WO2000057397A1 - Systeme d'affichage a diodes electroluminescentes tout en couleur - Google Patents

Systeme d'affichage a diodes electroluminescentes tout en couleur Download PDF

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Toyotaro Tokimoto
Masatoshi Ohishi
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Definitions

  • the present invention relates to a full-color LED display system that displays multi-color images with rich gradations by combining LED lamps of three primary colors, for example, RGB (red, green, and blue), and particularly, based on gradation data of each color.
  • the present invention relates to a pulse width modulation type system for driving an LED lamp by a pulse width modulated drive pulse.
  • the display screen is as large as 2.4 meters high and 3.4 meters wide. This screen has a total of 61440 pixel lamps for 480 lines vertically and 128 dots horizontally. Each pixel lamp is an LED multi-color set lamp in which LEDs of the three primary colors RGB are densely packed.
  • the pixel data driving one pixel is composed of a total of 24 bits of data for each of 8 bits of RGB, and the display gradation of each of the RGB colors is 256 gradations. Full color representation is possible.
  • NTSC video signals used in general TV broadcasting systems and VTRs can be used as video sources.
  • the NTSC video signal input to the display control device is A / D converted, converted into a digital signal of 24 bits in total of 8 bits for each RGB and processed.
  • 6144 Image data for one screen of (61440 x 24) bits corresponding to 0 pixel lamps are buffered in the frame memory, and from this frame memory, the drive circuit for each pixel lamp drives one pixel of 24-bit pixels. The data is distributed and latched at the drive circuit register.
  • the red LED is driven to emit light with a gradation corresponding to the 8-bit red data latched in the register, and the green LED is similarly driven with the gradation corresponding to the 8-bit green data.
  • the LED is driven to emit light, and similarly, the blue LED is driven to emit light at a gradation corresponding to the 8-bit blue data.
  • This gradation control is generally performed by a well-known pulse width modulation method.
  • Ts time period
  • the drive pulse of Ts is output from the comparator.
  • the pixel lamp drive circuit applies a constant current to the LED to emit light only during the pulse width Tw of the drive pulse. This pulse lighting is repeated at a cycle T s.
  • the pulse width Tw of the drive pulse with the period Ts is determined in proportion to the binary value of the 8-bit grayscale data, and the LED is pulsed with a constant current for the time Tw during the period Ts
  • a display luminance corresponding to the 8-bit gradation data can be obtained.
  • CRT receivers are the mainstream television image display devices. Since the RGB three-color phosphor of the CRT receiver does not emit light in proportion to the voltage of the input video signal, the relationship between the input signal and the optical output is non-linear. As is well known, this property is called gamma. If the non-linearity (gamma) of the CRT is corrected by each receiver, the receiver becomes complicated and expensive, and the current television system broadcasts a gamma-corrected signal on the transmitter side. Actual gamma values vary considerably depending on the measurement conditions and methods. In the NTSC system, gamma correction is performed assuming the gamma value of the image display device to be 2.2.
  • NTSC video signal that has been gamma-corrected is used as the video source for the LED display system, and if high-quality image display is to be achieved, reverse linear gamma correction is performed by some means to make the LED almost linear. It is necessary to perform gradation control according to the characteristics of.
  • Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. Hei 7-306659 published in 1995 discloses the following technical matters concerning a multi-color LED display unit.
  • An LED display unit (screen) is formed by arranging a large number of LEDs of the three primary colors of RGB in order, and an LED lighting circuit for adjusting the emission color and brightness by blinking each LED is provided in this unit. Has been implemented.
  • the LED lighting circuit is composed of a pulse width modulation circuit that outputs a driving pulse corresponding to the input gradation data, and a LED that is driven by the driving pulse from the pulse width modulation circuit. And an LED drive circuit for lighting the LED.
  • the pulse width modulation circuit converts the nonlinear force in which the relationship between time and the count value operates nonlinearly, and the count value of the nonlinear force and the gradation data stored in the buffer memory.
  • a digital comparator that generates the drive pulse by comparing the magnitudes is provided.
  • the nonlinear counter is a pulse generator that generates 16 types of count pulses with different periods, a selection circuit that selects one type from the 16 types of count pulses, and a circuit selected by this circuit. And a decoder circuit for generating a selection signal for selecting the 16 types of count pulses from the upper four bits of the binary count.
  • the selection circuit selects the count pulse having a small cycle by the selection signal from the decoder circuit, and therefore, the count value of the binary count is high. To increase.
  • the selection signal from the decoder circuit changes, and the selection circuit selects the power count pulse having a large period. Therefore, the count value of the binary count is low. To increase.
  • ⁇ ⁇ Gradation data is sequentially sent to this LED display unit from an external device such as a display controller and temporarily stored in memory.
  • the gradation data stored in this memory is input to the digital comparator via the buffer memory.
  • the pulse width T w of the driving pulse output from this digital comparator is nonlinearly modulated with respect to the gradation data, and the change rate of the pulse width T w is small in a region where the gradation data is small, The change rate of the pulse width Tw increases as the grayscale level increases.
  • the conventional multi-color LED display unit described above employs gradation control by non-linear pulse width modulation, so that when the gamma-corrected NTSC video signal is used as the video source, it is almost linear. Inverse gamma correction approximated by a line graph can be performed in accordance with the characteristics of the various LEDs, and higher quality image display can be performed.
  • a configuration is adopted in which a screen module installed on a building wall or the like and a data transmission module installed in a building room are connected by a data transmission cable.
  • the screen module corresponds to a required number of the LED display units of the above-mentioned known documents connected to each other.
  • the overnight transmission module corresponds to what is described as an external device such as a display controller in the above-mentioned known document.
  • the display gradation control characteristics can be appropriately varied according to the gradation expression characteristics of the image to be displayed (including gamma correction characteristics of television signals).
  • the display gradation control characteristics in various ways, such as controlling the display and controlling the display gradation control characteristics appropriately during the daytime when the screen is exposed to sunlight and at night when it is not, the image is optimized by various factors. It is desirable to improve the quality.
  • the optimization information of the display gradation control characteristics is sent from a data sending module (computer for display control) which gives an image data to the screen module.
  • a data sending module computer for display control
  • the characteristics of the nonlinear counter mounted on the LED display unit are sequentially changed by a signal supplied from the display controller (data transmission module). .
  • the pulse generator (generating 16 types of count pulses), which is a component of the nonlinear counter, is set as a program counter, and its set value (each period of the 16 types of count pulses) is externally set. It is described that it is also possible to optimize the value that determines. From this description, the setting value of the pulse generator during the non-linear count in a number of the LED display units constituting the screen module is connected to the screen module and the data transmission cable. It is possible to envisage a control system that changes according to a signal from the overnight transmission module. However, the control system in this case has a complicated and expensive circuit configuration requiring many signal transmission lines. Even if such a complicated and expensive circuit configuration is adopted, only the gradation control of the line graph characteristic described above can be performed, and only a very limited characteristic change of changing the slope of each line of the line graph. I can't.
  • the pulse generator which is a component of the nonlinear force sensor, is mounted on the data transmission module side, and the 16 types of count pulses output from the pulse generator are transferred to the screen module via a data transmission cable.
  • a system configuration is conceivable in which the data is sent to the selection circuit in the nonlinear counter. Then, in order to change the characteristics of the nonlinear counter, the computer of the data transmission module variably sets the characteristics of the pulse generator and appropriately changes the cycle of the 16 types of count pulses.
  • this control system also has a complicated and expensive circuit configuration as described above. Even if such a complicated and expensive circuit configuration is adopted, only the gradation control of the line graph characteristic described above can be performed, and only a very limited characteristic change of changing the slope of each line of the line graph can be performed. Absent.
  • An object of the present invention is to provide a full-color LED display system composed of a screen module and a data transmission module to appropriately adjust the characteristics according to the gradation expression characteristics of an NTSC video signal or the like as a video source.
  • An object of the present invention is to provide a system configuration that can easily perform correction and adapt to the characteristics of an LED with a simple circuit system, and that can display a high-quality full-color single image.
  • the full color LED display system according to the first invention is specified by the following items (11) to (1f).
  • the screen module and the data transmission module are connected by data transmission means.
  • the image data is a set of gradation data for each color of each pixel on the screen, and the screen module has a first LED for pulsing the LEDs for each pixel on the screen.
  • Color gradation control circuit ⁇ Second color gradation control circuit ⁇ Third color gradation control circuit is mounted.
  • the tone control circuit of each color counts a high-speed pulse train given from the data sending module (2 to the power of 11) and latches tone data given from the data sending module.
  • a digital comparator that compares the n-bit count value from the (2 to the 11th) binary count with the gradation data latched at the register evening; Evening 2
  • a constant current driver for turning on / off the LED by a value output.
  • the data transmission module includes a frame memory for temporarily storing image data to be displayed on the screen module, and reads out the image data from the frame memory and transfers a predetermined data in a predetermined pixel order.
  • Image data transfer control means for outputting to the data transmission means together with a clock; and a high-speed pulse train to be applied to each of the first color gradation control circuit, the second color gradation control circuit, and the third color gradation control circuit.
  • High-speed pulse train output means for outputting to the transmission means.
  • the data transmission unit and the screen module may be configured to output the gradation data for each color of each pixel output from the data transmission module to the gradation for a corresponding color of a corresponding pixel.
  • a data transfer control system that latches at the register in the control circuit; a first color high-speed pulse train output from the data transmission module; a second color high-speed pulse train; and a third color high-speed pulse train.
  • a signal transmission system to be applied as a count input of the (2 n) -a counter in the gradation control circuit.
  • the high-speed pulse train generation means of each color repeatedly generates a high-speed pulse train of a number close to or less than (2 11) whose pulse interval changes with time according to the set change characteristics at a constant cycle.
  • the full-color LED display system is the full-color LED display system according to the first aspect, wherein the data transmission module is a single high-speed system shared by a processing system for a first color, a second color, and a third color.
  • a pulse train generating means, and the data transmission means and the screen module are configured to convert the one high-speed pulse train output from the data sending module into the (2 n power) in the gradation control circuit for each color. ) It is characterized by having a signal transmission system that is applied as a count input for the advance count.
  • the full-color LED display system according to the third invention is specified by the following items (21) to (28).
  • the screen module and the data sending module are connected by data transmission means.
  • One pixel is formed by the adjacent first color LED 'second color LED' and third color LED on the screen, and in the screen module, the first color LED forming the same pixel Two-color LED '' One gradation control circuit for pulse lighting of the third-color LED, and first-color LED and second-color LED forming the same pixel '' Color selection circuit for selecting the third-color LED And have been implemented.
  • the image data is a set of gradation data for each color of each pixel on the screen, and one cycle of driving the LED to emit light according to the image data is the LED of the first color.
  • the division time interval between the first color driving period, the second color driving period, and the third color driving period is set to be short enough that human eyes cannot recognize that the light is emitted at different times for each of the three colors. I have.
  • the gradation control circuit counts a high-speed pulse train supplied from the data transmission module (2 to the power of 11) and latches a gradation data supplied from the data transmission module.
  • a digital comparator that compares the n-bit count value from the (2 to the nth) power count with the grayscale data latched at the register evening; It includes a constant current driver that turns on and off the current to the LED by a binary output overnight.
  • the first color LED ′ of the same pixel and the second color LED and the third color LED of the same pixel are connected in parallel to the constant current driver via the color selection circuit.
  • the image transmission module includes: a frame memory for temporarily storing an image data to be displayed on the screen module; and reading out the image data from the frame memory and in a predetermined order.
  • Image data transfer control means for outputting to the data transmission means together with a predetermined data transfer clock, high-speed pulse train generation means for generating a high-speed pulse train to be given to the gradation control circuit, and the high-speed pulse train Means for outputting to data transmission means.
  • the high-speed pulse train generating means changes a pulse interval with time in the first color driving period, the second color driving period, and the third color driving period according to a change characteristic set for each color. (2 to the power of 1) The following number of high-speed pulse trains close to this are generated in order at a fixed cycle, and are repeated.
  • the data transmission module gives a required data to the screen module via the data transmission means, so that the first color gradation data of each pixel can be obtained from the image data in the frame memory. Evening is extracted and distributed to the gradation control circuit of each pixel.
  • a third color driving process of extracting and distributing the extracted data to the gradation control circuit of each pixel and simultaneously driving the third color LED of each pixel for a predetermined time is executed.
  • a full-color LED display system is the full-color LED display system according to any one of the first invention, the second invention, and the third invention, wherein the high-speed pulse train generating means in the data transmission module comprises: By reading and accessing the waveform memory storing the digital data expressed as a value waveform pattern at a predetermined speed and in order, and outputting the digital data of the binary waveform pattern in series.
  • the pulse interval changes with time according to the set change characteristics (2 to the power of 11). It is characterized by memory and overnight reading means for repeatedly generating a number of high-speed pulse trains similar to the following at regular intervals.
  • the full-color LED display system according to a fifth invention is the full-color LED display system according to the fourth invention, wherein the data transmission module includes a characteristic changing unit that changes a change characteristic of the high-speed pulse train by rewriting data in the waveform memory. It is characterized by that.
  • the full-color LED display system is the full-color LED display system according to any one of the first invention, the second invention, and the third invention, wherein the high-speed pulse train generating means in the data transmission module outputs a certain pulse Pi.
  • a full-color LED display system is the full-color LED display system according to the sixth invention, wherein the data transmission module changes the change characteristic of the high-speed pulse train by changing the function programmed in the function operation means.
  • a characteristic changing means is provided.
  • the full-color LED display system according to an eighth invention is the full-color LED display system according to the fifth invention or the seventh invention, wherein the data transmission module is characterized in that a plurality of characteristic information defining a change characteristic of the high-speed pulse train is preset.
  • the characteristic changing means is It is characterized in that the characteristic switching means is included to selectively employ the preset characteristic information.
  • a full-color LED display system is the full-color LED display system according to the fifth invention or the seventh invention, wherein the data transmission module appropriately adjusts a gradation expression characteristic of an image to be displayed on the screen module. It is characterized by comprising means for analyzing by an algorithm, and means for appropriately changing the change characteristic of the high-speed pulse train by the characteristic changing means based on the analysis result.
  • a full-color LED display system is the full-color LED display system according to the fifth or seventh aspect, wherein the data transmission module includes a predetermined control attached to image data to be displayed on the screen module. Means for appropriately changing a change characteristic of the high-speed pulse train by the characteristic change means based on information.
  • a full-color LED display system is the full-color LED display system according to the fifth invention or the seventh invention, wherein the data transmission module acquires information related to a light beam state to which the screen module is exposed, Means for appropriately changing the change characteristic of the high-speed pulse train by the characteristic change means based on the information.
  • the full-color LED display system according to the thirteenth invention is the full-color LED display system according to any one of the first invention, the second invention, and the third invention, wherein the LED group of the same color of a plurality of pixels arranged close to each other on the screen is
  • the gradation control circuit group of each LED is integrated into one integrated circuit, and within this gradation control circuit group, one (2 n) -adic counter is included in each gradation control circuit. It is characterized by being shared.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of one pixel lamp and its peripheral circuits in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the arrangement of each LED of RGB in one pixel lamp of the above.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an image data distribution / transfer system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph of pulse interval characteristics of a high-speed pulse train according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph of the temporal change characteristic of the count value of the high-speed pulse train.
  • Fig. 6 is a graph of the gradation data based on the high-speed pulse train and the functional characteristics of the driving pulse width.
  • FIG. 7 is a configuration diagram of one pixel lamp and its peripheral circuit in another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a timing chart showing a pixel lamp driving method in the embodiment of FIG.
  • a screen module having a pixel configuration of 480 lines in length and 128 dots in width will be described as in the prior art.
  • Each of the total of 61440 pixel lamps is a LED multi-colored lamp in which LEDs of three primary colors of RGB are densely packed.
  • the pixel data for driving one pixel lamp is composed of a total of 24 bits of data for each of 8 bits of RGB, and it is possible to express 16.77,21616 full colors.
  • the image data for one screen is (61440 x 24) bit data.
  • the source of the image data is an NTSC video signal.
  • the analog video signal is A / D converted at 8 bits for each RGB color to obtain a digital image data.
  • Figures 1 and 2 show the configuration related to one pixel lamp.
  • One pixel lamp 10 is a densely mixed mixture of six red LEDs 11, three green LEDs 12, and three blue LEDs 13.
  • Fig. 2 shows an example of the arrangement of 12 LEDs included in one pixel lamp 1 °. ⁇
  • the red LED 11 is connected in series between the power supply Vcc and the constant current driver 21
  • the green LED 12 is connected in series between the power supply Vcc and the constant current driver 22
  • the blue LED 13 is connected to the power supply Vcc. It is connected in series between the current drivers 23.
  • the data transmission module distributes and transfers the image data for one screen prepared in the frame memory to 61440 pixel lamp drive circuits (corresponding to the above-mentioned gradation control circuit) at high speed.
  • the data transfer involves the shift register shown in Figure 1. 30 is used.
  • the data transmission module 1 serially outputs the image data for one screen prepared in the frame memory 2 in 8-bit units at high speed in a predetermined order, and sends the data to the data distribution circuit 3.
  • the data distribution circuit 3 distributes image data corresponding to a set of pixel lamps of 480 lines forming the display screen with one screen of image data.
  • a lamp set of one line is composed of 128 pixel lamps 10.
  • the shift register 30 for data transfer in the drive circuit for the 128 pixel lamps is connected in series to form a data transfer line with 8 bits ⁇ 3 stages ⁇ 128 shift registers.
  • the latch signal is applied to 2 and 33, and the 8 bits of red data and green data and the blue data and blue data are registered in the shift register for data transfer 30 and 31 respectively.
  • the 8-bit red data, green data, and blue data latched by registers 31-32-33 drive the red LED 11, green LED 12, and blue LED 13 of pixel lamp 10 to emit light. This is a time for determining the pulse width of the drive pulse. Since the control systems for the three RGB colors operate in exactly the same way, the following describes the control system for red as a representative.
  • the output of the comparator 51 is A ⁇ B Turns on.
  • the output of the comparator 51 becomes a drive pulse for the constant current driver 21. During this ON period, the output transistor of the constant current driver 21 turns on, and a constant current flows through the series circuit of the red LED 11 and the LED is turned on. Emits light.
  • Count 41 is a 256-count count, and its 8-bit count value B repeatedly changes from all "0" to all "1" at a constant period Ts. Therefore, the period of the driving pulse output from the comparator 51 is Ts.
  • the pulse width Tw of the drive pulse is determined as follows according to the binary value of the red data latched in the register 31.
  • the desirable frequency (1 / Ts) of the drive pulse is about several KHz.
  • the count input for operating the 256-base counter 41 is a high-speed pulse train output from the waveform memory 40.
  • the waveform memory 40 stores the time according to the set change characteristics. It stores a digital data that expresses a 256 pulse train whose pulse interval changes with time as a static binary waveform pattern.
  • the address space of the waveform memory 40 is repeatedly scanned by the address counter 43 advanced by the clock from the clock generator 42, so that the pulse interval changes with time according to the set change characteristics.
  • 56 high-speed pulse trains are repeatedly output from the waveform memory 40 at the above-described cycle Ts.
  • the pulse interval of the high-speed pulse train is set as follows. In a pattern of 256 pulse trains sequentially output from the waveform memory 40 at a period T s, the pulse interval is set so as to gradually increase from the beginning to the end of the train. This characteristic is shown graphically in FIG. In other words, the frequency of pulse generation is high in the early part of the period T s of the high-speed pulse train, and gradually decreases in the latter part.
  • the change characteristic of the 8-bit count value B of the counter 41 with respect to time as shown in Fig. 5 is obtained before the period Ts.
  • the rate of increase is larger in the case, and the rate of decrease decreases as the period Ts becomes later.
  • the 8-bit count value B of the counter 41 repeatedly changes from all “0” to all “1” at a constant cycle T s, but the rate of increase of the value B is not constant, but the cycle T s It changes at a large rate at the front, and increases at a rate later in the period Ts.
  • the pulse width Tw of the drive pulse is determined by comparing the 8-bit count value B with the 8-bit gradation data A latched in the register 31. Therefore, the binary value A and the pulse width T of the gradation data are determined.
  • the relationship of w is not a linear proportional characteristic.
  • the drive pulse When A ⁇ B, the drive pulse is turned on, so the change characteristic of the drive pulse width Tw with respect to the binary value A of the gradation data is, as shown in Fig. 6, the binary value of the gradation data.
  • the rate of change of the pulse width Tw is small in the region where A is small, and the rate of change of the pulse width Tw is increased as the value A increases.
  • This non-linearity is a characteristic approximating the gamma of the CRT receiver, and is an inverse gamma correction characteristic for canceling the gamma correction characteristic previously applied to the NTSC video signal.
  • the high-speed pulse train output from the waveform memory 40 is a signal common to all the pixel lamp driving circuits of the screen module.
  • Waveform memory 40, address counter 43, and clock generator 42 are mounted on the data transmission module 1 shown in Fig. 3, and the data transmission line that connects the data transmission module 1 and the screen module. Through the high-speed pulse train It is configured to supply to each pixel lamp drive circuit.
  • the high-speed pulse train is one signal common to each color, and the high-speed pulse train is counted.
  • the three digital comparators 5 1, 5 2, 5 3 for gradation control are provided in common. Therefore, only one high-speed pulse train is supplied from the data transmission module 1 to the screen module, and only one data transmission line needs to be allocated to transmit this. And the configuration of the data transmission line are extremely simple and can be implemented at low cost.
  • a high-speed pulse train having different characteristics for each of red, green, and blue is generated, and these three high-speed pulse trains are transmitted in parallel from the data transmission module 1 to the screen module.
  • optimal non-linear pulse width modulation can be performed for each of the three primary colors, so that better image quality can be achieved.
  • the pixel lamp drive circuit uses a general IC product.
  • a typical driving circuit made into an IC will be described.
  • a shift register 30 for data transfer of 16 pixels and a 16-pixel register 31, 3 for 16 pixels are provided.
  • 2, 3 3,..., 16 comparators for 16 pixels 5 1, 5 2, 5 3,..., 16 constant current drivers 2 1, 16 pixels It is a circuit that integrates 2 2, 2 3,... and one county 41.
  • Sixteen pixels correspond to the three ICs, and the three ICs are selectively used for red, green, and blue.
  • the high-speed pulse train is input to a predetermined input terminal of the IC, the high-speed pulse train is counted by one counter 41 in the IC, and the counted value is 16 digital comparators in the IC. Entered in the evening.
  • a major feature of the present invention is that the function characteristics of the gradation data A and the drive pulse width Tw can be freely set by the pulse interval characteristics of the binary waveform pattern of the high-speed pulse train stored in the waveform memory 40. It is. Therefore, the present invention is not only effective for canceling a specific gamma correction characteristic previously applied to the NTSC video signal, but is a technical idea that can be applied in various ways.
  • the waveform memory 40 is provided in the data transmission module 1 and the The contents of the memory 40 can be freely rewritten by the CPU. C Then, by rewriting the data in the waveform memory 40 in accordance with the gradation expression characteristics of the image data to be displayed, High quality display can be realized by performing appropriate gradation control for each image.
  • the data in the waveform memory 40 is rewritten in accordance with changes in the state of the surrounding light beam during the day and night, or according to the season or weather, so that appropriate gradation control according to the situation can be achieved. And high quality display can be realized. In these cases, a number of data having different characteristics to be written to the waveform memory 40 are prepared, and those data are selectively used.
  • the characteristics of the drive current and optical output of the LED used are analyzed in detail, and the correction characteristics that exactly match the characteristics can be accurately realized by the data in the waveform memory 40.
  • the red LED, green LED, and blue LED have different emission characteristics.
  • separate waveform memories 40 and counters 41 are provided for each color control system, and the increase characteristics are respectively increased.
  • a different count value B is generated and supplied to the digital comparator for each color.
  • the pulse interval changes with time according to the set change characteristics. It was generated repeatedly at a constant period Ts. This can be replaced by the following circuit means.
  • a process for repeatedly generating (2 11) high-speed pulse trains at a constant period Ts is embodied by a computer program. For example, after the first pulse is output, the pulse interval value between 1 and 2 calculated by the calculation is set in the evening and down-counted, and when the value becomes zero, the second pulse is output. , Set the pulse interval value between 2 and 3 obtained by the calculation to “I” and count down, and when the value becomes zero, output the third pulse.
  • Such an operation may be repeatedly executed by program processing.
  • this method similarly to the case of the above-described waveform memory method, setting can be easily changed to various characteristics by changing the arithmetic expression.
  • this calculation output processing can also be performed by a dedicated circuit.
  • FIG. 7 and 8 show the main points of the third embodiment of the present invention.
  • a total of 6144 pixel lamps are neatly arranged in the screen module.
  • One pixel lamp 10 consists of six red LEDs 11 and three green LEDs This is a collective lamp in which D 12 and three blue LEDs 13 are densely mixed.
  • the pixel data for driving one pixel lamp is composed of a total of 24 bits of data of 8 bits each for RGB, and it is possible to express a full color of 1677,770,216 colors.
  • the image data for one screen is data of (6 144 0 x 24) bits.
  • each color six red LEDs 11, three green LEDs 12, and three blue LEDs 13 in one pixel lamp 10 are connected in series for each color.
  • the power source side of the LED series circuit of each color is commonly connected to the open collector output of the constant current driver 21.
  • the anode side of the LED series circuit of each color is connected to the power supply Vcc via the red switch 71, green switch 72, and blue switch 73 of the RGB selection circuit 70.
  • the constant current driver 20 and the RGB select circuit 70 operate as follows according to the signal supplied from the data transmission module 1 (see FIG. 3) to drive the pixel lamp 10 to emit light.
  • FIG. 8 shows a timing relationship between signals supplied from the data transmission module 1 to the pixel lamp drive circuit of the screen module and the RGB select circuit 70.
  • a red select signal for turning on the red switch 71 For the RGB select circuit 70, a red select signal for turning on the red switch 71, a green select signal for turning on the green switch 72, and a blue select signal for turning on the blue switch 73 Is given. These select signals are created from the data transfer clock and the latch signal in the screen module. As clearly shown in FIG. 8, the red switch 31, the green switch 32, and the blue switch 33 are alternately turned on alternately at regular intervals.
  • the 8-bit register In the 8-bit register, a latch signal synchronized with the switching of the RGB select signal is supplied, and an image data is supplied via a shift register 30 for data transfer. Immediately before the red select signal is turned on, the 8-bit red data is transferred and latched by the latch circuit 31.
  • the 8-bit red data output from the latch circuit 31 is input to the digital comparator 51.
  • the other input of the comparator 51 receives the 8-bit count value from the 25-hexadecimal counter 41.
  • the high-speed pulse train input to the counter 41 from the data transmission module 1 is a pulse train having a non-linear characteristic for red gradation control. Input to driver 21 and red LED 11 lights up in response to drive pulse.
  • the 8-bit green data is transferred and latched by the latch circuit 31.
  • the high-speed pulse train input to the counter 41 from the data transmission module 1 is a pulse train having a non-linear characteristic for green gradation control.
  • Comparator 5 The comparison output of 1 is the drive pulse, which is input to the constant current driver 21 and the green LED 12 lights up in response to the drive pulse Is done.
  • the high-speed pulse train input to the counter 41 from the data transmission module 1 is a pulse train having a non-linear characteristic for blue gradation control.
  • the comparison output of the comparator 51 is a drive pulse, which is input to the constant current driver 21, and the blue LED 13 is turned on in response to the drive pulse.
  • the cycle in which the red switch 71, the green switch 72, and the blue switch 73 turn on sequentially is set to 1/60 second.
  • the time that one switch is on is 1/180 second.
  • red LEDs, green LEDs, and blue LEDs are densely packed, even in the method of the present invention in which the red driving period, the green driving period, and the blue driving period are time-divided at a high speed, additive color mixing is possible. , And a sufficiently high-quality image display in terms of spatiotemporal characteristics with respect to chromaticity can be realized.
  • the present invention is effective in the same manner as described above in a pixel configuration in which red LEDs, green LEDs, and blue LEDs are uniformly distributed over the entire screen.
  • the method of the present invention is 1/3 that of the conventional method. Current. This means that the configuration of the power supply device and the power supply system of each line is smaller and simpler in the present invention. This is not so important for small LED multi-color display devices, but it is a very real and important technical requirement when constructing a high-brightness outdoor multi-color LED multi-color display device.
  • the present invention is excellent in this aspect.

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Description

曰月 糸田 β フルカラ一 LEDディスプレイシステム
【技術分野】
この発明は、 たとえば RGB (赤と緑と青） の 3原色の LEDランプを組み 合わせて階調豊富な多色画像を表示するフルカラ一 LEDディスプレイシステ ムに関し、 とくに、 各色の階調データに基づいてパルス幅変調された駆動パル スにより LEDランプを点灯駆動するパルス幅変調方式のシステムに関する。
【背景技術】
===フルカラー LEDディスプレイシステムの基本構成 ===
高輝度の青色 LED (発光ダイオード） が開発されたことにより、 RGB 3 原色を組み合わせたフルカラ一 LEDディスプレイシステムが普及し始めてい る。 典型的な装置仕様について例示する。 表示画面は高さ 2.4メートルで幅 3.4メートルと大型であり、 この画面には縦 480ライン ·横 128ドッ ト 分の合計 61440個の画素ランプが配列されている。 各画素ランプは RGB 3原色の各 L E Dを密集させた L E D多色集合ランプである。 1個の画素を駆 動する画素デ一夕は RGB各 8ビヅ卜の合計 24ビッ 卜のデ一夕からなり、 R GB各色の表示階調は 256階調であり、 1677万 7216色のフルカラ一 表現が可能である。
この種のフルカラー LEDディスプレイシステムでは、 一般のテレビ放送シ ステムや VTRで使われている NT S C映像信号を映像ソースとして利用でき る。 表示制御装置に入力された NTS C映像信号が A/D変換され、 RGB各 8ビットの合計 24ビヅトのデジタル信号に変換されて処理される。 6144 0個の画素ランプに対応した （61440 x 24) ビットの 1画面分の画像デ 一夕がフレームメモリにバッファリングされ、 このフレームメモリから各画素 ランブの駆動回路に 1画素分 24ビットの画素データがそれぞれ分配され、 駆 動回路のレジス夕にラッチされる。
画素ランプ駆動回路では、 レジス夕にラッチされた 8ビヅ 卜の赤色デー夕に 対応した階調で赤色 LEDを発光駆動し、 同様に 8ビッ卜の緑色データに対応 した階調で緑色 LEDを発光駆動し、 同様に 8ビッ卜の青色デ一夕に対応した 階調で青色 L E Dを発光駆動する。
= = =パルス幅変調方式の階調制御 = = =
この階調制御は、 一般的に、 周知のパルス幅変調方式により行われる。 十分 に高い一定周波数のクロックパルスを連続的に発生させ、 このクロックパルス により （2の 8乗） = 256進カウン夕をインクリメントし、 カウン夕の 8ビ ット計数値をオール "0"からオール "1" まで一定周期 T sで繰り返し変化 させる。 この 8ビット計数値と、 駆動回路のレジス夕にラッチされた 8ビット 階調データとをデジタルコンパレー夕で大小比較することで、 8ビヅト階調デ —夕に対応したパルス幅 Twで周期が前記 T sの駆動パルスが前記コンパレ一 夕から出力される。 画素ランプ駆動回路は、 この駆動パルスのパルス幅 Twの 期間だけ LEDに一定の電流を流して発光させる。 このパルス点灯を周期 T s で繰り返す。
つまり、 周期 T sの駆動パルスのパルス幅 Twが 8ビット階調デ一夕の 2進 数値に比例して決定され、 周期 T s中の時間 Twだけ LEDが一定電流でパル ス点灯されることで、 8ビット階調データに対応した表示輝度が得られる。 = = =テレビ信号のガンマ補正 =
現在でもテレビ画像表示装置は CRT受像機が主流である。 C R T受像機の RGB 3色蛍光体は、 入力した映像信号の電圧に比例して発光しないため、 入 力信号と光出力との関係は非直線性をもっている。 周知のように、 この特性を ガンマと呼んでいる。 CRTの非直線性 （ガンマ） を各受像機で補正すると受 像機が複雑高価になるので、 現在のテレビ方式では送像側でガンマ補正した信 号を放送している。 実際のガンマ値は測定条件や測定法によってかなり異なつ た値になる。 NT SC方式では、 画像表示装置のガンマ値を 2.2と想定して ガンマ補正を行っている。
ところが LEDディスプレイシステムの入力信号と光出力との関係はほぼ直 線的であり、 CRT受像機のガンマのような非直線性はない。 まったく非直線 性がないわけではないが、 C R Tのガンマとは大きく異なる特性である。
ガンマ補正されている NT S C映像信号を LEDディスプレイシステムの映 像ソースとする場合、 高品質な画像表示を実現しょうとするならば、 なんらか の手段により逆ガンマ補正を行ってほぼ直線的な LEDの特性に合わせた階調 制御を行う必要がある。
= = =非線形なパルス幅変調による階調制御 = = =
1995年発行の公開特許公報 （特開平 7— 306659号） には、 マルチ カラ一の LEDディスプレイュニヅ卜について、 つぎのような技術事項が開示 されている。
① RGB 3原色の多数の LEDが整然と配列されて LEDディスプレイュニ ヅ ト （スクリーン） が形成され、 各 LEDを点滅して発光色と明るさを調整す るための LED点灯回路がこのュニッ卜に実装されている。
②前記 LED点灯回路は、 入力される階調デ一夕に相当する駆動パルスを出 力するパルス幅変調回路と、 このパルス幅変調回路からの駆動パルスで L ED を点灯する L E D駆動回路とを備える。
③前記パルス幅変調回路は、 時間と計数値の関係が非線形な動作をする非線 形力ゥン夕と、 この非線形力ゥン夕の計数値とバッファメモリに記憶された階 調データとを大小比較することで前記駆動パルスを発生するデジタルコンパレ —夕とを備える。
④ 前記非線形カウン夕は、 周期の異なる 1 6種類のカウントパルスを発生す るパルスジヱネレ一夕と、 この 1 6種類のカウントパルスの中から 1種類を選 択する選択回路と、 この回路で選択されたカウントパルスをカウン卜するバイ ナリ一カウン夕と、 このバイナリ一カウン夕の上位 4ビッ卜から前記 1 6種類 のカウントパルスを選択する選択信号を発生するためのデコーダ回路とを備え 。
⑤ 前記バイナリ一カウン夕の計数値が小さいときは、 前記デコーダ回路から の選択信号により前記選択回路は周期の小さい前記カウン卜パルスを選択して おり、 従ってバイナリ一カウン夕の計数値は高速で増加する。 バイナリーカウ ン夕の計数値が大きくなると、 前記デコーダ回路からの選択信号が変化して前 記選択回路は周期の大きい前記力ゥントパルスを選択することになり、 従って バイナリ一カウン夕の計数値は低速で増加する。
⑥ この L E Dディスプレイュニヅトに対してディスプレイコントローラなど の外部装置から階調データが順次送り込まれ、 メモリに一時記憶される。 この メモリに記憶された階調デ一夕が前記バッファメモリを介して前記デジタルコ ンパレ一夕に入力される。 このデジタルコンパレー夕から出力される駆動パル スのパルス幅 T wは、 前記階調データに対して非線形に変調され、 階調デ一夕 の小さい領域ではパルス幅 T wの変化率が小さく、 階調デ一夕が大きくなるに つれてパルス幅 T wの変化率が大きくなる。
以上説明した従来のマルチカラ一の L E Dディスプレイュニッ卜においては、 非線形なパルス幅変調による階調制御を採用することで、 ガンマ補正されてい る N T S C映像信号を映像ソースとする場合に、 ほぼ直線的な L E Dの特性に 合わせて、 折れ線グラフ的に近似した逆ガンマ補正を行い、 より高品質な画像 表示を行うことができる。
しかしこの公知技術では、 折れ線グラフ的に近似した逆ガンマ補正を行うこ とになるので、 簡単な回路構成で高精度な逆ガンマ補正を行うことは困難であ り、 十分に満足できる優れた画像品質を実現することは困難である。 また、 非 線形なパルス幅変調による階調制御を行うための回路構成を L E Dディスプレ ィュニットに実装しているので、 とくに大画面の L E Dディスプレイ装置の実 施形態に合わせて考えるときに、 つぎのような構成上の問題点を有していた。 都会の繁華街ではビルの壁面に設置された大画面のフルカラ一 L E Dデイス プレイが多く見られる。 このようなシステムでは、 ビル壁面などに設置された スクリーンモジュールと、 ビルの室内に配備されたデータ送出モジュールとが デ一夕伝送ケーブルで結合された構成が採用される。 スクリーンモジュールは、 前記公知文献の L E Dディスプレイユニットを必要な数だけ連結したものに相 当する。 デ一夕送出モジュールは、 前記公知文献でディスプレイコントローラ などの外部装置と表現されているものに相当する。
前記のようなフルカラー L E Dディスプレイシステムにおいて、 表示しょう とする画像デ一夕の階調表現特性 （テレビ信号のガンマ補正特性もその 1つで ある） に応じて表示階調の制御特性を適切に可変制御したり、 スクリーンに太 陽光があたっている昼間とそうでない夜間とで表示階調の制御特性を適切に可 変制御するなど、 いろいろな要素で表示階調制御特性を最適化することで画像 品質の向上を図ることが望ましい。
前記の機能を実現するには、 スクリーンモジュールに画像デ一夕を与えるデ —夕送出モジュール （ディスプレイ制御用のコンピュータ） から表示階調制御 特性の最適化情報を送り込むことになる。 前記公知技術においては、 前記 L E Dディスプレイユニット （スクリーンモジュールの構成要素） に実装された前 記非線形カウン夕の特性を前記ディスプレイコントローラ （データ送出モジュ —ル） から供給する信号によって逐次変更することになる。
このような回路システムを実現することは可能である。 しかし、 前記スクリ —ンモジュールを構成する多数の前記 L E Dディスプレイュニヅトにおける前 記非線形力ゥン夕のどの部分に前記データ送出モジュールからどのような信号 を与えてその特性をどのように可変制御するのかといつた事項は、 前記公知文 献に開示された発明の主題とはなっていない。
前記公知文献においては、 前記非線形カウン夕の構成要素である前記パルス ジェネレータ （ 1 6種類のカウントパルスを発生する） をプログラムカウン夕 とし、 外部からその設定値 （ 1 6種類のカウントパルスの各周期を決める値） を最適化することも可能である旨が記載されている。 この記載からは、 前記ス クリーンモジュールを構成している多数の前記 L E Dディスプレイュニヅトに おける前記非線形カウン夕中の前記パルスジェネレータの設定値を、 前記スク リーンモジュールとデータ伝送ケーブルで結合されている前記デ一夕送出モジ ユールからの信号によって変更する制御システムを発想することができる。 し かし、 この場合の制御システムは多数の信号伝送線を必要とする複雑で高価な 回路構成になってしまう。 そのような複雑で高価な回路構成を採用しても、 前 述した折れ線グラフ的な特性の階調制御しか行えないし、 その折れ線グラフの 各線分の傾きを変更するというきわめて限定的な特性変更しか行えない。
前記とは別の制御システムを考えてみる。 前記公知技術において、 たとえば、 前記非線形力ゥン夕の構成要素である前記パルスジェネレータを前記データ送 出モジュールの側に実装し、 そのパルスジェネレータから出力される 1 6種類 の前記カウントパルスをデータ伝送ケーブルで前記スクリーンモジュールに転 送して前記非線形カウン夕における前記選択回路に入力するシステム構成が考 えられる。 そして、 前記非線形カウン夕の特性を変えるために、 前記データ送 出モジュ一ルのコンピュータにより前記パルスジヱネレ一夕の特性を可変設定 し、 1 6種類の前記カウントパルスの周期を適切に変更する。 しかしながら、 この制御システムも前記と同様に複雑で高価な回路構成になってしまう。 その ような複雑で高価な回路構成を採用しても、 前述した折れ線グラフ的な特性の 階調制御しか行えないし、 その折れ線グラフの各線分の傾きを変更するという きわめて限定的な特性変更しか行えない。
【発明の開示】
この発明の目的は、 スクリーンモジュールとデ一夕送出モジュールとでシス テム構成されるフルカラ一 L E Dディスプレイシステムにおいて、 映像ソース となる N T S C映像信号などの階調表現特性に合せて、 その特性を適切に補正 して L E Dの特性に適合させることが簡単な回路系で容易に行え、 高品質のフ ルカラ一画像表示を行えるようにしたシステム構成を提供することにある。 = = =第 1の発明 = = =
第 1の発明に係るフルカラ一 L E Dディスプレイシステムは、 つぎの事項 ( 11 ) 〜 （1フ） により特定される。
( 11 ) 多数の第 1色 L E D '第 2色 L E D '第 3色 L E Dが整然と配列された スクリーンに多色画像を表示するためのスクリーンモジュールと、 このスクリ ーンモジュールに表示しょうとする画像データと制御信号を与えるデータ送出 モジュールとからなる。
( 12 ) 前記スクリーンモジュールと前記データ送出モジュールとがデータ伝送 手段により結合されている。
( 13 ) 前記画像デー夕はスクリーン上の各画素の各色ごとの階調デ一夕の集合 であり、 前記スクリーンモジュールにはスクリーン上の各画素ごとに前記各 L E Dをパルス点灯させるための第 1色階調制御回路 '第 2色階調制御回路 ·第 3色階調制御回路が実装されている。
( 14 ) 各色の前記階調制御回路は、 前記データ送出モジュールから与えられる 高速パルス列をカウントする （2の11乗） 進カウン夕と、 前記デ一夕送出モジ ユールから与えられる階調データをラッチするレジス夕と、 前記 （2の11乗） 進カウン夕からの nビット計数値と前記レジス夕にラッチされた前記階調デ一 夕とを大小比較するデジタルコンパレ一夕と、 このデジタルコンパレー夕の 2 値出力により前記 L E Dへの通電をオンオフする定電流ドライバとを含んでい る。
(15) 前記データ送出モジュールは、 前記スクリーンモジュールに表示しょう とする画像データを一時記憶するためのフレームメモリと、 このフレームメモ リから前記画像デ一夕を読み出して所定の画素順に所定のデータ転送クロック とともに前記データ伝送手段に出力する画像デ一夕転送制御手段と、 前記第 1 色階調制御回路 ·第 2色階調制御回路 ·第 3色階調制御回路のそれぞれに与え るべき高速パルス列を発生する第 1色高速パルス列発生手段 ·第 2色高速パル ス列発生手段 ·第 3色高速パルス列発生手段と、 これら第 1色，第 2色 ·第 3 色用の各高速パルス列を前記データ伝送手段に出力する高速パルス列出力手段 とを含んでいる。
( 16) 前記デ一夕伝送手段および前記スクリーンモジュールは、 前記データ送 出モジュールから出力された各画素の各色ごとの階調デ一夕をそれぞれ該当す る画素の該当する色用の前記階調制御回路における前記レジス夕にラッチする デ一夕転送制御系と、 前記データ送出モジュールから出力された前記第 1色高 速パルス列 '第 2色高速パルス列 ·第 3色高速パルス列を該当する色の前記階 調制御回路における前記 （2の n乗） 進カウン夕の計数入力として印加する信 号伝送系とを含んでいる。
( 17) 各色の前記高速パルス列発生手段は、 設定された変化特性に従って時間 とともにパルス間隔が変化する （2の11乗） 以下のこれに近い個数の高速パル ス列を一定周期で繰り返し発生させる。
= = =第 2の発明 = = =
第 2の発明に係るフルカラ一 L E Dディスプレイシステムは、 第 1の発明に おいて、 前記デ一夕送出モジュールは第 1色 '第 2色 '第 3色の処理系に共用 される 1系統の高速パルス列発生手段を備えているとともに、 前記デ一夕伝送 手段および前記スクリーンモジュールは前記データ送出モジュールから出力さ れた 1系統の前記高速パルス列を各色の前記階調制御回路における前記 （ 2の n乗） 進カウン夕の計数入力として印加する信号伝送系を備えたことを特徴と する。
= = =第 3の発明 = = =
第 3の発明に係るフルカラー L E Dディスプレイシステムは、 つぎの事項 (21) ~ (28) により特定される。
(21 ) 多数の第 1色 L E D '第 2色 L E D '第 3色 L E Dが整然と配列された スクリーンに多色画像を表示するためのスクリーンモジュールと、 このスクリ —ンモジュールに表示しょうとする画像デ一夕と制御信号を与えるデ一夕送出 モジュールとからなる。 ( 22 ) 前記スクリーンモジュールと前記デ一夕送出モジュールとがデ一夕伝送 手段により結合されている。
(23) 前記スクリーン上の近接した第 1色 L E D '第 2色 L E D '第 3色 L E Dにより 1つの画素が形成され、 前記スクリーンモジュールにおいては同一画 素を形成している第 1色 L E D ·第 2色 L E D '第 3色 L E Dをパルス点灯さ せるための 1つの階調制御回路と、 同一画素を形成している第 1色 L E D ·第 2色 L E D '第 3色 L E Dを選択する色セレクト回路とが実装されている。
(24 ) 前記画像デ一夕はスクリーン上の各画素の各色ごとの階調デ一夕の集合 であり、 その画像デ一夕に従って前記 L E Dを発光駆動する 1周期は、 第 1色 L E Dを第 1色階調データに従って発光駆動する第 1色駆動期間と、 第 2色 L E Dを第 2色階調データに従って発光駆動する第 2色駆動期間と、 第 3色 L E Dを第 3色階調データに従って発光駆動する第 3色駆動期間とに 3分割される。 第 1色駆動期間と第 2色駆動期間と第 3色駆動期間の分割時間間隔は、 人間の 視覚が 3色別に時間をずらして発光していることを認識できない程度に短時間 に設定されている。
(25) 前記階調制御回路は、 前記データ送出モジュールから与えられる高速パ ルス列をカウントする （2の11乗） 進カウン夕と、 前記データ送出モジュール から与えられる階調デ一夕をラッチするレジス夕と、 前記 （2の n乗） 進カウ ン夕からの nビッ卜計数値と前記レジス夕にラッチされた前記階調デ一夕とを 大小比較するデジタルコンパレー夕と、 このデジタルコンパレ一夕の 2値出力 により前記 L E Dへの通電をオンオフする定電流ドライバとを含んでいる。 こ の定電流ドライバに対して同一画素の第 1色 L E D '第 2色 L E D ·第 3色 L E Dが前記色セレクト回路を介して並列接続されている。
(26) 前記デ一夕送出モジュールは、 前記スクリーンモジュールに表示しょう とする画像デ一夕を一時記憶するためのフレームメモリと、 このフレームメモ リから前記画像デ一夕を読み出して所定の順番で所定のデータ転送クロックと ともに前記デ一夕伝送手段に出力する画像デー夕転送制御手段と、 前記階調制 御回路に与えるべき高速パルス列を発生する高速パルス列発生手段と、 前記高 速パルス列とを前記データ伝送手段に出力する手段とを含んでいる。
(27 ) 前記高速パルス列発生手段は、 前記第 1色駆動期間 ·前記第 2色駆動期 間 ·第 3色駆動期間のそれぞれにおいて、 色別に設定された変化特性に従って 時間とともにパルス間隔が変化する （2の1 乗） 以下のこれに近い個数の高速 パルス列を一定周期で順番に発生し、 それを繰り返す。
(28 ) 前記データ送出モジュールは前記データ伝送手段を介して前記スクリ一 ンモジュールに所要のデ一夕を与えることで、 前記フレームメモリの画像デー 夕中から各画素の第 1色階調デ一夕を抽出して各画素の階調制御回路に分配し て各画素の第 1色 L E Dを一斉に所定時間だけ駆動する第 1色駆動プロセスと、 前記フレームメモリの画像デ一夕中から各画素の第 2色階調デ一夕を抽出して 各画素の階調制御回路に分配して各画素の第 2色 L E Dを一斉に所定時間だけ 駆動する第 2色駆動プロセスと、 前記フレームメモリの画像データ中から各画 素の第 3色階調データを抽出して各画素の階調制御回路に分配して各画素の第 3色 LEDを一斉に所定時間だけ駆動する第 3色駆動プロセスとを実行する。 ===第 4の発明 ===
第 4の発明に係るフルカラ一 LEDディスプレイシステムは、 第 1発明、 第 2発明、 第 3発明のいずれかにおいて、 前記データ送出モジュールにおける前 記高速パルス列発生手段は、 前記高速パルス列を静的な 2値波形パターンとし て表現したデジ夕ルデ一夕を格納した波形メモリと、 この波形メモリを所定の 速度と順番でリードアクセスして前記 2値波形パターンのデジタルデ一夕を直 列出力することで、 設定された変化特性に従って時間とともにパルス間隔が変 化する （2の11乗） 以下のこれに近い個数の高速パルス列を一定周期で繰り返 し発生させるメモリデ一夕読み出し手段とからなることを特徴とする。
===第 5の発明 ===
第 5の発明に係るフルカラ一 LEDディスプレイシステムは、 第 4発明にお いて、 前記データ送出モジュールは、 前記波形メモリのデータを書き換えるこ とで前記高速パルス列の変化特性を変更する特性変更手段を備えたことを特徴 とする。
===第 6の発明 ===
第 6の発明の係るフルカラ一 LEDディスプレイシステムは、 第 1発明、 第 2発明、 第 3発明のいずれかにおいて、 前記デ一夕送出モジュールにおける前 記高速パルス列発生手段は、 あるパルス P iを出力してからつぎのパルス P i + 1を出力するまでの時間が iの関数として表現されたプログラムに基づいて、 その関数演算を高速実行することで前記高速パルス列を一定周期で繰り返し発 生させる関数演算手段からなることを特徴とする。
===第 7の発明 ===
第 7の発明に係るフルカラー L E Dディスプレイシステムは、 第 6発明にお いて、 前記データ送出モジュールは、 前記関数演算手段にプログラムされた前 記関数を変更することで前記高速パルス列の変化特性を変更する特性変更手段 を備えたことを特徴とする。
===第 8の発明 ===
第 8の発明に係るフルカラ一 LEDディスプレイシステムは、 第 5発明また は第 7発明において、 前記デ一夕送出モジュールは、 前記高速パルス列の変化 特性を規定する複数の特性情報がプリセッ卜されており、 前記特性変更手段は それらプリセットされた特性情報を選択的に採用することを特性切替手段を含 んでいることを特徴とする。
===第 9の発明 ===
第 9の発明に係るフルカラー LEDディスプレイシステムは、 第 5発明また は第 7発明において、 前記データ送出モジュールは、 前記スクリーンモジユー ルに表示しょうとする画像デ一夕の階調表現特性を適宜なアルゴリズムで分析 する手段と、 その分析結果に基づいて前記特性変更手段により前記高速パルス 列の変化特性を適宜に変更する手段とを備えたことを特徴とする。
===第 10の発明 ===
第 10 の発明に係るフルカラ一 LEDディスプレイシステムは、 第 5発明ま たは第 7発明において、 前記データ送出モジュールは、 前記スクリーンモジュ —ルに表示しょうとする画像データに付帯している所定の制御情報に基づいて 前記特性変更手段により前記高速パルス列の変化特性を適宜に変更する手段と を備えたことを特徴とする。
===第 11の発明 ===
第 11 の発明に係るフルカラ一 LEDディスプレイシステムは、 第 5発明ま たは第 7発明において、 前記データ送出モジュールは、 前記スクリーンモジュ —ルが晒されている光線状態に関連した情報を取得し、 その情報に基づいて前 記特性変更手段により前記高速パルス列の変化特性を適宜に変更する手段とを 備えたことを特徴とする。
===第 12の発明 ===
第 12 の発明に係るフルカラ一 LEDディスプレイシステムは、 第 5発明ま たは第 7発明において、 前記データ送出モジュールは、 季節や時間や天候など に関連した情報を取得し、 その情報に基づいて前記特性変更手段により前記高 速パルス列の変化特性を適宜に変更する手段とを備えたことを特徴とする。 ===第 13の発明 ===
第 13 の発明に係るフルカラー LEDディスプレイシステムは、 第 1発明、 第 2発明、 第 3発明のいずれかにおいて、 前記スクリーン上で近接配置された 複数個の画素の同一色の前記 L E Dグループについて、 それら各 L E Dの前記 階調制御回路のグループが 1つの集積回路に集約されており、 かつ、 この階調 制御回路グループ内においては 1つの前記 （2の n乗） 進カウン夕が各階調制 御回路に共用されていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
図 1はこの発明の一実施例における 1つの画素ランプとその周辺回路の構成 図である。 図 2は同上 1つの画素ランプにおける R GBの各 L E Dの配置例を示す図で ある。
図 3はこの発明の一実施例における画像データの分配転送系の概略構成図で ある。
図 4はこの発明の一実施例における高速パルス列のパルス間隔特性のグラフ である。
図 5は同上高速パルス列の計数値の時間的変化特性のグラフである。
図 6同上高速パルス列に基づく階調データと駆動パルス幅の関数特性のグラ フである。
図 7はこの発明の他の実施例における 1つの画素ランプとその周辺回路の構 成図である。
図 8は図 7の実施例における画素ランプ駆動方式を示すタイミングチヤート である。
【発明を実施する最良の形態】
この発明のフルカラ一 L EDディスプレイシステムの実施例として、 従来の 技術で例示したのと同様に縦 480ライン ·横 128ドヅトの画素構成のスク リーンモジュールについて説明する。 合計 61440個の各画素ランプは RG Bの 3原色の LEDを密集させた L E D多色集合ランプである。 1個の画素ラ ンプを駆動する画素デ一夕は RGB各 8ビヅ卜の合計 24ビットのデ一夕から なり、 1677万 7216色のフルカラー表現が可能である。 1画面分の画像 データは （61440 x 24) ビットのデータである。 画像データのソースは NT SC映像信号であり、 アナログ映像信号を RGB各色ごとに 8ビヅ卜で A /D変換してデジタル画像デ一夕とし、 図 3に示すデータ送出モジュール 1の フレームメモリ 2に記録する。
==画素ランプとデ一夕分配===
図 1と図 2に 1つの画素ランプに関わる構成を示している。 1個の画素ラン プ 10は、 6個の赤色 LED 11と、 3個の緑色 LED 12と、 3個の青色 L ED 13とを密集 ·混在させたものである。 図 2は 1つの画素ランプ 1◦に含 まれる 12個の LEDの配置例を示している。 ◎
図 1に示すように、 赤色 LED 11は電源 Vcc と定電流ドライバ 21間に 直列接続され、 緑色 LED 12は電源 Vcc と定電流ドライバ 22間に直列接 続され、 青色 LED 13は電源 Vcc と定電流ドライバ 23間に直列接続され ている。 デ一夕送出モジュールは、 フレームメモリに準備された 1画面分の画 像データを 61440個の画素ランプ駆動回路 （前述の階調制御回路に相当す る） に高速で分配転送する。 そのデータ転送には図 1におけるシフトレジス夕 30が利用される。
データ送出モジュール 1は、 フレームメモリ 2に用意された 1画面分の画像 デ一夕を 8ビット単位で所定の順番で高速に直列出力し、 データ分配回路 3に 送り込む。 データ分配回路 3は、 1画面分の画像データを表示画面を構成して いる 480の各ラインの画素ランプ集合に該当する画像デ一夕を分配する。 1 ラインのランプ集合は 128個の画素ランプ 10からなる。 その 128個の画 素ランプの駆動回路におけるデ一夕転送用シフトレジス夕 30が直列接続され、 8ビット X 3段 X 128個のシフトレジス夕によるデータ転送ラインが構成さ れている。
このデータ転送ラインに 128個の各画素ランプ 10に対応する画素データ (それぞれ 8ビッ卜の赤色 ·緑色 ·青色の階調デ一夕） が詰め込まれた段階で、 データ送出モジュール 1から各画素ランプ駆動回路におけるレジス夕 31 · 3
2 · 33にラッチ信号が印加され、 デ一夕転送用シフトレジス夕 30に揃った 各 8ビッ卜の赤色デ一夕 ·緑色データ ·青色デ一夕がそれぞれレジス夕 31 ·
32 - 33にラッチされる。
= = =画素ランプの駆動制御 = = =
レジスタ 31 - 32 - 33にラッチされた各 8ビッ卜の赤色デ一夕 ·緑色デ 一夕 ·青色データが、 画素ランプ 10の赤色 LED 1 1 ·緑色 LED 12 ·青 色 LED 13を発光駆動する駆動パルスのパルス幅を決定するデ一夕となる。 RGB 3色の制御系はまったく同じ仕組みで動作するので、 以下では赤色の制 御系を代表して説明する。
レジス夕 31にラッチされた 8ビヅト階調デ一夕 Aと、 カウン夕 41からの 8ビット計数値 Bとがデジタルコンパレ一夕 51で大小比較され、 コンパレー 夕 51の出力は A≥Bのときオンとなる。 このコンパレー夕 51の出力が定電 流ドライバ 21に対する駆動パルスとなり、 これのオン期間に定電流ドライバ 21の出カトランジス夕がオンして赤色 LED 1 1の直列回路に一定の電流が 流れ、 LEDが発光する。
カウン夕 41は 256進カウン夕であり、 その 8ビッ ト計数値 Bはオール "0"からオール "1" まで一定周期 Tsで繰り返し変化する。 したがってコ ンパレ一夕 51から出力される駆動パルスの周期は T sである。 駆動パルスの パルス幅 Twはレジス夕 31にラッチされた赤色データの 2進数値に対応して 以下のように決まる。 なお、 駆動パルスの望ましい周波数 （ 1/T s) は数 K H zほどである。
===高速パルス列 ===
256進カウン夕 41を動作させる計数入力は波形メモリ 40から出力され る高速パルス列である。 波形メモリ 40には、 設定された変化特性に従って時 間とともにパルス間隔が変化する 2 5 6個のパルス列を静的な 2値波形パター ンとして表現したデジタルデ一夕が記憶されている。 そして、 クロック発生器 4 2からのクロックで歩進されるァドレスカウン夕 4 3により波形メモリ 4 0 のァドレス空間が繰り返し走査されることで、 設定された変化特性に従って時 間とともにパルス間隔が変化する 2 5 6個の高速パルス列が波形メモリ 4 0か ら前述の周期 T sで繰り返し出力される。
高速パルス列のパルス間隔はつぎのように設定されている。 周期 T sで波形 メモリ 4 0から順番に出力される 2 5 6個のパルス列のパターンにおいて、 そ の列の先頭から末尾に向かってパルス間隔が徐々に大きくなるように設定され ている。 この特性を図 4にグラフ化して示している。 換言すると、 高速パルス 列の周期 T sの前の方ではパルス発生頻度が高く、 後の方になるとパルス発生 頻度が少しずつ低下するのである。
以上のような特性の高速パルス列が 2 5 6進カウンタ 4 1の計数入力となる ので、 カウンタ 4 1の 8ビット計数値 Bの時間に対する変化特性は図 5のよう に、 周期 T sの前の方では増加率が大きく、 周期 T sの後の方になるにつれて 増加率が低下する。
= = =逆ガンマ補正特性 = = =
前記のように、 カウンタ 4 1の 8ビット計数値 Bはオール " 0 " からオール " 1 " まで一定周期 T sで繰り返し変化するが、 その値 Bの増加率は一定では なく、 周期 T sの前の方では大きな増加率で変化し、 周期 T sの後の方になる につれて増加率がにぶる。 この 8ビット計数値 Bとレジス夕 3 1にラッチされ た 8ビット階調データ Aとの大小比較により駆動パルスのパルス幅 T wが決ま るので、 階調データの 2進数値 Aとパルス幅 T wの関係は直線的な比例特性で はなくなる。
A≥ Bのときに駆動パルスがォンになるので、 階調データの 2進数値 Aに対 する駆動パルス幅 T wの変化特性は、 図 6に示すように、 階調データの 2進数 値 Aの小さい領域でパルス幅 T wの変化率が小さく、 値 Aが大きくなるにつれ てパルス幅 T wの変化率も大きくなる。 この非直線性が C R T受像機のガンマ に近似した特性であり、 N T S C映像信号にあらかじめ施されているガンマ補 正特性をキャンセルするための逆ガンマ補正特性である。
= = =高速ノ レス列発生源の所在 =二 =
以上の説明から明らかなように、 波形メモリ 4 0から出力される高速パルス 列はスクリーンモジュ一ルの全部の画素ランプ駆動回路に共通の信号となる。 図 3に示したデ一夕送出モジュール 1に波形メモリ 4 0 ·ァドレスカウン夕 4 3 ·クロック発生器 4 2が実装されており、 デ一夕送出モジュール 1とスクリ ーンモジュールを結合しているデータ伝送ラインを通じて前記高速パルス列を 各画素ランプ駆動回路に供給するように構成している。
図 1の実施例では、 高速パルス列は各色に共通の 1系統の信号であり、 この 高速パルス列をカウン卜する 2 5 6進カウン夕 4 1から出力される 8ビヅト計 数値を赤色 ·緑色 '青色の階調制御用の 3つのデジタルコンパレー夕 5 1 · 5 2 · 5 3に共通に与える構成になっている。 したがって、 デ一夕送出モジユー ル 1からスクリーンモジュールに供給するのはたった 1系統の高速パルス列で あり、 これを伝送するためにたつた 1つのデータ伝送ラインが割り当てられて いればよく、 信号送受信回路の構成およびデータ伝送ラインの構成がきわめて 簡単であり、 安価に実施できる。
なお、 後述するように赤色 ·緑色 ·青色ごとに特性の異なる高速パルス列を 生成し、 これら 3系統の高速パルス列をデ一夕送出モジュール 1からスクリー ンモジュールに並列伝送する実施形態もある。 この方式の方が 3原色ごとに最 適な非線形パルス幅変調を行えるので、 より優れた画像品質を実現できる。 こ の場合であっても、 赤色制御用の高速パルス列と緑色制御用の高速パルス列と 青色制御用の高速パルス列を並列伝送する 3つのデ一夕伝送ラインが割り当て ればよく、 やはり構成は簡単であり安価に実施できる。
= = = I C化された画素ランプ駆動回路 = = =
前記の画素ランプ駆動回路 （階調制御回路） はごく一般的な I C化された製 品を用いている。 I C化された典型的な駆動回路は、 図 1を参照しながら説明 すると、 たとえば 1 6画素分のデータ転送用シフトレジス夕 3 0と、 1 6画素 分の 1 6個のレジス夕 3 1 , 3 2 , 3 3 , …と、 1 6画素分の 1 6個のコンパ レ一夕 5 1 , 5 2， 5 3 , ···と、 1 6画素分の 1 6個の定電流ドライバ 2 1 , 2 2 , 2 3， …と、 1つのカウン夕 4 1とを集積した回路である。 この例の 1 個の駆動回路をスクリーンモジュール上で近接した 1 6画素の 1つの色の駆動 用として実装するのが好ましい回路構成である。 1 6個の画素に 3つの前記 I Cを対応させ、 3つの前記 I Cを赤色用と緑色用と青色用に使い分ける。 この 場合、 前記 I Cの所定の入力端子に前記高速パルス列を入力すると、 前記 I C 内の 1個のカウン夕 4 1によって高速パルス列がカウントされ、 その計数値が 前記 I C内の 1 6個のデジタルコンパレー夕に入力される。
= = =波形メモリ 4 0のデ一夕書き換え = = =
この発明の大きな特徴は、 波形メモリ 4 0に格納した高速パルス列の 2値波 形パ夕ーンのパルス間隔特性により、 階調データ Aと駆動パルス幅 T wの関数 特性を自由に可変設定できることである。 したがって、 この発明は、 N T S C 映像信号にあらかじめ施されている特定のガンマ補正特性をキャンセルするこ とにのみ有効なわけではなく、 さまざまに応用のきく技術思想である。
たとえば、 データ送出モジュール 1に波形メモリ 4 0を設け、 装置内のコン ピュー夕によりメモリ 4 0の内容を自由に書き換えられるように構成しておく c そして、 表示しょうとする画像データの階調表現特性に合せて、 波形メモリ 4 0のデ一夕を書き換えることで、 画像ごとに適切な階調制御を行って高品質な 表示を実現できる。 また、 屋外設置の L E Dディスプレイ装置の場合、 昼間と 夜間、 あるいは季節や天候による周辺の光線状態の変化に合せて、 波形メモリ 4 0のデータを書き換えることで、 状況に応じた適切な階調制御を行って高品 質な表示を実現できる。 これらの場合、 波形メモリ 4 0に書き込むべき異なる 特性のデ一夕をいくつも用意しておき、 それらのデータを選択的に活用するこ とになる。
さらに、 使用する L E Dの駆動電流と光出力の特性を詳しく分析し、 その特 性にぴったりと合わせた補正特性を波形メモリ 4 0のデータにより正確に実現 できる。 ここで赤色 L E D ·緑色 L E D ·青色 L E Dで発光特性が異なること も考えられるが、 その場合は、 各色の制御系ごとに別々の波形メモリ 4 0およ びカウン夕 4 1を設け、 それぞれ増加特性の異なる計数値 Bを発生して各色ご とのデジタルコンパレ一夕に供給することになる。
= = =高速パルス列の演算出力 = = =
以上の実施例では波形メモリ 4 0に記録されたデジタルデータを所定の速度 で直列出力することで、 設定された変化特性に従って時間とともにパルス間隔 が変化する （2の11乗） 個の高速パルス列を一定周期 T sで繰り返し発生させ ていた。 これを、 つぎのような回路手段で置き換えることも可能である。
高速パルス列の時間とともに変化するパルス間隔の特性を規定するために、 あるパルス P iを出力してからつぎのパルス P i + 1を出力するまでの時間を iの関数として表現した演算式を作成する。 その演算式に基づいて （2の11乗） 個の高速パルス列を一定周期 T sで繰り返し発生させる処理をコンピュータプ ログラムにより具象化する。 たとえば、 1番目のパルスを出力してから演算に より求めた 1— 2間のパルス間隔値を夕イマにセヅトしてダウンカウン卜し、 その値がゼロになったら 2番目のパルスを出力し、 演算により求めた 2— 3間 のパルス間隔値を夕イマにセットしてダウンカウントし、 その値がゼロになつ たら 3番目のパルスを出力する。 このような動作をプログラム処理で繰り返し 実行すればよい。 この方式を採用する場合、 前述した波形メモリ方式の場合と 同様に、 前記演算式を変更することでさまざまな特性に簡単に設定変更できる。 もちろん、 この演算出力処理を専用回路により行うこともできる。
= = =第 3の発明の実施例 = = =
図 7と図 8に第 3発明の実施形態の要点を示している。 前記の実施例と同様 にスクリーンモジュールには合計 6 1 4 4 0個の画素ランプが整然と配列され ている。 1個の画素ランプ 1 0は、 6個の赤色 L E D 1 1と、 3個の緑色 L E D 1 2と、 3個の青色 L E D 1 3とを密集 '混在させた集合ランプである。 1 個の画素ランプを駆動する画素デ一夕は R G B各 8ビッ 卜の合計 2 4ビットの データからなり、 1 6 7 7万 7 2 1 6色のフルカラ一表現が可能である。 1画 面分の画像デ一夕は （6 1 4 4 0 x 2 4 ) ビッ卜のデータである。
図 7に示すように、 1個の画素ランプ 1 0における 6個の赤色 L E D 1 1と 3個の緑色 L E D 1 2と 3個の青色 L E D 1 3は各色ごとに直列接続されてい る。 各色の L E D直列回路の力ソード側は定電流ドライバ 2 1のオープンコレ クタ出力に共通接続されている。 各色の L E D直列回路のアノード側は R G B セレクト回路 7 0の赤色スィツチ 7 1 ·緑色スィツチ 7 2 ·青色スィツチ 7 3 を介して電源 Vcc に接続されている。 定電流ドライバ 2 0および R G Bセレ クト回路 7 0は、 データ送出モジュール 1 (図 3参照） から与えられる信号に 従って以下のように動作し、 画素ランプ 1 0を発光駆動する。
図 8はデータ送出モジュール 1からスクリーンモジュールの画素ランプ駆動 回路と R G Bセレクト回路 7 0に与えられる信号のタイミング関係を示してい る。
R G Bセレクト回路 7 0に対しては、 赤色スィツチ 7 1をオンにする赤色セ レクト信号と、 緑色スィッチ 7 2をオンにする緑色セレクト信号と、 青色スィ ツチ 7 3をオンにする青色セレクト信号とが与えらる。 これらのセレクト信号 は、 スクリーンモジュールにおいて、 前記デ一夕転送クロックやラッチ信号か ら作成する。 図 8に明示しているように、 赤色スイッチ 3 1と緑色スィッチ 3 2と青色スィツチ 3 3は、 一定時間ずつ択一的に順番に繰り返しオンとなる。
8ビットレジス夕には、 前記 R G Bセレク卜信号の切り替えに同期したラッ チ信号が与えられるとともに、 デ一夕転送用シフトレジス夕 3 0を介して画像 デ一夕とが与えられる。 赤色セレクト信号がオンになる直前に、 8ビットの赤 色デ一夕が転送されてきてラッチ回路 3 1にラッチされる。 ラッチ回路 3 1か ら出力される 8ビット赤色デ一夕はデジタルコンパレー夕 5 1に入力される。 コンパレータ 5 1の他方の入力には 2 5 6進カウンタ 4 1からの 8ビット計数 値が印加される。 このときデータ送出モジュール 1からカウン夕 4 1に入力さ れている高速パルス列は赤色階調制御用の非線形特性をもったパルス列である コンパレ一夕 5 1の比較出力が駆動パルスであり、 定電流ドライバ 2 1に入力 され、 赤色 L E D 1 1が駆動パルスに応答して点灯される。
つぎに緑色セレクト信号がオンになる直前に、 8ビッ 卜の緑色デ一夕が転送 されてきてラッチ回路 3 1にラッチされる。 このときデータ送出モジュール 1 からカウン夕 4 1に入力されている高速パルス列は緑色階調制御用の非線形特 性をもったパルス列である。 コンパレー夕 5 1の比較出力が駆動パルスであり、 定電流ドライバ 2 1に入力され、 緑色 L E D 1 2が駆動パルスに応答して点灯 される。
つぎに青色セレクト信号がオンになる直前に、 8ビッ卜の青色データが転送 されてきてラヅチ回路 31にラッチされる。 このときデ一夕送出モジュール 1 からカウン夕 41に入力されている高速パルス列は青色階調制御用の非線形特 性をもったパルス列である。 コンパレー夕 51の比較出力が駆動パルスであり、 定電流ドライバ 21に入力され、 青色 L E D 13が駆動パルスに応答して点灯 される。
以上の動作を高速で繰り返す。 たとえば赤色スィツチ 71と緑色スィツチ 7 2と青色スィツチ 73が順番にオンする動作を一巡する周期を 1/60秒に設 定する。 つまり 1つのスィツチがオンしている時間は 1/180秒となる。 赤色 L EDと緑色 L E Dと青色 L E Dとを密集させた 1個の画素ランプにお いて、 赤色駆動期間と緑色駆動期間と青色駆動期間とを高速で時分割する本発 明の方式でも、 加法混色が良好に引き出され、 色度に対する時空間特性の面で 十分に高品質な画像表示を実現できる。 なお、 スクリーンの全画面にわたって 赤色 L E Dと緑色 L E Dと青色 L E Dとが均等に分散配置された画素構成で本 発明は前記と同様に効果的である。
輝度に対する時空間特性について、 この実施例による 1/3ダイナミック駆 動方式と、 単純なライン選択による従来の 1/3ダイナミック駆動方式とを比 較してみよう。 本発明の方式においては、 表示画面を構成しているすべての画 素ランプが同時に発光している。 従来の方式では、 同時に発光しているのは全 体のうちの 1ノ 3の画素ランプである。 そのため、 フリツ力感ゃ解像度の面で 本発明の方が有利であり優れている。 回路構成的には、 同じ 1/3ダイナミツ ク駆動方式であれば、 この実施例の方式も従来の方式も基本的には優劣はな 、 と言える。 ほとんど同程度の回路構成的な負担で、 本発明によれば従来より高 品質の画像表示を実現できる。
回路構成的な面について、 この発明による 1/3ダイナミヅク駆動方式と、 単純なライン選択による従来の 1/3ダイナミック駆動方式とを比較してみよ う。 両方式の装置において、 画面全体を高輝度な白色に表示する場合を想定す る。 この発明の方式では、 1ラインを形成しているたとえば 128個の画素ラ ンプの赤色 LED .緑色 LED .青色 LEDが一斉に点灯する期間は存在せず、 瞬間的には赤 ·緑 ·青のどれか 1色の LEDが点灯しているだけである。 これ に対して従来の方式では、 3ライン中の 1ラインが順番に点灯するのであるが、 点灯する 1ラインを形成している 128個の画素ランプの赤色 LED ·緑色 L ED '青色 LEDがすべて一斉に点灯する。
両方式の駆動電力の合計値はもちろん同じであるが、 1ラインに供給する駆 動電流の瞬時値について見ると、 この発明の方式では従来方式に比べて 1/3 の電流となる。 このことは、 各ラインの電源装置および電源供給系統の構成が 本発明の方が小容量で簡素なもので済むことを意味している。 これは小型の L E D多色ディスプレイ装置ではそれほど重要な要件ではないが、 超大型画面の 屋外用の高輝度な L E D多色ディスプレイ装置を構成するときにはきわめて現 実的で重要な技術要件となる。 この面で本発明が優れている。
また図 7と図 8に示した実施例では、 1系統の高速パルス列のデータ伝送ラ インを使って赤色階調制御用の高速パルス列と緑色階調制御用の高速パルス列 と青色階調制御用の高速パルス列とを時分割転送しているので、 きわめて高性 能な階調制御をきわめて簡単な構成で実現できる。

Claims

請求の範囲 1 . つぎの事項 （n) 〜 （1フ） により特定されるフルカラ一 L E Dディスプレ ィシステム。
(11) 多数の第 1色 L E D '第 2色 L E D '第 3色 L E Dが整然と配列された スクリーンに多色画像を表示するためのスクリーンモジュールと、 このスクリ ーンモジュールに表示しょうとする画像データと制御信号を与えるデ一夕送出 モジュールとからなる。
( 12) 前記スクリーンモジュールと前記デ一夕送出モジュールとがデ一夕伝送 手段により結合されている。
( 13) 前記画像デ一夕はスクリーン上の各画素の各色ごとの階調データの集合 であり、 前記スクリーンモジュールにはスクリーン上の各画素ごとに前記各 L E Dをパルス点灯させるための第 1色階調制御回路 ·第 2色階調制御回路 ·第 3色階調制御回路が実装されている。
(14) 各色の前記階調制御回路は、 前記データ送出モジュールから与えられる 高速パルス列をカウントする （2の]1乗） 進カウン夕と、 前記データ送出モジ ユールから与えられる階調デ一夕をラッチするレジス夕と、 前記 （2の11乗） 進カウン夕からの nビット計数値と前記レジス夕にラツチされた前記階調デー 夕とを大小比較するデジタルコンパレ一夕と、 このデジタルコンパレ一夕の 2 値出力により前記 L E Dへの通電をオンオフする定電流ドライバとを含んでい る。
( 15) 前記デ一夕送出モジュールは、 前記スクリーンモジュールに表示しょう とする画像データを一時記憶するためのフレームメモリと、 このフレームメモ リから前記画像データを読み出して所定の画素順に所定のデータ転送クロック とともに前記データ伝送手段に出力する画像データ転送制御手段と、 前記第 1 色階調制御回路 ·第 2色階調制御回路 ·第 3色階調制御回路のそれぞれに与え るべき高速パルス列を発生する第 1色高速パルス列発生手段 ·第 2色高速パル ス列発生手段 ·第 3色高速パルス列発生手段と、 これら第 1色 ·第 2色 .第 3 色用の各高速パルス列を前記データ伝送手段に出力する高速パルス列出力手段 とを含んでいる。
( 16) 前記データ伝送手段および前記スクリーンモジュールは、 前記デ一夕送 出モジュールから出力された各画素の各色ごとの階調データをそれぞれ該当す る画素の該当する色用の前記階調制御回路における前記レジス夕にラッチする デ一夕転送制御系と、 前記データ送出モジュールから出力された前記第 1色高 速パルス列 '第 2色高速パルス列 ·第 3色高速パルス列を該当する色の前記階 調制御回路における前記 （2の n乗） 進カウン夕の計数入力として印加する信 号伝送系とを含んでいる。
(17) 各色の前記高速パルス列発生手段は、 設定された変化特性に従って時間 とともにパルス間隔が変化する （2の11乗） 以下のこれに近い個数の高速パル ス列を一定周期で繰り返し発生させる。
2. 特許請求の範囲第 1項に記載のフルカラ一 LEDディスプレイシステムで あって、 前記データ送出モジュールは第 1色 '第 2色 '第 3色の処理系に共用 される 1系統の高速パルス列発生手段を備えているとともに、 前記データ伝送 手段および前記スクリーンモジュールは前記デ一夕送出モジュ一ルから出力さ れた 1系統の前記高速パルス列を各色の前記階調制御回路における前記 （2の n乗） 進カウン夕の計数入力として印加する信号伝送系を備えたことを特徴と する。
3. つぎの事項 （21) 〜 （28) により特定されるフルカラ一 LEDディスプレ ィシステム。
(21) 多数の第 1色 LED '第 2色 LED '第 3色 L EDが整然と配列された スクリーンに多色画像を表示するためのスクリーンモジュールと、 このスクリ —ンモジュールに表示しょうとする画像デ一夕と制御信号を与えるデータ送出 モジュールとからなる。
(22) 前記スクリーンモジュールと前記データ送出モジュールとがデータ伝送 手段により結合されている。
(23) 前記スクリーン上の近接した第 1色 LED '第 2色 LED '第 3色 LE Dにより 1つの画素が形成され、 前記スクリーンモジュールにおいては同一画 素を形成している第 1色 LED '第 2色 LED '第 3色 L E Dをパルス点灯さ せるための 1つの階調制御回路と、 同一画素を形成している第 1色 LED '第 2色 LED ·第 3色 LEDを選択する色セレクト回路とが実装されている。
(24) 前記画像データはスクリーン上の各画素の各色ごとの階調データの集合 であり、 その画像データに従って前記 LEDを発光駆動する 1周期は、 第 1色 L E Dを第 1色階調データに従つて発光駆動する第 1色駆動期間と、 第 2色 L E Dを第 2色階調デ一夕に従って発光駆動する第 2色駆動期間と、 第 3色 L E Dを第 3色階調デ一夕に従って発光駆動する第 3色駆動期間とに 3分割される。 第 1色駆動期間と第 2色駆動期間と第 3色駆動期間の分割時間間隔は、 人間の 視覚が 3色別に時間をずらして発光していることを認識できない程度に短時間 に設定されている。
(25) 前記階調制御回路は、 前記データ送出モジュールから与えられる高速パ ルス列をカウントする （2の]1乗） 進カウン夕と、 前記デ一夕送出モジュール から与えられる階調データをラッチするレジス夕と、 前記 （2の n乗） 進カウ ン夕からの nビット計数値と前記レジス夕にラツチされた前記階調デ一夕とを 大小比較するデジタルコンパレー夕と、 このデジタルコンパレ一夕の 2値出力 により前記 L E Dへの通電をオンオフする定電流ドライバとを含んでいる。 こ の定電流ドライバに対して同一画素の第 1色 L E D '第 2色 L E D '第 3色 L E Dが前記色セレクト回路を介して並列接続されている。
(26) 前記データ送出モジュールは、 前記スクリーンモジュールに表示しょう とする画像デ一夕を一時記憶するためのフレームメモリと、 このフレームメモ リから前記画像デ一夕を読み出して所定の順番で所定のデ一夕転送クロックと ともに前記データ伝送手段に出力する画像データ転送制御手段と、 前記階調制 御回路に与えるべき高速パルス列を発生する高速パルス列発生手段と、 前記高 速パルス列とを前記データ伝送手段に出力する手段とを含んでいる。
( 27 ) 前記高速パルス列発生手段は、 前記第 1色駆動期間 ·前記第 2色駆動期 間 ·第 3色駆動期間のそれぞれにおいて、 色別に設定された変化特性に従って 時間とともにパルス間隔が変化する （2の11乗） 以下のこれに近い個数の高速 パルス列を一定周期で順番に発生し、 それを繰り返す。
(28 ) 前記データ送出モジュールは前記データ伝送手段を介して前記スクリ一 ンモジュールに所要のデ一夕を与えることで、 前記フレームメモリの画像デ一 夕中から各画素の第 1色階調データを抽出して各画素の階調制御回路に分配し て各画素の第 1色 L E Dを一斉に所定時間だけ駆動する第 1色駆動プロセスと、 前記フレームメモリの画像デ一夕中から各画素の第 2色階調デ一夕を抽出して 各画素の階調制御回路に分配して各画素の第 2色 L E Dを一斉に所定時間だけ 駆動する第 2色駆動プロセスと、 前記フレームメモリの画像データ中から各画 素の第 3色階調データを抽出して各画素の階調制御回路に分配して各画素の第 3色 L E Dを一斉に所定時間だけ駆動する第 3色駆動プロセスとを実行する。
4 . 特許請求の範囲第 1項、 第 2項、 第 3項のいずれかに記載のフルカラー L E Dディスプレイシステムであって、 前記デ一夕送出モジュールにおける前記 高速パルス列発生手段は、 前記高速パルス列を静的な 2値波形パターンとして 表現したデジタルデータを格納した波形メモリと、 この波形メモリを所定の速 度と順番でリードアクセスして前記 2値波形ノ、'夕一ンのデジ夕ルデー夕を直列 出力することで、 設定された変化特性に従って時間とともにパルス間隔が変化 する （2の1 乗） 以下のこれに近い個数の高速パルス列を一定周期で繰り返し 発生させるメモリデータ読み出し手段とからなることを特徴とする。
5 · 特許請求の範囲第 4項に記載のフルカラ一 L E Dディスプレイシステムで 丄
あって、 前記デ一夕送出モジュールは、 前記波形メモリのデ一夕を書き換える ことで前記高速パルス列の変化特性を変更する特性変更手段を備えたことを特 徴とする。
6 . 特許請求の範囲第 1項、 第 2項、 第 3項のいずれかに記載のフルカラー L E Dディスプレイシステムであって、 前記データ送出モジュールにおける前記 高速パルス列発生手段は、 あるパルス P iを出力してからつぎのパルス P i + 1を出力するまでの時間が iの関数として表現されたプログラムに基づいて、 その関数演算を高速実行することで前記高速パルス列を一定周期で繰り返し発 生させる関数演算手段からなることを特徴とする。
7 . 特許請求の範囲第 6項に記載のフルカラ一 L E Dディスプレイシステムで あって、 前記データ送出モジュールは、 前記関数演算手段にプログラムされた 前記関数を変更することで前記高速パルス列の変化特性を変更する特性変更手 段を備えたことを特徴とする。
8 . 特許請求の範囲第 5項または第 Ί項に記載のフルカラ一 L E Dディスプレ ィシステムであって、 前記デ一夕送出モジュールは、 前記高速パルス列の変化 特性を規定する複数の特性情報がプリセッ卜されており、 前記特性変更手段は それらプリセットされた特性情報を選択的に採用することを特性切替手段を含 んでいることを特徴とする。
9 . 特許請求の範囲第 5項または第 7項に記載のフルカラ一 L E Dディスプレ ィシステムであって、 前記データ送出モジュールは、 前記スクリーンモジュ一 ルに表示しょうとする画像デ一夕の階調表現特性を適宜なアルゴリズムで分析 する手段と、 その分析結果に基づいて前記特性変更手段により前記高速パルス 列の変化特性を適宜に変更する手段とを備えたことを特徴とする。
10. 特許請求の範囲第 5項または第 7項に記載のフルカラー L E Dディスプレ ィシステムであって、 前記データ送出モジュールは、 前記スクリーンモジユー ルに表示しょうとする画像データに付帯している所定の制御情報に基づいて前 記特性変更手段により前記高速パルス列の変化特性を適宜に変更する手段とを 備えたことを特徴とする。
11. 特許請求の範囲第 5項または第 7項に記載のフルカラー L E Dディスプレ ィシステムであって、 前記デ一夕送出モジュールは、 前記スクリーンモジユー ルが晒されている光線状態に関連した情報を取得し、 その情報に基づいて前記 特性変更手段により前記高速パルス列の変化特性を適宜に変更する手段とを備 えたことを特徴とする。
12. 特許請求の範囲第 5項または第 7項に記載のフルカラ一 L E Dディスプレ ィシステムであって、 前記デ一夕送出モジュールは、 季節や時間や天候などに 関連した情報を取得し、 その情報に基づいて前記特性変更手段により前記高速 パルス列の変化特性を適宜に変更する手段とを備えたことを特徴とする。
13. 特許請求の範囲第 1項、 第 2項、 第 3項のいずれかに記載のフルカラー L E Dディスプレイシステムであって、 前記スクリーン上で近接配置された複数 個の画素の同一色の前記 L E Dグループについて、 それら各 L E Dの前記階調 制御回路のグループが 1つの集積回路に集約されており、 かつ、 この階調制御 回路グループ内においては 1つの前記 （2の] 乗） 進カウン夕が各階調制御回 路に共用されていることを特徴とする。
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