KR200334698Y1 - 다중 모드 구동을 위한 발광 다이오드 구동제어 장치 및발광 다이오드 표시 모듈 - Google Patents

다중 모드 구동을 위한 발광 다이오드 구동제어 장치 및발광 다이오드 표시 모듈 Download PDF

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Abstract

본 고안의 발광 다이오드 구동제어 장치는, 외부로부터 입력 데이터를 다이나믹 구동 방식으로 패널에 인가하는 다이나믹 모드부와, 외부로부터 입력 데이터를 내부 메모리에 저장하여 패널에 인가하는 메모리 모드부와, 영상 데이터를 저장하기 위한 비디오 데이터 메모리와 제어 데이터를 저장하는 제어 데이터 메모리를 이용하여 패널을 구동하는 비디오 모드부와, 상기 다이나믹 모드부, 메모리 모드부 및 비디오 모드부의 출력 신호 중 하나를 선택하여 상기 패널에 인가하는 멀티플렉서와, 외부로부터 신호를 받아 상기 다이나믹 모드, 메모리 모드, 비디오 모드 중 하나를 선택하여 동작시키는 외부 입력 모드 선택기를 포함한다.
본 고안의 구동제어 장치는 하나의 인쇄회로 보드 상에서 다이나믹 구동, 메모리 구동, 비디오 구동 모드를 선택적으로 적용할 수 있다.

Description

다중 모드 구동을 위한 발광 다이오드 구동제어 장치 및 발광 다이오드 표시 모듈{LIGHT EMITTING DIODE DRIVING APPARATUS AND LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY MODULE FOR MULTI-MODE DRIVING}
본 고안은 전광판 시스템 등에 사용되는 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)표시 패널을 구동하는 구동제어 장치 및 이러한 구동제어 장치를 포함하는 LED 표시 모듈(display module)에 관한 것으로서, 특히 여러 가지 구동제어 방식에 공통으로 적용할 수 있는 LED 구동제어 장치에 관한 것이다.
전광판 시스템은 LED나 소형 형광관 등을 매트릭스(matrix) 형태로 배열하여, 각종 문자나 그림 등의 정보를 표시하는 것으로서, 일반적으로 적, 녹, 청(R, G, B)의 LED 소자로 구성된 LED 표시 모듈을 조합하여 여러 색상을 표시한다.
이러한 전광판 시스템의 LED 표시 모듈을 구동하는 방식은 여러 가지가 있으나, 크게 다이나믹(Dynamic) 방식과 스태틱(Static) 방식으로 구분될 수 있으며, 구동소자의 수가 적고 제조 비용이 낮은 다이나믹 방식이 큰 화면에 효과적이기 때문에, 전광판 시스템에 널리 이용되고 있다.
도 1에 16x16의 LED 도트 매트릭스 패널(dot matrix panel)을 구동하는 다이나믹 모드의 구동제어 회로의 일례를 나타내었다.
도 1에서, 각각의 시프트 레지스터(11, 12, 13)에는 적, 녹, 청(R, G, B)의 3가지 LED를 온/오프 하는 입력 데이터(R_DATA, G_DATA, B_DATA)가 입력되고, 출력단자가 다음 구동제어 회로에 캐스케이드(cascade) 형태로 연결되어, 다음 구동제어 회로의 입력단자로 출력 데이터(R_DATA_O, G_DATA_O, B_DATA_O)가 출력될 수 있다. 또한, 각각의 시프트 레지스터(11, 12, 13)에는 클럭신호(CLK)가 입력되어, 각 시프트 레지스터(11, 12, 13)에 데이터를 순차적으로 저장한다.
시프트 레지스터(11, 12, 13)에 저장된 입력 데이터는 래치 신호(LATCH_I)에의해 래치소자(latch)(14)에 래치되고, 출력 인에이블 회로(17)를 거쳐 LED 도트 매트릭스 패널(10)을 구동한다. 즉, LED 도트 매트릭스 패널(10)에 대한 수직 라인 데이터 구동(column line data driving)이 실행된다. 이와 동시에, 어드레스 디코더(address decoder)(18)로 어드레스 신호(A0~A3)가 입력되고 디코딩 되어 패널(10)을 구동함으로써, LED 도트 매트릭스(10)의 수평 라인 데이터 구동(row line data driving)이 실행된다. 이어서, 어드레스 디코더(18)에 입력되는 어드레스를 순차적으로 바꾸어 가면서 다음 데이터에 대한 수직 라인 데이터 구동을 실행함으로써, LED 도트 매트릭스(10)의 LED가 온/오프되어 화상이 표시된다.
출력 인에이블 회로(17)는, 수평라인 구동으로 인해 잔상이 발생되는 문제점을 해결하기 위하여, 어드레스가 바뀌는 시점에서 출력 인에이블 신호(OUT_EN)를 이용하여 수직라인 구동 데이터의 턴 온(turn on) 시간을 적절히 제어한다.
또한, 입력 데이터(R_DATA, G_DATA, B_DATA)와 마찬가지로, 클럭 신호(CLK),래치 신호(LATCH_I) 및 출력 인에이블 신호(OUT_EN)는 각각 클럭 출력 신호(CLOCK_O), 래치 출력 신호(LATCH_O) 및 출력 인에이블 출력 신호(OUT_EN_O)로서, 캐스케이드 형태로 연결되어 있는 다음의 LED 모듈의 구동제어 회로로 출력된다.
일반적으로 전광판 시스템 등에 사용되는 LED 표시 패널은 제작하고자 하는 시스템의 용도나 설치 환경에 따라, 구동제어 회로의 입력 및 출력 형태, 데이터 처리, 구동전압, 듀티비(duty ratio: 표시 시간 비율) 등이 다르게 설정될 수 있다. 그러나, 상기한 바와 같이, 종래의 구동제어 회로는 어느 하나의 구동방식에만을 실행할 수 있어서, 구동방식이 바뀌면 구동제어 회로도 변경해야 하는 문제점이 있다.
더구나, 전광판 시스템 등에서 상기와 같이 구동제어 회로를 변경하게 되면, 구동제어 회로와 연동하는 시스템 주제어기의 설계도 변경해야 하기 때문에, 전광판 시스템의 설계가 복잡해지고 제조 비용이 증가하는 문제점이 있다.
본 고안은 상기한 종래의 LED 패널의 구동제어 장치의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 여러 가지 구동 방식을 하나의 장치로서 실행할 수 있는 구동제어 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 고안은 전광판 시스템과 같은 표시 시스템의 주제어기에서 구동제어 장치를 제어하는 부담을 줄일 수 있는 구동제어 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1은 종래의 발광 다이오드 구동제어 회로의 일례를 나타내는 블록도.
도 2는 본 고안의 실시예에 따른 발광 다이오드 구동제어 장치를 나타내는 블록도.
도 3은 본 고안의 실시예에 따른 발광 다이오드 구동제어 장치에서 다이나믹 모드를 나타내는 블록도.
도 4는 본 고안의 실시예에 따른 발광 다이오드 구동제어 장치에서 메모리 모드를 나타내는 블록도.
도 5는 본 고안의 실시예에 따른 발광 다이오드 구동제어 장치에서 비디오 모드를 나타내는 블록도.
도 6은 비디오 모드에서 듀티비 가변 기능을 설명하기 위한 도 5의 부분 블록도.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 발광 다이오드 구동제어 장치는,
상기 구동제어 장치의 동작을 제어하는 제어 신호들을 입력받아 저장하는 제어 신호 버퍼와,
외부로부터 입력 데이터를 받아서 저장하는 시프트 레지스터를 가지며, 상기 시프트 레지스터에 저장된 데이터를 다이나믹 구동 방식으로 상기 패널에 인가하는 다이나믹 모드부와,
외부로부터 입력 데이터를 받아서 저장하는 시프트 레지스터와, 상기 시프트레지스터에 저장된 데이터를 받아서 저장하는 내부 메모리를 가지며, 상기 내부 메모리의 출력 신호로 상기 패널을 구동하는 메모리 모드부와,
외부로부터 입력 데이터를 받아서 저장하는 시프트 레지스터, 영상 데이터를 저장하기 위한 비디오 데이터 메모리, 상기 구동제어 장치의 동작을 제어하는 제어 데이터를 저장하는 제어 데이터 메모리, 및 상기 비디오 데이터 메모리의 영상 데이터에 대하여 펄스폭 변조 제어를 실행하는 PWM 카운터를 가지며, 상기 PWM 카운터의 출력 신호로 상기 패널을 구동하는 비디오 모드부와,
상기 다이나믹 모드부, 메모리 모드부 및 비디오 모드부의 출력 신호 중 하나를 선택하여 상기 패널에 인가하는 멀티플렉서와,
외부로부터 신호를 받아 상기 다이나믹 모드, 메모리 모드, 비디오 모드 중 하나를 선택하여 동작시키는 외부 입력 모드 선택기를 포함한다.
상기 비디오 모드부는 상기 비디오 데이터 메모리에 저장된 데이터를 영상 데이터와 휘도 데이터로 분리하여 상기 PWM 카운터에 입력하는 PWM 진폭 제어기의 포함 여부에 따라, 제1 비디오 모드부와 제2 비디오 모드부로 구분될 수 있다.
또한, 상기 비디오 모드부는
상기 시프트 레지스터로부터 상기 패널의 각 도트에 대한 컬러 보정을 위한 데이터를 입력받아 저장하는 보정 데이터 메모리와,
상기 제어 신호 버퍼에 저장된 제어 신호에 따라, 상기 시프트 레지스터로부터 상기 패널의 발광 다이오드에 대한 휘도 및 화이트 밸런스를 조정하는 데이터를 입력받아 저장하는 휘도 및 화이트 밸런스 메모리와,
상기 휘도 및 화이트 밸런스 메모리에 저장된 데이터를 받아서, 상기 PWM 카운터의 클럭을 분주시켜, 상기 도트 매트릭스 패널의 발광 다이오드에 대한 휘도를 조정하는 휘도 제어기와,
상기 휘도 및 화이트 밸런스 메모리에 저장된 데이터를 받아서, 상기 PWM 카운터의 클럭을 분주시켜, 상기 패널의 발광 다이오드에 대한 화이트 밸런스를 조정하는 화이트 밸런스 제어기와,
상기 보정 데이터 메모리에 저장된 데이터를 받아서, 상기 PWM 카운터의 클럭을 분주시켜, 상기 패널의 각 도트의 컬러를 보정하는 도트 보정 제어기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 비디오 모드부는 상기 외부 입력 모드 선택기의 입력 데이터와 상기 제어 데이터 메모리에 입력되는 제어 데이터를 입력받아, 구동하고자 하는 듀티비에 해당하는 읽기 어드레스를 발생시킬 수 있다.
상기한 구동제어 장치는 전광판 등에 이용되는 발광 다이오드 표시 모듈(LED display module)에 용이하게 실장될 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.
도 2는 본 고안의 실시예에 따른 LED 구동제어 장치를 나타낸 블록도이다. 도 2에서는 16x16 LED 도트 매트릭스(100)를 구동하는 구동제어 장치를 일례로서 나타내었다.
도 2의 구동제어 장치는 먼저 구동제어의 전반적인 동작을 설정하는 모드 선택 신호들이 외부입력 모드 선택기(120)로 입력되고, 구동제어 장치의 동작을 제어하기 위한 기본 제어 신호 및 어드레스 신호(A0~A3)가 제어 신호 버퍼(110)에 입력된다.
외부입력 모드 선택기로 입력되는 신호로서는, 제어 데이터의 입력 방식을 결정하는 PIN/REGISTER 및 PRE1/TEST 신호와, 구동제어 장치의 동작모드를 결정하는 DYN/MEM 및 VIDEO/VIDEO+MAG 신호와, 구동소자(line driver)에 데이터가 인가되는 방식을 결정하는 LINEOUT_N/P와 COLOUT_N/P 신호와, 듀티비에 따라 각 구동제어 장치의 위치에 해당하는 어드레스를 결정하는 POSITION0~POSITION3 신호와, 구동제어 장치의 구동모드를 선택하는 DRIVE_MTRX 신호가 있다.
제어 데이터는 PIN/REGISTER 및 PRE1/TEST 신호에 따라 외부 핀(PIN), 외부 제어기(PRE1), 및 내부 레지스터(REGISTER) 중 하나를 통해 입력되어 설정된다. 여기서, TEST 신호는 구동제어 장치를 테스트하기 위한 것이다. 외부 핀(PIN)을 통한 입력은 제어 데이터 30비트 중 일부가 외부 핀(PIN)에 의해 설정되고 나머지는 내부에서 미리 설정되는 경우이고, 외부 제어기(PRE1)를 통한 입력은 30비트의 제어 데이터가 모두 후술하는 내부 메모리에 저장되는 경우이고, 내부 레지스터(REGISTER)를 통한 입력은 제어 데이터 30 비트가 모두 내부에서 미리 설정되는 경우를 나타낸다.
구동제어 장치의 동작모드는 DYN/MEM 및 VIDEO/VIDEO+MAG 신호에 따라 다이나믹 모드(DYN), 메모리 모드(MEM), 제1 비디오 모드(VIDEO) 및 제2 비디오 모드(VIDEO+MAG) 중 하나로 설정된다. 각 모드의 동작에 대해서는 후술한다.
LINEOUT_N/P 신호에 따라 구동소자는 수평라인의 출력 로직(output logic)을액티브 로우(active low) 또는 액티브 하이(active high)로 구동하고, 마찬가지로 COLOUT_N/P 신호에 따라 수직라인의 출력 로직을 액티브 로우(active low) 또는 액티브 하이(active high)로 구동한다. 상기 DRIVE_MTRX 신호는 출력 구동을 1x16 구동으로 할 것인지 2x8 구동으로 할 것인지를 결정한다. 상기 POSITION0~POSITION3 신호는 비디오 모드일 경우 상기 구동제어 장치의 듀티비를 가변하는 기능을 한다. 이에 대해서는 아래에서 비디오 모드 동작과 함께 설명할 것이다.
상기와 같이, 제어신호 버퍼(110)와 외부입력 모드 선택기(120)를 통해, 구동제어 장치의 동작 모드와 기본 제어값들이 입력되면, 구동제어 장치는 선택된 모드에 따라 다이나믹, 메모리, 제1 및 제2 비디오 모드 중 하나로 동작한다. 선택된 모드 회로에는 R, G, B 입력 데이터(R_DATA, G_DATA, B_DATA)가 입력된다. 각 모드 회로의 출력 신호들 중 다음 단의 구동제어 장치의 입력 신호로서 필요한 R, G, B 데이터(R_DATA_O, G_DATA_O, B_DATA_O) 및 제어 신호 버퍼(110)를 통해 입력된 제어 신호들은 제1 멀티플렉서(multiplexer)(MUX1)(130)를 통해 출력되고, LED 도트 매트릭스 패널(100)을 구동할 신호들은 제2 멀티플렉서(MUX2)(140)를 통해 출력된다. 즉, 제1 및 제2 멀티플렉서(130, 140)는 다이나믹 모드, 메모리 모드, 제1 및 제2 비디오 모드의 출력 신호 중 하나를 선택하여, 패널(100) 및 다음 단의 구동제어 장치로 출력시킨다.
제1 멀티플렉서(130)로부터 출력된 신호는 다음 단의 구동제어 장치에 캐스케이드 형태로 입력된다. 제2 멀티플렉서(140)로부터 출력된 R, G, B 출력 신호(RO[15..0], GO[15..0], BO[15..0])는 출력 인에이블 회로(150)와 라인 구동소자(170)를 통해 패널(100)에 인가되어 수직라인 구동을 실행하고, 수평라인 신호(LINE[15..0])는 16 라인 구동소자(170)를 통해 패널(10)에 인가되어 수평라인 구동을 실행함으로써, 패널(100)의 LED를 동작시켜 영상을 표시한다.
여기서, 출력 인에이블 회로(150)는, 수평라인 구동으로 인해 잔상이 발생되는 문제점을 해결하기 위하여, 어드레스가 바뀌는 시점에서 출력 인에이블 신호(OUT_EN)를 이용하여 수직라인 구동 데이터의 턴 온(turn on) 시간을 적절히 제어하기 위한 것이다.
다음으로 각 모드의 동작에 대해서 설명한다.
(다이나믹 모드)
도 2의 다이나믹 모드 회로(200)를 도 3에 상세히 나타내었다. 도 3의 다이나믹 모드 회로는 제어신호버퍼(110)로부터 제어신호를 입력받고, 제1 및 제2 멀티플렉서(130, 140)로 데이터를 출력한다는 것을 제외하고는 도 1에서 설명한 종래의 다이나믹 모드와 동일하다. 따라서, 이에 대한 설명은 생략한다.
(메모리 모드)
도 2의 메모리 모드 회로(300)를 도 4에 상세히 나타내었다. 메모리 모드는 도 3의 다이나믹 모드와는 달리 래치(240)를 사용하지 않는다.
메모리 모드에서는, 각각의 시프트 레지스터(310, 320, 330)에 입력 데이터(R_DATA, G_DATA, B_DATA)가 입력된다. 시프트 레지스터(310, 320, 330)에 저장된 입력 데이터는 다시 16x16 비트 메모리(340, 350, 360)에 순차적으로 저장되고, 이 때 메모리(340, 350, 360)의 어드레스는 내장된 자체 카운터(counter)에의해 생성된다.
메모리 읽기/쓰기 발생기(370)는 래치 신호(LATCH)의 입력에 따라 상기 메모리(340, 350, 360) 각각에 대한 읽기 또는 쓰기를 제어하며, 쓰기 동작이 발생되지 않을 경우에는 읽기 동작을 반복해서 실행한다.
어드레스 디코더(380)는 메모리 읽기/쓰기 발생기(370)의 읽기 신호(READ_SIG)에 따라 수평 라인 구동 데이터를 생성한다.
(제1 및 제2 비디오 모드)
도 2의 제1 및 제2 비디오 모드 회로(400)를 도 5에 상세히 나타내었다.
먼저, 제1 비디오 모드에 대해 설명한다.
R, G, B 입력 데이터(R_DATA, G_DATA, B_DATA)는 시프트 클럭(S_CRK)에 의해 10비트x3x16 시프트 레지스터(410)에 입력된다. 또한, 상기 시프트 레지스터(410)를 통해서 구동제어 장치의 내부 메모리에 저장될 보정 데이터, 제어 데이터 등도 입력된다.
시프트 레지스터(410)는 제어 데이터에 따라 1x3x16, 2x3x16, 4x3x16, 6x3x16, 8x3x 16, 10x3x16 비트의 시프트 레지스트로 설정될 수 있다. 또한, 제어 데이터에 의해 직렬 및 병렬로 입력 방식을 변환할 수 있으며, 직렬일 경우에는 R 입력단자를 통해서 R, G, B 데이터가 모두 입력되고, G, B 입력단자는 사용되지 않는다.
또한, 상기 시프트 레지스터(410)의 입력 데이터는 1비트에서 최대 10비트까지 선택할 수 있다. 즉, 제어 데이터 메모리(480)에 저장된 제어 데이터 값에 따라1, 2, 4, 6, 8, 10 비트의 데이터 선택이 가능하다. 따라서, 제어 데이터를 적절히 변경하여 입력함으로써, 단순히 문자만 표시하고자할 경우에는 LED 온/오프 구동만 하고, 고화질의 영상 신호를 표시하고자 할 경우에는 최대 10비트(1024 계조)까지의 신호를 구동할 수 있다.
상기 시프트 레지스터(410)를 통해 입력된 데이터들은 제어 신호(VD/CD, CRTL/BRT, LATCH)에 따라, 내부 메모리인 비디오 데이터 메모리(470), 보정(correction) 데이터 메모리(480), 제어 데이터 메모리(490), 휘도 및 화이트 밸런스(brightness and white balance) 메모리(500)에 각각 저장된다.
여기서 제어 신호 VD/CD는 비디오 데이터 메모리(470)와 보정 데이터 메모리(480)를 선택하는 신호이고, CTRL/BRT는 제어 데이터 메모리(490)와 휘도 및 화이트 밸런스 메모리(500)를 선택하는 신호이고, LATCH는 메모리에 데이터 쓰기를 실행하는 신호이다.
비디오 데이터 메모리(470)는 LED에 영상을 표시하기 위한 30x16x16 비트의 데이터가 저장되는 메모리이고, 보정 데이터 메모리(480)는 16x16 도트 매트릭스 패널(100)의 각 도트에 대한 컬러 보정을 위한 15x16x16 비트의 데이터가 저장되는 메모리이다. 비디오 데이터 메모리(470)는 데이터의 읽기/쓰기가 독립적으로 실행되는 듀얼포트 램(dualport RAM)을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 제어 데이터 메모리(490)는 구동제어 장치의 동작을 제어하기 위한 30 비트 제어 데이터가 저장되는 메모리이고, 휘도 및 화이트 밸런스 메모리(500)는 16x16 비트 도트 매트릭스 패널(100)의 R, G, B 컬러의 휘도와 화이트 밸런스를 제어하기 위한 20 비트 데이터가 저장되는 메모리이다.
메모리 쓰기(write) 어드레스 발생기(420)에서는 어드레스 신호(A0~A3)에 따라 비디오 데이터 메모리(470)와 보정 데이터 메모리(480)에 대한 데이터 쓰기 어드레스를 생성하고, 이와 같이 생성된 어드레스에 따라 제어신호(VD/CD, CRTL/BRT)에 의해 선택된 메모리에 해당 데이터가 저장된다.
데이터 버퍼(540)는 비디오 데이터 메모리(470)에 저장된 데이터를 1x16 구동 또는 2x8 구동에 적합하도록 버퍼링한다.
펄스폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation) 카운터(550)는 데이터 버퍼(540)로부터 출력된 데이터에 대하여, 계조 클럭 발생기(450)의 클럭에 따라 펄스폭 변조 제어를 실행한다.
계조 클럭 발생기(450)는 PWM 카운터(550)를 구동하기 위한 클록을 발생하는 회로로서, 자체 발진기의 클럭과 제어 신호 버퍼(110)에 입력된 외부 클럭(G_CLK)에 따라 적절한 기본 클럭을 선택한다. 이러한 계조 클럭 발생기(450)는 PWM 카운터(550)의 클럭을 5MHz에서 80MHz까지 배수 단위로 증감시킬 수 있다. 이와 같은 클럭의 변화에 의해 LED 패널(100)의 전체 밝기를 변화시킬 수 있으므로, 제어 데이터만 바꾸면 LED 패널의 밝기를 쉽게 조정할 수 있다.
휘도 제어기(510)는 휘도 및 화이트 밸런스 메모리(500)에 저장된 5비트 데이터를 받아서, PWM 카운터(550)의 클럭을 분주시켜, 패널(100)의 LED에 대한 휘도를 조정한다. 한편, 화이트 밸런스 제어기(520)는 휘도 및 화이트 밸런스 메모리(500)에 저장된 15비트 데이터를 받아서, PWM 카운터(550)의 클럭을 분주시켜, 패널(100)의 LED에 대한 화이트 밸런스를 조정한다.
도트 보정 제어기(530)는 보정 데이터 메모리(480)에 저장된 각 컬러별 5비트 데이터를 받아서, PWM 카운터(550)의 클럭을 분주시켜, 패널(100)의 각 도트의 컬러를 보정한다.
상기와 같이, PWM 카운터(550)는 계조 클럭 발생부에 의한 클럭과 휘도 제어기(510), 화이트 밸런스 제어기(520), 도트 보정 제어기(530)에 의한 클럭 분주에 의해, 비디오 데이터 메모리(470)의 데이터에 대한 PWM 제어를 실행한다.
PWM 카운터(550)의 출력은 제2 멀티플렉서(140)와 도 2의 출력 인에이블 회로(150) 및 16도트x3컬러 LED 구동소자(160)를 통해 LED 도트 매트릭스 패널(100)에 인가되어, LED에 대한 수직라인 구동이 실행된다.
동시에, 상기 메모리 읽기(read) 어드레스 발생기(430)는 상기한 제어 메모리의 30비트 제어 데이터에 따라 메모리 읽기 어드레스를 발생시킨다. 이 때, 메모리 읽기 어드레스는 제어 신호 LOAD에 따라 자동으로 생성된다.
상기한 메모리 읽기 어드레스는 표시 라인 어드레스 디코더(440)에 의해 디코딩되어, 제2 멀티플렉서(140)와 도 2의 16라인 구동소자(170)를 통해 LED 도트 매트릭스 패널(100)에 인가되어, LED에 대한 수평라인 구동이 실행된다.
도 5에서 워치독 타이머(460)는 상기 PWM 카운터(550)를 동작시키기 위한 기본 클럭 및 기타 중요 신호가 입력되지 않을 경우 구동소자의 출력을 오프시키기 위한 것이다.
다음으로, 도 6을 참조하여 제1 및 제2 비디오 모드에서의 듀티비 가변 기능에 대해 설명한다.
구동제어 장치는 듀티비에 따라 적용되는 개수가 결정되는데, 16x16 도트 매트릭스에서 듀티비가 1/16일 경우에는 하나의 구동제어 장치로 수평라인을 스캔하게 되고, 듀티비가 1/8일 경우 2개의 구동제어 장치가 적용된다, 즉, 듀티비가 1/8일 경우 구동제어 장치 하나는 상위 8 라인의 표시를 담당하고, 다른 하나는 하위 8 라인을 표시한다. 마찬가지로, 듀티비가 1/4일 경우 4개의 구동제어 장치가 적용되어 각각 4 라인씩 표시하게 된다. 구동제어 장치가 16개가 적용되어 각각 1라인씩 표시하게 되면 스태틱 구동과 동일하게 동작하게 된다.
제1 및 제2 비디오 모드의 경우, 도 6에 표시한 바와 같이, 상기 POSITION0~POSITION3 신호와 제어 데이터의 듀티 마스크 (duty mask) 데이터(여기서는 4비트를 사용)가 메모리 읽기 어드레스 발생기(430)에 입력되어, LOAD 신호에 따라 각 구동제어 장치에 대한 읽기 어드레스가 결정된다. 결정된 어드레스는 표시라인 어드레스 디코더(440)에 입력되어 디코딩됨으로써, 패널(100)의 해당 라인을 구동하게 된다.
상기한 바와 같이, 상기 POSITION0~POSITION3 신호와 제어 데이터의 듀티 마스크 데이터를 이용하여 자동으로 각 구동제어 장치에 해당하는 읽기 어드레스를 결정함으로써, 해당 듀티비에 맞게 패널의 수평라인 구동을 할 수 있다. 따라서, 하나의 칩 내에서 자유자재로 듀티비를 가변할 수 있다.
다음으로, 상기한 제1 비디오 모드의 전체적인 동작을 설명한다.
먼저, 외부 입력 모드 선택기(120)에 구동제어 장치의 동작 모드를 결정하는신호들이 입력되고, 시프트 레지스터(410)에 입력 데이터가 저장됨과 동시에 제어 신호 버퍼(110)에 여러 제어 신호가 입력된다. 그리고, 제어 데이터 메모리(490)에 제어 데이터가 입력되어 제어 방식 등이 설정된다.
즉, 외부 입력 모드 선택기(120)에 입력되는 신호와 제어 데이터 메모리(490)에 입력되는 제어 데이터에 의해, 구동을 위한 여러 동작들이 선택되고 설정된다.
다음으로, 계조 클럭과 휘도, 화이트 밸런스 및 도트 보정 데이터를 이용하여 PWM 클럭을 적절히 분주시킨다. 이 기능은 필요에 따라 생략할 수도 있다.
다음으로, 영상 데이터가 입력되어 휘도 및 화이트 밸런스 데이터, 도트 보정 데이터 및 영상 데이터가 각 메모리에 LATCH 신호에 의해 저장되고, 저장된 데이터는 LOAD 신호에 의해 LED 도트 매트릭스 패널(100)에 대한 수직라인 구동을 실행한다. 동시에 상기 표시 라인 어드레스 디코더(440)에 의해 수평라인 구동도 실행함으로써, 패널(100)의 LED를 동작시켜 영상을 표시한다.
다음으로, 제2 비디오 모드에 대해 설명한다.
제2 비디오 모드는 상기 제1 비디오 모드에서 PWM 진폭 제어기(magnitude controller)(560)가 더 포함되어 있다는 점을 제외하고는 그 구성 및 동작이 제1 비디오 모드와 동일하다.
PWM 진폭 제어기(560)는 비디오 데이터 메모리(470)에 저장된 10비트의 입력 데이터를 이용하여, 8비트 영상 데이터와 2비트 휘도 데이터로 분리하여 PWM 카운터(550)에 입력한다. 즉, 상위(MSB) 2비트를 밝기의 차이를 표현하는 데에 사용한다. 따라서 낮은 영상 신호에서는 데이터 값과 동일한 값을 나타내지만, 256 이상의 영상 신호에서는 밝기가 더욱 강조되어 표시된다. 다시 말해, 제2 비디오 모드에서는 PWM 진폭 제어기(560)를 사용함으로써, 일반적으로 영상 처리에서 사용하는 감마 보정(Gamma Correction)이라고 휘도 보정을 10비트 영상 데이터만으로 간단히 할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 고안의 실시예에 따른 LED 구동제어 장치는 상기한 다이나믹 모드, 메모리 모드, 제1 및 제2 비디오 모드를 선택적으로 적용할 수 있다.
상기한 본 고안에 따른 LED 구동제어 장치는 ASIC으로 제조되는 것이 바람직하다. 이와 같이 ASIC으로 만들어진 본 고안의 LED 구동제어 장치는 전광판의 기본 단위인 LED 표시 모듈에 용이하게 실장될 수 있으며, 영상을 표시하기 위한 LED 전광판에 표준화된 제어 방식을 제공할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 고안의 LED 구동제어 장치는 다이나믹, 메모리, 제1 및 제2 비디오 모드의 기능을 모두 포함하고 있다. 따라서, 하나의 인쇄회로 보드(Printed Circuit Board) 상에 4가지 구동 방식을 모두 적용할 수 있다.
또한, 본 고안의 LED 구동제어 장치는 듀티비를 가변적으로 선택하여 구동할 수 있다. 즉, 전광판 시스템에서 듀티비가 1/16~1/1 까지 변경되어도 제어 방식이 모두 동일하기 때문에, 1/16 듀티비를 제어하기 위한 제어기를 설계해 두면 1/2, 1/4, 1/8, 1/16의 듀티비도 모두 제어할 수 있다. 따라서, 전광판 시스템의 설계 및 제작 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 고안의 LED 구동제어 장치는 여러 가지 구동 모드로 동작할 수 있기 때문에, 전광판 시스템과 같은 표시 시스템의 주제어기에서 구동제어 장치를 직접 제어함으로써 발생하는 부하를 줄일 수 있다.
본 고안은 상기한 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 고안의 개념 및 범위 내에서 상이한 실시예가 구성될 수 있다. 따라서, 본 고안의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (4)

  1. 발광 다이오드 도트 매트릭스 패널에 영상을 표시하기 위한 발광 다이오드 구동제어 장치에 있어서,
    상기 구동제어 장치의 동작을 제어하는 제어 신호들을 입력받아 저장하는 제어 신호 버퍼,
    외부로부터 입력 데이터를 받아서 저장하는 시프트 레지스터를 가지며, 상기 시프트 레지스터에 저장된 데이터를 다이나믹 구동 방식으로 상기 패널에 인가하는 다이나믹 모드부,
    외부로부터 입력 데이터를 받아서 저장하는 시프트 레지스터와, 상기 시프트 레지스터에 저장된 데이터를 받아서 저장하는 내부 메모리를 가지며, 상기 내부 메모리의 출력 신호로 상기 패널을 구동하는 메모리 모드부,
    외부로부터 입력 데이터를 받아서 저장하는 시프트 레지스터, 영상 데이터를 저장하기 위한 비디오 데이터 메모리, 상기 구동제어 장치의 동작을 제어하는 제어 데이터를 저장하는 제어 데이터 메모리, 및 상기 비디오 데이터 메모리의 영상 데이터에 대하여 펄스폭 변조 제어를 실행하는 PWM 카운터를 가지며, 상기 PWM 카운터의 출력 신호로 상기 패널을 구동하는 비디오 모드부,
    상기 다이나믹 모드부, 메모리 모드부 및 비디오 모드부의 출력 신호 중 하나를 선택하여 상기 패널에 인가하는 멀티플렉서, 및
    외부로부터 신호를 받아 상기 다이나믹 모드, 메모리 모드, 비디오 모드 중하나를 선택하여 동작시키는 외부 입력 모드 선택기를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비디오 모드부는 상기 비디오 데이터 메모리에 저장된 데이터를 영상 데이터와 휘도 데이터로 분리하여 상기 PWM 카운터에 입력하는 PWM 진폭 제어기의 포함 여부에 따라, 제1 비디오 모드부와 제2 비디오 모드부로 구분되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 비디오 모드부는
    상기 시프트 레지스터로부터 상기 패널의 각 도트에 대한 컬러 보정을 위한 데이터를 입력받아 저장하는 보정 데이터 메모리,
    상기 제어 신호 버퍼에 저장된 제어 신호에 따라, 상기 시프트 레지스터로부터 상기 패널의 발광 다이오드에 대한 휘도 및 화이트 밸런스를 조정하는 데이터를 입력받아 저장하는 휘도 및 화이트 밸런스 메모리,
    상기 휘도 및 화이트 밸런스 메모리에 저장된 데이터를 받아서, 상기 PWM 카운터의 클럭을 분주시켜, 상기 도트 매트릭스 패널의 발광 다이오드에 대한 휘도를 조정하는 휘도 제어기,
    상기 휘도 및 화이트 밸런스 메모리에 저장된 데이터를 받아서, 상기 PWM 카운터의 클럭을 분주시켜, 상기 패널의 발광 다이오드에 대한 화이트 밸런스를 조정하는 화이트 밸런스 제어기, 및
    상기 보정 데이터 메모리에 저장된 데이터를 받아서, 상기 PWM 카운터의 클럭을 분주시켜, 상기 패널의 각 도트의 컬러를 보정하는 도트 보정 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동제어 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 비디오 모드부는
    상기 외부 입력 모드 선택기의 입력 데이터와 상기 제어 데이터 메모리에 입력되는 제어 데이터를 입력받아, 구동하고자 하는 듀티비에 해당하는 읽기 어드레스를 발생하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동제어 장치.
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