帶有冗餘驅動元件的故障-運行發射顯示器的製作方法

2023-06-28 12:00:01 1

本發明涉及顯示技術領域，尤其涉及帶有冗餘驅動元件的故障-運行發射顯示器。

背景技術：

顯示系統廣義地包括發射顯示器和非發射型顯示器。發射顯示器是指無需背光燈能直接產生圖像的顯示器。例如，場發射顯示器的研究提供了各種典型類型的發射顯示器。其它類型的顯示器，例如發光二極體（LED）顯示器、有機發光二極體（OLED）顯示器、表面傳導電子發射顯示器（SEDs）等，一般也稱為發射顯示器。另一方面，非發射顯示器是指需要背光燈的顯示器。光調製顯示設備，例如液晶顯示器（LCD），都是非發射型顯示器。

「故障-運行」系統是指系統在遇到故障發生後仍可以繼續運行。一些飛機系統需要故障後仍可運行，包括可以提供關鍵的主要飛行信息的顯示系統。飛機顯示系統的常規實施通常包括多個橫向定位在儀錶板上的顯示器。這些顯示器安全固定到固定位置，不能改變位置。一些相鄰顯示器具有進入復歸模式的能力，作為主要顯示器的備份以防主要的顯示故障。這種相鄰的顯示器進入復歸模式的能力可以使飛行員在維持飛機控制並且在降級狀態中繼續進行。

然而要注意，相鄰顯示器（現作為主要顯示器的備件）的位置相比於主要顯示器的位置是次優的。使用在次優位置的後備顯示器有幾個缺點。例如，在儀錶盤上的主飛行信息重新定位可能會影響飛行員的交錯檢查習慣模式，並可能導致在高工作負載期間擴展視覺搜索。由於顯示器正在使用的復歸模式，飛行員還可能需要執行額外的動作以查看詳細的系統信息。另外，需要配備多個顯示器的儀錶盤（以便相鄰的顯示器可以作為備件）可能導致增加的重量和過度的儀錶盤雜亂。此外，作為備件的顯示器需要以一種可以保持在擴展視野上的可讀性的方式被構形，這會導致需要額外的動力或增加的單位成本。

還要注意，在飛行甲板設計的最新發展越來越依賴於單個大型顯示器。可能沒有可用的相鄰顯示器可以作為單一大型顯示器的備份，因此，設計出一種可實現故障後仍可運行的單一大型顯示器是至關重要的。

技術實現要素：

一方面，本發明所公開的實施例涉及一種顯示設備。所述顯示設備包括至少一組發光元件；至少兩個冗餘組控制電路，其被構形用以控制所述至少一組發光元件；及一控制器，其與所述至少兩個冗餘組控制電路通信連接。所述控制器被構形用以：禁用所述至少兩個冗餘組控制電路中的第一組控制電路控制所述至少一組發光元件；及啟用所述至少兩個冗餘組控制電路中的第二組控制電路控制所述至少一組發光元件。

再一方面，本發明所公開的實施例涉及一種顯示設備。所述顯示設備包括至少兩組發光元件，所述至少兩組發光元件共同形成一顯示面板，所述至少二組發光元件包括第一組發光元件和第二組發光元件，其中所述第一組發光元件和第二組發光元件交錯跨越所述顯示面板。所述顯示設備還包括一組控制電路，其專用於所述至少兩組發光元件中的每一特定組發光元件，其中專用於每一特定組發光元件的所述組控制電路被構形用以提供針對那特定組發光元件的控制。

另一方面，本發明所公開的實施例涉及到一種顯示設備。所述顯示設備包括第一組發光元件和第二組發光元件，它們共同形成一顯示面板，其中所述第一組發光元件和第二組發光元件交錯跨越所述顯示面板。所述顯示設備還可包括專用於控制所述第一組發光單元的第一組控制電路，及專用於控制所述第二組發光單元的第二組控制電路。所述顯示設備進一步可包括與所述第一組和第二組控制電路通信連接的控制器，所述控制器被構形用以選擇性地啟用或禁用所述第一組和第二組控制電路中的至少一個。

應當理解，以上概述及以下詳述僅為本發明的示範和解釋，並不用以限制本發明，附圖被納入並構成說明書的一部分，與說明書共同解釋本發明的實施例，說明本發明的原理。

附圖的簡要說明

通過參考下列附圖，本領域技術人員可更好理解本發明的多個目標和優點：

圖1是根據本發明一個典型實施例所述的一種描述顯示設備的簡化電路圖；

圖2是根據本發明一個典型實施例所述的一種描述控制電路的一部分的簡化電路圖；及

圖3是根據本發明一個典型實施例所述的一種描述另一種顯示設備的簡化電路圖。

具體實施方式

詳細參考在此公開的本發明內容的示例性實施例，其中的例子已在附圖進行說明。

在此公開的本發明內容的實施例涉及故障後仍可運行的顯示系統及故障後仍可運行的顯示系統的控制方法。更為具體地，獨立可訪問（可控制）的裝有冗餘控制電路的發光元件的發射顯示器被應用作為故障-運行的顯示系統。

參考圖1，所示為一種描述典型的顯示設備100的簡化電路圖。要注意，通常與LEDs相關聯的符號被用於這個電路圖（以及隨後的圖）中，這些符號是代表通用的發光元件102，並不是意味著僅限於LEDs。可以理解，其它類型的發光元件102（例如，LEDs、OLEDs、SEDs及其它類型的元件）都可以被使用，這些都不脫離本發明的發明構思範圍。

如圖1所示，所示顯示設備100包括一組發光元件102，形成顯示面板104。所示顯示設備100還包括兩組冗餘的源極和柵極控制線驅動器106A和106B，其被構形用以驅動兩組驅動電路108A和108B。要注意，因為所述源極和柵極控制線驅動器的各種不同的實施都是已知的現有技術，所以在示意圖中僅進行簡單地示意性地描述。還要注意，在本發明公開中，所述源極和柵極控制線驅動器及它們相應的驅動電路被共同稱為所述發光元件的「控制電路」。

進一步要注意，兩驅動電路108A和108B被使用來訪問同組的發光元件102。所述驅動電路108A和108B在發光元件102的行和/或列上是交錯的（或者交織的）。如下進行更詳細的描述，所述驅動電路108A和108B以這種交錯方式可以減少故障的感知影響，甚至在最壞的故障條件情況下（例如，如果驅動電路108A和108B中的一個完全發生故障）也可以完全恢復，讓所述顯示設備100，即使在這種故障條件下，可以在整個顯示面板104上保持運行。

例如，在某一實施例中，一組控制電路（例如，所述驅動電路108A及所述源極和柵極控制線驅動器106A）被用來驅動所述發光元件102，而另一組控制電路（例如，所述驅動電路108B及所述源極和柵極控制線驅動器106B）仍未激活或無動力。接著在所述驅動電路108A和/或源極和柵極控制線驅動器106A上檢測到故障，所述驅動電路108A和源極和柵極控制線驅動器106A可以禁用/失效，且所述驅動電路108B及源極和柵極控制線驅動器106B可啟用/激活來接管發光元件102的控制。以這種方式提供的冗餘裝置使所述顯示設備100保持充分運行，即使一組驅動電路108A/108B和/或一組源極和柵極控制線驅動器106A/106B部分或完全發生故障。

可預見的，各種技術可以被利用來檢測可能發生的故障。例如，故障檢測通過利用可監控所述驅動電路108A和108B及所述源極和柵極控制線驅動器106A和106B的狀態的外部電氣監控電路來執行。可選擇和/或此外，一個或多個光學/圖像傳感器可以被用來在所述顯示設備100的光學觀測基礎上觀察故障是否已經發生。用戶還可以提供一選項來手動指定用戶觀察到的故障。一旦檢測到故障，所述故障會報告給與所述源極和柵極控制線驅動器106A和106B連接的控制器120，所述控制器120可有條件地禁用/啟用如上所述的一組源極和柵極控制線驅動器106A或106B及其相應的驅動電路108A或108B。

可選擇和/或此外，所述控制器120可以按照預定計劃定期地在兩組控制電路106A/108A和106B/108B之間切換，讓它們輪流來積極地控制所述發光元件102。要注意，定期在在兩組控制電路106A/108A和106B/108B之間切換有助於減少操作疲勞，提高兩組裝置的可靠性和壽命。

可預見的，所述控制器120包括一個或多個處理器，連接有用來存儲處理器可執行代碼的永久處理器可讀媒體，被構形用以引導處理器執行其預期功能。可以理解，所述控制器120被應用作為集成電路、專用處理單元、現場可編程門陣列或各種其它類型的處理器或處理單元，這些都不脫離本發明的發明構思範圍。

還可預見，額外的電晶體和/或其它切換裝置可用於進一步加強兩組控制電路的隔離。圖2是一個簡化的電路圖描繪了兩套驅動電路108A和108B以及兩個額外的切換裝置110A和110B，共同使用來控制單一發光元件102。可以理解，雖然在圖2所示中作為說明用途只有單一發光元件102，但在一個部分（或整個）顯示面板104上的其它發光元件102可以如圖2中所示的相同的方式進行控制。

更具體地，如圖2所示，所述切換裝置110A可響應信號選擇-1（SELECT-1）進行激活/失效，這可以被分布（例如，通過如圖1所示的控制器120）到與整個顯示面板104上的每個發光元件102相連的每個切換裝置110A。同樣地，所述切換裝置110B可響應信號選擇-2（SELECT-2）進行激活/失效，這可以被分布（例如，通過控制器120）到與整個顯示面板104上的每個發光元件102相連的每個切換裝置110B。可以預見，所述切換裝置110A和110B可以提供從潛在故障的控制電路的更高程度的隔離。例如，如果確定所述驅動電路108A和所述源極和柵極控制線驅動器106A應該被禁用，所述SELECT-1可以用來關閉與整個顯示面板104上的所有發光元件102相連的所有切換裝置110A，從整個顯示面板104的所述發光元件102有效地隔離所述驅動電路108A及源極和柵極控制線驅動器106A。可以理解，假使所述驅動電路108B和所述源極和柵極控制線驅動器106B應該被禁用，所述SELECT-2可以被用於類似的方式。可以預見，所述SELECT-1及SELECT-2可以如先前描述地通過所述控制器120進行控制，基於它們相對應的控制電路106A/108A和106B/108B啟用或禁用，使所述切換裝置110A和110B被打開或關閉。

可以理解，所述顯示設備100示出了兩組控制電路106A/108A和106B/108B，可以用類似的方式提供額外多組控制電路，這些都不脫離本發明的發明構思範圍。提供額外多組控制電路有助於提供額外的冗餘級別。可以預見地，根據各種因素來確定，包括成本、複雜性、臨界性、尺寸和/或其它的考慮，可以確定特定級別的冗餘。

可以進一步預見，除了提供如上所述的冗餘控制電路，冗餘發光元件也可提供在某些實現來提供額外的冗餘。圖3所示為一種簡化電路圖描述了一種包括這種冗餘發光元件的典型的顯示設備300。用這種方式構形的顯示設備300可以承受控制電路故障以及發光元件的故障，並保持其運行。

更具體地，如圖3所示，所述顯示設備300包括兩組行和/或列交錯的發光元件302A和302B。所述顯示設備300還包括兩組專用的驅動電路308A和308B，分別通過與它們相對應的源極和柵極控制線驅動器306A和306B進行控制。所述驅動電路308A和308B交錯對應於兩組交錯的發光元件302A和302B。要注意，雖然在圖3所示中作為說明用途，獨立的地面信號被連接到兩套驅動電路308A和308B上，但是地面信號可以分離或連接（共享），這些都不脫離本發明的發明構思範圍。

在某些實施中，每對相鄰發光元件302A和302B可以共同作為邏輯發光單元（例如，邏輯上形成用於顯示目的的單一像素）運行，兩組發光元件302A和302B可以同時被它們相對應的控制電路306A/308A和306B/308B。同同樣的方式，假設一個發光單元（例如，302A）發生故障，在同一隊裡另一個發光單元（例如，302B）在不丟失像素下可以繼續運行。另外地，假設一整組的發光元件（例如，所有發光元件302A）發生故障，所述顯示設備300仍可以保持充分運行，因為另一組發光元件（例如，發光元件302B）仍可以保持充分運行。同樣地，假設一組驅動電路（例如，308A）和/或一組源極和柵極控制線驅動器（例如，306A）部分或完全發生故障，所述顯示設備300仍可以保持充分運行，因為剩餘一組的驅動電路（例如，308B）和源極和柵極控制線驅動器（例如，306B）可以繼續驅動所述發光單元302B來保持所述顯示設備300充分運行。

可選擇的，在某些實施例中，相鄰發光單元302A和302B不需要作為邏輯發光單元運行，而是作為單個像素。這兩組發光單元302A和302B仍然可以被其相應的控制電路306A/308A和306B/308B同時佔用和驅動，如果一組發光元件（例如，302A）發生故障，剩餘一組的發光元件（例如，302B）可以繼續運行，但是有效地提供了一個具有較低的解析度（由於像素損失）的顯示面板。要注意，雖然在這種實施中，有效的解析度可能會降低，儘管如此所述顯示設備300故障後仍可運行。

也要注意，在任一實施中，發光元件的損耗可能會導致所述顯示設備300的亮度損失。彌補這種損失的一個可選實施是驅動剩餘發光元件處於一較高的水平（來增加感知的亮度）。雖然在某些情況下，這種可選實施是可取的，可以理解，是否提供這種可選實施可能是設備特定的，並且可能會有所不同，這些都不脫離本發明的發明構思範圍。

可選擇的，代替兩組發光元件302A和302B同時啟用，其中一組302A或302B可能被禁用（例如，被所述控制器320關閉）來節約電能，並且在其它組檢測到故障的情況下可以自動啟用。所述控制器320還可以降低操作疲勞。進一步地，可以理解，具有兩組發光元件302A和302B除了提供如上所述的冗餘，還可以提供其它優勢。例如，所述控制器320可以使用兩組發光元件302A和302B來在正常運行期間顯示各自的顯示組件。也就是，其中一組（例如，302A）可用於顯示低強度大面積填充圖形項目，同時另一組（例如，302B）可用於顯示高強度矢量圖形組件。這樣一種配置是有益的，並可以防止高強度的圖形從燃燒轉入較低強度的區域。然而，在發生故障的情況下，高強度和低強度圖形之間的分離被忽視，且如先前描述的方式提供冗餘。

在另一個例子中，所述兩組發光元件302A和302B被構形用於提供不同發光配置級別。例如，一組發光元件（例如，302A）包括相比另一組發光元件（例如，302B）更大和/或更亮的發光元件。這樣的配置可以使顯示面板304上顯示的各種元件的表觀亮度是可調的，通過選擇性激活一組或兩組發光元件302A和302B。例如，較小的發光元件（例如，302B）可用於顯示暗淡的圖形元素，較大的發光元件（例如，302A）可用於顯示明亮的元素，且兩組發光元件（例如，302B和302A）可一起使用來顯示更加明亮的元素。可以理解，使用不同發光配置級別的發光元件也可以結合先前描述的可選實施，以彌補感知亮度損失，並且可能提供其它優勢，這些都不脫離本發明的發明構思範圍。

可以理解，雖然所述顯示設備300所示為具有兩組控制電路306A/308A和306B/308B及兩組發光單元302A和302B，額外多組控制電路和發光單元可以用同種方式提供，這些都不脫離本發明的發明構思範圍。同樣地，如之前所述，各種技術可以被利用來檢測可能發生的故障，包括利用外部電氣監控電路、光學傳感器、用戶監控等。

可以預見，如上所述的冗餘控制電路和/或冗餘發光元件的各種實施可以被縮放和調整以適應各種尺寸的不同顯示設備。所述各種實施還可以進行結合，這些都不脫離本發明的發明構思範圍。還可以預見，根據本發明實施例構形的典型顯示設備，可以被實施於基本不透明到基本透明範圍內的剛性或柔性基板上，這取決於顯示設備的具體操作要求。進一步可以預見，上面提到的發光元件可以利用各種類型的發光元件，包括LEDs、OLEDs、SEDs以及其它類型的發光元件，這些都不脫離本發明的發明構思範圍。

進一步可以預見，雖然如上引用的N = 2的冗餘的附圖中描述的例子，冗餘級別（N）可通過提供額外的冗餘控制電路和/或冗餘發光元件來增加，這些都不脫離本發明的發明構思範圍。可以理解，提高冗餘度（N）可能在最壞情況的故障條件下，以增加複雜性的代價，減少顯示功能的丟失量，並且冗餘級別的特定選擇（N）可能是明確的實施，也可能會有所不同，這些都不脫離本發明的發明構思範圍。

進一步可以預見，交錯的冗餘控制電路和/或冗餘發光元件可以垂直和/或水平地實施在如圖1-3所示的顯示面板的方向上。更具體地，圖3中所示的附圖中描述的一個示例性實現，具有垂直和水平的交錯因子i=1，即每一列和每一行的發光元件都是交錯的。然而可以預見的，所述交錯因子i=1僅僅為示範性的，可能會有所不同，這些都不脫離本發明的發明構思範圍。例如，具有水平的交錯因子i的一個實施意味著每個發光元件列數i可以交錯。可以預見，所述交錯因子也可以表示為一個比值。例如，橫向交錯因子i=a:b意味著一組發光元件列數a可以與一組發光元件列數b進行交錯。

還可以預見，所述交錯因子i可獨立選擇，並且在不同的垂直和/或水平方向上有所不同。例如，一個實施具有一垂直交錯因子i_v和一不同的水平交錯因子i_h。另一個例子中，垂直或水平方向中的一個方向可以實現無交織，要注意，具體的實施可以基於所需的冗餘要求細節而有所不同，這些都不脫離本發明的發明構思範圍。

可以理解，雖然飛機顯示系統在之前例子中被引用，但是這樣的引用僅僅是示例性的。根據本發明實施例所述的顯示設備可以應用於各種不同類型的顯示器，包括安裝在交通工具（例如，陸地、海上、空中、太空的交通工具）上的顯示器、可攜式顯示器（例如，佩帶式、手機、頭戴式、平板電腦、個人電子產品等等）、電腦顯示器、電視顯示器以及各種其它類型的顯示器。還可預見，在某些實施中，所述顯示設備被構形用以支持三維（3D）視圖；然而可以理解，3D視圖的功能可以不需要。

這是可以理解的，本發明公開的發明構思的實施例不限於任何潛在的實施技術。本發明公開的發明構思能夠利用任何軟體和硬體技術的結合而實施，並且可以利用各種技術，這些技術不會背離本發明公開的發明構思的範圍或者不犧牲所有材料的技術優勢。

相信公開的本發明的發明構思和許多隨之而來優點將通過前面描述被理解，並且在形式、結構、布置組件排列方面可做出不同變化，且不脫離本發明構思的範圍或不犧牲所有材料優勢，這將是很明顯的。在此之前，僅僅是解釋性實施例描述的形式，這是後面的包括這些變化的權利要求的意圖。