KR100654521B1 - 풀 칼라 ｌｅｄ 디스플레이 시스템 - Google Patents

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Abstract

풀 칼라 LED 디스플레이의 계조 제어회로에 있어서, 각 색의 계조 데이터(A)를 역감마보정하기 위하여, 일정 주기내에서 펄스간격이 서서히 커지는 고속 펄스열을 파형 메모리(40)로부터 독출하고, 상기 고속 펄스열을 카운터(41)에 의해 계수하고, 상기 카운터(41)로부터 출력되는 계수값(B)과 상기 각 색의 계조 데이터(A)를 비교기(51, 52, 53)에 의해 비교하고, A≥B인 경우에 정전류 드라이버(21, 22, 23)을 온으로 하는 구동펄스를 발생한다.

Description

풀 칼라 ＬＥＤ 디스플레이 시스템{FULL COLOR LED DISPLAY SYSTEM}
본 발명은 예를 들어, RGB(적, 녹, 청)의 3원색의 LED 램프를 조합시켜 계조(階調) 풍부한 다색 화상을 표시하는 풀 칼라 LED 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 특히, 각 색의 계조 데이터에 기초하여 펄스폭 변조된 구동 펄스에 의해 LED 램프를 점등구동하는 펄스폭 변조방식의 시스템에 관한 것이다.
===풀 칼라 LED 디스플레이 시스템의 기본 구성===
고휘도의 청색 LED(발광 다이오드)가 개발됨으로써, RGB 3원색을 조합시킨 풀 칼라 LED 디스플레이 시스템이 보급되기 시작하고 있다. 전형적인 장치 사양에 관해서 예시한다. 표시화면은 높이 2.4m이고, 폭 3.4m의 대형이고, 이 화면에는 종 480라인·횡128 도트분의 합계 61440개의 화소 램프가 배열되어 있다. 각 화소 램프는 RGB 3 원색의 각 LED를 집합시킨 LED 다색 집합 램프이다. 1개의 화소를 구동하는 화소 데이터는 RGB 각 8 비트의 합계 24 비트의 데이터로 이루어지고, RGB 각 색의 표시 계조는 256 계조이고, 1677만 7216색의 풀 칼라 표현이 가능하다.
이러한 종류의 풀 칼라 LED 디스플레이 시스템으로, 일반적인 텔레비젼 방송 시스템 및 VTR에서 사용되고 있는 NTSC 영상신호를 영상 소스로 하여 이용할 수 있다. 표시제어장치에 입력된 NTSC 영상신호가 A/D 변환되고, RGB 각 8 비트의 합계 24 비트의 디지털 신호로 변환되어 처리된다. 61440개의 화소 램프에 대응한(61440×24) 비트의 1 화면분의 화상 데이터가 프레임 메모리에 버퍼링되고, 이 프레임 메모리로부터 각 화소 램프의 구동회로에 1 화소분 24 비트의 화소 데이터가 각각 분배되어, 구동회로의 레지스터에 래치된다.
화소 램프 구동 회로에서는, 레지스터에 래치된 8 비트의 적색 데이터에 대응한 계조로서 적색 LED를 발광구동하고, 동일하게 8 비트의 녹색 데이터에 대응한 계조로서 녹색 LED를 발광구동하고, 동일하게 8 비트의 청색 데이터에 대응한 계조로서 청색 LED를 발광구동한다.
===펄스폭변조방식의 계조제어(階調制御)===
이 계조제어(階調制御)는 일반적으로 주지의 펄스폭변조방식에 의해 행해진다. 충분히 높은 일정 주파수의 클락 펄스를 연속적으로 발생시키고, 이 클락 펄스에 의해 (28)=256진 카운터를 인크리멘트하고, 카운터의 8비트 계수값을 올(all) "0"으로부터 올 "1"까지 일정 주기 Ts로 반복하여 변화시킨다. 이러한 8 비트 계수값과, 구동회로의 레지스터에 래치된 8 비트 계조 데이터를 디지털 비교기(digital comparator)로 대소비교함으로써, 8 비트 계조 데이터에 대응한 펄스폭 Tw로 주기가 상기 Ts의 구동 펄스가 상기 비교기로부터 출력된다. 화소 램 프 구동 회로는 이 구동 펄스의 펄스폭 Tw의 기간만 LED로 일정의 전류를 흘려 발광시킨다. 이 펄스 점등을 주기 Ts로 반복한다.
즉, 주기 Ts의 구동 펄스의 펄스폭 Tw가 8 비트 계조 데이터의 2진수값에 비례하여 결정되고, 주기 Ts 중의 시간 Tw만 LED가 일정 전류로 펄스 점등됨으로써, 8 비트 계조 데이터에 대응한 표시 휘도가 수득된다.
===텔레비젼 신호의 감마 보정===
현재에도 텔레비젼 화상표시장치는 CRT 수상기가 주류를 이루고 있다. CRT 수상기의 RGB 3색 형광체는 입력한 영상신호의 전압에 비례하여 발광하지 않기 때문에, 입력신호와 광출력의 관계는 비직선성을 갖고 있다. 주지하는 바와 같이, 이 특성을 감마(gamma)라 한다. CRT의 비직선성(감마)를 각 수상기에서 보정하면 수상기가 복잡해지고 비싸지기 때문에, 현재의 텔레비젼 방식에서는 송상측에서 감 마 보정한 신호를 방송하고 있다. 실제의 감마 값은 측정 조건 및 측정방법에 의해 상당히 다른 값으로 된다. NTSC 방식에서는, 화상표시장치의 감마 값을 2.2로 상정하여 감마 보정을 행하고 있다.
그런데, LED 디스플레이 시스템의 입력신호와 광출력의 관계는 거의 직선적이고, CRT 수상기의 감마와 같은 비직선성은 없다. 전혀 비직선성이 없다는 것은 아니지만, CRT의 감마와는 크게 다른 특성이다.
감마가 보정되어 있는 NTSC 영상 신호를 LED 디스플레이 시스템의 영상 소스로하는 경우, 고품질인 화상표시를 실현하려고 하면, 어떠한 수단에 의해 역감마보정을 행하여 거의 직선적인 LED의 특성에 맞춘 계조제어를 행할 필요가 있다.
===비선형인 펄스폭변조에 의한 계조 제어===
1995년 발행된 공개특허공보 일본특개평 7-306659호에는 멀티칼라 LED 디스플레이 유니트에 관하여, 다음과 같은 기술사항이 개시되어 있다.
① RGB 3원색의 다수의 LED가 정연하게 배열되어 LED 디스플레이 유니트(스크린)이 형성되고, 각 LED를 점멸하여 발광색과 밝기를 조정하기 위한 LED 점등 회로가 이 유니트에 실장되어 있다.
② 상기 LED 점등회로는 입력되는 계조 데이터에 해당하는 구동 펄스를 출력하는 펄스폭변조회로와, 이 펄스폭변조회로로부터의 구동펄스에 의해 LED를 점등하는 LED 구동회로를 구비한다.
③ 상기 펄스폭변조회로는 시간과 계수값의 관계가 비선형인 동작을 하는 비선형 카운터와 이 비선형 카운터의 계수값과 버퍼 메모리에 기억된 계조 데이터를 대소비교함으로써 상기 구동펄스를 발생하는 디지털 비교기를 구비한다.
④ 상기 비선형 카운터는 주기가 상이한 16종류의 카운터 펄스를 발생하는 펄스발생기와, 이 16 종류의 카운터 펄스 중에서 1 종류를 선택하는 선택회로와, 이 회로에 의해 선택된 카운터 펄스를 카운트하는 바이너리 카운터와, 이 바이너리 카운터의 상위 4 비트로부터 상기 16 종류의 카운터 펄스를 선택하는 선택신호를 발생하기 위한 디코더 회로를 구비한다.
⑤ 상기 바이너리 카운터의 계수값이 작은 경우에는, 상기 디코더 회로로부터의 선택신호에 의해 상기 선택회로는 주기가 작은 상기 카운터 펄스를 선택하고 있고, 따라서 바이너리 카운터의 계수값은 고속으로 증가한다. 바이너리 카운터 의 계수값이 커지면, 상기 디코더회로로부터의 선택신호가 변화하여 상기 선택회로는 주기가 큰 상기 카운터펄스를 선택하게 되며, 따라서 바이너리 카운터의 계수값은 저속으로 증가한다.
⑥ 이 LED 디스플레이 유니트에 대하여 디스플레이 컨트롤러 등의 외부 장치로부터 계조 데이터가 순차적으로 전송되어 메모리에 일시 기억된다. 이 메모리에 기억된 계조 데이터가 버퍼 메모리를 통해서 상기 디지털 비교기에 입력된다. 이 디지털 비교기로부터 출력되는 구동펄스의 펄스폭 Tw는 상기 계조 데이터에 대하여 비선형으로 변조되고 계조 데이터가 작은 영역에서는 펄스폭 Tw의 변화율이 작고, 계조 데이터가 커짐에 따라서 펄스폭 Tw의 변화율이 커진다.
이상에서 설명한 종래의 멀티칼라 LED 디스플레이 유니트에 있어서는, 비선형인 펄스폭변조에 의한 계조 제어를 채용함으로써 감마보정되어 있는 NTSC 영상신호를 영상 소스로 하는 경우에, 거의 직선적인 LED의 특성에 맞추어, 절선(折線) 그래프적인 근사한 역감마보정을 행하여 보다 고품질의 화상표시를 행할 수 있었다.
그러나 이 공지기술에서는 절선 그래프적으로 근사한 역(逆)감마보정을 행하게 되므로, 간단한 회로구성으로 고정밀도의 역감마보정을 행하는 것은 곤란하고, 충분히 만족할 수 있는 우수한 화상품질을 실현하는 것은 곤란하다. 또한, 비선형인 펄스폭변조에 의한 계조제어를 행하기 위한 회로 구성을 LED 디스플레이 유니트에 실장하고 있기 때문에, 특히 큰 화면의 LED 디스플레이 장치의 실시형태에 맞추어 생각할 경우에, 다음과 같은 구성상의 문제점을 갖고 있었다.
도시의 번화가에서는 빌딩의 벽면에 설치된 큰 화면의 풀 칼라 LED 디스플레이를 많이 볼 수 있다. 이와 같은 시스템에서는 빌딩 벽면 등에 설치된 스크린 모듈과 빌딩의 실내에 배치된 데이터 송출 모듈이 데이터 전송 케이블로 결합된 구성이 채용된다. 스크린 모듈은 상기 공지 문헌의 LED 디스플레이 유니트를 필요한 수만큼 연결한 것에 해당한다. 데이터 송출 모듈은 상기 공지문헌에서 디스플레이 컨트롤러 등의 외부장치로 표현되어 있는 것에 상당한다.
상기와 같은 풀 칼라 LED 디스플레이 시스템에서는, 표시하려고 하는 화상 데이터의 계조표현특성(텔레비전 신호의 감마보정특성도 그의 하나이다)에 따라서 표시계조의 제어특성을 적절하게 가변제어하거나, 스크린에 햇볕이 드는 주간과 그렇지 않은 야간에 표시계조의 제어특성을 적절하게 가변제어하는 등, 여러 가지 요소로 표시계조제어특성을 최적화함으로써 화상품질의 향상을 도모하는 것이 바람직하다.
상기 기능을 실현하는데에는, 스크린 모듈에 화상 데이터를 부여하는 데이터 송출 모듈(디스플레이 제어용 컴퓨터)로부터 표시계조제어특성의 최적화 정보를 전송 받게 된다. 상기 공지기술에서는, 상기 LED 디스플레이 유니트(스크린 모듈의 구성 요소)에 실장된 상기 비선형 카운터의 특성을 상기 디스플레이 컨트롤러(데이터 송출 모듈)로부터 공급하는 신호에 의해 축차 변경하게 된다.
이와 같은 회로 시스템을 실현하는 것은 가능하다. 그러나, 상기 스크린 모듈을 구성하는 다수의 상기 LED 디스플레이 유니트에 있어서의 상기 비선형 카운터중 어느 부분에 상기 데이터 송출 모듈로부터 어떠한 신호를 주어 그 특성을 어 떻게 가변제어하는가 하는 사항은 상기 공지 문헌에 개시된 발명의 주제로는 되어 있지 않다.
상기 공지문헌에 있어서는, 상기 비선형 카운터의 구성요소인 상기 펄스 발생기(16 종류의 카운터 펄스를 발생한다)를 프로그램 카운터로 하고 외부로부터의 설정값(16 종류의 카운터 펄스의 각 주기를 결정하는 값)을 최적화하는 것도 가능하다는 취지가 기재되어 있다. 이러한 기재에서는, 상기 스크린 모듈을 구성하고 있는 다수의 상기 LED 디스플레이 유니트에 있어서의 상기 비선형 카운터 중의 상기 펄스 발생기의 설정값을 상기 스크린 모듈과 데이터 전송 케이블로 결합되어 있는 상기 데이터 송출 모듈로부터의 신호에 의해 변경하는 제어시스템을 생각해 낼 수 있다. 그러나, 이 경우의 제어 시스템은 다수의 신호 전송선을 필요로 하는 복잡하여 고가인 회로구성으로 되어 버린다. 그와 같은 복잡하고 고가인 회로구성을 채용하여도, 상술한 절선 그래프적인 특성의 계조제어 밖에 행할 수 없고, 그 절선 그래프의 각 선분의 기울기를 변경한다고 하는 극히 제한적인 특성변경 밖에 행할 수 없다.
상술한 것과 다른 제어 시스템을 고려해 본다. 상기 공지기술에 있어서, 예를 들어, 상기 비선형 카운터의 구성요소인 상기 펄스발생기를 상기 데이터 송출 모듈의 쪽에 실장하고, 그 펄스발생기로부터 출력되는 16 종류의 상기 카운터펄스를 데이터 전송 케이블에 의해 상기 스크린 모듈로 전송하여 상기 비선형 카운터에서의 상기 선택회로에 입력하는 시스템 구성을 고려해 볼 수 있다. 그리고, 상기 비선형 카운터의 특성을 변경하기 위해, 상기 데이터 송출 모듈의 컴퓨터에 의해 상기 펄스발생기의 특성을 가변설정하고, 16종류의 상기 카운터펄스의 주기를 적절하게 변경한다. 그러나, 이 제어 시스템도 상술한 것과 마찬가지로 복잡하고 고가인 회로구성이 되어 버린다. 그와 같은 복잡하고 고가인 회로구성을 채용하여도, 상술한 절선 그래프적인 특성의 계조제어 밖에 행할 수 없고, 그 절선 그래프의 각 선분의 기울기를 변경한다고 하는 극히 제한적인 특성 변경밖에 행할 수 없다.
본 발명의 목적은 스크린 모듈과 데이터 송출 모듈로 시스템 구성되는 풀 칼라 LED 디스플레이 시스템에 있어서, 영상 소스로 되는 NTSC 영상신호 등의 계조표현특성에 맞추어, 그 특성을 적절하게 보정하여 LED의 특성에 적합시키는 것이 간단한 회로계로 용이하게 행할 수 있고, 고품질의 풀 칼라 화상표시를 행할 수 있도록 한 시스템 구성을 제공하는 데 있다.
===제 1의 발명===
제 1의 발명에 관한 풀 칼라 LED 디스플레이 시스템은 다음의 사항 (11)∼(15)에 의해 특정된다.
(11) 다수의 제 1 색 LED, 제 2 색 LED, 제 3 색 LED가 정연하게 배열된 스크린에 다색 화상을 표시하기 위한 스크린 모듈과, 이 스크린 모듈에 대하여 데이터 전송수단을 통해서 결합되어, 상기 스크린 상의 각 화소의 각 색 마다의 계조 데이터의 집합인 화상 데이터를 부여함과 동시에 제어신호를 부여하기 위한 데이터 송출 모듈에 의해 구성되어 있다.
(12) 상기 스크린 모듈에는 상기 스크린 상의 각 화소 마다에 상기 각 LED를 펄스 점등시키는 제 1 색 계조 제어 회로, 제 2색 계조 제어 회로, 제 3색 계조제어 회로와, 이러한 제 1 색 계조 제어 회로, 제 2색 계조 제어 회로, 제 3 색 계조 제어 회로에 상기 계조 데이터를 부여하는 데이터 전송용 쉬프트레지스터와, 상기 데이터 송출 모듈로부터 부여되는 상기 계조 데이터를 상기 데이터 전송용 쉬프트 레지스터에 분배하는 데이터 분배 회로가 실장되어 있다. 상기 제 1색 계조 제어 회로, 제 2색 계조 제어 회로, 제 3색 계조제어회로는 상기 데이터 송출 모듈로부터 받는 고속 펄스열을 계수하는 (2n)진 카운터(n-bit counter)와, 상기 데이터 전송용 쉬프트 레지스터로부터 받은 상기 계조 데이터를 래치하는 레지스터와, 상기 (2n)진 카운터(n-bit counter)로부터의 n 비트 계수값(n-bit count value)과 상기 레지스터에 래치된 상기 계조데이터를 대소비교하는 디지털 비교기와, 이 디지털 비교기의 2진값 출력(binary output)에 의해 상기 LED에의 통전을 온오프하는 정전류 드라이버를 포함하고 있다.
(13) 상기 데이터 송출 모듈은, 상기 스크린 모듈에 의해 표시하고자 하는 화상 데이터를 일시 기억하기 위한 프레임 메모리와, 이 프레임 메모리로부터 상기 화상 데이터를 독출하여 소정의 화소순으로 상기 스크린 모듈을 향하여 순차 송출하는 수단과, 상기 제 1색 계조 제어 회로, 제 2 색 계조 제어 회로, 제 3색 계조제어 회로의 각각에 주어야 할 고속 펄스열을 발생하는 제 1 색 고속 펄스열 발생수단, 제 2색 고속 펄스열 발생수단, 제 3색 고속 펄스열 발생수단과, 이러한 제 1색, 제 2 색, 제 3색 용의 각 고속 펄스열을 상기 스크린 모듈을 향하여 송출하는 수단을 포함하고 있다.
(14) 상기 스크린 모듈에 있어서는 상기 데이터 송출 모듈로부터 순차 부여되는 각 화소의 각 색 마다의 상기 계조 데이터를 상기 데이터 분배 회로 및 상기 데이터 전송용 쉬프트 레지스터를 통해서 각각 해당하는 화소의 해당하는 색용의 상기 계조 제어 회로에 있어서의 상기 레지스터에 공급함과 동시에, 상기 데이터 송출 모듈로부터 부여되는 상기 제 1색 고속 펄스열, 제 2색 고속 펄스열, 제 3색 고속 펄스열을 각각 해당하는 색의 상기 계조 제어 회로에 있어서의 상기 (2n)진 카운터(n-bit counter)의 계수 입력(count input)으로서 공급한다.
(15) 상기 데이터 송출 모듈에 있어서의 제 1색, 제 2색, 제 3색의 상기 각 고속 펄스열 발생 수단은 설정된 변화 특성에 따라서 시간과 함께 펄스 간격이 변화하는 2n(2의 n승) 이하 및 2n 에 근접하는 개수의 고속 펄스열을 일정 주기로 반복하여 발생시키는 것으로, 상기 고속 펄스열을 정적인 2값 파형 패턴으로서 표현한 디지털 데이터를 저장한 파형 메모리와, 이 파형 메모리를 소정의 속도로 차례로 읽기 위해 억세스(read-acessing)하여 상기 2값 파형 패턴의 디지털 데이터를 직렬출력함으로써 상기 고속펄스열을 일정 주기로 반복하여 발생시키는 메모리 데이터 독출수단으로 이루어진다.
===제 2의 발명===
제 2의 발명에 관한 풀 칼라 LED 디스플레이 시스템은 제 1의 발명에 있어서, 상기 데이터 송출 모듈에 있어서의 상기 제 1색 고속 펄스열 발생 수단, 제 2색 고속 펄스열 발생 수단, 제 3색 고속 펄스열 발생 수단이 제 1색, 제 2색, 제 3색의 처리계에 공용되는 1 계통의 고속 펄스열 발생수단으로 치환되고, 상기 데이터 송출 모듈은 상기 1 계통의 고속 펄스열을 상기 스크린 모듈을 향하여 송출하는 것을 특징으로 한다.
===제 3의 발명===
본 발명에 관한 풀 칼라 LED 디스플레이 시스템은 다음의 사항 (21)∼(26)에 의해 특정된다.
(21) 다수의 제 1 색 LED, 제 2 색 LED, 제 3 색 LED가 정연하게 배열된 스크린에 다색 화상을 표시하기 위한 스크린 모듈과, 이 스크린 모듈에 대하여 데이터 전송 수단을 통해서 결합되어, 상기 스크린상의 각 화소의 각 색 마다의 계조 데이터의 집합인 화상 데이터를 부여함과 동시에 제어신호를 부여하기 위한 데이터 송출 모듈에 의해 구성되어 있다.
(22) 상기 스크린 모듈에는 상기 스크린 상에서 동일 화소를 형성하고 있는 제 1색 LED, 제 2색 LED, 제 3색 LED의 세트 중에서 하나의 색의 LED를 선택하기 위한 색 셀렉터 회로와, 상기 스크린 상에서 동일 화소를 형성하고 있는 제 1색 LED, 제 2색 LED, 제 3색 LED의 세트에 대해서 각각 1개씩 할당되어 상기 색 셀렉터 회로에 의해 선택된 색의 LED를 펄스점등시키기 위한 계조 제어 회로와, 이러한 계조 제어 회로에 상기 계조 데이터를 부여하는 데이터 전송용 쉬프트 레지스터와, 상기 데이터 전송용 쉬프트 레지스터로부터 부여되는 상기 계조 데이터를 상기 데이터 전송용 쉬프트 레지스터에 분배하는 데이터 분배 회로가 실장되어 있다. 이 계조제어회로는 상기 데이터 전송용 쉬프트 레지스터로부터 받는 고속 펄스열을 계수하는 (2n)진 카운터(n-bit counter)와, 상기 데이터 송출 모듈로부터 받게 되는 계조 데이터를 래치하는 레지스터와, 상기 (2n)진 카운터(n-bit counter)로부터의 n 비트 계수값(n-bit count value)과 상기 레지스터에 래치된 상기 계조데이터를 대소비교하는 디지털 비교기와, 이 디지털 비교기의 2진값 출력(binary output)에 의해 상기 LED에의 통전을 온오프하는 정전류 드라이버를 포함하고 있다. 이 정전류 드라이버에 대하여 동일 화소의 제 1 색 LED, 제 2 색 LED, 제 3 색 LED가 상기 색 셀렉터 회로를 통해서 병렬접속되어 있다.
(23) 상기 데이터 송출 모듈은, 상기 스크린 모듈에 의해 표시하고자 하는 화상 데이터를 일시 기억하기 위한 프레임 메모리와, 이 프레임 메모리로부터 상기 화상 데이터중의 제 1색 계조 데이터, 제 2색 계조 데이터, 제 3색 계조 데이터를 차례로 독출하여 소정의 화소순으로 상기 스크린 모듈을 향하여 순차 송출하는 수단과, 상기 계조제어 회로에 주어야 할 고속 펄스열을 발생하는 고속 펄스열 발생 수단과, 이 고속 펄스열을 상기 스크린 모듈을 향하여 송출하는 수단을 포함하고 있다.
(24) 상기 스크린 모듈에 있어서는, 상기 데이터 송출 모듈로부터 부여되는 각 색 마다의 각 화소 마다의 상기 계조 데이터를 상기 데이터 분배 회로 및 상기 데이터 전송용 쉬프트 레지스터를 통해서 각기 해당하는 화소용의 상기 계조 제어 회로에 있어서의 상기 레지스터에 공급함과 동시에 상기 데이터 송출 모듈로부터 부여되는 상기 고속 펄스열을 상기 계조 제어 회로에 있어서의 상기 (2n)진 카운터(n-bit counter)의 계수 입력(count input)으로서 공급한다.
(25) 상기 스크린 모듈은 상기 데이터 송출 모듈로부터 부여되는 상기 화상 데이터에 동기하여 상기 색 셀렉터 회로를 제어하고, 제 1색 구동기간에 제 1 색 LED를 제 1색 계조 데이터에 따라서 발광구동하고, 제 2색 구동기간에 제 2 색 LED를 제 2색 계조 데이터에 따라서 발광구동하고, 제 3색 구동기간에 제 3 색 LED를 제 3색 계조 데이터에 따라서 발광구동하는 수단을 포함하고 있다. 제 1색 구동기간과 제 2색 구동기간 및 제 3색 구동기간의 분할 시간 간격은 인간의 시각이 3색별로 시간을 지연시켜 발광하고 있는 것을 인식할 수 없을 정도로 단시간으로 설정되어 있다.
(26) 상기 고속 펄스열 발생수단은 상기 제 1색 구동 기간, 상기 제 2색 구동 기간, 제 3색 구동 기간의 각각에 있어서, 색별로 설정된 변화특성에 따라서 시간과 함께 펄스 간격이 변화하는 2n(2의 n승) 이하 및 2n 에 근접하는 개수의 고속 펄스열을 일정 주기로 차례로 발생하고, 그것을 반복하는 것으로, 상기 고속 펄스열을 정적인 2값 파형 패턴으로서 표현한 디지털 데이터를 저장한 파형 메모리와, 이 파형 메모리를 소정의 속도로 차례로 읽기 위해 억세스하여 상기 2값 파형 패턴의 디지털 데이터를 직렬출력함으로써 상기 고속펄스열을 일정 주기로 반복하여 발생시키는 메모리 데이터 독출수단으로 이루어진다.
===제 4의 발명===
제 4의 발명에 관한 풀 칼라 LED 디스플레이 시스템은 제 1의 발명, 제 2 발명, 제 3 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 데이터 송출 모듈에서의 상기 고속 펄스열발생수단의 구성이 임의의 펄스 Pi를 출력하고나서 다음의 펄스열 Pi+1을 출력하기 까지의 시간이 i의 함수로서 표현된 프로그램에 기초하여 그 함수연산을 고속실행하여 상기 고속 펄스열을 일정 주기로 반복하여 발생시키는 함수연산수단으로 치환된 것을 특징으로 한다.
===제 5의 발명===
제 5의 발명에 관한 풀 칼라 LED 디스플레이 시스템은 제 4의 발명에 있어서, 상기 데이터 송출 모듈은 상기 함수 연산 수단에 프로그램된 상기 함수를 변경함으로써 상기 고속 펄스열의 변화 특성을 변경하는 특성 변경 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
===제 6의 발명===
제 6의 발명에 관한 풀 칼라 LED 디스플레이 시스템은 제 1의 발명 또는 제 2 발명에 있어서, 상기 스크린 상에서 근접 배치된 복수 개의 화소의 동일 색의 상기 LED 그룹에 대해서, 그러한 각 LED의 상기 계조 제어 회로의 그룹이 하나의 집적회로에 집약되어 있고, 또한 이 계조 제어 회로 그룹 내에 있어서는 하나의 상기 (2n)진 카운터(n-bit counter)가 각 계조 제어 회로에 공용되고 있는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서의 하나의 화소램프와 그 주변회로의 구성이다.
도 2는 동상 1개의 화소램프에 있어서의 RGB의 각 LED의 배치예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서의 화상데이터의 분배전송계의 개략구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서의 고속 펄스열의 펄스간격특성의 그래프이다.
도 5는 상기 고속 펄스열의 계수값의 시간적 변화특성의 그래프이다.
도 6은 상기 고속 펄스열에 기초한 계조데이터와 구동펄스폭의 함수특성의 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에서의 1개의 화소램프와 그 주변회로의 구성 도이다.
도 8은 도 7의 실시예에서의 화소램프구동방식을 도시한 타이밍챠트이다.
본 발명의 풀 칼라 LED 디스플레이 시스템의 실시예로서, 종래의 기술로 예시한 것과 동일하게 세로 480라인·가로 128 도트의 화소구성의 스크린 모듈에 관해서 설명한다. 합계 61440개의 각 화소램프는 RGB의 3원색의 LED를 밀집시킨 LED 집합램프이다. 1개의 화소램프를 구동하는 화소데이터는 RGB각 8 비트의 합계 24비트의 데이터로 이루어지고, 1677만7216색의 풀칼라 표현이 가능하다. 1화면분의 화상데이터는 (61440×24)비트의 데이터이다. 화상데이터의 소스는 NTSC 영상신호이고, 아날로그 영상신호를 RGB 각색마다 8비트로 A/D변환하여 디지털 화상 데이터로 하고, 도 3에 도시하는 데이터 송출 모듈(1)의 프레임 메모리(2)에 기록한다.
===화소램프와 데이터 분배===
도 1과 도2에 1개의 화소램프에 관한 구성을 도시하고 있다. 1개의 화소램프(10)는 6개의 적색 LED(11)과 3개의 녹색 LED(12)와 3개의 청색 LED(13)을 밀집/혼재시킨 것이다. 도 2는 1개의 화소램프(10)에 포함되는 12개의 LED의 배치례를 도시하고 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 적색 LED(11)는 전원 Vcc와 정전류 드라이버(21)사이에 직렬 접속되고, 녹색 LED(12)는 전원 Vcc와 정전류 드라이버(22) 사이에 직렬접속되며, 청색 LED(13)는 전원 Vcc와 정전류 드라이버(23) 사이에 직렬접속되어 있다. 데이터 송출 모듈은 프레임 메모리에 준비된 1화면분의 화상 데이터를 61440개의 화소 램프 구동회로(전술한 계조제어회로에 상당하는)에 고속으로 분배전송한다. 그 데이터 전송에는 도 1에 있어서의 쉬프트레지스터(30)가 이용된다.
데이터 송출 모듈(1)은 프레임 메모리(2)에 준비된 1 화면분의 화상 데이터를 8 비트 단위로 소정의 차례로 고속으로 직렬 출력하고, 데이터분배회로(3)에 보낸다. 데이터분배회로(3)는 1화면분의 화상데이터를 표시화면을 구성하고 있는 480의 각 라인의 화소램프집합에 해당하는 화상데이터를 분배한다. 1라인의 램프 집합은 128개의 화소램프(10)로 이루어진다. 그 128개의 화소램프의 구동회로에서의 데이터 전송용 쉬프트레지스터(30)가 직렬접속되고, 8비트×3단×128개의 쉬프트레지스터에 의한 전송라인이 구성되어 있다.
이 데이터 전송라인에 128개의 각 화소램프(10)에 대응하는 화소데이터(각기 8비트의 적색, 녹색, 청색의 계조 데이터)가 주입된 단계에서 데이터 송출 모듈(1)로부터 각 화소램프 구동회로에서의 레지스터(31, 32, 33)에 래치신호가 인가되며, 데이터 전송용 쉬프트레지스터(30)에 갖추어진 각 8비트의 적색데이터, 녹색 데이터, 청색 데이터가 각각 레지스터 31, 32, 33에 래치된다.
===화소램프의 구동제어===
레지스터 31, 32, 33에 래치된 각 8 비트의 적색 데이터, 녹색 데이터, 청색 데이터가 화소램프(10)의 적색 LED(11), 녹색 LED)(12), 청색 LED(13)를 발광구동하는 구동펄스의 펄스폭을 결정하는 데이터가 된다. RGB 3색의 제어계는 완전히 같은 방식으로 동작하기 때문에 이하에서는 적색의 제어계를 대표로 해서 설명한다.
레지스터(31)에 래치된 8 비트 계조 데이터(A)와 카운터(41)로부터의 8 비트 계수값(B)이 디지털 비교기(51)에서 대소비교되고, 비교기(51)의 출력은 A≥B의 경우 온(on)된다. 이 비교기(51)의 출력이 정전류 드라이버(21)에 대한 구동펄스가 되고, 이러한 온 기간에 정전류 드라이버(21)의 출력 트랜지스터가 온되어 적색 LED(11)의 직렬 회로에 일정한 전류가 흘러 LED가 발광한다.
카운터(41)는 256진 카운터이고 그 8 비트 계수값 B는 올(all) "0"으로부터 올 "1"까지 일전 주기(Ts)는 반복변화한다. 따라서 비교기(51)로부터 출력되는 구동펄스의 주기(Ts)이다. 구동펄스의 펄스폭(Tw)은 레지스터(31)에 래치된 적색 데이터의 2진수값에 대응하여 아래와 같이 결정된다. 또한, 구동펄스의 바람직한 주파수(1/Ts)는 수 KHz 정도이다.
===고속 펄스열===
256진 카운터(41)를 동작시키는 계수입력은 파형 메모리(40)에서 출력되는 고속 펄스열이다. 파형 메모리(40)에는 설정된 변화특성에 따라서 시간과 함께 펄스간격이 변화하는 256개의 펄스열을 정적인 2값파형 패턴으로서 표현한 디지털 데이터가 기억되어 있다. 그리고, 클락 발생기(42)로부터의 클락으로 보진(步進)되는 어드레스 카운터(43)에 의해 파형 메모리(40)의 어드레스 공간이 반복하여 주사됨으로써, 설정된 변화특성에 따라서 시간과 함께 펄스간격이 변화하는 256개의 고속 펄스열이 파형 메모리(40)로부터 상술한 주기(Ts)로 반복출력된다.
고속 펄스열의 펄스간격은 다음과 같이 설정되어 있다. 주기(Ts)에서 파형 메모리(40)로부터 차례로 출력되는 256개의 펄스열의 패턴에 있어서, 그 열의 선두로부터 말미를 향하여 펄스 간격이 서서히 커지도록 설정되어 있다. 이 특성을 도 4에 그래프화하여 도시하고 있다. 환언하면, 고속 펄스열의 주기(Ts)의 앞 부분에서는 펄스발생빈도가 높고, 뒤로 오게 되면 펄스발생빈도가 조금씩 저하되고 있다.
이상과 같은 특성의 고속 펄스열이 256진 카운터(41)의 계수입력이 되기 때문에, 카운터(41)의 8 비트 계수값(B)의 시간에 대한 변화특성은 도 5와 같이 주기(Ts) 앞 부분에서는 증가율이 크고, 주기(Ts)의 뒷부분이 될수록 증가율이 저하한다.
===역(逆)감마 보정 특성===
전술한 바와 같이, 카운터(41)의 8 비트 계수값(B)은 올 "0"로부터 올 "1"까지 일정 주기(Ts)로 반복변화하지만, 그 값(B)의 증가율은 일정하지는 않고, 주기(Ts)의 앞 부분에서는 큰 증가율로 변화하고, 주기(Ts)의 뒷 부분이 될수록 증가율이 줄어 든다. 이 8 비트의 계수값(B)과 레지스터(31)에 래치된 8 비트 계조 데이터(A)의 대소비교에 의해 구동펄스의 펄스폭(Tw)이 결정되므로, 계조 데이터의 2 진수값(A)과 펄스폭(Tw)의 관계는 직선적인 비례특성은 아니게 된다.
A≥B인 경우에, 구동펄스가 온으로 되기 때문에, 계조 데이터의 2진수값(A)에 대한 구동펄스폭(Tw)의 변화특성은, 도 6에 도시한 바와 같이, 계조 데이터의 2진수값(A)의 작은 영역에서 펄스폭(Tw)의 변화율이 작고, 값(A)가 커짐에 따라 펄스폭(Tw)의 변화율도 커진다. 이러한 비직선성이 CRT 수상기의 감마에 근사한 특성이고, NTSC 영상신호에 미리 실시되어 있는 가마보정특성을 상쇄하기 위한 역감마보정특성이다.
===고속 펄스열 발생원의 소재===
이상의 설명으로부터 명확해진 바와 같이, 파형 메모리(40)로부터 출력되는 고속 펄스열은 스크린 모듈의 전부의 화소램프 구동회로에 공통된 신호가 된다. 도 3에 도시한 데이터 송출 모듈(1)에 파형 메모리(40), 어드레스 카운터(43), 클락 발생기(42)가 실장되어 있고, 데이터 송출 모듈(1)과 스크린 모듈을 결합하고 있는 데이터 전송라인을 통하여 상기 고속 펄스열을 각 화소램프 구동회로에 공급하도록 구성되어 있다.
도 1의 실시예에서는, 고속 펄스열은 각 색에 공통인 1게통의 신호이고, 이 고속 펄스열을 계수하는 256진 카운터(41)로부터 출력되는 8비트 계수값을 적색, 녹색, 청색의 계조제어용의 3개의 디지털 비교기 51, 52, 53에 공통으로 주는 구성으로 되어 있다. 따라서, 데이터 송출 모듈(1)로부터 스크린 모듈에 공급하는 것은 단지 1계통의 고속 펄스열이고, 이것을 전송하기 위해 단지 1개의 데이터 전송라인이 할당되어 있으면 좋고, 신호송수신회로의 구성 및 데이터 전송라인의 구성이 매우 간단하고 저렴하게 실시할 수 있다.
또한, 후술하는 바와 같이 적색, 녹색, 청색 마다 특성이 상이한 고속 펄스열을 생성하고, 이러한 3계통의 고속 펄스열을 데이터 송출 모듈(1)로부터 스크린 모듈에 병렬전송하는 실시형태도 있다. 이 방식의 경우가 3원색 마다 최적인 비선형 펄스폭 변조를 행할 수 있어서, 더욱 더 우수한 화상품질을 실현할 수 있다. 이 경우에 있어서도, 적색 제어용의 고속 펄스열과 녹색 제어용의 고속 펄스열과 청색 제어용의 고속 펄스열을 병렬전송하는 3개의 데이터 전송라인이 할당되면 좋고, 역시 구성은 간단하고 저렴하게 실시할 수 있다.
===IC화된 화소램프 구동회로===
상기 화소램프 구동회로(계조제어회로)는 극히 일반적인 IC화된 제품을 이용하고 있다. IC화된 전형적인 구동회로는 도 1을 참조하면서 설명하면, 예를 들어, 16화소분의 데이터 전송용 쉬프트레지스터(30)와 16화소분의 16개의 레지스터 31, 42, 33---과 16 화소분의 16개의 비교기 51, 52, 53---와, 16 화소분의 16개의 정전류 드라이버 21, 22, 23---과, 1개의 카운터(41)를 집적한 회로이다. 이러한 예의 1개의 구동회로를 스크린 모듈 상에서 근접한 16 화소의 1개의 색의 구동용으로서 실장하는 것이 바람직한 회로구성이다. 16개의 화소에 3개의 상기 IC를 대응시키고, 3개의 상기 IC를 적색용, 녹색용, 및 청색용으로 구분해서 사용한다. 이 경우, 상기 IC의 소정의 입력단자에 상기 고속 펄스열을 입력하면, 상기 IC내의 1개의 카운터(41)에 의해 고속 펄스열이 카운트되고, 그 계수값이 상기 IC내의 16개의 디지털 비교기에 입력된다.
===파형 메모리(40)의 데이터 갱신===
본 발명의 큰 특징은 파형 메모리(40)에 저장된 고속 펄스열의 2 값파형패턴의 펄스간격특성에 의해 계조 데이터(A)와 구동펄스폭(Tw)의 함수특성을 자유롭게 가변설정할 수 있다는 것이다. 따라서, 본 발명은 NTSC 영상신호에 사전에 실시되어 있는 특정의 감마 보정특성을 상쇄하는 것에만 유효한 것은 아니고 여러가지로 응용될 수 있는 기술사상이다.
예를 들어, 데이터 송출 모듈(1)에 파형 메모리(40)을 설처하고, 장치내의 컴퓨터에 의해 메모리(40)의 내용을 자유롭게 갱신할 수 있도록 구성해 둔다. 그리고 표시하고자 하는 화상데이터의 계조표현특성에 맞추어, 파형 메모리(40)의 데이터를 갱신함으로써, 화상 마다 적절한 계조제어를 행하여 고품질의 표시를 실현할 수 있다. 또한, 옥외설치된 LED 디스플레이 장치의 경우, 낮과 밤 사이, 또는 계절 및 기후에 의한 주변의 광선상태의 변화에 맞추어, 파형 메모리(40)의 데이터를 갱산함으로써, 상황에 대응한 적절한 계조제어를 행하여 고품질의 표시를 실현할 수 있다. 이러한 경우, 파형 메모리(40)에 기입해야 할 상이한 특성의 데이터를 몇개라도 준비하여 두고, 그러한 데이터를 선택적으로 활용하게 된다.
더욱이, 사용하는 LED의 구동전류와 광출력의 특성을 상세하게 분석하여, 그 특성에 꼭 맞춘 보정특성을 파형 메모리(40)의 데이터에 의해 정확하게 실현할 수 있다. 여기서 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED에서 발광특성이 상이한 것도 고려할 수 있지만, 그 경우는 각 색의 제어계마다 별도의 파형 메모리(40) 및 카운터(41)를 설치하고, 각기 증가특성이 상이한 계수값(B)을 발생하여 각 색 마다의 디지털 비교기에 공급하게 된다.
===고속 펄스열의 연산출력===
이상의 실시예에서는 파형 메모리(40)에 기록된 디지털 데이터를 소정의 속도로 출력함으로써, 설정된 변화특성에 따라서 시간과 함께 펄스 간격이 변화하는 (2의 n승)개의 고속 펄스열을 일정 주기(Ts)로 반복하여 발생시켰었다. 이것을 다음과 같은 회로수단으로 치환하는 것도 가능하다.
고속 펄스열의 시간과 함께 변화하는 펄스 간격의 특성을 규정하기 위하여, 어떤 펄스 Pi를 출력하고나서 다음 펄스 Pi+1를 출력하기까지의 시간을 i의 함수로 하여 표현한 연산식을 작성한다. 그 연산식에 기초하여 (2의 n승)개의 고속 펄스열을 일정 주기(Ts)로 반복하여 발생시키는 처리를 컴퓨터 프로그램에 의해 구상화한다. 예를 들어, 첫 번째의 펄스를 출력하고나서 연산에 의해 구한 1-2 사이의 펄스 간격값을 타이머에 세팅하고 다운 카운트하고, 그 값이 0이 되면 두 번째 펄스를 출력하고, 연산에 의해 구한 2-3 사이의 펄스 간격값을 타이머에 세팅하여 다운 카운트하고 그 값이 0에 이르면 세 번째의 펄스를 출력한다. 이와 같은 동작을 프로그램 처리하여 반복실행하면 좋다. 이 방식을 채용하는 경우, 전술한 파형 메모리 방식의 경우와 마찬가지로, 상기 연산식을 변경함으로써 가지각색의 특성에 간단하게 설정변경할 수 있다. 물론 이 연산출력 처리를 전용회로에 의해 행할 수도 있다.
===제 3의 발명의 실시예===
도 7및 도 8에 제 3 발명의 실시형태의 요점을 도시하였다. 상기 실시예와 마찬가지로 스크린 모듈에는 합계 61440개의 화소램프가 정연하게 배열되어 있다. 1개의 화소램프(10)는 6개의 적색 LED(11)와 3개의 녹색 LED(12)와 3개의 청색 LED(13)를 밀집 혼재시킨 집합램프이다. 1개의 화소램프를 구동하는 화소데이터는 RGB각 8 비트의 합계 24비트의 데이터로 이루어지고, 1677만7216색의 풀칼라 표현이 가능하다. 1화면분의 화상데이터는 (61440×24)비트의 데이터이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 1개의 화소램프(10)에서의 6개의 적색 LED(11)와 3개의 녹색 LED(12)와 3개의 청색 LED(13)는 각 색 마다 직렬접속되어 있다. 각 색의 LED 직렬회로의 캐소드 측은 정전류 드라이버(21)의 오픈 콜렉터 출력에 공통접속되어 있다. 각 색의 LED 직력회로의 애노드측은 RGB 셀렉터 회로(70)의 적색 스위치(71), 녹색 스위치(72), 청색 스위치(73)를 통해서 전원 Vcc에 접속되어 있다. 정전류 드라이버(20) 및 RGB 셀렉터 회로(70)는 데이터 송출 모듈(1)(도 3 참조)로부터 받게 되는 신호에 따라서 아래와 같이 동작하고 화소램프(10)를 발광구동한다.
도 8은 데이터 송출 모듈(1)로부터 스크린 모듈의 화소 램프구동회로와 RGB 셀렉터 회로(70)에 주게 되는 신호의 타이밍 관계를 도시하고 있다.
RGB 셀렉터 회로(70)에 대해서는, 적색 스위치(71)를 온으로 하는 적색 셀렉터 신호와, 녹색 스위치(72)를 온으로 하는 녹색 셀렉터 신호와, 청색 스위치(73)를 온으로 하는 청색 셀렉터 신호가 주어진다. 이러한 셀렉터 신호는 스크린 모듈에 있어서, 상기 데이터 전송 클락 및 래치신호로부터 작성한다. 도 8에 명시되어 있는 바와 같이, 적색 스위치(31), 녹색 스위치(32), 및 청색 스위치(33)는 일정 시간씩 택일적으로 차례로 반복하여 온으로 된다.
8 비트 레지스터에는 상기 RGB 셀렉터 신호의 절체에 동기한 래치신호가 할당됨과 동시에, 데이터 전송용 쉬프트레지스터(30)을 통해서 화상 데이터가 할당된다. 적색 래치신호가 온으로 되기 직전에, 8 비트의 적색 데이터가 전송되어 와서 래치회로(31)에 래치된다. 래치회로(31)로부터 출력되는 8 비트 적색 데이터는 디지털 비교기(51)에 입력된다. 비교기(51)의 타방의 입력에는 256진 카운터(41)로부터의 8비트 계수값이 인가된다. 이 경우 데이터 송출 모듈(1)로부터 카운터(41)에 입력되어 있는 고속 펄스열은 적색계조제어용의 비선형 특성을 갖는 펄스열이다. 비교기(51)의 비교출력이 구동펄스이고, 정전류 드라이버(21)에 입력되어, 적색 LED(11)이 구동펄스에 응답하여 점등된다.
다음으로 녹색 셀렉터 신호가 온으로 되기 직전에 8 비트의 녹색 데이터가 전송되어 와서 래치회로(31)에 래치된다. 이 경우 데이터 송출 모듈(1)로부터 카운터(41)에 입력되어 있는 고속 펄스열은 녹색계조제어용의 비선형 특성을 갖는 펄스열이다. 비교기(51)의 비교출력이 구동펄스이고, 정전류 드라이버(21)에 입력되고, 녹색 LED(12)이 구동펄스에 응답하여 점등된다.
다음으로 청색 셀렉터 신호가 온으로 되기 직전에 8 비트의 청색 데이터가 전송되어 와서 래치회로(31)에 래치된다. 이 경우 데이터 송출 모듈(1)로부터 카운터(41)에 입력되어 있는 고속 펄스열은 청색계조제어용의 비선형 특성을 갖는 펄스열이다. 비교기(51)의 비교출력이 구동펄스이고, 정전류 드라이버(21)에 입력되어, 청색 LED(13)이 구동펄스에 응답하여 점등된다.
이상의 동작을 고속으로 반복한다. 예를 들어, 적색 스위치(71), 녹색 스위치(72) 및 청색 스위치(73)이 차례로 온하는 동작을 일순(一巡)하는 주기를 1/60초로 설정한다. 결국 1개의 스위치가 온하여 있는 시간은 1/180초가 된다.
적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED를 밀집시킨 1개의 화소램프에 있어서, 적색 구동 기간, 녹색 구동 기간, 청색 구동 기간을 고속으로 시분할하는 본 발명의 방식에서도, 가법혼색(加法混色)이 양호하게 인출되고, 색도에 대한 시공간특성의 면에서 충분히 고품질인 화상표시를 실현할 수 있다. 또한, 스크린의 전화면에 걸쳐서 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED가 균등하게 분산 배치된 화소구성으로 본 발명은 상기와 똑같이 효과적이다.
휘도에 대한 시공간 특성에 관해서, 본 실시예에 의한 1/3 다이내믹 구동방식과 단순한 라인 선택에 의한 종래의 1/3 다이내믹 구동방식을 비교하여 보자. 본 발명의 방식에 있어서는, 표시화면을 구성하고 있는 전체의 화소램프가 동시에 발광하고 있다. 종래의 방식에서는, 동시에 발광하고 있는 것은 전체 가운데 1/3의 화소램프이다. 그 때문에, 플리카 감 및 해상도의 면에서 본 발명쪽이 유리하고 우수하다. 회로구성적으로는, 같은 1/3 다이내믹 구동방식이라면, 본 실시예의 방식도 종래의 방식도 기본적으로는 우열은 없다고 말할 수 있다. 거의 같은 정도의 회로구성적인 부담으로, 본 발명에 의하면 종래에 의한 것 보다 높은 품질의 화상표시를 실현할 수 있다.
회로구성적인 면에 관해서, 본 발명에 의한 1/3 다이내믹 구동방식과 단순한 라인선택에 의한 종래의 1/3 다이내믹 구동방식을 비교하여 보자. 양 방식의 장치에 있어서, 화면전체를 고휘도인 백색으로 표시하는 경우를 상정한다. 본 발명의 방식에서는 1 라인을 형성하고 있는 예를 들어 128개의 화소램프의 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED가 일제히 점등하는 기간은 존재하지 않고 순차적으로는 적.녹.청의 어느 1색의 LED가 점등하고 있을뿐이다. 이것에 대해서 종래의 방식에서는 3 라인 중의 1 라인이 차례로 점등하는 것인데, 점등하는 1 라인을 형성하고 있는 128개의 화소램프의 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED가 전부 일제히 점등한다.
양 방식의 구동전력의 합계값은 물론 같지만, 1 라인에 공급하는 구동전류의 순시값에 대해서 보면, 본 발명의 방식에서는 종래방식에 비해 1/3의 전류로 된다. 이런 일은, 각 라인의 전원장치 및 전원공급계통의 구성이 본 발명의 방식이 소용량으로 간단한 것으로 해 낼 수 있음을 의미하고 있다. 이것은 소형의 LED 다색 디스플레이 장치에서는 그다지 중요한 요건은 아니지만, 초대형 화면의 옥외용의 고휘도인 LED 다색 디스플레이 장치를 구성하는 경우에는 매우 현실적이고 중요한 기술요건이 된다. 이런 면에서 본 발명이 우수하다.
또한 도 7 및 도 8에 도시한 실시예에서는, 1계통의 고속 펄스열의 데이터 전송라인을 사용하여 적색 계조제어용 고속 펄스열과 녹색 계조제어용의 고속 펄스열과 청색 계조제어용의 고속 펄스열을 시분할전송하고 있기 때문에, 극히 고성능인 계조제어를 극히 간단한 구성으로 실현할 수 있다.

Claims (13)

  1. 다음의 사항 (11)∼(15)에 의해 특정되는 풀 칼라 LED 디스플레이 시스템:
    (11) 다수의 제 1 색 LED, 제 2 색 LED, 제 3 색 LED가 정연하게 배열된 스크린에 다색 화상을 표시하기 위한 스크린 모듈과, 이 스크린 모듈에 대하여 데이터 전송수단을 통해서 결합되어, 상기 스크린 상의 각 화소의 각 색 마다의 계조 데이터의 집합인 화상 데이터를 부여함과 동시에 제어신호를 부여하기 위한 데이터 송출 모듈에 의해 구성되어 있다.
    (12) 상기 스크린 모듈에는 상기 스크린 상의 각 화소 마다에 상기 각 LED를 펄스 점등시키는 제 1 색 계조 제어 회로, 제 2색 계조 제어 회로, 제 3색 계조제어 회로와, 이러한 제 1 색 계조 제어 회로, 제 2색 계조 제어 회로, 제 3 색 계조 제어 회로에 상기 계조 데이터를 부여하는 데이터 전송용 쉬프트레지스터와, 상기 데이터 송출 모듈로부터 부여되는 상기 계조 데이터를 상기 데이터 전송용 쉬프트 레지스터에 분배하는 데이터 분배 회로가 실장되어 있다. 상기 제 1색 계조 제어 회로, 제 2색 계조 제어 회로, 제 3색 계조제어회로는 상기 데이터 송출 모듈로부터 받는 고속 펄스열을 계수하는 (2n)진 카운터(n-bit counter)와, 상기 데이터 전송용 쉬프트 레지스터로부터 받는 상기 계조 데이터를 래치하는 레지스터와, 상기 (2n)진 카운터(n-bit counter)로부터의 n 비트 계수값(n-bit count value)과 상기 레지스터에 래치된 상기 계조데이터를 대소비교하는 디지털 비교기와, 이 디지털 비교기의 2진값 출력(binary output)에 의해 상기 LED에의 통전을 온오프하는 정전류 드라이버를 포함하고 있다.
    (13) 상기 데이터 송출 모듈은, 상기 스크린 모듈에 의해 표시하고자 하는 화상 데이터를 일시 기억하기 위한 프레임 메모리와, 이 프레임 메모리로부터 상기 화상 데이터를 독출하여 소정의 화소순으로 상기 스크린 모듈을 향하여 순차 송출하는 수단과, 상기 제 1색 계조 제어 회로, 제 2 색 계조 제어 회로, 제 3색 계조제어 회로의 각각에 주어야 할 고속 펄스열을 발생하는 제 1 색 고속 펄스열 발생수단, 제 2색 고속 펄스열 발생수단, 제 3색 고속 펄스열 발생수단과, 이러한 제 1색, 제 2 색, 제 3색 용의 각 고속 펄스열을 상기 스크린 모듈을 향하여 송출하는 수단을 포함하고 있다.
    (14) 상기 스크린 모듈에 있어서는 상기 데이터 송출 모듈로부터 순차 부여되는 각 화소의 각 색 마다의 상기 계조 데이터를 상기 데이터 분배 회로 및 상기 데이터 전송용 쉬프트 레지스터를 통해서 각각 해당하는 화소의 해당하는 색용의 상기 계조 제어 회로에 있어서의 상기 레지스터에 공급함과 동시에, 상기 데이터 송출 모듈로부터 부여되는 상기 제 1색 고속 펄스열, 제 2색 고속 펄스열, 제 3색 고속 펄스열을 각각 해당하는 색의 상기 계조 제어 회로에 있어서의 상기 (2n)진 카운터(n-bit counter)의 계수 입력(count input)으로서 공급한다.
    (15) 상기 데이터 송출 모듈에 있어서의 제 1색, 제 2색, 제 3색의 상기 각 고속 펄스열 발생 수단은 설정된 변화 특성에 따라서 시간과 함께 펄스 간격이 변화하는 2n(2의 n승) 이하 및 2n 에 근접하는 개수의 고속 펄스열을 일정 주기로 반복하여 발생시키는 것으로, 상기 고속 펄스열을 정적인 2값 파형 패턴으로서 표현한 디지털 데이터를 저장한 파형 메모리와, 이 파형 메모리를 소정의 속도로 차례로 읽기 위해 억세스(read-accessing)하여 상기 2값 파형 패턴의 디지털 데이터를 직렬출력함으로써 상기 고속펄스열을 일정 주기로 반복하여 발생시키는 메모리 데이터 독출수단으로 이루어진다.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 데이터 송출 모듈에 있어서의 상기 제 1색 고속 펄스열 발생 수단, 제 2색 고속 펄스열 발생 수단, 제 3색 고속 펄스열 발생 수단이 제 1색, 제 2색, 제 3색의 처리계에 공용되는 1 계통의 고속 펄스열 발생수단으로 치환되고, 상기 데이터 송출 모듈은 상기 1 계통의 고속 펄스열을 상기 스크린 모듈을 향하여 송출하는 것을 특징으로 하는 풀 칼라 LED 디스플레이 시스템.
  3. 다음의 사항 (21)∼(26)에 의해 특정되는 풀 칼라 LED 디스플레이 시스템:
    (21) 다수의 제 1 색 LED, 제 2 색 LED, 제 3 색 LED가 정연하게 배열된 스크린에 다색 화상을 표시하기 위한 스크린 모듈과, 이 스크린 모듈에 대하여 데이터 전송 수단을 통해서 결합되어, 상기 스크린상의 각 화소의 각 색 마다의 계조 데이터의 집합인 화상 데이터를 부여함과 동시에 제어신호를 부여하기 위한 데이터 송출 모듈에 의해 구성되어 있다.
    (22) 상기 스크린 모듈에는 상기 스크린 상에서 동일 화소를 형성하고 있는 제 1색 LED, 제 2색 LED, 제 3색 LED의 세트 중에서 하나의 색의 LED를 선택하기 위한 색 셀렉터 회로와, 상기 스크린 상에서 동일 화소를 형성하고 있는 제 1색 LED, 제 2색 LED, 제 3색 LED의 세트에 대해서 각각 1개씩 할당되어 상기 색 셀렉터 회로에 의해 선택된 색의 LED를 펄스점등시키기 위한 계조 제어 회로와, 이러한 계조 제어 회로에 상기 계조 데이터를 부여하는 데이터 전송용 쉬프트 레지스터와, 상기 데이터 송출 모듈로부터 부여되는 상기 계조 데이터를 상기 데이터 전송용 쉬프트 레지스터에 분배하는 데이터 분배 회로가 실장되어 있다. 이 계조제어회로는 상기 데이터 전송용 쉬프트 레지스터로부터 받는 고속 펄스열을 계수하는 (2n)진 카운터(n-bit counter)와, 상기 데이터 전송용 쉬프트 레지스터로부터 받게 되는 계조 데이터를 래치하는 레지스터와, 상기 (2n)진 카운터(n-bit counter)로부터의 n 비트 계수값(n-bit count value)과 상기 레지스터에 래치된 상기 계조데이터를 대소비교하는 디지털 비교기와, 이 디지털 비교기의 2진값 출력(binary output)에 의해 상기 LED에의 통전을 온오프하는 정전류 드라이버를 포함하고 있다. 이 정전류 드라이버에 대하여 동일 화소의 제 1 색 LED, 제 2 색 LED, 제 3 색 LED가 상기 색 셀렉터 회로를 통해서 병렬접속되어 있다.
    (23) 상기 데이터 송출 모듈은, 상기 스크린 모듈에 의해 표시하고자 하는 화상 데이터를 일시 기억하기 위한 프레임 메모리와, 이 프레임 메모리로부터 상기 화상 데이터중의 제 1색 계조 데이터, 제 2색 계조 데이터, 제 3색 계조 데이터를 차례로 독출하여 소정의 화소순으로 상기 스크린 모듈을 향하여 순차 송출하는 수단과, 상기 계조제어 회로에 주어야 할 고속 펄스열을 발생하는 고속 펄스열 발생 수단과, 이 고속 펄스열을 상기 스크린 모듈을 향하여 송출하는 수단을 포함하고 있다.
    (24) 상기 스크린 모듈에 있어서는, 상기 데이터 송출 모듈로부터 부여되는 각 색 마다의 각 화소 마다의 상기 계조 데이터를 상기 데이터 분배 회로 및 상기 데이터 전송용 쉬프트 레지스터를 통해서 각기 해당하는 화소용의 상기 계조 제어 회로에 있어서의 상기 레지스터에 공급함과 동시에 상기 데이터 송출 모듈로부터 부여되는 상기 고속 펄스열을 상기 계조 제어 회로에 있어서의 상기 (2n)진 카운터(n-bit counter)의 계수 입력(count input)으로서 공급한다.
    (25) 상기 스크린 모듈은 상기 데이터 송출 모듈로부터 부여되는 상기 화상 데이터에 동기하여 상기 색 셀렉터 회로를 제어하고, 제 1색 구동기간에 제 1 색 LED를 제 1색 계조 데이터에 따라서 발광구동하고, 제 2색 구동기간에 제 2 색 LED를 제 2색 계조 데이터에 따라서 발광구동하고, 제 3색 구동기간에 제 3 색 LED를 제 3색 계조 데이터에 따라서 발광구동하는 수단을 포함하고 있다. 제 1색 구동기간과 제 2색 구동기간 및 제 3색 구동기간의 분할 시간 간격은 인간의 시각이 3색별로 시간을 지연시켜 발광하고 있는 것을 인식할 수 없을 정도로 단시간으로 설정되어 있다.
    (26) 상기 고속 펄스열 발생수단은 상기 제 1색 구동 기간, 상기 제 2색 구동 기간, 제 3색 구동 기간의 각각에 있어서, 색별로 설정된 변화특성에 따라서 시간과 함께 펄스 간격이 변화하는 2n(2의 n승) 이하 및 2n 에 근접하는 개수의 고속 펄스열을 일정 주기로 차례로 발생하고, 그것을 반복하는 것으로, 상기 고속 펄스열을 정적인 2값 파형 패턴으로서 표현한 디지털 데이터를 저장한 파형 메모리와, 이 파형 메모리를 소정의 속도로 차례로 읽기 위해 억세스(read-accessing)하여 상기 2값 파형 패턴의 디지털 데이터를 직렬출력함으로써 상기 고속펄스열을 일정 주기로 반복하여 발생시키는 메모리 데이터 독출수단으로 이루어진다.
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  6. 제 1항, 제 2항, 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 데이터 송출 모듈에있어서의 상기 고속 펄스열발생수단의 구성이 임의의 펄스 Pi를 출력하고나서 다음의 펄스열 Pi+1을 출력하기 까지의 시간이 i의 함수로서 표현된 프로그램에 기초하여 그 함수연산을 고속실행하여 상기 고속 펄스열을 일정 주기로 반복하여 발생시키는 함수연산수단으로 치환된 것을 특징으로 하는 풀 칼라 LED 디스플레이 시스템.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 데이터 송출 모듈은 상기 함수 연산 수단에 프로그램된 상기 함수를 변경함으로써 상기 고속 펄스열의 변화 특성을 변경하는 특성 변경 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 풀 칼라 LED 디스플레이 시스템.
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  13. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 스크린 상에서 근접 배치된 복수 개의 화소의 동일 색의 상기 LED 그룹에 대해서, 그러한 각 LED의 상기 계조 제어 회로의 그룹이 하나의 집적회로에 집약되어 있고, 또한 이 계조 제어 회로 그룹 내에 있어서는 하나의 상기 (2n)진 카운터(n-bit counter)가 각 계조 제어 회로에 공용되고 있는 것을 특징으로 하는 풀 칼라 LED 디스플레이 시스템.
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