(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的特性値が環境温度によって変化する発光素子を含む光源と、前記発光素子に駆動電流を供給して発光させる光源駆動回路とを備え、表示装置の表示部に、前記表示部で表示される画像に対応した照射光を照射する照明装置であって、
前記光源駆動回路は、
前記発光素子に供給される前記駆動電流の電流値を定める電流値規定部と、
前記駆動電流を供給するための定電圧電源と、
前記発光素子に前記電流値規定部で定められた電流値の駆動電流が流れるように制御する電流値制限部と、
環境温度を測定する温度センサとを有し、
前記定電圧電源に、前記発光素子と前記電流値制限部とが直列に接続され、
前記温度センサで検出された環境温度が所定温度よりも低い場合に、前記電流値規定部は、前記駆動電流の電流値を所定電流値よりも小さい値の補正電流値と定めることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記電流値規定部が、前記温度センサで検出された環境温度に応じて、前記補正電流値を、最も値が小さい第１の補正電流値と、前記第１の補正電流値より大きく前記所定電流値よりも小さい値の第２の補正電流値とに定める請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記電流値規定部が、前記駆動電流の電流値を前記補正電流値と定めた後、所定時間の経過後に、前記駆動電流の電流値を前記所定電流値と定める請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記電流値制限部が、前記光源と直列に接続された電流値制御素子である請求項１から３のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記電流値制御素子が、トランジスタである請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記光源が、複数個の前記発光素子を含んでいる請求項１から５のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記発光素子が、発光ダイオードである請求項１から６のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項８】
表示部と、請求項１〜７のいずれか１項に記載の照明装置とを備えた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、環境温度によりその電気的特性値が変化する発光素子を含む光源を有した照明装置と、この照明装置をバックライトとして用いる表示装置に関し、特に、環境温度の変化による光源から照射される光の輝度変化への対応を図りつつ光源駆動回路の効率を大きく損なうことのない照明装置と、これを備えた表示装置に関する。
【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面発光型の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とともに、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部材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ている。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、このような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】
一般にＬＥＤは、環境温度が高くなると順方向端子間電圧値（Ｖｆ値）が下がるという温度特性を有している。また、ＬＥＤを直下型バックライトの光源として用いる場合には、均一な面状光を実現するために多数個のＬＥＤを並べて配置する必要があるが、個々のＬＥＤのＶｆ値がばらつき易いという傾向を有している。このように、ＬＥＤのＶｆ値が環境温度により変化したり、ＬＥＤ個々でばらついたりした場合には、定電流の駆動方式が用いられるＬＥＤ駆動回路の電気的特性値が変化してしまう。その結果、ＬＥＤの発光輝度のばらつきが生じ、このＬＥＤの発光輝度のばらつきは、バックライト光源としての色むらや輝度むらに繋がってしまう。
【０００５】
このようなＬＥＤの発光輝度のばらつきを抑えるためのＬＥＤの駆動回路として、多数個のＬＥＤを並列に接続するとともに、駆動電流に対して正の温度特性を有する回路と負の温度特性を有する回路とを用いることで、環境温度に対する駆動電流の変化を制御し、かつ、常温で一定以上の順電流を確保してＬＥＤからの照射光を高輝度とするという技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
また、温度センサを用いて環境温度を計測し、その結果に基づいてＬＥＤの駆動電流を変化させて、それぞれの環境温度において常に最大輝度を得ることができる駆動電流値をＬＥＤに流すとともに、駆動電流が増大してＬＥＤが劣化することを防止する技術も提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−２９８０４４号公報
【特許文献２】特開２００１−２５７９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＬＥＤを液晶表示装置のバックライトとして用いる場合に、多数個のＬＥＤを平面上に並べて用いられることを利用して、個々のＬＥＤからの発光の色と輝度とを制御することでバックライトとしての照射光を部分部分で変化させる、アクティブバックライト方式が採用されることがある。このアクティブバックライト方式によれば、例えば液晶パネルで表示される画像が最大輝度ではなく暗い画像である場合に、その暗い画像を表示する部分のバックライトからの照射光の輝度を低減することで、バックライトの消費電力を低減することができる。
【０００８】
一方で、アクティブバックライト方式における光源駆動回路では、それぞれのＬＥＤに対して発光輝度の制御を行う必要があるため、常に一定の輝度で発光させる方式のバックライトに用いられる光源駆動回路よりも、回路構成が複雑となる。従って、ＬＥＤの電気的特性値の温度特性を補償するために、上記従来の制御方法を用いると、回路構成がさらに複雑になって光源駆動回路としての効率が低下し、また、大幅なコスト増大を招くなど実用上好ましくない。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の問題に鑑み、環境温度により電気的特性値が変化する発光素子を含む光源を用いた場合でも、環境温度の変化への対応を図りつつ光源駆動回路の効率を大きく損なうことのない照明装置と、この照明装置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】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明にかかる照明装置は、電気的特性値が環境温度によって変化する発光素子を含む光源と、前記発光素子に駆動電流を供給して発光させる光源駆動回路とを備え、表示装置の表示部に、前記表示部で表示される画像に応じた照射光を照射する照明装置であって、前記光源駆動回路は、前記発光素子に供給される前記駆動電流の電流値を定める電流値規定部と、前記駆動電流を供給するための定電圧電源と、前記発光素子に前記電流値規定部で定められた電流値の駆動電流が流れるように制御する電流値制限部と、環境温度を測定する温度センサとを有し、前記定電圧電源に、前記発光素子と前記電流値制限部とが直列に接続され、前記温度センサで検出された環境温度が所定温度よりも低い場合に、前記電流値規定部は、前記駆動電流の電流値を所定電流値よりも小さい値の補正電流値と定めることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる表示装置は、表示部と、本発明にかかる照明装置とを備え、前記表示部には前記照明装置からの光が照射されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、照明装置の光源駆動回路を複雑化させて効率を低下させることなく、発光素子の電気的特性値の環境温度による変化に対応することができる。
【００１３】
また、本発明にかかる照明装置を、表示部に照射光を照射するバックライトとして用いることで、発光素子の温度特性への対応を図りつつも、効率のよい駆動回路を備えた実用性に優れた表示装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明にかかる照明装置は、電気的特性値が環境温度によって変化する発光素子を含む光源と、前記発光素子に駆動電流を供給して発光させる光源駆動回路とを備え、前記光源駆動回路は、前記発光素子に供給される前記駆動電流の電流値を定める電流値規定部と、  前記駆動電流を供給するための定電圧電源と、前記発光素子に前記電流値規定部で定められた電流値の駆動電流が流れるように制御する電流値制限部と、環境温度を測定する温度センサとを有し、前記温度センサで検出された環境温度が所定温度よりも低い場合に、前記電流値規定部は、前記駆動電流の電流値を所定電流値よりも小さい値の補正電流値と定める。
【００１５】
この構成によれば、発光素子の電気的特性値が環境温度によって変化した場合でも、電流値規定部によって、発光素子に流される駆動電流が所定電流値よりも小さな値の補正電流値に定められる。このため、環境温度にかかわらず、発光素子にかかる端子間電圧を一定の値以下のものに保つことができる。したがって、光源駆動回路の回路設計において、発光素子にかかる端子間電圧値の増加分を考慮して光源駆動回路の効率を低下させてしまうことを防止できる。
【００１６】
また、前記電流値規定部が、前記温度センサで検出された環境温度に応じて、前記補正電流値を、最も値が小さい第１の補正電流値と、前記第１の補正電流値より大きく前記所定電流値よりも小さい値の第２の補正電流値とに定めることが好ましい。
【００１７】
このようにすることで、環境温度によって変化する発光素子の電気的特性値に応じて、発光素子からの照射光の輝度や光源駆動回路の効率を高く保つことができる。
【００１８】
また、前記電流値規定部が、前記駆動電流の電流値を前記補正電流値とした後、所定時間の経過後に、前記駆動電流の電流値を前記所定電流値と定めることが好ましい。このようにすることで、発光素子が点灯することによる温度上昇を見込んだ、効率のよい光源駆動を行うことができる。
【００１９】
さらに、前記電流値制限部が、前記光源と直列に接続された電流値制御素子であることが好ましい。このようにすることで、電流値制御素子によって、定電圧電源から発光素子に供給される駆動電流を容易かつ確実に制御することができる。
【００２０】
そして、この場合に、前記電流値制御素子が、トランジスタであることが好ましい。電流値制御素子としてトランジスタを用いることで、高い応答性と回路構成の小型化を同時に実現することができる。
【００２１】
また、前記光源が、複数個の前記発光素子を含んでいることが好ましい。このようにすることで、複数個の発光素子の駆動電流制御を一つの光源として一括して行うことができ、多数の発光素子を用いる場合でも効率的な光源の駆動を行うことができる。
【００２２】
また、前記発光素子は、発光ダイオードであることが好ましい。
【００２３】
さらに、表示部と、本発明にかかる照明装置とを備え、前記表示部には前記照明装置からの光が照射されるようにすることで、高い効率のバックライトを有する画像表示装置を得ることができる。
【００２４】
以下、本発明の照明装置およびこれを備え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、本発明にかかる照明装置をそのバックライトとして使用し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。
【００２５】
［実施の形態］
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照明装置であるバックライト７とを備えている。なお、画像表示を行うための信号処理を行う映像表示回路や、アクティブバックライトとしてバックライトの部分部分の色合いや明るさを調整するための制御回路、駆動回路などは、図１では図示を省略している。
【００２６】
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ックス型か、単純マトリックス型であるかは問わない。また、液晶表示のモードとしても、垂直配向型のいわゆるＶＡモードタイプや、ＩＰＳタイプ、ＯＣＢタイプなどの各種の表示モードの液晶パネルを使用することができる。
【００２７】
なお、本発明において液晶パネル２は、従来周知のものをそのまま用いることができるので、図面を用いた詳細な説明は省略するが、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、フレキシブルプリント基板などを介して、液晶表示装置全体を駆動する駆動回路と接続されている。
【００２８】
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７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。
【００２９】
バックライト７は、複数の発光素子としてのＬＥＤ８が、金属や樹脂からなる有底枠状のシャーシ９の底面に多数配置されたものである。バックライト７からの照射光は、液晶パネル２の背面側の面である照射面に照射される。また、本実施形態の液晶表示装置のバックライト７は、液晶パネル２で表示される表示画像に基づいて、それぞれのＬＥＤ８から照射される照射光の色や明るさを制御することで、液晶パネル２の背面側に照射されるバックライト７からの照射光の色と輝度とを部分部分で変化させるアクティブバックライト方式を採用している。
【００３０】
なお、図１においては、光源であるＬＥＤ８を略正方形状の平面を有するものとして表しているが、本実施形態にかかるＬＥＤ８はこの形状に限らない。また、バックライト底面に配置されるＬＥＤ８の数も、図１に示した個数に限定されるものではない。さらに、通常、テレビジョン用などの液晶表示装置においては、ＬＥＤ８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ＬＥＤから照射させる光を合成することで白色光源としてのバックライトが得られている。しかし、本発明において、ＬＥＤの発光色については特別な制約がないため、本実施形態における発光素子としてのＬＥＤ８としては、Ｒ、Ｇ、Ｂいずれかの単色のＬＥＤ、または白色等他の発光色のＬＥＤの全てを含んで特に発光色について区別することなく説明することとする。
【００３１】
図１で概略を示すように、ＬＥＤ８は、シャーシ９の底面である平面上に、縦方向および横方向に多数個が配列されている。このＬＥＤ８の個数は、バックライト７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として、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として、数百個から数千個のＬＥＤ８を用いることもある。
【００３２】
次に、図２を用いて、本実施形態の液晶表示装置での画像表示における信号処理について説明する。図２は、本実施形態にかかる液晶表示装置における駆動回路の構成を示す概略ブロック図である。なお、本実施形態において、バックライトの駆動を説明するために適宜ブロック図を用いて説明するが、この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するためのものである。したがって、一つの回路基板上に構成された回路を機能的に分けて別々のブロックとする場合もあり、ブロック図で示した個々のブロックに対応する、別個の回路構成などのハードウェアが必ずしも存在するわけではない。
【００３３】
図２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１１で画像制御信号と光源制御信号とが生成される。
【００３４】
光源制御信号は、バックライト７の底面に配置されたＬＥＤ８それぞれに対し、その照射光の輝度を指示し、定められたタイミングで照射させる信号である。本実施形態で採用されるアクティブバックライト方式では、液晶パネル２に表示される表示画像に対応して、光源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。
【００３５】
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、本実施形態ではアクティブバックライト方式を採用しているため、実際に液晶パネル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からの照射光の色と輝度とに応じた補正が加えられたものである。
【００３６】
画像制御信号は階調制御回路１２に入力されて、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、それぞれ水平駆動回路１４と垂直駆動回路１５を駆動させる。そして、液晶パネル２において、垂直駆動回路１５により順次選択された走査線１７に対応して、水平駆動回路１４からデータ線１８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。
【００３７】
光源制御信号は、光源制御回路１３に入力され、複数のＬＥＤ８それぞれが照射すべき照射光の輝度を示す光源駆動信号が生成される。光源駆動信号は、光源駆動回路１６に入力され、光源駆動回路において、それぞれのＬＥＤ８に対して指示された輝度での照射光が実現される。本実施形態に用いられている発光素子であるＬＥＤ８は、その駆動電流値に応じた輝度で発光する。従って、基本的にそれぞれのＬＥＤ８の輝度を決める信号は、それぞれのＬＥＤ８に流される駆動電流値となる。なお本実施形態では、アクティブマトリックス方式を採用し、早い応答速度での輝度制御が必要であるため、個々のＬＥＤ８の発光時間をＰＷＭ制御することで、人間の視覚の積分作用によって各ＬＥＤ８における実質的な明るさを制御している。
【００３８】
それぞれのＬＥＤ８に流れる電流値については、後述する光源駆動回路１６内の電流値規定部３２と電流値制御部３３によって調整され、接続線１９を介してＬＥＤ８に供給される。
【００３９】
次に、本実施形態にかかるバックライト７の光源駆動回路１６について、図３を用いて説明する。
【００４０】
図３に示すように、本実施形態のバックライトの光源駆動回路１６は、ＬＥＤ８に流される駆動電流を供給するための一定の電圧を供給する定電圧電源（Ｖｉｎ）３１と、発光素子であるＬＥＤ８の駆動電流値を規定する電流値規定部３２、電流値規定部３２で規定された電流値に駆動電流を制御する電流値制御部３３、さらにＬＥＤ８周辺の環境温度を検出するための温度センサ３４とを有している。
【００４１】
電流値規定部３２は、図３では図示しない光源駆動回路１３から入力された光源駆動信号に基づいて、発光素子であるそれぞれのＬＥＤ８が所定の発光輝度で発光するように駆動電流値を規定する。本実施形態のバックライトでは、個々のＬＥＤ８の点灯時間をＰＷＭ制御して実質的な発光輝度を変化させているため、電流値規定部３２では、このＰＷＭ制御値を算出する。このときの駆動電流値は、液晶表示装置が動作して環境温度が安定している状態での所定電流値である。
【００４２】
この所定電流の値は、発光素子として用いられるＬＥＤ８の定格電流値を参考にして、ＬＥＤ８の長期信頼性とＬＥＤ８のコストとの関係から定められる。ＬＥＤ８の長期信頼性とコストとは、基本的にトレードオフの関係にあるため、一般には定格電流値の５０％〜１００％の間の値が選択されることが多い。
【００４３】
さらにＬＥＤ８として赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の２色以上の異なる色から構成されており、これら複数の色から照射される光を合成することで、白色光源としてのバックライトとする場合においては、各色のバランスを調整する初期値として、各色のＬＥＤ８の所定電流について重み付けが行われることも多い。
【００４４】
具体的な例を示すと、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色から構成されるバックライトにおいて、３色とも定格電流が、４０ｍＡの場合に、ディスプレイ上の白バランスを所望の白色に保つために、赤色（Ｒ）のＬＥＤ８が３０ｍＡ、緑色（Ｒ）のＬＥＤ８が３５ｍＡ、青色（Ｂ）のＬＥＤ８が３２ｍＡといったような異なった値で設定される。
【００４５】
また、ＬＥＤ８が有する温度特性によって駆動回路の回路定数が変化することを補正するために、温度センサ３４で検出されたＬＥＤ８周囲の環境温度に基づいて、ＬＥＤ８の駆動電流として所定電流値とは異なる補正電流値とするか否かを判定する。また、この判定結果に基づいて、電流値規定部３２は、ＬＥＤの動作電流を、所定電流値か補正電流値かのいずれとするかを電流値制御部３３に指示する。なお、ＬＥＤ８の温度特性に対する補正動作の具体的な内容は、後に詳述する。
【００４６】
電流値制御部３３は、電流値規定部３２から入力された駆動電流値と、ＰＷＭ制御値とに基づいて、ＬＥＤ８の輝度を決定する駆動電流の制御を行う。なお、本実施形態のバックライトでは、一つの電流値規定部３２が、複数の電流値制御部３３を制御する多チャンネル制御が行われている。このため、電流値規定部３２から入力された駆動電流値とＰＷＭ制御値とは、電流値制御部３３の入力レジスタ３５に一旦格納され、それぞれのチャンネルに属するＬＥＤ８が点灯されるタイミングに応じて出力される。
【００４７】
ＬＥＤ８の実質的な輝度を定めるＰＭＷ制御値は、入力レジスタ３５からＰＭＷ制御部３６に入力される。ＰＭＷ制御部３６は、入力されたＰＭＷ制御値に応じて、ＬＥＤ８と直列に接続されたスイッチ４０のＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、ＬＥＤ８での点灯時間を制御する。上記したように、監視者である人間の視覚における積分作用によって、ＬＥＤ８の点灯時間の大小がＬＥＤ８の輝度の大小として認識される。
【００４８】
電流値規定部３２で定められた、ＬＥＤ８の駆動電流を所定電流値とするか、それとも補正電流値とするかを示す駆動電流値は、入力レジスタ３５からＤＣ制御部３７に入力される。ＤＣ制御部３７では、入力された駆動電流値がＬＥＤ８に流れるように、電流値制御素子であるトランジスタ３９を制御する。なお、電流値制御素子はトランジスタ３９に限られるものではなく、例えば定電流源など、ＬＥＤ８に流れる電流値を直接制御できる他の回路素子を用いることができる。
【００４９】
図３に示すように、一つの電流値制御部３３で駆動電流が制御される光源に含まれる発光素子であるＬＥＤ８の数は一つには限らず、複数個の発光素子であるＬＥＤ８を直列に接続して、これを一つの光源として制御することができる。図３では、一つの光源に含まれる発光素子であるＬＥＤ８が、２個直列に接続されている例を示しているが、このＬＥＤ８の個数は２個には限らない。直列接続されるＬＥＤ８には同じ値の駆動電流が流れることから同じ輝度で発光することになるため、直列に接続されるＬＥＤ８の個数は、駆動回路の簡便さと、アクティブバックライトとして要求される輝度制御の細かさとを考慮して適宜定められるものである。
【００５０】
図３に示すように、本実施形態の光源駆動回路１６では、定電圧電源（Ｖｉｎ）３１と直列に接続されたＬＥＤ８とが直列に接続されていて、さらに、ＬＥＤ８の直列接続体とグランド（接地）との間に電流値制御素子であるトランジスタ３９とが接続されている。このようにしてＬＥＤ８の駆動電流を制御する駆動方式を、以下レギュレータ方式と呼ぶこととする。このレギュレータ方式によれば、ＬＥＤ８の駆動電流値の制御を高い応答速度で行えるとともに、図３にも例示したような多チャンネル化を容易に行うことができるため、実用上優れたＬＥＤ駆動方式である。
【００５１】
しかしながら、ＬＥＤ８に電流を供給するための電源が一定の電圧値を有する低電圧電源（Ｖｉｎ）３１であるため、ＬＥＤ８の順方向端子間電圧値（Ｖｆ値）の環境温度による変化を受けやすい。以下、このＬＥＤ８の温度特性による影響と、その補正方法について、図４から図７を用いて説明する。
【００５２】
図４は、ＬＥＤにおける諸特性の環境温度や駆動電流値による変化を示している。
【００５３】
図４（ａ）は、駆動電流Ｉに対するＬＥＤの発光輝度Ｂを示すものであり、一定の環境温度においては、駆動電流値が増大するにつれて発光輝度Ｂも増大していることが分かる。この特性を利用して、ＬＥＤでは、駆動電流値によってその発光輝度が調整される。
【００５４】
図４（ｂ）は、ＬＥＤの環境温度ＴとＶｆ値との関係を示している。一定の駆動電流が流れる場合には、ＬＥＤが、環境温度が上昇するとＶｆ値が低減するという温度特性を有していることは、よく知られている。
【００５５】
図４（ｃ）は、ＬＥＤの駆動電流Ｉに対するＶｆの変化を示している。一定の環境温度においては、Ｖｆの値は、駆動電流が増大するにつれて増大する。
【００５６】
図４（ｄ）は、環境温度Ｔに対するＬＥＤからの照射される光の輝度Ｂの変化を示している。一定の駆動電流が流れる場合には、環境温度が増大するにつれて、ＬＥＤからの輝度Ｂは低減していく。
【００５７】
ＬＥＤがこのような特性を有しているために、本実施形態で電源駆動回路に用いられているレギュレータ方式では、環境温度が高い場合に電源駆動回路の効率が低下するという題が生じる。このことを、図５を用いて説明する。
【００５８】
図５は、レギュレータ方式でのＬＥＤ駆動方式における、環境温度変化によって電力損失が増大することを示す図である。なお、図５では、図３に示した本実施形態の光源駆動回路１６のうち、説明に必要な定電圧電源（Ｖｉｎ）３１，電流値制御部３３の電流値制御素子としてのトランジスタ３９，直列に接続されたＬＥＤ８のみを示している。また、４つのＬＥＤ８ａからＬＥＤ８ｄまでを直列に接続したものを例示しているが、上記したように、このＬＥＤ８の個数はあくまでも例示に過ぎない。
【００５９】
図５において、図５（ａ）は、環境温度が低くＬＥＤ８ａ〜８ｄのＶｆ値が大きい場合を示し、図５（ｂ）は環境温度が上昇してＬＥＤ８ａ〜８ｄのＶｆ値が小さくなった状態を示す。
【００６０】
図５に示すように、トランジスタ３９の端子間電圧値と、４つのＬＥＤ８ａ〜８ｄにおけるＶｆ値の合計値が、一定の電圧値Ｖｉｎである。ここで、４つのＬＥＤ８ａ〜８ｄの合計のＶｆ値がＶｉｎよりも大きくなってしまうと、トランジスタ３９での電流値制御ができなくなってしまうため、電流値制御素子として機能するためには、トランジスタ３９の端子間電圧値は正の値である必要がある。ところが、図４（ｂ）に示したように、ＬＥＤのＶｆ値は環境温度が高くなると小さくなってしまうため、図５（ｂ）に示すように、環境温度が高い場合におけるトランジスタ３９の端子間電圧値は、環境温度が低い場合として図５（ａ）に示すものと比較して、矢印４１で示すように高くなる。トランジスタ３９にもＬＥＤの駆動電流値と同じ電流が流れることから、トランジスタ３９は図５に示すように一定の抵抗値を有する抵抗Ｒとして把握することができ、トランジスタ３９の端子間電圧値が高くなる図５（ｂ）の状態では、トランジスタ３９で熱に変換される電力損失が増大することになる。
【００６１】
ＬＥＤが動作すると熱を発生するため、液晶表示装置が動作を開始してから一定の時間がたてば、図５（ｂ）に示した状態で安定する。したがって、図５（ａ）に示す環境温度が低い場合にも、トランジスタ３９でＬＥＤ８ａ〜８ｄの駆動電流を制御するためのマージンを取ろうとすることは、環境温度が低い特別な場合に対応するために、環境温度が高い安定駆動状態で常に多大な熱損失が生じることを余儀なくされることを意味する。これでは、回路構成が簡単であるレギュレータ方式の駆動回路を用いたにもかかわらず、駆動回路としての効率が低いことを意味し、レギュレータ方式を用いることの意義が低減してしまう。
【００６２】
そこで、本実施形態の光源駆動回路１６では、環境温度を測定する温度センサ３４を用いて環境温度を測定し、環境温度が所定の温度よりも低い場合には、ＬＥＤ８の駆動電流値を安定駆動状態の駆動電流値として定めた所定電流値よりも低い補正電流値とすることで、光源駆動回路１６としての効率が低下することを防止している。
【００６３】
以下、本実施形態の光源駆動回路１６での駆動電流値の補正の状態を示す図６と、本実施形態の光源駆動回路１６での駆動電流値の制御を示すフローチャートを示す図７に基づいて、ＬＥＤの駆動電流値の補正内容について説明する。
【００６４】
図６（ａ）は、本実施形態の光源駆動回路１６の１チャンネル分を抜粋して表示するものである。なお、便宜上ＬＥＤ８は一つのみを図示しているが、複数のＬＥＤが直列に接続されていても何ら相違はない。そして、ＬＥＤの順方向端子間電圧値をＶｆとする。ＬＥＤが複数個直列に接続されている場合には、直列接続された個々のＬＥＤ全てのＶｆ値の合計値を示すことになる。
【００６５】
電流値制御部３３において、ＰＷＭ制御を行うスイッチ３８は、単に駆動電流のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うだけであるから、電圧値としては０Ｖと把握できる。そして、以下の検討に際しては、電流値制御素子であるトランジスタは、電流値制御素子として機能するための動作マージンとして、そのコレクタ−エミッタ間の端子電圧Ｖｃｅ＝０．６Ｖが与えられているものとする。なお、トランジスタの種類によっては、例えば、ドレイン−ソース間の端子電圧Ｖｄｓ＝０．３Ｖといった値となる。
【００６６】
図６（ｂ）は、ＬＥＤ８の電流値ＩとＶｆ値との関係を示し、図４（ｂ）に示したとおり、Ｖｆの値は環境温度が高くなるにしたがって小さくなる。図６（ｂ）では、環境温度Ｔが−２５℃、０℃、２５℃、５０℃の場合を示している。
【００６７】
以下、図６と、図３に示した本実施形態の光源駆動回路１６における駆動電流値の補正動作を示すフローチャートである図７を用いて、駆動電流値の補正動作を説明する。
【００６８】
まず、ステップＳ１００において、光源駆動回路１６の電源がＯＮされる。
【００６９】
次のステップＳ１０１において、電流値規定部３２は、温度センサ３４によって、環境温度を測定、把握する。
【００７０】
そして、ステップＳ１０２において、電流値規定部３２は、環境温度が所定の値、例えば０℃以上であるか否かを判別する。
【００７１】
環境温度が所定の値よりも低い、すなわち０℃以上ではないとき（Ｓ１０２においてＮｏの場合）、ステップＳ１０３において電流値規定部３２は、ＬＥＤ８の駆動電流値を所定電流値よりも低い値である補正電流値、例えば２０ｍＡと設定する。図６（ｂ）に示すように、環境温度Ｔが０℃以下の場合である例えば−２５℃の場合には、駆動電流が２０ｍＡの時のＬＥＤのＶｆ値は、３．６Ｖである（Ｅ点）。
【００７２】
次に、図７におけるステップＳ１０４では、電流値規定部３２は所定時間待機する。この待機時間は、ＬＥＤの動作開始時からの温度上昇に応じて適宜定められるものであり、１０秒から数十秒程度の時間である。なお、この待機時間が短すぎると、電流値規定部３２での処理が多発する一方、待機時間が長すぎると、後述するＬＥＤのＶｆが一定の電圧値以下に下がった場合の動作が遅れ、低電流であるための発光輝度が低い状態で長時間ＬＥＤを点灯させることになり、高輝度の画像表示を行う観点からは好ましくない。また、この待機時間の設定は、必要に応じて行われればよく、必須のものではない。
【００７３】
次のステップＳ１０５で、電流値規定部３２は、再び温度センサ３４によって環境温度を把握し、所定の温度である０℃以上であるか否かを判別する。以下、環境温度が所定の温度である０度以上になるまで、このステップＳ１０４とＳ１０５が繰り返される。
【００７４】
環境温度が０度以上となった場合、すなわちステップＳ１０５でＹｅｓとなった場合には、ステップＳ１０６で、電流値規定部３２はＬＥＤの駆動電流値を所定電流値である、例えば３０ｍＡとする。
【００７５】
図６（ｂ）に示すように、環境温度が０℃の場合には、補正電流値である駆動電流値Ｉが２０ｍＡの場合にはＶｆ＝３．３Ｖであるが（Ａ’点）、駆動電流値Ｉが所定電流値である３０ｍＡの場合にはＶｆ＝３．６Ｖとなる（Ａ点）。
【００７６】
以下、図７に示すように、バックライトがＯＦＦされるステップＳ１０７まで、ステップＳ１０６の環境温度が安定している場合の、所定電流値による駆動が行われる。
【００７７】
なお、ステップＳ１０２で、環境温度が所定の値である０℃以上である場合、すなわちＹｅｓの場合には、電流値規定部３２は、そのまま所定電流値での駆動を行うためにＬＥＤの駆動電流値を所定電流値である３０ｍＡとする。
【００７８】
図６（ｂ）に示すように、環境温度Ｔが０℃以上の場合には、環境温度が２５℃の場合にＶｆ＝３．３Ｖ（Ｂ点）、環境温度が５０℃の場合はＶｆ＝３．０Ｖと、環境温度が高くなるほどＶｆの値が小さくなる。この結果、本実施形態の光源駆動回路においてＶｉｎの値を設計する場合には、ＬＥＤのＶｆ値の最大値である３．６Ｖとトランジスタ３９の動作マージン電圧である０．６Ｖを加えた４．２Ｖとすることができる。一方、環境温度が０℃以下の場合にも所定電流値である３０ｍＡを動作電流値とすると、Ｖｉｎの値を設計するにおいては、最大のＶｆ値である３．９Ｖと、トランジスタ３９の動作マージン電圧である０．６Ｖを加えた４．５Ｖ以上としなくてはならないから、本実施形態の光源駆動回路１６では回路効率の低下を有効に防止できていることが分かる。
【００７９】
なお、補正電流値として所定電流値よりも低い電流値でＬＥＤを駆動させた場合には、図４（ａ）に示したとおりＬＥＤからの発光輝度は低くなる。しかし、ＬＥＤ自体が動作することによって発熱するために、補正電流値でＬＥＤを駆動する時間自体が限られている。また、図７のフローチャートで示したように、補正電流値でＬＥＤを駆動するのはバックライトの動作開始からの一定時間に限られるために、表示装置の表示画像を見ている監視者が大きな違和感を持つことは少ない。特に、補正電流値での動作を行うか否かの判断基準となる、所定の環境温度の値を適切に定めることにより、補正動作を行う場合が冬季の早朝など限られた期間に限定されるために、実用上の問題が生じることは無いと判断することができる。
【００８０】
図８は、本実施形態の光源駆動回路でのＬＥＤの動作を示すために、ＬＥＤの各種特性値の時間変化をグラフとして表したものである。なお、本実施形態の光源駆動回路としては、補正電流値を１つに限定する必要はなく、より滑らかな補正電流値でのＬＥＤの駆動を行い、かつ、動作マージンをより低減した高い動作効率の光源駆動回路を得るためには、補正電流値として最も小さい動作電流値の第１の補正電流値と、第１の補正電流値よりは大きく所定電流値よりも小さい第２の補正電流の２段階とすることもできる。このため、図８ではこのような、電流値規定部が、環境温度の所定値として、第１の所定値と第２の所定値に基づいて、第１の補正電流値と第２の補正電流値を用いて、動作電流値の補正を行った状況について説明する。
【００８１】
図８（ａ）は、ＬＥＤの駆動電流値の時間変化を示している。なお、本実施形態の光源駆動回路では、ＰＷＭ制御を行っているため、ＬＥＤの電流値は間欠的なものとして示されている。
【００８２】
図８（ａ）に示すように、バックライトの動作開始時であるｔ0時点では、環境温度は第１の所定値よりも低く、電流値規定部によって、ＬＥＤの駆動電流値は最も小さい第１の補正電流値Ｉ1とされている。そして、一定の時間が経過した時間ｔ1において、ＬＥＤの動作に伴って環境温度が高くなり、第１の所定値よりも高くなったことから、電流値規定部は、ＬＥＤの駆動電流値を第２の補正電流値Ｉ2とする。さらに、時間が経過した時間ｔ２において、環境温度はさらに高くなって第２の所定よりも高くなったことから、電流値規定部が駆動電流値を所定電流値Ｉ3とする。
【００８３】
図８（ｂ）は、ＬＥＤの端子間電圧値Ｖｆの変化を実線４２として示す。まず動作開始時のｔ0では、第１の補正電流値Ｉ1が流れた場合の第１の所定値よりも低い環境温度におけるＬＥＤの端子間電圧値Ｖ1である。時間が経過するにつれて、環境温度が徐々に高くなるため、ＬＥＤの端子間電圧値は徐々に小さい値になる。時間ｔ1において、ＬＥＤの駆動電流値が第２の補正電流値Ｉ2となったことに伴い、端子間電圧値は、環境温度が第１の所定値である場合における第２の補正電流値が流れた場合の端子間電圧値Ｖ2となる。環境温度はさらに上昇するため、端子間電圧値は再び徐々に低下する。時間ｔ2において、環境温度が第２の所定値となったため、所定電流値での駆動状態に移行する。このときの端子間電圧値は、環境温度が第２の所定値である場合における所定電流値が流れた場合のＶ3となる。
【００８４】
図８（ｂ）に示すように、本実施形態の光源駆動回路では、環境温度の変化に関わりなく、ＬＥＤの端子間電圧値Ｖｆを時間ｔ2における値であるＶ3より小さい値に保つことができる。従って、光源駆動回路に用いられる電源の電圧値を設計する場合において、Ｖｆの値を図８（ｂ）に一点鎖線４５で示すＶ3の値として設計することができる。図８（ｂ）には、比較として駆動電流値を常に所定電流値とした場合も点線４３で示す。この場合には、動作開始時であるｔ0では、ＬＥＤの端子間電圧はＶ4となるため、光源駆動回路において電圧源の電圧値を設定するに際して、例えば二点鎖線４４で示すＶ5の値としなくてはならない。このことは、上記したように、環境温度が低い特殊な状態における動作マージンを確保するために、光源駆動回路の電圧源の電圧値を高くすることになるため、所定電流値での動作時の回路効率の低下を回避することはできない。
【００８５】
図８（ｃ）は、ＬＥＤの温度の変化を示す。ＬＥＤの温度は、動作開示時であるｔ0では環境温度と同じ値を示すが、ＬＥＤ自体の動作に伴う発熱により、時間経過と共に徐々に高くなっている。
【００８６】
図８（ｄ）は、ＬＥＤからの発光輝度の変化を示している。駆動電流値と環境温度の変化により、ＬＥＤからの発光輝度は、時間ｔ0での輝度Ｂ1から一旦減少し、時間ｔ1でＢ2となり、さらに時間の経過とともに減少して、時間ｔ2においてＢ3となる。以後は、環境温度の変化は乏しくなるため、所定電流値で駆動された場合の輝度Ｂ3を保つこととなる。
【００８７】
図８（ｄ）に、補正電流値での駆動を行わない場合のＬＥＤの輝度を点線４８で示す。図８（ｄ）から明らかなように、動作開始時のｔ0において、本実施形態の光源駆動回路の場合のＬＥＤからの発光輝度Ｂ1は、電流値補正を行わない場合の輝度Ｂ4と比較すると低い値となっている。しかし上記したように、補正電流値で駆動する場合自体が冬季の早朝など環境温度が特に低い稀な場合であり、また、図８（ｄ）から明らかなように、輝度が低い状態は、動作開始時のｔ0からｔ2の期間に限られる。このｔ0からｔ2の時間は、長くても数分から数十分程度であるため、バックライトとしての動作における実用上の影響は考慮しなくてもよい。
【００８８】
なお、上記、本実施形態にかかるバックライトについて、補正電流値での光源駆動状態から所定電流値での駆動状態に移行する条件を、環境温度を温度センサによって実際に測定し、その値が所定の温度よりも高くなった場合として説明した。しかし、上述のとおり、環境温度の変化は主としてＬＥＤが動作することによる発熱で生じるため、環境温度の上昇を一定以上の精度で、あらかじめ予測することも可能である。この場合には、所定電流値での光源駆動状態への移行を、環境温度の測定によってではなく、補正動作開始時からの経過時間によって定めることも可能である。
【００８９】
また、本実施形態では、液晶表示装置のバックライトとして、アクティブバックライト方式のものとして用いることを説明したが、本発明はこれに限られるものではない。アクティブバッライト方式ではない、常に一定輝度の面状の照射光を照射する照明装置においても、光源の電気的特性値が所定の温度特性を有している場合には、光源駆動回路の効率低下を有効に防止することができるという効果を得ることができることは、言うまでもない。
【００９０】
さらに、上記本実施形態においては、光源に含まれる発光素子としてＬＥＤ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、電気的特性値が環境温度によって変化する他の発光素子を光源に用いることができる。
【００９１】
また、本発明にかかる照明装置の用途として液晶表示装置のバックライトとして用いる例を示したが、本発明にかかる照明装置は、効率よく所定の輝度の照射光を照射することができ、しかも部分部分の照射光の色や輝度を変化させることができる薄型の照明装置であるため、天井や壁面に埋め込まれる光源や、ショーケースなどに用いられる照明装置として幅広い用途を有するものである。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、環境温度によりその電気的特性値が変化する発光素子を用いた場合に、光源駆動回路の効率低下を効果的に防止することができる照明装置として、また、この照明装置を表示部のバックライトとして用いた表示装置として産業上利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の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】本発明の実施形態にかかる液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態にかかる光源駆動回路の概略構成と、これに接続された光源の概略構成を示すブロック図である。
【図４】ＬＥＤの各種の電気的特性値について、環境温度と動作電流に対する変化を示す図である。（ａ）は駆動電流と輝度との関係を、（ｂ）は環境温度とＶｆとの関係を、（ｃ）は駆動電流とＶｆとの関係を、（ｄ）は環境温度と輝度との関係をそれぞれ示している。
【図５】光源駆動回路として、レギュレータ方式を用いた場合の駆動回路の効率の低下を説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態にかかる光源駆動回路における、駆動電流値の補正を示すための図である。（ａ）は、光源駆動回路の概略構成を示し、（ｂ）は駆動電流とＶｆとの関係を示す。
【図７】本発明の実施形態にかかる光源駆動回路における、駆動電流値の補正動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態にかかる光源駆動回路でのＬＥＤの各種特性値の時間的変化を示す図である。（ａ）は駆動電流の変化を、（ｂ）はＶｆの変化を、（ｃ）は温度の変化を、（ｄ）は輝度の変化をそれぞれ示している。
【符号の説明】
【００９４】
１        液晶表示装置
２        液晶パネル
３、４    透明基板
５、６    偏光板
７        バックライト
８        発光素子（ＬＥＤ）
９        シャーシ
１６      光源駆動回路
３１      定電圧電源（Ｖｉｎ）
３２      電流値規定部
３２      電流値制御部
３９      電流値制御素子（トランジスタ）
【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】
0005247172.tif 000007
【図７】
0005247172.tif 000008
【図８】
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