JP2007522525A - モジュラー相互接続部品により形成された電子インターロックグラフィックパネル - Google Patents

Abstract

モジュラーディスプレイパネルは、表示画素を有するセグメント化された対称性のあるグラフィックパネル（１００）により形成される。グラフィックパネルは、より大型の電子グラフィックパネルを形成することを可能にする方向でインターロックする。パネルの好ましい形状は正方形であり、エッジ表面（１０）を有する周囲を画成する。これらのエッジ表面のそれぞれは、その上に電気接点（１１２）を含む。フレームアセンブリは、パネルの外側部を形成し、それによって、信号及び電源をユニットへ供給することを可能にする。
【選択図】 図１

Description

背景

[0001]エレクトロニクスは、ディスプレイが自由自在に変化し、実質的に絶え間なく更新されることを可能にする。電子グラフィックパネルは、所望の情報を表示するため屋内と屋外の両方、水中、及び、宇宙で使用される。

[0002]しかし、このグラフィックパネルの欠点は、カスタム製造されるグラフィックパネルの高コスト、フレキシビリティの低さ、制限されたソフトウェア能力、及び、高実装コストを含む。電子グラフィックパネルには５００００以上の様々なモデル変形物があると推定されている。

概要

[0003]本願は、所望のサイズのグラフィックパネルを形成するため互いに連結され得る新しい種類のインターロックモジュールから形成された電子グラフィックパネルについて記述する。

[0004]一態様は、ある程度の異なる配置のいずれかに接続することができるインターロックモジュールから形成された発光ダイオード（ＬＥＤ）ベースのモジュラーグラフィックパネルについて記述する。コンピュータはグラフィックパネル上の表示を制御するため使用される。一実施形態では、グラフィックパネルは、エレクトロニクスを内部に含むフレームアセンブリによってフレームが作られ、エレクトロニクスは、電子サイン又はその他のアプリケーションのための静止表示を形成するため情報を記憶するメモリを含む。

[0005]本システムの別の特長は、様々なモジュラーブロックの上下逆の接続を阻止するモジュラーブロックの相互接続方式である。

詳細な説明

[0025]本願は、電子サイン及びディスプレイで使用することを目的とするモジュラーグラフィックパネルを教示し、多種多様な表示目的のため使用され得るユニットを形成するためこのパネルと共に使用するコネクタ及びコネクションについて記述する。パネルは相互接続されたモジュラーパネルのマトリックスを形成するためインターロックする。本システムの重要な態様は、より大型の部品を形成するため種々の部品のインターロックを可能にする部品の対称性と、パネルが不適切に接続されることを防止するキー付きの相互接続である。基本的な構築ブロックは、より大型のディスプレイユニットを形成するためにこのようにして組み合わされる。

[0026]フレーム部はインターロックされたパネルエッジを取り囲む。フレームは、インターロックされたパネルユニットのマトリックスへの信号コネクションのみならず、電源コネクションも含む。

[0027]モジュールの基本構造は図１に示されている。対称性のあるグラフィックパネル１００は、所望の表示を形成するために個別にターンオンされるいくらかの個数の発光ダイオード（ＬＥＤ）１０２、１０４を含む。本実施形態では、発光装置はＬＥＤであるが、あらゆる種類の発光装置が使用され得ることが理解されるべきである。別の実施形態では、発光装置は液晶装置でもよい。しかし、一般に、プラズマ、ＤＭＤベースのプロジェクションなどを含むどのような種類の発光装置でも使用できる。

[0028]インターロック用突起部の対称性のある形状と位置及びサイズは、モジュールの発光面がすべて同じ方向へ向くまで、モジュールがインターロックされることを妨げる。開示された実施形態では、モジュールは台形のインターロック形状で形成される。しかし、インターロック形状のその他の実施形態を使用してもよい。このような一実施形態では、２部品の移動は、エッジ間のコネクションの水平剛性と垂直剛性の両方の固定を可能にする。これは、現在のインターロックシステム内でスナップ型アセンブリを使用することができるか、又は、インターロックを可能にするため２方向に傾斜させられていたシステムを使用することができる。代替的に、相互接続する半分の奥行きのフランジが使用される。

[0029]鋭いエッジを避けるために内部接触をもつ溝付きの円筒を使用するような、その他の形状のインターロック動作がさらに存在する。

[0030]基本的な実施形態は、２５６個のＬＥＤがマトリックスを画成する１６行×１６列に配置された１０インチ平方のユニットを使用する。しかし、その他のサイズも考えられることが理解されるべきである。４インチサイズのモジュラーパネルがより近くで見られることを意図されたユニットのため使用される。１８インチモジュラーパネルはさらに比較的長い距離から見られるアプリケーションのため使用される。同様に、明細書本文はこれらのユニットが正方形であるとしているが、基本的な形状は、四角形を形成する４辺を有し、４辺のそれぞれが実質的に直線方向に延びる周囲であることが理解されるべきである。しかし、４辺のそれぞれは、正方形のように平坦ではなく、むしろ、直線状の辺のそれぞれには、傾斜した相互接続部がある。事実上、外形の包絡線は四角形である。しかし、本明細書の目的のため、辺は必ずしも平坦でなくともよいという理解の下に、直線方向に延びる辺について記載する。

[0031]パネルの各エッジ１０８は、別の嵌合ユニットが相互のユニットとインターロックすることを可能にする基本的な台形状の形状を有する機械的インターロック部１１０を含む。インターロックユニットの各セクションは、ステンレス鋼又はその他の導体により形成されたコネクタ部１１２をさらに含む。

[0032]本実施形態では、パネルの各辺は５個のコネクタを有し、それによって、４辺のそれぞれに全部で２０個の接続ピンを形成する。これらのピンは、明細書に記載されるように、電源、行と列の走査信号、並びに、シリアル通信を提供する。エッジ部上の導体の配置は、露出線及び露出配線を避ける。勿論、導体の個数は設計上の選択事項であり、その他のピンの本数がその点で使用される。

[0033]図２は、複数のユニットがより大型のインターロックマトリックスパネルを形成するためどのようにインターロックするかを示す。明らかであるが、あらゆる個数のディスプレイが最終的なディスプレイパネルを形成するため所望の形状でインターロックされる。例えば、いくらかの個数のユニットが１６００００個のＬＥＤと５２０平方フィートのグラフィックパネル表示領域とを用いて２０フィート平方を超える表示画像を形成するために相互接続される。図２は、ユニットが誤った方法で相互接続されることを防止するためにモジュラーコネクションのキー付きの構造をさらに示す。各ユニットは、図１に１２０として示された表示のための正面を有する。各ユニットは、図１では見えないが、図示された面の反対側の面である背面をさらに有する。ユニットは、ユニットのそれぞれが同じ方向に向く正面の表示部を有するように、相互接続されるべきである。図２は、ユニット１５０がユニット１５５に接続された正常なインターロック関係を示す。両方のユニットは同じ方向に向く正面を有する。このため、ユニット１５０の雌型インターロック部品１５３は、ユニット１５５の雄型インターロック部１５４との適切な嵌合を見つける。しかし、ユニット１６０及び１６２を含む下側部に注意すべきである。ユニット１６２は上下逆であるので、ユニット１６０の雌型インターロック部１６１はユニット１６２の雌型インターロック部１６３と向かい合う。これはユニットが適切にインターロックすることを不可能にさせる。このようにして、インターロック部の形状は、ユニットが互いに不適切に接続されることを本質的に防止する。

[0034]一実施形態では、インターロックフレームセグメントは、組み立てられた表示装置の周囲を形成する。フレーム内の回路は、電源、デジタル情報、及び、外部ホストからのコントロールを接続されたモジュラーユニットへ供給する。

[0035]フレームセグメントはメモリマップドイメージをさらに供給する。フレームアセンブリ内の不揮発性メモリは各パネル、したがって、パネル内の各ＬＥＤの状態を制御するため使用される。勿論、不揮発性メモリの内容はグラフィックパネル上の表示を変更するためにその内容自体が変更される。

[0036]いくらかの利点がモジュラーパネルから得られる。重要なことには、これらの利点のうちの１つは発熱に基づいている。複数のグラフィックパネルのそれぞれは、それ自身の熱を分配し、外部冷却システムの必要性を回避する。

[0037]一実施形態では、パネルのマトリックスは、フレームセグメントを介してマトリックスに接続する外部プロセッサ又はコンピュータによって制御される。

[0038]実施形態のモジュールの構成は、図４の組み立て図に示されるように行われる。適切なサイズのベースプレート４００が最初に形成される。上記のように、これは、どのようなサイズ又は形状でもよいが、好ましくは、正方形である。同じサイズの印刷回路板がさらに４０５として形成される。印刷回路板のためのコネクタがさらに使用される。本実施形態では、コネクタは、要素４１０として示されるように、例えば、半田付けによって回路板４０５の周囲の周りに接続された２０個のステンレス鋼フレキシブルコネクタを含む。

[0039]印刷回路板４０５は、上部エンクロージャ４１５にねじで取り付けられるか、又は、貼り付けられる。コネクションは、成形スタッドを介して、セルフタップねじを使用して上部コネクション部にある。レンズアセンブリ４２０は、最終的に上部エンクロージャ上の所定の位置に置かれ、シールを形成するため上部エンクロージャに圧入される。レンズは出力光を拡散する。

[0040]コネクタ４１０は、上部エンクロージャ部４１５のエッジ上のスロットに重なり、全体的な構造の補強を可能にする。これは、複数の異なる姿勢のいずれかに位置する対称性のあるアセンブリを形成する。

[0041]モジュールアセンブリのバックパネルを形成するモジュールの背面部４００の詳細図は図５に示されている。装置は、Ｖｅｌｃｒｏ（商標）ブランドのフックとアイタイプの材料のような接着材料、又は、その他の接着剤を位置付けるため使用される４個の隆起した四分の一円のセクションを含む。いくらかの個数のＶｅｌｃｒｏ接着領域５００は、クロスタイプの材料を有するバッキングボードへのパネルの取り付けを可能にする。装置のこの軽量構造のため、これは装置を形成する非常に費用対効果の高い方法である。しかし、５０２のような排水凹部は、蓄積された水を排水させるためＶｅｌｃｒｏ接着領域５００の間に残される。取り付け穴５０４は、より従来型のオプションを可能にさせるためさらに設けられる。モジュールの対称性のあるインターロック形状に起因して、対称性のある形状は本質的にバランスを維持するので、中心取り付け穴だけが必要とされる。

[0042]外部コントローラはＬＥＤを駆動する走査信号を生成するビットマップ画像を生成するため動作する。この画像は形成され、ＵＳＢインターフェイス、又は、コンピュータハードウェアを駆動するため利用可能であるその他のインターフェイスを介して通信される。

[0043]本装置で使用される接点は好ましくは、屋外使用に適応させるためステンレス鋼で作られる。図６Ａ及び６Ｂはモジュールのエッジで使用される異なる種類のコネクタを示す。図６Ａはモジュールのエッジで使用される信号エッジコネクタを示す。これらの信号接点は種々のモジュールの間で信号を通信する。電源接点は図６Ｂに示される。電源への接続は、好ましくは、各モジュールが回転できるようにモジュールの中央位置で実行される。

[0044]装置は、好ましくは、ＵＳＢのような高速インターフェイスを介してグラフィックパネルと通信するコントローラロジックによって制御される。グラフィックパネル用の制御回路は、モジュール通信部（多重化された、若しくは、多重化されていないＬＥＤ駆動構造）、及び、信号ステアリングロジックを含む。ホスト装置と各モジュールとの間の通信路はモジュールの適切な動作を可能にする。

[0045]図７は、低コストであり、かつ、ディスクリートロジックを使用するモジュール内の通信部の概要を示す。勿論、低コストマイクロプロセッサを使用してシステムを形成することが可能である。ホスト装置を供給源とするクロックとデータの２個の主要な入力信号がある。非同期信号ラインデータを介して通信することが可能である。しかし、４台以上のモジュールが接続されるとき、これらの信号の歪みはデータエラーを与える。この理由のために、入力データはサンプリングされ、入力クロック信号と同期させられる。

[0046]クロック及びデータは、ＵＳＢフレームコントローラ装置によって発生され、各モジュール上の８ビットＭＰＵの制御下でゲート制御され、加算され、次に、次の接続モジュールへ返送され、バッファされ、再編成される。

[0047]８ビットＭＰＵは、ホスト装置から応答が要求されるとき、これらの信号を制御する。通信回路は、したがって、双方向であり、すべてのコマンドパケットがタイムスロット化される。

[0048]これらの信号は、典型的に、インターロックモジュール間で比較的短い距離を移動することが必要である。したがって、ディスクリートロジックが使用可能であり、部品コストを低減する。各モジュールのプログラミングは、ユーザアシスタンスとアプリケーションソフトウェアの組み合わせである。ユーザは、明細書に記載されているようにシステム姿勢（パネルの構成）を規定する。アプリケーションプログラムは、次に、案内される駆動マトリックス信号の向きを制御するために各パネル上の識別子を変更する

[0049]各モジュールは、工場の組立時にモジュール内に組み込まれた固有の３２ビットの連続した識別子が割り当てられる。セットアップモードの間に、ホスト装置は各モジュールにその識別子を供給するように要求する。識別子のリストはコントローラ内で作成され、コントローラは、システム初期化時に種々のモジュールの組立の後に、各モジュールに新しいグラフィックパネル識別子をさらに割り当てる。グラフィックモジュールのマイクロコントローラは、次に、アプリケーションの正しい動作のための適切な方法でデータ信号を適切な側面の各モジュールへ導く。

[0050]モジュールを特定しプログラムするためのスタートアップモードが、以下に、モジュールを特定しプログラムするために辿られるフローチャートを示す図８を参照して記載される。最初に、８００で、アプリケーションソフトウェアは、種々のユニットのすべてから異なる固有識別子すべてをロードする。固有識別子は受信の順序、又は、何らかの他の順序でマップに並べられる。８０５で、出力信号が同時に識別子に基づいて各パネルへ送信され、パネルを点灯させる。ユーザは出力パネルを監視し、８１０でユーザインターフェイスを使用してパネルの位置と姿勢を特定する。アプリケーションソフトウェアは、８１５でモジュールのこの位置を記録し、マップとして記憶する。各モジュールは、アドレッシングを容易にするため連続した（ローカル）アドレスが割り当てられる。例えば、左上ユニットが常にユニット００であり、右側の次のユニットがユニット０１であり、以下同様に続くようなアドレスのマトリックスが使用される。

[0051]代替的に、分圧器を使用する符号化システムが使用され、モジュールの位置が電圧によって自動的に検出される。

[0052]通信プロトコルは、電子グラフィックパネルの環境のために簡略化される。電源は最初にすべてのモジュールに供給され、通信路をホストからモジュールまでの一方向として維持する。ホスト装置がモジュールからデータを受信する必要があるならば、ホスト装置は、モジュール識別子と共にデータ受信コマンドを送信する。種々のモジュールのそれぞれはこの情報を受信するが、適当なモジュールだけが割り付けられたタイムスロット内で応答する。

[0053]図９は、簡略化された８ビットマイクロプロセッサユニットがどのように通信の経路を制御するかを示す。４個のコマンドが、データパス及び通信を合わせるために必要とされる機能のすべてを制御するこのマイクロプロセッサにプログラムされる。機能のそれぞれはタイムスロット化され、すなわち、機能は特定の割り付けられたタイムスロットの範囲内だけで行われる。これは通信ラインの共有を可能にする。

[0054]４個のアライメントコマンドには、
識別子を要求するモジュールのモジュールＩＤのセットと、
新しい一時的な識別子をセットするモジュールのモジュールＩＤのセットと、
以下に説明されるように、モジュラーユニットは複数の方向で設置可能であり、このコマンドは行と列の４方向のうちの１つをセットすることを可能にするコマンドである信号方向のセットと、
ホストがモジュールによって送信されたコマンドを受信し処理したことをモジュールに確認するコマンドであるリセットと、
が含まれる。

[0055]その上、各モジュールのマイクロコントローラ９００は電源コネクションピンに供給されている電圧を測定する。種々のユニットは、５Ｖ又は８ＶのいずれかのＤＣ（直流）電圧電源によって給電され、監視は電源が所望の電力供給量の指定されたパラメータのプラスマイナス１０％の範囲内に入ることを保証する。

[0056]電圧パラメータが所望の範囲外であるならば、マイクロコントローラ９００は、ホスト装置に不正確な電圧であることを知らせるため、次のホストポールに応答する。これは、付加的な電源電圧などによって修復されるアラームをセットすることもある。

[0057]各モジュールが正しく機能するために、ＬＥＤマトリックスを駆動する行走査信号及び列走査信号はモジュールからモジュールへアレイ全体に亘って接続されるべきである。本実施形態では、（電源信号の他に）６個の信号がエッジコネクションピンを介して各モジュールに接続される。これは、偏向のない所望の方向での各モジュールの完全な回転を可能にする。取り付けられる６個の信号には以下の信号が含まれる。
行クロック−行クロック信号を表現する。データはこの信号に同期させられる。
行データ−ＬＥＤへ送信されるデータストリームを表現する。
行リセット−必要に応じてデータ信号及びクロック信号をリセットするための信号。
列クロック−列データは同様にこの信号に同期させられる。
列のデータ信号及びクロック信号をリセットする列リセット。
列データ−ＬＥＤのデータストリームを搬送するデータ。
行信号及び列信号は、マトリックスが信号発生におけるＸ軸及びＹ軸の信号として定義された、マトリックス構造又は非マトリックス構造におけるグラフィックモジュールの個別の発光コンポーネントの点灯を表現する。例えば、６４個のＬＥＤを点灯することが必要であるならば、２個の電子駆動オプションが利用可能である。各ランプを個別に駆動することが可能であり、これは６４個の独立した信号又は駆動コンポーネントを必要とする。代替的に、マトリックス構造、例えば、８×８マトリックス内の６４個のランプを駆動することが可能である。８個の行信号が駆動され、８個の列信号が同時に駆動される。この結果、６４台ではなく、１６台の信号ドライバだけを用いて６４個のランプのうちの単一ランプが点灯される。

[0058]１つの相違点は、６４台のランプを駆動するために必要な信号がより少ないことである。同時に、これはかなり少ない可能性があり実際の静的電力消費ではなく、平均的な動的電力消費を与える。

[0059]行データ信号は点灯されるべきＬＥＤを選択する。行データ信号は、１つのグラフィックパネル上の２５６個のＬＥＤ又はランプのうちの１個若しくは全部を点灯する、ロジックレベルを有する単一のシリアルデータストリームである。この信号はデジタルフォーマットである。論理１（５又は８ボルト）は単一のＬＥＤをターンオフし、これに対して、論理０は２５６個のＬＥＤ又はランプのうちの１個若しくは全部を点灯する。

[0060]行データストリームはモジュール又は複数のモジュールのＹ軸、すなわち、水平走査信号に対応する。

[0061]例えば、１６台のモジュールが水平方向に相互接続されると、各パネルは１６×１６であるため、水平方向に１６×１６個の行データ信号＝２５６台の個別のＬＥＤが垂直方向に１６行ずつあるマトリックス構造になる。

[0062]行リセットは必要に応じてデータ信号及びクロック信号をリセットするための信号である。行リセット信号は、行デジタルデータストリームを行デジタルクロック信号に同期させるため使用される。ＬＥＤが点灯されるべきときはいつでも、データストリームはＬＥＤ毎にクロックパルスと同期させられる。これらの信号が、列データ信号が現れる前に順序正しくリセットされないならば、グラフィックパネル上にゴースティングと呼ばれる影響がある。これは、各ＬＥＤ又は照明装置の周りにハローとして現れる。非常にはっきりした画像では、ゴースティングは除去されるべきである。したがって、行及び列のリセット信号が必要である。

[0063]列クロック−列データは同様にこの列クロック信号に同期させられる。

[0064]列リセットは列のデータ信号及びクロック信号をリセットする。

[0065]列データはＬＥＤのためのデータストリームを搬送する。

[0066]上記のように、行ＬＥＤと列ＬＥＤを効率的に点灯するために３個の信号が必要とされる。リセット、クロック及びデータである。これらの３個の信号は、ＸとＹのマトリックス構造のデジタルフォーマットにおいて同一である。データ信号は、２５６個のＬＥＤ又は照明コンポーネントのなかでどれが点灯されるかを決定する。クロック信号は、各照明コンポーネントをデータストリームと同期させるため使用される。リセットはグラフィックパネルアプリケーションの終了として使用され、２５６個のＬＥＤのそれぞれの周りでのゴースティング又はハロー効果を防止する。これらの３個の信号は、列走査信号及び行走査信号のため存在する。

[0067]図１０は入力に接続された出力の間違ったコネクションがどのようにして信号衝突を生じさせ、走査マトリックス構造を歪めるかを示す。インターロックグラフィックパネルは接続可能な４面を有する。本実施形態では、コネクションのため利用可能である。グラフィックパネルの各面は同一の電気信号を有する。パネルへの信号フロー及びパネルからの信号フローが制御されないならば、その結果は全体的な信号歪みである。図１０は、この起こり得る信号歪みと、信号歪みがどのようにして電子制御を混乱させるかを示す。

[0068]本システムによれば、インターロックグラフィックモジュールは、偏向なしに４面のうちの１面とインターロックする能力を有し、これらの信号の制御及び方向付けがこのことを可能にする。

[0069]図１１は各信号がどのようにした適切な信号ラインに接続されるかを示す。トライステートバッファは、マイクロコントローラの制御下、モジュールの各面で使用される。バッファはフローティング入力（出力）を生じるためトライステートにされる。このようにして、モジュールの１面（だけ）がいかなる時点でもイネーブル状態にされる。トライステートバッファのスイッチングは、図９に９０５として示された、トライステートバスドライバを使用して行われる。トライステートドライバの使用は、装置をトライステートに選択的に維持することにより同じピンが入力と出力の両方で使用できるようにする。

[0070]上記のように、フレームアタッチメントは、モジュラーブロックへの及びモジュラーブロックからのコネクションを提供するために使用される。

[0071]図３は、電源及びデジタル情報をモジュラーアセンブリのそれぞれに供給するインターロックフレームセグメントの層の分解図を示す。電源及びデジタル情報は、例えば、図１２に示され、明細書に記載されるような、コンピューティング装置のようないかなるコンピュータでもよいホスト装置から獲得される。ホスト装置は、コネクタを介してそれぞれのグラフィックパネルへ送信されるメモリマップド「イメージ」を提供する。このイメージはそれ自体がフレームアセンブリ内の不揮発性デジタルメモリに記憶される。マイクロコントローラは、いずれかの照明装置の状態を変化させる必要があるとき、指定された順序で不揮発性メモリにアクセスする。

[0072]図３に示されるようなフレームセグメントは３個の接続された部品を含む。印刷回路板３０５は、マイクロコントローラを含むエレクトロニクスを含む。印刷回路板は内部のアライメントホール３０８と共に形成される。フレームアセンブリの上部エンクロージャ３１０は、３１２のようなアライメントスタッドを含む。アライメントホール３０８のそれぞれは、アライメントスタッド３１２の外面が所定の位置にあるホール３０８の内面を保持するように、アライメントスタッド３１２のうちの対応する１個に隣接する。下部ベースプレート３２０は印刷回路板３０５を覆い、スタッド３３０、３３２にねじで取り付けられる。

[0073]フレームアタッチメントの組み合わせが使用され、各フレームアタッチメントが種々の機能を配置されたグラフィックパネルに提供する。フレームアタッチメントは３分類される。３種類のフレームアタッチメントが使用される。３種類は図１１ａ−１１ｃに示されている。

[0074]図１１ａ−１１ｃのＦＩＧ．１１Ａは、信号スタイルピン１１００、１１０２、１１０４、１１０６と、電源ピン１１０８、１１１０とを有する、電子フレームアタッチメントであるＵＳＢコントローラフレームアタッチメントを示す。このフレームアタッチメントは信号と電源の両方をアレイに供給する。電源アタッチメントは]図１１ａ−１１ｃのＦＩＧ．１１Ｂに示され、電源ピン１１１２、１１１４及び信号制御ピン１１００、１１０２、１１０４，１１０６を有する電子パワーフィルタリングコンポーネントが載せられた印刷回路板だけを有する。電源ピン１１１２、１１１４だけを有する。]図１１ａ−１１ｃのＦＩＧ．１１Ｃに示された装飾フレームアタッチメントは、同様に、電子コンポーネントのない印刷回路板、電源ピン及び信号ピンを有する。]図１１ａ−１１ｃのＦＩＧ．１１Ｃに示された装飾フレームアタッチメントは接続ピンをもたない。

[0075]システムが正しく動作するため、ＵＳＢコントローラフレームアタッチメントはモジュールに接続されなければならない。コントローラフレームは、デジタル信号及び電源を接続しているモジュールのすべてに供給する。コントローラフレームは、ＵＳＢシリアルポート又はハブを介してホスト装置に付随する。コントローラフレームは、必要なデジタル信号を供給するため、ＵＳＢマイクロコントローラ、不揮発性メモリ、及び、グルーロジックを含む。]図１１ａ−１１ｃのＦＩＧ．１１Ａに示された信号は以下の機能を有する。

[0076]本質的に、デジタル信号は、行及び列のマトリックス走査信号をモジュールのそれぞれに供給し、これらのモジュールのそれぞれの上の発光コンポーネントのそれぞれをアドレス指定する。

[0077]単一又は複数のインターロックグラフィックモジュールの制御は、図１２にブロック図形式で示されたフレームアタッチメントによって実行される。ＵＳＢフレームアタッチメントはマイクロコントローラ１２００を含み、μ音とローラはＵＳＢエンジン及びダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）コントローラをさらに含む。バッテリが付随する不揮発性メモリ１２０５は、マイクロコントローラから受信されたデータを記憶する。その上、グルーロジックモジュール１２１０は、明細書に記載されているように、システムを駆動するロジックを提供する。

[0078]マイクロコントローラは、ＵＳＢプロトコルを通信し、ホスト装置からメモリマップドデータをダウンロードする。このメモリマップドデータは不揮発性メモリ１２０５に記憶される。データダウンローディングが完了した後、メモリ内のデジタルデータは、隣接する走査モジュールを駆動するため、多重化された、又は、多重化されていない行走査信号及び列走査信号としてデジタル信号に変換される。ダウンロードされたデータの終了がデータのダウンロードを完了した後、ＵＳＢコントローラフレームはホスト装置から独立して動く。システムは、連続するビデオストリーム及びオーディオストリームのアプリケーションがグラフィックパネルに連続してダウンロードされるリアルタイムモードで動作することができる。スタンドアローンモードでは、システムは、完全に成功したダウンロードの後にホスト装置とは独立に動く。不揮発性メモリに記憶されたメモリマップドイメージは、新しいデータが送信されるまで、グラフィックパネル上に継続して表示される。本実施形態では、１２２０として示されたセルラー無線インターフェイスは、不揮発性メモリ内のデータが更新されることを可能にするため使用される。

[0079]ＵＳＢフレームコントローラは、従来通りに、リアルタイムクロック１２２５と、そして、リアルタイムクロックによる通信を可能にするオーディオプロセッサ１２３０とをさらに含む。

[0080]セルラー無線インターフェイスの代替として、ＵＳＢポートが、例えば、ポータブルコンピュータ又はメインフレームコンピュータと共に局所的に使用される。赤外線インターフェイスを使用してもよい。動作中に、フレームアタッチメントは、図１３に示されるようにグラフィックモジュールに付着される。フレームアタッチメントは、いずれかのモジュラーシステムの４面のうちのいずれかに接続可能であり、全体のフレキシビリティを許す。システム当たり１台のＵＳＢコントローラフレームだけが必要であり、残りの外部フレームは、アプリケーションを形成するグラフィックモジュールの外側に沿ったどこでも使用され得る付加的な電子機能、装飾フレーム、及び、電源フレームでもよい。

[0081]電源フレームアタッチメントは、指定された数を超えるグラフィックパネル、例えば、１０〜１６台を超えるグラフィックパネルがインターロックされるときに限り必要とされる。これは、使用される照明装置のタイプにも依存し、例えば、屋内照明装置は屋外照明装置より電力消費が少ない。様々な電源フレームアタッチメントのそれぞれは、印刷回路板上の電源フレームの基板内で終端するその固有の外部電源と関連付けられる。１０アンペアを搬送する能力のあるサイズの銅ロッドが印刷回路板及びステンレス鋼ピン上のコネクタに半田付けされる。

[0082]図１６は、スイッチングによって発生された高周波数と低周波数の両方の高調波をフィルタするコンデンサを含む、電源回路のより詳細な図を示す。本実施形態では、４７０μＦ／１６ボルトのタンタルコンデンサが低周波数のため使用され、１００ｎＦ／５０ボルトのコンデンサが高周波数の高調波のため使用される。

[0083]電源ジャックアダプタは、上部電源フレームエンクロージャとぴったり重ねて取り付けられる４．５ｍｍパワージャックでもよい。例えば、図１４は、２０台以上のグラフィックパネルを有するアプリケーションが２個以上の異なる電源フレームを収容する状態を示し、ＵＳＢコントローラフレーム１４００からの第１の電源フレームはその固有の電源１４０５に接続される。第２の、専用の電源フレームアタッチメント１４１０は同様に固有の電源１４１５に接続される。ＵＳＢコントローラフレーム１４００はホスト装置１４２０にさらに接続される。

[0084]モジュールが相互接続される方法は適切な電源極性を本質的に維持する。本実施形態では、極性方向は、外側に正のコネクションを含み、内側に負のコネクションを含む。

[0085]アプリケーションプログラムは異なるユニットのための適切な場所を形成することを可能にする。各パネルはその電源を測定し、電源フレーム構造をどこに追加すべきであるかを計算する。各グラフィックモジュールは機能するために必要なその固有の入力電源を計算することが可能であり、電力がプログラムされた仕様より１０％以上に増減するならば、グラフィックモジュール自体は、モジュール毎の内部通信路を介してＵＳＢフレームコントローラに警告する。ホストコンフィギュレーションセッティングに依存して、ユーザは、実現されたグラフィックモジュール上の表示、又は、又は、画面上のプロンプトを用いてユーザに警告するホストＰＣのいずれかによって警告される。

[0086]ＰＣ又はホスト装置上で動く診断プログラムは、ユーザ又はホストの視覚スクリーン上で適切な電源フレームアタッチメント位置を視覚的に特定する。ＰＬＣ又はキーボードインターフェイスが使用されるならば、ＵＳＢフレームアタッチメントは、電源フレームアタッチメントの最適条件のためのグラフィックパネル位置を自動的に点灯する。

[0087]図１５は、カラー符号化されたシステムが種々の電源フレーム及びＵＳＢコントローラの望ましい場所を示す方法を表す。

[0088]装飾フレームアタッチメントは、電源フレームアタッチメントとＵＳＢフレームアタッチメントを調和させるため、システム全体に装飾的な外観を与え、ある種の構造的な完全性を与える。

[0089]組み立てられた装置は図１７Ａに示された配置を有する。これは、種々のグラフィックモジュールと、ＵＳＢアタッチメント及び電源アタッチメントと、コーナーインサートと、装飾コーナーインサートとを示す。

[0090]ここまでは、あたかもＬＥＤが個別に制御されるかのように、各ＬＥＤの制御について説明されている。図１７Ｂは、クォーターパネル構造を使用する代替的な実施形態を示す。広告看板及びスコアボードのようなアプリケーションは、数百メートル離れたところから観察されることがよくある。これらのシステムでは、典型的な画素サイズは５〜１０インチである。したがって、ＬＥＤは、拡大された画素フォーマットを可能にするため、６４個のＬＥＤからなるクラスタに分類される。クォーターパネル画素フォーマットは図１７Ｂに示されている。代替的な実施形態では、３色ＬＥＤがクォーターパネル画素フォーマットのため使用されるので、カラーの、クォーターユニット画素の、フォーマットを可能にする。

[0091]ここまでは単一のＵＳＢコントローラについて説明しているが、複数のＵＳＢコントローラが大型ディスプレイのセクションのマルチタスクを行うために分断されることなく使用される。これは、ライブビデオ又は大型のアプリケーションを動かすときに役立つ。上記のように複数の電源フレームアタッチメントが、時間と温度の記録及び表示のような、種々の機能のためさらに使用される。

[0092]ここまではモジュラーグラフィックパネルとしてユニットを使用して説明されているが、これらのユニットの異なるアプリケーションがさらに考えられる。

[0093]別の実施形態は、２インチ平方又は４インチ平方である液晶パネルについて記載する。これらの液晶パネルは、より小型のパネルと同一の基本的な筐体とセットアップ構造を使用する。

[0094]液晶モデルは非常に電力消費が少なく、印加電力がなくても３１日間は画像を維持する。電力は画像を変化させるために必要とされるが、画像を維持するために必要とされる電力は非常に少ない。このモデルは、空港情報システム、双方向知育玩具、屋内ビデオ画面、及び、広告ディスプレイを含む、種々のアプリケーションに使用される。

[0095]ユニットの１つの特殊なアプリケーションは、図１８Ａ〜１８Ｄに示されるような、電子ジグソーパズルである。電子ジグソーパズルを使用するため、最初に、所望の個数のユニットが図１８Ａに示されるように相互接続され、その後に、インターネットサイトから、又は、コンピュータに記憶された画像を使用して、選択された画像をダウンロードする。

[0096]図１８Ｂは、相互接続されたジグソーパネルに表示されている選択された画像を示す。パネルは、次に、図１８Ｃに示されるように分解される。低電力消費のため、ダウンロードされた画像は電源が取り付けられなくても表示されたままである。パズルを組み立てる人は、次に、選択されたピースを集め、図１８Ｄに示されるようにダウンロードされた画像を形成しようとする。

[0097]以上、少数の実施形態だけが詳細に開示されているが、その他の変形が実現可能である。このような変形すべては特許請求の範囲に包含されることが意図されている。例えば、上記説明はカラーについて全く記載していないが、３色ＬＥＤが赤、緑及び黄の３色を発光するため使用されることが理解されるべきである。これはマルチカラーディスプレイを実現できる。

本発明の電子グラフィックパネルの基本モジュラーブロックの平面図を示す。 ユニットのサイズを拡大するためにいくらかの個数のモジュラーブロックがどのように相互接続されるか、及び、ユニットがキー付きの方向だけでどのように相互接続されるかを示す。 フレーム部の分解図を示す。 モジュラーブロックを構成する層の分解図である。 モジュラー装置の下部の詳細図を示す。 使用される信号接点及び電源接点に関する情報を示す。 使用される信号接点及び電源接点に関する情報を示す。 モジュール通信部のブロック図を示す。 モジュールの特定及びプログラムのフローチャートを示す。 トライステートバッファを含む各モジュラー装置への通信フロー及び各モジュラー装置からの通信フローを示す。 信号がどのようにして異なる装置間で適切に及び不適切に送信されるかを示す。 信号がどのようにして異なる装置間で適切に及び不適切に送信されるかを示す。 ＦＩＧ．１１Ａ〜ＧＩＧ．１１Ｃはそれぞれ異なる種類のフレームアタッチメントの図を示す。 ＵＳＢフレームコントローラ及び典型的なホスト装置のブロック図を示す。 どのようにしてフレームアタッチメントが２個のモジュールに取り付けられるかを示す。 典型的な完全アプリケーションを示す。 様々な種類のフレームのための可能な位置を表すユーザインターフェイスを示す。 電力フレームアタッチメントの回路を示す。 様々なフレームアタッチメントが様々な場所にどのように取り付けられるかを示す。 クォーターパネル画素フォーマットを説明する。 表示装置がパズルとして使用される代替的な実施形態を示す。 表示装置がパズルとして使用される代替的な実施形態を示す。 表示装置がパズルとして使用される代替的な実施形態を示す。 表示装置がパズルとして使用される代替的な実施形態を示す。

Claims (23)

1. 表示面と、少なくとも１つの平坦面を画成するエッジ部と、前記少なくとも１つの平坦面に接地された、電源配給のための第１の接点及び信号配給のための第２の接点と、エッジ面に形成された機械的インターロック部と、を含む第１のモジュラーブロックを備える、モジュラーグラフィックパネル型のアセンブリ。
2. 第２のモジュラーブロックをさらに備え、
   前記第１のモジュラーブロックの接続部が前記第２のモジュラーブロックの対応する接続部とインターロックし、
   前記第１のモジュラーブロックの前記第１の接点が前記第２のモジュラーブロックの前記第１の接点に接続される、
   請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記第２の接点に接続され、前記第２の接点のそれぞれがモジュラーブロックの姿勢に依存して入力接点又は出力接点のいずれかとして使用されることを可能にするトライステートバッファをさらに備える、請求項１に記載のアセンブリ。
4. 前記第１のモジュラーブロック及び前記第２のモジュラーブロックを取り囲むフレームアセンブリをさらに備え、前記フレームアセンブリの少なくとも一部が前記第１の接点及び前記第２の接点に接続される、請求項２に記載のアセンブリ。
5. 実質的に四角形の形状に配置された４個の前記モジュラーブロックを含む、請求項４に記載のアセンブリ。
6. 前記フレームアセンブリが、ユニバーサルシリアルバス信号を受信し前記ユニバーサルシリアルバス信号を前記第２の接点へ通信する、ユニバーサルシリアルバス回路を含む、請求項４に記載のアセンブリ。
7. 前記モジュラーブロックのそれぞれが複数の発光ダイオードを含む、請求項１に記載のアセンブリ。
8. 前記接続部が実質的に台形状の形状を有し、前記モジュラーブロックの面と実質的に垂直な方向の動きによって他の接続部と接続されるが、前記モジュラーブロックの表面と実質的に平行な方向の動きによって接続され又は外される、請求項２に記載のアセンブリ。
9. 前記接続部が、一方の辺がもう一方より長い第１及び第２の平行な辺と、前記第１及び第２の平行な辺の間に延在する第１及び第２の傾斜した辺とを有する、実質的に台形状の形状を有する、請求項２に記載のアセンブリ。
10. 制御可能な表示部を有する上部面と機械的インターロック部を有するエッジ部とを有する対称性のある筐体を備え、
    前記エッジ部の一方の各機械的インターロックが異なる１台の筐体のエッジ部とインターロックするサイズと形状を有し、
    前記筐体が電気コネクション及び信号コネクションを前記表示部へ供給するコネクタ部を含む、モジュラーディスプレイユニット。
11. 前記コネクタ部が前記エッジ部に形成される、請求項１０に記載のユニット。
12. 前記コネクタ部が前記エッジ部の各面に形成される、請求項１１に記載のユニット。
13. 前記モジュラーユニットが実質的に正方形の外周を形成する実質的に直線状の部分を有する外周で形成され、
    前記コネクタ部が前記直線状の部分のそれぞれに形成される、
    請求項１１に記載のユニット。
14. 前記機械的インターロック部が他の傾斜したエッジと接続する傾斜したエッジで形成される、請求項１０に記載のユニット。
15. 前記機械的インターロック部が同じ向きである上部面を有するユニットだけに接続するため特定の形状で形成される、請求項１０に記載のユニット。
16. 前記コネクタに接続されたトライステートバッファをさらに備える、請求項１０に記載のユニット。
17. モジュラーユニットのそれぞれが、対称性のある形状であり、他のモジュラーユニットと相互接続された平坦なエッジを有し、複数のモジュラーユニットがアレイに配置され、前記モジュラーユニットのそれぞれが別のモジュラーユニットに接続する電気コネクションを有する、複数のモジュラーユニットと、
    モジュラーユニットのマトリックスの周囲を取り囲み、前記モジュラーユニットのマトリックスの少なくとも１台のモジュラーユニットに接続するフレーム部と、
    を備える、ディスプレイアセンブリ。
18. 前記モジュラーユニットのそれぞれが、前記モジュラーユニットの周囲を画成する４個のエッジ部を形成する、実質的に正方形状の形状を有する、請求項１７に記載のアセンブリ。
19. 前記電気コネクションが前記４個のエッジ部に形成され、それによって、前記複数のモジュラーユニット間及び前記フレーム部との接続を可能にする、請求項１７に記載のアセンブリ。
20. 前記フレーム部が内部に電気回路を含む、請求項１７に記載のアセンブリ。
21. 前記電気回路内に、前記モジュラーユニットに表示されるべき情報を提供するメモリをさらに備える、請求項１７に記載のアセンブリ。
22. 複数のモジュラーディスプレイパネルを所望の形状に組み立てるステップと、
    前記ディスプレイパネルのそれぞれの位置を決定し、前記位置を定義するマップを形成するステップと、
    装置のどの部品がどの部分を表示すべきであるかを決定するため前記マップを使用して、全体的な表示を前記所望の形状の前記装置へ送信するステップと、
    を備える方法。
23. モジュラーディスプレイパネルの第１の部分を前記モジュラーディスプレイパネルの第２の部分に接続することにより前記モジュラーディスプレイパネルを組み立てるステップと、
    両方のディスプレイパネルの発光面が同じ方向へ向くまで前記パネルが接続されることを機械的に妨げるステップと、
    を備える方法。

Images