JP2007193016A - 表示ユニット、情報表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御部の負担を軽減することができる表示ユニットを提供する。
【解決手段】本発明の表示ユニットは、複数の表示素子からなる表示素子アレイと、表示素子アレイの各表示素子を点灯制御する表示データを通過させる第１シフトレジスタと、第１シフトレジスタの故障診断を行う故障診断回路と、第１シフトレジスタとビット数が等しい第２シフトレジスタと、故障診断回路が第１シフトレジスタの故障を検出したとき、前記表示データに第２シフトレジスタを通過させるように構成されたスイッチ回路とを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の表示素子（発光ダイオードなど）からなる表示素子アレイを備えた表示ユニットと、この表示ユニットを用いた情報表示装置に関する。

まず、従来の情報表示装置を図７を用いて説明する（例えば、特許文献１を参照）。図７に示すように、情報表示装置５１は、互いにシリアル接続された複数の表示ユニット５３と、表示ユニット５３の前段に設けられ、各表示ユニット５３を制御する制御部５５とを備える。各表示ユニット５３は、一般に、複数の表示素子からなる表示素子アレイと、制御部５５からの表示データＤＴに基づいて表示素子アレイの各表示素子を制御するシフトレジスタとを備えている。

図７に示すように、複数の表示ユニット５３は、シリアルに接続されているため、そのうちの１つが故障すると、その後に続く全ての表示ユニット５３が機能しなくなる。そこで、制御部５５は、表示ユニット５３の故障を検出すると、その故障した表示ユニット５３を切り離して、その前後の表示ユニット５３を接続するバイパス線を設け、故障したユニットに表示すべきデータを圧縮（省略）した表示データＤＴを送出することによって、表示ユニット５３の故障の影響を最小限に抑えている。
特許第２７４２７６０号公報

しかし、上記方法により故障した表示ユニット５３の切り離しを行う場合、制御部５５は、故障した表示ユニット５３の割り出しと、表示データＤＴの圧縮を行わなければならず、制御部５５の負担が大きかった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、制御部の負担を軽減することができる表示ユニットを提供するものである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の表示ユニットは、複数の表示素子からなる表示素子アレイと、表示素子アレイの各表示素子を点灯制御する表示データを通過させる第１シフトレジスタと、第１シフトレジスタの故障診断を行う故障診断回路と、第１シフトレジスタとビット数が等しい第２シフトレジスタと、故障診断回路が第１シフトレジスタの故障を検出したとき、前記表示データに第２シフトレジスタを通過させるように構成されたスイッチ回路とを備えることを特徴とする。

この表示ユニットは、第１シフトレジスタが故障したときの予備として、第２シフトレジスタを備えており、故障診断回路が第１シフトレジスタの故障を検出すると、第２シフトレジスタが第１シフトレジスタの代わりに用いられる。そのため、表示データを出力する制御部は、故障した表示ユニットに表示すべきデータを省略した表示データを出力する必要がなく、その負担が軽減される。

上記表示ユニットは、以下の構成を備えてもよい。
好ましくは、故障診断回路は、故障診断用の表示データが入力されたときに第１シフトレジスタの故障診断を行い、故障診断回路からの出力を外部に出力する回路をさらに備える。
好ましくは、故障診断回路は、外部からの信号が入力されたとき、第１シフトレジスタの故障を示す信号を出力する。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図面は、説明の便宜のために用いられるものであり、本発明の範囲は、図面に示す実施形態に限定されない。説明を簡単にするため、最初に、１色表示の情報表示装置について説明する。

本発明の一実施形態の情報表示装置１は、図１のブロック図に示すように、表示ユニット３を複数個備え、表示ユニット３は、互いにシリアル接続されている。表示ユニット３の前段には、各表示ユニット３に表示データＤＴをシリアルに出力する制御部５が設けられている。制御部５は、各表示ユニット３に対してパラレルにクロック信号ＣＬＫ及びラッチ信号ＬＡＴを出力する。制御部５は、最終段の表示ユニット３からのエラー信号ＥＲＲを受け付ける。表示ユニット３は、好ましくは、マトリックス状に配置される。

次に、表示ユニット３の詳細を図２のブロック図を用いて説明する。表示ユニット３は、図２に示すように、複数の表示素子７ａからなる表示素子アレイ７と、表示素子アレイ７の表示素子７ａを点灯制御する表示データＤＴの取り込みを行う第１シフトレジスタ９と、第１シフトレジスタ９の故障診断を行う故障診断回路１３と、第１シフトレジスタとビット数が等しい第２シフトレジスタ１１と、故障診断回路１３が第１シフトレジスタ９の故障を検出したとき、表示データＤＴに第２シフトレジスタ１１を通過させるように構成されたスイッチ回路１５とを備える。
第１及び第２シフトレジスタ９，１１は、表示データＤＴを取り込み、取り込んだ表示データＤＴをパラレル及びシリアルに出力する。第１シフトレジスタ９のパラレル出力は、ラッチ・ドライブ回路１０に接続される。各表示素子７ａは、ラッチ・ドライブ回路１０を介して制御される。表示素子７ａは、好ましくは、発光ダイオードからなり、好ましくは、マトリックス状に配置される。

故障診断回路１３からの出力Ｃは、ＯＲ回路１７に入力される。ＯＲ回路１７は、前段の表示ユニット３からのエラー信号ＥＲＲとのＯＲ出力を、エラー信号ＥＲＲとして外部に（例えば、次段の表示ユニット３に）出力する。図示していないが、各回路は、制御部５からのクロック信号ＣＬＫに従って動作する。

次に、故障診断回路１３の詳細を図３のブロック図を用いて説明する。故障診断回路１３は、第１シフトレジスタ９に入力される表示データと、第１シフトレジスタ９から出力される表示データ（それぞれ、データＡ、データＢと呼ぶ）と、制御部５からのラッチ信号ＬＡＴが入力される。データＡ及びデータＢは、それぞれ、第１及び第２の２ビットシフトレジスタ１９，２１に入力される。シフトレジスタ１９，２１からのパラレル出力は、それぞれ、第１及び第２比較回路２３，２５によって、設定値回路２７によって設定された所定の設定値と比較される。前記設定値は、例えば、「０１」とする。２つのビットの値が異なっていればよく、前記設定値は、「１０」としてもよい。第１比較回路２３からの一致（＝）出力Ｃ１と、第２比較回路２５からの不一致（＜＞）出力Ｃ２は、ＡＮＤ回路２９に入力される。ＡＮＤ回路２９からの出力Ｄが、ＪＫフリップフロップ３１のＪ端子に入力される。制御部５からのラッチ信号ＬＡＴは、クロック端子ＣＫに入力される。このとき、ＡＮＤ回路２９からの出力Ｄが、ＪＫフリップフロップ３１に取り込まれ、そのＱ端子から出力される。Ｑ端子からの出力が、信号Ｃとなり、スイッチ回路１５とＯＲ回路１７に入力される。

ここで、故障診断回路１３の動作について説明する。第１シフトレジスタ９の故障診断用の表示データＤＴの一例として、「０１０１０１０１０１・・・」のように、０と１が交互に並ぶデータを用いる。第１シフトレジスタ９には、偶数ビット（例えば、２５６ビット）のシフトレジスタを用いる。

まず、第１シフトレジスタ９が正常動作しているときの故障診断回路１３の動作を、図４（ａ）のタイムチャートを用いて説明する。データＡは、前段までの表示ユニット３が正常動作している場合、０と１が交互に並ぶデータである。データＢは、データＡよりも第１シフトレジスタ９のビット数分だけ進んだデータであるが、第１シフトレジスタ９が偶数ビットのシフトレジスタなので、データＢは、データＡと同一になる。従って、シフトレジスタ１９，２１のパラレル出力も同一になる。前記パラレル出力は、「０１」と「１０」とが、クロック信号ＣＬＫが入力される度に入れ替わる。前記パラレル出力が「０１」のとき、第１比較回路２３からの一致出力Ｃ１の論理値は真となり、第２比較回路２５からの不一致出力Ｃ２の論理値は偽となる。一方、前記パラレル出力が「１０」のとき、第１比較回路２３からの一致出力Ｃ１の論理値は偽となり、第２比較回路２５からの不一致出力Ｃ２の論理値は真となる。従って、ＡＮＤ回路２９の出力Ｄの論理値は、常に、偽となり、ラッチ信号ＬＡＴがＪＫフリップフロップ３１のクロック端子ＣＫに入力されても、そのＱ端子からの出力Ｃの論理値は、偽のままとなり、第１シフトレジスタ９の故障は検出されない。

次に、第１シフトレジスタ９が故障したときの故障診断回路１３の動作を、図４（ｂ）のタイムチャートを用いて説明する。第１シフトレジスタ９が故障すると、データＢが、「１１１１・・・」又は「００００・・・」のように、１又は０が連続するデータとなる。ここでは、１が連続する場合を例にとって説明するが、０が連続する場合でも故障診断回路１３の動作は同じである。シフトレジスタ２１のパラレル出力は、常に「１１」になり、第２比較回路２５からの不一致出力Ｃ２の論理値は常に真となる。第１比較回路２３からの一致出力Ｃ１の論理値は、正常動作時と同様に、真と偽が交互に入れ替わる。ＡＮＤ回路２９の出力Ｄの論理値は、一致出力Ｃ１の論理値と同じになる。ＡＮＤ回路２９の出力Ｄの論理値が真となるタイミングで、ラッチ信号ＬＡＴがＪＫフリップフロップ３１のクロック端子ＣＫに入力されると、そのＱ端子からの出力Ｃの論理値が真となり、第１シフトレジスタ９の故障が検出される。

なお、故障診断回路１３は、図２以外の構成であってもよい。例えば、前段までの表示ユニット３が正常であることが保証されている場合は、データＢのみを用いて故障診断を行ってもよい。この場合、シフトレジスタ１９、第１比較回路２３及びＡＮＤ回路２９を省略することができる。

次に、図２のスイッチ回路１５について詳細に説明する。スイッチ回路１５は、Ａ，Ｂ，Ｓ及びＹ端子を有している。Ａ，Ｂ端子には、それぞれ、第１及び第２シフトレジスタ９、１１からのシリアル出力が入力される。Ｓ端子には、故障診断回路１３からの出力が入力される。第１シフトレジスタ９が正常である場合、Ｓ端子への入力の論理値が偽となり、ＡとＹが結線されて、第１シフトレジスタ９からの表示データＤＴがＹ端子から出力される。故障診断回路１３が第１シフトレジスタ９の故障を検出すると、Ｓ端子への入力の論理値が真となり、ＡとＹが断線されると共にＢとＹが結線されて、第２シフトレジスタ１１からの表示データＤＴがＹ端子から出力される。これによって、表示データＤＴは、第１シフトレジスタ９の代わりに、第２シフトレジスタ１１を通過するようになる。

従来の情報表示装置では、ある表示ユニットのシフトレジスタが故障したときは、その表示ユニットをまるごと切り離していたので、その表示ユニットに表示すべきでデータを圧縮したデータを制御部が生成する必要があったが、本発明の情報表示装置では、制御部は、圧縮したデータを生成する必要がなく、制御部の負担を軽減することができる。

スイッチ回路１５は、集積回路で構成してもよく、図５に示すように、ＡＮＤ，ＯＲ，ＮＯＴ回路を組み合わせて構成してもよい。なお、図６において、Ａ，Ｂ，Ｓ及びＹ端子は、それぞれ、図２のスイッチ回路のＡ，Ｂ，Ｓ及びＹ端子と同様に機能する。第２シフトレジスタ１１は、本実施形態では、表示素子アレイ７の制御には使用されず、第１シフトレジスタ９が故障した表示ユニット３では表示素子７ａは点灯しない。別の実施形態では、第２シフトレジスタ１１は、表示素子アレイ７の制御には使用される。これは、第１シフトレジスタ９とラッチ・ドライブ回路１０との接続を、第２シフトレジスタ１１とラッチ・ドライブ回路１０との接続に切り替えるようなスイッチ回路を別途設けることによって実現可能である。

スイッチ回路１５は、第１及び第２シフトレジスタ９，１１自体の機能を利用して構成することも可能である。例えば、以下のように構成できる。第１及び第２シフトレジスタ９、１１のシリアル出力を短絡し、正常動作時には、第２シフトレジスタ１１のシリアル出力端子をハイインピーダンスの状態にしておく。第１シフトレジスタ９は、故障時にシリアル出力端子がハイインピーダンスの状態になるものを使用する。故障診断回路１３が故障を検出したときには、第２シフトレジスタ１１のシリアル出力端子のハイインピーダンス状態を解除し、その出力を次段の表示ユニット３に送る。このような構成によっても、第１シフトレジスタ９の故障が検出されたときに、第２シフトレジスタ１１が予備のシフトレジスタとして機能する。

次に、図１の制御部５の動作について説明する。故障診断回路１３が第１シフトレジスタ９の故障を検出すると、ＯＲ回路１７から出力されるエラー信号ＥＲＲの論理値が真となり、このエラー信号は、後段の表示ユニット３に引き継がれ、最終的には、最終段の表示ユニット３から制御部５に戻される。従って、何れかの表示ユニット３において、第１シフトレジスタ９の故障が検出されれば、制御部５に戻されるエラー信号ＥＲＲの論理値が真となる。

ここで、２つの表示ユニット３が故障した場合を例にとって説明を進める。故障した表示ユニット３を「故障ユニット」と呼ぶ。２つの故障ユニットを便宜上、前段側から順に、第１故障ユニット、第２故障ユニットと呼ぶ。

１回目の故障診断で、制御部５が、故障診断用の表示データＤＴを出力すると、第１故障ユニットが発見され、第１故障ユニットにおいて、エラー信号ＥＲＲの論理値が真となり、この信号が制御部５に戻される。第１故障ユニットよりも後段の表示ユニット３では、表示データＤＴは、０又は１が連続しているので、故障診断を行うことができない。１回の故障診断で発見できる故障ユニットの数は、１つのみである。

制御部５は、論理値が真のエラー信号を受け付けると、他に故障ユニットがないかどうかを確認するために、故障診断用の表示データＤＴを再出力する（２回目の故障診断）。すなわち、制御部５は、何れかの表示ユニット３において故障が検出されたときに、故障診断用の表示データＤＴを再出力する。再出力の前に、第１故障ユニットでは、第２シフトレジスタが第１シフトレジスタと入れ替わり、第１故障ユニットは、既に修復されている。従って、再出力時では、第１故障ユニットの後段でも表示データＤＴは、０と１が交互に並んだデータである。２回目の故障診断では、第２故障ユニットが発見され、修復される。

制御部５は、他に故障ユニットがないかどうかを確認するために、故障診断用の表示データＤＴを再出力する（３回目の故障診断）。２回目の故障診断で第２故障ユニットが修復されているので、もはや故障ユニットは存在しておらず、表示データＤＴは、そのまま最終段の表示ユニット３から制御部５に返される。制御部５は、１ユニット分の表示データＤＴが返され、それが、０又は１が連続したデータでなければ、故障ユニットが存在していないと判断し、故障診断を終了する。別の実施形態では、制御部５は、２ビットの表示データが返され、それが「０１」又は「１０」であれば、故障ユニットが存在していないと判断してもよい。さらに別の実施形態では、制御部５は、全表示ユニット分の表示データＤＴを出力した時点で、論理値が真のエラー信号を受け付けなければ、故障ユニットが存在していないと判断してもよい。

このように、本発明によれば、１回の故障診断で１つの故障ユニットを発見することができる。従って、Ｎ個の表示ユニットからなる情報表示装置では、最大Ｎ回の故障診断を行うことによって、確実に全ての表示ユニットの故障診断を行うことができる。

次に、図７を用いて、２色表示可能な情報表示装置の表示ユニット３について説明する。この表示ユニット３は、表示素子アレイ７と、ラッチ・ドライブ回路１０と、第１シフトレジスタ９と、故障診断回路１３と、スイッチ回路１５とを、それぞれ、一対備えている。すなわち、表示ユニット３は、一対のサブユニットを備えている。

一例として、一対のサブユニットの一方を赤色サブユニット３ａ、他方を緑色サブユニット３ｂとする。赤色サブユニット３ａ及び緑色サブユニット３ｂの表示素子アレイ７は、それぞれ、赤色及び緑色表示に用いられる。赤色サブユニット３ａ及び緑色サブユニット３ｂの第１シフトレジスタ９には、それぞれ、赤色表示データＲＤＴと、緑色表示データＧＤＴが入力される。赤色サブユニット３ａ及び緑色サブユニット３ｂの故障診断回路１３からの出力ＲＣ，ＧＣは、何れも、ＯＲ回路１７に入力される。第２シフトレジスタ１１は、赤色サブユニット３ａと緑色サブユニット３ｂで共用される。従って、何れのサブユニットの第１シフトレジスタ９が故障したときにも、第２シフトレジスタ１１が予備のシフトレジスタとして機能する。第２シフトレジスタ１１を共用するために、スイッチ回路３３と選択回路３５が設けられている。スイッチ回路３３のＡ端子及びＢ端子に、表示データＲＤＴ及びＧＤＴがそれぞれ入力され、Ｓ端子への入力信号に基づいて、Ａ端子とＢ端子の何れかがＹ端子と結線される。Ｓ端子には、選択回路３５の出力端子が接続されている。選択回路３５の２つの入力端子には、故障診断回路１３からの出力ＲＣ，ＧＣがそれぞれ入力される。例えば、出力ＲＣの論理値が真になると、選択回路３５は、ＡとＹを結線させる信号をスイッチ回路３３のＳ端子に入力する。逆に、出力ＧＣの論理値が真になると、選択回路３５は、ＢとＹを結線させる信号をスイッチ回路３３のＳ端子に入力する。これによって、どちらのサブユニットの第１シフトレジスタ９が故障した場合でも、第２シフトレジスタ１１が予備のシフトレジスタとして機能する。

なお、第２シフトレジスタ１１は、それぞれのサブユニットに１つずつ設けてもよい。赤色サブユニット３ａ及び緑色サブユニット３ｂは、それぞれ、別の色（任意の第１色、第２色）を表示するサブユニットであってもよい。１色表示の情報表示装置での説明は、基本的に、２色表示可能な情報表示装置についても当てはまる。

以上の実施形態で示した種々の特徴は、互いに組み合わせることができる。１つの実施形態中に複数の特徴が含まれている場合、そのうちの１又は複数個の特徴を適宜抜き出して、単独で又は組み合わせて、本発明に採用することができる。

本発明の一実施形態の情報表示装置の構成を示すブロック図である。 図１の情報表示装置の表示ユニットの構成を示すブロック図である。 図２の表示ユニットの故障診断回路の構成を示すブロック図である。 （ａ）、（ｂ）は、図３の故障診断回路の動作を説明するためのタイムチャートであり、それぞれ、第１シフトレジスタ正常時、故障時の状態を示す。 図２の表示ユニットのスイッチ回路の論理回路での構成例を示す。 本発明の別の実施形態の情報表示装置の表示ユニットの構成を示すブロック図である。 従来の情報表示装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１，５１：情報表示装置 ３，５３：表示ユニット ３ａ：赤色サブユニット ３ｂ：緑色サブユニット ５，５５：制御部 ７：表示素子アレイ ７ａ：表示素子 ９：第１シフトレジスタ １０：ラッチ・ドライブ回路 １１：第２シフトレジスタ １３：故障診断回路 １５：スイッチ回路 １７：ＯＲ回路 １９：第１の２ビットシフトレジスタ ２１：第２の２ビットシフトレジスタ ２３：第１比較回路 ２５：第２比較回路 ２７：設定値回路 ２９：ＡＮＤ回路 ３１：ＪＫフリップフロップ ３３：スイッチ回路 ３５：選択回路 ＤＴ：表示データ ＲＤＴ：赤色表示データ ＧＤＴ：緑色表示データ ＬＡＴ：ラッチ信号 ＥＲＲ：エラー信号 ＣＬＫ：クロック信号

Claims (5)

1. 複数の表示素子からなる表示素子アレイと、表示素子アレイの各表示素子を点灯制御する表示データを通過させる第１シフトレジスタと、第１シフトレジスタの故障診断を行う故障診断回路と、第１シフトレジスタとビット数が等しい第２シフトレジスタと、
   故障診断回路が第１シフトレジスタの故障を検出したとき、前記表示データに第２シフトレジスタを通過させるように構成されたスイッチ回路とを備えることを特徴とする表示ユニット。
2. 故障診断回路は、故障診断用の表示データが入力されたときに第１シフトレジスタの故障診断を行い、
   故障診断回路からの出力を外部に出力する回路をさらに備える請求項１に記載のユニット。
3. 故障診断回路は、外部からの信号が入力されたとき、第１シフトレジスタの故障を示す信号を出力する請求項１に記載のユニット。
4. 請求項１に記載の表示ユニットを複数個備え、前記表示ユニットは、互いにシリアル接続され、
   前記表示ユニットの前段に、各表示ユニットに表示データをシリアルに出力する制御部を備える情報表示装置。
5. 各表示ユニットにおいて、故障診断回路は、故障診断用の表示データが入力されたときに、第１シフトレジスタの故障診断を行い、何れかの表示ユニットにおいて故障が検出されたときに、制御部が、故障診断用の表示データを再出力する請求項４に記載の装置。
   
   

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