JP6540720B2

JP6540720B2 - 表示装置

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Publication number: JP6540720B2
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Inventors: 松本　誠; 誠松本
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Description

本発明は、複数の発光素子を有する表示装置に関する。

今日、発光素子として発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）を用いた表示ユニットや、これを用いた表示装置が作製されている。例えば、複数の表示ユニットを組み合わせることにより大型の表示装置とすることができる。ここでｍ行×ｎ列ドットマトリックスで構成された表示ユニットを考えると、例えば各行に位置する各ＬＥＤのアノード端子が一の共通ラインに接続され、各列に位置する各ＬＥＤ素子のカソード端子が一の駆動ラインに接続される。そして、ｍ行の共通ラインが所定の周期で順次ＯＮされ、ＯＮした共通ライン上に配置されたＬＥＤは各駆動ラインにより個別に駆動される。

このような表示装置の階調点灯制御方法には、点灯時間を１：２：４：８のように、２の累乗比に重み付けして階調を表示する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。以下、本明細書ではこのような制御方法を「重み付け制御」と呼ぶ。

特開２００５−０１０７４１号公報

しかしながら、従来の重み付け制御では、重み付け配列によって点灯箇所が決められるため、時間的に最後に配置された重み付け要素で点灯する場合、疑似点灯が酷くなってしまうという問題があった。疑似点灯はゴースト、誤点灯、微小点灯等とも呼ばれ、典型的には配線の寄生容量等に電荷が蓄積されて生じる、本来意図しない点灯を指す。

本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の一の目的は、発光素子の疑似点灯を低減し、表示品質を改善した表示装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の一の側面に係る表示装置によれば、複数の共通ラインと、複数の駆動ラインと、前記複数の共通ラインと前記複数の駆動ラインとに接続される複数の発光素子と、前記複数の共通ラインに時分割で電圧を印加する走査部と、前記複数の駆動ラインのうち点灯対象となる発光素子に接続された駆動ラインから所定のタイミングで電流を引き込む駆動部と、前記複数の発光素子のそれぞれの発光量を、点灯時間を異ならせることで異なる階調として表現するように階調点灯制御を行う点灯制御部とを備え、一フレームが分割された複数のサブフレームに、一フレームで表現すべき階調を分割して割り当てて、時分割で各サブフレームに割り当てられた階調を表示させ、一フレームを構成する複数のサブフレームの階調の総和でもって一フレームの階調を表現し、複数のフレームを組み合わせることで所定の表示を行う表示装置であって、前記複数のサブフレームは、各サブフレームに２の累乗単位で階調を表現する、互いに階調の異なる重み付け要素が配列されてなり、前記点灯制御部は、一フレーム中に含まれる複数のサブフレームの少なくとも一つにおける重み付け要素の順番を、他のフレーム中に含まれる複数のサブフレームの少なくとも一つにおける重み付け要素の順番と異ならせ、かつ前記一フレーム中に含まれる複数のサブフレームの少なくとも一つに含まれる複数の重み付け要素の内、時間的に最後に位置した重み付け要素で発光素子の点灯がＯＮとなるパターンにおいて、発光素子の点灯がＯＦＦである重み付け要素の順番を前記時間的に最後に位置させるように、前記重み付け要素の順番を入れ替える制御を行うことができる。

本発明の一側面に係る表示装置によれば、２の累乗で階調値を与えられた重み付け要素を昇順や降順といった一律の順序に規定せず、発光素子をＯＦＦとする重み付け要素がサブフレームの末尾に位置されるように順番を制御することで、寄生容量への充放電に起因する疑似点灯を低減できる。

実施形態１に係る表示装置の回路図である。点灯制御部の一例を示す機能ブロック図である。点灯制御部の他の例を示す機能ブロック図である。実施形態１に係る表示装置の表示部の一例を示す図である。図４において表示の一例を示す図である。比較例に係る階調点灯制御方法を示すタイミングチャートである。実施形態１に係る階調点灯制御方法を示すタイミングチャートである。実施形態２に係る階調点灯制御方法を示すタイミングチャートである。実施形態３に係る階調点灯制御方法を示すタイミングチャートである。実施形態４に係る階調点灯制御方法を示すタイミングチャートである。実施形態５に係る階調点灯制御方法を示すタイミングチャートである。実施形態６に係る階調点灯制御方法を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を以下のものに特定しない。また、本明細書においては、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。

なお本明細書において「寄生容量」とは、主に駆動ラインにおける寄生容量を意味している。ただ、これに限らず他の要因、例えば駆動ラインに接続された電子部品の容量など、容量性の成分も含める意図で使用する。
（実施形態１）

実施形態１に係る表示装置の回路図を図１に示す。この図に示すように、表示装置１００は、複数の共通ラインＣＯＭ１〜３と、複数の駆動ラインＳＥＧ１〜３と、複数の発光素子で構成された表示部１０と、走査部２０と、駆動部３０と、点灯制御部５０とを備える。

発光素子は、複数の共通ラインと複数の駆動ラインに接続されている。ここでは発光素子に発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）を用いている。複数の発光素子を共通ラインのうちの１つと複数の駆動ラインのうち１つとにそれぞれ接続し行列状に配置することで、表示部１０を構成する。

走査部２０は、複数の共通ラインに時分割で電圧を印加する部材であり、一以上のソースドライバで構成される。また走査部２０には電源部６０が接続されて、走査部２０を構成するトランジスタ等の駆動素子に電力を供給する。図１の例では、発光素子のアノード側を電源側に接続したアノードコモン接続を採用している。

駆動部３０は、複数の駆動ラインのうち点灯対象となる発光素子に接続された駆動ラインから、所定のタイミングで電流を引き込むための部材であり、一以上のシンクドライバで構成される。

さらに点灯制御部５０は、これら走査部２０と駆動部３０の動作を制御する。点灯制御部の機能ブロック図の一例を、図２に示す。この図に示す点灯制御部５０は、入力部５１と、点灯制御データ生成部５２と、階調割当部５３と、設定記憶部５４と、出力部５５を備える。このような点灯制御部は、所定のゲートアレイ（ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ）等のハードウエアやソフトウエア、あるいはこれらの混在により実現できる。また必ずしも各構成要素が図２や図３に示した構成と同一でなくてもよく、その機能が実質的に同一であるもの、及び一つの要素が図２や図３に示す構成における複数の要素の機能を備えるものは、本発明に含まれる。

後述する各サブフレームへの階調の割り当てや重み付け要素の配列順は、サブフレーム数等に応じて、階調値毎に予め設定しておくことが好ましい。例えば、指定された階調値と、これに対応してサブフレーム１〜４にそれぞれ割り当てる階調値の対応関係を、予めルックアップテーブル等にデータ化して、図２の機能ブロック図に示す設定記憶部５４に記録しておき、これを点灯制御部５０で参照する。これによって、階調値が指定された時点で、各サブフレームへの階調の割り当ては一義的に実行され、点灯制御部５０でもって各サブフレームに割り当てられた階調による点灯制御が行われる。ただ、本発明はこの構成に限られず、例えば、指定された階調値に対して、各サブフレームに割り当てる階調値を一定とせず、可変としてもよい。例えば図３示す変形例に係る点灯制御部５０’では、指定された階調値に対して、各サブフレームに割り当てる階調値を点灯制御部５０’が調整する。この点灯制御部５０’は、指定された階調値に対して、サブフレーム数や表示すべき階調値の値などに基づいて、各サブフレームに割り当てるべき階調を決定する。図３に示す点灯制御部５０’は、入力部５１’と、点灯制御データ生成部５２’と、階調割当部５３’と、出力部５５’を備える。これらの部材の果たす機能は、図３の各部材と基本的に同一であり、詳細説明を省略する。

入力部５１は、たとえば外部の表示ソースから、表示すべきデータを受け取る。点灯制御データ生成部５２は、受け取った表示データに基づいて、走査部２０と駆動部３０を駆動させるための点灯制御データを生成する。階調割当部５３は、後述する通り、階調を表現するための割り当てを各サブフレームに行う。点灯制御データ生成部５２は、階調割当部５３で指示された階調を各サブフレームに割り当てるようにして点灯制御データを生成する。また設定記憶部５４は、階調割当部５３でサブフレームに割り当てる階調数などの設定データを記憶するための部材である。設定記憶部５４は、記憶媒体や不揮発性メモリ等で構成される。出力部５５は、点灯制御データ生成部５２で生成された点灯制御データに基づいて、各発光素子を点灯駆動させるように、走査部２０と駆動部３０を動作させる。表示部１０で表示される一画像は、走査部２０が共通ラインを一通り走査する一フレームを複数枚組み合わせた一サイクルでもって表示される。

また多階調を表現するため、一フレームを複数のサブフレームに分割して、分割されたサブフレームに、一フレームで表現すべき階調を分割して割り当てて、点灯駆動時には時分割で各サブフレームに割り当てられた階調を表示させる。この階調の割り当ては、階調割当部５３で行われる。このようにして、一フレームを構成するサブフレームの階調の総和でもって一フレームの階調を表現する。

ここで複数のサブフレームは、各サブフレームに２の累乗単位で異なる階調を表現する、互いに階調の異なる複数の重み付け要素で構成され、一サブフレームの時間的に最後に位置する重み付け要素がＯＦＦとなるように配列されている。そして一フレームを構成するサブフレームの数をＸ（Ｘは２以上の整数）とし、各サブフレームで表現可能な最大階調が２^Y−１（Ｙは２以上の整数）としたとき、点灯制御部５０は、一サブフレームにおいて、階調が２^Y-2である重み付け要素における発光素子の点灯がＯＦＦであり、この重み付け要素を時間的に最後に位置させるように、重み付け要素の配列を調整する。これにより、発光素子の点灯がＯＦＦとなる期間をより長い時間とできるため、疑似点灯の低減効果を高めることが期待できる。

複数のサブフレームを配列するにあたり、疑似点灯を低減するために発光素子の点灯がＯＦＦとなる期間をサブフレームの時間的に最後に位置する重み付け要素に割り当てているところ、ＯＦＦ期間が短い場合は疑似点灯の低減効果を発揮し辛くなる。このため、疑似点灯低減機能を効果的に発揮するためには、一サブフレームにある程度の長さのＯＦＦ期間を含むことが必要となる。そこで一サブフレームにおいて、発光素子の点灯を複数の重み付け要素でＯＦＦとして、この複数の重み付け要素を時間的に最後に連続して位置させるように重み付け要素の配列を調整することが好ましい。これにより、発光素子の点灯がＯＦＦとなる重み付け要素の数をサブフレームの末尾で多くして、疑似点灯の低減効果を高めることが期待できる。例えば、一フレームに含まれる複数のサブフレームにおいて、発光素子の点灯がＯＦＦとなる重み付け要素が時間的に最後に位置するサブフレームの数を、一フレームに含まれるサブフレームの数の半数以上とする。

さらに、一フレーム中に含まれるサブフレームの少なくとも一のサブフレームにおいて、発光素子の点灯がＯＮとなる重み付け要素を、昇順で並べることもできる。

実施形態１に係る表示装置１００において、重み付け配列の時間的に最後で点灯する数が少なくなるように、各サブフレームにおける重み付け要素の順番が調整される。すなわち、一フレームにおいて、一サブフレームに含まれる時間的に最後に位置する重み付け要素が、当該一フレーム中に含まれる少なくとも一のサブフレームでＯＦＦとなるように各サブフレームにおける重み付け要素の順番を調整する。このように、一サブフレームの時間的に最後に点灯する回数を減らすことで、駆動ラインとＧＮＤ間の寄生容量を、点灯対象であった発光素子を介して充電する時間を作ることができる。その結果、駆動ラインとＧＮＤ間の寄生容量を、点灯対象ではない発光素子を介して充電する量を減らすことができるので、疑似点灯を低減することができる。
（動作例）

以下、図１の表示装置１００の動作について説明する。図１の例では、表示装置１００は複数のＬＥＤ１〜９と、複数のＬＥＤ１〜３の一端に接続された３本の共通ラインＣＯＭ１〜３と、複数のＬＥＤ１〜９に電圧を供給する電源部６０と、複数のＬＥＤ１〜９の他端に接続された複数の駆動ラインＳＥＧ１〜３と、複数のＬＥＤ１〜９の点灯制御をする点灯制御部５０を備える。この表示装置１００は、階調点灯制御を行うにあたり、点灯対象となるＬＥＤに接続された駆動ラインから時分割に分けた配列で電流を引き込む。
（複数のＬＥＤ１〜９）

複数の発光素子としては、例えば図１に示した複数のＬＥＤ１〜９を用いることができる。
（共通ラインＣＯＭ１〜３）

共通ラインＣＯＭ１〜３は、複数のＬＥＤ１〜９の一端に接続される。複数のＬＥＤ１〜９は、図１に示すようにアノードコモンで共通ラインＣＯＭ１〜３に接続されている。共通ラインＣＯＭ１〜３には銅箔など（例えばプリント配線基板の配線の一部）を用いる。共通ラインＣＯＭ１〜３は、プリント配線基板などにおいて、線状、面状（例：四角状、円状）などの様々な形状に形成することができる。「ライン」としたのは、プリント配線基板などに形成される共通ラインＣＯＭ１〜３の実際の形状を線状に限定する趣旨ではなく、単に回路図において共通ラインＣＯＭ１〜３を模式化した場合にこれを線で表示可能であるからに過ぎない。共通ラインＣＯＭ１〜３の各々は、途中で枝分かれ（分岐）していてもよい。なお、本実施形態では共通ラインの数を３本としているが、共通ラインの数は２本以上であればよい。
（電源部６０）

電源部６０は、複数のＬＥＤ１〜９に電圧を供給する。電源部６０は、共通ライン毎に時分割で印加されている（ダイナミック制御方式）。電源部６０には、例えばシリーズ方式やスイッチング方式などの直流の定電圧源を用いることができる。
（ソースドライバＳＷ１１〜１３）

走査部２０を構成する各ソースドライバＳＷ１１〜１３は、共通ラインＣＯＭ１〜３と電圧Ｖを接続するためのスイッチであり、点灯制御部５０により時分割でＯＮまたはＯＦＦされる。ソースドライバＳＷ１１〜１３としては、Ｐチャネル型電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor：ＦＥＴ）やＰＮＰトランジスタを用いることができる。
（複数の駆動ラインＳＥＧ１〜３）

複数の駆動ラインＳＥＧ１〜３は、複数のＬＥＤ１〜９の他端に接続される。駆動ラインＳＥＧ１〜３には銅箔など（例えばプリント配線基板の配線の一部）を用いる。
（シンクドライバＳＷ２１〜２３）

駆動部を構成する各シンクドライバＳＷ２１〜２３は複数の駆動ラインＳＥＧ１〜３の各々に接続され、駆動ラインＳＥＧ１〜３とＧＮＤを接続するためのスイッチで、点灯制御部５０によりＯＮまたはＯＦＦされる。シンクドライバＳＷ２１〜２３としてはＮＰＮトランジスタやＮチャネル型ＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）などを用いることができる。また、図示していないが、駆動ラインに流れる電流は、抵抗や定電流源によって制御することができ、各シンクドライバＳＷ２１〜２３とＧＮＤ間、もしくは、各シンクドライバＳＷ２１〜２３と駆動ライン間に置かれる。
（点灯制御部５０）

点灯制御部５０は、ソースドライバＳＷ１１〜１３、シンクドライバＳＷ２１〜２３をＯＮまたはＯＦＦすることにより複数のＬＥＤ１〜９の点灯を制御する。例えば、ＬＥＤ５を点灯させる場合は、ＳＷ１２とＳＷ２２をＯＮすることにより、電圧Ｖ→共通ラインＣＯＭ２→ＬＥＤ５→駆動ラインＳＥＧ２→ＧＮＤの経路で電流が流れ、ＬＥＤ５が点灯する。
（フレーム）

フレームとは、一つの画像を表示装置１００の表示画面に表示する単位であって、１つ以上のサブフレームから構成される。フレームを複数のサブフレームで構成して多階調を表示する方法をサブフレーム変調という。
（サブフレーム）

サブフレームとは、共通ラインを１通り走査する単位であって、共通ライン毎に重み付け制御によって多階調を表示する。
（表示部１０）

実施形態１に係る表示装置１００の表示部１０の一例を図４に示す。この図に示すように、表示部１０は９個の区画を用いて３行×３列のマトリクス状に構成されている。複数のＬＥＤ１〜９は９個の区画の各々に割り当てられている。例えば、ＬＥＤ１の点灯期間中はＬＥＤ１が割り当てられている区画（例：１行１列に位置する区画）が点灯し、ＬＥＤ９の点灯期間中はＬＥＤ９が割り当てられている区画（例：３行３列に位置する区画）が点灯する。

表示部１０における表示の一例を図５に示す。この図に示すように、実施形態１に係る表示装置１００は、複数のＬＥＤ１〜９を点灯させたり消灯させたりすることにより、図４に示した表示部１０上に図５の表示を行う。なお図において、ＬＥＤを点灯させている部分を斜線で示す。

次に、発光素子の疑似点灯が低減できる様子を、図５、図６及び図７に基づいて説明する
（比較例）

図６は、比較例に係る階調点灯制御方法のタイミングチャートを示している。ここでは一の画面表示、すなわちフレームを４つのサブフレーム１〜４に時分割し、各サブフレームで２⁵＝３２階調を表現可能として、４サブフレームで３２階調×４サブフレーム＝最大１２８階調を、一フレームで表現可能としている。そして最大１２８階調を一フレームで表現可能な表示装置において、ここでは任意の一フレームにおいて８２階調を表示する例を考える。この場合、４つのサブフレームで８２階調を表現するにあたり、設計のし易さなどの観点から、各サブフレームで表現される階調ができるだけ均等になるように、いいかえると隣接するサブフレーム間で階調の差が小さくなるように割り当てられる。ここで８２階調÷４＝２０．５階調となるため、図６の例では２０階調を２つと２１階調を２つとする。ここで、階調８２（１０進数）は、２進数で１０１００１０となり、上位５ビット（１０１００）がサブフレームの階調２０（１０進数）を表し、下位２ビット（１０）が変調を行うサブフレームの数である２（１０進数）を表す。そして、２０階調と２１階調を交互にサブフレーム１〜４に割り当て、２０階調→２１階調→２０階調→２１階調となるようにする。この場合に、各サブフレームに具体的に階調を割り当てる（ここでは「重み付け配列」と呼ぶ。）ことを考える。まず、サブフレーム１と３には２０階調が割り振られる。各サブフレームは、上述の通り５ビットすなわち３２階調が表現可能であるところ、２の累乗で各要素（ここでは「重み付け要素」と呼ぶ。）を構成し、重み付け要素毎に発光素子のＯＮ又はＯＦＦを設定する。２の累乗で表現される重み付け要素は昇順に配置される。ここでは５ビットであるから、各サブフレームは２⁰＝１、２¹＝２、２²＝４、２³＝８、２⁴＝１６の５つの重み付け要素で構成されることになる。ここでは重み付け要素を区別するため、２⁰〜２⁴に対応させて重み付け要素０〜４と呼ぶ。そして、各重み付け要素０〜４に対して、発光素子のＯＮ／ＯＦＦが設定される。

図６の例では、サブフレーム１、３にはそれぞれ２０階調が設定されることから、図の左下に示すように重み付け要素２（４階調）と重み付け要素４（１６階調）のみがＯＮに設定され、残りの重み付け要素０、１、３はＯＦＦに設定される。上述の通り、ＯＮの期間は斜線で示し、ＯＦＦの期間は白地で示している。一方、サブフレーム２、４にはそれぞれ２１階調が設定されることから、図の右下に示すように重み付け要素０（１階調）、重み付け要素２（４階調）と重み付け要素４（１６階調）のみがＯＮに設定され、残りの重み付け要素１、３はＯＦＦに設定される。このような階調の割り当てでは、各サブフレームの時間的に最後に位置する重み付け要素４（１６階調）がＯＮとなっているため、疑似点灯が酷くなってしまう。本明細書において、疑似点灯が酷くなるとは、疑似点灯が多くなる、目立ちやすくなる、あるいは明るくなることを意味する。また、疑似点灯が低減するとは、少なくなる、目立ちにくくなる、あるいは暗くなることを意味する。

このようなサブフレームで構成されたフレームで点灯制御した場合に疑似点灯が酷くなる理由を、図５に示す表示の一例を用いて具体的に説明する。図５の表示の一例において、１つのサブフレームでＬＥＤ１、５、９を点灯させるときに、共通ラインＣＯＭ１でＬＥＤ１を、共通ラインＣＯＭ２でＬＥＤ５を、共通ラインＣＯＭ３でＬＥＤ９を点灯させる。この場合、比較例に係る階調点灯制御方法では、共通ラインＣＯＭ１を用いてＬＥＤ１を点灯させるときに重み付け要素４（１６階調）がＯＮであるため、ＬＥＤ１を通して駆動ラインＳＥＧ１とＧＮＤ間の寄生容量が充電されない（あるいは充電期間が短い）。その結果、次の共通ラインＣＯＭ２でＬＥＤ５を点灯させるときに、点灯対象ではないＬＥＤ４を介して駆動ラインＳＥＧ１とＧＮＤ間の寄生容量が充電され、ＬＥＤ４において疑似点灯が酷くなる。また、共通ラインＣＯＭ２を用いてＬＥＤ５を点灯させるときに重み付け要素４（１６階調）がＯＮであるため、ＬＥＤ５を通して駆動ラインＳＥＧ２とＧＮＤ間の寄生容量が充電されない（あるいは充電期間が短い）。その結果、次の共通ラインＣＯＭ３でＬＥＤ９を点灯させるときに、点灯対象ではないＬＥＤ８を介して駆動ラインＳＥＧ２とＧＮＤ間の寄生容量が充電され、ＬＥＤ８において疑似点灯が酷くなる。さらに、共通ラインＣＯＭ３を用いてＬＥＤ９を点灯させるときに重み付け要素４（１６階調）がＯＮであるため、ＬＥＤ９を通して駆動ラインＳＥＧ３とＧＮＤ間の寄生容量が充電されない（あるいは充電期間が短い）。その結果、連続する他の１つのサブフレームにおいて、共通ラインＣＯＭ１でＬＥＤ１を点灯させるときに、点灯対象ではないＬＥＤ３を介して駆動ラインＳＥＧ３とＧＮＤ間の寄生容量が充電され、ＬＥＤ３において疑似点灯が酷くなる。

これに対して、実施形態１に係る表示装置１００の階調点灯制御方法では、サブフレームに含まれる重み付け要素の内、最後に位置する重み付け要素がＯＦＦとなるように重み付け要素の順番を入れ替えている。すなわち、点灯制御部は、一フレーム中に含まれる複数のサブフレームの少なくとも一つにおける重み付け要素の順番を、他のフレーム中に含まれる複数のサブフレームの少なくとも一つにおける重み付け要素の順番と異ならせている。加えて、一フレーム中に含まれる複数のサブフレームの少なくとも一つに含まれる複数の重み付け要素の内、発光素子の点灯がＯＦＦとなる重み付け要素を時間的に最後に位置させる。これにより、２の累乗で階調値を与えられた重み付け要素を昇順や降順といった一律の順序に規定せず、発光素子をＯＦＦとする重み付け要素がサブフレームの末尾に位置されるように順番を他のフレームと異ならせることで、寄生容量への充放電に起因する疑似点灯を低減できる。

このような、フレーム間で見た場合に重み付け要素の順番が異ならせる他、一つのフレームに含まれるサブフレームを見た場合に、重み付け要素の順番を異ならせることもできる。すなわち、一フレーム中に含まれる複数のサブフレームの少なくとも一つにおける重み付け要素の順番を、当該一フレーム中に含まれる他のサブフレームの少なくとも一つにおける重み付け要素の順番と異ならせることもできる。

また、サブフレームで表現可能な最大階調を２^Y−１（Ｙは２以上の整数）としたときに、一サブフレームにおいて、階調が２^Y-2である重み付け要素における発光素子の点灯がＯＦＦであり、当該重み付け要素を時間的に最後に位置させることができる。これにより、発光素子の点灯がＯＦＦとなる期間をより長い時間とできるため、疑似点灯の低減効果を高めることが期待できる。

このように、各サブフレームの最後に発光素子の点灯がＯＦＦとなる区間を設けることで、この期間に駆動ラインとＧＮＤ間の寄生容量を充電させて上述した疑似点灯を低減する効果が期待できる。各サブフレームにおける重み付け配列の時間的に最後に位置する重み付け要素で発光素子の点灯がＯＦＦとなるサブフレームの数は、一フレーム中に含まれるサブフレーム数の半数以上であることが好ましい。また、一フレーム中に含まれるすべてのサブフレームにおいて、サブフレームにおける重み付け配列の時間的に最後に位置する重み付け要素で発光素子の点灯がＯＦＦとなるようにすることがさらに好ましい。また、サブフレーム中で時間的に最後に発光素子がＯＦＦとなる区間が長いほど、疑似点灯を低減できる効果を発揮できるので好ましい。

以下、このような方法を、実施形態１に係る階調点灯制御方法として、図６、図７等に基づいて説明する。

図７に示す実施形態１に係る階調点灯制御方法のタイミングチャートは、上述した図６に示す比較例に係る階調点灯制御方法のタイミングチャートと同様、一の画面表示、すなわちフレームをＹ＝４、すなわち４つのサブフレーム１〜４に時分割し、各サブフレームにおいてＸ＝５ビット、すなわち２⁵＝３２階調を表現可能としている。ここでは、４サブフレームで３２階調×４サブフレーム＝最大１２８階調を、一フレームで表現可能としている。そして最大１２８階調を一フレームで表現可能な表示装置において、ここでは任意の一フレームにおいて８２階調を表示する例を考える。図７においては、４つのサブフレームで８２階調を表現するにあたり、ちらつき（フリッカー）防止などの観点から、各サブフレームで表現される階調値ができるだけ均等になるように、いいかえると隣接するサブフレーム間で階調値の差が小さくなるように割り当てられる。ここで８２階調÷４＝２０．５階調となるため、図７の例では２０階調を２つと２１階調を２つとする。そして、フリッカー防止のため、２０階調と２１階調を交互にサブフレーム１〜４に割り当て、２０階調→２１階調→２０階調→２１階調となるようにする。この場合に、各サブフレームに具体的に階調値を割り当てることを考える。まず、サブフレーム１と３には２０階調が割り振られる。各サブフレームは、上述の通り５ビットすなわち３２階調が表現可能であるところ、２の累乗で各要素を構成し、各重み付け要素毎に発光素子のＯＮ又はＯＦＦを設定する。

ここで、図６の比較例では、２の累乗で表現される重み付け要素は昇順に配置されているところ、実施形態１においては、昇順や降順といった一定の順序に限定しない。すなわち一フレーム中に含まれるサブフレームの内、少なくとも一のサブフレームにおいては、重み付け要素の順番を異ならせている。具体的には、発光素子の点灯をＯＦＦに設定している重み付け要素の少なくとも一を、重み付け配列の末尾に移動させている。このような重み付け要素の順番の変更は、点灯制御部５０で行われる。図７の例では、サブフレーム１と３は図６の比較例と同様、昇順としているが、サブフレーム２と４においては、発光素子の点灯ＯＦＦに設定された重み付け要素の内、最も階調が大きい階調８の重み付け要素３を重み付け配列の末尾に移動させている。これによって、寄生容量への充放電に起因する疑似点灯を低減できる。特に発光素子の点灯がＯＦＦとなる期間をより長い時間とできるため、疑似点灯の低減効果を高めることが期待できる。

なお、以上の例では発光素子の点灯ＯＦＦに設定された重み付け要素の内、最も階調値の大きい重み付け要素のみを末尾に移動させる例を説明したが、本発明はこの構成に限らず、点灯ＯＦＦに設定された重み付け要素を複数、末尾に移動させてもよい。例えば、図８に示す実施形態２に係る階調点灯制御方法では、点灯ＯＦＦに設定された階調２の重み付け要素１も、末尾に移動させている。この際、点灯ＯＦＦに設定された重み付け要素の順番は、どのようであってもよい。例えば図８に示す実施形態２のように昇順、すなわち重み付け要素１、３の順であってもよいし、あるいは実施形態３として図９に示す階調点灯制御方法のタイミングチャートのように、降順、すなわち重み付け要素３、１の順としてもよい。あるいは、点灯ＯＦＦに設定された重み付け要素を３以上、末尾に移動させる際は、ランダムに並べてもよい。

また以上の例では、重み付け要素の順番を異ならせるサブフレームの数を、一フレーム注に含まれるサブフレーム数の半数としたが、半数よりも多いサブフレームで点灯ＯＦＦの重み付け要素の順番を異ならせてもよく、このようなサブフレーム数を多くするほど、疑似点灯低減効果を高めることができる。重み付け要素の順番を変更するサブフレームの数は、要求される表示装置の表示品質等によって設定される。
（実施形態４）

また実施形態４に係る表示装置のタイミングチャートを図１０に示す。実施形態４に係る表示装置は、階調に応じてサブフレーム単位で重み付け要素の順番を変更している点で、後述する実施形態５に係る表示装置と相違する。

ここでは、一フレームを４つのサブフレームで構成し、サブフレームでは２の累乗比に重み付け（１：２：４：８）した４段階の重み付け制御により、１フレーム当たり６４段階（２の４乗×４サブフレーム＝６４）の階調表示を行えるようにしている。

一のサブフレームでは共通ライン３つを走査して、一の共通ラインを走査する単位で重み付け制御を行っている。重み付けは実施形態５と同様に、配列１の時間をｔ、配列２の時間を２ｔ、配列３の時間を４ｔ、配列４の時間を８ｔとしている。

説明を簡素化するため、図５の表示をハッチングの箇所をすべて階調３８、白の箇所をすべて階調０として説明する。つまり、サブフレーム１では白塗りの箇所を階調９、黒塗の箇所を階調０、サブフレーム２では白塗りの箇所を階調１０、黒塗の箇所を階調０、サブフレーム３では白塗りの箇所を階調９、黒塗の箇所を階調０、サブフレーム４では白塗りの箇所を階調１０、黒塗の箇所を階調０で点灯制御する。

まず、サブフレーム１において、ＣＯＭ１の走査期間はＳＷ１１をＯＮとし、ＳＷ１２とＳＷ１３はＯＦＦとする。ＣＯＭ１の走査期間の内、ＳＷ２１は配列１と配列４のところでＯＮ、配列２と配列３のところでＯＦＦ、ＳＷ２２とＳＷ２３は配列１〜４すべてでＯＦＦさせることでＬＥＤ１が階調９で点灯し、ＬＥＤ２とＬＥＤ３は階調０の消灯となる。したがって、重み付け配列順は配列１→配列４→配列２→配列３となっている。

同様に、ＣＯＭ２の走査期間はＳＷ１２をＯＮとし、ＳＷ１１とＳＷ１３はＯＦＦとする。ＣＯＭ２の走査期間の内、ＳＷ２２は配列１と配列４のところでＯＮ、配列２と配列３のところでＯＦＦ、ＳＷ２１とＳＷ２３は配列１〜４すべてでＯＦＦさせることでＬＥＤ５が階調９で点灯し、ＬＥＤ４とＬＥＤ６は階調０の消灯となる。したがって、重み付け配列順は配列１→配列４→配列２→配列３となっている。

同様に、ＣＯＭ３の走査期間はＳＷ１３をＯＮとし、ＳＷ１１とＳＷ１２はＯＦＦとする。ＣＯＭ３の走査期間の内、ＳＷ２３は配列１と配列４のところでＯＮ、配列２と配列３のところでＯＦＦ、ＳＷ２１とＳＷ２２は配列１〜４すべてでＯＦＦさせることでＬＥＤ９が階調９で点灯し、ＬＥＤ７とＬＥＤ８は階調０の消灯となる。したがって、重み付け配列順は配列１→配列４→配列２→配列３となっている。

次に、サブフレーム２において、ＣＯＭ１の走査期間はＳＷ１１をＯＮとし、ＳＷ１２とＳＷ１３はＯＦＦとする。ＣＯＭ１の走査期間の内、ＳＷ２１は配列２と配列４のところでＯＮ、配列１と配列３のところでＯＦＦ、ＳＷ２２とＳＷ２３は配列１〜４すべてでＯＦＦさせることでＬＥＤ１が階調１０で点灯し、ＬＥＤ２とＬＥＤ３は階調０の消灯となる。したがって、重み付け配列順は配列２→配列４→配列１→配列３となっている。

同様に、ＣＯＭ２の走査期間はＳＷ１２をＯＮとし、ＳＷ１１とＳＷ１３はＯＦＦとする。ＣＯＭ２の走査期間の内、ＳＷ２２は配列２と配列４のところでＯＮ、配列１と配列３のところでＯＦＦ、ＳＷ２１とＳＷ２３は配列１〜４すべてでＯＦＦさせることでＬＥＤ５が階調１０で点灯し、ＬＥＤ４とＬＥＤ６は階調０の消灯となる。したがって、重み付け配列順は配列２→配列４→配列１→配列３となっている。

同様に、ＣＯＭ３の走査期間はＳＷ１３をＯＮとし、ＳＷ１１とＳＷ１２はＯＦＦとする。ＣＯＭ３の走査期間の内、ＳＷ２３は配列２と配列４のところでＯＮ、配列１と配列３のところでＯＦＦ、ＳＷ２１とＳＷ２２は配列１〜４すべてでＯＦＦさせることでＬＥＤ９が階調１０で点灯し、ＬＥＤ７とＬＥＤ８は階調０の消灯となる。したがって、重み付け配列順は配列２→配列４→配列１→配列３となっている。

以降フレーム３はフレーム１と同じ、フレーム４はフレーム２と同じなので説明を省略する。

以上、説明したように実施形態４に係る表示装置では、階調に応じてサブフレーム単位で重み付け配列順を変更することにより、重み付け配列の最後の方で点灯する回数を減らすことができるため、疑似点灯を低減することができる。ただ、本発明はこの構成に限らず、例えばフレーム単位で重み付け配列順を変更しても良い。例えば、一フレームを構成する各サブフレーム間では重み付け配列順を変更しつつ、各フレームの重み付け配列順は一致させることができる。このような例を実施形態５に係る表示装置として、図１１のタイミングチャートに基づいて以下説明する。
（実施形態５）

実施形態５に係る表示装置では、図１１のタイミングチャートに示すように、一フレームを４つのサブフレームで構成し、サブフレームでは２の累乗比に重み付け（１：２：４：８）した４段階の重み付け制御により、１フレーム当たり１６段階（２の４乗＝１６）の階調表示を行うことができる。ここでは、図５の表示を４フレーム使って、フレーム１〜４すべてが白塗りの箇所を左上から右下の順に階調９、１０、１１、黒塗の箇所をすべて階調０として説明する。このように、同じ表示を複数フレーム続けると静止画となる。

以下、階調点灯制御を行う様子を図１１のタイミングチャートを用いて説明する。ここでは４フレームを使って、一フレームを構成するサブフレームは１つ、一のサブフレームでは共通ライン３つを走査して、一の共通ラインを走査する単位で４段階の重み付け制御を行っている。

４段階の重み付けは配列１〜４として、配列１の時間をｔ、配列２の時間を２ｔ、配列３の時間を４ｔ、配列４の時間を８ｔとしている。階調９で点灯する発光素子は、配列１と配列４のところで点灯し、配列２と配列３のところで消灯する。階調１０で点灯する発光素子は、配列２と配列４のところで点灯し、配列１と配列３のところで消灯する。階調１１で点灯する発光素子は、配列１と配列２と配列４のところで点灯し、配列３のところで消灯する。階調０で点灯する発光素子は、配列１〜４すべてで消灯する。

まず、フレーム１（＝サブフレーム１）において、ＣＯＭ１の走査期間はＳＷ１１をＯＮとし、ＳＷ１２とＳＷ１３はＯＦＦとする。ＣＯＭ１の走査期間の内、ＳＷ２１は配列１と配列４のところでＯＮ、配列２と配列３のところでＯＦＦ、ＳＷ２２とＳＷ２３は配列１〜４すべてでＯＦＦさせることでＬＥＤ１が階調９で点灯し、ＬＥＤ２とＬＥＤ３は階調０の消灯となる。したがって、重み付け配列順は配列１→配列４→配列２→配列３となっている。

同様に、ＣＯＭ３の走査期間はＳＷ１３をＯＮとし、ＳＷ１１とＳＷ１２はＯＦＦとする。ＣＯＭ３の走査期間の内、ＳＷ２３は配列１と配列２と配列４のところでＯＮ、配列３のところでＯＦＦ、ＳＷ２１とＳＷ２２は配列１〜４すべてでＯＦＦさせることでＬＥＤ９が階調１１で点灯し、ＬＥＤ７とＬＥＤ８は階調０の消灯となる。したがって、重み付け配列順は配列１→配列２→配列４→配列３となっている。

以降フレーム２〜４は、フレーム１と同じなので説明を省略する。

以上、説明したように実施形態５に係る表示装置では、階調に応じて共通ラインを走査する単位で重み付け配列順を変更することにより、重み付け配列の時間的に最後の方で点灯する回数を減らすことができるため、疑似点灯を低減することができる。

さらに実施形態１、２、３は表示装置の説明としたが、これに限らず、表示装置の階調点灯制御方法として利用できることは言うまでもない。
（実施形態６）

以上の実施形態では、一フレームのうち、いずれかのサブフレームで、時間的に最後に位置する重み付け配列で発光素子の点灯をＯＮとするように点灯制御を行う例を説明した。ただ、本発明はこの構成に限られず、一フレームにおけるサブフレームのすべてで時間的に最後に位置する重み付け配列がＯＦＦとなるように点灯制御を行ってもよい。このような例を実施形態６として、図１２のタイミングチャートに示す。この例では、上述した実施形態１等と同様、４つのサブフレームの内、サブフレーム１、３では２０階調、サブフレーム２、４では２１階調を、それぞれ割り当てて全体として８２階調を表示している。サブフレーム２、４については、図７と同様、重み付け要素０、１、２、４、３の順として、この内重み付け要素１、３で発光素子をＯＦＦ、重み付け要素０、２、４でＯＮとして、１＋４＋１６＝計２１階調を表現している。一方、サブフレーム１、３でも、重み付け要素０、１、２、４、３の順として、この内重み付け要素０、１、３で発光素子をＯＦＦ、重み付け要素２、４でＯＮとして、４＋１６＝計２０階調を表現している。このように各サブフレームにおいて重み付け要素の順番を変更することで、サブフレーム中で時間的に最後に発光素子がＯＦＦとなる区間を累積的に長くすることができ、疑似点灯を低減できる効果を高めることができる。

次に、実施例１に係る表示装置について説明する。

実施例１に係る表示装置では、１７２８個のＬＥＤ（Red：Ｒ；Green：Ｇ；Blue：Ｂからなる３種類の素子が含まれる。）を縦横４ｍｍ間隔で配置した。また、各ＬＥＤのアノードに接続された２４本の共通ラインを横方向に配置するとともに、各ＬＥＤのカソードに接続された２１６本（７２本×３色）の駆動ラインを縦方向に配置した。

電源には直流５Ｖの定電圧源、各共通ラインに時分割で電圧を印加する点灯制御部５０にはＦＰＧＡ、ソースドライバにはＰチャネル型ＦＥＴ、シンクドライバには１８ｍＡ程度に設定した定電流駆動のＮＰＮトランジスタを用いた。なおスイッチのＯＮ、ＯＦＦおよび重み付け配列順の変更などを行う点灯制御部５０としては、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）の他、マイコン、あるいはこれらを組み合わせたものを用いることができる。

実施例１に係る表示装置を、１／２４のＤｕｔｙ比でダイナミック駆動させ、共通ラインの１つに電圧が印加されている時間を４７．９ｕｓとし、どの共通ラインにも電圧が印加されていない時間を１０ｕｓとした。このとき、サブフレーム周期は（４７．９ｕｓ＋１０ｕｓ）×２４行＝１．３９ｍｓとなる。

そのようにして、ビデオ信号で一般的な周期１６．７ｍｓ（６０Ｈｚ）で３２のサブフレームを構成した。一のサブフレームでは２の累乗比で６段階の重み付け制御を行い、ｔ＝７２９．２ｎｓで、重み付け配列を配列１＝ｔ、配列２＝２ｔ、配列３＝４ｔ、配列４＝８ｔ、配列５＝１６ｔ、配列６＝３２ｔとした。３２のサブフレームと６段階の重み付け制御によって計２０４８階調（２の６乗×３２サブフレーム＝２０４８）を表現できる。

効果を確認しやすいように、マトリクス状に配置された２４行×７２列＝１７２８個のＬＥＤを２４行×２４列単位で左上から右下の斜め点灯とし、斜めのラインを階調１０２４の点灯とし、その他の背景は階調０の消灯とする。

これをサブフレーム変調において、サブフレーム１〜３２の内、すべてのサブフレームで斜めのラインを階調３２、背景を階調０とした。このとき、すべてのサブフレームにおいて、配列６のみをＯＮとし、サブフレームにおける重み付け配列の順番を配列１→配列２→配列３→配列４→配列６→配列５として点灯制御した。つまり、ＯＦＦである配列５を重み付け配列の時間的に最後に位置させて点灯制御した。

このような表示装置について、暗室で目視により確認したところ、後述する比較例１に比べて疑似点灯を低減できていた。したがって、実施例１に係る表示装置は、表示品質の高い表示装置であると評価することができる。

比較例１

次に、比較例１に係る表示装置について検討する。比較例１に係る表示装置は、実施例１に係る表示装置と基本的には同じ構成を有しているが、サブフレーム変調において、サブフレーム１〜３２の内、すべてのサブフレームで斜めのラインを階調３２、背景を階調０とし、かつ重み付け配列を配列１→配列２→配列３→配列４→配列５→配列６とした。このとき、実施例１と同様に、配列６のみをＯＮとして点灯制御した。

このような表示装置について、暗室で目視により確認したところ、実施例１に比べて疑似点灯が酷くなっていた。したがって、比較例１に係る表示装置は、表示品質の悪い表示装置であると評価することができる。

以上、実施形態及び実施例について説明したが、これらの説明は、一例に関するものであり、特許請求の範囲に記載した構成を何ら限定するものではない。

本発明に係る表示装置は、例えば、大型テレビ、交通情報に利用できる。

１００…表示装置
１０…表示部
２０…走査部
３０…駆動部
５０、５０’…点灯制御部
５１、５１’…入力部
５２、５２’…点灯制御データ生成部
５３、５３’…階調割当部
５４…設定記憶部
５５、５５’…出力部
６０…電源部
ＬＥＤ１〜９…発光素子
ＣＯＭ１〜３…共通ライン
ＳＥＧ１〜３…駆動ライン
ＳＷ１１〜１３…ソースドライバ
ＳＷ２１〜２３…シンクドライバ

Claims

複数の共通ラインと、
複数の駆動ラインと、
前記複数の共通ラインと前記複数の駆動ラインとに接続される複数の発光素子と、
前記複数の共通ラインに時分割で電圧を印加する走査部と、
前記複数の駆動ラインのうち点灯対象となる発光素子に接続された駆動ラインから所定のタイミングで電流を引き込む駆動部と、
前記複数の発光素子のそれぞれの発光量を、点灯時間を異ならせることで異なる階調として表現するように階調点灯制御を行う点灯制御部と
を備え、
一フレームが分割された複数のサブフレームに、一フレームで表現すべき階調を分割して割り当てて、時分割で各サブフレームに割り当てられた階調を表示させ、一フレームを構成する複数のサブフレームの階調の総和でもって一フレームの階調を表現し、複数のフレームを組み合わせることで所定の表示を行う表示装置であって、
前記複数のサブフレームは、各サブフレームに２の累乗単位で階調を表現する、互いに階調の異なる重み付け要素が配列されてなり、
前記点灯制御部は、一フレーム中に含まれる複数のサブフレームの少なくとも一つにおける重み付け要素の順番を、他のフレーム中に含まれる複数のサブフレームの少なくとも一つにおける重み付け要素の順番と異ならせ、かつ前記一フレーム中に含まれる複数のサブフレームの少なくとも一つに含まれる複数の重み付け要素の内、時間的に最後に位置した重み付け要素で発光素子の点灯がＯＮとなるパターンにおいて、発光素子の点灯がＯＦＦである重み付け要素の順番を前記時間的に最後に位置させるように、前記重み付け要素の順番を入れ替える制御を行う表示装置。
請求項１に記載の表示装置であって、
前記一フレーム中に含まれる複数のサブフレームの少なくとも一つにおける重み付け要素の順番を、当該一フレーム中に含まれる他のサブフレームの少なくとも一つにおける重み付け要素の順番と異ならせてなる表示装置。
請求項１又は２に記載の表示装置であって、
サブフレームで表現可能な最大階調を２^Y−１（Ｙは２以上の整数）としたときに、一サブフレームにおいて、階調が２^Y-2である重み付け要素における発光素子の点灯がＯＦＦであり、当該重み付け要素を時間的に最後に位置させるように、前記重み付け要素の順番を入れ替えてなる表示装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示装置であって、
前記点灯制御部は、一サブフレームにおいて、発光素子の点灯がＯＦＦである複数の重み付け要素を時間的に最後に連続して位置させるように、前記重み付け要素の順番を入れ替える制御を行う表示装置。