(57)【要約】【課題】  解決しようとする課題は発光ダイオードカラー表示パネルにおけるパルス幅制御による発光輝度制御において、制御回路構成を簡略化してコスト低減することである。【解決手段】  発光ダイオードカラー表示パネルにおいて、外部から与えられるカラー駆動信号に従って理想的な彩色に発光させるため、発光ダイオードカラー表示パネルと当該発光ダイオードカラー表示パネルに組み込み使用される点灯制御回路を用いて点灯駆動させ、その点灯光度を光電変換素子により計測し、発光光度のバラツキをなくし、パルス幅制御による発光輝度制御において、制御対象素子毎の時系列における制御信号の遷移点を予め求め、求めた遷移時刻の間隔値をパルス幅制御カウンタに設定して、カウンタの桁上がり時に点灯駆動信号の更新することにより、制御回路構成を簡略化することが出来、コスト低減が可能になる。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス幅制御方式を用いた発光ダイオードの発光制御において、制御対象素子毎の時系列における制御信号の遷移点をパルス幅制御カウンタに設定して点灯駆動することを特徴とする発光ダイオード表示装置。
【請求項２】
パルス幅制御方式を用いた発光ダイオードの発光制御において、制御対象素子毎の時系列における制御信号の遷移点を予め求め、遷移時刻の間隔値をパルス幅制御カウンタに設定して点灯駆動することを特徴とする発光ダイオード表示装置。
【請求項３】
パルス幅制御方式を用いた発光ダイオードの発光制御において、制御対象素子毎の時系列における制御信号の遷移点を予め求め、求めた遷移時刻の間隔値をパルス幅制御カウンタに設定して、カウンタの桁上がり時に点灯駆動信号の更新することを特徴とする発光ダイオード表示装置。
【請求項４】
発光ダイオードカラー表示パネルにおいて、外部から与えられるカラー駆動信号に従って理想的な彩色に発光させるため、発光ダイオードカラー表示パネルと当該発光ダイオードカラー表示パネルに組み込み使用される点灯制御回路を用いて点灯駆動させ、その点灯光度を光電変換素子により計測し、発光光度のバラツキをなくし、パルス幅制御方式による発光輝度制御において、制御対象素子毎の時系列における制御信号の遷移点を予め求め、求めた遷移時刻の間隔値をパルス幅制御カウンタに設定して、カウンタの桁上がり時に点灯駆動信号の更新することを特徴とする発光ダイオード表示装置。
【請求項５】
複数種の色それぞれが発光する複数種類の発光ダイオードカラー表示パネルにおいて、外部から与えられるカラー駆動信号に従って理想的な彩色に発光させるため、発光ダイオードカラー表示パネルと当該発光ダイオードカラー表示パネルに組み込み使用される点灯制御回路を用い、各色毎の各階調度毎に点灯駆動させて、その点灯光度を光電変換素子により計測し、基準階調光度に対応する当該発光ダイオード素子固有の駆動特性を求めて、光度較正データを作成して、この特性にしたがって点灯駆動することにより発光ダイオード素子相互間の点灯光度バラツキをなくし、パルス幅制御による発光輝度制御において、制御対象素子毎の時系列における制御信号の遷移点を予め求め、求めた遷移時刻の間隔値をパルス幅制御カウンタに設定して、カウンタの桁上がり時に点灯駆動信号の更新することを特徴とする発光ダイオード表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードを用いた表示装置の制御回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
可視光発光ダイオードの表示装置への応用は、発光ダイオード素子が自己発光性を有すること、赤色、緑色に続き、高輝度の青色発光ダイオードが開発商品化され、量産化による価格低下などにより、待望された３原色表示が可能になり、フルカラー表示装置の商品化が進みつつある。
【０００３】
発光ダイオード素子個体間の光度差バラツキが２〜３．５倍、順方向電圧降下値のバラツキが２〜３倍あるため、３原色を混合する光度の制御調整が困難であり、発光ダイオードによるフルカラー表示の色彩品質確保が困難でありコスト高になり、商品化普及の障害となっている。
これらの課題を解決するため、赤色、緑色、青色の３原色の発光ダイオードを組み込んだ表示パネルと当該表示パネルに組み込み使用される点灯制御回路を用い、各色毎の各階調度毎に点灯駆動させて、その点灯光度を光電変換素子により計測し、基準階調光度に対応する当該発光ダイオード素子固有の駆動特性データを得る方式の提案がなされた。
この方式によると、発光ダイオードの光度の制御調整は容易になり、色彩品質確保が可能になるが、制御回路の構成が複雑になり、コスト負担が大きく、実用化への障害になっている。
【特許文献１】特開２００１−３４３９３５号公報
【特許文献２】特開平５−２７２７３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする課題は、発光ダイオード表示装置における光度制御回路を簡潔、低コスト化して、実用化を促進することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は発光ダイオード表示パネルにおける、パルス幅制御方式を用いた発光ダイオードの発光制御において、制御対象素子毎の時系列における制御信号の遷移点を予め求め、求めた遷移時刻の間隔値をパルス幅制御カウンタに設定して、カウンタの桁上がり時に点灯駆動信号の更新することにより点灯駆動するものである。
【発明の効果】
【０００６】
制御対象素子毎の時系列における制御信号の遷移点を予め求め、求めた遷移時刻の間隔値をパルス幅制御カウンタに設定して、カウンタの桁上がり時に点灯駆動信号の更新することにより点灯駆動するので、パルス幅制御カウンタの使用数が最低１個で可能になり、従来の回路の必要な多数のコンパレータ、ラッチが不要になり、光度制御回路を簡潔化出来、コストダウンの実現が見込める。
【実施例】
【０００７】
図１は、本発明の実施例を示すブロック図である。 当該表示装置に与えられるカラ−表示信号は、赤色信号１２、緑色信号１３、青色信号１４であり、これらはそれぞれドットクロック信号１１により同期化され、A/Dコンバータ１５によりデジタルデータに変換される。本実施例では８ビットデータ、２５６階調を採用している。
【０００８】
変換されたデジタルデータは制御回路５のコントロールにより、RAM６に格納される。格納されたデジタルデータは発光ダイオードアレイ２の表示データであり、RAM６はフレームデータ２３となる。RAM６は赤色表示データ１７、緑色表示データ１８、青色表示データ１９が格納されており、それらは表示データアドレス１６に従って配列されている。ＣＰＵなどは制御回路５に含まれている。
【０００９】
光度較正データROM１０には光度較正データテーブル２２が書き込まれており、このデータテーブルは基準となる色表示データ（階調度）２０に対応した、別途の計測により求めた駆動データ２１が配列されている。このデータは後述する装置及び方法により求めたもので、基準光度階調に対する各個の発光ダイオードアレイ２及びそれに組み込み使用する点灯制御回路における駆動特性データである。従ってカラ−CRT駆動信号の赤色信号１２、緑色信号１３、青色信号１４をこの駆動特性データにより点灯駆動した場合、基準の光度が得られることになる。
【００１０】
デジタル化した表示信号の赤色表示データ１７、緑色表示データ１８、青色表示データ１９は光度較正データテーブル２２を参照して駆動データ２４を求めて、駆動データテーブル２５に格納する。
【００１１】
赤色ダイオード駆動回路７、緑色ダイオード駆動回路８、青色ダイオード駆動回路９は駆動データテーブル２５の駆動データ２４をＦＩＦＯ２７を介して制御部（駆動）２６により点灯駆動するものである。
【００１２】
点灯駆動する発光ダイオード素子は、制御回路５により画素選択信号が作成されセレクタ１により当該発光ダイオード素子にセレクト駆動信号が与えられる。
【００１３】
図２は従来技術による、駆動信号の処理を示すブロック図である。１２Bit同期カウンタ２９は１２Bitデータ出力のプリセツト可能なフリーランニングカウンタである。画素選択信号３５の入力により１２Bit同期カウンタ２９のカウント動作がスタートして、ON指令信号３２を出力する。１２Bit同期カウンタ２９は所定のカウント数に到達すると０にクリヤされ、カウント動作を停止する。１２Bit同期カウンタ２９は再スタート待ちの状態になる。
【００１４】
データラッチ３１は１２Bit幅の図１の駆動データ２４を格納するものである。１２Bitコンパレータ３０は、１２Bit同期カウンタ２９のカウントデータとデータラッチ３１に格納されているデータを常時比較して、等しい場合、あるいは１２Bit同期カウンタ２９のカウントデータのほうが大きい場合に駆動回路３３にOFF指令信号３４を出力して点灯停止させる。
【００１５】
図３は従来技術による、駆動信号のタイミングを示す図である。画素選択信号３５は当該発光ダイオード素子の点灯駆動の許可期間を示す信号である。LOWレベルでONを示す。赤色駆動信号３６では赤色出力信号３７、
緑色駆動信号３８では緑色出力信号３９、青色駆動信号４０では青色出力信号４１、のように駆動データがON期間の幅に変換され、個々の素子の発光特性に対応した点灯電流を供給することで、指令に従った理想的なカラー彩色が得られるものである。
【００１６】
図２、図３に従来技術による、発光ダイオード素子の点灯駆動を説明した。この方式は駆動対象となる素子の数量分、図２の１２Ｂｉｔコンパレータ３０とデータラッチ３１の数が必要となる。図３の赤色出力３７、緑色出力３９、青色出力４１、の波形の様に同時起動になり、起動時の突入電流による、電圧変動が表示色の品質劣化を招くなどの問題がある。
【００１７】
図４は前記の問題点を解消するための本発明を説明する発光ダイオード素子の点灯駆動部のブロック図である。ＰＷＭクロック２８はパルス幅制御による発光制御に用いるクロックである。実施例では４ＭＨｚのクロックを用いている。１２Ｂｉｔ同期カウンタ２９はプリセット可能な同期カウンタであり、表示データ切り替え信号４２はカウンタの桁上がりを示すキャリー信号である。表示データ切り替え信号４２により、赤色駆動回路４４、緑色駆動回路４５、青色駆動回路４６、の出力信号を更新して切り替えるものである。
【００１８】
図４のＦＩＦＯ２７はデータバスを通して、１２Ｂｉｔ同期カウンタ２９にセットするカウント値や赤、緑、青の各発光ダイオード素子の点灯データを格納するＦＩＦＯメモリである。駆動部のデータセットタイミングは高速処理が要求されるのでＦＩＦＯによりハード的に対応している。表示データラッチ４３は赤、緑、青の各発光ダイオード素子の駆動素子に与える駆動データの一時格納を行う。制御部（駆動）２６は発光ダイオード素子の点灯駆動部のタイミングを制御する部分である。
【００１９】
図５は本発明による、発光ダイオード素子の点灯駆動を説明するタイムチャート、駆動データ、データ配列を示すものである。赤、緑、青の各駆動信号は、図１の赤色信号１２、緑色信号１３、赤色信号１４に従って出力されるものであり、タイムチャートの波形で表されるものである。タイムチャート波形はＬＯＷがＯＮの負論理表示を行っている。
【００２０】
タイムチャートにおける、t1,t2 ・・・・t13は各色駆動信号の時系列における遷移時刻の間隔値である。本発明はこの時系列の信号の遷移点にカウンタの桁上がりにより出力データの更新を行うことであり、１個のプリセットカウンタを用いて、多数の発光ダイオード素子の点灯をコントロールするものである。実施例は１２Ｂｉｔダウンカウンタを使用している。
【００２１】
図５の駆動データは前記  タイムチャートにおける、t1,t2 ・・・・t13のタイミングにおける、赤、緑、青の各発光ダイオード素子の点灯データを示したものである。このデータは図１の駆動データ２４から制御対象素子毎の時系列における遷移点を求め、さらに遷移時刻の間隔値を算出して編集したものである。データの編集中にデータの修正、加工が可能であり、点灯期間のみならず、点灯開始タイミングを任意に設定可能となり開始タイミングをスキューすることによる、起動時のラッシュ電流を押さえることが可能になり、この結果電圧変動の抑制ができ、表示画質が良好に保てる利点が見込める。
【００２２】
図５のデータ配列は、図４の１２Ｂｉｔ同期カウンタ２９にセットするt1,t2 ・・・・t13の遷移時刻の間隔値と、１２Ｂｉｔ同期カウンタ２９の桁上がり時に図４の赤色駆動回路４４、緑色駆動回路４５、青色駆動回路４６にセットする更新データで、表示データラッチ４３にセットするデータの配列を示すものである。このデータ配列が各遷移点毎に対応して用意されており、発光ダイオード表示を繰り返し点灯表示させるものである。
【００２３】
図６は光度較正データの測定装置の概要を示す図である。測定時に外光の影響を防止するため暗室４７内に装置を設置してある。供試発光ダイオードパネル５０は、縦、横方向に可動なかつ位置決め停止が可能なX-Yステージ５１上に取り付けられており、またそれらはフレーム４９に固定されているものである。
CCDイメージセンサユニット４８は供試発光ダイオードパネル５０の測定位置の真上に設置されている。
【００２４】
X-Yステージ制御装置５４は供試発光ダイオードパネル５０の被測定素子がCCDイメージセンサユニット４８の検出位置の直下に位置するように制御するものであり、CCDイメージセンサ制御装置５２は供試発光ダイオード素子の点灯光度を電圧値に変換して、データ計測制御部５５にそのデータを伝達するものである。供試発光ダイオードの制御回路５３は、供試発光ダイオードパネル５０に実際に組み込み使用されるものである。
【００２５】
CCDイメージセンサユニット２の光量検出部に光波長の補正用光学フィルタ の使用も本発明に含まれる。
【００２６】
光度較正データは、予めデジタル値に置き換えた光度階調値を基準値とし、この値に合致するように供試発光ダイオード素子への電流値を自動調整して、その駆動電流値をデジタル化したものである。基準値とする階調数は全数が理想であるがメモリサイズの都合等によりその数を間引いた場合でも本発明の効果を得られるものである。この方式は光度階調基準値をもとに駆動データを計測することから、複数の発光ダイオード素子間、あるいは発光ダイオード素子を大量に組み付けたパネル相互間の色彩を一致させることが出来るものである。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の発光ダイオード表示装置は、パルス幅制御による発光輝度制御における制御回路構成を簡略化することが出来、コスト低減が可能になるので、高品質なフルカラー表示の低価格化が実現できるので、一般への普及が期待できる
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】従来技術による駆動信号の処理を示すブロック図である。
【図３】従来技術による駆動信号のタイミングを示す図である。
【図４】本発明の点灯駆動部のブロック図である。
【図５】本発明のタイムチャート、駆動データ、データ配列図である。
【図６】本発明の光度較正データの測定装置の概要図である。
【符号の説明】
【００２９】
１ セレクタ
２ 発光ダイオードアレイ
３ セレクト信号
４ 同期信号
５ 制御回路
６ RAM
７ 赤色ダイオード駆動回路
８ 緑色ダイオード駆動回路
９ 青色ダイオード駆動回路
１０ 光度較正データROM
１１ ドットクロック信号
１２ 赤色信号
１３ 緑色信号
１４ 青色信号
１５ A/Dコンバータ
１６ 表示データアドレス
１７ 赤色表示データ
１８ 緑色表示データ
１９ 青色表示データ
２０ 色表示データ
２１ 計測により求めた駆動データ
２２ 光度較正データテーブル
２３ フレームデータ
２４ 駆動データ
２５ 駆動データテーブル
２６ 制御部（駆動）
２７ ＦＩＦＯ
２８ PWMクロック
２９ １２Bit同期カウンタ
３０ １２Bitコンパレータ
３１ データラッチ
３２ ON指令信号
３３ 駆動回路
３４ OFF指令信号
３５ 画素選択信号
３６ 赤色駆動信号
３７ 赤色出力
３８ 緑色駆動信号
３９ 緑色出力
４０ 青色駆動信号
４１ 青色出力
４２ 表示データ切り替え信号
４３ 表示データラッチ
４４ 赤色駆動回路
４５ 緑色駆動回路
４６ 青色駆動回路
４７ 暗室
４８ CCDイメージセンサユニット
４９ フレーム
５０ 供試発光ダイオードパネル
５１ X-Yステージ
５２ CCDイメージセンサ制御装置
５３ 供試発光ダイオードの制御回路
５４ X-Yステージ制御回路
５５ データ計測制御部
【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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