适用于动态显示芯片的电流调节方法和系统

1.本发明涉及显示驱动芯片设计的技术领域，更具体地说，涉及一种适用于动态显示芯片的电流调节方法。


背景技术：

2.随着人机交互系统的不断发展，需要通过显示屏将信息展现给用户，目前市场上运用较为广泛的是led显示屏，其低功耗、寿命长、成本低等特点受到用户的认可。随着显示技术的不断发展，越来越多的新型显示器件被发明，例如miniled、mircoled等新型器件，其对电流有更高的要求，电流的大小决定像素点之间的亮暗差别，从而达到饱和度更高的效果。
3.在传统驱动芯片的设计中，一般对电流等级进行少数值的预设，对电流范围有限制，并且预设电压数量越多，所需要的芯片信号、端口就会上升，所以该方案提供的电流范围较小，并且需要按照递进顺序进行设置。并且在传统的显示芯片中，电流与亮度相关，只需要用户根据需求调节亮度即可，但如果需要根据环境亮度自动调节时，会受到芯片内部位数的问题，导致无法完成小比例的调整。
4.为了解决上述问题，发明人在先研发了两种技术并申请了专利，具体为显示元件的驱动方法和装置(112908244)和led驱动电流调制方法、系统和应用(113554980)。上述方案解决了部分问题，获得了显著的技术效果，但是仍存在显示不均和芯片面积大等一些问题。
5.因此，需要一种适用于动态显示芯片的电流调节方法，为芯片提供更多的电流选择，同时保证占用芯片面积较小。


技术实现要素：

6.发明目的：针对现有技术中的显示电流生成方法调整值固定、整体无法调整、最小值和最大值受位数限制，为了避免面积的占用，通过减小位宽来实现电流大小的调节，电流大小较小，无法满足使用中色彩的丰富度和颜色种类，在使用中线性度较差，调节梯度较大，且在较小电流时的显示效果较差，可能会因为时钟频率过高而导致单位电流有缺失，不同通道电流显示不一致等问题，本发明提供了一种适用于动态显示芯片的电流调节方法，通过将显示数据进行拆分，在显示等级小的时候可以更均匀的显示，允许进行更小、更均匀的位数显示，并且在形成输出电流后，进行倍数控制，在需要的时候对电流进行减小或者放大，这样不仅完成了在小电流的时候能够进一步缩小，大电流的时候进一步放大，而且能够通过倍数控制来实现不同场景的显示效果。
7.技术方案：为实现上述目的，本发明提出的技术方案是：
8.根据本技术的一个方面，提供一种适用于动态显示芯片的电流调节方法，包括如下步骤：
9.s1、对电流进行时域划分，产生最小时钟电流；
10.s2、基于所述最小时钟电流和设置的控制倍数，获得输出电流。
11.根据本技术的一个方面，所述步骤s2进一步为：
12.s201、在显示周期内划分若干个不同的显示组数，获得显示组数m和剩余位数l；
13.将所述最小时钟电流输入时钟，形成时序控制电流i
ref-lsb
；
14.s202、基于所述显示组数m、时序控制电流i
ref-lsb
和剩余位数l计算显示电流i
tot
；
15.s203、基于显示电流i
tot
和预设的控制倍数n，计算输出电流i
out
。
16.根据本技术的一个方面，显示信号总位数、显示组数m和剩余位数l之间的关系为：显示信号总位数＝2m l。
17.根据本技术的一个方面，所述输出电流i
out
的生成过程具体为：
18.将每组最低有效位的时序控制电流进行分配，形成均匀的m组，再将剩余的l个最低有效位的时序控制电流，将余下的时序控制电流分配至从第1组开始的每一组，最终实现显示电流i
tot
的生成。
19.根据本技术的一个方面，所述控制倍数包括若干个可组合的减小倍数和增大倍数。
20.根据本技术的一个方面，所述步骤s2进一步为：
21.步骤s21、将位宽拆分为高位h位位宽和低位l位位宽，低位l位位宽大于高位h位位宽；
22.步骤s22、将低位信号拆分为m位和n位，分为2m组，每一组最多有2n级。
23.根据本技术的一个方面，还包括：步骤s23、将输入的数字信号截取高位宽的h位位宽部分，保留低位位宽部分，将产生的低位电流复制到各路，对器件的长宽比改变，采用相同的低位电流值，实现倍数控制。
24.进一步的实施例中，提供一种动态显示芯片的电流调节系统，用以实现上述任一项实施例所述的方法，电流调节系统包括基准电流生成模块和输出电流生成模块。
25.有益效果：相比于现有技术，本发明的优点在于：
26.本发明提供了一种适用于动态显示芯片的电流调节方法，本发明通过对电流进行组数划分，将基础的显示信号进行拆散，从而实现更均匀的显示，避免在小电流时因为传统方法显示不均、无法显示的问题，并且能够在不影响芯片面积的情况下，比传统显示方法达到更好、更高的等级。本发明创新性引入了控制倍数的概念，从而实现显示电流的进一步增大、减小，但不对面积产生过多提高，能够有效地拓展电流范围，并根据实际使用效果、场景等，切换不同的位数等级，以达到更好的显示效果。该方法能够在不影响芯片面积的情况下，提高电流的精度和范围。
附图说明
27.图1为本发明实施例一的实现公式。
28.图2为本发明实施例一的方法流程图。
29.图3为本发明实施例一的基准电流生成模块。
30.图4为本发明实施例一的最小单位时间电流波形图。
31.图5为本发明实施例一的显示电流波形图。
32.图6为本发明实施例一的输出电流合成结构图。
33.图7为本发明实施例一的输出电流合成波形图。
34.图8为本发明实施例二的方法流程图。
35.图9为本发明实施例二的位宽拆分方法图。
36.图10为本发明实施例二的电流输出结构图。
37.图11为本发明实施例二的电流输出电路图。
38.图12为本发明实施例二的输出时序图。
具体实施方式
39.下面结合说明书附图和具体的实施案例，对本发明作详细描述。
40.一种适用于动态显示芯片的电流调节方法，该方法通过对电流进行时域划分，产生最小时钟电流，再在显示周期内划分不同的显示组数，最后再根据控制倍数产生输出电流。该方法通过组数划分，能够将小信号均匀的划分在不同的组内，从而实现在小信号时的显示和均匀性，保证在小信号时仍能正常显示，在大信号时也能提高均匀性，这样就保证了在常规位宽下实现更好的显示效果，解决了小信号时无法显示的问题。
41.更进一步的，在产生显示电流后，通过设置控制倍数实现最终电流的调控，对控制倍数的设置可以将显示电流进行缩小或者放大，并且通过组合实现不同的电流调整。实现了宽范围、均匀性和动态调节的特性。
42.进一步的，电流通过基准电流、时序控制、显示电流最终产生输出电流。首先通过电路产生基准电流，与输出的pwm结合产生最小的单位时间电流，再通过数字方法划分成组，将最小单位时间电流进行组合，达到均匀显示、小信号显示的特性，最后通过控制倍数实现小电流继续减小、大电流继续扩大，从而实现控制范围的拓展。并且通过不同倍数的组合，能够匹配不同等级的显示电流。
43.进一步的，基准电流产生通过运放和电流镜结构，实现对固定电流的产生，对基准电压和电阻的电流特性，产生对应的基准电流。并根据输入时钟，产生给定的时钟划分最小的时钟电流值。
44.更进一步的，最小时钟电流会根据需要显示的数据，划分成组数，从而将所需要显示的信号均匀的划分到每一组，并且将余数从第一组进行分配，实现均匀的显示效果，能够解决传统方法下小信号无法显示的问题。
45.进一步的，在产生显示电流后，通过不同的倍数设置，对显示电流进行缩小和放大，实现最小电流的进一步缩小、大电流的进一步放大，并且能够实现倍数的组合，产生不同的电流组合，可以根据实际显示情况进行调整。
46.更进一步的，在控制电流倍数之后，将需要的电流进行输出，同一时钟周期内将电流相加，从而得到最终的输出电流，从而完成本发明的高范围、动态调节的显示电流调节方法。
47.本发明提出了一种适用于动态显示芯片的电流调节方法，通过不同信号的调节，使得能够实现更高、更低的电流的实现。同时低亮度情况下，在不需要额外调整的情况下，只需要根据需要倍数，产生更宽范围的电流等级。
48.实施例一
49.如图1所示，本发明涉及到一种适用于动态显示芯片的电流调节方法，方法通过生
成基准电流iref后，根据输入时钟形成最小单位时间电流iref_lsb。在通过设置将整个显示周期拆分成m组，从而实现整体显示的均匀性，而余下的l位将从第1组、第2组顺序增加。在提高整体均匀性的条件下，实现整体均匀性的提升，得到显示电流itot。再根据实际显示效果设置预设的控制倍数n，将显示电流进行放大或减小，最终得到一个宽范围的输出电流。
50.如图2所示，本发明的调节方法主要由4部分组成，分别是基准电流iref生成、时序控制电流iref_lsb，显示电流itot生成和输出电流iout生成。在本发明中，首先通过基准电流产生模块产生一个与时间无关的基准电流值iref，该电流值。在通过与输入时钟，即pwm信号相结合，得到在最小的时钟周期的电流量iref_lsb，该电流值在时间上是最小脉冲宽度。根据输入的灰度信息，即需要的显示亮度，这里通过数字方法可以将信号分为m组l位，总位数＝2m l，通过该方法可以在总位数较小时，不会因为脉冲宽度较小而导致显示结束后失去亮度，将其分成不同的组别以实现均匀性，得到显示电流itot。在实际场景中，可能需要针对性的调节，可能需要更小或更大的等级，但脉冲宽度有限的情况下，通过控制倍数n，将信号在幅度上进行缩放，最终得到合适的输出电流iout。
51.如图3所示，为本发明的基准电流生成模块，通过运算放大器op的特性，实现vref的传递，与r0形成电流i0，并通过电流镜m1、m2的复制关系，产生基准电流iref。
52.如图4所示，为本发明的最小单位时间电流iref_lsb产生波形，当产生iref时，该电流值是最小幅值特性。通过与芯片使用的时钟clk进行匹配，根据最小时钟周期形成最小单位时间的电流值iref_lsb。该电流值是最小的时间电流量，后续通过增加最小单位时间电流以增加总电流值。
53.如图5所示，为本发明的显示电流波形图，根据实际需要显示的灰度等级，拆分成m组l个，总位数＝2m l。其中，每组的lsb电流个数为总位数/2m个，余下的l位数从第1组开始顺序分配给每一组。如图所示，首先将整个显示周期划分成m组，每一组都包含显示时间和转换时间，首先将每组lsb电流进行分配，形成均匀的m组，再将剩余的l个lsb电流，将余下的电流分配至从第1组开始的每一组，最终实现显示电流itot的生成。
54.如图6所示，为本发明的电流合成结构图，在得到显示电流itot后，仍然可以通过对该电流进行倍数控制，最终可以达到输出倍数n的控制。通常情况下，减小的倍数多于增大的倍数，这里以4个通道输出为例，在显示电流itot为1单位的情况下，通常设置2个减小倍数：0.25、0.5，1个增大倍数2，这样不仅可以实现电流的1/4减小、2倍增大，更可以通过组合产生0.25、0.5、0.75、1、1.25、1.5、2、2.25、2.5、3的倍数等级，实现对电流进行控制。
55.如图7所示，为本发明的输出电流合成波形图，通过图6倍数控制出不同的电流等级，再根据放大倍数n选择对应的位数进行相加。如果图所示即为imin1和itot相加，实现1.5倍的电流输出。通过设置不同的倍数，既可以实现小电流的继续减小，大电流范围的增大，又可以实现在不同显示情况下的整体调动。
56.实施例2
57.如图8所示，本发明涉及到一种适用于动态显示芯片的电流调节方法，该方法主要由基准电流i
ref
生成，低位控制、倍数复制和高位控制的步骤。在基准电流i
ref
生成，设置基准电流为led灯管的最小单位电流值，通过数字信号和pwm波的控制电流的导通时间，再通过将电流倍数处理，高位控制输出实现电流值的变化。本发明中只需通过一个基准电流即
可复制产生余下全部电流。
58.如图8所示，在产生基准电流后由低位进行控制，低位接受外界的数字信号控制来实现低位电流的增加，其中，最小低位电流即为一个lsb。低位信号每个周期范围从0开始直到最大位宽-1，当生成低位信号后，对低位信号进行按倍数复制，再根据高位信号控制最终的电流输出iout。
59.如图9所示，本发明涉及到的位宽分割，将位宽分为高位h位位宽和低位l位位宽，即高位d《h l-1:l》，低位d《l-1:0》。其中高位h位配比不同权重电流大小，低位l位配比低权重电流大小，在设计中，低位l位位宽大于高位h位位宽。低位l用来实现低亮度等级时小电流的控制，高位h用来提高系统的电流范围。
60.如图9所示，将低位l位位宽在实际控制中拆分为m位和n位，理解为将低位分为2m组，每一组最多有2n级电流，通过将低位位宽分组，能够在显示周期能控制显示信号的均匀分布，避免在显示周期内信号分布不均。
61.如图10所示，本发明涉及到的方法通过低位电流的数字控制只需要一路，高位电流的控制根据需要的电流倍数设置，以2位为例，设置1/4、1/2、1、2有利于实现更小电流和更大电流情况。将产生的电流合并相加得到最终驱动led灯管的驱动电流。
62.如图11所示，本发明将输入的数字信号d《h l-1:0》截取高位的h位部分，保留d《h l-1:l》，将产生的低位电流iref_lsb复制到各路，对器件的长宽比改变，采用相同的低位电流值，实现1/4、1/2、1、2的倍数控制，这样保证了芯片面积不会过大。当数字信号控制时，会选择m5或m6导通，当m6导通时则输出电流之和iout。
63.如图12所示，本发明实例波形，此时亮度等级位宽为6，拆分成高位2位和低位4位，此时高位有3个等级形式(01、10、11)。并且将低位分成2 2的形式，即出现4组4位宽度的单元，如图输入的亮度等级为dac《5:0》＝011101。此时低位分为4组，每组有3个lsb周期(dac《3:2》＝11)，并且在第1组组加1个lsb周期(dac《1:0》＝01)。高位表示输出00与01路，即倍数1和1/4，将电流叠加输出iout。
64.在该实施例中，通过包括基准电流i
ref
生成，低位控制、倍数复制和高位控制的步骤。所述的步骤中，通过电路结构生成对应的基准电流i
ref
，此基准电流为最小电流值。再通过低位信号和高位信号进行控制，并且系统中只需要一个基准电流。将发明的位宽拆分为高位h位位宽d《h l-1:l》和低位l位位宽d《l-1:0》。位宽拆分方法是将位宽分为高位h位，低位l位，高位h位配比大/小权重电流等级，低位l位配比低权重电流等级。并且在设计中，低位l位位宽大于高位h位位宽，以设计更大范围的电流变换。拆分出的低位l位位宽由数字信号和显示时间的pwm波控制，低位信号控制最小亮度等级。在低位数字信号输入时，将低位信号拆分成m位和n位，将低位显示分为2m组，每一组最多有2n级，这样时后续对信号进行叠加时能使显示电流更加均匀，提高显示刷新率。高位h位配比不同权重电流大小，高位电流的控制根据需要的电流倍数设置，将产生的电流合并相加得到最终驱动led灯管的驱动电流。低位信号处理的电流通过电流镜倍数控制，根据高位需要的位数、辅助需要的位数，通过设置开关电源来控制所需要的电流份数。在根据数字信号调节好的电流相组合，生成最终的驱动电流。通过将数字位宽进行拆分，使得能够实现更高、更低的电流的实现。同时低亮度情况下，因为只需根据低位位宽生成时钟，降低了时钟频率，所以能够在不影响时钟和面积的情况下实现更宽范围的电流等级。
65.总之，本发明提供的一种适用于动态显示芯片的电流调节方法，在数字和模拟电路上均有创新，通过生成基准电流后与单位时间进行组合，能够产生显示周期相关的电流值，并且根据实际显示效果对最终电流进行比例调节，从而实现更小、更大的电流值，拓展了电流范围。
66.综上所述，本发明如说明书和附图说明，完成实际样片的制作并且经过多次使用测试，通过多次试验测试验证该芯片架构能达到预期的目的和效果，其实际性能和功效毋庸置疑。以上实施方式仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，利用本发明所设计内容作出剧本更改或修饰的等效实例，均同理包括在本发明的专利保护范围内。