专利名称：基于普通恒流源驱动芯片的led灰度显示控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型所属技术领域为LED显示领域。尤其是普通恒流源驱动芯片驱动的带 灰度的LED图像显示控制技术，包括LED大屏幕显示屏、LED灯条、LED灯饰等。
二背景技术：
目前业内主流的基于普通恒流源驱动芯片的控制方法是将源图像帧周期(常用 的基于PC计算机的图像帧率是60Hz，其帧周期是16. 66ms)等分为若干刷新周期，这些刷新 周期总数与源图像帧率的乘积就是LED显示设备的刷新率。在每一个刷新周期内根据各自 权重依次显示每一灰阶，权重高的灰阶显示时间长从而产生不同灰度。受限于源图像帧周 期之固定，这种控制方法无法解决当前LED显示屏要求的越来越高的刷新率、越来越高的 灰阶、越来越高的LED利用率、更平滑的灰度表现这些性能要求之间的矛盾。因为更高的刷 新率意味着将固定的源图像帧周期等分为更多的刷新周期，每一刷新周期所占时间更少， 无法显示更高灰阶；同时，要显示更高灰阶势必产生更多小OE脉宽，这些小OE脉宽有些无 法被普通恒流源驱动芯片表现从而影响LED显示设备灰度过渡平滑性，影响画质；即使能 被普通恒流源驱动芯片表现的中等级别的灰阶，其OE权重仍不足以占用一整个OE子场时 间，致使LED利用率降低，亮度损失较大。随着LED显示屏产业的发展，其对刷新率、灰阶数的要求越来越高以满足优美画 质、直播无视觉闪烁、高LED利用率等需求。目前市面上出现的内建PWM恒流源驱动芯片虽 能较好的满足这些要求，但由于内建PWM驱动芯片成本较普通恒流源驱动芯片成本高出若 干倍从而使LED显示设备原料成本增加不少。而当前业内主流的基于普通恒流源驱动芯片 的显示控制装置无法解决高刷新率、低亮度损失、高灰阶之间的矛盾。设一基于普通恒流源驱动芯片并使用传统灰度控制方法的LED显示屏，其灰阶数 为8位(8bits)，即R、G、B各有256个灰度(可表现的色彩为256x 256x 256 = 16，777，216 色)，若灰阶子场时间为T，而其最高灰阶时间为8T，那么Sbits灰阶时间分别为8T、4T、2T、 Τ、Τ、Τ、Τ、T (一个刷新周期内总灰阶时间为19Τ)，而其有效OE时间分别为8Τ、4Τ、2Τ、Τ、 Τ/2、Τ/4、Τ/8、Τ/16( —个刷新周期内OE总有效时间为(16-1/16)Τ)0若帧周期为F(若图 像帧率为60Hz，则F = 16. 666ms)，那么刷新周期数为F/ (19T)，刷新率约为ls/ (19T)，最小 OE脉宽为 T/16，LED利用率约为(16-1/16) T/(19T) = 83. 88%，亮度损失约为(1-83. 88%) =16. 12%。同理，当要求灰阶数为16位(16bits)时，即R、G、B各有65536个灰度(可表现 的色彩为 65536x65536x65536 = 281，474，976，710，656 色)，16bits 灰阶时间分别为 8T、 4Τ、2Τ、Τ、Τ、Τ、Τ、Τ、Τ、Τ、Τ、Τ、Τ、Τ、Τ、T ( 一个刷新周期内总灰阶时间为28Τ)，而其有效OE 时间分别为 8Τ、4Τ、2Τ、Τ、Τ/2、Τ/4、Τ/8、Τ/16、Τ/32、Τ/64、Τ/128、Τ/256、Τ/512、Τ/1024、 Τ/2048、Τ/4096( —个刷新周期内OE总有效时间为(16-1/4096) Τ)，那么刷新周期数R = F/ (27Τ)，刷新率约为ls/ (27Τ)，最小OE脉宽为T/4096，LED利用率约为(16-1/4096) T/ (27T) =59.洸％，亮度损失约为(1-59. 26% ) = 40. 74%。[0006]由此可见，传统方法控制基于普通恒流源驱动芯片的LED显示屏，灰阶数越高，其 刷新率越低，LED利用率越低，亮度损失越高，最小OE脉宽越小以致无法被LED驱动芯片表 现，从而造成灰度过渡不平滑，画质欠佳等不利影响。而在同等条件下，本技术可使上述各性能参数大致满足以下算式8bits 灰阶时刷新周期数R 满足:15R+even (R/2) +even (R/4) +even (R/8) +even (R/16) = F/T ；(其中，even()函数为向上取整函数，S卩小数位进1处理)。最小OE脉宽为(R% 16) T，(其中，％为取余符合)；LED 利用率为((16-1/16)RT/F)*100% ；亮度损失为100%_((16-1/16)RT/F)*100% ；16bits 灰阶时刷新周期数R 满足:15R+even (R/2) +even (R/4) +even (R/8) +even (R/16) +even (R/ 32) +even (R/64) +even (R/128) +even (R/256) +even (R/512) +even (R/1024) +even (R/2048) + even(R/4096) = F/T ；(其中，evenO函数为向上取整函数，S卩小数位进1处理)。最小OE脉宽为(R% 4096)T，(其中，％为取余符合)；LED 利用率为((16-1/4096) RT/F)*100% ；亮度损失为100%-((16-1/4096)RT/F)*100% ；子场时间T由LED显示屏寻址数和数据钟频率/周期决定，如寻址数为512，数据 时钟频率为12. 5MHz (周期为80ns)，那么子场时间T = 128x 80ns = 10. Mus，对于1/4扫
描屏可得出下列对照表
权利要求1.基于普通恒流源驱动芯片的LED灰度显示控制装置，其特征是由FPGA芯片控制普通 恒流源驱动芯片，普通恒流源驱动芯片连接LED阵列。
专利摘要基于普通恒流源驱动芯片的LED灰度显示控制装置，由FPGA芯片控制普通恒流源驱动芯片，普通恒流源驱动芯片连接LED阵列；FPGA芯片将分散在2个不同刷新周期的仅占1/2 OE子场时间的灰阶整合到一个刷新周期以及将分散在4个不同刷新周期的仅占1/4 OE子场时间的灰阶整合到一个刷新周期，即将同一帧周期内的N个不同刷新周期的仅占1/N OE子场时间的灰阶整合到一个刷新周期以构成一个完整的OE子场。可同时达到高刷新率，高灰阶高画质、高LED利用率、平滑灰度过渡，从而节省LED显示设备的原料成本。
文档编号G09G3/32GK201820427SQ20102051797
公开日2011年5月4日 申请日期2010年9月3日 优先权日2010年9月3日
发明者谌高扬 申请人:南京德普达电子技术有限公司