ES2335834B1

ES2335834B1 - MATRICIAL ARCHITECTURE OF VIRTUAL PIXELS WITH LED DIODES AND HIGH RESOLUTION LIGHT SCREEN THAT INCLUDES THE APPLICATION OF SUCH ARCHITECTURE.

Info

Publication number: ES2335834B1
Application number: ES200701340A
Authority: ES
Inventors: Alfonso Gago Calderon; Alfonso Gago Bohorquez
Original assignee: Universidad de Malaga
Current assignee: Universidad de Malaga
Priority date: 2007-05-09
Filing date: 2007-05-09
Publication date: 2011-02-28
Anticipated expiration: 2027-05-09
Also published as: ES2335834A1

Abstract

Arquitectura matricial de píxeles virtuales con diodos LEDs y pantalla luminosa de alta resolución que comprende la aplicación de dicha arquitectura.Matrix architecture of virtual pixels with LEDs and high resolution light display comprising the application of said architecture.

La invención se refiere a una arquitectura para matrices de diodos emisores de luz (LEDs) con las que generar pantallas de vídeo a todo color con notables ventajas. Dicha arquitectura genera una pantalla luminosa basada en una matriz de píxeles virtuales, esto es, un mallado de diodos donde cada LED no pertenece a un único píxel, sino que, de una forma multiplexada en el tiempo, participa en mostrar la información de 6 píxeles distintos. Esta matriz permite obtener resoluciones de pantalla muy amplias en dispositivos de área reducida, o una altísima resolución en pantallas de grandes dimensiones. Esto permite minimizar el número de diodos necesarios para la construcción de las pantallas y obtener un ahorro económico muy importante tanto en gasto en componentes como en consumo eléctrico.The invention relates to an architecture for arrays of light emitting diodes (LEDs) with which to generate Full color video screens with remarkable advantages. Bliss architecture generates a luminous screen based on a matrix of virtual pixels, that is, a diode mesh where each LED does not belongs to a single pixel, but, in a multiplexed way in time, participate in displaying the 6 pixel information different. This matrix allows to obtain screen resolutions very wide in devices of reduced area, or a very high resolution on large screens. This allows to minimize the number of diodes necessary for the construction of the screens and get a very important economic savings both in spending on components as in electrical consumption.

Description

Technical sector

La innovación se encuadra en el sector técnico de la electrónica y más concretamente en el de los sistemas de información luminosos.Innovation falls within the technical sector of electronics and more specifically in the systems of luminous information.

State of the art

El uso de pantallas luminosas para representar vídeos en formato de alta gama de colores es cada vez más común en distintos emplazamientos urbanos y eventos multitudinarios. Estas permiten a grandes multitudes de personas acceder a información visual en espacios abiertos con una alta luminosidad exterior. Las tecnologías de pantallas basadas en tubos catódicos, LCDs, TFTs, o plasma no alcanzan a cubrir estas necesidades ni en niveles de brillo con los que emiten las imágenes para exteriores ni en tamaños para acceder a las distancias en las que se pretenden que sean visibles las pantallas.The use of luminous screens to represent videos in high-end color format is increasingly common in different urban sites and mass events. These allow large crowds to access information Visual in open spaces with high exterior brightness. The display technologies based on cathode tubes, LCDs, TFTs, or plasma do not cover these needs even at levels of brightness with which they emit images for outdoors or in sizes to access the distances in which they are intended to be Visible screens.

Las pantallas basadas en LEDs vienen a cubrir las necesidades que los otros sistemas de representación desarrollados no llegan a alcanzar, al presentar como principales puntos fuertes las debilidades anteriormente planteadas: Alta brillo de emisión (por encima de las 5000 candelas por metro cuadrado) y alta escalabilidad en tamaños (llegando hasta la centena de metros cuadrados de pantalla), sin necesidad de una profundidad significativa (apenas un decímetro).LED-based screens come to cover the needs that the other representation systems developed do not reach, to present as main strengths the weaknesses raised above: High brightness of emission (above 5000 candles per square meter) and high scalability in sizes (reaching hundreds of meters screen squares), without needing a depth significant (just a decimeter).

Se ha trabajado y evolucionado mucho en las estructuras que forman estas pantallas, generándose sistemas mecánicos y eléctricos que faciliten la escalabilidad de los montajes o la calidad de las imágenes ofreciendo más contraste (ES2088758, ES2195782, US2007030679 o US20070019411). Pero, sin embargo, se siguen encontrando campos donde estas pantallas presentan deficiencias notables. Estas se centran especialmente en altos consumos y bajos rendimientos eléctricos, muy altos precios en el coste de los equipos y consecución de una alta integración de las matrices de LEDs que hagan que las pantallas sean visibles no solo a grandes distancias sino, simultáneamente, en distancias cortas, sin que los precios se disparen desorbitadamente. A modo de ejemplo, y en relación con la presente invención, mencionar el documento CN1424850, que propone también una arquitectura de píxeles virtuales, pero basada en un cuadrado y no en un hexágono, siendo la resolución posible y el ahorro de LEDs obtenido en base a dicha invención muy inferior a la ofrecida por la presente invención; y el documento WO8807249, que propone un sistema de visualización en el que se encienden en cada momento LEDs de un solo color de manera dinámica para reducir el número de LEDs activos en cada momento, generando un efecto visual general de una imagen, aunque mantiene la relación 3 LEDs : 1 píxel, difiriendo respecto de la presente invención tanto en su arquitectura como en la dinámica de activación de los LEDs.It has worked and evolved a lot in the structures that form these screens, generating systems mechanical and electrical that facilitate the scalability of montages or image quality offering more contrast (ES2088758, ES2195782, US2007030679 or US20070019411). But without However, you still find fields where these screens They have notable deficiencies. These focus especially on high consumption and low electrical performance, very high prices in the cost of the equipment and achieving a high integration of the LED arrays that make the screens visible not only to large distances but, simultaneously, over short distances, without That prices soar wildly. As an example, and in relation to the present invention, mention the document CN1424850, which also proposes a pixel architecture virtual, but based on a square and not a hexagon, being the possible resolution and saving of LEDs obtained based on said invention far inferior to that offered by the present invention; and the WO8807249, which proposes a display system in the that single color LEDs light up every time dynamic to reduce the number of active LEDs in each moment, generating a general visual effect of an image, although it maintains the 3 LEDs ratio: 1 pixel, differing from this invention both in its architecture and in the activation dynamics of the LEDs.

Detailed description of the invention

Para mejorar la resolución de las pantallas luminosos, a la vez que se reducen los emisores luminosos necesarios, y por tanto los costes y el consumo, manteniendo una alta luminosidad y escalabilidad, se ha ideado una matriz de LEDs que permita generar píxeles sin necesidad de dedicar para ello en exclusiva, todo el tiempo, a tres emisores de luz por píxel, con los tres colores básicos para la generación de todas las longitudes de onda del espectro visible: rojo, verde y azul.To improve screen resolution luminous, while reducing light emitters necessary, and therefore costs and consumption, maintaining a high brightness and scalability, a matrix of LEDs has been devised that allows to generate pixels without having to dedicate for it in exclusive, all the time, to three light emitters per pixel, with three basic colors for the generation of all lengths of visible spectrum wave: red, green and blue.

Gracias a la alta velocidad de procesamiento que puede alcanzar el tratamiento electrónico de las señales y a la percepción de la luz en la retina del ojo humano, se plantea que cada emisor de luz participe en generar información relacionada con varios píxeles contiguos de la pantalla.Thanks to the high processing speed that can achieve electronic signal processing and at perception of light in the retina of the human eye, it is stated that each light emitter participates in generating information related to several contiguous pixels of the screen.

De acuerdo con la invención, múltiples puntos luminosos generados por LEDs monocolor se distribuyen equidistantes y homogéneamente por la pantalla formado estructuras hexagonales, en las que un LED de un color determinado esta rodeado por otros seis de los dos colores restantes, tres de uno y tres del otro colocados alternativamente, formando un anillo hexagonal. Dentro de este anillo hexagonal se forman seis triángulos equiláteros, todos iguales, en cuyos extremos se tiene cada uno de los tres colores diferentes. Estos seis triángulos constituyen 6 píxeles virtuales de los que participa el LED colocado en el centro del hexágono. En una pantalla convencional se consigue 1 píxel utilizando tres LEDs (1 rojo, 1 verde y 1 azul); en la invención propuesta se consigue una relación de 6 píxeles por cada LED monocolor utilizado.According to the invention, multiple points luminous generated by monocolor LEDs are distributed equidistant and homogeneously by the screen formed hexagonal structures, in which an LED of a certain color is surrounded by six others of the two remaining colors, three of one and three of the other placed alternatively, forming a hexagonal ring. Within this hexagonal ring six equilateral triangles are formed, all equal, at whose ends you have each of the three colors different. These six triangles constitute 6 virtual pixels of Those involved in the LED placed in the center of the hexagon. In a Conventional display achieves 1 pixel using three LEDs (1 red, 1 green and 1 blue); in the proposed invention a 6 pixel ratio for each single color LED used.

Cada uno de estos LEDs estará conectado a un driver específico de control que le suministrara un pulso de corriente con la anchura necesaria para producir en él una amplia gama de niveles de brillo modificable muy rápidamente en el tiempo. Este driver recibe la información que ha de presentar el LED para cada uno de los seis píxeles de los que participa en cada uno de los marcos del vídeo que se este representando en la pantalla. Esta información para cada uno de los píxeles se alterna cíclicamente y de manera sincronizada con el resto de drivers y LEDs de la pantalla durante el tiempo que cada uno de los marcos tiene asignado en la pantalla según la calidad de vídeo deseada. Tras este tiempo el controlador del LED recibe toda la nueva información necesaria para representar la parte que le corresponde de los seis píxeles de los que participa en la siguiente imagen del vídeo.Each of these LEDs will be connected to a specific control driver that will provide a pulse of current with the necessary width to produce a wide range of brightness levels modifiable very quickly over time. This driver receives the information to be presented by the LED to each of the six pixels of those participating in each of the frames of the video that is being represented on the screen. This information for each of the pixels alternates cyclically and in a synchronized way with the rest of the drivers and LEDs on the screen during the time that each of the frames has been assigned in the Screen according to the desired video quality. After this time the LED driver receives all the new information needed to represent the corresponding part of the six pixels of the that participates in the next image of the video.

Es de señalar que la distribución de la matriz propuesta es aplicable a cualquier tipo de resolución objetivo y a cualquier formato de diodo LED, sean cuales sean sus características propias de luminosidad y ángulo de visión.It should be noted that the distribution of the matrix proposal is applicable to any type of objective resolution and to any LED diode format, whatever its characteristics own brightness and viewing angle.

Description of the drawings

- La figura 1 muestra una unidad mínima de representación de la matriz de píxeles virtuales propuesta. En ella, se muestra un LED (2), en el centro de la estructura, de un color específico rodeado por un anillo hexagonal formado por seis diodos de los otros dos colores básicos (1, 3 y 4). Estos LEDs conforman seis triángulos equiláteros (6) que conforman una estructura hexagonal (5), y que constituyen los seis píxeles virtuales (7) que se relacionan con LED central.- Figure 1 shows a minimum unit of representation of the proposed virtual pixel matrix. In her, a LED (2) is shown, in the center of the structure, of one color specific surrounded by a hexagonal ring formed by six diodes of the other two basic colors (1, 3 and 4). These LEDs make up six equilateral triangles (6) that make up a structure hexagonal (5), and that constitute the six virtual pixels (7) that They relate to central LED.

- La figura 2 muestra como se juntan y complementan las distintas unidades de visualización presentadas en la figura 1. Cada hexágono (5) de diodos de los distintos colores (1, 2, 3 y 4) se encuentra solapado por otros 6 cuyo centro son los vértices de este primero.- Figure 2 shows how they come together and complement the different display units presented in Figure 1. Each hexagon (5) of diodes of the different colors (1, 2, 3 and 4) is overlapped by 6 others whose center is the vertices of this first.

- La figura 3 muestra la resolución en píxeles virtuales (7) que se obtiene con la matriz de diodos LEDs (1, 2, 3 y 4) que se propone en la presente invención. Se observa como la distribución en triángulos equiláteros (6) permite una proporción de seis píxeles por cada LED monocolor empleado en la construcción de la pantalla.- Figure 3 shows the resolution in pixels virtual (7) obtained with the array of LEDs (1, 2, 3 and 4) which is proposed in the present invention. It looks like the distribution in equilateral triangles (6) allows a proportion of six pixels for each single color LED used in the construction of the screen.

- La figura 4 muestra como un controlador (8) para los diodos LEDs (1, 2, 3 y 4) gestiona de manera individualizada cada uno de los LEDs monocolor que forman la pantalla marcando la entrada de corriente que circula por los diodos y que fijan el brillo que emiten, a través de una regulación por ancho de pulso de la intensidad que manda.- Figure 4 shows as a controller (8) for the LEDs (1, 2, 3 and 4) it manages so individualized each of the monocolor LEDs that form the display marking the current input that circulates through the diodes and that fix the brightness they emit, through regulation by Pulse width of the intensity it commands.

Embodiments of the invention

Para complementar la descripción y con el objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se comenta a continuación un ejemplo de realización preferida, con carácter ilustrativo y no limitativo, consistente en el desarrollo de una pantalla luminosa de alta resolución.To complement the description and with the object to facilitate the understanding of the features of the invention, a preferred embodiment example is discussed below, with illustrative and non-limiting nature, consisting of development of a high resolution light screen.

Como se puede observar en las figuras referenciadas, la pantalla luminosa esta formada por diodos emisores de luz o LEDs (1) de tres colores distintos: rojo (2) verde (3) y azul (4). Estos diodos se reparten en la pantalla de forma matricial formando hexágonos equiláteros (5) con un LED de un tipo de color en el centro y los laterales formados por otros seis LEDs de los dos colores restantes, tres y tres alternativamente. De este modo se forman seis triángulos equiláteros (6) con un diodo de cada color básico en cada uno de sus vértices. El centro de cada uno de estos triángulos constituye un píxel (7) de la pantalla luminosa.As can be seen in the figures referenced, the light screen is formed by emitting diodes of light or LEDs (1) of three different colors: red (2) green (3) and blue (4). These diodes are distributed on the screen in a matrix forming equilateral hexagons (5) with an LED of a color type in the center and the sides formed by six other LEDs of the two Remaining colors, three and three alternately. In this way they form six equilateral triangles (6) with a diode of each color basic in each of its vertices. The center of each of these triangles constitute a pixel (7) of the light screen.

Cada LEDs (1) esta controlado por un driver específico de control (8) que le suministra pulsos de corriente con la anchura necesaria para producir en él el nivel de brillo deseado para su color en cada instante. Este controlador recibe la información que ha de presentar el LED para cada uno de los seis píxeles (7) de los que forma en su hexágono (5) en cada una de las imágenes que se quiere representar. La intensidad que controla cada uno de los LEDs se alterna cíclicamente y de manera sincronizada con el resto de drivers y LEDs de la pantalla para generar la información global de los seis píxeles (7) de los que participa.Each LED (1) is controlled by a driver specific control (8) that supplies current pulses with the width necessary to produce the desired brightness level For your color every moment. This controller receives the information to be presented by the LED for each of the six pixels (7) of which it forms in its hexagon (5) in each of the images that you want to represent. The intensity that controls each one of the LEDs alternates cyclically and synchronously with the rest of the drivers and LEDs on the screen to generate the global information of the six pixels (7) of which it participates.

Claims

1. Matrix architecture of virtual pixels with LEDs characterized by:

- The diodes of the three basic colors for the Full color image generation (red, green and blue) is distribute equidistant forming equilateral hexagons in whose center is a diode of a given color surrounded by another six diodes of the other colors;

- The hexagonal arrangement houses six equilateral triangles, each with a different basic color in each of its vertices, and that constitute six virtual pixels; Y

- Each diode is controlled by a driver specific control that supplies current pulses with the width necessary to produce the desired brightness level For your color every moment.

2. Matrix architecture of virtual pixels with LED diodes according to the preceding claim characterized in that the controller receives the information that the diode must present for each of the six pixels of which it participates in its hexagon in each of the desired images represent.

3. Matrix architecture of virtual pixels with LEDs according to the preceding claim characterized in that the intensity that controls each of the LEDs is cyclically alternated and synchronized with the rest of the controllers and diodes to generate the global information of the pixels from which participate during the visualization of each image.

4. High resolution light screen characterized in that its development comprises the application of a virtual pixel matrix architecture with LEDs according to any of the preceding claims.