LED显示使能信号控制系统、LED显示系统及显示驱动方法

摘要

本发明涉及一种LED显示使能信号的控制系统。本发明将显示使能信号中的高频显示使能信号叠加到低频显示使能信号一起传输，大大降低了传送的频率，实现了用较低频率的显示使能信号采用类似载波的形式，传输较高频率的显示使能信号，不受LED显示单元之间传输频率限制的影响，在LED显示单元之间可以用不超过传输频率限制的频率信号传输更高频率(更低灰度)的显示数据，从而提高了LED显示系统的刷新率。同时，利用分频电路将原来叠加在一起的高、低频显示使能信号分离出来，实现高频率和低频率显示使能信号在LED显示单元里面的还原，可在LED显示系统所采用的晶振的最高时钟频率内，随意调整出最小输出使能宽度，实现更高显示刷新率和灰度等级。

权利要求

1.一种LED显示使能信号控制系统，用于传输显示数据的显示使能信号，所述显示使能信号中与所述显示数据的不同数据位对应的使能信号具有不同的频率；其特征在于，包括信号叠加单元；所述控制系统在输出所述显示使能信号前，通过所述信号叠加单元将所述显示使能信号中的高频显示使能信号叠加到低频显示使能信号中。

2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述信号叠加单元包括计数时钟；所述信号叠加单元还利用所述计数时钟根据所需叠加的所有显示使能信号的宽度总和，计数产生一个完整的显示使能信号。

3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，叠加时，将显示数据的较低有效位对应的显示使能信号叠加到较高有效位对应的显示使能信号中。

4.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述低频显示使能信号为显示数据的较高有效位对应的显示使能信号；所述高频显示使能信号为显示数据的较低有效位对应的显示使能信号。

5.一种LED显示系统，其特征在于，包括如权利要求1至3中任一所述的控制系统及若干LED显示单元；所述LED显示单元包括显示模块及用于驱动所述显示模块显示的驱动电路；

各LED显示单元的驱动电路级联，所述控制系统输出的显示使能信号可在各LED显示单元的驱动电路间级联传输；

所述驱动电路包括触发锁存电路、分频电路；其中：

所述触发锁存电路用于根据所述控制系统发出的时钟信号对所述显示使能信号进行触发锁存，生成使能锁存信号，并将该使能锁存信号发送到所述分频电路；

所述分频电路用于接收所述显示使能信号及使能锁存信号，并对所述显示使能信号及使能锁存信号进行逻辑运算，以将所述显示使能信号中叠加的高频显示使能信号和低频显示使能信号分离，并将高频显示使能信号和低频显示使能信号分离后的显示使能信号输出到相应显示模块，以驱动其显示。

6.如权利要求5所述的LED显示系统，其特征在于，所述分频电路包括：第一与门电路、第二与门电路、非门电路、第一缓存电路、第二缓存电路；

所述第一与门电路的第一输入端接入所述显示使能信号，第二输入端接入所述使能锁存信号，输出端连接所述第一缓存电路的输入端；

所述第二与门电路的第一输入端接入所述显示使能信号；

所述非门电路的输入端接入所述使能锁存信号，输出端连接所述第二与门电路的第二输入端；

所述第二与门电路的输出端连接所述第二缓存电路的输入端。

7.如权利要求5所述的LED显示系统，其特征在于，所述触发锁存电路包括若干触发器；

各触发器级联。

8.一种LED显示驱动方法，用于利用显示数据的显示使能信号驱动显示模块显示，所述显示使能信号中与所述显示数据的不同数据位对应的使能信号具有不同的频率，其特征在于，包括如下步骤：显示使能信号控制系统将所述显示使能信号中的高频显示使能信号叠加到低频显示使能信号中后输出所述显示使能信号；

触发锁存电路接收所述显示使能信号，并根据所述控制系统输出的时钟信号对所述显示使能信号进行触发锁存，生成使能锁存信号；

分频电路接收所述显示使能信号及使能锁存信号，并对所述显示使能信号及使能锁存信号进行逻辑运算，以将所述显示使能信号中叠加的高频显示使能信号和低频显示使能信号分离，并将高频显示使能信号和低频显示使能信号分离后的显示使能信号输出到显示模块，以驱动其显示。

9.如权利要求8所述的LED显示驱动方法，其特征在于，叠加时，将显示数据的较低有效位对应的显示使能信号叠加到较高有效位对应的显示使能信号中。

10.如权利要求8所述的LED显示驱动方法，其特征在于，所述低频显示使能信号为显示数据的较高有效位对应的显示使能信号；所述高频显示使能信号为显示数据的较低有效位对应的显示使能信号。

说明书

LED显示使能信号控制系统、LED显示系统及显示驱动方法

技术领域

[0001] 本发明涉及LED显示技术领域，尤其涉及一种LED显示使能信号控制系统、LED显示系统及显示驱动方法。

背景技术

[0002] 在LED显示领域中，像素颜色位宽在不断提高，需要传输的数据量急剧增大，与此同时，对刷新率的要求也在不断提高，从而要求提高LED显示系统内部的数据传输速度，即要提高单位时间内所传输的数据量。而根据LED显示驱动原理可知，LED显示数据的最低有效位数据对应的显示使能信号的宽度(最小输出使能宽度)是所有显示灰度中最小的，且最小显示使能宽度越小，各权重位的所需的显示周期数就越小，显示系统的刷新率就越高。因此，要提高刷新率，就需要减小LED显示数据的最小显示使能宽度。然而，一般而言，LED显示单元之间可稳定传送的信号频率不能超过20MHz，最小输出使能宽度越小，信号频率就会越高，因此，以传统的显示使能信号传输方式传输的LED显示数据的最小输出使能宽度不能低于50ns。这就造成了一对矛盾，在传输LED显示数据及显示使能信号时，为保证传输稳定性，不能用太高的频率进行传输，而在LED显示单元内部进行驱动显示时，又需要更高显示使能信号的频率以提高刷新率。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种LED显示使能信号控制系统、LED显示系统及显示驱动方法，将高频显示使能信号叠加到低频显示使能信号中进行传输，以提高LED显示单元之间传输的显示使能信号的频率。本发明是这样实现的：

[0004] 一种LED显示使能信号控制系统，用于传输显示数据的显示使能信号，所述显示使能信号中与所述显示数据的不同数据位对应的使能信号具有不同的频率；所述控制系统包括信号叠加单元；所述控制系统在输出所述显示使能信号前，通过所述信号叠加单元将所述显示使能信号中的高频显示使能信号叠加到低频显示使能信号中。

[0005] 进一步地，所述信号叠加单元包括计数时钟；所述信号叠加单元还利用所述计数时钟根据所需叠加的所有显示使能信号的宽度总和，计数产生一个完整的显示使能信号。

[0006] 进一步地，叠加时，将显示数据的较低有效位对应的显示使能信号叠加到较高有效位对应的显示使能信号中。

[0007] 进一步地，所述低频显示使能信号为显示数据的较高有效位对应的显示使能信号；所述高频显示使能信号为显示数据的较低有效位对应的显示使能信号。

[0008] 一种LED显示系统，包括如上所述的任意一种控制系统及若干LED显示单元；所述LED显示单元包括显示模块及用于驱动所述显示模块显示的驱动电路；各LED显示单元的驱动电路级联，所述控制系统输出的显示使能信号可在各LED显示单元的驱动电路间级联传输；

[0009] 所述驱动电路包括触发锁存电路、分频电路；其中：

[0010] 所述触发锁存电路用于根据所述控制系统发出的时钟信号对所述显示使能信号进行触发锁存，生成使能锁存信号，并将该使能锁存信号发送到所述分频电路；

[0011] 所述分频电路用于接收所述显示使能信号及使能锁存信号，并对所述显示使能信号及使能锁存信号进行逻辑运算，以将所述显示使能信号中叠加的高频显示使能信号和低频显示使能信号分离，并将高频显示使能信号和低频显示使能信号分离后的显示使能信号输出到相应显示模块，以驱动其显示。

[0012] 进一步地，所述分频电路包括：第一与门电路、第二与门电路、非门电路、第一缓存电路、第二缓存电路；

[0013] 所述第一与门电路的第一输入端接入所述显示使能信号，第二输入端接入所述使能锁存信号，输出端连接所述第一缓存电路的输入端；

[0014] 所述第二与门电路的第一输入端接入所述显示使能信号；

[0015] 所述非门电路的输入端接入所述使能锁存信号，输出端连接所述第二与门电路的第二输入端；

[0016] 所述第二与门电路的输出端连接所述第二缓存电路的输入端。

[0017] 进一步地，所述触发锁存电路包括若干触发器；各触发器级联。

[0018] 一种LED显示驱动方法，用于利用显示数据的显示使能信号驱动显示模块显示，所述显示使能信号中与所述显示数据的不同数据位对应的使能信号具有不同的频率，包括如下步骤：

[0019] 显示使能信号控制系统将所述显示使能信号中的高频显示使能信号叠加到低频显示使能信号中后输出所述显示使能信号；

[0020] 触发锁存电路接收所述显示使能信号，并根据所述控制系统输出的时钟信号对所述显示使能信号进行触发锁存，生成使能锁存信号；

[0021] 分频电路接收所述显示使能信号及使能锁存信号，并对所述显示使能信号及使能锁存信号进行逻辑运算，以将所述显示使能信号中叠加的高频显示使能信号和低频显示使能信号分离，并将高频显示使能信号和低频显示使能信号分离后的显示使能信号输出到显示模块，以驱动其显示。

[0022] 进一步地，叠加时，将显示数据的较低有效位对应的显示使能信号叠加到较高有效位对应的显示使能信号中。

[0023] 进一步地，所述低频显示使能信号为显示数据的较高有效位对应的显示使能信号；所述高频显示使能信号为显示数据的较低有效位对应的显示使能信号。

[0024] 与现有技术相比，本发明在控制系统中，将显示使能信号中的高频显示使能信号叠加到低频显示使能信号一起传输，大大降低了传送的频率，实现了用较低频率的显示使能信号采用类似载波的形式，传输较高频率的显示使能信号，不受LED显示单元之间传输频率限制的影响，在LED显示单元之间可以用不超过传输频率限制的频率信号传输更高频率(更低灰度)的显示数据，从而提高了LED显示系统的刷新率。同时，本发明利用分频电路将原来叠加在一起的高、低频显示使能信号分离出来，实现高频率和低频率显示使能信号在LED显示单元里面的还原。利用本发明，可在LED显示系统所采用的晶振的最高时钟频率内，随意调整出最小输出使能宽度，实现更高显示刷新率和灰度等级。

附图说明

[0025] 图1：本发明提供的LED显示使能信号控制系统工作波形图；

[0026] 图2：本发明提供的LED显示系统的组成示意图；

[0027] 图3：LED显示系统中的驱动电路组成及工作原理示意图；

[0028] 图4：所述驱动电路中的触发锁存电路结构示意图；

[0029] 图5：所述驱动电路中的分频电路结构示意图；

[0030] 图6：本发明所提供的LED显示驱动方法流程示意图。

具体实施方式

[0031] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

[0032] 一个像素的显示数据包含若干二进制的数据位，每一数据位都对应一个显示使能信号，不同数据位都有不同权重，即显示使能信号中与显示数据的不同数据位对应的显示使能信号具有不同的有效高电平(或低电平)宽度，也即具有不同的频率(这里定义为有效宽度的倒数，以下相同)。数据位对应的显示使能信号的宽度决定了相应数据位的显示时间。显示使能信号的宽度决定了完成相应数据位的显示所需要的显示周期数。完成所有数据位显示所需要的显示周期数之和就为该像素完成一次完整显示所需要的显示周期数。各数据位中，最高有效位对应的显示使能信号的宽度是最宽的，完成其显示所需要的显示周期数是最多的，而次高有效位对应的显示使能信号的宽度是最高有效位对应的显示使能信号宽度的一半，以此类推，最低有效位对应的显示使能信号的宽度最小。显示周期由时钟信号决定，即时钟信号周期，因此，当时钟频率一定时，要提高刷新率，就必须减少完成像素的一次完整显示所需要的显示周期数。由此可见，最低有效位对应的显示使能信号的宽度决定了完成一个像素完整显示所需要的显示周期数，即显示时间，通过减少最低有效位对应的显示使能信号的显示宽度(占空比)就可从整体上减少像素完成一次完整显示所需要的时间，从而提高刷新率。然而，当最低有效位对应的显示使能信号的宽度减小时，其频率也在相应提高，当其频率超过LED显示单元之间的传输频率限制的时候，其传输稳定性将收到影响。

[0033] 基于上述分析，为使超过LED显示单元之间传输频率限制的高频显示使能信号也能稳定地在LED显示单元之间传输，本发明提供了一种LED显示使能信号控制系统，用于传输显示数据的显示使能信号。该控制系统中包括信号叠加单元，控制系统在输出显示使能信号前，可通过信号叠加单元将显示使能信号中的高频显示使能信号叠加到低频显示使能信号中，这样叠加后的信号比原低频显示使能信号的频率更低(周期更长)，从而可使高频显示使能信号随低频显示使能信号一起传输，在LED显示单元里的驱动电路，再从叠加信号中分离出高频显示使能信号和低频显示使能信号分离，然后送到显示模块进行显示，从而实现了在LED显示单元之间传输超过LED显示单元之间传输频率限制的显示使能信号，提高了显示刷新率。

[0034] 较低有效位对应的显示使能信号具有较高的频率，较高有效位对应的显示使能信号具有较低的频率。因此，叠加时，将较低有效位对应的显示使能信号叠加到较高有效位对应的显示使能信号中。可以根据LED单元之间传输频率限制确定那些数据位对应的显示使能信号需要叠加，那些不需要。显示使能信号中，超出频率限制的显示使能信号应当进行叠加，而未超过频率限制的显示使能信号可以进行叠加或不叠加。一般而言，在LED显示驱动过程中，最容易超出传输频率限制的是显示数据的最低有效位对应的显示使能信号，因为其具有最高频率。因此，在具体实施时，可只将显示数据的较低有效位对应的显示使能信号叠加到较高有效位对应的显示使能信号中进行传输，这也能在一定程度上提高刷新率和灰度等级。即前述的低频显示使能信号为显示数据的较高有效位对应的显示使能信号，高频显示使能信号为显示数据的较低有效位对应的显示使能信号。

[0035] 根据上述传输控制系统工作原理，要发送两个数据位对应的显示使能信号，一个是较高灰度数据对应的较低频率的显示使能信号，另一个是较低灰度数据对应的较高频率的显示使能信号，传统做法是，控制系统是需要单独地、分别地发出两个显示使能信号，这样，低灰度数据对应的较高频率的显示使能信号将会在LED显示单元之间传输频率受到限制，不能实现低灰度的高频显示使能信号的传输，将大大降低输出刷新率和多级灰度的显示。

[0036] 而本发明的控制系统提供了一种LED显示使能信号的生成、叠加功能。信号叠加单元包括计数时钟，信号叠加单元利用计数时钟根据所需叠加的所有显示使能信号的宽度总和，计数产生一个完整的显示使能信号。如图1所示，较高频率的显示使能信号(LSB_OE)宽度为t4-t3，较低频率的显示使能信号(MSB_OE)宽度为t3-t1，所以要传输的两个显示使能信号总宽度为t4-t1。利用控制系统的内部高速晶振时钟CONTROLER CLK，通过计数，然后直接产生一个宽度为t4-t1的显示使能信号(OUTPUT_ENABLE)，这样，就相当于把就把高频的显示使能信号(t4-t3)，叠加到低频的显示使能信号(t3-t1)，输出一个低频率、完整的显示使能信号OUTPUT_ENABLE，这样，就完成了高低频的显示使能信号的叠加生成。同时在这个计数、叠加的过程中，利用的是控制系统内部的高速晶振时钟，可以使得高频的显示使能信号的步长做得很小，即频率很高，这样对后续的高刷新显示打下良好的基础。

[0037] 在图1中，举一个具体数值来说明比较好理解，例如MSB_OE(最高有效位输出使能信号)的高电平宽度是1us(对应最高频率为1MHz)，LSB_OE(最低有效位输出使能信号)的高电平宽度为10ns(对应最高频率为100MHz)，可以看到，直接传输LSB_OE这个高达100MHz的信号，在LED显示单元之间传输是不可能的，如果叠加MSB_OE、LSB_OE两个信号为一个信号OUTPUT_ENABLE，高电平宽度总共为1.01us，对应频率是990Hz，甚至小于MSB_OE，这样，在LED显示单元之间传输就变得很容易了。

[0038] 如图2所示，本发明还提供了一种LED显示系统，包括上述控制系统1及若干LED显示单元2。LED显示单元2包括显示模块21及用于驱动显示模块21显示的驱动电路22。各LED显示单元2的驱动电路22级联，控制系统1输出的显示使能信号可在各LED显示单元2的驱动电路22间级联传输。各驱动电路22都有一个显示使能信号输入端和显示使能信号输出端，第一个驱动电路22的显示使能信号输入端与控制系统1的输出端连接，后续各驱动电路22的使能信号输入端与上一个驱动电路22的使能信号输出端连接，从而形成级联关系，将显示使能信号级联传输到每一个驱动电路22。

[0039] 如图3所示，驱动电路22包括触发锁存电路221、分频电路222。驱动电路22的基本工作原理是，触发锁存电路221根据控制系统1发出的时钟信号对显示使能信号进行触发锁存，生成使能锁存信号，并将该使能锁存信号发送到分频电路222。然后，分频电路222接收显示使能信号及使能锁存信号，并对显示使能信号及使能锁存信号进行逻辑运算，以将该显示使能信号中叠加的高频显示使能信号和低频显示使能信号分离，并通过驱动电路22将分离后的显示使能信号输出到相应显示模块21，以驱动其显示。

[0040] 如图4所示，触发锁存电路221包括若干触发器2211，各触发器2211级联。触发器2211可采用上升沿触发器，由时钟信号的上升沿触发。如图1所示的输出OUTPUT_ENABLE_T为触发锁存一次后得到的信号，使能锁存信号使能锁存信号为经过两次触发锁存后得到的信号。如图1所示，使能锁存信号的上升沿和下降沿与时钟信号的上升沿对齐。触发器2211的个数根据延时锁存的需要而定。

[0041] 分频电路222用于接收叠加后的显示使能信号以及使能锁存信号，并将显示使能信号中的高频显示使能信号和低频显示使能信号分离。如图5所示，分频电路222包括第一与门电路2221、第二与门电路2222、非门电路2225、第一缓存电路2223、第二缓存电路2224。其结构为，第一与门电路2221的第一输入端接入显示使能信号，第二输入端接入使能锁存信号，输出端连接第一缓存电路2223的输入端；第二与门电路的第一输入端接入显示使能信号；非门电路2225的输入端接入使能锁存信号，输出端连接第二与门电路2222的第二输入端；第二与门电路2222的输出端连接第二缓存电路2224的输入端。

[0042] 在该分频电路222中，第一与门电路2221将显示使能信号与使能锁存信号进行与运算：显示使能信号高电平与使能锁存信号高电平经与操作后得到高电平；显示使能信号高电平与使能锁存信号低电平经与操作后得到低电平；显示使能信号低电平与使能锁存信号高电平经与操作后得到低电平；显示使能信号低电平与使能锁存信号低电平经与操作后得到低电平，从而分离出高频显示使能信号LSB_OE，该高频使能信号对应的是低灰度显示数据。同理，使能锁存信号经过非运算后再与显示使能信号进行与运算，从而分离出低频显示使能信号MSB_OE，该低频显示使能信号对应的是高灰度显示数据。以图1为例，通过将显示使能信号(即图1所示叠加信号OUTPUT_ENABLE)与使能锁存信号OE_latch进行上述运算后，将从叠加信号OUTPUT_ENABLE中分离出高频的低有效位对应的显示使能信号LSB_OE和低频的高有效位对应的显示使能信号MSB_OE。分离后的各位对应的显示使能信号缓存在相应的缓存电路中，用于驱动显示模块21显示。这样，在LED显示单元内部经过分频电路处理，将会重新得到两个高低频率的显示使能信号，尤其是可以恢复出来高频显示使能信号LSB_OE，不管LSB_OE是10ns还是100ns，都能在内部恢复，大大提高了送给显示模块的低步长的显示信号，提高了显示刷新率。

[0043] 驱动显示模块21显示时，根据该显示模块21每行级联的LED个数及灰度等级，每次串行送入一行LED的同一数据位所对应的显示使能信号，以驱动该行LED显示，显示的同时，根据该使能信号的宽度控制该数据位的显示时间，完成该数据位的显示后，再送入下一数据位所对应的使能信号，以此类推，直到该行所有数据位完成显示后，即表示该行LED完成一次完整显示，然后按同样方法控制下一行LED的显示，实现对显示模块21的扫描。

[0044] 本发明还提供了一种LED显示驱动方法，利用显示数据的显示使能信号驱动显示模块显示。如图6所示，该驱动方法包括如下步骤：

[0045] 步骤A：显示使能信号控制系统将显示使能信号中的高频显示使能信号叠加到低频显示使能信号中后输出该显示使能信号；

[0046] 步骤B：触发锁存电路接收显示使能信号，并根据所述控制系统输出的时钟信号对显示使能信号进行触发锁存，生成使能锁存信号；

[0047] 步骤C：分频电路接收显示使能信号及使能锁存信号，并对显示使能信号及使能锁存信号进行逻辑运算，以将显示使能信号中叠加的高频显示使能信号和低频显示使能信号分离，并将高频显示使能信号和低频显示使能信号分离后的显示使能信号输出到显示模块，以驱动其显示。

[0048] 叠加时，将显示数据的较低有效位对应的显示使能信号叠加到较高有效位对应的显示使能信号中，可以采取各种组合方式，例如，最低有效位对应的显示使能信号叠加到最高有效位对应的显示使能信号中，次低有效位对应的显示使能信号叠加到次高有效位对应的显示使能信号中，以此类推，等等。最容易超出传输频率限制的是显示数据的最低有效位对应的显示使能信号，因为其具有最高频率。因此，在具体实施时，只将显示数据的较低有效位对应的显示使能信号叠加到较高有效位对应的显示使能信号中进行传输也可在一定程度上提高刷新率和灰度等级。各种高低频率使能信号叠加方式均在本专利叙述范围之内。

[0049] 该驱动方法中各步骤的详细原理可参考前述，在此不再赘述。

[0050] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。