(57)【要約】【課題】コスト高となることもなく、周囲温度の変化や筐体内での温度差に拘わらず、ＬＥＤの色温度・輝度を安定した状態で維持することが可能なＬＥＤバックライト装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤバックライト装置１は、ＬＥＤを所定数だけ配列したＬＥＤブロック３０を同一平面上に複数配列し、各ＬＥＤから発光された光により液晶パネル等の被照明体を背面から照明する。複数のＬＥＤをブロックで分割して考え、分割したＬＥＤブロック３０毎に、ＬＥＤに対する温度補正制御（ＬＥＤ駆動電流制御）を実行する。本発明に係る温度補正制御は、ＬＥＤブロック３０内に複数の検出ポイント（例えば３つの制御用ＬＥＤ３１〜３３）を設けて、その複数の検出ポイントの検出値の平均値を検出し、その平均値に基づきＬＥＤブロック３０内の全てのＬＥＤに対して駆動電流を制御する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤを所定数だけ配列したＬＥＤブロックを同一平面上に複数配列し、各ＬＥＤから発光された光により被照明体を背面から照明するようにしたＬＥＤバックライト装置であって、各ＬＥＤブロックは、前記所定数のＬＥＤに対し所定電流を印加する定電流回路と、前記所定数より少ない複数個のＬＥＤに対して、ＬＥＤの周囲温度に対応する端子間電圧を各々検出する電圧検出回路と、ＬＥＤブロック内の平均温度に対応する、前記電圧検出回路で検出された端子間電圧の平均値を算出する算出回路と、該算出回路での算出結果に基づき、前記定電流回路で前記所定数のＬＥＤに対して印加する前記所定電流を変化させることで、ＬＥＤブロック内の温度補正を行う電流制御回路とを備えることを特徴とするＬＥＤバックライト装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤは、色の異なる複数のＬＥＤチップを有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤバックライト装置。
【請求項３】
前記電圧検出回路で検出対象となる前記複数個のＬＥＤは、全てのＬＥＤブロックに対して同じ特定色のＬＥＤチップであることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤバックライト装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤは、色の異なる複数のＬＥＤ群でなることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤバックライト装置。
【請求項５】
前記電圧検出回路で検出対象となる前記複数個のＬＥＤは、全てのＬＥＤブロックに対して同じ特定色のＬＥＤとすることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤバックライト装置。
【請求項６】
各ＬＥＤブロック内に含まれるＬＥＤの前記所定数は、ＬＥＤブロック毎に決定された数であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＬＥＤバックライト装置。
【請求項７】
各ＬＥＤブロック内に含まれるＬＥＤの前記所定数に対する、前記電圧検出回路で検出対象となる前記複数個のＬＥＤの個数の割合は、ＬＥＤブロック毎に決定された値であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＬＥＤバックライト装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のＬＥＤバックライト装置と、該ＬＥＤバックライト装置により照明される液晶パネルとを備えた画像表示装置。
【請求項９】
請求項７に記載のＬＥＤバックライト装置と、該ＬＥＤバックライト装置により照明される液晶パネルとを備えた画像表示装置であって、前記割合は、当該画像表示装置を実際の使用形態で設置した際に、上側に位置するＬＥＤブロックほど大きい値とすることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１０】
請求項７に記載のＬＥＤバックライト装置と、該ＬＥＤバックライト装置により照明される液晶パネルとを備えた画像表示装置であって、前記割合は、当該画像表示装置の回路配置上、発熱量の大きな回路が存在する位置に近いＬＥＤブロックほど大きい値とすることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤバックライト装置及び画像表示装置に関し、より詳細には、液晶パネル等の光変調素子を照明する素子としてＬＥＤ（発光ダイオード）を使用したＬＥＤバックライト装置、及び、そのＬＥＤバックライト装置を備え画像表示を行う画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルなどの光変調素子を背面から照明するバックライトとして、ＬＥＤバックライト装置が注目されている。ＬＥＤバックライト装置としては、液晶パネル等の表示パネルの背面側の直下にＬＥＤを配列する直下型のものや、導光板を利用する導光板方式を採用したエッジライト型のものがあるが、前者の方が後者より光利用効率が高く、また軽量化も可能である。
【０００３】
ＬＥＤバックライト装置には、白色ＬＥＤを配列して白色光の照明光を発光する構成のものや、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色のＬＥＤを配列し、これらの３色の光を混色して白色光とする構成のもの等がある。ここで、白色ＬＥＤには、短波長ＬＥＤチップにＲＧＢ蛍光体を組み合わせて白色を得る方式や、青色ＬＥＤチップに黄色の蛍光体を組み合わせて白色を得る方式、或いはＲＧＢの３色のＬＥＤチップの混光として白色を得る方式、補色となる２色のＬＥＤチップの混光として白色を得る方式等が採用されている。
【０００４】
ＬＥＤは、周囲温度が上がってくると相対輝度が落ちる特性を一般的にもち、周囲温度の変動によってその発光効率が変わってきてしまう。従って、バックライト装置としてＬＥＤを用いる場合には、温度変化に依らず一定の発光輝度に保つための対策が必要となる。
【０００５】
特許文献１には、ＬＥＤバックライト装置において、ＬＥＤと温度特性が逆になるＭＯＳ型ＦＥＴを用いて温度変化があってもＬＥＤ電流を安定させ、結果的に温度変化に対してほぼ一定の発光輝度を得る技術が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、ＬＥＤバックライト装置において、ＲＧＢ３原色のＬＥＤにそれぞれフォトダイオードを設けて、各ＬＥＤの光量を検出することで、３原色ＬＥＤの電流を制御する技術が開示されている。特許文献２の技術では、色温度及び輝度の値を設定値としてテーブル化したデータを、マイコン内に予め持ち、３つのフォトダイオードから得られる光量信号を基に、ＲＧＢ３つのＬＥＤにより生成される白色光の色温度を算出し、算出値がテーブル値に近づくよう３原色ＬＥＤの電流を制御している。このようなＬＥＤバックライト装置では、光量センサを通常１〜３個程度別途設け、最適な光量比になるように補正している。
【０００７】
なお、特許文献３には、ＲＧＢ色ＬＥＤを組み合わせて１画素としたＬＥＤカラー情報表示板において、１画素中の１色のＬＥＤ（例えば赤色ＬＥＤ）の、周囲温度変化による順方向電圧（順方向駆動電圧）ＶＦの変化を測定し、この測定結果に応じて、他色を発光するＬＥＤの電流を制御することで、周囲温度の変化があっても、画素単位での発色のＬＥＤの色調ズレを補正する技術が開示されている。また、特許文献３には、ＬＥＤカラー情報表示板において、ＬＥＤ群を複数のブロックに分割して、分割ブロック内の１個のＬＥＤのＶＦを測定して、ＬＥＤの駆動電流を制御する技術も開示されている。
【０００８】
また、非特許文献１にはダイオード温度計についての記載がある。図５を参照すると、ダイオードの順方向特性は温度によって大きく変化することが知られており、温度センサとして使用できる。ＰＮ接合シリコンダイオードに一定の順方向電流を流した場合、その電圧降下は常温で約０．６Ｖとなり、−２．０〜−２．５ｍＶ／℃（電流や個々の素子によって異なる）の温度特性を示す。従って、ダイオードに一定電流を流しておいて順方向電圧Ｖｆを測定すれば温度の変化を検出することができ、ダイオード温度計５１として機能する。この順方向特性は、例えば図５の表５０のようになる。このほか、それぞれ異なる２又は３通りの電流を切り替えて、それに対する順方向電圧の変化から温度を算出することもできる。
【０００９】
一方で、ＬＥＤを画素として採用するＬＥＤカラー情報表示板や液晶ディスプレイバックライト用ＬＥＤ群では、ディスプレイの大画面化、高密度化に伴い、使用するＬＥＤの数量が多くなる傾向がある。
【特許文献１】特開２００３−２０２５４１号公報
【特許文献２】特開２００４−２９１４１号公報
【特許文献３】特開平７−２２６５３６号公報
【非特許文献１】平成１４年３月２日、“ダイオード温度計の動作原理”、［online］、［平成１７年１０月２５日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://elm-chan.org/works/temp3/report_j.html＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ＬＥＤバックライト装置は、主に液晶等の平面型表示装置の背面設置型の光源として機能するものであり、平面型表示装置のキャビネット内に完全に収容されることとなる。従って、ＬＥＤやその制御回路だけでなく他のテレビ回路等のキャビネット内の回路も発熱し、冷却機構を設けた場合でもその発熱がキャビネット内にこもりやすくなる。そして、上述のごとくＬＥＤは一般に温度が上昇すると輝度が下がる傾向があるが、ディスプレイの大画面化及び高密度化に伴って、密集するＬＥＤ相互間や他のテレビ回路等のキャビネット内の密集する回路からの発熱の影響を受け、ＬＥＤ周辺の温度がさらに上昇し、輝度の変化率が高まる方向への悪循環に陥りがちである。従って、ＬＥＤバックライト装置では、ＬＥＤアレイに生ずる温度変化を悪循環に陥らないようにするため、より木目の細かな制御が必要となる。
【００１１】
さらに、回路を載置した基板のレイアウトやキャビネット（セット又は筐体ともいう）内部の部材配置によって生じる複雑で気流差のあるエアフローによっても、部分的な温度上昇値が違ってくる。このように、ＬＥＤバックライト装置ではＬＥＤアレイに複雑な温度変化が生じることとなるため、より木目の細かな制御が必要となる。
【００１２】
しかしながら、ＬＥＤバックライト装置において、１画素ごとに温度を検出し、他のＬＥＤの電流制御を行って輝度・色味を制御するには、温度検出・電流制御のために、膨大な数の回路部品が必要になり、コストアップとなる。また、ＬＥＤバックライト装置は、実際、マイクロコンピュータ（マイコン）で制御されることとなるが、大画面化及び高密度化に伴って、マイコンから制御する回路数も多くなりマイコン内演算処理も膨大なものとなり、他のソフトウェア処理の遅延、操作性の鈍化、エラー発生などの要因にもなり得る心配が増加する。これらの課題は、特許文献１の技術でも当てはまるものである。
【００１３】
また、特許文献２の技術では、高価な光量センサを用いる必要があり、光量センサを増やすとコストが増すだけでなく、その演算量が増えてしまう。
【００１４】
なお、特許文献３のＬＥＤカラー情報表示板（ＬＥＤディスプレイ）では、ＬＥＤバックライト装置と異なり、それ自体の発光をもって情報表示を行うものであり、ＬＥＤバックライト装置におけるこのようなより細かな制御を行う必要性は生じない。すなわち、ＬＥＤバックライト装置が平面型表示装置のキャビネット内に完全に収容されることとなるが、特許文献３のごときＬＥＤディスプレイは、それを構成するＬＥＤチップの前面が直接外気に触れることにより比較的冷却が容易であるため、ＬＥＤ相互間又は他の回路等の発熱の影響を受けずに済む。このように、特許文献３をはじめとするＬＥＤディスプレイは、ディスプレイの大画面化、高密度化に伴い、使用するＬＥＤの数量が多くなっても、基本的に外気温の影響が主となり、ＬＥＤバックライト装置で必要となるような細かな制御が必要ない。
【００１５】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、コスト高となることもなく、周囲温度の変化や筐体内での温度差に拘わらず、ＬＥＤの色温度・輝度を安定した状態で維持することが可能なＬＥＤバックライト装置、及び、そのＬＥＤバックライト装置を備えた画像表示装置を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、第１の技術手段は、ＬＥＤを所定数だけ配列したＬＥＤブロックを同一平面上に複数配列し、各ＬＥＤから発光された光により被照明体を背面から照明するようにしたＬＥＤバックライト装置であって、各ＬＥＤブロックは、前記所定数のＬＥＤに対し所定電流を印加する定電流回路と、前記所定数より少ない複数個のＬＥＤに対して、ＬＥＤの周囲温度に対応する端子間電圧を各々検出する電圧検出回路と、ＬＥＤブロック内の平均温度に対応する、前記電圧検出回路で検出された端子間電圧の平均値を算出する算出回路と、該算出回路での算出結果に基づき、前記定電流回路で前記所定数のＬＥＤに対して印加する前記所定電流を変化させることで、ＬＥＤブロック内の温度補正を行う電流制御回路とを備えることを特徴としたものである。
【００１７】
第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記ＬＥＤは、色の異なる複数のＬＥＤチップを有することを特徴としたものである。
【００１８】
第３の技術手段は、第２の技術手段において、前記電圧検出回路で検出対象となる前記複数個のＬＥＤは、全てのＬＥＤブロックに対して同じ特定色のＬＥＤチップであることを特徴としたものである。
【００１９】
第４の技術手段は、第１の技術手段において、前記ＬＥＤは、色の異なる複数のＬＥＤ群でなることを特徴としたものである。
【００２０】
第５の技術手段は、第４の技術手段において、前記電圧検出回路で検出対象となる前記複数個のＬＥＤは、全てのＬＥＤブロックに対して同じ特定色のＬＥＤとすることを特徴としたものである。
【００２１】
第６の技術手段は、第１乃至第５のいずれかの技術手段において、各ＬＥＤブロック内に含まれるＬＥＤの前記所定数は、ＬＥＤブロック毎に決定された数であることを特徴としたものである。
【００２２】
第７の技術手段は、第１乃至第６のいずれかの技術手段において、各ＬＥＤブロック内に含まれるＬＥＤの前記所定数に対する、前記電圧検出回路で検出対象となる前記複数個のＬＥＤの個数の割合は、ＬＥＤブロック毎に決定された値であることを特徴としたものである。
【００２３】
第８の技術手段は、第１乃至第７のいずれかの技術手段におけるＬＥＤバックライト装置と、該ＬＥＤバックライト装置により照明される液晶パネルとを備えた画像表示装置である。
【００２４】
第９の技術手段は、第７の技術手段におけるＬＥＤバックライト装置と、該ＬＥＤバックライト装置により照明される液晶パネルとを備えた画像表示装置であって、前記割合は、当該画像表示装置を実際の使用形態で設置した際に、上側に位置するＬＥＤブロックほど大きい値とすることを特徴としたものである。
【００２５】
第１０の技術手段は、第７の技術手段におけるＬＥＤバックライト装置と、該ＬＥＤバックライト装置により照明される液晶パネルとを備えた画像表示装置であって、前記割合は、当該画像表示装置の回路配置上、発熱量の大きな回路が存在する位置に近いＬＥＤブロックほど大きい値とすることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ＬＥＤバックライト装置において、コスト高となることもなく、周囲温度の変化や筐体内での温度差に拘わらず、ＬＥＤの色温度・輝度を安定した状態で維持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、本発明に係るＬＥＤバックライト装置の構成例を説明するための図で、図１（Ａ）は断面図、図１（Ｂ）は平面図である。図１において、１はＬＥＤバックライト装置、１１はＬＥＤ、１２は拡散板、１３は他の光学シート、１４は反射板、１５はＬＥＤバックライト装置の筐体、１６は液晶パネルである。
【００２８】
図１で例示するＬＥＤバックライト装置１は、ＬＥＤから発光された光により被照明体を背面から照明するようにした直下型の装置であり、図１では液晶パネル１６も併せて図示している。そして、本発明に係るＬＥＤバックライト装置１は、複数のＬＥＤ１１の配置に基づく制御に主たる特徴があり、この特徴については後述し、まずＬＥＤバックライト装置の一般的な説明を行う。
【００２９】
ＬＥＤバックライト装置１の筐体１５の背面側には、好ましくは反射板１４が配置され、その上面側に複数のＬＥＤ１１が配設されている。ＬＥＤ１１が設置されたＬＥＤ基板は、反射板１４の下面側に配設されることとなる。反射板１４は、貫通孔を開けて、その貫通孔に個々のＬＥＤ１１を貫通させて配設するようにしてもよい。また、ＬＥＤ１１を配設する基板表面に印刷等の手法により反射面を形成し、ＬＥＤ基板に反射板１４の機能を付与するようにしてもよい。
【００３０】
複数のＬＥＤ１１は最終的に任意の位置に配置すればよいが、例えば、所定の横方向間隔Ｘ及び所定の縦方向間隔Ｙをもつ格子の格子点上に配列させるなどすればよい。ここで、横方向間隔Ｘと縦方向間隔Ｙとは同じであってもよい。ＬＥＤ１１の最終的な配列として、例えば、縦列と横列のＬＥＤ１１が交互にずれて並ぶいわゆる千鳥状の配列で構成されてもよい。また、本発明では、ＬＥＤ１１の構成や数については基本的に何ら限定されるものではなく、本発明に係るＬＥＤバックライト装置では複数のＬＥＤ１１が液晶パネル１６等の被照明体の背面側に配置された構成を備えていればよい。
【００３１】
上述のごとき構成により、複数のＬＥＤ１１から発せられた光は、拡散板１２により拡散され、さらに他の光学シート類１３で所定の作用を受けて液晶パネル１６を背面側から照明する。他の光学シート類１３としては、例えば、プリズムシート等の光学シートが適宜用いられる。液晶パネル１６は、入力する映像信号に応じて各画素の液晶の配向が制御され、ＬＥＤ１１から発光した照明光を変調する。これにより液晶パネル１６上に映像信号に応じた映像が表示される。
【００３２】
図２は図１のＬＥＤバックライト装置におけるＬＥＤの配置例及びその配置に基づく制御を説明するための模式図、図３は図２において１つのＬＥＤブロックを拡大して示す模式図、図４は図１のＬＥＤバックライト装置におけるＬＥＤバックライト制御回路の一例を示す図、図５はダイオード温度計の原理を説明するための図である。
【００３３】
図２乃至図５において、２０はブロック分割されたＬＥＤバックライト基板、３０はＬＥＤブロック、３１〜３３は制御用ＬＥＤ、４はＬＥＤバックライト制御回路、４０はスイッチ回路（ＳＷ回路）、４１ａは定電流回路Ｉ、４１ｂは定電流回路ＩＩ、４１ｃは定電流回路ＩＩＩ、４２はＬＥＤ、４３は抵抗、４４は端子間電圧検出回路、４５はマイコン、５０はダイオードの順方向特性グラフ、５１はダイオード温度計、６０は順方向電流に対する発光強度特性のグラフである。
【００３４】
本発明に係るＬＥＤバックライト装置１は、ブロック分割されたＬＥＤバックライト基板２０で例示したように、ＬＥＤ（図１のＬＥＤ１１に対応）を所定数だけ配列したＬＥＤブロック３０を同一平面上に複数配列し、各ＬＥＤから発光された光により液晶パネル１６等の被照明体を背面から照明するものとする。本発明では、このようにして複数のＬＥＤをブロックで分割して考え、分割したＬＥＤブロック３０毎に、ＬＥＤに対する温度補正制御（ＬＥＤ駆動電流制御）を実行する。
【００３５】
なお、図３においてはＬＥＤブロック３０としてエリア１〜９の９個の領域に分けているが、この分割数はいくつでもよく、基本的に分割数（ＬＥＤブロック数）が多いほど正確な温度補正が可能となる。また、図３においてはエリア７のＬＥＤブロック３０に対してのみその拡大図を示しているが、他のエリアも同様である。
【００３６】
本発明に係る温度補正制御は、ＬＥＤブロック３０内に複数の検出ポイント（図３の例では３つの制御用ＬＥＤ３１〜３３）を設けて、その複数の検出ポイントの検出値の平均値を検出することによって、より木目の細かい制御を行う。すなわち、本発明では、画面を複数の領域に分割し、分割領域毎に設けた検出ポイントの検出結果の平均値に基づき温度補正制御を行う。なお、制御用ＬＥＤ３１〜３３も当然、光源としての機能をもったＬＥＤである。また、図３において、エリア７中のＬＥＤを行毎にＲＧＢ３色の配置を入れ替えて例示しているが、同じ配置を採用するなど、これに限ったものではない。
【００３７】
ここで、図４及び図５を参照して、本発明に係るＬＥＤブロック毎に実行される温度補正制御について説明する。本発明のＬＥＤバックライト装置１において、各ＬＥＤブロックは、定電流回路、電圧検出回路、算出回路、及び電流制御回路を備えるものとする。定電流回路は、所定数のＬＥＤに対し所定電流を印加する回路であり、所定電圧を印加して所定電流を流す所謂定電圧回路もこれに該当する。この定電流回路は、図４の例では定電流回路Ｉ〜ＩＩＩ（４１ａ〜４１ｃ）及びＳＷ回路４０がそれに該当する。
【００３８】
電圧検出回路は、所定数より少ない複数個のＬＥＤに対して、ＬＥＤの周囲温度に対応する端子間電圧を各々検出する回路で、端子間電圧検出回路４４で例示する。算出回路は、ＬＥＤブロック内の平均温度に対応する、端子間電圧検出回路４４で検出された端子間電圧の平均値を算出する回路であり、マイコン４５で例示する。電流制御回路は、算出回路での算出結果に基づき、定電流回路で所定数のＬＥＤに対して印加する所定電流を変化させることで、この例ではＳＷ回路４０を切り換えて所定電流を変化させることで、ＬＥＤブロック内の温度補正を行う回路であり、マイコン４５で例示する。
【００３９】
このように、図４の例では、ＬＥＤ４２はバックライト用のＬＥＤランプで、ＬＥＤ４２にはＳＷ回路４０が接続されており、その切換によって、定電流回路Ｉ〜ＩＩＩ（４１ａ〜４１ｃ）のいずれかの駆動回路で電流駆動される。定電流回路Ｉ〜ＩＩＩ（４１ａ〜４１ｃ）は、それぞれ異なる電流をＳＷ回路４０を介してＬＥＤ４２に印加することが可能となっている。また、ＬＥＤ４２には、点灯時のオン電圧Ｖｆを監視する端子間電圧検出回路４４が接続されている。端子間電圧検出回路４４で検出されたＬＥＤ４２の端子間電圧は、マイコン４５へ情報として送られる。
【００４０】
マイコン４５では、入力されるＶｆ値（電圧情報が示す値）と現在ＬＥＤ４２に流している電流値を基に、温度に換算するテーブルを保持しておき、その換算テーブルを参照することでＶｆ値及び電流値をＬＥＤ４２の周囲温度情報に変換する。この原理については、図５におけるダイオード温度計５１の動作原理で説明した通りである。これにより、ＬＥＤ４２の周囲温度を把握することができる。
【００４１】
一般にＬＥＤ４２は周囲温度が上がると、発光効率が下がって輝度が低下する方向に向かうので、マイコン４５は、ＳＷ回路４０を制御することにより、通電する電流制御回路を定電流回路Ｉ〜ＩＩＩ（４１ａ〜４１ｃ）の中から選択し、電流値を変えて（電流を増やして）輝度低下を防ぐよう働く。この時も、電流値とダイオードのＶｆ値の関係は観測（計測）され続け、そこで構成されるフィードバックループにより、周囲温度変化があっても、バックライトＬＥＤ４２の輝度が所定の値になるように補償制御がなされる。
【００４２】
なお、定電流回路４１ａ〜４１ｃ間の切り換えは、ＳＷ回路４０によるスイッチングに限らず、１つの定電流回路に対し電流値を加減する回路を採用してもよい。パルス駆動回路であれば、そのデューティーを加減することでも可能であり、その時はＳＷ回路４０は不要である。
【００４３】
このように、ＬＥＤバックライト制御回路４では、電流値一定の条件ではＶｆ値−周囲温度の関係が或る一定の関係になることを利用し、フォトダイオード等のセンサや専用の温度センサを設けることなく、ＬＥＤ４２の周囲温度を把握可能となっている。さらに、ＬＥＤバックライト制御回路４は、ＬＥＤ４２の周囲温度を把握し、使用するＬＥＤ４２の温度特性、電流−輝度特性などを予めテーブルに保持しておくことで、それらの組み合わせにより、周囲温度の変化があっても、色温度や輝度の変化を最小限に抑えることを可能にしている。
【００４４】
図４で例示したような回路を採用し、適当に分割したエリア７（３０）の中で図示したように、３箇所のＬＥＤ群３１〜３３を温度検出用（制御用）のＬＥＤとして選択した場合の制御について説明する。
【００４５】
ＬＥＤ４２に対する制御で説明したのと同様に、まず、ＬＥＤブロック３０内の複数の制御用ＬＥＤ３１〜３３に対し、周囲温度によるＶｆの変化を読み取り、マイコン４５（共通のマイコンを使用してよい）に記憶されているＶｆ対温度のテーブルから、３つの制御用ＬＥＤ３１〜３３の温度を検知する。その３つの値の平均値計算をマイコン４５にて実施し、その平均値をこのブロックの温度と決定する。ＬＥＤ温度が確定した次には、マイコン４５の内部に記憶される温度対輝度のデータテーブル及び温度対色温度のデータテーブルから、マイコン４５に記憶される目標値とのズレを算出し、目標値に近づけるようエリア７（ＬＥＤブロック３０）内のＬＥＤ全部の電流を加減し、輝度（明るさ）や色味（色調）などが、マイコン４５に記憶される目標値に近づくよう、電流可変制御を行う。このようなＬＥＤブロック３０内のＬＥＤ駆動電流制御は、エリア１〜９の全てのＬＥＤブロック内のＬＥＤに対して、ＬＥＤブロック３０毎に実行される。
【００４６】
このようなＬＥＤ駆動電流制御は、ＲＧＢ三原色などで白色発光させるＬＥＤ群１単位を複数個採用し構成される、透過型液晶ディスプレイのバックライトやＬＥＤ群１単位を１画素とした映像表示パネルに好適に適用できる。実際、大画面化、高精細化してゆくディスプレイ画面を、いくつかの大きなブロックに分割し、複数個のブロック単位の中で、温度を測定し、ブロック内のＬＥＤ電流を制御する。このとき、１ブロック内での温度検出のために、ブロック内で適当に定めた複数箇所の温度を検出し、その複数個で検出される温度の平均値を算出し、それをそのブロックの温度とする。求められた温度をマイコン内に記憶したテーブルデータに照合し、目標とする輝度・色合いに近づけるための電流制御を行う。すなわち、ＬＥＤ群１単位ごとの検出温度から電流制御を行うのではなく、ブロック分けした１ブロック内で、複数ポイントを定めてその平均値を算出することでそのブロックの温度を決定し、そのブロックのＬＥＤ電流を制御する。
【００４７】
このように、ディスプレイが広面積にわたる場合、画面の上下左右で温度上昇値が変わる場合もあり、色味や輝度が場所によって違ってくることが考えられるが、上述のごときＬＥＤ駆動電流制御により、表示パネル内の輝度ムラや色味バラツキを補正することが可能となる。また、本発明によるＬＥＤ駆動電流制御では、温度上昇ムラにも対応し、ディスプレイ輝度・色合いの安定化が図れるだけでなく、大幅に部品点数の削減、コスト増加の抑制ができる。
【００４８】
なお、ＬＥＤは、温度変化によって光量（輝度）の変化があり、また、色によってその変化率が異なる特性がある。液晶ＴＶに採用するバックライトとしては、目標とする白色はひとつの値であり、場所によって色温度が異なっては、製品品位に支障がでる。従って、初期の部品特性バラツキは、何らかの方法で、画面全体が同色（同色温度）になるよう、初期調整が必要である。製品が出荷されて、ユーザの使用環境によって、工場での調整時の環境と異なることで、各エリアの温度上昇／下降状況は違ったものになる。そのようなことを予測し、マイコン４５には、温度が変化したとき、Ｖｆと電流と色温度の関係のデータテーブルを記憶させ、温度変化があっても目標とする色温度、輝度になるよう制御ループを設けて、常に目標に近づくよう制御する。なお、液晶パネルのバックライトとして採用する場合は、白色が基準であるが、白色以外に目標値を設定しても構わない。また、Ｖｆ値に依存した温度検出を利用しなくてもＬＥＤブロック毎に内部の温度平均値を求めて処理すればよい。
【００４９】
また、本発明に係るＬＥＤバックライト装置は、ＬＥＤとして、上述したようなＲＧＢの３色のＬＥＤなど原色系のＬＥＤを組み合わせて配設した照明方式だけでなく、マルチチップ方式の白色ＬＥＤを使用した照明方式であってもよく、また、特に使用する色数などを限定するものではない。なお、本発明による効果の程度を問わなければ、シングルチップ方式の白色ＬＥＤを使用した照明方式であっても適用は可能である。
【００５０】
図６は図１のＬＥＤバックライト装置におけるＬＥＤバックライト制御回路の他の例を示す図、図７はＲＧＢ３種類のＬＥＤに対する周囲温度（ＬＥＤ基板温度）による輝度の変化を例示するための図である。
【００５１】
図６及び図７において、６はＬＥＤバックライト制御回路、６１Ｂは定電流回路Ｉ（青色ＬＥＤ用）、６１Ｇは定電流回路ＩＩ（緑色ＬＥＤ用）、６１Ｒは定電流回路ＩＩＩ（赤色ＬＥＤ用）、６２Ｒは赤色ＬＥＤ、６２Ｇは緑色ＬＥＤ、６２Ｂは青色ＬＥＤ、６３Ｒは赤色ＬＥＤ用抵抗、６３Ｇは緑色ＬＥＤ用抵抗、６３Ｂは青色ＬＥＤ用抵抗、６４は端子間電圧検出回路、６５はマイコン、７０は周囲温度に対する各色ＬＥＤの輝度変化を表すグラフである。
【００５２】
ＬＥＤは、周囲温度に依存して、発光輝度が変化する。また、その変化の割合は、図７のグラフ７０に示すように、赤、緑、青それぞれのＬＥＤで同じカーブを描くとは限らない。このままでは、メーカ工場内のある周囲温度で、所望の色温度、輝度に調整したとしても、ユーザの使用環境により、色味や輝度が、メーカの意図する所からずれてしまうことになる。
【００５３】
そこで、図６に示したような回路構成により、ＬＥＤの周囲温度情報を基に、調整時の温度から環境が変わった場合は、ＲＧＢ各色ごとに電流を加減することにより、予めマイコン６５に設定した補正値（補正率）で、色温度や輝度を最適化することができる。
【００５４】
ここでは、ＬＣＤ表示パネルのバックライトに、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色ＬＥＤを採用した例で説明する。赤色ＬＥＤ６２Ｒ、緑色ＬＥＤ６２Ｇ、青色ＬＥＤ６２Ｂには、電流制御用の抵抗として、それぞれ赤色ＬＥＤ用抵抗６３Ｒ、緑色ＬＥＤ用抵抗６３Ｇ、青色ＬＥＤ用抵抗６３Ｂが接続されている。赤色ＬＥＤ６２Ｒ、緑色ＬＥＤ６２Ｇ、青色ＬＥＤ６２Ｂは、それぞれ、定電流回路ＩＩＩ（６１Ｒ）、定電流回路ＩＩ（６１Ｇ）、定電流回路Ｉ（６１Ｂ）の駆動回路で電流駆動される。そのＬＥＤの１つ（この例では青色ＬＥＤ６２Ｂ）に、Ｖｆを観測する目的の電圧検出回路６４が接続されている。端子間電圧検出回路６４で得られるＶｆ電圧情報は、マイコン６５に送付される。
【００５５】
図４で説明したように、マイコン６５は、ＬＥＤ（ここでは青色ＬＥＤ６２Ｂ）のＶｆ電圧からＬＥＤの周囲温度情報に変換し、ＬＥＤ駆動回路の電流値を加減させることが可能な回路構成となっている。ＲＧＢ３原色のＬＥＤにより、それぞれのＬＥＤに流す電流値を調整しながら、白色を得、所望する色温度・輝度に調整し、白色バックライトとして機能する構成である。
【００５６】
図６で示したＬＥＤバックライト制御回路６は、図４のＬＥＤバックライト制御回路４において、１画素を構成する１つのＬＥＤ（ここでは青色ＬＥＤ６２Ｂ）のみの温度をＶｆにより検出し、その検出結果を他の色のＬＥＤ（ここでは赤色ＬＥＤ６２Ｒ及び緑色ＬＥＤ６２Ｇ）も合わせたＬＥＤにフィードバックする制御を行っている点、並びにフィードバックする際にＬＥＤの色によって制御値を異ならしめる点が異なるだけで、その他は同様であり、詳細な説明を省略する。そして、ＬＥＤ６２Ｂに対するものと同様に、ＬＥＤブロック内の複数の制御用ＬＥＤに対して、温度測定を実行し、それらの平均値をマイコン６５で算出するようにして、把握した平均の周囲温度に基づき、ＬＥＤブロック内に含まれる全てのＬＥＤの駆動電流を色別に制御することにより、周囲温度の変化にとらわれることなく輝度制御を行う。さらに、このようなＬＥＤブロック内のＬＥＤ駆動電流制御は、全てのＬＥＤブロック内のＬＥＤに対して、ＬＥＤブロック毎に実行される。
【００５７】
また、図６で例示したＬＥＤ駆動電流制御においても、ＬＥＤとして、上述したようなＲＧＢの３色のＬＥＤなど原色系のＬＥＤを組み合わせて配設した照明方式だけでなく、マルチチップ方式の白色ＬＥＤを使用した照明方式であってもよく、また、特に使用する色数などを限定するものではない。なお、図４での場合と同様に、本発明による効果の程度を問わなければ、シングルチップ方式の白色ＬＥＤを使用した照明方式であっても適用は可能である。
【００５８】
また、図１乃至図７を参照して本発明におけるＬＥＤ駆動電流制御（ＬＥＤ温度補正制御）について説明したが、図６を参照して説明したように、検出対象となるＬＥＤは全てのＬＥＤブロックに対して同じ特定色のＬＥＤとすることが好ましい。ここで、ＬＥＤが色の異なる複数のＬＥＤ群でなる原色系組み合わせ方式を採用した場合には、端子間電圧検出回路で検出対象となる複数個のＬＥＤは、全てのＬＥＤブロックに対して同じ特定色のＬＥＤとし、ＬＥＤが色の異なる複数のＬＥＤチップを有するマルチチップ方式を採用した場合、端子間電圧検出回路で検出対象となる複数個のＬＥＤは、全てのＬＥＤブロックに対して同じ特定色のＬＥＤチップとするとよい。
【００５９】
図７で示したように、現段階で、温度変化により輝度変化が著しいのは赤色ＬＥＤ（又は赤色ＬＥＤチップ）であることが多いが、特定色を赤色とすることに限ったものではない。実際、第１に「発光再結合」の確率が周囲温度に依存し、第２に特性は材料によっても周囲温度帯によっても変化するので、それらを鑑みて、上述の特定色を決定すればよい。
【００６０】
また、図３においてはエリア７のＬＥＤブロック３０に対してのみその拡大図を示しており、他のエリアも同様であるとの説明を行ったが、各ＬＥＤブロック内に含まれるＬＥＤの所定数は、ＬＥＤブロック毎に決定された数であるようにしてもよい。勿論、この所定数の違いにより配置も異なってくることがあってよい。このように、ＬＥＤの個数（所定数）がＬＥＤブロック毎に異なるようにＬＥＤバックライト装置を構成することもできる。
【００６１】
また、図３においてはエリア７のＬＥＤブロック３０に対してのみその拡大図を示しており、他のエリアも同様であるとの説明を行ったが、エリア毎に占有面積を異ならしめてもよい。
【００６２】
さらに、各ＬＥＤブロック内に含まれるＬＥＤの個数（所定数）に対する、端子間電圧検出回路で検出対象となるＬＥＤの個数の割合は、ＬＥＤブロック毎に決定された値であるようにしてもよい。例えば、温度変化が著しい部位には割合として多くのＬＥＤで温度検出を行うと、より正確なＬＥＤ駆動電流制御が可能となる。
【００６３】
特に、この割合は、液晶ディスプレイなどの画像表示装置を実際の使用形態で設置した際に、上側ほど変化が下の影響を受けるので、上側に位置するＬＥＤブロックほど大きくする（大きい値とする）ことで、温度変化が激しくても対応可能となる。このように、画像表示装置の中でも温度差があり、ＬＥＤブロックに分割して温度平均をとって温度補正制御を行うだけでも、上の方と下の方とで色味や明るさが変わってしまうことはないが、上述の割合を変えることで、さらにきめ細かな制御を行うことができる。
【００６４】
例えば、ＬＥＤバックライト装置を備えた薄型ＴＶを一般的な垂直方向に立てた状態で使用した場合、物理的に装置の上部（又は、放熱孔のある向き）に向かって熱対流が発生し、結果として、装置上部ほど温度が高くなる。特に薄型表示装置では奥行きが狭いところに、前面の表示パネルと略並行に配列されたバックライトシールド筐体その背面に回路基板等がさらに複数並接されて配列されることが多い。このため、各構成部材が煙突形状を複数層構成し、装置の下方向から放熱孔が多数形成されている上部方向に向かって気流の流れが発生し上部方向で内部温度が高くなる。このように、一般的な液晶ディスプレイとバックライトの取り付け構造は薄い箱の状態となっており、前面にＬＣＤ、裏面内側にバックライトが配置されている。そして、その箱の内部の内、最下部が一番温度が低く、上に行くに従って温度が高くなリ、最上端が一番高くなることになる。本発明では、温度補正制御をＬＥＤブロック毎に実行するので、このような温度の差に対応することができ、上述の割合を変えることで、より細かな対応が可能となる。
【００６５】
図８は、本発明の他の実施形態に係る画像表示装置の一例としての液晶ＴＶ（液晶テレビジョン受像機）を説明するための図で、ＬＥＤバックライト装置に対応した液晶パネルの裏面における基板レイアウトの一例を説明するための模式図である。図８において、８０は画像表示装置の一例としての液晶ＴＶ、８１はＬＣＤ制御回路基板、８２はＬＥＤバックライト制御回路基板、８３はチューナ／入出力信号処理回路基板、８４は電源回路基板である。
【００６６】
また、画像表示装置の設置方向に対応させるだけでなく、画像表示装置の回路構成も鑑みた対応もすることが好ましい。そのため、上述の割合は、画像表示装置の回路配置上、発熱量の大きな回路が存在する位置に近いＬＥＤブロックほど大きい値とすることが好ましい。なお、この形態であっても、上述した設置方向（上か下か）による違いと併せて、割合を決めることが好ましい。
【００６７】
図８の例で説明すると、ＬＣＤパネルの裏面にそれぞれの回路基板をレイアウトすることになるが、それぞれの基板での消費電力（発熱量）は異なる。例えば、液晶ＴＶ８０において、ＬＣＤ制御回路基板８１は消費電力が５ワットで上側に設置され、ＬＥＤバックライト制御回路基板８２消費電力が２ワットで上側に設置され、チューナ／入出力信号処理回路基板８３は消費電力が２ワットで下側に設置され、電源回路基板８４は消費電力が１０ワットで下側に設置されるなどとなっている。そして、基板の密接度、回路構成などの条件にも依存し、パネル裏面に配置するＬＥＤは、場所により温度差が生じ、さらに、構造上、下から上に空気の流れる構造なのか、密閉されているのかによっても温度上昇は変わってくる。このような回路構成にも対応するために、上述の割合を適宜決めるとより正確な温度測定及びそれに基づくＬＥＤ駆動電流制御が可能となる。
【００６８】
以上、本発明によれば、ＬＥＤバックライト装置において、周囲温度の変化や筐体内での温度差に拘わらず、ＬＥＤの色温度・輝度を安定した状態で維持し、ホワイトバランスを保つことが可能となる。また、本発明では、別途光量センサや温度センサ等を新たに設けるなどコスト高となることもなくＬＥＤの周囲温度を正確に把握できるので、部品点数・コストの低減が可能である。また、ユーザに関しては、使用環境に依存せず、安定した色合いや輝度でＴＶ番組等の画像を楽しむことができる。
【００６９】
なお、本発明に係わる画像表示装置としては、液晶ＴＶに限定されることはなく、液晶パネル等の表示パネルを背面から照明して、表示画像を生成する構成を有する種々の画像表示装置に適用することができる。
【００７０】
また、直下型のＬＥＤバックライト装置を前提に説明したが、本発明に係るＬＥＤバックライト装置は、エッジライト型にも適用可能である。このエッジライト型ＬＥＤバックライト装置は、図示しないが、上述のごときＬＥＤバックライト装置１（但しその配列数は少なくなる）から発光された光を、端面から入射させ、出射した光により被照明体を背後から照明するための導光板とを備えたものである。また、エッジライト型では、直下型に比してＬＥＤの配列が一列又は数列となるだけであり、そのような配列のＬＥＤを搭載すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係るＬＥＤバックライト装置の構成例を説明するための図である。
【図２】図１のＬＥＤバックライト装置におけるＬＥＤの配置例及びその配置に基づく制御を説明するための模式図である。
【図３】図２において１つのＬＥＤブロックを拡大して示す模式図である。
【図４】図１のＬＥＤバックライト装置におけるＬＥＤバックライト制御回路の一例を示す図である。
【図５】ダイオード温度計の原理を説明するための図である。
【図６】図１のＬＥＤバックライト装置におけるＬＥＤバックライト制御回路の他の例を示す図である。
【図７】ＲＧＢ３種類のＬＥＤに対する周囲温度による輝度の変化を例示するための図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る画像表示装置の一例としての液晶ＴＶを説明するための図で、ＬＥＤバックライト装置に対応した液晶パネルの裏面における基板レイアウトの一例を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００７２】
１…ＬＥＤバックライト装置、４，６…ＬＥＤバックライト制御回路、８０…液晶ＴＶ、１１，４２…ＬＥＤ、１１ａ〜１１ｎ…ＬＥＤ直列ユニット、１２…拡散板、１３…光学シート類、１４…反射板、１５…筐体、１６…液晶パネル（ＬＣＤ）、２０…ブロック分割されたＬＥＤバックライト基板、３０…ＬＥＤブロック、３１〜３３…制御用ＬＥＤ、４０…スイッチ回路、４１ａ，６１Ｂ…定電流回路Ｉ、４１ｂ，６１Ｇ…定電流回路ＩＩ、４１ｃ，６１Ｒ…定電流回路ＩＩＩ、４３…抵抗、４４，６４…端子間電圧検出回路、４５，６５…マイコン、５０…ダイオードの順方向特性グラフ、５１…ダイオード温度計、６２Ｒ…赤色ＬＥＤ、６２Ｇ…緑色ＬＥＤ、６２Ｂ…青色ＬＥＤ、６３Ｒ…赤色ＬＥＤ用抵抗、６３Ｇ…緑色ＬＥＤ用抵抗、６３Ｂ…青色ＬＥＤ用抵抗、７０…周囲温度に対する各色ＬＥＤの輝度変化を表すグラフ、８１…ＬＣＤ制御回路基板、８２…ＬＥＤバックライト制御回路基板、８３…チューナ／入出力信号処理回路基板、８４…電源回路基板。
【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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