(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子を駆動する駆動回路において、
データの受信または送信のいずれかを共通のラインによって選択的に通信可能な第１の通信部と、
データの受信または送信のいずれかを共通のラインによって前記第一の通信部とは異なる選択をして通信可能な第２の通信部と、
データの受信処理を行う受信処理部と、
初期設定時に前記第１の通信部および前記第２の通信部を受信状態とし、前記第１の通信部または前記第２の通信部の一方にデータ受信が検出されると、そのデータ受信に基づいて、そのデータ受信が検出された通信部を受信側通信部とし、該受信側通信部に受信された以降のデータを前記受信処理部に受信処理を行わせるとともに、他方の通信部を送信側通信部とし、該送信側通信部からデータを送信するようにリセット信号が入力されるまで通信方向を固定制御する通信制御部とを有する駆動回路。
【請求項２】
前記通信制御部はデータ受信時の同期クロックに基づいて前記他方の通信部からデータを送信するように制御する請求項１に記載の駆動回路。
【請求項３】
前記第１の通信部および前記第２の通信部はそれぞれ受信バッファおよび送信バッファを有し、
前記通信制御部は、それぞれの通信部における前記受信バッファまたは前記送信バッファのいずれかのうち、データ受信が検出されると、受信側通信部の受信バッファと非受信側の送信バッファを有効状態とするセレクト信号によって、それぞれの通信部において受信または送信のいずれかを選択するように制御を行う請求項１乃至２に記載の駆動回路。
【請求項４】
前記初期設定は、駆動回路へのリセット信号の入力または受信処理部におけるリセットデータの受信によって前記第１の通信部および前記第２の通信部が受信状態に設定される請求項１乃至３に記載の駆動回路。
【請求項５】
発光素子を駆動する複数の駆動回路を有する駆動ユニットにおいて、
それぞれの駆動回路は、データの受信または送信のいずれかを選択可能な共通のラインによって通信可能な２つの通信部を有するとともに、前記共通のラインによって駆動回路間が直列に接続されており、
初期設定時、それぞれの駆動回路は２つの通信部ともにデータの受信が行われるように制御を行い、
一方の通信部にデータ受信が検出されると、そのデータ受信の検出に基づいてデータ受信が検出された通信部を受信側通信部とし、他方の通信部を送信側通信部とし、以降に受信側通信部に受信されたデータを他方の送信側通信部から送信を行い、
他の駆動回路は、共通ラインによって接続された順に、一方の通信部にデータが受信されたとき、そのデータ受信の検出に基づいて、データ受信が検出された通信部を受信側通信部とし、他方の通信部を送信側通信部とし、以降に受信側通信部に受信されたデータを他方の送信側通信部から送信を行うことによって、リセット信号が入力されるまで通信方向を固定設定する駆動ユニット。
【請求項６】
前記駆動回路は、一方の通信部にデータ受信が検出されたとき、データ受信時の同期クロックに基づいて以降にデータ受信が検出された通信部に受信されたデータを他方の通信部から送信を行う請求項５に記載の駆動ユニット。
【請求項７】
前記駆動ユニットにおける端部に接続された駆動回路の一方の通信部にデータを送信することによって前記発光素子の駆動を制御する駆動コントロール部をさらに有する請求項５乃至６に記載の駆動ユニット。
【請求項８】
前記初期設定は、前記駆動コントロール部から駆動回路へのリセット信号の入力または受信処理部におけるリセットデータの受信によって前記第１の通信部および前記第２の通信部が受信状態に設定される請求項７に記載の駆動ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を駆動する駆動回路、およびＬＥＤディスプレイ、ＬＥＤ照明装置等に用いられる駆動ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＥＤディスプレイの駆動方式としては、一般にダイナミック駆動方式が用いられている。例えば、図１に示すように、Ｍ行×Ｎ列ドットマトリクスで構成されたＬＥＤディスプレイの場合、各行に位置する発光素子であるＬＥＤ１１ａのアノード端子が１つのコモンソースライン１２に共通に接続され、各列に位置するＬＥＤのカソード端子がその列の電流ライン１３に共通に接続されている。電流ライン１３には、それぞれ定電流源１４ａが接続されている。Ｍ行あるコモンソースライン１２が所定の周期で順次ＯＮされ、ＯＮしたラインに対応する画像データに応じて、Ｎ列ある電流ライン１３にＬＥＤ駆動電流が供給される。これにより各画素のＬＥＤ１１ａにその画像データに応じたＬＥＤ駆動電流が印加され、画像が表示される。
【０００３】
屋外に設置するような大型ＬＥＤディスプレイの場合は、一般に複数のＬＥＤユニットを組み合わせることにより構成されており、各々のＬＥＤユニットに全画面データの各部分が表示される。ＬＥＤユニットには、基板上にＲＧＢを一組とするＬＥＤがドットマトリクス状に配置されており、各々のユニットが上述のＬＥＤディスプレイと同様の動作を行う。サイズの大きな大型ＬＥＤディスプレイでは多数のＬＥＤが使用され、例えば縦３００×横４００の場合は合計１２万ものＬＥＤが使用される。
【０００４】
図２は各ＬＥＤユニットにつき、従来の駆動回路における信号の流れを示す。図２に示す画像表示装置の駆動回路は、複数の発光素子をマトリクス状に配置した表示部１と、表示部１の各行を選択して電圧を印加し、順次垂直方向に切り替える垂直駆動部２と、選択された表示部１の行に対し各列に表示データに応じた駆動電流を供給する複数段の水平駆動部３を備える。
【０００５】
パルス変調方式における輝度階調制御の場合は、階調データ（ＤＡＴＡ）を画像表示装置の水平駆動部３に入力する。表示部１は、垂直駆動部２によって各行毎に順次切り替えられる。表示部１の各行にあたる水平ライン毎の画像表示開始に同期して、点灯制御部１５に入力される点灯制御信号が有効となる。この点灯制御信号に同期して、画像データ保持を行うためのラッチ（ＬＡＴＣＨ）信号が入力される。各色の階調データは、画像表示装置の水平駆動部３を構成するＬＥＤドライバ部（ＬＥＤ  Ｄｒｉｖｅｒ  １〜Ｎ）のメモリ部１７に備えるシフトレジスタに取り込まれ、これに同期したシフトクロック（ＳＣＬＫ）がデータの有効期間内に制御部１８に入力される。ＬＥＤドライバ部は、例えば所定数の定電流出力を有する水平駆動部３をＩＣ化したドライバＩＣとして構成したものである。
【０００６】
表示部１に供給される水平ライン毎の駆動電流は、水平駆動部３に設けられた各定電流駆動部１４が供給する。垂直駆動部制御アドレスを点灯制御信号に同期して、復号器１６より同期された制御信号が垂直駆動部２に入力され、これに応じて各列に接続された水平駆動部３の定電流駆動部１４より駆動電流が供給される。垂直駆動部２により表示部１の各行毎に順次切り替えられて、点灯される。
【０００７】
従来のＬＥＤディスプレイにおいては、ディスプレイの各構成要素である各ＬＥＤユニット間の接続は、駆動回路に入力される信号ラインの方向が一意的に固定されている。従って、制御回路からＬＥＤユニットへの接続は一方向であり、図３の様に、制御回路から、各ＬＥＤユニットへの接続は制御回路からライン分のケーブル接続を必要としていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＬＥＤユニットにおいては、発光素子を駆動する駆動回路に相当するそれぞれのＬＥＤドライバ部（ＬＥＤ  Ｄｒｉｖｅｒ  １〜Ｎ）における通信方向が固定であったために、これらを柔軟に接続することができなかった。また、従来のＬＥＤディスプレイユニットにおいては、たとえば、同一ＬＥＤディスプレイユニット内におけるパターン配線の引き回しによって配線が長くなり、信号の反射によるパルス歪みやパルス幅変動が発生するという問題もあった。特に、多階調になるほど階調クロックの周波数を上げる必要があるため、回路動作上この影響は大きくなり、また放射ノイズ等によりデータバスへの影響も無視できなくなる。そのためドライバＩＣ内にＰＬＬ回路を実装し、低い周波数のクロックを供給する等の対策が考えられるが、この方法ではさらにドライバＩＣのコストが高くなり、また階調基準クロックの変調により画像のガンマ補正を行うことができなくなるという問題がある。
【０００９】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、柔軟な接続を可能にした駆動回路および駆動ユニットを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の駆動回路は、発光素子を駆動する駆動回路において、データの受信または送信のいずれかを共通のラインによって選択的に通信可能な第１の通信部と、データの受信または送信のいずれかを共通のラインによって前記第一の通信部とは異なる選択をして通信可能な第２の通信部と、データの受信処理を行う受信処理部と、初期設定時に前記第１の通信部および前記第２の通信部を受信状態とし、前記第１の通信部または前記第２の通信部の一方にデータ受信が検出されると、そのデータ受信に基づいて、そのデータ受信が検出された通信部を受信側通信部とし、該受信側通信部に受信された以降のデータを前記受信処理部に受信処理を行わせるとともに、他方の通信部を送信側通信部とし、該送信側通信部からデータを送信するようにリセット信号が入力されるまで通信方向を固定制御する通信制御部とを有する。
【００１１】
また本発明の駆動回路は、通信制御部はデータ受信時の同期クロックに基づいて前記他方の通信部からデータを送信するように制御する。
【００１２】
また本発明の駆動回路は、第１の通信部および第２の通信部はそれぞれ受信バッファおよび送信バッファを有し、通信制御部は、それぞれの通信部における受信バッファまたは送信バッファのいずれかのうち、データ受信が検出されると、受信側通信部の受信バッファと非受信側の送信バッファを有効状態とするセレクト信号によって、それぞれの通信部において受信または送信のいずれかを選択するように制御を行う。
【００１３】
また本発明の駆動回路は、初期設定は、駆動回路へのリセット信号の入力または受信処理部におけるリセットデータの受信によって第１の通信部および第２の通信部が受信状態に設定される。
【００１４】
さらに本発明の駆動ユニットは、発光素子を駆動する複数の駆動回路を有する駆動ユニットにおいて、それぞれの駆動回路は、データの受信または送信のいずれかを選択可能な共通のラインによって通信可能な２つの通信部を有するとともに、共通のラインによって駆動回路間が直列に接続されており、初期設定時、それぞれの駆動回路は２つの通信部ともにデータの受信が行われるように制御を行い、一方の通信部にデータ受信が検出されると、そのデータ受信の検出に基づいてデータ受信が検出された通信部を受信側通信部とし、他方の通信部を送信側通信部とし、以降に受信側通信部に受信されたデータを他方の送信側通信部から送信を行い、他の駆動回路は、共通ラインによって接続された順に、一方の通信部にデータが受信されたとき、そのデータ受信の検出に基づいて、データ受信が検出された通信部を受信側通信部とし、他方の通信部を送信側通信部とし、以降に受信側通信部に受信されたデータを他方の送信側通信部から送信を行うことによって、リセット信号が入力されるまで通信方向を固定設定する。
【００１５】
また本発明の駆動ユニットは、駆動回路は、一方の通信部にデータ受信が検出されたとき、データ受信時の同期クロックに基づいて以降にデータ受信が検出された通信部に受信されたデータを他方の通信部から送信を行う。
【００１６】
また、本発明の駆動ユニットは駆動ユニットにおける端部に接続された駆動回路の一方の通信部にデータを送信することによって発光素子の駆動を制御する駆動コントロール部をさらに有する。
【００１７】
また本発明の駆動ユニットは、初期設定は、駆動コントロール部から駆動回路へのリセット信号の入力または受信処理部におけるリセットデータの受信によって第１の通信部および第２の通信部が受信状態に設定される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図４に本発明における駆動回路の概念図を示す。データの受信または送信のいずれかを共通のラインＬによって通信可能な第１の通信部１０１と、データの受信または送信のいずれかを共通のラインＬによって通信可能な第２の通信部１０２と、第１および第２の通信部１０１，１０２における通信を制御する通信制御部１０３と、駆動回路に受信されたデータの受信処理を行う受信処理部と、受信したデータに基づいて発光素子を駆動する駆動部１０５から構成される。
【００１９】
ラインＬを介して第１の通信部１０１に受信されたデータは、第２の通信部１０２からラインＬに送信可能に接続されるとともに、通信制御部１０３を介して受信部１０４に受信したデータを入力することができる。また同様に、ラインＬを介して第２の通信部１０２に受信されたデータは、第１の通信部１０１からラインＬに送信可能に接続されるとともに、通信制御部１０３を介して受信部１０４に受信したデータを入力することができる。
通信制御部１０３は、初期設定時に前記第１の通信部および前記第２の通信部を受信状態とし、前記第１の通信部または前記第２の通信部にデータが受信されたとき、そのデータ受信に基づいて、その一方の通信部に受信された以降のデータを前記受信部に受信させるとともに、他方の通信部からデータを送信するように制御する。このようにして、本発明の駆動回路は、初期設定後、受信されたデータに基づいて１つの方向にのみ通信を行うよう設定することができる。
【００２０】
また、通信制御部１０３はデータ受信時の同期クロックに基づいて受信データを検出し、第１の通信部１０１および第２の通信部１０２の通信の制御、すなわち一方にデータが受信されたとき、そのデータ受信に基づいて、その一方の通信部に受信された以降のデータを受信処理部１０４に受信処理を行わせるとともに、他方の通信部からデータを送信するように制御することが好ましい。通信方向を示すデータを送信する必要がなく、かつ迅速に通信方向の設定が可能になるためである。
【００２１】
また、本発明の共通のラインによってデータの受信および送信が可能な２つの通信部を有する駆動回路を、共通のラインによって直列に接続した駆動ユニットを用いることによって、柔軟な接続が可能となる。たとえば、図３に示した駆動コントロール部４００に対して駆動ユニット３００をスター型として接続する接続形態、図５に示す駆動コントロール部４００とそれぞれの駆動ユニット３００をデータの通信方向を同じ方向として直列に接続する接続形態、図６に示す駆動コントロール部４００とそれぞれの駆動ユニット３００をデータの通信方向を交互に異なる方向として直列に接続する接続形態等とすることができる。
【００２２】
ここでは、駆動ユニット３００における駆動回路が、外部に設けられた駆動コントロール部４００からのデータを受信することによって制御される例を示したが、駆動ユニット内部に駆動コントロール部を有していてもよい。この場合、複数の駆動ユニットにおけるそれぞれの駆動コントロール部が接続されて通信が行われることによって、駆動コントロール部間の通信と、駆動回路間の通信とを階層的に行うことができる。
【００２３】
特に、図６の接続形態は、各駆動回路を直列に接続しながら、かつ引き回しによって通信ラインが長くなることを防止することができる。大画面表示装置を実現する場合、画素ピッチサイズを大きくする必要があり、このことによって、１つのＬＥＤユニットのサイズが大きくなり、この場合制御回路の出力ポート数を少なくすると、図６の様な構成をとる必要がある。この構成では、上段ユニットから下段ユニットへの信号配線はユニットが長ければ長いほど、ケーブル長が長くなり、信号伝送の反射歪みによる影響が大きくなるため、ケーブル長の制限が発生することから、大型の表示装置においては図６のような接続形態を実現することは極めて有効である。また、図７に示す通り、屋外用の駆動ユニット等は外光を遮断するためのルーバー等を有しており、一般に上下対称の構造ではないことから１種類の駆動ユニットを上下方向を入れ換えて、通信方向を変更することが困難である。本発明の駆動ユニットは、図６の接続形態を実現するために、異なる通信方向を有する駆動ユニットを２種類用意する必要がない。
【００２４】
ここで、駆動回路に必要なデータとは発光素子の駆動電流値、階調制御データ等がある。通例、一つの駆動回路を高集積化し、複数の発光素子を駆動する構成をとり、画素数に応じて複数の駆動回路（Driver）を接続する。図６は駆動回路が直列に通信部の通信端子同士で接続している構成を示している。本発明における各駆動回路は第１の通信部の通信端子および第２の通信部の通信端子を有しており、図６の接続は、各駆動回路の接続列に応じて、第１の通信部からの入力方向と第２の通信部からの入力方向どちらの入力方向でも対応可能とした場合の接続例を示しており、この様な接続形態であれば、上段駆動回路群から、下段駆動回路群への接続を最短にケーブル配線にすることでき、配線長が短いことによって、データ伝送品質を向上でき、より安定したデータ伝送システムが構築できる。
【００２５】
図８は、本発明に係る駆動回路の通信機能部分の一例を概略的に示すブロック図である。本発明の駆動回路は、ハードウエア自律で、いずれの通信方向であっても設定することができる。左右通信端子（第１通信部および第２通信部の通信端子）を左側通信端子ＤＡＴＡ＿Ｌ、右側通信端子ＤＡＴＡ＿Ｒとして、左右それぞれの端子に対する通信部はゲート制御機能を持った受信バッファ及び送信バッファを有している。図中、左側通信端子ＤＡＴＡ＿Ｌ側には受信バッファ７１１でデータを受信し、送信バッファ７１２でデータを送信する。ただし、ゲート制御により、どちらか一方しか、ゲートは有効動作しないようにする。初期状態におけるゲート制御信号（セレクト信号）は左右両側端子とも受信バッファ側が有効状態とする。受信データ検出部７３１、受信データ検出部７３２は左右どちらかの端子よりデータを受信した場合に検出信号（データ受信検出フラグ）を出力し、各送受信バッファのゲートを制御する。たとえば、左側にデータ受信を検出した場合は受信データ検出部７３１からデータ受信検出フラグＦ１の電圧レベルを反転させ、右側の送信バッファ７２２のゲートを有効状態とし、右側受信バッファ７２１を無効状態とする。このとき、受信データ選択回路７４０は左側通信端子ＤＡＴＡ＿Ｌから受信したデータを選択し、受信処理部７５０へ送る。右側からデータが受信した場合も同様の処理を行う。前提条件として、データの受信は左右どちらかで一意的に決まっていることである。つまり、データの受信方向は変化することはないというシステムである。
【００２６】
【実施例】
図９は本発明の駆動回路における通信機能部分の具体的な実施例を示している。信号伝送方式はデータ信号（図中：ＤＡＴＡ＿Ｌ／ＤＡＴＡ＿Ｒ）とストローブ信号（ＳＴＲＯＢＥ＿Ｌ／ＳＴＲＯＢＥ＿Ｒ）を使用したＤＳ符号方式を採用した例を示しており、ＤＳ符号は受信側でデータ信号ＤＡＴＡとストローブ信号ＳＴＲＯＢＥの排他的論理和（以降ＥＸＯＲと呼ぶ）をとることによって、同期クロック信号を得ることができる。左右両端子（第１通信部および第２通信部の通信端子）には負論理ゲート制御付受信バッファ（図中８０５、８０８）及び、正論理ゲート制御付送信バッファ（図中８０６、８０７）を設け、各ゲート制御は左側データ受信検出部８０３、及び右側データ受信検出部８０４によって、ゲート制御信号（セレクト信号；ＬＢｕｓ＿ＣＴＬ／ＲＢｕｓ＿ＣＴＬ）を生成する。
【００２７】
ここでは、左側の通信端子にデータが入力されたときの動作説明を行う。
左側データ受信検出部８０３はＥＸＯＲ８０３ａにおいてデータが２ｂｉｔ受信されると１パルスのクロックが生成でき、これの立ち下がりエッジで、フリップフロップ８０３ｂをＨｉｇｈ出力にラッチを行う。前記フリップフロップ８０３ｂはリセット時はＬＯＷレベル”０”を出力させる。つまりデータが２ｂｉｔ入力されると、ＲＢｕｓ＿ＣＴＬはＬＯＷ”０”からＨＩＧＨ”１”に遷移し、右側通信バッファゲートは右側送信バッファ８０７がＯＮ、右側受信バッファＲ８０８がＯＦＦ状態となる。このとき右側からはデータ受信がないため、左側通信バッファ制御バスＬｂ１におけるゲート制御信号ＬＢｕｓ＿ＣＴＬはＬＯＷ状態のままとなり、左側通信バッファのゲート状態は、左側受信バッファ８０５がＯＮ、左側送信バッファ８０６がＯＦＦの状態となる。リセット直後、データが受信されるまで、左右通信バッファは受信バッファがＯＮ状態、つまり入力可能状態であり、送信バッファはＯＦＦ状態となっている。その後、左右どちらかのデータ受信が検出されると、受信側が受信バッファＯＮ状態、非受信側は送信バッファＯＮとなり、左右両バッファの通信方向は、左側および右側データ受信検出部８０３、８０４にリセット信号（Ｘｒｅｓｅｔ）が入力されるまで固定される。さらに通信方向決定後、データ選択回路８０２で、左側通信バッファ制御バスＬｂ１におけるゲート制御信号ＬＢｕｓ＿ＣＴＬ及び右側通信バッファ制御バスＬｂ２におけるゲート制御信号ＲＢｕｓ＿ＣＴＬの両信号の選択制御によって、受信側のデータを選択し、受信処理部８０１に入力される。以上ように、左右両方向をリセット後、入力可能状態から、データ受信後、非受信側を入力から出力状態とする。
【００２８】
ここでは駆動回路の外部（たとえば駆動回路コントロール部）からリセット信号（Ｘｒｅｓｅｔ）が入力される例を示したが、駆動コントロール部等から各駆動回路に対して初期設定を示すリセットデータを送信し、受信処理部においてリセットデータを受信した場合に初期設定を行うように構成してもよい。また、リセットデータを受信した受信処理部がリセット信号を生成し、左側および右側データ受信検出部８０３、８０４に入力するように構成することが可能である。
【００２９】
図１０ａ及び図１０ｂは、本発明の方向制御機能持った駆動回路（図中ｄｒｖ１〜ｄｒｖ８）が直列に接続され搭載されたＬＥＤユニット（駆動ユニット）３００の一例を示している。図１０ｃはデータ受信時における１つのＬＥＤユニット内の駆動回路の送受信方向を決めるゲート制御信号の動作タイムチャートを示している。図１０ａは左側コネクタＣＯＮ＿Ｌからデータを入力、図１０ｂは右側コネクタＣＯＮ＿Ｒからデータを入力した例を示している。
【００３０】
図１０ｃで示している通り、１つＬＥＤユニット内に８個の駆動回路が存在する時、１６ｂｉｔのデータを入力することによって、同期クロックパルスをＲＣＬＫ８個発生させることができ、この同期クロックパルスＲＣＬＫの立ち下がりエッジで各駆動回路（ｄｒｖ１〜ｄｒｖ８）の右側通信バッファ制御バスＬｂ２におけるゲート制御信号ＲＢｕｓ＿ＣＴＬ又は、左側通信バッファ制御バスＬｂ１におけるゲート制御信号ＬＢｕｓ＿ＣＴＬを順次ＯＮすることによって、接続された順に全駆動回路のデータ通信方向を決定できる。図１０ｃでは図１０ａの左側データ入力時の動作タイムチャートを示している。
【００３１】
図１１は、本発明の駆動ユニットに係る画像表示装置の一例を概略的に示すブロック図である。この図に示す画像表示装置は、以下の構成を備える。
（ａ）複数の発光素子１１をＭ行×Ｎ列のマトリクス状に配列してなる表示部１。
（ｂ）表示部１の各行に、その各行を選択しながら電流を印加する垂直駆動部（駆動回路）２。
（ｃ）表示部１の各列に、選択された行に対応する画像データに応じて、駆動電流を供給する水平駆動部３。
（ｄ）ユニット通信部５と、ドライバ通信部６と、第１の基準クロック生成部７を備える駆動制御部（駆動コントロール部）４。
（ｅ）補正のための補正データを記憶した補正データ記憶部９。
【００３２】
各構成要素の動作は、駆動制御部４によって制御される。この画像表示装置は、画像データを供給する外部コントローラからは画像表示装置を制御するデータのみ受信し、画像表示装置内部の駆動に必要な信号は画像表示装置内部で自律生成して点灯表示を行う。本実施例の駆動回路は、発光素子１１を電流制御で駆動する方式を示している。
【００３３】
表示部１は、導電性パターンが形成された基板上に、複数の発光素子１１をＭ行×Ｎ列のマトリクス状に配列している。発光素子１１には、ＬＥＤなどが利用される。この実施例では、赤、緑、青（ＲＧＢ）がそれぞれ発光可能な各発光ダイオードを３個単位で隣接して配設し、一画素分を構成している。各画素毎にＲＧＢを隣接させたＬＥＤは、フルカラー表示を実現できる。ただ本発明はこの構成に限られず、２色を近接して配置することも、また一色につき２個以上のＬＥＤを配置することもできる。
【００３４】
発光ダイオードは、種々の発光が可能な半導体発光素子を利用することができる。半導体素子としては、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＡｌＮなどの半導体を発光層に利用したものが挙げられる。また、半導体の構造もＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合を有するホモ構造、ヘテロ構造或いはダブルへテロ構造のものが挙げられる。
【００３５】
半導体層の材料やその混晶度により、半導体発光素子の発光波長を紫外光から赤外光まで種々選択することができる。さらに、量子効果を持たせるために、発光層を薄膜とした単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。
【００３６】
ＲＧＢの３原色だけでなく、ＬＥＤチップからの光とこれにより励起され発光する蛍光物質との組み合わせによる発光ダイオードを利用することもできる。この場合、発光ダイオードからの光により励起され長波長に変換する蛍光物質を利用することにより、１種類の発光素子を利用して白色がリニアリティ良く発光可能な発光ダイオードとすることができる。
【００３７】
さらに発光ダイオードは、種々の形状のものを用いることができる。具体的には、発光素子であるＬＥＤチップをリード端子と電気的に接続させると共に、モールド樹脂などで被覆した砲弾型や、チップタイプＬＥＤなどや発光素子そのものを利用するものが挙げられる。
【００３８】
駆動制御部４は、ユニット通信部５と、ドライバ通信部６と、第１の基準クロック生成部７を備える。ユニット通信部５は、外部コントローラや次段に接続された別の画像表示装置のユニット通信部５との間で各種データの送受信を行い、さらにドライバ通信部６に指示を与える。ドライバ通信部６は、外部から入力された画像データ（ＩＭＤＡＴＡ）を、画素毎の発光素子特性のばらつきに応じて補正して水平駆動部３に出力する。一方水平駆動部３は、ドライバ通信部６とデータ受信処理を行うための水平駆動側通信部８を備えている。
【００３９】
図１１において、ドライバ通信部６はＤＭＡ制御部６Ａとしている。ドライバ通信部６であるＤＭＡ制御部６Ａは、画像データを一時的に蓄積するためのメモリ（ＲＡＭ）を備えている。また多くのデータを高速にやりとりするため、ＤＭＡ制御部６Ａは直接ＲＡＭの内容をハードウェアにて高速で読み出しを行い、水平駆動部３へのデータ転送を行う。
【００４０】
第１の基準クロック生成部７は、垂直駆動部２の各行毎の電流源切替を行う。また、点灯階調を制御するための第１の基準クロックとして、階調基準クロックの生成を行うタイミング生成部７Ａとして機能する。階調基準クロックは、タイミング生成部７Ａから各水平駆動部３に送出される。ただ、本実施例では第１の基準クロック生成部７を駆動制御部４に設けて階調基準クロックを送信する構成としているが、水平駆動部３側に第１の基準クロック生成部７を設けることでタイミングを自律生成する構成とすることもできる。
【００４１】
駆動制御部４はさらに、画像データ補正部、画像データ記憶部を備える。外部から入力された画像データは、画像データ補正部で画素毎の発光素子１１特性のばらつきに応じて補正されて、ＤＭＡ制御部６Ａから各水平駆動部３に出力される。この補正のための補正データは、補正データ記憶部９に記憶されている。画像データ補正部は、補正データ記憶部９から補正のための情報データを読み出して、データ補正を行う。補正データ記憶部９は、ＲＯＭなどのメモリ素子、好ましくはＥ2ＰＲＯＭで構成されている。
【００４２】
発光素子１１毎のばらつきを補正する補正データは、補正データ記憶部９に記憶されている。補正データ記憶部９は、あらかじめ算出した補正データを収納するＲＯＭで構成される。図１１に示す駆動回路では、画像データ補正部を駆動制御部４と個別に設けているが、駆動制御部４に組み込むこともできる。補正データとしては、例えば各発光素子毎に輝度を補正するための輝度補正データなどがある。
【００４３】
信号の物理インタフェースである接続部分は、コントローラからのデータをＬＥＤユニットにシリアル伝送する手段であり、配線を用いて電気的に接続させることもできるし、光ファイバ、電磁波を直接利用して伝送することもできる。
【００４４】
垂直駆動部２は、表示部１の行方向に電流を印加するコモンドライバであり、半導体スイッチング素子などで構成されている。図１１においては、一の垂直駆動部２が各行のコモンラインを所定の順序で切り替えて、電流を印加している。垂直駆動部２が一度の動作で選択する行は、表示部１の一行とすることも、複数行を選択することも可能である。
【００４５】
水平駆動部３は、図１１に示すように複数段が連結されている。発光素子１１の列毎に各水平制御部３を構成するＬＥＤドライバが接続されており、Ｎ列分のＬＥＤドライバ１〜Ｎが直列に接続されている。隣接するＬＥＤドライバ同士は、各々の水平駆動側通信部８によって電気的に接続されている。
【００４６】
水平駆動部３は、水平駆動側通信部８と、メモリ部１７と、点灯制御部１５と、定電流駆動部１４で構成される。メモリ部１７は、シフトレジスタ等で構成される。水平駆動部３は、各列方向に配列されたＬＥＤと接続されており、垂直方向のＬＥＤに対して垂直駆動部２の切替に同期して順次電流を供給し、ダイナミック点灯を行う。水平駆動部３は、半導体スイッチング素子やドライバＩＣにより構成される。
【００４７】
水平駆動部３は、水平駆動側通信部８を備えている。水平駆動側通信部８は、駆動制御部４や次段の水平制御部３に備えられた水平駆動側通信部８との間で通信を行う。この水平駆動側通信部８は、データ信号ＤＡＴＡとストローブ信号ＳＴＲＯＢＥの排他的論理和（以降ＥＸＯＲと呼ぶ）をとることによって、同期クロック信号を得ることができる。左右両端子（第１通信部および第２通信部の通信端子）には負論理ゲート制御付受信バッファ及び、正論理ゲート制御付送信バッファを設け、各ゲート制御は左側データ受信検出部８０３、及び右側データ受信検出部８０４によって、ゲート制御信号（セレクト信号）を生成する。これによって、左右どちらかの通信端子にデータ受信が検出されると、受信側が受信バッファＯＮ状態、非受信側は送信バッファＯＮとなり、左右両バッファの通信方向はリセットが入力されるまで固定される。
【００４８】
さらに水平駆動側通信部８は、水平駆動部３に備えられたメモリ部１７に対し、駆動制御部４のＤＭＡ制御部６Ａから送られるデータの書き込みを行う。図１１の例では、ＤＭＡ制御部６Ａは画像データをメモリ部１７に送出し、メモリ部１７はシフトレジスタで画像データを保持する。各水平駆動部３には個別の識別情報２３が割り当てられるよう構成されており、画像表示装置の駆動制御部４から送付先の水平駆動部３の識別情報２３を付加した画像データ等が送信される。水平駆動部３側では、自身宛てのデータであることを認識した後、受信処理を行う。
【００４９】
一方、駆動制御部４はユニット通信部５を備えている。ユニット通信部５は、画像表示のためのデータを送信する外部コントローラからの制御データを受信し、駆動制御部４のＤＭＡ制御部６Ａに対しメモリ、レジスタ等の書き込みおよび読み出し操作を行う。例えば、ユニット通信部５が画像データを外部コントローラから受信し、ＤＭＡ制御部６Ａが備える画像データ蓄積用ＲＡＭへの書換えを行えば、画像表示の更新が実行される。画像表示装置の制御データとしては、駆動回路への制御、画像表示装置内部の温度情報や、電源電圧のモニタ情報、表示デバイスと駆動回路との断線検出、水平駆動部３の異常温度上昇による障害、画像表示装置内部の信号パターン配線不良や制御部と水平駆動部３のデータ通信状態の確認、輝度補正データの書き込み等の処理がある。これらのデータをユニット通信部５は、外部コントローラと画像表示装置間で所定の通信方法に従ってやり取りを行う。
【００５０】
ＤＭＡ制御部６Ａは、画像データ、輝度補正データなどを所定のフォーマットとして水平駆動側通信部８に対し、ハード自律で高速にデータ転送を行う。特に、ＬＥＤを用いた画像表示装置の場合、通常のビデオレートによる画像リフレッシュレートよりもおよそ４倍から１６倍の画像リフレッシュレートを必要とする。このため、ダイナミック駆動時には、画像データや輝度補正データはメモリから直接ハード処理で読み出し、高速にデータ転送を行う必要がある。
【００５１】
図１２に、１／４デューティ時のフレームサイクル動作におけるタイムチャートを示す。本実施例では、水平駆動部３に識別情報２３を付与し、水平駆動部３内のメモリへの書込み及び同期制御を外部コントローラからパケットの形式にして通信する方法を示している。付与される識別情報２３としての識別ＩＤ２３ａは、たとえば各水平駆動部３を構成するＩＣに固有の識別番号などである。図１２において、外部コントローラから画像表示装置に送出される信号の内、垂直同期検出用のパケットをｃｓｐ（Ｃｙｃｌｅ  Ｓｔａｒｔ  Ｐａｃｋｅｔ）とし、１〜Ｎまである水平駆動部３各々への制御データパケットをｕｄ１〜ｕｄＮとしている。他方、水平駆動部３から外部コントローラへ送出する応答パケットをｒｅｓとする。本実施例では全２重双方向通信としているが、半２重双方向通信でも同様の方法が可能である。
【００５２】
画像表示装置内において、ＤＭＡ制御部６Ａから送出された水平駆動部３への制御データをｄａｔａ＿０〜ｄａｔａ＿３とする。さらに図１２において、ｖｓｙｎｃは垂直同期検出用データｃｓｐに応じて画像表示装置内で生成される。このデータは各フレームデータを送出するパケットの周期を決定するものであり、各水平駆動部３のフレーム同期、データのラッチトリガとして使用される。
【００５３】
駆動制御部４では、外部コントローラから送出される垂直同期検出用データｃｓｐを受信して画像フレームデータの先頭を認識し、垂直同期を行う。この同期検出によって、画像表示装置内の点灯制御信号（ＢＬＡＮＫ）、垂直駆動部制御アドレスを所定の表示倍速に基づいて生成する。図１２では、垂直同期周期６０Ｈｚに対し４倍速点灯の例を示しており、一画像表示装置の一画面表示を行うための一垂直駆動周期は２４０Ｈｚとなる。この場合、６０Ｈｚの垂直同期周期の一フレームパケット区間（約１６ｍｓ）に対し駆動デューティ比が１／４で、４コモンライン制御時となる。この実施例では、点灯倍速を可変とすることでリフレッシュレートの可変機能を実現している。また、画像データ、輝度調整データ等の各種データは、垂直同期検出用データｃｓｐの一周期の間に、制御対象である水平駆動部３の数であるＮ（ｕｄ１〜ｕｄＮ）だけ転送される。各水平駆動部３でこれらのデータを受信処理後、次回の垂直周期で当該データを反映する。従って、各種データ受信中は各水平駆動部３内のメモリへの書込みを行い、現在表示している画像データは前の垂直周期の際に転送されたものを適用する。
【００５４】
図１３は、ドライバ通信部６であるＤＭＡ制御部６Ａで各水平駆動部３を制御する際に、送信データをパケット形式にして通信を行う場合のデータのフォーマット構成を示している。この形式のデータパケット２０は、コントロールフィールド２１と情報フィールド２２からなり、コントロールフィールド２１はさらに識別情報２３（ＩＤ部）と制御識別情報２４（ＣＭＤ部）に分けられる。
【００５５】
コントロールフィールド２１は、実データに付加する各種の識別情報を格納する部分である。識別情報２３は、各水平駆動部３を識別するための情報を示す。各水平駆動部３は個別に識別情報２３として識別ＩＤ２３ａを与えられているため、この情報は送信されるデータの宛先を示すものであるといえる。
【００５６】
制御識別情報２４は、水平駆動部３に対しどのような制御を行うかという制御種別を示す情報である。データの種別としては、例えば水平同期信号（ＨＳＹＮＣ）データ、画像データ、階調データ、輝度調整データ、輝度補正データの書換え、障害データの読み取り等がある。
【００５７】
情報フィールド２２では、ＣＭＤ部の制御識別情報２４に応じた実際のデータである制御データの内容を示している。これにより水平駆動部３毎の個別の制御を可能とする。
【００５８】
データパケットには、個別の水平駆動部に対し送信する画像データなどのデータ以外にも、すべての水平駆動部に対し送信すべきデータもある。すべての水平駆動部に対し送信するデータパケットとしては、例えばＨＳＹＮＣ、自動ＩＤ付与命令などがある。これらのデータパケットには、識別情報２３として共通ＩＤ２３Ｂが設定される。
【００５９】
図１４は、図１３の形式のデータパケット２０を駆動制御部４が送信し、各水平駆動部３が受信する状態を示すブロック図である。この実施例では、複数の水平駆動部３が直列に駆動制御部４と接続されている。水平駆動部３は１入力、１出力を備えており、駆動制御部４のドライバ通信部６と水平駆動部３の水平側通信部との間、ならびに水平側通信部を介して水平駆動部３間同士が接続される。駆動制御部４から出力されたパケットデータは、すべての水平駆動部３へ透過的に転送できるようにしている。
【００６０】
この実施例では、データ通信の流れを一方向のみで行っている。図１４において、水平駆動部３の水平駆動側通信部８は一方向にのみデータの出力が可能となっている。直列に接続された複数の水平駆動部３は、駆動制御部４を介して環状に接続されている。このため、駆動制御部４のドライバ通信部６から出力されたデータパケット２０は、各水平駆動部３を透過的に一巡して、データパケット２０の送信方向に対して最後の段に接続されている水平駆動側通信部８から出力されるデータパケット２０が、駆動制御部４のドライバ通信部６に入力される。つまり駆動制御部４から送信されるデータパケット２０が各水平駆動部３をループ状に一巡して、駆動制御部４に返信されるよう構成されている。ただ、本発明の駆動回路は、双方向通信で構成することも可能である。
【００６１】
各水平駆動部３に識別情報２３が設定されている場合、各水平駆動部３はデータパケット２０の識別情報２３であるＩＤを監視し、ＩＤの値が自身の識別ＩＤ２３ａと一致した時、付随するパケットデータを駆動装置内部のメモリ部１７に蓄積する。図１４において、駆動制御部４は、データパケット２０１、２０２、２０３を順次水平駆動部３に対し送出している。ＩＤ＝１の水平駆動部３（ＬＥＤドライバ１）は、データパケット２０１が通過する際に受信処理を行ってＤＡＴＡ１をメモリ部１７に蓄積し、ＩＤ＝２の水平駆動部３（ＬＥＤドライバ２）はデータパケット２０２が通過する際にＤＡＴＡ２をメモリ部１７に蓄積している。
【００６２】
ここでは、ＬＥＤディスプレイユニットの例を説明したが、本発明の駆動回路、駆動ユニットは、たとえばＬＥＤ等の発光素子からなる照明装置に適用することも可能である。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によって、柔軟な接続を可能にした駆動回路および駆動ユニットを提供することができる。さらに、２つの通信部のいずれからデータが入力された場合であっても共通のラインによって通信が可能であり、駆動回路あるいは駆動ユニットの接続を最短に配線にすることでき、データ伝送品質を向上でき、より安定したデータ伝送システムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像表示装置の駆動方式概略を示す回路図
【図２】従来の画像表示装置の駆動回路を示すブロック図
【図３】従来の画像表示装置における駆動回路の接続例を示す図
【図４】本発明における駆動回路の概念図
【図５】駆動回路がデータの通信方向を同じ方向として直列に接続された接続形態を示す図
【図６】駆動回路がデータの通信方向を交互に異なる方向として直列に接続された接続形態を示す図
【図７】ルーバーを有する駆動ユニットの概略図
【図８】本発明における駆動回路の通信機能部分の一例を概略的に示すブロック図
【図９】本発明の駆動回路における通信機能部分の具体的な実施例を示す回路図
【図１０】本発明における駆動ユニット内の通信方向設定の一例を示す概略図
【図１１】本発明の一実施例に係る画像表示装置の駆動回路を示すブロック図
【図１２】図３の駆動回路のフレームサイクル動作を示すタイミングチャート
【図１３】送信データのフォーマット形式を示す概念図
【図１４】パケット形式のデータ受信の流れを示すブロック図
【符号の説明】
１０１・・・第１の通信部
１０２・・・第２の通信部
１０３・・・通信制御部
１０４・・・受信処理部
１０５・・・駆動部
３００・・・駆動ユニット
４００・・・駆動コントロール部
７１１，７２１・・・受信バッファ
７２１，７２２・・・送信バッファ
７３１，７３２・・・受信データ検出部
７４０・・・受信データ選択回路
７５０、８０１・・・受信処理部
８０２・・・データ選択回路
８０５・・・左側受信バッファ
８０６・・・左側送信バッファ
８０７・・・右側送信バッファ
８０８・・・右側受信バッファ
１…表示部
２…垂直駆動部
３…水平駆動部
４…駆動制御部
５…ユニット通信部
６…ドライバ通信部
６Ａ…ＤＭＡ制御部
７…第１の基準クロック生成部              ７Ａ…タイミング生成部
８…水平駆動側通信部
９…補正データ記憶部１１ａ…ＬＥＤ
１２…コモンソースライン
１３…電流ライン
１４…定電流駆動部
１４ａ…定電流源
１５…点灯制御部
１６…復号器
１７…メモリ部
１８…制御部
２０…データパケット
２０１、２０２、２０３…データパケット
２１…コントロールフィールド
２２…情報フィールド
２３…識別情報
２３ａ…識別ＩＤ
２３Ａ…個別ＩＤ
２３Ｂ…共通ＩＤ
２４…制御識別情報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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