KR101737437B1 - 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 led 전광판 - Google Patents

영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 led 전광판

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KR101737437B1
KR101737437B1 KR1020170006406A KR20170006406A KR101737437B1 KR 101737437 B1 KR101737437 B1 KR 101737437B1 KR 1020170006406 A KR1020170006406 A KR 1020170006406A KR 20170006406 A KR20170006406 A KR 20170006406A KR 101737437 B1 KR101737437 B1 KR 101737437B1
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(주)동방데이타테크놀러지
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Abstract

본 발명은 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판에 관한 것으로, 그 구성은 DVD, HDMI, DP 또는 VCR과 같은 영상 매체를 LED 전광판에 표시될 영상 신호를 공급하는 영상신호원과, n×m 개의 픽셀로 복수개의 LED가 배열되어 이루어진 단위표출모듈이 매트릭스 형태로 배열되어 화면을 형성하고, 단위표출 모듈별로 나누어진 영상데이터에 포함된 RGB 컬러값에 따라 표출되는 각 구간의 그레이스케일값을 산출하고, 산출된 그레이스케일값을 미리 저장된 그레이스케일 테이블에 대입하여 상기 그레이스케일에 매칭된 점멸횟수로 각 단위표출모듈이 점멸되도록 점멸횟수에 해당하는 제어신호를 생성하여 각 단위별 LED 모듈로 전송되는 LED 전광판으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명은 LED 전광판의 장시간 사용으로 인한 전광판의 LED 램프를 개별적 교체에 따라 LED 도트별 휘도 보정을 통해서 교체한 LED의 휘도가 주변에 있는 기존의 LED의 휘도와 비슷하게 일치되도록 보정할 수 있어 전광판의 전체적인 휘도제어 선명한 화질을 제공할 수 있다.

Description

영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판{LED Display to improve the image quality and power saving according to the Gray Scale of the Video output section}
본 발명은 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 교체한 LED 모듈 및 LED 램프의 휘도가 그 주변에 있는 기존의 LED 램프와 휘도 특성이 일치하도록 자동 보정하여 표출되도록 전광판 영상의 그레이스케일을 산출하고 산출된 그레이스케일에 따라 화면을 점멸하여 선명한 영상을 제공할 수 있는 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 입력 영상데이타의 제어장치로부터 입력되는 영상의 그레이스케일을 산출하고 산출된 그레이스케일에 따라 각각 LED 모듈별, 도트별 그레이스케일에 따라 보정을 통해 전광판의 표출 화면의 밝기 값과 교체된 램프 휘도의 밝기 값을 보정하여 휘도계 측정값을 인식하고 그 값을 확인하여 LED 모듈의 도트별 불량 검출 및 도트와 도트를 주위 밝기 값과 비슷하게 도트 휘도를 평준화하여 최적의 구동 표출이 가능한 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판에 관한 것이다.
LED(Light Emitting Diode)는 빛을 발하는 반도체 소자인 발광 다이오드를 의미하며, 적색, 녹색, 청색, 황색등의 다양한 색상으로 각종 전자제품류와 계기판 등의 전자 표시판 등에 널리 사용되고 있다.
이 중 LED 전광판은 다수의 LED를 매트릭스 형태로 배열하고, 매트릭스 형태로 배열된 다수의 LED가 이미지를 표시하기 위한 픽셀을 형성함으로써, 영상의 표시가 가능하게 된다. 이러한 LED 전광판은 광고나 각종 정보의 전달을 위해 건물 외부나 내부에 다양한 형태로 설치되어 사용되고 있다.
통상적으로, LED 전광판은 영상 매체인 DVD, VCR, 방송 장비 등과 같은 AV 장치로부터 영상신호를 수신하고 이를 전광판에 적절한 신호로 변환함에 의해 영상이 표시되는데, LED나 소형 형광관 등을 매트릭스(matrix) 형태로 배열하여, 각종 문자나 그림 등의 정보를 표시하게 된다.
LED 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 단위 화소를 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 LED 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.
또한, LED 전광판의 대형화로 인해, 전체 LED 전광판을 하나의 패널로 구성하게 되면, 제조상의 어려움이 있을 뿐만 아니라, 일부 회로나 LED의 고장으로 전체 패널을 교체하여야 하므로, 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 패널, 즉 다수의 LED 단위 모듈(M)을 상하좌우 방향으로 인접하게 다수 배치시킴으로써, 하나의 LED 전광판 화면을 구성하는 방식이 널리 사용되고 있다. 일 예로, 8×8 개의 픽셀(P)로 구성된 LED 단위 모듈(M)이나, 16×16 개의 픽셀(P)로 구성된 LED 단위 모듈(110)이 실제 LED 전광판을 제작하는데 사용되고 있다.
또한, 첨부된 도 2에서 도시된 바와 같이 일반적인 전광판은 전광판 구성도와 같이 MCU(Main Controller Unit), SCU(Sub Controller Unit)를 통하여 정전류 구동 LED 구동을 통하여 CLK, LATCH 신호에 의해 제어되고 메모리로 읽어온 데이터는 LED 정전류 드라이브 IC의 쉬프트 레지스터에 저장되고, OE(Out Enable) 출력 제어신호가 Assert될 때 영상데이터는 각 데이터에 따라 칼라별 LED로 출력하는 데이터 입/출력 구동방식으로 처리된다.
한편, 전광판 사용 중 LED 모듈의 불량 또는 LED 램프의 불량으로 LED 모듈 및 LED 램프 교체 시 교체되는 LED 모듈과 LED 램프가 기존에 사용되고 있는 LED 모듈과의 휘도 차이로 인하여 LED 전광판 시스템의 표출 화면에 모자이크나 얼룩이 나타남으로 균일하고 선명한 화질을 만들어 낼 수 없었다.
일반적으로 전광판의 휘도 보정시 보정방법은 8비트 그레이 스케일을 사용하여 일반적인 데이터 입/출력방식과 같이 휘도보정 영상값을 LED 모듈형태로 영상을 가변하여 휘도를 보정하며 영상신호의 특성을 고려하지 않고 일률적으로 전광판 휘도와 명도를 밝게 혹은 어둡게 조절하여 사용하므로 영상화면의 구현에서 선명도가 많이 떨어지게 된다. 그리고 기존 데이터 입/출력 방식에서는 그레이 보정 데이터를 추출할 수 없는 구조로서, 절전형 LED 전광판 시스템은 장시간 사용으로 인하여 전기적 광학적인 휘도 특성이 변하여 초기 설치 때와 다른 휘도 특성으로 화질의 저하가 발생하며 LED 모듈 또는 LED 램프의 불량으로 인한 LED 모듈 교체로 발생하는 휘도 차이로 화질의 저하가 나타나게 된다. 이런 여러 가지 요인으로 인하여 LED 전광판 시스템에 표출되는 영상의 품질 저하를 개선하기 위하여 LED 전광판의 화질을 균일하게 휘도 특성를 향상하는 휘도보정 제어기술은 전광판 설치에서 중요시 되고 있으며 일반적인 LED 전광판 시스템 설치에 적용하여 크게 개선할 필요가 있었다.
따라서 교체되는 LED 모듈과 LED 램프가 그 주변의 기사용 중인 LED 모듈 및 LED 램프들과 동일한 휘도 특성을 가지도록 LED 전광판의 전체적인 휘도를 Gray Scale 제어에 의하여 휘도를 보정하여 각각의 LED 모듈 및 도트별로 휘도 특성이 균일하게 전광판의 표출면이 얼룩이 지지 않고 일정한 밝기로 선명한 화면을 표출하게 하며, 교체한 LED 모듈 및 LED 램프의 휘도가 그 주변에 있는 기존의 LED 램프 휘도 특성이 일치하도록 자동 보정하여 표출되는 것이 필요한 실정이다.
1. LED 전광판 및 그 구동 방법(LED ELECTRIC LIGHTING BOARD AND ITS DRIVING METHOD)(특허등록번호 제10-0992383호) 2. 플리커 현상을 저감시키기 위해 리프레쉬 레이트가 개선된 영상 데이터 표시방법 및 그에 따른 다이나믹 방식 발광다이오드 전광판 모듈 제어장치(Image data displaying method in dynamic type LED display board(특허등록번호 제10-1237950호) 3. 플리커 저감 및 광효율 개선 기능을 갖춘 AC 직결형 LED 조명기기(AC Direct Connection Type LED Lighting Device Having Function of Flicker Reduction and Improving Light Efficiency)(특허출원번호 제10-2010-0104362호)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 교체한 LED 모듈 및 LED 램프의 휘도가 그 주변에 있는 기존의 LED 램프와 휘도 특성이 일치하도록 자동 보정하여 표출되도록 전광판 영상의 그레이스케일을 산출하고 산출된 그레이스케일에 따라 화면을 점멸하여 선명한 영상을 제공할 수 있는 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 입력 영상데이터의 제어장치로부터 입력되는 영상의 그레이스케일을 산출하고 산출된 그레이스케일에 따라 각각 LED 모듈별, 도트별 그레이스케일에 따라 보정을 통해 전광판의 표출 화면의 밝기값과 교체된 램프 휘도의 밝기 값을 보정하여 휘도계 측정값을 인식하고 그 값을 확인하여 LED 모듈의 도트별 불량 검출 및 도트와 도트를 주위 밝기값과 비슷하게 도트 휘도를 평준화하여 최적의 구동표출이 가능한 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판은, DVD, HDMI, DP 또는 VCR과 같은 영상 매체를 LED 전광판에 표시될 영상 신호를 공급하는 영상신호원과, n×m 개의 픽셀로 복수개의 LED가 배열되어 이루어진 단위표출모듈이 매트릭스 형태로 배열되어 화면을 형성하고, 단위표출 모듈별로 나누어진 영상데이터에 포함된 RGB 컬러값에 따라 표출되는 각 구간의 그레이스케일값을 산출하고, 산출된 그레이스케일값을 미리 저장된 그레이스케일 테이블에 대입하여 상기 그레이스케일에 매칭된 점멸횟수로 각 단위표출모듈이 점멸되도록 점멸횟수에 해당하는 제어신호를 생성하여 각 단위별 LED 모듈로 전송되는 LED 전광판으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판은 상기 LED 전광판은 상기 영상신호원을 통해 전송되는 영상데이터를 R,G,B 컬러데이터와 Shift Clock, Latch, Out Enable 제어 신호로 감지하여 표출되는 영상을 분석하고 입력되는 컬러데이터는 Shift Clock에 동기가 되어 LED 모듈 드라이버의 시프트 레지스터에 입력하고, 입력된 데이터를 Latch 신호가 Rising Edge 될 때 LED 드라이버에 저장하고, Latch 신호에 의해 저장된 각 도트별 컬러데이터는 Out Enable 신호의 Low 구간에서 LED로 전류가 공급되도록 영상 데이터를 제어하는 GIS Controller 및 전광판의 표출 화면의 밝기값과 교체된 램프 휘도의 밝기값을 보정하여 휘도계 측정값을 인식하고 그 값을 확인하여 LED 모듈의 도트별 불량 검출과 도트와 도트를 주위 밝기값과 비슷하게 도트 휘도를 평준화되도록 화질을 보상하여 구동 표출이 되도록 하는 GIS 구동 LED 출력부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판은 상기 LED 전광판은 Frame Memory에서 입력된 영상을 프레임 단위로 저장되고 입력 영상 정보의 종류에 대해 낮은 그레이스케일을 refresh rate을 조절하여 높게 하여 출력되는 영상의 프레임주파수를 조절하는 GAIN Control, LED 모듈의 도트 출력값과 그레이스케일 픽셀값을 표출되는 영상의 White Balance 및 색, 밝기의 균일도를 향상을 위해 휘도보정을 제어하는 Gamma Correction, 상기 GAIN Control를 통하여 조절된 그레이스케일에 따른 조절된 refresh rate에 대해 목표치의 계조비트 소스 영상신호로 변환하고 계조(Grey scale) 비트 변환로직에 적합한 그레이스케일 클럭과 전송을 위한 데이터 클럭과 수평동기 신호의 제어 및 동기신호를 생성하여 LED 모듈의 도트 출력값과 그레이스케일 픽셀값을 표출되는 영상의 White Balance 및 색, 밝기의 균일도를 향상을 위해 휘도보정을 제어하는 Gamma Correction, 계조(Grey scale) 비트 변환로직에 적합한 그레이스케일 클럭과 전송을 위한 데이터 클럭과 수평동기 신호의 제어 및 동기신호를 생성하는 Space Correction 및 상기 Gamma Correction에서 동기화되어 생성되어 전송된 영상신호에 대해 화소의 수에 대한 비율을 함수로 표시하여 명암값 분포를 균일화게 하여 한곳에 집중되어 있는 명암값을 나누어 평활화하는 Histogram Equalization를 포함하는 GIS Controller와, 영상출력구간의 LED 모듈의 도트 출력값과 그레이스케일 제어에 의한 플리커를 저감하는 Error Detector, 상기 Error Detector를 통해 영상출력구간의 LED 모듈의 도트 출력값과 그레이스케일 제어를 통해 저감된 플리커를 고품질의 표출 영상을 제공하기 위해 낮은 그레이스케일을 refresh rate을 조절하여 높게 출력되는 영상의 프레임 주파수를 설정하여 플리커 없는 영상을 생성하는 Auto Flicker Detection, 상기 Auto Flicker Detection에서 생성된 영상에 대해 Integration 시간이 입력된 주기의 정수배 여부를 확인하여 Flick 주파수를 검출하고 Integration 시간을 조절하여 전송된 셋팅 주기 시간을 고려하여 LED 전광판 모듈부로 전송되어 해당 영상신호를 표출되도록 하는 Integration Time Setting을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판은 상기 LED 전광판은 영상 출력구간의 LED 모듈의 도트 출력 값과 그레이스케일 제어값으로 고품질의 영상표출에 필요한 Shift Clock, Latch 신호를 Frame Memory의 Read/Write Timing의 직접적인 Clock Rate의 증가 없이 Refresh rate를 증가시켜 메모리 Read/Write Timing의 영향 없이 영상 출력을 위해 Timing Control는 정전류 드라이버 IC의 OE(Out Enable)신호에 의해 제어되고, Red, Green, Blue 영상데이터는 데이터를 저장하는 Frame Memory로부터 표출되는 영상데이터를 읽어오며 메모리 읽기신호는 CLK, LATCH 신호에 의해 제어되고 메모리로 읽어온 데이터는 LED 정전류 드라이브 IC의 쉬프트 레지스터에 저장되고 OE(Out Enable) 출력제어 신호가 Assert 될 때 영상데이터는 각 데이터에 따라 컬러별 LED로 출력하는 GIS Gain Control을 더 포함하여 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판은, 교체한 LED 모듈 및 LED 램프의 휘도가 그 주변에 있는 기존의 LED 램프와 휘도 특성이 일치하도록 자동 보정하여 표출되도록 전광판 영상의 그레이스케일을 산출하고 산출된 그레이스케일에 따라 화면을 점멸하여 선명한 영상을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판은 입력 영상데이터의 제어장치로부터 입력되는 영상의 그레이스케일을 산출하고 산출된 그레이스케일에 따라 각각 LED 모듈별, 도트별 그레이스케일에 따라 보정을 통해 전광판의 표출 화면의 밝기값과 교체된 램프 휘도의 밝기 값을 보정하여 휘도계 측정값을 인식하고 그 값을 확인하여 LED 모듈의 도트별 불량 검출 및 도트와 도트를 주위 밝기값과 비슷하게 도트 휘도를 평준화하여 최적의 구동 표출이 가능한 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질 개선의 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판은, LED 전광판의 장시간 사용으로 인한 전광판의 LED 램프를 개별적 교체에 따라 LED 도트별 휘도 보정을 통해서 교체한 LED의 휘도가 주변에 있는 기존의 LED의 휘도와 비슷하게 일치되도록 보정할 수 있어 전광판의 전체적인 휘도제어 선명한 화질을 제공할 수 있다
또한, 본 발명의 실시예에 따른 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판은 LED 모듈은 물론 LED 픽셀 도트의 고장뿐만 아니라 LED 도트를 개별적으로 교체할 경우, 교체한 LED 도트의 휘도가 주변에 있는 기존의 LED 도트의 휘도와 비슷하게 보정되어 표출함으로 성능이 우수한 전광판을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판은 PWM 방식 LED 드라이버 기능이 지원되지 않는 일반 정전류 드라이버 IC를 사용하는 LED 전광판에도 그레이스케일 제어를 적용하여 LED 전광판의 표출영상의 고속 표출시 색소침착 현상을 해결하고 플리커 저감을 통해 화질 개선의 디스플레이 성능을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판은 저비트의 계조(Grey scale)처리 회로를 이용하여 고비트의 계조를 표출할 수 있도록 구성함으로써 상대적으로 간단하고 저렴한 하드웨어 회로를 구성하여 상대적으로 고화질의 해상도를 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판은 새로운 펄스폭 변조(PWM) 분산 스캐닝에 의한 구동 IC에 계조(Grey scale)비트를 늘려 전광판 영상표출에 따른 플리커 현상을 제거할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 LED 전광판의 단위표출모듈의 구성을 도시한 상태도
도 2는 종래의 LED 전광판의 내부 구성도
도 3은 본 발명에 따른 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판의 단면도
도 4는 본 발명에 따른 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판의 내부 구성도
도 5는 도 3에 따른 Color/control 데이터 처리상태를 도시한 단면도
도 6은 본 발명에 따른 영상 출력구간 그레이스케일의 화질 개선 LED 전광판의 휘도보정을 위한 세부 구성도
도 7은 도 3에 따른 LED 전광판의 영상 데이터 피드백 방식의 휘도보정 절전절차도
도 8은 본 발명에 따른 데이터 입력에 따른 GIS Gain control의 내부 상태도
도 9는 본 발명에 따른 영상 출력구간 그레이스케일의 화질 개선 LED 전광판 단면도
도 10은 본 발명에 따른 휘도 보정 테이블의 출력 표출데이터 값의 비교도
도 11은 본 발명에 따른 LED 전광판 모듈램프의 휘도보정 전, 후의 상태를 도시한 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
도 3은 본 발명에 따른 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판의 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판의 내부 구성도를 나타낸다. 본 발명에 따른 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판은 크게, 영상신호원(100) 및 LED 전광판(300)으로 구성되고, LED 전광판(300)은 GIS Controller(310)와 GIS 구동 LED 출력부(370)로 구성된다.
이하, 첨부된 도 3 내지 도 4를 참조하여 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판의 세부구성 및 동작을 살펴보면, 먼저, 영상신호원(100)은 LED 전광판(300)에 표시될 영상 신호를 공급하는 소스 정보로서, DVD, HDMI, DP 또는 VCR과 같은 영상 매체(200)를 재생하는 장치이거나, 메모리에 저장된 영상 데이터를 불러와 LED 전광판(300)으로 전송하는 컴퓨터일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
상기 LED 전광판(300)은 n×m 개의 픽셀로 복수개의 LED가 배열되어 이루어진 단위표출모듈이 매트릭스 형태로 배열되어 화면을 형성하고, 단위표출 모듈별로 나누어진 영상데이터에 포함된 RGB 컬러값에 따라 표출되는 각 구간의 그레이스케일값을 산출하고, 산출된 그레이스케일값을 미리 저장된 그레이스케일 테이블에 대입하여 상기 그레이스케일에 매칭된 점멸횟수로 각 단위표출모듈이 점멸되도록 점멸횟수에 해당하는 제어신호를 생성하여 각 단위별 LED 모듈로 된다.
또한, 상기 LED 전광판(300)의 GIS Controller(310)는 상기 영상신호원(100)을 통해 전송되는 영상데이터를 R, G, B 컬러데이터와 Shift Clock, Latch, Out Enable 제어 신호로 감지하여 표출되는 영상을 분석하고 입력되는 컬러데이터는 Shift Clock에 동기가 되어 LED 모듈 드라이버의 시프트 레지스터에 입력하고, 입력된 데이터를 Latch 신호가 Rising Edge 될 때 LED 드라이버에 저장하고, Latch 신호에 의해 저장된 각 도트별 컬러데이터는 Out Enable 신호의 Low 구간에서 LED로 전류가 공급되도록 영상 데이터를 제어한다.
즉, 첨부된 도 5에 도시된 Color/control 데이터 처리상태를 참조하면, LED 모듈로 입력되는 영상데이터는 Latch 신호 구간에 드라이버에 저장되어 표출하며, Latch신호 구간에서 입력되는 영상데이터가 있는지를 감지하여 데이터의 유무를 판단하여 전원을 제어하게 된다.
상기 GIS 구동 LED 출력부(370)는 전광판의 표출 화면의 밝기값과 교체된 램프 휘도의 밝기값을 보정하여 휘도계 측정값을 인식하고 그 값을 확인하여 LED 모듈의 도트별 불량 검출과 도트와 도트를 주위 밝기값과 비슷하게 도트 휘도를 평준화되도록 화질을 보상하여 구동 표출이 되도록 한다.
일반적으로 전광판의 휘도 보정시 보정방법은 8비트 그레이 스케일을 사용하여 일반적인 데이터 입/출력방식과 같이 휘도보정 영상값을 LED 모듈형태로 영상을 가변하여 휘도를 보정하며 영상신호의 특성을 고려하지 않고 일률적으로 전광판 휘도와 명도를 밝게 혹은 어둡게 조절하여 사용하므로 영상화면의 구현에서 선명도가 많이 떨어지게 되는데, 도 5 도시된 Color/control 데이터 처리부와 같이 입력된 영상값의 R.G.B 도트별 표출에 해당되는 값에 따라 정전류원의 변화를 LED 모듈 픽셀의 휘도를 자동 보정하여 표출함으로써 LED 모듈의 도트별 불량 검출과 도트와 도트를 주위 밝기값과 비슷하게 도트 휘도를 평준화되도록 화질을 보상하여 구동 표출이 되도록 한다.
도 6은 본 발명에 따른 영상 출력구간 그레이스케일의 화질 개선 LED 전광판의 휘도보정을 위한 세부 구성도이고, 도 7은 도 3에 따른 LED 전광판의 영상 데이터 피드백 방식의 휘도보정 절전 절차도를 나타내고, 도 8은 본 발명에 따른 데이터 입력에 따른 GIS Gain control의 내부 상태도이고, 도 9는 본 발명에 따른 영상 출력구간 그레이스케일의 화질 개선 LED 전광판 단면도이다. LED 전광판(300)은 GIS Controller(310), SCU(330) 및 GIS 구동 LED 모듈부(370)로 세부화된다.
LED 전광판(300)의 세부구성를 살펴보면, 먼저, GIS Controller(310)는 GAIN Control(311), Gamma Correction(313), Space Correction(315), Histogram Equalization(317) 및 GIS Gain Control(319)를 포함하여 구성되는데, 이하, 첨부된 도 6 내지 도 9를 참조하여 GIS Controller(310)의 세부구성을 살펴보면, 상기 GAIN Control(311)은 Frame Memory에서 입력된 영상을 프레임 단위로 저장되고 입력 영상 정보의 종류에 대해 낮은 그레이스케일을 refresh rate을 조절하여 높게 하여 출력되는 영상의 프레임주파수를 조절하게 된다.
상기 Gamma Correction(313)는 LED 모듈의 도트 출력값과 그레이스케일 픽셀값을 표출되는 영상의 White Balance 및 색, 밝기의 균일도를 향상을 위해 휘도보정을 제어하고, Gamma Correction(313)은 상기 GAIN Control(311)를 통하여 조절된 그레이스케일에 따른 조절된 refresh rate에 대해 목표치의 계조비트 소스 영상신호로 변환하고 계조(Grey scale) 비트 변환로직에 적합한 그레이스케일 클럭과 전송을 위한 데이터 클럭과 수평동기 신호의 제어 및 동기신호를 생성하여 LED 모듈의 도트 출력값과 그레이스케일 픽셀값을 표출되는 영상의 White Balance 및 색, 밝기의 균일도를 향상을 위해 휘도보정을 제어한다.
상기 Space Correction(315)은 계조(Grey scale) 비트 변환로직에 적합한 그레이스케일 클럭과 전송을 위한 데이터 클럭과 수평동기 신호의 제어 및 동기신호를 생성하고, 상기 Histogram Equalization(317)는 상기 Gamma Correction(313)에서 동기화되어 생성되어 전송된 영상신호에 대해 화소의 수에 대한 비율을 함수로 표시하여 명암값 분포를 균일화게 하여 한곳에 집중되어 있는 명암값을 나누어 평활화되도록 한다.
한편, 상기 GIS Gain Control(319)은 영상 출력구간의 LED 모듈의 도트 출력 값과 그레이스케일 제어값으로 고품질의 영상표출에 필요한 Shift Clock, Latch 신호를 Frame Memory의 Read/Write Timing의 직접적인 Clock Rate의 증가 없이 Refresh rate를 증가시켜 메모리 Read/Write Timing의 영향 없이 영상 출력을 위해 Timing Control는 정전류 드라이버 IC(371)의 OE(Out Enable)신호에 의해 제어되고, Red, Green, Blue 영상데이터는 데이터를 저장하는 Frame Memory로부터 표출되는 영상데이터를 읽어오며 메모리 읽기신호는 CLK, LATCH 신호에 의해 제어되고 메모리로 읽어온 데이터는 LED 정전류 드라이브 IC(371)의 쉬프트 레지스터에 저장되고 OE(Out Enable) 출력제어 신호가 Assert 될 때 영상데이터는 각 데이터에 따라 컬러별 LED로 출력한다.
첨부된 도 8에 도시된 바와 같이 GIS Gain Control(319)은 영상 데이터 피드백 방식의 휘도 보정으로 Refresh rate를 올리기 위해 CLK, LATCH 신호를 높이면 고속의 데이터 처리가 요구로 인한 정전원 제어를 위하여 GIS Controller에 입력되는 영상을 Main controller에서 분석하여 Programmable Gate Logic으로 구성된 Power Controller는 데이터의 유무를 판단하여 LED 모듈로 공급되는 컬러데이터와 제어데이터의 Buffer를 제어하는 출력 제어신호를 발생시킨다. 이때, /DEN 제어 신호는 LED 모듈로 입력되는 컬러데이터의 입력을 제어하며, 전광판 절전을 위한 영상제어는 LED 모듈의 도트별 회로적 전원이 차단될 수 있도록 /DEN 신호는 Low로 전환되어 Data Output Buffer를 Disable 시킨다.
즉, LED 전광판의 영상제어 클럭신호 제어부는 Refresh rate를 올리기 위해 CLK, LATCH 신호를 높이면 고속의 데이터 처리를 제공하기 위해 정전원 제어를 위하여 입력되는 영상을 GIS Controller의 Main Controller에서 분석하여 Histogram Equalization를 통하여 Auto Flicker Dectection 타이밍 신호를 셋팅하게 한다.
상기 SCU(330)는 Auto Flicker Detection(331), Integration Time Setting(333)로 세분화되며, 상기 Auto Flicker Detection(331)은 Error Detector(371)을 통해 영상출력구간의 LED 모듈의 도트 출력값과 그레이스케일 제어를 통해 저감된 플리커를 고품질의 표출 영상을 제공하기 위해 낮은 그레이스케일을 refresh rate을 조절하여 높게 출력되는 영상의 프레임 주파수를 설정하여 플리커 없는 영상을 생성한다.
상기 Integration Time Setting(333)은 상기 Auto Flicker Detection(331)에서 생성된 영상에 대해 Integration 시간이 입력된 주기의 정수배 여부를 확인하여 Flick 주파수를 검출하고 Integration 시간을 조절하여 전송된 셋팅 주기 시간을 고려하여 LED 전광판 모듈부로 전송되어 해당 영상신호를 표출한다.
한편, 상기 Error Detector(373)는 LED 단위 모듈(M)과 연결되어 영상출력구간의 LED 모듈의 도트 출력값과 그레이스케일 제어에 의한 플리커를 저감한다.
즉, 상기 영상출력구간의 LED 모듈의 도트 출력값과 그레이스케일 픽셀값을 표출되는 영상의 White Balance 및, 색, 밝기의 균일도 향상을 위해 Error Detector(373)로 하여금 표출영상의 화질을 개선하기 위해 영상 출력간의 LED 모듈의 도트 출력값과 그레이스케일 제어에 의한 플리커 저감등 표출 영상의 품질을 개선하여 고품질의 영상을 제공할 수 있다.
상기의 구성과 같이 도트 디텍터 그레이 스케일 제어 데이터 입/출력 방식은 첨부된 도 10에 도시된 바와 같치 휘도 보정 테이블의 출력 표출데이터의 값을 비교 확인하여 그레이 보정 데이터 값을 구현할 수 있고, 모듈 및 도트 불량을 확인은 물론 그레이 스케일 보정값을 통하여 전달된 출력 표출데이터 값의 변화값으로부터 휘도측정기를 통해 LED 전광판의 휘도값 측정한 결과 도 11에 도시된 바와 같이 전광판 모듈램프의 휘도보정 전, 후의 상태와 같이 전광판 LED 모듈 및 LED 램프 휘도보정에 필요한 그레이의 정전류 값을 만들어 영상데이터 입력부에서 휘도보정 데이터와 합성을 하여 보정된 영상 데이터를 만든 후, 시프트부로 전달되는 휘도값을 그레이스케일 픽셀 정전류원 값으로 확정하여 출력값으로 표출되는 것을 확인하였다.
즉, 절전형 풀칼라 LED 전광판 시스템의 그레이스케일 제어를 이용한 LED 모듈별, 도트별 휘도 보정으로 풀칼라 LED 전광판 시스템의 장시간 사용으로 인한 노후로 발생되어 지는 LED Module 및 LED Lamp의 불량으로 LED 모듈을 교체할 경우 나타나는 휘도 차이를 해결하여 휘도 특성이 균일하고 선명한 화질의 영상을 제공하며 풀칼라 LED 전광판 시스템의 제작시에 LED Lamp의 Rank 오차로 발생하는 화질의 저하를 휘도보정 제어를 이용하여 균일한 휘도 특성을 갖는 고품질의 선명한 영상을 제공하는 유지보수 비용을 획기적으로 개선하여 신뢰성이 보장되는 고선명 풀칼라 절전형 LED 전광판 시스템 제작을 확인하였다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 영상신호원
200 : 영상매체
300 : LED 전광판
310 : GIS Controller
311 : GAIN Control 313 : Gamma Correction
315 : Space Correction 317 : Histogram Equalization
319 : GIS Gain Control
330 : SCU
370 : GIS 구동 LED 출력부
371 : LED 정전류 드라이브 IC 373 : Error Detector

Claims (4)

  1. DVD, HDMI, DP 또는 VCR을 통해 제공되는 영상 매체를 LED 전광판에 표시되도록 영상 신호를 공급하는 영상신호원(100)과, n×m 개의 픽셀로 복수개의 LED가 배열되어 이루어진 단위표출모듈이 매트릭스 형태로 배열되어 화면을 형성하고, 단위표출 모듈별로 나누어진 영상데이터에 포함된 RGB 컬러값에 따라 표출되는 각 구간의 그레이스케일값을 산출하고, 산출된 그레이스케일값을 미리 저장된 그레이스케일 테이블에 대입하여 상기 그레이스케일에 매칭된 점멸횟수로 각 단위표출모듈이 점멸되도록 점멸횟수에 해당하는 제어신호를 생성하여 각 단위별 LED 모듈로 전송되는 LED 전광판(300)을 포함하여 구성되는 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판에 있어서,
    상기 LED 전광판(300)은
    상기 영상신호원(100)을 통해 전송되는 영상데이터를 R,G,B 컬러데이터와 Shift Clock, Latch, Out Enable 제어 신호로 감지하여 표출되는 영상을 분석하고 입력되는 컬러데이터는 Shift Clock에 동기가 되어 LED 모듈 드라이버의 시프트 레지스터에 입력하고, 입력된 데이터를 Latch 신호가 Rising Edge 될 때 LED 드라이버에 저장하고, Latch 신호에 의해 저장된 각 도트별 컬러데이터는 Out Enable 신호의 Low 구간에서 LED로 전류가 공급되도록 영상 데이터를 제어하는 GIS Controller(310)로 구성되는 것을 특징으로 하는 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 전광판(300)은
    Frame Memory에서 입력된 영상을 프레임 단위로 저장되고 입력 영상 정보의 종류에 대해 낮은 그레이스케일을 refresh rate을 조절하여 높게 하여 출력되는 영상의 프레임주파수를 조절하는 GAIN Control(311),
    LED 모듈의 도트 출력값과 그레이스케일 픽셀값을 표출되는 영상의 White Balance 및 색, 밝기의 균일도를 향상을 위해 휘도보정을 제어하는 Gamma Correction(313),
    GAIN Control(311)를 통하여 조절된 그레이스케일에 따른 조절된 refresh rate에 대해 목표치의 계조비트 소스 영상신호로 변환하고 계조(Grey scale) 비트 변환로직에 적합한 그레이스케일 클럭과 전송을 위한 데이터 클럭과 수평동기 신호 의 제어 및 동기신호를 생성하여 LED 모듈의 도트 출력값과 그레이스케일 픽셀값을 표출되는 영상의 White Balance 및 색, 밝기의 균일도를 향상을 위해 휘도보정을 제어하는 Gamma Correction(313),
    계조(Grey scale) 비트 변환로직에 적합한 그레이스케일 클럭과 전송을 위한 데이터 클럭과 수평동기 신호의 제어 및 동기신호를 생성하는 Space Correction(315) 및
    상기 Gamma Correction(313)에서 동기화되어 생성되어 전송된 영상신호에 대해 화소의 수에 대한 비율을 함수로 표시하여 명암값 분포를 균일화게 하여 한곳에 집중되어 있는 명암값을 나누어 평활화하는 Histogram Equalization(317)를 포함하는 GIS Controller(310)와,
    영상출력구간의 LED 모듈의 도트 출력값과 그레이스케일 제어에 의한 플리커를 저감하는 Error Detector(371),
    상기 Error Detector(371)을 통해 영상출력구간의 LED 모듈의 도트 출력값과 그레이스케일 제어를 통해 저감된 플리커를 고품질의 표출 영상을 제공하기 위해 낮은 그레이스케일을 refresh rate을 조절하여 높게 출력되는 영상의 프레임 주파수를 설정하여 플리커 없는 영상을 생성하는 Auto Flicker Detection(331)
    상기 Auto Flicker Detection(331)에서 생성된 영상에 대해 Integration 시간이 입력된 주기의 정수배 여부를 확인하여 Flick 주파수를 검출하고 Integration 시간을 조절하여 전송된 셋팅 주기 시간을 고려하여 LED 전광판 모듈부로 전송되어 해당 영상신호를 표출되도록 하는 Integration Time Setting(333)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 LED 전광판(300)은
    영상 출력구간의 LED 모듈의 도트 출력 값과 그레이스케일 제어값으로 고품질의 영상표출에 필요한 Shift Clock, Latch 신호를 Frame Memory의 Read/Write Timing의 직접적인 Clock Rate의 증가 없이 Refresh rate를 증가시켜 메모리 Read/Write Timing의 영향 없이 영상 출력을 위해 Timing Control는 정전류 드라이버 IC(371)의 OE(Out Enable)신호에 의해 제어되고, Red, Green, Blue 영상데이터는 데이터를 저장하는 Frame Memory로부터 표출되는 영상데이터를 읽어오며 메모리 읽기신호는 CLK, LATCH 신호에 의해 제어되고 메모리로 읽어온 데이터는 LED 정전류 드라이브 IC(371)의 쉬프트 레지스터에 저장되고 OE(Out Enable) 출력제어 신호가 Assert 될 때 영상데이터는 각 데이터에 따라 컬러별 LED로 출력하는 GIS Gain Control(319)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 영상출력 구간의 그레이스케일에 따라 절전 및 화질을 개선하는 LED 전광판.
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