JP2007318050A - 発光装置、表示装置及び発光装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光装置において、第1のLEDと、第2のLEDと、前記第2のLEDによって励起され、前記第1のLEDの発光色と同一又は類似の色の発光を生じる蛍光体と、前記第1のLEDの発光強度と前記第2のLEDの発光強度の比率を条件に応じて制御する制御回路を備える。
【選択図】図8
Description
図1は実施の形態1の液晶ディスプレイ装置10の構成図である。複数のバックライトタイル12が拡散板13を介して液晶パネル14を照明している。バックライトタイル12の裏面(図1で表示されている面)には駆動回路32が搭載されている。また温度センサ34が搭載されている場合もある(温度センサ34は、下記第1の動作においては使用していない。また各バックライトタイル12に搭載している場合もあるが、1つあるいは代表的なバックライトタイル12だけに搭載している場合もある)。駆動回路32及び温度センサ34は各バックライトタイル12に共通のコントロール基板11に設置された制御回路33にケーブル15を介して接続されている。なお、液晶パネル14をその他の非自発光型画像表示パネル、例えばMEMS(マイクロエレクトロメカニカルシステム)パネル、電気光学効果や電気泳動効果を用いたシャッターパネルなどに置き換えても表示装置とすることができる。
LEDグループ19は、赤色LEDチップ23及び赤色発光蛍光体25の両方を備えているため、その発光比率を変化させることができ、それにより色再現性が変化する。図6の実線に青色LEDチップ21、緑色LEDチップ22及び赤色LEDチップ23を用いて白色を生成したときの発光スペクトル分布を、点線に青色LEDチップ21、緑色LEDチップ22及び赤色発光蛍光体25を発光させて白色を生成したときの発光スペクトル分布を示す。両者を比較すると、赤色発光蛍光体25を用いることによりスペクトルの赤色部分がブロードになることがわかる。図7に、赤色LEDチップ23の発光強度Rと赤色発光蛍光体25の発光強度R2の比R2/(R+R2)を変化させたときの色再現性(NTSC比)を示す(ただし25℃の場合)。赤色LEDチップ23の光と赤色発光蛍光体25の発光強度の割合に応じて色再現性が変化することがわかる。
制御回路33に第1の制御プログラムを入れて第1の動作を行った。図8に本動作時における回路構成図を示す。輝度信号35が制御回路33に入力し、制御回路33内に組み込まれた第1の制御プログラムに応じて生成する駆動信号を、各バックライトタイル12内の駆動回路32に伝達する。駆動回路32は、駆動信号PB、PG、PR及びPR2によってそれぞれ青色LEDチップ21、緑色LEDチップ22、赤色LEDチップ23及び励起用青色LEDチップ26を駆動し、光B、光G、光R及び光B2を発光すると共に、光B2の一部が赤色蛍光体25によって光R2となる。なお、制御回路33を複数個とし、各バックライトタイル内に設置しても良い。
次に、制御回路33に第2の制御プログラムを加えて第2の動作を行った。ただし輝度を250nit一定とした。赤色発光蛍光体を用いない場合に輝度を一定にするフィードバック制御を行うと、表1に示すように赤色LEDチップの温度依存性が悪いことから、温度上昇につれて赤色LEDチップに供給する電力が増大し、それによりさらに発光量が減少するため、熱暴走に陥る恐れがある。そこで、第2の動作としては、バックライトタイル12に更に温度センサ34を備え、温度センサ34によって検知された温度が一定値より低い場合は赤色LEDチップのみ(あるいは主に赤色LEDチップ)を駆動し、高い場合に赤色発光蛍光体の発光割合を増大させる。これにより、熱暴走を防ぎながら、高温においても一定の輝度を保つことができる。
制御回路33に第3の制御プログラムを入れて、温度などの条件が変化しても白色などの指定された色度を維持する第3の動作を行った。回路構成としては、図11に示すものを用いた。
実施の形態1の液晶ディスプレイ装置10において、液晶パネル14を除いたバックライト部分だけで、照明装置などの発光装置として働く。この発光装置において、先に示した「画像の輝度に応じた動作」を「必要とされる照度又は輝度に応じた動作」とすることができる。また「温度に応じてLEDからの発光と蛍光体からの発光の比を変化させる動作」を行って蛍光体と同一又は類似の発光色のLEDに過大な負担がかからない発光を行うことができる。また、色度を一定あるいは必要な色とすることができる。
実施の形態2では、実施の形態1で用いたLEDグループ19をLEDグループ59で置き換えており、そこでは緑色についても緑色LEDチップと緑色発光蛍光体を併用している。また、カラーセンサを用いた制御を行って、カラーバランスを得るためにLEDチップからの光と蛍光体からの光の割合を制御している。これにより、温度特性に優れた赤色発光蛍光体及び発光効率に優れた緑色発光蛍光体を用いて、高温においても高輝度が得られる表示装置となる。
本実施の形態におけるバックライトタイル52の表面図を図18に示す。LEDグループ59のほかに、赤・緑・青色の各光量を検出する1組のセンサであるカラーセンサ75が略中央に配されている。回路構成図を図19に示す。バックライトタイル52上のLEDグループ59から発し、主に拡散板13相当(実施の形態1の図1参照)で反射されてカラーセンサ75が検出した光の色度及び輝度は、バックライトタイル52の外部に設置された制御回路73に伝えられる。制御回路73は、色度及び輝度が設定値になるように、LEDグループ59を構成する各LEDチップへの平均印加電力を調節する信号を駆動回路72(バックライトタイル52の裏面に設置)に伝える。
実施の形態3では、1つの青色LEDチップによって2種類の蛍光体を励起することにより、実施の形態2に比べて1チップを省略している。実施の形態3については実施の形態2と異なるLEDグループ及びその動作についてのみ説明する。なお同じ構成要素には同一の符号を記す。
制御回路73はカラーセンサ75が検出した色度及び輝度が設定値になるようにフィードバック制御を行う。本実施の形態では、青色LEDチップ91の発光量が決まると、緑色発光蛍光体94の発する緑色光の光量及び赤色発光蛍光体95の発する赤色光の光量も決まる。本実施の形態では、カラーセンサ75で検知した不足する緑色及び赤色を補うように、緑色LEDチップ92及び赤色LEDチップ93を用いることによって、全体として白色が得られる。
以上の実施の形態において、複数のLEDチップを1つのパッケージに実装してLEDグループとしたものを示したが、各色のLEDチップ単体からなるランプ又はLEDチップと1つ若しくは複数の蛍光体を組み合わせたランプを個々に独立して配置してもよい。
11 コントロール基板
12 バックライトタイル
13 拡散板
14 液晶パネル
15 ケーブル
18 基板
19、19B LEDグループ
20 パッケージ
21 青色LEDチップ
22 緑色LEDチップ
23 赤色LEDチップ
25 赤色発光蛍光体
26 励起用青色LEDチップ
28、28A 樹脂
29、29A、29B、29C 樹脂
30 反射面
32 駆動回路
33 制御回路
34 温度センサ
35 輝度信号
Claims (25)
- 第1のLEDと、第2のLEDと、前記第2のLEDによって励起され、前記第1のLEDの発光色と同一又は類似の色の発光を生じる第1の蛍光体と、前記第1のLEDの発光強度と前記第2のLEDの発光強度の比率を条件に応じて制御する制御回路を備えることを特徴とする発光装置。
- 更に第3のLEDと、前記第2のLEDもしくは第4のLEDによって励起され、前記第3のLEDに同一又は類似の色の発光を生じる第2の蛍光体を備え、
前記制御回路が、少なくとも前記第1のLED、前記第2のLED、前記第3のLEDの発光強度の比率を条件に応じて制御することを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 - 前記条件が、前記第1のLED、前記第1の蛍光体又はその両方の発光として得ようとする発光強度であることを特徴とする請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記制御回路が、前記得ようとする発光強度が大きいときに前記第1のLEDの発光強度に対する前記第2のLEDの発光強度の比率を高くする制御を行うことを特徴とする請求項3に記載の発光装置。
- 前記条件が、前記発光装置の温度であることを特徴とする請求項1又は2に記載の発光装置。
- 温度検出手段を更に備え、前記制御回路が、前記温度検出手段によって検出された前記発光装置の温度が高い場合に前記第1のLEDの発光強度に対する前記第2のLEDの発光強度の比率を高くする制御を行うことを特徴とする請求項5に記載の発光装置。
- 前記条件が、前記発光装置の色度であることを特徴とする請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記制御回路が、前記発光装置の色度が設定値に近づくように前記第1のLEDの発光強度に対する前記第2のLEDの発光強度の比率を調整する制御を行うことを特徴とする請求項7に記載の発光装置。
- カラーセンサを更に備え、前記発光装置の色度を前記カラーセンサによって検出することを特徴とする請求項7又は8に記載の発光装置。
- 温度検出手段を更に備え、前記発光装置の色度を前記温度検出手段によって推定することを特徴とする請求項7又は8に記載の発光装置。
- 前記第1の蛍光体の発光スペクトルの半値幅が、前記第1のLEDの発光スペクトル半値幅より広いことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記第2のLEDが青色LEDであることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記第2のLEDが紫色LED又は紫外LEDであり、青色LEDを更に備えることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記第1又は第3のLEDが赤色LEDであり、前記第1又は第2の蛍光体が赤色発光する蛍光体であることを特徴とする請求項1から13のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記赤色LEDがAlGaInP系赤色LEDであることを特徴とする請求項14に記載の発光装置。
- 前記赤色発光する蛍光体が、CaAlSiN3:Euであることを特徴とする請求項14に記載の発光装置。
- 前記第1又は第3のLEDが緑色LEDであり、前記第1又は第2の蛍光体が緑色発光する蛍光体であることを特徴とする請求項1から13のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記緑色発光する蛍光体が、αサイアロン、βサイアロン、Srアルミネート、(Sr,Ba)2SiO4:Eu2+、Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3+から選ばれた少なくとも一つであることを特徴とする請求項17に記載の発光装置。
- 前記第1又は第3のLEDが黄色LEDであり、前記第1又は第2の蛍光体が黄色発光する蛍光体であることを特徴とする請求項1から13のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記黄色発光する蛍光体が、αサイアロン、(Sr,Ba)2SiO4:Eu2+、YAG:Ce3+から選ばれた少なくとも一つであることを特徴とする請求項19に記載の発光装置。
- 請求項1から19のいずれか1項に記載の発光装置と、非自発光型表示パネルを備えたことを特徴とする表示装置。
- 第1のLEDと、第2のLEDと、第2のLEDによって励起され、第1のLEDの発光色と同一又は類似の色の発光を生じる蛍光体と、前記第1のLEDの発光強度と前記第2のLEDの発光強度の比率を制御する制御回路を有する発光装置の制御方法であって、
前記制御回路は、第2のLEDの発光強度が高いときに第1のLEDの発光強度に対する第2のLEDの発光強度の比率を高くする制御を行うことを特徴とする発光装置の制御方法。 - 第1のLEDと、第2のLEDと、第2のLEDによって励起され、第1のLEDの発光色と同一又は類似の色の発光を生じる蛍光体と、前記第1のLEDの発光強度と前記第2のLEDの発光強度の比率を制御する制御回路と、温度検出手段を有する発光装置の制御方法であって、
前記制御回路は、前記温度検出手段によって検出された温度が高いときに第1のLEDの発光強度に対する第2のLEDの発光強度の比率を高くする制御を行うことを特徴とする発光装置の制御方法。 - 第1のLEDと、第2のLEDと、第2のLEDによって励起され、第1のLEDの発光色と同一又は類似の色の発光を生じる蛍光体と、前記第1のLEDの発光強度と前記第2のLEDの発光強度の比率を制御する制御回路と、発光装置の色度を検出又は推定する手段を有する発光装置の制御方法であって、
前記制御回路は、前記色度を検出又は推定する手段によって検出又は推定された色度が設定値になるように、前記第1のLEDの発光強度に対する第2のLEDの発光強度の比率を調整する制御を行うことを特徴とする発光装置の制御方法。 - 請求項22に係る制御方法、請求項23に係る制御方法、請求項24に係る制御方法のうち少なくとも2つを同時に行うことを特徴とする発光装置の制御方法。
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