JP4342158B2 - Ｌｅｄ駆動システム - 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。
【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】
【００４７】
【式２】
【００４８】
【式３】
【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。
Claims (1)
- 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、前記ＬＥＤユニットに接続され前記第１のＬＥＤと前記第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、
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。
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