KR101176891B1

KR101176891B1 - 고해상도 ｌｅｄ 전광판

Info

Publication number: KR101176891B1
Application number: KR1020120063306A
Authority: KR
Inventors: 김동화; 김한수; 김현후
Original assignee: 주식회사 오라시스템
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2012-08-24

Abstract

본 발명은 잡음에 강한 데이터 송수신 장치와 고해상도 구현을 위한 LED 화소 구성과 그 구동을 위한 드라이버 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 고해상도 LED 전광판에 관한 것으로서, 삼원색의 LED로 구성된 단위화소(pixel)가 소정의 단위로 구성된 LED 보드, 상기 LED를 구동하기 위해 메인 컨트롤러(MCU)로부터 영상데이터를 수신하는 수신 모듈과 수신된 영상데이터를 원래의 영상으로 복원하는 드라이버 모듈을 포함한 디스플레이부와 상기 디스플레이부를 제어하는 제어부로 구성된다. 또한 운영장치로 비디오 장치와 선택사항으로 오디오 장치가 부가되며, 전원공급장치로는 SMPS가 사용된다.

Description

고해상도 ＬＥＤ 전광판{LED electronic display having high resolution}

본 발명은 엘이디(LED) 전광판에 관한 것으로서, 상세하게는 잡음에 강한 직병렬 데이터 전송 장치와 고해상도 구현을 위한 LED 화소 구성과 그 구동을 위한 드라이버 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 고해상도 LED 전광판에 관한 것이다.

LED를 이용한 전광판은 해상도가 우수하고 다양한 색상의 컬러영상을 구현하는 디스플레이 장치이며, 광고나 방송을 위하여 건물의 외벽이나 내부에 다양한 형태로 설치되어 이미지나 동영상을 구현하기 위해 사용되고 있다. LED 전광판은 적색, 녹색, 청색을 발광하는 LED(Light Emitting Diode)들로 구성된 단위화소를 기본 구성요소로 하고 있으며, 화소들은 가로 세로의 매트릭스 형태로 배치되어 하나의 LED 패널 또는 LED 보드를 구성한다.

LED 전광판은 이미지의 각 점에 대응하는 데이터를 해당 화소에 순차적으로 공급함으로써 화소의 적색, 녹색, 청색의 LED의 밝기조절을 통해 다양한 색깔을 구현하고 전광판 전반에 걸쳐 다양한 색의 이미지를 구현할 수 있다. 일정한 면적의 LED 전광판으로 구현할 수 있는 화면의 해상도는 단위 면적 내에 화소의 수에 의해 결정되므로, 화소의 크기가 작을수록 LED 전광판의 해상도를 높일 수 있으나, 화소의 크기는 공정이나 제작 기술 등의 한계에 의해 일정한 크기 이하로 줄이는 데 한계가 있다.

이러한 LED 전광판 해상도의 물리적인 한계를 극복하기 위하여 듀얼 스캐닝 처리를 통한 고해상도 LED 전광판을 제공하는 방법이 모색되어 왔으며, 그 일례로 특허문헌 1 내지 4가 있다. 이러한 기술에 사용되는 듀얼 스캐닝은 신호처리 기법의 하나로 전광판의 실제 화소와 화소 사이에 가상의 화소를 추가하는 방법이다. 그러나 이러한 종래의 듀얼 스캐닝 기법을 사용하는 전광판을 구성하는 단위화소는 도 4에 도시한 바와 같이 사각형의 화소로 구성되는 경우가 대부분으로서, 화소 내의 LED 배치는 세 개의 정삼각형 형태 또는 더미 LED를 추가한 네 개의 정사각형 형태(미도시)를 반복하여 배치하는 구조를 이루어져 있다.

이에 따라 멀티 스캐닝 처리를 한다 하더라도 화소 내의 공간이나 불필요한 더미 LED가 포함하는 공간이 있어 LED 사이의 물리적 거리로 해상도를 높이는 데 한계가 있었다.

또한, 종래에는 광 또는 동축케이블을 통해 영상 데이터를 제어부(MCU)로부터 수십개의 수신 모듈로 전송하였기 때문에 수신 모듈 주변에서 발생한 노이즈에 의하여 여러 단의 수신 모듈을 지나게 되면 데이터와 클록에 흔들리고 떨리는 지터(jitter) 성분이 누적 전송되어 전광판에 많은 노이즈가 발생하였다. 1.25GHz이상의 클록으로 영상 데이터를 전송 시 약 10개 정도의 수신 모듈을 통과하면 데이터 손실이 발생하기 때문에 이를 방지하기 위하여 많은 다른 채널로 전송하기 위한 또 다른 MCU가 필요하여 설치경비 및 설치시간이 상승하여 운영상에 많은 불편함이 따르게 되었다.

1. 대한민국 특허공개 제2005-0019052호 2. 대한민국 특허등록 제1039267호 3. 대한민국 특허등록 제0623036호 4. 대한민국 특허공개 제2005-0096189호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 잡음에 강한 고속 직병렬 캐스케이드(cascade) 데이터 전송장치를 구성하고, 종래의 다중 스캔 LED 전광판이 갖는 화소의 구조를 개선하여 외형적, 구조적 해상도의 한계를 극복하여 기존의 멀티 스캐닝 방법 또는 기존의 듀얼 스캐닝 처리방법과 비교하여 더 큰 해상도를 얻을 수 있는 LED 전광판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은 화소의 배열 형태를 변경하여 이웃 화소에 구비된 LED들 사이의 거리를 좁혀 해상도를 높일 수 있게 하였으며, 이렇게 배열된 화소들을 멀티 스캐닝함으로써 더욱 높은 해상도를 유지할 수 있게 한 LED 전광판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 해결하고자 하는 과제를 위한 본 발명에 따른 고해상도 전광판의 구성은, 삼원색의 LED로 구성된 단위화소(pixel)가 소정의 단위로 구성된 LED 보드, 상기 LED 보드를 구동하기 위해 메인 컨트롤러(MCU)로부터 영상 데이터를 수신하는 수신 모듈 및 수신된 영상데이터를 원래의 영상으로 복원하는 드라이버 모듈을 포함한 디스플레이부와 상기 디스플레이부에 영상신호를 전송하고 제어하는 메인 컨트롤러로 구성되고, 제1단위화소는 정삼각형 형상의 영역 내에 적색, 녹색, 청색의 LED가 횡방향 순서대로 배열되고, 제2단위화소는 역삼각형 형상의 영역 내에 상기 제1단위화소에 배열된 LED와 상하 대칭을 형성하는 순서로 LED가 배열되어, LED 보드는 상기 제2단위화소를 상기 제1단위화소의 옆에 배치하여 하나의 사다리꼴 형상의 화소 쌍을 형성하여 종과 횡으로 반복적으로 배열한 구조가 특징이다.

본 발명에 따른 일 실시예로서, 횡 또는 종으로 서로 인접한 상기 제1단위화소의 일부 LED와 제2단위화소의 일부 LED가 합하여 적색, 녹색, 청색으로 구성된 삼각형의 가상화소가 종 또는 횡으로 반복하고, 상기 제1단위화소와 제2단위화소들을 구동시키는 드라이버 모듈 및 상기 가상화소를 구동하기 위하여 각 위치를 저장한 메모리와 입력 영상에 따라 상기 전광판에 표출되게 상기 메모리로부터 저장된 위치의 가상화소를 구동하는 복수의 가상드라이버 모듈을 포함한다.

본 발명에 따른 일 실시예로서, 가상화소는 제1단위화소에서 적색, 녹색, 청색 LED를 횡으로 하나씩 순차적으로 제외하면서 횡으로 인접한 제2단위화소에서 제외된 색의 LED를 선택하여 가상의 역삼각형과 정삼각형 화소를 횡방향으로 교대로 구성하여, 상기 제1단위화소에서 1번과 상기 가상화소에서 2번 영상을 표출함으로써 해상도를 높이는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 일 실시예로서, 상하로 인접한 반복된 상기 제1단위화소와 제2단위화소 쌍에서, 상측의 제1단위화소에서 하나의 색 LED를 선택하고 하측의 제1단위화소와 제2단위화소에서 나머지 2개의 색 LED를 각각 선택하여 구성한 정삼각형의 가상화소 및 상측의 2개의 단위화소에서 각각 하나씩 LED를 선택하고 하측 단위화소에서 나머지 색을 선택하여 구성한 역삼각형의 가상화소로써 2번의 영상을 더 표출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 일 실시예로서, 제1단위화소에서 1번과 횡으로 가상화소에서 2번 영상을 표출하며, 상하로 인접한 정삼각형과 역삼각형의 가상화소로써 2번의 영상을 더 표출하여 6배로 해상도를 높이는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 일 실시예로서, 메인 컨트롤러로부터 전송된 직렬 영상 데이터를 병렬 영상 데이터로 변환하기 위한 디시리얼라이저(de-serializer), 상기 디시리얼라이저로부터 수신된 영상 데이터와 클록을 입력받음과 동시에 이를 실시간으로 읽는 듀얼포트 메모리(dual port RAM)) 및 상기 듀얼포트 메모리로부터의 데이터 버스를 전송받아 직렬 데이터로 변환하여 다음 단의 상기 수신 모듈로 전송하는 다중화장치(MUX)를 포함하는 잡음방지용 직병렬 데이터 전송장치가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따르면, 적색 LED, 청색 LED 및 녹색 LED로 구성된 삼각형과 역삼각형의 모양을 갖는 화소를 매트릭스 형태로 배열함으로써 기존에 사각형 형태의 화소로 구성된 전광판에 비해 물리적인 해상도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 다수의 제1단위화소들과 제2단위화소들을 형성하도록 드라이버 모듈 이외에 LED를 가상의 화소를 묶어 복수의 가상화소를 형성하고 가상화소를 제어할 수 있는 복수의 가상드라이버 모듈을 구비하여 화소를 세분하여 제어함으로써 해상도를 높일 수 있는 효과가 있다.

즉, 화소를 구성하는 LED를 효율적으로 배열하여 LED 사이의 간격을 줄임으로써 물리적으로도 해상도를 높였으나, 물리적으로 배열된 화소들의 LED를 가상으로 재배열하여 복수의 가상화소를 형성하고, 가상화소 별로 구동을 제어하는 방식으로 멀티 스캐닝하여 해상도를 높일 수 있는 것이다.

또한, 데이터가 입력되면서 저장과 동시에 읽을 수 있도록 동작하는 특성을 갖는 메모리를 사용하여 캐스케이드로 직병렬 데이터 전송장치를 구성함으로써 지터 등의 잡음에 강하여 깨끗한 영상을 표출할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 LED 전광판의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 수신 모듈 및 드라이버 모듈 구성도
도 3은 본 발명에 따른 데이터 전송장치 구성도
도 4는 종래의 LED 전광판을 구성하는 LED 화소 배열 상태를 도시한 배치도
도 5는 본 발명에 따른 LED 전광판에 구비된 LED 화소 배열 상태를 도시한 배치도
도 6은 본 발명에 따른 LED 전광판에서 듀얼 스캐닝을 위한 화소 처리 과정의 일례를 설명하기 위한 가상화소
도 7은 본 발명에 따른 LED 전광판에서 듀얼 스캐닝을 위한 화소 처리 과정의 다른 일례를 설명하기 위한 가상화소
도 8은 본 발명에 따른 LED 전광판에서 듀얼 스캐닝을 위한 화소 처리 과정의 또 다른 일례를 설명하기 위한 가상화소
도 9는 본 발명에 따른 멀티 스캔 회로 구성도

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 사이즈나 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이고, 특징적 구성이 드러나도록 공지의 구성들은 생략하여 도시하였으므로 도면으로 한정하지는 아니한다. 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 LED 전광판의 시스템 구성도로서, 삼원색의 LED로 구성된 단위화소(pixel)가 소정의 단위로 구성된 LED 보드(11), 상기 LED를 구동하기 위해 메인 컨트롤러(MCU,14)로부터 영상데이터를 수신하는 수신 모듈(13)과 수신된 영상데이터를 원래의 영상으로 복원하는 드라이버 모듈(D)을 포함한 디스플레이부(10)와 상기 디스플레이부(10)를 제어하는 메인 컨트롤러(MCU,24)를 포함하는 제어부(20)로 구성된다. 또한 운영장치(30)로 비디오 장치(31)와 선택사항으로 오디오 장치(32)가 부가되며, 전원공급장치로는 SMPS(switching mode power supply)가 사용된다.

단위화소(1,2)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 삼원색 LED가 사용되며 녹색은 YG(yellow green)이나 PG(pale green)으로 사용할 수 있다.

LED 보드(11)는 32 x 16(512 pixels), 16 x 16(256 pixels), 16 x 8(128 pixels), 8 x 8(64 pixels) 단위로 구성되며 바람직하게는 16 x 8(128 pixels)로 구성된다.

드라이버 모듈(D)은 드라이버 보드(12)에 삽입되어 수신 모듈(13)의 제어신호를 수신하여 각각의 LED를 제어하며 일반적으로 16 x 16(256 pixels)이나 8 x 8(64 pixels) 단위로 구성되고 LED 보드(11) 하나에 하나의 드라이버 모듈(D)이 대응된다.

수신 모듈(receiver module,13)은 MCU(24)의 제어신호를 수신하여 도 2와 같이 각각의 드라이버 보드(12)의 드라이버 모듈을 제어한다. 수신 모듈(13)은 최대 32 x 32 (1,024 pixels)까지 제어 가능하다.

종래에는 광 또는 동축케이블을 통해 영상 데이터를 MCU(24)로부터 수십 개의 수신 모듈로 전송하였기 때문에 수신 모듈 주변에서 발생한 노이즈에 의하여 여러 단의 수신 모듈(13)을 지나게 되면 데이터와 클록에 흔들리고 떨리는 지터(jitter) 성분이 누적 전송되어 전광판에 많은 노이즈가 발생하였다. 1.25GHz이상의 클록으로 영상 데이터를 전송 시 약 10개 정도의 수신 모듈(13)을 통과하면 데이터 손실이 발생하기 때문에 이를 방지하기 위하여 다수의 다른 채널로 전송하기 위한 또 다른 MCU(24)가 필요하여 설치경비 및 설치시간이 상승하여 운영상에 많은 불편함이 따르게 되었다.

본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하고자 도 3과 같은 잡음에 강한 고속 직병렬 캐스케이드(cascade) 데이터 전송장치를 구성한다. 본 발명에 따른 고속 직병렬 캐스케이드 데이터 전송장치는, MCU(24)로부터 전송된 직렬 영상 데이터를 병렬 영상 데이터로 변환하기 위한 디시리얼라이저(de-serializer, 25), 상기 디시리얼라이저(25)로부터 수신된 영상 데이터와 클록을 입력받음과 동시에 이를 실시간으로 읽는 듀얼포트 메모리(dual port RAM, 26)) 및 상기 듀얼포트 메모리(26)로부터의 데이터 버스를 전송받아 직렬 데이터로 변환하여 다음 단의 상기 수신 모듈(13)로 전송하는 다중화장치(MUX, 27)를 포함하여 구성된다. 즉, 상기 디시리얼라이저(25)에서 직렬로 입력되는 신호를 병렬로 변환하면 듀얼포트 메모리(26)에서는 상기 디시리얼라이저(25)로부터 수신된 데이터와 클록을 입력받음과 동시에 이를 실시간으로 읽으며, 듀얼포트 메모리(26)로부터의 데이터가 MUX(27)에 수신되면 MUX(27)에서는 이를 직렬로 변환하여 다음 단의 수신 모듈(13)로 전달한다.

상기 듀얼포트 메모리(26)는 링 메모리로서 6비트의 어드레스 카운터가 필요하며 6비트를 초과하면 어드레스 카운터가 다시 0으로 되어 무한 반복 대용량의 영상을 전송할 수 있으며, FPGA내부, RAM, SRAM, Dual Port RAM, 라인 버퍼, FIFO 등의 모든 RAM에 적용된다. 상기 링 메모리는 소용량으로 내부적으로는 시스템이 분리되도록 이루어져 있어 데이터가 입력되면서 저장과 동시에 읽을 수 있도록 동작하는 특성이 있다. 즉, 디시리얼라이저로부터 데이터와 클록이 수신되면, 링 메모리에서는 이러한 데이터와 클록을 저장과 동시에 읽어나가게 된다. 이때, 클록은 동일용량을 사용하며 비동기식을 사용하는 것으로, 이러한 클록과 비동기는 다르게 설정된다. 또한, 상기 메모리에서 저장과 동시에 읽어진 데이터는 MUX(27)를 통하여 직렬 데이터로 변환되어 다음 단의 수신 모듈(13)로 전달된다.

본 발명에서 사용하는 전원공급장치는 입력전압에 변동이 있더라도 출력전압은 변동없이 일정하게 공급하는 기능을 갖는 SMPS(Switching Mode Power Supply)장치를 사용하여 디스플레이부 및 제어부에 전원을 공급한다. 본 발명의 경우 각 부품(IC와 LED)별로 입력전원이 상이하므로 보다 안정적인 전원공급을 위하여 이중으로 전원을 공급하고자 하나의 전원장치 내에 출력이 DC 4V와 DC 5V인 각각의 SMPS를 부착하여 사용한다. 용량과 휘도를 감안하여 DC 4V는 1 kW와 DC 5V는 100W를 사용한다. 또한 모든 전원공급장치는 이중화를 통해 비상시를 대비하고 긴급전원장치(UPS)가 추가된다.

운영장치(30)로는 DVD combo, A/V 모니터링 스위치, A/V 분배 앰프 및 4입력 영상신호를 분할 화면으로 표시하는 멀티 뷰어가 포함되어 구성된다.

본 발명은 물리적인 구조뿐만 아니라 스캐닝 방법을 달리하여 보다 해상도가 높은 영상을 제공할 수 있게 한 LED 전광판을 제공하기 위한 것으로서, 구조적으로는 LED의 배열이 대칭을 이루는 두 개의 단위화소(1, 2)를 구비하고 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 삼각형 또는 사다리꼴 형상의 영역 내에 적색, 녹색, 청색의 LED가 순서대로 배치된 제1단위화소(1)와, 그 옆으로 역삼각 또는 역 사다리꼴 형상의 영역 내에 제1단위화소에 배열된 LED와 상하 대칭을 이루는 순서로 LED가 배열된 제2단위화소(2)가 하나의 쌍을 이루어 횡으로 연속하여 배치되는 구조이다.

도면에는 제1단위화소의 LED의 배열이 좌측으로부터 우측을 향하며 아래쪽 적색, 위쪽 녹색, 아래쪽 청색의 순서로 배열된 것을 일례로 도시하고 설명하지만 이는 하나의 예로 이러한 배열이 본 발명의 청구범위를 제한하는 것은 아니다.

제1단위화소(1)와 제2단위화소(2)는 하나의 쌍을 이루어 도 5 내지 도 8에 도시한 바와 같이 서로 이웃하고 종횡으로 반복적으로 배치되어 매트릭스 형태로 되며, 육방밀집구조(hexagonal closed packing)로 LED간의 간격을 최대한 밀집시켜 해상도를 높일 수 있는 것이다.

이러한 본 발명의 LED 전광판은 각 화소들의 구동을 제어하기 위한 복수의 드라이버 모듈(D, ID)를 구비하고 있다. 드라이버들 중 드라이버 모듈(D)는 실제 배열된 제1단위화소(1)와 제2단위화소(2)들을 구동시키는 역할을 하고, 가상드라이버 모듈(ID)는 제1단위화소의 LED의 일부와 제1단위화소의 색상을 제외한 색상의 제2단위화소의 LED의 일부를 포함하는 3개의 LED로 이루어진 가상화소의 구동을 제어하는 것으로 가상화소(IP) 쌍의 수에 따라 복수가 설치될 수 있다.

즉, 본 발명은 화소들 사이의 물리적인 거리를 줄였을 뿐만 아니라, 멀티 스캐닝을 통해 해상도를 높인 것으로 위에서 설명한 바와 같이 복수의 가상화소(IP)가 설정되어 있고 각 가상화소들도 쌍을 이루고 복수의 가상드라이버 모듈(ID)에 의해 구동이 제어된다.

가상드라이버 모듈(ID)은 가상화소 쌍의 수에 따라 최소한 하나 이상 구비될 수 있다. 가상화소를 설정하는 방법은 다양하게 변형하여 실시할 수 있으나, 바람직한 예를 설명하면 다음과 같다.

횡 또는 종으로 서로 인접한 상기 제1단위화소의 일부 LED와 제2단위화소의 일부 LED가 합하여 적색, 녹색, 청색으로 구성된 삼각형의 가상화소가 종 또는 횡으로 반복하고, 상기 제1단위화소와 제2단위화소들을 구동시키는 드라이버 모듈 및 상기 가상화소를 구동하기 위하여 각 위치를 저장한 메모리와 입력 영상에 따라 상기 전광판에 표출되게 상기 메모리로부터 저장된 위치의 가상화소를 구동하는 복수의 가상드라이버 모듈을 포함한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 가상화소는 두 개의 가상화소(IP1, IP2)로 설정될 수 있고, 첫 번째 가상화소(IP1)는 2n번째 행의 2n-1번째 화소의 녹색 LED, 2n-1행의 2n-1번째 화소의 청색 LED 및, 2n번째 행의 2n번째 화소의 적색 LED로 이루어지고, 두 번째 가상화소(IP2)는 2n-1번째 행의 2n번째 화소의 녹색 LED, 2n번째 행의 2n번째 화소의 청색 LED 및, 2n-1번째 행의 2n번째 화소의 적색 LED로 이루어진다. 1개의 가상드라이버 모듈(ID)에 의해 구동이 제어된다. 여기서, n은 자연수이다.

도 7에 가상화소의 예를 도시한 것이다. 도시한 바와 같이, 복수의 가상화소를 설정할 수도 있다. 가상드라이버 모듈(ID)를 2개로 구성하고, 각 가상드라이버 모듈은 모든 행에서 가상화소의 구동을 제어할 수 있게 하였고, 각각의 가상드라이버 모듈은 각각 두 개의 가상화소 쌍의 구동을 제어한다. 즉, 두 개의 가상드라이버 모듈은 제1, 제2가상드라이버 모듈(ID1, ID2)이고, 제1가상드라이버 모듈(ID1)는 2n-1번째 화소의 녹색 LED, 2n-1번째 화소의 청색 LED 및, 2n번째 화소의 적색 LED로 이루어진 첫 번째 가상화소(IP11)와, 2n번째 화소의 녹색 LED, 2n번째 화소의 청색 LED 및, 2n+1번째 화소의 적색 LED로 이루어진 두 번째 가상화소(IP12)를 제어한다. 제2가상드라이버 모듈(ID2)는 2n-1번째 화소의 청색 LED, 2n번째 화소의 적색 LED 및, 2n번째 화소의 녹색 LED로 이루어진 첫 번째 가상화소(IP21)와, 2n번째 화소의 청색 LED, 2n+1번째 화소의 적색 LED, 2n+1번째 화소의 녹색 LED로 이루어진 두 번째 가상화소(IP22)의 구동을 제어한다.

위에서와 같이 복수의 가상화소를 설정하고 이 가상화소의 구동을 제어함으로써 3배로 해상도가 높아질 수 있는 것이다.

해상도를 더욱 높이기 위해 도 8에 도시한 바와 같이 복수의 가상화소를 더 설정하고 이들을 복수의 가상드라이버 모듈(ID3~ID5)로 제어한다.

도 8에 도시한 가상화소는 제1단위화소(1)와 제2단위화소(2)에 의해 이루어진 복수의 열 중 열과 열 사이에 걸쳐 설정된 화소이고, 이러한 가상화소를 제어하기 위한 제3~제5가상드라이버 모듈을 구비하고, 각 가상드라이버 모듈은 각각 2개의 가상화소의 구동을 제어한다. 즉, 제3가상드라이버 모듈(ID3)는 2n번째 행의 2n-1번째 화소의 녹색 LED, 2n-1번째 행의 2n-1번째 화소의 청색 LED, 2n번째 행의 2n번째 화소의 적색 LED로 이루어진 첫 번째 가상화소(IP31)와, 2n-1번째 행의 2n번째 화소의 녹색 LED, 2n번째 행의 2n번째 화소의 청색 LED, 2n-1번째 행의 2n+1번째 화소의 적색 LED로 이루어진 두 번째 가상화소(IP32)를 제어한다.

제4가상드라이버 모듈은 2n-1번째 행의 2n-1번째 화소의 청색 LED, 2n번째 행의 2n번째 화소의 적색 LED, 2n-1번째 행의 2n번째 화소의 녹색 LED로 이루어진 첫 번째 가상화소(IP41)와, 2n번째 행의 2n번째 화소의 청색 LED, 2n-1번째 행의 2n+1번째 화소의 적색 LED, 2n번째 행의 2n+1번째 화소의 녹색 LED로 이루어진 두 번째 가상화소(IP42)를 제어한다.

제5가상드라이버 모듈은 2n번째 행의 2n번째 화소의 적색 LED, 2n-1번째 행의 2n번째 화소의 녹색 LED, 2n번째 행의 2n번째 화소의 청색 LED로 이루어진 첫 번째 가상화소(IP51)와, 2n-1번째 행의 2n+1번째 화소의 적색 LED, 청색 LED 및, 2n번째 행의 2n+1번째 화소의 녹색 LED로 이루어진 두 번째 가상화소(IP52)를 제어한다. 물론, 도 8에 도시한 바와 같이 가상화소를 설정하여 제어할 때, 도 6 또는 도 7에 도시한 바와 같이 가상화소를 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 도 9에 도시한 바와 같이, 상기의 각 드라이버 모듈과 가상드라이버 모듈을 제어하기 위한 메인 콘트롤러를 구비하고 있다.

위에서 설명한 바와 같이 구성된 본 발명에 의한 LED 전광판은 실제 화소들 사이의 간격을 좁혀 물리적인 해상도도 높였지만, 실제 설치된 화소들의 행간을 포함하는 이웃 화소 중 일부 LED를 서로 묶어 가상화소를 설정하고 이들을 복수의 가상드라이버 모듈로 제어하여 표현되는 영상의 해상도를 높일 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 멀티 스캐닝 방식은 서로 이웃하는 화소 내에 배열된 LED의 상호 공유(상, 하, 좌, 우)를 통해 해상도를 6배로 향상시켜 표출할 수 있도록 한 방식으로 기존의 유사기술에서는 다이나믹(dynamic)방식으로 밖에는 적용이 되지 않았지만 정적(static)방식으로 적용가능한 장점을 보유하고 있어 단일 스캐닝 방식을 사용하였을 때의 밝기를 그대로 유지하고 전광판 고유의 자연색 밝기를 유지할 수 있는 방식이다.

또한, 본 발명에 따른 전광판은 소형이면서 고해상도의 표출을 원하는 장소에 설치할 수도 있고, 대형이며 고해상도를 요구하는 장소에도 적용가능한 신기술로서 전광판의 크기는 단일 스캐닝 방식일 때와 동일하며 6배의 해상도를 표출할 수 있는 최첨단 기술이다. 예를 들면, 12.5mm 피치로 해상도가 160×96인 전광판을 제작할 경우 전광판의 크기는 2,000(W)mm×1,200(H)mm가 된다. 여기에 멀티 스캔방식을 적용하면 전광판의 크기는 2,000(W)mm×1,200(H)mm로 그대로 유지되면서 해상도만 4배인 320×192로 표현이 되는 방식으로 피치가 12.5mm에서 1/2로 줄어든 6.25mm로 표현되는 효과를 낼 수 있는 방식이다.

1: 제1단위화소 2: 제2단위화소
D: 드라이버 모듈 ID: 가상드라이버 모듈
IP: 가상화소
10: 디스플레이부 11: LED 보드
12: 드라이버 보드 13: 수신 모듈
20: 제어부 24: 메인 콘트롤러(MCU)

Claims

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삼원색의 LED로 구성된 단위화소(pixel)가 소정의 단위로 구성된 LED 보드, 상기 LED 보드를 구동하기 위해 메인 컨트롤러(MCU)로부터 영상 데이터를 수신하는 수신 모듈 및 수신된 영상데이터를 원래의 영상으로 복원하는 드라이버 모듈을 포함한 디스플레이부와 상기 디스플레이부에 영상신호를 전송하고 제어하는 메인 컨트롤러로 구성된 전광판에 있어서,
제1단위화소는 정삼각형 형상의 영역 내에 적색, 녹색, 청색의 LED가 횡방향 순서대로 배열되고, 제2단위화소는 역삼각형 형상의 영역 내에 상기 제1단위화소에 배열된 LED와 상하 대칭을 형성하는 순서로 LED가 배열되고,
상기 LED 보드는 상기 제2단위화소를 상기 제1단위화소의 옆에 배치하여 하나의 사다리꼴 형상의 화소 쌍을 형성하여 횡 또는 종으로 반복적 배열을 하고,
횡 또는 종으로 서로 인접한 상기 제1단위화소의 일부 LED와 제2단위화소의 일부 LED가 합하여 적색, 녹색, 청색으로 구성된 삼각형의 가상화소가 종 또는 횡으로 반복하는 것을 특징으로 하는 고해상도 엘이디 전광판
제2항에 있어서,
상기 제1단위화소와 제2단위화소들을 구동시키는 드라이버 모듈 및
상기 가상화소를 구동하기 위하여 각 위치를 저장한 메모리와 입력 영상에 따라 상기 전광판에 표출되게 상기 메모리로부터 저장된 위치의 가상화소를 구동하는 복수의 가상드라이버 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 고해상도 엘이디 전광판
제2항에 있어서,
상기 가상화소는 제1단위화소에서 적색, 녹색, 청색 LED를 횡으로 하나씩 순차적으로 제외하면서 횡으로 인접한 제2단위화소에서 제외된 색의 LED를 취하여 가상의 역삼각형과 정삼각형 화소를 횡방향으로 교대로 구성하여, 상기 제1단위화소에서 한 번과 상기 가상화소에서 두 번 영상을 표출함으로써 해상도를 높이는 것을 특징으로 하는 고해상도 엘이디 전광판
제2항에 있어서,
상하로 인접한 반복된 상기 제1단위화소와 제2단위화소 쌍에서, 상측의 제1단위화소에서 하나의 색 LED를 선택하고 하측의 제1단위화소와 제2단위화소에서 나머지 2개의 색 LED를 각각 선택하여 구성한 정삼각형의 가상화소 및
상측의 2개의 단위화소에서 각각 하나씩 LED를 선택하고 하측 단위화소에서 나머지 색을 선택하여 구성한 역삼각형의 가상화소로써 두 번의 영상을 더 표출하는 것을 특징으로 하는 고해상도 엘이디 전광판
제2항에 있어서,
상기 가상화소는 제1단위화소에서 적색, 녹색, 청색 LED를 횡으로 하나씩 순차적으로 제외하면서 횡으로 인접한 제2단위화소에서 제외된 색의 LED를 취하여 가상의 역삼각형과 정삼각형 화소를 횡방향으로 교대로 구성하여, 상기 제1단위화소에서 한 번과 상기 가상화소에서 두 번 영상을 표출하고,
상하로 인접한 반복된 상기 제1단위화소와 제2단위화소 쌍에서, 상측의 제1단위화소에서 하나의 색 LED를 선택하고 하측의 제1단위화소와 제2단위화소에서 나머지 2개의 색 LED를 각각 선택하여 구성한 정삼각형의 가상화소와, 상측의 2개의 단위화소에서 각각 하나씩 LED를 선택하고 하측의 단위화소에서 나머지 색을 선택하여 구성한 역삼각형의 가상화소로써 두 번의 영상을 더 표출하는 것을 특징으로 하는 고해상도 엘이디 전광판
제2항에 있어서,
상기 메인 컨트롤러로부터 전송된 직렬 영상 데이터를 병렬 영상 데이터로 변환하기 위한 디시리얼라이저(de-serializer), 상기 디시리얼라이저로부터 수신된 영상 데이터와 클록을 입력받음과 동시에 이를 실시간으로 읽는 듀얼포트 메모리(dual port RAM)) 및 상기 듀얼포트 메모리로부터의 데이터 버스를 전송받아 직렬 데이터로 변환하여 다음 단의 상기 수신 모듈로 전송하는 다중화장치(MUX)를 포함하는 잡음방지용 직병렬 데이터 전송장치가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 고해상도 엘이디 전광판