JPWO2017134848A1 - 表示装置および表示方法 - Google Patents

Abstract

表示装置は、発光素子（３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂ）と、電流制御素子（３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂ）と、電源回路（２）と、電圧制御回路（４）と、を備える。電流制御素子（３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂ）は、発光素子（３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂ）それぞれに直列に接続され発光素子（３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂ）に流れる電流を制御する。電源回路（２）は、発光素子（３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂ）および電流制御素子（３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂ）から構成される直列回路に電圧を印加する。電圧制御回路（４）は、電源回路（２）の出力電圧を、発光素子（３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂ）の順方向電圧に応じて定まる電圧値となるように制御する。

Description

本発明は、表示装置、表示方法およびプログラムに関する。

複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を有するバックライトを備え、各ＬＥＤを流れる電流の大きさを制御することによりバックライト全体としての輝度を調節する表示装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。この表示装置では、一定の電圧を出力する電源供給部に、ＬＥＤとＬＥＤを流れる電流の大きさを制御する電流制御素子とが直列に接続されている。この表示装置では、各ＬＥＤへ供給する電流を一定に維持しつつＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行って輝度を調節する表示装置に比べて、電力損失を低減できる。

特開２００７−３２２９４５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された表示装置では、電源供給部の出力電圧が一定であるため、ＬＥＤを流れる電流の電流値が小さくＬＥＤでの電圧降下が小さい場合、電流制御素子での電圧降下が大きくなり電流制御素子での電力損失が増大してしまう。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、電力損失が低減された表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る表示装置は、
発光素子と、
前記発光素子に直列に接続され前記発光素子に流れる電流を制御する電流制御素子と、
前記発光素子および前記電流制御素子から構成される直列回路に電圧を印加する電源回路と、
前記電源回路の出力電圧を、前記発光素子の順方向電圧に応じて定まる電圧値となるように制御する電圧制御回路と、を備える。

本発明によれば、電圧制御回路が、発光素子の順方向電圧に応じて電源回路の出力電圧を制御する。これにより、電流制御素子での電圧降下を低減することができるので、電流制御素子での電力損失が低減され、ひいては表示装置全体での電力損失が低減される。

本発明の実施の形態に係る表示装置の構成を示すブロック図 実施の形態に係る表示装置の表示部の模式図 実施の形態に係る表示装置の１フレーム分の画素データの一例を示す図 実施の形態に係る輝度電流相関テーブルを示す図 実施の形態に係る発光素子の輝度と発光素子を流れる電流の電流値との相関関係を示す図 実施の形態に係る第１電流電圧相関テーブルを示す図 実施の形態に係る第２電流電圧相関テーブルを示す図 実施の形態に係る第３電流電圧相関テーブルを示す図 実施の形態に係る映像表示処理の流れを示すフローチャート 実施の形態に係る表示装置の動作を説明するための図 変形例に係る表示装置の構成を示すブロック図 変形例に係る表示装置の構成を示すブロック図 変形例に係る表示装置の構成を示すブロック図 変形例に係る表示装置の構成を示すブロック図 変形例に係る輝度設定値テーブルの一例を示す図

以下、本発明に係る表示装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本実施の形態に係る表示装置は、外部から複数のフレームデータから構成される映像データを取得し、各フレームデータと輝度設定値とに基づいて表示部を構成する複数のＬＥＤそれぞれに流れる電流を制御する。そして、表示装置は、更に、ＬＥＤそれぞれに流れる電流の大きさに応じてＬＥＤに電流を供給する電源回路の出力電圧の高さを調節する。

表示装置は、図１に示すように、各フレームデータに応じた映像を表示する映像表示ユニット１と、映像表示ユニット１を制御する制御ユニット６と、を備える。映像表示ユニット１は、表示部３と電源回路２と電圧制御回路４と点灯制御回路５とを備える。表示部３は、複数の光源ブロック３１と、光源ブロック３１毎に設けられた駆動回路３２と、を備える。光源ブロック３１は、３種類の発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂから構成される。これらの発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂは、ＰＮ接合を有するＬＥＤから構成される。発光素子（第１発光素子）３１１Ｒは、７００ｎｍを含む赤色の波長帯域の光を放射する。発光素子（第２発光素子）３１１Ｇは、５４６．１ｎｍを含む緑色の波長帯域の光を放射する。発光素子（第３発光素子）３１１Ｂは、４３５．８ｎｍを含む青色の波長帯域の光を放射する。表示部３の画素数がＮ×Ｍに設定される場合、光源ブロック３１は、図２Ａに示すように、Ｎ行Ｍ列の二次元マトリクス状に配置される。

図１に戻って、駆動回路３２は、３つの発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂそれぞれに直列に接続され、発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂに流れる電流を制御する電流制御素子３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂから構成される。これらの電流制御素子３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂは、ＦＥＴやバイポーラトランジスタから構成される。図１では、電流制御素子３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂが、Ｎチャネル型ＦＥＴ（Field Effect Transistor）から構成される場合が示されている。

電源回路２は、発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂおよび電流制御素子３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂから構成される直列回路に電圧を印加する。電源回路２は、複数の光源ブロック３１それぞれについて１つずつ設けられている。この電源回路２は、スイッチングレギュレータから構成され、電圧制御回路４から入力されるＰＷＭ信号のデューティ比に応じた電圧を出力する。

電圧制御回路４は、電源回路２の出力電圧を、発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂの順方向電圧に応じて定まる電圧値となるように制御する。電圧制御回路４は、制御ユニット６から入力される電圧制御情報が示す周波数およびデューティ比を有するＰＷＭ信号を生成して電源回路２へ出力する。電圧制御回路４は、複数の電源回路２それぞれに対して各別にＰＷＭ信号を出力する。

点灯制御回路５は、制御ユニット６から入力される点灯制御情報に対応する電圧を出力端子ＴｅＲ［ｉ］、ＴｅＧ［ｉ］、ＴｅＢ［ｉ］（ｉ＝０、１、２、・・・、Ｎ×Ｍ）に出力する。出力端子ＴｅＲ［ｉ］、ＴｅＧ［ｉ］、ＴｅＢ［ｉ］は、駆動回路３２の電流制御素子３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂのゲートに接続されている。

制御ユニット６は、処理部６１と記憶部６２と通信部６３とインタフェース部６４と入力部６５と表示部６６と各部を接続するバス６９とを備える。処理部６１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、から構成されている。通信部６３は、映像送信機器（図示せず）から映像データを受信する。入力部６５は、各種入力キーを備え、ユーザによる操作を受け付ける。入力部６５は、受け付けた情報を処理部６１へ出力する。表示部６６は、ディスプレイを備え、処理部６１から入力されるデータを表示する。

インタフェース部６４は、処理部６１から入力される電圧制御情報を電圧制御回路４へ送信し、処理部６１から入力される電流制御情報を点灯制御回路５へ送信する。

記憶部６２は、磁気ディスクや半導体メモリのような不揮発性メモリから構成されている。記憶部６２は、映像データ記憶部（画素値情報記憶部）６２１と輝度記憶部６２２と色空間変換情報記憶部６２３と輝度電流情報記憶部６２４と電流電圧情報記憶部６２５と電源電圧関連情報記憶部６２６とを有している。また、記憶部６２は、処理部６１のＣＰＵにより実行される各種プログラムも記憶している。映像データ記憶部６２１は、複数のフレームデータから構成される映像データを記憶する。フレームデータは、表示部３を構成する複数の光源ブロック３１それぞれのＲＧＢ表色系における画素値を示す画素値情報から構成される。各フレームデータは、図２Ｂに示すように、各光源ブロック３１についてのＲＧＢそれぞれの画素値が光源ブロック３１の位置情報に対応付けられたものである。図２Ｂに示す位置情報について、Ｘ座標は図２Ａの列番号に対応し、Ｙ座標は図２Ａの行番号に対応する。また、各画素値は、各光源ブロック３１に付与された固有の識別番号に対応付けられている。

図１に戻って、輝度記憶部６２２は、ユーザにより指定された複数の光源ブロック３１全体としての輝度設定値を記憶する。この輝度設定値は、ユーザにより入力部６５を介して入力される。

色空間変換情報記憶部６２３は、ＣＩＥ（国際照明委員会）が規定するＲＧＢ表色系における画素値をＸＹＺ表色系の座標値に変換するための変換式に関する情報を記憶する。この変換式は、下記式（１）で表される。
Ｘ＝（Ｃ１１×ＧＡＲ＋Ｃ１２×ＧＡＧ＋Ｃ１３×ＧＡＢ）／ＧＡＭ×Ｌ
Ｙ＝（Ｃ１１×ＧＡＲ＋Ｃ１２×ＧＡＧ＋Ｃ１３×ＧＡＢ）／ＧＡＭ×Ｌ
Ｚ＝（Ｃ１１×ＧＡＲ＋Ｃ１２×ＧＡＧ＋Ｃ１３×ＧＡＢ）／ＧＡＭ×Ｌ
・・・式（１）
ここで、Ｌは、発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂそれぞれの最大輝度を示し、ＧＡＭは階調を示す。画素値が２５６階調で設定されている場合、ＧＡＭは２５６に設定される。色空間変換情報記憶部６２３は、変換式の形状と係数Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３の値とを示す情報を記憶している。係数Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３は、０．４８９８、０．３１０１、０．２００１、０．１７６９、０．８１２４、０．０１０７、０、０．０１、０．９９０３に設定される。

輝度電流情報記憶部６２４は、図３Ａに示すような、発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂの輝度と発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂへ流す電流の電流値との相関関係を示す輝度電流相関テーブル（輝度電流相関情報）を記憶する。輝度電流相関テーブルは、発光素子３１１Ｒに対応する第１輝度電流相関テーブルと、発光素子３１１Ｇに対応する第２輝度電流相関テーブルと、発光素子３１１Ｂに対応する第３輝度電流相関テーブルと、から構成される。なお、図３Ａでは、これら３つの輝度電流相関テーブルを纏めて示している。光の波長帯域によって人間の視感度が異なるため、図３Ｂに示すように、発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂの輝度と発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂへ流す電流の電流値との相関関係はそれぞれ異なる。なお、図３Ｂにおいて「Ｒ」は発光素子３１１Ｒの輝度と電流値との相関関係を示すグラフを表し、「Ｇ」は発光素子３１１Ｇの輝度と電流値との相関関係を示すグラフを表し、「Ｂ」は発光素子３１１Ｂの輝度と電流値との相関関係を示すグラフを表す。図３Ａにおいて、輝度が同じＫ［ｊ］であっても発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂへ流す電流の大きさＩＲ［ｊ］、ＩＧ［ｊ］、ＩＢ［ｊ］は異なることがある。

図１に戻って、電流電圧情報記憶部６２５は、発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂに流れる電流の電流値と発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂの順方向電圧との相関関係を示す電流電圧テーブル（電流電圧相関情報）を記憶する。この電流電圧テーブルは、図４Ａから図４Ｃに示すように、発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂそれぞれについて存在し、発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂの電流電圧特性の相違を反映して互いに異なる相関関係を示している。

図１に戻って、電源電圧関連情報記憶部６２６は、電源電圧の電圧値を設定する際に用いられるマージン電圧値と、設定された電源電圧の電圧値と、を記憶する。マージン電圧値は、電源電圧の電圧値と、３つの発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂのうち順方向電圧が最も高いものの電圧値（以下、「Ｖｆ最大値」と称する。）と、の差分に相当する。

処理部６１は、そのＣＰＵが記憶部６２の記憶するプログラムをＲＡＭに読み出して実行することにより、情報管理部６１１、色空間変換部６１３、輝度設定部６１４、電流特定部６１５、電圧設定部６１６および制御情報生成部６１７として機能する。

情報管理部６１１は、映像データ記憶部６２１が記憶する映像データおよび輝度記憶部６２２が記憶する輝度情報を管理する。情報管理部６１１は、ユーザに表示部６６を介して各種操作画面を提示する。そして、ユーザが表示部６６の操作画面を見ながら入力部６５を介して映像データ取得指令を入力すると、情報管理部６１１は、映像送信機器から通信部６３を介して映像データを取得して映像データ記憶部６２１に記憶させる。また、ユーザが表示部６６の操作画面を見ながら入力部６５を介して複数の光源ブロック３１全体としての輝度設定値を入力すると、情報管理部６１１は、入力された輝度設定値を輝度記憶部６２２に記憶させる。

色空間変換部６１３は、映像データ記憶部６２１から映像データに含まれる１フレーム分のフレームデータを取得する。そして、色空間変換部６１３は、色空間変換情報記憶部６２３が記憶する情報が示す変換式を用いて、フレームデータに含まれるＲＧＢ表色系の画素値からＸＹＺ表色系の座標値を算出する。

輝度設定部６１４は、輝度記憶部６２２から輝度設定値を示す輝度情報を取得し、複数の光源ブロック３１それぞれのＸＹＺ表色系のＹ座標値の総和が輝度設定値に等しくなるように、複数の光源ブロック３１それぞれの新たなＹ座標値を算出する。具体的には、輝度設定部６１４は、下記式（２）の関係式を用いて、複数の光源ブロック３１それぞれの新たなＹ座標値を算出する。
Ｙ（ＮＥＷ）［ｉ］＝Ｙ（ＳＵＭ）×（Ｙ［ｉ］／ΣＹ［ｉ］）（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ×Ｍ）
・・・式（２）
ここで、Ｙ（ＮＥＷ）［ｉ］は識別番号ｉの光源ブロック３１に対応する新たなＹ座標値を示し、Ｙ（ＳＵＭ）は輝度設定値を示し、ΣＹ［ｉ］は色空間変換部６１３がフレームデータに含まれる画素値から算出したＹ座標値の総和を示す。

また、輝度設定部６１４は、算出した新たなＹ座標値と下記式（３）の関係式を用いて、複数の光源ブロック３１それぞれの発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂの輝度を設定する。
Ｋ（Ｒ）［ｉ］＝Ｌ×（Ｙ（ＮＥＷ）［ｉ］／Ｙ［ｉ］）×ＧＡＲ／ＧＡＭ
Ｋ（Ｇ）［ｉ］＝Ｌ×（Ｙ（ＮＥＷ）［ｉ］／Ｙ［ｉ］）×ＧＡＧ／ＧＡＭ
Ｋ（Ｂ）［ｉ］＝Ｌ×（Ｙ（ＮＥＷ）［ｉ］／Ｙ［ｉ］）×ＧＡＢ／ＧＡＭ
・・・式（３）
ここで、Ｋ（Ｒ）［ｉ］、Ｋ（Ｇ）［ｉ］、Ｋ（Ｂ）［ｉ］は識別番号ｉの光源ブロック３１の発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂの輝度を示す。

電流特定部６１５は、輝度電流情報記憶部６２４が記憶する第１輝度電流相関テーブルを参照して、輝度設定部６１４により設定された発光素子３１１Ｒの輝度に対応する電流値ＩＲ［ｊ］を特定する。また、電流特定部６１５は、輝度電流情報記憶部６２４が記憶する第２輝度電流相関テーブルを参照して、輝度設定部６１４により設定された発光素子３１１Ｇの輝度に対応する電流値ＩＧ［ｊ］を特定する。更に、電流特定部６１５は、輝度電流情報記憶部６２４が記憶する第３輝度電流相関テーブルを参照して、輝度設定部６１４により設定された発光素子３１１Ｂの輝度に対応する電流値ＩＢ［ｊ］を特定する。電流特定部６１５は、表示部３を構成する全ての光源ブロック３１それぞれについて電流値ＩＲ［ｊ］、ＩＧ［ｊ］、ＩＢ［ｊ］を特定する。

電圧設定部６１６は、まず、電流電圧情報記憶部６２５が記憶する電流電圧相関テーブルを参照して、複数の光源ブロック３１それぞれについて、電流特定部６１５が特定した電流値ＩＲ［ｊ］、ＩＧ［ｊ］、ＩＢ［ｊ］に対応する発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂの順方向電圧を特定する。次に、電圧設定部６１６は、複数の光源ブロック３１それぞれについて３つの発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂのうち順方向電圧が最も高いものの電圧値であるＶｆ最大値を特定する。そして、電圧設定部６１６は、電源電圧関連情報記憶部６２６が記憶するマージン電圧値を示す情報を取得して、特定したＶｆ最大値にマージン電圧値を加算して得られる電圧値を、電源電圧の電圧値として電源電圧関連情報記憶部６２６に記憶させる。

制御情報生成部６１７は、点灯制御回路５が駆動回路３２の電流制御素子３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂのゲートに印加するゲート電圧を定める電流制御情報を生成する。そして、制御情報生成部６１７は、生成した電流制御情報を、インタフェース部６４を介して点灯制御回路５へ送信する。この電流制御情報は、電流特定部６１５により特定された電流値ＩＲ［ｊ］、ＩＧ［ｊ］、ＩＢ［ｊ］に応じたゲート電圧を示すものである。また、制御情報生成部６１７は、電圧制御回路４が電源回路２へ出力するＰＷＭ信号の周波数およびデューティ比を定める電圧制御情報を生成する。デューティ比は、電圧設定部６１６により設定された電源電圧に対応する。そして、制御情報生成部６１７は、生成した電圧制御情報を、インタフェース部６４を介して電圧制御回路４へ送信する。

次に、本実施の形態に係る制御ユニット６が実行する映像表示処理について図５および図６を参照しながら説明する。ここでは、映像データ記憶部６２１が既に映像データを記憶しており、輝度記憶部６２２が既に輝度設定値を示す情報を記憶しているものとする。この映像表示処理は、ユーザが入力部６５を介して映像表示処理を開始するための操作が行われたことを契機として開始される。

まず、色空間変換部６１３は、図５に示すように、映像データ記憶部６２１から１フレーム分のフレームデータを取得する（ステップＳ１）。次に、色空間変換部６１３は、色空間変換情報記憶部６２３が記憶する変換式に関する情報を参照して、ＲＧＢ表色系における画素値からＸＹＺ表色系における座標値を算出する（ステップＳ２）。ここで、色空間変換部６１３は、複数の光源ブロック３１それぞれについて、前述の式（１）の関係式を用いて、ＸＹＺ表色系における座標値を算出する。

続いて、輝度設定部６１４は、輝度記憶部６２２から輝度設定値を取得して、表示部３を構成する全ての画素それぞれのＸＹＺ表色系におけるＹ座標値の総和が輝度設定値に等しくなるような新たなＹ座標値を算出する（ステップＳ３）。ここでは、輝度設定部６１４が、前述の式（２）の関係式を用いて、複数の光源ブロック３１それぞれの新たなＹ座標値を算出する。その後、輝度設定部６１４は、算出した新たなＹ座標値から、表示部３を構成する全ての光源ブロック３１それぞれに対応する発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂの輝度を設定する（ステップＳ４）。ここにおいて、輝度設定部６１４は、前述の式（３）の関係式を用いて、光源ブロック３１それぞれの発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂの輝度を設定する。

次に、電流特定部６１５は、輝度電流情報記憶部６２４が記憶する輝度電流相関テーブルを参照して、輝度設定部６１４が設定した発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂの輝度に応じた電流値ＩＲ［ｊ］、ＩＧ［ｊ］、ＩＢ［ｊ］を特定する（ステップＳ５）。

続いて、電圧設定部６１６は、電流電圧情報記憶部６２５が記憶する電源電圧テーブルを参照して、各光源ブロック３１について、電流特定部６１５が特定した電流値ＩＲ［ｊ］、ＩＧ［ｊ］、ＩＢ［ｊ］に対応する順方向電圧Ｖｆを特定する（ステップＳ６）。

その後、電圧設定部６１６は、各光源ブロック３１についてのＶｆ最大値を特定する（ステップＳ７）。次に、電圧設定部６１６は、電源電圧関連情報記憶部６２６からマージン電圧値を示す情報を取得して、特定したＶｆ最大値にマージン電圧値を加算して電源電圧の電圧値を算出し、電源電圧関連情報記憶部６２６に記憶させる（ステップＳ８）。

続いて、制御情報生成部６１７は、電流制御情報を生成して点灯制御回路５へ送信するとともに、電圧制御情報を生成して電圧制御回路４へ送信する（ステップＳ９）。このとき、電圧制御回路４は、電圧制御情報を受信すると、電源回路２の出力電圧を電圧設定部６１６より設定された電源電圧の電圧値となるように制御する。

次に、色空間変換部６１３は、映像表示を終了するよう指令する表示終了指令が有ったか否かを判定する（ステップＳ１０）。表示終了指令は、ユーザにより入力部６５を介して入力されうる。色空間変換部６１３により表示終了指令が無いと判定されると（ステップＳ１０：Ｎｏ）、再びステップＳ１以降の処理が実行される。一方、色空間変換部６１３により表示終了指令が有ったと判定されると（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、映像表示処理が終了する。

ステップＳ１からステップＳ１０の処理が繰り返し実行されている間、電源回路２の出力電圧Ｖｃｃの高さは、図６に示すように、光源ブロック３１のＶｆ最大値（Ｖｆｍａｘ）に追従して昇降する。これにより、電源回路２の出力電圧が一定電圧Ｖｃｃ（ｒｅｆ）の場合に比べて、電流制御素子３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂでの電圧降下を小さくすることができる（図６のクロスハッチ部分参照）。そして、電流制御素子３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂでの電圧降下を低減できる分、電流制御素子３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂでの電力損失が低減される。

以上説明したように本実施の形態に係る表示装置によれば、電圧制御回路４が、発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂの順方向電圧Ｖｆに応じて電源回路２の出力電圧を制御する。これにより、電流制御素子３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂでの電圧降下が低減されるので、電流制御素子３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂでの電力損失が低減され、ひいては表示装置全体での電力損失が低減される。

また、電流制御素子３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂでの電圧降下が低減されることにより、電流制御素子３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂの発熱量を低減することができる。従って、電流制御素子３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂで発する熱による発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂの温度上昇を抑制できるので、発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂの温度特性に起因した光源ブロック３１の色度の変化を抑制できる。

また、本実施の形態に係る制御ユニット６は、発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂの輝度電流相関テーブルを記憶する輝度電流情報記憶部６２４と、発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂの電流電圧相関テーブルを記憶する電流電圧情報記憶部６２５と、を備える。これにより、輝度電流相関テーブル並びに電流電圧相関テーブルの内容を適宜変更するだけで仕様の異なる発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂに対応することができる。従って、ユーザは、発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂの仕様の異なるものへの変更を比較的容易に行うことができる。

更に、本実施の形態に係る輝度電流情報記憶部６２４は、発光素子３１１Ｒに対応する第１輝度電流相関テーブルと、発光素子３１１Ｇに対応する第２輝度電流相関テーブルと、発光素子３１１Ｂに対応する第３輝度電流相関テーブルと、を記憶している。これにより、発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂそれぞれについて、放射する光の波長帯域の違いに起因した輝度と電流値との相関関係の相違を考慮した形で、発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂに流す電流の電流値が設定される。従って、表示部３全体としての輝度の変更に伴う色度のずれを防止できるので、表示部３の画像品質が維持されるという利点がある。

また、本実施の形態に係る輝度設定部６１４は、複数の光源ブロック３１それぞれのＸＹＺ表色系のＹ座標値の総和が輝度設定値に等しくなるように、複数の光源ブロック３１それぞれの発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂの輝度を設定する。これにより、表示部３全体としての輝度を一定に維持することができるので、表示部３の画像品質が維持されるという利点がある。

更に、本実施の形態に係る電圧設定部６１６は、複数の光源ブロック３１それぞれについて発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂのうち順方向電圧が最も高いものの電圧値であるＶｆ最大値に基づいて、各電源回路２の出力電圧を設定する。これにより、発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂのいずれかが電圧不足により立ち消えしてしまうことを防止できるので、表示部３の画像品質が維持されるという利点がある。

（変形例）
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明は前述の各実施の形態によって限定されるものではない。図７に示すように、映像表示ユニット２００１において、各光源ブロック３１の発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂが、それぞれ専用の電源回路２００２Ｒ、２００２Ｇ、２００２Ｂから電力供給を受ける構成であってもよい。電圧制御回路２００４は、電源回路２００２Ｒ、２００２Ｇ、２００２Ｂそれぞれに接続される出力端子ＴｅＲ［ｉ］、ＴｅＧ［ｉ］、ＴｅＢ［ｉ］を有し、電源回路２００２Ｒ、２００２Ｇ、２００２Ｂへ個別にＰＷＭ信号を出力する。また、電源電圧関連情報記憶部６２６は、各光源ブロック３１について、発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂそれぞれに対応する電源電圧の電圧値を各別に記憶する。

この変形例に係る制御ユニット６が実行する映像表示処理は、前述の図５に示すフローチャートで示される映像表示処理において、ステップＳ７の処理が省略された処理である。また、ステップＳ８の処理の代わりに、各光源ブロック３１について３つの発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂそれぞれに対応する電源電圧を設定する処理が実行される。具体的には、電圧設定部６１６が、電源電圧関連情報記憶部６２６からマージン電圧値を示す情報を取得して、図５のステップＳ６の処理で特定された発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂそれぞれの順方向電圧にマージン電圧値を加算して発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂそれぞれに対応する電源電圧の電圧値を算出する。

本構成によれば、発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂそれぞれについて各別に最適な電源電圧が設定される。これにより、前述の実施の形態に比べて、駆動回路３２の電流制御素子３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂでの電圧降下を低減できるので、電流制御素子３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂでの電力損失が低減されるという利点がある。

前述の実施の形態では、駆動回路３２が、電流制御素子３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂから構成される例について説明した。但し、駆動回路の構成は、これに限定されるものではない。例えば図８に示す映像表示ユニット３００１のように、表示部３００３の駆動回路３０３２が、電流制御素子３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂの他にＰＷＭ制御用のスイッチング素子３２２Ｒ、３２２Ｇ、３２２Ｂを備える構成であってもよい。スイッチング素子３２２Ｒ、３２２Ｇ、３２２Ｂは、ＦＥＴやバイポーラトランジスタから構成される。図８では、スイッチング素子３２２Ｒ、３２２Ｇ、３２２Ｂが、Ｎチャネル型ＦＥＴから構成される場合が示されている。

また、点灯制御回路３００５は、出力端子ＴｅＲ［ｉ］、ＴｅＧ［ｉ］、ＴｅＢ［ｉ］の他に、スイッチング素子３２２Ｒ、３２２Ｇ、３２２ＢのゲートへＰＷＭ信号を出力する出力端子ＴＲＰ［ｉ］、ＴＧＰ［ｉ］、ＴＢＰ［ｉ］を有する。この点灯制御回路３００５は、スイッチング素子３２２Ｒ、３２２Ｇ、３２２Ｂへ出力するＰＷＭ信号のデューティ比を変更することにより発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂの点灯時間を制御する。

制御ユニット３００６は、発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂの輝度と、発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂへ流す電流の電流値およびＰＷＭ信号のデューティ比の組み合わせと、を対応づける輝度テーブルを記憶する輝度電流パルス情報記憶部３６２４を有する。制御情報生成部６１７は、電流制御素子３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂのゲートに印加するゲート電圧、並びにスイッチング素子３２２Ｒ、３２２Ｇ、３２２Ｂへ出力するＰＷＭ信号のデューティ比を定める電流制御情報を生成して点灯制御回路３００５へ送信する。

本構成では、点灯制御回路３００５が、電流制御素子３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂにより発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂへ流れる電流を制御するとともに、スイッチング素子３２２Ｒ、３２２Ｇ、３２２Ｂにより発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂの点灯時間を制御する。これにより、前述の実施の形態に比べて、発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂの輝度の可変範囲が広がるので、表示部３００３全体としての輝度の設定自由度が広がるという利点がある。

前述の実施の形態では、映像表示ユニット１が、制御ユニット６から受信した電圧制御情報に基づいて電源回路２の出力電圧を制御する電圧制御回路４を備える例について説明した。但し、電圧制御回路は、制御ユニット６から受信した電圧制御情報に基づいて電源回路２の出力電圧を制御する構成に限定されるものではない。図９に示す映像表示ユニット４００１のように、電圧制御回路４００７が、電源回路２と光源ブロック３１の発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂとの間に介挿された電流制御素子４０７１Ｒ、４０７１Ｇ、４０７１Ｂから構成されるものであってもよい。電流制御素子４０７１Ｒ、４０７１Ｇ、４０７１Ｂは、ＦＥＴやバイポーラトランジスタから構成される。図９では、電流制御素子４０７１Ｒ、４０７１Ｇ、４０７１Ｂが、Ｎチャネル型ＦＥＴから構成される場合が示されている。電流制御素子４０７１Ｒ、４０７１Ｇ、４０７１Ｂは、電流制御素子３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂと同じ特性を有し、ゲートが点灯制御回路５の出力端子ＴｅＲ［ｉ］、ＴｅＧ［ｉ］、ＴｅＢ［ｉ］に接続されている。この変形例では、駆動回路３２の電流制御素子４０７１Ｒ、４０７１Ｇ、４０７１Ｂでの電圧降下が、前述の実施の形態の場合のそれに比べて半減する。また、制御ユニット４００６は、前述の実施の形態に係る制御ユニット６において、電流電圧情報記憶部６２５および電源電圧関連情報記憶部６２６が省略された構成を有する。

なお、電圧制御回路４００７は、電源回路２と発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂとの間それぞれにＰ（Ｐは正の整数）個ずつ介挿された電流制御素子４０７１Ｒ、４０７１Ｇ、４０７１Ｂから構成されているものであってもよい。この場合、駆動回路３２の電流制御素子４０７１Ｒ、４０７１Ｇ、４０７１Ｂでの電圧降下が、前述の実施の形態の場合のそれに比べて１／Ｐに減少する。

本構成によれば、制御ユニット４００６において、電流電圧情報記憶部６２５および電源電圧関連情報記憶部６２６が不要であるので、記憶部６２に要求される記憶容量が低減されるという利点もある。

前述の実施の形態に係る映像表示ユニット１において、表示部３の周囲の照度を検出する照度センサを備える構成であってもよい。図１０に示すように、この変形例に係る映像表示ユニット５００１では、表示部５００３がその周囲の照度を検出する照度センサ５０３３を備えている。照度センサ５０３３は、表示部５００３の周囲の照度に応じた検出信号を制御ユニット５００６のインタフェース部６４へ送信する。インタフェース部６４は、照度センサ５０３３から受信した検出信号を照度情報に変換して処理部６１へ出力する。

制御ユニット５００６の輝度記憶部６２２は、輝度設定値の他に、図１１に示すような輝度設定値テーブルを記憶している。輝度設定値テーブルは、照度センサ５０３３により検出される照度の範囲と輝度設定値とを対応づけている。この輝度設定値テーブルでは、表示部３の周囲の照度が高くなるほど輝度設定値が高くなるように設定されている。図１１に示す例では、照度についてＳ１＜Ｓ２＜・・・Ｓｋ＜・・・の関係が成立し、輝度設定値について、Ｙ（ＳＵＭ）［０］＜Ｙ（ＳＵＭ）［１］＜・・・＜Ｙ（ＳＵＭ）［ｋ］＜・・・の関係が成立している。

また、制御ユニット５００６は、輝度設定テーブルを参照して、照度センサ５０３３からインタフェース部６４を介して取得した照度情報が示す照度が属する照度の範囲に対応する輝度設定値を特定する輝度設定値特定部５６１８を有する。情報管理部６１１は、輝度設定値特定部５６１８により特定された輝度設定値で、輝度記憶部６２２が記憶する輝度設定値を更新する。

本構成によれば、輝度設定値が表示部５００３の周囲の照度に対して最適な値に設定されるので、表示部５００３の画像品質が維持されるという利点がある。

前述の実施の形態では、電流制御素子３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１ＢがＦＥＴやバイポーラトランジスタから構成される例について説明したが、これに限らない。電流制御素子３２１Ｒ、３２１Ｇ、３２１Ｂは、点灯制御回路５からの出力電圧に応じて抵抗値が変化する可変抵抗器から構成されていてもよい。

前述の実施の形態では、輝度電流情報記憶部６２４が輝度電流相関テーブルを記憶する例について説明したが、輝度電流情報記憶部６２４が記憶する輝度電流相関情報はこれに限定されない。輝度電流相関情報が、発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂの輝度と発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂに流れる電流の電流値との相関関係を示す関係式の形状や関係式に含まれる係数の値を示す情報であってもよい。また、前述の実施の形態では、電流電圧情報記憶部６２５が電流電圧テーブルを記憶する例について説明したが、電流電圧情報記憶部６２５が記憶する電流電圧相関情報もこれに限定されない。電流電圧相関情報が、発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂに流れる電流の電流値と発光素子３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂの順方向電圧との相関関係を示す関係式の形状や関係式に含まれる係数の値を示す情報であってもよい。

前述の実施の形態において、点灯制御回路５と駆動回路３２とが１つのＩＣパッケージとして実現されていてもよい。

また、本発明に係る制御ユニット６の各種機能は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、ネットワークに接続されているコンピュータに、上記動作を実行するためのプログラムを、コンピュータシステムが読み取り可能な非一時的な記録媒体（ＣＤ−ＲＯＭや磁気ディスク等）に格納して配布し、当該プログラムをコンピュータシステムにインストールすることにより、上述の処理を実行する制御ユニット６を構成してもよい。

また、コンピュータにプログラムを提供する方法は任意である。例えば、プログラムは、通信回線の掲示版（ＢＢＳ）にアップロードされ、通信回線を介してコンピュータに配信されてもよい。そして、コンピュータは、このプログラムを起動して、ＯＳの制御の下、他のアプリケーションと同様に実行する。これにより、コンピュータは、上述の処理を実行する制御ユニット６として機能する。

以上、本発明の各実施の形態および変形例（なお書きに記載したものを含む。以下、同様。）について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明は、実施の形態及び変形例が適宜組み合わされたもの、それに適宜変更が加えられたものを含む。

本出願は、２０１６年２月２日に出願された、日本国特許出願特願２０１６−０１７７８１号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１６−０１７７８１号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

本発明は、表示装置に好適に利用することができる。

１，２００１，３００１，４００１，５００１ 映像表示ユニット、２，２００２Ｒ，２００２Ｇ，２００２Ｂ 電源回路、３，３００３，５００３ 表示部、４，２００４，４００７ 電圧制御回路、５，３００５ 点灯制御回路、６，３００６，４００６，５００６ 制御ユニット、３１ 光源ブロック、３２，３０３２ 駆動回路、６１ 処理部、６２ 記憶部、６３ 通信部、６４ インタフェース部、６５ 入力部、６６ 表示部、６９ バス、３１１Ｒ，３１１Ｇ，３１１Ｂ 発光素子、３２１Ｒ，３２１Ｇ，３２１Ｂ，４０７１Ｒ，４０７１Ｇ，４０７１Ｂ 電流制御素子、３２２Ｒ、３２２Ｇ、３２２Ｂ スイッチング素子、６１１ 情報管理部、６１３ 色空間変換部、６１４ 輝度設定部、６１５ 電流特定部、６１６ 電圧設定部、６１７ 制御情報生成部、６２１ 映像データ記憶部、６２２ 輝度記憶部、６２３ 色空間変換情報記憶部、６２４ 輝度電流情報記憶部、６２５ 電流電圧情報記憶部、６２６ 電源電圧関連情報記憶部、３６２４ 輝度電流パルス情報記憶部、５０３３ 照度センサ、５６１８ 輝度設定値特定部

本発明は、表示装置および表示方法に関する。

上記目的を達成するために、本発明に係る表示装置は、
発光素子と、
前記発光素子に直列に接続され前記発光素子に流れる電流を制御するトランジスタと、
前記発光素子および前記トランジスタから構成される直列回路に電圧を印加する電源回路と、
前記電源回路の出力電圧を、前記発光素子の順方向電圧に応じて定まる電圧値となるように制御する電圧制御回路と、を備える。

本発明によれば、電圧制御回路が、発光素子の順方向電圧に応じて電源回路の出力電圧を制御する。これにより、トランジスタでの電圧降下を低減することができるので、トランジスタでの電力損失が低減され、ひいては表示装置全体での電力損失が低減される。

Claims (8)

1. 発光素子と、
   前記発光素子に直列に接続され前記発光素子に流れる電流を制御する電流制御素子と、
   前記発光素子および前記電流制御素子から構成される直列回路に電圧を印加する電源回路と、
   前記電源回路の出力電圧を、前記発光素子の順方向電圧に応じて定まる電圧値となるように制御する電圧制御回路と、を備える、
   表示装置。
2. 前記発光素子の輝度と前記発光素子に流れる電流の電流値との相関関係を示す輝度電流相関情報を記憶する輝度電流情報記憶部と、
   前記発光素子に流れる電流の電流値と前記発光素子の順方向電圧との相関関係を示す電流電圧相関情報を記憶する電流電圧情報記憶部と、
   前記発光素子の輝度を設定する輝度設定部と、
   前記輝度電流相関情報を参照して、前記輝度設定部が設定した輝度に対応する、前記発光素子に流れる電流の電流値を特定する電流特定部と、
   前記電流電圧相関情報を参照して、前記電流特定部が特定した前記電流値に対応する、前記発光素子の順方向電圧を特定し、特定した順方向電圧に基づいて前記電源回路から出力される電圧の電圧値を設定する電圧設定部と、を更に備え、
   前記電圧制御回路は、前記電源回路の出力電圧を、前記電圧設定部より設定された前記電圧値となるように制御する、
   請求項１に記載の表示装置。
3. 前記発光素子は、複数存在し、赤色の波長帯域の光を放射する第１発光素子と、緑色の波長帯域の光を放射する第２発光素子と、青色の波長帯域の光を放射する第３発光素子とを含み、
   前記第１発光素子と前記第２発光素子と前記第３発光素子とから構成される光源ブロックが複数存在し、
   前記輝度電流情報記憶部は、前記第１発光素子に対応する第１輝度電流相関情報と、前記第２発光素子に対応する第２輝度電流相関情報と、前記第３発光素子に対応する第３輝度電流相関情報と、を記憶し、
   前記電流特定部は、前記第１輝度電流相関情報を参照して、前記輝度設定部により設定された前記第１発光素子の輝度に対応する、前記第１発光素子に流れる電流の電流値を特定し、前記第２輝度電流相関情報を参照して、前記輝度設定部により設定された前記第２発光素子の輝度に対応する、前記第２発光素子に流れる電流の電流値を特定し、前記第３輝度電流相関情報を参照して、前記輝度設定部により設定された前記第３発光素子の輝度に対応する、前記第３発光素子に流れる電流の電流値を特定する、
   請求項２に記載の表示装置。
4. 前記複数の光源ブロックそれぞれのＲＧＢ表色系の画素値を示す画素値情報を記憶する画素値情報記憶部と、
   前記ＲＧＢ表色系の画素値をＸＹＺ表色系の座標値に変換するための変換式に関する情報を記憶する色空間変換情報記憶部と、
   ユーザにより指定された前記複数の光源ブロック全体としての輝度設定値を記憶する輝度記憶部と、
   前記変換式を用いて、前記ＲＧＢ表色系の画素値から前記ＸＹＺ表色系の座標値を算出する色空間変換部と、を更に備え、
   前記輝度設定部は、前記複数の光源ブロックそれぞれのＸＹＺ表色系のＹ座標値の総和が前記輝度設定値に等しくなるように、前記複数の光源ブロックそれぞれの前記第１発光素子、前記第２発光素子および前記第３発光素子の輝度を設定する、
   請求項３に記載の表示装置。
5. 前記電源回路は、前記複数の光源ブロックそれぞれについて１つずつ設けられ、
   前記電圧設定部は、前記複数の光源ブロックそれぞれについて前記第１発光素子、前記第２発光素子および前記第３発光素子のうち順方向電圧が最も高いものの電圧値に基づいて、各電源回路の出力電圧を設定する、
   請求項３または４に記載の表示装置。
6. 前記発光素子は、ＰＮ接合を有する、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の表示装置。
7. 発光素子の輝度を設定するステップと、
   前記発光素子の輝度と前記発光素子に流れる電流の電流値との相関関係を示す輝度電流相関情報を参照して、設定された輝度に対応する、前記発光素子に流れる電流の電流値を特定するステップと、
   前記発光素子に流れる電流の電流値と前記発光素子の順方向電圧との相関関係を示す電流電圧相関情報を参照して、特定された前記電流値に対応する、前記発光素子の順方向電圧を特定し、特定した順方向電圧に基づいて、前記発光素子および前記発光素子に直列に接続され前記発光素子に流れる電流を制御する電流制御素子から構成される直列回路に電圧を印加する電源回路から出力される電圧の電圧値を設定するステップと、を含む、
   表示方法。
8. コンピュータを、
   発光素子の輝度を設定する輝度設定部、
   前記発光素子の輝度と前記発光素子に流れる電流の電流値との相関関係を示す輝度電流相関情報を参照して、前記輝度設定部が設定した輝度に対応する、前記発光素子に流れる電流の電流値を特定する電流特定部、
   前記発光素子に流れる電流の電流値と前記発光素子の順方向電圧との相関関係を示す電流電圧相関情報を参照して、前記電流特定部が特定した前記電流値に対応する、前記発光素子の順方向電圧を特定し、特定した順方向電圧に基づいて、前記発光素子および前記発光素子に直列に接続され前記発光素子に流れる電流を制御する電流制御素子から構成される直列回路に電圧を印加する電源回路から出力される電圧の電圧値を設定する電圧設定部、
   として機能させるプログラム。

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