CN1209618A - 发光二极管显示设备及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

LED显示设备包括含有排列成矩阵的多个发光块的LED显示区,每个发光块包括至少红色、绿色和蓝色LED;包含红色、绿色和蓝色控制电路的颜色控制区,根据红、绿和蓝色信号控制红、绿和蓝色LED发出的光量;含有红色、绿色和蓝色LED驱动电路的LED驱动控制区,响应颜色控制区输出的信号控制LED显示区。

Description

发光二极管显示设备及其控制方去
本发明涉及一种发光二极管(以下简称“LED”)显示设备，该设备包括以矩阵排列的多个发光块或点，每个发光块有三种或多种颜色的LED，本发明还涉及一种控制该种LED显示设备的方法。
在彩***显示设备中，彩色显示是通过红、绿和蓝三基色的颜色混合获得的。常规地，彩色TV信号主要用作彩***显示的视频信号。在包括红LED、绿LED和蓝LED的LED显示设备中，红LED只根据红色信号导通，绿LED只根据绿色信号导通，蓝LED只根据蓝色信号导通。
表1是从典型标准的彩色TV广播中获得的红、绿和蓝色度值。
    NTSC标准(SMPTE 170M)     HDTV演室标准(CCIR REC709)
    基色     X     Y     X     Y
    红     0.630     0.340     0.640     0.330
    绿     0.310     0.595     0.300     0.600
    蓝     0.155     0.070     0.150     0.060
如表1所示，NTSC标准(SMPTE 170M)和HDTV标准的红色X值实际上彼此相等，NTSC标准和HDTV标准的红色Y值实际上彼此相等。NTSC标准(SMFTE 170M)和HDTV标准的绿色和蓝色和他们每个的X值和Y值也彼此相等。目前彩色TV中采用的CRT(阴极射线管)实际上具有与表1中相同的值。因此，由CTR取得的视频再现率可达到很高的程度。表2是从目前实际使用的LED中获得的红、绿和蓝色度值。
    颜色     色度值
    X     Y
    红     0.72     0.28
    绿     0.17     0.70
    蓝     0.13     0.075
表2和表1中蓝色的色度值大约相等，但红色和绿色每种颜色的色度值却互不相同。
这从图5的色度曲线可以得到肯定，图中HDTV和LED蓝色的色度值彼此相同，但HDTV和LED红色和绿色每种颜色的色度值互不相同。
从这些值当中可以知道，操纵LED显示设备的常规方法包括，只根据红色信号导通红LED、只根据绿色信号导通绿LED和只根据蓝色信号导通蓝LED等步骤，该方法造成红色和绿色较低的色彩再现率，从而导致不自然的色彩显示。
日本待公开申请NO.8-272316提出一种对具有不同波长的发光元件连续启动绿色LED以补偿绿色不足的方法。这一***不足之处在于，它需要四个LED和四个LED驱动电路。
根据本发明，通过导通一个作为主LED的红色LED和另一个提供不同于红色LED色度值的次LED来发射红色基色光。通过导通一个作为主LED的绿色LED和另一个提供不同于绿色LED色度值的次LED来发射绿色基色光。以这种方式可得到具有足够的色彩再现性的自然的颜色显示。
可通过红色LED、黄色、桔黄或替代绿色LED的黄绿色LED的组合来发射红色基色光。
可通过绿色LED、桔黄色、黄色或替代红色LED的黄绿色LED的组合来发射绿色基色光。
红色基色或绿色基色可通过三种或多种包括用作主LED的LED、用作次LED的LED和另一个提供不同色度值的LED的结合来发出。
根据本发明的一个方面，LED显示设备包括一个LED显示区，该区包含多个排列成矩阵的发光块，每个发光块至少包括一个红色LED，一个绿色LED和一个蓝色LED；一个颜色控制区，该区包括一个红色控制电路，一个绿色控制电路和蓝色控制电路，用于根据红色信号，绿色信号和蓝色信号控制红色LED，绿色LED和蓝色LED发出的光量；一个LED驱动控制区，包括一个红色LED驱动电路，一个绿色LED驱动电路和一个蓝色LED驱动电路，用于相应于颜色控制区输出的信号控制LED显示区。根据红色控制电路输出的信号控制红色LED驱动电路和绿色LED驱动电路以及根据绿色控制电路输出的信号控制绿色LED驱动电路和红色LED驱动电路，这两种控制至少执行一种。
由于这种结构，LED显示设备的红色和绿色LED提供的红色和绿色分别由绿色和红色LED提供的绿色和红色补偿。因此，TV广播***发送的红色和绿色可以很高的保真度再现。
根据本发明的另一方面，LED显示设备包括一个LED显示区，该区包括多个排列成矩阵的发光块，每个发光块至少包括一个红色LED，一个绿色LED和一个蓝色LED；装置还包括根据红色信号、绿色信号和蓝色信号控制红色LED、绿色LED和蓝色LED发出的光量的红色控制电路、绿色控制电路和蓝色控制电路；响应于红色控制电路、绿色控制电路和蓝色控制电路所输出的信号的红色LED驱动电路、绿色LED驱动电路和蓝色LED驱动电路。根据红色控制电路输出的信号控制红色LED驱动电路和绿色LED驱动电路以及根据绿色控制电路输出的信号控制绿色LED驱动电路和红色LED驱动电路，这两种控制至少执行一种。桔黄色LED、黄色LED和黄绿色LED中至少一种被控制。
由于这种结构，LED显示设备的红和绿LED提供的红色和绿色分别由绿和红LED提供的绿色和红色补偿。因此，TV广播***发送的红色和绿色可以很高的保真度再现。
在本发明的一个实施例中，颜色控制区包括至少一个色度调节元件，对将被送到LED驱动控制区的颜色信号进行色度配位调节。因此，可以调节LED显示设备提供的颜色，以与来自传输器(如TV6广播***)和基色的色度配位邻近的基色色度配位相匹配。
在本发明的一个实施例中，红色控制电路和绿色控制电路分别包括放大元件，用于将传送给LED驱动控制区的彩色信号以不同的比率放大，还包括一个信号分割元件，向LED驱动控制区提供放大的信号。因此，由LED显示设备获得的红、绿和蓝色在由TV广播***提供的红、绿和蓝三基色附近变化。
根据本发明的另一方面，提供了一种控制LED显示设备的方法，该显示设备包括至少具有一红色LED、一绿色LED和一蓝色LED的发光区。此方法包括导通红色LED和至少一个具有不同色度值的其它LED，以调节红色LED色度值的步骤。
因为采用这种方法，LED显示设备所提供的红色被调节到具有传输器所提供的红色基色的色度值。
在本发明的一个实施例中，别的LED至少一个是绿色LED。因此，由LED显示设备提供的红色被调节到具有近似于传输器所提供的红色基色的色度值。
在本发明的一个实施例中，别的LED至少一个是选自于由桔黄色LED、黄色LED和黄绿色LED所构成的小组中的至少一个。因此，由LED显示设备提供的红色被调节到具有近似于传输器所提供的红色基色的色度值。
根据本发明的另一方面，提供了一种控制LED显示设备的方法，该显示设备包括一个至少具有红色LED、绿色LED和蓝色LED的发光区。该方法包括导通绿色LED以及至少另外一个具有不同色度值的LED、从而调节绿色LED色度值的步骤。
由于采用这种方法，LED显示设备所提供的绿色被调节到具有由传输器所提供的绿色基色的色度值。
在本发明的一个实施例中，其它的LED至少有一是红色LED。因此，由LED显示设备提供的绿色被调节到具有近似于由传输器提供的绿色基色的色度值。
在本发明的一个实施例中，其它的LED至少有一个是选自于由桔黄色LED、黄色LED和黄绿色LED所构成的组。因此，LED显示设备提供的绿色被调节到具有接近于传输器提供的绿色基色的色度值。
因此，在此描述的本发明使得LED显示设备具有提供红色和绿色高度再现性并因而实现自然的颜色显示的优点，还提供一种控制此类LED显示设备的方法。
在阅读并理解了下列参考附图的详细描述之后，本发明的各种优点对本领域的技术人员来说将显而易见。
图1是本发明中LED显示设备的方框图；
图2A和2B是图1所示的LED显示设备中发光区内LED的典型排列；
图3是图1所示的LED显示设备颜色可控制区的典型电路简图；
图4是图1所示的LED显示设备中LED驱动控制区的典型电路简图；和
图5是HDTV和LED可再现颜色的色度值曲线。
以下将借助于带有附图的示例对本发明进行描述。
图1是本发明实例中LED显示设备100的结构框图。
LED显示设备100包括一个颜色控制区20，一个LED驱动控制区30和一个具有成矩阵排列的多个发光块或圆点10的显示区11。每个发光块至少包括一个红色LED、一个绿色LED和一个蓝色LED。
颜色控制区20包括一个红色控制电路4，一个绿色控制电路5，一个蓝色控制电路6。红色控制电路4控制当输入仅指示红色LED导通的红色信号时红色LED发出的红光与绿色LED发出的绿光光量之比。绿色控制电路5控制当输入仅指示绿色LED导通的绿色信号时红色LED发出的红光与绿色LED发出的绿光之间光量之比。
蓝色控制电路6控制当输入仅指示蓝色LED导通的蓝色信号时蓝色LED发出的蓝光量。
LED驱动控制区30包括一个红色LED驱动电路7，一个绿色LED驱动电路8和一个蓝色LED驱动电路9。
红色LED驱动电路7通过信号可控地导通红色LED，该信号的获得是红色控制电路4的输出和绿色控制电路5的输出结合的结果。
绿色LED驱动电路8通过信号可控地导通绿色LED，该信号的获得是绿色控制电路5的输出和红色控制电路4的输出结合的结果。
蓝色LED驱动电路9通过蓝色控制电路6的输出可控地导通蓝色LED。
当导通红色、绿色和蓝色LEDS进行显示时，可发出具有图5中代表LED色度值的三点(如：GL、RL和BL)构成的三角形范围之内的颜色的光。
红色控制电路4的结构使得当输入一个仅导通红色LED的信号指令用于在彩色TV上显示图象时，输出一个导通红色LED的主信号和导通绿色LED的次信号。主信号致使红色LED驱动电路7导通红色LED，次信号使绿使LED驱动电路8导通绿色LED。以这种方式，对应于一个红色信号，红色LED和绿色LED以由红色控制电路4预定的比例导通。因此，可发出色度值接近于TV广播***提供的红色基色色度值的红色光。
在上述提供红色的操作中，可用黄绿色LED和黄绿色LED驱动电路，黄色LED和黄色LED驱动电路或桔黄色LED和桔黄色LED驱动电路来代替绿色LED和绿色LED驱动电路8。
绿色控制电路5的结构使得，当输入一个仅导通绿色LED的信号指令用于在彩色TV上显示图象时，输出一个导通绿色LED的主信号和导通红色LED的次信号。主信号使绿色LED驱动电路8导通绿色LED，次信号使红色LED驱动电路7导通红色LED。以这种方式，对应于一个绿色信号，绿色LED和红色LED以由绿色控制电路5预定的比例导通。因此，可发出色度值接近于TV广播***提供的绿色基色色度值的绿色光。
在上述提供绿色的操作中，可用桔黄色LED和桔黄色LED驱动电路或黄色LED和黄色LED驱动电路来代替红色LED和红色LED驱动电路7。
如上所述，具有接近TV广播***提供的红色和绿色基色色度值的红色和绿色可通过导通红色、桔黄色、黄色、黄绿色和绿色LED中适当的LED产生。
图2A和2B是每个发光区中LED的布置实例。图2A表示红、绿和蓝色LED的布置，图2B是红、绿和蓝、黄色LED的布置。在图2A和2B中，字母R表示红色LED、字母G表示绿色LED、字母B表示蓝色LED、字母Y表示黄色LED。
图3表示颜色控制区20的结构实例，该区包括图1中所示的红、绿和蓝色控制电路4、5和6。图4表示LED驱动控制区30的结构实例，该区包括图1中所示的红、绿和蓝LED驱动电路7、8和9。
参见图3，红色信号1首先由放大器12R放大到所需的电平，再由信号划分元件分成导通红色LED的主信号和导通绿色LED的次信号。主信号经过终端15R传送给红色LED驱动电路7，次信号经过终端16G传送给绿色LED驱动电路8。类似地，绿色信号2首先由放大器12G放大到所需的电平，再被分成导通绿色LED的主信号和导通红色LED的次信号。主信号经终端15G传送给绿色LED驱动电路，次信号经终端16R传送给红色LED驱动电路7。蓝色信号3首先被放大器12B放大到所需的电平，再经终端15B传送给蓝色LEDR驱动电路9。主信号和次信号间的比率利用做为色度调节元件的可变电阻14R和14G调节。
在此例中提供了红色控制电路和绿色控制电路。实际效果仅由两电路中的一个获得。
参见图4，经终端15R输入的导通红色LED的主信号和经终端16R输入的导通红色LED的次信号合并到一起由放大器13R放大并再输出到LED显示区11，作为导通红色LED的信号。经终端15G输入的导通绿色LED的主信号和经终端16G输入的导通绿色LED的次信号合并到一起由放大器13G放大并再输出到LED显示区11，作为导通绿色LED的信号。经终端15B输入的导通蓝色LED的信号由放大器13B放大并再输出到LED显示区11，做为导通蓝色LED的信号。
图5是示例说明色度值的色度曲线(CIE 1931标准色度曲线)。
点RL、GL和BL代表红色、绿色和蓝色LED的典型的颜色坐标。RL的色度坐标是X=0.72和Y=0.28；GL的色度坐标是X=0.17和Y=0.70；BL的色度坐标是X=0.13和Y=0.075。当利用红、绿和蓝色LED进行彩***显示时，点RL、GL和BL构成的三角区内的颜色可得以显示。
点RL1(X=0.70,Y=0.30)代表红色LED的另一个颜色坐标。点GL1(X=0.20,Y=0.71)和点GL2 (X=.14,Y=0.65)任意一个也代表绿色LED的颜色坐标。
点0L1和0L2是桔黄色LED的典型的颜色坐标。点YL1和YL2是黄色LED的典型的颜色坐标。点YGL1是黄绿色LED的典型的颜色坐标。
点RH、GH和BH表示HDTV标准的红、绿和蓝色的坐标。NTSC表示(SMPTE 170M)具有大致相同的颜色坐标。
同时导通色度坐标为RL和GL的红和绿色LED所获得的红色色度坐标位于连结RL和GL的直线上。作为调节红色控制电路4(图1)的结果，可以发出色度坐标为X=0.65和Y=0.33的光，其中，该点由RR表示，接近RH。在此点，红色LED和绿色LED间的照明比(亮度比)最好设为大约100∶35。最后的光照度是135，它是红光和绿光的照度之和，高于仅导通红色LED时所得的红光的照度。
同时导通色度坐标为GL和RL的绿色和红色LED所获得的绿色色度坐标位于连结GL和RL的直线上。作为调节绿色控制电路5(图1)的结果，可以发出色度坐标为X=0.30和Y=0.60的光，其中该坐标点等于GH。在此点，绿色LED和红色LED的照度比最好大致设为100∶12.5。最后的光的照度是112.5，它是绿光和红光的照度之和，高于仅导通绿色LED时所得的绿光的照度。
另外，也可以将色度坐标为GL1(X=0.20,Y=0.71)的绿色LED和色度坐标为RL的红色LED一起使用。作为调节绿色控制电路5(图1)的结果，可发出色度坐标为X=0.30,Y=0.63，即由GG1表示的，接近GH的光。
还可以是另外一种情况，将色度坐标为GL2(X=0.14,Y=0.65)的绿色LED和色度坐标为RL的红色LED一起使用。作为调节绿色控制电路5(图1)的结果，可以发出色度坐标为X=0.28和Y=0.56的，由GG2表示的接近GH的光。在此点，绿色LED和红色LED间的照度比最好大致设为100∶14。
在此例中，为简单起见，使用了色度坐标为RL的红色LED。如果使用另外色度坐标如X=0.70 Y=0.30的红色LED，也可得到同样的效果。
根据本发明，通过导通由主信号导通的红色LED和次信号导通的绿色LED发出红色基色光，通过由主信号导通的绿色LED和次信号导通的红色LED发出绿色基色光。以这种方式，可以实现具有良好再现性的自然彩色显示。
根据本发明所取得的红色基色光和绿色基色光与分别仅导通红色LED和绿色LED所获得的红色光和绿色光相比，亮度也得到提高。
如上所述，根据本发明，可由LED显示设备发出颜色非常接近TV广播***提供的红色基色和绿色基色的红色基色光和绿色基色光。红色和绿色的再现性得以提高，自然的、均衡的彩色显示得以实现。
每个LED发出的光的强度可通过适当地设置放大因子和/或合并的光量的比例，使用放大器和/或可变电阻来调节。
对本领域的普通技术人员来说，不脱离本发明实质和范围的各种修改都是显而易见的。因此，本发明说明书中的内容由所属的权利要求限定。

Claims (12)

1、一种LED显示设备，包括：
一个LED显示区，包括排列成矩阵的多个发光块，每个发光块包括至少一个红色LED、一个绿色LED和一蓝色LED；
一个颜色控制区，包括一个红色控制电路、一个绿色控制电路和一个蓝色控制电路，根据红色信号、绿色信号和蓝色信号控制红色LED、绿色LED和蓝色LED发出的光量；和
一个LED驱动控制区，包括一个红色LED驱动电路、一个绿色LED驱动电路和一个蓝色LED驱动电路，响应于颜色控制区输出的信号控制LED显示区，
其中，响应于红色控制电路输出的信号控制红色LED驱动电路和绿色LED驱动电路以及响应于绿色控制电路输出的信号控制绿色LED驱动电路和红色LED控制电路，这两种控制至少有一种被执行。
2、根据权利要求1所述的LED显示设备，其中颜色控制区至少包括一个色度调节元件，用于调节将被传送给LED驱动控制区的颜色信号的色度坐标。
3、根据权利要求1所述的LED显示设备，其中红色控制电路和绿色控制电路分别包括放大元件和信号划分元件，放大元件用于对将传送给LED驱动控制区的颜色信号放大，信号划分元件将放大的信号提供给LED驱动控制区。
4、一种LED显示设备，包括：
一个LED显示区，包括多个排列成矩阵的发光块，每个发光块至少包括一个红色LED、一个绿色LED和一蓝色LED；
一个红色控制电路、一个绿色控制电路和一个蓝色控制电路，根据红色信号、绿色信号和蓝色信号控制红色LED、绿色LED和蓝色LED所发出的光量；和
一个红色LED驱动电路、一个绿色LED驱动电路和一个蓝色LED驱动电路，响应于红色控制电路、绿色控制电路和蓝色路输出的信号，
其中：
响应于红色控制电路输出的信号控制红色LED驱动电路和绿色LED驱动电路以及响应于绿色控制电路输出的信号控制绿色LED驱动电路和红色LED驱动电路，这两种控制至少有一种被执行，和
桔黄色LED、黄色LED和黄绿色LED中至少一个受到控制。
5、根据权利要求4所述的LED显示设备，其中颜色控制区至少包括一个色度调节元件，用于对将被输送到LED驱动控制区的颜色信号进行色度坐标的调节。
6、根据权利要求4所述的LED显示设备，其中红色控制电路和绿色控制电路分别包括放大元件和信号划分元件，放大元件用于对将被送到LED驱动控制区的颜色信号放大，信号划分元件将放大的信号提供给LED驱动控制区。
7、一种控制LED显示设备的方法，其中该设备包括至少具有红色LED、绿色LED和蓝色LED的发光块，所述方法包括导通红色LED和其它具有不同色度值的LED中的至少一个以调节红色LED色度值的步骤。
8、根据权利要求7所述的方法，其中其它的LED中至少有一个是绿色LED。
9、根据权利要求7所述的方法，其中其它的LED中的至少有一个是选自于桔黄色LED、黄色LED和黄绿色LED一组中的至少一个。
10、一种控制LED显示设备的方法，该设备包括至少具有红色LED、绿色LED和蓝色LED发光块，该方法包括导通绿色LED和其它具有不同色度值的LED中的至少一个以调节绿色LED色度值的步骤。
11、根据权利要求10所述的方法，其中其它的LED中至少有一是红色LED。
12、根据权利要求10所述的方法，其中其它的LED中的至少一个是选自于桔黄色LED、黄色LED和黄绿色LED一组中的至少一个。
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