專利名稱:由模塊化互連部分構(gòu)成的電子互鎖圖形面板的制作方法
背景電子設(shè)備允許顯示器隨意改變并連續(xù)更新。電子圖形面板可在室內(nèi)和室外、水下和太空用以顯示希望的信息。
但這些圖形面板的缺點包括定制圖形面板的高成本、低靈活性、有限的軟件能力以及高安裝成本。已預(yù)計存在50000種或以上的電子圖形面板的不同模式變型。
概述本申請描述了一種新型電子圖形面板，它由能互鎖在一起以形成任何理想大小的圖形面板的互鎖模塊構(gòu)成。
一個方面描述了基于發(fā)光二極管(LED)的模塊化圖形面板，它由能連接入許多不同結(jié)構(gòu)中的任一個的互鎖模塊構(gòu)成。計算機(jī)可用于控制圖形面板上的顯示器。在一個實施例中，通過其中可包括電子設(shè)備的框架組裝件構(gòu)成圖形面板，上述電子設(shè)備可包括存儲信息的存儲器以形成電子標(biāo)記的靜態(tài)顯示或其它應(yīng)用。
該系統(tǒng)的另一個特點在于模塊化塊互連的方式，它阻止了不同模塊化塊的顛倒連接。
圖1示出了本設(shè)備的電子圖形面板的基本模塊化塊的俯視圖。
圖2示出了如何可以將許多模塊化塊互連以擴(kuò)展單元的大小以及如何僅按楔合方式互連單元。
圖3示出了框架部分的分解圖。
圖4示出了構(gòu)成模塊化塊的各層的分解圖。
圖5示出了模塊設(shè)備的底層的詳細(xì)示圖。
圖6A和6B示出了關(guān)于所使用的信號和電源接觸件的信息。
圖7示出了模塊通信的框圖。
圖8示出了標(biāo)識和編程模塊的流程圖。
圖9示出了進(jìn)出包括三態(tài)緩沖器的每個模塊化設(shè)備的通信流。
圖10和11示出了如何可以在不同設(shè)備之間適當(dāng)和不適當(dāng)?shù)氐匕l(fā)送信號。
圖11a-11c示出了不同種類的框架附件的示圖。
圖12示出了USB框架控制器和典型主機(jī)設(shè)備的框圖。
圖13示出了如何將框架附件附著到模塊。
圖14示出了典型的完整應(yīng)用。
圖15示出了顯示不同種類的框架附件的可能位置的用戶接口。
圖16示出了電源框架附件的電路。
圖17A示出了如何可在不同的位置處附著不同的框架附件。
圖17B示出了四分之一面板像素格式。
圖18a-18d示出了將顯示設(shè)備用作拼圖的可選實施例。
詳細(xì)描述本申請教示了一種旨在用于電子標(biāo)記和顯示的模塊化圖形面板，并描述了用于與該面板一起使用的連接器和連接以形成可用于許多不同顯示用途的單元。這些面板可互鎖以形成互連模塊化面板的矩陣。本系統(tǒng)的一個重要方面是允許各部分互鎖以形成更大部分的各部分的對稱，以及防止面板不適當(dāng)連接的楔合互連。基本組成塊可按該方式組合以形成更大的顯示單元。
框架部分包圍互連面板的邊緣?？蚣芸砂娫催B接以及與互鎖面板單元矩陣的信號連接。
模塊的基本結(jié)構(gòu)在圖1中示出。對稱的圖形面板100包括許多發(fā)光二極管(LED)102、104，它們能單獨接通以形成任何想要的顯示。在本實施例中，照明裝置是LED，但應(yīng)理解可以使用任何種類的照明裝置。在另一實施例中，照明裝置可以是液晶裝置。但一般可以使用任何種類的照明裝置，包括等離子體、基于DMD的投影等。
除非模塊的發(fā)光面全部面向同一方向，否則互鎖凸出件的對稱形狀和位置及大小將阻止模塊被互鎖。在所公開的實施例中，模塊用梯形互鎖形狀形成。但是，也可以使用互鎖形狀的其它實施例。在一個這種實施例中，兩部分移動允許邊緣之間的連接的水平和垂直剛度兩者的鎖定。這可以使用當(dāng)前互鎖系統(tǒng)內(nèi)的鎖扣(snap)組裝件，或者可使用兩維斜切的系統(tǒng)以允許互鎖?；蛘?，可以使用互連的半深凸緣。
其它形狀的互鎖操作也可發(fā)生，諸如使用具有內(nèi)部接觸件的開槽圓柱以避免銳邊。
基本實施例使用10英寸正方形單元，具有被排列成定義一矩陣的16行和16列的256個LED。但應(yīng)理解，可設(shè)想其它尺寸。四英寸大小的模塊化面板可用于旨在被更接近地觀看的單元。18英寸模塊化面板也可用于將以相對較長的距離觀看的應(yīng)用。此外，雖然描述將這些單元稱作是正方形的，但應(yīng)理解基本形狀是具有四個側(cè)邊的周邊，形成一正方形；其中每個側(cè)邊沿基本直線的方向延伸。但是，每個側(cè)邊不像完美的正方形那樣是平坦的；相反，每個直線側(cè)邊的上面具有斜切的互連部分。實際上，外部形狀的包絡(luò)是正方形的。但對本說明書來說，在側(cè)邊不必平坦的理解之下，我們描述了沿直線方向延伸的側(cè)邊。
面板的每一邊緣108包括具有基本梯形形狀的機(jī)械互鎖部分110，它允許與另一配合單元彼此互鎖。互鎖單元的每個部分還包括連接器部分112，它們可由不銹鋼或其它導(dǎo)體構(gòu)成。
在本實施例中，面板的每個側(cè)邊都具有五個連接器，從而在四個側(cè)邊的每一個上形成了總共20個連接引腳。這些引腳提供電能、行和列掃描信號以及串行通信，如這里所述的。邊緣部分上導(dǎo)體的放置避免了外露的電線以及外露的布線。當(dāng)然，導(dǎo)體的數(shù)量是設(shè)計選擇的問題，這里可以使用其它數(shù)量的引線。
圖2示出了多個單元如何可以互鎖以形成更大的互鎖矩陣面板。顯然，任何數(shù)量的顯示器可按任何期望的形狀被互鎖以形成最終的顯示面板。例如，許多單元可被互連以形成具有160000個LED的超過20英尺正方形的顯示圖像以及520英尺2的圖形面板顯示面積。圖2還示出了模塊化連接的楔合配置，以避免這些單元按不正確的方式被互連。每一單元都具有用于顯示的正面，如圖1的120所示。每一單元還具有背側(cè)，圖1中不能看到，但是是與所示的側(cè)面相對的側(cè)面。諸單元必須被互連，以使每一單元使得它們的正面顯示部分面向同一方向。圖2示出了正常互鎖關(guān)系，其中單元150被連接到單元155。它們兩者使它們的正面以同一方式朝向。因此，單元150的凹互鎖部分153找到與單元155的凸互鎖部分154的合適配合。但注意，底部具有單元160和162。單元162被顛倒，因此單元160的凹互鎖部分161面向單元162的凹互鎖部分163。從而，這兩單元不可能合適地互鎖。按此方式，互鎖部分的形狀內(nèi)在地阻止了諸單元被不適當(dāng)?shù)叵嗷ミB接。
在一實施例中，互鎖框架段形成組合顯示設(shè)備的周邊?？蚣軆?nèi)的電路可從外部主機(jī)設(shè)備提供電能、數(shù)字信息和控制給連接的模塊化單元。
框架段也可提供存儲器映射的圖像?？蚣芙M裝件中的非易失性存儲器可用于控制每一面板的狀態(tài)，因此控制面板內(nèi)的每一LED。當(dāng)然，非易失性存儲器的內(nèi)容本身可改變以改變圖形面板上的顯示。
通過模塊化面板可獲得許多好處。重要地，這些好處之一基于發(fā)熱。多個圖形面板中的每一個都散發(fā)其自己的熱量，因此不必需要外部冷卻系統(tǒng)。
在一個實施例中，面板矩陣通過經(jīng)由框架段與該矩陣連接的外部處理器或計算機(jī)控制。
本實施例的模塊的構(gòu)造可如圖4的裝配圖所示的那樣進(jìn)行。首先形成合適大小的基板400。如上所述，它可以是任何大小或形狀，但優(yōu)選是正方形。也可形成相同大小的印刷電路板，如405。還使用印刷電路板的連接器。本實施例中，連接器包括20個不銹鋼柔性導(dǎo)體，如元件410所示，它們例如通過焊接繞電路板405的周邊連接。
印刷電路板405用螺釘或其它方式附著到頂部封裝415。連接可使用自攻螺絲經(jīng)由頂部連接部分上的模制螺栓。透鏡組裝件420最終就位于頂部封裝上并壓配合于頂部封裝上以形成密封件。透鏡可散射輸出光。
連接器410與頂部封裝部分415的邊緣上的溝槽重疊，允許整個結(jié)構(gòu)的加固。這形成了可以多種不同取向中的任一個放置的對稱組裝件。
圖5示出了形成模塊化組裝件的背面板的模塊的背部400的詳細(xì)示圖。該部件包括四個凸出的四分之一圓部分，它們可用于定位粘合劑材料，諸如VelcroTM品牌鉤和眼型材料或者其它粘合劑。許多Velcro粘合劑區(qū)域500允許用織物型材料向墊板安裝諸面板。由于該部件的輕型構(gòu)造，這可以形成該部件的非常低成本的方式。但是，諸如502的排水凹口留在Velcro粘合劑區(qū)域500之間，用以排去任何聚集的水。還提供安裝孔504，以允許較常規(guī)的安裝選擇。由于模塊的對稱互鎖形狀，僅需要一中心安裝孔，因為對稱圖形能自然地保持平衡。
外部控制器用于產(chǎn)生位圖圖像，它產(chǎn)生驅(qū)動LED的掃描信號。該圖像可形成并經(jīng)USB接口或者可用于驅(qū)動計算機(jī)硬件的任何其它接口通信。
該設(shè)備中使用的接觸件優(yōu)選由不銹鋼構(gòu)成，以適應(yīng)戶外使用。圖6A和6B示出了所使用的不同種類的連接器。圖6A示出了模塊邊緣上使用的信號邊緣連接器。這些信號接觸件在不同模塊之間傳送信號。電源接觸件在圖6B中示出。與電源的連接優(yōu)選在模塊上的中心位置中進(jìn)行，以允許每一模塊進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
設(shè)備可通過控制器邏輯加以控制，該控制器模塊優(yōu)選經(jīng)由諸如USB的高速接口與圖形面板通信。圖形面板的控制電路包括模塊通信(多路復(fù)用或非多路復(fù)用LED驅(qū)動配置)以及信號操作邏輯。主機(jī)設(shè)備和每一模塊之間的通信路徑允許模塊的適當(dāng)操作。
圖7顯示了低成本并可使用分離邏輯的模塊內(nèi)的通信概況。當(dāng)然，可以形成使用低成本的微處理器的系統(tǒng)。具有兩種主要輸入信號時鐘和數(shù)據(jù)，它們源自主機(jī)設(shè)備?？梢越?jīng)由異步信號線傳送數(shù)據(jù)。但是，當(dāng)連接四個或更多模塊時，這些信號的失真將呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)誤差。為此，輸入數(shù)據(jù)被采樣并與輸入時鐘信號同步。
時鐘和數(shù)據(jù)由USB幀控制器設(shè)備生成、在每個模塊上的8位MPU的控制下被選通并求和，隨后發(fā)送回輸出緩存并重新構(gòu)造，到達(dá)下一連接模塊。
當(dāng)需要來自主機(jī)設(shè)備的響應(yīng)時，8位MPU可控制這些信號。因此，通信電路是雙向的，其中所有命令分組被時隙化。
這些信號通常需要在互鎖模塊之間傳播相對較短的距離。因此，可以使用分離邏輯以降低部件成本。每個模塊的編程是用戶協(xié)助和應(yīng)用軟件的組合。如這里所述的，用戶定義系統(tǒng)取向(面板配置)。隨后，應(yīng)用程序改變每個面板上的標(biāo)識符以控制LED驅(qū)動矩陣信號的方向。
每一模塊都被分配了在工廠裝配時被硬連線入模塊的唯一的32位序列標(biāo)識符。在啟動模式期間，主機(jī)設(shè)備請求每個模塊提供其標(biāo)識符。在控制器中制作一標(biāo)識符列表，且在系統(tǒng)初始化時并在裝配不同模塊后控制器還向每個模塊分配一新的基于圖形面板的標(biāo)識符。圖形模塊微控制器隨后操作數(shù)據(jù)信號按合適的方式到達(dá)每一模塊的合適側(cè)邊，用于應(yīng)用的正確操作。
這里參考圖8描述了標(biāo)識和編程模塊的啟動模式，圖8示出了標(biāo)識和編程模塊所遵照的流程圖。首先，在800處，應(yīng)用軟件從所有不同的單元裝載所有不同的唯一標(biāo)識符。它們按接收順序或按某些其它順序排列入一映射。805處，輸出信號基于標(biāo)識符每次一個地被發(fā)送給每個面板，以使面板變亮。810處，用戶觀看輸出面板，并用用戶接口標(biāo)識面板的位置和取向。815處，應(yīng)用軟件為模塊記錄該位置，并將其存儲為映射。為便于尋址，每一模塊可分配到一序列(本地)地址。例如可以使用一種地址矩陣，其中左上單元總是單元00、向右一個單元是單元01等等。
或者，可以使用利用分壓器的編碼系統(tǒng)，使得模塊的位置可通過電壓自動檢測。
因為電子圖形面板的環(huán)境而簡化通信協(xié)議。最初給所有模塊施加電源，將通信路徑保持為從主機(jī)到模塊的單向。如果主機(jī)設(shè)備需要從模塊接收數(shù)據(jù)，它發(fā)送數(shù)據(jù)接收命令連同模塊標(biāo)識符。每一不同模塊接收該信息，但僅合適的模塊在所分配的時隙內(nèi)作出響應(yīng)。
圖9示出了簡化的8位微處理器單元如何控制通信的內(nèi)容。將四個命令編程入該微處理器，該處理器控制調(diào)準(zhǔn)數(shù)據(jù)路徑和通信所需的所有功能。每一功能都被時隙化，這意味著它們僅可以在專門分配的時隙內(nèi)發(fā)生。這允許通信線路的共享。
四個調(diào)準(zhǔn)命令包括設(shè)定模塊ID，它請求模塊的標(biāo)識符；設(shè)定模塊ID，它為模塊設(shè)定新的臨時標(biāo)識符；設(shè)定信號方向一如這里所解釋的，模塊化單元可按多個方向安裝，且該命令允許對行和列設(shè)定四個方向之一；復(fù)位—該命令對模塊驗證主機(jī)已接收并處理了模塊所發(fā)送的命令。
此外，每一模塊的微控制器900測量電源連接引線上正提供的電壓。不同的單元可通過5V或8V電源的DC(直流)電壓供電，且該監(jiān)控確保了電源在期望電源量的指定參數(shù)加減10％之內(nèi)。
如果電壓參數(shù)在期望范圍之外，則微控制器900響應(yīng)于下一個主機(jī)輪詢，以向主機(jī)通知錯誤電壓。這可以設(shè)置能由附加電源電壓等補(bǔ)救的警報。
為使每一模塊正確地運(yùn)行，驅(qū)動LED矩陣的行和列掃描信號必須跨陣列逐模塊地連接。在本實施例中，六個信號(除了電源信號外)經(jīng)由邊緣連接引腳被連接到每一模塊。這允許每一模塊沿任何期望方向的充分旋轉(zhuǎn)而沒有極化。附加的六個信號包括
行時鐘—表示行時鐘信號。使數(shù)據(jù)與該信號同步。
行數(shù)據(jù)—表示被發(fā)送到LED的數(shù)據(jù)流。
行復(fù)位—按需要復(fù)位數(shù)據(jù)和時鐘信號的信號。
列時鐘—使列數(shù)據(jù)也與該信號同步。
列復(fù)位，它復(fù)位列的數(shù)據(jù)和時鐘信號。
列數(shù)據(jù)—它運(yùn)載用于LED的數(shù)據(jù)流。
行和列信號表示矩陣或非矩陣配置中的圖形模塊中各個發(fā)光組件的照明，矩陣被定義為信號生成中用于X和Y軸的信號。例如，如果有必要使64個LED發(fā)亮，則兩個電子驅(qū)動選項是可用的。可以單獨驅(qū)動每一燈，這需要64個獨立信號或驅(qū)動組件。或者，可以按矩陣配置驅(qū)動這64個燈，例如8×8的矩陣。驅(qū)動8個行信號，且同時驅(qū)動8個列信號。這導(dǎo)致與64相對地僅使用16個信號驅(qū)動器使64個燈內(nèi)的單個燈發(fā)亮。
一項區(qū)別在于驅(qū)動64個燈的必要信號較少。此外，這提供了與實際靜態(tài)功耗相比明顯減少的平均動態(tài)功耗。
行數(shù)據(jù)信號選擇需要被點亮的LED。這是具有點亮一個圖形面板上的256個LED或燈中的一個或全部的邏輯電平的單個串行數(shù)據(jù)流。該信號按照數(shù)字格式，且邏輯1(5或8伏)將關(guān)斷單個LED，而邏輯1將照亮256個LED或燈中的一個或全部。
行數(shù)據(jù)流對應(yīng)于一個模塊或多個模塊的Y軸，水平掃描信號。
例如，當(dāng)每個面板是16×16時，16個模塊被水平互連，16×16個行數(shù)據(jù)信號的矩陣配置＝256個單個LED水平的×16個垂直的。
行復(fù)位是按需要復(fù)位數(shù)據(jù)和時鐘信號的信號。行復(fù)位信號被用于同步行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流和行數(shù)字時鐘信號。每次LED需要被點亮?xí)r，使數(shù)據(jù)流與每LED的時鐘脈沖同步。如果在列數(shù)據(jù)信號存在前未順次地復(fù)位這些信號，則獲得圖形面板上的稱作重象的效應(yīng)。這表現(xiàn)為每一LED或發(fā)亮器件周圍的暈輪。對于極其透明的圖像，需要消除重象。因此，需要行和列復(fù)位信號。
也使列時鐘—列數(shù)據(jù)與該信號同步。
列復(fù)位將列的數(shù)據(jù)和時鐘信號復(fù)位。
列數(shù)據(jù)—它運(yùn)載用于LED的數(shù)據(jù)流。
如上所述，需要三個信號來有效地點亮行和列LED。復(fù)位、時鐘和數(shù)據(jù)。這三個信號對于X和Y矩陣配置來說在數(shù)字格式中是一致的。數(shù)據(jù)信號確定256個LED或發(fā)光組件中的哪些被點亮。時鐘信號用于同步每個發(fā)光組件和數(shù)據(jù)流。復(fù)位被用作圖形面板應(yīng)用的結(jié)束，并阻止256個LED的每一個周圍的重象或暈輪效應(yīng)。這三個信號被提供用于列和行掃描信號。
圖10示出了與輸入相連的輸出的錯誤連接如何導(dǎo)致信號沖突，并使掃描矩陣配置畸變?；ユi圖形面板具有四個可連接的側(cè)邊。本實施例中，可能用于連接。圖形面板的每一側(cè)邊具有一致的電子信號。如果往返面板的信號不受控制，則結(jié)果是全部信號失真。圖10示出了這種可能的信號失真，以及這如何搞亂電子控制。
根據(jù)本系統(tǒng)，互鎖圖形模塊有能力互鎖四個側(cè)邊之一而沒有極化，這些信號的控制和取向使之成為可能。
圖11示出了每一信號如何可以連接到合適的信號線。在微控制器的控制下，在模塊的每個側(cè)邊上使用三態(tài)緩沖器。該緩沖器可以被三態(tài)化以產(chǎn)生浮置輸入(輸出)。這樣，在任一時刻模塊的(僅)一個側(cè)邊被啟用。用三態(tài)總線驅(qū)動器完成三態(tài)緩沖器的切換，如圖9的905處所示。通過選擇性地將設(shè)備維持于三態(tài)，三態(tài)驅(qū)動器的使用使得同一引腳能用于輸入和輸出兩者。
如上所述，框架附件可用于提供與模塊化塊的連接。
圖3示出了向每一模塊化組裝件提供電源和數(shù)字信息的互連框架段的各層的分解圖。如這里所述的，電源和數(shù)字信息從主機(jī)設(shè)備獲得，主機(jī)設(shè)備可以是任何計算機(jī)，例如圖12所示的計算設(shè)備。主機(jī)設(shè)備提供存儲器映射的“圖像”，它們經(jīng)由連接器發(fā)送到各圖形面板。圖像本身被存入框架組裝件內(nèi)的非易失性數(shù)字存儲器。當(dāng)有必要改變?nèi)我稽c亮設(shè)備的狀態(tài)時，微控制器按指定順序訪問非易失性存儲器。
圖3中示出的框架段包括三個連接部分。印刷電路板305可包括含微控制器的電子設(shè)備。印刷電路板被形成為其中具有對準(zhǔn)孔308?？蚣芙M裝件的頂部封裝310包括諸如312的對準(zhǔn)螺栓。每一對準(zhǔn)孔308緊挨著對準(zhǔn)螺栓312相應(yīng)的一個，使得對準(zhǔn)螺栓312的外部表面保持孔308的內(nèi)部表面于適當(dāng)位置。底部基板320覆蓋印刷電路板305并可以旋入螺栓330和332。
可以使用框架附件的分類，每一個都提供各種功能給排列的圖形面板。這些被歸為三類?？梢允褂萌N不同種類的框架附件。圖11A-11C中示出了三種變型。
圖11A示出了電子框架附件USB控制器框架附件，它具有信號形式的引腳1100、1102、1104、1106和電源引腳1108、1110。這同時向陣列提供信號和功率。圖11B中示出了電源附件，僅有一印刷電路板組裝具有電源引腳1112、1114和信號控制引腳1100、1102、1104、1106的電源過濾組件。圖11c中所示的裝飾框架附件也具有印刷電路板、電源和信號引腳，而沒有電子組件。圖11c所示的裝飾框架附件沒有連接引腳。
為使系統(tǒng)正確運(yùn)作，USB控制器框架附件必須連接到模塊?？刂破骺蚣芟蛩羞B接模塊提供數(shù)字信號和電源?？刂破骺蚣芙?jīng)由USB串行端口或集線器附連到主機(jī)設(shè)備。控制器框架包括USB微控制器、非易失性存儲器和膠粘邏輯，以提供必要的數(shù)字信號。圖11A所示的信號具有以下功能
基本上，數(shù)字信號向每一模塊提供行和列矩陣掃描信號，以尋址這些模塊中的每一個上的每一發(fā)光元件。
單個或多個互鎖圖形模塊的控制由圖12的框圖形式中示出的框架附件進(jìn)行。USB框架附件包括微控制器1200，它還包括USB引擎和直接存儲器存取(DMA)控制器。具有相關(guān)電池的非易失性存儲器1205存儲從微控制器接收的數(shù)據(jù)。此外，膠粘邏輯模塊1210提供如這里所述的用于驅(qū)動系統(tǒng)的邏輯。
微控制器通信USB協(xié)議并從主機(jī)設(shè)備下載存儲器映射數(shù)據(jù)。該存儲器映射數(shù)據(jù)被存入非易失性存儲器1205。在完成數(shù)據(jù)下載后，存儲器中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，作為多路復(fù)用或非多路復(fù)用的行和列掃描信號，以驅(qū)動毗連的掃描模塊。在完成數(shù)據(jù)下載后，USB控制器框架可獨立于主機(jī)設(shè)備運(yùn)行。系統(tǒng)能按實時模式運(yùn)行，其中將連續(xù)的視頻和音頻流應(yīng)用程序連續(xù)地下載到圖形面板。在獨立模式中，在完全成功的下載后，系統(tǒng)獨立于主機(jī)設(shè)備運(yùn)行。被存入非易失性存儲器的存儲器映射圖像被連續(xù)地顯示于圖形面板上，直到新數(shù)據(jù)被發(fā)送。在本實施例中，1220所示的蜂窩式無線電接口可用于允許非易失性存儲器中的數(shù)據(jù)被更新。
常規(guī)地，USB框架控制器還包括實時時鐘1225以及允許經(jīng)由實時時鐘進(jìn)行通信的音頻處理器1230。
作為蜂窩式無線電接口的替代方案，例如便攜式或大型計算機(jī)可局部地使用USB端口。也可以使用紅外線接口。操作中，框架附件可附連到圖形模塊，如圖13所示。框架附件可連接于任何模塊系統(tǒng)的四個側(cè)邊中的任一個上，允許完全的靈活性。每一系統(tǒng)僅一個USB控制器框架是必要的，且其余外部框架可以是附加電子功能、裝飾框架和電源框架，它們可以在沿著構(gòu)成應(yīng)用的圖形模塊的外側(cè)的任何地方使用。
僅當(dāng)超過指定數(shù)量的圖形面板(例如超過10到16個圖形面板)被互鎖時，電源框架附件才會是必要的。這還可以取決于所使用的發(fā)亮設(shè)備的類型；例如室內(nèi)發(fā)亮設(shè)備消耗的電能會比室外發(fā)亮設(shè)備少。每一不同的電源框架附件可與其自己的外部電源相關(guān)聯(lián)，該外部電源端接于印刷電路板上電源框架的基板之內(nèi)。能傳送10安培的大小的銅棒可焊接到印刷電路板以及不銹鋼引腳上的連接器。
圖16示出了該電源電路的更詳細(xì)的示圖，它包括用于過濾因切換產(chǎn)生的高頻和低頻諧波的電容器。本實施例中，470μF/16伏特鉭電容器可用于低頻，且100nF/50伏特電容器可用于高頻諧波。
電源插座適配器可以是4.5mm電源插座，它被安裝成與頂部電源框架封裝齊平。例如，圖14示出了具有20個或更多圖形面板的應(yīng)用如何可以包括兩個不同的電源框架，第一個來自USB控制器框架1400連接到其自己的電源1405。第二個，專用電源框架附件1410，也連接到其自己的電源1415。USB控制器框架1400還連接到主機(jī)設(shè)備1420。
模塊互連的方法固有地保持合適的電源極性。在本實施例中，極性方向包括外部的正連接以及內(nèi)部的負(fù)連接。
應(yīng)用程序允許為不同的單元形成合適的位置。每一面板測量其電源，并計算何處需要添加的電源框架配置。每一圖形模塊可測量其自己運(yùn)行所需的輸入電源，如果電源超過編程規(guī)定的上下10％，圖形模塊自身將通過每一模塊的內(nèi)部通信路徑向USB框架控制器報警。根據(jù)主機(jī)配置的設(shè)定，用戶將通過受影響的圖形模塊上的顯示器得到警告，或者主機(jī)PC用屏幕上的提示向用戶報警。
PC或主機(jī)設(shè)備上運(yùn)行的診斷程序在用戶或主機(jī)視覺屏幕上可視地標(biāo)識合適的電源框架附件位置。如果使用PLC或鍵盤接口，USB框架附件自動地使圖形面板位置發(fā)光，用于電源框架附件的最優(yōu)化。
圖15示出了顏色編碼系統(tǒng)如何顯示可以希望不同電源框架和USB控制器所處的位置。
裝飾框架附件提供了外部系統(tǒng)的裝飾外觀以與電源和USB框架附件匹配并可以提供某些結(jié)構(gòu)完整性。
組裝設(shè)備可具有圖17A所示的排列。這示出了各種圖形模塊、USB和電源附件、邊角插入件和裝飾邊角插入件。
以上描述了每一LED的控制，就像諸LED可單獨受控那樣。圖17B示出了使用四分之一面板配置的替代實施例。諸如公告板和記分板的應(yīng)用常常是從幾百米外處觀看的。在這些系統(tǒng)中，典型的像素大小可以在5和10英寸之間。因此，LED被分組為64個LED的簇，以允許放大的像素格式。圖17B中示出了四分之一面板像素格式。在替代實施例中，三色LED可用于該四分之一像素格式，從而獲得彩色、四分之一單元像素格式。
雖然以上已討論了單個USB控制器，也可在不分裂的情況下使用多個USB控制器，以使大顯示器的諸部分多任務(wù)化。這在運(yùn)行現(xiàn)場視頻或較大應(yīng)用時是有幫助的。如上所述，多個電源框架附件也可用于各種功能，諸如記錄并顯示時間及溫度。
雖然以上使用各單元作為模塊化圖形面板進(jìn)行描述，但這些單元的不同應(yīng)用也是可能的。
另一實施例描述了液晶面板，它可以是2平方英寸或4平方英寸。這些液晶面板可使用同一基本外殼并用較小的面板設(shè)置結(jié)構(gòu)。
液晶模型可具有很低的功耗，并可在不施加電能的情況下維持圖像達(dá)31天。需要電能來改變圖像，但只需要很少的電能來維持圖像。該模型可用于不同應(yīng)用，包括機(jī)場信息系統(tǒng)、交互教學(xué)玩具、室內(nèi)視頻屏幕和廣告顯示器。
單元的一個特殊應(yīng)用在于電子拼圖板，如圖18A-18D所示。為使用電子拼圖板，首先如圖18A所示地互連期望數(shù)量的單元，隨后從因特網(wǎng)站點下載選定的圖像或者使用計算機(jī)上存儲的圖像。
圖18B示出了互連的拼圖板上顯示的選定圖像。隨后，如圖18C所示，分解面板。由于功耗較低，即使在不附加電源的情況下也保持該下載的圖像。接著，拼圖板組裝器組裝選定的諸塊，嘗試形成上述下載圖像，如圖18D所示。
雖然以上僅詳細(xì)公開了若干實施例，但其它修改也是可能的。所有這種修改旨在包含在以下權(quán)利要求
書內(nèi)。例如，雖然以上根本未公開顏色，但應(yīng)理解，三色LED可用于發(fā)出紅、綠、黃三種顏色。這可以形成多色顯示。
權(quán)利要求
1.一種模塊化圖形面板組裝件，包括第一模塊化塊，它包括顯示表面，限定至少一個平表面的邊緣部分，位于所述至少一個平表面上的用于電源分配的第一接觸件和用于信號分配的第二接觸件，以及形成于所述邊緣表面上的機(jī)械互鎖部分。
2.如權(quán)利要求
1所述的組裝件，其特征在于，還包括第二模塊化塊，其中所述第一模塊化塊的連接部分與所述第二模塊化塊的相應(yīng)連接部分互鎖，且所述第一模塊化塊的第一接觸件與所述第二模塊化塊的第一接觸件相連接。
3.如權(quán)利要求
1所述的組裝件，其特征在于，還包括與所述第二接觸件連接的三態(tài)緩沖器，允許每一所述第二接觸件根據(jù)模塊化塊的取向而用作輸入或輸出接觸件。
4.如權(quán)利要求
2所述的組裝件，其特征在于，還包括包圍所述第一和第二模塊化塊的框架組裝件，以及所述框架組裝件的至少一部分連接到所述第一和第二接觸件。
5.如權(quán)利要求
4所述的組裝件，其特征在于，所述組裝件包括被排列為大致矩形形狀的四個所述模塊化塊。
6.如權(quán)利要求
4所述的組裝件，其特征在于，所述框架組裝件包括通用串行總線電路，它接收通用串行總線信號并向所述第二接觸件傳送所述通用串行總線信號。
7.如權(quán)利要求
1所述的組裝件，其特征在于，每一所述模塊化塊都包括多個發(fā)光二極管。
8.如權(quán)利要求
2所述的組裝件，其特征在于，所述連接部分大致具有梯形形狀，并可以通過沿著與所述模塊化塊的表面大致垂直的方向的運(yùn)動與其它連接部分相連接，但不能通過沿著與所述模塊化塊的表面大致平行的方向的運(yùn)動而連接或拆開。
9.如權(quán)利要求
2所述的組裝件，其特征在于，所述連接部分具有大致梯形的形狀，它具有其中之一比另一個更長的第一和第二平行側(cè)邊，以及在所述第一和第二平行側(cè)邊之間延伸的第一和第二斜側(cè)邊。
10.一種模塊化顯示單元，包括對稱外殼，它具有其上有可控制顯示部分的頂部表面，以及其上有機(jī)械互鎖部分的邊緣部分，使所述邊緣部分之一上的每個機(jī)械互鎖部分的尺寸和形狀與一個不同的所述外殼上的邊緣部分互鎖，且所述外殼上包括向所述顯示部分提供電連接和信號連接的連接器部分。
11.如權(quán)利要求
10所述的單元，其特征在于，所述連接器部分形成于所述邊緣部分上。
12.如權(quán)利要求
11所述的單元，其特征在于，所述連接器部分形成于所述邊緣部分的每一表面上。
13.如權(quán)利要求
11所述的單元，其特征在于，所述模塊化單元形成為具有外部周邊，該周邊具有形成大致正方形外部周邊的若干大致直線的部分，且所述連接器部分形成于所述諸直線部分的每一個上。
14.如權(quán)利要求
10所述的單元，其特征在于，所述機(jī)械互鎖部分由與其它斜面邊緣連接的斜面邊緣構(gòu)成。
15.如權(quán)利要求
10所述的單元，其特征在于，所述機(jī)械互鎖部分由指定形狀構(gòu)成，以僅與使它們的頂面處于同一方向上的單元連接。
16.如權(quán)利要求
10所述的單元，其特征在于，還包括與所述連接器連接的三態(tài)緩沖器。
17.一種顯示組裝件，包括多個模塊化單元，每一個所述模塊化單元都具有對稱形狀并具有與其它模塊化單元互連的平邊緣，所述多個模塊化單元被排列成陣列且每一個所述模塊化單元都具有與另一模塊化單元連接的電連接；以及框架部分，它包圍所述模塊化單元矩陣的周邊并連接到模塊化單元矩陣的至少一個。
18.如權(quán)利要求
17所述的組裝件，其特征在于，所述模塊化單元的每一個具有大致正方形的形狀，形成限定所述模塊化單元周邊的四個邊緣部分。
19.如權(quán)利要求
17所述的組裝件，其特征在于，所述電連接形成于所述四個邊緣部分的每一個上，從而允許所述多個模塊化單元之間以及它們與所述框架部分的連接。
20.如權(quán)利要求
17所述的組裝件，其特征在于，所述框架部分包括其中的電氣電路。
21.如權(quán)利要求
17所述的組裝件，其特征在于，還包括所述電氣電路內(nèi)的存儲器，它提供要在所述模塊化單元上顯示的信息。
22.一種方法，包括將多個模塊化顯示面板組裝成期望的形狀；確定每一所述顯示面板的位置，并形成限定所述位置的映射；以及通過使用所述映射來確定設(shè)備的哪些部件應(yīng)顯示哪些部分，將整體顯示發(fā)送給所述期望形狀的所述設(shè)備。
23.一種方法，包括通過將顯示面板的第一部分連接到所述顯示面板的第二部分來組裝一模塊化顯示面板；以及除非兩個顯示面板的發(fā)光表面處在同一方向，否則機(jī)械上阻止所述面板相連接。
專利摘要
一種模塊化顯示面板由具有顯示像素的分割的對稱圖形面板(100)構(gòu)成。面板在四個方向上互鎖以允許形成較大的電子圖形面板。面板的優(yōu)選形狀是正方形，定義了具有邊緣表面(108)的周邊。這些邊緣表面的每一個都包括其上的電連接(112)。框架組裝件形成面板的外部，從而允許向單元提供信號和電能。
文檔編號G09F9/30GK1998037SQ200480041669
公開日2007年7月11日 申請日期2004年2月17日
發(fā)明者T·舒伯特, J·布朗利 申請人:維斯托艾斯(澳大利亞)控股有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan