CN114170955B - 一种led屏幕低灰驱动电路和led显示驱动 - Google Patents

Abstract

本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及一种LED屏幕低灰驱动电路和LED显示驱动；包括：LED显示模组，为LED阵列组成的显示模块；每一个LED灯代表一个图像像素，根据不同的列驱动波形显示不同的亮度；行驱电路，为LED阵列的行电压提供模块；以行为单位向LED阵列提供正向的导通电压，当行被选中时，一直提供正向电压；SPWML产生模块，基于传统SPWM算法的低灰优化模块；脉冲拓宽电路，对pwm的每一个窄脉冲进行拓宽。首先行驱电路以行为单位提供给LED屏幕阵列所需要的行驱动电压，SPWML产生模块对低灰数据进行优化处理，产生不同时打开的低灰脉冲，低灰脉冲经由脉冲拓宽电路接受脉冲宽度的补偿，最后接到LED阵列的列端，打开LED，显示相关数据。

Description

一种LED屏幕低灰驱动电路和LED显示驱动

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及一种LED屏幕低灰驱动电路和LED显示驱动。

背景技术

小间距LED显示屏幕因为其色彩自然、画面清晰、显示均匀性好等特点，被广泛应用于室内外大屏显示中。现如今，LED显示屏的驱动主要基于SPWM算法对LED阵列进行驱动，由SPWM算法提供的pwm信号被接于LED阵列的列驱上，和行驱共同驱动LED显示模块。LED亮度的大小主要由pwm的脉冲宽度决定。

参考图1是传统SPWM驱动LED屏幕的方法。传统的SPWM算法在显示时，把LED的亮度数据分成各个大小相同的组，根据亮度数据的大小决定每组中pwm脉冲的打开时间，以此极大的提高刷新率。然而，当pwm脉冲宽度很小时，由于驱动输出走线上存在的各种寄生电容导致信号变化时存在上升时间TR，模拟电路本身并不能够理想的响应pwm的脉冲，几乎每一个pwm的脉冲都会因为TR损失一定的脉冲宽度。在低灰时，由于低灰数据本身的脉冲宽度就短，损失的TR很有可能会导致了通道列的通道不能完全打开。因此在低灰时，偏色和麻点的现象就更加严重。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种LED屏幕低灰驱动电路，本发明为了改善传统SPWM由于电路本身的非理想效应，导致每一个脉冲都损失一定的导通时间，在低灰时容易出现亮度较低和麻点等问题的现象，提出了一种LED驱动电路及方法。首先行驱电路以行为单位提供给LED屏幕阵列所需要的行驱动电压，SPWML产生模块对低灰数据进行优化处理，产生不同时打开的低灰脉冲，低灰脉冲经由脉冲拓宽电路接受脉冲宽度的补偿，最后接到LED阵列的列端，打开LED，显示相关数据。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种LED屏幕低灰驱动电路，包括：

LED显示模组，为LED阵列组成的显示模块；每一个LED灯代表一个图像像素，根据不同的列驱动波形显示不同的亮度；

行驱电路，为LED阵列的行电压提供模块；以行为单位向LED阵列提供正向的导通电压，当行被选中时，一直提供正向电压；

SPWML产生模块，基于传统SPWM算法的低灰优化模块；在低灰时，产生各个通道全部分时打开的pwm波形。全部分时打开保证了同一时刻加载在LED驱动芯片的负载变小，减小了驱动输出走线上的上升下降延迟；

脉冲拓宽电路，对pwm的每一个窄脉冲进行拓宽；以补偿驱动输出走线上的上升下降时间。

优选的，所述SPWML产生模块根据灰度数据产生pwm波形，其输出接到所述脉冲拓宽电路；

所述SPWML产生模块对低灰数据进行低灰优化处理，产生不同时打开的低灰脉冲，低灰脉冲经由所述脉冲拓宽电路接受脉冲宽度的补偿，以达到补偿亮度的目的。

优选的，所述低灰优化处理，基于传统的SPWM算法对低灰数据情况进行优化，识别通道中的低灰数据，让低灰通道和其他通道之间不在同时打开。

优选的，所述低灰通道和其他低灰通道之间不同时打开，并且低灰通道和高灰通道之间不同时打开，以此来保证每一个低灰通道在打开时有且只有这一个通道打开。

优选的，所述低灰优化实现电路，根据传统SPWM中的组计数器计数组数，划分传统SPWM中的组内计数器为片内计数和片计数，低灰通道在不同的片中打开，实现每一个低灰通道打开时间互不相同，高灰通道在每一组的开始打开，实现低灰通道和高灰通道不同时打开，和传统SPWM算法相比，并不增加计数器的位宽。

优选的，所述脉冲拓宽电路模块的输入由所述SPWML产生模块产生，其输出信号接到所述LED显示模组屏幕的列端。

优选的，所述脉冲拓宽电路根据low_gray_flag低灰补偿标志信号，对只对宽度较窄的脉冲进行拓宽，以补偿各个通道走线上的上升下降时间损失。

优选的，所述脉冲拓宽电路的补偿宽度可以通过内部寄存器配置来决定，以此根据不同电路选择不同的补偿点。

优选的，所述低灰补偿标志信号由所述SPWML产生模块根据低灰数据和组数计数器产生，判断每一个组内不同通道是否需要补偿。

本发明还提供了如下技术方案：一种LED显示驱动，包括由LED灯组成的阵列、LED驱动和上述所述的低灰驱动电路，所述LED驱动用于提供LED屏幕的列驱信号。

本发明的有益效果为：

1、减少低灰显示时的亮度损失，增加低灰的显示效果，减少“麻点”现象出现的概率。

2、没有牺牲低灰显示的刷新率。适用于现代LED屏幕显示高画质、高刷新以及高细节的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是传统SPWM驱动LED屏幕的方法结构图；

图2是本发明技术方案的电路结构图；

图3是SPWML产生模块输出一种PWM的信号波形图；

图4是本技术方案最后接到LED的列驱一种输出信号波形图；

图5是本技术方案和传统SPWM驱动方式在低高灰时显示效果对比图；

图6是SPWML产生模块的一种实现方式结构图；

图7是脉冲拓宽电路的一种实现方式结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1～7所示，本实施例具体公开提供了一种LED屏幕低灰驱动电路和LED显示驱动的技术方案；本发明为了改善传统SPWM由于电路本身的非理想效应，导致每一个脉冲都损失一定的导通时间，在低灰时容易出现亮度较低和麻点等问题的现象，将SPWM中低灰处理的部分单独进行优化，提出了一种LED驱动电路及方法。SPWML产生模块对低灰数据进行优化处理，产生不同时打开的低灰脉冲，低灰脉冲经由脉冲拓宽电路接受脉冲宽度的补偿，以达到补偿亮度的目的，最后接到LED阵列的列端，配合行驱电路以行为单位提供给LED屏幕阵列所需要的行驱动电压，打开LED，显示相关数据。其中：

SPWML产生模块是基于传统SPWM算法的低灰优化模块，在低灰时，产生各个通道全部分时打开的PWM波形。全部分时打开保证了同一时刻加载在LED驱动芯片的负载变小，减小了驱动输出走线上的上升下降延迟；和传统SPWM算法对高低灰数据处理方式一样不同，SPWML对低灰的数据单独进行优化。当判断数据为低灰数据时，SPWML进行低灰优化；而判断为高灰数据时，SPWML和SPWM并无区别。

LED屏幕驱动逐行进行显示，每行都会有多个亮度数据并行输出，即多个通道数输出。在低灰时，SPWML会把低灰的通道和高灰通道以及其他低灰通道隔开来，杜绝低灰通道和其他通道同时打开的情况。

多个通道同时打开时，驱动电路的负载变大，导致电压的上升时间TR变大，因此，输出走线上的TR和通道数同时打开的个数相关。在低灰通道进行打开时，保证同一时间只有该一个通道从关闭到打开，以此保证每一个低灰的脉冲都受到较小的TR的宽度损失。相对较固定的TR则保证了后面的脉冲展宽只需要补偿统一的宽度即可，减少了电路的复杂度。

参考图3是SPWML产生模块输出一种pwm的信号波形图。在一组中，把组区域平均分成16份片区，通道1的波形数据在第一片区的末尾以脉冲的形式体现。同理，通道2的波形数据在第二片区的末尾以脉冲的形式体现。一直到通道16结束。由于图3中代表的是低灰的pwm波形，脉冲较窄，可以认为低灰时每一个通道的打开时间各不相同。该波形方式将各个通道的打开时间完全隔开，保证了每一个低灰的脉冲都受到较小的TR的宽度损失。相对较固定的TR则保证了后面的脉冲展宽只需要补偿统一的宽度即可，减少了电路的复杂度。

而对于高灰数据，采用和传统SPWM一样的处理方式，在行显示周期的开始被拉高。所以高灰的通道也不会和低灰通道同时打开，保证了每一个低灰的脉冲都受到较小的TR的宽度损失。

优化的pwm信号经过SPWML产生模块处理之后，经由脉冲拓宽电路对pwm的每一个脉冲进行拓宽，以补偿驱动输出走线上的TR。

参考图4是本发明最后接到LED的列驱输出信号波形。补偿的脉冲的宽度由具体的电路或工艺决定，可以由内部寄存器灵活配置，选择最佳的补偿点。各个低灰通道彼此不同时打开，并且，由寄生电容等引起的脉冲宽度损失由宽度扩宽电路补偿，使低灰显示逼近理想值，提升低灰显示效果。

高灰时由于本身的脉冲宽度较宽，TR和宽脉冲相比可以忽略，所以影响较小。而在低灰时由于本身的脉冲宽度较窄，TR和窄脉冲相比不能忽略，所以对其进行补偿，以提升显示效果。本发明在不同低灰和高灰情况下的情况如下表所示：

参考图5是本技术方案和传统SPWM驱动方式在低高灰时显示效果对比图。由于芯片内部输出走线上TR的原因，和理想情况下的导通时间相比，每一个脉冲宽度都会受到一定程度的减少，在显示的亮度上整体偏低。在高灰时，本技术方案和传统SPWM的显示效果一样。高灰时由于数据很大，每一个组都能分到比较宽的脉冲，损失的亮度数据和本身的亮度相比可以忽略。低灰条件下可以分成两种情况：

一种是低灰数据不可以按照每一个组分配，比如64组，那么12的低灰数据不能够每一组分配一个脉冲，只有个别的组可以分配到脉冲。在此情况下，在本技术方案中每一个脉冲都得到了拓宽。

一种是低灰数据可以按照每一个组分配，但是脉冲宽度很窄，所以还是低灰数据，比如64组，那么65的低灰数据就能够按照每一组分配一个脉冲进行分配。随着低灰数据不断变大，每个组分到的脉冲宽度变宽，只有组中的窄脉冲得到了补偿，所以技术方案中的实际导通时间慢慢向传统SPWM逼近。

综上，本技术方案可以有效的提高LED屏幕在低灰下的显示效果，并且由于脉冲变宽机制，出现“麻点”的概率变小。

参考图6是SPWML产生模块的一种实现方式。以SPWM算法把完整的灰度数据打散成各个相同的组，每组分布一定宽度的脉冲来表示灰度数据。以打散方式为10+6的形式为例，CNT1代表组计数，CNT2代表组内计数，CNT2计满之后使能CNT1进行加一计数，以此反复完成整个灰度数据的显示。本技术方案将原来的组内计数CNT1[9:0]进一步分成片计数CNT1[9:6]和片内计数CNT1[5:0]。以片计数CNT1[9:6]代表每一个低灰通道的打开的片区间，以CNT1[5:0]代表片内具体脉冲的生成。和传统的SPWM驱动电路相比，并没有增加计数器的总位宽，所以本技术方案实际上并没有增加许多电路的复杂度。低灰脉冲在每个片区的末端出现则可以把CNT1[5:0]取反实现。

参考图7是脉冲拓宽电路的一种实现方式。图中延迟单元接入的多少可以由芯片内部的寄存器决定，接入的越多，拓宽的宽度越大。low_gray_flag信号代表pwm的脉冲宽度是否需要补偿，需要补偿时，最后的pwm_o输出即为拓宽的pwm信号；而当为高灰信号时，如技术方案所述，并不对其进行优化。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种LED屏幕低灰驱动电路，其特征在于，包括：

LED显示模组，为LED阵列组成的显示模块；

行驱电路，为LED阵列的行电压提供模块；

SPWML产生模块，基于传统SPWM算法的低灰优化模块；

脉冲拓宽电路，对pwm的每一个窄脉冲进行拓宽；

所述SPWML产生模块根据灰度数据产生pwm波形，其输出接到所述脉冲拓宽电路；所述SPWML产生模块对低灰数据进行低灰优化处理，产生不同时打开的低灰脉冲，低灰脉冲经由所述脉冲拓宽电路接受脉冲宽度的补偿，以达到补偿亮度的目的；所述低灰优化处理，基于传统的SPWM算法对低灰数据情况进行优化，识别通道中的低灰数据，让低灰通道和其他通道之间不在同时打开。

2.根据权利要求1所述的一种LED屏幕低灰驱动电路，其特征在于：所述低灰通道和其他低灰通道之间不同时打开，并且低灰通道和高灰通道之间不同时打开，以此来保证每一个低灰通道在打开时有且只有这一个通道打开。

3.根据权利要求2所述的一种LED屏幕低灰驱动电路，其特征在于：所述低灰优化实现电路，根据传统SPWM中的组计数器计数组数，划分传统SPWM中的组内计数器为片内计数和片计数，低灰通道在不同的片中打开，实现每一个低灰通道打开时间互不相同，高灰通道在每一组的开始打开，实现低灰通道和高灰通道不同时打开，和传统SPWM算法相比，并不增加计数器的位宽。

4.根据权利要求1所述的一种LED屏幕低灰驱动电路，其特征在于：所述脉冲拓宽电路模块的输入由所述SPWML产生模块产生，其输出信号接到所述LED显示模组屏幕的列端。

5.根据权利要求4所述的一种LED屏幕低灰驱动电路，其特征在于：所述脉冲拓宽电路根据low_gray_flag低灰补偿标志信号，对只对宽度较窄的脉冲进行拓宽，以补偿各个通道走线上的上升下降时间损失。

6.根据权利要求5所述的一种LED屏幕低灰驱动电路，其特征在于：所述脉冲拓宽电路的补偿宽度可以通过内部寄存器配置来决定，以此根据不同电路选择不同的补偿点。

7.根据权利要求5所述的一种LED屏幕低灰驱动电路，其特征在于：所述低灰补偿标志信号由所述SPWML产生模块根据低灰数据和组数计数器产生，判断每一个组内不同通道是否需要补偿。

8.一种LED显示驱动，其特征在于，包括由LED灯组成的阵列、LED驱动和权利要求1-7任一项所述的低灰驱动电路，所述LED驱动用于提供LED屏幕的列驱信号。

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