JP6673300B2

JP6673300B2 - 表示装置

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Publication number: JP6673300B2
Application number: JP2017126797A
Authority: JP
Inventors: 松本　誠; 誠松本; 晴久田口
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2017-06-28
Filing date: 2017-06-28
Publication date: 2020-03-25
Anticipated expiration: 2037-06-28
Also published as: JP2019008260A; US10467945B2; US20190005865A1

Description

本発明は表示装置に関する。

複数のＬＥＤを有する表示部と、複数のＬＥＤを点灯制御する制御部と、を備えた表示装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１０−０５４９８９号公報

従来の表示装置では、低階調値（低輝度）になると、所定のＬＥＤの色度及び輝度が不安定になり、所定の画素の色度を所望の色度またはこれに近い色度に維持できない虞がある。

上記の課題は、例えば、次の手段により解決することができる。

複数の画素を有し、前記複数の画素それぞれが、緑色に発光する第１ＬＥＤと、緑色とは異なる色に発光する第２ＬＥＤと、を含む表示部と、複数のメインフレームそれぞれにおいて、外部から入力される階調データに応じて前記第１ＬＥＤ及び前記第２ＬＥＤをそれぞれ点灯制御する制御部と、を備える表示装置であって、前記制御部は、所定のメインフレームで、前記複数の画素のうち所定の画素に含まれる第１ＬＥＤを、前記階調データに応じた第１ＬＥＤ階調値よりも低い補正後第１ＬＥＤ階調値で点灯制御する一方、前記所定の画素に含まれる第２ＬＥＤを前記階調データに応じた第２ＬＥＤ階調値で点灯制御し、前記複数のメインフレームそれぞれは複数のサブフレームを有し、前記所定のメインフレームは、前記複数のメインフレームに含まれる少なくとも１つのメインフレームであって、前記第１ＬＥＤ階調値が第１基準値より低く、前記第２ＬＥＤ階調値が第２基準値より低く、且つ、前記第１ＬＥＤを点灯制御する少なくとも１つのサブフレームで、少なくとも１つの点灯期間における点灯期間全体に対する定常状態期間の割合が５０％未満の所定値より小さいメインフレームである表示装置。

階調データに応じた階調値（輝度）が非常に低い場合でも、所定の画素を実際に観測（測定）して得られる色度を所望の色度またはこれに近い色度に維持できる表示装置を提供することができる。

実施形態に係る表示装置１の回路図である。緑色に発光するＬＥＤ、青色に発光するＬＥＤ、及び赤色に発光するＬＥＤに関して、順方向電流と輝度の関係を示す図である。第１ＬＥＤの時間と出力との関係の一例を示す図である。第２ＬＥＤの時間と出力との関係の一例を示す図である。第３ＬＥＤの時間と出力との関係の一例を示す図である制御部２０の動作例を説明するタイミングチャートである。第１ＬＥＤ１１〜１４に対する制御例をより詳細に説明する図である。第２ＬＥＤ２１〜２４に対する制御例をより詳細に説明する図である。制御部２０の他の動作例を説明するタイミングチャートである。第１ＬＥＤ１１〜１４に対する他の制御例をより詳細に説明する図である。第２ＬＥＤ２１〜２４に対する他の制御例をより詳細に説明する図である。表１に基づく色度図である。表２に基づく色度図である。

図１は実施形態に係る表示装置１の回路図である。図１に示すように、表示装置１は表示部１０と制御部２０とを有する。表示部１０は複数の画素を有し、各画素は、緑色に発光する第１ＬＥＤ１１〜１４、赤色に発光する第２ＬＥＤ２１〜２４、及び青色に発光する第３ＬＥＤ３１〜３４をそれぞれ１つ以上用いて構成される。各画素では、各画素を構成するＬＥＤからの光の色が混色される。各画素の階調値（輝度）は各画素を構成するＬＥＤの階調値（輝度）に基づいて定まり、各ＬＥＤの階調値（輝度）は各ＬＥＤの点灯期間に基づいて定まる。

ところで、階調データに応じた階調値（輝度）が非常に低い場合は、ＬＥＤの点灯期間が非常に短くなり、ＬＥＤの色度及び輝度が不安定になる。このため、階調データに応じた階調値（輝度）でＬＥＤが点灯するよう点灯制御を行っても、ＬＥＤを実際に観測（測定）して得られる階調値（輝度）が、階調データに応じた階調値（輝度）に等しくならない、あるいはこれに近い値にならない虞がある。

そこで、表示装置１では、階調データに応じた階調値（輝度）が非常に低い場合には、階調データに応じた階調値（輝度）ではなく、これよりも低い階調値（輝度）で所定のＬＥＤを点灯制御することにしている。具体的に説明すると、複数のＬＥＤ１１〜３４のうち、緑色に発光する第１ＬＥＤ１１〜１４については、階調データに応じた階調値（輝度）が非常に低い場合、これに基づいて点灯制御を行っても、実際に観測（測定）して得られる階調値（輝度）が、階調データに応じた階調値（輝度）よりも高くなる虞がある。そこで、緑色に発光する第１ＬＥＤ１１〜１４については、階調データに応じた階調値（輝度）が非常に低い場合には、階調データに応じた階調値（輝度）ではなく、これよりも低い階調値（輝度）に基づいてこれを点灯制御するものとしている。このような点灯制御を行っても、緑色に発光する第１ＬＥＤ１１〜１４について、色度の不安定さは改善されない。しかし、実際に観測（測定）して得られる階調値（輝度）が、階調データに応じた階調値（輝度）から大きくずれることが抑制されるため、緑色に発光する第１ＬＥＤ１１〜１４の色度及び輝度の不安定さにより、１つの画素全体の色度及び輝度が不安定になることを抑制することができる。よって、所定の画素の色度を所望の色度あるいはこれに近い色度に維持することができる。

（複数のＬＥＤ１１〜３４）
表示部１０は複数の画素を有している。各画素は、例えば、第１ＬＥＤ１１〜１４、第２ＬＥＤ２１〜２４、及び第３ＬＥＤ３１〜３４をそれぞれ１つ以上用いて構成される。各ＬＥＤは例えば窒化ガリウム系やヒ化ガリウム系の半導体を用いてなる。例えば、緑色に発光する第１ＬＥＤ１１〜１４及び青色に発光する第３ＬＥＤ３１〜３４には窒化ガリウム系の半導体、赤色に発光する第２ＬＥＤ２１〜２４にはヒ化ガリウム系又はリン化ガリウム系の半導体を用いることができる。第１ＬＥＤ１１〜１４は、典型的には、順方向電流２０ｍＡでの発光ピーク波長が５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長域にあるＬＥＤである。第２ＬＥＤ２１〜２４は、典型的には、順方向電流２０ｍＡでの発光ピーク波長が６１５ｎｍ以上６４５ｎｍ以下の波長域にあるＬＥＤである。第３ＬＥＤ３１〜３４は、典型的には、順方向電流２０ｍＡでの発光ピーク波長が４５０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の波長域にあるＬＥＤである。

図２は、緑色に発光するＬＥＤ、青色に発光するＬＥＤ、及び赤色に発光するＬＥＤに関して、順方向電流と輝度の関係を示す図である。図２中の輝度は順方向電流が２０ｍＡのときの値を１とした相対値である。図２において、実線は緑色に発光するＬＥＤにおける順方向電流と輝度の関係を示し、一点鎖線は赤色に発光するＬＥＤにおける順方向電流と輝度の関係を示し、点線は青色に発光するＬＥＤにおける順方向電流と輝度の関係を示す。非常に低い階調値（輝度）で点灯制御を行う場合は、ＬＥＤに流れる電流が非常に小さくなる。しかるところ、図２に示すように、順方向電流が２０ｍＡ以下である場合、つまり、ＬＥＤに流れる電流が非常に小さくなる場合は、緑色に発光するＬＥＤを実際に観測（測定）して得られる輝度が、想定している輝度（階調データに応じた輝度）よりも高くなる。この結果、同じ階調値（輝度）に基づいて点灯制御を行っても、緑色に発光するＬＥＤを実際に観測（測定）して得られる輝度は、他の色に発光するＬＥＤを実際に観測（測定）して得られる輝度よりも高くなる。以下、その理由について説明する。

図３Ａは第１ＬＥＤにおける時間と出力との関係の一例を示す図である。図３Ｂは第２ＬＥＤにおける時間と出力との関係の一例を示す図である。図３Ｃは第３ＬＥＤにおける時間と出力との関係の一例を示す図である。図３Ａから図３Ｃにおいて、横軸は時間であり、縦軸は出力に相当する値である。また、図３Ａから図３Ｃにおいて、横軸の１つの目盛りは２００ｎｓであり、横軸は１０の目盛りで表している。図３Ａから図３Ｃに示すように、ＬＥＤをパルス駆動させる場合、１つの点灯期間（ＬＥＤの出力の立ち上がりから立ち下がりまでの期間）は定常状態期間と過渡状態期間を有する。定常状態期間とはＬＥＤの出力が安定している期間をいい、過渡状態期間とはＬＥＤの出力が不安定にある期間をいう。過渡状態期間は特にＬＥＤの出力の立ち上がり時と立ち下がり時とに見られる。過渡状態期間では、ＬＥＤの出力が安定しないため、ＬＥＤの色度及び輝度が不安定になる。

図３Ａに示すように、緑色に発光する第１ＬＥＤ１１〜１４は、出力の立ち上がり時間や立ち下がり時間が長く、１つの点灯期間のうちより多くの区間が過渡状態期間で占められる。立ち上がり時間とは出力が定格値の１０％から９０％になるまでに要する時間であり、立ち下がり時間とは出力が定格値の９０％から１０％になるまでに要する時間である。
（１）第１ＬＥＤ１１〜１４
出力の立ち上がり時間＝約１３０〜１５０ｎｓ
出力の立ち下がり時間＝約２２０〜２４０ｎｓ
（２）第２ＬＥＤ２１〜２４
出力の立ち上がり時間＝約４０〜４５ｎｓ
出力の立ち下がり時間＝約５０〜５５ｎｓ
（３）第３ＬＥＤ３１〜３４
出力の立ち上がり時間＝約６０〜７０ｎｓ
出力の立ち下がり時間＝約８０〜１００ｎｓ
したがって、１つの点灯期間が非常に短くなり、１つの点灯期間のうちより多くの区間が過渡状態期間で占められるようになると、緑色に発光する第１ＬＥＤ１１〜１４は、他の色に発光するＬＥＤよりも、その色度及び輝度が不安定になりやすい。

また、緑色に発光する第１ＬＥＤ１１〜１４は、他の色に発光するＬＥＤよりも、流れる電流値がばらつくことによる色度及び輝度のばらつきが大きく、過渡状態期間における色度及び輝度が、定常状態期間における色度及び輝度から大きくずれやすい。しかるところ、１つの点灯期間が非常に短くなると、流れる電流値がばらつきやすい。したがって、この点でも、緑色に発光する第１ＬＥＤ１１〜１４は、他の色に発光するＬＥＤよりも、その色度及び輝度が不安定になりやすい。なお、流れる電流値のばらつきに起因して色度及び輝度がばらつく理由の詳細は必ずしも明らかではないが、ＬＥＤの材料の違いが原因の少なくとも一つではないかと考えられる。つまり、活性層に含まれるＩｎが多いＬＥＤは、少ないＬＥＤよりも、電流値が異なることによる色度及び輝度の変化が大きいものと考えられる。このため、例えば、第１ＬＥＤ１１〜１４の活性層に、第２ＬＥＤ２１〜２４の活性層よりも多くのＩｎが含まれる場合は、第１ＬＥＤ１１〜１４の方が、第２ＬＥＤ２１〜２４よりも、流れる電流値のばらつきに起因した色度及び輝度のばらつきが大きくなる傾向にあると考えられる。

図３Ｂや図３Ｃに示すように、赤色に発光する第２ＬＥＤ２１〜２４や青色に発光する第３ＬＥＤ３１〜３４は、緑色に発光する第１ＬＥＤ１１〜１４と比べて、出力の立ち上がり時間と立下り時間が比較的短い。このため、点灯期間が非常に短くなっても、過渡状態期間は比較的短く、定常状態期間は比較的長めに確保される。また、第２ＬＥＤ２１〜２４や第３ＬＥＤ３１〜３４は、流れる電流値がばらつくことによる色度及び輝度のばらつきが比較的小さく、過渡状態期間における色度及び輝度が、定常状態期間における色度及び輝度から大きくは異ならない。したがって、赤色に発光する第２ＬＥＤ２１〜２４や青色に発光する第３ＬＥＤ３１〜３４は、１つの点灯期間が非常に短くなっても、その色度及び輝度は比較的安定している。

（共通ラインＣＯＭ１、ＣＯＭ２）
共通ラインＣＯＭ１、ＣＯＭ２は、複数のＬＥＤ１１〜３４の一端に接続される。複数のＬＥＤ１１〜３４は、アノードコモンで共通ラインＣＯＭ１、ＣＯＭ２に接続されてもよいし、カソードコモンで共通ラインＣＯＭ１、ＣＯＭ２に接続されてもよい。共通ラインＣＯＭ１、ＣＯＭ２の各々は、途中で枝分かれ、すなわち分岐していてもよい。本実施形態では共通ラインの数を２本としているが、共通ラインの数は１本以上であればよい。

（複数の駆動ラインＳＥＧ１１〜ＳＥＧ３２）
複数の駆動ラインＳＥＧ１１〜ＳＥＧ３２は、複数のＬＥＤ１１〜３４の他端に接続される。

共通ラインＣＯＭ１、ＣＯＭ２や駆動ラインＳＥＧ１１〜ＳＥＧ３２には、銅箔などを用いることができる。銅箔とは例えばプリント配線基板の配線の一部のことである。共通ラインＣＯＭ１、ＣＯＭ２や駆動ラインＳＥＧ１１〜ＳＥＧ３２は、プリント配線基板などにおいて、線状、面状（例：四角状、円状）などの様々な形状に形成することができる。「ライン」としたのは、プリント配線基板などに形成される共通ラインＣＯＭ１、ＣＯＭ２や駆動ラインＳＥＧ１１〜ＳＥＧ３２の実際の形状を線状に限定する趣旨ではなく、単に回路図において共通ラインＣＯＭ１、ＣＯＭ２や駆動ラインＳＥＧ１１〜ＳＥＧ３２を模式化した場合にこれを線で表示可能であるからに過ぎない。

（電源Ｖ）
電源Ｖは、複数のＬＥＤ１１〜３４に電圧を供給する。電源Ｖは、共通ラインの数が２本以上である場合、共通ラインごとに設けられてもよい。ただし、２本以上の共通ラインで電源Ｖを共有することもできる。電源Ｖが２本以上の共通ラインで共有される場合、電源Ｖの電圧は、スタティック制御方式により各共通ラインに常時印加されてもよいし、ダイナミック制御方式により時分割で印加されてもよい。電源Ｖには、例えばシリーズ方式やスイッチング方式などの直流の定電圧源を用いることができる。

（ソースドライバＳＷ１１、ＳＷ１２）
ソースドライバＳＷ１１、ＳＷ１２は、共通ラインＣＯＭ１、ＣＯＭ２と電源Ｖを接続するためのスイッチであり、制御部２０により時分割でＯＮ、ＯＦＦされる。ソースドライバＳＷ１１、ＳＷ１２としては、Ｐチャネル型ＦＥＴやＰＮＰトランジスタを用いることができる。ＦＥＴは、ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒの略である。

（シンクドライバＳＷ２１〜ＳＷ２６）
シンクドライバＳＷ２１〜ＳＷ２６は、複数の駆動ラインＳＥＧ１１〜ＳＥＧ３２の各々に接続される。シンクドライバＳＷ２１〜ＳＷ２６は、複数の駆動ラインＳＥＧ１１〜ＳＥＧ３２をＧＮＤに接続するためのスイッチであり、制御部２０によりＯＮ、ＯＦＦされる。シンクドライバＳＷ２１〜ＳＷ２６としてはＮＰＮトランジスタやＮチャネル型ＦＥＴなどを用いることができる。駆動ラインＳＥＧ１１〜ＳＥＧ３２に流れる電流は抵抗や定電流源などの素子や装置によって制御することができる。これらの素子や装置は、各シンクドライバＳＷ２１〜ＳＷ２６とＧＮＤの間、もしくは、各シンクドライバＳＷ２１〜ＳＷ２６と複数のＬＥＤ１１〜３４の間に配置することができる。

（制御部２０）
制御部２０には、ＦＰＧＡ、マイコン、あるいはこれらを組み合わせたものを用いることができる。ＦＰＧＡは、ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙの略である。

制御部２０は、第１ＬＥＤ１１〜１４、第２ＬＥＤ２１〜２４、及び第３ＬＥＤ３１〜３４をそれぞれ点灯制御する。この点灯制御は、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ：ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）により行なわれる。すなわち、制御部２０は、シンクドライバＳＷ２１〜ＳＷ２６をＯＮ、ＯＦＦして、所定のパルス幅を有する電圧を複数のＬＥＤ１１〜３４に印加することにより、複数のＬＥＤ１１〜３４を制御する。一例を挙げると、制御部２０は、例えばシンクドライバＳＷ１２とシンクドライバＳＷ２５をＯＮ、ＯＦＦすることにより、電源Ｖ→共通ラインＣＯＭ２→第２ＬＥＤ２４→駆動ラインＳＥＧ２２→ＧＮＤの経路に所定のパルス幅の電圧を印加し電流を流す。これにより第２ＬＥＤ２４が所定の時間点灯する。この点灯が継続する時間を本明細書では点灯期間という。

図４は制御部２０の動作例を説明するタイミングチャートである。図４に示すように、制御部２０は、複数のメインフレームそれぞれにおいて、第１ＬＥＤ１１〜１４、第２ＬＥＤ２１〜２４、及び第３ＬＥＤ３１〜３４をそれぞれ点灯制御する。複数のメインフレームそれぞれは複数のサブフレームを有し、制御部２０は、個々のサブフレームそれぞれにおいて、所定のパルス幅を有する電圧を点灯対象となるＬＥＤに印加する。１つのメインフレームの長さは、複数のメインフレームで映像などを表示する場合は１６．７ｍｓ（６０Ｈｚ）や２０ｍｓ（５０Ｈｚ）であるのが好ましく、テロップを表示する場合は８ｍｓ〜１５ｍｓであるのが好ましい。

個々のサブフレームの階調値（輝度）は、個々のサブフレームにおける電圧のパルス幅（点灯期間）に対応する。階調値（輝度）が高くなるほどパルス幅（点灯期間）は長くなり、階調値（輝度）が低くなるほどパルス幅（点灯期間）は短くなる。階調値（輝度）とパルス幅（点灯期間）の定量的な関係は様々に定義することができる。本実施形態では、階調値「零」はパルス幅「零」に対応するものとし、階調値が零である場合はパルス幅が零になるものとする。なお、本明細書では、ＬＥＤを点灯させない場合でも、「階調値０でＬＥＤを点灯制御する」、あるいは「パルス幅０の電圧を印加しＬＥＤに電流を流す」と表現することがある。

図５は第１ＬＥＤ１１〜１４に対する制御例をより詳細に説明する図である。図５中、最も左側に位置する列は、外部から入力される階調データに応じた、１つのメインフレームにおける第１ＬＥＤ１１〜１４の階調値を示し、その右に続く４つの列はそのメインフレームを構成する各サブフレームでの第１ＬＥＤ１１〜１４の階調値を示す。

図６は第２ＬＥＤ２１〜２４に対する制御例をより詳細に説明する図である。図５の場合と同様に、図６中、最も左側に位置する列は、外部から入力される階調データに応じた、１つのメインフレームにおける第２ＬＥＤ２１〜２４の階調値を示し、その右に続く４つの列はそのメインフレームを構成する複数のサブフレームでの第２ＬＥＤ２１〜２４の階調値を示す。

１つのメインフレームにおける第１ＬＥＤ１１〜１４の点灯制御は、複数のサブフレームそれぞれにおいて、図５の右４列に示した各階調値に対応する点灯期間（パルス幅）で第１ＬＥＤ１１〜１４が点灯するよう点灯制御することにより行なわれる。同様に、１つのメインフレームにおける第２ＬＥＤ２１〜２４の点灯制御は、複数のサブフレームそれぞれにおいて、図６の右４列に示した各階調値に対応する点灯期間（パルス幅）で第２ＬＥＤ２１〜２４が点灯するよう点灯制御することにより行なわれる。

個々のサブフレームでの階調値を合計した値が１つのメインフレームでの階調値となる。この点、本実施形態では、図５に示すとおり、第１ＬＥＤ１１〜１４については、階調データに応じた階調値が非常に低くなる場合には、個々のサブフレームでの階調値を合計した値（つまり右４列に記載された階調値を合計した値）が、階調データに応じた階調値（つまり最も左側の列に記載された階調値）よりも低くなるものとし、そうでない場合は、階調データに応じた階調値（つまり最も左側の列に記載された階調値）に等しくなるものとしている。これに対し、第２ＬＥＤ２１〜２４については、図６に示すとおり、個々のサブフレームでの階調値を合計した値（つまり右４列に記載された階調値を合計した値）が、常に、階調データに応じた階調値（つまり最も左側の列に記載された階調値）に等しくなるものとしている。本明細書では、第ｎＬＥＤの「階調データに応じた階調値」を第ｎ階調値といい、第ｎＬＥＤの「階調データに応じた階調値より低い階調値」を補正後第ｎ階調値という。ここで、ｎは１≦ｎ≦３の条件を満たす整数である。

図５、図６に示すように、制御部２０は、所定のメインフレームにおいて、第１ＬＥＤ階調値を補正し、第１ＬＥＤ階調値よりも低い補正後第１ＬＥＤ階調値で第１ＬＥＤ１１〜１４を点灯制御する。すなわち、所定のメインフレームにおける第１ＬＥＤ１１〜１４の補正後の階調値（個々のサブフレームでの階調値を合計した値）は、階調データに応じた第１ＬＥＤ階調値よりも低い。他方、制御部２０は、第２ＬＥＤ階調値でそのまま第２ＬＥＤ２１〜２４を点灯制御する。

所定のメインフレームとは、階調データに応じた階調値が低く、これに対応する点灯期間が短くなるため、第１ＬＥＤ１１〜１４について実際に観測（測定）される色度及び輝度が、所望の色度及び輝度（階調データに応じた色度及び輝度）とはなり難いメインフレームである。具体的には、複数のメインフレームに含まれる少なくとも１つのメインフレームであって、第１ＬＥＤ階調値が第１基準値より低く、第２ＬＥＤ階調値が第２基準値より低く、且つ、第１ＬＥＤを点灯制御する少なくとも１つのサブフレームで、少なくとも１つの点灯期間における点灯期間全体に対する定常状態期間の割合が０％以上５０％未満の所定値より小さいメインフレームである。ここで、第１基準値と第２基準値は同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。本実施形態では第１基準値と第２基準値は同じで値であり、ともに階調値８である。

補正後第１ＬＥＤ階調値は第１ＬＥＤ階調値よりも小さく、好ましくは第１ＬＥＤ階調値より２以上３６未満小さく、より好ましくは１０以上２０未満小さい。本実施形態では、第１階調値が２以上である場合には、補正後第１ＬＥＤ階調値＋１＝第１ＬＥＤ階調値の関係が成立するものとする。ただし、第１ＬＥＤ階調値が０又は１の場合には、階調値をこれ以上低くすることができないため（負の階調値は存在せず、また、階調値１を階調値０にするとまったく点灯しないことになるため。）、第１ＬＥＤ階調値を補正せず、第１ＬＥＤ階調値でそのまま第１ＬＥＤを点灯制御する。なお、本実施形態では、補正後第１ＬＥＤ階調値で点灯する第１ＬＥＤの輝度の測定値（実際に観測や測定して得られる輝度）は５０ｃｄ／ｍ^２以下であるものとする

制御部２０は、所定のメインフレーム以外のメインフレームでは、第１ＬＥＤを第１ＬＥＤ階調値でそのまま点灯制御し、第２ＬＥＤを第２ＬＥＤ階調値でそのまま点灯制御してもよい。所定のメインフレーム以外のメインフレームでは、階調データに応じた階調値も比較的高く、第１ＬＥＤ１１〜１４の色度及び輝度は比較的安定しているため、第１ＬＥＤ階調値を補正する必要はなく、第１ＬＥＤを補正後第１ＬＥＤ階調値で動作させる必要はない。具体的には、例えば、次の（１）から（３）の少なくともいずれか１つの条件が満たされるメインフレームが所定のメインフレーム以外のメインフレームに該当する。
（１）第１ＬＥＤ階調値が第１基準値に等しく若しくは第１基準値より大きい。
（２）第２ＬＥＤ階調値が第２基準値に等しく若しくは第２基準値より大きい。
（３）第１ＬＥＤを点灯制御する少なくとも１つのサブフレームで、少なくとも１つの点灯期間における点灯期間全体に対する定常状態期間の割合が０％以上５０％未満の所定値以上である。
例えば、輝度：５０００ｃｄ／ｍ^２、色度：Ｘ値＝０．２９０、Ｙ値＝０．３００にて各ＬＥＤを点灯させるメインフレームなどは、これら（１）から（３）の少なくともいずれか１つの条件が満たされるメインフレームの一例である。

第３ＬＥＤ３１〜３４に対する制御は、第２ＬＥＤ２１〜２４に対する制御と同じであるため図示及び詳細な説明を省略する。簡単に説明すると、制御部２０は、所定のメインフレームで、第３ＬＥＤを階調データに応じた第３ＬＥＤ階調値でそのまま点灯制御することができる。また、制御部２０は、所定のメインフレーム以外のメインフレームでも、第３ＬＥＤを、階調データに応じた第３ＬＥＤ階調値でそのまま点灯制御することができる。ただし、この場合における所定のメインフレームは、上述した条件に加えて、第３ＬＥＤ階調値が第３基準値より低いとの条件を満たすメインフレームとする。第３基準値は第１基準値や第２基準値と同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。

以上説明したように、表示装置１によれば、階調データに応じた階調値（輝度）が非常に低い場合には、低階調値での点灯制御において出力が不安定になりがちな緑色に発光する第１ＬＥＤ１１〜１４を、階調データに応じた階調値（輝度）よりも低い階調値（輝度）で点灯制御する。すなわち、緑色に発光する第１ＬＥＤ１１〜１４を、階調データに応じた階調値（輝度）に対応する点灯期間よりも短い点灯期間で点灯制御する。このような点灯制御を行っても、緑色に発光する第１ＬＥＤ１１〜１４について、色度の不安定さは改善されない。しかし、実際に観測（測定）して得られる階調値（輝度）が、階調データに応じた階調値（輝度）から大きくずれることが抑制されるため、緑色に発光する第１ＬＥＤ１１〜１４の色度及び輝度の不安定さにより、１つの画素全体の色度及び輝度が不安定になることを抑制することができる。よって、所定の画素を実際に観測（測定）して得られる色度を所望の色度あるいはこれに近い色度に維持することができる。

階調データに応じた第１ＬＥＤ階調値には、階調データで指定された第１ＬＥＤ階調値そのもののほか、階調データで指定された第１ＬＥＤ階調値を、電流値や点灯期間の最適化などの観点からあらかじめ補正した階調値が含まれる。後者の場合は階調データで指定された第１ＬＥＤ階調値があらかじめ１回以上補正され、その後、本実施形態に従いさらに補正されて、補正後第１ＬＥＤ階調値が得られることになる。第２ＬＥＤ階調値や第３ＬＥＤ階調値を補正する後述の場合も同様である。

制御部２０は、所定の画素に対して本実施形態に従う点灯制御を実行する。すなわち、すべての画素に含まれる第１ＬＥＤ１１〜１４、第２ＬＥＤ２１〜２４、及び第３ＬＥＤ３１〜３４に対して本実施形態に従う点灯制御を実行してもよいし、複数の画素のうち一部の画素に含まれる第１ＬＥＤ１１〜１４、第２ＬＥＤ２１〜２４、及び第３ＬＥＤ３１〜３４に対してのみ、本実施形態に従う点灯制御を実行してもよい。画素における色度ずれを低減させる観点からは、すべての画素に含まれる第１ＬＥＤ１１〜１４、第２ＬＥＤ２１〜２４、及び第３ＬＥＤ３１〜３４に対して、本実施形態に従う点灯制御を実行することが好ましい。

［制御部２０の他の動作例］
図７は制御部２０の他の動作例を説明するタイミングチャートである。図８は第１ＬＥＤ１１〜１４に対する他の制御例をより詳細に説明する図である。図９は第２ＬＥＤ２１〜２４に対する他の制御例をより詳細に説明する図である。図７〜図９に示すように、制御部２０は、所定のメインフレームで、第１ＬＥＤを、階調データに応じた第１ＬＥＤ階調値でそのまま点灯制御する一方、第２ＬＥＤを、階調データに応じた第２ＬＥＤ階調値よりも高い補正後第２ＬＥＤ階調値で点灯制御してもよい。すなわち、第１ＬＥＤを、階調データに応じた第１ＬＥＤ階調値に対応する点灯期間でそのまま点灯制御する一方、第２ＬＥＤを、階調データに応じた第２ＬＥＤ階調値に対応する点灯期間よりも長い点灯期間で点灯制御してもよい。また、制御部２０は、所定のメインフレームで、第３ＬＥＤを、階調データに応じた第３ＬＥＤ階調値よりも高い補正後第３ＬＥＤ階調値で点灯制御してもよい。すなわち、第３ＬＥＤを、階調データに応じた第３ＬＥＤ階調値に対応する点灯期間よりも長い点灯期間で点灯制御してもよい。このように、第１ＬＥＤ階調値は補正せずにそのままにして、第２ＬＥＤ階調値や第３ＬＥＤ階調値を補正することによっても、上記した動作例と同様の効果を得ることができる。

補正後第２ＬＥＤ階調値は第２ＬＥＤ階調値よりも大きく、好ましくは第２ＬＥＤ階調値より２以上１８未満大きく、より好ましくは５以上１０未満大きい。本実施形態では、補正後第２ＬＥＤ階調値−１＝第２ＬＥＤ階調値の関係が成立するものとする。同様に、補正後第３ＬＥＤ階調値は第３ＬＥＤ階調値よりも大きく、好ましくは第３ＬＥＤ階調値より２以上１８未満大きく、より好ましくは５以上１０未満大きい。本実施形態では、補正後第３ＬＥＤ階調値−１＝第３ＬＥＤ階調値の関係が成立するものとする。なお、本実施形態では、補正後第２ＬＥＤ階調値で点灯する第２ＬＥＤの輝度の測定値（実際に観測や測定して得られる輝度）は２０ｃｄ／ｍ^２以下であるものとし、補正後第３ＬＥＤ階調値で点灯する第３ＬＥＤの輝度の測定値（実際に観測や測定して得られる輝度）は１０ｃｄ／ｍ^２以下であるものとする。

以上、制御部２０の他の動作例について説明したが、その他の点については、先に説明した動作例と同じであるので、説明を省略する。

［実施例に係る表示装置］
次に、実施例に係る表示装置について説明する。

実施例に係る表示装置は、縦横４ｍｍの間隔で配置される１７２８個のＬＥＤと、横方向に配置される２４本の共通ラインと、縦方向に配置される２１６本（７２本×３色）の駆動ラインと、電源としての直流５Ｖの定電圧源と、制御部としてのＦＰＧＡと、ソースドライバとしてのＰチャネル型ＦＥＴと、シンクドライバとしての定電流駆動のＮＰＮトランジスタと、を有する。

表示装置は５７６個の画素を有し、それぞれの画素が１個の緑色に発光する第１ＬＥＤ、１個の赤色に発光する第２ＬＥＤ、及び１個の青色に発光する第３ＬＥＤからなる。換言すると、１７２８個のＬＥＤは、５７６個の緑色に発光する第１ＬＥＤ、５７６個の赤色に発光する第２ＬＥＤ、及び５７６個の青色に発光する第３ＬＥＤからなる。シンクドライバは、第１ＬＥＤには１８．７ｍＡの電流を流し、第２ＬＥＤには１６．８ｍＡの電流を流し、第３ＬＥＤには１６．８ｍＡの電流を流すように設定されている。共通ラインはＬＥＤのアノード側に接続され、駆動ラインはＬＥＤのカソード側に接続される。

各共通ラインには、ダイナミック点灯方式により、時分割で電圧が印加される。Ｄｕｔｙ比は１／２４であり、１つの共通ラインに電圧が印加されている時間は４７．９ｕｓであり、どの共通ラインにも電圧が印加されていない時間は１０ｕｓである。ここで、（４７．９μｓ＋１０μｓ）×２４Ｄｕｔｙ＝１．３８９ｍｓであるため、１つのサブフレームの長さは１．３８９ｍｓである。

１つのメインフレームは３２個のサブフレームで構成される。１．３８９ｍｓ×３２＝４４．４ｍｓであるため、１つのメインフレームの長さは４４．４ｍｓである。

各サブフレームの階調値はパルス幅変調により６４段階（０〜６３）に制御できる。メインフレーム全体の階調値（第１ＬＥＤ階調値）は、サブフレーム数３２×６４段階＝２０４８段階（０〜２０４７）に制御することができる。パルス幅と階調値とは、パルス幅＝階調値×７２．９ｎｓの関係にある。

第１ＬＥＤについては、パルス幅が１１６６．７ｎｓ以上の電圧、すなわち、階調値１６以上の電圧（１１６６．７ｎｓ／７２．９ｎｓ≒１６）を印加することで、観測（測定）において、所望の色度及び輝度（パルス幅が十分に大きい時の色度及び輝度。以下、本実施例において同じ。）に近い色度及び輝度を得ることができる。他方、第２ＬＥＤ及び第３ＬＥＤについては、パルス幅が７２．９ｎｓ以上の電圧、すなわち、階調値１以上の電圧（７２．９ｎｓ／７２．９ｎｓ＝１）を印加することにより、観測（測定）において、所望の色度及び輝度に近い色度及び輝度を得ることができる。

以上の表示装置において、階調データに応じた第１ＬＥＤ階調値（メインフレーム全体の階調値）が３２である場合と１０２４である場合とについて検討する。

階調データに応じた第１ＬＥＤ階調値（メインフレーム全体の階調値）が３２である場合において、メインフレーム全体の階調値を各サブフレームに均等配分すると、各サブフレームにおける階調値が１（メインフレーム全体の階調値３２／サブフレーム数３２＝１）となり、各サブフレームにおけるパルス幅が７２．９ｎｓ（７２．９ｎｓ×階調値１＝７２．９ｎｓ）となる。このため、すべてのサブフレームにおいて、緑色に発光する第１ＬＥＤの色度及び輝度は不安定になり、実際に観測（測定）した場合における色度及び輝度が、所望の色度及び輝度からずれる。そこで、制御部は、階調データに応じた第１ＬＥＤ階調値（メインフレーム全体の階調値）が３２である場合には、第１ＬＥＤ階調値を３２から２０に下げ、補正後第１ＬＥＤ階調値２０で第１ＬＥＤを点灯制御する。具体的には、所定のサブフレームにおける階調値を１→０に変更してメインフレーム全体の階調値を２０にする。

他方、階調データに応じた第１ＬＥＤ階調値（メインフレーム全体の階調値）が１０２４である場合においては、メインフレーム全体の階調値を各サブフレームに均等配分しても、各サブフレームにおける階調値は３２（メインフレーム全体の階調値１０２４／サブフレーム数３２＝３２）となる。このため、各サブフレームにおけるパルス幅は２３３３．３ｎｓ（７２．９ｎｓ×階調値３２＝２３３３．３ｎｓ）であり、緑色の第１ＬＥＤは所望の色度及び輝度で点灯することが観測（測定）される。

なお、制御部は、階調データに応じた第１ＬＥＤ階調値（メインフレーム全体の階調値）が３２である場合と１０２４である場合のいずれの場合においても、第２ＬＥＤ及び第３ＬＥＤについては、すべてのサブフレームにおいて階調値１にて点灯制御を行う。

以上の点灯制御により、実際の観測（測定）で得られる色度及び輝度を以下の表１に示し、表１に基づく色度図を図８に示す。
ここで、表１中、「Ｒｅｄ」は第２ＬＥＤを実際に観測（測定）して得られる色度及び輝度を示し、「Ｇｒｅｅｎ」は第１ＬＥＤを実際に観測（測定）して得られる色度及び輝度を示し、「Ｂｌｕｅ」は第３ＬＥＤを実際に観測（測定）して得られる色度及び輝度を示す。また、「Ｗｈｉｔｅ」はすべてのＬＥＤを全体的に実際に観測（測定）して得られる色度及び輝度を示す。すなわち、「Ｗｈｉｔｅ」は、第１ＬＥＤを実際に観測（測定）して得られる色度及び輝度と、第２ＬＥＤを実際に観測（測定）して得られる色度及び輝度と、「Ｂｌｕｅ」は第３ＬＥＤを実際に観測（測定）して得られる色度及び輝度と、を合成した色度及び輝度を示す。

表１に示されるとおり、実施例に係る表示装置では、「Ｗｈｉｔｅ」の色度が、第１ＬＥＤ階調値が３２である場合（つまり、補正後第１ＬＥＤ階調値２０で点灯制御する場合）にはｘ値＝０．２９８、ｙ値＝０．３００となり、第１ＬＥＤ階調値が１０２４である場合（つまり、第１ＬＥＤ階調値１０２４でそのまま点灯制御する場合）にはｘ値＝０．２８９、ｙ値＝０．３００となる。したがって、第１ＬＥＤ階調値が３２である場合と１０２４である場合とにおいて、ｘ値については０．００９（０．０３２＝０．２９８−０．２８９）のずれが生じ、ｙ値についてはずれが生じない（０．０１２＝０．３００−０．３００）。なお、それぞれのＬＥＤの輝度は、第１ＬＥＤ階調値が３２である場合、「Ｗｈｉｔｅ」が５．８ｃｄ／ｍ^２、「Ｒｅｄ」が１．３ｃｄ／ｍ^２、「Ｇｒｅｅｎ」が３．７ｃｄ／ｍ^２、「Ｂｌｕｅ」が０．５ｃｄ／ｍ^２である。また第１ＬＥＤ階調値が１０２４である場合、「Ｗｈｉｔｅ」が２０４．８ｃｄ／ｍ^２、「Ｒｅｄ」が４８．６ｃｄ／ｍ^２、「Ｇｒｅｅｎ」が１４１．７ｃｄ／ｍ^２、「Ｂｌｕｅ」が１６．４ｃｄ／ｍ^２である。

次に、比較例に係る表示装置について説明する。

比較例に係る表示装置は、第１ＬＥＤの点灯制御の点で、実施例に係る表示装置と相違する。その他の構成は実施例に係る表示装置と同様である。具体的に説明すると、比較例では、階調データに応じた第１ＬＥＤ階調値（メインフレーム全体の階調値）が３２である場合においても、メインフレーム全体の階調値を各サブフレームに均等配分し、すべてのサブフレームにおいて第１ＬＥＤを階調値１（色度及び輝度が安定しない階調値）で点灯させる。このような点灯制御により、実際の観測（測定）で得られる色度及び輝度を以下の表２に示し、表２に基づく色度図を図９に示す。

表２に示されるとおり、比較例に係る表示装置では、「Ｗｈｉｔｅ」の色度が、第１ＬＥＤ階調値が３２である場合（つまり、第１ＬＥＤ階調値３２でそのまま点灯制御する場合）にはｘ値＝０．２９４、ｙ値＝０．３５７となり、第１ＬＥＤ階調値が１０２４である場合（つまり、第１ＬＥＤ階調値１０２４でそのまま点灯制御する場合）にはｘ値＝０．２８９、ｙ値＝０．３００となる。したがって、第１ＬＥＤ階調値が３２である場合と１０２４である場合とにおいて、ｘ値については０．００５（０．０５５＝０．２９４−０．２８９）のずれが生じ、ｙ値については０．０５７（０．０２２＝０．３５７−０．３００）のずれが生じる。なお、それぞれのＬＥＤの輝度は、第１ＬＥＤ階調値が３２である場合、「Ｗｈｉｔｅ」が８．０ｃｄ／ｍ^２、「Ｒｅｄ」が１．３ｃｄ／ｍ^２、「Ｇｒｅｅｎ」が５．９ｃｄ／ｍ^２、「Ｂｌｕｅ」が０．５ｃｄ／ｍ^２である。また第１ＬＥＤ階調値が１０２４である場合、「Ｗｈｉｔｅ」が２０４．９ｃｄ／ｍ^２、「Ｒｅｄ」が４８．５ｃｄ／ｍ^２、「Ｇｒｅｅｎ」が１４０．９ｃｄ／ｍ^２、「Ｂｌｕｅ」が１６．４ｃｄ／ｍ^２である。

以上のとおり、比較例に係る表示装置では、第１ＬＥＤ階調値が３２である場合と１０２４である場合とにおいて、「Ｗｈｉｔｅ」における色度のｘ値については０．００５のずれが生じ、ｙ値については０．０５７のずれが生じる。しかしながら、実施例に係る表示装置によれば、当該ずれを、ｘ値については０．００９になるものの、ｙ値についてはこれを零にすることができる。つまり、実施例及び比較例のいずれにおいても、第１ＬＥＤの色度にはずれが生じており、且つ、ずれの程度はほぼ同じである。しかしながら、実施例に係る表示装置では、実際に観測（測定）して得られる第１ＬＥＤの輝度が階調データに応じた値よりも低くなるため、第１ＬＥＤの輝度のずれに起因する影響が小さくなり、第１ＬＥＤ、第２ＬＥＤ、及び第３ＬＥＤが混色してなる「Ｗｈｉｔｅ」の色度のずれは低減される。その一方、比較例に係る表示装置では、実際に観測（測定）して得られる第１ＬＥＤの輝度が階調データに応じた輝度よりも大きくなるため、第１ＬＥＤの輝度のずれが影響し、「Ｗｈｉｔｅ」の色度が大きくずれる。

以上、実施形態及び実施例について説明したが、これらの説明は、一例に関するものであり、特許請求の範囲に記載した構成を何ら限定するものではない。

本発明に係る表示装置は、例えば大型テレビや交通情報を表示する掲示板などに利用できる。

１表示装置
１０表示部
２０制御部
３０記憶部
ＬＥＤ１１〜３４ＬＥＤ
ＣＯＭ１〜２共通ライン
ＳＥＧ１１〜ＳＥＧ３２駆動ライン
Ｖ電源
ＳＷ１１〜１２ソースドライバ
ＳＷ２１〜ＳＷ２６シンクドライバ

Claims

複数の画素を有し、前記複数の画素それぞれが、緑色に発光する第１ＬＥＤと、緑色とは異なる色に発光する第２ＬＥＤと、を含む表示部と、
複数のメインフレームそれぞれにおいて、外部から入力される階調データに応じて前記第１ＬＥＤ及び前記第２ＬＥＤをそれぞれパルス幅変調により点灯制御する制御部と、を備える表示装置であって、
前記制御部は、所定のメインフレームで、前記複数の画素のうち所定の画素に含まれる第１ＬＥＤを、前記階調データに応じた第１ＬＥＤ階調値よりも低い補正後第１ＬＥＤ階調値で点灯制御する一方、前記所定の画素に含まれる第２ＬＥＤを前記階調データに応じた第２ＬＥＤ階調値で点灯制御し、
前記複数のメインフレームそれぞれは複数のサブフレームを有し、
前記所定のメインフレームは、前記複数のメインフレームに含まれる少なくとも１つのメインフレームであって、前記第１ＬＥＤ階調値が第１基準値より低く、前記第２ＬＥＤ階調値が第２基準値より低く、且つ、前記第１ＬＥＤを点灯制御する少なくとも１つのサブフレームで、少なくとも１つの点灯期間における点灯期間全体に対する定常状態期間の割合が５０％未満の所定値より小さいメインフレームであり、前記点灯期間は、ＬＥＤの出力が定格値の１０％から９０％になるまでの立ち上がり時間、ＬＥＤの出力が定格値の９０％より大きい定常状態期間、及びＬＥＤの出力が定格値の９０％から１０％になるまでの立ち下がり時間からなる期間である表示装置。
前記制御部は、前記複数のメインフレームのうち、前記第１ＬＥＤを点灯制御する少なくとも１つのサブフレームで、少なくとも１つの点灯期間における点灯期間全体に対する定常状態期間の割合が前記所定値以上となるメインフレームでは、前記所定の画素に含まれる第１ＬＥＤを前記第１ＬＥＤ階調値で点灯制御する請求項１に記載の表示装置。
前記複数の画素それぞれは、さらに、前記第１ＬＥＤ及び前記第２ＬＥＤとは異なる色に発光する第３ＬＥＤを含み、
前記制御部は、さらに、前記所定のメインフレームで、前記所定の画素に含まれる第３ＬＥＤを前記階調データに応じた第３ＬＥＤ階調値で点灯制御し、
前記所定のメインフレームは、さらに、前記第３ＬＥＤ階調値が第３基準値より低いメインフレームである請求項１又は２に記載の表示装置。
複数の画素を有し、前記複数の画素それぞれが、緑色に発光する第１ＬＥＤと、緑色とは異なる色に発光する第２ＬＥＤと、を含む表示部と、
複数のメインフレームそれぞれにおいて、外部から入力される階調データに応じて前記第１ＬＥＤ及び前記第２ＬＥＤをそれぞれパルス幅変調により点灯制御する制御部と、を備える表示装置であって、
前記制御部は、所定のメインフレームで、前記複数の画素のうち所定の画素に含まれる第１ＬＥＤを前記階調データに応じた第１ＬＥＤ階調値で点灯制御する一方、前記所定の画素に含まれる第２ＬＥＤを前記階調データに応じた第２ＬＥＤ階調値よりも高い補正後第２ＬＥＤ階調値で点灯制御し、
前記複数のメインフレームそれぞれは複数のサブフレームを有し、
前記所定のメインフレームは、前記複数のメインフレームに含まれる少なくとも１つのメインフレームであって、前記第１ＬＥＤ階調値が第１基準値より低く、前記第２ＬＥＤ階調値が第２基準値より低く、且つ、前記第１ＬＥＤを点灯制御する少なくとも１つのサブフレームで、少なくとも１つの点灯期間における点灯期間全体に対する定常状態期間の割合が５０％未満の所定値より小さいメインフレームであり、前記点灯期間は、ＬＥＤの出力が定格値の１０％から９０％になるまでの立ち上がり時間、ＬＥＤの出力が定格値の９０％より大きい定常状態期間、及びＬＥＤの出力が定格値の９０％から１０％になるまでの立ち下がり時間からなる期間である表示装置。
前記制御部は、前記複数のメインフレームのうち、前記第１ＬＥＤを点灯制御する少なくとも１つのサブフレームで、少なくとも１つの点灯期間における点灯期間全体に対する定常状態期間の割合が前記所定値以上となるメインフレームでは、前記所定の画素に含まれる第２ＬＥＤを前記第２ＬＥＤ階調値で点灯制御する請求項４に記載の表示装置。
前記複数の画素それぞれは、さらに、前記第１ＬＥＤ及び前記第２ＬＥＤとは異なる色に発光する第３ＬＥＤを含み、
前記制御部は、さらに、前記所定のメインフレームで、前記所定の画素に含まれる第３ＬＥＤを前記階調データに応じた第３ＬＥＤ階調値よりも高い補正後第３ＬＥＤ階調値で点灯制御し、
前記所定のメインフレームは、さらに、前記第３ＬＥＤ階調値が第３基準値より低いメインフレームである請求項４又は５に記載の表示装置。
前記第２ＬＥＤは、赤色に発光するＬＥＤであり、
前記第３ＬＥＤは、青色に発光するＬＥＤである、
請求項３又は６に記載の表示装置。
前記補正後第３ＬＥＤ階調値で点灯制御される前記第３ＬＥＤの輝度の測定値は１０ｃｄ／ｍ^２以下である請求項６、または請求項６を引用する請求項７に記載の表示装置。
前記補正後第１ＬＥＤ階調値で点灯制御する前記第１ＬＥＤの輝度の測定値は５０ｃｄ／ｍ^２以下である請求項１から請求項３のいずれか一項、または請求項３を引用する請求項７に記載の表示装置。
前記補正後第２ＬＥＤ階調値で点灯制御する前記第２ＬＥＤの輝度の測定値は２０ｃｄ／ｍ^２以下である請求項４から６のいずれか一項、または請求項６を引用する請求項７に記載の表示装置。