LED電子顯示屏真彩顯示的幾種關(guān)鍵技術(shù)分享
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LED電子顯示屏是由許多相互獨(dú)立的像素點(diǎn)（發(fā)光元）排列而成，由于像素點(diǎn)的分離性，決定了其發(fā)光的控制和驅(qū)動(dòng)只能以數(shù)字方式進(jìn)行。這些像素點(diǎn)的發(fā)光狀態(tài)由控制器同步地控制，獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。視頻真彩色顯示意味著要對(duì)每一個(gè)像素點(diǎn)的亮度分別進(jìn)行控制，并且要在規(guī)定的掃描時(shí)間內(nèi)同步地完成。大屏幕是以數(shù)以萬(wàn)計(jì)的像素點(diǎn)組成的，這使得系統(tǒng)的復(fù)雜性較兩值顯示大屏幕而言大為增加，并對(duì)總體的數(shù)據(jù)傳輸速度提出了更高的要求。給每一像素點(diǎn)設(shè)置一個(gè)常規(guī)D/A顯然是不現(xiàn)實(shí)的，必須尋找一種能最大限度降低系統(tǒng)復(fù)雜性且性能盡可能高的解決方案。
由視覺(jué)原理知道，人對(duì)像素點(diǎn)的平均亮度感覺(jué)可取決于它的亮/滅占空比。也就是說(shuō)，只要對(duì)像素點(diǎn)亮/滅占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)亮度的控制。對(duì)LED電子顯示屏而言，這意味著只要將代表像素點(diǎn)亮度的數(shù)字轉(zhuǎn)換為像素點(diǎn)發(fā)光的時(shí)間（D/T轉(zhuǎn)換），即實(shí)現(xiàn)了亮度的D/A轉(zhuǎn)換。
設(shè)屏幕數(shù)據(jù)刷新的周期為，控制任意像素點(diǎn)亮度的數(shù)據(jù)為n位二進(jìn)制數(shù)D=bi2i（其中bi=0或1），Ton為相應(yīng)于D的發(fā)光時(shí)間，則像素點(diǎn)亮/滅的占空比為：d=Ton/Ts=D=bi2i。該表達(dá)式可用可預(yù)置減法計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)，但每一像素點(diǎn)配一計(jì)數(shù)器將使得顯示電路異常復(fù)雜。上式改寫(xiě)為：Ton=Tsbi2i，這意味著可將Ton分成幾個(gè)時(shí)間段，由于當(dāng)足夠小時(shí)，幾個(gè)分離時(shí)間段合成的Ton與總長(zhǎng)度相同的連續(xù)的Ton其視覺(jué)效果是相同的。于是，一般地有，對(duì)于n位二進(jìn)制數(shù)據(jù)D=bi2i，將分Ts為n段，并選取適當(dāng)時(shí)間分割函數(shù)f(i)，使得第i段Ti=Tsf(i)，其中0即為此像素點(diǎn)的亮/滅占空比。由于函數(shù)f(i)對(duì)所有像素點(diǎn)而言可以是共同的，因而上式表明，只要用f(i)統(tǒng)一控制各個(gè)像素點(diǎn)，就能實(shí)現(xiàn)全屏幕所有像素點(diǎn)相互獨(dú)立而又同步的D/T轉(zhuǎn)換。對(duì)于單個(gè)像素點(diǎn)來(lái)說(shuō)用圖1的電路可實(shí)現(xiàn)上式。圖中SFR為8位移位寄存器，圖為時(shí)間分割函數(shù)f(i)的波形。
大屏幕顯示驅(qū)動(dòng)電路通常采用“串行移位+鎖存+驅(qū)動(dòng)”的結(jié)構(gòu)，以期盡量減少數(shù)據(jù)傳送線。要全屏幕同時(shí)實(shí)現(xiàn)上式，只要將所有ST信號(hào)統(tǒng)一由f(i)控制即可。當(dāng)然這樣做的前提是要求移位寄存器中存放的是各個(gè)像素點(diǎn)控制數(shù)據(jù)中的同權(quán)位，而這可通過(guò)預(yù)先的數(shù)據(jù)處理做到。
5、數(shù)據(jù)重構(gòu)與存儲(chǔ)技術(shù)
存儲(chǔ)器有兩種組織方式：①組合像素法（PackedPixelMethod）：即畫(huà)面上每個(gè)像素的所有位均集中存放在單個(gè)存儲(chǔ)體中；②位平面法（BitPlaneMethod）：即像素的每一位各自存放在不同的存儲(chǔ)體中。由于使用了多個(gè)存儲(chǔ)體，它們可以一次同時(shí)讀出更多的像素信息。從兩種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)來(lái)分析，利用位平面結(jié)構(gòu)有利于提高LED屏的顯示效果。
整個(gè)LED顯示屏顯示控制電路結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。其中，數(shù)據(jù)重構(gòu)電路完成RGB數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，將不同像素的同權(quán)位組合在一起，然后存放在相鄰的單元中，從而以位的形式完成整個(gè)數(shù)據(jù)的重新組合。
數(shù)據(jù)重構(gòu)電路主要由四大部分組成：8位數(shù)據(jù)并行傳送電路；8位并-串轉(zhuǎn)換電路；8位數(shù)據(jù)鎖存電路；8位加1計(jì)數(shù)器。R/G/B各8位數(shù)據(jù)由經(jīng)同步處理后的像素點(diǎn)頻打入并行鎖存器，8位加1計(jì)數(shù)器輸出進(jìn)位脈沖LD，將8位數(shù)據(jù)同時(shí)鎖存到8位并-串轉(zhuǎn)換電路，由時(shí)鐘控制電路完成并-串轉(zhuǎn)換電路時(shí)鐘的控制。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)重構(gòu)后，一個(gè)存儲(chǔ)體中不再是一個(gè)像素值，而是不同像素值的同權(quán)位。將所有的同權(quán)位存放在一起，從而構(gòu)成以位為單位的位平面存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。在讀出時(shí)必須按相反的規(guī)則取出各像素的相鄰權(quán)值。
讀寫(xiě)地址發(fā)生器必須滿足嚴(yán)格的時(shí)序。對(duì)同一存儲(chǔ)芯片來(lái)說(shuō)，可將其分為N片（一個(gè)像素值用N位表示），每片表示一個(gè)位平面，像素經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換向同一存儲(chǔ)器寫(xiě)入時(shí)，首先寫(xiě)0位，再寫(xiě)1位，最后寫(xiě)N位。對(duì)于8Col×Row點(diǎn)陣的顯示屏，每個(gè)位平面存有8Col×Row位。存儲(chǔ)器內(nèi)部組織取決于驅(qū)動(dòng)屏體上像素管的邏輯連線關(guān)系。根據(jù)存儲(chǔ)器組織，讀地址發(fā)生器由列驅(qū)動(dòng)行，再由行驅(qū)動(dòng)位；寫(xiě)地址發(fā)生器則采用由位驅(qū)動(dòng)列、列驅(qū)動(dòng)行的方式，從而可以保證讀寫(xiě)同步性，正確地同步顯示原始圖像信息。
6、邏輯電路設(shè)計(jì)中的ISP技術(shù)
在早期的LED電子顯示屏顯示控制電路中，大量采用的是常規(guī)數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)，用數(shù)字電路組合出復(fù)雜控制邏輯。在常規(guī)數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，當(dāng)電路設(shè)計(jì)完成后，須先制作電路板，然后安裝元件，調(diào)試。如果電路板的邏輯功能不符合要求就必須重新設(shè)計(jì)制作電路板，再重新調(diào)試，直到實(shí)現(xiàn)邏輯功能為止。很顯然，這種設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，成本高，且成品可靠性差，維修麻煩。利用普通可編程的邏輯器件，雖可減少印刷電路板的設(shè)計(jì)與制作，但在修改該邏輯時(shí)仍舊不能避免器件的反復(fù)插拔。
在系統(tǒng)可編程技術(shù)(In-SystemProgrammable，縮寫(xiě)ISP)，是指在用戶自己設(shè)計(jì)的目標(biāo)系統(tǒng)中或電路板上為重構(gòu)邏輯器件編程或反復(fù)改寫(xiě)的能力。常規(guī)PLD在使用中通常是先編程后裝配，而采用ISP技術(shù)的PLD則是先裝配后編程，成為產(chǎn)品之后還可以反復(fù)編程。在系統(tǒng)可編程技術(shù)的出現(xiàn)，從實(shí)踐上實(shí)現(xiàn)了邏輯設(shè)計(jì)師們多年來(lái)夢(mèng)寐以求的“硬件設(shè)計(jì)與修改軟件化”的愿望，使得數(shù)字系統(tǒng)面貌煥然一新。采用ISP技術(shù)后，硬件設(shè)計(jì)變得像軟件一樣易于修改，硬件的功能可以隨時(shí)加以修改或按預(yù)定的程序改變組態(tài)。這不僅擴(kuò)展了器件的用途，縮短了系統(tǒng)調(diào)試周期，而且根除了對(duì)器件單獨(dú)編程的環(huán)節(jié)，省卻了器件編程設(shè)備，簡(jiǎn)化了目標(biāo)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)和升級(jí)工作。ISP技術(shù)還有一個(gè)特點(diǎn)是采用系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行邏輯輸入時(shí)，輸入與所選器件無(wú)關(guān)。因此，在輸入之前可選擇任何一種器件，甚至可以選擇一種“虛擬器件”(VirtualDevice)。在輸入完后，再根據(jù)仿真和適配的結(jié)果選擇器件。
ISPLSI器件是美國(guó)LATTICE公司于1992年推出的新一代高密度可編程邏輯器件，容量可達(dá)25000門(mén)，具有現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)的容量和靈活性。它采用E2CMOS工藝，時(shí)鐘頻率可以高達(dá)180MHz，傳輸延時(shí)為5ns，低功耗，電擦除，編程內(nèi)容20年不丟失，100%參數(shù)測(cè)試，可以加密。器件內(nèi)部有抗“鎖定”電路，以防止出現(xiàn)CMOS器件中可能產(chǎn)生的有害的鎖定效應(yīng)。
其它有關(guān)問(wèn)題
LED電子顯示屏一般主要由顯示單元、驅(qū)動(dòng)單元、控制單元、數(shù)傳通信單元、視頻采集單元組成。在顯示單元中，三基色LED管芯為核心器件，對(duì)于高質(zhì)量的LED電子顯示屏必須選用高質(zhì)量的LED管芯，對(duì)此應(yīng)嚴(yán)格挑選波長(zhǎng)及發(fā)光強(qiáng)度一致性好的管子。從LED管芯質(zhì)量上看，日亞公司（日本）、豐田公司（日本）、光磊公司（臺(tái)灣）、HP公司的產(chǎn)品質(zhì)量上佳。在驅(qū)動(dòng)單元中應(yīng)選用低功耗、長(zhǎng)壽命、工作范圍寬、驅(qū)動(dòng)電流大的功率器件，美國(guó)TI公司生產(chǎn)的功率器件具有較大的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)。在控制和通信單元中，主要為邏輯和時(shí)序控制。目前在邏輯電路設(shè)計(jì)上最先進(jìn)的技術(shù)為ISP技術(shù)，美國(guó)LATTICE公司的ISP產(chǎn)品具有較大的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)。在視頻采集單元中，不僅要考慮高頻信息處理的噪音、畸變問(wèn)題，還要考慮VGA信號(hào)的采樣精度及各種同步信號(hào)的同步性能，這方面國(guó)內(nèi)北京銀河電腦公司的LED視頻卡質(zhì)量上佳。
檢驗(yàn)LED電子顯示屏的性能，主要應(yīng)考察以下幾項(xiàng)指標(biāo)：
顯示分辨率（像素點(diǎn)/平方米）
電子屏的可視距離及視角
亮度及可調(diào)性、色彩及對(duì)比度、一致性及穩(wěn)定性
配光純正性，RGB非線性校正（γ校正）
灰度：256級(jí)
幀頻：>60幀/秒
本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/168999.htm
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