(57)【要約】【課題】  従来の連珠状LEDモジュールではピクセルユニットに搭載される点灯制御レジスタ相互間を接続し、全体としてシフトレジスタを構成するため、ピケセルユニット相互間を信号線で接続するの半田付け作業を必要としていた。【解決手段】  ピクセルユニットをマトリックス状に配し、各行毎にピクセルユニットの点灯制御レジスタ入力を一本の点灯制御データ線にパーティライン接続し、それら点灯制御データを取り込むためのクロック入力を各列のピクセルユニット毎に一本のタイミング信号線にパーティライン接続することにより、各ピクセルユニットを点灯制御データ線、タイミング信号線で構成されるワイヤフレームに圧着固定することを可能とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
点灯制御レジスタとその内部状態を受けて点灯制御されるLEDランプ、及び点灯制御レジスタの内部状態更新に際して、更新すべき内部状態を取り込むタイミングを指定するタイミング信号を受け取るタイミング信号入力端子、及びタイミング信号により指定されるタイミングで更新すべき内部状態が入力される点灯制御データ入力端子とを備えたピクセルユニット複数個と、
外部装置よりそれぞれのピクセルユニットの点灯制御レジスタの内部状態を更新するに際して、各タイミング信号入力端子に外部装置よりタイミング信号を供給するタイミング信号線と
供給されるタイミング信号に基づき各ピクセルユニットが取り込むべき点灯制御レジスタの内部状態を点灯制御データ入力端子に外部装置より伝送する点灯制御データ線とから構成され、
同一のタイミングで点灯制御レジスタの内部状態を点灯制御データ入力端子より取り込むピクセルユニットのタイミング信号入力端子は同一のタイミング信号線に接続され、かつ点灯制御データ入力端子が同一の点灯制御データ線に接続されている複数のピクセルユニットのタイミング信号入力端子それぞれは、相互に異なるタイミング信号線に接続されることにより、
外部装置より各ピクセルユニットの点灯制御レジスタの内部状態が個別に更新されることを特徴とするLED表示システム。
【請求項２】
各LEDランプはフレーム周期毎に複数ビットから成る輝度データにより輝度制御され、
かつ、フレーム周期内には各ＬＥＤランプそれぞれに対して、前記輝度データの各ビット位置に対応し、そのビット位置の重みに比例した長さの時間幅を持つ点灯制御スロットから構成される点灯制御スロットの組が設けられ、
各ＬＥＤランプに対応する点灯制御レジスタの内部状態は、そのＬＥＤランプに対してフレーム周期内に設けられる前記点灯制御スロットの組を構成する各点灯制御スロットにおいて、その点灯制御スロットに対応するビット位置に位置する自身の輝度データのビットデータにより更新されることを特徴とする「請求項１」のLED表示システム。
【請求項３】
各ピクセルユニットには複数個のLEDランプとそれらのLEDランプそれぞれに対応する点灯制御レジスタが搭載されており、
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シフトレジスタが構成され、そのシフトレジスタの入力端は点灯制御データ入力端子に接続され、
タイミング信号入力端子から供給されるタイミング信号は前記シフトレジスタのシフトクロックであることを特徴とする「請求項１」あるいは「請求項２」のLED表示システム。
【請求項４】
タイミング信号線あるいは点灯制御データ線、あるいはそれらの双方が柔軟性を備えていることを特徴とする「請求項１」あるいは「請求項２」あるいは「請求項３」のLED表示システム。
【請求項５】
タイミング信号線が被覆電線ケーブルであり、かつ、各ピクセルユニットのタイミング信号入力端子はタイミング信号線に、接触子を被覆電源ケーブルの被覆を貫き心線に圧接させる圧着コネクタにより接続されている、
または、点灯制御データ線が被覆電線ケーブルであり、かつ、各ピクセルユニットの点灯制御データ入力端子は点灯制御データ線に、接触子を被覆電源ケーブルの被覆を貫き心線に圧接させる圧着コネクタにより接続されている、
ことを特徴とする「請求項１」あるいは「請求項２」あるいは「請求項３」」あるいは「請求項４」記載のLED表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はLEDランプにより構成される画素（ピクセルユニット）を電源線、信号線により構成されるワイヤフレーム上に後付して構成されるLED表示システムの構成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
連珠状ＬＥＤモジュール（特許文献１）はＬＥＤランプにより構成される画素を連珠状に連ね、形状的な柔軟性を備えていることを特徴とするＬＥＤ表示システムである。そのモジュールの各ピクセルユニットはLEDランプとその駆動回路、駆動データを保持するための点灯制御レジスタをプリント基板上等で一体化することで構成され、それらのピクセルユニット間を電源線、信号線で半田付け、コネクタ等により接続することで連珠状にモジュール化されている。このように表示システムを構成する多くのピクセルユニットを半田付け等により接続することは多大な作業を必要とし、連珠状LEDモジュールを構成する上でのネックとなっている。また、それらの電源線、信号線は電源供給、信号伝達という電気的役割以外に、各ピクセルユニットを連珠状に結ぶという機構的な役割を担っているため、半田付け、コネクタの強度も問題となる。
【０００３】
そのため、電源線で構成されるワイヤフレームを構造体として構成し、その構造体の上に各ピクセルユニットを後付で配置することでこうした機構上のネックを解消する方式が考案された（特許文献２）。
【０００４】
この方式では、電源線が各ピクセルユニットをパーティライン接続（１つの共通幹線に接続）していることに注目し、予め電源線を所定の形状のワイヤフレームとして構成した後、各ピクセルユニットをそのワイヤフレームの必要箇所に圧着端子等で圧着固定することにより電気的、機構的要求を同時に満たさせようとするものである。
【特許文献１】特開２００４−０７０１７９号公報
【特許文献２】特願２００５−０２１１０９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記電源線をワイヤフレームとして利用する方式では、、電源線以外の信号線、特に各ピクセルユニットに搭載される点灯制御レジスタの入出力をピクセルユニット相互間で結ぶ信号線は、隣接する２つのピクセルユニット間で終始しなければならない非パーティライン接続とする必要があり、依然としてピクセルユニット相互間で個別に配線接続する作業が残されていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記連珠状LEDモジュールは逓倍スロット方式により輝度制御され、フレーム周期は時間幅が逓倍となる点灯制御スロットに分割され、各点灯制御スロットでは点灯制御レジスタの状態（点灯制御データ）により点灯制御される。そのため各点灯制御スロット開始以前に点灯制御レジスタへの点灯制御データ転送が完了している必要がある。そして、この点灯制御データ転送はいわゆるシフト＆ラッチ方式で実現されている。即ち、ピクセルユニットを構成する点灯制御レジスタはモジュール全体としてもシフトレジスタを構成し、その入力端からシフトクロックに従って所定の点灯制御データをシフトインすることにより各点灯制御レジスタが更新される仕組みとなっている。
【０００７】
従って、各ピクセルユニットの点灯制御（シフト）レジスタ入出力相互間を結ぶ信号線が必要となり、先にも述べたとおり、この信号線は本質的に非パーティラインである。
【０００８】
本発明による表示システムでは、シフト＆ラッチ方式による各点灯制御レジスタへの点灯制御データ転送がピクセルユニット内部のみに止められている。また、複数個のピクセルユニットが一本の点灯制御データ線にパーティライン接続され、これら複数個のピクセルユニットは各点灯制御レジスタ更新時に必要となる点灯制御データ伝送のため、この一本の点灯制御データ線を時分割使用し、時分割制御に必要となるタイミング信号は各ピクセルユニット毎に別途設けられているタイミング信号線により供給されている。
【０００９】
この各ピクセルユニットに時分割制御のためのタイミング信号を供給するタイミング信号線は、点灯制御データの伝送のタイミングが同じピクセルユニット同士では共同使用することができる。すなわち、点灯制御データの伝送のタイミングが同じピクセルユニットは一本のタイミング信号線にパーティライン接続することができる。
【発明の効果】
【００１０】
ピクセルユニットをｍ行、ｎ列のマトリックス状に配置したｍxｎピクセルで構成されるＬＥＤ表示システムに本発明を適用し、各列毎に点灯制御データ線を共用させ、各行毎にタイミング信号線を共用させた場合、これらｍｘｎ個のピクセルユニットは縦ｎ本、横ｍ本合計ｎ＋ｍ本という少数の信号線により輝度制御でき、しかもそれらの信号線と各ピクセルユニット間の接続は（電源線を含め）全てパーティライン接続とすることができる。従って、これら縦、横信号線を予め被覆電線ケーブルによりワイヤフレーム状に形成しておき、縦横信号線の交点に各ピクセルユニットを圧着端子等で後付するという構成方式を採用することができる。
【００１１】
上記構成方式でのワイヤフレームは、構成要素である（電源線を含めた）全てのケーブルが接続部のない一本の電線であるため、表示システムを構成する構造体としても十分な強度、柔軟性を有し、同時に、従来の連珠状ＬＥＤモジュール等で必要としていたピクセルユニット、信号線間の半田付け作業を完全に排することができ、ＬＥＤ表示システムを構成する上での大幅な作業工程の簡素化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、実施例について説明する。      
【実施例１】
【００１３】
「図１」は本発明による表示システムのピクセルユニット回路図である。３原色のＬＥＤランプ1a、1b、1cは対応する点灯制御レジスタ1d、1e、1fの（オン、オフ）状態により点灯、非点灯となる。また、これらの点灯制御レジスタは１つのシフトレジスタを構成し、タイミング信号入力端子1hより入力されるシフトクロックに同期して点灯制御データ入力端子1iより点灯制御データがシフトインされ、所定の点灯制御レジスタに転送される仕組みとなっている。即ちピクセルユニット内では点灯制御データはタイミング信号入力端子1hより入力されるシフトクロックによりシフト＆ラッチ方式により転送されている。なお、各ピクセルユニットの入力端子としては、上記タイミング信号入力端子1h、点灯制御データ入力端子1iの他、電源端子1gと「図１」には表記されていない接地線端子とがある。
【００１４】
「図２」は「図１」に示されたピクセルユニットをマトリックス状に配して、表示システムを構成する場合の結線図である。i行、ｊ列に位置するピクセルユニットはPij、そのタイミング信号入力端子および点灯制御データ入力端子はそれぞれcij、dijと表記されている。「図２」に示されるように各ピクセルユニットの点灯制御データ入力端子は列毎に点灯制御データ線D0、D1、D2・・・にパーティライン接続されている。また、同様に、各ピクセルユニットのタイミング信号入力端子は行毎にタイミング信号線C0、C1、C2・・・・にパーティライン接続されている。
【００１５】
「図３」はこの結線における各ピクセルユニットの１つの点灯制御スロット内での点灯制御レジスタ更新のタイミングチャートである。「図３」において*C0、*C1・・・*Cj・・・はそれぞれタイミング信号線C0、C1・・・Cj・・・に外部装置より付加される信号を表し、同様に*D0、*D1・・・*Di・・・はそれぞれ点灯制御データ線D0、D1・・・Di・・・に外部装置より付加される信号を表す。
同図に示されるとおり、各行のタイミング信号線１本が順次選択され、選択されたタイミング信号線のみにシフトクロックが供給される仕組みとなっている。
これにより、各ピクセルユニットの点灯制御レジスタは行単位で選択的に更新される。
【００１６】
即ち、ピクセルユニットPijの点灯制御レジスタは、タイミング信号線Ciにシフトクロックが供給されるとき、そのシフトクロックに同期させ、点灯制御データ入力幹線Djより点灯制御データRij、Bij、Gijを入力することで選択的に更新される。「図３」のａ、ｂ、ｃはタイミング信号線Ciに供給されるシフトクロックにより、ピクセルユニットPijの各点灯制御レジスタが点灯制御データRij、Bij、Gijにより更新されるタイミングを示す。
【００１７】
以上の仕組みにより各ピクセルユニットの点灯制御レジスタを更新する場合、「図３」の点灯制御スロットT0,T1・・・Tj・・・に示されるごとく、点灯制御レジスタの更新から次の更新までの時間幅がその行に位置するピクセルユニットに共通する点灯制御スロットとなる。
【００１８】
「図４」は各行のタイミング信号線と電源線の２本の被覆電線を横線に、各列の点灯制御データ線とGND（接地）線の２本の被覆電線を縦線としてフレーム枠4aに張られたワイヤフレームを模式的に示したものである。各ピクセルユニットはこうしたワイヤフレームの縦線、横線の交点に圧着端子により圧着固定される。
すなわち、ピクセルユニット基板の表にはLEDランプを、裏側には「図５」に示されるように２つの圧着端子5b、5cを直交する角度でとりつけ、それぞれを縦線、横線に圧着固定する。
【００１９】
これらの 圧着端子の接触子が電源線、信号線のケーブルの被覆を貫通し、圧着固定箇所で、それぞれの心線に接続固定されることにより、各ピクセルユニットでの電源線5f、接地線5d、タイミング信号線5g、点灯制御データ線5eへの接続が確実かつ容易に実現されている。
【実施例２】
【００２０】
「実施例１」では点灯制御レジスタの更新から次の更新までの時間帯が点灯制御スロットの時間幅であった。逆の見方をするならば１つの点灯制御スロットの時間幅内で全てのピクセルユニットの点灯制御レジスタの更新を終了させる必要がある。輝度解像度（輝度データビット数）をｎ、フレーム周期をｔとするとき、点灯制御スロットの最小時間幅は、ｔ／２ｎー-1    であるが、輝度解像度が大きくなり、ピクセルユニット数が多くなるとタイミング信号線に供給すべき必要クロック周波数が高くなり上記の更新は必ずしも容易なものであるとは限らない。また、ピクセルユニット毎にフレーム周期がずれているとＴＶ等で撮像した場合縞模様が現れる弊害もある。
【００２１】
その場合、各点灯制御スロットに先行し、点灯制御データ転送スロットを設け、その期間内で全てのピクセルユニットについて点灯制御レジスタの更新を終了させることで解決可能となる（特許文献３）。
「図６」は点灯制御データ転送スロットを設けた場合のピクセルユニット回路図である。
【００２２】
「実施例１」のピクセルユニット回路「図１」と異なるのは点灯制御データ転送スロット内で、ＬＥＤランプを非点灯とするための点灯可信号端子6jとゲート6k、6l、6mが設けられていることである。
【００２３】
点灯レジスタ更新開始時より全てのピクセルユニットの点灯制御レジスタが更新し終わるまで点灯可信号はオフに保たれ、更新終了後、所定の点灯制御スロット時間幅でオンとなり、各ＬＥＤランプは対応する点灯制御レジスタの内部状態に従って点灯制御される。
【００２４】
この点灯可信号付加に対応して、ワイヤフレームにおいて縦線ケーブル（又は横線ケーブル）に点灯可信号線が設けられ、各ピクセルユニットに対して他の信号同様圧着端子によりパーティライン接続される。
【特許文献３】特開２００５−０７００８１号公報
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明による表示システムは形状的な柔軟性を備え、かつ大型化が容易であるため、屋外映像表示システム、看板、あるいは、舞台装置、商店街向け等の電飾映像表示装置として、あるいは、ワイヤフレームをベースとしているため、透過性に優れ、窓、ショウ−ウインドの採光等の本来機能を損なうことなくその内側に容易に設置することのできるショウーウィンド型映像表示システムとして活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ピクセルユニットの回路図である。
【図２】ピクセルユニットによる画面構成を示す。
【図３】点灯制御レジスタ更新のタイムチャートである。
【図４】電源線、信号線により構成されるワイヤフレームを示す。
【図５】ワイヤフレームに圧着固定されるピクセルユニットを示す。
【図６】点灯制御データ転送スロットが設けられた場合のピクセルユニット回路図である。
【符号の説明】
【００２７】
1a、1b、1c・・・LEDランプ
1d、1e、1f・・・点灯制御レジスタ
1g・・・・・・・電源端子
1h・・・・・・・タイミング信号入力端子
1i ・・・・・・・点灯制御データ入力端子
C0、C1、・・・Ci・・・タイミング信号線
D0、D1、・・・Di・・・点灯制御データ線
Pij・・・・・・・・・・i行、j列に位置するピクセルユニット
cij・・・・・・・・・・ピクセルユニットPijのタイミング信号入力端子
dij・・・・・・・・・・ピクセルユニットPijの点灯制御データ入力端子
*C0、*C1・・・*Ci・・・タイミング信号線C0、C1、・・・Ci・・・に付加される信号波形を表す。
*D0、*D1、・・・*Dj・・・点灯制御データ線D0、D1、・・・Dj・・・に付加される信号波形を表す。
T0、T1、・・・Ti・・・・・０，１，・・i・・行の点灯制御スロットを表す。
Rij、Bij、Gij・・・・ピクセルユニットPijの３つの点灯制御レジスタが更新される点灯制御データを表す。
ａ、ｂ、ｃ・・・・ピクセルユニットPijの３つの点灯制御レジスタが点灯制御データRij、Bij、Gijにより更新されるタイミングを示す。    
4a・・・フレーム枠
5a・・・ピクセルユニット
5b、５ｃ・・・圧着コネクタ
5d・・・接地ケーブル
5e・・・点灯制御データ線
5f・・・電源ケーブル
5g・・・タイミング信号線
6a、6b、6c・・・ＬＥＤランプ
6d、6e、6f・・・点灯制御レジスタ
6g・・・・・・・電源端子
6h・・・・・・・タイミング信号入力端子
6i・・・・・・・・点灯制御データ入力端子
6j・・・・・・・・点灯可信号端子
6k、6l、6m・・・・ゲート
【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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