JP6141347B2 - 光源装置及び表示装置 - Google Patents
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Description
なく、2つ以上の光源毎に光センサと処理回路を設けることが好ましい。
しかしながら、個別隔壁構造を有する光源装置に、2つ以上の光源に対応する光センサを設けた場合には、光源から光センサに向かう光が隔壁で遮蔽されてしまう。そのため、光センサに十分な光量の光が入射されず、光源から発せられた光の検出精度が低下してしまう。
基板と、
前記基板に設けられた複数の光源部と、
前記基板に設けられた、各光源部を囲む隔壁と、
互いに隣接する2つ以上の前記光源部の間に配置された光センサと、
を有し、
前記光センサの数は前記光源部の数よりも少なく、
前記光センサは、前記隔壁の端部であって、前記基板の側とは反対の側の端部に配置されている
ことを特徴とする光源装置である。
基板と、
前記基板に設けられた複数の光源部と、
前記基板に設けられた、各光源部を囲む隔壁と、
前記光源から発せられた光を検出する複数の光センサと、
前記光センサの出力信号を処理する複数の処理回路と、
を有し、
前記処理回路の数は、前記光センサの数よりも少なく、
前記処理回路は、2つ以上の光センサの出力信号の総和に基づく処理を行う
ことを特徴とする光源装置である。
本発明の第3の態様は、
基板と、
前記基板に設けられた複数の光源部と、
前記基板に設けられた、各光源部を囲む隔壁と、
互いに隣接する2つ以上の前記光源部の間に配置された光センサと、
を有し、
前記光センサの数は前記光源部の数よりも少なく、
前記隔壁には、前記基板に略垂直な方向の開口部が設けられており、
前記光センサは、前記隔壁に設けられた前記開口部の内部に配置されている
ことを特徴とする光源装置である。
上述した光源装置と、
上述した光源装置からの光を変調することで画面に画像を表示する表示部と、
を有する表示装置である。
以下、本発明の実施例1に係る表示装置、光源装置、及び、それらの制御方法について説明する。
なお、本実施例では、光源装置がカラー画像表示装置で使用するバックライト装置である場合の例を説明するが、光源装置は表示装置で使用するバックライト装置に限らない。光源装置は、例えば、街灯、室内照明、顕微鏡照明などの照明装置であってもよい。
また、本実施例では、表示装置が、透過型の液晶表示装置である場合の例を説明するが、表示装置はこれに限らない。本実施例に係る表示装置は、光源装置からの光を変調することで画面に画像を表示する表示装置であればよい。例えば、本実施例に係る表示装置は、反射型の液晶表示装置であってもよい。また、本実施例に係る表示装置は、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あってもよい。表示装置はモノクロ画像表示装置であってもよい。
具体的には、拡散板102は、上記複数の光源部からの光を拡散させることにより、光源基板101を面光源として機能させる。
集光シート103は、拡散板102で拡散し、様々な入射角度で入射した白色光を、正面方向(カラー液晶パネル105側)に集光することにより、正面輝度(正面方向の輝度)を向上させる。
反射型偏光フィルム104は、入射した白色光を効率的に偏光することにより、正面輝度を向上させる。
図3は、正面方向から見た場合の、LED基板110の構成の一例を示す模式図である。
図3に示すように、各LED基板110の領域は、隔壁114によって2行2列の合計4個の分割領域に分割されている。そして、図2に示すように、光源基板101の領域は、隔壁114によって4行×8列の合計32個の分割領域115に分割されている。
図2,3に示すように、各分割領域115には、8つのLEDチップ112を有する光源部111が設けられている。光源部111の行方向の間隔及び列方向の間隔は、一定である。
即ち、光源基板101には、4行×8列の合計32個の光源部111が設けられおり、隔壁114によって各光源部111が他の光源部111から隔てられている。32個の光源部111の発光(発光輝度と発光色の少なくとも一方)は個別に制御可能である。
本実施例では、2つ以上の所定数の光源部毎に光センサが1つずつ設けられている。具体的には、図2,3に示すように、各LED基板110に光センサ113が設けられている。即ち、2行2列の合計4つの光源部111に対して1つの光センサ113が設けられている。また、光源基板101(LED基板110)に対して垂直な方向から見て、光センサ113と隔壁114が重なり合うように、光センサ113が配置されている。
図2,3に示した例では、光源基板101(LED基板110)に対して垂直な方向から見て、互いに隣接する4つの光源部111の間に1つの光センサ113が設けられてい
る。また、光源基板101(LED基板110)に対して垂直な方向から見て、互いに隣接する4つの分割領域115の間に1つの光センサ113が設けられている。そして、互いに隣接する4つの光源部111のそれぞれの中心から光センサ113までの距離は等しい。互いに隣接する4つの光源部111から光センサ113に入射する光が隔壁114による影響を同程度受ける位置に、光センサ113が配置されている。
なお、光源部111から発せられた光は遮蔽面で反射されなくてもよい。光源部111から発せられた光は遮蔽面で隔壁114に吸収されてもよい。
光センサ113としては、光源部111から発せられ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113として、光源部111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。光センサ113として、光源部111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。
なお、本実施例では、1つのLED基板110に4個の光源部111が設けられており
、光源基板101に32個の光源部111が設けられている例を説明するが、これに限らない。1つのLED基板110に設けられている光源部の数は4個より多くても少なくてもよい。また、光源基板101に設けられている光源部の数は32個より多くても少なくてもよい。
また、1つのLED基板110に2つ以上の光センサ113が設けられていてもよい。例えば、図13に示すように、光源基板101(LED基板110)に対して垂直な方向から見て、互いに隣接する2つの光源部111の間に、それら2つの光源部111に対応する1つの光センサ113が設けられていてもよい。その場合には、1つのLED基板110に2つの光センサ113が設けられる。この場合も、光源基板101(LED基板110)に対して垂直な方向から見て、光センサ113と隔壁114が重なり合うように、光センサ113が配置されている。また、光源基板101(LED基板110)に対して垂直な方向から見て、互いに隣接する2つの分割領域115の間に1つの光センサ113が設けられている。そして、互いに隣接する2つの光源部111のそれぞれの中心から光センサ113までの距離は等しい。互いに隣接する2つの光源部111から光センサ113に入射する光が隔壁114による影響を同程度受ける位置に、光センサ113が配置されている。
また、光源基板101に設けられている光センサ113の数は1つであってもよい。
また、互いに隣接する複数の光源部111のそれぞれの中心から光センサ113までの距離は完全に等しくなくてもよい。互いに隣接する複数の光源部111のそれぞれの中心から光センサ113までの距離が略等しくてもよい。
なお、本実施例では、分割領域115の形状が四角形である場合の例を説明するが、分割領域115の形状はこれに限らない。例えば、分割領域115の形状は、三角形、五角形、六角形、円形、等であってもよい。
図14は、分割領域115の形状が三角形である場合の例を示す図である。この場合、光源基板101(LED基板110)に対して垂直な方向から見て、互いに隣接する6つの分割領域115の間に1つの光センサ113が設けられている。そして、互いに隣接する6つの光源部111のそれぞれの中心から光センサ113までの距離は等しい。互いに隣接する6つの光源部111から光センサ113に入射する光が隔壁114による影響を同程度受ける位置に、光センサ113が配置される。
図15は、分割領域115の形状が六角形である場合の例を示す図である。この場合、光源基板101(LED基板110)に対して垂直な方向から見て、互いに隣接する3つの分割領域115の間に1つの光センサ113が設けられている。そして、互いに隣接する3つの光源部111のそれぞれの中心から光センサ113までの距離は等しい。互いに隣接する3つの光源部111から光センサ113に入射する光が隔壁114による影響を同程度受ける位置に、光センサ113が配置される。
なお、本実施例では、複数のLED基板110と複数の光源部111がそれぞれマトリクス状に配置されている例を説明するが、それら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LED基板110と複数の光源部111の少なくとも一方は、千鳥格子状に配置されていてもよい。
れた光源部111については、光センサ113に十分な光量の光が入射する。そのため、光センサ113は、光センサ113の近傍に配置された光源部111から発せられた光を高精度に検出することができる。しかしながら、光センサ113の近傍に配置されていない光源部111については、光源部111から光センサ113に向かう光が隔壁114で遮蔽されてしまうため、光センサ113に十分な光量の光が入射しない。そのため、光センサ113は、光センサ113の近傍に配置されていない光源部111から発せられた光を高精度に検出することができない。
具体的には、図4に示すように光センサ113を設ける。図4は、LED基板110、光源部111、光センサ113、隔壁114、及び、光学シート106の位置関係の一例を示す断面図である。図4は、光源基板101に垂直な面によって得られる断面図である。
なお、隔壁114の高さは特に限定されない。隔壁114の高さが高いほど、光源部111から発せられた光の広がりをより抑制することができる。
なお、隔壁114を構成する部材は、図5(A),5(B)に示す部材に限らない。例えば、隔壁114は、1つの部材で構成されていてもよい。
110(1)〜110(8)の構成は同等であるため、一例としてLED基板110(1)について説明する。LED基板110(1)は、光源部111(1,1)〜111(1,4)を有する。光源部111(1,1)〜111(1,4)は、それぞれ、LEDドライバ120(1,1)〜120(1,4)により駆動される。
複数の光源部111の発光特性のばらつきが生じると、複数の光源部111の発光輝度のばらつきが生じたり、複数の光源部111の発光色のばらつきが生じたりしてしまう。その結果、バックライト装置からムラのある光が発せられてしまう。例えば、複数の光源部111の発光輝度がばらつくと、バックライト装置から輝度ムラのある光が発せられてしまう。そして、複数の光源部111の発光色がばらつくと、バックライト装置から色ムラのある光が発せられてしまう。
発光調整処理を行うことにより、バックライト装置から発せられた光の輝度ムラを低減したり、バックライト装置から発せられた光の色ムラを低減したりすることができる。
以下では、バックライト装置から発せられた光の輝度ムラを低減する例を説明する。
発光調整処理では、複数の光源部111を所定の順番で1つずつ点灯させられ、光源部111から発せられた光が光センサ113を用いて検出される。そして、光センサ113の検出値に基づいて光源部111の発光輝度が調整される。
標値)が不揮発メモリ126に保持されている。マイコン125は、光源部111毎に、その光源部111に対応付けられた光センサ113の検出値と、上記目標値とを比較する。そして、マイコン125は、光源部111毎に、上記比較の結果に応じて、検出値が目標値と一致するように発光輝度を調整する。発光輝度は、例えば、マイコン125からLEDドライバ120へ出力するLEDドライバ制御信号127を調整することにより調整される。LEDドライバ120は、LEDドライバ制御信号に応じて、光源部111を駆動する。LEDドライバ制御信号は、例えば、光源部111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、LEDドライバ制御信号を調整することにより、光源部111の発光輝度がPWM制御される。検出値が目標値となるように各光源部111の発光輝度を調整することにより、バックライト装置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、LEDドライバ制御信号はパルス幅を表す信号に限らない。例えば、LEDドライバ制御信号は、光源部111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。
以下、本発明の実施例2に係る表示装置、光源装置、及び、それらの制御方法について説明する。
実施例1では、光センサ113を隔壁114の端部に配置する例を説明した。本実施例では、光センサ113を隔壁114の内部に配置する例を説明する。
なお、実施例1と同様の機能や構成については、説明を省略する。
本実施例では、図7に示すように、隔壁114の光学シート106の側(光源基板101の側とは反対の側)に、光源基板101に略垂直な方向(光源基板101に垂直な方向を含む)の穴(開口部)が設けられている。そして、光センサ113は、隔壁114に設けられた上記穴の内部に設けられている。
なお、図7の例では、光学シート106の側から光源基板101の側に貫通する穴が設けられているが、これに限らない。例えば、上記穴は、光源基板101の側に貫通しない凹部であってもよい。
以下、本発明の実施例3に係る表示装置、光源装置、及び、それらの制御方法について説明する。
本実施例では、光センサ113を隔壁114の内部に配置する他の例を説明する。
なお、実施例1と同様の機能や構成については、説明を省略する。
図10は、本実施例に係る各部材の位置関係の一例を示す断面図である。具体的には、図10は、LED基板110、光源部111、光センサ113、隔壁114、及び、光学シート106の位置関係の一例を示す断面図である。
そして、光センサ113は、隔壁114に設けられた穴301の内部に設けられている。具体的には、光センサ113は、隔壁114に設けられた穴301の内部において、LED基板110上(光源基板上)に設けられている。光センサ113は、隔壁114に設けられた穴301の内部において、穴301の内面上に設けられてもよい。ただし、光センサ113を、LED基板110上に設ける方が、光センサ113の設置時に配線を行いやすい。
図9,10に示した例では、2行2列の合計4つの光源部111に対して1つの光センサ113が設けられている。また、LED基板110(光源基板101)に対して垂直な方向から見て、光センサ113と隔壁114が重なり合うように、光センサ113が配置されている。
また、図9,10に示した例では、LED基板110(光源基板101)に対して垂直な方向から見て、互いに隣接する4つの光源部111の間に1つの光センサ113が設けられている。また、光源基板101(LED基板110)に対して垂直な方向から見て、互いに隣接する4つの分割領域115の間に1つの光センサ113が設けられている。そして、互いに隣接する4つの光源部111のそれぞれの中心から光センサ113までの距離は等しい。互いに隣接する4つの光源部111から光センサ113に入射する光が隔壁114による影響を同程度受ける位置に、光センサ113が配置されている。
なお、図10の例では、光源基板101と平行な穴301が設けられているが、これに限らない。例えば、光源基板101と非平行な穴が設けられていてもよいし、穴の内部の位置によって径が変化する穴が設けられていてもよい。但し、光の検出精度の観点から、光源基板101と略平行な穴(光源基板101と平行な穴を含む)が設けられていることが好ましい。
また、本実施例では、1つのLED基板110に1つの光センサ113が設けられている例を説明したが、これに限らない。例えば、2つ以上のLED基板110に1つの光センサ113が設けられていてもよい。
また、1つのLED基板110に2つ以上の光センサ113が設けられていてもよい。例えば、図16に示すように、光源基板101(LED基板110)に対して垂直な方向から見て、互いに隣接する2つの光源部111の間に、それら2つの光源部111に対応する1つの光センサ113が設けられていてもよい。その場合には、1つのLED基板110に2つの光センサ113が設けられる。この場合も、光源基板101(LED基板110)に対して垂直な方向から見て、光センサ113と隔壁114が重なり合うように、光センサ113が配置されている。また、光源基板101(LED基板110)に対して垂直な方向から見て、互いに隣接する2つの分割領域115の間に1つの光センサ113が設けられている。そして、互いに隣接する2つの光源部111のそれぞれの中心から光センサ113までの距離は等しい。互いに隣接する2つの光源部111から光センサ113に入射する光が隔壁114による影響を同程度受ける位置に、光センサ113が配置されている。
また、本実施例では、分割領域115の形状が四角形である場合の例を説明したが、分割領域115の形状はこれに限らない。例えば、分割領域115の形状は、三角形(図14参照)、五角形、六角形(図15参照)、円形、等であってもよい。
、光学シートで反射される前の光が、光センサに直接入射する。それにより、光源部から発せられた光をより高精度に検出することができる。具体的には、光学シートのたわみ等の状態変化による誤差が抑制された検出値(光センサの検出値)を得ることができる。
また、本実施例では、光センサ113が隔壁114に設けられた穴301の内部に設けられているので、光センサ113は、光源部111から光学シート106やカラー液晶パネル105に向かう光を妨げない。
以下、本発明の実施例4に係る表示装置、光源装置、及び、それらの制御方法について説明する。
本実施例では、光センサの出力信号を処理する処理回路の数を低減することにより、コストの増加を抑制する例を説明する。
本実施例では、図11に示すように、光源部毎に光センサ113が設けられている。具体的には、複数の分割領域115のそれぞれに光源部111と光センサ113が設けられている。
具体的には、互いに隣接する2つ以上の光源部111に対応する2つ以上の光センサ113の出力信号が1つの処理回路401で処理される。即ち、互いに隣接する2つ以上の分割領域115に設けられた2つ以上の光センサ113の出力信号が1つの処理回路401で処理される。
また、本実施例では、隔壁114の内部に処理回路401が設けられている。そのため、光源部111から発せられた光が処理回路401によって遮られることを抑制することができる。また、LEDチップ112を配置可能な領域を拡大することができる。
具体的には、本実施例では、互いに隣接する2つ以上の分割領域115の中央部における隔壁の内部に処理回路401が設けられている。そして、互いに隣接する2つ以上の分割領域のそれぞれの、上記処理回路401(上記中央部に設けられた処理回路401)が設けられている側の端部に、光センサ113が設けられている。このような位置に処理回路401と光センサ113を配置することにより、光センサ113から処理回路401までの配線の長さを短縮することができる。
なお、光センサ113から処理回路401までの配線はLED基板110上で行えばよく、隔壁114に穴(開口部)を設ける必要は無い。
また、上記4個の分割領域のそれぞれの、上記処理回路401(上記中央部に設けられた処理回路401)が設けられている側の端部に、光センサ113が設けられている。そして、上記4個の分割領域115に設けられた4個の光センサ113の出力信号が、上記処理回路401で処理される。それにより、光センサ113から処理回路401までの配線の長さを短縮することができ、処理回路401の数を光センサ113の数の4分の1に低減することができる。
図12に示すように、4つの光センサ113は、処理回路401に並列に接続される。そして、処理回路401には、光量に応じて4つの光センサ113から出力された電流(光電流;出力信号)の総和が入力される。処理回路401は、光電流を電圧に変換し、出力インピーダンスの調整を行う。処理回路401は、例えば、オペアンプ、抵抗、コンデンサ、等を有する。処理回路401からは、光センサ113の検出値(検出輝度、検出色、等)を表すアナログ値122が出力される。
なお、本実施例では、光源部の数と同じ数の光センサが設けられている例を説明したが、これに限らない。例えば、実施例1〜3で述べたように、2つ以上の光源部に対して1つの光センサが設けられていてもよい。
なお、本実施例では、互いに隣接する4個の分割領域に設けられた4個の光センサに対して1つの処理回路が設けられている例を説明したが、これに限らない。例えば、互いに隣接しない2つの光センサに対して1つの処理回路が設けられていてもよい。また、互いに隣接しない2つ以上の光センサに対して1つの処理回路が設けられていてもよい。
なお、本実施例では、互いに隣接する2つ以上の分割領域の中央部における隔壁の内部に処理回路が設けられている例を説明したが、これに限らない。例えば、上記中央部とは異なる位置における隔壁の内部に処理回路が設けられていてもよい。また、隔壁の外部に処理回路が設けられていてもよい。但し、光源部から発せられた光を遮らない位置に処理回路が設けられることが好ましい。
114:隔壁 401:処理回路
Claims (15)
- 基板と、
前記基板に設けられた複数の光源部と、
前記基板に設けられた、各光源部を囲む隔壁と、
互いに隣接する2つ以上の前記光源部の間に配置された光センサと、
を有し、
前記光センサの数は前記光源部の数よりも少なく、
前記光センサは、前記隔壁の端部であって、前記基板の側とは反対の側の端部に配置されている
ことを特徴とする光源装置。 - 基板と、
前記基板に設けられた複数の光源部と、
前記基板に設けられた、各光源部を囲む隔壁と、
互いに隣接する2つ以上の前記光源部の間に配置された光センサと、
を有し、
前記光センサの数は前記光源部の数よりも少なく、
前記隔壁には、前記基板に略垂直な方向の開口部が設けられており、
前記光センサは、前記隔壁に設けられた前記開口部の内部に配置されている
ことを特徴とする光源装置。 - 前記開口部の前記基板の側とは反対の側の端部に設けられた、前記開口部に入射した光を前記光センサが設けられている側に集光する集光部材をさらに有する
ことを特徴とする請求項2に記載の光源装置。 - 前記光センサは、前記基板上に設けられている
ことを特徴とする請求項2または3に記載の光源装置。 - 2つ以上の所定数の前記光源部毎に前記光センサが1つずつ設けられている
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。 - 互いに隣接する2つ以上の前記光源部のそれぞれの中心から前記光センサまでの距離が略等しい
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。 - 互いに隣接する2つの前記光源部のそれぞれの中心から前記光センサまでの距離が略等しい
ことを特徴とする請求項6に記載の光源装置。 - 互いに隣接する4つの前記光源部のそれぞれの中心から前記光センサまでの距離が略等しい
ことを特徴とする請求項6に記載の光源装置。 - 前記基板の領域は、前記隔壁によって複数の分割領域に分割されており、
前記複数の分割領域のそれぞれに前記光源部が設けられており、
前記光センサは、互いに隣接する2つ以上の前記分割領域の間に配置されている
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。 - 互いに隣接する2つ以上の前記光源部から前記光センサに入射する光が前記隔壁による影響を同程度受ける位置に、前記光センサが配置されている
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。 - 前記隔壁は、前記基板に垂直な方向から見た形状が略四角形状である四角部材と、前記基板に垂直な方向から見た形状が略十字形状である十字部材と、を含む複数の部材からなる
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。 - 複数の光センサと、
前記光センサの出力信号を処理する処理回路と、
をさらに有し、
前記処理回路の数は、前記光センサの数よりも少なく、
前記処理回路は、2つ以上の光センサの出力信号を処理する
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。 - 前記処理回路は、前記隔壁の内部に設けられている
ことを特徴とする請求項12に記載の光源装置。 - 前記処理回路は、前記2つ以上の光センサの出力信号の総和に基づき、当該光センサの検出値を示す値を出力する
ことを特徴とする請求項12または13に記載の光源装置。 - 請求項1〜14のいずれか1項に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光を変調することで画面に画像を表示する表示部と、
を有する表示装置。
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