专利名称：一种控制发光二极管显示屏灰度的装置的利记博彩app
技术领域：
本实用新型属于发光二极管(LED)显示屏技术领域，特别涉及LED屏的灰度控制与驱动技术。
背景技术：
有两种控制LED灰度的方法一种是改变流过LED的电流；另一种是利用人眼的视觉惰性，用脉宽调制方法来实现灰度控制，也就是周期性改变光脉冲宽度，即占空比。只要这个重复点亮的周期足够短，即显示频率足够高，人眼就感觉不到发光象素在抖动。由于脉宽调制更适合于数字控制，几乎所有的LED屏都是采用脉宽调制来控制灰度等级。
LED直接与驱动芯片连接，就数据输入方式而言，LED驱动芯片可分为两大类串行输入驱动芯片，如TIP6B595和TLC5921，以及并行输入驱动芯片，如TLC5902。一块LED屏使用几万甚至十几万只驱动芯片，驱动芯片的价格对LED屏极其重要。
串行输入驱动芯片TLC5921因价格低廉而被普遍采用，常采用“子场显示模式”来实现灰度控制，子场权重即输出脉宽长度等于驱动芯片输出使能端有效的时间长度。这种灰度控制方法简单易实现，但存在子场显示模式的共性缺点，即动态显示时产生灰度干扰，表现为动态假轮廓(DFC)现象，正如在等离子电视中看到的那样。
灰度控制及驱动芯片TLC5902的图像数据采用并行输入，输出脉宽受图像数据调制的脉冲，驱动LED发光，在一电视场内LED发光是连续性的，发光亮度受图像数据控制。显然，这种灰度控制方法不存在动态假轮廓现象，图像质量优于子场显示模式，但这种类型的驱动芯片，因价格昂贵未被普遍采用。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种控制发光二极管显示屏灰度的装置。该装置使用廉价的串行输入驱动芯片，可以实现价格昂贵的并行输入驱动芯片的灰度控制效果，从而有效地降低了产品成本，极大地利于产业化。
LED显示屏，特别是户外屏，其LED驱动是分单元进行的。单元内数据是串行传送的，单元之间则是并行传送的。本实用新型采用单元存储器存储某一显示单元的图像数据，单元存储器位于单元控制驱动器中。显示单元内的像素数可取16×8(共128点)、16×16(共256点)、32×16(共512点)等，点数越少，可实现的灰度级数越高，或显示频率越高。
本实用新型设计的灰度控制装置，由单元存储器、地址计数器、分频器、灰度计数器、灰度值比较电路和串行输入驱动芯片组组成。单元存储器存储本单元的图像数据，单元存储器地址从0开始递增，按单元显示相反的顺序存储图像数据。地址计数器根据串移时钟产生单元存储器的地址总线信号，地址计数器是一个循环计数器，当从0计数到M-1时自动归零，M等于显示单元像素数。
本实用新型串行输入驱动芯片组包含红、绿、兰三组，分别控制一种颜色的LED，各组内的驱动芯片通过串行方式级联。
本实用新型中灰度值比较电路进一步分为红色灰度值比较电路、绿色灰度值比较电路和兰色灰度值比较电路，各色灰度值比较电路后连接同色驱动芯片组。各色灰度值比较电路结构相同，都由或门、零检测器和“大于”比较器组成。“大于”比较器完成从单元存储器读出的数据灰度值与灰度计数器值的比较。若从单元存储器读出的数据灰度值大于灰度计数器值，“大于”比较器输出为‘1’；若从单元存储器读出的数据灰度值小于或等于灰度计数器值，则“大于”比较器输出为‘0’。在串移时钟控制下，“大于”比较器输出的比较信息串行移入本组驱动芯片。零检测器检测从单元存储器读出的数据灰度值是否为‘0’，若是则输出为‘1’，通过或门复位“大于”比较器而使其输出为‘0’。
每一电视场开始，正脉冲场同步信号(Vsync)对地址计数器、灰度计数器和比较器复位清零。在串移时钟的控制下，单元存储器从地址0开始读出图像数据，红色(R)数据送入红色灰度值比较电路，绿色(G)数据和兰色(B)数据分别送入绿色灰度值比较电路和兰色灰度值比较电路。
每经过M个串移时钟，串移时钟经分频器产生一个正脉冲，一路送入灰度计数器作为计数脉冲，使灰度计数值递增1，另一路作为驱动芯片的锁存信号，将本次比较信息共M位锁存，并控制相应LED的发光。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果1、并行处理图像数据，速度高。
2、使用廉价的串行输入驱动芯片，实现了价格昂贵的并行输入驱动芯片的灰度控制效果，成本低廉。
3、与子场显示模式不同，驱动LED的脉冲宽度直接受图像数据调制，在每一电视场内LED的发光是连续性的，不存在子场显示模式下特有的动态假轮廓现象。
以下结合附图和实施例对本实用新型给予进一步说明。
图1为由大量显示单元组成LED屏的示意图。
图2为本实用新型结构原理图。其中，1为单元存储器，2为地址计数器，3为灰度计数器，4为“大于”比较器，5为零检测器，6为或门，7为分频器，8为串行输入驱动芯片。
图3为单元存储顺序与像素序号的映射关系图。
具体实施方式
参见图1，LED显示屏，特别是户外屏，其LED驱动是分单元进行的。单元内数据是串行传送的，单元之间则是并行传送的。本实用新型采用单元存储器存储某一显示单元的图像数据，单元存储器位于单元控制驱动器中。显示单元内的像素数可取32点、64点、128点、256点、512点或1024点等。在本实施例中，以显示单元内的像素数为512点为例进行说明。
如图2所示，本实用新型设计的控制LED屏灰度的装置，由单元存储器1、地址计数器2、灰度计数器3、分频器7、灰度值比较电路和串行输入驱动芯片组组成。
单元存储器1储本单元的图像数据，单元存储器地址从0开始递增，按单元显示相反的顺序存储图像数据，如图3所示。读出数据经过驱动芯片移位反序一次，即可正确显示。
地址计数器2根据串移时钟clk1产生单元存储器1的地址总线信号。对于512(＝29)像素的显示单元，地址总线是9位宽的；对于256(＝28)级灰度显示，灰度计数器3和比较器4为8位宽，单元存储器1的数据总线为24(即3×8)位宽，存储三色图像数据，每色是8位宽。地址计数器2是一个循环计数器，当从0计数到511时自动归零。
灰度值比较电路包含红色灰度值比较电路、绿色灰度值比较电路和兰色灰度值比较电路；串行输入驱动芯片组包含红色驱动芯片组、绿色驱动芯片组和兰色驱动芯片组，分别控制一种颜色的LED，各组内的驱动芯片通过串行方式级联。各色驱动芯片组连接在其同色灰度值比较电路之后。
各色灰度值比较电路结构相同，各色驱动芯片组结构也相同，所以图2只示出了红色灰度值比较电路(见图中左虚框)以及红色驱动芯片组(见图中右虚框)的细节。参见图2，各色灰度值比较电路由或门6、零检测器5和“大于”比较器4组成。零检测器5检测从单元存储器1读出的数据灰度值是否为‘0’，若是则输出为‘1’，通过或门6复位“大于”比较器4而使其输出为‘0’。“大于”比较器4完成从单元存储器1读出的数据灰度值与灰度计数器值的比较。若从单元存储器1读出的数据灰度值大于灰度计数器值，“大于”比较器4输出为‘1’；若从单元存储器1读出的数据灰度值小于或等于灰度计数器值，则“大于”比较器4输出为‘0’。在串移时钟clk1控制下，“大于”比较器4输出的比较信息串行移入同色驱动芯片组。
每经过512个clk1时钟、移完512位后，clk1经分频器7产生一个正脉冲(即clk2)，一路送入灰度计数器3作为计数脉冲，使灰度计数值递增1，另一路作为驱动芯片8的锁存信号，将本次比较信息共512位锁存，并控制相应LED的发光情况，即灰度值大于0的发光，等于0的不发光。
本实施例中，串行输入驱动芯片选用驱动芯片TLC5921，图2中XLAT为锁存信号，SI为串行数据输入端，SO为串行数据输出端。显示单元内的像素数为512点，每像素由红、绿、兰三个色像素组成，每片TLC5921驱动16只同种颜色的LED，一个显示单元每色驱动芯片组需32片TLC5921，如图所示串行级联。
每一电视场开始，正脉冲场同步信号(Vsync)对地址计数器2、灰度计数器3和“大于”比较器4复位清零。在串移时钟clk1的控制下，单元存储器1从地址0开始读出图像数据，红色(R)数据送入红色灰度值比较电路，绿色(G)数据和兰色(B)数据分别送入绿色灰度值比较电路和兰色灰度值比较电路。以下以R数据为例描述处理过程，G数据和B数据的处理此相同。
经Vsync复位后灰度计数器3为零，从单元存储器1读出的数据与0比较，当R数据(即R灰度值)大于0时，“大于”比较器4输出为‘1’；当R灰度值等于0时，零检测器5输出为‘1’，复位“大于”比较器4而使其输出为‘0’。在串移时钟clk1控制下，将比较信息串行移入红色驱动芯片组。每经过512个clk1时钟、移完512位后，串移时钟clk1经分频器7产生一个正脉冲即clk2，一路送入灰度计数器3作为计数脉冲，使灰度计数值递增1，另一路作为驱动芯片8的锁存信号，将本次比较信息共512位锁存，并控制相应LED的发光情况，即灰度值大于0的发光，等于0的不发光。可见，要将512位比较信息全部移入驱动芯片8需512个clk1时钟，表现出一种周期性，称为串移周期Ts，串移周期＝显示单元像素数×串移时钟周期。
地址计数器2从0计数到511时自动归零。接下来的512个clk1时钟，即第2个串移周期，再次从地址0～511顺序读出单元存储器1中的灰度值，这次是与1比较灰度值大于1的，“大于”比较器4输出‘1’；灰度值小于或等于1的，“大于”比较器4输出‘0’。可见，灰度值等于1的某点R像素，在第1个串移周期中，驱动芯片相应位输出一个脉宽等于1个Ts的脉冲驱动该点的LED，以后的串移周期均无脉冲输出。同理，灰度值等于2的某点R像素，在前2个串移周期中，驱动芯片相应位输出一个脉宽等于2个Ts的脉冲驱动该点的LED，以后的串移周期均无脉冲输出。依此类推，灰度值等于n的R像素，在前n个串移周期中，驱动芯片相应位输出一个脉宽等于n个Ts的脉冲驱动该点的LED，以后的串移周期均无脉冲输出。这样，就实现了脉宽受灰度值调制的驱动信号，控制LED发光长度。LED的发光是连续性的，不存在常规的LED屏因采用子场模式实现灰度控制而出现的动态假轮廓现象。
对于驱动芯片TLC5921，串移时钟clk1最高可取20MHz，对应的周期为0.05us，选用512像素的显示单元，则串移周期等于512×0.05us＝25.6us。
从以上分析可知，灰度值为n的图像数据，调制输出的脉冲宽度为n个串移周期，由于显示以电视场为单位，对于60Hz(16667us)的图像信号，最高可实现的灰度级数N＝16667us/25.6us＝651级，如果灰度级数压缩一半即325，则1电视场可显示2次，即显示频率为2×60＝120Hz，远远大于人眼的临界闪烁频率。
本实用新型灰度控制技术，引入单元存储器，配合廉价的驱动芯片TLC5921，实现了价格昂贵的灰度控制驱动芯片TLC5902的灰度控制效果。对于1920×1080高清虚拟LED屏，采用TLC5902方案，共需97200片TLC5902。如果采用本实用新型方案，需97200片TLC5921和2000片的单元存储器，假设TLC5902比TLC5921价格高20元，采用本实用新型方案将节约190多万，远大于多加的2000片单元存储器价格2万元，性价比极高。
本实施例只为举例说明本实用新型技术方案，不应理解为对本实用新型的限制。基于本发明创造思路所做的所有修改，如驱动芯片采用TIP6B595芯片，或者显示单元内的像素为其他点数等，都应属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种控制发光二极管显示屏灰度的装置，其特征在于所述装置由单元存储器(1)、地址计数器(2)、灰度计数器(3)、分频器(7)、灰度值比较电路和串行输入驱动芯片组组成；单元存储器(1)存储本单元的图像数据，单元存储器地址从0开始递增，按单元显示相反的顺序存储图像数据；地址计数器(2)根据串移时钟产生单元存储器(1)的地址总线信号，地址计数器(2)是一个循环计数器，当从0计数到M-1时自动归零，M等于显示单元像素数；灰度值比较电路包含红色灰度值比较电路、绿色灰度值比较电路和兰色灰度值比较电路；串行输入驱动芯片组包含红色驱动芯片组、绿色驱动芯片组和兰色驱动芯片组，分别控制一种颜色的LED，各组内的驱动芯片通过串行方式级联；各色驱动芯片组连接在其同色灰度值比较电路之后；各色灰度值比较电路结构相同，都由或门(6)、零检测器(5)和“大于”比较器(4)组成；零检测器(5)检测从单元存储器(1)读出的数据灰度值是否为‘0’，若是则输出为‘1’，通过或门(6)复位“大于”比较器(4)而使其输出为‘0’；“大于”比较器(4)完成从单元存储器(1)读出的数据灰度值与灰度计数器值的比较若从单元存储器(1)读出的数据灰度值大于灰度计数器值，“大于”比较器(4)输出为‘1’；若从单元存储器(1)读出的数据灰度值小于或等于灰度计数器值，则“大于”比较器(4)输出为‘0’；在串移时钟控制下，“大于”比较器(4)输出的比较信息串行移入同色驱动芯片组；每一电视场开始，正脉冲场同步信号对地址计数器(2)、灰度计数器(3)和“大于”比较器(4)复位清零；在串移时钟的控制下，单元存储器(1)从地址0开始读出图像数据，红色(R)数据送入红色灰度值比较电路，绿色(G)数据和兰色(B)数据分别送入绿色灰度值比较电路和兰色灰度值比较电路；每经过M个串移时钟，串移时钟经分频器(7)产生一个正脉冲，一路送入灰度计数器(3)作为计数脉冲，使灰度计数值递增1，另一路作为驱动芯片的锁存信号，将本次比较信息共M位锁存，并控制相应LED的发光。
2.根据权利要求1所述的控制发光二极管显示屏灰度的装置，其特征在于所述串行输入驱动芯片组所用驱动芯片为TLC5921。
3.根据权利要求1所述的控制发光二极管显示屏灰度的装置，其特征在于所述串行输入驱动芯片组所用驱动芯片为TIP6B595。
4.根据权利要求1或2或3所述的控制发光二极管显示屏灰度的装置，其特征在于所述M取值为32、64、128、256、512或1024。
专利摘要本实用新型公开了一种控制发光二极管显示屏灰度的装置，由单元存储器、地址计数器、分频器、灰度计数器、灰度值比较电路和串行输入驱动芯片组组成。本实用新型引入单元存储器，采用价格低廉的串行输入驱动芯片，如TIP6B595或TLC5921等，实现了价格昂贵的TLC5902的灰度控制效果，即LED是“连续性发光”的灰度控制技术，不存在常规的LED屏因采用子场模式实现灰度控制而出现的动态假轮廓现象，大幅度提高LED的显示画质。与采用TLC5902方案的LED屏相比，数据都是并行处理方式，但芯片成本明显降低；而与采用串行处理数据的方案相比，数据处理速度和图像质量明显提高，性价比极高。
文档编号G09G3/20GK2745163SQ20042008471
公开日2005年12月7日 申请日期2004年8月5日 优先权日2004年8月5日
发明者梁宁 申请人:康佳集团股份有限公司