JP2008140756A - バックライト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックライト装置の点灯中に、バックライト装置の内部に配置されたＬＥＤから放射される光の輝度及び色度の経時的な変化を抑制する。
【解決手段】赤色，緑色，青色のＬＥＤの放射光を検出するセンサーが検出した検出値を同等に保つように、それらのＬＥＤに供給するピーク電流値又はＬＥＤに供給する電流のデューティー比を調整する。
【選択図】図３

Description

本発明は、発光ダイオードを用いたバックライト装置の技術に関する。

液晶テレビやパソコンモニター等の液晶表示装置のバックライト光源に関し、従来では冷陰極放電灯を用いた技術が利用されていたが、次第に、発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」と称する）に代替される傾向に推移している。ＬＥＤは、水銀を利用する必要がないので環境調和性が良く、電流を流すと直ちに発光するので応答性が非常に高く、低電圧かつ低電流で発光するので発光効率性が良い等、冷陰極放電灯よりも多くの利点を備えている。

ＬＥＤを用いたバックライト光源は、携帯電話やモバイル機器等の小型用途がこれまで中心であったが、現在では、１０型以上のモニター等の中型用途や３０型以上の液晶テレビ等の大型用途にも採用される傾向にある。特に、大型液晶表示テレビ等の用途において、液晶の色再現性向上の長所を生かすためには、赤，緑，青（ＲＧＢ）の三原色の発光波長を有するＬＥＤがバックライト光源として適している。特許文献１には、ＬＥＤをバックライト光源とする液晶表示装置に係る技術が開示されている。
特開２００４−３３３５８３号公報

しかしながら、ＬＥＤの発光効率は、ＬＥＤの構成材料（チップ、チップを封止している樹脂、蛍光体等）の劣化や温度変化に大きく依存しており、特に電流の増加に伴いＬＥＤの温度が上昇すると急速に発光効率が低下する。そのため、バックライト光源にＬＥＤを組み込んだ場合には、ＬＥＤ自身が発生する熱等により、点灯直後と一定時間経過後とにおいて発光効率に変化が生じ、光源全体の輝度や色度が経時的に変化するという問題があった。

本発明は、上記を鑑みてなされたものであり、バックライト装置の内部に配置されたＬＥＤから放射される光の輝度及び色度の経時的な変化を抑制することを課題とする。

第１の本発明に係るバックライト装置は、赤色，緑色，青色の発光ダイオードと、前記発光ダイオードの放射光を検出するセンサーと、前記センサーが検出した検出値を同等に保つように前記発光ダイオードに供給する電流値を制御する制御回路と、を有することを特徴とする。

本発明にあっては、発光ダイオードの放射光を検出するセンサーが検出した検出値を同等に保つように、その発光ダイオードに供給する電流値を制御するので、バックライト装置から放射される光の輝度及び色度の経時的な変化を抑制することができる。

第２の本発明に係るバックライト装置は、前記センサーが、緑色の放射光を検出する緑色のセンサーであって、前記制御回路は、当該緑色のセンサーが検出した検出値を同等に保つように、前記緑色の発光ダイオードに供給する電流値を制御することを特徴とする。

本発明にあっては、緑色のセンサーが検出した検出値を同等に保つように、緑色の発光ダイオードに供給する電流値を制御するので、バックライト装置の輝度を一定に保持することができる。

第３の本発明に係るバックライト装置は、前記制御回路が、前記緑色の発光ダイオードに供給する電流値を制御するとともに、当該緑色の発光ダイオードに供給する電流値に対する前記赤色の発光ダイオードに供給する電流値の比率と当該緑色の発光ダイオードに供給する電流値に対する前記青色の発光ダイオードに供給する電流値の比率とを保持するように、当該赤色の発光ダイオード及び当該青色の発光ダイオードに供給する電流値をそれぞれ制御することを特徴とする。

本発明にあっては、緑色の発光ダイオードに供給する電流値を調整するとともに、緑色の発光ダイオードに供給する電流値に対する赤色の発光ダイオードに供給する電流値の比率と、緑色の発光ダイオードに供給する電流値に対する青色の発光ダイオードに供給する電流値の比率とを保持するように、赤色の発光ダイオード及び青色の発光ダイオードに供給する電流値をそれぞれ制御するので、バックライト装置の輝度を一定に保持する時に発生する色度変化を抑えることができる。

第４の本発明に係るバックライト装置は、前記センサーが、赤色の放射光を検出する赤色のセンサー及び青色の放射光を検出する青色のセンサーであって、前記制御回路は、当該赤色のセンサー及び当該青色のセンサーが検出した検出値をそれぞれ同等に保つように、前記赤色の発光ダイオード及び前記青色の発光ダイオードに供給する電流値をそれぞれ制御することを特徴とする。

本発明にあっては、赤色のセンサー及び青色のセンサーが検出した検出値をそれぞれ同等に保つように、赤色の発光ダイオード及び青色の発光ダイオードに供給する電流値をそれぞれ制御するので、バックライト装置の色度を一定に保持することができる。

第５の本発明に係るバックライト装置は、前記制御回路が、前記赤色の発光ダイオード及び前記青色の発光ダイオードに供給する電流値をそれぞれ制御するとともに、前記緑色の発光ダイオードに供給する電流値を固定することを特徴とする。

本発明にあっては、赤色の発光ダイオード及び青色の発光ダイオードに供給する電流値をそれぞれ制御するとともに、緑色の発光ダイオードに供給する電流値を固定するので、バックライト装置の色度を一定に保持する時に発生する輝度変化を抑えることができる。

第６の本発明に係るバックライト装置は、温度を検出する温度センサーを更に有し、前記制御回路が、前記温度センサーが検出した温度に基づいて、前記発光ダイオードに供給する電流値を制御することを特徴とする。

本発明にあっては、温度を検出する温度センサーを更に有し、制御回路が、温度センサーが検出した温度に基づいて、発光ダイオードに供給する電流値を制御するので、発光ダイオードの放射光の波長が温度変化によりシフトした場合であっても、バックライト装置から放射される光の輝度及び色度の経時的な変化をより確実に抑制することができる。

本発明によれば、バックライト装置の内部に配置されたＬＥＤから放射される光の輝度及び色度の経時的な変化を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本実施の形態におけるＬＥＤを備えたバックライト装置の構成を示す斜視図である。本実施の形態のバックライト装置は、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）にそれぞれ単色発光するＬＥＤ１、ＬＥＤ１を複数かつ直線的に配置したＬＥＤ実装基板２、ＬＥＤ実装基板２を内部底面に並列配置したユニットケース３、ユニットケース３の内部側面に配置されたセンサー４、ユニットケース３の外部においてセンサー４とＬＥＤ実装基板２とに接続された制御回路５、レンズシートとこのレンズシートを挟んで対向配置した拡散シートとからなる光学シート６、光学シート６の下面に配置された拡散板７、及び、光学シート６及び拡散板７をユニットケース３に固定するフロントフレーム８、を備える。

ＬＥＤ１は、バックライト装置の光源として機能する。ＲＧＢのＬＥＤ１におけるそれぞれの発光スペクトルピークは、Ｒの場合が波長６１０〜６５０［nm］、Ｇの場合は波長５１５〜５３５［nm］、Ｂの場合は波長４４０〜４７０［nm］に存在する。ＬＥＤ１は、ＲＧＢの発光素子をそれぞれパッケージングして単色のＬＥＤ１として構成されている。単色のＬＥＤ１に代えて、複数色の発光素子をパッケージングして多色のＬＥＤ１とする構成も可能であり、また、ＬＥＤ実装基板２の上面にＲＧＢの発光素子を直接配置してもよい。

ユニットケース３の内部底面には、ＬＥＤ実装基板２が配置された領域を除いて、白色反射シート等の反射部材が設けられており、その反射部材は反射領域として機能する。ＲＧＢのＬＥＤ１の放射光は、ユニットケース３の内部空間で白色に合成され、光学シート６及び拡散板７を介してバックライト装置の外部に出射される。尚、ＲＧＢの混合比、即ち、ユニットケース３に配置されるＬＥＤ１の数量と配置場所、更にはＬＥＤ１に対して供給される駆動電流等は、所望の白色色度が得られるように予め決定されている。

センサー４は、ＬＥＤ１の放射光を検出する機能を有する。センサー４は、図２に示すＲＧＢ波長感度特性を有するシリコン等で形成されたＲＧＢのフォトダイオードを、一体化又は近接させて構成する。ＲＧＢのそれぞれに対応するフォトダイオードは、フォトダイオードの受光部にカラーフィルターを形成して他色の入光を排除する。例えば、赤色光を入光するフォトダイオードの場合には、青色光および緑色光を排除するカラーフィルターをフォトダイオードの受光部に形成する。尚、センサー４は、フォトダイオードに限定されるものでなく、光電子増倍管やＣＣＤ（電荷結合素子）などの受光素子をセンサーとして利用してもよい。

制御回路５は、図３に示すように、センサー４が検出した検出値をアナログ値からデジタル値に変換するＡ／Ｄ処理部５１、検出値と所望の輝度及び所望の色度を有する光の光量値とを比較する比較演算部５２、及び、比較結果に基づきＬＥＤ１の駆動電流を制御するＬＥＤ駆動部５３、を備える。各部における制御機能については後述する。尚、制御回路５を構成する各部は、マイコンやＩＣなどに複合化することも可能である。

図１に戻り、光学シート６及び拡散板７は、バックライト装置における発光面として機能する。拡散板７は光を拡散する光学拡散効果を有し、光学シート６は拡散された光の輝度を更に効果的に増加させる。

次に、ＬＥＤ１に供給する電流値を制御する方式について説明する。具体的には、パルス波形としてＬＥＤ１に供給される電流のピーク電流値を制御する方式と、電流のデューティー比を制御する方式を用いる。尚、ピーク電流値とは、図４に示すように、ＬＥＤ１に供給する駆動電流において、振幅を最大とする電流値を意味する。また、デューティー比とは、制御回路５によりパルス波形として供給される駆動電流において、１周期内に供給される電流の時間的比率（オン−オフ時間の比率）である。

〔ピーク電流値を制御する方式〕
最初に、ＬＥＤ１に供給する電流のピーク電流値を制御して、ＬＥＤ１から放射される光の輝度及び色度の変化を調整する動作について説明する。

まず、バックライト装置の輝度を一定に保つ場合について説明する。制御回路５は、ＲＧＢのうち輝度に対する影響が一番大きいのはＧなので、Ｇのセンサー４２により検出された検出値（光量値）を所望の光量値に保つフィードバック制御を適当な時間間隔で行う。

制御回路５は、センサー４で検出される所望の輝度を有する光の光量値を得るために必要なＬＥＤ１に供給する初期のピーク電流値をメモリー等に事前に保持しておく。例えば、所望のＧの光量値が５０［lm］である場合、ＲのＬＥＤ１１に供給するピーク電流値として５０［mA］、ＧのＬＥＤ１２に供給するピーク電流値として４０［mA］、ＢのＬＥＤ１３に供給するピーク電流値として３０［mA］必要とする。

Ａ／Ｄ処理部５１は、Ｇのセンサー４２で検出されたＬＥＤ１の放射光の光量値をアナログ値からデジタル値に変換後、比較演算部５２に送信する。ここで、検出されたＧの光量値を４０［lm］とする。

比較演算部５２は、受信したＧの光量値と所望のＧの光量値とを比較し、比較結果をＬＥＤ駆動部５３に送信する。具体的には、Ｇのセンサー４２で検出された光量値は４０［lm］なので、比較演算部５２は、差分光量値である−１０［lm］（＝検出されたＧの光量値（４０［lm］）−所望のＧの光量値（５０［lm］））を比較結果としてＬＥＤ駆動部５３に送信する。

ＬＥＤ駆動部５３は、受信した比較結果に応じて、ＬＥＤ１に供給する駆動電流を調整する。具体的には、図５に示すような差分光量値に対する所望の光量値を得るための追加ピーク電流値の関係性を事前に定めておき、その関係性に基づいてＧのＬＥＤ１２に供給するピーク電流値を変更する。これにより、バックライト装置の輝度を一定に保持することができる。

この時、極端な色度変化を抑えるため、ＧのＬＥＤ１２に対するピーク電流値を変更するとともに、ＲのＬＥＤ１１及びＢのＬＥＤ１３に対するピーク電流値についても、次の式（１）及び式（２）の比率（ｋ_１，ｋ_２）を保持しながら変化させる。尚、Ｉ_Ｒ（ＰＥＡＫ）はＲのＬＥＤ１１に供給するピーク電流値であり、Ｉ_Ｇ（ＰＥＡＫ）はＧのＬＥＤ１２に供給するピーク電流値であり、Ｉ_Ｂ（ＰＥＡＫ）はＢのＬＥＤ１３に供給するピーク電流値である。

ｋ_１＝Ｉ_Ｒ（ＰＥＡＫ）／Ｉ_Ｇ（ＰＥＡＫ） 式（１）
ｋ_２＝Ｉ_Ｂ（ＰＥＡＫ）／Ｉ_Ｇ（ＰＥＡＫ） 式（２）
これにより、バックライト装置の輝度を一定に保持する時に発生する色度変化を抑えることができる。

具体的には、ＬＥＤ駆動部５３は、比較演算部５２から受信した比較結果が−１０［lm］なので、図５に示す差分光量値−追加ピーク電流値の関係性からＧのＬＥＤ１２に供給する追加ピーク電流値５［mA］を導き、導出した追加ピーク電流値５［mA］をＧのＬＥＤ１２に対する初期のピーク電流値４０［mA］に加えたピーク電流値４５［mA］を、ＧのＬＥＤ１２に供給する。この時、初期のピーク電流供給時のｋ_１は５０［mA］／４０［mA］＝１．２５なので、ＧのＬＥＤ１２に供給するピーク電流値を４０［mA］から４５［mA］に変更するとともに、ｋ_１＝１．２５の比率を保持しながら、ＲのＬＥＤ１１に供給するピーク電流値も変更する。ＢのＬＥＤ１３に供給するピーク電流値についても同様に、初期のピーク電流供給時のｋ_２は３０［mA］／４０［mA］＝０．７５なので、ＧのＬＥＤ１２に対するピーク電流値を４０［mA］から４５［mA］に変更するとともに、ｋ_２＝０．７５の比率を保持しながら、ＢのＬＥＤ１３に供給するピーク電流値も変更する。

続いて、バックライト装置の色度を一定に保つ場合について説明する。制御回路５は、ＲＧＢのうち色度に対する影響が一番大きいのはＲ及びＢなので、Ｒのセンサー４１及びＢのセンサー４３により検出された検出値（光量値）を所望の光量値に保つフィードバック制御を適当な時間間隔で行う。

制御回路５は、センサー４で検出される所望の色度を有する光の光量値を得るために必要なＬＥＤ１に供給する初期のピーク電流値をメモリー等に事前に保持しておく。例えば、所望のＲの光量値が５０［lm］及びＢの光量値が４０［lm］である場合、ＲのＬＥＤ１１に供給するピーク電流値として５０［mA］、ＧのＬＥＤ１２に供給するピーク電流値として４０［mA］、ＢのＬＥＤ１３に供給するピーク電流値として３０［mA］必要とする。

Ａ／Ｄ処理部５１は、Ｒのセンサー４１及びＢのセンサー４３で検出されたＬＥＤ１の放射光の光量値をアナログ値からデジタル値に変換後、比較演算部５２に送信する。ここで、検出されたＲの光量値を４０［lm］及びＢの光量値を２０［lm］とする。

比較演算部５２は、受信したＲの光量値及びＢの光量値と所望のＲの光量値及び所望のＢの光量値とをそれぞれ比較し、比較結果をＬＥＤ駆動部５３に送信する。具体的には、Ｒのセンサー４１で検出された光量値は４０［lm］なので、比較演算部５２は、差分光量値である−１０［lm］（＝検出されたＲの光量値（４０［lm］）−所望のＲの光量値（５０［lm］））を比較結果としてＬＥＤ駆動部５３に送信する。同様に、Ｂのセンサー４３で検出された光量値は２０［lm］なので、比較演算部５２は、差分光量値である−２０［lm］（＝検出されたＢの光量値（２０［lm］）−所望のＢの光量値（４０［lm］））を比較結果としてＬＥＤ駆動部５３に送信する。

ＬＥＤ駆動部５３は、受信した比較結果に応じて、ＬＥＤ１に対する駆動電流を調整する。即ち、図５に示すような差分光量値に対する所望の光量値を得るための追加ピーク電流値の関係性を事前に定めておき、その関係性に基づいてＲのＬＥＤ１１及びＢのＬＥＤ１３に供給するピーク電流値を変更する。これにより、バックライト装置の色度を一定に保持することができる。

この時、極端な輝度変化を抑えるため、ＧのＬＥＤ１２に供給するピーク電流値を固定する。これにより、バックライト装置の色度を一定に保持する時に発生する輝度変化を抑えることができる。

具体的には、Ｒの光量値の場合、ＬＥＤ駆動部５３は、比較演算部５２から受信した比較結果が−１０［lm］なので、図５に示す差分光量値−追加ピーク電流値の関係性から追加ピーク電流値２［mA］を導き、導出した追加ピーク電流値２［mA］をＲのＬＥＤ１１に対する初期のピーク電流値５０［mA］に加えたピーク電流値５２［mA］を、ＲのＬＥＤ１１に供給する。同様に、Ｂの光量値の場合、ＬＥＤ駆動部５３は、比較演算部５２から受信した比較結果が−２０［lm］なので、図５に示す差分光量値−追加ピーク電流値の関係性から追加ピーク電流値１３［mA］を導き、導出した追加ピーク電流値１３［mA］をＢのＬＥＤ１３に対する初期のピーク電流値３０［mA］に加えた４３［mA］を、ＢのＬＥＤ１３に供給する。

図６（ａ）は、ピーク電流値を制御する方式を用いて輝度を一定に保つ動作を実行した場合の、バックライト装置の点灯時間に対する輝度変化を示すグラフである。破線はフィードバック制御前を示し、実線はフィードバック制御後を示す。フィードバック制御前（破線）の場合、点灯時間の経過に伴う著しい輝度低下を容易に把握することができる。一方、フィードバック制御後（実線）の場合、点灯した直後と一定時間経過後との輝度は同等であるので、このフィードバック制御によってバックライト装置の輝度を一定に保持する効果を確認することができる。

図６（ｂ）は、ピーク電流値を制御する方式を用いて色度を一定に保つ動作を実行した場合の、バックライト装置の点灯時間に対するＸ−Ｙの色度変化を示すグラフである。破線はフィードバック制御前のＸ値を示し、上の実線はフィードバック制御後のＸ値を示し、下の実線はフィードバック制御後のＹ値を示す。フィードバック制御前（破線）の場合、点灯時間の経過に伴う著しい色度変化を容易に把握することができる。一方、フィードバック制御後（実線）の場合、フィードバック制御前に比べて、点灯した直後と一定時間経過後との色度変化は小さいので、このフィードバック制御によってバックライト装置の色度を一定に保持する効果を確認することができる。

本実施の形態によれば、Ｇのセンサーが検出した検出値を同等に保つように、ＧのＬＥＤに供給するピーク電流値を変更するので、バックライト装置の輝度を一定に保持することができる。

本実施の形態によれば、ＧのＬＥＤに供給するピーク電流値を変更するとともに、ＧのＬＥＤに供給するピーク電流値に対するＲのＬＥＤに供給するピーク電流値の比率（ｋ_１）と、ＧのＬＥＤに供給するピーク電流値に対するＢのＬＥＤに供給するピーク電流値の比率（ｋ_２）と、を保持するように、ＲのＬＥＤ及びＢのＬＥＤに供給するピーク電流値をそれぞれ変化させるので、バックライト装置の輝度を一定に保持する時に発生する色度変化を抑えることができる。

本実施の形態によれば、Ｒのセンサー及びＢのセンサーが検出した検出値をそれぞれ同等に保つように、ＢのＬＥＤ及びＢのＬＥＤに供給するピーク電流値をそれぞれ調整するので、バックライト装置の色度を一定に保持することができる。

本実施の形態によれば、ＲのＬＥＤ及びＢのＬＥＤに供給するピーク電流値をそれぞれ調整するとともに、ＧのＬＥＤに供給するピーク電流値を固定するので、バックライト装置の色度を一定に保持する時に発生する輝度変化を抑えることができる。

〔デューティー比を制御する方式〕
次に、ＬＥＤ１に供給する電流のデューティー比を制御して、ＬＥＤ１から放射される光の輝度及び色度の変化を調整する動作について説明する。

まず、バックライト装置の輝度を一定に保つ場合について説明する。制御回路５は、ＲＧＢのうち輝度に対する影響が一番大きいのはＧなので、Ｇのセンサー４２により検出された検出値（光量値）を所望の光量値に保つフィードバック制御を適当な時間間隔で行う。

制御回路５は、センサー４で検出される所望の輝度を有する光の光量値を得るために必要なＬＥＤ１に供給する電流の初期のデューティー比をメモリー等に事前に保持しておく。例えば、所望のＧの光量値が５０［lm］である場合、ＲのＬＥＤ１１に供給する電流のデューティー比として６０［％］、ＧのＬＥＤ１２に供給する電流のデューティー比として７０［％］、ＢのＬＥＤ１３に供給する電流のデューティー比として５０［％］必要とする。

Ａ／Ｄ処理部５１は、Ｇのセンサー４２で検出されたＬＥＤ１の放射光の光量値をアナログ値からデジタル値に変換後、比較演算部５２に送信する。ここで、検出されたＧの光量値を４０［lm］とする。

比較演算部５２は、受信したＧの光量値と所望のＧの光量値とを比較し、比較結果をＬＥＤ駆動部５３に送信する。具体的には、Ｇのセンサー４２で検出された光量値は４０［lm］なので、比較演算部５２は、差分光量値である−１０［lm］（＝検出されたＧの光量値（４０［lm］）−所望のＧの光量値（５０［lm］））を比較結果としてＬＥＤ駆動部５３に送信する。

ＬＥＤ駆動部５３は、受信した比較結果に応じて、ＬＥＤ１に供給する駆動電流を調整する。具体的には、図７に示すような差分光量値に対する所望の光量値を得るための追加デューティー比の関係性を事前に定めておき、その関係性に基づいてＧのＬＥＤ１２に供給する電流のデューティー比を変更する。これにより、バックライト装置の輝度を一定に保持することができる。

この時、極端な色度変化を抑えるため、ＧのＬＥＤ１２に供給する電流のデューティー比を変更するとともに、ＲのＬＥＤ１１及びＢのＬＥＤ１３に供給する電流のデューティー比についても、次の式（３）及び式（４）の比率（ｋ_３，ｋ_４）を保持しながら変化させる。尚、Ｉ_Ｒ（ＤＵＴＹ）はＲのＬＥＤ１に供給する電流のデューティー比であり、Ｉ_Ｇ（ＤＵＴＹ）はＧのＬＥＤ１に供給する電流のデューティー比であり、Ｉ_Ｂ（ＤＵＴＹ）はＢのＬＥＤ１に供給する電流のデューティー比である。

ｋ_３＝Ｉ_Ｒ（ＤＵＴＹ）／Ｉ_Ｇ（ＤＵＴＹ） 式（３）
ｋ_４＝Ｉ_Ｂ（ＤＵＴＹ）／Ｉ_Ｇ（ＤＵＴＹ） 式（４）
これにより、バックライト装置の輝度を一定に保持する時に発生する色度変化を抑えることができる。

具体的には、ＬＥＤ駆動部５３は、比較演算部５２から受信した比較結果が−１０［lm］なので、図７に示す差分光量値−追加デューティー比の関係性から追加デューティー比１２［％］を導き、導出した追加デューティー比１２［％］をＧのＬＥＤ１２に対する初期のデューティー比７０［％］に加えたデューティー比８２［％］の駆動電流を、ＧのＬＥＤ１２に供給する。更に、初期の駆動電流供給時のｋ_３は６０［％］／７０［％］≒０．８６なので、ＧのＬＥＤ１２に供給する電流のデューティー比を７０［％］から８２［％］に変更するとともに、ｋ_３≒０．８６の比率を保持しながら、ＲのＬＥＤ１１に供給する駆動電流値も変更する。ＢのＬＥＤ１３に対する駆動電流値についても同様に、現在のｋ_４は５０［mA］／７０［mA］≒０．７１なので、ＧのＬＥＤ１２に対するデューティー比を７０［％］から８２［％］に変更するとともに、ｋ_４≒０．７１の比率を保ちながらＢのＬＥＤ１３に供給する駆動電流も変更する。

続いて、バックライト装置の色度を一定に保つ場合について説明する。制御回路５は、ＲＧＢのうち色度に対する影響が一番大きいのはＲ及びＢなので、Ｒのセンサー４１及びＢのセンサー４３により検出された検出値（光量値）を所望の光量値に保つフィードバック制御を適当な時間間隔で行う。

制御回路５は、センサー４で検出される所望の色度を有する光の光量値を得るために必要なＬＥＤ１に供給する電流のデューティー比をメモリー等に事前に保持しておく。例えば、所望のＲの光量値が５０［lm］及びＢの光量値が４０［lm］である場合、ＲのＬＥＤ１１に供給する電流のデューティー比として６０［％］、ＧのＬＥＤ１２に供給する電流のデューティー比として７０［％］、ＢのＬＥＤ１３に供給する電流のデューティー比として５０［％］必要とする。

図３に戻り、Ａ／Ｄ処理部５１は、Ｒのセンサー４１及びＢのセンサー４３で検出されたＬＥＤ１の放射光の光量値をアナログ値からデジタル値に変換後、比較演算部５２に送信する。ここで、検出されたＲの光量値を４０［lm］及びＢの光量値を２０［lm］とする。

比較演算部５２は、受信したＲの光量値及びＢの光量値と所望のＲの光量値及び所望のＢの光量値とをそれぞれ比較し、比較結果をＬＥＤ駆動部５３に送信する。具体的には、Ｒのセンサー４１で検出された光量値は４０［lm］なので、比較演算部５２は、差分光量値である−１０［lm］（＝検出されたＲの光量値（４０［lm］）−所望のＲの光量値（５０［lm］））を比較結果としてＬＥＤ駆動部５３に送信する。同様に、Ｂのセンサー４３で検出された光量値は２０［lm］なので、比較演算部５２は、差分光量値である−２０［lm］（＝検出されたＢの光量値（２０［lm］）−所望のＢの光量値（４０［lm］））を比較結果としてＬＥＤ駆動部５３に送信する。

ＬＥＤ駆動部５３は、受信した比較結果に応じて、ＬＥＤ１に供給する電流のデューティー比を調整する。即ち、図７に示すような差分光量値に対する所望の光量値を得るための追加デューティー比の関係性を事前に定めておき、その関係性に基づいてＲのＬＥＤ１１及びＢのＬＥＤ１３に供給する電流のデューティー比を変更する。これにより、バックライト装置の色度を一定に保持することができる。

この時、極端な輝度変化を抑えるため、ＧのＬＥＤ１２に供給する電流のデューティー比を固定する。これにより、バックライト装置の色度を一定に保持する時に発生する輝度変化を抑えることができる。

具体的には、Ｒの光量値の場合、ＬＥＤ駆動部５３は、比較演算部５２から受信した比較結果が−１０［lm］なので、図７に示す差分光量値−追加デューティー比の関係性からＲのＬＥＤ１１に対する追加デューティー比１０［％］を導き、導出した追加デューティー比１０［％］をＲのＬＥＤ１１に対する初期のデューティー比６０［％］に加えたデューティー比７０［％］の駆動電流を、ＲのＬＥＤ１１に供給する。同様に、Ｂの光量値の場合、ＬＥＤ駆動部５３は、比較演算部５２から受信した比較結果が−２０［lm］なので、図７に示す差分光量値−追加デューティー比の関係性から追加デューティー比３０［％］を導き、導出した追加デューティー比３０［％］をＢのＬＥＤ１３に対する初期のデューティー比５０［％］に加えたデューティー比８０［％］の駆動電流を、ＢのＬＥＤ１３に供給する。

図８（ａ）は、デューティー比を制御する方式を用いて輝度を一定に保つ動作を実行した場合の、バックライト装置の点灯時間に対する輝度変化を示すグラフである。破線はフィードバック制御前を示し、実線はフィードバック制御後を示す。フィードバック制御前（破線）の場合、点灯時間の経過に伴う著しい輝度低下を容易に把握することができる。一方、フィードバック制御後（実線）の場合、点灯した直後と一定時間経過後との輝度は同等であるので、このフィードバック制御によってバックライト装置の輝度を一定に保持する効果を確認することができる。

図８（ｂ）は、デューティー比を制御する方式を用いて色度を一定に保つ動作を実行した場合の、バックライト装置の点灯時間に対するＸ−Ｙの色度変化を示すグラフである。破線はフィードバック制御前のＸ値を示し、上の実線はフィードバック制御後のＸ値を示し、下の実線はフィードバック制御後のＹ値を示す。フィードバック制御前（破線）の場合、点灯時間の経過に伴う著しい色度変化を容易に把握することができる。一方、フィードバック制御後（実線）の場合、点灯した直後と一定時間経過後との色度は同等であるので、このフィードバック制御によってバックライト装置の色度を一定に保持する効果を確認することができる。

本実施の形態によれば、Ｇのセンサーが検出した検出値を同等に保つように、ＧのＬＥＤに供給する電流のデューティー比を調整するので、バックライト装置の輝度を一定に保持することができる。

本実施の形態によれば、ＧのＬＥＤに供給する電流のデューティー比を調整するとともに、ＧのＬＥＤに供給する電流のデューティー比に対するＲのＬＥＤに供給する電流のデューティー比の比率（ｋ_３）と、ＧのＬＥＤに供給する電流のデューティー比に対するＢのＬＥＤに供給する電流のデューティー比の比率（ｋ_４）と、を保持するように、ＲのＬＥＤ及びＢのＬＥＤに供給する電流値をそれぞれ変化させるので、バックライト装置の輝度を一定に保持する時に発生する色度変化を抑えることができる。

本実施の形態によれば、Ｒのセンサー及びＢのセンサーが検出した検出値をそれぞれ同等に保つように、ＲのＬＥＤに供給する電流のデューティー比とＢのＬＥＤに供給する電流のデューティー比とをそれぞれ調整するので、バックライト装置の色度を一定に保持することができる。

本実施の形態によれば、ＲのＬＥＤに供給する電流のデューティー比とＢのＬＥＤに供給する電流のデューティー比とをそれぞれ調整するとともに、ＧのＬＥＤに供給する電流のデューティー比を固定するので、バックライト装置の色度を一定に保持する時に発生する輝度変化を抑えることができる。

最後に、バックライト装置の輝度又は色度を一定に保つためのピーク電流値を制御する方式と、デューティー比を制御する方式とは、相互に制御可能であることは言うまでもない。即ち、図９に示すように、ＲＧＢの光量値をセンサーで取得し（Ｓ１０）、Ｇのセンサー４２で検出された光量値を所望の光量値に保つためにＧのＬＥＤ１２に供給するピーク電流値を変更し（Ｓ１１）、Ｒのセンサー４１及びＢのセンサー４３で検出された光量値を所望の光量値に保つためにＬＥＤ１に供給される電流のデューティー比を調整する（Ｓ１２）ことで、バックライト装置の輝度及び色度を一定に保持することが可能となる。

また、図１０に示すように、ＲＧＢの光量値をセンサーで取得し（Ｓ２０）、Ｇのセンサー４２で検出された光量値を所望の光量値に保つためにＬＥＤ１に供給する電流のデューティー比を調整し（Ｓ２１）、Ｒのセンサー４１及びＢのセンサー４３で検出された光量値を所望の光量値に保つためにＬＥＤ１に供給するピーク電流値を変更する（Ｓ２２）ことで、バックライト装置の輝度及び色度を一定に保持することが可能となる。

尚、センサー４で検出された検出値を光量値として説明したが、光量値とは光強度と照射時間との積により得られる光エネルギーの総量を意味するものなので、光量値を光強度とすることも可能である。

以上、ＬＥＤ１に供給する電流値を制御する方法について説明したが、実際には、ユニットケース３に配されたＬＥＤ１の発熱により、ＬＥＤ１の放射光の波長がシフトする問題がある。

図１１は、温度センサー９の温度とセンサー４の出力値との関係を示すグラフの一例である。同図は、輝度及び色度を一定とした条件下において、周囲温度をマイナス５℃〜プラス６０℃の範囲で変化させた場合における、各センサー４の出力値の特性を示すものである。（●），（▲），（■）でプロットされた箇所のそれぞれは、青色，赤色，緑色のセンサー出力値であり、これらプロット箇所をそれぞれ線引きした場合に、実線，点線，破線で示す近似曲線をそれぞれ得ることができる。

同図によれば、全てのセンサー出力値は、必ずしも温度に対して一定でなく、緩やかなカーブを描きながら変化しているので、ＬＥＤ１の放射光の波長が温度に対してシフト変化していることが確認できる。即ち、センサー４の検出感度は、図２に示すような波長依存性があるため、波長がシフトした場合には、センサー４の検出値に差異が生じ、バックライト装置から出力された輝度及び色度と、所望の輝度及び色度との間で誤差が発生する結果となる。

従って、温度を検出する温度センサーを更に有し、この温度センサーが検出した温度に基づいて、ＬＥＤ１に供給する電流値を制御する必要がある。具体的には、例えば、この温度センサーが検出した温度に基づいて、センサー４が検出した検出値を補正する方法がある。より具体的な補正方法について以下説明する。

バックライト装置は、図１に示すように、バックライト装置の内部温度を検出する温度センサー９を更に備え、この温度センサー９は、ユニットケース３の内部側面に配置されており、ユニットケース３の外部において制御回路５に電気的に接続されている。この温度センサー９として、例えば、検出温度に対する出力のリニアリティに優れ、チップ内にセンサー部，定電流回路，オペアンプが集積されたＩＣを利用することができる。なお、温度センサー９により温度が測定されるポイントは、上述した内部側面に限られるものではなく、バックライト装置の内部温度を検出可能な位置であれば、いずれの位置であってもよい。好ましくは、熱源であるＬＥＤ１の近傍で、且つ温度変化に敏感に反応するＬＥＤ１に近接する空間や、ＬＥＤ実装基板２の表面に位置付けることが望ましい。

また、制御回路５の比較演算部５２は、図３に示すように、温度センサー９が検出した温度に基づいて、センサー４が検出した検出値を補正する機能を更に有する。具体的には、まず、制御回路５は、図１１で示す各センサー４の出力値から得られる近似曲線（実線，点線，破線）の各係数を補正係数（Ａ）としてメモリー等に事前に保持しておく。

そして、比較演算部５２は、センサー４で検出された検出値（Ｃ_Ｓ）と、温度センサー９で検出された温度（Ｔ）とを受信した場合に、予め測定していた基準温度（Ｔ_０）とメモリーから読み出した補正係数（Ａ）とを式（５）の近似式に代入し、検出値（Ｃ_Ｓ）を補正する。

Ｃ＝Ａ×（Ｔ−Ｔ_０）＋Ｃ_Ｓ 式（５）
但し、Ｃは補正後の検出値である。

各センサー４に対して同様の補正を行うことで、温度変化により波長シフトが生じた場合であっても、所望の輝度及び色度を得ることができる。

図１２（ａ）は、補正前におけるバックライト装置の点灯時間に対する輝度変化を示すグラフである。また、図１２（ｂ）は、補正前におけるバックライト装置の点灯時間に対するＸ−Ｙの色度変化を示すグラフである。上の実線は、補正前のＸ値を示し、下の実線は、補正前のＹ値を示す。

図１２によれば、点灯時間の経過、即ち、バックライト装置の温度変化に伴って、輝度及び色度が次第に変化していることが確認できる。例えば、温度変化のない点灯時間０秒の場合におけるＸ値は、約０．２７６であるが、２４００秒経過した場合には、約０．２６９に低下している。これは、青色と緑糸のＬＥＤ１よりも赤色のＬＥＤ１による放射光の波長シフト幅が長いためである。

図１３（ａ）は、補正後におけるバックライト装置の点灯時間に対する輝度変化を示すグラフである。また、図１３（ｂ）は、補正後におけるバックライト装置の点灯時間に対するＸ−Ｙの色度変化を示すグラフである。上の実線は、補正前のＸ値を示し、下の実線は、補正前のＹ値を示す。

図１３によれば、点灯時間の経過により、バックライト装置の温度が変化した場合であっても、輝度及び色度の変化は補正前よりも小さいことが確認できる。例えば、温度変化のない点灯時間０秒の場合におけるＸ値は、約０．２７であるが、２４００秒経過した場合であっても、略同等の値をキープしている。

図１２と図１３との比較の結果、温度センサー９により検出された温度に基づいて、センサー４で検出された検出値を補正することで、バックライト装置から放射される光の輝度及び色度の経時的な変化を確実に抑制することが可能である。

上記補正方法（以下、「第１補正方法」と称する）では、温度変化に対する各センサーの出力結果から近似曲線を得た後に、その近似曲線の係数を補正係数としてセンサー４で検出された検出値を補正する方法であるが、プロットしたポイントごとに係数を求めて、補正係数を変化させる方法であっても良い（以下、「第２補正方法」と称する）。例えば、温度変化に対するセンサー４の出力値の変化を５℃ごとに測定し、５℃ごとの補正係数を用いて近似式を計算する。これにより、５℃以外の温度で係数が極端に変化した場合であっても、それに影響されることなく、センサー４で検出された検出値を補正することができる。勿論、プロットしたポイント間隔を更に小さく／大きくすることや、第１補正方法と第２補正方法とを組み合わることも可能である。

なお、バックライト装置の形状等の変化により、点灯時間に対して温度センサー９で得られる温度変化は異なるので、その都度、図１１で示す温度センサーの温度とセンサー出力値との特性値を測定し、補正係数を変更する必要があることは言うまでも無い。

また、第１補正方法又は／及び第２補正方法は、前述のピーク電流値を制御する方式、デューティー比を制御する方式、いずれの方式に対しても適用可能である。

本実施の形態によれば、温度を検出する温度センサー９を更に有し、制御回路５が、温度センサー９が検出した温度に基づいて、センサー４が検出した検出値を補正するので、ＬＥＤ１の放射光の波長が温度変化によりシフトした場合であっても、バックライト装置から放射される光の輝度及び色度の経時的な変化をより確実に抑制することができる。

本実施の形態におけるＬＥＤを備えたバックライト装置の構成を示す斜視図である。 カラーセンサーの受光感度を示す波長特性図である。 制御回路の構成を示すブロック図である。 ＲＧＢのＬＥＤに対するピーク電流値及びデューティー比を示す図である。 差分光量値と所望の光量値を得るための追加ピーク電流値との関係性を示すグラフである。 ピーク電流値を制御する方式を用いて輝度又は色度を一定に保つ動作を実施した場合の点灯時間に対する輝度変化及び色度変化を示すグラフである。 差分光量値と所望の光量値を得るための追加デューティー比との関係性を示すグラフである。 デューティー比を制御する方式を用いて色度又は輝度を一定に保つ動作を実施した場合の点灯時間に対する輝度変化及び色度変化を示すグラフである。 ピーク電流値を変更後、デューティー比を調整して輝度及び色度を一定に保つ場合の動作処理を示すシーケンス図である。 デューティー比を調整後、ピーク電流値を変更して輝度及び色度を一定に保つ動作処理を示すシーケンス図である。 温度センサー９の温度とセンサー４の出力値との関係を示すグラフの一例である。 補正前におけるバックライト装置の点灯時間に対する輝度変化及び色度変化を示すグラフである。 補正後におけるバックライト装置の点灯時間に対する輝度変化及び色度変化を示すグラフである。

符号の説明

１…ＬＥＤ
２…ＬＥＤ実装基板
３…ユニットケース
４…センサー
５…制御回路
６…光学シート
７…拡散板
８…フロントフレーム
９…温度センサー
１１…ＲのＬＥＤ
１２…ＧのＬＥＤ
１３…ＢのＬＥＤ
４１…Ｒのセンサー
４２…Ｇのセンサー
４３…Ｂのセンサー
５１…Ａ／Ｄ処理部
５２…比較演算部
５３…ＬＥＤ駆動部

Claims (6)

1. 赤色，緑色，青色の発光ダイオードと、
   前記発光ダイオードの放射光を検出するセンサーと、
   前記センサーが検出した検出値を同等に保つように前記発光ダイオードに供給する電流値を制御する制御回路と、
   を有することを特徴とするバックライト装置。
2. 前記センサーは、緑色の放射光を検出する緑色のセンサーであって、
   前記制御回路は、当該緑色のセンサーが検出した検出値を同等に保つように、前記緑色の発光ダイオードに供給する電流値を制御することを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
3. 前記制御回路は、前記緑色の発光ダイオードに供給する電流値を制御するとともに、当該緑色の発光ダイオードに供給する電流値に対する前記赤色の発光ダイオードに供給する電流値の比率と当該緑色の発光ダイオードに供給する電流値に対する前記青色の発光ダイオードに供給する電流値の比率とを保持するように、当該赤色の発光ダイオード及び当該青色の発光ダイオードに供給する電流値をそれぞれ制御することを特徴とする請求項２に記載のバックライト装置。
4. 前記センサーは、赤色の放射光を検出する赤色のセンサー及び青色の放射光を検出する青色のセンサーであって、
   前記制御回路は、当該赤色のセンサー及び当該青色のセンサーが検出した検出値をそれぞれ同等に保つように、前記赤色の発光ダイオード及び前記青色の発光ダイオードに供給する電流値をそれぞれ制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバックライト装置。
5. 前記制御回路は、前記赤色の発光ダイオード及び前記青色の発光ダイオードに供給する電流値をそれぞれ制御するとともに、前記緑色の発光ダイオードに供給する電流値を固定することを特徴とする請求項４に記載のバックライト装置。
6. 温度を検出する温度センサーを更に有し、
   前記制御回路は、前記温度センサーが検出した温度に基づいて、前記発光ダイオードに供給する電流値を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のバックライト装置。

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