一种用于LED驱动的PWM和PAM复合型显像方法

本发明涉及led显示，具体涉及一种用于led驱动的pwm和pam复合型显像方法。

背景技术：

1、led(晶体二极管)显示屏具有亮度高、低功耗、低电压、寿命长等特点，目前广泛应用于车站、学校、商场、餐厅等不同场所的广告宣传等。在中高阶led显示屏中，通常采用pwm(脉冲宽度调制)恒流驱动方式。为了提升显示刷新率，目前主要采用spwm(离散脉冲宽度调制)方式。在led显示中会出现“麻点”现象，具体原因为：在pwm波形的上升沿和下降沿，由于模拟通道不能快速反应数字通道信号的变化，产生的脉冲斜率不同，从而产生“麻点”。而spwm驱动算法虽然可以在不提高时钟频率的情况下提升显示刷新率，但是也进一步加剧了“麻点”效应出现的频率，影响显示效果。为了解决“麻点”效应，需要限制最短脉宽时间，以此来减弱脉冲斜率对显示的影响。于是按照上述的显示方法会带来以下问题：

2、1.设定最小脉冲宽度，在低灰度图像显示时会造成刷新率降低；

3、2.若保证低灰度图像的显示刷新率，则会带来“麻点”问题。

技术实现思路

1、针对以上现有技术存在的问题，本发明提出了一种用于led驱动的pwm和pam(脉冲振幅调制)复合型显像方法，以解决扫描式led显示屏在低灰度级情况下的刷新率降低问题。采用电流脉宽和电流幅度混合调节方式，提高了低灰度图像的刷新率，同时又不会产生“麻点”效应，使显示效果更加稳定。

2、芯片系统连接至led显示屏驱动led显示屏成像；芯片系统包括：外接设备端口、判定器、pwm信号产生模块、pam信号产生模块和输出端口；外接设备端口连接至判定器，判定器分别连接至pwm信号产生模块和pam信号产生模块；pwm信号产生模块连接至pam信号产生模块；pwm信号产生模块和pam信号产生模块分别连接至输出端口。

3、本发明的用于led驱动的pwm和pam复合型显像方法，包括以下步骤：

4、1)图像灰度数据通过外接设备端口传输至判定器，判定器通过内置的计数器，将图像灰度数据分为高灰度图像数据和低灰度图像数据，并传输至pwm信号产生模块，每一个图像灰度数据的位数为g，将每一个图像灰度数据的前m位定义为高位灰度数据m，后l位定义为低位灰度数据l，即高位灰度数据m的位数为m，低位灰度数据l的位数为l，g＝m+l，g、m和l均为正整数；

5、2)在pwm信号产生模块中进行pwm信号合成：将高位灰度数据m分成2l份，每份按照时间顺序逐次子帧循环显示，从而生成高位灰度数据m的子帧循环显示信号；

6、在子帧循环显示高位灰度数据m中，均匀穿插子帧显示低位灰度数据l，生成低位灰度数据l的穿插子帧显示信号，从而得到合成的pwm信号；

7、3)将高灰度图像数据经过步骤2)处理后产生的pwm信号传输至输出端口，由输出端口提供电流驱动信号用于控制led显示屏中各像素单元的开关，实现灰度图像显示；

8、4)将低灰度图像数据经过步骤2)处理后产生的pwm信号，传输至pam信号产生模块，进行pam调制后，传输至输出端口，输出端口提供电流驱动信号用于控制led显示屏中各像素单元的开关，实现灰度图像显示。

9、在步骤1)中，通过内置的计数器对输入的图像灰度数据进行高灰度图像数据和低灰度图像数据的判断，包括以下步骤：设定灰度判断阈值脉宽kτ，k为正整数，是给定的数值；τ为计数器的最短时钟周期，τ≥20ns；当时，认定其为低灰度图像数据，否则为高灰度图像数据。

10、在步骤2)中，高位灰度数据m子帧循环显示，循环的次数由低位灰度数据的位数l决定，为2l次；低位灰度数据l穿插子帧显示，l≤2l；低位灰度数据均匀的穿插在2l份高位灰度数据的子帧循环显示中，即在显示2l/l份或2l/(l+1)份的高位灰度数据后显示一位低位灰度数据。

11、pwm调制通过芯片自带的数字比较器和计数器实现。计数器的时钟周期为τ(≥20ns)，则等份分割后的显示子帧长度(时长)为时长划分包括高位灰度数据时长和低位灰度数据1τ时长。

12、在步骤4)中，pam调制模块包括恒流源模块和电流选通模块，低灰度图像数据传输至电流选通模块，电流选通模块接收来自判定器内置的片上查找表的信号，将低灰度图像数据变成基础的电流信号，对基础的电流信号进行pam调制，pam调制后的电流信号传输至恒流源模块，从而控制恒流源模块相应的通道打开，输出对应的电流。对低灰度图像数据进行pam调制的处理过程如下：低灰度图像数据输入至电流选通模块，低灰度图像数据变成基础的电流信号，电流选通模块需要先经过片上查找表的信号，对基础的电流信号进行调整，以电流大小为纵坐标，以时间为横坐标，然后保证低灰度图像数据输出的信号与横坐标轴围成的图形的面积不变，横向拉伸或压缩图形调节电流脉冲宽度，纵向拉伸或压缩图形调整电流脉冲幅值，使得子帧显示的时长达到kτ；设定幅值调整阈值脉宽，当基础的电流信号的电流脉冲宽度小于幅值调整阈值脉宽时，不再减小电流脉冲宽度，而是调整电流脉冲幅值。片上查找表由逻辑门组成，具有存储数据功能，存入的数据对应脉冲幅值调制模块的不同幅值的电流。

13、本发明的优点：

14、本发明合成的电流驱动信号用于图像灰度数据的显示，高位灰度数据的循环显示提升了显示刷新率；在低灰度图像显示时，设定幅值调整脉宽阈值，当基础的电流信号的电流脉冲宽度小于幅值调整阈值脉宽对应的灰度数据时，不再减小电流脉冲宽度，而是调整电流脉冲幅值；通过对低灰度图像数据的电流脉冲幅值和电流脉冲宽度的混合调制，提高了低灰度图像的显示刷新率，并避免了低灰度图像显示时的“麻点”效应，提高了显示效果；本发明通过电流脉冲宽度和电流脉冲幅度的混合调制方式，提高了在显示低灰度图像时的刷新率，使得显示效果稳定；避免了在显示低灰度图像时的“麻点”效应，使得显示效果良好。

技术特征：

1.一种用于led驱动的pwm和pam复合型显像方法，其特征在于，所述pwm和pam复合型显像方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的pwm和pam复合型显像方法，其特征在于，在步骤1)中，通过内置的计数器对输入的图像灰度数据进行高灰度图像数据和低灰度图像数据的判断，包括以下步骤：设定灰度判断阈值脉宽kτ，是给定的数值；τ为计数器的最短时钟周期，τ≥20ns；当时，认定其为低灰度图像数据，否则为高灰度图像数据。

3.如权利要求1所述的pwm和pam复合型显像方法，其特征在于，在步骤2)中，高位灰度数据m子帧循环显示，循环的次数由低位灰度数据的位数l决定，为2l次；低位灰度数据l穿插子帧显示，l≤2l；低位灰度数据均匀的穿插在2l份高位灰度数据的子帧循环显示中，即在显示2l/l份或2l/(l+1)份的高位灰度数据后显示一位低位灰度数据。

4.如权利要求1所述的pwm和pam复合型显像方法，其特征在于，在步骤4)中，pam调制模块包括恒流源模块和电流选通模块，低灰度图像数据传输至电流选通模块，电流选通模块接收来自判定器内置的片上查找表的信号，将低灰度图像数据变成基础的电流信号，对基础的电流信号进行pam调制，pam调制后的电流信号传输至恒流源模块，从而控制恒流源模块相应的通道打开，输出对应的电流。

5.如权利要求4所述的pwm和pam复合型显像方法，其特征在于，对低灰度图像数据进行pam调制的处理过程如下：低灰度图像数据输入至电流选通模块，低灰度图像数据变成基础的电流信号，电流选通模块需要先经过片上查找表的信号，对基础的电流信号进行调整，以电流大小为纵坐标，以时间为横坐标，然后保证低灰度图像数据输出的信号与横坐标轴围成的图形的面积不变，横向拉伸或压缩图形调节电流脉冲宽度，纵向拉伸或压缩图形调整电流脉冲幅值，使得子帧显示的时长达到kτ。

6.如权利要求5所述的pwm和pam复合型显像方法，其特征在于，设定幅值调整阈值脉宽，当基础的电流信号的电流脉冲宽度小于幅值调整阈值脉宽时，不再减小电流脉冲宽度，而是调整电流脉冲幅值。

技术总结
本发明公开了一种用于LED驱动的PWM和PAM复合型显像方法。本发明合成的电流驱动信号用于图像灰度数据的显示，高位灰度数据的循环显示提升了显示刷新率；在低灰度图像显示时，设定最小脉宽阈值，当输入图像的灰度数据小于幅值调整阈值脉宽对应的灰度数据时，不再减小电流脉冲宽度，而是调整电流脉冲幅值；通过对低灰度图像数据的电流脉冲幅值和电流脉冲宽度的混合调制，提高了低灰度图像的显示刷新率，并避免了低灰度图像显示时的“麻点”效应，提高了显示效果；本发明通过电流脉冲宽度和电流脉冲幅度的混合调制方式，提高了在显示低灰度图像时的刷新率，使得显示效果稳定；避免了在显示低灰度图像时的“麻点”效应，使得显示效果良好。

技术研发人员：常玉春,王新强,赵中源,刘放,赵壮,唐禹亭
受保护的技术使用者：北京大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12