CN107924659B - Led显示装置及其亮度校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，提供一种LED显示装置及其亮度校正方法，降低各LED元件的点亮时间的计算所需的运算量和存储的数据量，进行各LED元件的亮度校正。LED显示装置(100)具有：第1显示部(10)，其具有多个LED元件；第2显示部(20)，其具有与第1显示部(10)的LED元件相同的测定用LED元件；亮度测定部(9)，其测定测定用LED元件的亮度；亮度降低率存储部(11)，其存储测定用LED元件的亮度降低率；累计点亮时间估计部(6)，其按照预先设定的时间估计累计点亮时间；平均占空比存储部(7)，其存储将估计出的累计点亮时间除以累计工作时间而得到的平均占空比；以及亮度校正系数计算部(12)，其参照亮度降低率存储部(11)和平均占空比存储部(7)求出亮度降低率，根据亮度降低率计算亮度校正系数。

Description

LED显示装置及其亮度校正方法
技术领域
本发明涉及LED显示装置及其亮度校正方法，特别涉及通过对呈矩阵状配置的多个LED(Light Emitting Diode：发光二极管)进行闪烁控制来显示影像信息的LED显示装置。
背景技术
随着LED的技术发展和低成本化，使用LED构成的显示装置更多地应用于户外、室内的广告显示等。这些LED显示装置此前以自然图像和动画的动态图像显示为主。近年来，随着像素间距的窄间距化，视觉观察距离缩短，由此应用于会议室、监视用途等。特别是在监视用途中，显示接近静态图像的个人计算机图像的情况增多。但是，LED随着点亮时间变长而亮度降低，因而各LED的亮度降低率根据图像的内容而不同，其结果是，按照每个像素产生亮度偏差和颜色偏差。
为了降低上述的亮度偏差和颜色偏差，已知有检测LED的显示部的亮度并校正亮度数据的方法。另外，已知有累计LED的点亮时间，根据已按照累计时间测定出的亮度校正系数校正亮度的方法(例如，参照专利文献1、2)。
现有技术文献
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
发明要解决的问题
关于降低因各个LED的点亮时间的差异而产生的亮度、颜色偏差，有累计各个LED元件的点亮时间，按照累计出的点亮时间校正亮度的方法。但是，随着像素间距的窄间距化，LED元件的个数增加，因而为了累计各个LED元件的点亮时间，需要数量庞大的点亮时间累计处理。因此，存在处理所需的时间增加这样的问题。并且，存在存储各个LED元件的点亮时间的数据量增大这样的问题。
本发明正是为了解决如上所述的问题而完成的，其目的在于，提供一种LED显示装置及其亮度校正方法，降低计算各个LED元件的点亮时间所需的运算量及要存储的数据量，进行各个LED元件的亮度校正。
用于解决问题的手段
本发明的LED显示装置具有：第1显示部，其具有多个LED元件；第1驱动部，其根据从影像信号处理部接收的影像信号驱动第1显示部的所述多个LED元件；第2显示部，其具有与第1显示部具有的LED元件相同的至少一个测定用LED元件；第2驱动部，其驱动第2显示部的所述测定用LED元件；亮度测定部，其测定测定用LED元件的亮度；亮度降低率存储部，其存储测定用LED元件的点亮时间与基于亮度测定部的测定结果的测定用LED元件的亮度降低率之间的关系；累计点亮时间估计部，其对多个LED元件分别按照预先设定的时间估计累计点亮时间；平均占空比存储部，其按照多个LED元件中的每个LED元件存储将估计出的累计点亮时间除以累计工作时间而得到的平均占空比；亮度校正系数计算部，其针对多个LED元件分别参照亮度降低率存储部和平均占空比存储部求出亮度降低率，根据亮度降低率计算亮度校正系数；以及亮度校正部，其控制第1驱动部以根据亮度校正系数校正多个LED元件各自的亮度，累计点亮时间估计部针对多个LED元件，分别对直到从当前时刻起回溯预先设定的时间而得到的时刻为止的LED显示装置的累计工作时间乘以该LED元件的平均占空比，计算直到从当前时刻起回溯预先设定的时间而得到的时刻为止的第1累计点亮时间，累计点亮时间估计部针对多个LED元件，分别对从预先设定的时间前到当前时刻为止的LED显示装置的累计工作时间乘以该LED元件在当前时刻的占空比，计算从预先设定的时间前到当前时刻为止的第2累计点亮时间，累计点亮时间估计部针对多个LED元件，分别将第1累计点亮时间和第2累计点亮时间相加，计算直到当前时刻为止的累计点亮时间，累计点亮时间估计部针对多个LED元件，分别用将直到当前时刻为止的累计点亮时间除以LED显示装置的直到当前时刻为止的累计工作时间而得到的值更新平均占空比，将该平均占空比存储在平均占空比存储部中，累计点亮时间估计部针对多个LED元件，分别按照预先设定的时间进行直到当前时刻为止的累计点亮时间的计算及平均占空比的更新。
本发明的亮度校正方法是LED显示装置的亮度校正方法，LED显示装置具有：第1显示部，其具有多个LED元件；第1驱动部，其根据从影像信号处理部接收的影像信号驱动第1显示部；第2显示部，其具有与第1显示部具有的LED元件相同的至少一个测定用LED元件；第2驱动部，其驱动第2显示部；亮度测定部；亮度降低率存储部；累计点亮时间估计部；平均占空比存储部；亮度校正系数计算部；以及亮度校正部，亮度校正方法包含以下步骤：步骤a，亮度测定部测定测定用LED元件的亮度；步骤b，亮度降低率存储部存储测定用LED元件的点亮时间与基于亮度测定部的测定结果的测定用LED元件的亮度降低率之间的关系；步骤c，累计点亮时间估计部对多个LED元件分别按照预先设定的时间估计累计点亮时间；步骤d，平均占空比存储部按照多个LED元件中的每个LED元件存储将估计出的累计点亮时间除以累计工作时间而得到的平均占空比；步骤e，亮度校正系数计算部针对多个LED元件分别参照亮度降低率存储部和平均占空比存储部求出亮度降低率，根据亮度降低率计算亮度校正系数；以及步骤f，亮度校正部控制第1驱动部以根据亮度校正系数校正多个LED元件各自的亮度，步骤c包含以下步骤：步骤c1，累计点亮时间估计部针对多个LED元件，分别对直到从当前时刻起回溯预先设定的时间而得到的时刻为止的LED显示装置的累计工作时间乘以该LED元件的平均占空比，计算直到从当前时刻起回溯预先设定的时间而得到的时刻为止的第1累计点亮时间；步骤c2，针对多个LED元件，分别对从预先设定的时间前到当前时刻为止的LED显示装置的累计工作时间乘以该LED元件在当前时刻的占空比，计算从预先设定的时间前到当前时刻为止的第2累计点亮时间；步骤c3，在步骤c1和步骤c2之后，累计点亮时间估计部针对多个LED元件，分别将第1累计点亮时间和第2累计点亮时间相加，计算直到当前时刻为止的累计点亮时间；以及步骤c4，在步骤c3之后，累计点亮时间估计部针对多个LED元件，分别用将直到当前时刻为止的累计点亮时间除以LED显示装置的直到当前时刻为止的累计工作时间而得到的值更新平均占空比，并存储在平均占空比存储部中，累计点亮时间估计部按照预先设定的时间反复进行步骤c1、c2、c3、c4。
发明效果
在本发明的LED显示装置及其亮度校正方法中，通过将估计累计点亮时间的预先设定的时间设定成与PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)周期相比足够长的时间，与按照PWM周期计算累计点亮时间的情况相比，能够大幅抑制运算所需的处理量。另外，由于不按照PWM周期计算累计点亮时间，因而能够大幅减少运算量及向非易失性存储器的存储次数。因此，能够削减这些信号处理引起的功耗。
另外，在本发明的LED显示装置及其亮度校正方法中，在平均占空比存储部不是存储累计点亮时间，而是存储根据累计点亮时间计算出的平均占空比。累计点亮时间随着LED显示装置的工作时间增加而增大，因而累计点亮时间的数据量也增大。另一方面，平均占空比的数据量不增大，因而能够减少平均占空比存储部中存储的数据量。
另外，本发明的LED显示装置及其亮度校正方法与作为显示画面使用的第1显示部不同地，具有第2显示部和测定第2显示部的亮度的亮度测定部。因此，即使不进行第1显示部的亮度测定，也能够参照第2显示部的测定用LED元件的亮度降低率，高精度地求出与第1显示部的各个LED元件的累计点亮时间对应的亮度降低率。并且，使用该亮度降低率进行亮度校正，因而能够实现精度极高的亮度校正。因此，即使在使LED显示装置长时间工作的情况下，也能够维持第1显示部的画面整体的亮度和白平衡。
本发明的目的、特征、方面和优点，根据以下的详细说明和附图将更加明确。
附图说明
图1是实施方式1的LED显示装置的功能框图。
图2是实施方式1的LED显示装置的硬件结构图。
图3是说明实施方式1的LED显示装置的驱动方式的图。
图4是示出实施方式1的LED显示装置的累计点亮时间估计部的动作的流程图。
图5是示出绿色的LED元件的累计点亮时间与亮度降低率的关系的图。
图6是示出亮度降低率存储部中存储的测定用LED元件的亮度降低率的图。
图7是示出实施方式1的LED显示装置的亮度校正动作的流程图。
具体实施方式
<实施方式1>
图1是本实施方式1的LED显示装置100的功能框图。如图1所示，LED显示装置100具有第1显示部10、第1驱动部5、第2显示部20、第2驱动部8、亮度测定部9、亮度降低率存储部11、累计点亮时间估计部6、平均占空比存储部7、亮度校正系数计算部12以及亮度校正部4。
第1显示部10具有呈M行N列的矩阵状配置的多个单位像素。M行N列例如是4行4列，但不限于此。在各单位像素配置有红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的3个LED元件。
第1驱动部5根据从影像信号处理部3接收到的影像信号，驱动第1显示部10具有的多个LED元件。从LED显示装置100的外部向影像信号处理部3的输入端子2输入影像信号。影像信号处理部3对从外部输入的影像信号进行选择显示所需的区域的处理、伽玛校正处理等。
第2显示部20具有例如呈2行2列配置的4个单位像素。在各单位像素各配置有1个红色、绿色、蓝色的亮度测定用LED元件。在此，红色、绿色、蓝色的亮度测定用LED元件是与设于第1显示部10的各颜色LED元件相同的LED元件。在此，相同的LED元件是指以相同的规格制造出的LED元件。另外，优选第1显示部10具有的LED元件和第2显示部20具有的亮度测定用LED元件是相同的制造批次。第2驱动部8驱动第2显示部20具有的亮度测定用LED元件。
亮度测定部9测定第2显示部20具有的亮度测定用LED元件的亮度。亮度降低率存储部11存储基于亮度测定部9的测定结果的、亮度测定用LED元件的亮度降低率的时间变化。
累计点亮时间估计部6对设于第1显示部10的各LED元件，按照预先设定的时间估计累计点亮时间。累计点亮时间存储部7存储根据累计点亮时间估计部6估计出的累计点亮时间计算出的平均占空比。
亮度校正系数计算部12参照累计点亮时间存储部7和亮度降低率存储部11，对设于第1显示部10的各LED元件计算亮度校正系数。亮度校正部4控制第1驱动部5，使得根据亮度校正系数计算部12计算出的亮度校正系数校正各LED元件的亮度。
另外，在本说明书中，以后将设于第1显示部10的LED元件简称作LED元件。
图2是LED显示装置100的硬件结构图。如图2所示，LED显示装置100具有输入接口31、第1显示装置34、第1驱动电路33、第2显示装置39、第2驱动电路38、亮度测定装置37、存储装置35、处理电路32以及存储器36。并且，上述各构成要素通过总线40相互连接。
影像信号处理部3、累计点亮时间估计部6、亮度校正系数计算部12、亮度校正部4通过处理电路32来实现。处理电路32可以是专用的硬件。另外，处理电路32也可以是执行存储器36中存储的程序的CPU(Central Processing Unit：也称作中央处理装置、处理装置、运算装置、微处理器、微计算机、处理器、DSP)。
在处理电路32是专用的硬件的情况下，处理电路32例如相当于单一电路、复合电路、被程序化的处理器、被并行程序化的处理器、ASIC、FPGA或者它们的组合体。影像信号处理部3、累计点亮时间估计部6、亮度校正系数计算部12、亮度校正部4的各部的功能可以分别由单独设置的处理电路32实现，也可以由一个处理电路32统一实现各部的功能。
在处理电路32是CPU的情况下，影像信号处理部3、累计点亮时间估计部6、亮度校正系数计算部12、亮度校正部4的各功能可以由软件、固件或者软件和固件的组合体来实现。软件或固件被记述为程序，并存储在存储器36中。处理电路32通过读出并执行存储器36中存储的程序，实现各部的功能。另外，这些程序也可以说是使计算机执行影像信号处理部3、累计点亮时间估计部6、亮度校正系数计算部12、亮度校正部4的步骤或方法的程序。在此，存储器36例如相当于RAM、ROM、闪存、EPROM、EEPROM等非易失性或易失性的半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、压缩盘、迷你盘、DVD等。
另外，关于影像信号处理部3、累计点亮时间估计部6、亮度校正系数计算部12、亮度校正部4的各功能，可以由专用的硬件实现一部分，由软件或固件实现一部分。这样，处理电路能够通过硬件、软件、固件或者它们的组合体实现上述的各功能。
第1驱动部5由第1驱动电路33实现。第1驱动电路33可以是专用的硬件。另外，第1驱动电路33也可以是执行存储器36中存储的程序的CPU。
在第1驱动电路33是专用的硬件的情况下，第1驱动电路33例如相当于单一电路、复合电路、被程序化的处理器、被并行程序化的处理器、ASIC、FPGA或者它们的组合体。在第1驱动电路33是CPU的情况下，第1驱动部5的功能通过软件、固件或者软件和固件的组合体来实现。软件或固件被记述为程序，并存储在存储器36中。第1驱动电路33通过读出并执行存储器36中存储的程序，实现第1驱动部5的功能。
第2驱动部8由第2驱动电路38实现。第2驱动电路38可以是专用的硬件。另外，第2驱动电路38也可以是执行存储器36中存储的程序的CPU。
在第2驱动电路38是专用的硬件的情况下，第2驱动电路38例如相当于单一电路、复合电路、被程序化的处理器、被并行程序化的处理器、ASIC、FPGA或者它们的组合体。在第2驱动电路38是CPU的情况下，第2驱动部8的功能通过软件、固件或者软件和固件的组合体来实现。软件或固件被记述为程序，并存储在存储器36中。第2驱动电路38通过读出并执行存储器36中存储的程序，实现第2驱动部8的功能。
第1显示部10由第1显示装置34实现。第1显示装置34的结构与上述的第1显示部10的结构相当。第2显示部20由第2显示装置39实现。第2显示装置39的结构与上述的第2显示部20的结构相当。
亮度测定部9由亮度测定装置37实现。如后所述，亮度测定装置37具有与测定用LED元件的个数相当的光电二极管。
平均占空比存储部7和亮度降低率存储部11由存储装置35实现。存储装置35例如是非易失性的存储器。另外，影像信号处理部3的输入端子2由输入接口31实现。
第1显示部10具有的各LED元件被以PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)方式驱动。图3是示出PWM驱动的一例的图。如图3的(a)所示，通过施加与影像信号的1帧期间的周期同步的脉冲来驱动各LED元件。脉冲宽度比1帧期间短。将脉冲宽度与1帧影像信号之比称作占空比。图3的(b)示出以85％的占空比进行驱动的情况。另外，图3的(c)示出以80％的占空比进行驱动的情况。通过以较大(小)的占空比驱动LED元件，能够增大(减小)LED元件的亮度。通过对PWM基本周期乘以占空比，求出脉冲宽度。
各LED元件的严密的累计点亮时间通过按照每1帧累计脉冲宽度而求出。但是，在对各个LED元件按照每1帧累计随时间而变化的脉冲宽度时，将需要数量庞大的运算处理。
<累计点亮时间估计部的动作>
本实施方式1的累计点亮时间估计部6以较少的运算处理量估计各LED元件的累计点亮时间。图4是示出累计点亮时间估计部6的动作的流程图。累计点亮时间估计部6按照预先设定的累计工作时间(以后记作累计单位时间)，对各LED元件估计直到当前时刻为止的累计点亮时间。累计单位时间例如是1分钟。
下面，说明针对某一个LED元件(以后记作对象LED元件)的累计点亮时间的估计方法。当在对象LED元件中从前一次进行累计点亮时间的估计起经过累计单位时间时，累计点亮时间估计部6对该对象LED元件进行估计直到当前时刻为止的累计点亮时间的处理。
首先，累计点亮时间估计部6对对象LED元件计算第1累计点亮时间S0(步骤S101)。第1累计点亮时间S0是直到从当前时刻起回溯累计单位时间而得到的时刻为止的累计的点亮时间。第1累计点亮时间S0用下面的式1求出。
[数式1]
S0＝R0×t0……(1)
其中，t0是直到从当前时刻起回溯累计单位时间而得到的时刻为止的LED显示装置的累计的工作时间。工作时间是指LED显示装置100显示图像的时间。另外，R0是对象LED元件的平均占空比。平均占空比R0是在前一次的累计点亮时间的计算中求出的平均占空比，按照各个LED元件存储在平均占空比存储部7中。另外，在最初进行累计点亮时间的计算的情况下，在平均占空比存储部7中没有存储平均占空比，因而例如设R0＝0。
然后，累计点亮时间估计部6对对象LED元件估计第2累计点亮时间S1(步骤S102)。第2累计点亮时间S1是从累计单位时间前到当前时刻的累计的点亮时间。第2累计点亮时间S1用下面的式2求出。
[数式2]
S1＝R1×t1……(2)
其中，t1是从累计单位时间前到当前时刻的LED显示装置的累计的工作时间。R1是在当前时刻驱动对象LED元件的实际的占空比。即，假定在从累计单位时间前到当前时刻的期间，以固定的占空比R1驱动对象LED元件来计算第2累计点亮时间S1。
然后，累计点亮时间估计部6对对象LED元件估计当前时刻的累计点亮时间S2(步骤S103)。如下面的式3所示，当前时刻的累计点亮时间S2用第1累计点亮时间S0与第2累计点亮时间S1之和表示。
[数式3]
S2＝S0+S1……(3)
然后，累计点亮时间估计部6对对象LED元件计算当前时刻的平均占空比R2(步骤S104)。平均占空比R2用下面的式4求出。
[数式4]
Figure GDA0001578773040000091
并且，累计点亮时间估计部6用新的平均占空比R2更新点亮时间存储部7中存储的旧的平均占空比R0(步骤S105)。
累计点亮时间估计部6对各LED元件按照单位时间进行以上说明的处理。即，在平均占空比存储部7中，按照累计单位时间更新各LED元件的平均占空比。
在LED显示装置显示的图像的时间变化较小的情况下，各LED元件的亮度的时间变化也较小。即，在各LED元件中，占空比的变化较小。在这种情况下，即使将单位时间设定成相对于PWM基本周期足够长，也能够高精度地估计LED元件的累计点亮时间。
<与亮度测定部有关的动作>
图5是示出绿色的LED元件的点亮时间与亮度的关系(亮度降低率)的图。如图5所示，LED元件的亮度随着时间而降低。作为一例，图5示出绿色的LED元件的亮度降低率，红色、蓝色的LED元件的亮度也随着时间而降低。
在本实施方式1中，设置测定亮度降低率的专用的第2显示部20，在LED显示装置工作的期间，测定第2显示部20的测定用LED元件的亮度。下面，说明亮度降低率的测定方法。
第2显示部20的测定用LED元件始终由第2驱动部以100％的占空比进行驱动。即，测定用LED元件的累计点亮时间一定比在第1显示部10中累计点亮时间最长的LED元件长。
如前所述，第2显示部20具有4个单位像素，在各单位像素配置有红色、绿色、蓝色的3个测定用LED元件。测定用LED元件是与第1显示部10具有的LED元件相同的LED元件。通过将各颜色的测定用LED元件设为多个，按照各颜色取亮度的测定值的平均，能够提高测定值的精度。
亮度测定部9具有能够测定可见光的波长强度的多个光电二极管。各光电二极管与各测定用LED元件相对配置。
亮度测定部9在实际时间测定各颜色的测定用LED元件的亮度，将亮度降低率存储在亮度降低率存储部11中。其结果是，如图6所示，在亮度降低率存储部11中存储直到当前时刻为止的各颜色的测定用LED元件的累计点亮时间与亮度降低率的关系。在图6中，将红色、绿色、蓝色的测定用LED元件的亮度降低率设为累计点亮时间t的函数，分别用kr(t)、kg(t)、kb(t)表示。
如上所述，通过设置亮度测定部9以及与LED元件相同的测定用LED元件，能够在实际时间测定测定用LED元件的亮度降低率。
<与亮度校正有关的动作>
图7是示出LED显示装置100的亮度校正动作的流程图。亮度校正动作是按照亮度校正单位时间(例如100分钟)进行的。首先，亮度校正系数计算部12判定从前一次进行校正系数的计算起是否经过了亮度校正单位时间(步骤S201)。
在经过了单位工作时间的情况下，亮度校正系数计算部12对各颜色的LED元件计算最大累计点亮时间trmax、tgmax、tbmax(步骤S202)。首先，亮度校正系数计算部12参照平均占空比存储部7，搜索全部红色的LED元件的平均占空比中最大的平均占空比。并且，将最大的平均占空比和直到当前时刻为止的累计工作时间相乘，计算对于红色LED元件的最大累计点亮时间trmax。亮度校正系数计算部12同样地计算对于绿色LED元件的最大累计点亮时间tgmax、对于蓝色LED元件的最大累计点亮时间tbmax。
然后，亮度校正系数计算部12针对各颜色的LED元件，求出与最大累计点亮时间对应的亮度降低率kr(trmax)、kg(tgmax)、kb(tbmax)(步骤S203)。首先，如图6所示，亮度校正系数计算部12参照亮度降低率存储部11中存储的红色的测定用LED元件的亮度降低率kr(t)，求出与时间trmax对应的亮度降低率kr(trmax)。同样地，亮度校正系数计算部12参照绿色的测定用LED元件的亮度降低率kg(t)，求出与时间tgmax对应的亮度降低率kg(tgmax)。亮度校正系数计算部12参照蓝色的测定用LED元件的亮度降低率kb(t)，求出与时间tbmax对应的亮度降低率kb(tbmax)。
然后，亮度校正系数计算部12求出最大亮度降低率krgb(步骤S204)。亮度校正系数计算部12选择kr(trmax)、kg(tgmax)、kb(tbmax)中最大的亮度降低率，作为最大亮度降低率krgb。即，最大亮度降低率krgb由下面的式5给出。
[数式5]
krgb＝MAX(kr(trmax),kg(tgmax)，kb(tbmax))…(5)
然后，亮度校正系数计算部12根据最大亮度降低率krgb，对各LED元件计算亮度校正系数(步骤S205)。各颜色的LED元件的校正后的亮度Rcomp、Gcomp、Bcomp用下面的式6表示。
[数式6]
Figure GDA0001578773040000111
其中，Rp、Gp、Bp是各颜色的LED元件的当前亮度。R0、G0、B0是各颜色的LED元件的初始亮度。hr、hg、hb是各颜色的LED元件的亮度校正系数。另外，亮度校正系数hr、hg、hb用各颜色进行区分，但实际上亮度校正系数没有颜色的区别，是按照各个LED元件单独计算的。式6表示通过利用亮度校正系数(hr、hg、hb)校正各LED元件的亮度使之对应于最大亮度降低率krgb，由此，使全部LED元件的亮度一致。Rp、Gp、Bp用下面的式7表示。
[数式7]
Figure GDA0001578773040000112
其中，时间tp是各LED元件的直到当前为止的累计点亮时间。对平均占空比存储部7中存储的平均占空比乘以直到当前为止的累计工作时间，计算直到当前为止的累计点亮时间。
根据式6和式7，各颜色的LED元件的亮度校正系数hr、hg、hb用下面的式8表示。
[数式8]
Figure GDA0001578773040000121
然后，亮度校正部4根据亮度校正系数计算部12计算出的亮度校正系数执行各LED元件的亮度校正(步骤S206)。即，亮度校正部4控制第1驱动部10，使其根据亮度校正系数校正各LED元件各自的占空比。通过根据亮度校正系数校正LED元件的占空比，能够校正LED元件的亮度。
例如，在某一红色的LED元件中，在krgb＝0.2、kr(tp)＝0.1的情况下，亮度校正系数hr＝(1-0.2)/(1-0.1)＝8/9。因此，对该LED元件，将PWM的占空比进一步设为8/9倍进行驱动，由此进行亮度调整。
根据本实施方式1，按照第1显示部10具有的LED元件中亮度降低最大的LED元件的亮度降低率，统一全部LED元件的亮度。由此，作为显示画面整体，能够使亮度和白平衡保持均匀。因此，能够改善亮度的偏差。并且，本实施方式1的亮度校正方式具有能够取较高的初始亮度的优点。
当在平均占空比存储部7中存储累计点亮时间而非平均占空比的情况下，LED元件的累计点亮时间与第1显示部10的累计工作时间成比例地增大，因而数据随着时间而增大。因此，需要确保较大的存储器区域。
另一方面，在本实施方式1中，在平均占空比存储部7中存储平均占空比而非累计点亮时间。平均占空比的数据量不增大，因而能够减少平均占空比存储部7中存储的数据量。
另外，在按照PWM周期(即按照每1帧)计算并存储累计点亮时间的情况下，将导致运算所需的处理量大幅增大。并且，需要保存在非易失性的存储器中，以便在切断LED显示装置的电源时累计点亮时间的信息不消失。在使用低廉的串行控制的非易失性存储器的情况下，需要进行LED显示装置的全部LED元件的累计点亮时间的写入、读出，对存储器的访问时间也增加。
另一方面，在本实施方式1中，按照与PWM周期相比足够长的累计单位时间估计累计点亮时间。因此，能够大幅抑制运算所需的处理量。另外，由于不按照PWM周期计算累计点亮时间，因而能够大幅减少运算量以及向非易失性存储器的存储次数。因此，能够削减这些信号处理引起的功耗。
<效果>
本实施方式1的LED显示装置100具有：第1显示部10，其具有多个LED元件；第1驱动部5，其根据从影像信号处理部3接收的影像信号驱动第1显示部10的多个LED元件；第2显示部20，其具有与第1显示部10具有的LED元件相同的至少一个测定用LED元件；第2驱动部8，其驱动第2显示部20的测定用LED元件；亮度测定部9，其测定测定用LED元件的亮度；亮度降低率存储部11，其存储测定用LED元件的点亮时间与基于亮度测定部9的测定结果的该测定用LED元件的亮度降低率之间的关系；累计点亮时间估计部6，其对多个LED元件分别按照预先设定的时间估计累计点亮时间；平均占空比存储部7，其按照多个LED元件中的每个LED元件存储将估计出的累计点亮时间除以累计工作时间而得到的平均占空比；亮度校正系数计算部12，其对多个LED元件分别参照亮度降低率存储部11和平均占空比存储部7求出亮度降低率，根据亮度降低率计算亮度校正系数；以及亮度校正部4，其控制第1驱动部5以根据亮度校正系数校正多个LED元件各自的亮度。
在本实施方式1中，按照与PWM周期相比足够长的累计工作单位时间(即预先设定的时间)估计累计点亮时间。因此，与按照PWM周期计算累计点亮时间的情况相比，能够大幅抑制运算所需的处理量。另外，由于不按照PWM周期计算累计点亮时间，因而能够大幅减少运算量以及向非易失性存储器的存储次数。因此，能够削减这些信号处理引起的功耗。
另外，本实施方式1的LED显示装置100在平均占空比存储部7中不是存储累计点亮时间，而是存储根据累计点亮时间计算出的平均占空比。累计点亮时间随着LED显示装置100的工作时间增加而增大，因而累计点亮时间的数据量也增大。另一方面，平均占空比的数据量不增大，因而能够减少平均占空比存储部7中存储的数据量。
另外，本实施方式1的LED显示装置100与作为显示画面使用的第1显示部10不同地，具有第2显示部20和测定第2显示部20的亮度的亮度测定部9。使第2显示部20点亮，按照实际时间测定亮度降低率。因此，即使不进行第1显示部的亮度测定，也能够参照第2显示部20的测定用LED元件的亮度降低率，高精度地求出与第1显示部的各LED元件的累计点亮时间对应的亮度降低率。并且，使用该亮度降低率进行亮度校正，因而能够实现精度极高的亮度校正。因此，即使在使LED显示装置100长时间工作的情况下，也能够维持第1显示部10的画面整体的亮度和白平衡。
另外，在本实施方式1的LED显示装置100中，累计点亮时间估计部6针对多个LED元件，分别对直到从当前时刻起回溯预先设定的时间而得到的时刻为止的LED显示装置100的累计工作时间乘以LED元件的平均占空比，计算直到从当前时刻起回溯预先设定的时间而得到的时刻为止的第1累计点亮时间，累计点亮时间估计部6针对多个LED元件，分别对从预先设定的时间前到当前时刻为止的LED显示装置100的累计工作时间乘以LED元件在当前时刻的占空比，计算从预先设定的时间前到当前时刻为止的第2累计点亮时间，累计点亮时间估计部6针对多个LED元件，分别将第1累计点亮时间和第2累计点亮时间相加，计算直到当前时刻为止的累计点亮时间，累计点亮时间估计部6针对多个LED元件，分别用将直到当前时刻为止的累计点亮时间除以LED显示装置100的直到当前时刻为止的累计工作时间而得到的值更新平均占空比，将平均占空比存储在平均占空比存储部7中，累计点亮时间估计部6针对多个LED元件，分别按照预先设定的时间进行直到当前时刻为止的累计点亮时间的计算及平均占空比的更新。
在本实施方式1中，按照累计工作单位时间(即预先设定的时间)取得驱动各LED元件的实际的占空比，假定在累计工作单位时间的期间按照该占空比驱动LED元件来估计累计点亮时间。因此，在显示于第1显示部10的图像的时间变化较小的情况下，能够特别高精度地估计累计点亮时间。并且，将估计出的累计点亮时间除以累计工作时间来求出平均占空比，将该平均占空比用于下一次的累计点亮时间的计算，因而能够高精度地计算累计点亮时间。
另外，在本实施方式1的LED显示装置100中，亮度校正系数计算部12将多个LED元件中亮度降低率最大的LED元件的亮度降低率作为基准，计算全部LED元件各自的亮度校正系数。
根据本实施方式1，按照第1显示部10具有的LED元件中亮度降低最大的LED元件的亮度降低率，统一全部LED元件的亮度。由此，作为显示画面整体，能够使亮度和白平衡保持均匀。
另外，在本实施方式1的LED显示装置100中，第2驱动部8在LED显示装置100工作的期间以100％的占空比驱动测定用LED元件。
通过始终以100％的占空比驱动测定用LED元件，测定用LED元件比第1显示部10具有的任何LED元件都长时间地点亮。因此，能够参照测定用LED的亮度降低率求出第1显示部10具有的LED元件的亮度降低率。
另外，本实施方式1的亮度校正方法是LED显示装置100的亮度校正方法，LED显示装置100具有：第1显示部10，其具有多个LED元件；第1驱动部5，其根据从影像信号处理部3接收的影像信号驱动第1显示部10；第2显示部20，其具有与第1显示部10具有的LED元件相同的至少一个测定用LED元件；第2驱动部8，其驱动第2显示部；亮度测定部9；亮度降低率存储部11；累计点亮时间估计部6；平均占空比存储部7；亮度校正系数计算部12；以及亮度校正部4，亮度校正方法具有以下步骤：步骤a，亮度测定部9测定测定用LED元件的亮度；步骤b，亮度降低率存储部11存储测定用LED元件的点亮时间与基于亮度测定部9的测定结果的测定用LED元件的亮度降低率之间的关系；步骤c，累计点亮时间估计部6对多个LED元件分别按照预先设定的时间估计累计点亮时间；步骤d，平均占空比存储部7按照多个LED元件中的每个LED元件存储将估计出的累计点亮时间除以累计工作时间而得到的平均占空比；步骤e，亮度校正系数计算部11对多个LED元件分别参照亮度降低率存储部11和平均占空比存储部7求出亮度降低率，根据亮度降低率计算亮度校正系数；以及步骤f，亮度校正部4控制第1驱动部5以根据亮度校正系数校正多个LED元件各自的亮度。
在本实施方式1中，在上述步骤c中，按照与PWM周期相比足够长的累计工作单位时间(即预先设定的时间)估计累计点亮时间。因此，与按照PWM周期计算累计点亮时间的情况相比，能够大幅抑制运算所需的处理量。另外，由于不按照PWM周期计算累计点亮时间，因而能够大幅减少运算量以及向非易失性存储器的存储次数。因此，能够削减这些信号处理引起的功耗。
另外，在本实施方式1中，在上述步骤d中，在平均占空比存储部7不是存储累计点亮时间，而是存储根据累计点亮时间计算出的平均占空比。累计点亮时间随着LED显示装置100的工作时间增加而增大，因而累计点亮时间的数据量也增大。另一方面，平均占空比的数据量不增大，因而能够减少平均占空比存储部7中存储的数据量。
另外，本实施方式1的LED显示装置100与作为显示画面使用的第1显示部10不同地，具有第2显示部20和测定第2显示部20的亮度的亮度测定部9。使第2显示部20点亮，按照实际时间测定亮度降低率。因此，即使不进行第1显示部的亮度测定，也能够参照第2显示部20的测定用LED元件的亮度降低率，高精度地求出与第1显示部的各LED元件的累计点亮时间对应的亮度降低率。并且，使用该亮度降低率进行亮度校正，因而能够实现精度极高的亮度校正。因此，即使在使LED显示装置100长时间工作的情况下，也能够维持第1显示部10的画面整体的亮度和白平衡。
另外，在本实施方式1的亮度校正方法中，步骤c具有以下步骤：步骤c1，累计点亮时间估计部6针对多个LED元件，分别对直到从当前时刻起回溯预先设定的时间而得到的时刻为止的LED显示装置100的累计工作时间乘以LED元件的平均占空比，计算直到从当前时刻起回溯预先设定的时间而得到的时刻为止的第1累计点亮时间；步骤c2，针对多个LED元件，分别对从预先设定的时间前到当前时刻为止的LED显示装置100的累计工作时间乘以LED元件在当前时刻的占空比，计算从预先设定的时间前到当前时刻为止的第2累计点亮时间；步骤c3，在步骤c1和步骤c2之后，累计点亮时间估计部6针对多个LED元件，分别将第1累计点亮时间和第2累计点亮时间相加，计算直到当前时刻为止的累计点亮时间；以及步骤c4，在步骤c3之后，累计点亮时间估计部6针对多个LED元件，分别用将直到当前时刻为止的累计点亮时间除以LED显示装置100的直到当前时刻为止的累计工作时间而得到的值更新平均占空比，并存储在平均占空比存储部7中，累计点亮时间估计部6按照预先设定的时间反复进行步骤c1、c2、c3、c4。
在本实施方式1中，按照累计工作单位时间(即预先设定的时间)取得驱动各LED元件的实际的占空比，假定在累计工作单位时间的期间按照该占空比驱动LED元件来估计累计点亮时间。因此，在显示于第1显示部10的图像的时间变化较小的情况下，能够特别高精度地估计累计点亮时间。并且，将估计出的累计点亮时间除以累计工作时间来求出平均占空比，将该平均占空比用于下一次的累计点亮时间的计算，因而能够高精度地计算累计点亮时间。
另外，在本实施方式1的亮度校正方法的步骤e中，亮度校正系数计算部12将多个LED元件中亮度降低率最大的LED元件的亮度降低率作为基准，计算全部所述LED元件各自的亮度校正系数。
根据本实施方式1，在上述步骤e中，按照第1显示部10具有的LED元件中亮度降低最大的LED元件的亮度降低率，统一全部LED元件的亮度。由此，作为显示画面整体，能够使亮度和白平衡保持均匀。
另外，在本实施方式1的亮度校正方法中，第2驱动部8在LED显示装置100工作的期间以100％的占空比驱动所述测定用LED元件。
通过始终以100％的占空比驱动测定用LED元件，测定用LED元件比第1显示部10具有的任何LED元件都长时间地点亮。因此，能够参照测定用LED的亮度降低率求出第1显示部10具有的LED元件的亮度降低率。
<实施方式2>
在实施方式1中，假定在单位工作时间的期间按照当前时刻的占空比R1驱动LED元件来计算第2累计点亮时间S1(参照式2)。
在本实施方式2中，为了更高精度地计算第2累计点亮时间S1，使用将平均占空比存储部7中存储的平均占空比R0和当前时刻的占空比R1进行算术平均而得到的占空比，计算第2累计点亮时间S1。另外，本实施方式2的LED显示装置100的结构与实施方式1(图1、图2)相同，因而省略说明。在本实施方式2中，第2累计点亮时间S1用下面的式9表示。
[数式9]
Figure GDA0001578773040000171
本实施方式2的第1累计点亮时间的计算方法与实施方式1(参照式1)相同。因此，本实施方式2的当前时刻的平均占空比R2用下面的式10表示。
[数式10]
Figure GDA0001578773040000172
累计点亮时间估计部6与实施方式1同样地从LED显示装置100的工作时间为零即t0＝0起按照固定时间(即累计工作单位时间)，对各LED元件求出平均占空比R2，并更新平均占空比存储部7中存储的平均占空比。
<效果>
在本实施方式2的LED显示装置100中，累计点亮时间估计部6针对多个LED元件，分别对直到从当前时刻起回溯预先设定的时间而得到的时刻为止的LED显示装置100的累计工作时间乘以LED元件的平均占空比，计算直到从当前时刻起回溯预先设定的时间而得到的时刻为止的第1累计点亮时间，累计点亮时间估计部6针对多个LED元件，分别对从预先设定的时间前到当前时刻为止的LED显示装置100的累计工作时间乘以LED元件在当前时刻的占空比与平均占空比之算术平均，计算从预先设定的时间前到当前时刻为止的第2累计点亮时间，累计点亮时间估计部6针对多个LED元件，分别将第1累计点亮时间和第2累计点亮时间相加，计算直到当前时刻为止的累计点亮时间，累计点亮时间估计部6针对多个LED元件，分别用将直到当前时刻为止的累计点亮时间除以LED显示装置100的直到当前时刻为止的累计工作时间而得到的值更新平均占空比，将平均占空比存储在平均占空比存储部7中，累计点亮时间估计部6针对多个LED元件，分别按照预先设定的时间进行直到当前时刻为止的累计点亮时间的计算及平均占空比的更新。
在本实施方式2中，使用LED元件在当前时刻的占空比与平均占空比之算术平均来计算第2累计点亮时间。因此，与使用LED元件在当前时刻的占空比计算第2累计点亮时间的实施方式1相比，能够进一步减小与实际的累计点亮时间之间的误差。
另外，在本实施方式2的亮度校正方法中，步骤c(即，累计点亮时间估计部6针对多个LED元件，分别按照预先设定的时间估计累计点亮时间的步骤)包含以下步骤：步骤c1，累计点亮时间估计部6针对多个LED元件，分别对直到从当前时刻起回溯预先设定的时间而得到的时刻为止的LED显示装置100的累计工作时间乘以LED元件的平均占空比，计算直到从当前时刻起回溯预先设定的时间而得到的时刻为止的第1累计点亮时间；步骤c2，针对多个LED元件，分别对从预先设定的时间前到当前时刻为止的LED显示装置100的累计工作时间乘以LED元件在当前时刻的占空比与平均占空比之算术平均，计算从预先设定的时间前到当前时刻为止的第2累计点亮时间；步骤c3，在步骤c1和步骤c2之后，累计点亮时间估计部6针对多个LED元件，分别将第1累计点亮时间和第2累计点亮时间相加，计算直到当前时刻为止的累计点亮时间；以及步骤c4，在步骤c3之后，累计点亮时间估计部6针对多个LED元件，分别用将直到当前时刻为止的累计点亮时间除以LED显示装置100的直到当前时刻为止的累计工作时间而得到的值更新平均占空比，并存储在平均占空比存储部7中，累计点亮时间估计部6按照预先设定的时间反复进行步骤c1、c2、c3、c4。
在本实施方式2中，在上述步骤c2中，使用LED元件在当前时刻的占空比与平均占空比之算术平均来计算第2累计点亮时间。因此，与使用LED元件在当前时刻的占空比计算第2累计点亮时间的实施方式1相比，能够进一步减小与实际的累计点亮时间之间的误差。
另外，在实施方式1、2中，第2显示部20由多个(4个)单位像素构成，但不一定需要由多个单位像素构成。第2显示部20例如也可以由一个单位像素构成。
另外，在本实施方式1、2中，第1显示部10具有多个单位像素，单位像素由红色、绿色、蓝色的3个LED元件构成，但单位像素也可以由一个或多个单色(例如红色)的LED元件构成。在这种情况下，在第2显示部20设有至少一个测定用LED元件。
另外，在实施方式1、2中，按照固定时间单位一起进行全部LED元件的累计点亮时间的计算及平均占空比的更新处理，但不一定需要一起进行针对全部LED元件的处理。只要在固定时间的期间进行全部LED元件的处理即可，例如也可以以帧为单位依次进行针对各LED元件的处理。在同时进行针对全部LED元件的处理的情况下，对累计点亮时间估计部6和平均占空比存储部7的负荷暂时增大。另一方面，在依次进行各LED元件的处理的情况下，能够使上述负荷在时间上平均化。
详细地说明了本发明，但上述的说明在全部方面只是示例，本发明不限于此。应理解成能够在不脱离本发明的范围的情况下想到尚未示例的无数的变形例。
标号说明
2输入端子；3影像信号处理部；4亮度校正部；5第1驱动部；6累计点亮时间估计部；7平均占空比存储部；8第2驱动部；9亮度测定部；10第1显示部；11亮度降低率存储部；12亮度校正系数计算部；20第2显示部；31输入接口；32处理电路；33第1驱动电路；34第1显示装置；35存储装置；36存储器；37亮度测定装置；38第2驱动电路；39第2显示装置；40总线；100LED显示装置。

Claims (8)

1.一种LED显示装置，所述LED显示装置具有：
第1显示部，其具有多个LED元件；
第1驱动部，其根据从影像信号处理部接收的影像信号驱动所述第1显示部的所述多个LED元件；
第2显示部，其具有与所述第1显示部具有的所述LED元件相同的至少一个测定用LED元件；
第2驱动部，其驱动所述第2显示部的所述测定用LED元件；
亮度测定部，其测定所述测定用LED元件的亮度；
亮度降低率存储部，其存储所述测定用LED元件的点亮时间与基于所述亮度测定部的测定结果的该测定用LED元件的亮度降低率之间的关系；
累计点亮时间估计部，其对所述多个LED元件分别按照预先设定的时间估计累计点亮时间；
平均占空比存储部，其按照所述多个LED元件中的每个LED元件，存储将估计出的所述累计点亮时间除以累计工作时间而得到的平均占空比；
亮度校正系数计算部，其针对所述多个LED元件分别参照所述亮度降低率存储部和所述平均占空比存储部求出亮度降低率，根据该亮度降低率计算亮度校正系数；以及
亮度校正部，其控制所述第1驱动部以根据所述亮度校正系数校正所述多个LED元件各自的亮度，
所述累计点亮时间估计部针对所述多个LED元件，分别对直到从当前时刻起回溯所述预先设定的时间而得到的时刻为止的所述LED显示装置的累计工作时间乘以该LED元件的平均占空比，计算直到从当前时刻起回溯所述预先设定的时间而得到的时刻为止的第1累计点亮时间，
所述累计点亮时间估计部针对所述多个LED元件，分别对从所述预先设定的时间前到当前时刻为止的所述LED显示装置的累计工作时间乘以该LED元件在当前时刻的占空比，计算从所述预先设定的时间前到当前时刻为止的第2累计点亮时间，
所述累计点亮时间估计部针对所述多个LED元件，分别将所述第1累计点亮时间和所述第2累计点亮时间相加，计算直到当前时刻为止的累计点亮时间，
所述累计点亮时间估计部针对所述多个LED元件，分别用将直到当前时刻为止的累计点亮时间除以所述LED显示装置的直到当前时刻为止的累计工作时间而得到的值更新所述平均占空比，将该平均占空比存储在所述平均占空比存储部中，
所述累计点亮时间估计部针对所述多个LED元件，分别按照所述预先设定的时间进行直到当前时刻为止的累计点亮时间的计算及所述平均占空比的更新。
2.根据权利要求1所述的LED显示装置，其中，
所述累计点亮时间估计部对所述累计工作时间乘以所述LED元件在当前时刻的占空比与所述平均占空比之算术平均，计算所述第2累计点亮时间，以取代对所述累计工作时间乘以所述LED元件在当前时刻的占空比，计算所述第2累计点亮时间。
3.根据权利要求1或2所述的LED显示装置，其中，
所述亮度校正系数计算部将所述多个LED元件中亮度降低率最大的所述LED元件的亮度降低率作为基准，计算全部所述LED元件各自的亮度校正系数。
4.根据权利要求1或2所述的LED显示装置，其中，
所述第2驱动部在所述LED显示装置工作的期间以100％的占空比驱动所述测定用LED元件。
5.一种LED显示装置的亮度校正方法，其中，
所述LED显示装置具有：
第1显示部，其具有多个LED元件；
第1驱动部，其根据从影像信号处理部接收的影像信号驱动所述第1显示部；
第2显示部，其具有与所述第1显示部具有的所述LED元件相同的至少一个测定用LED元件；
第2驱动部，其驱动所述第2显示部；
亮度测定部；
亮度降低率存储部；
累计点亮时间估计部；
平均占空比存储部；
亮度校正系数计算部；以及
亮度校正部，
所述亮度校正方法包含以下步骤：
步骤a，所述亮度测定部测定所述测定用LED元件的亮度；
步骤b，所述亮度降低率存储部存储所述测定用LED元件的点亮时间与基于所述亮度测定部的测定结果的该测定用LED元件的亮度降低率之间的关系；
步骤c，所述累计点亮时间估计部对所述多个LED元件分别按照预先设定的时间估计累计点亮时间；
步骤d，所述平均占空比存储部按照所述多个LED元件中的每个LED元件存储将估计出的所述累计点亮时间除以累计工作时间而得到的平均占空比；
步骤e，所述亮度校正系数计算部针对所述多个LED元件分别参照所述亮度降低率存储部和所述平均占空比存储部求出亮度降低率，根据该亮度降低率计算亮度校正系数；以及
步骤f，亮度校正部控制所述第1驱动部以根据所述亮度校正系数校正所述多个LED元件各自的亮度，
所述步骤c包含以下步骤：
步骤c1，所述累计点亮时间估计部针对所述多个LED元件，分别对直到从当前时刻起回溯所述预先设定的时间而得到的时刻为止的所述LED显示装置的累计工作时间乘以该LED元件的平均占空比，计算直到从当前时刻起回溯所述预先设定的时间而得到的时刻为止的第1累计点亮时间；
步骤c2，针对所述多个LED元件，分别对从所述预先设定的时间前到当前时刻为止的所述LED显示装置的累计工作时间乘以该LED元件在当前时刻的占空比，计算从所述预先设定的时间前到当前时刻为止的第2累计点亮时间；
步骤c3，在所述步骤c1和步骤c2之后，所述累计点亮时间估计部针对所述多个LED元件，分别将所述第1累计点亮时间和所述第2累计点亮时间相加，计算直到当前时刻为止的累计点亮时间；以及
步骤c4，在所述步骤c3之后，所述累计点亮时间估计部针对所述多个LED元件，分别用将直到当前时刻为止的累计点亮时间除以所述LED显示装置的直到当前时刻为止的累计工作时间而得到的值更新所述平均占空比，并存储在所述平均占空比存储部中，
所述累计点亮时间估计部按照所述预先设定的时间反复进行所述步骤c1、c2、c3、c4。
6.根据权利要求5所述的亮度校正方法，其中，
在所述步骤c2中，对所述累计工作时间乘以所述LED元件在当前时刻的占空比与所述平均占空比之算术平均，计算所述第2累计点亮时间，以取代对所述累计工作时间乘以所述LED元件在当前时刻的占空比，计算所述第2累计点亮时间。
7.根据权利要求5或6所述的亮度校正方法，其中，
在所述步骤e中，所述亮度校正系数计算部将所述多个LED元件中亮度降低率最大的所述LED元件的亮度降低率作为基准，计算全部所述LED元件各自的亮度校正系数。
8.根据权利要求5或6所述的亮度校正方法，其中，
所述第2驱动部在所述LED显示装置工作的期间以100％的占空比驱动所述测定用LED元件。
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