(57)【要約】      （修正有）【課題】要求に合わせて大領域ＬＥＤディスプレイシステムを構成可能な個別ピクセルモジュールを提供する。【解決手段】ＬＥＤピクセルモジュール１２０は、各々ＲＧＢの３画素で構成される４個のピクセル１２２と、これらのピクセルを駆動し、かつ直列データを後続のピクセルモジュールに順次に送信するための直列出力ポートを有する電流ドライバー装置２１２と、ラッチ２１０のデータクロック及びＥＥＰＲＯＭ２１８のアドレス入力を後続のピクセルモジュールに伝送するためのインバータ２１４，２１６と、これらの電源２２０を備える。このピクセルモジュール１２０を複数接続してピクセルクラスターを構成し、さらにそのピクセルクラスターを複数配置して大領域ディスプレイを構成する。【選択図】図２
2005084683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大領域ディスプレイで使用するためのピクセルモジュールであって、
特に、複数の順次に相互接続された類似のピクセルモジュール(120)から成るクラスター(118)の一部として、中央制御器(116)によって駆動される、一つ以上のピクセル要素(122)を含むピクセルモジュールにおいて、
さらに、
並列の入力と出力とを有し、データクロック入力(DATA CLK)によってクロックされるラッチ(210)の入力に電気的に接続されている、直列ビデオデータバス入力(SERIAL IN)と一つ以上のコマンド入力ライン(CMDs IN)と、
前記一つ以上のピクセル(122)を駆動するための電流ドライバー装置であって、ラッチ(210)の出力とデータクロック入力(DATA CLK)に電気的に接続され、かつ直列データを後続のピクセルモジュール(120)に順次に送信するための直列出力ポート(SERIAL OUT)を有する電流ドライバー装置と、
第一のインバータ(214)であって、その出力(DATA CLK“not”)が後続のピクセルモジュール(120)のデータクロック入力(DATA CLK)を順次に駆動するために使用できる第一のインバータ(214)と、
後続のピクセルモジュール(120)のグレースケール入力を駆動するために、電流ドライバー装置(210)と出力(GS CLK)とに電気的に接続されているグレースケールクロック(GS CLK)入力と、
第二のインバータ(216)に電気的に接続されているアドレス入力(ODD/EVEN)であって、該インバータの出力(ODD/EVEN“not”)が後続のピクセルモジュール(120)のアドレス入力(ODD/EVEN)を駆動できるようになっているアドレス入力(ODD/EVEN)と、
前記中央制御器(116)との通信のために入力ポート(I2C BUS)と電気的に接続されているEEPROM(218)であって、該入力ポートが後続のピクセルモジュール(120)との接続のために出力ポート(I2C BUS)にも接続されているEEPROM(218)と、
電源(220)の入力と出力と、
を有することを特徴とする大領域ディスプレイで使用するためのピクセルモジュール。
【請求項２】
ラッチ(210)がマルチビットレジスターであることを特徴とする請求項１に記載のピクセルモジュール。
【請求項３】
EEPROM(218)がピクセルモジュール(120)内の各ピクセル(122)の色座標を記憶することを特徴とする請求項１に記載のピクセルモジュール。
【請求項４】
前記色座標が(x,y,Y)の形で記憶され、ここでxおよびyが主発光体の座標であり、Yが輝度であることを特徴とする請求項３に記載のピクセルモジュール。
【請求項５】
EEPROM(218)が、ピクセルモジュール(120)の製造時の製造データと工場光出力測定値データとを保持することを特徴とする請求項１に記載のピクセルモジュール。
【請求項６】
EEPROM(218)が、ピクセルモジュール(120)の識別データ、点灯時間、および通し番号を保持することを特徴とする請求項１に記載のピクセルモジュール。
【請求項７】
EEPROM(218)と中央制御器(116)との間の通信が、I2Cバスによってなされることを特徴とする請求項１に記載のピクセルモジュール。
【請求項８】
前記I2Cバスが標準的な二線式直列データバスプロトコルによるものであることを特徴とする請求項７に記載のピクセルモジュール。
【請求項９】
前記I2Cバスが直列クロックラインと直列データラインとを有することを特徴とする請求項７に記載のピクセルモジュール。
【請求項１０】
前記電源がDC/DCコンバータから成り、該コンバータが、ラッチ(210)、電流ドライバー装置(212)、第一および第二のインバータ(214、216)、EEPROM（218）、ならびにピクセル(122)に電力を供給するためのDC電圧出力を与えることを特徴とする請求項１に記載のピクセルモジュール。
【請求項１１】
各ピクセル(122)が、それぞれ、赤のサブピクセル(310)、緑のサブピクセル(312)、および青のサブピクセル(314)を有し、これらのサブピクセルが電流ドライバー装置(212)によって個別に駆動されることを特徴とする請求項１に記載のピクセルモジュール。
【請求項１２】
各サブピクセル(310、312、314)が、少なくとも一つの電流源(318)によって駆動され、該電流源の入力が、対応するシフトレジスター(316)に接続されていることを特徴とする請求項１１に記載のピクセルモジュール。
【請求項１３】
各赤のサブピクセル(310)が、少なくとも二つの電流源(318)によって駆動され、該電流源が、それぞれ、対応するシフトレジスター(316)に接続されていることを特徴とする請求項１２に記載のピクセルモジュール。
【請求項１４】
電流ドライバー装置のシフトレジスター(316)が順次に相互接続され、ここで、一列配置の第一のシフトレジスター(316-01)がラッチされた直列データバス入力(SERIAL IN)に接続されており、また一列配置の最後のシフトレジスター(316-16)がピクセルモジュール(120)の直列出力ポート(SERIAL OUT)に接続されていることを特徴とする請求項１２または１３に記載のピクセルモジュール。
【請求項１５】
電流源(318)が定電流装置であり、該装置の出力電流をディジタル補正することができることを特徴とする請求項１２または１３に記載のピクセルモジュール。
【請求項１６】
電流源(318)がカスタムASIC装置によって構成されることを特徴とする請求項１２または１３に記載のピクセルモジュール。
【請求項１７】
データクロック入力(DATA CLK)の周波数が1~20 MHzに設定されることを特徴とする請求項１に記載のピクセルモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構成可能な大領域ディスプレイシステム、好ましくは大領域発光ダイオード(LED)ディスプレイシステムで使用するためのピクセルモジュールに関する。より詳しくは、本発明は、大領域ディスプレイシステムの二次元または三次元ディスプレイ大領域ディスプレイシステムを作りあげるためのピクセルモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの大規模な商用および公共標示板の照明には、長年にわたって、通常の白熱電球、蛍光灯、およびネオン管が使用されている。しかし、現在、市場は、これらの旧式の技術では実現できない、寸法と色を要求に合わせることのできる柔軟性を有する大型のディスプレイを要求している。その結果、現在では、多くのディスプレイがその要素としてLEDを使用している。LEDは従来の光源に比して電気エネルギーの消費が小さく、また小さな保守費用でずっと長い寿命を有するからである。
【０００３】
現在、LED技術は、大規模ディスプレイ用途、たとえば屋外または屋内競技場ディスプレイ、大型の販売広告ディスプレイ、および公衆のための情報ディスプレイに使用されている。これらの大規模用途の多くのものは、コンピュータ制御により、動的に再構成することができる。さらに、現在では、ビデオ映像を表示することのできる大規模動画ディスプレイがいくつか製造されている。
【０００４】
さらに、市場においては、二次元(2D)ディスプレイばかりでなく、三次元(3D)ディスプレイに対する要求がある。いろいろな2Dまたは3D形状を作り上げる柔軟性を有するディスプレイシステムを作り、またそのようなシステムの制御装置を提供するための技術的挑戦がなされている。必要なものは、2Dまたは3D形状を有する大領域LEDディスプレイを作りあげるために構成することのできる個別画素から成るシステムである。
【０００５】
構成可能な大領域ディスプレイの例は、ヨーロッパ特許第1,057,220号明細書(標題“Tiled electronic display structure(タイル化電子ディスプレイ構造)”)に記載されている。該特許明細書には、タイルの端まで定義された画素(ピクセル)位置を有するディスプレイタイルから成るタイル化ディスプレイ装置が記載されている。各ピクセル位置は、ピクセル領域の約25%を占める有機発光ダイオード(OLED)能動領域を有する。各タイルは、ディスプレイデータを記憶するメモリと、該タイル上のピクセルの走査と発光とを制御するピクセル駆動回路とを有する。このピクセル駆動回路は、タイルの裏面に配置され、タイルの表面のピクセル電極への接続は、能動ピクセル材料によって占められていないピクセル領域のうち選択されたものの部分を貫通する接続路(via)によってなされる。タイルは、二つの部分、すなわちエレクトロニクス部分とディスプレイ部分とから成る。各タイルは該タイルの前面にガラス基板を有する。ブラックマトリックスラインがガラス基板の前面に形成されている。タイルは、ブラックマトリックスラインと同じ外見を有するマリオンによって連結されている。
【０００６】
EP 1,057,220号明細書は、タイル化配列から成る構成可能な大領域ディスプレイについて述べているが、個々の要素すなわちタイルの寸法が大きすぎて、3D形状を含めて、形状を要求に合わせることができない。さらに、EP 1,057,220号明細書のタイル化ディスプレイの制御システムは、個々の画素を制御して再構成するのに適当でない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、構成可能な大領域LEDディスプレイシステムで要求に合わせて2Dまたは3D形状を作り上げるための個別ピクセルモジュールを提供することである。
【０００８】
本発明のもう一つの目的は、構成可能な大領域LEDディスプレイシステムにおいてカスタム2Dまたは3D形状を構成するために、個別のピクセルモジュール内に能動装置を一体化することである。
【０００９】
本発明のもう一つの目的は、構成可能な大領域LEDシステム内に順次配列した複数の個別ピクセルモジュールを制御する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的のために、本発明は、
大領域ディスプレイで使用するためのピクセルモジュールであって、
特に、複数の順次に相互接続された類似のピクセルモジュールから成るクラスターの一部として、中央制御器によって駆動される、一つ以上のピクセル要素を含むピクセルモジュールにおいて、
さらに、
並列の入力と出力とを有し、データクロック入力によってクロックされるラッチの入力に電気的に接続されている、直列ビデオデータバス入力と一つ以上のコマンド入力ラインと、
前記一つ以上のピクセルを駆動するための電流ドライバー装置であって、ラッチの出力とデータクロック入力に電気的に接続され、かつ直列データを後続のピクセルモジュールに順次に送信するための直列出力ポートを有する電流ドライバー装置と、
第一のインバータであって、その出力が後続のピクセルモジュールのデータクロック入力を順次に駆動するために使用できる第一のインバータと、
後続のピクセルモジュールのグレースケール入力を駆動するために、電流ドライバー装置と出力とに電気的に接続されているグレースケールクロック入力と、
第二のインバータに電気的に接続されているアドレス入力であって、該インバータの出力が後続のピクセルモジュールのアドレス入力を駆動できるようになっているアドレス入力と、
前記中央制御器との通信のために入力ポートと電気的に接続されているEEPROMであって、該入力ポートが後続のピクセルモジュールとの接続のために出力ポートにも接続されているEEPROMと、
電源の入力と出力と、
を有することを特徴とする大領域ディスプレイで使用するためのピクセルモジュール、
を提供する。
【００１１】
本発明は、構成可能な大領域LEDディスプレイ用途で使用するためのLEDピクセルモジュールである。本発明のLEDピクセルモジュールは、能動装置を該モジュール内に一体化して、外部制御器による該能動装置の制御を行う。複数の本発明のLEDピクセルモジュールは、要求に合わせた任意の2Dまたは3D形状に順次配列して、単一の外部制御器の制御下に置くことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の特徴をさらに十分に示すために、限定を意図しない例として、本発明によるピクセルモジュールおよび該ピクセルモジュールを有するディスプレイの好ましい実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
図１は本発明によるLEDモジュール配列100の機能ブロック図である。LEDモジュール配列100は、たとえば、LEDモジュール配列100の順次列から成るより大きなLEDディスプレイシステム(図示せず)の一部である。LEDディスプレイシステムの詳細な説明は、本件と同じ出願人の別の特許出願明細書に記載されている。
【００１４】
本発明のモジュールコンセプトの特定実施形態を、LEDモジュール配列100の使用によって示すが、任意の種類のアドレス可能なディスプレイ技術、たとえば、りん光、エレクトロルミネッセント、有機／無機発光、反射、その他の公知のディスプレイ技術を使用することができる。
【００１５】
LEDモジュール配列100は、ACからDCへの(AC/DC)コンバータ110、リシンクロナイザー(リシンサー)ユニット114、および複数のピクセルクラスター118を駆動する制御器116を有している。各ピクセルクラスター118は、さらに、複数のLEDピクセルモジュール120を有している。たとえば、次のようである。ピクセルクラスター118aは、32個のLEDピクセルモジュール120、すなわちLEDピクセルモジュール120-00〜120-31を有し、これらのモジュールはそれぞれ4個のピクセル122を有する。ピクセルクラスター118bは、32個のLEDピクセルモジュール120、すなわちLEDピクセルモジュール120-00〜120-31を有し、これらのモジュールはそれぞれ4個のピクセル122を有する。ピクセルクラスター118cは、32個のLEDピクセルモジュール120、すなわちLEDピクセルモジュール220-00〜220-31を有し、これらのモジュールはそれぞれ4個のピクセル122を有する。さらに、ピクセルクラスター118dは、32個のLEDピクセルモジュール120、すなわちLEDピクセルモジュール220-00~220-31を有し、これらのモジュールはそれぞれ4個のピクセル１22を有する。最後に、LEDモジュール配列100はEEPROM 124を有している。
【００１６】
AC/DC 24V電源110は、常用のAC入力範囲、ならびに24V DC出力で、リシンサーユニット114、制御器116、およびLEDピクセルモジュール120に電力供給するための最大出力電流たとえば4Aを有する任意の標準的なAC/DC電源である。AC/DC 24V電源110は、入力電圧が指定許容差内にあるかぎり、入力電圧が変動しても、出力電圧を一定レベルに保つ。AC/DC 24V電源110の例としては、力率補正を行う切り換え方式(switch mode)の電源たとえばHitron モデルHVP103-240042がある。各LEDモジュール配列100に属する一つ以上のAC/DC 24V電源110が存在する。LEDモジュール配列100に属するAC/DC 24V電源110の数は、該配列100内のピクセルクラスター118の数による。AC/DC 24V電源110は、DCからDCへのダウンコンバーションを行うLEDピクセルモジュール120に電力を供給する。LEDピクセルモジュール120の電気的機能のさらなる詳細は、図２および３に示されている。また、LEDピクセルモジュール120の物理的なハードウェア実施形態のより詳細な説明については、本件と同じ出願人の別の特許出願明細書を参照されたい。
【００１７】
リシンサーユニット114は、LEDモジュール配列100の順次列内の一つのLEDモジュール配列100から次のLEDモジュール配列100(図示せず)へ、直接に、直列ビデオおよび直列制御データを受信・再送信する装置である。もっと具体的に言うと、リシンサーユニット114は、直列ビデオおよび直列制御データであるDATABUS IN信号を受信し、該データをDATABUS OUT信号により、次の装置に順次に送信する。直列ビデオデータは、LEDモジュール配列100上に表示すべき最新のビデオフレーム情報を含む赤、緑、および青のデータである。
【００１８】
制御器116は、標準的なマイクロプロセッサー装置、たとえばPhilips 8051 8ビットマイクロコントローラーまたはMotorola 6816 16ビットマイクロコントローラー、あるいは現場でプログラムできるゲートアレイ(FPGA)装置内に備えられたカスタムコントローラーである。制御器116は、DATA INを受信して、より大きなLEDディスプレイシステムの各LEDモジュール配列100の各LEDピクセルモジュール120の位置に対応するそれぞれのパケットに分解することによって、ビデオデータを管理し、分配する。制御器116で実行されるアルゴリズムは、より大きなLEDディスプレイシステム内の当該物理位置に属する直列DATA IN信号の部分を識別するプロセスを容易にする。また、制御器116は各LEDピクセルモジュール120のピクセル122の駆動のためのパルス幅変調(PWM)を行う。
【００１９】
LEDピクセルモジュール120は、それぞれ、ユーザーが定めたピッチで配置されたピクセル122の(k×n)配列を有する。たとえば、図１には、ピクセル122の2×2配列が示してある。ピクセル122は、任意のアドレス指定可能なディスプレイ技術による装置、たとえば標準的なLEDまたは有機発光ダイオード(OLED)装置である。また、各LEDピクセル122は、周知のように、赤、緑、および青のサブピクセルから成る。各LEDピクセルモジュール120は、また、それに属するピクセル122を駆動するために、一組の定電流ドライバー(図示せず)を有する。また、各LEDピクセルモジュール120は、局所記憶装置(図示せず)たとえばEEPROMを有し、該記憶装置は、製造データと工場光出力測定値を記憶しており、またLEDピクセルモジュール120内の各ピクセル122の色座標を(x,y,Y)の形で記憶している。ここで、xとｙは主発光体(primary emitters)の座標であり、Yは輝度である。検量時に、すべての値が各LEDピクセルモジュール120内のEEPROMから読み出され、補正値の計算に使用される。それから、これらの計算値はLEDモジュール配列100のEEPROM 124に記憶される。EEPROM 124は、情報を広く記憶するための、電子的に消去できる任意のタイプの記憶媒体である。たとえば、EEPROM 124は、XicorまたはAtmel モデル24C16または24C164とすることができる。LEDモジュール配列100の電気的機能に関するより詳細な説明は、本件と同じ出願人の別の特許出願明細書に記載されている。
【００２０】
図１に示す実施形態の場合、ピクセルクラスター118aのLEDピクセルモジュール120-00〜120-31、およびピクセルクラスター118bのLEDピクセルモジュール120-00〜120-31が、左から右へ物理配置され、64個の画素から成る第一の連続列を形成している。この第一の列の下には、ピクセルクラスター118cのLEDピクセルモジュール120-00〜120-31、およびピクセルクラスター118dのLEDピクセルモジュール120-00〜120-31が、左から右へ物理配置され、64個の画素から成る第二の連続列を形成している。このようにして、LEDピクセルモジュール120の64×2配列が形成される。また、各LEDピクセルモジュール120がピクセル122の2×2配列を有するので、結果は、LEDモジュール配列100がピクセル122の128×4配列を有するということになる。LEDピクセルモジュール120のさらなる詳細は、図２および３に示されている。
【００２１】
図１において、LEDモジュール配列100の動作は下記の通りである。LEDモジュール配列100に、電力が供給される。該配列を含む大きなLEDディスプレイシステムの中央制御器(図示せず)は、直列ビデオおよび制御データを送り出し、該データは、各リシンサーユニット114のDATABUS INおよびDATABUS OUTにより、一つのLEDモジュール配列100から次のものに送られる。LEDモジュール配列100の制御器116は、ビデオデータストリームを受信して、この情報を、大きなLEDディスプレイシステム内の各LEDモジュール配列100の位置に対応するそれぞれのパケットに分解する。制御器116で実行されるアルゴリズムは、大きなLEDディスプレイシステムの当該物理部分に属する直列DATABUS IN信号の部分を識別するプロセスを容易にする。次に、制御器116は、適当な直列ビデオデータストリームを、それぞれのxおよびy色座標に応じて、各ピクセルクラスター118の一つのLEDピクセルモジュール120から次のLEDピクセルモジュール120(それぞれのモジュールにピクセル122が属している)に分配する。このビデオデータ伝送操作は、大きなLEDディスプレイシステムの中央制御器の制御下で、各ビデオフレームに対して実行され、それによって表示すべき像が生成される。ピクセルクラスター118とそれに属するLEDピクセルモジュール120との配置と最大数とは、図１に示すものには限定されない。LEDピクセルモジュール120とその動作とのさらなる詳細は、図２と３に示されている。
【００２２】
図２は、本発明によるLEDピクセルモジュール120の機能ブロック図である。LEDピクセルモジュール120は、ラッチ210の入力に電気的に接続された直列データバス入力(SERIAL IN)と複数のコマンド入力ライン(CMDs IN)とを有する。ラッチ210は、並列入力および出力を有する通常のマルチビットレジスターであり、データクロック入力(DATA CLK)によってクロックされる。ラッチ210の直列データおよびコマンドライン出力は、電流ドライバー装置212の入力に電気的に接続されている。電流ドライバー装置212は、図３によってさらに説明するように、一組のピクセル122を駆動するために、複数の定電流ドライバー(図２には示さず)を有している。さらに、電流ドライバー装置212は、たとえば、該装置に含まれる各定電流ドライバーへの10ビット並列入力を生成させるための複数のシフトレジスター(図２には示さず)を有している。このことについても、図３によってさらに詳しく説明する。シフトレジスターの最終段は、直列データを順次に後続のLEDピクセルモジュール120に送信するための、直列出力ポート(SERIAL OUT)を有している。DATA CLKは電流ドライバー装置212への入力および通常のインバータ214への入力をも与え、該インバータの出力(DATA CLK“not”)は、順次に後続のLEDピクセルモジュール120のDATA CLK入力を駆動する。このようにして、DATA CLKの極性は、該信号がチェーンに沿って各LEDピクセルモジュール120を通過するたびに、反転する。DATA CLKが各LEDピクセルモジュール120を通過するたびに、該信号の極性が反転することにより、信号完全性、すなわち、DATA CLK信号の立上り時間、下降時間、パルス幅、およびデューティサイクルが維持される。
【００２３】
また、グレースケールクロック(GS CLK)およびアドレスライン(ODD/EVEN)がLEDピクセルモジュール120に入力される。GS CLKは電流ドライバー装置212の入力に電気的に接続されており、さらに、LEDピクセルモジュール120を出て、順次に後続のLEDピクセルモジュール120のGS CLK入力を駆動する。ODD/EVENは通常のインバータ216への入力を与え、該インバータの出力(ODD/EVEN“not”)は、順次に後続のLEDピクセルモジュール120のODD/EVEN入力を駆動する。このようにして、ODD/EVENラインの極性は、該信号がチェーンに沿って各LEDピクセルモジュール120を通過するたびに、反転する。ODD/EVENラインはEEPROM 124をゲート制御するために使用される。
【００２４】
LEDピクセルモジュール120は、さらに、EEPROM 218を有する。EEPROM 218は、広く情報を記憶する電子的に消去可能な任意のタイプの記憶媒体である。たとえば、EEPROM 218は、XicorまたはAtmelモデル24C16または24C164とすることができる。LEDピクセルモジュール120内の各ピクセル122の色座標は、EEPROM 218内に(x,y,Y)の形で記憶されている。ここで、xとｙは主発光体の座標であり、Yは輝度である。また、LEDピクセルモジュール120の製造時に、すべての製造データと工場光出力測定値がEEPROM 218に記憶される。また、LEDピクセルモジュール120のID(パスポート(passport))、点灯時間(runtime)、および通し番号がEEPROM 218に記憶される。EEPROM 218との通信は、標準的な二線式直列データバスプロトコル、すなわち直列クロックライン(SCL)と直列データライン(SDL)とを有する標準的なI2Cバスを使用して、制御器116によって行われる。また、I2Cバスは、各LEDピクセルモジュール120から出て、後続のLEDピクセルモジュール120に接続される。
【００２５】
一般に、EEPROM 218は、測定値データを読みとるために、検量時にのみアクセスされる。しかし、LEDピクセルモジュール120の通常動作時には、LEDピクセルモジュール120の点灯時間がEEPROM 218内に記憶される。
【００２６】
最後に、LEDピクセルモジュール120は、DC/DCコンバータ220を有する。DC/DCコンバータ220は、通常のDC/DCコンバータ装置であり、DC電圧を受けとって、電圧ダウンコンバーションを行う。DC/DCコンバータ220は、入力電圧が指定許容差内にある限り、入力電圧が変動しても、出力電圧を一定レベルに保つ。この場合、図1に示すように、DC/DCコンバータ220への入力は24 Vであるが、その出力は、5.0 Vで、250 mA以下のDC電圧であって、ラッチ210、電流ドライバー装置212、インバータ214、インバータ216、EEPROM 218、およびピクセル122に電力を供給する。たとえば、DC/DCコンバータ220は、個別設計のDC/DCコンバータであって、一体化されたスイッチャー(switcher)を有する制御器装置、コイル、コンデンサー、およびフィードバック回路から成る。フィードバック回路(図示せず)は、抵抗器を有する分圧器から成り、DC/DCコンバータ220を必要な電圧に調節する。
【００２７】
図３は、図２に示すLEDピクセルモジュール120の細部F3を示す。もっと具体的に言えば、図３は、本発明による電流ドライバー装置212とピクセル122とのさらなる詳細を示す。図３に示すように、四つのピクセル122、すなわちピクセル122a、ピクセル122b、ピクセル122c、ピクセル122dが、電流ドライバー装置212によって駆動され、各ピクセル122は赤、緑、および青のサブピクセルを含む。もっと具体的に言えば、ピクセル122aは、赤のサブピクセル(R)310a、緑のサブピクセル(G)312a、および青のサブピクセル(B)314aを有し、ピクセル122b(図示せず)は、R 310b、G 312b、およびB 314bを有し、ピクセル122c(図示せず)は、R 310c、G 312c、およびB 314cを有し、ピクセル122dは、R 310d、G 312d、およびB 314dを有している。
【００２８】
また、電流ドライバー装置212は、複数のシフトレジスター(SR) 316を有し、これらはそれぞれ対応する電流源(ISOURCE) 318に対して10ビットワードを与える。もっと具体的に言えば、この例の場合、電流ドライバー装置212は、16個のSR 316、すなわちSR 316-01〜SR 316-16を有し、これらは、それぞれ、16個のISOURCE 318、すなわちISOURCE 318-01〜ISOURCE 318-16の入力に電気的に接続されている。直列データは、図３に示すように、順次にSR 316-01からSR 316-16まで送られる。すなわち、SERIAL INが電流ドライバー装置212に入力され、SR 316-01の入力に送られる。次に、直列データバスは、SR 316-01からSR 316-16まで送られ、最後に、SR 316-16の出力により、電流ドライバー装置212を出て、LEDピクセルモジュール120のSERIAL OUTとなる。この例の場合、各SR 316は直列データ入力から10ビット並列出力を生成させるので、各SR 316に対して10回のDATA CLKサイクルが必要である。したがって、ISOURCE 318-01〜ISOURCE 318-16に送られる160ビット全部を生成させるのに、全部で160回のDATA CLKサイクルが必要である。DATA CLKの周波数は、通常、1〜20 MHzに設定されるが、これは一般にピクセル122の数(すなわち、リンクの長さ)とフレーム周波数とによって決定される。GS CLKの周波数は、一般に、フレーム周波数、ビットレート、およびバンク数に応じて設定される。
【００２９】
R 310a、G 312a、B 314a、R 310b、G 312b、B314b、R 310c、G 312c、B 314c、R 310d、G 312d、およびG314dのアノードは、共通に、DC/DCコンバータ220によって供給される＋5 Vに電気的に接続されている。各R 310のカソードは、それぞれ、二つのISOURCE 318によって駆動される。これに対して、各G 312のカソードは、単一のISOURCE 318によって駆動され、各B 314のカソードは、単一のISOURCE 318によって駆動される。これは、赤のサブピクセルの効率が緑および青のそれと異なるためであり、赤のサブピクセルが緑および青のサブピクセルよりも大きな電流を必要とするためである。もっと詳しく言えば、図３に示すように、R 310、G 312、およびB 314のカソードは、次のようにISOURCE 318に電気的に接続されている。R 310aはISOURCE 318-01と318-02に接続され、G 312aはISOURCE 318-03に接続され、B 314aはISOURCE 318-04に接続され、このようにしてピクセル122aが構成される。R 310bはISOURCE 318-05と318-06に接続され、G 312bはISOURCE 318-07に接続され、B 314bはISOURCE 318-08に接続され、このようにしてピクセル122bが構成される。R 310cはISOURCE 318-09と318-10に接続され、G 312cはISOURCE 318-11に接続され、B 314cはISOURCE 318-12に接続され、このようにしてピクセル122cが構成される。R 310dはISOURCE 318-13と318-14に接続され、G 312dはISOURCE 318-15に接続され、B 314dはISOURCE 318-16に接続され、このようにしてピクセル122dが構成される。
【００３０】
ISOURCE 318は、通常の電流源であり、一般に5〜50 mAの範囲の一定電流を供給できる。市販の定電流装置の例としては、Toshiba TB62705およびSilicon Touch ST2226Aがある。あるいは、ISOURCE 318は、カスタムASIC装置によって構成される。ユーザーが完全白色モードの場合に6500 Kの色温度を実現したいときには、ISOURCE 318の電流供給能力を次のように設定する。この場合、必要な光出力を実現するために、各R 310は22 mAの電流を必要とし、各G 312は14 mAの電流を必要とし、各B 314は11 mAの電流を必要とする。すべてのISOURCE 318は同じなので、R 310に合わせるためにすべてのISOURCE 318が22 mA出力に設定されると、G 312とB 314は過駆動となり、寿命が短くなる。そこでこの場合、すべてのISOURCE 318を、緑のサブピクセルすなわちG 312a、G 312b、G 312c、およびG 312dに合わせて、14 mA以下を供給するようすることができる。その場合、それぞれの赤のサブピクセルすなわちR 310a、R 310b、R 310c、およびR 310dを駆動するために、二つのISOURCE 318を並列に接続して、合わせて28 mAの電流供給能力が与えられるようにする。しかし、二つの並列接続ISOURCE 318の電流出力は、赤のサブピクセルに22 mAを供給するように、プログラミングによってディジタル補正される。最後に、青のサブピクセルすなわちB 314a、B 314b、B 314c、およびB 314dに合わせるために、対応するISOURCE 318の電流出力は11 mAとなるようにプログラミングによってディジタル補正される。まとめると、この例の場合、14 mA以下の出力電流能力を有する四つのISOURCE 318が、各ピクセル122の三つのサブピクセルを駆動するのに必要である。すなわち、図３に示すように、赤のサブピクセルに対して二つのISOURCE 318、緑のサブピクセルに対して一つのISOURCE 318、青のサブピクセルに対して一つのISOURCE 318が必要である。
【００３１】
ラッチされたCMD INラインおよびGS CLKも電流ドライバー装置212に入力される。一般に、三つのCMD INラインが電流ドライバー装置212の機能を制御する。これは、たとえば、SERIAL INデータがパルス幅変調データ(すなわち、表示される情報)であることを示すことによるか、または当該ISOURCE 318の出力をブランクにするかもしくは当該ISOURCE 318の出力生成を開始するかを決定することによる。GS CLKは、ISOURCE 318のPWMのために必要である(すなわち、GS CLKは出力クロックである)。
【００３２】
LEDピクセルモジュール120の動作は、図1、2、および3により、次のように説明される。まず、+24 VがDC/DCコンバータ220の入力に供給され、すると該コンバータがLEDピクセルモジュール120のすべての要素に分配するために+5 Vを生成する。次に、制御器116(図１参照)が、それぞれのxおよびy色座標に応じて、適当な直列ビデオデータストリームをSERIAL INラインによりLEDピクセルモジュール120に分配する。制御器116は、また、LEDピクセルモジュール120にすべての信号入力(すなわち、CMDs IN、DATA CLK、GS CLK、ODD/EVEN、およびI2Cバス)を送る。SERIAL INおよびCMDs INの情報はラッチ210内にDATA CLKによりラッチされ、それから電流ドライバー装置212の入力に送られる。もっと具体的に言えば、電流ドライバー装置212はCMDs IN入力を解釈し、その内容にしたがって作動する。また、SR 316-01はラッチ210からSERIAL INの情報を受けとり、次に直列データがDATA CLKの作用により順次にSR 316-01からSR316-16まで送られる。最後に、電流ドライバー装置212を出て、SERIAL OUTを通り、次のLEDピクセルモジュール120に送られる(次のモジュールが存在する場合)。その際に、各SR 316は直列データ入力から10ビット並列出力を生成する。したがって、ISOURCE 318-01〜ISOURCE 318-16に送られる160ビットをロードするために、160 DATA CLKサイクルが必要である。生成されるISOURCE 318-01〜ISOURCE 318-16の出力と、CMDs INにもとづく各ISOURCE 318の機能状態とに応じて、サブピクセル(すなわち、R 310a、G 312a、B 314a、R 310b、G 312b、B 314b、R 310c、G312c、B314c、R310d、G312d、およびB314d)が発光する。動作時には、LEDピクセルモジュール120の点灯時間がEEPROM 218に記憶される。GS CLKはISOURCE 318の出力クロックとして作用し、それによってPWMを与える。
【００３３】
一般に、LEDモジュール配列100の制御器116が、それぞれのピクセルクラスター118に沿って一つのLEDピクセルモジュール120から後続のものに直列データを送るとき、ODD/EVENラインの極性が反転する(toggled)。ODD/EVENラインはI2Cバスの機能を高めるために備えられている。I2Cの読みとりまたは書き込み時に、ODD/EVENラインが論理“0”である場合、16個の奇数LEDピクセルモジュール120にアクセスすることができる。これに対して、ODD/EVENラインが論理“1”である場合、16個の偶数LEDピクセルモジュール120にアクセスすることができる。これは、DATA CLKが順次列内でそれぞれのLEDピクセルモジュール120を通過するたびに反転するからである。
【００３４】
一般に、電流ドライバー装置212の構成は、図３に示し、上で説明したものには限られない。電流ドライバー装置212は、そのSR 316とISOURCE 318とともに、特定用途用件に合わせてカスタマイズすることができる。図３に示し、上で説明した構成は、単なる例である。
【００３５】
また、代替実施形態においては、四つのピクセル122を備えたLEDピクセルモジュール120の電気的区分けは、図２および３に示すものに限定されない。LEDピクセルモジュール120の電気的構造は、たとえば、一つの赤のサブピクセル、一つの緑のサブピクセル、および一つの青のサブピクセルを含む単一のピクセル122を駆動するためのエレクトロニクスデバイスのみを含むようなものとすることができる。
【００３６】
以上をまとめると、本発明のLEDピクセルモジュール120は、構成可能な大領域LEDディスプレイ用途で使用するのに適当である。LEDピクセルモジュール120は、能動デバイス、たとえばラッチ210、電流ドライバー装置212、EEPROM 218、DC/DCコンバータ220、およびピクセル122を統合したものである。LEDピクセルモジュール120の順次列は、LEDモジュール配列100の管理下での制御および通信のためにデイジーチェーンによって統合し、大領域LEDディスプレイシステムでの使用のための要求に合わせることのできる2Dまたは3Dピクセルクラスターを構成することができる。
【００３７】
本発明は、決して、例として説明し、図面に示した実施形態に限定されるものではなく、大領域ディスプレイで使用するための本発明による前記ピクセルモジュールは、本発明の範囲を逸脱することなく、いろいろな形態で具体化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】複数の本発明のLEDピクセルモジュールを制御するためのLEDモジュール配列の機能ブロック図である。
【図２】本発明によるLEDピクセルモジュールの機能ブロック図である。
【図３】図２にF3で示す部分の詳細図である。
【符号の説明】
【００３９】
100  LEDモジュール配列
110  AC/DC 24V電源
114  リシンクロナイザー(リシンサー)ユニット
116  制御器
118(a〜d)  ピクセルクラスター
120(-01〜-31)  LEDピクセルモジュール
122  ピクセル
124  EEPROM
210  ラッチ
212  電流ドライバー装置
214  インバータ
216  インバータ
218  EEPROM
220  DC/DCコンバータ
310(a〜d)  赤のサブピクセル
312(a〜d)  緑のサブピクセル
314(a〜d)  青のサブピクセル
316(-01〜-16)  シフトレジスター(SR)
318(-01〜-16)  電流源(ISOURCE)
【図１】
2005084683.tif 000003
【図２】
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【図３】
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