LED显示装置及其驱动电路的制作方法

本实用新型涉及显示
技术领域：
，更具体地，涉及LED显示装置及其驱动电路。
背景技术：
：LED显示屏的像素元件是发光二极管(LED)。LED显示屏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显示器被广泛应用于工业、交通、商业广告、信息发布、体育比赛等各个领域。在LED显示屏中，可以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亮度。在导通时间控制法中，采用恒流驱动，通过改变占空比来控制LED的亮度。采用导通时间控制法，利用LED灯在每个帧周期中的累积点亮时间表达灰阶，从而进行图像的显示。在每个帧周期中，对于每一个LED灯，提供与图像的相应像素对应的多位灰阶数据。灰阶数据的每个数据位的权重对应LED灯的有效显示时间。从灰阶数据中逐位提取数据位，根据每个数据位点亮或熄灭对应的有效显示时间。在整个帧周期中，LED灯累积的有效点亮时间与相应像素的灰阶数据相一致。LED显示装置包括多个串接的驱动电路，通过控制驱动电路输出端的高低电平，点亮或熄灭与驱动电路输出端相连的LED灯。在工作期间，LED显示装置从控制端接收数据信号DIN。数据信号DIN在串接的驱动电路内逐级传递，每个驱动电路可以锁存与其相关的灰阶数据。LED显示装置还从控制端接收与数据信号匹配的使能信号EN。各个驱动电路根据接收到的数据信号DIN和使能信号EN，控制驱动端Out输出高低电平。LED显示装置以一个固定的帧频来更新屏幕画面。在显示图像时，需要在一帧时间Tf内对每一个LED像素提供对应的灰阶数据并进行显示。为了改善视觉效果，提高LED显示装置的刷新率指标，需要将一帧时间Tf细分为多个时间片，即多个子帧。在传统LED显示的驱动方法中，驱动电路在显示连续帧的图像期间，在显示下一帧图像之前完整存储该驱动电路控制的所有LED灯的灰阶数据。假设，LED显示装置的灰阶数据为16Bit，LED显示屏的每帧图像的扫描数为16次，驱动电路包含的驱动输出端通常为16个，则一个驱动电路完整存储下一帧图像的灰阶数据需要的存储空间为16Bit*16*16，共4096bit。随着应用的发展，LED显示装置需要提供更高的灰阶，并采用更高的扫描数，如每帧图像的扫描数为32次，这将导致驱动电路需要内置越来越大的存储空间，电路成本更高。期待进一步改进LED显示装置及其驱动电路，以减少存储空间和降低电路成本。技术实现要素：有鉴于此，本实用新型实施例提供一种新的LED显示装置及其驱动电路，通过在帧周期前传送和存储一部分灰阶数据，以减少驱动电路的存储空间。根据本实用新型的第一方面，提供一种LED显示装置的驱动方法，所述LED显示装置包括至少一个驱动电路，以及与所述至少一个驱动电路相连接的多个LED灯，所述至少一个驱动电路依次串接，数据信号逐个驱动电路传送，所述LED显示装置在每个帧周期中显示相应帧的图像，所述帧周期包括多个子帧周期，所述驱动方法包括：将灰阶数据分为存储位和传输位；在每个帧周期开始前，采用所述数据信号传送所述存储位，并且在驱动电路中存储所述存储位的数据；在所述多个子帧期间，采用所述数据信号传送所述传输位,并且将所述存储位和所述传输位的数据组合成子帧数据进行显示，其中，所述多个LED灯在每个帧周期中的累积点亮时间与所述数据信号表示的灰阶数据值相对应。优选地，所述灰阶数据包括多个数据位，所述多个数据位的位权重分别对应于在帧周期中的有效显示时间。优选地，所述灰阶数据的高有效位作为所述存储位，所述灰阶数据的低有效位作为所述传输位。优选地，所述存储位的位权重分散在所述多个子帧的选定子帧或每一个子帧中，所述传输位的位权重分散在所述多个子帧的选定子帧中。优选地，所述驱动电路还接收移位时钟，以及在所述移位时钟的控制下对数据信号进行移位，以获得所述存储位和所述传输位。优选地，在所述多个子帧期间，根据所述灰阶数据点亮或熄灭所述多个LED灯。根据本实用新型的第二方面，提供一种LED显示装置，用于在连续的多个帧周期中显示相应帧的图像，所述帧周期包括多个子帧周期，所述LED显示装置包括：至少一个驱动电路；以及与所述至少一个驱动电路相连接的多个LED灯，其中，所述至少一个驱动电路依次串接，数据信号逐个驱动电路传送，所述至少一个驱动电路在每个帧周期开始前，接收和存储所述数据信号的存储位，在所述多个子帧期间，接收所述数据数据信号的传输位以及将所述存储位和所述传输位的数据组合成子帧数据进行显示，使得所述多个LED灯在每个帧周期中的累积点亮时间与所述数据信号表示的灰阶数据值相对应。优选地，所述灰阶数据包括多个数据位，所述多个数据位的位权重分别对应于在帧周期中的有效显示时间。优选地，所述灰阶数据的高有效位作为所述存储位，所述灰阶数据的低有效位作为所述传输位。优选地，所述存储位的位权重分散在所述多个子帧的选定子帧或每一个子帧中，所述传输位的位权重分散在所述多个子帧的选定子帧中。优选地，所述驱动电路包括：存储单元，用于存储所述灰阶数据的存储位；锁存单元，用于存储所述灰阶数据的传输位；移位寄存器组，用于在移位时钟信号的控制下，接收数据信号并且对数据信号在所述移位寄存器组的多个寄存器中移位，从而获得灰阶数据；存储选择模块，用于分别将所述灰阶数据的存储位和传输位传送到所述存储单元和所述锁存单元；读取模块，用于从所述存储单元读取所述灰阶数据的存储位；显示处理模块，用于判断是否存在灰阶数据的传输位，并且在存在所述传输位时，将所述灰阶数据的存储位和传输位组合成子帧数据；以及恒流驱动模块，用于提供驱动电流，使得所述多个LED灯在每个帧周期中的累积点亮时间与所述数据信号表示的灰阶数据值相对应。优选地，所述存储选择模块在每个帧周期开始前，将所述灰阶数据的存储位传送至所述存储单元，以及在所述多个子帧期间，将所述灰阶数据的传输位传送至所述锁存单元。优选地，所述驱动电路在所述多个子帧期间，根据所述灰阶数据点亮或熄灭所述多个LED灯。根据本实用新型的第三方面，提供一种LED显示装置的驱动电路，所述驱动电路与多个LED灯相连接，根据灰阶数据在每个帧周期中显示相应帧的图像，所述帧周期包括多个子帧周期，所述驱动电路包括：存储单元，用于存储所述灰阶数据的存储位；锁存单元，用于存储所述灰阶数据的传输位；移位寄存器组，用于在移位时钟信号的控制下，接收所述数据信号并且对所述数据信号在多个寄存器中移位，从而获得灰阶数据；存储选择模块，用于分别将所述灰阶数据的存储位和传输位传送到所述存储单元和所述锁存单元；读取模块，用于从所述存储单元读取所述灰阶数据的存储位；显示处理模块，用于判断是否存在灰阶数据的传输位，并且在存在所述传输位时，将所述灰阶数据的存储位和传输位组合成子帧数据；以及恒流驱动模块，用于提供驱动电流，使得所述多个LED灯在每个帧周期中的累积点亮时间与所述数据信号表示的灰阶数据值相对应。优选地，所述存储选择模块在每个帧周期开始前，将所述灰阶数据的存储位传送至所述存储单元，以及在所述多个子帧期间，将所述灰阶数据的传输位传送至所述锁存单元。根据本实用新型实施例的驱动方法，将灰阶数据分为两个部分：存储位和传输位，在帧周期前传送和存储所述存储位的数据，在帧周期的子帧期间传送所述传输位的数据。至少传输位的数据不需要占用驱动电路内部的存储空间，仅仅在子帧期间进行传输，然后与预先存储的存储位数据组合成子帧数据。该LED显示装置既可以获得较好的显示性能，又可以减少存储空间。附图说明通过参照以下附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1为根据现有技术的LED显示装置的示意性框图。图2为根据现有技术的LED显示装置中驱动电路的示意性框图。图3为根据本实用新型实施例的LED显示装置的示意性框图。图4为根据本实用新型实施例的LED显示装置中驱动电路的示意性框图。图5为根据本实用新型实施例的LED显示装置的驱动方法的时序图。具体实施方式以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用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。此外，可能未示出某些公知的部分。在本申请中，术语“存储位”表示在一帧周期内仅传递一次然后存储于驱动电路内的灰阶数据位。术语“传输位”表示在一帧周期内的每个子帧重复传递且不在驱动电路内存储的灰阶数据位。图1为现有技术的LED显示装置的示意性框图。该LED显示装置包括控制端110和多个LED模组310。所述多个模组310例如依次串接。每个LED模组310包括依次串接的多个驱动电路211，以及排列成阵列的多个LED灯212。在每个LED模组310中，所述多个驱动电路211分别用于驱动与其连接的多个LED灯212，从而用于显示图像的一部分区域。所述多个模组310分别用于显示不同区域的图像，从而可以共同拼接成完整的图像。控制端110向所述多个模组提供数据信号DIN、移位时钟DCLK和计数时钟GCLK。上述移位时钟DCLK和计数时钟GCLK从控制端110传送给每个模组310中的每个驱动电路211的相应的移位信号端DClk和计数信号端GClk。数据信号DIN逐个模组传送。数据信号DIN用于表示像素的灰阶数据。在每个模组310内部，数据信号DIN逐个驱动电路211传送。从控制端110开始，数据信号DIN首先提供给第一个LED模组310的第一个驱动电路211的数据输入端Din，并在该LED模组310中的多个驱动电路内依次传递，经由最后一个驱动电路的数据输出端Dout输出。然后，该数据信号DIN提供给第二个LED模组。数据信号DIN经串接的各LED模组依次传递，上一级LED模组输出到本级LED模组的第一个驱动电路，本级LED模组的最后一个驱动电路输出到下一级LED模组的第一个驱动电路。最后一级LED模组的最后一个驱动电路则不输出数据信号。在每个LED模组中，多个LED灯212的阳极端分别连接电源VDD，阴极端连接相应的驱动电路210的驱动输出端Out。当驱动输出端Out提供下拉恒流时，即点亮LED灯212。在该LED显示装置中，LED模组包括各自的驱动电路。在一帧周期内的每个子帧中，控制端向LED模组的驱动电路重复传递灰阶数据位。因此，该LED显示装置中的所有灰阶数据位都是存储位。图2为根据现有技术的LED显示装置中驱动电路的示意性框图。该驱动电路211包括移位寄存器组2111、存储单元2112、PWM模块2113和驱动模块2114。移位寄存器组2111通过移位信号端DClk从控制端110接收移位时钟信号DCLK，通过数据信号输入端Din接收控制端110或上一级驱动电路210的数据输出端Dout提供的数据信号。移位寄存器组2111接收数据信号Din，在移位时钟信号DCLK的控制下，数据信号Din在移位寄存器组2111内的多个寄存器中进行移位，经由数据信号输出端Dout输出给下一级驱动电路或下一级LED模组。存储单元2112在本地存储接收的灰阶数据。PWM模块2113利用计数时钟GCLK进行计数，计数值与灰阶数据的值相一致，从而产生脉宽调制信号。因此，脉冲调制信号的占空比与灰阶数据的值一致。例如，LED显示装置的灰阶数据为16Bit，驱动电路读取到下一帧图像中某个LED灯的灰阶数据值为249，则该驱动电路在下一帧图像显示时，控制与该LED灯相连的驱动端输出一个249/65535的占空比。驱动模块2114根据PWM信号在各个驱动输出端Out提供下拉恒流，从而控制LED灯212的点亮/熄灭及其持续时间。图3为根据本实用新型实施例的LED显示装置的示意性框图。该LED显示装置包括控制端110和多个LED模组310。所述多个模组310例如依次串接。每个LED模组310包括依次串接的多个驱动电路311，以及排列成阵列的多个LED灯212。在每个LED模组310中，所述多个驱动电路311分别用于驱动与其连接的多个LED灯212，从而用于显示图像的一部分区域。所述多个模组310分别用于显示不同区域的图像，从而可以共同拼接成完整的图像。控制端110向所述多个模组提供数据信号DIN和移位时钟DCLK。上述移位时钟DCLK从控制端110传送给每个模组310中的每个驱动电路311的相应的移位信号端DClk。数据信号DIN逐个模组传送。数据信号DIN用于表示像素的灰阶数据。在每个模组310内部，数据信号DIN逐个驱动电路311传送。从控制端110开始，数据信号DIN首先提供给第一个LED模组310的第一个驱动电路311的数据输入端Din，并在该LED模组310中的多个驱动电路内依次传递，经由最后一个驱动电路的数据输出端Dout输出。然后，该数据信号DIN提供给第二个LED模组。数据信号DIN经串接的各LED模组依次传递，上一级LED模组输出到本级LED模组的第一个驱动电路，本级LED模组的最后一个驱动电路输出到下一级LED模组的第一个驱动电路。最后一级LED模组的最后一个驱动电路则不输出数据信号。在每个LED模组中，多个LED灯212的阳极端分别连接电源VDD，阴极端连接相应的驱动电路210的驱动输出端Out。当驱动输出端Out提供下拉恒流时，即点亮LED灯212。在该实施例的LED显示装置中，控制端通过数据信号DIN，在传输切换后发送下一帧图像的灰阶数据存储位，其中传输切换需在当前帧图像所有数据位，包括存储位和传输位均传输完成后进行。当前帧显示完成后进行显示切换，控制端通过数据信号DIN，在传输位进行显示的前一子帧发送该传输位。当所有传输位传输完成后，控制端进行传输切换，并按照上述方式进行下一帧图像数据的发送。驱动电路在进行显示时读取存储位的数据值，以及接收传输位的数据值。进一步地，驱动电路将存储位和传输位组合成子帧数据。根据子帧数据的数据值来决定对应的驱动输出端OUT是否输出下拉恒流以及下拉恒流的时长。优选地，在逐位驱动的情形下，根据灰阶数据的位数据值0或1来决定对应的驱动输出端OUT是否输出下拉恒流。即，当位数据值为0时，控制该对应的驱动输出端OUT不输出下拉恒流，与该驱动输出端相连的LED灯被关断；当位数据值为1时，控制对应的驱动输出端OUT输出与灰阶数据的位权重表示的时长一致的下拉恒流，与该驱动输出端相连的LED灯被打开。同样的，驱动电路在进行显示时，根据接收到的传输位的位数据值来决定对应的驱动输出端Out是否输出下拉恒流以及下拉恒流的时长。图4为根据本实用新型实施例的LED显示装置中驱动电路的示意性框图。该驱动电路311包括移位寄存器组2111、存储选择模块3111、存储单元2112、锁存单元3112、读取模块3113、显示处理模块3114、PWM模块2113和驱动模块2114。移位寄存器组2111通过移位时钟信号端DClk从控制端110接收时钟信号，通过数据信号输入端Din接收控制端110或上一级驱动电路210的数据输出端Dout提供的数据信号。在移位时钟信号DCLK的控制下，数据信号Din在移位寄存器组2111内的多个寄存器中进行移位，经由数据信号输出端Dout输出给下一级驱动电路或下一级LED模组。存储选择模块3111将显示数据进行存储或锁存。例如，在当前帧图像所有数据位的传输结束、并进行传输切换之后，控制端在下一帧图像显示开始之前发送下一帧图像的灰阶数据存储位，所述存储选择模块3111将移位寄存器传递的灰阶数据写入存储单元2112。在一帧图像显示期间，若下一子帧存在传输位，控制端发送下一子帧的灰阶数据传输位，数据写入控制模块控制存储选择模块3111将移位寄存器传递的数据锁存至锁存单元3112，以备下一子帧显示时使用。读取模块3113读取当前子帧需要显示的存储位，并传递给显示处理模块3114。显示处理模块3114判断当前子帧是否有传输位需要进行显示，如有，则灰阶数据的存储位和传输位组合成子帧数据,根据前述得到的数据控制PWM模块2113和驱动模块2114进行驱动显示，在各个驱动输出端Out提供下拉恒流及其持续时间，从而控制LED灯212的点亮/熄灭及其持续时间。根据本实用新型实施例的驱动电路，在每帧图像的显示期间，将部分灰阶数据位作为存储位存储在驱动电路中，部分灰阶数据位作为传输位，逐子帧地进行传递，使得LED显示装置既可以获得较好的显示性能，又可以减少存储空间。图5为根据本实用新型实施例的LED显示装置的驱动方法的时序图。为了表述方便，以10Bit灰阶数据为例对本实用新型提出的驱动方法作进一步说明。将10Bit灰阶数据记为D[0:9]，数据位的权重可采用2n来表示。假设灰阶数据最低有效位对应有效显示时间的权重W[0]为1，则每一个数据位D[i]对应有效显示时间的权重W[i]为2i-1，如表1所示：表1、在现有技术中10位灰阶数据不同位的权重数据位D[0]D[1]D[2]D[3]D[4]D[5]D[6]D[7]D[8]D[9]权重W1248163264128256512若灰阶数据最低有效位对应的有效显示时间为t。根据数据位的权重，每一个灰阶数据位对应的有效显示时间如表2所示：表2、在现有技术中10位灰阶数据不同位对应的有效显示时间数据位D[0]D[1]D[2]D[3]D[4]D[5]D[6]D[7]D[8]D[9]有效时间t2t4t8t16t32t64t128t256t512t将灰阶数据的高7位D[3:9]作为存储位，灰阶数据的低3位D[0]、D[1]、D[2]作为传输位；并将一帧时间Tf细分为32个时间片，即32个子帧。再把存储位D[3:9]拆分为4位存储高位D[6:9]和3位存储低位D[3:5]，存储高位为每个子帧都进行显示的灰阶数据位，存储低位为只有部分子帧进行显示的灰阶数据位。由于存储高位D[6:9]每个子帧都进行显示，因此存储高位在每个子帧中的有效显示时间如表3所示。表3、每个子帧中存储高位的有效显示时间数据位D[9]D[8]D[7]D[6]总有效时间512t256t128t64t子帧数32323232有效时间16t8t4t2t存储低位D[3:5]在32个子帧中的出现次数和有效显示时间可以按表4所示。表4、存储低位的子帧排布和有效显示时间数据位D[5]D[4]D[3]总有效时间32t16t8t子帧数1684有效时间2t2t2t由表4可知，存储低位在32个子帧中出现的次数为16+8+4，共计28次。32个子帧中还剩余4个子帧，可以用作传输位D[0]、D[1]、D[2]的显示。10Bit灰阶数据D[0:9]在各子帧中进行显示的次序排布和有效显示时间可以如表5所示。表5、灰阶数据排布示例如表5所示，存储高位D[6:9]的有效显示时间被分散到32个子帧中；存储低位D[5]在32个子帧中的16个子帧出现，为使显示均匀，每2个子帧出现一次；存储低位D[4]在32个子帧中的8个子帧出现，即每4个子帧出现一次；存储低位D[3]在32个子帧中的4个子帧出现，即每8个子帧出现一次。将这32个子帧分成4组，每8个子帧一组，存储位均匀排布后，每一组子帧均空余一个子帧位置，可用来显示传输位。其中，第一、三组子帧的空余位置用来显示传输位D[2]，有效显示时间为2t；第二组子帧的空余位置用来显示传输位D[1]，有效显示时间为2t；第四组子帧的空余位置用来显示传输位D[0]，有效显示时间为t。如此，即可完成表2所示的10位灰阶数据的显示。LED显示装置中，需要将灰阶数据位在进行显示前传递到位，其中存储位需要预先保存至驱动电路的存储单元2112，传输位应在显示开始时传递到位，在不考虑扫描的情况下，应在所显示子帧的前一子帧进行传输。因此在不考虑扫描的情况下，10Bit灰阶数据如需按表5所示的次序进行显示，则：存储位D[3:9]需要在本帧图像显示开始前完成传输和存储，传输位D[0]、D[1]、D[2]需要在各自显示的子帧之前进行传输。如表5所示，传输位D[2]在子帧2和子帧18显示，传输位D[1]在子帧10显示，传输位D[0]在子帧26显示，那么：传输位D[2]应在子帧1和子帧17进行传输，传输位D[1]应在子帧9进行传输，传输位D[0]应在子帧25进行传输；而其余子帧在显示时只需读取已存储的数据位，没有进行数据传输的需求，因此，可以利用这些没有传输需求的子帧进行下一帧图像灰阶数据存储位的传输。例如，存储位D[3:9]可在上一帧图像的子帧26～子帧32期间进行传输和存储。表6所示为上述10Bit灰阶数据在不考虑扫描的情况下的传输显示时序过程，其时序示意图如图2所示。表6、灰阶数据传输与显示时序示例上述实施例中，驱动电路需要存储数据由原先的10Bit降低为7Bit，电路内部需要的存储空间由原先10Bit*扫描数*16，降为7Bit*扫描数*16，所需存储空间减少了30％。上述实施例以10Bit灰阶数据为例，仅是为了方便表述，对于实际应用中的更多位的灰阶数据，可进行扩展。当灰阶数据位增加时，可增加传输位的位数，或增加存储低位的位数、扩展子帧数等。例如，16Bit灰阶数据，可以有4个传输位、12个存储位，其中8个为存储高位，4个为存储低位，子帧数为64。只要保证在显示切换之前将所有的存储位传递到位即可，即在进行下一帧图像显示前，有足够的不需要传递传输位的子帧来进行下一帧图像灰阶数据的存储位的传输。并且，在给定存储空间的情况下，可以通过变化传输位、存储位的位数，来改变支持的灰阶数据位数，譬如达到支持更高灰阶、如18Bit灰阶数据的情况。本实用新型揭示的实施例中所表述的灰阶数据的位数，存储高位、存储低位和传输位的位数均为示例，且传输示例中未考虑扫描。本领域的人员可利用现有技术，结合本实用新型，进行不同的位数选择，不同的权重设置，增加扫描数，还可变化子帧内的位与权重排布，以及灰阶数据位的传输位置。本实用新型提出的一种驱动方法，其根本做法在于将n位灰阶数据进行拆分：其中的a位作为存储高位，存储于驱动电路内部，并且每个子帧均进行显示；其中的b位作为存储低位，存储于驱动电路内部，部分子帧显示；剩余的n-a-b位灰阶数据低位作为传输位，不需要占用驱动电路内部的存储空间，在需要进行显示的前一子帧进行传输。上述实施例的LED驱动方法和显示系统，既能很好的满足LED显示装置日益提高的刷新率、灰度级等性能指标，又有效的减少了驱动电路所需的存储空间，提升了系统显示性能和显示效果。本实用新型实施例虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。当前第1页1 2 3