(57)【要約】【課題】直下方式のバックライト装置において、低コストで輝度ムラの発生を抑制する。【解決手段】バックライト装置には、２以上のランプ１０につき１つずつ輝度センサ３２が設けられている。輝度センサ３２は、バックライトボックス１１内のランプ１０から発せられる光の輝度の平均値Ｋを検出する。ランプ制御回路２０１は、その輝度の平均値Ｋに基づいて、制御信号Ｐを出力する。ランプ駆動回路２０２は、制御信号Ｐに基づいて、トランス２１の１次側コイル２１１の両端間に電圧Ｖ１を印加する。その電圧Ｖ１に応じてトランス２１の２次側コイル２１２の両端間に生じる電圧Ｖ２に基づいて、ランプ１０が発光する。ランプ１０の輝度を制御するための制御ループは、バックライトボックス１１の数と同数だけ設けられている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源と、
前記複数の光源につき２以上の所定個数の光源毎に１つずつ設けられ、当該２以上の所定個数の光源から発せられる光の輝度を検出する輝度センサと、
予め決められた輝度と前記輝度センサによって検出された輝度との差に基づいて、前記２以上の所定個数の光源から発せられる光の輝度を一定に保つための所定の信号を生成する光源制御回路と、
前記所定の信号に基づいて前記２以上の所定個数の光源を駆動する光源駆動回路と
を備えることを特徴とする、面状照明装置。
【請求項２】
前記２以上の所定個数の光源から発せられる光を前記輝度センサに伝達するための導光体を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項３】
前記輝度センサによって検出される輝度の値は、前記２以上の所定個数の光源から発せられる光の輝度の平均値であることを特徴とする、請求項１または２に記載の面状照明装置。
【請求項４】
前記輝度センサによって検出される輝度の値が前記２以上の所定個数の光源から発せられる光の輝度の平均値となるように、前記導光体が前記輝度センサの上部から前記２以上の所定個数の光源につき互いに隣接する光源間近傍へと延びるように形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の面状照明装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載の面状照明装置をバックライト装置として備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
複数の光源を備え当該複数の光源から発せられる光の輝度を制御する面状照明装置の輝度制御方法であって、
前記複数の光源につき２以上の所定個数の光源毎に、当該２以上の所定個数の光源から発せられる光の輝度を検出する輝度検出ステップと、
予め決められた輝度と前記輝度検出ステップで検出された輝度との差に基づいて、前記２以上の所定個数の光源から発せられる光の輝度を一定に保つための指示値を設定する指示値設定ステップと、
前記指示値設定ステップで設定された指示値に基づいて、前記２以上の所定個数の光源を駆動する光源駆動ステップと
を含むことを特徴とする、輝度制御方法。
【請求項７】
前記輝度検出ステップには、前記２以上の所定個数の光源から発せられる光の輝度が検出されるように、当該２以上の所定個数の光源から発せられる光を伝達する光伝達ステップが含まれていることを特徴とする、請求項６に記載の輝度制御方法。
【請求項８】
前記輝度検出ステップでは、前記２以上の所定個数の光源から発せられる光の輝度の平均値が検出されることを特徴とする、請求項６または７に記載の輝度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置等に用いられる面状照明装置およびその輝度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶表示装置には、冷陰極管等が光源として用いられるバックライトと呼ばれる装置（以下、「バックライト装置」という。）が設けられている。バックライト装置には、表示部の裏面に複数の光源が並べて配置される「直下方式」と呼ばれるものと、表示部の一端に光源が配置される「エッジライト方式」と呼ばれるものとがある。直下方式のバックライト装置は、容易に輝度を高くすることができるが、複数の光源が使用されているために輝度ムラが生じやすい。一方、エッジライト方式のバックライト装置は、薄型化が容易であるが、高輝度化が困難である。
【０００３】
図７は、従来の直下方式のバックライト装置を制御的観点から見た構成を示すブロック図である。制御的観点から見ると、このバックライト装置は、ランプ１０とランプ管電流検出回路９１とランプ制御回路２０１とランプ駆動回路２０２とトランス（変成器）２１とを備えている。トランス２１には、１次側コイル２１１と２次側コイル２１２とコア（鉄心）２１３とが含まれている。ランプ１０は、トランス２１の２次側コイル２１２の両端間に生じる電圧Ｖ２に基づいて発光する。ランプ管電流検出回路９１は、ランプ１０に流れる電流（以下、「管電流」という。）を検出し、その検出された電流の値（以下、「検出電流値」という。）Ｉｋを出力する。ランプ制御回路２０１は、検出電流値Ｉｋを受け取り、予め決められた目標電流値と検出電流値Ｉｋとの差に応じて制御信号Ｐを出力する。ここで、制御信号Ｐは、トランス２１の１次側コイル２１１の両端間に発生させる電圧（駆動電圧）を決定するための指示値を示している。ランプ駆動回路２０２は、ランプ制御回路２０１から出力された制御信号Ｐに基づいて、トランス２１の１次側コイル２１１の両端間に電圧Ｖ１を発生させる。トランス２１は、１次側コイル２１１の両端間に生じた電圧Ｖ１を変換し、２次側コイルの両端間に電圧Ｖ２を発生させる。なお、上記においては、トランス２１の２次側コイル２１２の両端間に生じた電圧Ｖ２をランプ１０の両側から印加する両側駆動方式のバックライト装置を例に挙げて説明したが、図８に示すような片側駆動方式のバックライト装置もある。
【０００４】
ところで、表示画面全体にムラのない画像を表示するために、バックライト装置のランプ１０から発せられる光の輝度は空間的にも時間的にも一定に保持される必要がある。このため、上述のように、ランプ１０に流れる管電流を検出し、検出電流値Ｉｋと目標電流値との差に応じてトランス２１の１次側コイル２１１の両端間に発生させる電圧を決定することによって、ランプ１０の発光量の調整が施されている。ところが、バックライト装置内においては、点灯後、時間の推移とともに場所による温度差が生じる。また、ランプ１０から発せられる光の輝度は温度に応じて変化する。このため、ランプ１０毎に光の輝度が異なり、例えば液晶表示装置においては、表示画面全体の輝度が一様なものとはならず、輝度ムラとして視認される。
【０００５】
また、ランプそのものの性能に起因する輝度ムラも生じている。典型的な例を挙げると、等しい温度条件の下で等しい管電流を異なるランプに流した場合であっても、ランプ間に２０パーセント程度の輝度差が生じている。これは、ランプ毎に、例えばガス圧やガス濃度が異なることによるものである。このような原因により生じる輝度ムラについては、ランプそのものの性能が改善されなければ解消されないものと考えられていた。
【０００６】
そこで、特開２０００−２９４０２６号公報には、輝度センサを備え、ランプから発せられた光の輝度に基づいてフィードバック制御を行うバックライト装置が開示されている（特許文献１）。このバックライト装置によると、複数個のランプのそれぞれに対応して輝度センサが設けられ、それぞれの輝度センサによって検出された輝度に基づいて、対応するランプの発光量が調整される。これにより、装置内の温度分布の状況に変化がある場合にも、各ランプの発光量が安定し、輝度ムラの発生が抑制される。
【特許文献１】特開２０００−２９４０２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上記特開２０００−２９４０２６号公報に開示されたバックライト装置によると、複数のランプのそれぞれに対応して輝度センサを備えなければならない。このため、輝度ムラの発生は抑制されるが、装置のコストが高くなる。
【０００８】
そこで、本発明は、低コストで輝度ムラの発生を抑制することができる直下方式のバックライト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】
【０００９】
第１の発明は、面状照明装置であって、
複数の光源と、
前記複数の光源につき２以上の所定個数の光源毎に１つずつ設けられ、当該２以上の所定個数の光源から発せられる光の輝度を検出する輝度センサと、
予め決められた輝度と前記輝度センサによって検出された輝度との差に基づいて、前記２以上の所定個数の光源から発せられる光の輝度を一定に保つための所定の信号を生成する光源制御回路と、
前記所定の信号に基づいて前記２以上の所定個数の光源を駆動する光源駆動回路と
を備えることを特徴とする。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、
前記２以上の所定個数の光源から発せられる光を前記輝度センサに伝達するための導光体を更に備えることを特徴とする。
【００１１】
第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記輝度センサによって検出される輝度の値は、前記２以上の所定個数の光源から発せられる光の輝度の平均値であることを特徴とする。
【００１２】
第４の発明は、第２の発明において、
前記輝度センサによって検出される輝度の値が前記２以上の所定個数の光源から発せられる光の輝度の平均値となるように、前記導光体が前記輝度センサの上部から前記２以上の所定個数の光源につき互いに隣接する光源間近傍へと延びるように形成されていることを特徴とする。
【００１３】
第５の発明は、液晶表示装置であって、
第１から第４までのいずれかの発明に係る面状照明装置をバックライト装置として備えることを特徴とする。
【００１４】
第６の発明は、複数の光源を備え当該複数の光源から発せられる光の輝度を制御する面状照明装置の輝度制御方法であって、
前記複数の光源につき２以上の所定個数の光源毎に、当該２以上の所定個数の光源から発せられる光の輝度を検出する輝度検出ステップと、
予め決められた輝度と前記輝度検出ステップで検出された輝度との差に基づいて、前記２以上の所定個数の光源から発せられる光の輝度を一定に保つための指示値を設定する指示値設定ステップと、
前記指示値設定ステップで設定された指示値に基づいて、前記２以上の所定個数の光源を駆動する光源駆動ステップと
を含むことを特徴とする。
【００１５】
第７の発明は、第６の発明において、
前記輝度検出ステップには、前記２以上の所定個数の光源から発せられる光の輝度が検出されるように、当該２以上の所定個数の光源から発せられる光を伝達する光伝達ステップが含まれていることを特徴とする。
【００１６】
第８の発明は、第６または第７の発明において、
前記輝度検出ステップでは、前記２以上の所定個数の光源から発せられる光の輝度の平均値が検出されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
上記第１の発明によれば、面状照明装置内にあるランプ等の光源の駆動は、２以上の光源につき１つずつ設けられた輝度センサによって検出された輝度と予め決められた輝度との差に基づいて行われる。このため、光源に流れる電流の値に基づいて光源を駆動する際に温度変化に起因して生じていた輝度ムラの発生が抑制され、装置内の輝度が均一化される。また、輝度センサは２以上の光源につき１つずつ備えるだけで良いので、この面状照明装置を低コストで実現することができる。
【００１８】
上記第２の発明によれば、所定個数の光源から発せられる光は、導光体によって輝度センサに伝達される。このため、面状照明装置を簡易な構成とすることができ、コストを低減することができる。
【００１９】
上記第３の発明によれば、所定個数の光源から発せられる光の輝度の平均値が輝度センサによって検出される。ここで、一般的に、面状照明装置においては複数個の光源が１つのボックスに格納されている。すなわち、ボックス内の輝度は、複数個の光源から発せられる光の輝度の平均的な値となる。したがって、輝度センサによって当該複数個の光源から発せられる光の輝度の平均値を検出し、その値に基づいて光源を駆動することにより、効果的に装置内の輝度が均一化される。
【００２０】
上記第４の発明によれば、第３の発明と同様、輝度センサによって複数個の光源から発せられる光の輝度の平均値が検出される。そして、その値に基づいて光源を駆動することにより、効果的に装置内の輝度が均一化される。
【００２１】
上記第５の発明によれば、温度変化に起因する輝度ムラの発生が抑制される面状照明装置をバックライト装置として備える液晶表示装置を安価に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態について説明する。
【００２３】
＜１．バックライト装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る直下方式のバックライト装置の平面図である。このバックライト装置は、筐体１００とバックライトボックス１１と光源としてのランプ１０とを備えている。筐体１００内には複数のバックライトボックス１１が設けられており、各バックライトボックス１１内には平行に列置された４本のランプ１０が設けられている。各ランプ１０は、筐体１００の裏面にある基板上のコネクタ部（不図示）とリード線３３によって接続されている。なお、このバックライト装置は、液晶表示装置に用いられている。また、本説明においては、１つのバックライトボックス１１を表わす単位として「ブロック」という用語を用いる。
【００２４】
図２は、図１のＡ−Ａ線部分断面図である。図２に示すように、筐体１００の上部には液晶パネル１２が設けられている。筐体１００内には、液晶パネル１２の表示部の裏側から光を照射することができるように、ランプ１０が配置されている。筐体１００の下方には、筐体１００と平行するようにして基板２００が設けられている。基板２００上にはコネクタ部２２とトランス（変成器）２１と回路部２０とが設けられており、コネクタ部２２はリード線３３によって筐体１００内のランプ１０と接続されている。筐体１００と基板２００との間には、導光体３１と輝度センサ３２とが設けられている。導光体３１は、ランプ１０から発せられた光を輝度センサに伝える。輝度センサ３２は、導光体３１によって伝えられた光の輝度を検出し、その輝度値を回路部２０へと出力する。回路部２０には、後述するランプ制御回路とランプ駆動回路とが含まれており、輝度値に応じてトランスを動作させる。トランス２１は、ランプ１０が発光するように電圧を出力する。以上のような構成により、ランプ１０から発せられた光の輝度が導光体３１を介して輝度センサ３２によって検出され、輝度に応じてランプ１０の発光量の調整が施される。
【００２５】
図３は、図１のＢ−Ｂ線部分断面図である。図３に示すように、１つのバックライトボックス１１には４本のランプ１０が設けられている。また、１つのコネクタ部２２は２本のランプ１０とそれぞれリード線３３によって接続されている。導光体３１は、輝度センサ３２の上部から４本のランプ１０それぞれの間の下方へと延びている。すなわち、４本のランプ１０それぞれを「１本目」、「２本目」、「３本目」、「４本目」とすると、１本目と２本目の間の下方（以下、「Ｄ１部」という。）および２本目と３本目の間の下方（以下、「Ｄ２部」という。）および３本目と４本目の間の下方（以下、「Ｄ３部」という。）へと輝度センサ３２の上部から延びるようにして、導光体３１は形成されている。
【００２６】
上述のような構成によると、バックライト装置内のランプ１０の輝度は、ブロック毎に輝度センサ３２によって検出される。また、上述のように導光体３１は輝度センサ３２の上部からＤ１部、Ｄ２部、およびＤ３部へと延びるように形成されているので、４本のランプ１０の輝度の平均値が輝度センサ３２によって検出される。
【００２７】
＜２．バックライト装置の輝度の制御方法＞
図４は、本実施形態に係るバックライト装置の１ブロックに着目した場合の制御的観点から見た構成を示すブロック図である。制御的観点から見た場合、このバックライト装置は、ランプ１０と輝度センサ３２とランプ制御回路（光源制御回路）２０１とランプ駆動回路（光源駆動回路）２０２とトランス２１とを備えている。トランス２１には、１次側コイル２１１と２次側コイル２１２とコア（鉄心）２１３とが含まれている。輝度センサ３２は、ランプ１０から発せられる光に基づいて輝度を検出し、その検出された輝度の値（以下、「検出輝度値」という。）Ｋを出力する。ランプ制御回路２０１は、検出輝度値Ｋを受け取り、予め決められた目標とする輝度値（以下、「目標輝度値」という。）と検出輝度値Ｋとを比較する。また、ランプ制御回路２０１は、ランプ１０の輝度が一定になるように、検出輝度値Ｋと目標輝度値との差に応じて制御信号Ｐを出力する。ランプ駆動回路２０２は、ランプ制御回路２０１から出力された制御信号Ｐに基づいて、トランス２１の１次側コイル２１１の両端間に電圧Ｖ１を発生させる。ここで、制御信号Ｐはトランス２１の１次側コイル２１１の両端間に発生させる電圧（駆動電圧）Ｖ１を決定するための指示値を示している。トランス２１は、１次側コイル２１１の両端間に生じた電圧Ｖ１を変換し、２次側コイル２１２の両端間に電圧Ｖ２を発生させる。ランプ１０は、トランス２１の２次側コイル２１２の両端間に生じた電圧Ｖ２に基づいて発光する。
【００２８】
図５は、本実施形態において、バックライト装置のランプ１０の輝度を制御する手順を示すフローチャートである。まず、導光体３１によって、ランプ１０から発せられた光が輝度センサ３２に伝達される（ステップＳ１０）。輝度センサ３２は、導光体３１によって伝達された光に基づいて輝度を検出する（ステップＳ１２）。なお、本実施形態においては、上述のとおり、１つのバックライトボックス１１に格納されている４本のランプ１０の輝度の平均値が検出される。輝度が検出された後、検出輝度値Ｋと目標輝度値との差に基づいて、駆動電圧を決定するための指示値（例えば、デューティ比を示す値）を設定する（ステップＳ１４）。そして、この指示値を示す制御信号Ｐが、ランプ制御回路２０１からランプ駆動回路２０２に送られる。その後、制御信号Ｐに基づいてランプ駆動回路２０２が駆動電圧を発生させる。この駆動電圧は、トランス２１の１次側コイル２１１の両端間に入力され、これにより、２次側コイル２１２に生じた電圧に応じてランプ１０が駆動される（発光する）（ステップＳ１６）。ステップＳ１６の終了後、ステップＳ１０に戻る。
【００２９】
以上のようにして、輝度センサ３２によって検出された光の輝度に基づいて、ランプ１０の輝度の制御（発光量の調整）が行われる。なお、ランプ制御回路２０１およびランプ駆動回路２０２の具体的な構成については、従来より知られている構成と同様の構成とすることができる。
【００３０】
図６は、本実施形態に係るバックライト装置全体に着目した場合の制御的観点から見た構成を示すブロック図である。図１および図３に示したように、本実施形態においては、１つのバックライトボックス１１には４本のランプ１０が格納されている。また、１つのバックライトボックス１１に対応して１つの輝度センサ３２が設けられている。これにより、バックライト装置内のランプ１０の輝度は、ブロック毎に輝度センサ３２によって検出される。ここで、輝度センサ３２によって検出された光の輝度に基づいてランプ１０の輝度の制御を行う図４に示したような制御ループを、図６に示すようにブロック毎に備える構成とする。例えば、バックライト装置が２０本のランプ１０を有しており、本実施形態のように１つのバックライトボックス１１に４本のランプ１０が格納されている場合には、５つの制御ループが存在することになる。これにより、各ランプ１０は、同一のバックライトボックス１１に格納されている他の３本のランプ１０とともに、１つの制御ループによって制御される。すなわち、４本のランプ１０毎に、１つの制御ループによって、発光量の調整が行われる。
【００３１】
＜３．効果＞
以上のように、本実施形態によると、バックライト装置には、ブロック毎に輝度センサ３２が設けられている。そして、輝度センサ３２によって検出された光の輝度に基づいて、ランプの発光量の調整が施される。このため、バックライト装置内の温度分布に変化が生じても、その影響を受けることなく装置内の輝度を均一にすることができ、点灯後の輝度の経時変化を従来よりも小さくすることができる。また、輝度センサ３２は導光体３１を介してブロック内の複数のランプ１０から発せられる光の輝度を検出するところ、導光体３１は、図３に示したように、輝度センサ３２の上部からＤ１部、Ｄ２部、およびＤ３部へと延びるように形成されている。これにより、輝度センサ３２によって検出される輝度の値は、上記複数のランプ１０から発せられる光の輝度値の平均値となる。ここで、各ブロック内の輝度はそのブロック内の複数のランプ１０から発せられる光の輝度の平均値となるので、その平均値に基づいてランプ１０の発光量を調整することにより、効果的に輝度ムラの発生を抑制することができる。さらに、ランプ１０の輝度の制御は、ブロック毎に設けられた制御ループによって行われる。このため、ブロック数と等しい数だけ輝度センサ１０を備える構成にすれば良い。これにより、装置内の輝度を均一にすることができるバックライト装置を低コストで提供することが可能となる。
【００３２】
＜４．その他＞
上記実施形態においては、４本のランプ１０毎に１つの輝度センサ３２を備える構成としているが、本発明はこれに限定されない。２本以上のランプ１０毎に１つの輝度センサ３２を備える構成であれば本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係るバックライト装置の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線部分断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線部分断面図である。
【図４】上記実施形態において、バックライト装置の１ブロックに着目した場合の制御的観点から見た構成を示すブロック図である。
【図５】上記実施形態において、バックライト装置のランプの輝度を制御する手順を示すフローチャートである。
【図６】上記実施形態において、バックライト装置全体に着目した場合の制御的観点から見た構成を示すブロック図である。
【図７】従来の直下方式のバックライト装置を制御的観点から見た構成を示すブロック図である。
【図８】従来例において、片側駆動方式のバックライト装置を制御的観点から見た構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０…ランプ
１１…バックライトボックス
１２…液晶パネル
２１…トランス
３１…導光体
３２…輝度センサ
２０１…ランプ制御回路
２０２…ランプ駆動回路
２１１…１次側コイル
２１２…２次側コイル
【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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