專利名稱：照明系統(tǒng)和液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過混合多種彩色光而得到特定彩色光的相加處理照明系統(tǒng)，以及使用這樣的照明系統(tǒng)的液晶顯示器。
背景技術(shù)：
近年來，以液晶電視機和等離子體顯示板(PDP)為代表的平板顯示器已成為一種趨勢，尤其是，大多數(shù)移動顯示器都是液晶顯示器，并且在移動顯示器中希望有精確的彩色重現(xiàn)。而且，作為用于液晶板的背光，使用熒光管的CCFL(冷陰極熒光燈)是主流；然而，無水銀的光源是環(huán)保所希望的，所以，發(fā)光二極管(LED)等有希望作為代替CCFL的光源。
再者，使用LED等的照明系統(tǒng)最近已成為商業(yè)實踐。
在相關(guān)技術(shù)中使用LED的這樣的照明系統(tǒng)中，LED的驅(qū)動電流由脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)進行控制以調(diào)節(jié)它們的發(fā)光強度(例如，參閱日本未審查專利申請公布號No.2005-310996)。
圖20顯示在相關(guān)技術(shù)中使用由PWM控制的LED的照明系統(tǒng)的電路。照明系統(tǒng)101包括主電源110；恒流電源110R、110G和110B；光源部分111，包括紅色LED 111R、綠色LED 111G和藍色LED 111B，其每個包括多個串聯(lián)的LED；PWM驅(qū)動器113R、113G和113B；開關(guān)114R、114G和114B；光接收部分115，包括紅色光接收部分115R，綠色光接收部分115G和藍色光接收部分115B；光接收信號處理部分116；AD轉(zhuǎn)換電路117以及CPU(中央處理單元)118。在照明系統(tǒng)101中，通過由主電源110供電，恒定的電流1101、1102和1103分別從恒流電源110R、110G和110B流到紅色LED111R、綠色LED111G和藍色LED111B，并發(fā)射紅色光、綠色光和藍色光。而且，這樣的彩色光在光接收部分115被接收，光接收信號處理部分116和AD轉(zhuǎn)換電路117對彩色光的光接收信號執(zhí)行預(yù)定的信號處理，并根據(jù)光接收信號，把控制信號從CPU118提供到PWM驅(qū)動器113R、113G和113B。然后，開關(guān)114R、114G和114B的接通/關(guān)斷狀態(tài)分別由PWM驅(qū)動器113R、113G和113B控制，以使得紅色LED 111R、綠色LED111G和藍色LED 111B的發(fā)光周期被單獨地控制。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在這樣的PWM控制中，發(fā)光強度僅僅由每個彩色LED的發(fā)光周期的長度(寬度)控制，所以在發(fā)光強度是通過改變發(fā)光周期的寬度來調(diào)節(jié)的情形下，將會失去照明光的彩色平衡(色度點被移動)。換句話說，例如，即使在想要白色光的情形下，卻會發(fā)射有色的照明光。
因此，在相關(guān)技術(shù)的僅僅由發(fā)光周期的長度(寬度)控制發(fā)光強度的技術(shù)中，很難在改變照明光的發(fā)光強度的同時保持照明光的彩色平衡，所以存在改進的空間。
鑒于以上原因，希望提供一種能夠改變照明光的發(fā)光強度而同時保持照明光的彩色平衡的照明系統(tǒng)，以及包括這樣的照明系統(tǒng)的液晶顯示器。
按照本發(fā)明的一個實施例，提供一種通過混合多種彩色光而得到特定彩色光的相加處理照明系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)包括多個光源，其每一個發(fā)射不同的彩色光；發(fā)光周期改變裝置，用于改變每個光源的發(fā)光周期；發(fā)光強度改變裝置，用于改變每個光源的發(fā)光強度；以及控制裝置，用于控制發(fā)光周期改變裝置和發(fā)光強度改變裝置，以便控制每個光源的發(fā)光量。
按照本發(fā)明的一個實施例，提供一種液晶顯示器，包括相加處理照明裝置，用于發(fā)射通過混合多種彩色光而產(chǎn)生的特定彩色光；和液晶板，該液晶板根據(jù)圖像信號來調(diào)制從照明裝置發(fā)射的光；其中照明裝置包括多個光源，其每一個發(fā)射不同的彩色光；發(fā)光周期改變裝置，用于改變每個光源的發(fā)光周期；發(fā)光強度改變裝置，用于改變每個光源的發(fā)光強度；以及控制裝置，用于控制發(fā)光周期改變裝置和發(fā)光強度改變裝置，以便控制每個光源的發(fā)光量。
在按照本發(fā)明的實施例的照明系統(tǒng)和液晶顯示器中，不同的彩色的光是從多個光源發(fā)射的。每個光源的發(fā)光周期和發(fā)光強度被控制以使其是可變的，由此，每個光源的發(fā)光量被控制。
按照本發(fā)明的實施例的照明系統(tǒng)還可包括檢測裝置，用于檢測每個光源的發(fā)光量，其中控制裝置根據(jù)上述的檢測裝置的檢測結(jié)果控制發(fā)光周期改變裝置和發(fā)光強度改變裝置。在這種情形下，上述的檢測裝置可包括多個第一光接收單元，其每一個提取和接收通過混合來自多個光源的彩色光而產(chǎn)生的一個經(jīng)混合的彩色光的每個彩色分量；第二光接收單元，接收按照原樣的上述的經(jīng)混合的彩色光；第一檢測裝置，用于在預(yù)定的選通周期(gate period)期間對來自上述的第一光接收單元的光接收信號同時進行采樣，以及根據(jù)采樣結(jié)果，檢測與強度相關(guān)的發(fā)光量，該發(fā)光量與相應(yīng)的光源的發(fā)光強度相關(guān)；以及第二檢測裝置，用于根據(jù)來自上述的第二光接收單元的光接收信號，檢測與周期相關(guān)的發(fā)光量，該發(fā)光量與光源的發(fā)光周期相關(guān)。而且，上述的檢測裝置可包括上述的多個第一光接收單元、上述的第一檢測裝置、和一個第三檢測裝置，后者用于根據(jù)來自第一光接收單元的至少一個光接收信號檢測上述的與周期相關(guān)的發(fā)光量。在后一種情形下，前一種情形下的第二光接收單元是不必要的，所以，其結(jié)構(gòu)比起前一種情形下更簡單。
按照本發(fā)明的實施例的照明系統(tǒng)可被用作為液晶顯示器的背光，該背光發(fā)射光以作為從每個光源到液晶顯示板的入射光，每個光源的發(fā)光量由該控制裝置控制。在這樣的結(jié)構(gòu)中，在從液晶顯示板發(fā)射光而同時保持彩色平衡的顯示器中，發(fā)光強度可以變化，這樣，顯示的圖像的質(zhì)量可以改進。
在按照本發(fā)明的實施例的照明系統(tǒng)或液晶顯示器中，改變每個光源的發(fā)光周期和發(fā)光強度，從而控制每個光源的發(fā)光量，所以在保持照明光的彩色平衡的同時，發(fā)光量可以變化。
從以下的說明中將更全面地看到本發(fā)明的其它和進一步的目的、特征和優(yōu)點。
附圖簡述

圖1是顯示按照本發(fā)明的第一實施例照明系統(tǒng)的整個結(jié)構(gòu)的電路框圖；圖2是用于描述與強度相關(guān)的發(fā)光量檢測部分的時序圖；圖3A和3B是用于描述由按照第一實施例的控制部分控制發(fā)光強度的處理的圖；
圖4是用于描述與周期相關(guān)的發(fā)光量檢測部分的時序圖；圖5是用于描述由按照第一實施例的控制部分控制發(fā)光周期的處理的圖；圖6是顯示按照一個比較性例子的、在發(fā)光周期與發(fā)光量之間的關(guān)系圖；圖7是顯示按照第一實施例的液晶顯示器的整個結(jié)構(gòu)的透視圖；圖8是顯示圖7所示的液晶顯示器的驅(qū)動電流的例子的電路框圖；圖9是顯示按照本發(fā)明的第二實施例的照明系統(tǒng)的主要部分的結(jié)構(gòu)的透視圖；圖10是用于描述圖9所示的局部光源的結(jié)構(gòu)性例子的示意圖；圖11A、11B和11C是用于描述局部光源的順序發(fā)光運行的例子的示意圖；圖12A、12B和12C是用于描述局部光源的順序發(fā)光運行的另一個例子的示意圖；圖13是顯示按照本發(fā)明的修改方案的照明系統(tǒng)的整個結(jié)構(gòu)的電路框圖；圖14是用于描述按照本發(fā)明的修改方案的控制發(fā)光周期的處理的圖；圖15是用于描述圖14所示的控制過程中參考色度點的圖；圖16是用于描述按照本發(fā)明的修改方案的與強度相關(guān)的發(fā)光量檢測部分的運行的時序圖；圖17是用于描述圖16所示的控制處理的效果的圖；圖18是顯示按照本發(fā)明的修改方案的照明系統(tǒng)的整個結(jié)構(gòu)的電路框圖；圖19是用于描述按照本發(fā)明的修改方案的彩色重現(xiàn)范圍的圖；以及圖20是顯示使用相關(guān)技術(shù)的LED的照明系統(tǒng)的整個結(jié)構(gòu)的電路框圖。
優(yōu)選實施例詳細(xì)說明下面參照附圖詳細(xì)地描述優(yōu)選實施例。

<照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)>
圖1顯示按照本發(fā)明的第一實施例的照明系統(tǒng)(照明系統(tǒng)1)的結(jié)構(gòu)。照明系統(tǒng)1是通過混合多種彩色光(在本例中是紅色光、綠色光和藍色光)而得到的特定的彩色光(在本例中是白色光)的相加處理照明系統(tǒng)，它包括光源部分11，恒流驅(qū)動器12R、12G和12B和PWM驅(qū)動器13，開關(guān)部分14，光接收部分15，與強度相關(guān)的發(fā)光量檢測部分16，與周期相關(guān)的發(fā)光量檢測部分17，以及控制部分18。
光源部分11包括紅色LED 11R、綠色LED 11G和藍色LED 11B，它們每一個包括多個串聯(lián)的LED。
恒流驅(qū)動器12R、12G和12B分別被連接到紅色LED 11R、綠色LED 11G和藍色LED 11B的陽極，并按照來自CPU 181的控制信號(將在后面說明)，分別提供驅(qū)動電流Ir，Ig和Ib作為加到紅色LED11R、綠色LED 11G和藍色LED 11B的恒定電流。正如后面更詳細(xì)地描述的，這些LED 11R，11G和11B的發(fā)光強度可以分別按照驅(qū)動電流Ir，Ig和Ib的幅度單獨地加以調(diào)節(jié)。
開關(guān)部分14包括開關(guān)14R、14G和14B，它們分別被安排在紅色LED11R的陰極與地之間，在綠色LED 11G的陰極與地之間，和在藍色LED 11B的陰極與地之間。而且，PWM驅(qū)動器13通過按照來自CPU的控制信號(將在后面說明)控制開關(guān)14R、14G和14B的接通/關(guān)斷狀態(tài)從而同步地控制紅色LED 11R、綠色LED 11G和藍色LED 11B的發(fā)光周期。
光接收部分15接收來自光源部分11的照明光Lout，并包括一個RGB光電傳感器151，后者作為用于提取和接收來自作為混合的彩色光的照明光Lout的每個彩色分量(紅色光、綠色光和藍色光)的一個部分；以及W光電傳感器152，后者作為用于接收原樣的白色光的一個部分，因為它不用把照明光Lout分離成彩色分量。RGB光電傳感器151包括紅色光接收部分15R，用于選擇地提取和接收來自照明光Lout的紅色光，綠色光接收部分15G，用于選擇地提取和接收綠色光，和藍色光接收部分15B，用于選擇地提取和接收藍色光。W光電傳感器152包括白色光接收部分15W，用于接收原樣的白色光。在具有這樣的結(jié)構(gòu)的光接收部分15中，在RGB光電傳感器151中接收的每個彩色光接收信號被輸出到在與強度相關(guān)的發(fā)光量檢測部分16中的選通電路161的同時，在W光電傳感器152中接收的白色光接收信號被輸出到在與周期相關(guān)的發(fā)光量檢測部分17中的放大器電路171。
與強度相關(guān)的發(fā)光量檢測部分16對于來自RGB光電傳感器151的每個彩色光接收信號執(zhí)行預(yù)定的信號處理，并且檢測與強度相關(guān)的發(fā)光量，這將在后面描述。與強度相關(guān)的發(fā)光量檢測部分16包括選通電路161，它在預(yù)定的選通周期內(nèi)執(zhí)行采樣操作；I-V變換電路162，它執(zhí)行I-V(電流-電壓)變換；積分器電路163，它通過計算而確定在上述的選通周期中的積分；放大器電路164，用于放大信號強度；以及AD轉(zhuǎn)換電路165，它執(zhí)行A/D(模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換。
與周期相關(guān)的發(fā)光量檢測部分17對來自W光傳感器152的混合的彩色光接收信號執(zhí)行預(yù)定的信號處理，并檢測與周期相關(guān)的發(fā)光量，這將在后面描述。與周期相關(guān)的發(fā)光量檢測部分17包括放大器電路171，它放大信號強度；限幅器電路172，它執(zhí)行預(yù)定的限幅處理；積分器電路173，它通過計算而確定在限幅器處理后的積分；放大器電路174，它放大相應(yīng)于積分的信號；以及A/D轉(zhuǎn)換電路175，它執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換。
控制部分18包括CPU 181和CPU 182。CPU 181根據(jù)與強度相關(guān)的發(fā)光量檢測部分16提供的與強度相關(guān)的發(fā)光量來控制恒流驅(qū)動器12R，12G和12B，以保持照明光Lout的色度點而無改變(在本實施例中，將在下面描述，以便在xy色度圖上不會從白色色度點Pw改變色度點)，以及調(diào)節(jié)驅(qū)動電流Ir，Ig和Ib的幅度。CPU 182根據(jù)從與周期相關(guān)的發(fā)光量檢測部分17提供的與周期相關(guān)的發(fā)光量來控制PWM驅(qū)動器13，以使得照明光Lout的光輻射強度(發(fā)光量B)變?yōu)橄胍臄?shù)值，并調(diào)節(jié)開關(guān)14R，14G和14B的接通狀態(tài)，即，紅色LED 11R，綠色LED 11G和藍色LED 11B的發(fā)光周期ΔT的寬度。
參照圖2，3A和3B，下面詳細(xì)地描述由選通電路161執(zhí)行的采樣操作。圖2顯示作為用于在預(yù)定的選通周期內(nèi)執(zhí)行采樣的信號的采樣選通信號SG、以及作為在光源部分11的驅(qū)動周期T內(nèi)從RGB光電傳感器151提供的光接收信號的紅色光接收信號Sr，綠色光接收信號Sg，和藍色光接收信號Sb的時序操作，以及圖2(A)表示采樣選通信號SG，圖2(B)表示紅色光接收信號Sr，圖2(C)表示綠色光接收信號Sg，和圖2(D)表示藍色光接收信號Sb。而且，圖3A顯示在LED 11R，11G和11B的驅(qū)動電流Ir，Ig Ib與LED 11R，11G和11B的發(fā)光量B之間的關(guān)系，以及圖3B顯示在xy色度圖上紅色光、綠色光、藍色光和白色光的色度點Pr，Pg，Pb和Pw。圖3B上的符號60表示由色度點Pr，Pg和Pb規(guī)定的彩色重現(xiàn)范圍。
例如，如圖2所示，選通電路161在每個驅(qū)動周期T中在預(yù)定的選通周期τ內(nèi)(例如，在圖上在時序t0與t1或t3與t4之間)對于紅色光接收信號Sr，綠色光接收信號Sg，和藍色光接收信號Sb進行采樣。換句話說，不管LED 11R，11G和11B的發(fā)光周期ΔT的長度(寬度)如何，只在選通周期τ內(nèi)的光接收信號才被采樣和被輸出，并且它們在以后的一級中的積分器電路163中被積分，以便通過計算確定取決于LED11R，11G和11B的發(fā)光強度的與強度相關(guān)的發(fā)光量(相應(yīng)于在圖上的驅(qū)動電流Ir，Ig和Ib的幅度)。
所以，在上述的CPU 181中，根據(jù)每個彩色的與強度相關(guān)的發(fā)光量，例如，如圖3A所示，驅(qū)動電流Ir，Ig和Ib被控制，以使得彩色光的發(fā)光量B互相匹配(在這種情形下，驅(qū)動電流Ir，Ig和Ib分別被設(shè)置為驅(qū)動電流Ir1，Ig1和Ib1)，并且LED 11R，11G和11B的發(fā)光周期ΔT互相匹配，所以，例如，如圖3B所示，來自光源部分11的照明光Lout被控制成為白色光(相應(yīng)于圖上的色度點Pw)。
希望上述的驅(qū)動周期T[s]由控制部分18被設(shè)置(這將在后面說明)成能滿足(1/T)≥20[kHz]。這是因為當(dāng)驅(qū)動周期T被設(shè)置成滿足此公式時，驅(qū)動頻率(1/T)是在可聽見的范圍以外，所以由驅(qū)動頻率引起的聲音是聽不見的。而且，希望在驅(qū)動周期T與選通周期驅(qū)動τ之間的關(guān)系被設(shè)置成滿足(τ/T)＜0.5(＝1/2)。這是因為當(dāng)公式得到滿足時，占用驅(qū)動周期的采樣周期被相對減小(這在后面描述)，與相關(guān)技術(shù)相比較，照明光的發(fā)光量范圍被擴展(對比度被改進)。
接著，參照圖4到6，下面描述由限幅器電路172執(zhí)行的限幅處理。圖4顯示作為從W光電傳感器152提供的光接收信號的白色光接收信號Sw在三個驅(qū)動周期ΔT內(nèi)的時序操作。此外，圖5顯示在按照本發(fā)明的實施例的照明系統(tǒng)中在LED 11R，11G和11B的發(fā)光周期ΔT與發(fā)光量B之間的關(guān)系，以及圖6顯示例如，在如圖20所示的相關(guān)技術(shù)的照明系統(tǒng)中每個彩色LED的發(fā)光周期ΔT與發(fā)光量B之間的關(guān)系。
例如，如圖4所示，限幅器電路172通過具有被設(shè)置成低于白色光接收信號Sw的強度Iw的預(yù)定的強度的限幅電流It而限制白色光接收信號Sw，以及輸出白色光接收信號Sw，并且白色光接收信號Sw在以后的一級的積分器電路173中被積分，以便通過計算來確定依賴于LED 11R，11G和11B的發(fā)光周期ΔT(在實施例中如圖2所示，它們互相匹配)的與周期相關(guān)的發(fā)光量(相應(yīng)于圖上的發(fā)光周期ΔT1，ΔT2和ΔT3的長度)。
所以，例如，如圖5所示，根據(jù)與周期相關(guān)的發(fā)光量，在上述的CPU182中，LED 11R，11G和11B的發(fā)光周期ΔT被控制成使得整個照明光Lout的發(fā)光量B變?yōu)橄胍牧?在圖上由點P1的位移顯示)。例如，在圖4所示的發(fā)光周期ΔT1，ΔT2和ΔT3中，發(fā)光量B是如圖5所示，以及發(fā)光量B隨發(fā)光周期ΔT增加而線性地增加。
而且，在按照實施例的照明系統(tǒng)1中，來自LED 11R，11G和11B的光接收信號如上所述被同時采樣，并被設(shè)置為滿足如上所述的(τ/T)＜0.5，這樣，占用驅(qū)動周期的采樣周期被相對減小，與圖6所示的比較性例子中照明光的發(fā)光量范圍Brg101相比較，照明光Lout的發(fā)光量范圍Brg1被擴展(對比度被改進)。
CPU 181和182相應(yīng)于本發(fā)明的“控制裝置”的具體例子，以及CPU181相應(yīng)于本發(fā)明的“發(fā)光強度改變裝置”的具體例子，而CPU 182相應(yīng)于本發(fā)明的“發(fā)光周期改變裝置”的具體的例子。光接收部分15、與強度相關(guān)的發(fā)光量檢測部分16和與周期相關(guān)的發(fā)光量檢測部分17相應(yīng)于本發(fā)明的“檢測裝置”的具體例子，以及與強度相關(guān)的發(fā)光量檢測部分16相應(yīng)于本發(fā)明的“第一檢測裝置”的具體例子，與周期相關(guān)的發(fā)光量檢測部分17相應(yīng)于本發(fā)明的“第二檢測裝置”的具體的例子。在接收部分15中的RGB光電傳感器151相應(yīng)于本發(fā)明的“多個第一光接收單元”的具體例子，以及W光電傳感器152相應(yīng)于本發(fā)明的“第二光接收單元”的具體例子。
在按照本發(fā)明的實施例的照明系統(tǒng)1中，恒流Ir，Ig Ib從恒流電源驅(qū)動器12R，12G和12B分別流到紅色LED 11R，綠色LED 11G，和藍色LED 11B，從而發(fā)射紅色光、綠色光和藍色光，由此照明光Lout作為混合的彩色光被發(fā)射。
這時，在光接收部分15中，光接收信號Sr，Sg Sb由RGB光電傳感器151接收，并被輸出到與強度相關(guān)的發(fā)光量檢測部分16，以及白色光接收信號Sw由W光電傳感器152接收并被輸出到與周期相關(guān)的發(fā)光量檢測部分17。
在這種情形下，在與強度相關(guān)的發(fā)光量檢測部分16中，對于來自RGB光電傳感器151的每個光接收信號Sr，Sg和Sb執(zhí)行預(yù)定的信號處理，并且檢測與強度相關(guān)的發(fā)光量。更具體地，在選通電路(gatecircuit)161中，例如，如圖2所示，紅色光接收信號Sr、綠色光接收信號Sg和藍色光接收信號Sb在每個驅(qū)動周期ΔT內(nèi)在選通周期τ中被采樣，并且不管LED 11R，11G和11B的發(fā)光周期ΔT的長度(寬度)，只有在選通周期內(nèi)的光接收信號被采樣和被輸出。接著，經(jīng)采樣的光接收信號在積分器電路163中被積分，由此，通過計算確定每個彩色的與強度相關(guān)的發(fā)光量。
另一方面，在與周期相關(guān)的發(fā)光量檢測部分17中，對于來自W光電傳感器152的白色光接收信號Sw執(zhí)行預(yù)定的信號處理，以便檢測與周期相關(guān)的發(fā)光量。更具體地，在限幅器電路172中，例如，如圖4所示，白色光接收信號Sw由具有預(yù)定強度的限幅電流It所限制。接著，被限制的白色光接收信號Sw在積分器電路173中被積分，由此根據(jù)LED11R，11G和11B的發(fā)光周期ΔT，通過計算確定與周期相關(guān)的發(fā)光量。
在控制部分18中，例如，如圖3A所示，在CPU 181中，根據(jù)與強度相關(guān)的發(fā)光量控制驅(qū)動電流Ir，Ig Ib，這樣，紅色光、綠色光和藍色光的發(fā)光量B互相匹配，以及LED 11R，11G和11B的發(fā)光周期ΔT被設(shè)置為互相匹配，例如，如圖3B所示，恒流驅(qū)動器12R，12G和12B被控制成使得來自光源部分11的照明光Lout變?yōu)榘咨?相應(yīng)于圖上的色度點Pw)，并且調(diào)節(jié)驅(qū)動電流Ir，Ig Ib的數(shù)值，即，LED 11R，11G和11B的發(fā)光強度。而且，在CPU 182中，例如，如圖5所示，PWM驅(qū)動器13根據(jù)與周期相關(guān)的發(fā)光量被控制成使得整個照明光Lout的發(fā)光強度變?yōu)橄胍陌l(fā)光強度，而同時保持彩色平衡為白色光，并且調(diào)節(jié)開關(guān)14R，14G和14B的接通周期，即，LED 11R，11G和11B的發(fā)光周期ΔT。因此，在按照實施例的照明系統(tǒng)1中，LED 11R，11G和11B的發(fā)光強度和發(fā)光周期ΔT被分別控制，由此整個照明光Lout的發(fā)光量被控制。
如上所述，在按照實施例的照明系統(tǒng)1中，在控制部分18中的CPU181和182改變LED 11R，11G和11B的發(fā)光強度和發(fā)光周期ΔT，以便控制整個照明光Lout的發(fā)光量，這樣，在保持照明光Lout的彩色平衡(即，保持圖2(B)到2(D)的畫陰影區(qū)域的面積的比值)的同時，可以改變發(fā)光強度。
更具體地，選通電路161在預(yù)定的選通周期τ期間對于紅色光接收信號Sr，綠色光接收信號Sg，和藍色光接收信號Sb進行采樣，并且積分器電路163對它們進行積分，所以，不管LED 11R，11G和11B的發(fā)光周期ΔT的長度，只有在選通周期τ內(nèi)的光接收信號可被輸出，并且可以確定每個彩色的與強度相關(guān)的發(fā)光量。而且，限幅器電路172把白色光接收信號Sw限制到具有預(yù)定強度或更小強度的限幅電流It，以及積分器電路173把白色光接收信號Sw積分，所以不管LED 11R，11G和11B的發(fā)光強度，LED 11R，11G和11B的發(fā)光周期ΔT是可以確定的，并且通過計算可以確定與周期相關(guān)的發(fā)光量。
而且，通過在由光接收部分15、與強度相關(guān)的發(fā)光量檢測部分16和與周期相關(guān)的發(fā)光量檢測部分17所檢測到的與強度相關(guān)的發(fā)光量和與周期相關(guān)的發(fā)光量的基礎(chǔ)上進行控制，可以接連地控制來自LED11R，11G和11B的照明光Lout。
再者，LED 11R，11G和11B的發(fā)光周期ΔT互相匹配，所以，照明光Lout可以避免著色，因此它可以是白色光。
<液晶顯示器的結(jié)構(gòu)>
接著，下面將描述使用圖1所示的結(jié)構(gòu)的照明系統(tǒng)的液晶顯示器的例子。如圖7所示，作為例子來描述使用照明系統(tǒng)作為液晶顯示器的背光(照明裝置)的液晶顯示器(液晶顯示器3)。
液晶顯示器3是使用具有圖1所示的結(jié)構(gòu)的照明系統(tǒng)1作為背光的透射型液晶顯示器，它包括照明系統(tǒng)1和透明的液晶顯示板2。
液晶顯示板2包括透明的液晶層20；一對基片，即，一個TFT(薄膜晶體管)基片211作為在較靠近照明系統(tǒng)1的一側(cè)上的基片，和面對著該TFT基片211的一個面向電極基片221，液晶層20被夾在該對基片之間；以及極化板210和220，它們分別被疊置在TFT基片211與面向電極基片221的靠近液晶層20的那一側(cè)的相反側(cè)。
而且，TFT基片211包括具有矩陣形式的像素，在每個像素中，形成包括諸如TFT那樣的驅(qū)動單元的像素電極。
圖8顯示用于通過驅(qū)動液晶顯示器3而顯示圖像的驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)。這樣的驅(qū)動電路包括X驅(qū)動器(數(shù)據(jù)驅(qū)動器)41，它根據(jù)加到液晶顯示板2的每個像素電極212的圖像信號提供驅(qū)動電壓；Y驅(qū)動器(選通驅(qū)動器)42，它沿掃描線(未示出)按次序驅(qū)動液晶顯示板2的像素電極212；控制器51，它控制在照明系統(tǒng)1中的X驅(qū)動器41、Y驅(qū)動器42和控制部分18；RGB過程處理部分50，它通過處理來自外部的圖像信號而生成RGB信號；以及圖像存儲器52，作為幀存儲器，它存儲來自RGB過程處理部分50的RGB信號。
在液晶顯示器3中，通過根據(jù)圖像信號從X驅(qū)動器41和Y驅(qū)動器42輸出到像素電極212的驅(qū)動電壓，來自照明系統(tǒng)1的照明光Lout在液晶層20中被調(diào)制，并且從液晶顯示板2輸出作為顯示器光Dout。因此，照明系統(tǒng)1起到液晶顯示器3的背光的作用，圖像由顯示器光Dout所顯示。
在這種情形下，在按照本實施例的液晶顯示器3中，如上所述，照明系統(tǒng)1起到液晶顯示器3的背光的作用，所以在從液晶顯示板2發(fā)射的顯示器光Dout中，如同在照明光Lout的情形下那樣，在保持彩色平衡的同時，可以改變發(fā)光強度。
如上所述，在按照本實施例的液晶顯示器中，照明系統(tǒng)1用作為液晶顯示器3的背光，所以在從液晶顯示板2發(fā)射的顯示器光Dout中，如同在照明光Lout的情形下那樣，在保持彩色平衡的同時，可以改變發(fā)光強度，由此可以提高顯示圖像的質(zhì)量。
接著，下面描述本發(fā)明的第二實施例。在按照本實施例的照明系統(tǒng)中，光源部分的照明區(qū)域被劃分成多個局部光源。在本實施例中，相同的部件用與第一實施例相同的標(biāo)號表示，這里將不再描述。
圖9顯示按照本實施例的照明系統(tǒng)(照明系統(tǒng)1A)的主要的部分的結(jié)構(gòu)的透視圖。照明系統(tǒng)1A包括光源部分11A，它包括被安排成矩陣形式的多個局部光源L11，L12，...，L21，...，L31...，作為局部照明區(qū)域的例子；光導(dǎo)板191，用于把照明光的一部分從光源11A導(dǎo)引到光接收部分15，以作為光的導(dǎo)引裝置的例子；以及驅(qū)動電路(未示出)，用于按次序驅(qū)動局部光源，以作為驅(qū)動裝置的例子。被包括在圖1所示的照明系統(tǒng)1中的其它部件的結(jié)構(gòu)(恒流驅(qū)動器12R，12G和12B，PWM驅(qū)動器13，開關(guān)部分14，與強度相關(guān)的發(fā)光量檢測部分16，與周期相關(guān)的發(fā)光量檢測部分17和控制部分18)是相同的，所以在圖上沒有顯示它們。
局部光源L11，...是通過把光源部分11A的照明區(qū)域劃分成多個區(qū)域而形成的光源，以及例如，如圖10所示，局部光源L11，...的每一個包括LED 11R，11G和11B，并且可以被分別控制。
在光導(dǎo)板191上，光導(dǎo)路徑19R被均勻地形成在它的平面上，列的光導(dǎo)投影19T相應(yīng)于每個局部光源而形成。如圖所示，光導(dǎo)投影19T擾動這個部件上照明光Lout的全反射，以便得到照明光Lout。光導(dǎo)投影19T的位置不限于此，只要照明光Lout的一部分可被導(dǎo)引到光接收部分15，光導(dǎo)投影19T可被安排在任何位置。
此外，圖11A，11B和11C示意地顯示由驅(qū)動電路192執(zhí)行的局部光源L11，...的順序的照明操作。
光導(dǎo)路徑以這樣的方式被分割成在水平方向的直線，并通過驅(qū)動電路192，在各行上的局部光源在以光學(xué)方式分別照明并按次序平行照射出去，在局部光源中的照明光Lout按次序被導(dǎo)引到光接收部分15。
例如，如圖12A，12B和12C上的光源部分11B所顯示的，通過驅(qū)動電路192，局部光源可以發(fā)光并按次序逐一照射，而在局部光源中的照明光Lout按次序被導(dǎo)引到光接收部分。在這樣的結(jié)構(gòu)中，局部光源并不發(fā)光及平行地照射，這樣，不必分開光的導(dǎo)引路徑，并且在光接收部分15中的光電傳感器的數(shù)目可減少(到1個)。
如上所述，按照本實施例的照明系統(tǒng)中，光源部分11A的照明區(qū)域被分成多個區(qū)域以形成多個光源，所以每個部分光源的照明光Lout的彩色平衡和光發(fā)射強度可以單獨地控制并可局部地控制。
如上所述，本發(fā)明是參照第一實施例和第二實施例描述的；然而，本發(fā)明不限于此，而是可以作出各種修改。
例如，在上述的實施例中，描述了光接收部分15包括RGB光電傳感器151和W光電傳感器152的情形；然而，例如，如圖13的照明系統(tǒng)1C所顯示的，可以使用一個僅僅包括RGB光電傳感器151的光接收部分15C。在這樣的結(jié)構(gòu)中，電路可以簡化，系統(tǒng)的成本可以降低。在這種情形下，在與周期相關(guān)的發(fā)光量檢測部分17中可以使用彩色的光接收信號中的至少一個；然而，當(dāng)溫度改變小的時，優(yōu)選地使用來自藍色光接收部分15B的光接收信號。
而且，在上述的實施例中，描述了LED 11R，11G和11B的發(fā)光周期ΔT互相匹配的情形；然而，例如，如圖14的時序圖所示，LED 11R，11G和11B的發(fā)光周期可以互相不同，如在ΔTr，ΔTg和ΔTb的情形。在這樣的結(jié)構(gòu)中，例如，如在圖15上的xy色度圖所示，照明光Lout的色度點可被移位而發(fā)射彩色光，而在保持任意彩色平衡(即，色度點Pc)的同時發(fā)光強度會改變。
另外，在上述的實施例中，描述了選通周期τ是設(shè)置在每個驅(qū)動周期T的情形；然而，例如，如圖16所示，選通周期τ可被設(shè)置成跳過若干驅(qū)動周期T。在這樣的結(jié)構(gòu)中，占用驅(qū)動周期T的采樣周期可以進一步相對減小，以及如圖17的發(fā)光量范圍Brg2所示，照明光Lout的發(fā)光量范圍可被進一步擴展(對比度可以進一步改進)。
此外，在上述的實施例中，描述了根據(jù)來自光接收部分的光接收信號，光源部分11的發(fā)光量僅僅由與強度相關(guān)的發(fā)光量和與周期相關(guān)的發(fā)光量來控制的情形；然而，例如，如圖18的外部信號EXT1和EXT2所示，發(fā)光量可以通過使用從外部輸入的圖像信號，或除了與強度相關(guān)的發(fā)光量和與周期相關(guān)的發(fā)光量以外，通過使用基于圖像信號的控制信號而被控制。更具體地，例如，作為控制設(shè)置值的外部信號EXT1可以從外面輸入到CPU 181，以便控制恒流驅(qū)動器12R，12G和12B，以及作為強度調(diào)制值的外部信號EXT2可以直接從外面輸入到PWM驅(qū)動器13，以便控制開關(guān)部分14。
另外，在上述的實施例中，描述了光源部分11包括紅色LED 11R、綠色LED 11G和藍色LED 11B的情形；然而，光源部分11除了它們本身以外還可包括另一個彩色LED。在這樣的結(jié)構(gòu)中，例如，如圖19的彩色重現(xiàn)范圍所顯示的，可以擴展彩色重現(xiàn)范圍，并且可以顯示更多的各種彩色。
在上述的實施例中，描述了LED被用作為光源的情形；然而，例如，光源部分除了LED以外還可包括諸如EL(電致發(fā)光)單元或CCFL那樣的單元。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)看到，在所附權(quán)利要求或其等價物的范圍內(nèi)，可以根據(jù)設(shè)計要求和其它因素作出各種修改方案、組合、子組合和改變。
權(quán)利要求
1.一種通過混合多種彩色光而得到的特定的彩色光的相加處理照明系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)包括多個光源，其每個發(fā)射不同的彩色光；發(fā)光周期改變裝置，用于改變每個光源的發(fā)光周期；發(fā)光強度改變裝置，用于改變每個光源的發(fā)光強度；以及控制裝置，用于控制發(fā)光周期改變裝置和發(fā)光強度改變裝置，以便控制每個光源的發(fā)光量。
2.按照權(quán)利要求1的照明系統(tǒng)，還包括檢測裝置，用于檢測每個光源的發(fā)光量，其中控制裝置根據(jù)檢測裝置的檢測結(jié)果控制發(fā)光周期改變裝置和發(fā)光強度改變裝置。
3.按照權(quán)利要求2的照明系統(tǒng)，其中檢測裝置包括多個第一光接收單元，其每個提取和接收通過混合來自多個光源的彩色光而產(chǎn)生的經(jīng)混合的彩色光的各個彩色分量；第二光接收單元，用于接收按原樣的混合彩色光；第一檢測裝置，用于在預(yù)定的選通周期期間對來自上述的第一光接收單元的光接收信號同時進行采樣，以及根據(jù)采樣的結(jié)果，檢測與強度相關(guān)的發(fā)光量，該發(fā)光量與相應(yīng)的光源的發(fā)光強度相關(guān)；以及第二檢測裝置，用于根據(jù)來自第二光接收單元的光接收信號，檢測與周期相關(guān)的發(fā)光量，該發(fā)光量與光源的發(fā)光周期相關(guān)。
4.按照權(quán)利要求3的照明系統(tǒng)，其中第一檢測裝置通過把在選通周期內(nèi)來自相應(yīng)的第一光接收單元的光接收信號進行積分而確定與強度相關(guān)的發(fā)光量。
5.按照權(quán)利要求3的照明系統(tǒng)，其中第二檢測裝置通過對來自第二光接收單元的光接收信號的電平進行限幅和然后對限幅的光接收信號進行積分而確定與周期相關(guān)的發(fā)光量。
6.按照權(quán)利要求3的照明系統(tǒng)，其中控制裝置控制光源的選通周期τ和驅(qū)動周期T以便滿足(τ/T)＜0.5。
7.按照權(quán)利要求3的照明系統(tǒng)，其中控制裝置控制第一檢測裝置，以使得采樣是在每兩個或更多的驅(qū)動周期中執(zhí)行的。
8.按照權(quán)利要求2的照明系統(tǒng)，其中檢測裝置包括多個第一光接收單元，其每個提取和接收通過混合把來自多個光源的彩色光而產(chǎn)生的經(jīng)混合的彩色光的各個彩色分量；第一檢測裝置，用于在預(yù)定的選通周期期間對來自每個第一光接收單元的光接收信號同時進行采樣，以及根據(jù)采樣的結(jié)果，檢測與強度相關(guān)的發(fā)光量，該發(fā)光量與相應(yīng)的光源的發(fā)光強度相關(guān)；以及第三檢測裝置，用于根據(jù)來自第一光接收單元的各光接收信號中的至少一個，檢測與周期相關(guān)的發(fā)光量，該發(fā)光量與光源的發(fā)光周期相關(guān)。
9.按照權(quán)利要求2的照明系統(tǒng)，其中一個發(fā)射特定的彩色光的照明區(qū)域包括多個局部照明區(qū)域，其每個具有多個光源，并能夠被單獨地控制，以及該照明系統(tǒng)還包括驅(qū)動裝置，用于驅(qū)動多個光源在局部照明區(qū)域基礎(chǔ)上按次序照亮；以及光導(dǎo)裝置，用于按照局部照明區(qū)域的順序照明操作而把通過混合來自各光源的彩色光而產(chǎn)生的混合光導(dǎo)引到檢測裝置，其中發(fā)光周期改變裝置和發(fā)光強度改變裝置分別改變每個光源在每個局部照明區(qū)域中的發(fā)光周期和發(fā)光強度。
10.按照權(quán)利要求1的照明系統(tǒng)，其中控制裝置控制發(fā)光周期改變裝置，以使得各光源的發(fā)光周期互相匹配。
11.按照權(quán)利要求1的照明系統(tǒng)，其中控制裝置控制發(fā)光周期改變裝置，以使得各光源的發(fā)光周期是互相不同的。
12.按照權(quán)利要求1的照明系統(tǒng)，其中控制裝置控制光源的驅(qū)動周期T[s]以便滿足(1/T)≥20[kHz]。
13.按照權(quán)利要求1的照明系統(tǒng)，其中該照明系統(tǒng)是被應(yīng)用于根據(jù)圖像信號來調(diào)制入射光的液晶板上的照明系統(tǒng)，以及該照明系統(tǒng)被用作為液晶顯示器的背光，該背光發(fā)射光以作為從每個光源到液晶板的入射光，每個光源的發(fā)光量由控制裝置控制。
14.一種液晶顯示器，包括用于發(fā)射通過混合多種彩色光而產(chǎn)生的特定彩色光的相加處理照明裝置；以及根據(jù)圖像信號調(diào)制從照明裝置發(fā)射的光的液晶板，其中照明裝置包括多個光源，其每個發(fā)射不同的彩色光；發(fā)光周期改變裝置，用于改變每個光源的發(fā)光周期；發(fā)光強度改變裝置，用于改變每個光源的發(fā)光強度；以及控制裝置，用于控制發(fā)光周期改變裝置和發(fā)光強度改變裝置，以便控制每個光源的發(fā)光量。
15.一種通過混合多種彩色光而得到特定彩色光的相加處理照明系統(tǒng)，照明系統(tǒng)包括多個光源，其每個發(fā)射不同的彩色光；發(fā)光周期改變部分，用于改變每個光源的發(fā)光周期；發(fā)光強度改變部分，用于改變每個光源的發(fā)光強度；以及控制部分，用于控制發(fā)光周期改變部分和發(fā)光強度改變部分，以便控制每個光源的發(fā)光量。
16.一種液晶顯示器，包括發(fā)射通過混合多種彩色光而產(chǎn)生的特定彩色光的相加處理照明部分；以及根據(jù)圖像信號來調(diào)制從照明部分發(fā)射的光的液晶板，其中照明部分包括多個光源，其每個發(fā)射不同的彩色光；發(fā)光周期改變部分，用于改變每個光源的發(fā)光周期；發(fā)光強度改變部分，用于改變每個光源的發(fā)光強度；以及控制部分，用于控制發(fā)光周期改變部分和發(fā)光強度改變部分，以控制每個光源的發(fā)光量。
全文摘要
提供一種能夠改變照明光的發(fā)光強度而同時保持照明光的彩色平衡的照明系統(tǒng)。一種通過混合多種彩色光而得到特定彩色光的相加處理照明系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)包括多個光源，其每個發(fā)射不同的彩色光；發(fā)光周期改變裝置，用于改變每個光源的發(fā)光周期；發(fā)光強度改變裝置，用于改變每個光源的發(fā)光強度；以及控制裝置，用于控制發(fā)光周期改變裝置和發(fā)光強度改變裝置，以便控制每個光源的發(fā)光量。
文檔編號G02F1/1335GK101083866SQ200710108189
公開日2007年12月5日 申請日期2007年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月30日
發(fā)明者古川德昌, 岡部充, 星光成 申請人:索尼株式會社