JP4244607B2 - Led制御装置及びそれを用いたledディスプレイ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケットデータの通信を用いたLED制御装置及びLEDディスプレイ。
【0002】
【従来技術】
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。
【0003】
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になディスプレイが使用されるようになってきた。また、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。
【0004】
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1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。
【0005】
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。
【0006】
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。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【0008】
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。
【0009】
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、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。
【0010】
また、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。
すなわち、パケットデータを受信する場合、データ受信前に送受信回路が正常動作を行っていないと正常受信できないという問題や、送られてくるデータが全て正常な形式で送られてくるとは限らないので、例えば、ノイズや電源変動により不正な内容のデータを受信し、そのデータが内部記憶手段に格納されてしまうと、そのデータを読み出してLEDドライバICの制御等を行っている部分の動作不良の原因となるという問題があった。さらに、不正なデータがそのまま送信データとして出力されてしまうと、次につながっているLEDユニットにも影響を与えてしまうというような課題があった。
【0011】
【特許文献1】
WO 02/03365
【0012】
本発明は、データ受信前に送受信回路の正常動作を行える状態にしておくことを目的とし、さらに不正な内容のデータは内部記憶手段に格納されないようにすることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明のLED制御装置は、LED表示ユニット間又はLED表示ユニットとLED表示ユニットコントローラ間におけるパケットデータの通信を用いたLED制御装置において、前記LED制御装置は、少なくとも受信回路および送信回路を用いて外部と通信しており、受信データの先頭部分である前記パケットデータの先頭に付加されたリセット信号を検出する検出手段と、該検出手段からの信号に基づいて通信部内の送受信回路の初期化を行うリセット手段と、を有し、さらに、前記検出手段で前記リセット信号が検出された際に、前記パケットデータから前記受信データ部分のみを抽出する受信選択回路を前記受信回路に有しており、抽出された前記受信データは、前記LED表示装置の制御信号として生成されるのとは別に、前記送信回路に送られ、前記受信データの先頭部分に再びリセット信号が付加されて前記パケットデータとして外部に出力されるLED制御装置である。これにより、データの受信前に必ず送受信回路がリセットされることができ平滑なデータ送受信を実施することが出来る。
【0014】
本発明のLED制御装置は、前記検出手段からの信号に基づいて前記受信データを記憶するLEDユニット内部記憶手段と、該LEDユニット内部記憶手段を制御する信号を生成すると共に、前記受信データを前記送信回路へ通信する受信データラッチ手段とを有するLED制御装置である。この構成により、データ受信前に受信回路を正常動作を行える状態に復旧しておくことが可能になる。また、不正な内容のデータは内部記憶手段に格納されないようになり、信頼性が向上する。
【0015】
本発明のLED制御装置は、前記送信回路には、パケット先頭に付加されたリセット信号を追加して送信する付加回路を備えたLED制御装置である。
さらに、前記パケットデータの受信状態を認識可能とする受信ステートカウンタと、前記パケットデータを送信するタイミングをとる送信ステートカウンタと、を有するLED制御装置である。これにより、LEDユニット間又はLEDユニットコントローラとLEDユニット間において信頼性の高通信が出来る。
【0016】
本発明のLEDディスプレイは、LED表示ユニット間及びLED表示ユニットとLED表示ユニットコントローラ間におけるパケットデータの通信を用いたLEDディスプレイにおいて、前記LEDディスプレイは、少なくとも受信回路および送信回路を用いて外部と通信しており、受信データの先頭部分である前記パケットデータの先頭に付加されたリセット信号を検出する検出手段と、該検出手段からの信号に基づいて通信部内の送受信回路の初期化を行うリセット手段と、を有し、さらに、前記検出手段で前記リセット信号が検出された際に、前記パケットデータから前記受信データ部分のみを抽出する受信選択回路を前記受信回路に有しており、抽出された前記受信データは、前記LED表示装置の制御信号として生成されるのとは別に、前記送信回路に送られ、前記受信データの先頭部分に再びリセット信号が付加されて前記パケットデータとして外部に出力されるLEDディスプレイである。これにより、データの受信前に必ず送受信回路がリセットされることができ平滑なデータ送受信を実施することが出来る。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明においては、パケットデータフォーマットの先頭に任意の内容の固定データSOP(Start of Packet:パケットデータの先頭に付加された信号)を利用する。パケットデータ受信回路内部にSOPを検出できる回路を用意しておき、SOPを検出する毎にSOPリセット信号を出力し、その直後にSOPフラグを挙げる。SOPリセット信号は、受信回路内の主要な回路及び、送信回路の主要な回路のリセット端子に入力されリセット手段により初期化される。これにより受信回路及び送信回路のほとんどの回路はSOPを追加されたパケットデータを受け取った直後にリセット(初期化)され、データ受信前に受信回路および送信回路の正常動作を行える状態にしておくことができる。
【0018】
また、送信回路にSOP付加回路を追加して、全ての送信データについてもSOPを付加して送るようにする。これにより送信対象となるLEDユニットのデータ受信前のリセットができる。
さらに、受信データ選択回路を用意しておき、SOPフラグが挙がらなければ、受信データが内部記憶手段に格納されないようにしておく。つまり、内部記憶手段に取り込むための制御信号やデータ、また、LED点灯表示を行うための制御信号等の生成は一切行わない。
【0019】
本発明回路のブロック図を図1、タイミングチャートを図2に示す。外部から通信により受信パケットデータが通信部内の受信回路に入力されると、まずシリアル-パラレル変換回路でシリアルデータからパラレルデータ(データ1)に変換される。このデータ受信中はと図1内の受信ステートカウンタが動作して、現在の受信状態が認識できるようになっている。例えば図2で、受信上位ステートが"3"、受信下位ステートが"C"の場合はDATA1が受信された状態であることや、受信上位ステートが"7"、受信下位ステートが"C"の場合はDATA2が受信された状態にあるといことが受信ステートカウンタの値から分かるようになっている。そして、あるステートのときにあるデータが受信されると、どのような内部動作が行われるかが規定されており、上記の受信上位ステートが"3"、受信下位ステートが"C"の場合はDATA1が受信された状態であると、そのデータに応じた内部動作、例えばAという動作を行う。同様に、受信上位ステートが"7"、受信下位ステートが"C"の場合はDATA2を受信すると、例えばBという動作を行う。
【0020】
一方送信回路も図1内の送信ステートカウンタがあり、受信回路から送信フラグが挙がると送信ステートカウンタを動作させる。そして、ある送信上位ステートのある下位ステートでは、ある決められたデータを送信するようになっている。例えば、図2内の送信上位ステートが"1"で送信下位ステートが"FC"の場合はデータ1の送信を始めることや、送信上位ステートが"3"で送信下位ステートが"FC"の場合はデータ2の送信を始める。
【0021】
本発明回路ではデータ1があるタイミングで入力されたとき、つまり図2内の受信上位ステートが"0"、受信下位ステートが"1"の場合にSOPが受信されていると、図1内のSOP検出回路がSOPを受信したことを認識してSOPリセット信号が出力される。このSOPリセット信号は図2に示すように受信上位ステート、受信終了信号、SOPフラグ、内部動作A,B,C、送信フラグ、送信下位ステート、送信上位ステート、送信終了信号等の送受信回路の主要な部分のリセットを行う。即ち、SOPを検出した直後に送受信回路の大部分のリセットが可能になり、その後に来るデータ受信前に受信回路の正常動作を行える状態にしておくことができる。但し、シリアル-パラレル変換回路、受信下位ステート等の受信データを取り込み動作を行っている部分の回路のリセットは行わない。
【0022】
データ1のパケットデータの先頭にあるデータSOPが検出手段(以下、SOP検出回路ともいう)で検出されると、SOPフラグを挙がり、検出されないとSOPパケットは挙がらない。データ1は受信データ選択回路に入り、ここでSOPフラグが挙がっていれば、その期間中のデータ1の受信データ部分のみを抽出すし(データ2)、挙がっていなければ受信データの抽出は一切行われない。つまり、パケットデータの先頭にSOPが無いとそのパケットデータは無視され、データとして取り扱われることはない。もし、先頭パケット以外にSOPと同じデータが入力されても、SOP検出回路はSOPと認識せず(SOPフラグを挙げず)、フラグが挙がっている場合は通常の受信データとして取り扱う。
【0023】
また、データ2は受信データラッチ手段で一時保持された後、送信部へ送られる(データ3)。送信部に送られたデータ3はSOP付加回路により再びSOPを先頭に付加されたデータ4になり、パラレル-シリアル変換回路に入力された後、シリアルデータ(送信パケットデータ)となって外部に出力される。
【0024】
受信データ選択回路でSOPフラグが挙がらないためにデータ2が抽出できなかった場合は、受信データが内部記憶手段に格納されないようにしておく。つまり、内部記憶手段に取り込むための制御信号やデータ、また、LED点灯表示を行うための制御信号等の生成は一切行わない。
【0025】
【実施例】
実際に設計を行い動作させた実施例を図3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、輻射ノイズや通信距離、通信速度を向上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の確認を行っている。
【0026】
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。
【0027】
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、送信回路内部とその周辺回路で構成されている。今回パケットデータの先頭部のSOPには"0100101110110100"という16bitのデータを全ての種類のパケットフォーマットに適用し正常動作を確認している。このデータ長は短すぎるとノイズ等のランダムな受信データを取り込んでしまう確率が増加し、逆に長すぎるとデータ転送効率が落ちてしまう。
【0028】
【発明の効果】
本発明の構成により、データ受信前に受信回路を正常動作を行える状態に復旧しておくことが可能になる。また、不正な内容のデータは内部記憶手段に格納されないようになり、信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明の回路ブロックを示す概念図である。
【図2】 図2は本発明の動作説明をするタイミングチャートを示す。
【図3】 図3は本発明の実施例に関わる模式的ブロック図である。
Claims (4)
- LED表示ユニット間又はLED表示ユニットとLED表示ユニットコントローラ間におけるパケットデータの通信を用いたLED制御装置において、
前記LED制御装置は、少なくとも受信回路および送信回路を用いて外部と通信しており、
受信データの先頭部分である前記パケットデータの先頭に付加されたリセット信号を検出する検出手段と、該検出手段からの信号に基づいて通信部内の送受信回路の初期化を行うリセット手段と、を有し、
さらに、前記検出手段で前記リセット信号が検出された際に、前記パケットデータから前記受信データ部分のみを抽出する受信選択回路を前記受信回路に有しており、
抽出された前記受信データは、前記LED表示装置の制御信号として生成されるのとは別に、前記送信回路に送られ、前記受信データの先頭部分に再びリセット信号が付加されて前記パケットデータとして外部に出力されることを特徴とするLED制御装置。 - 前記検出手段からの信号に基づいて前記受信データを記憶するLEDユニット内部記憶手段と、該LEDユニット内部記憶手段を制御する信号を生成すると共に、前記受信データを前記送信回路へ通信する受信データラッチ手段とを有する請求項1記載のLED制御装置。
- 前記パケットデータの受信状態を認識可能とする受信ステートカウンタと、前記パケットデータを送信するタイミングをとる送信ステートカウンタと、を有する請求項1又は2に記載のLED制御装置。
- LED表示ユニット間又はLED表示ユニットとLED表示ユニットコントローラ間におけるパケットデータの通信を用いたLEDディスプレイにおいて、
前記LEDディスプレイは、少なくとも受信回路および送信回路を用いて外部と通信しており、
受信データの先頭部分である前記パケットデータの先頭に付加されたリセット信号を検出する検出手段と、該検出手段からの信号に基づいて通信部内の送受信回路の初期化を行うリセット手段と、を有し、
さらに、前記検出手段で前記リセット信号が検出された際に、前記パケットデータから前記受信データ部分のみを抽出する受信選択回路を前記受信回路に有しており、
抽出された前記受信データは、前記LED表示装置の制御信号として生成されるのとは別に、前記送信回路に送られ、前記受信データの先頭部分に再びリセット信号が付加されて前記パケットデータとして外部に出力されるLEDディスプレイ。
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