(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイマトリックスを持っているディスプレイシステムであって、
各々第１の名目上の色の光を生成する前記マトリックス内の複数の第１のＬＥＤ光源、および各々第２の名目上の色の光を生成するためにある近隣の複数の第２のＬＥＤ光源を持っており、前記第１のＬＥＤ光源は生成された光の実際の色に差があり、
前記第１のＬＥＤ光源によって生成された光の実際の色を名目上の色に修正する第１の情報を記憶する、前記第１のＬＥＤ光源の各々と一対一の関係に関連付けられたメモリと、
前記第１および第２のＬＥＤ光源を附勢する駆動装置を含み、前記第１の名目上の色の表示光が前記第１のＬＥＤ光源の任意の与えられた１つから要求される場合、その光源の表示光がその前記近隣の第２のＬＥＤ光源からの光の変化によって修正されるように設けられた制御システムとを含み、前記光の変化は前記第１のＬＥＤ光源の各々のための前記第１の情報および前記要求された表示光の量に基づいており、
前記光の変化が前記色の差により引き起こされた前記マトリックス中の外見上の色不整合を減少する役目をするディスプレイシステム。
【請求項２】
前記第１のＬＥＤ光源の各々のために第２の情報を記憶するメモリを含み、前記第２の情報は前記第１のＬＥＤ光源から発せられる色の光に含まれる前記第２のＬＥＤ光源の光の成分に依存する、請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項３】
前記第１のＬＥＤ光源が緑色光を生成し、前記第２のＬＥＤ光源が赤色光を生成する、請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項４】
マイクロプロセッサ、レジスタ、および前記第２のＬＥＤ光源のうちの１つを駆動するトランジスタを含み、前記レジスタは前記マイクロプロセッサからの一連のデータ列を受け取り、前記トランジスタを駆動する請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項５】
前記第１の名目上の色のみの像が表示される場合、実際の色の前記差によって引き起こされた前記マトリックス中の外見上の色不整合を実質的に減少する、請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項６】
ＬＥＤ光源の内部温度の変化により引き起こされたＬＥＤ光源の光出力の低下を、少なくとも１つの前記ＬＥＤ光源について評価する手段を含む、請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項７】
前記第１の情報がカメラを使用して得られる請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項８】
前記第１の情報が前記ディスプレイマトリックスの有効寿命中に再準備操作により変更される、請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項９】
前記ディスプレイシステムは、前記第１のＬＥＤ光源の各々について、前記第１のＬＥＤ光源を流れる電流および前記第１のＬＥＤ光源による電圧降下の少なくとも１つを測定する、請求項１に記載のディスプレイシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各画素がＬＥＤランプを具備しているディスプレイマトリックスの外観を増強することに関する。それはまた、白熱フィラメントランプ等の別のタイプのランプを使用するマトリックスディスプレイに適用することができ、また、均一な方法で配置される必要のないランプを使用するディスプレイパネルに適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＥＤランプマトリックスを設計する際の問題は、全てのランプが同じ光出力を与えるように均一性を達成することである。所定の温度における新しいＬＥＤの光出力は、単位電流における光強度として測定されたその光の効率と、動作電流とに依存している。また、ＬＥＤは、長期間の使用によって、フェーディング等の強度の低下を受ける。
【０００３】
ほとんどのタイプのＬＥＤランプの場合、しばしば２０ｍＡにおける発光強度の形態で表される光の効率は、サンプルからサンプルへ約５：１の比率で変化することができる。幾つかのタイプの場合、ダイオードは、サンプルからサンプルへの最大の光効率対最小の光効率が例えば２：１等の低い比率になるように生産ラインから選別される。
【０００４】
多重化駆動されるＬＥＤマトリックスにおいて、電流は、通常ＬＥＤがオンにされたときにそれと直列になる抵抗によって各ＬＥＤにおいて制限され、マトリックスは、ＬＥＤの逆方向ブレイクダウンを避け、電力の消費を低く維持するために５ボルトの供給電源から駆動されることが好ましい。そのような場合において選択されたＬＥＤにおける電流Ｉは、以下のように与えられ、
Ｉ＝（５−ＶL ）÷Ｒs 
ここにおいて、ＶL は、ＬＥＤの順方向電圧降下であり、Ｒs は、限流抵抗器の抵抗値である。ＶL は、幾つかのタイプのＬＥＤに対しては１．８ボルトから３ボルトに変化することができ、そのようなタイプのＬＥＤを使用して電流Ｉは、最大の値３．２／Ｒs から最小の値２／Ｒs に変化することができ、すなわち、３．２：２の比率である。従って、初期の光効率が２：１だけ変化する場合、光出力は３．２：１だけ変化することができる。これに加えて、時間と共に強度の低下が変化し、また、電流をＬＥＤに導くスイッチの電圧降下における差によっも変化する。
【０００５】
ＬＥＤディスプレイマトリックスの均一性に影響を及ぼすさらに別の要因は、ＬＥＤの接合部の全てが同じ温度ではないことである。オン状態であるＬＥＤあるいは先程までオン状態であったＬＥＤは、オフであったものよりも熱い。任意の一時点における最も熱い接合部と最も冷たい接合部の間の温度の差は、５０℃程度である。ＬＥＤの光強度は１℃につき１％だけ低下するので、これは強度においてさらに２：１の不整合を表す。この影響はダイナミックである。接合部の温度の変化の時定数は、ＬＥＤそれ自体に対しては１秒程度のものであり、典型的にその印刷回路板である熱シンクに対しては数十秒程度である。
【０００６】
強度における不整合の影響があるだけでなく、カラー不整合の影響もある。ＬＥＤランプは、製造業者から受取られたときに、幾つかの緑色のＬＥＤの波長において１１ナノメートル程度のカラーにおいて最初に不整合がある。さらに、ＬＥＤは、ランプのダイナミックな温度の不整合のためにダイナミックなカラーの不整合を受ける。さらに、ＬＥＤは、カラーの劣化、すなわち長期間に渡る使用によるカラーの変化を受け、それは、それ自体でカラー不整合の原因となり、その理由は、ランプが均一に使用されないからであり、いずれにせよ、同じ比率で劣化することは保証されない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
テレビジョンおよび写真の技術において、緑色のカラー不整合が０．７ナノメートルであるときに、１．０５：１の強度不整合の比率が認識できるものとして確立される。ＬＥＤの動作における上述の変化はより幅広く、従って、ＬＥＤマトリックスで高品質の画像を達成することを妨害する。本発明の目的は、全てのランプが同じ光出力を与え、強度ならびにカラーにおいても整合され、ダイナミックな効果の影響を受けないＬＥＤディスプレイマトリックスを提供し、また、これらの結果を低コストのマトリックス駆動システムによって達成することである。本発明の別の目的は、ＬＥＤの製造業者によって特定された最大の電流および接合部温度の定格内に維持しながら、ディスプレイが白昼においても可能な限り明るくなるように構成することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ビデオもしくはデジタルカメラの補助によって幾つかの実施形態において、ランプの特性が測定され、ランプに当たる周囲光を測定し、ランプの周囲温度も測定する制御システムを提供することによって前述の目的を達成する。これらの測定結果は、ディスプレイの外観を最適にするために制御システムによって使用される。１つの実施形態において、ランプ間の光出力における差は、全ての周囲光の強度に対して所定の限界まで最小にされる。このランプの均一性の限界を超過すると、照明は、最大輝度を達成するために部分的あるいは全体的に犠牲にされる。制御システムは、ランプを選択するレジスタのビットが設定される時間の比率を変更することによって個々に各ランプの輝度を変更する。１実施形態において、ランプの輝度はまた、ランプの周囲温度に依存する電流をランプに送る定電流回路に依存する。
【０００９】
別の実施形態において、ディスプレイの各画素に対して、画素の第１のランプのカラーは、第２の異なる色の画素のランプをオン状態にすることによって調整され、それによって、カラーにおいて全ての画素が整合される。本発明の別の実施形態において、電流等の電気特性が各ランプに対して表示中に連続的に測定される。この測定結果は、ランプの不均衡な温度のために生じる輝度およびカラーにおけるランプ間の不整合を減少するために使用される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１および２において、ランプＬのｍ行およびｎ列を有しているディスプレイマトリックスを具備している本発明の１実施形態が示されている。ランプＬは、図３のａに示されているように、その陽極が行導体Ｒに接続され、陰極が列導体Ｃに接続されている発光ダイオードを具備している。ランプＬが点灯されたとき、それは発光領域を構成する。ランプＬが点灯されていないときには、それは発光領域とは対照的に暗領域を構成する。ランプは、図示されていない１以上のパネル上に設置される。
【００１１】
情報は、短い期間ＴR の間、順に各行Ｒを駆動させることによってマトリックス上に表示され、駆動は、１，２，３，…ｍ、１，２，３，…ｍ、１，２，…等の順番で連続的に反復される。１つの行が駆動されている期間ＴR 内に、行内の選択されたランプＬは、それらの関連した行導体ＣのトランジスタＳＣをオン状態にすることによって照明される。ＴR は、約０．１ミリ秒である。
【００１２】
１つの行は、並列ラッチレジスタ2 内のその関連したビットを低レベルに設定し、残りのビットを高レベル設定することによって選択され、それによって、その行のためのトランジスタスイッチがオン状態にされる。レジスタ2 におけるデータはマイクロプロセッサ3 によって設定され、そのマイクロプロセッサ3 は、最初にデータを直列入力並列出力シフトレジスタ1 にロードし、その後、端子6 にパルスを与えることによってそれをレジスタ2 にストローブする。データは、その直列データ入力4 およびクロック入力5 によってレジスタ1 中にロードされる。レジスタ1 および2 は、それぞれｍビットである。
【００１３】
列の選択もまた、マイクロプロセッサ3 の制御の下で行われる。マイクロプロセッサ3 は、データ入力9 およびクロック入力10のそれぞれによって直列入力並列出力レジスタ7 にデータをロードし、その後、レジスタ7 におけるデータをストローブ端子11へのパルスによって並列ラッチレジスタ8 へ移動させる。列は、レジスタ8 におけるその関連したビットが高レベルのときに、そのトランジスタスイッチＳＣによって選択される。電流は、選択された行からランプＬを通って列スイッチＳＣへ通り、その後、閉じられたスイッチ20を介して接地点へ流れる。レジスタ8 は接地端子（図示されていない）を有しており、それは、接地点あるいはトランジスタＳＣのエミッタのいずれかに接続されることができる。
【００１４】
行選択期間ＴR 中、マイクロプロセッサ3 は、レジスタ8 をＴA 秒毎に１回の割合で連続的に２５６回設定し、そこにおいてＴA ＝ＴR ／２５６である。これによって、観察者によって認められるように、各ランプの輝度は２５６の異なる値の任意の１つに設定されることができる。ランプが設定される輝度は、そのランプに特有のマイクロプロセッサメモリにおける位置Ｈに保持されたランプに特定のパラメータＧの値に依存している。値Ｇの範囲は、１乃至２５５である。Ｇ＝２５５である場合、ランプは、列選択期間ＴR 全体にわたってオン状態にされるように最大の輝度でオン状態にされる。Ｇ＝１である場合、ランプは最小の輝度でオン状態にされる。
【００１５】
一般的に、マイクロプロセッサ3 は、行ｘの選択期間中にＧx,y の連続した期間ＴA だけレジスタ8 のビットｙを高レベルに設定することによってランプＬx,y （すなわち、行ｘ、列ｙにおけるランプ）の輝度を制御し、ここにおいて、Ｇx,y は、ランプＬx,y のメモリ位置Ｈx,y に記憶されたＧの値である。従って、ランプを選択するためにレジスタ8 におけるビットが設定される時間の割合によって、そのランプの輝度が決定される。
【００１６】
説明されたディスプレイモードにおける動作とは別に、図１および２のディスプレイはまた、光感知ユニット21の能力に依存して２つの初期設定モードの１つに設定されることができる。そのようなユニットが使用された場合、スイッチ26は位置27に設定され、スイッチ20は閉じられたままである。光感知ユニット21は、ランプＬのマトリックスに向けられたビデオカメラであってもよい。ランプＬは、全てのランプに対してＧを２５５に等しく設定することによって全てが最大の輝度でオン状態にされる。ランプは、それらを加熱しないように０．１秒以下の短い期間オン状態にされる。ビデオカメラ21の出力はマイクロプロセッサ3 に伝送され、マトリックスの画像はメモリに記憶される。カメラ21からマイクロプロセッサ3 への伝送は、アナログ−デジタル変換器22および赤外線送信機23の補助によって行われ、赤外線送信機23は、デジタル化された画像データを光学通路24を通じて赤外線受信機25に伝送する。受信機25は、マトリックスを収容しているキャビネットに取付けられている。送信機23は、カメラもしくはその三脚に取付けられ、受信機に指向されている。カメラ21は、変換器22が必要でない場合にはデジタル式の静止した（スチール）カメラである。記憶された画像は、全てのランプの輝度読取りを得るためにマイクロプロセッサ3 によって解析される。輝度読取りはマイクロプロセッサ3 によって走査され、それによって、どのランプＬの輝度が最も小さいかを決定し、この最も弱いランプの輝度が基準の輝度とされる。これに続いて、各ランプの輝度読取りは、そのメモリ位置ＨにあるランプのＧの値を設定するためにマイクロプロセッサ3 によって使用される。Ｇの値は、次の式によって与えられる。
【００１７】
Ｇ＝（２５５×基準輝度）÷（ランプの輝度読取り値）
Ｇの値は、四捨五入されて最も近い整数にされる。これによって、初期設定処理が完了する。カメラは省くことができ、システムは、全てのランプが実質的に等しい輝度を有しているように見える状態で表示する準備ができている。弱いランプは、均一性を得るために強いランプよりも多くの電力を得る。ランプがオン状態にされ、それ故にそれに電力が与えられる時間の割合は、ランプのＧの値に比例する。
【００１８】
使用によるＬＥＤランプの不均衡なフェーディングを補償するために、初期設定は例えば毎年１回等周期的に実行されることができる。カメラから受信された情報を解析するソフトウェアを簡単化するために、各ランプがそれ自体で順番にオン状態になり、ランプがオンであるときにカメラによって画像が撮影されるように測定方法を変更することができる。画像は、１秒につき数枚の割合で撮られることができる。その方法は、カメラの分解能が低い場合に、カメラが一時にマトリックスの１／４だけに向けられるように変更されることができる。画素を読取る際にサインの表面からの反射として現れる周囲光の効果を排除するために、システムは、それがオンであるときおよびオフであるときの両方に画素からの光を測定し、真の読取りのときとの差を得るように構成されることができる。
【００１９】
別の方法として、カメラ21は、ラップトップコンピュータに接続されることができ、そのラップトップコンピュータのディスプレイスクリーンは、カメラによって見られた画像を示す。ラップトップコンピュータは、画素の光強度を解析し、後にメモリコンパートメントＨに記憶されるためにディスプレイに送られるＧの値を計算するために使用される。Ｇの値の伝送は、実質的にメモリＨである媒体上にそれらを記録することによって行われることができる。
【００２０】
別の選択肢として、通常のフィルムのカメラもしくはポラロイドカメラがＧの値の設定に使用されることができる。２枚の写真が撮られ、１枚はランプが全てオンであり、もう１枚はそれらがオフの状態で撮られたものである。写真は、それらを読取るためのスキャナと、２枚の写真の間の差を算定し、Ｇの値を計算するためのパーソナルコンピュータとを使用して解析される。Ｇの値は、続いて非揮発性のタイプであることが好ましいメモリＨに送られる。
【００２１】
ディスプレイマトリックスはカラー用であり、そこにおいて、画素領域は幅広い範囲の異なったカラーの任意の１つに設定されることができる。この場合において、１つは赤、１つは緑、１つは青である３個のＬＥＤが画素に対して使用される。３個のＬＥＤは、共通のディフューザの後方に設けられることができる。その代りに、それらは近くに一緒に設けられることができ、それによって、一定の距離をおいて見られたときに、画素領域は３色の発光されたカラーが組合わされた１色のものであると眼が感じる。カラーマトリックスの行１の画素１に対して、３つの異なるカラーのＬＥＤがＬ1,1 、Ｌ1,2 、Ｌ1,3 として行に沿って配線され、行１の画素２に対して、それらはＬ1,4 、Ｌ1,5 、Ｌ1,6 として配線される。前方の行２は、同じ原理を使用して配線される。画素の付勢の期間中、レジスタ8 におけるその３つの関連したビットが設定される期間は、Ｇの値だけでなく、画素に対して要求される色調を達成するために必要な３個の画素ランプの関連した強度を決定するメモリにおいて保持されている別の値にも依存して設けられる。従って、画素に対して要求される光出力Ｕrgb は、その３個のＬＥＤランプを以下のように駆動することによって達成される。
【００２２】
赤ランプ：  Ｎr ＝Ｇr ・Ｐr 
緑ランプ：  Ｎg ＝Ｇg ・Ｐg 
青ランプ：  Ｎb ＝Ｇb ・Ｐb 
ここにおいて、Ｎr 、Ｎg 、Ｎb は、赤、緑、および青のランプがそれぞれ駆動されるＴR の期間中の時間ＴA の数であり、Ｇr 、Ｇg 、Ｇb は、赤、緑、および青のランプのそれぞれのＧの値であり、Ｐr 、Ｐg 、Ｐb は、それぞれが１以下であり、メモリにおいて保持され、カラー画素を発生するために必要とされる赤、緑、青の光の量をそれぞれ決定する。例えば、カラー画素が最大の強度の青緑色の光を発生するために要求された場合、Ｐr ＝０、Ｐg ＝１、Ｐb ＝１である。これまでは、赤ランプはカラーにおいて同一であり、同様に、緑ランプおよび青ランプにおいてもそうであると仮定されてきた。３色のランプの１以上のランプがカラーおよび強度の両方において不整合である場合について、後に説明される。
【００２３】
初期設定期間中、カメラを光センサ21として使用する代りに、光電池を使用することが可能である。この場合において、各ランプは、光電池が光を受取ることによって順にオンにされ、ランプ光のデジタル読取りは、マイクロプロセッサのメモリに記録される。
【００２４】
カメラあるいは光電池を使用した初期設定の代りに、光出力ではなくＬＥＤの電流を測定することができる。この場合において、スイッチ20は開かれ、スイッチ26は端子28に設定される。各ランプＬは、その行導体および列導体を選択することによって順にオンにされ、その電流の測定は、例えば１オームである抵抗30と、増幅器31と、アナログ−デジタル変換器32の補助によって行われる。測定結果は、ランプに関連したマイクロプロセッサ3 のメモリの位置に記憶される。全てのランプの電流が測定および記憶された後、どのランプが最も弱い電流を有しているかを決定するために測定結果が走査される。この最も弱い電流は、基準電流として確立される。その後、マイクロプロセッサは、以下のように与えられるＧの値を供給するために使用される。
【００２５】
Ｇ＝（２５５×基準電流）÷（ランプの測定された電流値）
Ｇの値が与えられた後、スイッチ20は閉じ位置に戻され、表示の準備ができる。この状態において、システムは、ランプの不均衡な電圧降下およびトランジスタの電圧降下における変化によって生じたランプの輝度の変化を補償する。
【００２６】
図２におけるシステムは、周囲光が弱くなったときに全てのランプを暗くするように構成されている。デジタル出力を有する光センサ40は、周囲光を測定し、そのデジタル値をマイクロプロセッサ3 に伝送するように構成されている。例えば、夕暮れあるいは夜等において感知された周囲光の低い値に対して、マイクロプロセッサ3 は、各行とその次の行の駆動の間に時間遅延を導入する。これによってディスプレイの光出力は減少するが、ランプの関連した輝度を変更することはなく、それは依然としてＧの値によって制御されている。
【００２７】
図１および２におけるランプＬは、より電力を与えるために直列に一緒に接続された幾つかのＬＥＤをそれぞれ具備している。その代りに、それらは、ＬＥＤとは異なるタイプであってもよい。例えば、それらはタングステンフィラメントランプであってもよい。タングステンランプを選択する簡単な方法は、図３のｂにおいて図示されているように、そのそれぞれに通常のダイオードＤを直列に提供することである。タングステンランプの光出力は、時間と共に徐々に弱まる。これは、長期にわたって使用した後にバルブの内部表面上に黒い被覆が形成されるからであり、しばしばオン状態にされていたバルブは、そうでないバルブよりも暗くなる。
【００２８】
図４において、本発明の別の実施形態が示されている。光学手段によるランプの整合に関連したこの動作は、図２のものと同じである。ここにおけるランプは定電流で駆動され、その大きさは、温度センサ41の出力に従って変化するように構成されている。温度センサ41はディスプレイ上に設けられ、それによって、ＬＥＤと同じ周囲温度をさらされる。ＬＥＤの周囲温度は、ＬＥＤあるいはその近隣に電力が与えられないときのＬＥＤの温度のことである。デジタルで示されることができる温度センサ41の出力は、マイクロプロセッサ3 に供給される。
【００２９】
マイクロプロセッサ3 は、測定された温度ｔa に従って４ビットのレジスタ54を設定するように構成される。ｔa が、例えば５０℃等の所定のしきい温度ｔc 以下であるとき、レジスタ52における値は１５に設定される。測定された温度ｔa がｔc 以上に上昇すると、１５よりも低い値がマイクロプロセッサ3 によってレジスタ52に設定される。レジスタ52の出力はデジタル−アナログ変換器53に供給され、その出力は順に利得が１の電力増幅器54に供給される。従って、トランジスタＣＣのベースに与えられた電圧は、マイクロプロセッサ3 によって制御される。列Ｃが選択されたとき、そのトランジスタＣＣは、ＬＥＤの電圧降下とは関係なく、増幅器54の出力電圧に依存し、それによって、感知された温度ｔa に従って調整される定電流を関連した抵抗50と共に選択されたＬＥＤに配る定電流装置として機能する。抵抗50の値は、レジスタ52が１５に設定されたときに、ＬＥＤ電流がＬＥＤの製造業者によって許容され得る限りにおいて最大の大きさになるように選択される。ｔc 以上の感知された温度に対して、レジスタ52における値は、ＬＥＤ接合部の温度が所定の制限ｔu 以上に上昇せず、ＬＥＤ製造業者によって定められた最大の接合部温度の定格（典型的に１１０℃）を超過しないように選択された最も高い値に設定される。この方法において、サインの日中の輝度は、一方ではＬＥＤ製造業者による最大の電流および温度の定格内に維持されながら自動的に最大にされる。１例として、マイクロプロセッサ3 は、ｔa がｔc を超過したときに、次の式に従ってレジスタ52の内容Ｙを設定するように構成されることができる。
【００３０】
Ｙ＝１５−ａ・（ｔa −ｔc ）
ここにおいてａは、０．２５程度の定数である。
【００３１】
カメラ21を使用して、図４の構成は、図２に関連して説明されたものと同じ方法で全てのランプに等しい光出力を与えるように設定されることができる。この構成は、列から列への定電流の変化の影響、異なるＬＥＤの初期の光の効率による変化の影響、および劣化のために生じる変化の影響を補償する。
【００３２】
図２の構成において、ランプがＬＥＤタイプである場合、マイクロプロセッサ3 は、センサ41によって感知された温度が高いときにランプＬがオン状態にされる時間の割合を減少し、それによってＬＥＤ接合部の温度が製造業者の定格を超過することを防ぐように構成されることができる。時間の割合の減少は、夜間にディスプレイを暗くすることに関連して前述されたように、ある行の駆動と次の行の駆動との間に遅延を導入することによって達成されることができる。
【００３３】
図２および図４の両方に適用可能な本発明の別の実施形態において、マイクロプロセッサ3 は、辺りが暗くなるにつれてサインの輝度を暗くするだけでなく、サインの表面上に直接強力な日光が当たる等の極端な周囲光の状況の下でサインの全体の輝度を増加させるために光センサ40を使用するように構成される。マイクロプロセッサ3 は、強力な周囲光を検出する際に、ランプが等しい光出力を有するようにランプを駆動するのを止め、その代りに、ランプの最大の輝度を達成するために期間ＴR 全体にわたって各ランプを駆動するか、あるいはランプの輝度が例えば２等の所定の係数だけ他の任意のランプの輝度を超過しない最大の期間にわたって各ランプを駆動するように構成される。この場合において、均一性は、最大の全体輝度のために完全にあるいは部分的に犠牲にされるが、それは周囲光が極端な場合だけである。周囲光が低下したとき、マイクロプロセッサ3 は、ランプの輝度が等しくなるように設定し始める。
【００３４】
図２および図４の構成におけるランプは、ディスプレイマトリックスのランプである必要はない。それらは計器ディスプレイパネルのランプであってもよい。計器パネルのランプは、各グループがそのグループに特有の輝度に設定されたランプを有している異なったグループであることもある。カメラ21を使用して第１のグループのランプを初期設定する期間中の場合において、最高の輝度を有することを要求されたグループは、最大の輝度でオン状態にされ、グループ内のどのランプが最も弱いかを決定し、その輝度は、前述されたように基準輝度とされる。その後、グループ内のランプのＧの値は、ランプに等しい輝度を与えるように設定される。これに続いて、残りのそれぞれのグループに対してグループ内の各ランプは、次の式によって与えられたＧの値を割当てられる。
【００３５】
Ｇ＝［（２５５×基準輝度）÷（ランプの輝度読取り値）］×ＲＢn 
ここにおいて、ＲＢn は、基準輝度に関するグループｎのランプの輝度の要求された割合である。ＲＢ1 、ＲＢ2 、ＲＢ3 等の定数の値は、メモリにおいて永久的に保持され、計器パネルの設計者によって最初に選択される。設計者はまた、各ランプがどのグループであるかを特定し、この情報はメモリに永久的に記録される。
【００３６】
計器パネルは、点灯されたときにディフューザ上にプリントして可視状態にする後方ランプをそれぞれが設けられた予めプリントされた光ディフューザを含んでいる。この場合において、全ての後背照明されたディフューザは１つのグループとして扱われることができ、初期設定の結果として、全てのディフューザが別のグループの輝度に関して予め定められた等しい輝度を有することができる。パネルのランプは、全てが同じタイプである必要はなく、それらは、全てが同じ値の限流抵抗器を有している必要はない。
【００３７】
また別の実施形態において、図２および４の構成のいずれかを使用して、本発明は、それ自体はカラーにおいて整合されていないＬＥＤランプを使用してカラーが整合されている画素を有するディスプレイを提供するように構成されている。この実施形態は、緑のＬＥＤランプがカラーにおいて整合されていないということに基づいて、ＲＧＢカラーディスプレイマトリックスに関して説明される。この実施形態において、強度係数がＰg である緑色だけがカラー画素に対して必要とされるとき、緑色のＬＥＤランプをオンにする代りに、
Ｎg ＝Ｇg ・Ｐg 期間ＴA 
とし、前述のように行選択時間ＴR の期間中、制御によって赤ランプもまたオン状態にされて
Ｎrgs ＝Ｇr ・Ｐg ・Ｚrg期間ＴA 
となり、ここにおいて、Ｚrgは、緑色のＬＥＤランプのカラー補正係数であり、全ての画素に対して同じ主波長（すなわち、同じ感知された色）の緑色を達成するために緑色のＬＥＤランプによって放射された光に加えられなければならない赤い光の割合を特定するものであり、非揮発性メモリに保持されている。このような方法で赤い光を加えて全ての画素に整合させるために、それらのランプが同じ温度であるときには、それらが緑色にオンされたときに同じ外見的な色を有する。
【００３８】
準備の期間中、カラーカメラ21はディスプレイに向けられ、画素に対するＧr の値は、光の測定のためのカメラの赤のチャンネルを使用して設定される。同様に、Ｇg の値は緑のチャンネルを使用して設定され、Ｇb の値は青のチャンネルを使用して設定される。ランプの強度を均一にした後、画素に対するＺrgの値は以下のように設定される。緑色のＬＥＤランプは、同じ光強度Ｗgeで一時に１個、一時に数個、あるいは同時に全てがオンにされる。各画素に対して、緑色のＬＥＤランプから発せられる赤い光の強度Ｗrgがカメラの赤チャンネルを使用して測定され、記録される。その後、Ｗrgの値が走査され、緑色のＬＥＤランプが最も赤い光を発生する画素に対応してＷrg（ｍａｘ）を捜す。このランプのカラーは、基準カラーと見なされる。各画素に対して、Ｚrgの値は、
Ｚrg＝［Ｗrg（ｍａｘ）−Ｗrg］／Ｗge
によって評価され、その後、それは非揮発性メモリに記憶される。この式によって、緑色にオンされた全ての画素は、基準カラーの赤のランプ対緑のランプの比率と同じ比率Ｗrg（ｍａｘ）／Ｗgeを有する光を放射する。
【００３９】
青は、カラーにおいて緑色のランプを整合するために赤の代りに使用されることができる。選択的に、青は、選択された量以上の赤を有する緑色のランプを修正するために使用されることができ、赤は、緑色のランプの残りを訂正するために使用されることができる。画素の整合において、マトリックスのランプと同じ手段によって測定された基準強度および基準カラーのランプは、選択されたランプのマトリックスを基準として使用する代りに、ランプのマトリックスが設定される基準として使用されることができる。この方法で、製作された全てのディスプレイが共通の基準に整合されることができる。カラーの整合は、それぞれの場合において緑を使用して、赤のランプおよび青のランプに適用されることができる。
【００４０】
上に説明されたカラー修正システムは、モノクロームディスプレイの画素のカラーを整合するために使用されることもできる。すなわち、例えば、黄色のＬＥＤ単色ディスプレイの画素は、多数の黄色のＬＥＤによって囲まれた赤のＬＥＤをそれぞれ設けられ、赤のＬＥＤは、上述の方法で画素の色調を標準化するために使用され、一定の距離を隔てて見たときに全ての画素が黄色の同じ明確なシェードになるようにする。
【００４１】
ＬＥＤランプがカラーの劣化、すなわち、使用によるカラーの変化を受けた場合、ランプは一定時間の後にカラーを適切に整合することを中止する。カラーの劣化によるカラーの不整合は、ときどき再度準備することによって減少されることができる。
【００４２】
ＬＥＤマトリックスは、ランプの強度において、表示されたメッセージが変わる際の過渡的な熱効果によって生じたダイナミックな変化を受ける。温度が上昇するにつれて、光出力は係数Ｊだけ低下する。Ｊは、あるＬＥＤに対して１℃につき．０１程度である。
【００４３】
本発明のさらに別の実施形態として、ディスプレイシステムは、以下のように温度依存のダイナミックな強度係数によって各ＬＥＤランプへの駆動を変更することによってダイナミックな変化を修正するように構成される。
【００４４】
Ｅ＝１／（１−Ｊ・Δｔ）
ここにおいて、Δｔはランプの温度ｔの変化である。ランプの温度は、その接合部における温度である。
【００４５】
図２における基本的な構成を使用して、各ランプに対するＥの値は、準備期間中におけるランプが全て同じ温度ｔｐであるときと、表示の期間中におけるランプが異なる温度であるときの両方において電流Ｉを測定することによって決定される。これは以下に説明される。スイッチＳＲ，ＳＣが、例えば無視できる程度の“オン”抵抗を有するＭＯＳ電界効果トランジスタ等の理想的なスイッチであると仮定し、抵抗30の測定の影響を考慮しないと、選択されたランプの電流Ｉは、次式により与えられ、
Ｉ＝（ＶD −ＶL ）／ＲS 
ここにおいて、ＶL は、ランプの両端の電圧である。ＶD およびＲS の値は、温度とは関係なく、それによって、ランプの温度の変化Δｔによるランプの電流の変化Δｌは、次式によって与えられる。
【００４６】
Δｌ／Δｔ＝−（ΔＶL ／Δｔ）／ＲS 
ＬＥＤランプに対して、（ΔＶL ／Δｔ）は定数Ｂ（１℃につき約−．００２ボルトに等しい）であるので、
Δｌ／Δｔ＝−Ｂ／ＲS 
となり、この式から、
Δｔ＝Δｌ・ＲS ／Ｂ
となり、Ｅに対する式においてこれを置換すると、次のようになる。
【００４７】
Ｅ＝１／（１＋Δｌ・ＲS ・Ｊ／Ｂ）      …………………………（１）
図２における構成を使用して各ランプに対する補正係数Ｅを評価および使用する方法が以下のように行われる。準備に先行して、ディスプレイは、全てのランプＬが同じ一定の温度ｔp に到達することができるように１分以上の時間消灯される。その後、Ｇの値は、例えば前述のようにカメラ21を使用し、ランプの温度を変えないように短い間だけランプが駆動されるように注意して設定される。Ｇの値が設定された後、スイッチ20は開かれ、スイッチ26は位置28に設定され、各ランプＬはその温度を変えないように短い間だけ順にオンにされ、その電流Ｉp は測定されて非揮発性メモリに記録される。ディスプレイの準備が実行された温度ｔp は、センサ21から読取られ、非揮発性メモリに記録される。スイッチ20は、ＭＯＳ電界効果タイプであることが好ましい。
【００４８】
表示の期間中、スイッチ26は位置28に設定され、行Ｒが選択される度に以下の方法が実行される。
【００４９】
ａ）スイッチ20が開かれ、行の各ランプの電流Ｉが急速に測定され、一時的に記録される。これは、レジスタ8 に沿って“１”をシフトして行われる。測定が急速であるために、ランプからの結果的な光は非常に弱く見ることができない。
【００５０】
ｂ）行における各ランプに対して、Ｅの値がマイクロプロセッサ3 によって以下の式から計算され、
Ｅ＝１／｛１＋［Ｉ−Ｉp ］・Ｒs ・Ｊ／Ｂ｝………………………（２）
一時的に記憶される。この式は、式（１）から得られる。
【００５１】
ｃ）スイッチ20がマイクロプロセッサ3 によって閉じられ、行は、表示するために、Ｇの代りに使用される値Ａ・Ｅ・Ｇで各ランプに対して駆動される。係数Ｅを含むことによって、ランプ間の温度差による輝度の不整合は排除される。係数Ａは、全てのランプに対して同じである。Ａは、Ａ・Ｅが１を超えないように選択される。例えば、それは０．５になるように選択されることができる。
【００５２】
上述のプロセスによって、光出力は、周囲温度およびランプ間の温度差の両方とは関係がなくなる。
【００５３】
所定のＬＥＤに対するＪ／Ｂの値は、温度ｔp におけるランプの電流Ｉp および輝度Ｗp を測定し、その後、ランプがその（接合部）温度をある未知の値ｔu に上昇させるように数秒間強力にランプを駆動し、その後、その未知の温度における電流Ｉu および輝度Ｗu を測定することによって準備の終わりにおいて決定されることができる。値は、以下のように相関しており、
１−Ｗu ／Ｗp ＝Ｊ・（ｔu −ｔp ）
（ｌu −ｌp ）・Ｒs ＝Ｂ・（ｔu −ｔp ）
これから、
Ｊ／Ｂ＝（１−Ｗu ／Ｗp ）／（ｌu −ｌp ）・Ｒs 
となる。
【００５４】
Ｊ／Ｂに対する値は、この最後の式から計算される。Ｊ／Ｂは、各ランプに対して個々に決定および記憶されることができる。
【００５５】
上述のプロセスの変形として、ランプの温度の差のために生じるランプの輝度の変化を排除しながら、ディスプレイの輝度を周囲温度の上昇と共に減少させることが可能である。この場合において、以下の値Ｅ' が、上述のステップ（ｂ）におけるＥの代りに使用され、
Ｅ' ＝
１／｛１＋［ｌ−ｌp ＋（ｔa −ｔp ）・Ｂ／Ｒs ］Ｒs ・Ｊ／Ｂ｝…（３）ここにおいて、ｔa は、表示の期間中にセンサ41から読取られた周囲温度値である。［ｌ−ｌp ＋（ｔa −ｔp ）・Ｂ／Ｒs ］における第３項は、ディスプレイの周囲温度がｔp からｔa へ変化したときのランプの電流への影響を示している。
【００５６】
ＬＥＤマトリックスは、ダイナミックな接合部の温度の変化によって生じたランプのカラーのダイナミックな変化を受ける。この効果は、緑および黄色のランプではより顕著に現れる。これらによって、温度が上昇するに従ってそれらのカラーが赤に変わる。
【００５７】
強度の整合、ダイナミックな強度整合、カラー整合、およびダイナミックなカラーの整合を提供する本発明の１実施形態が、１つのカラー画素につき、１色に１つずつ、合計３個のＬＥＤを有する図２の構成を使用してＲＧＢディスプレイに関して以下に説明される。カラー整合は、緑のランプに対してのみ必要とされると仮定される。この場合において、カラー画素は以下のように駆動され、
Ｎr ＝Ｅr ・Ａ・［Ｇr ・Ｐg ］・［１＋Ｚrg＋Ｚrgd ］
Ｎg ＝Ｅg ・Ａ・［Ｇg ・Ｐg ］
Ｎb ＝Ｅb ・Ａ・［Ｇb ・Ｐb ］
ここにおいて、Ｅr 、Ｅg 、Ｅb は、画素の赤、緑、および青のランプのそれぞれに対するＥの値である。新しい項Ｚrgd は、ダイナミックなカラー補正係数であり、以下のように与えられる。
【００５８】
Ｚrgd ＝（ｔa ＋ｔmr−ｔ）・Ｑ
ここにおいて、ｔmrは、接合部の温度の最大の予測された温度の上昇が周囲温度ｔa を超過した場合のための例えば５０℃等の設計上の許容誤差であり、ここにおいてｔは、前述のように、ランプの温度である。Ｑは、その温度が１℃上昇したときに生じる、緑のランプによって発生された緑の光に対する赤の光の割合の変化を定める定数である。その温度ｔが上昇するにつれ、緑色のランプはより赤の成分を発生するが、Ｚrgd によって、赤いランプはより少なくなり、温度に関係なく赤対緑の全体の比率を維持する。Ｚrgd は、以下のように示される。
【００５９】
Ｚrgd ＝［（ｔa −ｔp ＋ｔmr）−（ｔ−ｔp ）］・Ｑ
ランプの温度の変化Δｔは、ランプの電流の変化Δｌに関連しているので、
Δｔ＝Δｌ・Ｒs ／Ｂ
となり、従って、（ｔ−ｔp ）は置き換えられることができ、
Ｚrgd ＝（ｔa −ｔp ＋ｔmr）・Ｑ−（Ｉ−Ｉp ）Ｑ・Ｒs ／Ｂ
となり、そこから、
Ｚrgd ＝
［（ｔa −ｔp ＋ｔmr）・Ｓ・Ｂ／Ｒs ］−（Ｉ−Ｉp ）・Ｓ  …（４）
となり、ここにおいて、
Ｓ＝Ｑ・Ｒs ／Ｂ
である。
【００６０】
画素に対するＳの値は、その接合部の温度がｔp であるときのその電流Ｉp 、その緑色の光Ｗgp、およびその赤の光Ｗrgp を準備時間に決定するために緑のランプを点灯することによって決定されることができ、その後、接合部が高い温度ｔu であるときのその電流Ｉu 、その緑色の光Ｗgu、およびその赤の光Ｗrgu を決定することができる。Ｓの値は、
Ｓ＝［Ｗrgu ／Ｗgu−Ｗrgp ／Ｗgp］／（ｌgu−ｌgp）
の式から計算され、非揮発性メモリに記憶される。式中の［Ｗrgu ／Ｗgu−Ｗrgp ／Ｗgp］は、２組の測定結果の間の赤い光対緑の光の比率における変化である。
【００６１】
画素に対するＺrgd の値は、式（４）から計算される。式（４）における［（ｔa −ｔp ＋ｔmr）・Ｓ・Ｂ／Ｒs ］中の係数は徐々に変化するため、１分に１度評価されることができる。別の係数（Ｉ−Ｉp ）・Ｓは１０ミリ秒毎に計算され、それはＺrgd の値である。
【００６２】
その代りに、温度と共に減少する赤い光を加える代りに、温度と共に増加する青い光を画素に加えることによって、緑のダイナミックなカラー訂正が行われることができる。
【００６３】
ＲＧＢ表示は、強度の劣化による不均衡と同様に、カラーの劣化による不均衡を減少するために、例えば１年に１度、再準備されることができる。
【００６４】
今まで説明されてきたダイナミックな補償は、ある準備時間と次の準備時間との間に生じる劣化のためにランプの電圧−電流特性が著しく変化することのないディスプレイに適用することができる。
【００６５】
低下と共に電圧−電流特性の著しい変化を示すタイプのランプが使用された場合、頻繁に準備することなくダイナミックな補償の正確度における低下の影響を最小にするために、システムは、例えば１日に１回午前３時にそれ自体で反復的に試験するように構成される。この時に、ディスプレイは、全てのランプが温度センサ41によって与えられた同じ温度ｔm に冷却されるように１分以上消灯される。温度ｔm は記録され、各ランプ毎にランプ電流Ｉm が測定および記録される。続く表示期間中、ダイナミックな強度補正のステップ（ｂ）において、Ｉm が式（２）あるいは選択的に式（３）のＩp の代りに使用される。Ｉm はまた、ダイナミックなカラー補正係数Ｚrgd のために式（４）においてもＩp の代りに使用される。特典として、システムは、この場合において再度準備せずにランプにおける劣化を検出することができる。システムは、Ｉm をＩp と比較し、
Ｉm ＜［Ｉp ＋（Ｂ／Ｒ）・（ｔm −ｔp ）］
である場合、ランプの内部抵抗は増加しており、劣化を表す。ランプの劣化の不均衡によって生じるランプの輝度の差を減少するために、ランプの輝度は、式の両側の間の差に依存した量だけシステムによって強められることができる。
【００６６】
ΔＶ＝−Δｌ・Ｒs であるので、ランプの電流の代りにランプの電圧を測定することによってダイナミックな補償を行うことが可能である。図４の構成において、ランプを駆動し、その列のスイッチＳＳを閉じることによって、増幅器31およびアナログ−デジタル変換器32を介してランプ電圧を読取ることができる。スイッチＳＲおよびＳＳは、この場合において、最小な電圧降下を有するＭＯＳ電界効果タイプであることが好ましい。
【００６７】
図２および図４の構成のそれぞれに対して、カメラセンサ21をフォトトランジスタ等の単一のフォトセンサと置換することができ、その出力は、１メガサイクルの水晶等の同調された回路に供給され、それは、復調器に供給する。この場合において、準備期間中の測定において、ランプＬは、１秒につき１００万パルスのパルス列で一時にそれぞれ１個ずつ点灯される。
【００６８】
ランプＬは、一緒に接合されたタイル上に設けられ、各タイルは、例えばランプの１６×１６のマトリックスを有している。図５において図示されているタイル60は、印刷回路板61の背面にはんだ付けされたランプＬと、板の前面に設けられた半透明の光ガイドシート62とを含んでいる。シート62は、各ランプＬと向かい合った光拡散部63と、シート62からの光を受けるためにタイルの中心に設けられたフォトトランジスタ64に向かい合った光拡散部65とを有している。拡散部63,65 は、シート62においてファセット、溝、あるいは粗面によって構成されている。フォトセンサ64の出力は、適切な電子装置を介して１メガサイクルだけ通過させるフィルタに供給される。毎日午前３時に、システムは、１秒につき１００万パルスで順に各ランプを点灯（付勢）し、そのような点灯（付勢）期間中にフィルタ回路の出力を測定し、測定結果を記録し、同じ方法で行われた先行する測定に関して、劣化によってランプの光出力が変化したか否かを確定し、光の検出された変化を補正するように構成される。センサ64は、タイルから全てのタイルに共通であるセンサに光を伝送する光ファイバガイドと置換されることもできる。代りに、各タイルは、それに近くないタイル上のランプを感知するためにそれぞれ使用される２つの光ファイバガイドを設けられることもできる。この手段によって、各ランプ拡散部63を適切に個々に調整することができるだけでなく、タイル上のランプ位置とは関係なくランプの感知を達成することができ、それよって、ランプと拡散部65との間の光伝送における差を補償するための異なる増倍係数を使用せずに初期設定するように感知システムを使用することができる。全ての光ファイバガイドのための共通のセンサは、赤、緑、および青の光の成分を別個に測定するように構成された１個の装置であってもよい。
【００６９】
シフトレジスタ1 および7 は、マイクロプロセッサ3 もしくはそれに接続された任意の外部メモリからの直接のバイトあるいはワードで駆動レジスタ2 および8 を迅速に負荷するように構成されたゲートに置換されることができる。
【００７０】
表示のために必要な画素を特定するＰr 、Ｐg 、Ｐb 等の情報は、ここでは指令情報として分類される。対照的に、温度、電流、Ｇの値、Ｂの値、Ｚrgの値、Ｅの値等のランプの特性に関する情報あるいはパラメータは、本明細書では物理的情報として分類される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるランプマトリックスディスプレイの構成を示す図。
【図２】ディスプレイの制御回路図。
【図３】ディスプレイにおいて使用できる２種類のランプの概略図。
【図４】ディスプレイの別の制御回路図。
【図５】ランプからの光を感知するための構造の断面図。
【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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