KR20040053750A - 광원 장치 및 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

(과제) 상이한 파장의 빛을 발하는 복수의 광원을 효과적으로 제어 가능한 광원 장치 및 표시 장치를 제공한다.
(해결 수단) 광원 장치 (100) 는 복수 색의 LED 칩 (106) 과, 혼색부 (104) 로부터의 빛을 검출하는 광센서 (201) 를 구비한다. 광원 제어부 (202) 는 광센서의 검출값에 따라 피드백 제어에 의해 각 LED 칩의 발광 강도를 제어한다. 광원 장치는 광원 (106) 의 온도를 제어하는 온도 제어부 (207) 를 구비한다. 온도 제어부는 피드백 제어계이다. 광원 (106) 의 온도를 소정 값으로 유지함으로써, 온도 변화에 따른 LED 칩의 스펙트럼 형상 변화를 억제할 수 있고, 그 결과 광원 장치의 휘도 또는 색도의 변화를 억제하기가 쉬워진다.

Description

광원 장치 및 표시 장치{LIGHT SOURCE UNIT AND DISPLAY DEVICE}
본 발명은 광원 장치 및 표시 장치에 관한 것으로, 특히 발광 주파수가 다른 복수의 광원을 효과적으로 제어할 수 있는 광원 장치 및 표시 장치에 관한 것이다.
퍼스널 컴퓨터, 기타 각종 모니터용 화상 표시 장치로서, 액정 표시 장치가 놀라운 속도로 보급되고 있다. 액정 표시 장치는 전형적으로는 액정 표시 패널과, 그 배면에 배치된 백라이트 유닛을 갖는다. 액정 표시 패널은 그 투과광을 제어함으로써 화상을 표시한다. 백라이트 유닛은 전형적으로는 광원과 그 광원의 빛을 효과적으로 액정 표시 패널에 출사시키기 위해 복수의 광학 부재를 갖고 있다. 백라이트 유닛의 광원으로는 냉음극관이나 발광 다이오드 (LED) 가 알려져 있다.
LED 는 냉음극관과 비교하여 색 특성이 우수하다는 점에서, 백라이트 유닛의광원으로 이용되는 경우가 늘고 있다. LED 를 광원으로 사용하는 경우, 상이한 색을 방사하는 복수의 LED 칩을 사용하는 경우가 있다. 전형적으로는 적 (R), 녹 (G), 청 (B) 의 세 가지 색의 빛을 방사하는 LED 칩을 각각 준비하고, 각 색의 발광 강도를 조절함으로써, 원하는 발광색을 갖는 광원 장치를 얻을 수 있다. 액정 표시 장치의 백라이트 유닛으로 이용되는 경우, 백색의 빛이 얻어지도록 이들 LED 칩의 발광 강도가 제어된다. 상이한 색의 빛을 발광하는 LED 를 사용하는 경우, 원하는 색의 빛을 얻기 위해서는 각 LED 로부터의 빛을 혼색할 필요가 있다.
LED 칩은 점상 광원이고, 또한 지향성이 강한 광원이며, LED 로부터의 빛을 혼색하는 수단으로서 몇가지 방법이 알려져 있다. 하나의 전형적인 방법은 도광판을 이용한다. 각 색의 LED 칩으로부터 도광판내로 입사된 빛은 확산되면서 도광판내를 전파하여 각 색의 빛이 혼색된다. LED 는 색 특성이 우수한 반면 그 발광 특성이 약간 불안정한 특징이 있다. LED 는 특히 시간 경과에 따른 변화 또는 온도 변화에 의해 발광 특성이 변화된다. 구체적으로는 시간 경과에 따른 변화에 의해 발광 휘도가 저하된다. 또한 온도 변화에 의해 발광 강도가 변화됨과 동시에 발광 주파수가 변환된다. 따라서, 광원 장치의 휘도 또는 색도가 시간, 또는 온도에 따라 변화된다.
LED 가 이러한 특성을 갖고 있는 점에서, LED 를 광원으로 이용하는 경우, LED 로부터의 빛을 광센서에 의해 검출하고, 각 LED 칩의 발광 강도를 제어하는 것이 요구된다. 이러한 광센서에 요구되는 조건은 기본적으로는 시감도 곡선이 요구된다. 그러나, 시감도 곡선의 센서는 제조가 어려워 요구되는 특성을 갖는광센서를 입수하기가 쉽지 않다. 한편 주파수에 의해 검출 감도가 변화되는 전형적인 센서로서 밴드 패스 필터를 갖는 광센서가 알려져 있다.
밴드 패스 필터를 갖는 센서는 밴드내의 파장의 휘도 변화를 검출할 수는 있으나, 밴드내의 스펙트럼 형상 변화 (색 변화) 를 올바르게 검출할 수 없다. 밴드 패스 필터는 일정한 파장폭을 갖고, 광센서는 그 파장역내의 모든 파장의 빛의 합을 검출하고, 밴드내의 파장 마다의 광 강도를 검출하지 않기 때문이다. 상기와 같이 LED 는 온도 변화에 의해 발광 파장이 변환되는 등의 스펙트럼 형상의 변화가 일어나는 특성을 갖는다. 이 파장 변환에 의한 광원 장치로서의 색도 변화 또는 휘도 변화를 밴드 패스 필터를 갖는 광센서에 의해 정확하게 검출할 수는 없다.
그런데, 온도에 의해 발광 특성이 변화되는 다른 광원으로서 자외선 램프가 알려져 있다. 자외선 램프는 예컨대 감열 프린터의 광원으로 이용된다. 컬러 감열 프린터에서, 자외선 램프의 온도 제어를 함으로써, 인쇄 특성을 향상시키는 기술이 알려져 있다 (일본 공개 특허 공보 2000-301748호 참조). 자외선 램프는 관벽 온도가 낮으면 발광량이 적고, 관벽 온도가 상승됨에 따라 발광량이 증가되어 보다 고온으로 되면 저하되는 특성을 갖는다. 따라서, 관벽 온도를 소정 온도 범위내로 유지하고, 광량을 일정하게 유지할 필요가 있다. 냉각 팬이 자외선 램프를 냉각시킴으로써, 관벽 온도를 소정 온도 범위내로 유지할 수 있다.
냉각 팬을 제어하기 위해, 관벽 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 사용할 수 있다. 또는 보다 정확하게 자외선 램프의 발광 특성을 검출하고, 또한 막대형상 램프에서의 휘도 구배를 방지하기 위해, 복수의 조도 센서에 의해 자외선 램프의 광량을 검출하고, 그 검출량에 의해 냉각 팬을 제어하는 기술이 알려져 있다. 상기 기술은 단일한 빛을 발광하는 광원을 제어할 수 있으나, LED 를 이용한 백색 광원 장치와 같이 상이한 파장의 빛을 방사하는 복수의 광원을 효과적으로 제어할 수는 없다.
본 발명은 상기 종래 기술을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 상이한 파장의 빛을 발하는 복수의 광원을 효과적으로 제어할 수 있는 광원 장치 및 표시 장치를 제공하는 것이다.
도 1 은 제 1 실시 형태에 관한 액정 표시 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2 는 제 1 실시 형태에 관한 광원 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3 은 제 1 실시 형태에 관한 광원 장치의 광학 특성을 설명하는 도면이다.
도 4 는 제 2 실시 형태에 관한 광원 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5 는 제 3 실시 형태에 관한 광원 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100: 액정 표시 모듈 101: 백라이트 유닛
102: 액정 표시 패널 103: 광학 시트
104: 도광판 105: 반사 시트
106: 광원 107: 램프 리플렉터
201: 광센서 202: 광원 제어부
203: 설정부 204: 비교부
205: 조절부 206: 조작부
207: 온도 제어부 208: 냉각 및/또는 가열기
209: 콘트롤러 301,302,303: 발광 파장
304,305,306: 광센서의 검출 파장 401,402: 광원 제어부
501: 온도 제어부 502: 콘트롤러
503: 광원 제어부 504: 조절부
본 발명에 관한 제 1 광원 장치는 복수의 광원으로서, 각각이 상이한 파장의 빛을 출사하는 복수의 광원과, 상기 복수의 광원의 온도를 유지하도록 동작하는 온도 제어부와, 상기 복수의 광원으로부터의 빛을 혼색하는 광 혼색부와, 상기 광 혼색부로부터의 빛을 검출하는 광 검출부로서, 상이한 복수의 파장의 빛을 검출할 수 있는 광 검출부와, 상기 광 검출부의 검출값에 기초하여 상기 복수의 광원의 광 강도를 제어하는 광원 제어부를 구비한다. 이 구성을 구비함으로써 상이한 파장의 빛을 발하는 복수의 광원을 효과적으로 제어할 수 있다.
상기 제 1 광원 장치에서, 상기 광 검출부는 복수의 상이한 파장역의 빛을 검출하고, 상기 광원 제어부는 상기 복수의 파장역에서의 검출값의 각각이, 소정 값에 근접하도록 상기 복수의 광원의 광 강도를 제어할 수 있다. 이 구성을 구비함으로써, 검출 파장역내의 스펙트럼 형상 변화를 억제하고, 복수의 광원을 효과적으로 제어할 수 있다.
상기 제 1 광원 장치는 추가로 상기 복수의 광원에 관한 온도를 검출하는 온도 검출부를 구비하고, 상기 온도 제어부는 상기 검출부의 검출값이 소정 값에 근접하도록 동작할 수 있다. 이 구성을 구비함으로써, 광원의 스펙트럼 형상 변화를 억제할 수 있다.
상기 제 1 광원 장치에서, 상기 온도 제어부는 상기 복수의 광원을 소정 온도로 유지하도록 동작하고, 상기 광원 제어부는 상기 광원 장치의 빛의 색도가 실질적으로 일정해지도록 상기 복수의 광원의 광 강도를 제어할 수 있다. 이 구성을 구비함으로써, 광원의 스펙트럼 형상 변화를 억제하고, 광원 장치의 빛의 색도 변화를 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 제 1 광원 장치는 추가로 상기 복수의 광원에 관한 온도를 검출하는 온도 검출부를 구비하고, 상기 온도 제어부는 상기 온도 검출부에 의해 검출된 온도에 기초하여, 유지되는 온도를 변화시킬 수 있고, 상기 광원 제어부는 상기 유지되는 온도에 대응하여 설정된 광 강도로, 상기 복수의 광원의 각각이 빛을 출사하도록 제어할 수 있다. 이 구성을 구비함으로써, 광원의 온도 변화에 의한 스펙트럼 형상 변화에 대응하여 효과적으로 광원을 제어할 수 있다.
본 발명에 관한 제 2 광원 장치는 복수의 광원으로서, 각각이 상이한 파장의 빛을 방출하는 복수의 광원과, 상기 복수의 광원으로부터의 빛을 혼색하는 광 혼색부와, 상기 광 혼색부로부터의 빛을 검출하는 광 검출부로서, 상이한 복수의 파장의 빛을 검출할 수 있는 광 검출부와, 상기 광원에 관한 온도를 검출하는 온도 검출부와, 상기 광 검출부의 검출값과 상기 온도 검출부의 검출값에 기초하여 상기 복수의 광원으로부터의 빛의 강도를 제어하는 광원 제어부를 구비한다. 이 구성을 구비함으로써 상이한 파장의 빛을 발하는 복수의 광원을 효과적으로 제어할 수 있다.
상기 제 2 광원 장치에서, 상기 광원 제어부는 상기 온도 검출부의 검출값의 변화에 기초하여 상기 광원 장치로부터의 빛의 색도 변화를 억제하도록 상기 복수의 광원의 발광 강도를 변화시킬 수 있다. 이 구성을 구비함으로써 광원의 온도 변화에 의한 스펙트럼 형상 변화에 대응하여 효과적으로 광원을 제어할 수 있다.
상기 제 1 또는 제 2 광원 장치에서, 상기 복수의 광원은 N (N 은 자연수) 색의 각각에 상당하는 파장의 빛을 방출하는 광원에 의해 구성되고, 상기 광 검출부는 상기 N 색의 빛의 각각에 대응하는 N 개의 광센서를 구비하고, 상기 광원 제어부는 상기 N 개의 광센서의 검출값의 각각이 소정 값에 근접하도록 상기 복수의 광원을 제어할 수 있다. 이 구성을 구비함으로써 보다 정확하게 광원을 제어할 수 있다.
상기 제 2 광원 장치에서, 상기 광원 제어부는 상기 온도 검출부에 의해 검출된 온도에 대응하여 설정된 발광 강도로, 상기 복수의 광원의 각각이 빛을 출사하도록 제어할 수 있다. 이 구성을 구비함으로써, 광원의 온도 변화에 의한 스펙트럼 형상 변화에 대응하여 효과적으로 광원을 제어할 수 있다.
본 발명의 제 1 표시 장치는 광원 장치와, 상기 광원 장치로부터의 빛을 제어함으로써 표시를 행하는 표시 패널을 구비하는 표시 장치로서, 상기 광원 장치는 복수의 광원으로서, 각각이 상이한 파장의 빛을 방출하는 복수의 광원과, 상기 복수의 광원의 온도를 유지하도록 동작하는 온도 제어부와, 상기 복수의 광원으로부터의 빛을 혼색하는 광 혼색부와, 상기 광 혼색부로부터의 빛을 검출하는 광 검출부로서, 상이한 복수의 파장의 빛을 검출할 수 있는 광 검출부와, 상기 광 검출부의 검출값에 기초하여 상기 복수의 광원의 광 강도를 제어하는 광원 제어부를 구비한다. 이 구성을 구비함으로써 광원의 온도 변화에 의한 스펙트럼 형상 변화에 대응하여 효과적으로 광원을 제어할 수 있다.
본 발명의 제 2 표시 장치는 광원 장치와, 상기 광원 장치로부터의 빛을 제어함으로써 표시를 행하는 표시 패널을 구비하는 표시 장치로서, 상기 광원 장치는 복수의 광원으로서, 각각이 상이한 파장의 빛을 방출하는 복수의 광원과, 상기 복수의 광원으로부터의 빛을 혼색하는 광 혼색부와, 상기 광 혼색부로부터의 빛을 검출하는 광 검출부로서, 상이한 복수의 파장의 빛을 검출할 수 있는 광 검출부와, 상기 광원에 관한 온도를 검출하는 온도 검출부와, 상기 광 검출부의 검출값과 상기 온도 검출부의 검출값에 기초하여 상기 복수의 광원으로부터의 빛의 강도를 제어하는 광원 제어부를 구비한다. 이 구성을 구비함으로써 광원의 온도 변화에 의한 스펙트럼 형상 변화에 대응하여 효과적으로 광원을 제어할 수 있다.
[발명의 실시 형태]
본 발명을 적용할 수 있는 실시 형태를 이하에 설명한다. 이하의 설명은본 발명의 실시 형태를 설명하는 것으로서, 본 발명의 범위가 이하의 형태에 한정되는 것은 아니다. 당업자는 본 발명의 범위에서, 필요 또는 가능한 변경, 변환, 추가 또는 생략을 이하의 실시 형태에 대해 실시할 수 있다. 또한, 이하의 기재는 설명을 명확하게 하기 위해, 실제의 구성, 치수에서 적절히 간략 또는 변형되어 있다.
실시 형태 1
본 실시 형태는 복수의 상이한 파장을 갖는 광원의 온도를 제어한다. 광원의 온도를 유지함으로써, 광원에서 방사되는 빛의 휘도 및 색도를 효과적으로 제어할 수 있게 된다.
도 1 은 본 실시 형태에서의 액정 모듈의 전체 구성을 설명하기 위한 단면도이다. 도 1 은 사이드 라이트형 백라이트 유닛을 갖는 액정 모듈 (100) 의 개략을 나타내고 있다. 도 1 에서, 101 은 백라이트 유닛, 102 는 구동 회로 (도시하지 않음) 가 장착된 액정 표시 패널이다. 103 은 광학 시트로서, 빛을 집광함으로써 표시 정면의 휘도를 향상시키는 프리즘 시트나, 투과광을 확산시킴으로써 표시면의 휘도를 균일하게 하는 확산 시트 등이 배치된다. 104 는 광원으로부터의 빛을 안내하여 확산시키는 도광판, 105 는 입사된 빛을 반사하는 반사 시트이다.
106 은 상이한 파장 (색) 의 빛을 방사하는 복수의 광원으로서, 전형적으로는 발광 다이오드 (LED) 가 이용된다. 광원 (106) 으로는 LED 에 한정되는 것은 아니며, 상이한 파장의 빛을 출사하는 각종 광원을 이용할 수 있다. 예컨대유기 EL (Electro Luminescence) 이나 무기 EL 등을 이용할 수 있다. 107 은 광원 (106) 의 주위를 둘러싸고 그 빛을 반사하는 램프 리플렉터이다. 액정 표시 패널 (102) 과 그 밖의 광학 부재는 프레임에 수용되고, 표시 패널 상면에 배치되는 베젤에 의해 외측으로부터 지지, 보호된다. 백라이트 유닛 (101) 은 광학 시트 (103), 도광판 (104), 반사 시트 (105) 및 광원 (106) 을 구비한다.
액정 표시 패널 (102) 은 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소로 구성되는 표시 영역과 그 바깥 둘레 영역인 테두리 영역을 구비하고 있다. 또한, 액정 표시 패널 (102) 은 어레이 회로가 형성된 어레이 기판과 그 대향 기판을 구비하고, 그 2 개의 기판 사이에 액정이 봉입되어 있다. 컬러 액정 표시 장치는 대향 기판 위에 RGB 의 컬러 필터층을 갖고 있다. 액정 표시 패널 (102) 의 표시 영역내의 각 화소는 RGB 중 어느 한 색을 표시한다. 물론, 흑백 디스플레이에서는 흑과 백 중 어느 한 표시를 한다. 어레이 기판 위의 표시 영역내에는 복수의 신호선과 게이트선이 매트릭스 형상으로 배치되어 있다. 신호선과 게이트선은 서로 거의 직각으로 겹치도록 배치되어 있다.
게이트 드라이버 IC (도시하지 않음) 로부터 입력되는 게이트 전압에 의해 선택된 각 화소는 소스 드라이버 IC 로부터 입력되는 표시 신호 전압에 기초하여 액정에 전계를 인가한다. 소스 드라이버 IC 로부터 입력되는 전압이 TFT 의 소스/드레인을 통해 화소 전극으로 보내지고, 화소 전극과 공통 전극이 액정에 전계를 인가한다. 이 전압을 변경함으로써 액정으로의 인가 전압을 변화시킬 수 있고, 액정의 빛의 투과율을 제어한다. 공통 전극에 공통 전위를 부여하는 회로는 제어 회로 기판 (도시하지 않음) 위에 구성된다. 액정 표시 패널은 상기 액티브 매트릭스형 이외에, 스위칭 소자를 갖지 않는 단순 매트릭스형 등이 알려져 있다. 본 발명은 각종 타입의 액정 표시 패널에 적용 가능하다. 또는 면상 광원 장치로부터의 빛을 표시 패널에 의해 제어하는 각종 표시 장치에 적용할 수 있다.
백라이트 유닛의 광학적 동작에 대해 설명한다. 광원 (106) 으로부터 출사된 빛은 직접 또는 램프 리플렉터 (107) 에 반사되어 도광판 (104) 내로 입사된다. 도광판내로 입사된 상이한 파장의 빛은 도광판내를 전파함으로써 확산되고 혼색된다. 혼색된 빛은 도광판의 광 출사면 (104a; 도면에서의 도광판 상면) 으로부터 출사하고 광학 시트 (103) 를 통해 액정 표시 패널 (102) 에 입사된다. 본 형태에서는 광원 (106) 으로부터의 빛을 혼색하는 수단으로서 도광판 (104) 을 이용하고 있으나, 도광판 대신에 다른 광학 부재 또는 공기층을 이용하여 상이한 파장의 빛을 혼색할 수 있다.
도 2 는 본 실시 형태에서의 광원 장치인 사이드 라이트형 백라이트 유닛의 개략 구성을 설명하는 평면도이다. 도 2 에서, 도 1 에서 사용된 부호와 동일한 부호가 붙여진 것은 동일한 요소를 의미하므로 설명은 생략한다. 도 2 에서, 201 은 도광판 (104) 으로부터의 빛을 검출하는 광센서이다. 202 는 광원을 제어하는 광원 제어부이다. 광원 제어부 (202) 는 피드백 제어계이며, 설정부 (203), 비교부 (204), 조절부 (205), 및 조작부 (206) 를 구비하고 있다. 207 은 광원의 온도를 제어하는 온도 제어부이다. 온도 제어부 (207) 는 광원(106) 의 온도를 유지하도록 기능하는 냉각 및/또는 가열기 (208) 와, 냉각 및/또는 가열기 (208) 를 제어하는 콘트롤러 (209) 를 구비하고 있다.
본 형태에서는 LED 를 광원으로 이용하는 예가 설명된다. 백라이트 유닛 (101) 은 광원 (106) 으로서 상이한 파장의 빛을 방출하는 복수의 LED 칩을 구비하고 있다. 전형적으로는 적 (R), 녹 (G), 청 (B) 의 3 종류의 LED 칩이 실장된다. 각 색의 LED 칩에 대해서는 요구되는 색도와 휘도를 갖는 빛이 광원 장치로부터 출사되도록 적절한 개수나 배치가 선택된다. 실장되는 LED 의 종류는 RGB 의 3 색에 한정되지 않고, 다른 색의 복수 종류의 LED 칩을 이용할 수 있다.
또한, 3 개의 상이한 파장의 빛을 방출하는 LED 칩에 한정되지 않고, 2 종류 또는 4 종류 이상의 상이한 파장의 빛을 방출하는 LED 칩을 이용할 수 있다. 많은 색도를 갖는 빛을 출사할 수 있는 점에서, 광원 장치는 3 색 이상의 광원을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 제어 용이성이나 부품 점수의 관점에서, 3 색의 광원을 갖는 것이 바람직하다. 표시 장치의 광원 장치로는 백색광을 형성할 수 있는 3 색의 광원을 갖는 것이 바람직하다.
광센서 (201) 는 광혼합부인 도광판 (104) 으로부터 출사된 빛을 검출한다. 바람직하게는 광센서 (201) 는 도광판의 측면에서 출사되는 빛을 검출한다. 광센서 (201) 는 복수의 상이한 파장의 빛을 검출할 수 있다. 백라이트 유닛 (101) 은 상이한 파장의 빛을 검출할 수 있는 복수의 광센서를 구비할 수 있다. 각 센서는 소정 밴드폭을 갖는 파장역의 빛의 강도를 검출할 수 있고, 각 파장역이 상이하도록 선택된다. 광원 (106) 의 각 파장은 적어도 하나의 광센서의 검출파장역내에 포함된다. 광센서의 각 파장역에 적어도 하나의 광원의 파장이 포함된다. 전형적으로는 광원 종류의 수와 광센서 종류의 수는 동일하다. 예컨대 3 색의 LED 를 갖는 광원에 대해 3 색에 대응하는 밴드 패스 필터를 갖는 3 종류의 광센서를 준비할 수 있다. 또 광센서의 수는 광원의 휘도와 색도를 제어할 수 있는 한, 광원 (106) 이 출사하는 상이한 주파수의 수보다 많거나 적을 수 있다. 또 하나의 광센서를 구비하고, 시분할에 의해 광센서를 사용함으로써 복수의 상이한 파장의 광 강도를 검출할 수 있다.
광원 제어부 (202) 는 광센서 (201) 에 의해 검출된 검출값에 기초하여 피드백 제어에 의해, 광원 (106) 에 포함되는 각 광원의 발광 강도를 제어한다. 광센서의 검출값이 소정 값에 근접하도록, 각 광원의 발광 강도가 제어된다. 소정 값은 예컨대 특정한 값 또는 폭을 갖는 특정 영역으로 할 수 있다. 백라이트 유닛으로부터의 빛의 휘도 및 색도가 유지되도록 제어가 행해진다. 설정부 (203) 는 피드백 제어를 위해 기준값을 결정한다. 기준값은 미리 기억해 놓을 수 있다. 비교부 (204) 는 광센서 (201) 에 의해 검출된 값과 설정부 (203) 로부터 취득한 기준값을 비교하여 그 차이를 출력한다. 조절부 (205) 는 비교부 (204) 의 비교 결과와 피드백 계수에 기초하여 광원에 피드백해야 할 조작량을 결정한다. 피드백 계수는 미리 기억해 놓을 수 있다. 조작부 (206) 는 조절부 (205) 의 출력에 기초하여 LED 칩을 조작한다. 광원 제어부 (202) 는 마이크로 컴퓨터와 소프트웨어를 사용하여 또는 하드웨어 구성에 의해 실현할 수 있다.
광원 제어부 (202) 의 동작예를 설명한다. 이하의 설명에서, 설명을 명확하게 하기 위해, 광센서 (201) 로서 RGB 의 3 색의 각각에 대응하는 밴드 패스 필터를 구비하는 3 개의 광센서로 구성되는 예가 나타난다. 각 광센서에 의해 검출된 검출값의 각각이 광원 제어부 (202) 에 입력된다. 검출값은 데이터 처리를 위해 필요한 변환이 행해진 값으로서 사용된다. 비교부 (204) 는 각 센서의 검출값과 설정부 (203) 로부터 취득된 각 센서에 대응하는 기준값과의 차이를 각각 결정하여 조절부 (205) 에 출력한다. 조절부 (205) 는 각 센서의 검출값과 기준값의 차이와, 각 LED 칩에 피드백해야 할 양을 대응시키는 피드백 계수를 구비하고 있다. 조절부 (205) 는 비교부 (204) 로부터 취득한 각 센서의 검출값과 기준값의 차이로부터, 각 센서의 검출값이 기준값에 근접하도록 피드백해야 할 조작량을 결정한다. 조작부 (206) 는 조절부로부터 취득한 피드백량에 따라 각 LED 칩의 발광 휘도를 조작한다.
도 3 은 광센서 (201) 의 검출 파장역과 광원으로부터 출사되는 빛의 파장의 관계의 일례를 나타내는 도면이다. 설명을 명확하게 하기 위해 RGB 의 각 색에 대응하는 가파른 밴드 패스 필터를 갖는 광센서가 나타나 있다. 도 3 은 일례를 나타내는 것으로, 본 발명의 광센서와 광원으로부터의 빛의 파장이 도시된 관계에 한정되는 것은 아니다. 도 3 에서 X 축은 빛의 파장, Y 축은 상대적 강도이다. 301, 302, 303 의 각각은 상이한 LED 칩에서 방사되는 빛의 파장과 강도를 나타내고 있다. 304, 305, 306 의 각각은 광센서 (201) 가 검출하는 빛의 파장역과 검출 감도의 관계를 나타내고 있다. LED 는 온도의 변화에 따라 휘도 뿐만 아니라, 발광 파장이 변화되는 특성을 갖고 있다.
이하, 간단한 예를 통해 온도에 따른 LED 의 발광 특성 변화와 광센서의 관계에 대해 설명한다. 303 의 파장의 빛을 출사하는 LED 칩은 소정 온도에서 303a 의 빛을 출사하지만, 온도가 변화됨으로써 303b 로 나타내는 파장의 빛을 방출한다. 광센서 (201) 는, 306 에 의해 지시되는 검출파장역내에서 광원으로부터의 빛 (303) 을 검출한다. 도 3 의 예에서는 광센서 (201) 는 빛 (303) 의 강도 변화를 검출할 수 있지만, 303a 에서 303b 로의 파장 변환을 검출할 수는 없으며, 303a 와 303b 가 동일한 강도인 경우, 동일한 값을 검출한다. 따라서, 파장 변환에 의해 광원 장치의 색도가 변화되어도 그 변화를 정확히 검출할 수 없다. 이렇게, 밴드 패스 필터를 갖는 광센서와 같이, 센서가 시감도에서 벗어나 있는 경우, 광원의 스펙트럼 형상이 변화되면 그 빛을 시감도로 검출한 경우와 센서로 검출한 경우의 편차가 생긴다.
본 형태의 광원 장치는 광원 (106) 의 온도를 제어하는 온도 제어부 (207) 를 갖고 있다. 온도 제어부 (207) 는 피드백 제어계이다. 광원 (106) 의 온도를 소정 값으로 유지함으로써, 온도 변화에 따른 LED 칩의 스펙트럼 형상 변화를 억제할 수 있고, 그 결과 광원 장치의 휘도 또는 색도의 변화를 억제하기가 쉬워진다. 소정 값은 예컨대 특정 온도 또는 특정 온도역으로 할 수 있다. 온도 제어부 (207) 는 온도 센서 (210) 의 검출값에 기초하여 광원의 온도를 제어한다. 온도 센서 (210) 는 예컨대 열전쌍이나 서미스터 등을 이용할 수 있다. 온도 센서 (210) 는 효과적으로 광원에 관한 온도를 검출할 수 있도록 적절한 수의 센서가 적절한 위치에 배치된다.
온도 제어부 (207) 는 냉각 및/또는 가열기 (208) 에 의해, 광원 (106) 을 냉각 및/또는 가열할 수 있다. 냉각 및/또는 가열기 (208) 로서 냉각 팬, 전열 히터, 펠티에 소자 등을 이용할 수 있다. 냉각 및/또는 가열기 (208) 는 필요에 따라 냉각기 또는 가열기만을 가질 수 있다. 또한 냉각/및 또는 가열기 (208) 는 효과적으로 복수의 광원의 온도를 제어할 수 있도록 적절한 개수, 적절한 위치에 배치된다.
온도 센서 (210) 에 의해 검출된 온도 검출값은 콘트롤러 (209) 에 입력된다. 콘트롤러 (209) 는 미리 설정된 설정 온도 또는 설정 온도역을 기억해 놓을 수 있다. 콘트롤러 (209) 는 온도 센서 (210) 에 의해 검출된 온도 검출값과 설정값에 기초하여 냉각 및/또는 가열기 (208) 를 제어한다. 콘트롤러 (209) 는 온도 검출역이 일정값에 근접하도록 또는 소정 범위내에 있도록 제어할 수 있다.
본 실시 형태는 LED 칩의 온도를 제어함으로써 LED 칩의 스펙트럼 형상 변화를 억제한다. 그럼으로써, 광원 장치의 휘도 및 색도를 효과적으로 일정하게 유지할 수 있게 된다.
실시 형태 2
도 4 는 본 형태의 광원 장치의 개략 구성을 설명하는 도면이다. 도 4 에서, 도 2 와 동일한 부호를 붙인 요소는 도 2 에서의 요소와 동일한 요소에 상당하므로 설명을 생략한다. 본 형태의 광원 장치 (101) 는 도 2 에서의 온도 제어부 (207) 를 구비하고 있지 않다. 도 4 에서 401 은 온도 센서 (210) 의 검출값에 기초하여 광원 (106) 의 조작량을 결정하는 조절부이다. 402 는 조절부 (401) 를 포함하는 광원 제어부이다. 조절부 (401) 는 복수의 상이한 피드백 계수를 미리 기억하거나, 또는 온도에 대응한 상이한 피드백 계수를 산출할 수 있다. 각 피드백 계수는 상이한 복수의 온도 또는 온도역의 각각에 관련지어져 있다. 복수 광원의 온도에 기초한 피드백 제어에 의해 온도 변화에 의한 광원 장치의 색도 변화를 억제하도록 광원 장치는 제어된다.
온도와 관련지어진 각 피드백 계수는 광센서의 분광 감도 특성 및 온도 변화에 따른 LED 칩의 스펙트럼 형상 변화에 기초하여 결정되고, 각 온도에서의 광원 장치의 출사광 색도가 거의 일정해지도록 설정된다. 조절부 (401) 는 피드백 계수와 검출값을 대응시킨 테이블을 가질 수 있다. 테이블은 소정 온도 또는 온도역과 피드백 계수를 대응시킬 수 있다. 실측값 또는 실측값간의 선형 보간 등을 이용하여 테이블을 형성할 수 있다. 또한 조절부 (401) 는 테이블에 기억되어 있지 않은 온도에 대해, 예컨대 선형 보간에 의해 피드백 계수를 결정할 수 있다.
온도 센서 (210) 는 광원 (106) 에 관한 온도를 검출하여 그 검출값을 출력한다. 조절부 (401) 는 온도 센서 (210) 에 의해 검출된 검출값을 취득하고, 그 값과 테이블에 기초하여 피드백 계수를 결정한다. 조절부 (401) 는 비교부 (204) 로부터 취득한 값과 광원의 온도에 기초하여 결정된 피드백 계수에 기초하여 조작량을 결정한다. 조작량은 조작부 (206) 에 출력된다. 조작부 (206) 는 취득한 조작량에 기초하여 각 LED 칩의 발광 강도를 제어한다. 각 LED 칩은 온도 센서에 의해 검출된 값에 대응하여 설정된 발광 강도로 빛을 출사하도록 제어되므로, 온도 변화에 따른 광원 장치의 색도 변화를 효과적으로 억제할 수 있다.
본 실시 형태는 광원의 온도에 기초하여 광원의 조작량을 제어하므로, 온도 변화에 따른 LED 칩의 스펙트럼 형상 변화가 일어나더라도 광원 장치의 출사광 색도를 거의 일정하게 유지할 수 있다.
또 조절부 (401) 대신에 설정부 (203) 가 온도에 기초하여 상이한 설정값을 출력함으로써, 온도 변화에 따른 색도 변화를 억제할 수 있다. 설정부 (203) 는 복수의 상이한 기준값을 미리 기억하거나, 또는 온도에 대응한 상이한 기준값을 산출할 수 있다. 각 기준값은 상이한 복수의 온도 또는 온도역의 각각에 관련지어져 있다. 설정부 (203) 는 온도 센서 (210) 에 의해 검출된 검출값을 취득하고, 그 값에 기초하여 기준값을 결정한다. 설정부 (203) 는 상기 조절부 (401) 와 같이, 예컨대 테이블을 구비함으로써, 광원의 온도에 기초한 기준값을 출력할 수 있다. 또한, 본 형태의 광원 장치에 온도 제어부를 추가할 수 있다. 복수 광원의 온도 변화에 기초하여 복수 광원의 발광 강도를 변화시킴으로써, 온도 변화에 따른 광원의 스펙트럼 형상 변화가 발생되어도 광원 장치의 발광 색도를 효과적으로 유지할 수 있다.
실시 형태 3
도 5 는 본 형태의 광원 장치의 개략 구성을 설명하는 도면이다. 도 5 에서, 도 2 와 동일한 부호를 붙인 요소는 도 2 에서의 요소와 동일한 요소에 상당하므로 설명을 생략한다. 도 5 에서 501 은 온도 제어부로서, 복수의 상이한 온도에 관해 광원 (106) 을 제어할 수 있다. 온도 제어부 (501) 는 냉각 및/또는 가열기 (208) 와 콘트롤러 (502) 를 구비하고 있다. 냉각 및/또는 가열기 (208) 는 실시 형태 1 과 동일한 구성이다. 콘트롤러 (502) 는 광원을 유지하는 설정 온도를 변화시킬 수 있다. 예컨대 콘트롤러 (502) 는 광원 (106) 을 상이한 복수의 특정 온도 또는 특정 온도역에 근접하도록 냉각 및/또는 가열기 (208) 를 제어할 수 있다.
예컨대 외부 온도가 상승하여 광원 (106) 을 제 1 온도로 유지할 수 없는 경우, 콘트롤러 (502) 는 광원 (106) 을 제 1 온도보다 높은 제 2 온도로 유지하도록 냉각 및/또는 가열기 (208) 를 제어한다. 콘트롤러 (502) 는 광원 (106) 의 제어 가능한 복수의 특정 온도 또는 특정 온도 영역을 미리 기억할 수 있다. 콘트롤러 (502) 는 온도 센서 (210) 에 의해 검출되는 온도와 제어 가능한 온도를 대응시킨 테이블을 가질 수 있다. 설정 온도는 특정한 온도 또는 폭을 갖는 온도역으로 할 수 있다.
503 은 광원 제어부, 504 는 콘트롤러 (502) 의 설정 온도에 기초하여 광원 (106) 의 조작량을 결정하는 조절부이다. 조절부 (504) 는 복수의 상이한 피드백 계수를 미리 기억하거나, 또는 온도에 대응한 상이한 피드백 계수를 산출할 수 있다. 각 피드백 계수는 콘트롤러 (502) 의 설정 온도 또는 온도역의 각각에 관련지어져 있다. 각 피드백 계수는 온도 변화에 따른 LED 칩의 스펙트럼 변화에 기초하여 결정되고, 각 온도에서의 광원 장치의 출사광 색도가 거의 일정해지도록 설정된다. 조절부 (504) 는 피드백 계수와 콘트롤러의 설정값을 대응시킨테이블을 가질 수 있다. 실측값 또는 실측값간의 선형 보간 등을 이용하여 테이블을 형성할 수 있다.
온도 센서 (210) 는 광원 (106) 에 관한 온도를 검출하여 그 검출값을 출력한다. 콘트롤러 (502) 는 온도 센서 (210) 의 검출값을 취득하여 미리 설정된 테이블을 참조함으로써, 검출값에 대응하는 설정 온도 또는 설정 온도역을 결정할 수 있다. 콘트롤러 (502) 는 온도 센서의 검출값이 결정된 설정 온도에 근접하도록, 또는 설정 온도역내에 있도록 냉각 및/또는 가열기 (208) 를 제어한다. 콘트롤러 (502) 는 또한 설정 온도를 조절부 (504) 로 향해 출력한다. 조절부 (504) 는 콘트롤러 (502) 로부터 설정 온도를 취득하고 설정 온도에 기초하여 피드백 계수를 결정한다. 피드백 계수는 미리 설정된 테이블을 참조함으로써 결정될 수 있다. 테이블은 각 설정 온도 또는 설정 온도역과 대응시킨 피드백 계수를 구비한다. 피드백 계수는 각 온도에서의 광원 장치의 광색도가 일정해지도록 설정된다.
또, 조절부 (504) 는 콘트롤러에 의해 결정되는 설정 온도 대신에 온도 센서에 의해 검출되는 검출값에 기초하여 피드백 계수를 결정할 수 있다. 온도 센서에 의해 검출되는 검출값에 대응하여 복수의 피드백 계수가 조절부에서 설정된다.
또 조절부 (504) 대신에, 설정부 (203) 가 콘트롤러의 설정 온도에 기초하여 상이한 설정값을 출력할 수 있다. 그럼으로써 온도 변화에 따른 색도 변화를 억제할 수 있다. 설정부 (203) 는 복수의 상이한 기준값을 미리 기억하거나,또는 설정 온도에 대응한 상이한 기준값을 산출할 수 있다. 각 기준값은 콘트롤러 (502) 가 출력하는 설정 온도 또는 설정 온도역의 각각에 관련지어져 있다. 설정부 (203) 는 콘트롤러 (502) 에 의해 설정된 설정값을 취득하고 그 값에 기초하여 기준값을 결정한다. 설정부 (203) 는 예컨대 테이블을 구비함으로써 광원의 온도에 기초한 기준값을 출력할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태는 복수의 광원의 온도에 대해, 유지하는 소정 값을 변화시킴과 동시에, 그 소정 값에 대응한 발광 강도에 의해 복수의 광원이 광출사되도록 제어된다. 그럼으로써, 효과적으로 온도 제어할 수 있고, 또한 광원의 광색도를 효과적으로 일정하게 유지할 수 있다.
본 발명은 위에서 설명한 형태에 한정되지 않고, 각종 광원 장치에 적용할 수 있다. 예컨대 표시 패널에 빛을 출사하는 도광판과, 복수의 LED 로부터의 빛을 혼색하는 광 혼색부로서의 도광판을 각각 따로 갖는 광원 장치에 적용할 수 있다. 또한, 표시 장치의 광원 장치에 한정되지 않고 각종 용도의 광원 장치에 적용할 수 있다.
본 발명은 상이한 파장의 빛을 발하는 복수의 광원을 효과적으로 제어 가능한 광원 장치 및 표시 장치를 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 각각이 상이한 파장의 빛을 출사하는 복수의 광원;
    상기 복수의 광원의 온도를 유지하도록 동작하는 온도 제어부;
    상기 복수의 광원으로부터의 빛을 혼색하는 광 혼색부;
    상기 광 혼색부로부터의 빛을 검출하고, 상기 상이한 복수의 파장의 빛을 검출할 수 있는 광 검출부; 및
    상기 광 검출부의 검출값에 기초하여 상기 복수의 광원의 광 강도를 제어하는 광원 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 검출부는 복수의 상이한 파장역의 빛을 검출하며,
    상기 광원 제어부는 상기 복수의 파장역에서의 검출값의 각각이 소정 값에 근접하도록 상기 복수의 광원의 광 강도를 제어하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 광원에 관한 온도를 검출하는 온도 검출부를 더 구비하고,
    상기 온도 제어부는 상기 검출부의 검출값이 소정 값에 근접하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 제어부는 상기 복수의 광원을 소정 온도로 유지하도록 동작하며,
    상기 광원 제어부는 상기 광원 장치의 빛의 색도가 실질적으로 일정해지도록 상기 복수의 광원의 광 강도를 제어하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 광원에 관한 온도를 검출하는 온도 검출부를 더 구비하고,
    상기 온도 제어부는 상기 온도 검출부에 의해 검출된 온도에 기초하여, 유지되는 온도를 변화시킬 수 있고,
    상기 광원 제어부는 상기 유지되는 온도에 대응하여 설정된 광 강도로, 상기 복수의 광원의 각각이 빛을 출사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  6. 각각이 상이한 파장의 빛을 출사하는 복수의 광원;
    상기 복수의 광원으로부터의 빛을 혼색하는 광 혼색부;
    상이한 복수의 파장의 빛을 검출할 수 있고, 상기 광 혼색부로부터의 빛을 검출하는 광 검출부;
    상기 광원에 관한 온도를 검출하는 온도 검출부; 및
    상기 광 검출부의 검출값과 상기 온도 검출부의 검출값에 기초하여 상기 복수의 광원으로부터의 빛의 강도를 제어하는 광원 제어부를 구비하는 것을 특징으로하는 광원 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광원 제어부는 상기 온도 검출부의 검출값의 변화에 기초하여 상기 광원 장치로부터의 빛의 색도 변화를 억제하도록 상기 복수의 광원의 발광 강도를 변화시키는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 광원은 N (N 은 자연수) 색의 각각에 상당하는 파장의 빛을 방출하는 광원에 의해 구성되고,
    상기 광 검출부는 상기 N 색의 빛의 각각에 대응하는 N 개의 광센서를 구비하며,
    상기 광원 제어부는 상기 N 개의 광센서의 검출값의 각각이 소정 값에 근접하도록 상기 복수의 광원을 제어하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 광원 제어부는 상기 온도 검출부에 의해 검출된 온도에 대응하여 설정된 발광 강도로, 상기 복수의 광원의 각각이 빛을 출사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  10. 광원 장치와, 상기 광원 장치로부터의 빛을 제어함으로써 표시를 행하는 표시 패널을 구비하는 표시 장치에 있어서,
    상기 광원 장치는,
    각각이 상이한 파장의 빛을 출사하는 복수의 광원;
    상기 복수의 광원의 온도를 유지하도록 동작하는 온도 제어부;
    상기 복수의 광원으로부터의 빛을 혼색하는 광 혼색부;
    상이한 복수의 파장의 빛을 검출할 수 있고, 상기 광 혼색부로부터의 빛을 검출하는 광 검출부; 및
    상기 광 검출부의 검출값에 기초하여 상기 복수의 광원의 광 강도를 제어하는 광원 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 광원 장치와, 상기 광원 장치로부터의 빛을 제어함으로써 표시를 행하는 표시 패널을 구비하는 표시 장치에 있어서,
    상기 광원 장치는,
    각각이 상이한 파장의 빛을 출사하는 복수의 광원;
    상기 복수의 광원으로부터의 빛을 혼색하는 광 혼색부;
    상이한 복수의 파장의 빛을 검출할 수 있고, 상기 광 혼색부로부터의 빛을 검출하는 광 검출부;
    상기 광원에 관한 온도를 검출하는 온도 검출부; 및
    상기 광 검출부의 검출값과 상기 온도 검출부의 검출값에 기초하여 상기 복수의 광원으로부터의 빛의 강도를 제어하는 광원 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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