JP4342158B2 - LED drive system - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
【0001】
本発明は、異なる色を発光可能な複数のLEDを備えるLEDユニットと、該LEDユニットに配置された各々のLEDに対し少なくとも各LEDの発光期間を決定する階調データを供給するデータ供給部を有するLED駆動システムおよびその制御方法に係り、特に、各LEDの発光特性のバラツキに応じて輝度補正および色調補正を一括して行うことができるLED駆動システムおよびその制御方法に関する。
【従来の技術】
【0002】
今日、LED(以下、「発光ダイオード(Light Emitting Diode)」とも呼ぶ)等の高輝度に発光可能な発光素子がRGB(赤色、緑色、青色)それぞれにつき開発されたに伴い、大型の自発光型フルカラーディスプレイが作製されるようになっている。中でも、LEDを発光素子として用いたフルカラーディスプレイは軽量、薄型化が可能で且つ消費電力が低い等の特徴を有し、屋内だけでなく屋外でも使用可能な大型ディスプレイとして需要が急激に増加している。
【0003】
例えば、屋外に設置するような大型ディスプレイの場合は、一般に複数のLEDユニットを組み合わせることにより1つのディスプレイが構成されている。すなわち、LEDユニットには、基板上に例えばRGBを一組とするLEDが画素毎に配置されており、各々のLEDユニットがそれぞれに割り当てられた画像を表示する。なお、LEDを発光素子として用いたフルカラーディスプレイでは各画素はそれぞれ、RGBに発光可能な3種以上のLEDの組み合わせから構成されることが一般的である。
【0004】
また、LEDユニットの駆動方式としては、通常、ダイナミック駆動方式が用いられている。例えば、図6に示すように画素がm行n列に配置されたLEDディスプレイの場合、各行に位置するLED20のアノード端子が1つの共通ライン21に共通に接続され、各列に位置するLED20のカソード端子が1つの電流ライン22に共通に接続されている。このようにm行ある共通ライン21が所定の周期で順次ONされ、ONした共通ラインに対応するデータに応じて、n列ある電流ライン22に駆動電流が供給される。これにより各画素のLED20にそのデータに応じた駆動電流が印加(図中の矢印に対応する)され、画像が表示される。
【0005】
ここで、データが正確にLEDディスプレイ上に再現されるためには、個々のLEDの発光特性(輝度および色調等)が均一であることが必要となる。発光特性が均一でないと、たとえ同条件下でLEDを発光させたとしても、LED毎に発光特性のバラツキが生じ、単色あるいは混色を利用して所望の色を得ることができないからである。ところが、LEDは半導体技術によってウエハ上に形成されており、製造ロット、ウエハ又はチップによって輝度や色調のバラツキが生じる。このため、各画素を構成する各々のLEDの発光特性のバラツキに合わせて、駆動条件を任意に調整する必要がある。
【0006】
例えば、従来の輝度のバラツキの補正(以下、「輝度補正」ともいう)は、各LEDの輝度のバラツキに応じて駆動電流を増減させることにより行われていた。すなわち、各LEDに供給される駆動電流の大きさを調整することで、輝度のバラツキがある、異なるLEDであっても同じ輝度が得られるように補正されていた。
【0007】
また、従来の色調のバラツキの補正(以下、「色調補正」ともいう)は、例えば、各LEDの色調のバラツキに応じて他の色のLEDを、補正用駆動電流を使用して点灯させることにより実現されていた。具体的には、各LEDの色調ばらつきに応じて、主に発光するLEDと該LEDによる発光を補正する補正用のLEDに異なる大きさの駆動電流を流していた。これにより、色調のばらつきのある、異なるLEDであっても全体として同じ色調を得ることができる。
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、従来の輝度補正または色調補正では、入力される情報を正確にLEDユニット上に再現することは非常に困難であった。
【0009】
すなわち、従来の輝度補正においては、輝度に対する補正は行うことはできても色調に対する補正は行うことが出来なかった。詳細には、駆動電流の大きさに依存してLEDの色調が変化してしまうために、駆動電流の大きさを調整することにより輝度を制御することはできても、色調を完全に制御することが困難であるという問題があった。
【0010】
また、従来の色調補正においては、LEDの色調ばらつきを補正するのではなく、LEDディスプレイの色再現性に重きを置いたものが主流であった。また、LEDの特性上、電流を使用した輝度補正を行うことにより、LED自身の発光色変化が生じて、精度のよい色調補正を行うことは不可能であった。
【0011】
本発明は、このような問題に鑑みて成されたものであり、LED毎の輝度及び色調のばらつきに拘らず、輝度補正及び色調補正を同時に行うことにより、色調を一定に保ちながらも輝度を制御することができるLED駆動システム及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明のLED駆動システムは、少なくとも第1の色に発光する第1のLEDと第2の色に発光する第2のLEDが画素毎に配置されたLEDユニットと、上記LEDユニットに接続され上記第1のLEDと上記第2のLEDそれぞれに対し少なくとも各LEDの発光期間を決定する階調データを供給するデータ供給部と、を備えるLED駆動システムにおいて、上記データ供給部は、データ制御部に接続された階調データ変換部と、該階調データ変換部と上記LEDユニットに接続された階調データ加算部とを有しており、上記階調データ変換部は、上記データ制御部から供給される本来上記第1のLEDで発光させるべき色に関する階調データを、第1の関数に基づいて、上記第1のLEDに対する階調データと、上記第1のLEDによる発光を補正するための第2のLEDに対する階調データとに変換して上記階調データ加算部に出力する第1の階調データ変換手段と、上記データ制御部から供給される本来上記第2のLEDで発光させるべき色に関する階調データを、第2の関数に基づいて、上記第2のLEDに対する階調データと、上記第2のLEDによる発光を補正するための第1のLEDに対する階調データとに変換して上記階調データ加算部に出力する第2の階調データ変換手段と、を備えている。
【0013】
さらに、上記階調データ変換部は、上記第1および第2の関数を求める際に流した駆動電流とは大きさが異なる駆動電流により求められた第3の関数および第4の関数を有しており、上記データ制御部から供給される本来上記第1のLEDで発光させるべき色に関する階調データを、上記第3の関数に基づいて、上記第1のLEDに対する階調データと、上記第1のLEDによる発光を補正するための第2のLEDに対する階調データとに変換して上記階調データ加算部に出力する第3の階調データ変換手段と、上記データ制御部から供給される本来上記第2のLEDで発光させるべき色に関する階調データを、上記第4の関数に基づいて、上記第2のLEDに対する階調データと、上記第2のLEDによる発光を補正するための第1のLEDに対する階調データとに変換して上記階調データ加算部に出力する第4の階調データ変換手段と、を備えており、上記階調データ加算部は、上記データ制御部から供給される本来上記第1のLEDで発光させるべき色に関する階調データを、第1又は第3の関数に基づいて変換した、上記第1のLEDに対する階調データと、上記データ制御部から供給される本来上記第2のLEDで発光させるべき色に関する階調データを、第2又は第4の関数に基づいて変換した、上記第2のLEDによる発光を補正するための第1のLEDに対する階調データと、を加算して上記LEDユニットに出力する第1の階調データ加算手段と、上記データ制御部から供給される本来上記第2のLEDで発光させるべき色に関する階調データを、第2又は第4の関数に基づいて変換した、上記第2のLEDに対する階調データと、上記データ制御部から供給される本来上記第1のLEDで発光させるべき色に関する階調データを、第1又は第3の関数に基づいて変換した、上記第1のLEDによる発光を補正するための第2のLEDに対する階調データと、を加算して前記LEDユニットに出力する第2の階調データ加算手段と、を備えており、上記第1乃至第4の関数を求める際に上記第1のLED及び上記第2のLEDに流す駆動電流の大きさと、上記LEDユニットを駆動する際に上記第1のLED及び上記第2のLEDに流す駆動電流の大きさは同一である。
【0014】
また、本発明のLED駆動システムは、少なくとも第1の色に発光する第1のLEDと第2の色に発光する第2のLEDと第3の色に発光する第3のLEDが画素毎に配置されたLEDユニットと、LEDユニットに接続さ第1のLEDと第2のLEDと第3のLEDのそれぞれに対し少なくとも各LEDの発光期間を決定する階調データを供給するデータ供給部とを備える。特に、このLED駆動システムはさらに、LEDユニットおよびデータ供給部に接続された階調データ変換部を有しており、階調データ変換部は、データ供給部から供給される本来第1のLEDで発光させるべき色に関する階調データを、第1の関数に基づいて、第1のLEDに対する階調データと第1のLEDによる発光を補正するための第2のLEDに対する階調データと第1のLEDによる発光を補正するための第3のLEDに対する階調データに変換する第1の階調データ変換手段と、データ供給部から供給される本来第2のLEDで発光させるべき色に関する階調データを、第2の関数に基づいて、第2のLEDに対する階調データと第2のLEDによる発光を補正するための第1のLEDに対する階調データと第2のLEDによる発光を補正するための第3のLEDに対する階調データに変換する第2の階調データ変換手段と、データ供給部から供給される本来第3のLEDで発光させるべき色に関する階調データを、第3の関数に基づいて、第3のLEDに対する階調データと第3のLEDによる発光を補正するための第1のLEDに対する階調データと第3のLEDによる発光を補正するための第2のLEDに対する階調データに変換する第3の階調データ変換手段と、から選択された少なくとも1つの階調データ変換手段を備えており、上記第1乃至第3の関数を求める際に上記第1乃至第3のLEDに流す駆動電流の大きさと、上記LEDユニットを駆動する際に上記第1乃至第3のLEDに流す駆動電流の大きさは同一であることを特徴とする。
【0015】
また、本発明のLED駆動システムは、階調データ変換部および前LEDユニットに接続された階調データ加算部を有することができる。この階調データ加算部は、階調データ変換部が第1の階調データ変換手段、第2の階調データ変換手段および第3の階調データ変換手段を備え、且つ本来第1のLEDで発光させるべき色に関する階調データに基づく発光と本来第2のLEDで発光させるべき色に関する階調データに基づく発光と本来第3のLEDで発光させるべき色に関する階調データに基づく発光のうち少なくとも2つの発光を利用し画素毎に混色させる際、第1の階調データ変換手段にて変換された第1のLEDに対する階調データと第2の階調データ変換手段にて変換された第1のLEDに対する階調データと第3の階調データ変換手段にて変換された第1のLEDに対する階調データを加算して1つの階調データとする第1の階調データ加算手段と、第1の階調データ変換手段にて変換された第2のLEDに対する階調データと第2の階調データ変換手段にて変換された第2のLEDに対する階調データと第3の階調データ変換手段にて変換された第2のLEDに対する階調データを加算して1つの階調データとする第2の階調データ加算手段と、第1の階調データ変換手段にて変換された第3のLEDに対する階調データと第2の階調データ変換手段にて変換された第3のLEDに対する階調データと第3の階調データ変換手段にて変換された第3のLEDに対する階調データを加算して1つの階調データとする第3の階調データ加算手段のうち少なくともいずれか1つの手段を備えることを特徴とする。
【0016】
また、各階調データ加算手段にて加算された各々のLEDに対する階調データに基づくLEDそれぞれの発光において、発光期間が最も長いLEDの発光期間内に、他のLEDの発光期間が含まれることを特徴とする。これにより、各LEDの発光期間のずれによる色のちらつきを大幅に軽減することができる。
【0017】
また、各階調データ変換手段は、自身に入力された階調データを所定のLEDに対する階調データと該所定のLEDによる発光を補正するためのLEDに対する階調データに変換する際、自身に入力された階調データを共通の入力とし、その入力と第1のLED、第2のLEDおよび第3のLEDそれぞれに対応している所定の関数に基づいて、各LEDに対して新たな階調データを出力することを特徴とする。これにより、自身に入力された階調データを新たな階調データに効率よく変換することができる。
【0018】
また、所定の関数は非線形であることを特徴とする。これにより、例えばガンマ補正等他の補正をも一括に行うことができる。
【0019】
また、第1のLED、第2のLEDおよび第3のLEDはそれぞれ、赤色に発光する赤色LED、緑色に発光する緑色LEDおよび青色に発光する青色LEDであることを特徴とする。これにより、フルカラー発光が可能なLED駆動システムとすることができる。
【0020】
本発明のLED駆動システムの制御方法は、LEDユニット上に画素毎に配置された赤色に発光する赤色LED、緑色に発光する緑色LEDおよび青色に発光する青色LEDのそれぞれに対して各LEDの発光期間を決定する階調データを供給し、階調データに基づいて各々のLEDを発光させる制御方法である。特に、このLED駆動システムの制御方法は、本来赤色LEDで発光させるべき赤色に関する階調データを、第1の関数に基づいて、主に発光する赤色LEDに対する階調データと赤色LEDによる発光を補正するための緑色LEDに対する階調データと赤色LEDによる発光を補正するための青色LEDに対する階調データに変換する第1の階調データ変換工程と、本来緑色LEDで発光させるべき緑色に関する階調データを、第2の関数に基づいて、主に発光する緑色LEDに対する階調データと緑色LEDによる発光を補正するための青色LEDに対する階調データと緑色LEDによる発光を補正するための赤色LEDに対する階調データに変換する第2の階調データ変換工程と、本来青色LEDで発光させるべき青色に関する階調データを、第3の関数に基づいて、主に発光する青色LEDに対する階調データと青色LEDによる発光を補正するための赤色LEDに対する階調データと青色LEDによる発光を補正するための緑色LEDに対する階調データに変換する第3の階調データ変換工程と、から選択された少なくとも1つの階調データ変換工程を含んでおり、上記LEDユニットを駆動する際に上記赤色LED、上記緑色LEDおよび上記青色LEDに流す駆動電流の大きさは、上記第1乃至第3の関数を求める際に上記赤色LED、上記緑色LEDおよび上記青色LEDに流される駆動電流の大きさと同一であることを特徴とする。
【0021】
また、本発明のLED駆動システムの制御方法は、第1の階調データ変換工程、第2の階調データ変換工程および第3の階調データ変換工程を備え、且つ赤色に関する階調データに基づく発光と緑色に関する階調データに基づく発光と青色に関する階調データに基づく発光のうち少なくとも2つの発光を利用して画素毎に混色させる際、第1の階調データ変換工程にて変換された赤色LEDに対する階調データと第2の階調データ変換工程にて変換された赤色LEDに対する階調データと第3の階調データ変換工程にて変換された赤色LEDに対する階調データを加算して1つの階調データとする第1の階調データ加算工程と、第1の階調データ変換工程にて変換された緑色LEDに対する階調データと第2の階調データ変換工程にて変換された緑色LEDに対する階調データと第3の階調データ変換工程にて変換された緑色LEDに対する階調データを加算して1つの階調データとする第2の階調データ加算工程と、第1の階調データ変換工程にて変換された青色LEDに対する階調データと、第2の階調データ変換工程にて変換された青色LEDに対する階調データと第3の階調データ変換工程にて変換された青色LEDに対する階調データを加算して1つの階調データとする第3の階調データ加算工程のうち少なくともいずれか1つの工程を含むことを特徴とする。これにより、制御方法の構成をさらに簡略化することができると共に、階調データの制御を容易にすることができる。
【0022】
また、第1の階調データ加算工程にて加算された赤色LEDに対する階調データに基づく赤色LEDの発光と第2の階調データ加算工程にて加算された緑色LEDに対する階調データに基づく緑色LEDの発光と第3の階調データ加算工程にて加算された青色LEDに対する階調データに基づく青色LEDの発光において、発光期間が最も長いLEDの発光期間内に、他のLEDの発光期間が含まれるように制御されることを特徴とする。これにより、各LEDの発光期間のずれによる色のちらつきを大幅に軽減することができる。
【0023】
また、各階調データ変換工程において、自身に入力された階調データを所定のLEDに対する階調データと該所定のLEDによる発光を補正するためのLEDに対する階調データに変換する際、自身に入力された階調データを共通の入力とし、その入力と赤色LED、緑色LEDおよび青色LEDそれぞれに対応している所定の関数に基づいて、各LEDに対して新たな階調データを出力することを特徴とする。これにより、自身に入力された階調データを新たな階調データに効率よく変換することができる。
【0024】
また、所定の関数は非線形であることを特徴とする。これにより、例えばガンマ補正等他の補正をも一括に行うことができる。
【0025】
また、赤色、緑色および青色に関する各階調データを利用して所定の輝度を得るために必要な駆動電流よりも大きな駆動電流を流して、赤色LED、緑色LEDまたは青色LEDの発光特性をそれぞれ測定し、その測定結果に基づいてLED毎に対応している所定の関数が決定されることを特徴とする。これにより、階調データを必要以上に長くすることなく所望の輝度を得ることができる。
【発明の実施の形態】
【0026】
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限定するものではない。また、各図面に示す構成部位の大きさや位置関係などは説明を明確にするために誇張しているところがある。
【0027】
図1に、本発明に係るLED駆動システムの一構成例を示す。本実施の形態のLED駆動システムは少なくとも、第1の色に発光する第1のLEDと第2の色に発光する第2のLEDと第3の色に発光する第3のLEDが画素毎に配置されたLEDユニット5(以下、「DU(Display Unit)」とも呼ぶ)と、LEDユニット5に接続されLEDそれぞれに対し少なくとも各LEDの発光期間を決定する階調データを供給するデータ供給部2(以下、「TA(Terminal Adapter)」とも呼ぶ)と、LEDユニット5およびデータ供給部2に接続された階調データ変換部3を備える。ここでは、第1のLEDとして赤色に発光する赤色LED、第2のLEDとして緑色に発光する緑色LED、第3のLEDとして青色に発光する青色LEDをそれぞれ使用し、各画素がRGB(赤色、緑色、青色)のLEDで構成される例について説明する。
【0028】
図1に示すように、本実施の形態のLED駆動システムは、データ制御部1(以下、「CU(Control Unit)」とも呼ぶ)を備える。データ制御部1は、外部から入力されたLEDを駆動させるための制御データおよび階調データをデータ供給部2を介して各LEDユニット2に供給するものである。なお、本明細書において、制御データとは各LEDを制御し駆動させるための種々のデータであり、例えば、一画像フレームの開始と終了を示す垂直同期データ(以下、「VSYNC」とも呼ぶ)、行毎の区切りを示す水平同期データ(以下、「HSYNC」とも呼ぶ)、階調の基準を示す階調基準クロック(以下、「GCLOCK」とも呼ぶ)等であり、階調データとは階調基準クロックに基づいて各LEDの発光期間を決定するためのデータである。
【0029】
また、本実施の形態のLED駆動システムは後に説明するように階調データ加算部4を備えており、階調データ加算部4は階調データ変換部3およびLEDユニット5に接続されている。すなわち、本実施の形態のLED駆動システムは、データ制御部1、データ供給部2、階調データ変換部3、階調データ加算部4、LEDユニット5が順次接続された構成となる。ここで本実施の形態のLED駆動システムは、データ供給部2が階調データ変換部3および階調データ加算部4を具備する構成とする。
【0030】
図1に示すように、本実施の形態のLED駆動システムは、複数のデータ供給部2がデータ制御部1に通信ラインL2を介して接続され、複数のLEDユニット1がデータ供給部2毎に通信ラインL1を介して接続されている。すなわち、本実施の形態においてデータ供給部2となるTAがデータ制御部1となるCUから入力されたデータを自身に接続された複数のDUそれぞれに分配する分配器としての機能を有しており、このように構成することでより大きなディスプレイ10を形成することができる。さらに、図1においては説明を簡略化するために、データ制御部1をCU、データ供給部2をTA、LEDユニット5をDUと表現している。ここで、より円滑な通信を行うために、通信ラインL2における通信は、通信ラインL1における通信よりも高速の通信が行われることが好ましい。
【0031】
一方、10は制御データおよび階調データに基づいて表示を行うディスプレイ全体であり、ディスプレイ10は複数のTAブロック11に分割されている。すなわち、各TAブロック11にはそれぞれ1つのTAが配置されており、本実施の形態ではTA1〜TA24がそれぞれ配置される24のTAブロック11からディスプレイ10が構成される。さらに、各TAブロック11は複数のDUから構成され、本実施の形態ではそれぞれのTAブロック11が12のDU(DU1〜DU12)から構成される。すなわち、本実施の形態において、ディスプレイ10は24×12の計288のDUからなる。
【0032】
ここで本発明のLED駆動システムおよびその制御方法は、階調データ変換部3または後に説明する階調データ変換工程にて、本来1色のLEDに対応すべき階調データを複数のLEDに対する階調データに変換することを特徴とする。なお、本来1色のLEDに対応すべき階調データを複数色のLEDに対する階調データに変換し、この新たな階調データに基づいて対応する各LEDを駆動する際は、複数色の各LEDに供給される駆動電流の大きさが少なくとも各色のLED毎において常に等しい。すなわち、輝度は駆動電流の大きさと発光期間の長さによって決定されるが、本発明においては階調データ変換部3にて変換された新たな階調データそれぞれに対応するLEDに供給される駆動電流の大きさを一定とし、階調データ変換部3にて変換された新たな階調データによって全体として輝度を任意に制御することを特徴とする。換言すれば、駆動電流の大きさは変化させずに階調データによって各LEDの発光期間を調整することにより、色調を一定に保ちながらも輝度を任意に調整することができる。なお、各色のLEDに供給される駆動電流それぞれの大きさは、目的とする所定の色(例えば白)を考慮して決定すればよい。
【0033】
なお本明細書において、「本来1色のLEDに対応すべき階調データ」とは「LEDの発光特性を考慮した輝度補正および色調補正が実質的に満足できる程度に施されていない階調データ」を指す。すなわち、本発明においては、輝度補正と色調補正の少なくとも一方が公知の方法で施されている場合であっても、実質的にさらに補正を施す必要があるならば、その階調データを新たな他の階調データに変換することでより優れた輝度補正および色調補正を行うことができる。
【0034】
以下、図1から5に基づいて制御データおよび階調データの流れをより詳細に説明する。まず例えば、PCなどのコンピュータから制御データが、ビデオプレーヤーなどの映像再生機器から階調データがそれぞれデータ制御部1に入力される。ここで本明細書においては、図2および図3に示すように、本来赤色LEDで発光させるべき赤色に関する階調データを「r」、本来緑色LEDで発光させるべき緑色に関する階調データを「g」、本来青色LEDで発光させるべき青色に関する階調データを「b」と表現する。すなわち、階調データr、g、bはCUからTAに直接入力される補正が行われていない各色の階調データを意味する。
【0035】
一方、本実施の形態のLED駆動システムは前に記載したように、データ制御部1、データ供給部2、階調データ変換部3、階調データ加算部4、LEDユニット5が順次接続されている。図2は階調データ変換部3に注目して本実施の形態のLED駆動システムを描いたブロック図である。図2に示すように本実施の形態においては、階調データ変換部3が第1の階調データ変換手段3rと第2の階調データ変換手段3gと第3の階調データ変換手段3bを備える。
【0036】
すなわち、第1の階調データ変換手段3rに入力された階調データrは「Rr」、「Gr」、「Br」で表される階調データにそれぞれ変換される。ここで、Rrとは赤色LEDに対する階調データ、GrとはRrに基づく赤色LEDの発光を補正するための緑色LEDに対する階調データ、BrとはRrに基づく赤色LEDの発光を補正するための青色LEDに対する階調データを指す。同様に、第2の階調データ変換手段3gに入力された階調データgは「Gg」、「Bg」、「Rg」で表される階調データにそれぞれ変換される。ここで、Ggとは緑色LEDに対する階調データ、GbとはGgに基づく緑色LEDの発光を補正するための青色LEDに対する階調データ、GrとはGgに基づく緑色LEDの発光を補正するための赤色LEDに対する階調データを指す。同様に、第3の階調データ変換手段3bに入力された階調データbは「Bb」、「Rb」、「Gb」で表される階調データにそれぞれ変換される。ここで、Bbとは青色LEDに対する階調データ、RbとはBbに基づく青色LEDの発光を補正するための赤色LEDに対する階調データ、GbとはBbに基づく青色LEDの発光を補正するための緑色LEDに対する階調データを指す。
【0037】
なお本発明においては、本来1色のLEDに対応すべき階調データを複数のLEDに対する階調データに変換する工程を階調データ変換工程と言う。詳細には、本実施の形態のLED駆動システムの制御方法における階調データ変換工程は、第1の階調データ変換工程、第2の階調データ変換工程および第3の階調データ変換工程を含む。すなわち、第1の階調データ変換工程では、階調データrが上記した「Rr」、「Gr」、「Br」で表される階調データにそれぞれ変換される。同様に、第2の階調データ変換工程では階調データgが上記した「Gg」、「Bg」、「Rg」で表される階調データにそれぞれ変換され、第3の階調データ変換工程では階調データbが上記した「Bb」、「Rb」、「Gb」で表される階調データにそれぞれ変換される。
【0038】
また、階調データr、g、bが階調データ変換部3にてそれぞれ変換される際には、入力される階調データr、g、bと自身に予め設けられた所定の関数に基づいて、各LEDに対する階調データをそれぞれ出力する。すなわち、階調データ変換部3には予め所定の関数が記憶されており、その関数と階調データの入力を対応させることで新たな階調データとなる出力を決定する。以下に当事項についてより詳細に説明する。
【0039】
図4は本実施の形態の階調データ変換部3をより詳細に説明するための模式的図面である。図4に示すように、本実施の形態において階調データ変換部3は、第1の階調データ変換手段3r、第2の階調データ変換手段3gおよび第3の階調データ変換手段3bを備え、それぞれの手段において赤色LED、緑色LED、青色LEDそれぞれに対応する計3つの関数が記憶されている。すなわち、第1の階調データ変換手段3rには階調データrを共通の入力とした赤色LEDに対応する関数3r(R)、緑色LEDに対応する関数3r(G)、青色LEDに対応する関数3r(B)が予め記憶されている。同様に、第2の階調データ変換手段3gには階調データgを共通の入力とした赤色LEDに対応する関数3g(R)、緑色LEDに対応する関数3g(G)、青色LEDに対応する関数3g(B)が予め記憶されており、第3の階調データ変換手段3bには階調データbを共通の入力とした赤色LEDに対応する関数3b(R)、緑色LEDに対応する関数3b(G)、青色LEDに対応する関数3b(B)が予め記憶されている。図4に示す各関数は、横軸が階調データr、g、bの入力(図中の「IN」に相当する)に対応し縦軸が各LEDに対する階調データの出力(図中の「OUT」に相当する)に対応している。
【0040】
ここで第1の階調データ変換手段3rに注目すると、赤色に関する階調データrが自身に設けられた関数3r(R)、3r(G)、3r(B)それぞれに共通に入力され、各々の関数にて新たな階調データが出力される。すなわち、関数3r(R)は自身に入力された階調データrに基づいて赤色LEDに対する新たな階調データRrを出力する。同様に、関数3r(G)は自身に入力された階調データrに基づいて緑色LEDに対する新たな階調データGrを出力し、関数3r(B)は自身に入力された階調データrに基づいて青色LEDに対する新たな階調データBrを出力する。
【0041】
次に、第2の階調データ変換手段3gに注目すると、緑色に関する階調データrが自身に設けられた関数3g(R)、3g(G)、3g(B)それぞれに共通に入力され、各々の関数にて新たな階調データが出力される。すなわち、関数3g(R)は自身に入力された階調データgに基づいて赤色LEDに対する新たな階調データRgを出力する。同様に、関数3g(G)は自身に入力された階調データgに基づいて緑色LEDに対する新たな階調データGgを出力し、関数3g(B)は自身に入力された階調データgに基づいて青色LEDに対する新たな階調データBgを出力する。
【0042】
次に、第3の階調データ変換手段3bに注目すると、青色に関する階調データbが自身に設けられた関数3b(R)、3b(G)、3b(B)それぞれに共通に入力され、各々の関数にて新たな階調データが出力される。すなわち、関数3b(R)は自身に入力された階調データbに基づいて赤色LEDに対する新たな階調データRbを出力する。同様に、関数3b(G)は自身に入力された階調データbに基づいて緑色LEDに対する新たな階調データGbを出力し、関数3b(B)は自身に入力された階調データbに基づいて青色LEDに対する新たな階調データBbを出力する。
【0043】
なお本実施の形態では、ガンマ補正等を考慮し各関数を非線形としている。このように構成することで、階調データのみを変化させて輝度補正および色調補正だけでなくガンマ補正等をも行うことができる。また、本実施の形態においては各関数を非線形としたが、各関数を直線形、すなわち一次関数とすることも可能である。
【0044】
次に、階調データ変換部3に予め記憶される各々の関数の求め方について説明する。本発明の目的は階調データを利用することで、色調を一定に保ちながらも輝度を任意に変化させるというものである。ここでは赤色に関する階調データrに注目して、階調データrが各々のLEDに対する階調データRr、Gr、Brに変換されることにより、色調を一定に保ちながらも輝度を任意に変化させることができる関数3r(R)、3r(G)、3r(B)の決定方法を例にとって説明する。
【0045】
まず、目標とする赤色の色調・輝度を「(xo、yo)、Yo」と仮定し、これをCIE三刺激値に変換したものを「Xo、Yo、Zo」とする。なお、目標とする赤色のCIE三刺激値「Xo、Yo、Zo」は階調データによって異なってくる。これは、色調を一定(駆動電流の高さを一定)とし階調データrによって輝度を変化させると、「Xo、Yo、Zo」はそれぞれ変動するからである。ここで、赤色LED、緑色LED、青色LEDに供給される駆動電流の大きさをLED毎に一定とし、補正の対象となる赤色LEDの1階調におけるCIE三刺激値の変化を「ΔXR、ΔYR、ΔZR」、緑色LEDの1階調におけるCIE三刺激値の変化を「ΔXG、ΔYG、ΔZG」、青色LEDの1階調におけるCIE三刺激値の変化を「ΔXB、ΔYB、ΔZB」とすると、赤色LEDに対して出力すべき階調データを「Rr」、緑色LEDに対して出力すべき階調データを「Gr」、青色LEDに対して出力すべき階調データを「Br」とした時(Rr、Gr、Brは図4に対応している)、目標とする赤色のCIE三刺激値「Xo、Yo、Zo」は[式1]で表すことができる。
【0046】
【式1】
[式1]を行列の形で表現すると[式2]とすることができる。
【0047】
【式2】
ここで必要となるのは出力となる階調データRr、Gr、Brであるので、逆行列を掛けると[式3]とすることができる。
【0048】
【式3】
このようにして求められた階調データRr、Gr、Brを対応する各LEDに出力することにより、目標とする赤色のCIE三刺激値「X0、Y0、Z0」に値を集束することができる。すなわち、ここでは、同一空間にCIE三刺激値が存在するので色度補正だけでなく輝度補正をも一括して行うことができる。
【0049】
より詳細に説明すれば、初めの段階でΔXR、ΔYR、ΔZR、ΔXG、ΔYG、ΔZG、ΔXB、ΔYB、ΔZBをそれぞれ求める際、すなわち色調を一定とし階調データr毎の「Xo、Yo、Zo」を測定する際における階調データrが入力となり、その入力に対する「Xo、Yo、Zo」が目標のCIE三刺激値となる。そして、そのCIE三刺激値を実現するために必要な赤色LED、緑色LEDおよび青色LEDそれぞれに対する出力が[式3]によって求められるのである。すなわち、階調データr毎の「Xo、Yo、Zo」を測定する際における階調データrを入力、それから得られるRr、Gr、Brを各LEDに対する出力とし、それぞれをプロットすることにより、関数3r(R)、3r(G)、3r(B)を求めることができる。なおここでは、階調データrに注目して関数3r(R)、3r(G)、3r(B)について説明したが、関数3g(R)、3g(G)、3g(B)、3b(R)、3b(G)、3b(B)についても同様にして求めることができる。なお、目標とする色の「Xo、Yo、Zo」を測定する際には、画素毎、LEDユニット毎、あるはそれよりも大きな単位で任意に行うことができる。また、目標とする色の「Xo、Yo、Zo」を測定する、つまり上記所定の関数を求める際に各色のLEDに流す駆動電流の大きさと、実際にLEDを駆動する際に各色のLEDに流す駆動電流の大きさをLED毎に同一にすることにより、測定時と駆動時の間で色調の変化を伴わずに駆動させることができる。具体的には、例えば、赤色LED、緑色LED、青色LEDをそれぞれ測定し、該測定の結果に基づいて各々のLEDに対する所定の関数を決定し、かつ測定時の駆動電流と同じ大きさの駆動電流を用いて各LEDを実際に駆動することができる。また、本件発明においては、後に説明するように、実際にLEDを駆動させて得られる目的とする輝度の範囲を考慮して、測定時の電流の大きさを決定することもできる。なお、何色のLEDを測定するか、その測定に基づいて何色のLEDに対して階調データを変換するかは設定者側で任意に設定することができる。
【0050】
また例えば、赤色のCIE三刺激値「Xo、Yo、Zo」を測定する際は、本来赤色LEDに対応する赤色に関する階調データを利用して所定の輝度を得るために必要な駆動電流よりも大きな駆動電流を流して、赤色LED、緑色LEDまたは青色LEDの発光特性をそれぞれ測定することがこのましい。すなわち、駆動電流を大きくして各LEDを駆動することを考慮して測定することができる。以下に、階調データr、g、bに基づく赤色LEDの発光を例にとって、その理由について説明する。
【0051】
本実施の形態においては、赤色LEDに対する階調データに注目すると、階調データr、g、bに基づいて赤色LEDに対する階調データRr、Rg、Rbが出力される。そして階調データRr、Rg、Rbは、後に記載するように階調データ加算部(階調データ加算工程)を備える場合、1つの階調データ「Rr+Rg+Rb」として赤色LEDに対して出力される。ここで、階調データ「Rr+Rg+Rb」は対応するメモリに一旦書き込まれ、それを読み出すことにより赤色LEDが発光するが、階調データ「Rr+Rg+Rb」が備えられたメモリに対して大きすぎる場合が生じる。
【0052】
すなわち、所望の画像を得るには、LEDの明滅の繰り返し期間を短縮させ、画像の点灯が常時行われているように見せる(ヒュージョン)必要があるが、その影響で、階調データ制御のみでは、一定以上の輝度を得ることができない。もし、一定以上の輝度を得ようと一定時間以上の点灯を行えば、画像にフリッカーがはしることとなり、また、最悪の場合は、輝度が逆に落ちる場合もある。そのため、本発明の輝度補正および色調補正を考慮した点灯になるために必要な輝度を得ることができなくなる。
【0053】
そこで、予め大きな駆動電流での使用を考慮しておき、測定時のその「大きな駆動電流」を実際に流して各LEDを発光させることで、色調の変化は伴わずにより短い階調データで所定の輝度を得ることができ、且つ画像のちらつきを伴うことなく輝度補正及び色調補正を行うことができる。尚、「大きな駆動電流」を流すことにより当然色調は変化するが、同じ大きさの駆動電流を流して測定を行うので当然補正後は所望の輝度及び色調を得る事ができる。すなわち、本件発明は、所定の関数を決定するためにLEDの発光特性を測定する際に各色のLEDそれぞれに流す駆動電流の大きさと、実際にLEDを駆動する際に各色のLEDに流す駆動電流の大きさを各色のLEDそれぞれにおいて一定にすることにより、測定時と駆動時の間で色調の変化を伴わずに駆動させることができる。このため本件発明においては、実際にLEDを駆動させて得られる目的とする輝度の範囲を考慮して、測定時の電流の大きさが決定されるのである。なお、ここでは、より大きな輝度を得ることを目的として、「大きな駆動電流」としたが、前に説明したように測定時の電流と駆動時の電流の大きさが同じであればよいのであって、例えば通常使用される電流値よりも小さい「小さな駆動電流」を用いて所定の関数を決定することもできる。なお、前に記載したように何色のLEDを測定するか、その測定に基づいて何色のLEDに対して階調データを変換するかは設定者側で任意に設定することができる。
【0054】
図3は階調データ加算部4に注目して本実施の形態のLED駆動システムを描いたブロック図である。図3に示すように本実施の形態においては、階調データ加算部4が第1の階調データ加算部4R、第2の階調データ加算部4G、第3の階調データ加算部4Bを備える。すなわち階調データ加算部4は、階調データ変換部3にて変換された新たな9つの階調データRr、Gr、Br、Rg、Gg、Bg、Rb、Gb、Bbを、対応する赤色LED、緑色LED、青色LED毎に加算し1つの階調データとして各LEDに対して出力する。
【0055】
具体的には、階調データ変換部3で変換された赤色LEDに対する3つの階調データRr、Rg、Rbが第1の階調データ加算部4Rにて加算され1つの階調データ「Rr+Rg+Rb」となる。同様に、階調データ変換部3で変換された緑色LEDに対する3つの階調データGr、Gg、Gbが第2の階調データ加算部4Gにて加算され1つの階調データ「Gr+Gg+Gb」となり、階調データ変換部3で変換された青色LEDに対する3つの階調データBr、Bg、Bbが第3の階調データ加算部4Bにて加算され1つの階調データ「Br+Bg+Bb」となる。このように階調データ加算部4は、赤色LED、緑色LED、青色LEDそれぞれに対して、新たに生成した階調データ「Rr+Rg+Rb」、「Gr+Gg+Gb」、「Br+Bg+Bb」を出力し、その階調データに基づいて赤色LED、緑色LED、青色LEDをそれぞれ発光させる。
【0056】
なお本発明においては、第1の階調データ変換工程、第2の階調データ変換工程および第3の階調データ変換工程それぞれにおいて新たに出力される階調データを、赤色LED、緑色LEDおよび青色LED毎に加算してそれぞれ1つの階調データとする工程を階調データ加算工程と言う。すなわち、本実施の形態においては、各階調データ変換工程にて変換された赤色LEDに対する3つの階調データRr、Rg、Rbが第1の階調データ加算工程にて加算され1つの階調データ「Rr+Rg+Rb」となる。同様に、各階調データ変換工程にて変換された緑色LEDに対する3つの階調データGr、Gg、Gbが第2の階調データ加算工程にて加算され1つの階調データ「Gr+Gg+Gb」となり、階調データ変換工程にて変換された青色LEDに対する3つの階調データBr、Bg、Bbが第3の階調データ加算工程にて加算され1つの階調データ「Br+Bg+Bb」となる。
【0057】
図5は、加算された新たな階調データによる各LEDの発光期間の関係を説明するための模式的なタイムチャートである。ここでは所定の階調基準クロックを基準として、階調データ「Rr+Rg+Rb」により赤色LEDが期間w(Rr+Rg+Rb)で発光し、階調データ「Gr+Gg+Gb」により緑色LEDが期間w(Gr+Gg+Gb)で発光し、階調データ「Br+Bg+Bb」により青色LEDが期間w(Br+Bg+Bb)で発光する一実施の形態について説明する。
【0058】
なお、図5の各LEDに対応するタイムチャートそれぞれにおいては、横軸が時間的な流れを示し、縦軸が駆動電流の大きさを示す。本発明においては前に記載したように各LEDを発光させる際、LEDそれぞれにおける駆動電流の大きさは常に一定とする。ところで、例えばRGBのLEDそれぞれに所定の割合で駆動電流を供給し発光させ、その駆動電流の供給割合を維持したまま各LEDに供給される駆動電流の大きさを変化させると、駆動電流の供給割合が一定であるにも係わらず色調が変化してしまう。これは前に記載したように1つのLEDにおいて駆動電流の大きさが変化すると色調もが変化してしまうためである。なお、駆動電流を一定とした場合、発光期間を増減させることにより色調は変化せず輝度のみを変化させることができる。本発明はこれらを考慮してなされたものであり、LEDを発光させる際に各色のLEDそれぞれに供給される駆動電流の大きさは各色のLED毎に常に一定とし階調データの長さのみを考慮することで、色調を一定としながらも輝度を任意に制御することができるというものである。
【0059】
図5に示すように、赤色LEDに対する3つの階調データが加算された新たな階調データ「Rr+Rg+Rb」により赤色LEDが発光する期間w(Rr+Rg+Rb)に注目すると、期間w(Rr+Rg+Rb)は実質的に、階調データRrによる発光期間w(Rr)と階調データRgによる発光期間w(Rg)と階調データRbによる発光期間w(Rb)に分割して考えることができる。すなわち、本発明においては各色のLED毎に駆動電流を一定の大きさとし且つ階調データ変換部3にて各LEDの発光期間を決定する階調データのみを変化させているので、階調データの加算は発光期間の加算となり、換言すれば輝度の加算と同様の意味を持つ。
【0060】
同様に、緑色LEDに対する階調データ「Gr+Gg+Gb」により緑色LEDが発光する期間w(Gr+Gg+Gb)に注目すると、期間w(Gr+Gg+Gb)は実質的に、階調データGrによる発光期間w(Gr)と階調データGgによる発光期間w(Gg)と階調データGbによる発光期間w(Gb)に分割して考えることができる。また、青色LEDに対する階調データ「Br+Bg+Bb」により青色LEDが発光する期間w(Br+Bg+Bb)に注目すると、期間w(Br+Bg+Bb)は実質的に、階調データBrによる発光期間w(Br)と階調データBgによる発光期間w(Bg)と階調データBbによる発光期間w(Bb)に分割して考えることができる。なお、図5に示すタイムチャートは説明を容易にするためにLED毎に3つの発光期間に分割したものであって、実際には各LEDの発光期間において境目は存在しない。
【0061】
ここで、図5に示す階調データ「Rr+Rg+Rb」に基づく赤色LEDの発光期間と、階調データ「Gr+Gg+Gb」に基づく緑色LEDの発光期間と、階調データ「Br+Bg+Bb」に基づく青色LEDの発光期間に注目すると、発光期間が最も長い赤色LEDの発光期間内に、緑色LEDの発光期間および青色LEDの発光期間が含まれることが好ましい。すなわち、発光期間が最も長いLEDの発光と他のLEDの発光が時間的に重複していることが好ましい。これにより、色のちらつき(以下、「色フリッカー」ともいう)の発生を効果的に軽減することができる。なお図5においては、各LEDの発光が同時に開始される例について説明したが、各発光を時間差で開始することもできる。
【0062】
また、本実施の形態においては、色フリッカーを最大に軽減するために発光期間が最も長いLEDの発光期間内に、他の2つのLEDの発光期間が含まれる例について説明したが、もちろん、発光期間が最も長いLEDの発光期間内に他の2つのLEDの発光期間が含まれる場合に比較して色フリッカー軽減の効果は多少落ちるが、他の1つのLEDの発光期間のみを含むようにしてもよい。
【0063】
また、階調データ加算部4にて各LEDに対する階調データが加算されずに、階調データr、g、bそれぞれに基づく各LEDの発光が個々に行われる場合も同様に、発光期間が最も長いLEDの発光期間内に、補正用の他のLEDの発光期間が含まれることが好ましい。例えば図2において階調データ加算部3が備えられておらず、階調データ変換部3で変換された各階調データが赤色LED、緑色LED、青色LEDにそのまま入力される例について考える。すなわち、階調データrに基づく各LEDの発光においては、階調データRrに基づいて赤色LEDが発光している期間内に、階調データGrに基づく緑色LEDの発光と階調データBrに基づく青色LEDの発光が行われるように制御することが好ましい。同様に、階調データgに基づく各LEDの発光においては、階調データGgに基づいて緑色LEDが発光している期間内に、階調データBgに基づく青色LEDの発光と階調データRgに基づく赤色LEDの発光が行われるように制御し、階調データbに基づく各LEDの発光においては、階調データBbに基づいて青色LEDが発光している期間内に、階調データRbに基づく赤色LEDの発光と階調データGbに基づく緑色LEDの発光が行われるように制御することが好ましい。これにより、階調データ加算部4にて各階調データを加算せずに単色で発光させる場合においても、色フリッカーを容易に軽減することができる。
【0064】
また、ここでは倍速表示について言及しなかったが、もちろん画像のちらつきを軽減するために倍速表示を行ってもよい。すなわち、1VSYNC期間を複数に分割し、その分割期間毎に同じ画像を表示することにより、画像のちらつきを効果的に軽減することができる。本発明を倍速表示に適応させる場合は、分割期間毎に、本来1色のLEDで発光させるべき色に関する階調データに基づき主に発光するLEDとそのLEDの発光を補正するためのLEDの発光が分割期間内に行われる。これにより、画像のちらつきだけでなく色フリッカーの発生も効果的に軽減することができる。さらに、同じ画像を表示する分割期間毎に、階調データ(輝度)を増減させることもできる。このように構成することにより、見かけ上の階調(グレースケール)を増やすことができる。
【0065】
また、本実施の形態においては、データ供給部2が階調データ変換部3および階調データ加算部4を備える構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。つまり、階調データ変換部3および階調データ加算部4はデータ供給部1またはLEDユニット5が具備することもできる。また、例えばデータ供給部2が階調データ変換部3を備え、LEDユニットが階調データ加算部4を備えることもできる。すなわち、階調データ変換部3と階調データ加算部4を分離して構成することもできる。さらに、本発明のLED駆動システムにおいて分配器であるTAは必ずしも必要なく、CUからDUにデータを直接入力することもできる。この場合、CUが本発明のデータ供給部に対応することになる。
【0066】
また、本実施の形態においては、通信ラインL2を上位の通信ラインとし、通信ラインL1を下位の通信ラインとした2階層から構成される接続としたが、通信ラインの階層は3以上の複数階層から構成してもよい。この場合、階層に応じたTAが配置される。また、TAおよびDUの数、TAおよびDUの接続形態はこれに限定されないことは言うまでもない。すなわち、図1に示すように本実施の形態においては、TAがZ字状に配置され各TAにおいてDUがZ字状に配置された構成となるが本発明はこれに限定されず、例えば各TAが一直線に配列され各TAにおいてDUがTAの配列方向と異なる方向に(例えばTAの配列方向とDUの配列方向が垂直になるように)一直線に配列させてもよい。
【0067】
また、本実施の形態においては、第1の色に発光する第1のLED、第2の色に発光する第2のLED、第3の色に発光する第3のLEDからなる計3種のLEDがLEDユニット5に配置された構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本発明のLED駆動システムは、異なる色に発光する2種以上のLEDが存在していればよく、例えば、第1の色に発光する第1のLEDと第2の色に発光する第2のLEDからなる計2種のLED、あるいは計4種以上のLEDがLEDユニットに配置されていてもよい。この場合、異なる色を発光するLEDの数を考慮して、階調データ変換部および階調データ加算部がそれぞれ構成されることになる。
【0068】
また、ここでは、本来一種のLEDで発光させるべき階調データに対して複数色の各LEDがそれぞれ一種の関数を有する構成としたが、複数色のLEDそれぞれにおいて予め複数の大きさの駆動電流を用いて所定の関数を設定し、それぞれの大きさの駆動電流に対する関数を複数に設定することもできる。これにより、例えば、比較的大きな駆動電流を用いて各関数を決定することにより昼間用の比較的大きな輝度を容易に確保できると共に、比較的小さな駆動電流を用いて各関数を決定することにより夜間用の比較的小さな輝度を色フリッカーを伴うことなく確保することができる。いずれの場合も、複数色のLEDそれぞれにおいて、測定時の駆動電流の大きさと駆動時の駆動電流の大きさを同じにすることにより、色調の変化を伴うことなく各LEDを発光させることができる
【発明の効果】
【0069】
これまで説明したように、本発明によれば輝度補正および色調補正を一括して行うことができる。すなわち、一般には、本来1色のLEDに対応させるべき階調データに基づく発光において、輝度が調整でき且つ色調が常に一定に保たれることが好ましい。しかしながら、LEDによって輝度および色度のバラツキが存在すること、駆動電流の大きさを変化させると色調までもが変化してしまうことを考慮すると、色調を一定に保ちつつ輝度を任意に調整することは容易ではない。
【0070】
しかしながら、本発明のLED駆動システムおよびその制御方法によれば、実際に各LEDを発光させる際に駆動電流を常に一定の大きさとし且つ各LEDに対する階調データを利用するという比較的簡単な構成にも拘わらず、輝度補正と色調補正を両立せさせて同時に効率よく行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0071】
【図1】 本実施の形態のLED駆動システムの構成を示す概略図である。
【図2】 図1に示すLED駆動システムの階調データ変換部に注目した概略図である。
【図3】 図1に示すLED駆動システムの階調データ加算部に注目した概略図である。
【図4】 本実施の形態のLED駆動システムの階調データ変換部に記憶された関数をしめす模式図である。
【図5】 本実施の形態における各LEDの発光期間を示す模式図である。
【図6】 LEDに駆動電流が供給される状態を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【0072】
1…データ制御部、2…データ供給部、3…階調データ変換部、3r…第1の階調データ変換手段、3g…第2の階調データ変換手段、3b…第3の階調データ変換手段、4…階調データ加算部、4R…第1の階調データ加算手段、4G…第2の階調データ加算手段、4B…第3の階調データ加算手段、5…LEDユニット、10…ディスプレイ、11…TAブロック、20…LED、21…共通ライン、22…電流ライン、L1、L2…通信ライン。BACKGROUND OF THE INVENTION
[0001]
The present invention includes an LED unit including a plurality of LEDs that can emit different colors, and a data supply unit that supplies gradation data that determines at least the light emission period of each LED to each LED arranged in the LED unit. More particularly, the present invention relates to an LED drive system and a control method thereof capable of performing luminance correction and color tone correction collectively according to variations in light emission characteristics of LEDs.
[Prior art]
[0002]
Today, as light emitting elements capable of emitting light with high brightness such as LEDs (hereinafter also referred to as “light emitting diodes”) have been developed for each of RGB (red, green, blue), large self-luminous type Full color displays are being made. Above all, full-color displays using LEDs as light-emitting elements have features such as light weight, thinness and low power consumption, and the demand for large-sized displays that can be used not only indoors but also outdoors increases rapidly. Yes.
[0003]
For example, in the case of a large display installed outdoors, one display is generally configured by combining a plurality of LED units. In other words, the LED unit includes, for example, a set of RGB LEDs arranged on the substrate for each pixel, and each LED unit displays an image assigned to it. In a full color display using LEDs as light emitting elements, each pixel is generally composed of a combination of three or more types of LEDs capable of emitting light in RGB.
[0004]
In addition, as a driving method of the LED unit, a dynamic driving method is usually used. For example, in the case of an LED display in which pixels are arranged in m rows and n columns as shown in FIG. 6, the anode terminals of the
[0005]
Here, in order for the data to be accurately reproduced on the LED display, it is necessary that the light emission characteristics (luminance, color tone, etc.) of each LED are uniform. If the light emission characteristics are not uniform, even if the LEDs are caused to emit light under the same conditions, the light emission characteristics vary from LED to LED, and a desired color cannot be obtained using a single color or a mixed color. However, LEDs are formed on a wafer by semiconductor technology, and variations in brightness and color tone occur depending on the production lot, wafer or chip. For this reason, it is necessary to arbitrarily adjust the driving conditions in accordance with variations in the light emission characteristics of the respective LEDs constituting each pixel.
[0006]
For example, conventional brightness variation correction (hereinafter also referred to as “brightness correction”) is performed by increasing or decreasing the drive current in accordance with the brightness variation of each LED. In other words, by adjusting the magnitude of the drive current supplied to each LED, correction has been made so that the same luminance can be obtained even with different LEDs having variations in luminance.
[0007]
In addition, the conventional color tone variation correction (hereinafter, also referred to as “color tone correction”), for example, turns on LEDs of other colors using a correction drive current in accordance with the color tone variation of each LED. It was realized by. Specifically, in accordance with the color tone variation of each LED, drive currents of different magnitudes are supplied to the LED that mainly emits light and the correction LED that corrects light emission by the LED. As a result, the same color tone can be obtained as a whole even with different LEDs having different color tones.
[Problems to be solved by the invention]
[0008]
However, in the conventional luminance correction or color tone correction, it is very difficult to accurately reproduce input information on the LED unit.
[0009]
That is, in the conventional luminance correction, although correction for luminance can be performed, correction for color tone cannot be performed. Specifically, since the color tone of the LED changes depending on the magnitude of the drive current, the color tone is completely controlled even though the luminance can be controlled by adjusting the magnitude of the drive current. There was a problem that it was difficult.
[0010]
Also, in the conventional color tone correction, the mainstream is not correcting the color tone variation of the LED but emphasizing the color reproducibility of the LED display. In addition, due to the characteristics of the LED, by performing luminance correction using current, the emission color change of the LED itself occurs, and it is impossible to perform accurate color correction.
[0011]
The present invention has been made in view of such problems, and by performing luminance correction and color correction at the same time regardless of variations in luminance and color tone for each LED, the luminance can be maintained while keeping the color tone constant. An object of the present invention is to provide an LED drive system that can be controlled and a control method thereof.
[Means for Solving the Problems]
[0012]
The LED drive system according to the present invention includes an LED unit in which at least a first LED that emits light in a first color and a second LED that emits light in a second color are arranged for each pixel, and the LED unit connected to the LED unit. In an LED drive system comprising: a data supply unit that supplies gradation data for determining at least the light emission period of each LED to each of the first LED and the second LED; The data supply unit includes a gradation data conversion unit connected to the data control unit, and a gradation data addition unit connected to the gradation data conversion unit and the LED unit. The gradation data converter is Data control unit Based on the first function, the gradation data relating to the color that should be emitted from the first LED, which is supplied from the above, is corrected based on the first function, and the light emission by the first LED is corrected. Gradation data for the second LED for When Conversion to And output to the gradation data adder First gradation data converting means for Data control unit The gradation data relating to the color that should be emitted from the second LED originally supplied from the second LED is corrected based on the second function, and the gradation data for the second LED and the light emission by the second LED are corrected. Gradation data for the first LED for When Conversion to And output to the gradation data adder Second gradation data conversion means.
[0013]
Further, the gradation data conversion unit has a third function and a fourth function obtained by a drive current having a magnitude different from that of the drive current passed when obtaining the first and second functions. And above Data control unit The gradation data relating to the color to be emitted by the first LED, which is originally supplied from the first LED, is corrected based on the third function, the gradation data for the first LED and the light emission by the first LED. Gradation data for the second LED to When Conversion to And output to the gradation data adder A third gradation data converting means, and Data control unit The gradation data relating to the color to be emitted by the second LED originally supplied from the second LED is corrected based on the fourth function, and the gradation data for the second LED and the light emission by the second LED are corrected. Gradation data for the first LED to When Conversion to And output to the gradation data adder And a fourth gradation data converting means. The gradation data adding unit converts the gradation data relating to the color originally emitted from the first LED supplied from the data control unit based on the first or third function. The second LED obtained by converting the gradation data for the LED and the gradation data relating to the color to be emitted by the second LED originally supplied from the data control unit based on the second or fourth function. The first gradation data adding means for adding the gradation data for the first LED for correcting the light emission due to the light and outputting the result to the LED unit; and the second gradation data originally supplied from the data control section The gradation data relating to the color to be emitted by the LED is converted based on the second or fourth function, the gradation data for the second LED, and the original first supplied from the data control unit. The gradation data on the color to be emitted by the LED is converted based on the first or third function, and the gradation data for the second LED for correcting the light emission by the first LED is added. Second gradation data adding means for outputting to the LED unit. When obtaining the first to fourth functions, the magnitude of the drive current passed through the first LED and the second LED, and when driving the LED unit, the first LED and the second LED. The magnitudes of the drive currents flowing through are the same.
[0014]
In the LED driving system of the present invention, at least a first LED that emits light in the first color, a second LED that emits light in the second color, and a third LED that emits light in the third color are provided for each pixel. And a data supply unit that supplies gradation data that determines at least the light emission period of each LED to each of the first LED, the second LED, and the third LED connected to the LED unit. Prepare. In particular, the LED drive system further includes a gradation data conversion unit connected to the LED unit and the data supply unit, and the gradation data conversion unit is originally the first LED supplied from the data supply unit. The gradation data relating to the color to be emitted is based on the first function, the gradation data for the first LED, the gradation data for the second LED for correcting the light emission by the first LED, and the first First gradation data conversion means for converting to gradation data for the third LED for correcting light emission by the LED, and gradation data relating to a color to be emitted by the second LED originally supplied from the data supply unit On the basis of the second function, the gradation data for the second LED, the gradation data for the first LED for correcting light emission by the second LED, and the second LED. Second gradation data conversion means for converting to gradation data for the third LED for correcting light emission, and gradation data relating to the color to be emitted by the third LED originally supplied from the data supply unit, Based on the third function, the gradation data for the third LED, the gradation data for the first LED for correcting the light emission by the third LED, and the second for correcting the light emission by the third LED. And at least one gradation data conversion means selected from the third gradation data conversion means for converting to gradation data for the LED of the LED, and the first to third functions are obtained when the first to third functions are obtained. The driving current flowing through the first to third LEDs is the same as the driving current flowing through the first to third LEDs when the LED unit is driven.
[0015]
In addition, the LED drive system of the present invention can have a gradation data conversion section and a gradation data addition section connected to the previous LED unit. In this gradation data addition unit, the gradation data conversion unit includes a first gradation data conversion unit, a second gradation data conversion unit, and a third gradation data conversion unit, and is originally a first LED. At least one of light emission based on gradation data relating to a color to be emitted, light emission based on gradation data relating to a color to be originally emitted by the second LED, and light emission based on gradation data relating to a color that should be originally emitted by the third LED When color mixing is performed for each pixel using two light emission, the gradation data for the first LED converted by the first gradation data conversion means and the first gradation data converted by the second gradation data conversion means. First gradation data adding means for adding the gradation data for the first LED and the gradation data for the first LED converted by the third gradation data converting means into one gradation data; 1 gradation The gradation data for the second LED converted by the data conversion means, the gradation data for the second LED converted by the second gradation data conversion means, and the conversion by the third gradation data conversion means The second gradation data adding means for adding the gradation data for the second LED to be one gradation data, and the level for the third LED converted by the first gradation data conversion means. The tone data and the gradation data for the third LED converted by the second gradation data conversion means are added to the gradation data for the third LED converted by the third gradation data conversion means. It is characterized by comprising at least one of third gradation data adding means for making one gradation data.
[0016]
Further, in the light emission of each LED based on the gradation data for each LED added by each gradation data adding means, the light emission period of the other LED is included in the light emission period of the LED having the longest light emission period. Features. Thereby, the flicker of the color by the shift | offset | difference of the light emission period of each LED can be reduced significantly.
[0017]
Each gradation data converting means inputs gradation data inputted to itself when converting gradation data inputted to itself into gradation data for a predetermined LED and gradation data for the LED for correcting light emission by the predetermined LED. And using the input grayscale data as a common input, a new grayscale for each LED based on the input and a predetermined function corresponding to each of the first LED, the second LED, and the third LED. It is characterized by outputting data. Thereby, the gradation data input to itself can be efficiently converted into new gradation data.
[0018]
The predetermined function is non-linear. As a result, other corrections such as gamma correction can be performed collectively.
[0019]
The first LED, the second LED, and the third LED are respectively a red LED that emits red light, a green LED that emits green light, and a blue LED that emits blue light. Thereby, it can be set as the LED drive system in which full color light emission is possible.
[0020]
The LED driving system control method according to the present invention is such that each LED emits light for each of a red LED that emits red light, a green LED that emits green light, and a blue LED that emits blue light. In this control method, gradation data for determining a period is supplied, and each LED emits light based on the gradation data. In particular, the control method of this LED drive system corrects the gradation data related to the red light that should be emitted by the red LED, based on the first function, and the gradation data for the red LED that mainly emits light and the light emission by the red LED. First gradation data conversion step for converting the gradation data for the green LED and the gradation data for the blue LED for correcting the light emission by the red LED, and the gradation data regarding the green color originally to be emitted by the green LED Based on the second function, the gradation data for the green LED that mainly emits light, the gradation data for the blue LED for correcting the light emission by the green LED, and the level for the red LED for correcting the light emission by the green LED. A second gradation data conversion step for converting to gradation data, and a gradation data for blue that should originally be emitted by the blue LED. Based on the third function, the gradation data for the blue LED that mainly emits light, the gradation data for the red LED for correcting light emission by the blue LED, and the green LED for correcting light emission by the blue LED A third gradation data conversion step for converting to gradation data, and at least one gradation data conversion step selected from the above, and when driving the LED unit, the red LED, the green LED, and the above The magnitude of the drive current that flows through the blue LED is the same as the magnitude of the drive current that flows through the red LED, the green LED, and the blue LED when obtaining the first to third functions. .
[0021]
The LED driving system control method of the present invention includes a first gradation data conversion step, a second gradation data conversion step, and a third gradation data conversion step, and is based on the gradation data relating to red. The red color converted in the first gradation data conversion step when at least two of the light emission based on the light emission and green gradation data and the light emission based on the blue gradation data are mixed for each pixel. The gradation data for the LED, the gradation data for the red LED converted in the second gradation data conversion process, and the gradation data for the red LED converted in the third gradation data conversion process are added to 1 Converted into grayscale data for the green LED converted in the first grayscale data conversion step and the second grayscale data conversion step. A second gradation data addition step of adding the gradation data for the green LED and the gradation data for the green LED converted in the third gradation data conversion step into one gradation data; The gradation data for the blue LED converted in the gradation data conversion process of the above, the gradation data for the blue LED converted in the second gradation data conversion process, and the conversion in the third gradation data conversion process It is characterized in that it includes at least one of the third gradation data addition steps to add gradation data for the blue LED thus obtained to form one gradation data. Thereby, the configuration of the control method can be further simplified, and gradation data can be easily controlled.
[0022]
Further, the light emission of the red LED based on the gradation data for the red LED added in the first gradation data addition step and the green color based on the gradation data for the green LED added in the second gradation data addition step. In the light emission of the blue LED based on the gradation data for the blue LED added in the light emission of the LED and the third gradation data addition step, the light emission period of the other LED is within the light emission period of the LED having the longest light emission period. It is controlled to be included. Thereby, the flicker of the color by the shift | offset | difference of the light emission period of each LED can be reduced significantly.
[0023]
Further, in each gradation data conversion step, the gradation data input to itself is converted into gradation data for a predetermined LED and gradation data for the LED for correcting light emission by the predetermined LED. To output new gradation data to each LED based on the input and a predetermined function corresponding to each of the red LED, green LED and blue LED. Features. Thereby, the gradation data input to itself can be efficiently converted into new gradation data.
[0024]
The predetermined function is non-linear. As a result, other corrections such as gamma correction can be performed collectively.
[0025]
In addition, by using each gradation data regarding red, green and blue, a driving current larger than a driving current necessary for obtaining a predetermined luminance is supplied, and the light emission characteristics of the red LED, green LED or blue LED are respectively measured. A predetermined function corresponding to each LED is determined based on the measurement result. Thereby, a desired luminance can be obtained without making the gradation data longer than necessary.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0026]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below is for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to the following. In addition, the size and positional relationship of components shown in each drawing are exaggerated for clarity of explanation.
[0027]
FIG. 1 shows a configuration example of an LED drive system according to the present invention. In the LED driving system according to the present embodiment, at least a first LED that emits light in the first color, a second LED that emits light in the second color, and a third LED that emits light in the third color are provided for each pixel. The arranged LED unit 5 (hereinafter also referred to as “DU (Display Unit)”) and a data supply unit 2 connected to the
[0028]
As shown in FIG. 1, the LED drive system of the present embodiment includes a data control unit 1 (hereinafter also referred to as “CU (Control Unit)”). The data control
[0029]
Further, the LED drive system of the present embodiment includes a gradation data addition unit 4 as will be described later, and the gradation data addition unit 4 is connected to the gradation
[0030]
As shown in FIG. 1, in the LED drive system of the present embodiment, a plurality of data supply units 2 are connected to a
[0031]
On the other hand, reference numeral 10 denotes an entire display that performs display based on control data and gradation data, and the display 10 is divided into a plurality of TA blocks 11. That is, one TA is arranged in each TA block 11, and in this embodiment, the display 10 is composed of 24 TA blocks 11 in which TA1 to TA24 are arranged. Furthermore, each TA block 11 is composed of a plurality of DUs, and in this embodiment, each TA block 11 is composed of 12 DUs (DU1 to DU12). That is, in the present embodiment, the display 10 is composed of 288 DUs in total of 24 × 12.
[0032]
Here, in the LED drive system and the control method thereof according to the present invention, the gradation data that should originally correspond to one color LED in the gradation
[0033]
In the present specification, “gradation data that should originally correspond to one color LED” means “gradation data that has not been subjected to luminance correction and color tone correction considering the light emission characteristics of the LED to a degree that can be substantially satisfied. ". That is, in the present invention, even when at least one of the luminance correction and the color tone correction is performed by a known method, if it is necessary to substantially perform further correction, the gradation data is updated to a new one. By converting into other gradation data, more excellent luminance correction and color tone correction can be performed.
[0034]
Hereinafter, the flow of control data and gradation data will be described in more detail with reference to FIGS. First, for example, control data is input to the
[0035]
On the other hand, as described above, the LED driving system according to the present embodiment includes the
[0036]
That is, the gradation data r input to the first gradation data conversion means 3r is converted into gradation data represented by “Rr”, “Gr”, and “Br”, respectively. Here, Rr is gradation data for the red LED, Gr is gradation data for the green LED for correcting light emission of the red LED based on Rr, and Br is for correcting light emission of the red LED based on Rr. It refers to gradation data for blue LEDs. Similarly, the gradation data g input to the second gradation data conversion means 3g is converted into gradation data represented by “Gg”, “Bg”, and “Rg”, respectively. Here, Gg is the gradation data for the green LED, Gb is the gradation data for the blue LED for correcting light emission of the green LED based on Gg, and Gr is for correcting the light emission of the green LED based on Gg. This refers to the gradation data for the red LED. Similarly, the gradation data b input to the third gradation data conversion means 3b is converted into gradation data represented by “Bb”, “Rb”, and “Gb”, respectively. Here, Bb is gradation data for the blue LED, Rb is gradation data for the red LED for correcting the light emission of the blue LED based on Bb, and Gb is for correcting the light emission of the blue LED based on Bb. It refers to the gradation data for the green LED.
[0037]
In the present invention, the step of converting gradation data that should originally correspond to one color LED into gradation data for a plurality of LEDs is called a gradation data conversion step. Specifically, the gradation data conversion step in the method for controlling the LED driving system of the present embodiment includes a first gradation data conversion step, a second gradation data conversion step, and a third gradation data conversion step. Including. That is, in the first gradation data conversion step, the gradation data r is converted into gradation data represented by “Rr”, “Gr”, and “Br”, respectively. Similarly, in the second gradation data conversion step, the gradation data g is converted into the gradation data represented by “Gg”, “Bg”, and “Rg”, respectively, and the third gradation data conversion step. Then, the gradation data b is converted into gradation data represented by “Bb”, “Rb”, and “Gb”, respectively.
[0038]
Further, when the gradation data r, g, b is converted by the gradation
[0039]
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the gradation
[0040]
Here, paying attention to the first gradation
[0041]
Next, paying attention to the second gradation data conversion means 3g, the gradation data r relating to green is inputted in common to the functions 3g (R), 3g (G), 3g (B) provided in itself, New gradation data is output for each function. That is, the function 3g (R) outputs new gradation data Rg for the red LED based on the gradation data g input to itself. Similarly, the function 3g (G) outputs new gradation data Gg for the green LED based on the gradation data g input to itself, and the function 3g (B) converts the gradation data g input to itself to the gradation data g. Based on this, new gradation data Bg for the blue LED is output.
[0042]
Next, paying attention to the third gradation data conversion means 3b, the gradation data b relating to blue is inputted in common to each of the
[0043]
In the present embodiment, each function is nonlinear in consideration of gamma correction and the like. With this configuration, it is possible to perform not only luminance correction and color tone correction but also gamma correction by changing only the gradation data. In the present embodiment, each function is non-linear, but each function may be linear, that is, a linear function.
[0044]
Next, how to obtain each function stored in advance in the gradation
[0045]
First, it is assumed that the target red color tone / brightness is “(xo, yo), Yo”, and this is converted to CIE tristimulus values as “Xo, Yo, Zo”. The target red CIE tristimulus values “Xo, Yo, Zo” vary depending on the gradation data. This is because “Xo, Yo, Zo” fluctuate when the color tone is constant (the height of the drive current is constant) and the luminance is changed by the gradation data r. Here, the magnitude of the drive current supplied to the red LED, green LED, and blue LED is made constant for each LED, and the change in CIE tristimulus value in one gradation of the red LED to be corrected is expressed as “ΔXR, ΔYR”. , ΔZR ”, changes in CIE tristimulus values in one gradation of the green LED are“ ΔXG, ΔYG, ΔZG ”, and changes in CIE tristimulus values in one gradation of the blue LED are“ ΔXB, ΔYB, ΔZB ”. When the gradation data to be output to the red LED is “Rr”, the gradation data to be output to the green LED is “Gr”, and the gradation data to be output to the blue LED is “Br”. (Rr, Gr, and Br correspond to FIG. 4), and the target red CIE tristimulus values “Xo, Yo, Zo” can be expressed by [Equation 1].
[0046]
[Formula 1]
[Expression 1] can be expressed as [Expression 2] in the form of a matrix.
[0047]
[Formula 2]
Since what is required here is output gradation data Rr, Gr, and Br, [Equation 3] can be obtained by multiplying the inverse matrix.
[0048]
[Formula 3]
By outputting the gradation data Rr, Gr, Br thus obtained to the corresponding LEDs, the target red CIE tristimulus value “X” 0 , Y 0 , Z 0 The value can be focused on. That is, here, since CIE tristimulus values exist in the same space, not only chromaticity correction but also luminance correction can be performed collectively.
[0049]
More specifically, when obtaining ΔXR, ΔYR, ΔZR, ΔXG, ΔYG, ΔZG, ΔXB, ΔYB, ΔZB at the initial stage, that is, “Xo, Yo, Zo for each gradation data r with a constant tone. "Xo, Yo, Zo" corresponding to the input is the target CIE tristimulus value. And the output with respect to each of red LED, green LED, and blue LED required in order to implement | achieve the CIE tristimulus value is calculated | required by [Formula 3]. That is, the gradation data r when measuring “Xo, Yo, Zo” for each gradation data r is input, and Rr, Gr, Br obtained therefrom are output to each LED, and each is plotted to obtain a function. 3r (R), 3r (G), and 3r (B) can be obtained. Here, the
[0050]
For example, the red CIE tristimulus value “X o , Y o , Z o Is measured by using a gradation data related to red, which originally corresponds to the red LED, and a driving current larger than a driving current necessary for obtaining a predetermined luminance is applied to the red LED, the green LED, or the blue LED. It is preferable to measure the emission characteristics of each. That is, the measurement can be performed in consideration of driving each LED by increasing the drive current. Hereinafter, the reason for this will be described by taking light emission of a red LED based on the gradation data r, g, and b as an example.
[0051]
In the present embodiment, paying attention to the gradation data for the red LED, the gradation data Rr, Rg, and Rb for the red LED are output based on the gradation data r, g, and b. The gradation data Rr, Rg, and Rb are output to the red LED as one gradation data “Rr + Rg + Rb” when a gradation data addition unit (gradation data addition step) is provided as described later. Here, the gradation data “Rr + Rg + Rb” is once written in the corresponding memory, and when it is read, the red LED emits light. However, there is a case where the gradation data “Rr + Rg + Rb” is too large for the memory provided with the gradation data “Rr + Rg + Rb”.
[0052]
In other words, in order to obtain a desired image, it is necessary to shorten the repetition period of blinking of the LED and to make it appear that the image is always turned on (fusion). It is not possible to obtain a certain level of brightness. If lighting is performed for a certain period of time or more in order to obtain a certain level of brightness, flicker will be applied to the image, and in the worst case, the brightness may decrease. For this reason, it is not possible to obtain the luminance necessary for lighting that takes into account the luminance correction and color tone correction of the present invention.
[0053]
Therefore, in consideration of the use with a large drive current in advance, each LED is caused to emit light by actually flowing the “large drive current” at the time of measurement. The luminance correction and the color tone correction can be performed without flickering of the image. Although the color tone naturally changes when a “large drive current” is applied, since the measurement is performed with the same amount of drive current applied, it is naturally possible to obtain a desired luminance and color tone after correction. That is, according to the present invention, the magnitude of the drive current that flows to each LED of each color when measuring the light emission characteristics of the LED to determine a predetermined function, and the drive current that flows to the LED of each color when actually driving the LED By making the size of each of the LEDs of each color constant, it is possible to drive without any change in color tone between the time of measurement and the time of driving. Therefore, in the present invention, the magnitude of the current at the time of measurement is determined in consideration of the target luminance range obtained by actually driving the LED. Here, “large driving current” is used for the purpose of obtaining higher luminance, but as described above, it is sufficient that the current during measurement and the current during driving are the same. Thus, for example, a predetermined function can be determined by using a “small drive current” smaller than a normally used current value. Note that, as described above, it is possible to arbitrarily set the color of the LED to be measured and the color data to be converted for the color of the LED based on the measurement.
[0054]
FIG. 3 is a block diagram depicting the LED driving system of the present embodiment, paying attention to the gradation data adding unit 4. As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the gradation data adding unit 4 includes a first gradation data adding unit 4R, a second gradation data adding unit 4G, and a third gradation data adding unit 4B. Prepare. That is, the gradation data adding unit 4 converts the nine new gradation data Rr, Gr, Br, Rg, Gg, Bg, Rb, Gb, and Bb converted by the gradation
[0055]
Specifically, the three gradation data Rr, Rg, Rb for the red LED converted by the gradation
[0056]
In the present invention, the gradation data newly output in each of the first gradation data conversion step, the second gradation data conversion step, and the third gradation data conversion step are red LED, green LED, and The process of adding each blue LED to form one gradation data is called a gradation data addition process. That is, in the present embodiment, three gradation data Rr, Rg, and Rb for the red LED converted in each gradation data conversion process are added in the first gradation data addition process, thereby obtaining one gradation data. “Rr + Rg + Rb”. Similarly, the three gradation data Gr, Gg, Gb for the green LED converted in each gradation data conversion process are added in the second gradation data addition process to become one gradation data “Gr + Gg + Gb”. The three gradation data Br, Bg, Bb for the blue LED converted in the tone data conversion process are added in the third gradation data addition process to form one gradation data “Br + Bg + Bb”.
[0057]
FIG. 5 is a schematic time chart for explaining the relationship between the light emission periods of the respective LEDs based on the added new gradation data. Here, on the basis of a predetermined gradation reference clock, the red LED emits light in the period w (Rr + Rg + Rb) by the gradation data “Rr + Rg + Rb”, and the green LED emits light in the period w (Gr + Gg + Gb) by the gradation data “Gr + Gg + Gb”. An embodiment in which a blue LED emits light in a period w (Br + Bg + Bb) based on gradation data “Br + Bg + Bb” will be described.
[0058]
In each time chart corresponding to each LED in FIG. 5, the horizontal axis indicates the time flow, and the vertical axis indicates the magnitude of the drive current. In the present invention, as described above, when each LED emits light, the magnitude of the drive current in each LED is always constant. By the way, for example, when a drive current is supplied to each of the RGB LEDs at a predetermined ratio to emit light, and the magnitude of the drive current supplied to each LED is changed while maintaining the supply ratio of the drive current, the drive current is supplied. Although the ratio is constant, the color tone changes. This is because, as described above, when the magnitude of the drive current changes in one LED, the color tone also changes. Note that when the driving current is constant, the luminance can be changed only by changing the light emission period without changing the color tone. The present invention has been made in consideration of these, and the magnitude of the drive current supplied to each LED of each color when the LED emits light is always constant for each LED of each color, and only the length of the gradation data is determined. By taking this into consideration, the luminance can be arbitrarily controlled while keeping the color tone constant.
[0059]
As shown in FIG. 5, when attention is paid to the period w (Rr + Rg + Rb) in which the red LED emits light by the new gradation data “Rr + Rg + Rb” obtained by adding the three gradation data for the red LED, the period w (Rr + Rg + Rb) is substantially equal. Further, the light emission period w (Rr) based on the gradation data Rr, the light emission period w (Rg) based on the gradation data Rg, and the light emission period w (Rb) based on the gradation data Rb can be considered. That is, in the present invention, the driving current is made constant for each LED of each color, and only the gradation data for determining the light emission period of each LED is changed in the gradation
[0060]
Similarly, when attention is paid to the period w (Gr + Gg + Gb) in which the green LED emits light based on the gradation data “Gr + Gg + Gb” for the green LED, the period w (Gr + Gg + Gb) is substantially equal to the emission period w (Gr) and the level of the gradation data Gr. The light emission period w (Gg) based on the tone data Gg and the light emission period w (Gb) based on the gradation data Gb can be divided into consideration. When attention is paid to the period w (Br + Bg + Bb) in which the blue LED emits light based on the gradation data “Br + Bg + Bb” for the blue LED, the period w (Br + Bg + Bb) is substantially equal to the light emission period w (Br) and gradation according to the gradation data Br. The light emission period w (Bg) based on the data Bg and the light emission period w (Bb) based on the gradation data Bb can be considered. Note that the time chart shown in FIG. 5 is divided into three light emission periods for each LED for ease of explanation, and actually there is no boundary in the light emission period of each LED.
[0061]
Here, the light emission period of the red LED based on the gradation data “Rr + Rg + Rb” shown in FIG. 5, the light emission period of the green LED based on the gradation data “Gr + Gg + Gb”, and the light emission period of the blue LED based on the gradation data “Br + Bg + Bb”. When attention is paid to the above, it is preferable that the light emission period of the green LED and the light emission period of the blue LED are included in the light emission period of the red LED having the longest light emission period. That is, it is preferable that the light emission of the LED having the longest light emission period and the light emission of other LEDs overlap in time. Thereby, the occurrence of color flicker (hereinafter also referred to as “color flicker”) can be effectively reduced. In addition, although FIG. 5 demonstrated the example in which light emission of each LED was started simultaneously, each light emission can also be started by a time lag.
[0062]
In this embodiment, an example has been described in which the light emission period of the other two LEDs is included in the light emission period of the LED having the longest light emission period in order to reduce the color flicker to the maximum. Compared to the case where the light emission period of the other two LEDs is included in the light emission period of the LED having the longest period, the effect of reducing the color flicker is slightly reduced, but only the light emission period of the other one LED may be included. .
[0063]
Similarly, when the gradation data adding unit 4 does not add gradation data for each LED and each LED emits light based on each of the gradation data r, g, and b, the light emission period is similarly set. It is preferable that the light emission period of another LED for correction is included in the light emission period of the longest LED. For example, consider an example in which the gradation
[0064]
Although the double-speed display is not mentioned here, of course, double-speed display may be performed in order to reduce the flicker of the image. That is, by dividing the 1VSYNC period into a plurality of parts and displaying the same image for each divided period, it is possible to effectively reduce the flicker of the image. When the present invention is applied to the double speed display, the LED that mainly emits light and the light emission of the LED for correcting the light emission of the LED based on the gradation data related to the color that should be emitted by the LED of one color for each divided period. Is performed within the split period. Thereby, not only the flicker of the image but also the occurrence of color flicker can be effectively reduced. Furthermore, the gradation data (luminance) can be increased or decreased for each divided period in which the same image is displayed. With this configuration, the apparent gradation (gray scale) can be increased.
[0065]
In the present embodiment, the configuration in which the data supply unit 2 includes the gradation
[0066]
In the present embodiment, the communication line L2 is an upper communication line, and the communication line L1 is a lower communication line. The communication line has three or more hierarchies. You may comprise. In this case, a TA corresponding to the hierarchy is arranged. Needless to say, the number of TAs and DUs and the connection form of TAs and DUs are not limited to this. That is, as shown in FIG. 1, in the present embodiment, TA is arranged in a Z-shape and DU is arranged in a Z-shape in each TA, but the present invention is not limited to this. TAs may be arranged in a straight line, and in each TA, DUs may be arranged in a straight line in a direction different from the TA arrangement direction (for example, the TA arrangement direction and the DU arrangement direction are perpendicular to each other).
[0067]
Further, in the present embodiment, a total of three types including a first LED that emits light in the first color, a second LED that emits light in the second color, and a third LED that emits light in the third color. Although the configuration in which the LEDs are arranged in the
[0068]
In addition, here, each of the LEDs of a plurality of colors has a type of function with respect to gradation data that should originally be emitted by a type of LED. However, a driving current having a plurality of magnitudes in advance in each of the LEDs of the plurality of colors. It is also possible to set a predetermined function using and to set a plurality of functions for each magnitude of drive current. Thereby, for example, by determining each function using a relatively large driving current, it is possible to easily ensure a relatively large luminance for daytime, and at the same time determining each function using a relatively small driving current. Therefore, a relatively small luminance can be ensured without color flicker. In any case, in each of the LEDs of a plurality of colors, each LED can emit light without a change in color tone by making the magnitude of the driving current at the time of measurement the same as the magnitude of the driving current at the time of driving.
【The invention's effect】
[0069]
As described above, according to the present invention, luminance correction and color tone correction can be performed collectively. That is, generally, it is preferable that the luminance can be adjusted and the color tone is always kept constant in the light emission based on the gradation data that should originally correspond to one color LED. However, considering that there are variations in brightness and chromaticity depending on the LED, and that the color tone changes when the magnitude of the drive current is changed, the luminance can be arbitrarily adjusted while keeping the color tone constant. Is not easy.
[0070]
However, according to the LED driving system and the control method thereof of the present invention, when the LEDs are actually caused to emit light, the driving current is always set to a constant magnitude and gradation data for each LED is used. Nevertheless, it is possible to achieve both luminance correction and color correction simultaneously and efficiently.
[Brief description of the drawings]
[0071]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an LED drive system according to the present embodiment.
FIG. 2 is a schematic view focusing on a gradation data conversion unit of the LED driving system shown in FIG.
3 is a schematic view focusing on a gradation data adding unit of the LED driving system shown in FIG.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a function stored in a gradation data conversion unit of the LED drive system according to the present embodiment.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a light emission period of each LED in the present embodiment.
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a state in which a drive current is supplied to an LED.
[Explanation of symbols]
[0072]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記データ供給部は、データ制御部に接続された階調データ変換部と、該階調データ変換部と前記LEDユニットに接続された階調データ加算部とを有しており、
前記階調データ変換部は、
前記データ制御部から供給される本来前記第1のLEDで発光させるべき色に関する階調データを、第1の関数に基づいて、前記第1のLEDに対する階調データと、前記第1のLEDによる発光を補正するための第2のLEDに対する階調データとに変換して前記階調データ加算部に出力する第1の階調データ変換手段と、
前記データ制御部から供給される本来前記第2のLEDで発光させるべき色に関する階調データを、第2の関数に基づいて、前記第2のLEDに対する階調データと、前記第2のLEDによる発光を補正するための第1のLEDに対する階調データとに変換して前記階調データ加算部に出力する第2の階調データ変換手段と、を備えており、
さらに、前記階調データ変換部は、
前記第1および第2の関数を求める際に流した駆動電流とは大きさが異なる駆動電流により求められた第3の関数および第4の関数を有しており、
前記データ制御部から供給される本来前記第1のLEDで発光させるべき色に関する階調データを、前記第3の関数に基づいて、前記第1のLEDに対する階調データと、前記第1のLEDによる発光を補正するための第2のLEDに対する階調データとに変換して前記階調データ加算部に出力する第3の階調データ変換手段と、
前記データ制御部から供給される本来前記第2のLEDで発光させるべき色に関する階調データを、前記第4の関数に基づいて、前記第2のLEDに対する階調データと、前記第2のLEDによる発光を補正するための第1のLEDに対する階調データとに変換して前記階調データ加算部に出力する第4の階調データ変換手段と、を備えており、
前記階調データ加算部は、
前記データ制御部から供給される本来前記第1のLEDで発光させるべき色に関する階調データを、第1又は第3の関数に基づいて変換した、前記第1のLEDに対する階調データと、前記データ制御部から供給される本来前記第2のLEDで発光させるべき色に関する階調データを、第2又は第4の関数に基づいて変換した、前記第2のLEDによる発光を補正するための第1のLEDに対する階調データと、を加算して前記LEDユニットに出力する第1の階調データ加算手段と、
前記データ制御部から供給される本来前記第2のLEDで発光させるべき色に関する階調データを、第2又は第4の関数に基づいて変換した、前記第2のLEDに対する階調データと、前記データ制御部から供給される本来前記第1のLEDで発光させるべき色に関する階調データを、第1又は第3の関数に基づいて変換した、前記第1のLEDによる発光を補正するための第2のLEDに対する階調データと、を加算して前記LEDユニットに出力する第2の階調データ加算手段と、を備えており、
前記第1乃至第4の関数を求める際に前記第1のLED及び前記第2のLEDに流す駆動電流の大きさと、前記LEDユニットを駆動する際に前記第1のLED及び前記第2のLEDに流す駆動電流の大きさは同一であること特徴とするLED駆動システム。An LED unit in which at least a first LED that emits light in the first color and a second LED that emits light in the second color are arranged for each pixel, and the first LED and the second LED connected to the LED unit A data supply unit that supplies gradation data for determining at least the light emission period of each LED to each of the LEDs,
The data supply unit includes a gradation data conversion unit connected to a data control unit, and a gradation data addition unit connected to the gradation data conversion unit and the LED unit.
The gradation data converter is
The gradation data relating to the color that should be emitted from the first LED, which is supplied from the data control unit , is based on the first function, the gradation data for the first LED, and the first LED. a first gray-scale data conversion means for outputting the gradation data addition unit is converted into the gradation data for the second LED for correcting the light emission,
Based on the second function, the gradation data relating to the color to be emitted by the second LED, which is supplied from the data control unit , is based on the gradation data for the second LED and the second LED. emission has a, a second tone data conversion means for outputting the gradation data addition unit is converted into the gradation data for the first LED for correcting,
Further, the gradation data converter is
A third function and a fourth function obtained by a drive current having a magnitude different from that of the drive current passed when obtaining the first and second functions;
Gradation data relating to the color originally emitted from the first LED supplied from the data control unit, gradation data for the first LED based on the third function, and the first LED a third gradation data conversion means for converting the gradation data and outputs the gradation data addition unit for a second LED for correcting the emission by,
Based on the fourth function, the gradation data for the second LED, the gradation data relating to the color that should originally be emitted from the second LED, supplied from the data control unit , and the second LED and and a fourth gradation data conversion means for outputting the gradation data addition unit is converted into the gradation data for the first LED for correcting the emission by,
The gradation data adding unit
The gradation data for the first LED, which is converted from the gradation data relating to the color to be emitted by the first LED, supplied from the data control unit based on the first or third function, The gradation for correcting the light emission by the second LED, which is converted from the gradation data relating to the color to be emitted by the second LED originally supplied from the data control unit based on the second or fourth function. First gradation data adding means for adding gradation data for one LED and outputting the result to the LED unit;
The gradation data for the second LED, which is converted from the gradation data related to the color to be emitted by the second LED and supplied from the data control unit based on the second or fourth function, A gradation data for correcting the light emission by the first LED, which is obtained by converting the gradation data relating to the color to be emitted by the first LED supplied from the data control unit based on the first or third function. Second gradation data adding means for adding the gradation data for the two LEDs and outputting the result to the LED unit;
The magnitudes of drive currents that flow through the first LED and the second LED when obtaining the first to fourth functions, and the first LED and the second LED when the LED unit is driven. The LED drive system characterized in that the magnitudes of the drive currents flowing through are the same.
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