JP2008123818A - バックライト装置、バックライト駆動方法及びカラー画像表示装置 - Google Patents

バックライト装置、バックライト駆動方法及びカラー画像表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 光センサにより発光ダイオードの発光状態を監視し、常に一定の輝度・色度分布が得られるようにする。
【解決手段】 所定個数の光源を単位発光ブロック３０とし、上記単位発光ブロックの構成している複数の発光ダイオード群３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂに定電流回路５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂから供給する駆動電流をＰＷＭ制御回路５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂにより各色毎に独立に制御して各光源を駆動し、上記カラー液晶表示パネル１０に照射する白色光が所定の色度となる状態において各色の光成分を独立に検出する複数個の光センサ４１による各検出出力の値を不揮発性メモリに記憶し、記憶された各検出出力の値を目標値とし、制御回路４０によりＰＷＭ制御回路５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂの動作を制御し、上記複数個の光センサ４１による各検出出力の値が上記目標値となるように各色毎の発光ダイオード群３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂに供給する電流を独立に制御する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、同一面上に実装したそれぞれ３色以上の複数の発光ダイオードからなる多数個の光源を有し、各色の発光ダイオードから発生された光を合成して白色光を生成し、生成した白色光を表示部の背面側から照射するバックライト装置、このバックライト装置を駆動するバックライト駆動方法、及び上記バックライト装置を備えるカラー画像表示装置関する。
例えば、テレビジョン受像機は、テレビジョン放送が開始されてから長年ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）受像機が使用されていたが、近年液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）或いはプラズマディスプレィ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）等の薄型受像機が主流となってきている。特に、液晶表示装置は、低消費電力での駆動が可能であり、大型液晶パネルの低価格化等に伴って加速的に普及している。
カラー液晶表示装置は、カラーフィルタを有するカラー液晶パネルの背面側に、照明光を供給するバックライト装置を組み合わせて構成されたバックライト方式が主流となっている。バックライト装置は、光源として蛍光管から白色光を出射する冷陰極管（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）等の蛍光ランプが一般に用いられている。バックライト装置においては、ＣＣＦＬが蛍光管内に水銀を封入することで環境に悪影響を及ぼすこともあり、ＣＣＦＬに代わる適宜の光源として、例えば高輝度特性、低電力消費特性或いは長寿命特性等を有する発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が用いられるようになってきている。
発光ダイオードは、従来から提供されていた赤色系出射光を出射する赤色発光ダイオードと緑色系出射光を出射する緑色発光ダイオードに加えて、光三原色を構成する青色系出射光を出射する青色発光ダイオードの量産化が可能となった。
発光ダイオードを光源として用いるバックライト装置では、赤色発光ダイオードと緑色発光ダイオードと青色発光ダイオードから出射される赤色光と緑色光と青色光の混色光として得る色純度の高い白色光をカラー液晶パネルに供給することにより、色再現範囲を従来のＣＣＦＬ光源と比較して大幅に拡げることが可能である。なお、バックライト装置は、光源用発光ダイオードとして、高出力特性の発光ダイオードチップを有する発光ダイオードを用いることにより輝度特性の大幅な向上が図られる。
特開２００６−１７１６９３公報
ところで、従来、液晶ディスプレイのバックライトに使われてきたＣＣＦＬは、その構造上それ自身の白色色温度を使用者が任意に設定することができない。液晶ディスプレイの色温度を変える際には冷陰極管を入れ替えるか、液晶自体の開口量を調整し所望の白色色温度を得るしかなかった。冷陰極間の入れ替えには時間と費用がかかる。液晶自体の開口量を調整し任意の白色色温度を得ることは液晶の階調をつぶすことになり、表示画像の品位の低下につながる。
また、発光ダイオードを光源とする液晶表示装置においては、赤色発光ダイオードと緑色発光ダイオードと青色発光ダイオードが周囲の温度変化や製品のバラツキ或いは経時変化等により発光状態が変動して表示光のホワイトバランスがくずれ、輝度や色調にバラツキが生じてしまうといった問題がある。
さらに、発光ダイオードは電流一定駆動でもその発光特性に温度ドリフトや経年変化がある。
そこで、本発明の目的は、上述の如き従来の問題点に鑑み、光センサにより発光ダイオードの発光状態を監視し、常に一定の輝度・色度分布が得られるようにしたバックライト装置、バックライト駆動方法及びカラー画像表示装置を提供することにある。
本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。
本発明では、初期設定として色温度／輝度の調整とユニフォーミティーの調整後に複数色センサの読み取り値を基準値として記憶しておき、光センサを用いて発光デバイスの発光量を制御することにより画面内の輝度・色温度の分布を維持する。また、色温度または輝度の設定を変更する場合は、色センサの読み取り値が基準値となるように画面分割型ＬＥＤの駆動電流を制御する。
すなわち、本発明は、同一面上に実装したそれぞれ３色以上の複数の発光ダイオードからなる多数個の光源を有し、各色の発光ダイオードから発生された光を合成して白色光を生成し、生成した白色光を表示部の背面側から照射するバックライト装置において、上記白色光を受光して各色の光成分を独立に検出する複数個の光センサと、所定個数の光源を単位発光ブロックとし、単位発光ブロック毎に設けられ、上記単位発光ブロックの各光源を構成している複数の発光ダイオードに供給する駆動電流を各色毎に独立に制御して各光源を駆動する駆動制御手段と、上記表示部に照射する白色光が所定の色度となる状態における上記複数個の光センサによる各検出出力の値を記憶した記憶手段とを備え、上記単位発光ブロック毎に設けられた駆動制御手段は、上記記憶手段に記憶された各検出出力の値を目標値とし、上記複数個の光センサによる各検出出力の値が上記目標値となるように各色毎の発光ダイオードに供給する電流を独立に制御することを特徴とする。
また、本発明は、同一面上に実装したそれぞれ３色以上の複数の発光ダイオードからなる多数個の光源を有し、各色の発光ダイオードから発生された光を合成して白色光を生成し、生成した白色光を表示部の背面側から照射するバックライト装置を駆動するバックライト駆動方法であって、所定個数の光源を単位発光ブロックとし、上記単位発光ブロックの各光源を構成している複数の発光ダイオードに供給する駆動電流を各色毎に独立に制御して各光源を駆動し、上記表示部に照射する白色光が所定の色度となる状態において各色の光成分を独立に検出する複数個の光センサによる各検出出力の値を記憶し、記憶された各検出出力の値を目標値とし、上記複数個の光センサによる各検出出力の値が上記目標値となるように各色毎の発光ダイオードに供給する電流を独立に制御することを特徴とする。
さらに、本発明は、同一面上に実装したそれぞれ３色以上の複数の発光ダイオードからなる多数個の光源を有し、各色の発光ダイオードから発生された光を合成して白色光を生成するバックライト装置と、上記バックライト装置により生成した白色光が背面側から照射されるカラー画像表示パネルからなるカラー画像表示装置であって、上記バックライト装置は、上記白色光を受光して各色の光成分を独立に検出する複数個の光センサと、所定個数の光源を単位発光ブロックとし、単位発光ブロック毎に設けられ、上記単位発光ブロックの各光源を構成している複数の発光ダイオードに供給する駆動電流を各色毎に独立に制御して各光源を駆動する駆動制御手段と、上記表示部に照射する白色光が所定の色度となる状態における上記複数個の光センサによる各検出出力の値を記憶した記憶手段とを備え、上記単位発光ブロック毎に設けられた駆動制御手段は、上記記憶手段に記憶された各検出出力の値を目標値とし、上記複数個の光センサによる各検出出力の値が上記目標値となるように各色毎の発光ダイオードに供給する電流を独立に制御することを特徴とする。
本発明によれば、ＲＧＢ３色以上の発光デバイスを光源とし、ＲＧＢ各々の光出力を任意に変えることにより色温度を自由に設定することができる。
また、発光デバイスを液晶デバイス直下に配置し、各々の発光デバイス輝度を自由に設定することにより画面の輝度分布も制御すること可能である。
また、光センサによりその発光状態を監視し常に一定の輝度・色度分布を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明は、例えば図１に示すような構成の分割型バックライト方式のカラー画像表示装置１に適用される。なお、本発明は、このカラー画像表示装置１に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更可能であることは勿論である。
このカラー画像表示装置１は、透過型のカラー液晶表示装置であり、透過型のカラー液晶表示パネル１０と、このカラー液晶表示パネル１０の背面側に設けられたバックライト装置２０とを備える。
カラー液晶表示パネル１０は、詳細を省略するがガラス板等からなる２枚の透明な基板、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板１１と対向電極基板１２を互いに対向配置させ、その対向間隙に例えばツイステッドネマチック（ＴＮ）液晶を封入した液晶層１３を設け、さらにＴＦＴ基板１１と対向電極基板１２を図示しない２枚の偏光板によって挟んだ構成となっている。
ＴＦＴ基板１１には、マトリックス状に配列された信号線１４及び走査線１５と、これら交点に配列されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ１６と画素電極１７とがそれぞれ設けられている。薄膜トランジスタ１６は、走査線１５により順次選択されるとともに、信号線１４から供給される映像信号を対応する画素電極１７に書き込む。一方、対向電極基板１２の内表面には、対向電極１８及びカラーフィルタ１９が形成されている。
カラーフィルタ１９は、各画素に対応した複数のセグメントに分割され、例えば、光三原色である赤色フィルタＣＦＲ、緑色フィルタＣＦＧ、青色フィルタＣＦＢの３つのセグメントに分割されてストライプ配列されている。なお、カラーフィルタ１９は、このストライプ配列に限定されず、デルタ配列、正方配列等であってもよい。
このような構成の透過型のカラー液晶表示パネル１０では、バックライト装置２０によりカラー液晶表示パネル１０に背面側から白色光を照射した状態で、アクティブマトリクス方式で駆動することによって、所望のフルカラー 映像表示が得られる。
バックライト装置２０は、透過型のカラー液晶表示パネル１０を背面に配設され、発光部２１から発光された光を光拡散板２２や光学シート群２３を介してカラー液晶表示パネル１０を背面側から照明する直下型バックライト装置であって、発光部２１と、光拡散板２２と、拡散シート、プリズムシート、偏光変換シート等が積層された光学シート群２３を図示しない遮光筐体に収納してなる。
このバックライト装置２０は、発光部２１から出射された照明光を光拡散板２２及び光学シート群２３を通過させることにより所定の光学特性を有してより均一な状態の白色光としてカラー液晶表示パネル１０に供給する。
光拡散板２２は、発光部２１から出射された照明光を内部拡散させることで、面発光における輝度の均一化を行う。光学シート群２３は、光拡散板２２から出射された照明光をこの拡散板２２の法線方向に立ち上げることで、面発光における輝度を上昇させる働きをする。
また、このバックライト装置２０は、同一面上に実装したそれぞれ３色以上の複数の発光ダイオード（LED:Light Emitting Diode）からなる多数個の光源を有するエリアライト型のバックライト装置であり、赤色の光を発光する多数の赤色発光ダイオード３Ｒと、緑色の光を発光する多数の緑色発光ダイオード３Ｇと、青色の光を発光する多数の青色発光ダイオード３Ｂが実装基板上に所定の状態に配列されて実装されてなる発光部２１を備える。発光部２１は、赤、青、緑の光を混合して白色光を生成し、この白色光をカラー液晶表示パネル１０に背面側から照射する。
バックライト装置２０の発光部２１は、図２に示すように、赤色発光ダイオード３Ｒ、緑色発光ダイオード３Ｇ及び青色発光ダイオード３Ｂを１組としたｎ組の発光ダイオード３Ｒ，３Ｇ，３Ｂを一列に配列したもので単位発光ブロック３０を構成し、画面をＮ×Ｍに分割した各分割領域に対応するようにＮ×Ｍ個の単位発光ブロック３０をＮ×Ｍのマトリクス状に配設してなる。
このように発光ダイオード３Ｒ，３Ｇ，３Ｂを配置することにより、赤色、緑色、青色の３色の発光ダイオードから出射される光の色が混色され、バランスのよい白色光を発光する。なお、バランスよく混色されれば、図２に示した配置に限らず、どのような配置であってもよい。
また、上記単位発光ブロック３０の各光源を構成している３ｎ個の発光ダイオード３Ｒ，３Ｇ，３Ｂは、図３に示すように、各色毎に直列接続され、赤色発光ダイオード群３０Ｒ，青色発光ダイオード群３０Ｂ，緑色発光ダイオード群３０Ｇとなっている。これにより、上記単位発光ブロック３０は、赤色発光ダイオード群３０Ｒ，緑色発光ダイオード群３０Ｇ，青色発光ダイオード群３０Ｂに供給する駆動電流を各色毎に独立に制御することができるようになっている。
また、上記発光部２１には、図２に示すように、複数個の光センサ４１が配設されている。
上記光センサ４１は、上記単位発光ブロック３０の各光源を構成している複数の発光ダイオード３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの発光状態を監視するためのものであって、各色の光成分を独立に検出するために、図４に示すように、赤色光成分の光量を検出する赤色光センサ４１Ｒと、緑色光成分の光量を検出する緑色光センサ４１Ｇと、青色光成分の光量を検出する青色光センサ４１Ｂからなる。すなわち、上記光センサ４１は、赤、緑、青の光が混合された白色光を受光して、各色光センサ４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂにより各色の光成分を独立に検出する。また、画面内の輝度・色度の分布を認識し、発光ダイオード３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの発光状態に変化が生じたときは自動補正を行う目的から、個々の光センサ４１の監視エリアは狭くしてあり、光センサ４１の数は画面内を監視できるだけの数が必要となる。
ここで、この実施の形態における発光部２１には、画面を３×６に分割した各分割領域に対応するように１８個の単位発光ブロック３０が３×６のマトリクス状に配設されている。そして、２個の単位発光ブロック３０毎に１個の光センサ４１、すなわち、１２個の光センサ４１が３×４のマトリクス状に配設されている。
なお、３×６のマトリクス状に配設された１８個の単位発光ブロック３０を構成している赤色発光ダイオード群３０Ｒ，青色発光ダイオード群３０Ｂ，緑色発光ダイオード群３０Ｇからなる１８個の単位発光ダイオード群をＡ１１〜Ａ３６にて示し、また、３×３のマトリクス状に配設された９個の光センサ４１をＳ１１〜Ｓ３３にて示すものとする。
また、各光センサ４１は、図５に示すように、上記複数の発光ダイオード３Ｒ，３Ｇ，３Ｂが配設された実装基板２５に形成された凹部２６に設けられている。
このように光センサ４１を実装基板２５に形成された凹部２６に設けることにより、光センサ４１には、各発光ダイオード３Ｒ，３Ｇ，３Ｂから放射された各色の光が、光センサ４１に直接入射されることなく、光拡散板２２により反射されて赤、青、緑の光が混合された状態で入射されることになる。
ここで、このカラー液晶表示装置１の全体構成を図６のブロック図に示す。
このカラー液晶表示装置１は、カラー液晶表示パネル１０やバックライト装置２０の駆動電源を供給する電源部３１と、カラー液晶表示パネル１０を駆動するＸドライバ回路３２及びＹドライバ回路３３と、外部から映像信号が入力端子３４を介して供給されるＲＧＢプロセス処理部３５と、このＲＧＢプロセス処理部３５に接続された映像メモリ３６及び制御部３７と、バックライト装置２０の駆動制御するバックライト駆動制御部３８とを備えている。
入力端子３４を介して入力された映像信号は、ＲＧＢプロセス処理部３５によりクロマ処理等の信号処理がなされ、さらに、コンポジット信号からカラー液晶表示パネル１０の駆動に適したＲＧＢセパレート信号に変換されて、制御部３７に供給されるとともに、映像メモリ３６を介してＸドライバ回路３２に供給される。また、制御部３７は、上記ＲＧＢセパレート信号に応じた所定のタイミングでＸドライバ回路３２及びＹドライバ回路３３を制御して、上記映像メモリ３６を介してＸドライバ回路３２に供給されるＲＧＢセパレート信号でカラー液晶表示パネル１０を駆動することにより、上記ＲＧＢセパレート信号に応じた映像を表示する。
バックライト駆動制御部３８には、上記発光部２１に配設された複数個の光センサ４１の各検出出力が供給されている。バックライト駆動制御部３８は、複数個の光センサ４１の検出出力に基づき、上記発光部２１の光源を構成する各発光ダイオード３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの駆動電流の制御を行う。
また、バックライト駆動制御部３８は、不揮発性メモリ３８ａを有しており、当該不揮発性メモリ３８ａに各種の設定値が格納されている。
このバックライト装置２０では、上記カラー液晶表示パネル１０に照射する白色光が所定の色度となる状態における上記複数個の光センサ４１による各検出出力の値が不揮発性メモリ３８ａに記憶されている。
バックライト駆動制御部３８は、例えば図７に示す構成のＬＥＤ駆動回路５０により、バックライト装置２０の光源を構成している各色発光ダイオード群３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを駆動する。このバックライト装置２０におけるバックライト駆動制御部３８には、ＬＥＤ駆動回路５０が単位発光ブロック３０毎に設けられている。各ＬＥＤ駆動回路５０は、上記発光部２１に配設された複数個の光センサ４１による検出出力に基づいて制御回路４０により制御される。
ここで、発光ダイオード３Ｒ，３Ｇ，３Ｂは、駆動電流量により輝度・色度の特性が変化するので、このバックライト装置２０では、それぞれ直列接続された赤色発光ダイオード群３０Ｒ，緑色発光ダイオード群３０Ｇ，青色発光ダイオード群３０Ｂを各色駆動用の定電流回路５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂにより定電流駆動し、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により電流量を制御して、任意の光量の光出力を得るようにしている。
すなわち、それぞれ直列接続された赤色発光ダイオード群３０Ｒ，緑色発光ダイオード群３０Ｇ，青色発光ダイオード群３０Ｂは、アノード側が各駆動用の定電流回路５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂに接続され、また、カソード側がＦＥＴ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂを介して接地されている。ＦＥＴ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂは、ＰＷＭ制御回路５３Ｒ，５３Ｇ，５３ＢからＰＷＭ信号がゲートに供給されることより、ＰＷＭ信号がオンのときにソース-ドレイン間がオンとなり、ＰＷＭ信号がオフのときにソース-ドレイン間がオフとなる。したがって、従って、ＦＥＴ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂは、ＰＷＭ信号がオンのときに発光ダイオード３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに電流を流し、ＰＷＭ信号がオフのときには発光ダイオード３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに流れる電流を０とする。すなわち、ＦＥＴ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂは、ＰＷＭ信号がオンのときに赤色発光ダイオード群３０Ｒ，緑色発光ダイオード群３０Ｇ，青色発光ダイオード群３０Ｂを発光させ、ＰＷＭ信号がオフのときには赤色発光ダイオード群３０Ｒ，緑色発光ダイオード群３０Ｇ，青色発光ダイオード群３０Ｂの発光を停止させる。
ＰＷＭ制御回路５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂは、オン時間及びオフ時間のデューティ比が調整される２値信号であるＰＷＭ信号を発生するもので、制御回路４０からデューティの制御値（ＰＷＭ）が供給され、この制御値（ＰＷＭ）に応じたデューティ比のＰＷＭ信号でＦＥＴ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂのスイッチング動作を制御することによって、赤色発光ダイオード群３０Ｒ，緑色発光ダイオード群３０Ｇ，青色発光ダイオード群３０Ｂに流す駆動電流の電流量をＰＷＭ制御する。
そして、制御回路４０は、上記不揮発性メモリ３８ａに記憶された各検出出力の値を目標値とし、上記複数個の光センサ４１による各検出出力の値が上記目標値となるデューティの制御値を上記単位発光ブロック３０毎に設けられたＬＥＤ駆動回路５０に供給し、各色毎の赤色発光ダイオード群３０Ｒ，青色発光ダイオード群３０Ｂ，緑色発光ダイオード群３０Ｇに供給する電流を独立に制御する。
このバックライト装置２０における制御回路４０は、例えば、図８のフローチャートに示す手順に従って発光部２１の駆動を制御する。
先ず、制御回路４０は、単位発光ブロック３０毎に設けられたＬＥＤ駆動回路５０により、単位発光ブロック３０毎に各光源を構成している複数の発光ダイオード３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに供給する駆動電流を各色毎に独立に制御して各光源を駆動する（ステップＳ１）。
次に、各光センサＰ１１〜Ｐ３３の目標値を設定する処理を行う（ステップＳ２）。この目標値の設定処理では、制御回路４０は、バックライト特性が十分安定し、上記カラー液晶表示パネル１０に照射する白色光が所定の色度となる状態において、各色の光成分を独立に検出する各光センサＰ１１〜Ｐ３３による各検出出力の値を全て不揮発性メモリ３８ａに記憶する。
次に、各単位発光ダイオード群Ａ１１〜Ａ３６を構成している各発光ダイオード群３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂが各光センサＰ１１〜Ｐ３３に与える影響度を設定する処理を行う（ステップＳ３）。この影響度の設定処理では、制御回路４０は、各単位発光ダイオード群Ａ１１〜Ａ３６を構成している赤色発光ダイオード群３０Ｒ，緑色発光ダイオード群３０Ｇ，青色発光ダイオード群３０Ｂを単位発光ブロック３０ずつ点灯させ、その時の各光センサＰ１１〜Ｐ３３への影響度を測定し、得られた影響度データを不揮発性メモリ３８ａに記憶する。各光センサＰ１１〜Ｐ３３への影響度は、
影響度＝１ブロック点灯時の受光値／全ブロック点灯時の受光値
にて求められ、例えば、単位発光ダイオード群Ａ１１の赤色発光ダイオード群３０Ｒが光センサＰ１１に与える影響度は１６．３％というように固有の値が求まる。制御回路４０は、発光ダイオード群３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの数×光センサ４１の数だけ影響度データを不揮発性メモリ３８ａに記憶する。
次に、各単位発光ダイオード群Ａ１１〜Ａ３６を構成している各発光ダイオード群３０Ｒ，３０Ｇ，３０ＢにＰＷＭ係数を設定する処理を行う（ステップＳ４）。このＰＷＭ係数の設定処理では、制御回路４０は、光センサＰ１１〜Ｐ３３の検出値を［１］だけ上げるためのＰＷＭ値を求める。例えば、単位発光ダイオード群Ａ１１の赤色発光ダイオード群３０ＲをＰＷＭ値［４０９５］で点灯させたとする。この時、光センサＰ１１の検出値が［７００］を示していた場合、ＰＷＭ係数は
４０９５／７００＝５．８５
となる。
次に、光センサＰ１１〜Ｐ３３の検出出力の変動値を算出する処理を行う（ステップＳ５）。この変動値を算出処理では、制御回路４０は、
変動値＝目標値−現在値
にて変動値を算出する。例えば、光センサＰ１１の検出値を［０］（ＬＥＤ不点灯状態）から[２０００］まで輝度を上昇させる場合、
変動値＝２０００−０
＝２０００
となる。
次に、各単位発光ダイオード群Ａ１１〜Ａ３６を構成している各発光ダイオード群３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂによる光センサ４１の検出出力の変動値を算出する処理を行う（ステップＳ６）。この変動値を算出処理では、制御回路４０は、光センサＳ１１〜Ｓ３３による検出値を所望の値だけ上昇させるのに各単位発光ダイオード群Ａ１１〜Ａ３６を構成している各発光ダイオード群３０Ｒ，３０Ｇ，３０ＢがＰＷＭ値いくつで点灯したらよいかをステップＳ３で求めた影響度に基づいて求める。例えば、光センサＰ１１による検出値を［２０００］だけ上昇させるのに必要な単位発光ダイオード群Ａ１１の赤色発光ダイオード群３０Ａを点灯させるＰＷＭ値は、ステップＳ３で求めた影響度により、
２０００×０．１６３＝３２６
となる。
次に、各単位発光ダイオード群Ａ１１〜Ａ３６を構成している各発光ダイオード群３０Ｒ，３０Ｇ，３０ＢのＰＷＭ値を算出する処理を行う（ステップＳ７）。このＰＷＭ値の算出処理では、制御回路４０は、
ＰＷＭ値＝各発光ダイオード群の変動ＰＷＭ値＋現在のＰＷＭ値
にて変動値を算出する。例えば、光センサＰ１１の検出値を［３２６］だけ上昇させるために必要な単位発光ダイオード群Ａ１１の赤色発光ダイオード群３０ＡのＰＷＭ値は、
３２６×５．８５＝１９０７
現在値［０］＋変動値［１９０７］＝１９０７
となる。
以上のような計算で単位発光ダイオード群Ａ１１の赤色発光ダイオード群３０ＡにはＰＷＭ値［１９０７］が設定される。
そして、以上の処理手順に従って、
光センサＰ１１に対し各単位発光ダイオード群Ａ１１〜Ａ３６を構成している各発光ダイオード群３０Ｒ，３０Ｇ，３０ＢのＰＷＭ値設定・投入
光センサＰ１２に対し各単位発光ダイオード群Ａ１１〜Ａ３６を構成している各発光ダイオード群３０Ｒ，３０Ｇ，３０ＢのＰＷＭ値設定・投入
・・・
光センサＰ３３に対し各単位発光ダイオード群Ａ１１〜Ａ３６を構成している各発光ダイオード群３０Ｒ，３０Ｇ，３０ＢのＰＷＭ値設定・投入を行うと１回のフィードバックが完了することになる。
制御回路４０は、各光センサＰ１１〜Ｐ３３の検出値がステップＳ２で設定した目標値に到達するまでフィードバックを続け、到達後も目標値とのずれが生じないかどうかを監視する。
なお、上記ステップＳ２の目標値設定処理とステップＳ３の影響度設定処理は、バックライト装置２０の製造時に調整工程において１度実行されれば良く、完成したバックライト装置２０の使用時には、上記ステップＳ４からステップＳ２７の処理を繰り返し行うことにより、各光センサＰ１１〜Ｐ３３の検出値がステップＳ２で設定した目標値となるようにフィードバック制御される。
このバックライト装置２０では、複数の光センサ４１を使って、色温度／輝度を調整することと画面ユニフォーミティーを調整することを同時に実現している。
また、発光ダイオード３Ｒ，３Ｇ，３Ｂは、電流一定駆動でもその発光特性に温度ドリフトや経年変化がある為、光センサ４１の読み取り値を基準に発光ダイオード３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの駆動電流の設定をする必要があり、このバックライト装置２０では、初期設定として色温度／輝度の調整とユニフォーミティーの調整後に複数の光センサ４１の読み取り値を基準値として記憶しておき、色温度または輝度の設定を変更する場合は、光センサ４１の読み取り値が基準値となるように画面分割型ＬＥＤの駆動電流を制御している。
以上のように、このバックライト装置２０では、ＲＧＢ３色以上の発光デバイスを光源とし、ＲＧＢ各々の光出力を任意に変えることにより色温度を自由に設定することができる。また、発光デバイスを液晶デバイス直下に配置し、各々の発光デバイス輝度を自由に設定することにより画面の輝度分布も制御する可能である。また、光センサ４１によりその発光状態を監視し常に一定の輝度・色度分布を提供することができる。
また、このバックライト装置２０では、バックライト装置自身で色温度を決めるため、液晶のダイナミックレンジを損なうことなく、液晶ディスプレイの色温度を自由に選ぶことが可能である。また、画面内に複数の制御単位を持つ光源を配置することにより、画面内の輝度・色温度の分布を自由に設定できる。光センサ４１を用いて発光デバイスの発光量を制御することにより、画面内の輝度・色温度の分布を維持することができる。
なお、画面分割型ＬＥＤバックライト制御（直下方式やエッジ方式を問わず）とそれに対応する複数の光センサの組合せを使用することができる。
本発明を適用したカラー画像表示装置の構成を示す分解斜視図である。 上記カラー画像表示装置に備えられるバックライト装置の発光部における光源及び光センサの配置例を模式的に示す平面図である。 上記発光部における光源を構成する発光ダイオードの接続例を模式的に示す図である。 上記バックライト装置の発光部における光源及び光センサの配置例を模式的に示す要部縦断側面図である。 上記光センサを模式的に示す図である。 上記カラー液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。 上記バックライト装置におけるバックライト駆動制御部に備えられるＬＥＤ駆動回路の構成例を示すブロック図である。 上記バックライト装置における制御回路により実行される発光部の駆動制御の手順を示すフローチャートである。
符号の説明
１ カラー画像表示装置、３Ｒ 赤色発光ダイオード、３Ｇ 緑色発光ダイオード、３Ｂ 青色発光ダイオード、１０ カラー液晶表示パネル、１１ ＴＦＴ基板、１２ 対向電極基板、１３ 液晶層、１４ 信号線、１５ 走査線、１６ 薄膜トランジスタ、１７ 画素電極、１８ 対向電極、１９ カラーフィルタ、２０ バックライト装置、２１ 発光部、２２ 光拡散板、２３ 光学シート群、２５ 実装基板、２６ 凹部、３０ 単位発光ブロック、３０Ｒ 赤色発光ダイオード群、３０Ｇ 緑色発光ダイオード群、３０Ｂ 青色発光ダイオード群、３１ 電源部、３２ Ｘドライバ回路、３３ Ｙドライバ回路、３４ 入力端子、３５ ＲＧＢプロセス処理部、３６ 映像メモリ、３７ 制御部、３８ バックライト駆動制御部、３８ａ 不揮発性メモリ、４０ 制御回路、４１，Ｓ１１〜Ｓ３３ 光センサ、４１Ｒ 赤色光センサ、４１Ｇ 緑色光センサ、４１Ｂ 青色光センサ、５０ ＬＥＤ駆動回路、５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂ 定電流回路、５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂ ＦＥＴ、５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂ ＰＷＭ制御回路、単位発光ダイオード群Ａ１１〜Ａ３６

Claims (6)

  1. 同一面上に実装したそれぞれ３色以上の複数の発光ダイオードからなる多数個の光源を有し、各色の発光ダイオードから発生された光を合成して白色光を生成し、生成した白色光を表示部の背面側から照射するバックライト装置において、
    上記白色光を受光して各色の光成分を独立に検出する複数個の光センサと、
    所定個数の光源を単位発光ブロックとし、単位発光ブロック毎に設けられ、上記単位発光ブロックの各光源を構成している複数の発光ダイオードに供給する駆動電流を各色毎に独立に制御して各光源を駆動する駆動制御手段と、
    上記表示部に照射する白色光が所定の色度となる状態における上記複数個の光センサによる各検出出力の値を記憶した記憶手段とを備え、
    上記単位発光ブロック毎に設けられた駆動制御手段は、上記記憶手段に記憶された各検出出力の値を目標値とし、上記複数個の光センサによる各検出出力の値が上記目標値となるように各色毎の発光ダイオードに供給する電流を独立に制御することを特徴とするバックライト装置。
  2. 上記単位発光ブロックの各光源が上記複数個の光センサに与える各色毎の影響度を示す影響度データを上記記憶手段に記憶しておき、
    上記単位発光ブロック毎に設けられた駆動制御手段は、上記記憶手段に記憶された影響度データに基づいて、上記複数個の光センサによる各検出出力の値が上記目標値となるように各色毎の発光ダイオードに供給する電流を独立に制御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。
  3. 上記複数個の光センサは、所定個数の単位発光ブロック毎に１個配され、上記複数の発光ダイオードが配設された基板に形成された凹部に設けられていることを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
  4. 上記駆動制御手段は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により上記光源の光量制御を行い、ＰＷＭ制御のデューティ比を調整することにより、上記発光ダイオードに供給する電流量の調整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。
  5. 同一面上に実装したそれぞれ３色以上の複数の発光ダイオードからなる多数個の光源を有し、各色の発光ダイオードから発生された光を合成して白色光を生成し、生成した白色光を表示部の背面側から照射するバックライト装置を駆動するバックライト駆動方法であって、
    所定個数の光源を単位発光ブロックとし、上記単位発光ブロックの各光源を構成している複数の発光ダイオードに供給する駆動電流を各色毎に独立に制御して各光源を駆動し、
    上記表示部に照射する白色光が所定の色度となる状態において各色の光成分を独立に検出する複数個の光センサによる各検出出力の値を記憶し、
    記憶された各検出出力の値を目標値とし、上記複数個の光センサによる各検出出力の値が上記目標値となるように各色毎の発光ダイオードに供給する電流を独立に制御することを特徴とするバックライト駆動方法。
  6. 同一面上に実装したそれぞれ３色以上の複数の発光ダイオードからなる多数個の光源を有し、各色の発光ダイオードから発生された光を合成して白色光を生成するバックライト装置と、上記バックライト装置により生成した白色光が背面側から照射されるカラー画像表示パネルからなるカラー画像表示装置であって、
    上記バックライト装置は、上記白色光を受光して各色の光成分を独立に検出する複数個の光センサと、所定個数の光源を単位発光ブロックとし、単位発光ブロック毎に設けられ、上記単位発光ブロックの各光源を構成している複数の発光ダイオードに供給する駆動電流を各色毎に独立に制御して各光源を駆動する駆動制御手段と、上記表示部に照射する白色光が所定の色度となる状態における上記複数個の光センサによる各検出出力の値を記憶した記憶手段とを備え、上記単位発光ブロック毎に設けられた駆動制御手段は、上記記憶手段に記憶された各検出出力の値を目標値とし、上記複数個の光センサによる各検出出力の値が上記目標値となるように各色毎の発光ダイオードに供給する電流を独立に制御することを特徴とするカラー画像表示装置。
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