JP2006276784A

JP2006276784A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2006276784A
Application number: JP2005099973A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Kyozuka; 博康経塚
Original assignee: Iiyama Corp
Current assignee: Iiyama Corp
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】
色ずれの少ない広色域対応の液晶表示装置を安価に提供する。
【解決手段】
赤、緑、及び青の３色の発光ダイオード（ＬＥＤＲＥＤ１、ＬＥＤＧＲＥＥＮ２、ＬＥＤＢＬＵＥ３）と、それぞれの発光ダイオードに対応するカラーセンサ５と、発光ダイオードの温度を測定する温度センサ４とを備えるバックライト付き液晶表示装置において、発光ダイオード温度により起こる色度変化と、発光ダイオードの赤、緑、及び青の明るさの調節時に起こる色度変化とを補正する制御演算部１２を具備し、使用環境における発光ダイオードの色度変化を低減することにより、任意の輝度及び色度を保つことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）をバックライトに用いる液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置は、液晶自体に自己発光機能がないため、バックライトを用いている。バックライトには、冷陰極管を用いることが一般的であるが、広色域を得るために、冷陰極管ではなく赤、緑及び青のＬＥＤを用いる方法が考えられている。しかし、ＬＥＤを使用することで広色域化は望めるが、使用環境によってＬＥＤの色度が変化し、意図した色を保つことができないという問題が発生した。

従来技術には、バックライトの光量を検出し、フィードバックすることにより、温度変化や経時変化によるホワイトバランスの変化を低減し、設定のホワイトバランスを保つ方法が特許文献１に開示されている。

また、特許文献２では、環境温度変化に対してＬＥＤの照射時間又は照射強度を変化させることにより、低温使用時の色変化を低減している。

特開平１１-２９５６８９号公報特開２００１−２３５７２９号公報

ＬＥＤをバックライトに用いる目的は、広色域による色再現性を高めることにある。しかしながら、３色のＬＥＤを用いることにより使用時に色度が変化していることがわかった。

従来技術では、カラーセンサを用いてＬＥＤバックライトの光量を検出し、フィードバック制御することにより、バックライトの色の変化を修正している。

しかしながら、色変化の原因には、温度変化に伴うＬＥＤの色度変化や、ＬＥＤの色度調整に伴うＬＥＤの色度変化があることがわかった。よって、これらの色度変化を低減することにより、色度変化をさらに低減できることになる。

もちろん、色度の変化が検出できるセンサを使用すれば、センサの検出値をもとにＬＥＤバックライトの合成色が一定になるように制御することで高い色再現を実現することができる。しかしながら、色度変化を検出できるセンサは高価であり、採用が困難である。

そこで、ＬＥＤバックライトの色度変化を検出するのではなく、ＬＥＤの色度変化の発生原因を検出し補正を行うことにした。主なＬＥＤの色度変化の原因は、前記の通りＬＥＤの温度変化とＬＥＤバックライトの明るさ調整である。つまり、前記色度変化の発生原因側を検出し、補正することによりＬＥＤバックライトの合成色の色度変化を抑えられることを見出し、本発明に想達した。

また、ＬＥＤの明るさ調整は、電流制御、又は、ＰＷＭ（パルス幅変調）調光制御により行うが、本発明はどちらでも効果がある。

特許文献１は、ＬＥＤバックライトの光量を測定し、バックライトの色を一定にしている。しかし、光量をみているため温度による色度変化や、明るさ調整による色度変化の補正としては不十分である。

特許文献２では、周囲温度による変化を補正している。周囲温度によるＬＥＤの色度変化成分を補正係数に入れておけばよいと考えられるが、特許文献２では方法が開示されていない。また、周囲温度以外の原因が大きいため、色度変化の補正としては不十分である。

したがって、本発明の目的は、色ずれの少ないＬＥＤバックライトを用いた広色域対応の液晶表示装置を安価に提供することにある。

前記目的を達成するために、第１発明に係る液晶表示装置は、赤、緑、及び青の３色の発光ダイオードと、それぞれの発光ダイオードに対応するカラーセンサと、発光ダイオードの温度を測定する温度センサとを備えるバックライト付き液晶表示装置において、発光ダイオード温度により起こる色度変化と、発光ダイオードの赤、緑、及び青の明るさの調節時に起こる色度変化とを補正する制御演算部を具備することによって、使用環境における発光ダイオードの色度変化を低減し、任意の輝度及び色度を保つことを特徴とする。

使用中に起こるＬＥＤの色度変化は、発光ダイオードの温度や、発光ダイオードの赤、緑、及び青の明るさの調節時に起こるものである。その色度変化を考慮し、制御演算部で任意の色度及び輝度を出力するための各色の光量を算出し、目標値とする。カラーセンサによって検出された各色の光量と制御演算部で算出された各色の目標値を比較し、同値になるようにＬＥＤ出力を調節する。この動作を適時繰り返し実施し、色度変化を低減する。

ＬＥＤの付近に配置した温度センサにてＬＥＤの温度を検出し、温度変化に対するＬＥＤの色度変化を赤、緑、及び青のＬＥＤ出力にて調整し、色度変化を低減する。また、ＬＥＤの明るさ調整時に起こる色度変化も赤、緑及び青のＬＥＤ出力にて調整し、色度変化を低減する。

第２発明に係る液晶表示装置は、外部カラーセンサと前記カラーセンサを使用し、明るさ変化時の色度変化と温度変化による色度変化を赤、緑、及び青の各色毎に予め測定し、補正係数を算出することを特徴とする。

予め行う測定は、製品出荷前（生産工程内）に行う必要がある。専用の外部センサを用意すれば、ユーザーでも行うことは可能であるが、一度行うだけで以降は測定しなくてもよい。
高精度を要求される使用環境では、定期的に、又は、使用直前に補正の関係式を導き出してもよい。

第３発明に係る表示装置は、前記発光ダイオードの温度は、発光ダイオードの放熱板を測定する温度センサにて検出することを特徴とする。

ＬＥＤの温度特性による影響を補正するための温度検出は、色度変化がＬＥＤの温度によっておこるため、周囲温度を測定するよりもＬＥＤの放熱板に温度センサを取付けるほうがよい。

第４発明に係る表示装置は、温度センサの検出値と前記補正係数に基づいて任意の輝度及び色度を保つように補正を行う制御演算部を具備し、ＰＷＭ調光制御のデューティー値によって生じる発光ダイオードの赤、緑、及び青の色度変化量を予め予測し、該予測を前記補正係数に考慮して、合成色の補正を行うことを特徴とする。

ＬＥＤの明るさ調整には、電流制御、又は、ＰＷＭ（パルス幅変調）調光制御のどちらかを用いるが、輝度の制御性に優れているＰＷＭ調光制御を採用するとよい。また、ＰＷＭ調光制御によるＬＥＤバックライトの調整制御において、前記温度センサの検出値が同じであっても、ＰＷＭ調光制御のデューティー値が変わるとＬＥＤ各色の色度が変わっていることがわかった。この変化分を補正すれば、色ずれをさらに低減できる。

ＬＥＤ各色には色度変化が生じており、各色毎で一定に保つことができないため、バックライトの合成色において輝度及び色度が一定に保つようにしている。

本発明によれば、広色域に対応できるＬＥＤバックライトを採用した液晶表示装置において、使用中の色変化を低減することができる。即ち、広色域であり、尚且つ、任意の輝度・色度を持続することができる液晶表示装置を安価に提供することができる。

ＬＥＤバックライトにおける赤、緑、及び青の出力値（目標値）は、ユーザー設定により決まる。

ＬＥＤは温度によって光量や色度が変化するため、ＬＥＤ放熱板温度を検出し、検出データに基づく補正係数を目標値に算出する。
また、目標値が変わることでＰＷＭデューティが変化するため、ＰＷＭデューティ変化に基づく補正係数を目標値に算出する。

補正係数は、予め準備しておく必要がある。ＰＷＭデューティ変化による補正係数とＬＥＤ放熱板温度による補正係数は、外部計測器を用いて上記変化に対するＬＣＤパネルの色度データを取り込み算出するとよい。

以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための実施例を説明する。
透過型液晶パネルにおいて、赤、緑、及び青のＬＥＤをバックライトとして用いている。ホワイトバランスは、制御演算部１２から指定された色を液晶パネル２０に表示する。

前記は、一般的なＬＥＤバックライトを用いた液晶表示装置であり、このとき、ＬＥＤバックライトによるホワイトバランスは常に一定に保つことが望ましい。つまり、ＬＥＤバックライトによる色度変化がないことが望ましい。

３色の発光ダイオード（ＬＥＤＲＥＤ１、ＬＥＤＧＲＥＥＮ２、ＬＥＤＢＬＵＥ３）を用いたバックライトは、一般的に色度変化を有する。この色度変化は、光量を一定にしても発光ダイオードの温度や、赤、緑、及び青の明るさ調整時に色度が変化する。３色ＬＥＤの合成色の色度が一定になるように、３色のＬＥＤの光量を制御すればよい。

図１は本発明のブロック図である。液晶表示装置の構成は、３色の発光ダイオード（ＬＥＤＲＥＤ１、ＬＥＤＧＲＥＥＮ２、ＬＥＤＢＬＵＥ３）を用いたバックライトを有することが特徴であり、この他に少なくとも、温度センサ４、カラーセンサ（内蔵）５、ＬＥＤ駆動部１０、温度検出部１１、制御演算部１２、ＬＥＤ光量検出部１３、液晶パネル２０を有する。

また、予め補正係数を決める作業には、外部カラーセンサが必要となる。この外部カラーセンサは、色度と輝度を測定できるものであり、測定データを液晶表示装置に送信し、液晶表示装置が受信する。

補正制御は、外部カラーセンサ６から表示画面輝度・色度検出部１４を経由して入る液晶パネル２０の色情報（色度と輝度）と、温度センサ４から温度検出部１１を経由して入るＬＥＤ放熱板温度情報とを、制御演算部１２が受け取り、予め作成した補正係数を用いて３色のＬＥＤの光量を算出し、制御演算部１２がＬＥＤ駆動部１０へ出力制御することによって行う。

予め必要となる補正係数の作成は、以下の手順で行う。まず、ＬＥＤ放熱板温度の複数条件（例えば、低温時と高温時）における液晶パネル２０の色情報（色度と輝度）を外部計測器から制御演算部１２へ入力する。また、ＰＷＭ調光制御のディーティ値の複数条件（例えば、最大値の１０％と最大値の８０％）における液晶パネル２０の色情報を外部計測器から制御演算部１２へ入力する。次に、制御演算部１２にて、前記入力データをもとに近似式（例えば、一次式）を作成し、補正係数を算出する。

上述の実施例では、ＰＣ用の液晶表示装置として説明してきた。
しかし、本発明は、ＰＣ用の液晶表示装置だけでなく、ＬＣＤテレビにも利用できる。また、他の用途であっても、ＬＥＤバックライトを用いる表示装置であれば応用できる。

以上につき好適な実施例を挙げて説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。

本発明に係る液晶表示装置のブロック図である。

符号の説明

１：発光ダイオード赤（ＬＥＤＲＥＤ）
２：発光ダイオード緑（ＬＥＤＧＲＥＥＮ）
３：発行ダイオード青（ＬＥＤＢＬＵＥ）
４：温度センサ
５：カラーセンサ（内蔵）
６：外部カラーセンサ
１０：ＬＥＤ駆動部
１１：温度検出部
１２：制御演算部
１３：ＬＥＤ光量検出部
１４：表示画面輝度・色度検出部
２０：液晶パネル

Claims

赤、緑、及び青の３色の発光ダイオードと、それぞれの発光ダイオードに対応するカラーセンサと、発光ダイオードの温度を測定する温度センサとを備えるバックライト付き液晶表示装置において、発光ダイオードの温度により起こる色度変化と、発光ダイオードの赤、緑、及び青の明るさの調節時に起こる色度変化とを補正する制御演算部を具備することによって、使用環境における発光ダイオードの色度変化を低減し、任意の輝度及び色度を保つことを特徴とする液晶表示装置。
前記バックライト付き液晶表示装置において、外部カラーセンサと前記カラーセンサを使用し、明るさ変化時の色度変化と温度変化による色度変化を赤、緑、及び青の各色毎に予め測定し、補正係数を算出することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記発光ダイオードの温度は、発光ダイオードの放熱板を測定する温度センサにて検出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の液晶表示装置。
温度センサの検出値と前記補正係数に基づいて任意の輝度及び色度を保つように補正を行う制御演算部を具備し、ＰＷＭ調光制御のデューティー値によって生じる発光ダイオードの赤、緑、及び青の色度変化量を予め予測し、該予測を前記補正係数に考慮して、合成色の補正を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載の液晶表示装置。