CN101089935A - 一种用于液晶显示器驱动的灰度混合调制低功耗电路 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用于液晶显示器驱动的灰度混合调制低功耗电路，揭露了一种灰度混合调制方法，采用特殊的选择组合电路能大面积有效的减少芯片的硬件逻辑和功耗，具有灰度可调，脉宽调制和帧频控制混合调制的特点。

Description

一种用于液晶显示器驱动的灰度混合调制低功耗电路

技术领域

到目前为止，灰度混合调制电路已经成功应用在液晶显示器驱动芯片设计中。

背景技术

液晶显示器的灰阶表现是由显示器内部的控制IC所管理的，所谓“灰阶”其实是指亮度的级别，我们在液晶显示器屏幕上看到的每一个点(即为一个像素)，它是由红、绿、蓝(RGB)三个子像素组成，每一个子像素显现出的不同亮度级别就是“灰阶”。要实现画面色彩的变化，就必须对RGB三个子像素分别作出不同的明暗度的控制，以调配出不同的色彩。比如6bit面板，其中“6bit”就表示每个子像素可以显示2的6次方个不同级别的亮度。灰阶越分明，显示的画面也就越逼真。而8bit面板能表现2的8次方，等于256个亮度层次，我们就称之为256灰阶。

灰度是由液晶显示器控制IC通过控制两层玻璃上的电压差来控制液晶的翻转而实现的，而电压差是由液晶显示器控制IC上输出的信号控制的，目前主流的实现灰阶的方法有两种，分别是脉宽调制和帧频控制。脉宽调制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。帧频控制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。

随着灰度级别越高，单独采用脉宽调制需要的频率就越高，图象的闪烁也越大；而单独采用FRC则灰度级别越高功耗越大，因此采用两者相结合的方式来实现灰度调制。例如在6bit面板中，可采用“5位脉宽调制+1位帧频控制”和“4位脉宽调制+2位帧频控制”等方式。“5位脉宽调制+1位帧频控制”方式有2个子帧，每个子帧要用5种脉冲宽度(5bits)表示PWM 0~31的脉冲宽度；“4位脉宽调制+2位帧频控制”方式有4个子帧，每个子帧要用4种脉冲宽度(4bits)表示PWM 0~15的脉冲宽度。

上述传统的硬件电路实现方法，是采用计数器的方式，计数到该值后停止。例如，21，如果采用“5位脉宽调制+1位帧频控制”模式，则第一子帧计数到10，第二子帧计数到11。但采用计数器方式消耗太多硬件资源，因为是每列调制，而每列包括RGB三种色彩，假设每列三种调制模式占用N门，如果液晶显示器的驱动芯片的列数是132列，则占用的逻辑门数是N*132，这在硬件资源上消耗太多。

本发明电路减小了“脉宽调制/帧频控制”处理单元的逻辑的复杂度，简化了“脉宽调制/帧频控制”的实现方法：传统的方法是每个“脉宽调制/帧频控制”模块都通过计数器数脉冲个数，现在改为通过拼接几个固定长度的脉冲实现。固定长度的脉冲也是由计数器数脉冲生成，但所有列的“脉宽调制/帧频控制”调制逻辑可以共用一套计数器。

本发明电路，配合适当的脉冲激励，可以做到脉冲合并，降低功耗。传统电路因为脉冲不停的翻转，会导致功耗增加，脉冲合并后，可以降低功耗和避免短脉冲。

发明内容

本发明的目的是提供一种硬件实现和功耗均很小的脉宽调制和帧频控制混合调制电路。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：通过脉冲选通的方式，拼接几个固定长度的脉冲实现脉宽调制/帧频控制，并将脉冲合并以降低电路功耗。

本发明揭露了一种灰度混合调制方法。

附图说明

图1为灰度等级拆分表；

图2为脉冲选通方式；

图3为灰度混合调制电路；

图4为“5位脉宽调制+1位帧频控制”灰度混合调制方式电路；

图5为传统灰度调制信号与经过“5位脉宽调制+1位帧频控制”度混合调制方式电路后的信号对比图；

图6为液晶显示器奇偶数行的列脉冲合并示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

图1是灰度等级拆分表。以64级灰度为例，我们要实现64级灰度，最核心的问题在于，我们要找到一组值，可以把64个不同的值拆分到每个子帧中去。如果每个子帧的宽度确定了，我们从RAM取到的数据就可以通过每个子帧的组合得到，也就是说，可以通过选通某个子帧得到。5位脉宽调制+1位帧频控制方式有2个子帧，每个子帧要用5种脉冲宽度(5bits)表示PWM 0~31的脉冲宽度；4位脉宽调制+2位帧频控制方式有4个子帧，每个子帧要用4种脉冲宽度(4bits)表示PWW 0~15的脉冲宽度。根据二进制计数的原理，固定脉冲的长度可以选择二进制计数的权值，即1，2，4，8，16…。比如，4PWM+2FRC中显示强度63拆分到4个子帧，各子帧脉冲宽度为(15+1)/(15+1)/(15+1)/15。

图2是本发明使用的脉冲选通方式。图中列举了几种脉宽调制/帧频控制组合方式所采用的脉冲选通方式，在“4位脉宽调制+2位帧频控制”灰度混合调制方式中，预先设定了一组脉宽不同的ABCD，以A、B、C、D为单位选通，这样就不需要对每个子帧进行记数。这样液晶显示器控制IC存储器存放的就不是灰度数据，而是选通ABCD某个脉宽的信息。同理，“5位脉宽调制+1位帧频控制”灰度混合调制方式，分为两个子帧加一个附加余数，每个子帧内有一组脉宽不同的ABCDE，分别为{1，2，4，8，16}，附加余数的宽度为1。按此方法，通过生成组合不同的脉冲，我们可以任意组合脉宽调制和帧频控制，已达到不同的灰度混合调制。

图3是灰度混合调制电路。本发明的核心。通过该电路，能将存储器中位数与固定脉冲组合，达到选通脉冲的作用，同时它可以做到脉冲合并，降低功耗。传统电路因为脉冲不停的翻转，会导致功耗增加，脉冲合并后，可以降低功耗和避免短脉冲。

图4是“5位脉宽调制+1位帧频控制”灰度混合调制方式电路。该电路使用了5级灰度混合调制电路，每通过一级都在实现以下算法：如果存储器的一位等于1则将该位对应长度的1电平放在前一级输出脉冲的后面；如果存储器的一位等于0，则将该位控制的脉冲位置和前级输出脉冲输出的位置对调，该位控制的脉冲位置输出0电平。这样就实现了脉冲和并的目的，脉冲合并后，可以降低功耗和避免短脉冲。

本发明可以进行任意宽度的灰度混合调制。只要它遵循以下约束条件：

1.所有值加起来等于最大值。“4位脉宽调制+2位帧频控制”情况下最大值应该＞＝16，“5位脉宽调制+1位帧频控制”情况下最大值＞＝32，6子帧情况下最大值＞＝63。

2.最大值是一个相对值，因为最大值与频率有关，最大值越大，频率就越高，所以要尽可能的取最小的值。

3.每个值是逐渐增大的，即A＜B＜C＜D＜E＜F，且每个值要大于其他前面所有值之和，(A+B)＜C，(A+B+C)＜D，(A+B+C+D)＜E，(A+B+C+D+E)＜F，这是为了脉冲合并。

4.任何组合之和不能等于其他组合之和

图5是传统灰度调制信号与经过“5位脉宽调制+1位帧频控制”灰度混合调制方式电路后的信号对比图。假设固定脉冲余数/1/2/4/8对应的输出编码是10101，按传统灰度调制信号方式则最后驱动显示的列信号是三个间隔的短脉冲。因为液晶显示器可等效为多个电容器件并联的负载，如单位时间充放电的次数越少，则液晶显示器的功耗越小。因此如果能将上面例子中的三个脉冲合并为一个脉冲，液晶显示器的功耗将大幅度下降到原来的1/3。本发明的灰度调制电路正起到脉冲和并以降低功耗的作用。

图6是液晶显示器奇偶数行的列脉冲合并示意图。如前面所述，灰度调制电路的实质是选通固定的脉冲，在偶数行时使用固定的脉冲，在奇数行时将脉冲反向(除脉冲0)，则奇数行列选通的脉冲被向前推进，从而使偶数行脉冲和奇数行脉冲合并，从而进一步降低了功耗。

Claims (6)

1、一种用于液晶显示器驱动的灰度混合调制低功耗电路，其特征在于：灰度混合结构可以灵活搭配，通过灰度混合调制电路能实现脉冲选通，拼接几个固定长度的脉冲，实现灰度混合调制，并可将脉冲合并以降低电路功耗。

2、如权利要求1所述的一种灰度混合结构可以灵活搭配电路，其特征在于：灰度等级可任意搭配组合，列举了几种灰度等级组合及其对应生成的固定脉冲。

3、如权利要求1所述的一种灰度混合调制电路，其特征在于：根据所选择的灰度结构，通过生成和选通不同的脉冲，以完成不同的灰度混合调制和脉冲合并。

4、如权利要求1所述的一种灰度混合调制电路，其特征在于：由两个2选一选择器组成。

5、如权利要求1所述的一种脉冲合并以降低电路功耗的方法，其特征在于：将所有输出的短脉冲合并成一个脉冲。

6、如权利要求1所述的一种灰度混合调制电路所涉及的一种灰度混合调制方法，其特征在于：通过选择不同的固定脉冲以达到不同的灰度混合调制。

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