专利名称：高显示容量led显示屏的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种LED显示屏，特别涉及一种采用特殊LED排列方法以提高LED屏显示容量的LED显示屏。
背景技术：
由于LED显示屏具有色彩鲜艳、亮度高、寿命长、工作稳定可靠等优点，在许多行业都得到了广泛的应用，如在车站、码头、商场、银行等公共场所将LED显示屏用于信息发布。LED的发光颜色和发光效率与制作LED的材料和工艺有关，目前广泛使用的有红(R)、绿(G)、蓝(B)三种。实际应用中，常常采用把几种能产生不同基色的LED管芯封装成一体组成一个像素，即每个像素由若干个各种单色LED组成，称为“像素筒”，常用的三色像素筒有2红1绿1兰(2R1G1B)和1红1绿1兰(1R1G1B)等等。像素筒中，各色LED的位置关系是固定的，以1R1G1B像素筒为例，其组成的LED显示屏如图1所示。对于如图1所示的LED显示屏，采用常规的驱动控制方法，其像素由如图1中虚圆内三个亚像素组成，这里的亚像素对应于1个LED。
可以看出，常规的LED显示屏，每2行发光二极管组成一个显示行，在一显示行内，R、G、B组成一个像素，而像素之间没有共用的发光二极管。这样，显示容量为m×n的LED显示屏，以1R1G1B像素筒为例，共需m×n×3个发光二极管。
在常规的LED显示屏中，像素之间没有共用的发光二极管，这是造成常规LED屏显示容量低的原因。发明专利02130624.9在LED灯数不变的情况下，通过共用LED将显示容量提高为原来的4倍。但其只适用于由2R1G1B组成像素筒的LED显示屏，且其显示效果并不是很理想。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于，提供高显示容量LED显示屏，以改变目前LED显示屏显示容量低的状况。
本实用新型的技术方案是，提供一种高显示容量LED显示屏，由多个像素筒组合而成，组成显示屏的像素筒为菱形，所述像素筒内的LED通过驱动控制装置驱动、并使一个LED作为多个像素共用的亚像素。
上述高显示容量LED显示屏中，所述菱形像素筒包括6个LED。
上述高显示容量LED显示屏中，所述菱形像素筒包括2R2G2B的LED。
上述高显示容量LED显示屏中，所述菱形像素筒包括4个LED。
上述高显示容量LED显示屏中，所述像素筒分为三种，分别包括2R1G1B、1R2G1B、1R1G2B的LED。
上述高显示容量LED显示屏中，所述驱动控制装置包括用于将视频信号转换成统一格式的数字图像信号的接口电路，与接口电路连接、并用于处理所述数字图像信号的数据处理电路，与所述数据处理电路连接并用于将经数据处理电路处理的数字图像数据进行格式转换并存储的数据存取电路，与所述数据存取电路连接、并按读出的数据控制组成LED显示屏的LED的发光的驱动电路，与所述数据处理电路、数据存取电路及驱动电路分别连接、并可产生各个模块电路所需的时钟频率控制信号的时序控制电路。
上述高显示容量LED显示屏中，在数据处理时，所述数据处理电路将所述数字图像信号分解出多场图像数据信号。
上述高显示容量LED显示屏中，在数据处理时，所述数据处理电路将每一场图像数据信号进行上、下LED行分离。
上述高显示容量LED显示屏中，所述数据存取电路包括分别用于处理上LED行的上数据存取电路与处理下LED行的数据存取电路，所述上数据存取电路与下数据存取电路相同，皆包括用于像素数据格式转换、用于按位存取位流数据的装置以及帧存储器。
上述高显示容量LED显示屏中，所述LED显示屏的LED划分为多个显示单元，数据图像在每个显示单元内串行传送，而在不同显示单元间则并行传递。
本实用新型的高显示容量LED显示屏，可在不增加LED驱动电路的规模和成本的前提下，通过共用LED，LED屏的显示容量提高到原来的6倍，使LED显示屏的性价比大大提高。
图1是现有LED显示屏的结构示意图。
图2是现有LED与TPIC6B595的连接示意图。
图3是本实用新型高显示容量LED显示屏的结构示意图。
图4是本实用新型高显示容量LED显示屏的另一实施例的结构示意图。
图5是本实用新型LED显示屏的LED排列方式示意图。
图6是本实用新型高显示容量LED显示屏的控制电路示意图。
图7是本实用新型高显示容量LED显示屏的LED与TPIC6B595的连接示意图。
图8是帧图像分场显示的原理示意图。
图9是第1场图像数据的上下LED行分离示意图。
图10是上、下数据存取电路的结构方框图。
图11是LED行像素数据的格式转换示意图。
图12是LED发光亮度控制示意图。
具体实施方式
如图1所示，现有的LED显示屏由多个封装好的像素筒组成，每一像素筒包括三个不同颜色的LED，其中R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)LED按三角形方式排列，每一个三角形的三个角上均为R、G、B组合，且每一个像素筒中组成三角形的LED灯的顺序都相同。LED显示屏的发光二极管直接与LED驱动集成电路TPIC6B595连接，每片TPIC6B595可直接驱动8只发光二极管。图2给出了图1的LED显示屏中，TPIC6B595与LED的连接关系，其以显示行为基础，以G-R-B-G-R-B-……为序，依次与TPIC6B595连接。
采用常规的驱动方法，像素之间没有共用的LED，在一显示行内，两个像素分别由不同的三角形构成，而两相邻显示行之间的所有三角形，都没有起到像素作用。
如图3所示，本实施例中，由菱形像素筒组成的LED显示屏，共有三种菱形像素筒，分别称为I型、II型、III型，菱形像素筒内四只LED的排列如图3所示。LED显示屏中菱形像素筒在水平方向的排列为I-II-III-I-II-III-……等等，每行都相同。
如图4所示，在本实用新型的第二实施例中，采用包含六只LED的大菱形像素筒组成LED显示屏。
采用这两种菱形像素筒组成的LED屏，像素筒之间的缝隙为零(见图3和图4)，结构紧凑，像积木式的便于安装。
在所述的两个实施例中，LED显示屏中的LED排列方式相同，如图5所示，每一个三角形的三个角上均为R、G、B组合，只是顺序不同，由于人眼的分辨率有限，在一定距离以外观看LED显示屏，就一个像素而言，三个角上的R、G、B的发光效果与其顺序无关。如图5所示，每一个LED(亚像素)分别可作为六个不同三角形的顶点，因此，若采用适当的驱动控制方法，通过共用亚像素点，依次点亮这些三角形上的发光二极管，使所有的三角形都起到像素作用。这样，同等数量发光二极管的显示屏，其显示容量将等于原来的6倍，可大大提高LED显示屏的图像质量。
以下以发光二极管B1为例说明多个像素共用一个亚像素的情况。如图5所示，图中的虚圆表示一个像素。发光二极管B1是与R1、G2共同组成了第一像素51，第一像素51由三原色组成，通过适当的驱动控制，在视觉效果上，第一像素51可呈现各种颜色。第二像素52由B1与R1、G1公共组成，也可呈现各种颜色。同样地，第三像素53由B1与G1、R3组成；第四像素54由B1与R3、G3组成；第五像素55由B1与G3、R2组成；第六像素56由B1与R2、G2组成。这样，通过亚像素共用，实现了显示屏显示容量的倍增。
本实施例的驱动控制装置原理如图6所示，其包括接口电路1、数据处理电路2、数据存取电路3、驱动电路4、时序控制电路5和LED显示面板6。接口电路1将各种视频信号转换成统一格式的数字图像信号；数据处理电路2将统一格式的数字图像信号分解出6场图像数据信号，并对每一场图像数据信号进行上、下LED行分离；数据存取电路3将上、下LED行数据进行格式转换并存储，然后读出送往后级电路；驱动电路4按读出的数据控制LED的发光情况；时序控制电路5负责产生各个模块电路所需的时钟频率控制信号。
接口电路1将各种视频信号源转换成统一格式的数字图像信号，包括RGB图像数据、数据时钟(也称像素时钟)、行场同步信号及消隐信号，如果RGB为三路8位宽(共24位宽)图像数据，则可以实现256级灰度、显示256×256×256＝16777216种颜色。
如图7所示，本实施例中，LED与TPIC6B595的连接以LED行为基础，即将如图5所示的每一显示行的两LED行分离，具体分为上行与下行，上、下行不再共用TPIC6B595。
由于每片TPIC6B595可直接驱动8只LED，而一块LED显示面板由几十万只LED组成，因此，一块LED显示面板将需要数以万计的TPIC6B595。图像数据在TPIC6B595内是串行移位的，如果将所有的TPIC6B595全部串联起来，那么，一帧图像数据的传送过程是非常缓慢的。因此，本实施例的LED显示面板划分为多个显示单元。每个显示单元内的TPIC6B595是串联起来的，即图像数据在一个显示单元内是串行传送的，而不同显示单元的图像数据是并行传递的。显示单元的规模越小，一帧图像数据的传递过程就越快。以下只分析某一个显示单元内图像数据的处理过程，其它显示单元内图像数据的处理过程与其相似。
如图8所示，本实施例中，需要将一帧图像分为六场图像。逐场显示并通过人眼的积分作用，形成一帧图像，只要刷新频率大于人眼的临界闪烁频率，观看时就不会产生闪烁感。图8中的圆圈表示一个像素，圆圈内的数字表示该像素所属的场序号，首先显示第1场，接着显示第2场，依此类推……。以下分析新型驱动控制方法中图像数据的处理过程。
数据处理电路2将统一格式的数据分解出6个场数据信号，并对每一场数据信号进行上下LED行分离。接口电路1送来的GRB图像数据以像素为单位，称为像素数据流，按从左到右、从上到下的顺序传送。从图8可知，奇数显示行上的像素数据流依次分解出第1、2、3场图像数据，即第1、4、7……像素数据归于第1场数据，第2、5、8……像素数据归于第2场数据，第3、6、9……像素数据归于第3场数据，同理，偶数显示行的像素数据流依次分解出第4、5、6场图像数据。像素数据的按场分离属于现有技术，在此不做赘述。
对接口电路1送来的像素数据流经过场分解后，对不同场的数据进行上下LED行分离，除了信号顺序不同外，六场数据的分离过程相同，图9示出了第1场图像数据的上下LED行分离过程。如图所示，分离过程通过信号交叉实现，信号交叉就是信号的重新命名。图中，一级缓存和二级缓存由D型触发器组成，DCLK是像素时钟，即每一个DCLK的上升沿(或下降沿)对应于像素数据的稳定期，en1-en4是轮次脉冲，使一级缓存中的D型触发器依次工作，可以看出，每4个轮次，信号交叉重复一次。
图9中，显示行中的上LED行像素数据中的信号顺序为R-G-B，下LED行为G-B-R，与第1场图像的像素结构(见图5)相匹配。其余各场图像的分离过程与第1场图像相同，在此不再赘述。
图10为数据存取电路3的结构方框图。数据存取电路由上数据存取电路3a和下数据存取电路3b组成，这两个电路完全相同。上、下数据存取电路分别对数据处理电路2产生的上、下LED行像素数据先进行格式转换，获得位流数据，再对位流数据进行存储和读取，然后送往相应的LED驱动电路4。格式转换及位流数据的存取都是在时序控制电路5控制下完成的。
LED行像素数据的格式转换过程示意图如图11所示。本实施例使用32位宽的帧存储器，通过32个移位寄存器的并入串出，获得32位宽的数据，该数据是按位输出的，称为位流数据。当然，也可采用其他位宽的帧存储器。对于8位宽的视频信号，位流数据中的各位按顺序输出，存储在帧存储器中的8个地址连续的存储区，称为位区。位流数据是按位区读出的，一个位区数据读完后，再读另一位区。
从位区内读出的数据送往LED驱动电路，控制LED发光占空比，LED发光占空比是通过控制驱动电路中的高电平的时间长度来实现的。对应于不同位区，LED的发光占空比不同，即LED的发光亮度不同，8个位区对应的LED发光占空比满足比例关系1-2-4-8-16-32-64-128，8位宽视频信号可实现256级灰度，如图12所示，图中黑阴影表示发光，即输出高电平。
权利要求1.一种高显示容量LED显示屏，由多个像素筒组合而成，其特征在于，组成显示屏的像素筒为菱形，所述像素筒内的LED通过驱动控制装置驱动、并使一个LED作为多个像素共用的亚像素。
2.根据权利要求1所述高显示容量LED显示屏，其特征在于，所述菱形像素筒包括6个LED。
3.根据权利要求2所述高显示容量LED显示屏，其特征在于，所述菱形像素筒包括2R2G2B的LED。
4.根据权利要求1所述高显示容量LED显示屏，其特征在于，所述菱形像素筒包括4个LED。
5.根据权利要求4所述高显示容量LED显示屏，其特征在于，所述像素筒分为三种，分别包括2R1G1B、1R2G1B、1R1G2B的LED。
6.根据权利要求1所述高显示容量LED显示屏，其特征在于，所述驱动控制装置包括用于将视频信号转换成统一格式的数字图像信号的接口电路，与接口电路连接、并用于处理所述数字图像信号的数据处理电路，与所述数据处理电路连接并用于将经数据处理电路处理的数字图像数据进行格式转换并存储的数据存取电路，与所述数据存取电路连接、并按读出的数据控制组成LED显示屏的LED的发光的驱动电路，与所述数据处理电路、数据存取电路及驱动电路分别连接、并可产生各个模块电路所需的时钟频率控制信号的时序控制电路。
7.根据权利要求6所述高显示容量LED显示屏，其特征在于，在数据处理时，所述数据处理电路将所述数字图像信号分解出多场图像数据信号。
8.根据权利要求6所述高显示容量LED显示屏，其特征在于，在数据处理时，所述数据处理电路将每一场图像数据信号进行上、下LED行分离。
9.根据权利要求6所述高显示容量LED显示屏，其特征在于，所述数据存取电路包括分别用于处理上LED行的上数据存取电路与处理下LED行的下数据存取电路，所述上数据存取电路与下数据存取电路相同，皆包括用于像素数据格式转换、用于按位存取位流数据的装置以及帧存储器。
10.根据权利要求6所述高显示容量LED显示屏，其特征在于，所述LED显示屏的LED划分为多个显示单元，数据图像在每个显示单元内串行传送，而在不同显示单元间则并行传递。
专利摘要本实用新型涉及一种高显示容量LED显示屏，由多个像素筒组合而成，组成显示屏的像素筒为菱形，所述像素筒内的LED通过驱动控制装置驱动、并使一个LED作为多个像素共用的亚像素。本实用新型的高显示容量LED显示屏，通过共用LED，使显示容量提高到原来的6倍，使LED显示屏的性价比大大提高。
文档编号G09F9/33GK2704080SQ20042004519
公开日2005年6月8日 申请日期2004年4月22日 优先权日2004年4月22日
发明者梁宁 申请人:康佳集团股份有限公司