ＬＥＤ光源装置
【課題】白色光のホワイトバランスを保持することができる小型かつ低コストのＬＥＤ光源装置を提供する。
【解決手段】本ＬＥＤ光源装置１は、ＬＥＤ２１〜２３を有するＬＥＤ光源部２とＬＥＤ２１〜２３を駆動制御する駆動制御部とを備え、さらにＬＥＤ２１〜２３の出力光に関する情報等の各ＬＥＤ固有の情報を格納した記憶装置３０を具備する。駆動制御部３は記憶装置３０に格納された各ＬＥＤに関する固有の情報に基づいて決定した駆動条件で各ＬＥＤの駆動制御を行う。記憶装置３０は例えばＬＥＤ光源部２に配置される。
【解決手段】本ＬＥＤ光源装置１は、ＬＥＤ２１〜２３を有するＬＥＤ光源部２とＬＥＤ２１〜２３を駆動制御する駆動制御部とを備え、さらにＬＥＤ２１〜２３の出力光に関する情報等の各ＬＥＤ固有の情報を格納した記憶装置３０を具備する。駆動制御部３は記憶装置３０に格納された各ＬＥＤに関する固有の情報に基づいて決定した駆動条件で各ＬＥＤの駆動制御を行う。記憶装置３０は例えばＬＥＤ光源部２に配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤ光源装置に係り、特に出射する白色光のホワイトバランスを保持することができるＬＥＤ光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、白色光を出射するＬＥＤ光源装置が、例えば液晶表示装置のバックライトなどの光源として提案されている。このＬＥＤ光源装置に用いられる、例えば赤色、緑色および青色の各発光ダイオード（ＬＥＤ）は、温度変化に対する輝度変化の仕方が各色ＬＥＤ毎に異なる。そのため、ＬＥＤ光源装置の出荷時に設定した白色光のホワイトバランスあるいはユーザーが任意に設定したホワイトバランスが、使用する環境の温度変化、装置自体の自己温度上昇に伴って、設定したときの状態から変化してしまい、ＬＥＤ光源装置より出射される白色光のホワイトバランスが崩れる現象が発生する。
【０００３】
例えば、特開２００４−２９１４１号公報には、この種の白色光の明るさ調整を行うＬＣＤ用背面光源が記載されている。この光源は、３原色のＬＥＤより成り、各フォトダイオード（光センサー）が対応するＬＥＤの光量を検出する。一方、マイコンチップが設けられており、これは、色温度の規格値、及び白色光の輝度の設定値を、テーブル値として保有する。このマイコンチップは、光量信号から３個のＬＥＤにより生成される白色光の色温度を算出し、算出値がテーブル値に等しくなる様に、制御信号の値を決定する。即ち、このマイコンチップは、各ＬＥＤに流れる電流を個別に調整し、光量信号から白色光の輝度を算出し、算出値がテーブル値に等しくなる様に、共通の電流増減率を与える制御信号の値を決定する。即ち、マイコンチップが、色温度を維持しつつ、共通の割合で各電流の増減を行って白色光の明るさ調整を行うというものである。
【特許文献１】特開２００４−２９１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１では、白色光の明るさ調整を行うために、輝度変化を監視する必要があり、フォトダイオード（光センサー）を用いている。各ＬＥＤには温度特性差による輝度変化のバラツキやＬＥＤ自体の光学的特性差があるため、輝度を直接監視する光センサーで対応している。しかし光センサーを使用する場合、取付位置が制限され取付空間を確保する必要があり、液晶表示装置としての小型化を阻害する要因となる。さらに、光センサーの価格は電子部品としては非常に高価であり、発光ダイオードを光源とするＬＥＤ光源装置のコスト低減のための大きな阻害要因となっている。
【０００５】
したがって本発明の目的は、上述した課題を解決し、白色光のホワイトバランスを保持することができる小型かつ低コストのＬＥＤ光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、発光色が少なくとも一種類以上の発光ダイオードを有するＬＥＤ光源部と前記発光ダイオードを駆動制御する駆動制御部とを備えたＬＥＤ光源装置において、前記発光ダイオードに関する固有の情報を格納した記憶装置を具備し、前記駆動制御部は前記記憶装置に格納された前記発光ダイオードに関する固有の情報に基づいて決定した駆動条件で前記発光ダイオードの駆動制御を行うＬＥＤ光源装置により達成される。
【０００７】
ここで、前記ＬＥＤ光源部と前記駆動制御部とは分離できる構造を有し、前記記憶装置は前記ＬＥＤ光源部に配置することができる。また、前記発光ダイオードに関する固有の情報は、前記発光ダイオードからの出力光に関する情報、前記発光ダイオードからの出力光の経時変化に関する情報、前記発光ダイオードに流す電流に関する情報、前記発光ダイオードの順方向電圧の情報、前記発光ダイオードの点灯時間情報、前記発光ダイオードの温度特性情報、前記発光ダイオードの使用開始からの使用累積時間に関する情報、及び前記発光ダイオード点灯用の電源のＯＮ／ＯＦＦ回数に関する情報の少なくとも１つを含むことができる。さらに、前記発光ダイオードに関する固有の情報の更新を可能とすることができる。また、前記発光ダイオードに関する固有の情報は、前記ＬＥＤ光源部の製造履歴に関わる情報を含むことができる。さらに、上記のＬＥＤ光源装置は液晶表示装置の光源に用いることができる。
【０００８】
このように本発明では、光センサーを使わずに、個々のＬＥＤ光源装置のＬＥＤに関する固有の情報として例えば光出力特性をＲＯＭ等の記憶装置に記憶させ、それをＬＥＤ光源装置に実装しておく。このＬＥＤに関する光出力特性を例えばマイクロコンピューター等で構成された制御装置が読み取り、それを基にＬＥＤに流す電流を調整する。これにより、個々のＬＥＤの異なる光出力特性に対応して個々のＬＥＤに流す電流を制御することができるのでホワイトバランスを取ることができ、光センサーレスとすることができる。
【０００９】
また、ホワイトバランスが崩れる大きな要因の一つは、発光色の異なるＬＥＤ毎に温度特性が異なるため、電源投入直後のＬＥＤの温度が低い時点と、電源投入後十分時間が経過しＬＥＤの温度が自己発熱等で上昇した時点とで、発光色の異なるＬＥＤから発生する光の量が変化し、これらを混合した白色光の色度が変化してしまうことである。ここで、ＬＥＤの温度とＬＥＤの順方向電圧には極めて強い線形の相関がある。そこで、予め発光色の異なるＬＥＤの点灯開始からＬＥＤ温度安定までの時間あるいは順方向電圧と輝度の関係、あるいは温度と輝度の関係を記憶装置に記録し、その関係を基に時間あるいは順方向電圧あるいはＬＥＤ周辺温度によって、各色のＬＥＤに流す電流を変化させて、色度が一定になるように制御することで、ホワイトバランス制御を行うことができる。
【００１０】
また、記憶装置（例えばＲＯＭ）の取付位置を発光ダイオードが搭載される基板上に表面実装することで、液晶表示装置内の省スペース化が可能となる。表面実装化するため、製造工程上の製造時間短縮の効果も得られる。
【００１１】
本発明のＬＥＤ光源装置は、記憶装置に格納された使用ＬＥＤの固有情報に応じて所定の目標輝度が得られるように、そのＬＥＤに流れる電流を制御する制御装置を備えることで、ＬＥＤ光源装置の輝度変化に対して、ＬＥＤ光源装置のホワイトバランスが一定になるように動作させる。これにより、例えばＬＥＤ光源装置をバックライトに用いた液晶表示装置が表示する画像の高画質を保つことができるようになる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、白色ＬＥＤや発光色の異なる複数のＬＥＤからの発生光を混合して白色として使用するＬＥＤ光源装置において、周囲温度変化や自己発熱によって発光ダイオードの温度が変化しても、ホワイトバランスを一定に保つホワイトバランス制御装置を光センサーレスで実現することができる。
また、本発明によれば、ＬＥＤ光源装置の個々の温度特性を把握するため、最適な制御パターンを選定することができ、ＬＥＤ光源装置の異なる温度特性に対応したホワイトバランス制御装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係るＬＥＤ光源装置を液晶表示装置に適用したときの実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明に係るＬＥＤ光源装置の実施例１を示す図である。図１において、液晶パネル１０は、前面に配置された図示しないカラーフィルターにより、背面に設置されたＬＥＤ光源装置１からの光を透過することでカラー画像を表示するものである。また、液晶パネル画像部分において、明暗の差が生じるような場合は、明るい部分のエリアのシャッター開閉度を調整して全体の明るさを均一に保つものである。
【００１５】
ＬＥＤ光源装置１は、発光色が少なくとも一種類以上のＬＥＤを有するＬＥＤ光源部２とＬＥＤを駆動制御する駆動制御部３とを備え、さらにＬＥＤ光源部２のＬＥＤに関する固有の情報を格納した例えばＲＯＭ等で構成される記憶装置３０を具備する。駆動制御部３は、この記憶装置３０に格納されたＬＥＤに関する固有の情報を基に決定した駆動条件でＬＥＤ光源部２のＬＥＤの駆動制御を行う。ＬＥＤ光源部２と駆動制御部３とは分離できる構造とすることができる。また、記憶装置３０は好適にはＬＥＤ光源部２に配置される。
【００１６】
ＬＥＤ光源部２は、赤色ＬＥＤ２１、緑色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３を実装したＬＥＤ搭載基板２４を備えたＬＥＤ光源モジュール２０を有し、前記３種類のＬＥＤの発光色を混色手段１２により混色することで白色再現（白色光を出力）する。ＬＥＤ光源モジュール２０に備えられる赤色ＬＥＤ２１、緑色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３は各々複数個使用して構成しても良い。また、ＬＥＤ光源モジュール２０は白色ＬＥＤを用いても良い。ＬＥＤ光源モジュール２０から出射する白色光は、導光板１１を通じて液晶パネル１０に出射される。
【００１７】
記憶装置３０は、ＬＥＤ光源部２を構成するＬＥＤの固有の情報を格納するものであり、本例では図示のようにＬＥＤ搭載基板２４に搭載されている。このＬＥＤに関する固有の情報は、ＬＥＤからの出力光（輝度）に関する情報、ＬＥＤからの出力光（輝度）の経時変化（輝度・時間特性）に関する情報、ＬＥＤに流す電流（ＬＥＤを駆動するＰＷＭ制御信号のＤＵＴＹ比）に関する情報、ＬＥＤの順方向電圧の情報、ＬＥＤの点灯時間（電源ＯＮによるＬＥＤ点灯からの時間）情報、ＬＥＤの温度特性情報、ＬＥＤの使用開始からの使用累積時間（点灯累積時間）に関する情報、及びＬＥＤ点灯用の電源のＯＮ／ＯＦＦ回数に関する情報の少なくとも１つを含むことができる。また、このＬＥＤに関する固有の情報は更新可能とすることができる。さらに、ＬＥＤに関する固有の情報には、ＬＥＤ光源部２の製造履歴に関わる情報を含めることができる。
【００１８】
駆動制御部３は、例えばマイクロコンピューター等で構成される制御装置３１、駆動回路４０〜４２、順方向電圧検知回路４０Ａ〜４２Ａ、および調光回路４３を含む。駆動回路（赤）４０は、赤色ＬＥＤ２１を定電流駆動させる。同様に、駆動回路（緑）４１および駆動回路（青）４２は、緑色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３をそれぞれ定電流駆動する。これらの駆動回路４０〜４２は、制御装置３１から出力されるＰＷＭ制御信号４５及び調光回路４３から出力されるＰＷＭ制御信号４６に応じて動作するＰＷＭ駆動機能を有する。
【００１９】
制御装置３１から出力されるＰＷＭ制御信号４５は赤色ＬＥＤ４０，緑色ＬＥＤ４１および青色ＬＥＤ４２のそれぞれを別々にデューティ（ＤＵＴＹ）制御し、各色ＬＥＤから発生する光量の割合を調整し、ホワイトバランスを決めるものである。ここで、ＤＵＴＹ制御とは、各ＬＥＤを駆動するＰＷＭ（パルス幅変調）信号のパルス幅を制御することをいう。このパルス幅を変えることにより、各ＬＥＤから発生する光量の割合を調整することができる。
【００２０】
一方、調光回路４３は、制御装置３１から出力される調光信号に基づいてＰＷＭ制御信号４６を駆動回路（赤）４０，駆動回路（緑）４１および駆動回路（青）４２に対して同一の信号を出力し、赤色ＬＥＤ２１、緑色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３を混合した全体の白色発光量を調整するものである。すなわち、ＰＷＭ制御信号４５によってホワイトバランスをとり、ＰＷＭ信号４６によって全体の明るさの制御を行う。調光回路４３は機能的に同等であるならば制御装置３１に取り込んでも良いが、ここでは別々の回路として説明を行う。
【００２１】
順方向電圧検知回路（赤）４０Ａは、赤色ＬＥＤ２１の順方向電圧を検出する。同様に順方向電圧検知回路（緑）４１Ａおよび順方向電圧検知回路（青）４２Ａは、緑色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３の順方向電圧をそれぞれ検出する。これらの検出により得られた順方向電圧信号は、それぞれ制御装置３１に送られる。
【００２２】
図２（ａ）〜（ｃ）は、本実施例において記憶装置３０に格納する赤色ＬＥＤ２１、緑色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３の点灯時間と輝度の関係を示した特性情報を示すグラフである。横軸は時間、縦軸は輝度である。例えば、５０の特性線は、赤色ＬＥＤ２１の明るさ最大時のものであり、５１は明るさ半分の時の特性線、５２は明るさが最小であるときの特性線である。同様に緑色ＬＥＤ２２の明るさ最大時の特性線５３、明るさ半分の時の特性線５４、明るさ最時の特性線５５であり、青色ＬＥＤ２３の明るさ最大時の特性線５６、明るさ半分の時の特性線５７、明るさ最小時の特性線５８である。
【００２３】
図４（ａ）〜（ｃ）は、本実施例において記憶装置３０に格納する赤色ＬＥＤ２１、緑色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３の順方向電圧と輝度の関係を示した特性情報である。横軸は順方向電圧、縦軸は輝度である。例えば、７０の特性線は、赤色ＬＥＤ２１の明るさ最大時のものであり、７１は明るさ半分の時の特性線、７２は明るさが最小であるときの特性線である。同様に緑色ＬＥＤ２２の明るさ最大時の特性線７３、明るさ半分の時の特性線７４、明るさ最小時の特性線７５であり、青色ＬＥＤ２３の明るさ最大時の特性線７６、明るさ半分の時の特性線７７、明るさ最小時の特性線７８である。
【００２４】
なお、ＬＥＤ光源モジュール２０の明るさが最大、半分、最小となる場合は、図１に示す調光回路４３による設定に依存し、前記赤色ＬＥＤ２１を駆動する駆動回路（赤）４０、前記緑色ＬＥＤ２２を駆動する駆動回路（緑）４１、前記青色ＬＥＤ２３を駆動する駆動回路（青）４２がホワイトバランスを保持した状態で、調光回路４３設定の明るさとなるように動作する。調光回路４３の明るさ設定値はユーザーが任意に変えることができる。
【００２５】
図２（ａ）〜（ｃ）に記載の各特性線は、図３（ａ）〜（ｃ）に示す時間とＤＵＴＹ比の関係と相関性を持っている。図３の横軸は時間、縦軸はＤＵＴＹ比である。ここで、ＤＵＴＹ比とは、各ＬＥＤを駆動するＰＷＭ（パルス幅変調）信号のパルス繰返し周期とパルス幅の比である。ＤＵＴＹ比を上げるとＬＥＤを駆動する電流が増加し、ＬＥＤの出力光（輝度）が増し、逆にＤＵＴＹ比を下げるとＬＥＤを駆動する電流が減少し、ＬＥＤの出力光（輝度）が減ることになる。６０は前記赤色ＬＥＤ２１の明るさ最大時の特性を示し、図２の５０の特性線と相関性がある。６１、６２はそれぞれＬＥＤ光源モジュール２０の明るさ半分の時、最小時の特性を示し、図２の５１、５２の特性線と相関性がある。同様に前記緑色ＬＥＤ２２の明るさ最大時、半分の時、最小時の特性は６３、６４、６５であり、図２の５３、５４、５５の特性線と相関性がある。同じく前記青色ＬＥＤ２３の明るさ最大時、半分の時、最小時の特性は６６、６７、６８であり、図２の５６、５７、５８の特性線と相関性がある。
【００２６】
図４（ａ）〜（ｃ）に記載の各特性線は、図５（ａ）〜（ｃ）に示す順方向電圧とＤＵＴＹ比の関係と相関性を持っている。図５の横軸は順方向電圧、縦軸はＤＵＴＹ比である。このＤＵＴＹ比がＬＥＤ駆動電流と出力光（輝度）に関係することは上述のとおりである。８０は前記赤色ＬＥＤ２１の明るさ最大時の特性を示し、図４の７０の特性線と相関性がある。８１、８２はそれぞれＬＥＤ光源モジュール２０の明るさ半分の時、最小時の特性を示し、図４の７１、７２の特性線と相関性がある。同様に前記緑色ＬＥＤ２２の明るさ最大時、半分の時、最小時の特性は８３、８４、８５であり、図４の７３、７４、７５の特性線と相関性がある。同じく前記青色ＬＥＤ２３の明るさ最大時、半分の時、最小時の特性は８６、８７、８８であり、図４の７６、７７、７８の特性線と相関性がある。
【００２７】
制御装置３１には、図３および図５に示すような特性線と等価なデータが、輝度制御テーブルとして具備されている。制御装置３１は、赤色ＬＥＤ２１、緑色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３の点灯開始からの時間に対応するＤＵＴＹ比または順方向電圧に対応するＤＵＴＹ比を設定するものである。
【００２８】
制御装置３１は、ユーザーの行った調光設定４７に応じて調光回路４３へ調光度の情報を送信し、同時にその調光度に応じて図３に示す特性線と等価なデータが記憶された輝度制御テーブルを選定し、赤色ＬＥＤ２１、緑色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３の順方向電圧に対応するＤＵＴＹ比を設定する。
【００２９】
駆動回路（赤）４０は、赤色ＬＥＤ２１を駆動するためのものである。前記赤色ＬＥＤ２１の明るさは、制御装置３１で点灯開始からの時間あるいは順方向電圧に応じて決定された目標ＤＵＴＹ値の出力に従属する。駆動回路（緑）４１、駆動回路（青）４２も同様に緑色ＬＥＤ２２、青色ＬＥＤ２３を駆動させるためのものであり、制御装置３１で点灯開始からの時間あるいは順方向電圧に応じて決定された目標ＤＵＴＹ値の出力に従属する。
【００３０】
上述の駆動回路は、消費電力を小さくできることから、ＬＥＤに与える駆動波形をＯＮ／ＯＦＦさせるＰＷＭ（パルス幅変調）を適用する。よって構成としては、制御装置３１よりＤ／Ａコンバータを通じて、赤色ＬＥＤ２１、緑色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３に各々対応して出力される直流電圧を、電圧に比例したパルス幅を持つパルスへと変換する回路を構成する。
【００３１】
図１を用いて本発明の動作を説明する。制御装置３１にはＬＥＤ搭載基板２４に搭載されている記憶装置３０の特性情報が与えられ、個々のＬＥＤ光源モジュール２０の温度特性を把握し、時間または順方向電圧とＤＵＴＹ比の関係からデータ化された最適な輝度制御テーブルを読み取り、目標ＤＵＴＹ比を出力する。また、制御装置３１に記憶された輝度制御テーブルの読み取りは、ユーザーが調光設定４７により所望した明るさを設定（調光回路４３が明るさ制御する）した時は、その時点での明るさに対応した輝度制御テーブルを読み取る。
【００３２】
ＬＥＤは動作開始後徐々に自己発熱によって温度が上昇していくが、そのため図２に示すように、徐々にその輝度が低下していく。その低下割合は図２（ａ）〜（ｃ）に示すように各色ＬＥＤによって異なるため、動作開始直後のホワイトバランスは温度上昇とともに徐々に変化していくことになる。そこで、図３に示す特性と等価な輝度制御テーブルから記憶装置３０の特性情報に対応する各ＬＥＤの最適なＤＵＴＹ比を出力し、時間に従って各ＬＥＤを駆動するＤＵＴＹを逐次変化させることにより、ホワイトバランスを一定に保つことができる。
【００３３】
ＬＥＤの温度と相関のある順方向電圧と輝度の関係も図４に示すように、動作開始後は順方向電圧がグラフ右側から左側に徐々に低下し、輝度が低下していく。低下割合も各色ＬＥＤによって異なり、図５に示す特性と等価な輝度制御テーブルから記憶装置３０の特性情報に対応する各ＬＥＤの最適なＤＵＴＹ比を出力させることで、ホワイトバランスを一定に保つことができる。
【００３４】
記憶装置３０へ格納する特性情報は、工場出荷時において点灯試験を行うと同時に出力光（輝度）、電流、順方向電圧、点灯時間をデータとして記憶装置３０へ記録することで、個々のＬＥＤ光源モジュール２０の特性情報を登録することができる。
記憶装置３０へ記録される特性情報は、制御装置３１により特性情報を更新することも可能である。
【００３５】
このように本発明によれば、記憶装置３０に格納されている特性情報（使用ＬＥＤの各固有情報）から目標ＤＵＴＹ比を各ＬＥＤに出力して動作させることで、ＬＥＤ光源装置１における各ＬＥＤの輝度変化によるホワイトバランスの変化を無効化し、安定した色度の白色光を保持することができる。
また特性情報を更新することで、ＬＥＤ光源装置の使用環境に最適化された特性情報を把握することができるので、ホワイトバランス制御も最適化された動作を実施できる。
【００３６】
図６は、本発明に係るＬＥＤ光源装置に用いられるＬＥＤ搭載基板の一例を示す構造概略図である。本例のＬＥＤ搭載基板２４は、図示のように、基板上に１つの赤色ＬＥＤ２１と２つの緑色ＬＥＤ２２と１つの青色ＬＥＤ２３を四角形状に配置したＬＥＤユニット７０を複数個一次元に配置したものであるが、これを二次元に配置してもよい。また、本例では、基板上の中程に、１つの記憶装置３０が配置しているが、これを複数配置してもよい。各ＬＥＤユニット７０のＬＥＤは、アノードがコネクタ７１に配線７３を介して接続され、カソードがコネクタ７２に配線７４を介して接続される。そして、コネクタ７１は駆動回路４０〜４２のアノード側に、コネクタ７２は駆動回路４０〜４２のカソード側に接続される。記憶装置３０からの各ＬＥＤ固有情報の読み取り信号は、本例では配線７５およびコネクタ７１を介して制御装置３１に伝達される。
【００３７】
記憶装置３０を、赤色ＬＥＤ２１、緑色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３と同基板であるＬＥＤ搭載基板２４に搭載することで、当該ＬＥＤ光源モジュール２０としての特性情報を記録することが可能となる。従って、ＬＥＤ個々の輝度バラツキや熱抵抗値バラツキにより生じる、ＬＥＤ光源モジュール２０の光学的特性差をデジタルデータとして記録できる。即ち、ＬＥＤ搭載基板２４に搭載された記憶装置３０の格納情報は同基板に搭載された各ＬＥＤに関する情報を示すものであり、両者一体の関係にある。
【実施例２】
【００３８】
図７は、本発明に係るＬＥＤ光源装置の実施例２の要部を示す図である。以下、本図を用いて、本発明に係るＬＥＤ光源装置における記憶装置の格納情報を説明する。記憶装置３０としては例えばＲＯＭが用いられるが、これに限定されるものではない。
【００３９】
上記実施例１では、記憶装置３０にＬＥＤ毎の特性情報（固有情報）を記憶させることで、ＬＥＤ個々の輝度バラツキや熱抵抗値バラツキにより生じる、各ＬＥＤの光学的特性差に対応したホワイトバランス制御を可能としている。本実施例では前述の特性情報に加えて、記憶装置３０にＬＥＤ光源モジュール２０の温度に関する特性情報、ＬＥＤ光源部２（ＬＥＤ光源モジュール２０）の使用開始からの使用累積時間情報および電源ＯＮ／ＯＦＦ回数情報、製造履歴に関わる情報を記憶する。
【００４０】
図７において、記憶装置３０には各ＬＥＤの温度特性（ＬＥＤ温度上昇に従って発光量が低下する特性）の特性情報が具備されている。制御装置３１には、前記の温度特性情報が与えられ、この情報に応じて制御装置３１は、赤色ＬＥＤ２１、緑色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３の温度に対応するＤＵＴＹ比を設定する。なお、制御装置３１はユーザーの行った調光設定４７に応じて白色の色度は一定としつつ、明るさを可変するＤＵＴＹ比を設定する。また、記憶装置３０に格納する温度特性情報等の各ＬＥＤの固有情報は制御装置３１により更新することも可能である。即ち、制御装置３１は、記憶装置３０から各ＬＥＤの固有情報を読込み、また記憶装置３０に各ＬＥＤの固有情報を書込むことができる。この場合、記憶装置３０としては、データ消去、再書き込みが可能な例えばＥＰＲＯＭを用いることができる。
【００４１】
したがってＬＥＤ光源モジュール２０が使用環境などの影響による温度変化で輝度が低下した場合でも、ホワイトバランスを一定に保つことが可能である。
【００４２】
図７において、記憶装置３０には、ＬＥＤ光源モジュール２０のＬＥＤの使用開始からの使用累積時間に関する情報が格納される。制御装置３１内部には垂直同期カウンター３２を備え、ＬＥＤ光源モジュール２０の使用累積時間をカウントする。使用累積時間のカウントは、水平同期カウンターなどの別の手段を用いても良い。なお、記憶装置３０に格納するＬＥＤの使用時間累積情報は制御装置３１により更新することも可能である。
【００４３】
記憶装置３０に記憶されたＬＥＤの使用累積時間情報は、制御装置３１に与えられ、ＬＥＤ光源モジュール２０の長期的な輝度劣化に対するホワイトバランス補償の駆動制御に適用する。例えば使用累積時間４００００時間後、青色ＬＥＤ２３の輝度が低下する特性であった場合、青色ＬＥＤ２３の輝度値を基準として赤色ＬＥＤ２１および緑色ＬＥＤ２２の輝度値を抑える制御を実行し、ホワイトバランスを一定に保つ動作を行う。
【００４４】
したがってＬＥＤ光源モジュール２０が長期使用により輝度劣化が生じて明るさが低下した場合でも、ホワイトバランスを一定に保つことが可能であり、液晶表示装置として、より長期の高画質を維持できる。
【００４５】
図７において、記憶装置３０にはＬＥＤ光源モジュール２０の電源（ＬＥＤ点灯用の電源）のＯＮ／ＯＦＦ回数に関する情報が格納される。制御装置３１内部には電源ＯＮ／ＯＦＦカウンタ３３を備え、ＬＥＤ光源モジュール２０の電源ＯＮ／ＯＦＦ回数をカウントする。なお、記憶装置３０に格納する電源ＯＮ／ＯＦＦ回数に関する情報は制御装置３１により更新することも可能である。
【００４６】
記憶装置３０に記憶されたＬＥＤ光源モジュール２０の電源ＯＮ／ＯＦＦ回数情報は、制御装置３１に与えられ、ＬＥＤ光源モジュール２０の電源スイッチングによる輝度劣化に対するホワイトバランス補償の駆動制御に適用する。例えば、ある電源スイッチング（ＯＮ／ＯＦＦ）回数時、緑色ＬＥＤ２２の輝度が低下する特性であった場合、緑色ＬＥＤ２２の輝度値を基準として赤色ＬＥＤ２１および青色ＬＥＤ２３の輝度値を抑える制御を実行し、ホワイトバランスを一定に保つ動作を行う。
【００４７】
したがってＬＥＤ光源モジュール２０が電源スイッチングにより輝度劣化が生じて明るさが低下した場合でも、ホワイトバランスを一定に保つことが可能であり、液晶表示装置として、より長期の高画質を維持でき、製品信頼性を向上させることができる。
【００４８】
図７において、記憶装置３０にはＬＥＤ光源部２（ＬＥＤ光源モジュール２０）の製造履歴に関する情報が格納される。製造履歴としては、例えば構成部品のロット情報、ＬＥＤ光源モジュールの生産日時などが挙げられる。ＬＥＤ光源モジュール２０の製造履歴に関する情報を格納することで、製造工程内での製品管理の容易化、故障時の原因特定までの時間短縮を図ることができる。
【００４９】
本発明に係るＬＥＤ光源装置を用いた液晶表示装置によれば、液晶パネルを背面から照明するための白色発光ダイオードまたは発光色が異なる複数の発光ダイオードにより構成されるＬＥＤ光源装置と、ＬＥＤ光源装置の特性情報を格納する記憶装置を搭載することにより、高価な光センサーを不使用としてホワイトバランスを一定に保つことができるため、製品として廉価な液晶表示装置を提供できる。
【００５０】
本発明によるホワイトバランス制御によれば、ＬＥＤの温度変化による輝度変化やＬＥＤの光学的特性差を検知する必要が無いためセンサーレスとすることができる。従って、センサーを設置するための空間を確保する必要がなくなるため、小型な液晶表示装置を提供できる。
【００５１】
本発明のＬＥＤ光源装置を用いた液晶表示装置によれば、ＬＥＤ光源装置に記憶装置（ＲＯＭ）を搭載することで、ＬＥＤ個々の特性情報、使用累積時間情報、電源ＯＮ／ＯＦＦ情報を記憶できるので、これらの情報を読み取り可能な駆動回路であれば、如何なる駆動回路も適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明はＬＥＤ光源装置に係り、特に出射する白色光のホワイトバランスを保持することができるＬＥＤ光源装置に関するものであり、産業上の利用可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係るＬＥＤ光源装置の実施例１を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る実施例１における時間と輝度の関係を示すグラフである。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る実施例１における時間と目標ＤＵＴＹ比の関係を示すグラフである。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る実施例１における順方向電圧と輝度の関係を示すグラフである。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る実施例１における順方向電圧と目標ＤＵＴＹ比の関係を示すグラフである。
【図６】本発明に係るＬＥＤ光源装置に用いられるＬＥＤ搭載基板の一例を示す構造概略図である。
【図７】本発明に係るＬＥＤ光源装置の実施例２の要部を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ ＬＥＤ光源装置
２ ＬＥＤ光源部
３ 駆動制御部
１０ 液晶パネル
１１ 導光板
１２ 混色手段
２０ ＬＥＤ光源モジュール
２１ 赤色ＬＥＤ
２２ 緑色ＬＥＤ
２３ 青色ＬＥＤ
２４ ＬＥＤ搭載基板
３０ 記憶装置
３１ 制御装置
３２ 垂直同期カウンター
３３ 電源ＯＮ／ＯＦＦカウンター
４０，４１，４２ 駆動回路
４０Ａ，４１Ａ，４２Ａ 順方向電圧検知回路
４３ 調光回路
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤ光源装置に係り、特に出射する白色光のホワイトバランスを保持することができるＬＥＤ光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、白色光を出射するＬＥＤ光源装置が、例えば液晶表示装置のバックライトなどの光源として提案されている。このＬＥＤ光源装置に用いられる、例えば赤色、緑色および青色の各発光ダイオード（ＬＥＤ）は、温度変化に対する輝度変化の仕方が各色ＬＥＤ毎に異なる。そのため、ＬＥＤ光源装置の出荷時に設定した白色光のホワイトバランスあるいはユーザーが任意に設定したホワイトバランスが、使用する環境の温度変化、装置自体の自己温度上昇に伴って、設定したときの状態から変化してしまい、ＬＥＤ光源装置より出射される白色光のホワイトバランスが崩れる現象が発生する。
【０００３】
例えば、特開２００４−２９１４１号公報には、この種の白色光の明るさ調整を行うＬＣＤ用背面光源が記載されている。この光源は、３原色のＬＥＤより成り、各フォトダイオード（光センサー）が対応するＬＥＤの光量を検出する。一方、マイコンチップが設けられており、これは、色温度の規格値、及び白色光の輝度の設定値を、テーブル値として保有する。このマイコンチップは、光量信号から３個のＬＥＤにより生成される白色光の色温度を算出し、算出値がテーブル値に等しくなる様に、制御信号の値を決定する。即ち、このマイコンチップは、各ＬＥＤに流れる電流を個別に調整し、光量信号から白色光の輝度を算出し、算出値がテーブル値に等しくなる様に、共通の電流増減率を与える制御信号の値を決定する。即ち、マイコンチップが、色温度を維持しつつ、共通の割合で各電流の増減を行って白色光の明るさ調整を行うというものである。
【特許文献１】特開２００４−２９１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１では、白色光の明るさ調整を行うために、輝度変化を監視する必要があり、フォトダイオード（光センサー）を用いている。各ＬＥＤには温度特性差による輝度変化のバラツキやＬＥＤ自体の光学的特性差があるため、輝度を直接監視する光センサーで対応している。しかし光センサーを使用する場合、取付位置が制限され取付空間を確保する必要があり、液晶表示装置としての小型化を阻害する要因となる。さらに、光センサーの価格は電子部品としては非常に高価であり、発光ダイオードを光源とするＬＥＤ光源装置のコスト低減のための大きな阻害要因となっている。
【０００５】
したがって本発明の目的は、上述した課題を解決し、白色光のホワイトバランスを保持することができる小型かつ低コストのＬＥＤ光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、発光色が少なくとも一種類以上の発光ダイオードを有するＬＥＤ光源部と前記発光ダイオードを駆動制御する駆動制御部とを備えたＬＥＤ光源装置において、前記発光ダイオードに関する固有の情報を格納した記憶装置を具備し、前記駆動制御部は前記記憶装置に格納された前記発光ダイオードに関する固有の情報に基づいて決定した駆動条件で前記発光ダイオードの駆動制御を行うＬＥＤ光源装置により達成される。
【０００７】
ここで、前記ＬＥＤ光源部と前記駆動制御部とは分離できる構造を有し、前記記憶装置は前記ＬＥＤ光源部に配置することができる。また、前記発光ダイオードに関する固有の情報は、前記発光ダイオードからの出力光に関する情報、前記発光ダイオードからの出力光の経時変化に関する情報、前記発光ダイオードに流す電流に関する情報、前記発光ダイオードの順方向電圧の情報、前記発光ダイオードの点灯時間情報、前記発光ダイオードの温度特性情報、前記発光ダイオードの使用開始からの使用累積時間に関する情報、及び前記発光ダイオード点灯用の電源のＯＮ／ＯＦＦ回数に関する情報の少なくとも１つを含むことができる。さらに、前記発光ダイオードに関する固有の情報の更新を可能とすることができる。また、前記発光ダイオードに関する固有の情報は、前記ＬＥＤ光源部の製造履歴に関わる情報を含むことができる。さらに、上記のＬＥＤ光源装置は液晶表示装置の光源に用いることができる。
【０００８】
このように本発明では、光センサーを使わずに、個々のＬＥＤ光源装置のＬＥＤに関する固有の情報として例えば光出力特性をＲＯＭ等の記憶装置に記憶させ、それをＬＥＤ光源装置に実装しておく。このＬＥＤに関する光出力特性を例えばマイクロコンピューター等で構成された制御装置が読み取り、それを基にＬＥＤに流す電流を調整する。これにより、個々のＬＥＤの異なる光出力特性に対応して個々のＬＥＤに流す電流を制御することができるのでホワイトバランスを取ることができ、光センサーレスとすることができる。
【０００９】
また、ホワイトバランスが崩れる大きな要因の一つは、発光色の異なるＬＥＤ毎に温度特性が異なるため、電源投入直後のＬＥＤの温度が低い時点と、電源投入後十分時間が経過しＬＥＤの温度が自己発熱等で上昇した時点とで、発光色の異なるＬＥＤから発生する光の量が変化し、これらを混合した白色光の色度が変化してしまうことである。ここで、ＬＥＤの温度とＬＥＤの順方向電圧には極めて強い線形の相関がある。そこで、予め発光色の異なるＬＥＤの点灯開始からＬＥＤ温度安定までの時間あるいは順方向電圧と輝度の関係、あるいは温度と輝度の関係を記憶装置に記録し、その関係を基に時間あるいは順方向電圧あるいはＬＥＤ周辺温度によって、各色のＬＥＤに流す電流を変化させて、色度が一定になるように制御することで、ホワイトバランス制御を行うことができる。
【００１０】
また、記憶装置（例えばＲＯＭ）の取付位置を発光ダイオードが搭載される基板上に表面実装することで、液晶表示装置内の省スペース化が可能となる。表面実装化するため、製造工程上の製造時間短縮の効果も得られる。
【００１１】
本発明のＬＥＤ光源装置は、記憶装置に格納された使用ＬＥＤの固有情報に応じて所定の目標輝度が得られるように、そのＬＥＤに流れる電流を制御する制御装置を備えることで、ＬＥＤ光源装置の輝度変化に対して、ＬＥＤ光源装置のホワイトバランスが一定になるように動作させる。これにより、例えばＬＥＤ光源装置をバックライトに用いた液晶表示装置が表示する画像の高画質を保つことができるようになる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、白色ＬＥＤや発光色の異なる複数のＬＥＤからの発生光を混合して白色として使用するＬＥＤ光源装置において、周囲温度変化や自己発熱によって発光ダイオードの温度が変化しても、ホワイトバランスを一定に保つホワイトバランス制御装置を光センサーレスで実現することができる。
また、本発明によれば、ＬＥＤ光源装置の個々の温度特性を把握するため、最適な制御パターンを選定することができ、ＬＥＤ光源装置の異なる温度特性に対応したホワイトバランス制御装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係るＬＥＤ光源装置を液晶表示装置に適用したときの実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明に係るＬＥＤ光源装置の実施例１を示す図である。図１において、液晶パネル１０は、前面に配置された図示しないカラーフィルターにより、背面に設置されたＬＥＤ光源装置１からの光を透過することでカラー画像を表示するものである。また、液晶パネル画像部分において、明暗の差が生じるような場合は、明るい部分のエリアのシャッター開閉度を調整して全体の明るさを均一に保つものである。
【００１５】
ＬＥＤ光源装置１は、発光色が少なくとも一種類以上のＬＥＤを有するＬＥＤ光源部２とＬＥＤを駆動制御する駆動制御部３とを備え、さらにＬＥＤ光源部２のＬＥＤに関する固有の情報を格納した例えばＲＯＭ等で構成される記憶装置３０を具備する。駆動制御部３は、この記憶装置３０に格納されたＬＥＤに関する固有の情報を基に決定した駆動条件でＬＥＤ光源部２のＬＥＤの駆動制御を行う。ＬＥＤ光源部２と駆動制御部３とは分離できる構造とすることができる。また、記憶装置３０は好適にはＬＥＤ光源部２に配置される。
【００１６】
ＬＥＤ光源部２は、赤色ＬＥＤ２１、緑色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３を実装したＬＥＤ搭載基板２４を備えたＬＥＤ光源モジュール２０を有し、前記３種類のＬＥＤの発光色を混色手段１２により混色することで白色再現（白色光を出力）する。ＬＥＤ光源モジュール２０に備えられる赤色ＬＥＤ２１、緑色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３は各々複数個使用して構成しても良い。また、ＬＥＤ光源モジュール２０は白色ＬＥＤを用いても良い。ＬＥＤ光源モジュール２０から出射する白色光は、導光板１１を通じて液晶パネル１０に出射される。
【００１７】
記憶装置３０は、ＬＥＤ光源部２を構成するＬＥＤの固有の情報を格納するものであり、本例では図示のようにＬＥＤ搭載基板２４に搭載されている。このＬＥＤに関する固有の情報は、ＬＥＤからの出力光（輝度）に関する情報、ＬＥＤからの出力光（輝度）の経時変化（輝度・時間特性）に関する情報、ＬＥＤに流す電流（ＬＥＤを駆動するＰＷＭ制御信号のＤＵＴＹ比）に関する情報、ＬＥＤの順方向電圧の情報、ＬＥＤの点灯時間（電源ＯＮによるＬＥＤ点灯からの時間）情報、ＬＥＤの温度特性情報、ＬＥＤの使用開始からの使用累積時間（点灯累積時間）に関する情報、及びＬＥＤ点灯用の電源のＯＮ／ＯＦＦ回数に関する情報の少なくとも１つを含むことができる。また、このＬＥＤに関する固有の情報は更新可能とすることができる。さらに、ＬＥＤに関する固有の情報には、ＬＥＤ光源部２の製造履歴に関わる情報を含めることができる。
【００１８】
駆動制御部３は、例えばマイクロコンピューター等で構成される制御装置３１、駆動回路４０〜４２、順方向電圧検知回路４０Ａ〜４２Ａ、および調光回路４３を含む。駆動回路（赤）４０は、赤色ＬＥＤ２１を定電流駆動させる。同様に、駆動回路（緑）４１および駆動回路（青）４２は、緑色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３をそれぞれ定電流駆動する。これらの駆動回路４０〜４２は、制御装置３１から出力されるＰＷＭ制御信号４５及び調光回路４３から出力されるＰＷＭ制御信号４６に応じて動作するＰＷＭ駆動機能を有する。
【００１９】
制御装置３１から出力されるＰＷＭ制御信号４５は赤色ＬＥＤ４０，緑色ＬＥＤ４１および青色ＬＥＤ４２のそれぞれを別々にデューティ（ＤＵＴＹ）制御し、各色ＬＥＤから発生する光量の割合を調整し、ホワイトバランスを決めるものである。ここで、ＤＵＴＹ制御とは、各ＬＥＤを駆動するＰＷＭ（パルス幅変調）信号のパルス幅を制御することをいう。このパルス幅を変えることにより、各ＬＥＤから発生する光量の割合を調整することができる。
【００２０】
一方、調光回路４３は、制御装置３１から出力される調光信号に基づいてＰＷＭ制御信号４６を駆動回路（赤）４０，駆動回路（緑）４１および駆動回路（青）４２に対して同一の信号を出力し、赤色ＬＥＤ２１、緑色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３を混合した全体の白色発光量を調整するものである。すなわち、ＰＷＭ制御信号４５によってホワイトバランスをとり、ＰＷＭ信号４６によって全体の明るさの制御を行う。調光回路４３は機能的に同等であるならば制御装置３１に取り込んでも良いが、ここでは別々の回路として説明を行う。
【００２１】
順方向電圧検知回路（赤）４０Ａは、赤色ＬＥＤ２１の順方向電圧を検出する。同様に順方向電圧検知回路（緑）４１Ａおよび順方向電圧検知回路（青）４２Ａは、緑色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３の順方向電圧をそれぞれ検出する。これらの検出により得られた順方向電圧信号は、それぞれ制御装置３１に送られる。
【００２２】
図２（ａ）〜（ｃ）は、本実施例において記憶装置３０に格納する赤色ＬＥＤ２１、緑色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３の点灯時間と輝度の関係を示した特性情報を示すグラフである。横軸は時間、縦軸は輝度である。例えば、５０の特性線は、赤色ＬＥＤ２１の明るさ最大時のものであり、５１は明るさ半分の時の特性線、５２は明るさが最小であるときの特性線である。同様に緑色ＬＥＤ２２の明るさ最大時の特性線５３、明るさ半分の時の特性線５４、明るさ最時の特性線５５であり、青色ＬＥＤ２３の明るさ最大時の特性線５６、明るさ半分の時の特性線５７、明るさ最小時の特性線５８である。
【００２３】
図４（ａ）〜（ｃ）は、本実施例において記憶装置３０に格納する赤色ＬＥＤ２１、緑色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３の順方向電圧と輝度の関係を示した特性情報である。横軸は順方向電圧、縦軸は輝度である。例えば、７０の特性線は、赤色ＬＥＤ２１の明るさ最大時のものであり、７１は明るさ半分の時の特性線、７２は明るさが最小であるときの特性線である。同様に緑色ＬＥＤ２２の明るさ最大時の特性線７３、明るさ半分の時の特性線７４、明るさ最小時の特性線７５であり、青色ＬＥＤ２３の明るさ最大時の特性線７６、明るさ半分の時の特性線７７、明るさ最小時の特性線７８である。
【００２４】
なお、ＬＥＤ光源モジュール２０の明るさが最大、半分、最小となる場合は、図１に示す調光回路４３による設定に依存し、前記赤色ＬＥＤ２１を駆動する駆動回路（赤）４０、前記緑色ＬＥＤ２２を駆動する駆動回路（緑）４１、前記青色ＬＥＤ２３を駆動する駆動回路（青）４２がホワイトバランスを保持した状態で、調光回路４３設定の明るさとなるように動作する。調光回路４３の明るさ設定値はユーザーが任意に変えることができる。
【００２５】
図２（ａ）〜（ｃ）に記載の各特性線は、図３（ａ）〜（ｃ）に示す時間とＤＵＴＹ比の関係と相関性を持っている。図３の横軸は時間、縦軸はＤＵＴＹ比である。ここで、ＤＵＴＹ比とは、各ＬＥＤを駆動するＰＷＭ（パルス幅変調）信号のパルス繰返し周期とパルス幅の比である。ＤＵＴＹ比を上げるとＬＥＤを駆動する電流が増加し、ＬＥＤの出力光（輝度）が増し、逆にＤＵＴＹ比を下げるとＬＥＤを駆動する電流が減少し、ＬＥＤの出力光（輝度）が減ることになる。６０は前記赤色ＬＥＤ２１の明るさ最大時の特性を示し、図２の５０の特性線と相関性がある。６１、６２はそれぞれＬＥＤ光源モジュール２０の明るさ半分の時、最小時の特性を示し、図２の５１、５２の特性線と相関性がある。同様に前記緑色ＬＥＤ２２の明るさ最大時、半分の時、最小時の特性は６３、６４、６５であり、図２の５３、５４、５５の特性線と相関性がある。同じく前記青色ＬＥＤ２３の明るさ最大時、半分の時、最小時の特性は６６、６７、６８であり、図２の５６、５７、５８の特性線と相関性がある。
【００２６】
図４（ａ）〜（ｃ）に記載の各特性線は、図５（ａ）〜（ｃ）に示す順方向電圧とＤＵＴＹ比の関係と相関性を持っている。図５の横軸は順方向電圧、縦軸はＤＵＴＹ比である。このＤＵＴＹ比がＬＥＤ駆動電流と出力光（輝度）に関係することは上述のとおりである。８０は前記赤色ＬＥＤ２１の明るさ最大時の特性を示し、図４の７０の特性線と相関性がある。８１、８２はそれぞれＬＥＤ光源モジュール２０の明るさ半分の時、最小時の特性を示し、図４の７１、７２の特性線と相関性がある。同様に前記緑色ＬＥＤ２２の明るさ最大時、半分の時、最小時の特性は８３、８４、８５であり、図４の７３、７４、７５の特性線と相関性がある。同じく前記青色ＬＥＤ２３の明るさ最大時、半分の時、最小時の特性は８６、８７、８８であり、図４の７６、７７、７８の特性線と相関性がある。
【００２７】
制御装置３１には、図３および図５に示すような特性線と等価なデータが、輝度制御テーブルとして具備されている。制御装置３１は、赤色ＬＥＤ２１、緑色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３の点灯開始からの時間に対応するＤＵＴＹ比または順方向電圧に対応するＤＵＴＹ比を設定するものである。
【００２８】
制御装置３１は、ユーザーの行った調光設定４７に応じて調光回路４３へ調光度の情報を送信し、同時にその調光度に応じて図３に示す特性線と等価なデータが記憶された輝度制御テーブルを選定し、赤色ＬＥＤ２１、緑色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３の順方向電圧に対応するＤＵＴＹ比を設定する。
【００２９】
駆動回路（赤）４０は、赤色ＬＥＤ２１を駆動するためのものである。前記赤色ＬＥＤ２１の明るさは、制御装置３１で点灯開始からの時間あるいは順方向電圧に応じて決定された目標ＤＵＴＹ値の出力に従属する。駆動回路（緑）４１、駆動回路（青）４２も同様に緑色ＬＥＤ２２、青色ＬＥＤ２３を駆動させるためのものであり、制御装置３１で点灯開始からの時間あるいは順方向電圧に応じて決定された目標ＤＵＴＹ値の出力に従属する。
【００３０】
上述の駆動回路は、消費電力を小さくできることから、ＬＥＤに与える駆動波形をＯＮ／ＯＦＦさせるＰＷＭ（パルス幅変調）を適用する。よって構成としては、制御装置３１よりＤ／Ａコンバータを通じて、赤色ＬＥＤ２１、緑色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３に各々対応して出力される直流電圧を、電圧に比例したパルス幅を持つパルスへと変換する回路を構成する。
【００３１】
図１を用いて本発明の動作を説明する。制御装置３１にはＬＥＤ搭載基板２４に搭載されている記憶装置３０の特性情報が与えられ、個々のＬＥＤ光源モジュール２０の温度特性を把握し、時間または順方向電圧とＤＵＴＹ比の関係からデータ化された最適な輝度制御テーブルを読み取り、目標ＤＵＴＹ比を出力する。また、制御装置３１に記憶された輝度制御テーブルの読み取りは、ユーザーが調光設定４７により所望した明るさを設定（調光回路４３が明るさ制御する）した時は、その時点での明るさに対応した輝度制御テーブルを読み取る。
【００３２】
ＬＥＤは動作開始後徐々に自己発熱によって温度が上昇していくが、そのため図２に示すように、徐々にその輝度が低下していく。その低下割合は図２（ａ）〜（ｃ）に示すように各色ＬＥＤによって異なるため、動作開始直後のホワイトバランスは温度上昇とともに徐々に変化していくことになる。そこで、図３に示す特性と等価な輝度制御テーブルから記憶装置３０の特性情報に対応する各ＬＥＤの最適なＤＵＴＹ比を出力し、時間に従って各ＬＥＤを駆動するＤＵＴＹを逐次変化させることにより、ホワイトバランスを一定に保つことができる。
【００３３】
ＬＥＤの温度と相関のある順方向電圧と輝度の関係も図４に示すように、動作開始後は順方向電圧がグラフ右側から左側に徐々に低下し、輝度が低下していく。低下割合も各色ＬＥＤによって異なり、図５に示す特性と等価な輝度制御テーブルから記憶装置３０の特性情報に対応する各ＬＥＤの最適なＤＵＴＹ比を出力させることで、ホワイトバランスを一定に保つことができる。
【００３４】
記憶装置３０へ格納する特性情報は、工場出荷時において点灯試験を行うと同時に出力光（輝度）、電流、順方向電圧、点灯時間をデータとして記憶装置３０へ記録することで、個々のＬＥＤ光源モジュール２０の特性情報を登録することができる。
記憶装置３０へ記録される特性情報は、制御装置３１により特性情報を更新することも可能である。
【００３５】
このように本発明によれば、記憶装置３０に格納されている特性情報（使用ＬＥＤの各固有情報）から目標ＤＵＴＹ比を各ＬＥＤに出力して動作させることで、ＬＥＤ光源装置１における各ＬＥＤの輝度変化によるホワイトバランスの変化を無効化し、安定した色度の白色光を保持することができる。
また特性情報を更新することで、ＬＥＤ光源装置の使用環境に最適化された特性情報を把握することができるので、ホワイトバランス制御も最適化された動作を実施できる。
【００３６】
図６は、本発明に係るＬＥＤ光源装置に用いられるＬＥＤ搭載基板の一例を示す構造概略図である。本例のＬＥＤ搭載基板２４は、図示のように、基板上に１つの赤色ＬＥＤ２１と２つの緑色ＬＥＤ２２と１つの青色ＬＥＤ２３を四角形状に配置したＬＥＤユニット７０を複数個一次元に配置したものであるが、これを二次元に配置してもよい。また、本例では、基板上の中程に、１つの記憶装置３０が配置しているが、これを複数配置してもよい。各ＬＥＤユニット７０のＬＥＤは、アノードがコネクタ７１に配線７３を介して接続され、カソードがコネクタ７２に配線７４を介して接続される。そして、コネクタ７１は駆動回路４０〜４２のアノード側に、コネクタ７２は駆動回路４０〜４２のカソード側に接続される。記憶装置３０からの各ＬＥＤ固有情報の読み取り信号は、本例では配線７５およびコネクタ７１を介して制御装置３１に伝達される。
【００３７】
記憶装置３０を、赤色ＬＥＤ２１、緑色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３と同基板であるＬＥＤ搭載基板２４に搭載することで、当該ＬＥＤ光源モジュール２０としての特性情報を記録することが可能となる。従って、ＬＥＤ個々の輝度バラツキや熱抵抗値バラツキにより生じる、ＬＥＤ光源モジュール２０の光学的特性差をデジタルデータとして記録できる。即ち、ＬＥＤ搭載基板２４に搭載された記憶装置３０の格納情報は同基板に搭載された各ＬＥＤに関する情報を示すものであり、両者一体の関係にある。
【実施例２】
【００３８】
図７は、本発明に係るＬＥＤ光源装置の実施例２の要部を示す図である。以下、本図を用いて、本発明に係るＬＥＤ光源装置における記憶装置の格納情報を説明する。記憶装置３０としては例えばＲＯＭが用いられるが、これに限定されるものではない。
【００３９】
上記実施例１では、記憶装置３０にＬＥＤ毎の特性情報（固有情報）を記憶させることで、ＬＥＤ個々の輝度バラツキや熱抵抗値バラツキにより生じる、各ＬＥＤの光学的特性差に対応したホワイトバランス制御を可能としている。本実施例では前述の特性情報に加えて、記憶装置３０にＬＥＤ光源モジュール２０の温度に関する特性情報、ＬＥＤ光源部２（ＬＥＤ光源モジュール２０）の使用開始からの使用累積時間情報および電源ＯＮ／ＯＦＦ回数情報、製造履歴に関わる情報を記憶する。
【００４０】
図７において、記憶装置３０には各ＬＥＤの温度特性（ＬＥＤ温度上昇に従って発光量が低下する特性）の特性情報が具備されている。制御装置３１には、前記の温度特性情報が与えられ、この情報に応じて制御装置３１は、赤色ＬＥＤ２１、緑色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３の温度に対応するＤＵＴＹ比を設定する。なお、制御装置３１はユーザーの行った調光設定４７に応じて白色の色度は一定としつつ、明るさを可変するＤＵＴＹ比を設定する。また、記憶装置３０に格納する温度特性情報等の各ＬＥＤの固有情報は制御装置３１により更新することも可能である。即ち、制御装置３１は、記憶装置３０から各ＬＥＤの固有情報を読込み、また記憶装置３０に各ＬＥＤの固有情報を書込むことができる。この場合、記憶装置３０としては、データ消去、再書き込みが可能な例えばＥＰＲＯＭを用いることができる。
【００４１】
したがってＬＥＤ光源モジュール２０が使用環境などの影響による温度変化で輝度が低下した場合でも、ホワイトバランスを一定に保つことが可能である。
【００４２】
図７において、記憶装置３０には、ＬＥＤ光源モジュール２０のＬＥＤの使用開始からの使用累積時間に関する情報が格納される。制御装置３１内部には垂直同期カウンター３２を備え、ＬＥＤ光源モジュール２０の使用累積時間をカウントする。使用累積時間のカウントは、水平同期カウンターなどの別の手段を用いても良い。なお、記憶装置３０に格納するＬＥＤの使用時間累積情報は制御装置３１により更新することも可能である。
【００４３】
記憶装置３０に記憶されたＬＥＤの使用累積時間情報は、制御装置３１に与えられ、ＬＥＤ光源モジュール２０の長期的な輝度劣化に対するホワイトバランス補償の駆動制御に適用する。例えば使用累積時間４００００時間後、青色ＬＥＤ２３の輝度が低下する特性であった場合、青色ＬＥＤ２３の輝度値を基準として赤色ＬＥＤ２１および緑色ＬＥＤ２２の輝度値を抑える制御を実行し、ホワイトバランスを一定に保つ動作を行う。
【００４４】
したがってＬＥＤ光源モジュール２０が長期使用により輝度劣化が生じて明るさが低下した場合でも、ホワイトバランスを一定に保つことが可能であり、液晶表示装置として、より長期の高画質を維持できる。
【００４５】
図７において、記憶装置３０にはＬＥＤ光源モジュール２０の電源（ＬＥＤ点灯用の電源）のＯＮ／ＯＦＦ回数に関する情報が格納される。制御装置３１内部には電源ＯＮ／ＯＦＦカウンタ３３を備え、ＬＥＤ光源モジュール２０の電源ＯＮ／ＯＦＦ回数をカウントする。なお、記憶装置３０に格納する電源ＯＮ／ＯＦＦ回数に関する情報は制御装置３１により更新することも可能である。
【００４６】
記憶装置３０に記憶されたＬＥＤ光源モジュール２０の電源ＯＮ／ＯＦＦ回数情報は、制御装置３１に与えられ、ＬＥＤ光源モジュール２０の電源スイッチングによる輝度劣化に対するホワイトバランス補償の駆動制御に適用する。例えば、ある電源スイッチング（ＯＮ／ＯＦＦ）回数時、緑色ＬＥＤ２２の輝度が低下する特性であった場合、緑色ＬＥＤ２２の輝度値を基準として赤色ＬＥＤ２１および青色ＬＥＤ２３の輝度値を抑える制御を実行し、ホワイトバランスを一定に保つ動作を行う。
【００４７】
したがってＬＥＤ光源モジュール２０が電源スイッチングにより輝度劣化が生じて明るさが低下した場合でも、ホワイトバランスを一定に保つことが可能であり、液晶表示装置として、より長期の高画質を維持でき、製品信頼性を向上させることができる。
【００４８】
図７において、記憶装置３０にはＬＥＤ光源部２（ＬＥＤ光源モジュール２０）の製造履歴に関する情報が格納される。製造履歴としては、例えば構成部品のロット情報、ＬＥＤ光源モジュールの生産日時などが挙げられる。ＬＥＤ光源モジュール２０の製造履歴に関する情報を格納することで、製造工程内での製品管理の容易化、故障時の原因特定までの時間短縮を図ることができる。
【００４９】
本発明に係るＬＥＤ光源装置を用いた液晶表示装置によれば、液晶パネルを背面から照明するための白色発光ダイオードまたは発光色が異なる複数の発光ダイオードにより構成されるＬＥＤ光源装置と、ＬＥＤ光源装置の特性情報を格納する記憶装置を搭載することにより、高価な光センサーを不使用としてホワイトバランスを一定に保つことができるため、製品として廉価な液晶表示装置を提供できる。
【００５０】
本発明によるホワイトバランス制御によれば、ＬＥＤの温度変化による輝度変化やＬＥＤの光学的特性差を検知する必要が無いためセンサーレスとすることができる。従って、センサーを設置するための空間を確保する必要がなくなるため、小型な液晶表示装置を提供できる。
【００５１】
本発明のＬＥＤ光源装置を用いた液晶表示装置によれば、ＬＥＤ光源装置に記憶装置（ＲＯＭ）を搭載することで、ＬＥＤ個々の特性情報、使用累積時間情報、電源ＯＮ／ＯＦＦ情報を記憶できるので、これらの情報を読み取り可能な駆動回路であれば、如何なる駆動回路も適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明はＬＥＤ光源装置に係り、特に出射する白色光のホワイトバランスを保持することができるＬＥＤ光源装置に関するものであり、産業上の利用可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係るＬＥＤ光源装置の実施例１を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る実施例１における時間と輝度の関係を示すグラフである。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る実施例１における時間と目標ＤＵＴＹ比の関係を示すグラフである。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る実施例１における順方向電圧と輝度の関係を示すグラフである。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る実施例１における順方向電圧と目標ＤＵＴＹ比の関係を示すグラフである。
【図６】本発明に係るＬＥＤ光源装置に用いられるＬＥＤ搭載基板の一例を示す構造概略図である。
【図７】本発明に係るＬＥＤ光源装置の実施例２の要部を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ ＬＥＤ光源装置
２ ＬＥＤ光源部
３ 駆動制御部
１０ 液晶パネル
１１ 導光板
１２ 混色手段
２０ ＬＥＤ光源モジュール
２１ 赤色ＬＥＤ
２２ 緑色ＬＥＤ
２３ 青色ＬＥＤ
２４ ＬＥＤ搭載基板
３０ 記憶装置
３１ 制御装置
３２ 垂直同期カウンター
３３ 電源ＯＮ／ＯＦＦカウンター
４０，４１，４２ 駆動回路
４０Ａ，４１Ａ，４２Ａ 順方向電圧検知回路
４３ 調光回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光色が少なくとも一種類以上の発光ダイオードを有するＬＥＤ光源部と前記発光ダイオードを駆動制御する駆動制御部とを備えたＬＥＤ光源装置において、前記発光ダイオードに関する固有の情報を格納した記憶装置を具備し、前記駆動制御部は前記記憶装置に格納された前記発光ダイオードに関する固有の情報に基づいて決定した駆動条件で前記発光ダイオードの駆動制御を行うことを特徴とするＬＥＤ光源装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤ光源部と前記駆動制御部とは分離できる構造を有し、前記記憶装置は前記ＬＥＤ光源部に配置されていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項３】
前記発光ダイオードに関する固有の情報は、前記発光ダイオードからの出力光に関する情報、前記発光ダイオードからの出力光の経時変化に関する情報、前記発光ダイオードに流す電流に関する情報、前記発光ダイオードの順方向電圧の情報、前記発光ダイオードの点灯時間情報、前記発光ダイオードの温度特性情報、前記発光ダイオードの使用開始からの使用累積時間に関する情報、及び前記発光ダイオード点灯用の電源のＯＮ／ＯＦＦ回数に関する情報の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１または２記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項４】
前記発光ダイオードに関する固有の情報の更新が可能であることを特徴とする請求項３記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項５】
前記発光ダイオードに関する固有の情報は、前記ＬＥＤ光源部の製造履歴に関わる情報を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置を光源に用いたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１】
発光色が少なくとも一種類以上の発光ダイオードを有するＬＥＤ光源部と前記発光ダイオードを駆動制御する駆動制御部とを備えたＬＥＤ光源装置において、前記発光ダイオードに関する固有の情報を格納した記憶装置を具備し、前記駆動制御部は前記記憶装置に格納された前記発光ダイオードに関する固有の情報に基づいて決定した駆動条件で前記発光ダイオードの駆動制御を行うことを特徴とするＬＥＤ光源装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤ光源部と前記駆動制御部とは分離できる構造を有し、前記記憶装置は前記ＬＥＤ光源部に配置されていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項３】
前記発光ダイオードに関する固有の情報は、前記発光ダイオードからの出力光に関する情報、前記発光ダイオードからの出力光の経時変化に関する情報、前記発光ダイオードに流す電流に関する情報、前記発光ダイオードの順方向電圧の情報、前記発光ダイオードの点灯時間情報、前記発光ダイオードの温度特性情報、前記発光ダイオードの使用開始からの使用累積時間に関する情報、及び前記発光ダイオード点灯用の電源のＯＮ／ＯＦＦ回数に関する情報の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１または２記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項４】
前記発光ダイオードに関する固有の情報の更新が可能であることを特徴とする請求項３記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項５】
前記発光ダイオードに関する固有の情報は、前記ＬＥＤ光源部の製造履歴に関わる情報を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置を光源に用いたことを特徴とする液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−９６１１３（Ｐ２００７−９６１１３Ａ）
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２８５３９１（Ｐ２００５−２８５３９１）
【出願日】平成１７年９月２９日（２００５．９．２９）
【出願人】（０００００５４７４）日立ライティング株式会社 (130)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２９日（２００５．９．２９）
【出願人】（０００００５４７４）日立ライティング株式会社 (130)
【Ｆターム（参考）】
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