(57)【要約】【課題】発光体の分光特性の変化を検出し、バックライトの色度安定性を向上させることができる表示装置およびそのバックライト補正方法を実現する。【解決手段】異なる発光色で発光する複数の光源を用いて白色のバックライトを形成するとともに、前記バックライトの光を分光センサで測定して前記バックライトの色度補正を行うようにした表示装置において、所定の発光色の中心発光波長の前後の波長に対応する分光センサの出力に基づいて、前記所定の発光色の色度ずれを検出する色度ずれ検出部を備えたことを特徴とする表示装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる発光色で発光する複数の光源を用いて白色のバックライトを形成するとともに、前記バックライトの光を分光センサで測定して前記バックライトの色度補正を行うようにした表示装置において、
所定の発光色の中心発光波長の前後の波長に対応する分光センサの出力に基づいて、前記所定の発光色の色度ずれを検出する色度ずれ検出部を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記色度ずれ検出部が利用する前記分光センサの出力は、前記所定の発光色の光源が単独で発光しているときの検出値であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記色度ずれ検出部において検出された色度ずれに基づいて、前記複数の光源のうち少なくともいずれかの光源の発光強度を補正する色度ずれ補正部を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記色度ずれ検出部は、色度ずれを検出する発光色を、前記複数の発光色の中で順次変更してゆくことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】
異なる発光色で発光する複数の光源を用いて白色のバックライトを形成するとともに、前記バックライトの光を分光センサで測定して前記バックライトの色度補正を行うようにした表示装置のバックライト制御方法において、
所定の発光色の中心発光波長の前後の波長の光を分光センサで測定する輝度検出ステップと、
この輝度検出ステップの出力に基づいて前記所定の発光色の色度ずれを検出するステップと、
を備えたことを特徴とするバックライト制御方法。
【請求項６】
前記輝度検出ステップは、前記所定の発光色の光源が単独で発光しているときの輝度を測定することを特徴とする請求項５に記載のバックライト制御方法。
【請求項７】
前記色度ずれ検出ステップで検出された色度ずれに基づいて、前記複数の光源のうち少なくともいずれかの光源の発光強度を補正する色度ずれ補正ステップを備えたことを特徴とする請求項５または６に記載のバックライト制御方法。
【請求項８】
前記色度ずれ検出ステップは、色度ずれを検出する発光色を、前記複数の発光色の中で順次変更してゆくことを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載のバックライト制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発光色の発光体を用いてバックライトを形成した表示装置およびそのバックライト制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置として、液晶を利用した液晶表示装置が一般的に知られている。カラー液晶表示装置では、画素に対応させてＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色のカラーフィルタが設けられている。このカラーフィルタのそれぞれの光透過率を変化させることで、バックライトからの光の透過量を変化させ、カラー画像の表示を行う。
【０００３】
Ｒ、Ｇ、Ｂ色すべての光透過率を最大にしたときに白色表示とするため、バックライトの発光色は白色とするのが一般的である。
【０００４】
従来、バックライトは蛍光管を用いたものが主流であったが、近年ではＬＥＤを用いたバックライトも開発されている。色再現性を追及する製品では、バックライトにＲ、Ｇ、Ｂ（他の色を追加する場合もある。）それぞれの発光色を有するＬＥＤが用いられる場合もある。
【０００５】
図４は従来の表示装置および表示方法の一例を示す図であり、１１〜１３はそれぞれＲ色，Ｇ色，Ｂ色に発光する発光体、２１〜２３はそれぞれ発光体１１〜１３を駆動する点灯制御回路、３は発光体１１〜１３からの光を混合して白色を得る色混合部、４１〜４３はそれぞれＲ色，Ｇ色，Ｂ色の光の光量を検出するセンサ、５は発光体の駆動量を制御する駆動量制御部、６は液晶である。
【０００６】
図５は発光体１１〜１３からの光の波長と分光強度を示すイメージ図である。発光体１１〜１３は図５のような分光特性を有していると仮定する。本図では各発光色における分光強度の最高値を“１”として示している。
発光体１１（Ｒ色）は波長６５０ｎｍを中心として発光し、その波長から前後に離れるにしたがって次第に発光強度が弱くなる。同様に、発光体１２（Ｇ色）と発光体１３（Ｂ色）はそれぞれ波長５５０ｎｍ、波長４５０ｎｍを中心として発光し、それらの波長から前後に離れるにしたがって次第に発光強度が弱くなる。これらの発光体の光をまとめてバックライトが全体として白色となる。
【０００７】
センサ４１〜４３はそれぞれＲ色，Ｇ色，Ｂ色の光を受けるように受感波長範囲が設定されており、センサ４１は発光体１１のＲ色を、センサ４２は発光体１２のＧ色を、センサ４３は発光体１３のＢ色の光を主として計測する。なお、説明を簡単にするため、各センサの受感波長範囲は、センサ４１は６５０ｎｍのみ、センサ４２は５５０ｎｍのみ、センサ４３は４５０ｎｍのみであるとする。
【０００８】
駆動量制御部５は、目標輝度設定部５１、比較部５２、駆動量設定部５３から構成される。バックライト全体の輝度設定値、すなわち白色輝度の設定値Ｌｗが外部から目標輝度設定部５１に入力される。目標輝度設定部５１はこの輝度設定値Ｌｗに応じて各発光色の目標輝度を決定する。輝度設定値Ｌｗが大きければ各発光色の目標輝度も大きくし、輝度設定値Ｌｗが小さければ各発光色の目標輝度も小さくする。
【０００９】
また、安定した画像表示を行うために、バックライトの色度は常に一定であるのが理想的である。各発光色の目標輝度は、バックライトが輝度の大きさによらず常に所定の色度となるように各発光色でバランスが取られる。
【００１０】
比較部５２では、目標輝度設定部５１で設定された各発光色の目標輝度とセンサ４１〜４３の出力値を比較し、比較結果を駆動量設定部５３に出力する。駆動量設定部５３は、比較部５２の比較結果に基づいて、センサ４１〜４３の出力値がそれぞれの目標輝度と等しくなるように発光体１１〜１３の発光強度を調整し、点灯制御回路２１〜２３に発光体１１〜１３のそれぞれの駆動量を指示する。
【００１１】
点灯制御回路２１〜２３は、駆動量制御部５から指示される駆動量にしたがって発光体１１〜１３の発光強度を変化させる。
【００１２】
ところで、発光体の発光特性は、経時劣化や温度変化などにより変化する場合がある。
【００１３】
図６は発光体１２（Ｇ色）の分光特性の変化の一例を示す図である。たとえば、発光体１２の発光強度が図６のように低下したとする。すると、発光体１２の輝度の低下がセンサ４２で検出され、検出値が駆動量制御部５に伝わる。駆動量制御部５は、発光体１２の発光強度を強めて目標輝度に一致させるため、点灯制御回路２２に指示する駆動量を大きくするように動作する。
【００１４】
このように、駆動量制御部５は、センサ４２の測定結果から、その発光体１２の発光強度および分光特性から発光体１２の駆動量を調整する。これにより、発光体１１〜１３それぞれの発光強度が経時劣化や温度変化などにより変化しても、この変化を補正してバックライトの色度を一定に制御することができる。
【００１５】
【特許文献１】特開平１１−２９５６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、発光体の発光特性の変化は、上記のように発光強度だけに生じるとは限らず、発光波長に生じる場合がある。
【００１７】
図７は発光体１２（Ｇ色）の分光特性の変化の他の例を示す図である。図７は、発光体１２の分光特性が波長方向（Ｒ色側）に１０ｎｍずれた場合を示している。発光体１２の発光波長が全体的にＲ色側にずれたことによって、バックライトも全体として赤みがかり、色度が変化してしまう。
【００１８】
しかし、既存の構成では、センサ４２は波長５５０ｎｍの光でＧ色の光の光量を測るため、センサ４２には発光体１２の輝度が低下したと認識されてしまう。そのため、駆動量制御部５は発光体１２の発光強度を高めるように制御され、発光体１１（Ｒ色）の発光強度を下げる方向の制御はなされない。発光体１２は発光波長がずれたまま発光強度が強められ、バックライトは余計に赤みが強くなり、また輝度が設定値よりも高くなる。その結果、バックライトは目的とする色度に対して色度ずれ、輝度ずれが生じてしまう。
【００１９】
本発明は、上記のような従来装置の欠点をなくし、発光体の分光特性の変化を検出し、バックライトの色度安定性を向上させることができる表示装置およびそのバックライト制御方法を実現することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記のような目的を達成するために、本発明の請求項１では、異なる発光色で発光する複数の光源を用いて白色のバックライトを形成するとともに、前記バックライトの光を分光センサで測定して前記バックライトの色度補正を行うようにした表示装置において、
所定の発光色の中心発光波長の前後の波長に対応する分光センサの出力に基づいて、前記所定の発光色の色度ずれを検出する色度ずれ検出部を備えたことを特徴とする。
【００２１】
請求項２では、請求項１に記載の表示装置において、前記色度ずれ検出部が利用する前記分光センサの出力は、前記所定の発光色の光源が単独で発光しているときの検出値であることを特徴とする。
【００２２】
請求項３では、請求項１または２に記載の表示装置において、前記色度ずれ検出部において検出された色度ずれに基づいて、前記複数の光源のうち少なくともいずれかの光源の発光強度を補正する色度ずれ補正部を備えたことを特徴とする。
【００２３】
請求項４では、請求項１乃至３のいずれかに記載の表示装置において、前記色度ずれ検出部は、色度ずれを検出する発光色を、前記複数の発光色の中で順次変更してゆくことを特徴とする。
【００２４】
請求項５では、異なる発光色で発光する複数の光源を用いて白色のバックライトを形成するとともに、前記バックライトの光を分光センサで測定して前記バックライトの色度補正を行うようにした表示装置のバックライト制御方法において、
所定の発光色の中心発光波長の前後の波長の光を分光センサで測定する輝度検出ステップと、
この輝度検出ステップの出力に基づいて前記所定の発光色の色度ずれを検出するステップと、
を備えたことを特徴とする。
【００２５】
請求項６では、請求項５に記載のバックライト制御方法において、前記輝度検出ステップは、前記所定の発光色の光源が単独で発光しているときの輝度を測定することを特徴とする。
【００２６】
請求項７では、請求項５または６に記載のバックライト制御方法において、前記色度ずれ検出ステップで検出された色度ずれに基づいて、前記複数の光源のうち少なくともいずれかの光源の発光強度を補正する色度ずれ補正ステップを備えたことを特徴とする。
【００２７】
請求項８では、請求項５乃至７のいずれかに記載のバックライト制御方法において、前記色度ずれ検出ステップは、色度ずれを検出する発光色を、前記複数の発光色の中で順次変更してゆくことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
このように、所定の発光色の中心発光波長の前後の波長に対応する分光センサの出力に基づいてその発光色の色度ずれを検出する色度ずれ検出部を設けたことによって、発光体の分光特性の変化を検出し、バックライトの色度安定性を向上させることができる表示装置およびそのバックライト制御方法を実現することができる。
【００２９】
所定の発光色が単色で発光しているときの分光センサの出力を利用すれば、その発光色の分光特性の変化を精度良く検出することができる。
【００３０】
色度ずれ検出部において検出された色度ずれに基づいて、バックライトを構成する複数の発光色のうち少なくともいずれか一色の発光強度を補正するようにすれば、バックライト全体としての色度ずれを打ち消し、バックライトの色度安定性を高めることができる。
【００３１】
色度ずれを検出する発光色を順次変更していけば、バックライトを形成するすべての発光色について色度ずれを検出していくことができ、バックライトの色度安定性および輝度安定性をより高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図面を用いて本発明の表示装置および表示方法を説明する。
【実施例１】
【００３３】
図１は本発明の表示装置および表示方法の一実施例を示す図である。
【００３４】
発光体１１（Ｒ色）は波長６５０ｎｍを中心として発光し、その波長から前後に離れるにしたがって次第に発光強度が弱くなるものとする。同様に、発光体１２（Ｇ色）と発光体１３（Ｂ色）はそれぞれ波長５５０ｎｍ、波長４５０ｎｍを中心として発光し、それらの波長から前後に離れるにしたがって次第に発光強度が弱くなるものとする。
【００３５】
センサ４１〜４３はそれぞれＲ色，Ｇ色，Ｂ色の光を受けるように受感波長範囲が設定されており、センサ４１は発光体１１のＲ色を、センサ４２は発光体１２のＧ色を、センサ４３は発光体１３のＢ色の光を主として計測する。なお、説明を簡単にするため、従来例と同様に各センサの受感波長範囲は、センサ４１は６５０ｎｍのみ、センサ４２は５５０ｎｍのみ、センサ４３は４５０ｎｍのみであるとする。その他の従来例と同じ構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。
【００３６】
８は駆動量制御部であり、目標輝度設定部８１、比較部８２、駆動量設定部８３、色度ずれ検出部８４、色度ずれ補正部８５から構成される。
【００３７】
以下に、本発明の特徴点である色度ずれ検出と色度ずれ補正について、Ｇ色を例にあげて説明する。
【００３８】
図２はＧ色（発光体１２）の分光特性の波長方向の変化を示す図である。今、図２のように、本来５５０ｎｍ（実線）である発光体１２の発光波長が、５６０ｎｍ（破線）に変化しているとする。
【００３９】
まず、発光体１１〜１３のうち、Ｇ色（発光体１２）のみを単色で発光させる期間を設ける。
【００４０】
図３は各発光体をＰＷＭ制御で駆動した場合のタイミングチャートであり、（ａ）は各発光体をそれぞれデューティー比＝２０％で駆動した場合の例、（ｂ）は各発光体をそれぞれデューティー比＝９０％で駆動した場合の例である。
【００４１】
図３（ａ）では、ＰＷＭ制御の１サイクルを発光色数（ＲＧＢの３色）に応じて３分割し、最初の１／３の期間で発光体１１のみを点灯させ、次の１／３の期間で発光体１２のみを点灯させ、最後の１／３の期間で発光体１３のみを点灯させている。時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３では、それぞれ発光体１１のみ、発光体１２のみ、発光体１３のみが発光している状態となる。このように、１サイクル中における各発光体の点灯タイミングをずらすことによって、Ｇ色が単色発光する期間を設ける。
【００４２】
図３（ｂ）では、各発光体の消灯期間をそれぞれ分割し、ある発光体のみを点灯させ、残りの発光体を消灯させる期間を設けている。時刻ｔ４では発光体１１のみを点灯させ、発光体１２、１３は消灯期間の一部を当てる。同様に、時刻ｔ５では発光体１２のみを点灯させ、発光体１１、１３は消灯期間の一部を当てる。時刻ｔ６では発光体１３のみを点灯させ、発光体１１、１２は消灯期間の一部を当てる。時刻ｔ４、ｔ５、ｔ６では、それぞれ発光体１１のみ、発光体１２のみ、発光体１３のみが発光している状態となる。各発光体は消灯期間が分割されているものの、１サイクル全体としてデューティー比＝９０％となる。このようにすれば、Ｇ色が単色発光する期間を設けることができる。なお、単色発光させる発光色の切り替えは、人間の目で認識できない程度のスピードで行えば、画像表示に影響ない。
【００４３】
単色で点灯している期間における各センサ４１〜４３の測定値は、単色発光しているＧ色（発光体１２）の分光特性に依存する。
【００４４】
次に、Ｇ色（発光体１２）の単色発光中（図３における時刻ｔ２、あるいは時刻ｔ５）に、発光体１２からの光をセンサ４１〜４３で測定する。
【００４５】
発光体１２からの光には、本来、波長５５０ｎｍのＧ色の光だけでなく、Ｒ色（波長６５０ｎｍ）の光やＢ色（波長４５０ｎｍ）の光も含まれている。
【００４６】
発光体１２の発光波長が５５０ｎｍから５６０ｎｍに変化すると、図２に示すように、発光体１２からの光に含まれる波長５５０ｎｍの光の量は減少する。そのため、センサ４２の出力値は本来の出力値より小さくなる。
【００４７】
同様に、発光体１２からの光に含まれる波長４５０ｎｍの光の量も減少し、センサ４３の出力値も本来の出力値より小さくなる。
【００４８】
一方、発光体１２からの光に含まれる波長６５０ｎｍの光の量は増加し、センサ４１の出力値は本来の出力値より大きくなる。
【００４９】
センサ４１〜４３の出力値を、本来発光体１２が５５０ｎｍで発光している時に得られる出力値と比較することによって、発光体１２の色度ずれの有無および色度ずれの程度を把握することができる。
【００５０】
センサ４１〜４３の出力値は色度ずれ検出部８４に入力され、色度ずれ検出部８４において発光体１２の現在の発光波長の推定を行う。
【００５１】
色度ずれ検出部８４には、センサ４１〜４３の出力値と発光体１２の発光波長の相関を示すテーブルをあらかじめ用意しておく。色度ずれ検出部８４は、入力されたセンサ４１〜４３の出力値をこのテーブルと照らし合わせ、発光体１２の現在の発光波長が５６０ｎｍであると推定する。
あるいは、色度ずれ検出部８４に、センサ４１〜４３の出力値と発光体１２の発光波長の関係を示す関数をあらかじめ用意しておき、発光体１２の現在の発光波長を計算によって推定してもよい。
【００５２】
推定された発光波長は色度ずれ補正部８５に入力される。現在の発光体１２の発光波長が５６０ｎｍであることがわかると、発光波長の変化によって発光体１２の発光色がどのように変化したかが把握できる。
【００５３】
色度ずれ補正部８５では、推定された発光体１２の発光波長に応じて、発光強度の補正を行う発光色およびその補正の程度を決定する。本実施例では、発光体１２の光が赤みがかる方向に波長がずれている。そのため、Ｂ色（発光体１３）の発光強度を上げるような調整を行う。
【００５４】
駆動量設定部８３では、色度ずれ補正部８５で決定した補正内容に応じて、各発光色の発光強度を補正し、各発光体の駆動量を調整する。本実施例では、発光体１３の駆動量を上げるように動作する。発光体１２の発光量の変化が輝度に影響を与えるほどでない場合はその出力を維持するように動作する。
【００５５】
このように、Ｇ色（発光体１２）を単色発光させ、Ｇ色の中心発光波長の前後の波長に対応するセンサ４１，４３の出力を利用して、Ｇ色の色度ずれを検出することができる。また、検出したＧ色の色度ずれを打ち消すような補正を行うことができる。これにより、バックライト全体の色度安定性を向上させることができる。
【００５６】
なお、本実施例では、発光体１２の色度ずれを検出したが、発光体１３の色度ずれを検出する際には、波長４５０ｎｍ以下の領域を受感波長とするセンサを用意しておき、Ｂ色の中心発光波長の前後の波長の光量が得られるようにする。同様に、発光体１１の色度ずれを検出する際には、波長６５０ｎｍ以上の領域を受感波長とするセンサを用意しておき、Ｒ色の中心発光波長の前後の波長の光量が得られるようにする。
【００５７】
色度ずれを検出する発光色をＲ色，Ｇ色，Ｂ色と順次交代していけば、バックライトを形成するすべての発光色について色度ずれを検出することができ、バックライトの色度安定性をより高めることができる。
【００５８】
色度ずれ検出は常時行ってもよいし、一定期間ごとに行うことにしてもよい。
【００５９】
本発明では、色度ずれの検出および色度ずれ補正を駆動量制御部８の中に組み込むことができる。そのため、各発光体の色度ずれおよびその補正を既存のハードウェア構成を変えずに実現することができる。
【００６０】
発光体としてはＬＥＤが考えられるが、発光体はＬＥＤに限られず、複数色を混色することができ、点消灯可能な制御回路を有するものであれば本発明を適用することが可能である。
【００６１】
本実施例では発光体の発光色はＲ，Ｇ，Ｂ色の３色であるが、発光色数は３色に限定されるものではない。センサの数も発光色数と一致させる必要はなく、センサ数は多いほど色度ずれ検出の精度および補正精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は本発明の表示装置および表示方法の一実施例を示す図。
【図２】図２は発光体１２（Ｇ色）の分光特性の波長方向の変化を示す図。
【図３】図３は各発光体をＰＷＭ制御で駆動した場合のタイミングチャート。
【図４】図４は従来の表示装置および表示方法の一例を示す図。
【図５】図５は発光体１１〜１３からの光の波長と分光強度を示すイメージ図。
【図６】図６は発光体１２（Ｇ色）の分光特性の変化の一例を示す図。
【図７】図７は発光体１２（Ｇ色）の分光特性の変化の他の例を示す図。
【符号の説明】
【００６３】
１１〜１３    発光体
２１〜２３    点灯制御回路
３            色混合部
４１〜４３    センサ
６            液晶
８            駆動量制御部
８１          目標輝度設定部
８２          比較部
８３          駆動量設定部
８４          色度ずれ検出部
８５          色度ずれ補正部
【図１】
2008225017.tif 000003
【図２】
2008225017.tif 000004
【図３】
2008225017.tif 000005
【図４】
2008225017.tif 000006
【図５】
2008225017.tif 000007
【図６】
2008225017.tif 000008
【図７】
2008225017.tif 000009