JPH04161984A - 多重グレイレベルを有する大型映像表示ボードシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は多重なグレイレベルを表示できる大型映像表
示システムに関し、　１つの特殊回路（例えばネガティ
ブフィードバック或いは映像電流回路等）を含み、これ
によって発光ダイオードを制御し、その輝度を映像デー
タによって発生したアナログ信号に正比例させるのを特
徴とするものである。全体の回路は、小型パソコン或い
はマイクロプロセッサを通じてプレセット或いはリアル
タイムでプログラマブル制御の映像表示を実行できて、
優良で鮮明なダイナミック広告及び表示効果を達成する
ものである。

目下電子式の表示板が盛んに使われている。通常一般の
伝統的テレビでも表示の作用が達成できるが、それを１
つの大型表示板として使用する場合、このようなテレビ
で提供できる表示効果は遥るかに電子式表示板に劣るも
のである。特に電子式表示板がプログラマブル制御表示
板を提供して広告、宣伝或いは告示の目的を達成する場
合は、その効果は一層良好になるので、このような電子
式表示板は往々にして証券取引所、空港及び駅のダイヤ
等のデータを表示するのに応用され、用途は極めて広汎
なものである。

伝統的な電子式表示板は主として目視できる光点でアレ
イ装置を構成するものである。従来の一番早期のものは
白熱電灯を配列して構成されたものであるが、白熱電灯
の加熱時間が比較的長いので、このような電子式表示板
は古い映像を新映像に切換える際に、画面にまだ映像を
残す残留映像現象が発生する欠点があり、且つ画面の切
替え速度が比較的遅い。この他に、その装置の電流及び
電力の消耗が大きすぎるので、駆動する場合は動力素子
を利用して先に電流を増幅しなければならない。またこ
のような電球の損耗率も高く、保全修理に時間がかかり
、手間を要する欠点があった。

最近の研究の発展により得られる電子式表示板は発光ダ
イオード（ＬＥＤ）のアレイ装置を構成しているので、
このような表示装置は従来の白熱電灯において発生する
欠点を解消することができるようになった。その使用寿
命が１０年以上に達することができ、作動電圧及び電流
がより小さく（１，５〜２．５Ｖ　、　　５〜２０ｍＡ
）、それと共に赤、黄、緑等の色彩を有する等の優れた
点がある。更にそのスペクトルがより狭いので視覚感度
が一層強烈であって、よりよい広告・広報の効果を有し
ているので、現在日増しにその使用が増えている。

ＬＥＤは固体電子素子の１種であるので、小型のＬＥＤ
アレイ（５×７或いは８×８）は容易に自動機械で製作
及び包装することができる。この他に、ダイオードは逆
方向阻止の効果があるのでブリッジ式アレイ構造を構成
することができ、図に示すのは、現在一番使用されてい
る回路である。この回路はＸ及びＹ方向の同期マルチブ
レクシングを経て走査の機能を達成できるので成るプロ
グラムの固定図形ｆＧＲＡＰＨＩＣ）の表示を実行でき
る。

然し現在大型の電子式表示板はただ２種類のグレイレベ
ル表示（全明或いは全暗）しかできず、それがためこの
ような大型表示板はただ図形を表示するに用いることし
かできない。もしも映像を表示するならば、その映像は
　１つの漫画画面にしかならず、深みのあるグレイレベ
ルの立体効果を表示できない。これは発光ダイオードの
電流−電圧特性が強烈な非直線状性であるため、発光ダ
イオードの電流を直線状下で黒なる明度を発生させるの
はより困難なことである。もしも　１つの発光ダイオー
ドの小アレイを組立てると、例えば４×４としてハーフ
トーンの方式で表示すれば、この組ドツトの１６層のグ
レイレベルを表示できるが、表示板のアレイ数はこれに
より必ず減少してイメージの解像力に影響を与える。

別に単点のグレイレベルの発光ダイオードの輝度の制御
も、また迅速な点滅のパルス作業時間の長短を制御する
方法によって平均輝度の変化を求めることができる。こ
の状況下において、もしも点滅の周波数が視覚残留の周
波数より大きければ、目で見てこのパルスウェーブ（Ｐ
ＵＬＳＥ　ＷＡＶＥ）作業時間と正比例をなす輝度の変
化が得られる。この方法は小型アレイの発光ダイオード
表示板の上において比較的容易に達成できるが、大型発
光ダイオード表示板（例えば運動場の表示ボード）の用
途においては、設計上克服し難い多くの問題点を有して
いる。次に例を用いて下記に説明する。

表示ボード：　ＮＸＮアレイ 単体発光ダイオードの規格：　　１．８Ｖ、　２０ａ＋
Ａフレームレート（ＦＲＡＭＥ　ＲＡＴＥ）　：　３Ｎ
ｒｓｍｅ／５ｅｅ１つの画素（ＰＩＣＴＵＲＥ　ＥＬＥ
ＩＩＥＮＴ）の滞留時間（ＰＲＸＥＬ　ＤＷＥＬＬ　Ｔ
ＩＭＥ）　：　Ｔ　＝　　１／　（３０ｘ　Ｎ）、もし
も同等の視覚輝度を保持しようとすれば各１つの発光ダ
イオードの瞬間トリガ電流Ｉは下記条件に適合しなけれ
ばならない。

ＩｘＴ＝２［１ｍ＾Ｘ　（１／３０） 即ち■＝２０ｍ＾Ｘ　（１／　３Ｇ）　Ｘ　３０ｘ　Ｎ
　＝　２０ｍＡ×Ｎそれゆえ画面が２５６Ｘ　２５６画
素のアレイである場合は、Ｉ　＝２０ｍＡＸ　２５６ｘ
　２５Ｇ＝２０Ｘ６４＝１２８ＯＡであって、これは不
可能なことである。

かりに５ｍＡの発光ダイオードで組成された場合、１つ
のＬＥＤごとの瞬間トリガ電流もまた　３２０Ａ以上に
なるが、これも又不可能なことである。なぜなら目下Ｌ
ＥＤの瞬間電流の最大なるものは約１００Ａ以下であり
、その駆動電圧は　１００Ｖ以上の高さを必要とする。

この他によく知られているごとく、各１つのＬＥＤ自身
に約１つの直列抵抗があり、この電気抵抗はダイオード
Ｐ−Ｎ接合面からベースのチップ電気抵抗、及び包装時
の銀ペースト自体とチップ面との接触電気抵抗から構成
されるものである。

これを連続の直流電流で使用する場合は、電流は上記の
ごとく約２０ｍＡであるので、その電圧降下と消耗電力
は全てかなり小さいものである。然しもしもパルス式電
圧で瞬間的に点灯する場合は、その瞬間電流は充分に大
きく、約１０ＱＯＶの電圧降下を引き起こすので、この
点からして見れば可能性がなくなる。かりにこの高圧駆
動が可能としても、ＬＥＤの消耗電力は理想的なダイオ
ードか必要とするものよりも　４倍を必要とする。この
状況下にあっては、発光ダイオードは、接合面の温度上
昇により発光効率を急激に低下させるばかりでなく、焼
損しない迄も大部分の輝度が失れることとなる。

総じて、瞬間点滅のパルスウェーブの作業時間の幅で発
光ダイオード輝度のグレイレベルを制御すれば、表示ボ
ードの方法（ＮｘＮ）の増加により不可能な設計となる
。これはなぜ現在大型発光ダイオードイメージ（グラフ
ィックに非ず）の表示スクリーンが未だに実現していな
いかの由縁である。

発明の概要 本発明は多重グレイレベルの映像を表示する　１種の発
光ダイオードアレイを有する大型電子表示ボードシステ
ムである。その中で表示ボードはプログラマブル制御の
高解像度の大型画面、可拡張性、輝度直線状化の発光ダ
イオード駆動回路、低電圧及び低電流のノンパルス駆動
回路を有し、また高いフレームレートで点滅せず且つ構
造簡単等の特徴を有している。

ＬＥＤの輝度は特殊構造（例えばネガティブバック或い
はイメージカレント回路）を経て制御されて、映像アナ
ログ信号と正比例の関係にならしめ、画素の走査におい
ては、１つの制御トランジスタを利用して対応する画素
を有する電位保持キャパシタで充電し、それに該キャパ
シタの電位で別の　１つの駆動トランジスタの電流を制
御し、この電流が負荷となる発光ダイオードを流れて、
該電位と正比例する発光ダイオードの輝度が得られるも
のである。全体の回路が小型パソコン或いはマイクロプ
ロセッサを経てプレセットされた或いはリアルタイムで
プログラム制御された映像の表示を実行し、優良で鮮や
かでダイナミックな映像広告或いは表示効果を達成する
ものである。

本発明の目的は１つのより低い電流の連続駆動で組成さ
れたＬＥＤを提供し、多重グレイレベルを有する大型映
像表示システムとならしめ、該システムはプログラマブ
ル方式でそのＬＥＤの輝度を制御するものである。この
他にグラフィックの再生（ＲＥＦＥＲ３Ｈ）は、ディジ
タル／アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータを介して実行され
、動的イメージの画面変化を達成するものである。

実　　施　　例 本発明は１つの多重グレイレベルを有する大型映像表示
ボードを開示するもので、その基本単位は　１つの発光
ダイオード（ＬＥＤ）　　ｌとその駆動回路であり、第
１Ａ図に示すごとくである。第１Ａ図に示すごとく、そ
の中に　１セツトのＭＯＳＦＥＴ　　ＩＩと１２を含み
、その内ＭＯＳＦＥＴ　　１１はＬＥＤ＋を駆動し、Ｍ
ＯＳＦＥＴ　　１２ｉ；！信号（７）更新を制御する。

その他に１つのフィードバック電気抵抗ＲｓＨと１つの
電位保持キャパシタ（ＩＩＯＬＤＩＮＧ　ＣＡＰＡＣＩ
ＴＯＲ）　＋４を含んでいる。この回路の操作原理を説
明するために、該回路を第１Ｂ図と第１Ｃ図の２つの部
分に分けてその内容を下記に説明する。

（Ｉ］　第１Ｂ図に示すのは　１つのＬＥＤ駆動回路で
、その主たる素子は　１つの駆動ＭＯＳＦＥＴ　　１１
と、１つのフィードバック電気抵抗Ｒ５１３と、　１つ
の電位保持キャパシタＣｇｓ　　１４とを有している。

ＭＯＳＦＥＴの特性により、キャパシタＣｇｈ　　１４
上の電位ＶＨはＭＯＳＦＥＴ　　１１のドレンＤとソー
スＳの電極間の導通程度を決定する。その関係はＶｇｓ
値が大きいほど導通程度がよくなり、ＶＨ値が小さけれ
ば小さいほど導通程度が悪くなる。

それゆえにＶｄｄ、ＬＥＤ　　１．ＭＯＳＦＥＴ　　１
１と電気抵抗Ｒｓとによって形成された回路電流１ｄ＋
は、Ｖｇｓ値の大きさに正比例する。これより分かるよ
うにＬＥＤ　　１を流れる電流の大きさはＶＨ値の制御
下にあり、且つＬＥＤの輝度もまた異なる明暗グレイレ
ベルで大型ＬＥＤアレイの中で表現し、立体のグラフィ
ックの効果を発生させる。

Ｖｇｓ値はキャパシタＣｇｓ　　１４の充電放電によっ
て制御されるので、キャパシタＣｇｓ　　１４の電位レ
ベルは表示ボード上の明暗程度と等しくなる。本発明の
ＬＥＤアレイには、各１つのＬＥＤに全てこのような　
１組の線路が配設されている。

（２）第１Ｃ図に示すのは１つの信号再生回路であり、
それは　１つの制御ＭＯ３ＦＥＴ　　１２と　１つの電
位保持キャパシタ＋４（このキャパシタは上記の駆動回
路のキャパシタＣＨと同一である）とである。

第１Ｃ図に示すごとく、１つの電圧信号Ｖｓｉｇｎａｌ
を入力し、且つＭＯＳＦＥＴ　　１２が導通した場合、
電流がＭＯＳＦＥＴ　　１２を流れて、キャパシタ１４
に対して充電を始める。該電位保持キャパシタ１４の電
位充電が入力信号の電位に到達するのを待って、制御Ｍ
ＯＳＦＥＴ　　１２をすぐに閉め、該電位保持キャパシ
タ１４はこれにより信号が隔離され、且つその上の電位
も外界と隔離されて保留することができる。

よく知られているごとく、極めて小さな漏洩電流により
電位保持キャパシタ１４の電位が放電により段々と低下
するが、絶えず迅速に入力信号と該電位保持キャパシタ
Ｃｇｓの信号が更新された場合、その漏洩した電流は無
視することができる。同時に、現下使用されている電界
効果トランジスタ（ＦＩＥＬＤ　ＥＦＦＥＣＴ　ＴＲＡ
ＮＳＩＳＴＯＲ）の導通速度は非常に早く、充分の時間
で電位保持キャパシタＣｇｍが入力信号と同等レベル塩
に充電するのを許容することができる。

然しその中になおも　１つの問題がある。即ち　１つの
ＬＥＤの電流（輝度）−電位（入力電位）の曲線は、白
熱電燈のごとく簡単な直線的関係を有していなく逆にか
なり非直線状的曲線であり、第２図の曲線Ａに示すごと
く、カットオフ電圧より高い電圧を入力すれば、電流は
急速に上昇するので、ＬＥＤを利用して異なった輝度を
表示することはかなり困難なことである。

曲線Ａから分かるように、かりにこの発光ダイオードを
点灯してＢ１或いはＢ２の２種の異なった輝度にするに
は、その入力電圧はそれぞれＶＡＩとＶＡ２である。そ
の間の電圧差値はかなり狭く、ただ極めて限られた電圧
等級で電流を制御して使用することしかできず、もしも
電圧が少しでも不安定なら、輝度に非常な大きい変化を
もたらす。

上記の非直線状の関係を改善するに、本発明は１つの特
殊のフィードバック回路を含んでいる。

ＬＥＤがフィードバック作用を経た後の輝度−電圧曲線
は東２図の曲線Ｂに示すごとくである。曲線Ｂから分か
るように、かりにＬＥＤを点灯してＢ１及びＢ２の２種
の異なる輝度にならしめるには、供給すべき電圧はＶＢ
Ｉ及びＶＢ２であり、この間隔は明らかに多く拡大して
いるので、電圧の制御は更に容易になる。

本発明のフィードバック設計駆動ＭＯＳＦＥＴ１１のソ
ース極Ｓと、グラウンド極Ｇの間にネガティブフィード
バックを行うフィードバック電気抵抗Ｒ５１３を設置し
て達成するものである。この電気抵抗１３の設計は多く
の電流を消耗しないばかりでな（、またＬＥＤの発光強
度をも低下せずに、かえって発光ダイオードの輝度の範
囲を拡大制御させることができる。

現下本設計はすでにアレイ式発光ダイオードをして２５
６グレイレベルの表示に達する制御ができる。本設計で
なければ、グレイレベルを制御し難く、表示されるイメ
ージも立体感を有し難い。

別に第３図に示すごとく、映像電流回路はＬＥＤの輝度
直線状化効果を増強することができる。この図の回路は
本発明の別の一実施例の基本グラフィック表示ユニット
の集積回路を有し、それは１つの小チャンネル幅ＭＯ５
ＦＥＴゲートＧ１１３’　、　１つの制＠ＭＯ３ＦＥＴ
ゲート１２、　ＩつのホールディングキャパシタＣｇｓ
　　１４．１つの大チャンネル幅ＭＯ３ＦＥＴゲートＧ
３１１と　１つのＬＥＤ、ｌを含んでいる。その中のＬ
ＥＤ、大チャンネル幅ＭＯＳＦＥＴゲート、ホールディ
ングキャパシタＣｇｓと制御ＭＯＳＦＥＴゲートとは、
第１Ａ図に示す素子とは同じなので、同じ参照番号をつ
けたことに注意されたい。ただ小チャンネル幅ＭＯＳＦ
ＥＴゲー）ＧＩ１３’　は新しく加えて設計されたもの
で、第１Ａ図のフィードバック電気抵抗Ｒｓ　　１３に
代替するものである。

上記回路の入力は１つの電流信号Ｉであり、この電流は
前段信号の出力である。本回路の前段階は１つのディジ
タルコンバータと運算増幅器との組合わせ２で、該組合
わせはディジタル値を電流信号に変換することができる
ので、映像電流回路の電流源とみなすことができる。

ゲートＧ３１１のチャンネル幅はゲートＧ１１３’の１
０倍大（或いはその他の倍数）と設計されている。入力
電流Ｉが小チャンネル幅ＭＯ３ＦＥＴゲートＧ１１３’
　を通過する際に、電流信号■に正比例する電位がＭＯ
ＳＦＥＴ　　１３’のソース極とドレン極との間に発生
する。更に該電位信号は制御ＭＯ３ＦＥＴゲートＧ２１
２の導通（ＴＵＲＮ　Ｈｌの瞬間を利用して電位保持キ
ャパシタＣＨ１４上に存在し、これにより大チャンネル
幅トランジスタゲートＧ３１１のゲート極間の電位差Ｖ
ｇｓを制御する。

この他、またトランジスターＧ３１１のチャンネル幅は
トランジスタＧ１の１０倍の大きさ（例として取る）で
あるので、大チャンネル幅ＭＯＳＦＥＴＧ３１１のドレ
ン極とソース極との間の電流Ｉｄｓは入力電流■の１０
倍の大きさとなる。

上記の方法によりて容易に入力ディジタル信号を必要と
する電流信号に変換して、発光ダイオードを駆動して発
光させる。それは該発光ダイオードの電流とディジタル
信号が直線状化関係を保持するように押し進めるので、
正確に達成する輝度の直線状化効果を制御する。そして
必要とする入力電流信号が更に微弱であり、更に節電を
可能にさせ、更にもっと容易に発生させることができる
。

現在市場上で使われている大型表示ボードの発光ダイオ
ードアレイの構造は殆んどが第１１図に示すような構造
である。その走査方式はＸ及びＹ信号変化を利用して異
なる発光ダイオードを点灯する。例えばＹ１信号が低レ
ベルで、Ｘ２信号が高レベルの際はＬＥＤ　２が点灯さ
れる。この方法によればアレイが異なる文字或いは図形
の発生を制御できる。しかも人間の目の視覚残留の時間
を満足させるために電圧を高めて各発光ダイオードが点
灯した場合には比較的大きい電流を発生させなければな
らないことは上記の説明のごとくである。

然し高電流は発光ダイオードの発光効率を低下させるの
で、その輝度及び走査速度は制約を受ける。

本発明の設計によれば、上記アレイ回路の欠点は単画素
作動原理で改善することができる。本発明のＬＥＤアレ
イ回路は第４図のごとくである。

第４図に示すごとく、本回路の各発光ダイオードの基本
ユニットは第３図に示す回路に類似してオＦ）、　１つ
＋７）駆動ＭＯＳＦＥＴ　　４１．１ツノ制御用ＭＯ３
ＦＥＴ　　４２と　１つの電位保持キャパシタ４３を含
んでいる。入力されたディジタル信号は　１つのディジ
タル／アナログコンバータ（Ｄ／Ａコンバータ）４４を
経て　１つのアナログ信号に変換される。発光ダイオー
ド４の輝度はアナログ信号ＡＩ、Ａ２．　・・・によっ
て制御され、且つキャパシタ４３は電圧値を維持して、
ＬＥＤ　　４を流れる電流をコンスタントに維持するこ
とができる。本発明のアレイは従来方式と異なったライ
ン走査がなされる。各１行の全ての制御ＭＯ３ＦＥＴの
ゲート極は全て一緒に接続されているので、ライン走査
期間において、同一行の制御トランジスタは全て同時に
導通されているので、同一行の全ての電位保持キャパン
タ内の電圧は同時に更新される。アレイの作動原理は下
記に述べるごとくである。

先づ表示したい電圧値を逐一にディジタルアナログコン
バータ４４に送ると、その出力のアナログ信号を制御Ｍ
Ｏ３ＦＥＴ　　４２のドレン上に加え、各１つのアナロ
グ信号を全て制御トランジスタに加える。その後に更に
第１行の各１つの制御トランジスタを開き、即ち１つの
正電位をノード（ＮＯＤＥ）　Ｄ　ｌに加うると、アナ
ログ信号は該第１行のキャパシタ４３に対して充電して
等しい電圧を発生し、駆動トランジスタ４１を導通（Ｔ
ｔｌＲＮ　ＯＮ）させる。充電が終ればただちに第１行
上の全ての制御トランジスタ４２を閉める、即ちノード
ＤＩに零電位を印加する。然し電圧はなおもキャパシタ
４３中に存在しているので、第１行の駆動トランジスタ
４１は依然としてＯＮである。それゆえ発光ダイオード
は継続して発光し、次回更に第１行の制御トランジスタ
を開いた時に始めて前回キャパシタにある電圧を変えて
、発光ダイオードの輝度を変える。ンーケンス部分はシ
ステム更換の項で述べる。

第１行の制御トランジスタ４２が全て閉めた後に、新し
い映像データで再び各列のアナログ信号を変え、完成し
た後に更に第２行の制御トランジスタ４２を開く。同様
にして第１行の方式で第２行のキャパシタ４３に対して
充電を行い、この方式にて　１行づつ映像データをキャ
パシタに保存して、全体の映像を表示できるようにする
。

図示より分かるように、本発明は共通陽極（ＣＯＭＭＯ
ＩＩ　ＡＮＯＤＥ）回路を採用している。その中で全て
の発光ダイオードの陽極をＶｄ・ｄ上に接続し、その陰
極は各駆動トランジスタ４１に接続している。

別に本線路は直線式走査方式を採用している。即ち　１
回に　１行ｊｃＯＬＵＭＮ）のデータを更新する。この
方法は画面の点滅（ＦＬＩＣＫＥＲＩＮＧ）を減少でき
るばかりでなく、しかも並行処理の方法を用いて画面の
フレームレート（ＦＲＡＭＥ　ＲＡＴＥ）を向上するこ
とができる。これは画面をリアルタイムに処理するのに
絶対的となる。本回路は更に電位保持キャパシタ４３が
あるので、発光ダイオード４を直流電流方式で点灯し、
それゆえに高電位のパルス・ウェブ方式で駆動する必要
がないので、より低い電圧であり電源電力の無駄な消耗
を減少することができる。

第５図に本発光ダイオードの表示スクリーンシステムの
ブロックダイアダラムを表示する。その中は下記を含む
ものである。本発明の新発売ダイオードアレイ構造で組
立てられたＮｘＭ表示スクリーン５１、直線式走査変位
レジスタ５２、それぞれＮ個のレジスタを有するＤ／Ａ
　　５３．１つのタイミングコントローラ及びアドレス
ジェネレータ５４．１つの表示メモリサブシステム５５
．１つのデータ伝送装置５６．１つのメインストレージ
５７．１つの中央処理ユニット５８、１つの補助記憶体
５９及び１つの映像獲得サブシステム５１０である。本
システムの運転方式は下記のごとくである。

先ず第５図に示すごとく、表示したい映像を映像獲得サ
ブシステム５１０により、グレイレベルにあるディジタ
ル映像データを取得し、且つ補助メモリ５９に記憶して
その後の表示に供する。成る映像プログラムを表示した
い場合は、補助メモリに記憶している映像を必要とする
順序でメインメモリ５７に格納する。もしも映像データ
の必要がなければ、それを直接メインメモリ５７に格納
すればよい。データ伝送装置５６はメインメモリに記憶
している映像データを表示メモリサブシステム５５に送
り込み、タイミングコントローラとアドレスジェネレー
タ５４より表示メモリサブシステム５５中の映像データ
を読み取り走査して発光ダイオードアレイ５１上に表示
する。

本発明のアレイ構造と伝統的アレイとの異なる所は直線
状走査（ＬＩＮＥ　５ＣＡＮ）の方式を採用したことに
ある。また各１行の制御トランジスタのゲート全てが一
緒に接続されており（第４図のＤｌ。

Ｄ２等を参照）、行を走査している時は、同一行の制御
トランジスタは同時にＯＮとなって、この行止の全ての
保持キャパシタの電圧は同時に更新される。この方式を
採用すれば、フレームレートはラスクスキャンよりも非
常に早く、高いフレームレートの効果を達成することが
できる。

タイミングコントローラとアドレスジェネレータ５４と
は表示メモリサブシステム５５中の映像データを順序よ
く読み取り、ディジタルアナログコンバータ５３のレジ
スタのレジスタが全て書込まれてデータを表示した後に
、更に　１つのパルス信号を発してこの　１行の全ての
制御用ＭＯ３ＦＥＴが全部ＯＮとなる。この場合ディジ
タルアナログコンバータにより準備されたグレイレベル
ブータラ有するアナログ映像信号は、対応する電位保持
キャパシタ中に記憶され、該電位保持キャパシタの電位
は対応する発光ダイオードをして該電位が表示する異な
った輝度を発するようにさせる。

第６図に示すのは第４図の回路タイミングダイヤグラム
である。映像獲得サブシステムが取得した映像データは
グレイレベルを有するデータであるので、発光ダイオー
ドアレイにより得られたアナログ信号の入力もグレイレ
ベルなので、グレイレベルを有する映像を表示する効果
を達成することができる。上記の方法（即ち　１行づつ
を順序よく走査し、ＯＮ、記憶、ＯＦＦ、走査を制御）
によって、１つのフレームを完全に表示できる。

映像の更換動作は第７Ａ図、第７Ｂ図、第７Ｃ図、第７
Ｄ図に示すごとくである。メモリサブシステム５５の記
憶容量の表示は　１枚の映像データの２倍の大きさであ
る。これらの図中のＡ、Ｂでそれぞれ１枚の映像データ
のスペースを表示している。発光ダイオードのアレイが
スペースＢの映像を表示する場合、この時もしも映像を
更換するなら、転送装置５６が新しい映像をスペースＡ
に記憶換えする。第７Ａ図に示すごとく、記憶換えを終
了後、ディジタルアナログコンバータは改めて有効的に
スペースＡに記憶された映像を発光ダイオードアレイに
、第７Ｂ図に示すごとく表示させる。

同じ原理でもしも更に映像を更換する場合には、第７Ｃ
図、第７Ｄ図に示すごとく類似の動作を実行する。

このように交互に表示メモリサブシステム５５に対して
読取り、書き込みを行うことによって、メモリ５７のア
クセスの衝突をまぬがれることができる。それに発光ダ
イオード表示アレイ５１に合わして高いフレームレート
を表示することができる。

本設計の看板は、第８図に示すごとく、１枚つつの回路
基板モジュールで組成され、各回路基板は４×４或いは
８×８のアレイ等で異なった点数の発光ダイオードラン
プ及び駆動回路によって構成されている。各個のＬＥＤ
の間隔広さは製品別によって決められる。

１枚づつの回路基板モジュールを利用してモザイクのよ
うに横方向及び縦方向に積み上げ、組合わせて大型の表
示ボードを製作することができる。

市場上においてはその他の近似製品かあるが、設計及び
作動原理が異なっている外に構造的にもまた異なってい
る。例えば、市場上の日本のシャープ及び台湾の国産品
の光宝製品もまたモジュールユニットであり、１枚つつ
で大看板に組合わせている。然しこれらの製品は、２枚
或いは３枚の回路基板（Ｐ　ＣＢ）を含んでいる。第１
枚は発光ダイオードであり、第２及び第３枚は駆動回路
である。

第８図に示すごとく、本設計は設計が独創的であり、大
幅に回路の複雑さを簡素化し、各校の回路モジュールは
ただ１枚の回路基板である。

第９図に示すごとく、組合わせてできた大型看板の後ろ
にはそれに合った金属（或いはその他の適当な材料があ
り製品類別用途によって決める）ブラケット支持材９１
で支持及び固定されている。

また太陽光線或いは室内照明の反射を避け、且つ近い所
や遠い所の異なった視覚の要求に合わせて、各発光ダイ
オードの上に１つの光学的に設計され且つ処理された反
射対向板１０１を第１０図のごとくかぶせている。

全体装置の配線は今まで類似製品の一番煩わしい問題で
あった。本設計の別の　１つの特徴は、発光ダイオード
アレイの電源供給と区域側の電源供給とは独立して配線
することができ、安全であるばかりでなく且つ容易に保
全できる点である。そのほか転送の信号線と制編線、数
量はその他の製品と同じであるが、その他の製品の電線
は各本とも一般の電源線であり、光ファイバ或いは誘電
体を利用して転送できない。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明のＬＥＤを駆動する　１つの駆動回路
、第１Ｂ図は１つの駆動回路を示し、それは第１Ａ図回
路の部分である図、第１Ｃ図は　１つの更新回路を示し
、それは第１Ａ図回路の部分である図、第２図に示すの
は　１つのＬＥＤの電圧〜輝度特性曲線であり、その中
にフィードバックを含むものとフィードバックを含まな
い回路の曲線を含んでいる図、第３図は本発明の映像電
路図、第４図は本発明中に使用された単回形操作原理の
ＬＥＤアレイ回路を示す図、第５図は大型映像表示シス
テムのブロック図、第６図は第４図に示す個別信号のタ
イミング関係を示す図、第７Ａ図、第７Ｂ図、第７Ｃ図
と第７Ｄ図は本発明の映像置換方式を示すブロック図、
第８図は本発明の表示板構造を表す図、第９図は第８図
の大型表示板で、その背後に　１つの金属ブラケット９
１で固定している状況を示す図、第１０図は第９図の表
示板で、その上に　１つの光学処理された反射対向板１
０１をかぶせた状況図、第１１図は大型表示ボードに使
われている従来のＬＥＤアレイ構造図である。 １・・・・・・発光ダイオード、Ｉｌ、　　＋２・・・
・・・ＭＯＳＦＥＴ１１３・・・・・・フィードバック
電気抵抗、１４・・・・・・電位保持キャパシタ。 ＋ ＦＩＧ、旧 ＦＩＧ、　ＩＣ ＦＩＧ、　２ 十〉１ ＳＹＳＴＥＭ　ＢＬＯＣＫ　ＤＩＡＧＲＡＭも ＦＩＧ、　５ ＋＼Ｆこ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）多重グレイレベルを有する大型映像表示ボードシ
   ステムであって、１つの大型でプログラム制御の拡張性
   を有する高解像度画面の発光ダイオードを有して多重グ
   レイレベルの映像を表示し、低電圧、低電流及び高度な
   直線状化の発光ダイオード駆動回路を有し、更にダイオ
   ード表示ボードが１つの共通接地及び共通陽極のＮ×Ｍ
   のアレイ構造で、且つ複数の画素映像表示ユニットを含
   んでおり、各該ユニットが発光ダイオードと１つの前記
   駆動回路の組合わせで、発光ダイオードと、１つの駆動
   ＭＯＳＦＥＴと、１つの電位保持キャパシタと、１つの
   制御用ＭＯＳＦＥＴと、１つのフィードバック電気抵抗
   とを含み、一旦該制御用トランジスタが起動されると、
   ただちに前記電位保持キャパシタに充電を開始させ、同
   時に該駆動トランジスタを駆動して発光させるシステム
   。
2. （２）制御トランジスタの作用が１つのスイッチと同じ
   であり、該トランジスタが１つのスイッチスタートが１
   つの走査回路にてトリガされた場合に、１つのこの画素
   映像表示ユニットと関係のあるアナログ信号が該制御ト
   ランジスタのソースより入ってドレンに到達し、その後
   該保持キャパシタが入力信号レベルまで充電され、この
   レベルが上記該制御トランジスタのドレンに接続される
   ことにより、該駆動トランジスタのチャンネル電流は該
   レベルにて調整され、そして電源端子とこの駆動トラン
   ジスタのドレンとの間に直列されている前記発光ダイオ
   ードの輝度が該アナログ信号と正比例をなす明暗グレイ
   レベルの変化を発生させる請求項１に記載のシステム。
3. （３）このフィードバック電気抵抗が該駆動トランジス
   タのソースとグラウンドとの間に直列にされて、ネガテ
   ィブフィードバックの機能を行ない、それゆえ駆動を行
   ない、それゆえに駆動電流と該駆動トランジスタのゲー
   ト電圧、即ちアナログ入力信号を直線状化の関係になら
   しめ、且つ発光ダイオードの輝度の変化が該アナログ信
   号と正比例になるので、容易にグレイレベルの明暗を制
   御することができ、また前記のフィードバック電気抵抗
   は駆動電流が駆動トランジスタの特性変化の影響を受け
   ないようにすることができるので、該表示板が良好な均
   一性を有する請求項１に記載のシステム。
4. （４）発光ダイオード表示板が１つの共通接地及び共通
   電源を有する構造の発光ダイオードのＮ×Ｍのアレイよ
   り形成され、その中で各画素は１つのカレントイメージ
   回路を含み、この回路が１つの発光ダイオードと、１つ
   の制御トランジスタと、１つの駆動トランジスタと、１
   つの電位保持キャパシタと、この駆動トランジスタのカ
   レントトランジスタとよりなる請求項１に記載のシステ
   ム。
5. （５）発光ダイオードアレイ表示ボードに使われている
   駆動装置の横方向式（Ｘ−方向）の走査が、１つのディ
   ジタルマルチプレクサから順序よくアレイ表示ボードの
   縦方向（Ｙ−方向）に配列したＮ個の制御トランジスタ
   のゲートをトリガし、同一行の全ての制御トランジスタ
   が全てＯＮにさせられると共に、同一行の保持キャパシ
   タを全部充電するので、該同一行の全ての駆動トランジ
   スタが発光ダイオードを駆動して点灯させる請求項１に
   記載のシステム。
6. （６）カレントイメージ回路が１つの大チャンネル幅の
   ＭＯＳＦＥＴと、１つの小チャンネル幅のＭＯＳＦＥＴ
   と、１つの電位保持キャパシタと、１つの制御ＭＯＳＦ
   ＥＴとを含み、その中で該大チャンネル幅のＭＯＳＦＥ
   Ｔの幅が小チャンネル幅のＭＯＳＦＥＴの１０倍であっ
   て、該回路の入力が１つの電流信号であり、この信号が
   該小チャンネル幅のトランジスタを通過する場合に、該
   電流信号に正比例する電位を発生し、該電位はただちに
   伝送され、また制御トランジスタが起動された瞬間に保
   持キャパシタに記憶され、大チャンネル幅トランジスタ
   のゲートとソースとの間の電位差が該電位に制御されて
   、該大チャンネル幅トランジスタの電流が入力電流の倍
   数となる請求項４に記載のシステム。