CN105551432A

CN105551432A - 灰度显示驱动方法及灰度显示驱动装置

Info

Publication number: CN105551432A
Application number: CN201610081507.3A
Authority: CN
Inventors: 许明薛; 鲍宏; 罗正; 孔令军
Original assignee: SUZHOU JUNYING ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HANGZHOU XINXUN TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2016-02-05
Filing date: 2016-02-05
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2036-02-05
Also published as: CN105551432B

Abstract

公开了用于LED显示器的灰度显示驱动方法及装置。所述灰度显示驱动方法，包括：将一个灰度数据的n个数据位分成m个子帧，其中n是大于等于2的整数，m是大于等于1的整数；构建n个数据位的权重，使其组合表现LED显示屏的灰度级；将所述n个数据位的权重，分散在所述m个子帧的k个子帧中，其中k是大于等于1且小于等于n的整数；以及逐个子帧地进行相应数据位的显示，其中，针对所述n个数据位中的至少一个数据位，k大于1，使得所述至少一个数据位的权重分散在多个选定子帧中。该灰度显示驱动方法及装置可以在提高显示器的刷新率的同时提高多子帧驱动的均匀性，从而减少屏幕闪烁。

Description

灰度显示驱动方法及灰度显示驱动装置

技术领域

本发明涉及LED显示技术，更具体地，涉及用于LED显示屏的灰度显示驱动方法及灰度显示驱动装置。

背景技术

在LED显示屏使用的像素元件是LED。LED显示屏具有以下方面的优越性：高灰度、宽可视角度、丰富的色彩以及可定制的屏幕形状。因此，LED显示屏被广泛应用于工业、交通、商业广告、信息发布、体育比赛等各个领域。在LED显示屏中，可以采用电流控制法和导通时间控制法来实现多级灰度。在电流控制法中，通过调节LED中流过的电流大小来控制其灰度。导通时间控制法是在恒流驱动的情形下，通过改变占空比来控制LED的灰度。已经广泛地采用逐位分时显示的导通时间控制法，根据灰度数据来表现多级灰度。

在导通时间控制法中，例如，为了显示一帧图像，对于每一个LED像素提供13位灰度数据D[0:12]。灰度数据D[0:12]的每一位对应于不同权重的有效显示时间，其权重采用2ⁿT表示，其中n表示数据位。从13位灰度数据中逐位提取一个位数据，并根据位数据点亮/熄灭对应的LED，以及根据位权重设置每次点亮/熄灭持续的时间。该LED的点亮有效时间累加的灰度效果作为该像素的灰度级。然而，如果直接将上述13位灰度数据直接显示一次，则耗时太久，导致显示屏刷新率太低。

在一种改进的灰度显示驱动方法中，为了提高显示图像的刷新率，可以将一帧图像分成数个子帧，逐个子帧进行显示。每一个子帧的持续时间长度越短，则刷新率指标越高。在该方法中，将高权重的位数据对应的有效显示时间分配在不同的子帧中(即打散)。然而，低权重的位数据将不进行打散，而是指定至一个子帧中。随着刷新率指标的提高，已经开始采用更多的子帧，低权重的位数据导致的闪烁问题的影响也越明显，使得显示质量劣化。

因此，期望在LED显示屏中进一步提高位数据在多个子帧中分散的均匀性。

发明内容

本发明提出一种灰度显示驱动方法及灰度显示驱动装置，以进一步减少多子帧驱动时产生的闪烁。

根据本发明的一方面，提供一种用于LED显示屏的灰度显示驱动方法，包括：将一个灰度数据的n个数据位分成m个子帧，其中n是大于等于2的整数，m是大于等于1的整数；构建n个数据位的权重，使其组合表现LED显示屏的灰度级；将所述n个数据位的权重，分散在所述m个子帧的k个子帧中，其中k是大于等于1且小于等于n的整数；以及逐个子帧地进行相应数据位的显示，其中，针对所述n个数据位中的至少一个数据位，k大于1，使得所述至少一个数据位的权重分散在多个选定子帧中。

优选地，所述至少一个数据位的权重均匀地分配在所述选定子帧中，使得在所述m个子帧之间，所述n个数据位组合在一起的子帧权重的差异最小化。

优选地，所述选定子帧彼此之间间隔大致相同数量的未选定子帧。

优选地，所述至少一个数据位包括多个选定数据位，所述多个选定数据位中的相邻数据位的多个选定子帧彼此错开。

优选地，所述灰度数据的第i个数据位的位权重W[i]＝Ai*w[i]＝2^i-1，且Ai*Bi＝m，其中，W[i]是位权重，Ai为选定子帧数，w[i]为每个选定子帧的分散权重，Bi为大于等于1的整数。

优选地，所述每个选定子帧的分散权重w[i]＝2^j-1，其中j为大于等于1的整数。

优选地，根据所述n个数据位在所述m个子帧中的各自的位权重，重新计算所述灰度数据在所述m个子帧的每个子帧中的子帧数据。

优选地，在每个子帧中，所述LED显示屏的LED逐位驱动，其中，在所述m个子帧中的所述选定子帧中，所述LED根据所述灰度数据的相应位数值点亮或熄灭，并且持续与所述选定子帧的的相应位权重对应的有效显示时间，在所述m个子帧的未选定子帧中，所述LED始终熄灭。

优选地，所述子帧数据的每个数据位在所述选定子帧中，与所述灰度数据的相应数据位的数值相同，在所述未选定子帧中，数值始终置0。

根据本发明的另一方面，提供一种用于LED显示屏的灰度显示驱动装置，包括：位权重存储器，用于存储预先构建的位权重数据；子帧数据生成模块，用于根据灰度数据和位权重数据，获得子帧数据；以及子帧信号输出模块，用于根据子帧数据，逐个子帧地输出灰度驱动信号，以驱动LED单元上的LED。

优选地，所述子帧数据生成模块将所述灰度数据的多个数据位的权重，分散在多个子帧多个选定子帧中。

优选地，所述子帧数据生成模在所述选定子帧中，将所述子帧数据的每个数据位设置为与所述灰度数据的相应数据位的数值相同，在所述未选定子帧中，将所述子帧数据的每个数据位置0。

优选地，所述子帧信号输出模块根据子帧数据产生逐位对应的输出信号，使得LED按照逐位分时显示的方式点亮或熄灭。

在本发明的灰度显示驱动方法及装置中，LED的灰度等于多子帧驱动的LED点亮时间的累积。与现有技术中选定1个子帧或者全部子帧的常规做法不同，在本发明中采用的子帧数还包括选定一部分子帧的情形，使得灰度数据的每个数据位可以均匀地分配在多个子帧中。所述多个子帧之间的子帧权重的差异最小化，从而实现多子帧驱动均匀性。该灰度显示驱动方法及装置可以在提高显示器的刷新率的同时提高驱动均匀性，从而减少屏幕闪烁以及提高图像质量。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1为常规的LED显示系统的示意性框图；

图2为根据本发明的实施例的用于灰度显示驱动方法的示意性流程图；

图3为根据本发明的实施例的灰度显示驱动装置的示意性框图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

图1为一种常规的LED显示屏的示意性框图。LED显示屏包括LED显示控制器和N个串接的LED单元板1至LED单元板N，其中N是大于等于1的整数。每一个LED单元板包括A个LED驱动电路，每个LED驱动电路用于驱动B个LED，其中A和B分别是大于等于1的整数。因此，该LED显示屏可以驱动总共N*A*B个LED。

LED显示控制器向LED单元板1提供数据信号DATA，并且分别向LED单元板1至LED单元板N提供一组控制信号，包括时钟信号CLK和锁存信号LAT。第一LED单元板1上的第一LED驱动电路从LED显示控制器接收数据信号DATA，并且将数据信号DATA输出至该单元板上的下一个LED驱动电路。每一个LED驱动电路根据数据信号DATA产生输出信号，例如逐位对应的输出信号。LED按照逐位分时显示的方式点亮或熄灭。

在常规的LED显示屏中，位数据的权重一般采用2ⁿ来表示。以13位灰度数据为例，将灰度数据记为D[0:12]。假设灰度数据最低有效位对应有效显示时间的权重W[0]为1，则每一个位数据D[i]对应有效显示时间的权重W[i]为2^i-1，如表1所示：

表1、在现有技术中13位灰度数据不同位的权重

数据位	D[0]	D[1]	D[2]	D[3]	D[4]	D[5]	D[6]	D[7]	……	D[12]
											权重W	1	2	4	8	16	32	64	128	……	4096

灰度数据最低有效位对应的有效显示时间为T。根据位数据的权重，每一个位灰度数据对应的有效显示时间如表2所示：

表2、在现有技术中13位灰度数据不同位对应的有效显示时间

数据位

D[0]

D[1]

D[2]

D[3]

D[4]

D[5]

D[6]

D[7]

……

D[12]

有效时间

T

2T

4T

8T

16T

32T

64T

128T

……

4096T

在现有技术中，为了提高显示图像的刷新率，可以将一帧图像分成数个子帧，逐个子帧进行显示。每一个子帧的持续时间长度越短，则刷新率指标越高，可以将高权重的位数据对应的有效显示时间平均分配在不同的子帧中。在表3中，以13位灰度为例，将13位灰度数据D[0:12]分成8个子帧进行扫描显示，其中，将高有效位D[8:12]的权重平均地分散到每个子帧中，将低有效位D[0:7]的权重指定至一个子帧中。

表3、根据现有技术的13位灰度数据的子帧打散方案

如表3所示，根据现有技术的子帧打散方案，在采用8个子帧的情形下，将低有效位D[0:7]的权重指定至一个子帧中，因此，在灰度数据的13个数据位中，8个数据位D[0:7]的的权重未均匀地分配在不同的子帧中。

然而，随着刷新率指标的提高，已经开始采用更多的子帧，结果导致更多个数据位的权重未均匀地分配。例如，在采用32个子帧的情形下，灰度数据的13个数据位中，多达11个数据位(即，低有效位D[0:10])的权重未均匀地分配。因此，在多子帧驱动方法中，如果为了提高刷新率而增加子帧数，则可能由于未打散的数据位过多，导致低有效位数据导致的闪烁问题的影响越来越明显，使得显示质量劣化。

图2为根据本发明的实施例的灰度显示驱动方法的示意性流程图。

在步骤S01中，将一个灰度数据的n个数据位分成m个子帧，其中n是大于等于2的整数，m是大于等于1的整数。

在该实例中，n等于13，m等于32。也即，采用13位灰度数据D[0:12]，从而可以显示8192个灰度级别(即，2¹³个灰度级别)。为了显示一个灰度数据，采用32个子帧。

在步骤S02中，构建n个数据位的权重，使其组合表现LED显示屏的灰度级。

在该实例中，所述13位灰度数据D[0:12]的第i个数据位D[i]的权重W(i)表示为2^i-1，其中i是小于等于n的整数，使得13个数据位的权重总共表达8192个灰度级别(即，2¹³个灰度级别)。

在步骤S03，将所述n个数据位的权重，分散在所述m个子帧的k个子帧中，其中k是大于等于1且小于等于n的整数。针对所述n个数据位中的至少一个数据位，k大于1，使得所述至少一个数据位的权重分散在多个选定子帧中。

所述至少一个数据位的权重均匀地分配在所述选定子帧中，使得，在所述m个子帧之间，所述n个数据位组合在一起的子帧权重的差异最小化。优选地，所述选定子帧彼此之间间隔大致相同数量未选定子帧。优选地，多个选定数据位中的相邻数据位的多个选定子帧彼此错开。

为了实现所述灰度数据的第i个数据位的位权重W[i]＝Ai*w[i]＝2^i-1，且Ai*Bi＝m，其中，W[i]是位权重，Ai为选定子帧数，w[i]为每个选定子帧的分散权重，Bi为大于等于1的整数。

其中，所述每个选定子帧的分散权重w[i]＝2^j-1，其中j为大于等于1的整数。

在该实例中，灰度数据D[0:12]包括5个低有效位D[0:4]和12个高有效位D[5:12]。如上所述，12个高有效位D[5:12]的位权重将均匀地分配在32个子帧的选定子帧中，低有效位D[0:4]的位权重将指定至32个子帧的一个子帧。

参见表4，在12个高有效位D[5:12]中，高有效位D[11]和D[12]的位权重分配在32个选定子帧中，高有效位D[10]的位权重分配在16个选定子帧中且彼此隔开1个未选定子帧，高有效位D[6:9]的位权重分配在8个选定子帧中且彼此隔开3个未选定子帧，高有效位D[5]的位权重分配在4个选定子帧中且彼此隔开7个未选定子帧。如表4所示，相邻的数据位中，选定子帧彼此错开。

以高有效位D[10]为例，D[10]的位权重W[11]＝2¹⁰＝1024，选定子帧数A11＝16，每个选定子帧的分散权重w[11]＝2⁶＝64。因而，在全部32个子帧中选择16个选定子帧，D[10]的位权重W[11]等于所有选定子帧的权重之和，即A11*w[11]＝1024。此外，D[10]的两个选定子帧之间间隔1个未选定子帧。

表4、根据本发明的灰度数据的子帧打散方案

在步骤S04中，逐个子帧地进行相应数据位的显示。在每个子帧中，所述LED显示屏的LED逐位驱动。在所述m个子帧中的所述选定子帧中，所述LED根据所述灰度数据的相应位数值点亮或熄灭，并且持续与所述选定子帧的的相应位权重对应的有效显示时间，在所述m个子帧的未选定子帧中，所述LED始终熄灭。

优选地，根据所述n个数据位在所述m个子帧中的各自的位权重，重新计算所述灰度数据在所述m个子帧的每个子帧中的子帧数据。进一步优选地，所述子帧数据的每个数据位在所述选定子帧中，与所述灰度数据的相应数据位的数值相同，在所述未选定子帧中，数值始终置0。

在该实例中，根据灰度数据D[0:12]计算子帧数据。例如，为了表达灰度级1792，对应的灰度数据为11100000000，分别对应于从最高有效位至最低有效位的二进制数值。

针对第一个子帧，根据所述13个数据位在13个子帧中的各自的位权重，计算出的第一子帧数据与灰度数据相同，即11100000000。针对第二个子帧，根据所述13个数据位在13个子帧中的各自的位权重，计算出的第二子帧数据与灰度数据不同，即11000000000，依此类推。在该实施例中，高有效位D[10]的位权重分配在16个选定子帧中且彼此隔开1个未选定子帧。因而，利用不同的子帧数据，可以实现高有效位D[10]在32个子帧选定期望的16个子帧。

上述的灰度显示驱动方法可以应用于图1所示的LED显示系统。利用灰度显示驱动装置将灰度数据分散到多个子帧中，得到每个子帧的灰度显示驱动数据。

将子帧数据作为数据信号DATA提供给单元板上的LED驱动电路。LED的灰度等于多子帧驱动的LED点亮时间的累积。LED驱动电路根据子帧数据产生逐位对应的输出信号，使得LED按照逐位分时显示的方式点亮或熄灭。或者，LED驱动电路根据子帧数据产生PWM信号，进一步利用PWM信号驱动开关晶体管，使得LED按照PWM控制的方式点亮或熄灭。

图3为根据本发明的实施例的用于LED显示屏的灰度显示驱动装置100的示意性框图。在该实施例中，将一个灰度数据分成32个子帧分时显示。该灰度显示驱动装置100例如是图1所示的LED显示控制器的一部分，用于执行图2所示的灰度显示驱动方法，向LED单元板提供逐位分时显示所需的数据信号DATA。

灰度显示驱动装置100包括位权重存储器107、子帧数据生成模块105和子帧信号输出模块106。

在位权重存储器107中，存储预先构建的全部n个数据位的位权重数据。例如，针对13位灰度数据D[0:12]，第i个数据位D[i]的权重W(i)表示为2^i-1，其中i是小于等于n的整数，使得13个数据位的权重总共表达8192个灰度级别(即，2¹³个灰度级别)。

在子帧数据生成模块105中，获取视频信号中的灰度数据，以及根据灰度数据和位权重数据，获得子帧数据。在一个实例中，为了获得子帧数据，将一个灰度数据的13个数据位D[0:12]分成32个子帧。将12个高有效位D[5:12]的位权重将均匀地分配在32个子帧的选定子帧中，低有效位D[0:4]的位权重将指定至32个子帧的一个子帧。利用不同的子帧数据，可以实现高有效位在32个子帧选定期望的一部分子帧。然后，子帧数据生成模块105将每个子帧的数据提供给子帧信号输出模块106。

在子帧信号输出模块106中，根据子帧数据，逐个子帧地输出灰度驱动信号，以驱动LED单元上的LED。该灰度驱动信号例如包括相应子帧的子帧灰度数据DATA和使能信号EN。

上述实施例的灰度显示驱动方法及驱动装置，既能很好的满足LED显示屏日益提高的刷新率、灰度级等性能指标，又保证灰度数据的低有效位的灰度分辨率，提升了系统显示性能和显示效果。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims

1.一种用于LED显示屏的灰度显示驱动方法，包括：

将一个灰度数据的n个数据位分成m个子帧，其中n是大于等于2的整数，m是大于等于1的整数；

构建n个数据位的权重，使其组合表现LED显示屏的灰度级；

将所述n个数据位的权重，分散在所述m个子帧的k个子帧中，其中k是大于等于1且小于等于n的整数；以及

逐个子帧地进行相应数据位的显示，

其中，针对所述n个数据位中的至少一个数据位，k大于1，使得所述至少一个数据位的权重分散在多个选定子帧中。

2.根据权利要求1所述的灰度显示驱动方法，其中，所述至少一个数据位的权重均匀地分配在所述选定子帧中，使得在所述m个子帧之间，所述n个数据位组合在一起的子帧权重的差异最小化。

3.根据权利要求2所述的灰度显示驱动方法，其中，所述选定子帧彼此之间间隔大致相同数量的未选定子帧。

4.根据权利要求2所述的灰度显示驱动方法，其中，所述至少一个数据位包括多个选定数据位，所述多个选定数据位中的相邻数据位的多个选定子帧彼此错开。

5.根据权利要求4所述的灰度显示驱动方法，其中，所述灰度数据的第i个数据位的位权重W[i]＝Ai*w[i]＝2^i-1，且Ai*Bi＝m，其中，W[i]是位权重，Ai为选定子帧数，w[i]为每个选定子帧的分散权重，Bi为大于等于1的整数。

6.根据权利要求5所述的灰度显示驱动方法，其中，所述每个选定子帧的分散权重w[i]＝2^j-1，其中j为大于等于1的整数。

7.根据权利要求1所述的灰度显示驱动方法，其中，根据所述n个数据位在所述m个子帧中的各自的位权重，重新计算所述灰度数据在所述m个子帧的每个子帧中的子帧数据。

8.根据权利要求7所述的灰度显示驱动方法，其中，在每个子帧中，所述LED显示屏的LED逐位驱动，其中，在所述m个子帧中的所述选定子帧中，所述LED根据所述灰度数据的相应位数值点亮或熄灭，并且持续与所述选定子帧的的相应位权重对应的有效显示时间，在所述m个子帧的未选定子帧中，所述LED始终熄灭。

9.根据权利要求8所述的灰度显示驱动方法，其中，所述子帧数据的每个数据位在所述选定子帧中，与所述灰度数据的相应数据位的数值相同，在所述未选定子帧中，数值始终置0。

10.一种用于LED显示屏的灰度显示驱动装置，包括：

位权重存储器，用于存储预先构建的位权重数据；

子帧数据生成模块，用于根据灰度数据和位权重数据，获得子帧数据；以及

子帧信号输出模块，用于根据子帧数据，逐个子帧地输出灰度驱动信号，以驱动LED单元上的LED。

11.根据权利要求10所述的灰度显示驱动装置，其中，所述子帧数据生成模块将所述灰度数据的多个数据位的权重，分散在多个子帧多个选定子帧中。

12.根据权利要求10所述的灰度显示驱动装置，其中，所述子帧数据生成模在所述选定子帧中，将所述子帧数据的每个数据位设置为与所述灰度数据的相应数据位的数值相同，在所述未选定子帧中，将所述子帧数据的每个数据位置0。

13.根据权利要求10所述的灰度显示驱动装置，其中，所述子帧信号输出模块根据子帧数据产生逐位对应的输出信号，使得LED按照逐位分时显示的方式点亮或熄灭。