專利名稱：用于大面積顯示器的像素模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于可配置的大面積的顯示系統(tǒng)尤其是大面積的發(fā)光二極管(LED)顯示系統(tǒng)中的像素模塊。具體地說，本發(fā)明涉及一種用于形成大面積顯示系統(tǒng)的兩維或三維顯示器的像素模塊。
背景技術(shù)：
常規(guī)的白熾燈、熒光燈和氖管長期來一直用于照亮許多大規(guī)模的商業(yè)和公共標(biāo)記。不過，現(xiàn)在市場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)計中利用LED，這是因為LED比常規(guī)的光源消耗較少的電功率，并具有長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)的大型運動場顯示器，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)用是可以在計算機(jī)控制下動態(tài)地配置的。此外，一些大規(guī)模的能夠顯示視頻圖像的動畫顯示器現(xiàn)在也在生產(chǎn)。
此外，在市場上不僅需要兩維(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，因而在為這種系統(tǒng)提供控制時，存在技術(shù)的挑戰(zhàn)。需要一種由單獨的像素元件構(gòu)成的系統(tǒng)，所述像素元件可被配置而形成具有2D或3D形狀的大面積LED顯示器。
可配置的大面積顯示器的例子可以見名稱為“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。每個像素位置具有有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)的有效面積，其占據(jù)大約像素面積的大約25％。每個瓦片包括存儲器，用于存儲顯示數(shù)據(jù)，以及像素驅(qū)動電路，用于控制在瓦片上的像素的掃描和照明。像素驅(qū)動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實現(xiàn)，所述通孔通過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。每個瓦片具有在其前側(cè)上的玻璃底板。在玻璃底板的前側(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)各個圖像元素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種單個的像素模塊，用于形成在可配置的大面積LED顯示系統(tǒng)中的定制的兩維或三維的形狀。
本發(fā)明的另一個目的在于，集成在各個像素模塊內(nèi)的有源器件，用于形成在可配置的大面積LED顯示系統(tǒng)中的定制的兩維或三維的形狀。
本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種用于控制單個像素模塊的方法，所述模塊按照順序設(shè)置在可配置的大面積LED顯示系統(tǒng)內(nèi)。
為此，本發(fā)明提供一種像素模塊，用于大面積顯示器，特別是作為由多個按順序互連的類似像素模塊構(gòu)成并由中央控制器驅(qū)動的一個組的一部分，包括一個或多個像素元件，其特征在于還包括串行視頻數(shù)據(jù)總線輸入和一個或多個與鎖存器的輸入電氣相連的指令輸入線，所述鎖存器具有并行的輸入和輸出，并且由一個數(shù)據(jù)時鐘輸入提供時鐘；一個電流驅(qū)動器裝置，用于驅(qū)動所述的一個或多個像素并且和鎖存器的輸出以及數(shù)據(jù)時鐘輸入電氣相連，并且其包括一個串行輸出端口，用于按照順序傳遞串行數(shù)據(jù)到下一個像素模塊；第一反相器，其輸出可用于按順序驅(qū)動下一個像素模塊的數(shù)據(jù)時鐘輸入；一個灰度級時鐘輸入，其和電流驅(qū)動器裝置以及一個用于驅(qū)動所述下一個像素模塊的灰度級輸入的輸出電氣相連；一個地址輸入，其和一個第二反相器電氣相連，其輸出可以驅(qū)動下一個像素模塊的地址輸入；一個EEPROM，其和一個輸入端口電氣相連，用于和所述中央控制器通信，所述輸入端口還和一個輸出端口相連用于連接下一個像素模塊；以及電源輸入和輸出。
本發(fā)明是一種用于可配置的大面積LED顯示器應(yīng)用的LED像素模塊。本發(fā)明的LED像素模塊中集成有有源器件，用于利用外部控制器對其提供控制。本發(fā)明的許多LED像素模塊可按照順序設(shè)置成由一個中央控制器控制的任何定制的兩維和三維形狀。


為了更好地說明本發(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)選實施例，其中圖1是用于控制許多按照本發(fā)明的LED像素模塊的LED模塊陣列的功能方塊圖；圖2是按照本發(fā)明的LED像素模塊的功能方塊圖；以及圖3是圖2中F3所示的部分的詳圖。
具體實施例方式
圖1是按照本發(fā)明的LED模塊陣列100的的功能方塊圖。LED模塊陣列100例如是較大的LED顯示系統(tǒng)(未示出)的一部分，所述系統(tǒng)由類似的LED模塊陣列100的序列串構(gòu)成。LED顯示系統(tǒng)的詳細(xì)說明可以參見同一申請人的另一個專利申請。
雖然本發(fā)明的模塊構(gòu)思的特定實施例利用LED模塊陣列100進(jìn)行說明，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)/無機(jī)發(fā)光的，反射的或者其它已知的顯示技術(shù)。
LED模塊陣列100包括AC-DC(AC/DC)轉(zhuǎn)換器110，再同步單元114以及用于驅(qū)動許多像素組118的控制器116，所述像素組118進(jìn)一步包括許多LED像素模塊120。例如，像素組118a包括32個LED像素模塊120，即LED像素模塊120-00到120-31，其中的每一個包括4個像素122；像素組118b包括32個LED像素模塊120，即LED像素模塊120-00到120-31，其中的每一個包括4個像素122；像素組118c包括32個LED像素模塊120，即LED像素模塊120-00到120-31，其中的每一個包括4個像素122；像素組118d包括32個LED像素模塊120，即LED像素模塊120-00到120-31，其中的每一個包括4個像素122。最后，LED模塊陣列100包括EEPROM 124。
AC/DC 24V電源110是任何標(biāo)準(zhǔn)的AC/DC電源，具有通用的交流輸入和24V的直流輸出，最大輸出電流例如為4安培，用于向再同步單元114、控制器116以及LED像素模塊120供電。AC/DC 24V電源110和輸入電壓的變化無關(guān)地保持其輸出電壓為恒定值，只要輸入電壓處于預(yù)定的允差內(nèi)。一個示例的AC/DC電源110是一種開關(guān)方式電源，具有功率因數(shù)校正，例如Hitron model HVP103-240042。具有和任何給定的LED模塊陣列100相關(guān)的一個或多個AC/DC 24V電源110。和LED模塊陣列100相關(guān)的AC/DC 24V電源110的數(shù)量取決于其中包含的像素組118的數(shù)量。AC/DC 24V電源110對LED像素模塊120提供電源，其中進(jìn)行DC-DC下變換。LED像素模塊120的電功能的更詳細(xì)的說明可以參見圖2和圖3得到。此外，LED像素模塊120的物理硬件實現(xiàn)的更詳細(xì)的說明可以通過參見同一申請人的另一個專利申請得到。
再同步單元114是一種用于在LED模塊陣列100的連續(xù)的串中直接從一個LED模塊陣列100接收并向下一個LED模塊陣列100(未示出)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。更具體地說，再同步單元114接收DATABUS IN信號，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DATABUS OUT信號向下一個裝置發(fā)送這個數(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LED模塊陣列100上顯示的當(dāng)前的視頻幀信息。
控制器116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)場可編程的門陣列(FPGA)裝置內(nèi)的定制的控制器。控制器116通過接收并分析DATA IN，管理視頻數(shù)據(jù)，并將其分配在和較大的LED顯示系統(tǒng)的和給定的LED模塊陣列100的給定的LED像素模塊120的位置相關(guān)的特定組中。在控制器116上運行的算法幫助識別屬于較大的LED顯示系統(tǒng)的物理部分的串行的DATA IN信號的部分的處理。此外，控制器116管理和驅(qū)動每個LED像素模塊120的像素122相關(guān)的脈寬調(diào)制(PWM)。
LED像素模塊120每個包括根據(jù)任何用戶確定的間距設(shè)置的(k×n)個像素122的陣列。例如，在圖1中示出了像素122的2×2的陣列。像素122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，每個像素122由紅綠藍(lán)子像素構(gòu)成，如熟知的那樣。此外，每個LED像素模塊120包括一組恒流驅(qū)動器(未示出)，用于驅(qū)動其相關(guān)的像素122。此外，每個LED像素模塊120包括本地存儲裝置(未示出)，例如EEPROM，用于存儲生產(chǎn)數(shù)據(jù)和工廠光源輸出測量，以及呈(x，y，Y)形式的LED像素模塊120內(nèi)的每個像素122的顏色坐標(biāo)。其中x和y是主發(fā)射器的坐標(biāo)，Y被定義為亮度。在校準(zhǔn)期間，所有的值被從每個LED像素模塊120內(nèi)的EEPROM中讀出，然后用于計算校正值。這些計算的值然后被存儲在LED模塊陣列100上的EEPROM 124中。EEPROM 124是任何類型的可電擦除的存儲介質(zhì)，用于遍布地存儲信息。例如，EEPROM 124可以是Xicor或Atmel model 24C16或24C164。LED模塊陣列100的電功能的更詳細(xì)的說明參見同一申請人的另一個專利申請。
在圖1所示的例子中，像素組108a的LED像素模塊120-00到120-31和像素組108b的LED像素模塊120-00到120-31在物理上被從左到右地設(shè)置，從而形成第一個由64個圖像元件構(gòu)成的鄰接的串。在這第一串的下方，像素組108c的LED像素模塊120-00到120-31和像素組108d的LED像素模塊120-00到120-31在物理上被從左到右地設(shè)置，從而形成第二個由64個像素元件構(gòu)成的鄰接的串。用這種方式，構(gòu)成LED像素模塊120的64×2的陣列。此外，因為每個LED像素模塊120含有像素122的2×2的陣列，其結(jié)果是，LED模塊陣列100含有像素122的128×4的陣列。LED像素模塊120的更多的細(xì)節(jié)可以參見圖2和圖3得到。
參見圖1，對LED模塊陣列100的操作說明如下。電源被加到LED模塊陣列100上。大的LED顯示系統(tǒng)的中央控制器(未示出)提供串行的視頻和控制數(shù)據(jù)，其通過每個各自的再同步單元114的DATABUS IN和DATABUS OUT從一個LED模塊陣列100通過到達(dá)下一個LED模塊陣列100。LED模塊陣列100的控制器116接收視頻數(shù)據(jù)流，并按順序分析這些信息而成為和大的LED顯示系統(tǒng)內(nèi)的給定的控制器116的位置相關(guān)的特定組。在控制器116上運行的算法幫助用于識別屬于較大的LED顯示系統(tǒng)的物理部分的串行的DATABUSIN的部分的處理。接著，控制器116按照各自的x，y坐標(biāo)把來自一個LED像素模塊120的合適的串行視頻數(shù)據(jù)流分配到下一個LED像素模塊120(具有其相關(guān)的像素122)。這個視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移操作在較大的LED顯示系統(tǒng)的中央控制器(未示出)的控制下對每個視頻幀進(jìn)行，借以產(chǎn)生一個供觀看的圖像。像素組118和相關(guān)的LED像素模塊120的布置和最大數(shù)量不限于圖1所示。LED像素模塊120及其操作更詳細(xì)地示于圖2和圖3。
圖2是按照本發(fā)明LED像素模塊120的功能方塊圖。LED像素模塊120包括串行數(shù)據(jù)總線輸入(SERIAL IN)和與一個鎖存器210的輸入電氣相連的許多指令輸入線(CMD IN)，所述鎖存器是一個多位寄存器，其具有并行的輸入和輸出，并且由數(shù)據(jù)時鐘輸入(DATA CLK)同步。鎖存器210的串行數(shù)據(jù)和指令線輸出和電流驅(qū)動器裝置的輸入電氣相連，電流驅(qū)動器裝置包括許多恒流驅(qū)動器(圖2未示出)，用于驅(qū)動一組像素122，如圖3詳細(xì)示出的。此外，電流驅(qū)動器裝置212含有許多移位寄存器(圖2未示出)，例如用于對包括在其中的每個恒流驅(qū)動器建立一個10位的并行輸入，其細(xì)節(jié)也如圖3所示。最后的移位寄存器級提供一個串行輸出端口(SERIAL OUT)，用向下一個LED像素模塊120依次傳遞串行數(shù)據(jù)。DATA CLK也送到電流驅(qū)動器裝置212的輸入端和常規(guī)的反相器214的輸入端，其輸出(DATACLK“not”)按照順序驅(qū)動下一個LED像素模塊120的DATA CLK輸入。用這種方式，DATA CLK的極性當(dāng)其沿著鏈通過每個LED像素模塊120時被翻轉(zhuǎn)。通過當(dāng)DATA CLK通過每個LED像素模塊120時使其極性翻轉(zhuǎn)，信號的整體性，即DATA CLK信號的上升時間、下降時間、脈沖寬度、和占空比被保持。
附帶地，灰度級時鐘(GS CLK)和地址線(ODD/EVEN)輸入到LED像素模塊120。GS CLK和電流驅(qū)動器裝置212的輸入電氣相連，然后從LED像素模塊120輸出，以便依次驅(qū)動下一個LED像素模塊120的GS CLK輸入。ODD/EVEN送到一個常規(guī)的反相器216的輸入，反相器的輸出(ODD/EVEN“not”)依次驅(qū)動下一個LED像素模塊120的ODD/EVEN輸入。用這種方式，ODD/EVEN線的極性當(dāng)其沿著鏈通過每個LED像素模塊120時被翻轉(zhuǎn)。使用ODD/EVEN線來門控EEPTOM 124。
LED像素模塊120還包括EEPROM 218，其是任何類型的可電擦除的存儲介質(zhì)，用于存儲各種信息。例如，EEPROM 218可以是Xicor或Atmel model 24C16或24C164。在LED像素模塊120內(nèi)的每個像素122的顏色坐標(biāo)以(x，y，Y)形式被存儲在EEPROM 218中，其中x和y是主發(fā)射器的坐標(biāo)，Y被定義為亮度。此外，在LED像素模塊120的制造期間，所有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和工廠光源的輸出測量被存儲在EEPROM 218中。此外，LED像素模塊120的ID(口令)、運行時間以及LED像素模塊120的序列號也被存儲在EEPROM 218中。和EEPROM 218的通信通過控制器116使用標(biāo)準(zhǔn)的I2C總線來實現(xiàn)，所述總線具有標(biāo)準(zhǔn)的兩線串行數(shù)據(jù)總線協(xié)議，即串行的時鐘線(SCL)和串行的數(shù)據(jù)線(SDL)。此外，I2C總線被驅(qū)動離開每個LED像素模塊120到下一個LED像素模塊120。
一般地說，EEPROM 218只在校準(zhǔn)期間被訪問，以便讀出測量數(shù)據(jù)。不過，在LED像素模塊120的一般操作期間，LED像素模塊120的運行時間被存儲在EEPROM 218內(nèi)。
最后，LED像素模塊120包括DC/DC變換器220。DC/DC變換器220是一種常規(guī)的DC/DC變換器裝置，其接收輸入的直流電壓，并進(jìn)行電壓下變換。DC/DC變換器220維持其輸出電壓為恒值，而不管輸入電壓的變化，只要輸入電壓處于預(yù)定的允差內(nèi)，在這種情況下，輸入到DC/DC變換器220的是24V的電壓，如圖1所示，而其輸出是5.0V的直流輸出電壓，直到250mA，用于向鎖存器210、電流驅(qū)動器裝置212、反相器214、反相器216、EEPROM 218以及像素122供電。例如DC/DC變換器220是一種現(xiàn)有的離散設(shè)計的DC/DC變換器，具有控制器裝置和集成的開關(guān)裝置，線圈，電容器以及反饋電路。所述反饋電路(未示出)由具有電阻的電壓驅(qū)動器構(gòu)成，用于調(diào)節(jié)DC/DC變換器220到所需的電壓。
圖3表示圖2所示的LED像素模塊120的細(xì)節(jié)F3。更具體地說，圖3表示按照本發(fā)明的電流驅(qū)動器裝置212和像素122的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。圖3表示4個像素，即像素122a，122b，122c和122d，它們被電流驅(qū)動器裝置212驅(qū)動，并且每個像素包括紅綠藍(lán)子像素。更具體地說，像素122a包括紅子像素(R)310a，綠子像素(G)312a，以及藍(lán)子像素(B)314a；像素122b(未示出)包括R310b，G312b，以及B314b；像素122c(未示出)包括R310c，G312c，以及B314c；像素122d包括R310d，G312d，以及B314d。
此外。電流驅(qū)動器裝置212包括多個移位寄存器(SR)316，每個對一個相關(guān)的電流源(ISOURCE)318提供一個10位字。更具體地說，在這個例子中，電流驅(qū)動器裝置212包括16個SR316，即，SR316-01到SR316-16，它們分別和16個ISOURCE318電氣相連，即ISOURCE318-01到ISOURCE318-16。串行數(shù)據(jù)從SR316-01到SR316-16按照順序從一個到另一個移動，如圖3所示，即，SERIAL IN進(jìn)入電流驅(qū)動器裝置212，并饋給SR316-01的輸入，接著，串行數(shù)據(jù)總線從SR316-01移動到SR316-16，并最后通過用于驅(qū)動LED像素模塊120的SERIAL OUT的SR316-16的輸出從電流驅(qū)動器裝置212輸出。在這個例子中，因為每個SR316由串行輸入數(shù)據(jù)產(chǎn)生一個10位的并行的輸出，因此對于每個SR316其占用10個DATA CLK周期。因而，共需要160個DATA CLK周期，以便形成輸入到ISOURCE318-01到ISOURCE318-16的全部的160位。DATA CLK的頻率一般設(shè)置在1到20MHz之間，這一般由像素122的數(shù)量(即鏈接的長度)和幀頻率確定。GS CLK的頻率一般按照幀頻率、位速率和空白的數(shù)量設(shè)置。
R310b，G312b，B314b，R310C，G312c，B314c，R310d，G312d，B314d的陽極共同和由DC/DC變換器220提供的+5V相連。每個R310的陰極分別由兩個ISOURCE318驅(qū)動。與此相對，每個G312的陰極分別由一個ISOURCE318驅(qū)動，并且每個B314的陰極分別由一個ISOURCE318驅(qū)動。這是因為紅色子像素的效率和綠色、藍(lán)色的不同；因而，前者比后者需要更多的電流。更具體地說并參見圖3，各R310，G312，和B314按照下述和ISOURCE318相連。R310a和ISOURCE318-01以及ISOURCE318-02相連，G312a和ISOURCE318-03相連，并且B314a和ISOURCE318-04相連，借以形成像素122a。R310b和ISOURCE318-05以及ISOURCE318-06相連，G312b和ISOURCE318-07相連，并且B314b和ISOURCE318-08相連，借以形成像素122b。R310c和ISOURCE318-09以及ISOURCE318-10相連，G312c和ISOURCE318-11相連，并且B314c和ISOURCE318-12相連，借以形成像素122c。R310d和ISOURCE318-13以及ISOURCE318-14相連，G312d和ISOURCE318-15相連，并且B 314d和ISOURCE318-16相連，借以形成像素122d。
ISOURCE318是能夠提供恒流的常規(guī)的電流源，一般范圍為5-50mA。市場上可得到的恒流裝置的例子包括東芝TB62705和SiliconTouch ST2226A?；蛘?，ISOURCE318通過定制的ASIC器件構(gòu)成。如果用戶需要實現(xiàn)6500 K的顏色溫度用于全白模式，則ISOURCE318的電流容量按下述設(shè)置。在這種情況下，每個R310需要22mA的電流，每個RG312需要14mA的電流，每個B314需要11mA的電流，以便達(dá)到所需的光輸出。因為所有的ISOURCE318都相同，如果所有的ISOURCE318都按照高達(dá)22mA的輸出被設(shè)置，以便適應(yīng)RS310，則GS312和BS314將被過激勵，因而其壽命將被縮短。而作為代替，所有的ISOURCE318都能夠提供高達(dá)14mA以適應(yīng)于綠子像素，即G312a，G312b，G312c和G312d。此時兩個ISOURCE318并聯(lián)連接，以便驅(qū)動每個紅子像素，即R310a，R310b，R310c，R310d，借以提供28mA的總電流容量。不過，兩個并聯(lián)連接的ISOURCE318通過編程用數(shù)字形式進(jìn)行校正，以便對紅子像素提供22mA。最后，為了適應(yīng)藍(lán)子像素，即B310a，B310b，B310c，B310d，其相關(guān)的ISOURCE318的電流輸出通過編程用數(shù)字形式校正，以便提供11mA。總之，對于這個例子，需要4個具有高達(dá)14mA的輸出電流容量的ISOURCE318，用于驅(qū)動每個像素122的3個子像素；兩個ISOURCE318用于紅子像素，一個ISOURCE318用于綠子像素，一個ISOURCE318用于藍(lán)子像素，如圖3所示。
鎖存的CMD IN線和GS CLK也饋給電流驅(qū)動器裝置212。一般地說，3個CMD IN線控制電流驅(qū)動器裝置212的功能，例如通過指示SERIAL IN數(shù)據(jù)是脈寬調(diào)制數(shù)據(jù)(即被顯示的信息)，或者通過確定是否斷開給定的ISOURCE318的輸出，或者確定是否開始產(chǎn)生給定的ISOURCE318的一個輸出。ISOURCE318的PWM需要GS CLK，(即，GS CLK是輸出時鐘)。
參見圖1、圖2和圖3，對LED像素模塊120的操作說明如下。首先，+24V被施加于DC/DC變換器220的輸入，其隨后產(chǎn)生+5V，用于對LED像素模塊120的所有元件配電。接著，控制器116(見圖1)按照各自的x和y顏色坐標(biāo)對LED像素模塊120分配合適的串行視頻數(shù)據(jù)流?？刂破?16還向LED像素模塊120提供所有的信號輸入(即CMD IN，DATA CLK，GS CLK，ODD/EVEN以及I2C總線)。SERIAL IN和CMD IN的信息通過DATA CLK被鎖存在鎖存器210內(nèi)，并接著被傳遞給電流驅(qū)動器裝置212的輸入。更具體地說，電流驅(qū)動器裝置212相應(yīng)地解釋CMD IN輸入和功能。此外，SR316-01接收來自鎖存器210的SERIAL IN的信息，接著把串行數(shù)據(jù)通過DATA CLK的作用順序地轉(zhuǎn)移到SR316-16，最后，通過SERIAL OUT從電流驅(qū)動器裝置212輸出，以便被提供給下一個LED像素模塊120，如果有下一個LED像素模塊120的話。在進(jìn)行這種操作時，每個SR-316由串行的數(shù)據(jù)輸入產(chǎn)生一個10位的并行輸出。因此，需要160個DATA CLK周期來加載饋給ISOURCE318-01到ISOURCE318-16的160位。根據(jù)ISOURCE318-01到ISOURCE318-16的最終的輸出和基于CMD IN的每個ISOURCE318的功能狀態(tài)，子像素(即R310a，G312b，B314a，R310b，G312b，B314b，R310c，G312c，B314c，R310d，G312d，B314d)相應(yīng)地發(fā)光。在操作期間，LED像素模塊120的運行時間被存儲在EEPROM 218內(nèi)。GS CLK作為ISOURCE318的輸出，借以提供PWM。
一般地說，因為LED模塊陣列100的控制器116從一個LED像素模塊120沿著任何給定的像素組118向另一個LED像素模塊120提供串行數(shù)據(jù)，ODD/EVEN線的極性被翻轉(zhuǎn)。ODD/EVEN線被分配，以便幫助I2C總線。在I2C讀或?qū)懫陂g，當(dāng)ODD/EVEN線是邏輯“O”時，可以訪問16個奇數(shù)的LED像素模塊120。作為對比，當(dāng)ODD/EVEN線是邏輯“1”時，可以訪問16個偶數(shù)的LED像素模塊120。這是因為，在順序串中，每隔一個LED像素模塊120便翻轉(zhuǎn)DATA CLK。
一般地說，電流驅(qū)動器裝置212的配置不限于圖3所示和上面的說明。根據(jù)特殊的應(yīng)用要求，具有其SR316和ISOURCE318的電流驅(qū)動器裝置212可以是定制的。圖3所示的配置和上面的說明只是一個例子。
此外，在另外的實施例中，用于處理4個像素122的LED像素模塊120的電氣分配不限于圖2和圖3所示。LED像素模塊120的電氣設(shè)計例如可以是這樣的，即，其只包括用于驅(qū)動一個像素122的電子電路，所述像素包括一個紅子像素，一個綠子像素和一個藍(lán)子像素。
總之，本發(fā)明的LED像素模塊120適用于可配置的大面積LED顯示應(yīng)用中。LED像素模塊120中集成有有源器件，例如鎖存器210，電流驅(qū)動器裝置212，EEPROM 218，DC/DC轉(zhuǎn)換器220，和像素122。一個LED像素模塊120的順序串可以菊花鏈的方式連接在一起，用于在LED模塊陣列100的控制下進(jìn)行控制和通信，以便形成可定制的2D或3D像素組118，用于可配置的大面積LED顯示系統(tǒng)中。
本發(fā)明決不限于以舉例方式說明的并在附圖中表示的實施例，不脫離本發(fā)明的范圍，可以用許多方式來實現(xiàn)用于大面積顯示器的這種像素模塊。
權(quán)利要求
1.一種像素模塊，用于大面積顯示器，特別是用作由多個按順序互連的類似像素模塊(120)構(gòu)成并由中央控制器(116)驅(qū)動的一個組(118)的一部分，所述像素模塊包括一個或多個像素元件(122)，其特征在于還包括串行視頻數(shù)據(jù)總線輸入(SERIAL IN)和一個或多個與鎖存器(210)的輸入電氣相連的指令輸入線(CMD′s IN)，所述鎖存器具有并行的輸入和輸出，并且其由一個數(shù)據(jù)時鐘輸入(DATACLK)提供時鐘；一個電流驅(qū)動器裝置，用于驅(qū)動所述的一個或多個像素(122)，并且與鎖存器的輸出以及數(shù)據(jù)時鐘輸入(DATA CLK)電氣相連，并且其包括一個串行輸出端口(SERIAL OUT)，用于按照順序傳遞串行數(shù)據(jù)到下一個像素模塊(120)；第一反相器(214)，其輸出(DATA CLK“not”)可用于按順序驅(qū)動下一個像素模塊(120)的數(shù)據(jù)時鐘輸入(DATA CLK)；一個灰度級時鐘(GS CLK)輸入，其和電流驅(qū)動器裝置(210)以及一個用于驅(qū)動所述下一個像素模塊(120)的灰度級輸入的輸出(GS CLK)電氣相連；一個地址輸入(ODD/EVEN)，其和一個第二反相器(216)電氣相連，其輸出(ODD/EVEN“not”)可以驅(qū)動下一個像素模塊(120)的地址輸入(ODD/EVEN)；一個EEPROM(218)，其和一個輸入端口(I2C BUS)電氣相連，用于和所述中央控制器(116)通信，所述輸入端口還和一個輸出端口(I2C)相連以連接下一個像素模塊；以及電源(220)的輸入和輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的像素模塊，其特征在于，所述鎖存器(210)是一種多位寄存器。
3.如權(quán)利要求1所述的像素模塊，其特征在于，所述EEPROM(218)用于存儲像素模塊(120)內(nèi)的每個像素(122)的顏色坐標(biāo)。
4.如權(quán)利要求3所述的像素模塊，其特征在于，所述顏色坐標(biāo)以(x，y，Y)的形式被存儲，其中x和y是主發(fā)射器的坐標(biāo)，Y是亮度。
5.如權(quán)利要求1所述的像素模塊，其特征在于，所述EEPROM(218)含有在像素模塊(120)制造時的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和工廠的光輸出測量數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求1所述的像素模塊，其特征在于，所述EEPROM(218)含有像素模塊(120)的序列號、識別數(shù)據(jù)和運行時間。
7.如權(quán)利要求1所述的像素模塊，其特征在于，使用一個I2C總線在EEPROM(218)和中央控制器(116)之間進(jìn)行通信。
8.如權(quán)利要求7所述的像素模塊，其特征在于，所述I2C總線具有標(biāo)準(zhǔn)的兩線串行數(shù)據(jù)總線協(xié)議。
9.如權(quán)利要求7所述的像素模塊，其特征在于，所述I2C總線具有串行的時鐘線和串行的數(shù)據(jù)線。
10.如權(quán)利要求1所述的像素模塊，其特征在于，所述電源包括DC/DC變換器，其提供直流電壓輸出，用于對鎖存器(210)、電流驅(qū)動器裝置(212)、第一和第二反相器(214-216)、EEPROM(218)以及像素(122)供電。
11.如權(quán)利要求1所述的像素模塊，其特征在于，每個像素(122)分別包括紅子像素(310)，綠子像素(312)和藍(lán)子像素(314)，它們由電流驅(qū)動器裝置(212)單獨地驅(qū)動。
12.如權(quán)利要求11所述的像素模塊，其特征在于，所述每個子像素(310-312-314)被至少一個電流源(318)驅(qū)動，所述電流源的輸入和一個相關(guān)的移位寄存器(316)相連。
13.如權(quán)利要求12所述的像素模塊，其特征在于，所述每個紅子像素(310)被至少兩個電流源(318)驅(qū)動，所述每個電流源和一個相關(guān)的移位寄存器(316)相連。
14.如權(quán)利要求12或13所述的像素模塊，其特征在于，所述電流驅(qū)動器裝置的移位寄存器(316)被按照順序互連，借以使序列中的第一移位寄存器(316-01)和鎖存的串行數(shù)據(jù)總線輸入(SERIAL IN)相連，并且序列中的最后一個移位寄存器(316-16)和像素模塊(120)的串行輸出端口(SERIAL OUT)相連。
15.如權(quán)利要求12或13所述的像素模塊，其特征在于，所述電流源(318)是一種恒流裝置，其輸出電流可以用數(shù)字方式進(jìn)行校正。
16.如權(quán)利要求12或13所述的像素模塊，其特征在于，所述電流源(318)通過定制的ASIC裝置被構(gòu)成。
17.如權(quán)利要求1所述的像素模塊，其特征在于，所述數(shù)據(jù)時鐘輸入(DATA CLK)的頻率被設(shè)置在1到20MHz之間。
全文摘要
一種像素模塊，包括一個或多個像素元件，其特征在于還包括串行視頻數(shù)據(jù)總線輸入和一個或多個與一個鎖存器的輸入電氣相連的指令輸入線，所述鎖存器具有并行的輸入和輸出，并且其被一個數(shù)據(jù)時鐘輸入同步；一個電流驅(qū)動器裝置，用于驅(qū)動所述的一個或多個像素并和鎖存器的輸出以及數(shù)據(jù)時鐘輸入電氣相連，并且其包括一個串行輸出端口，用于按照順序傳遞串行數(shù)據(jù)到下一個像素模塊；第一反相器，其輸出可用于按順序驅(qū)動下一個像素模塊的數(shù)據(jù)時鐘輸入；一個灰度級時鐘輸入，其和電流驅(qū)動器裝置以及一個用于驅(qū)動所述下一個像素模塊的灰度級輸入的輸出電氣相連；一個地址輸入，其和一個第二反相器電氣相連，其輸出可以驅(qū)動下一個像素模塊的地址輸入；一個EEPROM，其和一個輸入端口電氣相連，用于和所述中央控制器通信，所述輸入端口還和輸出端口相連用于連接下一個像素模塊；以及電源的輸入和輸出。
文檔編號G09G3/32GK1595480SQ200410076828
公開日2005年3月16日 申請日期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·萬希爾, 羅比·蒂勒曼, 帕特里克·威廉, 內(nèi)萊·戴德尼 申請人:巴庫股份有限公司