EP1366487A1 - Courbe d'energie lumineuse pararabolique pour diodes electroluminescentes affichant des images sur ecrans geants - Google Patents

Courbe d'energie lumineuse pararabolique pour diodes electroluminescentes affichant des images sur ecrans geants

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EP1366487A1
EP1366487A1 EP02708433A EP02708433A EP1366487A1 EP 1366487 A1 EP1366487 A1 EP 1366487A1 EP 02708433 A EP02708433 A EP 02708433A EP 02708433 A EP02708433 A EP 02708433A EP 1366487 A1 EP1366487 A1 EP 1366487A1
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Boris Givone
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    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
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    • G09G3/22—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources
    • G09G3/30—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels
    • G09G3/32—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED]
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
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    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/2007—Display of intermediate tones
    • G09G3/2014—Display of intermediate tones by modulation of the duration of a single pulse during which the logic level remains constant

Definitions

  • the present invention is in the field of electronics and relates to a method and a device making it possible to obtain a parabolic light energy curve of light sources constituted by light emitting diodes (LEDs) diffusing images, in the field of giant screens. , ie screens made up of a very large number of diodes, possibly grouped into "pixels" if it is a question of obtaining an apparent polyclomia.
  • LEDs light emitting diodes
  • the restitution of the luminance levels, or modulation, of an image by the light sources on a giant screen is essentially carried out by an all or nothing time control of said sources.
  • the modulation is said to have a variable conduction duration from said sources.
  • This universally used modulation method has a major flaw: it. does not correctly restore the light energy power curve of the luminance levels of the images to be reproduced such that these images are determined by image generators with cyclic ratio, and this defect is reflected on the screen by a blinking of the image in areas of low light.
  • the main idea of the invention was to parabolically modulate the duration of the steps of the refresh signal whose pseudo-frequencies, even the highest, corresponding to the shortest steps at the end of the cycle are entirely compatible with their passage. in wired connections. Consequently, a parabolic progression of the luminance levels is reconstituted without having to have them transit in digital form by the wire connections of the image signal.
  • a device for displaying light images of the type of device called “giant screens” of the type comprising a plurality of light sources consisting of light-emitting diodes assembled on a panel, a first signal generator called signal " image ", connected by long wire link to a first so-called image signal input of said control module, said generator delivering digital signals representative of the light intensity of a point in the image, a control module of each said diode located in the vicinity of said diode and connected to it by short wire link, said control module delivering, from digital signals received from the image signal generator, a duty cycle control signal having a time base of duration b divisible in steps, and a second generator of refresh signal, of time base of duration (period) equal to b, said seco nd generator being connected by long wired link to a second so-called refresh input, of said control module, is generally characterized in that the generator, said second, of refresh signal is a period time base signal generator equal to b divided into a number of steps
  • the so-called second refresh signal generator is a basic signal generator with a time period equal to b divided into a predetermined number of steps preferably equal to 256, whose duration of the so-called first step at the end of the cycle is equal to b / 256 2 .
  • the duration of the successive steps of a refresh signal varies according to a quadratic or parabolic progression.
  • the n leme does not have a duration equal to (b / 256 2 ) xn 2
  • the time base b having a duration of 10 mS
  • the first step has a duration of (10/256 2 ) xl 2 mS, i.e. 0.00015 mS
  • the second step has a duration of (10 / 256 2 ) x2 2 mS, or 0.00061 mS
  • the third step has a duration of (10/256 2 ) x3 2 mS, or 0.00137 mS surgeetc .
  • the second generator is a is a voltage controlled variable oscillator (NCO).
  • NCO voltage controlled variable oscillator
  • the second generator could be a programmed memory whose written write bits are in parabolic progression acting as an oscillator for reading.
  • giant screen namely: process consisting in multiplexing at the level of the control member 4 of the LEDs, the image signal coming from a generator with a quadratic (or parabolic) signal from the cycle refresh clock of said control member, or also know: by parabolically modulating the clock signal.
  • the invention relates to the screen itself as soon as it incorporates such a control device or the means implementing the method.
  • a giant screen 1 is generally divided into a plurality of modular elements such as 2 each comprising a multitude of light sources 3 (LED), each light source 3 being connected by a short wire link 4 to a module 5 control (PWM) of time data which receives on the one hand by a wired link 6 the image data of the image generator 7, and on the other hand by wired link 8 a refresh cycle frequency originating from a generator 9 clock signal.
  • LED light sources 3
  • PWM module 5 control
  • the frequency of the image signals (14) coming from the image generator is between approximately 10 and 30 megahertz.
  • the refresh cycle frequency of the clock signal generator 9 is fixed, that is to say that it is stable over time; such a clock signal is shown at 10, the time base of which (10 mS) is divided into constant steps, each step corresponding to an illumination or non-illumination time of the diode 3, and correspondingly in 12 the diode control signal at the output of module 5 (or at the input of LED 3).
  • the control signal will not include an illumination or extinction duration of less than 10/256 mS, ie 0.039 mS.
  • the signal 13 coming from the module, or at the input of the LED 3, when it is controlled by a time base with step with parabolic variation 11, can present signals of as short duration that 10/256 2 is 0.00015 mS.
  • This last signal duration, observed at the output of the PWM module, or at the input of the diode, or even by time photometric analysis of the illumination of the diode, is characteristic of the invention. 5 Or, typically, we will find on the screen, in the vicinity of the LEDs; or any other all-or-nothing luminescence device, on the one hand, points or terminals which will be the seat of a frequency signal of the order of 10 MHz to
  • 30 MHz which may be the image signal 14, and on the other hand points, or terminals which will be the seat of a signal of the parabolic progression type, with a pseudo-frequency of the order of 6 MHz, which is reflected, on visual examination of the screen, by an image substantially identical to the source image.
  • the invention is not limited to the parabolic correction of the luminance but that it can extend to the correction of any other defects linked to the structure or the components of the panels, or even to the programmed modification of illuminating images

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Abstract

L'invention a pour objet un dispositif d'affichage sur panneau dit "écran géant" à diodes électroluminescentes (3), comprenant (2) un premier générateur (7) de signal "image" (14), relié à un module de commande (5), pour délivrer des signaux numériques (14) représentatifs de l'intensité lumineuse d'un point de l'image, le module de commande (5) de chaque dite diode (3) étant situé près de la dite diode et relié à elle par liaison courte (4), le module de commande délivrant, à partir des signaux reçus du générateur de signal image, un signal de commande (12, 13) à rapport cyclique à base de temps de durée b divisible en pas, et un deuxième générateur (9) de signal rafraîchissement de période b relié par liaison longue (8) à une deuxième entrée de rafraîchissement du module (5). Selon l'invention, le générateur (9), dit deuxième, de signal de rafraîchissement est un générateur de signal de base de temps de période b divisée en un nombre de pas égal à 256, qui sont inégaux et dont les positions et durée relatives sont fixées par le générateur de signal rafraîchissement. Il en résulte finalement une progression parabolique des niveaux de luminance.

Description

"Procédé et dispositif permettant d'obtenir une courbe d'énergie lumineuse parabolique pour les sources de lumière électroluminescentes affichant des images sur écrans géants."
La présente invention est du domaine de l'électronique et concerne un procédé et un dispositif permettant d'obtenir une courbe d'énergie lumineuse parabolique de sources de lumière constituées par des diodes électroluminescentes (DEL) diffusant des images, dans le domaine des écrans géants, c'est à dire d'écrans constitués d'une très grande pluralité de diodes, éventuellement groupées en "pixels" s'il s'agit d'obtenir une polycl-romie apparente.
On rappelle que la restitution des niveaux de luminance, ou modulation, d'une image par les sources lumineuses sur un écran géant s'effectue essentiellement par une commande temporelle en tout ou rien des dites sources. La modulation est dite à durée de conduction variable des dites sources. Généralement, la commande temporelle est effectuée par les moyens bi-d'àires-de l'informatique et les niveaux de luminance résultent d'un découpage -en N pas (généralement N = 256 pas) d'une base de temps de B (généralement B — 10 millisecondes (lOmS) appliquée à un module de commande des DEL
Ce procédé de modulation universellement employé a un défaut majeur : il. ne restitue pas correctement la courbe de puissance de l'énergie lumineuse des niveaux de luminance des images à reproduire telles que ces images sont déterminées par des générateurs d'image à rapport cyclique, et ce défaut se traduit sur l'écran par un clignotement de l'image dans les zones de faible éclairement.
En effet la courbe de progression du rapport cyclique de la modulation temporelle est linéaire ce qui est en contradiction avec la physiologie de l'oeil qui nécessite une progression parabolique de l'énergie lumineuse.
Sans doute que l'on a cherché à remédier à cette discordance en corrigeant l'image générée par le générateur : il a été proposé divers modes de ' correction qui à la connaissance du Demandeur onT tous procédé de la modification du rapport cyclique, essentiellement en modifiant la fréquence du signal fourni par le générateur, notamment en le divisant. Cette correction nécessiterait de transmettre au module de commande, des signaux numériques ayant eux-mêmes par nature une fréquence assez élevée
2 et leur faire supporter une fréquence supplémentaire correspondant à la correction elle-même, ce qui conduirait à des fréquences de l'ordre de 2.000 MHz incompatibles avec leur passage dans des liaisons filaires.
En effet le passage de telles fréquences dans les liaisons filaires se heurte à l'impédance de ces liaisons, impédance liée elle-même à la fréquence du signal véhiculé, et cet effet est d'autant plus important que la distance séparant le module de commande des DEL, du générateur d'image est plus grande, laquelle distance varie précisément en fonction de la dimension de l'écran; en d'autres termes plus la dimension d'un écran augmente, plus augmente la longueur des circuits de commande en provenance du générateur, plus augmente leur impédance, et plus la correction par division est inefficace.
L'idée mère de l'invention a été de moduler paraboliquement la durée des pas du signal de rafraîchissement dont les pseudo-fréquences, même les plus hautes, correspondant aux pas les plus courts de fin de cycle sont tout à fait compatibles avec leur passage dans les liaisons filaires. Dès lors se trouve reconstituée une progression parabolique des niveaux de luminance sans que l'on ait eu à les faire transiter sous forme numérique par les liaisons filaires du signal image.
Ainsi selon la présente invention un dispositif d'affichage d'images lumineuses, du type de dispositif dits "écrans, géants" du type comprenant une pluralité de sources lumineuses constituées des diodes électroluminescentes rassemblées sur un panneau, un premier générateur de signal dit signal "image", relié par liaison filaire longue à une première entrée dite de signal image du dit module de commande, le dit générateur délivrant des signaux numériques représentatifs de l'intensité lumineuse d'un point de l'image, un module de commande de chaque dite diode situé dans le voisinage de la dite diode et relié à elle par liaison filaire courte, le dit module de commande délivrant, à partir des signaux numérique reçus du générateur de signal image, un signal de commande à rapport cyclique ayant une base de temps de durée b divisible en pas, et un deuxième générateur de signal de rafraîchissement, de base de temps de durée (période) égale à b, ledit second générateur étant relié par liaison filaire longue à une deuxième entrée dite de rafraîchissement, du dit module de commande, est caractérisé dans généralité en ce que le générateur, dit deuxième, de signal de rafraîchissement est un générateur de signal de base de temps de période égale à b divisée en un nombre de pas égal à 256, pas qui ne sont pas égaux et dont les positions et durées relatives sont fixées par le générateur de signal de rafraîchissement.
3 Il résulte de cette disposition générale une déformation de la répartition de l'éclairement de l'image par rapport à la répartition que procurerait le signal image s'il était commandé par une base de temps à pas égaux
De préférence, et dans le cas de l'objectif de l'invention le générateur, dit deuxième, de signal de rafraîchissement est un générateur de signal de base de temps de période égale à b divisée en un nombre de pas prédéterminé égal de préférence à 256 ,dont la durée du pas, dit premier, de fin de cycle est égal à b /2562.
La durée des pas successifs d'un signal de rafraîchissement évolue suivant une progression quadratique ou parabolique. Ainsi, le nleme pas a une durée égale à (b/2562)xn2
Dans le type de dispositif considéré la base de temps b ayant une durée de 10 mS, le premier pas aune durée de (10/2562)xl2 mS, soit 0,00015 mS, le deuxième pas a une durée de (10/2562)x22 mS, soit 0,00061 mS' le troisième pas a une durée de (10/2562)x32mS, soit 0,00137 mS„ etc.. II résulte de cette disposition que sont restitués des niveaux de luminance pouvant avoir une progression parabolique apte à une bonne perception par l'oeil.
Pour obtenir cette variation parabolique du signal de rafraîchissement l'homme de l'art pourra avoir accès à des moyens divers bien connus de la technique et dont le choix sera déterminé par le contexte technique du panneau tel que l'utilisation d'oscillateurs variables pilotés en tension (NCO) ou tout autre moyen numérique tel une mémoire programmée dont les bits d'écriture inscrits sont en progression parabolique faisant office à la lecture d'oscillateur, sans qu'il soit utile de donner plus de précisions.
Dans un mode préféré de réalisation le deuxième générateur est un est un oscillateur variable piloté en tension (NCO). Selon un autre mode de réalisation le deuxième générateur pourrait être une mémoire programmée dont les bits d'écriture inscrits sont en progression parabolique faisant office d'oscillateur à la lecture.
L'invention telle que définie ci-dessus en termes de moyens ou de dispositif, pourrait, de manière équivalente eue égard à la nature essentiellement fonctionnelle des moyens de l'électronique, être définie en terme de procédé de commande d'image d'un écran à DEL, notamment écran de grande dimension ou encore
"écran géant", savoir : procédé consistant à multiplexer au niveau de l'organe de commande 4 des DEL, le signal image en provenance d'un générateur avec un signal quadratique (ou parabolique) de l'horloge de rafraîchissement de cycle du dit organe de commande, ou savoir encore : en modulant paraboliquement le signal d'horloge.
Bien évidemment l'invention a pour objet l'écran lui-même dés lors qu'il incorpore un tel dispositif de commande ou les moyens mettant en œuvre le procédé.
La présente invention sera mieux comprise et des détails en relevant apparaîtront, à la description qui va en être fait en comparaison avec l'art antérieur, en relation avec la figure unique de la planche annexée. En référence à la figure, un écran géant 1 est généralement divisé en une pluralité d'éléments modulaires tels que 2 comportant chacun une multitude de sources lumineuses 3 (DEL), chaque source lumineuse 3 étant reliée par une liaison filaire courte 4 à un module 5 de commande (PWM) de données temporelles qui reçoit d'une part par une liaison filaire 6 les données image du générateur d'image 7, et d'autre part par liaison filaire 8 une fréquence de cycle de rafraîchissement issue d'un générateur 9 de signal d'horloge.
La fréquence des signaux image (14) issus du générateur d'image en est comprise sensiblement entre 10 et 30 mégahertzs.
Selon l'art connu, la fréquence de cycle de rafraîchissement du générateur de signal d'horloge 9 est fixe c'est à dire qu'elle est stable dans le temps; on a représenté en 10 un tel signal d'horloge dont la base de temps de temps (10 mS) est divisée en pas constants , chaque pas correspondant à un temps d'éclairement ou de non éclairement de la diode 3, et en correspondance en 12 le signal de commande de la diode à la sortie du module 5 (ou à l'entrée de la DEL 3). On doit comprendre selon ce qui a été dit plus haut que le signal de commande ne comportera pas de durée d'éclairement ou d'extinction inférieure à 10/256 mS soit 0,039 mS.
Au contraire, selon l'invention, le signal 13 issu du module, ou à l'entrée de la DEL 3, lorsqu'il est commandé par une base de temps à pas à variation parabolique 11, pourra présenter des signaux de durée aussi petite que 10/2562 soit 0,00015 mS. Cette dernière durée de signal, constatée à sortie du module PWM, ou à l'entrée de la diode, ou encore par analyse photométrique temporelle de l'éclairement de la diode, est caractéristique de l'invention. 5 Ou encore, de façon caractéristique, on retrouvera sur l'écran, au voisinage des DEL; ou de tout autre organe de luminescence en tout ou rien, d'une part des points, ou bornes, qui seront le siège d'un signal de fréquence de l'ordre de 10 MHz à
30 MHz qui pourra être le signal image 14, et d'autre part des points, ou bornes qui seront le siège d'un signal de type à progression parabolique, d'une pseudo-fréquence de l'ordre de 6 MHz, ce qui se traduit, à l'examen visuel de l'écran, par une image sensiblement identique à l'image source.
On notera aussi l'intérêt économique apporté par l'invention par le fait qu'il n'y pas de composants supplémentaires, mais seulement la programmation d'un composant, le NCO par exemple, programmation dont le coût est négligeable.
On doit comprendre que l'invention n'est pas limitée à la correction parabolique de la luminance mais qu'elle peut s'étendre à la correction de tous autres défauts liés à la structure ou aux composants des panneaux, voire à la modification programmée de l'éclairement des images

Claims

6 REVENDICATIONS
1.- Dispositif d'affichage d'images lumineuses, du type de dispositif dits "écrans géants" comprenant : un pluralité de sources lumineuses constituées des diodes électroluminescentes (3) rassemblées sur un panneau (2), un premier générateur (7) de signal dit signal "image" (14), relié par liaison filaire longue (6) à une première entrée dite de signal image d'un module de commande (5), le dit générateur délivrant des signaux numériques (14) représentatifs de l'intensité lumineuse d'un point de l'image, le module de commande (5) de chaque dite diode (3) situé dans le voisinage de la dite diode et relié à elle par liaison filaire courte (4) , le dit module de commande délivrant, à partir des signaux numérique reçus du générateur de signal image, un signal de commande (12,13) à rapport cyclique ayant une base de temps de durée b divisible en pas, un générateur (9) , dit deuxième, de signal de rafraîchissement, de base de temps de durée (période) égale à b, ledit second générateur étant relié par liaison filaire longue (8) à une deuxième entrée dite de rafraîchissement, du dit module (5) de commande, caractérisé : en ce que le générateur (9) , dit deuxième, de signal de rafraîchissement est un générateur de signal de base de temps de période égale à b divisée en un nombre de pas prédéterminé, pas qui ne sont pas égaux et dont les positions et durées relatives sont fixées par le générateur de signal de rafraîchissement d'où il résulte une déformation de la répartition de l'éclairement de l'image par rapport à la répartition que procurerait le signal image s'il était commandé par une base de temps à pas égaux, et en ce que, plus particulièrement, le générateur (9), dit deuxième, de signal de rafraîchissement est un générateur de signal de base de temps de période égale à b divisée en le nombre de pas prédéterminé , la durée des pas variant suivant une progression parabolique ;. 7 d'où il résulte finalement que sont restitués des niveaux de luminance pouvant avoir une progression parabolique aptes à une bonne perception par l'œil.
2.- Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé : en ce que le nombre de pas prédéterminé est égal à 256.
3.- Dispositif selon les revendications 1 et 2 , caractérisé : en ce que la base de temps b ayant une durée de 10 mS, le premier pas a une durée de (10/2562)xl2 mS, soit 0,00015 mS, le deuxième pas une durée de (10/2562)x22 mS, soit 0,00061 mS' le troisième pas une durée de (10/2562)x32 mS, soit 0,00137 mS, etc..
4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé : en ce que le générateur, dit deuxième, est un est un oscillateur variable piloté en tension (NCO).
5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé : en ce que le générateur, dit deuxième, est une mémoire programmée dont les bits d'écriture inscrits sont en progression parabolique faisant office d'oscillateur à la lecture.
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