《led电子显示屏驱动原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《led电子显示屏驱动原理（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、LED 电子显示屏驱动原理近年来，随着计算机技术和集成电路技术的飞速发展，得到广泛应用的大屏幕显示系统当属视频 led 显示系统。在 LED 显示技术中，由于红色、绿色发光二极管的亮度、光效色差等性能也得到了很大的提高，加之计算机多媒体制作软件的发展，现在伪彩视频 LED 显示系统的制造成本大大降低，应用领域不断增加。这种伪彩色视频 LED 显示系统采用了计算机多媒体技术，全同步动态显示视频图像，图像清晰，亮度高，无拼缝，每种颜色的视频灰度等级已经由早期的 16 级灰度上升现在的 256 灰度，随着大规模集成电路和专用元器件的发展，256 级灰度的全彩色视频 LED 显示系统随时都可能实现。L
2、ED 电子显示技术发展迅速，已成为当今平板显示领域的主导之一。本文着重介绍用 M4A5-128P64-10VC 设计 LED 显示屏的控制电路。1LED 显示屏的构成在 LED 显示系统中，点阵结构单元为其基本构成。每个显示驱动单元又是若干个 88 点阵的 LED 显示模块组成。通过多个显示驱动板拼装在一起，构成一个数平方米的显示屏，能用来显示各种文字、图像。LED 显示屏包括计算机视频采集电路、控制电路、驱动电路及电源等，如图 1 所示。LED 显示屏具有红、绿两种基色，每基色 256 级灰度，像素节距为 7.62mm，像素在水平方向可达成 1024点，垂直方向可达成 768 点。2LED
3、电子显示屏特点LED 显示屏是由若干个显示单元拼接而成的，其显示方式采用 LED 点阵与计算机显示器屏幕相映射的原理，即 LED 点阵的一个像素点对应着计算机显示屏的一个像素点，例如计算机屏幕上的画面按分辨率分为 640 列、480 行，即 LED 显示屏上 640480 个点阵单元，每个点阵单元又包括红、绿、蓝三种发光二极管，这三种发光二极管发出三种颜色的光混色后得到人眼所感觉到颜色，根据光学三基色原理，我们只采集计算机屏幕上的每一点的图像进行数字化并分解为红、绿、蓝三种信号，经过系统处理后，传递到 LED 点阵屏幕上的点阵单元中，分别驱动相对应颜色的发光二极管，即实现了计算机屏幕在 LED
4、 点阵屏幕上的映射。3LED 电子显示屏驱动原理在大多数 LED 显示系统中，都采用刷新式驱动方法，即对每块 LED 显示驱动单元列向锁存数据，在行向进行扫描，根据 LED 显示驱动板结构，采用 1P16 扫描占空比。我们所设计的 LED 显示驱动板驱动电路用两片 74HC595 组成 4:16 线行译码器，它提供整个扫描电路所需行信号，同时也用 74HC595 芯片来作串行移位寄存器，它将系统传来的串行数据移位变成并行信号输出，这样驱动列需要提供串行移位时钟、并行锁入信号和输出使能信号，行扫描需要串行数据输入和串行移位时钟信号，如图 2 所示。因此我们需要设计一个时序控制电路。4结语M4A5
5、128P6410VC 是 Lattice 公司生产的 CPLD 器件，有 128 宏单元、64 个 IPO 引脚。Lattice 公司开发软件 ispDesignEXPERT 中集成了设计输入、编译、验证和编程全部工作。首先进行设计输入，即可直接绘制原理图，也可用 VHDL 语言编程。我们需要从 10MHz 时钟源得到 100KHz 信号用 VHDL 语言在 VHDLMODULE 文本编辑器中编写一个名为 F100K.HDL 文件如下：设计文件输入以后进行编译，然后用户可以调整管脚分配，编译通过，即可对芯片编程。用 Byte-Blaster 下载电缆把计算机并行口与 PCB 上的 JTAG 插
6、座连接起来，通电后对已安装好的芯片编程。实践表明，用 Lattice 公司生产的 M4A5-128P64-10VC 设计的电路达到了设计要求。LED 显示屏驱动设计原理及发展趋势一、概述大屏幕一直是 LED 领域发展重要的组成部分，是大型娱乐、体育赛事、广场主题显示重要组成部分，全彩屏从蓝光 LED 诞生以来，一直保持高速发展态势。在装饰显示市场 LED 将起到积极的作用，市场扩张明显。我国是全球 LED 显示屏生产大国，从 LED 芯片、驱动 IC、控制器、屏幕制造等环节完全占据主导地位。16 位移位恒流 IC 的由来：双色屏主要是以显示文字为主，单片机扫描比较方便，由于 LED 数量的增加
7、，为了节省 O/I 资源，采用 74HC595 移位扫描。为了更适合 LED 的应用在此基础上整合了恒流电流设定功能，增加了电流驱动能力，更符合需求及成本需要又封装出 16 位器件，被目前全彩屏广泛采用。电流驱动能力不断降低，早前 TLC5940 高达 120mA 单路驱动电流能力，后来 TB62726、ST2221、MBI5026电流驱动能力都降低到 80-90mA。目前基本上是采用 45mA 电流驱动能力，比如 MBI5024 和 CYT62726。电流驱动能力降低，主要原因是 LED 器件发光强度越来越高，为了提升图像质量，静态屏幕设计越来越多采用，对驱动电流能力需求降低。从 IC 成本
8、角度可以缩减芯片尺寸，从而降低成本，为此设计出 25mA 静态屏幕驱动芯片CYT62727。目前全球有 80%的 LED 屏幕采购生产来至中国大陆，普遍采用 16 通道恒流器件设计，短期内还会继续延续，至少未来 5 年内不会消失，主要是配套控制技术成熟，产品已经系列化，除非系统控制技术和芯片驱动设计有巨大的飞跃，成本进一步的降低，否则现状不会改变。近年来，不少公司不断推出新架构，都未来得到市场认可。最大的问题是通过控制技术，假如改变 LED 的颜色一致性，新的技术没有大的突破之前，对应用者吸引不大，购买意愿不强。近几年，大陆芯片设计公司一定会替代性的占领 LED 显示屏市场，像士兰明芯稳居主流
9、显示屏 LED 芯片供应商，原因有出色的品质保证外，良好的直销模式是赢得市场法宝。未来驱动 IC 也需要直销模式。显示屏企业大多是大陆本土企业，和台系 IC 在分销账期、交货速度和信任度上还需要进一步的改善。在驱动应用技术上，色彩的矫正技术亟待解决的瓶颈，显示屏衰减一致性问题突出，波长矫正和亮度矫正是下一个重点突破目标，首先是解决亮度一致性问题，再而是波长的一致性矫正。这是世界性难题，也是当前亟待解决的技术难题。控制技术发展已经走到世界的前列，但是在新方式控制理念上停滞不前，原因是控制器厂家和 IC 设计厂家配合不畅，各自相对独立，驱动技术和控制技术不能很好的衔接，采用 16 通道兼容性设计发
10、展成熟度高，新的控制技术推出很少，更谈不上技术的革新。16 通道恒流器件在 LED 屏幕上采用长达十几年之久，到目前也只不过是减低电流，应对竞争激烈的价格而已，并没有技术上的突破。先后多家公司推出了系列 IC，并没有得到很好的应用，是控制技术的缺失造成的。在电脑技术飞速发展的今天，可以替代简化控制器的规模，但是技术的移植也需要 IC 设计厂家的支持，市场缺失控制技术和芯片驱动整合性的方案提供商。2009 年 LED 显示行业国内市场规模超过 300 多亿，年产值过亿的企业有 30 多家，过千万 100 多家，大小有上千家企业从事显示制造行业。LED 显示屏继续保持 15%增长速度，技术日渐成熟
11、。我国大型赛事工程不断，带动 LED 增长强劲。比如：奥运、世博、亚运会、上海迪斯尼、地铁、高铁等工程赛事。二 屏幕原理设计文字显示屏，只要内容显示清楚，有足够的的亮度，基本上都会满足客户需要了。但是对于图像显示屏的显示质量进行评价，问题就复杂得多。一般是主观方式来评价显示屏图像显示质量。所谓主观方式评价，就是人为的方式评判，通过观察图像显示质量做出评判。这样。评价结果不仅与图像本身显示质量有关，而且与观察者的主观因素也有关系，很难说是公正和确切性的标准。尽管如此目前还是没有很好的办法，在没有客观的测量方式出现之前，主观方式仍然是最有效、实用的方法。 最大显示色彩数显示器的每个像素的颜色都是由
12、 RGB（红、绿、蓝）三种基色组成。低端的液晶显示板，各个基色只能表现 6 位色，即 26=64 种颜色。通过简单的计算，我们可以知道每个独立像素可以表现的最大颜色数是646464=2.62K 种颜色；高端液晶显示板利用 FRC 技术则使得每个基色则可以表现 8 位色，即 28=256 种颜色,则像素能表现的最大颜色数为 256256256=16KK 种颜色。这种显示板显示的画面色彩更丰富，层次感也好。目前市面上的液晶显示器此两种显示板都有采用，大家可以留心一下。表面的照度单位勒克司；将此数值与屏体有效显示面积相乘，得到整个屏体的在最佳视角上的发光强度，假设屏体中每个像素的发光强度在相应空间内
13、恒定，则此数值可被认为也是整个屏体的光通量。一般室外 LED显示屏须达到 4000cd平方米以上的亮度才可在日光下有比较理想的显示效果。普通室内 LED，最大亮度在7002000cd平方米左右。单个 LED 的发光强度以 cd 为单位，同时配有视角参数，发光强度与 LED 的色彩没有关系。单管的发光强度从几个 mcd 到五千 mcd 不等。LED 生产厂商所给出的发光强度指 LED 在 20mA 电流下点亮，最佳视角上及中心位置上发光强度最大的点。封装 LED 时顶部透镜的形状和 LED 芯片距顶部透镜的位置决定了 LED 视角和光强分布。一般来说相同的 LED 视角越大，最大发光强度越小，但
14、在整个立体半球面上累计的光通量不变。当多个 LED 较紧密规则排放，其发光球面相互叠加，导致整个发光平面发光强度分布比较均匀。在计算显示屏发光强度时，需根据 LED 视角和 LED 的排放密度，将厂商提供的最大点发光强度值乘以 3090不等，作为单管平均发光强度。一般 LED 的发光寿命很长，生产厂家一般都标明为 100,000 小时以上，这是在设定的最佳的条件下，实际还应注意 LED 的亮度衰减周期，亮度衰减周期与 LED 生产的材料工艺及生产厂商有很大关系，一般在经济条件许可的情况下应选用亮度衰减较缓慢的品牌。实际使用中，光强计算常常采用比较容易测绘的数据单位或变向使用。对于 LED 显示
15、屏这种主动发光体一般采用 cd平方米作为发光强度单位，并配合观察角度为辅助参数，其等效于屏体。屏幕多采用直插型椭圆形 LED，国内的封装技术大多可以满足屏幕设计需要。 LED 芯片多采用有 Cree 或用士兰明芯、厦门三安等国内 LED 发光芯片封装。 驱动芯片时序CYT62726 内部是 16 位移位寄存器，多颗 CYT62726 串行数据移位，每个时钟周期 CLK 移送 1 位数据 SDI，串行数据输入驱动器开/关控制。施密特缓冲输入。当其中数据“1”被写入到 SDI 的开关控制移位寄存器/时CLK 的上升沿。灰度控制模块仿真波形图CLK 串行数据移位时钟。施密特缓冲输入，所有的数据/关控
16、制的转变移位是由 1 位的最高位同步的 CLK的上升沿，单路数据移位到 SD 在同一时间。 CLK 的上升沿输入获准后，持续 100ns 的上升沿。LE 边沿触发锁存器。施密特缓冲输入。当前对应移位寄存器中数据，在此上升沿数据被锁存。移位锁存仿真波形图OE 所有输出空白。施密特缓冲输入。当 OE 是低电平时，所有恒流输出（OUT0?15）被执行。当 OE= 1，所有恒流输出控制的开关在数据控制数据/锁存状态。OE 决定执行数据长度时间。这种时序传输方式是，沿用 74HC595 通用逻辑数据传输方式，在 LED 屏幕上已经使用了十多年历史，显得古老而落伍。LED 屏幕亟待新的数据传输格式，简化的、高效的传输方式，从而减低设计复杂度，降低设计成本和提高屏幕可靠性。数据和时钟需要协调一致，可是在线路设计中，数据采用串行传输，而时钟则是并行传输，势必数据延时会造成输出错位。这是 4 线传输格式最大的缺点，数据和时钟不能很好的同步，级联性较差，控制器成本高。落伍的数据传输格式，控制器产生灰度等级，屏幕刷新
