JP2917816B2

JP2917816B2 - マルチカラーのｌｅｄディスプレイユニット

Info

Publication number: JP2917816B2
Application number: JP12814894A
Authority: JP
Inventors: 芳文永井
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 1994-05-17
Filing date: 1994-05-17
Publication date: 1999-07-12
Anticipated expiration: 2014-07-12
Also published as: JPH07311560A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、異なる発光色のＬＥＤ
を組み合わせ、各ＬＥＤの発光出力を調整して、マルチ
カラーを表示するＬＥＤディスプレイユニットに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】赤、青、緑のＬＥＤを使用して、フルカ
ラーのＬＥＤディスプレイユニットを実現できる。この
ＬＥＤディスプレイユニットは、発光色を赤、青、緑と
する３種のＬＥＤでフルカラーの１ドットを表示する。
１ドットの３色ＬＥＤは互いに接近して配列される。こ
の構造のＬＥＤディスプレイユニットは、赤、青、緑の
ＬＥＤの明るさを調整して、発光色を変更することがで
きる。たとえば、全てのＬＥＤを点灯させると白にな
り、赤と青のＬＥＤを点灯するとマゼンタ、赤と緑でイ
エロー、緑と青でシアンとなる。さらに、各ＬＥＤの明
るさを調整して、種々の発光色とすることができる。

【０００３】ＬＥＤディスプレイユニットは、点灯回路
でもって、一定の周期でそれぞれのＬＥＤを点滅させて
いる。点灯回路が、ＬＥＤを点灯する時間を調整する
と、目に感じる明るさ、すなわちＬＥＤの実質的な発光
輝度を調整できる。ＬＥＤの１回の点灯時間を長くする
と目には明るく感じられる。点灯時間を短くすると暗く
感じられる。点灯回路がＬＥＤを点滅する周期は、ちら
つきを防止するために４０Ｈｚよりも高く、たとえば約
１００Ｈｚに調整される。点滅周期を１００Ｈｚとする
と、ＬＥＤは１秒に１００回点滅される。

【０００４】点灯回路は、入力される階調データでＬＥ
Ｄの点灯時間を演算する。ＬＥＤの点灯時間を特定する
ために、点灯回路は、入力される階調データに相当する
時間幅のパルスを出力するパルス幅変調回路を備える。
パルス幅変調回路の出力パルスは、ＬＥＤを点灯するＬ
ＥＤ駆動回路に入力され、このパルス信号で、ＬＥＤ駆
動回路がスイッチングしてＬＥＤを点滅させる。たとえ
ば、ＬＥＤ駆動回路は、入力されるパルスが”Ｈｉｇ
ｈ”のときにＬＥＤを点灯し、”Ｌｏｗ”のときに消灯
する。

【０００５】パルス幅変調回路に入力される階調データ
は、ＬＥＤの明るさを決定するための情報である。パル
ス幅変調回路は、入力される階調データに対応して、出
力するパルスの時間幅を変調する。パルス幅変調回路
は、入力される階調データが明るくなるにしたがって、
出力するパルスの時間幅を広くする。図１は、パルス幅
変調回路に入力される階調データに対する出力パルスの
時間幅を示すグラフである。この図に示すように、階調
データに比例して出力パルスの時間幅を広くすると、階
調データに比例してＬＥＤの点灯時間を長くすることが
できる。点灯時間が長いＬＥＤは、目に明るく感じるの
で、階調データに比例してＬＥＤを明るく点灯できる。
赤、青、緑のＬＥＤは、入力される階調データに比例し
て明るさが調整される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、階調デー
タに比例して赤、青、緑のＬＥＤの明るさを調整するＬ
ＥＤディスプレイユニットは、フルカラーの表示ができ
る。しかしながら、この構造のＬＥＤディスプレイユニ
ットは、各発光色のＬＥＤユニット間の輝度のばらつき
が大きな問題となる。ＬＥＤユニット間に発光輝度のば
らつきがあると、タイル状の輝度ムラが識別されて、デ
ィスプレイの品質を大きく低下させる。この弊害を防止
するために、各発光色のＬＥＤを輝度別にレベル選別し
ている。しかしながら、識別したＬＥＤを使用しても、
これを階調データにより明るさを細かく調整すると、よ
り輝度むらが目だつようになり、さらに細かいレベルで
ＬＥＤを選別する必要が生じる。このため、ＬＥＤの歩
留まりが著しく低下してしまう欠点がある。

【０００７】この欠点を防止するために、積極的に輝度
調整を行う技術が開発されている。第１の方法は、ＬＥ
Ｄを駆動する電流値を調整する方法である。この方法
は、階調データでパルスを時間幅に変調し、さらに、Ｌ
ＥＤの駆動電流を調整して輝度むらを補正するものであ
る。すなわち、階調データでパルスを幅変調し、ＬＥＤ
の輝度むらでパルスを振幅変調するものである。この方
法は、階調データでパルスを幅変調することとうまく整
合させることができる。しかしながら、ＬＥＤの駆動電
流を調整する定電流回路と、電流値を補正するためのス
イッチング回路が必要となり、回路が複雑になる欠点が
ある。さらに、出力パルスを振幅変調するために、ＬＥ
Ｄに流す電流を減少させるスイッチング素子を必要とす
る。電流を少なくするスイッチング素子は内部抵抗が大
きく、ＬＥＤの駆動電流の一部を電力消費する。このた
め、スイッチング素子の電力消費が大きく、電力を有効
に利用できなくなる。さらに、スイッチング素子が発熱
して発生熱が大きく、このスイッチング素子の熱容量を
大きく設計する必要がある。

【０００８】ＬＥＤの輝度むらを補正する第２の技術と
して、フレーム周期でのまびき率により、ＬＥＤを点灯
させる輝度を調整する技術がある。この方法は、まびき
幅を広くとると、階調データを変調したパルスの幅可変
範囲を狭くせざるを得なくなってしまう。さらに、この
方法は階調パルスのある一点でしか、ＬＥＤの輝度むら
を補正できない欠点がある。

【０００９】本発明は、この欠点を解決することを目的
に開発されたもので、本発明の重要な目的は、極めて簡
単な回路構成でＬＥＤの輝度むらを解消できるマルチカ
ラーのＬＥＤディスプレイユニットを提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のマルチカラーの
ＬＥＤディスプレイユニットは、前述の目的を達成する
ために下記の構成を備える。ＬＥＤディスプレイユニッ
トは、複数のカラー表示をするために、互いに接近して
配設されている発光色の異なる複数個のＬＥＤと、各Ｌ
ＥＤを点滅させて発光色と明るさとを調整するＬＥＤの
点灯回路とを備える。

【００１１】ＬＥＤの点灯回路は、入力される階調デ
ータに相当するパルスを出力するパルス幅変調回路と、
このパルス幅変調回路の出力パルスでＬＥＤを点灯する
ＬＥＤ駆動回路とを備える。パルス幅変調回路は、発光
色によって、あるいは個々のＬＥＤによって、階調デー
タに対するパルス幅の変調ゲインを調整するゲイン階調
手段を内蔵する。ゲイン調節手段は、発光色又は個々の
ＬＥＤによって階調データに対するパルス幅を計数値に
応じて複数の周期のパルスから１つのパルスを選択して
計数する非線形カウンターを用いて非線形に補正して、
ＬＥＤの発光輝度を補正するように構成している。

【００１２】ゲイン調整手段は、各発光色のＬＥＤユニ
ットの輝度むらを補正し、あるいは、個々のＬＥＤユニ
ットの輝度むらを補正する。図２は、発光色の異なるＬ
ＥＤユニットの輝度むらを補正する状態を示している。
この図に示すＬＥＤディスプレイユニットは、長い順に
緑、赤、青の順番で、同一の階調データに対するＬＥＤ
の点灯時間を長くして明るくなるように補正している。
各発光色のＬＥＤユニットは、同一の階調データのとき
に、ホワイトバランスがとれるように変調ゲインを調整
している。ゲイン調整手段は、入力される階調データを
補正して、図２に示す発光輝度となるように、パルス幅
変調する。したがって、赤、青、緑の階調データが同一
であっても、出力されるパルス幅が補正されて同じパル
ス幅とならない。同じ階調データが入力されても、広い
順に緑、赤、青の順番にパルス幅が広く補正される。ゲ
イン調整手段は、階調データの入力レベルが変更されて
も、緑、赤、青のＬＥＤを点灯するパルスを同じ比率で
補正する。したがって、入力される階調データのレベル
が変化しても、赤、青、緑のＬＥＤはホワイトバランス
が狂うことがない。

【００１３】さらに、ゲイン調整手段は、個々のＬＥＤ
の発光輝度を補正することもできる。このことを実現す
るゲイン調整手段は、同じ階調データが入力されるとき
に、個々のＬＥＤの駆動パルスを所定の幅に補正して、
同じ明るさに補正する。

【００１４】

【作用】本発明のマルチカラーのＬＥＤディスプレイユ
ニットは、入力される階調データをパルス幅変調回路で
もってパルス幅変調する。パルス幅変調回路の出力パル
スは、ＬＥＤ駆動回路に入力され、ＬＥＤ駆動回路は入
力されるパルスでＬＥＤを点滅させる。ＬＥＤ駆動回路
はパルスが入力されたときにオン状態となってＬＥＤを
点灯する。したがって、パルス幅が広くなるとＬＥＤの
点灯時間が長くなり、反対にパルス幅が狭くなるとＬＥ
Ｄの点灯時間が短くなる。

【００１５】パルス幅変調回路は、入力される階調デー
タに対応してパルスを幅変調する。好ましくは、パルス
幅変調回路は、入力される階調データに対して非線形
に、すなわちノンリニアにパルスを幅変調する。パルス
幅変調回路は、図３で示すように階調データが小さいと
きには、リニアな状態よりもパルス幅を小さく、階調デ
ータが大きいときにリニアな状態よりもパルス幅を大き
くする。刺激値の変化量が、暗いときに高く、明るくな
ると低下するからである。

【００１６】さらに、本発明のＬＥＤディスプレイユニ
ットは、パルス幅変調回路がゲイン調整手段を内蔵して
いる。ゲイン調整手段は、図３に示すように、入力され
る階調データのパルス幅変調するゲインを補正する。す
なわち、明るく点灯する必要のあるＬＥＤは、図の折線
Ａで示すようにパルス幅を広く補正し、暗く点灯するＬ
ＥＤは、図の折線Ｃで示すようにパルス幅を狭く補正す
る。ゲイン調整手段は、階調データに対して常時同じゲ
インでパルス幅を補正する。したがって、階調データの
入力レベルが変動しても、図の曲線Ａ、Ｂ、Ｃで示すよ
うに、同じ比率でパルス幅が補正される。

【００１７】図３に示すように、ゲイン調整手段でパル
ス幅の変調をするゲインを補正すると、図２に示すよう
に、ＬＥＤの発光輝度を補正することができる。図３に
おいて、折線Ａ、Ｂ、Ｃを、順番に緑、赤、青のＬＥＤ
の発光輝度を補正する特性とすると、点灯されるＬＥＤ
の輝度は、図２に示すように高い順に緑、赤、青が明る
く点灯される。パルス幅が広くなるとＬＥＤが明るくな
るからである。図２に示すように発光輝度を補正して、
ホワイトバランスが良好となるように補正すると、発光
輝度の異なる赤、青、緑のＬＥＤを使用して、ホワイト
バランスをとることができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想
を具体化するためのＬＥＤディスプレイユニットを例示
するものであって、本発明はＬＥＤディスプレイユニッ
トを下記のものに特定しない。

【００１９】図４および図５に示すマルチカラーのＬＥ
Ｄディスプレイユニットは、互いに接近して配設される
赤、青、緑の発光色のＬＥＤと、各発光色のＬＥＤを点
滅するＬＥＤの点灯回路とを備える。ＬＥＤは、発光色
を赤、青、緑とする３個を互いに接近して配設してい
る。このＬＥＤディスプレイユニットは、赤、青、緑に
発光する３個のＬＥＤの発光時間で明るさを調整してフ
ルカラーの１ドットを表示する。多数のＬＥＤは図４に
示すようにマトリクスに接続されている。

【００２０】点灯回路は、入力される階調データに相当
するパルスを出力するパルス幅変調回路２と、このパル
ス幅変調回路２の出力パルスでＬＥＤを点灯するＬＥＤ
駆動回路３とを備える。ＬＥＤ駆動回路３は、ＬＥＤを
横に接続しているコモンラインを一定の周期で切り替え
る走査ドライバー３ａと、パルス幅変調回路２に制御さ
れて縦に接続したＬＥＤを、階調データに対応したパル
ス幅で点灯する階調ドライバー３ｂとを備える。図５に
示すＬＥＤディスプレイユニットは、走査ドライバー３
ａと階調ドライバー３ｂの両方を電源８に接続してＬＥ
Ｄを点灯する。

【００２１】走査ドライバー３ａは、各列のＬＥＤを順
番に切り替えて電源８接続する。走査ドライバー３ａ
は、点滅させるＬＥＤのちらつきを防止するために、図
に示すように、４列のコモンラインを例えば１００Ｈｚ
の周期で切り替える。１００Ｈｚで４列のコモンライン
を切り替える切換回路は、１列の点灯時間が２．５ｍ秒
となる。

【００２２】階調ドライバー３ｂは、複数のスイッチン
グ素子３ｓを内蔵している。スイッチング素子３ｓがオ
ンになると、コモンラインを電源８に接続している行の
ＬＥＤを点灯させる。スイッチング素子３ｓのオン時間
は、ＬＥＤの明るさを調整する。スイッチング素子３ｓ
がオンになると、ＬＥＤは一定の電流が流されて発光す
る。ＬＥＤを暗く発光させるには、スイッチング素子３
ｓのオン時間を短くして点灯時間を短く、明るく発光さ
せるにはスイッチング素子３ｓのオン時間を長くして点
灯時間を長くする。

【００２３】階調ドライバー３ｂは、パルス幅変調回路
２の出力で、それぞれのスイッチング素子３ｓのオン時
間を制御して、発光させるＬＥＤの明るさを調整する。
スイッチング素子３ｓをオン、オフするために、パルス
幅変調回路２は所定の時間幅のパルスを出力する。複数
のスイッチング素子３ｓは、パルス幅変調回路２の出力
で並列処理される。したがって、各列に接続されたスイ
ッチング素子３ｓは、パルス幅変調回路２から出力され
るパルス信号で、オンになる時間が調整される。

【００２４】階調ドライバー３ｂは、走査ドライバー３
ａで電源８に接続された行のＬＥＤを、階調データに相
当する時間点灯し、走査ドライバー３ａが次の行に切り
替えられると、次々と各列のＬＥＤを所定時間点灯す
る。したがって、階調ドライバー３ｂは、走査ドライバ
ー３ａに同期してスイッチング素子３ｓをオン、オフ
し、次々と全てのＬＥＤを決められた時間点灯して所定
の輝度で発光させる。

【００２５】このように、走査ドライバー３ａと階調ド
ライバー３ｂとで各色のＬＥＤを入力される階調データ
に応じた時間発光させて、ＬＥＤの明暗を生じさせる
と、その積数だけの色表現が可能になる。

【００２６】図４、図５及び図６のＬＥＤディスプレイ
ユニットは、赤、青、緑に専用の３組のパルス幅変調回
路２を備える。各色の階調データで、赤、青、緑のＬＥ
Ｄを独立して点滅させるためである。３組のパルス幅変
調回路２は、入力される階調データを、ゲイン調整手段
１３で補正してパルス幅変調する。

【００２７】ゲイン調整手段１３は、図７に示すよう
に、３組の非線形カウンター６と、この非線形カウンタ
ー６のカウント時間を制御する基準クロック周波数可変
回路９とで構成される。非線形カウンター６がカウント
する時間は、基準クロック周波数可変回路９で制御され
る。非線形カウンター６は、カウントする時間で、すな
わちカウント周波数で赤、青、緑のパルス幅変調回路２
の変調ゲインを補正する。赤、青、緑のパルス幅変調回
路２は、ゲイン調整手段１３によって、図３の折線Ａ、
Ｂ、Ｃで示すように出力パルスの変調ゲインを補正す
る。図３の折線は、緑、赤、青の順番で、パルス幅変調
回路２の変調ゲインを高くしている。

【００２８】非線形カウンター６のカウント時間が、パ
ルス幅変調回路２の変調ゲインを調整することを説明す
るために、パルス幅変調回路２の動作をさきに説明す
る。

【００２９】赤、青、緑のパルス変調回路２は、入力さ
れる赤、青、緑の階調データを所定の時間幅のパルスに
変換する。赤のパルス幅変調回路２は、赤の階調データ
を、青のパルス幅変調回路２は青の階調データを、緑の
パルス幅変調回路２は緑の階調データをそれぞれ、赤、
青、緑のＬＥＤを点灯するパルスに幅変調する。

【００３０】図８は赤のパルス幅変調回路２を示す。青
と緑のパルス幅変調回路２も同じ回路で実現できる。こ
の図に示すパルス幅変調回路２は、図２と図３とに示す
ように、各発光色のＬＥＤを、発光色によって変調ゲイ
ンを補正することに加えて、階調データを非線形に変調
する。階調データの非線形な変調は、階調データのレベ
ルが小さいとき、ＬＥＤの輝度をリニアな状態よりも暗
くし、階調データのレベルが大きくなると非線形な状態
よりも明るくする。このことを実現するために、パルス
幅変調回路２に非線形カウンター６を接続している。さ
らに、入力される赤の階調データを一次的に記憶する記
憶回路１を、パルス幅変調回路２の入力側に接続してい
る。記憶回路１は、ＬＥＤディスプレイユニットの外部
より、そのつど赤の階調データが入力される。この図に
示すように、非線形カウンター６を接続するパルス幅変
調回路２は、記憶回路１から入力される階調データに応
じて、パルス幅をノンリニアに変調する非線形のパルス
幅変調回路２となる。

【００３１】図８に示す記憶回路１は、ＬＥＤディスプ
レイコントローラー等の外部装置より順次送り込まれる
８ビット階調データを所定の列アドレスに格納し、ラッ
チすることができる。図において４は、そのためのメモ
リであり、８ビット×１６で構成されている。５は、１
行分１６ドットの階調データを、パラレル同時に非線形
のパルス幅変調回路２に出力するためのバッファメモリ
５である。メモリ４及びバッファメモリ５で構成される
記憶回路１は、８ビット１６ドット分のシフトレジスタ
及びラッチ回路によっても同様に構成することができ
る。この記憶回路１は、順番に入力される階調データを
一時的にメモリ４に記憶する。メモリ４の記憶値はバッ
ファメモリ５に出力され、バッファメモリ５は記憶する
階調データを同時に非線形のパルス幅変調回路２に出力
する。

【００３２】２は階調データを非線形に変調するパルス
幅変調回路２であり、非線形カウンター６からの出力
で、出力信号を反転させるデジタルコンパレータ７で構
成されるデジタルモノマルチである。非線形カウンター
６は、８ビットのバイナリーカウンターであり、行ラッ
チパルスにより、リセットが解除され、計数をスタート
させる。デジタルコンパレータ７は８ビットのマグニチ
ュードコンパレータであり、１６ビット分用意されてい
る。

【００３３】デジタルコンパレータ７の一方の入力側に
は、非線形カウンター６の計数値である８ビットバイナ
リー信号が入力されている。デジタルコンパレータ７の
もう一方の入力側には、バッファメモリ５より、１６ド
ット分の８ビット階調データが各々入力される。各々の
デジタルコンパレータ７は、非線形カウンター６から入
力される計数値を、バッファメモリ５から入力される階
調データに比較する。非線形カウンター６から出力され
る計数値は、時間が経過するにしたがって大きくなる。
デジタルコンパレータ７は、非線形カウンター６からの
出力をバッファメモリ５の出力である階調データに比較
し、両者が一致したところで、計数をスタートさせた時
点でセットされていた出力を反転させてパルスを出力す
る。デジタルコンパレータ７から出力されるパルスの時
間幅は、階調データが大きいほど長くなる。非線形カウ
ンター６から出力される計数値が大きくならないと、デ
ジタルコンパレータ７の出力が反転しないからである。

【００３４】非線形カウンター６は、時間に対してリニ
アには計数せず、非直線的にカウントする。非線形カウ
ンター６は、カウントを開始した最初には早く、時間が
経過するにしたがって、カウントするのが遅くなる。デ
ジタルコンパレータ７が階調データを非線形のパルス幅
に変調するためである。デジタルコンパレータは、時間
に対してリニアにカウントするカウンターから計数値が
入力されると、入力される階調データに対して直線的に
パルスを幅変調する。これに対して、非線形カウンター
６からノンリニアな計数値が入力されと、デジタルコン
パレータ７は階調データを非直線的にパルスを幅変調す
る。

【００３５】図９の実線は、時間に対してノンリニアに
カウントする非線形カウンター６の計数値を示し、破線
は時間に対してリニアにカウントする線形カウンターの
計数値を示す。この図において、計数値がＡ1となる時
間は、非線形カウンター６が時間Ｔ1、線形カウンター
はＴ2となる。すなわち、非線形カウンター６は線形カ
ウンターよりも時間が短い。デジタルコンパレータ７
は、非線形カウンター６の計数値と階調データとを比較
して、両者が同じになったときに出力を反転する。すな
わち、リセットされてから両入力が同じになるまでの時
間幅のパルスを出力する。たとえば、デジタルコンパレ
ータにレベルがＡ1である階調データが入力されると、
非線形カウンター６を接続した非線形のパルス幅変調回
路２は時間Ｔ1のパルスを出力し、線形カウンターを接
続したパルス幅変調回路は時間Ｔ2のパルスを出力す
る。非線形カウンター６を接続した非線形のパルス幅変
調回路２は、時間幅の短いパルスを出力する。

【００３６】しかしながら、非線形のパルス幅変調回路
２に、大レベルのＡ2の階調データが入力されると、非
線形カウンター６の計数値がこのレベルになるまでは、
リニアにカウントするよりも時間がかかり、時間幅の広
い時間Ｔ4に相当するパルスを出力する。すなわち、図
９に示すように、最初に速くカウントし、次第にカウン
トを遅くする非線形カウンター６を接続したデジタルコ
ンパレータ７は、図３に示すように、階調データに対し
て出力パルスの時間幅を非線形に変調して出力する。

【００３７】デジタルコンパレータ７から出力されるパ
ルス信号は、ＬＥＤ駆動回路３である階調ドライバー３
ｂに入力される。ＬＥＤ駆動回路３は、非線形のパルス
幅変調回路２から出力されるパルスが入力され、ＬＥＤ
を点滅させるためにエネーブル端子を備えている。

【００３８】図１０は、時間に対して非直線的にカウン
トする非線形カウンター６の具体的なブロック線図であ
る。この図の非線形カウンター６は、基準クロック周波
数可変回路９により、Ｐ₀〜Ｐ₁₅の計１６種類のカウン
トパルスが用意されている。４→１６デコーダー１１
は、バイナリーカウンター１２の上位４ビットから前記
１６種類のカウントパルスを選択する選択信号を発生す
るためのデコーダー回路である。

【００３９】１０は前記選択信号により、１６種類のカ
ウントパルスから１つをセレクトしてバイナリーカウン
ター１２に入力する選択回路である。

【００４０】この図の非線形カウンター６はノンリニア
にカウントして計数値をデジタルコンパレータ７に出力
する。この図の非線形カウンター６を接続したデジタル
コンパレータ７は、図１１の破線で示すように、階調デ
ータｘに対するパルス幅ｙのパルスを出力する。この図
の破線で示す折線は、実線で示す曲線ｙ＝ａｘⁿ（ｎ＝
２．２）を１６本の折線で近似することができる。この
式において、ｎは非直線性を決定する定数である。ｎ＝
１とするとき、階調データはリニアにパルス幅変調され
ることになる。

【００４１】さらに、関数ｙ＝ａｘⁿの式において、定
数ａは、パルス幅変調回路２の変調ゲインを特定する。
ａの値が大きいと、図１１において曲線の傾きが大きく
なって変調ゲインが大きくなる。反対にａの値を小さく
すると、変調ゲインが小さくなって曲線の勾配が緩くな
る。パルス幅変調回路２の変調ゲイン、すなわち、図１
１の曲線の傾きは、基準クロック周波数可変回路９から
非線形カウンター６に出力されるクロックパルスの周
期、すなわち周波数で調整できる。

【００４２】基準クロック周波数可変回路９の周波数が
高くなって、クロックパルスの周期が短くなると、単位
時間に非線形カウンター６に入力されるパルスの数が多
くなる。すなわち、非線形カウンター６のカウント数が
多くなる。言い替えると、一定のカウント数になるまで
の時間が短くなる。デジタルコンパレータ７は、階調デ
ータを非線形カウンター６から入力される計数値に比較
しているので、非線形カウンター６からデジタルコンパ
レータ７出力されるカウント値が、階調データと同じに
なる時間が短くなる。したがって、デジタルコンパレー
タ７が判定する時間が短くなり、出力パルスの時間幅が
短くなる。このため、基準クロック周波数可変回路９を
周波数を高くすると、パルス幅変調回路２の変調ゲイン
が低く調整される。入力される階調データに対してパル
ス幅が狭く補正されるからである。

【００４３】図１２は基準クロック周波数可変回路９か
ら、赤、青、緑の非線形カウンター６に出力されるクロ
ックパルスを示す。この図は、図３に示すように、大き
い順に緑、赤、青の順番で変調ゲインを大きく調整する
ものである。クロックパルスの周波数が高いと、変調ゲ
インが小さくなるので、基準クロック周波数可変回路９
から非線形カウンター６に出力するクロックパルスは、
高い順に緑、赤、青の順番に高くなっている。

【００４４】基準クロック周波数可変回路９は、赤、
青、緑の非線形カウンター６に出力するクロックパルス
の周期を調整するために、それぞれのクロックパルスの
周波数を制御するゲイン信号が入力される。この基準ク
ロック周波数可変回路９は、図１３に示すように、入力
される基準クロックパルスを分周するプログラムカウン
ターと、プログラムカウンターの分周比を、入力される
ゲイン信号で設定するメモリであるＰＲＯＭで実現でき
る。この実施例以外であっても、クロックパルスの周期
を可変できる手段であれば、いずれも同様の効果を得る
ことができる。

【００４５】各発光色のＬＥＤユニットは、図１４に示
すように、各発光色のＬＥＤユニット毎に、輝度ランク
Ａ〜Ｈに選別されて、ドットマトリックスユニットに実
装されている。たとえば、ランクＣの暗い緑ＬＥＤユニ
ットと、ランクＥの赤ＬＥＤユニットと、ランクＧの明
るい青ＬＥＤユニットとを組み合わせて使用するとき
は、高い順に緑、赤、青の順番に変調ゲインを高くし
て、各発光色のＬＥＤユニットのホワイトバランスを調
整する。

【００４６】図１４に示すように、Ａ〜Ｈのランク別に
選別されたＬＥＤユニットを使用するＬＥＤディスプレ
イユニットの基準クロック周波数可変回路９を図１５に
示す。この図に示す基準クロック周波数可変回路９は、
ＰA〜ＰHの基準周波数のクロックパルスを得るための分
周回路１４と、ＰA〜ＰHの基準周波数のクロックパルス
を選択するゲート回路１５より構成されている。ゲート
回路１５には、各ＬＥＤユニットの明るさのランクに応
じて、選択信号としてゲイン信号が入力される。

【００４７】以上の実施例は、階調データを８ビットと
し、ＬＥＤの発光色を赤、青、緑としている。ただ、本
発明のＬＥＤディスプレイユニットは、階調データを４
ビットあるいはそれ以外とすることもできる。階調デー
タのビット数を少なくすると、表現できる色は少なくな
るが、回路規模を簡素化できる。さらに、ＬＥＤの発光
色も赤、青、緑の３色にするフルカラーの表示が可能で
あるが、２色の発光色ＬＥＤを使用することも可能であ
るのは言うまでもない。

【００４８】さらに、以上の実施例のＬＥＤディスプレ
イユニットは、各発光色のＬＥＤユニットの変調ゲイン
を調整したが、個々のＬＥＤの変調ゲインを調整するこ
ともできる。このことを実現するＬＥＤディスプレイユ
ニットは、個々のＬＥＤの明るさをランクに区別し、各
ＬＥＤの明るさのランクで入力される階調データの変調
ゲインを調整する。

【００４９】

【発明の効果】本発明のマルチカラーのＬＥＤディスプ
レイユニットは、各発光色のＬＥＤユニットの明るさに
対応し、あるいは、各々のＬＥＤの明るさに対応して、
入力される階調データに対するパルス幅変調する変調ゲ
インを調整する。このため、ＬＥＤの輝度むらを解消し
て、高品質のＬＥＤディスプレイユニットを実現でき
る。とくに、本発明のＬＥＤディスプレイユニットは、
従来のように、ＬＥＤの駆動電流を調整し、あるいは、
ＬＥＤを点灯するパルスをまびきして、目に感じる明る
さを調整するのではなく、パルス幅変調する変調ゲイン
を制御して、ＬＥＤの点灯時間を補正する。このため、
本発明のＬＥＤディスプレイユニットは、ＬＥＤを点滅
させる回路の発熱を少なくできると共に、この回路に使
用するスイッチング素子に小容量のものが使用でき、小
さくて安価なスイッチング素子を使用して、安価に多量
生産できる。また、変調ゲインを補正してＬＥＤの輝度
むらを補正するので、階調データの全ての範囲におい
て、明るさを正確に補正して、極めて高品質のＬＥＤデ
ィスプレイユニットとすることができる特長がある。さ
らに、輝度むらのあるＬＥＤを使用して、ＬＥＤディス
プレイユニットの明るさのばらつきを補正できるので、
ＬＥＤの選別を簡素化して、ＬＥＤ自体を安価にできる
特長も実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】パルス幅変調回路に入力される階調データでリ
ニアに変調されたパルス幅を示すグラフ

【図２】本発明のＬＥＤディスプレイユニットに装備さ
れる非線形のパルス幅変調回路が階調データをゲイン調
整してＬＥＤの発光輝度に変調する関係を示すグラフ

【図３】本発明のＬＥＤディスプレイユニットに装備さ
れる非線形のパルス幅変調回路が階調データをゲイン調
整してパルス幅変調する関係を示すグラフ

【図４】本発明の実施例にかかるＬＥＤディスプレイユ
ニットのＬＥＤの配列を示す正面図

【図５】図４に示すＬＥＤディスプレイユニットの点灯
回路を示すブロック線図

【図６】図５に示す点灯回路のブロック線図

【図７】図５に示す点灯回路のブロック線図

【図８】図５に示す点灯回路のブロック線図

【図９】非線形カウンターの時間に対する計数値を示す
グラフ

【図１０】非線形カウンターのブロック線図

【図１１】パルス幅変調回路が階調データをパルス幅変
調する特性を示すグラフ

【図１２】基準クロック周波数可変回路が赤、青、緑の
非線形カウンターに出力するクロックパルスを示すグラ
フ

【図１３】基準クロック周波数可変回路の一例を示すブ
ロック線図

【図１４】各発光色のＬＥＤユニットの輝度ランクＡ〜
Ｈを示すグラフ

【図１５】図１４に示すＡ〜Ｈのランク別に選別された
ＬＥＤユニットを使用するＬＥＤディスプレイユニット
の基準クロック周波数可変回路のブロック線図

【符号の説明】

１…記憶回路２…パルス幅変調回路３…ＬＥＤ駆動回路３ａ…走査ドライバー３ｂ…
階調ドライバー３ｓ…スイッチング素子４…メモリ５…バッファメモリ６…非線形カウンター７…デジタルコンパレータ８…電源９…基準クロック周波数可変回路１０…選択回路１１…４→１６デコーダー１２…バイナリーカウンター１３…ゲイン調整手段１４…分周回路１５…ゲート回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに接近して配設される発光色の異な
る複数個のＬＥＤと、各ＬＥＤを点灯時間を制御して発
光色と明るさとを調整するＬＥＤの点灯回路とを備える
マルチカラーのＬＥＤディスプレイユニットにおいて、ＬＥＤの点灯回路が、入力される階調デー夕に相当する
時間幅のパルスを出力するパルス幅変調回路と、このパ
ルス幅変調回路の出力パルスでＬＥＤを点灯するＬＥＤ
駆動回路とを備え、パルス幅変調回路が、発光色によっ
て、階調データに対するパルス幅の変調ゲインを調節す
るゲイン調節手段を内蔵し、ゲイン調節手段が、発光色
によって階調データに対するパルス幅を計数値に応じて
複数の周期のパルスから１つのパルスを選択して計数す
る非線形カウンターを用いて非線形に補正し、発光色が
異なるＬＥＤユニットの発光輝度の不均一を補正するよ
うに構成されてなることを特徴とするマルチカラーのＬ
ＥＤデイスプレイユニット。
【請求項２】互いに接近して配設される発光色の異な
る複数個のＬＥＤと、各ＬＥＤの点灯時間を制御して発
光色と明るさとを調整するＬＥＤの点灯回路とを備える
マルチカラーのＬＥＤディスプレイユニットにおいて、ＬＥＤの点灯回路が、入力される階調データに相当する
時間幅のパルスを出力するパルス幅変調回路と、このパ
ルス幅変調回路の出力パルスでＬＥＤを点灯するＬＥＤ
駆動回路とを備え、パルス幅変調回路が、個々のＬＥＤ
によって、階調データに対するパルス幅の変調ゲインを
調整するゲイン調整手段を内蔵し、ゲイン調整手段が、
個々のＬＥＤによって階調データに対するパルス幅を計
数値に応じて複数の周期のパルスから１つのパルスを選
択して計数する非線形カウンターを用いて非線形に補正
し、発光色が異なるＬＥＤユニットの発光輝度の不均一
を補正するように構成されてなることを特徴とするマル
チカラーのＬＥＤデイスプレイユニット。