(57)【要約】  【課題】本発明は、輝度補正を人間の視覚特性を利用して短時間で行うことが可能な照明装置及びこれを用いた表示装置を提供することを目的とする。  【解決手段】本発明に係る照明装置は、相異なる発光色Ｒ、Ｇ、Ｂを有する複数のＬＥＤと、各ＬＥＤの目標輝度を各々設定する手段と、各ＬＥＤの実際輝度を各々検出する手段と、前記目標輝度と前記実際輝度との差違を減ずるように各ＬＥＤ毎の輝度補正を各々時分割で巡回して行う輝度補正手段と、を有して成り、各ＬＥＤの出射光を混合することで所望の発光色を有する照明光を生成する照明装置であって、前記輝度補正手段は、各ＬＥＤ毎に輝度補正の巡回頻度を各々設定／変更する機能を備えて成る構成としている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相異なる発光色を有する複数の発光手段と、各発光手段の目標輝度を各々設定する目標輝度設定手段と、各発光手段の実際輝度を検出する実際輝度検出手段と、前記目標輝度と前記実際輝度の差違を減ずるように各発光手段毎の輝度補正を各々行う輝度補正手段と、を有して成り、各発光手段の出射光を混合することで所望の発光色を有する照明光を生成する照明装置であって、
前記輝度補正手段は、時分割で巡回しながら各発光手段毎の輝度補正を各々行うとともに、各発光手段毎に輝度補正の巡回頻度を各々設定／変更する機能を備えて成ることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記発光手段は、赤、緑、青の発光色を有する３つの発光ダイオードであり、前記輝度補正手段は、赤色光及び青色光を各々出射する発光ダイオードの輝度補正よりも、緑色光を出射する発光ダイオードの輝度補正が優先的に行われるよう、各発光ダイオード毎に輝度補正の巡回頻度を各々設定／変更することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記輝度補正手段は、緑色光を出射する発光ダイオードの輝度補正が所定のレベルまで進むと、それ以後、当該発光ダイオードの輝度補正よりも、赤色光及び青色光を各々出射する発光ダイオードの輝度補正が優先的に行われるよう、各発光ダイオード毎に輝度補正の巡回頻度を各々設定／変更することを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記輝度補正手段は、全ての発光手段の目標輝度と実際輝度が一致または所定の範囲内に収まると、それ以後、その輝度補正動作を律するクロックの周波数を低減することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の照明装置。
【請求項５】
表示パネルと、該表示パネルを照明する照明装置と、を有して成る表示装置であって、前記照明装置として、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の照明装置を有して成ることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
前記実際輝度検出手段は、導光板を介した前記表示パネルへの照射光を検出することで各発光手段の実際輝度を検出することを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及びこれを用いた表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、相異なる発光色を有する複数の発光手段（例えば、赤、緑、青の発光色を有する３つの発光ダイオード）を用い、各発光手段の出射光を混合することで所望の発光色を有する照明光を生成する照明装置が広く一般に用いられている。
【０００３】
なお、上記照明装置の色味補正については、各発光手段の目標輝度を定めた色テーブルに基づいて各色の輝度制御を行い、照明光の色味を補正する従来技術が開示・提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
また、本願発明に関連する他の従来技術としては、各発光手段によりフォトセンサに発生する電圧が一致するように輝度補正を行う色補正システム（例えば、特許文献２を参照）が開示・提案されている。
【特許文献１】特開２００２−１００４８５号公報
【特許文献２】特開２０００−１４８０７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
確かに、上記従来の照明装置であれば、各発光手段毎の輝度補正を行い、所望の発光色を有する照明光を生成することが可能である。
【０００６】
しかしながら、従来の照明装置における各発光手段の輝度補正は、各色毎に行われることが示されているのみであり、各色毎の輝度補正の順番や補正時間に関しては、殆ど意識されていなかった。
【０００７】
また、上記のように各色毎の輝度補正を行う場合、補正に要する時間を短縮しようとすれば、輝度補正動作を律するクロックの周波数を高めざるを得なかった。そのため、従来の照明装置では、輝度補正の高速化に伴って、消費電力の増大が招来される、という課題もあった。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑み、適切な輝度補正を短時間で行うことが可能な照明装置及びこれを用いた表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る照明装置は、相異なる発光色を有する複数の発光手段と、各発光手段の目標輝度を各々設定する目標輝度設定手段と、各発光手段の実際輝度を検出する実際輝度検出手段と、前記目標輝度と前記実際輝度の差違を減ずるように各発光手段毎の輝度補正を各々行う輝度補正手段と、を有して成り、各発光手段の出射光を混合することで所望の発光色を有する照明光を生成する照明装置であって、前記輝度補正手段は、時分割で巡回しながら各発光手段毎の輝度補正を各々行うとともに、各発光手段毎に輝度補正の巡回頻度を各々設定／変更する機能を備えて成る構成（第１の構成）としている。
【００１０】
このような構成とすることにより、目標輝度と実際輝度との誤差量或いは、ユーザ操作等に応じて、柔軟かつ適切な輝度補正を行うことが可能となる。
【００１１】
また、輝度補正の巡回頻度を適切に設定すれば、人間の視覚特性により、従来に比べて短時間で照明光の色味を所望の発光色に近付けることができる。
【００１２】
例えば、上記第１の構成から成る照明装置において、前記発光手段は、赤、緑、青の発光色を有する３つの発光ダイオードであり、前記輝度補正手段は、赤色光及び青色光を各々出射する発光ダイオードの輝度補正よりも、緑色光を出射する発光ダイオードの輝度補正が優先的に行われるよう、各発光ダイオード毎に輝度補正の巡回頻度を各々設定／変更する構成（第２の構成）にするとよい。
【００１３】
このように、人間の視覚特性を鑑みた優先順位で各発光手段の輝度補正を行う構成であれば、消費電力の増大を招くクロックアップを要さずに、見かけ上、その輝度補正を高速化することが可能となる。
【００１４】
また、上記第２の構成から成る照明装置において、前記輝度補正手段は、緑色光を出射する発光ダイオードの輝度補正が所定のレベルまで進むと、それ以後、当該発光ダイオードの輝度補正よりも、赤色光及び青色光を各々出射する発光ダイオードの輝度補正が優先的に行われるよう、各発光ダイオード毎に輝度補正の巡回頻度を各々設定／変更する構成（第３の構成）にするとよい。
【００１５】
このように、緑色光を出射する発光ダイオードの輝度補正を優先することで、見かけ上、その輝度補正の高速化を実現できるようになる。そして、その後に、赤色光及び青色光を各々出射する発光ダイオードの輝度補正を行うことにより、正しい輝度補正を行うことができる。従って、全ての発光手段の目標輝度と実際輝度が一致するまでに要する最終的な所要時間を従前通りに維持することが可能となる。
【００１６】
また、上記した第１〜第３いずれかの構成から成る照明装置において、前記輝度補正手段は、全ての発光手段の目標輝度と実際輝度が一致または所定の範囲内に収まると、それ以後、その輝度補正動作を律するクロックの周波数を低減する構成（第４の構成）にするとよい。このような構成とすることにより、輝度補正が一旦完了した後は、その消費電力を低減しつつ、照明光の色味を所望の発光色に維持することが可能となる。
【００１７】
また、本発明に係る表示装置は、表示パネルと、該表示パネルを照明する照明装置と、を有して成る表示装置であって、前記照明装置として、上記した第１〜第４いずれかの構成から成る照明装置を有して成る構成（第５の構成）にするとよい。このような構成とすることにより、目標輝度と実際輝度との誤差量或いは、ユーザ操作等に応じて、柔軟かつ適切な輝度補正を人間の視覚特性を利用して短時間で行うことができ、延いては、色ずれ等のない良好な表示品質を得ることが可能となる。
【００１８】
なお、上記第５の構成から成る表示装置において、前記実際輝度検出手段は、導光板を介した前記表示パネルへの照射光を検出することで各発光手段の実際輝度を検出する構成にするとよい。このような構成とすることにより、導光板を含む照明装置全体の劣化や不具合に起因する特性変動についても適切な補正を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
上記したように、本発明に係る照明装置及びこれを用いた表示装置であれば、目標輝度と実際輝度との誤差量或いは、ユーザ操作等に応じて、柔軟かつ適切な輝度補正を人間の視覚特性を利用して短時間で行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明に係る表示装置の一実施形態を示すブロック図である。本図に示すように、本実施形態の表示装置は、発光部１（相異なる発光色を有する複数のＬＥＤ［Light Emitting Diode］）と、ＬＥＤドライバ２１〜２ｎと、メモリ３と、光センサ４と、アナログ／ディジタル変換器５（以下、ＡＤＣ５［Analog/Digital Converter］と呼ぶ）と、中央演算処理装置６（以下、ＣＰＵ［Central Processing Unit］６と呼ぶ）と、導光板７と、液晶ディスプレイパネル８（以下、ＬＣＤ［Liquid Crystal Display］パネル８と呼ぶ）と、液晶ディスプレイコントローラ９（以下、ＬＣＤコントローラ９と呼ぶ）と、を有して成る透過型の液晶ディスプレイである。
【００２１】
発光部１は、赤色光を出射するｎ（≧１）個のＬＥＤ１１Ｒ〜１ｎＲと、緑色光を出射するｎ個のＬＥＤ１１Ｇ〜１ｎＧと、青色光を出射するｎ個のＬＥＤ１１Ｂ〜１ｎＢと、を有して成る。赤、緑、青の発光色を有するＬＥＤは、一群となるように互いに隣接して配置されている。すなわち、発光部１は、赤、緑、青の発光色を有する３つのＬＥＤを一群とし、当該ＬＥＤ群をｎ組有して成る構成とされている。従って、発光部１では、各ＬＥＤの出射光を混合することで、所望の発光色（例えば白色）を有する照明光が生成される。発光部１で生成された照明光は、導光板７を介してＬＣＤパネル８を背面照射するバックライトとして用いられる。
【００２２】
ＬＥＤドライバ２１〜２ｎは、ＣＰＵ６の指示に基づいて、発光部１の輝度制御（輝度補正）を行う手段である。より具体的に述べると、ＬＥＤドライバ２１は、一群を形成するＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂにつき、各々の駆動電流制御を行うことで、各色毎の輝度制御を行う。同様に、ＬＥＤドライバ２２は、ＬＥＤ１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの輝度制御を行い、ＬＥＤドライバ２ｎは、ＬＥＤ１ｎＲ、１ｎＧ、１ｎＢの輝度制御を行う。なお、本実施形態では、１つのＬＥＤ群に対してＬＥＤドライバを一対一に対応させた構成を例に挙げたが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、１つのＬＥＤドライバで複数のＬＥＤ群を統括制御する構成としても構わない。
【００２３】
メモリ３は、ＲＯＭ［Read Only Memory］やＲＡＭ［Random Access Memory］を有して成る記憶手段であって、発光部１を構成するＬＥＤ毎の目標輝度を各々設定する目標輝度設定手段として用いられる。すなわち、メモリ３には、各ＬＥＤの目標輝度情報（輝度補正用のテーブルデータなど）が予め格納されている。
【００２４】
光センサ４は、発光部１を構成するＬＥＤの実際輝度を各々検出する実際輝度検出手段である。なお、本実施形態では、赤色光、緑色光、青色光を各々分離検出することが可能な単一の光センサ４を用い、かつ、１組のＬＥＤ群（ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ）の出射光を代表的に検出する構成を例に挙げて説明を行うが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、各色毎に複数の光センサを設けても構わないし、複数組のＬＥＤ群に対して各々光センサを設けても構わない。また、導光板７を介したＬＣＤパネル８への照射光を検出する構成としても構わない。すなわち、本明細書において、「実際輝度」という文言は、ＬＥＤの出射光を直接的に検出して得られる輝度のほか、導光板７を通じて間接的に得られる輝度をも含む概念として用いられるものである。このように、導光板７を介した照射光を検出する構成であれば、導光板７を含む照明装置全体の劣化や不具合に起因する特性変動についても適切な補正を行うことが可能となる。
【００２５】
ＡＤＣ５は、光センサ４で得られるアナログ輝度信号をディジタル輝度信号に変換してＣＰＵ６に送出する手段である。
【００２６】
ＣＰＵ６は、表示装置の全体動作を統括制御する手段であり、ＬＥＤドライバ２１〜２ｎを介して発光部１の輝度補正を行う機能や、ＬＣＤコントローラ９を介してＬＣＤパネル８の描画制御を行う機能などを具備している。ＣＰＵ６による発光部１の輝度補正（照明光の色味補正）は、赤、緑、青の発光色を有する各ＬＥＤにつき、その目標輝度と実際輝度との差違を減ずるよう、各々時分割で巡回して行われる（図３を参照）。なお、ＣＰＵ６による当該輝度補正動作については、後ほど詳述することにする。
【００２７】
導光板７は、発光部１の照射光を均一に面発光させて、ＬＣＤパネル８全体に導く手段であり、一般には、表面に特殊な加工が施された透明板（例えばアクリル板）から成る。
【００２８】
ＬＣＤパネル８は、２枚のガラス板の間に液晶を封入し、電圧をかけることによって、前記液晶の分子方向を変え、光の透過率を増減させることで像を表示する手段である。
【００２９】
ＬＣＤコントローラ９は、ＣＰＵ６の指示に基づいて、ＬＣＤパネル８の描画制御を行う手段である。
【００３０】
続いて、ＣＰＵ６による発光部１の輝度補正（照明光の色味補正）について、図２及び図３を参照しながら、詳細に説明する。
【００３１】
図２は、輝度補正ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図３は、ＲＧＢ各色毎に輝度補正の巡回頻度が変更される例を示す図である。
【００３２】
輝度補正ルーチンが開始されると、ＣＰＵ６は、まず、ステップＳ５にて、その輝度補正動作を律するクロックの周波数を通常値に設定し、続くステップＳ１０において、赤色光及び青色光を各々出射するＬＥＤの輝度補正よりも、緑色光を出射するＬＥＤの輝度補正が優先的に行われるよう、各ＬＥＤ毎に輝度補正の巡回頻度を各々設定する（図３ではＧ優先補正モードと表記）。
【００３３】
なお、上記のＧ優先補正モードでは、図３（ａ）に示すように、Ｇ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｇ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、…、といった具合に、緑色に対する輝度補正タスクが優先的に行われる。ここで、図３（ａ）中に示した各色の補正タスクは、当該タスク中に、図１の各色の複数のＬＥＤが次々と輝度補正されていることを表している（図３（ｃ）を参照）。
【００３４】
ここで、緑色光を出射するＬＥＤの輝度補正を優先的に行うアルゴリズムは、赤色や青色の色差よりも緑色の色差を敏感に感じる、という人間の視覚特性を鑑みて成されたものである。すなわち、上記の輝度補正アルゴリズムは、輝度補正の初期に緑色光を出射するＬＥＤの輝度補正を優先的に行うことで、画一的な周期で巡回的に各色毎の輝度補正が行われる従来構成よりも、ユーザの主観的には、迅速に照明光の色味を所望の発光色に近付けることができる、という発想に基づき、本願発明者が鋭意研究を行った結果、新規に創作された技術的思想であると言える。
【００３５】
このように、人間の視覚特性を鑑みた優先順位で、赤、緑、青の発光色を有する各ＬＥＤの輝度補正を行う構成であれば、消費電力の増大を招くＣＰＵ６のクロックアップを要さずに、見かけ上、その輝度補正を高速化することが可能となる。
【００３６】
上記のＧ優先補正モードが選択されている間、ＣＰＵ６は、ステップＳ１５にて、緑色光を出射するＬＥＤの輝度補正が所定のレベル（言い換えれば、目標輝度と実際輝度との誤差が所定のレベル以下）まで進んだか否かの判定を行う。ここで、輝度補正が所定のレベルまで進んでいると判定された場合、フローはステップＳ２０に進められる。一方、輝度補正が所定のレベルまで進んでいないと判定された場合には、フローがステップＳ１０に戻され、上記のＧ優先補正モードが継続される。
【００３７】
ステップＳ１５にて、輝度補正が所定のレベルまで進んでいると判定された場合、ＣＰＵ６は、ステップＳ２０において、緑色光を出射するＬＥＤの輝度補正よりも、赤色光及び青色光を各々出射するＬＥＤの輝度補正が優先的に行われるよう、各ＬＥＤ毎に輝度補正の巡回頻度を各々変更する（図３では、Ｒ、Ｂ優先補正モードと表記）。
【００３８】
なお、上記のＲ、Ｂ優先補正モードでは、図３（ｂ）に示すように、Ｇ、Ｒ、Ｂ、Ｒ、Ｂ、Ｇ、Ｒ、Ｂ、…、といった具合に、赤色及び青色に対する輝度補正タスクが優先的に行われる。
【００３９】
このような構成とすることにより、緑色光を出射するＬＥＤの輝度補正を優先することで、見かけ上、その輝度補正の高速化を実現した後は、赤色光及び青色光を各々出射するＬＥＤの輝度補正の遅れを取り戻すことができる。従って、全てのＬＥＤの目標輝度と実際輝度を一致するのに要する最終的な所要時間を従前通りに維持することが可能となる。
【００４０】
上記のＲ、Ｂ優先補正モードが選択されている間、ＣＰＵ６は、ステップＳ２５にて、赤、緑、青の発光色を有する各ＬＥＤにつき、その全ての目標輝度と実際輝度が一致または所定の範囲内に収まったか否か（言い換えれば、輝度補正を一旦完了し得る状態にまで到達したか否か）の判定を行う。ここで、全てのＬＥＤについて目標輝度と実際輝度が一致または所定の範囲内に収まったと判定された場合、フローはステップＳ３０に進められる。一方、一部のＬＥＤについて目標輝度と実際輝度が一致していないと判定された場合には、フローがステップＳ２０に戻され、上記のＲ、Ｂ優先補正モードが継続される。
【００４１】
ステップＳ２５にて、全てのＬＥＤについて目標輝度と実際輝度が一致したと判定された場合、ＣＰＵ６は、ステップＳ３０にて、その輝度補正動作を律するクロックの周波数を通常値よりも低値（例えば１／２）に設定し、続くステップＳ３５において、赤、緑、青の発光色を有する各ＬＥＤの輝度補正が均等的に行われるよう、各ＬＥＤ毎に輝度補正の巡回頻度を各々変更する（図３では、ＲＧＢ均等補正モードと表記）。
【００４２】
なお、上記のＲＧＢ均等補正モードでは、図３（ｃ）に示す通り、Ｇ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、…といった具合に、上記のＧ優先補正モードやＲ、Ｂ優先補正モードに比べて長時間を要しながら、赤色、緑色、及び、青色に対する輝度補正タスクが均等的に行われる。
【００４３】
このように、輝度補正が一旦完了した後、ＣＰＵ６の処理能力を下げる構成であれば、その消費電力を低減しつつ、照明光の色味を所望の発光色に維持することが可能となる。もちろん、色ずれ等のない良好な表示品質を継続的に得るためには、輝度補正が一旦完了した後にも、引き続いて、周囲温度の変動等に起因する輝度変動を逐時補正する必要がある。しかしながら、このような輝度変動は、比較的緩慢な挙動を示すものであるため、ＣＰＵ６の処理能力を少々下げても、特段支障が生じることはないと考えられる。
【００４４】
なお、上記の実施形態では、本発明を透過型液晶表示装置に適用した場合を例に挙げて説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、その他の照明装置や表示装置にも広く適用することが可能である。
【００４５】
また、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
【００４６】
例えば、上記の実施形態では、人間の視覚特性に鑑み、緑色光の輝度補正を優先的に行う構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、目標輝度と実際輝度との誤差量に応じて、差違の大きい発光色の輝度を優先的に補正する構成としてもよいし、或いは、ユーザ操作に応じて輝度補正を行う構成としても構わない。
【００４７】
このような構成とすることにより、目標輝度と実際輝度との誤差量或いは、ユーザ操作等に応じて、柔軟かつ適切な輝度補正を人間の視覚特性を利用して短時間で行うことができるとともに、色ずれ等のない良好な表示品質を得ることが可能となる。
【００４８】
また、上記の実施形態では、発光手段として、赤、緑、青の発光色を有する３つのＬＥＤを用いた構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、その他の発光色を有する発光手段を用いた構成についても、当然に適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る照明装置は、例えば、液晶ディスプレイのバックライトとして利用可能であり、また、これを備えた表示装置としては、液晶型のテレビジョン受像装置や、ＰＤＡ［Personal Digital/Data Assistant］の液晶ディスプレイ、或いは、携帯電話機の液晶ディスプレイなどを挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】は、本発明に係る表示装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】は、輝度補正ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】は、ＲＧＢ各色毎に輝度補正の巡回頻度が変更される例を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１    発光部
１１Ｒ、１２Ｒ、…、１ｎＲ    ＬＥＤ（赤色）
１１Ｇ、１２Ｇ、…、１ｎＧ    ＬＥＤ（緑色）
１１Ｂ、１２Ｂ、…、１ｎＢ    ＬＥＤ（青色）
２１〜２ｎ    ＬＥＤドライバ
３    メモリ
４    光センサ
５    アナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）
６    中央演算処理装置（ＣＰＵ）
７    導光板
８    液晶ディスプレイパネル（ＬＣＤパネル）
９    液晶ディスプレイコントローラ（ＬＣＤコントローラ）
【図１】
2006302570.tif 000003
【図２】
2006302570.tif 000004
【図３】
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