KR20070066847A

KR20070066847A - 화상 표시 장치

Info

Publication number: KR20070066847A
Application number: KR1020060094336A
Authority: KR
Inventors: 츠토무 니시다; 사치요 야마다
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2007-06-27
Also published as: JP2007171480A; CN1987971A; KR100823280B1

Abstract

화상 표시 장치가 개시되어 있다. 개시된 화상 표시 장치는 파장이 다른 복수의 발광소자를 가지고 그 중 적어도 하나의 파장의 발광소자가 n개(n은 2 이상의 정수) 마련된 광원부와, 주기적인 일정 시간대 내에서 상기 다른 파장의 발광소자를 시분할 구동하는 점등 제어부를 가지며, 상기 점등 제어부가, 상기 적어도 하나의 파장의 발광소자의 n개를 점등 타이밍이 동일한 m개(m은, 2≤m≤n의 정수)의 점등군으로 나누고, 상기 m개의 점등군을 상기 주기적인 일정 시간대에서 각각 1/m의 빈도로 교대로 점등함으로써, 상기 각 일정 시간대에서 상기 m개의 점등군 중 어느 하나의 점등군을 점등할 수 있도록 한다.

이에 의하면, 발광소자의 자체 발열에 의한 온도 상승이 억제되고, 발광소자의 수명이 연장되는 동시에 열적 영향에 의한 휘도 저하가 저감될 수 있다.

Description

화상 표시 장치{Image display apparatus}

도 1은 종래 기술에 따른 화상 표시 장치의 점등 제어부가 생성하는 광원부의 구동 신호를 나타내는 타이밍 차트이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 화상 표시 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 화상 표시 장치에 사용하는 광원부 및 점등 제어부의 개략 구성에 대해서 설명하는 기능 블록도이다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 화상 표시 장치의 점등 제어부가 생성하는 광원부의 구동 신호를 나타내는 타이밍 차트이다.

도 5는 LED의 광출력 온도 의존성에 대해서 설명하기 위한 모식적인 그래프이다. 가로축은 점등 시간을 나타내고 세로축은 광출력 상대값을 나타낸다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 화상 표시 장치의 점등 제어부가 생성하는 광원부의 구동 신호를 나타내는 타이밍 차트이다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 화상 표시 장치의 동작에서의 휘도 변화에 대해서 설명하는 모식적인 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 50..프로젝터(화상 표시 장치) 2, 60..조명 유니트

3..집광렌즈 4..공간 변조 소자

5..투영 렌즈 6..반사형 스크린

10..제어부 20..LED 광원부(광원부)

21..LED 드라이버 회로부(점등 제어부) 22..전원 공급부

23, 27..파형 패턴 생성부(점등 제어부) 25..온도 검출부

26..점등 모드 선택부 R1, R2, G1, G2, B1, B2..LED

본 발명은 광원으로서 파장이 다른 복수의 발광소자를 채용한 화상 표시 장치에 관한 것이다.

종래, 반사형 또는 투과형 스크린에 화상을 확대 투영하는 화상 표시 장치, 예를 들면, 프로젝터, 리어 프로젝션 텔레비젼 등의 장치가 알려져 있다. 이들 화상 표시 장치에서는, 광의 3원색인 적(R), 녹(G), 청(B)으로 색 분해된 화상을 색 순차적으로 표시하여 풀 컬러 화상을 표시하도록 하고 있다.

이와 같은 화상 표시 장치에서는, 확대 투영하기 위해 고휘도의 광원을 갖출 필요가 있기 때문에, 광원으로서 LED와 같은 발광소자를 채용하는 경우는 발광 파장별로 발광소자를 복수개 마련하여 동시 점등하는 구성을 취하는 일이 많다.

도 1에 나타내는 타이밍 차트는, 이와 같은 종래의 화상 표시 장치에 있어서, 각 색별로 2개의 LED를 사용하는 경우의 구동 신호의 타이밍 차트의 예이다. 참조번호 200, 201은 R 파장의 LED(R1,R2)의 구동 신호를, 참조번호 202, 203은 G 파장의 LED(G1,G2)의 구동 신호를, 참조번호 204, 205는 B 파장의 LED(B1,B2)의 구동 신호를 각각 나타낸다. 각 신호는, 일정 주파수 f₀=1/T₀을 점등 기본 주파수로 하는 구형파이다. 각 신호의 점등 듀티는 R, G, B에 대해 각각 t_R/T₀, t_G/T₀, t_B/T₀이다. 각 신호에 의하여 R, G, B의 순으로 각 파장별 LED는 시분할 구동된다. 여기서, t_R, t_G, t_B는 t_R+t_G+tB=T₀을 만족하는 범위에서 각각 적절한 값으로 설정된다. 또한 각 신호의 진폭은, 각각의 필요한 구동 전류의 크기에 따라 I_R, I_G, I_B의 크기를 가진다.

한편, 복수의 LED의 점등 제어에 관련되는 기술로서, 일본특허공개 2002-319707호 공보에는, LED 1개당 소비전력을 저감하기 위해 적어도 2개 이상의 LED를 구비하고, 적어도 어느 하나를 주기적으로 점멸하여 구동함으로써 점멸에 의한 전체 광량의 저하에 따른 휘도 저하를 일으키는 일 없이 LED를 구동할 수 있는 LED구동 회로가 기재되어 있다.

상기와 같은 종래의 LED와 같은 발광소자를 광원으로 사용한 화상 표시 장치에는 아래와 같은 문제가 있었다.

복수의 LED를 동시 점등하는 구성에서는 고휘도인 광원을 실현할 수 있지만, 예를 들어 장치의 소형화를 위해서 멀티 칩 LED 광원부 등을 사용하면 복수개의 LED 칩이 근접하여 배치되기 때문에 점등 시간에 따라 온도 상승을 일으키고, 그 영향으로 LED의 수명이 짧아지거나 휘도 저하를 일으키는 문제가 있다.

한편, 상기 일본특허공개 2002-319707호 공보에 기재된 기술에서는, 복수의 LED를 주기적으로 점멸하는 수단이 기재되어 있지만, 소비전력을 저감할 목적으로 채용하고 있고, LED의 자체 발열에 의한 휘도 저하와의 관계에서 복수의 LED를 주기적으로 점멸시키는 수단, 방법에 관해서는 전혀 기재되어 있지 않으며, 또 아무런 시사도 없다. 따라서, 이 LED 구동 회로를 화상 표시 장치에 채용한다고 해도 상기 화상 표시 장치의 문제를 즉각 해결할 수는 없었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 복수의 발광소자를 순차 점등하여 스크린에 광을 투사해 화상 표시를 하는 경우에 발광소자의 자체 발열에 의한 온도 상승을 억제하고, 발광소자의 수명을 연장하는 동시에 열적 영향에 의한 휘도 저하를 저감할 수 있는 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 화상 표시 장치는, 파장이 다른 복수의 발광소자를 가지고 그 중 적어도 하나의 파장의 발광소자가 n개(n은 2 이상의 정수) 마련된 광원부와, 주기적인 일정 시간대내에서 상기 다른 파장의 발광소자를 시분할 구동하는 점등 제어부를 가지는 화상 표시 장치로서, 상기 점등 제어부가, 상기 적어도 하나의 파장의 발광소자의 n개를 점등 타이밍이 동일한 m개(m은, 2≤m≤n의 정수)의 점등군으로 나누고, 이 m개의 점등군을 상기 주기적인 일정 시간대에서 각각 1/m의 빈도로 교대로 점등함으로써, 상기 각 일정 시간대에 상기 m개의 점등군 중 어느 하나의 점등군을 점등할 수 있도록 한 구성으로 한다.

본 발명에 의하면, 각 일정 시간대 내에서 적어도 하나의 파장의 발광소자의 n개가 m개의 점등군으로 나뉘고, 각각 1점등군마다 1/m의 빈도로 교대로 점등되며, 각 점등군의 발광소자의 개별 점등 주파수가 각각 1/m가 되기 때문에, 발광소자의 온도 상승을 저감할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 모든 도면에서 실시예가 다른 경우라 해도 동일 또는 상당하는 부재에는 동일한 부호를 첨부하고 공통된 설명은 생략한다.

[제1 실시예]

본 발명의 제1 실시예에 따른 화상 표시 장치에 대해서 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 화상 표시 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 화상 표시 장치에서 채용되는 광원부 및 점등 제어부의 개략 구성에 대해서 설명하는 기능 블록도이다. 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 화상 표시 장치의 점등 제어부가 생성하는 광원부의 구동 신호를 나타내는 타이밍 차트이다.

본 실시예의 프로젝터(1)는 반사형 스크린(6)상에, 예를 들어 외부 신호에 따른 풀 컬러 화상을 투영하는 화상 표시 장치이다.

프로젝터(1)의 개략 구성은 조명 유니트(2), 집광렌즈(3), 공간 변조 소자(4), 투영 렌즈(5) 및 장치 전체의 제어를 수행하는 제어부(10)로 이루어진다.

조명 유니트(2)는 풀 컬러 화상을 표시하기 위해 적어도 광의 3원색 R, G, B 에 대응하는 파장의 광을 시분할된 타이밍으로 순차적으로 생성한다.

집광렌즈(3)는 조명 유니트(2)에서 생성된 광을 공간 변조 소자(4)상의 변조 영역에 집광하는 광학 소자이다.

공간 변조 소자(4)는 집광렌즈(3)에서 집광된 광을 조사 타이밍에 대응하는 파장광의 화상 신호에 따라 공간 변조하여, 색 분해된 화상을 표시한다. 공간 변조 소자(4)로서, 투과형 소자나 반사형 소자를 채용할 수 있다. 예를 들어 투과형 소자로는 액정 표시 디바이스(LCD) 등이 있고, 반사형 소자로는 미소 미러 어레이인 디지털 마이크로 미러 디바이스(DMD, Digital Micromirror Device)나 반사형 액정 패널(LCOS, Liquid Crystal On Silicon) 등이 있다.

투영 렌즈(5)는 공간 변조 소자(4)에서 표시된 화상을 반사형 스크린(6)상에 확대 투영하는 광학 소자이다.

조명 유니트(2)의 상세 구성에 대해서 설명한다.

조명 유니트(2)는, 도 2에 실선으로 나타내는 바와 같이, LED 광원부(20), LED 드라이버 회로부(21), 전원 공급부(22), 및 파형 패턴 생성부(23)을 구비한다.

LED 광원부(20)는, 광의 3원색인 R, G, B의 파장광을 각각 발광하는 제1 및 제2 적색 LED(R1, R2), 제1 및 제2 녹색 LED(G1, G2), 제1 및 제2 청색 LED(B1, B2)(이하, 총칭하는 경우에 간단히 각 LED이라고 칭하는 경우가 있다)이 베이스 부재(20a)상에 배치된 발광 소자이다. 상기 LED(R1, R2, G1, G2, B1, B2)는 단색 파장광을 방출하는 발광소자의 일례로서, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 상기 발광소자로서 OLED(Organic Light Emitting Diode))가 채용될 수도 있다. 상기 LED(R1, R2, G1, G2, B1, B2)는 소형화를 위하여 패키지 되지 않은 칩 상태로 베이스 부재(20a)에 장착될 수 있다.

도 2는 모식도로 실제의 배치 위치를 나타내는 것은 아니다. 본 실시예에서는, 각 LED는 집광렌즈(3)에서 출사된 광이 집광되기 쉽도록 베이스 부재(20a)상에서 적당히 2차원적으로 배치되어 있다.

베이스 부재(20a)는 각 LED의 방열부재를 겸하고 있으며, 적어도 각 LED의 근방은 각각의 온도 변화에 추종하는 온도 변화를 나타낸다.

LED 드라이버 회로부(21)는 파형 패턴 생성부(23)로부터 송출되는 LED(R1, R2, G1, G2, B1, B2)의 구동 신호에 따라 전원 공급부(22)에서 공급되는 구동 전류를 제어하고 각 LED(R1, R2, G1, G2, B1, B2)를 독립으로 구동하기 위한 구동 회로이다.

파형 패턴 생성부(23)는 제어부(10)로부터 공급되는 점등 클록이나, R, G, B의 점등 듀티, 진폭 등의 제어 정보에 기초하여, 예를 들어 점등 클록을 펄스폭 변조하거나 지연시킨 신호를 적절히 연산 처리하고, 점등 클록에 동기된 소정의 파형 패턴을 가지는 구동 신호를 생성하고, 또 점등시키는 LED을 선택하는 것이다.

본 실시예에서는, 도 4에 나타낸 바와 같은 파형 패턴을 가지는 구동 신호를 생성한다. 종래 기술과의 대비를 위해, 점등 클록의 점등 기본 주파수 f₀=1/T₀와, 각 색의 점등 듀티 t_R/T₀, t_G/T₀, t_B/T₀(단, t_R+t_G+t_B=T₀)는 도 1과 동일하게 한다. 예를 들어, 각 색의 휘도 특성에 따라, 각 색의 점등 듀티를 t_R/T₀=20%, t_G/T₀=40%, t_B/T₀=40%, 등의 값으로 설정할 수 있다.

제1 적색 LED(R1)를 구동하는 신호(100)는 시각 t₁에서 점등 개시되는, 주파수가 f=f₀/2, 진폭이 2·I_R, 점등 듀티가 t_R/(2·T₀)인 펄스 신호이다. 제1 녹색 LED(G1)를 구동하는 신호(102)는 시각 t₂=t₁+t_R에서 점등 개시되는, 주파수가 f=f₀/2, 진폭이 2·I_G, 점등 듀티가 t_G/(2·T₀)인 펄스 신호이다. 제1 청색 LED(B1)를 구동하는 신호(104)는 시각 t₃=t₁+t_R+t_G에서 점등 개시되는, 주파수가 f=f₀/2, 진폭이 2·I_B, 점등 듀티가 t_B/(2·T₀)인 펄스 신호이다. 제2 적색, 제2 녹색 및 제2 청색 LED(R2, G2, B2)를 구동하는 신호(101, 103, 105)는 각각 제1 적색, 제1 녹색 및 제1 청색 LED(R1, G1, B1)를 구동하는 신호(100, 102, 104)를 점등 기본 주파수의 1주기인 T₀만큼 지연시킨 것이다. 즉, R, G, B를 교체하는 주기 T₀ 사이에, 제1 적색, 제1 녹색 및 제1 청색 LED(R1, G1, B1)가 점등되는 타이밍과, 제2 적색, 제2 녹색 및 제2 청색 LED(R2, G2, B2)가 점등되는 타이밍이 교체하는 구동 신호가 되고 있다. 여기에서, I_R, I_G, I_B는 도 1과 같은 점등 모드에서 필요한 구동 전류의 크기를 주는 신호의 진폭값이다.

프로젝터(1)의 동작에 대해서, 본 실시예의 조명 유니트(2)의 작용을 중심으로 설명한다.

도 5는 LED의 광출력 온도 의존성에 대해서 설명하기 위한 모식적인 그래프 이다. 가로축은 점등 시간을 가리키고, 세로축은 광출력 상대치를 나타낸다.

프로젝터(1)의 제어부(10)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 외부에서 R, G, B로 각각 색 분해된 화상 신호를 받으면, R, G, B를 차례로 점등하는 점등 기본 주파수f₀의 점등 클록과, 각 색의 점등 개시 타이밍을 제어하는 제어 정보를 조명 유니트(2)와 공간 변조 소자(4)에 송출한다.

조명 유니트(2)에서는 파형 패턴 생성부(23)에 의해 신호(100∼105)가 생성되고, 이 신호(100~105)가 LED 드라이버 회로부(21)에 송출됨으로써 LED 광원부(20)의 각 LED(R1, R2, G1, G2, B1, B2)가 구동되고, R, G, B의 파장광이 시분할 구동된다. 한편, 공간 변조 소자(4)는 제어부(10)로부터 송출되는 제어 정보와 색 분해된 화상 신호에 따라, R, G, B의 파장광이 발광되는 타이밍에 동기하여 시분할 구동된다. 이에 따라, 조명 유니트(2)로부터 출사되는 R, G, B의 광은, 집광렌즈(3)에서 집광되고, 공간 변조 소자(4)에서 공간 변조되어 각 색에 대응하는 색 분해 화상을 표시한다. 그리고, 공간 변조 소자(4)에 표시된 화상은 투영 렌즈(5)에서 확대되어 반사형 스크린(6)상에 투영된다. 이 색 분해 화상은 육안으로는 혼색되어 보이기 때문에, 관찰자는 반사형 스크린(6)에서의 색순차 반사광을 보고 풀 컬러 화상을 관찰할 수 있다.

LED는, 정전류 구동되어 있는 경우, 고온이 될수록 광출력이 저하되는 온도 특성을 가진다. 예를 들어, 도 5에 나타내는 바와 같이, 동일한 LED를 상온 환경(곡선 120 참조)과, 더 고온의 환경(곡선 121 참조)에서 연속 점등하면, 고온 환경 에서는 점등 시간에 따라 자체 발열의 영향이 현저해지기 때문에 곡선 121에 나타내는 바와 같이, 시간과 함께 휘도가 저하되어 간다. 한편, 상온 환경의 경우, 자체 발열하더라도 방열하기 때문에, 곡선120에 나타내는 바와 같이, 휘도 저하의 비율은 곡선 121에 비해 완만하게 된다.

본 실시예에서, 도 1과 같은 각 색의 LED(R1, R2, G1, G2, B1, B2)를 2개씩 동시 점등하는 종래 기술에 대해서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 각 LED(R1, R2, G1, G2, B1, B2)의 개별 점등 주파수를 점등 기본 주파수의 1/2로 함으로써, 점등 시간을 반감하고 있다. 그리고, 각 구동 신호의 진폭을 2배로 하여, 점등 시간당 각 LED(R1, R2, G1, G2, B1, B2)의 휘도를 2배로 함으로써 종래 기술과 동등한 휘도를 얻을 수 있게 되어 있다.

발광 휘도가 2배가 됨으로써, 단위 펄스당 2배의 전력이 소비되지만, 방열을 위한 시간이 2배가 되기 때문에 효율적으로 방열되고, 자체 발열 축열량이 저감된다.

따라서, 이와 같은 점등을 장시간 반복하면, 도 1과 같은 종래 기술에 비해, 온도 상승이 저감되고 LED의 수명이 향상된다. 또 온도 상승 영향에 의한 휘도 저하가 저감된다.

[제2 실시예]

본 발명의 제2 실시예에 따른 화상 표시 장치에 대해서 설명한다.

본 실시예의 프로젝터(50)는 도 2, 3에 나타내는 바와 같이, 상기 제1 실시예의 조명 유니트(2) 대신에 조명 유니트(60)를 구비하는 것이다.

조명 유니트(60)는 상기 제1 실시예의 조명 유니트(2)의 파형 패턴 생성부(23) 대신에 파형 패턴 생성부(27)를 구비하고, 온도 검출부(25) 및 점등 모드 선택부(26)(2점 쇄선 참조)를 추가한 것이다. 이하, 상기 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다.

파형 패턴 생성부(27)는 각 LED(R1, R2, G1, G2, B1, B2)에 대해서, 도 1의 신호(200∼205)에 대응하는 구동 신호를 생성하는 동시 점등 모드와, 도 6에 나타낸 신호(110, 111, 112, 113, 114, 115)를 생성하는 분산 점등 모드가 교환 가능하게 설치되어 있는 것이다.

참조번호 110, 112, 114는 제1 적색, 제1 녹색 및 제1 청색 LED(R1, G1, B1)를 구동하는 신호로서, 각각 도 1의 참조번호 200, 202, 204가 나타내는 신호의 주기를 2·T₀로 한 구동 신호이다. 그리고 참조번호 111, 113, 115는 제2 적색, 제2 녹색 및 제2 청색 LED를 구동하는 신호로서, 제1 적색, 제1 녹색 및 제1 청색 LED(R1, G1, B1)를 구동하는 신호(110, 112, 114)를 각각 시간 T₀만큼 지연시킨 것이다.

즉, LED(R1, R2, G1, G2, B1, B2)를 구동하는 신호(110∼115)는, 제1 실시예의 신호(100∼105)의 진폭이 각 색 모두 1/2로 된 구동 신호로 되어 있다.

온도 검출부(25)는 각 LED(R1, R2, G1, G2, B1, B2)의 온도를 검출하고, 점 등 모드 선택부(26)로 검출 신호를 송출하는 온도 검출 수단이다. 본 실시예에서는, 열전도가 양호한 베이스 부재(20a)를 채용하고, 베이스 부재(20a)에 접촉 또는 매립된 온도 센서에 의해 온도를 검출함으로써, LED(R1, R2, G1, G2, B1, B2)의 온도를 간접적으로 검출하고 있다. 온도 센서의 종류는 특별히 한정되지 않으며 필요에 따라 적당한 것이 채용될 수 있다.

덧붙여, 베이스 부재(20a)가 그 구성이나 재질 등에 의해 불균일한 온도 분포를 가진 경우에는, 각 LED(R1, R2, G1, G2, B1, B2)에 근접한 위치에 각각 온도 센서를 설치하고, 각 LED(R1, R2, G1, G2, B1, B2)의 온도를 검출하는 구성이 채용될 수도 있다.

점등 모드 선택부(26)는 온도 검출부(25)로부터 송출되는 검출 신호에 대응하는 온도가 소정의 문턱값 이하라고 판정된 경우는, 동시 점등 모드로 설정하는 제어 신호를, 또 소정의 문턱값보다 높다고 판정된 경우는 분산 점등 모드로 설정하는 제어 신호를, 각각 파형 패턴 생성부(27)에 송출한다.

소정의 문턱값은, 예를 들어 사전에 실험 등을 통해 온도 조건에 따른 휘도 저하 허용치를 구해 놓는 것으로 설정될 수 있다.

또, 온도 검출부(25)가 각 LED(R1, R2, G1, G2, B1, B2)의 온도 검출을 수행하도록 한 경우에는, 각 LED(R1, R2, G1, G2, B1, B2)의 온도를 개별적으로 검출할 수 있기 때문에, 소정의 문턱값을 각 LED(R1, R2, G1, G2, B1, B2)의 온도 특성에 따라 각각에 대해 최적 문턱값을 설정할 수 있게 된다.

본 실시예의 프로젝터(50)의 동작에 대해서, 상기 제1 실시예의 프로젝터(1) 와 다른 LED 광원부(20)의 점등 제어 동작을 중심으로 설명한다.

도 7은, 본 발명의 제2 실시예에 따른 화상 표시 장치의 동작에서의 휘도 변화에 대해서 설명하는 모식적인 그래프이다. 가로축은 점등 시간을 가리키고, 세로축은 상대적인 휘도를 나타낸다.

본 실시예에서는, 온도 검출부(25)에 의해 베이스 부재(20a)의 온도에 기초하여 각 LED의 온도가 모니터되고, 점등 모드 선택부(26)에서 그 검출 신호에 따라 동시 점등 모드와 분산 점등 모드가 선택적으로 설정된다.

통상의 동작 개시시는, 초기적으로는 LED 광원부(20)의 자체 발열에 의한 온도 상승이 없기 때문에, 검출 온도가 문턱값을 초월하지 않는 경우가 대부분이기 때문에 동시 점등 모드로 구동된다. 즉, 도 1에 나타내는 신호(200∼205)에 의해 구동된다.

동시 점등 모드가 연속되면, 점등 반복에 의해 LED 광원부(20)의 온도가 상승하고, 예를 들어 도 5에 나타내는 바와 같은 개개의 온도 특성에 따라 일정 구동 전류에 대한 발광 휘도가 저하한다. 예를 들어, 도 7에 곡선 130a으로 나타내는 바와 같이, 시간 경과에 따른 점등 시간의 증대와 함께 휘도가 초기값 P₀에서 감소한다.

동시 점등 모드를 그대로 지속하면, 2점 쇄선의 곡선 130b으로 나타내는 바와 같이, 휘도는 더욱 저하하고 LED 광원부(20)가 온도 평형에 도달하게 됨으로써 일정 휘도 P₃에서 평형하게 된다.

한편, 이 동시 점등 모드에서, LED의 점등 횟수가 각 색 모두 1/2이 되는 경우를 고려하면, 휘도의 초기값은 점등 횟수에 비례해서 P₀의 1/2이 되고, 그 후, 상기와 동일한 경향으로 휘도 저하가 일어나는데, 발열량도 반감되기 때문에 휘도 저하는 보다 완만하게 진행되고, 사용 환경에 따라 온도 평형에 도달한 상태에서는 P₃보다 높은 휘도를 유지하는 경우도 있다.

이와 같은 고찰에 의하면, 장시간 점등 후를 비교하면 2개의 동시 점등 모드를 수행하는 것보다 각 색의 1개의 LED를 소등하는 편이 결과적으로 고휘도가 구현될 수 있음을 알 수 있다.

본 실시예의 분산 점등 모드에서는, RGB 점등 1주기 T₀내에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제1 적색, 제1 녹색 및 제1 청색 LED(R1, G1, B1)와, 제2 적색, 제2 녹색 및 제2 청색 LED(R2, G2, B2)가 교대로 점등되기 때문에, 점등 횟수를 세면, 점등 기본 주파수의 1주기내에서 상기 LED의 점등 횟수가 반감되어 있다.단, 각 LED의 개별의 점등 주파수는 f₀/2이 되어 있으므로, 단지 1개의 LED를 소등한 경우에 비해 LED 1개당 시간적인 점등 부하가 반감되어 있는 것이다. 따라서, 본 실시예의 분산 점등 모드에서는 1개의 LED가 주파수 f₀로 점등된 경우에 비해 2배의 방열 시간이 걸릴 수 있다. 그 때문에, 각 LED의 자체 발열 축적량이 확실히 저감된다.

따라서, 점등 횟수만을 반감하기보다는 본 실시예와 같이 번갈아 점등하는 쪽이 휘도 저하에 대해서 더 유리하게 된다.

예를 들어, 시각 t_Q에서, 온도 검출부(25)가 검출하는 온도가 문턱값을 넘고, 점등 모드 선택부(26)에 의해 동시 점등 모드에서 분산 점등 모드로 바뀌는 경우를 생각하면, 곡선 130c에 나타낸 것과 같은 변화가 일어난다. 여기에서, 비교예로서 점등 횟수를 반으로 한 경우의 휘도 변화를 곡선 131로 나타낸다.

즉, 곡선 130a의 단부의 휘도P_Q부터, 모두 곡선 130a의 변화율에 비해 더 완만한 휘도 저하를 일으키지만, 곡선 130c에 나타낸 것처럼, 분산 점등 모드의 경우는 비교예의 경우보다 항상 휘도 저하율이 적은 상태에서 온도 평형에 달하고, 각각 휘도 P₁, P₂(단, P_Q>P₁>P₂>P₃)에 달한다.

이와 같이 동시 점등 모드에서 분산 점등 모드로 바꿈으로써 동시 점등 모드를 계속한 경우에 비해 휘도 저하를 양호하게 억제할 수 있다.

또한, 이와 같은 점등 모드의 전환 제어를 수행함으로써 각 LED의 온도 상승이 전체적으로 억제되기 때문에 온도 상승에 의한 수명 악화를 방지할 수 있다.

이와 같이 본 실시예의 화상 표시 장치는, 상기 점등 제어부가 상기 적어도 하나의 파장의 LED의 온도를 검출하는 온도 검출부와, 상기 적어도 하나의 파장의 LED의 n개를 동시 발광하는 동시 점등 모드와, 상기 적어도 하나의 파장의 LED의 n개를 상기 m개의 점등군으로 나눠 각각 교대로 점등하는 분산 점등 모드를 선택적으로 바꾸는 점등 모드 선택부를 구비하고, 상기 온도 검출부가 검출하는 온도에 따라 상기 동시 점등 모드와 상기 분산 점등 모드를 바꾸는 구성을 가진다. 또한 상술된 실시예는 3개의 파장(R, G, B)에 대해 각 n개의 LED를 구비하며, n=2, m=2인 경우를 예로 들고 있다.

이에 따르면, 동시 점등 모드에 의해 LED의 온도가 상승하면 온도 검출부가 상승된 온도를 검출하고, 점등 모드 선택부에 의해 분산 점등 모드로 바꿈으로써 각 점등군의 LED의 온도 상승을 억제하며 동시 점등 모드에 비해 휘도 저하율을 저감할 수 있다.

덧붙여, 상기 설명에서는, R, G, B 전부에 대해서 본 발명의 구동 신호를 적용한 예로 설명했지만, 자체 발열량과 상호의 영향 정도에 따라서는 적어도 하나에 적용되어 있으면 된다.

또 상기 설명에서는, LED는 파장이 다른 3종류를, 각각 2개 마련한 예로 설명했지만, 파장의 종류는 2종류 이상, 각각의 개수 n은 2개 이상의 적당한 수에 대해서 본 발명을 실시할 수 있다.

또 n개 마련한 LED는 적어도 하나의 파장의 LED이면 된다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 파장 이외의 파장의 LED가 1개로 필요한 광량을 공급할 수 있고, 게다가 온도 상승에 의한 휘도 저하의 우려가 없을 경우, 혹은 적어도 하나의 파장의 LED의 온도 상승이 저감됨으로써 휘도 저하의 우려가 없어지는 경우에는, 적어도 하나의 파장 이외의 파장의 LED는 1개의 구성으로 할 수 있다.

또한, n개의 LED를 m개의 점등군으로 나누는 경우, 상기 실시예로에서는, n=2이므로 m=2가 되어 있지만, n≥3인 경우, m개의 점등군의 나누는 방법은 필요에 따라 적절한 조합을 사용할 수 있다. 예를 들어, 가능하면 n개를 등분하여 m개의 점등군을 형성해도 되고, n개를 불등분하여 점등군으로 나눠도 된다. 불등분으로 나누는 경우는, 필요에 따라 각 점등군내의 LED의 구동 신호의 진폭을 적절히 설정하여 각 일정 시간대 내에서의 발광 휘도를 조정함은 물론이다.

또한, 상기 설명에서는 각 LED가 베이스 부재(20a)상에 배치되어 있는 경우를 예로 들어 설명했지만, 각 LED가 서로 열적 영향을 받을 정도로 근접하여 배치되어 있으면, 각 LED는 복수의 베이스부재 상에 배치되어 있어도 된다.

또한, 상기 설명에서는, 점등 기본 주파수의 1주기와 주기적인 일정 시간대가 일치하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 점등 기본 주파수의 1주기 내에 복수의 가시광 LED가 동시 점등하는 타이밍을 가질 수도 있다. 예를 들어, 화상의 겉보기상의 휘도를 올리기 위해서 R, G, B를 동시 점등하는 타이밍을 마련할 수 있다.

또 상기 설명에서는 화상 표시 장치로서, 반사형 스크린에 화상 표시를 하는 프로젝터를 예로 들어 설명했지만, 투과형 스크린에 광을 투사해 화상 표시를 하는 프로젝터여도 된다. 예를 들어, 리어 프로젝션 텔레비젼 등이어도 된다. 또 반사형, 투과형 스크린 등의 표시 매체에 광을 투사하는 것이면, 특별히 화상을 투영하는 장치에 한정되지 않고 적절한 조명 장치, 투광 장치의 일부로서 사용할 수 있다.

또한, 상기 각 실시예로 설명한 구성 요소는 기술적으로 가능하다면 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 적절히 조합하여 실시할 수 있다.

여기에서, 상기 각 실시예의 용어와 특허 청구 범위의 용어와의 대응 관계에 대해서 명칭이 다른 경우에 대해서 설명한다.

프로젝터(1)는, 화상 표시 장치의 일 실시예이다. LED 광원부(20)는 광원부의 일 실시예이다. LED(R1, R2, G1, G2, B1, B2)은 발광소자의 일 실시예이다. LED 드라이버 회로부(21)와 파형 패턴 생성부(23)는 점등 제어부의 일 실시예이다. 또 온도 검출부(25), 점등 모드 선택부(26)는 각각 LED 드라이버 회로부(21), 파형 패턴 생성부(27)와 함께 점등 제어부의 일 실시예를 이루는 것이다. 상기 실시예에서는 R, G, B 파장의 각 LED를 각각 2개의 점등군으로 나누고 있고, 예를 들어, R 파장의 LED에서는, 제1 적색 LED(R1)과 제2 적색 LED(R2)이 각각 1개씩의 점등군을 구성되어 있다.

본 발명의 화상 표시 장치에 의하면, 적어도 하나의 파장의 n개의 발광소자를 m개의 점등군으로 나누고, 각 점등군의 개별 점등 주파수를 각각 1/m으로 함으로써, 발광소자의 온도 상승을 저감할 수 있기 때문에, 발광소자의 수명을 향상할 수 있는 동시에 열적 영향에 의한 휘도 저하를 억제할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이러한 본원 발명인 화상 표시 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

파장이 다른 복수의 발광소자를 가지고 그 중 적어도 하나의 파장의 발광소자가 n개(n은 2 이상의 정수)마련된 광원부와, 주기적인 일정 시간대 내에서 상기 다른 파장의 발광소자를 시분할 구동하는 점등 제어부를 가지는 화상 표시 장치에 있어서,

상기 점등 제어부가, 상기 적어도 하나의 파장의 발광소자의 n개를 점등 타이밍이 동일한 m개(m은, 2≤m≤n의 정수)의 점등군으로 나누고, 상기 m개의 점등군을 상기 주기적인 일정 시간대에서 각각 1/m의 빈도로 교대로 점등함으로써, 상기 각 일정 시간대에서 상기 m개의 점등군 중 어느 하나의 점등군을 점등할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제1항에 있어서,

상기 점등 제어부는,

상기 적어도 하나의 파장의 발광소자의 온도를 검출하는 온도 검출부와;

상기 적어도 하나의 파장의 발광소자의 n개를 동시 발광하는 동시 점등 모드와, 상기 적어도 하나의 파장의 발광소자의 n개를 상기 m개의 점등군으로 나눠 각각 교대로 점등하는 분산 점등 모드를 선택적으로 바꾸는 점등 모드 선택부;를 구비하며,

상기 점등 모드 선택부는, 상기 온도 검출부에 검출된 온도에 따라 상기 동 시 점등 모드와 상기 분산 점등 모드를 바꾸는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제2항에 있어서,

상기 점등 모드 선택부는, 상기 온도 검출부에 검출된 온도가 소정 문턱값 이하인 경우 동시 점등 모드를 선택하고, 상기 온도 검출부에 검출된 온도가 상기 문턱값보다 높은 경우 분산 점등 모드를 선택하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제3항에 있어서,

상기 문턱값은 상기 광원부의 휘도 저하 허용치인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광원부는 상기 발광소자가 장착되는 베이스 부재를 포함하며,

상기 온도 검출부는, 상기 베이스 부재에 설치된 온도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광원부는 상기 발광소자가 장착되는 베이스 부재를 포함하며,

상기 온도 검출부는, 상기 발광소자 각각에 근접하여 상기 베이스 부재에 설치된 복수의 온도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 발광소자는 LED인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.