一种基于LED的微型显示屏的发光控制方法及系统转让专利
申请号 : CN202111243830.3
文献号 : CN113689822B
文献日 : 2022-01-04
发明人 : 颜峻 , 沈忱 , 纪冬梅
申请人 : 墨研计算科学(南京)有限公司 , 苏州珂晶达电子有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种基于LED的微型显示屏的发光控制方法,所述发光控制方法用于控制基于LED的微型显示屏中任一发光像素的发光方式,其特征在于,包括:根据所述微型显示屏的播放帧频以及发光像素阵列的行数,确定目标发光像素的发光最大时长,所述目标发光像素为所述微型显示屏中任一发光像素;
根据所述微型显示屏中每个发光像素在每帧的候选亮度值的数据位宽,以及所述发光最大时长,确定目标发光像素的发光最小时长;
根据全暗对应的第一预设亮度值、全亮对应的第二预设亮度值、所述发光最大时长和所述发光最小时长,确定电流变化参数,所述电流变化参数包括初始时刻对应的初始电流值、终止时刻对应的终止电流值以及电流值的变化速度,所述初始时刻为所述发光最大时长的开始时刻,所述终止时刻为所述发光最大时长的结束时刻,所述电流值的变化速度不恒等于零;
根据所述电流变化参数,生成所述发光最大时长中各个时刻对应的电流值;
根据所述目标发光像素在当前帧的目标亮度值,以及所述发光最大时长中各个时刻对应的电流值,确定所述目标发光像素在当前帧的关断时长;
将所述目标发光像素发光的起始时刻与所述发光最大时长的初始时刻进行时间对齐;
生成与所述发光最大时长中各个时刻对应的电流值相匹配的发光电流,并发送给所述目标发光像素,以使所述目标发光像素从所述起始时刻开始发光;
从所述起始时刻开始,在所述关断时长后断开所述发光电流,以使所述目标发光像素停止发光。
2.根据权利要求1所述的发光控制方法,其特征在于,所述根据所述电流变化参数,生成所述发光最大时长中各个时刻对应的电流值,包括:根据所述发光最大时长、所述初始时刻对应的初始电流值、所述终止时刻对应的终止电流值以及所述电流值的变化速度,生成电流值随时间变化的拟合曲线;
从所述拟合曲线上获取所述发光最大时长中各个时刻对应的电流值。
3.根据权利要求2所述的发光控制方法,其特征在于,根据所述目标发光像素在当前帧的目标亮度值,以及所述发光最大时长中各个时刻对应的电流值,确定所述目标发光像素在当前帧的关断时长,包括:
对所述拟合曲线在候选时长上进行积分,得到积分结果,所述候选时长为所述发光最大时长中任一时刻与所述初始时刻的时间间隔;
获取值等于所述目标发光像素在当前帧的目标亮度值的目标积分结果;
将所述目标积分结果所对应的目标候选时长,确定为所述目标发光像素在当前帧的关断时长。
4.根据权利要求1所述的发光控制方法,其特征在于,所述根据所述微型显示屏的播放帧频以及发光像素阵列的行数,确定目标发光像素的发光最大时长,包括:根据所述微型显示屏的播放帧频,确定单帧的播放时长;
根据所述发光像素阵列的行数,以及所述单帧的播放时长,确定每行发光像素的单行扫描时长;
从所述单行扫描时长中截取任一目标时长,并将所述目标时长确定为目标发光像素的发光最大时长。
5.根据权利要求1所述的发光控制方法,其特征在于,所述将所述目标发光像素发光的起始时刻与所述发光最大时长的初始时刻进行时间对齐,包括:获取预设的同步信号;
将所述目标发光像素发光的起始时刻与所述发光最大时长的初始时刻分别与所述同步信号的起始时刻对齐。
6.一种基于LED的微型显示屏的发光控制系统,所述发光控制系统用于控制基于LED的微型显示屏中任一发光像素的发光方式,其特征在于,包括灰阶调制电路、电流控制电路、时间控制电路、行扫描同步电路、受控电流源和控制开关;
所述灰阶调制电路分别与所述电流控制电路、所述时间控制电路和所述行扫描同步电路连接,所述行扫描同步电路还分别与所述电流控制电路和所述时间控制电路连接,所述电流控制电路与所述受控电流源连接,所述控制开关分别与所述受控电流源、目标发光像素和所述时间控制电路连接,所述目标发光像素为所述微型显示屏中任一发光像素;
所述灰阶调制电路,用于根据所述微型显示屏的播放帧频以及发光像素阵列的行数,确定目标发光像素的发光最大时长;以及,根据所述微型显示屏中每个发光像素在每帧的候选亮度值的数据位宽,以及所述发光最大时长,确定目标发光像素的发光最小时长;以及,根据全暗对应的第一预设亮度值、全亮对应的第二预设亮度值、所述发光最大时长和所述发光最小时长,确定电流变化参数,所述电流变化参数包括初始时刻对应的初始电流值、终止时刻对应的终止电流值以及电流值的变化速度,所述初始时刻为所述发光最大时长的开始时刻,所述终止时刻为所述发光最大时长的结束时刻;
所述电流控制电路,用于根据所述电流变化参数,生成所述发光最大时长中各个时刻对应的电流值;
所述灰阶调制电路,还用于根据所述目标发光像素在当前帧的目标亮度值,以及所述发光最大时长中各个时刻对应的电流值,确定所述目标发光像素在当前帧的关断时长;
所述行扫描同步电路,用于将所述目标发光像素发光的起始时刻与所述发光最大时长的初始时刻进行时间对齐;
所述受控电流源,用于生成与所述发光最大时长中各个时刻对应的电流值相匹配的发光电流,并发送给所述目标发光像素,以使所述目标发光像素从所述起始时刻开始发光;
所述时间控制电路,用于从所述起始时刻开始,在所述关断时长后控制所述控制开关断开所述发光电流,以使所述目标发光像素停止发光。
7.根据权利要求6所述的发光控制系统,其特征在于,所述电流控制电路包括:拟合曲线生成模块,用于根据所述发光最大时长、所述初始时刻对应的初始电流值、所述终止时刻对应的终止电流值以及所述电流值的变化速度,生成电流值随时间变化的拟合曲线;
电流值获取模块,用于从所述拟合曲线上获取所述发光最大时长中各个时刻对应的电流值。
8.根据权利要求7所述的发光控制系统,其特征在于,所述灰阶调制电路包括:积分结果获取模块,用于对所述拟合曲线在候选时长上进行积分,得到积分结果,所述候选时长为所述发光最大时长中任一时刻与所述初始时刻的时间间隔;
目标积分结果获取模块,用于获取值等于所述目标发光像素在当前帧的目标亮度值的目标积分结果;
关断时长确定模块,用于将所述目标积分结果所对应的目标候选时长,确定为所述目标发光像素在当前帧的关断时长。
9.根据权利要求6所述的发光控制系统,其特征在于,所述灰阶调制电路包括:播放时长确定模块,用于根据所述微型显示屏的播放帧频,确定单帧的播放时长;
单行扫描时长确定模块,用于根据所述发光像素阵列的行数,以及所述单帧的播放时长,确定每行发光像素的单行扫描时长;
发光最大时长确定模块,用于从所述单行扫描时长中截取任一目标时长,并将所述目标时长确定为目标发光像素的发光最大时长。
10.根据权利要求6所述的发光控制系统,特征在于,所述行扫描同步电路包括:同步信号获取模块,用于获取预设的同步信号;
对齐模块,用于将所述目标发光像素发光的起始时刻与所述发光最大时长的初始时刻分别与所述同步信号的起始时刻对齐。
说明书 :
一种基于LED的微型显示屏的发光控制方法及系统
技术领域
背景技术
LED阵列,其中每个微米量级的LED均作为独立的发光像素,基于LED的微型显示屏的实际亮
度是由所有发光像素的实际亮度共同决定的,发光像素的灰阶级数(灰阶级数表示亮度的
差别,通常与人眼感受到的亮度变化相一致)越多,微型显示屏上图像的显示效果越逼真。
然而,人眼感受与发光像素的实际亮度通常呈现非线性关系,当实际亮度较亮时,实际亮度
需要发生极大的变化才能被人眼所识别,因此,为了提高发光像素的灰阶级数,需要对发光
像素的发光方式进行调节。
流进行极为精准地控制,然而,高精度的电流控制在硬件方面实现较为困难,因此发光像素
的现有发光方式无法满足更高灰阶级数的要求。
发明内容
电流值、终止时刻对应的终止电流值以及电流值的变化速度,所述初始时刻为所述发光最
大时长的开始时刻,所述终止时刻为所述发光最大时长的结束时刻,所述电流值的变化速
度不恒等于零;
素在当前帧的关断时长,包括:
路、电流控制电路、时间控制电路、行扫描同步电路、受控电流源和控制开关;
所述电流控制电路与所述受控电流源连接,所述控制开关分别与所述受控电流源、目标发
光像素和所述时间控制电路连接,所述目标发光像素为所述微型显示屏中任一发光像素;
的候选亮度值的数据位宽,以及所述发光最大时长,确定目标发光像素的发光最小时长;以
及,根据全暗对应的第一预设亮度值、全亮对应的第二预设亮度值、所述发光最大时长和所
述发光最小时长,确定电流变化参数,所述电流变化参数包括初始时刻对应的初始电流值、
终止时刻对应的终止电流值以及电流值的变化速度,所述初始时刻为所述发光最大时长的
开始时刻,所述终止时刻为所述发光最大时长的结束时刻;
长;
光;
的拟合曲线;
的发光最大时长和发光最小时长后,再结合全暗对应的第一预设亮度值和全亮对应的第二
预设亮度值,确定电流变化参数,其中电流值的变化速度不恒等于零,根据电流变化参数生
成发光最大时长中各个时刻对应的电流值,再结合每个发光像素在当前帧的目标亮度值,
确定发光像素在当前帧的关断时长,将每个发光像素发光的起始时刻与发光最大时长的初
始时刻进行时间对齐,并生成与发光最大时长中各个时刻对应的电流值相匹配的发光电
流,以使发光像素从起始时刻开始发光,在关断时长后断开发光电流,以使发光像素停止发
光。整个方法通过电流值以及发光时间相结合来共同精准控制发光像素的实际亮度,以使
发光像素的实际亮度之间的差别能及时被人眼识别出来,精度较高,硬件实现较为简单,可
以较好地满足更高灰阶级数的要求。
附图说明
具体实施方式
的发光控制方法用于控制基于LED的微型显示屏中任一发光像素的发光方式,微型显示屏
中通常包括阵列排列的多个发光像素,人眼感受到的亮度与发光像素的实际亮度通常呈现
非线性关系,图1示例性示出了本申请实施例提供的人眼感受亮度、发光像素的实际亮度以
及发光像素输入的电流值之间的关系示意图,如图1所示,人眼感受亮度与发光像素的实际
亮度之间的非线性关系可以通过以下公式(1)表示:
值,如果不对γ进行矫正,显示屏的暗部细节会被压缩,显示灰阶损失。如果希望人眼感受
亮度与电流是线性的响应,即输入的物理亮度和人眼感受亮度是一样的,则需要进行γ矫
正,γ校正的系数为1/2.2。
取任一目标时长,作为目标发光像素的发光最大时长。
同亮度值的数量,得到发光像素的发光最小时长。
比特),则该数据位宽可表示的不同亮度值的数量为2 =256个,假设发光最大时长为10μs,
则发光最小时长为10μs/256,约等于30ns。
长的结束时刻,电流值的变化速度不恒等于零。
最大时长的积分,即为第二预设亮度值,也就是最高灰阶,可以通过当前电流与时间的积
分,与整个图案积分的比值,实现256级甚至更高级别的灰阶的表示。
为发光最大时长中的目标时刻,I0、I1、I2、I3、I4、I5和I6为在目标时刻下的电流值。
线,具体示意图如下A、B、C、D中分别以不同粗细的线进行了不同变种的进一步区分展示。
影响显示效果。通过设置基底电流或拓宽电流的控制范围可避免使用小电流区域。
变低,图B可以在超过一定电流阈值后调整电流变化曲线,使基数接近于零,可以不影响显
示灰阶级数的情况下提升显示的发光效率。
人眼主观感受的 补偿系数。
实现256级灰阶显示。
起始时刻为基准,将发光最大时长的初始时刻与目标发光像素发光的起始时刻进行对齐,
具体不作限定。
大时长,利用同步信号将目标发光像素发光的起始时刻与发光最大时长的初始时刻进行时
间对齐,并生成预设的发光电流后,目标发光像素在发光电流和关断时长的共同控制下,按
照预设的发光方式进行发光。
如图4b所示,在第一行的单行扫描信号扫描的同时,从单行扫描时长中截取发光最大时长,
利用同步信号将第一行第一列的发光像素发光的起始时刻,以及第一行第二列的发光像素
发光的起始时刻均与发光最大时长的初始时刻进行时间对齐,并生成预设的发光电流后,
第一行第一列的发光像素与第一行第二列的发光像素分别在相同的发光电流、以及各自的
关断时长的共同控制下按照预设的发光方式进行发光。在第二行的单行扫描信号扫描的同
时,从单行扫描时长中截取发光最大时长,利用同步信号将第二行第一列的发光像素发光
的起始时刻,以及第二行第二列的发光像素发光的起始时刻均与发光最大时长的初始时刻
进行时间对齐,并生成预设的发光电流后,第二行第一列的发光像素与第二行第二列的发
光像素分别在相同的发光电流、以及各自的关断时长的共同控制下按照预设的发光方式进
行发光。
第二行发光像素进行发光,以此类推,其中,每行的发光像素共享相同的变化速度为大于零
的常数的斜坡电流。
的常数的斜坡电流的控制下进行发光,在第三个扫描时长内,第三行发光像素在变化速度
为大于零的常数的斜坡电流的控制下进行发光,等等,以此类推,不再赘述。
列亮度的均匀稳定。
的发光最大时长和发光最小时长后,再结合全暗对应的第一预设亮度值和全亮对应的第二
预设亮度值,确定电流变化参数,其中电流值的变化速度不恒等于零,根据电流变化参数生
成发光最大时长中各个时刻对应的电流值,再结合每个发光像素在当前帧的目标亮度值,
确定发光像素在当前帧的关断时长,将每个发光像素发光的起始时刻与发光最大时长的初
始时刻进行时间对齐,并生成与发光最大时长中各个时刻对应的电流值相匹配的发光电
流,以使发光像素从起始时刻开始发光,在关断时长后断开发光电流,以使发光像素停止发
光。整个方法通过电流值以及发光时间相结合来共同精准控制发光像素的实际亮度,以使
发光像素的实际亮度之间的差别能及时被人眼识别出来,精度较高,硬件实现较为简单,可
以较好地满足更高灰阶级数的要求。
于LED的微型显示屏中任一发光像素的发光方式,所述功能可以由硬件实现,也可以由硬件
执行相应的软件实现。该系统可以包括:灰阶调制电路501、电流控制电路502、时间控制电
路503、行扫描同步电路504、受控电流源505和控制开关506。
制电路502与受控电流源505连接,控制开关506分别与受控电流源505、目标发光像素A和时
间控制电路503连接,目标发光像素A为微型显示屏中任一发光像素。
度值的数据位宽,以及发光最大时长,确定目标发光像素的发光最小时长。以及,根据全暗
对应的第一预设亮度值、全亮对应的第二预设亮度值、发光最大时长和发光最小时长,确定
电流变化参数,电流变化参数包括初始时刻对应的初始电流值、终止时刻对应的终止电流
值以及电流值的变化速度,初始时刻为发光最大时长的开始时刻,终止时刻为发光最大时
长的结束时刻。
6a示例性示出了本申请实施例提供的一种基于LED的微型显示屏的发光控制系统的具体结
构示意图,所有发光像素A11(表示第1行第1个发光像素)至Amn(表示第m行第n个发光像素)
共用灰阶调制电路501、电流控制电路502、时间控制电路503和行扫描同步电路504,每个发
光像素上均连接有对应的受控电流源505和控制开关506,每个发光像素所对应的受控电流
源505和控制开关506均连接到电流控制电路502和时间控制电路503中。
斜坡电流的斜率相反的第二斜坡电流时,可以采用如图6b所示的结构,图6b示例性示出了
本申请实施例提供的一种基于LED的微型显示屏的发光控制系统的另一种具体结构示意
图,所有发光像素共用灰阶调制电路501,所有奇数行的发光像素(例如A11、A12、……、A1n)
共同连接有一套电流控制电路502、时间控制电路503和行扫描同步电路504,所有偶数行的
发光像素(例如A21、A22、……、A2n)共同连接有一套电流控制电路502、时间控制电路503和
行扫描同步电路504,不管是奇数行还是偶数行,所有发光像素上均连接有对应的受控电流
源505和控制开关506,每个发光像素所对应的受控电流源505和控制开关506均连接到该发
光像素所在行对应的电流控制电路502和时间控制电路503中。
的发光最大时长和发光最小时长后,再结合全暗对应的第一预设亮度值和全亮对应的第二
预设亮度值,确定电流变化参数,其中电流值的变化速度不恒等于零,根据电流变化参数生
成发光最大时长中各个时刻对应的电流值,再结合每个发光像素在当前帧的目标亮度值,
确定发光像素在当前帧的关断时长,将每个发光像素发光的起始时刻与发光最大时长的初
始时刻进行时间对齐,并生成与发光最大时长中各个时刻对应的电流值相匹配的发光电
流,以使发光像素从起始时刻开始发光,在关断时长后断开发光电流,以使发光像素停止发
光。整个系统通过电流值以及发光时间相结合来共同精准控制发光像素的实际亮度,以使
发光像素的实际亮度之间的差别能及时被人眼识别出来,精度较高,硬件实现较为简单,可
以较好地满足更高灰阶级数的要求。
可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进,这些均落入本申请
的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。