JP2007134194A - 発光素子制御装置、発光素子バックライト装置、液晶表示装置、及びホワイトバランス制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ホワイトバランスの温度補償を行うための回路規模を低減する。
【解決手段】発光素子を光源とする白色光の生成において、温度によるホワイトバランスのずれを補償する温度補償を行う発光素子を、発光素子の温度−順方向電流特性を基準として区分けすることによって、温度補償回路の回路数を低減する。異なる発光色を発光する複数種の発光素子を制御する発光素子制御装置であって、発光素子の駆動電流を温度補償する温度補償部を備える。温度補償部は、発光素子の温度−順方向電流特性に基づいて発光素子を区分けし、区分けした発光素子の区分毎に温度補償回路を備え、温度補償回路は、共通する温度−順方向電流特性を備える発光素子については共通する一つの温度補償回路で温度補償を行うことができ、回路規模を低減することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光素子を光源として白色光を生成する装置及び制御方法に関し、温度によるホワイトバランスのずれを補償する発光素子制御装置、発光素子バックライト装置、液晶装置、及びホワイトバランス制御方法に関する。

液晶パネルを用いたカラー画像表示装置では、白色光源として白色冷陰極管を用いるものや、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の３色の発光を合成するものが知られている。

白色光源として白色冷陰極管を用いる場合には、ホワイトバランス（白色の色温度）は、冷陰極管の発光スペクトルとカラーフィルターの特性で決まる。

光源もしくはカラーフィルターの特性を任意に調整することは困難であるという問題があり、ホワイトバランスを調整するには、液晶パネルの光透過率を調整することによって表示画像のホワイトバランスを調整している。

しかし、このホワイトバランス調整では、光透過率のダイナミックレンジの一部をホワイトバランスに用いるため、画像の階調表現に用いるダイナミックレンジが制限されるという問題がある。

これに対して、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の各単色を発光する３種類のＬＥＤを光源として用い、ホワイトバランスを３種類のＬＥＤの発光光量を調整することによって、光透過率のダイナミックレンジ全体を画像の階調表現に用いることで、階調表現の機能低下を抑制するものが提案されている。

図１４は、３種類のＬＥＤを光源として駆動する制御装置の一構成を説明するための図である。図１４において、発光素子６は赤色（Ｒ）のＬＥＤ６ａ、緑色（Ｇ）のＬＥＤ６ｂ、及び青色（Ｂ）のＬＥＤ６ｃを備え、ＬＥＤ駆動回路５から供給される駆動電流によって駆動する。従来、ＬＥＤ駆動回路５には、周囲温度に係わらず一定の設定電流ＩRGBが設定されている。

この一定の設定電流ＩRGBは、各ＬＥＤが備える温度−最大順方向電流特性（ＩＦmax−Ｔa）の仕様範囲内で定めた一定の電流値を使用している。図１５は、ＬＥＤの温度−最大順方向電流特性（図１５（ａ））、及び従来のＬＥＤへの印加電流（図１５（ｂ），（ｃ））を説明するための図である。

図１５（ａ）において、実線で示すＩＦＲは赤色（Ｒ）のＬＥＤの温度−最大順方向電流特性を示し、破線で示すＩＦＧ／Ｂは緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）のＬＥＤの温度−最大順方向電流特性を示している。緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）のＬＥＤの温度−最大順方向電流特性は、ほぼ同一の特性の傾向を示す。いずれの温度−最大順方向電流特性においても、温度Ｔ０以下の温度範囲では最大順方向電流は周囲温度Ｔａの変化にかかわらずほぼ一定であり、温度Ｔ０以上を超えた温度範囲では最大順方向電流は所定の傾斜で低下する。この最大順方向電流を超える電流を印加した場合にはＬＥＤの劣化が顕著となる。

図１５（ｂ）は、従来行われるＬＥＤへの印加電流の一例である。この例では、一点鎖線で示すように、最大順方向電流ＩＦＲ及びＩＦＧ／Ｂ以下の電流値で、所定の上限温度Ｔuまで一定の設定電流ＩRGBを設定している。また、図１５（ｃ）は他の例であり、一点鎖線で示すように、最大順方向電流ＩＦＲ及びＩＦＧ／Ｂ以下の電流値で、所定の上限温度Ｔuまで一定の設定電流ＩRGBとし、上限温度Ｔuを超える高温では最大順方向電流に設定している。

ＬＥＤ駆動回路５は、この設定電流ＩRGBに基づいて各ＬＥＤ６ａ，６ｂ，６ｃの駆動電流ＩRGBを供給する。

図１６は、ＬＥＤ駆動回路による駆動態様を説明するための図である。ＬＥＤ駆動回路による駆動態様として、発光素子６を直流駆動する駆動態様（図１６（ａ）〜（ｃ））、及び各発光素子６をパルス駆動する駆動態様（図１６（ｄ））が知られている。

発光素子６を直流駆動する場合には、図１６（ａ）〜（ｃ）に示すように、各ＬＥＤ（Ｒ），ＬＥＤ（Ｇ），ＬＥＤ（Ｂ）に一定の駆動電流ＩRGBを供給して、３つのＬＥＤを同時駆動する。

一方、発光素子６をパルス駆動する場合には、図１６（ｄ）に示すように、各ＬＥＤ（Ｒ），ＬＥＤ（Ｇ），ＬＥＤ（Ｂ）に駆動パルスを順次供給して、３つのＬＥＤを所定周期で逐次駆動する。この駆動方式によるカラー表示方式は、フィールドシーケンシャル制御（ＦＳＣ）方式と呼ばれる。このフィールドシーケンシャル制御（ＦＳＣ）方式による液晶表示装置では、バックライトを時間的に、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），及び青色（Ｂ）と切り替えながら点灯させ、これに同期して、液晶パネルに各色成分の映像を表示し、時間的に混合することでフルカラー表示する。このフィールドシーケンシャル制御では、フレーム周波数は通常６０Ｈｚ程度で行うため、色切り替えの周波数はこの３倍の１８０Ｈｚ程度となる。なお、図１６（ｄ）において、ホワイトバランスは各ＬＥＤを駆動するパルス幅ＴＲ，ＴＧ，ＴＢを調整することで行われる。

上記したように、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），及び青色（Ｂ）の３色のＬＥＤを駆動する場合、赤色（Ｒ）のＬＥＤと緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）のＬＥＤは、その温度−輝度特性において異なるため、従来のように一定の駆動電流でＬＥＤを駆動すると、ホワイトバランスが温度変化と共に崩れるという問題がある。

図１７は、温度変化によるホワイトバランスのずれを説明するための図である。図１７はＬＥＤの温度−輝度特性を示しており、赤色（Ｒ）のＬＥＤは低温から高温に向かって輝度が低下する特性を示し、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）のＬＥＤは低温から高温にわたってほぼ同一の輝度の特性を示す。

ここで、ある周囲温度ＴMにおいてホワイトバランスを調整し、赤色（Ｒ）のＬＥＤの輝度と緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）のＬＥＤの輝度を合わせた場合、周囲温度Ｔａが低下あるいは上昇した場合には、赤色（Ｒ）のＬＥＤの輝度と緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）のＬＥＤの輝度との間に差異が発生して、ホワイトバランスがずれる。

また、図１７（ｂ），（ｃ）のように、低温ＴLあるいは高温ＴHにおいてホワイトバランスを調整した場合においても、周囲温度Ｔａが上昇あるいは低下すると、赤色（Ｒ）のＬＥＤの輝度と緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）のＬＥＤの輝度との間に差異が発生してホワイトバランスがずれる。

上記したように、温度変化に伴う発光素子の輝度や発光量の変化特性が発光素子によって異なることによるホワイトバランスの崩れを抑制するために、従来種々の提案がされている。

例えば、温度と発光素子の光量特性を保持しておき、検出した発光素子の温度に基づいて、発光素子毎に光量を制御する方法（例えば、特許文献１、２参照）や、検出した発光素子の発光量を設定値と比較して、発光素子毎に光量を制御する方法（例えば、特許文献３参照）や、各発光素子の駆動電流を検出して帰還させることによって駆動電流を制御する方法（例えば、特許文献４参照）が提案されている。

特開２００５−１２１６８８号公報 特開２００４−２２６６３１号公報 特開平１１−２９５６８９号公報 特開２００５−１７３２４号公報

上記した各文献では、温度変化によって発光素子の輝度や発光量の変化特性が異なることで生じるホワイトバランスの崩れを、各発光素子の温度や発光量や駆動電流を検出し、これらの測定量に基づいて各発光素子を制御することによって温度補償を行っている。

図１８は、従来提案される発光素子のホワイトバランスの温度補償を行うための概略構成を説明するためのブロック構成図である。

図１８において、センサ２（２Ａ〜２Ｃ）は、各色（赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ））のＬＥＤの発光素子において、温度や発光量や駆動電流等をそれぞれ検出する。各センサ２で検出されたアナログ量の検出値はＡ／Ｄ変換器３（３Ａ〜３Ｃ）でデジタル値に変換され、各温度補償回路４（４Ａ〜４Ｃ）に送られる。各温度補償回路４（４Ａ〜４Ｃ）は、検出信号に基づいてホワイトバランスを補償するＬＥＤの駆動信号を各ＬＥＤに形成し、ＬＥＤ駆動回路５に送る。

ＬＥＤ駆動回路５は、ホワイトバランスの温度補償が成された駆動電流をＬＥＤ６（６Ａ〜６Ｃ）に供給して駆動する。

上記したように、従来のホワイトバランスを温度補償する構成では、発光素子毎に温度補償回路を設ける必要があるため、必要とする回路構成が増加するという問題がある。この温度補償回路では、例えば温度−駆動電流の特性を記憶する記憶回路や、駆動電流を算出する演算回路等の構成を含むため、温度補償回路が増加すればそれだけ記憶回路や演算回路が必要となる。

また、フィールドシーケンシャル制御によって液晶表示を行う場合には、各発光素子を駆動するパルスの幅を調整している。前記したように、フィールドシーケンシャル制御では、各パルスの周期は６０Ｈｚ程度であり、また液晶の応答特性によるマージンの必要性から、発光パルス期間は数ｍｓ以下であることが求められる。このような短いパルス幅内においてホワイトバランスの制御を行うには、回路設計の困難性が高まるという問題がある。

そこで、本発明は、上記した課題を解決し、ホワイトバランスの温度補償を行うための回路規模を低減することを目的とする。

また、フィールドシーケンシャル制御において、ホワイトバランスの温度補償を行うための回路設計を簡易とすることを目的とする。

本発明は、発光素子を光源とする白色光の生成において、温度によるホワイトバランスのずれを補償する温度補償を行う発光素子を、発光素子の温度−順方向電流特性を基準として区分けすることによって、温度補償回路の回路数を低減する。

また、フィールドシーケンシャル制御において、温度によるホワイトバランスのずれを補償する温度補償を発光素子の温度−順方向電流特性を基準として、温度補償を行う発光素子を限定し、さらに、求めた駆動電流に基づいてパルスの波長値を調整することによって、ホワイトバランスの温度補償を行うための回路設計を容易とする。

本発明のホワイトバランスの温度補償は、発光素子制御装置、発光素子バックライト装置、液晶表示装置等の装置の態様を含み、また、ホワイトバランス制御方法の方法の態様を含む。

本発明の発光素子制御装置の態様では、異なる発光色を発光する複数種の発光素子を制御する発光素子制御装置であって、発光素子の駆動電流を温度補償する温度補償部を備える。

温度補償部は、発光素子の温度−順方向電流特性に基づいて発光素子を区分けし、区分けした発光素子の区分毎に発光素子の個数より少ない個数の温度補償回路を備える。温度補償回路は、上記のように発光備素子の特性に基づいて区分けすることによって、共通の傾向を有する温度−順方向電流特性を備える発光素子については共通する一つの温度補償回路で温度補償を行うことができ、回路規模を低減することができる。

複数種の発光素子は、赤色を発光する赤色ＬＥＤと緑色を発光する緑色ＬＥＤと青色を発光する青色ＬＥＤの３色のＬＥＤとすることができる。この３色のＬＥＤの場合には、緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤの温度−順方向電流特性は共通の傾向を有するため、赤色ＬＥＤの区分と、緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤの区分の２つの区分に区分けする。

温度補償部は、赤色の第１の区分の温度補償を行う第１の温度補償回路と、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤの第２の区分の温度補償を行う第２の温度補償回路の２つの温度補償回路とすることで、各色に対して温度補償回路を設定した場合よりも、温度補償回路の回路数を少なくすることができる。

第１の温度補償回路は、赤色ＬＥＤの温度に対する輝度特性を補償するように修正した赤色ＬＥＤの温度−順方向電流特性を備える。この修正した特性温度−順方向電流特性に基づいて周囲温度に応じて駆動電流を求め、求めた駆動電流を赤色ＬＥＤに設定する。一方、第２の温度補償回路は、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤの温度−順方向電流特性と同じ温度−順方向電流特性を備える。この特性温度−順方向電流特性に基づいて周囲温度に応じて駆動電流を求め、求めた駆動電流を緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤに設定する。

さらに、温度補償部は、ホワイトバランスを補償する温度範囲と、発光素子の劣化を補償する温度範囲の二つに温度範囲において、それぞれ温度補償特性を定めることができる。

ホワイトバランスを補償する温度範囲において、赤色ＬＥＤの温度補償を行う第１の温度補償回路は、低温から高温に向かって駆動電流を増加させる温度補償特性に従って温度補償を行う。また、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤの温度補償を行う第２の温度補償回路は、低温から高温の間を一定の駆動電流とする温度補償特性に従って温度補償を行う。

また、発光素子の劣化を補償する温度範囲において、第１の温度補償回路と第２の温度補償回路は共に、発光素子の温度−最大順方向電流特性に基づいて駆動電流を減少させる温度補償特性に従って温度補償を行う。

また、各発光色の発光素子を時分割でパルス駆動するフィールドシーケンシャル制御において、温度補償部は、駆動電流に基づいて各パルスの波高値を設定する。ここで、各発光色のパルス幅は、所定温度におけるホワイトバランスに基づいて設定することができる。

発光素子バックライト装置は、複数種の発光素子の異なる発光色を合成した白色光をバックライトとする発光素子バックライト装置であり、発光素子を制御する制御装置として、前記した発光素子制御装置を備える。

また、液晶表示装置は、異なる発光色を発光する複数種の発光素子と液晶パネルを備え、前記複数種の発光素子の異なる発光色を合成した白色光をバックライトとする液晶表示装置であり、発光素子を制御する制御装置として、前記した発光素子制御装置を備える。

また、本発明のホワイトバランス制御方法は、赤色を発光する赤色ＬＥＤと緑色を発光する緑色ＬＥＤと青色を発光する青色ＬＥＤの３色のＬＥＤの各発光色を合成する白色光のホワイトバランスを制御するホワイトバランス制御方法であり、赤色ＬＥＤの第１の区分と緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤの第２の区分に区分けし、赤色ＬＥＤの温度に対する輝度特性を補償するように修正した赤色ＬＥＤの温度−順方向電流特性に基づいて周囲温度に応じた駆動電流を求め、求めた駆動電流を赤色ＬＥＤに設定し、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤの温度−順方向電流特性と同じ温度−順方向電流特性に基づいて周囲温度に応じて駆動を求め、求めた駆動電流を緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤに設定し、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤの駆動電流に対して同一の温度補償を行う。

本発明は、温度によるホワイトバランスのずれを補償する温度補償を行う発光素子を、発光素子の温度−順方向電流特性を基準として区分けすることによって、ホワイトバランスの温度補償を行うための回路規模を低減することができる。

また、本発明は、各発光色の発光素子を時分割でパルス駆動するフィールドシーケンシャル制御において、駆動電流に基づいて各パルスの波高値を設定することによって、回路設計条件が厳しいパルス幅を変更することなく、ホワイトバランスの温度補償を行うことができる。

以下、本発明の発光素子制御装置、発光素子バックライト装置、液晶表示装置について図を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の発光素子制御装置、発光素子バックライト装置、液晶表示装置の関係の概略を説明するための図である。なお、図では、発光素子としてＬＥＤの場合を示している。

図１において、発光装置は、赤色（Ｒ）のＬＥＤ６ａ、緑色（Ｇ）のＬＥＤ６ｂ、及び青色（Ｂ）のＬＥＤ６ｃの各発光素子６を備え、各発光素子６はＬＥＤ駆動回路５から駆動電流を供給されて駆動する。ＬＥＤ制御装置１は、ＬＥＤ駆動回路５が供給する駆動電流を制御する装置であり、ホワイトバランスの温度補償を行う。

ＬＥＤバックライト装置１０は、白色光をバックライト光として発光する装置であり、例えば導光及び散乱の機能を有した板に上記したＬＥＤ制御装置１を設けることで構成することができる。

液晶表示装置２０は、液晶パネル２１に上記したＬＥＤバックライト装置１０を設けることで構成される。液晶パネル２１は、例えば画素電極２４及びＴＦＴ２５を格子状の配置したＴＦＴ基板２３と透明電極２２との間に液晶２６を挟み込むことで構成される。

発光素子６が発光した赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３色光は、ＬＥＤバックライト装置１０において空間的あるいは時間的に合成して白色光を生成する。液晶表示装置２０は、ＬＥＤバックライト装置１０で生成した白色光をバックライトとして用いてカラー表示を行う。

なお、白色光を空間的に合成する場合には、３色のＬＥＤを同時駆動することによって合成し、液晶表示装置２０はこの白色光の透過光量を制御すると共にカラーフィルターを通すことでカラー表示を行う。また、白色光を時間的に合成する場合には、３色のＬＥＤを赤、緑、青を時間的に切り替えて点灯させ、液晶表示装置２０はこの切り替えに同期して液晶パネルを駆動することでカラー表示を行う。

以下、本発明のＬＥＤ制御装置について説明する。図２は本発明のＬＥＤ制御装置の概略構成を説明するためのブロック図である。

ＬＥＤ制御装置１は、温度センサ２で形成した検出信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３と、検出信号を入力してホワイトバランスの温度補償を行う温度補償回路４を備える。温度補償回路４の出力はＬＥＤ駆動回路５に送られ、ＬＥＤ６の各色のＬＥＤ６ａ〜６ｃを駆動する。

本発明のＬＥＤ制御装置１が備える温度補償回路４は、赤（Ｒ）のＬＥＤ６ａの温度補償を行う温度補償回路４ａと、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の両ＬＥＤ６ｂ，６ｃを共通に温度補償する温度補償回路４ｂを備える。

温度補償回路４ａは、赤（Ｒ）のＬＥＤ６ａに供給する駆動電流を制御して、温度変化に対するホワイトバランスの崩れを補償する。また、温度補償回路４ｂは、緑（Ｇ）のＬＥＤ６ａと青（Ｂ）のＬＥＤ６ｂに供給する駆動電流を共通に制御して、温度変化に対するホワイトバランスの崩れを補償する。

図３は、温度補償回路４による温度補償を説明するための印加電流特性図である。図３（ａ）は温度補償回路４ａによる温度補償を説明するための印加電流特性図であり、周囲温度Ｔａに対する赤（Ｒ）のＬＥＤ６ａに印加する電流ＩＲを示している。図３（ａ）において、実線で示すＩＦＲは赤色ＬＥＤ６ａが持つ温度−最大順方向電流特性を表し、各周囲温度補償において赤色ＬＥＤ６ａに印加し得る許容電流値を表している。この温度−最大順方向電流特性では、Ｔ０以下の温度範囲では最大順方向電流はほぼ同じ電流値であり、Ｔ０を超える温度範囲では温度上昇と共に最大順方向電流は低下する。この最大順方向電流を超える電流を印加した場合にはＬＥＤの劣化は顕著となる。

ＬＥＤ６ａの輝度（発光量）を大きくするには、各周囲温度で定まる最大順方向電流の電流を印加すればよいが、赤（Ｒ）のＬＥＤ６ａは前記した図１７（ａ）に示すように、周囲温度Ｔａが低温から高温となるに従って輝度（発光量）が低下する特性を有しているため、最大順方向電流がほぼ同じ電流値の範囲において一定電流を印加すると、周囲温度Ｔａが上昇した場合に輝度（発光量）が低下してホワイトバランスが崩れることになる。

そこで、温度補償回路４ａは、図３（ａ）中の一点鎖線で示すように、Ｔ０以下の温度範囲において、印加電流ＩＲを低温では低く高温になるほど高くなるよう設定し、Ｔ０を超える温度範囲では最大順方向電流に従って低下するように設定する。

この温度−印加電流特性とすることによって、Ｔ０以下の温度範囲においてはホワイトバランスは温度補償され、Ｔ０を超える温度範囲では劣化補償される。したがって、Ｔ０以下の温度範囲はホワイトバランス補償範囲となり、Ｔ０を超える温度範囲は劣化補償範囲となる。

図３（ｂ）は温度補償回路４ｂによる温度補償を説明するための印加電流特性図であり、周囲温度Ｔａに対する緑（Ｇ）のＬＥＤ６ｂと青（Ｂ）のＬＥＤ６ｃに印加する電流ＩＧ／Ｂを示している。図３（ｂ）において、細い破線で示すＩＦＧ／Ｂは緑色ＬＥＤ６ｂ及び青色ＬＥＤ６ｃが持つ温度−最大順方向電流特性を表し、各周囲温度補償において緑色ＬＥＤ６ｂ及び青色ＬＥＤ６ｃに印加し得る許容電流値を表している。この温度−最大順方向電流特性では、Ｔ０以下の温度範囲では最大順方向電流はほぼ同じ電流値であり、Ｔ０を超える温度範囲では温度上昇と共に最大順方向電流は低下する。この最大順方向電流を超える電流を印加した場合にはＬＥＤの劣化は顕著となる。

緑色ＬＥＤ６ｂと青色ＬＥＤ６ｃは、ほぼ同じ温度−最大順方向電流特性を備え、共に図３（ｂ）中に示す特性で表すことができる。そこで、温度補償回路４ｂは緑色ＬＥＤ６ｂと青色ＬＥＤ６ｃの両ＬＥＤを共通に制御することができる。そこで、本発明では、一つの温度補償回路６ｂによって、２つのＬＥＤ（緑色ＬＥＤ６ｂ及び青色ＬＥＤ６ｃ）の温度補償を行う。

緑色ＬＥＤ６ｂ及び青色ＬＥＤ６ｃの温度−最大順方向電流特性は、図中の破線で示すように、Ｔ０以下の温度範囲では最大順方向電流はほぼ一定であり、Ｔ０を超える高温の温度範囲では最大順方向電流は所定の傾斜で低下する。

したがって、Ｔ０以下の温度範囲では最大順方向電流はほぼ一定であるため、一定電流を印加した場合であっても、周囲温度Ｔａの上昇に伴って輝度（発光量）が低下することはなくホワイトバランスが崩れることはない。そこで、温度補償回路４ｂは、図３（ｂ）中の一点鎖線で示すように、Ｔ０以下の温度範囲においては、印加電流ＩＲを最大順方向電流に設定し、Ｔ０を超える温度範囲では最大順方向電流に従って低下するように設定する。

この温度−印加電流特性とすることによって、Ｔ０以下の温度範囲においてはホワイトバランスは温度補償され、Ｔ０を超える温度範囲では劣化補償される。したがって、Ｔ０以下の温度範囲はホワイトバランス補償範囲となり、Ｔ０を超える温度範囲は劣化補償範囲となる

本発明の温度補償回路４は、緑（Ｇ）のＬＥＤ６ｂと青（Ｂ）のＬＥＤ６ｃとを共通の温度補償回路で温度補償することによって、温度補償回路の個数を減らし、回路規模を低減させることができる。

なお、赤（Ｒ）のＬＥＤ６ａ、緑（Ｇ）のＬＥＤ６ｂ、青（Ｂ）のＬＥＤ６ｃの輝度（発光量）の間には、図４に示す輝度−順方向電流特性で示す関係があるため、この関係に基づいて順方向電流を設置することでホワイトバランスを調整することができる。

また、図３では、印加電流を最大順方向電流にできるだけ近づけて設定することによって、大きな輝度（発光量）が得られるようにしているが、必要とする輝度（発光量）が低いレベルで十分な場合には、印加電流は最大順方向電流以下に設定してもよい。

次に、赤（Ｒ）のＬＥＤ６ａの温度補償動作について、図５の温度−印加電流特性図、及び図６のフローチャートを用いて説明する。なお、ここでは、周囲温度Ｔａが低温から高温に変化する場合について示している。

周囲温度Ｔａを求め(S1)、周囲温度ＴａがＴ０以下の温度範囲（ホワイトバランス補償範囲）の場合には（S2）、温度−印加電流特性の傾きｋ１に基づいて印加電流ＩＲを算出し(S3)、算出した印加電流ＩＲをＬＥＤ駆動電流回路５に設定して赤（Ｒ）のＬＥＤ６ａを駆動する（S5）。

このホワイトバランス補償範囲での動作は、図５において、丸数字１〜３の動作（周囲温度Ｔ１）、及び丸数字４〜６の動作（周囲温度Ｔ２）で示している。周囲温度ＴａがＴ０以下のホワイトバランス補償範囲では、温度−印加電流の傾きｋ１は正の傾きであるため、温度上昇と共に印加電流ＩＲは上昇する。

一方、周囲温度ＴａがＴ０以上の温度範囲（劣化補償範囲）の場合には（S2）、温度−印加電流特性の傾きｋ２に基づいて印加電流ＩＲを算出し(S4)、算出した印加電流ＩＲをＬＥＤ駆動電流回路５に設定して赤（Ｒ）のＬＥＤ６ａを駆動する（S5）。

この劣化補償範囲での動作は、図５において、丸数字７〜９の動作（周囲温度Ｔ３）で示している。周囲温度ＴａがＴ０以上の劣化補償範囲では、温度−印加電流の傾きｋ２は負の傾きであるため、温度上昇と共に印加電流ＩＲは低下する。

次に、緑（Ｇ）のＬＥＤ６ｂ及び青（Ｂ）のＬＥＤ６ｃの温度補償動作について、図７の温度−印加電流特性図、及び図８のフローチャートを用いて説明する。なお、ここでは、周囲温度Ｔａが低温から高温に変化する場合について示している。

周囲温度Ｔａを求め(S11)、周囲温度ＴａがＴ０以下の温度範囲（ホワイトバランス補償範囲）の場合には（S12）、予め設定しておいた一定の印加電流ＩG/B0を定め (S13)、定めた印加電流ＩG/B0をＬＥＤ駆動電流回路５に設定して緑（Ｇ）のＬＥＤ６ｂと青（Ｂ）のＬＥＤ６ｃを駆動する（S15）。

このホワイトバランス補償範囲での動作は、図７において、丸数字１〜３の動作（周囲温度Ｔ１）、及び丸数字４〜６の動作（周囲温度Ｔ２）で示している。周囲温度ＴａがＴ０以下のホワイトバランス補償範囲では印加電流は一定値であるため、温度上昇に係わらず一定の印加電流ＩG/B0が設定される。

一方、周囲温度ＴａがＴ０以上の温度範囲（劣化補償範囲）の場合には（S12）、温度−印加電流特性の傾きｋ３に基づいて印加電流ＩG/Bを算出し(S14)、算出した印加電流ＩG/BをＬＥＤ駆動電流回路５に設定して緑（Ｇ）のＬＥＤ６ｂと青（Ｂ）のＬＥＤ６ｃを駆動する（S15）。

この劣化補償範囲での動作は、図７において、丸数字７〜９の動作（周囲温度Ｔ３）で示している。周囲温度ＴａがＴ０以上の劣化補償範囲では、温度−印加電流の傾きｋ３は負の傾きであるため、温度上昇と共に印加電流ＩG/Bは低下する。

なお、上記した傾きｋ１、ｋ２、及びｋ３によって周囲温度に対する印加電流を算出する際には、周囲温度と印加電流との関係を定めた演算式やテーブルを用いて行うことができる。

次に、上記で求めた印加電流値を用いてＬＥＤを駆動際の駆動態様について説明する。ＬＥＤの駆動態様は、フィールドシーケンシャル制御（ＦＳＣ）で用いられる各ＬＥＤを時間的に区分して駆動するパルス駆動と、各ＬＥＤを同時に駆動する直流駆動がある。

はじめに、パルス駆動について、図９、図１０を用いて説明する。

図９は、ホワイトバランス補償範囲における、赤（Ｒ）のＬＥＤ６ａ、緑（Ｇ）のＬＥＤ６ｂ、青（Ｂ）のＬＥＤ６ｃの各パルス信号を示している。なお、ここでは青（Ｂ），緑（Ｇ），赤（Ｒ）の順で各ＬＥＤを点灯する場合について示している。

各色のパルス信号の波高値は、設定された印加電流ＩＲ、及びＩG/B０に基づいて定められる。

前記したように、ホワイトバランス補償範囲では、赤（Ｒ）のＬＥＤ６ａは周囲温度Ｔａに応じて印加電流ＩＲが設定され、緑（Ｇ）のＬＥＤ６ｂ及び青（Ｂ）のＬＥＤ６ｃは一定の印加電流ＩG/B０が設定されるため、赤（Ｒ）のパルス信号の波高値は印加電流ＩＲに基づいて設定されて周囲温度Ｔａと共に変化し、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のパルス信号の波高値は印加電流ＩG/B０に基づいて一定値に設定される。

なお、青（Ｂ），緑（Ｇ），赤（Ｒ）のパルス信号のパルス幅は、ある基準温度においてホワイトバランスを調整するように設定する。ここで設定されたホワイトバランスは、赤（Ｒ）のパルス信号の波高値のみを周囲温度Ｔａに従って変化させることで、温度補償することができる。

図１０は、前記した図５及び図７における各周囲温度でのパルス信号を示している。図１０（ａ）は周囲温度ＴａがＴ０以下のホワイトバランス補償範囲であり、図５及び図７において丸数字１〜３の動作（周囲温度Ｔ１）で示される場合のパルス信号を示している。この周囲温度Ｔ１では、赤（Ｒ）の印加電流ＩＲが低く設定されているため、パルス信号の波高値を低く設定することでホワイトバランスの温度補償を行う。

また、図１０（ｂ）は前記図１０（ａ）と同様に周囲温度ＴａがＴ０以下のホワイトバランス補償範囲であり、図５及び図７において丸数字４〜６の動作（周囲温度Ｔ２）で示される場合のパルス信号を示している。この周囲温度Ｔ２では、赤（Ｒ）の印加電流ＩＲが高く設定されているため、パルス信号の波高値を高く設定することでホワイトバランスの温度補償を行う。

一方、図１０（ｃ）は、周囲温度ＴａがＴ０以上の劣化補償範囲であり、図５及び図７において丸数字７〜９の動作（周囲温度Ｔ３）で示される場合のパルス信号を示している。この周囲温度Ｔ３では、赤（Ｒ）の印加電流ＩＲ、及び緑（Ｇ）と青（Ｂ）の印加電流ＩG/Bは温度−最大順方向電流の降下に従って低く設定されているため、パルス信号の波高値を低く設定することでＬＥＤの劣化補償を行う。

次に、直流駆動について、図１１、図１２を用いて説明する。

図１１は、ホワイトバランス補償範囲における、赤（Ｒ）のＬＥＤ６ａ、緑（Ｇ）のＬＥＤ６ｂ、青（Ｂ）のＬＥＤ６ｃの各直流駆動信号を示している。

各色の駆動信号の波高値は、設定された印加電流ＩＲ、及びＩG/B０に基づいて定められる。

前記したように、ホワイトバランス補償範囲では、赤（Ｒ）のＬＥＤ６ａは周囲温度Ｔａに応じて印加電流ＩＲが設定され（図１１（ａ））、緑（Ｇ）のＬＥＤ６ｂ及び青（Ｂ）のＬＥＤ６ｃは一定の印加電流ＩG/B０が設定されるため、赤（Ｒ）の駆動信号の波高値は印加電流ＩＲに基づいて設定されて周囲温度Ｔａと共に変化し、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の駆動信号の波高値は印加電流ＩG/B０に基づいて一定値に設定される。

図１２は、前記した図５及び図７における各周囲温度での駆動信号を示している。図１２（ａ）は周囲温度ＴａがＴ０以下のホワイトバランス補償範囲であり、図５及び図７において丸数字１〜３の動作（周囲温度Ｔ１）で示される場合の駆動信号を示している。この周囲温度Ｔ１では、赤（Ｒ）の駆動電流ＩＲが低く設定されているため、駆動信号の波高値を低く設定することでホワイトバランスの温度補償を行う。

また、図１２（ｂ）は前記図１２（ａ）と同様に周囲温度ＴａがＴ０以下のホワイトバランス補償範囲であり、図５及び図７において丸数字４〜６の動作（周囲温度Ｔ２）で示される場合の駆動信号を示している。この周囲温度Ｔ２では、赤（Ｒ）の駆動電流ＩＲが高く設定されているため、駆動信号の波高値を高く設定することでホワイトバランスの温度補償を行う。

図１２（ａ），（ｂ）において、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の駆動電流ＩG/Bの波高値は一定値に設定される。

一方、図１０（ｃ）は、周囲温度ＴａがＴ０以上の劣化補償範囲であり、図５及び図７において丸数字７〜９の動作（周囲温度Ｔ３）で示される場合の駆動信号を示している。この周囲温度Ｔ３では、赤（Ｒ）の駆動電流ＩＲ、及び緑（Ｇ）と青（Ｂ）の印加電流ＩG/Bは温度−最大順方向電流の降下に従って低く設定されているため、駆動信号の波高値を低く設定することでＬＥＤの劣化補償を行う。

本発明のＬＥＤ制御装置１は、前記図２に示した構成の他に図１３に示す構成としてもよい。図１３に示す構成は、温度補償回路４を赤（Ｒ）のＬＥＤ６ａのホワイトバランスの温度補償のみを行う温度補償回路４ａのみとし、赤（Ｒ）のＬＥＤ６ａについてはホワイトバランスの温度補償を行うが、緑（Ｇ）のＬＥＤ６ｂと青（Ｂ）のＬＥＤ６ｃのホワイトバランスの温度補償は行わずにはじめに設定した駆動電流で駆動を行う。

これによって、ホワイトバランスの温度補償を行う回路を赤（Ｒ）の温度補償回路４ａのみとして、回路規模を低減させることができる。

上記したＬＥＤ制御装置１は、前記図１で示した発光素子バックライト装置や液晶表示装置に組み込むことができる。

上記例では、緑（Ｇ）と青（Ｂ）のＬＥＤのホワイトバランスの温度補償を共通の温度補償回路によって行う例を示しているが、異なる特性を有するＬＥＤを用いる場合にも適応することができる。この場合には、使用するＬＥＤの特性に応じ、同様の特性のＬＥＤは共通の温度補償回路を用いて温度補償を行う。

また、上記例では、発光素子としてＬＥＤの場合を示しているが、有機ＥＬ等の他の発光素子についても適用させることができる。

本発明の発光素子制御装置、発光素子バックライト装置、液晶表示装置の関係の概略を説明するための図である。 本発明のＬＥＤ制御装置の概略構成を説明するためのブロック図である。 本発明の温度補償回路による温度補償を説明するための印加電流特性図である。 輝度−順方向電流特性を示す図である。 本発明の赤ＬＥＤの温度補償を説明するための温度−印加電流特性を示す図である。 本発明の赤ＬＥＤの温度補償の手順を説明するためのフローチャートである。 本発明の緑（Ｇ）ＬＥＤ，青（Ｂ）ＬＥＤの温度補償を説明するための温度−印加電流特性を示す図である。 本発明の緑（Ｇ）ＬＥＤ，青（Ｂ）ＬＥＤの温度補償の手順を説明するためのフローチャートである。 本発明の温度補償を行うパルス波形を説明するための図である。 本発明の温度補償を行うパルス波形を説明するための図である。 本発明の温度補償を行う直流波形を説明するための図である。 本発明の温度補償を行う直流波形を説明するための図である。 本発明のＬＥＤ制御装置の他の概略構成を説明するためのブロック図である。 ３種類のＬＥＤをバックライトとして駆動する制御装置の一構成を説明するための図である。 ＬＥＤの温度−最大順方向電流特性及び従来のＬＥＤへの印加電流を説明するための図である。 ＬＥＤ駆動回路による駆動態様を説明するための図である。 温度変化によるホワイトバランスのずれを説明するための図である。 従来提案される発光素子のホワイトバランスの温度補償を行うための概略構成を説明するためのブロック構成図である。

符号の説明

１ ＬＥＤ制御装置
２，２Ａ〜２Ｃ 温度センサ
３，３Ａ〜３Ｃ Ａ／Ｄ変換器
４，４ａ〜４ｃ，４Ａ〜４Ｃ 温度補償回路
５ ＬＥＤ駆動回路
６ 発光素子
６ａ〜６ｃ ＬＥＤ
１０ ＬＥＤバックライト装置
１１ 導光／散乱板
２０ 液晶表示装置
２１ 液晶パネル
２２ 透明電極
２３ ＴＦＴ基板
２４ 画素電極
２５ ＴＦＴ
２６ 液晶

Claims (9)

1. 各々異なる発光色を発光する複数種の発光素子を制御する発光素子制御装置であって、
   前記発光素子の駆動電流を温度補償する温度補償部を備え、
   前記温度補償部は、発光素子の温度−順方向電流特性に基づいて区分けした発光素子の区分毎に前記発光素子より少ない温度補償回路を備えたことを特徴とする発光素子制御装置。
2. 前記複数種の発光素子は、赤色を発光する赤色ＬＥＤと緑色を発光する緑色ＬＥＤと青色を発光する青色ＬＥＤの３色のＬＥＤであり、
   赤色ＬＥＤの第１の区分と緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤの第２の区分に区分けし、
   前記温度補償部は、第１の区分の温度補償を行う第１の温度補償回路と、第２の区分の温度補償を行う第２の温度補償回路とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の発光素子制御装置。
3. 前記温度補償部は、ホワイトバランスを補償する温度範囲において、
   前記第１の温度補償回路は、低温から高温に向かって駆動電流を増加させる温度補償特性を有し、
   前記第２の温度補償回路は、低温から高温の間を一定の駆動電流とする温度補償特性を有することを特徴とする、請求項２に記載の発光素子制御装置。
4. 前記温度補償部は、発光素子の劣化を補償する温度範囲において、
   前記第１の温度補償回路及び第２の温度補償回路は、発光素子の温度−最大順方向電流特性に基づいて駆動電流を減少させる温度補償特性を有することを特徴とする、請求項２に記載の発光素子制御装置。
5. 各発光色の発光素子を時分割でパルス駆動するフィールドシーケンシャル制御において、前記温度補償部は、前記駆動電流に基づいて各パルスの波高値を設定することを特徴とする、請求項１乃至４の何れか一つに記載の発光素子制御装置。
6. 前記温度補償部は、所定温度におけるホワイトバランスに基づいてＬＥＤ駆動パルスのパルス幅を設定することを特徴とする、請求項５に記載の発光素子制御装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の発光素子制御装置を備えることを特徴とする発光素子バックライト装置。
8. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の発光素子制御装置を備えることを特徴とする液晶表示装置。
9. 赤色を発光する赤色ＬＥＤと緑色を発光する緑色ＬＥＤと青色を発光する青色ＬＥＤの３色のＬＥＤの各発光色を合成する白色光のホワイトバランスを制御するホワイトバランス制御方法であって、
   赤色ＬＥＤの第１の区分と緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤの第２の区分に区分けし、
   赤色ＬＥＤの温度に対する輝度特性を補償するように修正した赤色ＬＥＤの温度−順方向電流特性に基づいて周囲温度に応じた駆動電流を求め、求めた駆動電流を赤色ＬＥＤに設定し、
   緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤの温度−順方向電流特性と同じ温度−順方向電流特性に基づいて周囲温度に応じて駆動を求め、求めた駆動電流を緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤに設定し、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤの駆動電流に対して同一の温度補償を行うことを特徴とする、ホワイトバランス制御方法。

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