JP2010513944A

JP2010513944A - 発光ダイオードの制御方法と、対応する光センサ・アレイ、バックライト、及び液晶ディスプレィ

Info

Publication number: JP2010513944A
Application number: JP2009540931A
Authority: JP
Inventors: ペテルエイチエフデゥーレンベルヒ; ヘンリクスエムペーターズ; アスマルコファン; クリストフジーエイホエレン
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2006-12-13
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2010-04-30
Also published as: US20100007600A1; CN101558439A; EP2092506A1; TW200844932A; WO2008072160A1

Abstract

光センサ及び複数のLEDから成る光センサ・セグメント内に有る発光ダイオード（LED）の光のレベルを制御する方法が提示されており、当該方法は、複数のLEDのうちの少なくともLED 1個を有するLEDセグメント内の、すべてのLEDを点灯するステップと、光センサを使用して光のレベルを検出することによって、LEDセグメントに関する光のレベルを検出するステップと、全ての複数のLEDが点灯されるまで、LEDセグメント内のすべてのLEDを点灯し、光を検出するステップを繰り返すステップと、複数のLEDの各LEDに対して、複数のLEDの各LEDの光の強度を制御するステップとを含み、当該光強度の制御は、複数のLEDの各LEDを含むLEDセグメントに関して検出された光のレベルに依存する。対応する光センサ・アレイ、ディスプレィ・システム用のバックライト、及び液晶ディスプレィも、提示されている。

Description

本発明は発光ダイオードに関し、より詳しくは、発光ダイオードの光のレベルを制御することに関する。

発光ダイオード（LED）は、多くの目的のために使われることができる。斯様な目的の一つは、液晶ディスプレィ（LCD）テレビ用のバックライトを供することである。他のテレビ技術と共に、光は画像再生の一部として、しばしば生成されている。例えば、陰極管（CRT）テレビでは、ユーザに対してビデオ画像を再生するために、電子が蛍光スクリーンに発射され、光が、ビデオ画像が再生されるのと同じプロセスで生成される。しかしながら、液晶テレビでLCDを使用して画像を再生することは、光を生じることは本質的になく、部屋からの反射された光、又は、より普通に、ユーザが充分な光強度でビデオ画像を見ることができる光源のいずれかを必要とする。

伝統的に、蛍光管が液晶ディスプレィのバックライトとして用いられているが、しかし、最近、LEDが魅力的な代替例を供している。LEDをバックライトで使用することには、いくつかの明白な長所（例えばより広い色域、即ちカラー・レンジ）があるが、しかしながら、解決されることを必要とする2、3の技術的な課題がある。斯様な課題の例は、バックライトの時間経過時の色整合性及び空間的な色の均一性である。LEDの温度が上がるとき、しかしまたエージングの間も、LEDの出力は強く変化するので、これは課題である。色をフィードバックする方法が使用されない場合、2つのLEDセグメント間の20度Cの温度差は、可視色差を生じるのに、すでに十分過ぎるほどである。経時と共に行う色の制御は、有意な量の部品を必要とし、かなりのコストを生じる。

従って、LEDの制御をより効率的に供する、方法及び光センサ・セグメントを供する必要性がある。

上記の観点から、本発明の目的は、上で説明された課題を解決するか又は少なくとも減じることである。

通常、上記の目的は、添付された独立特許請求項によって達成される。本発明の第1の態様は、光センサと複数のLEDとを有する光センサ・セグメント内に含まれる発光ダイオード（LED）の光のレベルを制御する方法であり、当該方法は、以下のステップを含む。即ち、
−前記LEDのうちの少なくともLED 1個を有するLEDセグメント内のすべてのLEDを点灯するステップと、
−光センサを使用して光のレベルを検出することによって、当該LEDセグメントに関する光のレベルを検出するステップと、
−LEDセグメント内のすべてのLEDを点灯するステップ及び光のレベルを検出するステップを、複数のLEDの全てが点灯されるまで、複数のLEDの各々のLEDに対して繰り返すステップと、
−複数のLEDの中の各LEDの光強度を制御するステップとであり、
当該光強度の調節は、複数のLEDの各LEDを含むLEDセグメントに関する、検出された光のレベルに依存する。斯様な方法と共に、フィードバックループが実現され、色及び光強度が効率的に制御される。

当該方法は、複数のLEDを消灯するステップを更に含んでいる。

複数の光センサ・セグメントに対して、LEDセグメント内のすべてのLEDを点灯するステップと、
光のレベルを検出するステップと、
光強度を制御して、複数のLEDを消灯することを繰り返すステップとが、周期的に繰り返される。これは、例えば、映像信号の変化に合わせて、LEDの点灯状態をアップデートすることを可能にする。

LEDセグメント内のすべてのLEDを点灯するステップは、少なくとも赤、緑及び青色のLEDを有する、当該LEDセグメント内のすべてのLEDを点灯するステップを含み、当該LEDセグメントに関する光のレベルを検出するステップは、少なくとも赤、緑及び青色の光を独立して検出することができる光センサを使用して、少なくとも赤、緑、及び青色LEDにそれぞれ関する、少なくとも三つの別々の光のレベルを検出することにより、当該LEDセグメントに関する光のレベルを検出するステップを含む。1個の光センサのみが用いられるので、種々異なる色に対する光のレベルが同じ時間に測定されることが出来、これは時間領域の効率的な利用を供する。

LEDセグメント内のすべてのLEDを点灯するステップは、複数のLEDの中の、LEDセグメントを構成する、一つの色をもつ、1個のLEDを点灯するステップを含む。これは、すべての色が独立して測定されることを可能にし、種々異なる色の光のレベルを独立して検出できる光センサを必要としない。

複数のLEDの中の各LEDの光の強度を制御するステップは、複数のLEDの中の各LED に対して、複数のLEDの中の各LEDを含んでいるLEDセグメントに関する光のレベルに応じ、及び複数のLEDの中の各LEDを含んでいるLEDセグメントに関する光のレベルが検出されたときの全ての複数のLEDの状態に応じて、複数のLEDの各LEDの光強度を制御するステップを含む。他のLEDの状態を考慮することによって、より正確な測定値が得られる。

複数のLEDがマトリクス・パターンで配置されてもよく、この場合、LEDの光のレベルを制御する方法は、光のレベルを検出する前に、LEDセグメントのマトリクス行に対し別のマトリクス行に位置している光センサ・セグメントのLEDセグメント内にあるすべてのLEDを点灯するステップを更に含んでもよい。LEDセグメント内のLEDを点灯することによって、他のLEDに対して、状態は点灯されているとして、知らされる。

複数のLEDがマトリクス・パターンで配置されてもよく、この場合当該方法は、光のレベルを検出する前に、LEDセグメントのマトリクスの行に対し別のマトリクスの行に位置している光センサ・セグメントのLEDセグメント内にあるすべてのLEDを消灯するステップを更に有することができる。LEDセグメント内のLEDを消灯することによって、他のLEDに対して、状態は消灯されているとして、知らされる。

当該方法は、マトリクス・パターンで配置されている複数の光センサ・セグメントのLEDの光のレベルを制御するために適応されることができる。

本発明の第2の態様は、光のレベルを検出するための光センサと、複数の発光ダイオード（LED）と、コントローラとを有する光センサ・セグメントであり、当該コントローラは、どれか他の複数のLEDの点灯時間とは明確に別の時間に、前記LEDのうちの少なくともLED 1個を有するLEDセグメント内のすべてのLEDを点灯するための手段を有し、付随するコントローラは、当該LEDセグメント内の全てのLEDが点灯された後で、どれか他の複数のLEDが点灯される前に、複数のLEDの各々に対するLEDセグメントに関する光のレベルを検出するための手段を更に有する。

LEDセグメントは、少なくとも赤、緑、及び青色LEDを有する。琥珀色などの他の色も可能であることに注意されたい。

光センサは、赤色LED、緑色LED、及び青色LEDにそれぞれ付随した、少なくとも赤、緑、及び青い光を独立して検出することができる光センサを用いて、LEDセグメント内の各LEDに対する光のレベルを検出するための手段を有している。

付随するコントローラは、どれか他の複数のLEDの点灯時間とは明確に別の時間に、複数のLEDの内の、ある明確な色をもつ1個のLEDを点灯するための手段を有する。

光センサ・セグメントは、反射面を更に有してもよく、当該光センサは反射面の一方の側に配置され、LEDは、反射面の第2の側に光を投射するように構成されている。言い換えると、光センサは、光が投射されている反射面の裏側にある。当該光センサはそれでも十分な光を得るので、光センサ用の反射面の穴が無くてすむ。

光センサ・セグメントは、反射面を更に有してもよく、光センサは、当該反射面の一方の側にある反射面の開口部に配置され、LEDは、当該反射面の第2の側に光を投射するように構成されている。言い換えると、光センサは反射面の穴の裏側にあり、当該反射面から光が投射されている。光センサへ供される光量は、従って、増える。

当該開口部は円形の開口部であり、光センサの中心が開口部の中心と一致するよう、光センサが配置されることができる。

光センサ・セグメントは、光センサに配置されるレンズを更に有してもよい。

反射管が、開口部とセンサとの間に配置されてもよい。

本発明の第3の態様は、第2の態様に従った少なくとも一つの光センサ・セグメントを有する、ディスプレィ・システム用のバックライトである。

ディスプレィ・システム用のバックライトは、少なくとも一つの光センサ・セグメント全てに対して付随しているコントローラである、1台のコントローラを有する。

ディスプレィ・システム用のバックライトは、少なくとも一つのピンホール・アレイを更に有してもよい。当該少なくとも一つのピンホール・アレイの第1の側に、光センサ・セグメントの光センサが位置するように配置され、当該少なくとも１つのピンホール・アレイの第2の側に、光センサ・セグメントのLEDが光を投射するように構成されており、当該少なくとも一つのピンホール・アレイは、光を検出するための光センサの方向を、各々の光センサに対して限定する。上記の構成は、光センサによって検出された光に影響を及ぼすためには、どの光の方向が効果があるかに関して、より良好な制御を供する。

ディスプレィ・システム用のバックライトは、レンズ・アレイを更に有してもよい。当該レンズ・アレイは、当該レンズ・アレイの第1の側に、光センサ・セグメントの光センサが位置するように配置され、当該レンズ・アレイの第2の側に、光センサ・セグメントのLEDが光を投射するように構成されている。ディスプレィ・システム用のバックライトは、レンズ・アレイと光センサとの間に配置されたピンホール・アレイを更に有している。

本発明の第4の態様は、第3の態様に従った少なくとも一つの液晶表示部を備えた液晶ディスプレィである。

本発明のその他の目的、その他の特徴、及びその他の長所は、以下の詳細な開示から、添付の従属請求項から、同様に図から、明らかであろう。

明確に、さもなければ本願明細書において規定されない限り、請求項において使用されているすべての用語は、技術分野での通常の意味に従って概ね解釈されるべきである。「要素、装置、部品、手段、ステップ、等々」に対するすべての対象は、もし明確に記載されていなければ、要素、装置、部品、手段、ステップ等の、少なくとも一つの例を参照しているものとして、公然と解釈されるべきである。本願明細書において開示されたいかなる方法のステップも、もし明確に記載されていなければ、開示された正確な順序で実行される必要はない。

本発明の実施例が、添付された図を参照して、ここで更に詳細に説明されよう。

本発明が実施されているLCD（液晶ディスプレィ）テレビの関連部品を示しているブロック線図を示す。 1個の光センサが、4個のLEDセグメントの光を検出するために配置されているLEDバックライトの概観図を示す。 1個の光センサが、12個のLEDセグメントの光を検出するために配置されているLEDバックライトの概観図を示す。 1個の光センサが、72個のLEDセグメントの光を検出するために配置されているLEDバックライトの概観図を示す。光センサが時間多重化を使用して、4個のLEDセグメントからの光をどのように区別するかを示している。 4個の光センサが時間多重化を使用して、12個のLEDセグメントからの光をどのように区別するかを示している。本発明の実施例において、LEDの状態を制御する態様を示しているダイアグラムである。光センサが反射コーティングの背後に配置されているバックライトを示す。光センサが反射コーティングの開口部の背後に配置されているバックライトを示す。光センサが反射コーティング内のレンズの背後に配置されているバックライトを示す。反射管が、光センサと反射コーティングとの間に配置されているバックライトを示す。センサ・アレイの上部に二つのピンホール・アレイを配置した、バックライトのセンサ部を示す。センサ・アレイ上部に三つのピンホール・アレイを配置した、バックライトのセンサ部を示す。センサ・アレイの上部に絞りを用いた、バックライトのセンサ部を示す。レンズ・アレイとピンホール・アレイとを用いた、バックライトのセンサ部を示す。本発明の実施例に従って配置された、単一のセンサの側面図を示す。

本発明は、ここで、本発明の特定の実施例が示されている添付の図面を参照して、これ以降、より完全に説明されよう。しかしながら、本発明は多くの種々異なる形で実施されることができ、本願明細書において説明されている実施例に限定されるものとして解釈されてはならず、それよりむしろ、本開示が完全で、かつ完結していて、当業者に本発明の範囲を詳細に伝えるよう、これらの実施例は例示的態様にて供されている。全体を通じて、同じ番号は同様の要素を表している。

図1は、本発明が実施されているLCD（液晶ディスプレィ）テレビ100の関連部品を示しているブロック線図である。

ビデオデータ148は、適切なソース、例えば（アナログ又はデジタルの）テレビ・チューナ、DVDプレーヤ、テレビゲーム機、VCR、コンピュータ等々から供給される。ビデオデータ148は画像データ処理モジュール145で受信され、当該モジュールはビデオ信号を、LCDドライバ・モジュール146への信号と、バックライト・ドライバ・モジュール147への信号とに分割する。画像データ処理モジュール145は、これらの信号がドライバ・モジュール146、147が解釈するのに適切なフォーマットであることを確実にする役割も果たす。LCDドライバ・モジュール146は、画像データ処理モジュール145により提供される信号に基づいて、液晶表示パネル141に信号を供する。同様に、バックライト・ドライバ・モジュール147は、画像データ処理モジュール145から提供される信号に基づいて、バックライト140を駆動する。当該バックライト140は、このように、映像信号に基づいた光を供する。この例では、バックライト140は、LED（発光ダイオード）のマトリクスを有する。液晶表示パネル141は、光を濾過し、オリジナルのビデオデータ148に基づいた詳細な画像を供する。ビデオデータに応じたバックライト140及び液晶表示パネル141は共に、蛍光管に基づく従来のバックライトである場合に比べて、より大きな色域をもつ画像を供する。スクリーンのユーザは、これにより、ビデオデータ148に基づいた鮮明な画像を見ることができる。

ここで、バックライト140内のLEDの不整合に起因する画像の調整を可能にする、フィードバック・メカニズムが説明されよう。これらの不整合は、LEDの温度が上がった時や、しかしまた、エージングの間にも、LEDの出力が強く変化するという事実に起因している。フィードバックループと共に、当該不整合は画像データ処理モジュール145で補正されることができ、同時に当該モジュールは、バックライト140に対する調整された画像信号を供することができ、LEDのマトリクス内の各LEDの光強度が調整されることができる。

オプションで、フィードバックループの第1の構成要素は、光センサ143のマトリクスによって検出された光を改善する、光学要素142である。このマトリクスについての詳細が、以下に説明されている。一般に、光センサ143は、LEDパネル140からの光のレベルを、二次元のマトリクスで検出する。信号が生成されて、コントローラ144に送られる。当該コントローラは、何らかの市販のCPU（中央演算処理装置）、DSP（デジタル・シグナル・プロセッサ）、回路の組合せ、又は何らかの電子プログラムが可能な他の論理デバイスによって実現される。これに加え、温度がLEDの性能に影響を及ぼすので、温度センサ（図示せず）が温度データ149を生成する。当該温度センサは、0次元でもよいし、一次元でもよいし、二次元でもよく、このデータ149を、コントローラ144に供する。光センサ・マトリクス143及び温度センサからのデータに基づいて、コントローラは調整信号を算出し、画像データプロセッサ145にこの信号を供する。その後、画像データプロセッサは、ユーザに調整された画像を供するために、当該調整信号とビデオデータとを組み合わせる。

図2Aから図2Cは、図1のLEDバックライト140の、LED及びセンサのさまざまな可能な配置を示している概観図である。

図2Aでは、光センサ11が、4個のLEDセグメント11aから11dに関する光を検出するために配置されている。4個のLEDセグメント11aから11dと組み合わせられた光センサ11が、一つの光センサ・セグメントを表している。これに対応して、光センサ21は、4個のLEDセグメント21aから21dに関する光を検出するために配置されており、光センサ31は、4個のLEDセグメント31aから31dに関する光を検出するために配置されている。光センサ12から16、22から26、及び32から36も、各々の光センサに対して4個のLEDセグメントからの光を検出するために配置されている。従って、光センサと同数の光センサ・セグメントがある、即ち、図2Aでは18個の光センサ・セグメントがある。

1個のLEDセグメント、例えば11aは、色が混合できるよう、赤、緑、及び青色の3個のLEDをもつことができるか、さもなければLEDセグメントは、一つの色をもつ1個のLEDのみをもつことができ、よって、複数のLEDセグメントで着色光が混合される。

図2Bでは、光センサ11から16をもち、各々の光センサ・セグメントが12個の付随するLEDセグメントもつ、6個の光センサ・セグメントを有するセンサ配置が示されている。例えば、光センサ11は、12個の付随するLEDセグメント11aから11lをもっている。

図2Cでは、光センサ11をもつ、1個の光センサ・セグメントのみを有するセンサ配置が示されており、当該光センサ・セグメントは、72個の付随するLEDセグメントをもつ。光センサ11は、従って、72個の付随するLEDセグメント11aから11bt（これらの一部のみが、ラベルを付けられている）をもっている。これは概観的な例示であり、一つの実施例での光センサ11のより詳細な位置決めが図7に示され、以下で説明されていることに注意されたい。

図3A及び図3Bは、本発明の実施例において、光センサが時間多重化を用いて、どのように複数のLEDセグメントからの光を区別するかを示している。

本発明によれば、時間多重化を使用することにより、単一の光センサでも個別のLEDセグメントの出力を識別することが可能である。時間多重化は、隣接するLEDセグメントが同じ瞬間に点灯され、サンプリングされるのではなく、お互いに若干ずらせて点灯され、複数回サンプリングされることを意味する。図3Aでは、（ビデオ・シーケンスの1フレームに相当する）第1の期間360に、4個の典型的なLEDセグメント351から354が、異なる時間に点灯されている。4個のLEDセグメント351から354が、光センサ（図示せず）と共に1個の光センサ・セグメントを作り上げている。第1の期間360の初めは、すべてのLEDセグメント351から354は、消灯されている。LEDセグメント351が最初に点灯され、光センサは、時刻356に光を検出する。その後、LEDセグメント352が点灯され、光センサは、時刻357に光を検出する。この後に、LEDセグメント353が点灯され、光センサは、時刻358に光を検出することが続く。最後に、LEDセグメント354が点灯され、光センサは、時刻359に光を検出する。このプロセスは、期間361などの後続の期間に対しても繰り返される。各LEDセグメントは、種々異なる時間の間、点灯されることができる点に留意されたい。これは、パルス幅変調（PWM）に起因する。従来から知られているようにPWMは、各期間において、特定のLEDが点灯される時間を調整し、これによって当該LEDの知覚される明るさを調整する。

本実施例では、センサは、赤、緑、及び青い光を独立して検出することができるRGBセンサである。従って、各LEDセグメントが赤、緑、及び青色のLEDを有する場合、各セグメントのすべてのLEDは同時にスイッチを入れられることができ、それでも光センサは個々のLEDからの光を検出することができる。

従って、時間356から359での測定から、各LEDセグメント351から354の各色が、どれくらい多くの光を生じているかが算出されることができ、算出された結果は、上で説明されたようにフィードバックループに供給される。

図3Bは、12個のLEDが順次点灯される状況を示している。4個の光センサ・セグメント362から365がある。各LEDセグメントは、赤、緑、及び青色LEDをもっており、362r、362g、及び362bが光センサ・セグメント362に対するLEDで、363r、363g、及び363bが光センサ・セグメント363に対するLEDで、364r、364g、及び364bが光センサ・セグメント364に対するLEDで、そして、365r、365g、及び365bが光センサ・セグメント365に対するLEDである。すべてのLEDは、順に点灯され、これによって、付随する光センサが、各LEDに伴う光を推測することができるよう、時刻366から377で、サンプリングすることができる。各々単一のLEDが、自身のもつ時刻で点灯されるので、（RGBセンサではなく）単純な光センサが用いられることができ、この結果、部品コストを減じる。

図4は、本発明の実施例における、LEDの状態を制御する態様を示しているダイアグラムである。

はっきりわかる明確な測定値を取り出すために、各測定の間、バックライトの光出力が明確にされていることを確認することは役に立つ。上で説明したように、PWMが（各LEDセグメントの各色の）光の量を設定するために用いられており、測定のタイミングは、ビデオ情報のスキャン動作に起因してフレーム時間全体を通じて割り当てられているので、これは重要である。

当該ダイアグラムは、多くの行を持ち、各行が、一つのLEDセグメントを表している。LEDセグメント411aから411dは、図2Aの光センサ・セグメント11に対応し、LEDセグメント421aから421dは、図2Aの光センサ・セグメント21に対応し、そして、LEDセグメント431aから431dは、図2Aの光センサ・セグメント31に対応する。時間は、横軸で表されている。図2Aで見て取れるように、LEDセグメント11a及び11bは、光センサ・セグメント12から16に対応するLEDセグメントと並んでいる、マトリクスの一つの行である。LEDセグメント11c及び11dは、当該マトリクスの別の行である。

他のLEDセグメントの状態の不明確さに対処するアプローチは、図4に示されているように、LEDセグメントの固定の状態を設定することである。このダイアグラムは、（図2に示すように）18個のセンサを有するバックライトでの、時間分割された測定に対するLEDセグメントの状態を示している。測定が時間401及び402に行われた場合、一つの行のみがアクテイブ（点灯）であり、他の行は消灯されていることが明確に示されている。その上、上記が生じる瞬間は、ビデオ情報のスキャン動作に起因して、フレーム時間内で変化する。前に示したように、光がセンサ上へ到達する安定した状況が維持される限りは、異なる解決策を選ぶことにも留意されたい。例えば、他のLEDセグメントが、測定時間の間、等しく良く点灯されることである。

この態様で動作することの追加の長所は、測定の間、バックライトに（相当な量の）スイッチング電流が流れないということである。これは、センサに対する潜在的な干渉（電気的なクロストーク）を減じる。サンプル時間402の直後に、全てのバックライトを一度に切り替えるのを回避することが必要とされよう（大きなdI/dtを招く）。これは例えば、非常に短い間隔で、行を順に切替えることによって可能である。

PWMを考慮せずにLEDセグメントを点灯又は消灯させる状態制御に起因して、上記のアプローチを用いているバックライトの最大及び最小のデューティサイクルが、影響を受ける。しかしながら、この変化は、非常に小さい。Taos社のTCS230デジタル・カラー・センサが、86％の反射率をもつ光学スタック及び50mmの光学厚さをもつバックライト・ユニットに置かれたと仮定すると、時間401に対して必要とされる測定時間は約46μsで、時間402に対しては約23μsである。点灯後、一定の電流が得られるまでの時間の非常に安全な予測は、25μsである。これ故、時間401は約75μs、及び時間402は約50μsを使用する。

奇数及び偶数の列番号に対する最小及び最大のデューティサイクル（DC）は、以下の公式を用いて見出だされ、ここで、列番号は、最も左の列の1番から始めて、右へと増加する。

S₁に75μsを、S₂に50μsを、及びフレーム時間Ft＝1/60sを代入して、以下が得られる：

図5Aから図5Dは、液晶テレビのバックライトに本発明の実施例の光センサを配置した、さまざまな態様を示している。

液晶テレビ用のバックライトは、一般に、良く反射する白いコーティング581、言い換えると反射面581をもつ、光混合室584を構成している。光混合室の内側にあるLED 585及び/又はセンサ582の各々は、LED 585及び/又はセンサ582による光の吸収に起因して、反射効率の減少を引き起こす。多重散乱現象（及び、光混合室と液晶表示パネルとの間に取り付けられた散乱箔、BEF箔及び/又はDBEF箔などの光学箔580による高度の光反射）のために、吸収部位は全体のシステム効率に対して重大な影響をもつ。（局所的に）調光可能なバックライトでは、一般的に複数のセンサが、LEDの色及び光束を制御するために使用されなければならないので、より多くの吸収が予想されることができる。

図5Aでは、センサによる光の吸収の影響を減じるために、センサ582が光を反射するコーティング581の下に、どのように配置されているかが示されている。この構成の別の長所は、センサ582がLED 585によって発されるいかなる直接光も見ないということである。というのは、制御されねばならず、結果としてモニタされねばならないのは、正面の散乱箔580の光束の分布及び色点の分布であるので、直接光を見ることは、全く不必要である。光を反射するコーティング581は、例えばMC-PETプレート又はMC-PET箔である。

一般的に、MC-PET箔は、2％の光透過率をもち、ほとんど吸収性がない。光混合室内の高い光のレベルに起因して、十分な量の光が反射箔を通して、センサ582に光を供する。この態様では、センサはバックライトの効率を全く低下させない。

図5Bは、センサ582、583が光反射コーティング581の開口部506、507の背後に配置されている実施例を示す。重要な問題は、各センサ582、583が、センサに隣接している所定の数のLED 585を制御するように設計されているということである。センサ582、583の上面の、光を反射する箔581に、管理された直径及び位置にて穴をあけることによって、センサが大部分の情報を得る、光が拡散するエリアの領域を選択することが可能である。センサ583と同心である円形の開口部507は、センサの読み取りに貢献する拡散シート上の円形のエリア（又は「興味があるエリア」）を選択する（上記はセンサが十分に大きい限りであって、さもなければ興味があるエリアの形状はセンサ形状によっても規定される）。また、開口部506とセンサ582との非同心の組合せは、センサ位置に対して偏心した興味あるエリアを規定することができる。

図5Cはセンサ582、583が、光を反射するコーティング581内のレンズ586、587の背後に配置されている実施例を示す。本実施例では、例えば開口部をセンサ582、583に投影するため、又は「興味があるエリア」の位置又は形状を規定するために、レンズ586、587が開口部とセンサ582、583との間に適用されている。

図5Dは、センサ582、583と光を反射するコーティング581との間に、反射管588、589が配置されている実施例を示す。開口部とセンサとを有するどのような実施例にもある、拡散反射体の下に存在する不必要な迷光からセンサを遮蔽するために、センサ582、583周辺に反射管588、589を使用することは、好都合であり得る。反射管588、589は、反射箔581まで延在することができるか、又は、LEDからの直接光を捕捉する可能性を更に減じるために、この箔581よりも上に延在することさえできる。

これに加え、前述の実施例では、ライト・ガイド（例えば光ファイバ）が、光を捕捉し、センサに光を搬送するために、センサ上部に配置されることができる。また、このライト・ガイドは反射箔581まで、又は反射箔581を通して延在し、正面の散乱箔580（又は光学スタック）までにさえ延在してもよい。正面の散乱箔580に接近することによって、光束及び/又は色点のますます限局された検出が可能である。

図6Aから図6Dは、ピンホール・アレイを利用した液晶テレビのバックライトでの本発明の実施例を示している。バックライトの限られた厚み及び拡張された幅に起因して、通常の光学系を有するセンサ・アレイ692上にバックライトのセグメントをイメージすることは困難である。実施例は、これから、この問題を解決して説明されよう。すべてのこれらの実施例は、一次元及び二次元の実施の両方に対して有効である。

図6Aは、センサ・アレイ692の特定の部分に到達する光の方向690を選択するために、当該センサ・アレイ692の上面に複数のピンホール・アレイ693a及び693bを用いた実施例を示す。各々わずかに異なるピッチをお互いの上部に有する二つ以上のピンホールのアレイ693a及び693bを用いることにより、各々のピンホール693a及び693bの組み合わせが、光の一つの方向690を選び出す。しかしながら、この状況では、所望しない光の方向691は、依然としてセンサ・アレイ692へと、うまく通り抜けることができる。

図6Bでは、三つのピンホール・アレイ693aから693cが、センサ・アレイ692に届く所望しない光の方向691を回避するために使用されている。第3のピンホール・アレイは、光の透過率をあまり変化させることはなく、主に正しくない方向の光の侵入を回避する。

しかしながら、望ましくない角度の光が、センサに依然として到達することもある。図6Cでは、センサ・アレイ692の上部に絞り694を使用して、センサ・アレイ692に到達する、所望しない光のリスクを更にもっと減じる。絞り694の上にあるピンホール・アレイ693aは、センサ・アレイ692上での、むらのより少ない光のレベルを可能にする。これは、暗さを変化させるグレイ・フィルタを用いて達成されることもできる。

光の透過率を改善するために、図6Dに示した実施例が適用されることができる。（マイクロ）レンズ・アレイ695及び一つのピンホール・アレイ693aが、二つのピンホール・アレイの代わりに使われている。このシステムは、レンズ・アレイ695がピンホール・アレイ693a上へ光を焦束するように製造されている。レンズ・アレイ695に対するピンホールの空間的な分布が、伝播される光の方向を決定する。

本実施例では、所望の角度に対して、焦点が正確にピンホール・アレイ693a上にあるよう、及び各方向に対して捕捉された光束が、ほぼ同一であるように、レンズ695の形状及びレンズ695が有るエリアが、伝播されねばならない光690の角度に対して調節される。

図7は、本発明の実施例に従って配置された、単一の光センサの側面を示す。

角度が大きい場合、センサに入射しようとする光は反射されるという事実に起因して、散乱箔上の光の分布を測定するために、単一のセンサをバックライトの中央に僅か数センチメートルしか離さずに置くことは、機能しないであろう。この問題を解決するために、センサ785は、散乱箔780に向かってある角度で傾けられて、パネルの隅のうちの1箇所に置かれることができる。すべての入って来る光の角度は、したがって、著しく減じられる。図6Aから図6Dに関連して上で説明されたように、センサの前に単一のピンホール又はピンホール・アレイが、無限の焦点深度をつくるために用いられることができる。

本発明は、2、3の実施例を参照して、主に説明されてきた。しかしながら、当業者によって直ちに理解されるように、添付の特許請求項で既定された、上記で開示されたものとは別の実施例が、本発明の範囲内で等しく可能である。

Claims

光センサ及び複数の発光ダイオード（LED）を有する光センサ・セグメントに含まれるLEDの光のレベルを制御する方法であって、
-前記複数のLEDのうちの少なくともLED 1個を有するLEDセグメント内の、すべてのLEDを点灯するステップと、
-前記光センサを使用して光のレベルを検出することによって、前記LEDセグメントに関する光のレベルを検出するステップと、
-前記複数のLEDの全てが点灯されるまで、LEDセグメント内のすべてのLEDを点灯し、光のレベルを検出するステップを繰り返すステップと、
-前記複数のLEDの各LEDに対して、前記複数のLEDの前記各LEDの光の強度を、前記複数のLEDの前記各LEDを含むLEDセグメントに関する前記検出された光のレベルに応じて制御するステップとを含む、方法。
前記複数のLEDを消灯するステップを更に含む、請求項1に記載の方法。
LEDセグメント内のすべてのLEDを点灯し、光のレベルを検出し、光の強度を制御して、前記複数のLEDを消灯することを繰り返すステップが、複数の光センサ・セグメントに対して周期的に繰り返される、請求項２に記載の方法。
LEDセグメント内のすべてのLEDを点灯する前記ステップが、少なくとも赤、緑及び青色のLEDを有する前記LEDセグメント内のすべてのLEDを点灯するステップを含み、
前記LEDセグメントに関する光のレベルを検出する前記ステップが、少なくとも赤、緑及び青い光を独立して検出することができる前記光センサを使用して、前記少なくとも赤、緑及び青色LEDにそれぞれ関する、少なくとも三つの別々の光のレベルを検出することによって、前記LEDセグメントに関する光のレベルを検出するステップを含む、請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法。
前記LEDセグメント内の全てのLEDを点灯するステップが、前記複数のLEDの中の1個のLEDを点灯することを含み、このLEDが前記LEDセグメントを構成し、一つの色をもつ、請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法。
前記複数のLEDの前記各LEDの光の強度を制御する前記ステップが、前記複数のLEDの各LEDに対して、前記複数のLEDの各LEDを含むLEDセグメントに関する光のレベルに応じ、また、前記複数のLEDの各LEDを含む前記LEDセグメントに関する前記光のレベルが検出されたときの、全ての前記複数のLEDの状態に応じて、前記複数のLEDの前記各LEDの光の強度を制御することを含む、請求項１乃至５の何れか一項に記載の方法。
前記複数のLEDはマトリクス・パターンにて配置され、前記光のレベルを検出する前に、
-前記LEDセグメントのマトリクス行に対して別のマトリクス行に位置している前記光センサ・セグメントのLEDセグメント内のすべてのLEDを点灯するステップを有する、請求項６に記載の方法。
前記複数のLEDはマトリクス・パターンにて配置され、前記光のレベルを検出する前に、
前記LEDセグメントのマトリクス行に対して別のマトリクス行に位置している前記光センサ・セグメントのLEDセグメント内のすべてのLEDを消灯するステップを有する、請求項６に記載の方法。
マトリクス・パターンにて配置されている複数の光センサ・セグメントのLEDの光のレベルを制御するために適応されている、請求項１乃至８の何れか一項に記載の方法。
光のレベルを検出するための光センサと、
複数の発光ダイオード(LED)と、
コントローラとを有する、光センサ・セグメントであって、
前記コントローラは、前記複数のLEDのどれか他のものを点灯する時間とは別の時間に、前記複数のLEDのうちの少なくともLED 1個を有するLEDセグメント内のすべてのLEDを点灯するための手段を有し、
前記コントローラは、前記複数のLEDの各々に対して、前記LEDセグメント内の前記全てのLEDが点灯された後で、前記複数のLEDのどれか他のものが点灯される前に、前記LEDセグメントに関する光のレベルを検出するための手段を更に有する、光センサ・セグメント。
少なくとも赤、緑、及び青色のLEDを有する、請求項１０に記載の光センサ・セグメント。
前記光センサは、前記赤、緑、及び青色LEDにそれぞれ付随する、少なくとも赤、緑、及び青い光を独立して検出することができる光センサを使用して、前記LEDセグメント内の各LEDの光のレベルを検出するための手段を有する、請求項１１に記載の光センサ・セグメント。
前記するコントローラは、前記複数のLEDのどれか他のものを点灯する時間とは別の時間に、前記複数のLEDのうちの、一つのはっきりした色をもつ1個を点灯するための手段を有する、請求項１０に記載の光センサ・セグメント。
前記光センサ・セグメントは反射面を更に有し、前記光センサが前記反射面の一方の側に配置され、前記LEDは、前記反射面の第2の側に光を投射するように構成されている、請求項１０乃至１３の何れか一項に記載の光センサ・セグメント。
前記光センサ・セグメントは反射面を更に有し、前記光センサが前記反射面の一方の側の前記反射面の開口部に配置され、前記LEDは、前記反射面の第2の側に光を投射するように構成されている、請求項１０乃至１３の何れか一項に記載の光センサ・セグメント。
前記開口部は円形の開口部であり、前記光センサの中心が前記開口部の中心と一致するよう前記光センサが配置されている、請求項１５に記載の光センサ・セグメント。
前記光センサに配置されたレンズを更に有する、請求項１５又は１６に記載の光センサ・セグメント。
前記開口部と前記センサとの間に反射管が配置された、請求項１５乃至１７の何れか一項に記載の光センサ・セグメント。
請求項１０乃至１８のいずれか一項に記載の少なくとも1個の光センサ・セグメントを有する、ディスプレィ・システム用のバックライト。
全ての前記少なくとも一つの光センサ・セグメントに対して付随するコントローラである一つのコントローラを有する、請求項１９に記載のディスプレィ・システム用のバックライト。
少なくとも一つのピンホール・アレイを更に有する、請求項１９又は２０に記載のディスプレィ・システム用のバックライトであって、前記少なくとも一つのピンホール・アレイの第１の側に、前記光センサ・セグメントの光センサが位置し、前記少なくとも一つのピンホール・アレイの第2の側に、前記光センサ・セグメントのLEDが光を投射し、前記少なくとも一つのピンホール・アレイが前記光センサの各々に対する光を検出するためにセンサの方向を限定している、ディスプレィ・システム用のバックライト。
レンズ・アレイを有する、請求項１９又は２０に記載のディスプレィ・システム用のバックライトであって、前記レンズ・アレイの第1の側に、前記光センサ・セグメントの光センサが位置し、前記レンズ・アレイの第2の側に、前記光センサ・セグメントのLEDが光を投射し、前記レンズ・アレイと前記光センサとの間に配置されたピンホール・アレイを更に有する、ディスプレィ・システム用のバックライト。
請求項１９乃至２２のいずれか一項に記載のディスプレィ・システム用の少なくとも一つのバックライトを有する、液晶ディスプレィ。