説明

発光制御装置及びその制御方法

【課題】 複数のLEDの輝度の差を低減し、かつ劣化速度の差を低減する。
【解決手段】 複数の発光素子それぞれから検出した輝度に基づいて、前記複数の発光素子それぞれの輝度の差が小さくなるように、前記複数の発光素子それぞれのパルス幅を調整し、前記複数の発光素子それぞれの劣化速度の差を小さくするように、前記複数の発光素子それぞれの電流振幅を調整し、調整後の前記パルス幅及び電流振幅で前記複数の発光素子それぞれを駆動する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の発光素子を有する発光制御装置及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年複数の発光ダイオード(LED)を用いた発光制御装置を有する液晶表示装置が開発されている。複数のLEDにおける発光量は、同じ色のLEDに同じ電流値を流した場合であっても、LED毎の特性や長時間の使用による劣化によって異なる。複数のLEDバックライトを有する液晶表示装置において、特許文献1にはLED毎の特性や劣化による発光効率の違いを考慮してLEDに流す電流値を制御することにより、LEDの輝度を制御するという技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2008−185924号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
LEDは流す電流値が大きければ大きい程、劣化する速度(劣化速度)が速くなる。よって上記の技術を用いると、複数のLEDの輝度の差が小さくなるように、LEDの劣化等により輝度(発光量)が低くなったLEDに流す電流値は大きくなるように補正するので、LEDの劣化速度が更に速くなってしまう。よって、複数のLEDにおいて劣化速度の差が大きくなってしまうという問題があった。
【0005】
そこで本発明は、複数のLEDの輝度の差を低減し、かつ劣化速度の差を低減することができる発光制御装置及びその制御方法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】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明の発光制御装置は、複数の発光素子を有する発光手段と、前記複数の発光素子をパルス変調で駆動する駆動手段と、前記複数の発光素子それぞれの輝度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記複数の発光素子それぞれの輝度に基づいて、前記複数の発光素子それぞれのパルス幅及び電流振幅を調整する調整手段と、を有し、前記調整手段は、前記複数の発光素子それぞれの輝度の差が小さくなるように、前記複数の発光素子それぞれのパルス幅を調整し、前記複数の発光素子それぞれの劣化速度の差を小さくするように、前記複数の発光素子それぞれの電流振幅を調整し、前記駆動手段は、前記調整手段による調整後の前記パルス幅及び電流振幅で前記複数の発光素子それぞれを駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
よって本発明によれば、LEDのパルス幅及び電流振幅を変えることで、複数のLEDの輝度の差を低減し、かつ劣化速度の差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施例1に係る発光制御装置の構成を示したブロック図である。
【図2】輝度調整前のLED駆動時のパルス幅、電流振幅についての概念図である。
【図3】発光制御装置におけるLEDの輝度調整を行う際のフローチャートである。
【図4】実施例1における調整後のLED駆動時のパルス幅、電流振幅についての概念図である。
【図5】輝度調整前及び輝度調整後のLED10のパルス駆動の概念図である。
【図6】実施例2における調整後のLED駆動時のパルス幅、電流振幅についての概念図である。
【図7】従来技術における調整後のLED駆動時のパルス幅、電流振幅についての概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
【0010】
(実施例1)
図1は本実施例に係る発光制御装置の構成を示したブロック図である。図1の発光制御装置は、発光部101、発光駆動部102、輝度検出部103、発光調整部104を有する。図1の発光制御装置は、複数のLEDバックライトを有する液晶表示装置等に内蔵される。
【0011】
発光部101は複数の発光素子(LED)からなり、発光駆動部2は各LEDをパルス駆動する。輝度検出部103は各LEDの輝度を検出し、発光調整部104は輝度検出部103で検出した各LEDの輝度に基づいて、各LEDのパルス幅及び電流振幅を調整する。発光調整部104により調整されたパルス幅及び電流振幅で、発光駆動部102は発光部101の各LEDを駆動する。本実施例では発光素子としてLEDを用いて説明するが、LEDに限らず例えば有機EL素子等でもよい。
【0012】
本実施例における、発光調整部104でのLEDのパルス幅及び電流振幅の調整方法について説明する。ここでは、図2に示す発光部101に含まれるLED10及びLED20を用いて説明する。
【0013】
図2に、輝度調整前の2つのLED駆動時のパルス幅、電流振幅についての概念図を示す。図2(a)はLED10駆動時のパルス幅t1及び電流振幅i1、図2(b)はLED20駆動時のパルス幅t2及び電流振幅i2である。図2では、LED10、LED20それぞれのパルス幅t1、t2が共に1.0、電流振幅i1、i2が共に1.0の場合を示している。
【0014】
各LEDの輝度は輝度検出部103で検出される。図2においては、LED20が劣化していて、LED10とLED20に同量の電流量を流していてもLED10の輝度b1が2.0であるのに対して、LED20の輝度b2が1.0と低いとする。このとき、LED20に対するLED10の輝度比αは2.0となる。
【0015】
LEDにおける電流と電圧との関係はダイオード特性を示すため、電流が増加するにつれてLEDにかかる電圧も高くなり消費電力が増加する。したがって、LEDで発生する熱や駆動電圧の大きさの違いにより、LEDの劣化速度に差が生じる。よってLEDの劣化速度はLEDに流す電流の電流振幅及びパルス幅に依存し、劣化速度rは、電流振幅i、パルス幅tを用いて式1で表わされる。
r=β・i+γ・t 式1
ただし β、γは0<γ<β≦1を満たす定数。
【0016】
図2(1)及び図2(2)に示したLED10とLED20はパルス幅及び電流振幅が同じ値であるため劣化速度も同じ値となる。
【0017】
図2に示したLEDの状態に対して、LED10とLED20の輝度を合わせるために、従来技術では図7に示したようにLED10のパルス幅T11を調整する。図7に示した例では、LED20の輝度にLED10の輝度を合わせる調整をしている。
【0018】
LEDの輝度はLEDに流れる電流量に依存する。電流量は電流振幅にパルス幅を乗じた値と同等、つまり図6に示すパルス幅と電流振幅のグラフにおいて、斜線で示した矩形の面積と同等である。よって、LED10の輝度b1をLED20の輝度b2と同じ1.0とするためには、LED10の電流量を調整前のLED10の電流量より小さくする必要がある。調整前のLED10の電流量に対してどの程度電流量を少なくすればよいかは、LED10の劣化度合いによって異なる。
【0019】
例えば図7のようにLED10のパルス幅T11を調整すると、LED10の輝度B1はLED20の輝度B2との差が小さくなるように調整出来る場合、LED10の劣化速度はLED20の劣化速度とは異なることになる。
【0020】
本実施例では、LED10とLED20の輝度が同等になるようにパルス幅及び電流振幅を調整する際に、劣化速度も同等になるようなパルス幅及び電流振幅でLEDの駆動を調整する。
【0021】
図3に発光制御装置100におけるLEDの輝度調整を行う際のフローチャートを示す。まずステップS31では、発光部101に含まれる複数のLEDを同じパルス幅及び電流振幅で発光させるように発光駆動部102を駆動させる。
【0022】
ステップS32において、輝度検出部103はLED毎の輝度を検出する。ステップS33において、発光調整部104は輝度検出部103が検出したLED毎の輝度に基づいて、各LEDの輝度が同等になるよう、及び各LEDの劣化速度が同等になるように、各LEDのパルス幅及び電流振幅を決定する。各LEDのパルス幅及び電流振幅の決定方法は後述する。ステップS34において、発光駆動部102は発光調整部104で求められたパルス幅及び電流振幅で各LEDを駆動する。
【0023】
発光調整部104における各LEDのパルス幅及び電流振幅の決定方法について説明する。図2に示したLED10とLED20を例に説明する。図2は、1周期のパルスにおけるパルス幅及び電流振幅を示す。以下の説明においては、LED20の輝度にLED10の輝度を合わせる調整を行う。
【0024】
ステップS31では、発光駆動部102は図2に示すように複数のLEDを同じパルス幅及び電流振幅で発光させる。このとき調整前のLED10とLED20におけるパルス幅の関係は、
t1=t2 式2
である。調整前のLED10とLED20における電流振幅の関係は、
i1=i2 式3
である。また、調整前のLED10とLED20における輝度の関係は、
b1=b2 式4
であり、調整前のLED20に対するLED10の輝度比αは、
α=b1/b2 式5
となる。
【0025】
図2に示したLED10の輝度b1とLED20の輝度b2は異なる(α≠1)ため、調整後のLED10の輝度B1とLED20の輝度B2の関係が、B1/B2=1となるようにする。LED20の輝度b2にLED10の輝度を合わせるためには、調整後のLED10の輝度B1が、B1=(1/α)・b2となるようにすればよい。LEDの輝度は電流量に依存するため、発光調整部104は、各LEDの輝度の差が小さくなるよう、式6を満たすように調整後のLED10のパルス幅T1を決定する。
T1=(1/α)・t2 式6
【0026】
式6で決定した調整後のLED10のパルス幅T1を用いて、LED10の電流振幅I1を決定する。
【0027】
調整後のLED10の劣化速度R1及び、調整後のLED20の劣化速度R2は、
R1=β・I1+γ・T1 式7
R2=β・I2+γ・T2 式8
となる。ここで、LED20におけるパルス幅及び電流振幅は変えないため、i2=I2、t2=T2である。
【0028】
LED10の劣化速度R1及びLED20の劣化速度R2を同等にするので、式7及び式8より、
β・I1+γ・T1=β・I2+γ・T2 式9
となる必要がある。式6を用いて、調整後のLED10の電流振幅I1について解くと、
I1=I2+(γ/β)・(1−(1/α))・t2 式10
となる。i2=I2であるので式10は、
I1=i2+(γ/β)・(1−(1/α))・t2 式11
とすることができる。
【0029】
以上より、調整後のLED10のパルス幅T1は式6、電流振幅I2は式11により、調整前のLED20のパルス幅t2及び電流振幅i2を用いて表すことができる。式6及び式11に示すパルス幅I1及び電流振幅T2でLED10を駆動すると、LED20と同等の輝度及び同等の劣化速度となる。
【0030】
また、式6及び式11は、式2及び式3から調整前におけるLED10のパルス幅t1及び電流振幅i1を用いて、
T1=(1/α)・t1 式12
I1=i1+(γ/β)・(1−(1/α))・t1 式13
と表わすこともできる。
【0031】
式12及び式13から、αが1より大きい場合(b1>b2)、調整後のLED10のパルス幅は、調整前のLED10のパルス幅に比べて小さくなり、調整後のLED10の電流振幅は、調整前のLED10の電流振幅に比べて大きくなる。αが1より小さい場合(b1<b2)、調整後のLED10のパルス幅は、調整前のLED10のパルス幅に比べて大きくなり、調整後のLED10の電流振幅は、調整前のLED10の電流振幅に比べて小さくなる。
【0032】
図4は、上記の方法で図2に示したLED10及びLED20それぞれのパルス幅及び電流振幅の調整を行った場合の、調整後のLED10及びLED20それぞれのパルス幅及び電流振幅を示した概念図である。本実施例ではβ=1.0、γ=0.5としている。調整前のLED10のパルス駆動に対して、図4に示すようにパルス幅及び電流振幅の調整を行った場合の、LED10のパルス駆動の概念図を図5に示す。パルスの周期は変化しないが、パルス幅及び電流振幅が変化している。
【0033】
以上のように、LEDのパルス幅及び電流振幅を変えることで、複数のLEDの輝度の差を低減し、かつ劣化速度の差を低減することができる。
【0034】
(実施例2)
次に、本発明の第2の実施例について説明する。本実施例は、第1の実施例と異なり、複数のLEDの劣化度合いの差が小さくなるように、LEDのパルス幅及び電流振幅を調整する。LEDの劣化度合いとは、出荷当初のLEDに流す電流量に対する輝度(発光量)に対して、どのくらい輝度劣化が進んでいるかを示すものである。
【0035】
以下では第1の実施例との違いについてのみ説明を行う。第2の実施例に係る発光制御装置は図1と同様であるので説明は省略する。LEDの調整を行うフローチャートは図3と同様であり、実施例1とはステップS33において、発光調整部104で決定するLEDのパルス幅及び電流振幅の決定方法が異なる。実施例1では発光調整部104は、複数のLEDの輝度及び劣化速度の差を低減するように、LEDの発光を調整していたのに対して、本実施例では、複数のLEDの劣化度合いの差を低減するように、LEDの発光を調整する。
【0036】
本実施例の発光調整部104における図3のステップS33でのLEDのパルス幅及び電流振幅の決定方法を説明する。調整前のLED10の輝度b1が調整前のLED20の輝度b2に比べて明るいとき、LED10はLED20に比べて劣化度合いが低いと判断できる。このとき、発光調整部104は、LED20の劣化速度よりLED10の劣化速度の方が大きくなるように、LED10のパルス幅及び電流振幅を調整する。
【0037】
調整後のLED10のパルス幅T1は実施例1と同様に式6または式12、電流振幅I1は式11に代えて式14を用いる。
【0038】
I1 = i1 ×α 式14
式14において、調整前のLED10の輝度b1が調整前のLED20の輝度b2に比べて明るいとき(α>1)に、調整後のLED10のパルス幅T1は調整前のLED10のパルス幅t1より小さな値となる。つまり、調整前のLED10のパルス幅t1と調整前のLED20のパルス幅t2とは等しいので、調整後のLED10のLED20のパルス幅t2より小さな値となる。
【0039】
式14において調整後のLED10の電流振幅I1は、調整前のLED10の電流振幅i1よりも値が大きくなる。つまり、調整前のLED10の電流振幅i1と調整前のLED20の電流振幅i2とは等しいので、調整後のLED10の電流振幅I1は、LED20の電流振幅i2より大きな値となる。
【0040】
例えば図2に示すように、i1=1.0、t1=1.0、i2=1.0、t2=1.0、b1=2.0、b2=1.0、α=2.0>1の場合に、式12及び式14からLED10のパルス幅T1及び電流振幅I1を求めると、T1=0.5、I1=2.0となる。式7を用いて調整後の各LEDの劣化速度を計算すると、調整後のLED10の劣化速度が2.25、LED20の劣化速度が1.5となり、劣化度合いの低いLED10の劣化速度を上げることができる。本実施例における調整後のLED駆動時のパルス幅、電流振幅についての概念図を図6に示す。
【0041】
以上のように、調整前のLED10の電流振幅i1がLED20の電流振幅i2より大きくなる為、調整後のLED10の劣化速度が調整前のLED10の劣化速度より速くなるようにLED10のパルス幅及び電流振幅を調整できる。
【0042】
以上のようにLED10のパルス幅及び電流振幅を調整した場合、調整後のLED10の電流量は、調整前の電流量と同等である。よって複数のLEDの輝度の差が小さくなるように調整するためには、輝度が高いLEDに対応する液晶パネル(不図示)の透過率を下げる、または、輝度が低いLEDに対応する液晶パネルの透過率を上げる等の処理を行う。
【0043】
以上図3に示した処理を、LED10とLED20の劣化度合いの差が小さくなるまで繰り返す。LED10とLED20の劣化度合いの差が小さいということは、LED10及びLED20をそれぞれ同じパルス幅及び電流振幅で駆動したときの輝度の差が小さいということである。以上の処理を繰り返すことで、LED10とLED20の劣化度合いの差が徐々に小さくなるため、LED10とLED20の輝度の差も小さくなり、LED10とLED20の劣化速度の差も小さくできる。
【0044】
以上のように、LEDのパルス幅及び電流振幅を変えることで劣化度合いの差を低減し、複数のLEDの輝度の差を低減し、かつ劣化速度の差を低減することができる。
【符号の説明】
【0045】
101 発光部
102 発光駆動部
103 輝度検出部
104 発光調整部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の発光素子を有する発光手段と、
前記複数の発光素子をパルス変調で駆動する駆動手段と、
前記複数の発光素子それぞれの輝度を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記複数の発光素子それぞれの輝度に基づいて、前記複数の発光素子それぞれのパルス幅及び電流振幅を調整する調整手段と、を有し、
前記調整手段は、前記複数の発光素子それぞれの輝度の差が小さくなるように、前記複数の発光素子それぞれのパルス幅を調整し、前記複数の発光素子それぞれの劣化速度の差を小さくするように、前記複数の発光素子それぞれの電流振幅を調整し、
前記駆動手段は、前記調整手段による調整後の前記パルス幅及び電流振幅で前記複数の発光素子それぞれを駆動することを特徴とする発光制御装置。
【請求項2】
前記調整手段は、前記複数の発光素子の中で最も輝度が低い発光素子の輝度及び劣化速度に、他の発光素子の輝度及び劣化速度を合わせるように、前記他の発光素子の輝度及び劣化速度を調整する場合は、前記他の発光素子の電流振幅が調整前に比べて大きくなり、パルス幅が調整前に比べて小さくなるように調整することを特徴とする、請求項1に記載の発光制御装置。
【請求項3】
前記調整手段は、前記複数の発光素子の中で最も輝度が高い発光素子の輝度及び劣化速度に、他の発光素子の輝度及び劣化速度を合わせるように、前記他の発光素子の輝度及び劣化速度を調整する場合は、前記他の発光素子の電流振幅が調整前に比べて小さくなり、パルス幅が調整前に比べて大きくなるように調整することを特徴とする、請求項1に記載の発光制御装置。
【請求項4】
前記調整手段は、
発光素子における、調整前の電流振幅 i1、調整前のパルス幅t1、
前記発光素子の調整前の輝度に対する前記発光素子と異なる発光素子の輝度の比率1/α、
電流振幅の大きさに応じた輝度劣化係数β及びパルス幅の大きさに応じた輝度劣化係数γを用いて、
前記発光素子の調整後の電流振幅I1が、
I1=i1+(γ/β)・(1−(1/α))・t1
前記第2発光素子の調整後のパルス幅T1が、
T1=(1/α)t1
であるように調整することを特徴とした、請求項1乃至3のいずれかに記載の発光制御装置。
【請求項5】
複数の発光素子を有する発光手段と、
前記複数の発光素子をパルス変調で駆動する駆動手段と、
前記複数の発光素子それぞれの輝度を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記複数の発光素子それぞれの輝度に基づいて、前記複数の発光素子それぞれのパルス幅及び電流振幅を調整する調整手段と、を有し、
前記調整手段は、前記複数の発光素子それぞれの輝度の差がある場合に、輝度が高い方の発光素子の劣化速度が、輝度が低い方の劣化速度より大きくなるように、前記複数の発光素子それぞれのパルス幅を調整し、前記複数の発光素子それぞれの劣化速度の差を小さくするように、前記複数の発光素子それぞれの電流振幅を調整し、
前記駆動手段は、前記調整手段による調整後の前記パルス幅及び電流振幅で前記複数の発光素子それぞれを駆動することを特徴とする発光制御装置。
【請求項6】
複数の発光素子を有する発光工程と、
前記複数の発光素子をパルス変調で駆動する駆動工程と、
前記複数の発光素子それぞれの輝度を検出する検出工程と、
前記検出工程において検出された前記複数の発光素子それぞれの輝度に基づいて、前記複数の発光素子それぞれのパルス幅及び電流振幅を調整する調整工程と、を有し、
前記調整工程では、前記複数の発光素子それぞれの輝度の差が小さくなるように、前記複数の発光素子それぞれのパルス幅を調整し、前記複数の発光素子それぞれの劣化速度の差を小さくするように、前記複数の発光素子それぞれの電流振幅を調整し、
前記駆動工程では、前記調整工程における調整後の前記パルス幅及び電流振幅で前記複数の発光素子それぞれを駆動することを特徴とする発光制御装置の制御方法。
【請求項7】
複数の発光素子を有する発光工程と、
前記複数の発光素子をパルス変調で駆動する駆動工程と、
前記複数の発光素子それぞれの輝度を検出する検出工程と、
前記検出工程において検出された前記複数の発光素子それぞれの輝度に基づいて、前記複数の発光素子それぞれのパルス幅及び電流振幅を調整する調整工程と、を有し、
前記調整工程では、前記複数の発光素子それぞれの輝度の差がある場合に、輝度が高い方の発光素子の劣化速度が、輝度が低い方の劣化速度より大きくなるように、前記複数の発光素子それぞれのパルス幅を調整し、前記複数の発光素子それぞれの劣化速度の差を小さくするように、前記複数の発光素子それぞれの電流振幅を調整し、
前記駆動工程では、前記調整工程における調整後の前記パルス幅及び電流振幅で前記複数の発光素子それぞれを駆動することを特徴とする発光制御装置の制御方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2012−119589(P2012−119589A)
【公開日】平成24年6月21日(2012.6.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−269733(P2010−269733)
【出願日】平成22年12月2日(2010.12.2)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】