CN116189608B - 一种led显示屏消除毛毛虫与拖影现象并提高刷新率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED显示屏消除毛毛虫与拖影现象并提高刷新率的方法。本发明通过对高、低位灰度数据的混合分组，针对低位灰度数据分组，高位灰度数据穿插分组的处理方式，实现了显示刷新率均匀的提升，解决了显示屏低灰显示刷新率降低的问题，提高了画面稳定性与流畅度；在不改变整体显示效果的前提下，实现了较好的分组打散，优化低灰显示，节省了行消隐时间，大大的提高了刷新率，增强了视觉效果，有效降低图像闪烁，提升了画面稳定性；本发明采用仅通过增加一个接地的行消隐共享电容的方法，缩短行消隐时间、避免短路毛毛虫现象的发生；不需要专用的产生消隐电压的电路模块，减小了整体的功耗，节约了面积和成本；相比于单脉冲的显示方式。

Description

一种LED显示屏消除毛毛虫与拖影现象并提高刷新率的方法

技术领域

本发明涉及LED显示技术，具体涉及一种LED显示屏消除毛毛虫与拖影现象并提高刷新率的方法。

背景技术

随着行业内对LED(发光二极管)显示品质和性价比的要求越来越高，LED显示屏的灰度等级、像素密度、刷新率和扫描方式都在不断提升。在高刷新率、高扫描方式下,原本被忽略的寄生电感、寄生电容、LED反向漏电等因素引发的问题在使用中暴露出来，成为高品质LED显示屏待突破的瓶颈之一。传统的控制方法在刷新率较高或者使用高扫描方式的情况下会发生严重的拖影现象,且在使用传统消隐电路时会在LED老化后出现短路毛毛虫现象。

扫描屏的工作方式是通过换行显示来实现的，在第一行点亮后，需要换到第二行点亮，但是行控制线上存在不可避免的寄生电容C_P，寄生电容C_P上电荷的释放是需要时间的，但是扫描屏的换行速度往往非常快，这就没有给到寄生电容C_P足够的释放时间，因此，在第二行刚点亮时，寄生电容C_P上未释放的电荷有了释放的路径，通过像素点释放则会产生隐亮。

拖影现象是高频率与高扫描设计中暴露出的显示问题之一，使用斜扫图案检验时更为明显。早期使用的方案是在行线上接一个对地的电阻对行线放电，但可控性太差。目前的常用解决方案是在行控制线上外加可开关的接地泄放电路作为寄生电容的泄放路径。在换至下一行的时候将上一行寄生电容的电荷进行泄放，则可解决拖影现象。目前常用的解决方法称为“拖影接地泄放法”和“拖影接消隐电压释放法”。

短路毛毛虫现象指的是在显示屏的画面上出现一列长亮条，该亮条的长度由该显示屏的扫描数决定。当LED短路时，会出现一列长亮现象，当有LED短路时，同列的LED灯珠在扫描到该行时会形成图3的通路，如果在行控制线上相邻的两个LED灯珠之间的电压差大于LED灯珠点亮值V_F，则会形成常亮毛毛虫现象。

发明内容

针对以上现有技术存在的问题，本发明提出了一种LED显示屏消除毛毛虫与拖影现象并提高刷新率的方法，以解决刷新率低、拖影现象、短路毛毛虫现象等问题。

驱动芯片连接至LED显示屏驱动LED显示屏成像；驱动芯片包括：外接设备端口、计数器、片上查找表、PWM(脉冲宽度调制)信号产生模块和输出端口；外接设备端口连接至PWM信号产生模块，计数器和片上查找表分别连接至PWM信号产生模块；PWM信号产生模块连接至输出端口。

本发明的LED显示屏消除毛毛虫与拖影现象并提高刷新率的方法，包括以下步骤：

1)将LED显示屏的每一行LED的阳极通过行控制线连接在一起，并将每一条行控制线通过行控制开关连接至行消隐共享电容的一端，行消隐共享电容的另一端接地；每一列LED的阴极连接在一起，连接至驱动芯片；

2)LED显示屏按照行扫描形式逐行点亮，LED显示屏的视频帧周期为点亮一行LED所需要的时间，视频帧周期内依次包括：预充电时间、PWM驱动时间和行消隐时间；

在PWM驱动时间内显示一行LED的显示灰度数据；

3)用于驱动LED显示屏产生图像的显示灰度数据，通过外接设备端口传输至驱动芯片；

显示灰度数据的位数为N，前H位为高位灰度数据，后L位为低位灰度数据，即高位灰度数据的位数为H，低位灰度数据的位数为L，N＝H+L，其中N、H和L均为≥1的正整数；

4)在一行的视频帧周期的预充电时间和PWM驱动时间内，此行的行控制开关打开；

5)外接设备端口将显示灰度数据传输至PWM信号产生模块，在进入一行的PWM驱动时间后，PWM信号产生模块通过芯片内置的计数器和片上查找表，对显示灰度数据分组，将低位灰度数据平均分为2^L组，将高位灰度数据平均分为(2^L+M)组，依次将2^L组低位灰度数据与2^L高位灰度数据分别一一对应组合形成2^L高低位混合灰度数据，以及M组高位灰度数据，其中M大于等于1为正整数，每一组高低位混合灰度数据均存在低位灰度数据和高位灰度数据；根据分组结果，PWM信号产生模块将显示灰度数据转换成电流脉冲，每一组灰度数据对应一个电流脉冲，2^L高低位混合灰度数据分别对应2^L个分立的电流脉冲，剩下M组高位灰度数据对应一整个电流脉冲，共形成(2^L+1)个分立的电流脉冲，实现了从单脉冲到多脉冲的分割，每一组灰度数据转换后的电流脉冲宽度相同；

6)(2^L+1)个分立的电流脉冲通过输出端口用于驱动LED显示屏，一个电流脉冲对LED点亮一次，然后熄灭，在一个视频帧周期的PWM驱动时间内共点亮和熄灭(2^L+1)

次，多次点亮和熄灭，提高显示刷新率；

7)一行的PWM驱动时间后，进入行消隐时间，在行消隐时间内，执行放电过程：闭合此行的行控制开关，此时此行的行控制线与此行的接行消隐共享电容C_d相连，将LED的阳极电压快速拉低到零电位，释放LED的寄生电容上残留的电荷，实现此行的快速行消隐；

8)在前一行的消隐时间结束后，断开此行的行控制开关，驱动LED显示屏的新一行，

进入新一行的视频帧周期，重复步骤4)～7)，直至LED显示屏所有行结束显示过程。

在步骤1)中，行消隐共享电容≥10pF，具体大小与LED参数和LED屏规模相关，随着LED屏规模越大，行消隐共享电容也应越大；行控制开关采用CMOS(互补金属氧化物半导体)开关。

在步骤5)中，2^L组低位灰度数据完全相同，并且(2^L+M)组高位灰度数据完全相同；2^L个分立的电流脉冲脉宽相等，且相邻的电流脉冲之间具有相同的时间间隔τ，τ与灰度值大小和时钟频率相关。τ≥50ns。

本发明的优点：

本发明综合考虑了传统LED显示屏驱动模块的低灰显示刷新率低、拖影现象和短路毛毛虫问题；传统的解决拖影现象与短路毛毛虫现象所用的接消隐电压法的泄放电荷慢，导致刷新率低等等情况；本发明在不改变整体显示效果的前提下，实现了较好的分组打散，优化低灰显示，节省了行消隐时间，大大的提高了刷新率，增强了视觉效果，可有效降低图像闪烁，提升了画面稳定性；区别于“拖影接地泄放法”、“拖影接消隐电压释放法”，采用仅通过增加一个接地的行消隐共享电容的方法，即可缩短行消隐时间、避免短路毛毛虫现象的发生；区别于“拖影接消隐电压释放法”，不需要专用的产生消隐电压V_H的电路模块，减小了整体的功耗，节约了面积和成本；相比于单脉冲的显示方式，本发明通过对高、低灰度数据的混合分组，针对低灰数据均匀分组，高灰数据穿插分组的处理方式，实现了显示刷新率均匀的提升，解决了显示屏低灰显示刷新率降低的问题，提高了画面稳定性与流畅度。

附图说明

图1为本发明的LED显示屏消除毛毛虫与拖影现象并提高刷新率的一个实施例拖影泄放的原理示意图；

图2为本发明的LED显示屏消除毛毛虫与拖影现象并提高刷新率的一个实施例解决短路毛毛虫现象的原理示意图；

图3为本发明的LED显示屏消除毛毛虫与拖影现象并提高刷新率的一个实施例的一个视频帧周期的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本发明。

本实施例的LED显示屏消除毛毛虫与拖影现象并提高刷新率的方法，包括以下步骤：

1)将LED显示屏的每一行LED的阳极通过行控制线连接在一起，并将每一条行控制线通过行控制开关S1连接至行消隐共享电容C_d的一端，行消隐共享电容的另一端接地；每一列LED的阴极连接在一起，连接至驱动芯片；

2)LED显示屏按照行扫描形式逐行点亮，LED显示屏的视频帧周期为点亮一行LED所需要的时间，视频帧周期内依次包括：预充电时间、PWM驱动时间和行消隐时间，如图3所示；在PWM驱动时间内显示一行LED的显示灰度数据；

3)用于驱动LED显示屏产生图像的显示灰度数据，通过外接设备端口传输至驱动芯片；

显示灰度数据的位数为N，前H＝8位为高位灰度数据，后L＝4位为低位灰度数据，即高位灰度数据的位数为H，低位灰度数据的位数为L，N＝H+L＝12；

4)在一行的视频帧周期的预充电时间和PWM驱动时间内，此行的行控制开关打开；

5)外接设备端口将显示灰度数据传输至PWM信号产生模块，在进入一行的PWM驱动时间后，PWM信号产生模块通过芯片内置的计数器和片上查找表，对显示灰度数据分组，将低位灰度数据平均分为2⁴组，将高位灰度数据平均分为(2⁴+6)组，依次将2⁴组低位灰度数据与2⁴高位灰度数据分别一一对应组合形成2⁴高低位混合灰度数据，以及6组高位灰度数据，每一组高低位混合灰度数据均存在低位灰度数据和高位灰度数据；根据分组结果，PWM信号产生模块将显示灰度数据转换成电流脉冲，每一组灰度数据对应一个电流脉冲，2⁴高低位混合灰度数据分别对应2⁴个分立的电流脉冲，剩下6组高位灰度数据对应一整个电流脉冲，共形成(2⁴+1)个分立的电流脉冲，实现了从单脉冲到多脉冲的分割，每一组灰度数据转换后的电流脉冲宽度相同；

6)(2^L+1)个分立的电流脉冲通过输出端口用于驱动LED显示屏，一个电流脉冲对LED点亮一次，然后熄灭，在一个视频帧周期的PWM驱动时间内共点亮和熄灭(2^L+1)

次，多次点亮和熄灭，提高显示刷新率；

7)一行的PWM驱动时间后，进入行消隐时间，在行消隐时间内，执行放电过程：闭合此行的行控制开关，此时此行的行控制线与此行的接行消隐共享电容C_d相连，将LED的阳极电压快速拉低到零电位，释放LED的寄生电容上残留的电荷，实现此行的快速行消隐；

8)在前一行的消隐时间结束后，断开此行的行控制开关，驱动LED显示屏的新一行，

进入新一行的视频帧周期，重复步骤4)～7)，直至LED显示屏所有行结束显示过程。

如图1所示为本发明的拖影泄放示意图，若第一行导通时，第一发光二级极管LED1发光而第三发光二级极管LED3不发光，此时也会对第一行的寄生电容C_P充电；当第二行导通时，若只让第四发光二级极管LED4发光，第三发光二级极管LED3同时也会发光，因为有寄生电容C_P对第三发光二级极管LED3形成了放电通路。本发明通过在前一行视频帧周期的行消隐时间内，即新一行视频帧周期到来之前，控制接地的行消隐共享电容C_d闭合，以此来快速降低前一行行控制线上的电压V_LED，从根源上避免了拖影现象的发生。

即有Q＝C_P×V_LED＝(C_P+C_d)×V_LED0；其中Q为前一行点亮时，注入到寄生电容C_P上的电荷总量，V_LED为开关S1闭合前的行控制线电压，V_LED0为行控制开关S1闭合后的行控制线电压。

相较于“拖影接地泄放法”，本发明不会使LED的反向偏压过高，影响LED寿命。相较于“拖影接消隐电压释放法”，本发明在保证LED寿命的同时，加快了消隐速度，有效缩短了消隐时间，提高了刷新率。

本发明的一种高刷新率行控制电路模块，如图2所示是本发明解决短路毛毛虫现象示意图。当第二发光二级极管LED2短路时，同列的LED灯珠在扫描到该行时会形成图2所示的通路，在第一行的控制电压V_LED到第二的行控制电压点之间如果压差大于LED灯珠点亮值V_F，则出现了短路毛毛虫现象。本发明通过在前一行视频帧周期的行消隐时间中，即新一行视频帧周期到来之前，控制接地的行消隐共享电容C_d闭合来快速降低控制电压V_LED，在新一行视频帧周期的行消隐时间内，即下一行视频帧周期到来之前，控制接地的行消隐共享电容闭合来快速降低控制电压，使得两点间的压差小于LED灯珠点亮值V_F,避免了短路毛毛虫现象的发生。

本发明仅通过增加一个接地的行消隐共享电容，即可缩短行消隐时间；同时将脉冲分割，有效解决了显示屏低刷新率、低灰显示的问题，提高了画面稳定性与流畅度。

最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (4)

1.一种LED显示屏消除毛毛虫与拖影现象并提高刷新率的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)将LED显示屏的每一行LED的阳极通过行控制线连接在一起，并将每一条行控制线通过行控制开关连接至行消隐共享电容的一端，行消隐共享电容的另一端接地；每一列LED的阴极连接在一起，连接至驱动芯片；

2)LED显示屏按照行扫描形式逐行点亮，LED显示屏的视频帧周期为点亮一行LED所需要的时间，视频帧周期内依次包括：预充电时间、PWM(脉冲宽度调制)驱动时间和行消隐时间；在PWM驱动时间内显示一行LED的显示灰度数据；

3)用于驱动LED显示屏产生图像的显示灰度数据，通过外接设备端口传输至驱动芯片；显示灰度数据的位数为N，前H位为高位灰度数据，后L位为低位灰度数据，即高位灰度数据的位数为H，低位灰度数据的位数为L，N＝H+L，其中N、H和L均为≥1的正整数；

4)在一行的视频帧周期的预充电时间和PWM驱动时间内，此行的行控制开关打开；

5)外接设备端口将显示灰度数据传输至PWM信号产生模块，在进入一行的PWM驱动时间后，PWM信号产生模块通过芯片内置的计数器和片上查找表，对显示灰度数据分组，将低位灰度数据平均分为2^L组，将高位灰度数据平均分为(2^L+M)组，依次将2^L组低位灰度数据与2^L高位灰度数据分别一一对应组合形成2^L高低位混合灰度数据，以及M组高位灰度数据，其中M大于等于1为正整数，每一组高低位混合灰度数据均存在低位灰度数据和高位灰度数据；根据分组结果，PWM信号产生模块将显示灰度数据转换成电流脉冲，每一组灰度数据对应一个电流脉冲，2^L高低位混合灰度数据分别对应2^L个分立的电流脉冲，剩下M组高位灰度数据对应一整个电流脉冲，共形成(2^L+1)个分立的电流脉冲，实现了从单脉冲到多脉冲的分割，每一组灰度数据转换后的电流脉冲宽度相同；

6)(2^L+1)个分立的电流脉冲通过输出端口用于驱动LED显示屏，一个电流脉冲对LED点亮一次，然后熄灭，在一个视频帧周期的PWM驱动时间内共点亮和熄灭(2^L+1)次，多次点亮和熄灭，提高显示刷新率；

7)一行的PWM驱动时间后，进入行消隐时间，在行消隐时间内，执行放电过程：闭合此行的行控制开关，此时此行的行控制线与此行的接行消隐共享电容C_d相连，将LED的阳极电压快速拉低到零电位，释放LED的寄生电容上残留的电荷，实现此行的快速行消隐；

8)在前一行的消隐时间结束后，断开此行的行控制开关，驱动LED显示屏的新一行，

进入新一行的视频帧周期，重复步骤4)～7)，直至LED显示屏所有行结束显示过程。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤1)中，行控制开关采用互补金属氧化物半导体开关。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤5)中，2^L组低位灰度数据完全相同，并且(2^L+M)组高位灰度数据完全相同。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤5)中，2^L个分立的电流脉冲脉宽相等，且相邻的电流脉冲之间具有相同的时间间隔τ。