JP2011107234A - Liquid crystal display device and light emitting device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device and a light emitting device capable of detecting intensity of light emission of each color highly precisely and controlling it by using an optical sensor irrespective of difference in duty of each PWM modulated light pulse of red, green, and blue colors in a unit light emission period of an LED. <P>SOLUTION: A light source selection detecting means A of this device 1 controls turning-on of each light source based on the PWM modulated light pulses aligned in rising for each other to switch among a first state where all of red color light source 11, green color light source 12, and blue color light source 13 are turned on in a first unit light emission period, a second state where only one kind of the light source is turned off in a second unit light emission period, and a third state where only one kind of the light source different from the light source turned off in the second state is turned off in a third unit light emission period. Furthermore, a signal inversion amplifier 30 inverts and amplifies output of the optical sensor PD in each state, and an integrator 51 integrates it to obtain intensity of light emission. A light emission control means B calculates each intensity of light emission of the red, green, and blue color light sources and drives and controls them based on the intensity of light emission detected in each state. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、液晶ディスプレイ装置などの発光装置等に関するものであり、特に複数色の光源の発光強度を検出して発光バランスを制御する技術に関するものである。 The present invention relates to a light emitting device such as a liquid crystal display device, and more particularly to a technique for controlling the light emission balance by detecting the light emission intensity of light sources of a plurality of colors.

液晶ディスプレイ装置などの発光装置としては、3原色である赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の光をそれぞれ発する3種類のLEDを用い、これら3種類のLEDの発したR、G、Bの光を混色することによって白色光を得るものがある。これらLEDの発光色は、温度変化、経年変化などによりずれるため、これを補償して本来の白色光を保つように、フィードバック制御が行われている。 As a light emitting device such as a liquid crystal display device, three types of LEDs that emit light of three primary colors, red (R), green (G), and blue (B), are used, and R emitted from these three types of LEDs, Some obtain white light by mixing G and B light. Since the emission colors of these LEDs shift due to temperature change, aging change, etc., feedback control is performed so as to compensate for this and maintain the original white light.

たとえば、特許文献1や特許文献2では、R,G,BのLEDそれぞれの発光色を検出するカラーセンサを設け、色毎の発光強度を得ている。R、G、Bのそれぞれにつき、検出した発光強度が所望の発光強度となるように、LEDの発光強度をフィードバック制御している。 For example, in Patent Literature 1 and Patent Literature 2, a color sensor for detecting the emission color of each of R, G, and B LEDs is provided to obtain emission intensity for each color. For each of R, G, and B, the emission intensity of the LED is feedback-controlled so that the detected emission intensity becomes a desired emission intensity.

しかしながら、上記特許文献1や2の技術では、制御のために高価なカラーセンサが必要であり構成が複雑になるという問題があった。 However, the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 have a problem that an expensive color sensor is required for control and the configuration is complicated.

この問題に対し、特許文献3では、安価な制御を行うために、カラーセンサに代えて色を区別せずに光の強さを検出する光センサを一つ設け、R、G、BのLEDを全て点灯した時の発光強度と、R、G、Bのうちの一つを順次消灯した時の発光強度を測定し、前者と後者の発光強度の差に基づき、R、G、Bのそれぞれの発光強度に基づいてフィードバック制御することが提案されている。
特開2007−123153(図1) 特開2008−210853(図1、段落[0019]〜[0021]) 特開2007−214053
In order to solve this problem, in Patent Document 3, in order to perform inexpensive control, instead of the color sensor, one optical sensor that detects the intensity of light without distinguishing colors is provided, and R, G, and B LEDs are provided. , And the intensity of light emitted when one of R, G, and B is sequentially turned off is measured. Based on the difference between the intensity of the former and the latter, each of R, G, and B is measured. It has been proposed to perform feedback control based on the emission intensity.
JP2007-123153 (FIG. 1) JP2008-210853 (FIG. 1, paragraphs [0019] to [0021]) JP2007-214053

しかしながら、特許文献3における発光強度の取得については、測光処理回路は、測光制御信号回路からのトリガ信号にしたがい、トリガ信号を受けた時点における光センサからの出力信号を取り込み、増幅アンプやA/D変換器などの必要な回路要素で取得する記載があるが(段落[0084]参照)、LEDの発光時間は時間に対して線形ではないことから、A/D変換器だけ(瞬間の発光強度を検出する)ではセンサの出力する信号を確実に捕捉できない問題がある。 However, regarding the acquisition of the light emission intensity in Patent Document 3, the photometry processing circuit captures an output signal from the photosensor at the time of receiving the trigger signal in accordance with the trigger signal from the photometry control signal circuit, and an amplification amplifier or A / A Although there is a description acquired with necessary circuit elements such as a D converter (see paragraph [0084]), since the light emission time of the LED is not linear with respect to time, only the A / D converter (instant light emission intensity) ) Is not able to reliably capture the signal output from the sensor.

そのような中で、出願人は、混色されたLEDの単位発光期間の発光強度を取得することとし、光センサとA/D変換器との間にサンプル・ホールド回路を設けたが(図13A)、例えば、赤色、緑色、青色の各PWM(Pulse Width Modulation)調光パルスのデューティが異なる白色光の発光強度を取得する場合には、赤色、緑色、青色のPWM調光パルスの立下がりが不揃いなることから、サンプル・ホールド回路の積分器に入力される光センサからの電圧を正確に取得できない、ということが判明した(図13B)。特に、4000Kや10000Kなど、PWM調光パルスのデューティがばらつく色温度に設定した場合に取得の精度が悪化する。その原因は、一色点灯期間d3の電圧が直前にコンデンサCにチャージされた電圧(三色点灯期間d1+二色点灯期間d2)より低くなるため、コンデンサCへの充電が行われなくなることが考えられる。 Under such circumstances, the applicant intends to obtain the emission intensity of the united light emission period of the mixed LED, and provided a sample and hold circuit between the optical sensor and the A / D converter (FIG. 13A). ) For example, when acquiring the emission intensity of white light with different duty of each PWM (Pulse Width Modulation) dimming pulse of red, green and blue, the falling of the PWM dimming pulse of red, green and blue It became clear that the voltage from the photosensor input to the integrator of the sample and hold circuit could not be obtained accurately due to the irregularity (FIG. 13B). In particular, the acquisition accuracy deteriorates when the color temperature is set such that the duty of the PWM dimming pulse varies, such as 4000K or 10,000K. The cause is that the voltage in the one-color lighting period d3 is lower than the voltage charged in the capacitor C immediately before (three-color lighting period d1 + two-color lighting period d2), so that the capacitor C can no longer be charged. .

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、安価な制御を行うために1つの光センサを用い、かつLEDの単位発光期間で赤色、緑色、青色の各PWM調光パルスのデューティが異なっていても、精度よく各色の発光強度を検出して制御することのできる液晶ディスプレイ装置および発光装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and its object is to use a single optical sensor to perform inexpensive control and to control each of PWM modulation of red, green, and blue during the unit light emission period of the LED. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device and a light emitting device capable of accurately detecting and controlling the light emission intensity of each color even if the duty of the pulse is different.

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
(1)液晶ディスプレイ装置は、
液晶パネル部と、
赤色光源と、緑色光源と、青色光源とを有し、各光源を混色させて白色光化し、前記液晶パネル部のバックライトとして機能する発光部と、
前記発光部の発光強度を検出する光センサと、
互いに立ち上がりの揃えられた各PWM調光パルスに基づき、前記発光部に対し第一の単位発光期間で前記赤色光源、前記緑色光源、前記青色光源を点灯させた第一の状態、第二の単位発光期間で一種類の光源だけを消灯させた第二の状態、第三の単位発光期間で第二の状態のときに消灯させたものと異なる一種類の光源だけを消灯させた第三の状態となるように点灯制御するとともに、前記光センサの後段に接続された積分器を含み、この積分器で前記各状態における発光部の単位発光期間の発光強度を積分する光源選択検出手段と、
前記各状態において前記積分器で積分された単位発光期間の発光強度に基づいて各光源が所望の発光強度になるように前記発光部を制御する発光制御手段とを備え、
前記光源選択検出手段は前記光センサと前記積分器との間に接続される信号反転増幅器を含み、前記信号反転増幅器が前記光センサの出力信号を反転増幅し前記積分器に出力することを特徴とする。
In order to achieve such an object, the present invention has the following configuration.
(1) The liquid crystal display device
LCD panel part,
A light source having a red light source, a green light source, and a blue light source, mixing each light source into white light, and functioning as a backlight of the liquid crystal panel unit;
An optical sensor for detecting the light emission intensity of the light emitting unit;
A first state in which the red light source, the green light source, and the blue light source are turned on in a first unit light emission period with respect to the light emitting unit based on each PWM dimming pulse whose rise is aligned with each other, a second unit The second state in which only one type of light source is turned off during the light emission period, and the third state in which only one type of light source that is different from that turned off during the second state in the third unit light emission period is turned off. And a light source selection detecting means for integrating the light emission intensity of the unit light emission period of the light emitting unit in each state in this integrator, including an integrator connected to the subsequent stage of the light sensor,
A light emission control means for controlling the light emitting unit so that each light source has a desired light emission intensity based on the light emission intensity of the unit light emission period integrated by the integrator in each state;
The light source selection detecting means includes a signal inverting amplifier connected between the optical sensor and the integrator, and the signal inverting amplifier inverts and amplifies the output signal of the optical sensor and outputs the signal to the integrator. And

これにより、積分器に印加される電圧が徐々に高くなるように制御され、積分器が確実に単位発光期間あたりの混色された光源の発光強度を捕捉できる。従い、性能の低い光センサを用いても、正確な色バランス制御を実現することができる。 Thus, the voltage applied to the integrator is controlled to gradually increase, and the integrator can reliably capture the light emission intensity of the mixed light source per unit light emission period. Therefore, accurate color balance control can be realized even if a low-performance optical sensor is used.

(2)発光装置は、
少なくとも二色の光源を有し、各光源を混色させて所定の色で発光する発光部と、
前記発光部の発光強度を検出する光センサと、
互いに立ち上がりの揃えられた各PWM調光パルスに基づき、前記発光部に対し第一の単位発光期間で全ての色の光源を点灯させた第一の状態、第二の単位発光期間で一種類の光源だけを消灯させた第二の状態となるように点灯制御するとともに、前記光センサの後段に接続された積分器を含み、この積分器で前記各状態における発光部の単位発光期間の発光強度を積分する光源選択検出手段と、
前記各状態において前記積分器で積分された単位発光期間の発光強度に基づいて各光源が所望の発光強度になるように前記発光部を制御する発光制御手段とを備える発光装置であって、
前記光源選択検出手段は前記光センサと前記積分器との間に接続される信号反転増幅器を有し、前記信号反転増幅器が前記光センサの出力信号を反転増幅し前記積分器に出力することを特徴とする。
(2) The light emitting device
A light emitting unit that has light sources of at least two colors and emits light of a predetermined color by mixing the light sources;
An optical sensor for detecting the light emission intensity of the light emitting unit;
Based on the PWM dimming pulses whose rises are aligned with each other, in the first state in which the light sources of all colors are turned on in the first unit light emission period for the light emitting unit, one type in the second unit light emission period The lighting control is performed so that only the light source is extinguished, and an integrator connected to the subsequent stage of the photosensor is included, and with this integrator, the emission intensity of the unit emission period of the light emitting unit in each state Light source selection detection means for integrating
A light-emitting device comprising: a light-emission control unit that controls the light-emitting unit so that each light source has a desired light-emission intensity based on the light-emission intensity of the unit light-emission period integrated by the integrator in each state;
The light source selection detecting means has a signal inverting amplifier connected between the optical sensor and the integrator, and the signal inverting amplifier inverts and amplifies the output signal of the optical sensor and outputs the signal to the integrator. Features.

これにより、積分器に印加される電圧が徐々に高くなるように制御され、積分器が確実に単位発光期間あたりの混色された光源の発光強度を捕捉できる。従い、性能の低い光センサを用いても、正確な色バランス制御を実現することができる。 Thus, the voltage applied to the integrator is controlled to gradually increase, and the integrator can reliably capture the light emission intensity of the mixed light source per unit light emission period. Therefore, accurate color balance control can be realized even if a low-performance optical sensor is used.

(3)液晶ディスプレイ装置は、
液晶パネル部と、
赤色光源と、緑色光源と、青色光源とを有し、各光源を混色させて白色光化し、前記液晶パネル部のバックライトとして機能する発光部と、
前記発光部の発光強度を検出する光センサと、
互いに立ち下がりの揃えられた各PWM調光パルスに基づき、前記発光部に対し第一の単位発光期間で前記赤色光源、前記緑色光源、前記青色光源を点灯させた第一の状態、第二の単位発光期間で一種類の光源だけを消灯させた第二の状態、第三の単位発光期間で第二の状態のときに消灯させたものと異なる一種類の光源だけを消灯させた第三の状態となるように点灯制御するとともに、前記光センサの後段に接続された積分器を有し、この積分器で前記各状態における発光部の単位発光期間の発光強度を積分する光源選択検出手段と、
前記各状態において前記積分器で積分された単位発光期間の発光強度に基づいて各光源が所望の発光強度になるように前記発光部を制御する発光制御手段とを備えることを特徴とする。
(3) The liquid crystal display device
LCD panel part,
A light source having a red light source, a green light source, and a blue light source, mixing each light source into white light, and functioning as a backlight of the liquid crystal panel unit;
An optical sensor for detecting the light emission intensity of the light emitting unit;
A first state in which the red light source, the green light source, and the blue light source are turned on in a first unit light emission period with respect to the light emitting unit based on the PWM dimming pulses that are aligned with each other in falling, a second state The second state in which only one type of light source is turned off in the unit light emission period, and the third state in which only one type of light source that is different from the one turned off in the second state in the third unit light emission period is turned off. Light source selection detecting means for controlling lighting so as to be in a state, and having an integrator connected to the subsequent stage of the optical sensor, and integrating the light emission intensity of the light emitting unit in the respective light emitting units in each state by the integrator. ,
And a light emission control means for controlling the light emitting unit so that each light source has a desired light emission intensity based on the light emission intensity of the unit light emission period integrated by the integrator in each state.

これにより、積分器に印加される電圧が徐々に高くなるように制御され、積分器が確実に単位発光期間あたりの混色された光源の発光強度を捕捉できる。従い、性能の低い光センサを用いても、正確な色バランス制御を実現することができる。 Thus, the voltage applied to the integrator is controlled to gradually increase, and the integrator can reliably capture the light emission intensity of the mixed light source per unit light emission period. Therefore, accurate color balance control can be realized even if a low-performance optical sensor is used.

(4)発光装置は、
少なくとも二色の光源を有し、各光源を混色させて所定の色で発光する発光部と、
前記発光部の発光強度を検出する光センサと、
互いに立ち下がりの揃えられた各PWM調光パルスに基づき、前記発光部に対し第一の単位発光期間で全ての色の光源を点灯させた第一の状態、第二の単位発光期間で一種類の光源だけを消灯させた第二の状態となるように点灯制御するとともに、前記光センサの後段に接続された積分器を有し、この積分器で前記各状態における発光部の単位発光期間の発光強度を積分する光源選択検出手段と、
前記各状態において前記積分器で積分された単位発光期間の発光強度に基づいて各光源が所望の発光強度になるように前記発光部を制御する発光制御手段とを備えることを特徴とする。
(4) The light emitting device
A light emitting unit that has light sources of at least two colors and emits light of a predetermined color by mixing the light sources;
An optical sensor for detecting the light emission intensity of the light emitting unit;
Based on the PWM dimming pulses whose falling edges are aligned with each other, the light source is turned on in the first unit light emission period in the first unit light emission period, and in one type in the second unit light emission period. The lighting control is performed so that only the light source of the light source is turned off, and the integrator is connected to the subsequent stage of the photosensor, and this integrator is used for the unit light emission period of the light emitting unit in each state. Light source selection detection means for integrating the emission intensity;
And a light emission control means for controlling the light emitting unit so that each light source has a desired light emission intensity based on the light emission intensity of the unit light emission period integrated by the integrator in each state.

これにより、積分器に印加される電圧が徐々に高くなるように制御され、積分器が確実に単位発光期間あたりの混色された光源の発光強度を捕捉できる。従い、性能の低い光センサを用いても、正確な色バランス制御を実現することができる。 Thus, the voltage applied to the integrator is controlled to gradually increase, and the integrator can reliably capture the light emission intensity of the mixed light source per unit light emission period. Therefore, accurate color balance control can be realized even if a low-performance optical sensor is used.

なお、この実施形態において、
「単位発光期間」は、図6のPWM調光周期Hがこれに対応する。
In this embodiment,
The “unit light emission period” corresponds to the PWM dimming period H in FIG.

「光源選択検出手段」は、具体的には、図5のステップST2〜ST4、ST6〜ST8によって実現されるマイクロコンピュータ70の機能および図2のPWM生成回路20、電流・電圧変換器30、前段増幅器40、サンプル・ホールド回路50、後段増幅器60、A/D変換器71がこれに対応する。なお、「互いに立ち下がりの揃えられた各PWM調光パルス」の場合は、PWM生成回路20、電流・電圧変換器30およびマイクロコンピュータ70に代わり、図11のPWM生成回路200、電流・電圧変換器300およびマイクロコンピュータ700が適用される。なお、ステップST2〜ST4、ST6〜ST8の機能については、論理回路によってハードウェアのみで構成してもよい。 Specifically, the “light source selection detection means” is the function of the microcomputer 70 realized by steps ST2 to ST4 and ST6 to ST8 in FIG. 5 and the PWM generation circuit 20, the current / voltage converter 30 in FIG. The amplifier 40, the sample and hold circuit 50, the post-stage amplifier 60, and the A / D converter 71 correspond to this. In the case of “each PWM dimming pulse whose falling is aligned with each other”, instead of the PWM generation circuit 20, the current / voltage converter 30 and the microcomputer 70, the PWM generation circuit 200 of FIG. A device 300 and a microcomputer 700 are applied. It should be noted that the functions of steps ST2 to ST4 and ST6 to ST8 may be configured only by hardware using a logic circuit.

「発光制御手段」は、具体的には、図5のステップST9〜ST13によって実現されるマイクロコンピュータ70(700)の機能、PWM生成回路20(200)がこれに対応する。なお、ステップST9〜ST13も論理回路によってハードウェアのみで構成してもよい。 Specifically, the “light emission control means” corresponds to the function of the microcomputer 70 (700) realized by steps ST9 to ST13 in FIG. 5 and the PWM generation circuit 20 (200). Note that steps ST9 to ST13 may also be configured only by hardware by a logic circuit.

「信号反転増幅器」は、具体的には、図2Aの電流・電圧変換器30がこれに対応する。 Specifically, the “signal inverting amplifier” corresponds to the current / voltage converter 30 of FIG. 2A.

「発光強度」は、発光強度の絶対値だけではなく、最大値との比などの相対値も含む概念である。 “Luminescence intensity” is a concept that includes not only the absolute value of the luminescence intensity but also a relative value such as a ratio to the maximum value.

[第一の実施形態]
本発明を液晶ディスプレイ装置に適用させた第一の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
[First embodiment]
A first embodiment in which the present invention is applied to a liquid crystal display device will be described in detail with reference to the drawings.

1−1.機能ブロック図
図1に、この発明の第一の実施形態による液晶ディスプレイ装置1の機能ブロックを示す。
1-1. Functional Block Diagram FIG. 1 shows functional blocks of the liquid crystal display device 1 according to the first embodiment of the present invention.

この液晶ディスプレイ装置1は、液晶パネル部2、発光部10、光センサPD、光源選択検出手段Aおよび発光制御手段Bを有している。液晶パネル部2は、ビデオ信号を入力し画像を表示するものである。発光部10は、赤色光源11、緑色光源12、青色光源13を有し、各光源を混色させて白色光化し、液晶パネル部2のバックライトとして機能する。 The liquid crystal display device 1 includes a liquid crystal panel unit 2, a light emitting unit 10, an optical sensor PD, a light source selection detection unit A, and a light emission control unit B. The liquid crystal panel unit 2 inputs a video signal and displays an image. The light emitting unit 10 includes a red light source 11, a green light source 12, and a blue light source 13, and each light source is mixed into white light and functions as a backlight of the liquid crystal panel unit 2.

光源選択検出手段Aは、互いに立ち上がりの揃えられた各PWM調光パルス各PWM調光パルスに基づき、第一の単位発光期間で赤色光源11、緑色光源12、青色光源13を全て点灯させた第一の状態、第二の単位発光期間で一種類の光源だけを消灯させた第二の状態、第三の単位発光期間で第二の状態のときに消灯させたものと異なる一種類の光源だけを消灯させた第三の状態となるように点灯制御を行う。さらに、光源選択検出手段Aは、信号反転増幅器30と積分器51を有し、第一、第二、第三の各状態において、信号反転増幅器30が光センサPDからの出力を受けて反転増幅し、この反転増幅したものを積分器51が積分することで発光強度を取得する。 The light source selection detecting means A turns on all of the red light source 11, the green light source 12, and the blue light source 13 in the first unit light emission period based on the PWM dimming pulses whose rises are aligned with each other. Only one type of light source that is different from the one that was turned off in the first state, the second state in which only one type of light source was turned off in the second unit emission period, and the second state in the third unit emission period. Lighting control is performed so as to be in the third state in which is turned off. Further, the light source selection detecting means A has a signal inverting amplifier 30 and an integrator 51. In each of the first, second and third states, the signal inverting amplifier 30 receives the output from the photosensor PD and performs inverting amplification. The integrator 51 integrates the inverted and amplified signal to obtain the emission intensity.

発光制御手段Bは、第一、第二、第三の各状態において検出された発光強度に基づいて、赤色光源11、緑色光源12、青色光源13のそれぞれの発光強度を算出する。すなわち、第一の状態での発光強度から第二の状態での発光強度を減じて、第二の状態で消灯させた光源の発光強度を算出する。また、第一の状態での発光強度から第三の状態での発光強度を減じて、第三の状態で消灯させた光源の発光強度を算出する。さらに、第一の状態での発光強度から上記にて算出した二種類の光源の発光強度を減じて、残りの光源の発光強度を算出する。 The light emission control means B calculates the light emission intensity of each of the red light source 11, the green light source 12, and the blue light source 13 based on the light emission intensity detected in each of the first, second, and third states. That is, the light emission intensity of the light source turned off in the second state is calculated by subtracting the light emission intensity in the second state from the light emission intensity in the first state. Further, the light emission intensity of the light source turned off in the third state is calculated by subtracting the light emission intensity in the third state from the light emission intensity in the first state. Further, the light emission intensities of the remaining light sources are calculated by subtracting the light emission intensities of the two types of light sources calculated above from the light emission intensities in the first state.

発光制御手段Bは、このようして算出した赤色光源11、緑色光源12、青色光源13のそれぞれの発光強度が、それぞれの所望の発光強度になるように、赤色光源11、緑色光源12、青色光源13の発光強度をフィードバック制御する。よって、バックライト光源の発光色を白に保つように制御を行うことができる。   The light emission control means B uses the red light source 11, the green light source 12, and the blue light source so that the light emission intensities of the red light source 11, the green light source 12, and the blue light source 13 calculated in this way become the respective desired light emission intensities. The emission intensity of the light source 13 is feedback controlled. Therefore, control can be performed so as to keep the emission color of the backlight light source white.

1−2.回路構成例
図2に、図1の液晶ディスプレイ装置の具体的な回路構成例を示す。図2において、図1の構成要素と対応する構成要素には同一の符号を付している。図2において、1は、液晶ディスプレイ装置を示す。液晶ディスプレイ装置1は、液晶パネル部2と、この液晶パネル部2を背面から照射する発光部10と、この発光部10を駆動するLED駆動回路3と、このLED駆動回路3に調光パルスS1を供給するPWM生成回路20と、この発光部10の発光強度を検出する光センサPDと、この光センサPDが検出した信号を反転増幅する電流・電圧変換器(信号反転増幅回路)30と、この電流・電圧変換器30が出力した信号を増幅する前段増幅器40と、この前段増幅器40が増幅した信号をサンプル・ホールドするサンプル・ホールド回路50と、このサンプル・ホールド回路50が取得した信号を増幅する後段増幅器60と、装置1全体の制御を統括するマイクロコンピュータ70などを備える。
1-2. Circuit Configuration Example FIG. 2 shows a specific circuit configuration example of the liquid crystal display device of FIG. In FIG. 2, constituent elements corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a liquid crystal display device. The liquid crystal display device 1 includes a liquid crystal panel unit 2, a light emitting unit 10 that irradiates the liquid crystal panel unit 2 from the back, an LED drive circuit 3 that drives the light emitting unit 10, and a dimming pulse S1 to the LED drive circuit 3. A PWM generation circuit 20 that supplies light, an optical sensor PD that detects the light emission intensity of the light emitting unit 10, a current / voltage converter (signal inversion amplification circuit) 30 that inverts and amplifies a signal detected by the optical sensor PD, A pre-amplifier 40 that amplifies the signal output from the current / voltage converter 30, a sample-and-hold circuit 50 that samples and holds the signal amplified by the pre-amplifier 40, and a signal acquired by the sample-and-hold circuit 50 A post-stage amplifier 60 that amplifies and a microcomputer 70 that controls the entire apparatus 1 are provided.

ここでは、液晶パネル部2は周知なものを用いることができるので、その構成についての説明は省略する。 Here, since the liquid crystal panel part 2 can use a well-known thing, description about the structure is abbreviate | omitted.

発光部10は、赤色LED11、緑色LED12、および青色LED13を有し、これら三色のLEDを発光させることにより混色された白色光を生成し、液晶パネル部2を照射するものである。発光部10の詳細を図3に示す。図3Aは断面図である。この発光部10は、光を散乱させる拡散シート、プリズムシート14、光の通路となるガイドプレート15の短辺部の一方端には、単位セルあたり赤色LED11が1個、緑色LED12が1個、青色LED13が1個組み込まれたものが多数設けられている。 The light emitting unit 10 includes a red LED 11, a green LED 12, and a blue LED 13, generates white light mixed by emitting light of these three colors, and irradiates the liquid crystal panel unit 2. Details of the light emitting unit 10 are shown in FIG. FIG. 3A is a cross-sectional view. The light emitting unit 10 includes a diffusion sheet that scatters light, a prism sheet 14, and one end of a short side portion of a guide plate 15 serving as a light path, one red LED 11 and one green LED 12 per unit cell, A large number of blue LEDs 13 incorporated therein are provided.

この実施形態では、短辺部に赤色LED11、緑色LED12、青色LED13を設けているが、長辺部に設けてもよい。また、ガイドプレート15を設けずに、プリズムシート14の裏側に赤色LED11、緑色LED12、青色LED13を設けた直下型の構成としてもよい。 In this embodiment, the red LED 11, the green LED 12, and the blue LED 13 are provided on the short side, but may be provided on the long side. Alternatively, the guide plate 15 may be omitted, and a direct-type configuration in which the red LED 11, the green LED 12, and the blue LED 13 are provided on the back side of the prism sheet 14 may be employed.

光センサPDは、図3Aに示すように、反射板16の一部分に貫通孔16aが設けられた後部に備えている。この光センサPDは、特定の波長の光のみを検出するものではなく、所定の波長範囲にわたる発光強度を検出するもので、いわゆる光センサや照度センサと呼ばれるフォトダイオードである。従い、カラーセンサよりも安価なものとなる。   As shown in FIG. 3A, the optical sensor PD is provided at the rear portion where a through hole 16 a is provided in a part of the reflector 16. This optical sensor PD does not detect only light of a specific wavelength but detects light emission intensity over a predetermined wavelength range, and is a so-called photosensor or illuminance sensor photodiode. Therefore, it becomes cheaper than a color sensor.

図2のPWM生成回路20は、マイクロコンピュータ70の内部に備えることも考えられるが、マイクロコンピュータ70の負担を少なくするためにFPGA
(Field Programmable Gate Array)に組み込まれている。詳細には、図4に示すように、シリアル・インターフェース部21、パルス幅用設定レジスタ22、カウントクロック(基準クロック)CLK、調光周期情報設定部23、カウンタ24、赤色調光用カウントコンパレータ25、緑色調光用カウントコンパレータ26、青色調光用カウントコンパレータ27等を備える。
The PWM generation circuit 20 of FIG. 2 may be provided inside the microcomputer 70, but in order to reduce the burden on the microcomputer 70, an FPGA is used.
(Field Programmable Gate Array) Specifically, as shown in FIG. 4, the serial interface unit 21, the pulse width setting register 22, the count clock (reference clock) CLK, the dimming cycle information setting unit 23, the counter 24, and the red dimming count comparator 25. , A green light adjustment count comparator 26, a blue light adjustment count comparator 27, and the like.

パルス幅用設定レジスタ23は、マイクロコンピュータ70から出力されたデューティ情報Rduty、Gduty、Bduty(各14bit)を格納する。なお、このデューティ情報Rduty、Gduty、Bdutyは、赤色LED11、緑色LED12、青色LED13をPWM制御する際において、パルス幅を設定するために用いられる。 The pulse width setting register 23 stores duty information Rduty, Gduty, and Bduty (14 bits each) output from the microcomputer 70. The duty information Rduty, Gduty, and Bduty are used to set the pulse width when the red LED 11, the green LED 12, and the blue LED 13 are PWM-controlled.

調光周期情報設定部23は、カウントクロックCLKを分周したパルスに基づいて生成しカウントアップ周期情報としてカウンタ24のPWMパルス周期設定レジスタに設定する。 The dimming cycle information setting unit 23 generates the count clock CLK based on the divided pulse and sets it in the PWM pulse cycle setting register of the counter 24 as count-up cycle information.

カウンタ24は、例えばカウントクロックCLKを20MHzに、カウントアップ周期を1kHzに設定されている。なお、このカウントアップ周期は、LEDの単位発光期間となるPWM調光周期Hに相当する値が設定されている。従い、カウンタ24は、PWM調光周期H分のカウントクロックCLKをカウントするとカウント値を自動的にリセットすることなる。 For example, the counter 24 has a count clock CLK set to 20 MHz and a count-up cycle set to 1 kHz. The count-up cycle is set to a value corresponding to the PWM dimming cycle H that is the unit light emission period of the LED. Accordingly, the counter 24 automatically resets the count value when the count clock CLK for the PWM dimming period H is counted.

赤色調光用カウントコンパレータ25赤色調光用カウントコンパレータ25は、パルス幅設定レジスタ22に格納されたデューティ情報Rdutyを閾値としてカウンタ24のカウント値と比較し、LED駆動回路3に対し、カウント値が閾値を超えていない場合は「Highレベル」を出力し、閾値を越えると「Lowレベル」を出力する。同様にして、緑色調光用カウントコンパレータ26は、パルス幅設定レジスタ22に格納されたデューティ情報Gdutyを閾値としてカウンタ24のカウント値と比較し、LED駆動回路3に対し、カウント値が閾値を超えていない場合は「Highレベル」を出力し、閾値を越えると「Lowレベル」を出力し、青色調光用カウントコンパレータ27は、パルス幅設定レジスタ22に格納されたデューティ情報Bdutyを閾値としてカウンタ24のカウント値と比較し、LED駆動回路3に対し、カウント値が閾値を超えていない場合は「Highレベル」を出力し、閾値を越えると「Lowレベル」を出力する。 Red light control count comparator 25 The red light control count comparator 25 compares the count value of the counter 24 with the duty information Rduty stored in the pulse width setting register 22 as a threshold value. When the threshold value is not exceeded, “High level” is output, and when the threshold value is exceeded, “Low level” is output. Similarly, the green light control count comparator 26 compares the count value of the counter 24 with the duty information Gduty stored in the pulse width setting register 22 as a threshold value, and the count value exceeds the threshold value for the LED drive circuit 3. If not, “High level” is output, and if the threshold value is exceeded, “Low level” is output, and the blue light adjustment count comparator 27 uses the duty information Bduty stored in the pulse width setting register 22 as a threshold value for the counter 24. When the count value does not exceed the threshold value, “High level” is output to the LED driving circuit 3, and when the threshold value is exceeded, “Low level” is output.

このようにして、赤色調光用カウントコンパレータ25、緑色調光用カウントコンパレータ26、青色調光用カウントコンパレータ27から出力された信号がそれぞれ赤色PWM調光パルスS1r、緑色PWM調光パルスS1g、青色PWM調光パルスS1bとなってLED駆動回路3に供給される。なお、カウンタ24のカウント値に基づいて、各PWM調光パルスS1r、S1g、S1bが生成されるため、PWM調光パルスS1r、S1g、S1bの各波形の立ち上がり(Lowレベル→Highレベル)は揃うことになる(図2、図4参照)。 In this way, the signals output from the red dimming count comparator 25, the green dimming count comparator 26, and the blue dimming count comparator 27 are the red PWM dimming pulse S1r, green PWM dimming pulse S1g, and blue, respectively. The PWM dimming pulse S1b is supplied to the LED drive circuit 3. Since the PWM dimming pulses S1r, S1g, and S1b are generated based on the count value of the counter 24, the rising edges (Low level → High level) of the PWM dimming pulses S1r, S1g, and S1b are aligned. (See FIGS. 2 and 4).

LED駆動回路3は、PWM生成回路20からのPWM調光パルスS1r、S1g、S1bを受け、赤色のためのPWM調光パルスS1rがHighレベルの期間のみ、赤色LED11を点灯させる。同様に、緑色のためのPWM調光パルスS1gがHighレベルの期間のみ、緑色LED12を点灯させる。同様に、青色のためのPWM調光パルスS1bがHighレベルの期間のみ、青色LED13に与えて点灯させる。 The LED drive circuit 3 receives the PWM dimming pulses S1r, S1g, and S1b from the PWM generation circuit 20, and turns on the red LED 11 only when the PWM dimming pulse S1r for red is at a high level. Similarly, the green LED 12 is lit only during a period in which the PWM dimming pulse S1g for green is at a high level. Similarly, only when the PWM dimming pulse S1b for blue is at a high level, it is applied to the blue LED 13 to light it.

電流・電圧変換器30は、オペアンプ31、帰還抵抗R1で構成され、オペアンプ31の非反転増幅端子(+)には、電源(+3.3V)と光センサPDのカソードが接続され、反転入力端子(−)には、光センサPDのアノードと、他端が出力端子に接続された帰還抵抗R1が、接続されている。このような構成をとることで、光センサPDに流れる電流を電圧に変換し(図2のS2)、これを反転増幅して出力することができ、信号反転増幅器の機能を果たしている(図2のS3)。 The current / voltage converter 30 includes an operational amplifier 31 and a feedback resistor R1. A non-inverting amplification terminal (+) of the operational amplifier 31 is connected to a power source (+ 3.3V) and a cathode of the optical sensor PD, and an inverting input terminal. (−) Is connected to the anode of the optical sensor PD and the feedback resistor R1 whose other end is connected to the output terminal. By adopting such a configuration, the current flowing through the optical sensor PD can be converted into a voltage (S2 in FIG. 2), and this can be inverted and amplified to be output, which functions as a signal inverting amplifier (FIG. 2). S3).

前段増幅器40は、オペアンプ41、抵抗R2、帰還抵抗R3で構成され、オペアンプ41の非反転増幅端子(+)には、電流・電圧変換器30の出力端子と接続され、反転入力端子(−)には、他端が接地された抵抗R2と他端が出力端子に接続された帰還抵抗R3に接続されている。このような構成をとることで電流・電圧変換器30から出力された信号を増幅させて出力する。 The preamplifier 40 includes an operational amplifier 41, a resistor R2, and a feedback resistor R3. The non-inverting amplification terminal (+) of the operational amplifier 41 is connected to the output terminal of the current / voltage converter 30 and the inverting input terminal (−). Are connected to a resistor R2 having the other end grounded and a feedback resistor R3 having the other end connected to the output terminal. With this configuration, the signal output from the current / voltage converter 30 is amplified and output.

ここで電流・電圧変換器30の後段に前段増幅器40を配置した理由を説明する。積分器51に入力する電圧をVin、出力する電圧をVoutとすると、次式の関係が成り立ち、積分器51に積分される電圧は図8に示すように指数関数的に上昇する。
Vout=(1−e^(−t/CR))* Vin
Here, the reason why the preamplifier 40 is arranged in the subsequent stage of the current / voltage converter 30 will be described. Assuming that the voltage input to the integrator 51 is Vin and the output voltage is Vout, the relationship of the following equation is established, and the voltage integrated in the integrator 51 rises exponentially as shown in FIG.
Vout = (1−e ^ (− t / CR)) * Vin

光センサPDの光量を積分器51でリニアリティを保って出力するには、チャージ時間に対する出力電圧上昇の傾きがリニアリティを保った領域で使用する必要がある。例えば、図8に示すように、電流・電圧変換器30の出力電圧を3.3V(Vin)とし、その電圧値に基づいて積分器51を駆動した場合、1V以下の電圧でしかリニアリティを維持することができないから(図8領域F)、積分器51でのダイナミックレンジが小さくなってしまう。従い、前段増幅器40により、電流・電圧変換器30からの電圧値Vinを大きくして積分器51のダイナミックレンジを確保する必要がある。従い、電流・電圧変換器30から出力された信号を増幅させて出力する必要がある。
また、積分器51の時定数を小さくしてリニアリティが取れない領域(図8領域G)でサンプル・ホールドを行なうと積分器51の電圧上昇の傾きが時間によって違うので発光強度のリニアリティが取れない。
In order to output the light amount of the optical sensor PD with the integrator 51 while maintaining linearity, it is necessary to use the light sensor PD in a region where the slope of the output voltage rise with respect to the charging time maintains linearity. For example, as shown in FIG. 8, when the output voltage of the current / voltage converter 30 is 3.3 V (Vin) and the integrator 51 is driven based on the voltage value, linearity is maintained only at a voltage of 1 V or less. Since this cannot be performed (region F in FIG. 8), the dynamic range in the integrator 51 becomes small. Therefore, it is necessary to secure the dynamic range of the integrator 51 by increasing the voltage value Vin from the current / voltage converter 30 by the pre-stage amplifier 40. Accordingly, it is necessary to amplify and output the signal output from the current / voltage converter 30.
If the time constant of the integrator 51 is reduced to perform sample and hold in a region where the linearity cannot be obtained (region G in FIG. 8), the slope of the voltage rise of the integrator 51 varies depending on the time, and thus the linearity of the emission intensity cannot be obtained. .

サンプル・ホールド回路50は、第一の電子スイッチSW1、第二の電子スイッチSW2、積分器51とから構成され、積分器41には回路抵抗R4とコンデンサC備える。コンデンサCは、光センサPDが出力する光量を蓄積するものであり、第一の電子スイッチSW1、第二の電子スイッチSW2がマイクロコンピュータ70からのサンプル・ホールド信号SH1、SH2によりオン、オフされことにより、LED光源の単位発光期間(PWM調光周期)における発光強度を積分する。 The sample and hold circuit 50 includes a first electronic switch SW1, a second electronic switch SW2, and an integrator 51. The integrator 41 includes a circuit resistor R4 and a capacitor C. The capacitor C accumulates the amount of light output from the optical sensor PD, and the first electronic switch SW1 and the second electronic switch SW2 are turned on and off by the sample and hold signals SH1 and SH2 from the microcomputer 70. Thus, the light emission intensity in the unit light emission period (PWM dimming cycle) of the LED light source is integrated.

後段増幅器60は、オペアンプ61、抵抗R5、帰還抵抗R6とから構成され、サンプル・ホールド回路50のコンデンサCに蓄積された光量を増幅するものである。 The post-stage amplifier 60 includes an operational amplifier 61, a resistor R5, and a feedback resistor R6, and amplifies the amount of light accumulated in the capacitor C of the sample and hold circuit 50.

マイクロコンピュータ70は、A/D変換器71、基準情報格納部72、出力情報格納部73、演算処理部74、カウンタ75等を備えている。基準情報格納部72には、三刺激値Xref,Yref、Zrefが記憶されており、その値から演算回路74で赤色LED11の所望の発光強度、緑色LED12の所望の発光強度、青色LED13の所望発光強度が式1から算出される。出力情報格納部73は、赤色LED11に対応するデューティ情報Rduty、緑色LED12に対応するデューティ情報Gduty、青色LED13に対応するデューティ情報Bduty等が格納されている。 The microcomputer 70 includes an A / D converter 71, a reference information storage unit 72, an output information storage unit 73, an arithmetic processing unit 74, a counter 75, and the like. The reference information storage unit 72 stores tristimulus values Xref, Yref, and Zref. Based on these values, the arithmetic circuit 74 calculates a desired light emission intensity of the red LED 11, a desired light emission intensity of the green LED 12, and a desired light emission of the blue LED 13. The intensity is calculated from Equation 1. The output information storage unit 73 stores duty information Rduty corresponding to the red LED 11, duty information Gduty corresponding to the green LED 12, duty information Bduty corresponding to the blue LED 13, and the like.

これらデューティ情報Rduty、Gduty、Bdutyは、それぞれ赤色PWM調光パルスS1r、緑色PWM調光パルスS1g、青色PWM調光パルスS1bのオン期間を決定するものである。従い、デューティ情報Rduty、Gduty、Bdutyを変更することにより、各LEDの発光時間を制御することができる。発光時間を短くすれば人間の目が感じる発光強度は小さくなる。これにより、各色のバランスを調整することができる。なお、この実施形態では、調光パルスS1の周期数を1kHzとした(前述したPWM生成回路20におけるカウンタ24のカウントアップ周期に設定)。 The duty information Rduty, Gduty, and Bduty determine ON periods of the red PWM dimming pulse S1r, the green PWM dimming pulse S1g, and the blue PWM dimming pulse S1b, respectively. Therefore, the light emission time of each LED can be controlled by changing the duty information Rduty, Gduty, and Bduty. If the light emission time is shortened, the light emission intensity perceived by human eyes is reduced. Thereby, the balance of each color can be adjusted. In this embodiment, the frequency of the dimming pulse S1 is set to 1 kHz (set to the count-up cycle of the counter 24 in the PWM generation circuit 20 described above).

サンプル・ホールド信号SH1、SH2は、サンプル・ホールド回路50のコンデンサCを充放電させる信号であり、PWM生成回路20が出力する緑色PWM調光パルスS2gとは同期している。なお、緑色PWM調光パルスS1gに同期させたのは、後述のように緑色PWM調光パルスS1gは毎周期オンとなるからである。LED光源の単位発光期間(PWM調光周期)における発光強度を検出する。 The sample and hold signals SH1 and SH2 are signals for charging and discharging the capacitor C of the sample and hold circuit 50, and are synchronized with the green PWM dimming pulse S2g output from the PWM generation circuit 20. The reason for synchronizing with the green PWM dimming pulse S1g is that the green PWM dimming pulse S1g is turned on every cycle as described later. The light emission intensity in the unit light emission period (PWM dimming cycle) of the LED light source is detected.

光センサPDの検出出力は、電流・電圧変換器(信号反転増幅器)30、前段増幅器40、サンプル・ホールド回路50、後段増幅器60を経て、マイクロコンピュータ70に与えられる。マイクロコンピュータ70は、PWM生成回路20に指令を与えて、第一の単位発光期間内で赤色LED11、緑色LED12、青色LED13の全てが点灯している第一の状態、第二の単位発光期間内で赤色LED11だけを消灯してシアン光とした第二の状態、第三の単位発光期間内で青色LED13だけを消灯してイエロー光とした第三の状態とし、それぞれの状態における光センサPDからの出力を発光強度のディジタルデータとして取得する。 The detection output of the optical sensor PD is given to the microcomputer 70 via the current / voltage converter (signal inverting amplifier) 30, the pre-stage amplifier 40, the sample / hold circuit 50, and the post-stage amplifier 60. The microcomputer 70 gives a command to the PWM generation circuit 20 so that the red LED 11, the green LED 12, and the blue LED 13 are all turned on within the first unit light emission period, and the second unit light emission period. In the second state, only the red LED 11 is turned off to obtain cyan light, and in the third unit light emission period, only the blue LED 13 is turned off to obtain yellow light, and the light sensor PD in each state is used. Is obtained as digital data of emission intensity.

さらに、マイクロコンピュータ70の演算回路部74は、第一の状態、第二の状態、第三の状態における発光強度に基づいて、赤色LED11の発光強度、緑色LED12の発光強度、青色LED13の発光強度を算出する。一方、基準情報格納部72には、ユーザによって設定された三刺激値Xref,Yref、Zrefが記憶されており、その値から演算回路74で赤色LED11の所望の発光強度、緑色LED12の所望の発光強度、青色LED13の所望発光強度が後述する式1から算出される。 Further, the arithmetic circuit unit 74 of the microcomputer 70 is based on the emission intensity in the first state, the second state, and the third state, the emission intensity of the red LED 11, the emission intensity of the green LED 12, and the emission intensity of the blue LED 13. Is calculated. Meanwhile, the tristimulus values Xref, Yref, and Zref set by the user are stored in the reference information storage unit 72, and the desired light emission intensity of the red LED 11 and the desired light emission of the green LED 12 are calculated by the arithmetic circuit 74 from the values. The intensity and the desired light emission intensity of the blue LED 13 are calculated from Equation 1 described later.

マイクロコンピュータ70の演算回路74は、色毎に所望の発光強度と計測した測定発光強度とを比較し、両者が等しくなるようにPWM調光パルスS1のオン時間の制御を行う。マイクロコンピュータ70による制御処理の詳細は、後述する発光強度測定・調光制御プログラムの処理において述べる。 The arithmetic circuit 74 of the microcomputer 70 compares the desired light emission intensity with the measured light emission intensity for each color, and controls the on-time of the PWM dimming pulse S1 so that both are equal. Details of the control processing by the microcomputer 70 will be described in the processing of the emission intensity measurement / dimming control program described later.

「光センサPDが検出した光量を電流・電圧変換器(信号反転増幅器)30によって反転する理由」
出願人は、混色されたLEDの単位発光期間の発光強度を取得することとし、光センサPDとA/D変換器71との間にサンプル・ホールド回路50を設けたが(図13A)、例えば、赤色、緑色、青色の各PWM調光パルスS1r、S1g、S1bのデューティが異なる白色光の発光強度を取得する場合には、赤色、緑色、青色のPWM調光パルスS1r、S1g、S1bの立下がりが不揃いなることから、サンプル・ホールド回路50の積分器51に入力される光センサPDからの電圧を正確に取得できない、ということが判明した(図13B)。特に、4000Kや10000Kなど、PWM調光パルスのデューティがばらつく色温度に設定した場合に取得の精度が悪化する。その原因は、一色点灯期間d3の電圧が直前にコンデンサCにチャージされた電圧(三色点灯期間d1+二色点灯期間d2)より低くなるため、コンデンサCへの充電が行われなくなる。
"Reason for inverting the light quantity detected by the optical sensor PD by the current / voltage converter (signal inverting amplifier) 30"
The applicant obtains the light emission intensity of the united light emission period of the mixed LED and has provided the sample and hold circuit 50 between the optical sensor PD and the A / D converter 71 (FIG. 13A). When the emission intensity of white light with different duty of each of the PWM dimming pulses S1r, S1g, S1b of red, green, and blue is acquired, the PWM dimming pulses S1r, S1g, S1b of red, green, and blue are set up. It became clear that the voltage from the photosensor PD input to the integrator 51 of the sample and hold circuit 50 could not be obtained accurately because the drops were uneven (FIG. 13B). In particular, the acquisition accuracy deteriorates when the color temperature is set such that the duty of the PWM dimming pulse varies, such as 4000K or 10,000K. The reason is that the voltage in the one-color lighting period d3 is lower than the voltage charged in the capacitor C immediately before (three-color lighting period d1 + two-color lighting period d2), and therefore the capacitor C is not charged.

そこで、光センサPDとサンプル・ホールド回路50との間に電流・電圧変換器(信号反転増幅器)30を設けた。このような配置をとることで、互いに立ち上がりの揃えられた各PWM調光パルスS1r、S1g、S1bに基づき、光センサPDが検出した光量を、電流・電圧変換器(信号反転増幅器)30が反転させることで、サンプル・ホールド回路50に印加される入力電圧は、発光強度の強い方が小さくなるように働く。すなわち、図9Aに示すように、積分器51のコンデンサCには、各PWM調光パルスS1r、S1g、S1bにおけるデューティの大小のばらつきに関係なく、電圧が低→高の順にチャージされ、後半の一色点灯期間d3においても充電が確実に行われ、コンデンサCが確実に単位発光期間あたりの混色された光源の発光強度を捕捉できる。従い、性能の低い光センサを用いても、正確な色バランス制御を実現することができる。従い、安価な制御を行うために1つの光センサを用い、かつLEDの単位発光期間で赤色、緑色、青色の各PWM調光パルスS1r、S1g、S1bのデューティが異なっていても、精度よく各色の発光強度を検出して制御することのできる液晶ディスプレイ装置および発光装置を提供することができる。 Therefore, a current / voltage converter (signal inverting amplifier) 30 is provided between the optical sensor PD and the sample and hold circuit 50. With this arrangement, the current / voltage converter (signal inverting amplifier) 30 inverts the amount of light detected by the optical sensor PD based on the PWM dimming pulses S1r, S1g, and S1b whose rises are aligned with each other. By doing so, the input voltage applied to the sample-and-hold circuit 50 works so that the one where the light emission intensity is strong becomes smaller. That is, as shown in FIG. 9A, the capacitor C of the integrator 51 is charged in the order of voltage from low to high regardless of the duty variation in each PWM dimming pulse S1r, S1g, S1b. Charging is performed reliably during the one-color lighting period d3, and the capacitor C can reliably capture the emission intensity of the mixed light source per unit emission period. Therefore, accurate color balance control can be realized even if a low-performance optical sensor is used. Therefore, even if one light sensor is used to perform inexpensive control and the duty of each of the red, green, and blue PWM dimming pulses S1r, S1g, and S1b is different in the unit light emission period of each LED, each color is accurately obtained. It is possible to provide a liquid crystal display device and a light emitting device that can detect and control the emission intensity of the light.

1−3.発光強度測定・調光制御プログラムの処理
図5に、マイクロコンピュータ70に記憶された発光強度測定・調光制御プログラムのフローチャートを示す。
1-3. Processing of emission intensity measurement / dimming control program
FIG. 5 shows a flowchart of the emission intensity measurement / dimming control program stored in the microcomputer 70.

マイクロコンピュータ70のカウンタ75は、PWM生成回路20の緑色PWM調光パルスS1g(図6参照)の立ち上りを計数している。このカウンタ75は、7個のパルスをカウントできるもので8個目のパルスが入力されると0にリセットする(図6A)。なお、緑色PWM調光パルスS1gを用いたのは、後述のように、緑色PWM調光パルスS1gは毎周期オンとなるからである。また、立ち上がりを基準としたのは、図6Cに示すように、調光時間の調整がなされても立ち上がりは変動しないからである。 The counter 75 of the microcomputer 70 counts the rising edge of the green PWM dimming pulse S1g (see FIG. 6) of the PWM generation circuit 20. The counter 75 can count seven pulses, and is reset to 0 when the eighth pulse is input (FIG. 6A). The reason why the green PWM dimming pulse S1g is used is that the green PWM dimming pulse S1g is turned on every cycle as described later. The reason why the rising edge is used as a reference is that the rising edge does not vary even if the light control time is adjusted as shown in FIG. 6C.

マイクロコンピュータ70は、緑色PWM調光パルスS1gの計数値COUNTが所定の値となると、その値に応じて、赤色LED11を消灯させてシアン光を発光させて計測し、全てのLEDを点灯させてホワイト光を発光させて計測し、青色LED13を消灯させてイエロー光を発光させて計測するという処理を行うようにしている。 When the count value COUNT of the green PWM dimming pulse S1g reaches a predetermined value, the microcomputer 70 turns off the red LED 11 and emits cyan light according to the value, and turns on all the LEDs. Measurement is performed by emitting white light and performing measurement by turning off the blue LED 13 and emitting yellow light.

まず初めにマイクロコンピュータ70は、カウンタ75の計数値をリセットする(ステップST1)。 First, the microcomputer 70 resets the count value of the counter 75 (step ST1).

カウンタ75の計数値が1になると(図6Cのβ1、ステップST2でYES)、マイクロコンピュータ70は、PWM生成回路20のパルス幅用設定レジスタ23に赤色LED11に対応するデューティ情報Rduty=0を与え、赤色PWM調光パルスS1rを1パルス間引くように制御する(ステップST3)。これにより、図6Cのαに示すように、赤色PWM調光パルスS1rが1パルスだけ間引かれ、この単位発光期間はシアン光が発光される。 When the count value of the counter 75 becomes 1 (β1 in FIG. 6C, YES in step ST2), the microcomputer 70 gives the duty information Rduty = 0 corresponding to the red LED 11 to the pulse width setting register 23 of the PWM generation circuit 20. The red PWM dimming pulse S1r is controlled to be thinned out by one pulse (step ST3). Thereby, as shown by α in FIG. 6C, the red PWM dimming pulse S1r is thinned out by one pulse, and cyan light is emitted during this unit light emission period.

次に、マイクロコンピュータ70は、シアン光より得られた光センサPDの出力を取り込んでA/D変換する(ステップST4)。この取り込みは、以下のようにして実行される。マイクロコンピュータ70は、まず、緑色PWM調光パルスS1gの計数値が1の値になると、第一の電子スイッチSW1をオンに制御し、コンデンサCに前段増幅器40からの出力を蓄積する。 Next, the microcomputer 70 takes in the output of the optical sensor PD obtained from cyan light and performs A / D conversion (step ST4). This capture is performed as follows. First, when the count value of the green PWM dimming pulse S1g becomes 1, the microcomputer 70 controls the first electronic switch SW1 to be turned on, and accumulates the output from the preamplifier 40 in the capacitor C.

次に、マイクロコンピュータ70は、次の緑色PWM調光パルスS1gの立ち上がりβ2と同時に、第一の電子スイッチSW1をオフに制御する。これにより、シアン光(緑色と青色の混光色)の発光強度(調光時間も考慮された発光強度)に応じた電荷がコンデンサCに保持される。これと同時に、コンデンサCに蓄積された電荷をマイクロコンピュータ70は、コンデンサCに蓄積された電荷を取り込んで、A/D変換器71で変換し発光強度のディジタルデータとして取り込む。データを取り込むと、マイクロコンピュータ70は、第二の電子スイッチSW2をオンにして、コンデンサCの電荷を放電する。放電に十分な時間が経過すると、マイクロコンピュータ70は、第二の電子スイッチSW2を再びオフにする。 Next, the microcomputer 70 controls the first electronic switch SW1 to be turned off simultaneously with the rise β2 of the next green PWM dimming pulse S1g. As a result, a charge corresponding to the emission intensity of cyan light (mixed color of green and blue) (emission intensity considering the dimming time) is held in the capacitor C. At the same time, the microcomputer 70 takes in the electric charge accumulated in the capacitor C, takes in the electric charge accumulated in the capacitor C, converts it by the A / D converter 71, and takes it in as digital data of the emission intensity. When the data is captured, the microcomputer 70 turns on the second electronic switch SW2 to discharge the capacitor C. When a sufficient time has elapsed for discharge, the microcomputer 70 turns off the second electronic switch SW2.

次に、ステップST5では、カウンタ75の計数値が7の値になったかどうかを判断する。ここでは、1をカウントしたところなので、マイクロコンピュータ70は、ホワイト光とイエロー光の計測はまだと判断し、ステップST5、ST2をNOで抜けてステップST6の処理に移る。 Next, in step ST5, it is determined whether or not the count value of the counter 75 has become 7. Here, since 1 has been counted, the microcomputer 70 determines that the measurement of white light and yellow light has not yet been performed, and skips Steps ST5 and ST2 with NO, and proceeds to the process of Step ST6.

ステップST6で、カウンタ75の計数値が3になった場合には(図6Cのβ3)、マイクロコンピュータ70は、YESで抜けて特段の処理を行わない。つまり、いずれの調整パルスも間引かずホワイト光を発光させる。 In step ST6, when the count value of the counter 75 becomes 3 (β3 in FIG. 6C), the microcomputer 70 exits with YES and does not perform any special processing. That is, white light is emitted without thinning out any adjustment pulse.

次の緑色PWM調光パルスS1gの立ち上がり4パルス目(図6Cのβ4)と同時に、第一の電子スイッチSW1をオフに制御する。これにより、ホワイト光の発光強度(調光時間も考慮された発光強度)に応じた電荷がコンデンサCに保持される。これと同時に、コンデンサCに蓄積された電荷をマイクロコンピュータ70は、コンデンサCに蓄積された電荷を取り込んで、A/D変換器71で変換し発光強度のディジタルデータとして取り込む。データを取り込むと、マイクロコンピュータ70は、第二の電子スイッチSW2をオンにして、コンデンサCの電荷を放電する。放電に十分な時間が経過すると、マイクロコンピュータ70は、第二の電子スイッチSW2を再びオフにする(ステップST4)。 Simultaneously with the fourth rising edge of the next green PWM dimming pulse S1g (β4 in FIG. 6C), the first electronic switch SW1 is controlled to be turned off. Thereby, the electric charge according to the light emission intensity of white light (the light emission intensity considering the dimming time) is held in the capacitor C. At the same time, the microcomputer 70 takes in the electric charge accumulated in the capacitor C, takes in the electric charge accumulated in the capacitor C, converts it by the A / D converter 71, and takes it in as digital data of the emission intensity. When the data is captured, the microcomputer 70 turns on the second electronic switch SW2 to discharge the capacitor C. When a sufficient time has elapsed for discharging, the microcomputer 70 turns off the second electronic switch SW2 again (step ST4).

一方、ステップ6をNOで抜けて、カウンタ75の計数値が5になった場合には(図6Cのβ5)、マイクロコンピュータ70は、青色調光パルスを1パルスだけ間引くように調光パルス生成部20のパルス幅用設定レジスタ23に青色LED13に対応するデューティ情報Bduty=0を与え、制御する(ステップST7、ST8、図6Cのγ)。これにより、イエロー光を発光させる。 On the other hand, if NO in step 6 and the count value of the counter 75 reaches 5 (β5 in FIG. 6C), the microcomputer 70 generates a dimming pulse so as to thin out the blue dimming pulse by one pulse. Duty information Bduty = 0 corresponding to the blue LED 13 is given to the pulse width setting register 23 of the unit 20 for control (steps ST7 and ST8, γ in FIG. 6C). Thereby, yellow light is emitted.

次の緑色PWM調光パルスS1gの立ち上がり(図6Cのβ6)と同時に、第一の電子スイッチSW1をオフに制御する。これにより、イエロー光(緑色と赤色の混光色)の発光強度(調光時間も考慮された発光強度)に応じた電荷がコンデンサCに保持される。これと同時に、コンデンサCに蓄積された電荷をマイクロコンピュータ70は、コンデンサCに蓄積された電荷を取り込んで、A/D変換器71で変換し発光強度のディジタルデータとして取り込む。データを取り込むと、マイクロコンピュータ70は、第二の電子スイッチSW2をオンにして、コンデンサCの電荷を放電する。放電に十分な時間が経過すると、マイクロコンピュータ70は、第二の電子スイッチSW2を再びオフにする(ステップST4)。 Simultaneously with the rise of the next green PWM dimming pulse S1g (β6 in FIG. 6C), the first electronic switch SW1 is controlled to be turned off. As a result, a charge corresponding to the emission intensity of yellow light (mixed color of green and red) (emission intensity considering the dimming time) is held in the capacitor C. At the same time, the microcomputer 70 takes in the electric charge accumulated in the capacitor C, takes in the electric charge accumulated in the capacitor C, converts it by the A / D converter 71, and takes it in as digital data of the emission intensity. When the data is captured, the microcomputer 70 turns on the second electronic switch SW2 to discharge the capacitor C. When a sufficient time has elapsed for discharging, the microcomputer 70 turns off the second electronic switch SW2 again (step ST4).

マイクロコンピュータ70は、光センサPDから出力されるシアン光、ホワイト光、およびイエロー光の発光強度を取り込むと、(ステップST5でYES)、取り込んだシアン発光強度C、ホワイト発光強度W、イエロー発光強度Yに基づいて、青色LED11、緑色LED12、赤色LED11の発光強度、下式に基づいて算出する(ステップST9)。 When the microcomputer 70 captures the emission intensity of cyan light, white light, and yellow light output from the optical sensor PD (YES in step ST5), the captured cyan emission intensity C, white emission intensity W, yellow emission intensity. Based on Y, the light emission intensity of the blue LED 11, the green LED 12, and the red LED 11 is calculated based on the following equation (step ST9).

R=W−C
B=W−Y
G=W−R−B
ここで、Bは青色LED13の発光強度、Gは緑色LED12の発光強度、Rは赤色LED11の発光強度である。
R = WC
B = W−Y
G = W-R-B
Here, B is the emission intensity of the blue LED 13, G is the emission intensity of the green LED 12, and R is the emission intensity of the red LED 11.

次に、マイクロコンピュータ70は、基準情報格納部72から、ユーザによって設定された所望の三刺激値Xref,Yref、Zrefを読み出す(ステップST10)。次に、マイクロコンピュータ70は、赤色LED11、緑色LED12、青色LED13について製造時に計測した値に基づいて決定した三刺激値の工場調整値と、ユーザ設定による所望の三刺激値Xref,Yref、Zrefとに基づいて、各色のLED11、12、13の目標発光強度(最大発光強度から割合。光センサPDによって検出されるべき発光強度の最大発光強度に対する割合)を算出する(ステップST11)。算出式は、下記のとおりである。なお、ここで三刺激値とは、CIE表色系におけるXYZ系の表色系である。 Next, the microcomputer 70 reads out the desired tristimulus values Xref, Yref, and Zref set by the user from the reference information storage unit 72 (step ST10). Next, the microcomputer 70 adjusts the factory adjustment value of the tristimulus value determined based on the values measured at the time of manufacture for the red LED 11, the green LED 12, and the blue LED 13, and desired tristimulus values Xref, Yref, Zref by user settings. Based on the above, the target light emission intensity (ratio from the maximum light emission intensity, the ratio of the light emission intensity to be detected by the optical sensor PD to the maximum light emission intensity) of each color LED 11, 12, 13 is calculated (step ST11). The calculation formula is as follows. Here, the tristimulus value is an XYZ color system in the CIE color system.

ここで、三刺激値の工場調整値は、後述にようにして製造時に実測にて算出したものである。 Here, the factory adjustment value of the tristimulus value is calculated by actual measurement at the time of manufacture as described later.

マイクロコンピュータ70は、計測によって得たR、G、Bの最大発光強度Rmax、Gmax、Bmaxに対する比が、それぞれ、算出された目標Rref、Gref、Brefに等しくなるように、デューティ情報Rduty、Gduty、Bdutyを出力し、PWM調光パルスのオン時間の割合を変化させる制御を行う(ステップST12)。PWM生成回路20は、与えられた赤色、緑色、青色のデューティ情報Rduty、Gduty、Bdutyに基づいて、各色の調光パルスのオン時間を制御する。そして、カウンタ75の計数値を0にリセットする(ステップST13)。 The microcomputer 70 calculates the duty information Rduty, Gduty, Gduty so that the ratios of R, G, B obtained by measurement to the maximum emission intensities Rmax, Gmax, Bmax are equal to the calculated target Rref, Gref, Bref, respectively. Bduty is output and control is performed to change the ratio of the ON time of the PWM dimming pulse (step ST12). The PWM generation circuit 20 controls the on-time of the dimming pulse of each color based on the given red, green, and blue duty information Rduty, Gduty, and Bduty. Then, the count value of the counter 75 is reset to 0 (step ST13).

以上のようにして、色バランス調整を行う。なお、色バランス調整を複数回の計測の平均値を用いて行ってもよい。その場合、急激な変化が生じない。 The color balance is adjusted as described above. Note that color balance adjustment may be performed using an average value of a plurality of measurements. In that case, a sudden change does not occur.

[シアン光、ホワイト光、イエロー光を光センサPDによって計測する理由]
この実施形態では、シアン光、ホワイト光、イエロー光を光センサPDによって計測するようにしている。これは、以下のような理由によるものである。
[Reason for measuring cyan light, white light, and yellow light by the optical sensor PD]
In this embodiment, cyan light, white light, and yellow light are measured by the optical sensor PD. This is due to the following reasons.

光センサPDの各色に対する感度は異なっている。一般的には、緑色に対する感度が最もよく、赤色、青色の順に感度が悪いことが多い。たとえば、この実施形態においては用いた光センサPDの赤色、青色、緑色に対する感度の比率はR:G:B=3:10:1である。 The sensitivity of each color of the photosensor PD is different. In general, the sensitivity to green is the best, and the sensitivity is often poor in the order of red and blue. For example, in this embodiment, the ratio of sensitivity to red, blue, and green of the photosensor PD used is R: G: B = 3: 10: 1.

それで、特許文献3のように、R、G、Bの全てを順にしょうとする場合では、C、M、Yに対する感度の比率はC:M:Y=11:4:13となる。したがって、最大感度であるY=13と最小感度であるM=4との比は、Y/M=13/4=3.25倍となる。このように、最大感度と最小感度との比が大きくなってしまうと、最小感度であるマゼンダ(M)に対するダイナミックレンジが著しく低下するという問題がある。 Therefore, as in Patent Document 3, when all of R, G, and B are tried in order, the ratio of sensitivity to C, M, and Y is C: M: Y = 11: 4: 13. Therefore, the ratio between the maximum sensitivity Y = 13 and the minimum sensitivity M = 4 is Y / M = 13/4 = 3.25 times. Thus, if the ratio between the maximum sensitivity and the minimum sensitivity is increased, there is a problem that the dynamic range for magenta (M), which is the minimum sensitivity, is significantly reduced.

この実施形態においては、シアン光、ホワイト光、イエロー光を計測することとしており、C、W、Yに対する感度の比率はC:W:Y=11:14:13となる。したがって、最大感度であるW=14と最小感度C=11との比は、W/C=14/11=1.27倍となる。これにより、測定光間における感度の不均一を小さくすることができ、ダイナミックレンジを大きくして測定精度を向上させることができる。 In this embodiment, cyan light, white light, and yellow light are measured, and the ratio of sensitivity to C, W, and Y is C: W: Y = 11: 14: 13. Therefore, the ratio between W = 14, which is the maximum sensitivity, and minimum sensitivity C = 11 is W / C = 14/11 = 1.27. Thereby, the nonuniformity of sensitivity between the measurement light can be reduced, the dynamic range can be increased, and the measurement accuracy can be improved.

また、図7Aに示すように、緑色LED12だけを消灯した場合の方が、赤色LEDだけ、あるいは青色だけを消灯した場合に比べて、人間の目に感じるフリッカが大きくなるという実験結果が得られた。図7Aにおいて、「■」の点でプロットされているのが、緑色LED12だけを消灯した場合に、調光周波数を変化させて、どの程度のフリッカを感じるかを評価したものである。「×」の点でプロットされているのが、赤色LED11だけを消灯した場合に、調光周波数を変化させて、どの程度のフリッカを感じるかを評価したものである。「▲」の点でプロットされているのが、青色LED13だけを消灯した場合に、調光周波数を変化させて、被験者がどの程度のフリッカを感じるかを5段階で評価したものである。横軸が調光周波数、縦軸がフリッカ評価値の平均値である。 Further, as shown in FIG. 7A, an experimental result is obtained that flicker felt by human eyes is larger when only the green LED 12 is turned off than when only the red LED or only the blue LED is turned off. It was. In FIG. 7A, what is plotted at the point of “■” is an evaluation of how much flicker is felt by changing the dimming frequency when only the green LED 12 is turned off. Plotted with “x” points is an evaluation of how much flicker is felt by changing the dimming frequency when only the red LED 11 is turned off. Plotted at the point of “▲” is an evaluation of the degree of flicker that the subject feels by changing the dimming frequency when only the blue LED 13 is extinguished in five stages. The horizontal axis represents the dimming frequency, and the vertical axis represents the average flicker evaluation value.

たとえば、この実施形態においてはPWM調光パルスS1の周波数を1kHzとしており、この領域においても、緑色LED12あるいは赤色LED11だけを消灯した場合においてフリッカが感じることが示されている。このような実験結果からも、緑色LED12だけを消灯することは避けることが好ましいという結論が導き出せる。 For example, in this embodiment, the frequency of the PWM dimming pulse S1 is 1 kHz, and even in this region, it is shown that flicker is felt when only the green LED 12 or the red LED 11 is turned off. From such experimental results, it can be concluded that it is preferable to turn off only the green LED 12.

[消灯周波数とフリッカの関係について]
図7Aでは、消灯タイミングを十分に遅くした場合の結果を示したが、消灯周波数とフリッカの関係を確認したところ、図7Bに示すように、150Hz以上の消灯周波数で消灯させると、人間の目に気づかないことが検証された。本実施形態の場合、積分器51が積分する単位発光期間が調光周波数の1周期にあたり、測色する場合は2周期分必要とする。よって測色する色数の2倍数以上の調光周波数で調光することが望ましい。例えば、三色を測色するのであれば900Hz以上の調光周波数が必要である。
[Relationship between extinction frequency and flicker]
Although FIG. 7A shows the result when the turn-off timing is sufficiently delayed, the relationship between the turn-off frequency and flicker was confirmed. As shown in FIG. 7B, when the light is turned off at a turn-off frequency of 150 Hz or more, human eyes It was verified that he did not notice. In the case of the present embodiment, the unit light emission period integrated by the integrator 51 corresponds to one period of the dimming frequency, and two periods are required for color measurement. Therefore, it is desirable to perform light control at a light control frequency that is twice or more the number of colors to be measured. For example, when measuring three colors, a dimming frequency of 900 Hz or more is required.

1−4.三刺激値の工場調整値の設定処理
上記制御において、三刺激値の工場調整値を用いている。この工場調整値は、そのディスプレイ装置に組み込む光センサPDごとに、以下のようにして実測に基づいて算出する。
1-4. Tristimulus Factory Adjustment Value Setting Processing In the above control, the tristimulus factory adjustment value is used. This factory adjustment value is calculated based on actual measurement as follows for each photosensor PD incorporated in the display device.

まず、赤色LED11のみを点灯させ、三刺激値X、Y、Zが測定可能な高精度のセンサを用いてLCD正面から計測する。これにより、赤色LED11からの赤色光の刺激値のX成分Rx、Y成分Ry、Z成分Rzを得ることができる。同様にして、緑色LED12からの緑色光の刺激値のX成分Gx、Y成分Gy、Z成分Gz、青色LED13からの青色光の刺激値のX成分Bx、Y成分By、Z成分Bz、を得る。 First, only the red LED 11 is turned on, and measurement is performed from the front of the LCD using a highly accurate sensor capable of measuring tristimulus values X, Y, and Z. Thereby, the X component Rx, the Y component Ry, and the Z component Rz of the stimulation value of the red light from the red LED 11 can be obtained. Similarly, the X component Gx, the Y component Gy, and the Z component Gz of the green light stimulus value from the green LED 12 and the X component Bx, the Y component By, and the Z component Bz of the blue light stimulus value from the blue LED 13 are obtained. .

このようにして得たRx、Ry、Rz、Gx、Gy、Gz、Bx、By、Bzと、赤色LED11、緑色LED12、青色LED13を全て点灯させた場合のホワイト光の刺激値のX成分Wx、Y成分Wy、Z成分Wzとの関係は下式のとおりとなる。 Rx, Ry, Rz, Gx, Gy, Gz, Bx, By, Bz obtained in this way, and the X component Wx of the stimulation value of white light when all the red LED 11, green LED 12, and blue LED 13 are turned on, The relationship between the Y component Wy and the Z component Wz is as follows.

ここで、Wx、Wy、Wzは、赤色LED11、緑色LED12、青色LED13を発光させた場合のホワイト光の刺激値である。RGBは、各LED11、12、13の発光強度の、最大発光強度との比である。したがって、最大発光強度(調光パルスのオン期間が想定される範囲において最大の場合)にて各LEDを点灯した場合には、r=1、g=1、b=1となる。 Here, Wx, Wy, and Wz are stimulation values of white light when the red LED 11, the green LED 12, and the blue LED 13 are caused to emit light. RGB is the ratio of the emission intensity of each LED 11, 12, 13 to the maximum emission intensity. Therefore, when each LED is turned on at the maximum light emission intensity (when the ON period of the dimming pulse is maximum), r = 1, g = 1, and b = 1.

赤色LED11、緑色LED12、青色LED13を想定される最大の輝度にて点灯させ、ホワイト光の刺激値Wx、Wy、Wzを測定すると、上式においてr=1、g=1、b=1として計算によって算出した刺激値Wx、Wy、Wzと一致する。 When the red LED 11, the green LED 12, and the blue LED 13 are turned on at the assumed maximum brightness and the stimulation values Wx, Wy, and Wz of white light are measured, the calculation is performed as r = 1, g = 1, and b = 1 in the above formula. The stimulus values Wx, Wy, and Wz calculated by

次に、そのディスプレイ装置1に実際に組み込む光センサPDを用いて、赤色LED11、緑色LED12、青色LED13の発光強度R、G、Bを検出する。これは、上記実施形態において説明した手法、つまり、シアン光、ホワイト光、イエロー光の発光強度を計測し、これに基づいて各色の発光強度を算出することにより行う(ステップST9参照)。 Next, the emission intensity R, G, B of the red LED 11, the green LED 12, and the blue LED 13 is detected using the optical sensor PD that is actually incorporated into the display device 1. This is performed by measuring the emission intensity of cyan light, white light, and yellow light as described in the above embodiment, and calculating the emission intensity of each color based on this (see step ST9).

ここで、上式2のY成分、つまりRy、Gy,Byは、発光強度R、G、Bにほぼ等しいという関係にある。したがって、光センサPDの各色に対する感度が均一であり、高精度センサと同等の能力があれば、Ry、Gy、ByとR、G、Bが等しくなるはずである。実際には、光センサPDの能力が劣ることから、R、G、Bに基づいて、上式2を下記のように変形する。 Here, the Y component of the above equation 2, that is, Ry, Gy, By, is in a relationship that is substantially equal to the emission intensity R, G, B. Therefore, if the sensitivity of the photosensor PD with respect to each color is uniform and has the same capability as the high-precision sensor, Ry, Gy, By and R, G, B should be equal. Actually, since the capability of the optical sensor PD is inferior, the above equation 2 is modified as follows based on R, G, and B.

ここで、R’y、G’y、B’yは、計測されたR、G、Bの値で置き換えたものである。また、R’y、R’zは、下式によって算出する。つまり、RyとR’yとの比率に応じて、R’x、R’zを修正する。 Here, R′y, G′y, and B′y are replaced with the measured R, G, and B values. R′y and R′z are calculated by the following equations. That is, R′x and R′z are corrected in accordance with the ratio between Ry and R′y.

G’x、G’z、B’x、B’zについても同様の式にて算出することができる。 G′x, G′z, B′x, and B′z can be calculated by the same formula.

次に、所定の最大発光強度にて赤色LED11、緑色LED12、青色LED13を発光させ、白色光の発光強度Wを光センサPDによって検出する。この時の発光強度Wは、上式3において、r=1、g=1、b=1とした時に計算によって算出されるW’yと等しくなるはずである。しかし、式3は近似式であるため、両者は一致しない。そこで、実測値WをW”yとし、W”yとW’yとの比率に基づいて、W’x、W’zを修正し、(式4と同様の修正を行う)W”x、W”zを得る。また、右辺についても、W”yとW’yとの比率に基づいて、同様な修正を行う。したがって、下式が得られる。 Next, the red LED 11, the green LED 12, and the blue LED 13 are caused to emit light at a predetermined maximum emission intensity, and the emission intensity W of white light is detected by the optical sensor PD. The light emission intensity W at this time should be equal to W′y calculated by calculation when r = 1, g = 1, and b = 1 in the above equation 3. However, since Expression 3 is an approximate expression, the two do not match. Therefore, the measured value W is set to W ″ y, W′x and W′z are corrected based on the ratio of W ″ y and W′y, and W ″ x, Get W ″ z. Also, the same correction is performed on the right side based on the ratio of W ″ y and W′y. Therefore, the following expression is obtained.

この式を変形すれば、次式が得られる。この式は、所望の色合いの光パラメータWx、Wy、Wzが与えられたとき、この色を赤色LED11、緑色LED12、青色LED13で発色しようとする際に、光センサPDによって検出される発光強度が、最大発光強度に対してどの程度の割合であればよいかを、r、g、bによって示している。 If this equation is modified, the following equation is obtained. This formula shows that when light parameters Wx, Wy, and Wz of desired colors are given, the emission intensity detected by the optical sensor PD when the color is to be developed by the red LED 11, the green LED 12, and the blue LED 13 is determined. The ratio of the maximum emission intensity is indicated by r, g, and b.

工場出荷時には、式6のR”x、R”y、R”z、G”x、G”y、G”z、B”x、B”y、B”y、B”zが、三刺激値の工場調整値としてマイクロコンピュータ70のメモリなどに記録される。なお、式6のr、g、bは、式1のRref、Gref、Brefに対応し、W”x、W”y、W”zはXref,Yref、Zrefに対応する。 When shipped from the factory, R "x, R" y, R "z, G" x, G "y, G" z, B "x, B" y, B "y, B" z in Equation 6 are tristimulus. The value is recorded in the memory of the microcomputer 70 as a factory adjustment value. Note that r, g, and b in Equation 6 correspond to Rref, Gref, and Bref in Equation 1, and W ″ x, W ″ y, and W ″ z correspond to Xref, Yref, and Zref.

また、式(6)のR”x、R”y、R”z、G”x、G”y、G”z、B”x、B”y、B”y、B”zは前述したRx、Ry、Rz、Gx、Gy、Gz、Bx、By、Bzとして記録しても良い。 In addition, R ″ x, R ″ y, R ″ z, G ″ x, G ″ y, G ″ z, B ″ x, B ″ y, B ″ y, and B ″ z in Expression (6) are the above-described Rx. , Ry, Rz, Gx, Gy, Gz, Bx, By, Bz may be recorded.

なお、本発明を液晶ディスプレイ装置に適用させた第一の実施形態を図面に基づいて詳細に説明したが、液晶部パネル部2を除いた発光装置に適用できることは言うまでもない。 Although the first embodiment in which the present invention is applied to a liquid crystal display device has been described in detail with reference to the drawings, it goes without saying that the present invention can be applied to a light emitting device excluding the liquid crystal unit panel unit 2.

また、本発明はR、G、B光源以外でも、効率を重視した、白に近い赤っぽい白色、緑っぽい白色、青っぽい白色の光源の組み合わせや、青色と黄色の光源の組み合わせにおいても適応可能である。 In addition to the R, G, and B light sources, the present invention is also applicable to combinations of reddish white, greenish white, and bluish white light sources that are close to white, with a focus on efficiency, and blue and yellow light source combinations. Is possible.

なお、上記実施形態では、マイクロコンピュータ70のカウンタ75が緑色PWM調光パルスS1gを計数し、測定の際、PWM調光パルスS1を間引くように制御している。しかし、カウンタ75をPWM生成回路20に設け、計数値に基づきPWM生成回路20側の論理回路によってPWM調光パルスS1を間引くように制御してもよい。 In the above embodiment, the counter 75 of the microcomputer 70 counts the green PWM dimming pulse S1g, and controls to thin out the PWM dimming pulse S1 during measurement. However, the counter 75 may be provided in the PWM generation circuit 20, and the PWM dimming pulse S1 may be controlled to be thinned out by the logic circuit on the PWM generation circuit 20 side based on the count value.

[第二の実施形態]
上記第一の実施形態においては、互いに立ち上がりの揃えられた各PWM調光パルスS1r、S1g、S1bに基づき、光センサPDが検出した光量を、信号反転増幅器30により、サンプル・ホールド回路50へは発光強度が強い方が小さくなるように印加させていた。これに対し、第二の実施形態では、互いに立ち下がりの揃えられた各PWM調光パルスS1r’、S1g’、S1b’に基づき、光センサPDが検出した光量を、サンプル・ホールド回路50へ出力し、発光強度の強い方が大きくなるように印加させることを特徴とするものである。これにより、第一の実施形態と同様、コンデンサCは低→高の順に印加され(図9B)、コンデンサCが確実に単位発光期間あたりの混色された光源の発光強度を捕捉できる。従い、性能の低い光センサを用いても、正確な色バランス制御を実現することができる。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the amount of light detected by the photosensor PD based on the PWM dimming pulses S1r, S1g, and S1b whose rises are aligned with each other is supplied to the sample and hold circuit 50 by the signal inverting amplifier 30. It was made to apply so that the one where emitted light intensity was strong might become small. On the other hand, in the second embodiment, the light quantity detected by the photosensor PD is output to the sample and hold circuit 50 based on the PWM dimming pulses S1r ′, S1g ′, and S1b ′ aligned with the falling edges. However, it is characterized in that it is applied so that the one having a higher emission intensity becomes larger. Accordingly, as in the first embodiment, the capacitor C is applied in the order of low to high (FIG. 9B), and the capacitor C can reliably capture the emission intensity of the mixed light source per unit emission period. Therefore, accurate color balance control can be realized even if a low-performance optical sensor is used.

以下に図面を参照しながら、本発明の第二の実施形態について説明する。なお、第一の実施形態において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 The second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the first embodiment, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

2−1.機能ブロック図
図10に、この発明の第一の実施形態による液晶ディスプレイ装置100の機能ブロックを示す。
2-1. Functional Block Diagram FIG. 10 shows functional blocks of the liquid crystal display device 100 according to the first embodiment of the present invention.

この液晶ディスプレイ装置100は、液晶パネル部2、発光部10、光センサPD、光源選択検出手段A’および発光制御手段Bを有している。液晶パネル部2は、ビデオ信号を入力し画像を表示するものである。発光部10は、赤色光源11、緑色光源12、青色光源13を有し、各光源を混色させて白色光化し、液晶パネル部2のバックライトとして機能する。 The liquid crystal display device 100 includes a liquid crystal panel unit 2, a light emitting unit 10, an optical sensor PD, a light source selection detection unit A ′, and a light emission control unit B. The liquid crystal panel unit 2 inputs a video signal and displays an image. The light emitting unit 10 includes a red light source 11, a green light source 12, and a blue light source 13, and each light source is mixed into white light and functions as a backlight of the liquid crystal panel unit 2.

光源選択検出手段A’は、互いに立ち下がりの揃えられた各PWM調光パルス各PWM調光パルスに基づき、第一の単位発光期間で赤色光源11、緑色光源12、青色光源13を全て点灯させた第一の状態、第二の単位発光期間で一種類の光源だけを消灯させた第二の状態、第三の単位発光期間で第二の状態のときに消灯させたものと異なる一種類の光源だけを消灯させた第三の状態となるように点灯制御を行う。さらに、光源選択検出手段A’は、積分器51を有し、第一、第二、第三の各状態において、光センサPDからの出力を積分器51で積分することにより発光強度を取得する。 The light source selection detecting means A ′ turns on all of the red light source 11, the green light source 12, and the blue light source 13 in the first unit light emission period based on each PWM dimming pulse whose falling is aligned. The first state, the second state in which only one type of light source is turned off in the second unit light emission period, and one type different from that turned off in the second state in the third unit light emission period. Lighting control is performed so as to be in a third state in which only the light source is turned off. Furthermore, the light source selection detection means A ′ has an integrator 51, and acquires the emission intensity by integrating the output from the photosensor PD with the integrator 51 in each of the first, second, and third states. .

発光制御手段Bは、第一、第二、第三の各状態において検出された発光強度に基づいて、青色光源11、緑色光源12、青色光源13のそれぞれの発光強度を算出する。すなわち、第一の状態での発光強度から第二の状態での発光強度を減じて、第二の状態で消灯させた光源の発光強度を算出する。また、第一の状態での発光強度から第三の状態での発光強度を減じて、第三の状態で消灯させた光源の発光強度を算出する。さらに、第一の状態での発光強度から上記にて算出した二種類の光源の発光強度を減じて、残りの光源の発光強度を算出する。 The light emission control unit B calculates the light emission intensities of the blue light source 11, the green light source 12, and the blue light source 13 based on the light emission intensities detected in the first, second, and third states. That is, the light emission intensity of the light source turned off in the second state is calculated by subtracting the light emission intensity in the second state from the light emission intensity in the first state. Further, the light emission intensity of the light source turned off in the third state is calculated by subtracting the light emission intensity in the third state from the light emission intensity in the first state. Further, the light emission intensities of the remaining light sources are calculated by subtracting the light emission intensities of the two types of light sources calculated above from the light emission intensities in the first state.

発光制御手段Bは、このようして算出した赤色光源11、緑色光源12、青色光源13のそれぞれの発光強度が、それぞれの所望の発光強度になるように、赤色光源11、緑色光源12、青色光源13の発光強度をフィードバック制御する。よって、バックライト光源の発光色を白に保つように制御を行うことができる。   The light emission control means B uses the red light source 11, the green light source 12, and the blue light source so that the light emission intensities of the red light source 11, the green light source 12, and the blue light source 13 calculated in this way become the respective desired light emission intensities. The emission intensity of the light source 13 is feedback controlled. Therefore, control can be performed so as to keep the emission color of the backlight light source white.

2−2.回路構成例
図11に、図10の液晶ディスプレイ装置の具体的な回路構成例を示す。図11において、図10の構成要素と対応する構成要素には同一の符号を付している。図11において、100は、液晶ディスプレイ装置を示す。液晶ディスプレイ装置1は、液晶パネル部2と、この液晶パネル部2を背面から照射する発光部10と、この発光部10を駆動するLED駆動回路3と、このLED駆動回路3に調光パルスS1’を供給するPWM生成回路200と、この発光部10の発光強度を検出する光センサPDと、光センサPDに流れる電流を電圧に変換する電流・電圧変換器300と、この変換された電圧を増幅する前段増幅器40と、この前段増幅器40が増幅した信号をサンプル・ホールドするサンプル・ホールド回路50と、このサンプル・ホールド回路50が取得した信号を増幅する後段増幅器60と、装置100全体の制御を統括するマイクロコンピュータ700などを備える。
2-2. Circuit Configuration Example FIG. 11 shows a specific circuit configuration example of the liquid crystal display device of FIG. In FIG. 11, the same reference numerals are given to the components corresponding to the components in FIG. 10. In FIG. 11, reference numeral 100 denotes a liquid crystal display device. The liquid crystal display device 1 includes a liquid crystal panel unit 2, a light emitting unit 10 that irradiates the liquid crystal panel unit 2 from the back, an LED drive circuit 3 that drives the light emitting unit 10, and a dimming pulse S1 to the LED drive circuit 3. PWM generating circuit 200 for supplying ', an optical sensor PD for detecting the light emission intensity of the light emitting unit 10, a current / voltage converter 300 for converting the current flowing through the optical sensor PD into a voltage, and the converted voltage A pre-amplifier 40 to be amplified, a sample-and-hold circuit 50 that samples and holds the signal amplified by the pre-stage amplifier 40, a post-stage amplifier 60 that amplifies the signal acquired by the sample-and-hold circuit 50, and control of the entire apparatus 100 And a microcomputer 700 that supervises the above.

図12のPWM生成回路200は、PWM生成回路20と同様、FPGA に組み込まれている。詳細には、図12に示すように、シリアル・インターフェース部21、22、パルス幅用設定レジスタ23、カウントクロック(基準クロック)CLK、調光周期情報設定部23、カウンタ24、赤色調光用カウントコンパレータ250、緑色調光用カウントコンパレータ260、青色調光用カウントコンパレータ270等を備える。 Similar to the PWM generation circuit 20, the PWM generation circuit 200 of FIG. Specifically, as shown in FIG. 12, serial interface units 21 and 22, a pulse width setting register 23, a count clock (reference clock) CLK, a dimming cycle information setting unit 23, a counter 24, and a red dimming count A comparator 250, a green light adjustment count comparator 260, a blue light adjustment count comparator 270, and the like are provided.

パルス幅用設定レジスタ23は、マイクロコンピュータ70から出力されたデューティ情報Rduty’、Gduty’、Bduty’(各14bit)を格納する。なお、このデューティ情報Rduty’、Gduty’、Bduty’は、赤色LED11、緑色LED12、青色LED13をPWM制御する際において、パルス幅を設定するために用いられる。 The pulse width setting register 23 stores duty information Rduty ', Gduty', and Bduty '(14 bits each) output from the microcomputer 70. The duty information Rduty ', Gduty', Bduty 'is used for setting the pulse width when the red LED 11, the green LED 12, and the blue LED 13 are PWM-controlled.

調光周期情報設定部23は、カウントクロックCLKを分周したパルスに基づいて生成しカウントアップ周期情報としてカウンタ24のPWMパルス周期設定レジスタに設定する。 The dimming cycle information setting unit 23 generates the count clock CLK based on the divided pulse and sets it in the PWM pulse cycle setting register of the counter 24 as count-up cycle information.

カウンタ24は、例えばカウントクロックCLKを20MHzに、カウントアップ周期を1kHzに設定されている。なお、このカウントアップ周期は、LEDの単位発光期間となるPWM調光周期Hに相当する値が設定されている。従い、カウンタ24は、PWM調光周期H分のカウントクロックCLKをカウントするとカウント値を自動的にリセットすることなる。 For example, the counter 24 has a count clock CLK set to 20 MHz and a count-up cycle set to 1 kHz. The count-up cycle is set to a value corresponding to the PWM dimming cycle H that is the unit light emission period of the LED. Accordingly, the counter 24 automatically resets the count value when the count clock CLK for the PWM dimming period H is counted.

赤色調光用カウントコンパレータ250は、パルス幅設定レジスタ22に格納されたデューティ情報Rduty’を閾値としてカウンタ24のカウント値と比較し、LED駆動回路3に対し、カウント値が閾値を超えていない場合は「Lowレベル」を出力し、閾値を越えると「Highレベル」を出力する。同様にして、緑色調光用カウントコンパレータ260は、パルス幅設定レジスタ22に格納されたデューティ情報Gduty’を閾値としてカウンタ24のカウント値と比較し、LED駆動回路3に対し、カウント値が閾値を超えていない場合は「Lowレベル」を出力し、閾値を越えると「Highレベル」を出力し、青色調光用カウントコンパレータ270は、パルス幅設定レジスタ22に格納されたデューティ情報Bduty’を閾値としてカウンタ24のカウント値と比較し、LED駆動回路3に対し、カウント値が閾値を超えていない場合は「Lowレベル」を出力し、閾値を越えると「Highレベル」を出力する。 The red light control count comparator 250 compares the count value of the counter 24 with the duty information Rduty 'stored in the pulse width setting register 22 as a threshold value, and the LED drive circuit 3 does not exceed the threshold value. Outputs “Low level” and outputs “High level” when the threshold value is exceeded. Similarly, the green light control count comparator 260 compares the count value of the counter 24 with the duty information Gduty ′ stored in the pulse width setting register 22 as a threshold value, and the count value of the LED drive circuit 3 is set to the threshold value. When not exceeding, “Low level” is output, and when exceeding the threshold value, “High level” is output, and the blue light control count comparator 270 uses the duty information Bduty ′ stored in the pulse width setting register 22 as a threshold value. Compared with the count value of the counter 24, if the count value does not exceed the threshold value, the LED drive circuit 3 outputs "Low level", and if it exceeds the threshold value, it outputs "High level".

このようにして、赤色調光用カウントコンパレータ250、緑色調光用カウントコンパレータ260、青色調光用カウントコンパレータ270から出力された信号がそれぞれ赤色PWM調光パルスS1r’、緑色PWM調光パルスS1g’、青色PWM調光パルスS2b’となってLED駆動回路3に供給される。なお、カウンタ24のカウント値に基づいて、各PWM調光パルスS1r’、S1g’、S1b’が生成されるため、PWM調光パルスS1r’、S1g’、S1b’の各波形の立ち下がり(Highレベル→Lowレベル)は揃うことになる(図11、図12参照)。 In this way, the signals output from the red light control count comparator 250, the green light control count comparator 260, and the blue light control count comparator 270 are the red PWM light control pulse S1r ′ and the green PWM light control pulse S1g ′, respectively. The blue PWM dimming pulse S2b ′ is supplied to the LED drive circuit 3. Since each PWM dimming pulse S1r ′, S1g ′, S1b ′ is generated based on the count value of the counter 24, the falling (High) of each waveform of the PWM dimming pulses S1r ′, S1g ′, S1b ′. Level → Low level) are aligned (see FIGS. 11 and 12).

LED駆動回路3は、PWM生成回路200からのPWM調光パルスS1r’、S1g’、S1b’を受け、赤色のためのPWM調光パルスS1r’がHighレベルの期間のみ、赤色LED11を点灯させる。同様に、緑色のためのPWM調光パルスS1g’がHighレベルの期間のみ、緑色LED12を点灯させる。同様に、青色のためのPWM調光パルスS1b’がHighレベルの期間のみ、青色LED13を点灯させる。 The LED drive circuit 3 receives the PWM dimming pulses S1r ', S1g', and S1b 'from the PWM generation circuit 200, and turns on the red LED 11 only when the PWM dimming pulse S1r' for red is at a high level. Similarly, the green LED 12 is lit only during a period in which the PWM dimming pulse S1g 'for green is at a high level. Similarly, the blue LED 13 is lit only during a period when the PWM dimming pulse S1b 'for blue is at a high level.

電流・電圧変換器300は、オペアンプ31、帰還抵抗R1で構成され、オペアンプ31の非反転増幅端子(+)には、他端のカソードが接地された光センサPDのアノードに接続され、反転入力端子(−)には、他端が出力端子に接続された帰還抵抗R1と共に接地されている。このような構成をとることで、光センサPDが検出した電流を電圧に変換して出力することができる(図11の信号S3)。 The current / voltage converter 300 includes an operational amplifier 31 and a feedback resistor R1, and the non-inverting amplification terminal (+) of the operational amplifier 31 is connected to the anode of the photosensor PD with the other end of the cathode grounded. The other end of the terminal (−) is grounded together with the feedback resistor R1 connected to the output terminal. With such a configuration, the current detected by the optical sensor PD can be converted into a voltage and output (signal S3 in FIG. 11).

前段増幅器40は、オペアンプ41、抵抗R2、帰還抵抗R3で構成され、オペアンプ41の非反転増幅端子(+)には、電流・電圧変換器300の出力端子と接続され、反転入力端子(−)には、他端が接地された抵抗R2と他端が出力端子に接続された帰還抵抗R3に接続されている。このような構成をとることで電流・電圧変換器300から出力された電圧を増幅させて出力する。 The pre-amplifier 40 includes an operational amplifier 41, a resistor R2, and a feedback resistor R3. The non-inverting amplification terminal (+) of the operational amplifier 41 is connected to the output terminal of the current / voltage converter 300 and the inverting input terminal (−). Are connected to a resistor R2 having the other end grounded and a feedback resistor R3 having the other end connected to the output terminal. With this configuration, the voltage output from the current / voltage converter 300 is amplified and output.

サンプル・ホールド回路50および後段増幅器60は、第一の実施形態と同等につき説明を省略する。 The sample-and-hold circuit 50 and the post-stage amplifier 60 are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

マイクロコンピュータ700は、A/D変換器71、基準情報格納部720、出力情報格納部730、演算処理部740、カウンタ75等を備えている。基準情報格納部(基準情報設定部も含む)720には、ユーザによって設定された、三刺激値が記憶されており、赤色LED11の所望の発光強度、緑色LED12の所望の発光強度、青色LED13の所望発光強度が数1から算出される。出力情報格納部730は、赤色LED11に対応するデューティ情報Rduty’、緑色LEDに対応するデューティ情報Gduty’、青色LEDに対応するデューティ情報Bduty’等が格納されている。 The microcomputer 700 includes an A / D converter 71, a reference information storage unit 720, an output information storage unit 730, an arithmetic processing unit 740, a counter 75, and the like. The reference information storage unit (including the reference information setting unit) 720 stores tristimulus values set by the user. The desired emission intensity of the red LED 11, the desired emission intensity of the green LED 12, and the blue LED 13 The desired emission intensity is calculated from Equation 1. The output information storage unit 730 stores duty information Rduty 'corresponding to the red LED 11, duty information Gduty' corresponding to the green LED, duty information Bduty 'corresponding to the blue LED, and the like.

ここで、LED駆動回路3に供給される赤色PWM調光パルスS1r’、緑色PWM調光パルスS1g’、青色PWM調光パルスS2b’の各波形の立ち下がり(Highレベル→Lowレベル)を揃えるために、そのレベルを決めるデューティ情報Rduty’、Gduty’、Bduty’を考慮しなければならない。第一の実施形態ではマイクロクピュータ70からデューティ情報Rduty、Gduty、Bdutyを出力し、各PWM調光パルスの立ち上がりを揃えていたが、第二の実施形態では、マイクロクピュータ700からデューティ情報Rduty’=1−Rduty、Gduty’=1−Gduty、Bduty’=1−BdutyとしてPWM生成回路200に出力することで、各PWM調光パルスS1r’、S1g’、S1b’の立ち下がりを揃えることができる。それ以外でマイクロコンピュータ700に記憶された発光強度測定・調光制御プログラムの処理は、第一の実施形態と同等につき、省略する。 Here, in order to align the falling edges (High level → Low level) of the red PWM dimming pulse S1r ′, green PWM dimming pulse S1g ′, and blue PWM dimming pulse S2b ′ supplied to the LED drive circuit 3. In addition, duty information Rduty ′, Gduty ′, and Bduty ′ that determine the level must be considered. In the first embodiment, the duty information Rduty, Gduty, and Bduty are output from the micro computer 70 and the rise of each PWM dimming pulse is aligned. In the second embodiment, the duty information R duty is output from the micro computer 700. By outputting “= 1−Rduty, Gduty” = 1−Gduty, Bduty ′ = 1−Bduty to the PWM generation circuit 200, the falling edges of the PWM dimming pulses S1r ′, S1g ′, and S1b ′ may be aligned. it can. The other processes of the emission intensity measurement / dimming control program stored in the microcomputer 700 are the same as those in the first embodiment, and will be omitted.

これにより、第一の実施形態と同様、コンデンサCは低→高の順に印加され(図9B)、コンデンサCが確実に単位発光期間あたりの混色された光源の発光強度を捕捉できる。従い、性能の低い光センサを用いても、正確な色バランス制御を実現することができる。 Accordingly, as in the first embodiment, the capacitor C is applied in the order of low to high (FIG. 9B), and the capacitor C can reliably capture the emission intensity of the mixed light source per unit emission period. Therefore, accurate color balance control can be realized even if a low-performance optical sensor is used.

[5.その他の実施形態]
(1)上記実施形態では、所望のホワイト光を得る場合について説明したが、所望の色を実現したい場合にも適用することができる。
[5. Other Embodiments]
(1) In the above embodiment, the case where desired white light is obtained has been described, but the present invention can also be applied to a case where a desired color is desired.

(2)また、この発明は、液晶ディスプレイ装置1のバックライトだけではなく、プロジェクター光源、LEDディスプレイにおける所望の色の実現、照明における所望の色の実現などに適用することができる。 (2) The present invention can be applied not only to the backlight of the liquid crystal display device 1 but also to the realization of a desired color in a projector light source and an LED display, the realization of a desired color in illumination, and the like.

(3)上記実施形態では、LEDについて説明したが、その他の光源についても同様に適用することができる。また、3色混合の場合ではなく、例えば、マゼンダとシアン、イエローとグリーン、シアンとレッドの組み合わせのような2色混合や、4色以上の混合を行う場合にも適用することができる。この場合において、各色のうち、センサ感度および発光強度を総合して、センサ出力の最も大きな色については消灯をせずに計測を行うことが好ましい。つまり、上記実施形態における緑色LEDのように消灯制御しない。 (3) Although the LED has been described in the above embodiment, the present invention can be similarly applied to other light sources. Further, the present invention can be applied not only in the case of mixing three colors but also in the case of performing two-color mixing such as a combination of magenta and cyan, yellow and green, or cyan and red, or mixing of four or more colors. In this case, it is preferable to perform measurement without turning off the color with the largest sensor output by combining the sensor sensitivity and the light emission intensity among the colors. That is, the turn-off control is not performed like the green LED in the above embodiment.

本発明の第一の実施形態による液晶ディスプレイ装置10の機能ブロック図である。1 is a functional block diagram of a liquid crystal display device 10 according to a first embodiment of the present invention. 図2Aは、本発明の第一の実施形態による液晶ディスプレイ装置10の回路例を示し、図2Bは、その回路の波形のタイミングを示す図である。FIG. 2A shows a circuit example of the liquid crystal display device 10 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a diagram showing waveform timing of the circuit. バックライト光源の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of a backlight light source. 本発明の第一の実施形態によるPWM生成回路20の詳細な回路例である。It is a detailed circuit example of the PWM generation circuit 20 by 1st embodiment of this invention. マイクロコンピュータ70に記憶された制御プログラムのフローチャートである。3 is a flowchart of a control program stored in a microcomputer 70. PWM調光パルス、測定する混色光およびカウンタ75の計数値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a PWM light control pulse, the mixed color light to measure, and the count value of the counter. 調光周波数とフリッカとの関係を示す図であり、図7Aは、消灯タイミングを十分に遅くした場合の結果を示し、図7Bは、消灯周波数とフリッカの関係を示す図である。FIG. 7A is a diagram illustrating a relationship between a dimming frequency and flicker. FIG. 7A illustrates a result when the extinction timing is sufficiently delayed, and FIG. 7B is a diagram illustrating a relationship between the extinction frequency and flicker. 一般的な積分器における蓄電期間と出力電圧との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the electrical storage period and output voltage in a common integrator. 本発明の出力波形(サンプル・ホールド回路50に入力される入力電圧の入力波形と積分された入力電圧の波形)を示す図であり、図Aは、第一の実施形態によるものを示し、図Bは、第二の実施形態によるものを示す。It is a figure which shows the output waveform (the input waveform of the input voltage input into the sample hold circuit 50, and the waveform of the integrated input voltage) of this invention, FIG. A shows what is based on 1st Embodiment, B shows that according to the second embodiment. 本発明の第二の実施形態による液晶ディスプレイ装置100の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the liquid crystal display device 100 by 2nd embodiment of this invention. 図11Aは、本発明の第二の実施形態による液晶ディスプレイ装置10の回路例を示し、図11Bは、その回路の波形のタイミングを示す図である。FIG. 11A shows a circuit example of the liquid crystal display device 10 according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 11B is a diagram showing the timing of the waveform of the circuit. 本発明の第二の実施形態によるPWM生成回路200の詳細な回路例である。It is a detailed circuit example of the PWM generation circuit 200 by 2nd embodiment of this invention. 図13Aは、一般的なサンプル・ホールド回路を示し、図13Bは、そのサンプル・ホールド回路に入力される入力電圧と積分された入力電圧との関係を示す波形図である。FIG. 13A shows a general sample and hold circuit, and FIG. 13B is a waveform diagram showing the relationship between the input voltage input to the sample and hold circuit and the integrated input voltage.

1 … 液晶ディスプレイ装置
2 … 液晶パネル部
10 … 発光部
11 … 赤色光源
12 … 緑色光源
13 … 青色光源
30 … 信号反転増幅器
51 … 積分器
PD … 光センサ
A、A’ … 光源選択検出手段
B … 発光制御手段





DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal display device 2 ... Liquid crystal panel part 10 ... Light emission part 11 ... Red light source
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Green light source 13 ... Blue light source 30 ... Signal inversion amplifier 51 ... Integrator PD ... Optical sensor A, A '... Light source selection detection means B ... Light emission control means





Claims (4)

液晶パネル部と、
赤色光源と、緑色光源と、青色光源とを有し、各光源を混色させて白色光化し、前記液晶パネル部のバックライトとして機能する発光部と、
前記発光部の発光強度を検出する光センサと、
互いに立ち上がりの揃えられた各PWM調光パルスに基づき、前記発光部に対し第一の単位発光期間で前記赤色光源、前記緑色光源、前記青色光源を点灯させた第一の状態、第二の単位発光期間で一種類の光源だけを消灯させた第二の状態、第三の単位発光期間で第二の状態のときに消灯させたものと異なる一種類の光源だけを消灯させた第三の状態となるように点灯制御するとともに、前記光センサの後段に接続された積分器を含み、この積分器で前記各状態における発光部の単位発光期間の発光強度を積分する光源選択検出手段と、
前記各状態において前記積分器で積分された単位発光期間の発光強度に基づいて各光源が所望の発光強度になるように前記発光部を制御する発光制御手段とを備える液晶ディスプレイ装置であって、
前記光源選択検出手段は前記光センサと前記積分器との間に接続される信号反転増幅器を有し、前記信号反転増幅器が前記光センサの出力信号を反転増幅し前記積分器に出力することを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
A liquid crystal panel,
A light source having a red light source, a green light source, and a blue light source, mixing each light source into white light, and functioning as a backlight of the liquid crystal panel unit;
An optical sensor for detecting the light emission intensity of the light emitting unit;
A first state in which the red light source, the green light source, and the blue light source are turned on in a first unit light emission period with respect to the light emitting unit based on each PWM dimming pulse whose rise is aligned with each other, a second unit The second state in which only one type of light source is turned off during the light emission period, and the third state in which only one type of light source that is different from that turned off during the second state in the third unit light emission period is turned off. And a light source selection detecting means for integrating the light emission intensity of the unit light emission period of the light emitting unit in each state in this integrator, including an integrator connected to the subsequent stage of the light sensor,
A liquid crystal display device comprising: a light emission control means for controlling the light emitting unit so that each light source has a desired light emission intensity based on the light emission intensity of the unit light emission period integrated by the integrator in each state;
The light source selection detecting means has a signal inverting amplifier connected between the optical sensor and the integrator, and the signal inverting amplifier inverts and amplifies the output signal of the optical sensor and outputs the signal to the integrator. A characteristic liquid crystal display device.
少なくとも二色の光源を有し、各光源を混色させて所定の色で発光する発光部と、
前記発光部の発光強度を検出する光センサと、
互いに立ち上がりの揃えられた各PWM調光パルスに基づき、前記発光部に対し第一の単位発光期間で全ての色の光源を点灯させた第一の状態、第二の単位発光期間で一種類の光源だけを消灯させた第二の状態となるように点灯制御するとともに、前記光センサの後段に接続された積分器を含み、この積分器で前記各状態における発光部の単位発光期間の発光強度を積分する光源選択検出手段と、
前記各状態において前記積分器で積分された単位発光期間の発光強度に基づいて各光源が所望の発光強度になるように前記発光部を制御する発光制御手段とを備える発光装置であって、
前記光源選択検出手段は前記光センサと前記積分器との間に接続される信号反転増幅器を有し、前記信号反転増幅器が前記光センサの出力信号を反転増幅し前記積分器に出力することを特徴とする発光装置。
A light emitting unit that has light sources of at least two colors and emits light of a predetermined color by mixing the light sources;
An optical sensor for detecting the light emission intensity of the light emitting unit;
Based on the PWM dimming pulses whose rises are aligned with each other, in the first state in which the light sources of all colors are turned on in the first unit light emission period for the light emitting unit, one type in the second unit light emission period The lighting control is performed so that only the light source is extinguished, and an integrator connected to the subsequent stage of the photosensor is included, and with this integrator, the emission intensity of the unit emission period of the light emitting unit in each state Light source selection detection means for integrating
A light-emitting device comprising: a light-emission control unit that controls the light-emitting unit so that each light source has a desired light-emission intensity based on the light-emission intensity of the unit light-emission period integrated by the integrator in each state;
The light source selection detecting means has a signal inverting amplifier connected between the optical sensor and the integrator, and the signal inverting amplifier inverts and amplifies the output signal of the optical sensor and outputs the signal to the integrator. A light emitting device characterized.
液晶パネル部と、
赤色光源と、緑色光源と、青色光源とを有し、各光源を混色させて白色光化し、前記液晶パネル部のバックライトとして機能する発光部と、
前記発光部の発光強度を検出する光センサと、
互いに立ち下がりの揃えられた各PWM調光パルスに基づき、前記発光部に対し第一の単位発光期間で前記赤色光源、前記緑色光源、前記青色光源を点灯させた第一の状態、第二の単位発光期間で一種類の光源だけを消灯させた第二の状態、第三の単位発光期間で第二の状態のときに消灯させたものと異なる一種類の光源だけを消灯させた第三の状態となるように点灯制御するとともに、前記光センサの後段に接続された積分器を有し、この積分器で前記各状態における発光部の単位発光期間の発光強度を積分する光源選択検出手段と、
前記各状態において前記積分器で積分された単位発光期間の発光強度に基づいて各光源が所望の発光強度になるように前記発光部を制御する発光制御手段とを備えることを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
LCD panel part,
A light source having a red light source, a green light source, and a blue light source, mixing each light source into white light, and functioning as a backlight of the liquid crystal panel unit;
An optical sensor for detecting the light emission intensity of the light emitting unit;
A first state in which the red light source, the green light source, and the blue light source are turned on in a first unit light emission period with respect to the light emitting unit based on the PWM dimming pulses that are aligned with each other in falling, a second state The second state in which only one type of light source is turned off in the unit light emission period, and the third state in which only one type of light source that is different from the one turned off in the second state in the third unit light emission period is turned off. Light source selection detecting means for controlling lighting so as to be in a state, and having an integrator connected to the subsequent stage of the optical sensor, and integrating the light emission intensity of the light emitting unit in the respective light emitting units in each state by the integrator. ,
And a light emission control means for controlling the light emitting unit so that each light source has a desired light emission intensity based on the light emission intensity of the unit light emission period integrated by the integrator in each state. apparatus.
少なくとも二色の光源を有し、各光源を混色させて所定の色で発光する発光部と、
前記発光部の発光強度を検出する光センサと、
立ち下がりの揃えられた各PWM調光パルスに基づき、前記発光部に対し第一の単位発光期間で全ての色の光源を点灯させた第一の状態、第二の単位発光期間で一種類の光源だけを消灯させた第二の状態となるように点灯制御するとともに、前記光センサの後段に接続された積分器を有し、この積分器で前記各状態における発光部の単位発光期間の発光強度を積分する光源選択検出手段と、
前記各状態において前記積分器で積分された単位発光期間の発光強度に基づいて各光源が所望の発光強度になるように前記発光部を制御する発光制御手段とを備えることを特徴とする発光装置。









A light emitting unit that has light sources of at least two colors and emits light of a predetermined color by mixing the light sources;
An optical sensor for detecting the light emission intensity of the light emitting unit;
Based on each PWM dimming pulse whose falling is aligned, a first state in which light sources of all colors are turned on in the first unit light emission period for the light emitting unit, one kind in the second unit light emission period The lighting control is performed so that only the light source is extinguished, and an integrator is connected to the subsequent stage of the photosensor, and the integrator emits light in the unit light emission period in each state. Light source selection detection means for integrating the intensity;
And a light emission control means for controlling the light emitting unit so that each light source has a desired light emission intensity based on the light emission intensity of the unit light emission period integrated by the integrator in each state. .









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