KR20060123617A - 모듈러 상호 연결부로 형성된 전자적 연동 그래픽 패널 - Google Patents

Abstract

모듈러 표시 패널은 표시 픽셀을 구비한 분할된 대칭적인 그래픽 패널(100)로 형성된다. 패널을 일정 방향으로 연동되어서 좀 더 큰 전자 그래픽 패널을 형성하게 된다. 패널의 선호되는 모양은 사각형이며, 가장자리 표면(108)을 구비한 둘레를 정의한다. 각각의 가장자리 표면은 전자 접속부(112)를 포함한다. 프레임 조립체는 패널의 외부를 형성하며, 그로 인해 장치에 신호 및 전력을 제공할 수 있게 된다.

모듈러 그래픽 패널, 표시 장치, 표시 조립체

Description

모듈러 상호 연결부로 형성된 전자적 연동 그래픽 패널 {ELECTRONIC INTERLOCKING GRAPHICS PANEL FORMED OF MODULAR INTERCONNECTING PARTS}

전자 기술에 의해 디스플레이는 자유자재로 변경 가능하며 사실상 연속적으로 갱신도 가능하다. 전자 그래픽 패널을 사용하여 실내외, 수중 및 외부 공간에서 원하는 정보를 표시할 수가 있다.

그러나 그래픽 패널은 주문 생산된 그래픽 패널의 고비용, 낮은 유연성, 제한된 소프트웨어 성능 및 높은 설치비용 등의 단점이 있다.

본 발명은 원하는 크기의 그래픽 패널을 형성하기 위해서 함께 연동될 수 있는 연동 모듈로 형성된 새로운 종류의 전자 그래픽 패널을 설명한다.

한 관점은 다수의 상이한 배열 중 어느 것으로도 연결가능한 연동 모듈로 형성된 조명 다이오드(LED) 기반의 모듈러 그래픽 패널을 설명한다. 컴퓨터를 사용하여 그래픽 패널 상에 표시할 수 있다. 일 실시예로, 그래픽 패널은 전자 장치를 포함한 프레임 조립체에 의해서 프레임이 형성되며, 상기 전자 장치는 전자 사인 또는 다른 응용 분야를 위한 정적 표시를 형성하기 위한 정보를 저장하는 메모리를 포함한다.

본 시스템의 또 다른 특징은 상이한 모듈이 거꾸로 연결되는 것을 방지하는 모듈러 블록 상호 연결 방법이다.

도1은 본 장치의 전자 그래픽 패널의 기본 모듈러 블록에 대한 평면도.

도2는 다수의 모듈러 블록을 상호 연결하여 장치의 크기를 확장하는 방법 및 장치를 키 연결 방식으로만 상호 연결하는 방법에 대한 도면.

도3은 프레임부의 분해도.

도4는 모듈러 블록을 구성하는 층의 분해도.

도5는 모듈 장치의 바닥층의 상세도.

도6a 및 도6b는 사용되는 신호 및 전력 접촉부에 대한 정보를 보여주는 도면.

도7은 모듈 통신의 블록도.

도8은 모듈을 식별하고 프로그래밍하는 것에 대한 흐름도.

도9는 3상태 버퍼를 포함한 각각의 모듈러 장치 내부 및 외부 방향의 통신 흐름도.

도10 및 도11은 신호를 상이한 장치 사이에서 적절하게 전송할 수 있는 경우 및 부적절하게 전송할 수 있는 경우를 도시한 도면.

도11a 내지 도11c는 상이한 종류의 프레임 부착장치에 대한 도면.

도12는 USB 프레임 제어기 및 일반적인 호스트 장치에 대한 블록도.

도13은 프레임 부착장치를 두 개의 모듈에 부착하는 방법에 대한 도면.

도14는 일반적인 전체 적용을 도시한 도면.

도15는 상이한 종류의 프레임 부착장치를 위한 가능한 위치를 보여주는 사용자 인터페이스에 대한 도면.

도16은 전력 프레임 부속장치의 회로도.

도17A는 상이한 프레임 부착장치가 상이한 위치에서 부착되는 방법을 도시한 도면.

도17B는 4등분 패널 픽셀 형식을 도시한 도면.

도18a 내지 도18d는 표시 장치가 퍼즐로서 사용된 대안적인 실시예를 도시한 도면.

본 출원은 전자 사인 및 표시에 사용하는 모듈러 그래픽 패널을 설명하고, 다수의 상이한 표시 목적을 위해 사용될 수 있는 장치를 형성하도록 본 패널에 사용하는 연결기 및 연결을 설명한다. 상기 패널은 상호연결된 모듈러 패널의 매트릭스를 형성하도록 연동가능하다. 본 발명의 중요한 측면은 각 부품의 대칭성으로, 이는 좀 더 큰 부품을 형성하도록 다양한 부품이 연동될 수 있게 하며, 패널이 부적절하게 연결되는 것을 방지하는 일치된 상호연결을 가능하게 한다. 기초 구성 블록은 이러한 방식으로 좀 더 큰 표시 장치를 형성하기 위해서 결합된다.

프레임부는 연동된 패널 가장자리를 둘러싼다. 상기 프레임은 연동된 패널 장치의 매트릭스에 대한 신호 연결부뿐 아니라 전력 공급 연결부 또한 제공한다.

모듈의 기본적인 구조가 도1에 도시되고 있다. 대칭적인 그래픽 패널(100)은 임의의 원하는 표시를 형성하기 위해서 개별적으로 작동되는 다수의 조명 다이오드(LEDs)(102, 104)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 조명 장치는 LED이나, 어떠한 종류의 조명 장치도 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또 다른 실시에에서, 조명 장치는 액정 장치일 수 있다. 그러나 일반적으로, 플라스마, DMD 기반 프로젝션 등을 포함한 어떠한 종류의 조명 장치 또한 사용될 수 있다.

대칭적인 모양, 위치 및 연동 돌출부의 크기는 모듈의 조명 표면이 모두 같은 방향을 향하지 않으면 모듈이 연동되지 않게 한다. 개시된 실시예에서, 모듈은 사다리꼴 모양의 연동 형태로 형성된다. 그러나 연동 형태 대한 다른 실시예도 사용될 수 있다. 이러한 실시예 중 하나에서는, 두 부분의 이동이 가장자리부 간의 연결을 세로 및 가로로 단단하게 잠기게 한다. 이는 현재 사용되는 연동 시스템의 범위 내에서 죔쇠 조립체를 사용하거나, 연동이 가능하도록 2차원으로 경사진 시스템을 사용할 수 있다.

또한, 날카로운 가장자리를 피하기 위해 내부 접촉면을 구비한 홈이 파여진 원통형을 사용하는 것과 같이, 다른 모양의 연동 동작도 존재할 수 있다.

기본적인 실시예는 매트릭스를 정의하는 가로 16줄과 세로 16줄로 배열된 256개의 LED를 구비한 10인치 크기의 정사각형 장치를 사용한다. 그러나 다른 크기 또한 예상될 수 있다. 4인치 크기의 모듈러 패널은 근접한 곳에서 보는 장치를 위해 사용될 수 있다. 18인치 모듈러 패널 또한 비교적 먼 거리에서 보는 장치를 위해 사용될 수 있다. 또한, 본 설명은 상기 장치들을 정사각형으로 언급하고 있지만, 기본적인 모양은 각 측면이 실질적으로 직선방향으로 연장하는, 정사각형을 형 성하는 4개의 측면을 구비한 둘레라는 것을 이해하여야 한다. 그러나 각각의 측면은 완벽한 정사각형처럼 평면이라기보다는, 각각의 직선 측면이 경사진 상호연결부를 구비하고 있다. 효과적으로는, 외곽 모양의 앤밸로프는 정사각형이다. 그러나 본 출원의 목적을 위해서 우리는 측면이 평면일 필요는 없다는 것을 이해하면서 각 측면이 직선 방향으로 연장한다고 설명한다.

패널의 각각의 가장자리(108)는 짝지어진 장치와 서로 연동하도록 기본적인 사다리꼴 모양을 갖는 기계적인 연동부(110)를 포함한다. 연동 장치의 각각의 섹션은 또한 스테인리스 또는 다른 전도체로 형성된 연결기 부분(112)를 포함한다.

본 실시예에서, 패널의 각각의 측면은 5개의 연결기를 구비하고 있고, 따라서 총 20개의 연결핀이 4개의 측면에 형성되어 있다. 상기 핀은 전력, 열 및 행 스캔 신호 및 본원에 기술된 것과 같은 직렬통신을 제공한다. 가장자리에 전도체가 위치하기 때문에 노출선 및 노출된 배선을 피하게 한다. 물론 전도체의 개수 및 그것에서 사용되는 핀의 개수는 설계에 따른 선택의 문제이다.

도2는 복수의 장치가 좀더 커다란 연동 매트릭스 패널을 형성하기 위해 연동하는 방법을 도시한 도면이다. 명백하게, 어떠한 수의 표시장치는 목적하는 표시 패널을 형성하기 위해서 임의의 모양으로도 연동 될 수 있다. 예를 들어, 다수의 장치가 160,000개의 LED 및 520 평방 피트의 그래픽 패널 표시 범위로 20피트의 정사각형보다 큰 크기의 표시 이미지를 형성하기 위해서 상호연결될 수 있다. 도2는 또한 장치가 올바르지 않은 방식으로 상호연결되는 것을 방지하기 위해서 쐐기가 있는 모듈러 연결부의 외형을 도시한다. 각각의 장치는 도1에 도시한 것과 같이 표 시를 위한 전면부(120)를 구비한다. 또한, 각각의 장치는 도1에는 도시하지는 않았지만 도시한 전면부와 반대쪽 면에 위치하는 후면부를 포함한다. 상기 장치는 각각의 장치의 표시부인 전면부가 동일한 방향을 향하도록 상호연결되어야 한다. 도2는 장치(150)가 다른 장치(155)에 연결되는 일반적인 연동 관계를 도시한다. 두 개의 장치 모두는 동일한 방향을 향하고 있는 전면부 표면을 구비한다. 이 때문에, 장치(150)의 암 연동부(153)는 적절한 짝짓기를 형성하는 장치(155)의 수 연동부(154)를 찾는다. 그러나 장치(160, 162)를 이용한 도면의 하단부를 주목하라. 장치(162)는 거꾸로 되어 있고, 그로 인해 장치(160)의 암 연동부(161)가 다른 장치(162)의 암 연동부(163)와 마주보고 있다. 이는 장치가 적절하게 연동되는 것을 불가능하게 한다. 이러한 방식으로, 연동부의 모양은 본질적으로 장치가 다른 것과 부적절하게 연결되는 것을 막는다.

하나의 실시예에서, 연동 프레임 부분은 조립된 표시 장치의 둘레를 형성한다. 상기 프레임 내의 회로는 외부 호스트 장치로부터 연결된 모듈러 장치로 전력, 디지털 정보 및 제어정보를 공급한다.

프레임 부분은 또한 메모리 배치 이미지를 공급한다. 프레임 조립체 내의 불휘발성 메모리는 각각의 패널을 제어하고 그에 따라 패널 내부의 각각의 LED 상태를 제어하는데 사용된다. 물론, 불휘발성 메모리의 내용은 그래픽 패널의 표시를 바꾸기 위해 변경될 수 있다. 다수의 이점은 모듈러 패널로부터 획득될 수 있다. 중요한 것은, 상기 이점 중에 하나는 발열에 기초하고 있다는 것이다. 복수의 그래픽 패널 각각은 외부의 냉각 시스템이 필요 없도록 자체의 열을 발산한다.

한 실시예에서, 패널의 매트릭스는 프레임 부분을 통해 매트릭스에 연결한 외부 처리기 또는 컴퓨터에 의해서 제어된다.

상기 실시예의 모듈의 구조는 도4의 조립도로 도시한 것같이 수행될 수 있다. 적당한 크기의 바닥판(400)이 우선 형성된다. 상기 언급된 바와 같이, 어떤 크기나 모양이 가능하지만 정사각형인 것이 좋다. 동일한 크기의 인쇄된 회로 기판(405)이 또한 형성된다. 인쇄된 회로를 위한 연결기가 또한 사용된다. 이러한 실시예에서, 연결기(20)는 예를 들면 납땜에 의해 회로 기판(405)의 둘레 주위에 연결된 스테인리스 연성 전도체를 포함한다.

인쇄된 회로 기판(405)은 상부 외장(415)에 나사로 고정되거나 다른 방법에 의해 부착된다. 주물된 못을 통해 셀프 태핑 스크루를 사용하는 상단 연결부에 연결된다. 마지막으로 렌즈 조립체가 외장 상단에 위치되고 밀봉을 형성하기 위해 상단 외장에 맞춰져서 압축된다. 상기 렌즈는 출력 광을 발산한다.

연결기(410)는 전체 구조를 보강하는 상부 외장(415)의 가장자리의 슬롯을 겹치게 한다. 이는 복수의 상이한 배향으로 위치될 수 있는 대칭적인 조립체를 형성한다.

모듈 조립체의 뒤쪽 패널을 형성하는 모듈의 후면부(400)의 상세한 도면이 도5에 도시되었다. 상기 장치는 벨크로(Velcro™) 후크 및 아이 타입 물질 또는 기타 접착제와 같은 접착제가 위치하도록 사용될 수 있는 4개의 볼록 4분원 섹션을 포함한다. 다수의 벨크로 접착제 영역(500)은 패널을 천 종류의 물질을 구비한 뒤쪽 판에 장착할 수 있게 해준다. 상기 장치의 경량 구조로 인해서, 이는 비용의 측 면에서 장치를 형성하는 매우 효과적인 방법이 된다. 그러나 배수 오목부(502)가 축적되는 물을 배수하기 위해서 벨크로 접착제 영역(500) 사이에 존재한다. 장착 구멍은 보다 통상적인 장착 선택을 가능하게 하기 위해서 제공된다. 모듈의 대칭적인 연동 모양으로 인해서, 단지 중앙 장착 구멍만이 필요하며, 그로 인해 대칭적인 모양은 자체적으로 균형을 유지한다.

외부 제어기는 LED를 구동하는 스캔 신호를 생성하는 비트맵 이미지를 생성하도록 작동한다. 상기 이미지는 형성되어 USB 인터페이스 또는 컴퓨터 하드웨어를 구동하기 위해서 사용될 수 있는 기타 인터페이스를 통해서 전달된다.

상기 장치에서 사용되는 접촉부는 야외에서의 사용을 수용할 수 있도록 스테인리스로 형성되는 것이 좋다. 도6A 및 도6B는 사용되는 상이한 종류의 연결기를 도시한다. 도6A는 모듈의 가장자리에서 사용되는 신호 가장자리 연결기를 도시한다. 신호 접촉부는 상이한 모듈 사이에서 신호를 통신한다. 전력 공급 접촉부는 도6B에 도시되었다. 전력 공급기에 대한 연결은 각각의 모듈이 회전될 수 있도록 모듈의 중앙에서 수행되는 것이 좋다.

장치는 제어기 논리에 의해서 제어될 수 있으며, 이는 USB같은 고속 인터페이스를 통해 그래픽 패널과 통신하는 것이 좋다. 그래픽 패널을 위한 제어 회로는 모듈 통신(다중화 또는 비 다중화 LED 구동 배열) 및 신호 조종 논리를 포함한다. 호스트 장치와 각각의 모듈 사이의 통신 경로는 모듈의 적절한 작동을 가능하게 한다.

도7은 비용이 적게 들고 이산 논리를 사용하는 모듈 내의 통신 전반에 대한 도면이다. 물론, 낮은 가격의 마이크로프로세서를 사용하는 시스템을 형성하는 것은 가능하다. 호스트 장치로부터 발생한 2개의 주요 인입 신호(클록 및 데이터)가 존재한다. 비동기 단일 선 데이터를 통해서 통신이 가능하다. 그러나 4개 이상의 모듈이 연결되었을 때, 상기 신호의 왜곡은 데이터 에러를 발생시킨다. 이러한 이유로, 인입 데이터는 표본화되고 인입 클록 신호와 동기화된다.

클록 및 데이터는 USB 프레임 제어 장치에 의해서 발생하고, 각각의 모듈에서 8 bit MPU의 제어하에 게이트 되고 합산되며 그 후 완충 되고 재구성되어 인접한 연결 모듈에 돌려 보내진다.

8비트 MPU는 응답이 호스트 장치로부터 요청될 때 상기 신호를 제어한다. 그러므로 통신 회로는 모든 명령 패킷 시간 슬롯을 구비한 양방향성이다.

상기 신호는 일반적으로 연동 모듈 사이의 비교적 짧은 거리를 이동할 필요가 있다. 그러므로 이산 논리가 부분 비용을 감소하는데 사용될 수 있다. 각각의 모듈의 프로그래밍은 사용자 보조 및 응용 소프트웨어의 조합이다. 상기 사용자는 본원에 기술된 것처럼 시스템 배향(패널의 배열)을 정의한다. 그 후 응용 프로그램은 LED 구동 매트릭스 신호의 방향을 제어하기 위해서 각각의 패널의 식별자를 변경한다.

각각의 모듈에는 고유 32-비트 순차 식별자가 할당되며, 이는 공장에서 조립될 때 모듈에 내장된다. 시동 모드 동안, 호스트 장치는 식별자를 공급하는 각각의 모듈을 요청한다. 식별자의 목록은 제어기에 의해서 만들어지며, 또한 제어기는 시스템 초기화시 그리고 상이한 모듈의 조립 후 각각의 모듈에 새로운 그래픽 패널에 기반을 둔 식별자를 할당한다. 그 후 그래픽 모듈 마이크로 제어기는 올바른 응용 동작을 위해 적절한 방법으로 데이터 신호를 각각의 모듈의 적절한 측면 쪽으로 조종한다.

모듈을 식별하고 프로그램하는 시동 모드는 본원에서 모듈을 식별하고 프로그램하는 흐름을 도시한 도8을 참고하여 기술되었다. 우선 응용 소프트웨어는 모든 상이한 장치로부터 모든 상이한 고유 식별자를 로드한다(800). 이는 맵 내부로의 수신 또는 기타 명령을 위해 배열된다. 출력 신호는 패널을 조명하기 위해서 한번에 하나씩 식별자에 기초하여 각각의 패널로 전송된다(805). 사용자는 출력 패널을 보고 사용자 인터페이스를 사용하는 패널의 위치 및 배향을 식별한다(810). 응용 소프트웨어는 모듈을 위해서 상기 위치를 기록하고(815), 지도로서 저장한다. 각각의 모듈에는 쉬운 어드레싱을 위해서 순차(로컬) 어드레스가 할당된다. 예를 들어, 상부 좌측 장치의 어드레스 매트릭스는 항상 유닛 00이며, 인접한 오른쪽의 장치는 유닛 01 등과 같이 사용될 수 있다.

대안적으로, 전압 분배를 사용하는 코딩 시스템이 사용될 수 있으며, 그에 따라 모듈의 위치는 전압에 의해 자동으로 탐지된다.

전자 그래픽 패널의 환경으로 인해 통신 프로토콜은 단순화된다. 전력은 처음에 모든 모듈에 적용되고, 통신 경로가 한 방향 즉, 호스트로부터 모듈로 유지되도록 한다. 만약 호스트 장치가 모듈로부터 데이터를 수신할 필요가 있다면, 모듈 식별자와 함께 데이터 수신 명령을 전송한다. 각각의 상이한 모듈은 이러한 정보를 수신지만, 오직 적절한 모듈만이 할당된 타임 슬롯 안에서 응답한다.

도9는 단순화된 8-비트 마이크로프로세서 장치가 통신의 내용을 제어하는 방법을 도시한다. 4개의 명령은 데이터 경로와 통신을 정렬하는데 필요한 모든 기능을 제어하는 마이크로프로세서 안에 프로그램된다. 각각의 기능은 타임 슬롯 되어 있으며 이는 상기 기능이 특정하게 할당된 타임 슬롯 내부에서만 발생한다는 것을 의미한다. 이는 통신선의 공유를 가능하게 한다.

4개의 정렬 명령은 이하에 명령을 포함한다:

모듈의 식별자를 요청하는 모듈 ID의 설정;

모듈을 위한 새로운 식별자 및 임시 식별자를 설정하는 모듈 ID의 설정;

신호 방향의 설정- 모듈러 장치가 다중 방향으로 설치될 수 있고, 상기 명령이 열 및 행을 위한 4개의 방향 중 하나를 설정할 수 있도록 한다;

재설정-이 명령은 호스트가 모듈에 의해서 전송된 명령을 수신하고 처리하는지를 모듈에 대해 검증한다.

추가로, 각각 모듈의 마이크로제어기(900)는 전력 연결 핀에 공급되는 전압을 측정한다. 상이한 장치는 DC 전압 5V 또는 8V 전력 공급기 중 하나로부터 전압을 공급받으며, 모니터링은 전력 공급이 원하는 전력량의 특정 파라미터 플러스 또는 마이너스 10% 내가 되도록 한다.

만약 전압 파라미터가 원하는 범위 밖이라면, 마이크로제어기(990)가 인접한 호스트 폴에 반응하며, 호스트 장치에 오전압을 알려준다. 추가적인 전원 전압등에 의해 치유될 수 있는 알람을 설정한다.

각각 모듈이 정확하게 기능을 하기 위해서, LED 매트릭스를 구동하는 행과 열 스캔은 배열을 가로질러 모듈로부터 모듈에 연결되어야 한다. 실시예에서, 6개의 신호(추가로 전력 신호)는 가장자리 연결 핀을 통해 각각의 모듈에 연결된다. 이는 편극없이 어떠한 원하는 방향으로도 각각의 모듈을 완전하게 회전할 수 있게 한다. 부착된 6개의 신호는 이하를 포함한다:

열 클록-열 클록 신호를 나타낸다. 데이터는 이 신호와 동기화 된다.

열 데이터-LED로 전송되는 데이터 스트림을 나타낸다.

열 재설정-필요할 경우 데이터와 클록 신호를 재설정하는 신호.

행 클록-행 데이터 역시 이 신호와 동기화된다.

행 재설정-데이터 및 클록 신호를 행을 위해 재설정한다.

행 데이터-LED를 위한 데이터 스트림을 수행한다.

열 및 행 신호는 매트릭스나 비 매트릭스 배열에서 그래픽 모듈의 개별적인 조명 소자의 조명을 나타내며, 매트릭스는 신호 생성에서 X 및 Y축의 신호로서 정의된다. 예를 들어, 64개의 LED를 조명할 필요가 있다면, 두 개의 전자 구동 선택이 가능하다. 각각의 램프를 개별적으로 구동하는 것이 가능하며, 이는 64개의 독립적인 신호 또는 구동 소자를 필요로 한다. 대안으로는, 매트릭스 배열, 즉 8 X 8 매트릭스 내에서 64개의 램프를 구동하는 것이 가능하다. 8개의 열 신호가 구동되며, 8개의 행 신호가 동시에 구동된다. 이는 64개와 대조적으로 단지 16개의 신호 구동기로 64개의 램프 내의 단일 램프의 조명을 가능하게 한다.

차이점은 64개의 램프를 구동하는데 적은 신호가 필요하다는 것이다. 또한, 이는 비교적 적은 실제 정전력 소비와는 대조적인 평균 동전력 소비를 제공한다.

열 데이터 신호는 조명될 필요가 있는 LED를 선택한다. 이는 그래픽 패널 256개의 LED 또는 램프 중 하나 또는 전부를 조명시키는 논리 레벨을 구비한 단일한 직렬 데이터 스트림이다. 상기 신호는 디지털 포맷이며 논리 1(5 또는 8볼트)은 하나의 LED를 끄고 논리 0은 256개의 LED 또는 램프 중 하나 또는 전부를 조명시킨다.

열 데이터 스트림은 단일 모듈 또는 다중 모듈의 Y 축에 대응하며, 수평적인 스캔 신호이다. 16개의 모듈이 수평적으로 상호연결된 것을 예로 들면, 각각의 패널이 16 X 16이기 때문에, 16 X 16 열 데이터 신호의 매트릭스 배열은 256개의 개별적인 LED를 16개의 수직 신호에 의해 수평적으로 스캔한다.

열 재설정은 필요한 경우 데이터 및 클록 신호를 재설정하는 신호이다. 열 재설정 신호는 열 디지털 클록 신호에 대하여 열 디지털 데이터 스트림을 동기화하기 위해 사용된다. LED가 조명될 필요가 있을 때마다 데이터 스트림은 LED마다 클록 펄스와 동기화된다. 만약 상기 신호가 행 데이터 신호가 존재하기 전에 순차적으로 재설정되지 않는다면, 그래픽 패널에 잔상이라고 불리는 효과가 미친다. 이는 각각의 LED 또는 조명 장치 주위에 후광으로 나타난다. 명료한 이미지를 위해서, 잔상은 제거될 필요가 있다. 그러므로 열 및 행 재설정 신호가 필요하다.

열 클록-열 데이터는 이 신호에 동기화된다.

열 재설정-열을 위해서 데이터 및 클록 신호를 재설정한다.

열 데이터-LED를 위해 데이터 스트림을 수행한다.

기술한 바처럼, 열 및 행 LED를 효과적으로 조명하기 위해 필요한 재설정, 클록 및 데이터의 3개의 신호가 존재한다. 상기 3개의 신호는 X 및 Y 매트릭스 배열을 위한 디지털 포맷으로 동일하다. 데이터 신호는 256개의 LED 또는 조명 소자 중 조명될 것을 결정한다. 클록 신호는 각각의 조명 소자를 데이터 스트림과 동기화하기 위해서 사용된다. 재설정은 그래픽 패널 응용의 최종부로서 사용되고 256개의 LED 각각의 주변의 잔상이나 후광 효과를 방지한다. 상기 3개의 신호는 열 및 행 스캔 신호를 위해 존재한다.

도10은 입력에 연결된 출력의 부정확한 연결이 어떻게 신호 충돌을 발생시키고 스캔 매트릭스 배열을 왜곡할 수 있는지를 도시한다. 연동 그래픽 패널은 연결할 수 있는 4개의 측면을 구비한다. 실시예에서, 연결이 가능하다. 그래픽 패널의 측면 각각은 동일한 전자 신호를 갖고 있다. 만약 패널로부터의 신호 흐름과 패널로의 신호 흐름이 제어되지 않는다면, 총신호 왜곡이 발생한다. 도10은 이러한 발생할 수 있는 신호 왜곡과 그것이 어떻게 전자 제어를 혼동시키는지를 도시한다.

본 시스템에 의하면, 연동 그래픽 모듈은 편광없이 4개의 측면 중 하나와 연동될 수 있는 능력이 있으며, 신호의 제어와 배열이 이를 가능하게 한다.

도11은 어떻게 각각의 신호가 적절한 신호선에 연결될 수 있는지를 도시한다. 3상태 버퍼는 마이크로제어기의 제어하에서 모듈 각각의 측면에 사용된다. 상기 버퍼는 부동 입력(출력)을 생성하기 위해 3상태가 될 수 있다. 이러한 방식으로 (오직) 모듈의 한쪽 측면은 언제든 작동된다. 3상태 버퍼의 스위칭은 도9에 도시된 3상태 버스 구동기(905)를 사용하여 수행된다. 3상태 구동기의 사용은 선택적으로 장치를 3상태로 유지함으로써 동일한 핀이 인력 및 출력 양자 모두를 위해 사용될 수 있게 한다.

상술한 바처럼, 프레임 부착은 모듈러 블록에 대한 연결 및 모듈러 블록으로부터의 연결을 제공한다.

도3은 모듈러 조립체 각각에 전력 및 정보를 제공하는 연동 프레임 부분의 층에 대한 분해도이다. 전력 및 디지털 정보는 어떠한 컴퓨터, 예를 들면 도12에 도시하고 본원에 기술한 컴퓨팅 장치 같은 호스트 장치로부터 획득된다. 호스트 장치는 연결기를 통해서 각각의 그래픽 패널에 전송되는 메모리 맵 이미지를 제공한다. 상기 이미지는 그 자체로 프레임 조립체 안에 비활성 디지털 메모리 내부에 저장된다. 마이크로제어기는 조명 장치의 상태를 변경할 필요가 있는 경우, 특정한 방법으로 비활성 메모리에 연결한다.

도3에 도시한 것과 같은 프레임 부분은 3개의 연결된 부분을 포함한다. 인쇄된 회로 기판(305)은 마이크로제어기를 포함한 전자 장치를 포함할 수 있다. 상기 인쇄된 회로 기판은 정렬 구멍(308)을 구비하여 형성된다. 프레임 조립체의 상부 외장(310)은 정렬 못을 포함한다. 각각의 정렬 구멍(308)은 각각의 정렬 못(312)과 나란히 위치하며, 그러한 정렬 못(312)의 외부 표면이 위치에서 구멍(308)의 내부 표면을 유지한다. 하부 바닥판(320)이 인쇄된 회로 기판(305)을 덮고, 못(330, 332)에 의해 고정된다.

프레임 부착장치가 사용될 수 있으며, 각각은 배치된 그래픽 패널에 다양한 기능을 공급한다. 이는 3개의 유형으로 분류된다. 3개의 상이한 종류의 프레임 부착장치가 사용될 수 있다. 3가지 종류가 도11A 내지 도11C에 도시되었다.

도11A는 전자 프레임 부착장치인 USB 제어 프레임 부착장치를 도시하고, 이는 신호형 핀(1100, 1102, 1104, 1106) 및 전력 공급 핀(1108, 1110)을 갖는다. 이는 배열에 신호 및 전력 모두를 제공한다. 전력 공급 부착장치는 도11B에 도시되어 있으며, 전력 핀(1112, 1114) 및 신호 제어 핀(1100, 1102, 1104, 1106)을 구비한 전자 전력 필터링 소자가 배치된 인쇄된 회로 기판만을 갖는다. 또한, 전력 공급 핀(1112, 1114)만을 구비한다. 도11C에 도시된 장식 프레임 부착장치는 인쇄된 회로 기판과 전자 소자가 없는 전력 공급 핀 및 신호 핀을 구비한다. 도11C에 도시한 장식 프레임 부착장치는 연결핀이 없다.

시스템을 올바르게 동작하기 위해서, USB 제어 프레임 부착장치는 모듈에 반드시 부착되어야 한다. 상기 제어 프레임은 디지털 신호와 전력 공급을 모든 연결한 모듈에 제공한다. 제어 프레임은 USB 직렬 포트 또는 허브를 통해서 호스트 장치에 부착한다. 제어 프레임은 필요한 디지털 신호를 공급하기 위해서 USB 마이크로제어기, 비활성 메모리 및 접착 논리를 포함한다. 도11A에 도시된 신호는 이하의 기능을 구비한다:

핀 번호	핀 설명	핀 번호		핀 설명
1	출력 열 구동 데이터	11		접지 또는 0볼트
2	출력 열 구동 클록	12		플러스 전력 5-8볼트
3	출력 열 구동 재설정	13		입력 행 재설정
4	출력 데이터 명령	14		입력 행 클록
5	출력 데이터 동기화 클록	15		입력 행 데이터
6	출력 행 데이터	16		입력 데이터 명령
7	출력 행 클록	17		입력 데이터 동기화 클록
8	출력 행 재설정	18		입력 열 재설정
9	플러스 전력 5-8볼트9	19		입력 열 클록
10	접지 또는 0볼트	20		입력 열 데이터

본질적으로, 디지털 신호는 각각의 모듈의 조명 소자 각각에 주소를 매기기 위해서 열 및 행 매트릭스 스캔 신호를 각각의 모듈에 제공한다.

단일 또는 다중 연동 그래픽 모듈의 제어는 도12에 블록도의 형식으로 도시한 프레임 부착장치에 의해서 수행된다. USB 프레임 부착장치는 USB 엔진 및 메모리 직접 접근(DMA) 제어기를 포함하는 마이크로제어기(1200)를 포함한다. 결합된 배터리를 구비한 비활성 메모리(1205)는 마이크로제어기로부터 수신된 데이터를 저장한다. 추가로, 접착 논리 모듈(1210)은 본원에서 기술한 것처럼 시스템을 구동하는 논리를 제공한다.

마이크로제어기는 USB 프로토콜과 통신하며 호스트 장치로부터 메모리 맵 데이터를 다운로드한다. 상기 메모리 맵 데이터는 비활성 메모리(1205)에 저장된다. 데이터의 다운로드가 완료된 후에, 메모리 내의 디지털 데이터는 인접한 스캔 모듈을 구동하기 위해서 다중 또는 비 다중중화된 열 및 행 신호중 하나인 디지털 신호로 변환된다. 데이터의 다운로드가 완료된 후에, USB 제어 프레임은 호스트 장치로부터 독립적으로 실행될 수 있다. 시스템은 실시간으로 실행될 수 있으며, 이는 연속적인 비디오 또는 오디오 스트림 애플리케이션이 연속적으로 그래픽 패널에 다운로드될 수 있다는 것을 의미한다. 자립형 모드에서, 시스템은 완전한 성공적인 다운로드 후에 호스트 장치로부터 독립하여 실행된다. 비활성 메모리에 저장된 메모리 맵 이미지는 새로운 데이터가 전송될 때까지 계속 그래픽 패널에 표시된다. 이러한 실시에에서, 셀 방식 무선 전화 인터페이스(1220)가 비활성 메모리에 데이터을 갱신하기 위해 사용될 수 있다.

USB 제어 프레임은 또한 일반적으로 실시간 클록(1225)과 실시간 클록을 통 해 통신할 수 있는 오디오 처리기(1230)를 포함한다.

셀 방식 무선 전화 인터페이스의 대안으로, 예를 들면 USB 포트가 휴대 또는 메인프레임 컴퓨터와 함께 사용될 수 있다. 적외선 인터페이스 또한 사용될 수 있다. 동작에서, 프레임 부착장치는 또한 도13에 도시한 것처럼 그래픽 모듈에 부착될 수 있다. 프레임 부착장치는 전체적인 유연성을 가능하게 하는 모듈러 시스템의 어떤 측면에도 연결할 수 있다. 시스템마다 오직 하나의 USB 제어 프레임이 필요하며, 외부 프레임 중 일부는 제품을 형성하는 그래픽 모듈의 외부를 따라 어디에도 사용될 수 있는 추가적인 전자 기능, 장식 프레임 및 전력 프레임일 수 있다.

전력 프레임 부착장치는 특정한 수의 그래픽 패널, 예를 들어 10에서 16개의 그래픽 패널보다 많은 수의 그래픽 패널이 연동될 경우에만 필요하다. 또한, 사용될 조명 장치의 종류에도 의존한다. 예를 들어, 실내용 조명 장치는 야외용 조명 장치보다 적은 전력을 소비한다. 상이한 전력 프레임 부착장치 각각은 인쇄된 회로 기판 위에 전력 프레임의 기판 내부에서 종결되는 외부 전력원과 결합된다. 10 앰프를 운반할 수 있는 크기의 구리 막대가 스테인리스 핀 위에 인쇄된 회로 기판 및 연결기에 납땜 된다.

도16은 상기 전력 회로의 좀더 자세한 도면이며, 이는 스위치에 의해서 발생하는 고주파수 및 저주파수 고조파를 여파하는 커패시터를 포함한다. 이러한 실시예에서 470 μF/16볼트 탄탈 커패시터가 저주파수 고조파를 위해서 사용될 수 있으며 100 nF/50볼트 커패시터가 고주파수 고조파를 위해서 사용될 수 있다.

전력 잭 어댑터는 상부 전력 프레임 외장에 플러스가 장착된 4.5mm 전력 잭 일 것이다. 예를 들어, 도14는 20개 또는 그 이상의 패널을 이용한 제품이 어떻게 두 개의 상이한 전력 프레임을 포함할 수 있는지에 대한 도면으로 첫 번째로, USB 제어 프레임(1400) 자체 전력 공급원(1405)에 연결된다. 둘째로, 전용 파워 프레임 부착장치(1410) 또한 자체 전력 공급원(1415)에 연결된다. USB 제어 프레임(1400)은 또한 호스트 장치(1420)에 연결된다.

모듈이 상호연결하는 방식은 본질적으로 적절한 전원 극성을 유지한다. 실시예에서, 극성의 방향은 바깥으로 양 연결이며 안쪽으로 음 연결이다.

응용 프로그램은 상이한 장치가 적절한 위치를 형성할 수 있게 해준다. 각각의 패널은 전력원을 측정하고 부착이 필요한 전력 프레임 배열을 계산한다. 각각의 그래픽 모듈은 기능에 필요한 유입 전력 공급을 측정하고 만약 전력이 프로그램된 요구조건보다 10% 낮거나 높으면, 그래픽 모듈은 모듈마다 내부 통신 경로를 통해 USB 프레임 제어기를 경고한다. 호스트 배열 세팅에 따라서, 사용자는 영향을 받은 그래픽 모듈 상의 표시로 경고받거나, 호스트 PC가 스크린 프롬프트로 사용자에게 경고한다.

PC에서 실행되는 진단 프로그램이나 호스트 장치는 사용자나 호스트 시각 스크린에 상에 적절한 전력 프레임 부착장치 위치를 시각적으로 식별한다.

만약 PLC 또는 키보드 인터페이스가 사용된다면, USB 프레임 부착장치는 전력 프레임 부착장치를 위해 제일 적합한 그래픽 패널 위치를 밝게 한다.

도15는 어떻게 컬러 코드 된 시스템이 상이한 전력 프레임 및 USB 제어 프레임이 요구되는 곳을 보여주는가를 도시한 도면이다.

장식 프레임 부착장치는 전력 및 USB 프레임 부착장치과 어울리도록 전체적인 시스템에 아름다운 외관을 제공하며 약간의 구조적인 완전성 또한 제공할 수 있다.

조립 장치는 도17A에서 도시한 것처럼 배열될 수 있다. 도17A는 다양한 그래픽 모듈, USB 및 전력 부착장치, 모서리 삽입물 및 장식 모서리 삽입물을 도시한다.

이상에서는 LED가 개별적으로 제어되는 각각의 LED의 제어를 설명하였다. 도17B는 4분할 패널 배열을 사용하는 대안적인 실시예를 도시한다. 광고 게시판이나 점수판같은 제품은 종종 수백 미터 밖에서 바라본다. 이러한 시스템에서 일반적인 픽셀의 크기는 5에서 10인치 사이이다. 그러므로 LED는 확대된 픽셀 포맷이 가능하도록 64개 LED 클러스터가 되도록 무리지어 진다. 4분할 패널 픽셀 형식은 도17B에 도시되었다. 대안적인 실시예에서, 삼색 LED가 사용될 수 있으며, 이에 따라 컬러 4분할 장치 픽셀 형식이 가능하게 된다.

이상에서는 단일 USB 제어기에 대해서 기술하였지만, 다중 USB 제어기가 커다란 표시장치의 복수 작업 수행 부분을 위해서 중단되지 않고 사용될 수 있다.

이는 생방송 비디오나 커다란 제품을 실행시킬 때 유용하다. 상기에서 설명한 것처럼, 다중 전력 프레임 부착장치는 또한 기록 및 시간과 온도를 표시하는 것과 같은 다양한 기능을 위해서도 사용될 수 있다.

이상에서는 모듈러 그래픽 패널로서 장치를 사용하는 것을 설명하였지만, 상기 장치를 위한 상이한 제품 또한 가능하다. 또 다른 실시예는 2 인지 정사각형 또 는 4인치 정사각형의 액정 패널을 기술한다. 상기 액정 패널은 동일한 기초 하우징과 설치구조를 사용하며 더 작은 패널도 동일하다.

액정 모델은 매우 작은 전력을 소비하며, 사용되는 전력 없이 31일 동안 이미지를 유지할 수 있다. 전력은 이미지를 변경시키기 위해 필요하나, 이미지를 유지 하는데에는 매우 작은 전력만이 요구된다. 상기 모델은 공항 정보 시스템, 쌍방향 교육 장난감, 실내 비디오 스크린 및 광고 표시 장치를 포함하는 상이한 제품들을 위해 사용된다.

하나의 특별한 장치의 제품은 도18A 내지 도18D에 도시한 것과 같은 전자 조각 그림 맞추기이다. 전자 조각 그림 맞추기를 위해서는, 우선 도18A에 도시한 것처럼 원하는 수의 장치를 상호연결하고, 그 다음 인터넷 사이트로부터 선택된 이미지를 다운로드하거나 컴퓨터에 저장된 이미지를 사용한다.

도18B는 상호연결된 조각 그림 맞추기 패널에 표시되어 있는 선택된 이미지를 도시한다. 그 후 패널은 도17C에 도시한 것처럼 분리된다. 전력을 적게 소비하기 때문에, 다운로드된 이미지는 부착된 전력이 없더라도 계속 존재한다. 그 후 퍼즐을 조립하는 사람은 선택된 조각을 조립하여 도18D에 도시한 것과 같은 다운로드된 이미지를 만든다.

비록 소수의 실시예만이 이상에서 상세하게 공개되었지만, 다른 변형 또한 가능하다. 모든 변경은 이하의 청구항 내에 포함된다. 예를 들어, 상기에서는 색상에 대해서는 전혀 언급하지 않았지만, 삼색 LED가 빨강, 초록, 및 노랑을 나타내도록 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 이는 다중 색상 표시를 만들 수 있다.

Claims (23)

1. 모듈러 그래픽 패널 조립체에 있어서, 표시 표면부, 하나 이상의 플랫 표면부를 정의하는 가장자리부, 상기 하나 이상의 플랫 표면부에 위치하는 전력 분배를 위한 제1 접촉부와 신호 분배를 위한 제2 접촉부 및 가장자리부 표면에 형성된 기계적 연동부를 포함하는 제1 모듈러 블록을 포함하는 모듈러 그래픽 패널 조립체.
2. 제1항에 있어서, 제2모듈러 블록을 추가로 포함하고, 상기 제1 모듈러 블록의 연결부는 대응하는 상기 제2모듈러 블록의 연결부와 연동하며, 상기 제1 모듈러 블록의 제1 접촉부는 상기 제2 모듈러 블록의 제1 접촉부와 연결되는 것을 특징으로 하는 모듈러 그래픽 패널 조립체.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2 접촉부에 연결되고, 상기 제2 접촉부 각각이 모듈러 블록의 배향에 따라 입력 또는 출력 중 하나로서 사용되도록 하는 3상태 버퍼를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈러 그래픽 패널 조립체.
4. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 모듈러 블록을 둘러싸는 프레임 조립체를 추가로 포함하며; 상기 프레임 조립체의 하나 이상의 부분은 상기 제1 및 제2 접촉부에 연결되는 것을 특징으로 하는 모듈러 그래픽 패널 조립체.
5. 제4항에 있어서, 상기 모듈러 그래픽 패널 조립체는 실질적인 사각형 모양으로 배열된 4개의 모듈러 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈러 그래픽 패널 조립체.
6. 제4항에 있어서, 상기 프레임 조립체는 USB 신호를 수신하고 상기 USB 신호를 상기 제2 접촉부에 전달하는 USB 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈러 그래픽 패널 조립체.
7. 제1항에 있어서, 상기 모듈러 블록 각각은 다수의 조명 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈러 그래픽 패널 조립체.
8. 제2항에 있어서, 상기 연결부는 실질적인 사다리꼴 모양을 갖고 있으며, 상기 모듈러 블록의 표면과 실질적으로 수직인 방향으로 움직여서 다른 연결부와 연결되지만, 상기 모듈러 블록의 표면과 평행한 방향으로 움직여서 연결되지 않거나 연결이 끊어지는 것을 특징으로 하는 모듈러 그래픽 패널 조립체.
9. 제2항에 있어서, 상기 연결부는 하나의 측면이 다른 하나 보다 긴 제1 평행 측면과 제2 평행 측면 및 상기 제1 평행 측면과 제2 평행 측면 사이에서 연장하는 제1 경사 측면과 제2 경사 측면을 구비한 실질적이 사다리꼴 모양인 것을 특징으로 하는 모듈러 그래픽 패널 조립체.
10. 모듈러 표시 장치에 있어서:

    제어 가능한 표시부를 갖는 상부 표면 및 기계적인 연동부를 갖는 가장자리부를 구비한 대칭적인 하우징을 포함하며;

    상기 가장자리부의 각각의 기계적인 연동부는 상기 하우징과 상이한 하우징의 가장자리부와 연동되는 크기와 모양을 가지며, 상기 하우징은 상기 표시부에 전자 연결 및 신호 연결을 공급하는 연결기 부분을 포함하는 모듈러 표시 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 연결기 부분은 상기 가장자리부에 형성되는 것을 특징으로 하는 모듈러 표시 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 연결기 부분은 상기 가장자리부의 각각의 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 모듈러 표시 장치.
13. 제11항에 있어서, 상기 모듈러 표시 장치는 실질적인 정사각형 외부 둘레를 형성하는 실질적인 직선 부분을 구비한 외부 둘레를 갖고 형성되며, 상기 연결기 부분은 상기 직선 부분 각각에 형성되는 것을 특징으로 하는 모듈러 표시 장치.
14. 제10항에 있어서, 상기 기계적인 연동부는 다른 경사진 가장자리부와 연결되는 경사진 가장자리부로 형성되는 것을 특징으로 하는 모듈러 표시 장치.
15. 제10항에 있어서, 상기 기계적인 연동부는 상부면이 동일한 방향을 바라보고 있는 장치에만 연결될 수 있는 특정한 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 모듈러 표시 장치.
16. 제10항에 있어서, 상기 연결기에 연결되는 3상태 버퍼를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈러 표시 장치.
17. 표시 조립체에 있어서:

    모듈러 장치 각각이 대칭적인 모양이며 다른 모듈러 장치와 상호연결되는 플랫 가장자리를 구비하고, 다수의 모듈러 장치가 배열로 정렬되고 상기 모듈러 장치 각각이 다른 모듈러 장치에 연결되는 전자 연결부를 구비하는 다수의 모듈러 장치 및;

    모듈러 장치의 매트릭스의 둘레를 둘러싸며, 하나 이상의 모듈러 장치의 매트릭스에 연결되는 프레임부를 포함하는 표시 조립체.
18. 17항에 있어서, 상기 모듈러 장치 각각은 모듈러 장치의 둘레를 정의하는 4개의 가장자리부를 형성하는 실질적인 사각형 모양을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 조립체.
19. 제17항에 있어서, 상기 전자 연결부는 상기 가장자리부 각각에 형성되고, 그로 인해 다수의 모듈러 장치 사이에서 연결 및 프레임 부분에 연결을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 표시 조립체.
20. 제17항에 있어서, 프레임부는 전자 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 표지 조립체.
21. 제17항에 있어서, 상기 전자 회로 내에 위치하고 모듈러 장치에 표시되는 정보를 제공하는 메모리를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 조립체.
22. 다수의 모듈러 표시 패널을 원하는 모양으로 조립하는 단계;

    상기 표시 패널 각각의 위치를 결정하고 상기 위치를 정의하는 맵을 형성하는 단계 및;

    장치의 일부 중 어떤 것이 어떤 부분을 표시하여야 하는가를 결정하는 맵을 사용하여 전체 표시를 상기 원하는 모양의 상기 장치에 전송하는 단계를 포함하는 방법.
23. 표시 패널의 제1 부분을 표시 패널의 제2 부분과 연결함으로써 모듈러 표시 패널을 조립하는 단계; 및

    두 개의 패널의 조명 표면이 동일한 방향을 향하고 있지 않는다면 기계적으 로 상기 패널이 연결되는 것을 방지하는 단계를 포함하는 방법.

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