CN100444237C

CN100444237C - 一种用帧率控制方法实现液晶灰度的电路

Info

Publication number: CN100444237C
Application number: CNB2005101026349A
Authority: CN
Inventors: 文冠果; 何剑; 何刚跃; 赵琮
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2025-09-12
Also published as: CN1932949A

Abstract

本发明公开了一种用帧率控制方法实现液晶灰度的电路，包括脉冲产生单元、灰度调制单元、灰度数据读取控制单元、数据存储器、帧同步产生单元；所述脉冲产生单元用于产生周期性的脉冲波形，生成行同步信号；所述脉冲产生单元包括一子帧计数器，将时钟信号和行同步信号输入后子帧计数器不同位产生不同脉宽的脉冲波形；所述灰度数据读取控制单元用于进行地址选择，从存储器件中读出灰度数据作为所述灰度调制单元的输入；所述数据存储器用于存储灰度数据；所述帧同步产生单元用于接收所述行同步信号，产生帧同步信号；所述灰度调制单元实现各段灰度数据的脉冲合并后输出。本发明的电路采用了简单的电路，而实现了FRC方式的灰度调制。

Description

一种用帧率控制方法实现液晶灰度的电路

技术领域

本发明涉及一种液晶灰度控制实现电路，尤其涉及的是一种以帧频控制方式实现液晶显示的灰度调制的电路结构。

背景技术

现有的液晶显示屏的发光机制是通过加在某个象素点上的电场不同来实现不同的亮度。现在的驱动芯片一般是采用动态驱动法，划分为行电极和列电极。一般以30Hz以上的帧频对行电极进行逐行扫描，对列电极同步施加亮或不亮的信号。

使列电极上的电压选通或不选通，是由数字逻辑产生不同宽度的脉冲信号送给模拟驱动电路来实现的。当送出的脉冲宽度为0时，就不选通，当送出的脉冲宽度不为0时，就选通相应的时间长度，也就对应着不同的明暗等级，称为灰度。因此从数字电路设计角度看，关心的只是送给模拟驱动电路的脉冲宽度持续多长。脉冲宽度的最长持续电平，就是能够实现的最高灰度。

任何颜色都是由RGB(红绿蓝)三基色根据不同比例混合得到，如果R、G、B分别有X、Y、Z种可能值，则总共可以达到X*Y*Z种色彩，例如R、G、B各有64种灰度选择，则共有64*64*64＝262144种可能组合。由于R、G、B的实现电路一模一样，所以需要设计出一种电路，可以把64个灰度值以某种波形输出给模拟的驱动电路。

目前一般有两种灰度调制方法，PWM和FRC。

PWM，即脉宽调制(Pulse Width Modulation)，是在一次扫描时间内分成若干个时间片，如64级灰度，就分成64个时间片，如果显示5/64灰度，那么对该点而言只有5/64的时间内是有驱动电压的，最后的等效电压就只有全黑的5/64了。

FRC，即帧频控制(Frame Rate Control)，是每个时间片变成了一子帧，显示64级灰度，那么就要用64子帧。首先要区分子帧(subframe)的概念，帧频是指一秒种内扫描的全屏数据的次数，为了实现FRC，一帧被分成若干子帧。由于人眼的视觉效果，感觉出的亮度是所有子帧的累加，如图1所示，分别示出了各点的灰度合并效果。

对于阶数比较高的灰度，一般采用PWM+FRC结合的方式。因为灰度越高，采用PWM需要的频率就越高，功耗也就越大，而灰度数据的位宽决定了灰度级别，一般来说，jPWM+kFRC(j，k＝0，1，2...)可以实现的灰度是2^(j+K)，j+k就是灰度数据的位宽。如果要实现64级灰度，可以采用(j+k)应该为6。5PWM+1FRC是指分成两个子帧，每个子帧内有32个时间片，如图2所示。4PWM+2FRC是指分成四个子帧，每个子帧内有16个时间片，如图3所示。从显示效果分析，如果只用FRC实现64级灰度，因为是分成了64个子帧，刷新频率很高，功耗最高，但显示效果最稳定，称这种调制模式为6FRC，如图4所示。

现有技术的FRC灰度调制模式电路较为复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种用帧率控制方法实现液晶灰度的电路，实现FRC的灰度调制模式，其实现电路简单。

本发明的技术方案如下：

一种用帧率控制方法实现液晶灰度的电路，其中，包括脉冲产生单元、灰度调制单元、灰度数据读取控制单元、数据存储器、帧同步产生单元；

所述脉冲产生单元用于产生周期性的脉冲波形，作为灰度调制单元的输入，同时生成行同步信号；所述脉冲产生单元包括一子帧计数器，将时钟信号和行同步信号输入后子帧计数器不同位产生不同脉宽的脉冲波形；

所述灰度数据读取控制单元用于根据所述行同步信号，进行地址选择，从存储器件中读出灰度数据作为所述灰度调制单元的输入；

所述数据存储器用于存储灰度数据，并根据灰度数据读取控制单元输入的地址和读申请信号，输出对应的灰度数据；

所述帧同步产生单元用于接收所述行同步信号，根据LCD面板的大小，产生帧同步信号；

所述灰度调制单元用于输入脉冲和灰度数据，实现各段灰度数据的脉冲合并后输出。

所述的电路，其中，所述灰度调制单元输出的高或低电平波形根据其高低持续时间不同来表示不同的灰度。

所述的电路，其中，所述脉冲产生单元通过时间片计数器，输出所述行同步信号，所述行同步信号同时也是数据存储器的读申请信号。

所述的电路，其中，所述灰度调制单元包括级联设置的多个单元，每一单元包括两个选择器，基准灰度数据经过一个反相器后，与基准脉冲作为或非门的两个输入，或非门的输出T0做为第一单元的第二选择器的输入之一；对第i单元，灰度数据Qi作为该单元第一选择器的选择信号，其两个输入分别是脉冲Pi与Pi的反相；这个输出Ti又作为该单元第二选择器的选择信号，其输入为所述灰度数据Qi与上一单元的输出，其中i为自然数的序号。

本发明所提供的一种用帧率控制方法实现液晶灰度的电路，与现有技术相比，采用了简单的电路，而实现了FRC方式的灰度调制。

附图说明

图1是现有技术的灰度调制在人眼的效果示意图；

图2示出的是现有技术的5PWM+1FRC模式示意图；

图3示出的是现有技术的4PWM+2FRC模式示意图；

图4示出的是现有技术的6FRC模式示意图；

图5是本发明的液晶灰度实现电路结构图；

图6是本发明的帧同步信号与行同步信号的关系图；

图7为本发明的灰度调制单元原理图；

图8为本发明的脉冲产生单元原理图；

图9为本发明的6FRC需要输入的脉冲波形和行同步信号波形示意图；

图10为本发明的行、列信号与LCD屏的对应关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图，将对本发明技术方案的具体实施作进一步的详细描述：

本发明电路装置主要用于对电路面积、显示效果要求比较高的电子产品领域，主要用来液晶显示控制驱动芯片的灰度调制。

本发明的一种用帧率控制方法实现液晶灰度的电路，结构如图5所示，包括脉冲产生单元、灰度调制单元、灰度数据读取控制单元、数据存储器、帧同步产生单元。

所述脉冲产生单元用于产生周期性的脉冲波形，作为灰度调制单元的输入，同时生成行同步信号。所述灰度数据读取控制单元根据所述行同步信号，进行地址选择，从所述数据存储器中读出灰度数据作为所述灰度调制单元的输入。所述数据存储器用于存储灰度数据，根据灰度数据读取控制单元输入的地址和读申请信号，输出灰度数据。所述帧同步产生单元接收行同步信号，根据LCD面板的大小，产生帧同步信号。所述灰度调制单元，输入脉冲和灰度数据，实现各段灰度数据的脉冲合并后输出。输出的波形为高和低两种电平，根据高低持续时间不同来表示不同的灰度。

所述脉冲产生单元通过时间片计数器，输出一个行同步信号。所述行同步信号表示LCD面板上一行的数据已经显示完成，行计数器接收到该信号后就累加，如果累加的值达到LCD面板的总行数，则输出一个子帧同步信号。该信号是指示一个子帧的结束。所述脉冲产生单元接收到该子帧同步信号后，进行累加，并产生基准脉冲波形，如果累加的值达到64，则复位清零，如图6所示的。由于每个时钟都要进行行的跳转，所以行同步信号始终有效，地址(也就是行号)每个时钟都变化。所述行同步信号同时也是所述数据存储器的读申请信号。

所述脉冲产生单元产生与灰度数据位宽相同数量的脉冲波形，与灰度数据一起输出给灰度调制单元，产生包含灰度值信息的波形，该波形为高和低两种表示，并根据高低持续时间不同来表示不同的灰度。

由于显示任何色彩的灰度数据无法改变，所以本发明的脉冲产生单元与灰度调制单元的电路设计，直接影响到了输出的波形。

本发明的所述灰度调制单元的电路见图7所示，脉冲产生单元的电路见图8所示。

所述灰度调制单元的电路如图7所示的，由级联的多个单元构成，其中P为脉冲产生单元生成的脉冲，Q为灰度数据。基准灰度数据Q0经过一个反相器后，与基准脉冲P0作为或非门的两个输入。按照或非门的原理，只要有一个输入为1，则输出R0为0，因此只要Q0为0，则R0为0，Q0为1，则输出由P0决定。Q1作为该单元第一选择器1的选择信号，第一选择器1的两个输入分别是P1与P1的反相。Q1为1，则选择P1，Q1为0则选择P1的反相。而这个输出T1又作为第二选择器2的选择信号，第二选择器2的输入为Q1与R0，T1为1选择Q1，T1为0选择R0，第二选择器2输出为R1。

所述灰度数据可以认为是一个选择信号，选择脉冲后输出。Q0对应着P0，Q1对应着P1，Qn对应着Pn。所述灰度调制单元依次处理，如图7所示，级联各单元电路，每一单元电路中包括两个选择器，Qi作为第一选择器1的选择信号，第一选择器1的两个输入分别是Pi与Pi的反相。Qi为1，则选择Pi，Qi为0则选择Pi的反相。而这个输出Ti又作为第二选择器2的选择信号，第二选择器2的输入为Qi与Ri-1，Ri-1为上一单元的输出，Ti为1选择Qi，Ti为0选择Ri-1，第二选择器2输出为Ri，其中i为自然数的序号，取值在0≤i≤n之间

本发明电路中所述脉冲产生单元实际上是一个子帧计数器，如图8所示的，由时钟信号和行同步信号输入产生帧同步信号，输入到一子帧计数器中。因为计数器的每个位都是一个持续时间是2的倍数的周期性脉冲，正好与灰度数据的二进制一一对应。计数器的第0位cnt[0]对应P0，第1位cnt[1]对应P1，第2位cnt[2]对应P2，第n位cnt[n]对应Pn。在6FRC中，如果以P0为单位1，则P0为周期为1的脉冲，P1为周期为2的脉冲，P2为周期为4的脉冲，P3为周期为8的脉冲，P4为周期为16的脉冲，P5为周期为32的脉冲。由于灰度调制单元的P0与Q0比较特殊，因此cnt[0]经过一个反相器后才是P0，脉冲先高电平后低电平。

本发明电路采用脉冲选通的方式，可以预先生成一组长度不同的周期性脉宽P0、P1、P2...Pn，以P0、P1、P2...Pn为单位选通。对于64级灰度，n＝6，即称为6FRC调制。

6FRC调制算法有64个子帧，用6个周期性的脉冲，根据子帧计数器的位数变化进行周期性高低转化，P0对应cnt[0]，P1对应cnt[1]，P2对应cnt[2]，P3对应cnt[3]，P4对应cnt[4]，P5对应cnt[5]，因此其宽度比例关系为1∶2∶4∶8∶16∶32，见图9所示。每个周期性脉冲对应一个灰度数据的相应位，数据共有6位。

如果LCD屏共有160行，则每过160个时钟，产生一个子帧同步信号，子帧计数器加1。子帧计数器最大到64，之后重新计数。

以N行显示为例：

P0：高低电平都为1*N的周期性脉冲，对应Q0；

P1：高低电平都为2*N的周期性脉冲，对应Q1；

P2：高低电平都为4*N的周期性脉冲，对应Q2；

P3：高低电平都为8*N的周期性脉冲，对应Q3；

P4：高低电平都为16*N的周期性脉冲，对应Q4；

P5：高低电平都为32*N的周期性脉冲，对应Q5。

由于一个时钟就是一个子帧，所以行同步信号必须始终保持有效，数据读取电路每个时钟都在申请数据，只不过地址一直在变化，每次申请的数据是属于不同行的，见图10所示。

如42＝6’b101010，其数据在第64到第22子帧共42个子帧期间，在对应的行期间内为高电平，实现了42的灰度输出。

综上所述，本发明所设计的液晶显示驱动电路以比较简单的电路实现了FRC的灰度调制，有利于节省面积，改善显示效果。

应当理解的是，上述针对具体实施例的描述较为详细，但不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1、一种用帧率控制方法实现液晶灰度的电路，其特征在于，包括脉冲产生单元、灰度调制单元、灰度数据读取控制单元、数据存储器、帧同步产生单元；

2、根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述灰度调制单元输出的高或低电平波形根据其高低持续时间不同来表示不同的灰度。

3、根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述脉冲产生单元通过时间片计数器，输出所述行同步信号，所述行同步信号同时也是数据存储器的读申请信号。

4、根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述灰度调制单元包括级联设置的多个单元，每一单元包括两个选择器，基准灰度数据经过一个反相器后，与基准脉冲作为或非门的两个输入，或非门的输出T0做为第一单元的第二选择器的输入之一；对第i单元，灰度数据Qi作为该单元第一选择器的选择信号，其两个输入分别是脉冲Pi与Pi的反相；这个输出Ti又作为该单元第二选择器的选择信号，其输入为所述灰度数据Qi与上一单元的输出，其中i为自然数的序号。