JP2007287395A

JP2007287395A - 発光装置及び表示装置

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Publication number: JP2007287395A
Application number: JP2006111168A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Ikeda; 義則池田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2006-04-13
Filing date: 2006-04-13
Publication date: 2007-11-01

Abstract

【課題】光源の点灯時間に拘わらず色再現（例えば、ホワイトバランス）の劣化を防止することができる発光装置及び該発光装置を備える表示装置を提供する。
【解決手段】制御部１３は、制御信号をカウンタ１２へ出力することにより、カウンタ１２は、蛍光管１５及びＬＥＤ１７の点灯時間を計数し、制御部１３を通じて計数した点灯時間をメモリ１１に記憶する。制御部１３は、点灯時間が５００ｈ増加する都度、点灯時間を算出し、算出した点灯時間に対応する補正係数を補正テーブルから取得する。制御部１３は、取得した補正係数に対応した制御電圧をＬＥＤ駆動回路１６へ出力する。ＬＥＤ駆動回路１６は、制御部１３から入力された制御電圧に比例する出力電圧をＬＥＤ１７へ出力する。ＬＥＤ１７は、制御電圧に比例した輝度で点灯する。
【選択図】図１

Description

本発明は、点灯時間による輝度低下の度合いが異なるとともに、発光波長を補完するため２つの光源を備え、色再現の劣化を補正することができる発光装置及び該発光装置を備える表示装置に関する。

液晶テレビに用いられる表示装置は、一対のガラス基板の間に液晶物質を封入した液晶パネルと液晶パネルの背面に配置されたバックライトとを備え、入力された映像信号に基づいて、液晶パネルの各画素を駆動するＴＦＴのオン・オフを制御し、オンに制御されたＴＦＴに、映像信号に応じた電圧を印加して、液晶物質の電気光学特性により決定される光透過率を変える。これにより、表示装置は、液晶パネルを透過する光の量を画素毎に制御して映像を表示する。

従来、バックライトには、表示される映像の色再現（例えば、ホワイトバランス）を向上させるため、白色光源として冷陰極蛍光管が使用されている。冷陰極蛍光管は、例えば、青色、緑色、及び赤色の３波長域に発光ピークを有するもの、又は、さらに深紅色の波長域に発光ピークを有するものが製品化されている。

しかし、冷陰極蛍光管が発する光は、赤色の波長成分が少なく、青みが増すため色再現領域が狭いという問題があった。そこで、色再現を一層向上させるため、４波長バックライトに赤色ＬＥＤを加えた発光装置及び表示装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００５−１００９３２号公報

しかしながら、特許文献１の発光装置及び表示装置にあっては、バックライト用の光源として冷陰極蛍光管とＬＥＤとを用いており、冷陰極蛍光管とＬＥＤとでは、点灯時間による輝度低下の度合いが異なる。一般的には、冷陰極蛍光管の方がＬＥＤに比べて輝度低下の度合いが大きく、点灯時間が累積されるにつれて、両光源の輝度の差が大きくなる。このため、初期段階において色再現を所定の状態に設定した場合であっても、点灯時間が累積されるにつれて、次第に冷陰極蛍光管から発せられる波長成分が少なくなるとともに、ＬＥＤから発する赤色の波長成分が相対的に多くなり、色再現（例えば、ホワイトバランス）の劣化が生ずるという問題があった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、第２の光源の輝度を補正するため点灯時間に応じた輝度低下に関連する補正情報を記憶し、光源の点灯時間に対応する補正情報に応じて、前記第２の光源の輝度低下の度合いが第１の光源の輝度低下の度合いに略等しくなるように前記第２の光源の輝度を補正する補正手段を備えることにより、光源の点灯時間に拘わらず色再現（例えば、ホワイトバランス）の劣化を防止することができる発光装置及び該発光装置を備える表示装置を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、第１の光源は、少なくとも青色波長域、緑色波長域、及び赤色波長域に発光ピークを有する蛍光管であり、第２の光源は、前記赤色波長域と異なる波長域で発光ピークを有する赤色ＬＥＤであり、前記第２の光源の輝度を補正して赤色ＬＥＤの発光ピークを小さくすることにより、ホワイトバランスの劣化を補正することができる発光装置及び該発光装置を備える表示装置を提供することにある。

本発明に係る発光装置は、第１の光源と、点灯時間による輝度低下の度合いが前記第１の光源の輝度低下の度合いと異なるとともに、該第１の光源の発光波長を補完する第２の光源とを備える発光装置において、前記第１及び第２の光源の点灯時間を算出する算出手段と、前記第２の光源の輝度を補正するため点灯時間に応じた輝度低下に関連する補正情報を記憶する記憶手段と、前記算出手段で算出された点灯時間に対応する補正情報に応じて、前記第２の光源の輝度低下の度合いが前記第１の光源の輝度低下の度合いに略等しくなるように前記第２の光源の輝度を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る発光装置は、前記第１の光源は、少なくとも青色波長域、緑色波長域、及び赤色波長域に発光ピークを有する蛍光管であり、前記第２の光源は、前記赤色波長域と異なる波長域で発光ピークを有する赤色ＬＥＤであり、前記補正手段は、前記第２の光源の輝度を補正することにより、前記赤色ＬＥＤの発光ピークを小さくするように構成してあることを特徴とする。

本発明に係る表示装置は、前述の本発明に係る発光装置と液晶パネルとを備え、該発光装置が有する第１及び第２の光源をバックライトとして前記液晶パネルの表示面に映像を表示することを特徴とする。

本発明にあっては、点灯時間に応じた輝度低下に関連する補正情報（例えば、点灯時間に応じた第１の光源及び第２の光源夫々の相対輝度、又は点灯時間に応じた両光源の相対輝度の比率など）を記憶している。補正手段は、算出手段で算出された第１及び第２の光源の点灯時間に対応する補正情報により、前記第２の光源の輝度低下の度合いが前記第１の光源の輝度低下の度合いに略等しくなるように前記第２の光源の輝度を補正する。これにより、前記第１の光源の輝度低下の度合いが第２の光源の輝度低下の度合いより大きいため、両光源の相対輝度の差が、点灯時間に応じて、初期段階（例えば、点灯時間が「０」又は少ない段階）に比較して大きくなる場合であっても、相対輝度の差を補正して両光源の相対輝度を初期段階の相対輝度に略等しくする。

また、本発明にあっては、第１の光源は、少なくとも青色波長域、緑色波長域、及び赤色波長域に発光ピークを有する蛍光管であり、第２の光源は、前記赤色波長域と異なる波長域で発光ピークを有する赤色ＬＥＤである。蛍光管は、点灯時間の増加とともに輝度低下の度合いが赤色ＬＥＤの輝度低下の度合いよりも大きい。このため、点灯時間が累積されるにつれて、赤色ＬＥＤの相対輝度が蛍光管の相対輝度よりも大きくなる。補正手段は、赤色ＬＥＤの発光ピークを小さくすることにより、ホワイトバランスが所定の状態（例えば、初期段階の状態）にする。

本発明にあっては、第２の光源の輝度を補正するため点灯時間に応じた輝度低下に関連する補正情報を記憶し、光源の点灯時間に対応する補正情報に応じて、前記第２の光源の輝度低下の度合いが第１の光源の輝度低下の度合いに略等しくなるように前記第２の光源の輝度を補正する補正手段を備えることにより、光源の点灯時間に拘わらず色再現（例えば、ホワイトバランス）の劣化を防止することができる。

また、本発明にあっては、第１の光源は、少なくとも青色波長域、緑色波長域、及び赤色波長域に発光ピークを有する蛍光管であり、第２の光源は、前記赤色波長域と異なる波長域で発光ピークを有する赤色ＬＥＤであり、前記第２の光源の輝度を補正して赤色ＬＥＤの発光ピークを小さくすることにより、ホワイトバランスの劣化を補正することができる。

以下、本発明を実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る発光装置１を備える表示装置の要部構成を示す概略図である。発光装置１は、メモリ１１、カウンタ１２、制御部１３、蛍光管駆動回路１４、蛍光管１５、ＬＥＤ駆動回路１６、ＬＥＤ１７などを備えている。また、表示装置は、発光装置１、映像入力回路２、ＡＤ変換回路３、映像処理部４、ＤＡ変換回路５、液晶パネル駆動回路６、液晶パネル７などを備えている。表示装置は、例えば、発光装置１の蛍光管１５及びＬＥＤ１７をバックライトとして用いる液晶モニタである。

映像入力回路２は、表示装置の外部から映像信号を取得するためのインタフェース回路として機能し、入力された映像信号をＡＤ変換回路３へ出力する。

ＡＤ変換回路３は、入力された映像信号をデジタル信号に変換し、変換後のデジタル信号を映像処理部４へ出力する。

映像処理部４は、入力されたデジタル信号に対して、ガンマ補正、予め初期値として設定されたＲＧＢのゲイン補正などの処理を行い、ホワイトバランスの最適化を行う。映像処理部４は、最適化された映像信号（デジタル信号）をＤＡ変換回路５へ出力する。なお、ゲイン補正に用いる補正量は、メモリ１１に記憶され、制御部１３の制御のもと映像処理部４へ出力される。

ＤＡ変換回路５は、入力されたデジタル信号をアナログの映像信号に変換し、変換後の映像信号を液晶パネル駆動回路６へ出力する。

液晶パネル駆動回路６は、ゲートドライバ、ソースドライバなどを備え、ＤＡ変換回路５から入力された映像信号に基づいて、液晶パネル７を駆動する。これにより、映像信号のレベルに応じた階調レベルで液晶パネル７の透過率を調整して映像の濃度変化を表すことができる。

液晶パネル７は、一対のガラス基板が対向配置され、その間隙内に液晶物質である液晶層が形成された構造を有し、一方のガラス基板には複数の画素電極と、画素電極の夫々にドレインを接続したＴＦＴとが、他方のガラス基板には共通電極が設けてある。ＴＦＴのゲート及びソースは、夫々ゲートドライバ及びソースドライバの各出力段に順次接続されている。液晶パネル７は、ゲートドライバから入力されたゲート信号によって各画素のＴＦＴのオン・オフが制御され、ソースドライバから入力される出力電圧をオン期間に各画素のＴＦＴに印加することにより、液晶物質の電気光学特性によって決定される光透過率を制御して映像を表示する。液晶パネル７は一対の偏光板で挟まれ、さらにその背面に蛍光管１５及びＬＥＤ１７で構成されるバックライトを配置している。

蛍光管駆動回路１４は、所定の出力電圧を蛍光管１５へ出力し、蛍光管１５を点灯させる。

蛍光管１５は、例えば、冷陰極蛍光管であり、青色、緑色、赤色、深紅色の４波長域に発光ピークを有する。

ＬＥＤ駆動回路１６は、電圧制御回路を備え、制御部１３から入力される制御電圧に応じて、所定の出力電圧を出力する。ＬＥＤ駆動回路１６の出力側には、電流制限用の抵抗素子を接続してあり、制御部１３から入力される制御電圧に比例した電流がＬＥＤ１７に流れるようにしてある。これにより、ＬＥＤ１７は、制御部１３から入力される制御電圧に比例した輝度で点灯する。

ＬＥＤ１７は、例えば、赤色ＬＥＤであり、蛍光管１５が有する赤色及び深紅色の波長域の略中間の波長域に発光ピークを有する。これにより、４波長の蛍光管１５に赤色ＬＥＤ１７を加えたハイブリッド方式のバックライトの色再現領域を広くすることができ、深みのある赤、又は一層実物に近い自然な肌色などの表現が可能となる。

カウンタ１２は、制御部１３の制御のもと、蛍光管１５及びＬＥＤ１７の点灯時間を計数し、制御部１３を通じて計数した点灯時間をメモリ１１に記憶する。

制御部１３は、ＣＰＵで構成され、発光装置１、映像処理部４、カウンタ１２などの制御を行う。

メモリ１１は、ＬＥＤ１７の輝度を補正するための補正テーブルを記憶している。

図２は補正テーブルの一例を示す説明図である。補正テーブルは、蛍光管１５及びＬＥＤ１７の点灯時間（累積点灯時間）に対応して、蛍光管１５の相対輝度（ここで、相対輝度は、初期段階、すなわち、点灯時間が「０」又は点灯時間が少ない段階における輝度を「１００」とし、点灯時間の増加に応じた輝度低下の度合いを示す）、ＬＥＤ１７の相対輝度、蛍光管１５の相対輝度とＬＥＤ１７の相対輝度の比である補正係数、及び制御部１３からＬＥＤ駆動回路１６へ出力される制御電圧が関連付けて定めてある。なお、補正テーブルは、蛍光管１５、ＬＥＤ１７の点灯時間に応じた輝度低下などを予め測定することにより設定することができる。

点灯時間が「０」又は少ない段階では、蛍光管１５及びＬＥＤ１７の絶対輝度は異なるものの、相対輝度を「１００」として、両光源が有する光の波長域により色再現（ホワイトバランス）は所定の状態に設定されている。すなわち、両光源の相対輝度が略等しい限り、色再現（ホワイトバランス）は、所定の状態で維持される。また、この場合、蛍光管１５の相対輝度とＬＥＤ１７の相対輝度との比である補正係数は「１」であり、制御部１３から出力される制御電圧は５Ｖである。

例えば、点灯時間が１００００時間の場合、蛍光管１５の相対輝度は「７０」となり、初期段階の輝度の７０％に低下する。一方、ＬＥＤ１７の相対輝度は「９７．５０」であり、初期段階の輝度の約９７％に低下する。すなわち、蛍光管１５の輝度低下の度合いがＬＥＤ１７の輝度低下の度合いより大きい。このため、発光装置１が発する光の波長成分においてＬＥＤ１７の光の波長成分が蛍光管１５の光の波長成分に比較して相対的に大きくなり過ぎ、ホワイトバランスの劣化が生ずる。そこで、蛍光管１５の相対輝度とＬＥＤ１７の相対輝度との比である補正係数として「０．７１７９」を設定しておき、この補正係数に対応した制御電圧を３．５８９７Ｖとすることにより、ＬＥＤ１７に印加される電圧を下げ、ＬＥＤ１７の輝度を小さくすることにより、蛍光管１５の相対輝度とＬＥＤ１７の相対輝度とが略等しくなるようにする。

また、点灯時間が２００００時間の場合、蛍光管１５の相対輝度は「５０」となり、初期段階の輝度の５０％に低下する。一方、ＬＥＤ１７の相対輝度は「９５．００」であり、初期段階の輝度の約９５％に低下する。すなわち、蛍光管１５の輝度低下の度合いがＬＥＤ１７の輝度低下の度合いよりさらに大きくなる。このため、発光装置１が発する光の波長成分においてＬＥＤ１７の光の波長成分がさらに大きくなり過ぎ、ホワイトバランスの劣化が生ずる。そこで、蛍光管１５の相対輝度とＬＥＤ１７の相対輝度との比である補正係数として「０．５２６３」を設定しておき、この補正係数に対応した制御電圧を２．６３１６Ｖとすることにより、ＬＥＤ１７に印加される電圧を下げ、ＬＥＤ１７の輝度を小さくすることにより、蛍光管１５の相対輝度とＬＥＤ１７の相対輝度とが略等しくなるようにする。

図３は蛍光管１５及びＬＥＤ１７の点灯時間による相対輝度の変化の一例を示すグラフである。図に示すように、相対輝度の変化（低下）は図２の補正テーブルの値に対応している。

次に本発明に係る発光装置１の動作について説明する。制御部１３は、制御電圧を蛍光管駆動回路１４及びＬＥＤ駆動回路１６へ出力することにより、蛍光管１５及びＬＥＤ１７を点灯させる。この場合、制御部１３は、制御信号をカウンタ１２へ出力することにより、カウンタ１２は、蛍光管１５及びＬＥＤ１７の点灯時間を計数し、制御部１３を通じて計数した点灯時間をメモリ１１に記憶する。

制御部１３は、所定の間隔、例えば、点灯時間が５００ｈ増加する都度、点灯時間（累積点灯時間）を算出し、算出した点灯時間に対応する補正係数、又は制御電圧を補正テーブルから取得する。

制御部１３は、取得した補正係数に対応した制御電圧、又は取得した制御電圧をＬＥＤ駆動回路１６へ出力する。

ＬＥＤ駆動回路１６は、制御部１３から入力された制御電圧に比例する出力電圧をＬＥＤ１７へ出力する。これにより、ＬＥＤ１７は、制御電圧に比例した輝度で点灯する。

図４は初期段階における発光装置１の発光スペクトルの一例を示すグラフである。図に示すように、初期段階、例えば、装置を工場から出荷する前には、蛍光管１５の発光スペクトルにＬＥＤ１７の発光スペクトルを加えた状態でホワイトバランスが所定の状態に調整されている。

図５は点灯時間が約２００００時間に達した場合に輝度補正をしないときの発光装置１の発光スペクトルの一例を示すグラフである。図に示すように、蛍光管１５の輝度低下に比べて、ＬＥＤ１７の輝度低下はほとんど無い。蛍光管１５が発する青色、緑色、赤色の波長成分（光量）は減少するのに対し、ＬＥＤ１７の赤色の波長成分が初期状態を維持するため、ＬＥＤ１７の赤色の波長成分が相対的に増加し、図４に示す初期段階に比べてホワイトバランスが劣化する。

図６は点灯時間が約２００００時間に達した場合に輝度補正をしたときの発光装置１の発光スペクトルの一例を示すグラフである。図に示すように、蛍光管１５の輝度低下の度合い（相対輝度）に略等しくなるように、ＬＥＤ１７の相対輝度を下げる。これにより、蛍光管１５が発する青色、緑色、赤色の波長成分（光量）が減少した場合であっても、ＬＥＤ１７の赤色の波長成分を少なくするため、図４に示す初期段階の所定のホワイトバランスを維持してホワイトバランスの劣化を防止する。

以上説明したように、本発明にあっては、光源の点灯時間に拘わらず色再現（例えば、ホワイトバランス）の劣化を防止することができる。また、補正テーブルを記憶する構成であるため、比較的低コスト、かつ簡便な構成でホワイトバランスの劣化を補正することができる。

上述の実施の形態において、補正テーブルは一例であって、これに限定されるものではなく、点灯時間に応じた輝度低下に関連する情報であれば、どのような情報であってもよい。例えば、点灯時間に対応した蛍光管１５及びＬＥＤ１７の相対輝度だけを予め設定するようにしてもよい。この場合、設定された相対輝度に基づいて、補正係数、制御電圧を算出することができる。また、補正テーブルは、蛍光管１５及びＬＥＤ１７の点灯時間に対応付けて制御電圧を設定するような構成であってもよい。

上述の実施の形態においては、液晶パネルを備えた液晶モニタの例で説明したが、本発明は液晶モニタ等の直視型ディスプレイのみならず、液晶プロジェクタなどの投射型ディスプレイにも適用することができる。

上述の実施の形態においては、４波長の蛍光管を用いる構成であったが、これに限定されるものではなく、３波長の蛍光管であってもよい。

本発明に係る発光装置を備える表示装置の要部構成を示す概略図である。補正テーブルの一例を示す説明図である。蛍光管及びＬＥＤの点灯時間による相対輝度の変化の一例を示すグラフである。初期段階における発光装置の発光スペクトルの一例を示すグラフである。点灯時間が約２００００時間に達した場合に輝度補正をしないときの発光装置の発光スペクトルの一例を示すグラフである。点灯時間が約２００００時間に達した場合に輝度補正をしたときの発光装置の発光スペクトルの一例を示すグラフである。

符号の説明

１発光装置
１１メモリ
１２カウンタ
１３制御部
１４蛍光管駆動回路
１５蛍光管
１６ＬＥＤ駆動回路
１７ＬＥＤ

Claims

第１の光源と、点灯時間による輝度低下の度合いが前記第１の光源の輝度低下の度合いと異なるとともに、該第１の光源の発光波長を補完する第２の光源とを備える発光装置において、
前記第１及び第２の光源の点灯時間を算出する算出手段と、
前記第２の光源の輝度を補正するため点灯時間に応じた輝度低下に関連する補正情報を記憶する記憶手段と、
前記算出手段で算出された点灯時間に対応する補正情報に応じて、前記第２の光源の輝度低下の度合いが前記第１の光源の輝度低下の度合いに略等しくなるように前記第２の光源の輝度を補正する補正手段と
を備えることを特徴とする発光装置。
前記第１の光源は、
少なくとも青色波長域、緑色波長域、及び赤色波長域に発光ピークを有する蛍光管であり、
前記第２の光源は、
前記赤色波長域と異なる波長域で発光ピークを有する赤色ＬＥＤであり、
前記補正手段は、
前記第２の光源の輝度を補正することにより、前記赤色ＬＥＤの発光ピークを小さくするように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
請求項１又は請求項２に記載の発光装置と液晶パネルとを備え、該発光装置が有する第１及び第２の光源をバックライトとして前記液晶パネルの表示面に映像を表示することを特徴とする表示装置。