(57)【要約】  バックライト動作時の環境温度の上昇によって、発光素子やその他の回路部品が劣化することを防止できるバックライト、および、このバックライトを用いた表示装置を提供すること。表示部（２）の背面側に設けられ、表示部（２）に画像表示のための照射光を照射するバックライト（８）であって、平面上に複数配列された発光素子（９）と、発光素子（９）それぞれに印加される駆動電力の値を規定する光源制御部（２８）と、光源制御部（２８）で規定された値の駆動電力を発光素子（９）に印加する光源ドライバ部（２９）とを有する光源駆動回路（２７）と、動作中に最も高い温度となる発光素子（９）が配置された領域の環境温度を検出する温度センサ（３１）とを備え、光源制御部（２８）は、温度センサ（３１）からの出力値が所定の閾値を上回った場合に、動作中に最も高い温度となる発光素子（９）に印加される駆動電力を低減させる。
2010016440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示部の背面側に設けられ、前記表示部に画像表示のための照射光を照射するバックライトであって、
平面上に複数配列された発光素子と、
前記発光素子それぞれに印加される駆動電力の値を規定する光源制御部と、前記光源制御部で規定された値の駆動電力を前記発光素子に印加する光源ドライバ部とを有する光源駆動回路と、
動作中に最も高い温度となる発光素子が配置された領域の温度を検出する温度センサとを備え、
前記光源制御部は、前記温度センサからの出力値が所定の閾値を上回った場合に、前記動作中に最も高い温度となる発光素子に印加される駆動電力を低減させることを特徴とするバックライト。
【請求項２】
前記温度センサが、前記動作中に最も高い温度となる発光素子が配置された領域に設けられている請求項１に記載のバックライト。
【請求項３】
前記光源制御部は、前記動作中に最も高い温度となる発光素子に対する低減割合より低い割合で、前記動作中に最も高い温度となる発光素子の周囲に位置する他の発光素子に対して、印加される駆動電力を低減する請求項１または２に記載のバックライト。
【請求項４】
表示部の背面側に設けられ、前記表示部に画像表示のための照射光を照射するバックライトであって、
平面上に複数配列された発光素子と、
前記発光素子それぞれに印加される駆動電力の値を規定する光源制御部と、前記光源制御部で規定された値の駆動電力を前記発光素子に印加する光源ドライバ部とを有する光源駆動回路と、
前記発光素子が配置された領域の複数箇所の温度を検出する温度センサとを備え、
前記光源制御部は、所定の温度閾値を超えた温度を計測した前記温度センサの個数に応じて、全ての前記発光素子に印加される駆動電力を一律に低減することを特徴とするバックライト。
【請求項５】
前記光源制御部は、前記所定の温度閾値を超えた温度を計測した前記温度センサの個数が所定の個数閾値を超えた場合に、前記所定の温度閾値を超えた温度を計測した前記温度センサの個数が増えるごとに、一定の割合で前記発光素子に印加される駆動電力を低減する請求項４に記載のバックライト。
【請求項６】
前記光源制御部は、前記所定の温度閾値を超えた温度を計測した前記温度センサの個数が第１の個数閾値を超えた場合に、前記所定の温度閾値を超えた温度を計測した前記温度センサの個数が増えるごとに、第１の低減割合で前記発光素子に印加される駆動電力を低減し、前記所定の温度閾値を超えた温度を計測した前記温度センサの個数が第２の個数閾値を超えた場合に、前記所定の温度閾値を超えた温度を計測した前記温度センサの個数が増えるごとに、前記第１の低減割合よりも大きな第２の低減割合で前記発光素子に印加される駆動電力を低減する請求項４に記載のバックライト。
【請求項７】
前記光源制御部は、前記所定の温度閾値を超えた温度を計測した前記温度センサの個数が所定の個数閾値を超えた場合に、前記所定の温度閾値を超えた温度を計測した前記温度センサの個数が増えるごとに、徐々に増加する低減割合で前記発光素子に印加される駆動電力を低減する請求項４に記載のバックライト。
【請求項８】
発光素子が、発光ダイオードである請求項１から７のいずれか１項に記載のバックライト。
【請求項９】
表示部を備えた表示装置であって、
前記表示部には請求項１から８のいずれか１項に記載のバックライトからの光が照射されることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示部に画像表示のための照射光を照射するバックライト、および、このバックライトを用いた表示装置に関し、特に、駆動時の温度上昇によって光源である発光素子やその他の回路部品が劣化することを防止できるバックライトと表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビジョン受像機等の表示装置として、低消費電力、薄型、軽量などの特長を有する液晶表示装置が広く用いられている。液晶表示装置の表示部に用いられる液晶パネルは、それ自体が発光しないいわゆる非発光型の表示素子である。したがって、液晶表示装置では、通常、液晶パネルの背面にバックライトと呼ばれる照明装置が設けられていて、このバックライトから照射される光を用いて画像表示を行っている。【０００３】
バックライトに用いられる照明装置は、液晶パネルに対する光源の配置の仕方により、直下型とサイドライト型（エッジライト型とも言う）とに大別される。直下型バックライトでは、液晶パネルの背面側に、液晶パネルに向かって光を照射するように光源が配置される。また、光源と液晶パネルとの間に、拡散板やプリズムシートなどの光学シートを配置するなどして、液晶パネルの背面全体に均一な面状光が照射されるように構成される。このような直下型のバックライトは、テレビジョン受像機用などの大画面の液晶表示装置において好適に用いられている。また近年では、直下型バックライトの光源として、従来から用いられていた冷陰極蛍光管（ＣＣＦＴ：Cold Cathode Fluorescent Tube）よりも色再現性が高いことや、駆動回路が簡素化できることなどに着目されて、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が多く用いられるようになってきている。【０００４】
光源として発光ダイオードを用いる直下型のバックライトでは、複数の発光ダイオードが平面上に配列されて構成されるが、発光ダイオードは駆動されると発熱する特性を有しているため、バックライトを動作させることによって、バックライト全体の温度上昇が生じる。また、電流値駆動の素子である発光ダイオードは、同じ電流値を印加されて駆動された場合に、素子の温度が高い状態ではその発光輝度が低下するという輝度−温度特性を有している。【０００５】
このような発光ダイオードの輝度−温度特性によって生じる、環境温度が変化したときのバックライトから照射される照射光の輝度むらや色むらを防止するために、バックライトの温度とバックライトからの照射輝度とを測定し、光源である発光ダイオードに投入される駆動電流の波高値と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御における発光ダイオードを点灯する点灯時間の割合であるデューティー（Duty）値とを制御することが提案されている（特許文献１参照）。【０００６】
この特許文献１に記載のバックライト装置は、同一の温度領域に位置するように配置した複数の発光ダイオードを直列に接続して一つの照明ユニットとし、それぞれの照明ユニットごとにその温度を検出して、照明ユニットを構成する発光ダイオードに印加する駆動電流を調整するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３１９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来のバックライトでは、バックライトの温度上昇の原因となる発熱源として、発光ダイオードからの発熱のみを考慮し、画面水平方向に配置された複数の発光ダイオードを同一の温度領域に位置するものとして一つの照明ユニットを構成し、照明ユニットごとの輝度制御を行っている。【０００９】
しかし、実際の表示装置について考えると、バックライトにおける発熱源は、発光素子である発光ダイオードのみに限られない。バックライトの光源駆動回路を含んだ、バックライト背面に配置される各種の駆動回路からの発熱量も無視できない値である。また、バックライトが収容される表示装置の背面カバー内部の温度分布は、バックライトと背面カバーとの間隔や、背面カバーに設けられた通気口の位置などに左右される。【００１０】
さらに、上記した従来技術では、背面カバー内のバックライトの温度が部分的に高くなりすぎて、発光素子である発光ダイオードやその他の回路部品が、熱によって劣化してしまうことについて、何らの対策を施すものではない。【００１１】
本発明は、このような従来技術の問題に鑑み、バックライト動作時の温度の上昇によって、発光素子やその他の回路部品が劣化することを防止できるバックライト、および、このバックライトを用いた表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明にかかる第１のバックライトは、表示部の背面側に設けられ、前記表示部に画像表示のための照射光を照射するバックライトであって、平面上に複数配列された発光素子と、前記発光素子それぞれに印加される駆動電力の値を規定する光源制御部と、前記光源制御部で規定された値の駆動電力を前記発光素子に印加する光源ドライバ部とを有する光源駆動回路と、動作中に最も高い温度となる発光素子が配置された領域の温度を検出する温度センサとを備え、前記光源制御部は、前記温度センサからの出力値が所定の閾値を上回った場合に、前記動作中に最も高い温度となる発光素子に印加される駆動電力を低減させることを特徴とする。【００１３】
また、本発明にかかる第２のバックライトは、表示部の背面側に設けられ、前記表示部に画像表示のための照射光を照射するバックライトであって、平面上に複数配列された発光素子と、前記発光素子それぞれに印加される駆動電力の値を規定する光源制御部と、前記光源制御部で規定された値の駆動電力を前記発光素子に印加する光源ドライバ部とを有する光源駆動回路と、前記発光素子が配置された領域の複数箇所の温度を検出する温度センサとを備え、前記光源制御部は、所定の温度閾値を超えた温度を計測した前記温度センサの個数に応じて、全ての前記発光素子に印加される駆動電力を一律に低減することを特徴とする。【００１４】
本発明にかかる表示装置は、表示部を備えた表示装置であって、前記表示部には本発明にかかるバックライトからの光が照射されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、発光素子を含めた回路部品の温度による劣化を防止して、安定した動作が期待できるバックライト、および、表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかる液晶表示装置の分解斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態にかかる液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態にかかる液晶表示装置の、画像表示に関する回路構成の概要を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施形態にかかる液晶表示装置の、バックライトのシャーシ背面での回路基板の配置例を示す平面図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施形態にかかる液晶表示装置の、バックライトのシャーシでの温度上昇の状況を示す平面図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施形態にかかる液晶表示装置の、バックライトの発光素子に印加される駆動電力の低減状況を示すための平面図である。図６（ａ）はシャーシ上における発光ダイオードの配列状況を示し、図６（ｂ）は温度センサの配置位置を示し、図６（ｃ）はそれぞれの発光ダイオードに印加される駆動電力の低減状況を示す。
【図７】図７は、本発明の第１の実施形態にかかる液晶表示装置の、バックライトの発光素子に印加される駆動電力低減の流れを示すフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の第１の実施形態にかかる液晶表示装置の、第２の例におけるバックライトのシャーシ背面での回路基板の配置例を示す平面図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施形態にかかる液晶表示装置の、第２の例におけるバックライトのシャーシでの温度上昇の状況を示す平面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施形態にかかる液晶表示装置の、第２の例におけるバックライトの発光素子に印加される駆動電力の低減状況を示すための平面図である。図１０（ａ）はシャーシ上における発光ダイオードの配列状況を示し、図１０（ｂ）は温度センサの配置位置を示し、図１０（ｃ）はそれぞれの発光ダイオードに印加される駆動電力の低減状況を示す。
【図１１】図１１は、本発明の第２の実施形態にかかる液晶表示装置での、発光ダイオードに印加される駆動電力を低減する流れを示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の第２の実施形態にかかる液晶表示装置での、発光ダイオードに印加される駆動電力の低減度合いを示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の第２の実施形態にかかる液晶表示装置での、発光ダイオードに印加される駆動電力の低減度合いの他の例を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の第２の実施形態にかかる液晶表示装置での、発光ダイオードに印加される駆動電力の低減度合いのさらに他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明にかかる第１のバックライトは、表示部の背面側に設けられ、前記表示部に画像表示のための照射光を照射するバックライトであって、平面上に複数配列された発光素子と、前記発光素子それぞれに印加される駆動電力の値を規定する光源制御部と、前記光源制御部で規定された値の駆動電力を前記発光素子に印加する光源ドライバ部とを有する光源駆動回路と、動作中に最も高い温度となる発光素子が配置された領域の温度を検出する温度センサとを備え、前記光源制御部は、前記温度センサからの出力値が所定の閾値を上回った場合に、前記動作中に最も高い温度となる発光素子に印加される駆動電力を低減させる。
【００１８】
この構成によれば、動作中に最も高い温度となり、高温動作により劣化が進みやすい発光素子の配置された領域の温度を温度センサで検出し、光源駆動回路の光源制御部がその発光素子に印加される駆動電力を低減させることができる。その結果、最も高い温度となっている発光素子の発熱量が低減され、発光素子自体とその発光素子が配置されている領域との温度上昇を抑えることができ、発光素子が長時間にわたって高温度下で動作することを防止できる。
【００１９】
上記構成において、前記温度センサが、前記動作中に最も高い温度となる発光素子が配置された領域に設けられていることが好ましい。このようにすることで、動作時に最も高い温度となり、高温動作によって劣化が進みやすい発光素子が置かれている領域の温度を、直接確実に検出することができる。
【００２０】
また、前記光源制御部は、前記動作中に最も高い温度となる発光素子に対する低減割合より低い割合で、前記動作中に最も高い温度となる発光素子の周囲に位置する他の発光素子に対して、印加される駆動電力を低減することが好ましい。このようにすることで、発光素子に印加される駆動電力を低減することによって生じる発光輝度の低下を、局所的なものではなくなだらかな分布にすることができ、バックライトからの照射光の輝度むらが表示装置の表示画像に与える影響を低減することができる。
【００２１】
本発明にかかる第２のバックライトは、表示部の背面側に設けられ、前記表示部に画像表示のための照射光を照射するバックライトであって、平面上に複数配列された発光素子と、前記発光素子それぞれに印加される駆動電力の値を規定する光源制御部と、前記光源制御部で規定された値の駆動電力を前記発光素子に印加する光源ドライバ部とを有する光源駆動回路と、前記発光素子が配置された領域の複数箇所の温度を検出する温度センサとを備え、前記光源制御部は、所定の温度閾値を超えた温度を計測した前記温度センサの個数に応じて、全ての前記発光素子に印加される駆動電力を一律に低減する。
【００２２】
この構成によれば、動作条件やバックライトが置かれた環境によってバックライトの温度上昇の状況が変化するため、最高温度の値やその場所が特定できない場合でも、バックライト全体の温度状況を把握して、その温度上昇が発光素子やその他回路部品などの劣化に繋がる温度に達しているか否かを判断することができる。そして、全ての発光素子に印加される駆動電力を一律に低減することで、バックライトからの照射輝度の輝度むらを生じさせずに、バックライト全体の温度上昇を抑えることができる。
【００２３】
この構成において、前記光源制御部は、前記所定の温度閾値を超えた温度を計測した前記温度センサの個数が所定の個数閾値を超えた場合に、前記所定の温度閾値を超えた温度を計測した前記温度センサの個数が増えるごとに、一定の割合で前記発光素子に印加される駆動電力を低減することが好ましい。このようにすることで、バックライトからの照射光の明るさを確保しつつ、バックライトでの温度上昇の度合いに応じてバックライトのさらなる温度上昇を効果的に抑えることができる。
【００２４】
また、前記光源制御部は、前記所定の温度閾値を超えた温度を計測した前記温度センサの個数が第１の個数閾値を超えた場合に、前記所定の温度閾値を超えた温度を計測した前記温度センサの個数が増えるごとに、第１の低減割合で前記発光素子に印加される駆動電力を低減し、前記所定の温度閾値を超えた温度を計測した前記温度センサの個数が第２の個数閾値を超えた場合に、前記所定の温度閾値を超えた温度を計測した前記温度センサの個数が増えるごとに、前記第１の低減割合よりも大きな第２の低減割合で前記発光素子に印加される駆動電力を低減することが好ましい。
【００２５】
このようにすることで、バックライトでの温度上昇箇所が多くなり、一気にバックライト全体の温度上昇が進みやすい状況になった場合には、発光素子に印加される駆動電力の低減割合を大きくして、バックライト全体の温度上昇を確実に抑えることができる。
【００２６】
また、前記光源制御部は、前記所定の温度閾値を超えた温度を計測した前記温度センサの個数が所定の個数閾値を超えた場合に、前記所定の温度閾値を超えた温度を計測した前記温度センサの個数が増えるごとに徐々に増加する低減割合で、前記発光素子に印加される駆動電力を低減することが好ましい。このようにすることで、バックライト全体での温度上昇が進むほど、より大きな割合で発光素子に印加される駆動電力が低減されるため、バックライトの温度上昇を効果的に抑えることができる。
【００２７】
なお、本発明における発光素子が、発光ダイオードであることが好ましい。
【００２８】
さらに、表示部を備えた表示装置のバックライトとして、上記本発明にかかるバックライトにおける好ましい各種の形態を採用することで、温度の過大な上昇による発光素子や回路部品の劣化を防止した表示装置を得ることができる。
【００２９】
以下、本発明のバックライトおよびこれを用いた表示装置の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下では、本発明にかかる表示装置を、透過型液晶パネルを表示部として備えたテレビジョン用の液晶表示装置として、本発明にかかるバックライトを用いたものを例示して説明するが、この説明は本発明の適用対象を限定するものではない。本発明にかかる表示装置の表示部としては、例えば半透過型液晶表示素子を用いることができる。また、本発明にかかる表示装置の用途は、テレビジョン用の液晶表示装置に限定されず、コンピュータモニタや、駅や美術館等の公共機関での情報ディスプレイモニタなど広範な用途に使用することができる。
【００３０】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施形態にかかる表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。図１に示すように、本実施形態にかかる液晶表示装置１は、表示部である液晶パネル２と、この液晶パネル２で画像表示を行うために必要な光を照射するバックライト８、バックライト８からの照射光を拡散・集光して照射光の均一性を向上させる光学シート７、バックライト８の背面に配置される回路基板１１、これら液晶パネル２から回路基板１１までを内蔵する背面カバー１２、液晶パネル２の前面に配置されて前面カバーとしての機能を有するベゼル１３とを有している。
【００３１】
液晶パネル２は、画素を透過する透過光量を制御することで画像を表示する透過型の表示素子であり、多階調での画像表示が可能であればそのタイプに制限はなく、ＴＦＴなどのスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス型か、単純マトリクス型であるかは問わない。また、液晶表示のモードや駆動電界の印加方向も各種の方式のパネルを使用することができる。
【００３２】
このため、図面を用いた詳細な説明は省略するが、本実施形態にかかる液晶パネル２は、図示しない液晶層と、液晶層を狭持する一対の透明基板３，４と、透明基板３，４の各外側表面上にそれぞれ設けられた一対の偏光板５，６とを備えている。また、液晶パネル２には、液晶パネル２を駆動するためのドライバ回路が設けられ、図示しないフレキシブルプリント基板などを介して、液晶表示装置１全体を駆動する駆動回路が搭載された回路基板１１と接続されている。
【００３３】
例えば本実施形態における液晶パネル２は、アクティブマトリクス型の液晶パネルであり、マトリクス状に配置された走査線およびデータ線へ走査信号およびデータ信号を供給することにより、液晶層を画素単位に駆動可能に構成されている。つまり、各画素は、走査線およびデータ線の各交点近傍に設けられたスイッチング素子（ＴＦＴ）が走査線の信号にてオン状態とされたときに、データ線から画素電極へ書き込まれる階調信号であるデータ信号の電位レベルに応じて液晶分子の配列状態が変化することにより、データ信号に応じた階調表示を行う。すなわち、液晶パネル２では、バックライト８から偏光板６を介して入射された光の偏光状態が液晶層によって変調され、かつ、偏光板５を通過して監視者側に出射していく光量が制御されることにより、所望の画像が表示される。
【００３４】
光学シート７は、液晶パネル２とバックライト８との間に必要に応じて配置されるものであり、拡散板やプリズムシートなどの光学部材を１枚もしくは複数枚重ねて用いられ、バックライト８から照射される照射光が、液晶パネル２の背面全体に均一な面状光として照射されるように構成される。なお、液晶パネルで表示される表示画像に対応して、バックライトからの照射光の輝度や色合いを、液晶パネルでの画像表示領域を分割した部分領域に対して個別に制御するいわゆるアクティブバックライト方式の場合には、分割された部分領域内で照射光の均一性が保つことができるような光学シート７が用いられる。
【００３５】
バックライト８は、複数の発光素子としての発光ダイオード９が、例えば金属製の有底枠状のシャーシ１０の底面に多数配置されたものである。
【００３６】
なお、図１においては、光源である発光ダイオード９を、略正方形の平面形状を有するものとして表しているが、本実施形態にかかる発光ダイオード９の形状はこれに限らない。また、通常、テレビジョン用などの液晶表示装置１においては、発光ダイオード９として赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の三色のものが用いられ、これら三色の発光ダイオード９が照射する光を合成することで、白色光源としてのバックライト８が得られている。このとき、白色の一つの光源として認識される光源を形成するための単色の発光ダイオード９としては、Ｒ、Ｇ、Ｂの三色を一つずつ用いる場合、または、それぞれを二つずつ用いる場合、さらには例えばＲとＢを一つずつとＧを二つ用いる場合等、さまざまな組み合わせが用いられている。もちろん、一つで白色の照射光を照射する発光ダイオード９が用いられる場合や、他の単色の発光ダイオード９の組み合わせで白色光源とする場合、特殊用途の表示装置として、白色以外の照射光を有する場合もある。本実施形態にかかるバックライトにおいて、光源として用いられる発光ダイオードの組み合わせは、上記いずれの形態を用いることもできる。
【００３７】
また、図１で概略を示すように、発光ダイオード９は、シャーシ１０の底面である平面上に、縦方向および横方向に複数個が配列されている。この発光ダイオード９の個数は、バックライト８としてどの程度の明るさが必要かという観点や、アクティブバックライトの場合には、液晶パネル２の照射面における照射光の色合いや輝度のコントロールをどの程度の細かさで行うかという観点などから適宜定められるものである。例えば４０インチクラスのテレビジョン受像機の場合など、数百個から数千個の発光ダイオード９を用いることもある。
【００３８】
なお、発光素子として発光ダイオード９を用いる場合には、発光ダイオード９とこれを駆動する回路の一部とを搭載したＬＥＤ基板を、シャーシ１０の底面に配置することが行われるが、図１ではＬＥＤ基板の図示は省略している。
【００３９】
バックライト８のシャーシ１０の背面側には、複数の回路基板１１が配置される。この回路基板１１は、液晶パネル２を駆動、制御する回路や、バックライト８を駆動、制御する回路、その他、液晶表示装置１として必要な音声回路や各種信号処理回路、これらの回路を駆動するための電源回路などが搭載されたものである。なお、上記したように、液晶パネル２の駆動回路の一部を液晶パネル２に搭載したり、バックライト８の光源である発光ダイオード９の駆動回路の一部を発光ダイオード９とともにＬＥＤ基板上に搭載したりすることが行われる場合は、バックライト８のシャーシ１０の背面に配置される回路基板１１にはその残余の回路が搭載されることになる。
【００４０】
背面カバー１２は、例えば樹脂製の有底枠状で、内部に、液晶パネル２から回路基板１１までを収容して液晶表示装置１の外形を構成する。また、バックライト８のシャーシ１０背面に搭載される回路基板１１を保護すると同時に、使用者が触れて感電などしないように絶縁する機能を果たす。背面カバー１２には、液晶表示装置１内部の温度上昇を低減するために外気を導入するための通気孔が設けられている。また、商用電源と接続される電源コードや、液晶表示装置に信号を入力するための外部端子やアンテナ端子などが設けられるが、図１ではこれらの図示は省略する。
【００４１】
ベゼル１３は、液晶パネル２の周辺部の画像表示が行われない非表示領域を覆って見栄えをよくするとともに、背面カバー１２と一体となって、液晶表示装置１の外形を構成する前面カバーとしての役割を果たす額縁状の部材である。
【００４２】
次に、本実施形態にかかる液晶表示装置１の断面構造について説明する。
【００４３】
図２は、本実施形態にかかる液晶表示装置１の断面構造を示す概略図である。液晶表示装置１は、前面カバーとしてのベゼル１３と背面カバー１２とで形成される空間内に、図２中の左側となる画像監視側である前面側から、図２中右側の背面側にかけて、液晶パネル２、光学シート７、発光ダイオード９とシャーシ１０とを有するバックライト８が順次配置されている。
【００４４】
なお、図１では省略したが、発光ダイオード９は、ＬＥＤ基板１４上に例えばＲ、Ｇ、Ｂの各色を照射する３個がひとまとまりになって配置されている。ＬＥＤ基板１４は、固着部材１５によって、シャーシ１０の底面に固着されている。この固着部材１５は熱伝導性を備え、発光ダイオード９の熱をシャーシ１０に伝えて、背面カバー１２側に放熱する機能も果たす。この固着部材１５としては、公知の放熱シートを用いることができる。
【００４５】
回路基板１１は、シャーシ１０の背面に、その裏面の配線パターンが金属製のシャーシ１０と接触して電気的絶縁が損なわれないように、少し浮かせた状態で固着ビス１６などを用いて固定されている。
【００４６】
また、背面カバー１２の上側と下側には、背面カバー１２内の熱を外部に放出するための通気孔１７が設けられている。
【００４７】
次に、本実施形態にかかる液晶表示装置１の回路構成について説明する。
【００４８】
図３は、本実施形態にかかる液晶表示装置１における、画像表示に関する回路構成を示す概略ブロック図である。なお、図３に示すブロック図は、駆動回路や信号処理回路を概念上わかりやすく説明するためのものであり、ブロック図で示した個々のブロックに対応する、別個の回路基板などのハードウェアが必ずしも存在するわけではない。
【００４９】
図３に示すように、入力された映像信号に基づいて、映像信号処理回路２１で画像制御信号と光源制御信号とが生成される。
【００５０】
画像制御信号は、表示部である液晶パネル２の各画素にどのような階調を与えるかを定める信号、すなわち各画素における透過率を制御する信号である。この画像制御信号は、通常、液晶表示装置１として表示すべき表示画像を規定する映像信号として与えられた、液晶パネルの各画素を構成するＲ、Ｇ、Ｂ三色のサブ画素それぞれの階調信号である。なお、アクティブバックライト方式を採用する場合は、実際に液晶パネル２の各サブ画素に求められる階調の値は、映像信号から得られた階調信号に対して、そのサブ画素に照射されるバックライト８からの照射光の色と輝度とに対応させて必要な補正が加えられたものとなる。
【００５１】
画像制御信号はパネル駆動回路２２に入力され、垂直方向と水平方向との走査によって１つの画像を表示することができるように、水平駆動信号と垂直駆動信号とに分割される。水平駆動信号と垂直駆動信号は、それぞれ水平ドライブ回路２３と垂直ドライブ回路２４を駆動させる。そして、液晶パネル２において、垂直ドライブ回路２４により順次選択された走査線２６に対応して、水平ドライブ回路２３からデータ線２５を介して画像表示のための階調信号が順次各画素に与えられることで表示画像が形成される。
【００５２】
光源制御信号は、バックライト８の底面に配置された発光ダイオード９それぞれに対して、その発光ダイオード９からの照射光の輝度を指示し、かつ、定められたタイミングで照射させる信号である。上記したように、アクティブバックライト方式を採用する場合には、液晶パネル２で表示される表示画像に対応して、バックライト８のそれぞれの発光ダイオード９からの照射光が制御される。例えば、暗い画像が表示されている部分では、バックライトからの照射光を暗くしたり、また、単色の画像が表示されている部分では、バックライトからの照射光を表示画像の色と合わせたりすることが行われる。このようにすることで、液晶パネルの表示領域全面に対して常に最大値となる光量を照射し続ける方式のバックライトと比較して、バックライトの消費電力を低減できるほか、いわゆる黒浮きを無くして表示画像のコントラストを向上したり、色純度の高い画像を表示したりすることができる。
【００５３】
光源制御信号は、光源駆動回路２７に入力される。光源駆動回路２７は、光源制御信号に基づいて、複数の発光ダイオード９それぞれに対して所定の輝度での発光をさせるための駆動電力の値を規定する光源制御部２８と、光源制御部２８で規定された値の駆動電力を、接続線３０を介して発光ダイオード９に印加する光源ドライバ部２９を有している。なお、本実施形態に用いられている発光素子である発光ダイオード９は、印加される電流値である駆動電流値に応じた輝度で発光する。また、発光ダイオード９の実効的な輝度を、発光ダイオード９のオン／オフ時間の割合をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御することで調整することも行われている。このため、本実施形態における発光素子に対する駆動電力の大きさを示す値は、発光ダイオード９に印加される駆動電流の波高値と、ＰＷＭ制御でのデューティー（Duty）値となる。このように、本明細書において駆動電力とは、文字通り発光素子を所定の明るさで発光させるために印加されるパワーの大きさを意味する用語である。また、駆動電力を増加もしくは低減するとは、電流駆動の発光素子の場合には印加される電流値を、電圧駆動の発光素子の場合には印加される電圧値を、さらに、ＰＷＭ制御が行われる場合には点灯状態とされる時間であるデューティー値を、それぞれ増加もしくは低減することを示す。
【００５４】
本実施形態の液晶表示装置１では、バックライト８またはその近傍に温度センサ３１が設けられている。この温度センサ３１としては、サーミスタなどの温度によって電気的特性が変化する電気素子を用いることができる。温度センサ３１は、バックライト８の所定部分の温度を、その出力値として光源制御部２８に伝える。光源制御部２８は、測定された温度が、発光ダイオード９やその他の回路素子の劣化を引き起こす程高温である場合に、発光ダイオード９に印加される駆動電力の値を低減させて発熱を抑え、バックライト８がさらに温度上昇することを制御する。
【００５５】
次に、本実施形態の液晶表示装置１における、バックライトの所定部分の温度の検出と、それに対応した発光素子に印加される駆動電力の制限について説明する。
【００５６】
図４は、本実施形態の液晶表示装置１における、バックライト８のシャーシ１０背面の回路基板１１（１１ａ〜１１ｅ）の配置状況の一例を示す平面図である。なお、図４はシャーシ１０の背面を背面側から見た状態を示している。
【００５７】
図４に示すように、シャーシ１０の背面には、回路基板１１として、シャーシ１０の中央部分に第１の回路基板１１ａ、第２の回路基板１１ｂ、第３の回路基板１１ｃ、第４の回路基板１１ｄが配置され、また、シャーシ１０の左右両端部近傍には、第５の回路基板１１ｅが４枚配置されている。これらの回路基板１１ａ〜１１ｅには、上記したように液晶表示装置１を駆動するための各種回路が搭載されていて、また、それぞれの回路が果たす機能面の観点や、回路素子に印加される電源電圧の値の共通性など回路設計上の観点から、適宜分割されている。本実施形態では、これら各種の回路基板１１の中で、第１の回路基板１１ａに、高電圧下での信号処理を行うための回路素子や電圧値の変換を行うトランスなどが配置されているために、この第１の回路基板１１ａが、他の回路基板１１ｂ〜１１ｅと比較して、液晶表示装置の動作時に高い温度となる。
【００５８】
図５は、シャーシ１０での温度分布のイメージを示す図である。なお、図４との対応をとるために、図５もシャーシ１０を背面側から見た図となっている。
【００５９】
上記のように、シャーシ１０の背面に配置された回路基板１１の中で、第１の回路基板１１ａが発熱源となる場合には、図５に示すように、熱源となる第１の回路基板１１ａが配置されている部分で、この第１の回路基板１１ａを中心として温度の高い領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃが形成される。ここでは、第１の回路基板１１ａが配置されている領域の中で、第１の回路基板１１ａの中央部付近の領域Ａの部分での温度上昇が、その周囲の領域Ｂ，Ｃの部分での温度上昇よりも大きくなる。これは、図２に断面形状を示したように、液晶表示装置１では薄型化を図るため、シャーシ１０の背面と回路基板１１との間隔は非常に狭く設定されているため、背面カバー１２内での空気の動きによる冷却効果が十分に及ばずに、シャーシ１０の第１の回路基板１１ａと対向する部分の中央に熱がこもりやすいからと考えられる。また、この例では、領域Ｂの温度上昇が領域Ｃの温度上昇よりも大きい。
【００６０】
次に、光源駆動回路２７の光源制御部２８が、温度センサ３１で取得された温度の計測値に基づいて、発光素子である発光ダイオード９に印加される駆動電力を低減する動作について、図６および図７を用いて説明する。図６は、バックライト８における、シャーシ１０上での発光ダイオード９と温度センサ３１の配置状況を示す図である。また、図７は、温度センサ３１で取得された温度の計測値に応じた、発光ダイオード９に印加される駆動電力値の低減動作の流れを示すフローチャートである。
【００６１】
本実施形態では、図６（ａ）に示すように、バックライト８のシャーシ１０上で、発光ダイオード９が配列された領域を縦８個、横１６個の単位領域Ｐに分割する。それぞれの単位領域Ｐの位置は、図６（ａ）に示すように、座標Ｐ（ｘ，ｙ）として表すこととする。また、単位領域Ｐのそれぞれには、白色の光源として把握できる発光ダイオード９が１つ配置されている。なお、発光ダイオード９の具体的な配置および構成については特に限定はなく、白色発光ダイオードのみを用いても良いし、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の発光ダイオードを組み合わせて使用しても良い。また、単位領域Ｐのそれぞれに複数個の発光ダイオード９を配置しても良い。なお、図４および図５との整合を図るため、図６もバックライト８のシャーシ１０を背面側から見た状態で示されている。
【００６２】
本実施形態のバックライト装置では、回路基板１１の配置状況から、シャーシ１０上において、動作中に最も高い温度となる発光素子が配置された領域が、図５に示す領域Ａであることが確認できている。このため、本実施形態では、温度センサ３１を、領域Ａに相当する位置、すなわち、図６（ｂ）に示す単位領域Ｐ（６，２），Ｐ（６，３）に配置する。なお、本実施形態での温度センサ３１は、温度によって抵抗値が変化するサーミスタを用いて、一定電圧を印加したときにサーミスタに流れる電流値を検出する方法を用いている。しかし、温度センサ３１としては、サーミスタを用いたものに限られることはなく、熱電対を用いるなどの他の温度検出手段を用いることができることは言うまでもない。なお、本実施形態では、領域Ａに相当する位置、すなわち、図６（ｂ）に示す単位領域Ｐ（６，２），Ｐ（６，３）の両方に温度センサ３１を配置したが、温度センサの数を極力減らしたい場合には、これらの領域のいずれかにのみ温度センサ３１を配置することも考えられる。また、その逆に、温度センサの数が多くても良い場合は、単位領域Ｐ（６，２），Ｐ（６，３）を含む多数の単位領域に温度センサ３１が配置されていても良い。ただし、いずれの場合であっても、発光ダイオード９の駆動電力の制御は、動作中に最も高い温度となる発光素子が配置された領域の温度検出結果に基づいて行う。
【００６３】
次に、温度センサ３１による温度計測値を用いて光源制御部２８が行う、バックライト８の発光ダイオード９に印加される駆動電力の値を低減して、バックライト８のさらなる温度上昇を制御する動作の流れを、図７を用いて説明する。
【００６４】
まず、最初のステップＳ１０１では、バックライト８は定常駆動されている。ここで、定常駆動とは、全ての発光ダイオード９が所定の輝度の白色光を照射する状態を示す。なお、アクティブバックライト方式の場合であれば、それぞれの発光ダイオード９が、映像信号に応じて照射することが求められた色合いと輝度の照射光を照射している状態が、定常駆動されている状態である。
【００６５】
次のステップＳ１０２で、温度センサ３１であるサーミスタが検出する温度測定値Ｔが、所定の閾値として設定される限界温度Ｔｔｈを超えているか否かを判別する。なお、ここで、単位領域Ｐ（６，２）およびＰ（６，３）の両方に温度センサ３１が設置されている場合は、これらの単位領域のそれぞれから測定される２つの温度測定値の両方が限界温度Ｔｔｈを超えた場合にＳ１０２の条件が満たされたと判定しても良いし、少なくともいずれか一方が限界温度Ｔｔｈを超えた場合にＳ１０２の条件が満たされたと判定しても良い。あるいは、前記２つの温度測定値の平均値を限界温度Ｔｔｈと比較することにより、Ｓ１０２の条件判定を行っても良い。
【００６６】
なお、本実施形態では、限界温度Ｔｔｈを、発光ダイオード９が正常に機能することを保証されている動作保証温度の上限の値とする。この動作保証温度を超えた高温状態で発光ダイオード９を動作させると、発光ダイオード９自体の劣化が進み、素子としての寿命が短くなるなどの弊害が生じる。
【００６７】
なお、本実施形態では、温度測定値の閾値である限界温度Ｔｔｈを、発光ダイオード９の動作保証温度の上限値と設定したが、この限界温度Ｔｔｈは液晶表示装置１におけるバックライトの、機構面や回路面での具体的な設計内容に応じて適宜設定すべきものである。例えば、シャーシ１０の背面に配置される回路基板１１上の回路素子や、発光ダイオード９と共にＬＥＤ基板１４に搭載される回路素子の動作保証温度が、発光ダイオード９の動作保証温度よりも低く、これらの回路素子の保護を優先的に考えなくてはならない場合には、温度上昇が問題となる回路素子の動作保証温度を限界温度と設定すればよい。また、発光ダイオード９と温度センサ３１であるサーミスタとが十分に近接配置できないために、両者の間に一定の温度抵抗が存在して、温度センサ３１が検出した温度が発光ダイオード９の現実の環境温度とならない場合には、この温度抵抗分を加味した値を、限界温度Ｔｔｈと設定することが好ましい。
【００６８】
ステップＳ１０２で、温度計測値Ｔが限界温度Ｔｔｈよりも低い場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ１０１に戻って、そのまま定常の駆動電力を印加して、発光ダイオード９を動作させ続ける。
【００６９】
ステップＳ１０２で、温度計測値Ｔが、閾値として設定した限界温度Ｔｔｈよりも高い場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ１０３において、光源制御部２８が、バックライト８の発光素子である発光ダイオード９に印加される駆動電力を低減する。本実施形態の場合には、背面に配置される回路基板１１を熱源とするシャーシ１０の温度分布が把握できているため、印加される駆動電力を低減すべき発光ダイオード９をあらかじめ特定しておくことができる。まず、動作中に最も高温となる発光ダイオード９である、図６（ｃ）に示される単位領域Ｐ（６，２），Ｐ（６，３）に配置される発光ダイオード９に印加される駆動電力を低減する。これにより、単位領域Ｐ（６，２），Ｐ（６，３）に配置される発光ダイオード９の温度が過度に上昇することを防止し、これらの発光ダイオード９や周囲の回路部品の劣化を防ぐことができる。
【００７０】
また、本実施形態では、図５の領域Ａに対応する発光ダイオード９と同時に、図５の領域Ｂ，Ｃに対応する発光ダイオード９に印加される駆動電力も低減する。具体的には、図６（ｃ）に示すように、領域Ｂに対応する単位領域Ｐ（４，１），Ｐ（５，１），Ｐ（６，１），Ｐ（７，１），Ｐ（４，２），Ｐ（５，２），Ｐ（７，２），Ｐ（４，３），Ｐ（５，３），Ｐ（７，３）の発光ダイオード９の駆動電力を低減する。また、領域Ｃに対応する単位領域Ｐ（５，４），Ｐ（６，４），Ｐ（７，４）の発光ダイオード９の駆動電力も低減する。ただし、この場合、領域Ａ〜領域Ｃのそれぞれに対応する単位領域において、駆動電力の低減度合いを、各領域の温度上昇の度合いに合わせて段階的に異ならせることが好ましい。例えば、領域Ａに対応する発光ダイオード９の駆動電力を定常駆動時の４０％とする場合、領域Ｂにおける発光ダイオード９の駆動電力は定常駆動時の６０％、領域Ｃにおいては定常駆動時の７５％とする。なお、ここに示した数値は一つの具体例に過ぎず、駆動電力の低減度合いは、温度が上昇する領域の分布や温度上昇度合いに応じて適宜設計することが好ましい。このように、駆動電力の低減度合いを段階的に異ならせることで、駆動電力が低減されるために生じる発光ダイオード９の照射輝度の低下の度合いが平面的に見てなだらかになる。これにより、バックライト８からの照射光の輝度むらを緩和することができる。
【００７１】
なお、発光ダイオード９に印加される駆動電力の値を、定常駆動時に印加されている駆動電力に対してｘ％低減するには、発光ダイオード９に印加される駆動電流の波高値を定常状態と比較してｘ％とする方法と、発光ダイオード９のＰＷＭ制御におけるデューティー値を定常状態のｘ％とする方法との、いずれの方法も用いることができる。また、発光ダイオード９に印加される駆動電流の波高値と、ＰＷＭ制御のデューティー値との両方を同時に制御する方法によっても、発光ダイオードに印加される駆動電力の値を低減することができる。
【００７２】
なお、図６（ｃ）に示す、領域Ａ〜領域Ｃ以外の、ハッチングが施されていない単位領域に位置する発光ダイオード９に対しては、定常状態での駆動電力（１００％）がそのまま印加される。
【００７３】
次に、図７のステップＳ１０４で示すように、光源制御部２８は、再び、温度センサ３１で取得された温度測定値Ｔと、所定の閾値として設定された限界温度Ｔｔｈとの比較を行う。このとき、Ｔが限界温度Ｔｔｈよりも高くない場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ１０１に戻って、全ての発光ダイオード９に対して定常状態での電力を印加する。また、依然としてＴが限界温度Ｔｔｈよりも高い場合には、ステップＳ１０３での、駆動電力の低減操作を継続する。
【００７４】
なお、ステップＳ１０３での駆動電力の低減操作を行うに当たり、発光ダイオード９に印加される駆動電力を、一度に所定の低減度合いまで低減するのではなく、少ない低減度合いでの低減動作を繰り返して、印加される駆動電力を少しずつ低減するようにすることができる。例えば、ステップＳ１０２で、最初に温度測定値Ｔが限界温度Ｔｔｈより高いと判断された場合には、まず、例えば、図６（ｃ）に示す領域Ａで１０％、領域Ｂで５％、領域Ｃで３％の電力低減を行い、ステップＳ１０４で、引き続きＴが限界温度Ｔｔｈよりも高いと判断される度に、さらに段階的な電力低減を行うようにするのである。このようにすると、発光ダイオード９に印加される駆動電力が低減された場合に生じる照射光の輝度低下が時間的に緩やかなものとなって、液晶表示装置の表示画像を監視している監視者に気づかれにくくなるという効果が期待できる。
【００７５】
なお、この低減度合いの設定については、検出された温度測定値Ｔが限界温度Ｔｔｈを超える状況が発生する頻度や最高温度の値、発光ダイオードやその他の回路部品など温度上昇から守るべき素子の温度耐性などに応じて適宜設定すればよい。また、駆動電力の低減時の操作と同様、温度測定値Ｔの低下が確認された際に、駆動電力を定常状態に戻す場合にも、一度に１００％での定常駆動に切り替えるのではなく、順次発光ダイオードに印加される駆動電力の値を大きくしていくこともできる。
【００７６】
以上のとおり、シャーシ１０での温度上昇の大きな領域に位置する、動作中に最も高い温度となる発光ダイオード９に印加される駆動電流を低減することで、シャーシ１０での温度上昇のピーク値を抑えることができ、発光ダイオード９の熱による劣化を効果的に防止できる。また、シャーシ１０における温度分布のばらつきも低減することができるので、発光ダイオードの温度―輝度特性によって生じる、バックライト８からの照射光の明るさや色合いのばらつきをも低減することができる。
【００７７】
次に、本実施形態の液晶表示装置における、発光ダイオードに印加される駆動電力の低減についての第２の例として、シャーシ１０の背面に配置された回路基板１１（１１ａ〜１１ｅ）の中で、主要な熱源となり得る回路基板１１が２枚となった場合について説明する。
【００７８】
図８は、本実施形態の液晶表示装置の第２の例における、シャーシ１０背面の回路基板１１の配置を示す図であり、上記した第１の例における図４に相当する図である。図８に示す第２の例では、第１の回路基板１１ａの他に、第４の回路基板１１ｄも熱源となる場合を示している。なお、これら第１の回路基板１１ａおよび第４の回路基板１１ｄ以外の、第２の回路基板１１ｂ、第３の回路基板１１ｃ、４枚の第５の回路基板１１ｅでは、主要な熱源に相当する程の発熱が生じないとする。
【００７９】
図８に示した回路基板１１の配置の場合における、シャーシ１０での温度上昇の度合いを図９として示す。この図９は、上記第１の例の図５に相当する図である。図９に示すように、この第２の例では、第１の回路基板１１ａが配置されている領域に相当する部分である領域Ａ〜領域Ｃで温度上昇が生じているとともに、第４の回路基板１１ｄの配置されている領域に相当する部分である領域Ｄ，Ｅでも温度上昇が生じている。なお、本実施形態の第２の例において、領域Ａ〜Ｅでの温度上昇の度合いは、領域Ａ＞領域Ｄ＞領域Ｂ＞領域Ｃ＝領域Ｅの関係にある。
【００８０】
本実施形態にかかる液晶表示装置の第２の例では、光源駆動回路２７の光源制御部２８は、図９に示す領域Ａ〜領域Ｅに位置する発光ダイオード９に印加される駆動電力を低減させることとなる。図１０は、上記第１の例において、図６として示したものと同じく、シャーシ１０上の発光ダイオード９の配列状態と、温度センサ３１の配置位置、さらには、印加される駆動電力が低減される発光ダイオード９の位置を示す図である。
【００８１】
図９に示したように、本実施形態の第２の例でも、回路基板１１の配置状況から、シャーシ１０での温度上昇の大きな領域が確認でき、動作中に最も温度が高くなる発光素子の位置が特定できる。温度センサ３１は、動作中に最も温度が高くなる発光ダイオードが配置されている領域に配置する。本実施形態の第２の例でも、上記したように、図９の領域Ａでの温度上昇が最も大きいことから、図９の領域Ａに対応する単位領域Ｐ（６，２），Ｐ（６，３）に温度センサ３１を配置する。なお、本実施形態では、熱源となる回路基板１１が２つあり、図９に領域Ｄとして示した部分での温度上昇が領域Ａに続いて大きいことから、領域Ｄに対応する単位領域Ｐ（１２，６），Ｐ（１２，７）にも温度センサ３１を配置しても良い。この第２の例においても、温度センサ３１はサーミスタを用いている。
【００８２】
第２の例においても上記した第１の例と同様、図７に示すフローチャートにしたがって、光源制御部２８が、温度上昇の大きな領域に配置される発光ダイオード９に印加される駆動電力を低減する。ここで、領域Ａ〜領域Ｃに対応する単位領域における駆動電力の制御は第１の例と同様である。また、この第２の例の場合には、領域Ｄ，Ｅにおいても回路基板を熱源とする温度上昇が生じているため、これに対応させて、領域Ｄ，Ｅに対応する発光ダイオード９の駆動電力も低減させる。このとき、第２の例では、各領域の温度上昇の度合いに応じて、例えば、領域Ａにおける駆動電力を定常駆動時の４０％、領域Ｄを５０％、領域Ｂを６０％、領域Ｃと領域Ｅを７５％とする。このようにすることで、それぞれの領域での温度上昇の割合に応じて発光ダイオード９に印加する駆動電力が低減されるため、シャーシ１０上での温度分布をなだらかにすることができる。図１０（ｃ）に示す、領域Ａ〜領域Ｅ以外の、ハッチングを施していない部分の単位領域に位置する発光ダイオード９に対しては、定常状態（１００％）での駆動電力がそのまま印加される。
【００８３】
なお、領域Ａ〜領域Ｅの全ての領域の駆動電力の制御は、領域Ａに対応する単位領域Ｐ（６，２），Ｐ（６，３）の少なくとも一つに配置された温度センサ３１の検出結果に従って行ってもよいが、領域Ａ〜領域Ｃと領域Ｄ，Ｅとを別個に制御してもよい。すなわち、上述のように、領域Ｄに対応する単位領域Ｐ（１２，６），Ｐ（１２，７）にも温度センサ３１を配置した場合には、領域Ａ〜領域Ｃの駆動電力の制御は単位領域Ｐ（６，２），Ｐ（６，３）に配置された温度センサ３１に基づいて行い、領域Ｄ，Ｅの駆動電力の制御は単位領域Ｐ（１２，６），Ｐ（１２，７）に配置された温度センサ３１に基づいて行うようにしてもよい。
【００８４】
発光ダイオード９に印加される駆動電力の低減方法について、発光ダイオード９に印加される駆動電流の波高値を低くする方法と、発光ダイオード９のＰＷＭ制御におけるデューティー値を小さくする方法とのいずれの方法を用いることができる点は、第１の例の場合と同じである。
【００８５】
さらに、第２の例においても上記した第１の例と同じく、図７のフローチャートに示したように、再び、温度センサ３１で取得された温度測定値Ｔと限界温度Ｔｔｈとの比較を行って、定常状態に戻すか、発光ダイオード９に印加する駆動電力を低減した状態を継続するかの判断を行う。なお、駆動電力の低減とその回復をいくつかの段階に分けて徐々に行うことができる点も、第１の例の場合と同じである。
【００８６】
以上のように、本実施形態の第２の例として示したように、発熱源としての回路基板が２つある場合においても、本実施形態に示す発光ダイオードに印加される駆動電力値を低減する方法によってバックライトの極端な温度上昇を抑制することができる。このため、発光ダイオードや回路部品などの素子の温度上昇による劣化を防止できること、また、シャーシ上の温度分布がなだらかになることから、バックライトからの照射光の輝度と色合いの分布を低減できることが分かる。
【００８７】
もちろん、この第２の例で示した考え方を用いて、熱源となる回路基板が三つ以上ある場合にも本発明が同じ手法によって適用できることは言うまでもない。
【００８８】
また、本実施形態の第２の例では、二つの温度上昇の大きな領域に位置する発光ダイオードに対して、印加される駆動電力の低減を同時に行う場合について説明したが、本実施形態の第２の例では、それぞれ別個に温度センサを有していることから、それぞれの領域に位置する発光素子に対して、印加される駆動電力の補正を個別に行うことができる。
【００８９】
以上、本実施形態の説明において、熱源として把握される回路基板が１つの場合である第１の例と、熱源として把握される回路基板が２つである第２の例との２つの場合について、動作中に最も高い温度となる発光素子が配置された領域の温度を温度センサで検出し、検出された温度測定値が所定の温度閾値を上回った場合に、動作中に最も高い温度となる発光素子に印加される駆動電力を低減することで、最も高い温度となる発光素子の温度を下げることができることを説明した。
【００９０】
なお、上記本実施形態では、動作中最も高い温度となる発光素子が配置された領域の温度を検出する温度センサを、温度を検出すべき対象である発光素子が配置された領域内に直接設ける例を示した。このようにすることで、動作中に最も高い温度となる発光素子が配置された領域での、実際の温度を計測することができるため、温度補正を正確に行うことができる。しかし、本実施形態で示す場合のように、熱源となる回路基板が把握できている場合など、バックライトにおける実動作時の温度分布の状況が把握できている場合には、温度センサを検出すべき領域内に配置することは必ずしも必須の要件とはならない。例えば、発光素子の近傍に温度センサを配置するスペースがない場合には、温度センサをバックライトのシャーシの周辺領域に配置し、温度センサの配置位置での温度と、動作中に最も高い温度となる発光素子の配置された領域での温度との関係をあらかじめ確認しておくことにより、検出対象の領域以外に配置された温度センサによって、必要な温度計測値を得ることができる。
【００９１】
また、バックライトの所定部分にいくつかの温度センサを配置しておき、これら温度センサで検出された温度計測値から、光源制御部が、動作中に最も高い温度となる発光素子を特定し、その配置された領域の温度を特定するようにしてもよい。
【００９２】
さらに、温度センサとしてサーミスタではなく、例えば熱電対のような、直接対象物の温度を測定できるものを用いる場合であれば、温度上昇による劣化から保護すべき対象の温度を、その配置された領域の温度から間接的に得る必要はない。その意味で、このような場合には、本発明においての動作中に最も高い温度となる発光素子が配置された領域の温度として、発光素子自体の温度をも含むことになる。
【００９３】
また、上基本実施形態における第１の例および第２の例では、印加される駆動電力を低減する発光素子として、動作中に最も温度が高くなる発光素子のみではなく、その周囲の発光素子に印加される駆動電力も同時に低減する場合について説明したが、本発明はこのような場合に限られるものではない。例えば、回路基板などの他の熱源による温度上昇の影響が、ごく限られた狭い領域にのみ生じる場合には、最も高い温度になる発光素子について印加される駆動電力を低減するのみでよいことは言うまでもない。特に、駆動電力の低減度合いが比較的小さい場合には、印加される駆動電力の低減による発光素子の輝度低下の割合もそれほど大きくはないことから、最も温度が高くなる発光素子の周囲に位置する他の発光素子に印加される駆動電力を低減して輝度分布をなだらかにする必要もないため、一つの発光素子に印加される駆動電流のみを低減する場合も十分に考えられる。
【００９４】
［実施の形態２］
次に、本発明にかかる液晶表示装置の第２の実施形態として、熱源となる回路基板が特定されていない場合や、実際の使用状況に応じてバックライト８のシャーシ１０における温度上昇の状況が変化する場合に、発光素子やその他回路部品が高温動作によって劣化することを防止することのできるバックライトを備えた表示装置について説明する。
【００９５】
なお、本実施形態でも、表示装置の例として液晶表示装置を用いて説明するが、バックライトにおける温度センサの配置と、温度センサで検出された温度測定値に基づく、光源駆動回路の光源制御部での動作の内容以外の、表示装置の基本的な構成は、上記した第１の実施形態で図１から図３を用いて説明した液晶表示装置と同じである。このため、本実施形態では、液晶表示装置の具体的な構成の説明は省略し、発光素子である発光ダイオードに印加される駆動電力の低減に関してのみ説明することとする。
【００９６】
本実施形態の液晶表示装置では、バックライト８を構成する発光素子である発光ダイオード９それぞれに対応させて、それぞれの発光ダイオード９が配置された領域での環境温度を検出する温度センサ３１を配置する。そして、光源駆動回路２７の光源制御部２８は、それぞれの発光ダイオード９が配置された領域の環境温度を検出する温度センサ３１が検出した温度測定値が、所定の温度閾値を超えたか否か判断し、かつ、所定の温度閾値を超えた温度センサ３１の個数に応じて、全ての発光ダイオード９に対して印加される駆動電力を低減する。
【００９７】
図１１は、本実施形態にかかる液晶表示装置での、発光ダイオード９に印加される駆動電力の低減動作の流れを示すフローチャートである。また、図１２は、本実施形態にかかる液晶表示装置での、所定の温度閾値を超えた温度センサ３１の個数と、それぞれの発光ダイオードに印加される駆動電力の大きさとの関係を示す図である。なお、本実施形態でも、第１の実施形態と同様、温度センサ３１としてはサーミスタを用いているが、これに限られるものではない。
【００９８】
図１１に示すように、まず、ステップＳ２０１において、全ての発光ダイオード９に、駆動電力Ｐとして、定常状態の駆動を行う上で必要な駆動電力Ｐｉｎｔが印加される。ここで、定常状態とは、それぞれの発光ダイオード９が所望の発光輝度で発光する状態であり、アクティブバックライト方式の場合は、表示画像に対応して、それぞれの発光ダイオード９に求められる発光輝度の光を照射している状態である。
【００９９】
次に、ステップＳ２０２では、光源制御部２８が、それぞれの発光ダイオード９が配置されている領域での環境温度Ｔを取得する。さらに、この環境温度Ｔが、所定の温度閾値Ｔｔｈを超えているか否かを判断し、所定の温度閾値Ｔｔｈを超えた温度センサ３１の個数Ｎをカウントする。ここで、所定の温度閾値Ｔｔｈは、上記第１の実施形態で説明した限界温度として、発光ダイオード９の動作保証温度の上限の値とすることができる。また、本実施形態においても、温度閾値Ｔｔｈは、上記第１の実施形態の場合と同じく、バックライト８の構造や高温度下での動作により劣化が生じるために保護の対象とする回路部品など、バックライトの８個別の状況に応じて適宜設定すべき数値である。
【０１００】
次に、ステップＳ２０３において、光源制御部２８は、出力値である測定領域の環境温度の値が所定の温度閾値Ｔｔｈを超えた温度センサ３１の個数Ｎを、所定の個数閾値Ｎｔｈと比較する。そして、測定領域の環境温度の値が所定の温度閾値Ｔｔｈを超えた温度センサ３１の個数Ｎが、所定の個数閾値Ｎｔｈよりも少ない場合（Ｎ＜Ｎｔｈの場合）には、発光ダイオード９に印加される駆動電力の補正を行うことなく、ステップＳ２０１に戻る。このとき、図１２に示すように、発光ダイオード９に印加される駆動電力の値は、定常状態の駆動を行う上で必要な駆動電力Ｐｉｎｔのままである。
【０１０１】
ステップＳ２０３において、出力値が所定の温度閾値Ｔｔｈを超えた温度センサ３１の個数Ｎが、所定の個数閾値Ｎｔｈを超えた場合（Ｎｔｈ＜Ｎ）には、ステップＳ２０４において、光源制御部２８は、全ての発光ダイオード９に印加される駆動電力の値を一律に低減する。このときの低減量は、図１２に示すように、個数閾値Ｎｔｈを超えた温度センサ３１の数に応じて、ＮがＮｔｈよりも一つ増えるごとにΔＰずつ大きくしていく。
【０１０２】
さらに、ステップＳ２０３において、全ての温度センサ３１での検出温度が所定の温度閾値Ｔｔｈを超えた場合（Ｎ＝Ｎｍａｘの場合）は、ステップＳ２０５において、光源制御部２８は、全ての発光ダイオード９に印加される駆動電力の値を最も小さい値であるＰｍｉｎまで低減する。なお、このＰｍｉｎは、発光ダイオード９に印加され続けたとしても、発光ダイオード９が配置された領域の環境温度が所定の閾値である限界温度を超えない駆動電力の値として設定することが好ましい。
【０１０３】
このようにすることで、第１の実施形態の場合のように、バックライト８のシャーシ１０の平面上で温度上昇の原因となる熱源の位置が分かっていなくても、また、特にアクティブバックライト方式の場合のように、発光ダイオード９の点灯状態が常に変化する場合や、シャーシ１０の背面に配置された回路基板１１での発熱の状態が一定でない場合であっても、発光素子である発光ダイオード９が所定の温度以上の限界温度の状態にさらされることを効果的に防止することができる。
【０１０４】
また、本実施形態の場合には、光源制御部２８によって、全ての発光ダイオード９に印加される駆動電力が一様に低減されるため、バックライト８の各部での照射光の輝度むらや色むらが発生せず、不自然な表示画像が表示されることもない。
【０１０５】
なお、本実施形態において、光源駆動回路２７の光源制御部２８では、温度センサ３１の出力値の管理を常に行い、所定の温度閾値Ｔｔｈを超えた温度センサ３１の個数Ｎと発光ダイオード９に印加される駆動電力Ｐとの関係を、図１２に示す関係が保たれるように制御している。このため、所定の温度閾値Ｔｔｈを超えた温度センサ３１の個数が減った場合には、発光ダイオード９に印加される駆動電力の値を増加させることになる。したがって、保護対象とする発光ダイオード９やその他の回路部品が、長時間高温にさらされて劣化する危険を回避しつつ、常に、より定常状態に近い状態で発光ダイオード９を駆動することができる。
【０１０６】
以上、本実施形態にかかる液晶表示装置として、所定の温度閾値Ｔｔｈを超えた温度センサ３１の個数Ｎが、所定の個数閾値Ｎｔｈを超えた場合に、それぞれの発光ダイオード９に印加される駆動電力の値を、温度閾値Ｔｔｈを超えた温度センサの個数に応じてΔＰずつ低減する場合について説明した。しかし、本実施形態での発光ダイオード９に印加される駆動電力の低減度合いとしては、これに限らず、例えば、個数閾値をいくつか設定しておいて、その数に応じて低減度合いを変化させることもできる。
【０１０７】
図１３は、第１の個数閾値Ｎｔｈ１と第２の個数閾値Ｎｔｈ２とを設定し、光源駆動部２８が、それぞれの閾値を超えた場合に発光ダイオード９に印加される駆動電力値の低減度合いを変化させる場合における、所定の温度閾値Ｔｔｈを超えた温度センサの個数Ｎと発光ダイオードに印加される駆動電力Ｐとの関係を示す。
【０１０８】
図１３に示すように、温度閾値Ｔｔｈを超えた温度センサ３１の数Ｎが、第１の個数閾値Ｎｔｈ１を超えた場合には、それぞれの発光ダイオード９に印加される駆動電力Ｐを第１の低減量ΔＰ１で低減し、さらに、温度閾値Ｔｔｈを超えた温度センサ３１の数Ｎが、第２の個数閾値Ｎｔｈ２を超えた場合には、それぞれの発光ダイオード９に印加される駆動電力を第１の低減量ΔＰ１よりも大きな、第２の低減量ΔＰ２で低減している。このように、温度閾値Ｔｔｈを超えた温度センサ３１の個数Ｎが比較的少ない場合には、温度センサ３１の個数Ｎに対応する発光ダイオード９に印加される駆動電力の低減量ΔＰを小さくし、温度閾値Ｔｔｈを超えた温度センサ３１の個数Ｎが多くなった場合に、温度センサ３１の個数Ｎに対応する発光ダイオード９に印加される駆動電力の低減量ΔＰを大きくすることで、数多くの温度センサ３１が所定の温度閾値以上の温度を検出している高温状態で、それ以上の温度上昇を効果的に抑制することができる。その結果、バックライト８が、それぞれの発光ダイオード９からの放熱の相乗効果により、一気に環境温度が上昇してしまう熱暴走に近い状態となることを確実に防止することができる。
【０１０９】
さらに、個数閾値Ｎｔｈを複数設定して用いるのではなく、図１４に示すように、温度閾値Ｔｔｈを超えた温度センサ３１の個数Ｎの数が多くなるにつれて、ΔＰの傾斜を連続的に大きく変化するようにすることもできる。
【０１１０】
以上説明したように、本発明の第２の実施形態にかかる液晶表示装置では、特にバックライト内での温度上昇の熱源が特定できない場合に、発光素子やその他の回路部品などの素子を過剰な温度上昇による過酷な環境にさらされることを防止することができ、素子の寿命が短くなってしまうなどの弊害を防止することができる。ここで、個数閾値Ｎｔｈ、Ｎｔｈ１、Ｎｔｈ２は、温度閾値Ｔｔｈと同様に、液晶表示装置のバックライトの構成や保護すべき回路素子の状況に応じて適宜設定すべきであることは言うまでもない。
【０１１１】
また、本実施形態では、温度センサをそれぞれの発光素子である発光ダイオードが配置されている領域に対応させ、発光ダイオードが配置されている位置に近接させて発光ダイオードと同じ個数用いる例について説明したが、本実施形態はこれに限られるものではない。温度センサを設ける個数は、バックライトの構成に応じて適宜設定すればよく、例えば複数個の発光ダイオードをひとまとまりとして、その発光ダイオードのまとまりを発光ダイオードが配置されている一つの領域として捉え、その領域ごとの環境温度を一つの温度センサで取得するようにしてもよい。特に、白色光源として、Ｒ、Ｇ、Ｂ三色の発光ダイオードを並べて用いる場合などでは、各色の発光ダイオードそれぞれに対応させて温度センサを設ける意味はあまりなく、白色光源を構成している単位ごとに、温度センサを設けることが好ましい。
【０１１２】
なお、上記本発明の各実施形態においては、発光素子として発光ダイオードを用いる場合を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、ＥＬ光源など他の発光素子を光源に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、実使用時のバックライトシャーシ部分での環境温度が上昇することにより、発光素子やその他の回路部品が劣化することを防止でき、長期間にわたって安定して使用できるバックライトとして、また、このバックライトを用いた表示装置として産業上利用可能である。
【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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【国際調査報告】
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