JP5164717B2 - バックライト装置 - Google Patents

Description

本発明は、バックライト装置に関し、特に、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を配列してなるＬＥＤバックライト装置に関する。

液晶表示装置の一種にＬＥＤバックライト装置（以下、単に「ＬＥＤバックライト」という。）を用いて液晶パネルを照明するものがある。

特許文献１には、ＬＥＤバックライトを有する従来の液晶表示装置の一例が記載されている。この液晶表示装置では、バックライトに設けられたＬＥＤのうち一部のＬＥＤ、例えば、発熱量の大きな回路の近くにある等、周囲温度が高くなる領域に配置されたＬＥＤに対して、駆動電流の量又はその電流を印加する期間を増大させることによりその輝度を上げる制御を行う。この制御により、バックライトの輝度が均一化される。
特開２００７−１６５６３２号公報

しかしながら、ＬＥＤには、周囲温度が高いほど、輝度の経時劣化が早期化し、寿命が短期化するという性質がある。また、ＬＥＤの駆動電流量等を増大させて輝度を増大させることも、ＬＥＤ輝度の経時劣化及びＬＥＤの短寿命化の要因である。

したがって、上記従来の液晶表示装置のように、周囲温度が高い領域に配置されたＬＥＤに対して駆動電流量等を増大させる制御を行うと、そのＬＥＤの経時劣化が他のＬＥＤよりも早くなる。このため、そのＬＥＤの累積点灯時間が大きくなるにつれて、そのＬＥＤの輝度が他のＬＥＤの輝度に比べて低くなる。よって、バックライトの輝度均一性を長期間にわたって保つことができない。換言すれば、初期状態では輝度の均一性が保たれていても長期間使用後はそのバランスが崩れることとなる。

また、仮に、輝度が低下するＬＥＤに対してさらに駆動電流量等を増大させてそのＬＥＤの輝度低下を回避させたとしても、増大される駆動電流量等には限度があるため、結局は、輝度の均一性を保つことができない状況を招くこととなる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、表示画面全域における輝度のバランスを長期間にわたって保ち、長寿命化することができるバックライト装置を提供することを目的とする。

本発明のバックライト装置は、液晶パネルを表示画面として有する液晶表示装置に用いられるバックライト装置であって、前記液晶パネルの背面側に対向して配置される対向部を有する基板と、前記基板の対向部に異なる配置密度で配置された複数の発光ダイオードと、前記液晶パネルを照明するために前記複数の発光ダイオードを発光させる電流を前記複数の発光ダイオードに供給する電流供給部とを有し、前記電流供給部は、前記基板の対向部に配置された前記複数の発光ダイオードにおいて、前記液晶パネルの駆動電圧を制御する液晶ドライバに近い位置でかつ周囲温度がより高い領域に配置された発光ダイオードに、他の発光ダイオードより低い電流を供給するように構成し、かつ低い電流が供給される発光ダイオードは、高い配置密度で他の発光ダイオードに隣接して配置し、さらに配置密度が低い位置の発光ダイオードは、広配光の光を出射するように構成したことを特徴とする。

本発明によれば、表示画面全域における輝度のバランスを長期間にわたって保ち、ＬＥＤバックライトを長寿命化することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の要部の側面図である。

液晶表示装置１００は、液晶パネル１１０、液晶ドライバ１１１及びＬＥＤバックライト１２０を主として有する。

液晶パネル１１０は、透過型又は半透過型の液晶パネルである。液晶パネル１１０は、ＬＥＤバックライト１２０から発せられた光を透過し、この透過光を、表示画面たる前面から出射する。

液晶ドライバ１１１は、液晶パネル１１０の上端部の近傍に配置されている。なお、全実施の形態の説明において、「上」とは、表示画面の垂直方向（以下、単に「垂直方向」という。）における上を意味しており、図１においては、図の縦方向における上に相当する。

液晶ドライバ１１１は、液晶パネル１１０を駆動する駆動電圧を、液晶パネル１１０の表示画面に表示されるべき映像を示すディジタル信号である映像信号に基づいて制御し、これにより液晶パネル１１０の透過率を制御する。この制御の結果として、液晶パネル１１０は映像を表示する。

なお、液晶ドライバ１１１は、上記以外の場所に配置されてもよい。例えば、液晶ドライバ１１１は、液晶パネル１１０の下端部、左側端部又は右側端部の近傍に配置されてもよく、それ以外の場所に配置されてもよい。なお、全実施の形態の説明において、「下」とは、垂直方向における下を意味し、「左」及び「右」とは、表示画面の水平方向（以下、単に「水平方向」という。）における左及び右を意味する。

ＬＥＤバックライト１２０は、液晶パネル１１０の背面側に配置された基板１３０を有する。基板１３０の表面は、液晶パネル１１０の背面に対向する対向部であり、この基板１３０の対向部には、ＬＥＤ１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄ、１４０ｅ、１４０ｆが、図１に示すように、異なる配置密度で、かつ液晶パネル１１０の背面に向けて略平面状に配列されている。すなわち、ＬＥＤバックライト１２０は、直下型のバックライト装置である。

なお、一般に直下型のバックライト装置は、塵及び埃が入り難い密閉構造となっているが、ＬＥＤバックライト１２０は、密閉構造を採るものであってもよいし、そうでなくてもよい。

ＬＥＤバックライト１２０は、ＬＥＤ１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄ、１４０ｅ、１４０ｆから発せられる光で液晶パネル１１０を照明する。なお、以下の説明において、ＬＥＤ１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄ、１４０ｅ、１４０ｆを特に区別せずに説明する場合には、単に「ＬＥＤ１４０」と記す。

ＬＥＤバックライト１２０は、ＬＥＤ１４０を駆動するＬＥＤ駆動部をさらに有するが、ＬＥＤ駆動部については後述する。

ここで、ＬＥＤ１４０は白色ＬＥＤであり、後述するＬＥＤ駆動部から印加される駆動信号により駆動されて白色光を発光する。例えば、ＬＥＤ１４０が単色（例えば青色）ＬＥＤと蛍光体とを主として有するＬＥＤ装置である場合は、ＬＥＤ１４０は、駆動信号が印加されるときに単色のＬＥＤから発せられる光が蛍光体に透過され蛍光体の作用により白色化されるように、構成される。

なお、ＬＥＤ１４０は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の３色のＬＥＤの組合せ等、他の構成を採るものであってもよい。

また、各ＬＥＤ１４０から出射される光の配光の発散角は、隣接するＬＥＤ１４０との間隔に従って、ＬＥＤバックライト１２０が表示画面の全域を均一に照明し得るように設定され、図１に示すように、配置密度が低い位置のＬＥＤ１４０ｆほど、広配光に光を出射するように構成されている。

図２は、ＬＥＤバックライト１２０におけるＬＥＤ１４０の配置を示す図である。

ＬＥＤ１４０は、ＬＥＤバックライト１２０の表面領域１２１に、複数のアレイを形成するよう配設されている。形成される複数のアレイは、垂直方向に伸延する垂直方向アレイであり、各垂直方向アレイにおいては、ＬＥＤ１４０ａの１つとＬＥＤ１４０ｂの１つとＬＥＤ１４０ｃの１つとＬＥＤ１４０ｄの１つと１４０ｅの１つと１４０ｆの１つとが、垂直方向に直線状に配列されている。

水平方向においては、各垂直方向アレイは、等間隔（ピッチｄ_ｈ）に離間されている。

垂直方向においては、最も上方に位置する領域１２２ａに配置されたＬＥＤ１４０が最も密に配置され、最も下方に位置する領域１２２ｃに配置されたＬＥＤ１４０が最も疎に配置され、それらの中間に位置する領域１２２ｂに配置されたＬＥＤ１４０が中程度の配置密度で配置される。すなわち、基板１３０の対向部に異なる配置密度で配置されている。より具体的には、ＬＥＤ１４０ａとＬＥＤ１４０ｂとの間のピッチｄ_ａｂは、ＬＥＤ１４０ｂとＬＥＤ１４０ｃとの間のピッチｄ_ｂｃより小さく、ピッチｄ_ｂｃは、ＬＥＤ１４０ｃとＬＥＤ１４０ｄとの間のピッチｄ_ｃｄより小さく、ピッチｄ_ｃｄは、ＬＥＤ１４０ｄとＬＥＤ１４０ｅとの間のピッチｄ_ｄｅより小さく、ピッチｄ_ｄｅは、ＬＥＤ１４０ｅとＬＥＤ１４０ｆとの間のピッチｄ_ｅｆより小さい。

図３は、ＬＥＤバックライト１２０におけるＬＥＤ駆動部を説明するための図であり、（ａ）はその構成の一例を示す回路図であり、（ｂ）はＬＥＤ駆動部により生成されＬＥＤ１４０に供給される駆動信号の一例を示す波形図である。

ＬＥＤ駆動部は、ＬＥＤ駆動回路１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄ、１５０ｅ、１５０ｆを有する。なお、以下の説明において、ＬＥＤ駆動回路１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄ、１５０ｅ、１５０ｆを特に区別せずに説明する場合には、単に「ＬＥＤ駆動回路１５０」と記す。

ＬＥＤ駆動回路１５０ａは電流供給部として、ＬＥＤ１４０ａの１つに、予め設定された電流値Ｉ_ａを有する駆動信号１５１ａを供給する。ＬＥＤ駆動回路１５０ｂは電流供給部として、ＬＥＤ１４０ｂの１つに、電流値Ｉ_ｂを有する駆動信号１５１ｂを供給する。ＬＥＤ駆動回路１５０ｃは電流供給部として、ＬＥＤ１４０ｃの１つに、電流値Ｉ_ｃを有する駆動信号１５１ｃを供給する。ＬＥＤ駆動回路１５０ｄは電流供給部として、ＬＥＤ１４０ｄの１つに、電流値Ｉ_ｄを有する駆動信号１５１ｄを供給する。ＬＥＤ駆動回路１５０ｅは電流供給部として、ＬＥＤ１４０ｅの１つに、電流値Ｉ_ｅを有する駆動信号１５１ｅを供給する。ＬＥＤ駆動回路１５０ｆは電流供給部として、ＬＥＤ１４０ｆの１つに、電流値Ｉ_ｆを有する駆動信号１５１ｆを供給する。

なお、図３（ａ）には示されていないが、ＬＥＤ駆動部はＬＥＤ１４０と同数のＬＥＤ駆動回路１５０を電流供給部として有する。各ＬＥＤ駆動回路１５０はＬＥＤ１４０の１つに駆動信号を供給する。この構成により、各ＬＥＤ１４０ａは電流値Ｉ_ａを有する駆動信号１５１ａを供給され、各ＬＥＤ１４０ｂは電流値Ｉ_ｂを有する駆動信号１５１ｂを供給され、各ＬＥＤ１４０ｃは電流値Ｉ_ｃを有する駆動信号１５１ｃを供給され、各ＬＥＤ１４０ｄは電流値Ｉ_ｄを有する駆動信号１５１ｄを供給され、各ＬＥＤ１４０ｅは電流値Ｉ_ｅを有する駆動信号１５１ｅを供給され、各ＬＥＤ１４０ｆは電流値Ｉ_ｆを有する駆動信号１５１ｆを供給される。

ここで、電流値Ｉ_ａは電流値Ｉ_ｂよりも小さく、電流値Ｉ_ｂは電流値Ｉ_ｃよりも小さく、電流値Ｉ_ｃは電流値Ｉ_ｄよりも小さく、電流値Ｉ_ｄは電流値Ｉ_ｅよりも小さく、電流値Ｉ_ｅは電流値Ｉ_ｆよりも小さい。各駆動信号１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ、１５１ｄ、１５１ｅ、１５１ｆのデューティ比は同一である。

すなわち、ＬＥＤ１４０のうち、より上方に配置され、液晶ドライバ１１１からより近くに位置するものには、より低い電流が供給される。

各ＬＥＤ１４０の電流値は、ＬＥＤバックライト１２０の表面領域１２１における温度分布に基づいて最適に設定される。例えば、比較的上方に位置している、或いは液晶ドライバ１１１から比較的近くに位置している等の理由により、温度分布において高温領域として示される領域（例えば領域１２２ａ）においては、ＬＥＤ１４０の電流値が比較的低く設定される。また、比較的下方に位置している、或いは液晶ドライバ１１１から比較的遠くに位置している等の理由により、温度分布において低温領域として示される領域（１２２ｃ）においては、ＬＥＤ１４０の電流値が比較的高く設定される。ここで、これらの設定は、全てのＬＥＤ１４０におけるジャンクション温度が等しくなるように行われる。

これにより、ＬＥＤ１４０のうち、より上方に配置され、液晶ドライバ１１１からより近くに位置するものは、より低い輝度で発光する。なお、このような駆動制御を行うと個々のＬＥＤ１４０間で輝度に差が生じる場合がある。しかし、全てのＬＥＤ１４０のジャンクション温度が等しいため、個々のＬＥＤ１４０間で経時劣化の進行には差が生じない。したがって、ＬＥＤ１４０間で輝度に差が生じたとしても、その輝度のバランスは長期間にわたって変わらず維持される。

また、ＬＥＤ１４０のうち、より上方に配置され、液晶ドライバ１１１に近い位置に配置されるＬＥＤ１４０には、他のＬＥＤ１４０より低い電流を供給するように構成し、かつ低い電流が供給されるＬＥＤ１４０は、高い配置密度で、同一アレイを形成する他のＬＥＤ１４０に隣接して配置される。例えば、所定領域（例えば領域１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）ごとの光束が等しくなるように、当該所定領域ごとのＬＥＤ１４０の個数及び配置位置が設定される。

これにより、表示画面全域において輝度の均一化が実現され、且つそれが長期間にわたって変わらず維持される。

次いで、液晶表示装置１００における輝度補正方法について説明する。

なお、電流値Ｉを同一にし、駆動信号１５１ａのデューティ比を駆動信号１５１ｂよりも小さく、駆動信号１５１ｂのデューティ比を駆動信号１５１ｃよりも小さく、駆動信号１５１ｃのデューティ比を駆動信号１５１ｄよりも小さく、駆動信号１５１ｄのデューティ比を駆動信号１５１ｅよりも小さく、駆動信号１５１ｅのデューティ比を駆動信号１５１ｆよりも小さくすることで、同様の効果を得ることが可能である。

図４は、液晶表示装置１００における輝度補正方法を説明するための図である。ここでは、ＬＥＤ１４０の点灯中、より上方に位置する領域の周囲温度がより高くなる場合を例にとって説明する。

ＬＥＤ１４０は、配置位置がより上方であるほど、より高密度に配置される。このようなＬＥＤ配置を採用するだけでも、周囲温度の差に起因するＬＥＤ１４０の輝度低下の差を補正することができ、表示画面全域において輝度を均一化することができる。これは、仮に全てのＬＥＤ１４０に同一電流値の駆動信号を供給したとしても可能である。

しかし、本実施の形態では、仮に全てのＬＥＤ１４０に同一電流値の駆動信号を供給したとすると、表示画面においてより上方の領域における輝度がより高いものとなるように、ＬＥＤ配置が決定される。そして、このようなＬＥＤ配置を採用したうえで、ＬＥＤ１４０は、配置位置がより上方であるほど、より低い電流を供給される。これにより、ＬＥＤ１４０ａの照明領域（つまり全ＬＥＤ１４０ａから発せられた光により照明される表示画面の領域）における輝度と、ＬＥＤ１４０ｂの照明領域における輝度と、ＬＥＤ１４０ｃの照明領域における輝度と、ＬＥＤ１４０ｄの照明領域における輝度と、ＬＥＤ１４０ｅの照明領域における輝度と、ＬＥＤ１４０ｆの照明領域における輝度とが、均一となる。

図４に示された輝度補正方法の効果について、図５を参照しながらより詳しく説明する。図５（ａ）は、初期状態のＬＥＤバックライト１２０についての周囲温度と相対輝度との関係の一例を示し、図５（ｂ）は、所定時間（例えば１００００時間）使用後のＬＥＤバックライト１２０についての周囲温度と相対輝度との関係の一例を示す。なお、説明を簡略化するために、ＬＥＤ１４０ａ、１４０ｆのみについて対比する。

上方の領域に配置されたＬＥＤ１４０ａの周囲には、下方の領域から暖かい空気が集まり、温度が上昇する。一般に、液晶表示装置１００は立てて使用されるからである。また、動作中に発熱する液晶ドライバ１１１の近くに配置されていることも、ＬＥＤ１４０ａの周囲温度がＬＥＤ１４０ｆに比べて上昇する要因である。よって、ＬＥＤ１４０ａ自体の輝度は、ＬＥＤ１４０ｆに比べて低くなる。

さらに、ＬＥＤ１４０ａはＬＥＤ１４０ｆよりも低い電流（図４の例では、ＬＥＤ１４０ａは８．５ｍＡ、ＬＥＤ１４０ｆは１１ｍＡ）を供給される。これも、ＬＥＤ１４０ａ自体の輝度がＬＥＤ１４０ｆに比べて低くなる要因である。

しかし、ＬＥＤ１４０ａはＬＥＤ１４０ｂと高密度（図４の例では、ＬＥＤ１４０ａ、１４０ｂの垂直間隔（ピッチ）は８ｍｍ）に配置されているのに対し、ＬＥＤ１４０ｆはＬＥＤ１４０ｅと低密度（図４の例では、ＬＥＤ１４０ｅ、１４０ｆの垂直間隔（ピッチ）は１２ｍｍ）に配置されている。

そのため、初期状態の場合では、ＬＥＤ１４０ａの照明領域における輝度は、ＬＥＤ１４０ａの周囲温度が上昇すると相対的に緩やかに低下し（曲線Ｃ_ａ１）、ＬＥＤ１４０ｆの照明領域における輝度は、ＬＥＤ１４０ｆの周囲温度が上昇すると相対的に顕著に低下する（曲線Ｃ_ｆ１）、という特性が得られる。

この場合、ＬＥＤバックライト１２０を点灯させると、ＬＥＤ１４０ａの周囲温度は５０℃となり、ＬＥＤ１４０ａの照明領域における相対輝度はＢ_１％となる（点Ｐ_ａ１）。また、ＬＥＤ１４０ｆの周囲温度は４０℃となり、ＬＥＤ１４０ｆの照明領域における相対輝度もＢ_１％となる（点Ｐ_ｆ１）。よって、表示画面全域において輝度が均一となる。

ＬＥＤバックライト１２０の累積使用時間が所定時間に達した場合には、ＬＥＤ１４０ａの照明領域における輝度は、ＬＥＤ１４０ａの周囲温度が上昇すると相対的に緩やかに低下し（曲線Ｃ_ａ２）、ＬＥＤ１４０ｆの照明領域における輝度は、ＬＥＤ１４０ｆの周囲温度が上昇すると相対的に顕著に低下する（曲線Ｃ_ｆ２）、という特性が得られる。ここで、図５（ａ）における曲線Ｃ_ａ１、曲線Ｃ_ｆ１と図５（ｂ）における曲線Ｃ_ａ２、曲線Ｃ_ｆ２とを比較すると、ＬＥＤ１４０ａ、１４０ｆはいずれも輝度に経時劣化を生じていることが分かる。

この場合、ＬＥＤバックライト１２０を点灯させると、ＬＥＤ１４０ａの周囲温度は５０℃となり、ＬＥＤ１４０ａの配置領域における相対輝度はＢ_２％となる（点Ｐ_ａ２）。また、ＬＥＤ１４０ｆの周囲温度は４０℃となり、ＬＥＤ１４０ｆの配置領域における相対輝度もＢ_２％となる（点Ｐ_ｆ２）。つまり、いずれの領域も輝度の経時劣化を生じているものの、その進行度合いが等しいため、表示画面全域において輝度の均一性が維持される。これは、周囲温度が相対的に高いことにより経時劣化が相対的に早くなるはずのＬＥＤ１４０（この例ではＬＥＤ１４０ａ）に対して、相対的に低い電流を供給することにより、そのＬＥＤ１４０の経時劣化の進行を遅らせたからである。

以上のように、本実施の形態によれば、ＬＥＤバックライト１２０の基板１３０の表面領域１２１内で周囲温度がより高い領域に配置されたＬＥＤ１４０に、より低い電流を供給する。これにより、ＬＥＤバックライト１２０に設けられた全てのＬＥＤ１４０の経時劣化の進行を一致させる。したがって、表示画面全域において輝度のバランスを長期間にわたって保つことができる。また、本実施の形態によれば、ＬＥＤ１４０のうち、周囲温度が相対的に高いことにより経時劣化が相対的に早くなるはずのものに対して、経時劣化を遅らせる制御（つまり相対的に低い電流を供給）を行う。したがって、ＬＥＤバックライト１２０を長寿命化することができる。

また、本実施の形態によれば、水平方向においてはアレイの間隔を均一とし、垂直方向においてはＬＥＤ１４０の間隔を不均一として異なる配置密度にするため、水平ＬＥＤ個数が同じことに起因するＬＥＤ駆動制御回路の共通化を図ることができる等の利点を有する。

なお、本実施の形態では、より上方の領域の周囲温度がより高くなる場合を例にとり、より上方の領域に配置されたＬＥＤ１４０を、より高密度に配置し、より低い電流で駆動する、という構成について説明した。ただし、他の構成も可能である。

例えば、液晶ドライバ１１１が液晶パネル１１０の下端部の近傍に配置され、これにより、下方の領域の周囲温度がその上方の領域よりも高くなる場合には、その下方の領域に配置されたＬＥＤ１４０を、より高密度に配置し、より低い電流で駆動する構成を採ることができる。

また、液晶ドライバ１１１が液晶パネル１１０の左側端部の近傍に配置され、これにより、左側の領域の周囲温度がその右側の領域よりも高くなる場合には、左側の領域に配置されたＬＥＤ１４０を、より高密度に配置し、より低い電流で駆動する構成を採ることができる。

また、液晶ドライバ１１１が液晶パネル１１０の右側端部の近傍に配置され、これにより、右側の領域の周囲温度がその左側の領域よりも高くなる場合には、右側の領域に配置されたＬＥＤ１４０を、より高密度に配置し、より低い電流で駆動する構成を採ることができる。

要するに、液晶ドライバ１１１から近くの領域の周囲温度がそこよりも遠くの領域の周囲温度に比べて高くなる場合には、前者の領域に配置されたＬＥＤ１４０を、より高密度に配置し、より低い電流で駆動する構成を採ることができる。

また、液晶ドライバ１１１と全く同様のことが、電源部、つまり液晶ドライバ１１１及びＬＥＤ駆動回路１５０等に電源を供給する電源回路にも、他の発熱部材にも、当てはまる。電源部等も熱を発するからである。よって、電源部等の配置位置に応じて、ＬＥＤ１４０の配置及び駆動電流値を決定することができる。

また、液晶表示装置１００の内部構造上、より上方の領域の周囲温度がより高くならないような温度分布が存在する場合であっても、その温度分布に基づいて、ＬＥＤ１４０の配置及び駆動電流値を決定することができる。

また、本実施の形態では、ＬＥＤ１４０は白色ＬＥＤであるが、ＬＥＤ１４０がＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の３色のＬＥＤの組合せである場合にも、上記と同様の作用効果を実現することができる。この場合、高温領域においては、温度に起因する輝度低下が大きい赤色のＬＥＤを緑色のＬＥＤ及び青色のＬＥＤよりも多く配置する構成を採る。これにより、色温度のバランスをも長期間にわたって保つことができる。

また、本実施の形態によれば、直線状のアレイが形成されるようＬＥＤ１４０が配置されているが、ＬＥＤ１４０の配置態様はこれだけに限定されない。例えば、ジグザグにアレイを形成するようにＬＥＤ１４０を配置する等、様々な配置態様を採用することができる。

また、ＬＥＤバックライト１２０の点灯を液晶パネル１１０の画像表示の走査と連動し液晶動画性能向上を図るバックライトスキャンを行う場合、ＬＥＤの垂直方向におけるピッチが異なることを考慮し、スキャンと連動してＬＥＤバックライト１２０の点灯開始時間を制御する必要がある。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置の要部の側面図である。なお、本実施の形態１と同一の構成要素には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施の形態は、ＬＥＤの配置態様において実施の形態１と相違する。

液晶表示装置２００は、液晶パネル１１０、液晶ドライバ１１１及びＬＥＤバックライト２２０を主として有する。

ＬＥＤバックライト２２０は、液晶パネル１１０の背面側に配置された基板２３０を有する。基板２３０の表面は、液晶パネル１１０の背面に対向する対向部であり、この表面上には、ＬＥＤ２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄ、２４０ｅ、２４０ｆが、液晶パネル１１０の背面に向けて略平面状に配列されている。すなわち、ＬＥＤバックライト２２０は、直下型のバックライト装置である。

なお、一般に直下型のバックライト装置は、塵及び埃が入り難い密閉構造となっているが、ＬＥＤバックライト２２０は、密閉構造を採るものであってもよいし、そうでなくてもよい。

ＬＥＤバックライト２２０は、ＬＥＤ２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄ、２４０ｅ、２４０ｆから発せられる光で液晶パネル１１０を照明する。なお、以下の説明において、ＬＥＤ２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄ、２４０ｅ、２４０ｆを特に区別せずに説明する場合には、単に「ＬＥＤ２４０」と記す。

ＬＥＤバックライト２２０は、ＬＥＤ２４０を駆動するＬＥＤ駆動部をさらに有するが、ＬＥＤ駆動部については後述する。

ここで、ＬＥＤ２４０は白色ＬＥＤであり、後述するＬＥＤ駆動部から印加される駆動信号により駆動されて白色光を発光する。例えば、ＬＥＤ２４０が単色（例えば青色）ＬＥＤと蛍光体とを主として有するＬＥＤ装置である場合は、ＬＥＤ２４０は、駆動信号が印加されるときに単色のＬＥＤから発せられる光が蛍光体に透過され蛍光体の作用により白色化されるように、構成される。

なお、ＬＥＤ２４０は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の３色のＬＥＤの組合せ等、他の構成を採るものであってもよい。

また、各ＬＥＤ２４０の発散角の広狭は、隣接するＬＥＤ２４０との間隔に従って、ＬＥＤバックライト２２０が表示画面の全域を均一に照明し得るように調節されている。

図７は、ＬＥＤバックライト２２０におけるＬＥＤ２４０の配置を示す図である。

ＬＥＤ２４０は、ＬＥＤバックライト２２０の表面領域２２１に、複数のアレイを形成するよう配設されている。形成される複数のアレイは、水平方向に伸延する水平方向アレイであり、全てのＬＥＤ２４０ａが水平方向に直線状に配列され、全てのＬＥＤ２４０ｂが水平方向に直線状に配列され、全てのＬＥＤ２４０ｃが水平方向に直線状に配列され、全てのＬＥＤ２４０ｅが水平方向に直線状に配列され、全てのＬＥＤ２４０ｆが水平方向に直線状に配列されている。

垂直方向においては、各水平方向アレイは、等間隔（ピッチｄ_ｖ）に離間されている。

水平方向においては、最も上方に位置する領域２２２ａにおけるＬＥＤ２４０ａの配置密度が最も高く、次いで、その下方に位置する領域２２２ｂにおけるＬＥＤ２４０ｂの配置密度が高く、次いで、その下方に位置する領域２２２ｃにおけるＬＥＤ２４０ｃの配置密度が高く、次いで、その下方に位置する領域２２２ｄにおけるＬＥＤ２４０ｄの配置密度が高く、次いで、その下方に位置する領域２２２ｅにおけるＬＥＤ２４０ｅの配置密度が高く、最も下方に位置する領域２２２ｆにおけるＬＥＤ２４０ｆの配置密度が最も低い。換言すれば、ＬＥＤ２４０ａ間のピッチｄ_ａは、ＬＥＤ１４０ｂ間のピッチｄ_ｂより小さく、ピッチｄ_ｂは、ＬＥＤ１４０ｃ間のピッチｄ_ｃより小さく、ピッチｄ_ｃは、ＬＥＤ１４０ｄ間のピッチｄ_ｄより小さく、ピッチｄ_ｄは、ＬＥＤ１４０ｅ間のピッチｄ_ｅより小さく、ピッチｄ_ｅは、ＬＥＤ１４０ｆ間のピッチｄ_ｆより小さい。

図８は、ＬＥＤバックライト２２０におけるＬＥＤ駆動部を説明するための図であり、（ａ）はその構成の一例を示す回路図であり、（ｂ）はＬＥＤ駆動部により生成されＬＥＤ２４０に供給される駆動信号の一例を示す波形図である。

図８に示すＬＥＤ駆動部において、ＬＥＤ駆動回路１５０ａは電流供給部として、ＬＥＤ２４０ａの１つに、予め設定された電流値Ｉ_ａを有する駆動信号１５１ａを供給する。ＬＥＤ駆動回路１５０ｂは電流供給部として、ＬＥＤ２４０ｂの１つに、電流値Ｉ_ｂを有する駆動信号１５１ｂを供給する。ＬＥＤ駆動回路１５０ｃは電流供給部として、ＬＥＤ２４０ｃの１つに、電流値Ｉ_ｃを有する駆動信号１５１ｃを供給する。ＬＥＤ駆動回路１５０ｄは電流供給部として、ＬＥＤ２４０ｄの１つに、電流値Ｉ_ｄを有する駆動信号１５１ｄを供給する。ＬＥＤ駆動回路１５０ｅは電流供給部として、ＬＥＤ２４０ｅの１つに、電流値Ｉ_ｅを有する駆動信号１５１ｅを供給する。ＬＥＤ駆動回路１５０ｆは電流供給部として、ＬＥＤ２４０ｆの１つに、電流値Ｉ_ｆを有する駆動信号１５１ｆを供給する。

なお、図８（ａ）には示されていないが、ＬＥＤ駆動部はＬＥＤ２４０と同数のＬＥＤ駆動回路１５０を電流供給部として有する。各ＬＥＤ駆動回路１５０はＬＥＤ２４０の１つに駆動信号を供給する。この構成により、各ＬＥＤ２４０ａは電流値Ｉ_ａを有する駆動信号１５１ａを供給され、各ＬＥＤ２４０ｂは電流値Ｉ_ｂを有する駆動信号１５１ｂを供給され、各ＬＥＤ２４０ｃは電流値Ｉ_ｃを有する駆動信号１５１ｃを供給され、各ＬＥＤ２４０ｄは電流値Ｉ_ｄを有する駆動信号１５１ｄを供給され、各ＬＥＤ２４０ｅは電流値Ｉ_ｅを有する駆動信号１５１ｅを供給され、各ＬＥＤ２４０ｆは電流値Ｉ_ｆを有する駆動信号１５１ｆを供給される。

ここで、電流値Ｉ_ａは電流値Ｉ_ｂよりも小さく、電流値Ｉ_ｂは電流値Ｉ_ｃよりも小さく、電流値Ｉ_ｃは電流値Ｉ_ｄよりも小さく、電流値Ｉ_ｄは電流値Ｉ_ｅよりも小さく、電流値Ｉ_ｅは電流値Ｉ_ｆよりも小さい。各駆動信号１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ、１５１ｄ、１５１ｅ、１５１ｆのデューティ比は同一である。

すなわち、ＬＥＤ２４０のうち、より上方に配置され、液晶ドライバ１１１からより近くに位置するものには、より低い電流が供給される。

各ＬＥＤ２４０の電流値は、ＬＥＤバックライト２２０の表面領域２２１における温度分布に基づいて最適に設定される。例えば、比較的上方に位置している、或いは液晶ドライバ１１１から比較的近くに位置している等の理由により、温度分布において高温領域として示される領域（例えば領域２２２ａ）においては、ＬＥＤ２４０の電流値が比較的低く設定される。また、比較的下方に位置している、或いは液晶ドライバ１１１から比較的遠くに位置している等の理由により、温度分布において低温領域として示される領域（２２２ｆ）においては、ＬＥＤ２４０の電流値が比較的高く設定される。ここで、これらの設定は、全てのＬＥＤ２４０におけるジャンクション温度が等しくなるように行われる。

これにより、ＬＥＤ２４０のうち、より上方に配置され、液晶ドライバ１１１からより近くに位置するものは、より低い輝度で発光する。なお、このような駆動制御を行うと個々のＬＥＤ２４０間で輝度に差が生じる場合がある。しかし、全てのＬＥＤ２４０のジャンクション温度が等しいため、個々のＬＥＤ２４０間で経時劣化の進行には差が生じない。したがって、ＬＥＤ２４０間で輝度に差が生じたとしても、その輝度のバランスは長期間にわたって変わらず維持される。

また、ＬＥＤ２４０のうち、より上方に配置され、液晶ドライバ１１１からより近くに位置し、より低い電流を供給されるものは、より高密度に、同一アレイを形成する他のＬＥＤ２４０に隣接して配置される。例えば、所定領域（例えば領域２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄ、２２２ｅ、２２２ｆ）ごとの光束が等しくなるように、当該所定領域ごとのＬＥＤ２４０の個数及び配置位置が設定される。

これにより、表示画面全域において輝度の均一化が実現され、且つそれが長期間にわたって変わらず維持される。

なお、電流値Ｉを同一にし、駆動信号１５１ａのデューティ比を駆動信号１５１ｂよりも小さく、駆動信号１５１ｂのデューティ比を駆動信号１５１ｃよりも小さく、駆動信号１５１ｃのデューティ比を駆動信号１５１ｄよりも小さく、駆動信号１５１ｄのデューティ比を駆動信号１５１ｅよりも小さく、駆動信号１５１ｅのデューティ比を駆動信号１５１ｆよりも小さくすることで、同様の効果を得ることが可能である。

次いで、液晶表示装置２００における輝度補正方法について説明する。

図９は、液晶表示装置２００における輝度補正方法を説明するための図である。ここでは、ＬＥＤ２４０の点灯中、より上方に位置する領域の周囲温度がより高くなる場合を例にとって説明する。

ＬＥＤ２４０は、配置位置がより上方であるほど、より高密度に配置される。このようなＬＥＤ配置を採用するだけでも、周囲温度の差に起因するＬＥＤ２４０の輝度低下の差を補正することができ、表示画面全域において輝度を均一化することができる。これは、仮に全てのＬＥＤ２４０に同一電流値の駆動信号を供給したとしても可能である。

しかし、本実施の形態では、仮に全てのＬＥＤ２４０に同一電流値の駆動信号を供給したとすると、表示画面においてより上方の領域における輝度がより高いものとなるように、ＬＥＤ配置が決定される。そして、このようなＬＥＤ配置を採用したうえで、ＬＥＤ２４０は、配置位置がより上方であるほど、より低い電流を供給される。これにより、ＬＥＤ２４０ａの照明領域（つまり全ＬＥＤ２４０ａから発せられた光により照明される表示画面の領域）における輝度と、ＬＥＤ２４０ｂの照明領域における輝度と、ＬＥＤ２４０ｃの照明領域における輝度と、ＬＥＤ２４０ｄの照明領域における輝度と、ＬＥＤ２４０ｅの照明領域における輝度と、ＬＥＤ２４０ｆの照明領域における輝度とが、均一となる。

以上のように、本実施の形態によれば、ＬＥＤバックライト２２０の基板１３０の表面領域２２１内で周囲温度がより高い領域に配置されたＬＥＤ２４０に、より低い電流を供給する。これにより、ＬＥＤバックライト２２０に設けられた全てのＬＥＤ２４０の経時劣化の進行を一致させる。したがって、表示画面全域において輝度のバランスを長期間にわたって保つことができる。また、本実施の形態によれば、ＬＥＤ２４０のうち、周囲温度が相対的に高いことにより経時劣化が相対的に早くなるはずのものに対して、経時劣化を遅らせる制御（つまり相対的に低い電流を供給）を行う。したがって、ＬＥＤバックライト２２０を長寿命化することができる。

また、本実施の形態によれば、垂直方向においてはアレイの間隔を均一とし、水平方向においてはＬＥＤ２４０の間隔を不均一とするため、バックライトスキャンによる液晶動画性能向上を、従来同様のタイミングで実施することが可能である。

なお、本実施の形態では、より上方の領域の周囲温度がより高くなる場合を例にとり、より上方の領域に配置されたＬＥＤ２４０を、より高密度に配置し、より低い電流で駆動する、という構成について説明した。ただし、他の構成も可能である。

例えば、液晶ドライバ１１１が液晶パネル１１０の下端部の近傍に配置され、これにより、下方の領域の周囲温度がその上方の領域よりも高くなる場合には、その下方の領域に配置されたＬＥＤ２４０を、より高密度に配置し、より低い電流で駆動する構成を採ることができる。

また、液晶ドライバ１１１が液晶パネル１１０の左側端部の近傍に配置され、これにより、左側の領域の周囲温度がその右側の領域よりも高くなる場合には、左側の領域に配置されたＬＥＤ２４０を、より高密度に配置し、より低い電流で駆動する構成を採ることができる。

また、液晶ドライバ１１１が液晶パネル１１０の右側端部の近傍に配置され、これにより、右側の領域の周囲温度がその左側の領域よりも高くなる場合には、右側の領域に配置されたＬＥＤ２４０を、より高密度に配置し、より低い電流で駆動する構成を採ることができる。

要するに、液晶ドライバ１１１から近くの領域の周囲温度がそこよりも遠くの領域の周囲温度に比べて高くなる場合には、前者の領域に配置されたＬＥＤ２４０を、より高密度に配置し、より低い電流で駆動する構成を採ることができる。

また、液晶ドライバ１１１と全く同様のことが、電源部、つまり液晶ドライバ１１１及びＬＥＤ駆動回路１５０等に電源を供給する電源回路にも、他の発熱部材にも、当てはまる。電源部等も熱を発するからである。よって、電源部等の配置位置に応じて、ＬＥＤ２４０の配置及び駆動電流値を決定することができる。

また、液晶表示装置２００の内部構造上、より上方の領域の周囲温度がより高くならないような温度分布が存在する場合であっても、その温度分布に基づいて、ＬＥＤ２４０の配置及び駆動電流値を決定することができる。

また、本実施の形態では、ＬＥＤ２４０は白色ＬＥＤであるが、ＬＥＤ２４０がＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の３色のＬＥＤの組合せである場合にも、上記と同様の作用効果を実現することができる。この場合、高温領域においては、温度に起因する輝度低下が大きい赤色のＬＥＤを緑色のＬＥＤ及び青色のＬＥＤよりも多く配置する構成を採る。これにより、色温度のバランスをも長期間にわたって保つことができる。

また、本実施の形態によれば、直線状のアレイが形成されるようＬＥＤ２４０が配置されているが、ＬＥＤ２４０の配置態様はこれだけに限定されない。例えば、ジグザグにアレイを形成するようにＬＥＤ２４０を配置する等、様々な配置態様を採用することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明した。

なお、以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されない。つまり、上記装置の構成及び使用時の動作についての説明は例であり、本発明の範囲においてこれらの例に対する様々な変更及び追加が可能であることは明らかである。

本発明のバックライト装置は、液晶テレビ及び液晶モニタ等の液晶表示装置におけるバックライト装置として利用することができる。

本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の要部の側面図 本発明の実施の形態１に係るＬＥＤバックライトのＬＥＤ配列を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ駆動部の構成を示す回路図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係る駆動信号を示す波形図 本発明の実施の形態１に係る輝度補正方法を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１に係る初期状態のＬＥＤバックライトについての周囲温度と相対輝度との関係を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係る所定時間経過後のＬＥＤバックライトについての周囲温度と相対輝度との関係を示す図 本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置の要部の側面図 本発明の実施の形態２に係るＬＥＤバックライトのＬＥＤ配列を示す図 （ａ）本発明の実施の形態２に係るＬＥＤ駆動部の構成を示す回路図、（ｂ）本発明の実施の形態２に係る駆動信号を示す波形図 本発明の実施の形態２に係る輝度補正方法を示す図

符号の説明

１００、２００ 液晶表示装置
１１０ 液晶パネル
１１１ 液晶ドライバ
１２０、２２０ ＬＥＤバックライト
１３０、２３０ 基板
１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄ、１４０ｅ、１４０ｆ、２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄ、２４０ｅ、２４０ｆ ＬＥＤ
１５０ ＬＥＤ駆動回路

Claims (1)

1. 液晶パネルを表示画面として有する液晶表示装置に用いられるバックライト装置であって、前記液晶パネルの背面側に対向して配置される対向部を有する基板と、前記基板の対向部に異なる配置密度で配置された複数の発光ダイオードと、前記液晶パネルを照明するために前記複数の発光ダイオードを発光させる電流を前記複数の発光ダイオードに供給する電流供給部とを有し、
   前記電流供給部は、前記基板の対向部に配置された前記複数の発光ダイオードにおいて、前記液晶パネルの駆動電圧を制御する液晶ドライバに近い位置でかつ周囲温度がより高い領域に配置された発光ダイオードに、他の発光ダイオードより低い電流を供給するように構成し、
   かつ低い電流が供給される発光ダイオードは、高い配置密度で他の発光ダイオードに隣接して配置し、
   さらに配置密度が低い位置の発光ダイオードは、広配光の光を出射するように構成したことを特徴とするバックライト装置。

Images