JP3006592B1 - Ｌｅｄディスプレイユニット - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】比較的簡単な回路構成で輝度飽和を解消するＬ
ＥＤディスプレイユニットに係わり、特に暗輝度表示時
においてもノイズ発光が少なく表示データの高周波駆動
にも対応可能なＬＥＤディスプレイユニットを提供する
ことにある。 【解決手段】表示データに基づいて各ＬＥＤの点灯時間
を制御するＬＥＤ点灯手段を有するＬＥＤディスプレイ
ユニットである。特に、ＬＥＤ点灯手段が入力される階
調データに相当するパルス幅或いはパルス振幅を出力す
る第１のパルス変調手段と、階調データに対しパルス振
幅又はパルス幅を飽和輝度補正データに基づいて調節す
る第２のパルス変調手段と、第１及び第２のパルス変調
手段により調節された出力パルスでＬＥＤを点灯するＬ
ＥＤ駆動手段とを有するＬＥＤディスプレイユニットで
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、比較的簡単な回路
構成で輝度飽和を解消するＬＥＤディスプレイユニット
に係わり、特に暗輝度表示時においてもノイズ発光が少
なく高品質な表示が可能なＬＥＤディスプレイユニット
に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、パーソナルな個々の情報表示機器
と対比して、一度に複数の人が共通して視認することが
できるビルボード、野外コンサートや屋内で使用される
ディスプレイなどのより大型化したディスプレイが求め
られている。発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）を
利用したディスプレイは、ＲＧＢ（赤、緑、青）が高輝
度に発光可能なものが揃ったこと、ＬＥＤ自体の軽量、
小型、低消費電力、かつ信頼性が高いことなどから中
型、大型のフルカラーディスプレイなどとして急速に普
及し始めている。

【０００３】ＬＥＤディスプレイをフルカラーやマルチ
カラー表示させる場合、発光色を光の３原色となるＲＧ
Ｂとする３種類のＬＥＤでディスプレイの１ドットを構
成させる。１ドット内のＬＥＤは互いに近接して配置さ
れ発光による混色により種々の色として視認させること
ができる。即ち、１ドットを構成する各ＬＥＤの発光時
間や発光量を調節させることにより、所望の発光色及び
輝度を得ることができる。ドットをマトリックス状に配
置させることで種々の画像データなどを表示させること
ができる。

【０００４】ＬＥＤディスプレイは人間の目で視認させ
るものであり、入力されたデータを物理的に表示させて
も人間には物理量に応じて視認される場合だけではな
い。これはＬＥＤを明るく点灯させる状態で目に感じる
輝度が飽和してしまうからである。人間の視覚は、聴覚
や臭覚などの他の感覚器官と同様に指数関数的な知的機
能を有することが理由である。即ち、人間の目の特性と
して刺激値の変化量は暗いときには高く、明るくなると
低下する性質があるためである。そのため、ＬＥＤの発
光や周辺が暗いときには表示データに基づきながら、デ
ータを補正してデータ値よりも発光量を少なく発光する
よう補正する。他方、ＬＥＤの発光やＬＥＤディスプレ
イの周辺が明るいときには、表示データに基づきながら
表示データ値を補正してデータよりも発光量を多くさせ
る。

【０００５】目に感じる輝度飽和を解消し良好なグレー
スケールを実現するＬＥＤディスプレイとして特開平７
−３０６６５９号などが挙げられる。具体的には、図５
に示す如く、互いに接近して配設され発光色の異なる複
数個のＬＥＤと、各ＬＥＤの点灯時間を制御して発光色
と明るさとを調節するＬＥＤの点灯手段を備えると共に
ＬＥＤの点灯手段が、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手段及びパルス
幅変調手段が発光色によって階調データに対するパルス
幅を非線形に変調する変調手段からなる輝度変調手段
と、この輝度変調手段の出力パルスでＬＥＤを点灯させ
るＬＥＤドライバー及び走査ドライバーからなるＬＥＤ
駆動手段とを有する。ＬＥＤを点灯させる階調データを
輝度飽和を考慮してパルス幅変調手段により補正する。
補正されたデータに基づいて駆動させることにより、良
好なグレースケールを得ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、情報量
が増大しより良好な画像等の向上が求められている現在
においては上記構成のＬＥＤディスプレイでは十分では
なく更なる特性向上が求められている。特に、階調デー
タ自体に人間の刺激値を考慮したガンマ補正値を加える
場合は、１０ｂｉｔ又はそれ以上の分解能が必要になり
回路が複雑になる。また、映像データは、一般的に８ｂ
ｉｔの分解能であり、これにガンマ補正まで加えると実
質的な階調性が失われかえって良好な画像を再現するこ
とが難しいという問題を生ずる。

【０００７】また、影像のちらつき（以下、フリッカー
とも呼ぶ）を防止するためにＬＥＤディスプレイの表示
回数を数倍に高める、或いは表示データをメモリに記憶
させ繰り返し点灯させる場合がある。通常、ちらつきを
抑制しつつ輝度を明るくさせるために１フレームを４０
Ｈｚから１００Ｈｚの周期で点灯させるが、フリッカー
対策でその３倍から５倍或いはそれ以上で点灯させる方
法を取ることもできる。この場合、パルス幅や駆動電流
値だけで変調させると最小点灯パルス幅、最小点灯電流
値がＬＥＤを駆動させる駆動回路の性能範囲で特性を得
ることが難しくなる傾向にある。そのため、本発明の目
的は高周波点灯時においても視認性のより優れたＬＥＤ
ディスプレイを提供することにある。

【０００８】本発明者は、飽和輝度の補正であるガンマ
補正と階調データとをそれぞれ駆動電流値とパルス幅に
機能分離させて補正することにより、高周波駆動時にお
いても対応可能な視認性の優れたＬＥＤディスプレイと
しうることを見出し本発明を成すに到った。

【０００９】即ち、グレースケールを良好にさせるため
のガンマ補正データと表示データとをパルス幅やパルス
振幅で同時に調節することは、駆動特性やＬＥＤの発光
特性に限界を生じてしまう。

【００１０】具体的には、一定の周期でデータを表示さ
せるためにはパルス幅のみには限界がある。特に、ＬＥ
Ｄディスプレイをフリッカー対策などのため高周波で点
灯させればさせるほど、単位時間当たりの最大発光に限
界が生ずる。ＬＥＤ点灯手段を構成する駆動手段の周波
数特性が追いつかなくなる。同様に、駆動電流値のみで
ガンマ補正及び階調データを制御しようとすると、時間
的制限が少ないものの、駆動電流やＬＥＤの発光輝度の
制約から十分なグレースケールを得ることができない。
また、駆動手段の回路が複雑化するという問題があっ
た。本発明はこれらの問題を一挙に解決することができ
るものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、表示データに
基づいて各ＬＥＤの点灯時間を制御するＬＥＤ点灯手段
を有するＬＥＤディスプレイユニットである。特に、Ｌ
ＥＤ点灯手段は、入力される階調データに相当するパル
ス幅を出力する第１の輝度変調手段と、階調カウントの
計数値をアドレスとして、前記階調データに対応したガ
ンマ補正データを予め記憶させた記憶手段から読み出
し、該ガンマ補正データに基づいて非線形に変化する定
電流源を用いて定電流値を調整する第２の輝度変調手段
と、第１及び第２の輝度変調手段により調節された出力
パルスでＬＥＤを点灯するＬＥＤ駆動手段とを有するＬ
ＥＤディスプレイユニットである。これにより、ガンマ
補正データと、階調データとをそれぞれを定電流値（パ
ルス振幅）やパルス幅に機能分離させることにより、種
々の制約を緩和させて高周波駆動特性及びグレースケー
ルとを同時に満たすことができる。特に、パルス幅で階
調データを調節させながら、他方、定電流値（パルス振
幅）でガンマ補正を調整させる方法は比較的簡単な回路
構成で上記目的を達成することができるために特に好ま
しい。また、ノイズの影響を受けることなく良好なグレ
ースケールを達成することができる。

【００１２】本発明の請求項２に記載のＬＥＤディスプ
レイユニットは、１フレームの表示データを記憶させる
フレームメモリと、フレームメモリに記憶された１フレ
ームの表示データを表示周期がフレーム周期の整数分の
１でＬＥＤディスプレイを複数回繰り返し点灯させるフ
リッカー防止手段とを有するＬＥＤディスプレイユニッ
トである。

【００１３】本発明の請求項３に記載のＬＥＤディスプ
レイユニットは、第２の輝度変調手段とＬＥＤ駆動手段
との間にＬＥＤバラツキ補正データに基づき電流量を調
整する電流調節手段が配置されているものである。これ
により、各ドット間の輝度バラツキを補正するドット輝
度補正手段、ＲＧＢのＬＥＤ毎の特性の違いを調節する
粗補正手段、ＬＥＤディスプレイを構成した場合におけ
るＬＥＤディスプレイユニット相互間のバラツキを補正
する面輝度補正手段を良好なグレースケールを満たしな
がら達成することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明のＬＥＤの点灯を実
施形態を用いて示す。ＲＧＢが発光可能なＬＥＤを複数
接続して、フルカラーのＬＥＤディスプレイユニットを
構成する。ＬＥＤディスプレイユニットは、発光色をＲ
ＧＢとする３種類以上の発光素子を利用したＬＥＤによ
りフルカラーの１ドットを構成することができる。１ド
ットを構成する各ＬＥＤは混色が生ずる程度に互いに近
接して配置される。ＬＥＤディスプレイユニットは、Ｒ
ＧＢの明るさを調節して、発光色を変更させることがで
きる。例えば、全てのＬＥＤを点灯させると白色を表示
させることができる。赤色と青色のＬＥＤを点灯させる
とマゼンタ、赤色と緑色でイエロー、緑色と青色でシア
ンとなる。さらに、各ＬＥＤの明るさを調節して種々の
発光色とすることができる。

【００１５】ＬＥＤディスプレイユニット内のＬＥＤ
は、ＲＧＢで構成した１ドットを例えば１６×１６のド
ットマトリックス状に配置させている。このＬＥＤディ
スプレイユニットは、ＲＧＢに発光する３個のＬＥＤの
発光時間で明るさを調節してフルカラーの１ドットを表
示する駆動方式をとる。点灯手段は階調データに基づき
パルスを変調させる第１の輝度変調手段と、ガンマ補正
データ及び階調データに基づきパルスを変調する第２の
輝度変調手段及び出力パルスにより各ＬＥＤを駆動させ
るＬＥＤ駆動手段とを備える。

【００１６】ＬＥＤディスプレイユニットは、点灯手段
でもって一定の周期でそれぞれＬＥＤを点灯させてい
る。点灯手段がＬＥＤを点灯する一定周期内での時間を
調節させると、目に感じる明るさ、すなわち、ＬＥＤの
実質的な発光輝度を調節させることができる。一定周期
内におけるＬＥＤの１点灯時間を長くすると目には明る
く感じられる。逆に点灯時間を短くすると暗く感じられ
る。

【００１７】点灯手段は、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、点灯手段は、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第１の輝度変調手段となるパ
ルス幅変調手段を備える。パルス幅変調手段からのパル
ス信号は、点灯手段のＬＥＤを点灯させるＬＥＤ駆動手
段に入力され、このパルス信号でＬＥＤ駆動手段がスイ
ッチングしてＬＥＤを点灯させる。パルス幅変調手段に
おいて、例えばＬＥＤ駆動手段は入力されるパルスが”
Ｈｉｇｈ”の時にＬＥＤを点灯し、”Ｌｏｗ”の時に消
灯する。

【００１８】パルス幅変調手段に入力される階調データ
は、ＬＥＤの明るさ（階調）を決定するための情報であ
る。パルス幅変調手段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。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の点灯時間を長くさせることができる。

【００１９】同様に、本発明においてはパルス幅変調手
段と第２の輝度変調手段として定電流生成回路が設けら
れている。定電流生成回路は、階調データに基づいてＬ
ＥＤが明るくなるにつれ、ガンマ補正データに基づき出
力するパルスの電流値を高くする。階調データに比例し
て非線形的に出力パルスの電流値を変化させることがで
きる。即ち、階調データの点灯時間が短い場合、パルス
電流値である単位時間当たりの発光量を少なくする。他
方、点灯時間が長い場合、人間の視覚が飽和してくるの
でパルス電流出力のパルス電流ピーク値を非線形に高く
変化させる。これにより、図４のグラフの如く、電流量
が段階的に非線形に増大し、ＬＥＤを明るく点灯させる
ことができる。ＲＧＢの各ＬＥＤ共同様に駆動され、入
力される階調データに基づいてそれぞれ明るさが調節さ
れる。

【００２０】本発明は、パルス変調により階調の明るさ
を調節することと、人間の視覚に対応しガンマ補正によ
る明るさとをそれぞれパルス幅或いはパルス電流値とし
て別々に調節させることにより、比較的簡単な構造で高
周波のパルス幅変調にも対応可能なＬＥＤディスプレイ
ユニットとすることができる。

【００２１】以下、本発明の各構成について詳述する。

【００２２】（ＬＥＤ点灯手段） ＬＥＤ点灯手段は、ＬＥＤの点灯を制御するＬＥＤ駆動
手段と、ＬＥＤ駆動手段に入力されるパルスを変調させ
る第１の輝度変調手段及び第２の輝度変調手段とを備え
ている。この点灯手段は、第１及び第２の輝度変調手段
の他に、各ＬＥＤユニット内に配置されたドットごとの
輝度補正をするドット輝度補正手段、複数のＬＥＤディ
スプレイユニットを接続してＬＥＤディスプレイを構成
している場合、各ＬＥＤディスプレイユニットごとのバ
ラツキを補正する面輝度補正手段、さらには、フルカラ
ー表示など可能なマルチカラーに利用される各ＲＧＢの
ＬＥＤ特性ごとに補正する粗補正手段を適宜設けること
ができる。このように、補正手段が増えるにつれ輝度補
正できる範囲が極めて狭くなるため本発明の効果が大き
くなる。同様に、フリッカー対策などで映像データなど
を表示するフレーム数を数倍に高める、或いは１フレー
ム分の表示データをメモリで記憶させて繰り返し点灯さ
せる場合がある。この場合も、階調表示可能な許容時間
が極めて限られるため本発明の効果が大きくなる。

【００２３】（第１の輝度変調手段） 第１の輝度変調手段は、ＬＥＤディスプレイユニットの
外部などから供給される階調データに基づいてＬＥＤを
所望の階調に点灯させるために設けられるものである。
階調データに基づいてパルス変調する第１の輝度変調手
段は、階調によってパルス幅を変調する方法とパルス振
幅を変調する方法を好適に選択することができる。階調
データの方がガンマ補正データのビット数よりも多い場
合には、回路構成をより簡略化できるため階調によって
パルス幅を変調させることが好ましい。階調データは駆
動手段や表示内容によって種々のビット数を選択するこ
とができる。したがって、第１の輝度変調手段は階調デ
ータなどにより種々の回路を用いて構成することができ
る。

【００２４】第１の輝度変調手段としてパルス幅を変調
するパルス幅変調手段を例にとって説明すると、外部か
ら入力された８ビットの階調データを各ＬＥＤディスプ
レイユニットごとに一次的に取り込む。取り込まれたデ
ータをシフトレジスタ、ラッチ回路やＲＡＭ（Random A
ccsess Memory）などの記憶手段にＬＥＤディスプレイ
ユニット内の各列ごとに記憶させておくことができる。
即ち、ＬＥＤディスプレイユニットを構成するドットマ
トリックスが１６×１６の場合、記憶手段は少なくとも
各列或いは行に相当する１６個分構成させてある。

【００２５】記憶手段に記憶された階調データは、各Ｌ
ＥＤディスプレイユニットと接続された階調基準クロッ
ク発生手段からの階調基準クロックと同期して出力させ
る。具体的には、階調基準クロックを発生する回路から
カウント用クロックが階調基準クロックカウンターに入
力され記憶手段にホールドされた各階調データ値とカウ
ンタ出力値をコンパレータ回路で比較する。表示データ
となる階調データ値とカウント出力が一致するとＬＥＤ
を消灯する一致信号を各ＬＥＤごとに発生する。

【００２６】他方、階調基準クロックと同期して一定時
間毎にＢＬＡＮＫ信号を発生させる。ＢＬＡＮＫ信号が
解除されたときに初めてＬＥＤ駆動手段の駆動ドライバ
ーが一斉にＯＮ状態とされる。この状態で全く発光させ
ないＬＥＤを除いて一旦全てのＬＥＤが点灯することに
なる。点灯したＬＥＤは上述のＬＥＤが消灯する一致信
号を受けた駆動手段をＯＦＦすると各ＬＥＤごとにＬＥ
Ｄを消灯していく。次のＢＬＡＮＫ信号が来るときまで
にはその列のＬＥＤドライバーは上述の消灯させる一致
信号に基づいて全てＯＦＦされた状態となる。この繰り
返しによりそれぞれの表示データや各行毎に階調データ
に基づき各ＬＥＤを表示させることができる。

【００２７】（第２の輝度変調手段） 第２の輝度変調手段は、第１の輝度変調手段と共にＬＥ
Ｄの輝度を調節するものである。第１の輝度変調手段が
階調データに基づきＬＥＤの発光を制御するのに対し、
第２の輝度変調手段は第１の輝度変調手段とは別に独立
して輝度を制御する。

【００２８】具体的には、第１の輝度変調手段がパルス
幅変調手段である場合は、定電流値変調手段を構成す
る。他方、第１の輝度変調手段が定電流値変調手段であ
る場合は、第２の輝度変調手段をパスル幅変調手段で構
成することができる。

【００２９】図４に示すように階調データを第１の輝度
変調手段でパスル幅を調節させる場合、第２の輝度変調
手段は階調カウント値に応じたパルス幅が小さい領域で
はパルス電流値を低くしてガンマ補正をする。また、階
調データに応じたパルス幅が大きい領域では第２の輝度
変調手段はパルス電流値を高くしてガンマ補正をする。
同様に、階調データをパスル電流値で調節させる場合、
電流値が小さい領域では第２の輝度変調手段はパルス幅
を狭くしてガンマ補正をする。階調データに応じたパル
ス電流値が大きい領域では、第２の輝度変調手段はパル
ス幅を大きくしてガンマ補正をする。

【００３０】階調データに基づくガンマ補正は好ましく
は図４に示すグラフに沿って決定される。階調データを
パルス幅で調節する場合、図４の例では階調データを
ｘ、パルス電流値をｙとするとき、階調データｘに対す
る補正されたデータ値はｙ＝ａｘⁿの関数で表されるよ
うに決定される。この時の発光輝度はパルス電流値とパ
ルス幅で表される面積に相当する。ただし、この式にお
いてｎの値は１．５〜３．５、好ましくは約２．２に決
定される。なお、ガンマ補正を上述の式のとおりに補正
することは回路構成が極めて複雑化されるため、階調デ
ータで区分したビット数以内でガンマ補正となるパルス
電流値を調節することにより簡略化することができる。
この場合、パルス電流値は、カウント数に応じて階段状
の非線形で増えることとなる。パルス変調された出力に
基づいてＬＥＤ駆動手段を駆動させることによりグレー
スケールの良好なＬＥＤディスプレイを構成することが
できる。

【００３１】第２の輝度変調手段としてパルス電流値を
変調するパルス電流値変調手段を例にとって説明する
と、第１の輝度変調手段で説明した外部から取り込まれ
た８ビットの階調データを記憶手段から階調基準クロッ
クと同期して出力させる。また、階調データに対応して
出力パルスの電流値を非線形に増減させる補正データを
予めＬＥＤディスプレイユニット内のＲＯＭ（Read On
Memory）、ＲＡＭなどの記憶手段に保持させておく。或
いは、各ＬＥＤディスプレイユニットとデータ源などと
を接続させたバスを利用して外部から補正データを各Ｌ
ＥＤディスプレイユニット毎しメモリに記憶させておく
などさせる。

【００３２】階調基準クロックからのクロック信号をカ
ウンタでカウントする。カウンタのカウント値をアドレ
スとして、予め記憶されたガンマ補正データを読み出し
て定電流可変回路に取り込みＬＥＤを発光させる基準電
流値を順次変える。

【００３３】このように駆動電流を増幅或いは減少させ
るためには定電流回路を好適に利用することができる。
なお、ＬＥＤ駆動電流は基準電流源からの電流を電流加
算により増減させる方法で可変させても良いし、定電流
生成回路の基準電圧を増減して定電流可変回路を構成し
ても良い。何れにしても、デジタルアナログコンバータ
（ＤＡＣ）などを構成して階調カウンタの計数値に基づ
いて変化する定電流源を用いることにより第２の輝度変
調手段を構成することができる。

【００３４】電圧を可変させることにより同様にＬＥＤ
に供給する単位時間当たりの電流量を増減させることも
できる。この場合、パルス幅変調カウンターの値を減衰
器やゲイン可変アンプを利用して変化させ電圧を変化さ
せることを利用して電流量を変化させることができる。

【００３５】階調カウンタに基づいたデジタルアナログ
コンバータ（ＤＡＣ）は定電流回路などで構成すること
ができる。定電流回路は共通の基準定電流からの出力を
受けて出力値が決まる定電流出力部とガンマ補正データ
値に基づき非線形に電流を増加或いは減少可能な定電流
生成部より構成することができる。定電流生成部は一定
のカウント毎に変更される。即ち、予めカウンタ数に応
じて出力される電流量に重み付けさせておくと、カウン
タ数が増えるにつれ１、２、４、８、１６倍などと非線
形に定電流生成回路から出力される電流量を変化させる
ことができる。

【００３６】また、可変定電流源を使用する例として、
定電流回路の基準電圧をＤＡＣのデータをガンマ補正デ
ータで連続的に書き換えることにより出力電流量を変化
させても良い。定電流生成回路から放出された電流は、
ＬＥＤ駆動手段に入力される。第１の輝度変調手段によ
って、ＬＥＤ駆動手段を構成する走査ドライバーを階調
基準クロックに同期して各ＬＥＤの階調毎に一定のパル
ス幅で点灯させる。そのパルス幅間に流れる電流量は、
第２の輝度変調手段によって、非線形に電流量が増加な
どしていくこととなる。これにより、階調データとガン
マ補正データとを同時に満たしたＬＥＤディスプレイユ
ニットとすることができる。

【００３７】（ＬＥＤ駆動手段） ＬＥＤの駆動手段は、ドットマトリックス状などに配置
させた各ＬＥＤを行及び／又は列毎にスイッチングさせ
る。スイッチングには走査ドライバーとＬＥＤドライバ
ーとがあり、各列などのＬＥＤを順番に切り換えて電源
に接続させる走査ドライバーと、各行などのＬＥＤを階
調データ及びガンマ補正データなどに基づいて所望の時
間や電流量を調節して流すＬＥＤドライバーによって構
成することができる。このような駆動手段は種々のスイ
ッチング素子を利用することにより比較的簡単に構成す
ることができる。

【００３８】（フリッカー防止手段） 本発明の更に好ましい態様としてフリッカー防止手段を
追加させることもできる。フリッカー防止手段は、１フ
レームの表示データを特定のフレーム周期でフレームメ
モリに記憶し、フレームメモリに記憶される１フレーム
の表示データでＬＥＤディスプレイを点灯する表示周期
をフレーム周期の整数分の１に設定する。フレームメモ
リに記憶される１フレームの表示データでＬＥＤディス
プレイを複数回繰り返し点灯可能なもので構成すること
ができる。このような複数回点灯させる場合、パルス幅
やパルス振幅の最大値がより制限されるため本発明の効
果が大きくなる。

【００３９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。なお、本発明は具体的な実施例のみに限定される
ものでないことはいうまでもない。

【００４０】（実施例１） マルチカラーのＬＥＤディスプレイユニットとして図１
に示す。マルチカラーのＬＥＤディスプレイユニット
は、互いに接近して配設されるＲＧＢの発光色が発光可
能なＬＥＤと、各ＬＥＤを点灯して発光色と明るさとを
調節するＬＥＤの点灯手段とを備える。図１では、ＲＧ
Ｂのうち１種類のＬＥＤを示してある。ＬＥＤは、各画
素毎に光の３原色に相当するＲＧＢがそれぞれ発光可能
な砲弾型発光ダイオードを近接して配置させても良い
し、一つのＬＥＤ内にＲＧＢが発光可能な各ＬＥＤチッ
プをそれぞれ配置させることもできる。ＬＥＤディスプ
レイユニットは各ＬＥＤの発光時間を調節してフルカラ
ーの一ドットを表示させる。多数のＬＥＤはドットマト
リックス状に配置され走査ドライバー及びＬＥＤドライ
バーによりダイナミック点灯可能なように接続されてい
る。

【００４１】各表示データは各ＬＥＤディスプレイユニ
ットのメモリに入力し、順次、次のＬＥＤディスプレイ
ユニットに表示データを転送出力させている。表示デー
タレジスタはドットマトリックス状に配置したＬＥＤの
列を構成する各ＬＥＤ列分ある。表示データは転送クロ
ックに同期して順次、各列分のＬＥＤを点灯する階調デ
ータとして転送される。転送された各列の階調データ
は、書き込み信号によって記憶手段に記憶されホールド
される。

【００４２】より具体的には、記憶手段はＬＥＤディス
プレイユニットの外部より順次送り込まれる８ビット階
調データを入出力し所定の列アドレスに収納し、記憶さ
せる。８ビット階調データ×ＬＥＤディスプレイユニッ
トを構成する列の１６ドットで構成されている。メモリ
及びバッファメモリで構成される記憶手段は８ビット１
６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。この記憶手段は順次入力
される階調データを一時的に記憶する。記憶手段の記憶
値はバッファメモリに出力され、バッファメモリは記憶
する階調データを第１の輝度変調手段に出力する。他
方、ガンマ補正データは予めガンマ補正記憶手段のメモ
リに記憶させておく、或いは入出力手段を設けて階調デ
ータと同様にして外部から書き込んでもよい。ガンマ補
正データを第２の輝度変調手段に出力する。第２の輝度
変調手段により基準定電流源の定電流が変化してＬＥＤ
ドライバーに供給される。第２の輝度変調手段の定電流
量を第１の輝度変調手段の時間でＬＥＤドライバーを駆
動させると共に走査信号に基づいて走査ドライバーによ
りを順次走査させる。これにより走査ドライバー及びＬ
ＥＤドライバーの交差点のＬＥＤが点灯することとな
る。

【００４３】図３にＬＥＤディスプレイユニットを構成
する点灯手段の内部ブロック図例を示す。点灯手段は階
調データに相当するパルス幅を出力する第１の輝度変調
手段としてのパルス幅変調手段と、このパルス幅変調手
段の出力パルスでＬＥＤを点灯するＬＥＤ駆動手段を備
える。ＬＥＤ駆動手段はドットマトリックス状に配置さ
せた各ＬＥＤごとに構成されＬＥＤを横に接続している
コモンドライバを一定周期で切り換える走査ドライバー
と、パルス幅変調手段からの出力パルスに基づいてＬＥ
Ｄを駆動するためにドットマトリックス状のＬＥＤと接
続されているＬＥＤドライバーを備える。走査ドライバ
ーとＬＥＤドライバーの両方を電源に接続して順次駆動
させることによりＬＥＤを点灯させる。

【００４４】ＬＥＤドライバーは複数のスイッチング素
子を内蔵している。スイッチング素子がオンになると、
コモンラインを電源に接続している列のＬＥＤを点灯さ
せる。スイッチング素子のオン時間は、ＬＥＤの階調に
よる明るさを調節する。スイッチング素子がオンになる
と、ＬＥＤに電流が流されて発光する。ＬＥＤを明るく
発光させるためにはスイッチング素子のオン時間を長く
して点灯時間を長くする。

【００４５】本発明ではＬＥＤに流れる単位時間当たり
の電流は一定ではない。基準電流源と接続した第２の輝
度変調手段としての定電流回路はガンマ補正手段からの
データに基づき定電流値を調節させている。即ち、図４
の如く階調データが全点灯を示すパルス幅では、ガンマ
補正手段からの補正データに基づいて、非線形に電流量
が増えパスル高が急激に増えることとなる。このように
して、走査ドライバーとＬＥＤドライバーとで各色のＬ
ＥＤを入力される階調データに応じ発光させて、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。

【００４６】より具体的には、第１の輝度変調手段は入
力される階調データを一時的に記憶する記憶手段を入力
側に接続している。記憶手段はシフトレジスタやＲＡＭ
などによって構成することができる。記憶手段はＬＥＤ
ディスプレイユニットの外部より入力された階調データ
が記憶保持される。

【００４７】ＬＥＤ駆動手段はＢＬＡＮＫ信号が解除さ
れることにより各列のＬＥＤのドライバーがＯＮされ、
ＬＥＤは点灯可能状態を保持している。記憶手段から出
力された階調データは階調基準クロックを発生する回路
からカウント用クロックが階調基準クロックカウンタに
入力されホールドされた各階調データ値とカウンタ出力
値をコンパレータ回路で比較する。表示データの値とカ
ウント出力値が一致するとＬＥＤを消灯する一致信号を
各ＬＥＤごとに発生する。次のＢＬＡＮＫ信号が来ると
きまでにはその列のＬＥＤドライバーは、上述の消灯さ
せる一致信号に基づいてそれぞれ全てＯＦＦされた状態
となる。即ち、ＢＬＡＮＫ信号間にはカウンター出力と
同期した各ＬＥＤごとの階調データが点灯することとな
る。このようにして第１の輝度変調手段によりパルス幅
変調された階調データが各ＬＥＤによって表示されるこ
ととなる。

【００４８】他方、第１の輝度変調手段によって点灯さ
れるパルス幅に相当する時間内においてＬＥＤに流れる
定電流値を第２の輝度変調手段によって変調する。第２
の輝度変調手段を構成する定電流回路は、ガンマ補正デ
ータ及びガンマ制御クロックに基づいたカウンターから
のカウント値によりパルス幅が狭いとき、即ち、階調デ
ータが暗いときは、定電流値を低減し基準電流源から流
れる定電流量を少なくする。カウント値に基づきパルス
幅が増えるに伴って、図４に示す如く基準電流源から流
れる定電流値を引き上げる、或いは引き下げる。この定
電流値は階調に対応して引き上げる、或いは引き下げる
ことができる。ガンマ補正のカーブが滑らかなほどグレ
ースケールがより綺麗に見えることとなる。ガンマ補正
曲線は複数の折れ線で近似することにより回路を簡略化
することができるがグレースケールを考慮すると４ビッ
ト以上で変換することが好ましい。定電流生成回路はデ
ジタルアナログコンバーター（ＤＡＣ）などで構成する
ことができ、パルス幅変調（ＰＷＭ）に同期して共通の
基準定電流からの出力をうけて出力値が決まる。具体的
には図２に示す基準定電流生成回路を用いて構成するこ
とができる。ガンマ補正データをガンマ補正データ記憶
手段に入力して一時的に記憶しておく。ガンマ制御クロ
ックに同期して可変抵抗であるラダー抵抗を変化させ
る。変化されたラダー抵抗Ｒ₂は固定抵抗Ｒ₁と並列接続
され等価抵抗Ｒ₀を構成する。基準電圧Ｖ_Rが印可されて
いる等価抵抗Ｒ₀が変化するとＡ点は基準電圧Ｖ_Rに固定
されているため基準定電流Ｉ_Rが変化する。即ち、ＬＥ
Ｄに流れる基準定電流Ｉ_Rが変化することになる。これ
により、第１の輝度変調手段が電流を流している間に一
時的に記憶された８ビットのガンマ補正データに対応し
た等価抵抗Ｒ₀によって、図４の如き、非線形に定電流
値（単位時間当たりの電流量）を変化させ流すことがで
きる。これをＲＧＢ、またＬＥＤディスプレイユニット
の各列毎に行うことで表示データを表示させることがで
きる。

【００４９】このように、ガンマ補正データと階調デー
タとをそれぞれ分離させてパルス幅及び駆動電流で調節
させることにより複雑な回路構成をさけつつ、高周波駆
動時においてもグレースケールの向上及びノイズの低減
などを図ることのできるＬＥＤディスプレイユニットと
することができる。

【００５０】（実施例２） 実施例１のＬＥＤディスプレイユニットに加えて、定電
流生成回路にて定電流値が補正されたものを、さらにＬ
ＥＤバラツキ補正データに基づいて電流補正手段が調節
する。電流補正手段において電流量を増減させるパルス
振幅を微調節してＬＥＤ駆動手段に出力させる。これに
より更に鮮明な表示データを表示することができる。

【００５１】（実施例３） 実施例１のＬＥＤディスプレイユニットに加えて、点灯
させるＬＥＤの影像のちらつき（フリッカー）を防止す
るために、ＬＥＤディスプレイの表示回数を映像フレー
ム回数の数倍に高めるフリッカー防止手段を加えた。例
えばフリッカー防止手段は映像フレームを６０Ｈｚで表
示する場合、３倍から４倍の１８０Ｈｚから２４０Ｈｚ
でコモンラインを切り換える手段である。これによっ
て、高周波駆動時においても比較的簡単な構成でグレー
スケールの良好なＬＥＤディスプレイユニットとするこ
とができる。同様に、実施例１のＬＥＤディスプレイユ
ニットに別のフリッカー防止手段を加えることもでき
る。具体的には、１フレームの表示データを特定のフレ
ーム周期でフレームメモリに記憶し、フレームメモリに
記憶される１フレームの表示データでＬＥＤディスプレ
イを点灯する表示周期をフレーム周期の整数分の１に設
定する。フレームメモリに記憶される１フレームの表示
データでＬＥＤディスプレイを複数回繰り返し点灯可能
なもので構成する。

【発明の効果】ガンマ補正データと階調データとをそれ
ぞれパルス幅及びパルス振幅である定電流値とにそれぞ
れ機能分離させる。これにより、暗輝度表示時において
もノイズ発光が少なく表示データの高周波駆動にも対応
可能なＬＥＤディスプレイユニットに関する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のＬＥＤディスプレイユニットで映像
を表示する模式的回路図である。

【図２】 本発明の第２の輝度変調手段である基準定電
流生成回路を構成するブロック図例である。

【図３】 本発明のＬＥＤディスプレイユニットの模式
的断面図である。

【図４】 本発明のガンマ補正を示す模式図である。

【図５】 本発明と比較のために示すＬＥＤディスプレ
イユニットで映像を表示する模式的回路図である。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示データに基づいて各ＬＥＤの点灯時
   間を制御するＬＥＤ点灯手段を有するＬＥＤディスプレ
   イユニットであって、 ＬＥＤ点灯手段は、入力される階調データに相当するパ
   ルス幅を出力する第１の輝度変調手段と、階調カウント
   の計数値をアドレスとして、前記階調データに対応した
   ガンマ補正データを予め記憶させた記憶手段から読み出
   し、該ガンマ補正データに基づいて非線形に変化する定
   電流源を用いて定電流値を調整する第２の輝度変調手段
   と、第１及び第２の輝度変調手段により調節された出力
   パルスでＬＥＤを点灯するＬＥＤ駆動手段とを有するこ
   とを特徴とするＬＥＤディスプレイユニット。
2. 【請求項２】 １フレームの表示データを記憶させるフ
   レームメモリと、該フレームメモリに記憶された１フレ
   ームの表示データを表示周期がフレーム周期の整数分の
   １でＬＥＤディスプレイを複数回繰り返し点灯させるフ
   リッカー防止手段とを有する請求項１に記載のＬＥＤデ
   ィスプレイユニット。
3. 【請求項３】 前記第２の輝度変調手段とＬＥＤ駆動手
   段との間にＬＥＤバラツキ補正データに基づき電流量を
   調整する電流調節手段が配置されている請求項１記載の
   ＬＥＤディスプレイユニット。