CN215911167U - Led显示系统 - Google Patents

Abstract

LED显示系统具有一个耦合到驱动电路的LED显示屏。驱动电路包括一个扰频脉冲宽度调制发生器、一个寄存器和一个存储器。扰频脉冲宽度调制发生器接收来自外部源的图像数据，并在一定的补偿后，被发送到扰频脉冲宽度调制发生器，以根据包括补偿图像数据K的一组新规则进行分配。补偿图像数据K可以是经验值或根据使用系数p和q的公式获得，系数p和q可以通过校准而获得。

Description

LED显示系统

本申请是2018年4月4日提交的编号为15/945,497美国专利申请的接续部分，本申请的内容在此完整引用。

技术领域

本实用新型一般涉及用于驱动显示器的设备。更具体地说，本实用新型涉及补偿图像数据以提高LED显示器的刷新率和亮度均匀性的设备。

背景技术

现代LED(发光二极管)显示屏需要更高的灰度，以实现更高的颜色深度和更高的视觉刷新率，以减少闪烁。例如，RGB LED像素的16位灰度分别允许16位电平的红色、绿色和蓝色LED(21⁶＝65536)。这样的RGB LED像素总共能够显示65536³种颜色。其中一种常用来调整LED灰度的方法是脉宽调制(“PWM”)。简单地说，PWM产生一系列电压脉冲来驱动一个LED。当脉冲电压高于LED正向电压时，LED导通。因此，当脉冲幅度超过阈值时，PWM信号的脉冲持续时间(即脉冲宽度)决定了LED的导通/关断时间。导通时间占导通时间和关断时间之和(即脉宽调制周期)的百分比是占空比，它决定了发光二极管的亮度。示例性LED显示系统(包括LED拓扑、电路、PWM引擎等)的配置和操作在2015年2月24日发布的美国专利号8963811和2018年2月21日提交的美国专利申请15/901,712中有详细说明。

LED显示屏的另一个参数是灰度值，它是LED显示屏的亮度级别。在16位分辨率的LED显示屏中，灰度值范围从0(完全黑暗)到65535(最大亮度)，对应于从0％到100％的占空比。当灰度值较低时，LED的亮度级别就较低。相反，当灰度高时，亮度级别也较高。LED显示屏在低灰度值时经常遇到性能问题。

LED显示屏的另一个参数是它的灰度时钟(“GCLK”)频率，这与数据帧中GCLK周期的最大数目和显示器的刷新率有关。此外，帧速率是指视频源在一秒钟内向显示屏输入整帧新数据的次数。LED显示屏的刷新率是LED显示屏每秒绘制数据的次数。刷新率等于帧速率乘以段数。

脉宽调制(PWM)的优点之一是开关器件的功率损耗低。当开关关断时，几乎没有电流。当开关导通时，在开关上几乎没有电压降。因此，两种情况下的功率损耗都接近于零。另一方面，脉宽调制(PWM)由占空比、开关频率和负载特性定义。当开关频率足够高时，可以对脉冲序列进行平滑处理，恢复平均模拟波形。然而，当开关频率较低时，发光二极管的关断时间将是明显的，并且对观察者来说表现为闪烁。

扰频脉冲宽度调制(“S-PWM”)改变了传统脉宽调制，并实现了更高的视觉刷新率。为了实现这一点，S-PWM将一个脉宽调制周期中的导通时间加扰为多个较短的脉宽调制脉冲，这些脉宽调制脉冲依次驱动每条扫描线。换句话说，总灰度值在一个脉宽调制周期内被加扰成多个脉宽调制脉冲。在传统的脉宽调制方案中，可能只有一个脉宽调制脉冲，使得发光二极管连续点亮一段时间，而发光二极管在剩余时间内不点亮。相比之下，S-PWM允许LED在脉宽调制周期中以连续的短脉冲发光，以便光脉冲在脉宽调制周期中更均匀地分布，避免或减少闪烁。

一个脉宽调制周期的GCLK周期数等于2的控制位数次幂：

GCLK周期数＝2控制位数例如，16位灰度有65536个GCLK。注意，在一个PWM周期中GCLK的数量等于其最大亮度下的灰度值，即最大脉冲宽度。在某些S-PWM中，GCLK的总数可分为灰度周期的MSB(最高有效位)和LSB(最低有效位)。每个PWM周期被划分为若干片段(或子PWM周期)，根据以下公式：

片段数量＝2最低有效位数

对于60hz帧率和PWM周期长度为8000个GCLK的视频源，可以将PWM周期分为32个段(LSB＝5)，以便每段有250个GCLK的脉冲持续时间。因此，总共1600个GCLK的灰度值可以被分配到32个段中，每个段50个GCLK，潜在地提高刷新率高达32倍。然而，当段中的PWM脉冲持续时间(即脉冲宽度)小于将LED电压提高到正向电压以上所需的时间时，LED将保持不亮。美国专利号9,390,647提供了一种解决方案，通过在脉冲上添加固定数量的GCLK来延长脉冲持续时间。然而，这样的S-PWM方案导致在低亮度水平下光能输出的显著增加，在本实用新型的其他部分进行解释。其他技术方案可能需要另一个电源来提供额外的驱动电流以延长脉冲持续时间，这增加了LED显示电气系统的复杂性和成本。

因此，需要新的系统和方法来提高LED显示屏的图像质量，同时摒弃现有技术的缺点。

实用新型内容

本实用新型的LED显示系统的实施例包括与驱动电路耦合的LED显示屏。驱动电路包扰频脉冲宽度调制发生器(S-PWM发生器)、寄存器和存储器。S-PWM发生器接收灰度值为(X+K)的图像数据。X是来自外部图像源的数据的灰度值，K是驱动电路提供的补偿值。

根据一个实施例，S-PWM发生器按照下列规则将灰度值(X+K)分配到多个段中：

当(X+K)等于或小于G₀*S₀时，

S＝ceil((X+K)/G₀),R＝mod(X+K,G₀) (1)

当(X+K)大于G₀*S₀时，

M＝floor((X+K)/S₀),L＝mod(X+K,S₀) (2)

在式(1)和式(2)中，G₀是分组数，S₀是存储在驱动电路中的预置段数。S为输出段数，其中S-1个段的脉宽为G₀个GCLK,并且剩余一个段的脉宽为R。

此外，L是分别接收脉冲宽度为M+1的段的数量。其余的S₀-L个段分别接收的脉冲宽度为M。注意，脉冲宽度或灰度值的单位是GCLK。例如，一个脉冲宽度M意味着一个脉冲宽度有M个GCLK的时间长度。

分组数G₀可根据经验预先确定，或者通过校准LED显示屏的闪烁来获得。它可以存储在驱动电路中的存储器中。补偿值K与LED显示屏在高亮度下获得的第一组校准数据和在低亮度下获得的第二组校准数据有关。如K＝(floor(p*X)+q)-X，其中p由第一组校准数据导出，q由第二组校准数据导出。

在一些实施例中，发光二极管(LED)显示屏中的LED阵列可以以共阴极配置或共阳极配置的方式进行布置。LED显示屏可以是室内或室外使用的大型壁式显示屏。LED显示屏也可以是手持设备的微型显示屏。

本实用新型还提供了一种LED显示系统的操作方法。该LED显示屏与具有扰频脉冲宽度调制发生器的驱动电路耦合。图像数据X被发送至驱动电路。图像数据X是通过在乘法器中乘以校准系数p来进行补偿。通过在加法器中加上另一个常数q来进一步补偿图像数据。这样，在X上加一个总补偿值K，使得补偿后的图像数据的值为(X+K)。

然后将补偿后的图像数据(X+K)发送给S-PWM发生器。S-PWM发生器将补偿后的图像数据扰频成若干段，产生短脉冲宽度调制脉冲，发送给电源或电流源。

本实用新型进一步提供了一种用于LED显示系统的图像数据补偿方法。LED显示屏由具有S-PWM发生器的驱动电路进行驱动。驱动电路连接到一个视频源。视频源输入的图像数据为X，补偿后的图像数据为floor(p*X)+q。p值，或q值，或两者均可通过校准获得。例如，将显示屏在一个高亮度级别上进行均匀性校准以确定p的值，并在一个低亮度级别上进行均匀性校准以确定q的值。或者，p的值或q的值，或两者都是预先确定的经验数字。

对于LED显示屏中的每个单独的LED，可以独立地确定p、q或两者的值。或者，对于LED显示屏中相同颜色的LED，q是常数，对于LED显示器中相同颜色的LED，p是常数，或者两者都是常数。

附图说明

通过考虑以下详细说明并结合附图，可以很容易地理解本实用新型的教义。

图1给出了现有技术S-PWM方案A和B的示意图。

图2显示了改进的S-PWM方案C的效果。

图3示出了现有技术S-PWM方案B的操作。

图4示出了改进的S-PWM方案C的操作。

图5显示本实用新型的LED显示系统的框图。

图6给出了用于校准LED阵列的迭代过程的流程图。

具体实施方式

图1-6和以下说明仅以图文的方式解释本实用新型的实施例。应该注意的是，从下面的讨论中，在此实用新型的结构和方法的替代实施例很容易被识别为可以采用的可行的替代方案，而不偏离所申请实用新型的原则。

现在将详细提及本实用新型的几个实施例，附图中说明了其中的示例。请注意，在可行的情况下，图中可使用类似或类似的参考号，并可表示类似或相似的功能。图中仅为说明之目的描述了本实用新型的实施方式。本领域的技术人员从以下描述中很容易认识到，在不偏离本领域所述实用新型原则的情况下，可以使用本领域所述结构和方法的替代实施例。

在这里使用的术语“耦合”，“连接”，除非另有说明，是指间接或直接电连接。因此，如果第一设备耦合或连接到第二设备，该连接可以通过直接电连接，或通过其他设备或连接的间接电连接。

在本实用新型中，术语“低亮度”(即低灰度)一般是指输入信号长度较短的情况，例如，短于LED升压时间的4倍，或短于LED升压时间的3倍。反之，术语“高亮度”(即高灰度)是指输入信号长度高的情况，例如，超过LED升压时间的4倍，或超过LED升压时间的6、8、10倍。

图1说明了两种现有的S-PWM方案。顶部面板显示一个灰度数据输入周期的灰度值为320个GCLK，即在一个灰度数据输入周期中PWM脉冲的总宽度为320个GCLK。在S-PWM方案A(如图1中间面板所示)中，320个GCLK分布在32个段(段0到段31)中，每个段有10个GCLK。在S-PWM方案B(如图1下面板所示)中，在每段的PWM脉冲上增加一个等于N个GCLK的偏移量，使PWM脉冲宽度延长至N个GCLK，从而得到宽度为(N+10)个GCLK的脉冲。在S-PWM方案B中，扩展后的PWM脉冲宽度超出升压时间延伸到LED的正向电压(Vf)，使LED点亮。

本实用新型提供了一种创新型的S-PWM方案C。为说明之目的，X是在一个灰度输入周期内输入图像数据的灰度值；K为对输入图像数据增加的补偿值；S₀为段数；G₀是每段的长度。

在S-PWM方案C中，当(X+K)等于或小于G₀*S₀时，S＝ceil((X+K)/G₀)，R＝mod(X+K,G₀)。S为输出段的数量，其中S-1个段的脉冲宽度为G₀个GCLK，剩余1个段的脉冲宽度为R，R为小于G₀的正整数。这里使用的输出段是具有至少1个GCLK脉冲宽度的段，而没有输出脉冲的段被称为“暗段”。因此，(S₀-S)个段是暗段。

相对而言，当(X+K)＝大于G₀*S₀时，M＝floor(X+K)/S₀，L＝mod(X+K,S₀)。L为脉冲宽度为M+1的段的数量，其余S₀-L个段的脉冲宽度为M。

将该规则应用于将1～320个GCLK分布到32个段(S₀＝32)的场景中，假设分组数为8个GCLK(G₀＝8)，灰度值的分布情况如下表1和表2所示。表1给出灰度值在1到256个GCLK的分布情况(如灰度值≦S₀*G₀＝256)，表2给出灰度值在257到320个GCLK的分布情况。

表1

表2

表1显示，当灰度值小于或等于S₀*G₀时，可用的灰度数据首先被放入一个单个的段中，直到该段中的脉宽调制脉冲宽度达到G₀，然后剩余的灰度数据被放入另一个脉宽调制脉冲宽度小于G₀的段中。因此，每个段中的最大脉宽调制脉冲宽度为G₀(即，在本示例中为八)。因此，在非常低的灰度值下，优先填充单个段，直到该段具有脉冲宽度G₀，而其余段不接收信号并保持暗段状态。请注意，当灰度值等于G₀*S₀时，每个段的脉冲宽度为G₀。

当灰度值大于G₀*S₀时，分布规律发生变化。如表2所示，对于超过G₀*S₀的GCLK数，一次分配给每个段1个GCLK，直到所有32个段都有(G₀+1)个GCLK。然后，超出(G₀+1)*S₀的多余GCLK，被一次分配给每个段一个GCLK，直到所有32个段都具有(G+2)个GCLK。

因此，在本实施例中，当灰度值大于S₀*G₀时，将灰度值分配到各个段的规律与传统的S-PWM方案相同。但是，当灰度值较低，即小于S₀*G₀时，该方法使至少具有G₀脉冲宽度的段的数量最大化。

图2展示了创新型S-PWM方案C的效果。图2中的面板A、B和C显示了一组LED在响应输入数据长度(即输入脉冲宽度)时的输出光能(即亮度)。面板A显示了没有任何补偿的LED的行为。直到输入脉冲宽度超过阈值水平，LED才会亮起。一旦LED点亮，LED的能量输出值通常会线性增加，但增加速率有所不同。面板B显示了在高亮度下提高发光二极管亮度均匀性的第一种补偿的结果。面板C示出了当前实用新型的实施例的结果，其除了第一种补偿之外还提供了第二种补偿。在经过第二种补偿后，当输入脉冲宽度较窄时，LED发光。

图3为图1中中间面板所示的S-PWM方案B中LED的光能输出。在图3的底部面板中，当每个段中的PWM脉冲为(t-1)个GCLK时，一个段中的光能输出为e(t-1)，32个段中的总光能输出为32*e(t-1)。当段中的脉冲宽度扩展1个GCLK到t个GCLK值时，32个段中的总光能输出是32*e(t)，如图3中的顶部面板所示。因此，由一个GCLK引起的光能输出差是32*(e(t)-e(t-1))。

图4示出了在本实用新型的实用新型性S-PWM方案C中发光二极管的光能输出。在图4的底部面板中，段1中的脉冲宽度调制脉冲是t个GCLK，而剩余段的每一个接收(t-1)个GCLK并保持不发光。当输入脉冲宽度调制值增加一个GLCK时，这个GCLK被分配给段2。将一个GLCK添加到段2中足以点亮发光二极管，如图4中的顶部面板所示。因此，由一个GCLK引起的光能输出差是1*(e(t)-e(t-1))。

由于S-PWM方案B将32个段中的每个段中的脉宽调制值增加了相同的GLCK数，因此LED要么在所有段中处于点亮状态，要么在所有段中保持不亮，不允许在低亮度下进行微调。相比之下，S-PWM方案C允许在特定条件下对个别段的PWM值进行限量增加，这样即使在非常低的亮度级别下，LED至少在某些段发光。因此，S-PWM方案B导致光能输出的显著增量，而S-PWM方案C允许对光能输出进行微调。

在本实用新型的一些实施例中，补偿值K是通过校准获得的。例如，校准是通过拍摄照片和调整LED显示屏中单个LED的亮度来进行的。这种校准通常在高亮度下进行。其目的是实现显示屏亮度的均匀性。在这样的校准中，LED显示屏中的每个LED接收到相同的图像数据-相同的X值。拍摄LED显示屏的第一张照片，该照片显示LED亮度的变化。第一数据被添加到图像数据并发送到LED。拍摄第二张照片。对输入的图像数据进行调整，拍摄照片，直到亮度均匀性达到预定标准。本次设置了该LED显示屏对应的补偿值K。

在一些实施例中，每个LED像素是一个包含红色发光二极管、蓝色发光二极管和绿色发光二极管的RGBLED像素，每个LED接收其各自的输入图像数据X_i并获得系数p_i，i＝r、g或b。通过校准每个单独的LED获得系数p_i，然后存储在存储器(例如静态随机存取存储器)的例如查找表等结构中。存储器可以与驱动电路一起构建在同一芯片上，或者构建在耦合到驱动电路芯片的不同芯片上。当需要时，例如在LED通电时，检索该系数，以将校准数据预加载到驱动电路中的寄存器。

在另一个实施例中，在高亮度条件下进行校准，以获得第一组系数p_i，在低亮度条件下进行校准，以获得第二组系数q_i。在一些实施例中，低亮度下的性能特征是LED显示屏的闪烁，可通过目视检查进行监视。假设，在低亮度条件下，单个LED接收到输入图像数据Xi，并在校准过程后分配系数q_i。或者，q_i可以存储在驱动电路中的存储器中。因此，系数p_i,q_i，或两者同时被分配给每个单独的LED。

对于一个1920x1080像素的彩色LED显示屏，最多可以有六个校准数据矩阵——P_r、P_b、P_g、Q_r、Q_b和Q_g，每个矩阵的大小为1920x1080。这些矩阵中的元素是p_imn或q_imn，其中i＝r，g，或b，m为LED阵列中彩色像素的行号，n为列号。

这里使用的p、p_i和p_imn可以互换使用。它们中的每一个都是分配给LED阵列中的一个LED的系数，而p是指分配给一个LED的通用系数，p_i强调LED的颜色，p_imn表示LED的颜色和位置。系数p可能因发光二极管而异。或者，相同的系数p可以应用于LED阵列中相同颜色的所有LED。同样，q,q_i,和q_imn也可以以同样的方式使用。此外，p,p_i,或p_imn的矩阵被指定为系数矩阵P，而q,q_i,或q_imn的矩阵被指定为系数矩阵Q。

本实用新型中的校准方法之一是开环过程，其使用LED阵列的两个或多个图像来导出系数p和q。首先，在高亮度水平下进行校准。对于每种红色、绿色或蓝色，LED阵列都具有统一的输入数据集。例如，当pwm_R＝65535，pwm_G＝0，pwm_B＝0时，LED阵列中的红色发光二极管点亮。使用照相机拍摄LED阵列的图像。然后，对图像进行处理，以推导出每个红色发光二极管的亮度，从而获得强度矩阵A。每个红色发光二极管的照明效率与相应的矩阵元素成比例。在m行和n列的红色发光二极管具有A_rmn的强度，而LED阵列中所有红色发光二极管的平均强度是均值(A)。相应的系数p_imn可根据以下等式得出：

p_imn＝Armn/均值(A) (3)

当LED阵列的输入为绿色或蓝色时，重复相同的过程。因此，红色、绿色和蓝色各有一个相应的系数p_imn。系数矩阵P是系数p_imn的矩阵。

校准过程的第二步可以在低亮度水平下进行。同样地，对于每种红、绿或蓝颜色，一个统一的数据集被发送到LED阵列中所有相同颜色但亮度较低的LED。例如，数据集(pwm_R＝200，pwm_G＝0，pwm_B＝0)以低亮度点亮阵列中的所有红色LED。拍摄LED阵列的图像，并从图像中提取强度矩阵B。同样，每一种红、绿、蓝颜色都经过校准以获得相应的矩阵B。

假设高亮度输入数据为X_H，低亮度输入数据为X_L。可得下列方程：

B_imn＝(X_L–q_imn)*p_imn*X_L/X_H (4)

且q_imn＝X_L-B_imn*X_H/X_L/p_imn (5)

q_imn是彩色LED在低强度下获得的系数。系数矩阵q_imn被指定为矩阵Q。

上述计算假设高亮度水平和低亮度水平下的成像效率相同，这可能不尽准确。此处使用的术语“成像效率”是指从发光二极管的图像中提取的亮度与发光二极管的实际亮度之间的比率。为了解决这个问题，在一些实施例中，使用两种不同但亮度较低的LED阵列图像获得q_imn。在输入数据分别为X₁和X₂的两个不同低亮度水平下拍摄两个图像，从中导出两个强度矩阵B1和B2。在这种情况下，可以通过求解每个彩色LED的两个线性方程来获得q_imn，如下所示：

B1i_mn＝(X₁-q_imn)*p_imn (6)

B2_imn＝(X₂-q_imn)*p_imn (7)

q_imn＝X₁-B1_imn(X₁-X₂)/(B1_imn-B2_imn) (8)。

另一种典型的校准方法是闭环或迭代过程，其使用成像系统来调整每个LED的系数q，以获得均匀一致的亮度。该过程使用一个调整循环，其中q的值被修改，以减少测量图像的变化，直到显示的图像是在或低于一个预先确定的水平。本实施例的详细内容如下所述，参考图6。

如图6所示，在S1中，使用上述相同的过程，根据式(3)，从高亮度水平拍摄的图像获得系数矩阵P。在S2中，系数矩阵Q或者被赋予初始值，或者被赋予在S8中计算得到的数值。在S3中，一个数据矩阵X’被应用于LED阵列。

X’＝(X+Q)*P (9)

矩阵X是均匀矩阵。因此，Q对矩阵X进行调整。此处使用的均匀矩阵是所有元素具有相同值的矩阵。

在调整之后，在S4中，拍摄图像并使用该图像提取强度矩阵B。根据式(8)，在S5中，将矩阵B和均匀矩阵之间的差值计算为误差矩阵E。

E＝B-均值(B) (10)

式(10)中，均值(B)是LED阵列中LED平均强度值的矩阵，是一个均匀矩阵。

在S6中，将误差矩阵E与预先确定的阈值进行比较。如果E等于或小于阈值，则输出Q作为校准的结果。阈值可以是均值(B)的一小部分，例如，均值(B)的1％或均值(B)的0.5％。矩阵Q中的每个元素q是在低亮度下获得的系数或其等价物。如果E大于阈值，则过程继续至S7。

利用S7中的误差矩阵E计算得补偿矩阵C。

C＝-k*E (11)

k是小于LED阵列的照明效率的常数，即LED阵列的平均照明效率的50％。

在S8中，补偿矩阵C被添加到矩阵Q以获得调整后的Q_new。

Q_new＝Q+C＝Q-k*E＝Q-k*(B-均值(B)) (12)

将Q_new赋给S2中的Q，以计算LED阵列的新输入数据矩阵X’，并开始新的迭代。

当阵列中LED像素的观测强度高时，该LED阵列的误差矩阵E中对应的元素也会很大。为此，对该像素(C＝-k*E)，LED像素需要一个更为显著的补偿值c。因此，输入到该像素q_new的新数据较小(Q_new＝Q+C)，导致输出亮度较低。使用新的输出强度矩阵B和较小的k值对Q作出进一步调整。因此，每次迭代都需要修改输入数据，以保证较亮的LED像素具有较小的输入值，使得输出图像变得更加均匀。迭代持续进行，直到图像的变化达到预定水平或没有任何进一步的明显减少为止。得到的Q矩阵提供了q值，用于计算补偿值k。

在某些实施例中，例如，当发光二极管发出的光一致且均匀时，可能没有必要对每个单独的发光二极管应用不同的q。相反，LED阵列中相同颜色的所有LED可以在低亮度、高亮度或两者下使用一组校准数据。即，在低亮度下，所有红色发光二极管使用相同的q_r，所有蓝色发光二极管使用相同的q_b，所有绿色发光二极管使用相同的q_g，从而将q_imn(三个矩阵q_r、q_b和q_g，每个矩阵大小为1920×1080)减少到三个数字。无论低亮度使用什么样的q_r、q_b和q_g值，在高亮度下，所有红色发光二极管可以使用相同的p_r，所有蓝色发光二极管使用相同的p_b，所有绿色发光二极管使用相同的p_g，从而将p_imn三个矩阵p_r、p_b和p_g，每个矩阵的大小为1920x1080)减少到三个数字。这种简化减小了存储校准数据所需的存储器的大小。在这些实施例中，q和p的值可以基于经验选择或者通过校准获得。

q和p都用于确定补偿值K，以便在整个亮度水平范围内实现对发光二极管的最优补偿。

在本实用新型的另一个实施例中，分组数G₀和段数S₀可以基于经验进行确定或通过校准来获得。S₀和G₀存储在发光二极管显示屏的驱动电路中，例如存储在寄存器中。在校准过程中，在驱动器电路中设置一个初始G₀值(例如8)和/或初始S₀值(例如32)，LED显示屏在不同亮度等级，特别是低亮度等级下运行，以测试闪烁和亮度均匀性等性能特性。G₀和S₀可以调整，直到性能满足或超过预先确定的标准。

注意pi，qi，G₀和S₀的值可以通过LED阵列的校准获得，也可以无需校准而直接预先确定，例如，根据经验进行预先确定。

图5是本实用新型的示例性LED显示系统的框图。视频源将视频数据(8位、10位或12位)发送到LED显示系统，该系统具有LED显示屏，LED显示屏具有LED阵列和LED驱动电路。视频数据是伽玛校正和在颜色深度转换器中转换为16位数据。16位数据流进入一个乘法器，在该乘法器中，第一组校准数据被组合到数据流中。第一组校准数据是在高亮度条件下获得的，即高亮度校准。假设输入数据为X_i，高亮度校准使输入数据乘以校准系数p_i。例如，乘法器的输出数据等于一个Floor函数：Floor(p_i*X_i)。这个校准调整16位数据以获得像素效率。图2的面板B中所示的第一种补偿是这个高亮度校准的一个示例性结果。

来自乘法器的数据进入加法器，在加法器中第二组校准数据q_i进行相加。第二组校准数据是在低亮度条件下获得的，即低亮度校准。假设校准数据将q_i个GCLK加到N₁个，则加法器的输出数据N₂等于(N₁+q_i)或(floor(p_i*X)+q_i)。因此，补偿值K_i由高亮度校准和低亮度校准共同决定，对应于图2的面板C中所示的曲线。

校准后的图像数据(X+K)发送到S-PWM引擎，S-PWM引擎从寄存器接收预设的段数S₀和预设的分组数G₀，并产生数字PWM信号。该数字PWM信号被发送到多个电源。这些电源依次驱动扫描型LED显示屏，该显示屏可以是共阳极配置或共阴极配置。

在共阳极配置中，LED显示屏具有以行和列排列的RGB LED像素阵列。LED阵列具有多个共阳极节点。所述多个共阳极节点中的每一个将一行中相同颜色的LED像素的阳极可操作地连接到相应的扫描开关。同一列中的LED像素的阴极连接到电源。

在共阴极配置中，LED阵列具有多个共阴极节点。所述多个共阴极节点中的每一个将一行中的LED像素的阴极可操作地连接到相应的扫描开关。一列LED像素中相同颜色的LED的阳极连接到电流源。

鉴于前述说明和相关附图中展现的本实用新型之内容，本领域技术人员会想到此处所列出的本实用新型的许多修改和其他实施例。例如，驱动电路可以用于驱动共阴极或共阳极配置的LED阵列。LED阵列中的元件可以是单色LED或RGB单元或任何其他形式的LED。驱动电路可以按比例放大或缩小，以驱动各种尺寸的LED阵列。可以采用多个驱动电路来驱动LED显示系统中的多个LED阵列。驱动电路中的元件可以集成在单个芯片上，也可以集成在多个芯片上或印刷电路板上。此外，显示屏可以是任何合适的显示器，包括大型室外显示面板或用于手机的小型微型显示屏。这种变化在本实用新型的范围内。应当理解，本实用新型不限于所实用新型的具体实施例，并且修改和实施例旨在包括在从属权利要求的范围内。

Claims (4)

1.一种LED显示系统，其特征在于，包括：

一个带有LED阵列的LED显示屏；

和一个驱动LED显示屏的驱动电路，

其中驱动电路包括一个扰频脉冲宽度调制发生器、寄存器和存储器，其中扰频脉冲宽度调制发生器接收灰度值为X+K的补偿图像数据，X是来自外部图像源的数据的灰度值，K是由驱动电路产生的补偿值，

其中所述扰频脉冲宽度调制发生器根据以下一组规则将所述灰度值X+K分配到多个段中：

当X+K等于或小于G₀*S₀时，S＝ceil((X+K)/G₀)且R＝mod(X+K,G₀)，其中，G₀是分组数，S₀是存储在驱动电路中的预设段数，S是输出段的数量，其中S-1个段的脉冲宽度为G₀个GCLK，并且剩余一个段的脉冲宽度为R；且

当X+K大于G₀*S₀时，M＝floor((X+K)/S₀)且L＝mod(X+K,S0)，其中，L是分别接收脉冲宽度为M+1的段的数量，剩余的S₀-L个段分别接收的脉冲宽度为M，并且

其中补偿值K是预定值或K＝(floor(p*X)+q)-X是通过校准LED阵列的亮度均匀性获得的，其中p和q是通过校准LED阵列的亮度均匀性获得的常数；p是系数矩阵P中的矩阵元素，系数矩阵P利用高亮度水平下的LED阵列的一个图像推导得到，每个矩阵元素p对应于LED阵列中的一个LED，q是系数矩阵Q中的矩阵元素，系数矩阵Q利用两个低亮度水平下的LED阵列的两个图像推导得到，每个矩阵元素q对应于LED阵列中的一个LED。

2.根据权利要求1所述的LED显示系统，其中，分组数是预先确定的或通过测量LED显示屏的闪烁获得的。

3.根据权利要求1所述的LED显示系统，其中，所述LED显示屏包括由RGB LED像素组成的LED阵列，其中所述LED阵列具有多个共阳极节点，所述多个共阳极节点中的每一个将一行中相同颜色的LED的阳极可操作地连接到相应的扫描开关，并且同一列中的LED像素的阴极可操作地连接到电源。

4.根据权利要求1所述的LED显示系统，其中，所述LED显示屏包括由RGB LED像素组成的LED阵列，其中所述LED阵列具有多个共阴极节点，所述多个共阴极节点中的每一个将一行中的LED像素的阴极可操作地连接到相应的扫描开关，并且一列LED像素中相同颜色的LED的阳极可操作地连接到电流源。

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