JP3125711B2 - Ｌｅｄディスプレイユニットとｌｅｄ定電流ドライバー回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外部から表示デー
タを入力することで文字情報や映像情報などを表示可能
なＬＥＤドライバー回路やＬＥＤディスプレイユニット
などに係わり、特に表示面内のドット輝度バラツキ及び
ユニット間の輝度バラツキが少ないＬＥＤドライバー回
路、ＬＥＤディスプレイユニットなどに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＲＧＢ（赤色系、緑色系、青色系）が発
光可能な発光ダイオード（以下、ＬＥＤとも呼ぶ）を使
用して、フルカラーのＬＥＤディスプレイユニットを実
現できる。このＬＥＤディスプレイユニットは、発光色
をＲＧＢとする３種類以上の発光素子を利用した発光ダ
イオードなどによりフルカラーの１ドットを構成するこ
とができる。１ドットを構成する各発光ダイオードは混
色が生ずる程度に互いに近接して配置される。この構造
のＬＥＤディスプレイユニットは、ＲＧＢの明るさを調
節して、発光色を変更させることができる。例えば、全
ての発光ダイオードを点灯させると白色を表示させるこ
とができる。赤色と青色の発光ダイオードを点灯させる
とマゼンタ、赤色と緑色でイエロー、緑色と青色でシア
ンとなる。さらに、各発光ダイオードの明るさを調節し
て種々の発光色とすることができる。

【０００３】ＬＥＤディスプレイユニットは、点灯手段
でもって一定の周期でそれぞれ発光ダイオードを点灯さ
せている。点灯回路が発光ダイオードを点灯する一定周
期内での時間を調節させると、目に感じる明るさ、すな
わち、発光ダイオードの実質的な発光輝度を調節させる
ことができる。一定周期内における発光ダイオードの１
点灯時間を長くすると目には明るく感じられる。逆に点
灯時間を短くすると暗く感じられる。

【０００４】点灯手段は、入力される階調データで発光
ダイオードの点灯時間を演算する。発光ダイオードの点
灯時間を特定するために、点灯回路は、入力される階調
データに相当する時間幅のパルスを出力するパルス幅変
調回路及び／又は入力される階調データに相当する高さ
のパルスを出力する振幅変調回路を備える。パルス幅変
調回路やパルス振幅変調回路の出力パルスは、点灯手段
の発光ダイオードを点灯させるＬＥＤ駆動回路に入力さ
れ、このパルス信号でＬＥＤ駆動回路がスイッチングし
て発光ダイオードを点灯させる。パルス幅変調回路にお
いて、例えばＬＥＤ駆動回路は入力されるパルスが”Ｈ
ｉｇｈ”の時に発光ダイオードを点灯し、”Ｌｏｗ”の
時に消灯する。

【０００５】パルス幅変調回路やパルス振幅値変調回路
に入力される階調データは、発光ダイオードの明るさを
決定するための情報である。パルス幅変調回路は入力さ
れる階調データが明るくなるにしたがって、出力するパ
ルスの時間幅を広くする。出力パルスの時間幅を広くす
ると階調データに比例して発光ダイオードの点灯時間を
長くさせることができる。同様にパルス振幅値変調回路
は、入力される階調データが明るくなるにしたがって、
出力するパルスの高さを高くする。階調データに比例し
て出力パルスの高さを高くさせることができる。点灯時
間が長く、点灯輝度が高い発光ダイオードは、目に明る
く感じるので、階調データに比例して発光ダイオードを
明るく点灯できる。ＲＧＢの発光ダイオードとも同様に
駆動され、入力される階調データに比例して明るさが調
節される。階調データに比例してＲＧＢの各ＬＥＤの明
るさを調節するＬＥＤディスプレイは、フルカラーの表
示ができる。

【０００６】発光ダイオードをドットマトリックス状に
配置させたＬＥＤディスプレイユニットは、縦１６個、
横１６個の発光ダイオードを用いた１ユニットでさえＲ
ＧＢそれぞれで２５６×３個の発光ダイオードが配置さ
れる。このような構成のＬＥＤディスプレイユニットを
複数電気的に接続された表示装置は、各発光ダイオード
ごとの輝度のバラツキが問題となる。これらの弊害を防
止するために、各発光色の発光ダイオードを輝度別にレ
ベル選別することができる。しかしながら、表示装置を
構成する各発光ダイオードの全輝度を揃えることは著し
いコスト高を招く。また、選別した発光ダイオードを使
用し階調データにより明るさをさらに細かく調節する
と、より輝度むらが目立つようになる。そのため、さら
に細かいレベルで発光ダイオードを選別する必要が生ず
る。

【０００７】これとは別に、ＬＥＤディスプレイの輝度
バラツキを電気的に補正する方法が考えられる。電気的
に輝度バラツキを補正する方法としては、点灯手段で電
気的な補正を行い発光ダイオードに流れる電流出力の振
幅値やパルス幅を調節することで輝度バラツキの補正を
行うことができる。具体的には、輝度補正データを各発
光ダイオードを駆動させる駆動ＩＣと電気的に接続され
た記憶装置から表示データと共に転送書き込みを行う。
記憶装置には、例えば不揮発性のＲＯＭ（ReadOnly Mem
ory）を用いて輝度補正データを保持する。ＬＥＤディ
スプレイの各表示ラインの点灯動作に合わせて記憶装置
から駆動ＩＣに順次補正データを転送して補正を行うこ
とができる。ドット輝度補正では、各発光ダイオードへ
の電流出力毎に調節量を決めて補正を行うことでドット
輝度バラツキを低減させることができる。

【０００８】このように各発光ダイオードの輝度バラツ
キが低減されると各ＬＥＤディスプレイユニットごとの
発光輝度のバラツキが目立つようになる。ＬＥＤディス
プレイユニット間に面輝度のバラツキがあると、タイル
状など（面）輝度むらが識別されてＬＥＤディスプレイ
の品質を大きく低下させる。このようなＬＥＤディスプ
レイユニット間の面輝度もドット輝度と同様に電気的に
補正することができる。すなわち、ＬＥＤディスプレイ
ユニットの点灯手段には一度に各発光ダイオードに電流
を流す電流出力部がある。面輝度補正ではこの電流出力
部を調整することによりＬＥＤディスプレイユニットご
とに共通分量だけ調節し面輝度補正を行うことが考えら
れる。このように、各発光ダイオードへの電流出力量な
どを調節させることで面輝度の補正をも実現することが
できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単に面
輝度補正とドット輝度補正とを同時に行った場合、どう
しても新たなバラツキなどが生ずることとなっていた。
具体的には、図５の如く、ドット輝度補正の為に各発光
ダイオードへの電流出力のパルス高である振幅値をドッ
ト輝度のバラツキに応じて必要なレベル量にまで低く
し、バラツキを低減する。また、面輝度補正のために点
灯手段の全電流出力をＬＥＤディスプレイユニットごと
の共通量だけ低減する。この場合、各発光ダイオードの
ドット輝度のバラツキを補正しても面輝度補正を行うこ
とで各ドット間の補正バランスが崩れてしまい再設定を
行うことになる。

【００１０】一方、図６の如く、電流パルス幅調整によ
る輝度補正の手段として表示データの階調表現範囲内で
ドット輝度の補正量に応じて表示データのとる最大階調
数を変化させる方法がある。図６には、補正を行わない
場合２５６階調ある例を示す。この方法の場合は、輝度
調節後の最終階調表現範囲が狭まるという問題を有す
る。最終階調表現範囲が狭まると階調表現のＳＴＥＰが
あらくなる。そのため、ＬＥＤディスプレイを駆動させ
た場合、色再現性が悪くなり表示品質上の制限が生ず
る。

【００１１】また、図７の如く、表示データビット数を
増やし最大階調数の範囲内で表現階調数を維持したまま
ドット輝度補正量に応じてデータを増減させる方法も考
えられる。しかしながら、この方法においても各発光ダ
イオードの電流出力に面輝度補正としてユニットごとの
共通量を減らすと、やはり各発光ダイオードのドット輝
度のバラツキを補正していても面輝度補正を行うことで
ドット間の補正バランスが崩れてしまい再設定を行うこ
とになる。したがって、本発明は、ドット輝度補正及び
面輝度補正を正確且つ簡便に行いうるＬＥＤドライバー
手段やＬＥＤディスプレイユニットなどを提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＬＥＤディス
プレイパネルに接続され入力データに応じてパルス幅変
調回路を介してＬＥＤを発光させる点灯手段を有するＬ
ＥＤディスプレイユニットに関する。特に、本発明の点
灯手段は、ＬＥＤディスプレイパネルの各ドットに対応
して個々に出力レベルの電流値を調節する第１の輝度補
正手段と、ドット毎の出力レベルを同比率に維持したま
ま各ドット共通に出力レベルを電流振幅値で調節する第
２の輝度補正手段とを有する。

【００１３】本発明の請求項２に記載のＬＥＤディスプ
レイユニットは、第１の輝度補正手段がドット輝度補正
レジスタによって重み付けされている。

【００１４】本発明の請求項３に記載のＬＥＤ定電流ド
ライバー回路は、外付け抵抗により決定される基準定電
流源を外部から入力することが可能な面輝度補正データ
に基づいて増減する定電流調整回路と、面輝度補正され
た定電流をＬＥＤで構成される各ドットに分配するカレ
ントミラー回路と、外部から入力することが可能なドッ
ト補正データに基づいて各ドットの定電流出力値を個別
に補正する回路を有する。

【００１５】

【作用】本発明の構成例は、ドット輝度補正手段によっ
て調整されたドット毎（各ＬＥＤ毎）の発光割合（出力
レベルと同比率）を維持する。各ドット毎のドット補正
量でなく、ドット毎の発光割合を維持したまま、ＬＥＤ
ディスプレイユニット毎の出力レベルを面輝度補正手段
によって補正する。これにより一度調整されたドット毎
の出力レベルが狂うことなく面輝度補正ができる。した
がって、より正確且つ簡便にドット輝度及び面輝度の補
正を同時に行える。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明者は、種々の実験の結果、
特定のドット輝度及び面輝度補正により輝度バラツキが
大きく低減されることを見いだし本願発明を成すに到っ
た。

【００１７】本発明は第１の輝度補正手段によりドット
輝度補正されたデータの比率を保ったまま、第２の輝度
補正手段により面輝度補正を行う。即ち、補正量ではな
く補正比率を維持させたまま別の補正を行うことができ
る。そのため面輝度補正による補正後の比率が変わるこ
とがない。これによって、ドット輝度補正及び面輝度補
正を行ったとしてもそれぞれの補正比率を保った各ＬＥ
Ｄごとの発光とすることができる。

【００１８】本発明の出力補正を説明する出力例を図２
に示す。図２には、ドットマトリクスに配置されたドッ
トを構成する１種類のＬＥＤにおける１列に接続された
発光ダイオード１６個の出力例を示してある。各ＬＥＤ
に供給される電流が１００％の場合は、補正が行われて
いない場合である。ここで各ＬＥＤに供給される電力の
うち、点線の矢印分の総電流量をそれぞれ減らす或い
は、その補正に相当する総電流量まで増やすことにより
ＬＥＤごとのドット輝度補正を行うことができる。具体
的には出力１のＬＥＤには、ドット補正を行わず１００
％電流が流れる。出力２では、ドット輝度補正によって
補正前の９０％に相当する電流が流れる。出力３ではド
ット輝度補正により補正前の８０％に相当する電流が流
れる。こうして出力１から出力１６まで同様にドット輝
度補正がされる。次に面輝度補正によって実線の矢印分
の電流が減らされる、或いはその補正に相当する総電流
量まで増やすことになる。このＬＥＤディスプレイユニ
ットには面輝度補正として半分の出力に抑制される。具
体的には、第１の輝度補正手段により点線の矢印分のド
ット輝度補正が行われる。また、第２の輝度補正手段に
より実線の矢印分の面輝度補正が行われる。これにより
出力１は、各補正前の出力に対して５０％に抑制され
る。補正後の出力値として斜線の電流が流れることとな
る。一方、出力２は、ドット輝度補正により９０％にな
った電流が面輝度補正によって半分の４５％に抑制され
る。出力３は、各補正前の出力に対し４０％に抑制され
る。このように出力１の面輝度補正分と同量の電流量を
出力２、出力３・・・出力１６から同様に減らすのでは
なくドット輝度補正された各ＬＥＤが発光する割合を維
持させたまま面輝度補正を行う。そのため、ドット輝度
補正及び面輝度補正を行ったとしても正確且つ簡便に補
正を同時に行える。そのため面輝度補正の後などに、ド
ット輝度補正を再度行う必要がなく入力データに正確な
発光を得ることができるＬＥＤディスプレイユニットな
どとすることができる。なお、各輝度補正比率が維持で
きる限り面輝度補正の後にドット輝度補正することも可
能である。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。なお、本発明は具体的な実施例のみに限定される
ものでないことはいうまでもない。マルチカラーのＬＥ
Ｄディスプレイユニットとして図１に示す。

【００２０】図１は互いに接近して配置されるＲＧＢ
（赤色系１０６、緑色系１０７、青色系１０８）の発光
色のＬＥＤと、各発光色のＬＥＤを点灯するＬＥＤの点
灯手段とを備える。ＬＥＤは、発光色をＲＧＢとする３
個を互いに接近して混色発光可能な如く配置している。
ＬＥＤディスプレイごとのＬＥＤは、ＲＧＢ３個で１ド
ットを構成し例えば１６×１６のマトリックス状に配置
されている。このＬＥＤディスプレイユニットは、ＲＧ
Ｂに発光する３個のＬＥＤの発光時間で明るさを調節し
てフルカラーの１ドットを表示するダイナミック駆動方
式をとる。点灯手段はドット輝度を補正するドット輝度
補正手段１０１と、面輝度を補正する面輝度補正手段１
０２と、表示データを各補正値に基づいて補正したパル
スを作成するパルス幅変調回路１０３及びパルス幅変調
回路からの出力により各ＬＥＤを駆動させるドライバー
と、を備える。ドライバーは、補正されたデータ出力に
基づいて階調ドライバー１０４を駆動させると共に走査
ドライバー１０５をスキャンすることによって各ＬＥＤ
を所望に点灯させる。

【００２１】図３に点灯手段を構成するＬＥＤ定電流ド
ライバーの内部ブロック図例を示す。各表示データは、
ＲＧＢの表示データごとにそれぞれの定電流駆動回路に
入力される。また順次、次の横段に表示データを転送出
力させている。表示データレジスタは列を構成する各Ｌ
ＥＤ分ある。表示データはシフトレジスタによって不示
図の転送クロックに同期して順次、各列分のＬＥＤ点灯
データとして転送される。転送された各列のデータは、
ラッチ信号によってラッチ回路にラッチされホールドさ
れる。

【００２２】一方、また、階調基準クロックを発生する
回路からカウント用クロックが階調クロックカウンタに
入力されホールドされた各表示データ値とカウンタ出力
値をコンパレータ回路で比較する。表示データの値とカ
ウント出力値が一致するとＬＥＤを消灯する一致信号を
各ＬＥＤごとに発生する。

【００２３】ＢＬＡＮＫ信号が解除されることにより各
列のＬＥＤのドライバーがＯＮされ、ＬＥＤは点灯可能
状態を保っている。次のＢＬＡＮＫ信号が来るときまで
にはその列の階調ドライバーは、上述の消灯させる一致
信号に基づいてそれぞれ全てＯＦＦされた状態になる。
即ち、ＢＬＡＮＫ信号間にはカウンター出力と同期した
各ＬＥＤごとのドット輝度及び面輝度補正された表示デ
ータを表す電流が出力される。

【００２４】本発明は入力される階調データである全電
流出力に対してＬＥＤディスプレイユニットごとの共通
出力比率を決める面輝度補正用の基準定電流源と、基準
定電流源の出力に接続され各電流出力に対して１対１に
対応するドット輝度補正用の定電流出力回路を持ってい
る。ここで、面輝度補正データは、外部から入力するこ
とが可能な構成とさせてある。面輝度補正データは、外
部から転送されると共に順次隣の面輝度補正レジスタに
データ転送される。また、面輝度補正レジスタからの面
輝度データに基づき定電流調整された基準定電流源の出
力がドット輝度補正データの定電流回路へ入力される。
また、ドット輝度補正データは、ドット輝度補正レジス
タに入力され順次隣のドット輝度補正データにデータ転
送される。

【００２５】ドット輝度補正回路は、カレントミラー回
路などで構成され共通の基準定電流源からの出力を受け
て出力値が決まる定電流出力部とドット輝度補正データ
の各ビットに対応したＳＷ回路部よりなる。８ｃｈない
し１６ｃｈで代表される図４の如き複数の定電流出力回
路で構成することができる。１ｃｈ分の定電流出力は、
ドット輝度補正データのビット数以上に分割されてお
り、同一の基準定電流源からの入力によって出力する電
流値がその補正データビットに対応して重み付けされた
定電流出力回路となっている。

【００２６】補正データのうち最下位ビット（ＬＳＢ）
から最上位ビット（ＭＳＢ）のビットに応じて電流出力
の比率がビットの重みに一致するように構成する。重み
付けして分割された定電流出力は最終的には１つにまと
まり１ｃｈ分の定電流出力となる。重み付けして分割さ
れた定電流出力は共通の基準定電流源を使用するため重
み付けの関係を維持したまま出力電流値を同比率で増減
できる。ドット輝度補正データの各ビット値に応じてｃ
ｈ内で分割された定電流出力はｏｎ／ｏｆｆし、ｃｈの
出力値が決まる。その結果、１ｃｈ内の定電流出力回路
は出力端子の前に一つにまとめられ補正された定電流値
として、最終出力段に出力される。複数の出力ｃｈの間
でも同様の関係で作用し、設定されたドット輝度補正後
の各ｃｈ間の比率を保った状態で共通の基準定電流源の
入力に応じて各定電流値を増減できる。一方、基準定電
流源の出力値は面輝度補正データによって決まり、各ｃ
ｈに共通に設定可能となる。ドット輝度補正データ、面
輝度補正データのそれぞれ反映された各ＬＥＤごとの定
電流出力となる。コンパレータからの一致信号により定
電流出力がＯＦＦされる。したがって、各列のＬＥＤを
補正された表示データに従ってダイナミック駆動させる
ことができる。

【００２７】この定電流出力によってドット輝度補正及
び面輝度補正された表示データとしてＬＥＤを点灯させ
る。複数のＬＥＤディスプレイユニットが電気的に接続
されている場合、それぞれ同様にして表示装置を構成す
ることができる。各ＬＥＤディスプレイユニットが複数
電気的に接続された表示装置は、上記動作が各ＬＥＤデ
ィスプレイユニット毎に行われ所望の画像が得られる。

【００２８】

【発明の効果】本発明のＬＥＤディスプレイユニットな
どは、ドット間の輝度バラツキ補正比率を維持したま
ま、全電流出力同比率で電流振幅値を補正することがで
きる。そのためドット輝度バラツキ補正と面輝度バラツ
キ補正をより正確且つ簡便に精度良く両立させることが
できる。特に、発明の請求項１記載のＬＥＤディスプレ
イユニットとすることによってドット輝度補正及び面輝
度補正を正確且つ簡便に行った表示データを再現可能と
なる。

【００２９】本発明の請求項２に記載のＬＥＤディスプ
レイユニットとすることによってより簡便にドット輝度
補正の比率を維持させることができる。

【００３０】本発明の請求項３記載のＬＥＤ定電流ドラ
イバー回路とすることによってドット輝度補正及び面輝
度補正を正確且つ簡便に行った表示データを再現可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明に用いられるＬＥＤディスプ
レイユニットの模式的ブロック図である。

【図２】 図２は、本発明の出力補正を示す説明図であ
る。

【図３】 図３は、本発明の定電流駆動回路のブロック
図である。

【図４】 図４は、本発明のドット輝度補正の重み付け
を表す機能ブロック図である。

【図５】 図５は、本発明と比較のために示す電流振幅
調整による出力補正を示す説明図である。

【図６】 図６は、本発明と比較のために示す電流パル
ス幅調整による出力補正を示す説明図である。

【図７】 図７は、本発明と比較のためにデータビット
数の拡大による出力補正を示す説明図である。

【符号の説明】

１０１・・・ドット輝度補正手段 １０２・・・面輝度補正手段 １０３・・・パルス幅変調回路 １０４・・・階調ドライバー １０５・・・走査ドライバー １０６・・・１つのドットを構成する赤色系ＬＥＤ １０７・・・１つのドットを構成する緑色系ＬＥＤ １０８・・・１つのドットを構成する青色系ＬＥＤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G09G 3/32 G09G 3/20

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＬＥＤディスプレイパネルと、該ＬＥＤ
   ディスプレイパネルに接続され入力データに応じてパル
   ス幅変調回路を介してＬＥＤを発光させる点灯手段を備
   えたＬＥＤディスプレイユニットであって、 前記ＬＥＤディスプレイパネルの各ドットに対応して個
   々に出力レベルの電流値を調節する第１の輝度補正手段
   と、ドット毎の出力レベルを同比率に維持したまま各ド
   ット共通に出力レベルを電流振幅値で調節する第２の輝
   度補正手段とを有することを特徴としたＬＥＤディスプ
   レイユニット。
2. 【請求項２】 前記第１の輝度補正手段は、ドット輝度
   補正レジスタによって重み付けされている請求項１記載
   のＬＥＤディスプレイユニット。
3. 【請求項３】 複数のＬＥＤが駆動可能なＬＥＤ定電流
   ドライバー回路であって、外付け抵抗により決定される
   基準定電流源を外部から入力することが可能な面輝度補
   正データに基づいて増減する定電流調整回路と、面輝度
   補正された定電流をＬＥＤで構成される各ドットに分配
   するカレントミラー回路と、外部から入力することが可
   能なドット補正データに基づいて各ドットの定電流出力
   値を個別に補正する回路を有することを特徴とするＬＥ
   Ｄ定電流ドライバー回路。