JP5065015B2 - 色度補償型バックライト付きディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、概括的には、バックライト付きディスプレイに関しており、より具体的には、発光ダイオード（ＬＥＤ）バックライト付きディスプレイ及びそのためのバックライトに関する。

バックライトは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の様な透過型ディスプレイと共に広く用いられている。最も一般的な型式のバックライトは、蛍光灯バックライトである。それらは、有効であるが、多くの欠点を持っており、中でも、比較的高い駆動電圧が必要で、光度調整（可変発光性）及びユーザー可変色（可変輝度）を提供するのが複雑又は難しいのがその最たるものである。更に、機械的頑強性が不可欠な航空システムの様な用途では、蛍光バックライトの相対的な脆さは、重大な問題である。

従って、改良されたバックライト、バックライト付きディスプレイ及び方法、特に、老朽化を補償し、発光性及び色光度を変えることのできる装置と方法が必要とされている。加えて、バックライト及びバックライト付きディスプレイは、簡単で、頑丈で、信頼性が高く、可動シャッター又は他のその様な機械部品を必要としないのが望ましい。更に、本発明のこの他の望ましい特徴と特性は、添付図面及び上記技術分野及び背景と関連付けて以下の詳細な説明及び特許請求の範囲を読めば明らかになるであろう。
「色：その測定、計算、及び用途」（１９８０年、Ｇ．Ｊ．及びＤ．Ｇ．チェンバーリン、Ｈｅｙｄｅｎ ａｎｄ Ｓｏｎｓプレス社、６０頁以降）

装置には、輝度と色光度を変えることのできるバックライト付きディスプレイが備えられている。装置は、液晶ディスプレイに連結されたバックライトを備えている。バックライトは、ｉグループの異なる色のＬＥＤ、ＬＥＤと光学的に連結されている１つ又は複数のセンサー、センサーから信号Ｓ_ｉを受け取るコントローラ、及び駆動電流をＬＥＤに供給するためにコントローラに連結されているドライバ、から形成されている。センサー、コントローラ、ドライバ、及びＬＥＤは、バックライトの輝度及び色光度を、色光度パラメータＫ_ｉと指定輝度信号Ｌ_Ｃによって設定される所望の値と合致するように調整する閉ループフィードバックシステムを形成している。ＬＥＤによって作られる組み合わせ光は、望ましくは拡散層を通して、透過型ＬＣＤに送られる。センサーは、ＬＥＤの各グループの出力Ｓ_ｉを監視する。コントローラは、各グループのＬＥＤ毎にＳ_ｉ及び色光度パラメータＫ_ｉを受け取り、Ｋ_ｉ*Ｓ_ｉを提供するための第１電子回路を含んでいる。コントローラの第２電子回路は、Ｋ_ｉ*Ｓ_ｉを指定された輝度信号Ｌ_Ｃと比較して、Ｌ_Ｃ−Ｋ_ｉ*Ｓ_ｉを取得し、その差を使って、各グループのＬＥＤ毎にドライバに対する制御信号Ｄ_ｉを調整し、Ｋ_ｉによって設定される所望の色光度を有するＬ_Ｃを実現する。Ｋ_ｉとＬ_Ｃを変えることによって、ディスプレイの色光度と発光性は変わる。

異なる色のｉグループのＬＥＤと、ＬＥＤに光学的に連結され、フィードバックコントローラと電流ドライバを通してＬＥＤに電気的に連結されている１つ又は複数のセンサーとを使って、輝度と色光度を変えることのできるバックライト付きディスプレイを実現するための方法が提供されている。本方法は、各グループのＬＥＤによって放出される光の強度に比例する量Ｓ_ｉを取得する段階と、Ｋ_ｉを各グループのＬＥＤに対する色光度調節パラメータとして、各グループのＬＥＤ毎にＫ_ｉ*Ｓ_ｉを求める段階と、Ｌ_Ｃが全体の輝度を定めるものとして、Ｋ_ｉ*Ｓ_ｉを輝度指定信号Ｌ_Ｃと比較する段階と、各グループのＬＥＤ毎に電流駆動制御信号Ｄ_ｉ＝Ｌ_Ｃ−Ｋ_ｉ*Ｓ_ｉを形成する段階と、から成る。好適な実施形態では、３つのグループのＬＥＤが、主要色それぞれに対して１つずつ用いられている。

以下、本発明を添付図面と関連付けて説明するが、各図中、同様な参照番号は同様の要素を示している。
以下の詳細な説明は、実際には代表的なものを示しているに過ぎず、本発明又は本発明の用途又は使用を限定するものではない。更に、上記の技術分野、背景、課題を解決するための手段、又は以下の詳細な説明に示している表現又は示唆した理論によって拘束されるものでもない。省略形である「ＬＥＤ」及び「ＬＥＤｓ」は、「発光ダイオード」の単数形及び複数形それぞれに用いられ、省略形である「ＬＣＤ」及び「ＬＣＤｓ」は、「液晶ディスプレイ」の単数形及び複数形それぞれに用いられている。添え字「Ｒ」、「Ｇ」、及び「Ｂ」は、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の３つの主要色の内の１つ又はその他に関係する要素、接続、及び信号を識別するために、ここでは、様々な参照番号と共に用いられており、添え字「Ｗ」は、同様に、白（Ｗ）光に関係する要素、接続、及び信号と結び付けて用いられている。下付き文字又は添え字「ｉ」は、色Ｒ、Ｇ、Ｂ、又はＷの何れかを表すのに用いられており、即ち、ｉは、値Ｒ、Ｇ、Ｂ、及び／又はＷを取ることができる。

図１は、本発明によるバックライト付きディスプレイ１０の単純化した側面図であり、内部構造と光又は光線１２、１４を示すために、手前側面部分を取り外している。ディスプレイ１０は、バックライト１６と、拡散器１８と、何であれＬＣＤ２０に送られてくる文字又は図形に従ってパターン化された光信号２２を観察者２５に向けて発するＬＣＤ２０と、を備えている。拡散器１８は、バックライト１６とＬＣＤ２０の間に配置されている。当技術分野では周知のように、ＬＣＤ２０は、ＬＣＤを通過する光の偏光を局所的に変える電気信号を受け取り、光が、例えばパターン化された画像２２として、放出されるか又はされないようにする。バックライト１６には、光又は光線１２を拡散器１８に向けて発する複数のＬＥＤ２４が含まれているのが望ましい。ＬＥＤ２４は、赤色ＬＥＤ２４Ｒ、緑色ＬＥＤ２４Ｇ、青色ＬＥＤ２４Ｂ、及び（随意的に）白色ＬＥＤ２４Ｗを備えているのが望ましい。拡散器１８は、ＬＥＤ２４から受け取る光線１２を、ＬＥＤ２４から受け取る様々な有色（又は白色）光線の光学的総計である多数の光線１４に散乱させる。光１４は、ＬＣＤ２０の後面１９に衝突する。ＬＣＤ２０は、連結されている文字生成器（図示せず）から受信した駆動信号に従って、光１４の一部を選択的に透過させ、文字又は図形の光のパターン２２を形成する。以下に更に詳しく説明するように、異なる色のＬＥＤ２４（例えば、２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂ、及び／又は随意的に２４Ｗ）から出力される光を変えることによって、バックライト１６によって発せられる光１２の総計である光１４、２２は、色（色光度）及び強度（輝度）を変えることができる。白色ＬＥＤ２４は、ここでは、赤色、緑色、青色、及び（随意的に）白色のＬＥＤ、２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂ、及び２４Ｗそれぞれを含んでいるように示しているが、これは、説明用の便宜的なものに過ぎず、何ら限定を意図してはいない。画像２２を表示するために所望の色を集合的に作ることができるものであれば、どの様なＬＥＤ色の組み合わせを使用してもよい。ディスプレイ１０は、更に、１つ又は複数のＬＥＤ２４から発せられる光を受け取ることができるように、バックライト１６上に、又はバックライト１６に光学的に近接して取り付けられている１つ又は複数の光検出器３０、３０’を含んでいるのが望ましい。ディスプレイ１０の内向きの面１３、１５、１７は、ＬＣＤ２０の後面１９に向かう光１２、１４の前方伝播を強化するために、吸収性ではなく、反射性及び／又は反射拡散性であるのが望ましい。

図２は、本発明の好適な実施形態によるバックライト１６の、内部表面１７を見ている単純化した平面図である。バックライト１６は、ＮｘＭのマトリクス３６のＬＥＤ２４で構成されている。図２の例では、Ｎ＝１０、Ｍ＝１５であるが、これは、説明用の便宜的なものに過ぎず、何ら限定を意図してはいない。ＬＣＤディスプレイの解像度と寸法、及び所望のバックライトの均一性に従って、どの様な数のＬＥＤ２４を使用してもよい。図２の例では、ＬＥＤ２４は、ＮｘＭのマトリクス３６内に無作為に分布している略（ＮｘＭ）／３の赤色ＬＥＤ２４Ｒ、（ＮｘＭ）／３の緑色ＬＥＤ２４Ｇ、及び（ＮｘＭ）／３の青色ＬＥＤ２４Ｂを備えているが、これが必須ではない。例えば白色ＬＥＤ２４Ｗの様な幾つかの白色ＬＥＤが含まれていてもよい。所望の程度の光と色の均一性を提供するのであれば、どの様なＬＥＤ２４の配置を使用してもよい。限定するわけではないが、例えば、マトリクス３６は、四角形、三角形、同心円、螺旋形などであってもよい。光センサー３０は、限定するわけではないが、例えば、ＮｘＭのＬＥＤアレイの各角に配置されている対応するＬＥＤの上に好都合に配置されているが、これが必須ではない。好適な実施形態では、各光センサー３０は、好都合に、特定の色のＬＥＤ２４と連結されている。例えば、光センサー３０Ｒは、赤色ＬＥＤ２４Ｒの１つに好都合に重なっており、光センサー３０Ｇは、緑色ＬＥＤ２４Ｇの１つに好都合に重なっており、光センサー３０Ｂは、青色ＬＥＤ２４Ｂの１つに好都合に重なっており、随意の光センサー３０Ｗは、（随意の）白色ＬＥＤ２４Ｗの１つに好都合に重なっている。従って、センサー３０Ｒは、赤色光の発光全体に比例する信号Ｓ_Ｒを送り、センサー３０Ｇは、緑色光の発光全体に比例する信号Ｓ_Ｇを送り、センサー３０Ｂは、青色光の発光全体に比例する信号Ｓ_Ｂを送り、センサー３０Ｗは、白色ＬＥＤ２４Ｗによって発せられる光の強度に比例する信号Ｓ_Ｗを送る。先に述べたように、図１に示しているバックライト１６の内向きの表面１７、並びに内向きの表面１３及び１５は、反射性又は反射拡散性で、即ち、あまり吸収性ではないのが望ましい。これは、拡散器１８に達する光の量を最大にするよう作用する。拡散器１８から反射又は後方散乱された光は、再び拡散器１８に向かって送り戻されるのが望ましい。ディスプレイ１０の光学空洞２１又は２３、又はその両方の中に配置される随意の光センサー３０’を使用してもよい。センサー３０’は、バックライト１６の全ＬＥＤ２４の組み合わせ出力に関係する光信号を検出する。センサー３０、３０’については、図６Ａ−Ｂに関連付けて、更に詳しく述べる。

図３は、例えば赤色、緑色、及び青色ＬＥＤを使用している本発明の第１の実施形態によるバックライト１６のＬＥＤ２４用のフィードバック制御システム４２の単純化した電気的概略ブロック図４０を示している。先に述べたように、添え字「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」は、赤色、緑色、及び青色エミッターそれぞれに関係する要素、信号、及び接続を示している。制御システム４２は、センサー３０、コントローラ４８、及びＬＥＤドライバ４４を備えている。ドライバ４４Ｒは、リード線４５Ｒを介してコントローラ４８の出力４７Ｒに連結されており、制御された電流を、コントローラ４８から受信した制御信号に応えて、直列に連結されている赤色ＬＥＤ２４Ｒに送る。ドライバ４４Ｇは、リード線４５Ｇを介してコントローラ４８の出力４７Ｇに連結されており、制御された電流を、コントローラ４８から受信した制御信号に応えて、直列に連結されている緑色ＬＥＤ２４Ｇに送る。ドライバ４４Ｂは、リード線４５Ｂを介してコントローラ４８の出力４７Ｂに連結されており、制御された電流を、コントローラ４８から受信した制御信号に応えて、直列に連結されている青色ＬＥＤ２４Ｂに送る。センサー３０ｉは、センサー３０Ｒが、赤色ＬＥＤ２４Ｒからの赤色光１２Ｒの一部分１２Ｒ’を受け取り、センサー３０Ｇが、緑色ＬＥＤ２４Ｇからの緑色光１２Ｇの一部分１２Ｇ’を受け取り、センサー３０Ｂが、ＬＥＤ２４Ｂからの青色光１２Ｂの一部分１２Ｂ’を受け取るように、ハウジング３２ｉ内に好都合に配置されている。センサー３０Ｒは、リード線３１Ｒを介してコントローラ４８の入力３３Ｒに連結されており、コントローラ４８に、バックライト１６の赤色ＬＥＤ２４Ｒからの赤色光出力１２Ｒの測定値を提供する。センサー３０Ｇは、リード線３１Ｇを介してコントローラ４８の入力３３Ｇに連結されており、コントローラ４８に、バックライト１６の緑色ＬＥＤ２４Ｇからの緑色光出力１２Ｇの測定値を提供する。センサー３０Ｂは、リード線３１Ｂを介してコントローラ４８の入力３３Ｂに連結されており、コントローラ４８に、バックライト１６の青色ＬＥＤ２４Ｂからの青色光出力１２Ｂの測定値を提供する。コントローラ４８は、更に、バックライト１６の全体の発光レベルを設定するための入力５６と、色の混合を設定するための色光度制御入力５８と、を有している。入力５８は、光１２を作っている１つ又は複数の色の量を変えるために、１つ又は複数の個々の入力５８Ｒ、５８Ｇ、５８Ｂを含んでいるのが望ましい。

以下の式は、システム４２によって提供されるＬＥＤ駆動関数を表しており、
Ｄ_Ｒ＝Ｌ_Ｃ−Ｋ_Ｒ*Ｓ_Ｒ （１）
Ｄ_Ｇ＝Ｌ_Ｃ−Ｋ_Ｇ*Ｓ_Ｇ （２）
Ｄ_Ｂ＝Ｌ_Ｃ−Ｋ_Ｂ*Ｓ_Ｂ （３）
であり、一般化すると以下のように表され、
Ｄ_ｉ＝Ｌ_Ｃ−Ｋ_ｉ*Ｓ_ｉ （４）
ここに、ｉ＝Ｒ、Ｂ、Ｇ（又は他の色）であり、
Ｄ_Ｒ＝赤色ＬＥＤ駆動制御信号、
Ｄ_Ｇ＝緑色ＬＥＤ駆動制御信号、
Ｄ_Ｂ＝青色ＬＥＤ駆動制御信号、
Ｌ_Ｃ＝発光指定信号、
Ｋ_Ｒ＝赤色ＬＥＤ色補正係数、
Ｋ_Ｇ＝緑色ＬＥＤ色補正係数、
Ｋ_Ｂ＝青色ＬＥＤ色補正係数、
Ｓ_Ｒ＝赤色センサー出力、
Ｓ_Ｇ＝緑色センサー出力、
Ｓ_Ｂ＝青色センサー出力
である。これらの式は、図３のシステム４２によって実施されるが、これについては、図４に関連付けて更に詳しく説明する。

図４は、或る好適な実施形態による、図３のシステム４２のコントローラ４８の細部を更に詳しく表している単純化された電気概略ブロック図６０を示している。コントローラ４８は、便宜的に、各主要色毎に一つずつ、３つのチャネルを備えており、チャネル６２Ｒは赤色ＬＥＤ２４Ｒを制御し、チャネル６２Ｇは緑色ＬＥＤ２４Ｇを制御し、チャネル６２Ｂは青色ＬＥＤ２４Ｂを制御する。３つのチャネルは、実質的に同じであり、添え字「Ｒ」、「Ｇ」、及び「Ｂ」を用いることなく一緒に論じるが、個々のチャネルに適用されるものと理解されたい。コントローラ４８は、フィードバックコントローラであり、即ち、コントローラは、センサー３０から信号３５（例えばＳ_ｉ）を受信し、（ａ）入力５８上の色度基準信号５９（例えばＫ_ｉ）に従って信号３５を随意的に調整して色光度調整されたフィードバック信号６５（例えばＫ_ｉ*Ｓ_ｉ）を生成し、（ｂ）色光度調整されたフィードバック信号６５（例えばＫ_ｉ*Ｓ_ｉ）を、基準又は輝度指定された信号５７（例えばＬ_Ｃ）と比較してＬＥＤドライバ制御信号７０（例えばＤ_ｉ）を生成する。信号７０がドライバ４４に送られると、ＬＥＤ２４が、色光度調整されたフィードバック信号６５と輝度信号７０の間の差を実質的にゼロに低減する色の混合（色度）と明るさ（輝度）を生成する。当業者には理解頂けるように、この様な微分フィードバックシステムには小さなずれが常に存在する。そのことについては、便宜上、ここでは説明を省略する。

各チャネル６２は、第１可変利得増幅器又はレベルシフター６４と、第２差動増幅器６６とを有しており、増幅器６４、６６は、制御入力３３と、ドライバ４４に続いている出力４７との間に直列に連結されている。増幅器６４の第１入力３３は、対応する光センサー３０からフィードバック信号３５（例えばＳ_ｉ）を受信する。増幅器６４の第２入力５８は、随意の色度調整信号５９を受信する。或る好適な実施形態では、信号５９は、増幅器又はレベルシフター６４の利得を好都合に調整し、つまり、センサー３０から受信した信号Ｓ_ｉに、ＬＥＤの各グループ（「ｉ」の各値）毎に異なる調整可能な定数Ｋ_ｉを掛ける効果を有している。従って、増幅器６４からの出力信号６５は、Ｋ_ｉ*Ｓ_ｉである。チャネル６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂは、Ｋ_Ｒ*Ｓ_Ｒ、Ｋ_Ｇ*Ｓ_Ｇ、Ｋ_Ｂ*Ｓ_Ｂそれぞれによって与えられる中間フィードバック信号６５Ｒ、６５Ｇ、６５Ｂを生成し、ここに、下付き文字Ｒ、Ｇ、Ｂは、本例で取り扱っている個々の色を識別しており、Ｋ_Ｒ、Ｋ_Ｇ、Ｋ_Ｂは、それぞれ、入力５８Ｒ、５８Ｇ、５８Ｂの色光度調整信号５９Ｒ、５９Ｇ、５９Ｂの値で決まる。チャネル６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂにそれぞれ進む個々の色度調整信号５９Ｒ、５９Ｇ、５９Ｂは、随意であり、光１２に必要な色の範囲次第で、各チャネル６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂで同じでも異なっていてもよいし、１つのチャネルだけに送られても、２つのチャネルだけに送られても、又は３つのチャネル全部に送られてもよい。信号５９は、バックライト１６によって提供される色を、システム設計者又はユーザーの要求に合うように変えることができる。これについては、図５に関連付けて更に詳しく説明する。

第１増幅器６４の出力信号６５は、第２増幅器６６の第１入力６７に供給される。第２増幅器６６は、コントローラ４８の外部入力５６から発光指定（Ｌ_Ｃ）信号５７を受信する第２入力６９を有している。好適な実施形態では、Ｌ_Ｃ信号５７は、３つのチャネル６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂ全てに共通であるが、これは不可欠なものでも、制限を課すものでもない。指定輝度信号（ＣＬＳ）５７は、設計者又はユーザーが、バックライト１６の全体の光出力（輝度）を、コントローラ４８がドライバ４４、従ってＬＥＤ２４に提供する全体の駆動レベルを変えることによって、設定できるようにしている。好適な実施形態では、信号５７を変えると、多少なりとも、電流が、全ＬＥＤ２４を通って流れるようになる。一般に、ＬＥＤからの光出力は、全ＬＥＤを実質的に均一に通る電流が増加すると、色をそれほど変化させること無く輝度が変化するように、装置を流れる電流を追跡する。異なる色のＬＥＤが異なる電流−輝度の応答を有する場合は、コントローラ４８又はドライバー４４の一方、又は両方で考慮することができるので、信号５７は、色をそれほど変化させること無く全体的輝度を制御することができる。第２増幅器６６は、増幅器６６の入力６７に現れる最終調整されたフィードバック信号６５（即ち、Ｋ_ｉ*Ｓ_ｉ）が、増幅器６６の入力６９のＬ_Ｃ信号５７と実質的に等しくなるまで、出力７０を増加（又は減少）させる差動増幅器であるのが望ましい。ここでの説明に基づいて理解頂けるように、本発明は、老朽化の影響を補償し、所定の輝度及び色光度を維持することができる。これは、本発明の特筆すべき特徴である。

図５は、本発明によりＬＥＤバックライト１６から入手することのできる色の変化を示す１９７６ｕ’、ｖ’ＣＩＥ色度図８０を示している。この様な色度図は、当該技術では周知されており、例えば、Ｇ．Ｊ．及びＤ．Ｇ．Ｃｈａｍｂｅｒｌｉｎによる「色：その測定、計算、及び応用」（Ｈｅｙｄｅｎ ａｎｄ Ｓｏｎｓプレス社、１９８０年、６０頁以降）に記載されている。ヒトの可視色スペクトルは、アウトライン８８の中に入っている。領域８１は主要色赤色（Ｒ）の概略位置であり、領域８２は主要色緑色の概略位置であり、領域８３は主要色青色の概略位置である。白色領域８４は、ほぼｕ’〜０．２２とｖ’〜０．４８にある。中間色は、他のｕ’及びｖ’値を有している。矢印８５、８６、８７は、それぞれ、式（１）から（３）の色光度パラメータＫ_Ｒ、Ｋ_Ｇ、Ｋ_Ｂを変えることの、色への効果を示している。この様に、Ｋ_Ｒ、Ｋ_Ｇ、Ｋ_Ｂを変えることによって、色度図８０内の大部分の色を得ることができる。これは、本発明の特筆すべき特徴である。

図６Ａ−ｂは、本発明の異なる実施形態による、ＬＥＤバックライト１６に、そこから放出される光を測定するために連結されている光センサー３０、３０’を示す単純化した概略図９０、９１である。図６Ａでは、図９０は、図３で使用されている配置を示しており、ここに、個々のセンサー３０ｉは、ＬＥＤ２４ｉの１つに連結され、望ましくはそれを取り囲んでいるハウジング３２ｉ内に取り付けられており、ここに、ｉは同じ色のＬＥＤを表している。センサー３０ｉは、ハウジング３２ｉ内の単一のＬＥＤから光１２ｉ’を受け取るが、それは、直列に接続されている同じ色のＬＥＤ２４ｉによって放出される光１２ｉに比例している。この配置は、単純且つ頑丈であり、各色ｉ＝Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗなどに対する色光度信号Ｓ_ｉを提供する。欠点は、各色毎に１つのＬＥＤを使って色光度信号Ｓ_ｉを得るので、従って、ＬＣＤ２０に向かって送られるバックライト１６の光出力１２に寄与しないことである。多数のＬＥＤ２４がバックライト１６内に用いられている場合は、これは大して不利な条件にはならない。

図６Ｂの概略図９１は、センサー３０ｉ’が、ディスプレイ１０の光学空洞２１又は２３、又はその両方に設けられ、１つ、２つ、又は３つなどからだけでなく、実質的に全てのＬＥＤ２４から放出される光１２の一部を受け取る代わりの配置を示している。センサー３０’は、空洞２１内に配置されている場合にはバックライト１６から光１２を受け取るように、空洞２３内に配置されている場合には光１４を受け取るように向けられた開口部９３を有するハウジング９２を備えている。制約を課すのではないが、説明のために、以下の議論では、センサー３０’が空洞２３内に配置され、光１４を受け取るものと仮定する。ハウジング９２内には、上にカラーフィルター９５を有する３つのセンサー９４が配置されている。従って、赤色フィルター９５Ｒは、センサー９４Ｒが、光１４の赤色含有率に比例する信号Ｓ_Ｒを出力３１Ｒ上に提供するように、センサー９４Ｒの上に重なっている。同様に、信号Ｓ_Ｇ及びＳ_Ｂが、センサー９４Ｇ、９４Ｂとそれぞれ連結されている出力リード線３１Ｇ、３１Ｂ上に現れるように、緑色フィルター９５Ｇはセンサー９４Ｇの上に重なっており、青色フィルター９５Ｂはセンサー９４Ｂの上に重なっている。図６Ｂの配置の利点は、全ＬＥＤ２４が光出力１２、１４に寄与し、唯１つのトリプルセンサーピックアップしか必要ないことである。潜在的な欠点は、外側ディスプレイ１０からの迷光が空洞２１又は２３に連結されている場合は、それをセンサー３０’が検出して、測定エラーを生じる可能性のあることである。しかしながら、これが問題となるのは、迷光がバックライト１６によって放出される光に匹敵する程大きいときのみである。従って、図６Ａ又は６Ｂどちらの配置も有用である。

図７Ａ−Ｂは、所定の輝度と色光度を有するバックライトを提供するための本発明の方法１００、１００’の単純化した流れ図である。図７Ａは、方法１００を示し、図７Ｂは、細部で異なる方法１００’を示している。方法１００と１００’の両方で類似する段階には、同じ参照番号を使用している。方法１００、１００’は、システムの起動時に、即ちディスプレイ１０に電気供給されるか、又は少なくともバックライト１６に電気供給されるときに、生じるのが望ましいＳＴＡＲＴ１０２で始まる。段階１０４では、センサー３０、３０’は、問合せされ、色度出力Ｓ_ｉを提供し、ここに、ｉは、ＬＥＤカラー（例えば、Ｒ、Ｂ、Ｇ、Ｗなど）の内の１つ又はその他に対応する。信号Ｓ_ｉは、例えば、コントローラ４８の入力３３ｉに供給される。方法１００の段階１０６で、所望のバックライト色光度を得るのに必要なＫ_ｉ値が、例えば、コントローラ４８の入力５８ｉ（例えば図４参照）を介して設定される。段階１０８では、生じた値Ｋ_ｉ*Ｓ_ｉが輝度指定信号Ｌ_Ｃと比較され、段階１１０では、ＬＥＤドライバ４４ｉに供給されるＬＥＤ駆動制御信号Ｄｉ（図４参照）は、Ｋ_ｉ*Ｓ_ｉとＬ_Ｃがほぼ等しくなるように調整される（図７Ａ−ＢではＬ_Ｃ−Ｋ_ｉ*Ｓ_ｉ〜０と省略表示されている）。実質的な等価性が達成され、バックライト１６が正しい色と輝度を放出していれば、方法１００はＥＮＤ１１２へ進む。しかしながら、当業者であればここの説明に基づいて理解頂けるように、本方法１００、１００’は、ディスプレイ１０及び／又はバックライト１６に電力を印可し、そこからの発光を所望の強度と色に維持し、ＬＥＤの老朽化、又は時にはユーザーによって行われる調整に応答する限りにおいて、経路１１３で示している様に、ＳＴＡＲＴ１０２に継続的に立ち戻ってもよい。図７Ａの方法は、図３−４に示している様なアナログ式コントローラを使って好都合に実施される。

図７Ｂは、段階１０６と１１０をどの様に実施するかという点で、図７Ａとは異なっている。図７Ｂの方法１００’は、調整可能なパラメータＬ_ＣとＫ_ｉが現在は所望の値であるか否かを判定するのに問合せが実行される、ディスプレイ１０とバックライト１６のデジタル制御に好都合である。例えば、方法１００の段階１０６は、方法１００’では、Ｋ_ｉの現在の値が、ユーザーが望むバックライトの色と一致するか否かが判定される問合せ１０６−１に置き換えられる。問合せ１０６−１の結果がイエス（真）であれば、Ｋ_ｉの現在値は段階１０８で用いられ、Ｋ_ｉ*Ｓ_ｉがＬ_Ｃと比較される。問合せ１０６−１の結果がノー（偽）であれば、方法１００’は、段階１０６−２へ進み、そこでＫ_ｉは、ユーザーが望む色の正しい値に調整され、この修正されたＫ_ｉ値が段階１０８で用いられる。同様に、方法１００’では、段階１１０は、二次段階１１０−１、１１０−２、１１０−３に分割されている。段階１１０−１では、ＬＥＤドライブは、比較段階１０８で得られた差の符号に依って、上下に調整される。二次段階１１０−２では、センサー３０、３０’は、生じた新しい値Ｓ_ｉを得るため、再び問合せされる。このＳ_ｉの値は、条件Ｌ_Ｃ−Ｋ_ｉ*Ｓ_ｉ〜０が今満たされているか否かを判定するため、問合せ１１−３で用いられる。問合せ１１０−３の結果がノー（偽）であれば、方法１００’は、問合せ１１０−３の結果がイエス（真）になるまで、経路１１１で示されている様に立ち戻り、結果がイエス（真）の場合は、ＥＮＤ１１２へ進むか、又は、先に論じた様に随意の経路１１３で示しているように、ＳＴＡＲＴ１０２へ立ち戻る。当業者には、方法１００、１００’をどの様に実行するかを、ここの説明に基づいて理解頂けるであろう。

以上の詳細な説明で、少なくとも１つの代表的な実施形態について示してきたが、膨大な数の変形例が在るものと理解されたい。制限するわけではないが、例えば、図３と図４は、３つの色Ｒ、Ｇ、Ｂについて示しているが、当業者には、ここでの説明に基づいて理解頂けるように、白色ＬＥＤ２４Ｗも使用することができ、例えば、白色ＬＥＤ２４Ｗに連結されているセンサー３０Ｗを担当する追加の白色チャネル６２Ｗを、コントローラ４８内に設けてもよい。その様な白色チャネルは、輝度信号５７及び／又はユーザーの要求次第で、白色チャネル６２Ｗだけに連結されている独立した輝度信号５７’に応答する。以上、本発明を、主要色ＬＥＤ、例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）と、随意的に白色（Ｗ）を使用することに関して説明してきたが、本発明は、これらの色のＬＥＤだけに限定されるものではない。光出力を組み合せたとき、ディスプレイの所望の色を実現できるのであれば、どの様な色のＬＥＤでも使用することができる。従って、Ｒ、Ｇ、Ｂ及びＷのＬＥＤは、好適な例に過ぎず、本発明を限定するものではない。更に、好適な実施形態では、３つの、いわゆるＬＥＤの主要な有色グループが用いられているが、これは不可欠なものではない。３グループ未満の異なる色のＬＥＤを使用してもよく、その場合、ユーザー可変色光度は更に限定されるが、利用可能な色光度範囲がディスプレイに所望の色を実現できれば、ユーザー可変輝度は達成されることになる。例えば、特定のディスプレイが赤色と緑色の混合だけを必要とする場合、青色ＬＥＤを含む必要は無く、ディスプレイが白色と赤色の混合だけを必要とする場合、赤色と白色のＬＥＤだけで十分なので、緑色と青色のＬＥＤを含む必要は無い。１つ又は複数の代表的な実施形態は例に過ぎず、如何なる意味でも本発明の範囲、適用性、又は構成を制限するものではないものと理解頂きたい。むしろ、以上の詳細な説明は、当業者に、１つ又は複数の代表的な実施形態を実行するために好都合な手引きとなるであろう。特許請求の範囲に記載されている本発明の範囲とその合法的な等価物から逸脱すること無く、要素の機能及び配置に様々な変更を施し得るものと理解頂きたい。

本発明によるバックライト付きディスプレイの単純化した概略側面図であり、内側の光路を示すために、手前側面部分を取り外している。 本発明の第１の実施形態によるディスプレイバックライトの単純化した正面図である。 本発明の第１の実施形態による、図１−２のディスプレイバックライト用の制御システムの単純化した電気的概略ブロック図を示している。 図３の制御システムのコントローラ部の単純化した電気的概略ブロック図であり、更なる詳細を示している。 本発明のＬＥＤバックライトから入手可能な色の変化を示している１９７６ｕ’、ｖ’ＣＩＥ色度図である。 図６Ａ−Ｂは、本発明の幾つかの実施形態によるＬＥＤバックライトに連結されている光センサーを示している単純化した概略図である。 図７Ａ−Ｂは、本発明による、所定の発光性と色光度のバックライトを提供するための本発明の方法の単純化した流れ図である。

Claims (7)

1. 電子光学装置において、
   第１の色の光を放出するように作られている第１グループのＬＥＤ（２４）と、第２の色の光を放出するように作られている第２グループのＬＥＤ（２４）と、第３の色の光を放出するように作られている第３グループのＬＥＤ（２４）と、
   前記ＬＥＤ（２４）に光学的に連結され、前記第１、第２及び第３グループのＬＥＤ（２４）から放出された光の強度に比例する量Ｓ_１、Ｓ_２、及びＳ_３をそれぞれ測定するように作られている１つ又は複数のセンサー（３０）と、
   前記１つ又は複数のセンサー（３０）と、前記各グループのＬＥＤ（２４）とに連結されており、Ｓ_１、Ｓ_２、及びＳ_３と、Ｋ_１、Ｋ_２、及びＫ_３と、Ｌ_Ｃと、を受信し、
   Ｄ_１＝Ｌ_Ｃ−Ｋ_１*Ｓ_１、
   Ｄ_２＝Ｌ_Ｃ−Ｋ_２*Ｓ_２、及び
   Ｄ_３＝Ｌ_Ｃ−Ｋ_３*Ｓ_３、を求めるための電子回路（４８）であって、
   ここに、Ｄ_１、Ｄ_２、及びＤ_３は、それぞれ前記第１、第２、及び第３グループのＬＥＤ（２４）の現在の駆動レベルを表し、Ｌ_Ｃは、前記ＬＥＤ（２４）によって作られる全体輝度を定める指定された輝度信号（５７）であり、Ｋ_１、Ｋ_２、及びＫ_３は、それぞれ前記第１、第２、及び第３グループのＬＥＤ（２４）からの相対的な光出力（１２）を定めるための色光度パラメータ（５８）である、電子回路（４８）と、を備えている装置。
2. 前記第１、第２、及び第３グループのＬＣＤ（２４）の組み合わせ光出力（１４）を受け取るＬＣＤ（２０）領域を更に備えている、請求項１に記載の装置。
3. 前記ＬＥＤ（２４）と前記ＬＣＤ（２０）領域との間に配置されている光学拡散器（１８）を更に備えている、請求項２に記載の装置。
4. 各グループの前記ＬＥＤ（２４）は、直列に連結されている、請求項１に記載の装置。
5. 前記１つ又は複数のセンサー（３０）は、前記第１、第２、及び第３グループのＬＥＤ（２４）からの組み合わせられた光を受け取る第１、第２、及び第３センサー（３０）を備えており、前記センサー（３０）のそれぞれは、Ｓ_１、Ｓ_２、及びＳ_３を生成するために、前記各センサーの上に、前記第１、第２、及び第３グループのＬＥＤ（２４）の内の１つからの光を選択する異なる色のフィルター（９５）を有している、請求項１に記載の装置。
6. 前記１つ又は複数のセンサー（３０）は、Ｓ_１を提供するために前記第１グループのＬＥＤ（２４）だけに連結されている第１センサー（３０）と、Ｓ_２を提供するために前記第２グループのＬＥＤ（２４）だけに連結されている第２センサー（３０）と、Ｓ_３を提供するために前記第３グループのＬＥＤ（２４）だけに連結されている第３センサー（３０）と、を備えている、請求項１に記載の装置。
7. ｉグループの異なる色のＬＥＤ（２４）と、前記ＬＥＤ（２４）に光学的に連結され、フィードバックコントローラ（４８）及び電流ドライバを通して前記ＬＥＤ（２４）に電気的に連結されている１つ又は複数のセンサー（３０）とを使って、輝度と色光度を変えることのできるバックライト付きディスプレイ（１０）を操作するための方法において、
   前記１つ又は複数のセンサー（３０）から、各グループのＬＥＤ（２４）によって放出される光の強度に比例する値Ｓ_ｉを取得する段階と、
   Ｋ_ｉを、各グループのＬＥＤ（２４）用の色光度調整パラメータとして、各グループのＬＥＤ（２４）に対するＫ_ｉ*Ｓ_ｉを求める段階と、
   Ｌ_Ｃを全体の輝度を表すものとして、Ｋ_ｉ*Ｓ_ｉを、輝度指定信号（５７）Ｌ_Ｃと比較する段階と、
   Ｌ_Ｃ−Ｋ_ｉ*Ｓ_ｉ〜０となるように、電流ドライブを、各グループのＬＥＤ（２４）毎に調整する段階と、から成る方法。