CN101646998A - 量切显示器件以及用于控制该显示器件的方法 - Google Patents

量切显示器件以及用于控制该显示器件的方法 Download PDF

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Abstract

一种量切显示器件(100)，包括多个像素组(200－223)，每个像素组包括多个可单独控制的像素以及适于控制该像素组(200－223)内的每个像素的像素组控制器(230)。该量切显示器件(100)还包括：显示控制器(235)，其被配置成通过像素组控制器(230)控制像素以显示与预定图像数据相应的图像；以及通信总线(236)，其包括多个将显示控制器(235)与每个像素组控制器(230)互连的总线线路(301，304)。每个像素组控制器(230)被配置成确定在其关联的像素组(200－223)中的功能像素的位置，并且将指示所述功能像素的位置的信息传送到显示控制器(235)以允许调节所述图像数据以便借助于所述功能像素显示所述图像。

Description

量切显示器件以及用于控制该显示器件的方法
技术领域
本发明涉及量切(cut-to-measure)显示器件并且涉及用于控制这种显示器件的方法。
背景技术
在数量日益增加的应用中，存在对于定制显示器的增加的需求。特别地，大范围的不同显示尺寸是所希望的。
一种用于满足这种需求的方法是提供所谓的量切显示器件，顾名思义，其可以适应需要的尺寸。这样的显示器件可以基于任何刚性或柔性衬底，一个特别令人感兴趣的领域是基于织物(textile)的显示器件。这样的显示器件典型地基于交织的导电和非导电纱线(yarn)。
US 2006/0035554公开了一种量切显示器件，其中每个像素具有用于电子数据处理的微电子部件。这些微电子部件彼此交换电子消息以便允许实现自组织，从而调节显示器件以适应通过“量切”获得的特定尺寸。
US 2006/0035554中公开的显示器件的缺点在于，需要大量能够进行处理和数据通信的微电子器件，这不利地影响了显示器件的成本，对于大面积显示器，情况尤其如此。
发明内容
鉴于现有技术的上述和其他缺点，本发明的总的目的是提供改进的量切显示器件，其特别地允许降低显示器件的成本。
依照本发明的第一方面，这些和其他目的是通过量切显示器件来实现的，该量切显示器件包括多个像素组，每个像素组包括多个可单独控制的像素，以及适于控制该像素组内的每个像素的像素组控制器，被配置成通过像素组控制器控制像素以显示与预定图像数据相应的图像的显示控制器，以及包括多个将显示控制器与每个像素组控制器互连的总线线路的通信总线，其中每个像素组控制器被配置成确定在其关联的像素组中的功能像素的位置并且将指示功能像素的位置的信息传送到显示控制器以允许调节图像数据以便借助于功能像素显示图像。
所述量切显示器件可以基于刚性或柔性衬底。在特别有利的实施例中，该衬底为纺织品(fabric)。
通过将显示器件中的像素分组成像素组，每个像素组具有通过通信总线与显示控制器互连的关联的像素组控制器，该显示控制器能够确定在显示器件被裁切到希望的形状之后哪些像素组控制器仍然可寻址。这提供了部分的量切功能，因为显示控制器被允许调节图像数据以适应所述仍然可寻址的像素组控制器。
为了进一步改进量切功能，依照本发明的显示器件中的每个像素组控制器附加地适于确定在其关联的像素组中的功能像素的位置并且将这些位置传送到显示控制器。因此，显示控制器能够确切获知裁切显示器件中的哪些像素是起作用的。图像数据于是可以适于这些像素，从而实际上可以通过所述显示器件显示希望的图像，而不管其被裁切成什么形状和尺寸。
可以例如通过连续地寻址每个像素并且借助于评估该像素的至少一个电特性确定该像素是否起作用来确定功能像素的位置。这样的电特性可以包括例如阻抗、阈值电压、时间常数等等。
本发明同样可以应用到可替换的情况，其中首先将衬底量切并且随后将电子部件安装到衬底上。同样在这种情况下，依照本发明配置像素组控制器允许调节图像数据以便借助于已经被确定为起作用的像素显示图像。
因此，实现了关于量切形状和尺寸的相当大程度的公差和适应性，而不必诉诸于给每个像素配备微处理器。因此，与现有技术相比，实现了成本-效率的改善。
此外，可以使得像素更小，因为每个像素不再必须容纳具有处理和通信能力的微电子电路。因此，本发明允许实现具有更高分辨率的量切显示器。
此外，每个总线线路可以有利地由跨显示器件分布的一组相互互连的导体形成，从而允许实现显示控制器与像素组控制器之间的鲁棒(robust)互连。
该组相互互连的导体可以例如以导电网孔(mesh)的形式来提供，并且与每个总线线路关联的对应导体组显然是彼此电气分离的。优选地，这可以通过在显示器件以之为基础的衬底的不同层中形成导体组来实现。
通过将每个总线线路形成为一组相互互连的导体，提供了显示控制器与每个像素组控制器之间的大量连接路径。因此，通信总线变得对显示器件的裁切非常鲁棒。换言之，即使通向特定像素组控制器的许多所述连接路径损坏，也存在剩余一些连接路径的大的可能性，因而像素组控制器将仍然是可寻址的。
有利的是，总线线路可以是具有时钟线路和数据线路的串行总线。
此外，每个像素组控制器可以具有总线上的预定地址。
此外，依照本发明的量切显示器件中的每个像素可以包括至少一个发光器件。
依照一个实施例，本发明的量切显示器件中包含的每个像素可以包括：第一子像素，其可由第一和第二列选择线路中的每一个以及第一行选择线路寻址；以及第二子像素，其可由第一和第二列选择线路中的每一个以及第二行选择线路寻址。
因此，每个像素组变得对裁切更加鲁棒，因为即使所述子像素之一停止工作或者断开和/或行选择线路之一被裁切和/或列选择线路之一被裁切，这种像素也将仍然起作用。
这种像素中包含的每个子像素还可以包括发光器件，例如发光二极管，并且该像素可以包括连接第一和第二行选择线路的电阻器。
这使得像素对于故障甚至更加鲁棒，因为即使像素中的光源之一停止工作并且与另一个光源关联的行选择线路被裁切，电阻器也允许像素继续起作用。在这种情况下，电流将在与损坏的光源关联的行选择线路中通过并且然后继续通过电阻器以馈送给另一个光源，使得该光源发光(当寻址时)。
显然，如果上面的措词“行”和“列”互换，将获得与以上所述相同的效果。
此外，像素组控制器可以被配置成交替地将控制电压施加到第一和第二行选择线路，从而交替地选择像素中包含的第一和第二子像素。
通过这种方式，即使发生上述任何故障状况，像素发射的光的强度也能够保持基本上不变。换言之，依照本发明的显示器件能够被动地纠正几乎任何电气或机械故障状况。
此外，像素组控制器可以包括多个像素驱动器，每个像素驱动器被配置成驱动像素组中包含的像素的子集。
此外，依照本发明的显示器件可以有利地包括由交织的导电和非导电纱线形成的织物，每个总线线路由彼此交叉的导电经纱和纬纱的矩阵形成，使得在其间实现电接触，并且行和列选择线路可以分别由彼此交叉的导电经纱和纬纱形成，使得经纱和纬纱彼此电气隔离。
依照本发明的第二方面，上述和其他目的是通过用于控制量切显示器件的方法来实现的，所述量切显示器件具有多个像素组，每个像素组包括多个可单独控制的像素，以及适于控制该像素组内的每个像素的像素组控制器，被配置成通过像素组控制器控制像素以显示与预定图像数据相应的图像的显示控制器，以及包括多个将显示控制器与每个像素组控制器互连的总线线路的通信总线，该方法包括步骤：对于每个像素组，确定其关联的像素组控制器是否可寻址；对于每个可寻址像素组控制器，获取指示其关联的像素组中的功能像素的信息；基于该信息调节图像数据；以及通过所述可寻址像素组控制器控制所述功能像素以显示图像。
本发明的当前第二方面的效果和特征大致类似于上面结合第一实施例所描述的效果和特征。
附图说明
现在将参照附图更详细地描述本发明的这些和其他方面，所述附图示出了本发明的当前优选的实施例，其中：
图1示意性地示出了依照本发明的量切显示器件在其被裁切之前的实施例；
图2示意性地示出进行了裁切之后但是在显示器的切除部分与其余部分分离之前所看起来的图1中的量切显示器的一部分；
图3示意性地示出了用于允许在显示控制器与像素组控制器之间实现鲁棒通信的鲁棒通信总线结构；
图4为示意性地示出了示例性像素配置的电路图；
图5为示意性地示出了示例性像素行驱动器配置的电路图；
图6为示意性地示出了示例性像素组布置的框图；以及
图7为示意性地示出了依照本发明的方法的优选实施例的流程图。
具体实施方式
在以下描述中，参照了具有数量非常有限的像素的简化量切显示器件来描述本发明。此外，每个像素由两个发光二极管(LED)和一个电阻器构成。
应当指出的是，这绝没有限制本发明的范围，本发明同样可应用于具有其他像素组配置以及其他像素布局的量切显示器件。特别地，可以使用其他类型的光源，例如荧光灯。
图1示意性地示出了依照本发明的量切显示器件在其被裁切之前的实施例，其中显示器件100被示为具有多个像素101(为了附图清楚起见，仅指出了这些像素中的一个像素)的大的柔性板。该板可以例如是编织的纺织品，其中可通过纺织品中交织的导电纱线来寻址像素101。在图1中，用虚线表示了一个示例性裁切，其将切除的显示器件102与板100的其余部分分开。
在图2中，示意性地示出了切除的显示器件102的特写。如图2所示，显示器件102包括11个完整的像素组200-210以及13个在切除显示器件102时被切穿的像素组211-223。在该实例中，每个像素组200-223具有一个像素组控制器(在图2中由填充的正方形表示)和20个像素，每个像素由其各自的像素组控制器控制。
通过虚线示出的裁切，将一定数量的像素组控制器230(为了附图清楚起见，仅示出了一个像素组控制器)与显示控制器235分开，因为通向这些像素组控制器230的总线线路236(这里仅由一个矩阵表示)被切断。
在当前示出的实例中，每个像素组具有一个像素组控制器，并且该像素组控制器位于对应像素组占据的表面的左下角。若干修改是可能的，以便使得显示器件102对于总线线路236的裁切甚至更加鲁棒。例如，每个像素组可以具有几个像素组控制器，其在它们对应的像素组的不同侧上连接到总线线路236。此外，在裁切之后，像素组控制器可以附接到显示器件102的衬底，以便可以选择像素组控制器的最有利的位置以允许可能的最大数量的像素组在将切除的显示器件102与板100的其余部分分开的裁切之后保持起作用。
现在回到图2中示出的当前实例，上面已经确立，特定的像素组控制器仍然可由显示控制器234通过完整的总线线路236来寻址。这些像素组控制器240中的一些(再一次地，这些像素组控制器中只有一个由附图标记表示)与已经被切穿的像素组221关联。如图2所示，这些像素组保持部分起作用。在图2中，可由显示控制器235通过像素组控制器控制的像素被示为白色，而那些在裁切之后不受显示控制器235控制的像素被示为黑色。切除的显示器件102的可寻址部分因此与具有白色像素的区域相应。
依照本发明，每个像素组控制器240适于确定在其关联的像素组221中的功能像素的位置并且通过总线线路236将这些位置传送到显示控制器235。这个映射过程允许显示控制器调节图像数据以适应由图2中的白色像素表示的可寻址显示。
图3示意性地示出了用于允许在显示控制器与像素组控制器之间实现鲁棒通信的鲁棒通信总线结构300。
在图3中，通信总线236具有两个总线线路(例如示例性简单串行总线中的数据线路和时钟线路)，其为行为302a-f、列为303a-e的实网格线表示的第一导电网格301以及行为305a-f、列为306a-e的虚网格线表示的第二导电网格304的形式。代表通信总线236中的不同总线线路的第一301和第二304导电网格是彼此电气分离的。
这种类型的总线配置可以以各种方式来实现，这取决于用于量切显示器件102的衬底。对于以刚性或柔性电路板形式提供的衬底，可以在不同的导体层中提供第一301和第二304导电网格，并且用于将像素组控制器连接到通信总线的连接点可以实现为通孔。这种电路板布局可以容易地由本领域技术人员设计。不过，在下文中，将针对显示器件基于编织的织物的情况描述图3的鲁棒通信总线236配置。
在这种情况下，行302a-f和305a-f由导电纬纱形成，并且列303a-e和306a-e由导电经纱形成。根据在多层交织织物的低层中形成的第二导电网格304，在导电纬线中形成环路，从而得到限定像素组的每个区域内的所指出的连接点307(只有一个环路连接点由附图标记表示以避免使附图混乱)。在这些连接点307之一与织物的上层中形成的第一导电网格301的相应连接点308之间，连接了显示控制器235。在每个其他连接点之间，连接了像素组控制器310(再一次地，这些像素组控制器中只有一个由附图标记表示)。
为了展示该通信总线236配置的鲁棒性，现在将说明与显示器件被量切同时像素组控制器310通过第一和第二导电网格301、304连接到显示控制器235相应的情形。
继续参照图3，在显示器件102中在像素组控制器310的数侧上进行裁切，更特别地，分别在指示的位置处进行穿过网格线302e和305e、302d和305d、303d和306d以及303e和306e的裁切311a-f。如图3所示，像素组控制器310将仍然可由显示控制器235利用若干剩余的电流路径进行寻址，如图3中的箭头和字母i所示。
现在转向图4，其示意性地示出了用于图2中的量切显示器102的示例性像素配置，像素400被示为包括第一子像素401和第二子像素402。在该实例中，以发光二极管(LED)的形式提供子像素401、402。
第一LED 401连接在第一行选择线路403与所述两个列选择线路404、405之间，并且第二LED 402连接在第二行选择线路406与相同的两个列选择线路404、405之间。电阻器407在其行选择线路侧连接在所述两个LED 401、402之间。
通过这种像素结构，获得了电气和机械冗余性。电学上，如果所述子像素之一(比如LED 401)发生故障，那么另一个子像素402将是可访问的。此外，该结构具有高度的机械冗余性。在其中包括像素400、基于织物的量切显示器102的情况下，在像素400内存在可能发生机械故障的三个点。第一是到总线线路的连接的故障。第二是总线线路故障。第三是具有电气故障的多连接/总线故障。这种设计给出关于所有这些故障模式的冗余性。通过每个像素使用两个LED而不是一个LED，一个二极管到总线的连接故障将不导致像素的丧失。通过使用两个总线线路，一个总线线路的故障将不导致像素的失效。最后，通过在所述两个LED之间连接电阻器，如果一个LED丧失了其功能并且另一个LED失去了其连接或者失去了其总线线路，那么仍然可以通过施加经过电阻器的驱动电流(向另一个总线线路施加驱动电流)来打开该LED。
现在将参照图5描述用于图4中的像素400的适当驱动方案，图5示意性地示出了包括单个行驱动器的简化示例性像素组控制器。
在图5中，示出了简化的像素组控制器500，其被配置成控制单个像素(一行和一列)。显然，像素组控制器典型地被配置成控制数量大得多的像素。
图5中的像素组控制器500包括微控制器501和行驱动器502，该行驱动器502包括电流源503和行开关504。微控制器被配置成控制电流源503和行开关504。当寻址由示例性像素组控制器500控制的像素(未示出)时，微控制器501控制电流源503以便向行开关504的输入端提供电流。行开关504在第一行选择线路403(参见图4)和第二行选择线路406(参见图4)之间来回切换(toggle)。通过这种方式，像素中的每个LED 401、402(参照图4)将在50％的时间打开。如果所述LED之一401损坏，那么另一个LED 402将在第一循环期间经由第一行选择线路403通过电阻器407而被驱动，并且在第二循环期间经由第二行选择线路406直接被驱动。
在图6中，以更逼真的配置示出了与图5中所示单个像素控制器500具有相同的基本配置的像素组控制器600，其中该像素组控制器被示为控制图4中所示类型的一组3x3像素601a-i。
图6中的像素组控制器600包括连接到三个行驱动器603-605并且适于控制这三个行驱动器603-605的微处理器602。当选择某个像素(例如中心像素601e)时，微处理器602激活中心行驱动器604，由此允许电流交替地分别在与中心行驱动器604关联的第一和第二行选择线路606、607中流动。此外，中心像素601通过也将其关联的列选择线路608、609连接到电流宿(sink)而被寻址，从而使得电流交替地流经被寻址的像素601e中包含的所述两个LED(未示出)。
现在将参照图7中的示意性流程图并且参照图2中的量切显示器件102的示意性图示描述用于控制量切显示器件102的依照本发明的方法。
在第一步骤701中，显示控制器235确定通过通信总线236可访问哪些像素组控制器240。
随后，在步骤702中，从每个可访问像素组控制器获取与可访问像素组控制器240关联的像素组221中的功能像素(在图2中标记为白色)的位置。为了执行整个显示器102的该映射，显示控制器235连续地指示每个像素组控制器在其关联的像素组中执行映射序列。在已经确定了在其像素组中哪些像素起作用以及这些像素的位置之后，像素组控制器通过通信总线236将该信息(像素组的像素图)传送到显示控制器235。
在步骤703中，当对于每个可访问像素组控制器240(像素组221)已经由显示控制器235获取了像素组图时，显示控制器235针对确定的像素图调节表示要由显示器件102显示的图像的图像数据。
最后，在步骤704中，显示控制器235利用步骤703中调节的图像数据控制功能像素以便显示希望的图像。
本领域技术人员应当认识到，本发明绝不限于上面所描述的优选实施例。例如，所述像素可以包括超过两个发光器件，特别地，所述像素可以例如包括两组不同颜色的发光器件。

Claims (12)

1.一种量切显示器件(100)，包括：
多个像素组(200-223)，每个像素组包括：
多个可单独控制的像素；以及
适于控制该像素组(200-223)内的每个所述像素的像素组控制器(230)；
显示控制器(235)，其被配置成通过所述像素组控制器(230)控制所述像素以显示与预定图像数据相应的图像；以及
通信总线(236)，其包括多个将所述显示控制器(235)与每个所述像素组控制器(230)互连的总线线路(301，304)，其中：
每个所述像素组控制器(230)被配置成：
确定在其关联的像素组(200-223)中的功能像素的位置；并且
将指示所述功能像素的位置的信息传送到所述显示控制器(235)以允许调节所述图像数据以便借助于所述功能像素显示所述图像。
2.依照权利要求1的量切显示器件(100)，其中每个所述总线线路(301；304)由跨所述显示器件(100)分布的一组相互互连的导体(302a-f，303a-e；305a-f，306a-e)形成，从而允许实现所述显示控制器(235)与所述像素组控制器(230)之间的鲁棒互连。
3.依照权利要求1或2的量切显示器件(100)，其中所述通信总线(236)是具有时钟线路(301)和数据线路(304)的串行总线。
4.依照前面的权利要求中任何一项的量切显示器件(100)，其中每个像素组控制器(230)具有预定的总线地址。
5.依照前面的权利要求中任何一项的量切显示器件(100)，其中每个像素(400)包括至少一个发光器件(401，402)。
6.依照前面的权利要求中任何一项的量切显示器件(100)，其中每个像素(400)包括：
第一子像素(401)，其可由第一(404)和第二(405)列选择线路中的每一个以及第一行选择线路(403)寻址；以及
第二子像素(402)，其可由第一(404)和第二(405)列选择线路中的每一个以及第二行选择线路(406)寻址。
7.依照权利要求6的量切显示器件(100)，其中：
每个所述子像素包括发光器件(401，402)；并且
所述像素(400)还包括连接所述第一(403)和第二(406)行选择线路的电阻器(407)。
8.依照权利要求6或7的量切显示器件(100)，其中所述像素组控制器(230)被配置成交替地将控制电压施加到所述第一(403)和第二(406)行选择线路，从而交替地选择所述像素(400)中包含的所述第一(401)和第二(402)子像素。
9.依照前面的权利要求中任何一项的量切显示器件(100)，其中所述像素组控制器(600)包括多个像素驱动器(603-605)，每个像素驱动器被配置成驱动所述像素组中包含的像素的子集。
10.依照前面的权利要求中任何一项的量切显示器件(100)，其中：
所述显示器件包括由交织的导电和非导电纱线形成的织物；
每个所述总线线路由彼此交叉的导电经纱和纬纱的矩阵形成，使得在其间实现电接触；并且
所述行和列选择线路分别由彼此交叉的导电经纱和纬纱形成，使得所述经纱和纬纱彼此电气隔离。
11.一种用于控制量切显示器件(100)的方法，所述量切显示器件具有多个像素组(200-223)，每个像素组包括多个可单独控制的像素；以及适于控制该像素组内的每个所述像素的像素组控制器(230)；显示控制器(235)，其被配置成通过所述像素组控制器(230)控制所述像素以显示与预定图像数据相应的图像；以及
通信总线(236)，其包括多个将所述显示控制器(235)与每个所述像素组控制器(230)互连的总线线路，
所述方法包括步骤：
对于每个像素组，确定(701)其关联的像素组控制器是否可寻址；
对于每个所述可寻址像素组控制器，获取(702)指示其关联的像素组中的功能像素的信息；
基于所述信息调节(703)所述图像数据；以及
通过所述可寻址像素组控制器控制(704)所述功能像素以显示所述图像。
12.一种计算机程序模块，其适于当在依照权利要求1-10中任何一项的量切显示器件中包含的显示控制器上运行时执行权利要求11的步骤。
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