【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)平成26年度 国立研究開発法人科学技術振興機構 産学共同実用化開発事業 産業技術力強化法第17条の適用を受ける特許出願
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0009】
いくつかの実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実施の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一または類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を省略することがある。
【0010】
各実施形態においては、表示装置の一例として、透過型の液晶表示装置を開示する。また、照明装置の一例として、液晶表示装置のバックライトを開示する。但し、各実施形態は、他種の表示装置や照明装置に対する、各実施形態にて開示される個々の技術的思想の適用を妨げるものではない。他種の表示装置としては、例えば、透過型の機能に加えて外光を反射してこの反射光を表示に利用する反射型の機能を備えた液晶表示装置や、Micro Electro Mechanical System(MEMS)シャッターが光学素子として機能する機械式表示パネルを有する表示装置等が想定される。他種の照明装置としては、例えば、表示装置の前面に配置されるフロントライト等が想定される。また、照明装置は、表示装置の照明とは異なる用途で使用されるものであってもよい。
【0011】
図1は、本実施形態に係る表示装置1の概略的な構成を示す斜視図である。表示装置1は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話端末、パーソナルコンピュータ、テレビ受像装置、車載装置、ゲーム機器、ウェアラブル端末等の種々の装置に用いることができる。
【0012】
表示装置1は、表示パネル2と、バックライトである照明装置3と、表示パネル2を駆動する駆動ICチップ4(コントローラ)と、表示パネル2に制御信号を供給する第1フレキシブル回路基板FPC1と、照明装置3に制御信号を供給する第2フレキシブル回路基板FPC2と、を備えている。例えば、各フレキシブル回路基板FPC1およびFPC2は、表示パネル2および照明装置3の動作を制御する制御モジュールに接続されている。照明装置3の動作を制御する制御モジュールの1つには、後述する駆動回路10や一括調整機構20等が含まれてもよい。あるいは、後述する駆動回路10や一括調整機構20は、第2フレキシブル回路基板FPC2を介さずに照明装置3に接続されてもよい。
【0013】
表示パネル2は、第1基板SUB1(アレイ基板)と、第1基板SUB1に対向する第2基板SUB2(対向基板)と、を備えている。第1基板SUB1および第2基板SUB2は、図示しないシール材により貼り合わされており、第1基板SUB1、第2基板SUB2およびシール材により囲われた空間には図示しない液晶層が封入されている。表示パネル2は、画像を表示する表示領域DAを有している。表示パネル2は、例えば、表示領域DAにおいてマトリクス状に配列された複数の画素PXを備えている。
【0014】
照明装置3は、第1光源LS1と、第2光源LS2と、第1基板SUB1に対向する導光板LGと、を備えている。第1光源LS1は導光板LGの一方の側面に対向し、第2光源LS2は導光板LGの他方の側面に対向している。
図1においては、各光源LS1およびLS2を1つずつ例示しているが、実際には複数の第1光源LS1と複数の第2光源LS2とが設けられている。各光源LS1およびLS2としては、例えば偏光したレーザー光を出射する半導体レーザー等の発光素子を用いることができる。本実施形態においては、各光源LS1およびLS2として、レーザーダイオードが用いられる場合を想定し、以下では、各光源LS1およびLS2をレーザーダイオードLDと称して説明する。
【0015】
表示パネル2と照明装置3とは対向し、表示パネル2は、照明装置3から照射される光を用いて表示領域DAに画像を表示する。
【0016】
図1に示すように、第1方向X、第2方向Yおよび第3方向Zを定義する。各方向X、YおよびZは、例えば互いに直交する。本開示においては、表示装置1を第3方向Zと平行な方向から見ることを平面視と呼ぶ。
図1の例において、各基板SUB1およびSUB2と、導光板LGとは、第1方向Xに沿う短辺と、第2方向Yに沿う長辺とを有しており、平面視における形状が長方形である。但し、各基板SUB1およびSUB2と、導光板LGとの形状はこれに限定されず、平面視における形状が正方形や円形等、他の形状であってもよい。
【0017】
ここで、
図2を参照して、照明装置3を構成するレーザーダイオードLDの一般的な特性について説明する。
図2は、同じ型番の複数のレーザーダイオードLDに対して、同じ大きさの駆動電流Iを流した場合のレーザーパワーについて説明するための図である。
【0018】
レーザーダイオードLDのレーザーパワー(レーザーダイオードLDの出力)は、一般的に、レーザーダイオードLDに流れる駆動電流Iの大きさに比例して大きくなる傾向がある。
【0019】
一方で、レーザーダイオードLDは、同じ型番のレーザーダイオードであっても個体差を有しており、例えば
図2(a)に示すように、同じ型番の複数のレーザーダイオードLDを直列に接続し、各レーザーダイオードLDに同じ大きさの駆動電流Iを流したとしても、同じレーザーパワーを得ることができないという問題がある。
【0020】
図2(b)によれば、同じ型番の複数のレーザーダイオードLDに同じ大きさの駆動電流Iを流した場合に得られるレーザーパワーの最小値は1329[mW]である一方で、最大値が1399[mW]であり、レーザーパワーにばらつきが生じてしまっていることが分かる。
【0021】
これによれば、複数のレーザーダイオードLDからなる照明装置3により照射される光には輝度むらが生じてしまう可能性があり、上記したように、照明装置3が表示装置1のバックライトに適用された場合には、表示装置1の表示品位を低下させてしまうといった問題がある。
【0022】
このため、複数のレーザーダイオードLDのレーザーパワーを同程度または均一にすることが可能な新たな技術の実現が望まれている。換言すれば、複数のレーザーダイオードLDのレーザーパワーの差を所定範囲内にすることが可能な新たな技術の実現が望まれている。
【0023】
図3は、本実施形態に係る照明装置3の概略構成例を示す模式図である。
図3に示すように、照明装置3は、導光板LGの他に、複数のレーザーダイオードLD1〜LD3と、複数のレーザーダイオードLD1〜LD3のそれぞれに対応する複数の駆動回路10A〜10Cと、を備えている。つまり、本実施形態に係る照明装置3においては、1つのレーザーダイオードLDに対して、1つの駆動回路10が設けられている。
【0024】
各レーザーダイオードLD1〜LD3は、対応する駆動回路10A〜10Cにより調節されたレーザーパワーでレーザー光を出射する。
【0025】
各駆動回路10A〜10Cは、対応するレーザーダイオードLD1〜LD3に接続する可変抵抗器と、当該可変抵抗器の抵抗値を制御する制御部と、等を備えており、可変抵抗器の抵抗値の値を変化させて、対応するレーザーダイオードLD1〜LD3に流れる駆動電流の大きさを変化させることにより、対応するレーザーダイオードLD1〜LD3から出射されるレーザー光のレーザーパワーを調節する。
【0026】
図3に示す構成によれば、照明装置3に設けられる複数のレーザーダイオードLD1〜LD3に流れる駆動電流の大きさを個別に変化させて、複数のレーザーダイオードLD1〜LD3のレーザーパワーを個別に調節することが可能であるため、照明装置3に設けられる複数のレーザーダイオードLD1〜LD3のレーザーパワーを同程度または均一にすることが可能である。
【0027】
複数のレーザーダイオードLD1〜LD3のレーザーパワーを同程度または均一にすることで、照明装置3により照射される光の輝度むらを抑制することが可能であり、本実施形態に係る照明装置3が表示装置1のバックライトに適用されたとしても、照明装置3に起因した表示装置1の表示品位の低下を抑制することが可能である。
【0028】
なお、本実施形態に係る照明装置3が表示装置1のバックライトに適用される場合、照明装置3は表示パネル2に対して白色光を照射する必要があるが、レーザー光はその性質上単色しか存在しないため、白色光を得るためには、例えば、赤色、緑色、青色の光を混色させる必要がある。
【0029】
図4は、本実施形態に係る照明装置3であって、赤色、緑色、青色のレーザーダイオードLDを備える照明装置3の概略構成例を示す模式図である。
図4に示すように、照明装置3は、赤色のレーザーダイオードLD(R)、緑色のレーザーダイオードLD(G)、青色のレーザーダイオードLD(B)と、各色のレーザーダイオードLD(R),LD(G),LD(B)にそれぞれ対応する赤色調節機構10(R)、緑色調節機構10(G)、青色調節機構10(B)を含む駆動回路10と、を備えている。
【0030】
なお、
図4では、1つの赤色、緑色、青色のレーザーダイオードLD(R),LD(G),LD(B)と、1つの駆動回路10とを例示しているが、実際には照明装置3には、赤色、緑色、青色のレーザーダイオードLD(R),LD(G),LD(B)の組と、駆動回路10とが1対1の比率で複数設けられている。
【0031】
赤色レーザーダイオードLD(R)は、赤色調節機構10(R)により調節されたレーザーパワーで赤色レーザー光を出射する。赤色調節機構10(R)は、赤色レーザーダイオードLD(R)に接続する可変抵抗器と、当該可変抵抗器の抵抗値を制御する制御部と、等を備えており、可変抵抗器の抵抗値を変化させて、赤色レーザーダイオードLD(R)に流れる駆動電流の大きさを変化させることにより、赤色レーザーダイオードLD(R)から出射される赤色レーザー光のレーザーパワーを調節する。
【0032】
緑色レーザーダイオードLD(G)は、緑色調節機構10(G)により調節されたレーザーパワーで緑色レーザー光を出射する。緑色調節機構10(G)は、緑色レーザーダイオードLD(G)に接続する可変抵抗器と、当該可変抵抗器の抵抗値を制御する制御部と、等を備えており、可変抵抗器の抵抗値を変化させて、緑色レーザーダイオードLD(G)に流れる駆動電流の大きさを変化させることにより、緑色レーザーダイオードLD(G)から出射される緑色レーザー光のレーザーパワーを調節する。
【0033】
青色レーザーダイオードLD(B)は、青色調節機構10(B)により調節されたレーザーパワーで青色レーザー光を出射する。青色調節機構10(B)は、青色レーザーダイオードLD(B)に接続する可変抵抗器と、当該可変抵抗器の抵抗値を制御する制御部と、等を備えており、可変抵抗器の抵抗値を変化させて、青色レーザーダイオードLD(B)に流れる駆動電流の大きさを変化させることにより、青色レーザーダイオードLD(B)から出射される青色レーザー光のレーザーパワーを調節する。
【0034】
図4に示す構成によれば、照明装置3に設けられる赤色レーザーダイオードLD(R)、緑色レーザーダイオードLD(G)、青色レーザーダイオードLD(B)に流れる駆動電流の大きさをいずれも個別に変化させて、赤色レーザーダイオードLD(R)、緑色レーザーダイオードLD(G)、青色レーザーダイオードLD(B)のレーザーパワーを個別に調節することが可能である。
【0035】
このため、例えば、複数の赤色レーザーダイオードLD(R)のレーザーパワーを同程度または均一にする、複数の緑色レーザーダイオードLD(G)のレーザーパワーを同程度または均一にする、複数の青色レーザーダイオードLD(B)のレーザーパワーを同程度または均一にする、全てのレーザーダイオードLDのレーザーパワーを同程度または均一にする、等を実現することが可能である。これによれば、照明装置3により照射される光として輝度むらが抑制された白色光を提供することが可能となる。
【0036】
図5は、本実施形態に係る照明装置3であって、赤色、緑色、青色のレーザーダイオードLDを備える照明装置3の別の概略構成例を示す模式図である。
図5に示すように、照明装置3は、赤色、緑色、青色のレーザーダイオードLD(R),LD(G),LD(B)と、各色のレーザーダイオードLD(R),LD(G),LD(B)にそれぞれ対応する赤色調節機構10(R)、緑色調節機構10(G)、青色調節機構10(B)を含む複数の駆動回路10A〜10Cと、各駆動回路10A〜10Cに接続される赤色一括調整機構20(R)と、各駆動回路10A〜10Cに接続される緑色一括調整機構20(G)と、各駆動回路10A〜10Cに接続される青色一括調整機構20(B)と、を備えている。
【0037】
なお、赤色、緑色、青色のレーザーダイオードLD(R),LD(G),LD(B)と、赤色調節機構10(R)、緑色調節機構10(G)、青色調節機構10(B)とについては、
図4を用いて既に説明したため、ここではこれらの詳しい説明を省略する。
【0038】
各駆動回路10A〜10Cにそれぞれ含まれる赤色調節機構10(R)によれば、各赤色調節機構10(R)にそれぞれ接続される赤色レーザーダイオードLD(R)のレーザーパワーを同程度または均一にすることが可能である。同様に、各駆動回路10A〜10Cにそれぞれ含まれる緑色調節機構10(G)によれば、各緑色調節機構10(G)にそれぞれ接続される緑色レーザーダイオードLD(G)のレーザーパワーを同程度または均一にすることが可能であり、各駆動回路10A〜10Cにそれぞれ含まれる青色調節機構10(B)によれば、各青色調節機構10(B)にそれぞれ接続される青色レーザーダイオードLD(B)のレーザーパワーを同程度または均一にすることが可能である。
【0039】
赤色一括調整機構20(R)は、電界効果トランジスタ(FET)を備えており、当該FETに印加されるゲート電圧を変化させることで、各駆動回路10A〜10Cにそれぞれ含まれる赤色調節機構10(R)により同程度または均一になるように調節された各赤色レーザーダイオードLD(R)のレーザーパワーを、各赤色レーザーダイオードLD(R)のレーザーパワーが同程度または均一であるという状態(換言すると、各赤色レーザーダイオードLD(R)のレーザーパワーの差が所定範囲内であるという状態)を維持したまま、一括して調整する。
【0040】
つまり、赤色一括調整機構20(R)は、各赤色調節機構10(R)により調節された状態(個体差のない状態)を維持したまま、各赤色レーザーダイオードLD(R)のレーザーパワーを一括して調整する機能を有している。
【0041】
緑色一括調整機構20(G)は、電界効果トランジスタ(FET)を備えており、当該FETに印加されるゲート電圧を変化させることで、各駆動回路10A〜10Cにそれぞれ含まれる緑色調節機構10(G)により同程度または均一になるように調節された各緑色レーザーダイオードLD(G)のレーザーパワーを、各緑色レーザーダイオードLD(G)のレーザーパワーが同程度または均一であるという状態(換言すると、各緑色レーザーダイオードLD(G)のレーザーパワーの差が所定範囲内であるという状態)を維持したまま、一括して調整する。
【0042】
つまり、緑色一括調整機構20(G)は、各緑色調節機構10(G)により調節された状態(個体差のない状態)を維持したまま、各緑色レーザーダイオードLD(G)のレーザーパワーを一括して調整する機能を有している。
【0043】
青色一括調整機構20(B)は、電界効果トランジスタ(FET)を備えており、当該FETに印加されるゲート電圧を変化させることで、各駆動回路10A〜10Cにそれぞれ含まれる青色調節機構10(B)により同程度または均一になるように調節された各青色レーザーダイオードLD(B)のレーザーパワーを、各青色レーザーダイオードLD(B)のレーザーパワーが同程度または均一であるという状態(換言すると、各青色レーザーダイオードLD(B)のレーザーパワーの差が所定範囲内であるという状態)を維持したまま、一括して調整する。
【0044】
つまり、青色一括調整機構20(B)は、各青色調節機構10(B)により調節された状態(個体差のない状態)を維持したまま、各青色レーザーダイオードLD(B)のレーザーパワーを一括して調整する機能を有している。
【0045】
図5に示す構成によれば、照明装置3に設けられる赤色、緑色、青色の複数のレーザーダイオードLD(R),LD(G),LD(B)のレーザーパワーを、各色に対応する調節機構10(R),10(G),10(B)によって調節された後の状態を維持したまま、一括して調整することが可能であるため、赤色レーザー光、緑色レーザー光、青色レーザー光のレーザーパワーのバランス(割合)を容易に調整することが可能である。このため、例えば、赤色レーザー光、緑色レーザー光、青色レーザー光を混色させて得られる白色光が好適な白色でない(例えば、暗すぎる白色である、明るすぎる白色である、等)場合には、各色のレーザーパワーのバランスを変化させて、好適な白色の白色光を得ることが可能である。
【0046】
以上説明した実施形態においては、1つのレーザーダイオードLD(R),LD(G),LD(B)に対して1つの調節機構10(R),10(G),10(B)が設けられている場合について説明したが、これに限定されず、例えば同じ大きさの駆動電流を流した時のレーザーパワーの差が予め所定範囲内である複数のレーザーダイオードLDは、
図6に示すように、直列に接続されても構わない。なお、
図6においては、2つのレーザーダイオードLDが直列に接続されている場合を例示しているが、直列に接続されるレーザーダイオードLDの数はこれに限定されず、任意の数であって構わない。
【0047】
照明装置3を構成するレーザーダイオードLDの数が一定であるとすると、
図6に示す構成においては2つのレーザーダイオードLD(R),LD(G),LD(B)がそれぞれ直列に接続されているため、
図4に示した構成に比べて、各調節機構10(R),10(G),10(B)においてレーザーパワーを調節する工程の数を半分に減らすことが可能である。
【0048】
以上説明した本実施形態に係る照明装置は、レーザー光を出射する複数のレーザーダイオードと、複数のレーザーダイオードのそれぞれに接続し、各レーザーダイオードより出射されるレーザー光の出力を調節可能な調節機構を含む複数の駆動回路と、複数の駆動回路に接続される一括調整機構と、を備え、各調節機構は、一つの調節部に接続されるレーザーダイオードより出射されるレーザー光の出力と、他の調節部に接続されるレーザーダイオードより出射されるレーザー光の出力との差が所定範囲内に収まるように調節し、一括調整機構は、各調節機構によって調節された複数のレーザーダイオードより出射されるレーザー光全体の出力を一括して調整する。
【0049】
これによれば、複数のレーザーダイオードを光源として含む照明装置の輝度むらを抑制し得る照明装置、および、この照明装置を備える表示装置を提供することが可能である。
【0050】
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変形例に想到し得るものであり、それら変形例についても本発明の範囲に属するものと解される。例えば、上述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、若しくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【0051】
また、上述の各実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について、本明細書の記載から明らかなもの、または当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
【解決手段】実施形態に係る照明装置は、レーザー光を出射する複数の光源と、複数の光源のそれぞれに接続し、各光源より出射されるレーザー光の出力を調節可能な調節部を含む複数の駆動回路と、複数の駆動回路に接続される一括調整部と、を備え、各調節部は、一つの調節部に接続される光源より出射されるレーザー光の出力と、他の調節部に接続される光源より出射されるレーザー光の出力との差が所定範囲内に収まるように調節し、一括調整部は、各調節部によって調節された複数の光源より出射されるレーザー光全体の出力を一括して調整する。