JPH07306659A - マルチカラーのledディスプレイユニット - Google Patents
マルチカラーのledディスプレイユニットInfo
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- JPH07306659A JPH07306659A JP12185594A JP12185594A JPH07306659A JP H07306659 A JPH07306659 A JP H07306659A JP 12185594 A JP12185594 A JP 12185594A JP 12185594 A JP12185594 A JP 12185594A JP H07306659 A JPH07306659 A JP H07306659A
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Abstract
る。好ましいグレースケールを実現する。 【構成】 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発光色の異なる複数個の
LEDと、各LEDを点滅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。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。パルス幅変調回路2は、入力される階調データに対
して出力パルス幅を非線形に変調する。
Description
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。
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を互いに接近して配列して1ドットを
表示する。この構造のLEDディスプレイユニットは、
赤、青、緑のLEDの発光輝度を調整して、発光色を変
更している。
レイユニットは、LEDを一定の周期で点滅させる点灯
回路を備える。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。この点灯回
路は、LEDを点灯する時間を調整して発光輝度を調整
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、点灯時間を短くすると暗く感じられる。
ってLEDの点灯時間を決定する。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、LED駆動回路がスイッチン
グしてLEDを点滅させる。パルス幅変調回路に入力さ
れる階調データは、LEDの発光出力を特定するための
データである。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パルス幅を変調する。パルス幅変調
回路は、入力される階調データに比例した時間幅のパル
スを出力する。
ーのLEDディスプレイユニットは、点灯回路が各LE
Dの発光時間を調整して、目に感じる発光色と発光輝度
とを調整できる。したがって、発光色を赤、青、緑とす
るLEDで1ドットを表示し、各LEDの発光時間を調
整してフルカラーの表示ができる。
LEDディスプレイユニットは、入力される階調データ
に対応した時間でLEDを発光させるにもかかわらず、
良好なグレースケールとすることができず、あるいはL
EDを明るく点灯させる状態で目に感じる輝度が飽和し
てしまう欠点がある。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覚機能を有するこ
とが理由である。この弊害を防止するためには、パルス
幅変調回路から出力されるパルスを、さらに変調して視
覚補正することによって解消できる。たとえば、パルス
幅変調回路の出力パルスを、振幅変調回路で振幅変調
し、LEDを点灯するときの電流を調整することによっ
て解消できる。振幅変調回路は、入力されるパルスの時
間幅が狭いときに振幅を小さく、大きいときに振幅が大
きくなるように変調する。このように、階調データでパ
ルスを幅変調し、さらにパルス幅で振幅変調することに
よって、良好なグレースケールとすることができる。し
かしながら、このことを実現する点灯回路は、回路構成
が複雑になって部品コストと組立コストとが高くなる欠
点がある。
に開発されたもので、本発明の重要な目的は、極めて簡
単な回路構成で目に感じる輝度飽和を解消し、さらに好
ましいグレースケールを実現することも可能であるマル
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。
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。
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L
ED駆動回路とを備える。パルス幅変調回路は、入力さ
れる階調データに対して出力パルス幅を非線形に変調す
る。
すように、階調データが小さい領域ではパルス幅を狭
く、階調データが大きい領域では広く補正する。図1に
おいて、階調データをx、パルス幅をyとするとき、階
調データxに対するパルス幅yは、y=axnの関数で
現されるように決定される。ただし、この式においてn
の値は1.5〜3.5、好ましくは2〜3、さらに好ま
しくは約2.2に決定される。
ィスプレイユニットは、パルス幅変調回路を、非線形カ
ウンターと、この非線形カウンターから出力される信号
を階調データに比較して出力を反転させてパルスを出力
するコンパレータとで構成する。この構成のパルス幅変
調回路は、コンパレータを反転させるまでの時間、すな
わちパルス幅を階調データで変調する。非線形カウンタ
ーはノンリニアにカウントするので、コンパレータが出
力するパルス幅は、階調データに対して非線形となる。
ニットは、入力される階調データをパルス幅変調回路で
もって非線形なパルス幅のパルスに変換する。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
る。LED駆動回路は入力されるパルスでスイッチング
されて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LEDの点灯時
間が短くなる。パルス幅変調回路は、入力される階調デ
ータに比例して、すなわちリニアにパルス幅を変調しな
い。入力される階調データに対して非線形、すなわちノ
ンリニアにパルス幅を変調する。パルス幅変調回路は、
図1の実線で示すように階調データが小さいときには、
破線で示す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。本発明のマルチカラーのL
EDディスプレイユニットは、以上のように、パルス幅
変調回路で入力される階調データを非線形に変調して、
視感度に最適な状態に補正でき、しかもグレースケール
とすることができる。
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。
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LEDを点滅して発光色と明る
さとを調整するLEDの点灯回路とを備える。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、すなわち発
光輝度を調整してフルカラーに1ドットを表示する。多
数のLEDは図3に示すようにマトリクスに接続されて
いる。
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3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。
番に切り替えて電源に接続する。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。
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に接続している列のL
ED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し、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。
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、各行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。
aで電源に接続された列の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が次の列に切り替
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3
a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。
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。
タを所定の時間幅のパルスに変換する。パルス変調回路
2は、入力される階調データを一次的に記憶する記憶回
路1を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、そのつど階調データが
入力される。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である。
回路2と、LED駆動回路3とを示す。この図に示す記
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
幅変調回路に出力する。
非線形カウンター6と、デジタルコンパレータ7により
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。
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。コンパレータのもう
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。
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。
カウントする非線形カウンターの計数値を示し、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は、非線形カウ
ンター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、非線形カウンターを接続し
た非線形のパルス幅変調回路は時間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。非線形カウンターを接続した
非線形のパルス幅変調回路は、時間幅の短いパルスを出
力する。
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、時間幅の広いパ
ルスを出力する。すなわち、図5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
ンターを接続したデジタルコンパレータは、図1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。
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て、LE
Dを点滅させるためにエネーブル端子を備えている。
する非線形カウンター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、パルスジェネレータ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、12バイナ
リーカウンターの上位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。
ウントパルスから1つをセレクトして12バイナーカウ
ンターに入力する選択回路である。
にカウントして計数値をデジタルコンパレータに出力す
る。この図の非線形カウンターを接続したデジタルコン
パレータは、図1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
示す曲線は、実線で示すy=n2.2を16本の折れ線で
近似することができる。
変調回路の実施例である。この図において、14は25
6×16のRAMより構成されており、1×256ビッ
トのメモリに、256階調の1ドット分の階調パルスの
形状が書き込まれており、15のリードアドレスカウン
ターにより、シリアルに読み出すことにより、変調パル
スを出力する。15のリードアドレスカウンターは、非
線形カウンターで構成されている。パルス形状は0番地
より、階調データに応じたアドレスまで1が続き、残り
は、0にセットさせている。この回路は、アドレスカウ
ンターのカウントパルス幅がアドレス値に対して非線形
であるので、読み出されたパルス幅も階調データに対し
て、非線形に変化することになる。
赤、青、緑のLEDを単一の非線形のパルス幅変調回路
で順番に切り替えて点滅しているので回路を簡単にでき
る特長がある。ただ、マルチカラーのLEDディスプレ
イユニットは、図8に示すように、非線形のパルス幅変
調回路2R、2G、2Bを、赤、緑、青の各色LEDに
専用回路とすることもできる。赤、青、緑に専用の非線
形のパルス幅変調回路は、単一の非線形カウンター6か
ら計数値を入力することができる。3色LEDドットマ
トリックスのドット数が多くなっても、非線形カウンタ
ー6は、計数値の出力ファンアウト数だけのテジタルコ
ンパレータを接続できる。
非線形パルス幅変調回路は、簡単な回路として、LED
を視覚的に連続して明るさを変化してカラー表示できる
特長がある。
マルチカラーLEDドットマトリックスの場合、各ドッ
トの階調データを8ビットとし、共通のデジタルモノマ
ルチのカウンターやアドレスカウンター部で非線形回路
を構成して、箇々の回路を増加させることなく、全てを
デジタル回路で構成して簡単にIC化が可能となる。ま
た、図3に示すようにダイナミック駆動回路と併用し
て、マルチカラードットマトリックスユニットのLED
駆動回路3を小型化できる。
形のパルス幅変調回路は、非線形カーブをパルスジュネ
レータの各パルス幅の設定により変更することが可能で
あり、パルスジェネレータをプログラマブルカウンター
にしておけば、外部によりその設定値を最適化すること
も可能である。
毎に設け、色混合比を最適に設定することも可能であ
る。
線形カーブを近似させる折れ線の数は、必要に応じてカ
ウントパルスの数で決めればよい。例えば、4本でよけ
れば4種類のカウントパレスを用意するだけでよく、非
線形カウンター回路の規模を節約することができる。
トとしたが、4ビットあるいはそれ以外でもよく、ビッ
ト数が少ない程、回路規模を節約することが可能であ
る。
言われる8ビット階調を簡単に、しかも忠実に再現する
ことが可能であり、LEDディスプレイのフルカラー化
に大きく寄与することができる。
レイユニットは、非線形のパルス幅変調回路で階調デー
タを非線形的にパルス幅変調しているので、簡単な回路
でLEDを視覚的に連続する明るさに点灯させて輝度飽
和を効果的に防止でき、しかも良好なグレースケールと
することができる特長がある。とくに、本発明のマルチ
カラーのLEDディスプレイユニットは、非線形のパル
ス幅変調回路で階調データを非線形にパルス変調し、非
線形のパルス幅変調回路から出力されるパルスでLED
の点灯時間を制御して目に感じる明るさを補正するの
で、極めて簡単な回路で、LEDの明るさを視感度に最
適な状態に補正して、良好なグレースケールとすること
ができる特長を実現する。
ディスプレイユニットは、階調データに対してパルス幅
を非線形に変調するパルス幅変調回路を、非線形カウン
ターと、この非線形カウンターからの出力を階調データ
に比較して出力を反転させるコンパレータとで構成する
ので、非線形のパルス幅変調回路を簡単な回路構成とす
ることができる特長がある。また、非線形カウンターの
カウント時間を変更して、階調データの変調ゲインを簡
単に最適値に調整できる特長もある。
れる非線形のパルス幅変調回路が階調データをパルス幅
に変調する関係を示すグラフ
ニットのLEDの配列を示す正面図
回路を示すブロック線図
数値を示すグラフ
変調回路のブロック線図
ク線図
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…パルスゼネレータ 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…記憶回路 14…RAM 15…リードアドレスカウンター
Claims (2)
- 【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を点滅して発光色と明る
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
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、入力される階調データ
に対して出力パルス幅を非線形に変調することを特徴と
するマルチカラーのLEDディスプレイユニット。 - 【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を点滅して発光色と明る
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
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、パルス幅変調回路は、非線形カウンターと、
この非線形カウンターから出力される信号を階調データ
に比較して出力を反転させてパルスを出力するコンパレ
ータとを備え、パルス幅変調回路が入力される階調デー
タに対して出力パルス幅を非線形に変調することを特徴
とするマルチカラーのLEDディスプレイユニット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12185594A JP2917814B2 (ja) | 1994-05-10 | 1994-05-10 | マルチカラーのledディスプレイユニット |
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JPH07306659A true JPH07306659A (ja) | 1995-11-21 |
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