JP5172128B2 - Backlight device, display device, and driving method of backlight device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば液晶表示パネルのような非自発光型画像表示パネル用の直下型バックライト装置に関するものであり、特にLEDを用いたバックライト装置及びそれを用いた液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a direct type backlight device for a non-self-luminous image display panel such as a liquid crystal display panel, and more particularly to a backlight device using LEDs and a liquid crystal display device using the same.
近年、液晶装置に使われるバックライトの光源として、従来から用いられている冷陰極型蛍光管(Cold Cathode Fluorescent light、以下「CCFL」とする。)に加えて発光ダイオード(light−emitting diode、以下「LED」とする。)を一部併用する方式、あるいはCCFLを全部LEDに置き換えて用いる方式の開発が進められている。特に、赤緑青の3原色をLEDのみによって得る方式は、従来のCCFL管を用いた方式に比べ、色再現性領域が広い(NTSC比)という特徴がある。これは、LEDの発光スペクトル半値幅が狭く、純色に近いRGB各色が得られるためである。更に、各色ごとに明るさを電流量で調整できるため、色のバランスを変えられるという特徴がある。また、水銀を含まないため対環境性に優れるという特徴を有する。 In recent years, as a light source of a backlight used in a liquid crystal device, in addition to a conventionally used cold cathode fluorescent tube (hereinafter referred to as “CCFL”), a light-emitting diode (hereinafter referred to as “CCFL”) is used. Development of a method that partially uses “LED”) or a method that replaces all CCFLs with LEDs is underway. In particular, the method of obtaining the three primary colors of red, green, and blue using only LEDs is characterized by a wide color reproducibility region (NTSC ratio) as compared with a method using a conventional CCFL tube. This is because the half-width of the emission spectrum of the LED is narrow, and RGB colors close to pure colors can be obtained. Furthermore, since the brightness can be adjusted by the amount of current for each color, the color balance can be changed. Moreover, since it does not contain mercury, it has the feature of being excellent in environmental resistance.
特許文献1に開示されたLEDを用いたバックライト装置の例を図13に示す。図13(a)は装置裏側から、図13(b)は装置表側からみた図である。プリント回路基板30の表側にはLED31がほぼ表面全域にアッセンブリされている。また、プリント回路基板30の裏面には輝度調整回路32とドライバ及び制御回路を含む半導体チップ33が備わっており、LED31の駆動制御を行っている。プリント回路基板30裏面にはヒートシンク34が設置され、LED31やプリント基板裏面に備わっている輝度調整回路32及び半導体チップ33から放出される熱を効率よく排出するようになっている。ヒートシンク34とプリント回路基板30とを密着させて熱伝導性を高めるため、ヒートシンク34にはくぼみ35を設け、プリント回路基板30裏面に備わっている輝度調整回路32及び半導体チップ33がくぼみ35に収納できるようになっている。また、プリント回路基板30表側にはLED31から発せられた光を均一化するための拡散板36が設置されている。また、これらのヒートシンク34、プリント回路基板30、拡散板36を納める光学チャンバー37の正面には液晶パネル38が備え付けられ、全体としてLED31をバックライトとして用いた液晶表示装置となっている。
An example of a backlight device using LEDs disclosed in Patent Document 1 is shown in FIG. FIG. 13A is a view from the back side of the apparatus, and FIG. 13B is a view from the front side of the apparatus. On the front side of the printed
また、特許文献2は、赤、緑、青色のLED及び赤、緑、青色の3色を検出する1組の光センサを用いて、LEDの輝度及び色度を安定化したLEDバックライトを開示している。ここで、LED照明装置は、上記LED及び光センサの他に、ユーザが設定した色及びルーメン出力の値をメモリアレイに格納することができ、ユーザ選択に応じて、これらの値を前記メモリから読み出すことができるとされている。
また、特許文献3は、1つの光センサを時分割駆動して、赤、緑、青色のLED各色の輝度及び色度を安定化したバックライト装置を開示している。
また、特許文献4は、導光板利用型バックライト装置を開示しており、表示エリアの上下端部に設置された4つのRGB光源と左右端部に配置された4つのカラーセンサを用いて、均一な色度及び輝度を得ることができるとされている。ここでは4つの光源と4つのセンサ出力が一対一には対応しておらず、センサ出力を全体に共通な相関データメモリ及び光源基準発光量メモリと比較して、行列演算を行うことによりフィードバック制御を行っている。
また、特許文献5は、消費電流を低減するとともにLEDの特性のばらつきを吸収するため、各色LEDの駆動電圧を印加電圧格納レジスタに記憶させ、各色LEDを独立の駆動電圧で駆動する装置を開示している。LED駆動装置は、R(赤)用印加電圧格納レジスタ、G(緑)用印加電圧格納レジスタ、B(青)用印加電圧格納レジスタ、R用デューティー比格納レジスタ、G用デューティー比格納レジスタ及びB用デューティー比格納レジスタを有する。この構成及び方法によれば、各色LEDには、印加電圧記憶手段に記憶された電圧値に基づいて、独立の最小の駆動電圧が印加されるようになるので、各色LEDに同じ駆動電圧を印加する場合と比較して消費電流を低減できるようになるとされている。
最近、LEDバックライトを大型液晶表示装置に適用することが提案されている。その場合、LEDを設置した基板を単に拡大すると、基板内の温度不均一性などに起因する明るさ(輝度)又は色(色度)の不均一性が顕著になるという問題が生じる。基板内の温度の変化に対しては、光センサを用いる構成である程度補正を行うことができるが、全体の輝度又は色度の不均一性を解消することが難しい。また、基板を分割することにより、一部分が故障した場合に修理が容易である。そこで、LEDを設置した基板を複数搭載したバックライトとすることが考えられる。 Recently, it has been proposed to apply an LED backlight to a large liquid crystal display device. In that case, when the substrate on which the LEDs are installed is simply enlarged, there arises a problem that nonuniformity in brightness (luminance) or color (chromaticity) due to temperature nonuniformity in the substrate becomes remarkable. Although a certain amount of correction can be performed with respect to a change in temperature in the substrate with a configuration using an optical sensor, it is difficult to eliminate nonuniformity in overall luminance or chromaticity. In addition, by dividing the substrate, it is easy to repair when a part of the substrate fails. Therefore, it is conceivable to use a backlight on which a plurality of substrates on which LEDs are installed are mounted.
ところが、LEDバックライトを複数の基板によって構成した場合、基板ごとの輝度又は色度を同一に調整することが難しいという課題がある。この調整が不十分だと、特に液晶用バックライトにおいて、表示領域によって輝度又は色度がばらついてしまう。また、このため、基板が故障し修理した場合又は取り替えた場合に、隣接する基板と均一な発光がなされるように調整する手間を要する。 However, when the LED backlight is composed of a plurality of substrates, there is a problem that it is difficult to adjust the luminance or chromaticity of each substrate to be the same. If this adjustment is insufficient, the luminance or chromaticity varies depending on the display area, particularly in a liquid crystal backlight. For this reason, when a substrate breaks down and is repaired or replaced, it is necessary to make adjustments so that uniform light emission is performed with the adjacent substrate.
本発明は、基板ごとの輝度又は色度が所定値になるように自動的に調整され、均一な発光が得られるバックライト装置、そのバックライト装置を用いた表示装置、及びバックライト装置の駆動方法を提供することを目的とする。 The present invention automatically adjusts the luminance or chromaticity of each substrate to a predetermined value and obtains uniform light emission, a display device using the backlight device, and driving of the backlight device It aims to provide a method.
また、本発明は、そのようなバックライト装置を構成する基板の調整方法を提供することを目的とする。 It is another object of the present invention to provide a method for adjusting a substrate constituting such a backlight device.
本発明は、複数の発光素子、光センサ及びメモリ手段を備えた複数の基板並びに前記発光素子を駆動する駆動回路を備えたバックライト装置であって、前記複数の基板は、縦及び横方向にそれぞれ複数配置されており、前記光センサは、前記各基板における前記発光素子が配された面の略中央に配置され、前記各基板内の発光素子の光及び隣接する基板内の発光素子が発した光を検出し、前記各基板の前記メモリ手段には前記発光素子が所定の輝度又は色度の光を発する条件における前記光センサの出力値に対応する情報が記憶されており、前記光センサの出力を前記対応するメモリ手段に記憶された情報に基づいて標準化し、前記標準化された光センサの出力が前記バックライト装置の輝度又は色度の設定値に一致するように、前記駆動回路に対する制御信号を生成する制御回路を備え、前記制御回路は、前記各基板内で前記制御信号に基づくフィードバック制御を行い、前記駆動回路は、前記制御回路の制御により前記発光素子を駆動することを特徴とするバックライト装置である。 The present invention is a backlight device including a plurality of substrates including a plurality of light emitting elements, optical sensors, and memory means, and a driving circuit for driving the light emitting elements, wherein the plurality of substrates are arranged in a vertical and horizontal direction. A plurality of the light sensors are disposed, and the light sensors are disposed at substantially the center of the surface of each substrate on which the light emitting elements are disposed, and the light of the light emitting elements in each substrate and the light emitting elements in the adjacent substrate emit light. and detecting the light was, the and the light emitting element in said memory means of each substrate is the light corresponding information stored in the output value of the sensor at conditions that emits light of a predetermined luminance or chromaticity, the light sensor Is standardized based on the information stored in the corresponding memory means, and the drive circuit is configured so that the output of the standardized photosensor matches the set value of luminance or chromaticity of the backlight device. A control circuit for generating a control signal for the control circuit, the performs feedback control based on the control signal in each substrate, the driving circuit to drive the light emitting element under control of the control circuit This is a featured backlight device.
本発明は、前記各基板の発光素子を駆動する駆動回路を前記各基板に備えたことを特徴とするバックライト装置であることが好ましい。 The present invention is preferably a backlight device characterized in that each substrate is provided with a drive circuit for driving a light emitting element of each substrate.
本発明は、前記制御回路が、前記基板外に設置されていることを特徴とするバックライト装置であることが好ましい。 The present invention is preferably a backlight device in which the control circuit is installed outside the substrate.
本発明は、前記制御回路が、前記各基板に対する時分割の制御信号を生成することを特徴とするバックライト装置であることが好ましい。 The present invention is preferably a backlight device in which the control circuit generates a time-division control signal for each of the substrates.
本発明は、前記制御回路が複数の制御回路からなり、前記各制御回路が前記各基板内に設置されていることを特徴とするバックライト装置であることが好ましい。 The present invention is preferably a backlight device characterized in that the control circuit includes a plurality of control circuits, and each control circuit is installed in each substrate.
本発明は、前記発光素子が、青色発光素子、緑色発光素子及び赤色発光素子を含むことを特徴とするバックライト装置であることが好ましい。 The present invention is preferably a backlight device in which the light emitting element includes a blue light emitting element, a green light emitting element, and a red light emitting element.
本発明は、前記各色の発光素子の少なくとも一色がLEDを含むことを特徴とするバックライト装置であることが好ましい。 The present invention is preferably a backlight device in which at least one of the light emitting elements of each color includes an LED.
本発明は、前記光センサが、青色光を検出する光センサ、緑色光を検出する光センサ及び赤色光を検出する光センサを備えていることを特徴とするバックライト装置であることが好ましい。 Preferably, the light sensor includes a light sensor that detects blue light, a light sensor that detects green light, and a light sensor that detects red light.
本発明は、前記光センサが、前記発光素子を時分割で駆動することにより前記発光素子の各色の光をそれぞれ検出することを特徴とするバックライト装置であることが好ましい。 The present invention is preferably a backlight device in which the light sensor detects light of each color of the light emitting element by driving the light emitting element in a time division manner.
本発明は、前記メモリ手段には、前記基板内の前記発光素子が所定の色温度の光を発する条件における前記光センサの出力値に対応する情報が記憶されていることを特徴とするバックライト装置であることが好ましい。 According to the present invention, the memory means stores information corresponding to an output value of the photosensor under a condition that the light emitting element in the substrate emits light of a predetermined color temperature. An apparatus is preferred.
本発明は、前記メモリ手段には、前記基板内の各色の発光素子がそれぞれ所定の輝度の光を発する条件における前記光センサの出力値に対応する情報が記憶されていることを特徴とするバックライト装置であることが好ましい。 According to the present invention, the memory means stores information corresponding to an output value of the photosensor under a condition in which each color light emitting element in the substrate emits light having a predetermined luminance. A light device is preferred.
本発明は、前記メモリ手段には、前記基板内の前記発光素子の輝度又は色度の基板内ばらつきに対応する情報が記憶されていることを特徴とするバックライト装置であることが好ましい。 The present invention is preferably a backlight device characterized in that the memory means stores information corresponding to variations in luminance or chromaticity of the light emitting elements in the substrate within the substrate.
本発明は、前記発光素子が発光素子群からなることを特徴とするバックライト装置であることが好ましい。 The present invention is preferably a backlight device characterized in that the light emitting element is composed of a light emitting element group.
本発明は、前記発光素子群が、直列に接続された前記発光素子を備えることを特徴とするバックライト装置であることが好ましい。 The present invention is preferably a backlight device in which the light emitting element group includes the light emitting elements connected in series.
本発明は、前記メモリ手段には、前記発光素子のそれぞれが所定の輝度又は色度の光を発する条件における前記発光素子の駆動条件に対応する情報が記憶されていることを特徴とするバックライト装置であることが好ましい。 According to the present invention, the memory means stores information corresponding to a driving condition of the light emitting element under a condition in which each of the light emitting elements emits light of a predetermined luminance or chromaticity. An apparatus is preferred.
本発明は、前記メモリ手段が、前記基板内の前記発光素子が所定の輝度又は色度の光を発する条件における前記光センサの出力値に対応する情報が記憶されている第1のメモリと、前記基板内の発光素子の基板内ばらつきに対応する情報が記憶されている第2のメモリを備えることを特徴とするバックライト装置であることが好ましい。 In the present invention, the memory means stores a first memory in which information corresponding to an output value of the photosensor in a condition in which the light emitting element in the substrate emits light having a predetermined luminance or chromaticity is stored; It is preferable that the backlight device includes a second memory in which information corresponding to the in-substrate variation of the light emitting elements in the substrate is stored.
本発明は、前記基板の表面に前記発光素子及び前記光センサが設置され、前記基板の裏面に前記メモリ手段が設置されていることを特徴とするバックライト装置であることが好ましい。 The present invention is preferably a backlight device in which the light emitting element and the optical sensor are installed on the front surface of the substrate, and the memory means is installed on the back surface of the substrate.
本発明は、前記メモリ手段が前記駆動回路と一体化された集積回路素子内に組み込まれていることを特徴とするバックライト装置であることが好ましい。 The present invention is preferably a backlight device in which the memory means is incorporated in an integrated circuit element integrated with the drive circuit.
本発明は、前記メモリ手段が書き込み可能メモリ又は書き換え可能メモリであることを特徴とするバックライト装置であることが好ましい。 The present invention is preferably a backlight device in which the memory means is a writable memory or a rewritable memory.
本発明は、前記バックライト装置と、前記バックライト装置からの光の透過状態を制御することにより画像を表示する非自発光型画像表示パネルを備えることを特徴とする表示装置である。 The present invention is a display device comprising the backlight device and a non-self-luminous image display panel that displays an image by controlling a transmission state of light from the backlight device.
本発明は、複数の発光素子、光センサ及びメモリ手段を備えた複数の基板、駆動回路並びに制御回路を備えたバックライト装置の駆動方法であって、前記複数の基板は、縦及び横方向にそれぞれ複数配置されており、前記光センサが、前記各基板における前記発光素子が配された面の略中央に配置されており、前記メモリ手段には前記基板に備えられた発光素子が所定の輝度又は色度の光を発する条件における前記光センサの出力値に対応する情報が記憶されており、前記駆動回路が前記発光素子を駆動するステップと、前記光センサが、前記各基板内の発光素子の光及び隣接する基板内の発光素子が発した光を検出するステップと、前記制御回路が、前記光センサの出力を前記メモリ手段に記憶された情報を用いて標準化し、前記駆動回路に対して前記標準化された光センサの出力が設定された輝度又は色度になるような制御信号を生成して前記駆動回路に伝達し、前記各基板内で前記制御信号に基づくフィードバック制御を行うステップと、を有することを特徴とするバックライト装置の駆動方法である。
The present invention relates to a driving method of a backlight device including a plurality of light emitting elements, a plurality of substrates provided with photosensors and memory means, a drive circuit, and a control circuit, wherein the plurality of substrates are arranged in a vertical and horizontal direction. A plurality of the light sensors are arranged, and the photosensors are arranged at substantially the center of the surface of each substrate on which the light emitting elements are arranged, and the light emitting elements provided on the substrate have a predetermined luminance in the memory means. Alternatively, information corresponding to an output value of the photosensor in a condition of emitting light of chromaticity is stored, the step of driving the light emitting element by the drive circuit, and the photosensor is a light emitting element in each substrate the detecting light-emitting element is emitted in the light and the adjacent substrate, the control circuit, and normalized using the information output stored in said memory means of said light sensor, said drive circuit The step of the output of standardized light sensor generates a control signal such that the set brightness or chromaticity is transmitted to the drive circuit performs a feedback control based on the control signal in said each substrate for And a method of driving the backlight device.
本発明によれば、複数の基板を備えたバックライト装置において、基板内の発光素子が所定の輝度又は色度の光を発する条件における光センサの出力値に対応する情報をあらかじめ基板内のメモリに記憶させておく。この情報を用いることにより、光センサの出力値が標準化される。標準化された光センサの出力値が輝度又は色度の設定値に一致するように各基板内の発光素子をフィードバック制御することによって、基板ごとの輝度又は色度が所定値になるように自動的に調整される。従って、この基板は光センサのばらつきの影響を受けないため、この基板を無調整で組み合わせるだけで均一な発光が得られるバックライト装置になる。それに伴い、基板が故障した場合に、そのような情報を記憶したメモリを有する基板を単に取り替えることにより、基板を取り替えた後においても複数の基板が均一な輝度又は色度の光を発するバックライト装置とすることができる。 According to the present invention, in a backlight device including a plurality of substrates, information corresponding to the output value of the optical sensor under the condition that the light emitting element in the substrate emits light of a predetermined luminance or chromaticity is stored in advance in the memory in the substrate. Remember me. By using this information, the output value of the optical sensor is standardized. By automatically controlling the light-emitting elements in each board so that the output value of the standardized light sensor matches the set value of brightness or chromaticity, the brightness or chromaticity of each board is automatically set to a predetermined value. Adjusted to Therefore, since this substrate is not affected by variations in the optical sensor, it becomes a backlight device that can obtain uniform light emission only by combining this substrate without adjustment. Accordingly, when a substrate fails, a backlight having a plurality of substrates that emits light of uniform brightness or chromaticity even after the substrate is replaced by simply replacing the substrate having a memory storing such information. It can be a device.
また、本発明によれば、均一性に優れた本バックライト装置を非発光型画像表示パネルと組み合わせることにより、表示品質に優れた表示装置を提供することができる。 In addition , according to the present invention, a display device having excellent display quality can be provided by combining the backlight device having excellent uniformity with a non-light-emitting image display panel.
また、本発明によれば、均一性に優れた本バックライト装置の駆動方法を提供することができる。 Further, according to the present invention, it is possible to provide a driving method of the backlight device having excellent uniformity.
(実施の形態1)
図1は実施の形態1の液晶表示装置1を裏側から見た模式図である。複数のタイル12の表側には発光素子である複数のLEDチップ4(図1では隠れているため後述)がアッセンブリされ、LEDチップ4から発せられた光は、拡散板22によって均一にされ、その外側に配された液晶パネル23を照明し、画像表示ができるようになっている。タイル12の縦・横方向の配置数は液晶テレビの画面サイズに応じて自由に決めることができる。本実施の形態では、タイル12の縦:横の長さの比を9:8とし、縦に4枚、横に8枚配置することにより、HDTVの縦横比である9:16の画面に適した配置としている。なお、特許文献3の導波板利用型バックライト装置ではバックライトの領域が本質的に分割されておらず、センサに対応する表示領域を4以上にすることが困難であるのに対し、本実施の形態では任意のタイル数にすることが可能であるため、大型のバックライト装置とするのに適している。なお、液晶パネル23を、MEMS(マイクロエレクトロメカニカルシステム)パネル、電気光学効果や電気泳動効果を用いたシャッターパネルなど、液晶パネル以外の非自発光型画像表示パネルに置き換えた表示装置とすることもできる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic view of the liquid crystal display device 1 of Embodiment 1 as viewed from the back side. A plurality of LED chips 4 (which will be described later because they are hidden in FIG. 1) are assembled on the front side of the plurality of
複数のタイル12を接続するため、タイル12の四辺のうち対向する2辺にコネクタ13が配置され、コネクタ13間がケーブル16で結線されている。このようにして、各タイル12は、コントロール基板24と接続されている。
In order to connect a plurality of
コントロール基板24にはマイコン11が搭載されており、マイコン11は各タイル12の集積回路素子10にLED駆動の基準となる信号を伝える制御回路としての働きを有している。
A
各タイル12の表面を図2(a)に示す。タイル12のベース基板12Aの材質はガラエポ(ガラスエポキシ)であり、多層配線が可能である。表面の中央には赤、緑、青色を検出する3つのフォトダイオードで構成された光センサ2が配置されている。その周りのLED配置領域3内に、複数の赤色LEDチップ、緑色LEDチップ及び青色LEDチップ(合わせてLEDチップ4と記す)がダイボンドされている。このように光センサ2をタイル12の中央に配置することにより、隣接するタイルからの光の影響をあまり受けることがないため、タイル内部の光センサ2とLEDチップ4との間で閉じたフィードバック制御を行うことができる。
The surface of each
タイル12の裏面には、図2(b)に示すように集積回路素子10が搭載されている。集積回路素子10はコネクタ13、ケーブル16を介して外部と接続されている。また、集積回路素子10を配置した部分を除いて放熱板14を設置している。
On the back surface of the
タイル12の断面図である図3に示すように、ベース基板12Aの表面において、複数のLEDチップ4の電極パッド(図示せず)とタイル12内の配線パッド(図示せず)の間が金線5によりワイヤボンドされて、電気的に接続されている。LEDチップ4と金線5は例えばシリコーンあるいはエポキシなどの透明封止樹脂15にて保護されている。LEDチップ4が実装されたベース基板12Aの裏面には放熱板14が実装されている。放熱板14は表示装置(ユニット)の一部分を構成するシャーシ20に接触し、シャーシ20より良好な放熱が得られるようになっている。ベース基板12Aの裏面において放熱板14に接しない場所には、集積回路素子10が実装されている。また、ベース基板12Aの裏面の対向する辺にはコネクタ13が配置されている。
As shown in FIG. 3, which is a cross-sectional view of the
図4に、ベース基板12AにおいてLEDチップ4がダイボンドされた部分近傍の断面拡大図を示す。LEDチップ4がアッセンブリ(ダイボンド)された領域下にはスルーホール17が設けられており、LEDチップ4がダイボンドされている部分の配線18がスルーホール17を通ってベース基板12A裏面の配線18と繋がっている。この配線18は銅など熱伝導性の高い金属でできており、放熱板14と接している構造としているため、LEDチップ4の放熱効果が高くなっている。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the portion where the
本実施の形態では、ベース基板12Aの材質としてガラエポを用いているため、多層配線が可能であり、タイル12内での配線制約が無くなることから、LEDチップ配線の自由度が確保できる。複雑な配線が可能となることから、集積回路素子10をタイル12に搭載させることが容易になる。
In this embodiment, since glass epoxy is used as the material of the
なお、本実施の形態で用いた青、緑、赤色LEDのうちのいくつか又は全て、例えば赤色LEDを、青色LED及び青色LEDからの光を吸収して赤色の蛍光を発するものとしてもよい。また、緑色LEDを、青色LED及び青色LEDからの光を吸収して緑色の蛍光を発するものとしてもよい。また、紫外線を発するLEDと青色、緑色、赤色を発する蛍光体を用いてもよい。 Note that some or all of the blue, green, and red LEDs used in the present embodiment, for example, red LEDs, may absorb red light from blue LEDs and blue LEDs to emit red fluorescence. Further, the green LED may emit green fluorescence by absorbing light from the blue LED and the blue LED. Moreover, you may use LED which emits an ultraviolet-ray, and the fluorescent substance which emits blue, green, and red.
また、本実施の形態においては、発光素子として赤、緑、青色の3色のLEDを用い、色度及び輝度を均一化した例を記載したが、例えば発光素子として白色LEDを用いてもよい。その場合は色度に関して制御することがなくなるため、輝度に関する制御のみを行うこととなる。白色LEDとしては、通常の赤色LEDと黄色蛍光体を用いたものとしても良いが、上述したような青色LEDと緑及び赤色蛍光体を用いたもの、又は紫外線LEDと青・緑・赤色蛍光体を用いたものなどを好適に使用することができる。 In this embodiment, an example in which red, green, and blue LEDs are used as light emitting elements and the chromaticity and luminance are uniformed is described. However, for example, white LEDs may be used as the light emitting elements. . In that case, since control is not performed regarding chromaticity, only control regarding luminance is performed. As the white LED, a normal red LED and a yellow phosphor may be used, but a blue LED and a green and red phosphor as described above, or an ultraviolet LED and a blue / green / red phosphor. Those using can be suitably used.
(実施の形態1における回路構成及びバックライト装置の動作)
図5(a)に回路構成の模式図を示す。タイル12内に、光センサ2、LEDチップ4、集積回路素子10(A/Dコンバータ10A、書き換え可能ROM10B、LED駆動回路10Cからなる)が搭載されている。光センサ2は赤色フィルター付フォトダイオード、緑色フィルター付フォトダイオード、青色フィルター付フォトダイオードからなる1組の光センサであって、各タイル12における赤、緑、青色LEDチップ4のそれぞれの色の発光量を感知し、その光量に応じたアナログ信号が、A/Dコンバータ10Aでデジタル化される。
(Circuit Configuration and Operation of Backlight Device in Embodiment 1)
FIG. 5A shows a schematic diagram of a circuit configuration. In the
書き換え可能ROM10Bは、LEDチップ4が所定の色度及び輝度で発光する場合に得られる光センサ2の出力値(以下「光センサ基準値」とする。)を記憶している(記憶方法については後述する)。
The
バックライト装置は以下のように動作する。バックライト装置を構成する各タイル12内におけるLEDチップ4を駆動すると、各タイル内の色度及び輝度を光センサ2が受光し、この光センサ2の出力値と書き換え可能ROM10Bに記憶されている光センサ基準値が、タイル12外部のマイコン11に送られる。
The backlight device operates as follows. When the
マイコン11は、各タイル12に共通で使用されている。マイコン11は、光センサ2の出力と書き換え可能ROM10Bに記憶されている光センサ基準値を比較して、光センサ2の出力値を標準化する。標準化は、例えば光センサ2の出力を光センサ基準値で割りその比を求める演算によって行うことができる。マイコン11は、このようにして得られた標準化光センサ出力が設定値(液晶表示装置を見る人が設定した色度及び輝度)に近づくような制御信号を生成し、集積回路素子10内のLED駆動回路10Cに送る。
The
LED駆動回路10Cは、この制御信号に基づき、LEDチップ4に出力するPWM(Pulse Width Modulation、パルス幅変調)の駆動電流のパルス幅を制御する。なお、本実施の形態におけるPWM出力は、電流値を一定にしているが、電流値を変化させることにより輝度又は色度を変化させることも可能である。また、PWM駆動出力でなくアナログ出力(要求される発光量が得られる電流値)としてもよい。
Based on this control signal, the
コントロール基板24内に搭載されているマイコン11は、複数のタイル12に対して時分割で制御信号を送る。バックライトの色度及び輝度の調整は、温度変化あるいは経時変化に対する補正を主な目的としており、制御信号を連続して送る必要がないからである。
The
このような動作を行うことにより、光センサ2の出力値を設定値にするフィードバック制御が行われる。このフィードバック動作は各タイルの標準化光センサ出力が一定になるように行われるため、各タイルの発光素子の色度及び輝度自体がタイルによって異なっている場合がある。例えばバックライト装置の中央部に配置されたタイルにおいては、隣接するタイルの光が多く光センサに入るため、標準化光センサ出力が一定となるように発光素子の輝度が抑えられる。このようにして、全体として均一な輝度のバックライト装置となるように動作する。
By performing such an operation, feedback control is performed to set the output value of the
なお、以上の動作は、バックライト装置として一定の設定値である白色光を定常的に発するものであったが、設定値が変動するような場合にもフィードバック動作を行うこともできる。例えば液晶表示をするための映像信号に基づいて調整することも可能である。白色光を得るための標準化光センサ出力の設定値が通常は赤:緑:青=1:1:1であるのに対して、表示画像が暗い場合に全体としての設定値を例えば赤:緑:青=0.2:0.2:0.2に低下させる動作を行うことができる。あるいは輝度だけでなく色度を調整する動作を行うことができる。例えば液晶表示装置においてタイル12によって表示する画像が青色の画像(例えば海)である場合には、各色の標準化光センサ出力が、例えば赤:緑:青=0.1:0.2:1.0となるような動作が可能である。
In the above operation, white light that is a constant set value is steadily emitted as a backlight device, but a feedback operation can also be performed when the set value fluctuates. For example, it is possible to adjust based on a video signal for liquid crystal display. While the set value of the standardized light sensor output for obtaining white light is normally red: green: blue = 1: 1: 1, the set value as a whole when the display image is dark is, for example, red: green. : Blue can be reduced to 0.2: 0.2: 0.2. Alternatively, an operation for adjusting not only luminance but also chromaticity can be performed. For example, when the image displayed by the
また、図2(b)に示すように、タイル12に複数の集積回路素子10を搭載しているが、これらをすべて同一の集積回路素子とする必要がなく、例えば1個の集積回路素子10は上記A/Dコンバータ10A、書き換え可能ROM10B、LED駆動回路10Cからなり、残りの集積回路素子10はLED駆動回路10Cからなるものであってもよい。
Further, as shown in FIG. 2B, a plurality of
図5(b)に、もう一つの構成における信号の流れを示す模式図を示す。タイル12内に、光センサ2、LEDチップ4、集積回路素子10Z(A/Dコンバータ10A、書き換え可能ROM10B、LED制御回路10D、LED駆動回路10Cからなる)が搭載されている。
FIG. 5B is a schematic diagram showing a signal flow in another configuration. In the
光センサ2は各タイル12における赤、緑、青色LEDチップ4のそれぞれの色の発光量を感知し、その光量に応じたアナログ信号が、A/Dコンバータ10Aでデジタル化される。
The
書き換え可能ROM10Bは、LEDチップ4が所定の色度及び輝度で発光する場合に得られる光センサ2の出力値である光センサ基準値を記憶している。この光センサ基準値と光センサ2の出力値が、タイル12内部のLED制御回路10Dに送られ、そこより発する制御信号に応じてLED駆動回路10CがLEDチップ4を駆動する。
The
マイコン11は、各タイル12に共通で使用されている。マイコン11は、ここでは単に、液晶表示装置を見る人が設定した色度及び輝度になるような設定信号を生成し、集積回路素子10Z内のLED制御回路10Dに送る。
The
LED制御回路10Dは、光センサ2で得られた信号と光センサ基準値との比である標準化光センサ出力が、この設定信号に基づく値に一致するような制御信号をLED駆動回路10Cに送り、LED駆動回路10Cはその制御信号に基づいて、LEDチップ4に出力するPWM(Pulse Width Modulation、パルス幅変調)の駆動電流のパルス幅を制御する。
The
なお、光センサ2が、隣接するタイルの光もとらえるのに、タイル内だけでフィードバック制御できるかという疑問点がある。例えば隣接するタイルの輝度が実際に低下している場合には、それを補うフィードバック制御を行うことにより、自分のタイル内の発光素子の輝度を所定値より増大させてしまい、結果として輝度の不均一性が増大するという不都合が生じる。色度についても同様である。そして、本実施の形態のようにタイル間の光を遮蔽しない構造では、光センサ2が受光する光は自己のタイルからの光よりも隣接するタイルの光の方が多くなる場合がある。しかし、表示装置におけるすべてのタイルについてそれぞれフィードバック制御を行う場合には、隣接するタイルの輝度や色度が安定に保たれるために、このようなタイル内で閉じたフィードバック制御を行っても、主としてそれぞれのタイル内の色度及び輝度の変動を補正することができるため、バックライト装置全体として不均一の生じないフィードバック制御を行うことができる。
It should be noted that there is a question whether feedback control can be performed only within a tile even though the
(実施形態1における各タイルに対する光センサ基準値の調整方法)
標準化光センサ出力を得るために必要な光センサ基準値の設定及び書き換え可能ROM10Bへの記憶は以下のようにして行う。
(Method for Adjusting Optical Sensor Reference Value for Each Tile in Embodiment 1)
Setting of the optical sensor reference value necessary for obtaining the standardized optical sensor output and storage in the
図6に示すタイル調整装置40内にタイル12を入れる。タイル調整装置40は、各タイル12の複数のLEDチップ4から発した光を受光する外部光センサ42を有している。また、タイル調整装置40は、タイル12のLEDチップ4から発した光を拡散する拡散板45を備えている。拡散板45は、液晶表示装置1に用いた拡散板22と同じ材質のものであり、タイル12と拡散板45の距離が、タイル12と拡散板22の距離と同じになるように設置されている。外部光センサ42としては光センサ2と同じものを用いたが、別のものであってもよい。
The
光センサ2は拡散板22によって反射された光を検出するのに対して、外部光センサ42は拡散板45の透過光を検出することになる。このため、光センサ2及び外部光センサ42それぞれの出力は一致しない。そこで、LEDチップ4を発光させた状態において、光センサ2及び外部光センサ42それぞれにおいて同時に検出し、それぞれの出力間の相関係数を予め求めておく。なお、バックグラウンドのオフセットを排除するために、LEDチップ4を消灯させて状態においても光センサ2及び外部光センサ42それぞれの出力を求め、これを用いて相関係数を補正してもよい。
The
なお、外部光センサ42とタイル12の距離は、タイル12の対角線の長さより長くすることが望ましく、タイル12の対角線の長さの2倍より長くすることが更に望ましい。
The distance between the external
外部制御回路44は、外部メモリ43に設定された所定の色度及び輝度に対応する値及び外部光センサ42の検出値を読み込み(ステップ1A)、外部光センサ42の検出値が、その外部メモリ43の設定値となるように、集積回路素子10内のLED駆動回路10C(図5(a)参照)に制御信号を送り、LED駆動回路10Cが全てのLEDチップ4を駆動する(ステップ1B)。そのときの光センサ2の出力を外部制御回路44に入力し(ステップ2A)、上記相関係数を掛けた値(光センサ基準値)を求める演算を行う(ステップ2B)。そして、この光センサ基準値を集積回路素子10内の書き換え可能ROM10B(図5(a)参照)に記憶させる(ステップ3)。
The
前記所定の色度及び輝度としては、輝度が高く所定の色温度の場合(例えば9000K)の一点における値としてもよく、輝度が高い場合、輝度が低い場合(例えば輝度が高い場合の1/5)、色温度が高い場合(例えば12000K)、色温度が低い場合(例えば5000K)の組み合わせである4点などの複数点としてもよい。また、赤、緑、青色LEDチップを同時に駆動するのではなく、まず赤色LEDについて外部制御回路44が外部メモリ43より所定の輝度(低輝度、中輝度、高輝度)を読み出し、外部光センサ42の検出値が所定の輝度となるようにLED駆動回路10Cに制御信号を送ることによって赤色LEDを駆動し(Rについてのステップ1)、外部制御回路44がそのときの光センサ2の出力を読み込んで上記相関係数を掛けた値(光センサ基準値)を演算し(Rについてのステップ2)、光センサ基準値を集積回路素子10内の書き換え可能ROM10Bに記憶させ(Rについてのステップ3)、緑色及び青色LEDについても同様の操作を行ってもよい。このような比較的少数の光センサ基準値を記憶して、他の条件の光センサ基準値は計算による補完によって求めてもよい。また、多数の光センサ基準値(例えば256点)を記憶してもよい。
The predetermined chromaticity and luminance may be a value at one point when the luminance is high and the predetermined color temperature (for example, 9000 K), and when the luminance is high, the luminance is low (for example, 1/5 when the luminance is high). ), When the color temperature is high (for example, 12000 K), or when the color temperature is low (for example, 5000 K), a plurality of points such as four points may be used. Instead of driving the red, green and blue LED chips simultaneously, the
外部光センサ42を有するタイル調整装置40(又はこの調整装置と同じ調整が行えるように構成した実質的に同一のタイル調整装置)を各タイル12の調整について共通して用いて、各タイル12における光センサ基準値を各タイル12の書き換え可能ROM10Bに記憶させておくことにより、タイル12を組み合わせるだけで調整を行うことなく均一性に優れたバックライト装置となる。また、例えばバックライト装置において1つのタイル12が故障した場合には、そのタイル12を取り替えるだけで、取り付け後の調整を必要とせずに隣接するタイルと均一な発光を行うことができるため、修理が容易になる。
A
(実施の形態2)
もう一つの課題として、タイル内部における輝度又は色度の均一性を得るように調整することが難しいという点がある。例えば特許文献5のように各LEDの輝度ばらつきを補正するためLEDごとに駆動電圧及びデューティー比を記憶させた場合、初期に輝度の均一性が得られたとしてもLEDの温度などの条件が変わると各LEDの発光強度が変わってしまう。複数の色のLEDを用いた場合には色度の均一性も崩れる。
(Embodiment 2)
Another problem is that it is difficult to adjust the brightness or chromaticity uniformity within the tile. For example, when the driving voltage and the duty ratio are stored for each LED in order to correct the luminance variation of each LED as in
実施の形態2は、タイル毎の色度及び輝度の設定だけでなく、さらに各タイル基板の面内についても光均一性が得られる手段を用いるとともに、光センサによるフィードバック制御を行い温度変化などに対して安定化している。 The second embodiment uses not only the setting of chromaticity and brightness for each tile, but also means for obtaining light uniformity within the surface of each tile substrate, and also performs feedback control by an optical sensor to control temperature changes. On the other hand, it is stabilized.
なお、各タイルを小型にして多数配置することによっても、光均一性を向上させる効果が得られるが、光センサなどの部品数が多くなりコスト高になるため、部品のコストによっては本実施の形態の方が産業上の利用可能性が高い場合がある。 The effect of improving the light uniformity can also be obtained by arranging a large number of tiles in a small size, but the number of parts such as optical sensors increases and the cost increases. The form may have higher industrial applicability.
タイル50の構成模式図を、表面図である図7(a)及び裏面図である図7(b)に示す。表面には、赤色LED(図中のR)を直列に接続したLED群51R、52R、53R及び54R、緑色LED(図中のG)を直列に接続したLED群51G、52G、53G及び54G、青色LED(図中のB)を直列に接続したLED群51B、52B、53B及び54B並びに光センサ55が実装されている。このようにLED群内のLEDを直列に配置することにより、各LED群に対して一つの補正値である比例係数を設定すればよい。尚、直列に接続せずに各LEDに対して個別に補正値を設定し、個別に駆動することも可能である。
A schematic configuration diagram of the
タイル50の表面に実装されたLED群51R〜54Bはスルーホール58を介して裏面に実装された集積回路素子57に接続されており、光センサ55はスルーホール59を介して裏面に実装された集積回路素子56に接続されている。
The LED groups 51 </ b> R to 54 </ b> B mounted on the front surface of the
実施の形態2におけるバックライト装置は以下のようにして動作する。バックライト装置を構成するタイル50のそれぞれにおいて、LED群51R〜54Bを点灯する。タイル内及び隣接するタイルにおけるLEDの光は、拡散板22(図1に示すものと同じ)によって反射され、光センサ55で検出される。光センサ55の光信号は、集積回路素子56中のA/Dコンバータ56Aに送られ、集積回路素子56中の書き換え可能ROM56Bに記憶された光センサ基準値とあわせて、コネクタ13を介してタイル50外のマイコン11(図1に示すものと同じ)に送られる。
The backlight device in the second embodiment operates as follows. In each of the
マイコン11から、光センサ55の標準化光センサ出力が一定になるように生成された制御信号は、集積回路素子57中の補正回路57Bに送られる。補正回路57Bは、補正値を格納した書き換え可能ROM57Aのデータ(後述)を参照して、制御信号を補正し、LED駆動回路57Cに送る。LED駆動回路57Cは、この補正された制御信号に基づいて、例えばLED群51Rを駆動する。他のLED群51G、51Bについても同様である。なお、ここではLED群51R、51G、51Bを一組ととらえ、それに対してLED駆動回路57Cによる駆動を行っているが、例えばLED群51R、52R、53R、54Rを一組と捉えてそれに対して駆動回路を設けても良く、タイル50内のすべてのLED群に対して一つのLED駆動回路による駆動を行っても良い。また、LED群内のLEDを直列接続とせず並列接続又は直列と並列を組み合わせた接続としてもよく、LED群とせずLED1個ごとに駆動回路を接続し独立駆動してもよい。
A control signal generated from the
このようにLED群ごとに制御信号を補正して駆動し、標準化光センサ出力が所定値になるようにフィードバック制御することにより、タイルの面内においても均一なバックライト装置として駆動することができる。 As described above, the control signal is corrected and driven for each LED group, and feedback control is performed so that the standardized light sensor output becomes a predetermined value, so that it can be driven as a uniform backlight device even in the tile plane. .
光センサ55はフィルターを用いない1つのフォトダイオードのみによって構成してもよい。この場合、赤色LEDの発光、緑色LEDの発光、青色LEDの発光をそれぞれ検出するために、バックライト装置の動作中に例えば赤色LEDだけが点灯し他の色のLEDが消灯する時間を設け、その時間内に赤色LEDの発光を光センサ55によって検出する。他の色のLEDについても同様に検出することにより、色度及び輝度の情報を得る。この検出方法は、フィルターの劣化などの影響を受けないという利点を有する。
The
(実施の形態2における各タイルに対する光センサ基準値及びLED群補正係数の調整方法)
実施の形態2においては、実施の形態1に示すように全体としての光センサ基準値の設定に加えて、タイル50内の面内分布を低減するため、各LED群51Rから54Bが所定の輝度又は色度の光を発する条件における駆動条件に対応する情報(以下「LED群補正係数」とする。)の設定を行っている。この設定は、以下のようにして行う。
(Adjustment method of light sensor reference value and LED group correction coefficient for each tile in embodiment 2)
In the second embodiment, in addition to setting the optical sensor reference value as a whole as shown in the first embodiment, each
図8に示すタイル調整装置70内にタイル50を入れる。タイル調整装置70は、タイル50のLED群51R〜54Bから発した光を拡散する拡散板71、拡散板71の色度及び輝度の面内分布を画像として検出するエリアセンサ72を備えている。拡散板71は、液晶表示装置1に用いた拡散板22と同じ材質のものであり、タイル50と拡散板71の距離が、タイル50と拡散板22の距離と同じになるように設置されている。
The
外部制御回路74が集積回路素子57に制御信号を発し(ステップ4A)、LED駆動回路57CがLED群51R〜54Bを点灯して拡散板71を照明し、拡散板71の色度及び輝度をエリアセンサ72によって検出し、外部制御回路74によって平均値に対する比率(基板内ばらつき)を検出する(ステップ4B)。例えばLED群51R、51G、51Bに近い部分における拡散板71の色が赤みを帯びている場合には、赤色LED群51Rの駆動出力を下げるような比例係数である補正係数を対応する書き換え可能ROM57A(図7(b)参照)に書き込む(色度に関するステップ5)。また、例えばLED群51R、51G、51Bに近い部分における拡散板71の輝度が他の部分より暗い場合には、LED群51R、51G、51Bの駆動出力を増大するような補正係数を対応する書き換え可能ROM57Aに書き込む(輝度に関するステップ5)。
The
次に、以下のようにして光センサ基準値をメモリに記憶させる。 Next, the optical sensor reference value is stored in the memory as follows.
外部制御回路74は、外部メモリ73に設定された所定の色度及び輝度に対応する値及びエリアセンサ72の検出値を読み込み(ステップ1A)、エリアセンサ72の検出値が外部メモリ73に設定された所定の色度及び輝度に対応する値となるように、集積回路素子57の補正回路57B(図7(b)参照)に制御信号を送り、LED駆動回路57Cが全てのLED群51R〜54Bを駆動する(ステップ1B)。ここでは、エリアセンサ72の画像としての出力を、赤、緑、青色の各色について平均化することにより、エリアセンサ72は単なる光センサとして働く。
The
そのときの光センサ55の出力を外部制御回路74に入力し(ステップ2A)、光センサ基準値を演算する(ステップ2B)。拡散板71があるため、光センサ55の出力はほぼ実際に液晶表示装置1に組み込んだ状態の出力に対応しているが、ずれがある場合にはそのずれを演算して、上記の平均化した検出値が所定の色度及び輝度になる条件の光センサ55の出力である光センサ基準値を演算する。
The output of the
そして、この光センサ基準値を集積回路素子56内の書き換え可能ROM56B(図7(b)参照)に記憶させる(ステップ3)。なお、このステップ1から3を前述したように各色ごとに行っても良い。
Then, this optical sensor reference value is stored in the
このように、LED群補正係数の設定を先に行い、光センサ基準値の設定を後で行うことにより、調整が簡単になる。なお、光センサ基準値の設定を先に行った後で、LED群補正係数の設定を行ってもよいが、その際、光センサ基準値がずれることがある。その場合には光センサ基準値を再度設定すればよい。 In this way, adjustment is simplified by setting the LED group correction coefficient first and then setting the photosensor reference value later. Note that the LED group correction coefficient may be set after the optical sensor reference value is set first, but the optical sensor reference value may be shifted at that time. In that case, the optical sensor reference value may be set again.
なお、エリアセンサ72と拡散板71の距離は、タイル50の対角線の長さより長くすることが望ましく、タイル50の対角線の長さの2倍より長くすることが更に望ましい。
The distance between the
このようにして、各タイル50における光センサ基準値及びLED群補正係数を各タイル50の書き換え可能ROM56B及び57Aに記憶させておき、これに基づいてバックライト装置を駆動することにより、タイル間及びタイル内部において均一な色度及び輝度となるバックライト装置が得られる。
In this way, the optical sensor reference value and the LED group correction coefficient for each
なお、本実施の形態においてはLED群ごとにLED群補正係数を設定したが、より均一な発光を得るためには、個別のLEDごとに駆動し、個別のLEDごとに補正係数を設定することが望ましい。これはLED群内のLED数が1個の場合に相当する。 In this embodiment, the LED group correction coefficient is set for each LED group. However, in order to obtain more uniform light emission, driving is performed for each individual LED, and the correction coefficient is set for each individual LED. Is desirable. This corresponds to the case where the number of LEDs in the LED group is one.
(実施の形態3)
実施の形態3においては、集積回路素子87をタイル80の表面に配置している。また、LED群の配置及びが異なる。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, the
図9は実施の形態3におけるタイル80の断面図である。集積回路素子87をベース基板80Aの表面に配置し、それを覆い隠すように高反射部材21が設けられている。高反射部材21は、各LED群を構成するLEDチップ4から横方向に発する光を上方に反射する働きと、拡散板22(図示せず)から基板に戻ってきた光を再度反射する働きを有している。また、タイル80間を接続するコネクタ13とケーブル16も高反射部材21で覆い隠している。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the
タイル80の裏面にはシャーシ20が直接接している構造となっており、これにより放熱がより良好になっている。
The
図10は図9の一部拡大断面図である。LEDチップ4がアッセンブリ(ダイボンド)された領域下にスルーホール17が設けられており、ベース基板80A裏面の多層配線18と繋がっている。また、集積回路素子87がアッセンブリ(ダイボンド)された直下にもスルーホール17が設けられており、タイル80裏面の多層配線18と繋がっている。この多層配線18とシャーシ20が接している構造となっている。これにより、LEDチップ4、集積回路素子87から発生した熱をスルーホール17、多層配線18へと導き、シャーシ20から外部へ放熱させることができる。
FIG. 10 is a partially enlarged sectional view of FIG. A through
タイル80の構成模式図を、表面図である図11に示す。表面には、赤色LEDを直列に接続したLED群81R、82R、83R及び84R、緑色LEDを直列に接続したLED群81G、82G、83G及び84G、青色LEDを直列に接続したLED群81B、82B、83B及び84B並びに光センサ85が実装されている。赤、緑、青色LED群の組み合わせであるLED群81R、81G、81Bが、タイル80の1/4の領域に配置されており、光センサ85からみて縦方向・横方向共に線対称の配置になっている。
A structural schematic diagram of the
このタイルを用いたバックライト装置は以下のように動作する。各LED群を駆動することによって、光センサ85で得られた光信号は、集積回路素子86中のA/Dコンバータ86Aに送られ、集積回路素子86中の書き換え可能ROM86Bに記憶された光センサ基準値とあわせて、コネクタ13を介してタイル80外のマイコン11(図示せず)に送られる。マイコン11は所定の輝度及び色度に応じた制御信号を生成し、その制御信号はタイル80の表面に実装された集積回路素子87中の補正回路87Bに送られる。補正回路87Bは、LED群補正係数を格納した書き換え可能ROM87Aのデータを参照して、制御信号を補正し、LED駆動回路87Cに補正された制御信号を送る。LED駆動回路87Cは、この補正された制御信号に基づいて、例えばLED群81Rを駆動する。他のLED群81G、81Bについても同様である。これにより、このタイル内で輝度及び色度を一定にし、その面内バラツキを補正したフィードバック制御が行われる。隣接するタイルにおいても同様の制御が行われることにより、均一な輝度及び色度のバックライト装置として動作する。
The backlight device using this tile operates as follows. By driving each LED group, the optical signal obtained by the
(実施の形態3における各タイルに対する光センサ基準値及びLED群補正係数の調整方法)
実施の形態3においては、実施の形態1に示す全体としての光センサ基準値の設定を行うと共に、実施の形態2のようにエリアセンサを用いることなく、タイル80内の面内分布を低減するため、各LED群81Rから84Bに対してLED群補正係数の設定を行っている。この設定は、以下のようにして行う。
(Adjustment method of light sensor reference value and LED group correction coefficient for each tile in Embodiment 3)
In the third embodiment, the entire optical sensor reference value shown in the first embodiment is set, and the in-plane distribution in the
図12に示すタイル調整装置90内にタイル80及び拡散板91を入れ、ふた90Aを閉め暗所にする。拡散板91はレール91Aで支持されている。タイル調整装置90の上面には外部光センサ92が設置されている。
The
外部制御回路94が、赤色LED群81R、82R、83R、84Rを点灯する制御信号を4つの集積回路素子87中のLED駆動回路87C(図11参照)にそれぞれ発し(Rについてのステップ4A)、それによって拡散板91を照明し、外部制御回路94が拡散板91の色度及び輝度を外部光センサ92から読み込み、外部制御回路94によって平均値に対する比率(基板内ばらつき)を検出する(Rについてのステップ4B)、その場合の外部光センサ92の出力が同じになるような駆動出力とするための比例係数であるLED群補正係数を4つの集積回路素子87中の書き込み可能ROM87A(図11参照)にそれぞれ入力する(Rについてのステップ5)。
The
同様の補正係数入力操作を、緑色LED群81G〜84Gについて、さらに青色LED群81B〜84Bについて行う。
The same correction coefficient input operation is performed for the
以上の操作ののち、外部制御回路94が、外部メモリ93の設定値及び外部光センサ92の出力値を読み込み(Rについてのステップ1A)、外部光センサ92の出力値が外部メモリ93の設定値になるように、外部制御回路94が赤色LED群81R〜84Rの点灯を制御し(Rについてのステップ1B)、外部制御回路94が光センサ85の出力値を得て光センサ基準値を演算し(Rについてのステップ2)、光センサ基準値を集積回路素子86中の書き換え可能ROM86B(図11参照)へ書き込む(Rについてのステップ3)。この操作を各色のLEDについて繰り返す。この場合、光センサ基準値の演算のため、タイル調整装置90内における光センサ85の出力と、実際に液晶装置に搭載されている場合の光センサ85の出力の相関をあらかじめとっておく。
After the above operation, the
なお、拡散板91を挿入して上記調整を行うことにより、液晶表示装置に組み込んだ場合の光センサ85の出力値に近い値が得られ、条件によっては上記演算を省略できる(係数を1とする演算を行うとも考えられる)が、拡散板91を取り外した状態でも上記調整を実施可能である。
By performing the above adjustment by inserting the
(その他の実施可能形態)
以上の実施の形態においては、1枚のタイルが1枚のベース基板とその他の構成部品からなるものであったが、タイルとは1つのまとまりとして扱えるものであればよい。従って1枚のタイルが、例えば基板の裏面にもう一枚の基板を取り付け、そこに集積回路などが配置されているものであってもよい。
(Other possible embodiments)
In the above embodiment, one tile is composed of one base substrate and other components. However, any tile may be used as long as it can be handled as one unit. Therefore, one tile may be one in which, for example, another substrate is attached to the back surface of the substrate, and an integrated circuit or the like is disposed there.
また、例えば以上の実施の形態におけるタイルを上下左右に2枚ずつ、合わせて4枚組み合わせた構成を有する1枚のタイルを考えると、中央に配置されていない光センサが4組あるが、実質的には以上の実施の形態となんら変わる事はない。 In addition, for example, when considering one tile having a configuration in which four tiles in the above embodiment are combined in the vertical and horizontal directions, four in total, there are four sets of optical sensors that are not arranged in the center. In particular, this embodiment is not different from the above embodiment.
また、以上の実施の形態においては、温度センサを用いていない。しかし、LEDチップ、特に赤色LEDチップの波長が温度によって変わり、単に光強度を一定にしただけでは視感度を考慮した輝度が一定にならない場合がある。この点を補正するため、温度センサを用い、その検出値に基づいてLED駆動出力を補正してもよい。 Moreover, in the above embodiment, the temperature sensor is not used. However, the wavelength of the LED chip, particularly the red LED chip, varies depending on the temperature, and the luminance considering the visual sensitivity may not be constant if the light intensity is simply constant. In order to correct this point, a temperature sensor may be used to correct the LED drive output based on the detected value.
また、以上の実施の形態においてはメモリとして書き換え可能ROMを用いたが、一回書き込み可能ROM、フラッシュメモリ、バッテリーバックアップされたRAMなどを用いても良い。 In the above embodiments, a rewritable ROM is used as a memory. However, a once writable ROM, a flash memory, a battery-backed RAM, or the like may be used.
また、以上の実施の形態においては、すべてのタイルにおいて光センサを用いる場合を記載しているが、一部のタイルのみ光センサを搭載してもよい。
本実施形態に係る発明は、発光素子、光センサ及びメモリ手段を備えた基板を複数備えたバックライト装置の調整方法であって、前記各基板毎に、前記発光素子を駆動し、前記発光素子の発光量を前記各基板に対して実質的に共通な外部光センサによって検出する第1のステップと、そのときの前記光センサの出力から予想される光センサ出力の基準値を演算する第2のステップと、前記光センサ出力の基準値を前記メモリ手段に記憶する第3のステップとを備えることを特徴とするバックライト装置の調整方法である。
上記発明によれば、バックライト装置にそのまま組み込める基板の調整方法を提供することができる。
本実施形態に係る発明では、前記発光素子が、異なる複数の発光色の発光素子を備え、前記各基板毎に、前記一の色の発光素子を駆動し、前記一の色の発光素子の発光量を実質的に共通な外部光センサによって検出する第1のステップと、そのときの前記光センサの出力から予想される光センサ出力の基準値を演算する第2のステップと、前記光センサ出力の基準値を前記メモリ手段に記憶する第3のステップを備えた一連のステップを、前記各色の発光素子について行うことを特徴とするバックライト装置の調整方法であることが好ましい。
本実施形態に係る発明では、前記発光素子を駆動して、その輝度又は色度の前記基板内における基板内ばらつきの情報を前記外部光センサによって検出する第4のステップと、前記発光素子の基板内ばらつきの情報を前記メモリ手段に記憶させる第5のステップを備えることを特徴とするバックライト装置の調整方法であることが好ましい。
本発明の参考に係る発明では、前記発光素子が発光素子群であることを特徴とするバックライト装置の調整方法であることが好ましい。
本実施形態に係る発明では、前記第4のステップ及び第5のステップを行った後に、前記第1のステップ、前記第2のステップ及び前記第3のステップを行うことを特徴とするバックライト装置の調整方法であることが好ましい。
本実施形態に係る発明では、前記外部光センサが画像として輝度又は色度を検出する外部光センサであることを特徴とするバックライト装置の調整方法であることが好ましい。
本実施形態に係る発明では、少なくとも前記第3のステップを、前記基板と前記外部光センサの間に拡散板を設置して実行することを特徴とするバックライト装置の調整方法であることが好ましい。
Moreover, in the above embodiment, although the case where an optical sensor is used in all the tiles is described, the optical sensor may be mounted on only some tiles.
The invention according to the present embodiment is a method for adjusting a backlight device including a plurality of substrates each including a light emitting element, an optical sensor, and a memory means, wherein the light emitting element is driven for each of the substrates, and the light emitting element The first step of detecting the amount of emitted light by an external light sensor substantially common to the respective substrates, and the second step of calculating a reference value of the expected optical sensor output from the output of the optical sensor at that time And a third step of storing a reference value of the optical sensor output in the memory means.
According to the above invention, it is possible to provide a method for adjusting a substrate that can be incorporated into a backlight device as it is.
In the invention according to this embodiment, the light emitting element includes a plurality of light emitting elements having different light emission colors, and the light emitting element of one color is driven for each of the substrates, and light emission of the light emitting element of the one color is performed. A first step of detecting a quantity by a substantially common external light sensor; a second step of calculating a reference value of an optical sensor output expected from the output of the optical sensor at that time; and the optical sensor output Preferably, the backlight device adjustment method is characterized in that a series of steps including a third step of storing the reference value in the memory means is performed for the light emitting elements of the respective colors.
In the invention according to the present embodiment, the fourth step of driving the light emitting element and detecting information on the variation in the substrate of the brightness or chromaticity in the substrate by the external light sensor, and the substrate of the light emitting element Preferably, the backlight device adjustment method includes a fifth step of storing information on internal variation in the memory means.
In the invention according to the reference of the present invention, the backlight device adjustment method is preferably characterized in that the light emitting element is a light emitting element group.
In the invention according to this embodiment, after performing the fourth step and the fifth step, the first step, the second step, and the third step are performed. It is preferable that this adjustment method.
In the invention according to the present embodiment, the backlight device adjustment method is preferably characterized in that the external light sensor is an external light sensor that detects luminance or chromaticity as an image.
The invention according to this embodiment is preferably a method for adjusting a backlight device, wherein at least the third step is performed by installing a diffusion plate between the substrate and the external light sensor. .
本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
1 液晶表示装置
2 光センサ
3 LED配置領域
4 LEDチップ
5 金線
10、10Z 集積回路素子
10A A/Dコンバータ
10B 書き換え可能ROM
10C LED駆動回路
10D LED制御回路
11 マイコン
12 タイル
12A ベース基板
13 コネクタ
14 放熱板
15 透明封止樹脂
16 ケーブル
17 スルーホール
18 配線
20 シャーシ
21 高反射部材
22 拡散板
23 液晶パネル
24 コントロール基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid
10C
Claims (22)
前記複数の基板は、縦及び横方向にそれぞれ複数配置されており、
前記光センサは、前記各基板における前記発光素子が配された面の略中央に配置され、前記各基板内の発光素子の光及び隣接する基板内の発光素子が発した光を検出し、
前記各基板の前記メモリ手段には、前記発光素子が所定の輝度又は色度の光を発する条件における前記光センサの出力値に対応する情報が記憶されており、
前記光センサの出力を前記対応するメモリ手段に記憶された情報に基づいて標準化し、前記標準化された光センサの出力が前記バックライト装置の輝度又は色度の設定値に一致するように、前記駆動回路に対する制御信号を生成する制御回路を備え、
前記制御回路は、前記各基板内で前記制御信号に基づくフィードバック制御を行い、
前記駆動回路は、前記制御回路の制御により前記発光素子を駆動する
ことを特徴とするバックライト装置。 A backlight device comprising a plurality of light emitting elements, a plurality of substrates provided with optical sensors and memory means, and a drive circuit for driving the light emitting elements,
The plurality of substrates are arranged in the vertical and horizontal directions, respectively.
The optical sensor is disposed at substantially the center of the surface of each substrate on which the light emitting element is disposed, and detects light emitted from the light emitting element in each substrate and light emitted from the light emitting element in the adjacent substrate,
In the memory means of each substrate, information corresponding to an output value of the photosensor in a condition in which the light emitting element emits light having a predetermined luminance or chromaticity is stored .
The output of the photosensor is standardized based on the information stored in the corresponding memory means, so that the output of the standardized photosensor matches the set value of luminance or chromaticity of the backlight device. A control circuit for generating a control signal for the drive circuit;
The control circuit performs feedback control based on the control signal in each substrate,
The backlight device , wherein the drive circuit drives the light emitting element under the control of the control circuit .
前記基板内の前記発光素子が所定の輝度又は色度の光を発する条件における前記光センサの出力値に対応する情報が記憶されている第1のメモリと、
前記基板内の発光素子の基板内ばらつきに対応する情報が記憶されている第2のメモリを備えることを特徴とする請求項12から15のいずれか1項に記載のバックライト装置。 Said memory means
A first memory in which information corresponding to an output value of the photosensor in a condition in which the light emitting element in the substrate emits light having a predetermined luminance or chromaticity is stored;
16. The backlight device according to claim 12, further comprising: a second memory in which information corresponding to in-substrate variation of the light emitting elements in the substrate is stored.
前記バックライト装置からの光の透過状態を制御することにより画像を表示する非自発光型画像表示パネルを備えることを特徴とする表示装置。 The backlight device according to any one of claims 1 to 19 ,
A display device comprising a non-self-luminous image display panel that displays an image by controlling a transmission state of light from the backlight device.
前記複数の基板は、縦及び横方向にそれぞれ複数配置されており、
前記光センサが、前記各基板における前記発光素子が配された面の略中央に配置されており、
前記メモリ手段には前記基板に備えられた発光素子が所定の輝度又は色度の光を発する条件における前記光センサの出力値に対応する情報が記憶されており、
前記駆動回路が前記発光素子を駆動するステップと、
前記光センサが、前記各基板内の発光素子の光及び隣接する基板内の発光素子が発した光を検出するステップと、
前記制御回路が、前記光センサの出力を前記メモリ手段に記憶された情報を用いて標準化し、前記駆動回路に対して前記標準化された光センサの出力が設定された輝度又は色度になるような制御信号を生成して前記駆動回路に伝達し、前記各基板内で前記制御信号に基づくフィードバック制御を行うステップと、を有することを特徴とするバックライト装置の駆動方法。 A driving method of a backlight device including a plurality of light emitting elements, a plurality of substrates provided with optical sensors and memory means, a driving circuit, and a control circuit,
The plurality of substrates are arranged in the vertical and horizontal directions, respectively.
The optical sensor is disposed at substantially the center of the surface of the substrate on which the light emitting element is disposed;
The memory means stores information corresponding to the output value of the photosensor under the condition that the light emitting element provided on the substrate emits light of a predetermined luminance or chromaticity,
The drive circuit driving the light emitting element;
The optical sensor detecting light emitted from the light emitting elements in each of the substrates and light emitted from the light emitting elements in the adjacent substrates;
The control circuit standardizes the output of the photosensor using information stored in the memory means, so that the output of the standardized photosensor with respect to the drive circuit has a set luminance or chromaticity. the driving method of the backlight device is transmitted to the drive circuit generates a Do control signal, and having the steps of: performing a feedback control based on the control signal in said each substrate.
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