(57)【要約】電子掲示板のようなLEDの面光源／ディスプレイ(10)は、複数の個々の画素からなり、各画素は複数のLED、例えば赤(18)、青(19)、緑(20)のLEDを含み、主要なカラーを示す各LEDは、個別に通電されるように配列される。各画素内で主要なカラーを示す各LEDからの放射光の測定を与えるために、少なくとも一つの光センサ(22)がディスプレイ内に組み込まれる。その光源／ディスプレイ(10)は、最初、最大レベル以下でLED(18,19,20)に通電し、そして、劣化したLEDの元の光出力を回復するために、使用の間に必要な通電レベルを増すことにより、自己校正できる。
2006524841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望のカラー光を放射するLED面光源であり、
a) 複数の個々のグループのLEDであり、各グループが光源の有限領域を表し、そして、光源の全てのカラーを再現できる、複数の個々のグループのLEDと、
b) 各個々のグループであり、個別のカラーを表すLEDによる複数のLEDを含み、個別に通電されるために配列され、それにより、一つ以上のLEDに通電することしにより、所望のカラーおよび光りの発光強度がグループから放射できる、各個々のグループと、
c) 各LEDから放射された光の発光強度の測定を示す個別の出力信号を出力できる少なくとも一つの光センサとを備える光源。
【請求項２】
前記少なくとも一つの光センサは、個々のグループ内のすべてのLEDに関連する単一の光センサを備える請求項１記載の光源。
【請求項３】
前記少なくとも一つの光センサは、各LEDに関連する一つの光センサを備える請求項１記載の光源。
【請求項４】
光源は、一人以上の観察者により見られるべきイメージを形成するように配置されたディスプレイであり、各々の個々のグループのLEDは、表示されるイメージの識別できる最小の増分を表示できる請求項１記載の光源。
【請求項５】
請求項１、２または３の光源の各色を表すLEDの劣化を決定する方法であり、
a) 各グループに対する個別のカラーを示す各LEDに対して、個別の光センサ出力信号を与えるために、時間t0でLEDに通電し、前記信号は、それぞれのLEDの通電レベルに予め決められた関係を有し、
b) その後の時間tnで、各グループの個別のカラーを示す各LEDに対する個別の出力信号与えるために、LEDに通電し、前記出力信号は、個々のLEDの通電レベルに予め決められた関係を有し、
c) 時間tnでの通電時に得られた各出力信号をリードし、
d) 時間tnで得られた各グループの個別のカラーを示す各LEDに関連したセンサ出力信号を、時間t0で得られた対応する出力信号と比較することを備える方法。
【請求項６】
時間t0およびtnでの通電レベルは、合計の利用可能な通電のパーセントで与えられる請求項５記載の方法。
【請求項７】
通電レベルは最大である請求項６記載の方法。
【請求項８】
最大である100％オンタイムでLEDを通電させるためにPWMが用いられる請求項５記載の方法。
【請求項９】
光源は、一人以上のオブザーバにより視覚されるべきイメージを形成するためのビデオディスプレイであり、かつ、ディスプレイに対する所望の光出力を達成するために、各グループの個別のカラーを示す各LEDの通電を変えることにより、時間t0でディスプレイを特徴付けるステップを更に含み、時間t0で格納される前記光センサ出力の信号は、個々のLEDによる放射光に対して予め決められた関係を有し、そして前記比較ステップの後で、時間t0で達成された所望の光出力を実質的に回復するために、各LEDグループに対する個別のカラーを示す各LEDの通電を制御し、そして、所望の光出力を回復するのに必要な通電レベルを表す信号を格納する請求項５記載の方法。
【請求項１０】
時間tnでのセンサ出力信号と、時間t0での対応する出力信号との差を時間tnで測定し、前記差を表すエラー信号を与えるステップを更に含む請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記エラー信号を許容できる量に低減するステップを更に含む請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
その後の使用のために、エラー信号を許容できる量に低減するのに必要な、各グループに対する個別のカラーを示す各LEDに対する通電信号を格納するステップを更に含む請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
エラー信号を、LEDまたは検出器の故障を表す予め決められた最大値と比較し、そして、LEDまたはグループを確認する故障信号を格納するステップを含む請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
一人以上のオブザーバにより視覚されるべきXY面に光を指向させてイメージを形成するカラービデオディスプレイであり、
a) イメージの最小の増分または識別できるポイントを表示できる各画素を有する複数の個々の画素と、
b) 複数のLEDを備えた各画素であり、そのLEDは、個別に通電されるために配置され、各々が主要なカラーを表示し、画素のLEDの一つ以上を同時に通電することにより、画素から所望のカラーを放射できる各画素と、そして、
c) ディスプレイ内に装着され、各画素内のそれぞれの主要なカラーLEDにより放射された光の測定を表す個別の出力を与える少なくとも一つの光センサとを備えるディスプレイ。
【請求項１５】
前記少なくとも一つの光センサは、各画素に関連した光センサを備える請求項１４記載のディスプレイ。
【請求項１６】
前記少なくとも一つの光センサは、各LEDに個々に関連した光センサを備える請求項１４記載のディスプレイ。
【請求項１７】
請求項１４のビデオディスプレイの方法であり、
a) ディスプレイに対して所望の出力を達成するために、各画素の各々の主要なカラーLEDを順に通電することにより、時間t0でディスプレイを特徴付けし、そして、特徴付け時の所望の出力を達成するために必要となる各LEDの通電レベルを格納するステップと、
b) 主要なカラーLEDに関連した出力が、LEDからの放射光と、関連したLEDの通電との間の関係を持つように、時間t0の特徴付け時に、少なくとも一つの光センサの出力をリードし、格納するステップと、
c) 特徴付けのその後の時間tnで、各画素の各々の主要なLEDを、予め決められた通電レベルで個別に通電するステップと、および
d) 時間toおよび時間tnで得られた対応するセンサ出力を比較するステップを備える方法。
【請求項１８】
各画素の各々の主要なカラーLEDの発光強度を、時間t0で達成された値に回復するために、各画素の各々の主要なカラーLEDの通電を制御するステップを更に備える請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
一人以上のオブザーバにより視覚されるべきイメージを光で形成させるためのカラービデオディスプレイであり、
a) 表示されるイメージの識別されるポイントを表示できる各画素を備える画素のアレイと、
b) 複数のLEDからなる各画素であり、個別のカラーを示すそのLEDは、順に通電されるよう配列され、その結果、一つ以上のLEDを通電することにより、いずれかの所望のカラーが画素から放出される、各画素と、
c) 各LEDからの放射光の一部を内部で反射するよう配置されたディスプレイと、
d) 各LEDからの内部で反射された光の一部を受光するように配置された少なくとも一つの光センサとを備えるビデオディスプレイ。
【請求項２０】
前記少なくとも一つの光センサは、各LEDに関係した光センサを備える請求項１９記載のビデオディスプレイ。
【請求項２１】
前記少なくとも一つの光センサは、各LEDに関係した単一の光センサを備える請求項１９記載のビデオディスプレイ。
【請求項２２】
請求項１９のディスプレイを校正する方法であり、
a) 時間t0でLEDを所望の光出力を達成するように通電し、そして、各々の個別のカラーを示す各画素の各々のLEDを更に通電し、そして、前記各々のLEDからの放射光の測定をリードし、その測定値は、放射光の強度と、個々のLEDの通電レベルとの予め決められた関係をし、
b) 時間t0のその後の時間tnで、各画素の個別のカラーを示す各LEDを通電し、そして、前記LEDの各々の光出力を測定し、その測定は、前記LEDの通電レベルに対して予め決定した関係を有し、
c) 時間tnでの各画素の個別のカラーを示す各LEDの光出力の測定を、時間t0での光出力の対応する測定と比較し、
d) 時間t0で達成された前記所望の出力を実質的に回復するために、各グループの個別のカラーを示す各々のLEDへの通電を制御することを備える方法。
【請求項２３】
表示されたイメージのスナップショットを与えるために、ディスプレイがイメージを形成している間、各画素の個別のカラーを示す各LEDに関係した少なくとも一つの光センサの出力を測定するステップを更に備える請求項２２記載のディスプレイの操作方法。
【請求項２４】
少なくとも一つの光センサは、ディスプレイに入った周囲光に基づき、画素ごとに出力を与えるように配置される請求項２２記載のディスプレイの操作方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
[関連出願]
この出願は、2003年4月25日出願の米国仮出願 No. 60/465,437の自己較正ビデオディスプレイ装置に基づくものであり、すべての共通の事項のためにそれの出願日の優先権を要求する。
【０００２】
[発明の分野]
この発明は、多数の個人が見るのに適当なサインおよび掲示板の形態で特に大きい形式ビデオとグラフィックディスプレイに適当なLEDの光源/ディスプレイに関連する。
【０００３】
[発明の背景]
[従来技術のビデオディスプレイ]
大きいサインおよび掲示板が広告手のためのおよび公衆に情報を伝えるための媒体として長年にわたって広く利用されてきた。伝統的に、サインおよび掲示板は、ただ一つの広告テーマ、製品、またはメッセージを示すのに使用されてきた。この媒体の固定された印刷の本質のため、それは、テレビなどの媒体で一般的であるような、より大きい一連のアイデアを表示するようにはなっていない。燐光体と白熱光の放射ベースによるディスプレイ技術は、広い野外や屋内でイメージを変えながら表示する際に、限られた程度で成功を収めた。しかしながら、発光ダイオード(LED)などの光源での技術の進歩は、そのようなダイオードが、周囲光の状態で例えば５００ニットの表示ブライトネスを要求する２０フィートまたはそれ以上の距離から見るために、例えば対角線で100インチを超える大きい形式の野外および屋内のディスプレイのために、燐光体や白熱のディスプレイを主に取り替えている。用語LEDは、発光する半導体要素、つまりLED DIEだけでなく、レンズおよび/または反射鏡でパッケージされた要素もまとめて用いられる。
【０００４】
伝統的なLEDのビデオおよびグラフィックディスプレイの現在の経済性および価格対性能比は、既存の高い値の市場の白熱光、CRTおよび保護ディスプレイの技術を置き換えるに十分であるが、伝統的なLED表示自体には、そのようなディスプレイの成長性を損なう欠点がある。
【０００５】
一般的に呼ばれていような、LEDビデオ/グラフィックのボードは、画素で(離散的なグループとして)アレイを形成するように配列されたカラーLEDを利用する。LED、例えば、赤(R)、青(B)、および緑色(G)のグループを備える各画素は、所望のカラーおよび色合いの光を発光でき、表示されたイメージの最もわずかな増分を表すことができる。
【０００６】
[LEDディスプレイおよび劣化問題]
光源として用いたLEDの明るさ、寿命、および節電の利点は、明るさのランダムな分布、主波長(カラー座標)、および、画素レベルで使用の間に固有の劣化を伴うLEDチップ(DIE)構造に関係する。劣化速度および特性は、個々のLEDまたは、生産速度またはロット内でパッケージされたLEDに対して異なる。個々のLEDを、より小さい明るさの分布および色合いの制限された範囲に分類することは、初期の品質のみに、マイナスの効果を減少させる。LED劣化への長期の影響は、動作時間が蓄積されたLEDに由来し、動作の接合電流および湿度を増すことにより加速される。また、劣化の特性は、直感的にかつ経験的な低下につながる、LED接合の一様性により変化する。より明るいLED(または、パッケージ化したLED)および、したがって、特定のウエハースロットからのLEDは、同じロットからのより低い明るさのLEDより、低い劣化速度の構造的にも良いLEDである。
【０００７】
スポーツ競技に使用されるビデオディスプレイおよび広告システムの稼働時間は、年間で平均800時間未満である。そのようなシステムは、バスケットボールやホッケーなどの２つのスポーツ競技を受け入れる一般的なエリアであっても年間、1,500時間以上稼働中になることはありないであろう。そのような使用では、蓄積された個々の画素の動作または、２重使用の原色カラーのLEDは、青に対して400時間未満であり、赤に対して800時間未満で、緑に対しては幾分少ない。
【０００８】
一般に、ホーム外での広告("OHA")は、ディスプレイ・システムの使用を年間、およそ8,760時間に設定して計算される。さらに、そのような広告は、スポーツ競技のビデオ目的のコンテンツ上で増加した使用時間の超過として生じる静的イメージのコンテンツによって支配される。高い周囲光のOHA位置は、コンテンツおよび、５年間で２万時間以上に見積もられたLEDのランプ動作時間をもたらすかもしれない。境界に対する、中央モジュール配分、イメージおよび背景の支配色のような他の変数は、画素またはグループの画素の動作時間を悪化させ、それ故、画素またはグループの画素を構成するLEDを劣化させる。
【０００９】
OHAはそれでも、上質のベンチマークが活字メディアあるイメージよって支配され、画質がしばしば批判的である。Charles Poynton、電子ディスプレイにおける色に関する認識された権威によると、普通の観察者にとって、１％を上回る色差は識別可能である。食物、衣服、化粧品、および自動車のための広告コンテンツは、しばしば高質の陰影とゆるやかな色勾配を含む。正確な演色は、画質、従って広告主の満足、および、実際の商品の正確な表現の需要者承認に不可欠である。
【００１０】
私たちの先の米国特許番号6,657,6O5(「605特許」)では、表示を向上させるLEDモジュールは、一定の修正可能を得るために画素レベルで特徴付けられる。一定の修正は、次に、全体の表示の中で各原色LEDに一定の明るさを提供する。
【００１１】
外部の光センサによる一定の修正は、一般に、'605特許で議論されており、以下に再掲する。ニチアからのLEDランプまたは、Agilent、Lite-On、Kingbright、Toyoda Gosei および他の者などの他の業者が、例えば +/- 15% から +/- 20%の可変の光強度を有する、ランクか容器と呼ばれるグループに割り当てられる。一定の修正の実現は、一般的な需要の+/- 10%の変化を持っているLEDランプのランクのように、上記の供給者から調達してもよいという仮定で始まる。LEDモジュールと呼ばれるビデオ表示装置の大量生産は、特定のLEDモジュールで使用されている特定のランクでなされる。そのように構成されたLEDモジュールでは、１つのランクのLEDは、それらのランクで決定される一つの順方向電流レベルIfrで動作し、より低いランクのLEDモジュールによるLEDは、より高いレベルで動作する。その結果、一つの生産ロットにおける特定のディスプレイに用いられるすべてのLEDモジュールは、同じR, G, B レベルで動作した時、D6500ホワイト(すなわち、6500°kの黒体からの放射のシミュレーション)に近似する同様の一定でない修正された平均明るさを持つ。
【００１２】
この好ましい方法によれば、LEDに通電する電源および定電流源の駆動エレクトロニクスは、メージフレームの間隔内でLEDがターンオンされる比率または時間の割合を変調することにより、LEDの出力強度を変化させる。そのような変調は一般的にパルス幅変調(PWM)と呼ばれる。ここで使用される用語の％オンタイムは、０と１００の間で変化するパーセント値を示し、０はLEDが完全にオフであり、そして１００はLEDが完全にオンであることを表す。次に、高いレベルの再現可能性(<+/- 2%)への入力エネルギーの固定レベルで運転される時に、特徴づけまたはテストのシステムは、モジュールの各画素の LEDカラーの明るさを測定する。特定のLEDモジュールについて構成された全体のディスプレイのためのSMPTE D6500ホワイトに必要であるR、G、およびBカラーの正規化された明るさは、次に、計算され、一様性補正係数のテーブルが発生される。そのシステムは、一様性補正係数データを、各画素がまるでそれが一定の強度を持っているLED画素のマトリクスの一部であるかのように働くイメージデータに適用する。
【００１３】
[劣化問題への従来技術のアプローチ]
そのように備えられたLEDは、何らかの一定の修正の形式を使わないものより顕著に優れた画質を持つように見えるであろう。この解決策は新しいディスプレイの例外的な画質を備えるが、スポーツ競技の間の所望された屋外の間欠動作で、長期の予想では遺憾な点が多い。LED ディスプレイの経年に従って、維持費は徐々に拡大し、そして、LEDの動作時間が蓄積されることにより決定された、予測方法である程度、平均カラーの一定性が劣化する。いくつかのLEDビデオディスプレイメーカーは、ディスプレイでのLED劣化を補うために予測アルゴリズムを用いる。パッケージ時の環境ストレスおよび個々のDIE特性などの非予測ファクタは、予測モデルに起因する内容に基づいて説明することはできない。この欠陥は、各画素中の各カラーLEDの明るさ、すなわち、発光強度を測定し、そして、画素の出力が最初に特徴付けられたとき、画素が発光した時と同じ光出力を画素が出力するように、各画素に対する信号イメージデータに応答して、追加的なエネルギーまたは％オンタイムを提供して劣化を補償することによって、克服されるかもしれない。
【００１４】
業界基準のLEDディスプレイモジュール生産は、プリント回路板にはんだ付けされた超楕円形」の50度x110度のLEDランプのアレイを採用し、そのプリント回路板は、次に、マウント用フレームに固定され、保管され、発光されたイメージ光にコントラストを与えるために、LEDランプをシールする保管材料は黒の透明体である。典型的な13'4" x 48'フィートの電子報告掲示板は、１インチあたり9万2160画素を持ち、36O,16 画素 x 16 画素のLEDモジュール内に 368,640 個のLEDを含む。
【００１５】
ディスプレイがいったん広場に設置されると、LED劣化を打ち消す唯一の実用的な方法は、各画素中のそれぞれのLEDの光出力の値を測定するために外部に置かれた較正済みのCCDカメラなどの外部測定装置を使用することである。次に、この値は、特徴付けの時点での値と比較でき、そして、各LEDの通電は、周知の発生パターンに対し、一定の応答を達成するように調整され得る。この方法は、ラスベガス、タイムズスクエアやロサンゼルスサンセット・ストリップなどの場所に集結された表示に適しているかもしれないが、合衆国内の掲示板のオペレータによってさばかれる何千個もの電子掲示板の画質の較正を維持するのは可能ではない。
【００１６】
外部測定装置なしで、または使用することなく、ディスプレイの画質を維持することができるLED掲示板のモジュール設計などのLED光源源の必要が明確にある。特に、光源/ディスプレイの内部にあり、各画素内の各LEDからの発光(例えば個別のカラーに対するそれぞれの発光強度)の測定を行う、フィードバックに基づく光センサの必要がある。ここで使用される用語の画素は、光源の限定エリア、または、ディスブレイ上の最小の増分または知覚されたポイントを表わし、かつ、すべてのカラーおよび光源/ディスプレイの色調を再現できるLEDのグループを意味する。
【００１７】
LEDに光センサの使用に関して、LEDと共にそのようなセンサ/検出器をパッケージ化することは新規できない。 例えば、光-絶縁体か光-結合器は、光パイプなどの光学的な伝送媒体を通して電気的な絶縁バリアの向こう側にデータを送る目的に広く使用されている。また、出力制御のために、レーザダイオードパッケージの不可欠の部分としての光ダイオードも、フィードバックを提供するために使用される。
【００１８】
また、James T. Russellによる米国特許 No. 5,926,411を参照すると、データ検出器のためのしきい値を設定するためのCCD検出器および回路、更に検出器としてLEDの使用の可能性を開示している。 LEDサインおよび掲示板のディスプレイ・システムの存在および、光検出器の特定化された従来技術の使用にもかかわらず、上で議論した必要性は非充足のままで残っている。
【００１９】
[本発明の目的]
本発明の目的は、ディスプレイの寿命にわたって、LEDの光出力の予想される劣化を検出して、補償する手段を提供することである。別の目的は、LEDの寿命の間のいずれの時点においても、各LEDからの光出力が測定されることを可能にするために、一つ以上のLEDと近接した不可欠の光検出器を備えることである。別の目的は、各画素内の個別の各カラーの各LEDの主要な絶対出力発光を制御することにより、構成されたLED表示に関する上質のイメージを作り出して、維持し、それにより、ディスプレイ全体にわたって、明るさおよびカラーにおいてディプレイが一定に見えるようにすることである。
【００２０】
ここで用いた用語“LED”は、単一または複数のLEDを意味し、各LEDは、個別のカラーの光を放つように応答できる。例えば、２つの赤いLEDが図４で例証され、赤と知覚される光を放つ。
【００２１】
[発明の概要]
電子掲示板ディスプレイなどのLED面光源またはディスプレイは、多くの個々の画素のLEDで形成され、その各画素は、例えば、赤、緑及び青のLEDが単体にパッケージ化されるか又は一緒にパッケージ化された複数のLEDで形成され、個別のカラーを表すLEDは、個別に通電されるために配列され、その結果、一つ以上のLEDを同時に通電することにより、いずれかの所望のカラーが画素から発光される。LEDが個別に通電された時、光源/ディスプレイの各々のLEDから放射された例えば光の発光強度の測定を表す出力信号を出力できるように、少なくとも一つの光センサが配置される。少なくとも１個の光センサが１つ以上の画素か各LEDに関連するセンサを包括してもよい。
【００２２】
光源/ディスプレイにおけるLEDの劣化を決定する方法によると、各画素内で個別の色を表す各LEDは、与えられたレベルで個別に通電され、そのレベルは、要求されないが、全てのLEDに対して同一、例えば、特徴づけ時に100％オンタイムで通電される。同時に、関連する光センサの出力信号は、リードされ、放射された光、例えば発光強度および通電レベルとの与えられた関係を生じる出力信号を格納する。t0後の時間tnで、それぞれの画素の個別の色を表す各LEDが別々に与えられたレベルで、例えば100％オンタイムで通電され、そして、関連したセンサの出力信号は、リードされ、そしてt0での対応する出力信号の値と比較される。
【００２３】
特徴付けの時間でディスプレイが全てのLEDに対して最大エネルギーレベル以下、例えば100％以下で動作していると仮定した時、劣化した各LEDの通電、つまりオンタイムを制御するために、つまり、増大するために、t0とtnのセンサ出力信号の差異を用いることにより、個々のLEDはそれらの特徴付けの状態に回復されるかもしれない。
【００２４】
この発明の構成および動作は、添付された図面に関連して取られた以下の記述の参照により特に理解されるであろう。
【００２５】
[好ましい実施例の説明]
[放出光および周囲光を測定する内部の光検出器の使用]
LEDの光源またはディスプレイは、2003年11月16日出願の同時継続の米国出願 No. 10/705,515 (“515 出願”)の「ビデオディスプレイの構成」および '605特許に開示されており、そのLEDの光源またはディスプレイは、モジュールのアレイで形成され、その各モジュールは、個々のLEDグループまたは画素を備え、その各画素は、光源またはディスプレイの有限のエリアまたは最小の増分を構成する。'515出願および'605特許の内容は、参照してここに取り込まれる。
【００２６】
図面を参照すると、図１は、'605 特許で述べられたようなLEDビデオディスプレイモジュールまたはアレイ10を図示し、そのアレイは個々の画素(絵素)11を備える。完成したサインまたは掲示板を作るために、ビデオディスプレイが、アレイに組み立てられる個々のモジュールで便宜的に構成されていることを理解すべきである。ここで使用される「アレイ」という用語は、個々のモジュールまたはアレイを意味するものとする。自己較正を備える、アレイ10を動作させるためのシステムは図２で例証される。その図２では、アレイに組み入れられた電子モジュール12でPWM電流は、LEDアレイに供給される。そのモジュールは、マイクロコントローラ12a、プログラムメモリ12b、共有メモリ12c、ロジックコントローラ/電源12dおよびアナログ処理回路12eを含む。 PC 14は電子モジュールの動作を制御する。アレイに埋め込まれた光検出器アレイ16は、説明されているように、個々の光センサまたは、各画素かLEDに関連している光検出器からの出力信号を電子モジュール12へ供給する。
【００２７】
'515出願の光源／ディスプレイの実施は、本出願の主題であり、個別のまたは初期のカラーを表す、各LEDから放射された光を測定するための内部の光センサ／光検出器および同じように動作させるためのエレクトロニクスを組み込む。ただ一つのLEDグループか画素のみが図４〜１０に関連して説明されるが、多くのこのような画素は、アレイを形成するためにグループ化されることが理解される。さらに、'515出願は、放射された光を楕円のパターンに分散するために、分散光学要素の使用を備えるが、この発明はそのような分散器の使用に限定されない。またより詳細に述べられるように、ただ一つの光学パッケージ内に、光センサに沿って１つ以上のLED DIEを取り付けることができる。
【００２８】
図３と４は、２の赤のLED 18、１つの青のLED 19、および１つの緑のLED 20を含む１画素を例証する。LEDの数と各画素の中の色の配分が、ここで言及されたものに限定されないことに注意すべきである。様々な色温度を作成するために、放射波長が異なる追加的なLEDが画素に組み込まれてもよい。LEDは、通常の表面、またはスルーホールの取り付けアレンジメントを通じてプリント板21上に装着される。また、フォトダイオードも、例えばPIN か PNフォトダイオードの形態で回路基板上に、各LEDからの放射光を受け取るために、例えば、図３に示されるように、中心位置のごとく、LEDに接近して装着される。ハウジング24は、回路基板を支持し、そして、'515 出願で述べたような光形成拡散板26がハウジングに粘着的に結合される。30で示した光は画素が放射される。各LEDにより放射された光の一部32は、例えば、拡散板26および、回路基板に固定された反射板33により内部で反射され、その結果、少しだが、放射された画素光の固定されたパーセントが、画素内に含まれたフォトダイオード22により受光される。
【００２９】
図３、４に対する別の実施例では、図６、７に図示されるように、チップセット34に形成されてもよく、共通の基板上に多数のLED DIEおよび光センサ／フォトダイオード接合が装着される。そのチップセットは、２つの赤のLED DIES 36, １つの青の LED DIE 38, １つの緑のLED DIE 40 およびフォトダイオード接合42を含む。ここで用いた光センサ／フォトダイオードの用語は集合的に、図３および４に示したように、一つ個別の覆いの中に、または、一つ以上のLED DIEを含む覆いの中に、パッケージ化されたフォトダイオードに関する。
【００３０】
成型された１片のレンズ/反射鏡44bは、チップセット34上の回路基板21に取り付けらる。レンズ/反射鏡は、下方に横たわる回路基板に固定された支柱44aを含むとして示される。
【００３１】
図８〜１０は図５〜７に対する別の実施例を示し、チップセット34は、LEDから放射された光を、幾分、平行なビームにして外部へ向ける。図３、４のシステムのような上の実施例のどちらかで、LEDが放射した光の一部は、関連したフォトダイオードにより受光される。
【００３２】
図３、４の光学素子18〜20および22、または図５〜１０の素子36,38,40及び42の全ては、互いに固定され、そして、拡散器26および反射鏡33が使用されるなら、それらに対しても固定される。画素内で個別のカラー、例えば赤色を示すいずれかのLEDまたは結合したLEDからの、フォトダイオードに当たる放射光の合計は、画素内の前記LEDまたは結合したLEDよりの放射光と直線的に比例する。これは、いずれの周囲光の影響が排除されるか、既知であり、そしてキャンセルされ、かつ、フォトダイオードの応答が赤、青および緑のLEDのスペクトラル放射に対して変わるが、いずれのLEDに関する応答も時間経過および動作温度に対して一定に留まると仮定している。面光源またはビデオディスプレイ内にLEDおよびフォトダイオードの配置は、(1)個々のLED劣化の補償(つまり自己校正)、(2)LEDの故障検出、(3)表示画像の確認(コンテンツの正当性)、(4)連続した表示の明るさ(つまり、自動的な明るさ制御)、(5)部分的に影になったディスプレイの明るさ補償および
(6)より詳しく述べられるように光出力の障害(例えば落書き)の検出を可能にする。
【００３３】
[アレイの特徴付けの概要および以後の自己校正に対する準備]
高画質のイメージを表示するため、各画素の明るさ(つまり発光、つまり発強度)、およびカラー(つまり色度)は、互いに比例して、個々のLEDの強度を調整することにより制御して、それらの結合した光出力が所望の強度およびカラーを出力するようにしなければならない。先に指摘したように、好ましい実施例では、図２のディスプレイのエレクトロニクスは、イメージのフレーム間隔内でLEDがターンオンされる時間の比率(つまりPWM)を調整することにより、LEDの光出力強度を変える。これは、知覚される色を変えないで、LEDの出力強度、つまり発光を変えることを可能にする。
【００３４】
向上での校正、つまり特徴付け、およびその後の自己校正の概要では、図１１および１２で示したテストシステムは、順に、各LED(図１１では赤のLED)を最高出力の強度、つまり100％のオンタイムで駆動する。そのテストシステムは、特徴付けの間にアレイが装着されるX-Yテーブルを制御するPC 48を含み、各画素は、光積分球50a('605特許で述べられている)で較正されたスペクトラ放射計50下に順に位置する。そのスペクトラ放射計50は、各LEDの発光強度および、各画素の個別の色を表すスペクトラル特性を測定する。テストシステムは、図１５に関してより詳しく述べるように、初期のカラーに対するCIE(Commission Interternationale del'clairage)２°のxyz色度座標に対応する個別のカラーを表す各LEDに対して三刺激値の色度ベクトルbxynを計算する。その測定は、ファイル内に保存され、その保存データは、動作使用のために、図２のPC 14により転送され、格納される。
【００３５】
各画素の個別の色を表す各LEDに関連した埋め込みのフォトダイオード22の出力も、LEDのオン時およびLEDのオフ時に測定される。好ましくは、先に指摘したように、オン測定は、100％でオンタイムのLEDで行われる。測定されたフォトダイオードの出力は、時折、ここでは出力信号と称する。周囲光レベルに相当するオフ測定は、LED光出力の部分に周囲光レベルを加算したものに対応するオン測定から差し引かれ、各画素に対する個別の色を表す各LEDに対する光検出器の基礎の測定(M0,図１４)を与える。この測定は、動作使用のためにメモリ12bに格納される。前記画素内の個別のカラーを表す、関係した各LEDからの光の発光強度に対する、各フォトダイオードの特性応答(例えばルーメン／電圧の条件でのゲイン)を表すファクタも、特徴付けの時点で計算され、そしてメモリ12d内に格納される。
【００３６】
工場の較正アルゴリズムは、以下の評価基準に基づく各画素に対する個別の色を表す各LEDに対する初期のユニークなオンタイム%を計算する。ディスプレイが白を表示することが命令される時、赤、緑、および青のLEDに対する発光強度は、お互いに比例するように調整され、要求されるホワイトポイント、例えばD6500は、全体のディスプレイに対して達成される。さらに、目標ホワイトポイントの輝度出力値は、各画素で同一になるように調整されるので、すべての画素が同じ色と強度を表示することが命令されるとき、全体のディスプレイで一定の明るさが達成される。最終的に、十分な光出力の適したLEDの選択は、工場の校正での十分な強度のマージン、つまり最高の能力が備えられ、経年によるLEDが出力強度で劣化した時、%オンタイムを増すことにより、その出力強度はその初期時の値に増大でき、それにより、全体のディスプレイに対して強度および色合いを一様に維持する。
【００３７】
各画素(又はグループ)での個別の色を表す各LEDに対する通電レベル、つまり%オンタイムの最終値は、特徴付けの時間、つまりt0で格納される。
【００３８】
特徴付けおよびその後の校正において、フォトダイオードから出力信号を読むために利用されるてもよいいくつかの回路がある。そのような一つの回路は、光／周波数コンバータおよびフォトダイオードを、ダラス(テキサス)のTaos社によって製造されているような単一のパッケージまたはコンポーネントに組み込む。その光／周波数コンバータは、フォトダイオードのセンサアレイによるアナログ検出回路および、そのコンポーネントからのLED発光強度の出力信号に比例する周波数のデジタル出力を有する単一の集積回路である。
【００３９】
その光／周波数コンバータのコンポーネントは、光入力信号の広い範囲にわたって直線性を与え、そして、デジタルのマイクロプロセッサおよびプログラム可能なロジックアレイと直接にインターフェースする機能を持つ。そのような予期されたコンポーネントの使用への下落傾向は、画素の大きいアレイに必要であるデバイスの数から見た費用である。フォトダイオードに衝突する光を測定するための別の技術は、デジタルカメラで一般的に使用されている。この技術に従う回路は図１３で示される。その回路は、フォトダイオード22を列52a(DR1 -DRNとして示す) および行52b(DC1-DCNとして示す)に沿った従来のマトリクスに接続する。単純化のために、VSM1〜VSMNで記した電圧(電子)源は、図示されるように、列のダイオードの陰極に接続される。その電子源は、個別に示されているが、LEDディスプレイのアレイに取り入れられたパワー・エレクトロニクスモジュール12の一部を形成する。
【００４０】
コンデンサー56は、放電抵抗58を通じてスイッチング・トランジスタ60によって放電される。特徴付けがされるべき、または較正されるべき画素(列１、行１)の赤、緑、または青のLED光源は、PWM電子モジュール12を通じて、必要な動作電流レベル、例えば、100%のオンタイムで駆動される。駆動回路の電流の立上り時間が終了した後、順方向電流と呼ばれる駆動電流は安定し、個々の画素の特定のLEDに対する順方向電流に比例して、放射されるべき特定のカラーの光を生じさせるであろう。
【００４１】
電子源VSM1は、モジュール12を通じて電子をフォトダイオード列に供給する。同時に、トランジスタ60は、ターンオフされ、コンデンサー56への充電路を除去し、そして、トランジスタ62は、ターンオンされ、フォトダイオード22を通して、行１に対する測定コンデンサー56に電荷を蓄積し始めることを許容する。充電速度は、フォトダイオード半導体要素により吸収された光子の数に直接比例する。
【００４２】
エレクトロニクスモジュール12は、PC14のコントロールの下で、行測定コンデンサー56が、光源電圧VSM1で10%から90%に移行するまでの時間の間隔Tmを測定する。フォトダイオード半導体素子は、吸収された１個の光子に対して１つの電子を交換するので、フォトダイオードにより、LED光源から吸収された光の一部は、測定され、そして、A/Dコンバータ64(12eに含まれる)を通じて、エレクトロニクスモジュール12に供給され、格納される。
【００４３】
特定の画素のLED光源からの光出力のどんな減少も、PN または PINフォトダイオード素子および、それに関連した回路(内部の特定の画素は減少した光量に直接比例する)により測定された光で減少をもたらすであろう。
【００４４】
測定の目的は、LEDの出力劣化の量を決定することなので、特徴付けが実施された時の画素の既知の出力に対する出力の劣化のパーセントを決定することのみが必要である。代わりに、画素の出力を、特徴付け時の元のレベルにするために要求される増大エネルギー入力が決定されてもよい。したがって、測定が画素で光レベルと交換された電子の割合が正確であることが必要である。
【００４５】
そして、新しい一定の修正ファクタが、各カラーに対する画素出力を、画素が最初に特徴付けられた時のレベルに上昇させるのに要求される％オンタイムの量に増大する各画素に対する赤、緑および青のLED出力に対して計算される。LED劣化を補償するために必要な増大された％オンタイムの形態で要求される追加的なエネルギー出力の量は、LEDモジュールのマイクロプロセッサで計算され、そして、ディスプレイモジュールに供給された一定の修正されたデータを生成するディスプレイ システム ロジックにより決定された、画像に対する特定の％オンタイムエネルギー出力を発生させるために要求される値に加算される。
【００４６】
[自己校正の概要]
簡易型の自己較正アルゴリズムのフローチャートは図１４で示される。時間t0のときに、ディスプレイはステップ64に示されるように特徴付けられる。後の時間66で、モジュールは、時間t0の再校正であるかを決定し、もしそうであれば、ステップ68が実行され、個別のカラーを表す各LEDに対するLED劣化率ΔMの計算が行われる。ステップ70は、新しいLED強度比率 PWMまたは%オンタイムの計算を例証する。もしそうでなければ、パルス幅変調レベルは、最高レベル、つまり、100%に設定され、そのLEDは、エレクトロニクスモジュールに収納される信号により、修正範囲外であることが報告され、遠隔の場所に送出される。次のセクションで気付くように、その画素(または、アレイ全体)で残りのLEDのPWMは、その画素を元の色度に戻すために減少することができる。また、ステップ72では、LEDが修正することができるかが決定され、もしそうならば、システムは、LEDの劣化を決定するために別のLEDを選択し、いくつかがあるなら、そのプロセスは、各画素内の個別のカラーを表すLEDのすべてに対して自己校正の手順が処理されるまで継続される。隣接している画素からの放射された光が測定の精度を妨げないなら同時に多くの画素に対してこの手順を行うことができることに注意されるべきである。
【００４７】
[特徴付け、自己校正および通常動作のアルゴリズム]
図１５を参照すると、基準ラインの光検出器の測定bMCn がステップ80、および82で測定され、そして、３刺激色度ベクトルbxyzcnが以前に述べたように計算される。
【００４８】
各画素(赤、緑、青)に関連している３つの予備の測定に続き、テストシステムは、所望の画素強度、所望の画素のホワイトポイントおよび測定された画素の色度および強度(82)から、３つの特殊化パラメータ、Wn、PDgainn、およびDTinをもたらす計算(84)を実行する。Wnは画素nに対する目標の白いポイントを生成する３つのPWMのスケールファクタのベクトルである。出力輝度値は、LEDへのPWM駆動には十分な空間があるように、可能な最大より低値で選択され、その結果、駆動レベルは、ディスプレイの経年による光量の劣化を補償するために、ディスプレイの寿命の後半で増すことができる。PDgainnは、スペクトル放射計により測定されたLED絶対出力を、不可欠の光検出器によって測定された相対的なLED出力に関係づけるn番目の画素内の3 LEDに対する３つの較正利得ファクタのベクトルである。DTinは、スペクトル放射計の測定値から計算される3×3カラーマッピングマトリクス、bXYZnであり、ディスプレイの画素の色の特性(82)に対応する。
【００４９】
テストシステムがLEDパネルの特徴付けを終了すると(86)、それは、通常の動作でのディスプレイによる後の使用のために、すべての測定値と計算をデータファイルに保存する(88)。
【００５０】
次に図１６を参照すると、LED ディスプレイモジュールの工場特徴付け、組立、テストおよびディスプレイの設置に続いて、LEDディスプレイは通常の表示動作を開始する。スケジューラ(90)は、時刻に関連してディスプレイの内部のデータベース(92)への入力により(94)、または、遠隔のオペレータの指示による要求でスケジューラに配給される直接のコマンドにより(96)、自動的に決定された４つの異なった表示動作を実行する。表示動作は、さらに記述されるべきであるディスプレイフレーム(98)と、自己校正(100)と、ディスプレイ ブラック(102)とスナップショット(104)である。それぞれの動作の結果は、履歴データベース(108)に記録される(106)。
【００５１】
ディスプレイの正常な動作モードは、対象とされたビューアーが見るために、所望の予定されたイメージを表示するティスプレイフレームである。光源のイメージデータは、解釈される光源のイメージRGB要素がいかに解釈されるべきかを定義する関連色の空間がある。最後の表示フレーム動作(11O、図１８)以来、光源のカラー空間が変化していないなら、表示プロセッサはそれぞれの画素ベクトルを計算する。ディスプレイ内のすべての画素に対するDIn(112)は、フレームを表示して、スケジューラ(90)に戻る。光源のカラー空間が変化したなら(110)、ディスプレイ・プロセッサは、マップカラー動作を実行する(114)。DInベクトルは、光源のイメージ値に基づくn番目の画素でのLEDを駆動するために必要な3 LED PWMを含む。SInは、光源のカラー空間内のn番目の画素に対する光源のイメージベクトル(赤、緑、および青の要素)である。それは、3×3カラー空間変換マトリクス Tnが乗算される。その結果は、自己校正が実行された後、最初に工場特徴つけ(84)を、後で自己校正(100)を引き出すWnスケーリングマトリクスがさらに乗算される。ディスプレイ内のすべての画素が処理された時、表示プロセッサは、スケジューラに戻る(90)。
【００５２】
マップカラー(114)動作は、光源の主要な色度から光源変換マトリクスSTを計算し(116、図１９)、その結果、光源のイメージデータのカラー空間が説明されてもよい。各画素に対する変換マトリクスSTは、光源変換マトリクスSTのマトリクス結果および、目的の変換マトリクスDTinとして演算される。光源イメージベクトル(RGB)を、ディスプレイフレーム動作(112)における表示のために、目的のイメージベクトル(RGB)に変換するカラー空間修正マトリクスをもたらすために、変換マトリクスは、光源カラー空間パラメータを目的のカラー空間パラメータで結合する。
【００５３】
次のスケジューラ(90)の動作は自己校正(100)である。自己校正動作は、LEDの状態をチェックして、時間がたつにつれて劣化したLEDの出力輝度を調整する目的のために定期的に予定される。この動作は、工場の特徴つけと同様であるが、LEDを特徴付けるのにスペクトラ放射計を使用しない。不可欠の光検出器の測定だけが、実際のLED出力輝度を推論するために利用される。自己校正動作は最初に、LEDがオフの時の各LEDに関連する不可欠の光検出器の出力を測定する(120)。図１７を参照。システムは、次に、完全な出力強度で各LEDを駆動して、光検出器の値を測定して、そして、各LEDに対する光検出器の測定値 MCnをもたらすために、周囲光レベル(LEDがオフ)の測定値を差し引く(122)。画素の各LEDが測定された後に、工場の特徴付け(84)で計算されたPDgainnファクタとRYnファクタは、新しいWnベクトル(124)をもたらすために光検出器の測定値に適用される。(112) ディスプレイがディスプレイフレーム動作を再開するとき(98)、表示プロセッサは、それぞれの画素の出力輝度は維持されるように、入力をスケーリングする(112)ために新しいWnベクトルを利用する。ディスプレイにおけるすべての画素を処理したとき、表示プロセッサはスケジューラに戻る(90)。
【００５４】
次のスケジューラの動作(90)は、ディスプレイブラックである(102)。イメージを表示している間で、ブラックタイムの間に、すべてのLEDがターンオフされた状態で、ディスプレイブラックの測定は、不可欠の光検出器を測定する。図２０を参照。これらの測定は周囲光を記録する。それらは、タイムスタンプされ(128)、そしてスナップショット動作(104)での使用のために格納される。ディスプレイにおけるすべての画素を処理した時、表示プロセッサはスケジューラに戻る (90) 。
【００５５】
(130) ディスプレイが静的なイメージを示している間、スナップショット動作(104)は不可欠の光検出器値(130)を測定する。図２１を参照。各画素のSNAPn値は、画素のすべての３LEDによって放たれた光の合計であり、その画素のグレー・スケール輝度を表す。パソコン画面の上にすべてのSNAP11値を表示したとき、イメージはカラーイメージのグレー・スケール表示として現れるであろう。 表示されるべき意図されたイメージが、人間の視覚解釈により、または計算上SNAPイメージを表示されたイメージのグレー・スケールバージョンと比較することにより、実際に表示されたことを検証するためにこの情報を使用することができる。ディスプレイ中のすべての画素が処理されたとき、ディスプレイ・プロセッサはスケジューラ(90) に戻る。
【００５６】
[図１５〜２１のフローチャートに用いられた用語の説明]
特徴：
[一定の修正]
すべての画素が、Ｗファクタにより、同じターゲットのホワイトポイントおよび発光に調節された時に、完全な一定の修正は達成される。
[カラー修正]
各画素は、正確なカラーマッピングのために、それ自身の変換Ｔを持つ。光源の色彩の情報が変化するたびにこのマトリクスは再計算される。これがなければ、Wでの画素のPWM駆動は、ターゲットのホワイトペイントおよび輝度を呈するが、主要間の差異は、他のRGB駆動比を生じさせて異なった色を発生させるであろう。そのカラー変換マトリックスは、これを修正する。
[定数]
npix ＝スカラー : パネル中の画素数
ヘッドルーム＝スカラー : 補償を蓄えるための% PWM スケール
最大WDif =スカラー : (Ｗ要素間の最大差異)
[その他]
n ＝スカラー: 画素数 (O..npix-1) 
c ＝スカラー:チャンネル番号 (0=r=赤, 1=g=緑, 2=b=青) 
PIXn＝名前: 画素 n
LEDc＝名前: LED チャンネル c
[スカラーベクトルマトリックス動作]
S'＝max(V)＝ スカラー : ベクトル要素の最大
S'＝sum(V)＝ スカラー : ベクトル要素の合計
M'＝M*M ＝ マトリックス : マトリックス マトリックスの乗算
V'＝M*V ＝ ベクトル : ベクトル マトリックスの乗算
V'＝V−V ＝ ベクトル : 要素から要素の減算
V'＝V.*V ＝ ベクトル : 要素と要素の積
V'＝V*S ＝ ベクトル : 各要素とSとの積
V'＝V/S ベクトル : 各要素とSとの商
[ターゲットのホワイトポイントの情報]
ホワイトポイントY ＝ スカラー : ターゲットのホワイトポイントの輝度
ホワイトポイントxyz＝ ベクトル : ターゲットのホワイトポイントの色度
ホワイトポイントy ＝ スカラー : ホワイトポイントxyzのy成分
[ベースラインデータ]
bPDkn ＝スカラー: ベースラインの光検出器の画素nのブラック(すべてのLEDがオフ)に対する読み
bPDn ＝ベクトル : ベースラインの光検出器の画素nの赤、緑および青に対する読み
bXYZn ＝マトリックス : 画素nの各主要なCIE 1931 2度 XYZ ３刺激値
: 画素nの１の主要なX、Y、およびZを含む。
: カラー 0=r, 1=g, 2=b
[ベースラインの計算]
bPDcn＝スカラー : 画素nに対するbPDの要素
bMn ＝ベクトル : 画素nのR,G,Bに対するベースライン光検出器の測定値
:＝bPDn−bPDkn 
bMCn ＝スカラー: bMnの要素c 
bYn ＝ベクトル : 画素nに対する bXYZのY列
PDGainn＝ベクトル : Mから画素nのR,G,Bに対するYに変換するためのゲインファクタ
: ＝bYn/bMn
bxyzn＝マトリックス :画素nの各主要なCIE 1931 2度 xyz 色度座標
:各カラーは bXYZc/合計(bXYZc) 
byn ＝ベクトル : 画素nに対するbxyzのy 列ベクトル
bxyzin＝マトリックス : bxyzn の反転
Jn ＝ベクトル : 画素nに対するカラー計算値での中間値
:＝bxyzin＊置換(ホワイトポイントxyz/ホワイトポイントy)
RYn ＝ベクトルr : ターゲットのホワイトポイントを呈するチャンネルに対する相対的なYの貢献
:画素nに対する色度
:＝by.＊置換(J) 
MJn＝マトリックス : ベクトルJnの対角マトリックス
DTn＝マトリックス : 画素nに対するXYZ変換へのディスプレイRGB
:＝bxyzn＊MJn 
DTin＝マトリックス : 画素nに対するディスプレイRGB変換へのXYZ
: DTn の反転
Wpeakn＝ベクトル :画素nに対してホワイトポイントを可能な最大Yで生成するために、画素に対するPWM駆動ファクタ
:＝(RYn/bYn)/最大(RYn/bYn) 
Ypeakn＝スカラー : Wpeaknで駆動される画素nの輝度
Wn ＝ベクトル : 画素nに対するターゲットのホワイトポイントを生成するPWMスケーリングファクタ
これはディスプレイ時間でのPWM出力をスケールするために用いられる。
WMax＝スカラー : 良好な新しいパネルに対するいずれかのW成分に対する最大の最終値
:＝ 1−(ヘッドルーム/100) 
BadWDif＝Boolean: 画素のホワイトバランス比が過度なら真
:＝最大(Wpeak)−最小(Wpeak)>MaxWDif
BadWMax＝Boolean: 画素が給電下なら真
:＝最大(W)>W最大
[自己校正]
PDkn ＝スカラー : 画素nのブラックに対する光検出器の読み
PDn ＝ベクトル : 画素nのR,G,Bに対する光検出器の読み
PDcn ＝スカラー : 画素nに対するPDの要素c
Mn ＝ベクトル : 画素nのR,G,Bに対する光検出器の出力値
: Mn＝PDn−PDkn
Mcn ＝スカラー : Mn の要素c
Yn ＝ベクトル : 画素nに対する各主要な輝度
: ＝Mn.＊PDGainn
Wpeakn＝ベクトル : ホワイトポイントをその可能な最大Ynを生成するための画素nに対するPWM駆動ファクタ
: ＝(RYn/Yn)/最大(RYn/Yn) 
Ypeakn＝スカラー: 画素nに対しWpeaknで駆動した時の画素の輝度
: ＝合計(Wpeakn.＊Yn) 
Wn ＝ベクトル : 画素nに対するターゲットのホワイトポイントを生成するPWMスケーリングファクタ
: ＝Wpeakn*(ホワイトポイントY/Ypeakn) 
: 工場特徴付けの間に計算されたWnを置換
BadPix＝Boolean: 画素が自己校正の間に不良とマークされたなら真
:＝最大(Wn)> 1 
[カラーマッピング]
ST ＝マトリックス : XYZ変換のための光源のRGB
: 光源のカラー空間に対して計算された情報
: 全画素に対する定数
Tn ＝マトリックス :  画素nのためのDisplay RGB変換への画素の光源RGBにつき
:＝ST＊DTi 
DTin ＝マトリックス : 画素nに対するDTi マトリックス
[ディスプレイ]
SI ＝イメージ : 光源のリニアRGBでの光源イメージ
DI ＝イメージ : イメージを表示するための目的PWM駆動
: DIn＝Wn. ＊ (Tn* SIn) 
Tn ＝マトリックス : 画素nに対するT変換
Wn ＝ベクトル : 画素nに対するW ベクトル
DIn ＝ベクトル : Display PWM output for pixel n Snapshot 
SNAP ＝イメージ : 現在の表示のブラック及びホワイトのスナップショットを示すイメージ
: ＝PDsn−PDkn 
SNAPn＝スカラー : スナップショットの画素nに対する測定値
PDSsn ＝スカラー : スナップショット時の画素nの光検出器の値
PDkn ＝スカラー : 最後のディスプレイのブラックの間のブラックの画素nの光検出器の値
:自己校正またはベースライン
【００５７】
[結論]
このように、複数の個々のLEDのグループ／画素からなる自己校正されるLED面光源／ビデオディスプレイが述べられている。その光源では、(a) 各画素は、光源／ディスプレイの最小のエリアを形成でき、かつ、個別に通電されるために配列された、個別のまたは主要なカラーを表すLEDを有する多数のLEDを含み、(b) 各LEDからの放射光の強度の測定値を与えるように配置された少なくとも一つの光センサ／検出器を含む。図３〜１０の実施例では、個別の光検出器が、図５〜１０の各画素または各LEDに関連しており、単一のエンベロープ内に単一のLED DIEおよび一つの光検出器が含まれる。
【００５８】
検出器が、グループ内のLEDからの放射光を個別に測定できるなら、一つの検出器が一つ以上の画素に関係するように、光源／ビデオディスプレイを形成できることに気付くべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】複数のLEDを含む各画素を備えた画素のアレイからなるビデオディスプレイモジュールの正面図
【図２】図１のアレイ中のLEDに給電し、そして、埋め込まれた光検出器の出力をリードするための電気システムのブロック図
【図３】図１の一つの画素の正面図
【図４】図３のライン4-4に沿った縦断面図
【図５】単一のエンベロープ内に、フォトダイオードと共にLEDの動作要素(つまりLED DIE)がパッケージ化された別の画素構成の斜視図
【図６】単一のエンベロープ内に、フォトダイオードと共にLEDの動作要素(つまりLED DIE)がパッケージ化された別の画素構成のトップ平面図
【図６ａ】図６のLED/フォトダイオードの動作要素の拡大平面図
【図７】単一のエンベロープ内に、フォトダイオードと共にLEDの動作要素(つまりLED DIE)がパッケージ化された別の画素構成の縦断面図
【図８】図５〜７の変形の実施例の斜視図
【図９】図５〜７の変形の実施例のトップ平面図
【図１０】図５〜７の変形の実施例の縦断面図
【図１１】スペクトラ放射計により校正または特徴付けがされる画素の縦断面図
【図１２】ディスプレイモジュールを特徴付けるためのテストシステムのブロック図
【図１３】図２の光検出器のアレイの部分および検出器出力をリードするための測定回路を示す図
【図１４】単一のLEDを自己校正するためのアルゴリズムのフローチャート
【図１５】光検出器の出力をLED個仮出力および通電レベルへ特徴付けおよび関連させるより詳しいフローチャート
【図１６】ディスプレイの別の動作を示すフローチャート
【図１７】自己校正処理のフローチャート
【図１８】別の表示モードを示すフローチャート
【図１９】別の表示モードを示すフローチャート
【図２０】別の表示モードを示すフローチャート
【図２１】別の表示モードを示すフローチャート
【符号の説明】
【００６０】
10：アレイ
11：画素(絵素)
12：電子モジュール
12a：マイクロコントローラ
12b：プログラムメモリ
12c：共有メモリ
12d：ロジックコントローラ/電源
16：光検出器アレイ
18：赤のLED
19：青のLED
20：緑のLED
21：プリント板
26：光形成拡散板
34：チップセット
【図１】
2006524841.tif 000003
【図２】
2006524841.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2006524841.tif 000012
【図１１】
2006524841.tif 000013
【図１２】
2006524841.tif 000014
【図１３】
2006524841.tif 000015
【図１４】
2006524841.tif 000016
【図１５】
2006524841.tif 000017
【図１６】
2006524841.tif 000018
【図１７】
2006524841.tif 000019
【図１８】
2006524841.tif 000020
【図１９】
2006524841.tif 000021
【図２０】
2006524841.tif 000022
【図２１】
2006524841.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成17年12月22日(2005.12.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望のカラー光を放射するLED面光源であり、
複数の個々のグループのLEDを有し、その各グループは、光源の有限領域を表し、そして、光源の全てのカラーを再現でき、各々の個々のグループは、複数のLEDを含み、個別のカラーを示すそのLEDは、個別に通電されるように配列され、その結果、一つ以上のLEDを同時に通電することにより、所望のカラーおよび発光強度の光をグループから発光でき、
各LEDからの放射光の発光強度の測定を示す個別の出力信号を出力できる少なくとも一つの光センサを有する光源。
【請求項２】
前記少なくとも一つの光センサは、個々のグループ内のすべてのLEDに関連する単一の光センサを備える請求項１記載の光源。
【請求項３】
前記少なくとも一つの光センサは、各LEDに関連する一つの光センサを備える請求項１記載の光源。
【請求項４】
光源は、一人以上の観察者により見られるべきイメージを形成するように配置されたディスプレイであり、各々の個々のグループのLEDは、表示されるイメージの識別できる最小の増分を表示できる請求項１記載の光源。
【請求項５】
請求項１、２または３の光源の各色を表すLEDの劣化を決定する方法であり、
a) 各グループに対する個別のカラーを示す各LEDに対して、個別の光センサ出力信号を与えるために、時間t0でLEDに通電し、前記信号は、それぞれのLEDの通電レベルに予め決められた関係を有し、
b) その後の時間tnで、各グループの個別のカラーを示す各LEDに対する個別の出力信号与えるために、LEDに通電し、前記出力信号は、個々のLEDの通電レベルに予め決められた関係を有し、
c) 時間tnでの通電時に得られた各出力信号をリードし、
d) 時間tnで得られた各グループの個別のカラーを示す各LEDに関連したセンサ出力信号を、時間t0で得られた対応する出力信号と比較することを備える方法。
【請求項６】
時間t0およびtnでの通電レベルは、合計の利用可能な通電のパーセントで与えられる請求項５記載の方法。
【請求項７】
通電レベルは最大である請求項６記載の方法。
【請求項８】
最大である100％オンタイムでLEDを通電させるためにPWMが用いられる請求項５記載の方法。
【請求項９】
光源は、一人以上のオブザーバにより視覚されるべきイメージを形成するためのビデオディスプレイであり、かつ、ディスプレイに対する所望の光出力を達成するために、各グループの個別のカラーを示す各LEDの通電を変えることにより、時間t0でディスプレイを特徴付けるステップを更に含み、時間t0で格納される前記光センサ出力の信号は、個々のLEDによる放射光に対して予め決められた関係を有し、そして前記比較ステップの後で、時間t0で達成された所望の光出力を実質的に回復するために、各LEDグループに対する個別のカラーを示す各LEDの通電を制御し、そして、所望の光出力を回復するのに必要な通電レベルを表す信号を格納する請求項５記載の方法。
【請求項１０】
時間tnでのセンサ出力信号と、時間t0での対応する出力信号との差を時間tnで測定し、前記差を表すエラー信号を与えるステップを更に含む請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記エラー信号を許容できる量に低減するステップを更に含む請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
その後の使用のために、エラー信号を許容できる量に低減するのに必要な、各グループに対する個別のカラーを示す各LEDに対する通電信号を格納するステップを更に含む請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
エラー信号を、LEDまたは検出器の故障を表す予め決められた最大値と比較し、そして、LEDまたはグループを確認する故障信号を格納するステップを含む請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
一人以上のオブザーバにより視覚されるべきXY面に光を指向させてイメージを形成するカラービデオディスプレイであり、イメージの最小の増分または識別できるポイントを表示できる各画素を有する複数の個々の画素を有し、そして、複数のLEDを備え、そのLEDは、個別に通電されるために配置され、各々が主要なカラーを表示し、画素のLEDの一つ以上を同時に通電することにより、画素から所望のカラーを放射でき、
ディスプレイ内に装着された少なくとも一つの光センサは、各画素内のそれぞれの主要なカラーのLEDにより放射された光の測定値を表す個別の出力を与えるカラービデオディスプレイ。
【請求項１５】
前記少なくとも一つの光センサは、各画素に関連した光センサを備える請求項１４記載のディスプレイ。
【請求項１６】
前記少なくとも一つの光センサは、各LEDに個々に関連した光センサを備える請求項１４記載のディスプレイ。
【請求項１７】
請求項１４、１５または１６のビデオディスプレイの操作方法であり、
a) ディスプレイに対して所望の出力を達成するために、各画素の各々の主要なカラーLEDを順に通電することにより、時間t0でディスプレイを特徴付けし、そして、特徴付け時の所望の出力を達成するために必要となる各LEDの通電レベルを格納するステップと、
b) 主要なカラーLEDに関連した出力が、LEDからの放射光と、関連したLEDの通電との間の関係を持つように、時間t0の特徴付け時に、少なくとも一つの光センサの出力をリードし、格納するステップと、
c) 特徴付けのその後の時間tnで、各画素の各々の主要なLEDを、予め決められた通電レベルで個別に通電するステップと、および
d) 時間t0および時間tnで得られた対応するセンサ出力を比較するステップを備える方法。
【請求項１８】
各画素の各々の主要なカラーLEDの発光強度を、時間t0で達成された値に回復するために、各画素の各々の主要なカラーLEDの通電を制御するステップを更に備える請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
一人以上のオブザーバにより視覚されるべきイメージを光で形成させるためのカラービデオディスプレイであり、
画素のアレイを有し、各画素は、表示されるイメージの識別されるポイントを表示でき、各画素は、複数のLEDからなり、個別のカラーを示すそのLEDは、個別に通電されるように配置され、その結果、一つ以上のLEDを通電することにより、画素から任意の所望のカラーを発光でき、
ディスプレイは、各画素からの放射光の一部を内部で反射するように配置され、そして、各LEDからの内部で反射された光の一部を受光するように少なくとも一つの光センサが配置されるカラービデオディスプレイ。
【請求項２０】
前記少なくとも一つの光センサは、各LEDに関係した光センサを備える請求項１９記載のビデオディスプレイ。
【請求項２１】
前記少なくとも一つの光センサは、各LEDに関係した単一の光センサを備える請求項１９記載のビデオディスプレイ。
【請求項２２】
請求項１９のディスプレイを校正する方法であり、
a) 時間t0でLEDを所望の光出力を達成するように通電し、そして、各々の個別のカラーを示す各画素の各々のLEDを更に通電し、そして、前記各々のLEDからの放射光の測定をリードし、その測定値は、放射光の強度と、個々のLEDの通電レベルとの予め決められた関係をし、
b) 時間t0のその後の時間tnで、各画素の個別のカラーを示す各LEDに通電し、そして、前記LEDの各々の光出力を測定し、その測定は、前記LEDの通電レベルに対して予め決定した関係を有し、
c) 時間tnでの各画素の個別のカラーを示す各LEDの光出力の測定を、時間t0での光出力の対応する測定と比較し、
d) 時間t0で達成された前記所望の出力を実質的に回復するために、各グループの個別のカラーを示す各々のLEDへの通電を制御することを備える方法。
【請求項２３】
請求項１４または１９記載のディスプレイの操作方法であり、
表示されたイメージのスナップショットを与えるために、ディスプレイがイメージを形成している間、各画素の個別のカラーを示す各LEDに関係した少なくとも一つの光センサの出力を測定するステップを更に備えるディスプレイの操作方法。
【請求項２４】
請求項１４または１９記載のディスプレイの操作方法であり、
前記少なくとも一つの光センサは、ディスプレイに入った周囲光に基づき、画素ごとに出力を与えるように配置されるディスプレイの操作方法。
【国際調査報告】
2006524841.tif 000024