JP2008287282A - Ｌｅｄ表示装置用の通信制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ノイズ等の不正なデータ(不正規フォーマットデータ)を受信した場合における動作不良を解決するＬＥＤ表示装置用の通信制御装置にかかわる。
【解決手段】 本発明は、ユニットの制御信号を供給するコントローラと前記ユニットとの間或いは前記ユニット間でデータを通信させるＬＥＤ表示装置用の通信制御装置において、前記データを受信する受信回路と、前記データの受信が一時停止若しくは終了してから任意時間（Ｔｒ）後に制御信号を前記受信回路に出す保護用回路と、前記受信回路は、前記保護用回路の制御信号によって、前記データの一時停止若しくは終了を認識して受信待ち状態になることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明はＬＥＤ駆動用の通信制御装置等に適用することができ、通信部、受信部におけるデータ送受信の制御回路に関わる発明である。特に通信障害時においても所望のデータを表示等可能な通信制御装置を提供することにある。

近年、高性能の赤色、緑色や青色のＬＥＤが開発され、フルカラーのＬＥＤ表示が可能となった。大型表示装置の中でも高輝度、長寿命かつ軽量などＬＥＤの特長を生かした、ＬＥＤ表示装置が急速に普及している。また、その用途も多様化しつつあり、大型テレビ、広告、交通情報、立体表示器、照明用等あらゆるアプリケーションに柔軟に対応できるシステムが求められている。

このようなＬＥＤが用いられるディスプレイとしては、ビルボード用などとして屋外用の大型ディスプレイから、プラットホームなど半屋内の中・小画面サイズのものまで、用途・場所に応じて、ＬＥＤディスプレイの画面サイズおよび画素ピッチも多様なディスプレイが使用されるようになってきた。また、従来の縦・横の画面比率（アスペクト比）も変化していく傾向にあり、ＨＤＴＶに代表されるようなハイビジョン映像をＬＥＤ表示する場合、映像データ量の増大、表示パネルのさらなる大画面化にも対応していかねばならない。また、高度情報ネットワーク下においては、ディスプレイもそうした通信インフラと接続され、遠隔操作で表示制御、メンテナンス等に対応できることが求められている。

このようなディスプレイは、たとえば１６ドット×１６ドット程度のＬＥＤをマトリクス状に配列させて、これを一つのＬＥＤユニットとしてモジュール化し、画面サイズや縦・横のアスペクト比などに応じて、ＬＥＤユニットをマトリクス状につなぎ合わせて構成される。図５に構成例としてＬＥＤディスプレイ８０１を示す。コントローラ８０３に接続された複数の分配器８０４はＬＥＤユニット８０２の各行毎に配設され、表示用の映像データおよび各種制御信号を各ＬＥＤユニット８０２に対し供給する。

制御信号８２０はたとえば、映像データの同期クロック、水平同期信号、垂直同期信号、ブランク信号、階調基準信号、および映像データのラッチ信号等があり、コントローラ８０３内で、信号の生成を行い分配器８０４を介して各ＬＥＤユニット８０２に供給する。分配器８０４から各ＬＥＤユニット８０２へ送信する表示用フルカラー映像データ８１０は少なくともＲＧＢ（赤色、緑色、青色）の各色の映像データを必要とし、階調分解能に応じて映像データのビット幅が決まる。

たとえば１色当たり２５６階調で表示する場合には、８ビット幅の映像データバスが３色分必要となる。これら映像データはＬＥＤユニットの数×表示ドットの数を時分割して、ＬＥＤユニット８０２に供給される。各ＬＥＤユニット８０２内のシフトレジスタ回路８０５で映像データ８１０をビットシフトしていき、ある所定のデータ数を供給した時点でデータをラッチし、表示用映像データ８１０として取り込み映像データを表示することができる。

しかしながら、このようなＬＥＤ表示装置はコントローラ８０３、分配器８０４とＬＥＤユニット８０２間の表示用映像データ８１０を信号インタフェースとしてパラレルバスで伝送し、それに同期した同期クロックと各種制御信号８２０を供給している。そのため、ＬＥＤ表示装置が高精細化或いは大型化するにしたがって信号線数が増大するという問題があった。特に、表示画面が大型化しＬＥＤユニット数が増大する傾向にある現在においては、信号線が増大し長くなると階調用基準信号、映像データの同期クロックのパルス幅劣化、ノイズへの影響が大きな問題となる。

また、ＨＤＴＶ仕様に対応するために、画面のアスペクト比が変わり、接続するＬＥＤユニット数をさらに増やす必要性が発生し、映像データの転送速度をそれに応じてあげてやらなければならない。ＬＥＤユニットの接続数が多くなると、各信号のパルス劣化が増大し、特に映像データと同期クロックとの入出力タイミングがさらに難しくなるという問題もある。

さらにＬＥＤ表示装置の映像表示における画質の要求レベルも年々高くなってきており、ＬＥＤの小型化とも相まって、精細表示可能なＬＥＤディスプレイの技術開発が急務となってきている。映像の精細表示化を実現しようとするためには、階調分解能を上げる必要がある。具体的には、従来の表示用映像データバス幅を８ビットから１０ビットにするなどのバス仕様を変更する必要がある。また、精細表示を実現する為には、ＬＥＤを小型化しドットピッチ幅を小さくする必要もある。ドットピッチを小さくすると、ＬＥＤユニットサイズがそれに比例して小さくなる。そのため映像データバス幅増大により、コネクタ等の部品実装面積の比率が大きくなるという問題がある。

また、従来のＬＥＤ表示装置は、たとえば表示階調や、１つのＬＥＤ表示装置当たりの画素数が異なる複数のＬＥＤ表示装置に対して、共通の通信方法によって通信を行うことができなかった。

上記のような問題点に対処すべく、新規に双方向パケット通信を用いた制御回路を開発したがその結果新たに、下記のような課題が判明した。
まず第一に、受信したデータが正しいフォーマット（正規フォーマットデータ）であれば、データの最後を正しく認識することができる。例えば、受信データフォーマットにデータ数を指定する部分を追加して、実際に受信したデータ数と比較を行えばデータの最後の認識ができる。しかし、ノイズ等の不正なデータ(不正規フォーマットデータ)を受信した場合は、データ数の指定も無ければ実際に受信するデータ数も不確定な値になるので、データの最後を正しく認識することができない。データの最後が認識できないということは、データ受信が終了したにも関わらずデータ受信状態が続くということになり、次に受信した別のデータは前に受信したデータの一部として認識してしまい動作不良の原因となる。
第二に前記第一の課題とは逆に、電源変動や通信線の接触不良等によりデータ受信中にも関わらず受信が一時的に停止してしまう場合もあり、受信復旧後に受信するデータは受信停止する前のデータの一部として認識されないと動作不良の原因となる。以上のような問題点に鑑み、これらが新規課題として認識されるようになった。
そこで、本発明の目的はまず第一にデータの最後を確実に認識することにより、データ受信後には、次のデータの受信ができるように受信待ち状態にしておく。第二に受信データの一時的な停止に対しては、受信回路は受信状態を継続するようにしておく、という２点に集約することができる。加えて、安定した信頼性の高い通信を確保できる回路とすることを目的とする。

本発明のＬＥＤ表示装置用の通信制御装置は、ユニットの制御信号を供給するコントローラと前記ユニットとの間或いは前記ユニット間でデータを通信させるＬＥＤ表示装置用の通信制御装置において、前記データを受信する受信回路と、前記データの受信が一時停止若しくは終了してから任意時間（Ｔｒ）後に制御信号を前記受信回路に出す保護用回路と、前記受信回路は、前記保護用回路の制御信号によって、前記データの一時停止若しくは終了を認識して受信待ち状態になることを特徴とするＬＥＤ表示装置用の通信制御装置である。

前記任意時間（Ｔｒ）は、前記データが次に受信されるまでの設定時間（Ｔｐ）との間において、（１データ分のデータ転送時間）≦Ｔｒ≦（Ｔｐ／２）の関係を満たすのが好ましい。

さらに、前記受信回路は、前記データを受信中にカウント動作を行うと共に該データの一時停止若しくは終了によりカウンタ動作を停止する受信データカウンタ回路を有し、前記保護用回路は、前記データを受信中に前記受信データカウンタ回路のカウント値が所定値においてリセットされてなると共に、前記受信データカウンタ回路のカウンタ動作が停止された後もカウンタ動作を続け、前記任意時間（Ｔｒ）を検出する主カウンタ回路と、前記主カウンタ回路がリセットされた状態のときのみにカウント動作を行う共に、前記主カウンタ回路のカウント動作がリセットされた状態で停止された際にはカウンタ動作を続け、前記任意時間（Ｔｒ）を検出する予備カウンタ回路と、を少なくとも有することができる。

また、ユニットもしくはコントローラ対ユニット間通信で、通信部に入力された全ての（正規フォーマット、不正規フォーマットを含む）データ受信時に受信データカウンタを動作させる回路において、前記受信データカウンタ動作がカウント停止した場合の保護用回路を備えるとともに、データの最後を検出する機能を備えたことを特徴とするＬＥＤ駆動用通信制御回路とし、好ましくは前記保護用回路が、主カウンタ回路（カウンタ回路１）及び予備カウンタ回路（カウンタ回路２）の少なくとも２つの回路を備えており、データの最後を認識した後、受信回路のリセットを行う機能を備え、加えてデータの最後から受信回路のリセットを行うまでの時間を調節することのできることが好ましい。

また、データの最後から受信回路のリセットを行うまでに受信した次のデータは、前のデータの一部として認識し、かつ受信回路のリセットを行った後に受信したデータは、前のデータとは別のデータとして認識する機能を備えることにより、データ受信の中断等にも対応できる。

この発明を使用することによって、ノイズ等の様々な不正なデータの内容、長さの長短に関わらず、如何なるデータを受信しても受信回路は受信データの最後を認識でき、常に受信回路は正常な状態になっているので、データを正しく受信することが可能となり、通信の信頼性を向上させることができる。

まず第一に、受信回路内部に受信データカウンタ回路を用意しておき、データ受信中はある一定周期でカウントするようにしておく。また、別のカウンタ回路１を用意しておき、このカウンタもデータ受信中にカウント動作を行うようにしておくが、受信データカウンタ回路の値がある値になるとリセットするようになっている。データ受信が終了するとカウンタ回路１はリセットされなくなるので、カウントが進み値がさらに大きくなる。この値がある任意の値になるとリセット回路を通してリセット信号が受信回路に送られる。受信回路がリセット信号によってリセットされると、受信回路は初期化され受信状態から受信待ち状態になるようにする。さらに、カウンタ回路２を予備回路として設置することにより、カウンタ回路１が固定（又はフリーズとも言う）、例えばリセット固定された場
合の補助カウンタとする。

第二に、実際の受信終了から、受信回路が受信終了と認識するまでにデータの一時停止時間を考慮した時間（Ｔｒ）を設け、その時間内に受信したデータはその前のデータの一部として認識するようにしておく。また、その時間（Ｔｒ）を任意に調節できるようにする。なお、本発明に言う通信とは有線、無線を問うものではない。

本発明回路の機能ブロック図を図１、タイミングチャートを図２、３に示す。受信データが入力されている間は、受信認識回路からの受信フラグが挙がり受信状態を示す。この間、受信データカウンタ回路は常にカウント動作を繰り返している（図２.１受信データカウンタ。この場合は3bitカウンタ動作になっている）。データ受信中つまり受信フラグが挙がっているときは、保護用回路内部のカウンタ回路１はカウント動作を行い、受信データカウンタはある一定周期でカウント動作を繰り返しているので、任意の値、例えば図２.１では"4"になるとカウンタ回路１の一定周期のリセットを行い、再び最初からカウントを開始する動作を繰り返している。

しかし、受信が一時停止もしくは終了すると、受信データカウンタのカウント動作は停止するので、カウンタ回路１のリセットが行なわれないようになり、図２.１のカウンタ回路１のように例えば、カウント値が“６”あるいは“Ｄ”以上に、定常動作の範囲を超えてカウントアップを進める。

このカウンタ回路１の値がある値(図中はN)になると、受信回路のリセット信号の生成を行う。このリセット信号は受信回路のリセット入力に接続し、受信回路がリセット(初期化)され、受信状態から受信待ち状態になるので、次に送られてくる受信データを正常に認識することができる。しかしながら、図２.２に示すように受信データカウンタが"4"のときに受信が一時停止もしくは終了する場合があり、このときはカウンタ回路１がリセットされたたままの状態で固定されてしまう(リセット固定状態)。

そこで、図１に示すように保護用回路内部にカウンタ回路２を用意して、カウンタ回路１がリセット固定状態(ここでは"0")になっているときはカウンタ回路２を動作させるようにしておき、カウンタ回路２が任意の値(図中はZ)になると、リセット信号を生成して受信回路のリセットを行うようにする。またカウント回路２からのリセット出力２はカウンタ回路１のリセット入力にも使用されており、カウンタ回路１のリセット固定状態から通常状態に復旧できる。カウンタ回路１とカウンタ回路２のそれぞれのリセット出力はOR(論理和)されており、どちらか一方がリセット信号を出力すると、受信回路のリセットが行われるようになっている。つまり、保護用回路は、受信データの一時停止若しくは終了を検出してから任意時間（Ｔｒ）後に受信回路の受信状態をリセットする信号を出すように設けられている。

また、前述のNの値は任意に設定できるので、図３に示すように受信が一時停止もしくは終了してから受信回路リセット信号が出されるまでの間の時間Ｔｒが自由に調節できるようになっている。例えば、図３の通常状態のように、受信回路のリセットを行った後に次のデータ２が入力されると（図２データ間がＴｒより長い場合）は、受信回路は受信待ち状態になっているのでデータ１とデータ２は別のデータとして受け取ることができる。受信回路のリセットを行う前に次のデータ２が入力された場合（図２『データ間がＴｒより短い場合』）は、受信回路は再び動作してデータ１の一部としてデータ２を取り込む仕組みになっている。つまり、Ｔｒより小さい一時的な受信の停止に対しては、受信回路は受信状態を継続するようになっている。

例えば、送信側で１つのパケットデータとして送信したにもかかわらず、通信障害などによりパケットデータが受信される時には、データが分割されているかのようなデータ受信を行うような場合であっても図３（ｂ）のように一つのデータとして読み込むことが可能である。

また本発明に係わる保護用回路から出力される制御用信号は、各種リセット信号のみならず、回路スリープ信号や待機信号、パワーオン／パワーオフ信号など制御用信号接続先の回路機能に応じて、各種機能設定することが可能である。

（実施例１）実際に設計を行い動作させた実施例を図４に示す。LEDユニットコントローラとLEDユニットを複数段接続したもの(LEDユニットブロック)を構成し、LEDユニットコントローラ対LEDユニット間やLEDユニット間で全２重若しくは半２重双方向パケット通信を行う。

LEDユニットは双方向通信を用いることによって、信号の方向が固定されなくなることによりコネクタの入力と出力の区別は無くなって(左右のどちらからでも入出力可能)、各ユニット間の通信線は最短距離で結ぶことが可能となっている。このことにより、通信距離の長さによって生じる信号波形の減衰や、輻射ノイズ等を最小限に抑えることができる。さらに信号線数が少なくなっているので差動型の伝送方式(平衡伝送方式)が使えるようになり、輻射ノイズの抑制・低減や通信距離の長距離化、通信速度の高速化等させることも可能になっている。本実施例では平衡伝送方式、非平衡伝送方式、またはその混在、例えばコントローラからは非平衡伝送方式で送信、LEDユニットの前で非平衡伝送方式に変換するような構成でも実施を行い正常動作を確認している。

また、ＬＥＤ表示器においては従来より１ユニットあたり１ｍ以上の配線を必要とし、これにより伝送速度の遅延やノイズ輻射、信号波形の乱れなど生じていたが、本発明を実施することによりこれらの配線の短縮化が図れ、上記問題の解決と共に通信の信頼性が向上した。

LEDユニットコントローラは、パケットデータを全LEDユニットに対し個別に送ることが可能で、表示データパケットについては通常60Hzの周期で全LEDユニットに対して送信を行う。受信した表示データは、LEDユニットの中に各１個ずつ搭載されているLED駆動回路内部の通信部によって記憶装置に送られる。そのデータをドライバIC制御回路が読み出すことによりLEDドライバICへ表示データが送られ、LEDの点灯動作が開始されるようになっている。また、表示データ以外の各LEDユニット内部の記憶装置への制御データの書き込み、読み出し処理も可能であり、LEDドライバICへ様々な設定データ(電流値、点灯時間等)を転送できるようになっている。

本発明回路は、LEDユニット内部のLED駆動回路の中にある通信部の受信回路内部と保護回路で構成されている。この実施例に関わる本発明回路は、受信が一時停止もしくは終了してから受信回路リセット信号が出されるまでの間の時間Ｔｒをパケット間(前のパケットと次のパケットの間隔)の設定時間Ｔｐの半分以下に設定されている。このことにより、ＴｒはＴｐより十分小さいので次に送られてくるパケットに対して正常に別のパケットとして認識することができる。また、Ｔｒは1データ分のデータ転送時間より大きく設定している。これは受信が確実に終了していることを認識するために十分余裕をとった値になっている。この設定値Ｔｒを用いることによって、最適な条件でのパケット通信が行える。

すなわち本実施例では、Ｔｒの設定時間を（1データ分のデータ転送時間）≦Ｔｒ≦（Ｔｐ／２）とすることにより、最も好ましい動作設定を得ることができるものであるが、本発明においては、各設定時間Ｔｒ及びＴｐは使用する回路の諸特性及び望まれる動作状態に適合させるように、適宜設定を選択することが可能であり、実施例の設定に限定されるものではない。

図１は本発明の通信部における受信回路と保護用回路の模式的ブロック図を示す。 図２は本発明の駆動動作を説明するタイミングチャートを示す。 図３（Ａ）は本発明における通常状態の受信を説明するタイムチャートを示し、図３（Ｂ）は本発明における通信障害状態の受信を説明するタイムチャートである。 図４は本発明の通信制御装置を用いたＬＥＤディスプレイの構成を示す模式図である。 図５は本発明と比較のために示すＬＥＤディスプレイの構成を示す模式図である。

Claims (3)

1. ユニットの制御信号を供給するコントローラと前記ユニットとの間或いは前記ユニット間でデータを通信させるＬＥＤ表示装置用の通信制御装置において、
   前記データを受信する受信回路と、
   前記データの受信が一時停止若しくは終了してから任意時間（Ｔｒ）後に制御信号を前記受信回路に出す保護用回路と、
   前記受信回路は、前記保護用回路の制御信号によって、前記データの一時停止若しくは終了を認識して受信待ち状態になることを特徴とするＬＥＤ表示装置用の通信制御装置。
2. 前記任意時間（Ｔｒ）は、前記データが次に受信されるまでの設定時間（Ｔｐ）との間において以下の関係をなすことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ表示装置用の通信制御装置。
   （１データ分のデータ転送時間）≦Ｔｒ≦（Ｔｐ／２）
3. 前記受信回路は、前記データを受信中にカウント動作を行うと共に該データの一時停止若しくは終了によりカウンタ動作を停止する受信データカウンタ回路を有し、
   前記保護用回路は、
   前記データを受信中に前記受信データカウンタ回路のカウント値が所定値においてリセットされてなると共に、前記受信データカウンタ回路のカウンタ動作が停止された後もカウンタ動作を続け、前記任意時間（Ｔｒ）を検出する主カウンタ回路と、
   前記主カウンタ回路がリセットされた状態のときのみにカウント動作を行う共に、前記主カウンタ回路のカウント動作がリセットされた状態で停止された際にはカウンタ動作を続け、前記任意時間（Ｔｒ）を検出する予備カウンタ回路と、を少なくとも有していることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ表示装置用の通信制御装置。

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