JP6679203B2

JP6679203B2 - 表示ユニット、表示装置及び表示方法

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Publication number: JP6679203B2
Application number: JP2019556513A
Authority: JP
Inventors: 正英小池; 順司助野; 山田　和彦; 和彦山田; 敏明花村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-12-01
Filing date: 2017-12-01
Publication date: 2020-04-15
Anticipated expiration: 2037-12-01
Also published as: JPWO2019106829A1; WO2019106829A1; CN111406279A; CN111406279B

Description

平面上にマトリクス状に配置したＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）のそれぞれに流れる電流の制御が可能な表示ユニット、表示ユニットを用いた表示装置、および表示ユニットの表示方法に関する。

公共施設、競技場及び建物の壁面などに設置され、案内、競技の実況及び広告などを表示する大型映像表示装置は、表示デバイスとしてＬＥＤを使用したものとＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）を使用したものがある。屋外に設置される大型映像表示装置では、太陽光に照らされた明るい環境下で視認性良く映像を表示するために、高輝度な映像表示が必要であり、これを実現するためにＬＥＤが使用される。

ＬＥＤタイプの大型映像表示装置は、平面上に多数のＬＥＤを配置することでスクリーンを構成し、各ＬＥＤの輝度を変化させることで映像を表示する。また、赤色、緑色、青色の３色のＬＥＤを使用することで、映像のカラー表示を実現している。

ＬＥＤの輝度の制御は、ＬＥＤに流れる電流の大きさを変化させることにより実施する。ＬＥＤは、電流値が０のときは消灯状態の黒色であり、流す電流が大きいほど明るく光る。電流制御のために駆動回路が使用される。駆動回路は各ＬＥＤのそれぞれに必要である。電子部品を組み合せて駆動回路を構成することも可能であるが、多数のＬＥＤの電流制御が必要なため、一般的には駆動回路を搭載したＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）が使用される。

屋外に設置される大型映像表示装置は、高所に設置されていたり、近寄りにくい場所に設置されていたりするため、作業員によるメンテナンスが難しい場合も多く、離れた場所からのメンテナンス機能の実現が求められている。

また、大型映像表示装置は、設置場所によっては一日中稼働しており、電源を落としてメンテナンスすることが難しい場合もある。メンテナンスすることが難しい場所では、稼働した状態での異常検知及び自動復旧が求められている。

表示ユニットに故障が発生した場合には、故障した表示ユニットを交換する必要があるが、大型映像表示装置の電源を一度落として再投入することで復旧する場合もある。

電源を一度落とすことで復旧可能な現象の原因としては、ＬＥＤ駆動回路のラッチアップ現象が考えられる。ラッチアップは、半導体素子がオン状態のまま制御不能になり、電流が流れ続けてしまう状態のことであり、ノイズ、静電気等により定格電圧以上の電圧が半導体素子に入力された場合に発生する。ラッチアップ状態から復旧するためには、ラッチアップ状態の半導体素子への電力供給を一旦停止し、再度供給する必要がある。

２４時間稼働していない大型映像表示装置であれば、装置の電源を落として、再度起動したときに復旧する。しかし、２４時間稼働している大型映像装置では、装置の電源を落とすのはユーザーにデメリットとなるため好ましくない。そのため、ラッチアップ等により表示異常が発生した場合には、大型映像表示装置の表示を継続したままで、表示異常が発生した表示ユニットのみ電源を一時的に落とし再投入するのが良い。

先行技術として、表示パネルを駆動する駆動回路に異常が発生した場合は、当該駆動回路に対する電力供給を遮断する技術が示されている。（特許文献１）

また、大型表示盤に表示する映像データから算出した輝度算出値と、測定した輝度値とを比較して発光デバイスの故障状態を判定する技術が示されている。（特許文献２）

特開平１１−３０５７２１号公報特開２０１１−２０９６３７号公報

特許文献１に記載の駆動装置では、駆動回路に異常が発生した場合に、当該駆動回路に対する電力供給を、遮断部（ヒューズ）を用いて遮断しているため、駆動回路に電力供給を再開して復旧させることができない。

特許文献２に記載の画像表示装置の制御方法では、全ての発光デバイスの輝度を測定し、映像データから算出した輝度算出値と測定輝度値を比較することにより異常を検知するため、輝度を測定するための輝度測定装置が必要となる。

本発明に係る表示ユニットは、映像データを受信する映像受信手段と、前記映像データに基づく映像を発光によって表示する、平面上にマトリクス状に配置された複数の発光素子からなる発光素子部と、前記映像データに基づき、前記各発光素子の輝度を制御するための輝度制御信号を生成する表示制御手段と、前記輝度制御信号に基づき、前記各発光素子を駆動する駆動手段と、前記映像データの黒画像判定を行う黒画像判定手段と、電源から前記発光素子部へと流れる電流の電流値Ｉの検出を行う電流検出手段と、前記黒画像判定手段によって前記映像データが黒画像と判定された場合に、前記電流検出手段によって検出される、前記黒画像を表示している期間に流れる電流の電流値Ｉ_Ｂに基づき、前記発光素子部の表示異常を検出する表示異常検出手段と、前記表示異常検出手段が表示異常を検出しなかった場合は、前記駆動手段への電力供給を継続し、表示異常を検出した場合は、前記駆動手段への電力供給を一定時間停止した後に再開する電源制御手段と、を備える。

本発明に係る表示装置は、表示ユニットをマトリクス状に複数個配置した表示パネルと、前記各表示ユニットへ電力を供給するための電源ユニットと、前記電源ユニットから前記各表示ユニットへの電力供給を制御する表示ユニット制御手段と、を備える。

本発明に係る表示方法は、映像データを受信するステップと、前記映像データに基づき、発光素子部の平面上にマトリクス状に配置された複数の発光素子に対して、前記各発光素子の輝度を制御するための輝度制御信号を生成するステップと、前記輝度制御信号に基づき、駆動手段によって前記各発光素子を駆動するステップと、前記発光素子部へと流れる電流値を検出するステップと、前記映像データの黒画像判定を行うステップと、前記映像データが黒画像と判定された場合に前記発光素子部へと流れる電流の電流値Ｉ_Ｂと異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１とを比較するステップと、前記電流値Ｉ_Ｂが前記異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１以上の場合に、電源制御手段による駆動手段への電力供給を一定時間停止するステップと、前記一定時間の経過後に、前記電源制御手段による前記駆動手段への電力供給を再開するステップと、を備える。

本発明に係る表示ユニットによれば、表示異常検出部により表示異常を検出することが可能であり、さらに表示異常を検出した場合に、電源制御回路により駆動回路への電力供給を制御して表示異常からの復旧を図ることが可能となる。

本発明に係る表示装置によれば、表示ユニットに表示異常が発生した場合、表示異常が発生している表示ユニットのみの電源を停止し再投入するため、多数の表示ユニットから構成される表示装置の全体の電源を停止する必要がなく、表示異常が発生していない表示ユニットは表示動作を継続することができる。

本発明に係る表示方法によれば、表示異常検出部により表示異常を検出することが可能であり、さらに表示異常を検出した場合に、電源制御回路により駆動回路への電力供給を制御して表示異常からの復旧を図ることが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る表示ユニットの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係る表示ユニットにおけるＬＥＤの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係る表示ユニットの外観を示す図である。本発明の実施の形態１に係る表示ユニットにおける変調方式の１種であるＰＷＭの説明図である。本発明の実施の形態１に係る表示ユニットにおける電流検出部の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係る表示ユニットにおける電流検出部の処理を説明する図である。本発明の実施の形態１に係る表示ユニットにおける電流検出によるＬＥＤの異常検出の説明の図である。本発明の実施の形態１に係る表示ユニットにおける表示異常検出部の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係る表示ユニットにおける表示異常検出時の駆動回路への電力供給ＯＦＦ制御のタイミング図である。本発明の実施の形態１に係る表示ユニットにおける表示異常検出の制御フロー図である。本発明の実施の形態１に係る表示装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態２に係る表示ユニットの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態２に係る表示ユニットにおける電流検出部の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態２に係る表示ユニットにおける電流検出部の平均化処理を説明する図である。本発明の実施の形態２に係る表示ユニットにおける駆動回路でのノイズ的な電流変動を示す図である。本発明の実施の形態３に係る表示ユニットの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態４に係る表示ユニットの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態５に係る表示装置の構成を示すブロック図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る表示ユニット１００の構成を概略的に示すブロック構成図である。表示ユニット１００は、例えば、公共施設、競技場及び建物の壁面などに、各種案内、競技の実況中継映像及び広告映像などの映像を表示する装置であり、映像を表示するスクリーンを構成する基本単位となるユニットである。表示ユニット１００は、平面上に２０００個程度のＬＥＤを配置したユニットであり、さらに多数の表示ユニット１００を２次元のマトリクス状に敷き詰めることで、１つのスクリーンを構成している。表示ユニット１００は、映像データに応じて、表示ユニット１００上の各ＬＥＤの輝度を制御することで映像を表示する。

図１に示すように、表示ユニット１００は、映像受信回路１０１と、表示制御回路１０２と、駆動回路１０３と、平面上にマトリクス状に配置された複数のＬＥＤ１１４（発光素子）で構成された発光素子部１０４と、電流検出部１０５と、黒画像判定回路１０６と、表示異常検出部１０７と、電源制御回路１０８とを備える。

映像受信回路１０１は、表示ユニット１００によって表示する映像データを外部から受信し、映像データを表示制御回路１０２と、黒画像判定回路１０６へ出力する。

表示制御回路１０２は、映像受信回路１０１が出力した映像データに基づき、発光素子部１０４を構成する各ＬＥＤ１１４の輝度を個別に制御するための輝度制御信号を生成して、表示制御を行う。

駆動回路１０３は、表示制御回路１０２によって生成された輝度制御信号に基づき、発光素子部１０４を構成する各ＬＥＤ１１４を駆動させる。

ＬＥＤ１１４は、映像データに基づく映像を発光することで表示する。

図２は、上述のＬＥＤ１１４の構成を示す図である。図２は、１つのＬＥＤ１１４に３つのＬＥＤ発光源１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃを含んでいる構成を示している。１つのＬＥＤ１１４に含まれるＬＥＤ発光源１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃは、ＬＥＤ発光源１１４ａが赤色を発光、ＬＥＤ発光源１１４ｂが緑色を発光、ＬＥＤ発光源１１４ｃが青色をそれぞれ発光する。３つのＬＥＤ発光源１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃそれぞれの輝度を変えることによって、様々な色を発色し、カラー映像を表示することが可能となる。なお、図２では、３つのＬＥＤ発光源１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃを含むＬＥＤ１１４を複数配置する構成を示したが、ＬＥＤ１１４が含むＬＥＤ発光源の数は３つに限るものではない。また、表示ユニット１００に３色が発光可能なＬＥＤ１１４の代わりとして、赤色，緑色，青色にそれぞれ個別に発光するＬＥＤを平面上にマトリクス状に配置してもよい。

図３は、実施の形態１に係る表示ユニット１００の外観を示す図である。表示ユニット１００は、映像を表示するためのＬＥＤ１１４を、平面上にマトリクス状に配置している。例えば、ＬＥＤ１１４は、表示ユニット１００上の水平方向に３０個、垂直方向に２０個配置される。

電流検出部１０５は、各ＬＥＤ１１４へ供給される電力の電流検出を行う。

黒画像判定回路１０６は、映像受信回路１０１が出力した映像データが黒画像であるか否かを判定する。

表示異常検出部１０７は、黒画像判定回路１０６によって映像データが黒画像と判定された場合の、電流検出部１０５によって検出された電流値に基づき、映像の表示異常を検出する。

電源制御回路１０８は、表示異常検出部１０７による表示異常の検出に応じて、駆動回路１０３への電力供給を行う。

以下、表示ユニット１００の詳細な動作について説明する。

映像受信回路１０１は、表示ユニット１００において表示する映像データを端子１１２から受信し、表示制御回路１０２へと出力する。表示ユニット１００に例えば横３０個、縦２０個のＬＥＤ１１４が配置されている場合、この６００個のＬＥＤ１１４に表示する映像データを受信する。各ＬＥＤ１１４にＬＥＤ発光源が３つ含まれている場合、１８００個分のＬＥＤ発光源に表示する映像データを受信する。この場合、映像データには、１８００個分のＬＥＤ発光源を発光する際のそれぞれの輝度の情報が含まれている。映像データは、例えば、ＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）またはＬＶＤＳ（ＬｏｗＶｏｌｔａｇｅＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＳｉｇｎａｌｉｎｇ）の電気信号として送られてきたものを受信し、ＣＭＯＳの電気信号として出力する。以下、制御対象をＬＥＤ１１４単位として説明するが、ここでＬＥＤ１１４の制御とは、ＬＥＤ１１４を構成するＬＥＤ発光源を個々に制御することを意味する。

表示制御回路１０２は、映像受信回路１０１から出力された映像データに応じて、表示制御を行う。表示制御回路１０２は、映像データに含まれる発光に関する情報にしたがって、各ＬＥＤ１１４の輝度を制御することで、映像表示を行う。表示制御回路１０２は、各ＬＥＤ１１４の輝度を制御するために、各ＬＥＤ１１４に対応した輝度制御信号を生成する。輝度の制御は、例えば、ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）により行う。図４は、実施の形態１に係る表示ユニット１００における変調方式の１種であるＰＷＭの説明図である。ＰＷＭは、図４に示すように信号のＯＮ、ＯＦＦの幅により出力を制御する方式であり、一番明るく発光する際には常時ＯＮ、発光しないときには常時ＯＦＦとする。常時ＯＦＦの状態から、ＯＮの期間を増やすにつれて、より明るく発光されるようになる。

駆動回路１０３は、表示制御回路１０２によって生成された輝度制御信号に基づき各ＬＥＤ１１４を駆動させる。駆動回路１０３は、表示制御回路１０２が出力した輝度制御信号を受信し、輝度制御信号に基づき電流をＬＥＤ１１４に流すことで発光制御を行う。

表示制御回路１０２がＰＷＭによって輝度を制御する場合、駆動回路１０３は、例えば、固定電流値のＯＮ、ＯＦＦが可能な電流駆動回路とする。輝度制御信号がＯＮ状態を示しているとき、駆動回路１０３はＬＥＤ１１４に対して予め決められた電流値の大きさの電流を流して、輝度制御信号がＯＦＦ状態を示しているとき、駆動回路１０３はＬＥＤ１１４に対して流す電流の大きさを０とすることによって、駆動回路１０３はＬＥＤ１１４を発光制御する。輝度制御信号がＯＮ状態を示しているときに流す電流の電流値は、ＬＥＤ１１４を最も明るく発光させるときの電流値とする。

発光素子部１０４は、駆動回路１０３による発光制御に応じて、発光し映像を表示する。発光素子部１０４は、平面上にマトリクス状に配置された複数のＬＥＤ１１４で構成されている。表示制御回路１０２がＰＷＭにより輝度を制御する場合、発光素子部１０４は、駆動回路１０３が発光素子部１０４に対して予め決められた電流値の大きさの電流を流している場合に点灯している状態となる。また、発光素子部１０４は、駆動回路１０３が発光素子部１０４に対して流す電流の大きさが０の場合に消灯状態となる。発光素子部１０４は、点灯状態と消灯状態の時間的な割合により輝度が決まる。

電流検出部１０５は、各ＬＥＤ１１４へ供給される電力の電流検出を行う。図５は、表示ユニット１００における電流検出部１０５の構成の一例を示したブロック図である。図５に示すように、電流検出部１０５は、電流電圧変換部５０１と、第１の増幅部５０２と、電圧制限部５０３と、第２の増幅部５０４と、アナログデジタル変換部５０５とを備える。

電流電圧変換部５０１は、電源から流れる電流の電流値を電圧値に変換する。電流電圧変換部５０１は、１０ミリオーム程度の値の小さい抵抗器により実現される。なお、電流の大きさを検出するための抵抗は、シャント抵抗器と呼ばれる。図５において、端子５０６から供給された電力は、電流電圧変換部５０１を通り、端子５０７から出力されて、表示ユニット１００の各部へ供給される。また、電流電圧変換部５０１から、得られた電圧値が第１の増幅部５０２へと出力される。シャント抵抗器の抵抗値をＲ、電流の大きさをＩとすると、電流電圧変換部５０１からは、電圧値（Ｉ×Ｒ）が出力される。

第１の増幅部５０２は、電流電圧変換部５０１が出力した電圧を増幅して増幅電圧値Ｖ_Ａを算出して、電圧制限部５０３へと出力する。第１の増幅部５０２は、例えばオペアンプにより実現する。

電圧制限部５０３は、第１の増幅部５０２が出力した増幅電圧値Ｖ_Ａに対し、予め決められた閾値電圧Ｖ_ＴＨ以上の電圧をカットして制限電圧Ｖ_Ｒを算出して、第２の増幅部５０４へと出力する。閾値電圧Ｖ_ＴＨ以上の電圧をカットして制限電圧Ｖ_Ｒを算出する理由は、黒画像時の表示異常の判定に不要な範囲の電圧をカットし、表示異常の判定の精度を向上させるためである。電圧制限部５０３は、例えば、ダイオードとオペアンプにより実現する。予め決められた閾値電圧Ｖ_ＴＨは、例えば１つのＬＥＤ１１４が最も明るく発光したときに流れる電流値である２０（ｍＡ）に対応する電圧値とする。

第２の増幅部５０４は、電圧制限部５０３が算出した制限電圧Ｖ_Ｒを増幅して増幅制限電圧値Ｖ_ＲＡを算出して、アナログデジタル変換部５０５へと出力する。第２の増幅部５０４は、例えばオペアンプにより実現する。

アナログデジタル変換部５０５は、第２の増幅部５０４が出力した増幅制限電圧値Ｖ_ＲＡをアナログ値からデジタル値に変換するとともに、電圧値を電流値へと変換して、電流値Ｉを算出して、端子５０８へと出力する。アナログデジタル変換部５０５は、例えば、Ａ／Ｄコンバータ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌコンバータ）により実現する。

電流検出部１０５は、アナログデジタル変換部５０５から出力された電流値Ｉを電流検出結果として端子５０８から出力する。

電流検出部１０５における電圧値をＰ１、増幅電圧値Ｖ_ＡをＰ２、制限電圧Ｖ_ＲをＰ３、増幅制限電圧値Ｖ_ＲＡをＰ４として、それぞれの電圧値の関係を図６に示す。丸で示された電圧値の関係は、第１の増幅部５０２から出力された電圧Ｐ２が閾値電圧Ｖ_ＴＨを越えている場合であり、三角で示された電圧値の関係は、第１の増幅部５０２から出力された電圧Ｐ２が閾値電圧Ｖ_ＴＨを越えていない場合である。例えば、閾値電圧Ｖ_ＴＨを２０（ｍＡ）×抵抗値Ｒとすると、丸及び三角で示された電圧値の関係のどちらの場合においても、第４の電圧値を得ることで、０〜２０（ｍＡ）程度の範囲の電流の大きさを検知することが可能となる。なお、電流検出部１０５において、アナログデジタル変換部５０５の精度が高い場合には、電圧制限部５０３及び第２の増幅部５０４を備えない構成とすることも可能である。この場合、部品点数の削減できるため、より低コスト化を図ることが可能である。

表示ユニット１００に１８００個のＬＥＤ発光源が配置されている場合において、１つのＬＥＤ発光源が最も明るく発光したときに流れる電流値を２０（ｍＡ）とすると、表示ユニット１００の全てのＬＥＤ発光源が点灯した場合は、電源から２０（ｍＡ）×１８００＝３６０００（ｍＡ）＝３６（Ａ）程度の電流が流れる。これに対し、ＬＥＤ発光源が１個のみ点灯するときの電流は２０（ｍＡ）となる。

図７は、実施の形態１の表示ユニット１００におけるＬＥＤ１１４の表示異常検出の説明図である。図７（ａ）に示すように、全てのＬＥＤ１１４が点灯して最大３６Ａ程度の電流が流れている場合に、時間ｔで１個のＬＥＤ１１４の中の１つのＬＥＤ発光源に異常が発生して１個のみ常時消灯となる場合は、３６Ａ程度の電流値に対し２０（ｍＡ）の変動を検出する必要があり、表示異常検出は難しい。
一方、表示ユニット１００の全てのＬＥＤ１１４が消灯してほぼ電流が流れていない場合に、時間ｔで１個のＬＥＤ１１４の中の１つのＬＥＤ発光源に異常が発生して１つのＬＥＤ発光源のみ常時点灯となる場合は、図７（ｂ）に示すように０〜２０（ｍＡ）程度の範囲の電流を測定できれば良いため、表示異常検出が容易となる。
本発明では、表示ユニット１００の全てのＬＥＤ１１４が消灯してほぼ電流が流れていない場合に、時間ｔで１個のＬＥＤ１１４の中の１つのＬＥＤ発光源に異常が発生して１つのＬＥＤ発光源のみ常時点灯をしている場合の表示異常の検出を可能とする。以下に表示異常検出方法の詳細を示す。

黒画像判定回路１０６は、映像受信回路１０１において受信され出力された映像データが、黒画像であるかどうかを判定し、黒画像判定結果を出力する。ここで黒画像とは、表示ユニット１００の全てのＬＥＤ１１４が消灯しているか、または、それに近い状態のことである。黒画像判定回路１０６は、受信された映像データにおいて、全てのＬＥＤ１１４に対する輝度制御信号の値が予め決められた閾値以下になっている場合に黒画像と判定する。黒画像判定回路１０６は、例えば、受信された映像データにおいて、全てのＬＥＤ１１４に対する輝度制御信号の値が全てＯＦＦ状態の場合に黒画像と判定する。

映像データが黒画像判定回路１０６によって黒画像と判定された際に、電源から各ＬＥＤ１１４へと流れる電流値をＩ_Ｂとする場合、表示異常検出部１０７は、電流値Ｉ_Ｂにより映像の表示異常検出を行う。表示異常検出部１０７の構成の一例を図８に示す。図８の構成において、表示異常検出部１０７は、平均値算出部８０１と、標準偏差算出部８０２と、閾値電流算出部８０３と、閾値電流記憶部８０４と、表示異常判定部８０５とを備える。表示異常検出部１０７は、例えば、ＣＰＵ、マイコン等を使用して実現することが可能である。

平均値算出部８０１は、端子８０８から入力される黒画像判定回路１０６の判定が黒画像を示している場合に、端子８０６から入力される黒画像判定回路１０６の判定が黒画像を示している期間に流れる電流である電流値Ｉ_Ｂの電流平均値を算出し、電流値Ｉ_Ｂの平均を閾値電流算出部８０３へと出力する。電流値Ｉ_Ｂの電流平均値をＩ_ＭＮ１とする。

標準偏差算出部８０２は、端子８０８から入力される黒画像判定回路１０６の判定が黒画像を示している場合に、端子８０６から入力される電流値Ｉ_Ｂの標準偏差を算出し、電流値Ｉ_Ｂの標準偏差を閾値電流算出部８０３へと出力する。電流値Ｉ_Ｂの標準偏差をＩ_ＳＤ１とする。

閾値電流算出部８０３は、平均値算出部８０１が出力する電流平均値Ｉ_ＭＮ１と、標準偏差算出部８０２が出力する標準偏差Ｉ_ＳＤ１から、異常判定閾値電流を求めて閾値電流記憶部８０４へと出力する。異常判定閾値電流をＩ_ＴＨ１とすると、異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１は、以下の式（１）により求める。
Ｉ_ＴＨ１＝Ｉ_ＭＮ１＋（Ｉ_ＳＤ１×３）・・・（１）
式（１）により、端子８０８から入力される黒画像判定回路１０６の判定が黒画像を示している場合の電流値Ｉ_Ｂが、黒画像時の正常な電流値の分布の範囲内に入っているかを判定するための閾値電流を得ることが可能となる。

閾値電流記憶部８０４は、閾値電流算出部８０３が出力する異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１を記憶する。なお、異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１の算出は、端子８０７から閾値電流更新指示があったときに実行される。端子８０７からの閾値電流更新指示として、例えば、大型映像表示装置の設置の際に試験用の映像を表示し、試験が終了した段階で１度だけ指示を出すことで、異常が発生していない状態での黒画像表示時の電流値から、異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１を求めて記憶することが可能となる。また、端子８０７からの閾値電流更新指示は、気温の変化等の環境変化に伴い行うことが好ましい。なお、大型映像表示装置の設置前の閾値電流記憶部８０４の初期値は、初期値であることが分かるように、例えば−１（Ａ）としておく。

表示異常判定部８０５は、端子８０８から入力される黒画像判定回路１０６の判定が黒画像を示している場合に、閾値電流記憶部８０４が記憶している異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１と端子８０６から入力される電流値Ｉ_Ｂとを比較する。電流値Ｉ_Ｂが異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１以上の場合は、表示異常が発生したと検出するため、表示異常有りとして端子８０９へと出力する。電流値Ｉ_Ｂが異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１未満の場合は、表示異常の発生は検出されないため、表示異常無しとして端子８０９へと出力する。ただし、閾値電流記憶部８０４で記憶している異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１が初期値の場合は比較を行わず、表示異常検出結果を表示異常無しとして出力する。閾値電流記憶部８０４が記憶している異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１と、端子８０６から入力される電流値Ｉ_Ｂとの比較により、表示異常検出部１０７は表示異常を検出することが可能となる。また、単純な比較のみで表示異常を判定するため、容易に実現することが可能である。

電源制御回路１０８は、表示異常検出部１０７による表示異常の検出に応じて、駆動回路１０３への電力供給を行う。表示異常検出部１０７が表示異常を検出しない場合、電源制御回路１０８は表示ユニット１００の駆動回路１０３へ電力の供給を継続する。表示異常検出部１０７が表示異常を検出する場合は、電源制御回路１０８は表示ユニット１００の駆動回路１０３へ電力供給を一定時間停止する。電力供給を停止する時間は、使用する発光素子によって異なるが、例えば１秒程度のオーダーの長さであり、ＬＥＤ１１４への電力供給が完全に停止する長さである。一定時間が経過した後、電源制御回路１０８は、表示ユニット１００の駆動回路１０３への電力供給を再開する。したがって、ラッチアップ現象により表示異常が発生した場合、表示ユニット１００の駆動回路１０３への電力供給を停止して、一定時間が経過した後、表示ユニット１００の駆動回路１０３への電力供給を再開することによって、ラッチアップ現象に起因する表示異常からの復旧を図ることが可能となる。

実施の形態１に係る表示ユニット１００における、黒画像表示時の表示異常検出と、表示異常検出時の駆動回路１０３への電源供給を停止する制御のタイミング図を図９に示す。端子８０８から入力される黒画像判定回路１０６の判定が黒画像を示している区間は、Ｂ１〜Ｂ２、Ｂ３〜Ｂ４であり、異常判定閾値電流がＩ_ＴＨ１である場合、Ｂ１〜Ｂ２の区間では電流値が異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１未満であるため、表示異常は検出されない。これに対して、Ｂ３〜Ｂ４の区間では電流値が異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１以上であるため、表示異常が検出される。

実施の形態１に係る表示ユニット１００の表示異常検出方法について、図１０に示す制御フロー図を用いて説明する。

表示装置１の電源がＯＮとなると、ステップＳ１では、電流検出部１０５によって、発光素子部１０４に流れる電流の電流値が検出される。

ステップＳ２では、黒画像判定回路１０６によって、ステップＳ１において電流を検出した際の映像データが黒画像であるか否かを判定する。映像データが黒画像と判定された場合は、ステップＳ３へと進み、映像データが黒画像ではないと判定された場合は、ステップＳ１へと進む。

ステップＳ３では、表示異常検出部１０７によって、黒画像判定回路１０６によって映像データが黒画像と判定された場合に、電流検出部１０５によって検出された発光素子部へと流れる電流の電流値Ｉ_Ｂが異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１以上であるか比較する。電流値Ｉ_Ｂが異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１以上であった場合はステップＳ４へと進み、電流値Ｉ_Ｂが異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１未満の場合はステップＳ１へと進む。

ステップＳ４では、電源制御回路１０８によって、駆動回路１０３への電力供給を停止する。

ステップＳ５では、一定時間が経過するまで、電源制御回路１０８による駆動回路１０３への電力供給の停止を継続する。

ステップＳ６では、電源制御回路１０８による駆動回路１０３への電力供給を停止して一定時間経過した後に、電源制御回路１０８によって駆動回路１０３への電力供給を再開する。

ステップＳ６の処理後、ステップＳ１へ進む。

図１１は、実施の形態１に係る表示装置１の構成を示すブロック図である。図１１に示すように、表示ユニット１００を２次元マトリクス状に複数並べて表示パネル１１を構成する。表示装置１は、各表示ユニット１００へ電力を供給するための電源ユニット１２に接続されており、各表示ユニット１００への電力供給は、表示ユニット制御回路１３によって制御されている。

実施の形態１に係る表示ユニット１００は、表示異常検出部１０７により表示異常を検出することが可能であり、さらに表示異常を検出した場合に、表示異常が発生した表示ユニット１００の電源を落とすことなしに、駆動回路１０３の電源のみ落として再投入することで、復旧を図ることが可能である。

図１１に示された表示装置１において、表示ユニット１００に表示異常が発生した場合、表示異常が発生している表示ユニット１００のみの電源を停止し再投入するため、多数の表示ユニット１００から構成される表示装置１の全体の電源を停止する必要がなく、表示異常が発生していない表示ユニット１００は表示動作を継続することができる。

また、電流検出部１０５を使用して表示異常を検出するため、発光デバイスの輝度を測定する輝度測定装置が不要になるという効果が得られる。さらに、表示ユニット１００全体の電流を検出して表示異常を検出するため、各ＬＥＤ１１４に流れる電流の電流値を検出する場合、すなはち、各駆動回路１０３に流れる電流の電流値を個々に検出する場合に比べて、電流検出部１０５の数を減らすことが可能となり、装置の低コスト化を実現できる。

実施の形態１に係る表示ユニット１００によれば、表示異常検出部１０７により表示異常を検出することが可能であり、さらに表示異常を検出した場合に、電源制御回路１０８により駆動回路１０３への電力供給を制御して表示異常からの復旧を図ることが可能となる。

実施の形態２．
実施の形態２に係る表示ユニット２００は、黒画像判定回路１０６が出力する黒画像判定結果を表示異常検出部１０７だけでなく電流検出部２０１にも入力する構成である。実施の形態２に係る表示ユニット２００の構成を図１２に示す。なお、実施の形態１と同一または対応する構成及び動作については、その説明を省略し、実施の形態１と構成及び動作の異なる部分のみを説明する。

図１３は、実施の形態２に係る表示ユニット２００における電流検出部２０１の構成を示すブロック図である。図１３に示すように、電流検出部２０１は、図５に示した電流検出部１０５に平均化部５０９および端子５１０を追加した構成である。端子５１０からは、黒画像判定回路１０６が出力する黒画像判定結果が入力される。

平均化部５０９は、端子５１０から入力される黒画像判定結果が黒画像であることを示しているとき、アナログデジタル変換部５０５が出力する電流値Ｉ_Ｂの電流平均値を算出して、電流検出結果の電流平均値Ｉ_ＢＭＮとして端子５０８へと出力する。

電流検出部２０１は、平均化部５０９が出力する電流検出結果の電流平均値Ｉ_ＢＭＮを端子５０８から出力する。

実施の形態２に係る表示ユニット２００における表示異常検出部１０７は、電流平均値Ｉ_ＢＭＮと、実施の形態１に記載の方法によって算出された異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１とを比較することによって表示異常を検出する。

平均化部５０９の動作を図１４のタイミング図を用いて説明する。図１４は、タイミングの一例を示した図である。図１４に示すように、平均値算出周期Ｔ１の間で黒画像となっている区間ａ、区間ｂ、区間ｃの範囲を対象として電流値Ｉ_Ｂの電流平均値を求めて、平均化処理を行った電流検出結果の電流平均値Ｉ_ＢＭＮを端子５０８へと出力する。その後、次の平均値算出周期Ｔ１の間で黒画像になっている区間ｄ、区間ｅの範囲を対象として電流値Ｉ_Ｂの電流平均値を求めて、平均化処理を行った電流検出結果の電流平均値Ｉ_ＢＭＮを端子５０８へと出力する。つまり、平均化部５０９は、平均値算出周期Ｔ１の間で黒画像となっている区間を対象として電流値Ｉ_Ｂの電流平均値を求めて、平均化処理を行った電流検出結果の電流平均値Ｉ_ＢＭＮを端子５０８へと出力する。したがって、黒画像が継続しない場合でも精度良く表示異常を検出することが可能となる。なお、平均値算出周期Ｔ１は任意の時間で設定することができる。平均値算出周期Ｔ１は、長く設定することでノイズによる影響をさらに軽減することが可能となるが、長すぎると表示異常を継続させてしまうため、数十秒から数十分の間で設定することが望ましい。

実施の形態２に係る表示ユニット２００では、駆動回路が１８００個程度搭載されるため、ノイズ的な電流変動が蓄積する可能性がある。したがって、駆動回路１０３では、ノイズ的な電流変動が発生する可能性がある。図１５は、実施の形態２に係る表示ユニット２００における駆動回路１０３でのノイズ的な電流変動を示す図であり、図１４の平均値算出周期Ｔ１の間での黒画像となっている区間の電流変動を示している。図１５のＱは、駆動回路１０３でのノイズ的な電流変動を示している。黒画像状態での駆動回路１０３のノイズ的な電流変動による電流検出結果への影響を抑えるために、電流検出部２０１の平均化部５０９によって、黒画像となっている区間を対象として、電流値Ｉ_Ｂの平均化処理を実行する。平均化処理によって、電流変動の影響を軽減することが可能となる。平均化部５０９は、例えばＣＰＵ、マイコン等を使用して実現することが可能である。

実施の形態２に係る表示ユニット２００では、端子５１０から入力される黒画像判定結果が黒画像であることを示している場合に、電流検出部２０１によって平均化処理を行った電流検出結果を端子５０８から出力することができるため、ノイズ的な電流変動による電流検出への影響を抑えることができ、正確な異常状態検出を行うことができる。

実施の形態３．
実施の形態３に係る表示ユニット３００は、実施の形態１に係る表示ユニット１００に、黒画像切り換え回路３０１を追加した構成である。表示ユニット３００の構成を図１６に示す。なお、実施の形態１、２と同一または対応する構成及び動作については、その説明を省略し、実施の形態１、２と構成及び動作の異なる部分のみを説明する。

黒画像切り換え回路３０１は、端子３０２から入力される黒画像切り替え指示により、黒画像に指示された期間、映像受信回路１０１が出力した映像データの代わりに黒画像表示に相当する黒画像データを表示制御回路１０２及び黒画像判定回路１０６へと出力する。黒画像切り替え指示が入力されていない場合は、映像受信回路１０１が出力した映像データを表示制御回路１０２及び黒画像判定回路１０６へと出力する。

端子３０２から入力される黒画像切り替え指示は、表示切り替え等によって表示パネル１１に表示する画像の全面が黒画像表示となる際に行われる。

実施の形態３に係る表示ユニット３００では、表示切り替え等によって表示装置１に表示する画像の全面が黒画像表示となる際に明示的に黒画像を表示するため、表示画像に違和感を与えることなく、表示ユニット３００の表示異常によって流れる電流値をより正確に検出することができ、表示異常検出部１０７での異常判定閾値電流を求める処理を効率良く行うことが可能となる。したがって、表示装置１の各表示ユニット３００の表示異常検出の異常判断をより正確に効率よく行うことができる。

実施の形態４．
実施の形態４に係る表示ユニット４００は、実施の形態３に係る表示ユニット３００の黒画像切り換え回路３０１への黒画像切り替え指示が黒画像判定回路１０６から入力される構成である。実施の形態４に係る表示ユニット４００の構成を図１７に示す。なお、実施の形態１、２、３と同一または対応する構成及び動作については、その説明を省略し、実施の形態１、２、３と構成及び動作の異なる部分のみを説明する。

図１７は、実施の形態４に係る表示ユニット４００の構成を示した図である。黒画像面切り替え回路４０１は、黒画像判定回路１０６による判定結果が黒画像を示している場合、映像受信回路１０１が出力した映像データの代わりに黒画像表示に相当する黒画像データを表示制御回路１０２へと出力する。

実施の形態３では、表示切り替え等によって表示装置１に表示する画像の全面が黒画像表示となる際に、黒画像を明示的に表示して表示異常を検出していたが、実施の形態４に係る表示ユニット４００では、黒画像判定回路１０６が黒画像の判定を行った際に、黒画像を明示的に表示して表示異常を検出する。また、タイマー等によって、例えば一日の数時間のみ黒画像面切り替え回路４０１を動作させる構成としてもよい。

実施の形態４に係る表示ユニット４００では、表示ユニット毎の黒画像判定に基づいて黒画像を明示的に表示するため、表示装置１の全体の表示が黒画像でない場合においても、実施の形態３と同様の効果を奏する。

実施の形態５．
実施の形態５に係る表示装置２は、実施の形態３に記載の表示ユニット３００を平面上にマトリクス状に配置した構成である。実施の形態５に係る表示装置２の構成を図１８に示す。図１８に示すように、実施の形態５に係る表示装置２では、表示ユニット３００を平面上にマトリクス状に配置して、表示パネル２１を構成している。なお、実施の形態１、２、３、４と同一または対応する構成及び動作については、その説明を省略し、実施の形態１、２、３、４と構成及び動作の異なる部分のみを説明する。

実施の形態５に係る表示装置２では、一定の期間毎に、表示ユニット制御回路１３から、各表示ユニット３００に対して順次黒画像切り替え指示を出力して、映像受信回路１０１が出力した映像データの代わりに黒画像表示に相当する黒画像データを表示させる。なお、黒画像切り替え指示を入力する一定の期間は、表示装置５の設置場所等に応じて決定することができる。

各表示ユニット３００に対して順次黒画像切り替え指示を出力するタイミングは、表示装置５の設置場所等に応じて決定することができる。

実施の形態５に係る表示装置２では、一定の期間毎に、各表示ユニット３００に対して順次黒画像切り替え指示を出力するため、映像受信回路１０１が出力した映像データの代わりに、黒画像表示に相当する黒画像データを表示させることができ、黒画像表示が長時間発生しない場合においても、異常表示を検出することができる。また、表示装置２の設置状況に応じて各表示ユニット３００への黒画像切り替え指示の出力タイミングを決定することができるため、表示画像に与える違和感を最小限に抑えることができる。

以上、実施の形態１から５では、発光素子部１０４を構成する発光素子について、ＬＥＤを一例として説明したが、他の発光素子、例えば、有機ＥＬ素子等でも良い。
なお、本発明は、実施の形態１から５で説明した形状に限定されるものでなく、発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせることや、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１、２表示装置
１１、２１表示パネル
１２電源ユニット、１３表示ユニット制御回路
１００、２００、３００、４００表示ユニット
１０１映像受信回路、１０２表示制御回路、１０３駆動回路、１０４発光素子部１０５電流検出部、１０６黒画像判定回路１０７表示異常検出部
１０８電源制御回路、１１０〜１１２端子、１１４ＬＥＤ
１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃＬＥＤ発光源
２０１電流検出部
３０１黒画像面切り替え回路
４０１黒画像面切り替え回路
５０１電流電圧変換部、５０２第１の増幅部、５０３電圧制限部
５０４第２の増幅部、５０５アナログデジタル変換部、５０６〜５０８端子
５０９平均化部、５１０端子
８０１平均値算出部、８０２標準偏差算出部、８０３閾値電流算出部
８０４閾値電流記憶部、８０５表示異常判定部、８０６〜８０９端子

Claims

映像データを受信する映像受信手段と、
前記映像データに基づく映像を発光によって表示する、平面上にマトリクス状に配置された複数の発光素子からなる発光素子部と、
前記映像データに基づき、前記各発光素子の輝度を制御するための輝度制御信号を生成する表示制御手段と、
前記輝度制御信号に基づき、前記各発光素子を駆動する駆動手段と、
前記映像データの黒画像判定を行う黒画像判定手段と、
電源から前記発光素子部へと流れる電流の電流値Ｉの検出を行う電流検出手段と、
前記黒画像判定手段によって前記映像データが黒画像と判定された場合に、前記電流検出手段によって検出される、前記黒画像を表示している期間に流れる電流の電流値Ｉ_Ｂに基づき、前記発光素子部の表示異常を検出する表示異常検出手段と、
前記表示異常検出手段が表示異常を検出しなかった場合は、前記駆動手段への電力供給を継続し、表示異常を検出した場合は、前記駆動手段への電力供給を一定時間停止した後に再開する電源制御手段と、
を備える表示ユニット。
前記表示異常検出手段は、
前記表示異常の判定基準となる異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１を記憶する閾値電流記憶手段と、
前記電流値Ｉ_Ｂと前記異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１とを比較し、前記電流値Ｉ_Ｂが前記異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１以上となる場合に、表示異常が発生したと判定する表示異常判定手段と、
を備える請求項１に記載の表示ユニット。
前記表示異常検出手段は、
外部から前記異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１の変更指示が入力された場合に、
前記電流値Ｉ_Ｂを前記黒画像を表示している期間内で平均した電流平均値Ｉ_ＭＮ１として算出する平均値算出手段と、
前記黒画像を表示している期間内の前記電流値Ｉ_Ｂの標準偏差Ｉ_ＳＤ１を算出する標準偏差算出手段と、
Ｉ_ＴＨ１＝Ｉ_ＭＮ１＋（Ｉ_ＳＤ１×３）
に基づき、前記異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１を算出して、前記閾値電流記憶手段へと出力する閾値電流算出手段と、
をさらに備える請求項２に記載の表示ユニット。
前記電流検出手段は、
前記発光素子部へと流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換手段と、
前記電圧を増幅して、増幅電圧Ｖ_Ａを算出する第１の増幅手段と、
予め決められた閾値電圧Ｖ_ＴＨに基づき、前記増幅電圧Ｖ_Ａにおける前記閾値電圧Ｖ_ＴＨ以上の電圧をカットして、制限電圧Ｖ_Ｒを算出する電圧制限手段と、
前記制限電圧Ｖ_Ｒを増幅して、増幅制限電圧Ｖ_ＲＡを算出する第２の増幅手段と、
前記増幅制限電圧Ｖ_ＲＡをアナログ値からデジタル値へと変換するとともに、前記増幅制限電圧Ｖ_ＲＡを電流値へと変換して、前記電流値Ｉを算出するアナログデジタル変換手段と、
を備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の表示ユニット。
前記電流検出手段は、平均値算出周期Ｔ１毎に、前記平均値算出周期Ｔ１内で前記黒画像を表示している期間内に流れる電流を平均化処理することにより電流平均値Ｉ_ＢＭＮを算出する平均化手段をさらに備え、
前記表示異常検出手段は、
前記表示異常の判定基準となる異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１を記憶する閾値電流記憶手段と、
前記電流値Ｉ_Ｂとして前記電流平均値Ｉ_ＢＭＮを用いて、前記電流平均値Ｉ_ＢＭＮと異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１とを比較し、前記電流平均値Ｉ_ＢＭＮが前記異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１以上となる場合に、表示異常が発生したと判定することを特徴とする請求項１に記載の表示ユニット。
前記映像受信手段から前記映像データを受信し、外部からの黒画像切り替え指示に基づき、前記映像データを出力する代わりに黒画像に対応する黒画像データを前記黒画像判定手段及び前記表示制御手段へと出力する黒画像切り替え手段をさらに備える請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の表示ユニット。
前記映像受信手段から前記映像データを受信し、前記黒画像判定手段によって前記映像データが黒画像であると判定された場合に、前記映像データを出力する代わりに黒画像に対応する黒画像データを前記黒画像判定手段及び前記表示制御手段へと出力する黒画像切り替え手段をさらに備える請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の表示ユニット。
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の表示ユニットをマトリクス状に複数個配置した表示パネルと、
前記各表示ユニットへ電力を供給するための電源ユニットと、
前記電源ユニットから前記各表示ユニットへの電力供給を制御する表示ユニット制御手段と、
を備える表示装置。
請求項６に記載の表示ユニットをマトリクス状に複数個配置した表示パネルと、
前記各表示ユニットへ電力を供給するための電源ユニットと、
前記電源ユニットから前記各表示ユニットへの電力供給を制御して、一定の期間毎に、前記各表示ユニットに対して順次黒画像切り替え指示を出力する表示ユニット制御手段と、
を備える表示装置。
映像データを受信するステップと、
前記映像データに基づき、発光素子部の平面上にマトリクス状に配置された複数の発光素子に対して、前記各発光素子の輝度を制御するための輝度制御信号を生成するステップと、
前記輝度制御信号に基づき、駆動手段によって前記各発光素子を駆動するステップと、
前記発光素子部へと流れる電流値を検出するステップと、
前記映像データの黒画像判定を行うステップと、
前記映像データが黒画像と判定された場合に前記発光素子部へと流れる電流の電流値Ｉ_Ｂと異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１とを比較するステップと、
前記電流値Ｉ_Ｂが前記異常判定閾値電流Ｉ_ＴＨ１以上の場合に、電源制御手段による前記駆動手段への電力供給を一定時間停止するステップと、
前記一定時間の経過後に、前記電源制御手段による前記駆動手段への電力供給を再開するステップと、
を備える表示方法。