JP5481626B1 - 照明装置及び液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

照明装置は、平面状に形成された金属下地基板と、有機基板と、前記有機基板上に配列された複数のＬＥＤと、前記ＬＥＤ毎に対応して設けられ、前記ＬＥＤからの熱が伝導され、前記ＬＥＤの一方の電極からスイッチ素子を介して電気的に接続され、前記有機基板のＬＥＤ実装面から前記有機基板の幅方向を貫通して反対側の面から露出した金属部材と、前記有機基板の縁側に設けられたＬＥＤ制御信号端子と、前記有機基板の縁側に設けられた電圧供給端子と、を有し、前記金属下地基板上に対して着脱可能な状態で行方向及び列方向に配列され、行方向及び列方向に隣接するものとの間で隣接するＬＥＤ制御信号端子及び隣接する電源供給端子がそれぞれ接続された複数のＬＥＤモジュールと、前記金属下地基板上に配列された各ＬＥＤを駆動させるための駆動部と、を備えている。

Description

本発明は、照明装置及び液晶表示装置に関する。
従来、ＬＥＤが実装された複数のＬＥＤ基板が液晶パネルの背面側に並べて配列された液晶表示装置であって、メンテナンス性の悪化及び無駄なスペースの発生を防止できるとともに、ＬＥＤの光の漏れやＬＥＤ基板からの不要輻射の漏れを防止する液晶表示装置が開示されている（特許文献１参照）。
特許文献１の液晶表示装置のＬＥＤ基板は、バックライト用の光源である複数のＬＥＤが実装された比較的小さな基板であり、液晶パネルの背面側に並んで配列された状態で、バックライトシャーシによって保持（支持）されている。
さらに、バックライトシャーシとシャーシトレイとの間には，シート状の伝熱部材が挟持された状態で保持されている。これにより、ＬＥＤ基板で発生した熱がバックライトシャーシ及びシャーシトレイを通じて放熱される。
特開２０１０−６０９２１号公報
しかし、特許文献１の液晶表示装置においては、隣り合うＬＥＤ基板を電気的に接続するために、隣り合うＬＥＤ基板のそれぞれの背面側に基板間接続部材を設ける必要がある。このため、ＬＥＤ基板の数に応じて基板間接続部材が必要になり、ＬＥＤのメンテナンスが煩雑になる問題がある。
また、バックライトシャーシとシャーシトレイとの間にシート状の伝熱部材が設けられており、コストが高くなってしまう問題がある。
本発明は、このような実情を鑑みて提案されたものであり、コストや手間をかけることなく、ＬＥＤを簡単な作業で交換できる照明装置及び液晶表示装置を提供することを目的とする。
本発明に係る照明装置は、平面状に形成された金属下地基板と、有機基板と、前記有機基板上に配列された複数のＬＥＤと、前記ＬＥＤ毎に対応して設けられ、前記ＬＥＤからの熱が伝導され、前記ＬＥＤの一方の電極からスイッチ素子を介して電気的に接続され、前記有機基板のＬＥＤ実装面から前記有機基板の幅方向を貫通して反対側の面から露出した金属部材と、前記有機基板の縁側に設けられたＬＥＤ制御信号端子と、前記有機基板の縁側に設けられた電圧供給端子と、を有し、前記金属下地基板上に対して着脱可能な状態で行方向及び列方向に配列され、行方向及び列方向に隣接するものとの間で隣接するＬＥＤ制御信号端子及び隣接する電圧供給端子がそれぞれ接続された複数のＬＥＤモジュールと、前記金属下地基板上に配列された各ＬＥＤを駆動させるための駆動部と、を備えている。
本発明に係る液晶表示装置は、複数の画素が配列された液晶パネルと、前記液晶パネルに対して光を照射する前記照明装置と、を備えている。
本発明によれば、コストや手間をかけることなく、ＬＥＤを簡単な作業で交換することができる。
図１は、本発明の実施形態に係るバックライト装置の正面図である 図２は、バックライト装置から各ＬＥＤモジュール及び制御回路を取り除いたときに現れるアルミ下地基板の正面図である。 図３は、ＬＥＤモジュールのＬＥＤ実装面側（表面側）の斜視図である。 図４は、ＬＥＤモジュールのＬＥＤ実装面の反対側（裏面側）の斜視図である。 図５は、ＬＥＤモジュールの裏面側に多層基板が設けられた状態を示す図である。 図６は、ＬＥＤモジュールの断面図である。 図７は、ＬＥＤモジュールの裏面側に絶縁カバーが設けられた状態を示す図である。 図８は、ＬＥＤモジュールの断面図である。 図９は、円形凸型接続部が円形凹部に嵌め込まれた状態のＬＥＤモジュール及びアルミ下地基板の断面図である。 図１０Ａは、全面変調型のバックライト装置を示す図である。 図１０Ｂは、領域別変調型のバックライト装置を示す図である。 図１０Ｃは、本実施形態のバックライト装置を示す図である。 図１１は、バックライト装置を用いた液晶表示装置の機能的な構成を示すブロック図である。 図１２は、ＬＥＤが配列されたＬＥＤモジュールを簡略表示した図である。 図１３は、ＬＥＤモジュールが配列されたバックライト装置を簡略表示した図である。 図１４は、１個のＬＥＤに対して光が照射される６４個のピクセルを示す図である。 図１５は、ＬＥＤモジュールの詳細な回路構成を示す図である。 図１６は、最大輝度検出部の動作を説明する図である。 図１７は、第２の実施形態のＬＥＤモジュールの回路図である。 図１８は、センサモジュールの斜視図である。 図１９は、センサモジュールの断面図である。 図２０は、センサモジュールの回路図である。 図２１は、無線ＬＡＮモジュールの斜視図である。 図２２は、無線ＬＡＮモジュールの断面図である。 図２３は、無線ＬＡＮモジュールの回路図である。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るバックライト装置１の正面図である。バックライト装置１は、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）２２が実装され行方向及び列方向（マトリクス状）に配列された複数のＬＥＤモジュール１０と、行方向のＬＥＤの駆動を制御する制御回路１１と、列方向のＬＥＤの駆動を制御する制御回路１２と、を備えている。
バックライト装置１では、図１に示すように、９６枚のＬＥＤモジュール１０が後述するアルミ下地基板１３上に機械的・電気的に接続されている。ＬＥＤモジュール１０は、アルミ下地基板１３に対して着脱可能に構成されている。なお、ＬＥＤモジュール１０の数は特に限定されるものではない。
図２は、図１に示すバックライト装置１から各ＬＥＤモジュール１０及び制御回路１１、１２を取り除いたときに現れるアルミ下地基板１３の正面図である。アルミ下地基板１３には、行方向及び列方向に配列された円形凹部１３ａが形成されている。各円形凹部１３ａは、ＬＥＤモジュール１０に設けられた円形凸型接続部２４（詳しくは後述する）がはめ込み可能な大きさで形成されている。
アルミ下地基板１３は、平板状に形成されている。アルミ下地基板１３と各ＬＥＤモジュール１０との位置合わせは、アルミ下地基板１３の円形凹部１３ａにＬＥＤモジュール１０の円形凸型接続部２４を嵌め込むだけでよい。
図３は、ＬＥＤモジュール１０のＬＥＤ実装面側（表面側）の斜視図である。ＬＥＤモジュール１０は、平板状に形成された有機基板２１と、有機基板２１上に設けられた１つ以上（本実施形態では９個）のＬＥＤ２２と、を有している。ＬＥＤモジュール１０の縦及び横のサイズは、共に例えば２インチを想定しているが、バックライト装置１の大きさに応じて適宜変更可能である。
有機基板２１上では、９個のＬＥＤ２２が行方向及び列方向に対して均等間隔になるように配列されている。本実施形態では、有機基板２１には９個のＬＥＤ２２が設けられた場合について説明する。但し、ＬＥＤ２２の個数は、８個以下でも１０個以上でもよく、特に限定されるものではない。また、有機基板２１上のＬＥＤ２２の個数は、ＬＥＤ２２単体の輝度、バックライト装置１が必要とする輝度、光量面積に応じて決定される。ＬＥＤ２２は、それぞれ独立して駆動可能され、それぞれ輝度、発光時間、発光タイミングの調整が可能である。
図４は、ＬＥＤモジュール１０のＬＥＤ実装面の反対側（裏面側）の斜視図である。ＬＥＤモジュール１０は、裏面側において、図３に示すＬＥＤ２２の一方の電極側に接続された電極アルミ片２３と、有機基板２１の裏面上に設けられた円筒部２４と、有機基板２１の各辺の端部に設けられたインターフェイス内部端子２５と、を有している。
電極アルミ片２３は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）及びマイクロバンプ２２ａ（後述の図６参照）を介して、ＬＥＤ２２の負極に電気的に接続されている。また、電極アルミ片２３は、ＬＥＤ２２からの熱を外部へ放出すると共に、グランド電位であるアルミ下地基板１３に接続された場合にはグランド電位になる。
円筒部２４は、有機基板２１の裏面にそれぞれ４個設けられている。円筒部２４の直径は、図２に示したアルミ下地基板１３の円形凹部１３ａの直径より小さく形成されている。
インターフェイス内部端子２５は、有機基板２１の４辺の端部にそれぞれ例えば５個ずつ設けられている。インターフェイス内部端子２５は、隣接するＬＥＤモジュール１０と電気的に接続するためのインターフェイス機能を有しており、例えば、制御線接続、電源線接続、予備端子の役割を有している。
図５は、図４に示したＬＥＤモジュール１０の裏面側に多層基板２６が設けられた状態を示す図である。図６は、図５に示すＬＥＤモジュール１０の断面図である。同図に示すように、有機基板２１は、配線２８を有する。有機基板２１の裏面には、配線２８を有する多層基板２６が設けられている。ＬＥＤ２２は、マイクロバンプ２２ａを介して、配線２８又は電極アルミ片２３に接続されている。
図７は、図５に示したＬＥＤモジュール１０の裏面側に絶縁カバー２７が設けられた状態を示す図である。図８は、図７に示すＬＥＤモジュール１０の断面図である。ＬＥＤモジュール１０は、図７及び図８に示すように、電極アルミ片２３を除き、裏面側が覆われた絶縁カバー２７と、複数のインターフェイス外部端子２９と、を備えている。各インターフェイス外部端子２９は、各インターフェイス内部端子２５にそれぞれ接続されている。
すなわち、インターフェイス外部端子２９は、図８に示すように、配線２８を介して、絶縁カバー２７を貫通して又はまたいで、インターフェイス接点２５に接続されている。これにより、各ＬＥＤモジュール１０がアルミ下地基板１３上に配列されると、隣り合うインターフェイス外部端子２９同士が電気的に接続され、行方向及び列方向の隣接するＬＥＤモジュール１０間で制御線、電源線が接続される。
図５に示した円筒部２４に絶縁カバー２７が覆われると、図７及び図８に示すように、円形凸型接続部２４ａが形成される。円形凸型接続部２４ａは、図２に示すアルミ下地基板１３の円形凹部１３ａにはめ込み可能な大きさに形成されている。そして、円形凸型接続部２４ａが円形凹部１３ａに嵌め込まれることで、ＬＥＤモジュール１０とアルミ下地基板１３の位置合わせが可能になる。
図９は、円形凸型接続部２４ａが円形凹部１３ａに嵌め込まれた状態のＬＥＤモジュール１０及びアルミ下地基板１３の断面図である。
円形凸型接続部２４ａが円形凹部１３ａに嵌め込まれると、電極アルミ片２３がアルミ下地基板１３に接続される。これにより、ＬＥＤ２２で発生された熱は、マイクロバンプ２２ａを介して、電極アルミ片２３を伝導してアルミ下地基板１３へ放出される。また、ＬＥＤ２２の一方の電極は、不図示の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を介して接地される。
以上のように、バックライト装置１は、アルミ下地基板１３に対して脱着可能な複数のＬＥＤモジュール１０を備えている。これにより、任意のＬＥＤ２２が破損した場合でも、破損したＬＥＤ２２を含むＬＥＤモジュール１０のみを交換すればよいので、バックライト装置１のメンテナンスが容易になり、歩留まりが向上する。また、バックライト装置１は、安価に大量生産が可能なＬＥＤモジュール１０を配列することで、製造コストを抑制することができる。
図１０Ａは全面変調型のバックライト装置、図１０Ｂは領域別変調型のバックライト装置、図１０Ｃは本実施形態のバックライト装置を示す図である。
全面変調型のバックライト装置は、端部に光源であるＬＥＤを配列し、明るさを画面全体で変調する。全面変調型のバックライト装置は、ＬＥＤを端部に設置するため薄型化しやすく、携帯電話や車載ディスプレイなどの小型の液晶表示装置に使用される。
領域別変調型のバックライト装置は、ＬＥＤを画面全体（２次元状）に配列し、ＬＥＤの明るさを画面の領域毎に変調する。領域別変調型のバックライト装置は、画面の領域毎にＬＥＤの明るさを緻密に変調できるため、全面変調型に比べてコントラストの改善効果が高く、ＴＶのような大型の液晶表示装置に使用される。
これに対して、本実施形態のバックライト装置１は、領域変調型であり、かつ、複数のＬＥＤが実装されたＬＥＤモジュール１０が着脱可能に構成されている。このため、本実施形態のバックライト装置１は、従来の全面変調型に比べてコントラストの改善効果が高く、さらに、従来の領域変調型に比べて歩留まりを向上させることができる。さらに、バックライト装置１は、図３から図９で説明されたＬＥＤモジュール１０を２次元状に配列したことにより、厚さが５ｍｍ以下になり、従来に比べて薄型化されている。
また、ＬＥＤモジュール１０は、ＬＥＤ２２で発生された熱を、電極アルミ片２３を介してアルミ下地基板１３に放出できるので、ＬＥＤ２２の耐久性を向上させることができる。
上記のように構成されたバックライト装置１は次に示す構成の液晶表示装置に適用される。
図１１は、バックライト装置１を用いた液晶表示装置５０の機能的な構成を示すブロック図である。
液晶表示装置５０は、入力される動画の画像データを復号する動画復号部５１と、所定ピクセル毎に最大輝度を検出する最大輝度検出部５２と、画像データを一時的に記憶するフレームバッファ５３と、フレームバッファ５３に記憶された画像データに基づき液晶パネル５５を駆動する液晶パネル駆動部５４と、画像を表示する液晶パネル５５と、バックライト装置１を駆動するバックライト駆動部６０と、液晶パネル５５に光を照射するバックライト装置１と、を備えている。なお、図１１では明示していないが、液晶パネル５５及びバックライト装置１は同期している。
図１２は、ＬＥＤ２２が配列されたＬＥＤモジュール１０（図３）を簡略表示した図である。ここでは、ＬＥＤ２２が丸印で表示される。行方向のＬＥＤ２２はロウ線ＲＯＷで接続され、列方向のＬＥＤ２２はカラム線ＣＯＬで接続されている。
図１３は、ＬＥＤモジュール１０が配列されたバックライト装置１を簡略表示した図である。以下、バックライト装置１においては、同図に示すように、カラム線ＣＯＬは左から右へ順に、ＣＯＬ０、ＣＯＬ１、ＣＯＬ２・・・と表記し、ロウ線ＲＯＷは上から下へ順に、ＲＯＷ０、ＲＯＷ１、ＲＯＷ２・・・と表記する。なお、ＬＥＤ２２の輝度は、後述するキャパシタＣの電圧を変えることで変更可能である。なお、同一のロウ線ＲＯＷ上にあるキャパシタＣの電圧は、一括して変更（更新）される。
図１４は、１個のＬＥＤ２２に対して光が照射される６４個のピクセルを示す図である。液晶パネル５５の各ピクセルは、バックライト装置１の各ＬＥＤ２２に比べて、高密度・高解像度である。このため、１個のＬＥＤ２２は、液晶パネル５５の複数（例えば６４個（＝８行８列））のピクセルに対して、光を照射する。なお、１個のＬＥＤ２２から光が照射されるピクセルの数は、６４個に限定されるものではなく、その他の数でもよい。
（ＬＥＤモジュール１０の回路構成）
図１５は、ＬＥＤモジュール１０の詳細な回路構成を示す図である。
ＬＥＤモジュール１０は、図１５に示すように、行方向及び列方向にそれぞれ３個ずつ配列されたＬＥＤ２２と、縦方向に配線された３本のカラム線ＣＯＬ１〜ＣＯＬ３と、横方向に配線された３本のロウ線ＲＯＷ１〜ＲＯＷ３と、スイッチ素子である電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２６、２７と、ＬＥＤ２２の輝度に応じた電荷が蓄積されるキャパシタＣと、を備えている。
カラム線ＣＯＬ１〜ＣＯＬ３は、ＬＥＤ２２の輝度に応じた信号が伝送されるアナログ信号線であり、図１に示す制御回路１２に接続されている。ロウ線ＲＯＷ１〜ＲＯＷ３は、走査対象となる列を特定する信号が伝送されるディジタル信号線であり、図１に示す制御回路１１に接続されている。そして、カラム線ＣＯＬ１〜ＣＯＬ３及びロウ線ＲＯＷ１〜ＲＯＷ３が駆動されると、ＬＥＤ２２は、制御された輝度で発光する。
（ＬＥＤ２２の配線構成）
つぎに、ロウ線ＲＯＷ１及びカラム線ＣＯＬ１によって駆動されるＬＥＤ２２の配線構成について説明する。なお、詳細な説明は省略するが、他のＬＥＤ２２も同様に配線されている。
ＬＥＤ２２のアノードには抵抗Ｒを介して電源電圧ＶＣＣが印加される。ＬＥＤ２２のカソードは、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２６のドレインに接続されている。ＦＥＴ２６のソースは接地されている。ＦＥＴ２６のゲートは、コンデンサＣを介して接地されていると共に、ＦＥＴ２７のソースに接続されている。ＦＥＴ２７のゲートはロウ線ＲＯＷ１に接続され、ＦＥＴ２７のドレインはカラム線ＣＯＬ１に接続されている。
（ＬＥＤ２２の駆動制御）
以上のように構成されたＬＥＤモジュール１０では、ＬＥＤ２２は次のように駆動される。ここでは、カラム線ＣＯＬ１及びロウ線ＲＯＷ１により駆動されるＬＥＤ２２（図１５の左上のＬＥＤ２２）について説明する。
最初に、カラム線ＣＯＬ１に、ＬＥＤ２２の輝度に応じた電圧（アナログ信号）が印加される。
次に、ロウ線ＲＯＷ１がＨレベル（論理１）になる。これにより、ＦＥＴ２７がオンになり、ロウ線ＲＯＷ１からキャパシタＣに電荷が蓄積され、キャパシタＣには所定電圧が印加される。
そして、ロウ線ＲＯＷ１がＬレベル（論理０）になると、ＦＥＴ２７がオフになり、キャパシタＣはカラム線ＣＯＬ１から遮断される。このため、その後、ロウ線ＲＯＷ１の電圧が変動しても、キャパシタＣの電圧は一定期間保持される。ＦＥＴ２６は、キャパシタＣの電圧に応じた電流をゲートからドレインに流すので、キャパシタＣの電圧に応じてＬＥＤ２２の輝度が制御される。
したがって、例えば、カラム線ＣＯＬ０、ＣＯＬ１、ＣＯＬ２・・・の電圧値が順次Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２・・・に設定され、次に、ロウ線ＲＯＷ０の電圧値がＬレベルからＨレベル、ＨレベルからＬレベルに設定されると、ロウ線ＲＯＷ０に対応する各キャパシタＣの電圧値が一括してＶ０、Ｖ１、Ｖ２・・・に設定される。この結果、ロウ線ＲＯＷ０に対応する各ＬＥＤ２２の輝度が一括して変更される。
その後、ロウ線ＲＯＷ１、ＲＯＷ２、ＲＯＷ３、・・・の順に電圧が更新されてもよいし、ロウ線ＲＯＷ１、ＲＯＷ３、ＲＯＷ２、ＲＯＷ４・・・の順（インターレース）に電圧が更新されてもよい。
なお、図１５では、カラム線ＣＯＬ１がＬＥＤ２２の輝度を制御し、ロウ線ＲＯＷ１が発光すべきＬＥＤ２２（の行）を選択したが、ロウ線ＲＯＷ１がＬＥＤ２２の輝度を制御し、カラム線ＣＯＬ１が発光すべきＬＥＤ２２（の行）を選択する構成にしてもよい。
（液晶表示装置５０の動作）
以上のように構成された液晶表示装置５０は次のように動作する。
図１１に示す動画復号部５１は、入力される動画の画像データを復号する。最大輝度検出部５２は、動画復号部５１によって復号された画像データの６４個のピクセルから最大輝度を検出する。
図１６は、最大輝度検出部５２の動作を説明する図である。
最大輝度検出部５２は、内部ＲＡＭ上にＬＥＤ２２の個数分の整数配列（輝度レベル）を格納する格納領域を有する。最大輝度検出部５２は、６４個のピクセル毎に最大輝度を検出し、最大輝度を格納領域に格納する。つまり、最大輝度検出部５２は、ピクセル列となる輝度Ｙ１，Ｙ２，・・・が入力されると、入力された輝度と格納領域に格納された輝度とを比較し、入力された輝度が格納された輝度より大きい場合に、入力された輝度を格納（更新）する。
具体的には、最大輝度検出部５２は、６４個の各ピクセルについて、輝度Ｙ１，Ｙ２，・・・，Ｙ６４の中から最大輝度Ｙを検出し、最大輝度Ｙを格納領域１に格納する。同様に、最大輝度検出部５２は、次の６４個の各ピクセルについて、輝度Ｙ６５，Ｙ６６，・・・，Ｙ１２８の中から最大輝度Ｙを検出し、最大輝度Ｙを格納領域２に格納する。そして、最大輝度検出部５２は、各ピクセルの輝度Ｙ１，Ｙ２，・・・についてはそのままフレームバッファ５３へ出力すると共に、格納領域１，２，・・・に格納された各輝度についてはバックライト駆動部６０へ出力する。
この結果、１フレームが終了すると、格納領域１，２．・・・には各ＬＥＤ２２の最大輝度が格納され、この輝度がバックライト駆動部６０へ出力される。そして、フレーム走査開始時は、格納領域の輝度が０に初期化される。
バックライト駆動部６０は、図１１に示すように、バックライト装置１のロウ線ＲＯＷを駆動するロウ駆動部６１と、バックライト装置１のカラム線ＣＯＬを駆動するカラム駆動部６２と、リニア補正するためのリニア補正テーブル６３と、ディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部６４と、複数のサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路６５と、を備えている。
ロウ駆動部６１は、最大輝度検出部５２で検出された最大輝度及び駆動タイミングに基づいて、バックライト装置１の制御回路１２（カラム線ＣＯＬ）を駆動する。
カラム駆動部６２は、リニア補正テーブル６３を参照して、最大輝度検出部５２から出力された最大輝度をディジタル信号の電圧に変換してＤ／Ａ変換部６４へ出力する。ここで、輝度と電圧の関係は線形的（リニア）ではないため、輝度と電圧の関係を予め定義しておく必要がある。そこで、リニア補正テーブル６３は、輝度と電圧の関係を予め定義したテーブルデータを記憶している。カラム駆動部６２は、このテーブルデータに基づき、最大輝度に対応する電圧を読み出し、読み出した電圧を出力する。
Ｄ／Ａ変換部６４は、カラム駆動部６２から出力されたディジタル信号（電圧値）をアナログ信号（電圧値）に変換し、変換済みの電圧を各Ｓ／Ｈ回路６５へ出力する。このとき、Ｄ／Ａ変換部６４は、バックライト装置１の各カラム線ＣＯＬを駆動する電圧を時系列で連続的に出力する。
Ｓ／Ｈ回路６５は、バックライト装置１のカラム線ＣＯＬの数に対応する数だけ設けられている。各Ｓ／Ｈ回路６５は、対応するカラム線ＣＯＬを駆動するときに、Ｄ／Ａ変換部６４から出力された電圧をそれぞれ独自のタイミングで保持（ホールド）して、保持した電圧を対応するカラム線ＣＯＬ（制御回路１１）へ出力する。
ここで、Ｄ／Ａ変換部は高価であり、バックライト装置１の各カラム線ＣＯＬに対して専用のＤ／Ａ変換部を設けるとコストがかかってしまう。そこで、Ｄ／Ａ変換部６４が時系列的に各カラム線ＣＯＬの電圧を出力し、各カラム線ＣＯＬに対応するＳ／Ｈ回路６５が適切なタイミングでＤ／Ａ変換部６４からの電圧を保持して出力する。これにより、各カラム線ＣＯＬにそれぞれ専用のＤ／Ａ変換部６４を設けることなく、カラム線ＣＯＬを駆動することが可能になる。
以上のように、バックライト装置１は、１つのＬＥＤ２２に対応する複数のピクセルの中から最大輝度を検出し、この最大輝度になるようにＬＥＤ２２を駆動する。これにより、バックライト装置１は、液晶パネル５５に対して、その輝度に応じた最適な明るさを照射することができる。
従来のバックライト装置は、全体的に暗い画面の中に輝度の高い箇所が複数あるような場合、例えば暗い夜空に星が光っている場合では、画面全体的の輝度平均が低くなるので、画面全体が暗くなり、星の明るさが不十分になる問題があった。
これに対して、本実施形態のバックライト装置１は、対応する複数のピクセルの最大輝度になるようにＬＥＤ２２の明るさを制御することにより、画面全体を暗くしつつ、星の箇所のみの輝度を高くすることができ、きれいな星空を表示することが可能になる。
また、バックライト装置１は、各カラム線ＣＯＬにそれぞれ対応するＳ／Ｈ回路６５を備え、各Ｓ／Ｈ回路６５が各カラム線ＣＯＬの電圧をサンプルホールドすることで、各カラム線ＣＯＬにそれぞれ専用のＤ／Ａ変換部６４を設ける必要がなくなり、安価な回路構成でＬＥＤ２２を駆動することができる。
なお、最大輝度検出部５２は、６４個のピクセルの中から最大輝度を検出したが、例えば、６４個のピクセルの中に輝度レベルが所定値以上（例えば上限値の９５％以上）のものがあれば、最大輝度に限らず、所定値以上の任意の輝度を検出してもよい。この所定値は、９５％以上に限らず、液晶表示装置５０の環境（明るさ）によって適宜変更可能である。
上述したバックライト装置１は、アナログ信号のレベルに応じてＬＥＤ２２の輝度を制御するアナログ方式を採用しているが、その他、ディジタル信号方式、例えばディジタル信号のデューティー比に応じてＬＥＤ２２の輝度を制御するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を採用してもよい。これにより、バックライト装置１は、ＬＥＤ２２に必要な時間だけ通電すればよく、電力消費を抑制することができる。
本発明は、上記実施形態のバックライト装置に限定されるものではなく、第２の実施形態で示すように、一般的な照明装置としても適用可能である。
[第２実施形態]
つぎに、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同じ部位については同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
第２の実施形態に係る照明装置は、図１に示すバックライト装置１とほぼ同様に構成されているが、第１の実施形態と異なり、屋内又は屋外に設置されるものである。以下、本実施形態では、主に、第１の実施形態と異なる点について説明する。
第２の実施形態に係る照明装置は、１つのＬＥＤモジュール１０が破損しても、破損したＬＥＤモジュール１０に隣接するＬＥＤモジュール１０に電源電圧が継続して供給されるように、次のようなＬＥＤモジュール１０を有している。
図１７は、第２の実施形態のＬＥＤモジュール１０の回路図である。第２の実施形態のＬＥＤモジュール１０は、図１５とほぼ同様に構成されており、更に、行方向電圧供給線Ｖ１と、列方向電圧供給線Ｖ２と、を有している。行方向電圧供給線Ｖ１と列方向電圧供給線Ｖ２は、ＬＥＤモジュール１０内部で接続されている。具体的には、水平方向電源供給線Ｖ１及び列方向電源供給線Ｖ２は、後述する図１９及び図２２の多層基板２６内に設けられている。
行方向電圧供給線Ｖ１は、ＬＥＤモジュール１０の行方向の一端側（インターフェイス内部端子２５）から行方向の他端側（インターフェイス内部端子２５）まで接続されている。列方向電圧供給線Ｖ２は、ＬＥＤモジュール１０の列方向の一端側（インターフェイス内部端子２５）から列方向の他端側（インターフェイス内部端子２５）まで接続されている。
ＬＥＤモジュール１０内の各抵抗Ｒの一端側（ＬＥＤ２２に接続されていない側）は、列方向電圧供給線Ｖ２に接続されている。このため、ＬＥＤモジュール１０内の各抵抗Ｒには電圧ＶＣＣが印加される。なお、各抵抗Ｒの一端側は、列方向電圧供給線Ｖ２ではなく、行方向電圧供給線Ｖ１に接続されてもよい。
したがって、ＬＥＤモジュール１０は、隣接するＬＥＤモジュール１０から電源電圧ＶＣＣが供給されると、ＬＥＤモジュール１０内の各抵抗Ｒに電源電圧ＶＣＣを印加する。さらに、ＬＥＤモジュール１０は、隣接する他の３つのＬＥＤモジュール１０に対してそれぞれ電源電圧ＶＣＣを供給する。
また、本実施形態の照明装置は、対象物を照明するだけでなく、対象物を撮影する機能、及び撮影情報を無線通信する機能を有している。本実施形態の照明装置は、対象物を撮影する機能を実現するために、センサモジュール７０を有している。
図１８は、センサモジュール７０の斜視図である。図１９は、センサモジュール７０の断面図である。センサモジュール７０は、ＬＥＤモジュール１０と同じ大きさであり、ＬＥＤモジュール１０と同様に、アルミ下地基板１３に対して着脱可能である。このため、本実施形態では、第１の実施形態に係る照明装置に設けられた１個以上のＬＥＤモジュール１０がセンサモジュール７０に置き換えられている。
センサモジュール７０は、図９とほぼ同様に構成されているが、図９に示すＬＥＤ２２の代わりに、図１９に示すように、ＣＭＯＳセンサ７１及びフード７２を有している。
ＣＭＯＳセンサ７１は、マクロバンプ２２ａを介して、電極アルミ片２３に接続されている。このため、ＣＭＯＳセンサ７１で発生される熱は、マイクロバンプ２２ａ、電極アルミ片２３及びアルミ下地基板１３を経由して外部へ放出される。
フード７２は、ＣＭＯＳセンサ７１の端部を囲むように有機基板２１上に配置されている。これにより、センサモジュール７０の周囲にあるＬＥＤモジュール１０からの光が、ＣＭＯＳセンサ７１に入り込まなくなる。
図２０は、センサモジュール７０の回路図である。センサモジュール７０は、ＣＭＯＳセンサ７１と、行方向電圧供給線Ｖ３と、列方向電圧供給線Ｖ４と、を有している。行方向電圧供給線Ｖ３と列方向電圧供給線Ｖ４は、センサモジュール７０内部で接続されている。
行方向電圧供給線Ｖ３は、センサモジュール７０の行方向の一端側（インターフェイス内部端子２５）から行方向の他端側（インターフェイス内部端子２５）まで接続されている。列方向電圧供給線Ｖ４は、センサモジュール７０の列方向の一端側（インターフェイス内部端子２５）から列方向の他端側（インターフェイス内部端子２５）まで接続されている。
ＣＭＯＳセンサ７１は、列方向電源供給線Ｖ４に接続されている。なお、ＣＭＯＳセンサ７１は、列方向電圧供給線Ｖ４ではなく、行方向電圧供給線Ｖ３に接続されてもよい。そして、ＣＭＯＳセンサ７１は、対象物からの光に応じた画像信号を生成し、この画像信号を、インターフェイス内部端子２５を介して出力する。
したがって、センサモジュール７０は、隣接するＬＥＤモジュール１０から電源電圧ＶＣＣが供給されると、センサモジュール７０内のＣＭＯＳセンサ７１に電源電圧ＶＣＣを印加する。さらに、センサモジュール７０は、隣接する他の３つのＬＥＤモジュール１０に対してそれぞれ電源電圧ＶＣＣを供給する。
さらに、本実施形態の照明装置は、無線通信する機能を実現するために、無線ＬＡＮモジュール８０を有している。
図２１は、無線ＬＡＮモジュール８０の斜視図である。図２２は、無線ＬＡＮモジュール８０の断面図である。無線ＬＡＮモジュール８０は、ＬＥＤモジュール１０と同じ大きさであり、ＬＥＤモジュール１０と同様に、アルミ下地基板１３に対して着脱可能である。このため、本実施形態では、第１の実施形態に係る照明装置に設けられた１個以上のＬＥＤモジュール１０が無線ＬＡＮモジュール８０に置き換えられている。
無線ＬＡＮモジュール８０は、図９とほぼ同様に構成されているが、図９に示すＬＥＤ２２の代わりに、図２２に示すように、無線ＬＡＮチップ８１を有している。
無線ＬＡＮチップ８１は、マクロバンプ２２ａを介して、電極アルミ片２３に接続されている。このため、無線ＬＡＮチップ８１で発生される熱は、マイクロバンプ２２ａ、電極アルミ片２３及びアルミ下地基板１３を経由して外部へ放出される。
図２３は、無線ＬＡＮモジュール８０の回路図である。無線ＬＡＮモジュール８０は、無線ＬＡＮチップ８１と、行方向電圧供給線Ｖ５と、列方向電圧供給線Ｖ６と、を有している。行方向電圧供給線Ｖ５と列方向電圧供給線Ｖ６は、無線ＬＡＮモジュール８０内部で接続されている。
行方向電圧供給線Ｖ５は、無線ＬＡＮモジュール８０の行方向の一端側（インターフェイス内部端子２５）から行方向の他端側（インターフェイス内部端子２５）まで接続されている。列方向電圧供給線Ｖ６は、無線ＬＡＮモジュール８０の列方向の一端側（インターフェイス内部端子２５）から列方向の他端側（インターフェイス内部端子２５）まで接続されている。
無線ＬＡＮチップ８１は、列方向電源供給線Ｖ６に接続されている。なお、無線ＬＡＮチップ８１は、列方向電圧供給線Ｖ６ではなく、行方向電圧供給線Ｖ５に接続されてもよい。無線ＬＡＮチップ８１は、ＣＭＯＳセンサ７１からの画像信号が入力されると、受信機に対して無線通信する。
したがって、センサモジュール７０は、隣接するＬＥＤモジュール１０から電源電圧ＶＣＣが供給されると、センサモジュール７０内のＣＭＯＳセンサ７１に電源電圧ＶＣＣを印加する。さらに、センサモジュール７０は、隣接する他の３つのＬＥＤモジュール１０に対してそれぞれ電源電圧ＶＣＣを供給する。
以上のように、第２の実施形態の照明装置では、互いに接続された行方向電圧供給線Ｖ１及び列方向電圧供給線Ｖ２を有する複数のＬＥＤモジュール１０が、行方向及び列方向に配置されている。各ＬＥＤモジュール１０は、隣接するＬＥＤモジュール１０から電源電圧ＶＣＣが供給されると、隣接する他の３つのＬＥＤモジュール１０に電源電圧ＶＣＣを供給する。
よって、任意のＬＥＤモジュール１０が破損した場合であっても、破損したＬＥＤモジュール１０から電源電圧ＶＣＣが供給されていたＬＥＤモジュール１０は、隣接する他のＬＥＤモジュール１０から電源電圧ＶＣＣが供給される。つまり、任意のＬＥＤモジュール１０が破損しても、隣接する他のＬＥＤモジュール１０に電源電圧ＶＣＣが供給されなくなることを回避できる。
また、第２の実施形態の照明装置は、ＬＥＤモジュール１０の他に、センサモジュール７０及び無線ＬＡＮモジュール８０を備えることにより、単なる照明装置ではなく、外部から目立たない監視カメラとしても機能する。
上記照明装置は、センサモジュール７０の代わりに、人感センサ、磁気センサ、温度センサ、振動センサ、煙センサ、電磁波センサ、地震センサなどを備えてもよい。このとき、無線ＬＡＮモジュール８０は、上述したいずれかのセンサで検出された信号を他の機器へ無線伝送すればよい。
なお、無線ＬＡＮモジュール８０は、所定の無線ＬＡＮモジュールから無線伝送された信号を受信して、他の無線ＬＡＮモジュールへ無線伝送する機能を備えてもよい。これにより、上記照明装置は、小型無線基地局としての役割も有する。また、無線ＬＡＮモジュール８０は、無線通信機能を有していればよく、例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、ミリ波通信機、ＰＨＳ電波中継チップでもよい。
さらに、第２の実施形態の照明装置は、上述したように構成されているため、厚さが例えば５ｍｍ以下であり、従来に比べて薄型化される。このため、上記照明装置は、例えば、屋内の天井、屋内外の壁などに埋め込まれた状態で使用可能である。さらに、上記照明装置が建物の外壁に埋め込まれた場合は、外壁タイルの代わりにＬＥＤモジュールが使用されてもよい。この場合、建物自体が照明装置として機能し、隣接するビルなどの建物を照明することができる。また、本発明は、投影装置で使用される照明装置にも適用可能である。
上述した実施形態では、ＬＥＤ２２は、配線２８又は電極アルミ片２３に対して、マイクロバンプ２２ａを介して接続されているが、ワイヤーボンディングにより接続されてもよい。
１ バックライト装置
１０ ＬＥＤモジュール
１３ アルミ下地基板
２２ ＬＥＤ
２３ 電極アルミ片
５０ 液晶表示装置
５２ 最大輝度検出部
５５ 液晶パネル
６０ バックライト駆動部
７０ センサモジュール
８０ 無線ＬＡＮモジュール

Claims (7)

  1. 平面状に形成された金属下地基板と、
    有機基板と、前記有機基板上に配列された複数のＬＥＤと、前記ＬＥＤ毎に対応して設けられ、前記ＬＥＤからの熱が伝導され、前記ＬＥＤの一方の電極からスイッチ素子を介して電気的に接続され、前記有機基板のＬＥＤ実装面から前記有機基板の幅方向を貫通して反対側の面から露出した金属部材と、前記有機基板の縁側に設けられたＬＥＤ制御信号端子と、前記有機基板の縁側に設けられた電圧供給端子と、を有し、前記金属下地基板上に対して着脱可能な状態で行方向及び列方向に配列され、行方向及び列方向に隣接するものとの間で隣接するＬＥＤ制御信号端子及び隣接する電圧供給端子がそれぞれ接続された複数のＬＥＤモジュールと、
    前記金属下地基板上に配列された各ＬＥＤを駆動させるための駆動部と、
    を備えた照明装置。
  2. ＬＥＤに対応する複数の画素の信号の中から最大輝度又は所定値以上の輝度を検出する輝度検出部を更に備え、
    前記駆動部は、前記輝度検出部で検出された輝度になるように前記ＬＥＤを駆動する
    請求項１に記載の照明装置。
  3. 行方向又は列方向のＬＥＤを駆動するための各制御線の電圧をディジタル信号からアナログ信号に変換する変換部と、
    制御線毎に設けられ、前記変換部から出力された電圧をそれぞれ独立した所定のタイミングで保持して対応する制御線に出力する複数のサンプルホールド回路と、
    を更に備えた請求項１に記載の照明装置。
  4. 前記ＬＥＤモジュールは、行方向において対向する２つの電圧供給端子間を接続する第１の電圧供給線と、列方向において対向する２つの電圧供給端子間を接続すると共に前記第１の電圧供給線と接続された第２の電圧供給線と、を更に備えた
    請求項１に記載の照明装置。
  5. 無線伝送された信号を中継する無線伝送モジュールを更に備えた
    請求項１に記載の照明装置。
  6. 被写体を撮像する撮像センサを有するセンサモジュールと、前記撮像センサから出力された信号を無線で伝送する無線伝送部を有する無線伝送モジュールと、を更に備えた
    請求項１に記載の照明装置。
  7. 複数の画素が配列された液晶パネルと、
    前記液晶パネルに対して光を照射する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の照明装置と、
    を備えた液晶表示装置。
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