CN212342248U - 一种led显示屏模组 - Google Patents

Abstract

一种LED显示屏模组，由显示PCB、显示驱动IC阵列、LED发光器件阵列、显示信号转换电路、电源接口和显示信号接口组成。其中显示驱动IC为6个引脚的器件，包括电源正极，电源负极，信号输入引脚以及三个LED发光器件驱动输出引脚。其中三个LED发光器件驱动输出引脚分别和LED发光器件的红色、绿色、蓝色发光芯片的驱动管脚相连，多颗显示驱动IC的电源正极引脚、电源负极引脚分别互相并联，同一行上的多个显示驱动IC信号输入端采用并联方式连接。该LED显示屏模组具有轻薄，装配工艺简单，可靠性高的优点。

Description

一种LED显示屏模组

技术领域

本实用新型属于显示屏技术领域，尤其涉及一种LED显示屏。

背景技术

随着时代的发展，社会的进步，各种广告显示牌在我们的生活中应用越来越广泛，其中LED显示广告牌使用愈来愈多。LED显示屏是由发光二极管阵列组成，通过控制每颗发光二极管的颜色来实现图像显示，它可以用来显示文字、图形、图像、视频等各种信息。

目前传统LED显示屏已经远远不能满足楼宇建筑广告展示的需要。目前市面上普通的箱体式LED显示屏的主要缺点有：1、重量太重，市面上普通的LED显示广告牌重量达到每平方米50-60公斤，安装复杂，需要预置钢结构，安装成本高；2、不通透，LED显示广告牌一般都是一个不透明的实体，对楼宇内部的通风采光会影响较大。

市面上已有的LED隔栅显示屏，可以克服传统LED箱体屏的重量较重，不通透的缺点。由于驱动IC和LED发光器件之间需要比较多的连线，驱动IC一般采用的是16通道的芯片，16条列驱动线，加上显示数据、移位时钟、移位锁存以及显示允许等信号，20多条连线以及驱动IC本身，因此线路板上放置驱动IC以及布线需要较大的空间。为了保证LED隔栅显示屏的通透性，小间距的LED隔栅显示屏多采用多个PCB板平行放置的办法来获得通透率。申请号为201420302093.9的中国专利，公开了一种玻璃显示屏，其包括固定框架及多个PCB板，PCB板上设置多个LED灯珠，还包括多个PCB板固定柱，该多个PCB板固定柱平行间隔设置，并固定于固定框架上，该PCB板上设置有多个卡接结构，该PCB板固定柱上等间距设置多个定位结构，该多个卡接结构分别与PCB板固定柱上对应的定位结构相卡接。该实用新型虽然部分解决LED隔栅显示屏通透性的问题，但是还存在生产装配工艺复杂，带角度观看通透性不佳以及不够轻薄的问题。

申请号为201820181191.X的中国专利，公开了一种新型的LED显示屏模组结构，LED显示屏模组由多颗内置显示驱动IC的LED发光器件、显示信号转换电路、显示信号接口、电源接口组成，多颗内置显示驱动IC的LED发光器件，安装在一块镂空的PCB上。内置显示驱动IC的LED发光器件采用4只引脚的封装形式，其中一只引脚用来连接电源正极，一只引脚用来连接电源负极，一只引脚用来输入控制信号，一只引脚用来输出控制信号，多颗内置显示驱动IC的LED发光器件的电源正极和负极分别互相并联，并和电源接口连接。由于除了电源正极线和电源负极线外，内置显示驱动IC的LED发光器件之间仅需要一条级联信号线，需要的布线空间很少，所以镂空的PCB的镂空比例很高，从而具有很好的通透效果。该方案虽然解决了隔栅显示屏装配工艺复杂和不够轻薄的问题，但在实际应用中，由于内置显示驱动IC的LED发光器件之间为级联结构，一颗内置显示驱动IC的灯珠出现故障，会导致后续级联的灯珠显示也出现问题，从而导致显示屏上出现一长条失控灯珠的情况。由于一块显示屏一般由几万甚至几十万颗灯珠组成，因此该方案对内置显示驱动IC的灯珠的可靠性要求极高，用该方案制作的显示屏维修压力较大。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有LED显示屏模组的不足，提供一种可靠性更好，生产工艺简便的LED显示屏模组技术方案。

本实用新型采用的技术方案是：一种LED显示屏模组，由显示PCB、显示驱动IC阵列、LED发光器件阵列、显示信号转换电路、电源接口和显示信号接口组成。其中显示驱动IC为6个引脚的器件，包括电源正极，电源负极，信号输入引脚以及三个LED发光器件驱动输出引脚。其中三个LED发光器件驱动输出引脚分别和LED发光器件的红色、绿色、蓝色发光芯片的驱动管脚相连，多颗显示驱动IC的电源正极引脚、电源负极引脚分别互相并联。发光器件的公共端连接到一起，如果采用的是共阳的LED发光器件的话，其公共端连到一起后接到电源正极。

显示模组的每一行，包含多颗显示驱动IC和多颗LED显示器件，假设显示驱动IC的数量为N，每颗显示驱动IC内部均有各自的地址码信息，地址码可以从1开始，一直到N。这样同一行上所有的显示驱动IC根据各自的地址码信息，从信号线的控制信号序列中截取各自对应的控制数据，从而控制与其相连的LED发光器件发出特定亮度的光。由于同一行上的显示驱动IC的信号输入端均为并行连接，如果某一颗显示驱动IC出现故障，只要该故障不会导致控制信号线上信号变形，就只会影响到其自身的数据获取能力和与之相连的LED发光器件的显示效果，不会影响到其他显示驱动IC和LED发光器件。采用这种技术方案，一颗显示驱动IC的故障，一般只会影响一颗LED灯的显示，对于整个显示屏的显示效果影响不大，从而减小了因为显示驱动IC故障带来的维修压力，降低了对显示驱动IC可靠性的要求。

显示信号转换电路将外部控制卡送来的常规显示控制信号转换为多路和显示驱动IC匹配的控制信号，送给每一行的显示驱动IC。显示信号转换电路可以放置在显示PCB的一侧，也可以单独装在一块PCB上，固定在显示PCB后方。

由于显示驱动IC为6个引脚器件，可以采用尺寸很小的封装形式，显示驱动IC在显示PCB上只占用很小的区域，可以灵活地放置在发光器件的背面或旁边。显示驱动IC和发光器件之间仅有三条连线，显示驱动IC之间除了电源正极、电源负极分别连接在一起外，仅有一个信号输入引脚并联在一起，显示PCB上布线数量极少，可以在很窄的区域实现布线连接。当显示PCB采用普通不透明的材质比如玻纤环氧树脂板时，可以将没有布线的区域进行镂空处理，从而达到很好的通透效果。当显示PCB采用透明材质比如PET柔性PCB时，由于发光器件、显示驱动IC和布线仅占用很小的区域，因此也可以有很好的通透效果。另外，为了进一步减小显示PCB的布线压力，可以将显示驱动IC内置到LED发光器件内部，显示驱动IC和发光器件合封成一个器件，只需要电源正极，电源负极和信号输入端3个引脚即可，这样可以进一步简化显示PCB的布线设计，提高显示屏的通透性。

本实用新型的有益效果是,通过采用6只引脚带地址码信息的显示驱动IC，同一行上的显示驱动IC信号输入端采用并联方式连接，在保证线路连接简捷的同时，提升了显示屏的可靠性，将显示驱动IC引起的显示失控问题控制在单个发光点的范围内，降低了显示屏由于显示驱动IC故障带来的维修压力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1LED显示模组的原理框图；

图2显示驱动IC的原理框图；

图3数据波形示意图；

图4显示驱动IC的控制时序图；

图5内置显示驱动IC的发光器件的原理框图；

图6内置显示驱动IC的LED发光器件的封装结构示意图；

图7显示信号转换电路的结构框图；

图中1.LED发光器件，2.显示驱动IC,3.显示信号转换电路,4.显示信号接口,5.电源接口,6.内置显示驱动IC的LED发光器件,201.地址码设定端，202.输入信号解码单元，203.振荡器，204.逻辑控制单元，205.输出驱动单元，301.数据移位写入单元,302.存储器读写控制单元,303.存储单元,304.数据读出显示单元,601.发光二极管支架,602.红色发光芯片,603.绿色发光芯片,604.蓝色发光芯片。

具体实施方式

图1是本实用新型的一个典型实施例的原理框图，图中LED显示屏模组由LED发光器件(1)阵列和显示驱动IC(2)阵列、显示信号转换电路(3)、显示信号接口(4)、电源接口(5)组成，显示驱动IC(2)阵列和LED发光器件(1)阵列安装在一块显示PCB上，显示信号转换电路(3)可以安装在显示PCB一侧或后面。由于除了电源线、地线、每个显示驱动IC(2)和对应的LED发光器件(1)之间的3条连接线外，同一行上的显示驱动IC(2)之间仅有一条控制信号线相并联，所以显示PCB上只需要少量布线就可以实现显示功能。显示PCB上没有线路布线的区域可以进行镂空处理，从而达到通透的效果。另外显示PCB也可以采用透明材料来制作，比如目前PCB行业普遍采用的PET材料来制作，由于LED发光器件(1)、显示驱动IC(2)和线路布线只占用显示PCB很小比例的区域，所以也可以具有很好的通透效果。

图2是显示驱动IC(2)的原理框图，如图2所示，显示驱动IC(2)为一个6只引脚的器件，包括电源正极、电源负极、信号输入端(SDI)、3个驱动输出管脚。3个驱动输出管脚分别用来控制led发光器件(1)的红色、绿色、蓝色发光芯片相应的驱动引脚。在显示驱动IC(2)内，设有振荡器(203)，为整个芯片提供时钟源。输入信号解码单元(202)对信号输入端送来的信号进行解码，在实施例中，输入信号解码单元(202)对信号输入端的信号波形进行判断。如图3所示，当输入波形的高电平时间小于低电平时间时，输入信号解码单元(202)判定输入的信号为数据0，当输入波形的高电平时间大于低电平时间时，输入信号解码单元(202)判定输入的信号为数据1。地址码设定端(201)用来设定显示驱动IC(2)的地址码信息，逻辑控制单元(204)在时钟信号的驱动下，根据地址码设定端(201)的输入和输入信号解码单元(202)的输出，对信号输入端送来的控制信号序列进行分析，获取与自身地址码设定端(201)匹配的控制数据，控制输出驱动单元(205)的驱动电流和开关时间，从而驱动led发光器件(1)显示特定的颜色。地址码的设定有多种方式实现，一种方式是在IC制造时，直接将地址码设定端(201)通过导线连接到不同电平来实现；第二种方式是在IC制造时将地址码设定端(201)引出做成焊线的焊盘，在封装时，将地址码设定端(201)焊盘按不同的方式通过焊线连接到电源正极或电源负极来实现不同的地址码；还有一种方式是通过在显示驱动IC(2)内部放置可编程存储器，可编程存储器的输出和地址码设定端(201)相连接，在IC制造完成后通过编程器进行编程写入需要的地址码信息。显示驱动IC(2)仅有6个功能引脚，可以采用尺寸较小的封装形式，比如SOT23形式的6脚封装或QFN形式的6脚封装。

显示模组的每一行，包含多颗显示驱动IC(2)。假设显示驱动IC(2)的数量为N，每颗显示驱动IC(2)内部地址码设定端(201)设定不同的地址码信息，地址码可以从1开始，一直到N。这样同一行上所有的显示驱动IC(2)根据各自的地址码信息，从显示控制信号线的控制信号序列中截取各自对应的控制数据，从而控制与其相连的LED发光器件(1)发出特定亮度的光。由于同一行上的显示驱动IC(2)的信号输入端均为并行连接，在某个显示驱动IC(2)出现故障时，只要故障不会导致显示控制信号线上信号变形，那么一般情况下只会影响与其相连的LED发光器件(1)的正常显示，其他显示驱动IC(2)还是能正常地从控制信号序列里面获取需要的控制数据，驱动对应的LED发光器件(1)完成正确的显示。采用这种技术方案，一颗显示驱动IC(2)的故障，只会影响一颗LED发光器件(1)的显示，对于整个显示屏的显示效果影响不大，从而减小了因为显示驱动IC(2)故障带来的维修压力，降低了对显示驱动IC(2)可靠性的要求。

图4是显示驱动IC(2)的控制时序图，一条显示控制信号线连接N个显示驱动IC(2)，显示信号转换电路(3)通过显示控制信号线不停地发送一帧帧控制信号序列，每一帧控制信号序列包括帧起始信号、第1个到第N个显示驱动IC(2)对应的控制信息。每个显示驱动IC(2)识别帧起始信号，再根据自身的地址码信息，截取对应位置的控制信息，从而驱动LED发光器件(1)。在实施例中，帧起始信号采用连续16个数据1波形信号来表示，而正常的控制信息数据，则采用一个数据0波形信号加上15比特的数据波形信号。显示控制信号线发送的控制信息，除了发送对应LED发光器件(1)的灰度信号外，还可以发送对应显示驱动IC(2)的其它控制信息，比如驱动电流大小等。

为了进一步减轻显示PCB布线压力，可以将显示驱动IC(2)和LED发光器件(1)封装在一起，图5是这种内置显示驱动IC的LED发光器件(6)的原理框图，这种内置显示驱动IC的LED发光器件(6)只需要三个引脚，分别为电源正极、电源负极、信号输入端。图6是这种内置显示驱动IC的LED发光器件(6)的封装结构示意图，它由3个功能引脚的发光二极管支架(601)、红色发光芯片(602)、绿色发光芯片(603)、蓝色发光芯片(604)和显示驱动IC(2)组成。红色发光芯片(602)正极通过导电银胶和发光二极管支架(601)的电源正极引脚端相连接，绿色发光芯片(603)、蓝色发光芯片(604)的正极以及显示驱动IC(2)的电源正极通过导线和发光二极管支架(601)的电源正极引脚端连接。显示驱动IC(2)的电源负极和发光二极管支架(601)的电源负极引脚端连接。显示驱动IC(2)的信号输入端和发光二极管支架(601)的信号输入引脚端相连。红色发光芯片(602)、绿色发光芯片(603)、蓝色发光芯片(604)的负极和显示驱动IC(2)上相应的电极相连。内置显示驱动IC的LED发光器件(6)内部的发光芯片、显示驱动IC(2)和发光二极管支架(201)通过导电胶或导线连接好后，用环氧树脂或硅胶进行保护。

图7是显示信号转换电路(3)的结构框图，显示信号接口(4)送来移位时钟信号，移位锁存信号、红色、绿色、蓝色数据信号，显示信号转换电路(3)的数据移位写入单元(301)对输入信号进行移位锁存，按照一定顺序通过存储器读写控制单元(302)写入到内部的存储单元(303)，数据读出显示单元(304)对存储单元(303)的内容进行读取，并按照显示驱动IC(2)需要的信号波形，送出多路显示控制信号。存储单元(303)为了方便读写控制，可以做成乒乓结构，内部分成两个缓冲区：一个用于写入、一个用于读出，在完成一帧内容后位置互换。每路显示控制信号控制一行显示驱动IC(2)，显示信号转换电路(3)可以采用FPGA芯片来实现，也可以做成专用的ASIC芯片以降低成本和功耗。

电源接口(5)和外部的电源相连接，为LED显示模组提供直流电源。在实际应用中，为了降低由于电源连接线上压降的影响，可以在LED显示模组上加装DC-DC变换器。

Claims (4)

1.一种LED显示屏模组，包括显示PCB、显示器件阵列、显示驱动IC阵列、显示信号转换电路、电源接口和显示信号接口，其特征是显示驱动IC阵列中每一行上的多个显示驱动IC控制信号输入端采用并联方式连接，每一行上的多个显示驱动IC内部具有不同的地址码信息。

2.根据权利要求1所述的一种LED显示屏模组，其特征是显示驱动IC为6个引脚的器件，包括：电源正极引脚、电源负极引脚、一个控制信号输入引脚以及3个驱动输出引脚，且显示驱动IC内部具有地址码信息。

3.一种LED显示屏模组，包括显示PCB、显示器件阵列、显示信号转换电路、电源接口和显示信号接口，其特征是显示器件为内置显示驱动IC的LED发光器件，显示器件阵列中每一行上的多个显示器件的内置显示驱动IC的控制信号输入端采用并联方式连接，且显示器件阵列中每一行上的多个显示器件的内置显示驱动IC内部具有不同的地址码信息。

4.根据权利要求3所述的一种LED显示屏模组，其特征是显示器件内置的显示驱动IC为6个引脚的器件，包括：电源正极引脚、电源负极引脚、一个控制信号输入引脚以及3个驱动输出引脚，且显示驱动IC内部具有地址码信息。

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