CN104392698A - Led显示装置及led屏亮度均匀性调节方法 - Google Patents

Abstract

一种LED显示装置及LED屏亮度均匀性调节方法，装置设置有数据处理器、行驱动芯片、列驱动芯片、LED显示阵列、电源模块VCOM和电源端VDD；数据处理器分别输出信号至行驱动芯片和列驱动芯片，行驱动芯片的输出端与LED显示阵列的行连接，列驱动芯片的输出端与LED显示阵列的列连接，电源模块VCOM和电源端VDD分别与LED显示阵列连接；LED显示阵列设置有多个LED单体，数据处理器将输入的电压数据与n_min进行比较，当LED单体处于低灰阶态时，通过行扫描信号进行占空比调节以实现LED单体低灰阶下的亮度均匀性调节。本发明在高灰阶下能够提高LED屏显示质量，延长LED显示屏寿命；在低灰阶下能提高LED屏亮度均匀性。

Description

LED显示装置及LED屏亮度均匀性调节方法

技术领域

本发明涉及LED显示技术领域，特别是涉及一种LED显示装置及LED屏亮度均匀性调节方法。

背景技术

LED显示屏是由一个个小的LED模块面板组成， LED显示屏可用来显示文字、图像、视频、录像信号等各种信息。LED显示屏作为一种可视化信息显示设备，具有信息可变、颜色丰富、亮度可调节范围宽、工行低、可靠性高、寿命长等特点，已经在现代显示技术领域中发挥着越来越重要的作用。

LED显示屏的亮度是个非常关键的因素，需要根据不同的环境灵活变化。现有技术中，通常通过控制LED施加电流的大小控制LED的亮度，然而在低电流低灰阶（低亮度）时，LED往往会出现均匀性不好的问题。因此本领域的技术员往往改用恒定高电流来点亮LED。如需LED实现亮度灰阶显示，则通过改变电流施加在LED器件上的时间改变LED的亮度。LED的灰阶越高，驱动电流占空比越大；LED的灰阶越低，驱动电流占空比越小。

但是，现有技术中的这种亮度调节方法的驱动电流值高、容易损坏LED、LED的使用寿命。此外，在低灰阶时，为了提高亮度，占空比较小，LED以极短暂的时间进行闪烁，容易引起视觉疲劳。

因此,针对现有技术不足,提供一种LED显示装置及LED屏亮度调节方法以克服现有技术不足甚为必要。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供LED显示装置及LED屏亮度均匀性调节方法，在高灰阶下采用电流调制实现LED亮度调节，能够降低LED驱动电流，提高LED屏显示质量，延长LED显示屏寿命；并在低灰阶下采用脉宽调制实现LED亮度调节，解决了LED显示屏在低灰阶下严重的亮暗不均问题，提高了LED显示屏显示质量。

本发明的目的通过以下技术措施实现。

一种LED显示装置，设置有数据处理器、行驱动芯片、列驱动芯片、LED显示阵列、电源模块VCOM和电源端VDD；

所述数据处理器分别输出信号至行驱动芯片和列驱动芯片，所述行驱动芯片的输出端与所述LED显示阵列的行连接，所述列驱动芯片的输出端与所述LED显示阵列的列连接，所述电源模块VCOM和电源端VDD分别与所述LED显示阵列连接；

所述LED显示阵列设置有多个LED单体，设定LED显示阵列所有LED单体满足亮度均匀性要求的最小亮度为 L_min，L_min对应的灰度数据为n_min，任意时刻输入至LED单体像素驱动电路的灰度数据为n_in；当n_in大于等于n_min时，LED单体处于高灰阶态；当n_in小于n_min时，LED单体处于低灰阶态；

数据处理器将输入的灰度数据与n_min进行比较，当LED单体处于低灰阶态时，通过占空比调节行扫描信号以实现LED单体低灰阶下的亮度均匀性调节；当LED单体处于高灰阶态时，数据处理器对输入的电压数据不进行处理；

经过数据处理器调整后的数据通过数据处理器分别给行驱动芯片和列驱动芯片提供信号，所述行驱动芯片将处理后的行扫描信号发送至LED显示阵列的行，所述列驱动芯片将处理后的电压数据输入至LED显示阵列的列。

优选的，上述LED显示阵列设置有N行M列LED单元，其中N、M均为自然数，每个LED单元设置有像素驱动电路和LED单体；

所述像素驱动电路设置有开关TFT管、电容Cst和驱动TFT管，开关TFT管的栅极与行驱动芯片的输出端连接，开关TFT管的栅极接收行驱动芯片输送的行扫描信号，通过行扫描信号实现开关TFT管的闭合，开关TFT管的源极与列驱动芯片连接，开关TFT管的漏极与电容Cst的一端、驱动TFT管的栅极连接，电容Cst的另一端、驱动TFT管的源极与电源端VDD连接，驱动TFT管的漏极与LED单体的正极连接，所述LED单体的负极与电源模块VCOM连接。

优选的，当LED单体处于低灰阶态时，通过行扫描信号调节占空比实现LED单体低灰阶下的亮度调节，具体通过如下步骤进行： 

a.数据处理器根据待显示的灰度数据n_j通过式（1）求得待显示数据对应的亮度L_j： 

，

其中，L_max为LED单体的最大亮度，也是均匀性达到A的最高亮度，将LED单体的最大亮度分为256个区间，对应256个灰度，г为gamma校正因子；

b.数据处理器根据式（2）计算修正占空比P，

……式（2），

其中，n_min对应的是L_min的灰度数据；

   c.根据步骤b得到的修正占空比P，将当前行扫描脉冲信号的占空比调整为修正占空比P。

本发明的另一目的通过如下技术手段实现。

提供一种LED屏亮度均匀性调节方法，采用上述的LED显示装置进行调节，数据处理器将输入的电压数据与L_min进行比较，当LED单体处于低灰阶态时，通过占空比调节行扫描信号以实现LED单体低灰阶下的亮度均匀性调节；当LED单体处于高灰阶态时，数据处理器对输入的电压数据不进行处理；

经过数据处理器调整后的数据通过数据处理器分别给行驱动芯片和列驱动芯片提供信号，所述行驱动芯片将处理后的行扫描信号发送至LED显示阵列的行，所述列驱动芯片将处理后的电压数据输入至LED显示阵列的列。

优选的，当LED单体处于低灰阶态时，通过占空比调节行扫描信号以实现LED单体低灰阶下的亮度均匀性调节，具体通过如下步骤进行： 

a.数据处理器根据待显示的灰度数据n_j通过式（1）求得待显示数据对应的亮度L_j： 

，

其中，L_max为LED单体的最大亮度，也是均匀性达到A的最高亮度，将LED单体的最大亮度分为256个区间，对应256个灰度，г为gamma校正因子；

b.数据处理器根据式（2）计算修正占空比P，

……式（2），

其中，n_min对应的是L_min的灰度数据；

   c.根据步骤b得到的修正占空比P，将当前行扫描脉冲信号的的占空比调整为修正占空比P。

本发明提供的一种LED显示装置，设置有数据处理器、行驱动芯片、列驱动芯片、LED显示阵列、电源模块VCOM和电源端VDD；所述数据处理器分别输出信号至行驱动芯片和列驱动芯片，所述行驱动芯片的输出端与所述LED显示阵列的行连接，所述列驱动芯片的输出端与所述LED显示阵列的列连接，所述电源模块VCOM和电源端VDD分别与所述LED显示阵列连接；所述LED显示阵列设置有多个LED单体，设定LED显示阵列所有LED单体满足亮度均匀性要求的最小亮度为 L_min，L_min对应的灰度数据为n_min，任意时刻输入至LED单体像素驱动电路的灰度数据为n_in；当n_in大于等于n_min时，LED单体处于高灰阶态；当n_in小于n_min时，LED单体处于低灰阶态；数据处理器将输入的灰度数据与n_min进行比较，当LED单体处于低灰阶态时，通过占空比调节行扫描信号以实现LED单体低灰阶下的亮度均匀性调节；当LED单体处于高灰阶态时，数据处理器对输入的电压数据不进行处理；经过数据处理器调整后的数据通过数据处理器分别给行驱动芯片和列驱动芯片提供信号，所述行驱动芯片将处理后的行扫描信号发送至LED显示阵列的行，所述列驱动芯片将处理后的电压数据输入至LED显示阵列的列。本发明的LED屏亮度均匀性调节方法，采用上述的LED显示装置进行调节，数据处理器将输入的电压数据与n_min进行比较，当LED单体处于低灰阶态时，通过占空比调节行扫描信号以实现LED单体低灰阶下的亮度均匀性调节；当LED单体处于高灰阶态时，数据处理器对输入的电压数据不进行处理。本发明在高灰阶下采用电流调制实现LED亮度调节，能够降低LED驱动电流，提高LED屏显示质量，延长LED显示屏寿命；并在低灰阶下采用脉宽调制实现LED亮度调节，解决了LED显示屏在低灰阶下严重的亮暗不均问题，提高了LED显示屏显示质量。

附图说明

利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明LED显示装置的结构示意图。

图2是本发明LED显示装置的LED显示阵列结构示意图。

图3是本发明LED显示装置的LED显示阵列的部分结构示意图。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步说明。

  实施例1。

一种LED显示装置，如图1所示，设置有数据处理器、行驱动芯片、列驱动芯片、LED显示阵列、电源模块VCOM和电源端VDD。

所述数据处理器分别输出信号至行驱动芯片和列驱动芯片，所述行驱动芯片的输出端与所述LED显示阵列的行连接，所述列驱动芯片的输出端与所述LED显示阵列的列连接，所述电源模块VCOM和电源端VDD分别与所述LED显示阵列连接。

所述LED显示阵列设置有多个LED单体，设定每个LED单体亮度的阈值为L_min，L_min对应的均匀性为A，L_min对应对应的灰度数据为n_min，任意时刻输入至LED单体的像素驱动电路的灰度数据为n_in；当n_in大于等于n_min时，LED单体处于高灰阶态；当n_in小于n_min时，LED单体处于低灰阶态。

数据处理器将输入的电压数据与n_min进行比较，当LED单体处于低灰阶态时，通过占空比调节行扫描信号以实现LED单体低灰阶下的亮度均匀性调节；当LED单体处于高灰阶态时，数据处理器对输入的电压数据不进行处理；

经过数据处理器调整后的数据通过数据处理器分别给行驱动芯片和列驱动芯片提供信号，所述行驱动芯片将处理后的行扫描信号发送至LED显示阵列的行，所述列驱动芯片将处理后的电压数据输入至LED显示阵列的列。

具体的，如图2所示，LED显示阵列设置有N行M列LED单元，其中N、M均为自然数。

如图3所示，每个LED单元设置有像素驱动电路和LED单体。所述像素驱动电路设置有开关TFT管、电容Cst和驱动TFT管，开关TFT管的栅极与行驱动芯片的输出端连接，开关TFT管的栅极接收行驱动芯片输送的行扫描信号，通过行扫描信号实现开关TFT管的闭合，开关TFT管的源极与列驱动芯片连接，开关TFT管的漏极与电容Cst的一端、驱动TFT管的栅极连接，电容Cst的另一端、驱动TFT管的源极与电源端VDD连接，驱动TFT管的漏极与LED单体的正极连接，所述LED单体的负极与电源模块VCOM连接。

每列阳极与每行阴极的交叉之处都对应着一个像素驱动电路，和LED单体，每个LED的亮度由像素上下方的电极线通过像素驱动电路控制。LED显示阵列在每一个时间段里只有一行（common）选通，如图2中在一帧的时间里每一行的脉冲的时序，保证每个脉冲只有一行被选中，这时读入这一行所有列（segment）的数据（电流大小），然后再选通下一行，读入下一行的数据，直至扫描完整个显示屏，然后又从第一行开始，循环往复。

在显示周期里，每个时刻只有一行的开关TFT管打开。当第N行的开关TFT管打开，数据电压通过打开的开关TFT管到达驱动TFT管的栅极，并给电容Cst充放电，驱动TFT管的源漏电流取决于栅极电压，同时LED单体的亮度取决于源漏电流，进而实现了数据电压控制亮度的作用。第N行显示时间结束后，打开第N+1行的开关TFT管，这时数据电压就进入第N+1行的驱动TFT管栅极，同时给电容Cst充放电，进而控制了第N+1行的像素的亮度。这个时候由于电容Cst的存储作用其他行的驱动TFT管的栅极电压没变（不考虑泄漏），所以其他行的LED亮度未变。此为常规状态下，LED单体处于低灰阶态下，采用电流控制调制实现LED亮度调节。

当LED单体处于低灰阶态时，通过占空比调节行扫描信号以实现LED单体低灰阶下的亮度均匀性调节，具体通过如下步骤进行： 

a.数据处理器根据待显示的数据n_j通过式（1）求得待显示数据对应的亮度L_j：

 ，

其中，L_max为LED单体的最大亮度，也是均匀性达到A的最高亮度，将LED单体的最大亮度分为256个区间，对应256个灰度，г为gamma校正因子；

b.数据处理器根据式（2）计算修正占空比P，

……式（2），

其中，n_min对应的是L_min的灰度数据；

   c.根据步骤b得到的修正占空比P，将当前行扫描脉冲信号的的占空比调整为修正占空比P。

相比于所有灰阶显示都在led单体工作在最高恒定亮度情况下采用占空比调节的方案，本方案在低灰阶下的占空比要明显提高，如此一来闪烁现象得到减轻。

本发明采用LCD或AMOLED显示屏行列驱动芯片为LED显示屏提供扫描电压和数据电压，降低了大尺寸LED显示屏驱动IC成本。该方案在高灰阶下采用电流调制实现LED亮度调节，降低LED驱动电流，提高LED屏显示质量，延长LED显示屏寿命。而在在低灰阶下采用脉宽调制实现LED亮度调节，解决了LED显示屏在低灰阶下严重的亮暗不均问题，提高了LED显示屏显示质量。

实施例2。

一种LED屏亮度均匀性调节方法，采用实施例1的LED显示装置进行调节，数据处理器将输入的电压数据与L_min进行比较，当LED单体处于低灰阶态时，通过占空比调节行扫描信号以实现LED单体低灰阶下的亮度均匀性调节；当LED单体处于高灰阶态时，数据处理器对输入的电压数据不进行处理，即LED单体处于低灰阶态下，采用电流控制调制实现LED亮度调节。

经过数据处理器调整后的数据通过数据处理器分别给行驱动芯片和列驱动芯片提供信号，所述行驱动芯片将处理后的行扫描信号发送至LED显示阵列的行，所述列驱动芯片将处理后的电压数据输入至LED显示阵列的列。

具体的，当LED单体处于低灰阶态时，通过占空比调节行扫描信号以实现LED单体低灰阶下的亮度均匀性调节，具体通过如下步骤进行： 

a.数据处理器根据待显示的数据n_j通过式（1）求得待显示数据对应的亮度L_j：

，

其中，L_max为LED单体的最大亮度，也是均匀性达到A的最高亮度，将LED单体的最大亮度分为256个区间，对应256个灰度，г为gamma校正因子；

b.数据处理器根据式（2）计算修正占空比P，

……式（2），

其中，n_min对应的是L_min的灰度数据；

   c.根据步骤b得到的修正占空比P，将当前行扫描脉冲信号的的占空比调整为修正占空比P。

本发明在高灰阶下采用电流调制实现LED亮度调节，降低LED驱动电流，提高LED屏显示质量，延长LED显示屏寿命。而在在低灰阶下采用脉宽调制实现LED亮度调节，解决了LED显示屏在低灰阶下严重的亮暗不均问题，提高了LED显示屏显示质量。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.一种LED显示装置，其特征在于：设置有数据处理器、行驱动芯片、列驱动芯片、LED显示阵列、电源模块VCOM和电源端VDD；

所述数据处理器分别输出信号至行驱动芯片和列驱动芯片，所述行驱动芯片的输出端与所述LED显示阵列的行连接，所述列驱动芯片的输出端与所述LED显示阵列的列连接，所述电源模块VCOM和电源端VDD分别与所述LED显示阵列连接；

所述LED显示阵列设置有多个LED单体，设定LED显示阵列所有LED单体满足亮度均匀性要求的最小亮度为 L_min，L_min对应的灰度数据为n_min，任意时刻输入至LED单体像素驱动电路的灰度数据为n_in；当n_in大于等于n_min时，LED单体处于高灰阶态；当n_in小于n_min时，LED单体处于低灰阶态；

数据处理器将输入的灰度数据与n_min进行比较，当LED单体处于低灰阶态时，通过占空比调节行扫描信号以实现LED单体低灰阶下的亮度均匀性调节；当LED单体处于高灰阶态时，数据处理器对输入的电压数据不进行处理；

经过数据处理器调整后的数据通过数据处理器分别给行驱动芯片和列驱动芯片提供信号，所述行驱动芯片将处理后的行扫描信号发送至LED显示阵列的行，所述列驱动芯片将处理后的电压数据输入至LED显示阵列的列。

2.根据权利要求1所述的LED显示装置，其特征在于：

所述LED显示阵列设置有N行M列LED单元，其中N、M均为自然数，每个LED单元设置有像素驱动电路和LED单体；

所述像素驱动电路设置有开关TFT管、电容Cst和驱动TFT管，开关TFT管的栅极与行驱动芯片的输出端连接，开关TFT管的栅极接收行驱动芯片输送的行扫描信号，通过行扫描信号实现开关TFT管的闭合，开关TFT管的源极与列驱动芯片连接，开关TFT管的漏极与电容Cst的一端、驱动TFT管的栅极连接，电容Cst的另一端、驱动TFT管的源极与电源端VDD连接，驱动TFT管的漏极与LED单体的正极连接，所述LED单体的负极与电源模块VCOM连接。

3.根据权利要求2所述的LED显示装置，其特征在于：

当LED单体处于低灰阶态时，通过行扫描信号调节占空比实现LED单体低灰阶下的亮度调节，具体通过如下步骤进行： 

a.数据处理器根据待显示的灰度数据n_j通过式（1）求得待显示数据对应的亮度L_j： 

，

其中，L_max为LED单体的最大亮度，也是均匀性达到A的最高亮度，将LED单体的最大亮度分为256个区间，对应256个灰度，为gamma校正因子；

b.数据处理器根据式（2）计算修正占空比P，

……式（2），

其中，n_min对应的是L_min的灰度数据；

   c.根据步骤b得到的修正占空比P，将当前行扫描脉冲信号的占空比调整为修正占空比P。

4.一种LED屏亮度均匀性调节方法，其特征在于：采用如权利要求1或2任意一项的所述的LED显示装置进行调节，数据处理器将输入的电压数据与n_min进行比较，当LED单体处于低灰阶态时，通过占空比调节行扫描信号以实现LED单体低灰阶下的亮度均匀性调节；当LED单体处于高灰阶态时，数据处理器对输入的电压数据不进行处理；

经过数据处理器调整后的数据通过数据处理器分别给行驱动芯片和列驱动芯片提供信号，所述行驱动芯片将处理后的行扫描信号发送至LED显示阵列的行，所述列驱动芯片将处理后的电压数据输入至LED显示阵列的列。

5.根据权利要求4所述的LED屏亮度均匀性调节方法，其特征在于：当LED单体处于低灰阶态时，通过占空比调节行扫描信号以实现LED单体低灰阶下的亮度均匀性调节，具体通过如下步骤进行： 

a.数据处理器根据待显示的灰度数据n_j通过式（1）求得待显示数据对应的亮度L_j： 

，

其中，L_max为LED单体的最大亮度，也是均匀性达到A的最高亮度，将LED单体的最大亮度分为256个区间，对应256个灰度，г为gamma校正因子；

b.数据处理器根据式（2）计算修正占空比P，

……式（2），

其中，n_min对应的是L_min的灰度数据；

   c.根据步骤b得到的修正占空比P，将当前行扫描脉冲信号的的占空比调整为修正占空比P。