JP5462790B2 - 固体発光ディスプレイにおける温度誘導色ドリフトの補正 - Google Patents

Description

本発明は、固体発光に関し、より詳細には、調整可能な個体発光パネルならびに個体発光パネルの光出力を調整するシステムおよび方法に関する。

固体発光アレイは、多数の発光用途のために使用される。例えば、固体発光デバイスのアレイを含む固体発光パネルは、建築照明および／またはアクセント照明などにおいて、直接照射源として使用されてきた。固体発光デバイスは、例えば、１つまたは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むパッケージングされた発光デバイスを含んでもよい。無機ＬＥＤは、通常、ｐ−ｎ接合を形成する半導体層を含む。有機発光層を含む有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）は、別のタイプの固体発光デバイスである。通常、固体発光デバイスは、発光層または領域において、電子キャリア、すなわち、電子と正孔の再結合によって光を生成する。

固体発光パネルは、一般に、携帯式電子デバイスで使用される液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）ディスプレイスクリーンなどの小型ＬＣＤディスプレイスクリーン用のバックライトとして使用される。さらに、ＬＣＤテレビジョンディスプレイなどの大型ディスプレイ用のバックライトとしての固体発光パネルの使用における関心が高まってきた。

小型ＬＣＤスクリーンの場合、バックライト組立体は、通常、ＬＥＤによって放出される青の光の一部を黄の光に変換する波長変換蛍光体がコーティングされた青発光ＬＥＤを含む白ＬＥＤ発光デバイスを使用する。得られる光は、青の光と黄の光との結合したものであるが、観測者には白に見える可能性がある。しかし、こうした機構によって生成される光は白に見える可能性があるが、こうした光によって照射される物体は、光のスペクトルが制限されるため、自然な色合いを有するように見えない可能性がある。例えば、光は、可視スペクトルの赤の部分において少ないエネルギーを有する可能性があるため、物体の赤色は、こうした光によって十分に照射されない可能性がある。結果として、物体は、こうした光源下で見られると不自然な色合いを有するように見える可能性がある。

光源のカラーレンダリングインデックスは、光源によって生成される光が広範囲の色を正確に照射する能力の客観的尺度である。カラーレンダリングインデックスは、単色光源についての本質的にゼロから白熱光源についてのほぼ１００までの範囲をとる。蛍光ベース固体光源から生成される光は、比較的低いカラーレンダリングインデックスを有する可能性がある。

大型バックライトおよび照射用途の場合、発光パネルによって照射される物体および／またはディスプレイスクリーンがより自然に見えるように、高いカラーレンダリングインデックスを有する白の光を生成する発光源を設けることが望ましいことが多い。よって、こうした発光源は、通常、赤、緑、および青発光デバイスを含む固体発光デバイスのアレイを含むことがある。赤、緑、および青発光デバイスが同時に駆動されると、得られる結合光は、赤、緑、および青光源の相対的強度に応じて白またはほぼ白に見える可能性がある。「白（ｗｈｉｔｅ）」と考えられる可能性がある多くの異なる光の色相（ｈｕｅ）が存在する。例えば、ナトリウム蒸気発光デバイスによって生成される光などの一部の「白の」光は、色が、黄みがかって見える可能性があり、一方、一部の蛍光性発光デバイスによって生成される光などの他の「白の」光は、色がより青みがかって見える可能性がある。

特定の光源の色度は、光源の「色点」と呼ばれてもよい。白光源の場合、色度は、光源の「白点」と呼ばれてもよい。白光源の白点は、所与の温度まで加熱された黒体放射体によって放出される光の色に相当する色度点の軌跡に沿って下がる可能性がある。相応して、白点は、光源の相関色温度（ＣＣＴ）によって識別されてもよく、ＣＣＴは、加熱された黒体放射体が光源の色相に一致する温度である。白い光は、通常、約４０００Ｋと８０００Ｋとの間のＣＣＴを有する。４０００ＫのＣＣＴを有する白い光は、黄みがかった色を有し、一方、８０００ＫのＣＣＴを有する白い光は、色が青みがかる。

米国特許出願第１１／６０１，５００号明細書

本発明の一部の実施形態は、複数の固体発光デバイスを有するバックライトユニットを含むディスプレイを制御する方法を提供する。これらの方法は、ディスプレイ用の目標色点を受け取ること、ディスプレイに関連する温度を測定すること、測定温度に応じて補償目標色点を生成すること、および、補償目標色点を生成するように、バックライトユニットの色点を設定することを含む。バックライトユニットの色点を設定することは、複数の固体発光デバイスの少なくとも１つに印加されるパルス幅変調電流駆動信号のパルス幅を変更することを含んでもよい。

目標色点は、２次元色空間内にｘ座標およびｙ座標を含んでもよく、補償目標色点を生成することは、変換式を使用して目標色点のｘ座標を変換することを含んでもよい。変換式は、線形変換係数を含む線形変換式を含んでもよい。

一部の実施形態では、変換式は第１変換式を含み、補償目標色点を生成することは、第２変換式を使用して目標色点のｙ座標を変換することを含んでもよい。

線形変換係数は第１線形変換係数を含み、第２変換式は、第２線形変換係数を含む線形変換式を含んでもよい。

補償目標色点は、測定温度と較正温度との差に応じて生成されてもよい。

特定の実施形態では、補償目標色点は、式Ｘ’＝Ｘ＋ｍｘ^*ＤｅｌｔａＴおよびＹ’＝Ｙ＋ｍｙ^*ＤｅｌｔａＴを使用して生成されてもよく、ここで、（Ｘ，Ｙ）は目標色点の座標であり、（Ｘ’，Ｙ’）は補償目標色点の座標であり、ｍｘおよびｍｙは、それぞれ、第１および第２の線形変換係数を含み、ＤｅｌｔａＴは、測定温度と較正温度との差を表す。

バックライトユニットの色点を補償目標色点に設定することは、バックライトにおいて複数の固体発光デバイスの少なくとも１つに印加されるパルス幅変調信号を調整することを含む。

本発明の一部のさらなる実施形態による固体バックライトユニットを含むディスプレイを較正する方法は、ディスプレイの温度を第１温度レベルに設定すること、固体バックライトユニットから光を生成させること、および、第１温度レベルでディスプレイによって出力される光の第１色点を測定することを含む。温度は、第１温度レベルと異なる第２温度レベルに設定され、光は、固体バックライトユニットから生成され、ディスプレイによって出力される光の第２色点は、第２温度レベルで測定される。変換係数は、第１色点、第２色点、および第１温度と第２温度との温度差に応じて生成される。変換係数は、その後、後で使用するためにディスプレイに格納される。

変換係数は、線形式を得るために線形曲線フィッティングを実施することによって生成されてもよく、また、変換係数は、線形式の傾斜であってよい。

第１色点は、外部色彩計を使用して測定されてもよい。

一部の実施形態によるディスプレイは、固体バックライトユニットと、固体バックライトユニットに結合されたフィードバック制御システムとを含む。フィードバック制御システムは、ディスプレイについて目標色点を受け取り、ディスプレイに関連する温度を測定し、測定温度に応じて補償目標色点を生成し、補償目標色点を生成するように、バックライトユニットの色点を設定するよう構成される。

制御システムは、コントローラと、コントローラに結合しており、かつ、バックライトユニットの光出力を測定するよう構成された光センサと、コントローラに結合しており、かつ、コントローラからのコマンド信号に応答してバックライトユニット内の固体発光素子にパルス幅変調電流駆動信号を供給するよう構成された電流ドライバとを含んでもよい。コントローラは、固体バックライトユニット内の少なくとも１つの固体発光デバイスに印加されるパルス幅変調信号を制御するよう構成されてもよい。

目標色点は、２次元色空間内のｘ座標およびｙ座標を含んでもよく、制御システムは、補償色点を得るために、変換式を使用して目標色点のｘ座標を変換するよう構成されてもよい。

変換式は、線形変換係数を含む線形変換式を含んでもよい。

制御システムは、第２線形変換係数を含む第２変換式を使用して目標色点のｙ座標を変換するよう構成されてもよい。

制御システムは、測定温度と較正温度との差に応じて補償目標色点を生成するよう構成されてもよい。

特定の実施形態では、制御システムは、式Ｘ’＝Ｘ＋ｍｘ^*ＤｅｌｔａＴおよびＹ’＝Ｙ＋ｍｙ^*ＤｅｌｔａＴを使用して補償目標色点を生成するよう構成されてもよく、ここで、（Ｘ，Ｙ）は目標色点の座標であり、（Ｘ’，Ｙ’）は補償目標色点の座標であり、ｍｘおよびｍｙは、それぞれ、第１および第２の線形変換係数であり、ＤｅｌｔａＴは、測定温度と較正温度との差を表す。

添付図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含まれ、また、本出願に組込まれかつ本出願の一部を構成し、本発明の実施形態を示す。

従来のＬＣＤディスプレイの略図である。 本発明の一部の実施形態による固体発光タイルの正面図である。 本発明の一部の実施形態による固体発光タイル内のＬＥＤの電気的相互接続を示す略回路図である。 本発明の一部の実施形態による複数の固体発光タイルを含むバー組立体の正面図である。 複数のバー組立体を含む、本発明の一部の実施形態による発光パネルの正面図である。 本発明の一部の実施形態による発光パネルシステムを示す略ブロック図である。 本発明の一部の実施形態による発光パネル上の光センサの可能な構成を示す略図である。 本発明の一部の実施形態による発光パネル上の光センサの可能な構成を示す略図である。 本発明の一部の実施形態による発光パネル上の光センサの可能な構成を示す略図である。 本発明の一部の実施形態による発光パネル上の光センサの可能な構成を示す略図である。 本発明の一部の実施形態による発光パネルシステムの要素を示す略図である。 本発明の一部の実施形態による発光パネルシステムの要素を示す略図である。 本発明のある態様を示すＣＩＥ色チャートのグラフを示す図である。 ＬＣＤバックライトユニットの（ｘ，ｙ）色点のグラフを示す図である。 ＬＣＤディスプレイの（ｘ，ｙ）色点のグラフを示す図である。 本発明の一部の実施形態によるシステムおよび／または方法を示すフローチャート図である。 本発明の一部の実施形態によるシステムおよび／または方法を示すフローチャート図である。

本発明の実施形態は、ここで、本発明の実施形態がそこで示される添付図面を参照して以降でより完全に述べられる。しかし、本発明は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、また、本明細書で述べる実施形態に限定されるものとして解釈されるべきでない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底しておりかつ完璧であるように提示され、また、本発明の範囲を当業者に完全に伝えることになる。同じ数字は、全体を通して同じ要素を指す。

用語、第１（ｆｉｒｓｔ）、第２（ｓｅｃｏｎｄ）などは、種々の要素を述べるために本明細書で使用される可能性があるが、これらの要素は、これらの用語によって制限されるべきでないことが理解されるであろう。これらの用語は、１つの要素を別の要素と区別するために使用されるだけである。例えば、本発明の範囲から逸脱することなく、第１要素は第２要素と呼ばれることができ、同様に、第２要素は第１要素と呼ばれることができる。本明細書で使用されるように、用語「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」は、関連する挙げたアイテムの１つまたは複数の任意の組合せまたはすべての組合せを含む。

層、領域、または基板などの要素が、別の要素「の上に（ｏｎ）」存在するか、または、別の要素「の上に（ｏｎｔｏ）」延在するものとして言及されるとき、その要素は、他の要素の上に直接存在しうるか、または、別の要素の上に直接延在しうる、すなわち、介在する要素が存在してもよいことが理解されるであろう。対照的に、要素が、別の要素「の上に直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）」存在するか、または、別の要素「の上に直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎｔｏ）」延在するものとして言及されるとき、介在する要素は存在しない。要素が、別の要素に「接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」または「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」ものとして言及されるとき、その要素は、他の要素に直接に接続されるかまたは結合されうる、すなわち、介在する要素が存在してもよいことも理解されるであろう。対照的に、要素が、別の要素に「直接接続される（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」または「直接結合される（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ）」ものとして言及されるとき、介在する要素は存在しない。

「下に（ｂｅｌｏｗ）」か、「上に（ａｂｏｖｅ）」か、「上側の（ｕｐｐｅｒ）」か、「下側の（ｌｏｗｅｒ）」か、「水平の（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」か、または「垂直の（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」などの相対的な用語は、図に示すように、１つの要素、層、または領域の、別の要素、層、または領域に対する関係を述べるために本明細書で使用されてもよい。これらの用語は、図に示す配置に加えて、デバイスの異なる配置を包含することを意図されることが理解されるであろう。

本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を述べるためだけのものであり、本発明を制限することを意図されない。本明細書で使用されるように、単数形「ある（ａ）」、「ある（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、文脈が別途明確に指示しない限り、複数形も含むことを意図される。本明細書で使用されるとき、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、および／または、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、述べる特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または、コンポーネントの存在を指定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、コンポーネント、および／または、そのグループの存在または付加を排除しないことがさらに理解されるであろう。

別途規定されない限り、本明細書で使用される（技術用語および科学用語を含む）すべての用語は、本発明が属する当分野の技術者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書で使用される用語は、本明細書および関連技術の文脈において用語の意味と一貫性がある意味を有するものとして解釈されるべきであり、また、本明細書で明示的に規定されない限り、理想化された意味でまたは過度に公式な意味で解釈されることがないことがさらに理解されるであろう。

本発明は、本発明の実施形態による、方法、システム、およびコンピュータプログラム製品のフローチャート図および／またはブロック図を参照して以下で述べられる。フローチャート図および／またはブロック図の一部のブロック、ならびに、フローチャート図および／またはブロック図の一部のブロックの組合せは、コンピュータプログラム命令によって実施されうることが理解されるであろう。これらのコンピュータプログラム命令は、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、状態機械、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）または他の処理回路、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または、機械を生成するなどのための他のプログラマブルデータ処理装置に格納されるかまたはそこで実施されてもよいため、コンピュータまたは他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサによって実行される命令は、フローチャートおよび／またはブロック図の１つまたは複数のブロックで指定される機能／行為を実施する手段を生成する。

コンピュータまたは他のプログラマブルデータ処理装置に特定の方法で機能するよう指示しうるこれらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ読取り可能メモリに格納されてもよいため、コンピュータ読取り可能メモリに格納された命令は、フローチャートおよび／またはブロック図の１つまたは複数のブロックで指定される機能／行為（ａｃｔ）を実施する命令手段を含む製造品を生成する。

コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータまたは他のプログラマブルデータ処理装置にロードされて、コンピュータ実施式プロセスを生成するように一連の動作ステップがコンピュータまたは他のプログラマブル装置上で実施されるようにしてもよいため、コンピュータまたは他のプログラマブル装置上で実行される命令は、フローチャートおよび／またはブロック図の１つまたは複数のブロックで指定される機能／行為を実施するステップを提供する。ブロックで述べる機能／行為は、動作説明で述べる順序に従わずに起こってもよいことが理解される。例えば、連続して示される２つのブロックは、実際には、実質的に同時に実行されてもよく、または、ブロックは、関係する機能／行為に応じて、時として逆の順序で実行されてもよい。図の一部は、通信の主要な方向を示すために通信経路上に矢印を含むが、通信は、示す矢印と反対方向に起こってもよいことが理解される。

固体バックライトユニット２００を含むＬＣＤディスプレイ１１０の略図が図１に示される。図１に示すように、固体バックライトユニット２００によって生成される白の光は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）色フィルタ１２０のマトリクスを通して伝達される。特定の色フィルタ１２０を通した光の伝達は、色フィルタ１２０に関連する個々にアドレス指定可能な液晶シャッタ１３０によって制御される。液晶シャッタ１３０の動作は、例えば、ホストコンピュータ、テレビジョンチューナ、または他のビデオ源によって供給されるビデオデータに応答して、シャッタコントローラ１２５によって制御される。

ＬＣＤディスプレイの多くのコンポーネントは、温度依存性をもつ光学特性を有する。例えば、透過率および／または周波数応答などの液晶シャッタ１３０および／または色フィルタ１２０の光学特性は、温度と共にシフトする可能性がある。同様に、バックライト制御システム内の光センサの応答特性は、温度と共にシフトする可能性がある。問題を大きくするように、バックライトユニット２００の外にあるディスプレイ１１０の要素の光学特性のシフトは、バックライトユニット２００内に位置する光センサによって検出可能でない可能性がある。例えば、バックライトユニット１５０内に位置する光センサは、液晶シャッタ１３０および／または色フィルタ１２０の光学特性の変化によって生じるディスプレイ１１０の出力の色点シフトを検出できない可能性がある。較正温度と比較した、実際のシステムとの温度の差が大きければ大きいほど、色点エラーが大きくなる可能性がある。

生産時、ディスプレイの色点は、ディスプレイ１１０がウォームアップ状態（例えば、約７０℃）にあるときに較正されてもよい。しかし、フルサイズディスプレイの熱質量が大きいため、ＬＣＤディスプレイ１１０が、スイッチオンされた後に、完全にウォームアップされた状態に達するために比較的長い期間がかかる可能性がある。ウォームアップ期間中、ディスプレイの実際の色点は、バックライト制御システム内の光センサによって測定される色点と異なる可能性がある。すなわち、バックライトユニット２００は、特定の色点を有する光を生成するように、較正され制御される可能性があるが、ディスプレイ１１０によって出力される光の実際の色点は、所望の色点からシフトする可能性がある。最も大きな色点エラーは、最初のパワーアップ時に起こる可能性があり、また、システムが完全にウォームアップされる（１〜２時間かかる可能性がある）まで、徐々に減少する可能性がある。

ＬＣＤディスプレイ用の固体バックライトユニットは、複数の固体発光素子を含んでもよい。固体発光素子は、２次元発光パネルを形成するように配列されうる１つまたは複数の固体発光タイル上に配列されてもよい。ここで図２を参照すると、固体発光タイル１０は、固体発光タイル１０上に、規則的なかつ／または不規則的な２次元アレイで配列される多数の固体発光素子１２を含んでもよい。タイル１０は、例えば、１つまたは複数の回路素子がその上に実装されてもよいＰＣＢ（プリント回路板）を含んでもよい。特に、タイル１０は、金属コアであって、パターニングされた金属トレース（図示せず）がその上に形成されてもよいポリマーコーティングを金属コア上に有する、金属コアを含むＭＣＰＣＢ（金属コアＰＣＢ）を含んでもよい。市販のＭＣＰＣＢ材料およびそれと同様の材料は、例えば、Ｂｅｒｇｑｕｉｓｔ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能である。ＰＣＢは、さらに、熱ビアを有する重いクラッド（４オンス（１１３．３９８ｇ）以上の銅）および／または従来のＦＲ−４ ＰＣＢ材料を含んでもよい。ＭＣＰＣＢ材料は、従来のＰＣＢ材料と比較して改善された熱性能を提供する可能性がある。しかし、ＭＣＰＣＢ材料はまた、金属コアを含まない可能性がある従来のＰＣＢ材料より重い可能性がある。

図２に示す実施形態では、発光素子１２は、１クラスタ当たり４つの固体発光デバイスのマルチチップクラスタである。タイル１０において、４つの発光素子１２が、第１経路２０において直列に配列され、一方、４つの発光素子１２が、第２経路２１において直列に配列される。第１経路２０の発光素子１２は、例えばプリント回路によって、タイル１０の第１端に配列された４つのアノードコンタクト２２のセットに、また、タイル１０の第２端に配列された４つのカソードコンタクト２４のセットに接続される。第２経路２１の発光素子１２は、タイル１０の第２端に配列された４つのアノードコンタクト２６のセットに、また、タイル１０の第１端に配列された４つのカソードコンタクト２８のセットに接続される。

図２および３を参照すると、固体発光素子１２は、例えば、有機および／または無機発光デバイスを含んでもよい。固体発光素子１２は、複数のＬＥＤチップ１６Ａ〜１６Ｄがその上に実装されるキャリア基板を含むパッケージングされたディスクリート電子コンポーネントを含んでもよい。他の実施形態では、１つまたは複数の固体発光素子１２は、タイル１０の表面上の電気トレース上に直接実装されたＬＥＤチップ１６Ａ〜１６Ｄを含んでもよく、マルチチップモジュールまたはチップオンボード組立体を形成する。適したタイルは、特許文献１に開示され、その開示は参照により本明細書に組込まれる。

ＬＥＤチップ１６Ａ〜１６Ｄは、少なくとも、赤ＬＥＤ１６Ａ、緑ＬＥＤ１６Ｂ、および青ＬＥＤ１６Ｃを含んでもよい。青および／または緑ＬＥＤは、Ｃｒｅｅ、Ｉｎｃ．から入手可能なＩｎＧａＮベース青および／または緑ＬＥＤチップであってよい。赤ＬＥＤは、例えば、Ｅｐｉｓｔａｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｏｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｅ ＧｍｂＨなどから入手可能なＡｌＩｎＧａＰＬＥＤチップであってよい。発光デバイス１２は、より多くの緑の光を利用可能にするために、さらなる緑ＬＥＤ１６Ｄを含んでもよい。

一部の実施形態では、ＬＥＤ１６Ａ〜１６Ｄは、約９００μｍ以上のエッジ長を有する正方形または矩形の周縁を有してもよい（すなわち、いわゆる「パワーチップ」）。しかし、他の実施形態では、ＬＥＤ１６Ａ〜１６Ｄは、５００μｍ以下のエッジ長を有してもよい（すなわち、いわゆる「小型チップ」）。特に、小型ＬＥＤチップは、パワーチップに比べて、よりよい電気変換効率を持って動作する可能性がある。例えば、５００μｍ未満の最大エッジ寸法および２６０μｍ程度に小さい最大エッジ寸法を有する緑ＬＥＤチップは、一般に、９００μｍチップより高い電気変換効率を有し、また、通常、消費電力１ワット当たり光束５５ルーメンを生成し、消費電力１ワット当たり光束９０ルーメン程度の大きさを生成することが知られている。

ＬＥＤ１６Ａ〜１６Ｄは、封入体によって覆われてもよく、封入体は、透明であってよく、かつ／または、光散乱粒子、蛍光体、および／または、所望の放出パターン、色、および／または強度を達成するための他の要素を含んでもよい。発光デバイス１２は、さらに、ＬＥＤ１６Ａ〜１６Ｄを囲む反射体カップ、ＬＥＤ１６Ａ〜１６Ｄの上に搭載されたレンズ、発光デバイスから熱を取除くための１つまたは複数のヒートシンク、静電放電防止チップ、および／または、他の要素を含んでもよい。

タイル１０内の発光素子１２のＬＥＤチップ１６Ａ〜１６Ｄは、図３の略回路図に示すように電気的に相互接続されてもよい。図３に示すように、ＬＥＤは、第１経路２０内の青ＬＥＤ１６Ａが、ストリング２０Ａを形成するために直列に接続されるように相互接続されてもよい。同様に、第１経路２０内の第１の緑ＬＥＤ１６Ｂは、ストリング２０Ｂを形成するために直列に配列されてもよく、一方、第２の緑ＬＥＤ１６Ｄは、別個のストリング２０Ｄを形成するために直列に配列されてもよい。赤ＬＥＤ１６Ｃは、ストリング２０Ｃを形成するために直列に配列されてもよい。各ストリング２０Ａ〜２０Ｄは、それぞれ、タイル１０の第１端に配列されたアノードコンタクト２２Ａ〜２２Ｄおよびタイル１０の第２端に配列されたカソードコンタクト２４Ａ〜２４Ｄに接続されてもよい。

ストリング２０Ａ〜２０Ｄは、第１経路２０または第２経路２１内の対応するＬＥＤのすべて、または、すべてより少ない数を含んでもよい。例えば、ストリング２０Ａは、第１経路２０内の発光素子１２のすべてから青ＬＥＤのすべてを含んでもよい。あるいは、ストリング２０Ａは、第１経路２０内の対応するＬＥＤの部分集合だけを含んでもよい。相応して、第１経路２０は、タイル１０上に並列に配列された４つの直列ストリング２０Ａ〜２０Ｄを含んでもよい。

タイル１０上の第２経路２１は、並列に配列された４つの直列ストリング２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄを含んでもよい。ストリング２１Ａ〜２１Ｄは、それぞれ、タイル１０の第２端に配列されるアノードコンタクト２６Ａから２６Ｄ、および、タイル１０の第１端に配列されるカソードコンタクト２８Ａ〜２８Ｄに接続される。

図２〜３に示す実施形態は、１発光デバイス１２当たり４つのＬＥＤチップ１６を含み、４つのＬＥＤチップ１６は、電気接続されて、１経路２０、２１当たりＬＥＤ１６の少なくとも４つのストリングを形成するが、１発光デバイス１２について、４つより多い、かつ／または、少ないＬＥＤチップ１６が設けられてもよく、また、タイル１０上の１経路２０、２１について４つより多い、かつ／または、少ないストリングが設けられてもよいことが理解されるであろう。例えば、発光デバイス１２は、１つの緑ＬＥＤチップ１６Ｂだけを含んでもよく、その場合、ＬＥＤは、１経路２０、２１当たり３つのストリングを形成するために接続されてもよい。同様に、一部の実施形態では、発光デバイス１２内の２つの緑ＬＥＤチップは、互いに直列に接続されてもよく、その場合、１経路２０、２２当たり緑ＬＥＤチップの単一ストリングだけが存在してもよい。さらに、タイル１０は、複数の経路２０，２１の代わりに単一経路２０だけを含んでもよく、かつ／または，３つ以上の経路２０、２１が、単一タイル１０上に設けられてもよい。

複数のタイル１０が組立てられて、図４Ａに示す大型発光バー組立体３０が形成される。図４Ａに示すように、バー組立体３０は、端と端を接続された２つ以上のタイル１０、１０’、１０”を含んでもよい。相応して、図３および４Ａを参照すると、それぞれ、最も左のタイル１０の第１経路２０のカソードコンタクト２４は、中央タイル１０’の第１経路２０のアノードコンタクト２２に電気接続されてもよく、中央タイル１０’の第１経路２０のカソードコンタクト２４は、最も右のタイル１０”の第１経路２０のアノードコンタクト２２に電気接続されてもよい。同様に、それぞれ、最も左のタイル１０の第２経路２１のアノードコンタクト２６は、中央タイル１０’の第２経路２１のカソードコンタクト２８に電気接続されてもよく、中央タイル１０’の第２経路２１のアノードコンタクト２６は、最も右のタイル１０”の第２経路２１のカソードコンタクト２８に電気接続されてもよい。

さらに、最も右のタイル１０”の第１経路２０のカソードコンタクト２４は、ループバックコネクタ３５によって、最も右のタイル１０”の第２経路２１のアノードコンタクト２６に電気接続されてもよい。例えば、ループバックコネクタ３５は、最も右のタイル１０”の第１経路２０の青ＬＥＤチップ１６Ａのストリング２０Ａのカソード２４Ａを、最も右のタイル１０”の第２経路２１の青ＬＥＤチップ１６Ａのストリング２１Ａのアノード２６に電気接続してもよい。こうして、第１経路２０のストリング２０Ａは、ループバックコネクタ３５の導体３５Ａによって第２経路２１のストリング２１Ａに直列に接続されて、青ＬＥＤチップ１６Ａのストリング２３Ａが形成される。タイル１０、１０’、１０”の経路２０、２１の他のストリングは、同様に接続されてもよい。

ループバックコネクタ３５は、エッジコネクタ、可撓性配線板、または、任意の他の適したコネクタを含んでもよい。さらに、ループコネクタは、タイル１０上に／内に形成された印刷されたトレースを含んでもよい。

図４Ａに示すバー組立体３０は、タイル１０の１次元アレイであるが、他の構成が可能である。例えば、タイル１０は、タイル１０がすべて同じ平面内に位置する２次元アレイで、または、タイル１０がすべて同じ平面内に配列されるわけではない３次元構成で接続されうる。さらに、タイル１０は、矩形または正方形である必要があるのではなく、例えば、６角形、３角形などでありうる。

図４Ｂを参照すると、一部の実施形態では、複数のバー組立体３０が結合されて、例えば、ＬＣＤディスプレイ用のバックライトユニット（ｂａｃｋｌｉｇｈｔｉｎｇ ｕｎｉｔ）（ＢＬＵ）として使用されてもよい発光パネル４０が形成されてもよい。図４Ｂに示すように、発光パネル４０は、それぞれが６つのタイル１０を含む４つのバー組立体３０を含んでもよい。各バー組立体３０の最も右のタイル１０は、ループバックコネクタを含む。相応して、各バー組立体３０は、ＬＥＤの４つのストリング２３（すなわち、１つの赤、２つの緑、および１つの青）を含んでもよい。

一部の実施形態では、バー組立体３０は、４つのＬＥＤストリング２３（すなわち、１つの赤、２つの緑、および１つの青）を含んでもよい。そのため、９つのバー組立体３０を含む発光パネル４０は、ＬＥＤの３６の別個のストリングを有してもよい。さらに、それぞれ８つの固体発光素子１２を有する６つのタイル１０を含むバー組立体３０では、ＬＥＤストリング２３は、直列に接続された４８のＬＥＤを含んでもよい。

あるタイプのＬＥＤ、特に、青および／または緑ＬＥＤの場合、順方向電圧（ｆｏｒｗａｒｄ ｖｏｌｔａｇｅ）（Ｖ_f）は、２０ｍＡの標準的な駆動電流において、チップごとに、公称値から＋／−０．７５Ｖ程度だけ変動する可能性がある。典型的な青または緑ＬＥＤは、３．２ボルトのＶ_fを有してもよい。そのため、こうしたチップの順方向電圧は、２５％程度だけ変動する可能性がある。４８のＬＥＤを含むＬＥＤのストリングの場合、２０ｍＡでストリングを動作させるのに必要とされる総合Ｖ_fは、＋／−３６Ｖ程度だけ変動する可能性がある。

よって、バー組立体内のＬＥＤの特定の特性に応じて、１つの光バー組立体のストリング（例えば、青ストリング）は、別のバー組立体の対応するストリングと比較して、著しく異なる動作パワーを必要とする可能性がある。これらの変動は、複数のタイル１０および／またはバー組立体３０を含む発光パネルの色および／または輝度均一性に著しく影響を及ぼす可能性がある。したがって、Ｖ_f変動は、タイルごとに、かつ／または、バーごとに、輝度および／または色相の変動をもたらす可能性がある。例えば、ストリングごとの電流の差は、ストリングによって出力される束、ピーク波長、および／または、主波長における大きな差をもたらす可能性がある。約５％以上のＬＥＤ駆動電流の変動は、ストリングごとの、かつ／または、タイルごとの、光出力の許容できない変動をもたらす可能性がある。こうした変動は、発光パネルの、全色域または表示可能な色の範囲に著しく影響を及ぼす可能性がある。

さらに、ＬＥＤチップの光出力特性は、その動作寿命中に変化する可能性がある。例えば、ＬＥＤによって出力される光は、経時的に、かつ／または、周囲温度と共に変化する可能性がある。

発光パネルについて一貫性があり制御可能な光出力特性を提供するために、本発明の一部の実施形態は、ＬＥＤチップの２つ以上の直列ストリングを有する発光パネルを提供する。ＬＥＤチップのストリングのそれぞれについて、独立した電流制御回路が設けられる。さらに、ストリングのそれぞれに対する電流は、例えば、ＰＷＭ（パルス幅変調）および／またはＰＦＭ（パルス周波数変調）によって個々に制御されてもよい。ＰＷＭスキームにおいて特定のストリングに印加されるパルスの幅（または、ＰＦＭスキームにおけるパルスの周波数）は、例えば、ユーザ入力および／またはセンサ入力に基づいて動作中に修正されてもよい、事前に格納されたパルス幅（周波数）に基づいてもよい。

よって、図５を参照すると、発光パネルシステム２００が示される。ＬＣＤディスプレイ用のバックライトであってよい発光パネルシステム２００は、発光パネル４０を含む。発光パネル４０は、例えば、上述したように、複数のタイル１０を含んでもよい複数のバー組立体３０を含んでもよい。しかし、本発明の実施形態は、他の構成で形成される発光パネルと共に使用されてもよいことが理解されるであろう。例えば、本発明の一部の実施形態は、単一の大面積タイルを含む固体発光パネルと共に使用されてもよい。

しかし、特定の実施形態では、発光パネル４０は、複数のバー組立体３０を含み、バー組立体３０はそれぞれ、それぞれが同じ主波長を有するＬＥＤの４つの独立したストリング２３のアノードおよびカソードに対応する４つのカソードコネクタおよび４つのアノードコネクタを有してもよい。例えば、各バー組立体３０は、赤ストリング、２つの緑ストリング、および青ストリングを有してもよく、それぞれが、バー組立体３０の一方の側にアノード／カソードコンタクトの対応する対を有する。特定の実施形態では、発光パネル４０は、９つのバー組立体３０を含んでもよい。そのため、発光パネル４０は、３６の別個のＬＥＤストリングを含んでもよい。

電流ドライバ２２０は、発光パネル４０のＬＥＤストリング２３のそれぞれについて独立した電流制御を提供する。例えば、電流ドライバ２２０は、発光パネル４０内の３６の別個のＬＥＤストリングについて独立した電流制御を提供してもよい。電流ドライバ２２０は、コントローラ２３０の制御下で、発光パネル４０の３６の別個のＬＥＤストリングのそれぞれについて一定電流源を提供してもよい。一部の実施形態では、コントローラ２３０は、Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．からのＰＩＣ１８Ｆ８７２２などの８ビットマイクロコントローラを使用して実施されてもよく、ＰＩＣ１８Ｆ８７２２は、３６のＬＥＤストリング２３のために、ドライバ２２０内で３６の別個の電流供給ブロックのＰＷＭ（パルス幅変調）制御を提供するようプログラムされてもよい。

３６のＬＥＤストリング２３のそれぞれについてのパルス幅情報は、コントローラ２３０によって色管理ユニット２６０から得られてもよく、色管理ユニット２６０は、一部の実施形態では、Ａｇｉｌｅｎｔ製ＨＤＪＤ−Ｊ８２２−ＳＣＲ００色管理コントローラなどの色管理コントローラを含んでもよい。

色管理ユニット２６０は、Ｉ２Ｃ（集積回路間）通信リンク２３５を通してコントローラ２３０に接続されてもよい。色管理ユニット２６０は、Ｉ２Ｃ通信リンク２３５上でスレーブデバイスとして構成されてもよく、一方、コントローラ２３０は、リンク２３５上でマスタデバイスとして構成されてもよい。Ｉ２Ｃ通信リンクは、集積回路間の通信のための低速シグナリングプロトコルを提供する。コントローラ２３０、色管理ユニット２６０、および通信リンク２３５は、共に、発光パネル４０から出力される光を制御するよう構成されるフィードバック制御システムを形成してもよい。レジスタＲ１〜Ｒ９などは、コントローラ２３０内の内部レジスタに相当してもよい、かつ／または、コントローラ２３０によってアクセス可能なメモリデバイス（図示せず）内のメモリロケーションに相当してもよい。

コントローラ２３０は、各ＬＥＤストリング用の、すなわち、３６のＬＥＤストリング２３を有する発光ユニット用の、レジスタ、例えば、レジスタＲ１〜Ｒ９、Ｇ１Ａ〜Ｇ９Ａ、Ｂ１〜Ｂ９、Ｇ１Ｂ〜Ｇ９Ｂを含んでもよい。色管理ユニット２６０は、少なくとも３６のレジスタを含んでもよい。レジスタはそれぞれ、ＬＥＤストリング２３のうちの１つのＬＥＤストリングについてパルス幅情報を格納するよう構成される。レジスタの初期値は、初期化／較正プロセスによって決定されてもよい。しかし、レジスタ値は、ユーザ入力２５０および／または発光パネル４０に結合する１つまたは複数のセンサ２４０Ａ〜２４０Ｃからの入力に基づいて経時的に適応的に変更されてもよい。

センサ２４０Ａ〜２４０Ｃは、例えば、温度センサ２４０Ａ、１つまたは複数の光センサ２４０Ｂ、および／または、１つまたは複数の他のセンサ２４０Ｃを含んでもよい。特定の実施形態では、発光パネル４０は、発光パネル内の各バー組立体３０について１つの光センサ２４０Ｂを含んでもよい。しかし、他の実施形態では、１つの光センサ２４０Ｂが、発光パネル内の各ＬＥＤストリング３０について設けられうる。他の実施形態では、発光パネル４０内の各タイル１０は、１つまたは複数の光センサ２４０Ｂを含んでもよい。

一部の実施形態では、光センサ２４０Ｂは、異なる主波長を有する光に優先的に応答するよう構成される光感応性領域を含んでもよい。そのため、異なるＬＥＤストリング２３、例えば、赤ＬＥＤストリング２３Ａおよび青ＬＥＤストリング２３Ｃによって生成される光の波長は、光センサ２４０Ｂから別個の出力を生成してもよい。一部の実施形態では、光センサ２４０Ｂは、可視スペクトルの赤、緑、および青部分において主波長を有する光を独立に検知するよう構成されてもよい。光センサ２４０Ｂは、フォトダイオードなどの１つまたは複数の光感応性デバイスを含んでもよい。光センサ２４０Ｂは、例えば、Ａｇｉｌｅｎｔ製ＨＤＪＤ−Ｓ８３１−ＱＴ３３３ ３色光センサを含んでもよい。

光センサ２４０Ｂからのセンサ出力は、色管理ユニット２６０に供給されてもよく、色管理ユニット２６０は、こうした出力をサンプリングし、サンプリング値をコントローラ２３０に供給して、ストリングごとに光出力の変動を補正するように、対応するＬＥＤストリング２３についてレジスタ値を調整するよう構成されてもよい。一部の実施形態では、色管理ユニット２６０に供給される前に、センサデータを前処理するために、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）が、１つまたは複数の光センサ２４０Ｂと共に各タイル１０上に設けられてもよい。さらに、一部の実施形態では、センサ出力および／またはＡＳＩＣ出力は、コントローラ２３０によって直接サンプリングされてもよい。

光センサ２４０Ｂは、代表的なサンプルデータを取得するために、発光パネル４０内の種々のロケーションに配列されてもよい。別法として、かつ／または、付加的に、所望のロケーションから光を収集するために、光ファイバなどの光ガイドが、発光パネル４０内に設けられてもよい。その場合、光センサ２４０Ｂは、発光パネル４０の光ディスプレイ領域内に配列される必要があるのではなく、例えば、発光パネル４０の背面上に設けられうる。さらに、光スイッチが設けられて、発光パネル４０の異なるエリアからの光を収集する異なる光ガイドからの光を光センサ２４０Ｂに切換えてもよい。そのため、単一光センサ２４０Ｂが使用されて、発光パネル４０上の種々のロケーションからの光を順次収集してもよい。

ユーザ入力２５０は、ＬＣＤパネル上の入力コントロールなどのユーザコントロールによって色温度、輝度、色相などのような発光パネル４０の属性を、ユーザが選択的に調整することを可能にするよう構成されてもよい。

温度センサ２４０Ａは、ストリング２３内のＬＥＤチップ１６の既知の／予想される輝度対温度動作特性に基づいてストリングごとに、かつ／または、色ごとに発光パネルからの光出力を調整する可能性がある色管理ユニット２６０および／またはコントローラ２３０に温度情報を提供してもよい。

相応して、センサ２４０Ａ〜２４０Ｃ、コントローラ２３０、色管理ユニット２６０、電流ドライバ２２０は、発光パネル４０を制御するフィードバック制御システムを形成する。色管理ユニット２６０は別個の要素として示されるが、色管理ユニット２６０の機能は、一部の実施形態では、コントローラ２３０などのコントロールシステムの別の要素によって実施されてもよいことが理解されるであろう。

光センサ２４０Ｂの種々の構成は、図６Ａ〜６Ｄに示される。例えば、図６Ａの実施形態では、単一光センサ２４０Ｂが発光パネル４０内に設けられる。光センサ２４０Ｂは、発光パネル内の２つ以上のタイル／ストリングから光の平均量を受け取る可能性があるロケーションに設けられてもよい。

発光パネル４０の光出力特性に関するより包括的なデータを提供するために、２つ以上の光センサ２４０Ｂが使用されてもよい。例えば、図６Ｂに示すように、バー組立体３０について１つの光センサ２４０Ｂが存在してもよい。その場合、光センサ２４０Ｂは、バー組立体３０の端に位置してもよく、また、光センサ２４０Ｂが関連するバー組立体３０から放出される光の平均／結合量を受け取るよう配置されてもよい。

図６Ｃに示すように、光センサ２４０Ｂは、発光パネル４０の発光領域の周縁内の１つまたは複数のロケーションに配置されてもよい。しかし、一部の実施形態では、光センサ２４０Ｂは、発光パネル４０の発光領域から離れて位置してもよく、また、発光パネル４０の発光領域内の種々のロケーションからの光は、１つまたは複数の光ガイドを通してセンサ２４０Ｂに伝達されてもよい。例えば、図６Ｄに示すように、発光パネル４０の発光領域内の１つまたは複数のロケーション２４９からの光は、タイル１０を通して、かつ／または、横切って延在してもよい光ファイバであってよい光ガイド２４７を介して発光領域から離れたところへ伝達される。図６Ｄに示す実施形態では、光ガイド２４７は、コントローラ２３０および／または色管理ユニット２６０からの制御信号に基づいて光センサ２４０Ｂに接続するように特定のガイド２４７を選択する、光スイッチ２４５で終端する。しかし、光スイッチ２４５がオプションであること、および、光ガイド２４５のそれぞれが光センサ２４０Ｂで終端されてもよいことが理解されるであろう。さらなる実施形態では、光スイッチ２４５の代わりに、光ガイド２４７は、光ガイド２４７にわたって受け取られる光を結合し、結合した光を光センサ２４０Ｂに供給する光結合器で終端してもよい。光ガイド２４７は、部分的に、タイル１０を横切って、かつ／または、通して延在してもよい。例えば、一部の実施形態では、光ガイド２４７は、パネル４０の背面を種々の光収集ロケーションに延び、その後、こうしたロケーションでパネルを貫通して延びてもよい。さらに、光センサ２４０Ｂは、パネルの前面に（すなわち、発光デバイス１６がその上に実装されるパネル４０の面に）、または、パネル４０および／またはタイル１０および／またはバー組立体３０の反対面に実装されてもよい。

ここで図７を参照すると、電流ドライバ２２０は、複数のバードライバ回路３２０Ａ〜３２０Ｄを含んでもよい。１つのバードライバ回路３２０Ａ〜３２０Ｄは、発光パネル４０内の各バー組立体３０のために設けられてもよい。図７に示す実施形態では、発光パネル４０は４つのバー組立体３０を含む。しかし、一部の実施形態では、発光パネル４０は、９つのバー組立体３０を含んでもよく、その場合、電流ドライバ２２０は、９つのバードライバ回路３２０を含んでもよい。図８に示すように、一部の実施形態では、各バードライバ回路３２０は、４つの電流供給回路３４０Ａ〜３４０Ｄ、例えば、対応するバー組立体３０の各ＬＥＤストリング２３Ａ〜２３Ｄについて１つの電流供給回路３４０Ａ〜３４０Ｄを含んでもよい。電流供給回路３４０Ａ〜３４０Ｄの動作は、コントローラ２３０からの制御信号３４２によって制御されてもよい。

電流供給回路３４０Ａ〜３４０Ｂは、各ストリング１３についてのパルス幅変調信号ＰＷＭが論理ＨＩＧＨである間、対応するＬＥＤストリング１３に電流を供給するよう構成される。相応して、各タイミングループについて、ドライバ２２０内の各電流供給回路３４０のＰＷＭ入力は、タイミングループの第１クロックサイクルにおいて論理ＨＩＧＨに設定される。特定の電流供給回路３４０のＰＷＭ入力は、論理ＬＯＷに設定され、それにより、コントローラ２３０内のカウンタが、ＬＥＤストリング２３に対応するコントローラ２３０のレジスタに格納された値に達すると、対応するＬＥＤストリング２３への電流をターンオフする。そのため、発光パネル４０内の各ＬＥＤストリング２３が同時にターンオンされている間、ストリングは、所与のタイミングループ中に異なる時刻でターンオフされ、タイミングループ内でＬＥＤストリングに異なるパルス幅を与えることになる。ＬＥＤストリング２３の見かけの輝度は、ＬＥＤストリング２３のデューティサイクル、すなわち、ＬＥＤストリング２３が、その中で電流を供給されるタイミングループの割合にほぼ比例する可能性がある。

ＬＥＤストリング２３は、ターンオンされている期間の間、実質的に一定の電流を供給される可能性がある。電流信号のパルス幅を操作することによって、ＬＥＤストリング２３を通過する平均電流は、オン状態電流を実質的に一定の値に維持している間でも、変えられる可能性がある。そのため、印加電流によって変動する可能性がある、ＬＥＤストリング２３内のＬＥＤ１６の主波長は、ＬＥＤ１６を通過する平均電流がたとえ変わっても、実質的に安定したままである可能性がある。同様に、ＬＥＤストリング２３によって消費される単位電力当たりの光束は、例えば、ＬＥＤストリング２３の平均電流が可変電流源を使用して操作される場合に比べて、種々の電流レベルにおいてより一定のままである可能性がある。

特定のＬＥＤストリングに対応するコントローラ２３０のレジスタに格納される値は、通信リンク２３５を通じて色管理ユニット２６０から受け取られる値に基づいてもよい。別法として、かつ／または、付加的に、レジスタ値は、センサ２４０からコントローラ２３０によって直接サンプリングされた値および／または電圧レベルに基づいてもよい。

一部の実施形態では、色管理ユニット２６０は、デューティサイクルに相当する値（すなわち、０から１００の値）を提供してもよく、その値は、コントローラ２３０によって、タイミングループ内のサイクル数に基づいてレジスタ値に変換されてもよい。例えば、色管理ユニット２６０は、特定のＬＥＤストリング２３が５０％のデューティサイクルを有するべきであることを、通信リンク２３５を介してコントローラ２３０に指示する。タイミングループが１０，０００クロックサイクルを含む場合、コントローラが各クロックサイクルによってカウンタを増分すると仮定すると、コントローラ２３０は、問題となるＬＥＤストリングに対応するレジスタに５０００の値を格納してもよい。そのため、特定のタイミングループでは、カウンタは、ループの開始時にゼロにリセットされ、ＬＥＤストリング２３は、ＬＥＤストリング２３に便宜を与える電流供給回路３４０に適切なＰＷＭ信号を送出することによってターンオンされる。カウンタが、５０００の値まで計数したとき、電流供給回路３４０についてのＰＷＭ信号はリセットされ、それにより、ＬＥＤストリングをターンオフする。

一部の実施形態では、ＰＷＭ信号のパルス繰返し周波数（すなわち、パルス繰返しレート）は、６０Ｈｚを超えてもよい。特定の実施形態では、ＰＷＭ期間は、２００Ｈｚ以上の全ＰＷＭパルス繰返し周波数について５ｍｓ以下であってよい。遅延は、カウンタが、単一タイミングループ内で１００回だけ増分されるように、ループ内に含まれてもよい。そのため、所与のＬＥＤストリング２３についてのレジスタ値は、ＬＥＤストリング２３についてのデューティサイクルに直接相当してもよい。しかし、ＬＥＤストリング２３の輝度が適切に制御される場合、任意の適した計数プロセスが使用されてもよい。

コントローラ２３０のレジスタ値は、センサ値を変更することを考慮するために、時々更新されてもよい。一部の実施形態では、更新されるレジスタ値は、１秒当たり多数回、色管理ユニット２６０から取得されてもよい。

さらに、コントローラ２３０によって色管理ユニット２６０から読取られるデータは、所与のサイクル内に起こる変化量を制限するために、フィルタリングされてもよい。例えば、変更された値が色管理ユニット２６０から読取られるとき、エラー値が計算されスケーリングされて、従来のＰＩＤ（比例積分微分）フィードバックコントローラの場合と同様に、比例制御（「Ｐ」）が提供されてもよい。さらに、エラー信号は、ＰＩＤフィードバックループの場合と同様に、積分方式で、かつ／または、微分方式でスケーリングされてもよい。変更された値のフィルタリングおよび／またはスケーリングは、色管理ユニット２６０で、かつ／または、コントローラ２３０で実施されてもよい。

一部の実施形態では、ディスプレイシステム２００の較正は、例えば、光センサ２４０Ｂからの信号を使用して、ディスプレイシステム自体によって実施されてもよい（すなわち、自己較正）。しかし、本発明の一部の実施形態では、ディスプレイシステム２００の較正は、外部較正システムによって実施されてもよい。

先に述べたように、ユーザ入力２５０は、ＬＣＤパネル上の入力コントロールなどのユーザコントロールによって色温度、輝度、色相などのようなディスプレイの属性を、ユーザが選択的に調整することを可能にしてもよい。特に、ユーザ入力２５０は、ユーザが、ディスプレイ１１０について色点または白点を指定することを可能にしてもよい。

しかし、ＬＣＤディスプレイの多くのコンポーネントは、温度依存性がある光学特性を有する。例えば、ＬＣＤディスプレイ用の液晶シャッタおよび／または色フィルタの光学特性は、温度と共にシフトする可能性がある。同様に、バックライト制御システムにおける光センサ２４０Ｂの応答特性は、温度と共にシフトする可能性がある。さらに、バックライトユニット２００の外にあるＬＣＤディスプレイの要素の光学特性のシフトは、バックライトユニット２００内に位置する光センサ２４０Ｂによって検出可能でなくてもよい。例えば、光センサ２４０Ｂは、ディスプレイの液晶シャッタおよび／または色フィルタの光学特性の変化によって生じる色点シフトを検出することができない可能性がある。

本発明の一部の実施形態は、バックライトユニット２００のフィードバック制御システムを使用して温度誘導色度エラーを補償する技法を提供する。

バックライトユニット２００の色点は、２次元色空間内でプロットされうる。例えば、図９は、１９３１ ＣＩＥ色度図のおよその表現である。１９３１ ＣＩＥ色度図は、すべての可視色が、（ｘ，ｙ）座標のセットによって一意に表される２次元色空間である。他の２次元色空間が、当技術分野で知られており、本発明の一部の実施形態において使用されてもよい。

図９を参照すると、完全飽和（すなわち、純粋）色は、チャート上で３８０ｎｍから７００ｎｍへ延びる波長数によって示すように１９３１ ＣＩＥ色度図の外側エッジに属する。白に見える完全不飽和色は、チャートの中央の近くに見出される。（図９において部分的近似として示される）黒体放射曲線４２０は、種々の温度において黒体放射体によって放出される光の色点をプロットする。黒体放射曲線４２０は、ＣＩＥ図の「白」領域を通して延びる。相応して、一部の「白」点は、特定の色温度に関連してもよい。

バックライトユニット２００のフィードバック制御システム（例えば、図５に示す光センサ２４０Ｂ、色管理ユニット２６０、コントローラ２３０、および電流ドライバ２２０を含む）は、ディスプレイが、較正温度より低い第１温度Ｔ１にあるときに、所望の色点Ａを有することになるようにバックライトユニット２００の色点を設定しようと試みる可能性がある。しかし、ディスプレイ１１０の光学特性が、低い温度において異なるため、ディスプレイの実際の色点は、例えば、点Ｂへシフトする可能性がある。（図９の点ＡおよびＢは、例示のためだけに提供され、温度差による実際の色点シフトを示さない可能性があることが理解されるであろう。相応して、図９において、点ＡおよびＢの相対的なロケーションならびに点Ａと点Ｂとの差は、例示のために誇張される。）シフトは、バックライトユニット２００内の光センサ２４０Ｂによって検出されることができないＬＣＤディスプレイ１１０の要素によって生じる可能性があるため、ディスプレイの実際の色点は、ユーザによって予想される／要求されるものと一時的に異なる可能性がある。

ＬＣＤディスプレイ１１０などのＬＣＤディスプレイの色点エラー、および、固体バックライトユニット２００などの固体バックライトユニットの色点エラーは、種々の温度において、バックライトユニット２００だけの色点および全ＬＣＤディスプレイ１１０の色点を測定することによって調査されてきた。調査の結果は、図１０Ａおよび１０Ｂに示される。図１０Ａは、バックライトユニットだけの色点のＸおよびＹ色度座標の変動を示す。Ｘ座標は、約−０．０００２℃^-1の傾斜を有する中程度の線形温度依存性を示す。Ｙ座標は、無視できる温度依存性を示す。

ＬＣＤディスプレイ１１０の温度依存性は、ＬＣＤディスプレイ１１０が、温度依存性がある光学特性を有する液晶シャッタおよび／または色フィルタなどのさらなる要素を含むため、より顕著である。例えば、図１０Ｂに示すように、Ｘ座標は、約−０．０００５℃^-1の傾斜を有する強い線形温度依存性を示し、一方、Ｙ座標は、約−０．０００２℃^-1の傾斜を有する温度依存性を示す。

この温度依存性を補正するために、本発明の一部の実施形態によれば、線形変換が、所望の色点に適用されて、補償色点が得られてもよい。補償色点が、バックライト制御システムによって適用されると、ＬＣＤディスプレイは、予想される／要求される色点に近い（すなわち、色度エラーが低減した）色点を有する可能性がある。

所望の色点（Ｘ，Ｙ）についての色点要求が受け取られると、ディスプレイ１１０の温度は、最初に、例えば、温度センサ２４０Ｂを使用して測定され、現在の（測定された）温度（Ｔｃｕｒ）と較正温度（Ｔｃａｌ）との差が、以下の通りに決定されてもよい。

ＤｅｌｔａＴ＝Ｔｃａｌ−Ｔｃｕｒ（℃） （１）
次に、色度座標（Ｘ’，Ｙ’）を有する補償色点は、以下の変換
Ｘ’＝Ｘ＋ｍｘ^*ＤｅｌｔａＴ （２）
Ｙ’＝Ｙ＋ｍｙ^*ＤｅｌｔａＴ （３）
によって計算されてもよい。

式中、ｍｘおよびｍｙは、ある範囲の温度にわたってディスプレイの色点を測定することによって較正時に確定された、ｘおよびｙ座標についての温度依存性曲線の傾斜である。例えば、ｍｘは−０．０００５℃^-1であってよく、一方、ｍｙは−０．０００２℃^-1であってよい。

補償色度座標（Ｘ’，Ｙ’）は、その後、色管理ユニット２６０に供給され、ＬＣＤディスプレイ１１０の色点を設定するのに使用されてもよい。

図１１は、本発明の一部の実施形態によって、補償色度座標を計算するのに使用される変換係数ｍｘおよびｍｙを生成するための動作のフローチャートである。

図１１を参照すると、ＬＣＤディスプレイ１１０は、最初に、室温であってよい第１温度Ｔ１に設定される（ブロック１１１０）。ＬＣＤディスプレイ１１０の色点は、その後、例えば、Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｃ．からのＰＲ−６５０ＳｐｅｃｔｒａＳｃａｎ（登録商標）色彩計などの外部色彩計を使用して測定される（ブロック１１２０）。

ＬＣＤディスプレイ１１０の温度は、その後、増加され（ブロック１１３０）、ＬＣＤディスプレイ１１０の色点が、増加した温度で再び測定される（ブロック１１４０）。ブロック１１５０にて、ディスプレイの温度が、最高温度Ｔｍａｘ以上に上がったかどうかを調べるためにチェックが行われる。上がっていない場合、温度は、再び上げられ（ブロック１１３０）、ディスプレイの色点が、再び測定される（ブロック１１４０）。

ディスプレイの温度が最高温度Ｔｍａｘに達した場合、動作は、ブロック１１６０に進む。

ＬＣＤディスプレイの温度を上げ、ＬＣＤディスプレイの色点を測定するプロセスは、統計的に意味のある情報が得られるように、複数回繰返される可能性がある。一部の実施形態では、ディスプレイ１１０は、ＬＣＤディスプレイ１１０のほぼ動作温度である可能性がある少なくとも約７０℃の温度まで上げられてもよい。

ブロック１１６０にて、上述したように得られた色点および温度情報が、解析されて、変換係数ｍｘおよびｍｙが確定されてもよい。例えば、係数ｍｘおよびｍｙは、温度に対するＬＣＤディスプレイ１１０の色点のｘ座標の変換レートおよび温度に対するＬＣＤディスプレイ１１０の色点のｙ座標の変換レートから得られてもよい。変換係数は、その後、ＬＣＤバックライトユニット２００によって格納されてもよい。例えば、変換係数は、コントローラ２３０および／または色管理ユニット２６０によって、レジスタまたは他のメモリに格納されてもよい。

図１２は、本発明の実施形態によって、ＬＣＤディスプレイを較正するための動作を示す。図１２で示すように、ＬＣＤディスプレイ１１０は、例えば、温度センサ２４０Ａを使用して、ＬＣＤディスプレイ１１０のハウジング内の温度などのＬＣＤディスプレイ１１０に関連する温度を測定してもよい。温度測定値は、他の方法で得られてもよい。例えば、温度測定値は、ＬＣＤディスプレイ１１０が取付けられるコンピュータシステムまたは他のデバイスから得られてもよい。

変換係数は、メモリから取出され、補償色点が、その後、上述したように、温度測定値および変換係数を使用して生成される（ブロック１２２０）。補償色点座標は、その後、バックライトに適用される（ブロック１２３０）。すなわち、ＬＣＤディスプレイ１１０のフィードバック制御システムは、ＬＣＤバックライト２００の色点を補償色点に設定する。しかし、ディスプレイの光学特性は温度依存性があるため、ＬＣＤディスプレイ１１０の実際の色点は、要求される色点により厳密を近似してもよい。

図面および明細書において、本発明の典型的な実施形態が開示されており、特定の用語が使用されるが、特定の用語は、制限のためでなく、一般的でかつ記述的な意味でのみ使用され、本発明の範囲は、添付特許請求の範囲に述べられる。

Claims (16)

1. 複数の固体発光デバイスを有するバックライトユニットと１つの液晶シャッタとを含むディスプレイを制御する方法であって、
   前記液晶シャッタを含む前記ディスプレイ用の目標色点を受け取ることと、
   前記ディスプレイに関連する温度を測定することと、
   前記測定温度と前記液晶シャッタを含む前記ディスプレイ用の前記目標色点とに応じて補償目標色点を生成することと、
   前記補償目標色点を生成するように、前記バックライトの色点を設定することと
   を含み、
   前記バックライトの前記色点を設定することは、前記複数の固体発光デバイスの少なくとも１つに印加されるパルス幅変調電流駆動信号のパルス幅を変更すること
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記目標色点は、２次元色空間内にｘ座標およびｙ座標を含み、前記補償目標色点を生成することは、変換式を使用して前記目標色点の前記ｘ座標を変換することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記変換式は、線形変換係数を含む線形変換式を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記変換式は第１変換式を含み、前記補償目標色点を生成することは、第２変換式を使用して前記目標色点の前記ｙ座標を変換することを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. 前記線形変換係数は第１線形変換係数を含み、前記第２変換式は、第２線形変換係数を含む線形変換式を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
6. 前記補償目標色点を生成することは、前記測定温度と較正温度との差に応じて前記補償目標色点を生成することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記補償目標色点を生成することは、式
   Ｘ’＝Ｘ＋ｍｘ×ＤｅｌｔａＴ
   Ｙ’＝Ｙ＋ｍｙ×ＤｅｌｔａＴ
   を使用して前記補償目標色点を生成することを含み、ここで、（Ｘ，Ｙ）は前記目標色点の座標を含み、（Ｘ’，Ｙ’）は前記補償目標色点の座標を含み、ｍｘおよびｍｙは、それぞれ、第１および第２の線形変換係数を含み、ＤｅｌｔａＴは、前記測定温度と較正温度との差を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記バックライトユニットの前記色点を前記補償目標色点に設定することは、前記バックライトユニットにおいて前記複数の固体発光デバイスの少なくとも１つに印加されるパルス幅変調信号を調整することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. ディスプレイであって、
   固体バックライトユニットと、
   前記固体バックライトユニットから放出される光を選択的に伝達するよう構成された液晶シャッタと、
   前記固体バックライトユニットに結合されており、かつ、前記ディスプレイについて目標色点を受け取り、前記液晶シャッタを含む前記ディスプレイに関連する温度を測定し、前記測定温度と前記液晶シャッタを含む前記ディスプレイ用の前記目標色点とに応じて補償目標色点を生成し、前記補償目標色点を提供するように前記バックライトユニットの色点を設定するよう構成されたフィードバック制御システムであって、前記固体バックライトユニット内の少なくとも１つの固体発光素子に印加されるパルス幅変調信号を制御するよう構成されたコントローラと、前記コントローラに結合しており、前記コントローラからのコマンド信号に応答して前記バックライトユニット内の固体発光素子にパルス幅変調電流駆動信号を供給するよう構成された電流ドライバとを備えているフィードバック制御システムと
   を備えることを特徴とするディスプレイ。
10. 前記制御システムは、前記コントローラに結合しており、かつ、前記バックライトユニットの光出力を測定するよう構成された光センサをさらに備えることを特徴とする請求項９に記載のディスプレイ。
11. 前記目標色点は、２次元色空間に関してｘ座標およびｙ座標を含み、前記制御システムは、前記補償色点を得るために、変換式を使用して前記目標色点の前記ｘ座標を変換するよう構成されることを特徴とする請求項９に記載のディスプレイ。
12. 前記変換式は、線形変換係数を含む線形変換式を含むことを特徴とする請求項１１に記載のディスプレイ。
13. 前記変換式は第１変換式を含み、前記線形変換係数は第１線形変換係数を含み、前記制御システムは、第２線形変換係数を含む第２線形変換式を使用して前記目標色点の前記ｙ座標を変換するよう構成されることを特徴とする請求項１２に記載のディスプレイ。
14. 前記制御システムは、前記測定温度と較正温度との差に応じて前記補償目標色点を生成するよう構成されることを特徴とする請求項９に記載のディスプレイ。
15. 前記制御システムは、式
    Ｘ’＝Ｘ＋ｍｘ×ＤｅｌｔａＴ
    Ｙ’＝Ｙ＋ｍｙ×ＤｅｌｔａＴ
    を使用して前記補償目標色点を生成するよう構成され、ここで、（Ｘ，Ｙ）は前記目標色点の座標を含み、（Ｘ’，Ｙ’）は前記補償目標色点の座標を含み、ｍｘおよびｍｙは、それぞれ、第１および第２の線形変換係数を含み、ＤｅｌｔａＴは、前記測定温度と較正温度との差を含むことを特徴とする請求項１４に記載のディスプレイ。
16. 複数の固体発光デバイスを有する発光ユニットを前記複数の固体発光デバイスの少なくとも１つに印加されるパルス幅変調電流駆動信号のパルス幅を変更することにより制御する方法であって、
    目標色点を受け取ることと、
    発光ユニットによって出力される光の色点を前記目標色点に設定することと、
    前記発光ユニットに関連する温度を測定することと、
    液晶シャッタを含む前記発光ユニットの前記測定温度に応じて、前記目標色点と異なる補償目標色点を生成することと、
    前記発光ユニットによって出力される光の色点を前記補償目標色点に設定することと
    を含むことを特徴とする方法。

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