全色发光二极管(LED)显示系统技术方案

所采纳的是一种系统配置，在其中，一个屏幕模块，用于在一个屏幕上显示一幅多色图像，在其中，多个第１颜色各ＬＥＤ、第２颜色各ＬＥＤ和第３颜色各ＬＥＤ被顺序地排列；以及一个数据发送模块，它给出一组控制信号和准备在屏幕模块上显示的图像数据，它被数据发送装置所连接。在屏幕模块中，为屏幕上的每一个像素安装了第１颜色灰度控制电路，第２颜色灰度控制电路以及第３颜色灰度控制电路，以便对各ＬＥＤ进行脉冲式点亮。数据发送模块包括：一个帧存储器，用于暂时地存储准备在屏幕模块上显示的图像数据；一个图像数据传送控制装置，用于从帧存储器读出图像数据，以及按照预定的像素顺序，连同预定的数据传送时钟一起，向数据发送装置输出图像数据；第１颜色高速脉冲序列产生装置，第２颜色高速脉冲序列产生装置，以及第３颜色高速脉冲序列产生装置，用于产生高速脉冲序列，以便送往各第１颜色灰度控制电路，第２颜色灰度控制电路，以及第３颜色灰度控制电路；以及一个高速脉冲序列输出装置，用于向数据发送装置输出针对各自的第１颜色、第２颜色和第３颜色的各高速脉冲序列。高速脉冲序列产生装置，以恒定的周期为每一种颜色重复地产生２＃＋［ｎ］个（或者一个稍为低于它的数目）高速脉冲序列，其脉冲间隔根据一种已经设定的变化特性随时间而发生变化。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

Full color light emitting diode (LED) display system

The adoption of a system configuration, in which a screen module used in a display on the screen of a color image, in which a plurality of first colors, second colors of the various LED LED and third LED of each color are sequentially arranged; and a data transmission module, the image data are given it a set of control signals and to display on the screen on the module, which is connected to a data transmission device. The screen module, installed first color grayscale control circuit for each pixel on the screen, second color third color gray gray control circuit and control circuit, so that the pulse light of the LED. The data transmission module includes a frame memory for temporarily storing image data for display on the screen module; an image data transfer control device for image data read from the memory, and according to the predetermined pixel sequence, together with a predetermined data transfer clock, data to image data transmission device output; first the color of high-speed pulse sequence generator, second color high speed pulse sequence generator, and the third color high speed pulse sequence generating device for generating high speed pulse sequence, in order to sent to the first color grayscale control circuit, control circuit and second color gray, third color grayscale control circuit; and a high speed pulse sequence output device for the device to send data according to the output of each of the first color, second color and third color High speed pulse train. High speed pulse sequence generator, a constant cycle for each color repeatedly generating 2 + n a (or a little less than its number) high speed pulse, the pulse interval according to a set change characteristics change over time.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一个例如通过将三基色RGB(红、绿和蓝)的LED灯加以组合，来显示灰度层次丰富的多色图像的全色发光二极管(LED)显示系统。特别是，本专利技术涉及一个采用脉冲宽度调制方法的系统，它通过基于每一种颜色的灰度数据的已经进行脉冲宽度调制的驱动脉冲，来点亮和驱动一个LED灯。在这种类型的全色LED显示系统中，有可能使用一种NTSC视频信号(用于常规电视广播系统或磁带录像机中)作为它的视频源。已经被输入到显示控制装置的NTSC视频信号经过A/D转换，并且被转换和被处理为总共24位的数字信号，对RGB三基色来说各为8位。对应于61,440个像素灯、含有(61,440×24)位的1屏图像数据被缓存于帧存储器之中。针对一个单独的像素的24位图像数据从这个帧存储器被分别地分配到每一个像素灯的驱动电路，并且被锁存于该驱动电路的一个寄存器之中。在像素灯驱动电路中，按照与被锁存于该寄存器的8位红色数据相对应的一种色调来驱动和点亮各红色LED。类似地，按照与8位绿色数据相对应的一种色调来驱动和点亮各绿色LED，以及按照与8位蓝色数据相对应的一种色调来驱动和点亮各蓝色LED。用脉冲宽度调制方法进行灰度控制通常用一种已知的脉冲宽度调制方法来进行灰度控制。连续地产生具有足够高的频率稳定度的时钟脉冲；时钟脉冲使一个(28)＝8位的计数器每次加1；并且该计数器的计数数值按照一个恒定的周期Ts从全“0”变到全“1”。使用数字比较器，通过将这个8位的计算数值跟锁存在驱动电路的寄存器中的8位灰度数据的大小进行比较，从比较器输出一个驱动脉冲，其脉冲宽度对应于8位灰度数据，并且具有上述周期Ts。在驱动脉冲的脉冲宽度Tw的持续时间内，像素灯驱动电路令恒定电流流过LED并使之点亮。按照周期Ts重复地进行脉冲式的点亮。这就是说，具有周期Ts的驱动脉冲，其脉冲宽度Tw正比于8位灰度数据的二进制数值，并且在周期Ts中的时间Tw内，通过以恒定电流对LED进行脉冲式点亮，来获得对应于8位灰度数据的显示亮度。电视信号的Gamma校正即使在今天，主流的电视图像显示装置仍然是阴极射线管(CRT)电视机。由于CRT电视机的RGB三基色荧光物质的亮度不与输入视频信号的电压成正比，所以介于输入信号与光输出之间的关系是非线性的。众所周知，这样一种特性被称为Gamma特性。若在每一部电视机上对CRT的非线性(Gamma)进行校正，则会使电视机变得复杂和昂贵。因此，在当前的电视方法中，在发送一侧广播的是已经进行Gamma校正的信号。实际的Gamma数值成为根据测量条件和测量方法而产生很大差异的数值。在NTSC方法中，Gamma校正是在假定图像显示器件的Gamma值为2.2的条件下进行的。然而，在LED显示系统中，介于输入信号与光输出之间的关系近似地为线性，并且不是像CRT电视机的Gamma特性那样的非线性。这种关系完全不是非线性的，但其特性显著地不同于CRT的Gamma特性。若将一个经过Gamma校正的NTSC视频信号作为LED显示信号的视频源，则需要用某种装置来进行逆Gamma校正，并且若希望实现高质量的图像显示，则要根据LED的近似线性特性来进行灰度控制。通过非线性的脉冲宽度调制方法来进行灰度控制在一份发表于1995年的日本专利申请公报(第7-306659号)中，公开了如下的涉及多色LED显示单元的一种技术(1)通过顺序地排列三基色RGB的多个LED，来形成一个LED显示单元(屏幕)。用于点亮每一个LED并调节其发光颜色和亮度的LED点亮电路被安装到该单元之中。(2)LED点亮电路包括一个脉冲宽度调制电路，它输出对应于输入灰度数据的驱动脉冲；以及一个LED驱动电路，它用来自脉冲宽度调制电路的驱动脉冲来点亮LED。(3)脉冲宽度调制电路包括一个非线性计数器，在其中，介于时间与计数数值之间的关系具有非线性的形式；以及一个数字比较器，它将非线性计数器的计数数值跟存储在缓冲存储器里面的灰度数据的大小加以比较，以产生上述的驱动脉冲。(4)非线性计数器包括一个脉冲发生器，它产生各具有不同周期的16种类型的计数脉冲；一个选择电路，它从16种类型的计数脉冲中选择一种类型；一个二进制计数器，它对已经由上述电路选出的计数脉冲进行计数；以及一个解码器电路，它产生一种选择信号，用于从二进制计数器的高4位中选出16种类型的计数脉冲。(5)当二进制计数器的计数数值较小时，选择电路根据来自解码器电路的选择信号，已经选出一个具有短周期的计数脉冲，并且因此，二进制计数器的计数数值快速地增加。当二进制计数器的计数数值变大时，来自解码器电路的选择信号发生改变，并且该选择电路选出一个具有长周期的计数脉冲，并且因此，二进制计数器的计数数值缓慢地增加。(6)从一个外部设备，例如显示控制器，连续地向LED显示系统发送灰度数据，并将其暂时地存储在一个存储器之中。存储在一个存储器之中的灰度数据经由缓冲存储器被输入到数字比较器。从数字比较器输出的驱动脉冲的脉冲宽度Tw相对于灰度数据来说，进行了非线性调制；在灰度数据较小的范围内，脉冲宽度Tw的变化率很小，随着灰度数据变大，脉冲宽度Tw的变化率也随之变大。在如上所述的常规多色LED显示单元中，通过采用非线性的脉冲宽度调制方法来进行灰度控制，在将经过Gamma校正的NTSC视频信号作为视频源的情况下，有可能实行一种类似于行图形近似的逆Gamma校正，使之匹配于LED的近似的线性特性，从而实现高质量的图像显示。然而，在此项已知的技术中，由于进行类似于行图形近似的逆Gamma校正，所以难以用简单的电路结构来实现高质量的逆Gamma校正，同时也难以实现充分满意的超级图像质量。还有，由于用非线性的脉冲宽度调制方法来实行灰度控制的电路结构被安装到LED显示单元之中，当考虑将其用于一个特大屏幕的LED显示装置的实施例之中时，就存在如下所述的结构方面的问题。在一个城市的闹市区域，可以看到有许多大屏幕的全色LED显示屏被安装在建筑物的墙壁上。在这个系统中，采用这样一种配置，其中安装在诸如建筑物墙壁上的屏幕模块通过数据传输电缆被连接到安装在建筑物室内的数据发送模块。一个屏幕模块等效于被连接在一起的上述已知文献中所述的所需数目的各LED显示单元。一个数据发送模块则等效于在上述已知文献中被表示为外部设备的、诸如显示控制器那样的部件。在如上所述的全色LED显示系统中，人们希望通过优化显示灰度控制特性来提高图像质量，这可以通过各种因素来实现，诸如根据待显示的图像数据的灰度表示特性，以适当的方式来可变地控制显示色调的各项控制特性(电视信号的Gamma校正特性就是一种这样的特性)，或者，根据它是处于有日照的白天还是处于没有日照的夜间，以适当的方式来可变地控制各种显示色调的各项控制特性。为了实现上述的功能，可以从数据发送模块(一个用于控制显示的计算机)发送针对显示的灰度控制特性的优化信息，上述模块向屏幕模块发送图像数据。在已知技术中，通过从显示控制器(数据发送模块)发送过来的一组信号，就能连续地改变被安装在LED显示单元(屏幕模块的构成部件)上的非线性计数器的特性。有可能实现这样一个电路系统。然而，诸如从数据发送模块向构成屏幕模块的多色LED各显示单元的非线性计数器的哪一部分发送哪本文档来自技高网...

【技术保护点】
由下列事项（１１）－（１７）说明的一个全色发光二极管（ＬＥＤ）显示系统，其中： （１１）上述系统包括一个屏幕模块，用于在一个屏幕上显示一幅多色图像，在其中，多个第１颜色各ＬＥＤ、第２颜色各ＬＥＤ和第３颜色各ＬＥＤ被顺序地排列；以及一个数据发送模块，它给出一组控制信号和有待于在屏幕模块上显示的图像数据； （１２）通过数据发送装置，将屏幕模块和数据发送模块连接起来； （１３）图像数据是在屏幕上的每一个像素的每一种颜色的灰度数据的一种组合，为屏幕上的每一个像素安装了第１颜色灰度控制电路、第２颜色灰度控制电路以及第３颜色灰度控制电路，以便对各ＬＥＤ进行脉冲式点亮； （１４）针对每一种颜色的灰度控制电路包括：一个ｎ位计数器，用于对由数据发送模块给出的高速脉冲序列进行计数；一个寄存器，用于锁存从数据发送模块给出的灰度数据；一个数字比较器，用于对来自ｎ位计数器的一个ｎ位计数数值以及被锁存于寄存器的灰度数据进行比较；以及恒流驱动源，用于根据数字比较器的二进制输出来接通和关断通过ＬＥＤ的电流； （１５）数据发送模块包括：一个帧存储器，用于暂时地存储准备在屏幕模块上显示的图像数据；一个图像数据传送控制装置，用于从帧存储器读出图像数据，以及按照预定的像素顺序，连同预定的数据传送时钟一起，向数据发送装置输出图像数据；第１颜色高速脉冲序列产生装置，第２颜色高速脉冲序列产生装置，以及第３颜色高速脉冲序列产生装置，用于产生高速脉冲序列，以便送往各自的第１颜色灰度控制电路，第２颜色灰度控制电路，以及第３颜色灰度控制电路；以及一个高速脉冲序列输出装置，用于向数据发送装置输出针对各自的第１颜色、第２颜色和第３颜色的各高速脉冲序列； （１６）数据发送装置以及屏幕模块包括：一个数据传送控制系统，用于将每一个像素的每一种颜色的各自的灰度数据锁存到对应像素和对应颜色的灰度控制电路中的寄存器；以及一个信号传送系统，用于将从数据发送模块输出的第１颜色高速脉冲序列、第２颜色高速脉冲序列以及第３颜色高速脉冲序列，作为一个计数输入，施加到对应颜色的灰度控制电路中的ｎ位计数器；以及 （１７）高速脉冲序列产生装置，以恒定的周期为每一种颜色重复地产生２↑［ｎ］个（或者一个稍为低于它的数目）高速脉冲序列，其脉冲间隔根据一种已经设定的变化特性随时间而发生变化。...

【技术特征摘要】
JP 1999-3-24 79663/99;JP 1999-3-30 88234/991.由下列事项(11)-(17)说明的一个全色发光二极管(LED)显示系统，其中(11)上述系统包括一个屏幕模块，用于在一个屏幕上显示一幅多色图像，在其中，多个第1颜色各LED、第2颜色各LED和第3颜色各LED被顺序地排列；以及一个数据发送模块，它给出一组控制信号和有待于在屏幕模块上显示的图像数据；(12)通过数据发送装置，将屏幕模块和数据发送模块连接起来；(13)图像数据是在屏幕上的每一个像素的每一种颜色的灰度数据的一种组合，为屏幕上的每一个像素安装了第1颜色灰度控制电路、第2颜色灰度控制电路以及第3颜色灰度控制电路，以便对各LED进行脉冲式点亮；(14)针对每一种颜色的灰度控制电路包括一个n位计数器，用于对由数据发送模块给出的高速脉冲序列进行计数；一个寄存器，用于锁存从数据发送模块给出的灰度数据；一个数字比较器，用于对来自n位计数器的一个n位计数数值以及被锁存于寄存器的灰度数据进行比较；以及恒流驱动源，用于根据数字比较器的二进制输出来接通和关断通过LED的电流；(15)数据发送模块包括一个帧存储器，用于暂时地存储准备在屏幕模块上显示的图像数据；一个图像数据传送控制装置，用于从帧存储器读出图像数据，以及按照预定的像素顺序，连同预定的数据传送时钟一起，向数据发送装置输出图像数据；第1颜色高速脉冲序列产生装置，第2颜色高速脉冲序列产生装置，以及第3颜色高速脉冲序列产生装置，用于产生高速脉冲序列，以便送往各自的第1颜色灰度控制电路，第2颜色灰度控制电路，以及第3颜色灰度控制电路；以及一个高速脉冲序列输出装置，用于向数据发送装置输出针对各自的第1颜色、第2颜色和第3颜色的各高速脉冲序列；(16)数据发送装置以及屏幕模块包括一个数据传送控制系统，用于将每一个像素的每一种颜色的各自的灰度数据锁存到对应像素和对应颜色的灰度控制电路中的寄存器；以及一个信号传送系统，用于将从数据发送模块输出的第1颜色高速脉冲序列、第2颜色高速脉冲序列以及第3颜色高速脉冲序列，作为一个计数输入，施加到对应颜色的灰度控制电路中的n位计数器；以及(17)高速脉冲序列产生装置，以恒定的周期为每一种颜色重复地产生2n个(或者一个稍为低于它的数目)高速脉冲序列，其脉冲间隔根据一种已经设定的变化特性随时间而发生变化。2.根据权利要求1所述的一个全色LED显示系统，其特征在于数据发送模块包括一个单独系统的高速脉冲序列产生装置，它被针对第1颜色、第2颜色和第3颜色的各处理系统所共享；以及数据发送装置以及屏幕模块包括一个数据传送系统，用于将已经从数据发送模块输出的一个单独系统的高速脉冲序列，作为一个计数输入，施加到每一种颜色的灰度控制电路中的n位计数器。3.由下列事项(21)-(28)说明的一个LED显示系统，其中(21)上述系统包括一个屏幕模块，用于在一个屏幕上显示一幅多色图像，在其中，多个第1颜色各LED、第2颜色各LED和第3颜色各LED被顺序地排列；以及一个数据发送模块，它给出一组控制信号和有待于在屏幕模块上显示的图像数据；(22)通过数据发送装置，将屏幕模块和数据发送模块连接起来；(23)由在屏幕上相邻排列的第1颜色(各)LED、第2颜色(各)LED和第3颜色(各)LED来形成一个像素；以及在屏幕模块中安装了一个灰度控制电路，用于对形成同一像素的第1颜色(各)LED、第2颜色(各)LED和第3颜色(各)LED进行脉冲式点亮；以及一个颜色选择电路，用于选择形成同一像素的第1颜色(各)LED、第2颜色(各)LED和第3颜色(各)LED；(24)图像数据是在屏幕上的每一个像素的每一种颜色的灰度数据的一种组合；根据图像数据来点亮和驱动各LED的一个周期被划分为下列3个部分根据第1颜色灰度数据，用于点亮和驱动第1颜色(各)LED的第1颜色驱动周期；根据第2颜色灰度数据，用于点亮和驱动第2颜色(各)LED的第2颜色驱动周期；根据第3颜色灰度数据，用于点亮和驱动第3颜色(各)LED的第3颜色驱动周期；第1颜色驱动周期、第2颜色驱动周期和第3颜色驱动周期的时分间隔被设置为一段足够短的时间，使得在该段时间内，人的视觉无法识别这3种颜色的点亮存在时间差；(25)灰度控制电路包括一个n位计数器，用于对由数据发送模块给出的高速脉冲序列进行计数；一个寄存器，用于锁存从数据发送模块给出的灰度数据；一个数字比较器，用于对来自n位计数器的一个n位计数数值以及被锁存于寄存器的灰度数据的大小进行比较；以及恒流驱动源，用于根...

【专利技术属性】
技术研发人员：时本丰太郎，大石昌利，
申请(专利权)人：埃维克斯公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]