JP5366142B2 - 液晶ディスプレイ装置および発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶ディスプレイ装置などの発光装置等に関するものであり、特に複数色の光源の発光強度を検出して発光バランスを制御する技術に関するものである。

液晶ディスプレイ装置などの発光装置としては、３原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光をそれぞれ発する３種類のＬＥＤを用い、これら３種類のＬＥＤの発したＲ、Ｇ、Ｂの光を混色することによって白色光を得るものがある。これらＬＥＤの発光色は、温度変化、経年変化などによりずれるため、これを補償して本来の白色光を保つように、フィードバック制御が行われている。

たとえば、特許文献１や特許文献２では、Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤそれぞれの発光色を検出するカラーセンサを設け、色毎の発光強度を得ている。Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれにつき、検出した発光強度が所望の発光強度となるように、ＬＥＤの発光強度をフィードバック制御している。

しかしながら、上記特許文献１や２の技術では、制御のために高価なカラーセンサが必要であり構成が複雑になるという問題があった。

この問題に対し、特許文献３では、安価な制御を行うために、カラーセンサに代えて色を区別せずに光の強さを検出する光センサを一つ設け、Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤを全て点灯した時の発光強度と、Ｒ、Ｇ、Ｂのうちの一つを順次消灯した時の発光強度を測定し、前者と後者の発光強度の差に基づき、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの発光強度に基づいてフィードバック制御することが提案されている。
特開２００７−１２３１５３（図１） 特開２００８−２１０８５３（図１、段落［００１９］〜［００２１］） 特開２００７−２１４０５３

しかしながら、特許文献３における発光強度の取得については、測光処理回路は、測光制御信号回路からのトリガ信号にしたがい、トリガ信号を受けた時点における光センサからの出力信号を取り込み、増幅アンプやＡ／Ｄ変換器などの必要な回路要素で取得する記載があるが（段落［００８４］参照）、ＬＥＤの発光時間は時間に対して線形ではないことから、Ａ／Ｄ変換器だけ（瞬間の発光強度を検出する）ではセンサの出力する信号を確実に捕捉できない問題がある。

そのような中で、出願人は、混色されたＬＥＤの単位発光期間（ＰＷＭ調光周期）の発光強度を取得することとし、光センサとＡ／Ｄ変換器との間にサンプル・ホールド回路を設けたが（図１３Ａ）、例えば、赤色、緑色、青色の各ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）調光パルスのデューティが異なる白色光の発光強度を取得する場合には、赤色、緑色、青色のＰＷＭ調光パルスの立下がりが不揃いなることから、サンプル・ホールド回路の積分器に入力される光センサからの電圧を正確に取得できない、ということが判明した（図１３Ｂ）。特に、４０００Ｋや１００００Ｋなど、ＰＷＭ調光パルスのデューティがばらつく色温度に設定した場合に取得の精度が悪化する。その原因は、一色点灯期間ｄ３の電圧が直前にコンデンサＣ にチャージされた電圧（三色点灯期間ｄ１＋二色点灯期間ｄ２）より低くなるため、コンデンサＣへの充電が行われなくなることが考えられる。

本発明は、本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、安価な制御を行うために１つの光センサを用い、かつＬＥＤの単位発光期間（ＰＷＭ調光周期）で赤色、緑色、青色の各ＰＷＭ調光パルスのデューティが異なっていても、精度よく各色の発光強度を検出して制御することのできる液晶ディスプレイ装置および発光装置を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
（１）液晶ディスプレイ装置は、
液晶パネル部と、
赤色光源と、緑色光源と、青色光源とを有し、各光源を混色させて白色光化し、前記液晶パネル部のバックライトとして機能する発光部と、
前記発光部の発光強度を検出する光センサと、
互いに立ち上がりの揃えられた各ＰＷＭ調光パルスに基づき、前記発光部に対し第一のＰＷＭ調光周期間で前記赤色光源、前記緑色光源、前記青色光源を点灯させた第一の状態、第二のＰＷＭ調光周期間で一種類の光源だけを消灯させた第二の状態、第三のＰＷＭ調光周期間で第二の状態のときに消灯させたものと異なる一種類の光源だけを消灯させた第三の状態となるように点灯制御するとともに、前記光センサの後段に接続された積分器を含み、この積分器で前記各状態における発光部のＰＷＭ調光周期間の発光強度を積分する光源選択検出手段と、
前記各状態において前記積分器で積分されたＰＷＭ調光周期間の発光強度に基づいて各光源が所望の発光強度になるように前記発光部を制御する発光制御手段とを備え、
前記光源選択検出手段は前記光センサと前記積分器との間に接続される信号反転増幅器を有し、
さらに前記信号反転増幅器は前記光センサの出力信号に基づきＰＷＭ調光周期間における前記積分器への入力電圧を段階的に上昇して行くように反転増幅して前記積分器に出力する、
ことを特徴とする。

これにより、積分器に印加される電圧が徐々に高くなるように制御され、積分器が確実にＰＷＭ調光周期間あたりの混色された光源の発光強度を捕捉できる。従い、性能の低い光センサを用いても、正確な色バランス制御を実現することができる。

（２）発光装置は、
少なくとも二色の光源を有し、各光源を混色させて所定の色で発光する発光部と、
前記発光部の発光強度を検出する光センサと、
互いに立ち上がりの揃えられた各ＰＷＭ調光パルスに基づき、前記発光部に対し第一のＰＷＭ調光周期間で全ての色の光源を点灯させた第一の状態、第二のＰＷＭ調光周期間で一種類の光源だけを消灯させた第二の状態となるように点灯制御するとともに、前記光センサの後段に接続された積分器を含み、この積分器で前記各状態における発光部のＰＷＭ調光周期間の発光強度を積分する光源選択検出手段と、
前記各状態において前記積分器で積分されたＰＷＭ調光周期間の発光強度に基づいて各光源が所望の発光強度になるように前記発光部を制御する発光制御手段とを備える発光装置であって、
前記光源選択検出手段は前記光センサと前記積分器との間に接続される信号反転増幅器を有し、
さらに前記信号反転増幅器は前記光センサの出力信号に基づきＰＷＭ調光周期間における前記積分器への入力電圧を段階的に上昇して行くように反転増幅して前記積分器に出力する、
ことを特徴とする。

これにより、積分器に印加される電圧が徐々に高くなるように制御され、積分器が確実にＰＷＭ調光周期間あたりの混色された光源の発光強度を捕捉できる。従い、性能の低い光センサを用いても、正確な色バランス制御を実現することができる。

（３）液晶ディスプレイ装置は、
液晶パネル部と、
赤色光源と、緑色光源と、青色光源とを有し、各光源を混色させて白色光化し、前記液晶パネル部のバックライトとして機能する発光部と、
前記発光部の発光強度を検出する光センサと、
互いに立ち下がりの揃えられた各ＰＷＭ調光パルスに基づき、前記発光部に対し第一のＰＷＭ調光周期間で前記赤色光源、前記緑色光源、前記青色光源を点灯させた第一の状態、第二のＰＷＭ調光周期間で一種類の光源だけを消灯させた第二の状態、第三のＰＷＭ調光周期間で第二の状態のときに消灯させたものと異なる一種類の光源だけを消灯させた第三の状態となるように点灯制御するとともに、前記光センサの後段に接続された積分器を有し、この積分器で前記各状態における発光部のＰＷＭ調光周期間の発光強度を積分する光源選択検出手段と、
前記各状態において前記積分器で積分されたＰＷＭ調光周期間の発光強度に基づいて各光源が所望の発光強度になるように前記発光部を制御する発光制御手段とを備え、
前記光センサの出力信号に基づきＰＷＭ調光周期間における前記積分器への入力電圧は段階的に上昇して行くように変化する、
ことを特徴とする。

これにより、積分器に印加される電圧が徐々に高くなるように制御され、積分器が確実にＰＷＭ調光周期間あたりの混色された光源の発光強度を捕捉できる。従い、性能の低い光センサを用いても、正確な色バランス制御を実現することができる。

（４）発光装置は、
少なくとも二色の光源を有し、各光源を混色させて所定の色で発光する発光部と、
前記発光部の発光強度を検出する光センサと、
互いに立ち下がりの揃えられた各ＰＷＭ調光パルスに基づき、前記発光部に対し第一のＰＷＭ調光周期間で全ての色の光源を点灯させた第一の状態、第二のＰＷＭ調光周期間で一種類の光源だけを消灯させた第二の状態となるように点灯制御するとともに、前記光センサの後段に接続された積分器を有し、この積分器で前記各状態における発光部のＰＷＭ調光周期間の発光強度を積分する光源選択検出手段と、
前記各状態において前記積分器で積分されたＰＷＭ調光周期間の発光強度に基づいて各光源が所望の発光強度になるように前記発光部を制御する発光制御手段とを備え、
前記光センサの出力信号に基づきＰＷＭ調光周期間における前記積分器への入力電圧は段階的に上昇して行くように変化する、
ることを特徴とする。

これにより、積分器に印加される電圧が徐々に高くなるように制御され、積分器が確実にＰＷＭ調光周期間あたりの混色された光源の発光強度を捕捉できる。従い、性能の低い光センサを用いても、正確な色バランス制御を実現することができる。

なお、この実施形態において、
「単位発光期間」は、図６のＰＷＭ調光周期Ｈがこれに対応する。

「光源選択検出手段」は、具体的には、図５のステップＳＴ２〜ＳＴ４、ＳＴ６〜ＳＴ８によって実現されるマイクロコンピュータ７０の機能および図２のＰＷＭ生成回路２０、電流・電圧変換器３０、前段増幅器４０、サンプル・ホールド回路５０、後段増幅器６０、Ａ／Ｄ変換器７１がこれに対応する。なお、「互いに立ち下がりの揃えられた各ＰＷＭ調光パルス」の場合は、ＰＷＭ生成回路２０、電流・電圧変換器３０およびマイクロコンピュータ７０に代わり、図１１のＰＷＭ生成回路２００、電流・電圧変換器３００およびマイクロコンピュータ７００が適用される。なお、ステップＳＴ２〜ＳＴ４、ＳＴ６〜ＳＴ８の機能については、論理回路によってハードウェアのみで構成してもよい。

「発光制御手段」は、具体的には、図５のステップＳＴ９〜ＳＴ１３によって実現されるマイクロコンピュータ７０（７００）の機能、ＰＷＭ生成回路２０（２００）がこれに対応する。なお、ステップＳＴ９〜ＳＴ１３も論理回路によってハードウェアのみで構成してもよい。

「信号反転増幅器」は、具体的には、図２Ａの電流・電圧変換器３０がこれに対応する。

「発光強度」は、発光強度の絶対値だけではなく、最大値との比などの相対値も含む概念である。

［第一の実施形態］
本発明を液晶ディスプレイ装置に適用させた第一の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

１−１．機能ブロック図
図１に、この発明の第一の実施形態による液晶ディスプレイ装置１の機能ブロックを示す。

この液晶ディスプレイ装置１は、液晶パネル部２、発光部１０、光センサＰＤ、光源選択検出手段Ａおよび発光制御手段Ｂを有している。液晶パネル部２は、ビデオ信号を入力し画像を表示するものである。発光部１０は、赤色光源１１、緑色光源１２、青色光源１３を有し、各光源を混色させて白色光化し、液晶パネル部２のバックライトとして機能する。

光源選択検出手段Ａは、互いに立ち上がりの揃えられた各ＰＷＭ調光パルス各ＰＷＭ調光パルスに基づき、第一の単位発光期間で赤色光源１１、緑色光源１２、青色光源１３を全て点灯させた第一の状態、第二の単位発光期間で一種類の光源だけを消灯させた第二の状態、第三の単位発光期間で第二の状態のときに消灯させたものと異なる一種類の光源だけを消灯させた第三の状態となるように点灯制御を行う。さらに、光源選択検出手段Ａは、信号反転増幅器３０と積分器５１を有し、第一、第二、第三の各状態において、信号反転増幅器３０が光センサＰＤからの出力を受けて反転増幅し、この反転増幅したものを積分器５１が積分することで発光強度を取得する。

発光制御手段Ｂは、第一、第二、第三の各状態において検出された発光強度に基づいて、赤色光源１１、緑色光源１２、青色光源１３のそれぞれの発光強度を算出する。すなわち、第一の状態での発光強度から第二の状態での発光強度を減じて、第二の状態で消灯させた光源の発光強度を算出する。また、第一の状態での発光強度から第三の状態での発光強度を減じて、第三の状態で消灯させた光源の発光強度を算出する。さらに、第一の状態での発光強度から上記にて算出した二種類の光源の発光強度を減じて、残りの光源の発光強度を算出する。

発光制御手段Ｂは、このようして算出した赤色光源１１、緑色光源１２、青色光源１３のそれぞれの発光強度が、それぞれの所望の発光強度になるように、赤色光源１１、緑色光源１２、青色光源１３の発光強度をフィードバック制御する。よって、バックライト光源の発光色を白に保つように制御を行うことができる。

１−２．回路構成例
図２に、図１の液晶ディスプレイ装置の具体的な回路構成例を示す。図２において、図１の構成要素と対応する構成要素には同一の符号を付している。図２において、１は、液晶ディスプレイ装置を示す。液晶ディスプレイ装置１は、液晶パネル部２と、この液晶パネル部２を背面から照射する発光部１０と、この発光部１０を駆動するＬＥＤ駆動回路３と、このＬＥＤ駆動回路３に調光パルスＳ１を供給するＰＷＭ生成回路２０と、この発光部１０の発光強度を検出する光センサＰＤと、この光センサＰＤが検出した信号を反転増幅する電流・電圧変換器（信号反転増幅回路）３０と、この電流・電圧変換器３０が出力した信号を増幅する前段増幅器４０と、この前段増幅器４０が増幅した信号をサンプル・ホールドするサンプル・ホールド回路５０と、このサンプル・ホールド回路５０が取得した信号を増幅する後段増幅器６０と、装置１全体の制御を統括するマイクロコンピュータ７０などを備える。

ここでは、液晶パネル部２は周知なものを用いることができるので、その構成についての説明は省略する。

発光部１０は、赤色ＬＥＤ１１、緑色ＬＥＤ１２、および青色ＬＥＤ１３を有し、これら三色のＬＥＤを発光させることにより混色された白色光を生成し、液晶パネル部２を照射するものである。発光部１０の詳細を図３に示す。図３Ａは断面図である。この発光部１０は、光を散乱させる拡散シート、プリズムシート１４、光の通路となるガイドプレート１５の短辺部の一方端には、単位セルあたり赤色ＬＥＤ１１が1個、緑色ＬＥＤ１２が１個、青色ＬＥＤ１３が１個組み込まれたものが多数設けられている。

この実施形態では、短辺部に赤色ＬＥＤ１１、緑色ＬＥＤ１２、青色ＬＥＤ１３を設けているが、長辺部に設けてもよい。また、ガイドプレート１５を設けずに、プリズムシート１４の裏側に赤色ＬＥＤ１１、緑色ＬＥＤ１２、青色ＬＥＤ１３を設けた直下型の構成としてもよい。

光センサＰＤは、図３Ａに示すように、反射板１６の一部分に貫通孔１６ａが設けられた後部に備えている。この光センサＰＤは、特定の波長の光のみを検出するものではなく、所定の波長範囲にわたる発光強度を検出するもので、いわゆる光センサや照度センサと呼ばれるフォトダイオードである。従い、カラーセンサよりも安価なものとなる。

図２のＰＷＭ生成回路２０は、マイクロコンピュータ７０の内部に備えることも考えられるが、マイクロコンピュータ７０の負担を少なくするためにＦＰＧＡ
(Field Programmable Gate Array)に組み込まれている。詳細には、図４に示すように、シリアル・インターフェース部２１、パルス幅用設定レジスタ２２、カウントクロック（基準クロック）ＣＬＫ、調光周期情報設定部２３、カウンタ２４、赤色調光用カウントコンパレータ２５、緑色調光用カウントコンパレータ２６、青色調光用カウントコンパレータ２７等を備える。

パルス幅用設定レジスタ２３は、マイクロコンピュータ７０から出力されたデューティ情報Ｒｄｕｔｙ、Ｇｄｕｔｙ、Ｂｄｕｔｙ（各１４ｂｉｔ）を格納する。なお、このデューティ情報Ｒｄｕｔｙ、Ｇｄｕｔｙ、Ｂｄｕｔｙは、赤色ＬＥＤ１１、緑色ＬＥＤ１２、青色ＬＥＤ１３をＰＷＭ制御する際において、パルス幅を設定するために用いられる。

調光周期情報設定部２３は、カウントクロックＣＬＫを分周したパルスに基づいて生成しカウントアップ周期情報としてカウンタ２４のＰＷＭパルス周期設定レジスタに設定する。

カウンタ２４は、例えばカウントクロックＣＬＫを２０ＭＨｚに、カウントアップ周期を１ｋＨｚに設定されている。なお、このカウントアップ周期は、ＬＥＤの単位発光期間となるＰＷＭ調光周期Ｈに相当する値が設定されている。従い、カウンタ２４は、ＰＷＭ調光周期Ｈ分のカウントクロックＣＬＫをカウントするとカウント値を自動的にリセットすることなる。

赤色調光用カウントコンパレータ２５赤色調光用カウントコンパレータ２５は、パルス幅設定レジスタ２２に格納されたデューティ情報Ｒｄｕｔｙを閾値としてカウンタ２４のカウント値と比較し、ＬＥＤ駆動回路３に対し、カウント値が閾値を超えていない場合は「Ｈｉｇｈレベル」を出力し、閾値を越えると「Ｌｏｗレベル」を出力する。同様にして、緑色調光用カウントコンパレータ２６は、パルス幅設定レジスタ２２に格納されたデューティ情報Ｇｄｕｔｙを閾値としてカウンタ２４のカウント値と比較し、ＬＥＤ駆動回路３に対し、カウント値が閾値を超えていない場合は「Ｈｉｇｈレベル」を出力し、閾値を越えると「Ｌｏｗレベル」を出力し、青色調光用カウントコンパレータ２７は、パルス幅設定レジスタ２２に格納されたデューティ情報Ｂｄｕｔｙを閾値としてカウンタ２４のカウント値と比較し、ＬＥＤ駆動回路３に対し、カウント値が閾値を超えていない場合は「Ｈｉｇｈレベル」を出力し、閾値を越えると「Ｌｏｗレベル」を出力する。

このようにして、赤色調光用カウントコンパレータ２５、緑色調光用カウントコンパレータ２６、青色調光用カウントコンパレータ２７から出力された信号がそれぞれ赤色ＰＷＭ調光パルスＳ１ｒ、緑色ＰＷＭ調光パルスＳ１ｇ、青色ＰＷＭ調光パルスＳ１ｂとなってＬＥＤ駆動回路３に供給される。なお、カウンタ２４のカウント値に基づいて、各ＰＷＭ調光パルスＳ１ｒ、Ｓ１ｇ、Ｓ１ｂが生成されるため、ＰＷＭ調光パルスＳ１ｒ、Ｓ１ｇ、Ｓ１ｂの各波形の立ち上がり（Ｌｏｗレベル→Ｈｉｇｈレベル）は揃うことになる（図２、図４参照）。

ＬＥＤ駆動回路３は、ＰＷＭ生成回路２０からのＰＷＭ調光パルスＳ１ｒ、Ｓ１ｇ、Ｓ１ｂを受け、赤色のためのＰＷＭ調光パルスＳ１ｒがＨｉｇｈレベルの期間のみ、赤色ＬＥＤ１１を点灯させる。同様に、緑色のためのＰＷＭ調光パルスＳ１ｇがＨｉｇｈレベルの期間のみ、緑色ＬＥＤ１２を点灯させる。同様に、青色のためのＰＷＭ調光パルスＳ１ｂがＨｉｇｈレベルの期間のみ、青色ＬＥＤ１３に与えて点灯させる。

電流・電圧変換器３０は、オペアンプ３１、帰還抵抗Ｒ１で構成され、オペアンプ３１の非反転増幅端子（＋）には、電源（＋３．３Ｖ）と光センサＰＤのカソードが接続され、反転入力端子（−）には、光センサＰＤのアノードと、他端が出力端子に接続された帰還抵抗Ｒ１が、接続されている。このような構成をとることで、光センサＰＤに流れる電流を電圧に変換し（図２のＳ２）、これを反転増幅して出力することができ、信号反転増幅器の機能を果たしている（図２のＳ３）。

前段増幅器４０は、オペアンプ４１、抵抗Ｒ２、帰還抵抗Ｒ３で構成され、オペアンプ４１の非反転増幅端子（＋）には、電流・電圧変換器３０の出力端子と接続され、反転入力端子（−）には、他端が接地された抵抗Ｒ２と他端が出力端子に接続された帰還抵抗Ｒ３に接続されている。このような構成をとることで電流・電圧変換器３０から出力された信号を増幅させて出力する。

ここで電流・電圧変換器３０の後段に前段増幅器４０を配置した理由を説明する。積分器５１に入力する電圧をＶｉｎ、出力する電圧をＶｏｕｔとすると、次式の関係が成り立ち、積分器５１に積分される電圧は図８に示すように指数関数的に上昇する。
Ｖｏｕｔ＝（１−ｅ^（−ｔ／ＣＲ））＊ Ｖｉｎ

光センサＰＤの光量を積分器５１でリニアリティを保って出力するには、チャージ時間に対する出力電圧上昇の傾きがリニアリティを保った領域で使用する必要がある。例えば、図８に示すように、電流・電圧変換器３０の出力電圧を３．３Ｖ（Ｖｉｎ）とし、その電圧値に基づいて積分器５１を駆動した場合、１Ｖ以下の電圧でしかリニアリティを維持することができないから（図８領域Ｆ）、積分器５１でのダイナミックレンジが小さくなってしまう。従い、前段増幅器４０により、電流・電圧変換器３０からの電圧値Ｖｉｎを大きくして積分器５１のダイナミックレンジを確保する必要がある。従い、電流・電圧変換器３０から出力された信号を増幅させて出力する必要がある。
また、積分器５１の時定数を小さくしてリニアリティが取れない領域（図８領域Ｇ）でサンプル・ホールドを行なうと積分器５１の電圧上昇の傾きが時間によって違うので発光強度のリニアリティが取れない。

サンプル・ホールド回路５０は、第一の電子スイッチＳＷ１、第二の電子スイッチＳＷ２、積分器５１とから構成され、積分器４１には回路抵抗Ｒ４とコンデンサＣ備える。コンデンサＣは、光センサＰＤが出力する光量を蓄積するものであり、第一の電子スイッチＳＷ１、第二の電子スイッチＳＷ２がマイクロコンピュータ７０からのサンプル・ホールド信号ＳＨ１、ＳＨ２によりオン、オフされことにより、ＬＥＤ光源の単位発光期間（ＰＷＭ調光周期）における発光強度を積分する。

後段増幅器６０は、オペアンプ６１、抵抗Ｒ５、帰還抵抗Ｒ６とから構成され、サンプル・ホールド回路５０のコンデンサＣに蓄積された光量を増幅するものである。

マイクロコンピュータ７０は、Ａ／Ｄ変換器７１、基準情報格納部７２、出力情報格納部７３、演算処理部７４、カウンタ７５等を備えている。基準情報格納部７２には、三刺激値Ｘｒｅｆ，Ｙｒｅｆ、Ｚｒｅｆが記憶されており、その値から演算回路７４で赤色ＬＥＤ１１の所望の発光強度、緑色ＬＥＤ１２の所望の発光強度、青色ＬＥＤ１３の所望発光強度が式１から算出される。出力情報格納部７３は、赤色ＬＥＤ１１に対応するデューティ情報Ｒｄｕｔｙ、緑色ＬＥＤ１２に対応するデューティ情報Ｇｄｕｔｙ、青色ＬＥＤ１３に対応するデューティ情報Ｂｄｕｔｙ等が格納されている。

これらデューティ情報Ｒｄｕｔｙ、Ｇｄｕｔｙ、Ｂｄｕｔｙは、それぞれ赤色ＰＷＭ調光パルスＳ１ｒ、緑色ＰＷＭ調光パルスＳ１ｇ、青色ＰＷＭ調光パルスＳ１ｂのオン期間を決定するものである。従い、デューティ情報Ｒｄｕｔｙ、Ｇｄｕｔｙ、Ｂｄｕｔｙを変更することにより、各ＬＥＤの発光時間を制御することができる。発光時間を短くすれば人間の目が感じる発光強度は小さくなる。これにより、各色のバランスを調整することができる。なお、この実施形態では、調光パルスＳ１の周期数を１ｋＨｚとした（前述したＰＷＭ生成回路２０におけるカウンタ２４のカウントアップ周期に設定）。

サンプル・ホールド信号ＳＨ１、ＳＨ２は、サンプル・ホールド回路５０のコンデンサＣを充放電させる信号であり、ＰＷＭ生成回路２０が出力する緑色ＰＷＭ調光パルスＳ２ｇとは同期している。なお、緑色ＰＷＭ調光パルスＳ１ｇに同期させたのは、後述のように緑色ＰＷＭ調光パルスＳ１ｇは毎周期オンとなるからである。ＬＥＤ光源の単位発光期間（ＰＷＭ調光周期）における発光強度を検出する。

光センサＰＤの検出出力は、電流・電圧変換器（信号反転増幅器）３０、前段増幅器４０、サンプル・ホールド回路５０、後段増幅器６０を経て、マイクロコンピュータ７０に与えられる。マイクロコンピュータ７０は、ＰＷＭ生成回路２０に指令を与えて、第一の単位発光期間内で赤色ＬＥＤ１１、緑色ＬＥＤ１２、青色ＬＥＤ１３の全てが点灯している第一の状態、第二の単位発光期間内で赤色ＬＥＤ１１だけを消灯してシアン光とした第二の状態、第三の単位発光期間内で青色ＬＥＤ１３だけを消灯してイエロー光とした第三の状態とし、それぞれの状態における光センサＰＤからの出力を発光強度のディジタルデータとして取得する。

さらに、マイクロコンピュータ７０の演算回路部７４は、第一の状態、第二の状態、第三の状態における発光強度に基づいて、赤色ＬＥＤ１１の発光強度、緑色ＬＥＤ１２の発光強度、青色ＬＥＤ１３の発光強度を算出する。一方、基準情報格納部７２には、ユーザによって設定された三刺激値Ｘｒｅｆ，Ｙｒｅｆ、Ｚｒｅｆが記憶されており、その値から演算回路７４で赤色ＬＥＤ１１の所望の発光強度、緑色ＬＥＤ１２の所望の発光強度、青色ＬＥＤ１３の所望発光強度が後述する式１から算出される。

マイクロコンピュータ７０の演算回路７４は、色毎に所望の発光強度と計測した測定発光強度とを比較し、両者が等しくなるようにＰＷＭ調光パルスＳ１のオン時間の制御を行う。マイクロコンピュータ７０による制御処理の詳細は、後述する発光強度測定・調光制御プログラムの処理において述べる。

「光センサＰＤが検出した光量を電流・電圧変換器（信号反転増幅器）３０によって反転する理由」
出願人は、混色されたＬＥＤの単位発光期間の発光強度を取得することとし、光センサＰＤとＡ／Ｄ変換器７１との間にサンプル・ホールド回路５０を設けたが（図１３Ａ）、例えば、赤色、緑色、青色の各ＰＷＭ調光パルスＳ１ｒ、Ｓ１ｇ、Ｓ１ｂのデューティが異なる白色光の発光強度を取得する場合には、赤色、緑色、青色のＰＷＭ調光パルスＳ１ｒ、Ｓ１ｇ、Ｓ１ｂの立下がりが不揃いなることから、サンプル・ホールド回路５０の積分器５１に入力される光センサＰＤからの電圧を正確に取得できない、ということが判明した（図１３Ｂ）。特に、４０００Ｋや１００００Ｋなど、ＰＷＭ調光パルスのデューティがばらつく色温度に設定した場合に取得の精度が悪化する。その原因は、一色点灯期間ｄ３の電圧が直前にコンデンサＣにチャージされた電圧（三色点灯期間ｄ１＋二色点灯期間ｄ２）より低くなるため、コンデンサＣへの充電が行われなくなる。

そこで、光センサＰＤとサンプル・ホールド回路５０との間に電流・電圧変換器（信号反転増幅器）３０を設けた。このような配置をとることで、互いに立ち上がりの揃えられた各ＰＷＭ調光パルスＳ１ｒ、Ｓ１ｇ、Ｓ１ｂに基づき、光センサＰＤが検出した光量を、電流・電圧変換器（信号反転増幅器）３０が反転させることで、サンプル・ホールド回路５０に印加される入力電圧は、発光強度の強い方が小さくなるように働く。すなわち、図９Ａに示すように、積分器５１のコンデンサＣには、各ＰＷＭ調光パルスＳ１ｒ、Ｓ１ｇ、Ｓ１ｂにおけるデューティの大小のばらつきに関係なく、電圧が低→高の順にチャージされ、後半の一色点灯期間ｄ３においても充電が確実に行われ、コンデンサＣが確実に単位発光期間あたりの混色された光源の発光強度を捕捉できる。従い、性能の低い光センサを用いても、正確な色バランス制御を実現することができる。従い、安価な制御を行うために１つの光センサを用い、かつＬＥＤの単位発光期間で赤色、緑色、青色の各ＰＷＭ調光パルスＳ１ｒ、Ｓ１ｇ、Ｓ１ｂのデューティが異なっていても、精度よく各色の発光強度を検出して制御することのできる液晶ディスプレイ装置および発光装置を提供することができる。

１−３．発光強度測定・調光制御プログラムの処理
図５に、マイクロコンピュータ７０に記憶された発光強度測定・調光制御プログラムのフローチャートを示す。

マイクロコンピュータ７０のカウンタ７５は、ＰＷＭ生成回路２０の緑色ＰＷＭ調光パルスＳ１ｇ（図６参照）の立ち上りを計数している。このカウンタ７５は、７個のパルスをカウントできるもので８個目のパルスが入力されると０にリセットする（図６Ａ）。なお、緑色ＰＷＭ調光パルスＳ１ｇを用いたのは、後述のように、緑色ＰＷＭ調光パルスＳ１ｇは毎周期オンとなるからである。また、立ち上がりを基準としたのは、図６Ｃに示すように、調光時間の調整がなされても立ち上がりは変動しないからである。

マイクロコンピュータ７０は、緑色ＰＷＭ調光パルスＳ１ｇの計数値ＣＯＵＮＴが所定の値となると、その値に応じて、赤色ＬＥＤ１１を消灯させてシアン光を発光させて計測し、全てのＬＥＤを点灯させてホワイト光を発光させて計測し、青色ＬＥＤ１３を消灯させてイエロー光を発光させて計測するという処理を行うようにしている。

まず初めにマイクロコンピュータ７０は、カウンタ７５の計数値をリセットする（ステップＳＴ１）。

カウンタ７５の計数値が１になると（図６Ｃのβ１、ステップＳＴ２でＹＥＳ）、マイクロコンピュータ７０は、ＰＷＭ生成回路２０のパルス幅用設定レジスタ２３に赤色ＬＥＤ１１に対応するデューティ情報Ｒｄｕｔｙ＝０を与え、赤色ＰＷＭ調光パルスＳ１ｒを１パルス間引くように制御する（ステップＳＴ３）。これにより、図６Ｃのαに示すように、赤色ＰＷＭ調光パルスＳ１ｒが１パルスだけ間引かれ、この単位発光期間はシアン光が発光される。

次に、マイクロコンピュータ７０は、シアン光より得られた光センサＰＤの出力を取り込んでＡ／Ｄ変換する（ステップＳＴ４）。この取り込みは、以下のようにして実行される。マイクロコンピュータ７０は、まず、緑色ＰＷＭ調光パルスＳ１ｇの計数値が１の値になると、第一の電子スイッチＳＷ１をオンに制御し、コンデンサＣに前段増幅器４０からの出力を蓄積する。

次に、マイクロコンピュータ７０は、次の緑色ＰＷＭ調光パルスＳ１ｇの立ち上がりβ２と同時に、第一の電子スイッチＳＷ１をオフに制御する。これにより、シアン光（緑色と青色の混光色）の発光強度（調光時間も考慮された発光強度）に応じた電荷がコンデンサＣに保持される。これと同時に、コンデンサＣに蓄積された電荷をマイクロコンピュータ７０は、コンデンサＣに蓄積された電荷を取り込んで、Ａ／Ｄ変換器７１で変換し発光強度のディジタルデータとして取り込む。データを取り込むと、マイクロコンピュータ７０は、第二の電子スイッチＳＷ２をオンにして、コンデンサＣの電荷を放電する。放電に十分な時間が経過すると、マイクロコンピュータ７０は、第二の電子スイッチＳＷ２を再びオフにする。

次に、ステップＳＴ５では、カウンタ７５の計数値が７の値になったかどうかを判断する。ここでは、１をカウントしたところなので、マイクロコンピュータ７０は、ホワイト光とイエロー光の計測はまだと判断し、ステップＳＴ５、ＳＴ２をＮＯで抜けてステップＳＴ６の処理に移る。

ステップＳＴ６で、カウンタ７５の計数値が３になった場合には（図６Ｃのβ３）、マイクロコンピュータ７０は、ＹＥＳで抜けて特段の処理を行わない。つまり、いずれの調整パルスも間引かずホワイト光を発光させる。

次の緑色ＰＷＭ調光パルスＳ１ｇの立ち上がり４パルス目（図６Ｃのβ４）と同時に、第一の電子スイッチＳＷ１をオフに制御する。これにより、ホワイト光の発光強度（調光時間も考慮された発光強度）に応じた電荷がコンデンサＣに保持される。これと同時に、コンデンサＣに蓄積された電荷をマイクロコンピュータ７０は、コンデンサＣに蓄積された電荷を取り込んで、Ａ／Ｄ変換器７１で変換し発光強度のディジタルデータとして取り込む。データを取り込むと、マイクロコンピュータ７０は、第二の電子スイッチＳＷ２をオンにして、コンデンサＣの電荷を放電する。放電に十分な時間が経過すると、マイクロコンピュータ７０は、第二の電子スイッチＳＷ２を再びオフにする（ステップＳＴ４）。

一方、ステップ６をＮＯで抜けて、カウンタ７５の計数値が５になった場合には（図６Ｃのβ５）、マイクロコンピュータ７０は、青色調光パルスを１パルスだけ間引くように調光パルス生成部２０のパルス幅用設定レジスタ２３に青色ＬＥＤ１３に対応するデューティ情報Ｂｄｕｔｙ＝０を与え、制御する（ステップＳＴ７、ＳＴ８、図６Ｃのγ）。これにより、イエロー光を発光させる。

次の緑色ＰＷＭ調光パルスＳ１ｇの立ち上がり（図６Ｃのβ６）と同時に、第一の電子スイッチＳＷ１をオフに制御する。これにより、イエロー光（緑色と赤色の混光色）の発光強度（調光時間も考慮された発光強度）に応じた電荷がコンデンサＣに保持される。これと同時に、コンデンサＣに蓄積された電荷をマイクロコンピュータ７０は、コンデンサＣに蓄積された電荷を取り込んで、Ａ／Ｄ変換器７１で変換し発光強度のディジタルデータとして取り込む。データを取り込むと、マイクロコンピュータ７０は、第二の電子スイッチＳＷ２をオンにして、コンデンサＣの電荷を放電する。放電に十分な時間が経過すると、マイクロコンピュータ７０は、第二の電子スイッチＳＷ２を再びオフにする（ステップＳＴ４）。

マイクロコンピュータ７０は、光センサＰＤから出力されるシアン光、ホワイト光、およびイエロー光の発光強度を取り込むと、（ステップＳＴ５でＹＥＳ）、取り込んだシアン発光強度Ｃ、ホワイト発光強度Ｗ、イエロー発光強度Ｙに基づいて、青色ＬＥＤ１１、緑色ＬＥＤ１２、赤色ＬＥＤ１１の発光強度、下式に基づいて算出する（ステップＳＴ９）。

Ｒ＝Ｗ−Ｃ
Ｂ＝Ｗ−Ｙ
Ｇ＝Ｗ−Ｒ−Ｂ
ここで、Ｂは青色ＬＥＤ１３の発光強度、Ｇは緑色ＬＥＤ１２の発光強度、Ｒは赤色ＬＥＤ１１の発光強度である。

次に、マイクロコンピュータ７０は、基準情報格納部７２から、ユーザによって設定された所望の三刺激値Ｘｒｅｆ，Ｙｒｅｆ、Ｚｒｅｆを読み出す（ステップＳＴ１０）。次に、マイクロコンピュータ７０は、赤色ＬＥＤ１１、緑色ＬＥＤ１２、青色ＬＥＤ１３について製造時に計測した値に基づいて決定した三刺激値の工場調整値と、ユーザ設定による所望の三刺激値Ｘｒｅｆ，Ｙｒｅｆ、Ｚｒｅｆとに基づいて、各色のＬＥＤ１１、１２、１３の目標発光強度（最大発光強度から割合。光センサＰＤによって検出されるべき発光強度の最大発光強度に対する割合）を算出する（ステップＳＴ１１）。算出式は、下記のとおりである。なお、ここで三刺激値とは、ＣＩＥ表色系におけるＸＹＺ系の表色系である。

ここで、三刺激値の工場調整値は、後述にようにして製造時に実測にて算出したものである。

マイクロコンピュータ７０は、計測によって得たＲ、Ｇ、Ｂの最大発光強度Ｒｍａｘ、Ｇｍａｘ、Ｂｍａｘに対する比が、それぞれ、算出された目標Ｒｒｅｆ、Ｇｒｅｆ、Ｂｒｅｆに等しくなるように、デューティ情報Ｒｄｕｔｙ、Ｇｄｕｔｙ、Ｂｄｕｔｙを出力し、ＰＷＭ調光パルスのオン時間の割合を変化させる制御を行う（ステップＳＴ１２）。ＰＷＭ生成回路２０は、与えられた赤色、緑色、青色のデューティ情報Ｒｄｕｔｙ、Ｇｄｕｔｙ、Ｂｄｕｔｙに基づいて、各色の調光パルスのオン時間を制御する。そして、カウンタ７５の計数値を０にリセットする（ステップＳＴ１３）。

以上のようにして、色バランス調整を行う。なお、色バランス調整を複数回の計測の平均値を用いて行ってもよい。その場合、急激な変化が生じない。

［シアン光、ホワイト光、イエロー光を光センサＰＤによって計測する理由］
この実施形態では、シアン光、ホワイト光、イエロー光を光センサＰＤによって計測するようにしている。これは、以下のような理由によるものである。

光センサＰＤの各色に対する感度は異なっている。一般的には、緑色に対する感度が最もよく、赤色、青色の順に感度が悪いことが多い。たとえば、この実施形態においては用いた光センサＰＤの赤色、青色、緑色に対する感度の比率はＲ：Ｇ：Ｂ＝３:１０：１である。

それで、特許文献３のように、Ｒ、Ｇ、Ｂの全てを順にしょうとする場合では、Ｃ、Ｍ、Ｙに対する感度の比率はＣ：Ｍ：Ｙ＝１１：４：１３となる。したがって、最大感度であるＹ＝１３と最小感度であるＭ＝４との比は、Ｙ／Ｍ＝１３／４＝３．２５倍となる。このように、最大感度と最小感度との比が大きくなってしまうと、最小感度であるマゼンダ（Ｍ）に対するダイナミックレンジが著しく低下するという問題がある。

この実施形態においては、シアン光、ホワイト光、イエロー光を計測することとしており、Ｃ、Ｗ、Ｙに対する感度の比率はＣ：Ｗ：Ｙ＝１１：１４：１３となる。したがって、最大感度であるＷ＝１４と最小感度Ｃ＝１１との比は、Ｗ／Ｃ＝１４／１１＝１．２７倍となる。これにより、測定光間における感度の不均一を小さくすることができ、ダイナミックレンジを大きくして測定精度を向上させることができる。

また、図７Ａに示すように、緑色ＬＥＤ１２だけを消灯した場合の方が、赤色ＬＥＤだけ、あるいは青色だけを消灯した場合に比べて、人間の目に感じるフリッカが大きくなるという実験結果が得られた。図７Ａにおいて、「■」の点でプロットされているのが、緑色ＬＥＤ１２だけを消灯した場合に、調光周波数を変化させて、どの程度のフリッカを感じるかを評価したものである。「×」の点でプロットされているのが、赤色ＬＥＤ１１だけを消灯した場合に、調光周波数を変化させて、どの程度のフリッカを感じるかを評価したものである。「▲」の点でプロットされているのが、青色ＬＥＤ１３だけを消灯した場合に、調光周波数を変化させて、被験者がどの程度のフリッカを感じるかを５段階で評価したものである。横軸が調光周波数、縦軸がフリッカ評価値の平均値である。

たとえば、この実施形態においてはＰＷＭ調光パルスＳ１の周波数を１ｋＨｚとしており、この領域においても、緑色ＬＥＤ１２あるいは赤色ＬＥＤ１１だけを消灯した場合においてフリッカが感じることが示されている。このような実験結果からも、緑色ＬＥＤ１２だけを消灯することは避けることが好ましいという結論が導き出せる。

［消灯周波数とフリッカの関係について］
図７Ａでは、消灯タイミングを十分に遅くした場合の結果を示したが、消灯周波数とフリッカの関係を確認したところ、図７Ｂに示すように、１５０Ｈｚ以上の消灯周波数で消灯させると、人間の目に気づかないことが検証された。本実施形態の場合、積分器５１が積分する単位発光期間が調光周波数の１周期にあたり、測色する場合は２周期分必要とする。よって測色する色数の２倍数以上の調光周波数で調光することが望ましい。例えば、三色を測色するのであれば９００Ｈｚ以上の調光周波数が必要である。

１−４．三刺激値の工場調整値の設定処理
上記制御において、三刺激値の工場調整値を用いている。この工場調整値は、そのディスプレイ装置に組み込む光センサＰＤごとに、以下のようにして実測に基づいて算出する。

まず、赤色ＬＥＤ１１のみを点灯させ、三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚが測定可能な高精度のセンサを用いてＬＣＤ正面から計測する。これにより、赤色ＬＥＤ１１からの赤色光の刺激値のＸ成分Ｒｘ、Ｙ成分Ｒｙ、Ｚ成分Ｒｚを得ることができる。同様にして、緑色ＬＥＤ１２からの緑色光の刺激値のＸ成分Ｇｘ、Ｙ成分Ｇｙ、Ｚ成分Ｇｚ、青色ＬＥＤ１３からの青色光の刺激値のＸ成分Ｂｘ、Ｙ成分Ｂｙ、Ｚ成分Ｂｚ、を得る。

このようにして得たＲｘ、Ｒｙ、Ｒｚ、Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ、Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚと、赤色ＬＥＤ１１、緑色ＬＥＤ１２、青色ＬＥＤ１３を全て点灯させた場合のホワイト光の刺激値のＸ成分Ｗｘ、Ｙ成分Ｗｙ、Ｚ成分Ｗｚとの関係は下式のとおりとなる。

ここで、Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚは、赤色ＬＥＤ１１、緑色ＬＥＤ１２、青色ＬＥＤ１３を発光させた場合のホワイト光の刺激値である。ＲＧＢは、各ＬＥＤ１１、１２、１３の発光強度の、最大発光強度との比である。したがって、最大発光強度（調光パルスのオン期間が想定される範囲において最大の場合）にて各ＬＥＤを点灯した場合には、ｒ＝１、ｇ＝1、ｂ＝１となる。

赤色ＬＥＤ１１、緑色ＬＥＤ１２、青色ＬＥＤ１３を想定される最大の輝度にて点灯させ、ホワイト光の刺激値Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚを測定すると、上式においてｒ＝１、ｇ＝1、ｂ＝１として計算によって算出した刺激値Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚと一致する。

次に、そのディスプレイ装置１に実際に組み込む光センサＰＤを用いて、赤色ＬＥＤ１１、緑色ＬＥＤ１２、青色ＬＥＤ１３の発光強度Ｒ、Ｇ、Ｂを検出する。これは、上記実施形態において説明した手法、つまり、シアン光、ホワイト光、イエロー光の発光強度を計測し、これに基づいて各色の発光強度を算出することにより行う（ステップＳＴ９参照）。

ここで、上式２のＹ成分、つまりＲｙ、Ｇｙ，Ｂｙは、発光強度Ｒ、Ｇ、Ｂにほぼ等しいという関係にある。したがって、光センサＰＤの各色に対する感度が均一であり、高精度センサと同等の能力があれば、Ｒｙ、Ｇｙ、ＢｙとＲ、Ｇ、Ｂが等しくなるはずである。実際には、光センサＰＤの能力が劣ることから、Ｒ、Ｇ、Ｂに基づいて、上式２を下記のように変形する。

ここで、Ｒ’ｙ、Ｇ’ｙ、Ｂ’ｙは、計測されたＲ、Ｇ、Ｂの値で置き換えたものである。また、Ｒ’ｙ、Ｒ’ｚは、下式によって算出する。つまり、ＲｙとＲ’ｙとの比率に応じて、Ｒ’ｘ、Ｒ’ｚを修正する。

Ｇ’ｘ、Ｇ’ｚ、Ｂ’ｘ、Ｂ’ｚについても同様の式にて算出することができる。

次に、所定の最大発光強度にて赤色ＬＥＤ１１、緑色ＬＥＤ１２、青色ＬＥＤ１３を発光させ、白色光の発光強度Ｗを光センサＰＤによって検出する。この時の発光強度Ｗは、上式３において、ｒ＝１、ｇ＝1、ｂ＝１とした時に計算によって算出されるＷ’ｙと等しくなるはずである。しかし、式３は近似式であるため、両者は一致しない。そこで、実測値ＷをＷ”ｙとし、Ｗ”ｙとＷ’ｙとの比率に基づいて、Ｗ’ｘ、Ｗ’ｚを修正し、（式４と同様の修正を行う）Ｗ”ｘ、Ｗ”ｚを得る。また、右辺についても、Ｗ”ｙとＷ’ｙとの比率に基づいて、同様な修正を行う。したがって、下式が得られる。

この式を変形すれば、次式が得られる。この式は、所望の色合いの光パラメータＷｘ、Ｗｙ、Ｗｚが与えられたとき、この色を赤色ＬＥＤ１１、緑色ＬＥＤ１２、青色ＬＥＤ１３で発色しようとする際に、光センサＰＤによって検出される発光強度が、最大発光強度に対してどの程度の割合であればよいかを、ｒ、ｇ、ｂによって示している。

工場出荷時には、式６のＲ”ｘ、Ｒ”ｙ、Ｒ”ｚ、Ｇ”ｘ、Ｇ”ｙ、Ｇ”ｚ、Ｂ”ｘ、Ｂ”ｙ、Ｂ”ｙ、Ｂ”ｚが、三刺激値の工場調整値としてマイクロコンピュータ７０のメモリなどに記録される。なお、式６のｒ、ｇ、ｂは、式１のＲｒｅｆ、Ｇｒｅｆ、Ｂｒｅｆに対応し、Ｗ”ｘ、Ｗ”ｙ、Ｗ”ｚはＸｒｅｆ，Ｙｒｅｆ、Ｚｒｅｆに対応する。

また、式（６）のＲ”ｘ、Ｒ”ｙ、Ｒ”ｚ、Ｇ”ｘ、Ｇ”ｙ、Ｇ”ｚ、Ｂ”ｘ、Ｂ”ｙ、Ｂ”ｙ、Ｂ”ｚは前述したＲｘ、Ｒｙ、Ｒｚ、Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ、Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚとして記録しても良い。

なお、本発明を液晶ディスプレイ装置に適用させた第一の実施形態を図面に基づいて詳細に説明したが、液晶部パネル部２を除いた発光装置に適用できることは言うまでもない。

また、本発明はＲ、Ｇ、Ｂ光源以外でも、効率を重視した、白に近い赤っぽい白色、緑っぽい白色、青っぽい白色の光源の組み合わせや、青色と黄色の光源の組み合わせにおいても適応可能である。

なお、上記実施形態では、マイクロコンピュータ７０のカウンタ７５が緑色ＰＷＭ調光パルスＳ１ｇを計数し、測定の際、ＰＷＭ調光パルスＳ１を間引くように制御している。しかし、カウンタ７５をＰＷＭ生成回路２０に設け、計数値に基づきＰＷＭ生成回路２０側の論理回路によってＰＷＭ調光パルスＳ１を間引くように制御してもよい。

［第二の実施形態］
上記第一の実施形態においては、互いに立ち上がりの揃えられた各ＰＷＭ調光パルスＳ１ｒ、Ｓ１ｇ、Ｓ１ｂに基づき、光センサＰＤが検出した光量を、信号反転増幅器３０により、サンプル・ホールド回路５０へは発光強度が強い方が小さくなるように印加させていた。これに対し、第二の実施形態では、互いに立ち下がりの揃えられた各ＰＷＭ調光パルスＳ１ｒ’、Ｓ１ｇ’、Ｓ１ｂ’に基づき、光センサＰＤが検出した光量を、サンプル・ホールド回路５０へ出力し、発光強度の強い方が大きくなるように印加させることを特徴とするものである。これにより、第一の実施形態と同様、コンデンサＣは低→高の順に印加され（図９Ｂ）、コンデンサＣが確実に単位発光期間あたりの混色された光源の発光強度を捕捉できる。従い、性能の低い光センサを用いても、正確な色バランス制御を実現することができる。

以下に図面を参照しながら、本発明の第二の実施形態について説明する。なお、第一の実施形態において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

２−１．機能ブロック図
図１０に、この発明の第一の実施形態による液晶ディスプレイ装置１００の機能ブロックを示す。

この液晶ディスプレイ装置１００は、液晶パネル部２、発光部１０、光センサＰＤ、光源選択検出手段Ａ’および発光制御手段Ｂを有している。液晶パネル部２は、ビデオ信号を入力し画像を表示するものである。発光部１０は、赤色光源１１、緑色光源１２、青色光源１３を有し、各光源を混色させて白色光化し、液晶パネル部２のバックライトとして機能する。

光源選択検出手段Ａ’は、互いに立ち下がりの揃えられた各ＰＷＭ調光パルス各ＰＷＭ調光パルスに基づき、第一の単位発光期間で赤色光源１１、緑色光源１２、青色光源１３を全て点灯させた第一の状態、第二の単位発光期間で一種類の光源だけを消灯させた第二の状態、第三の単位発光期間で第二の状態のときに消灯させたものと異なる一種類の光源だけを消灯させた第三の状態となるように点灯制御を行う。さらに、光源選択検出手段Ａ’は、積分器５１を有し、第一、第二、第三の各状態において、光センサＰＤからの出力を積分器５１で積分することにより発光強度を取得する。

発光制御手段Ｂは、第一、第二、第三の各状態において検出された発光強度に基づいて、青色光源１１、緑色光源１２、青色光源１３のそれぞれの発光強度を算出する。すなわち、第一の状態での発光強度から第二の状態での発光強度を減じて、第二の状態で消灯させた光源の発光強度を算出する。また、第一の状態での発光強度から第三の状態での発光強度を減じて、第三の状態で消灯させた光源の発光強度を算出する。さらに、第一の状態での発光強度から上記にて算出した二種類の光源の発光強度を減じて、残りの光源の発光強度を算出する。

発光制御手段Ｂは、このようして算出した赤色光源１１、緑色光源１２、青色光源１３のそれぞれの発光強度が、それぞれの所望の発光強度になるように、赤色光源１１、緑色光源１２、青色光源１３の発光強度をフィードバック制御する。よって、バックライト光源の発光色を白に保つように制御を行うことができる。

２−２．回路構成例
図１１に、図１０の液晶ディスプレイ装置の具体的な回路構成例を示す。図１１において、図１０の構成要素と対応する構成要素には同一の符号を付している。図１１において、１００は、液晶ディスプレイ装置を示す。液晶ディスプレイ装置１は、液晶パネル部２と、この液晶パネル部２を背面から照射する発光部１０と、この発光部１０を駆動するＬＥＤ駆動回路３と、このＬＥＤ駆動回路３に調光パルスＳ１’を供給するＰＷＭ生成回路２００と、この発光部１０の発光強度を検出する光センサＰＤと、光センサＰＤに流れる電流を電圧に変換する電流・電圧変換器３００と、この変換された電圧を増幅する前段増幅器４０と、この前段増幅器４０が増幅した信号をサンプル・ホールドするサンプル・ホールド回路５０と、このサンプル・ホールド回路５０が取得した信号を増幅する後段増幅器６０と、装置１００全体の制御を統括するマイクロコンピュータ７００などを備える。

図１２のＰＷＭ生成回路２００は、ＰＷＭ生成回路２０と同様、ＦＰＧＡ に組み込まれている。詳細には、図１２に示すように、シリアル・インターフェース部２１、２２、パルス幅用設定レジスタ２３、カウントクロック（基準クロック）ＣＬＫ、調光周期情報設定部２３、カウンタ２４、赤色調光用カウントコンパレータ２５０、緑色調光用カウントコンパレータ２６０、青色調光用カウントコンパレータ２７０等を備える。

パルス幅用設定レジスタ２３は、マイクロコンピュータ７０から出力されたデューティ情報Ｒｄｕｔｙ’、Ｇｄｕｔｙ’、Ｂｄｕｔｙ’（各１４ｂｉｔ）を格納する。なお、このデューティ情報Ｒｄｕｔｙ’、Ｇｄｕｔｙ’、Ｂｄｕｔｙ’は、赤色ＬＥＤ１１、緑色ＬＥＤ１２、青色ＬＥＤ１３をＰＷＭ制御する際において、パルス幅を設定するために用いられる。

調光周期情報設定部２３は、カウントクロックＣＬＫを分周したパルスに基づいて生成しカウントアップ周期情報としてカウンタ２４のＰＷＭパルス周期設定レジスタに設定する。

カウンタ２４は、例えばカウントクロックＣＬＫを２０ＭＨｚに、カウントアップ周期を１ｋＨｚに設定されている。なお、このカウントアップ周期は、ＬＥＤの単位発光期間となるＰＷＭ調光周期Ｈに相当する値が設定されている。従い、カウンタ２４は、ＰＷＭ調光周期Ｈ分のカウントクロックＣＬＫをカウントするとカウント値を自動的にリセットすることなる。

赤色調光用カウントコンパレータ２５０は、パルス幅設定レジスタ２２に格納されたデューティ情報Ｒｄｕｔｙ’を閾値としてカウンタ２４のカウント値と比較し、ＬＥＤ駆動回路３に対し、カウント値が閾値を超えていない場合は「Ｌｏｗレベル」を出力し、閾値を越えると「Ｈｉｇｈレベル」を出力する。同様にして、緑色調光用カウントコンパレータ２６０は、パルス幅設定レジスタ２２に格納されたデューティ情報Ｇｄｕｔｙ’を閾値としてカウンタ２４のカウント値と比較し、ＬＥＤ駆動回路３に対し、カウント値が閾値を超えていない場合は「Ｌｏｗレベル」を出力し、閾値を越えると「Ｈｉｇｈレベル」を出力し、青色調光用カウントコンパレータ２７０は、パルス幅設定レジスタ２２に格納されたデューティ情報Ｂｄｕｔｙ’を閾値としてカウンタ２４のカウント値と比較し、ＬＥＤ駆動回路３に対し、カウント値が閾値を超えていない場合は「Ｌｏｗレベル」を出力し、閾値を越えると「Ｈｉｇｈレベル」を出力する。

このようにして、赤色調光用カウントコンパレータ２５０、緑色調光用カウントコンパレータ２６０、青色調光用カウントコンパレータ２７０から出力された信号がそれぞれ赤色ＰＷＭ調光パルスＳ１ｒ’、緑色ＰＷＭ調光パルスＳ１ｇ’、青色ＰＷＭ調光パルスＳ２ｂ’となってＬＥＤ駆動回路３に供給される。なお、カウンタ２４のカウント値に基づいて、各ＰＷＭ調光パルスＳ１ｒ’、Ｓ１ｇ’、Ｓ１ｂ’が生成されるため、ＰＷＭ調光パルスＳ１ｒ’、Ｓ１ｇ’、Ｓ１ｂ’の各波形の立ち下がり（Ｈｉｇｈレベル→Ｌｏｗレベル）は揃うことになる（図１１、図１２参照）。

ＬＥＤ駆動回路３は、ＰＷＭ生成回路２００からのＰＷＭ調光パルスＳ１ｒ’、Ｓ１ｇ’、Ｓ１ｂ’を受け、赤色のためのＰＷＭ調光パルスＳ１ｒ’がＨｉｇｈレベルの期間のみ、赤色ＬＥＤ１１を点灯させる。同様に、緑色のためのＰＷＭ調光パルスＳ１ｇ’がＨｉｇｈレベルの期間のみ、緑色ＬＥＤ１２を点灯させる。同様に、青色のためのＰＷＭ調光パルスＳ１ｂ’がＨｉｇｈレベルの期間のみ、青色ＬＥＤ１３を点灯させる。

電流・電圧変換器３００は、オペアンプ３１、帰還抵抗Ｒ１で構成され、オペアンプ３１の非反転増幅端子（＋）には、他端のカソードが接地された光センサＰＤのアノードに接続され、反転入力端子（−）には、他端が出力端子に接続された帰還抵抗Ｒ１と共に接地されている。このような構成をとることで、光センサＰＤが検出した電流を電圧に変換して出力することができる（図１１の信号Ｓ３）。

前段増幅器４０は、オペアンプ４１、抵抗Ｒ２、帰還抵抗Ｒ３で構成され、オペアンプ４１の非反転増幅端子（＋）には、電流・電圧変換器３００の出力端子と接続され、反転入力端子（−）には、他端が接地された抵抗Ｒ２と他端が出力端子に接続された帰還抵抗Ｒ３に接続されている。このような構成をとることで電流・電圧変換器３００から出力された電圧を増幅させて出力する。

サンプル・ホールド回路５０および後段増幅器６０は、第一の実施形態と同等につき説明を省略する。

マイクロコンピュータ７００は、Ａ／Ｄ変換器７１、基準情報格納部７２０、出力情報格納部７３０、演算処理部７４０、カウンタ７５等を備えている。基準情報格納部（基準情報設定部も含む）７２０には、ユーザによって設定された、三刺激値が記憶されており、赤色ＬＥＤ１１の所望の発光強度、緑色ＬＥＤ１２の所望の発光強度、青色ＬＥＤ１３の所望発光強度が数1から算出される。出力情報格納部７３０は、赤色ＬＥＤ１１に対応するデューティ情報Ｒｄｕｔｙ’、緑色ＬＥＤに対応するデューティ情報Ｇｄｕｔｙ’、青色ＬＥＤに対応するデューティ情報Ｂｄｕｔｙ’等が格納されている。

ここで、ＬＥＤ駆動回路３に供給される赤色ＰＷＭ調光パルスＳ１ｒ’、緑色ＰＷＭ調光パルスＳ１ｇ’、青色ＰＷＭ調光パルスＳ２ｂ’の各波形の立ち下がり（Ｈｉｇｈレベル→Ｌｏｗレベル）を揃えるために、そのレベルを決めるデューティ情報Ｒｄｕｔｙ’、Ｇｄｕｔｙ’、Ｂｄｕｔｙ’を考慮しなければならない。第一の実施形態ではマイクロクピュータ７０からデューティ情報Ｒｄｕｔｙ、Ｇｄｕｔｙ、Ｂｄｕｔｙを出力し、各ＰＷＭ調光パルスの立ち上がりを揃えていたが、第二の実施形態では、マイクロクピュータ７００からデューティ情報Ｒｄｕｔｙ’＝１−Ｒｄｕｔｙ、Ｇｄｕｔｙ’＝１−Ｇｄｕｔｙ、Ｂｄｕｔｙ’＝１−ＢｄｕｔｙとしてＰＷＭ生成回路２００に出力することで、各ＰＷＭ調光パルスＳ１ｒ’、Ｓ１ｇ’、Ｓ１ｂ’の立ち下がりを揃えることができる。それ以外でマイクロコンピュータ７００に記憶された発光強度測定・調光制御プログラムの処理は、第一の実施形態と同等につき、省略する。

これにより、第一の実施形態と同様、コンデンサＣは低→高の順に印加され（図９Ｂ）、コンデンサＣが確実に単位発光期間あたりの混色された光源の発光強度を捕捉できる。従い、性能の低い光センサを用いても、正確な色バランス制御を実現することができる。

［５.その他の実施形態］
（１）上記実施形態では、所望のホワイト光を得る場合について説明したが、所望の色を実現したい場合にも適用することができる。

（２）また、この発明は、液晶ディスプレイ装置1のバックライトだけではなく、プロジェクター光源、ＬＥＤディスプレイにおける所望の色の実現、照明における所望の色の実現などに適用することができる。

（３）上記実施形態では、ＬＥＤについて説明したが、その他の光源についても同様に適用することができる。また、３色混合の場合ではなく、例えば、マゼンダとシアン、イエローとグリーン、シアンとレッドの組み合わせのような２色混合や、４色以上の混合を行う場合にも適用することができる。この場合において、各色のうち、センサ感度および発光強度を総合して、センサ出力の最も大きな色については消灯をせずに計測を行うことが好ましい。つまり、上記実施形態における緑色ＬＥＤのように消灯制御しない。

本発明の第一の実施形態による液晶ディスプレイ装置１０の機能ブロック図である。 図２Ａは、本発明の第一の実施形態による液晶ディスプレイ装置１０の回路例を示し、図２Ｂは、その回路の波形のタイミングを示す図である。 バックライト光源の詳細を示す図である。 本発明の第一の実施形態によるＰＷＭ生成回路２０の詳細な回路例である。 マイクロコンピュータ７０に記憶された制御プログラムのフローチャートである。 ＰＷＭ調光パルス、測定する混色光およびカウンタ７５の計数値との関係を示す図である。 調光周波数とフリッカとの関係を示す図であり、図７Ａは、消灯タイミングを十分に遅くした場合の結果を示し、図７Ｂは、消灯周波数とフリッカの関係を示す図である。 一般的な積分器における蓄電期間と出力電圧との関係を示す図である。 本発明の出力波形（サンプル・ホールド回路５０に入力される入力電圧の入力波形と積分された入力電圧の波形）を示す図であり、図Ａは、第一の実施形態によるものを示し、図Ｂは、第二の実施形態によるものを示す。 本発明の第二の実施形態による液晶ディスプレイ装置１００の機能ブロック図である。 図１１Ａは、本発明の第二の実施形態による液晶ディスプレイ装置１０の回路例を示し、図１１Ｂは、その回路の波形のタイミングを示す図である。 本発明の第二の実施形態によるＰＷＭ生成回路２００の詳細な回路例である。 図１３Ａは、一般的なサンプル・ホールド回路を示し、図１３Ｂは、そのサンプル・ホールド回路に入力される入力電圧と積分された入力電圧との関係を示す波形図である。

１ … 液晶ディスプレイ装置
２ … 液晶パネル部
１０ … 発光部
１１ … 赤色光源
１２ … 緑色光源
１３ … 青色光源
３０ … 信号反転増幅器
５１ … 積分器
ＰＤ … 光センサ
Ａ、Ａ’ … 光源選択検出手段
Ｂ … 発光制御手段

Claims (4)

1. 液晶パネル部と、
   赤色光源と、緑色光源と、青色光源とを有し、各光源を混色させて白色光化し、前記液晶パネル部のバックライトとして機能する発光部と、
   前記発光部の発光強度を検出する光センサと、
   互いに立ち上がりの揃えられた各ＰＷＭ調光パルスに基づき、前記発光部に対し第一のＰＷＭ調光周期間で前記赤色光源、前記緑色光源、前記青色光源を点灯させた第一の状態、第二のＰＷＭ調光周期間で一種類の光源だけを消灯させた第二の状態、第三のＰＷＭ調光周期間で第二の状態のときに消灯させたものと異なる一種類の光源だけを消灯させた第三の状態となるように点灯制御するとともに、前記光センサの後段に接続された積分器を含み、この積分器で前記各状態における発光部のＰＷＭ調光周期間の発光強度を積分する光源選択検出手段と、
   前記各状態において前記積分器で積分されたＰＷＭ調光周期間の発光強度に基づいて各光源が所望の発光強度になるように前記発光部を制御する発光制御手段とを備える液晶ディスプレイ装置であって、
   前記光源選択検出手段は前記光センサと前記積分器との間に接続される信号反転増幅器を有し、
   さらに前記信号反転増幅器は前記光センサの出力信号に基づきＰＷＭ調光周期間における前記積分器への入力電圧を段階的に上昇して行くように反転増幅して前記積分器に出力する、
   ことを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
2. 少なくとも二色の光源を有し、各光源を混色させて所定の色で発光する発光部と、
   前記発光部の発光強度を検出する光センサと、
   互いに立ち上がりの揃えられた各ＰＷＭ調光パルスに基づき、前記発光部に対し第一のＰＷＭ調光周期間で全ての色の光源を点灯させた第一の状態、第二のＰＷＭ調光周期間で一種類の光源だけを消灯させた第二の状態となるように点灯制御するとともに、前記光センサの後段に接続された積分器を含み、この積分器で前記各状態における発光部のＰＷＭ調光周期間の発光強度を積分する光源選択検出手段と、
   前記各状態において前記積分器で積分されたＰＷＭ調光周期間の発光強度に基づいて各光源が所望の発光強度になるように前記発光部を制御する発光制御手段とを備える発光装置であって、
   前記光源選択検出手段は前記光センサと前記積分器との間に接続される信号反転増幅器を有し、
   さらに前記信号反転増幅器は前記光センサの出力信号に基づきＰＷＭ調光周期間における前記積分器への入力電圧を段階的に上昇して行くように反転増幅して前記積分器に出力する、
   ことを特徴とする発光装置。
3. 液晶パネル部と、
   赤色光源と、緑色光源と、青色光源とを有し、各光源を混色させて白色光化し、前記液晶パネル部のバックライトとして機能する発光部と、
   前記発光部の発光強度を検出する光センサと、
   互いに立ち下がりの揃えられた各ＰＷＭ調光パルスに基づき、前記発光部に対し第一のＰＷＭ調光周期間で前記赤色光源、前記緑色光源、前記青色光源を点灯させた第一の状態、第二のＰＷＭ調光周期間で一種類の光源だけを消灯させた第二の状態、第三のＰＷＭ調光周期間で第二の状態のときに消灯させたものと異なる一種類の光源だけを消灯させた第三の状態となるように点灯制御するとともに、前記光センサの後段に接続された積分器を有し、この積分器で前記各状態における発光部のＰＷＭ調光周期間の発光強度を積分する光源選択検出手段と、
   前記各状態において前記積分器で積分されたＰＷＭ調光周期間の発光強度に基づいて各光源が所望の発光強度になるように前記発光部を制御する発光制御手段とを備え、
   前記光センサの出力信号に基づきＰＷＭ調光周期間における前記積分器への入力電圧は段階的に上昇して行くように変化する、
   ことを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
4. 少なくとも二色の光源を有し、各光源を混色させて所定の色で発光する発光部と、
   前記発光部の発光強度を検出する光センサと、
   互いに立ち下がりの揃えられた各ＰＷＭ調光パルスに基づき、前記発光部に対し第一のＰＷＭ調光周期間で全ての色の光源を点灯させた第一の状態、第二のＰＷＭ調光周期間で一種類の光源だけを消灯させた第二の状態となるように点灯制御するとともに、前記光センサの後段に接続された積分器を有し、この積分器で前記各状態における発光部のＰＷＭ調光周期間の発光強度を積分する光源選択検出手段と、
   前記各状態において前記積分器で積分されたＰＷＭ調光周期間の発光強度に基づいて各光源が所望の発光強度になるように前記発光部を制御する発光制御手段とを備え、
   前記光センサの出力信号に基づきＰＷＭ調光周期間における前記積分器への入力電圧は段階的に上昇して行くように変化する、
   ることを特徴とする発光装置。