CN115884466A - Led驱动脉冲调制方法及电路 - Google Patents

Abstract

公开了一种LED驱动脉冲调制方法，包括：将N位灰阶数据划分为P位整数灰阶和R位小数灰阶，P位整数灰阶的时钟周期为第一时钟周期T1，N位灰阶数据的时钟周期为第二时钟周期T2，N＝P+R；将N位灰阶数据的显示周期平均划分为2^L个子周期，每个子周期包括2^M‑R个第一时钟周期，每个子周期包括高灰显示区和至少一个低灰显示区，N＝M+L；根据优化等级K设置每个子周期中低灰显示区可分配的第一灰阶值，并获取低灰显示区对应的最大低灰阶值；当灰阶数据的大小小于等于最大低灰阶值时，将灰阶数据分配在2^L个子周期的低灰显示区中。本申请还提供LED驱动脉冲调制电路，以低位灰阶数据的刷新频率实现高位灰阶数据的显示。

Description

LED驱动脉冲调制方法及电路

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种LED驱动脉冲调制方法及电路。

背景技术

发光二极管(LED)显示屏是利用每子帧显示数据累积的点亮时间来显示不同灰阶的，而每子帧可用于点亮LED灯的区间称为显示区，在固定显示频率的前提下，显示区的显示时间会依据不同行扫数而改变。图1示出了现有技术中LED显示屏原理示意图。如图1所示，数据显示时会依序开启每一条行扫，为了避免R/G/B显示通道的电流在关闭或者开启时对行管产生耦合效应，在行管不开启时会将其锁定于关断电压，使LED灯处于逆偏不点亮的状态。在开启的行扫端电压发生变化时，通道控制端为了达到LED灯的顺偏导通电压，其输出电压也会跟着拉低从而点亮LED灯。

目前LED显示屏的驱动芯片普遍采用脉宽调制(“PWM”)技术。简而言之，PWM产生一系列电压脉冲以输出驱动LED的列电压OUT。然而PWM技术存在一定的缺陷，其在高等级灰阶下会产生“色度不均”、“人眼闪烁”等现象。在PWM算法的基础上发展出了SPWM算法，即打散PWM算法，图2示出了现有技术中SPWM算法示意图。该算法将整个显示周期打散成若干子周期(G0、G1、……)，每组包含若干时钟周期GCLK，将原本的PWM脉冲平均分配到打散的若干子周期中，保持原本的PWM占空比不变，即亮度不变。由于增加了通道打开次数，可以大幅提高显示刷新率，提升视觉流畅度。以灰阶数据为13bit，整个显示周期被打散成64个子周期，每个子周期128个GCLK为例，每个子周期内每一行所带的列可能显示的灰阶值为0～128。

在每个子周期内进行行扫描，在行管不开启时，通道控制端的输出电压OUT需要拉高UP至关断电压使LED灯处于逆偏不点亮的状态；当行管开启时，通道控制端的输出电压OUT需要拉低DN至预开启电压，继续下降至开启电压点亮LED灯，每个子周期内点亮LED灯的区间为显示区PWM_DIS，显示相应的灰阶值后通道控制端的输出电压OUT需要拉高UP至某一电压使LED灯处于逆偏不点亮的状态。

在理想情况下，通道开启如图3a所示，区域a的面积决定通道Channel_0的灰阶值。然而与通道Channel_0公用行管的其他通道的灰阶值可能是0～128中的任意一个，其他通道的灰阶值对通道Channel_0的耦合影响不同。当通道Channel_0和通道Channel_1打相同的灰阶值，LED灯开启、关闭速度都会变快，但是两者的影响不同，导致通道Channel_0的灰阶与原始不一致，例如通道Channel_0的灰阶值由区域b的面积决定。参加图3b，若通道Channel_1打高灰阶值，会导致通道Channel_0的预开启电压被耦合的比预设值低，从而使开启时间变少，导致通道Channel_0的灰阶值变大。

在同一行显示期间，某一通道显示低灰阶值时，其他通道显示的灰阶值可能为0、低灰阶值、高灰阶值，其他通道显示的灰阶值会对该通道造成不同的耦合效果，从而导致同一灰阶的亮度不同。并且，不同颜色的LED灯的关断电压、预开启电压以及开启电压不同，导致通道之间的耦合效果也不同。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种LED驱动脉冲调制方法及电路，以解决以低位灰阶数据的刷新频率实现高位灰阶数据显示的问题。

根据本发明的第一方面，提供一种LED驱动脉冲调制方法，包括：将N位灰阶数据划分为P位整数灰阶和R位小数灰阶，其中，P位整数灰阶的时钟周期为第一时钟周期T1，N位灰阶数据的时钟周期为第二时钟周期T2，T1＝2^R*T2，N、P、R为正整数，N＝P+R；将N位灰阶数据的显示周期平均划分为2^L个子周期，每个子周期包括2^M-R个第一时钟周期，每个子周期包括高灰显示区和至少一个低灰显示区，M、L为正整数，N＝M+L；根据优化等级K设置每个子周期中低灰显示区可分配的第一灰阶值，并获取整个显示周期低灰显示区对应的最大低灰阶值，第一灰阶值小于等于2^K，K为小于M的正整数；当灰阶数据的大小小于等于最大低灰阶值时，将灰阶数据分配在2^L个子周期的低灰显示区中。

优选地，每个子周期中低灰显示区可分配的第一灰阶值为固定值。

优选地，将灰阶数据分配在2^L个子周期的低灰显示区中包括：根据第一时钟信号和延时时钟信号产生灰阶显示时间t，其中，所述第一时钟信号的周期为第一时钟周期，所述延时时钟信号的周期为第二时钟信号，且第一时钟信号与所述时钟信号之间延时F*T2，其中，F为0、1、2、……、(2^R-1)，其中，t＝DT1±F*T2，D为非负整数；将所述灰阶显示时间分配在2^L个子周期的低灰显示区中。

优选地，根据优化等级K设置每个子周期中低灰显示区可分配的第一灰阶值包括：设置同一颜色的灰阶数据的(2^K-1)个子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值依次为1、2、……、(2^K-1)；以及设置同一颜色的灰阶数据其余子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值为2^K。

优选地，根据优化等级K设置每个子周期中低灰显示区可分配的第一灰阶值包括：设置同一颜色的灰阶数据的K个子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值依次为2⁰、2¹、……、2^K-1；以及设置同一颜色的灰阶数据其余子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值为2^K。

优选地，根据优化等级K设置每个子周期中低灰显示区可分配的第一灰阶值包括：设置同一颜色的灰阶数据的(2^K-1)个子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值均为1；以及设置同一颜色的灰阶数据其余子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值为2^K。

优选地，所述灰阶数据的颜色包括红色、绿色和蓝色中的至少一个。

优选地，每个子周期包括一个低灰显示区，则每个子周期显示一种颜色的灰阶数据，每个子周期依序显示相应的颜色。

优选地，每个子周期包括多个低灰显示区，则每个子周期显示相应数量种颜色的灰阶数据，每个子周期的多个低灰显示区依序显示相应的颜色。

优选地，所述LED驱动脉冲调制方法还包括：当灰阶数据的大小大于最大低灰阶值时，将灰阶数据分配在2^L个子周期的高灰显示区中；其中，每个子周期中高灰显示区可分配第二灰阶值，所述第二灰阶值不固定，所述第二灰阶值为0或者(2^K～2^M)中的任意一个。

优选地，所述LED驱动脉冲调制方法还包括：当灰阶数据的大小大于最大低灰阶值时，将灰阶数据分配在2^L个子周期的高灰显示区和低灰显示区中；其中，每个子周期中高灰显示区可分配第二灰阶值，所述第二灰阶值不固定，所述第二灰阶值为2^K的倍数。

优选地，优化等级K为在低灰阶时设定的参考时钟周期数2^K，要求每个子周期中每组PWM脉冲不小于设定的参考时钟周期数2^K，优化等级K可取0、1、2、3……、K，对应设定的参考时钟周期数依次为2⁰、2¹、2²、2³、……、2^K，K为小于N的非负整数。

根据本发明的另一方面，提供一种LED驱动脉冲调制电路，包括：位数划分单元，用于将N位灰阶数据划分为P位整数灰阶和R位小数灰阶，其中，P位整数灰阶的时钟周期为第一时钟周期T1，N位灰阶数据的时钟周期为第二时钟周期T2，T1＝2^R*T2，N、P、R为正整数，N＝P+R；周期划分单元，用于将N位灰阶数据的显示周期平均划分为2^L个子周期，每个子周期包括2^M-R个第一时钟周期，每个子周期包括高灰显示区和至少一个低灰显示区，M、L为正整数，N＝M+L；优化单元，用于根据优化等级K设置每个子周期中低灰显示区可分配的第一灰阶值，并获取整个显示周期低灰显示区对应的最大低灰阶值，第一灰阶值小于等于2^K，K为小于M的正整数；灰阶分配单元，用于当灰阶数据的大小小于等于最大低灰阶值时，将灰阶数据分配在2^L个子周期的低灰显示区中。

优选地，每个子周期中低灰显示区可分配的第一灰阶值为固定值。

优选地，所述灰阶分配单元还用于根据第一时钟信号和延时时钟信号产生灰阶显示时间t，其中，所述第一时钟信号的周期为第一时钟周期，所述延时时钟信号的周期为第二时钟信号，且第一时钟信号与所述时钟信号之间延时F*T2，其中，F为0、1、2、……、(2^R-1)，其中，t＝DT1±F*T2，D为非负整数；以及将所述灰阶显示时间分配在2^L个子周期的低灰显示区中。

优选地，所述优化单元用于设置同一颜色的灰阶数据的(2^K-1)个子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值依次为1、2、……、(2^K-1)；以及设置同一颜色的灰阶数据其余子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值为2^K。

优选地，所述优化单元用于设置同一颜色的灰阶数据的K个子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值依次为2⁰、2¹、……、2^K-1；以及设置同一颜色的灰阶数据其余子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值为2^K。

优选地，所述优化单元用于设置同一颜色的灰阶数据的(2^K-1)个子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值均为1；以及设置同一颜色的灰阶数据其余子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值为2^K。

优选地，所述灰阶数据的颜色包括红色、绿色和蓝色中的至少一个。

优选地，每个子周期包括一个低灰显示区，所述灰阶分配单元在每个子周期显示一种颜色的灰阶数据，每个子周期依序显示相应的颜色。

优选地，每个子周期包括多个低灰显示区，所述灰阶分配单元在每个子周期显示相应数量种颜色的灰阶数据，每个子周期的多个低灰显示区依序显示相应的颜色。

优选地，所述灰阶分配单元还用于当灰阶数据的大小大于最大低灰阶值时，将灰阶数据分配在2^L个子周期的高灰显示区中；其中，每个子周期中高灰显示区可分配第二灰阶值，所述第二灰阶值不固定，所述第二灰阶值为0或者(2^K～2^M)中的任意一个。

优选地，所述灰阶分配单元还用于当灰阶数据的大小大于最大低灰阶值时，将灰阶数据分配在2^L个子周期的高灰显示区和低灰显示区中；其中，每个子周期中高灰显示区可分配第二灰阶值，所述第二灰阶值不固定，所述第二灰阶值为2^K的倍数。

优选地，优化等级K为在低灰阶时设定的参考时钟周期数2^K，要求每个子周期中每组PWM脉冲不小于设定的参考时钟周期数2^K，优化等级K可取0、1、2、3……、K，对应设定的参考时钟周期数依次为2⁰、2¹、2²、2³、……、2^K，K为小于N的非负整数。

本发明提供的LED驱动脉冲调制方法及电路，将N位灰阶数据中的整数位灰阶的时钟周期作为刷新周期，并利用小数PWM来显示N位灰阶数据的灰阶值，可以以低位灰阶数据的刷新频率实现高位灰阶数据的显示，降低功耗。

进一步地，每个打散的子周期包括高灰显示区和至少一个低灰显示区，使得高灰和低灰在时间上错开，消除高低灰的耦合。

进一步地，将每个子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值设置为固定值，可以减小低灰显示时多个通道的灰阶不同而引起的耦合。

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示出了现有技术中LED显示屏原理示意图；

图2示出了现有技术中SPWM算法示意图；

图3a和图3b示出了现有技术中列控制端的输出电压波形示意图；

图4示出了本发明实施例提供的LED驱动脉冲调制方法的流程图；

图5示出了本发明实施例提供的LED驱动脉冲调制方法的时钟信号波形示意图；

图6示出了本发明第一实施例提供的LED驱动脉冲调制方法的工作波形示意图；

图7示出了本发明第一实施例提供的行管开启时子周期与不同颜色的灰阶数据的关系图；

图8a-图8c分别示出了本发明实施例提供的灰阶数据为低灰阶值时子周期的灰阶分配图；

图9示出了本发明第二实施例提供的LED驱动脉冲调制方法的工作波形示意图；

图10示出了本发明第二实施例提供的行管开启时子周期与不同颜色的灰阶数据的关系图；

图11和图12分别示出了本发明实施例提供的灰阶数据为高灰阶值时子周期的灰阶分配图；

图13示出根据本发明实施例提供的LED驱动脉冲调制电路的示意图。

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。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

图4示出根据本发明实施例提供的LED驱动脉冲调制方法的流程图。如图4所示，所述LED驱动脉冲调制方法包括以下步骤。

在步骤S110中，将N位灰阶数据划分为P位整数灰阶和R位小数灰阶，其中，P位整数灰阶的时钟周期为第一时钟周期T1，N位灰阶数据的时钟周期为第二时钟周期T2，T1＝2^R*T2，N、P、R为正整数，N＝P+R。

在本实施例中，N位二进制灰阶数据由外部输入至LED驱动脉冲调制电路中，经由通道控制端提供至LED显示屏，灰阶数据对应的灰阶值范围为0～2^N-1，其中，N为正整数。LED显示屏显示P位整数灰阶时的时钟周期为第一时钟周期T1；LED显示屏显示P位整数灰阶时的时钟周期为第一时钟周期T2，其中，T1＝2^R*T2(参见图5)。由此可知，随着灰阶数据的位数增加，显示屏要求的刷新频率会成倍的增大，例如13bit的灰阶数据达到了50Hz的刷新频率，14bit的灰阶数据则会增大到100Hz的刷新频率，会增加显示屏的功耗。本申请可以在保证刷新频率不变的情况下，不仅可以显示更多位数的灰阶数据，还可以降低功耗。

在步骤S120中，将N位灰阶数据的显示周期平均划分为2^L个子周期，每个子周期包括2^M-R个第一时钟周期，每个子周期包括高灰显示区和至少一个低灰显示区，N、M、L为正整数，N＝M+L。

在本实施例中，对于整个显示周期，以P位整数数据的第一时钟周期T1来刷新，因此，打散的子周期个数为2^L，每个子周期的时钟总周期数为2^M-R。参见图6和图9，每个子周期包括高灰显示区PWM_DIS_H和至少一个低灰显示区PWM_DIS_L，其中，高灰显示区和低灰显示区的顺序可以互换，低灰显示区可以在高灰显示区之前，也可以在高灰显示区之后。

以N＝14bit，L＝6，M＝7，P＝13，R＝1为例进行说明，但并不局限于此。整个显示周期被打散成64个子周期(G0、G1、……、G63)，即每个子周期包括128个第一时钟周期T1，T1＝2T2。因此，刷新一个第一时钟周期T1相当于刷新两个第二时钟周期T2，即在一个子周期内显示一个时钟周期T1时，对于13bit的灰阶数据来说显示的灰阶值为1，而对于14bit的灰阶数据来说显示的灰阶值为2。可以用一个第一时钟周期T1减去一个第二时钟周期T2即可得到T1/2，即显示14bit灰阶数据对应的灰阶值1。同理，1个第一时钟周期T1加上1个第二时钟周期T2，即可得到3T1/2，即显示14bit灰阶数据对应的灰阶值3。

在步骤S130中，根据优化等级K设置每个子周期中低灰显示区可分配的第一灰阶值，并获取整个显示周期低灰显示区对应的最大低灰阶值，第一灰阶值小于等于2^K，K为小于M的正整数。

在本实施例中，优化等级K为在低灰阶时设定的参考时钟周期数2^K，要求每个子周期中每组PWM脉冲不小于设定的参考时钟周期数2^K，优化等级K可取0、1、2、3……、K，对应设定的参考时钟周期数依次为2⁰、2¹、2²、2³、……、2^K，K为小于N的非负整数。

在本实施例中，步骤S130具体包括设置同一颜色的灰阶数据的(2^K-1)个子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值依次为1、2、……、(2^K-1)；以及设置同一颜色的灰阶数据其余子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值为2^K。

所述灰阶数据的颜色包括红色R、绿色G和蓝色B中的至少一个。

在步骤S140中，当灰阶数据的大小小于等于最大低灰阶值时，将灰阶数据分配在2^L个子周期的低灰显示区中；其中，每个子周期中低灰显示区可分配的第一灰阶值为固定值。

在本实施例中，第一灰阶值从在0～2^K中选取。以优化等级K＝3为例进行说明，第一灰阶值可以为1、2、3、4、5、6、7，选取其中7个子周期分别用来显示相应的灰阶值1、2、3、4、5、6、7。第一灰阶值也可以为1、2、4，选取其中3个子周期分别用来显示灰阶值1、2、4。每个子周期可以不显示或者显示其可分配的第一灰阶值。

在本实施例中，将灰阶数据分配在2^L个子周期的低灰显示区中包括：根据第一时钟信号和延时时钟信号产生灰阶显示时间t，其中，所述第一时钟信号的周期为第一时钟周期，所述延时时钟信号的周期为第二时钟信号，且第一时钟信号与所述时钟信号之间延时F*T2，其中，F为0、1、2、……、(2^R-1)，其中，t＝DT1±F*T2，D为非负整数；将所述灰阶显示时间分配在2^L个子周期的低灰显示区中。

以N＝14bit，L＝6，M＝7，P＝13，R＝1为例进行说明，但并不局限于此。此时，T1＝2T2。当t＝DT1+F*T2时，D可以为0，t的值可以依次为T2＝T1/2，T1、T1+T2＝3T1/2，……，即显示的灰阶值依次为1,2,3……。

在步骤S150中，当灰阶数据的大小大于最大低灰阶值时，将灰阶数据分配在2^L个子周期的高灰显示区和低灰显示区中；其中，每个子周期中高灰显示区可分配第二灰阶值，所述第二灰阶值不固定，所述第二灰阶值为2^K的倍数。

在本实施例中，第二灰阶值可以为2^K～2^M中的任意一个，也可以均为2^K的倍数，第二灰阶值不大于2^M。以优化等级K＝3为例进行说明，第一灰阶值可以为1、2、3、4、5、6、7，选取其中7个子周期分别用来显示相应的第一灰阶值。每个子周期可以不显示或者显示其可分配的第一灰阶值。

本发明实施例提供的LED驱动脉冲调制方法，将N位灰阶数据中的整数位灰阶的时钟周期作为刷新周期，并利用小数PWM来显示N位灰阶数据的灰阶值。

进一步地，每个打散的子周期包括高灰显示区和至少一个低灰显示区，使得高灰和低灰在时间上错开，消除高低灰的耦合。

进一步地，将每个子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值设置为固定值，可以减小低灰显示时多个通道的灰阶不同而引起的耦合。

图6示出了本发明第一实施例提供的LED驱动脉冲调制方法的工作波形示意图。参见图6，当每个子周期包括一个低灰显示区PWM_DIS_L，则每个子周期显示一种颜色的灰阶数据，每个子周期依序显示相应的颜色，例如以RGB的顺序显示，但并不局限于此。本实施例以RGB的顺序进行说明。参见图7，第0个子周期G0显示红色的灰阶数据，第1个子周期G1显示绿色的灰阶数据，第2个子周期G3显示蓝色的灰阶数据，后续子周期依序显示相应颜色的灰阶数据，第63个子周期不显示。因此，红色的灰阶数据小于最大低灰阶值时，该灰阶数据在第0个子周期G0、第3个子周期G3、第6个子周期G6、……、第60个子周期G60中的低灰显示区PWM_DIS_L显示。

本实施例中，设定优化等级为3，即每个子周期的最小PWM脉冲宽度为8个时钟周期。

图8a-图8c示出了灰阶数据为低灰阶值时子周期的灰阶分配图，第一灰度值的设定并不局限于此。

参见图8a，将同一颜色的灰阶数据的7个子周期(G0、G3、G6、G9、……、G18)可分配的第一灰阶值依次设置为1、2、3、4、5、6、7。即第0个子周期用于显示灰阶值1，第3个子周期用于显示灰阶值2、第6个子周期用于显示灰阶值3，……第18个子周期用于显示灰阶值7，将同一颜色的灰阶数据的其余子周期可分配的第一灰阶值设置为8。由此可以计算出最大低灰阶值为7+8*14＝119。即当灰阶数据的大小小于等于119时，可将灰阶数据分配到每个子周期的低灰显示区PWM_DIS_L。

参见图8b，将同一颜色的灰阶数据的7个子周期(G0、G3、G6、G9、……、G18)可分配的第一灰阶值均设置为1，将同一颜色的灰阶数据的其余子周期可分配的第一灰阶值设置为8。由此可以计算出最大低灰阶值为7+8*14＝119。即当灰阶数据的大小小于等于119时，可将灰阶数据分配到每个子周期的低灰显示区PWM_DIS_L。

参见图8c，将同一颜色的灰阶数据的3个子周期(G0、G3、G6)可分配的第一灰阶值依次设置为1、2和4，将同一颜色的灰阶数据的其余子周期可分配的第一灰阶值设置为8。由此可以计算出最大低灰阶值为1+2+4+8*14＝119。即当灰阶数据的大小小于等于119时，可将灰阶数据分配到每个子周期的低灰显示区PWM_DIS_L。

图9示出了本发明第二实施例提供的LED驱动脉冲调制方法的工作波形示意图。与第一实施例相比，每个子周期包括多个低灰显示区PWM_DIS_L，则每个子周期显示相应数量种颜色的灰阶数据，每个子周期的多个低灰显示区PWM_DIS_L依序显示相应的颜色。

本实施例以每个子周期包括3个低灰显示区PWM_DIS_L为例进行说明，3个低灰显示区按照RGB的顺序依次显示，但并不局限于此。参见图10，每个子周期的第一低灰显示区PWM_DIS_L1显示红色的灰阶数据，第二低灰显示区PWM_DIS_L2显示绿色的灰阶数据，第三低灰显示区PWM_DIS_L3显示蓝色的灰阶数据。

若将灰阶数据的7个子周期(G0、G1、G2、G3、……、G6)可分配的第一灰阶值依次设置为1、2、3、4、5、6、7。即第0个子周期用于显示灰阶值1，第1个子周期用于显示灰阶值2、第2个子周期用于显示灰阶值3，……第6个子周期用于显示灰阶值7，将灰阶数据的其余子周期可分配的第一灰阶值设置为8。由此可以计算出最大低灰阶值为7+57*8＝463。

图11和图12分别示出了本发明实施例提供的灰阶数据为高灰阶值时子周期的灰阶分配图。

当灰阶数据的大小大于最大低灰阶值时，将灰阶数据分配在2^L个子周期的高灰显示区中，其中，每个子周期中高灰显示区可分配第二灰阶值，所述第二灰阶值不固定，所述第二灰阶值为0或者(2^K～2^M)中的任意一个。

参见图11，每个子周期的低灰显示区PWM_DIS_L不再显示，每个子周期可分配的第二灰阶值可以为0或者8～128之间的任何值。

参见图12，每个子周期的低灰显示区PWM_DIS_L继续显示112～119之间的灰阶部分，高出部分在每个子周期的高灰显示区PWM_DIS_H显示，每个子周期可分配的第二灰阶值可以为8的倍数。

图13示出根据本发明实施例提供的LED驱动脉冲调制电路的示意图。如图13所示，所述LED驱动脉冲调制电路100包括位数划分单元110、周期划分单元120、优化单元130和灰阶分配单元140。

其中，位数划分单元110用于将N位灰阶数据划分为P位整数灰阶和R位小数灰阶，其中，P位整数灰阶的时钟周期为第一时钟周期T1，N位灰阶数据的时钟周期为第二时钟周期T2，T1＝2^R*T2，N、P、R为正整数，N＝P+R。

在本实施例中，N位二进制灰阶数据由外部输入至LED驱动脉冲调制电路中，经由通道控制端提供至LED显示屏，灰阶数据对应的灰阶值范围为0～2^N-1，其中，N为正整数。LED显示屏显示P位整数灰阶时的时钟周期为第一时钟周期T1；LED显示屏显示P位整数灰阶时的时钟周期为第一时钟周期T2，其中，T1＝2^R*T2(参见图5)。由此可知，随着灰阶数据的位数增加，显示屏要求的刷新频率会成倍的增大，例如13bit的灰阶数据达到了50Hz的刷新频率，14bit的灰阶数据则会增大到100Hz的刷新频率，会增加显示屏的功耗。本申请可以在保证刷新频率不变的情况下，不仅可以显示更多位数的灰阶数据，还可以降低功耗。

周期划分单元，用于将N位灰阶数据的显示周期平均划分为2^L个子周期，每个子周期包括2^M-R个第一时钟周期，每个子周期包括高灰显示区和至少一个低灰显示区，M、L为正整数，N＝M+L。

在本实施例中，对于整个显示周期，以P位整数数据的第一时钟周期T1来刷新，因此，打散的子周期个数为2^L，每个子周期的时钟总周期数为2^M-R。参见图6和图9，每个子周期包括高灰显示区PWM_DIS_H和至少一个低灰显示区PWM_DIS_L，其中，高灰显示区和低灰显示区的顺序可以互换，低灰显示区可以在高灰显示区之前，也可以在高灰显示区之后。

以N＝14bit，L＝6，M＝7，P＝13，R＝1为例进行说明，但并不局限于此。整个显示周期被打散成64个子周期(G0、G1、……、G63)，即每个子周期包括128个第一时钟周期T1，T1＝2T2。因此，刷新一个第一时钟周期T1相当于刷新两个第二时钟周期T2，即在一个子周期内显示一个时钟周期T1时，对于13bit的灰阶数据来说显示的灰阶值为1，而对于14bit的灰阶数据来说显示的灰阶值为2。可以用一个第一时钟周期T1减去一个第二时钟周期T2即可得到T1/2，即显示14bit灰阶数据对应的灰阶值1。同理，1个第一时钟周期T1加上1个第二时钟周期T2，即可得到3T1/2，即显示14bit灰阶数据对应的灰阶值3。

优化单元130用于根据优化等级K设置每个子周期中低灰显示区可分配的第一灰阶值，并获取整个显示周期低灰显示区对应的最大低灰阶值，第一灰阶值小于等于2^K，K为小于M的正整数。

在本实施例中，优化等级K为在低灰阶时设定的参考时钟周期数2^K，要求每个子周期中每组PWM脉冲不小于设定的参考时钟周期数2^K，优化等级K可取0、1、2、3……、K，对应设定的参考时钟周期数依次为2⁰、2¹、2²、2³、……、2^K，K为小于N的非负整数。

灰阶分配单元140用于当灰阶数据的大小小于等于最大低灰阶值时，将灰阶数据分配在2^L个子周期的低灰显示区中。

在本实施例中，第一灰阶值从在0～2^K中选取。以优化等级K＝3为例进行说明，第一灰阶值可以为1、2、3、4、5、6、7，选取其中7个子周期分别用来显示相应的灰阶值1、2、3、4、5、6、7。第一灰阶值也可以为1、2、4，选取其中3个子周期分别用来显示灰阶值1、2、4。每个子周期可以不显示或者显示其可分配的第一灰阶值。

在本实施例中，将灰阶数据分配在2^L个子周期的低灰显示区中包括：根据第一时钟信号和延时时钟信号产生灰阶显示时间t，其中，所述第一时钟信号的周期为第一时钟周期，所述延时时钟信号的周期为第二时钟信号，且第一时钟信号与所述时钟信号之间延时F*T2，其中，F为0、1、2、……、(2^R-1)，其中，t＝DT1±F*T2，D为非负整数；将所述灰阶显示时间分配在2^L个子周期的低灰显示区中。

以N＝14bit，L＝6，M＝7，P＝13，R＝1为例进行说明，但并不局限于此。此时，T1＝2T2。当t＝DT1+F*T2时，D可以为0，t的值可以依次为T2＝T1/2，T1、T1+T2＝3T1/2，……，即显示的灰阶值依次为1,2,3……。

在一个优选地实施例中，所述灰阶分配单元140还用于当灰阶数据的大小大于最大低灰阶值时，将灰阶数据分配在2^L个子周期的高灰显示区和低灰显示区中；其中，每个子周期中高灰显示区可分配第二灰阶值，所述第二灰阶值不固定，所述第二灰阶值为2^K的倍数。

在本实施例中，第二灰阶值可以为2^K～2^M中的任意一个，也可以均为2^K的倍数，第二灰阶值不大于2^M。以优化等级K＝3为例进行说明，第一灰阶值可以为1、2、3、4、5、6、7，选取其中7个子周期分别用来显示相应的第一灰阶值。每个子周期可以不显示或者显示其可分配的第一灰阶值。

本发明实施例提供的LED驱动脉冲调制电路，将N位灰阶数据中的整数位灰阶的时钟周期作为刷新周期，并利用小数PWM来显示N位灰阶数据的灰阶值。

进一步地，每个打散的子周期包括高灰显示区和至少一个低灰显示区，使得高灰和低灰在时间上错开，消除高低灰的耦合。

进一步地，将每个子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值设置为固定值，可以减小低灰显示时多个通道的灰阶不同而引起的耦合。

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。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (24)

1.一种LED驱动脉冲调制方法，其特征在于，包括：

将N位灰阶数据划分为P位整数灰阶和R位小数灰阶，其中，P位整数灰阶的时钟周期为第一时钟周期T1，N位灰阶数据的时钟周期为第二时钟周期T2，T1＝2^R*T2，N、P、R为正整数，N＝P+R；

将N位灰阶数据的显示周期平均划分为2^L个子周期，每个子周期包括2^M-R个第一时钟周期，每个子周期包括高灰显示区和至少一个低灰显示区，M、L为正整数，N＝M+L；

根据优化等级K设置每个子周期中低灰显示区可分配的第一灰阶值，并获取整个显示周期低灰显示区对应的最大低灰阶值，第一灰阶值小于等于2^K，K为小于M的正整数；

当灰阶数据的大小小于等于最大低灰阶值时，将灰阶数据分配在2^L个子周期的低灰显示区中。

2.根据权利要求1所述的LED驱动脉冲调制方法，其特征在于，每个子周期中低灰显示区可分配的第一灰阶值为固定值。

3.根据权利要求1或2所述的LED驱动脉冲调制方法，其特征在于，将灰阶数据分配在2^L个子周期的低灰显示区中包括：根据第一时钟信号和延时时钟信号产生灰阶显示时间t，其中，所述第一时钟信号的周期为第一时钟周期，所述延时时钟信号的周期为第二时钟信号，且第一时钟信号与所述时钟信号之间延时F*T2，其中，F为0、1、2、……、(2^R-1)，其中，t＝DT1±F*T2，D为非负整数；

将所述灰阶显示时间分配在2^L个子周期的低灰显示区中。

4.根据权利要求1所述的LED驱动脉冲调制方法，其特征在于，根据优化等级K设置每个子周期中低灰显示区可分配的第一灰阶值包括：

设置同一颜色的灰阶数据的(2^K-1)个子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值依次为1、2、……、(2^K-1)；以及

设置同一颜色的灰阶数据其余子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值为2^K。

5.根据权利要求1所述的LED驱动脉冲调制方法，其特征在于，根据优化等级K设置每个子周期中低灰显示区可分配的第一灰阶值包括：

设置同一颜色的灰阶数据的K个子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值依次为2⁰、2¹、……、2^K-1；以及

设置同一颜色的灰阶数据其余子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值为2^K。

6.根据权利要求1所述的LED驱动脉冲调制方法，其特征在于，根据优化等级K设置每个子周期中低灰显示区可分配的第一灰阶值包括：

设置同一颜色的灰阶数据的(2^K-1)个子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值均为1；以及

设置同一颜色的灰阶数据其余子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值为2^K。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的LED驱动脉冲调制方法，其特征在于，所述灰阶数据的颜色包括红色、绿色和蓝色中的至少一个。

8.根据权利要求4-6中任一项所述的LED驱动脉冲调制方法，其特征在于，每个子周期包括一个低灰显示区，则每个子周期显示一种颜色的灰阶数据，每个子周期依序显示相应的颜色。

9.根据权利要求4-6中任一项所述的LED驱动脉冲调制方法，其特征在于，每个子周期包括多个低灰显示区，则每个子周期显示相应数量种颜色的灰阶数据，每个子周期的多个低灰显示区依序显示相应的颜色。

10.根据权利要求1所述的LED驱动脉冲调制方法，其特征在于，还包括：

当灰阶数据的大小大于最大低灰阶值时，将灰阶数据分配在2^L个子周期的高灰显示区中；

其中，每个子周期中高灰显示区可分配第二灰阶值，所述第二灰阶值不固定，所述第二灰阶值为0或者(2^K～2^M)中的任意一个。

11.根据权利要求1所述的LED驱动脉冲调制方法，其特征在于，还包括：

当灰阶数据的大小大于最大低灰阶值时，将灰阶数据分配在2^L个子周期的高灰显示区和低灰显示区中；

其中，每个子周期中高灰显示区可分配第二灰阶值，所述第二灰阶值不固定，所述第二灰阶值为2^K的倍数。

12.根据权利要求1所述的LED驱动脉冲调制方法，其特征在于，优化等级K为在低灰阶时设定的参考时钟周期数2^K，要求每个子周期中每组PWM脉冲不小于设定的参考时钟周期数2^K，优化等级K可取0、1、2、3……、K，对应设定的参考时钟周期数依次为2⁰、2¹、2²、2³、……、2^K，K为小于N的非负整数。

13.一种LED驱动脉冲调制电路，其特征在于，包括：

位数划分单元，用于将N位灰阶数据划分为P位整数灰阶和R位小数灰阶，其中，P位整数灰阶的时钟周期为第一时钟周期T1，N位灰阶数据的时钟周期为第二时钟周期T2，T1＝2^R*T2，N、P、R为正整数，N＝P+R；

周期划分单元，用于将N位灰阶数据的显示周期平均划分为2^L个子周期，每个子周期包括2^M-R个第一时钟周期，每个子周期包括高灰显示区和至少一个低灰显示区，M、L为正整数，N＝M+L；

优化单元，用于根据优化等级K设置每个子周期中低灰显示区可分配的第一灰阶值，并获取整个显示周期低灰显示区对应的最大低灰阶值，第一灰阶值小于等于2^K，K为小于M的正整数；

灰阶分配单元，用于当灰阶数据的大小小于等于最大低灰阶值时，将灰阶数据分配在2^L个子周期的低灰显示区中。

14.根据权利要求13所述的LED驱动脉冲调制电路，其特征在于，每个子周期中低灰显示区可分配的第一灰阶值为固定值。

15.根据权利要求13或14所述的LED驱动脉冲调制电路，其特征在于，所述灰阶分配单元还用于根据第一时钟信号和延时时钟信号产生灰阶显示时间t，其中，所述第一时钟信号的周期为第一时钟周期，所述延时时钟信号的周期为第二时钟信号，且第一时钟信号与所述时钟信号之间延时F*T2，其中，F为0、1、2、……、(2^R-1)，其中，t＝DT1±F*T2，D为非负整数；以及将所述灰阶显示时间分配在2^L个子周期的低灰显示区中。

16.根据权利要求13所述的LED驱动脉冲调制电路，其特征在于，所述优化单元用于设置同一颜色的灰阶数据的(2^K-1)个子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值依次为1、2、……、(2^K-1)；以及设置同一颜色的灰阶数据其余子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值为2^K。

17.根据权利要求13所述的LED驱动脉冲调制电路，其特征在于，所述优化单元用于设置同一颜色的灰阶数据的K个子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值依次为2⁰、2¹、……、2^K-1；以及设置同一颜色的灰阶数据其余子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值为2^K。

18.根据权利要求13所述的LED驱动脉冲调制电路，其特征在于，所述优化单元用于设置同一颜色的灰阶数据的(2^K-1)个子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值均为1；以及设置同一颜色的灰阶数据其余子周期的低灰显示区可分配的第一灰阶值为2^K。

19.根据权利要求16-18中任一项所述的LED驱动脉冲调制电路，其特征在于，所述灰阶数据的颜色包括红色、绿色和蓝色中的至少一个。

20.根据权利要求16-18中任一项所述的LED驱动脉冲调制电路，其特征在于，每个子周期包括一个低灰显示区，则每个子周期显示一种颜色的灰阶数据，每个子周期依序显示相应的颜色。

21.根据权利要求16-18中任一项所述的LED驱动脉冲调制电路，其特征在于，每个子周期包括多个低灰显示区，则每个子周期显示相应数量种颜色的灰阶数据，每个子周期的多个低灰显示区依序显示相应的颜色。

22.根据权利要求1所述的LED驱动脉冲调制电路，其特征在于，所述灰阶分配单元还用于当灰阶数据的大小大于最大低灰阶值时，将灰阶数据分配在2^L个子周期的高灰显示区中；

其中，每个子周期中高灰显示区可分配第二灰阶值，所述第二灰阶值不固定，所述第二灰阶值为0或者(2^K～2^M)中的任意一个。

23.根据权利要求1所述的LED驱动脉冲调制电路，其特征在于，所述灰阶分配单元还用于当灰阶数据的大小大于最大低灰阶值时，将灰阶数据分配在2^L个子周期的高灰显示区和低灰显示区中；其中，每个子周期中高灰显示区可分配第二灰阶值，所述第二灰阶值不固定，所述第二灰阶值为2^K的倍数。

24.根据权利要求13所述的LED驱动脉冲调制电路，其特征在于，优化等级K为在低灰阶时设定的参考时钟周期数2^K，要求每个子周期中每组PWM脉冲不小于设定的参考时钟周期数2^K，优化等级K可取0、1、2、3……、K，对应设定的参考时钟周期数依次为2⁰、2¹、2²、2³、……、2^K，K为小于N的非负整数。

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