[发明专利]校准LED显示屏的方法和装置

说明书

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。

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

本发明一般涉及用于驱动显示器的方法和设备。更具体地说，本发明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方法和设备。

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