JPH07175035A

JPH07175035A - バックライト装置

Info

Publication number: JPH07175035A
Application number: JP5317219A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Nakase; 浩和中瀬
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1993-12-17
Publication date: 1995-07-14

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶表示装置に使用されるバックライト装置の
温度変化に伴う輝度変化をなくし、バックライト装置の
小型化を図る。【構成】光源にペルチェ素子を接触固定、あるいは熱的
に結合する。このペルチェ素子に温度センサーの出力に
応じて加熱、又は冷却に駆動する電流を供給して、光源
の温度をほぼ一定に保つ。【効果】−４０℃〜＋８０℃の広範囲温度に渡ってほぼ
一定の輝度が得られ、輝度低下を防止できる。ペルチェ
素子は加熱と冷却の両作用に機能するので、加熱用ヒー
ター、冷却用フィンが不要になり、バックライト装置の
薄型、軽量、コンパクトができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置を照明す
る光源の温度を適正に制御するため加熱及び冷却が可能
な温度制御素子を備えたバックライト装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】蛍光管を液晶表示装置のバックライト光
源として用いる場合、表示装置の周囲の温度上昇又は温
度下降と、蛍光管自身の発熱による表示装置の内部温度
変化とが相俟って蛍光管の温度が最適動作温度を外れて
しまうことがある。

【０００３】図５に蛍光管における温度と水銀放射強度
との関係を示す。横軸は水銀蒸気圧（Ｔｏｒｒ）を示
し、縦軸は共鳴線強度（％）を示す。この図から明らか
なように蛍光管の適温動作温度は４０℃近辺である。そ
して、蛍光管の温度が最適動作温度より外れた場合、輝
度は図６に示すように低下する。図６の横軸は周囲温
度、縦軸は輝度相対値を示す。そのため、従来は蛍光管
の温度が最適動作温度を外れないよう冷却のために、蛍
光管の周囲に放射板や放射フィン等を設けたり、放熱フ
ァンにより空冷している。

【０００４】また、加熱のため加熱ヒーター等を設け熱
を加えている。

【０００５】その他、蛍光管にペルチェ素子を設けて、
ペルチェ素子により冷却を行う方法がある。

【０００６】その一例が特開平２−１８８５７号公報に
示されている。図７はその構成を示し、蛍光ランプ７１
の管側面にペルチェ素子７２が熱伝導コンパウンド７３
を介し熱的に結合されており、ペルチェ素子７２は、そ
の吸熱側７４を熱伝導コンパウンド７３に、加熱側７５
を反射板７６に接している。ペルチェ素子７２の最冷点
の部分に温度センサー７６が設けられてその部分の温度
を検出し、駆動制御回路７７に検出電圧として出力され
る。検出電圧は増幅回路７８を介して、比較回路７９に
おいて基準電圧器８０の出力電圧と比較され、その出力
によりペルチェ素子７２の駆動制御がなされ、最冷点温
度は所定温度以下に制御され、また所定温度以下となる
と停止し、輝度低下の防止を行う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記実施例のペルチェ
素子利用は、高温環境下及び過冷却時に輝度低下の防止
のために、上記のように、ペルチェ素子の吸熱側を熱伝
導コンパウンドに接し、所定温度以上の場合に蛍光ラン
プの熱を吸収し、所定温度以下となると、停止するのみ
である。このため、ａ．車載用部品等、広温度仕様が要求される場合におい
ては、所定温度以下の低温での温度環境下の使用におい
ては、ペルチェ素子機能の利用がなく、不合理である。

【０００８】ｂ．また、低温下での液晶表示装置使用時
の照明の輝度低下を防止し、短寿命化を防止するため、
加熱装置としてヒーターと組み合わせた場合、製品サイ
ズが大きくなり、コンパクト化への障害となる。

【０００９】ｃ．さらに、平面ディスプレイの場合、バ
ックライト照明として、均一な輝度分布が要求され、蛍
光管の表面温度が局所にて冷却され、温度分布の偏りに
よる発光・輝度分布の偏りが発生する。本発明は上記の
欠点を除くために考えたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、液晶表示装置
の後方、あるいは側面より照明する蛍光管、ＥＬ、発光
ダイオード等の光源に、加熱及び冷却が可能な温度制御
素子として例えばペルチェ素子を用い、この温度制御素
子を光源の反射板側、あるいは裏面側に、また光源側面
全体に熱が伝導するように接触固定してなる。そして、
上記光源に温度センサーを設置して光源の温度を検出す
るとともに、温度センサーの出力と設定温度と比較を行
い、温度制御素子へ環境温度に対応した電源供給または
その切り替えを行う駆動制御回路を備え、温度制御素子
の入力電圧の切り替えにより各環境温度下での吸熱、停
止、発熱を行うものである。

【００１１】また、本発明は光源の主電源ＯＮと同時
に、光源温度を上記温度制御素子により周囲温度から光
源の適温に設定する制御回路を有している。

【００１２】

【作用】蛍光ランプの輝度は、管壁の温度により図６に
示すように変化するが、ＥＬや発光ダイオードも蛍光ラ
ンプの温度特性は異なるが、温度により輝度が変化する
ので、管壁又はＥＬ、発光ダイオードに近接して設置し
た温度センサーにより光源の温度を検出し、光源温度が
設定温度上限値を越える高温環境下の場合、制御回路よ
り温度制御素子としてのペルチェ素子の光源側側面が吸
熱として駆動する電流がペルチェ素子に流れ、蛍光管を
冷却することで、高温での輝度低下を防止できる。

【００１３】管壁又はＥＬ、発光ダイオードに近接して
設置した温度センサーにより設定値温度上限値より低く
なったことを検出したとき、制御回路からの電源供給が
止まり、ペルチェ素子の駆動が停止することで、蛍光管
のそれ以上の冷却が止まる。

【００１４】また、低温環境下の場合、管壁又はＥＬ、
発光ダイオードに近接して設置した温度センサー温度が
設定値下限値より低くなったことを検出したとき、制御
回路よりペルチェ素子の蛍光管側側面が放熱として駆動
する電流、つまり吸熱時の電流方向と反対の電流がペル
チェ素子に流れ、蛍光管を加熱することで、低温での放
電開始、及び点灯時の輝度低下を防止できる。

【００１５】さらに、管壁又はＥＬ、発光ダイオードに
近接して設置した温度センサー温度が設定値下限値より
高くなったことを検出したとき、制御回路からの電源供
給が止まり、ペルチェ素子の駆動が停止し、蛍光管のそ
れ以上の加熱が止まる。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示し、図１は蛍光
管１０、反射板１１、ペルチェ素子１２、温度センサー
１３、駆動制御回路１４、蛍光管駆動回路１５を備え
る。

【００１７】図２に示すように、蛍光管１０はＷ字型蛍
光管等のランプで、ランプ駆動回路により点灯駆動され
る。反射板１１は熱伝導に優れた材料（アルミニゥム、
銅、その他金属材料）により形成され、吸熱、放熱時の
熱対策用の機能を兼ね、また電磁放射のシールド作用と
して機能し、蛍光管１０と対向して配される。

【００１８】ペルチェ素子１２は、蛍光管１０と直接、
あるいは熱伝導コンパウンド１６を挟みこむように結合
され、さらに物理的に耐熱性樹脂（図示しない）により
固定される。

【００１９】駆動制御回路１４は、温度センサー１３の
出力に基づいて、測定温度が設定温度範囲内になるよう
にペルチェ素子１２の駆動制御する回路で、設定温度は
蛍光管の最適動作温度、あるいはその周辺温度、例えば
４０℃にされる。

【００２０】駆動制御回路１４は、例えば１５ｖ、−１
５ｖの直流電圧が得られる直流電源１７と、この直流電
源１７からの直流電圧をペルチェ素子１２に適合した電
圧、例えば８ｖ、あるいは−８ｖの直流電圧に変換し、
ペルチェ素子１２に供給する駆動回路１８と、温度セン
サー１３の出力を増幅し比較する増幅回路１９、比較回
路２０と、タイマー回路より構成される。駆動制御回路
１４の詳細は図３に示す通りであり、図１と同一の構成
部分に同一符号を付している。

【００２１】上記の装置において、蛍光管１０の周囲温
度が低いとき、又は蛍光管１０の点灯開始時などで蛍光
管自身の発熱が低いときのように、温度センサー１３で
の検出温度が上記の所定温度範囲以下であるとき、検出
電圧Ｖｄは基準電圧Ｖ１以下となり、ペルチェ素子１２
へは蛍光管側の側面が加熱機能となる駆動電圧が加えら
れ、ペルチェ素子１２の加熱により蛍光管１０が加熱さ
れる。ペルチェ素子１２による加熱と蛍光管自身の発熱
により、温度センサー１３での温度が所定温度範囲内に
達したとき、検出電圧Ｖｄは、基準電圧Ｖ１以上とな
り、ペルチェ素子１２への電源供給が停止し、駆動が止
まることでペルチェ素子による加熱がなくなる。従っ
て、低温環境下における輝度の低下を防止できる。

【００２２】蛍光管の周囲温度が所定温度範囲以内にあ
る場合、又は蛍光管１０の点灯開始時などでは、蛍光管
自身の発熱が低いため、温度センサー１３での温度が上
記の所定温度範囲内である場合、検出電圧Ｖｄが基準電
圧Ｖ１以上で且つ基準電圧Ｖｈ以下となり、ペルチェ素
子１３へは駆動制御回路１４からの電源供給がなく、ペ
ルチェ素子１２は駆動せず、蛍光管１０への過熱、冷却
は行われない。

【００２３】蛍光管の周囲温度が高い場合、又は蛍光管
１０の点灯開始時なども含め、蛍光管自身の発熱とも相
俟って、温度センサー１３での温度が上記の所定温度範
囲を越えた場合、検出電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｈを越える
ことにより、ペルチェ素子１２へは蛍光管側の側面が吸
熱機能となる駆動電圧が加えられ、ペルチェ素子１２の
吸熱により蛍光管１０が冷却される。

【００２４】ペルチェ素子１２による熱と蛍光管自身の
発熱により、温度センサー１３での温度が所定温度範囲
内に到達したとき、検出電圧Ｖｄは基準電圧Ｖｈ以下と
なり、ペルチェ素子１２への電源供給が停止し、駆動が
止まることでペルチェ素子１２による冷却がなくなる。
従って、高温環境下での輝度低下を防止できる。

【００２５】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、図４に
示すように−４０℃〜＋８０℃までの高温環境下、低温
環境下のそれぞれにおいても輝度相対値をほぼ一定に保
つことができ、バックライト装置の使用温度範囲を広げ
ることが可能となることに加え、輝度の低下を防止で
き、且つ過冷却、過熱による輝度低下も防止できる。

【００２６】また、ペルチェ素子は冷却と加熱の双方の
機能を有し、加熱用ヒーター、冷却用のファン等大掛か
りとなる装置が必要でなく、同一機能のバックライトシ
ステムをさらに薄型、軽量、コンパクト化が可能にな
る。

【００２７】またペルチェ素子の配置を上述のようにす
ることで、蛍光管を均一に加熱、冷却することができ、
蛍光管の温度分布を均一に保つことで、平面光源として
利用する場合に要求される蛍光管の発光輝度分布を均一
にすることができる。

【００２８】さらに低温環境下での過熱により、低温下
での短寿命化を回避でき、また、蛍光管の点灯開始より
発光輝度のアップ、安定化を早くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のバックライト装置の構成図
を示す。

【図２】本発明の一実施例における蛍光管とペルチェ素
子と反射板の関係図を示す。

【図３】本発明の一実施例の駆動制御回路の詳細な回路
図を示す。

【図４】本発明の一実施例による周囲温度と輝度相対値
との関係図を示す。

【図５】水銀蒸気圧と共鳴線強度との関係図を示す。

【図６】図５の特性の場合の周囲温度と輝度相対値との
関係図を示す。

【図７】従来例の構成図を示す。

【符号の説明】

１０蛍光管１１放熱・シールド反射板１２ペルチェ素子１３温度センサー１４駆動制御回路１５ランプ駆動回路１６熱伝導性接着剤１７直流電源１８駆動回路１９増幅回路２０比較回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶表示装置の後方、あるいは側面より
照明する蛍光管、ＥＬ、発光ダイオード等の光源に、加
熱及び冷却が可能な温度制御素子を光源の反射板側、あ
るいは裏面側に接触固定あるいは熱的に結合してなるバ
ックライト装置。
【請求項２】上記温度制御素子はペルチェ素子である
ことを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項３】上記光源付近にに温度センサーを設置し
て光源の温度を検出することを特徴とする請求項１記載
のバックライト装置。
【請求項４】上記温度センサーの出力と設定温度と比
較を行い、上記温度制御素子に環境温度に対応した電源
供給またはその切り替えを行う駆動制御回路を備えるこ
とを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項５】上記温度制御素子の入力電圧の切り替え
により各環境温度下での吸熱、停止、発熱を行うことを
特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項６】上記光源の主電源ＯＮと同時に、光源温
度を上記温度制御素子により周囲温度から光源の適温に
設定する制御回路を有する請求項１記載のバックライト
装置。
【請求項７】上記温度制御素子の放熱をする反射シー
ルド板を有する請求項１記載のバックライト装置。