JP2012119589A - 発光制御装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のＬＥＤの輝度の差を低減し、かつ劣化速度の差を低減する。
【解決手段】 複数の発光素子それぞれから検出した輝度に基づいて、前記複数の発光素子それぞれの輝度の差が小さくなるように、前記複数の発光素子それぞれのパルス幅を調整し、前記複数の発光素子それぞれの劣化速度の差を小さくするように、前記複数の発光素子それぞれの電流振幅を調整し、調整後の前記パルス幅及び電流振幅で前記複数の発光素子それぞれを駆動する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の発光素子を有する発光制御装置及びその制御方法に関するものである。

近年複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた発光制御装置を有する液晶表示装置が開発されている。複数のＬＥＤにおける発光量は、同じ色のＬＥＤに同じ電流値を流した場合であっても、ＬＥＤ毎の特性や長時間の使用による劣化によって異なる。複数のＬＥＤバックライトを有する液晶表示装置において、特許文献１にはＬＥＤ毎の特性や劣化による発光効率の違いを考慮してＬＥＤに流す電流値を制御することにより、ＬＥＤの輝度を制御するという技術がある。

特開２００８−１８５９２４号公報

ＬＥＤは流す電流値が大きければ大きい程、劣化する速度（劣化速度）が速くなる。よって上記の技術を用いると、複数のＬＥＤの輝度の差が小さくなるように、ＬＥＤの劣化等により輝度（発光量）が低くなったＬＥＤに流す電流値は大きくなるように補正するので、ＬＥＤの劣化速度が更に速くなってしまう。よって、複数のＬＥＤにおいて劣化速度の差が大きくなってしまうという問題があった。

そこで本発明は、複数のＬＥＤの輝度の差を低減し、かつ劣化速度の差を低減することができる発光制御装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の発光制御装置は、複数の発光素子を有する発光手段と、前記複数の発光素子をパルス変調で駆動する駆動手段と、前記複数の発光素子それぞれの輝度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記複数の発光素子それぞれの輝度に基づいて、前記複数の発光素子それぞれのパルス幅及び電流振幅を調整する調整手段と、を有し、前記調整手段は、前記複数の発光素子それぞれの輝度の差が小さくなるように、前記複数の発光素子それぞれのパルス幅を調整し、前記複数の発光素子それぞれの劣化速度の差を小さくするように、前記複数の発光素子それぞれの電流振幅を調整し、前記駆動手段は、前記調整手段による調整後の前記パルス幅及び電流振幅で前記複数の発光素子それぞれを駆動することを特徴とする。

よって本発明によれば、ＬＥＤのパルス幅及び電流振幅を変えることで、複数のＬＥＤの輝度の差を低減し、かつ劣化速度の差を低減することができる。

実施例１に係る発光制御装置の構成を示したブロック図である。 輝度調整前のＬＥＤ駆動時のパルス幅、電流振幅についての概念図である。 発光制御装置におけるＬＥＤの輝度調整を行う際のフローチャートである。 実施例１における調整後のＬＥＤ駆動時のパルス幅、電流振幅についての概念図である。 輝度調整前及び輝度調整後のＬＥＤ１０のパルス駆動の概念図である。 実施例２における調整後のＬＥＤ駆動時のパルス幅、電流振幅についての概念図である。 従来技術における調整後のＬＥＤ駆動時のパルス幅、電流振幅についての概念図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を説明する。

（実施例１）
図１は本実施例に係る発光制御装置の構成を示したブロック図である。図１の発光制御装置は、発光部１０１、発光駆動部１０２、輝度検出部１０３、発光調整部１０４を有する。図１の発光制御装置は、複数のＬＥＤバックライトを有する液晶表示装置等に内蔵される。

発光部１０１は複数の発光素子（ＬＥＤ）からなり、発光駆動部２は各ＬＥＤをパルス駆動する。輝度検出部１０３は各ＬＥＤの輝度を検出し、発光調整部１０４は輝度検出部１０３で検出した各ＬＥＤの輝度に基づいて、各ＬＥＤのパルス幅及び電流振幅を調整する。発光調整部１０４により調整されたパルス幅及び電流振幅で、発光駆動部１０２は発光部１０１の各ＬＥＤを駆動する。本実施例では発光素子としてＬＥＤを用いて説明するが、ＬＥＤに限らず例えば有機ＥＬ素子等でもよい。

本実施例における、発光調整部１０４でのＬＥＤのパルス幅及び電流振幅の調整方法について説明する。ここでは、図２に示す発光部１０１に含まれるＬＥＤ１０及びＬＥＤ２０を用いて説明する。

図２に、輝度調整前の２つのＬＥＤ駆動時のパルス幅、電流振幅についての概念図を示す。図２（ａ）はＬＥＤ１０駆動時のパルス幅ｔ１及び電流振幅ｉ１、図２（ｂ）はＬＥＤ２０駆動時のパルス幅ｔ２及び電流振幅ｉ２である。図２では、ＬＥＤ１０、ＬＥＤ２０それぞれのパルス幅ｔ１、ｔ２が共に１．０、電流振幅ｉ１、ｉ２が共に１．０の場合を示している。

各ＬＥＤの輝度は輝度検出部１０３で検出される。図２においては、ＬＥＤ２０が劣化していて、ＬＥＤ１０とＬＥＤ２０に同量の電流量を流していてもＬＥＤ１０の輝度ｂ１が２．０であるのに対して、ＬＥＤ２０の輝度ｂ２が１．０と低いとする。このとき、ＬＥＤ２０に対するＬＥＤ１０の輝度比αは２．０となる。

ＬＥＤにおける電流と電圧との関係はダイオード特性を示すため、電流が増加するにつれてＬＥＤにかかる電圧も高くなり消費電力が増加する。したがって、ＬＥＤで発生する熱や駆動電圧の大きさの違いにより、ＬＥＤの劣化速度に差が生じる。よってＬＥＤの劣化速度はＬＥＤに流す電流の電流振幅及びパルス幅に依存し、劣化速度ｒは、電流振幅ｉ、パルス幅ｔを用いて式１で表わされる。
ｒ＝β・ｉ＋γ・ｔ 式１
ただし β、γは０＜γ＜β≦１を満たす定数。

図２（１）及び図２（２）に示したＬＥＤ１０とＬＥＤ２０はパルス幅及び電流振幅が同じ値であるため劣化速度も同じ値となる。

図２に示したＬＥＤの状態に対して、ＬＥＤ１０とＬＥＤ２０の輝度を合わせるために、従来技術では図７に示したようにＬＥＤ１０のパルス幅Ｔ１１を調整する。図７に示した例では、ＬＥＤ２０の輝度にＬＥＤ１０の輝度を合わせる調整をしている。

ＬＥＤの輝度はＬＥＤに流れる電流量に依存する。電流量は電流振幅にパルス幅を乗じた値と同等、つまり図６に示すパルス幅と電流振幅のグラフにおいて、斜線で示した矩形の面積と同等である。よって、ＬＥＤ１０の輝度ｂ１をＬＥＤ２０の輝度ｂ２と同じ１．０とするためには、ＬＥＤ１０の電流量を調整前のＬＥＤ１０の電流量より小さくする必要がある。調整前のＬＥＤ１０の電流量に対してどの程度電流量を少なくすればよいかは、ＬＥＤ１０の劣化度合いによって異なる。

例えば図７のようにＬＥＤ１０のパルス幅Ｔ１１を調整すると、ＬＥＤ１０の輝度Ｂ１はＬＥＤ２０の輝度Ｂ２との差が小さくなるように調整出来る場合、ＬＥＤ１０の劣化速度はＬＥＤ２０の劣化速度とは異なることになる。

本実施例では、ＬＥＤ１０とＬＥＤ２０の輝度が同等になるようにパルス幅及び電流振幅を調整する際に、劣化速度も同等になるようなパルス幅及び電流振幅でＬＥＤの駆動を調整する。

図３に発光制御装置１００におけるＬＥＤの輝度調整を行う際のフローチャートを示す。まずステップＳ３１では、発光部１０１に含まれる複数のＬＥＤを同じパルス幅及び電流振幅で発光させるように発光駆動部１０２を駆動させる。

ステップＳ３２において、輝度検出部１０３はＬＥＤ毎の輝度を検出する。ステップＳ３３において、発光調整部１０４は輝度検出部１０３が検出したＬＥＤ毎の輝度に基づいて、各ＬＥＤの輝度が同等になるよう、及び各ＬＥＤの劣化速度が同等になるように、各ＬＥＤのパルス幅及び電流振幅を決定する。各ＬＥＤのパルス幅及び電流振幅の決定方法は後述する。ステップＳ３４において、発光駆動部１０２は発光調整部１０４で求められたパルス幅及び電流振幅で各ＬＥＤを駆動する。

発光調整部１０４における各ＬＥＤのパルス幅及び電流振幅の決定方法について説明する。図２に示したＬＥＤ１０とＬＥＤ２０を例に説明する。図２は、１周期のパルスにおけるパルス幅及び電流振幅を示す。以下の説明においては、ＬＥＤ２０の輝度にＬＥＤ１０の輝度を合わせる調整を行う。

ステップＳ３１では、発光駆動部１０２は図２に示すように複数のＬＥＤを同じパルス幅及び電流振幅で発光させる。このとき調整前のＬＥＤ１０とＬＥＤ２０におけるパルス幅の関係は、
ｔ１＝ｔ２ 式２
である。調整前のＬＥＤ１０とＬＥＤ２０における電流振幅の関係は、
ｉ１＝ｉ２ 式３
である。また、調整前のＬＥＤ１０とＬＥＤ２０における輝度の関係は、
ｂ１＝ｂ２ 式４
であり、調整前のＬＥＤ２０に対するＬＥＤ１０の輝度比αは、
α＝ｂ１／ｂ２ 式５
となる。

図２に示したＬＥＤ１０の輝度ｂ１とＬＥＤ２０の輝度ｂ２は異なる（α≠１）ため、調整後のＬＥＤ１０の輝度Ｂ１とＬＥＤ２０の輝度Ｂ２の関係が、Ｂ１／Ｂ２＝１となるようにする。ＬＥＤ２０の輝度ｂ２にＬＥＤ１０の輝度を合わせるためには、調整後のＬＥＤ１０の輝度Ｂ１が、Ｂ１＝（１／α）・ｂ２となるようにすればよい。ＬＥＤの輝度は電流量に依存するため、発光調整部１０４は、各ＬＥＤの輝度の差が小さくなるよう、式６を満たすように調整後のＬＥＤ１０のパルス幅Ｔ１を決定する。
Ｔ１＝（１／α）・ｔ２ 式６

式６で決定した調整後のＬＥＤ１０のパルス幅Ｔ１を用いて、ＬＥＤ１０の電流振幅Ｉ１を決定する。

調整後のＬＥＤ１０の劣化速度Ｒ１及び、調整後のＬＥＤ２０の劣化速度Ｒ２は、
Ｒ１＝β・Ｉ１＋γ・Ｔ１ 式７
Ｒ２＝β・Ｉ２＋γ・Ｔ２ 式８
となる。ここで、ＬＥＤ２０におけるパルス幅及び電流振幅は変えないため、ｉ２＝Ｉ２、ｔ２＝Ｔ２である。

ＬＥＤ１０の劣化速度Ｒ１及びＬＥＤ２０の劣化速度Ｒ２を同等にするので、式７及び式８より、
β・Ｉ１＋γ・Ｔ１＝β・Ｉ２＋γ・Ｔ２ 式９
となる必要がある。式６を用いて、調整後のＬＥＤ１０の電流振幅Ｉ１について解くと、
Ｉ１＝Ｉ２＋（γ／β）・（１−（１／α））・ｔ２ 式１０
となる。ｉ２＝Ｉ２であるので式１０は、
Ｉ１＝ｉ２＋（γ／β）・（１−（１／α））・ｔ２ 式１１
とすることができる。

以上より、調整後のＬＥＤ１０のパルス幅Ｔ１は式６、電流振幅Ｉ２は式１１により、調整前のＬＥＤ２０のパルス幅ｔ２及び電流振幅ｉ２を用いて表すことができる。式６及び式１１に示すパルス幅Ｉ１及び電流振幅Ｔ２でＬＥＤ１０を駆動すると、ＬＥＤ２０と同等の輝度及び同等の劣化速度となる。

また、式６及び式１１は、式２及び式３から調整前におけるＬＥＤ１０のパルス幅ｔ１及び電流振幅ｉ１を用いて、
Ｔ１＝（１／α）・ｔ１ 式１２
Ｉ１＝ｉ１＋（γ／β）・（１−（１／α））・ｔ１ 式１３
と表わすこともできる。

式１２及び式１３から、αが１より大きい場合（ｂ１＞ｂ２）、調整後のＬＥＤ１０のパルス幅は、調整前のＬＥＤ１０のパルス幅に比べて小さくなり、調整後のＬＥＤ１０の電流振幅は、調整前のＬＥＤ１０の電流振幅に比べて大きくなる。αが１より小さい場合（ｂ１＜ｂ２）、調整後のＬＥＤ１０のパルス幅は、調整前のＬＥＤ１０のパルス幅に比べて大きくなり、調整後のＬＥＤ１０の電流振幅は、調整前のＬＥＤ１０の電流振幅に比べて小さくなる。

図４は、上記の方法で図２に示したＬＥＤ１０及びＬＥＤ２０それぞれのパルス幅及び電流振幅の調整を行った場合の、調整後のＬＥＤ１０及びＬＥＤ２０それぞれのパルス幅及び電流振幅を示した概念図である。本実施例ではβ＝１．０、γ＝０．５としている。調整前のＬＥＤ１０のパルス駆動に対して、図４に示すようにパルス幅及び電流振幅の調整を行った場合の、ＬＥＤ１０のパルス駆動の概念図を図５に示す。パルスの周期は変化しないが、パルス幅及び電流振幅が変化している。

以上のように、ＬＥＤのパルス幅及び電流振幅を変えることで、複数のＬＥＤの輝度の差を低減し、かつ劣化速度の差を低減することができる。

（実施例２）
次に、本発明の第２の実施例について説明する。本実施例は、第１の実施例と異なり、複数のＬＥＤの劣化度合いの差が小さくなるように、ＬＥＤのパルス幅及び電流振幅を調整する。ＬＥＤの劣化度合いとは、出荷当初のＬＥＤに流す電流量に対する輝度（発光量）に対して、どのくらい輝度劣化が進んでいるかを示すものである。

以下では第１の実施例との違いについてのみ説明を行う。第２の実施例に係る発光制御装置は図１と同様であるので説明は省略する。ＬＥＤの調整を行うフローチャートは図３と同様であり、実施例１とはステップＳ３３において、発光調整部１０４で決定するＬＥＤのパルス幅及び電流振幅の決定方法が異なる。実施例１では発光調整部１０４は、複数のＬＥＤの輝度及び劣化速度の差を低減するように、ＬＥＤの発光を調整していたのに対して、本実施例では、複数のＬＥＤの劣化度合いの差を低減するように、ＬＥＤの発光を調整する。

本実施例の発光調整部１０４における図３のステップＳ３３でのＬＥＤのパルス幅及び電流振幅の決定方法を説明する。調整前のＬＥＤ１０の輝度ｂ１が調整前のＬＥＤ２０の輝度ｂ２に比べて明るいとき、ＬＥＤ１０はＬＥＤ２０に比べて劣化度合いが低いと判断できる。このとき、発光調整部１０４は、ＬＥＤ２０の劣化速度よりＬＥＤ１０の劣化速度の方が大きくなるように、ＬＥＤ１０のパルス幅及び電流振幅を調整する。

調整後のＬＥＤ１０のパルス幅Ｔ１は実施例１と同様に式６または式１２、電流振幅Ｉ１は式１１に代えて式１４を用いる。

Ｉ１ ＝ ｉ１ ×α 式１４
式１４において、調整前のＬＥＤ１０の輝度ｂ１が調整前のＬＥＤ２０の輝度ｂ２に比べて明るいとき（α＞１）に、調整後のＬＥＤ１０のパルス幅Ｔ１は調整前のＬＥＤ１０のパルス幅ｔ１より小さな値となる。つまり、調整前のＬＥＤ１０のパルス幅ｔ１と調整前のＬＥＤ２０のパルス幅ｔ２とは等しいので、調整後のＬＥＤ１０のＬＥＤ２０のパルス幅ｔ２より小さな値となる。

式１４において調整後のＬＥＤ１０の電流振幅Ｉ１は、調整前のＬＥＤ１０の電流振幅ｉ１よりも値が大きくなる。つまり、調整前のＬＥＤ１０の電流振幅ｉ１と調整前のＬＥＤ２０の電流振幅ｉ２とは等しいので、調整後のＬＥＤ１０の電流振幅Ｉ１は、ＬＥＤ２０の電流振幅ｉ２より大きな値となる。

例えば図２に示すように、ｉ１＝１．０、ｔ１＝１．０、ｉ２＝１．０、ｔ２＝１．０、ｂ１＝２．０、ｂ２＝１．０、α＝２．０＞１の場合に、式１２及び式１４からＬＥＤ１０のパルス幅Ｔ１及び電流振幅Ｉ１を求めると、Ｔ１＝０．５、Ｉ１＝２．０となる。式７を用いて調整後の各ＬＥＤの劣化速度を計算すると、調整後のＬＥＤ１０の劣化速度が２．２５、ＬＥＤ２０の劣化速度が１．５となり、劣化度合いの低いＬＥＤ１０の劣化速度を上げることができる。本実施例における調整後のＬＥＤ駆動時のパルス幅、電流振幅についての概念図を図６に示す。

以上のように、調整前のＬＥＤ１０の電流振幅ｉ１がＬＥＤ２０の電流振幅ｉ２より大きくなる為、調整後のＬＥＤ１０の劣化速度が調整前のＬＥＤ１０の劣化速度より速くなるようにＬＥＤ１０のパルス幅及び電流振幅を調整できる。

以上のようにＬＥＤ１０のパルス幅及び電流振幅を調整した場合、調整後のＬＥＤ１０の電流量は、調整前の電流量と同等である。よって複数のＬＥＤの輝度の差が小さくなるように調整するためには、輝度が高いＬＥＤに対応する液晶パネル（不図示）の透過率を下げる、または、輝度が低いＬＥＤに対応する液晶パネルの透過率を上げる等の処理を行う。

以上図３に示した処理を、ＬＥＤ１０とＬＥＤ２０の劣化度合いの差が小さくなるまで繰り返す。ＬＥＤ１０とＬＥＤ２０の劣化度合いの差が小さいということは、ＬＥＤ１０及びＬＥＤ２０をそれぞれ同じパルス幅及び電流振幅で駆動したときの輝度の差が小さいということである。以上の処理を繰り返すことで、ＬＥＤ１０とＬＥＤ２０の劣化度合いの差が徐々に小さくなるため、ＬＥＤ１０とＬＥＤ２０の輝度の差も小さくなり、ＬＥＤ１０とＬＥＤ２０の劣化速度の差も小さくできる。

以上のように、ＬＥＤのパルス幅及び電流振幅を変えることで劣化度合いの差を低減し、複数のＬＥＤの輝度の差を低減し、かつ劣化速度の差を低減することができる。

１０１ 発光部
１０２ 発光駆動部
１０３ 輝度検出部
１０４ 発光調整部

Claims (7)

1. 複数の発光素子を有する発光手段と、
   前記複数の発光素子をパルス変調で駆動する駆動手段と、
   前記複数の発光素子それぞれの輝度を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された前記複数の発光素子それぞれの輝度に基づいて、前記複数の発光素子それぞれのパルス幅及び電流振幅を調整する調整手段と、を有し、
   前記調整手段は、前記複数の発光素子それぞれの輝度の差が小さくなるように、前記複数の発光素子それぞれのパルス幅を調整し、前記複数の発光素子それぞれの劣化速度の差を小さくするように、前記複数の発光素子それぞれの電流振幅を調整し、
   前記駆動手段は、前記調整手段による調整後の前記パルス幅及び電流振幅で前記複数の発光素子それぞれを駆動することを特徴とする発光制御装置。
2. 前記調整手段は、前記複数の発光素子の中で最も輝度が低い発光素子の輝度及び劣化速度に、他の発光素子の輝度及び劣化速度を合わせるように、前記他の発光素子の輝度及び劣化速度を調整する場合は、前記他の発光素子の電流振幅が調整前に比べて大きくなり、パルス幅が調整前に比べて小さくなるように調整することを特徴とする、請求項１に記載の発光制御装置。
3. 前記調整手段は、前記複数の発光素子の中で最も輝度が高い発光素子の輝度及び劣化速度に、他の発光素子の輝度及び劣化速度を合わせるように、前記他の発光素子の輝度及び劣化速度を調整する場合は、前記他の発光素子の電流振幅が調整前に比べて小さくなり、パルス幅が調整前に比べて大きくなるように調整することを特徴とする、請求項１に記載の発光制御装置。
4. 前記調整手段は、
   発光素子における、調整前の電流振幅 ｉ１、調整前のパルス幅ｔ１、
   前記発光素子の調整前の輝度に対する前記発光素子と異なる発光素子の輝度の比率１／α、
   電流振幅の大きさに応じた輝度劣化係数β及びパルス幅の大きさに応じた輝度劣化係数γを用いて、
   前記発光素子の調整後の電流振幅Ｉ１が、
   Ｉ１＝ｉ１＋（γ／β）・（１−（１／α））・ｔ１
   前記第２発光素子の調整後のパルス幅Ｔ１が、
   Ｔ１＝（１／α）ｔ１
   であるように調整することを特徴とした、請求項１乃至３のいずれかに記載の発光制御装置。
5. 複数の発光素子を有する発光手段と、
   前記複数の発光素子をパルス変調で駆動する駆動手段と、
   前記複数の発光素子それぞれの輝度を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された前記複数の発光素子それぞれの輝度に基づいて、前記複数の発光素子それぞれのパルス幅及び電流振幅を調整する調整手段と、を有し、
   前記調整手段は、前記複数の発光素子それぞれの輝度の差がある場合に、輝度が高い方の発光素子の劣化速度が、輝度が低い方の劣化速度より大きくなるように、前記複数の発光素子それぞれのパルス幅を調整し、前記複数の発光素子それぞれの劣化速度の差を小さくするように、前記複数の発光素子それぞれの電流振幅を調整し、
   前記駆動手段は、前記調整手段による調整後の前記パルス幅及び電流振幅で前記複数の発光素子それぞれを駆動することを特徴とする発光制御装置。
6. 複数の発光素子を有する発光工程と、
   前記複数の発光素子をパルス変調で駆動する駆動工程と、
   前記複数の発光素子それぞれの輝度を検出する検出工程と、
   前記検出工程において検出された前記複数の発光素子それぞれの輝度に基づいて、前記複数の発光素子それぞれのパルス幅及び電流振幅を調整する調整工程と、を有し、
   前記調整工程では、前記複数の発光素子それぞれの輝度の差が小さくなるように、前記複数の発光素子それぞれのパルス幅を調整し、前記複数の発光素子それぞれの劣化速度の差を小さくするように、前記複数の発光素子それぞれの電流振幅を調整し、
   前記駆動工程では、前記調整工程における調整後の前記パルス幅及び電流振幅で前記複数の発光素子それぞれを駆動することを特徴とする発光制御装置の制御方法。
7. 複数の発光素子を有する発光工程と、
   前記複数の発光素子をパルス変調で駆動する駆動工程と、
   前記複数の発光素子それぞれの輝度を検出する検出工程と、
   前記検出工程において検出された前記複数の発光素子それぞれの輝度に基づいて、前記複数の発光素子それぞれのパルス幅及び電流振幅を調整する調整工程と、を有し、
   前記調整工程では、前記複数の発光素子それぞれの輝度の差がある場合に、輝度が高い方の発光素子の劣化速度が、輝度が低い方の劣化速度より大きくなるように、前記複数の発光素子それぞれのパルス幅を調整し、前記複数の発光素子それぞれの劣化速度の差を小さくするように、前記複数の発光素子それぞれの電流振幅を調整し、
   前記駆動工程では、前記調整工程における調整後の前記パルス幅及び電流振幅で前記複数の発光素子それぞれを駆動することを特徴とする発光制御装置の制御方法。

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