JP4755799B2 - 連珠状led表示システム - Google Patents
連珠状led表示システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP4755799B2 JP4755799B2 JP2002232188A JP2002232188A JP4755799B2 JP 4755799 B2 JP4755799 B2 JP 4755799B2 JP 2002232188 A JP2002232188 A JP 2002232188A JP 2002232188 A JP2002232188 A JP 2002232188A JP 4755799 B2 JP4755799 B2 JP 4755799B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lighting control
- slot
- lighting
- lamp
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 26
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 241000191291 Abies alba Species 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 238000003079 width control Methods 0.000 description 2
- 235000010627 Phaseolus vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 244000046052 Phaseolus vulgaris Species 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
- G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
- G09F9/30—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
- G09F9/33—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements being semiconductor devices, e.g. diodes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Control Of El Displays (AREA)
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
- Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
Description
【産業上の利用分野】
本発明は、個々に輝度制御可能なLEDランプを連珠状に連ねたLEDモジュールに関し、特にその輝度制御、時分割駆動方式、及び、それらを用いた大形表示装置、電飾装置を実現する際の実装方法に関する。
【0002】
【従来技術】
従来より輝度制御可能なLEDランプを表示部とするLED表示装置としては図1に示すもっぱら屋外で用いられる大型映像表示装置が良く知られている。このフルカラーLEDランプによる映像表示装置(TV)は、通常、各画素(ピクセル)は、3原色(R、G、B)それぞれを発光する3個のLEDランプが配されており、それらのLEDランプ個々の輝度をTV、画像生成装置等からフレーム周期毎に受け取る輝度データに基づき制御することにより映像表示が実現されている。フレーム周期はTVでは通常1/30秒程度であるが、LED表示システムの場合、ちらつきを防止するためその半分程度(1/60秒)に設定される場合もある(この場合、一般には、同一輝度データで2フレームが繰り返し表示される)。図1の表示装置の表示パネル1aはたとえば1モジュールあたり16(行)x16(列)のピクセル1cを搭載する複数枚のLEDモジュール1bにより分割構成されている。
【0003】
図2はこのような16x16のマトリックス状に組み上げられた従来のLEDモジュールの3原色中の1つの色についての回路のブロックダイヤグラムである。実際には他の2色についても同様の回路が設けられている。 モジュール上のLEDランプは、発光効率の最適化と駆動ドライバの数の節減のため行毎にグループ分けされ、各行グループ別に選択、時分割駆動される(以下、選択、時分割駆動に際して、同時に駆動されるLEDランプグループを時分割グループと呼ぶ)。各時分割グループは行番号と同じ順番に0,1,・・・15と番号付けされている。すなわち、ランプユニット2bは行毎の時分割グループに分割され、0...15のアドレスが付された16個の行、列ドライバ;C0,C1,・・・C15,D0,D1,・・・D15により駆動される(ランプユニット2bのi行、j列のLEDランプはi行、j列のドライバCi、Djによりプッシュ・プル方式により駆動されている)。
【0004】
フレーム周期内には上記時分割グループに対応した駆動時間帯(以下、時分割スロットと呼ぶ)が設けられている。時分割スロットは時分割グループと1対1対応しているので、対応している時分割グループと同じ番号が付される。また、回路的には、時分割スロットiでは、行ドライバCiをオンに保持されることにより、i行の時分割グループが選択される仕組みとなっている。各時分割スロット内で選択された時分割グループに対する点灯制御は対応する時分割スロット内においての、点灯時間と非点等時間の比率により制御される。 上記の点灯時間比率制御は、各LEDランプに対応する前記輝度データに基づいて実施される。輝度データは、画像生成装置等より各フレーム周期毎に供給される8ビットのデータであり、基本的には対応する時分割スロットにおける点灯時間の割合を示す数値データである。この輝度データ数値と点灯時間比率の対応関係は、点灯時間比率と実際の視覚輝度の非線形的関係を反映し、単純な比例関係に設定されない場合もある。この場合でも、視覚輝度に関する補正(いわゆるγ補正)により新たに単純に点灯時間幅を2進数値として表すデータが生成されるので、以下の記述では、この場合は、新たに生成されたデータを輝度データと読み替えることとする。即ち輝度データは0は消灯、255が最大輝度に対応し、それぞれ時分割スロット時間幅に対する点灯時間の割合が0%、100%となる点灯時間幅を表す2進数値であるとする。
また、表示システムの表示性能は輝度データのダイナミックレンジ(輝度制御の段階数、上記の例では255段階)と大きく関係し、以下、上記輝度データのダイナミックレンジを輝度解像度と呼ぶ。
【0005】
図2の2aは1フレーム、LEDランプ1行分の輝度データを記憶する行バッファメモリである。 同図に示されているように、行バッファメモリは、各行を構成する16個のLEDランプの輝度データを保持する(8ビット幅)16個のレジスタから構成されている。 行バッファメモリを構成する各レジスタへの輝度データの転送はシフト&ラッチ方式により行われる。即ち上記各レジスタの入、出力は相互に接続され、共通クロックで記憶内容が次段にシフトされる8ビット幅、16段のシフトレジスタが構成されている。16個のレジスタにそれぞれに対応する対応する16個の輝度データは、上記シフトレジスタの入力端2cから上記共通クロックによりレジスタの深さ順に順次シフトインされ、全段に所定のデータがセットされたタイミングでラッチされ固定される仕組みとなっている。また、各行バッファの出力端2dは次に隣接するモジュールの行バッファメモリの入力端に接続され、表示画面全体としても行バッファメモリ全体で1個のシフトレジスタが構成されている。即ち、表示画面を構成する複数個のLEDモジュール間でも一個のシフトレジスタを構成するよう隣接するモジュール間で入、出力が相互接続され、その入力端から表示画面を構成する全てのLEDモジュールの行バッファメモリにシフト&ラッチ方式で輝度データを転送、セットできる仕組みとなっている。 行バッファメモリを構成し、各LEDランプの輝度データをシフト&ラッチ方式で受信記憶する16個の上記レジスタは、記憶保持されている輝度データに基づき、対応するLEDランプのフレーム周期内での点灯、非点灯の割合を制御することから、以下点灯制御レジスタと呼ぶ。
【0006】
回路的には各時分割スロット内における点灯時間幅制御は、LEDモジュール内の点灯時間制御ユニット2eにより行われる。この点灯制御ユニットの主たる回路要素は1個のカウンタ回路2fと16個の比較器である。カウンタ回路2fは、基準クロックに基づき0から255まで順番に時間幅番号を発生させてゆく。16個の比較器それぞれの出力は各行ドライバに接続されており、行バッファメモリから各LEDランプに対応する16個の輝度データを読み出し、カウンタ回路2fからの時間幅番号と比較し、双方が一致するまでそれぞれの出力をオンに保持する。フレーム周期内では行選択回路2gが各行を順次選択し、以上述べた1つの時分割スロット内での動作は選択対象を変えながら16回繰り返される。すなわち、従来方式のLEDモジュールでは回路構成要素のうち、上記行バッファメモリ2a、点灯制御ユニット2eは各行で共用されている。
【0007】
【本発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来システムでは、LEDランプを最終的に駆動するのは点灯時間制御ユニット2eと行バッファメモリ2aである。これらの回路は各行の複数LEDランプの点灯制御を行い、かつ、複数行のLEDランプ間で共用されている。すなわち、従来システムでは、コスト節減のため、行に対応する各種の制御機能を時分割グループ間で共用する必要があり、表示器全体のピクセルを行、列として捉えた場合、各ピクセルは隣接する行相互間で配線的に密接に結合している一方で、モジュール毎に搭載されている行バッファメモリをシフト&ラッチ方式で更新するため、列方向にも相互間の結線を必要としている。従来システムではこのような上下左右の配線関係と配線の距離的制約を同時に満たすため、画面全体をマトリックス状にモジュール単位で切り分け、各モジュール毎に点灯時間制御ユニット、行バッファメモリ等の制御回路を画面全体に分散配置し、かつ、それらのモジュールの制御回路は、表示面の裏側に張り付けられている。つまり、従来のLED表示装置は画面全体がモジュール毎に平面的に細かく分割されているだけでなく、表側の表示部と裏側の制御回路層に分割されている。従って、先述のように、輝度データをシフト&ラッチ方式で転送し、かつ、点灯時間制御ユニットを行間で共用するため、縦方向、横方向に多数の信号線でつながるだけでなく、各モジュール内では表側のLEDランプ層と裏側の制御回路層が多数の信号線で結合されている。 即ち、従来のLEDモジュールを用いた表示装置での最大の問題点は、各LEDランプと種々の制御回路間に多数の配線を上下、左右、表裏に切れ目なく網目上に施す必要があることであり、このことが以下に述べる種々の問題の共通要因となっている。
【0008】
第1の問題は、各LEDモジュールの保守、取り替えを考慮に入れての表示面の設計組み立てが非常に困難になることである。即ち、従来モジュールでは、その複雑な配線に起因し、LEDモジュールは、制御回路と周辺のLEDランプをプリント基板上で一体的に組み上げる必要があり、さらにそれらを隙間なく並べ、かつ隣接するLEDモジュール間も多数の信号線で結ぶ必要性がある。
多数のモジュールを隙間なく並べるためには、それらの各モジュールを並べ固定するためのフレームが必要である。前面はLEDランプが装着されている表示面であるため、それらのフレームは背後に設置することになる。フレームは強度的にかなりの大きさを必要とし、必然的に背後に走っている信号線を覆い隠す結果となり、モジュール取り替えに際しての信号線コネクタ等の取り外し作業を非常に困難なものとしてしまう。また、モジュール後部にフレームが設置されていることから、モジュールの抜き出しは全面からとならざるを得ず、保守時には前面、背面の両面から足場等でのアクセス手段を確保する必要がある。 全面、背面での足場の確保の必要性は、例えばビル壁面に取り付けられ、縦横の長さが10m前後に達する大型の表示装置では、表示器の背後壁面に穴をあけ保守用の部屋を特別に設けると同時に、前面にはゴンドラ等のアクセス手段を確保する必要があり、コスト的にも大きな問題となる。
【0009】
また、LEDランプ本体、あるいは表示面背後に分散設置されている制御回路を風雨から守るための防護対策も困難を極める。 通常、画面全体をガラスで覆う手法がとられるが、そうした大型ガラスは非常に高価であり、またガラスのような脆弱かつ重量物を開け閉めするためのフレームその他の機構はそれ自体強度、重量を必要とし、大変大掛かりなものとなる。 そこでモジュール単位で、例えばその表示面を透明シリコン樹脂等で覆い背後の制御回路の防水を兼ねさせる等の手段も講じられるが、その場合でもモジュール相互間の間隙を防水シールするなどの別途の防水対策が必要であり、コスト高を招くと同時に、モジュールの引き抜き、交換、再シール作業等をいっそう困難なものとしている。
【0010】
第2の問題は、表示画面構成に関する柔軟性に欠けることである。
即ち、前述のLEDランプをマトリックス状に固定的に配置する従来のLEDモジュールで画面を構成する大型映像表示装置は、表示画面は基本的に平面かつ矩形に限り、かつ、組み立ては強固なフレーム上に固定することが前提になっている。従って、ランプの空間的配置・展開の柔軟性に欠け、表示部が矩形かつマトリックス状に組み上げられたピクセル以外の形状、例えば表示部がミラーボールのような球形、クリスマスツリーのような樹枝状形状、あるいは起伏のある帯状など種々の立体形状の場合には対応することが非常に困難となる。
【0011】
第3の問題は表示装置の大型化に対応しにくいことである。
行バッファ、点灯時間制御ユニット等の種々の制御回路が、モジュール毎に設置されている従来の表示装置では、そうした制御回路とLEDランプ間の配線距離の制約により、LEDランプの配置のピッチを一定以下に納める必要があり、この種の表示装置の大型化に対する大きな障害となっている。
【0012】
本発明は、LEDランプをマトリックス状に配した表示部を備えているLEDモジュールに代わり、LEDランプを一本の連珠状に連ねた表示部を採用することで、上述の諸問題を解決しようとするものである。このような連珠状の表示部を備えたLEDモジュールを実現するについては、従来の駆動回路では種々の問題を生じる。 例えば、図3は先に図2に示した従来のLEDモジュールの駆動回路はそのままにして、表示部の配置を各行のLEDランプを線状に単純に並べ替え並べることにより、この連珠状LEDモジュールを実現しようとしたものである。この場合の問題点の第1は、行バッファユニット、点灯時間制御ユニット3a、行選択回路3b等の制御装置から各LEDランプ間の距離が非常に長くなることである。例えば、4cmピッチで256個のランプを連ねた連珠状LEDモジュールの長さは約10mであるが、図3の従来の駆動方式では、ドライバ、LEDランプ間の配線の最大長はこの長さ(10m)となり、単純に駆動できる長さの限界を超えている。また、これらの制御装置から表示部への配線数は少なくとも32本必要で、3原色表示の場合はその3倍に達し、配線の太さ、配線の複雑さも大きな障害となる。
【0013】
また、各LEDランプは、それぞれに定められた特定の行、列ドライバに接続する必要がある。言い換えるならば、各LEDランプには特定のアドレスが付されており、そのアドレスを常に意識しつつ配線処理する必要がある。その意味合いで従来システムは配線的に不均一な構造となっている。「実施例4」で後述するように、こうした連珠状LEDモジュールを小さなセグメントに分割し、それらを自由に選択、つなぎ合わせ、バラエティ豊かな形状に仕立て上げられるという機能は実用面上非常に重要な機能であるが、従来システムでは、常に上述の配線構造上の制約を守る必要があり、そのことがセグメント化、及び、セグメント接続、組み合わせに関する自由度を損ねている。
【0014】
なお、発光素子を連珠状に連ねた表示装置は例えば、多数のカラー豆電球、LEDランプ等をひも状に連ねた電飾装置がルミチューブの呼び名で良く知られている。このルミチューブは設置場所、設置形状に柔軟性があるため、例えば立木にクリスマスツリー状に絡ませる、ビル、アーケード等の建築物に沿って設置する、あるいは舞台の装飾の一部として設置するなど汎用性のある電飾システムとして広く用いられている。しかし、ルミチューブに代表される従来の連珠状発光部を採用する表示装置は全体を様々な形状に仕立て上げることができる反面、表示内容は、基本的に、定められた一定のスケジュールに従って点滅を繰り返す等の単純な表示内容に限られ、例えばTVカメラ映像、パソコン画面等の映像生成装置からの映像を映し出すことはできない。
【0015】
【課題を解決するための手段】
先に述べたように本発明は、LEDランプを連珠状に連ねた表示部を備えたLEDモジュールを実現することにより、大形表示装置のコスト削減、ピクセル配置の自由度と高度な映像表示機能を兼ね備えたLED表示システムの実現を目指している。そのためには、従来のLEDモジュールでボトルネックとなっているLEDランプ間のマトリックス状(2次元的)配線、立体的配線の必要性を廃し、線状(1次元的)配線のみとし、かつその必要配線数をできる限り少数に押さえる必要があり、本発明では、図4に示されるように各ピクセルごと(各LEDランプごと)にも、ごく簡単な制御回路(以下ランプユニットと呼ぶ)を配置し、隣接しているランプユニット相互間を必要な信号線で結ぶことにより、それらのランプユニットを一本の紐状に連ね、その一端を制御ユニットに接続することでこの目標を達成しようとしている。別の表現をするならば、本発明の主たる目的は、表示性能を落とさず、上記ランプユニット回路をできるだけ簡単化、均一化し、かつランプユニット相互間を結ぶ信号線の数をできるだけ少なくし、なおかつ、モジュール間での必要伝送容量、速度をできるだけ低下させることにある。
以下、上記の目的を達成させるための本発明の課題解決手段を、基本的手法である「課題解決手段1」とそれをさらに発展させた「課題解決手段2」とに分けて説明する。
【0016】
「課題解決手段1」
「課題解決手段1」は次の▲1▼〜▲4▼の基本手法により実現されている。
【0017】
▲1▼従来システムでは、先述の通り、表示面を構成する各行は、左右に一体的に連結されたシフトレジスタを構成する一方で、行間にまたがる時分割駆動を実現するため、異なる行間で行バッファメモリ等を共有し、各行相互間でも回路的に密接な関係が構築されている。すなわち、シフト&ラッチ方式での転送のため相互に結合されているピクセルグループと、時分割駆動を実現し、行バッファ、点灯時間制御ユニットを共用しているピクセルグループとはグループとして一致していない。 本発明では、行間を渡る上下配線を廃するため、シフト&ラッチ方式のため相互に接続されているピクセルグループ自身が時分割駆動グループに分割され、時分割駆動される。 即ち、シフト&ラッチ方式の転送のため配線結合されるピクセルグループと時分割駆動のため配線結合されるピクセルグループとを一致させている。上記時分割駆動は、各LEDランプに対応して、ランプユニット上に1個のレジスタ(以下その役割を反映させ選択レジスタと呼ぶ)を設けることで実現されている。この選択レジスタは点灯制御レジスタ同様、入、出力を相互に接続することで共通のクロックでシフトされるシフトレジスタ(以下選択制御シフトレジスタと呼ぶ)を構成し、選択制御シフトレジスタの一端から制御ユニットにより入力、シフトされる更新データにより上記の各選択レジスタが更新され、更新された内容に基づき、各ランプユニット毎に時分割信号が生成される仕組みとなっている(詳細後述)。
【0018】
▲2▼従来システムでは各LEDランプに対応する点灯制御レジスタは、モジュール単位で行バッファメモリとしてまとめて設置されていた。これに対して、本発明では、点灯制御レジスタは、前述のランプユニット内回路の一部として、LEDランプ毎に独立して配置される。従来方式と同様、これらの点灯制御レジスタは、共通クロックでシフトされるシフトレジスタ(以下点灯制御シフトレジスタと呼ぶ)を構成し、入力端からシフト&ラッチ方式により各点灯制御レジスタを更新できる仕組みとなっている。このように点灯制御レジスタをランプユニット上に分散配置することにより、ランプユニット間、従って各LEDランプ間の距離を伸ばすことができると同時に、ランプユニット間を結ぶ信号線をフレキシブルなものとすることにより、より柔軟なLEDランプ配置を実現することが可能となる。
【0019】
▲3▼従来システムにおいては、点灯制御レジスタは1フレーム周期毎に輝度データにより更新され、点灯時間制御ユニットがフレーム周期単位での、点灯時間制御を行っていた。
本発明では、点灯制御レジスタの簡略化、点灯時間制御ユニットの省略のため、各LEDランプに対応し、1フレーム周期内に複数個の点灯制御時間帯(以下点灯制御スロットと呼ぶ)が設けられ、LEDランプの点灯時間制御は前記点灯制御スロット単位で行われる。このため本発明では制御ユニットがフレーム単位で受け取る輝度データに基づき、前記点灯制御スロット単位での点灯制御を行うための制御データ(以下、この制御データを輝度データと区別する意味も含め点灯制御データと呼ぶ)を生成する役割を担っている。点灯制御データの点灯制御スロットにおける役割は、従来システムにおけるフレーム周期に対する輝度データの関係と同様、点灯制御スロット内での点灯時間の割合を制御することにある。従って、上記点灯制御スロットに関しては、従来システムは、各LEDランプに対して点灯制御スロット(=時分割スロット)がフレーム周期内で一個のみしか設定されていないシステムであるとみなすことができる。
【0020】
▲4▼さらに、本発明では、原則として、フレーム周期内に上記点灯制御スロットは必要とする輝度解像度と同じ数だけ設定されるので、点灯制御データは単に各点灯制御スロットでの点灯、非点灯を指示する1ビットデータに圧縮されている。従って、本発明では、各点灯制御スロットにおいて対応する点灯制御データを記憶保持する点灯制御レジスタも1ビットのレジスタとなり、さらに、個々のランプユニット内では点灯時間制御ユニットは不要となる。
【0021】
図5は以上述べた本発明の基本手法を具体的に実現したランプユニットの基本回路である。図5においてユニットの右側の信号線はランプユニットに対する入力信号線であり、ユニットの左側の信号線はそれぞれの入力線に対応する出力線である。また、図6に示されるように、ランプユニットには制御ユニットが接続されている側から順にLM0,LM1,LM2,・・・と記号が付されており(以下、個々のランプユニットの信号線、回路要素にもユニット番号を表記する必要があるときは、Li,PCOi・・・等のごとく、回路要素、信号線を表す記号にランプユニット番号を付加して表記することとする)、隣接するランプユニット同士で、各出力線が隣の対応する入力線へ接続され、かつ最端のランプユニットの入力信号線は、制御ユニットの対応する出力線へと結線されている。ランプユニットの主たる回路要素(図5参照)は、LEDランプLと、点灯制御レジスタPと点灯制御レジスタの出力をラッチするレジスタQ(以下点灯制御データ保持レジスタと呼ぶ)および選択レジスタSである。これら3個のラッチレジスタはいづれもクロックcの立ち上がりで入力dを内部状態としてラッチし、新しい内部状態は出力qに反映される。先に述べたとおり、点灯制御レジスタP、選択レジスタSについては、各ランプユニットにおいて 入力、出力が相互に接続されていることにより、クロックが共通化され、図7に示されているように制御ユニットからのそれぞれのクロック信号PC、SCでシフトされる2組のシフトレジスタ、即ち、先述の点灯制御シフトレジスタ、選択制御シフトレジスタが構成されている。制御ユニットの出力信号PD、SDは上記それぞれのシフトレジスタに対するデータ入力信号であり、上記2つのシフトレジスタに対して、それぞれのクロックPC、SCと同期させ、制御ユニットから必要データをシフトインし、各ランプユニットのラッチレジスタPiあるいはSiの内部状態を所定の値にセットする役割を果たす。
【0022】
次に、上記ランプユニット、制御ユニットの基本動作を説明する。以下の説明は説明目的だけのためにごく単純化されたLEDモジュール仕様を設定することにより行われる。即ち、この説明用に単純化されたLEDモジュールでは、4個のLEDランプから構成され、フレーム周期に4個の点灯制御スロットが設定され、かつ、各LEDランプは1/4デューティ比で時分割駆動されている。
【0023】
図8は上記説明用として設定されたLEDモジュールを上記ランプユニット、制御ユニットを用いて実現した場合のシステム構成図である。即ち、LEDモジュールは、4個のLEDランプとそれぞれのLEDランプに付加されているランプユニット、及び1個の制御ユニットから構成され、先に述べたように、これらのLEDランプ及びランプユニットには制御ユニットが接続されている端から順番にそれぞれL0,L1,L2,L3、LM0,LM1,LM2,LM3と番号付けされている。
【0024】
また、図9は「課題解決手段1」によるLEDモジュールの1フレーム周期分タイムチャートである。同図に示されているように、従来方式とは異なり、各フレーム周期はまず点灯制御スロットに分割され、各点灯制御スロット内に時分割スロットが設けられている。点灯制御スロットの数は先に述べた通り、設定されている輝度解像度に対応して4スロットであり、図9ではR0,R1,R2,R3と記号が付されている。また、各々の点灯制御スロットRi内に設けられた各時分割グループ(本システム例では各1個のLEDランプ)に対応した各4個の時分割スロットにはri0,ri1,ri2,ri3 の記号が付されている。
【0025】
先に述べたとおり、制御ユニットは外部より与えられた輝度データより各LEDランプの各点灯制御スロットに対する点灯制御データを生成する。表1は生成された点灯制御データbij(i=0,1,2,3、j=0,1,2,3)を示し、LEDランプLiは点灯制御制御スロットjにおいてビットbijにより点灯、非点灯が制御されることを示す。
【0026】
回路動作は、以下に述べる、相互に同期しつつ同時進行する▲1▼点灯制御データシフト&ラッチ動作と▲2▼時分割駆動動作の2つの動作に分けることができる。
【0027】
▲1▼点灯制御データシフト&ラッチ動作
先に表1で示した従来LEDモジュールの各LEDランプに対する点灯制御データ;
(b00,b01、b02,b03)、(b10,b11、b12,b13)、(b20,b21、b22,b23)、(b30,b31、b32,b33)は、まず制御ユニット内で点灯制御スロット番号をキーとして(b30 b20 b10 b00 )、(b31 b21 b11 b01 )、(b32 b22 b12 b02 )、(b33 b23 b13 b03)のように並べ替えられる。このように並べ替えられた点灯制御データは図9に示されるようにクロック信号PC(16クロック/フレーム周期)と同期して信号線PDより点灯制御シフトレジスタに連続的にシフトインされる。同図におけるP0,P1,P2,P3は前記シフトイン動作に伴うそれぞれの点灯制御レジスタの内部状態の変化を表し、点灯制御レジスタPi(i=0,1,2,3)には、信号線PDよりシフトインされる点灯制御データがi+1クロック遅れて内部状態として順次セットされていくことを表している。 同図の4つ斜線部分は、各点灯制御スロット開始時に、点灯制御レジスタPi(i=0,1,2,3)にLEDランプLi自身の点灯制御データbij、bij、bij、bij(j=0,1,2,3)が内部状態としてセットされていることを表す。同図に示されているように制御ユニットの出力信号QCは各点灯制御スロットの開始時にあわせてオンにセットされ、このタイミングでの点灯制御レジスタPiの内部状態を点灯制御データ保持レジスタQiにラッチ保持する。図9のQ0〜Q3には各点灯制御スロットにおいて上記点灯制御保持レジスタが点灯制御データの内容を(各点灯制御スロットの開始時点から終了時点まで)保持している様子を示している。以上述べたシフト&ラッチ動作により、点灯制御スロットRjの間、点灯制御データ保持レジスタQiには点灯制御データbijが保持されることになる。
【0028】
▲2▼時分割駆動動作
時分割駆動動作は選択レジスタSiに関する動作であり、各点灯制御スロット毎に同じ動作が繰り返される。簡略化された説明用LEDモジュールでは、信号SDとして信号QCが、また、クロックSCとしてはクロックPCがそのまま用いられ(後述の実施例では別々の信号が必要)、図8に示されるように信号線SDは信号線QCに、信号線SCは信号線PCにそれぞれ結線されている。
図10に示されるように、この結線により、各点灯制御スロットの開始時点でまず、S0がオンにセットされ、以後、クロックSC(=PC)に同期しS1,S2,S3へとその内部状態(オン)がシフトされていく。 すなわち、各点灯制御スロットにおいて、選択レジスタSiの出力は各時分割スロットに対応するクロックPCの1サイクル分オンにセットされる。一方、各LEDランプLiは、点灯制御データ保持レジスタQiの出力とラッチレジスタSiのAND出力で駆動されているので、各点灯制御スロットにおいてLEDランプLiは選択レジスタSiのオン期間中(即ち、点灯制御スロット時間幅の1/4時間)選択的に点灯されることになる。
【0029】
以上述べた▲1▼、▲2▼の動作の組み合わせにより、各点灯制御スロット内に於いて、点灯制御データ保持レジスタにラッチされた点灯制御データに基づき、1/4デューティに時分割された点灯制御が実現される。
【0030】
「課題解決手段2」
「課題解決手段2」においても「課題解決手段1」で述べた諸手法が全面的に採用されるが、「課題解決手段1」あるいは従来システムと異なるのは、各LEDランプに対応する複数点灯制御スロットの組において、各点灯制御スロットそれぞれの時間幅が最小時間幅をもつ点灯制御スロットの時間幅の逓倍となるよう設定されていることである。この場合、各点灯制御スロットでの点灯、非点灯を決定する1ビットの点灯制御データは、点灯制御スロットそれぞれの時間幅に応じて2進法的に重み付けされていると見なすことができる。即ち、各LEDランプのフレーム周期内での点灯時間の時間幅合計値は、対応する点灯制御データが示す2進数値と上記最小時間幅の積として与えられることになる。一方、輝度データの2進数値は単純にフレーム周期内の点灯時間幅に対応しているので、2進数値として与えられる輝度データに何ら手を加えることなく、各ビットをそのまま時間幅が逓倍に設定されている各点灯制御スロットに対応させた点灯制御データとして用いることができる。即ち、「課題解決手段2」においては、ランプユニットのみならず、制御ユニットにおいても、点灯時間制御ユニットを省くことが可能となる。
【0031】
なお、「課題解決手段1」の場合のように点灯制御スロットの時間幅が全て均等である場合には、オンとなっている点灯制御スロットの”合計数”のみが点灯時間幅制御の対象であり、オンに選択される点灯制御スロットの個々の”組み合わせ”は制御対象とされない。「課題解決手段2」では、各LEDランプに対応する点灯制御データの各ビットの1,0の組み合わせの全てが対応する時間幅の異なる点灯制御スロットの点灯、非点灯の組み合わせと対応し、点灯制御データの0,1の”組み合わせ”自体が点灯時間幅を決定し制御対象とされる。
【0032】
以下、「課題解決手段2」について前記の説明用に簡略化されたLEDモジュール仕様(4個のLEDランプ、フレーム周期内の点灯制御スロット数4、1/4時分割駆動)を用いて詳細を説明する。「課題解決手段2」を用いて構成される説明用LEDモジュールのハードウエア構成は課題解決手段の場合と同一であるため、システム構成(図8)、ランプユニット回路(図5)に関しては記号表記を含めてそれらをそのまま引用することとする。
【0033】
図11は「課題解決手段2」による上記説明用LEDモジュールの1フレーム周期のタイムチャートである。同図に示されるように、1フレーム周期は、4ビットの点灯制御データに対応する4個の点灯制御スロットU0,U1,U2,U3に区分され、各点灯制御スロット毎に4個の時分割スロットが設けられている。先述のように、点灯制御スロットU0,U1,U2,U3の時間幅はスロットU0を最小時間幅とし、順次逓倍となるよう設定されている。すなわち、点灯制御スロットU0,U1,U2,U3それぞれの時間幅をt0,t1,t2,t3とするとt1=21・t0、t2=22・t0,t3=23・t0となるよう時間設定されている。また、各点灯制御スロット内に設けられ時分割スロットの時間幅は、点灯制御スロット時間幅の1/4に設定されており、結果として、時分割スロットの時間幅も、各点灯制御スロット毎に異なったものとなっている。 点灯制御スロットのこのような時間幅設定方法に対応し、それぞれの点灯制御スロットでの点灯、非点灯を制御する点灯制御データも、各ビット位置に対応する点灯制御スロットの時間幅に応じた重み付けがなされている。すなわち、各LEDランプLi(i=0,1,2,3)に対して、点灯制御スロットRj(j=0,1,2,3)での点灯、非点灯を決定する点灯制御データをcijで表すと、LEDランプLiの1フレーム周期内の総点灯時間幅は、各点灯制御スロット内では1/4デューティの時分割駆動されることを考慮し;
(ci0・20+ci1・21+ci2・22+ci3・23)t0 /4
で与えられる。 先述のように、このように重み付けされた点灯制御データcijは2進数として与えられる輝度データの各ビットをそのまま用いることができる。
【0034】
図5、図8として示したハードウエア回路では、フレーム周期内で設定されている点灯制御スロットの時間幅(及び、その内部に設定されてる時分割スロット)はクロック信号PCのクロック周期により決定されている。従って、時間幅の異なる上記点灯制御スロット、及びその時間幅に対応した重み付けされている点灯制御データを採用したLEDモジュール(以下非均等スロット型LEDモジュールと呼ぶ)を実現する最も簡便な方法は、ハードウエアシステムとしては図5、図8をそのまま用い、制御ユニットから供給されるクロック信号PCの周期を図11に示されるように、各点灯制御スロット毎に、その設定時間幅に応じて変えることである。 この場合、「課題解決手段1」で示されたのと同様、上記各LEDランプに対する重み付けされた点灯制御データ;
(c00,c01、c02,c03)、(c10,c11、c12,c13)、(c20,c21、c22,c23)、(c30,c31、c32,c33)
は、点灯制御スロット番号をキーとして;
(c00,c10、c20,c30)、(c01,c11、c21,c31)、(c02,c12、c22,c32)、(c03,c13、c23,c33)
のように並べ替えられ、点灯制御シフトレジスタに信号線PDよりクロック信号PCに同期させ連続的にシフトインされる。
【0035】
なお 、上記非均等スロット型LEDモジュールの点灯制御スロットの個数(及び各LEDランプに対応する点灯制御データのビット数)は「課題解決手段1」の説明用LEDモジュールと同様4であるが、時間幅に重み付けがなされているため、総時間幅は15段階に調整でき、輝度解像度は15となる。この点灯制御スロット時間幅の重み付け効果は、必要とする輝度解像度が大きくなるにつれ、顕著なものとなる。 例えば、輝度データ8ビットの各ビットをそのまま点灯制御データとして用いることにより、輝度解像度255段階の輝度解像度が点灯時間制御ユニットなしで逓倍時間幅に設定されている8個の点灯制御スロットのみで実現できることになる。
【0036】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明する。
「実施例1」
「実施例1」は「課題解決手段1」の手法を用いて、256個のLEDランプ、輝度解像度255段階、1/16デューティ比で時分割駆動されるLEDモジュールを実現している実施例である。図12は本実施例のシステムブロック図である。各ランプに付加されているランプユニットは先に「課題解決手段1」において示されたランプユニット回路(図5)と同じものが使用されている。また、連珠状に連ねられた256個のLEDランプ、および各LEDランプに付加されているランプユニットは制御ユニットが接続されている端から16個ずつのグループの区分され、iをグループ番号、jをグループ内での配置の順番を表す番号とし、Li、j、LMi、j(i=0・・・15,j=0・・・15)の番号付けがなされている(ランプユニット内の信号、レジスタ等にも同様に番号付けされている)。また、ランプユニット相互間の結線も「課題解決手段1」の場合と同様であり、隣接するランプユニット間で、それらの入力、出力を相互に接続することにより、点灯制御シフトレジスタ、選択制御シフトレジスタが構成され、制御ユニットから供給されるクロックに同期してこれらのシフトレジスタにデータがシフトインされる。
【0037】
また、「課題解決手段1」の手法と同様、フレーム周期全体は、まず、点灯制御データのビット数に応じた数(255個)の均等時間幅の点灯制御スロットに分割され、各々の点灯制御スロット内に時分割スロット(16個)が設けられ、時間的に同期し、同時並行的に動作する2つの回路動作▲1▼点灯制御データシフト&ラッチ動作、▲2▼時分割駆動動作、により全体が制御されている。以下、本実施例におけるこれら2つの回路動作について述べる。なお、以下の記述において、LEDランプLi、jに対する255ビットの点灯制御データをbi、j、0,bi、j、1、bi、j、2・・・bi、j、255 で表わす。この点灯制御データの各ビットは各点灯制御スロットに対応する。本実施例では「課題解決手段1」と同様、全LEDランプに対する1フレーム周期分の点灯制御データ(256x255ビット)は、まず点灯制御スロットの番号順に、そして同一点灯制御スロット内では対応するLEDランプ番号順に並べ替えられる。図13はこのように並び変えられた点灯制御データの構成を示す。1フレーム分の点灯制御データ13aは13bのように点灯制御スロット番号順に並べられており、各点灯制御スロットでは、対応するLEDランプのグループ番号順(13c)同一グループ内では対応するLEDランプの配置番号順(13d)に並べられている。
【0038】
▲1▼点灯制御データシフト&ラッチ動作
上記のように並び変えられた点灯制御データは1フレーム周期に渡って連続的に点灯制御シフトレジスタにシフトインされる。図14は1つの点灯制御スロット(点灯制御スロットk)でのタイムチャートである。同図に示されているように点灯スロットkでは、対応するLEDランプの番号順に点灯制御データb15,15,k ・・・b2,0,k 、b1,0,k、b0,0,k が制御ユニット出力信号PDよりクロック信号PCに同期して点灯制御シフトレジスタに連続的に点灯制御シフトレジスタにシフトインされる。結果として、点灯制御スロットkの終了時点では、256個の全点灯制御レジスタPi、j (i=1・・・15,j=1・・・15)は対応する点灯制御データbi、j、kで更新されることになる。そして、同図に示されるように更新された点灯制御レジスタPi、jの内容は、各点灯制御スロットの開始時点でQC信号により、点灯制御データ保持レジスタQi、jにラッチされ、点灯制御スロット終了時点まで保持される。
【0039】
▲2▼時分割駆動動作
図15は制御ユニットから選択制御シフトレジスタへの入力データ信号SD、及びそのシフトクロック信号SCの波形である。シフトクロック信号SCはクロック信号PCを1/16に分周した信号であり、入力データ信号SDはクロックSCの16クロック毎、即ち各点灯制御スロットの開始時点で、制御ユニット内でオンに設定される。結果として、S0、0・・・S15,15 の256ビットの選択制御シフトレジスタ内には常に15ビットおきにオンに設定されたデータパターンがSCに同期してシフトされていくことになる。
また、図16には16個のLEDランプ、ランプユニットからなる1つのグループ(グループ番号i)の1点灯制御スロット(スロット番号k)分のタイムチャートが示されている。
【0040】
先に▲1▼点灯制御データシフト&ラッチ動作で述べたように、各点灯制御データ保持レジスタQi、15,Qi、14・・・Qi、0は点灯制御スロットの開始時点から終了時点までそれぞれの点灯制御データを保持している。一方、上述の選択制御シフトレジスタの動作を反映し、ここで示されているグループiの選択レジスタSi、0、Si、1・・・Si、15においても、クロックSCに同期して、オンデータがシフトされていく。即ち、点灯制御スロット内で各LEDランプの選択レジスタは、シフトクロックSCの1サイクル分ずつオンとなる仕組みが実現される。結果として点灯制御スロット内で1/16の時分割駆動が実現されることになる。LEDモジュール全体としても、全てのグループについて選択レジスタが同様に作用することから、各点灯制御スロット毎に1/16デューティでの時分割駆動が実現されることになる。
【0041】
なお、上記選択制御シフトレジスタのシフトパターンとしては、全体256ビット中の16ビットがオン、残り240ビットがオフでありさえすれば、そのシフトパターンを各点灯制御スロットにおいて擬似的にリングシフトすることにより同様の効果を得ることができる。しかしながら、上述のシフトパターンは、次の2点において優れた特性を有する。
▲1▼制御ユニットより16ビットに一度オンデータをシフトインし続けるだけでこの擬似的リングシフトを簡単に実現できる。
▲2▼各点灯制御スロットにおいて、同時に選択点灯されるLEDランプ(時分割グループ)は、各グループ毎に一個のみであり、結果として選択点灯されるLEDランプは常にLEDモジュール全体に均等に分散しているため、電源負荷変動が少ない。
【0042】
「実施例2」
実施例2は「課題解決手段2」の手法、即ち非均等点灯制御スロット方式を用いている実施例である。本実施例においてもハードウエア構成は「実施例1」と同一であり、以下の記述においてはシステム構成、ランプユニット回路は記号表記を含め図12、図5をそのまま用いる。また、先に「課題解決手段2」で述べたように、非均等点灯制御スロット方式を実現する最も簡単な方法は、各点灯制御スロットでの基本クロックPCをその設定時間幅に対応して変化させることであり、本実施例においてもその方法を採用している。図17に示されるように、1フレーム周期内には最小60μsecを最小時間幅スロットとし、順次時間幅がその逓倍となっている番号0〜7の8個の点灯制御スロットが設定され、それぞれの点灯制御スロットは1/16デューティで時分割駆動されている。このような点灯制御スロットの時間幅設定に対応し、各LEDランプLi、jの8ビットの点灯制御データ;
ci、j、0,ci、j、1,ci、j、2 ・・・ci、j、7
では、各ビットci、j、kについて60・2kμsec(k=0,1,2,・・・7)の重み付けされ、結果として、8ビットの点灯制御データで255段階の輝度解像度を実現している。これらの点灯制御データは、図18に示されるように点灯制御スロットをキーとして並べ替えられ、制御ユニットよりクロックPCと同期し信号線PDから点灯制御シフトレジスタに連続的にシフトインされる。
【0043】
「実施例2」についても全体の回路動作は、「実施例1」と同様、図19に示される▲1▼点灯制御データシフト&ラッチ動作と、図20に示される▲2▼時分割駆動動作とに分けられる。 これらの回路動作は、点灯制御スロットの数が8個に削減されていることと、各点灯制御スロットでのクロック信号PCが変動することを除いては、先に「実施例1」で示された回路動作と基本的に同じものとなっている。
【0044】
「実施例3」
「実施例3」が実現しているLEDモジュール仕様は「実施例1」の場合と同様(256個のLEDランプ、1/16デューティ比の時分割駆動、255輝度解像度)であるが、実施例1,2はいずれもフレーム周期をまず点灯制御スロットに分割し、それらの内部に時分割スロットを設けていたのに対して本実施例では従来LEDモジュール同様、1フレーム周期をまず時分割スロットに分割し、各時分割スロット内に点灯制御スロットを設けていることを特徴としている。ハードウエア構成は、実施例1のランプユニット(図5)に対して、図21に示すように信号DSIのオン条件がLEDランプオン条件に加えられ、選択制御シフトレジスタはDSIオフ期間にクロック信号PCによりシフトされる(従って制御ユニットからのSC信号は使用されない)こと以外は「実施例1」と同様なランプユニット回路、制御ユニットが採用され、それらの入出力が相互に結線され、点灯制御シフトレジスタ、選択制御シフトレジスタが構成されている等も同様である(従って混乱が生じない範囲で、回路に関する記号表記等も「実施例1」と同じものを使用する)。また、「実施例3」においても、連珠状に連ねられた256個のLEDランプは端から16個ずつのグループに区切られ、先に図12に示されたのと同様、各ランプユニットには、この16個ずつのグループの区分に対応し、iをグループ番号、jをグループ内での配置の順番を表す番号とし、LMi、j(i=0・・・15,j=0、1,2・・・15)の記号が付されている。実施例1、2とは異なり、本実施例の場合、これらの各グループは時分割グループを構成している。即ち、1フレーム周期内の16個の時分割スロットそれぞれは上記16個のグループをそれぞれの時分割グループとしている。また、各LEDランプに対する点灯制御データは255ビットから構成され、従って、各時分割スロットには255個の点灯制御スロットが設定されている。時分割スロット内における点灯時間制御はこの点灯制御スロット単位で点灯、非点灯を制御することで行われ、以下、LEDランプLi、jに対する255ビットの点灯制御データを「実施例1」の場合と同じ記号表記を用い、bi、j、0,bi、j、1、bi、j、2・・・bi、j、255 で表わす。本実施例についても、回路動作は、以下に述べるように、相互に同期しつつ、時間的に平行して進行する点灯制御レジスタを主体とする点灯制御データラッチ動作と選択レジスタを中心とする時分割駆動動作とに分けることができる。
【0045】
▲1▼時分割駆動動作
各時分割スロットは、対応する時分割グループの(16個の)選択レジスタを選択的にオンとすることで実現されている。 図22は1つの時分割スロットiのタイムチャートである。 同 図に示されるように時分割スロットの時間幅は、1個の時分割グループに対応する点灯制御データの長さ、即ち、クロック信号PCの16x255クロック分である。また各時分割スロットの前には、クロック信号PCの16クロック時間幅のシフトフェーズが設けられている。シフトフェーズでは、信号DSはオフに保たれ、選択制御シフトレジスタ全体が、16ビット、即ち1時分割グループ分シフトされ、時分割グループ(i−1)の16個の選択レジスタの内容がそのまま時分割グループiの16個の選択レジスタへと移される。一方、各フレーム周期の最初のシフトフェーズ(16PCクロック)ではSDがオンに保たれ、時分割グループ0の16個の選択レジスタをオンに初期セットするので、全フレーム周期に渡って、各時分割スロットでは対応する時分割グループの16個の選択レジスタがオンに(その他の選択レジスタは全てオフに)セットされる仕組みが実現されている。図23には、時分割スロットi−1では、対応する時分割グループの16個の選択レジスタSi−1,0,Si−1,1・・・Si−1,15 がオンにセットされ、次の時分割スロットiではSi,0,Si,1・・・Si,15 にオンがセットされていることが図示されている。また、図22に示されるように時分割スロットiはクロック信号PCのクロック(16+255x16)・i+16から始まり、この開始のタイミングは次に述べる時分割グループiの点灯制御データラッチ動作開始のタイミングと一致している。
【0046】
▲2▼点灯制御データシフト&ラッチ動作
図24は本実施例において、制御ユニット出力信号PDよりクロック信号PCに同期して点灯制御シフトレジスタに制御ユニットの出力信号PDより、連続的にシフトインされる点灯制御データの構成を表す。同図に示されるように、点灯制御データ全体は16個の時分割グループに対応して16分割されており、分割されたそれぞれのデータは各点灯制御スロットに対応し、さらに255個に分割されている。そして、各点灯制御スロットに対応したそれらのデータは対応する時分割グループの16個のLEDランプ(各1ビットが対応)に対応した16ビットのデータから構成されている。また、図のbi、j、k は時分割グループiのj番目に位置するLEDランプに対するk番目の点灯制御スロットに対する1ビットの点灯制御データを表す。すなわち、時分割スロットi、点灯制御スロットjに対応する点灯制御データは、時分割スロットiに対応する時分割グループiに属する16個のLEDランプに対する16ビットの点灯制御データ、bi、0、j 、bi、1、j 、bi、2、j ・・・・・ bi、15、j より構成されている。また、時分割グループiの16個の点灯制御レジスタPi、0,Pi、1,Pi、3・・・Pi、15に対応する最初の点灯制御データbi、0、0,bi、1、0 、bi、2、0・・・bi、15,0 がセットされるのは、点灯制御データの先頭から上記データまでの長さ16x255・i+16と時分割グループ0から時分割グループiに至る点灯制御シフトレジスタの段数(ビット数)による遅れ、16・iの和(16+255x16)・i+16PCクロックとなり、先に示した時分割スロットiの開始タイミングと一致する。また、時分割スロットiの点灯制御スロットjの先頭では、時分割グループiの点灯制御レジスタPi、0,Pi、1,Pi、3・・・Pi、15にはそれぞれ点灯制御データbi、0、j,bi、1、j 、bi、2、j・・・bi、15,jのがシフトインされており、一方QCも各点灯制御スロットの先頭でオンにセットされる。即ち、選択されている時分割グループに関して16PCクロック毎に点灯制御データの点灯制御データ保持レジスタへのラッチ動作が点灯制御スロットの数(255個)だけ繰り返され、結果としてLEDランプLi、k、jは時分割スロットi内の点灯制御スロットjでは、点灯制御データbi、k、jにより点灯、非点灯が制御されることになる。
【0047】
以上の▲1▼、▲2▼の2つのプロセスにより、各時分割スロットでは、対応する時分割グループが、該グループに属する全て(16個)のランプユニットの選択レジスタがオンにセットされ、その他の時分割グループの選択レジスタは全てオフに設定されることにより、回路的に選択され、かつ、上記時分割スロット内において選択された上記時分割グループの各点灯制御保持レジスタが点灯制御スロット毎に所定の点灯制御データにより更新されるという実施例3の基本動作を実現している。
【0048】
「実施例4」
実施例1,2,3に示されたごとく、本発明によるLEDモジュールでは、連珠状に連ねられるランプユニットの回路構成は全て同じであり、例えば制御ユニットからの距離に応じてアドレス等を設定する必要がない。また、ランプユニット間を結ぶ信号線の数も少ないので、柔軟性のあるものとすることができ、ランプユニットとの接続部(コネクタ)も簡単な構造とすることができる。「実施例4」は本発明のこうした利点を利用した表示システム例であり、表示部は連珠状に連ねられたLEDランプユニット(以下表示セグメントと呼ぶ)を用いて構成される。これらの表示セグメントは、長さ、ピクセル間隔、形状、柔軟度の異なる各種のタイプが汎用表示部品として用意されている。
【0049】
図25はこれら長さの異なる表示セグメントを用いて構成される”のれん”状の表示システムである。長さの異なる表示セグメントが一定間隔で釣り下げられ、各表示セグメント間は一筆書き状となるよう信号線で相互に接続され、一端には制御ユニットが接続されている。
従来システムでは最終の表示面形状を想定しLEDモジュールを制作する必要があった。これに対して、本実施例が示しているように、本発明は基本的には線状の表示部をもつLEDモジュールであるが、ランプユニットは相互に互換性があるため、予め汎用部品として用意された各種の表示セグメントを信号線で接続するだけで、いろいろな形の面、立体構造に簡単に仕立て上げることができる。また、図26は例えば表示部全体を樹枝状に仕立て上げるため、上記の表示セグメントを分岐接続した例である。図26の26aは分岐セグメントのランプユニット個数分の点灯制御シフトレジスタ、及び、選択制御シフトレジスタのクロック遅延ユニットである。即ち、本発明では、ランプユニット位置としては点灯制御レジスタ、選択制御シフトレジスタのシフト&ラッチ動作に関連する制御ユニットからの”遠さ”(シフトレジスタの深さ)のみしか認識されないため、両シフトレジスタのクロックを分岐セグメント26b相当分遅延することで、主幹セグメント26cは分岐セグメント26bの先に接続されているのと同等に動作させることができる。上記遅延ユニットは、遅延クロック数をダイアルで設定することができ、長さの異なる表示セグメントでも簡単に分岐接続することができる汎用部品として製作される。
【0050】
「実施例5」
以下に述べる「実施例5」は、本発明によるLEDモジュールの実装方法に関するものである。図27に示されるように本発明によるLEDモジュールにおいては、通常、各3原色に対応する3個のLEDランプと前述のランプユニット回路を小プリント基板上に一体的に組み立て、それら小プリント基板を相互にフレキシブルな信号線で結び、透明管の中に収納される。 前記透明管の材料として、透明塩化ビニールチューブ等柔軟性を備えた材料を採用することにより、いわゆるルミチューブ同様、設置、形状に関して非常に柔軟性のある連珠状のフルカラーLED表示器が実現できる。また、ビル壁面等での大形TV表示器においては、従来のマトリックス型のLEDモジュールに替わり、図28に示されるように上記収納管を一定間隔で並べることにより実現される。この場合、収納管だけを予め壁面等に設置し、LEDモジュール本体は、設置されている前記収納管の一端から挿入、あるいは抜き取ることができる構造とされる。図29に示される収納管断面は、そのための断面構造である。ガラスあるいはプラスチックで作られ、固定金具を兼ねたアルミベースで補強された収納管の内側には、上記信号線で連ねられた小プリント基板を円滑に引き込み、あるいは引き出すため、上下に2つの溝が設けられ、LEDモジュール本体は、この溝に沿って滑り、全LEDランプが正しく正面を向いて収納されるよう工夫されている。また、同図に示されるように、LEDランプ上方には、太陽光線を遮るための遮光部とLEDランプの上方への光線を反射させるための鏡面加工部がアルミベースを利用して設けられている。さらに収納管の一端には換気煽が設置され、収納管内部の熱放出の効率化が計られている。
【0051】
以上述べた構造により;
▲1▼大形保護ガラス設置の必要性がなくなる。
▲2▼メンテナンスは画面側方だけから行えるため、画面前面、後面からのアクセス機構を省くことができる。
▲3▼設置に際しては、配線を考慮することなく壁面に単純に収納管を並べればよいため、従来システムでは不可欠であった、画面、壁面間での配線作業スペース、モジュール固定のためのフレーム構造が不要である。
なお、収納管にLEDモジュール本体(収納部)を引き込み収納する際のねじれを防ぐ方法としては、上記の収納管内側に溝を設置する方法以外に、収納管の断面形状を真円以外とし、LEDモジュール本体断面を前記収納部断面とかみ合うように設定する、あるいは、LEDモジュール本体を回転方向に(収納部長手回転軸方向)に剛とし、収納管の一端から、収納時のねじれを修正することができる構造とすることも有効な手法となる。なお、前記剛性のある収納部を一定の長さでモジュール化し、複数モジュールを一本の棒状に接続継ぎ足しながら順次挿入する、あるいは引き出しながら順次分解することもシステムの搬入、組み立て、修理を簡便にする上で有効な手段となる。
【0052】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるLEDモジュールでは、表示部回路、配線、制御装置が大幅に単純化でき、LED表示システムの大型化、形状の多様化への対応、及び、設置、メンテナンスコストの低減に効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のLED表示システムの構成を図示したものである。
【図2】従来のLEDモジュール回路のブロックダイヤグラムを図示したものである。
【図3】 従来のLEDモジュールの回路を用いて連珠状表示部をもつLEDモジュールを実現した場合のブロックダイヤグラムを図示したものである。
【図4】本発明によるLEDモジュールの基本構成を図示したものである。
【図5】本発明によるランプユニットの基本回路を図示したものである。
【図6】ランプユニットの入出力線相互間の結線を図示したものである。
【図7】点灯制御シフトレジスタ及び選択制御シフトレジスタを図示したものである。
【図8】 説明用LEDモジュールのシステム構成図である。
【図9】「課題解決手段1」により構成されたLEDモジュールの点灯制御データシフト&ラッチ動作を示すタイムチャートである。
【図10】「課題解決手段1」により構成されたLEDモジュールの時分割駆動動作を示すタイムチャートである。
【図11】「課題解決手段2」により構成されたLEDモジュールの1フレーム周期分のタイムチャートである。
【図12】「実施例1」のシステム構成図である。
【図13】 「実施例1」の点灯制御データの構成図である。
【図14】「実施例1」の点灯制御データシフト&ラッチ動作を示すタイムチャートである。
【図15】「実施例1」の時分割駆動動作を示すタイムチャートである。
【図16】「実施例1」の1点灯制御スロット分のタイムチャートである。
【図17】「実施例2」の1フレーム周期分のタイムチャートである。
【図18】 「実施例2」の点灯制御データの構成図である。
【図19】「実施例2」の点灯制御データシフト&ラッチ動作を示すタイムチャートである。
【図20】「実施例2」の時分割駆動動作を示すタイムチャートである。
【図21】「実施例3」のランプユニット回路を図示したものである。
【図22】 「実施例3」の1時分割スロット分のタイムチャートである。
【図23】「実施例3」での選択レジスタの動作を図示したものである。
【図24】 「実施例3」の点灯制御データの構成図である。
【図25】「実施例4」に示される”のれん”状LED表示システムを図示したものである。
【図26】「実施例4」に示される表示セグメント分岐方法を図示したものである。
【図27】透明収納管に収納された本発明によるLEDモジュールを図示したものである。
【図28】ビル壁面等に設置された収納管を図示したものである。
【図29】収納管の断面図である。
【符号の説明】
1a LED表示パネル
1b LEDモジュール
1c ピクセル
2a 行バッファメモリ
2b ランプユニット
2c 行バッファメモリ入力端
2d 行バッファメモリ出力端
2e 点灯時間制御ユニット
2f 時間幅番号発生回路
3a 行バッファメモリ、点灯時間制御ユニット
3b 行選択回路
13a 点灯制御データ
13b 点灯制御データの構成
13c 点灯制御スロットi点灯制御データ構成
13d 点灯制御スロットi、グループj点灯制御データ構成
26a 遅延ユニット
26b 分岐セグメント
26c 主幹セグメント
【表1】
Claims (1)
- 複数個のLEDランプにより構成され、フレーム周期内にはそれらのLEDランプそれぞれに対応し、時間幅が均等ではない複数個の点灯制御スロットが設けられ、フレーム周期内で、各LEDランプは対応する上記点灯制御スロットそれぞれの時間帯において点灯、非点灯されることにより輝度制御され、かつ、それらのLEDランプにより構成される画素が連珠状に連ねられ一本の紐状に成形された表示部と、その表示部の一端が接続されている制御ユニットとにより構成され、
かつ、下記の用件(1)〜(9)を備えていることを特徴とするLED表示システム。
(1)前記表示部は可塑性を備えた信号線により構成され、その形状を変化させることができる。
(2)前記制御ユニットは前記各LEDランプに対して当該LEDランプに割り当てられた前記各点灯制御スロットに対応する点灯制御データを生成する。
(3)前記制御ユニットには点灯制御データ出力端子と共通クロック出力端子が備えられている。
(4)前記制御ユニットは前記点灯制御データ出力端子から前記点灯制御データを前記共通クロック出力端子から出力される共通クロック信号に同期して出力する。
(5)前記制御ユニットは前記点灯制御スロットの開始と終了に同期するタイミング信号を出力する。
(6)前記各LEDランプに対応し、ランプユニットが設けられ、それら各ランプユニットには点灯制御レジスタ、入力データ信号線、出力データ信号線、及び共通クロック信号線が設けられている。
(7)前記各ランプユニットの入力データ信号線は当該ランプユニットと相互に異なる前記ランプユニットの出力データ信号線か、又は前記制御ユニットの点灯制御データ出力端子に接続され、かつ、前記各ランプユニットの共通クロック信号線は前記制御ユニットの共通クロック出力端子に接続されることにより、前記各ランプユニットに設けられている点灯制御レジスタは相互に接続され、前記制御ユニットの点灯制御データ出力端子を入力端子とし、前記制御ユニットの共通クロック信号出力端子から出力される共通クロック信号をシフトクロックとするシフトレジスタを構成している。
(8)前記制御ユニットの点灯制御データ出力端子から前記シフトレジスタへ前記点灯制御データが出力され、前記制御ユニットの共通クロック出力端子から出力される共通クロック信号によりシフトされることにより、前記各ランプユニットに設けられている点灯制御レジスタの内部状態は、前記各点灯制御スロット毎に、当該点灯制御スロット、および当該ランプユニットに対応するLEDランプとに対応する前記点灯制御データにより当該点灯制御スロットの開始時点までに更新される。
(9)前記各ランプユニットは、当該ランプユニットの点灯制御レジスタの内部状態と、前記制御ユニットより出力されるタイミング信号に基づき、当該ランプユニットに対応するLEDランプを、当該LEDランプに対応する前記各点灯制御スロットにおいて、当該LEDランプに供給される前記点灯制御データの当該点灯制御スロットに対応する点灯制御データに従って、点灯、非点灯になるよう制御する。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002232188A JP4755799B2 (ja) | 2002-08-08 | 2002-08-08 | 連珠状led表示システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002232188A JP4755799B2 (ja) | 2002-08-08 | 2002-08-08 | 連珠状led表示システム |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004070179A JP2004070179A (ja) | 2004-03-04 |
JP2004070179A5 JP2004070179A5 (ja) | 2007-06-28 |
JP4755799B2 true JP4755799B2 (ja) | 2011-08-24 |
Family
ID=32017678
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002232188A Expired - Fee Related JP4755799B2 (ja) | 2002-08-08 | 2002-08-08 | 連珠状led表示システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4755799B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006098674A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Toyoda Gosei Co Ltd | 制御データ生成装置 |
JP4837923B2 (ja) * | 2005-01-28 | 2011-12-14 | 真也 石田 | Led表示システム |
US7957780B2 (en) | 2005-03-01 | 2011-06-07 | Masimo Laboratories, Inc. | Physiological parameter confidence measure |
US8265723B1 (en) | 2006-10-12 | 2012-09-11 | Cercacor Laboratories, Inc. | Oximeter probe off indicator defining probe off space |
JP5299730B2 (ja) * | 2006-10-13 | 2013-09-25 | Nltテクノロジー株式会社 | 表示装置 |
JP5107571B2 (ja) * | 2006-12-28 | 2012-12-26 | 地方独立行政法人 東京都立産業技術研究センター | Led制御方法 |
US8374665B2 (en) | 2007-04-21 | 2013-02-12 | Cercacor Laboratories, Inc. | Tissue profile wellness monitor |
WO2011039844A1 (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-07 | 株式会社 東芝 | 表示装置 |
US9839381B1 (en) | 2009-11-24 | 2017-12-12 | Cercacor Laboratories, Inc. | Physiological measurement system with automatic wavelength adjustment |
US8801613B2 (en) | 2009-12-04 | 2014-08-12 | Masimo Corporation | Calibration for multi-stage physiological monitors |
JP5610407B2 (ja) * | 2012-12-25 | 2014-10-22 | Nltテクノロジー株式会社 | 表示装置 |
JP5870412B2 (ja) * | 2014-07-14 | 2016-03-01 | Nltテクノロジー株式会社 | 表示装置 |
JP6260973B2 (ja) * | 2015-08-03 | 2018-01-17 | Tianma Japan株式会社 | 表示装置 |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63116300A (ja) * | 1986-11-04 | 1988-05-20 | アイ・シ−電子工業株式会社 | 標識表示装置 |
JPH064381Y2 (ja) * | 1988-06-24 | 1994-02-02 | 富士電機株式会社 | 表示灯の発光ダイオードユニット |
JPH0336589A (ja) * | 1989-07-03 | 1991-02-18 | F B Syst:Kk | 残像メッセージ表示装置 |
JP2788401B2 (ja) * | 1993-11-09 | 1998-08-20 | 小糸工業株式会社 | 表示装置 |
JPH0854834A (ja) * | 1994-08-10 | 1996-02-27 | Toshiba Transport Eng Kk | Led表示装置 |
JP3243128B2 (ja) * | 1994-09-07 | 2002-01-07 | 株式会社東芝 | 大型表示装置 |
AU688038B2 (en) * | 1994-09-27 | 1998-03-05 | Shinsuke Nishida | Display |
WO1997025705A1 (fr) * | 1996-01-11 | 1997-07-17 | Fourie, Inc. | Dispositif d'affichage |
JP3560727B2 (ja) * | 1996-04-03 | 2004-09-02 | 星和電機株式会社 | ディスプレイ装置の階調表示方法及びディスプレイ装置 |
JPH10149128A (ja) * | 1996-11-18 | 1998-06-02 | Mk Seiko Co Ltd | 表示装置 |
JP4014715B2 (ja) * | 1997-12-26 | 2007-11-28 | アビックス株式会社 | Ledイルミネーションユニットおよびledイルミネーションシステム |
JP4906017B2 (ja) * | 1999-09-24 | 2012-03-28 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 表示装置 |
JP4491872B2 (ja) * | 1999-11-30 | 2010-06-30 | 日亜化学工業株式会社 | Led表示装置 |
JP4276758B2 (ja) * | 1999-12-09 | 2009-06-10 | 仗祐 中田 | 球状半導体素子を用いた発電装置および球状半導体素子を用いた発光装置 |
JP2001306013A (ja) * | 2000-04-24 | 2001-11-02 | Moriwakitto Japan:Kk | イルミネーション装置 |
JP2001312246A (ja) * | 2000-05-01 | 2001-11-09 | Sony Corp | 変調回路およびこれを用いた画像表示装置 |
JP2001350439A (ja) * | 2000-06-06 | 2001-12-21 | Sony Corp | 変調回路およびこれを用いた画像表示装置 |
JP3527178B2 (ja) * | 2000-07-06 | 2004-05-17 | 星和電機株式会社 | 信号灯器用ledユニット |
TW546603B (en) * | 2000-07-28 | 2003-08-11 | Nichia Corp | Display, display drive circuit and display drive method |
JP2002149119A (ja) * | 2000-11-08 | 2002-05-24 | Citizen Watch Co Ltd | 液晶表示装置の駆動方法および駆動回路 |
-
2002
- 2002-08-08 JP JP2002232188A patent/JP4755799B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004070179A (ja) | 2004-03-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6362801B1 (en) | Display apparatus | |
US8552929B2 (en) | Flexible pixel hardware and method | |
JP4755799B2 (ja) | 連珠状led表示システム | |
CA2651893A1 (en) | Large scale flexible led video display and control system therefor | |
EP1293955B9 (en) | Display apparatus | |
US20050052375A1 (en) | Configurable large-area display system and control unit used therein, and method of operating the display | |
US20070176854A1 (en) | Irregular screen format for led and oled systems | |
KR20050025566A (ko) | 대형 디스플레이에 사용하는 픽셀 모듈 | |
JP2011249795A (ja) | Led駆動装置及びその駆動システム | |
US20030222893A1 (en) | Light emitting diode display and method for the illumination thereof | |
CA2226479C (en) | Scrolling display method and apparatus | |
JP5791392B2 (ja) | 電飾装置及び電飾方法 | |
US20080238950A1 (en) | Illuminating display and weighted-bit driving methods for use with the same | |
JP2003195829A (ja) | 液晶表示装置 | |
JP2004070179A5 (ja) | ||
US9818337B2 (en) | LED display control circuit with PWM circuit for driving a plurality of LED channels | |
JP4961637B2 (ja) | 画像表示ユニットおよび画像表示装置 | |
JP2010243990A (ja) | 小型マトリクス発光パネルブロックの駆動方法及び装置 | |
KR101067524B1 (ko) | 발광다이오드 전광판용 도트 매트릭스 모듈의 분산 스캔형 다이내믹 구동방법 | |
JP2010032933A (ja) | 表示警告灯 | |
JP4025549B2 (ja) | 電飾映像作成表示システム | |
JP4837923B2 (ja) | Led表示システム | |
JPH01123291A (ja) | 表示装置 | |
KR100318277B1 (ko) | 도트매트릭스형 영상표시시스템의 컬러 조정장치와 그 방법 | |
JP2005070081A (ja) | 逓倍スロット方式によるledモジュール |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050714 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050722 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070122 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070323 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080401 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080729 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080911 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090324 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090518 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100601 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100720 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100831 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101125 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20101203 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110510 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110530 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140603 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |