CN106169283A - Led显示装置及影像显示装置 - Google Patents

Abstract

LED显示装置及影像显示装置。无需停止装置的运用即可补偿显示画面的不易观察程度。LED显示装置具有：LED老化部，其具有包括LED(22)的在LED显示部之外另行设置的LED老化显示部、与LED(1)的点亮时间相对应地按照各颜色测定LED(22)的亮度下降率的亮度测定部、和按照各颜色存储由亮度测定部测定出的亮度下降率的亮度下降率存储部；校正系数运算部，其根据存储在点亮时间存储部中的各颜色的LED(1)的累计点亮时间和存储在亮度下降率存储部中的各颜色的亮度下降率，按照各颜色运算用于校正LED(1)的亮度的校正系数；以及亮度校正电路，其根据由校正系数运算部运算出的校正系数，按照各颜色校正LED(1)的亮度。

Description

LED显示装置及影像显示装置

技术领域

本发明涉及将多个LED配置成矩阵状，通过针对各个LED的亮灭控制来显示影像信息的LED显示装置及影像显示装置，尤其涉及LED的亮度控制技术。

背景技术

使用LED(发光二极管)构成的LED显示装置由于LED的技术发展和低成本化，被广泛使用在室外及室内的广告显示等中。这些LED显示装置迄今是以自然图像及作为动画的动态图像显示为主，而在室内用途中，视觉辨认距离随着像素间距的狭窄间距化而变短，由此也被用于会议室及监视用途等计算机的图像显示中。特别是在监视用途中，显示接近静态图像的计算机图像的情况居多。但是，LED随着点亮时间变长，亮度下降，因而各LED的亮度下降率根据图像内容而不同，其结果是按照每个像素产生亮度偏差及颜色偏差。

为了降低这些亮度偏差及颜色偏差，提出了检测LED的亮度并校正亮度数据的方法，或者累计LED的显示时间，按照累计时间并根据已经测定出的亮度校正系数来校正亮度的方法(例如，参照专利文献1、2)。

【专利文献】

【专利文献1】日本特开平11－15437号公报

【专利文献2】日本特开2006－330158号公报

发明内容

关于由于LED的点亮时间的不同而产生的亮度偏差及颜色偏差，能够通过寿命试验等在某种程度上预测LED的亮度下降率，但是难以预测因LED的制造批次的不同导致的特性差异。并且，虽然通过检测实际的LED显示器的亮度能够提高校正的精度，但是需要显示亮度测定用的图像。因此，对于24小时工作的系统，存在需要停止运用的问题。其结果是存在如下的问题：校正的精度未提高，仍残留亮度偏差及颜色偏差，LED显示部的图像质量下降，并且为了解决该问题又产生更换新的LED模块的必要性。

因此，本发明的目的在于，提供一种无需停止装置的运用即可补偿因各个LED的亮度特性的偏差引起的显示画面的不易观察程度的技术。

本发明的LED显示装置设有具备显示图像的LED显示部的LED显示单元，所述LED显示部具有由针对各颜色具有相同特性的LED组构成的多个第1LED，所述LED显示装置具有：点亮时间存储部，其按照各颜色存储所述LED显示部整体的所述第1LED的累计点亮时间；LED老化部，其具有LED老化显示部、亮度测定部和亮度下降率存储部，所述LED老化显示部在所述LED显示部之外另行设置，包括第2LED，该第2LED由针对各颜色具有与所述第1LED的所述LED组相同特性的LED组构成，所述亮度测定部与所述第1LED的点亮时间相对应地按照各颜色测定所述第2LED的亮度下降率，所述亮度下降率存储部按照各颜色存储由所述亮度测定部测定出的亮度下降率；校正系数运算部，其根据存储在所述点亮时间存储部中的各颜色的所述第1LED的累计点亮时间和存储在所述亮度下降率存储部中的各颜色的所述亮度下降率，按照各颜色运算用于校正所述第1LED的亮度的校正系数；以及亮度校正部，其根据由所述校正系数运算部运算出的所述校正系数，按照各颜色校正所述第1LED的亮度。

本发明的影像显示装置具有多个LED显示装置，所述多个LED显示装置的所述LED显示部组合起来构成一个画面。

发明效果

根据本发明，LED显示装置具有在LED显示部之外另行设置的包括第2LED的LED老化显示部，校正系数运算部根据在点亮时间存储部中存储的各颜色的第1LED的累计点亮时间和在亮度下降率存储部中存储的各颜色的亮度下降率，按照各颜色运算用于校正第1LED的亮度的校正系数，亮度校正部根据由校正系数运算部运算出的校正系数，按照各颜色校正第1LED的亮度。

因此，无需停止装置的运用，通过使用各颜色的第1LED的累计点亮时间、和与第1LED的点亮时间相对应地测定出的各颜色的亮度下降率，能够实现精度较高的亮度校正，能够补偿因各个第1LED的亮度特性的偏差引起的显示画面的不易观察程度。

附图说明

图1是实施方式1的LED显示装置的框图。

图2是LED显示装置的LED显示单元的框图。

图3是LED显示装置的LED老化部的框图。

图4是LED显示装置的硬件结构图。

图5是表示与LED老化显示部的点亮时间对应的绿色LED的亮度下降率的曲线图。

图6是表示LED老化显示部的点亮时间与亮度下降率之间的关系的曲线图。

图7是表示LED显示装置的亮度校正方法的流程图。

图8是表示PWM驱动的一例的图。

图9是用于说明LED显示装置的亮度校正方法的曲线图。

图10是用于说明实施方式1的变形例的LED显示装置的亮度校正方法的曲线图。

图11是用于说明实施方式2的LED显示装置的亮度校正方法的曲线图。

标号说明

1 LED；4亮度校正电路；6点亮时间存储部；7驱动数据生成部；9亮度测定部；10 LED显示部；11亮度下降率存储部；12校正系数运算部；13 LED显示单元；15驱动部；20 LED老化部；21 LED老化显示部；22 LED；100 LED显示装置。

具体实施方式

<实施方式1>

下面，使用附图说明本发明的实施方式1。图1是实施方式1的LED显示装置100的框图，图2是LED显示装置100的LED显示单元13的框图，图3是LED显示装置100的LED老化部20的框图。

如图1所示，LED显示装置100具有多个(在图中示例了2×4＝8台)LED显示单元13、影像信号的输入端子2、影像信号处理电路3、亮度校正电路4(亮度校正部)、点亮时间存储部6、校正系数运算部12及LED老化部20。其中，由影像信号处理电路3、校正系数运算部12、亮度校正电路4及点亮时间存储部6构成控制部8。

首先，说明LED显示单元13。如图2所示，LED显示单元13具有由针对各颜色具有相同特性的LED组构成的多个LED 1(第1LED)、显示图像的LED显示部10、以及驱动LED显示部10的LED 1的驱动部5。其中，各颜色例如指红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)。并且，关于LED组，在图2中示例了4×4＝16组，LED组的每一组由红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)这3个LED构成。

如图1所示，影像信号处理电路3进行放大缩小处理及伽玛校正等影像信号处理，以便将从输入端子2输入的影像信号显示在LED显示单元13上。亮度校正电路4校正影像信号处理电路3的输出信号的亮度。点亮时间存储部6存储累计点亮时间，该累计点亮时间是按照各颜色累计作为LED显示部10整体的LED 1的点亮时间而得到的。其中，点亮时间存储部6是例如RAM等半导体存储器。

亮度校正电路4输出的影像信号被输入到LED显示单元13和LED老化部20。如图2所示，关于LED显示单元13，亮度校正电路4的输出在经由后级的LED显示单元13被输入到LED老化部20的同时，被输入到驱动部5。驱动部5从输入的影像信号中选择进行显示所需的区域，并驱动由多个LED1构成的LED显示部10。

下面，说明LED老化部20。如图3所示，LED老化部20具有LED老化显示部21、驱动部15、驱动数据生成部7、亮度测定部9及亮度下降率存储部11。LED老化显示部21包括由针对各颜色具有与LED 1的LED组相同特性的LED组构成的LED 22(第2LED)。其中，关于LED组，在图3中示例了2×2＝4组，LED组的每一组由红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)这3个LED构成。

驱动数据生成部7生成用于提供给驱动部15的显示图案(display pattern)(驱动数据)。驱动部15按照由驱动数据生成部7提供的显示图案对LED 22进行驱动。亮度测定部9按照各颜色与LED 1的点亮时间相对应地测定LED 22的亮度下降率，将测定出的亮度下降率存储在亮度下降率存储部11中。其中，亮度下降率存储部11是例如RAM等半导体存储器。

校正系数运算部12根据存储在亮度下降率存储部11中的各颜色的亮度下降率和存储在点亮时间存储部6中的各颜色的LED 1的累计点亮时间，按照各颜色运算用于校正LED 1的亮度的校正系数。亮度校正电路4根据由校正系数运算部12运算出的校正系数，按照各颜色校正LED 1的亮度。

存储在点亮时间存储部6中的累计点亮时间是按照各颜色对LED 1点亮的时间(点亮时间)进行的累计，LED 1的点亮时间是按照固定的单位时间累计的。例如，如果是单位时间为1小时且占空比为10％的亮度的点亮，则每1小时将0.1小时的点亮时间存储在点亮时间存储部6中。关于基于占空比的电流控制方法的动作说明，将在后面进行叙述。

下面，说明LED显示装置100的硬件结构。图4是LED显示装置100的硬件结构图。如图4所示，LED显示装置100具有处理器30和存储器31。另外，图4是用于说明LED显示装置100的软件功能的图，除此以外的结构被省略。

在LED显示装置100中，校正系数运算部12和驱动数据生成部7例如通过由图4的处理器30执行在存储器31等中存储的程序，来实现该处理器30的功能。但是，它们也可以由多个处理器30协作实现。

图5是示出与LED老化显示部21的点亮时间对应的绿色LED的亮度下降率的曲线图。如图5所示，LED的亮度随着点亮时间的经过而下降。通常，亮度下降率是通过事先测定求出的，但在本实施方式中构成为实时测定亮度下降率。即，按照各颜色与LED1的点亮时间对应地测定LED 22的亮度下降率。下面，说明亮度下降率的测定方法。

驱动数据生成部7生成在LED老化显示部21显示的显示图案，驱动部15根据由驱动数据生成部7生成的显示图案来驱动LED老化显示部21。由驱动数据生成部7生成的显示图案是指LED显示部10的显示图案的最大占空比。如果LED显示部10的显示图案的最大占空比是100％，则LED老化显示部21的显示图案也可以设定为占空比100％。由此，在LED显示部10的LED 1中能够确保与点亮时间最长的LED相同的点亮时间。

LED老化显示部21由按照各颜色具有与LED 1相同特性的LED 22构成，通过由多个LED 22构成，与单个LED时相比，能够通过取平均来抑制偏差。接着，亮度测定部9以与LED老化显示部21相对的状态配置，按照各颜色测定LED老化显示部21的LED 22的亮度。亮度测定部9能够采用可利用可见光区域的波长进行计测的光电二极管等。

图6是示出LED老化显示部21的点亮时间与亮度下降率之间的关系的曲线图。LED 22的各颜色的亮度下降率分别利用作为经过时间(点亮时间)t的函数的kr(t)、kg(t)、kb(t)表示。通过将亮度测定部9的测定结果和LED老化显示部21的点亮时间存储在亮度下降率存储部11中，能够实时测定与点亮时间对应的各颜色的亮度下降率。

接着，详细说明LED显示装置100的亮度校正方法。图7是示出LED显示装置100的亮度校正方法的流程图。在图7的流程图的处理开始时，校正系数运算部12判定是否经过了亮度校正的单位时间例如100小时(步骤S1)。在没有经过亮度校正的单位时间的情况下(步骤S1：否)，校正系数运算部12再次进行步骤S1的判定。在经过了亮度校正的单位时间的情况下(步骤S1：是)，校正系数运算部12参照点亮时间存储部6，对LED 1的各颜色检索最大累计点亮时间(步骤S2)。

接着，校正系数运算部12参照亮度下降率存储部11，根据与在步骤S2中检索出的最大累计点亮时间对应的R、G、B各颜色的3个亮度下降率，运算最大亮度下降率(步骤S3)。

更具体地讲，对于LED 1的各颜色，当将最大累计点亮时间分别设为trmax、tgmax、tbmax时，使用亮度下降率函数kr(t)、kg(t)、kb(t)，用式(1)表示最大亮度下降率krgb(tmax)。

【式1】

krgb(tmax)＝MAX(kr(tmax)，kg(tgmax)，kb(tbmax))…(1)

接着，校正系数运算部12参照点亮时间存储部6和亮度下降率存储部11，根据关于LED显示部10的所有LED 1的各颜色的与累计点亮时间对应的亮度下降率和通过步骤S3求出的最大亮度下降率krgb(tmax)，按照各颜色运算针对LED 1的校正系数(步骤S4)。

影像信号处理电路3的输出信号被提供给亮度校正电路4，亮度校正电路4根据通过步骤S4运算出的校正系数，按照各颜色校正LED 1的亮度(步骤S5)。更具体地讲，当设LED 1的各颜色R、G、B的当前亮度为Rp、Gp、Bp，累计点亮时间t的各颜色的亮度下降率为kr(t)、kg(t)、kb(t)，最大亮度下降率为krgb(tmax)时，用式(2)表示校正后的LED 1的各颜色R、G、B的亮度Rcomp、Gcomp、Bcomp。

【式2】

$\left.\begin{array}{c}Rcomp=Rp\&times;\frac{1}{(1-kr(t\left)\right)}\&times;(1-krgb(t\max ))\\ Gcomp=Gp\&times;\frac{1}{(1-kg(t\left)\right)}\&times;(1-krgb(t\max ))\\ Bcomp=Bp\&times;\frac{1}{(1-kb(t\left)\right)}\&times;(1-krgb(t\max ))\end{array}\right\}...\left(2\right)$

在设LED 1的各颜色R、G、B的初始亮度为R0、G0、B0时，式(2)中的LED1的各颜色R、G、B的当前亮度Rp、Gp、Bp用式(3)表示。

【式3】

$\left.\begin{array}{c}Rp=R0\&times;(1-kr(t))\\ Gp=G0\&times;(1-kg(t))\\ Bp=B0\&times;(1-kb(t))\end{array}\right\}...\left(3\right)$

将式(3)代入式(2)，则校正后的LED 1的各颜色R、G、B的亮度Rcomp、Gcomp、Bcomp用式(4)表示。如式(4)所示，相对于LED 1的各颜色R、G、B的初始值，以最大亮度下降率统一校正Rcomp、Gcomp、Bcomp。

【式4】

$\left.\begin{array}{c}Rcomp=R0\&times;(1-krgb(t\max ))\\ Gcomp=G0\&times;(1-krgb(t\max ))\\ Bcomp=B0\&times;(1-krgb(t\max ))\end{array}\right\}...\left(4\right)$

在LED 1的亮度调节中使用PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)方式。图8是示出PWM驱动的一例的图。图8的(a)示出PWM的基本周期，为影像信号的1帧期间以下。图8的(b)示出脉宽的占空比为例如85％的情况，图8的(c)示出脉宽的占空比为例如80％的情况。这样，通过改变脉宽的占空比，能够调节LED 1的亮度。通过在LED 1的亮度的校正中也改变脉宽的占空比，能够进行亮度调节。

图9是用于说明LED显示装置100的亮度校正方法的曲线图。如图9所示，LED显示部10的LED 1被统一为点亮时间最长、亮度下降最大的颜色的亮度下降率，整体上能够保持显示的亮度均匀性和白平衡，改善了亮度偏差。该亮度校正方式具有能够提高初始亮度的优点。并且，以往在利用亮度传感器始终测定LED显示单元的亮度的情况下，存在LED显示单元的显示被亮度传感器遮挡等问题。然而，根据本实施方式，LED 22的亮度是在被配置于LED显示单元13外部的LED老化部20进行测定，因而不存在LED显示单元13的显示被亮度传感器遮挡的情况，能够始终检测LED 22随时间的变化。

如上所述，实施方式1的LED显示装置100具有包括LED 22的在LED显示部10之外另行设置的LED老化显示部21，校正系数运算部12根据存储在点亮时间存储部6中的各颜色的LED 1的累计点亮时间和存储在亮度下降率存储部11中的各颜色的亮度下降率，按照各颜色运算用于校正LED 1的亮度的校正系数，亮度校正电路4根据由校正系数运算部12运算出的校正系数，按照各颜色校正LED 1的亮度。

因此，无需停止装置的运用，通过使用各颜色的LED 1的累计点亮时间、和与LED 1的点亮时间相对应地测定出的各颜色的亮度下降率，能够实现精度较高的亮度校正，能够补偿因各个LED 1的亮度特性偏差引起的显示画面的不易观察程度。由此，能够维持LED显示部10整体的亮度及颜色均匀。

另外，通过增加LED老化显示部21的LED 22的个数，能够抑制各个LED 22的偏差，进一步实现高精度的亮度校正。

另外，点亮时间存储部6和亮度下降率存储部11配置在LED显示单元13的外部，因而在一部分的LED显示单元13由于故障等需要更换的情况下，也能够容易进行LED显示单元13整体的亮度调节。

LED老化部20还具有驱动LED 22的驱动部15和生成用于提供给驱动部15的驱动数据的驱动数据生成部7，因而无需使用实际的影像信号，即可容易地测定LED22的亮度下降率。

校正系数运算部12根据与存储在点亮时间存储部6中的累计点亮时间中最长累计点亮时间对应的颜色的亮度下降率来运算校正系数，因而如图9所示，LED显示部10的LED 1被统一为亮度下降最大的颜色的亮度下降率。因此，能够使所有的LED1的亮度一致，保持LED显示部10的亮度均匀性。

另外，在本实施方式中，以将LED显示部10的各LED 1统一为亮度下降最大的LED的亮度下降率的方式进行亮度校正，但不限于该方法。如图10所示，也可以将初始亮度设为最大亮度的例如约50％，校正系数运算部12参照点亮时间存储部6和亮度下降率存储部11，按照各颜色运算LED 1的校正系数，亮度校正电路4如果进行使成为初始亮度的亮度校正，则能够保持亮度恒定。图10是用于说明实施方式1的变形例的LED显示装置100的亮度校正方法的曲线图。

设LED 1的各颜色R、G、B的当前亮度分别为Rp、Gp、Bp，累计点亮时间t的各颜色的亮度下降率为kr(t)、kg(t)、kb(t)，则用式(5)表示校正后的LED 1的各颜色R、G、B的亮度Rcomp、Gcomp、Bcomp。

【式5】

$\left.\begin{array}{c}Rcomp=Rp\&times;\frac{1}{(1-kr(t\left)\right)}\\ Gcomp=Gp\&times;\frac{1}{(1-kg(t\left)\right)}\\ Bcomp=Bp\&times;\frac{1}{(1-kb(t\left)\right)}\end{array}\right\}...\left(5\right)$

将式(3)代入式(5)，则校正后的LED 1的各颜色R、G、B的亮度Rcomp、Gcomp、Bcomp用式(6)表示。如式(6)所示，校正后的LED 1的各颜色R、G、B的亮度Rcomp、Gcomp、Bcomp被校正为LED 1的各颜色R、G、B的初始值。其中，初始亮度(初始值)是在开始点亮时设定的LED 1的亮度。

【式6】

$\left.\begin{array}{c}Rcomp=R0\\ Gcomp=G0\\ Bcomp=B0\end{array}\right\}...\left(6\right)$

开始点亮时的LED 1的亮度被设定为初始值，亮度校正电路4以使LED 1的亮度成为初始值的方式校正LED 1的亮度，因而虽然LED 1的初始亮度下降，但是能够保持LED显示部10的亮度均匀性。

另外，在本实施方式中，对影像信号处理电路3的输出进行LED 1的亮度校正，但只要最终校正了LED 1的驱动信号(驱动数据)的占空比或者驱动电流即可，校正亮度的位置不限于影像信号处理电路3的输出。

另外，在本实施方式中，说明了LED老化显示部21的LED 22针对各颜色具有与LED显示部10的LED 1相同的特性，但LED的亮度及波长的偏差根据批次而变化。通常，对LED标注按照亮度及波长等被分类的BIN码(分类码)。通过使LED显示部10的LED 1和LED老化显示部21的LED 22的制造批次及BIN码一致，亮度下降率的精度进一步提高。

在本实施方式中，将构成控制部8的影像信号处理电路3、校正系数运算部12、亮度校正电路4及点亮时间存储部6、和LED老化部20配置在LED显示单元13的外部，由此具有能够用于已有的机种的优点。另外，控制部8也能够预先配置在LED显示单元13的内部。

另外，也可以组合多个LED显示装置100构成影像显示装置。具体而言，组合多个LED显示装置100的LED显示部10构成一个画面。由此，能够实现大画面化，能够用于户外及室内的广告显示等。

<实施方式2>

下面，说明实施方式2的LED显示装置。图11是用于说明实施方式2的LED显示装置100的亮度校正方法的曲线图。另外，在实施方式2中，对与在实施方式1中说明的内容相同的构成要素标注相同的标号，并省略说明。

如图11所示，各个LED 1的亮度下降率根据点亮率而不同。在实施方式1中，将LED显示部10的LED 1的最大占空比和LED老化显示部21的LED 22的最大占空比设为相同，但是亮度下降率也根据LED的驱动占空比而变化。在本实施方式中，驱动数据生成部7生成具有多个占空比的驱动数据，使得形成多个点亮时间，LED 22按照具有多个占空比的驱动数据进行驱动。

因此，能够按照更加接近实际的驱动时间的条件来测定亮度下降率，因而能够实现极其高精度的亮度校正。

<其它变形例>

在以上的说明中，校正系数运算部12和驱动数据生成部7通过由处理器30执行在存储器31等中存储的程序而实现该处理器30的功能。但是，也可以取代该方式，通过由硬件的电气电路实现的信号处理电路执行该动作，而实现校正系数运算部12和驱动数据生成部7。作为将软件的校正系数运算部12和驱动数据生成部7、硬件的校正系数运算部12和驱动数据生成部7相结合的观点，也可以采用术语“处理电路”来代替术语“部”。

另外，本发明能够在本发明的范围内任意组合各实施方式，能够对各实施方式进行适当的变形、省略。

Claims (6)

1.一种LED显示装置，设有具备显示图像的LED显示部的LED显示单元，所述LED显示部具有多个第1LED，该多个第1LED由针对各颜色具有相同特性的LED组构成，其中，所述LED显示装置具有：

点亮时间存储部，其按照各颜色存储所述LED显示部整体的所述第1LED的累计点亮时间；

LED老化部，其具有LED老化显示部、亮度测定部和亮度下降率存储部，所述LED老化显示部在所述LED显示部之外另行设置，包括第2LED，该第2LED由针对各颜色具有与所述第1LED的所述LED组相同特性的LED组构成，所述亮度测定部与所述第1LED的点亮时间对应地按照各颜色测定所述第2LED的亮度下降率，所述亮度下降率存储部按照各颜色存储由所述亮度测定部测定出的亮度下降率；

校正系数运算部，其根据存储在所述点亮时间存储部中的各颜色的所述第1LED的累计点亮时间、和存储在所述亮度下降率存储部中的各颜色的所述亮度下降率，按照各颜色运算用于校正所述第1LED的亮度的校正系数；以及

亮度校正部，其根据由所述校正系数运算部运算出的所述校正系数，按照各颜色校正所述第1LED的亮度。

2.根据权利要求1所述的LED显示装置，其中，

所述LED老化部还具有驱动所述第2LED的驱动部和生成提供给所述驱动部的驱动数据的驱动数据生成部。

3.根据权利要求1所述的LED显示装置，其中，

所述校正系数运算部根据与所述点亮时间存储部中所存储的所述累计点亮时间中最长的累计点亮时间对应的颜色的亮度下降率，运算所述校正系数。

4.根据权利要求1所述的LED显示装置，其中，

点亮开始时的所述第1LED的亮度被设定为初始值，

所述亮度校正部校正所述第1LED的亮度，使得该第1LED的亮度成为所述初始值。

5.根据权利要求2所述的LED显示装置，其中，

所述驱动数据生成部生成具有多个占空比的驱动数据，使得成为多个点亮时间，

所述第2LED被按照具有多个占空比的所述驱动数据进行驱动。

6.一种影像显示装置，其中，

所述影像显示装置具有多个权利要求1～5中任意一项所述的LED显示装置，多个所述LED显示装置的所述LED显示部组合起来构成一个画面。