CN116092418A

CN116092418A - Led显示屏驱动方法及系统

Info

Publication number: CN116092418A
Application number: CN202211550604.4A
Authority: CN
Inventors: 卢晓冬
Original assignee: Wuxi Xintao Microelectronics Technology Co ltd
Current assignee: Wuxi Xintao Microelectronics Technology Co ltd
Priority date: 2022-12-05
Filing date: 2022-12-05
Publication date: 2023-05-09

Abstract

本发明提供了一种LED显示屏驱动方法及系统，包括：将LED显示屏的灰度数据根据位进行划分，以形成高灰数据和低灰数据，其中高灰数据的位高于低灰数据的位；在换帧后的第一个子场时间内，由输入控制单元根据行扫顺序将高灰数据依次存储在片内存储器中；第一个子场时间之后的子场时间内，由PWM处理单元从片内存储器中读出高灰数据；由输入控制单元在每次行扫以前将低灰数据的一部分输入到PWM处理单元中；以及芯片对读出的高灰数据和控制器新送入的低灰数据合并送入PWM处理单元控制通道输出驱动。

Description

LED显示屏驱动方法及系统

技术领域

本发明涉及LED技术领域，特别涉及一种LED显示屏驱动方法及系统。

背景技术

LED显示屏具有可用时间长、可视视角广以及可按照实际需求任意组装成需要的大小等优点，因此被广泛应用于传媒领域、信息发布领域。随着国内服务业的发展，实时的广告信息和业务宣传也变得越来越重要，其因可视化程度高、成本低廉而已经成为在该领域不可替代的媒介。

随着LED显示屏的广泛应用，LED显示技术得到巨大的发展，而其中显示驱动技术更是其中的关键技术。目前LED显示驱动方式大致可分为DC-DC、电阻限流以及恒流驱动，其中多路恒流LED驱动芯片配合PWM技术，能够实现精准电流控制和高灰度显示，从而达到良好显示效果，因此在小点间距LED驱动芯片中得到广泛应用。

通过PWM技术实现多路恒流LED芯片显示控制是目前显示效果最好的方式。该技术主要在于，通过控制LED亮/暗的时间，达到不同灰阶亮度的显示效果。

LED显示屏恒流驱动技术经过多年的迭代发展，如今已细分成两种各具特色的驱动控制技术：通用控制型和内建PWM控制型。两种控制技术经历了各自的衍生发展以适应市场对技术参数及显示效果的要求，并各具优缺点，例如：通用控制型驱动芯片成本较低，但拍摄刷新率、色彩还原等效果相对较差且控制器开发相对复杂，一般用于户外低端显示场合；内建PWM型控制驱动芯片成本较高，拍摄刷新率、色彩还原都较为优秀，控制器开发也相对简单，大部分用于显示效果要求较高的场合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED显示屏驱动方法及系统，以实现现有的两种驱动控制技术的融合并改善各自的缺点。

为解决上述技术问题，本发明提供一种LED显示屏驱动方法，包括：

将LED显示屏的灰度数据根据位进行划分，以形成高灰数据和低灰数据，其中高灰数据的位高于低灰数据的位；

在换帧后的第一个子场时间内，由输入控制单元根据行扫顺序将高灰数据依次存储在片内存储器中；

第一个子场时间之后的子场时间内，由PWM处理单元从片内存储器中读出高灰数据；

由输入控制单元在每次行扫以前将低灰数据的一部分输入到PWM处理单元中；以及

芯片对读出的高灰数据和控制器新送入的低灰数据合并送入PWM处理单元控制通道输出驱动。

可选的，在所述的LED显示屏驱动方法中，还包括：

根据灰度数据和灰度时钟产生PWM脉宽，以控制PWM处理单元的电流输出；以及

在多行扫描显示中，在一帧画面时间内进行多个子场的扫描，其中从第一行扫描到最后一行作为一个子场。

可选的，在所述的LED显示屏驱动方法中，其中：

设定最大灰度等级为F位，一帧时间内每个像素点最大总计需要打开2^F个灰度时钟周期，其中每个子场完成灰度E位，每个子场完成2^E个灰度时钟周期，子场数目是2^P(其中P＝F-E)；

将F位的显示数据的高H位称为高灰数据，将剩余F-H位的低位显示数据称为低灰数据，其中H须小于芯片的PWM处理单元的位数。所有行的高灰数据由输入控制单元在第一个子场送到PWM处理单元并自动存储在片内存储器中，低灰数据在下行显示前提前发送到芯片。

可选的，在所述的LED显示屏驱动方法中，其中：

所有行的高灰数据由输入控制单元在第一个子场送到PWM处理单元并自动存储在片内存储器中，低灰数据经过分割处理后需要在下行显示前提前发送到芯片。

可选的，在所述的LED显示屏驱动方法中，还包括：

控制时序通过LATCH、DIN、DCLK发送高灰数据和低灰数据；

输入控制单元首先发送第1行的高灰数据，PWM处理单元收到后存储在SRAM中，然后发送第2行高灰数据并存储同时显示第1行的高灰数据；以及

PWM处理单元在收到高灰数据和低灰数据后组合成E位数据进行PWM输出。

可选的，在所述的LED显示屏驱动方法中，还包括：

设定最大灰度等级为F＝13位(即一帧时间内每个像素点最大总计需要打开2^F个灰度时钟周期)，每个子场完成灰度E＝7位(每个子场完成2⁷个灰度时钟周期，E须小于等于PWM处理单元的位数)，那么子场数目是2^P(其中P＝F-E)即2⁶＝64个。

若设定高灰数据位为4位：

则定义：B12～B9为高灰数据B8～B0为低灰数据。

其中B12～B9进行片内SRAM存储。

所有行的高灰数据需要控制器先发送到芯片并自动存储在SRAM中，低灰数据经过分割处理后需要在下行显示前提前发送到芯片。

本发明还提供一种LED显示屏驱动系统，包括：

MIX-PWM驱动模块，被配置为将LED显示屏灰度数据进行划分，以形成高灰数据和低灰数据；其中高灰数据的位高于低灰数据的位；

输入控制单元，被配置为在换帧后的第一个子场时间内，配合行扫顺序将高灰数据依次存储，以及对低灰数据进行处理，并伴随每次行扫提前将低灰数据打入PWM处理单元；

PWM处理单元，被配置为执行下列动作：

在后面的子场时间内，直接从SRAM读出高灰数据以显示；

对高灰数据的读取和输入控制单元对低灰数据的处理；以及

在一帧时间内完整输出全部的灰度数据。

传统内置PWM驱动技术如图1所示，传统内置PWM驱动采用内置SRAM乒乓操作存读16bit数据，控制器只需要在一帧时间内更新一次SRAM图像数据即可。内置的PWM会将16bit的通道灰度数据自动打散显示，此时控制器不需要任何参与(图1为32扫PWM驱动芯片功能框图)。在清晰认识到两种驱动技术优劣后，本发明的发明人设法将两种驱动控制技术进行融合，从而达到成本居中，而且拍摄刷新率色彩还原又满足用户需求的目的。

在本发明提供的LED显示屏驱动方法及系统中，提出了一种MIX-PWM驱动方案，通过将灰度显示数据根据灰度阈值进行高灰和低灰划分，输入控制单元在换帧后的第一个子场将高灰数据配合行扫顺序依次存储并显示，后面的子场显示时直接从SRAM读出高灰数据，低灰数据则由输入控制单元进行处理并伴随每次行扫提前输入PWM处理单元，由于PWM处理单元对高灰数据的提前读取和输入控制单元对低灰数据的提前处理，PWM处理单元仍能在一帧时间内完整输出全部的显示数据。

附图说明

图1是现有的32扫PWM驱动芯片功能框图示意图；

图2是本发明一实施例LED显示屏驱动系统示意图；

图3是本发明一实施例LED显示屏MIX-PWM驱动方法原理示意图；

图4是本发明MIX-PWM驱动方法的控制时序对应的数据流示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本发明。

应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本发明中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在…上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在…下或下方”，反之亦然。

在本发明中，各实施例仅仅旨在说明本发明的方案，而不应被理解为限制性的。

在本发明中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。另外，除非另行说明，本发明的不同实施例中的特征可以相互组合。例如，可以用第二实施例中的某特征替换第一实施例中相对应或功能相同或相似的特征，所得到的实施例同样落入本申请的公开范围或记载范围。

在此还应当指出，在本发明的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本发明中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。

另外，本发明的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，各方法步骤可以以不同顺序执行。

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的LED显示屏驱动方法及系统作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

为实现上述目的，本发明提供了一种LED显示屏驱动方法及系统，包括：将LED显示屏灰度数据进行划分，以形成高灰数据和低灰数据；其中高灰数据的位高于低灰数据的位；在换帧后的第一个子场时间内，输入控制单元配合行扫顺序将高灰数据依次存储；后面的子场时间内，PWM处理单元直接从SRAM读出高灰数据以显示，输入控制单元对低灰数据进行处理，并伴随每次行扫提前将低灰数据打入PWM处理单元；芯片对读出的高灰数据和控制器新送入的低灰数据合并送入PWM处理单元控制通道输出驱动，经过PWM处理单元对高灰数据的读取和输入控制单元对低灰数据的处理，PWM处理单元在一帧时间内完整输出全部的灰度数据。

本发明的创新点包括：

1.控制器首先发送第1行的高灰数据，芯片收到后存储在SRAM中，然后发送第2行高灰数据并存储同时显示第1行的高灰数据；

2.芯片将SRAM中的高灰数据和接收到的低灰数据组合成PWM数据送到数据处理单元进行控制输出；

3.其中的高灰数据位和低灰数据位划分可自定义，要求高灰数据小于PWM处理单元的位数。

图2-3提供了本发明的第一个实施例，其示出了LED显示屏驱动方法的整体方案。图2为MIX-PWM 32扫驱动芯片功能框图，MIX-PWM驱动方案是将灰度显示数据进行高灰和低灰划分，输入控制单元在换帧后的第一个子场将高灰数据配合行扫顺序依次存储并显示，后面的子场显示时高灰数据直接从SRAM读出，低灰数据则由输入控制单元进行处理并伴随每次行扫提前打入PWM处理单元。经过PWM处理单元对高灰数据的读取和输入控制单元对低灰数据的处理，PWM处理单元仍能在一帧时间内完整输出全部的显示数据。

MIX-PWM驱动技术原理包括：芯片的灰度实现是通过灰度数据和灰度时钟产生PWM脉宽去控制PWM处理单元的电流输出的(如图3所示)。在多行扫描显示中，为提高显示刷新率会在一帧画面时间内进行多场扫描(从第一行到最后一行称为一个子场)。

例如：设定最大灰度等级为F＝13位(即一帧时间内每个像素点最大总计需要打开2^F个灰度时钟周期)，每个子场完成灰度E＝7位(每个子场完成2⁷个灰度时钟周期，E须小于等于PWM处理单元的位数)，那么子场数目是2^P(其中P＝F-E)即2⁶＝64个。

下面通过多个具体示例进一步阐述本发明。

若设定高灰数据位为4位：

则定义：B12～B9为高灰数据B8～B0为低灰数据。

其中B12～B9进行片内SRAM存储。

举例1：显示数据X＝666(二进制00010 1001 1010),

则:高灰数据XH＝0x0001低灰数据XL＝0x010011010

XH＝0x0001需要先发送到芯片进入SRAM存储。

PWM数据处理单元

位

bit6

bit5

bit4

bit3

bit2

bit1

bit0

数据

“0”(B12)

“0”(B11)

“0”(B10)

“1”(B9)

BL2

BL1

BL0

位权

P+6

P+5

P+4

P+3

P+2

P+1

P

高灰显示周期为：1*2⁶⁺³＝512

低灰显示周期为：666-512＝154

控制器需要在63个子场内将154按照BL2～BL0的位权分割数据进行发送，分割方式有多种。比如，35个子场发送2，28个子场发送3，则：35x2+28x3＝154；

例如：设定最大灰度等级为F＝13位(即一帧时间内每个像素点最大总计需要打开2^F个灰度时钟周期)，每个子场完成灰度E＝8位(每个子场完成2⁸个灰度时钟周期，E须小于等于PWM处理单元的位数)，那么子场数目是2^P(其中P＝F-E)即2⁵＝32个。

若设定高灰数据位为5位：

则定义：B12～B8为高灰数据B7～B0为低灰数据。

其中B12～B8进行片内SRAM存储。

举例1：显示数据X＝888(二进制00011 0111 1000)

则:高灰数据XH＝0x00011低灰数据XL＝0x01111000

XH＝0x00011需要先发送到芯片进入SRAM存储。

PWM数据处理单元

位

bit7

bit6

bit5

bit4

bit3

bit2

bit1

bit0

数据

“0”(B12)

“0”(B11)

“0”(B10)

“1”(B9)

“1”(B8)

BL2

BL1

BL0

位权

P+7

P+6

P+5

P+4

P+3

P+2

P+1

P

高灰显示周期为：1*2⁵⁺³+1*2⁵⁺⁴＝768

低灰显示周期为：888-768＝120

控制器需要在31个子场内将120按照BL2～BL0的位权分割数据并进行发送，分割方式有多种。比如，4个子场发送3，27个子场发送4，则：4x3+27x4＝120；

图4示出了LED显示屏驱动方法的数据流，通过LATCH、DIN、DCLK发送高灰数据和低灰数据，图4中M为扫描数。输入控制单元首先发送第1行的高灰数据，PWM处理单元收到后存储在SRAM中，然后发送第2行高灰数据并存储同时显示第1行的高灰数据，数据流如图4所示。PWM处理单元在收到高灰数据和低灰数据后组合成PWM数据进行PWM输出。

综上，上述实施例对LED显示屏驱动方法及系统的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims

1.一种LED显示屏驱动方法，其特征在于，包括：

由输入控制单元在每次行扫以前将低灰数据的一部分输入到PWM处理单元中；

2.如权利要求1所述的LED显示屏驱动方法，其特征在于，还包括：

3.如权利要求1所述的LED显示屏驱动方法，其特征在于，其中：

设定最大灰度等级为F位，一帧时间内每个像素点最大总计需要打开2^F个灰度时钟周期，其中每个子场完成灰度E位，每个子场完成2^E个灰度时钟周期，子场数目是2^P，其中P＝F-E；

将F位的显示数据的高H位称为高灰数据，将剩余F-H位的低位显示数据称为低灰数据，其中H须小于芯片的PWM处理单元的位数；所有行的高灰数据由输入控制单元在第一个子场送到PWM处理单元并自动存储在片内存储器中，低灰数据在下行显示前提前发送到芯片。

4.如权利要求3所述的LED显示屏驱动方法，其特征在于，其中：

5.如权利要求1所述的LED显示屏驱动方法，其特征在于，还包括：

控制时序通过LATCH、DIN、DCLK发送高灰数据和低灰数据；

6.一种LED显示屏驱动系统，其特征在于，包括：

PWM处理单元，被配置为执行下列动作：

在后面的子场时间内，直接从SRAM读出高灰数据以显示；

对高灰数据的读取和输入控制单元对低灰数据的处理；以及

在一帧时间内完整输出全部的灰度数据。