CN100523596C - 发光装置、显示装置和发光装置的控制方法 - Google Patents

发光装置、显示装置和发光装置的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种发光装置。在使用了LED的发光装置中，LED的亮度和色度因温度变化的影响而发生较大的变化，另一方面，虽然利用荧光体能够提高亮度及色度相对于温度变化的稳定性，但是，这样将导致降低发光装置的色再现性。为解决上述问题，本发明的发光装置具备：第1LED；第2LED；第1荧光体，由上述第2LED激励并发出颜色和上述第1LED的发光色相同或近似的光；以及控制电路，对上述第1LED的发光强度和上述第2LED的发光强度之比率进行控制。

Description

发光装置、显示装置和发光装置的控制方法
技术领域
本发明涉及一种使用了LED和荧光体的发光装置、以该发光装置为光源的非发光型显示装置以及该发光装置的控制方法。
背景技术
近年来，作为液晶显示装置中使用的背光灯的光源，取代现有的冷阴极荧光灯管(以下，称为“CCFL”)而使用发光二极管(以下，称为“LED”)的方式的开发正在进展中。尤其，与现有的CCFL方式的背光灯相比，红、绿、蓝三原色的LED都采用的LED背光灯具有色再现区域(基于CIE1931色度图的NTSC比)宽的特征。这是因为LED的发光光谱半值宽度较小，可得到接近纯色的RGB各色。另外，由于能够借助于电流量来调整各色LED的亮度，所以具有可使色平衡改变的特征。此外，由于与CCFL不同且不含有水银，所以具有环保性能优良的特征。
另外，作为液晶显示用以外的一般照明用的光源，使用LED的LED照明装置也正在增多。尤其，使用红、绿、蓝三原色LED的照明装置类型能够控制三原色的发光强度，因此，具有光源色温稳定或光源色温可变的特征。
但是，在使用红、绿、蓝三色LED的LED照明装置中，当上述三色的亮度和色平衡发生变化时，被照射物体的亮度和色彩就会发生变化。在以LED照明装置作为液晶显示装置用的背光灯的情况下，由于使用的LED的数量较多，所以各个LED的亮度和色彩的细微变化作为液晶图像整体的亮度不均或色彩不均被感知。
目前，为了获得高亮度，红色LED优选采用AlGaInP系半导体材料，绿色LED和蓝色LED优选采用AlGaInN系半导体材料。采用AlGaInP系半导体材料的红色LED，其发光光谱半值宽度较小约为20nm，所以单色性优异，因此通过采用上述红色LED，就可使液晶显示装置的色再现区域增宽。但是，温度上升时的AlGaInP系红色LED的亮度的降低率与AlGaInN系LED相比较大。另外，发光光谱的峰值波长的变化上AlGaInP系红色LED的一方较大，伴随温度上升的红色LED的发光光谱的变化沿长波长一方偏移。由于上述的光谱偏移在考虑人的视感度(视觉敏感度：visibility)特性时成为向视感度较差的波长偏移，因此即使为相同的发光强度，人眼也会感觉较暗。并且，温度上升的同时，AlGaInP系红色LED的发光强度自身也会降低，所以，双重不利因素叠加，而使背光灯由人眼感知到的红色成分的发光强度降低。在背光灯的发光色中，由于上述的降低而使蓝色和绿色成分的相对比率增大，从而使色再现性(色彩再现性)恶化。虽然为了补偿红色成分的降低也通过增大流过LED的电流来进行应对，但是，存在导致功耗增大、发热量增加、进而导致可靠性降低这样的问题。
为了解决上述问题，在日本特开2001-222904号公报(公开日：2001年8月17日)的图1中记载了一种使用来自荧光体的发光的光源，该荧光体将蓝色LED的激励光进行转换而产生红色光。由此，可大幅度改善随温度变化而色调变化的问题。
在日本特开2002-118292号公报(公开日：2002年4月19日)的图1中记载了一种以蓝色LED为激励光源并利用绿色荧光体和红色荧光体来发出三原色光的光源。
在日本特表2003-515956号公报(公开日：2003年5月7日)的图3中记载了一种使用具有红色LED、绿色LED和荧光体的光源的LED照明***，该荧光体由蓝色LED激励而发出红色光。
在作为红色荧光体例如采用日本特开2002-171000号公报(公开日：2002年6月14日)的图2所记载的0.5MgF2·3.5MgO·GeO2:Mn的情况下，由于半值宽度比红色LED的要小，可认为能够得到优异的色再现区域。另一方面，在国际公开第2005/052087号公报(公开日：2005年6月9日)中指出氮化物系荧光体波长转换效率优异，但该荧光体具有其发光光谱的半值宽度比红色LED宽为大约60nm的性质。因此，认为这样的荧光体作为一般照明用是优异的，但是并不适于用为色再现区域较大的液晶背光灯。
仅使用LED芯片的发光装置虽然色再现性优异，但存在相对于温度变化的LED的亮度和色度的变化较大这样的问题。另一方面，将特定颜色的LED芯片置换为由LED光源激励的荧光体的发光装置，虽然可提高亮度和色度相对于温度变化的稳定性，但存在当荧光体的发光光谱半值宽度较大时而显示装置的色再现性降低这样的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种可根据动作环境、图像状态、使用状况等条件，在确保可靠性的范围内使高度色再现性和必要亮度兼顾或选择两者之一的发光装置，以及提供一种具备上述发光装置的、可根据动作环境、图像状态、使用状况等条件而使能让人眼感觉逼真的显示进行的显示装置。
本发明的发光装置的特征在于，具备：第1LED；第2LED；第1荧光体，由上述第2LED激励并发出颜色和上述第1LED的发光色相同的光；和控制电路，对上述第1LED的发光强度和上述第2LED的发光强度之比率进行控制。
至少对于发光装置的一种颜色，在将LED芯片以及被其他LED芯片的发光所激励并发出颜色和上述LED芯片的发光色相同的光的荧光体的光源进行组合的同时，通过控制电路根据亮度、温度、色度等条件对两者的发光比率进行适当的调整，由此，能够得到一种可根据动作环境、图像状态、使用状况等条件在确保可靠性的范围内使高度色再现性和必要亮度兼顾或选择两者之一的发光装置。
另外，通过将上述发光装置用作非自发光型显示面板用光源，能够得到一种可根据动作环境、图像状态、使用状况等条件而使能让人眼感觉逼真的显示进行的显示装置。
此外，通过提供具体的基于发光强度、温度或色度的控制方法，可使上述发光装置进行理想的发光。
本发明的其他目的、特征和优点在以下的描述中会变得十分明了。此外，以下参照附图来明确本发明的优点。
附图说明
图1是实施方式1的液晶显示装置从背面观察到的结构图。
图2是实施方式1的背光灯块(tile)的表面的示意图。
图3(a)是实施方式1所使用的LED组的俯视图，图3(b)是上述LED组的剖视图。
图4(a)是实施方式1所使用的其他LED组的俯视图，图4(b)是上述LED组的剖视图，图4(c)是上述LED组的变形例的剖视图。
图5表示实施方式1的红色发光荧光体的转换效率对激励波长的依赖性。
图6是表示在实施方式1中采用蓝色LED芯片21、绿色LED芯片22、红色LED芯片23时的发光光谱分布以及采用蓝色LED芯片21、绿色LED芯片22、红色发光荧光体25时的发光光谱分布的图。
图7是表示在实施方式1中，当红色LED芯片23和红色发光荧光体25的发光强度比发生变化时的色再现性变化的图。
图8是表示在实施方式1中执行第1动作时的电路结构图。
图9是表示实施方式1的第1动作的控制程序的图。
图10是表示实施方式1的第1动作时的色再现性的计算结果的图。
图11是表示在实施方式1中执行第2至第4动作时的电路结构图。
图12是表示实施方式1的第2动作的控制程序的图。
图13是表示实施方式1的第2动作时的色再现性的计算结果的图。
图14是表示实施方式1的第3动作的控制程序的图。
图15是表示实施方式1的第4动作的控制程序的图。
图16是表示实施方式1的第5动作的控制程序的图。
图17(a)是实施方式2所使用的LED组的俯视图，图17(b)是上述LED组的剖视图，图17(c)是上述LED组的变形例的剖视图。
图18是表示实施方式2的背光灯块的表面的示意图。
图19是实施方式2的电路结构图。
图20(a)是实施方式3所使用的LED组的俯视图，图20(b)是上述LED组的剖视图。
具体实施方式
下面，说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
首先，图1是实施方式1的液晶显示装置10的结构图。多个背光灯块12通过扩散片13对液晶面板14实施照明。在背光灯块12的背面(图1所示的面)搭载有驱动电路32。有时也搭载有温度传感器34。在进行下述第1动作时不使用上述温度传感器34。另外，有时分别搭载于各背光灯块12，有时搭载于一个背光灯块12或代表性的背光灯块12。驱动电路32和温度传感器34通过线缆15与控制电路33连接，该控制电路33被设置在各背光灯块12共用的控制基板11上。另外，即使液晶面板14被置换为诸如MEMS(微型电子***)的显示面板、利用电光学效果或电泳效果的光闸面板(shutter pannel)等其他非自发光型图像显示面板，也可以构成显示装置。
图2表示在图1中未示出的背光灯块12的表面。背光灯块12是在基板18上配置多个LED组19而形成的。
在各LED组19中，如俯视图3(a)和剖视图3(b)所示，在封装20内配置有蓝色LED芯片21、绿色LED芯片22、红色LED芯片23和激励用蓝色LED芯片26，该封装20中，LED芯片发出的光所照射的内面成为反射面30。激励用蓝色LED芯片26由树脂28覆盖，在树脂28中分散有红色发光荧光体25。关于封装20的LED芯片的安装面，较深地形成用于安装激励用蓝色LED芯片26的安装面，以使得树脂28不会覆盖除激励用蓝色LED芯片26之外的部分。激励用蓝色LED芯片26作为用于激励红色发光荧光体25的激励光源而发挥作用，未激励荧光体而散射或透射的成分和蓝色LED芯片21一起作为蓝色光源而发挥作用。LED组19整体上被不含荧光体的硅树脂等的树脂29覆盖。
蓝色LED芯片21、绿色LED芯片22和激励用蓝色LED芯片26采用了InGaN系LED，红色LED芯片23采用了AlGaInP系LED。另外，在本实施方式中，将多个LED芯片配置在一个封装内从而形成LED芯片组，也可以对每一个LED芯片分别进行封装。此外，也可以将LED芯片直接安装在基板18上。
红色发光荧光体25是由CaAlSiN3:Eu2+表示的红色发光荧光体。上述材料是氮化物荧光体，具有良好的近似于氮化硅的稳定性，因此，其优点在于，即使受潮或者经过混入树脂等的工序也不会导致性能劣化。另外，作为红色发光荧光体，其属于发光效率最高的种类。
各LED组也可以采用如俯视图4(a)和剖视图4(b)所示的LED组19B。LED组19B的封装方式为：分别以独立的树脂29A、29B、29C和28A(在28A中分散有红色荧光体25)密封被搭载于封装20的LED芯片21、22、23和26。由此，树脂29A、29B、29C、28A和封装的反射面30之间分离，这不同于上述用树脂对LED芯片21、22、23、26进行整体密封的情况，所以，不会造成诸如树脂在上述界面发生剥离等问题。此外，还具有良好的光取出效率。
另外，各LED组也可以采用如剖视图4(c)所示的封装20B。封装20B为下述结构的封装，即，不存在上述封装20中的被LED芯片发出的光照射的发射面30。这不同于上述具有反射面30的情况，由于除去了反射面30，光的照射范围变大，因此，适于作为背光灯用光源实施均匀的照射。另一方面，具有反射面30的封装20的优点在于，以近似垂直的角度入射液晶面板14的光的比例较大。所以，作为优选，根据液晶面板14的特性等，区别使用具有反射面30的LED组和不具有反射面30的LED组。
由图5所示的红色发光荧光体25的转换效率对激励波长的依赖性可知：激励光源的峰值波长越短则效率就越高，特别是，当峰值波长小于或等于470nm时，能够将蓝色有效地转换为红色的荧光，而且，未用于激励的光能够被用作蓝色光源，因此，峰值波长小于或等于470nm较为适当。因此，蓝色LED芯片21和激励用蓝色LED芯片26采用发光光谱的峰值波长小于470nm的AlGaInN系发光二极管，例如波长为450nm的AlGaInN系发光二极管。另外，例如，将激励用蓝色LED芯片26置换为峰值波长小于或等于420nm、例如、405nm的紫色LED或者峰值波长小于或等于400nm的紫色LED，这将有利于提高红色发光的效率。在这种情况下，进行设计、控制以使得仅借助于蓝色LED芯片21就能够得到足够的蓝色。
各LED芯片被树脂所覆盖。其理由是，这样能够防止因吸湿等原因所导致的特性变化、组装作业时造成的机械破损等。另外，由硅构成的树脂的折射率为1.4至1.5左右，大于空气的折射率(折射率为1)而小于LED芯片的折射率(例如，大于或等于2)，因此，具有可提高光取出效率的效果。
驱动电路32对蓝色LED芯片21、绿色LED芯片22、红色LED芯片23和激励用蓝色LED芯片26实施驱动。驱动信号采用PWM(脉宽调制)信号，也可以采用使电流值发生变化的模拟信号。控制电路33根据后述的第1动作或第2动作发生控制信号，由该控制信号对驱动电路32实施控制。
另外，在调节各LED芯片的发光强度的情况下，可以改变LED组19或19B内的各LED芯片的数量以实现色平衡的最佳化。例如，可以使用两个绿色LED芯片，也可以使用两个红色LED芯片。在附图中图示了共计四个LED芯片，但是，本发明并不限于此，也可以是三个，也可以是五个以上。
[色再现性]
LED组19具有红色LED芯片23和红色发光荧光体25的两者，因此，可改变其发光比率，从而改变色再现性。在图6中，实线表示在用蓝色LED芯片21、绿色LED芯片22、红色LED芯片23生成白色光时的发光光谱分布，虚线表示在用蓝色LED芯片21、绿色LED芯片22、红色荧光发光体25生成白色光时的发光光谱分布。对两者进行比较可知，由于使用了红色荧光发光体25，光谱的红色部分变宽。图7表示当红色LED芯片23的发光强度R和红色荧光发光体25的发光强度R2之比R2/(R+R2)发生变化时的色再现性(NTSC比)(25℃时的情况)。可知，色再现性根据红色LED芯片23的发光强度与红色发光荧光体25的发光强度之比发生变化。
也对温度发生变化时的上述发光光谱分布进行测定。以下，考虑液晶面板14中的蓝色、绿色、红色滤色器(color filter)的分光特性，求出液晶显示装置的色再现性的温度依赖性。
表1的左栏表示仅使用红色LED时液晶显示装置10的色再现性(NTSC比)的计算结果以及仅使用红色发光荧光体时液晶显示装置10的色再现性(NTSC比)的计算结果。作为比较例，表示现有技术中采用了三波长型的冷阴极背光灯的液晶显示装置的色再现性。由表1可知，在采用了背光灯块12的液晶背光灯中，无论是仅使用红色LED还是仅使用红色发光荧光体，其色再现性(NTSC比)均优于比较例。
[表1]
Figure C200710106439D00131
另一方面，关于红色光源的发光强度对温度的依赖性，如表1的右栏所示，仅使用红色LED时的依赖性要大于仅使用红色发光荧光体时的依赖性。这说明：在仅使用红色LED的情况下，当温度升至高温时，为了提高发光强度，需要急剧地增大电流。由表1可知，当温度从25℃提高到100℃时并且要保持相同的亮度，就需要增大45％的电流，即，100/69＝1.45，从而驱动条件恶化而较难保持红色LED的可靠性。对此，本申请的发明人设想：例如，通过进行下述动作、即、对红色LED与红色发光荧光体的发光比率实施适度调整的动作来抑制因温度变化的影响所导致的可靠性降低，并且，实现其与良好的色再现性之间的平衡。由此，能够选择例如牺牲一定程度的色再现性来优先确保发光装置的可靠性这样的动作方法。
[基于液晶显示装置的亮度的动作]
在控制电路33中置入第1控制程序，进行第1动作。图8表示执行本动作时的电路结构图。将亮度信号35输入控制电路33，根据控制电路33中置入的第1控制程序生成驱动信号，然后，将驱动信号传送给各背光灯块12内的驱动电路32。驱动电路32根据驱动信号PB、PG、PR、PR2分别驱动蓝色LED芯片21、绿色LED芯片22、红色LED芯片23和激励用蓝色LED芯片26，使其发出光B、光G、光R和光B2，而且，光B2的一部分通过红色发光荧光体25而成为光R2。另外，可以将控制电路33的个数设置为多个，并将其设置在各背光灯块内。
在图9中，实线和虚线分别表示在第1控制程序中红色LED芯片23相对于液晶显示器的亮度的发光强度和红色荧光体25相对于液晶显示器的亮度的发光强度(R和R2)，在低亮度(在图9中，小于或等于250nit(cd/m2))时仅使用红色LED，亮度大于或等于250nit时的增加部分使用了红色发光荧光体25。另外，关于所显示的亮度，可以由观看液晶显示器的用户手动设定，也可以由光传感器检测周围的环境照度并进行自动设定使得当周围较亮时亮度增大。此外，在进行动图像显示时，借助于荧光体的发光来增大亮度是比较有效的。其原因是：由于人眼具有感受的动图像的亮度要低于其实际亮度的特性，所以，需要增加动图像的亮度，另外，由于人眼对动图像的色彩识别能力较低，因此，存在降低色再现性的余地。
借助于荧光体发光来补充上述亮度增加部分，利用这样的控制方法可以抑制流经红色LED的电流量，因此，能够抑制红色LED的劣化，从而有利于提高其可靠性。
另外，背光灯块12本身的亮度是液晶显示装置10的亮度的15倍至30倍。
在液晶显示器的实际设置环境中，如果是在不被日光直射的室内环境中，即使液晶显示装置以小于或等于250nit的较低亮度来动作并进行白画面显示，也能够实现良好的显示，因此，在低亮度状态下，相对于红色发光荧光体的光量，通过增大红色LED的光量的比率，能够向观看液晶显示器的用户提供色再现性良好的逼真图像。
另一方面，在室外或受日光直射的室内等视觉环境不佳的情况下，为了克服诸如映入液晶显示器的光线等的周围环境的亮度，而优选较高的亮度，例如，大于或等于400nit的亮度。在上述情况下，由于视觉环境较差，所以，即使重视色再现性也没有太大的意义，高亮度成为最重要的因素。在本实施方式的液晶显示装置中，如图10所示，当亮度是小于或等于250nit的低亮度时，能够得到良好的色再现性，随着亮度的增大，色再现性逐渐降低。由此，可以向观看液晶显示器的用户提供能让人在各种环境下均感觉非常逼真的图像。此外，在本实施方式中，作为低亮度动作和高亮度动作的分界点，例举了250nit，当然，也可以是其他的值，例如，在50nit至400nit范围内的值。另外，可以根据温度变化来变更上述分界点，以使得当温度较高时亮度降低。
[基于液晶显示装置的温度的动作]
接着，在控制电路33中置入第2控制程序，进行第2动作。亮度一定，设为250nit。在未使用红色发光荧光体的情况下，当进行亮度一定的反馈控制时，如表1所示，由于红色LED芯片对温度的依赖性较差，由此，随着温度升高，供给红色LED芯片的功率将增大，发光量因而进一步减小，由此存在热逸溃之虞。对此，作为第2动作，背光灯块12还具有温度传感器34，当温度传感器34检测出的温度低于一定值时，仅驱动红色LED芯片(或者，主要驱动红色LED芯片)，当温度传感器34检测出的温度高于一定值时，增加红色发光荧光体的发光比率。由此，能够防止发生热逸溃，而且，在高温下也能够保持一定的亮度。
图11表示本动作时的电路结构图。从各背光灯块12内的温度传感器34对控制电路33输入温度信号，并根据控制电路33中置入的第2控制程序生成驱动信号，然后，将驱动信号(各背光灯块的驱动信号不同)传送给各背光灯块12内的驱动电路32。驱动电路32根据驱动信号PB、PG、PR、PR2分别驱动蓝色LED芯片21、绿色LED芯片22、红色LED芯片23和激励用蓝色LED芯片26，使得发出光B、光G、光R和光B2，而且，光B2的一部分通过红色发光荧光体25而成为光R2。另外，可以将控制电路33的个数设为多个，并将其设置在各背光灯块内。
图12表示控制程序中的温度和LED发光强度的控制比率的设定值的一个示例。当LED封装的环境温度低于或等于60℃时，仅驱动红色LED芯片23作为红色光源，当LED封装的环境温度为100℃时，仅驱动激励用蓝色LED芯片26。图13表示上述情况下的NTSC比的计算结果。红色LED芯片的峰值波长随着温度上升而变长，其强度也减弱，为了补充减弱的强度，即使是相同的发光强度，也需要增大电流。因此，红色LED芯片的发热增加，就可靠性来说，红色LED芯片的寿命将缩短。对此，在高温时主要利用红色发光荧光体的发光并抑制红色LED芯片的电流，由此，虽牺牲若干色再现性，但确保发光装置的寿命。另外，红色LED之外的其他颜色LED，例如，黄色LED等，也同样如此。
以上，为了便于说明，分别阐述了基于亮度的第1动作和基于温度的第2动作，但是，如果对上述第1动作和第2动作进行组合则更为理想。也就是说，由具备下述程序的控制电路33来控制背光灯块12，即该程序根据亮度和温度这两个变量来改变对红色LED芯片23和激励用蓝色LED芯片26的平均施加功率的比率。
另外，在进行第2动作时采用了温度传感器34。但是，即使不利用温度传感器，例如，通过检测红色LED芯片的顺向电压，也能检测出温度。
[在液晶显示装置中色度一定的动作以及组合动作]
在控制电路33中置入第3控制程序，进行下述第3动作，即：即使温度等条件发生了变化，也维持所指定的色度，例如白色等。电路结构采用图11所示的电路结构。
在第3控制程序中，如图14所示，改变对红色LED和激励用蓝色LED的平均施加功率(电流×电压/时间)PR、PR2，以使得即使温度发生了变化也能保持一定的红色亮度。这里，根据事先测定的数据来推定红色LED的亮度对温度的依赖性。关于红色荧光体的亮度随温度发生变化，通过考虑激励用蓝色LED的发光强度的降低、激励用蓝色LED的波长变化以及由此导致的红色荧光体的转换效率的变化来进行推定。
通过上述第3动作，可以使红色的亮度保持一定，因此，作为各色的亮度比即色度能够保持一定。另外，与红色LED同样地调整蓝色LED和绿色LED，以使得即使温度发生变化其亮度也保持一定。另外，在各背光灯块12中配置温度传感器34，对每一背光灯块12实施控制，从而抑制因每一背光灯块的温度偏差所导致的色度不均。
另外，在控制电路33中置入第4控制程序，进行第4动作。第4动作为这样一种动作，即：如图15所示，在对红色LED的平均施加功率PR保持一定的情况下，为了使色度保持一定，则需增加对激励用蓝色LED的平均施加功率PR2，由此来补偿因温度变化而红色LED的亮度所降低的降低量。通过上述第4动作，与第2控制程序同样地，能够防止红色LED的劣化。此外，还可以如第2控制程序那样，随着温度升高，减小对红色LED的施加功率，而并非仅仅与温度无关地使得对红色LED的施加功率保持一定，这样可进一步减轻红色LED的负担。
在上述第3、第4控制程序中，进行了这样的动作，即：利用作为一种温度检测装置的温度传感器来推定色度，并使色度保持一定。也可以进行下述动作，即：例如，使用可直接获得色度的颜色传感器，并使由此获取的颜色信号(色度)保持一定的动作。另外，也可以组合并利用来自颜色传感器的颜色信号和来自温度传感器的信号。另外，在本实施方式中，通过合成红色LED的发光和红色荧光体的发光从而得到红色发光。关于其他颜色(例如，黄色或者绿色)的发光，也可以通过合成LED的发光和荧光体的发光来获取。
第5控制程序是通过组合第4控制程序和第1控制程序的基于图像亮度的控制所得到的控制程序。在图16中，PR2-L表示在亮度较低时对红色荧光体激励用的蓝色LED的平均施加功率，PR2-H表示在亮度较高时对红色荧光体激励用的蓝色LED的平均施加功率。在需要某种程度的亮度时，可以通过增强红色荧光体的发光(PR2-H和PR2-L之差)来补偿亮度变高的部分，这样，不仅抑制红色LED的劣化，还能够进行色再现性良好的动作。
[除去液晶面板后的形态]
在实施方式1的液晶显示装置10中，除去了液晶面板14的背光灯部分可作为照明装置等的发光装置来利用。在该发光装置中，上述的“基于图像亮度的动作”可以变为“基于所需照度或亮度的动作”。另外，借助于“根据温度来改变LED的发光和荧光体的发光这两者之比的动作”，能够实现不会对相同或类似于荧光体的发光颜色的LED造成过大负担的发光。并且，可以使色度保持一定，或者，使其成为所需的颜色。
(实施方式2)
在实施方式2中，用LED组59置换实施方式1中的LED组19，对于绿色发光，也组合使用绿色LED芯片和绿色发光荧光体。利用颜色传感器进行控制LED芯片和荧光体的发光比率来实现色平衡。由此，使用温度特性优良的红色发光荧光体和发光效率优良的绿色发光荧光体，可实现一种即使在高温情况下也能获得高亮度的显示装置。
图17(a)是LED组59的俯视图，图17(b)是上述LED组59的剖视图。在封装60中，安装有第1蓝色LED芯片61A、绿色LED芯片62、第2蓝色LED芯片61B和红色LED芯片63。在覆盖第1蓝色LED芯片61A的第1树脂68A中分散有绿色发光荧光体64。在覆盖第2蓝色LED芯片61B的第2树脂68B中分散有红色发光荧光体65。第1蓝色LED芯片61A和第2蓝色LED芯片61B均兼用作荧光体激励光源和蓝色光源，未激励荧光体而散射或透射的成分被用作蓝色光源。绿色LED芯片62和红色LED芯片63被不含荧光体的硅树脂69所覆盖。另外，第1蓝色LED芯片61A、第2蓝色LED芯片61B，绿色LED芯片62采用了AlGaInN系LED，红色LED芯片63采用了AlGaInP系LED。
绿色发光荧光体64选自α-塞隆即α-Sialon(α-Si、Al、O、N:Ce3+)、β-塞隆即β-Sialon(β-Si、Al、O、N:Eu3+)、Sr-铝酸盐即Sr-Aluminate(SrAl2O4:Eu2+)、(Sr、Ba)2SiO4:Eu2+、Ca3(Sc、Mg)2Si3O12:Ce3+等，并且至少是其中的一种。
红色发光荧光体65和红色发光荧光体25相同，为CaAlSiN3:Eu2+。
图17(c)是采用了封装60B的LED组的剖视图，其中，该封装60B是图17(a)及图17(b)所示的封装60除去反射面之后的封装。与实施方式1所示的封装20B同样地，封装的反射面和树脂69等彼此分离，由此，可以得到和上述同样的效果，即：不会在反射面发生剥离，可得到范围较大的发光。
[白平衡控制]
图18是表示本实施方式的背光灯块52的表面的图。除LED组59之外，在背光灯块52的大致中央位置配置有一组用于对红、绿、蓝各色的光量进行检测的传感器、即，颜色传感器75。图19表示电路结构图。背光灯块52的LED组59发出的光主要被扩散片13(参照实施方式1的图1)反射，之后，颜色传感器75所检测的色度和亮度被传送给控制电路73，其中，该控制电路73被设置在背光灯块52的外部。控制电路73对驱动电路72(被设置在背光灯块52的背面)传送用于调节对各LED芯片的平均施加功率的信号以使色度和亮度成为预定值，上述各LED芯片构成LED组59。
如图19所示，蓝色的光量为光B1、光B2的两者之和，光B1取决于对第1蓝色LED芯片61A的平均施加功率PGB，光B2取决于对第2蓝色LED芯片61B的平均施加功率PRB。绿色的光量为光G2、光G的两者之和，光G2是由绿色发光荧光体64所发出的光，其取决于对第1蓝色LED芯片61A的平均施加功率PGB，光G取决于对绿色LED芯片62的平均施加功率PG。红色的光量为光R2、光R的两者之和，光R2是由红色发光荧光体65所发出的光，其取决于对第2蓝色LED芯片61B的平均施加功率PGR，光R取决于对红色LED芯片63的平均施加功率PR。通过将蓝色的光量、绿色的光量、红色的光量的比率变为为预定值，从而可得到预定的色度。
在本实施方式中，按照以下方式进行调整，即由蓝色LED芯片61A、蓝色LED芯片61B发出并被直接取出的蓝色光的光量与由绿色发光荧光体64、红色发光荧光体65发出的荧光光量之和的颜色，对于白色而言，蓝色成分较多。因此，利用绿色LED芯片62和红色LED芯片63来补偿不足的绿色成分和红色成分。根据颜色传感器75的信号，对上述四个LED芯片的光量进行调整，由此，可在整体上得到白色或所设定的颜色。
本实施方式的优点在于，借助于荧光体的发光，可在某种程度上得到绿色和红色，因此，不易受到温度变化等因素影响。另外，本实施方式的优点还在于，组合使用绿色LED芯片和红色LED芯片来补充不足的绿色和红色，从而得到预定的颜色。在本实施方式的LED组中进一步追加设置作为独立的蓝色光源的蓝色LED芯片，由此，可不必再为得到蓝色光量而使蓝色LED芯片61A、蓝色LED芯片61B发光，从而可独立地控制各色的光量，所以，能够进行实施方式1所述的各动作。
另外，在本实施方式中，使用了可分别检测三色的颜色传感器。使用仅对光量进行检测(不能识别颜色)的光传感器，使LED进行分时动作，由此，也能检测出各色的发光量。借助于上述分时动作，能够进行反馈控制以使得LED芯片组的发光色成为设定值。
此外，不使用颜色传感器，事先求出如表1所示那样的温度和色度及亮度的相关关系，根据由诸如实施方式1所述的温度传感器所检测出的温度来推定各温度下对各LED芯片的施加平均功率所得到的色度，并控制对各LED芯片的平均施加功率以使得所推定的色度成为设定值也可。
(实施方式3)
在实施方式3中，由一个蓝色LED芯片激励两种荧光体。这样，较之于上述实施方式2，本实施方式可省去一个芯片。在本实施方式中，仅对不同于实施方式2的LED组及其动作进行说明。另外，对相同的结构要素赋予相同的标号。
图20(a)是LED组89的俯视图，图20(b)是上述LED组89的剖视图。如图所示，LED组89的结构为，在封装90中安装有两个蓝色LED芯片91、绿色LED芯片92、红色LED芯片93。填充树脂98来密封蓝色LED芯片。树脂98为两层结构，在靠近蓝色LED芯片91的部分中分散有红色发光荧光体95，在远离蓝色LED芯片91的部分中分散有绿色发光荧光体94。这种结构有利于减小绿色发光荧光体94的发光被红色发光荧光体95吸收的比率。另外，由于两层结构的制造工序较为复杂，因此，虽绿色发光荧光体94的发光被红色发光荧光体95一部分吸收而使发光效率降低，但为了简便，也可以简单地在覆盖蓝色LED芯片91的树脂98中混杂分散绿色发光荧光体94和红色发光荧光体95。绿色LED芯片92、红色LED芯片93和树脂98被硅树脂99所覆盖。另外，关于被树脂98覆盖的蓝色LED芯片91的数量，为保持各色的光量平衡，根据荧光体的浓度进行适当的设定即可，不限于2个，也可以是1个或3个以上。
[白平衡控制]
控制电路73进行反馈控制，以使由颜色传感器75检测出的色度和亮度成为设定值。在本实施方式中，如果蓝色LED芯片91的发光量确定，则绿色发光荧光体94发出的绿色光的光量和红色发光荧光体95发出的红色光的光量也被确定。在本实施方式中，用绿色LED芯片92和红色LED芯片93来补充由颜色传感器75检测出的红色和绿色的不足成分，从而在整体上得到白色。
另外，在本实施方式中，在LED组89中进一步追加设置不激励荧光体的蓝色LED芯片，由此可提高动作方法的自由度。在这种情况下，例如，可以不使用荧光体来发光。
(其他实施方式)
在上述实施方式中，说明了在一个封装中安装多个LED芯片从而构成LED组的情况。也可以是分别独立地配置由各色LED芯片单体构成的灯或者由组合LED芯片和一个或多个荧光体所构成的灯。
在上述实施方式中，说明了红色LED芯片和红色发光荧光体的组合例以及绿色LED芯片和绿色发光荧光体的组合例。也可以组合黄色LED芯片(例如，AlGaInP系LED)和黄色发光荧光体(例如，Ce:YAG荧光体、(Sr、Ba)2SiO4:Eu2+、或者α-塞隆即α-Sialon(α-Si、Al、O、N:Eu2+))。
在上述实施方式中，说明了通过将蓝、绿、红三色的发光元件的发光进行合成而发出白色光的动作。例如，也可以根据应显示的图像使色度和亮度发生变化。比如，如果要显示的图像为夜景，就可以降低整体的亮度；如果要显示的图像为大海和天空，则只要主要发出蓝色光即可。关于上述色度及亮度的调整，可以对背光灯整体实施均匀的调整，也可以通过改变每一背光灯块或每一LED组的色度及亮度来实施调整。
本发明不限于上述各实施方式，可在权利要求的范围内进行各种变更，通过适宜组合由不同实施方式分别公开的技术手段所得到的实施方式也被包含在本发明的技术范围内。
本发明实施方式的发光装置，作为优选，还具备第3LED、第4LED以及由上述第2LED或第4LED激励并发出颜色和上述第3LED的发光色相同或近似的光的第2荧光体，上述控制电路对上述第1LED、第2LED、第3LED和第4LED的发光强度的比率进行控制。
本发明实施方式的发光装置，作为优选，上述控制电路根据第1发光强度对上述比率进行控制，上述第1发光强度是由上述第1LED的发光、或上述第1荧光体的发光、或上述第1LED及上述第1荧光体的发光所得到的发光强度。
本发明实施方式的发光装置，作为优选，在使上述第1发光强度大于或等于预定值时，上述控制电路实施控制，使得上述第2LED的发光强度对上述第1LED的发光强度的比率提高。“比率提高”也包括使第1LED的发光强度为零的情况。
本发明实施方式的发光装置，作为优选，上述控制电路根据上述发光装置的温度来控制上述比率。
本发明实施方式的发光装置，作为优选，还具备温度检测装置，通过该温度检测装置对上述发光装置的温度进行检测。另外，关于上述温度检测装置，除温度传感器之外，还可以是其他的温度检测装置，例如，测定所使用的LED的顺向电压的装置等。
本发明实施方式的发光装置，作为优选，当上述发光装置的温度高于预定值时，上述控制电路实施控制，使得上述第2LED的发光强度对上述第1LED的发光强度的比率提高。
本发明实施方式的发光装置，作为优选，上述控制电路根据上述发光装置的色度来控制上述比率。
本发明实施方式的发光装置，作为优选，上述控制电路通过实施控制来调整上述第2LED的发光强度对上述第1LED的发光强度的比率，使得上述发光装置的色度成为预定值。
本发明实施方式的发光装置，作为优选，还具备颜色传感器，由该颜色传感器对上述发光装置的色度进行检测。
本发明实施方式的发光装置，作为优选，还具备温度检测装置，由该温度检测装置对上述发光装置的色度进行推定。
本发明实施方式的发光装置，作为优选，上述第1荧光体的发光光谱的半值宽度大于上述第1LED的发光光谱的半值宽度。
本发明实施方式的发光装置，作为优选，上述第2LED为蓝色LED。
本发明实施方式的发光装置，作为优选，上述第4LED为蓝色LED。
本发明实施方式的发光装置，作为优选，上述第2LED为紫色LED或紫外LED，还具备蓝色LED。
本发明实施方式的发光装置，作为优选，上述第4LED为紫色LED或紫外LED，还具备蓝色LED。
本发明实施方式的发光装置，作为优选，上述第1LED为红色LED，上述第1荧光体为红色发光荧光体。
本发明实施方式的发光装置，作为优选，上述第1或第3LED为红色LED，上述第1或第2荧光体为红色发光荧光体。
本发明实施方式的发光装置，作为优选，上述红色LED为AlGaInP系LED。
本发明实施方式的发光装置，作为优选，上述第1荧光体为CaAlSiN3:Eu2+。
本发明实施方式的发光装置，作为优选，上述第1LED为绿色LED，上述第1荧光体为绿色发光荧光体。
本发明实施方式的发光装置，作为优选，上述第1或第3LED为绿色LED，上述第1或者第2荧光体为绿色发光荧光体。
本发明实施方式的发光装置，作为优选，上述第2荧光体为α-Sialon、β-Sialon、Sr-Aluminate、(Sr，Ba)2SiO4:Eu2+或Ca3(Sc，Mg)2Si3O12:Ce3+。
本发明实施方式的发光装置，作为优选，上述第3LED为黄色LED，上述第2荧光体为黄色发光荧光体。
本发明实施方式的发光装置，作为优选，上述第2荧光体分别为α-Sialon、(Sr，Ba)2SiO4：Eu2+或YAG:Ce3+。
本发明实施方式的显示装置的特征在于，具备上述发光装置、非自发光型显示面板和滤色器。
本发明实施方式的发光装置的控制方法，是具备第1LED、第2LED以及被第2LED激励并发出颜色和第1LED的发光色相同或近似的光的荧光体的发光装置的控制方法，其特征在于：在使第1发光强度大于或等于预定值时，进行控制以使第2LED的发光强度对第1LED的发光强度的比率提高，其中，上述第1发光强度是由上述第1LED的发光、或上述第1荧光体的发光、或上述第1LED及上述第1荧光体的发光所得到的发光强度。
本发明实施方式的发光装置的控制方法，是具备第1LED、第2LED以及被第2LED激励并发出颜色和第1LED的发光色相同或近似的光的荧光体的发光装置的控制方法，其特征在于：当上述发光装置的温度高于预定值时，进行控制以使上述第2LED的发光强度对上述第1LED的发光强度的比率提高。
本发明实施方式的发光装置的控制方法，是具备第1LED、第2LED以及被第2LED激励并发出颜色和第1LED的发光色相同或近似的光的荧光体的发光装置的控制方法，其特征在于：通过实施控制来调整上述第2LED的发光强度对上述第1LED的发光强度的比率，使得上述发光装置的色度成为预定值。
本发明实施方式的发光装置的控制方法的特征在于，至少同时进行上述三种控制中的两者。
本发明的上述具体实施方式只是用于阐述本发明的技术内容的示例。本发明并不限于上述具体实施方式，不应对其进行狭义的解释。在本发明的精神和权利要求的范围内，可进行各种变更来实施之。

Claims (30)

1.一种发光装置，具备：
第1LED；
第2LED；
第1荧光体，由上述第2LED激励并发出颜色和上述第1LED的发光色相同的光；和
控制电路，对上述第1LED的发光强度和上述第2LED的发光强度之比率进行控制。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：
还具备：第3LED、第4LED以及由上述第2LED或上述第4LED激励并发出颜色和上述第3LED的发光色相同的光的第2荧光体；
上述控制电路对上述第1LED、上述第2LED、上述第3LED和上述第4LED的发光强度之比率进行控制。
3.根据权利要求1或2所述的发光装置，其特征在于：
上述控制电路根据第1发光强度对上述比率进行控制，其中，上述第1发光强度是由上述第1LED的发光、或上述第1荧光体的发光、或上述第1LED及上述第1荧光体双方的发光得到的发光强度。
4.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于：
在使上述第1发光强度大于或等于预定值时，上述控制电路实施控制，以使上述第2LED的发光强度对上述第1LED的发光强度之比率提高。
5.根据权利要求1或2所述的发光装置，其特征在于：
上述控制电路根据上述发光装置的温度来控制上述比率。
6.根据权利要求5所述的发光装置，其特征在于：
还具备温度检测部，由该温度检测部对上述发光装置的温度进行检测。
7.根据权利要求5所述的发光装置，其特征在于：
当上述发光装置的温度高于预定值时，上述控制电路实施控制，以使上述第2LED的发光强度对上述第1LED的发光强度之比率提高。
8.根据权利要求1或2所述的发光装置，其特征在于：
上述控制电路根据上述发光装置的色度来控制上述比率。
9.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于：
上述控制电路通过实施控制来调整上述第2LED的发光强度对上述第1LED的发光强度之比率，以使上述发光装置的色度成为预定值。
10.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于：
还具备颜色传感器，由该颜色传感器对上述发光装置的色度进行检测。
11.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于：
还具备温度检测部，由该温度检测部对上述发光装置的色度进行推定。
12.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：
上述第1荧光体的发光光谱的半值宽度大于上述第1LED的发光光谱的半值宽度。
13.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：
上述第2LED为蓝色LED。
14.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于：
上述第4LED为蓝色LED。
15.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：
上述第2LED为紫色LED或紫外LED，还具备蓝色LED。
16.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于：
上述第4LED为紫色LED或紫外LED，还具备蓝色LED。
17.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：
上述第1LED为红色LED，上述第1荧光体为红色发光荧光体。
18.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于：
上述第1或第3LED为红色LED，上述第1或第2荧光体为红色发光荧光体。
19.根据权利要求17所述的发光装置，其特征在于：
上述红色LED为AlGaInP系红色LED。
20.根据权利要求17所述的发光装置，其特征在于：
上述第1荧光体为CaAlSiN3:Eu2+。
21.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：
上述第1LED为绿色LED，上述第1荧光体为绿色发光荧光体。
22.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于：
上述第1或第3LED为绿色LED，上述第1或第2荧光体为绿色发光荧光体。
23.根据权利要求22所述的发光装置，其特征在于：
上述第2荧光体分别为α-塞隆、β-塞隆、Sr-铝酸盐、(Sr，Ba)2SiO4:Eu2+或Ca3(Sc，Mg)2Si3O12:Ce3+。
24.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于：
上述第3LED为黄色LED，上述第2荧光体为黄色发光荧光体。
25.根据权利要求24所述的发光装置，其特征在于：
上述第2荧光体分别为α-塞隆、(Sr，Ba)2SiO4:Eu2+或YAG：Ce3+。
26.一种显示装置，具备：
发光装置；
非自发光型显示面板；以及
滤色器，
其中，上述发光装置包括：第1LED；第2LED；第1荧光体，由上述第2LED激励并发出颜色和上述第1LED的发光色相同的光；和控制电路，对上述第1LED的发光强度和上述第2LED的发光强度之比率进行控制。
27.一种发光装置的控制方法，该发光装置具备第1LED、第2LED以及由第2LED激励并发出颜色和第1LED的发光色相同的光的荧光体，
在该控制方法中，在使第1发光强度大于或等于预定值时，进行控制以使第2LED的发光强度对第1LED的发光强度之比率提高，其中，上述第1发光强度是由上述第1LED的发光、或上述荧光体的发光、或上述第1LED及上述荧光体双方的发光得到的发光强度。
28.一种发光装置的控制方法，该发光装置具备第1LED、第2LED以及由第2LED激励并发出颜色和第1LED的发光色相同的光的荧光体，
在该控制方法中，当上述发光装置的温度高于预定值时，进行控制以使上述第2LED的发光强度对上述第1LED的发光强度之比率提高。
29.一种发光装置的控制方法，该发光装置具备第1LED、第2LED以及由第2LED激励并发出颜色和第1LED的发光色相同的光的荧光体，
在该控制方法中，通过实施控制来调整上述第2LED的发光强度对上述第1LED的发光强度之比率，以使上述发光装置的色度成为预定值。
30.一种发光装置的控制方法，该发光装置具备第1LED、第2LED以及由第2LED激励并发出颜色和第1LED的发光色相同的光的荧光体，
在该控制方法中，至少同时进行下述控制中的二者，即：
在使第1发光强度大于或等于预定值时，进行控制以使第2LED的发光强度对第1LED的发光强度之比率提高，其中，上述第1发光强度是由上述第1LED的发光、或上述荧光体的发光、或上述第1LED及上述荧光体双方的发光得到的发光强度；
当上述发光装置的温度高于预定值时，进行控制以使上述第2LED的发光强度对上述第1LED的发光强度之比率提高；
进行控制来调整上述第2LED的发光强度对上述第1LED的发光强度之比率，以使上述发光装置的色度成为预定值。
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