CN216287524U - 减少发光二极管显示系统中信道间干扰的装置 - Google Patents
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Abstract
一种发光二极管显示系统,包括驱动器芯片和具有m条扫描线、n个信道和m个扫描开关的发光二极管阵列。驱动器芯片包括模拟电路和控制模拟电路的数字控制器。模拟电路具有多个电源,这些电源电连接到发光二极管阵列并向n信道发光二极管提供多个驱动电流。此外,n个信道被分成p个组,每个组具有q个信道,p是2到n的整数。p个组中的每个信道接收多个脉冲宽度调制信号。p组中的至少两个不同组的输入脉冲宽度调制信号的开启时间是不同的。此外,到同一组中的信道的PMW信号可以具有相同的开启时间或者可以具有不同的开启时间。
Description
技术领域
本实用新型涉及发光二极管显示系统领域,具体涉及用于减少发光二极管显示系统中信道间干扰的装置。
背景技术
发光二极管驱动器通过扫描线对发光二极管阵列进行控制,例如,通过打开或关闭扫描开关来进行控制。图1中示出了尺寸为m×n像素的LED阵列的公共阴极拓扑。在这个例子中,m条扫描线将驱动器芯片上的模拟驱动器连接到LED阵列。每条扫描线连接n个RGB像素,并连接到一个扫描开关(sw),该开关可以通过电动操作打开或关闭扫描线。同时,3×n个信道(Ib[1:n]、Ig[1:n]、Ir[1:n])中的每一个将m个R、G或B像素连接到模拟驱动器上的电源。控制信号,包括各种脉宽调制信号的时序,在数字控制器中产生并发送到模拟驱动器上。模拟驱动器依次产生各种电流信号来驱动发光二极管阵列。驱动器芯片配置的例证,例如,US8963810和US8963811中示出了具有公共阴极拓扑或公共阳极拓扑的发光二极管阵列。
信道的驱动信号是不同长度的脉宽调制信号,即导通持续时间各不相同。所有脉宽调制信号都被限制在一个固定的时间段内,在此期间,不同信道的驱动电流脉冲同时开始,在不同的持续时间内保持导通,并在不同的时间点结束。图2示出了这样的控制方案。
图2中的驱动方案虽然简单,但存在信道间干扰,导致图像质量下降。信道间干扰可能是由电流突然变化引起的瞬态效应所导致的。例如,当多个信道同时打开时,这一现象可能是由电源线和地线中的干扰所引起,从而导致突然的电力需求并使电源线和地线不稳定。由于发光二极管具有固有电容和寄生电容,通过发光二极管负载网络的电压耦合也可能导致信道间干扰。信道间干扰也可能来自芯片内部的驱动电路,因为不同的输出信道可能共享相同的偏置电路。信道间干扰的影响之一可能是,当同一扫描线上更多的发光二极管导通时,响应于相同输入数据的相同像素的亮度可能比当同一扫描线上更少的发光二极管导通时更亮。这种不一致会降低图像质量,尤其是当输入数据较低且输出光强度也较低时。
因此,需要新的装置将信道间干扰进行最小化。
实用新型内容
提供本概述旨在以一种简化的形式介绍一些概念,这些概念将在下面的“详细描述”中进行进一步描述。该概述不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征,也不旨在用于帮助确定所要求保护主题的范围。
在本实用新型的一个实施例中,所述LED阵列设置有m条扫描线和n个信道。每条扫描线连接一个扫描开关,每个信道连接一个电源。该驱动发光二极管阵列的方法包括以下步骤:将n个信道分成p个组,p组中的每个组具有q个信道,其中n=pxq,同时将多个脉冲宽度调制信号输入到p组中,使得每组中的每个信道接收一个脉冲宽度调制信号(PWM)。此外,多个脉冲宽度调制信号中至少有两个具有不同的开启时间。p值可以是2到n的整数。此外,tsw是一个扫描开关接通的时间段,而p个时隙在同一个tsw中顺序排列。
在一个实施例中,在p个时隙中,第一时隙和第二时隙彼此相邻,并且第一时隙与第二时隙并不重叠。
在另一个实施例中,q是等于1或大于1的整数。
当q是等于1或大于1的整数时,p个时隙中的每一个被进一步分成两个或多个子段,并且两个相邻的子段在其开启时间之间具有差异。q信道中的每一个接收两个或多个子段之一中的一个脉冲宽度调制信号(PWM)。
在另一个实施例中,在p个时隙中,第一时隙和第二时隙重叠。第一时隙具有第一开启时间,第二时隙具有第二开启时间,并且第一开启时间和第二开启时间之间的差值是dt。
在一个具体实施例中,dt满足下式(n-1)×dt+tmax<tsw其中tmax是一次扫描中脉冲宽度调制信号(PWM)持续时间的预定值。例如,tmax根据发光二极管阵列的最大设计输出亮度来确定。
在另一个实施例中,q是大于1的整数,并且p组中的每个组中的q信道中的每个信道在p个时隙中的同一时隙接收信号脉冲宽度调制信号(PWM)。
本实用新型还提供了一种发光二极管显示系统。该发光二极管显示系统包括驱动器芯片和具有m条扫描线、n个信道和m个扫描开关的发光二极管阵列。每个扫描开关以电气方式连接到m条扫描线之一。驱动器芯片包括模拟电路和控制模拟电路的数字控制器。模拟电路具有多个电源,这些电源以电气方式连接到发光二极管阵列,并根据来自数字控制器的多个脉冲宽度调制信号向n个信道的发光二极管提供多个驱动电流。此外,n个信道被分成p个组,每个组具有q个信道,p是2到n的整数。p组中的每个组中的信道接收多个脉冲宽度调制信号。p组中的两个不同组的输入PWM信号的开启时间是不同的。此外,输入到同一组中的信道的PMW信号可以具有相同的开启时间或者可以具有不同的开启时间。
根据以下详细描述、附图和权利要求,其他特征和方面将变得显而易见。
附图说明
图1示出了具有驱动器芯片的LED显示系统,该驱动器芯片驱动位于共阴极结构中的LED阵列;
图2是PWM信号驱动LED阵列中的蓝色LED信道(编号1到n)和每个信道中相应的输出电流的示意图;
图3是本实用新型第一实施例的第一驱动方法的示意图;
图4是本实用新型第二实施例的第二驱动方法的示意图;和
图5是本实用新型第三实施例的第三驱动方法的示意图。
在整个附图和详细描述中,除非另有说明,相同的附图标记将被理解为指代相同的元件、特征和结构。为了清楚、说明和方便,这些元件的相对尺寸和描述可能被夸大。
具体实施方式
提供以下详细描述旨在帮助读者全面理解本实用新型所描述的方法、装置和/或系统。然而,本实用新型所描述的系统、装置和/或方法的各种变化、修改和等同物对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。例如,向发光二极管或发光二极管信道输入脉宽调制信号,意味着提供由脉宽调制信号控制的驱动电流。这种驱动方法通过使用生成脉宽调制信号的数字控制器和模拟电路来实现,该模拟电路的电源可根据脉宽调制信号生成驱动电流。
本实用新型所描述的特征可能以不同的形式体现出来,不应被解释为仅局限于本实用新型所描述的例子。相反地,本实用新型中所描述的例子是为了让这一公开将是彻底和完整的,并将公开的全部范围传达给一个普通技术人员。
图3是说明本实用新型中第一实施例的时序图,也称为“定序”。在图3中,tsw表示当SW1至SWm中的某个扫描开关接通时的持续时间。tallpwm是在所有n个信道的一次完整扫描期间,分配给所有脉冲调制信号的所有时隙(即时隙1到时隙n)的总和,例如Ib[1:n]、Ig[1:n]或Ir[1:n]。在该实施例中,tsw大于tallpwm,以确保在开关接通后保持到稳定状态后,发光二极管可以接收到脉宽调制信号。不同于图2所示的同时启动所有n个信道的脉冲调制信号(PWM)的驱动方法,图3中的信道1至信道n中的每一个都在其自己分配的时隙中接收脉冲调制信号。因此,每个信道可以在不同于另一个信道开启时间的时间段内进行开启。
在图3所示的第一实施例中,由于两个不同的信道没有同时开启,所以这两个信道不会相互干扰。另一方面,由于图3中的每个时隙只是tsw的一小部分,所以在tsw的一小部分时间内,该信道中的发光二极管点亮,因此输出亮度水平较低。相反,在图2所示的驱动方法中,每个信道中的m个发光二极管可以被点亮到tsw的全部长度。因此,根据第一实施例驱动的发光二极管显示器可能不具有与根据图2驱动时相同的输出亮度水平。换句话说,在图3所示的第一实施例中需要更高的电流水平,以达到与图2所示的传统驱动方案所要求的相同的输出亮度水平。
在第二实施例中,也称为“分组”,n个信道被分成多个组。不同组中的信道在不同的起始点接收脉宽调制信号,而同一组中的信道同时接收脉宽调制信号。例如,n个输出信道被分成p个组,每个组有q个信道,即n=pxq。总扫描时间tsw被分成p个时隙。同一组中的所有信道同时接收同一时隙中的脉宽调制信号,而p组中的两个不同组在两个不同时隙中的两个不同时间进行开启。
如图4中的示例性实施例所示,总共二十个信道(n=20)被分成四组(p=4),每组五个信道(q=5)。一个组内的信道同时接收脉宽调制信号,并在同一时隙进行开启。在时隙1、2、3或4中,四个不同组的信道中的每一个都被开启。因此,五个信道的发光二极管(即,5n个发光二极管)可以在一个时隙内开启,使得发光二极管阵列可以显得更亮。换句话说,当将第一实施例的驱动方法(图3)和第二实施例的驱动方法(图4)应用于相同的发光二极管阵列时,第二实施例具有较少数量的时隙,但是每个时隙的持续时间较长。例如,图4中的每个时隙是图3中时隙持续时间的五倍。因此,在第二实施例中,发光二极管阵列点亮后可以持续更长的时间,使得较低的输入电流即可以实现与第一实施例相同的亮度水平。
在第三实施例中,也就是“延迟”,n个发光二极管信道的各种输入脉宽调制信号的开启时间被顺序延迟。如图5所示,两个连续时隙之间的时间延迟为Δt。这种延迟(或移位)将不同脉宽调制信号的上升沿分开。当Δt大于输出光信号和/或发光二极管接收到电流的稳定时间时,前一个信道中的光和/或电流在随后的信道开启之前已经稳定,因此同一发光二极管阵列中相邻信道中的开/关事件不会对被点亮的发光二极管造成明显的干扰。因此,瞬态扰动源仅限于同一信道内的发光二极管,因此来自多个信道的扰动不会聚集在一起造成更大的扰动。
正在进行的电流的下降沿也可能对随后开启的信道产生干扰。然而,干扰仅限于直接的后续接通信道,该信道具有相对较短的接通周期(即低数据输入)。对于具有长脉冲宽度(即高数据输入)的信道,干扰相对较小,因为短干扰被指定的长脉冲宽度所掩盖。因此,较大的Δt降低了连续脉宽调制信号在连续点亮的两个信道之间造成干扰的可能性。
Δt可以根据下面的等式1进行估算:
n-信道数或信道数量;
Δt-两个连续时隙的开启时间之间的时间差;
tmax-根据设计规范,一次扫描中的最大脉宽调制信号持续时间;
tsw-扫描时间;
trefresh-显示刷新时间;
m-扫描数量或扫描线数量。
tmax是为LED显示器设计的一次扫描中的最大信号持续时间,它对应于为特定LED阵列设计的最大设计亮度。请注意,具有16位灰度的发光二极管显示器的最大数据宽度为65535,这对应于发光二极管显示器能够提供的最大亮度。输出亮度对应于LED显示器在任何时刻接收到的脉冲调制信号的持续时间,通常是LED显示器最大亮度容量的一小部分。一旦确定了最大设计亮度和其他参数(例如,扫描次数、刷新时间、LED效率、LED驱动电流),就确定了tmax。公式1可用于计算Δt的最高值。另一方面,当输入数据达到其最大可能脉宽调制值(例如,16位脉宽调制为65535)时,tmax是一个信道一次扫描期间的相应导通时间。例如,当刷新率(1/trefresh)为720Hz,扫描数(m)为32,信道数(n)为40,根据公式1计算的tsw为43s,当tmax=32时,Δt=300ns,即(43s-32s)/(40-1)=300ns。表明,当LED显示器的最大设计亮度要求tmax为32s时,两个连续时隙之间的最大时间延迟为300ns。在这种情况下,公式1可用于计算允许的最大Δt。
在第一实施例和第二实施例中,时隙不重叠。相反,在图5的第三实施例中,时隙是交错的,使得在一个tsw中可以分配更多的时隙。这样,第三实施例能够实现比第一实施例更长的tmax。
当Δt等于一个时隙的长度时,第一实施例(“定序”)可以被视为第三实施例(“延迟”)中的特殊情况。
其他实施例可以按几种不同的方式集成“分组”和“延迟”。在一个实施例中,p组发光二极管信道被顺序打开。同一组中的LED具有相同的开启时间。另一方面,Δt’是驱动序列中连续两组LED信道的开启时间之间的时间差。同样,Δt’受公式2所示关系的限制。
(p-1)×Δt′+tmax=tallpwm<tsw 公式2
在本实施例中,第二个LED信道接收脉宽调制信号的起始时间通过Δt’得到延迟,使得p组的总延迟时间为(p-1)×Δt’。同样,当Δt’等于一个时间段的长度时,该实施例与第二个实施例(“分组”)相同。
在另一个实施例中,除了发光二极管信道组之间的延迟(Δt’)之外,同一组中的每个发光二极管信道可以按Δt”的延迟进行开启,Δt”不同于Δt’。该实施例提供了两个参数,可用于优化亮度并减少LED显示器中的信道间干扰。
在本实用新型中,大的发光二极管阵列是指具有大量发光二极管的发光二极管阵列,例如当信道数n为40或更大时,例如80、120或200。大的发光二极管阵列可以是大型墙壁显示器或小型但超高分辨率的设备,例如手持设备。这种大的发光二极管阵列可以进一步分成不同的区域。每个区域都有一个发光二极管子阵列。不同区域中的子阵列可以采用第一实施例的“定序”驱动方法、第二实施例的“分组”驱动方法、第三实施例的“延迟”驱动方法或其组合。
此外,上述公开的驱动方法适用于具有公共阴极拓扑或公共阳极拓扑的发光二极管阵列。
因此,限定本实用新型的范围不是详细描述,而是权利要求及其等同物,并且权利要求及其等同物范围内的所有变化都应被解释为包括在本实用新型中。
Claims (4)
1.一种发光二极管显示系统,其特征在于,包括驱动器芯片和具有m条扫描线、n个信道和m个扫描开关的发光二极管阵列,其中:
每个扫描开关与m条扫描线中的一条以电气方式进行连接,该驱动器芯片包括模拟电路和控制该模拟电路的数字控制器,该模拟电路包括多个电源,该多个电源以电气方式连接到该发光二极管阵列,并根据来自该数字控制器的多个脉冲宽度调制信号向该n个信道的发光二极管提供多个驱动电流,n个信道被分成p个组,并且每个组具有q个信道,p是2到n的整数,同一组中的所有q个信道都连接到同一电源,并且在操作期间,多个脉冲宽度调制信号中的至少两个具有不同的开启时间。
2.根据权利要求1所述的发光二极管显示系统,其中,tsw是一个扫描开关接通的时间段,其中p个时隙顺序排列在一个tsw中,在p个时隙中,第一时隙和第二时隙彼此相邻,并且第一时隙和第二时隙不重叠。
3.根据权利要求1所述的发光二极管显示系统,其中,tsw是一个扫描开关接通的时间段,其中p个时隙顺序排列在一个tsw中,在p个时隙中,第一时隙和第二时隙重叠,其中第一时隙具有第一开启时间,第二时隙具有第二开启时间,第一开启时间和第二开启时间的差值为dt。
4.根据权利要求3所述的发光二极管显示系统,其中,还包括根据下式获得的dt:
(n-1)×dt+tmax<tsw
其中,tmax是一次扫描中脉冲宽度调制信号持续时间的预定值。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |