スペクトルのピークの波長が前記第1の色の光よりも長い第2の色の光を発する複数の第2光源、及び、
    スペクトルのピークの波長が前記第1の色の光よりも短い第3の色の光を発する複数の第3光源、
    を有し、
    同じ光源群が有する複数の第2光源の間隔と、同じ光源群が有する複数の第3光源の間隔とは、それぞれ、同じ光源群が有する複数の第1光源の間隔の最小値よりも狭い
    ことを特徴とする画像表示装置。
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