(57)【要約】  色制御されているバックライト表示装置１００のための装置及び方法であって、表示器の出力光に等しいように処理されるフィードバック検出色値を使用している方法及び装置が、記載されている。当該装置は、複数の光源１０３と、表示要素１０６及び第１の色レンダリング光学要素１０５を有する光出力ユニット１０１と、色制御ユニット１０４と、第１の光混合装置１０２と、色センサ１０８を有する光検出ユニット１０７とを有する。前記色制御ユニットは、前記光源によって生成される光を、予め規定されている公称色値及び前記検出された色値に基づいて制御し、生成された前記光は、前記第１の光混合装置によって混合され、前記光出力ユニットを通過される。混合された生成された光の少ない部分は、前記光検出ユニットによって検出され、前記光検出ユニットは、更に、前記色制御ユニットにフィードバックされる前記検出された色値を生成する。前記光検出ユニットは、前記色センサに入る光を、前記光出力ユニットを出る光に等しいように処理する第２の色レンダリング光学要素１０９を有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示要素及び第１の色レンダリング光学要素を有する光出力ユニットと、
複数の光源と、
色制御ユニットと、
第１の光混合装置と、
色センサを有する光検出ユニットと、
を有する色制御されているバックライト表示装置であって、前記色制御ユニットが、前記複数の光源によって生成された光を、予め規定されている公称色値及び検出された色値に基づいて制御し、前記生成された光は、前記第１の光混合装置によって混合され前記光出力ユニットを通過され、混合された前記生成された光は前記光検出ユニットによって検出され、前記光検出ユニットは検出された色値を生成する、色制御されているバックライト表示装置において、前記光検出ユニットは、前記色センサに入る前記光を、前記光出力ユニットを出る光に等しくなるように処理する第２の色レンダリング光学要素を更に有することを特徴とする、色制御されているバックライト表示装置。
【請求項２】
前記第１の光混合装置は、前記混合された生成された光を前記第２の色レンダリング光学要素へ導くように延在している、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の色レンダリング光学要素及び前記第２の色レンダリング光学要素は、同一である、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記色センサは、内部のトゥルーカラーＲＧＢセンサ又は内部のＸＹＺセンサのうちの１つである、請求項１乃至３の何れか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記色センサは、主要な解像度を有する光学分光計である、請求項１乃至４の何れか一項に記載の装置。
【請求項６】
第２の光混合装置を更に有し、前記第２の色レンダリング光学要素及び前記色センサは、前記第２の光混合装置の対向する側に配されている、請求項１乃至５の何れか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の色レンダリング光学要素及び前記第２の色レンダリング光学要素は、色フィルタである、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の色レンダリング光学要素及び前記第２の色レンダリング光学要素は、蛍光体プレートである、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
バックライト色表示装置における光の生成の制御の方法であって、
−  有色光を生成するステップと、
−  生成された光を混合するステップと、
−  第１の光経路において、混合された前記生成された光の大部分を色レンダリング処理し、処理された光を出力光として出力するステップと、
−  予め規定されている公称色値及び検出された色値に基づいて、有色光の生成を制御するステップと、
を有する方法において、前記制御するステップは、
−  第２の光経路において、混合された前記生成された光の少ない部分を前記出力に等しいように色レンダリング処理するステップと、
−  前記第２の光経路において、処理された前記混合された生成された光を検出し、検出された色値を生成するステップと、
−  前記検出された色値を、前記予め規定されている公称色値と比較するステップと、
−  前記検出された色値と前記予め規定されている色値とが一致しない場合、生成された有色光を、前記検出された色値が前記予め規定されている公称色値に一致するように調整するステップと、
を繰り返し的に有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ＬＣＤ表示器又は他の電子表示器のためのバックライトシステムに関し、より詳細には、色制御されているバックライト表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
将来の液晶表示器（ＬＣＤ）のバックライトシステムは、次世代のＬＣＤ表示器の色域を拡大するように、飽和した原色基づくものになりそうである。発光ダイオード（ＬＥＤ）は、部分的にはこれらの低い電力消費及び低い供給電圧のためにであるが、より重要なことには、（白でない場合における）生成された光の比較的狭い色スペクトルのために、この種のバックライトに有利である。
【０００３】
ＬＥＤによってバックライトを生成する幾つかの既知の概念が、存在する。１つの概念は、直接変換であり、複数の単色のＬＥＤからの光（ＲＧＢ、ＲＧＢＡ及びＲＧＣＢＡ；ここで、Ｒは赤色を示しており、Ｇは緑色を示しており、Ｂは青色を示しており、Ａは琥珀色を示しており、Cはシアン色を示している）が混合され、結果として白色を生じるものである。他の概念は、蛍光体変換であり、青色又は紫外線（ＵＶ）チップが、白色光を発するように蛍光体によって被覆されている。この蛍光体変換の取り組みは、最も一般的には、青色ＬＥＤに基づいている。黄色の蛍光体（通常、セリウムドープイットリウムアルミニウムガーネット又はＹＡＧ：Ｃｅ）と組み合わせられた場合、光は、人間の目に対して白色にみえる。他の取り組みは、スペクトルの近紫外領域において発光するＬＥＤを使用するものであり、この近紫外光は、白色光を生成するために多色の蛍光体を励起するのに使用される。
【０００４】
これらの概念の各々が、特定の有利な点及び不利な点を有している。たとえば、置き場、温度及び電流に対するＬＥＤの色の変化のために、全ての概念が、正確な色制御を必要としている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術は、複数の色制御システムを開示している。米国特許第７，００２，５４６Ｂ１号は、バックライトＬＣＤ表示要素と、輝度及び色度の色値に基づいて生成される光を制御するカラー制御ユニットとを有する色制御されているバックライト表示装置を開示している。前記ＬＥＤからの前記生成される光は、内部検出器によって検出され、前記内部検出器は、前記ＬＥＤと同じ前記プリント基板上に位置されており、プロセッサ及び制御ユニットに接続されている。前記制御ユニットは、前記光が混合装置を通過し、次いでＬＣＤ光出力装置に更に案内される前に、輝度及び色度に関して前記生成された光を調整する。当該表示装置内に前記光検出器を配することによって、前記生成された光の検出された色値は、ＬＥＤの温度及び電流のような、内部的な変動パラメータに関する情報を含んでいる。ＬＣＤ光出力装置の実際の出力光に関する情報は、前記制御ユニットにフィードバックされていない。従って、前記制御ユニットの調整は、むやみになされており、例えば、前記ＬＣＤ光出力装置の加齢のために、前記生成された光を変えるための関心は、払われていない。
【０００６】
本発明の目的は、従来技術の上述の不利な点を、少なくとも部分的に軽減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、添付の請求項１において規定されている本発明による色制御されている表示装置、及び添付の請求項９において規定されているバックライト色表示装置における光の生成の制御の方法によって達成される。
【０００８】
従って、本発明の第１の見地によれば、色制御されているバックライト表示装置は、表示要素及び第１の色レンダリング光学的要素を含む光出力ユニットと、複数の光源と、色制御ユニットと、第１の光混合装置と、色センサを含んでいる光検出ユニットとを有している。前記色制御ユニットは、予め規定されている公称色値及び検出された色値に基づいて、前記複数の光源によって生成された光を制御している。前記生成された光は、前記第１の光混合装置によって混合され、前記光出力ユニットを通過される。混合された前記生成された光は、前記検出された色値を生成する前記光検出ユニットによって検出される。前記光検出ユニットは、更に、色センサに入る光を、前記光出力ユニットを出る光に等しいように処理するための第２の色レンダリング光学的要素を有している。
【０００９】
前記生成された光の一部を、前記光出力装置を出る光に等しいように処理することによって、前記色制御ユニットは、観察者によって見られている前記生成された光の現実的な色値を受け取る。このことは、例えば、光及び／又はビニング効果を生成する光源の温度及び電流の変化によって生じる色の変化が、前記色制御ユニットにフィードバックされる前記生成された光の検出された色値に含まれるだけでなく、前記光出力ユニットの色レンダリン光学的要素によって生じる色値変更効果の予測にも含まれるという有利な点を提供する。前記従来技術において看過されていた事実は、前記光出力ユニット内の色レンダリング光学要素は、例えば、前記光学的要素の加齢及び前記光学的要素と前記光源の間の相互作用等により、前記表示器の出力光に影響を与えるということである。
【００１０】
この出願において、色値とは、前記出力光の、色（又は色特性）に関連した何らかの種類の便利な値でもあることに留意されたい。当業者であれば、どんな種類の値が便利かについて決定することができるが、幾つかの例としては、前記生成された光の色温度、Ｒ、Ｇ及びＢフィルタリングされた強度値である。
【００１１】
添付の請求項２に規定されている前記色制御されているバックライト表示装置の実施例によれば、前記第１の光混合装置は、混合された前記生成された光を前記第２の色レンダリング光学要素へ導くように延在している。従って、前記内部光検出器ユニットは、前記第２の色レンダリング光学要素を含んでおり、有利な仕方において位置決めされることができる。従って、不十分に位置決めされた光検出ユニットのために前記生成された混合された光の不実表示を検出する危険性は、低減される。
【００１２】
添付の請求項３に規定されている前記色制御されているバックライト表示装置の実施例によれば、前記第１の色レンダリング光学要素及び前記第２の色レンダリング光学要素は、同一のものである。このことは、前記生成された光の一部の処理の操作が、結果として、前記表示装置からの光出力の現実的な予測を生じることを保証している。本明細書において、「同一」とは、前記色レンダリング要素が、前記光を同じ仕方で扱い、典型的には、同じ種類の部分を有することを意味すると理解されている。しかしながら、当業者にとって明らかであるように、典型的には、前記第２の色レンダリング要素の大きさが、前記第１の色レンダリング要素の大きさに等しいことを意味するわけではない。逆に、前記第２の色レンダリング要素の大きさは、典型的には、前記第１の色レンダリング要素のうちのわずかな大きさである。
【００１３】
添付の求項４において規定されている前記色制御されているバックライト表示装置の実施例によれば、前記色センサは、内部のトゥルーカラーＲＧＢセンサ及び内部ＸＹＺセンサのうちの一方である。
【００１４】
添付の請求項５に規定されている前記色制御されているバックライト表示装置の実施例によれば、前記色センサは、主要な解像度を有する光学分光計である。
【００１５】
添付の請求項６に規定されている前記色制御されているバックライト表示装置の実施例によれば、前記色センサに到達する光を、観察者によって見られている前記表示装置からの実際の光出力に似させるための更なる処理は、第２の光混合装置によって達成される。前記第２の色レンダリング光学要素及び前記色センサは、前記第２の光混合装置の対向する側に配されている。
【００１６】
添付の請求項７に記載の前記色に制御されたバックライト表示装置の実施例によれば、前記第１の色レンダリング光学要素及び前記第２の色レンダリング光学要素は、色フィルタである。
【００１７】
添付の請求項８に記載の色制御されているバックライト表示装置の実施例によれば、前記第１の色レンダリング光学要素及び前記第２の色レンダリング光学要素は、蛍光体プレートである。
【００１８】
本発明の第２の見地によれば、バックライト色表示装置における光の生成を制御する方法は、添付の請求項９において規定されているように、
−  有色の光を生成するステップと、
−  生成された前記光を混合するステップと、
−  第１の光経路において、混合された前記生成された光の大部分を色レンダリング処理し、処理された前記光を、出力光として出力するステップと
−  予め規定されている公称色値及び検出された色値に基づいて、前記有色の光の生成を制御するステップと、
を有し、前記制御のステップは、
−  第２の光経路において、混合された前記生成された光の軽微な部分を、前記出力光に等しくなるように色レンダリング処理するステップと、
-  前記第２の光経路において、処理された混合された前記生成された光を検出するステップと、
−  検出された色値を生成するステップと、
−  前記検出された色値を前記予め規定されている公称値と比較するステップと、
−  前記検出された色値と前記予め規定されている値とが一致しない場合、前記検出された色値が前記予め規定されている公称色値に一致するように、生成された前記有色の光を調整するステップと、
を繰り返し的に有する。
【００１９】
従って、本発明のこの見地による方法のステップを実施することにより、表示装置の色制御は、前記生成された光の一部が、前記表示装置からの出力光と等しくなるように内部的に処理される仕方において管理されることができ、従って、前記生成された光に対する前記表示装置の前記光出力ユニットの影響を考慮に入れている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による表示装置のブロック図である
【図２】本発明による表示装置の実施例によるＬＣＤバックライト装置の断面である。
【図３】前記表示装置の他の実施例による遠隔蛍光体ＬＣＤバックライト装置の断面である。
【図４】本発明によるバックライト色表示装置における光の生成の制御の方法の単純化されているフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
上述の及び更なる目的、有利な点、並びにフィーチャは、以下に記載される実施例を参照して、明らかになり、説明されるであろう。
【００２２】
本発明及び多くの有利な点は、説明のために一部の非限定的な実施例を示している添付の模式的な図面に関連して以下で更に詳細に記載される。
【００２３】
全ての図は、非常に模式的なものであり、縮尺で描かれているわけではない。これらは、本発明を説明するのに必要である部分のみを示しているものであり、他の部分は、省略されている又は単に示唆されている。
【００２４】
図１は、本発明による色制御されているバックライト表示装置の全体的な構造を示している。表示装置１００は、複数の光源１０３と、発せられる+光を予め規定されている公称色値及び検出された色値に基づいて制御する光源１０３に接続されている色制御ユニット１０４とを有している。色制御ユニット１０４は、光源１０３を個々に駆動する手段を有している。
【００２５】
表示装置１００は、更に、光源１０３の前に配置されている光混合装置１０２であって、生成された前光を混合し、前記生成された光を光出力ユニット１０１に導く光混合装置１０２を有している。
【００２６】
光出力ユニット１０１は、第１の色レンダリング光学要素１０５及び表示要素１０６を有しており、これらの要素、即ち１０５及び１０６は、どのような特定の光生成の概念が、表示装置１００において利用されているかに依存して、色レンダリング要素１０５が光混合装置１０２に面しているか又は表示要素１０６が光混合装置１０２に面しているかのいずれかにおいて配されることができる。
【００２７】
前記生成された光は、光出力ユニット１０１を通って、結果として、表示装置１００の前で観察者によって見られるような出力光を生じる。表示装置１００は、光混合装置１０２からの混合された光の一部を検出するように、光混合ユニット１０２に関連して、表示装置１００内に配されている内部光検出ユニット１０７を更に有している。
【００２８】
光検出ユニット１０７は、色制御ユニット１０４に接続されている。
【００２９】
観察者によって見られる、生成された出力光の現実的な軽量（metric）を検出するように、検出ユニット１０７は、色センサ１０８と、色センサ１０８に入る光を前記出力光に等しいように処理する第２の色レンダリング光学要素１０９とを有している。光検出ユニット１０７は、検出された色値を生成し、前記検出された色値は、次いで、前記生成された混合された光のフィードバック色値として色制御ユニット１０４に供給される。
【００３０】
色制御ユニット１０４は、検出された色値と前記予め規定されている公称色値とを比較する手段を含んでおり、この手段は、例えば、比較器回路１１０である。この公称色値と前記検出された色値とが一致しない場合、色制御ユニット１０４は、これに応じて、この違いを消し去るように光源１０３の駆動信号を調整する。
【００３１】
前記表示装置の断面の低い部分のみを示している図２にあるような、色制御されているバックライト表示装置２００の第１実施例において、表示装置２００は、ＲＧＢフィルタと光源としての複数の蛍光体変換ＬＥＤ（ｐｃＬＥＤ）２０３ａ―２０３ｘとに基づいた光生成の概念を利用している。前記生成された光は、光源２０３と光出力ユニット２０１との間に配されている光混合ガイド、即ち拡散光ガイド２０２において混合され、均一化される。混合された前記光の主な部分は、光出力ユニット２０１を通過する。この実施例において、光出力ユニットの表示要素は、ＬＣＤピクセルマトリックス２０５であり、色レンダリング光学要素２１１は、ＲＧＢフィルタ２０６から構成されている。
【００３２】
この生成された混合された光の一部は、色制御ユニット１０４（図２において省略されている）にフィードバック値を供給する光検出ユニット２０７に入力される。この実施例において、拡散光ガイド２０２は、前記生成された混合された光の一部を光検出ユニット２０７へ導くように延在している。この延在部の形は、前記光検出ユニットの詳細な位置決めに関してカスタマイズされる。
【００３３】
この実施例において、光検出ユニット２０７は、トゥルーカラーＲＧＢセンサ２０８と、第２の色レンダリング光学要素としてのＲＧＢフィルタ２０９と、及び第２の光混合装置、即ち第２の拡散光ガイド２１０とを有している。ＲＧＢフィルタ２０９及びトゥルーカラーＲＧＢセンサ２０８は、第２の光混合装置２１０の対向する側に配されている。代替的な実施例において、第２の光混合装置２１０は、半透明なブロックとして実現される。必要な場合、色センサ２０８に到達する光の予め規定されている指向性は、ＲＧＢフィルタ２０９の設計において考慮される。ＲＧＢセンサの狭ビームの要件は、トゥルーカラーＲＧＢセンサの前に配されている付加的なコリメータ構造を介して実現されることができる。
【００３４】
図２に示されている表示装置の実施例において、第２の色レンダリング要素、即ちＲＧＢフィルタ２０９は、第１の色レンダリング要素２１１、即ちＲＧＢフィルタ２０６と同一であるように選択される。更に詳細には、第１の色レンダリング要素２１１及び第２の色レンダリング要素２０９の対応する部分は、同じ種類のものであり、第２の色レンダリング要素２０９の大きさは、第１の色レンダリング要素２１１の大きさのごくわずかなものである。このことの目的は、前記生成された混合された光の前記検出された色値を、表示装置からの出力光に等しいように処理することにある。
【００３５】
前記表示装置の断面の低い部分が示されている図３にあるような、色制御されているバックライト表示装置３００の第２の実施例において、前記表示装置は、遠隔蛍光体の技術に基づいた光生成の概念を利用している。前記装置内の複数の光源３０３は、青色ＬＥＤ３０３ａ―３０３ｘから構成されている。次いで、生成された光は、ＬＥＤ３０３ａ―３０３ｘと光出力ユニット３０１との間に配されている光混合ガイド、即ち拡散光ガイド３０２において混合され均一化される。次いで、混合された光の主な部分は、光出力ユニット３０１を通過する。この実施例において、光出力ユニット３０１の表示要素は、ＬＣＤピクセルマトリックス３０５であり、第１の色レンダリング光学要素３１１は、ＲＧ蛍光体プレート３０６及び透明なウィンドウ３１２から構成されている。
【００３６】
生成された混合された光の一部は、色制御ユニット１０４（図３において図示略）にフィードバックされる検出値を生成する光検出ユニット３０７に供給される。上述したように、このことは、有利には、延在ライトガイド３０２によって行われる。
【００３７】
この実施例において、光検出ユニット３０７は、トゥルーカラーＲＧＢセンサ３０８と、第２の色レンダリング光学要素として透明なウィンドウ３１３と組み合わされているＲＧ蛍光体プレート３０９と、第２の光混合装置、即ち第２の拡散光ガイド３１０とを有する。透明ウィンドウ３１１と組み合わされているＲＧ蛍光体プレート３０９と、トゥルーカラーＲＧＢセンサ３０８とは、第２の光混合装置３１０の対向する側に配されている。
【００３８】
本発明の他の実施例によれば、この色センサは、ＸＹＺセンサを使用することによって実現される。他の種類の等価な色センサを使用している本発明の実施例も、本発明の範囲内にあることを理解すべきである。
【００３９】
図３に示されている実施例において、第２の色レンダリング要素、即ち透明ウィンドウ３１３と組み合わされているＲＧ蛍光体プレート３０９は、第１の色レンダリング要素３１１、即ちＲＧ蛍光体プレート３０６及び透明なウィンドウ３１２と同一であるように選択される。このことの目的は、前記生成された混合された光の前記検出された色値を、前記表示装置からの出力光に等しくなるように処理することである。
【００４０】
ＲＧＢフィルタ及びＲＧ蛍光体プレート以外の色レンダリング要素の種類も、可能であり、本発明の範囲内にある。
【００４１】
図４に示されているように、本発明の更なる見地は、色制御されている表示装置における光生成の制御の方法である。上述（図１）のような、バックライト色表示装置１００を色制御する方法の実施例において、当該方法は、図４を参照して後述されるようなステップを有する。
【００４２】
ステップ４００において、色制御ユニット１０４は、予め規定されている公称色値Ｃｎｏｍを有しており、色光源１０３に対する駆動電圧をＣｎｏｍに基づいて設定する。次いで、ステップ４０１において、生成された光は、光混合ユニット１０２において混合され、この後、混合された前記光の大部分は、光出力１０１を通過され、結果として出力光を得る。ステップ４０２において、前記混合生成された光の一部は、前記表示装置からの出力光に等しくなるように、別個の光経路において色レンダリング処理がなされる。この処理の操作は、色レンダリング光学要素１０９によって実行される。
【００４３】
ステップ４０３において、処理された前記光の検出された色値Ｃｄｅｔは、色センサ１０８によって生成され、この検出された値は、色制御ユニット１０４に供給される。
【００４４】
ステップ４０４は、検出された色値Ｃｄｅｔと予め規定されている公称色値Ｃｎｏｍとの比較を含んでおり、色制御ユニット１０４によって実行される。ＣｄｅｔがＣｎｏｍに等しい場合、この方法は上記のように、ステップ４００に戻り、ステップ４００〜４０４を繰り返す、又はＣｄｅｔがＣｎｏｍと一致しない場合、ステップ４０５において、色源の駆動は、検出された色値Ｃｄｅｔを前記予め規定されている公称色値Ｃｎｏｍと一致させるように、有色光を生成するように調整される。この後、当該方法は、ステップ４０１に戻り、上述のように、ステップ４０１〜４０４にわたって継続する。
【００４５】
当業者に知られているように、検出された色値Ｃｄｅｔと所定の公称色値Ｃｎｏｍとの一致は、典型的には、或る許容範囲においてのみ可能である。
【００４６】
本発明による色制御技術は、例えば、ＲＧＢ、ＲＧＢＡ及びＲＧＣＢＡのＬＥＤ、直青色ＬＥＤと組み合わされた遠隔蛍光体ＲＧ、直青色ＬＥＤと組み合わされた蛍光体変換ＲＧ、直ＲＧＢのＬＥＤと組み合わされた蛍光体白、並びにＵＶ若しくは赤外線励起蛍光体のシステムに基づく直接的変換のような、様々な光の生成の概念にあてはまるものである。
【００４７】
光生成の概念において、ＬＥＤ以外の光源も可能であり、本発明の範囲内にある。
【００４８】
この色制御技術は、例えば、店舗及び家等における広域照明タイル及び平坦な光源のような、汎用照明にも適用される。
【００４９】
本発明は、好ましい実施例に関連して記載されたが、当業者にとって、添付請求項によって規定されている本発明の範囲を逸脱することなく、幾つかの変形を考えることができることは明らかである。
【００５０】
この出願の目的、特に添付の請求項に関連して、当業者にとっては明らかであるように、「有する」という語の使用は、他の構成要素又はステップの存在を排除するものではなく、単数形の構成要素は、複数のこのような構成要素を排除するものではないことに留意されたい。
【図１】
2010517071.tif 000003
【図２】
2010517071.tif 000004
【図３】
2010517071.tif 000005
【図４】
2010517071.tif 000006
【国際調査報告】
2010517071.tif 000007
2010517071.tif 000008