JP3951408B2

JP3951408B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP3951408B2
Application number: JP02709898A
Authority: JP
Inventors: 淳一横田; 俊明五十川
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-02-09
Filing date: 1998-02-09
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2018-02-09
Also published as: JPH11223804A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透過型液晶表示パネルの背面から白色ＬＥＤを用いたバックライトからの照明光を照射して、前記透過型液晶表示パネルを照明する照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＯＡ機器、携帯電話、ポケットベルなどの電子機器には、文字図形などの画像情報を表示する液晶表示パネルが設けられ、この液晶表示パネルは、背面から導光板と導光板の端面に配設された光源からなるバックライトにより照明されるようになっている。バックライトの光源としては、従来小型の蛍光ランプが使用されていたが、近年高輝度の白色ＬＥＤが開発され、導光板の端面に複数の白色ＬＥＤを配設したバックライトが使用されるようになっている。
【０００３】
白色ＬＥＤを使用したバックライトによる照明装置では、図８に示すように、液晶表示パネル１の背後に、液晶表示パネル１に照明光を照射するバックライト１８が配置されているが、このバックライト１８は、駆動端子とアース間に、抵抗８と白色ＬＥＤ７との直列接続回路の複数組が、互いに並列に接続されて構成され、その駆動端子が、スイッチング動作を行なうトランジスタ２のコレクタに接続されている。そして、トランジスタ２のベースには、抵抗６を介して、固定パルス幅のコントロールパルス信号を出力する固定パルス発生回路５が接続され、トランジスタ２のエミッタと、駆動電源が印加される電源端子ｔ１間に、ＤＣ−ＤＣコンバータ３が接続されている。
【０００４】
このような構成の照明装置では、電源端子ｔ１に印加される駆動電源が、ＤＣ−ＤＣコンバータ３で所定の電圧の駆動信号Ｆｌに変換されてトランジスタ２のエミッタに印加され、固定パルス発生回路５からのコントロールパルス信号が、トランジスタ２のベースに印加され、その順バイアス期間に、各白色ＬＥＤ７に駆動信号Ｆｌが印加されて、複数の白色ＬＥＤ７が発光してバックライト１８による液晶表示パネル１の照明が行なわれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のＤＣ−ＤＣコンバータ３と固定パルス発生回路５とによる駆動信号Ｆｌの供給方式では、ＤＣ−ＤＣコンバータ３でのパワーロスのレベルが高く、無駄な電力消費があるという問題がある。
また、白色ＬＥＤでは、一般に温度が上昇すると許容電流が低下することが知られており、温度の上昇に対応して白色ＬＥＤに供給する電流を減少させないと、白色ＬＥＤに電流が許容値を越えて流れ、白色ＬＥＤが損傷することがあるが、前述の従来の方式では、この問題を解決することはできない。
【０００６】
本発明は、前述したような従来の透過型液晶表示パネルを照明する白色ＬＥＤを用いた照明装置の現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、白色ＬＥＤの特性に適応した動作をするように、白色ＬＥＤの動作を制御することにより、白色ＬＥＤに流れる電流が許容値を越えることによる白色ＬＥＤの損傷を防止し、無駄な電力消費を防止することが可能な照明装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、透過型液晶表示パネルの背面から白色ＬＥＤを用いたバックライトからの照明光を照射して、前記透過型液晶表示パネルを照明する照明装置であり、前記白色ＬＥＤの駆動信号の波高値を検出する波高値検出手段と、前記白色ＬＥＤの温度を検出する温度検出手段と、前記波高値検出手段の検出値と、前記温度検出手段の検出値との少なくとも一方の検出値に基づき、前記白色ＬＥＤの特性に適応した動作をするように、前記白色ＬＥＤの動作を制御する制御手段とを有することを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本実施の一実施の形態を、図１ないし図７を参照して説明する。
図１は本実施の形態の構成を示すブロック図、図２は本実施の形態の全体構成を示す説明図、図３は本実施の形態に使用する白色ＬＥＤの構成を示す説明図、図４は本実施の形態の制御動作を示す信号波形図、図５は本実施の形態の制御動作を示すフローチャート、図６は本実施の形態に使用する白色ＬＥＤの温度と許容電流間の特性を示す特性図、図７は本実施の形態に使用する白色ＬＥＤの温度と相対輝度間の特性を示す特性図である。
【０００９】
本実施の形態では、図２に示すように、液晶パネル１の背面に対接して、シリコンなどの導光材で形成された集光板１０が配設され、この集光板１０の下端面に対接して、複数の白色ＬＥＤ７からなるバックライトが収容されたアクリル材のボデイ１１が配設され、このボデイ１１に、バックライトの動作を制御する制御ユニット２５Ａが取り付けられている。
【００１０】
液晶パネル１は、ＩＴＯ膜などにより透明電極がパターン形成された二枚の透明基板間に、画像を形成する液晶がシール材に囲まれて封止されており、集光板１０のボデイ１１との対接面には、酸化チタンなどの白色物質の印刷により光拡散面１０ａが形成されている。
【００１１】
本実施の形態で使用される白色ＬＥＤ７は、図３に示すような構成になっていて、回路基板１５に搭載装着された基体１３に、青色光を放射するチップ１２が取り付けられ、このチップ１２は蛍光体層１４で覆われており、チップ１２に電力を供給する導体部１６が、回路基板１５に形成された電源供給端子１７に接続されている。
【００１２】
この白色ＬＥＤ７では、電源供給端子１７及び導体部１６を介して供給される駆動信号Ｆｌによって、チップ１２から発光される高輝度な青色は、蛍光体層１４内で何回かの吸収と散乱とを繰り返した後に外部に放出されるが、蛍光体層１４に吸収された青色光を励起源として、蛍光体層１４からは黄色の蛍光が外部に放出され、放出される青色と黄色とが混合されて、外部からは、白色ＬＥＤ７が白色の光を放出すると見做されるように構成されている。
【００１３】
本実施の形態では、図１に示すように、制御ユニット２５Ａの駆動信号Ｆｌが印加される電源端子ｔ１が、スイッチング動作を行なうトランジスタ２Ａのエミッタに接続され、トランジスタ２Ａのコレクタに、液晶表示パネル１に照明光を照射するバックライト１８が接続されているが、このバックライト１８は、駆動端子とアース間に、抵抗８と白色ＬＥＤ７との直列接続回路の複数組が、互いに並列に接続された構成になっている。
【００１４】
また、電源端子ｔ１には、駆動信号Ｆ１の波高値を検出する電圧検出部２２の入力端子が接続され、電圧検出部２２の出力端子には、トランジスタ２Ａのスイッチング動作の制御を行なうコントロール信号Ｆｃを出力する制御信号コントローラ２３の入力端子が接続されている。さらに、バックライト１８の白色ＬＥＤ７の温度を検出するセンサ２０が、白色ＬＥＤ７の近傍に配設されており、センサ２０の出力端子が温度検出部２１の入力端子に接続され、温度検出部２１の出力端子と、クロック信号を発生するクロック発生部２４の出力端子とが制御信号コントローラ２３の入力端子に接続され、制御信号コントローラ２３の出力端子が、抵抗６Ａを介してトランジスタ２Ａのベースに接続されている。
【００１５】
このような構成の本実施の形態の動作を、図５のフローチャートに基づいて説明する。
先ず、駆動信号Ｆｌの波高値の検出に基づく、白色ＬＥＤ７の駆動制御の動作を説明する。
【００１６】
ステップＳ１で、電圧検出部２２によって、電源端子ｔ１に印加される駆動信号Ｆｌの波高値が検出され、ステップＳ２に進んで、制御信号コントローラ２３において、電圧検出部２２で検出した波高値に対応するパルス幅変調（ＰＷＭ）を行なうためのコントロール信号Ｆｃのパルス幅が設定される。
このパルス幅の設定は、図４（ａ）に示すように行なわれ、駆動信号Ｆｌの波高値が、基準値Ｆｓよりも大きいＦｌｈの場合には、設定されるコントロール信号Ｆｃのパルス幅はＷｓのように、基準パルス幅Ｗ０よりも短く設定され、駆動信号Ｆｌの波高値が、基準値Ｆｓよりも小さいＦｌｌの場合には、設定されるコントロール信号Ｆｃのパルス幅はＷｌのように、基準パルス値Ｗ０よりも長く設定される。
【００１７】
次いでステップＳ３に進んで、ステップＳ２で設定されたパルス幅のコントロール信号Ｆｃにより、トランジスタ２ＡがＯＮ動作され、白色ＬＥＤ７に駆動信号Ｆｌが印加されて、白色ＬＥＤ７が、駆動信号Ｆｌの波高値とコントロール信号Ｆｃのパルス幅に対応した所定の輝度で発光し、バックライト１８からの常に所定輝度の照明光によって液晶表示パネル１が照明される。
【００１８】
次に、白色ＬＥＤの温度の検出に基づく、白色ＬＥＤ７の駆動制御の動作を説明する。
【００１９】
ステップＳ４において、センサ２０によって、ＬＥＤ７の温度が検出され、温度検出部２１によって、ＬＥＤ７の温度が予め設定された基準温度よりも高いと判定されると、ステップＳ５に進んで、制御信号コントローラ２３において、図４（ｂ）に示すように、基準温度よりも高い検出温度Ｔｈに対応して、対応するパルス幅変調（ＰＷＭ）を行なうためのコントロール信号Ｆｃのパルス幅が、基準パルス幅Ｗ０に比して短いパルス幅Ｗｓに設定される。
これは、図６に示すように、温度が増加すると白色ＬＥＤ７の許容電流値が減少するので、温度の上昇によって許容値を越える電流が白色ＬＥＤ７に流れて、白色ＬＥＤ７が損傷することを防止するための制御動作である。
【００２０】
次いでステップＳ３に進んで、ステップＳ５で設定されたパルス幅のコントロール信号Ｆｃにより、トランジスタ２ＡがＯＮ動作され、白色ＬＥＤ７に駆動信号Ｆｌが印加されて、白色ＬＥＤ７に、温度上昇によって許容値を越える電流が流れ、白色ＬＥＤ７が損傷することが防止された状態で、バックライト１８からの所定輝度の照明光によって液晶表示パネル１が照明される。
【００２１】
一方、ステップＳ４において、ＬＥＤ７の温度が予め設定された基準温度よりも低いと判定されると、図６に示すように、温度が低下すると、白色ＬＥＤ７の許容電流が増加する特性に基づき、ステップＳ６に進んで、バックライト１８の輝度を上昇させるか否かが判定され、輝度を上昇させる場合には、ステップＳ７に進んで、図４（ｂ）示すように、基準温度よりも低い温度Ｔｌに対応するパルス幅変調（ＰＷＭ）を行なうためのントロール信号Ｆｃのパルス幅が、基準パルス幅Ｗ０に比して長いパルス幅幅Ｗｌに設定される。
【００２２】
次いでステップＳ３に進んで、ステップＳ７で設定されたパルス幅のコントロール信号Ｆｃにより、トランジスタ２ＡがＯＮ動作され、白色ＬＥＤ７に駆動信号Ｆｌが印加されて、温度低下による許容値電流の増加に対応して、白色ＬＥＤ７に供給される電流量が増加され、バックライト１８からの照明光の輝度を高めた状態で液晶表示パネル１が照明される。
【００２３】
また、ステップＳ６で、バックライト１８の輝度の上昇は行なわないと判定されると、ステップＳ８に進んで、図７に示すように、温度低下により生じる白色ＬＥＤ７の輝度の増加を低下させて、パワーセーブを行なうか否かの判定が行なわれ、パワーセーブを行なうと判定されると、ステップＳ９に進んで、パルス幅変調（ＰＷＭ）を行なうコントロール信号Ｆｃのパルス幅が、基準パルス幅Ｗ０に比して短いパルス幅幅Ｗｓに設定される。
【００２４】
次いでステップＳ３に進んで、ステップＳ９で設定されたパルス幅のコントロール信号Ｆｃにより、トランジスタ２ＡがＯＮ動作され、白色ＬＥＤ７に駆動信号Ｆｌが印加されて、白色ＬＥＤ７に対して、温度低下による輝度の増加を基準輝度に減少させる電流が流され、バックライト１８の消費電力を削減して、所定輝度の照明光によって液晶表示パネル１が照明される。
【００２５】
このように、本実施の形態によると、バックライト１８の白色ＬＥＤ７を駆動する駆動信号Ｆｌの波高値が電圧検出部２２で検出され、検出された波高値に基づいて、トランジスタ２Ａのベースに印加されるコントロール信号Ｆｃのパルス幅が、制御信号コントローラ２３で設定され、設定されたパルス幅のコントロール信号Ｆｃによって、トランジスタ２ＡがＯＮ動作され、駆動信号Ｆｌが白色ＬＥＤ７に印加されて、バックライト１８が常に所定の輝度で発光し、バックライト１８からの所定輝度の照明光によって液晶表示パネル１を照明することが可能になる。
【００２６】
また、センサ２０と温度検出部２１とによつて、白色ＬＥＤ７の温度の予め設定した基準温度よりの上昇が検出されると、制御信号コントローラ２３により、コントロール信号Ｆｃのパルス幅を短くする制御により、白色ＬＥＤ７に許容値以上の電流が流れることを防止し、白色ＬＥＤ７の温度の予め設定した基準温度からの低下が検出されると、コントロール信号Ｆｃのパルス幅を長くする制御により、バックライト１８の輝度を必要に応じてさらに上昇させ、或いはコントロール信号Ｆｃのパルス幅を短くする制御により、温度低下による輝度の増加を抑えて無駄な電力消費を防止することが可能になる。
【００２７】
従って、本実施の形態によると、電圧検出部２２で検出される駆動信号Ｆｌの波高値の変化に対応して、コントロール信号Ｆｃのパルス幅が制御され、常にバックライト１８から所定の輝度の照明光を液晶表示パネル１照射することが可能になる共に、白色ＬＥＤ７の温度の変化をセンサ２０と温度検出計２１とで検出し、温度上昇による白色ＬＥＤ７への許容電流値を越える電流の流入防止、温度低下による輝度上昇を抑える電力節減、或いは温度低下時における必要な輝度の増加が可能になる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、波高値検出手段により、白色ＬＥＤの駆動信号の波高値が検出され、温度検出手段により、白色ＬＥＤの温度が検出され、制御手段によって、波高値検出手段の検出値と、温度検出手段の検出値との少なくとも一方の検出値に基づき、白色ＬＥＤの特性に適応した動作をするように、白色ＬＥＤの動作が制御されるので、透過型液晶表示パネルの背面から、白色ＬＥＤの特性に適応した動作状態下で作動するバックライトからの照明光により、透過型液晶表示パネルを、安定した照明条件で照明することが可能になる。
【００２９】
請求項２記載の発明によると、波高値検出手段により、白色ＬＥＤの駆動信号の波高値が検出され、温度検出手段により、白色ＬＥＤの温度が検出され、制御手段によって、温度検出手段の検出値に基づき、白色ＬＥＤの駆動電流値が許容電流値を越えないように、白色ＬＥＤの動作が制御されるので、透過型液晶表示パネルの背面から、白色ＬＥＤが過電流で損傷することなく作動するバックライトからの照明光により、透過型液晶表示パネルを、安定した照明条件で照明することが可能になる。
【００３０】
請求項３記載の発明によると、波高値検出手段により、白色ＬＥＤの駆動信号の波高値が検出され、温度検出手段により、白色ＬＥＤの温度が検出され、制御手段によって、温度検出手段の検出値に基づき、温度低下時の白色ＬＥＤの輝度上昇を抑え、消費電力を削減するように、前記白色ＬＥＤの動作が制御されるので、透過型液晶表示パネルの背面から、白色ＬＥＤが無駄な電力消費なく作動するバックライトからの照明光により、透過型液晶表示パネルを、消費電力を削減した安定な照明条件で照明することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】同実施の形態の全体構成を示す説明図である。
【図３】同実施の形態に使用する白色ＬＥＤの構成を示す説明図である。
【図４】同実施の形態の制御動作を示す信号波形図である。
【図５】同実施の形態の制御動作を示すフローチャートである。
【図６】同実施の形態に使用する白色ＬＥＤの温度と許容電流間の特性を示す特性図である。
【図７】同実施の形態に使用する白色ＬＥＤの温度と相対輝度間の特性を示す特性図である。
【図８】従来の照明装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…液晶表示パネル、２Ａ…トランジスタ、７…白色ＬＥＤ、１８…バックライト、２０…センサ、２１…温度検出部、２２…電圧検出部、２３…制御信号コントローラ。

Claims

透過型液晶表示パネルの背面から白色ＬＥＤを用いたバックライトからの照明光を照射して、前記透過型液晶表示パネルを照明する照明装置であり、
前記白色ＬＥＤの駆動信号の波高値を検出する波高値検出手段と、
前記白色ＬＥＤの温度を検出する温度検出手段と、
前記波高値検出手段の検出値と、前記温度検出手段の検出値との少なくとも一方の検出値に基づき、前記白色ＬＥＤの特性に適応した動作をするように、前記白色ＬＥＤの動作を制御する制御手段と
を有することを特徴とする照明装置。
請求項１記載の照明装置において、前記制御手段が、前記温度検出手段の検出値に基づき、前記白色ＬＥＤの駆動電流値が許容電流値を越えないように、前記白色ＬＥＤの動作を制御することを特徴とする照明装置。
請求項１記載の照明装置において、前記制御手段が、前記温度検出手段の検出値に基づき、温度低下時の前記白色ＬＥＤの輝度上昇を抑え、消費電力を削減するように、前記白色ＬＥＤの動作を制御することを特徴とする照明装置。