KR20050111433A - 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템 - Google Patents

전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템에 관한 것으로, 외부로부터 입력되는 데이터를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 전광판 시스템 제어기와, 상기 전광판 시스템 제어기로부터 수신되는 데이터의 전기적인 신호를 엘이디 구동신호로 변환한 후, 감마보정을 행하여 출력하는 감마보정용 엘이디 모듈 제어기와, 엘이디 소자가 매트릭스 형태로 배열되어 상기 감마보정용 엘이디 모듈 제어기로부터 입력되는 신호를 영상신호로 변환하여 상기 영상신호에 대응하는 영상을 디스플레이하는 엘이디 표시모듈로 구성된 것을 특징으로 한다. 상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, PWM 펄스를 균일하게 배치하여 공급함과 동시에 감마보정을 행하므로 고화질 및 고선명도의 색상을 디스플레이할 수 있다.

Description

전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템{SYSTEM FOR CONTROLLING LIGHT EMITTING DIODE MODULE IN ELECTRONIC DISPLAY BOARD}
본 발명은 엘이디(LED : Light Emitting Diode) 모듈의 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 데이터의 감마보정을 통하여 고화질 및 고선명도의 색상을 디스플레이할 수 있는 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 전광판은 각종의 정보를 가시적인 상태로 표시하기 위한 시스템으로서, 광고상업용, 경기장용, 멀티비전용, 교통신호용, 정보 및 메시지 전달용으로 널리 사용되고 있다. 즉, 광고상업용은 실내 또는 실외에 사용되거나 컬러 또는 듀얼 컬러용이 주로 사용되고, 경기장용은 야구장, 축구장 또는 경마장 등에 적용되며, 멀티비전용은 회의장, 극장 또는 차량탑재용 등에 사용되고, 교통신호용은 승강장, 대합실 및 통로 등을 갖는 철도용이나 시내도로, 고속도로 또는 유도램프 등이 포함된 도로용에 사용된다.
또한, 전광판은 디스플레이용으로 사용되는 수단이나 소자로 초기에는 전구를 많이 사용하였고, 전구의 사용 전력량을 감안하여 형광등을 주로 많이 사용하였다. 그러나, 전구와 형광등과 같은 수단의 경우에는 그 크기를 줄이는데 한계가 있어 영상을 표현하기에는 부적합한 면이 있었다. 그래서, 최근에는 CRT(음극선관) 등을 사용하고 있으나, CRT의 대형화에 대한 한계로 현재는 대부분이 LED로 소자가 변경 및 전환되어 사용되고 있다.
이하, 종래의 전광판용 제어 시스템을 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 설명한다.
도 1a는 종래의 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 1b는 종래의 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템의 엘이디 모듈 제어기(20)를 구체적으로 나타낸 모식도이며, 도 1c는 종래의 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템의 엘이디 모듈 제어기(20)의 동작파형도이다.
도 1a에 나타낸 바와 같이, 종래의 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템은 자체 저장되었거나 외부로부터 입력되는 영상데이터를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 전광판 시스템 제어기(10)와, 상기 전광판 시스템 제어기(10)로부터 입력되는 신호를 엘이디 구동신호로 변환하여 출력하는 엘이디 모듈 제어기(20)와, 적색, 녹색 및 청색의 엘이디 소자가 매트릭스 형태로 배열되어 상기 엘이디 모듈 제어기(20)로부터 입력되는 신호를 영상신호로 변환하여 그 영상신호에 대응하는 영상을 디스플레이하는 엘이디 표시모듈(30)로 구성된다.
여기서, 엘이디 표시모듈(30)을 구동하는 방식은 정적구동방식(static driving method)과 동적방식(Dynamic driving method)으로 나누어진다. 정적구동방식은 화면의 픽셀에 해당하는 엘이디 소자를 계속적으로 구동하는 방식이고, 동적구동방식은 엘이디 소자를 시분할하여 모듈 내에서 각 라인별로 구동하는 방식이다. 따라서, 정적구동방식으로 엘이디 소자를 구동시키면 휘도가 높고 색상의 디스플레이가 정확하지만, 각 픽셀마다 전용회로가 필요하므로 회로구성이 복잡하고 전력이 많이 소비된다. 반면, 동적구동방식으로 엘이디 소자를 구동시키면 전력소비가 절감되고 회로구성이 간단해지지만, 휘도가 낮아지고 어두운 색상의 디스플레이가 저하된다. 그러므로, 현재에는 회로의 복잡도 또는 높은 제작비용 때문에 대부분 동적구동방식이 주로 이용되고 있다.
도 1b에 나타낸 바와 같이, 엘이디 모듈 제어기(20)는 RGB 데이터 라인(21)과, 시프트 레지스터(22)와, 어드레스 생성기(23)와, RGB 메모리(24)와, 계수기(25)와, PWM 신호 출력부(26)로 구성된다.
RGB 데이터 라인(21)은 전광판 시스템 제어기(10)로부터 출력되는 적색, 녹색 및 청색 데이터를 입력한다. 시프트 레지스터(22)는 각 RGB 데이터 라인(21)을 통해 입력되는 영상데이터를 일시 저장한다. 어드레스 생성기(23)는 시프트 레지스터(22)를 통해 입력되는 영상데이터가 각 RGB 데이터 라인(21)별로 구동되도록 순서대로 메모리 어드레스를 생성한다. RGB 메모리(24)는 어드레스 생성기(23)를 통해 생성된 어드레스를 해당 어드레스에 순서대로 저장한다. 계수기(25)는 RGB 메모리(24)의 데이터 값에 따르는 펄스의 수를 계산한다. PWM 신호 출력부(26)는 계수기(25)를 통해 입력되는 펄스를 펄스폭변조(PWM : Pulse Width Modulation )하여 엘이디 표시모듈(30)에 출력한다. 이후, 엘이디 표시모듈(30)은 PWM 신호 출력부(26)로부터 입력되는 펄스를 영상신호로 변환하여, 그 영상신호에 대응하는 영상을 디스플레이한다.
그러나, 상기와 같은 종래의 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템의 구동방식에서는 임의의 라인에 대하여 해당하는 펄스를 그 개수만큼 처음부터 연속적으로 공급하고, 소정의 시간이 경과하면 다음 라인에 대하여 펄스를 공급한다. 즉, 예를 들면, 도 1c에 나타낸 바와 같이, 라인 1의 PWM 펄스의 경우에는 "1111,0000,0000,0000"의 형태로 펄스가 공급되고, 라인 2의 PWM 펄스의 경우에는 "0000,1110,0000,0000"의 형태로 펄스가 공급된다.
그러므로, 상기와 같은 종래의 구동방식에서는 펄스를 특정 시간에 집중적으로 배치하여 공급하기 때문에, 화질이 저하되고 색상의 선명도가 명확하지 않은 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, PWM 펄스를 균일하게 배치하여 공급함과 동시에 감마보정을 행하여 고화질 및 고선명도의 색상을 디스플레이할 수 있는 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템은 각종 정보를 전달 및 디스플레이하는 엘이디 모듈을 제어하는 시스템으로서, 외부로부터 입력되는 데이터를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 전광판 시스템 제어기(100)와, 상기 전광판 시스템 제어기(100)로부터 입력되는 데이터의 전기적인 신호를 엘이디 구동신호로 변환한 후, 감마보정을 행하여 출력하는 감마보정용 엘이디 모듈 제어기(200)와, 엘이디 소자가 매트릭스 형태로 배열되어 상기 감마보정용 엘이디 모듈 제어기(200)로부터 입력되는 신호를 영상신호로 변환하여, 상기 영상신호에 대응하는 영상을 디스플레이하는 엘이디 표시모듈(300)을 구비한다.
바람직하게는, 상기 감마보정용 엘이디 모듈 제어기(200)는 상기 전광판 시스템 제어기(100)로부터 출력되는 적색, 녹색 및 청색의 데이터를 수신하는 RGB 데이터 라인(210)과, 상기 RGB 데이터 라인(210)을 통해 입력되는 적색, 녹색 및 청색의 데이터를 일시 저장하는 시프트 레지스터(220)와, 상기 시프트 레지스터(220)를 통해 입력되는 적색, 녹색 및 청색의 데이터가 상기 각 RGB 데이터 라인(210)별로 구동되도록 순서대로 메모리 어드레스를 생성하는 어드레스 생성기(230)와, 상기 어드레스 생성기(230)를 통해 생성된 어드레스를 해당 어드레스에 순서대로 저장하는 RGB 메모리(240)와, 상기 RGB 메모리(240)의 데이터 값에 따르는 펄스의 수를 계산하는 계수기(250)와, 상기 계수기(250)로부터 출력되는 펄스에 해당하는 계조 특성을 보정하는 감마보정기(255)와, 상기 감마보정기(255)를 통해 감마보정된 신호와, 상기 RGB 메모리(240)로부터 출력되는 복수의 신호를 다중화한 후 하나의 PWM 펄스를 선택하여 출력하는 다중화기(260)를 구비한다.
또한, 상기 감마보정기(255)는 상기 계수기(250)로부터 출력되는 데이터를 논리조합을 이용하여 감마보정을 행하는 것이 바람직하다.
또, 상기 다중화기(260)는 상기 하나의 PWM 펄스를 2n(여기에서, n은 비트수)개의 서브 사이클(sub-cycle)로 구성하여 상기 엘이디 표시모듈(300)에 2n 개의 펄스를 균일하게 분배하여 공급하는 것이 바람직하다.
이하, 도 2a 내지 도 3을 참고하여 본 발명의 일실시예에 따른 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템을 상세하게 설명하기로 한다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따르는 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따르는 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템의 감마보정용 엘이디 모듈 제어기(200)를 나타낸 모식도이며, 도 2c는 본 발명의 일실시예에 따르는 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템의 감마보정용 엘이디 모듈 제어기(200)의 동작파형도이고, 도 3은 종래의 브라운관의 광전달특성을 나타내는 그래프이다.
도 2a에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르는 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템은 전광판 시스템 제어기(100), 감마보정용 엘이디 모듈 제어기(200) 및 엘이디 표시모듈(300)로 구성된다.
전광판 시스템 제어기(100)는 자체 저장되었거나 외부로부터 입력되는 영상데이터 즉, 8비트의 적색, 녹색 및 청색 데이터를 전기적인 신호로 변환하여 출력한다. 감마보정용 엘이디 모듈 제어기(200)는 상기 전광판 시스템 제어기(100)로부터 입력되는 8비트의 적색, 녹색 및 청색 데이터의 전기적인 신호를 엘이디 구동신호로 변환한 후, 감마보정을 행하여 출력한다. 엘이디 표시모듈(300)은 적색, 녹색 및 청색의 엘이디 소자가 매트릭스 형태로 배열되어, 상기 감마보정용 엘이디 모듈 제어기(200)로부터 입력되는 신호를 영상신호로 변환하여, 그 영상신호에 대응하는 영상을 디스플레이한다.
여기서, 본 발명의 일실시예에 따르는 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템의 엘이디 표시모듈(300)은 엘이디 소자를 시분할하여 모듈 내에서 각 라인별로 구동하는 동적구동방식을 사용한다.
한편, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 감마보정용 엘이디 모듈 제어기(200)는 RGB 데이터 라인(210)과, 시프트 레지스터(220)와, 어드레스 생성기(230)와, RGB 메모리(240)와, 계수기(250)와, 감마보정기(255)와, 다중화기(260)로 구성된다.
RGB 데이터 라인(210)은 전광판 시스템 제어기(100)로부터 출력되는 8비트의 적색, 녹색 및 청색 데이터를 수신한다. 시프트 레지스터(220)는 각 RGB 데이터 라인(210)을 통해 입력되는 8비트의 적색, 녹색 및 청색 데이터를 일시 저장한다. 어드레스 생성기(230)는 시프트 레지스터(220)를 통해 입력되는 데이터가 각 RGB 데이터 라인(210)별로 구동되도록 순서대로 메모리 어드레스를 생성한다. RGB 메모리(240)는 어드레스 생성기(230)를 통해 생성된 어드레스를 해당 어드레스에 순서대로 저장한다.
여기서, 상기와 같은 과정은 엘이디 표시모듈(300) 내에 있는 엘이디 소자의 개수만큼 이루어진다. 즉, 적색, 녹색 및 청색의 데이터 램(RAM)의 워드수는 그 해당하는 적색, 녹색 및 청색의 엘이디 소자의 개수와 동일하다.
계수기(250)는 RGB 메모리(240)의 데이터 값에 따르는 펄스의 수를 논리조합을 이용하여 계산한다. 이와 동시에, 감마보정기(255)는 적색, 녹색 및 청색의 각 색상에 해당하는 계조 특성을 보정하여 출력한다. 다중화기(260)는 감마보정기(255)를 통해 감마보정된 신호와, RGB 메모리(240)로부터 출력되는 복수의 신호를 다중화한 후 하나의 PWM 펄스를 선택하여 엘이디 표시모듈(300)에 출력한다. 이후, 엘이디 표시모듈(300)은 다중화기(260)로부터 입력되는 PWM 펄스를 영상신호로 변환하여, 그 영상신호에 대응하는 영상을 디스플레이한다.
일례로서, PWM 신호의 각 색상에 해당하는 데이터가 2비트라고 가정하면, 본 실시예에서는 도 2c에 나타낸 바와 같이 1사이클당 최대 4회까지 엘이디를 턴온시킬 수 있다. 즉, 라인 1의 PWM 펄스의 경우에는 "1000,1000,1000,1000"의 형태로 펄스가 공급되며 주사클록도 펄스가 최대한 균일하게 공급될 수 있도록 1사이클 동안 4회의 서브 사이클로 이루어진다.
한편, 컴퓨터의 모니터로 많이 사용되는 브라운관의 광전달특성은 비선형적이다. 즉, 광출력이 입력되는 데이터 값에 따라 선형적으로 비례하지 않고 이하의 [수학식 1]과 같이 그 지수함수에 비례한다.
광출력(Lo) = (V+0.099/1.099)r
여기에서, V는 입력전압이고, r은 감마 파라미터이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르는 감마보정용 엘이디 모듈 제어기(200)에서도 상기 브라운관의 광전달특성과 동일한 곡선으로 감마보정을 행하여야만, 원래 입력되는 데이터 값에 대응하는 영상을 디스플레이 할 수 있다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 감마값이 2.2일 때보다 감마값이 1.8일 때에 각 색상에 대응하는 휘도값이 높다는 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르는 전광판용 모듈의 제어 시스템에 의하면, PWM 펄스를 균일하게 배치하여 공급함과 동시에 감마보정을 행하므로, 고화질 및 고선명도의 색상을 디스플레이할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.
도 1a는 종래의 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도.
도 1b는 종래의 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템의 엘이디 모듈 제어기를 나타낸 모식도.
도 1c는 종래의 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템의 엘이디 모듈 제어기의 동작파형도.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따르는 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도.
도 2b는 본 발명의 일실시예에 따르는 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템의 감마보정용 엘이디 모듈 제어기를 나타낸 모식도.
도 2c는 본 발명의 일실시예에 따르는 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템의 감마보정용 엘이디 모듈 제어기의 동작파형도.
도 3은 종래의 브라운관의 광전달특성을 나타내는 그래프.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 전광판 시스템 제어기 200 : 감마보정용 엘이디 모듈 제어기
210 : RGB 데이터 라인 220 : 시프트 레지스터
230 : 어드레스 생성기 240 : RGB 메모리
250 : 계수기 255 : 감마보정기
260 : 다중화기 300 : 엘이디 표시모듈

Claims (4)

  1. 각종 정보를 전달 및 디스플레이하는 엘이디 모듈을 제어하는 시스템에 있어서,
    외부로부터 입력되는 데이터를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 전광판 시스템 제어기(100)와,
    상기 전광판 시스템 제어기(100)로부터 입력되는 데이터의 전기적인 신호를 엘이디 구동신호로 변환한 후, 감마보정을 행하여 출력하는 감마보정용 엘이디 모듈 제어기(200)와,
    엘이디 소자가 매트릭스 형태로 배열되어, 상기 감마보정용 엘이디 모듈 제어기(200)로부터 입력되는 신호를 영상신호로 변환하여, 상기 영상신호에 대응하는 영상을 디스플레이하는 엘이디 표시모듈(300)로 구성된 것을 특징으로 하는 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 감마보정용 엘이디 모듈 제어기(200)는,
    상기 전광판 시스템 제어기(100)로부터 출력되는 적색, 녹색 및 청색의 데이터를 수신하는 RGB 데이터 라인(210)과,
    상기 RGB 데이터 라인(210)을 통해 입력되는 적색, 녹색 및 청색의 데이터를 일시 저장하는 시프트 레지스터(220)와,
    상기 시프트 레지스터(220)를 통해 입력되는 적색, 녹색 및 청색의 데이터가 상기 각 RGB 데이터 라인(210)별로 구동되도록 순서대로 메모리 어드레스를 생성하는 어드레스 생성기(230)와,
    상기 어드레스 생성기(230)를 통해 생성된 어드레스를 해당 어드레스에 순서대로 저장하는 RGB 메모리(240)와,
    상기 RGB 메모리(240)의 데이터 값에 따르는 펄스의 수를 계산하는 계수기(250)와,
    상기 계수기(250)로부터 출력되는 펄스에 해당하는 계조 특성을 보정하는 감마보정기(255)와,
    상기 감마보정기(255)를 통해 감마보정된 신호와, 상기 RGB 메모리(240)로부터 출력되는 복수의 신호를 다중화한 후 하나의 PWM 펄스를 선택하여 출력하는 다중화기(260)로 구성된 것을 특징으로 하는 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 감마보정기(255)는 상기 계수기(250)로부터 출력되는 데이터를 논리조합을 이용하여 감마보정을 행하는 것을 특징으로 하는 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 다중화기(260)는,
    상기 하나의 PWM 펄스를 2n(여기에서, n은 비트수)개의 서브 사이클(sub-cycle)로 구성하여 상기 엘이디 표시모듈(300)에 2n 개의 펄스를 균일하게 분배하여 공급하는 것을 특징으로 하는 전광판용 엘이디 모듈의 제어 시스템.
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