一种有源micro-led显示控制系统
技术领域
1.本发明属于micro-led显示控制技术领域，特别涉及一种有源micro-led显示屏控制系统。
背景技术：2.micro-led显示技术比现有的amoled显示技术拥有更高的亮度、更高发光光效，并且功耗更低。micro-led由于其优异的性能和广泛的市场前景，在国内外掀起了相关技术研究的浪潮，被业界认为下一代终极显示产品。
3.当前led驱动控制方法为传统的无源驱动控制，传统的无源驱动控制方案由于在pcb布板限制以及显示精细度上无法满足micro-led显示要求，因此micro-led显示需要采用有源tft电路驱动，国内外知名厂家及科研单位针对micro-led显示已经提出多种有源tft驱动方案。但是目前针对micro-led有源tft驱动电路尚未有成熟外围显示控制方法。
4.amoled和lcd两种显示技术已经发展多年，都有成熟的显示驱动ic以及显示控制方案。micro-led有源tft驱动电路采用pam+pwm混合驱动方式可以减小低电流下led色偏对显示效果的影响，以满足精细灰度显示需求。pam+pwm混合驱动方式重要部分需要产生sweep比较信号与pwm信号进行比较，比较过程中led芯片发光显示视频信号，而目前市场上尚未有针对micro-led的显示驱动ic以及显示控制方案，而目前amoled显示驱动ic只能够提供pam驱动的控制信号，不能为pam+pwm混合驱动方式提供完整的控制信号，特别是sweep信号，因此针对pam+pwm混合驱动的micro-led的显示技术急需提出一种显示控制方案。
技术实现要素：5.本发明要解决的技术问题是提供一种有源micro-led显示控制系统，该系统可针对pam+pwm混合驱动的micro-led显示屏进行显示控制。
6.为了解决上述技术问题，本发明的有源micro-led显示控制系统包括hdmi解码模块，视频处理模块，控制信号生成模块，处理器，rgb-mipi桥接芯片,amoled显示驱动ic；所述视频解码模块将输入的hdmi视频信号进行解码，并将解码得到的rgb视频数据和视频时序信号发送给视频处理模块，视频处理模块对视频时序信号进行处理得到显示屏tft驱动电路所需的驱动时序信号；rgb视频数据和驱动时序信号由mipi桥接芯片转换为mipi格式数据后发送到amoled显示驱动ic；amoled显示驱动ic将mipi格式数据转换为数据电压后发送到显示屏的tft驱动电路；处理器设定的三个频率参数经mipi桥接芯片转换为mipi格式后发送给amoled显示驱动ic；amoled显示驱动ic根据三个频率参数对内部时钟进行分频或倍频产生频率各不相同的gout1、gout2、gout3三路信号；gout1信号传输给控制信号生成模块用于生成sweep控制信号传输给tft驱动电路，其配置频率f1等于显示屏的场频f；tft驱动电路将数据电压与sweep电压进行比较控制tft的开关时间从而控制led的发光时间；gout2信号和gout3信号输入到行扫信号产生电路，由行扫信号产生电路产生显示屏行扫信号scan并传输给tft驱动电路从而控制显示屏显示图像。
7.所述的控制信号生成模块包括a计数器，em信号生成模块、a寄存器、n bit数模转换模块、运算放大器；gout1信号触发a计数器和em信号生成模块后，a计数器开始计数并将计数值发送到a寄存器，同时em信号生成模块输出两路全局发光控制信号em，一路作为标记信号给a寄存器赋最大值2n，另一路输出到显示屏tft驱动电路；2n为显示屏最高灰度级；每当a计数器的计数值达到t/2n时，a寄存器并行数据减1后输出，同时a计数器清零重新计数，直至a寄存器输出并行数据为0；其中，t＝t
c-k
×
n，t为设定的sweep控制信号斜坡时间，tc为显示屏场周期，k为行扫信号打开时间，n为显示屏像素列数；a寄存器输出的并行数据经n bit数模转换模块转换为模拟信号，运算放大器将模拟信号升压后得到sweep控制信号并将其输出至micro-led显示屏tft驱动电路。
8.进一步，本发明还包括视频处理模块；所述的视频处理模块包括fifo存储模块、插值处理模块、输出模块；rgb视频数据缓存在fifo存储模块中；插值处理模块建立2
×
2的矩阵对rgb视频数据进行双线性插值处理得到高分辨率的rgb视频数据，输出模块对视频时序信号进行处理得到显示屏的tft驱动电路所需的驱动时序信号并将其与高分辨率的rgb视频数据和一同发送给mipi桥接芯片。
9.进一步，本发明还包括ddr3存储器；所述的视频处理模块包括插值处理模块和输出模块；rgb视频数据缓存在ddr3存储器中；插值处理模块建立a
×
a的矩阵对rgb视频数据进行双线性插值处理得到高分辨率的rgb视频数据，输出模块对视频时序信号进行处理得到tft驱动电路所需的驱动时序信号并将其与高分辨率的rgb视频数据和一同发送给mipi桥接芯片。
10.所述的三个频率参数通过处理器设定并通过mipi桥接芯片转换为mipi格式数据后发送给amoled显示驱动ic。
11.所述的行扫信号产生电路采用goa电路，gout2信号和gout3信号输入到goa电路中以产生显示时所需的行扫信号scan；gout2信号配置频率为f2＝f
×
n/2；n为显示屏像素列数；gout3信号配置频率f3＝f2，与gout2信号反向。
12.进一步，所述的行扫信号产生电路包括同步信号stvd生成模块、倍频模块和行扫芯片；所述的同步信号stvd生成模块采用b寄存器，gout2信号输入b寄存器与处理器及rgb-mipi桥接芯片的时钟同步后输出同步信号stvd；倍频模块包括边沿检测模块、b计数器、c计数器、比较模块；gout3信号输入边沿检测模块后进行检测，当检测到gout3信号上升沿时b计数器开始计数，检测到gout3信号下升沿时c计数器开始计数，比较模块将两个计数器的计数值与设定值进行比较，当b计数器的计数值等于1/4或者1/2gout3信号周期，或者c计数器计数值等于1/4或者1/2gout3信号周期时，比较模块输出电平信号翻转，由此输出gout3信号2倍频的行扫时钟clk信号；gout2信号配置频率f2＝f，gout3信号配置频率f3＝f
×
n/2。
13.进一步，本发明还包括dc/dc供电模块，dc/dc供电模块为amoled显示驱动ic供直流电。
14.所述的hdmi解码模块、视频处理模块和控制信号生成模块集成在fpga中。
15.所述的同步信号stvd生成模块和倍频模块集成在fpga中。
16.所述的fpga、处理器、rgb-mipi桥接芯片设置在主控板上。
17.所述的amoled显示驱动ic设置在转接板上。
18.本发明采用主控板和传统amoled显示驱动ic的方式来搭建pam+pwm混合驱动的
micro-led的显示控制系统，降低控制系统的开发难度。amoled显示驱动ic主要负责pam的信号的产生和传输，而主控板则负责pwm信号的产生和传输，同时显示驱动ic需要发送信号给到主控板作为同步信号以保证pam和pwm信号的同步。高精度的sweep信号产生方式可以保证micro-led显示屏低灰显示过度均匀，同时能够显示高的灰度。
19.同时本发明提出的倍频方式能够在输入频率较低、常pll倍频ip核使用不了的情况下，精确输出所需的倍频频率。
附图说明
20.图1为实施例1总体框图。
21.图2为视频处理框图。
22.图3为sweep信号生成框图
23.图4为实施例2总体框图。
24.图5为控制信号生成框图。
25.图6为各信号时序图。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
27.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义的理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况具体理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或者仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”、“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
29.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
30.实施例1：micro-led显示屏设计goa电路
31.如图1、2所示，本发明的有源micro-led显示控制系统包括集成在fpga中的hdmi解码模块、视频处理模块和控制信号生成模块，处理器，rgb-mipi桥接芯片，dc/dc供电模块，设置在转接板上的amoled显示驱动ic；所述的fpga、处理器、rgb-mipi桥接芯片、dc/dc供电模块设置在主控板上；所述的处理器采用单片机。
32.所述的视频解码模块将输入的hdmi视频信号进行解码得到rgb视频数据以及包含行频、场频、使能信号及hdmi视频信号时钟等在内的视频时序信号。
33.所述的视频处理模块包括fifo存储模块、插值处理模块、输出模块；rgb视频数据缓存在fifo存储模块中；插值处理模块建立2
×
2的矩阵对rgb视频数据进行双线性插值处理得到高分辨率的rgb视频数据，提高处理后图像的细节信息；输出模块对视频时序信号按照micro-led显示屏实际分辨率进行处理，得到显示屏的tft驱动电路所需的包含行频hs、场频vs、使能信号en以及tft驱动时钟在内的驱动时序信号，以实现标准2k分辨率缩放到micro-led显示屏的具体分辨率对rgb视频数据进行图像的显示。
34.所述的输出模块将高分辨率的rgb视频数据和驱动时序信号发送给mipi桥接芯片；mipi桥接芯片将高分辨率的rgb视频数据和驱动时序信号转换为mipi格式数据后发送给amoled显示驱动ic，amoled显示驱动ic将mipi格式数据转换为数据电压后发送到显示屏的tft驱动电路；dc/dc供电模块为amoled显示驱动ic提供1.8v、3.3v和6.4v直流电。
35.所述的单片机设定三个频率参数，通过mipi桥接芯片转换为mipi格式数据后发送给amoled显示驱动ic；amoled显示驱动ic根据三个频率参数对内部时钟进行分频或倍频产生频率各不相同的三路gout信号；为了保证micro-led显示屏在比较发光阶段，sweep控制信号与amoled显示驱动ic输出的高分辨率rgb视频数据和驱动时序信号能够同步，高分辨率rgb视频数据传输到amoled显示驱动ic内部的tcon数据处理器处理之后转换为数据电压从source端输出；驱动时序信号则是传送给时序控制器处理发送到gout端输出；一路gout1信号作为基准反馈信号返回到fpga内部控制信号生成模块，另外两路gout2信号和gout3信号则输入到micro-led显示屏tft驱动电路集成的goa电路中以产生显示时所需的行扫信号scan。gout1信号配置频率f1等于显示屏的场频f；gout2信号和gout3信号根据goa电路所需的时钟信号进行配置，波形图如图5所示。设显示屏分辨率为m
×
n，则gout2信号配置频率为f2＝f
×
n/2，gout3信号配置频率f3＝f2，与gout2信号反向。
36.如图3所示，所述的控制信号生成模块包括a计数器，em信号生成模块、a寄存器、nbit数模转换模块、运算放大器；gout1信号作为基准反馈信号触发a计数器和em信号生成模块；a计数器开始计数并将计数值发送到a寄存器，同时em信号生成模块输出两路全局发光控制信号em，一路作为标记信号给a寄存器赋最大值2n，另一路输出到显示屏tft驱动电路；2n为显示屏最高灰度级；当a计数器的计数值达到t/2n时a寄存器并行数据减1后输出并行数据2
n-1，同时a计数器清零重新计数；当a计数器的计数值再次达到t/2n时a寄存器并行数据再减1后输出并行数据2
n-2，以此类推，直至a寄存器输出并行数据为0；其中t＝t
c-k
×
n，t为设定的sweep控制信号斜坡时间，tc为显示屏场周期，本发明中f＝60hz,tc＝16.67ms，k为行扫信号打开时间经验值，本发明中取k＝0.03ms，n为显示屏像素列数；a寄存器输出的并行数据经nbit数模转换模块转换为模拟信号，再经运算放大器升压最后输出micro-led显示屏tft驱动电路所需sweep控制信号，tft驱动电路将数据电压与sweep电压进行比较控制tft的开关时间从而控制led的发光时间。运算放大器放大倍数需要根据视频数据电压而定，因为应用比较发光的原理，sweep电压值需要覆盖数据信号电压值；sweep控制信号与数据电压进入比较发光阶段，依次打开tft电路，micro-led显示屏进行画面显示。
37.实施例2：micro-led显示屏使用行扫芯片
38.如图4所示，本发明的有源micro-led显示控制系统包括hdmi解码模块，集成在
fpga中的视频处理模块和控制信号生成模块，ddr3存储器，处理器，rgb-mipi桥接芯片，dc/dc供电模块，设置在转接板上的amoled显示驱动ic；所述的fpga、处理器、rgb-mipi桥接芯片、dc/dc供电模块设置在主控板上；所述的处理器采用单片机。
39.所述的视频解码模块将输入的hdmi视频信号进行解码得到rgb视频数据以及包含行频、场频、使能信号和hdmi视频信号时钟等在内的视频时序信号。
40.如图3所示，所述的视频处理模块包括插值处理模块、输出模块；rgb视频数据缓存在ddr3存储器中；插值处理模块建立2
×
2的矩阵对rgb视频数据进行双线性插值处理得到高分辨率rgb视频数据，提高处理后图像的细节信息；输出模块对视频时序信号按照micro-led显示屏实际分辨率进行处理，得到显示屏的tft驱动电路所需的包含行频hs、场频vs、使能信en以及tft驱动时钟在内的驱动时序信号，以实现标准2k分辨率缩放到micro-led显示屏的具体分辨率对rgb视频数据进行图像的显示。
41.所述的输出模块将高分辨率的rgb视频数据和驱动时序信号发送给mipi桥接芯片；mipi桥接芯片将高分辨率的rgb视频数据和驱动时序信号转换为mipi格式数据后发送给amoled显示驱动ic，amoled显示驱动ic将mipi格式数据转换为数据电压后发送到显示屏的tft驱动电路；dc/dc供电模块为amoled显示驱动ic提供1.8v、3.3v和6.4v直流电。
42.所述的单片机设定三个频率参数，通过mipi桥接芯片转换为mipi格式数据后发送给amoled显示驱动ic；amoled显示驱动ic根据三个频率参数对内部时钟进行分频或倍频产生频率各不相同的三路gout信号；为了保证micro-led显示屏在比较发光阶段，sweep控制信号与amoled显示驱动ic输出的高分辨率rgb视频数据和驱动时序信号能够同步以及行扫信号的生成，高分辨率rgb视频数据传输到amoled显示驱动ic内部的tcon数据处理器处理之后转换为数据电压从source端输出；驱动时序信号则是传送给时序控制器处理发送到gout端输出三路gout信号；三路gout均返回到fpga内部控制信号生成模块。
43.如图5所示，所述的控制信号生成模块包括sweep信号生成模块，同步信号stvd生成模块和倍频模块。
44.本实施例中sweep信号生成模块与实施例1相同。
45.所述的同步信号stvd生成模块采用b寄存器；gout2信号输入b寄存器与fpga内部处理器及rgb-mipi桥接芯片时钟同步后输出同步信号stvd，gout2信号配置频率f2＝f。
46.所述的倍频模块包括边沿检测模块、b计数器、c计数器、比较模块；gout3信号输入边沿检测模块后进行检测，当检测到gout3信号上升沿时b计数器开始计数，比较模块将计数值与设定值进行比较，当b计数器的计数值等于1/4gout3信号周期时，比较模块输出电平信号翻转，当b计数器的计数值等于1/2gout3信号周期时，比较模块输出电平信号再次翻转；当检测到gout3信号下升沿时c计数器开始计数，比较模块将计数值与设定值进行比较，当c计数器计数值等于1/4gout3信号周期时比较模块输出电平信号进行翻转，c计数器计数值等于1/2gout3信号周期时，比较模块输出电平信号再翻转，如此反复，输出频率为gout3信号2倍的行扫时钟信号clk；gout3信号配置频率f3＝f
×
n/2。
技术特征：1.一种有源micro-led显示控制系统，其特征在于包括hdmi解码模块，视频处理模块，控制信号生成模块，处理器，rgb-mipi桥接芯片,amoled显示驱动ic；所述视频解码模块将输入的hdmi视频信号进行解码，并将解码得到的rgb视频数据和视频时序信号发送给视频处理模块，视频处理模块对视频时序信号进行处理得到显示屏tft驱动电路所需的驱动时序信号；rgb视频数据和驱动时序信号由mipi桥接芯片转换为mipi格式数据后发送到amoled显示驱动ic；amoled显示驱动ic将mipi格式数据转换为数据电压后发送到显示屏的tft驱动电路；处理器设定的三个频率参数经mipi桥接芯片转换为mipi格式后发送给amoled显示驱动ic；amoled显示驱动ic根据三个频率参数对内部时钟进行分频或倍频产生频率各不相同的gout1、gout2、gout3三路信号；gout1信号传输给控制信号生成模块用于生成sweep控制信号传输给tft驱动电路，其配置频率f1等于显示屏的场频f；tft驱动电路将数据电压与sweep电压进行比较控制tft的开关时间从而控制led的发光时间；gout2信号和gout3信号输入到行扫信号产生电路，由行扫信号产生电路产生显示屏行扫信号scan并传输给tft驱动电路从而控制显示屏显示图像。2.根据权利要求1所述的有源micro-led显示控制系统，其特征在于所述的控制信号生成模块包括a计数器，em信号生成模块、a寄存器、n bit数模转换模块、运算放大器；gout1信号触发a计数器和em信号生成模块后，a计数器开始计数并将计数值发送到a寄存器，同时em信号生成模块输出两路全局发光控制信号em，一路作为标记信号给a寄存器赋最大值2
n
，另一路输出到显示屏tft驱动电路；2
n
为显示屏最高灰度级；每当a计数器的计数值达到t/2
n
时，a寄存器并行数据减1后输出，同时a计数器清零重新计数，直至a寄存器输出并行数据为0；其中，t＝t
c-k
×
n，t为设定的sweep控制信号斜坡时间，t
c
为显示屏场周期，k为行扫信号打开时间，n为显示屏像素列数；a寄存器输出的并行数据经n bit数模转换模块转换为模拟信号，运算放大器将模拟信号升压后得到sweep控制信号并将其输出至micro-led显示屏tft驱动电路。3.根据权利要求1所述的有源micro-led显示控制系统，其特征在于所述的视频处理模块包括fifo存储模块、插值处理模块、输出模块；rgb视频数据缓存在fifo存储模块中；插值处理模块建立2
×
2的矩阵对rgb视频数据进行双线性插值处理得到高分辨率的rgb视频数据，输出模块对视频时序信号进行处理得到显示屏的tft驱动电路所需的驱动时序信号并将其与高分辨率的rgb视频数据和一同发送给mipi桥接芯片。4.根据权利要求1所述的有源micro-led显示控制系统，其特征在于还包括ddr3存储器；所述的视频处理模块包括插值处理模块和输出模块；rgb视频数据缓存在ddr3存储器中；插值处理模块建立a
×
a的矩阵对rgb视频数据进行双线性插值处理得到高分辨率的rgb视频数据，输出模块对视频时序信号进行处理得到tft驱动电路所需的驱动时序信号并将其与高分辨率的rgb视频数据和一同发送给mipi桥接芯片。5.根据权利要求1所述的有源micro-led显示控制系统，其特征在于所述的三个频率参数通过处理器设定并通过mipi桥接芯片转换为mipi格式数据后发送给amoled显示驱动ic。6.根据权利要求1所述的有源micro-led显示控制系统，其特征在于所述的行扫信号产生电路采用goa电路，gout2信号和gout3信号输入到goa电路中以产生显示时所需的行扫信号scan；gout2信号配置频率为f2＝f
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n/2；n为显示屏像素列数；gout3信号配置频率f3＝f2，与gout2信号反向。
7.根据权利要求1所述的有源micro-led显示控制系统，其特征在于所述的行扫信号产生电路包括同步信号stvd生成模块、倍频模块和行扫芯片；所述的同步信号stvd生成模块采用b寄存器，gout2信号输入b寄存器与处理器及rgb-mipi桥接芯片的时钟同步后输出同步信号stvd；倍频模块包括边沿检测模块、b计数器、c计数器、比较模块；gout3信号输入边沿检测模块后进行检测，当检测到gout3信号上升沿时b计数器开始计数，检测到gout3信号下升沿时c计数器开始计数，比较模块将两个计数器的计数值与设定值进行比较，当b计数器的计数值等于1/4或者1/2gout3信号周期，或者c计数器计数值等于1/4或者1/2gout3信号周期时，比较模块输出电平信号翻转，由此输出gout3信号2倍频的行扫时钟clk信号；gout2信号配置频率f2＝f，gout3信号配置频率f3＝f
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n/2。8.根据权利要求1所述的有源micro-led显示控制系统，其特征在于还包括dc/dc供电模块，dc/dc供电模块为amoled显示驱动ic供直流电。9.根据权利要求1所述的有源micro-led显示控制系统，其特征在于所述的hdmi解码模块、视频处理模块和控制信号生成模块集成在fpga中。10.根据权利要求9所述的有源micro-led显示控制系统，其特征在于所述的同步信号stvd生成模块和倍频模块集成在fpga中；fpga、处理器、rgb-mipi桥接芯片设置在主控板上；amoled显示驱动ic设置在转接板上。
技术总结本发明涉及一种有源Micro-LED显示控制系统，该系统中显示驱动IC将MIPI格式的RGB视频数据和驱动时序信号数据转换为数据电压后发送到显示屏TFT驱动电路，并根据设定的三个频率参数产生三路信号；GOUT1信号用于生成SWEEP控制信号传输给TFT驱动电路，TFT驱动电路将数据电压与SWEEP电压进行比较控制TFT的开关时间从而控制LED的发光时间；GOUT2信号和GOUT3信号用于产生行扫信号并传输给TFT驱动电路从而控制显示屏显示图像。本发明降低了控制系统的开发难度，并可以保证Micro-LED显示屏低灰显示过度均匀，同时能够显示高的灰度。同时能够显示高的灰度。同时能够显示高的灰度。
技术研发人员：郑喜凤 陈煜丰 曹慧 汪洋 朱旭 刘凤霞 陈俊昌
受保护的技术使用者：长春希达电子技术有限公司
技术研发日：2022.07.12
技术公布日：2022/11/1
