CN1963906B - 逐列翻转驱动控制系统及其方法和led显示屏 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种逐列翻转驱动控制系统及其方法和LED显示屏，其中该逐列翻转驱动控制系统包括逐列翻转控制装置。该逐列翻转控制装置在每个基本周期控制该若干数字输出信号每间隔一个或若干时钟信号逐个输入到对应的驱动电路，以逐列驱动对应的发光元件。借此，该逐列翻转驱动控制系统可有效降低驱动电路在列扫描时接地总线上电流瞬间变化幅度，降低电压噪声。使用该逐列翻转驱动控制系统的LED显示屏可有效降低驱动电路在列扫描时接地总线上电流瞬间变化幅度，从而大大避免因电流瞬间变化大而影响LED正常发光的缺陷。

Description

逐列翻转驱动控制系统及其方法和LED显示屏

【技术领域】

本发明涉及一种逐列翻转驱动控制系统以及方法，尤其涉及用于LED显示屏的逐列翻转驱动控制系统以及方法。

【背景技术】

目前，LED显示器根据显示控制方式一般可分为静态与扫描两种。静态显示就是对LED电子显示屏中的每一LED都通过硬件单独控制，整个LED显示屏所有的LED同时受控。此方式最大优点是程序设计简单，且画面无闪烁。但这种设计存在较大缺点：电路复杂，硬件利用率低，成本大。

而随着LED制造工艺的进步，LED的亮度有了明显的提高，目前LED显示屏越来越多的采用动态扫描实现显示过程，此方式是将显示屏上所有的LED分成N组，每组称为一行。若要显示一帧画面，先送出第一行的数据，然后选通并点亮第一行LED，此后送出第二行的数据，同样选通、点亮第二行LED；依次将所有行扫描完，即给出了一帧的画面。因此，这种显示方法的扫描频率越高，画面就越稳定，要使人眼看上去的画面达到稳定，扫描频率至少要120赫兹，欧洲的标准为300赫兹，要使经摄像机拍摄后的画面达到稳定的效果，扫描频率则需更高。

无论是静态还是扫描LED显示器，一般通过列驱动电路的控制，让电流流过对应列的LED，从而使得对应列的LED导通发光，通过该对应LED的电流最后经过总线而接地。然而，无论是静态还是扫描LED显示器，一般所有的列驱动电路是同时打开，让电流流过对应列的LED，从而导致总线上的电流变化较大，例如LED正常工作电流为40毫安，当每列都有LED发光时，如果一个单元板上LED的列数为16，那么该单元板上总线上的电流变化为640毫安。而一般LED显示屏少的有几十个单元板，多的有几百个，那么最后接地总线上的电流变化就是几十个640毫安或几百个640毫安。而且列打开的时间较短，一般为200纳秒或多一点。

在较短的时间内，电流变化越大，容易导致电压噪声，从而导致最后接地总线上电压出现较大波动。该电压出现的波动状态容易导致电路元件的工作电压得不到保障，容易让整个电路无法正常工作，因为该最后接地总线一般为其他电路元件的电压参考基准。具体到LED显示屏，容易导致LED工作电压的变化，该工作电压的变化直接导致流过LED的电流的变化，从而影响LED正常发光，甚至产生无法发光的弊端，从而大大影响LED显示屏的显示效果。

随着LED显示屏技术的进步，同面积单元板上的像素也越来越多，也就是说，同面积单元板上LED列的数目也就增多；而且LED显示屏也越来越大，从而导致瞬间电流变化也越来越大，因此现有列驱动电路的同时打开对应列LED的技术极大地阻碍了LED显示屏技术的发展。

有鉴于此，提供克服以上缺陷的逐列翻转驱动控制系统及其方法和使用该逐列翻转驱动控制系统的LED显示屏成为目前急需解决的技术课题。

【发明内容】

本发明的一个目的在于提供一种逐列翻转驱动控制系统及其方法，其可有效降低驱动电路在列扫描时接地总线上电流瞬间变化幅度，从而大大避免因电流瞬间变化大而产生的电压噪声，确保其他工作元件正常工作。

本发明的另一个目的在于提供一种LED显示屏，其可有效降低驱动电路在列扫描时接地总线上电流瞬间变化幅度，从而大大避免因电流瞬间变化大而影响LED正常发光的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种逐列翻转驱动控制系统，其包括：信息采集电路，将外部数字信号的输入转化成若干数字输出信号并锁存；若干驱动电路，接收对应的数字输出信号，来驱动与该驱动电路连接的发光元件；其中该逐列翻转驱动控制系统还包括逐列翻转控制装置，该逐列翻转控制装置在每个基本周期控制该若干数字输出信号每间隔一个或若干时钟信号逐个输入到对应的驱动电路，以逐列驱动对应的发光元件。

所述逐列翻转控制装置包括：若干第一锁存器，将对应的所述数字输出信号输入到对应的驱动电路；延时控制器，对应该若干第一锁存器产生使能信号，该使能信号与时钟信号同时控制对应第一锁存器；其中该延时控制器控制该若干使能信号在所述一个或若干时钟信号内让一个使能信号有效，使得对应的第一锁存器将对应数字输出信号锁存并输入到对应驱动电路。

所述使能信号是和所述时钟信号的上升沿同时控制对应第一锁存器。

所述延时控制器包括：计数器，响应于计数器的使能信号时，对时钟信号进行记数，响应于加载信号时清零；比较器，将该计数器输出的计数值与预设值进行比较，将比较结果作为的该计数器的使能信号，当该计数值小于预设值时，使能信号有效，当该计数值等于预设值时，使能信号无效，计数停止；译码器，将该计数器的计数数值进行译码，产生所述使能信号。

所述信息采集电路包括：串行移位寄存器，与时钟信号同步平移外部数字信号；第二锁存器，响应于加载信号时抽取该外部数字信号，作为所述若干数字输出信号并锁存，以输入到对应第一锁存器。

与现有技术相比，本发明逐列翻转驱动控制系统包括逐列翻转控制装置，该逐列翻转控制装置在每个基本周期控制该若干数字输出信号每间隔一个或若干时钟信号逐个输入到对应的驱动电路，以逐列驱动对应的发光元件。通过逐列驱动对应的发光元件，从而可有效降低驱动电路在列扫描时接地总线上电流瞬间变化幅度，从而大大避免因电流瞬间变化大而产生的电压噪声，确保其他工作元件正常工作。

本发明还提供一种LED显示屏，其包括：若干列LED；若干驱动电路，连接对应列LED的负极端，以控制该对应列LED；信息采集电路，将外部数字信号的输入转化成若干数字输出信号并锁存，以控制该驱动电路来驱动对应列LED；其中该LED显示屏包括逐列翻转控制装置，该逐列翻转控制装置在每个基本周期控制该若干数字输出信号每间隔一个或若干时钟信号逐个输入到对应的驱动电路，以逐列驱动LED。

所述逐列翻转控制装置包括：若干第一锁存器，将对应的所述数字输出信号输入到对应的驱动电路；延时控制器，对应该若干第一锁存器产生使能信号，该使能信号与时钟信号同时控制对应第一锁存器；其中该延时控制器控制该若干使能信号在所述一个或若干时钟信号内让一个使能信号有效，使得对应的第一锁存器将对应数字输出信号锁存并输入到对应驱动电路.

所述使能信号是和所述时钟信号的上升沿同时控制对应第一锁存器。

所述延时控制器包括：计数器，响应于计数器的使能信号时，对时钟信号进行记数，响应于加载信号时清零；比较器，将该计数器输出的计数值与预设值进行比较，将比较结果作为的该计数器的使能信号，当该计数值小于预设值时，使能信号有效，当该计数值等于预设值时，使能信号无效，计数停止；译码器，将该计数器的计数数值进行译码，产生所述使能信号。

所述信息采集电路包括：串行移位寄存器，与时钟信号同步平移外部数字信号；第二锁存器，响应于加载信号时抽取该外部数字信号，作为所述若干数字输出信号并锁存，以输入到对应第一锁存器。

与现有技术相比，本发明LED显示屏包括逐列翻转控制装置，该逐列翻转控制装置在每个基本周期控制该若干数字输出信号每间隔一个或若干时钟信号逐个输入到对应的驱动电路，以逐列驱动LED。通过逐列驱动对应的发光元件，从而可有效降低驱动电路在列扫描时接地总线上电流瞬间变化幅度，从而大大避免因电流瞬间变化大而影响LED正常发光的缺陷。

本发明还提供一种逐列翻转驱动控制方法，包括以下步骤：

响应于加载信号时将外部数据信号抽取后形成若干数字输出信号并锁存；

将该若干数字输出信号控制对应驱动电路，来驱动对应LED；

其特征在于，该方法还包括以下步骤：

响应于计数器使能信号时对钟个数进行计数，响应于加载信号时清零；

将计数值与预设值进行比较，该比较结果作为该计数器使能信号，当该计数值小于预设值时，使能信号有效，当该计数值等于预设值时，使能信号无效，计数停止；

将计数值进行译码，产生若干使能信号，并在一个或若干时钟信号内仅让一个使能信号有效；

当该有效的使能信号处于时钟信号上升沿时，对应的数字输出信号输入到对应的驱动电路，来逐列驱动对应的LED。

作为优选方式，所述若干数字输出信号是这样形成的：

通过时钟信号来串行移位外部数据信号；

响应于加载信号时将外部数据信号抽取后提取所述若干数字输出信号并锁存。

与现有技术相比，本发明逐列翻转驱动控制方法包括如下步骤：

响应于计数器使能信号时对钟个数进行计数，响应于加载信号时清零；

将计数值与预设值进行比较，该比较结果作为该计数器使能信号，当该计数值小于预设值时，使能信号有效，当该计数值等于预设值时，使能信号无效，计数停止；

将计数值进行译码，产生若干使能信号，并在一个或若干时钟信号内仅让一个使能信号有效；

当该有效的使能信号处于时钟信号上升沿时，对应的数字输出信号输入到对应的驱动电路，来逐列驱动对应的LED。

通过逐列驱动对应的LED，可有效降低驱动电路在列扫描时接地总线上电流瞬间变化幅度，从而大大避免因电流瞬间变化大而产生的电压噪声，确保其他工作元件正常工作。

【附图说明】

图1是本发明一个实施例逐列翻转驱动控制系统的电路原理示意图。

图2是图1中延时控制器的电路原理示意图。

图3是图1中逐列翻转驱动控制系统各种信号的时序图。

图4是图1中逐列翻转驱动控制系统各种信号与使能信号的时序图。

【具体实施方式】

以下结合附图对本发明进行详细说明。

图1所示为本发明逐列翻转控制装置12的电路原理示意图，在本实施例中，该逐列翻转控制装置12用于LED显示屏10，该LED显示屏10主要用于接收外部图像、文字等信号，然后通过控制驱动LED灯L1、L2、L3...Ln以在LED显示屏上进行显示，但并不局限于此。

本实施例LED显示屏10主要包括若干LED灯L1、L2、L3...Ln、若干驱动电路Q1、Q2、Q3...Qn、信息采集电路11以及逐列翻转控制装置12，以下详细说明。其中该驱动电路Q1、Q2、Q3...Qn、信息采集电路11以及逐列翻转控制装置12构成逐列翻转驱动控制系统。

在本实施例中，该若干LED灯L₁、L₂、L₃...L_n灯分成n列，每列的LED串联，然后将负极一端连接在一个对应的驱动电路Q₁、Q₂、Q₃...Q_n。对于扫面型LED显示屏，行驱动工作电压通过行驱动器来控制，以加载在每列LED的正极，该行驱动器未在图中示出，为现有技术，在此不必追述。通过控制驱动电路Q₁、Q₂、Q₃...Q_n的打开，从而让电流流入对应列的LED灯L₁、L₂、L₃...L_n，来控制对应LED灯发光，以显示图象、文字等信息，该电流最后通过总线30接地。

在本实施例中，该信息采集电路11用于将外部数字信号21的输入转化成若干数字输出信号并对应锁存在第二锁存器P₁、P₂、P₃...P_n的输出端Q，以控制该驱动电路Q₁、Q₂、Q₃...Q_n来驱动对应列LED灯L₁、L₂、L₃...L_n，以下详细说明。

如图1所示，该信息采集电路11包括n个串行移位寄存器J₁、J₂、J₃...J_n和n个第二锁存器P₁、P₂、P₃...P_n。其中该串行移位寄存器J₁、J₂、J₃...J_n的输入引脚D和输出引脚Q串联，其CLK引脚通过接收时钟信号22，来同步平移外部数字信号21，也即每来一个时钟信号，该外部数字信22号依次在该串行移位寄存器J₁、J₂、J₃...J_n中向下串移一位，借此来采集外部数字信号21。串行移位寄存器J₁、J₂、J₃...J_n将采集到的数字信号从输出端Q输出，也即传到对应第二锁存器P₁、P₂、P₃...P_n的输入端D。

响应于加载信号23时，也即第二锁存器P₁、P₂、P₃...P_n的引脚ST接收到加载信号23后，此时第二锁存器P₁、P₂、P₃...P_n的输入D的信号为输出端Q的信号并锁存。因此，采集到的数字输出信号将输送到对应第二锁存器P₁、P₂、P₃...P_n的输出端Q，并锁存，以用来控制对应驱动电路Q₁、Q₂、Q₃...Q_n打开，来驱动对应列的LED灯L₁、L₂、L₃...L_n。

在本实施例中，该逐列翻转控制装置12主要用于在每个基本周期T_cycle控制该若干数字输出信号每间隔一个或若干时钟信号逐个输入到对应的驱动电路Q₁、Q₂、Q₃...Q_n，以逐列驱动LED灯L₁、L₂、L₃...L_n。

具体来讲，该逐列翻转控制装置12包括若干第一锁存器S₁、S₂、S₃...S_n和延时控制器121。其中该第一锁存器S₁、S₂、S₃...S_n的输入端D对应该第二锁存器的输出端Q连接，用于将对应的数字输出信号输入到对应的驱动电路Q₁、Q₂、Q₃...Q_n，以下详细说明。

该延时控制器121主要用于对应该第一锁存器S₁、S₂、S₃...S_n产生使能信号E₁、E₂、E₃...E_n信号，该使能信号E₁、E₂、E₃...E_n与时钟信号22同时控制对应第一锁存器S₁、S₂、S₃...S_n，以让数字输出信号在一个或若干时钟信号22内逐个地通过第一锁存器，如S_k-18(19≤k≤34)，输入到对应的驱动电路Q_k-18，以驱动k-18列的LED灯，从而完成逐列驱动LED灯L₁、L₂、L₃...L_n的效果，以下详细说明。

在本实施例中，如图1和图2所示，该延时控制器121包括计数器1211、比较器1212和译码器1213。其中该计数器1211为带使能端EN的计数器，其使能端EN响应于计数器的使能信号时，其连接时钟信号22的引脚CLK接收时钟信号22，对时钟信号22的个数进行记数，其引脚CLR响应于加载信号23时，计数清零。也就是在计数器的使能信号有效时，来一个时钟信号22就加1，来两个时钟信号计数值为2，来三个时钟信号计数值为3......。当计数值为预设值n时，停止计数，在本实施例中该预设值n为该逐列翻转控制装置12中驱动电路Q₁、Q₂、Q₃...Q_n的个数。而且响应于加载信号23时，该计数器1211清零，清零后当计数器1211的使能信号有效时，重复以上计数操作。

该比较器1212主要用于产生上述计数器的使能信号。具体来讲，该比较器1212将该计数器1211输出的计数值与预设值n进行比较，将比较结果，即数字信号0或1，作为该计数器使能信号，在本实施例中1为有效使能信号。其中当该计数值小于预设值时，使能信号有效，该计数器1211可继续加数操作；当该计数值等于预设值n时，使能信号无效，计数停止。该计数器的使能信号输入到该计数器1211的使能端EN，从而可控制该计数器1211操作。

该译码器1213主要用于将该计数器1211的计数值进行译码，产生所述使能信号E₁、E₂、E₃...E_n，具体如下表所示，下表是以n为16作出，但并不局限于此。

计数值	译码	对应的使能信号或对应引脚
			0	0000	E1有效，其他全无效
1	0001	E2有效，其他全无效
			2	0010	E3有效，其他全无效
3	0011	E4有效，其他全无效
			4	0100	E5有效，其他全无效
5	0101	E6有效，其他全无效

计数值	译码	对应的使能信号或对应引脚
			6	0110	E7有效，其他全无效
7	0111	E8有效，其他全无效
			8	1000	E9有效，其他全无效
9	1001	E10有效，其他全无效
			10	1010	E11有效，其他全无效
11	1011	E12有效，其他全无效
			12	1100	E13有效，其他全无效
13	1101	E14有效，其他全无效
			14	1110	E15有效，其他全无效
15	1111	E16有效，其他全无效

如图1至图4所示，第一锁存器S₁、S₂、S₃...S_n除了被对应的使能信号E₁、E₂、E₃...E_n控制外，还有时钟信号22对其控制。具体来讲，在本实施例中，当每个时钟信号22处于上升沿时，同时对应的使能信号，如E_k-18有效时(19≤k≤34)，仅第一锁存器S_k-18的输入端D的信号才能等于输出端Q的信号，以让对应的数字输出信号控制该驱动电路Q_k-18，来驱动k列LED灯。也就是说，每个时钟信号22的上升沿也为对应第一锁存器的有效使能信号。

当然，根据需要，可设置该计数器1211对两个或更多个时钟信号22作为一个计数单位，从而可让使能信号E₁、E₂、E₃...E_n的时间间隔为时钟信号22的整数倍。

以下对本实施例LED显示屏10的逐列扫描原理进行说明。

如图1至图4所示，本实施例采用驱动十六列LED为例进行详细说明。当外部数字信号21的输入经过上述信息采集电路11采集后，对应第二锁存器P₁、P₂、P₃...P_n输出端Q锁存有对应的数字输出信号。

在一个基本周期T_cycle中，如从第19时钟信号到第34时钟信号，当某一个时钟信号到来时，如第k个时钟信号(19≤k≤34)，由于计数器计1211电路产生的时延T_X，因此当过了时延T_X时，计数值才为K-18。也就是说，当第k个时钟信号到来时，应该是计数值K-19对应的使能E_K-18有效，但由于第一锁存器S₁、S₂、S₃...S_n是由对应使能信号E₁、E₂、E₃...E_n和时钟信号22的上升沿同时控制，此时第一锁存器S_k-18的输入端D的信号还不能等于输出端Q的信号，当该第k个时钟信号处于上升沿，第一锁存器S_k-18的输入端D的信号才等于输出端Q的信号。因此当第k个时钟信号处于上升沿时，对应第二锁存器P_k-18的数字输出信号将通过该第一锁存器S_k-18而输入到对应的驱动电路Q_k-18，也即从第k-18输出端口输出，如果该数字输出信号为低，仅仅驱动对应k-18列LED灯发光，如果该数字输出信号为高，则对应k-18列LED灯不发光.因此，即使k-18列LED灯发光，此时总线30上的电流的变化仅仅为驱动该列k-18列LED的电流，如40毫安.

当下一个时钟信号到来时，也即第k+1个时钟信号，此时对应使能信号E_k-17将处于使能状态，但此时第一锁存器S_k-17的输入端D的信号还不能等于输出端Q的信号；当该第k+1时钟信号到了上升沿时，此时第一锁存器S_k-17的输入端D的信号才能等于输出端Q的信号。这时对应第二锁存器P_k-17的数字输出信号将通过该第一锁存器S_k-17，也即从第k-17输出端口输出，而输入到对应的驱动电路Q_k-17，如果该数字输出信号为低，仅仅驱动对应k-17列LED灯发光，如果该数字输出信号为高，则对应k-17列LED灯不发光。因此，即使k-17列LED灯发光，此时总线30上的电流的变化仅仅为驱动该列k-17列LED的电流，如40毫安。

因此，通过以上逐列翻转控制装置12的设置，在LED列扫描时，总线30上的电流变化较小，也即为一个LED正常发光的电流，从而大大避免因电流瞬间变化大而产生的电压噪声，也让各列LED灯L₁、L₂、L₃...L_n的工作电压得到保障，确保LED灯L₁、L₂、L₃...L_n在正常工作电压下工作，保证其发光正常。同时也保障其他电路工作元件的电压基准得到良好保障。

本发明逐列翻转驱动控制方法主要包括以下几个步骤：

响应于加载信号23时将外部数据信号21抽取后形成若干数字输出信号并锁存；

响应于计数器使能信号时对钟个数进行计数，响应于加载信号23时清零；

将计数值与预设值进行比较，该比较结果作为该计数器使能信号，当该计数值小于预设值n时，使能信号有效，当该计数值等于预设值时，使能信号无效，计数停止；

将计数值进行译码，产生若干使能信号E₁、E₂、E₃...E_n，并在一个或若干时钟信号内仅让一个使能信号有效；

当该有效的使能信号处于时钟信号上升沿时，对应的数字输出信号输入到对应的驱动电路Q₁、Q₂、Q₃...Q_n，来逐列驱动对应的LED灯L₁、L₂、L₃...L_n。

在本实施例中，该若干数字输出信号是这样形成的：

通过时钟信号22来串行移位外部数据信号21；

响应于加载信号23时将外部数据信号21抽取后提取若干数字输出信号并锁存。

尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但是本发明的范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，以上各元件、步骤可用所属技术领域人员了解的相似或等同元件、步骤来替换。

Claims (7)

1.一种LED显示屏，其包括：

若干列LED；

若干驱动电路，连接对应列LED的负极端，以控制该对应列LED；

信息采集电路，将外部数字信号的输入转化成若干数字输出信号并锁存，以控制该驱动电路来驱动对应列LED；

其特征在于，该LED显示屏包括逐列翻转控制装置，该逐列翻转控制装置在每个基本周期控制该若干数字输出信号每间隔一个或若干时钟信号逐个输入到对应的驱动电路，以逐列驱动LED。

2.如权利要求1所述的LED显示屏，其特征在于：所述逐列翻转控制装置包括：

若干第一锁存器，将对应的所述数字输出信号输入到对应的驱动电路；

延时控制器，对应该若干第一锁存器产生使能信号，该使能信号与时钟信号同时控制对应第一锁存器；

其中该延时控制器控制该若干使能信号在所述一个或若干时钟信号内让一个使能信号有效，使得对应的第一锁存器将对应数字输出信号锁存并输入到对应驱动电路。

3.如权利要求2所述的LED显示屏，其特征在于：所述使能信号是和所述时钟信号的上升沿同时控制对应第一锁存器。

4.如权利要求3所述的LED显示屏，其特征在于：所述延时控制器包括：

计数器，响应于计数器的使能信号时，对时钟信号进行记数，响应于加载信号时清零；

比较器，将该计数器输出的计数值与预设值进行比较，将比较结果作为的该计数器的使能信号，当该计数值小于预设值时，使能信号有效，当该计数值等于预设值时，使能信号无效，计数停止；

译码器，将该计数器的计数数值进行译码，产生所述使能信号。

5.如权利要求2、3或4所述的LED显示屏，其特征在于：所述信息采集电路包括：

串行移位寄存器，与时钟信号同步平移外部数字信号；

第二锁存器，响应于加载信号时抽取该外部数字信号，作为所述若干数字输出信号并锁存，以输入到对应第一锁存器。

6.一种逐列翻转驱动控制方法，包括以下步骤：

响应于加载信号时将外部数据信号抽取后形成若干数字输出信号并锁存；

将该若干数字输出信号控制对应驱动电路，来驱动对应LED；

其特征在于，该方法还包括以下步骤：

响应于计数器使能信号时对时钟个数进行计数，响应于加载信号时清零；

将计数值与预设值进行比较，该比较结果作为该计数器使能信号，当该计数值小于预设值时，使能信号有效，当该计数值等于预设值时，使能信号无效，计数停止；

将计数值进行译码，产生若干使能信号，并在一个或若干时钟信号内仅让一个使能信号有效；

当该有效的使能信号处于时钟信号上升沿时，对应的数字输出信号输入到对应的驱动电路，来逐列驱动对应的LED。

7.如权利要求6所述的逐列翻转驱动控制方法，其特征在于：所述若干数字输出信号是这样形成的：

通过时钟信号来串行移位外部数据信号；

响应于加载信号时将外部数据信号抽取后提取所述若干数字输出信号并锁存。

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