[发明专利]多路脉宽调制数字显示系统功率动态均衡的方法及装置有效

专利信息
申请号: 201010241940.1 申请日: 2010-08-02
公开(公告)号: CN101908313A 公开(公告)日: 2010-12-08
发明(设计)人: 姚剑敏;郭太良;林志贤;徐胜;辛琦 申请(专利权)人: 福州大学
主分类号: G09G3/20 分类号: G09G3/20
代理公司: 福州元创专利商标代理有限公司 35100 代理人: 蔡学俊
地址: 350108 福建省福州市*** 国省代码: 福建;35
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摘要:
搜索关键词: 脉宽调制 数字 显示 系统 功率 动态 均衡 方法 装置
【说明书】:

技术领域

发明涉及脉宽调制技术领域,特别是一种多路脉宽调制数字显示系统功率动态均衡的方法,适用于LED、LCD、PDP、FED等数字显示系统或其他使用数字扫描控制方式的显示领域。

背景技术

显示器件的灰度等级是指图像由黑色到白色之间的亮度层次。灰度等级越多,图像从黑到白的层次就越丰富,细节也就越清晰,图像就越柔和。各种显示器由于结构、工作原理的不同,实现灰度显示的方案也不尽相同。目前,灰度调制主要有以下几种方法:幅值调制法、空间灰度调制法、时间灰度调制法。

幅值调制法其原理是基于显示器件在一定范围内,其发光强度与驱动电压或电流具有线性关系的特性,由于器件的线性区间窄,往往难以达到较高的控制精度。

空间灰度控制法将一定数目的像素作为一个单元,然后控制单元内各子象素的亮态和暗态的数目,从而实现不同的灰度等级。实际上加大了显示单元和驱动电路的数量,降低了显示分辨率。

时间灰度调制法利用人眼的视觉暂留特性,在时间上将一个显示周期分成若干个时间片断,通过控制显示单元在一个周期中显示的时间片断数来实现灰度级。其典型实现如子场灰度和脉宽灰度调制。子场灰度调制法将一场数据分成几个部分,每个部分的点亮时间对应不同权值,通过组合可形成不同的灰度。子场灰度调制法在在PDP上的应用较为成熟,但低权值的子场在高灰度级时容易被脉冲上升和下降时间所湮灭,因而要求高驱动频率,电路实现的难度大,另外易导致“运动假轮廓”等现象。

脉冲宽度调制法(PWM)又称占空比法,这种方法是在扫描脉冲对应的数据显示时间中产生一个灰度调制脉冲。脉冲的宽度可以划分为多个等级,不同的宽度等级代表不同的灰度信息,从而可以使被选通的像素实现不同的灰度等级。PWM方式根据数据大小不同,在一个周期内输出驱动脉冲的占空比将产生相应的变化。

如图2所示为PWM调制法的一示例,以8位数据为例,输出的脉宽信号与数值大小成比例关系。当数据最大时(脉冲1)脉冲高电平占满整个周期,达到全占空比;当数据为最大数据的一半时(脉冲2)则脉冲高电平占整个周期的一半,以此类推,当数据为0时,则整个周期内脉冲为低电平。

这种灰度调制方法可以很容易地通过数字电路控制将灰度信息携带在列信号脉冲上,是平板显示器中常用的灰度实现方案,尤其对电流型器件,如LCD、PDP、FED、OLED、LED的驱动电路中均有采用。对于数字显示器,一般为点阵式扫描显示。假设需显示N行数据,每行均显示M个像素即有M列。PWM方法应用的典型方案是N行中每行固定驱动选通T时间,在每个T时间内通过多路PWM方法驱动产生列方向数据,电路实施中常利用大功率MOS管作为行驱动,集成多路PWM信号发生芯片作为列驱动。在选通下一行以及产生下一组多路PWM列驱动之前往往需要进行、列消隐,以避免行、列数据切换引起的数据错位显示,因此为行驱动选通->多路PWM列驱动->行消隐->列消隐->下一行选通->下一组多路PWM列驱动这一典型的驱动顺序,其他驱动方案与此原理类似。

图2为以上PWM方案的典型驱动波形图,可以理解其为某一行像素列方向的多路PWM驱动脉冲。其特点是左对齐,即行内的所有像素在行选通后的同一时刻开始驱动过程,经过不同PWM周期后停止驱动。图3为这种驱动方式所对应的动态功率示意图,显然在某一行的所有像素同时开始驱动时功率消耗达到最大值,并且在每行的同一时刻均会出现该峰值。这种驱动方式导致周期为T的功率峰值干扰,为整体电路带来不稳定因素,并易引起芯片损坏。

图4为中心对齐式PWM方案的典型驱动波形图,其特点是中心对齐,即每行内所有像素的驱动波形以某一时间点作为波形的中心点而左右对称。多路PWM驱动芯片也常采用该驱动形式,如北方华虹公司的BHL2000芯片、Supertex公司的HV632芯片等。图5为这种驱动方式所对应的动态功率示意图,显然在每一行的所有像素驱动波形中心点功率消耗达到最大值,这种驱动方式同样导致周期为T的功率峰值干扰。

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