JP2018195487A - Light source device and image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源装置および画像表示装置に関する。 The present invention relates to a light source device and an image display device.
従来、液晶表示装置用のバックライト装置の光源は冷陰極蛍光管(CCFL)が用いられてきたが、近年は光源としてLED(発光ダイオード)を用いたバックライト装置が増えてきている。 Conventionally, a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) has been used as a light source of a backlight device for a liquid crystal display device, but in recent years, a backlight device using an LED (light emitting diode) as a light source has been increasing.
このような光源装置の中には、単色光を波長変換して白色光を発光する発光装置も存在する。例えば、光源装置の光源として青色LEDが利用され、波長変換素子としてR蛍光体およびG蛍光体が利用される。ここで、R蛍光体とは青色光を励起光として赤色光を発する蛍光体である。また、G蛍光体とは、青色光を励起光として緑色光を発する蛍光体である。このような光源装置は、青色LEDからの青色光、各蛍光体からの赤色光および緑色光を合成した合成光を発するため、液晶表示装置全体として広色域の色を表現することができる。近年では、純度の高い光を生成することができる蛍光体(波長変換素子)として、量子ドットが提案されている(特許文献1)。 Among such light source devices, there is also a light emitting device that emits white light by converting the wavelength of monochromatic light. For example, a blue LED is used as the light source of the light source device, and an R phosphor and a G phosphor are used as the wavelength conversion element. Here, the R phosphor is a phosphor that emits red light using blue light as excitation light. The G phosphor is a phosphor that emits green light using blue light as excitation light. Since such a light source device emits blue light from a blue LED, red light from each phosphor, and synthesized light, green light can be expressed as a whole liquid crystal display device. In recent years, quantum dots have been proposed as phosphors (wavelength conversion elements) that can generate high-purity light (Patent Document 1).
このような蛍光体を有する波長変換部材は、経年劣化や温度変化等によって分光特性が変化する。このため、特性変化に応じて補正を行う必要がある。さらに、この特性変化は、ローカルディミングやHDRによって波長変換部材の面内でバラつくため、バラつきに応じた補正を行う必要がある。ここで、ローカルディミングとは、光源(光源群)ごとに発光輝度を調整することでコントラストを高める技術である。また、HDRとは、光源の高輝度点灯を行うことでダイナミックレンジを広げる技術である。 The wavelength conversion member having such a phosphor changes in spectral characteristics due to aging, temperature change, and the like. For this reason, it is necessary to perform correction according to the characteristic change. Furthermore, since this characteristic change varies in the plane of the wavelength conversion member due to local dimming or HDR, it is necessary to perform correction according to the variation. Here, local dimming is a technique for increasing contrast by adjusting the light emission luminance for each light source (light source group). HDR is a technique for expanding the dynamic range by turning on a light source with high brightness.
ここで、液晶パネルの特性変化に伴う光源装置の補正技術として、光源からの光の一部が入射するダミー液晶パネルを透過した光の検出値に基づいて複数のLEDの発光輝度を制御する技術が提案されている(特許文献2)。この技術によれば、液晶パネル特性変化に応じて、LEDの発光輝度を補正することができる。また、波長変換部材と光センサを組み合わせた技術も提案されている(特許文献3)。この技術によれば、光センサの前方に波長変換部材を設けることで、光センサに入る第1の波長の光を第2の波長の光へと変換し、第2の波長の光を光センサ内の感光素子へと導くことができる。 Here, as a correction technique of the light source device in accordance with a change in the characteristics of the liquid crystal panel, a technique for controlling the light emission luminance of the plurality of LEDs based on the detection value of the light transmitted through the dummy liquid crystal panel on which part of the light from the light source is incident Has been proposed (Patent Document 2). According to this technique, the light emission luminance of the LED can be corrected according to the change in the liquid crystal panel characteristics. Moreover, the technique which combined the wavelength conversion member and the optical sensor is also proposed (patent document 3). According to this technique, by providing the wavelength conversion member in front of the optical sensor, the light having the first wavelength entering the optical sensor is converted into the light having the second wavelength, and the light having the second wavelength is converted to the optical sensor. Can be led to the inner photosensitive element.
上述した特許文献2の補正技術は、液晶パネルの特性変化を検知するものであり、波長変換部材を用いた光源装置が発する光の輝度または色を検知することができない。そのため、波長変換部材の分光特性が変化する場合に、光源装置の輝度分布や色分布を高精度に補正することが困難である。 The correction technique of Patent Document 2 described above detects changes in the characteristics of the liquid crystal panel, and cannot detect the luminance or color of light emitted from the light source device using the wavelength conversion member. Therefore, when the spectral characteristics of the wavelength conversion member change, it is difficult to correct the luminance distribution and color distribution of the light source device with high accuracy.
そこで、本発明は、波長変換部材の分光特性が変化する場合でも、光源装置の輝度分布や色分布を高精度に補正する技術を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technique for correcting the luminance distribution and color distribution of a light source device with high accuracy even when the spectral characteristics of the wavelength conversion member change.
本発明の第一の態様は、
光源部と、
前記光源部より発せられた光の波長変換を行い、出射する光を発生させる第一波長変換部材と、
前記光源部より発せられた光の波長変換を行う第二波長変換部材と、
前記第二波長変換部材を透過した光の輝度と色の少なくとも一方を検出するセンサ部と、
を有することを特徴とする光源装置である。
The first aspect of the present invention is:
A light source unit;
A first wavelength conversion member that performs wavelength conversion of light emitted from the light source unit and generates emitted light;
A second wavelength conversion member that performs wavelength conversion of light emitted from the light source unit;
A sensor unit for detecting at least one of luminance and color of light transmitted through the second wavelength conversion member;
It is a light source device characterized by having.
本発明によれば、波長変換部材の分光特性が変化する場合でも、光源装置の輝度分布や色分布を高精度に補正することができる。 According to the present invention, even when the spectral characteristics of the wavelength conversion member change, the luminance distribution and color distribution of the light source device can be corrected with high accuracy.
<実施例1>
以下、本発明の実施例1について説明する。
本実施例に係る光源装置は、光源として単色LEDを用い、光源から発せられる単色光を波長変換して白色光を発光する発光装置である。また、この光源装置は、波長変換を行う部材の特性変化に応じて光源の発光輝度等を調整する。この光源装置は、液晶表示装置等の光源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、液晶表示素子以外の表示素子(MEMSシャッター等)を用いた画像表示装置の光源装置として使用することもできる。また、本実施例に係る光源装置は、画像表示装置以外の装置(室内照明または街灯等)の光源装置として使用することもできる。
<Example 1>
The light source device according to the present embodiment is a light emitting device that uses a monochromatic LED as a light source and emits white light by converting the wavelength of monochromatic light emitted from the light source. In addition, this light source device adjusts the light emission luminance and the like of the light source in accordance with the change in characteristics of the member that performs wavelength conversion. This light source device can be used as a light source device such as a liquid crystal display device. Note that the light source device according to the present embodiment can also be used as a light source device of an image display device using a display element (such as a MEMS shutter) other than the liquid crystal display element. Further, the light source device according to the present embodiment can also be used as a light source device for devices other than the image display device (such as indoor lighting or street lamps).
(全体構成)
図1は、本実施例に係る液晶表示装置の一例を示す構成図である。また、図3は、本実施例に係る液晶表示装置の一例を示す機能ブロック図である。
(overall structure)
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of a liquid crystal display device according to the present embodiment. FIG. 3 is a functional block diagram showing an example of the liquid crystal display device according to this embodiment.
液晶表示装置は、光源装置120、液晶パネル101、液晶パネル支持部材102等を有する。光源装置120は、光源支持部材103、反射部材104、拡散部材105、第一波長変換部材106、光線制御部材107、第二波長変換部材108、光源部109、基板110、光センサ111等から構成される。また、光源装置120は制御関連部材として、A/Dコンバータ112、マイコン113、LEDドライバ114、不揮発メモリ115等を有する。
The liquid crystal display device includes a
本実施例では、光源部109の発光素子としてLED(発光ダイオード)が使用される。また、光源部109から発せられた光は、後述する第一波長変換部材106の励起光として使用され、長波長側の光へ変換される。そのため、光源部109から発せられる光として、第一波長変換部材106で発生する光よりもスペクトルのピーク(極大値)の波長が短い光を使用する。本実施例では、光源部109から発せられる光として、440nm
以上480nm以下の波長範囲にスペクトルのピークを有する青色光を使用する。光源部109から発せられる青色光のスペクトル(分光特性)の一例を図2(A)に示す。図2(A)の横軸は波長を示し、縦軸は強度を示す。
In this embodiment, an LED (light emitting diode) is used as the light emitting element of the
Blue light having a spectrum peak in the wavelength range of 480 nm or less is used. An example of a spectrum (spectral characteristic) of blue light emitted from the
なお、光源部109が有する発光素子(光源)は、LEDに限らない。例えば、発光素子として、レーザ素子、有機EL素子、冷陰極管素子、プラズマ素子等が使用されてもよい。なお、光源部109から発せられる光は、青色光に限らない。例えば、光源部109から発せられる光は、紫外光等であってもよい。また、1つの光源部109は、1つの発光素子を有していてもよいし、複数の発光素子を有していてもよい。また、光源装置120において、光源部109が複数設けられていてもよい。
Note that the light emitting element (light source) included in the
拡散部材105は、光源部109から発せられた光を拡散する。LEDは点光源であることから、輝度ムラや色ムラが生じやすい。そのため、拡散部材105によって光源部109から発せられた光を拡散することで、光源装置120から発せられる光の輝度ムラや色ムラを低減することができる。拡散部材105としては、拡散板、拡散シート、集光シート、偏光シート等を使用することができる。拡散部材105は、1つの部材によって構成されていてもよいし、複数の部材を重ね合わせた構造を有していてもよい。本実施例では、拡散部材105の透過率は50%から70%程度であるが、これに限らない。また、拡散部材105に入射する光の一部は、図1に示す通り反射する。なお、光源装置120は、拡散部材105を有していなくてもよい。
The
第一波長変換部材106は、光源部109より発せられた光の波長変換を行い、光源装置120より出射する光を発生させる。第一波長変換部材106には、主に拡散部材105によって拡散された光と、後述する光線制御部材107によって反射された光が入射する。第一波長変換部材106は、光源部109からの光によって蛍光体の励起が引き起こされることにより、光源部109が発する光の波長とは異なる波長の光を発生させる。本実施例では、蛍光体は励起光よりも長波長側の光を発する。そのため、蛍光体は、“光変換素子”や“波長変換素子”と呼ぶこともできる。
The first
本実施例では、第一波長変換部材106は、複数種類の波長変換素子(R蛍光体およびG蛍光体)を有する。ここで、R蛍光体は、青色光によって励起が引き起こされることにより、赤色光(赤色の光)を発生する蛍光体である。また、G蛍光体は、青色光によって励起が引き起こされることにより、緑色光(緑色の光)を発生する蛍光体である。第一波長変換部材106で発生する赤色光のスペクトルは、例えば、580nm以上700nm以下の波長範囲にピークを有する。また、第一波長変換部材106で発生する緑色光のスペクトルは、例えば、500nm以上550nm以下の波長範囲にピークを有する。第一波長変換部材106から発せられる合成光のスペクトルの一例を図2(B)に示す。図2(B)に示すように、第一波長変換部材106から発せられる合成光のスペクトルは、青色光、赤色光および緑色光の3つのスペクトルのピークを有する。図2(B)に示すスペクトルを有する合成光は、例えば、白色光である。本実施例では、光源装置120から発せられる光として、白色光が得られるように、R蛍光体とG蛍光体の数(割合)が調整されている。
In the present embodiment, the first
また、本実施例では、第一波長変換部材106は、R蛍光体として量子ドットを有し、また、G蛍光体として量子ドットを有する。ここで、量子ドットとは、紫外光や青色光に反応して、粒径に応じた色の光を発する蛍光体である。量子ドットを使用すれば、青色光から半値幅が40nm程度の赤色光や緑色光を得ることができるため、これまでの蛍光体を使用するよりも液晶表示装置全体として広色域の色を表現することができる。図1の例では、第一波長変換部材106は、シート状の部材(量子ドットシート)である。なお、以下では、説明を簡単にするために、第一波長変換部材106の内部において、光の反射
は生じないものとする。
In the present embodiment, the first
なお、光源部109から発せられる光が紫外光である場合、第一波長変換部材106の波長変換素子として、R蛍光体、G蛍光体およびB蛍光体を用いる。これにより、第一波長変換部材106で紫外光を励起光として波長変換された赤色光、緑色光および青色光が発生するため、図2(B)に示すスペクトルを有する合成光を得ることができる。本実施例では、合成光は白色光である例について説明する。
In addition, when the light emitted from the
なお、第一波長変換部材106の蛍光体は量子ドットでなくてもよい。例えば、YAGなどの黄色蛍光体であってもよい。また、第一波長変換部材106はシート状の部材でなくてもよい。例えば、第一波長変換部材106はガラス管構造の部材でもよい。第一波長変換部材106は、入射した光を変換して他の波長の光を発生させる部材であればよく、その構造や形状は特に限定されない。なお、光源装置120から発せられる光は白色光に限られない。例えば、赤色光、緑色光、青色光、シアン色光、マゼンタ色光、イエロー色光、紫外光(近紫外光を含む、以下同じ。)等であってもよい。また、励起によって発生する光は、赤色光と緑色光に限られない。例えば、励起によって発生する光は、青色光、シアン色光、マゼンタ色光、イエロー色光等であってもよい。
The phosphor of the first
また、本実施例では、第一波長変換部材106は、後述する反射部材104および拡散部材105と共に、後述する光源支持部材103によって支持される。
In the present embodiment, the first
光線制御部材107は、第一波長変換部材106を透過した光の指向性や偏光を制御する。それにより、光源装置120から発せられる光の輝度や視野角を制御することができる。光線制御部材107としては、集光シート、偏光シート等を使用することができる。光線制御部材107は、一つの部材で構成されていてもよいし、複数の部材を重ねた構造を有していてもよい。本実施例では、光線制御部材107の透過率は50%程度であるが、これに限らない。また、光線制御部材107に入射する光の一部は、図1に示す通り反射する。また、光線制御部材107の透過率は特に限定されない。なお、光源装置120は、光線制御部材107を有していなくてもよい。
The light
第二波長変換部材108は、光源部109より発せられた光の波長変換を行う。第二波長変換部材108には、主に第一波長変換部材106の手前で反射された光が入射する。第二波長変換部材108は、第一波長変換部材106と同様に、入射光によって励起が引き起こされることにより、入射光の波長とは異なる波長の光を発生する。本実施例では、第二波長変換部材108は、第一波長変換部材106と同じR蛍光体とG蛍光体を有する。また、本実施例では、第二波長変換部材108は、第一波長変換部材106と同様、R蛍光体として量子ドットを有し、また、G蛍光体として量子ドットを有する。また、R蛍光体とG蛍光体の数(割合)は、第一波長変換部材106と同じ割合に調整されている。図1の例では、第二波長変換部材108も、第一波長変換部材106と同様にシート状の部材(量子ドットシート)である。なお、以下では、説明を簡単にするため、第二波長変換部材108の内部において、光の反射は生じないものとする。
The second
ここで、第二波長変換部材108は、第一波長変換部材106と温度相関関係を有する位置に配置されていることが望ましい。温度相関関係とは、光源部109の温度上昇に伴う第二波長変換部材108の特性変化が、第一波長変換部材106の特性変化と何らかの相関があることをいう。例えば、第一波長変換部材106と第二波長変換部材108を、光源部109から所定の閾値内の距離に配置する。こうすることで、光源部109の温度上昇によって引き起こされる第一波長変換部材106および第二波長変換部材108の特性変化に相関を持たせることができる。
Here, the second
なお、第二波長変換部材108は、第一波長変換部材106と同じ種類の蛍光体を有することが好ましいが、これに限定されない。第二波長変換部材108を透過した光を光センサ111が検出し、この検出値から第一波長変換部材106の特性変化が分かればよい。例えば、第一波長変換部材106は蛍光体として量子ドットを有し、第二波長変換部材108は蛍光体としてYAGなどの黄色蛍光体を有してもよい。なお、第二波長変換部材108はシート状の部材でなくてもよい。例えば、第二波長変換部材108はガラス管構造の部材でもよい。なお、第二波長変換部材108を透過した光は、白色光に限らない。また、励起によって発生する光は、赤色光と緑色光に限らない。例えば、励起によって発生する光は、青色光、シアン色光、マゼンタ色光、イエロー色光等であってもよい。
In addition, although it is preferable that the 2nd
光センサ111(センサ部)は、第二波長変換部材108を透過した光の輝度と色の少なくとも一方を検出する1つ以上のセンサである。光センサ111としては、入射した光の輝度を検出する輝度センサ(フォトダイオード、フォトトランジスタ等)を使用することができる。また、光センサ111として、光源部109から発せられた光の色を検出するカラーセンサを使用することもできる。さらに、光センサ111として、光源部109から発せられた光の輝度と色の両方を検出する光センサを使用することもできる。
The optical sensor 111 (sensor unit) is one or more sensors that detect at least one of luminance and color of light transmitted through the second
なお、1つの光源部109に対して1つ以上の光センサ111を設けてもよい。また、複数の光源部109に対して光センサ111を1つ以上設けてもよい。光源部109と光センサ111がそれぞれ1つ以上の場合は、光源部109と光センサ111の対応関係は、あらかじめ定義付けられており、当該光センサ111(光センサ群)は、対応する光源部109(光源群)の発光輝度を調整するために用いられる。そのため、この光センサを調整用光センサと呼ぶこともできる。
One or more
基板110には、1つ以上の光源部109および1つ以上の光センサ111が設けられている。また、基板110上に配置される光源部109の配置数および配置間隔は、光源装置120から発せられる光の要求仕様に応じて決定される。
The
反射部材104は、基板110の上面に設けられており、光源部109から発せられた光を拡散部材105(第一波長変換部材106)の側に反射する。図1の例では、反射部材104は板状の部材(反射板)を折り曲げた構造を有する。なお、反射部材104は、反射効率を高めるために用いられる部材であり、配置等は限定されない。例えば、光源装置120の内側面に設けられていてもよい。なお、反射部材104は、板状の部材でなくてもよい。例えば、反射部材104はシート状の部材であってもよい。なお、反射部材104は、部材を折り曲げた構造に限定されない。なお、光源装置120は、反射部材104を有していなくてもよい。
The
光源支持部材103は、光源部109を支持する。図1の例では、光源支持部材103は、基板110を通して間接的に光源部109を支持するが、直接支持してもよい。また、図1の例では、光源支持部材103は、拡散部材105、第一波長変換部材106および光線制御部材107を支持する支持部材の役割を果たしている。なお、光源支持部材103は、光源部109の熱を外部に放出する放熱構造を有していてもよい。
The light
A/Dコンバータ112は、光センサ111の検出結果を後述するマイコン113へ出力する。本実施例では、光センサ111が検出した光の輝度または色を表すアナログ値をデジタル値に変換(アナログ‐デジタル変換)し、変換後のデジタル値をマイコン113に出力する。
The A /
不揮発メモリ115は、液晶表示装置の製造検査時などに決定した輝度目標値(検出値の目標値)や、R,G,B成分の目標値(検出値の目標値)を保存するメモリである。こ
こで、輝度目標値は、光源部109(光源群)の発光輝度毎に異なる値を保持してもよい。例えば、ローカルディミング等の制御を行う場合は、対応する光源群の発光輝度に応じて輝度目標値を調整してもよい。
The
LEDドライバ114は、後述するマイコン113から出力されたLEDドライバ制御信号に応じて、光源部109を駆動する。ここで、LEDドライバ制御信号は、例えば、光源部109に印加するパルス信号(電流または電圧のパルス信号)のパルス幅を表す。その場合、マイコン113がLEDドライバ制御信号を調整することにより、光源部109の発光輝度が調整(PWM制御)される。なお、LEDドライバ制御信号は、光源部109に印加するパルス信号の波高値を表す信号であってもよいし、パルス幅と波高値の両方を表す信号であってもよい。
The
液晶パネル101は、光源装置120から発せられた光を透過することで画面に画像を表示する表示部である。液晶パネル101は複数の液晶素子を有しており、各液晶素子の透過率は画像データに応じて制御される。光源装置120からの光が画像データに応じた透過率で液晶パネル101(各液晶素子)を透過することにより、画面に画像が表示される。図1の例では、液晶パネル101の画面は、上側の面に相当する。
The
液晶パネル支持部材102は、光源装置120および液晶パネル101を、それぞれの端部において支持する。図1の例では、液晶パネル支持部材102によって、光線制御部材107と液晶パネル101との間隔が所定の間隔に保持される。
The liquid crystal
マイコン113(制御部)は、光源部109の発光輝度(LEDドライバ制御信号)を決定し、光源部109(LEDドライバ114)に指示する。また、マイコン113は、ローカルディミング等の制御を行うときは、画像データに応じて発光輝度を調整する。さらに、マイコン113は、光センサ111の検出する光の輝度と色の少なくとも一方に応じて、光源部109の発光輝度を調整する。
The microcomputer 113 (control unit) determines the light emission luminance (LED driver control signal) of the
ここで、波長変換部材は、温度上昇等により特性変化が生じる。例えば、波長変換部材が青色光を赤色光に励起する波長変換素子および青色光を緑色光に励起する波長変換素子を有する場合、波長変換部材透過後の赤色と緑色の分光特性は、温度上昇によって長波長側へシフトしてしまう。さらに、この分光特性の変化は、ローカルディミング等の制御による複数光源間の温度のバラつきの影響を受け、波長変換部材の面内でバラついてしまう。特に、波長変換部材として量子ドットを有する光源装置では、量子ドットの温度上昇に伴う分光特性の変化が大きいため、この傾向が顕著に現れる。 Here, the wavelength conversion member undergoes a characteristic change due to a temperature rise or the like. For example, when the wavelength conversion member has a wavelength conversion element that excites blue light into red light and a wavelength conversion element that excites blue light into green light, the spectral characteristics of red and green after passing through the wavelength conversion member depend on temperature rise. It shifts to the long wavelength side. Furthermore, this change in spectral characteristics is affected by variations in temperature among a plurality of light sources due to control such as local dimming, and varies in the plane of the wavelength conversion member. In particular, in a light source device having a quantum dot as a wavelength conversion member, this tendency is conspicuous because a change in spectral characteristics accompanying a temperature rise of the quantum dot is large.
本実施例では、マイコン113は、光センサ111の検出値に基づいて光源部109の発光輝度を調整する。本実施例における光源部109の調整は、調整用の光センサ111の検出値が光源部109毎に設けられた検出値の目標値に近づくよう発光輝度を調整することにより行う。具体的には、マイコン113は、光源部109毎に、調整用の光センサ111の検出値と不揮発メモリ115に保持されている目標値とを比較する。そして、マイコン113は、光源部109毎に上記比較の結果に応じて、検出値が目標値と近づくように発光輝度を調整する。例えば、光センサ111が輝度を検出する場合は、マイコン113は検出値(検出輝度値)と目標値(輝度目標値)を比較する。また、光センサ111が色を検出する場合は、マイコン113は検出した色のRGB信号を下記の式を用いて輝度値Yに変換し、変換後の輝度値Yと目標値を比較する。
Y=αR+βG+γB
ここで、α,β,γはRGBそれぞれの信号値を輝度に変換する際の輝度換算係数である。
In the present embodiment, the
Y = αR + βG + γB
Here, α, β, and γ are luminance conversion coefficients for converting the RGB signal values into luminance.
そして、マイコン113は検出値と目標値から調整係数を決定する。そして、光源部109の発光輝度を表す値に対して調整係数を乗じた値が出力されるよう、マイコン113から後述するLEDドライバ114に出力するLEDドライバ制御信号を調整する。
Then, the
なお、発光輝度の調整方法(補正方法)は特に限定されない。調整用の光センサ111の検出値に基づいて、波長変換素子の特性変化による光源装置120の発光輝度の変化が低減できればよい。例えば、光センサ111の検出値が目標値と一致するまで、光源部109の発光輝度を一定量ずつ増減させてもよい。
In addition, the adjustment method (correction method) of light emission luminance is not particularly limited. Based on the detection value of the
第一波長変換部材106と第二波長変換部材108の温度絶対値の差が大きく、それぞれに生じる特性変化の差が大きい場合は、特性変化の差から生じる光センサ111の検出値の差を補正する補正テーブルを設けてもよい。ここで、温度絶対値の差が大きい場合とは、例えば、光源部109とそれぞれの波長変換部材との距離の差が大きい場合等である。なお、補正対象は特に限定されない。温度差によって生じる特性変化の影響を低減できればよい。例えば、補正テーブルを用いて目標値を補正してもよい。
If the difference between the absolute temperature values of the first
(本実施例の作用効果)
以下、本実施例の作用効果について説明する。
(Operational effect of this embodiment)
Hereinafter, the effect of the present embodiment will be described.
本実施例では、光源部109から発せられた光には、拡散部材105を透過する成分と、拡散部材105で反射されて反射部材104へ向かう成分がある。さらに、拡散部材105を透過した成分も第一波長変換部材106を透過したのち、光線制御部材107によって一部が反射されて反射部材104へ向かう。よって、反射部材104の方向には、第一波長変換部材106を透過した光(白色光)と、透過していない光(青色光)の両方を足し合わせた光が反射されることになる。
In the present embodiment, the light emitted from the
ここで、上述の通り、拡散部材105として透過率50%から70%程度の部材、光線制御部材107として透過率50%程度の偏光フィルム等を使用した例について説明する。この場合、反射部材104の方向に反射される光は、第一波長変換部材106を透過した光(白色光)が20%から30%程度、透過していない光(青色光)が70%から80%程度含まれていることになる。したがって、反射部材104の方向に反射される光は、第一波長変換部材106による波長変換がされる前の光(青色光)が大部分を占めていることになる。また、第一波長変換部材106の特性変化により赤色光または緑色光の波長が変化した場合でも、反射光は赤色光および緑色光成分の割合が少ないため、反射光には特性変化が表れにくい。この様子を図4の分光特性121に示す。よって、この反射光が第二波長変換部材108に入光する光は、第一波長変換部材106に入光する光と同等の光を有する。
Here, as described above, an example in which a member having a transmittance of about 50% to 70% is used as the diffusing
図4は、第二波長変換部材108透過前の分光特性121、第二波長変換部材108透過後の分光特性122、光源装置120から発せられる光の分光特性123を示す。
FIG. 4 shows a spectral characteristic 121 before transmission through the second
分光特性121、122および123を比較すると、第二波長変換部材108透過後の分光特性122は、透過前の分光特性121よりも光源装置120から発せられる光の分光特性123に近づいていることがわかる。したがって、光センサ111に入る光(第二波長変換部材108を通過後の光)は、光源装置120が発する光(液晶パネル101に入射する光)とほぼ同じである。
Comparing the
よって、第二波長変換部材108透過後の光を検出した結果に応じて光源部109の点灯制御を行うことで、第一波長変換部材106の分光特性の変化による光源装置120の輝度分布や色分布を補正することが可能である。
Therefore, by performing lighting control of the
以上述べたように、本実施例によれば、光センサ111の上部に第二波長変換部材108を設けることで、第一波長変換部材106の特性変化を検知することができ、光源装置120における色ムラや輝度ムラを抑制している。
As described above, according to the present embodiment, by providing the second
<実施例2>
以下、本発明の実施例2について説明する。
実施例1では、光源部109の発光輝度を調整する例を説明したが、本実施例では、光センサ111の検出する光の輝度と色の少なくとも一方に応じて、液晶パネル101へ出力する画像データを調整する例を説明する。
<Example 2>
Embodiment 2 of the present invention will be described below.
In the first embodiment, an example in which the light emission luminance of the
図1は、本実施例に係る液晶表示装置の断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device according to the present embodiment.
本実施例では、波長変換部材の特性変化に応じて、画像データの調整(補正)を行う。具体的には、マイコン113(制御部)は、光源(光源群)毎に、光センサ111の検出値と不揮発メモリ115に保持されている目標値を比較する。そして、上記比較の結果に応じて、光源部109と対応付けられた画像データの画素値を調整する。以下、画像データとしてRGB信号が入力された場合の例について説明する。
In this embodiment, image data adjustment (correction) is performed in accordance with the change in the characteristics of the wavelength conversion member. Specifically, the microcomputer 113 (control unit) compares the detection value of the
例えば、光センサ111が光の輝度を検出する場合は、マイコン113は、光源部109に対応付けられた光センサ111の検出した検出輝度値と不揮発メモリ115に保持されている輝度目標値を比較する。そして、マイコン113は、検出値と目標値から調整係数を決定し、調整係数を乗じた値となるよう調整した画像データを液晶パネル101へ出力する。
For example, when the
また、光センサ111が光の色を検出する場合は、マイコン113は、光源部109に対応付けられた光センサ111の検出したRGB値と、不揮発メモリ115に保持されている色成分ごとに設けられた目標値とを比較する。そして、マイコン113は、検出値と目標値からRGB毎に調整係数を決定し、調整係数を乗じた値となるよう調整した画像データを液晶パネル101へ出力する。また、光センサ111が光の色を検出する場合に、検出した色のRGB信号を下記の式を用いて輝度値Yに変換し、変換後の輝度値Yと輝度目標値を比較してもよい。
Y=αR+βG+γB
ここで、α,β,γはRGBそれぞれの信号値を輝度に変換する際の輝度換算係数である。そして、マイコン113は、検出値と目標値から調整係数を決定し、調整係数を乗じた値となるよう画像データを調整し、液晶パネル101へ画像データを出力してもよい。
When the
Y = αR + βG + γB
Here, α, β, and γ are luminance conversion coefficients for converting the RGB signal values into luminance. Then, the
なお、画像データの調整方法(補正方法)は特に限定されない。調整用の光センサ111の検出値に基づいて、液晶パネル101へ照射される光の変化による表示画像の変化が低減できればよい。
The image data adjustment method (correction method) is not particularly limited. Based on the detection value of the adjustment
以上、実施例2では、光センサ111の検出値に基づいて液晶パネル101へ出力する画像データを調整している。
As described above, in the second embodiment, the image data output to the
<実施例3>
以下、本発明の実施例3について説明する。
実施例1では、第二波長変換部材108として、第一波長変換部材106と同一の蛍光体を用いる例を説明したが、本実施例では、1種類の蛍光体のみを含む例を説明する。
<Example 3>
Embodiment 3 of the present invention will be described below.
In Example 1, although the example which uses the same fluorescent substance as the 1st
図5は、本実施例に係る液晶表示装置の断面図である。
なお、実施例1と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し説明を省略する。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device according to the present embodiment.
In addition, about the member which has the same function as Example 1, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
実施例3では、実施例1と異なり、第二波長変換部材208が、第一波長変換部材106の複数種類の波長変換素子のうちの1種類の波長変換素子を有している。例えば、第二波長変換部材208の蛍光体は、G蛍光体のみを含む。このような構成とすることで、第二波長変換部材208に1種類の蛍光体しか含めないため、製造コストを安価に抑えることが可能となる。また、白色光の輝度は緑色光によって略決まるため、緑色光の輝度を光センサ111が検出することで、光源装置220の発光輝度の変化を検出することもできる。ただし、第一波長変換部材106に含まれるG蛍光体と、第二波長変換部材208のG蛍光体の分光特性が異なっていてもよい。また、光センサ111を複数有する場合、第二波長変換部材208も複数有し、それぞれが分光特性の異なる波長変換素子を有してもよい。所定の色成分を検出することで、光源装置220の発光輝度の変化を検出できればよい。例えば、第二波長変換部材208は、G蛍光体のみを含むものとR蛍光体のみを含むものを複数設けてもよい。
In the third embodiment, unlike the first embodiment, the second
以上、実施例3では、第二波長変換部材208として1種類の蛍光体のみを含む構成とすることで、波長変換部材のコストを安価に抑えている。
As described above, in Example 3, the second
<実施例4>
以下、本発明の実施例4について説明する。
実施例1では、1種類の光センサを用いる例を説明したが、本実施例4では、光センサを複数有しており、それぞれ分光感度が異なる例を説明する。
<Example 4>
Embodiment 4 of the present invention will be described below.
In the first embodiment, an example in which one type of optical sensor is used has been described. In the fourth embodiment, an example in which a plurality of optical sensors are provided and the spectral sensitivity is different will be described.
図6は、本実施例に係る液晶表示装置の断面図である。
なお、実施例1と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し説明を省略する。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device according to the present embodiment.
In addition, about the member which has the same function as Example 1, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
本実施例4は、実施例1と異なり、第三波長変換部材316をさらに設ける。また、第三波長変換部材316を透過した光を検出するセンサとして、第一光センサ311(センサ部)とは分光感度が異なる第二光センサ317(センサ部)をさらに設ける。第三波長変換部材316としては、第一波長変換部材106に含まれる蛍光体のうちの少なくとも1種類以上の蛍光体を含む。
Unlike the first embodiment, the fourth embodiment further includes a third
例えば、実施例4では、第二光センサ317として、500nm以上550nm以下の波長範囲にピークを持つセンサを用い、第三波長変換部材316の蛍光体として、第一波長変換部材106に含まれるG蛍光体のみを含む成分とする。このような構成とすることで、第二光センサ317は、緑色成分の変化を高精度に検出できる。また、検出結果に応じて光源装置320の輝度を補正することも可能である。また、第三波長変換部材316に1種類の蛍光体しか含まないため、製造コストを安価に抑えることができる。さらに、第一光センサ311は、440nm以上480nm以下の波長範囲にピークを持つセンサとすることで、光源部109の発光輝度の変化も検出することが可能となる。
For example, in Example 4, a sensor having a peak in the wavelength range of 500 nm or more and 550 nm or less is used as the second
また、他の構成として、第二光センサ317として、550nm以上580nm以下の波長範囲にピークを持つセンサを用い、第三波長変換部材316の蛍光体として、第一波長変換部材106と同一の蛍光体とすることもできる。このような構成とすることで、第二光センサ317は、赤色光および緑色光の成分を高精度に検出することが可能となる。ここで、本実施例において、波長変換部材の特性変化は、赤色光または緑色光の分光特性変化といえる。よって、赤色光および緑色光の分光特性変化を検出することで、第一波長変換部材106の特性変化を高精度に検出することも可能である。さらに、第一光センサ311は、440nm以上480nm以下の波長範囲にピークを持つセンサとすることで、光源部109の変化も検出することが可能となる。
As another configuration, a sensor having a peak in a wavelength range of 550 nm or more and 580 nm or less is used as the second
なお、波長変換部材と光センサの組み合わせは、これに限られない。例えば、第二波長変換部材308の蛍光体として、第一波長変換部材106に含まれるR蛍光体のみを含む成分とし、第三波長変換部材316の蛍光体として、第一波長変換部材106に含まれるG蛍光体のみを含む成分とする。そして、第一光センサ311として580nm以上700nm以下の波長範囲にピークを持つセンサとし、第二光センサ317として、500nm以上550nm以下の波長範囲にピークを持つセンサを用いることもできる。
The combination of the wavelength conversion member and the optical sensor is not limited to this. For example, the phosphor of the second
以上、実施例4では、第二の光センサとして、第一の光センサと異なる特性を持つ分光感度のセンサを用いることで、波長変換部材の特性変化を高精度に検出している。 As described above, in the fourth embodiment, the spectral change of the wavelength conversion member is detected with high accuracy by using a spectral sensitivity sensor having characteristics different from those of the first optical sensor as the second optical sensor.
なお、本発明に係る光源装置等は、上述の実施例1から4に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。例えば、光センサは光源と同一基板上に配置する例を述べたが、異なる基板に配置してもよく、さらに、光センサは光源と異なる面、たとえば側面などに配置してもよい。また、拡散部材、第一波長変換部材、光線制御部材の配置順は、表示画質性能に応じて変更してもよい。 The light source device and the like according to the present invention are not limited to the above-described first to fourth embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the present invention. For example, the optical sensor is disposed on the same substrate as the light source, but may be disposed on a different substrate, and the optical sensor may be disposed on a surface different from the light source, for example, a side surface. Further, the arrangement order of the diffusing member, the first wavelength converting member, and the light beam controlling member may be changed according to the display image quality performance.
106 第一波長変換部材
108,208,308,316 第二波長変換部材
109 光源部
111,311,317 光センサ
106 1st wavelength conversion member 108,208,308,316 2nd
Claims (18)
前記光源部より発せられた光の波長変換を行い、出射する光を発生させる第一波長変換部材と、
前記光源部より発せられた光の波長変換を行う第二波長変換部材と、
前記第二波長変換部材を透過した光の輝度と色の少なくとも一方を検出するセンサ部と、
を有することを特徴とする光源装置。 A light source unit;
A first wavelength conversion member that performs wavelength conversion of light emitted from the light source unit and generates emitted light;
A second wavelength conversion member that performs wavelength conversion of light emitted from the light source unit;
A sensor unit for detecting at least one of luminance and color of light transmitted through the second wavelength conversion member;
A light source device comprising:
をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の光源装置。 A control unit that adjusts the light emission luminance of the light source unit according to at least one of the luminance and color of light detected by the sensor unit;
The light source device according to claim 1, further comprising:
ことを特徴とする請求項2に記載の光源装置。 The control unit adjusts the light emission luminance of the light source unit according to a detection luminance value of the sensor unit and a target value of a detection value provided for each light source unit.
The light source device according to claim 2.
前記第二波長変換部材は、前記第一波長変換部材の複数種類の波長変換素子のうちの少なくともいずれか1種類の波長変換素子を有している、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光源装置。 The first wavelength conversion member has a plurality of types of wavelength conversion elements,
The second wavelength conversion member has at least one type of wavelength conversion element among the plurality of types of wavelength conversion elements of the first wavelength conversion member.
The light source device according to claim 1, wherein the light source device is a light source device.
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の光源装置。 A plurality of the second wavelength conversion members, each having a wavelength conversion element having different spectral characteristics;
The light source device according to claim 1, wherein the light source device is a light source device.
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の光源装置。 The second wavelength conversion member has fewer types of wavelength conversion elements than the types of wavelength conversion elements that the first wavelength conversion member has,
The light source device according to claim 1, wherein the light source device is a light source device.
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の光源装置。 The second wavelength conversion member is disposed at a position having a temperature correlation with the first wavelength conversion member,
The light source device according to claim 1, wherein the light source device is a light source device.
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の光源装置。 The first wavelength conversion member or the second wavelength conversion member has a phosphor.
The light source device according to claim 1, wherein the light source device is a light source device.
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の光源装置。 The first wavelength conversion member or the second wavelength conversion member has quantum dots,
The light source device according to claim 1, wherein the light source device is a light source device.
ことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の光源装置。 The first wavelength conversion member has a wavelength conversion element that converts blue light into green light and a wavelength conversion element that converts blue light into red light.
The light source device according to claim 1, wherein the light source device is a light source device.
ことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の光源装置。 The first wavelength conversion member has a wavelength conversion element that converts ultraviolet light into blue light, a wavelength conversion element that converts ultraviolet light into green light, and a wavelength conversion element that converts ultraviolet light into red light.
The light source device according to claim 1, wherein the light source device is a light source device.
、
前記緑色光のスペクトルは、500nm以上550nm以下の波長範囲にピークを有し、
前記赤色光のスペクトルは、580nm以上700nm以下の波長範囲にピークを有する、
ことを特徴とする請求項10または11に記載の光源装置。 The blue light spectrum has a peak in a wavelength range of 440 nm to 480 nm,
The spectrum of the green light has a peak in a wavelength range of 500 nm or more and 550 nm or less,
The spectrum of the red light has a peak in a wavelength range of 580 nm to 700 nm,
The light source device according to claim 10 or 11, wherein the light source device is a light source device.
ことを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の光源装置。 The first wavelength conversion member or the second wavelength conversion member is a sheet-like member.
The light source device according to claim 1, wherein the light source device is a light source device.
ことを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の光源装置。 The first wavelength conversion member or the second wavelength conversion member is a glass tube structure member.
The light source device according to claim 1, wherein the light source device is a light source device.
ことを特徴とする請求項1から14のいずれか1項に記載の光源装置。 It has a plurality of sensor parts, each with different spectral sensitivity,
The light source device according to claim 1, wherein the light source device is a light source device.
前記光源装置から発せられた光が入射するよう設けられた液晶パネルと、
前記センサ部の検出する光の輝度と色の少なくとも一方に応じて、画像データを調整する制御部、
を有することを特徴とする画像表示装置。 The light source device according to any one of claims 1 to 15,
A liquid crystal panel provided so that light emitted from the light source device enters;
A control unit that adjusts image data in accordance with at least one of the brightness and color of light detected by the sensor unit;
An image display device comprising:
ことを特徴とする請求項16に記載の画像表示装置。 The control unit adjusts the luminance of the image data according to a detection luminance value of the sensor unit and a target value of a detection value provided for each light source unit,
The image display device according to claim 16.
ことを特徴とする請求項16に記載の画像表示装置。 The control unit adjusts the image data for each color component according to a target value of a detection value provided for each color and color component detected by the sensor unit,
The image display device according to claim 16.
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