LED显示装置及其主控制器和控制方法与流程

本发明涉及led显示技术，更具体地，涉及led显示装置及其主控制器和控制方法。

背景技术

led显示技术是继投影显示技术、电子管显示技术、液晶显示技术之后的新一代的显示技术。led显示装置具有以下方面的优越性：高灰阶、宽可视角度、丰富的色彩以及可定制的屏幕形状。因此，led显示装置被广泛应用于工业、交通、商业广告、信息发布、体育比赛等各个领域。

led显示装置使用的像素元件是led。由于led的物理特性，led发光的亮度与驱动电流相关。例如，采用电流控制法和导通时间控制法来实现多级灰阶。在电流控制法中，通过调节led中流过的电流大小来控制其灰阶。导通时间控制法是在恒流驱动的情形下，通过改变占空比来控制led的灰阶。

led显示装置不仅包括传统的小间距led显示屏，而且包括用于户外大面积显示的大间距led栅格屏和led灯串组。led灯串组包括采用柔性导线连接起来的多个led灯串。在led灯串组中，多个led灯串彼此串联和/并联连接。采用时分复用的方式将灰阶数据从控制端提供至多个led灯串，从而可以根据灰阶数据控制各个led灯的亮度，从而实现图像显示。led灯串组的成本低且安装简单，在视觉景观的应用场合有着良好的应用前景。

然而，在led灯串组中，每个led灯串包括连接在单根导线上的多个led灯。由于采用时分复用的方式驱动各个led灯，因此，控制端与led灯串之间的通信信道的数量远小于传统的led显示屏，通信时钟的频率也远小于传统的led显示屏，使得控制端与led灯串之间的通信速率受到限制，相应地，led灯串组中的led灯串的数量和帧率也受到限制。如果采用传统的用于驱动led显示屏的控制方法，led灯串组的分辨率差且图像流畅度不佳。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种根据分组标识传送数据以提高冗余数据的传输效率的led显示装置及其主控制器和控制方法。

根据本发明的第一方面，提供一种用于led显示装置的控制方法，所述led显示装置包括多个像素单元，所述多个像素单元分别包括控制模块和led灯，所述控制模块采用灰阶数据控制led灯的点亮状态从而显示图像，包括：将所述多个像素单元分成多个像素组；以及采用相同的灰阶数据驱动所述多个像素单元中的至少两个像素单元。

优选地，所述多个像素组分别包括相邻的多个像素单元。

优选地，所述至少两个像素单元为同一个像素组中的像素单元。

优选地，所述至少两个像素单元为彼此关联的多个像素组中的彼此关联的像素单元。

优选地，所述彼此关联的多个像素组之间隔开预定数量的像素组。

优选地，所述彼此关联的多个像素单元在相应的像素组中的序号相同。

优选地，还包括：将同一像素组的多个像素单元的分组标识设置为相同值。

优选地，还包括：将同一像素组的多个像素单元的分组标识按照相应的像素组中的序号设置为不同值。

优选地，采用相同的灰阶数据驱动所述多个像素单元中的至少两个像素单元的步骤包括以下之一：针对相同分组标识的像素单元，采用相同的灰阶数据控制led灯的点亮状态；以及针对相同分组标识的像素单元，按照相应的像素组中的序号，采用不同的灰阶数据控制led灯的点亮状态。

优选地，在将所述多个像素单元分成多个像素组的步骤之前，还包括：进行初始化，将所述多个像素单元的分组标识设置为初始值；以及选择驱动方案，所述驱动方案用于选择所述至少两个像素单元。

优选地，还包括：在至少一个显示周期中，根据灰阶数据对所述多个像素单元进行动态分组，使得所述至少两个像素单元为同一个像素组中的像素单元。

优选地，还包括，所述多个像素单元执行以下步骤：接收显示数据；从所述显示数据中获得配置数据；以及根据配置数据修改分组标识。

优选地，所述多个像素单元还从所述显示数据中获得分组标识和指令代码，在所述分组标识与自身相关且所述指令代码指示处于配置状态的情形下才修改分组标识。

优选地，还包括，所述多个像素单元执行以下步骤：接收显示数据；从所述显示数据中获得灰阶数据；以及根据灰阶数据控制led灯在每个显示周期中的累积点亮时间。

优选地，所述多个像素单元还从所述显示数据中获得分组标识和指令代码，在所述分组标识与自身相关且所述指令代码指示处于显示状态的情形下才控制led灯的点亮状态。

根据本发明的第二方面，提供一种用于led显示装置的主控制器，用于将所述led显示装置的多个像素单元分成多个像素组，以及采用相同的灰阶数据驱动所述多个像素单元中的至少两个像素单元。

优选地，所述多个像素组分别包括相邻的多个像素单元。

优选地，所述至少两个像素单元为同一个像素组中的多个像素单元。

优选地，所述至少两个像素单元为彼此关联的多个像素组中的彼此关联的多个像素单元。

优选地，所述彼此关联的多个像素组之间隔开预定数量的像素组。

优选地，所述彼此关联的多个像素单元在相应的像素组中的序号相同。

优选地，同一像素组的多个像素单元的分组标识为相同值。

优选地，同一像素组的多个像素单元的分组标识按照相应的像素组中的序号为不同值。

优选地，在至少一个显示周期中，根据灰阶数据对所述多个像素单元进行动态分组，使得所述至少两个像素单元为同一个像素组中的像素单元。

根据本发明的第三方面，提供一种led显示装置，包括：多个像素单元，所述多个像素单元分别包括控制模块和led灯，所述控制模块采用灰阶数据控制led灯的点亮状态从而显示图像；以及上述的主控制器，与所述多个像素单元相连接，从而向其提供显示数据。

优选地，所述多个像素单元接收显示数据，从所述显示数据中获得配置数据，以及根据配置数据修改分组标识。

优选地，所述多个像素单元还从所述显示数据中获得分组标识和指令代码，在所述分组标识与自身相关且所述指令代码指示处于配置状态的情形下才修改分组标识。

优选地，所述多个像素单元接收显示数据，从所述显示数据中获得灰阶数据，以及根据灰阶数据控制led灯在每个显示周期中的累积点亮时间。

优选地，所述多个像素单元还从所述显示数据中获得分组标识和指令代码，在所述分组标识与自身相关且所述指令代码指示处于显示状态的情形下才控制led灯的点亮状态。

优选地，所述led显示装置为选自led显示屏、led栅格屏和led灯串组中的一种。

根据本发明实施例的控制方法，采用相同的灰阶数据驱动所述多个像素单元中的至少两个像素单元，使得控制端向像素单元传送的灰阶数据的数量可以少于像素单元的数据。因此，该控制方法可以在通信速率受限的情况下实现更多的串接数量和更高的显示帧率。

在优选的实施例中，控制端在至少一个显示周期(例如帧周期)中，根据灰阶数据对所述多个像素单元进行动态分组，使得灰阶数据相同的像素单元处于同一个像素组中和/或彼此关联的多个像素组中。由于在显示周期中，多个像素单元的分组与灰阶数据一致，因此，对于同一个像素组中和/或彼此关联的多个像素组中的像素单元，可以传送仅一个灰阶数据，从而减少了冗余数据的传送。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出根据本发明第一实施例的led显示装置100的示意性框图；

图2示出根据本发明第一实施例的led显示装置采用的显示数据的数据结构示意图；

图3示出根据本发明第二实施例的led控制方法的流程图；

图4示出根据本发明第三实施例的led控制方法的流程图；以及

图5示出根据本发明第四实施例的led控制方法的流程图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

图1示出根据本发明第一实施例的led显示装置100的示意性框图。led显示装置100包括主控制器110及其连接的多个像素单元120。所述多个像素单元120组成像素阵列，在像素阵列中，位于同一列的多个像素单元120串联连接在主控制器110的输出端和地之间。像素单元120包括控制模块121及其连接的至少一个led灯122。例如，像素单元120可以包括三个不同颜色的led灯122，例如红色、绿色和蓝色，以实现全彩显示。

在现有的led显示装置中，主控制器110向该像素阵列中直接与其连接的第一像素单元提供灰阶数据data，然后，第一像素单元将灰阶数据data传送至第二像素单元，依此类推。此外，主控制器110向该像素阵列中的各个像素单元提供一组控制信号，包括时钟信号clk、锁存信号lat和使能信号en。每一个像素单元120的控制模块121根据灰阶数据data产生输出信号，例如逐位对应的输出信号，led灯122按照逐位分时显示的方式点亮或熄灭。在每个显示周期中，led灯122的累积点亮时间与相对应的灰阶数据data的数值相一致。

在根据本发明实施例的led显示装置中，主控制器110根据分组标识向像素阵列中的各个像素单元120提供灰阶数据data。相应地，主控制器110的输出端提供的数据为显示数据disp。

图2示出根据本发明第一实施例的led显示装置采用的显示数据的数据结构示意图。如图所示，该显示数据dsip包括多个字段，不仅包括灰阶数据data，而且包括分组标识id、指令代码code和配置数据conf中至少之一。应当注意，所述多个字段的顺序可以根据预定的协议规范而变化，只要控制端和像素单元均遵循该顺序既可。

在led显示装置100中，每个像素单元120直接或者间接地从控制端110接收显示数据disp。像素单元120中的控制模块121根据分组标识id判断数据是否与其自身相关，根据指令代码code判断数据处理方式。例如，在指令代码code指示配置状态时，像素单元120中的控制模块121采用配置数据conf修改自身的分组标识id，在指令代码code指示显示状态时，像素单元120中的控制模块121采用灰阶数据data控制与其连接的led灯122。

图3示出根据本发明第二实施例的led控制方法的流程图。该方法用于在图1所示的led显示装置100中执行，用于根据分组标识id传送数据以提高冗余数据的传输效率。

在步骤s01中，led显示装置100进行初始化，例如在系统上电时在初始化状态，每个像素单元120的分组标识是唯一的，即，不同像素单元120的分组标识彼此不同。在下文的描述中，以主控制器110和16个像素单元120组成的像素阵列为例说明。例如，在初始状态，16个像素单元120的分组标识依次为0，1，2……，14，15。

在步骤s02中，在配置状态中，控制端110选择驱动方案。在该实施例中，该驱动方案例如是相邻的n个像素组成像素组，每个像素组采用相同的显示数据进行驱动，如表1所示。

在步骤s03，在配置状态中，控制端110根据驱动方案变换像素单元120的分组标识。如表1所示，在该实施例中，每个像素组中，相邻的4个像素单元的分组标识id将修改为同一个分组标识，组成一个像素组。

在该步骤中，控制端110向16个像素单元120提供各自的显示数据disp，该显示数据disp中的分组标识与相应的像素单元120的初始标识id一致，指令代码code为01，用于指示修改分组标识，配置数据conf为修改后的分组标识，灰阶数据为空。

例如，第8个像素单元的初始分组标识为7，在接收到显示数据disp时，如果显示数据disp中的分组标识id为7，则像素单元120的控制模块121判断数据与其自身相关，进行一步根据指令代码code和配置数据conf，将其自身的分组标识id修改为1。

在步骤s04，在显示状态中，控制端110根据视频图像，向像素单元120提供相应的灰阶数据。由于像素单元120的分组标识id已经根据驱动方案进行修改，使得每个像素组中，相邻的4个像素单元的分组标识id为同一个分组标识，从而可以在显示状态中采用4个灰阶数据data0～data3驱动16个像素单元120。

在该步骤中，控制端110向16个像素单元120的每个像素组提供分组的显示数据disp，该显示数据disp中的分组标识与相应的像素单元120的分组标识id一致，指令代码code为02，用于指示显示状态，配置数据conf为空，灰阶数据data为每个像素组共用的一个显示数据，分别为data0～data3。

在该实施例中，如表1所示，在每个显示周期中，每个像素组中，相邻的4个像素单元采用相同的灰阶数据data进行显示。在每个显示周期中，led灯122的累积点亮时间与相对应的灰阶数据data的数值相一致。

表1、相邻的像素单元共用显示数据的第一分组标识变换规则。

在优选的实施例中，控制端在至少一个显示周期(例如帧周期)中，根据灰阶数据对所述多个像素单元进行动态分组，使得灰阶数据相同的像素单元处于同一个像素组中。由于在显示周期中，多个像素单元的分组与灰阶数据一致，因此，对于同一个像素组中的多个像素单元，可以传送仅一个灰阶数据，从而减少了冗余数据的传送。

图4示出根据本发明第三实施例的led控制方法的流程图。该方法用于在图1所示的led显示装置100中执行，用于根据分组标识id传送数据以提高冗余数据的传输效率。

在步骤s11中，led显示装置100进行初始化。该方法的步骤s11与图3所示的方法的步骤s01相同。

在步骤s12中，在配置状态中，控制端110选择驱动方案。该方法的步骤s12与图3所示的方法的步骤s02相同。

在步骤s13，在配置状态中，控制端110根据驱动方案变换像素单元120的分组标识。该方法的步骤s13与图3所示的方法的步骤s03相同。

在步骤s14，在显示状态中，控制端110根据视频图像，向像素单元120提供相应的灰阶数据。由于像素单元120的分组标识id已经根据驱动方案进行修改，使得每个像素组中，相邻的4个像素单元的分组标识id为同一个分组标识，从而可以在显示状态中采用4个灰阶数据data0～data3驱动16个像素单元120。

在该步骤中，控制端110向16个像素单元120的每个像素组提供分组的显示数据disp的序列，每个像素组中的4个像素单元120依次接收4个灰阶数据data0～data3中的相应一个。显示数据dis中的分组标识与相应的像素单元120在像素组中的序号一致，指令代码code为03，用于指示显示状态，配置数据conf为空，灰阶数据data为分别与每个像素组中的像素单元相对应的灰阶数据data0～data3组成的序列，不同组像素单元之间共用灰阶数据data的序列。

如表2所示，在每个显示周期中，每个像素组中，相邻的4个像素单元采用不同的灰阶数据data进行显示，不同组的像素单元则共用相同的灰阶数据data的序列。在每个显示周期中，led灯122的累积点亮时间与相对应的灰阶数据data的数值相一致。

表2、间隔的像素单元共用显示数据的分组标识变换规则。

在优选的实施例中，控制端在至少一个显示周期(例如帧周期)中，根据灰阶数据对所述多个像素单元进行动态分组，使得灰阶数据相同的像素单元处于彼此关联的多个像素组中。由于在显示周期中，多个像素单元的分组与灰阶数据一致，因此，对于彼此关联的像素组中的多个彼此关联的像素单元，可以传送仅一个灰阶数据，从而减少了冗余数据的传送。

图5示出根据本发明第四实施例的led控制方法的流程图。该方法用于在图1所示的led显示装置100中执行，用于根据分组标识id传送数据以提高冗余数据的传输效率。

在步骤s21中，led显示装置100进行初始化。该方法的步骤s11与图3所示的方法的步骤s01相同。

在步骤s22中，在配置状态中，控制端110选择驱动方案。在该实施例中，该驱动方案例如是间隔n个像素组采用相同的显示数据进行驱动。

在步骤s23，在配置状态中，控制端110根据驱动方案变换像素单元120的分组标识。如表3所示，在该实施例中，每个像素组包括两个像素单元120，彼此间隔的像素组的分组标识也相同。

表3、间隔的像素组共用显示数据的分组标识变换规则。

在该步骤中，控制端110向16个像素单元120提供各自的显示数据disp，该显示数据disp中的分组标识与相应的像素单元120的初始标识id一致，指令代码code为01，用于指示修改分组标识，配置数据conf为修改后的分组标识，灰阶数据为空。

例如，第8个像素单元的初始分组标识为7，在接收到显示数据disp时，如果显示数据disp中的分组标识id为7，则像素单元120的控制模块121判断数据与其自身相关，进行一步根据指令代码code和配置数据conf，将其自身的分组标识id修改为0。

在该实施例中，可以执行一次分组标识变换，将所有的像素单元120的分组标识修改为表3所示的数据。替代地，可以执行多次分组变换。

例如，在第一次变换中，控制端110向16个像素单元120提供各自的显示数据disp，该显示数据disp中的分组标识与相应的像素单元120的初始标识id一致，指令代码code为01，用于指示修改分组标识，配置数据conf为修改后的第一组分组标识，灰阶数据为空。第一组分组标识为初始分组标识的逆序队列。

在第二次变换中，控制端110向16个像素单元120提供各自的显示数据disp，该显示数据disp中的分组标识与第一组分组标识一致，指令代码code为01，用于指示修改分组标识，配置数据conf为修改后的第二组分组标识，灰阶数据为空。第二组分组标识为第一组分组标识分别除以2取整形成的队列。

在第三次变换中，控制端110向16个像素单元120提供各自的显示数据disp，该显示数据disp中的分组标识与第二组分组标识一致，指令代码code为01，用于指示修改分组标识，配置数据conf为修改后的第三组分组标识，灰阶数据为空。第三组分组标识为第二组分组标识中大于等于4的分组标识减去4取差形成的队列。

在该替代的实施例中，经过三次变换形成的第三组分组标识与表3所示相同。

在步骤s24，在显示状态中，控制端110根据视频图像，向像素单元120提供相应的灰阶数据。由于像素单元120的分组标识id已经根据驱动方案进行修改，使得每个像素组中，相邻的2个像素单元的分组标识id为同一个分组标识，彼此间隔3个像素组的2个像素组的分组标识也相同，从而可以在显示状态中采用4个灰阶数据data0～data3驱动16个像素单元120。

在该步骤中，控制端110向16个像素单元120的每个像素组提供分组的显示数据disp，该显示数据disp中的分组标识与相应的像素单元120的分组标识id一致，指令代码code为02，用于指示显示状态，配置数据conf为空，灰阶数据data为每个像素组共用的一个显示数据，分别为data0～data3。

在该实施例中，如表3所示，在每个显示周期中，每个像素组中，相邻的2个像素单元采用相同的灰阶数据data进行显示,彼此间隔3个像素组的2个像素组也采用相同的灰阶数据data进行显示。在每个显示周期中，led灯122的累积点亮时间与相对应的灰阶数据data的数值相一致。

在优选的实施例中，控制端在至少一个显示周期(例如帧周期)中，根据灰阶数据对所述多个像素单元进行动态分组，使得灰阶数据相同的像素单元处于同一个像素组中以及彼此关联的多个像素组中。由于在显示周期中，多个像素单元的分组与灰阶数据一致，因此，对于同一个像素组中以及彼此关联的多个像素组中的像素单元，可以传送仅一个灰阶数据，从而减少了冗余数据的传送。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，例如片上系统soc、专用集成电路芯片asic等。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如磁碟、光盘、只读存储记忆体(rom)或随机存储记忆体(ram)等等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。