JPWO2007080984A1

JPWO2007080984A1 - 照明装置および液晶表示装置

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Publication number: JPWO2007080984A1
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Inventors: 武田　大輔; 大輔武田; 知稔佐藤; 章大西
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Abstract

本発明の目的は、発光素子の故障の検出が容易な照明装置およびこの照明装置を備える液晶表示装置を提供することである。各発光素子アレイＳは、複数の発光素子Ｔが相互に直列に接続されて構成される。各発光素子Ｔには、各発光素子Ｔが発光状態のときに印加される電圧よりも高い予め定める電圧が印加されたときに、電流が流れない非導通状態から電流が流れる導通状態に変化する複数の電流迂回素子Ｕが個別に並列に接続される。各電源部Ｐは、各発光素子アレイＳに直列に接続され、各発光素子Ｔに定電流を供給する。電圧検出用の複数の端子部１１は、各発光素子ＴのアノードＡに接続される。

Description

本発明は、照明装置、およびこの照明装置を備える液晶表示装置に関する。

液晶表示パネルは、駆動電圧および消費電力が低く、かつ多階調の表示を容易に行うことができるので、大型のディスプレイに用いられている。
液晶表示パネルは、自発光しないので、外部からの照明光を利用して画像情報を可視表示する。液晶表示パネルを照明する機構の違いから、液晶表示装置には、反射型と透過型とがある。反射型の液晶表示装置は、外光を利用するので、夜間の屋外および暗い屋内などの暗い場所では画像情報を可視表示することができない。このような暗い場所において画像情報を可視表示するために、透過型の液晶表示装置は、液晶表示パネルを裏面から照明するバックライトと称される照明装置を備える。
バックライトには、冷陰極蛍光灯（Cold Cathode Fluorescent Lamp：略称ＣＣＦＬ）が広く用いられている。冷陰極蛍光灯は、外形が大きいので、バックライトの小形化が困難であり、また駆動回路に、昇圧回路および安定器などを必要とするので、バックライトの構成が複雑になるという問題がある。この問題を解決するために、青色ＬＥＤ（Light Emitting Diode：略称ＬＥＤ）の実用化に伴なって、冷陰極蛍光灯と比べて小形化が容易で、かつ駆動回路に昇圧回路および安定器などを必要としないＬＥＤを用いた照明装置が、バックライトとして提案されている。
従来の技術では、複数のＬＥＤを含んで構成される照明装置がある（たとえば特開２００３−１６２２２９号公報参照）。
また他の従来の技術では、液晶表示パネルに表示する文字情報と画像情報と写真情報とに基づいて輝度を制御する照明装置がある（たとえば特開２００５−４９６３１号公報参照）。
ＬＥＤは、ＣＣＦＬに比べて光量が少ないので、多くの照明装置は、複数のＬＥＤを含んで構成される。特に大型の液晶表示パネルを照明する照明装置は、照明するべき面が広いので、大型となり、数百個以上のＬＥＤを必要とする。
各ＬＥＤの順方向電圧降下は、１．５Ｖ〜４．５Ｖである。各ＬＥＤの順方向電圧降下は、電流の変化に対する変化が少なく、定電圧特性を有する。各ＬＥＤから放出される光量は、流れる電流を調整することによって行われ、各ＬＥＤには、通常１０ｍＡ〜１００ｍＡの電流が流される。
複数のＬＥＤを並列に接続した構成の照明装置と、複数のＬＥＤを直列に接続した構成の照明装置とには、それぞれ利点と欠点とがある。複数のＬＥＤを並列に接続した場合、電源が供給すべき電圧は、１つのＬＥＤの順方向電圧降下分だけでよく、１．５Ｖ〜４．５Ｖ程度でよいが、電源が供給すべき電流は、各ＬＥＤに流れる電流を加算した大きさとなる。電源が供給する電流が大きくなると、電源からＬＥＤまでの途中の配線などによって電力が消費され、抵抗損失が大きくなる。たとえば５００個のＬＥＤを並列に接続した場合、各ＬＥＤに流れる電流を２０ｍＡとすると、電源が供給する電流が１０Ａ（５００×２０ｍＡ）にもなり、抵抗損失が大きくなる。
複数のＬＥＤを直列に接続すると、電源が供給すべき電流は、１つのＬＥＤに流れる電流だけでよく、１０ｍＡ〜１００ｍＡ程度でよいが、電源が供給すべき電圧は、各ＬＥＤの順方向電圧降下を加算した大きさとなる。この場合、高電圧の電源が必要となり、装置が複雑になる。たとえば５００個のＬＥＤを並列に接続した場合、各ＬＥＤの順方向電圧降下を４Ｖとすると、２ｋＶ（５００×２Ｖ）の電圧の電源が必要となる。
抵抗損失の大きさと、電源の構成の複雑さとの兼ね合いから、一般的な照明装置は、直列に接続されたＬＥＤから成る複数のＬＥＤアレイを並列に接続して構成される。この場合、１つのＬＥＤが故障して、オープンモード、すなわち電流が流れない非導通状態になると、故障したＬＥＤを含むＬＥＤアレイがオープンモードとなり、このＬＥＤアレイの全てのＬＥＤが消灯してしまう。
図１１は、他の従来の技術の照明装置１の構成の一部を模式的に示す回路図である。この照明装置１は、２つのＬＥＤ２，３を並列に接続し、この並列に接続された２つのＬＥＤ２，３から成るＬＥＤユニット４を直列に接続した構成を有する。ＬＥＤユニット４の一方のＬＥＤ２が故障してオープンモードに変化したとしても、他方のＬＥＤ３が導通状態であれば、このＬＥＤユニット４がオープンモードに変化しないので、ＬＥＤアレイの全てのＬＥＤ２，３が消灯することを防ぐことができる。
ＬＥＤの平均故障間隔が１０^６時間であっても、数百個のＬＥＤを有する照明装置では、数千時間に１つの割合でＬＥＤが故障する可能性がある。図１１に示す従来の技術の照明装置１では、ＬＥＤユニットの一方のＬＥＤ２が故障してオープンモードに変化すると、故障した一方のＬＥＤ２に流れていた電流が他方のＬＥＤ３に流れるので、他方のＬＥＤ３に流れる電流が大きくなり、他方のＬＥＤ３の負荷が大きくなる。従来の技術の照明装置１では、ＬＥＤ２，３に印加される電圧を個別に測定することができないので、ＬＥＤ２，３の故障を検出することが難しく、ＬＥＤ２，３の故障に対応した対策を取ることが難しいという問題が生じる。
また、直列に接続されたＬＥＤから成る複数のＬＥＤアレイを並列に接続した場合、前述したように１つのＬＥＤが故障して非導通状態になると、故障したＬＥＤを含むＬＥＤアレイの全てのＬＥＤが消灯してしまうという問題がある。

したがって本発明の目的は、直列に接続された複数の発光素子のうちの一部の発光素子が故障したとしても、全ての発光素子が消灯することを防ぐことができる照明装置を提供することである。
また本発明の目的は、発光素子の故障の検出が容易な照明装置およびこの照明装置を備える液晶表示装置を提供することである。
本発明は、電圧を印加することによって発光する複数の発光素子が、相互に直列に接続されて形成される発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの各発光素子に個別に並列に接続され、各発光素子が発光状態のときに印加される電圧よりも高い予め定める電圧が印加されたときに、電流が流れない非導通状態から電流が流れる導通状態に変化する複数の電流迂回素子と、
前記発光素子アレイに直列に接続され、各発光素子に電圧を印加する電源部とを含むことを特徴とする照明装置である。
また本発明は、電源部から各発光素子を経て接地部位にわたる接続経路上に接続される電圧検出用の複数の端子部をさらに含むことを特徴とする。
また本発明は、複数の前記発光素子アレイを含み、
前記各端子部は、
端子部本体と、
制御端子を有し、電源部から各発光素子を経て接地部位にわたる接続経路と前記端子部本体との間に接続され、制御端子に与えられる制御信号に応じて、非導通状態および導通状態が切換わるスイッチ素子とを含み、
互いに異なる発光素子アレイに接続される端子部の端子部本体が、相互に接続されることを特徴とする。
また本発明は、１つの前記発光素子アレイに接続される各端子部の制御端子は、相互に接続されることを特徴とする。
また本発明は、前記スイッチ素子は、ＭＯＳ電界効果トランジスタを含むことを特徴とする。
また本発明は、前記スイッチ素子は、バイポーラトランジスタを含むことを特徴とする。
また本発明は、前記電源部は、定電流を供給する定電流源から成ることを特徴とする。
また本発明は、前記照明装置と、
照明装置の光を放射する一表面に対向して設けられる液晶表示パネルと、
前記端子部の電圧を測定する電圧測定部と、
電圧測定部の測定結果に基づいて各発光素子の発光状態を検出し、各発光素子の発光状態に基づいて前記液晶表示パネルの光の透過率を調整する制御部とを含むことを特徴とする液晶表示装置である。

本発明の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
図１は、本発明の実施の一形態の照明装置の回路構成を示す回路図である。
図２は、電源部Ｐの回路構成を示す回路図である。
図３は、照明装置の平面図である。
図４は、図３の切断面線ＩＶ−ＩＶから見た照明装置の断面図である。
図５は、照明装置を備える液晶表示装置を模式的に示す斜視図である。
図６は、全ての発光素子Ｔが正常に発光している状態の照射面における照明装置および各発光素子Ｔからの光の強度を模式的に表す図である。
図７は、１つの発光素子Ｔが消灯した状態の照射面における照明装置および各発光素子Ｔからの光の強度を模式的に表す図である。
図８は、１つの発光素子Ｔが消灯状態の照射面における照明装置および各発光素子Ｔからの光の強度および液晶表示パネルの透過率を模式的に表す図である。
図９は、本発明のさらに他の実施の形態の照明装置の電源部Ｐの回路構成を示す回路図である。
図１０は、本発明のさらに他の実施の形態の照明装置の一部の回路構成を示す回路図である。
図１１は、他の従来の技術の照明装置の構成の一部を模式的に示す回路図である。

以下図面を参考にして本発明の好適な実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の一形態の照明装置１０の回路構成を示す回路図である。照明装置１０は、液晶表示装置２１におけるバックライトに用いられる。照明装置１０は、複数の発光素子アレイＳ１，Ｓ２，…，Ｓｉ−１，Ｓｉ（記号ｉは、２以上の整数）と、複数の電流迂回素子Ｕと、複数の端子部１１と、複数の電源部Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐｉ−１，Ｐｉとを含んで構成される。なお図１には、後述する液晶表示装置２１に備えられる制御部２２と、電圧測定部２３とが示されている。
以後、発光素子アレイＳ１，Ｓ２，…，Ｓｉ−１，Ｓｉを総称する場合、および発光素子アレイＳ１，Ｓ２，…，Ｓｉ−１，Ｓｉのうちの不特定のものを示す場合、単に発光素子アレイＳと記載する場合がある。また電源部Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐｉ−１，Ｐｉを総称する場合、および電源部Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐｉ−１，Ｐｉのうちの不特定のものを示す場合、単に電源部Ｐと記載する場合がある。
発光素子アレイＳｍ（記号ｍは、正の整数）は、発光素子Ｔ（１，ｍ），Ｔ（２，ｍ），…，Ｔ（ｊ−１，ｍ），Ｔ（ｊ，ｍ）（記号ｊは、２以上の整数）が相互に直列に接続されて構成される。以後、発光素子アレイＳを構成する複数の発光素子を総称する場合、および発光素子アレイＳを構成する複数の発光素子のうちの不特定のものを示す場合、単に発光素子Ｔと記載する場合がある。図１には、ｉ＝３，ｊ＝３の場合の照明装置１０を示している。
発光素子Ｔは、電圧を印加することによって発光する。本実施の形態では、発光素子Ｔは、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：略称ＬＥＤ）によって実現される。発光素子Ｔは、たとえばアノードＡと、ｐ形半導体層と、ｎ形半導体層と、カソードＫとがこの順に積層されて構成される。アノードＡとカソードＫとは、金属材料および合金材料などの導電性を有する材料を用いて形成され、具体的には、金（Ａｕ）、金とゲルマニウムとの合金（ＡｕＧｅ）、金と亜鉛との合金（ＡｕＺｎ）、ニッケル（Ｎｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）などによって形成される。ｎ形半導体層およびｐ形半導体層は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌＧａＩｎＮ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、およびインジウムガリウムリン（ＩｎＧａＰ）などの半導体材料に不純物をドーピングしたものを用いて形成される。特に、照明装置１０を液晶表示装置２１のバックライトに使用する場合には、白色光を発生する必要があるので、通常は光の３原色である赤色、緑色および青色の３色をベースに混色を行い白色とする。演色性があまり重要視されない場合には、青色ＬＥＤに黄色色素を混合した白色ダイオードを使用することができる。逆に演色性がより重視される場合には、光の３原色に加え、黄色、シアン等のＬＥＤを追加してもよい。発光素子Ｔのｎ形半導体層およびｐ形半導体層は、ＧａＮなどの半導体材料に不純物をドーピングしたものを用いて形成される。
発光素子アレイＳｍの各発光素子Ｔは、順方向に相互に直列に接続される。すなわち発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）（記号ｎは、１以上の整数）のカソードＫと発光素子Ｔ（ｎ＋１，ｍ）のアノードＡとが電気的に接続される。ＬＥＤの順方向電圧降下は、ＬＥＤの発光色（発光波長）に依存する（赤：１．５Ｖ〜青紫：４．５Ｖ）ため、発光素子アレイＳｍは同じ発光色を持つＬＥＤで構成することが好ましい。
発光素子Ｔが発光状態のときのアノードＡとカソードＫとの間の電圧である順方向電圧降下Ｖ１は、１．５Ｖ〜４．５Ｖ程度である。順方向電圧降下Ｖ１は、電流の変化に対する変化が少なく、定電圧特性を有する。また発光素子Ｔが故障すると、電流が流れる導通状態、すなわちショートモードから、電流が流れない非導通状態、すなわちオープンモードに変化する。
電流迂回素子Ｕは、各発光素子Ｔに個別に並列に接続される。以後、発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）に個別に並列に接続される電流迂回素子Ｕを特定して示す場合、電流迂回素子Ｕ（ｎ，ｍ）と記載する場合がある。電流迂回素子Ｕは、予め定める電圧が印加されたときに、電流が流れない非導通状態から電流が流れる導通状態に変化する。この予め定める電圧は、発光素子Ｔが発光状態のときに印加される電圧よりも高い値に選ばれる。具体的には、予め定める電圧は、照明装置１０の使用時における発光素子Ｔの順方向電圧降下Ｖ１よりも高い値に選ばれる。以後電流迂回素子Ｕが非導通状態から導通状態に変化するときの予め定める電圧を、絶縁破壊電圧Ｖ２と記載する場合がある。予め定める電圧が、順方向電圧降下Ｖ１よりも高い値に選ばれることによって、並列に接続された発光素子Ｔが正常に発光しているときには、電流迂回素子Ｕは、非導通状態を維持する。したがって並列に接続された発光素子Ｔが発光状態のときには、電流迂回素子Ｕに電流が流れず、電流迂回素子Ｕによって電力が消費されない。
電流迂回素子Ｕは、本実施の形態では２端子素子であって、アンチヒューズよって実現される。電流迂回素子Ｕは、導電層と、ポリシリコン層と、電気絶縁層とポリシリコン層と、導電層とがこの順で積層されて構成される。導電層は、金属材料および合金材料などの導電性を有する材料を用いて形成され、具体的には、金（Ａｕ）、金とゲルマニウムとの合金（ＡｕＧｅ）、金と亜鉛との合金（ＡｕＺｎ）、ニッケル（Ｎｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）などによって形成される。ポリシリコン層は、導電性を有するポリシリコンによって形成される。電気絶縁層は、電気絶縁性を有し、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）などによって形成される。電流迂回素子Ｕは、半導体プロセスによって小形に形成される。このような小形の電流迂回素子Ｕを用いることによって、照明装置１０の小形化が実現される。本実施の形態では、電流迂回素子Ｕ（ｎ，ｍ）の一方の導電層は、発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）のアノードＡに電気的に接続され、電流迂回素子Ｕ（ｎ，ｍ）の他方の導電層は、発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）のカソードＫに電気的に接続される。
各電源部Ｐは、各発光素子アレイＳに個別に直列に接続され、各発光素子Ｔに電圧を印加する。具体的には、電源部Ｐｍは、発光素子アレイＳｍに直列に接続される。電源部Ｐｍの高電圧側の端子１５は、発光素子アレイＳｍの発光素子Ｔ（１，ｍ）のアノードＡに接続される。電源部Ｐは、本実施の形態では、定電流源として機能し、発光素子アレイＳに定電流を供給する。
図２は、電源部Ｐの回路構成を示す回路図である。電源部Ｐは、接合形電界効果トランジスタ（Junction Field Effect Transistor：略称ＪＦＥＴ）１２と、抵抗器１３とを含んで構成される。ＪＦＥＴ１２のドレインは、接地部位であるグランドに対して正電圧となる正電源に接続される。正電源は、ＪＦＥＴ１２のドレインに定電圧を印加する。
抵抗器１３の一端は、ＪＦＥＴ１２のソースに接続され、抵抗器１３の他端は、ＪＦＥＴ１２のゲートに接続される。すなわちＪＦＥＴ１２のソースは、抵抗器１３を介してゲートに接続される。また抵抗器１３の他端は、発光素子Ｔ（１，ｍ）のアノードＡに接続される。
ＪＦＥＴ１２のドレインとソースとの間に流れる電流は、ゲートとソースとの間の電圧によって定まるので、抵抗器１３の抵抗値を一定とすると、抵抗器１３の他端を通って発光素子アレイＳに流れる電流は、一定になる。すなわち電源部Ｐは、定電流源として機能し、発光素子アレイＳのインピーダンスが変化したとしても、発光素子アレイＳに一定の電流を流すことができる。電源部Ｐから発光素子アレイＳに流れる電流は、抵抗器１３の抵抗値に依存するので、この抵抗値を調整することによって発光素子アレイＳに流れる電流、すなわち各発光素子Ｔに流れる電流を調整することができる。電源部Ｐは、たとえば１０ｍＡ〜１００ｍＡの定電流を出力して発光素子アレイＳに供給する。これによって、各発光素子Ｔには、１０ｍＡ〜１００ｍＡの電流が流れる。
各端子部１１は、端子部本体Ｘと、スイッチ素子Ｗとをそれぞれ含んで構成される。スイッチ素子Ｗは、制御信号が与えられる制御端子１４を有する。本実施の形態では、スイッチ素子Ｗは、ｎチャンネル形ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor FET）によって実現される。前記制御端子１４は、ＭＯＳＦＥＴのゲート１９に対応する。
各端子部１１のスイッチ素子Ｗのドレイン１８は、電源部Ｐから各発光素子Ｔを経て接地部位であるグランドにわたる接続経路上に接続される。本実施の形態では、前記接続経路は、発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）のアノードＡと、発光素子Ｔ（ｎ＋１，ｍ）のカソードＫとが電気的に接続される経路と、発光素子Ｔ（１，ｍ）のアノードＡと電源部Ｐｍの高電圧側の端子１５とが電気的に接続される経路とに対応する。具体的には、各端子部１１のスイッチ素子Ｗのドレイン１８は、各発光素子ＴのアノードＡに個別に電気的に接続される。以後、発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）のアノードＡに個別に接続される端子部１１のスイッチ素子Ｗを特定して示すときには、スイッチ素子Ｗ（ｎ，ｍ）と記載する場合がある。
１つの発光素子アレイＳに接続される各端子部１１の制御端子１４は、相互に接続される。すなわちスイッチ素子Ｗ（１，ｍ），Ｗ（２，ｍ），…，Ｗ（ｊ−１，ｍ），Ｗ（ｊ，ｍ）の各制御端子１４は、互いに接続され、それぞれ制御部２２に接続される。このように各制御端子１４を互いに接続することによって、照明装置１０の端子の数を抑制することができる。
スイッチ素子Ｗのサブストレート端子１６は、ソース１７、ドレイン１８およびゲート１９のうちの最低の電位以下の電位となる部位に接続される。本実施の形態ではスイッチ素子Ｗのサブストレート端子１６は、グランドに接続される。
互いに異なる発光素子アレイＳに接続される各端子部１１の端子部本体Ｘは、相互に接続される。本実施の形態では、スイッチ素子Ｗ（ｎ，１），Ｗ（ｎ，２），…，Ｗ（ｎ，ｉ−１），Ｗ（ｎ，ｉ）の各ソース１７が相互に接続されて共通の端子部本体Ｘに接続される。したがって発光素子Ｔ（ｎ，１），Ｔ（ｎ，２），…，Ｔ（ｎ，ｉ−１），Ｔ（ｎ，ｉ）に接続される端子部１１の端子部本体Ｘが共通化される。スイッチ素子Ｗ（ｎ，１），Ｗ（ｎ，２），…，Ｗ（ｎ，ｉ−１），Ｗ（ｎ，ｉ）の各ソース１７が相互に接続される端子部本体Ｘを特定して示す場合、端子部本体Ｘｎと記載する場合がある。このように端子部本体Ｘを共通化することによって、照明装置１０の端子の数を抑制することができる。
スイッチ素子Ｗは、制御端子１４に与えられる制御信号に応じて非導通状態および導通状態が切換わる。すなわちスイッチ素子Ｗは、前記接続経路と同電位である発光素子ＴのアノードＡと端子部本体Ｘとを非導通状態および導通状態のいずれかに切換える。本実施の形態では、制御信号としてサブストレート端子１６が接続されるグランドの電圧よりも高い電圧が制御端子１４に印加されると、スイッチ素子Ｗのソース１７とドレイン１８とが導通し、発光素子ＴのアノードＡと、端子部本体Ｘとを導通状態にする。また制御信号としてサブストレート端子１６が接続されるグランドの電圧と同じ電圧を制御端子１４に印加すると、スイッチ素子Ｗのソース１７とドレイン１８とが非導通状態となり、発光素子ＴのアノードＡと、端子部本体Ｘとが非導通状態になる。スイッチ素子ＷにＭＯＳＦＥＴを用いるので、電圧を制御するだけで発光素子ＴのアノードＡと、端子部本体Ｘとを、非導通状態および導通状態のいずれかに容易に切換えることができる。
スイッチ素子Ｗ（１，ｍ），Ｗ（２，ｍ），…，Ｗ（ｊ−１，ｍ），Ｗ（ｊ，ｍ）の各制御端子１４にそれぞれ制御信号としてグランドよりも高い電圧を印加し、Ｗ（１，ｍ），Ｗ（２，ｍ），…，Ｗ（ｊ−１，ｍ），Ｗ（ｊ，ｍ）を除くスイッチ素子Ｗの制御端子１４にそれぞれ制御信号としてグランドと同じ電圧を印加した場合の回路の動作について説明する。この場合、スイッチ素子Ｗ（１，ｍ），Ｗ（２，ｍ），…，Ｗ（ｊ−１，ｍ），Ｗ（ｊ，ｍ）のソース１７とドレイン１８とは導通状態となり、スイッチ素子Ｗ（１，ｍ），Ｗ（２，ｍ），…，Ｗ（ｊ−１，ｍ），Ｗ（ｊ，ｍ）を除くスイッチ素子Ｗのソース１７とドレイン１８とは非導通状態となる。したがって端子部本体Ｘｎと、発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）のアノードＡとが導通状態となる。すなわち端子部本体Ｘｎは、発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）のアノードＡと同電位となる。たとえば発光素子Ｔ（１，２），Ｔ（２，２），Ｔ（３，２）の制御端子１４に制御信号としてグランドよりも高い電圧を印加し、この発光素子Ｔ（１，２），Ｔ（２，２），Ｔ（３，２）を除く発光素子Ｔの制御端子１４に制御信号としてグランドと同じ電圧を印加すると、端子部本体Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３は、それぞれ発光素子Ｔ（１，２），Ｔ（２，２），Ｔ（３，２）のアノードＡと同電位となる。このようにスイッチ素子Ｗの制御端子１４に与える制御信号を制御することによって、端子部本体Ｘｎの電圧を、発光素子アレイＳｍの発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）のアノードＡと同じ電圧にすることができる。
照明装置１０の１つの発光素子Ｔが故障して、ショートモードからオープンモードに変化したときの回路の動作について説明する。
全ての発光素子Ｔが正常でショートモードのとき、各発光素子Ｔには電源部Ｐから定電流が供給されて、各発光素子ＴのアノードＡとカソードＫとの間には、順方向電圧降下Ｖ１が印加されている状態である。このとき各発光素子Ｔに並列に接続された電流迂回素子Ｕには、それぞれ順方向電圧降下Ｖ１が印加されている。電流迂回素子Ｕは、絶縁破壊電圧Ｖ２を超える電圧が印加されない限りオープンモードを維持するので、並列に接続された発光素子Ｔが発光状態のときには、オープンモードを維持する。したがって、発光素子Ｔが故障してショートモードに変化しない限り、電流迂回素子Ｕには電流が流れない。
発光素子アレイＳｍの発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）が故障してショートモードからオープンモードに変化すると、発光素子Ｔは直列に接続されているので、発光素子アレイＳｍは、ショートモードからオープンモードに変化する。このときオープンモードに変化した発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）に並列に接続された電流迂回素子Ｕ（ｎ，ｍ）には、一時的に発光素子アレイＳｍの発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）を除く残余の発光素子Ｔの順方向電圧降下Ｖ１を合計した電圧｛Ｖ１×（ｊ−１）｝が印加される。この電圧が、絶縁破壊電圧Ｖ２を超えると、電流迂回素子Ｕ（ｎ，ｍ）がオープンモードからショートモードに変化する。電流迂回素子Ｕ（ｎ，ｍ）がショートモードに変化すると、故障する前に発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）に流れていた電流が、電流迂回素子Ｕ（ｎ，ｍ）を迂回して流れるようになり、発光素子アレイＳｍがオープンモードからショートモードに変化する。これによって発光素子アレイＳｍの故障した発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）を除く残余の発光素子Ｔが発光状態となり、正常な発光素子Ｔが消灯してしまうことを防ぐことができる。
発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）が故障すると、発光素子アレイＳｍのインピーダンスが変化するが、電源部Ｐｍは、定電流を発光素子アレイＳｍに供給するので、各発光素子Ｔに流れる電流は変化しない。したがって発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）が故障したとしても、正常に発光している各発光素子Ｔにかかる負荷は変化せず、発光素子Ｔに過負荷がかかることを防ぐことができる。これによって照明装置１０の長寿命化を図ることができる。
電圧測定部２３は、グランドを基準とした端子部１１の電圧を測定する。電圧測定部２３は、たとえばＡ／Ｄ変換器によって実現される。電圧測定部２３は、測定した端子部１１の電圧を、デジタルデータとして制御部２２に与える。本実施の形態では、電圧測定部２３は、端子部本体Ｘｎの電圧と発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）のアノードＡとが同じ電圧のときに端子部本体Ｘｎの電圧を測定し、発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）のアノードＡの電圧を測定する。
制御部２２は、電圧測定部２３から与えられる端子部１１の電圧に基づいて、各発光素子ＴのアノードＡとカソードＫとの間の電圧を算出する。発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）のアノードＡとカソードＫとの間の電圧は、電流迂回素子Ｕ（ｎ，ｍ）の電圧降下と同じである。具体的には、端子部本体Ｘｎの電圧から端子部本体Ｘｎ＋１の電圧を減算することによって、発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）のアノードＡとカソードＫとの間の電圧を算出する。また各端子部本体Ｘの電圧は、グランドを基準とした電圧なので、発光素子Ｔ（ｊ，ｍ）のアノードＡとカソードＫとの間の電圧は、端子部本体Ｘｊの電圧と同じである。
発光素子Ｔが正常であって、ショートモードで発光しているとき、発光素子ＴのアノードＡとカソードＫとの間の電圧は、順方向電圧降下Ｖ１である。順方向電圧降下Ｖ１は、前述したように１．５Ｖ〜４．５Ｖ程度である。
発光素子Ｔが故障してオープンモードに変化すると、この発光素子Ｔに並列に接続された電流迂回素子Ｕがショートモードに変化し、オープンモードの発光素子ＴのアノードＡとカソードＫとの間の電圧は、電流迂回素子Ｕの電圧降下と同じとなる。電流迂回素子Ｕがショートモードになると、電流迂回素子Ｕの抵抗が零に近くなるので、電流迂回素子Ｕの電圧降下は、零に近くなる。ショートモードの電流迂回素子Ｕの抵抗値は、たとえば５０ｍΩ以下となる。発光素子Ｔに１０ｍＡ〜１００ｍＡの電流を流して使用している場合、電流迂回素子Ｕには１０ｍＡ〜１００ｍＡの電流が流れるので、電流迂回素子Ｕの電圧降下は、５ｍＶ以下となり、順方向電圧降下Ｖ１に比べ十分に小さい値となる。したがって、端子部本体Ｘｎの電圧から端子部本体Ｘｎ＋１の電圧を減算した値が、順方向電圧降下Ｖ１に比べ小さい場合、発光素子アレイＳｍの発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）がオープンモードであって、消灯状態であることがわかる。また、端子部本体Ｘｊの電圧が零に近い場合、発光素子Ｔ（ｊ，ｍ）がオープンモードであって、消灯状態であることがわかる。このように電圧測定部２３から与えられる各端子部本体Ｘの電圧を表すデジタルデータを処理することによって、制御部２２は、電圧測定部２３の測定結果に基づいて各発光素子Ｔの発光状態を検出し、ショートモードで消灯している発光素子Ｔを特定することができる。
図３は、照明装置１０の平面図である。図４は、図３の切断面線ＩＶ−ＩＶから見た照明装置１０の断面図である。図３には、ｉ＝７，ｊ＝５の場合の照明装置１０が示されている。
各発光素子アレイＳは、表面が略平面状である電気絶縁性を有する基板２４上に相互に等間隔をあけて直線状に配列される。照明装置１０は、発光素子Ｔから光が放射される向きに基板２４の周縁から延びる枠体２９をさらに備える。この枠体２９は、基板２４から離反するに連れて、基板２４の厚み方向に垂直な断面の形状が大きくなるように形成される。この枠体２９によって、各発光素子Ｔからの光が基板２４の厚み方向の一方を除く向きに漏れることを防ぐことができる。また発光素子Ｔは、基板２４上に相互に等間隔をあけて、発光素子アレイＳの配列される方向に垂直な方向に直線状に配列される。すなわち発光素子Ｔは、基板２４上においてマトリクス状に配置される。各発光素子Ｔは、光の放射方向が基板２４の表面に垂直な方向となるように基板２４に設けられる。図１に示す回路の電気的接続は、ボンディングワイヤおよび基板２４に形成されるランドなどによって実現される。
以上説明した液晶表示装置２１によれば、ショートモードで消灯している発光素子Ｔを特定することができるので、液晶表示装置２１の良品と不良品とを判別する検査を簡易に行うことができ、交換すべき発光素子Ｔを容易に特定することができる。
図５は、照明装置１０を備える液晶表示装置２１を模式的に示す斜視図である。液晶表示装置２１は、液晶表示パネル３１と、バックライトユニット３２と、電圧測定部２３と、制御部２２と、駆動部とを含んで構成される。
バックライトユニット３２は、第１裏面シールド３３と、第１裏面シールド３３の厚み方向一表面上に設けられる本実施の形態の照明装置１０と、照明装置１０の厚み方向一表面上に設けられる拡散板３４と、拡散板３４の厚み方向一表面上に設けられる拡散シート３５と、拡散シート３５の厚み方向一表面上に設けられるプリズムシート３６と、プリズムシート３６の厚み方向一表面上に設けられる反射・偏光シート３７と、反射・偏光シート３７の厚み方向一表面の周縁部に設けられるスペーサ３８とを含んで構成される。液晶表示パネル３１は、スペーサ３８を介して反射・偏光シート３７に対向して設けられ、照明装置１０の光を放射する一表面に対向して設けられる。
第１裏面シールド３３は、液晶表示装置２２を機械的衝撃などから保護する。拡散板３４および拡散シート３５は、それぞれ通過する光を散乱して拡散する半透明の板およびシートから成る。照明装置１０からの光は、拡散板３４および拡散シート３５を通過することによって拡散され、照明装置１０の厚み方向に垂直な仮想一平面上において均一な輝度むらの少ない光となる。拡散シート３５を通過した光は、プリズムシート３６を通過して、反射・偏光シート３７を透過し、液晶表示パネル３１に集光される。液晶表示装置２２は、与える電気信号により偏光角度を回転される効果により光の透過量を制御する。偏光シートは、あらかじめ液晶表示装置２２に入射する光の偏光をそろえ、液晶表示装置から出射する部分の偏光シートとの組み合わせで透過量を制御するためのものである。従来は、目的としない偏光方向の光を吸収することで偏光の向きをそろえる、いわゆる偏光シートが用いられていたが、光の利用効率を高める目的で、目的としない偏光方向の光を反射することで偏光の向きをそろえる反射シートを用いることも行われている。
液晶表示パネル７６は、アクティブマトリクス駆動法によって制御され、液晶層と、１対の配向膜と、共通の電位の透明電極と、複数のＴＦＴ（Thin Film Transistor）から成りそれぞれに個別に電圧が印加される透明電極と、１対のガラス基板と、カラーフィルタと、１対の偏光フィルタとを含んで構成される。液晶層は、スペーサを挟んで対向して配置される１対の配向膜の間に充填される。透明電極は、１対の配向膜を挟んで対向して配置される。カラーフィルタは、１対の配向膜のうちの照明装置１０から離間する一方の厚み方向一表面上に設けられる。１対のガラス基板は、カラーフィルタと他方の配向膜とを挟んで対向して配置される。１対の偏光フィルタは、１対のガラス基板を挟んで対向して設けられる。
制御部２２は、中央処理装置（Central Processing Unit：略称ＣＰＵ）を含んで実現され、たとえばマイクロコンピュータによって実現される。制御部２２は、記憶部を有し、この記憶部に記憶された制御プログラムを実行することによって、制御信号を制御端子１４に与えたり、駆動部および電圧測定部２３を制御したりする。
駆動部は、制御部２２から与えられる制御指令に基づいて、透明電極に与える電圧の大きさを調整することによって、バックライトユニット３２から照射される光の透過率を調整し、液晶表示パネル３１に画像情報を可視表示させる。
制御部２２は、前述したように制御信号を制御端子１４に与え、電圧測定部２３から与えられる端子部本体Ｘの電圧を表すデジタルデータに基づいて、各発光素子Ｔの発光状態を検出する。また制御部２２は、駆動部を制御して、検出した各発光素子Ｔの発光状態に基づいて、液晶表示パネルの光の透過率を調節する。具体的には、駆動部が透明電極に与える電圧を制御することによって、液晶表示パネル３１の透過率を調整する。
図６は、全ての発光素子Ｔが正常に発光している状態の照射面における照明装置１０および各発光素子Ｔからの光の強度を模式的に表す図である。図７は、１つの発光素子Ｔが消灯した状態の照射面における照明装置１０および各発光素子Ｔからの光の強度を模式的に表す図である。図８は、１つの発光素子Ｔが消灯状態の照射面における照明装置１０および各発光素子Ｔからの光の強度および液晶表示パネル３１の透過率を模式的に表す図である。
照射面は、基板２４から予め定める間隔をあけて想定される基板２４の厚み方向の一表面に平行な仮想一平面である。縦軸は、光強度を表す。図８において、縦軸は、光強度および透過率を表す。横軸は、発光素子Ｔが配列される直線上の距離を表す。照明装置１０からの光の光強度を実線２５で表し、各発光素子Ｔからの光の光強度をそれぞれ１点鎖線２６で表す。また消灯状態の発光素子Ｔが発光していたときの、この発光素子Ｔからの光の光強度および照明装置１０からの光の光強度を点線２７で表す。また液晶表示パネル３１の透過率を、２点鎖線２８で表す。
照明装置１０からの光は、各発光素子Ｔからの光を重ね合わせた光である。各発光素子Ｔの間隔は、各発光素子Ｔが正常に発光しているときに、照明装置１０からの光の強度が照射面において一定となるように定められる。照明装置１０からの光は、各発光素子Ｔからの光を重ね合わせた光なので、１つの発光素子Ｔが消灯すると、この発光素子Ｔからの光の強度分だけ照射面において光強度が弱くなる。したがって照射面において、光強度が均一にならずに、消灯した発光素子Ｔの照射領域が暗くなり、光強度にへこみが生じる。
記憶部は、特定の発光素子Ｔが消灯したときの、消灯した発光素子Ｔの照射領域の光強度がどの程度低下するかを表す情報を予め記憶している。前記情報は、各発光素子Ｔの配置から算出することができる。制御部２２は、各発光素子Ｔの発光状態に基づいて前記液晶表示パネル３１の光の透過率を調整する。具体的には制御部２２は、記憶部に記憶された情報に基づいて、特定の発光素子Ｔが消灯したときの、前記光強度のへこみを見積る。制御部２２は、見積った光強度のへこみから、このへこみを補正するために液晶表示パネル３１のどの部位の透過率をどの程度調整すべきかを判断し、駆動部を制御して液晶表示パネル３１の透過率を調整する。
液晶表示パネル３１の光の透過率は、画像情報と、発光素子Ｔの発光状態とに応じて調整される。たとえば画像情報がｋビット（記号ｋは、正の整数）で表される場合、透過率を調整するための透過率情報は、この画像情報の下位に調整用のｓビット（記号ｓは、正の整数）を付加した（ｋ＋ｓ）ビットの情報から構成される。液晶表示パネル３１の光の透過率は、透過率情報に基づいて調整され、たとえば透過率情報が大きいほど透過率を大きくし、透過率情報が小さいほど透過率を小さくする。具体的には、透過率情報が大きいほど透明電極に印加する電圧を大きくし、透過率情報が小さいほど透明電極に印加する電圧を小さくする。
透過率を調整するための情報の下位ｓビットは、全ての発光素子Ｔが発光しているときには、「０」に設定される。また消灯した発光素子Ｔの照射領域の下位ｓビットは、透過率を調整すべき度合に応じて設定される。具体的には、透過率を調整すべき度合が高いほど、下位ｓビットの数値を大きくする。たとえば透過率を最も調整すべき部位の下位ｓビットは、全て「１」に設定される。これによって、透過率を調整するための情報が、（２^ｓ−１）かさ上げされるので、この分だけ透過率が高くなり、消灯した発光素子Ｔの照射領域が（２^ｓ−１）階調上がる。このように透過率を調整することによって、液晶表示パネル３１における消灯した発光素子Ｔの照射領域が暗くなることを防ぐことができる。
本発明の他の実施の形態の照明装置では、照明装置１０においてスイッチ素子Ｗは、ｐチャンネル形ＭＯＳＦＥＴによって実現される。この場合、前述の実施の形態における発光素子ＴのアノードＡとカソードＫとの接続関係を反転させ、かつ前述の実施の形態におけるグランドと電源部Ｐの高電圧側の端子１５とを交換させる。すなわち発光素子Ｔ（１，ｍ）のカソードＫをグランドに接続し、発光素子Ｔ（ｊ，ｍ）のアノードＡおよびサブストレート端子１６を電源部Ｐｍの高電圧側の端子１５に接続すればよい。またＭＯＳＦＥＴのソース１７とドレイン１８とを導通させるには、制御端子１４として機能するゲート１９にサブストレート端子１６の電圧よりも低い電圧を印加すればよい。
本発明のさらに他の実施の形態の照明装置では、照明装置１０において発光素子Ｔ（ｊ，ｍ）のカソードＫに接続されるスイッチ素子Ｗをさらに設けてもよい。この場合、制御部２２は、グランドの電位を基準にしなくても、発光素子Ｔ（ｊ，ｍ）に接続される２つのスイッチ素子Ｗのソース１７の電圧の差から、発光素子Ｔ（ｊ，ｍ）のアノードＡとカソードＫとの間に印加される電圧を算出することができる。
本発明のさらに他の実施の形態の照明装置では、照明装置１０において電流迂回素子Ｕは、タンタル焼結電解コンデンサによって実現されてもよい。タンタル焼結電解コンデンサは、予め定める電圧が印加されると、オープンモードからショートモードに変化する。ショートモードに変化する電圧が、発光素子Ｔの順方向電圧降下Ｖ１よりも高いタンタル焼結電解コンデンサであれば、前述したように並列に接続される発光素子Ｔがオープンモードに変化したときに、電流迂回素子Ｕは、オープンモードからショートモードに変化する。これによって故障してオープンモードに変化した発光素子Ｔのみが消灯する照明装置が実現される。
図９は、本発明のさらに他の実施の形態の照明装置の電源部Ｐの回路構成を示す回路図である。本実施の形態の照明装置は、前述の各実施の形態の電源部Ｐの構成が異なる。電源部Ｐは、演算増幅器４５と、抵抗器４６と、定電圧源４７とを含んで構成される。定電圧源４７は、たとえば３端子レギュレータによって実現される。
演算増幅器４５の正側の電源端子は、グランドよりも電圧の高い正電源に接続される。演算増幅器４５の負側の電源端子は、グランドよりも電圧の低い負電源に接続される。抵抗器４６の一端は、演算増幅器４５の出力端子に接続される。抵抗器４６の他端は、定電圧源の定電圧側の端子と、演算増幅器４５の反転入力端子に接続される。定電圧源４７の高電圧側の端子１５は、演算増幅器４５の非反転入力端子に接続される。抵抗器４６の他端は、発光素子Ｔ（１，ｍ）のアノードＡに接続される。演算増幅器４５は、抵抗器４６を流れる電流による電圧降下が、定電圧源４７の電圧に一致するように動作する。このとき、演算増幅器４５の入力インピーダンスが抵抗器４６および負荷として接続される定電流出力１５のインピーダンス並列和より十分高ければ、演算増幅器４５の反転入力端子に流れる電流が無視でき、抵抗器４６を流れる電流は抵抗アレイに流れる電流となる。定電圧源４７の電圧をＶ_４７とし、抵抗器４６の抵抗値をＲ_４６とするとき、定電流出力１５の電流Ｉ_１５は、式（１）で表される。
Ｖ_４７＝Ｒ_４６×Ｉ_１５ …（１）
次式（２）で得られる抵抗値を持つ抵抗器を使用することで、定電流出力１５の電流値を設定できる。
Ｒ_４６＝Ｖ_４７／Ｉ_１５ …（２）
本発明のさらに他の実施の形態の照明装置では、電源部Ｐは、カレントミラー回路によって実現されてもよい。また電源部Ｐは、チョッパ制御によって実現されてもよい。
図１０は、本発明のさらに他の実施の形態の照明装置４０の一部の回路構成を示す回路図である。本実施の形態の照明装置４０は、前述の各実施の形態の照明装置と同様の構成であるので、対応する部分については同一の符号を付して、重複する説明については省略する。本実施の形態の照明装置４０は、前述の各実施の形態の照明装置の端子部１１のスイッチ素子Ｗが異なる。
スイッチ素子Ｗは、本実施の形態では、バイポーラトランジスタ４２と抵抗器４３とを含んで構成される。以後バイポーラトランジスタ４２を省略してトランジスタ４２と記載する場合がある。抵抗器４３の一端は、トランジスタ４２のベースに接続される。各スイッチ素子Ｗの抵抗器４３の他端は、発光素子ＴのアノードＡにそれぞれ接続される。
制御端子１４は、トランジスタ４２のコレクタに対応する。スイッチ素子Ｗ（１，ｍ），Ｗ（２，ｍ），…，Ｗ（ｊ−１，ｍ），Ｗ（ｊ，ｍ）の各制御端子１４は、互いに接続され、それぞれ制御部２２に接続される。スイッチ素子Ｗ（ｎ，１），Ｗ（ｎ，２），…，Ｗ（ｎ，ｉ−１），Ｗ（ｎ，ｉ）の各エミッタは、相互に接続されて端子部本体Ｘｎに接続される。
制御部２２は、発光素子アレイＳｍの発光素子ＴのアノードＡの電圧を測定する場合、スイッチ素子Ｗ（１，ｍ），Ｗ（２，ｍ），…，Ｗ（ｊ−１，ｍ），Ｗ（ｊ，ｍ）の各制御端子１４にそれぞれ制御信号として順方向電圧降下Ｖ１×ｊよりも高い電圧を印加し、Ｗ（１，ｍ），Ｗ（２，ｍ），…，Ｗ（ｊ−１，ｍ），Ｗ（ｊ，ｍ）を除くスイッチ素子Ｗの制御端子１４と制御部２２との間を高抵抗にする。これによってＷ（１，ｍ），Ｗ（２，ｍ），…，Ｗ（ｊ−１，ｍ），Ｗ（ｊ，ｍ）を除くスイッチ素子Ｗのコレクタが開放状態となる。
制御端子１４に発光素子ＴのアノードＡの電圧よりも高い電圧を制御信号として印加すると、コレクタとエミッタとが導通し、エミッタの電圧が、発光素子ＴのアノードＡの電圧からベース−エミッタ間の順方向電圧降下と抵抗器４３の電圧降下とを減算した値となる。コレクタとエミッタとが導通した状態では、ベース−エミッタ間の順方向電圧降下は、ほとんど一定であって、０．６Ｖ〜０．７Ｖ程度である。またコレクタとエミッタとが導通している状態では、ベースにはほとんど電流が流れ込まないので、抵抗器４３の電圧降下は、ベース−エミッタ間の順方向電圧降下に対して無視してもよいくらい小さい。したがって、制御端子１４に発光素子ＴのアノードＡの電圧よりも高い電圧を制御信号として印加すると、エミッタから発光素子ＴのアノードＡの電圧を表す電圧が出力される。スイッチ素子Ｗにバイポーラトランジスタを用いるので、電圧を制御するだけで前記接続経路と同電位である発光素子ＴのアノードＡと、端子部本体Ｘとを、非導通状態または導通状態のいずれかに容易に切換えることができる。
発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）のアノードＡの電圧は、発光素子Ｔ（ｎ，ｍ），（ｎ＋１，ｍ），…，Ｔ（ｊ−１，ｍ），Ｔ（ｊ，ｍ）がショートモードで正常に発光しているときは、順方向電圧降下Ｖ１×（ｊ−ｎ−１）である。発光素子Ｔ（ｎ，ｍ），（ｎ＋１，ｍ），…，Ｔ（ｊ−１，ｍ），Ｔ（ｊ，ｍ）のうちの数個、たとえば４個が消灯してオープンモードのとき、発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）のアノードＡの電圧は、方向電圧降下Ｖ１×（ｊ−ｎ−１−４）である。このように、消灯している発光素子Ｔがある場合、発光素子Ｔ（ｎ，１）Ｔ（ｎ，２），…，Ｔ（ｎ，ｉ−１），Ｔ（ｎ，ｊ）のアノードＡの電圧が互いに異なる場合がある。
発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）のアノードＡの電圧を測定する方法について説明する。仮に抵抗器４３がなく、スイッチ素子Ｗのゲート１９が抵抗器４３を介さずに発光素子ＴのアノードＡに接続される場合、コレクタが開放状態であったとしても、ベースとエミッタとに順方向の電圧が印加されると、ベース−エミッタ間が導通し、エミッタの電圧がベース電圧から順方向電圧降下を減算した値になる。したがって抵抗器４３がない場合、スイッチ素子Ｗ（ｎ，ｍ）の制御端子１４にのみ電圧を印加していたとしても、端子部本体Ｘｎの電圧は、発光素子Ｔ（ｎ，１）Ｔ（ｎ，２），…，Ｔ（ｎ，ｉ−１），Ｔ（ｎ，ｊ）のアノードＡのうちの最も電圧の高い電圧から順方向電圧降下Ｖ１を減算した値となる。このように抵抗器４３がない場合、スイッチ素子Ｗ（ｎ，ｍ）の制御端子１４に高電圧を印加したとしても、端子部本体Ｘｎには発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）のアノードＡの電圧を表す電圧が出力されない場合があるので、発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）のアノードＡの電圧を正確に測定することができない。
スイッチ素子Ｗのベースと発光素子ＴのアノードＡとを抵抗器４３を介して接続した場合、コレクタが開放状態のときにベースとエミッタとが導通して電流が流れると、この抵抗器４３による電圧降下が大きくなるので、エミッタには発光素子ＴのアノードＡの電圧を表す電圧は出力されなくなる。つまり抵抗器４３の電圧降下が、電圧を測定すべき発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）のアノードＡの電圧と、他の発光素子ＴのアノードＡの電圧との電圧差を吸収する。このようにベースに抵抗器４３を接続することによって、スイッチ素子Ｗ（ｎ，ｍ）の制御端子１４に高電圧を印加すると、端子部本体Ｘｎは、発光素子Ｔ（ｎ，ｍ）のアノードＡの電圧を表す電圧となる。これによって故障してオープンモードになった発光素子Ｔがあるか否かに拘わらず、所定の発光素子ＴのアノードＡの電圧を測定し、故障した発光素子Ｔを特定することができる。またコレクタと抵抗器４３の他端との間に順方向の電圧が印加されたとしても、この電圧を抵抗器４３の電圧降下によって吸収することができるので、ベースからコレクタに電流が流れることを防ぐことができる。
本発明のさらに他の実施の形態の照明装置では、スイッチ素子Ｗのトランジスタのエミッタおよびコレクタの接続を、前述の実施の形態の照明装置のトランジスタ４２のエミッタおよびコレクタの接続と逆にしてもよい。具体的には、エミッタと制御部２２とを接続して、エミッタを制御端子１４として機能させ、コレクタを端子部本体Ｘに接続するようにしてもよい。
前述の各実施の形態の照明装置は、液晶表示パネルのバックライトの他に、信号機、高い演色性が求められる撮影スタジオおよびショーウインドウ等への照明などに用いられてもよい。
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。

本発明によれば、電流迂回素子は、発光素子に並列に接続されるので、各発光素子に印加される電圧と同じ電圧が印加される。電流迂回素子は、発光状態のときに発光素子に印加される電圧が印加された状態では、非導通状態を維持するので、発光素子が発光しているときには、非導通状態を維持し、電流を流さない。したがって、発光素子が正常に発光しているときには、電流迂回素子は、電力を消費しない。
各発光素子は、直列に接続されるので、１つの発光素子が故障することによって導通状態から非導通状態に変化すると、発光素子アレイが非導通状態となる。このとき、非導通状態に変化した発光素子に並列に接続された電流迂回素子には、電源部から発光素子アレイに印加されている電圧が一時的に印加される。この電圧が予め定める電圧を超えると、電流迂回素子は、非導通状態から導通状態に変化する。これによって非導通状態に変化した発光素子に流れていた電流が、電流迂回素子を迂回して流れるようになり、発光素子アレイが導通状態に変化する。このように電流迂回素子を発光素子に並列に接続することによって、発光素子アレイの発光素子のうちのいずれかが非導通状態に変化したとしても、発光素子アレイの全ての発光素子が消灯することを防ぐことができる。
また本発明によれば、複数の端子部は、電源部から各発光素子を経て接地部位にわたる接続経路上、すなわち各発光素子間の接続経路または電源部と発光素子との接続経路に接続されるので、各端子部の電圧を測定することによって、各発光素子に印加される電圧が求まる。
前述したように故障して非導通状態となった発光素子に並列に接続された電流迂回素子は、導通状態なので、故障した発光素子に印加される電圧、すなわち導通状態の電流迂回素子の電圧降下は、発光状態の発光素子に印加される電圧に比べて小さい。各発光素子に印加されている電圧を求めることができるので、この電圧から非導通状態に変化した発光素子、すなわち故障した発光素子を容易に特定することができる。
また本発明によれば、スイッチ素子は、制御端子に与えられる制御信号に応じて非導通状態および導通状態が切換わるので、端子部本体は、制御信号に応じて各発光素子間の接続経路または電源部と発光素子との接続経路との接続状態が切換わる。互いに異なる発光素子アレイに接続される端子部の端子部本体は、相互に接続されて同電位となるが、接続経路との接続状態が制御信号に応じて切換わるので、制御信号に応じた特定の接続経路、すなわち特定の発光素子の端子の電圧を出力する。これによって複数の端子部の電圧から、各発光素子に印加されている電圧が求まる。互いに異なる発光素子アレイに接続される端子部の端子部本体を、相互に接続することによって端子部本体を共通化し、端子部本体の数を減らすことができる。これによって照明装置の端子数を減らすことができる。
また本発明によれば、１つの前記発光素子アレイに接続される各端子部の制御端子は、相互に接続されるので、制御端子を共通化することができ、制御端子に接続される端子の数を減らすことができる。
また本発明によれば、スイッチ素子は、ＭＯＳ電界効果トランジスタを含んで構成される。ＭＯＳ電界効果トランジスタは、印加する電圧を制御するだけで、導通状態と非導通状態とが切換わるので、電源部から各発光素子を経て接地部位にわたる接続経路と、前記端子部本体とを、非導通状態または導通状態のいずれかに容易に切換えることができる。
また本発明によれば、スイッチ素子は、バイポーラトランジスタを含んで構成される。バイポーラトランジスタは、印加する電圧を制御するだけで、導通状態と非導通状態とが切換わるので、電源部から各発光素子を経て接地部位にわたる接続経路と、前記端子部本体とを、非導通状態または導通状態のいずれかに容易に切換えることができる。
また本発明によれば、電源部は、定電流を供給する定電流源から成り、定電流を発光素子アレイに供給するので、各発光素子に流れる電流は変化しない。したがって一部の発光素子が故障したとしても、正常に発光している各発光素子にかかる負荷は変化せず、発光素子に過負荷がかかることを防ぐことができる。これによって照明装置の長寿命化を図ることができる。
また本発明によれば、液晶表示パネルは、照明装置の光を放射する一表面に対向して設けられるので、照明装置は、液晶表示パネルに光を照射するバックライトとして機能する。電圧測定部は、前記端子部の電圧を測定する。制御部は、電圧測定部によって測定された端子部の電圧から、各発光素子が導通状態か非導通状態かを判断し、各発光素子の発光状態を検出する。制御部は、たとえば非導通状態の発光素子が発光していたときに、この発光素子の照射領域における液晶表示パネルの光の透過率を上げるように調整する。これによって発光素子が非導通状態に変化して消灯したときに、液晶表示パネルにおける消灯した発光素子の照射領域の輝度の低下を抑制することができる。

Claims

電圧を印加することによって発光する複数の発光素子が、相互に直列に接続されて形成される発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの各発光素子に個別に並列に接続され、各発光素子が発光状態のときに印加される電圧よりも高い予め定める電圧が印加されたときに、電流が流れない非導通状態から電流が流れる導通状態に変化する複数の電流迂回素子と、
前記発光素子アレイに直列に接続され、各発光素子に電圧を印加する電源部とを含むことを特徴とする照明装置。
電源部から各発光素子を経て接地部位にわたる接続経路上に接続される電圧検出用の複数の端子部をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
複数の前記発光素子アレイを含み、
前記各端子部は、
端子部本体と、
制御端子を有し、電源部から各発光素子を経て接地部位にわたる接続経路と前記端子部本体との間に接続され、制御端子に与えられる制御信号に応じて、非導通状態および導通状態が切換わるスイッチ素子とを含み、
互いに異なる発光素子アレイに接続される端子部の端子部本体が、相互に接続されることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
１つの前記発光素子アレイに接続される各端子部の制御端子は、相互に接続されることを特徴とする請求項３記載の照明装置。
前記スイッチ素子は、ＭＯＳ電界効果トランジスタを含むことを特徴とする請求項３または４記載の照明装置。
前記スイッチ素子は、バイポーラトランジスタを含むことを特徴とする請求項３または４記載の照明装置。
前記電源部は、定電流を供給する定電流源から成ることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の照明装置。
請求項２〜７のいずれか１つに記載の照明装置と、
照明装置の光を放射する一表面に対向して設けられる液晶表示パネルと、
前記端子部の電圧を測定する電圧測定部と、
電圧測定部の測定結果に基づいて各発光素子の発光状態を検出し、各発光素子の発光状態に基づいて前記液晶表示パネルの光の透過率を調整する制御部とを含むことを特徴とする液晶表示装置。