技术领域
[0001] 本
发明涉及LED显示技术领域，特别涉及一种LED显示屏补偿电路及其方法。
背景技术
[0002] 近年来，随着LED显示屏技术的发展、市场需求的提高，LED大屏幕已经在商场、火车站等公共场所随处可见，用于显示图片，文字，视频等等信息。LED显示屏是由发光
二极管和显示驱动
芯片组成的大尺寸平板显示器件。显示驱动芯片用于接收来自系统的数字图像信息，驱动显示屏上的二极管点亮，实现图像或视频的显示。故而显示驱动芯片对显示屏的显示效果有着决定性的作用。为了更好的显示效果，LED驱动芯片的设计中需要解决显示中两个关键的问题，低灰
白平衡色偏和首行偏暗。
[0003] 低灰白平衡色偏即显示低灰图像时，红绿蓝三色中红色二极管的导通
电流相较于绿蓝两色偏大，所以整体图像会偏红导致的白平衡色偏。所谓低灰图像就是LED导通时间远小于关断时间情况下的图像，表现为浅绿、浅蓝、浅红等；在低灰图像中，尤其是高行扫高刷新率的情况下，LED导通时间非常短，只有几百纳秒甚至几十纳秒。在这种导通时间下，不同
颜色LED上的寄生电容大小对导通时间的影响就变得极其显著。更糟糕的是，由于工艺的
波动，相同批次相同颜色的LED，其寄生电容本身也会有较大的波动。
[0004] 图1为红绿蓝三种二极管在方波驱动
信号下的导通电流差异，红色二极管的导通电流与驱动信号相比延迟最小，其次为蓝色，绿色差异最大，所以低灰图像中需要对不同的颜色进行不同程度的补偿。首行偏暗即多行扫第一行的LED在显示效果上会比其余行偏暗。二极管所在PCB板上的布线之间会产生寄生电容，由于如今LED
显示面板在往小点间距的道路上不断发展，PCB走线间的距离越来越小，导致了板级寄生电容越来越大，同时LED本身也有一定的寄生电容，所以寄生效应会非常明显。
[0005] 图2为寄生电容所在
位置示意图。当第一次所有行扫结束后，由于每一行二极管导通时都会对列上的寄生电容充电，所以当第二次行扫开始时，第一行二极管上的压降Vrow-Vcolumn会比正常值低，第一行显示结束后，列寄生电容上的电荷释放，第二行之后的二极管上压降Vrow-Vcolumn恢复到正常值，所以第一行相对于其他行显示效果就会偏暗。为了LED屏有着更好的显示效果，需要改善首行偏暗的问题。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于提供一种LED显示屏补偿电路及其方法，以改善现有的LED驱动芯片的设计中存在低灰白平衡色偏和首行偏暗的问题。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供一种LED显示屏补偿电路，包括：
[0008] 基准
电压调节模
块、补偿使能控
制模块、
电流镜模块、PWM补偿模块和PWM传输模块；其中，
[0009] 所述基准电压调节模块根据基准电压设定不同的补偿等级，进行不同程度的补偿；
[0010] 所述补偿使能
控制模块通过拉高使能信号开启非首行的低灰白平衡调节功能和首行偏暗的调节功能，使能开启所述PWM传输模块和所述电流镜模块；
[0011] 所述电流镜模块在所述补偿使能控制模块控制下对外输出电流；
[0012] 所述PWM补偿模块根据需求来对低灰白平衡和首行偏暗进行补偿，将补偿后的PWM
信号传输至所述电流镜模块控制电流输出；
[0013] 所述PWM传输模块输出补偿过的PWM信号，同时
输出信号PD控制所述电流镜模块的电流是否输出。
[0014] 可选的，所述基准电压调节模块包括低灰白平衡色偏补偿基准电压VREF1、首行偏暗基准电压VREF2、使能
开关管NM1、NM2和
运算放大器；
[0015] 所述低灰白平衡色偏补偿基准电压VREF1和所述首行偏暗基准电压VREF2分别接至所述使能开关管NM1、NM2的源极，所述使能开关管NM1栅极接使能信号EN1，所述使能开关管NM2栅极接使能信号EN2，所述使能开关管NM1、NM2的漏极均接至所述
运算放大器的正向输入端；
[0017] 可选的，所述补偿使能控制模块包括
串联的或非
门NOR和反相器INV，低灰白平衡的使能信号EN1和首行偏暗的使能信号EN2作为
输入信号，分别连接或非门NOR的两个输入端；所述反相器INV的输出端接至所述PWM传输模块和所述电流镜模块。
[0018] 可选的，所述PWM补偿模块包括电容C1和开关管NM2，所述电容C1正端连接所述电流镜电路输出端和运算放大器的负向输入端；所述电容C1负端连接所述开关管NM2的源极。
[0019] 可选的，所述PWM传输模块的A端口连接所述基准电压调节模块的输出端，B端口连接外部传输的PWM信号，EN端口连接所述反相器INV输出端，Y1端口输出补偿后的PWM信号，Y2端口输出信号PD控制所述电流镜模块的电流是否输出。
[0020] 本发明还提供了一种LED显示屏补偿方法，包括：
[0021] 首行偏暗通过首行偏暗基准电压VREF2进行调节，在低灰条件下加入低灰白平衡色偏补偿基准电压VREF1的调节，因此将两者原先各4位调节求和合并为一个5位调节FST<4:0>。
[0022] 可选的，首行偏暗调节分为以下两种情况：
[0023] (1)当仅在非低灰情况下调节首行时，FST<4:0>＝10000+Reg1<7:4>；
[0024] (2)当低灰条件下调节首行时，FST<4:0>＝Reg1<7:4>+Reg3<3:0>-1；
[0025] 低灰情况下的非首行打开，仍然用VREF1的Reg1<3:0>进行调节。
[0026] 在本发明中提供了一种LED显示屏补偿电路及其方法，LED显示屏补偿电路包括基准电压调节模块、补偿使能控制模块、电流镜模块、PWM补偿模块和PWM传输模块；其中，所述基准电压调节模块根据基准电压设定不同的补偿等级，进行不同程度的补偿；所述补偿使能控制模块通过拉高使能信号开启非首行的低灰白平衡调节功能和首行偏暗的调节功能，使能开启所述PWM传输模块和所述电流镜模块；所述电流镜模块在所述补偿使能控制模块控制下对外输出电流；所述PWM补偿模块根据需求来对低灰白平衡和首行偏暗进行补偿，将补偿后的PWM信号传输至所述电流镜模块控制电流输出；所述PWM传输模块输出补偿过的PWM信号，同时输出信号PD控制所述电流镜模块的电流是否输出。
[0027] 本发明针对低灰白平衡色偏进行补偿，对绿蓝两种颜色的二极管在低灰图像下的导通时间都给以一定程度的加长，减小色偏的程度。由于绿蓝两色在低灰图像下有不同程度的色偏，所以需要的补偿程度不同，其中绿色补偿程度稍大，蓝色补偿程度稍小。针对首行偏暗的问题，对第一行的二极管导通时间进行补偿，增加第一行二极管的导通时间，这样也可以提高图像的
亮度，视觉上首行也不会偏暗。将低灰白平衡色偏与低灰补偿结合在同一个电路上，通过不同的
控制信号加以区分，无需额外设计电路，电路结构简单，缩减了版图面积。
附图说明
[0028] 图1是红绿蓝二极管导通电流对比图；
[0029] 图2是LED布局图；
[0030] 图3是本发明提供的LED显示屏补偿电路原理示意图；
[0031] 图4是本发明提供的LED显示屏补偿电路结构示意图；
[0032] 图5是MOS开关选通阵列图；
[0033] 图6是电流镜电路的结构图。
具体实施方式
[0034] 以下结合附图和具体
实施例对本发明提出的一种LED显示屏补偿电路及其方法作进一步详细说明。根据下面说明和
权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0035] 实施例一
[0036] 本发明提供了一种LED显示屏补偿电路，其结构如图3所示，包括基准电压调节模块1、补偿使能控制模块2、电流镜模块3、PWM补偿模块4和PWM传输模块5。具体的，所述基准电压调节模块1根据基准电压设定不同的补偿等级，进行不同程度的补偿；所述补偿使能控制模块2通过拉高使能信号开启非首行的低灰白平衡调节功能和首行偏暗的调节功能，使能开启所述PWM传输模块5和所述电流镜模块3；所述电流镜模块3在所述补偿使能控制模块2控制下对外输出电流；所述PWM补偿模块4根据需求来对低灰白平衡和首行偏暗进行补偿，将补偿后的PWM信号传输至所述电流镜模块3控制电流输出；所述PWM传输模块5输出补偿过的PWM信号，同时输出信号PD控制所述电流镜模块3的电流是否输出。
[0037] 具体的，请参阅图4，为所述LED显示屏补偿电路的具体电路结构示意图。所述基准电压调节模块1包括低灰白平衡色偏补偿基准电压VREF1、首行偏暗基准电压VREF2、使能开关管NM1、NM2和运算放大器；所述低灰白平衡色偏补偿基准电压VREF1和所述首行偏暗基准电压VREF2分别接至所述使能开关管NM1、NM2的源极，所述使能开关管NM1栅极接使能信号EN1，所述使能开关管NM2栅极接使能信号EN2，所述使能开关管NM1、NM2的漏极均接至所述运算放大器的正向输入端；所述运算放大器amp采用基本的两级放大结构，由于被补偿的是PWM的低电平部分，因此所述运算放大器的输出端接反相器，在图4中，反相器已经整合在所述运算放大器amp中，图中未示出。
[0038] 在所述基准电压调节模块1中，根据低灰白平衡色偏补偿基准电压VREF1和首行偏暗基准电压VREF2的大小设定不同的补偿等级，通过配置寄存器选通不同的MOS管开关组别从而控制补偿等级，基准电压越大，补偿等级越高，补偿程度越大。如图5所示为产生低灰白平衡色偏补偿基准电压VREF1和首行偏暗基准电压VREF2的MOS开关选通阵列图，由
电阻和MOS管组成阵列产生，每一个电阻的阻值都相同，总计32个电阻提供了32种参考电平，低灰白平衡色偏补偿基准电VREF1通过4位的控制信号选通，首行偏暗基准电压VREF2通过5位的控制信号选通。
[0039] 请继续参阅图4，所述补偿使能控制模块2包括串联的或非门NOR和反相器INV，低灰白平衡的使能信号EN1和首行偏暗的使能信号EN2作为输入信号，分别连接或非门NOR的两个输入端；所述反相器INV的输出端接至所述PWM传输模块5和所述电流镜模块3，开启所述PWM传输模块5和所述电流镜模块3。所述低灰白平衡的使能信号EN1用于调节所有非首行的低灰白平衡，所述首行偏暗的使能信号EN2用于控制所有情况下的首行偏暗调节，包括低灰条件下的首行。通过拉高使能信号(包括低灰白平衡的使能信号EN1和首行偏暗的使能信号EN2)来开启所有非首行的低灰白平衡调节功能和首行偏暗的调节功能，一方面使能开启所述PWM传输模块5，另一方面使能开启所述电流镜模块3。
[0040] 所述电流镜模块3包括电流镜电路，如图6所示，偏置电压BIAS可以由不同
偏置电路给出。当EN端口的信号为低时，所述电流镜模块3不工作，无输出电流。当EN端口的信号为高时，由PD信号控制是否输出电流，PD为高则不输出电流，PD为低则对外输出电流。所述电流镜模块3受所述补偿使能控制模块2控制，低灰白平衡的使能信号EN1和首行偏暗的使能信号EN2中其中一个为高时，则所述电流镜模块3工作对外输出电流，输出电流至所述PWM补偿模块4，对所述PWM补偿模块4中的电容C1充电。
[0041] 具体的，所述PWM补偿模块4包括电容C1和开关管NM2，所述电容C1为充放电电容，其正端连接所述电流镜电路输出端和运算放大器的负向输入端；所述电容C1负端连接所述开关管NM2的源极。所述PWM补偿模块4主要通过对电容C1充电的时长来控制PWM低电平的脉宽，从而控制开关管NM2的导通时间，从而根据需求来对低灰白平衡和首行偏暗进行补偿，该PWM补偿模块4受所述补偿使能控制模块2和所述PWM传输模块5控制，通过该模块4将补偿后的PWM信号传输至电流镜3控制电流输出，同时受基准电压调节模块1控制，基准电压(包括低灰白平衡色偏补偿基准电压VREF1和首行偏暗基准电压VREF2)越大，对电容C1充放电时间就越长，PWM低电平的脉宽越长，补偿程度越大。
[0042] 所述PWM传输模块5用于输出补偿过的PWM信号，如图4所示，所述PWM传输模块5即PWM传输模块I1，其A端口连接所述运算放大器amp的输出端，所述运算放大器amp的输出信号调节PWM的低电平脉宽；B端口连接外部传输的PWM信号，EN端口连接所述反相器INV输出端，Y1端口输出信号PWM_OUT为补偿后的PWM信号，Y2端口输出信号PD控制所述电流镜模块3的电流是否输出，Y2端口同时连接所述开关管NM2的栅极，控制电容C1放电。
[0044]EN Y1 Y2
0 B 0
1 A B
[0045] 表1为PWM传输模块5的逻辑真值表，当EN端口的信号为0时，整个补偿电路不工作，PWM传输模块5传输未经补偿的PWM信号A，当EN端口的信号为1时，整个补偿电路工作，PWM传输模块5传输经补偿后的PWM信号B。
[0046] 所述LED显示屏补偿电路的工作逻辑如下：
[0047] 当低灰白平衡的使能信号EN1和首行偏暗的使能信号EN2都为低时，EN端口的信号为低，Y2端口没有输出，PWM_OUT信号跟随PWM，也就是PWM不做任何补偿直接输出；
[0048] 当低灰白平衡的使能信号EN1和首行偏暗的使能信号EN2其中有一个为高时，EN端口的信号为高，且当PWM输入为低时，则Y2端口输出为低，开关管MN1关闭，运算放大器的负向输入端仅由电容C1和I2(即电流镜模块3)的输出电流控制，使得运算放大器负向输入端的电压缓慢升高，直到与参考电压(即基准电压VREF1或VREF2)相等时，运算放大器的输出转换为低；
[0049] 当低灰白平衡的使能信号EN1和首行偏暗的使能信号EN2其中有一个为高时，EN端口的信号为高，且当PWM输入为高时，I2由于Y2端口为高被关闭，同时，开关管MN1被打开，电容C1上的电荷通过开关管MN1被泄放掉。基准电压VREF1和VREF2分别由低灰白平衡的使能信号EN1和首行偏暗的使能信号EN2控制输入到运算放大器的正端。参考电压越高，运算放大器的输出转换为低所需的时间越长，PWM_OUT信号的低电平时间越长，即提供了不同的补偿时间。
[0050] 实施例二
[0051] 本发明提供了一种LED显示屏补偿方法，基于实施例一提供的LED显示屏补偿电路，包括如下步骤：
[0052] 首行偏暗通过首行偏暗基准电压VREF2进行调节，在低灰条件下加入低灰白平衡色偏补偿基准电压VREF1的调节，因此将两者原先各4位调节求和合并为一个5位调节FST<4:0>。首行偏暗调节分为以下两种情况：
[0053] (1)当仅在非低灰情况下调节首行时，FST<4:0>＝10000+Reg1<7:4>；
[0054] (2)当低灰条件下调节首行时，FST<4:0>＝Reg1<7:4>+Reg3<3:0>-1；
[0055] 低灰情况下的非首行打开，仍然用VREF1的Reg1<3:0>进行调节。
[0056] 上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
