KR20020037212A - 엘이디 디스플레이어의 풀 컬러 발광표시장치 및 방법 - Google Patents

엘이디 디스플레이어의 풀 컬러 발광표시장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모터로 구동되는 회전체에 2차원 가상프레임을 휩쓸 수 있게 1차원 배열되는 R 발광다이오드 어레이와 G 발광 다이오드 어레이와 B 발광다이오드 어레이를 설치하고, 제어부에서 프레임에 표현할 패턴에 따라 픽셀 구동 타임 내에서 R,G,B 발광다이오드들을 순차 스위칭하되, 가상 픽셀마다 색의 잔상이 혼합되도록 R,G,B 발광다이오드를 중첩 구동하여 가상 픽셀 단위로 색을 조합하고, 또한 발광다이오드의 픽셀단위 구동 타임을 다양한 듀티비로 분할하여 R,G,B 다이오드를 각각 구동하여 풀 컬러 색상을 조합할 수 있게 하는 엘이디 디스플레이어의 풀 컬러 발광표시 장치이다.

Description

엘이디 디스플레이어의 풀 컬러 발광표시장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR FULL-COLORFULLY DISPLAYING ROTATION LIGHT EMISSION DIODE ARRAY}
본 발명은 엘이디 디스플레이어의 풀 컬러 발광표시장치 및 방법에 관한 것으로서, 좀더 자세히는 R,G,B 발광 다이오드들을 각각 1차원 배열하여 발광 다이오드 어레이들을 구성하고, 1차원 발광다이오드 어레이를 가상 2차원 프레임상에서 잔상효과를 얻을 수 있도록 회전시켜 되는 풀 컬러 발광표시장치 및 방법에 관한 것이다.
이 발명에서 R,G,B는 각각 적,녹,청 색을 의미한다.
광고 및 홍보를 위하여 다양한 표시장치들, 예컨대 광섬유, 발광다이오드, 액정 디스플레이 등이 개발되고 있다. 특히, 고 휘도 및 다색 발광다이오드의 개발로 이를 이용한 디스플레이장치들의 개발이 더욱 두드러지고 있다. 대형 옥탑 전광판, 지하철 안내 전광판, 상품홍보 및 광고용 안내판 등이 상용화되어 사용 중이다.
종래의 2차원 배열에 의해 문자를 표시하는 발광표시장치들은 발광다이오드의 2차원 배열구조를 구성하여야 하므로 많은 발광다이오드들이 필요하고, 다수의 발광다이오드를 구동하기 위한 회로구성 및 그 제어방법이 복잡하여 값이 고가일 뿐만 아니라 전력소비가 많은 단점이 있었다.
따라서, 최근에는 발광다이오드의 1차원 배열구조를 회전 및 진동시켜서 잔상효과를 이용한 2차원 영상을 표시하는 장치들이 나타나게 되었다.
이들 장치로는 잔상효과를 이용한 발광 다이오드의 표시방법 및 장치(특허공개 1995-25620호), 발광소자를 이용한 영상 디스플레이장치 및 방법(특허공개 1997-71439호), 발광신호장치(특허공개 1999-15809호), 속도에 비례하여 표출되는 전광판(특허공개 1999-46615호) 등이 있다.
이들 1차원 배열 발광표시장치들은 잔상효과를 이용하기 위해서는 초당 수 내지 수십 프레임을 표시하기 위해서는 고속회전이나 고속왕복운동이 요구된다.
그러나, 상기 종래 기술들은 적색, 황색, 또는 녹색 발광 다이오드들의 조합에 의한 몇 가지 색, 예컨대 적색, 황색, 이들의 조합인 주황색, 또는 적색과 녹색, 이들이 조합인 황색 등의 3가지 정도의 단순한 컬러의 표시만 가능하여 다양한 컬러의 표현이 불가능하였다. 따라서, 색채표현이 단조롭기 때문에 광고표시판으로써 충분한 기능을 발휘하지 못하고 있다.
본 발명의 목적은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, R,G,B 발광 다이오드들을 각각 1차원 배열하여 발광 다이오드 어레이들을 구성하고, 1차원 발광다이오드 어레이를 가상 2차원 프레임상에서 잔상효과를 얻을 수 있도록 회전시키고, 발광다이오들의 구동시간을 제어하여 발광색을 조합하는 풀 컬러 발광표시장치 및 방법에 관한 것이다.
도1은 본 발명 풀 컬러 발광표시장치의 디스크형 실시예의 구성도
도2는 본 발명 풀 컬러 발광표시방법을 설명하기 위한 실시예 플로우챠트
도3은 본 발명에 의한 풀 컬러 발광표시화면의 원리를 설명하기 위한 도면
도4는 2차원 프레임상의 가상 다이오드 픽셀 구성도
도5는 프레임상의 가상 다이오드 픽셀의 시 분할 스위칭 타이밍도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 모터12 : 검출센서
14 : R 회전체16 : G 회전체
18 : B 회전체20 : R 발광 다이오드 어레이
22 : G 발광 다이오드 어레이24 : B 발광 다이오드 어레이
26 : 모터 구동부28 : R 구동부
30 : G 구동부32 : B 구동부
34 : 메모리36 : 명령 입력부
38 : 제어부40 : 표시영역
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는 회전축을 가진 모터와, 모터의 회전축에 디스크형 또는 원통형 2차원 가상 프레임을 휩쓸도록 회전체를 장착하고, 회전체는 잔상효과를 유지하는 속도로 구동되고, 회전체에 2차원 가상 프레임을 휩쓰는 1차원 발광 다이오드 어레이를 배열하고, 발광 다이오드 어레이의 위치각을 검출하는 센서를 구비하고, 제어부에서 모터를 구동 제어하면서 센서를 통해 발광다오드의 위치각을 검출하여 가상 2차원 프레임상에 주어진 패턴을 디스플레이 하는 것에 있어서,
회전체에 2차원 가상프레임을 휩쓸 수 있게 1차원 배열되는 R 발광다이오드 어레이와 G 발광 다이오드 어레이와 B 발광다이오드 어레이를 설치하고, 제어부에서 프레임에 표현할 패턴에 따라 픽셀 구동 타임 내에서 R,G,B 발광다이오드들을 순차 스위칭하되, 가상 픽셀마다 색의 잔상이 혼합되도록 R,G,B 발광다이오드를 중첩 구동하여 가상 픽셀 단위로 색을 조합하고, 또한 발광다이오드의 픽셀단위 구동 타임을 다양한 듀티비로 분할하여 R,G,B 다이오드를 각각 구동하여 풀 컬러 색상을 조합할 수 있게 하는 엘이디 디스플레이어의 풀 컬러 발광표시 장치 및 방법이다.
이하 본 발명을 실시 예 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도1은 본 발명에 의한 풀 컬러 디스크 타입의 발광표시장치의 바람직한 일실시예의 구성도이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 풀 컬러 발광표시장치는 모터(10), 검출센서(12,13), R컬러 표시 바(14), G컬러 표시 바(16), B컬러 표시 바(18)를 포함한다.
R,G,B 표시 바(14,16,18)는 등각, 즉 120도로 배치되었고, 회전축으로부터 방사방향으로 길게 연장되었다. 3개의 표시 바(14,16,18)를 등각도로 배치하는 것이 회전 밸런스를 유지하는 데에 좋다. R컬러 표시 바(14)에는 R 발광다이오드 어레이(20)가 1열로 배열된다. G컬러 표시 바(16)에는 G 발광 다이오드 어레이(22)가 1열로 배열된다. B컬러 표시 바(18)에는 B 발광 다이오드 어레이(24)가 1열로 배열된다.
R,G,B 발광다이오드(rd,gd,bd) 어레이는(20,22,24)는 모터(10)가 구동되면 도너츠상의 2차원 프레임(40)을 회전하게되어, 도너츠상 프레임(40)은 발광아다이오드(rd,gd,bd) 어레이(20,22,24)들이 휩쓰는 가상 디스플레이 영역이 된다.
상기 도너츠상 2차원 프레임(40)은 정적으로 관찰할 때 발광 다이오드 어레이(20,22,24)를 연속 부채꼴로 배열한 다이오드 쎌 매트릭스로서 설명된다. 실시 예에서 외경 1200mm, 내경 350mm의 2차원 프레임(40)을 회전하면서 스위칭 되는 R,G,B 발광다이오드 어레이(20,22,24)의 1차원 배열을 48개로 하고, 0도부터 360도까지의 2차원 프레임을 576으로 나누어 스위칭을 행할 때, 2차원 프레임은 576열 48행의 2차원 배열 가상 디스플레이 공간이 된다.
검출센서(12)는 모터(10)의 회전 속도 또는 발광다이오드 어레이들의 위치를검출하기 위한 통상의 인코더로서 모터(10)의 회전축에 고정된 회전원판(12a)과 포토 커플러인 센서(12,13)로 구성하였다. 회전 원판(12a)의 에지 주변에 형성된 통공(12b,13b)이 센서(12,13)를 각각 통과할 때 제어부는 디스플레이의 시작 위치와 360도 디스플레이 공간(40)에 배열된 1~576열에 속한 발광다이오드 어레이(20,22,24)의 열(위치각)을 검출한다. 본 실시 예에서 트랙(열)당 576회의 발광다이오드 스위칭을 위하여 회전원판(12a)에 576개의 스위칭 통공(12b)을 배열하고 센서(12)로서 검출하게 하였다. 회전원판(12a)에 다른 한 개의 통공(13b)을 형성하였으며 제어부(38)에서 센서(13)를 통해 디스플레이영역(40)의 원점을 검출하게 한다. 따라서 제어부는 센서(13)에서 원점 검출시로 부터 센서(12)에서 통공(12b)을 순차 검출하면서 계수 함으로써 디스플레이공간 2차원 프레임(40) 배열된 특정 픽셀을 인식할 수 있고, 발광다이오드들의 스위칭 시간을 산출 할 수 있는 것이다.
모터(10)는 빠른 속도로 다이오드 어레이를 장착한 바(14,16,18)들을 회전시킨다. 실시 예에서 초당 40회의 회전속도를 제어하였다. 따라서, 표시 바(14,16,18)에 실린 다이오드 어레이들의 점등되어 잔상으로 남는 회전 궤적이 도너츠상 디스플레이 프레임(40)을 조성하는 것이다.
본 실시 예에서 트랙(열)당 576개의 가상 발광다이오드를 배열하고 회전체(14,16,18)들을 40회/초로 구동할 때 가상 2차원 프레임(40)에서 하나의 가상 픽셀을 점등할 수 있는 최대 시간은 약 44ms( 25000ms ·1/576 )이다.
따라서 제어부(38)는 하나의 가상 픽셀에 대하여 R,G,B 다이오드를 점등하거나 소등하는 스위칭을 행하여 2차원 프레임의 가상 픽셀을 다이오드 픽셀 단위로 색을 조합할 수 있는 것이다.
본 발명 실시예는 모터 및 발광 다이오드 어레이를 구동하기 위하여 회로부를 포함한다. 회로부는 모터 구동부(26), R 구동부(28), G 구동부(30), B 구동부(32), 메모리(34), 명령 입력부(36), 제어부(38)를 포함한다.
모터 구동부(26)는 제어부(38)로부터 구동신호 받아 모터(10)를 회전시킨다. 실시예의 모터 구동속도는 초당 40회 이다.
R,G,B 구동부들(28,30,32)은 제어부(38)로부터 각각 R 프레임 데이터, G 프레임 데이터, B 프레임 데이터를 공급받아 R,G,B 발광 다이오드 어레이(20,22,24)의 발광 다이오드들을 온 ·오프 상태로 구동한다. 각 발광 다이오드는 실시 예에서 R,G,B 3비트 색조합 데이터에 응답하여 8색을 조할 수 있고, 도5와 같이 R,G,B 각각의 발광다이오드 듀티(duty) 주기(PW/T)를 1~8단계로 설정 함으로써 512(83)가지 색을 조합할 수 있고, 더 빠른 듀티 제어로 더 많은 수의 컬러 표현이 가능하게 되는 것이다.
메모리(34)는 ROM, SRAM, DRAM, EEPROM, 플래쉬 메모리 등으로 구성된다. 메모리(34)에는 컬러 표시 데이터가 각각 R,G,B 프레임 단위로 저장된다.
명령 입력부(36)는 파워 키, 모드 설정키 등의 명령 입력키들을 포함하고 키신호를 발생하여 제어부(38)에 제공한다.
제어부(38)는 중앙처리유니트(CPU), 클럭발생기, 메모리 리드 ·라이트회로등을 포함한다. 제어부(38)에서는 상기 실시예 에서 1회전시에 수평 돗트 수, 예컨대 576 컬럼 데이터를 제공하여 발광 다이오드 어레이의 발광 다이오드 수 48 ×576 컬럼의 사이즈로 한 프레임의 표시화면을 표시한다.
도2는 본 발명에 의한 풀 컬러 발광표시방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다. 제어부(38)는 명령 입력부(36)를 통하여 파워명령이 접수되면(100), 모터 구동부(26)을 통하여 모터(10)를 회전 구동시킨다(102). 검출센서(12,13)를 통하여 모터(10)의 회전속도에 대응된 디스플레이 영역(40)의 가상 픽셀의 발광다이오드를 구동한다(104).
모터(10)가 일정 회전속도 이상이 되면, 검출센서(12,13)를 통하여 모터의 회전각 검출을 수행한다(106). 검출센서(13)에서 검출신호가 있으면 제어부(38)는 회전각 O도로 인식하고(108)한다. 이 상태는 표시 바(14)가 회전각 O도 위치에 위치한 시점이므로 메모리(34)로부터 R 프레임 데이터를 불러다가 R 구동부(28)를 통하여 R 발광 다이오드 어레이(20)를 온 ·오프 구동하여 데이터를 표시하기 시작한다(114). 따라서, 도3에 도시한 바와 같이 시간(t0)에서는 R 프레임(RF1)의 제1 컬럼 데이터가 표시된다.
제어부(38)는 회전각 O도로부터 검출센서(12)의 검출신호를 카운트하며, 검출 신호가 있을 때마다 가상 1픽셀의 회전각이 회전된 것으로 인식한다. 실시예에서 트랙당 발광다이오드의 수를 576개로 하였으므로 센서(12)의 검출신호 카운터 값이 192일 때 회전각 120도가 된다(110). 회전각 120도가 체크되면, 이 때에는 표시 바(16)가 회전각 0도 위치에 도달한 시점이므로, 메모리(34)로부터 G 프레임 데이터를 읽어 G 구동부(30)를 통하여 G 발광 다이오드 어레이(22)를 온 ·오프 구동하여 패턴 데이터를 표시하기 시작한다(116). 따라서, 도3에 도시한 바와 같이 시간(t0+d1)에서는 G 프레임(GF1)의 제1 컬럼 데이터가 표시된다.
다시 제어부(38)는 센서(12)의 검출신호를 카운트하여 384가 되었을 때 회전각이 270도 이므로(112), 회전각 270도가 체크되면 이 때에는 표시 바(18)가 회전각 0도 위치에 도달한 시점이므로, 메모리(34)로부터 B 프레임 데이터를 읽어 B 구동부(32)를 통하여 B 발광 다이오드 어레이(24)를 온 ·오프 구동하여 데이터를 표시하기 시작한다(118). 따라서, 도3에 도시한 바와 같이 시간(t0+d2)에서는 B 프레임(BF1)의 제1 컬럼 데이터가 표시된다.
따라서, 회전각 270도가 검출된 시점에서 컬러 프레임(CF1)의 제1 컬럼의 컬러 표시 데이터가 합성되어 시각적으로 컬러 표시 데이터로 표시되게 된다. 즉, 시간적으로는 R,G,B 픽셀 데이터가 t0, t0+d1, t0+d2의 시간차를 두고 표시되지만, 공간적으로는 동일 픽셀 위치에 오버랩되어 표시되므로, 잔상효과에 의해 시각적으로는 하나의 컬러 픽셀 R(t0) + G(t0+d1) + B(t0+d2)로 보이게 된다.
제어부(38)에서는 114, 116 및 118 단계에서 파워 오프명령이 없는 경우에는 106단계를 수행하고, 파워 오프명령이 접수되면(120), 모터를 정지하고(122) 종료한다
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였다. 또한 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 R,G,B 발광 다이오드들을 각각 1차원 배열하여 발광 다이오드 어레이들을 구성하고, 1차원 발광다이오드 어레이를 가상 2차원 프레임상에서 잔상효과를 얻을 수 있도록 회전시키고, 발광다이오들의 구동시간을 제어하여 발광색을 조합함으로써 회전 발광 표시장치의 컬러표시를 기존의 2 내지 3 색의 단조로운 표현으로부터 다양한 색으로 표현할 수 있어서 풀컬러화가 가능하여 광고효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

  1. 회전축을 가진 모터와, 모터의 회전축에 디스크형 또는 원통형 2차원 가상 프레임을 휩쓸도록 회전체를 장착하고, 회전체는 잔상효과를 유지하는 속도로 구동되고, 회전체에 2차원 가상 프레임을 휩쓰는 1차원 발광 다이오드 어레이를 배열하고, 발광 다이오드 어레이의 위치각을 검출하는 센서를 구비하고, 제어부에서 센서를 통해 발광다오드의 위치각을 검출하여 가상 2차원 프레임상에 주어진 패턴을 디스플레이 하는 것에 있어서,
    2차원 가상프레임을 R,G,B 발광다이오드가 순차 휩쓸 수 있도록 회전체에 배열하는 1차원 R 발광다이오드 어레이와, G 발광 다이오드 어레이와, B 발광다이오드 어레이를 각각 구성하고, 가상 프레임에 표현할 패턴에 따라 가상프레임에서 R,G,B 발광다이오드들을 순차 구동하되, 가상프레임에 2차원 배열되는 픽셀단위로R,G,B 발광다이오드를 구동하여 픽셀 단위로 색의 잔상을 혼합하는 제어부로서 구성한 엘이디 디스플레이어의 풀 컬러 발광표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 2차원 가상프레임의 픽셀 단위 컬러를 풀 컬러로서 색상을 조합할 수 있도록 R,G,B 발광다이오드의 픽셀단위 구동 타임을 다양한 듀티비로 분할 구동하는 제어부 인 엘이디 디스플레이어의 풀 컬러 발광표시 장치.
  3. 회전축을 가진 모터와, 모터의 회전축에 디스크형 또는 원통형 2차원 가상 프레임을 휩쓸도록 회전체를 장착하고, 회전체는 잔상효과를 유지하는 속도로 구동되고, 회전체에 2차원 가상 프레임을 휩쓰는 1차원 발광 다이오드 어레이를 배열하고, 발광 다이오드 어레이의 위치각을 검출하는 센서를 구비하고, 제어부에서 모터를 구동 제어하면서 센서를 통해 발광다오드의 위치각을 검출하여 가상 2차원 프레임상에 주어진 패턴을 디스플레이 함에 있어서,
    회전체에 2차원 가상프레임을 휩쓸 수 있게 1차원 배열되는 R 발광다이오드 어레이와 G 발광 다이오드 어레이와 B 발광다이오드 어레이를 각각 설치하고, 제어부에서 프레임에 표현할 패턴에 따라 픽셀 구동 타임 내에서 R,G,B 발광다이오드들을 순차 스위칭하되, 가상 픽셀마다 색의 잔상이 혼합되도록 R,G,B 발광다이오드를 중첩 구동하여 가상 픽셀 단위로 색을 조합하고, 또한 발광다이오드의 픽셀단위 구동 타임을 다양한 듀티비로 분할하여 R,G,B 다이오드를 각각 구동하여 풀 컬러 색상을 조합할 수 있게 하는 엘이디 디스플레이어의 풀 컬러 발광표시 방법.
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