(57)【要約】【課題】従来のフルカラーＬＥＤ表示システムでは、３原色ＬＥＤランプそれぞれに独立した制御回路が必要なため、多くの信号線を必要とし、かつ、点灯効率も低かった。【解決手段】各ＬＥＤランプに対して点灯制御データを送出するシフトレジスタと時分割駆動を実現するためのシフトレジスタの間で信号線の共用化を計り、かつ、３原色ＬＥＤランプ間での時分割点灯制御の最適化を計ることにより点灯効率の最適化を実現した。【選択図】  図１２
2005070081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム周期内には複数個の点灯制御スロットが設けられ、ＬＥＤランプそれぞれには、それらの点灯制御スロットの中から予め選定された複数個の点灯制御スロットが割り当てられており、
各ＬＥＤランプに対して、フレーム周期毎に与えられる輝度データに基づき、割り当てられた各点灯制御スロットにおいての点灯時間幅を制御するための点灯制御データが生成され、
ＬＥＤランプそれぞれに付随して点灯制御レジスタが設けられ、
それらの点灯制御レジスタの入、出力を相互に接続することにより構成され、共通シフトクロックで動作するシフトレジスタを介して、前記各点灯制御データを対応するＬＥＤランプに付随する点灯制御レジスタに転送する回路を備え、
ＬＥＤランプそれぞれに付随して選択レジスタが設けられ、
それらの選択レジスタの入、出力を相互に接続することにより、共通のシフトクロックで動作するシフトレジスタが構成され、前記フレーム周期内に設定された各点灯制御スロットにおいて、ＬＥＤランプそれぞれが、付随する選択レジスタの内部状態により、自身に予め割り当てられている点灯制御スロットであるか否かが判別できるよう、前記シフトレジスタへの入力データと共通シフトクロックが制御され、
ＬＥＤランプそれぞれは、前記フレーム周期内の各点灯制御スロット毎に、各ＬＥＤランプに付随する前記選択レジスタ及び点灯制御レジスタの内部状態を受けて、対応する前記点灯制御データに基づく時間幅で点灯するか、あるいは非点灯とするかのいずれかであるよう制御され、
かつ前記点灯制御レジスタにより構成されるシフトレジスタ、及び前記選択レジスタにより構成されるシフトレジスタの両シフトレジスタにおいて、それぞれのシフトレジスタを構成する点灯制御レジスタ、選択レジスタの入、出力信号線、及び共通シフトクロック信号線の全て、あるいはそれらの一部を、両者で時分割使用することにより共用していることを特徴とするＬＥＤモジュール。
【請求項２】
表示画面を構成する各画素は赤、青、緑の３原色ＬＥＤランプより構成され、フレーム周期内にはそれぞれが３原色に対応する３つのグループに区分けされる複数個の点灯制御スロットが設けられ、
ＬＥＤランプそれぞれには、そのＬＥＤランプの発光色に対応したグループの点灯制御スロットの中から選定された複数個の点灯制御スロットが割り当てられ、各ＬＥＤランプに対して、フレーム周期毎に与えられる輝度データに基づき、割り当てられた各点灯制御スロットにおいて、それぞれの点灯制御スロット時間幅に対する点灯時間幅の割合を制御するための点灯制御データが生成され、
ＬＥＤランプそれぞれに付随して点灯制御レジスタが設けられ、  それらの点灯制御レジスタの入、出力を相互に接続することにより構成され、共通シフトクロックで動作するシフトレジスタを介して、前記各点灯制御データを対応するＬＥＤランプに付随する点灯制御レジスタに転送する回路を備え、
ＬＥＤランプそれぞれは、前記フレーム周期内で割り当てられた各点灯制御スロット毎に、そのＬＥＤランプに付随する点灯制御レジスタに転送された点灯制御データを受けて、点灯時間幅が制御され、
かつ、各色ＬＥＤランプの発光特性に従い前記３原色に対応する点灯制御スロットのグループ毎に点灯制御スロットの時間幅を調整することにより、各画素においてのホワイトバランスを確保していることを特徴とするＬＥＤモジュール。
【請求項３】
ＬＥＤランプそれぞれに付随して選択レジスタが設けられ、
それらの選択レジスタの入出力を、  各画素を構成する３原色ランプのそれぞれに付随する選択レジスタの接続が全画素を通して同一接続順となるよう、相互に接続することにより、共通のシフトクロックで動作するシフトレジスタを構成し、
かつ、このシフトレジスタへの入力データと前記共通シフトクロックを制御することにより、各ＬＥＤランプに関して、割り当てられている点灯制御スロット内では付随する選択レジスタはオン、そうでないときはオフに設定されることを特徴とする「請求項２」記載のＬＥＤモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＬＥＤによる大形映像表示システム、電飾システムを構成するＬＥＤモジュールの構成、制御方式に関する。
【０００２】
【従来技術】
一般にＬＥＤランプの輝度のディジタル制御は、フレーム周期を分割することによりフレーム周期内に複数個の時間帯を設け、これらの時間帯を各ＬＥＤランプに選択的に割り当て、割り当てられた時間帯での点灯、非点灯の時間割合をフレーム周期毎に与えられる輝度データに基づいて調整することで行われる（以下、フレーム周期内での時間位置、時間幅幅を定めることで設定され、輝度調整のため各ＬＥＤランプに割り当てられる上記時間帯を「点灯制御スロット」と呼ぶ）。各フレーム周期内での点灯時間割合を調整する方法の第１は、各ＬＥＤランプに１個の点灯制御スロットを割り当て、割り当てられた点灯制御スロット内で、与えられた輝度データに比例する時間幅パルスを発生させ、ＬＥＤランプを駆動する方法である。この方法の難点は、基本的に各ＬＥＤランプ毎にパルス幅変換回路を必要とすることである。  第２の方法は、各ＬＥＤランプに対して時間幅が逓倍となるような複数個の点灯制御スロットを割り当て、各スロット内での点灯、非点灯を制御する方式である。この方式では、割り当てる点灯制御スロット数を輝度データのビット数と同数にしておくことにより、各点灯制御スロットと輝度データの各ビットを１対１に対応させることができ、単に輝度データの各ビットを読み出し、対応する点灯制御スロットでの点灯、非点灯を制御すればよいことになる。以下、上記の第１の駆動方式をパルス幅変調方式、第２の駆動方式を逓倍スロット方式と呼ぶ。  図１、図２は上記の両方式の違いを図示したものである。両図共輝度データは４ビットに設定されており、従って、０〜１５段階に渡って輝度制御される。パルス幅変調方式である図１では時間幅１５の点灯制御スロット内において、輝度データ値１０（２進表示／１０１０）に対応して時間幅１０のパルスが生成される。一方逓倍スロット方式の図２では、時間幅がそれぞれ１，２，４，８の４個の点灯制御スロットＳ０〜Ｓ３が設定されており、同じ輝度データ１０（２進表示／１０１０）に対して、点灯制御スロットＳ１とＳ３でオンとなるパルスが生成される。
【０００３】
逓倍スロット方式は非均等スロット型ＬＥＤモジュール（特許参考文献１）と称される連珠状ＬＥＤモジュールの構成方法として用いられている。この連珠状ＬＥＤモジュールは、ＬＥＤランプをマトリックス状に配した表示部を備えているＬＥＤモジュールに代わり、ＬＥＤランプを一本の連珠状に連ねた表示部を採用することで、ＬＥＤランプ間のマトリックス状（２次元的）配線、立体的配線の必要性を廃し、線状（１次元的）配線のみとし、ＬＥＤランプによる各種大形表示システムの構成の簡略化、コスト削減、保守性の向上、超大型化、平面、矩形以外の画面形状へ対応、軽量化を目指すＬＥＤモジュールである。この連珠状ＬＥＤモジュールでは、図３に示されるように各ＬＥＤランプごとに、ごく簡単な制御回路（ランプユニット）を配置し、隣接しているランプユニット相互間を必要な信号線で結ぶことにより、それらのランプユニットを一本の紐状に連ね、その一端を制御ユニットに接続することでこの目標を達成しようとしている。  連珠状ＬＥＤモジュールに関しても逓倍スロット方式を採用することにより、上記ランプユニット回路の簡単化、均一化を実現すると同時に、ランプユニット相互間を結ぶ信号線での転送データ量を大幅に低下させることができる。この逓倍スロット方式を採用した連珠状ＬＥＤモジュールは本発明によるＬＥＤモジュールの前身に位置づけられることから、以下、上記ＬＥＤモジュールを単に従来型モジュールと呼び、その回路構成、動作原理について説明することとする。
【０００４】
説明対象の従来モジュールは２５６個のＬＥＤランプから構成され、各ランプの輝度を２５６段階（８ビット）に渡って制御できるＬＥＤモジュールである。この従来モジュールでは、図４に示されるように、連珠状に連ねられた２５６個のＬＥＤランプ、および各ＬＥＤランプに付加されているランプユニットは、制御ユニットが接続されている端から１６個ずつに区切り、グループ（ユニットグループと呼ぶ）分けされ、ｉをユニットグループ番号、ｊをユニットグループ内での配置の順番を表す番号とし、Ｌｉ、ｊ、ＬＭｉ、ｊ（ｉ＝０・・・１５，ｊ＝０・・・１５）のユニット番号付けがなされる（以下、個々のランプユニットの信号線、回路要素にもユニット番号を表記する必要があるときは、ＰＤｉ、ｊ，ＰＣＯｉ、ｊ・・・等のごとく、回路要素、信号線を表す記号にランプユニット番号を付加して表記することとする）。  一般に、ＬＥＤランプの輝度制御は、画像生成装置等より各フレーム周期（１／３０秒）毎に各ランプに対して供給される輝度データ（８ビット）により、各フレーム周期における点灯時間の割合を制御することで行われる。また、通常、発光効率を高めるため、制御対象となる複数個のＬＥＤランプは、いくつかの均等な数のＬＥＤランプから成るグループに分割され、各グループ毎に時分割駆動される（このグループを時分割グループという）。
【０００５】
後述するように、従来モジュールでは、上記各ユニットグループ内で同一配置順序番号をもつＬＥＤランプ同士（各１６個）が１つの時分割グループを形成し同時に駆動されている。また、各時分割グループには、配置順序番号と同じ０，１，・・・１５の番号付けがなされている。即ち、各時分割グループ構成は次のようになる。
時分割グループ  ０      Ｌ０，０    Ｌ１，０      Ｌ２，０  ・・・・・・Ｌ１５，０
時分割グループ  １      Ｌ０，１    Ｌ１，１      Ｌ２，１  ・・・・・・Ｌ１５，１
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
時分割グループ  １５    Ｌ０，１５  Ｌ１，１５    Ｌ２，１５  ・・・・・・Ｌ１５，１５
【０００６】
図５にはランプユニットの回路図が示されている。図５においてユニットの右側の信号線はランプユニットに対する入力信号線であり、ユニットの左側の信号線はそれぞれの入力線に対応する出力線である。隣接するランプユニット同士で、各出力線が隣の対応する入力線へ接続され、かつ最端のランプユニットの入力信号線は、制御ユニットの対応する出力線へと結線されている。ランプユニットの主たる回路要素（図５参照）は、ＬＥＤランプＬと、点灯制御レジスタＰと点灯制御レジスタの出力をラッチするレジスタＱ（以下点灯制御データ保持レジスタと呼ぶ）および選択レジスタＳである。これら３個のラッチレジスタはいずれもクロックｃの立ち上がりで入力ｄを内部状態としてラッチし、新しい内部状態は出力ｑに反映される。
【０００７】
先に述べたとおり、点灯制御レジスタＰ、選択レジスタＳの  入力、出力が相互に接続されていることにより、図６に示されているように制御ユニットからのクロック信号ＰＣ、ＳＣでシフトされる２組のシフトレジスタ、即ち、先述の点灯制御シフトレジスタ、選択制御シフトレジスタが構成されている。制御ユニットの出力信号ＰＤ、ＳＤは上記それぞれのシフトレジスタに対するデータ入力信号であり、上記２つのシフトレジスタに対して、それぞれのクロックＰＣ、ＳＣと同期させ、制御ユニットから必要データをシフトインし、各ランプユニットのラッチレジスタＰｉ、ｊあるいはＳｉ、ｊの内部状態を所定の値にセットする役割を果たす。
【０００８】
次に、この回路の輝度制御動作について説明する。  図７は従来型モジュールの１フレーム分のタイムチャートである。１フレーム周期内には最小６０μｓｅｃを最小時間幅とし、順次時間幅がその逓倍となっている番号０〜７の８個の点灯制御サイクルが設定されている。即ち、点灯制御サイクルｋの時間幅をｔｋとするならば；
ｔｋ＝６０ｘ２ｋμｓｅｃとなる。
点灯制御サイクルｋ（ｋ＝０，１，・・・７）はさらに１６個の等間隔の点灯制御スロットＲｋ、０，Ｒｋ、１，・・・Ｒｋ、１５に区分けされ、各点灯制御サイクルｋ内での点灯制御スロットＲｋ、ｉでは、上記の時分割グループｉが選択され時分割駆動される仕組みとなっている。各点灯制御サイクル内での回路動作は、時間的に同期し、同時並行的に動作する▲１▼点灯制御データ更新動作と、▲２▼時分割駆動動作とに分けられる。
【０００９】
▲１▼点灯制御データ更新動作
各点灯制御サイクルにおいて、点灯制御シフトレジスタの内容を更新する動作である。逓倍スロット方式ＬＥＤモジュールの特徴は、時間幅の異なる各点灯制御スロットが輝度データのビット位置に対応していることであり、点灯制御サイクルｋでは、各ＬＥＤランプの輝度データのビット位置ｋのビットで点灯制御シフトレジスタが更新される。すなわち、１フレーム周期における２５６個のＬＥＤランプＬｉ、ｊの８ビット輝度データを；
ｃｉ、ｊ、０，ｃｉ、ｊ、１，ｃｉ、ｊ、２  ・・・ｃｉ、ｊ、７
（ｉ＝０・・・１５，ｊ＝０・・・１５、ｃｉ、ｊ、０が最下位ビット、ｃｉ、ｊ、７が最上位ビット）
で表すならば、点灯制御サイクル０，１，・・・、７で点灯制御シフトレジスタにシフトインされる点灯制御データ（各２５６ビット）は次のように表せる。
サイクル０（ｃ１５、１５、０  ，ｃ１５，１４、０  ，・・・・ｃ０、１、０，ｃ０、０、０）
サイクル１（ｃ１５、１５、１  ，ｃ１５，１４、１  ，・・・・ｃ０、１、１，ｃ０、０、１）
・・・・・        ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
サイクル７（ｃ１５、１５、７  ，ｃ１５，１４、７  ，・・・・ｃ０、１、７，ｃ０、０、７）
上記各点灯制御データは、輝度データを、ビット単位で分解し、点灯制御サイクル順（＝ビット位置順）かつ、ＬＥＤランプの配置順に、ビット単位で並べ替え編集することにより生成される。図８は、１フレーム周期分の点灯制御データの構成を示したものであり、１フレーム周期に渡って連続的に点灯制御シフトレジスタにシフトインされる。図９は１つの点灯制御サイクル（番号ｋ）でのタイムチャートである。同図に示されているように点灯制御サイクルｋでは、点灯制御データ；ｃ１５，１５，ｋ  ・・・ｃ０，２，ｋ  、ｃ０，１，ｋ、ｃ０，０，ｋ  が制御ユニット出力信号ＰＤよりクロック信号ＰＣに同期して点灯制御シフトレジスタに連続的に点灯制御シフトレジスタにシフトインされる。結果として、点灯制御サイクルｋの終了時点では、２５６個の全点灯制御レジスタＰｉ、ｊ（ｉ＝０・・・１５，ｊ＝０・・・１５）は対応する点灯制御データｃｉ、ｊ、ｋで更新されることになる。そして、同じく図９に示されるように更新された点灯制御レジスタＰｉ、ｊの内容は、各点灯制御サイクルの開始時点でＱＣ信号により、点灯制御データ保持レジスタＱｉ、ｊにラッチされ、点灯制御サイクル終了時点まで保持される。  なお、点灯制御サイクルｋの時間幅ｔｋはｔｋ＝６０ｘ２ｋμｓｅｃで与えられ、各点灯制御サイクル内でのクロック信号ＰＣの周期はｔｋ  ／２５６  であることから、各点灯制御サイクルのクロックＰＣの周期も最小周期６０／２５６μｓｅｃ  の逓倍となるよう設定される。
【００１０】
▲２▼時分割駆動動作
各点灯制御サイクルにおいて、時分割グループを順に選択し、時分割駆動する動作である。回路上ではこの時分割グループの選択は、対応する選択レジスタを選択的にオンとすることで実現されている。そのためシステム立ち上がり時には、選択制御シフトレジスタは、各ユニットグループの１５番目の選択レジスタ、即ち時分割グループ１５の１６個の選択レジスタＳｋ、１５（ｋ＝０，１，・・・１５）のみがオン、その他の全ての選択レジスタはオフ状態（以下初期設定状態という）に初期設定される。この初期設定は、システム立ち上がり時に、所定のビットパターンを選択制御シフトレジスタにシフトインすることにより実現されている。図１０には１６個のＬＥＤランプ、ランプユニットからなる１つのユニットグループ（ユニットグループ番号ｉ）の点灯制御サイクルｋでのタイムチャートが示されている。。シフトクロック信号ＳＣはクロック信号ＰＣを１／１６に分周した信号であり、各点灯制御サイクルを実質的に１６個の点灯制御スロットに分割する役割を果たしている。選択制御シフトレジスタへの入力データ信号ＳＤはクロックＳＣの１６クロック毎、即ち各点灯制御サイクルの開始時点で、制御ユニット内でオンに設定される。結果として、常に１６クロックサイクル後、即ち次の点灯制御サイクル開始時点では選択制御シフトレジスタは初期設定状態に戻る仕組みとなっている。また、  先に▲１▼点灯制御データ更新動作で述べたように、各点灯制御データ保持レジスタＱｉ、１５，Ｑｉ、１４・・・Ｑｉ、０は点灯制御サイクル開始時点から終了時点までそれぞれに対応するＬＥＤランプの点灯制御データを保持している。一方、上述の選択制御シフトレジスタの動作を反映し、ここで示されているユニットグループｉの選択レジスタＳｉ、０、Ｓｉ、１・・・Ｓｉ、１５においても、クロックＳＣに同期して、オンデータがシフトされていく。即ち、点灯制御サイクル内で各ＬＥＤランプの選択レジスタは、シフトクロックＳＣの１サイクル分ずつオンとなる仕組みが実現される。一方、選択レジスタＳｉ、ｊがオンである期間では、対応するＬＥＤランプＬｉ、ｊは、保持レジスタＱｉ、ｊの内容に従って点灯制御され、選択レジスタＳｉ、ｊがオフのときには対応するＬＥＤランプＬｉ、ｊは非点灯とされるので、結果として各点灯制御サイクルを１／１６分割した時間幅の点灯制御スロットが各ＬＥＤランプに順次割り当てられることになる。ＬＥＤモジュール全体としても、全てのユニットグループについて選択レジスタが同様に作用することから、各点灯制御スロット毎に１／１６デューティでの時分割駆動が実現されている。
以上述べた回路動作により、各ＬＥＤランプＬｉ、ｊ  は対応する輝度データ（ｃｉ、ｊ、０，ｃｉ、ｊ、１，ｃｉ、ｊ、２  ・・・ｃｉ、ｊ、７  ）により１フレーム当たり
（ｃｉ、ｊ、０・２０＋ｃｉ、ｊ、１・２１＋・・・＋ｃｉ、ｊ、７・２７）ｘ６０  ／１６μｓｅｃ  の時間幅で点灯、輝度制御される仕組みが実現されている。
【００１１】
【特許文献１】特願２００２−２３２１８８  （第１６頁）
【００１２】
【本発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は以下の通りである。
【０００１３】
▲１▼従来システムを用いて連珠状ＬＥＤモジュールのフルカラー化を実現しようとする場合には、基本的に、各３原色に対応する従来モジュールの回路３組を用いることになる。従って従来システムを用いたフルカラー表示システムの場合、ランプユニット、制御ユニットも３組必要とされる。また、３原色ＬＥＤランプをフルカラー表示システムとして輝度制御するについては、各色の輝度のいわゆるホワイトバランスを確保する必要がある。このハワイトバランスの確保は、同じ輝度データ値に対しての緑色、赤色、青色ＬＥＤランプそれぞれの実効点灯時間幅をおよそ３：２：１の割合に保つことで実現される（正確な比率は、実際に採用されている各色ＬＥＤランプの特性、発光効率等によって異なる）。この３原色間での点灯時間幅比率は、赤色、青色の点灯制御スロットの時間幅を緑色の点灯制御スロットのそれぞれ２／３、１／３に圧縮することで実現される。従来システムでは、この点灯制御スロットの時間幅の圧縮に伴い、赤色、青色モジュールの点灯制御シフトレジスタ、選択制御シフトレジスタのシフトクロック、あるいはラッチ信号ＱＣの周期もそれぞれ緑の場合の２／３、１／３に短縮されることになる。従って、従来システムではクロック等のタイミング信号の周期は各色間で異ったものが要求され、また、実際には採用する各色ランプの特性に合わせて調整する機能も必要であるため、従来モジュールを用いてフルカラー化を計ろうとする場合には３原色の各モジュール間でのクロック等の信号の共用化は困難であり、結果として、各ランプユニット間を渡る信号線の本数も３倍に増大することとなる。表示システムのコスト削減、簡素化、軽量化の観点から、ランプユニット間を渡るこの信号線の数はできるだけ削減することが望まれる。
【００１４】
▲２▼従来モジュールでは、各点灯制御サイクル毎に、全ＬＥＤランプに対する点灯制御データの転送が完了することが前提になっている。逓倍スロット方式の場合、この点灯制御サイクルの最小時間幅は、全フレーム周期が有効点灯制御時間幅となっている緑色モジュールでは約６０μｓｅｃであるが、先に述べたようにホワイトバランスを確保するため、青色モジュールではその１／３、約２０μｓｅｃとなり、必要とされる点灯制御データの転送クロック周波数は１０ＭＨｚを越える。さらに複雑な形状の表示システムを構成するにはモジュールに収納可能なＬＥＤランプの個数が多ければ多いほど有利となり、低コスト化できることになるものの、従来モジュールではＬＥＤランプ個数が２５６個以上に増大するにつれ、さらに高い転送速度が要求されることになる。
【００１５】
▲３▼ホワイトバランス確保のために、赤色、青色の点灯制御データ更新スロット幅が圧縮され、そのため有効効点灯制御時間幅が全フレーム周期の２／３、１／３にとどまることは、表示システムとしての発光効率の低下（最大消費電力に対する最大輝度の低下）を意味し、ホワイトバランスを確保でき、かつ無効となる時間帯がより少ない輝度制御方式が望まれる。
【００１６】
【問題解決の手段】
以上述べた課題に対応した本発明の問題解決手段について説明する。
【００１７】
従来ＬＥＤモジュールの問題解決するための主な手段は次の通りである。
▲１▼各ピクセルは緑、赤、青の３個のランプで構成する一方で、回路的には、これら３原色全てのランプ（３ｘ２５６＝７６８個）を直列的に連ね一個のモジュールとする。即ち、３原色全てのＬＥＤランプに対して点灯制御レジスタ、選択レジスタを設け、それらのレジスタの入出力を相互に接続することにより点灯制御シフトレジスタ、選択制御シフトレジスタを構成し、１個の制御ユニットで制御する。
【００１８】
▲２▼各点灯制御サイクル内に時間的に独立した（点灯制御スロットとは重畳しない）点灯制御データ更新スロットを設ける。これにより、３原色全てのランプ（７６８個）を直列に接続することから生じる点灯制御データ転送速度の高速化への必要性を解消すと同時に、３原色ＬＥＤ間での点灯制御シフトレジスタ、時分割制御シフトレジスタの２つのシフトレジスタのクロック信号、データ入出力信号の共用化を計る。
【００１９】
▲３▼従来モジュール同様、時分割グループを形成し、各点灯制御スロットで時分割グループ毎に時分割駆動する一方で、ホワイトバランスを確保するため、１つの時分割グループは同色のランプのみで構成されるようグループ化を行い、各点灯制御スロットの時間幅をホワイトバランス確保に必要な割合で区分けし、各色に割り当てる。
【００２０】
【実施例】
本発明による回路、動作方式を用いてフルカラー連珠状ＬＥＤモジュールを構成した場合の実施例を以下に示す。本実施例のＬＥＤモジュールは各ピクセル（画素）を緑、赤、青の３個のランプで構成し、２５６個のピクセルそれぞれにはピクセルユニットが割り当てられている（図１１）。図１２は上記ピクセルユニットの回路である。従来システム同様、ピクセルを構成する３原色ＬＥＤランプ：Ｌｇ、Ｌｒ、Ｌｂそれぞれに対して点灯制御レジスタ；Ｐｇ、Ｐｒ、Ｇｂ、選択レジスタ；Ｓｇ、Ｓｒ、Ｓｂが設けられている。各ピクセルユニットの出力信号ＤＳＯ、ＣＬＯ、ＤＤＯはそれぞれに対応する入力信号ＤＳＩ、ＣＬＩ、ＤＤＩと対を成し、これらの入出力信号は、各ピクセルユニット内の点灯制御レジスタ、選択レジスタが、後述するように、表示選択信号ＤＳに従って、共用データ入力信号ＤＤを共用クロック信号ＣＬでシフトする２つの７６８ビットのシフトレジスタ、即ち、点灯制御シフトレジスタ、選択制御シフトレジスタを構成するよう、隣接する各ピクセルユニット間で対応する入出力信号どうしで接続されている。
【００２１】
また、  図１１において、表示制御信号ＤＳ（及び各ピクセルのＤＳＩ）は上記の２つのシフトレジスタの選択と全ランプの点灯、非点灯を制御する信号である。即ち、２つのシフトレジスタの入力信号、出力信号、及びクロックは共用化されているが、表示制御信号ＤＳにより別々に選択駆動される仕組みとなっており、表示制御信号ＤＳがオンのときは、選択制御シフトレジスタが選択され、共用クロック信号ＣＬに従って共用データ入力信号ＤＤよりの入力データがシフトされ、表示制御信号がオフのときは、全ランプはＡＮＤゲートＧｇ、Ｇｒ、Ｇｂにより非点灯にセットされると同時に、点灯制御シフトレジスタが選択され、共用クロック信号ＣＬに従って入力データがシフトされる。
【００２２】
また、図１１に示されるように、従来システム同様、これらのＬＥＤランプは制御ユニットが接続されている端から、１２個ずつ（４個のピクセルユニットずつ）のユニットグループに区分され、ｉをユニットグループ番号、ｊをユニットグループ内での配置順序を表す番号とし  Ｌｉ、ｊ    のごとく通し番号がつけられている。この番号付けでは、３原色ランプの配列を反映し、各ユニットグループにおいて、ｊ＝０，３，６、９は緑色ＬＥＤランプ、ｊ＝１，４，７、１０は赤色ＬＥＤランプ、ｊ＝２，５，８、１１  は青色ＬＥＤランプとなっている。  また、後述するように、本モジュールにおいても、各ユニットグループにおいて同一の配置番号持つＬＥＤランプ同士（７６８／１２＝６４個）で１２個の時分割グループを形成している。すなわち、各時分割グループのランプ構成は次のようになる。
時分割グループ  ０      Ｌ０，０    Ｌ１，０      Ｌ２，０  ・・・・・・Ｌ６４，０
時分割グループ  １      Ｌ０，１    Ｌ１，１      Ｌ２，１  ・・・・・・Ｌ６４，１
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
時分割グループ  １１    Ｌ０，１１  Ｌ１，１１    Ｌ２，１１  ・・・・・・Ｌ６４，１１
この時分割グループの構成では、１ユニットグループに含まれるＬＥＤランプの個数が３（緑、赤、青）の倍数であることを反映し、同一時分割グループには同色のＬＥＤランプのみが属することになり、時分割グループ０，３，６，９は緑色ＬＥＤランプグループ、時分割グループ１，４，７，１０は赤色ＬＥＤランプグループ、時分割グループ２，５，８，１１は青色ＬＥＤランプグループとなる。
【００２３】
図１３に示されるように本ＬＥＤモジュールの１フレーム周期は、それぞれ時間幅が異なり、０，１，・・・，７の番号が付されている８個の点灯制御サイクルに分割されている。また、各点灯制御サイクルは、１つの点灯制御データ更新スロットとそれぞれが各時分割グループに対応する１２個の点灯制御スロットにより構成されている。これらの点灯制御スロットの時間幅は、点灯制御サイクル０に含まれる点灯制御スロットの時間幅を最小時間幅とし、各点灯制御サイクル毎に順次逓倍となるよう設定されている。
【００２４】
各点灯制御サイクルにおけるモジュール全体の動作は、▲１▼上記点灯制御データ更新動作、および、１２個の点灯制御スロットにおける▲２▼時分割駆動動作、の２つの基本動作に分けられる。
従来システムでは、これらの２つの動作は、時間的に重畳した平行動作であったが、本モジュールでは時間的に独立した動作として設定されている。以下それぞれの基本動作について説明する。
【００２５】
▲１▼点灯制御データ更新動作
図１４は１つの点灯制御サイクル（点灯制御サイクルｉ）でのタイムチャートである。同図にも示されているように、点灯制御データ更新動作期間中は表示制御信号ＤＳはオフに保たれ、モジュールの全ランプは消灯される。同時に２つのシフトレジスタのうち、点灯制御シフトレジスタが選択され、制御ユニットはクロックＣＬに同期させ、点灯制御データを同シフトレジスタにシフトインし、全ての点灯制御レジスタを更新する。先に図１０に示した従来システムの点灯制御データ同様、点灯制御シフトレジスタを更新するのはＬＥＤランプ毎の輝度データをビット位置とＬＥＤランプの配置順で並べ替え編集した点灯制御データである。すなわち、１フレーム周期における７６８個のＬＥＤランプＬｉ、ｊの８ビット輝度データを
（ｃｉ、ｊ、０，ｃｉ、ｊ、１，ｃｉ、ｊ、２  ・・・ｃｉ、ｊ、７  ）
（ｉ＝０・・・６３，ｊ＝０・・・１１、ｃｉ、ｊ、０が最下位ビット、ｃｉ、ｊ、７、が最上位ビット）
で表すならば、各点灯制御サイクル０，１，・・・７で点灯制御データ更新スロットにおいてシフトレジスタにシフトインされる点灯制御データ（各７６８ビット）は次の通りである。
点灯制御サイクル０（ｃ６３、１１、０  ，ｃ６３，１０、０  ，・・・ｃ０、１、０  ，ｃ０、０、０）
点灯制御サイクル１（ｃ６３、１１、１  ，ｃ６３，１０、１  ，・・・ｃ０、１、１  ，ｃ０、０、１）
・・・・・・・        ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
点灯制御サイクル７（ｃ６３、１１、７  ，ｃ６３，１０、７  ，・・・ｃ０、１、７  ，ｃ０、０、７）
従来システム同様、点灯制御サイクルｋでの点灯制御データ更新スロットでは、対応するＬＥＤランプの番号順に点灯制御データ；
ｃ６３，１１，ｋ  ・・・ｃ０，２，ｋ  、ｃ０，１，ｋ、ｃ０，０，ｋ
が制御ユニット出力信号ＤＤよりクロック信号ＣＬに同期して点灯制御シフトレジスタに連続的にシフトインされる。結果として、点灯制御データ更新スロット終了時点では、７６８個の全点灯制御レジスタＰｉ、ｊ  （ｉ＝０・・・６４，ｊ＝０・・・１１）は対応する点灯制御データｃｉ、ｊ、ｋで更新されることになる。一回の更新においてシフトインされる点灯制御データは全ＬＥＤランプの数、即ち７６８ビットであり、更新に要する時間は、７６８クロック、クロック周波数が１０ＭＨｚのとき７６．８μｓｅｃとなる。
【００２６】
▲２▼時分割駆動動作
先にも述べたように各点灯制御サイクルには、各時分割グループに対応する１２個の点灯制御スロットが設けられており、点灯制御スロットｋでは時分割グループｋが選択駆動される。  各点灯制御スロットにおける時分割駆動の回路の基本動作も従来システムとほぼ同様である。各点灯制御スロットでは、表示制御信号ＤＳはオンに保持され、これによりシフトレジスタとして選択制御シフトレジスタが選択され、各時分割グループに対応する選択レジスタを選択的にオンとすることで時分割グループが順に選択され、時分割駆動される。即ち；
・システム立ち上がり時には、選択制御シフトレジスタは、時分割グループ１１のＬＥＤランプに対応する６４個の選択レジスタＳｋ、１１（ｋ＝０，１，・・・６３）のみがオン、その他の全ての選択レジスタはオフ状態に初期設定される。
・入力データ信号ＤＤは各点灯制御サイクルにおいて、選択シフトレジスタへの最初のクロック信号ＣＬの立ち上がりに先立ち制御ユニット内でオンに設定され、クロック信号ＣＬの最初の立ち上がりで選択シフトレジスタにこのオン信号がシフトインされた後、オフにセットされる。
・シフトインされた選択シフトレジスタのオン信号は以後、クロック信号ＣＬの１１サイクルに渡って、選択シフトレジスタ内で順次シフトされる。
一方、表示制御信号ＤＳはオンに設定されているので、各ランプは対応する点灯制御レジスタ、選択レジスタの内容に従って点灯されることになる。
【００２７】
各時分割グループは同一色のランプのみを含むように構成され、各時分割グループに対応する点灯制御スロットの時間幅は、ホワイトバランスが確保できるよう、時分割グループのランプ色によって異った時間幅が設定される。設定される点灯制御スロットの時間幅は、３原色の各色に対応した３種類に設定される。それぞれの時間幅の比はおよそ３：２：１（緑：赤：青）である。
【００２８】
上記各点灯制御スロットの時間幅の設定は、選択制御シフトレジスタへのクロック信号の１サイクルの時間幅を調整することで行われる。すなわち、図１４に示されるように選択制御シフトレジスタ・クロックサイクルｊの周期をτｊとするならば、選択レジスタＳｉ、ｊ（ｉ＝０，１，２，・・・６３）はτｊ  時間だけ選択的にオンにセットされ、その期間だけ時分割グループｊを選択駆動することになる。  従って、ホワイトバランスを確保するため、選択制御シフトレジスタ・クロックサイクルは、それぞれの時間幅の割合がおよそ３：２：１である緑サイクル、赤サイクル、青サイクルの３種類の時間幅のサイクルから構成され、  先にも示したように、０−１１の時分割グループのうち、０，３，６，９は緑、１，４，７，１０は赤、２，５，８，１１は青の時分割グループであることを反映し、ｊ＝０，３，６，９  は緑サイクル、１，４，７，１０は赤サイクル２，５，８，１１は青サイクルであるようそれぞれの時間幅が設定されている。
【００２９】
なお、制御ユニットは、パソコン等の映像生成システムの映像データを受けて映像表示する場合は、輝度データから点灯制御データへのビット単位での編集機能が必須であるが、予めＲＯＭ（読み出し専用メモリ）等に輝度データを記憶させ、同一表示内容を繰り返し表示させる場合などでは、予め点灯制御ビットストリーム形式に編集済みのデータをＲＯＭに記憶させることにより、メモリ内容をアドレス順に読み出し、シリアル化するだけの単純化された機能のみで上記のビット編集機能を省くことができる。
【００３０】
また、本実施例では、各ＬＥＤランプに対する点灯制御データは、各点灯制御サイクル毎に制御ユニットから点灯制御レジスタに転送される方式となっているが、例えば各ピクセルユニットに１フレーム分の点灯制御データ（＝輝度データ）を保持するバッファレジスタを備えることで、各フレーム毎に制御ユニットから１フレーム分の点灯制御データを一括して（シフト＆ラッチ方式により）上記バッファレジスタに転送することも可能である。この場合でも、各ＬＥＤランプは点灯制御サイクルの開始時に上記バッファレジスタから、その点灯制御サイクルでの点灯制御データを対応する点灯制御レジスタに読み出すことで、本実施例と同様な輝度制御を実現することができる。各ピクセルに上記バッファレジスタを備えることは、ピクセルユニット回路の増大に繋がるものの、先述の制御ユニットでのビット編集機能を省くことができ、制御ユニット回路の簡単化を実現できるという利点がある。
【００３１】
以上述べた、本発明によるＬＥＤモジュールの利点は
▲１▼簡単なピクセルユニット回路と、それらを結ぶ３本の信号線でフルカラー連珠状ＬＥＤモジュールが実現できる。従って、システムの大幅な簡略化、軽量化が計れ、柔軟性も増すことから、表示面を様々な立体形状へ加工することも容易となる。
▲２▼各フレーム周期において、点灯制御の対象とならない時間帯（非点灯時間帯）は点灯制御データ更新スロット（８個）のみである。先に示したように各点灯制御データ更新スロットの時間幅は７６．８μｓｅｃ（１０ＭＨｚ）であることから、非点灯時間帯の総時間幅は８ｘ７６．８＝６１４．４μｓｅｃであり、これはフレーム周期の約２％に過ぎない。即ちホワイトバランスを保ちつつ高い発光効率を実現している。さらに、１モジュールに収納されるＬＥＤランプの個数が増えても、従来システムのような点灯制御シフトレジスタ更新のクロック速度に関わる問題が生じることはないことも大きな利点である。例えば、１０２４ピクセル（ランプ個数３０７２）を収容するモジュールでも、上記の非点灯時間帯が８％と若干増加するものの、本実施例で述べたものと同一の制御方式、回路でモジュールを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】パルス幅変調方式を図示したものである。
【図２】逓倍スロット方式を図示したものである。
【図３】連珠状ＬＥＤモジュールの構成を図示したものである。
【図４】従来モジュールのユニット番号付けの方法を図示したものである。
【図５】従来モジュールのランプユニット回路を図示したものである。
【図６】従来モジュールの点灯制御シフトレジスタ及び選択制御シフトレジスタを図示したものである。
【図７】従来モジュールの１フレーム周期分のタイムチャートである。
【図８】従来モジュールの点灯制御データ構成を図示したものである。
【図９】従来モジュールの点灯制御データ更新動作を図示したものである。
【図１０】従来モジュールの時分割駆動動作を図示したものである。
【図１１】実施例のシステム構成を図示したものである。
【図１２】実施例のピクセルユニット回路図である。
【図１３】実施例の１フレーム周期分のタイムチャートである。
【図１４】実施例の点灯制御データ更新動作、時分割駆動動作を図示したものである。
【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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