LED電子顯示屏真彩顯示的關(guān)鍵技術(shù)介紹
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4、亮度控制D/T轉(zhuǎn)換技術(shù)
LED電子顯示屏是由許多相互獨立的像素點（發(fā)光元）排列而成，由于像素點的分離性，決定了其發(fā)光的控制和驅(qū)動只能以數(shù)字方式進行。這些像素點的發(fā)光狀態(tài)由控制器同步地控制，獨立驅(qū)動。視頻真彩色顯示意味著要對每一個像素點的亮度分別進行控制，并且要在規(guī)定的掃描時間內(nèi)同步地完成。大屏幕是以數(shù)以萬計的像素點組成的，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。給每一像素點設(shè)置一個常規(guī)D/A顯然是不現(xiàn)實的，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。
由視覺原理知道，人對像素點的平均亮度感覺可取決于它的亮/滅占空比。也就是說，只要對像素點亮/滅占空比進行調(diào)節(jié)，就能實現(xiàn)對亮度的控制。對LED電子顯示屏而言，這意味著只要將代表像素點亮度的數(shù)字轉(zhuǎn)換為像素點發(fā)光的時間（D/T轉(zhuǎn)換），即實現(xiàn)了亮度的D/A轉(zhuǎn)換。
設(shè)屏幕數(shù)據(jù)刷新的周期為，控制任意像素點亮度的數(shù)據(jù)為n位二進制數(shù)D=bi2i（其中bi=0或1），Ton為相應(yīng)于D的發(fā)光時間，則像素點亮/滅的占空比為：d=Ton/Ts=D=bi2i。該表達式可用可預(yù)置減法計數(shù)器實現(xiàn)，但每一像素點配一計數(shù)器將使得顯示電路異常復(fù)雜。上式改寫為：Ton=Tsbi2i，這意味著可將Ton分成幾個時間段，由于當(dāng)足夠小時，幾個分離時間段合成的Ton與總長度相同的連續(xù)的Ton其視覺效果是相同的。于是，一般地有，對于n位二進制數(shù)據(jù)D=bi2i，將分Ts為n段，并選取適當(dāng)時間分割函數(shù)f(i)，使得第i段Ti=Tsf(i)，其中0即為此像素點的亮/滅占空比。由于函數(shù)f(i)對所有像素點而言可以是共同的，因而上式表明，只要用f(i)統(tǒng)一控制各個像素點，就能實現(xiàn)全屏幕所有像素點相互獨立而又同步的D/T轉(zhuǎn)換。對于單個像素點來說用圖1的電路可實現(xiàn)上式。圖中SFR為8位移位寄存器，圖為時間分割函數(shù)f(i)的波形。
大屏幕顯示驅(qū)動電路通常采用“串行移位+鎖存+驅(qū)動”的結(jié)構(gòu)，以期盡量減少數(shù)據(jù)傳送線。要全屏幕同時實現(xiàn)上式，只要將所有ST信號統(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像素點控制數(shù)據(jù)中的同權(quán)位，而這可通過預(yù)先的數(shù)據(jù)處理做到。
5、數(shù)據(jù)重構(gòu)與存儲技術(shù)
存儲器有兩種組織方式：①組合像素法（PackedPixelMethod）：即畫面上每個像素的所有位均集中存放在單個存儲體中；②位平面法（BitPlaneMethod）：即像素的每一位各自存放在不同的存儲體中。由于使用了多個存儲體，它們可以一次同時讀出更多的像素信息。從兩種存儲結(jié)構(gòu)來分析，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頻打入并行鎖存器，8位加1計數(shù)器輸出進位脈沖LD，將8位數(shù)據(jù)同時鎖存到8位并-串轉(zhuǎn)換電路，由時鐘控制電路完成并-串轉(zhuǎn)換電路時鐘的控制。數(shù)據(jù)經(jīng)過重構(gòu)后，一個存儲體中不再是一個像素值，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結(jié)構(gòu)。在讀出時必須按相反的規(guī)則取出各像素的相鄰權(quán)值。
讀寫地址發(fā)生器必須滿足嚴格的時序。對同一存儲芯片來說，可將其分為N片（一個像素值用N位表示），每片表示一個位平面，像素經(jīng)過轉(zhuǎn)換向同一存儲器寫入時，首先寫0位，再寫1位，最后寫N位。對于8Col×Row點陣的顯示屏，每個位平面存有8Col×Row位。存儲器內(nèi)部組織取決于驅(qū)動屏體上像素管的邏輯連線關(guān)系。根據(jù)存儲器組織，讀地址發(fā)生器由列驅(qū)動行，再由行驅(qū)動位；寫地址發(fā)生器則采用由位驅(qū)動列、列驅(qū)動行的方式，從而可以保證讀寫同步性，正確地同步顯示原始圖像信息。
6、邏輯電路設(shè)計中的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，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)計中，當(dāng)電路設(shè)計完成后，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)計制作電路板，再重新調(diào)試，直到實現(xiàn)邏輯功能為止。很顯然，這種設(shè)計方法的設(shè)計周期長，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)計與制作，但在修改該邏輯時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ISP)，是指在用戶自己設(shè)計的目標(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)，從實踐上實現(xiàn)了邏輯設(shè)計師們多年來夢寐以求的“硬件設(shè)計與修改軟件化”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)計變得像軟件一樣易于修改，硬件的功能可以隨時加以修改或按預(yù)定的程序改變組態(tài)。這不僅擴展了器件的用途，縮短了系統(tǒng)調(diào)試周期，而且根除了對器件單獨編程的環(huán)節(jié)，省卻了器件編程設(shè)備，簡化了目標(biāo)設(shè)備的現(xiàn)場維護和升級工作。ISP技術(shù)還有一個特點是采用系統(tǒng)設(shè)計軟件進行邏輯輸入時，輸入與所選器件無關(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25000門，具有現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的容量和靈活性。它采用E2CMOS工藝，時鐘頻率可以高達180MHz，傳輸延時為5ns，低功耗，電擦除，編程內(nèi)容20年不丟失，100%參數(shù)測試，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)問題
LED電子顯示屏一般主要由顯示單元、驅(qū)動單元、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，對此應(yīng)嚴格挑選波長及發(fā)光強度一致性好的管子。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（臺灣）、HP公司的產(chǎn)品質(zhì)量上佳。在驅(qū)動單元中應(yīng)選用低功耗、長壽命、工作范圍寬、驅(qū)動電流大的功率器件，美國TI公司生產(chǎn)的功率器件具有較大的產(chǎn)品優(yōu)勢。在控制和通信單元中，主要為邏輯和時序控制。目前在邏輯電路設(shè)計上最先進的技術(shù)為ISP技術(shù)，美國LATTICE公司的ISP產(chǎn)品具有較大的產(chǎn)品優(yōu)勢。在視頻采集單元中，不僅要考慮高頻信息處理的噪音、畸變問題，還要考慮VGA信號的采樣精度及各種同步信號的同步性能，這方面國內(nèi)北京銀河電腦公司的LED視頻卡質(zhì)量上佳。
檢驗LED電子顯示屏的性能，主要應(yīng)考察以下幾項指標(biāo)：
顯示分辨率（像素點/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
幀頻：>60幀/秒
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/168143.htm
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