专利名称：完全可寻址的量切led阵列的制作方法
技术领域：
本发明涉及量切(cut-to-measure)显示器件，以及用于设计这种器件的方法。具体地，本发明涉及发光二极管(LED)阵列以及相关联的控制器件。
背景技术：
除了其能量效率和低的制造成本之外，LED技术提供了当在显示器和发光标志中使用时的高度的几何适应性。LED的阵列可以实装在诸如织物基底的柔性基底上。包含多个小的发光体而不是较大的白炽或者荧光光源的阵列结构提供了均勻分布的照明。为了实现与使用自炽或者荧光光源相当的均勻性，必须给显示器或者标志相当大的厚度。LED技术也已经用于提供可变尺寸和形状的显示器和标志。一种用于制造这种器件的经济上有利的方式是将LED阵列(当其被安装在其基底上并且可能被漫射层等覆盖时)作为按米供应并且能够被切割成期望尺寸而基本上不破换LED的功能的论件货物来对待。适当地，这种阵列具有用于为每个LED提供驱动电流的分布式装置，这种装置是针对每个LED单独的单元或者针对固定数目的LED的每个群组的布线更有效的一个单元。后一种解决方案如果其根据某些几何(尤其是如商标等相关的所期望的具有不规则轮廓或者内部孔的几何)切割时，则可能不能正确工作。图1示出了其中每个像素102由单独的控制装置101控制的量切显示器。全部控制器通信地耦合到主控制器105，这需要大量的水平和垂直布线l(Ma、104b。很清楚，圆形边缘内的每个像素连接到控制装置。图2示出了其他解决方案的示例，其中每个控制装置 201连接到16个像素202。与在图1中示出的器件类似，主控制器205经由多个连接引线 204控制相应的控制装置201。在靠近圆形边缘处，存在多个像素203，这些像素由于没有到它们相应的控制装置的连接而不可操作。这意味着可操作像素的集合将呈现与期望的圆形轮廓不同的轮廓；所产生的轮廓基本上是正方形的。共同待决申请WO 2008/120132公开了包括以成像素群组组织的LED的量切显示器件。在所公开的实施例中，像素群组中的每个包括连接到该群组中的每个LED并且适于为其提供驱动电流的控制器。在WO 2008/120132中，注意到，可以为像素群组提供若干个控制器，每个控制器使得显示器件对于切割更加稳固。这一组织降低了像素丢失与控制器的每个连接的概率，这是由于丢失每个连接将对应于在切割之后像素群组中的所有控制器定位在边缘的相同侧(以及在显示器件外部)。
发明内容
本发明的目的是克服相关技术中已知的问题，并且提供一种量切显示器件，其中切割使得像素不可操作的概率是较低的，而这是以较小的硬件冗余的代价来实现的。根据本发明的第一方面，这些和其他目的通过包括多个像素群组和主控制器的量切显示器件来实现。每个像素群组包括一个子控制器和多个可单独控制的像素，这些像素中的所有像素连接到该像素群组的子控制器，并且至少一个像素还连接到相邻像素群组的子控制器。主控制器连接到子控制器并且被配置成选择性地控制子控制器，以便使得像素显示对应于预定图像数据的图像。将具有以上特征的显示器件切割成任意几何形状可能将某些像素从它们的相应的子控制器断开。然而，每个像素群组中的至少一个像素连接到又一子控制器，该又一子控制器可操作以替代该像素从其切断的子控制器，从而使得完全断开像素的风险较低。除了完全断开的像素之外，在切割之后，显示器件中的每个像素与负责对其进行驱动的特定子控制器相关联。唯一的硬件冗余是提供给双重连接的像素的每个的额外布线。然而该额外布线甚至可以在远离边缘的像素群组(其不受切割影响)中使用，这是由于像素可以沿着连续像素群组的链重新分配，以便更均勻地分布可用的控制能力。在优选实施例中，显示器件的每个像素群组包括连接到第一相邻像素群组的子控制器的至少一个像素和连接到与第一相邻像素群组不同的第二相邻像素群组的子控制器的至少一个像素。这减小了子控制器和像素之间的连接引线的总长度。这还允许提供如以上所述的沿着两个不同方向的像素重新分配链。此外，像素可以连接到第三相邻像素群组、 第四相邻像素群组等的子控制器。优选地，每个像素群组中的至少一个像素仅连接到其自身的像素群组的子控制器。可以使定位在子控制器顶上或者其邻近区域中的像素(这些像素被切断的风险相对低)可以免于双重连接。由于到这些像素的额外连接引线可能是其中最长的，这在不使得该器件不太可靠的情况下节省了很多布线。适当的光源的示例是LED。像素可以包括一个或者若干个LED。具体地，像素可以由一个红色LED、一个绿色LED和一个蓝色LED组成，这使得较大的色域成为可能。在有利的实施例中，每个子控制器包括驱动器、端子和可编程开关。每个驱动器适于生成到像素的驱动电流，并且每个端子可以被连接到一个像素。端子的数目大于或者等于驱动器的数目。通过该开关进行编程，可以建立驱动器与端子之间的连接，或者多个这种连接。开关的可编程性是在子控制器之间重新分配像素的能力的基础。例如，开关的默认设置可以是将每个子控制器自身的像素连接到驱动器。如果发现有必要，则子控制器可以放弃某些像素的驱动责任，以便接管其他像素的责任，例如，接管已经从它们的像素群组中的子控制器切断的像素。如果子控制器包括与端子一样多的驱动器，则所接管的像素的数目不应当超过移交给另一子控制器的像素的数目。平均而言，子控制器的总数目将足够用于服务随机从显示器件切断的任何区域中的像素。如果该区域相对于子控制器的位置正确定位，则在大多数情况下很可能避免驱动器的短缺。在另一方面，如果子控制器包括冗余的驱动器，则该区域可以以更大的纬度被切断。冗余的驱动器可以与在像素群组之外的连接像素一样多，借此将从不需要像素的重新分配。在每个子控制器中包括少量冗余的驱动器并且允许在边缘附近的过量像素的重新分配从硬件上来说是经济的。显示器件可以在切割之后由包括每个子控制器检查自己的连接状态的过程初始化。有利地，连接状态通过在每个端子处执行电阻测量(监测对预定电压激励的电流响应) 以确定器件是否是连接的来确定。适当地，每个子控制器具有连接到其像素群组中的每个像素的一个端子，以及在它们自己的子控制器故障的情况下连接可以由该子控制器驱动的相邻像素群组中的像素的又一些端子。通过根据预定模式连接的像素，像素相对于其子控制器的位置经常可以从其端子的标识推导出。因此，当子控制器具有已知位置时，从所有子
5控制器收集的端子连接状态包含用于确定在切割之后在显示器件中可用的像素集合的足够信息。主控制器可以在显示器件在切割之后的初始化中起到积极作用。在有利的实施例中，主控制器适于向每个子控制器轮询其连接状态，并且操作子控制器的可编程开关。如果在某些像素群组中存在过量像素，并且在其他像素群组中存在可用的驱动器能力，则主控制器可以执行贯穿像素的重新分配的负载平衡，这通过促使相关子控制器的开关使像素连接和断开来执行。显示器件优选地布置在支撑层上，支撑层将部件维持在它们的相对定位处并且添加保护布线的机械强度。使用柔性支撑层是有利的，该柔性支撑层能够呈现与在下面的弯曲表面相同的形状。该器件还可以布置在编织或者针织的织物支撑层上，其中某些纺线是导电的并且可以用于提供主控制器与子控制器之间或者子控制器与像素之间的连接。备选地，可能与低温多晶硅树脂电子器件组合的透明硬板(例如，玻璃板)可以用作适当的衬底。如果分辨率有限，则由明亮像素的阵列产生的图像可能给出锯齿状的印象。这一不期望的效果可以通过在像素的顶上提供漫射层来衰减。这种漫射层适于将每个像素变宽成较大的光斑，并且相邻的光斑可以重叠以创建柔和的过渡。根据本发明的第二方面，提供了一种用于使用根据本发明的量切显示器来显示图像的方法。该方法包括-处理连接状态和图像信息；以及-基于此，选择性地向子控制器传输控制命令。对于先前未用于显示图像的量切显示器而言，可以应用包括附加的初始化步骤的不同实施例。这种方法包括-沿着轮廓切割显示器；-将主控制器连接到由互连的子控制器形成的网络；以及-促使子控制器报告它们的连接状态。该方法还可以包括-如果可能，则将从在其自身像素群组中的子控制器断开的任何像素与在相邻像素群组中的子控制器相关联；-如果仍然存在至少一个断开的像素，则在连续的像素群组的子控制器之间重新分配像素；-促使子控制器报告它们的连接状态；-处理连接状态和图像信息；以及-基于此，选择性地向子控制器传输控制命令。有利地，每个子控制器装备有非易失性存储存储器，以用于存储优化的子控制器分布和相关联的像素连接。这去除了在显示器件的每次上电时重编程子控制器和实行布线优化的需要。事实上，在根据本发明的特定显示器件的生命周期中仅实行一次优化可能是足够的。产生的编程数据可以作为制造步骤而被下载到子控制器和主控制器。如果出现布线问题或者布线损坏，则这可以通过重编程容易地修复。最后，根据本发明的第三方面，提供了一种由用于设计根据第一方面的显示器件的软件实现的方法，即一种用于相对于像素的晶格、子控制器和从像素到子控制器的连接来定位封闭的二维轮廓的方法。假定每个像素是至少一个连接的端点。该方法包括-在所述晶格的一个单位晶胞中对多个定位进行采样；-针对每个所采样的定位，对当定位于此处时包含在该轮廓内部的子控制器的数目进行计数；以及-选择在所述轮廓内的子控制器具有最大可能数目的定位。更精确地，当在曲线上的参考点定位在所采样的定位的每个定位处时，对包含在轮廓内部的子控制器的数目进行计数。采样可以确定地执行——即通过经过一组预定位置，或者随机执行。由于像素、子控制器和连接当布置在显示器件中时形成晶格(它们呈现出由单元晶胞的副本所建立的周期性几何)，所以在单位晶胞中查找最佳定位是足够的。最大化在轮廓内部的子控制器的数目意味着最大化包含在由轮廓所包围的子控制器中的驱动器的数目。这使得不太可能出现驱动能力的全局短缺，借此增加了为了负载平衡而重新分配像素的尝试的成功概率。这一定位方法还可以包括找出轮廓相对于晶格的最佳相对定向。由于以上方法可以提供其中所包围的子控制器的数目最大的多个解决方案，所以可以强加又一些条件。有利地，该方法还适于最小化在轮廓内部的全部断开的像素的数目， 也就是说，通过-如果针对多于一个定位实现了在轮廓内的子控制器的最大可能的数目，则针对这些定位中的每个定位，对在该轮廓内不具有不与所述轮廓交叉的连接的像素的数目进行计数；以及-从这些定位中选择产生在该轮廓内不具有不与所述轮廓交叉的像素的最少数目的定位。注意到，本发明涉及权利要求书中记载的特征的所有可能组合。
现在将参照示出本发明实施例的附图对本发明的这些和其他方面进行详细描述， 在附图中图1示出了来自相关技术的量切显示器，其中每个子控制器控制一个像素；图2示出了来自相关技术的另一量切显示器，其中每个子控制器控制16个像素的群组；图3示出了根据本发明的实施例的量切显示器的4个邻接像素群组；图4示出了根据本发明的另一实施例的量切显示器的3个邻接像素群组；图5是根据本发明的定位方法的图示；以及图6示出了根据本发明的实施例的量切显示器。
具体实施例方式现在将描述本发明的具体实施例。然而，本发明可以体现成多种形式，并且不应当被解释为仅限于在本文中阐述的实施例；相反，这些实施例通过示例的方式提供，从而使得本公开将变得透彻且完整，并且向本领域技术人员完全地传递本发明的范围。
图3描绘了根据本发明的第一实施例的量切显示器件的4个邻接像素群组，每个像素群组包括3X3个像素。典型地，该显示器件包括总共数十个、几百个或者几千个像素群组。在左上像素群组300中，定位在该群组中的中心像素之下并且通信地耦合到显示器件的主控制器(未示出)的子控制器301适于控制像素群组的9个固有像素305。固有像素305与子控制器301之间的连接303被标示为细实线，而固有像素305它们本身被示出为实心圆。子控制器301还适于控制来自连接到子控制器301的四个周围像素群组的八个外部像素；在周围像素群组中的像素被绘制为空心圆。定位在像素群组300下方以及右侧的四个外部像素在附图中可见。外部连接引线304的外部部分被绘制为粗实线；每个外部连接引线的内部部分与位于外部像素与子控制器之间的固有像素的连接引线电绝缘，但是并未单独地绘制。相反，在子群组3(^a、302b、302c、302d中的像素具有到相邻像素群组的子控制器(其被示出为矩形)的连接(未示出)。在该实施例中，每个像素包括具有不同发射光谱的三个LED子像素，这使得该显示器件产生颜色图。尽管通常期望可变的强度和大量色点，但是LED(以及适于作为根据本发明的显示器件中的像素使用的许多光源)仅接受在较小强度间隔中的驱动电流。因此， 子控制器适于向每个LED提供脉冲宽度调制驱动电流。驱动电流因此在高电平和低电平 (分别诸如LED的可接受驱动电流与零)之间交替，其中高电平时间的百分比根据每个光源的期望功率来选择。由于在子群组302的任意一个中的像素各自连接到两个子控制器，所以在适当时它们可以由任意一个来进行驱动。例如，如果在右侧子群组30 中的像素通过将其与其自身的子控制器301分离的切割而变为断开，则相邻的右侧像素群组的子控制器可以接管对其进行驱动的责任。类似地，在下部子群组302b中的像素可以由相邻的下部像素群组的子控制器进行驱动。在该实施例中，左上像素群组不包括连接到右下像素群组的像素，并且因此不可以从右下像素群组的子控制器获得辅助。子控制器通过电源网络(未示出)供电， 并且其经由将它们链接到主控制器(未示出)的控制网络(未示出)接收控制信号。控制网络优选地是无等级的，从而使得主控制器可以在显示器件已经被切割成其期望几何形状之后在选自多个可能的连接点的位置处连接。在这种情况中，子控制器唯一地广播可寻址， 从而使得地址指示子控制器的位置；因此，连接到每个子控制器的像素可以从主控制器有效地被操作。图4示出了其中每个像素群组包括4X4个像素的实施例。示出了九个像素群组。 左中像素群组400包括子控制器401与被示出为实心圆的16个固有像素405。利用该几何，在中间群组400中的每个像素405是双重连接的。例如，在右侧子群组402d中的像素 (经由连接引线403)连接到它们自身的像素群组的子控制器以及(经由连接引线404)连接到相邻的右侧像素群组的子控制器两者，借此如果它们从其自身的子控制器断开，则它们可以被驱动。类似地，在另一相邻像素群组中的像素在切割的位置需要时可以由中间像素群组400的子控制器401接管。图5图示了用于相对于像素(被示出为空心圆)的晶格510和子控制器511定位二维区域520的轮廓的方法。晶格510(在其中像素群组是单位晶胞)根据本发明的量切显示器件进行组织，并且区域520对应于显示器件的期望的几何形状。晶格510水平地和竖直地延伸超过在附图中示出的四个单位晶胞。借助于晶格的周期性，晶格相对于区域520的定位由区域520上的参考点相对于单位晶胞的定位来决定。例如，区域520的最左拐角可以用作参考点，并且所有可用的相对定位可以通过移动左侧像素群组(即包含子控制器 511a的像素群组)内部的最左拐角来进行评估。在该方法的这个实施例中，区域520的定位维持了固定定向。备选实施例也可以包含获得区域520相对于晶格510的最佳角度。一种找出最佳相对定位的方式是检验从单位晶胞采样的一组点，这通过将区域 520的参考点定位在每个定位处，并且对包含在区域520内部(即，包含在区域520的轮廓内部)的子控制器的数目进行计数。子控制器的最大可能的数目应当包含在处于其最佳定位中的区域520中。为了图示的目的，仅考虑在附图上可见的子控制器511，在图5中示出
的定位优于区域520向右水平移位个像素单元之后获得的定位，这是由于该区域的轮
廓将不会包围左侧子控制器511a。如先前所述，在量切显示器中的子控制器数目的最大化提供了用于提供足够数目的子控制器以服务所有像素的最佳可能的条件。如果子控制器适于在彼此之间重新分配驱动器能力，则至少对于在某一尺寸以上的显示器件来说能力短缺的风险将被限制。另一方面，仅包括少量像素群组的非常小的显示器件将具有差的分辨率，并且因此将由于这一原因不太感兴趣。主控制器可以负责在切割之后的初始配置，并且可能负责协调像素从包含过量像素的像素群组到具有可用能力的像素群组的重新分配。这些过程可以包括经由控制网络向主控制器发送信息(例如，子控制器的连接状态)以及从主控制器发送信息(例如，用于操作开关以连接端子和子控制器中的驱动器的命令)。作为备选，子控制器也可以实现自配置程序，该程序包括每个子控制器检查其初始连接状态。具有过量像素的又一些子控制器可以适于向相邻像素群组发出重新分配请求，这继而可能在询问其邻居之后接受或者拒绝该请求。虽然许多这种请求可能证明是不成功的，但是与其中主控制器以集总方式做出决定的类似过程相比，这种非协调配置有时可能结果是更有效地使用可用计算能力——回想在显示器件的初始化期间子控制器是空闲的。图6示出了具有圆形形状的量切显示器件600。该器件被并列的像素群组610所覆盖，像素群组中的每个包括多个像素、子控制器和这些之间的连接。在每个像素群组中， 根据本发明，至少一个像素还连接到第一相邻像素群组的子控制器，并且至少一个另一像素还连接到第二相邻像素群组的子控制器。所有子控制器通信地连接到适于向它们传输控制命令的主控制器630。尽管在附图和前述描述中图示和详细描述了本发明，但是这种图示和描述被视为图示性的或者示例性的，而不是限制性的；本发明并不限于所公开的实施例。例如，可以在其中像素群组布置为正方形但是与所公开的尺寸不同(诸如，2X2或者5X5)、矩形或者六边形的实施例中实施本发明。然而，选择非常小或者非常大的像素群组可能使得大量布线成为必需。根据对附图、本公开和所附权利要求书的研究，在实践所要求保护的发明的过程中，本领域技术人员可以理解和实现所公开的实施例的其他变形。在权利要求书中，词语 “包括”并不排除其他元件或者步骤，并且不定冠词“一个”或者“一”并不排除多个。单个处理器或者其他单元可以满足权利要求书中记载的若干个项目的功能。仅在完全不同的从属权利要求中记载某些手段的事实并不指示着不能有利地使用这些手段的组合。计算机程序可以存储/分布在适当的介质上，诸如与其他硬件一起提供或者作为其他硬件的一部分而提供的光存储介质或者固态介质，但是也可以分布成其他形式，诸如经由因特网或者其他有线或者无线通信系统。在权利要求书中的任何参考标记不应当被解释为对范围的限制。
权利要求
1.一种量切显示器件(600)，包括多个像素群组(300 ；400 ；610)，所述像素群组的每个包括 一个子控制器(301 ；401)；和多个可单独控制的像素(305 ；405)，这些像素中的所有像素连接到所述像素群组的所述子控制器，并且至少一个像素还连接到相邻像素群组的子控制器；以及主控制器(630)，连接到所述子控制器并且被配置成选择性地控制所述子控制器，以使得所述像素显示对应于预定图像数据的图像。
2.根据权利要求1所述的量切显示器件，其中，在每个像素群组中的至少一个像素连接到第一像素群组的子控制器，并且在同一像素群组中的至少一个像素连接到第二像素群组的子控制器，其中所述第一像素群组和所述第二像素群组与所述像素群组相邻。
3.根据权利要求1或者2所述的量切显示器件，其中，像素群组中的至少一个像素排他地连接到所述像素群组的所述子控制器。
4.根据前述任一权利要求所述的量切显示器件，其中，每个像素包括至少一个发光二极管。
5.根据前述任一权利要求所述的量切显示器件，其中，每个子控制器包括 多个驱动器，每个适于提供用于对像素进行驱动的驱动电流；至少与所述驱动器一样多的多个端子，所述端子中的每个端子可连接到一个像素；以及可编程开关，用于将驱动器连接到端子。
6.根据权利要求5所述的量切显示器件，其中，每个子控制器包括比所述像素群组中的像素的数目多的驱动器。
7.根据权利要求5或者6中任一项所述的量切显示器件，其中，每个子控制器还适于确定其端子的连接状态。
8.根据权利要求7所述的量切显示器件，其中，所述主控制器适于 向连接到所述主控制器的任何子控制器轮询其端子连接状态；以及操作所述子控制器的所述可编程开关。
9.根据前述任一权利要求所述的量切显示器件，还包括柔性支撑层，所述像素和所述子控制器附接到所述柔性支撑层。
10.根据权利要求9所述的量切显示器件，其中，所述支撑层是以下中的一种 织物；以及玻璃。
11.一种用于使用量切显示器件来显示图像的方法，所述量切显示器件包括多个像素群组，每个像素群组包括一个子控制器和多个可单独控制的像素，所述多个可单独控制的像素中的所有像素均连接到所述像素群组的所述子控制器，并且至少一个像素还连接到相邻像素群组的子控制器，其中所述子控制器通信地互连，所述方法包括步骤处理所述子控制器的连接状态和图像信息；以及基于此，选择性地向所述子控制器传输控制命令。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括在处理步骤和传输步骤之前执行的步骤 沿着轮廓切割所述显示器；将主控制器连接到所述子控制器；以及促使所述子控制器报告它们的连接状态。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括步骤如果可能，则将与其自身像素群组中的所述子控制器断开的任何像素与在相邻像素群组中的子控制器相关联；如果仍然存在至少一个断开的像素，则在邻接像素群组的子控制器之间重新分配像素；以及促使所述子控制器报告它们的状态。
14.一种相对于像素的二维晶格、子控制器以及从像素到子控制器的连接来定位封闭的二维轮廓的计算机实现的方法，每个像素是一个或者多个连接的端点，所述方法包括在所述晶格的一个单位晶胞中对多个定位进行采样；针对每个所采样的定位，对当定位于此处时所述轮廓内部包含的子控制器的数目进行计数；以及选择在所述轮廓内具有最大可能数目的子控制器的定位。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括如果针对对于多于一个定位实现了在所述轮廓内的最大可能的数目的子控制器，则针对这些定位中的每个定位，对在所述轮廓内不具有不与所述轮廓交叉的连接的像素的数目进行计数；以及从这些定位中选择产生在所述轮廓内不具有不与所述轮廓交叉的连接的像素的最少数目的定位。
全文摘要
一种量切显示器件，其包括多个像素群组(300)和主控制器。每个像素群组包括一个子控制器(301)以及多个可单独控制的像素(305)，这些像素中的所有像素均连接到像素群组的子控制器，并且至少一个像素还连接(304)到相邻像素群组的子控制器。主控制器连接到子控制器并且被配置成选择性地控制子控制器，以使得像素显示对应于预定图像数据的图像。将具有这些特征的显示器件切割成任意几何形状可能将某些像素从它们相应的子控制器断开。然而，每个像素群组中的至少一个像素连接到又一子控制器，该又一子控制器可操作以替代像素已经从其切断的子控制器，所以完全断开像素的风险较低。
文档编号G09F3/14GK102449679SQ201080023666
公开日2012年5月9日 申请日期2010年5月28日 优先权日2009年5月29日
发明者P·J·斯尼杰德 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司