專利名稱：可配置的大面積顯示系統(tǒng)和其中使用的控制單元以及操作這種顯示器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可配置的大面積顯示系統(tǒng)。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用于形成兩維或三維顯示器的大面積顯示系統(tǒng)，其中使用任何可尋址的顯示技術(shù)例如發(fā)光二極管(LED)技術(shù)或類似技術(shù)。
本發(fā)明還涉及用于這種顯示系統(tǒng)中的控制單元以及用于操作這種顯示器的方法。
背景技術(shù)：
常規(guī)的白熾燈、熒光燈和氖管長(zhǎng)期來(lái)一直用于照亮許多大規(guī)模的商業(yè)和公共標(biāo)記。不過(guò)，現(xiàn)在市場(chǎng)要求具有靈活性的較大的顯示器，以便定制這些老的技術(shù)不可能實(shí)現(xiàn)的顯示器尺寸和顏色。結(jié)果，現(xiàn)在許多顯示器在其設(shè)計(jì)中利用LED，這是因?yàn)長(zhǎng)ED比常規(guī)的光源消耗較少的電功率，并具有長(zhǎng)得多的壽命和較低的維護(hù)成本。
LED技術(shù)當(dāng)前被用于大規(guī)模的顯示應(yīng)用，例如戶外的或戶內(nèi)的大型運(yùn)動(dòng)場(chǎng)顯示器，大的商業(yè)廣告顯示器，以及大量的公共信息顯示器。許多這些大規(guī)模應(yīng)用是可以在計(jì)算機(jī)控制下動(dòng)態(tài)地配置的。此外，一些大規(guī)模的能夠顯示視頻圖像的動(dòng)畫(huà)顯示器現(xiàn)在也在生產(chǎn)。
此外，在市場(chǎng)上不僅需要兩維(2D)顯示器，也需要三維(3D)顯示器。在形成具有用于形成各種2D和3D形狀的靈活性的顯示系統(tǒng)時(shí)，因而在為這種系統(tǒng)提供控制時(shí)，存在技術(shù)的挑戰(zhàn)。需要一種由單獨(dú)的像素元件構(gòu)成的系統(tǒng)，所述像素元件可被配置而形成具有2D或3D形狀的LED顯示器。此外，對(duì)于給定的應(yīng)用，在物理顯示布局中任何所需的改變一般都需要重新設(shè)計(jì)顯示器，這是成本高且費(fèi)時(shí)的。需要一種由單獨(dú)的圖像元素構(gòu)成的系統(tǒng)，在像素之間具有可變的距離，借以提供軟件可配置的顯示器，而不用重新設(shè)計(jì)。
可配置的大面積顯示器的例子可以見(jiàn)名稱為“Tiled electronicdisplay structure”的歐洲專利1057220。該專利披露了一種由顯示瓦片構(gòu)成的鋪瓦片的顯示裝置，所述顯示瓦片具有被限定的直到瓦片的邊沿的圖像元素(像素)位置。每個(gè)像素位置具有有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)的有源面積，其占據(jù)大約像素面積的25％。每個(gè)瓦片包括存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)顯示數(shù)據(jù)，以及像素驅(qū)動(dòng)電路，用于控制在瓦片上的像素的掃描和照明。像素驅(qū)動(dòng)電路位于瓦片的背面，并且和瓦片的前側(cè)上的像素電極的連接由通孔來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述通孔通過(guò)選擇的未被有源像素材料占據(jù)的一些像素面積的部分。瓦片由兩部分構(gòu)成電子電路部分和顯示部分。每個(gè)瓦片具有在其前側(cè)上的玻璃襯底。在玻璃襯底的前側(cè)形成黑色的矩陣行。瓦片由和具有和黑色矩陣行相同的外觀的豎框連接。
雖然EP 1057220專利描述了一種可配置的由鋪瓦片的陣列構(gòu)成的大面積顯示器，但是，各個(gè)元件即瓦片的尺寸是足夠大的，使得定制的形狀，包括3D形的形狀，是不可能的。此外，EP 1057220的鋪瓦片的顯示器的控制系統(tǒng)不適用于控制和重構(gòu)各個(gè)圖像元素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于控制各個(gè)像素而代替控制各個(gè)瓦片的顯示系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種在像素之間具有可變距離的顯示系統(tǒng)，借以提供一種可用軟件配置的顯示器，因而對(duì)于幾何上不同每個(gè)設(shè)計(jì)，其不需要重新設(shè)計(jì)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供一種顯示系統(tǒng)，對(duì)于各個(gè)像素，其不需要預(yù)先確定的或者有規(guī)則地隔開(kāi)的位置。
為此目的，本發(fā)明用于提供一種具有顯示器的可配置的大面積顯示系統(tǒng)，包括多個(gè)子顯示器，每個(gè)子顯示器包含一個(gè)像素陣列，其特征在于，其還包括含有軟件的中央控制器硬件和軟件塊，用于控制所述顯示系統(tǒng)并用于產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)以及要在顯示器上顯示的視頻數(shù)據(jù)；數(shù)字化器，用于把所述控制數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以和顯示器兼容的數(shù)字信號(hào)；借以使所述數(shù)字化的控制數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)從一個(gè)子顯示器傳遞到下一個(gè)子顯示器，并借以使每個(gè)子顯示器是一個(gè)控制單元，其能夠根據(jù)各個(gè)像素在顯示器內(nèi)的位置和接收的控制數(shù)據(jù)與視頻信號(hào)，控制所述控制單元的各個(gè)像素。
因?yàn)橄袼乜杀粏为?dú)地控制，顯示器可以利用合適的軟件應(yīng)用程序被配置，而不需要重新設(shè)計(jì)顯示器。
此外，因?yàn)橐曨l信號(hào)根據(jù)顯示器內(nèi)的控制單元的位置被控制，因而根據(jù)每個(gè)單獨(dú)的像素被控制，不必要求預(yù)先規(guī)定的或者有規(guī)則地隔開(kāi)的像素的配置。
最好是，像素被設(shè)置在模塊上，所述模塊含有許多像素，并具有相當(dāng)小的尺寸，使得這些模塊可被裝配而形成具有兩維和三維形狀的顯示器。
此外，顯示器的模塊可以以獨(dú)立的方式被設(shè)置，被分開(kāi)足夠的距離，只有和整個(gè)顯示器的電氣連接，使得顯示器具有透明的外觀。
這種透明的顯示器結(jié)構(gòu)是有用的，例如被安裝在大樓的側(cè)面上，在那里不希望擋住窗口，并希望具有低的風(fēng)阻。因而，可以降低風(fēng)負(fù)荷，可以把顯示器集成在工藝品或結(jié)構(gòu)中，當(dāng)顯示器關(guān)閉時(shí)，不會(huì)妨礙所述工藝品/結(jié)構(gòu)的外表和景色，可以用靜止的現(xiàn)有背景覆蓋所述顯示器，可以允許物體通過(guò)所述顯示器伸出等等。
本發(fā)明還涉及一種用于操作按照本發(fā)明的大面積顯示單元的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟對(duì)顯示器供電；確定所述顯示器是否要被配置或者重新配置；確定硬件配置；設(shè)置圖像元素的所需的間距；讀EEPROM以便獲得存儲(chǔ)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和工廠的光輸出測(cè)量以及模塊內(nèi)每個(gè)像素的顏色坐標(biāo)；向顯示器傳遞和分配視頻信號(hào)和控制數(shù)據(jù)；分析所述視頻數(shù)據(jù)并向像素組傳遞視頻數(shù)據(jù)流。


為了更好地說(shuō)明本發(fā)明的特征，下面以舉例而非限制的方式參照

按照本發(fā)明的像素模塊以及具有這種像素模塊的顯示器的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1是按照本發(fā)明的可配置的大面積LED顯示系統(tǒng)的功能方塊圖；圖2是用于本發(fā)明的可配置的大面積LED顯示系統(tǒng)的控制單元的功能方塊圖；以及圖3是本發(fā)明的可配置的大面積LED顯示系統(tǒng)的操作方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是按照本發(fā)明的可配置的大面積LED顯示系統(tǒng)100的功能方塊圖。雖然利用LED顯示系統(tǒng)100說(shuō)明本發(fā)明的顯示器構(gòu)思的特定實(shí)施例，但是可以使用任何種類的可尋址的顯示技術(shù)，可以是熒光的，電致發(fā)光的，有機(jī)/無(wú)機(jī)發(fā)光的，反射的或者其它已知的顯示技術(shù)。
LED顯示系統(tǒng)100包括中央控制器硬件和軟件塊110，數(shù)字化器112，以及顯示器114。顯示器114還包括多個(gè)控制單元116，例如，控制單元116a到116n；以及多個(gè)再同步器(resyncer)單元118，例如再同步單元118a到118x。
為了本發(fā)明的目的，n表示一個(gè)不確定的值。如果在兩個(gè)控制單元之間的距離太大，則只使用一個(gè)外部再同步單元。因此x可以是任何小于n的值。
中央控制器硬件和軟件塊110代表任何標(biāo)準(zhǔn)的處理裝置，例如個(gè)人計(jì)算機(jī)，便攜式計(jì)算機(jī)或主機(jī)，它們能夠運(yùn)行用于操作LED顯示系統(tǒng)100的系統(tǒng)控制軟件。中央控制器硬件和軟件塊110作為L(zhǎng)ED顯示系統(tǒng)100的系統(tǒng)級(jí)的控制器。用于控制LED顯示系統(tǒng)100的軟件駐留在中央控制器硬件和軟件塊110中。中央控制器硬件和軟件塊110在電氣上通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的RS-232連接裝置111和數(shù)字化器112相連，通過(guò)所述連接裝置建立通信鏈接。
數(shù)字化器112是一種熟知的裝置，其把任何視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以被LED顯示系統(tǒng)100顯示的數(shù)字格式。數(shù)字化器112作為顯示器114的“輸入管理器”。各種視頻源，例如來(lái)自中央控制器硬件和軟件塊110的視頻源，可以和數(shù)字化器112相連，它們提供要在顯示器114上顯示的信號(hào)。數(shù)字化器112把這些輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成和顯示器114兼容的數(shù)字信號(hào)。
在數(shù)字化器112和顯示器114的控制單元116a之間的通信鏈路113例如通過(guò)光纖鏈路，其是一種數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)。光纖鏈路可以覆蓋非常長(zhǎng)的距離，并且具有非常高的帶寬。光纖鏈路不僅傳輸視頻信號(hào)，而且還和顯示器114進(jìn)行通信。
顯示器114代表任何模塊式的用戶可配置的由子顯示器即控制單元116的集合構(gòu)成的LED顯示器。借助于增加或除去控制單元116，顯示器114可被定制成任何尺寸、維數(shù)或形狀，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于任何給定的應(yīng)用用戶專門(mén)限定的所需的顯示器結(jié)構(gòu)。
每個(gè)控制單元116作為用于構(gòu)成整個(gè)的用戶限定的顯示器114的子顯示器，所述顯示器114由若干個(gè)控制單元116的集合構(gòu)成。每個(gè)控制單元116包括一個(gè)或幾個(gè)可配置的像素組(圖1未示出)，它們可以被集中地設(shè)置成各種兩維的或三維的形狀?？刂茊卧?16的更詳細(xì)的細(xì)節(jié)見(jiàn)圖2。
LED顯示系統(tǒng)100利用用于信號(hào)分配的菊花鏈方法，所述信號(hào)即串行的視頻數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)，其借助于再同步單元118進(jìn)行分配。再同步單元118是一種用于從一個(gè)控制單元116接收串行的視頻數(shù)據(jù)和串行的控制數(shù)據(jù)，并把所述數(shù)據(jù)再傳遞給下一個(gè)控制單元116的裝置。每個(gè)再同步單元118根據(jù)一個(gè)控制單元116和下一個(gè)控制單元116之間的物理距離按照順序進(jìn)行操作。如果在一個(gè)控制單元116和下一個(gè)控制單元116之間的間隔超過(guò)一個(gè)預(yù)定的距離，例如5米，則需要再同步單元118。使用再同步單元118使得確保對(duì)于所有的數(shù)據(jù)總線信號(hào)，維持最小的信號(hào)強(qiáng)度。雖然圖1示出了在控制單元116和再同步單元118之間的一對(duì)一的相關(guān)性，但這僅僅是說(shuō)明性的。在顯示器114內(nèi)的所有控制單元116可以不是等距離的；只有在控制單元116之間的間隔超過(guò)預(yù)定距離時(shí)，才需要具有再同步單元118。因而，在顯示器114內(nèi)，再同步單元118的數(shù)量可以小于控制單元116的數(shù)量。每個(gè)再同步單元118從其各自的控制單元116接收信號(hào)和功率。
使用再同步單元118的LED顯示系統(tǒng)100的信號(hào)分配的菊花鏈方法的一個(gè)例子如下。來(lái)自數(shù)字化器112的數(shù)據(jù)輸入信號(hào)被提供給控制單元116a的輸入。來(lái)自控制單元116a的數(shù)據(jù)輸出信號(hào)接著饋給再同步單元118a的數(shù)據(jù)輸入。再同步單元118a的數(shù)據(jù)輸出信號(hào)接著饋給控制單元116b的數(shù)據(jù)輸入。來(lái)自控制單元116b的數(shù)據(jù)輸出信號(hào)接著饋給再同步單元118b的數(shù)據(jù)輸入。再同步單元118b的數(shù)據(jù)輸出信號(hào)接著饋給控制單元116c的數(shù)據(jù)輸入，依此類推，直到控制單元116n。
圖2是用于本發(fā)明的LED顯示系統(tǒng)100中的控制單元116的功能方塊圖。控制單元116包括AC-DC(AC/DC)轉(zhuǎn)換器210，再同步單元212，以及用于驅(qū)動(dòng)許多像素組218的控制器216，每個(gè)像素組218包括許多發(fā)光元件，即許多像素222，它們被設(shè)置在多個(gè)模塊220中，每個(gè)模塊包括4個(gè)像素222。例如，像素組218a包括32個(gè)模塊220，即模塊220-00到220-31，其中的每一個(gè)包括4個(gè)像素222；像素組218b包括32個(gè)模塊220，即模塊220-00到220-31，其中的每一個(gè)包括4個(gè)像素222；像素組218c包括32個(gè)模塊220，即模塊220-00到220-31，其中的每一個(gè)包括4個(gè)像素222；像素組218d包括32個(gè)模塊220，即模塊220-00到220-31，其中的每一個(gè)包括4個(gè)像素222。
最后，控制單元116包括一個(gè)EEPROM 224。
AC/DC 24V電源210是任何標(biāo)準(zhǔn)的AC/DC電源，具有通用的交流輸入范圍和例如24V的直流輸出，最大輸出電流例如為4安培。一個(gè)示例的AC/DC電源210是一種開(kāi)關(guān)方式電源，具有功率因數(shù)校正，例如Hitron model HVP103-240042。220V的交流總線為所有的控制單元116的AC/DC 24V電源210的輸入所共用。具有和每個(gè)控制單元116相關(guān)的一個(gè)或幾個(gè)AC/DC 24V電源210。和每個(gè)控制單元116相關(guān)的AC/DC 24V電源210的數(shù)量取決于在控制單元116內(nèi)的像素組218的數(shù)量。AC/DC 24V電源210對(duì)模塊220提供電源，其中進(jìn)行DC-DC下變換。模塊220的電功能的更詳細(xì)的說(shuō)明可以通過(guò)參見(jiàn)同一申請(qǐng)人的另一個(gè)專利申請(qǐng)得到。此外，模塊220的物理硬件實(shí)現(xiàn)的更詳細(xì)的說(shuō)明也可以通過(guò)參見(jiàn)同一申請(qǐng)人的另一個(gè)專利申請(qǐng)得到。
再同步單元212在功能上和再同步單元118相同，但是位于控制單元116的內(nèi)部而不位于外部。再同步單元212是一種用于直接從一個(gè)控制單元116接收并向下一個(gè)控制單元116再發(fā)送串行的視頻數(shù)據(jù)和串行的控制數(shù)據(jù)的裝置，只要所述間距小于預(yù)定的距離。更具體地說(shuō)，再同步單元212接收DATABUS IN信號(hào)，其代表串行視頻數(shù)據(jù)和串行控制數(shù)據(jù)，并按照順序通過(guò)DATABUS OUT信號(hào)向下一個(gè)裝置發(fā)送這個(gè)數(shù)據(jù)。串行視頻數(shù)據(jù)是紅綠藍(lán)數(shù)據(jù)，其包含要在控制單元116上顯示的當(dāng)前的視頻幀信息。此外，串行的控制數(shù)據(jù)向控制單元116提供控制信息，例如顏色溫度，γ，以及和DATABUS IN、DATABUS OUT的使用，例如數(shù)字視頻接口(DVI)協(xié)議和RS-232協(xié)議，相關(guān)的成像信息信號(hào)。
控制器216是一種標(biāo)準(zhǔn)的微處理器裝置，例如Philips 8051 8位的微控制器或Motorola 6816 16位的微控制器，或者是在現(xiàn)場(chǎng)可編程的門(mén)陣列(FPGA)裝置內(nèi)的定制的控制器?？刂破?16通過(guò)接收并分析DATA IN，管理視頻數(shù)據(jù)，并將其分配在和LED顯示系統(tǒng)100的給定的控制單元116的一個(gè)給定的模塊220的位置相關(guān)的特定的分組中。在控制器216上運(yùn)行的算法幫助用于識(shí)別屬于LED顯示系統(tǒng)100的其物理部分的串行的DATABUS IN信號(hào)的部分的處理。此外，控制器216管理和每個(gè)模塊220的驅(qū)動(dòng)像素222相關(guān)的脈寬調(diào)制(PWM)。例如，代替允許在PWM周期完成之后在幀結(jié)束時(shí)全部發(fā)生任何的停滯時(shí)間，其可以以“閃爍”的形式被觀眾看到，控制器216把這個(gè)停滯時(shí)間分配到所有的PWM周期，從而使得這個(gè)停滯時(shí)間成為不被觀眾注意的。(注意一幀代表圖像序列中的一個(gè)圖像，如熟知的那樣。)此外，在中央控制器硬件和軟件塊110的軟件控制下，對(duì)于LED顯示系統(tǒng)100的給定的應(yīng)用，控制器216管理在模塊220之間是否具有間隔。例如，可以以線性方式通過(guò)簡(jiǎn)單地跳過(guò)顯示器114內(nèi)的一個(gè)或幾個(gè)物理模塊，一個(gè)圖像可以被“伸長(zhǎng)”。因而，每個(gè)控制器216可被編程用于相應(yīng)地分配視頻數(shù)據(jù)流，使得具有跳過(guò)的效果，即，從顯示的圖像中省略特定的模塊220。中央控制器硬件和軟件塊110還進(jìn)行操作用于進(jìn)行伽馬校正和對(duì)比度設(shè)置。
模塊220每個(gè)包括根據(jù)任何用戶確定的間距設(shè)置的(k×n)個(gè)像素222的陣列。例如，在圖2中示出了像素222的2×2的陣列。像素222代表任何可尋址的顯示技術(shù)的顯示器件，例如標(biāo)準(zhǔn)的LED或有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)器件。此外，每個(gè)像素222由紅綠藍(lán)子像素構(gòu)成，如熟知的那樣。此外，每個(gè)模塊220包括一個(gè)DC/DC變換器(未示出)，用于把24V的直流輸入電壓變換成5V的電流達(dá)0.250安培的直流輸出電壓，用于向模塊220供電。每個(gè)模塊220還包括一組恒流驅(qū)動(dòng)器(未示出)，用于驅(qū)動(dòng)其相關(guān)的像素222。此外，每個(gè)模塊220包括本地存儲(chǔ)裝置(未示出)，例如EEPROM，用于存儲(chǔ)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和工廠光源輸出測(cè)量，以及呈(x，y，Y)形式的模塊220內(nèi)的每個(gè)像素222的顏色座標(biāo)。其中x和y是主發(fā)射器的座標(biāo)，Y被定義為亮度。在校準(zhǔn)期間，所有的值被從每個(gè)模塊220內(nèi)的EEPROM(未示出)中讀出，然后用于計(jì)算校正值。這些計(jì)算的值然后被存儲(chǔ)在控制單元116上的EEPROM 224中。EEPROM 224是任何類型的可電擦除的存儲(chǔ)介質(zhì)，用于遍布地存儲(chǔ)信息。例如，EEPROM 224可以是Xicor或Atmel model 24C16或24C164。
在圖2所示的例子中，像素組218a的模塊220-00到220-31和像素組218b的模塊220-00到220-31在物理上被從左到右地設(shè)置，從而形成第一個(gè)由64個(gè)圖像元件構(gòu)成的鄰接的串。在這第一串的下方，像素組218c的模塊220-00到220-31和像素組218d的模塊220-00到220-31在物理上被從左到右地設(shè)置，從而形成第二個(gè)由64個(gè)像素元件構(gòu)成的鄰接的串。用這種方式，構(gòu)成模塊220的64×2的陣列。此外，因?yàn)槊總€(gè)模塊220含有像素222的2×2的陣列，其結(jié)果是，控制單元116含有像素222的128×4的陣列。模塊220的物理結(jié)構(gòu)可以被定制成任何尺寸、維數(shù)或形狀，以便實(shí)現(xiàn)所需的顯示器結(jié)構(gòu)，例如3D顯示器，對(duì)于任何給定的應(yīng)用，其可以由用戶專門(mén)定制。
在每種情況下，模塊220-00到220-31以菊花鏈的方式被連接在一起，以便把由控制器216提供的合適的視頻數(shù)據(jù)從一個(gè)模塊220移動(dòng)到下一個(gè)。視頻數(shù)據(jù)控制基于在控制單元116內(nèi)的每個(gè)模塊220的顏色坐標(biāo)x，y，其限定由每個(gè)模塊220正在顯示的圖像相對(duì)于整個(gè)顯示器114的邊界。更具體地說(shuō)，控制器216的第一輸出向像素組218a的模塊220-31提供串行的視頻數(shù)據(jù)流，然后按照順序把所述數(shù)據(jù)流沿著像素組218a的模塊220傳遞，直到模塊220-00接收到其視頻數(shù)據(jù)?？刂破?16的第二輸出向像素組218b的模塊220-00提供串行的視頻數(shù)據(jù)流，然后按照順序把所述數(shù)據(jù)流沿著像素組218b的模塊220傳遞，直到模塊220-31接收到其視頻數(shù)據(jù)。同樣，控制器216的第三輸出向像素組218c的模塊220-31提供串行的視頻數(shù)據(jù)流，然后按照順序把所述數(shù)據(jù)流沿著像素組218c的模塊220傳遞，直到模塊220-00接收到其視頻數(shù)據(jù)。最后，控制器216的第四輸出向像素組218d的模塊220-00提供串行的視頻數(shù)據(jù)流，然后按照順序把所述數(shù)據(jù)流沿著像素組218d的模塊220傳遞，直到模塊220-31接收到其視頻數(shù)據(jù)。在每種情況下，控制器216必須根據(jù)是從模塊220-31移動(dòng)到模塊220-00，如像素組218a和像素組218c的情況，還是從模塊220-00移動(dòng)到模決220-31，如像素組218b和218d的情況，以正確的順序提供串行的視頻數(shù)據(jù)流，這些都基于相關(guān)的x，y顏色坐標(biāo)。
參見(jiàn)圖1和圖2，對(duì)LED顯示系統(tǒng)100的操作說(shuō)明如下。通過(guò)AC/DC 24V電源210把電源加到顯示器114的所有控制單元116上。中央控制器硬件和軟件塊110讀每個(gè)模塊220的每個(gè)EEPROM，以便確定在顯示器114內(nèi)連接的精確的硬件。對(duì)于給定的應(yīng)用，因?yàn)闄C(jī)械距離不能被中央控制器硬件和軟件塊110自動(dòng)地檢測(cè)，在顯示器114內(nèi)的圖像元素的間距由用戶在中央控制器硬件和軟件塊110內(nèi)設(shè)置。此外，在產(chǎn)生顯示圖像時(shí)是否必須發(fā)生任何“跳過(guò)”或“伸展”由用戶在中央控制器硬件和軟件塊110內(nèi)設(shè)置。接著，中央控制器硬件和軟件塊110相應(yīng)地通過(guò)數(shù)字化器112向顯示器114傳遞圖像和控制數(shù)據(jù)。串行的視頻和控制數(shù)據(jù)通過(guò)每個(gè)各自的內(nèi)部再同步單元212的DATABUS IN和DATABUS OUT，或者通過(guò)選擇的外部再同步單元118的DATABUS IN和DATABUS OUT，從一個(gè)控制單元116傳遞到下一個(gè)。
在LED顯示系統(tǒng)100內(nèi)的每個(gè)各自的控制單元116的控制器216接收視頻數(shù)據(jù)流，接著分析這個(gè)信息成為相對(duì)于整個(gè)顯示器114和給定的控制器216的位置相關(guān)的特定的分組。在控制器216上運(yùn)行的算法幫助用于識(shí)別屬于顯示器114的其物理部分的串行的DATABUS IN信號(hào)的部分的處理。接著，每個(gè)各自的控制器216按照各自的x，y顏色座標(biāo)把合適的串行視頻數(shù)據(jù)流分配到其相關(guān)的像素組218，然后到模塊220，最后到像素222。這個(gè)視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移操作在LED顯示系統(tǒng)100的中央控制器硬件和軟件塊110的控制下對(duì)于每個(gè)視頻幀進(jìn)行，借以產(chǎn)生一個(gè)供在顯示器114上觀看的圖像。
像素組218和其中的相關(guān)的模塊220的布置不限于圖2所示。在顯示器114內(nèi)的像素組218的方位可以是水平的，如圖2所示，或者可以是垂直的。在每種情況下，所得數(shù)據(jù)總是通過(guò)控制器216從左到右按順序排列，因而在每個(gè)各自的控制器216內(nèi)的算法相應(yīng)地對(duì)于每個(gè)像素組218的特定的方位調(diào)整視頻數(shù)據(jù)流。
此外，像素組218與/或模塊220的數(shù)量不限于圖2所示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，像素組218與/或模塊220的最大數(shù)量可以根據(jù)不同的設(shè)計(jì)參數(shù)而改變。
第一個(gè)設(shè)計(jì)考慮例如是配電系統(tǒng)，即和具有在顯示器114內(nèi)的多個(gè)模塊220的多個(gè)控制單元116的物理實(shí)現(xiàn)相關(guān)的布線和連接器的任何電源的最大電流定額。電源分配系統(tǒng)的電流定額是關(guān)于可允許的像素組218與/或模塊220的最大數(shù)量的一個(gè)限制因素。
實(shí)現(xiàn)可允許的像素組218與/或模塊220的最大數(shù)量的第二個(gè)設(shè)計(jì)考慮涉及用于驅(qū)動(dòng)模塊220的像素222的相關(guān)的PWM。視頻數(shù)據(jù)流的長(zhǎng)度，因而在給定的控制單元116內(nèi)的模塊220的數(shù)量，必須適當(dāng)?shù)囟?，以便在一個(gè)給定幀的可允許的時(shí)間內(nèi)發(fā)生，因?yàn)槊總€(gè)模塊220必須在這個(gè)被限制的時(shí)間量?jī)?nèi)被尋址，使得避免和下一個(gè)幀重疊。和PWM相關(guān)的變量包括在模塊220內(nèi)的恒流驅(qū)動(dòng)器的數(shù)量、數(shù)據(jù)時(shí)鐘與/或灰度等級(jí)時(shí)鐘的頻率，以及分辨率，如熟知的那樣。
圖3表示用于操作按照本發(fā)明的LED顯示系統(tǒng)100的方法300的流程圖。方法300包括以下步驟步310對(duì)顯示器施加電源。
在這一步中，在中央控制器硬件和軟件塊110的控制下，通過(guò)AC/DC 24V電源210對(duì)顯示器114的所有控制單元116供電。方法300進(jìn)行到步312。
步312配置或重構(gòu)顯示器？在這個(gè)決定步驟中，確定顯示器114是否已被配置。如果顯示器114尚未被配置，或者如果用戶選擇重新配置顯示器114(例如選擇以不同的方式伸展圖像或者不伸展圖像)，則方法300進(jìn)行步314?；蛘?，如果顯示器114已被配置，并且用戶不希望再重新配置顯示器，則方法300進(jìn)行步318。
步314確定硬件配置。
在這個(gè)步驟，中央控制器硬件和軟件塊110檢查多少控制單元116和數(shù)字化器112相連。每個(gè)控制單元116接收一個(gè)地址。此外，每個(gè)控制單元116接收垂直的和水平的開(kāi)始位置，例如限定數(shù)據(jù)的刪除部分。這些設(shè)置被存儲(chǔ)在每個(gè)控制單元116的EEPROM 224中。方法300進(jìn)行步316。
步316設(shè)置圖象元素的間隔。
在這個(gè)步驟中，用戶通過(guò)中央控制器硬件和軟件塊110設(shè)置圖象元素的間隔，即伸展或者跳過(guò)。如果選擇跳過(guò)，則用戶設(shè)置跳過(guò)多少像素。這些設(shè)置被存儲(chǔ)在控制器216的EEPROM 224中。方法300進(jìn)行步318。
步318讀EEPROM。
在這個(gè)步驟中，由中央控制器硬件和軟件塊110從控制器216的EEPROM 224讀出硬件配置和圖象元素的間隔。方法300進(jìn)行步320。
步320向顯示器傳遞并分配數(shù)據(jù)。
在這個(gè)步驟中，中央控制器硬件和軟件塊110按照以前確定的硬件配置和間隔通過(guò)數(shù)字化器112向顯示器114傳遞圖像數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)。串行的視頻和控制數(shù)據(jù)通過(guò)每個(gè)各自的內(nèi)部再同步單元212的DATABUS IN和DATABUS OUT，或者通過(guò)每個(gè)選擇的外部再同步單元118的DATABUS IN和DATABUS OUT，從一個(gè)控制單元116傳遞到下一個(gè)控制單元116，如圖1所示。方法300進(jìn)行步322。
步322分析視頻數(shù)據(jù)。
在這個(gè)步驟中，LED顯示系統(tǒng)100內(nèi)的每個(gè)各自的控制單元116的控制器216接收視頻數(shù)據(jù)流，接著分析這個(gè)信息成為和涉及整個(gè)顯示器114的給定的控制器216的位置相關(guān)的特定的分組。在控制器216上運(yùn)行的算法幫助用于識(shí)別屬于顯示器114的其物理部分的串行的DATABUS IN信號(hào)的部分的處理。方法300進(jìn)行步324。
步324向像素組傳遞視頻數(shù)據(jù)流。在這個(gè)步驟中，每個(gè)各自的控制器216按照各自的x，y顏色坐標(biāo)對(duì)其相關(guān)的像素組218、然后模塊220、然后像素222分配合適的串行視頻數(shù)據(jù)流。更具體地說(shuō)，每個(gè)控制器216向像素組218a的模塊220-31提供串行視頻數(shù)據(jù)流，接著把所述串行視頻數(shù)據(jù)流向下按照順序傳遞給模塊220串，直到像素組218a的模塊220-00接收到其視頻數(shù)據(jù)。然后每個(gè)控制器216向像素組218b的模塊220-00提供串行視頻數(shù)據(jù)流，接著把所述串行視頻數(shù)據(jù)流向下按照順序傳遞給模塊220串，直到像素組218b的模塊220-31接收到其視頻數(shù)據(jù)。同樣，每個(gè)控制器216向像素組218c的模塊220-31提供串行視頻數(shù)據(jù)流，接著把所述串行視頻數(shù)據(jù)流向下按照順序傳遞給模塊220串，直到像素組218b的模塊220-00接收到其視頻數(shù)據(jù)。最后，每個(gè)控制器216向像素組218d的模塊220-00提供串行視頻數(shù)據(jù)流，接著把所述串行視頻數(shù)據(jù)流向下按照順序傳遞給模塊220串，直到像素組218d的模塊220-31接收到其視頻數(shù)據(jù)。在每種情況下，控制器216必須根據(jù)所述串行視頻數(shù)據(jù)流是從模塊220-31傳遞到模塊220-00，如像素組218a和218c的情況，或者是從模塊220-00傳遞到模塊220-31，如像素組218b和218d的情況，這些都基于相關(guān)的x，y顏色坐標(biāo)，以正確的順序提供串行視頻數(shù)據(jù)流。
應(yīng)當(dāng)理解，步320到步324的對(duì)于每個(gè)視頻幀的視頻數(shù)據(jù)傳遞操作是在LED顯示系統(tǒng)100的中央控制器硬件和軟件塊110的控制下進(jìn)行的，借以產(chǎn)生在顯示器114上被觀看的圖像。
總之，本發(fā)明的可配置的大面積LED顯示系統(tǒng)100提供各個(gè)小的圖象元素，即每個(gè)控制單元116的模塊220和像素222，的控制，它們可以在物理上被設(shè)置，使得能夠形成兩維和三維的形狀。
此外，本發(fā)明的LED顯示系統(tǒng)100是軟件可配置的，用于提供每個(gè)控制單元116的模塊220和像素222之間的可變的距離而不需要重新設(shè)計(jì)顯示器。更具體地說(shuō)，本發(fā)明的LED顯示系統(tǒng)100不需要各個(gè)圖象元素的任何預(yù)定的或者規(guī)則地間隔開(kāi)的位置。
最后，在低分辨率的顯示應(yīng)用中，LED顯示系統(tǒng)100的各個(gè)小的圖象元素，即控制單元116的模塊220，可以被設(shè)置為相隔足夠遠(yuǎn)，以便使其外觀具有透明的結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)模塊220在物理上以獨(dú)立的方式被安裝，只和總的顯示器114具有電氣連接。
本發(fā)明決不限于以舉例方式說(shuō)明的并在附圖中表示的實(shí)施例，不脫離本發(fā)明的范圍，可以用許多方式來(lái)實(shí)現(xiàn)按照本發(fā)明的這種顯示系統(tǒng)和控制單元。
權(quán)利要求
1.一種具有顯示器(114)的可配置的大面積顯示系統(tǒng)，包括多個(gè)子顯示器，每個(gè)子顯示器包含一個(gè)像素陣列(122)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括中央控制器硬件和軟件塊(110)，含有用于控制所述顯示系統(tǒng)(100)并用于產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)以及要在顯示器(114)上顯示的視頻數(shù)據(jù)的軟件；數(shù)字化器(112)，用于把所述控制數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成和顯示器(114)兼容的數(shù)字信號(hào)；借以使所述數(shù)字化的控制數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)從一個(gè)子顯示器傳遞到下一個(gè)子顯示器，并借以使每個(gè)子顯示器是一個(gè)控制單元(116)，其能夠根據(jù)各個(gè)像素在顯示器(114)內(nèi)的位置和接收的控制數(shù)據(jù)與視頻信號(hào)，控制所述控制單元(116)的各個(gè)像素(122)。
2.如權(quán)利要求1所述的可配置的大面積顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述中央控制器硬件和軟件塊(110)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的RS-232連接(111)和數(shù)字化器(112)電氣相連。
3.如權(quán)利要求1所述的可配置的大面積顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字化器(122)借助于光纖鏈路(113)和顯示器(114)相連。
4.如權(quán)利要求1所述的可配置的大面積顯示系統(tǒng)，其特征在于，在兩個(gè)相繼的控制單元(116)之間的距離超過(guò)預(yù)定的距離的情況下，在所述兩個(gè)控制單元(116)之間使用一個(gè)中間再同步器(118)，用于接收和再發(fā)送控制數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的可配置的大面積顯示系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)控制單元(116)還包括AC-DC電源(210)，用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的再同步單元(212)，EEPROM(224)，以及控制器(216)，所述控制器用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)像素組(218)，每個(gè)像素組包括多個(gè)模塊(220)，每個(gè)模塊包含發(fā)光像素元件(222)的陣列。
6.如權(quán)利要求5所述的可配置的大面積顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述EEPROM(224)含有生產(chǎn)數(shù)據(jù)和工廠光輸出測(cè)量，以及在模塊(220)內(nèi)的每個(gè)像素(222)的顏色坐標(biāo)。
7.如權(quán)利要求5所述的可配置的大面積顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器(216)含有算法，用于將接收的控制數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)分析為特定的分組，所述分組與顯示系統(tǒng)(100)的相關(guān)控制單元(116)內(nèi)的給定模塊(220)的位置相關(guān)。
8.如權(quán)利要求5所述的可配置的大面積顯示系統(tǒng)，其特征在于，控制器(216)配備有用于實(shí)現(xiàn)與驅(qū)動(dòng)每個(gè)模塊(220)的像素(222)相關(guān)的脈寬調(diào)制的裝置。
9.如權(quán)利要求5所述的可配置的大面積顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元包括4個(gè)像素組(218)，每個(gè)像素組(218)含有32個(gè)模塊(220)，所述32個(gè)模塊被合適地互連，用于菊花鏈?zhǔn)叫盘?hào)分配。
10.如權(quán)利要求5所述的可配置的大面積顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述每個(gè)模塊(220)包括具有2×2個(gè)像素(222)的陣列。
11.如權(quán)利要求1所述的可配置的大面積顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述像素(222)是發(fā)光二極管(LED)。
12.如權(quán)利要求1所述的可配置的大面積顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述模塊(220)的尺寸相當(dāng)小，使得它們可被裝配而形成具有任意2D或3D形狀的顯示器。
13.如權(quán)利要求1所述的可配置的大面積顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示器(114)的模塊(220)以獨(dú)立的方式被設(shè)置，使得所述顯示器(114)表面上具有一種透明的結(jié)構(gòu)。
14.一種用于按照前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的可配置的大面積顯示系統(tǒng)中的控制單元，其特征在于，其被配置作為一種子顯示器，包括多個(gè)像素組(218)，每個(gè)像素組由多個(gè)像素模塊(220)構(gòu)成，所述像素模塊按照順序彼此互連，并且每個(gè)像素模塊含有發(fā)光像素元件的陣列。
15.如權(quán)利要求14所述的控制單元，其特征在于，該控制單元還包括AC-DC電源(210)；用于接收和發(fā)送控制數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)的再同步單元(212)；控制器(216)，其和所述再同步單元(221)相連，并用于驅(qū)動(dòng)包含在模塊(220)和像素組(218)中的像素(222)；以及和所述控制器(216)相連的EEPROM(224)。
16.如權(quán)利要求15所述的控制單元，其特征在于，所述EEPROM(224)含有生產(chǎn)數(shù)據(jù)和工廠光輸出測(cè)量，以及在模塊(220)內(nèi)的每個(gè)像素(222)的顏色坐標(biāo)。
17.如權(quán)利要求15所述的控制單元，其特征在于，所述控制器(216)含有算法，用于將接收的控制數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)分析為特定的分組，所述分組與顯示系統(tǒng)(100)的相關(guān)控制單元(116)內(nèi)的給定模塊(220)的位置相關(guān)。
18.如權(quán)利要求14所述的控制單元，其特征在于，控制器(216)配備有用于實(shí)現(xiàn)與驅(qū)動(dòng)每個(gè)模塊(220)的像素(222)相關(guān)的脈寬調(diào)制的裝置。
19.如權(quán)利要求14所述的控制單元，其特征在于，所述像素(222)是發(fā)光二極管(LED)。
20.一種用于操作按照本權(quán)利要求1到13任何一個(gè)所述的大面積顯示系統(tǒng)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟對(duì)顯示器(114)供電；確定所述顯示器(114)是否要被配置或者重新配置；確定硬件配置；設(shè)置圖像元素(222)的所需的間距；讀EEPROM(224)以便獲得存儲(chǔ)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和工廠的光輸出測(cè)量以及模塊(220)內(nèi)每個(gè)像素(222)的顏色坐標(biāo)；向顯示器傳遞和分配視頻信號(hào)和控制數(shù)據(jù)；分析所述視頻數(shù)據(jù)，以及向像素組(218)傳遞視頻數(shù)據(jù)流。
21.按照權(quán)利要求20所述的操作方法，其特征在于，根據(jù)所需的間距，一些中間像素(222)被忽略使用，這些像素的間距小于所需的間距。
全文摘要
一種具有顯示器(114)的可配置的大面積顯示系統(tǒng)，包括多個(gè)子顯示器，每個(gè)子顯示器包含一個(gè)像素陣列(122)，其特征在于，其還包括含有軟件的中央控制器硬件和軟件塊(110)，用于控制所述顯示系統(tǒng)(100)并用于產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)以及要在顯示器(114)上顯示的視頻數(shù)據(jù)；數(shù)字化器(112)，用于把所述控制數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以和顯示器(114)兼容的數(shù)字信號(hào)；借以使所述數(shù)字化的控制數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)從一個(gè)子顯示器傳遞到下一個(gè)子顯示器，并借以使每個(gè)子顯示器是一個(gè)控制單元(116)，其能夠根據(jù)各個(gè)像素在顯示器(114)內(nèi)的位置和接收的控制數(shù)據(jù)與視頻信號(hào)，控制所述控制單元(116)的各個(gè)像素(122)。
文檔編號(hào)G09G3/32GK1595488SQ2004100768
公開(kāi)日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2004年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月8日
發(fā)明者布魯諾·德福斯, 赫伯特·萬(wàn)希爾, 羅比·蒂勒曼, 帕特里克·威廉, 內(nèi)萊·戴德尼 申請(qǐng)人:巴庫(kù)股份有限公司