CN114170957A - 一种发光二极管显示驱动实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种发光二极管显示驱动实现方法，涉及电路领域。一种发光二极管显示驱动实现方法包括：行驱动电路和列驱动电路；为了解决背景技术中不能够系统解决诸如鬼影问题、耦合问题、LED寿命短问题以及因为LED损坏而导致的短路毛毛虫和断路十字架问题，本发明从系统出发，从根本上实现对问题的消除，从而根本解决问题，提高LED的使用寿命，提高显示效果。这里的LED显示屏可以是单色，也可以是RGB多彩显示屏。

Description

一种发光二极管显示驱动实现方法

技术领域

本发明涉及电路领域，具体而言，涉及一种发光二极管显示驱动实现方法。

背景技术

随着LED技术的成熟，LED显示应用场景越来越广阔，从室外的广告屏到室内的LED电视，都将LED显示应用深入到生活中。而LED显示离不开LED驱动芯片的加持，LED驱动芯片也因此成为LED显示领域的核心技术，为了提供更好的显示色彩和稳定度，芯片设计公司都在努力开发自己的驱动芯片。但是目前LED显示驱动芯片驱动的LED显示屏或多或少的都存在诸如鬼影问题、耦合问题、LED寿命短问题以及因为LED损坏而导致的短路毛毛虫和断路十字架问题。严重影响显示效果。

针对以上LED显示屏所存在的问题，目前已有LED显示屏驱动芯片均采用灰度调节增加显示炫彩程度、利用倍频方式提高刷新频率、通过外置或者集成吸收电路方法解决某几个问题。而且为了延长LED寿命以降低因LED损坏导致毛毛虫和十字架等问题的概率，以及利用下拉的方式降低寄生电容未能完全放电导致的鬼影现象。但由于以上问题存在着间接的联系，这些问题之间又存在着相互的关联，而采取拆西墙比东墙的方法往往会造成此消彼长的问题，不能够系统的将问题进行根治。因此造成了LED显示屏显示效果差，显示色差等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发光二极管显示驱动实现方法，其为了解决背景技术中不能够系统解决诸如鬼影问题、耦合问题、LED寿命短问题以及因为LED损坏而导致的短路毛毛虫和断路十字架问题，本发明从系统出发，从根本上实现对问题的消除，从而根本解决问题，提高LED的使用寿命，提高显示效果。这里的LED显示屏可以是单色，也可以是RGB多彩显示屏。

本发明的另一目的在于提供一种发光二极管显示驱动实现系统，其能够运行一种发光二极管显示驱动实现方法。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种发光二极管显示驱动实现方法，其包括行驱动电路和列驱动电路：

行驱动电路包括Q1、Q2、Q3、VLED、VCHRG、VDISC、DRVn、PRECn、DISC、R1、R2、R3，其中，

Q1、Q2为PMOSFET控制行有效期的驱动和行开始期的充电，Q3为NMOSFET控制行结束期的放电，VLED为行有效期给该行所有的LED供电的电源，根据LED的导通电压以及电路所损耗的压差，VCHRG为行起始期给该行进行预充电的电压，VDISC为行结束期的放电低电压，DRVn为第n行扫描电路的驱动信号，PRECn为行预充电驱动信号，DISC信号用于在行结束期放电操作，R1、R2、R3为MOSFET的钳位电路；

列驱动电路包括组成电路径的主电流通路和每个列的恒流源支电流通路，以及列驱动的控制，每一列的列驱动通过一个NMOSFET将整列的LED与该列的恒流源支路连通。

在本发明的一些实施例中，上述VLED为行有效期给该行所有的LED供电的电源，根据LED的导通电压以及电路所损耗的压差包括：VLED的电压在3.3V～5.5V之间。

在本发明的一些实施例中，上述VCHRG为行起始期给该行进行预充电的电压包括：预充电的电压临界于LED的导通电压而小于该导通电压。

在本发明的一些实施例中，上述VDISC为行结束期的放电低电压包括：放电低电压根据不同的行扫描速度，电压值不同，且该电压低于LED的导通电压。

在本发明的一些实施例中，上述DRVn为第n行扫描电路的驱动信号包括：当DRVn信号为高时，Q1处于关断状态，此时ROWn的输出与VLED电压无关；当DRVn信号为低时，Q1被打开，VLED为该行n上的所有LED进行供电，该DRVn信号总是在PRECn之后有效。

在本发明的一些实施例中，上述PRECn为行预充电驱动信号包括：当行信号DRVn使能前的x个时钟周期内，PRECn总是为低电平，即打开Q2为行进行预充电动作，当预充电完成后，该信号将被设置为高电平以关断对行的预充电动作。

在本发明的一些实施例中，上述还包括：在灰度和视觉显示周期的基础上，加入1-8cycle动态调整的充/放电时间，即将关闭的行将在此时进行放电操作，而即将被打开的行进行预充电，保证上一行在下一行有效时完全放电，同时保证下一行及时的达到全电压输出状态。

在本发明的一些实施例中，上述还包括：在行处于无效状态时采用高阻输入状态，从而保证没有被刷新的行中的LED二极管不会因为过高的反向电压而导致LED的寿命降低。

在本发明的一些实施例中，上述还包括：行的扫描周期划分为四个阶段，行开始预充电期、行有效期、行结束放电期、行无效期，其中行n+1行开始预充电期和行n的行结束放电期共用一段时间，最长的行间有效期取决于行开始预充电期和行结束放电期的最大者或者两者之和。

在本发明的一些实施例中，上述列驱动电路还包括：主电流通路上的R和Ree电阻控制着整个恒流源电路的增益，而每列上的恒流源电路中的Rem控制着流过该列电流，依此控制该列的LED的亮度，电路中的Datm为第m列的数据驱动信号，当该信号为高时，打开该通路驱动该列上的所有LED。

第二方面，本申请实施例提供一种发光二极管显示驱动实现系统，其包括用于存储计算机指令的至少一个存储器；与上述存储器通讯的至少一个处理器，其中当上述至少一个处理器执行上述计算机指令时，上述至少一个处理器使上述系统执行上述方法。

第三方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如一种发光二极管显示驱动实现方法中任一项的方法。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

实现了对能够有效的提高LED寿命，减少动态LED显示屏显示过程中存在的鬼影、毛毛虫、十字架等问题，提高显示效果。采用了一种动态调整行列切换的方法，主要针对N行*M列的动态扫描式LED驱动屏的驱动芯片，实现了一种全新的LED显示屏驱动芯片的实现方法。本方法包含了行驱动电路和列驱动电路。利用两个驱动电路的相互配合，有效解决已知存在LED显示屏的各类问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的N行*M列的动态扫描式LED驱动屏阵列示意图；

图2为本发明实施例提供的行驱动电路示意图；

图3为本发明实施例提供的行扫驱动时序示意图；

图4为本发明实施例提供的列驱动电路示意图；

图5为本发明实施例提供的鬼影产生原因示意图；

图6为本发明实施例提供的消除鬼影时序示意图；

图7为本发明实施例提供的断路十字架消除示意图；

图8为本发明实施例提供的LED长期承受反向电压脉冲示意图；

图9为本发明实施例提供的反向电压脉冲原理示意图；

图10为本发明实施例提供的一种电子设备。

图标：101-存储器；102-处理器；103-逻辑控制。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。

实施例1

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的N行*M列的动态扫描式LED驱动屏阵列示意图，其如下所示：

采用了一种动态调整行列切换的方法，主要针对N行*M列的动态扫描式LED驱动屏(如图1所示)的驱动芯片，实现了一种全新的LED显示屏驱动芯片的实现方法。本方法包含了行驱动电路和列驱动电路。利用两个驱动电路的相互配合，有效解决已知存在LED显示屏的各类问题。

实施例2

请参阅图2，图2为本发明实施例提供的行驱动电路示意图，其如下所示，电路中的：

Q1和Q2为PMOSFET，分别控制着行有效期的驱动和行开始期的充电；

Q3为NMOSFET，控制着行结束期的放电。

电路中的VLED为行有效期给该行所有的LED供电的电源，根据LED的导通电压以及电路所损耗的压差，VLED一般可以再3.3V～5.5V之间；

VCHRG为行起始期给该行进行预充电的电压，该电压临界于LED的导通电压而小于该导通电压；

VDISC为行结束期的放电低电压，该电压根据不同的行扫描速度，电压值有所不同，而且该电压低于LED的导通电压。

DRVn为第n行扫描电路的驱动信号，当DRVn信号为高时，Q1处于关断状态，此时ROWn的输出与VLED电压无关，而当DRVn信号为低时，Q1被打开，VLED为该行n上的所有LED进行供电，该DRVn信号总是在PRECn之后有效；

PRECn为行预充电驱动信号，当行信号DRVn使能前的x个时钟周期内，PRECn总是为低电平，即打开Q2为行进行预充电动作，当预充电完成后，该信号将被设置为高电平以关断对行的预充电动作；

DISC信号用于在行结束期放电操作，保证行有效的被结束，而不会因为寄生电容等因素的存在而造成行短暂的无效的关闭。

R1～R3为MOSFET的钳位电路，用于在每个MOSFET的驱动不确定时能够有效的被关断。

因此为了更好的实现行驱动。本发明在灰度+视觉显示周期的基础上，加入1-8cycle动态调整的充/放电时间，在这期间，即将关闭的行将在此时进行放电操作，而即将被打开的行进行预充电，既保证了上一行在下一行有效时完全放电，又保证下一行能够及时的达到全电压输出状态，而不会因为寄生电容导致的鬼影现象和因电压爬升导致的灰度毛刺现象。而在行处于无效状态时采用高阻输入状态，而不是直接拉低到低电平，以保证没有被刷新的行中的LED二极管不会因为过高的反向电压而导致LED的寿命降低。实现原理电路和时序波形如图3所示。

图3中将一个行的扫描周期划分为四个阶段：行开始预充电期->行有效期->行结束放电期->行无效期。其中行n+1行开始预充电期和行n的行结束放电期可以共用一段时间，最长的行间有效期取决于行开始预充电期和行结束放电期的最大者或者两者之和。行开始预充电期和行结束放电期均由3bit控制位控制，即实现1～8个时钟周期CLK的可动态调整。行有效期T2中包含了灰度控制和视觉刷新控制，灰度控制由G位控制，视觉刷新由H位控制，那么整个行有效期由2^(G+H)个时钟周期CLK组成，G和H共同决定了灰度显示的效果。行无效期中包含了(N-1)个行有效期、行开始预充电期和行结束放电期。这样就完成了N行的动态扫描过程，一帧显示数据就被完成的显示在整个屏幕上。

由此，可以计算出最大的行扫描时钟周期(即帧显示周期)TA＝(2^(G+H+3*2))*N。

实施例3

请参阅图4，图4为本发明实施例提供的列驱动电路示意图，其如下所示：

其中包含了组成电路径的主电流通路和每个列的恒流源支电流通路，以及列驱动的控制，每一列的列驱动通过一个NMOSFET将整列的LED与该列的恒流源支路连通。其中主电流通路上的R和Ree电阻控制着整个恒流源电路的增益，而每列上的恒流源电路中的Rem控制着流过该列电流，依此来控制该列的LED的亮度。电路中的Datm为第m列的数据驱动信号，当该信号为高时，打开该通路驱动该列上的所有LED。

以上的实现方法能够有效的解决LED显示中常见的鬼影问题，并能够提高LED使用寿命，降低因LED损坏而导致的短路毛毛虫和断路十字架问题。具体如下：

消除鬼影原理：鬼影的产生是因为LED所在的行上存在寄生电容，当行选信号从有效变为无效(共阳极为从高电平变为低电平)时，该行的寄生电容存在电荷，导致下一行开启后，该行上的LED会被微弱点亮。因此，需要在有效行结束时提供有效的放电，以便保证下行开启后上一行不会存在任何电荷，保证上一行LED的完全熄灭。

实施例4

请参阅图5，图5为本发明实施例提供的鬼影产生原因示意图，其如下所示：

此时选择T2期间ROW2保持无效，而且ROW1进行快速的放电，并给ROW2进行预充电操作，时序波形变成如图5所示，即可有效的消除鬼影。

请参阅图6和图7，图6为本发明实施例提供的消除鬼影时序示意图，7为本发明实施例提供的断路十字架消除示意图，其如下所示：

T2的有效的快速放电保证断路时无法通过电路的寄生电容向列LED上放电，又因为快速放电到GND，因此保证不会因为传统的行消隐电压导致的行LED微弱导通，从而消弱断路十字架。

实施例5

请参阅图8和图9，图8为本发明实施例提供的LED长期承受反向电压脉冲示意图，图9为本发明实施例提供的反向电压脉冲原理示意图，其如下所示：

短路毛毛虫和断路十字架：

短路毛毛虫和断路十字架产生的原因均是由于LED长期存在反向电压脉冲导致LED寿命缩短发生故障导致，如图8和图9所示。

所以，为了更好的保证ROW无效时LED上不存在反向电压脉冲，此时可以使无效的ROW在此时变为高阻状态(断开状态)。如图9所示。这样既可以保证LED不会在ROW无效期存在反向电压脉冲，从而保证LED寿命，降低LED产生短路或者断路的故障，从而从根源上保证LED的寿命，降低短路毛毛虫和断路十字架概率。

实施例6

如图10所示，本申请实施例提供一种电子设备，其包括存储器101，用于存储一个或多个程序；处理器102。当一个或多个程序被处理器102执行时，实现如上述第一方面中任一项的方法。

还包括逻辑控制103，该存储器101、处理器102和逻辑控制103相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器101可用于存储软件程序及模块，处理器102通过执行存储在存储器101内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。该逻辑控制103可用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。

其中，存储器101可以是但不限于，随机存取存储器101(Random Access Memory，RAM)，只读存储器101(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器101(ProgrammableRead-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器101(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EPROM)，电可擦除只读存储器101(Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM)等。

处理器102可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器102可以是通用处理器102，包括中央处理器102(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器102(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器102(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的方法、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

另一方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器102执行时实现如上述第一方面中任一项的方法。所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器101(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器101(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

综上所述，本申请实施例提供的一种发光二极管显示驱动实现方法，实现了对能够有效的提高LED寿命，减少动态LED显示屏显示过程中存在的鬼影、毛毛虫、十字架等问题，提高显示效果。采用了一种动态调整行列切换的方法，主要针对N行*M列的动态扫描式LED驱动屏的驱动芯片，实现了一种全新的LED显示屏驱动芯片的实现方法。本方法包含了行驱动电路和列驱动电路。利用两个驱动电路的相互配合，有效解决已知存在LED显示屏的各类问题。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种发光二极管显示驱动实现方法，其特征在于，包括行驱动电路和列驱动电路：

行驱动电路包括Q1、Q2、Q3、VLED、VCHRG、VDISC、DRVn、PRECn、DISC、R1、R2、R3，其中，

Q1、Q2为PMOSFET控制行有效期的驱动和行开始期的充电，Q3为NMOSFET控制行结束期的放电，VLED为行有效期给该行所有的LED供电的电源，根据LED的导通电压以及电路所损耗的压差，VCHRG为行起始期给该行进行预充电的电压，VDISC为行结束期的放电低电压，DRVn为第n行扫描电路的驱动信号，PRECn为行预充电驱动信号，DISC信号用于在行结束期放电操作，R1、R2、R3为MOSFET的钳位电路；

列驱动电路包括组成电路径的主电流通路和每个列的恒流源支电流通路，以及列驱动的控制，每一列的列驱动通过一个NMOSFET将整列的LED与该列的恒流源支路连通。

2.如权利要求1所述的一种发光二极管显示驱动实现方法，其特征在于，所述VLED为行有效期给该行所有的LED供电的电源，根据LED的导通电压以及电路所损耗的压差包括：

VLED的电压在3.3V～5.5V之间。

3.如权利要求1所述的一种发光二极管显示驱动实现方法，其特征在于，所述VCHRG为行起始期给该行进行预充电的电压包括：

预充电的电压临界于LED的导通电压而小于该导通电压。

4.如权利要求1所述的一种发光二极管显示驱动实现方法，其特征在于，所述VDISC为行结束期的放电低电压包括：

放电低电压根据不同的行扫描速度，电压值不同，且该电压低于LED的导通电压。

5.如权利要求1所述的一种发光二极管显示驱动实现方法，其特征在于，所述DRVn为第n行扫描电路的驱动信号包括：

当DRVn信号为高时，Q1处于关断状态，此时ROWn的输出与VLED电压无关；

当DRVn信号为低时，Q1被打开，VLED为该行n上的所有LED进行供电，该DRVn信号总是在PRECn之后有效。

6.如权利要求1所述的一种发光二极管显示驱动实现方法，其特征在于，所述PRECn为行预充电驱动信号包括：

当行信号DRVn使能前的x个时钟周期内，PRECn总是为低电平，即打开Q2为行进行预充电动作，当预充电完成后，该信号将被设置为高电平以关断对行的预充电动作。

7.如权利要求1所述的一种发光二极管显示驱动实现方法，其特征在于，还包括：

在灰度和视觉显示周期的基础上，加入1-8cycle动态调整的充/放电时间，即将关闭的行将在此时进行放电操作，而即将被打开的行进行预充电，保证上一行在下一行有效时完全放电，同时保证下一行及时的达到全电压输出状态。

8.如权利要求7所述的一种发光二极管显示驱动实现方法，其特征在于，还包括：

在行处于无效状态时采用高阻输入状态，从而保证没有被刷新的行中的LED二极管不会因为过高的反向电压而导致LED的寿命降低。

9.如权利要求1所述的一种发光二极管显示驱动实现方法，其特征在于，还包括：

行的扫描周期划分为四个阶段，行开始预充电期、行有效期、行结束放电期、行无效期，其中行n+1行开始预充电期和行n的行结束放电期共用一段时间，最长的行间有效期取决于行开始预充电期和行结束放电期的最大者或者两者之和。

10.如权利要求1所述的一种发光二极管显示驱动实现方法，其特征在于，所述列驱动电路还包括：

主电流通路上的R和Ree电阻控制着整个恒流源电路的增益，而每列上的恒流源电路中的Rem控制着流过列电流，依此控制列的LED的亮度，电路中的Datm为第m列的数据驱动信号，当该信号为高时，打开该通路驱动该列上的所有LED。

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