JP5346592B2 - 発光装置及び発光装置駆動方法 - Google Patents

Description

実施の形態は、発光装置に関する。

最近、発光装置の光源としてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が主に使用されている。特に、前記ＬＥＤはパネルのバックライト用光源として適用されている。

前記ＬＥＤをバックライト用光源として適用する場合、複数のＬＥＤが使用される。前記ＬＥＤを利用する光源において、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）ＬＥＤを一つにしてクラスター（ｃｌｕｓｔｅｒ）と称し、複数のクラスターを基板に一定に配列して実装したものをバー（Ｂａｒ）と称し、一つのバーに含まれたクラスター内のＲ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤをそれぞれ１列に連結したものをストリング（Ｓｔｒｉｎｇ）と称する。

ＬＣＤパネルのサイズが大きくなる場合、ＬＥＤの数が多くなるので、ＬＥＤを多数のバーに配列する。

しかし、バーに配置されるＲ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤの色度（Ｃｈｒｏｍａｔｉｃｉｔｙ）と輝度（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）が均一でなく、偏差が発生するという問題がある。

したがって、Ｒ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤを利用する光源に対しては、輝度と色再現率を高める技術が研究されている。Ｒ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤの色波長はそれぞれ異なるので、同じ動作電流を印加すると色偏差が発生する。

ＬＣＤのバックライト光源として使用されるＬＥＤでは、ホワイト色を具現するためにＲ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤ別に異なる動作電流とＰＷＭデューディを印加する制御技術を利用している。

しかし、それぞれのバーに含まれたＲ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤの電気的特性が異なるため、印加された動作電流によってバー別にそれぞれ異なる色度と輝度が表れる。

したがって、ＬＣＤのバックライト光源としてＲ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤで構成された複数のバーを使用する場合、バー別に色偏差が発生する。

例えば、ＬＥＤを光源とするＬＣＤモニタには９個程度のバーが使用されるが、バーによって電気的特性が相違するので、ＬＣＤモニタの画面位置によって輝度または色偏差が発生しうる。

また、ＬＥＤは、電気エネルギーが光エネルギーに変換される過程で多量の熱を発生し、温度に反比例して抵抗が低くなる特性を有する。この時、ＬＥＤに静電圧出力型電源が供給される場合、ＬＥＤの抵抗が低くなるため、電流が増加するようになって発熱量がさらに多くなる。

このような温度増加によってＬＥＤの性能が低下したり、ＬＥＤを光源とするＬＣＤパネルの液晶に影響を及ぼすようになって、ＬＣＤパネルで所望のカラーを具現することができなくなる。

実施の形態は、均一な輝度の光を発生できる発光装置を提供する。

実施の形態は、ＬＣＤパネルのバックライト光源に適合する発光装置を提供する。

実施の形態は、ＬＥＤの特性及び複数のＬＥＤで構成されたバーの特性を考慮した発光装置を提供する。

実施の形態による発光装置は、Ｒ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤが含まれた発光部と、前記発光部から放出された光のＲ、Ｇ、Ｂ色信号の値をセンシングするカラーセンサと、前記カラーセンサで感知したＲ、Ｇ、Ｂ色信号の値と予め格納された目標輝度値とを比べて、補償輝度値が反映されたＰＷＭデューティ値を出力するメイン制御部と、前記メイン制御部から出力されたＰＷＭデューティ値によって前記Ｒ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤを駆動するＲ、Ｇ、Ｂ信号制御部と、を含む。

他の実施の形態による発光装置は、Ｒ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤストリングで構成されたバーが含まれた発光部と、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤストリングのＰＷＭデューティ値を前記バーの特性によって出力するメイン制御部と、前記メイン制御部から出力されたＰＷＭデューティ値によって前記Ｒ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤストリングを駆動する赤色信号制御部、緑色信号制御部及び青色信号制御部と、を含む。

他の実施の形態による発光装置は、Ｒ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤが含まれた発光部と、前記発光部で発熱する温度を感知する温度センサと、前記温度センサで感知した温度値と予め設定された温度基準表とを比べて、Ｒ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤのＰＷＭデューティ値を演算して出力するメイン制御部と、前記メイン制御部から出力されたＰＷＭデューティ値によって、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤを駆動するＲ、Ｇ、Ｂ信号制御部と、を含む。

また他の実施の形態による発光装置駆動方法は、Ｒ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤストリングが含まれた発光部から光が放出されるステップと、前記発光部から放出された光のＲ、Ｇ、Ｂ色信号の値をカラーセンサでセンシングするステップと、前記カラーセンサで感知したＲ、Ｇ、Ｂ色信号の値と予め格納された目標輝度値とを演算して補償輝度値を算出し、前記補償輝度値が反映されたＲ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤストリング各々のＰＷＭデューティ値をメイン制御部に出力するステップと、前記メイン制御部から出力されたＰＷＭデューティ値によって前記Ｒ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤストリングを各々駆動するステップと、を含む。

実施の形態は、ＬＥＤの特性及び複数のＬＥＤで構成されたバーの特性を考慮して、均一な輝度の光を発生できる発光装置を提供することができる。

実施の形態は、ＬＣＤパネルのバックライト光源に適合する発光装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。

図１は、実施の形態による発光装置の回路ブロック図であり、図２は、実施の形態によるＲ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤの制御及び輝度偏差補償を説明するためのブロック図であり、図３は、実施の形態による複数のバーに含まれたＬＥＤの制御及び輝度偏差補償を説明するためのブロック図である。

図１を参照すると、ＬＥＤドライバ１は、メイン制御部２と、Ｒ（Ｒｅｄ）ＬＥＤを制御するための赤色信号制御部４、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）ＬＥＤを制御するための緑色信号制御部５、Ｂ（Ｂｌｕｅ）ＬＥＤを制御するための青色信号制御部６を含む。

前記メイン制御部２は、外部システムと情報を交換する機能と前記ＬＥＤドライバ１を制御する機能を果たす。前記赤色信号制御部４、緑色信号制御部５及び青色信号制御部６は、Ｒ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤ輝度偏差を補償するために調整されたＰＷＭデューティによって個別的に補償する機能を果たす。

一方、ＬＥＤバックライト１０は、ＲＧＢ ＬＥＤ１１及びカラーセンサ１２を含む。

図２に図示された発光装置は、ノートパソコンなどの小型ＬＣＤパネルの光源に主に使用される。

図２に示すように、メイン制御部２は、Ｒ ＬＥＤストリングを制御するための赤色信号制御部４、Ｇ ＬＥＤストリングを制御するための緑色信号制御部５、Ｂ ＬＥＤストリングを制御するための青色信号制御部６に連結される。

そして、赤色信号制御部４、緑色信号制御部５及び青色信号制御部６には、ＲＧＢ ＬＥＤ１１がストリング形態で連結される。

前記カラーセンサ１２は、前記ＲＧＢ ＬＥＤ１１から発光される光をセンシングして検出されたＲ、Ｇ、Ｂ色信号の値を前記メイン制御部２に伝送する。前記カラーセンサ１２は、カラーフィルタが形成されたフォトダイオードを備え、入射した光をＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの色信号に分類して検出することができるセンサである。

前記メイン制御部２は、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ色信号の値から輝度値を算出し、設定された目標輝度値と比べる。

前記メイン制御部２は、前記目標輝度値と前記輝度値を比べて、その差を補償するための補償輝度値を算出する。そして、前記補償輝度値だけの光が放出されるように、Ｒ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤストリングそれぞれのＰＷＭデューティ値を演算する。

前記メイン制御部２が、Ｒ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤストリングそれぞれのＰＷＭデューティ値を赤色信号制御部４、緑色信号制御部５、青色信号制御部６に入力すると、前記赤色信号制御部４、緑色信号制御部５及び青色信号制御部６は、ＲＧＢ ＬＥＤ１１を前記入力されたＰＷＭデューティ値で駆動する。

すなわち、前記メイン制御部２は、前記カラーセンサ１２で検出されたＲ、Ｇ、Ｂ色信号の値から輝度値を計算し、予め格納された目標輝度値と比べる。そして、前記メイン制御部２は、目標輝度値と等しい輝度のホワイト色相の光を放出できるＲ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤストリングそれぞれのＰＷＭデューティを計算して、補償値を前記赤色信号制御部４、緑色信号制御部５及び青色信号制御部６に提供する。

図３は、実施の形態による複数のバーに含まれたＬＥＤの制御及び輝度偏差補償を説明するためのブロック図である。

図３を参照すると、ＬＣＤパネルの大きさが大きくなれば、バックライト用光源であるＬＥＤの個数が多くなるので、ＬＥＤを複数のバー（＃１バー〜＃Ｎバー）に配列する。

図３には、複数のバーに配置された複数のＬＥＤストリングを制御し、輝度偏差を補償する実施の形態が開示されている。

赤色信号制御部４、緑色信号制御部５及び青色信号制御部６は、それぞれＮ個のＬＥＤストリングと連結される。すなわち、前記赤色信号制御部４、緑色信号制御部５及び青色信号制御部６は、ＬＥＤアレイ２０を構成する＃１バー２１、＃２バー２２、．．．、＃Ｎバー２３に配置されたＬＥＤストリングと連結される。

また、Ｒ、Ｇ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤで構成された４個のストリングが一つのバーに配置されることができる。この時、Ｇ ＬＥＤは二つのストリングに構成されるが、一つの緑色信号制御部で同時に制御することが可能である。

前記カラーセンサ１２は、ＬＥＤアレイ２０から放出されるＲ、Ｇ、Ｂ色信号の値をセンシングしてメイン制御部２に入力する。温度センサ１３は、前記ＬＥＤアレイ２０またはＬＣＤパネル内の温度を感知し、温度値をメイン制御部２に入力する。前記メイン制御部２には、バー毎にそれぞれホワイト色を具現するためのそれぞれのＲ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤストリングのＰＷＭデューティ値が格納される。

すなわち、バー毎にそれぞれ発光される光をセンシングして検出されたＲ、Ｇ、Ｂ色信号の値から輝度値を算出し、設定された目標輝度値と比べる。そして、前記目標輝度値と前記輝度値を比べて、その差を補償するための補償輝度値を算出する。

前記補償輝度値が適用された輝度のホワイト色の光が放出されるように、Ｒ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤストリングそれぞれのＰＷＭデューティ値を演算して格納する。

前記のようなそれぞれのバーに属するＲ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤストリングのＰＷＭデューティ値は、バックライト用光源に複数のバーをアッセンブルする前に決定される。

例えば、図３で、ホワイト色の光が放出できるＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの輝度値が５０％であると仮定すれば、＃１バーのＲ、Ｇ、Ｂ色信号の測定値がＲ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤストリング別にそれぞれ５０％、４８％、５３％である場合、前記メイン制御部２は、＃１バーのＲ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤストリングに対してそれぞれ＋０％、＋２％、−３％の補償輝度値を有する。

また、＃２バーのＲ、Ｇ、Ｂ色信号の測定値がＲ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤストリング別にそれぞれ５０％、５１％、４９％である場合、前記メイン制御部２は、＃２バーのＲ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤストリングに対してそれぞれ＋０％、−１％、＋１％の補償輝度値を有する。

同じく、＃ＮバーのＲ、Ｇ、Ｂ色信号の測定値がＲ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤストリング別にそれぞれ４７％、５３％、５０％である場合、前記メイン制御部２は、＃ＮバーのＲ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤストリングに対してそれぞれ＋３％、−３％、＋０％の補償輝度値を有する。

前記メイン制御部２は、前記のような過程を通じてバーによるＲ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤストリングの補償輝度値が反映された基準信号値を計算する。

前記赤色信号制御部４、緑色信号制御部５及び青色信号制御部６は、前記メイン制御部２からそれぞれのバーに含まれたＲ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤストリングに対する基準信号値を受信し、基準信号値によってそれぞれのバーに含まれたＲ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤストリングを制御する。

一方、前記カラーセンサ１２は、複数のバーで構成されたＬＥＤアレイ２０から放出された光をセンシングして、検出されたＲ、Ｇ、Ｂ色信号の値を前記メイン制御部２に伝送する。

前記メイン制御部２は、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ色信号の値から輝度値を算出して、予め設定された目標輝度値と比べる。

前記メイン制御部２は、前記目標輝度値と前記輝度値を比べてその差を補償するための補償輝度値を算出し、前記補償輝度値だけの光が放出できるように、Ｒ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤそれぞれのＰＷＭデューティを演算する。

例えば、前記メイン制御部２は、それぞれのＲ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤストリングが属するバーの位置と係わらずＲ ＬＥＤストリングのＰＷＭデューティを１％増加させ、Ｇ ＬＥＤストリングのＰＷＭデューティを３％増加させ、Ｂ ＬＥＤストリングのＰＷＭデューティをそのまま維持する。

例えば、＃１バーに属するＲ ＬＥＤストリングの基準信号値が５０％であり、＃２バーに属するＲ ＬＥＤストリングの基準信号値が４０％である場合、前記メイン制御部２は、＃１バーに属するＲ ＬＥＤストリングのＰＷＭデューティを５１％に増加させ、＃２バーに属するＲ ＬＥＤストリングのＰＷＭデューティを４１％に増加させる。

このように 図３で説明する実施の形態によれば、複数のバーで構成されたＬＥＤアレイ２０で、ＬＥＤアレイ２０に含まれたそれぞれのバーに発生しうる輝度偏差と、ＬＥＤアレイ２０全体に発生しうる輝度偏差を補償して、より正確且つより均一な輝度の色相を具現できるという長所がある。

一方、前記温度センサ１３によりセンシングされたＬＥＤアレイ２０またはＬＣＤパネルの温度を利用して、ＬＥＤのＰＷＭデューティを補償することができる。そのために、前記メイン制御部２は、前記温度センサ１３によりセンシングされたＬＥＤアレイ２０またはＬＣＤパネルの温度を受信して、予め格納された基準温度表と比べる。

ＬＥＤ及びＬＣＤパネルは温度に敏感な素子であるため、温度によって動作特性が変化する場合がある。

例えば、ＬＣＤパネルを構成する液晶は温度によって動作特性が変わるので、一定温度以上に温度が増加する場合、表現しようとする色の光を具現できない場合がある。

したがって、温度の増加による輝度または光の色を予め観察し、温度によるＲ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤのＰＷＭデューティの補償値を算出する。

前記メイン制御部２は、前記算出されたＰＷＭデューティの補償値を前記温度センサ１３で測定した温度によって前記赤色信号制御部４、緑色信号制御部５及び青色信号制御部６に伝送し、 ＲＧＢ ＬＥＤ１１またはＬＥＤアレイ２０の輝度または色偏差を補償する。また、前記メイン制御部２は、前記入力された温度が発光装置の性能に致命的な悪影響を及ぼし得る臨界温度以上であれば、ＲＧＢ ＬＥＤ１１またはＬＥＤアレイ２０の電源を遮断する。

例えば、前記臨界温度は４５℃であり得る。

本発明は、上述した好ましい実施の形態にだけ限定されるのではなく、本発明の要旨から離れない範囲内で様々に改良、変更、代替または付加して実施できることは、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば容易に理解することができるであろう。このような改良、変更、代替または付加による実施が以下の添付された特許請求の範囲に属すれば、その技術思想も本発明に属するものと見做される。

実施の形態は、ディスプレイ装置に適用されることができる。

図１は、実施の形態による発光装置の回路ブロック図である。 図２は、実施の形態によるＲ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤの制御及び輝度偏差補償を説明するためのブロック図である。 図３は、実施の形態による複数のバーに含まれたＬＥＤの制御及び輝度偏差補償を説明するためのブロック図である。

Claims (5)

1. 複数のバーを有し、前記複数のバーはそれぞれ、Ｒ色ＬＥＤストリング、Ｇ色ＬＥＤストリング、Ｂ色ＬＥＤストリングを含んでいる発光部と、
   前記発光部から放出された光のＲ、Ｇ、Ｂ色信号の値をセンシングするカラーセンサと、
   前記カラーセンサで感知した前記Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色信号の値と、予め格納された目標輝度値とを比べて、前記Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のＬＥＤストリングそれぞれに、ＰＷＭデューティ値を出力するメイン制御部であって、前記ＰＷＭデューティ値は、第１補償輝度値と第２補償輝度値が反映されたものであり、バーごとの前記第１補償輝度値は、他のバーとは独立して各バーから発光される光をセンシングして検出された前記Ｒ、Ｇ、Ｂ色信号と前記目標輝度値との差を補償するように計算され、前記第２補償輝度値は、前記複数のバー全体から発光される光を前記カラーセンサによりセンシングして検出された前記Ｒ、Ｇ、Ｂ色信号と前記目標輝度値との差を補償するように計算される、メイン制御部と、
   前記Ｒ、Ｇ、Ｂ色ＬＥＤストリングを前記メイン制御部から出力された対応するＰＷＭデューティ値に応じて駆動するＲ、Ｇ、Ｂ信号制御部と、を含む発光装置。
2. 前記発光部は、ホワイト色を放出するＬＣＤバックライトの光源であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記発光部の温度を感知する温度センサをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
4. 前記メイン制御部は、前記温度センサで感知した温度によって、前記ＰＷＭデューティ値を調整して出力することを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
5. 前記メイン制御部は、前記温度センサで感知した温度が臨界温度以上である場合、前記発光部の電源を遮断することを特徴とする請求項３に記載の発光装置。

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