CN202799283U - 发光二极管驱动电路与驱动*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种发光二极管驱动电路与驱动***。发光二极管驱动电路具有两个数据储存单元，可在单一子周期中根据两个位元的值来驱动发光二极管。发光二极管驱动电路还包括一输出控制单元与一输出选择单元，输出控制单元根据致能信号输出一选择信号至输出选择单元。输出选择单元根据选择信号输出两个数据储存单元中所储存的数据。驱动***可以分割各别位元所对应的有效时间权重为多个子有效时间权重，然后重新组合以在单一源图像换帧周期中形成更多的子周期，藉此提高发光二极管利用率与画面更新率。
Description
技术领域
本实用新型是有关于一种发光二极管驱动电路，且特别是有关于一种可提高发光二极管利用率(effective rate)与画面更新率(refresh rate)的发光二极管驱动电路与驱动***。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode,简称LED)是一种固态发光元件，由P型与N型的半导体材料组成，它能产生在紫外线、可见光以及红外线区域内的自辐射光。由于LED具有省电、寿命长、亮度高等诸多优点，近来在环保与节能省碳的趋势下，LED的应用愈来愈广泛，例如交通号志、路灯、手电筒、液晶显示的背光模块或是譬如LED灯泡的各式照明装置等。
LED显示屏产业目前皆以高色阶解析度、高画面刷新率、高LED利用率、高扫描数、多驱动晶片串接颗数及降低成本为发展目标。采用基本款驱动晶片价格较为便宜，但在扫描屏的应用下要达到高色阶解析度、高画面刷新率、高扫描数会造成LED利用率降低及晶片串接颗数变少的缺点。采用较贵的内建脉波宽度调变(plus width modulation,PWM)功能的驱动晶片在扫描屏的应用下虽然可以较易达到高色阶解析度及高LED利用率的目标，但若要追求高画面刷新率则必须降低晶片串接颗数与扫描数。且采用内建脉波宽度调变(plus width modulation,PWM)功能的驱动晶片成本会增加许多。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种发光二极管驱动电路与其驱动***。发光二极管驱动电路具有两个数据储存单元，可以同时储存一亮度设定值的两个位元或两笔驱动数据，并依据一输出控制单元所输出的选择信号输出该两个数据储存单元的值，以达到快速扫描的效果。驱动***可以分割并且重组各位元所对应的有效时间以产生新的子周期，使单一源图像换帧周期具有更多的子周期以提高画面刷新率与发光二极管利用率。
本实用新型实施例提出一种发光二极管驱动电路，适用于驱动至少一发光二极管，包括一移位寄存单元、一第一数据储存单元、一第二数据储存单元、一输出选择单元、一输出控制单元与一驱动单元。移位寄存单元用以接收与一亮度设定值相关的数据；第一数据储存单元耦接于该移位寄存单元，用以储存一第一数据；第二数据储存单元耦接于该移位寄存单元，用以储存一第二数据。输出选择单元耦接于该第一数据储存单元与该第二数据储存单元，根据一选择信号选择输出该第一数据储存单元所储存的值或该第二数据储存单元所储存的值。输出控制单元根据该致能信号输出该选择信号至该输出选择单元，驱动单元耦接于该输出选择单元，根据该第一数据储存单元储存的值、该第二数据储存单元所储存的值以及一致能信号决定该多个发光二极管的一发光时间。
在本实用新型实施例中，其中该第一数据为该亮度设定值的一第一位元；该第二数据为该亮度设定值的一第二位元。
在本实用新型实施例中，其中该第一数据为一第一亮度设定值中的一个位元；该第二数据为一第二亮度设定值中的一个位元。
在本实用新型实施例中，上述输出控制单元可根据该致能信号与一数据闩锁信号的组合输出该选择信号至该输出选择单元，使该输出选择单元选择输出该第一数据储存单元所储存的值或该第二数据储存单元所储存的值。
在本实用新型实施例中，其中该第一数据储存单元与该第二数据储存单元根据相同的一数据闩锁信号分别储存该第一数据与该第二数据。
在本实用新型实施例中，其中该第一数据储存单元根据一第一数据闩锁信号储存该第一数据；该第二数据储存单元根据该第二数据闩锁信号储存该第二数据。
在本实用新型实施例中，其中该驱动单元包括至少一逻辑门与一驱动输出电路，该逻辑门的输入端耦接于该致能信号与该输出选择单元的输出，该逻辑门的输出端耦接该驱动输出电路。
本实用新型实施例另提出一种发光二极管的驱动***，包括一控制单元与上述发光二极管驱动电路。控制单元用以输出一致能信号和与一亮度设定值相关的数据，发光二极管驱动电路，耦接于该控制单元，根据控制单元所输出的致能信号与该亮度设定值相关的数据决定发光二极管的发光时间。
综上所述，本实用新型的驱动***可以分割与重组各位元所对应的有效时间以产生新的子周期，使单一源图像换帧周期具有更多的子周期以提高画面刷新率与发光二极管利用率。另，发光二极管驱动电路具有两个数据储存单元，也可以应用在扫描的驱动架构中。
为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1绘示本实用新型第一实施的发光二极管的驱动***示意图。
图2绘示本发实用新型第一实施例的驱动***，包括控制单元110与发光二极管驱动电路120的电路图。
图3绘示本实用新型第一实施例的驱动单元250的电路示意图。
图4绘示本实用新型第二实施例的发光二极管驱动电路的电路图。
图5绘示本实用新型第三实施例的发光二极管驱动电路的电路图。
其中，附图标记说明如下：
驱动***：100；
控制单元：110；
发光二极管：101；
发光二极管驱动电路：120、420、520；
移位寄存单元：210；
第一数据储存单元：220；
第二数据储存单元：230；
输出选择单元：240；
驱动单元：250；
电压电平转换电路：261、262、464、465；
缓冲器：263；
与门：351~35P；
驱动输出电路：361~36P；
输出控制单元：410；
致能信号：EN；
数据输入信号：DIN；
选择信号：SS；
数据闩锁信号：LAT；
输出端：OUT_1~OUT_P；
数据输出信号：DOUT；
数据闩锁信号：LAT1、LAT2；
数据时脉信号：DCK。
具体实施方式
在下文中，将通过图式说明本实用新型的实施例来详细描述本实用新型，而图式中的相同参考数字可用以表示类似的元件。
〔第一实施例〕
请参照图1，图1绘示本实用新型第一实施的发光二极管的驱动***示意图。驱动***100包括控制单元110与发光二极管驱动电路120，控制单元110耦接于发光二极管驱动电路120，并且输出致能信号EN与数据输入信号DIN至发光二极管驱动电路120。发光二极管驱动电路120根据致能信号EN与数据输入信号DIN驱动发光二极管101，用以产生色阶变化。控制单元110例如为发光二极管显示屏的控制器，可用来处理与输出显示数据，也可以提供数据闩锁信号或时脉信号至发光二极管驱动电路120。依照不同的晶片规格与设计需求，控制单元110可具有不同的功能，本实施并不受限。发光二极管驱动电路120例如为发光二极管的驱动晶片，主要用来提供驱动电流以驱动发光二极管101。发光二极管驱动电路120可以利用电流大小或电流输出时序来调整发光二极管101所产生的色阶(亮度)。控制单元110与发光二极管驱动电路120可以经由印刷电路板或信号线连接，本实施例不限制控制单元110与发光二极管驱动电路120之间的连接关系。
请同时参照图1与图2，图2绘示本发实用新型第一实施例的发光二极管驱动电路120的电路图。发光二极管驱动电路120包括移位寄存单元210、第一数据储存单元220、第二数据储存单元230、输出选择单元240与驱动单元250。移位寄存单元210用以接收与亮度设定值相关的数据(即数据输入信号DIN)。第一数据储存单元220耦接于移位寄存单元210，用以储存一第一数据。第二数据储存单元230耦接于移位寄存单元210，用以储存一第二数据。输出选择单元240耦接于第一数据储存单元220与第二数据储存单元230，根据选择信号SS选择输出第一数据储存单元220所储存的值或第二数据储存单元230所储存的值。驱动单元250耦接于输出选择单元240，根据第一数据储存单元220储存的值、第二数据储存单元230所储存的以及致能信号EN决定发光二极管101的发光时间。
移位寄存单元210主要用来寄存自控制单元110所传送的亮度设定值相关的数据，其可以根据数据输入信号DIN的位元顺序将两笔亮度设定值相关的数据分别储存于两个寄存区。第一数据储存单元220与第二数据储存单元230可以根据数据闩锁信号LAT，分别闩锁上述两个寄存区中的数据。根据电路设计需求，移位寄存单元210可以将两笔亮度设定值相关的数据分别储存于两个寄存区，或是将单笔亮度设定值相关的数据拆成两部份，分别储存于两个寄存区。亮度设定值相关的数据也可以依照不同的位元排列方式，分成两组具有位置对应关系的数据，分别储存于移位寄存单元210的两个寄存区中，以配合驱动时序，分别闩锁于第一数据储存单元220与第二数据储存单元230。
第一与第二数据储存单元220、230可以同时闩锁不同笔的驱动数据，或是储存同一扫描周期中所需的驱动数据或是位元数据。由于本实施例的发光二极管驱动电路120具有两组料储存单元220、230，因此可以应用在扫描(multiplexing/scan)的发光二极管显示屏架构中，使驱动电路在相同的数据传输速度情况下具有更高的画面刷新率(refresh rate)与LED利用率。
输出选择单元240可以依照选择信号SS输出第一与第二数据储存单元220、230中的值(数据)，其输出方式可以同时输出或交错输出，其可依照设计需求而定。
驱动单元250具有多个输出端OUT_1~OUT_P(P为正整数)，用以耦接发光二极管101。驱动单元250可以调整输出端OUT_1~OUT_P的电流以驱动多个发光二极管101。一般而言，驱动单元250具有多个定电流电路，可以分别控制流入输出端OUT_1~OUT_P的电流以决定发光二极管101的发光时间与亮度。电流的方向可以依照设计需求与发光二极管101的驱动方向而定，本实施例不限制驱动单元250的电流输出方向与其定电流电路的电路设计架构。
驱动单元250耦接于控制单元110，并且根据控制单元110所输出的致能信号EN与输出选择单元240所输出的值，决定各个输出端OUT_1~OUT_P的电流输出时序或电流值。
请同时参照图3，图3绘示本实用新型第一实施例的驱动单元250的电路示意图。驱动单元250可以由多个逻辑门与驱动输出电路组成，例如多个与门(AND gate)351~35P与驱动输出电路361~36P。与门351~35P的输入端分别接收致能信号EN与输出选择单元240的输出，与门351~35P的输出端耦接于驱动输出电路361~36P，依据致能信号与输出选择单元240的输出决定驱动输出电路是否驱动发光二极管。由图3可知，当致能信号EN为逻辑高电位且输出选择单元240的输出为逻辑高电位(逻辑1)时，与门351~35P的输出才能致能，使驱动输出电路361~36P输出电流。驱动输出电路361~36P例如为定电流输出，可以输出定电流以驱动发光二极管101。
此外，当所使用的控制单元110与发光二极管驱动电路120的操作电压不同时，上述图2中的发光二极管驱动电路120可包括电压电平转换电路或缓冲器，用以转换致能信号EN与数据输入信号DIN的电压电平，使其电压电平符合发光二极管驱动电路120的操作需求。电压电平转换电路或缓冲器可依照设计需求设置或不设置，本实施例不受限制。
﹝第二实施例﹞
上述发光二极管驱动电路120中的数据闩锁信号LAT可由发光二极管驱动电路120外部提供，例如由控制单元110提供。选择信号SS可根据致能控制EN与数据闩锁信号LAT产生。如图4所示，图4绘示本实用新型第二实施例的发光二极管驱动电路的电路图。发光二极管驱动电路420与上述发光二极管驱动电路120主要差异在于输出控制单元410，其耦接于输出选择单元240，可根据数据闩锁信号LAT与致能信号EN产生选择信号SS至输出选择单元240。发光二极管驱动电路420可包括多个电压电平转换电路261、262、464、465，分别用以转换数据输入信号DIN、致能信号EN、数据时脉信号DCK与数据闩锁信号LAT的电压电平。发光二极管驱动电路420可包括缓冲器263，用以转换移位寄存单元210的输出，即数据输出信号DOUT的电压电平，以符合下一级电路的操作需求。上述电压电平转换电路261、262、464、465例如是史密斯触发器，但本实施例不限制于此。
﹝第三实施例﹞
在上述第一实施例中，上述发光二极管驱动电路420中的第一数据储存单元220与第二数据储存单元230可以根据相同或不同的数据闩锁信号来闩锁数据。如图5所示，图5绘示本实用新型第三实施例的发光二极管驱动电路的电路图。发光二极管驱动电路520与发光二极管驱动电路420主要差异在于第一数据储存单元220与第二数据储存单元230分别根据数据闩锁信号LAT1、LAT2来闩锁数据，其中数据闩锁信号LAT1、LAT2可为不同的信号。也就是说，第一数据储存单元220与第二数据储存单元230可以按照不同的时序来闩锁数据，此实施例的移位寄存单元210可以缩短长度仅提供一个寄存区，并利用分时的方法将不同数据分别储存于第一数据储存单元220与第二数据储存单元230。
此外，值得注意的是，上述图2~图5仅为本实用新型的发光二极管驱动电路的实施方式，其内部电路架构可以依照设计需求调整，本实用新型的发光二极管驱动电路不限制于图2~图5。
接下来，进一步说明驱动***100驱动发光二极管101的方法，上述驱动***100可切割亮度设定值的部份位元所对应的有效时间权重(effectivetime weight)为多个子有效时间权重，然后不同位元的子有效时间权重合并为新的子周期，或是将不同位元的有效权重与子有效时间权重合并以产生新的子周期，藉此提高显示屏的画面刷新率(refresh rate)与LED利用率(effectiverate)。
本实用新型的发光二极管驱动电路120具有第一数据储存单元220与第二数据储存单元230，其可以用来储存在同一周期中所需的两笔驱动数据。举例来说，当发光二极管驱动电路120需要在同一子周期中使用两个位元的数据来决定发光二极管101的发光时间时，上述两笔位元的数据可以预先储存在第一数据储存单元220与第二数据储存单元230中，让发光二极管驱动电路120可以在同一子周期中直接取得两笔数据以驱动发光二极管101。利用上述发光二极管驱动电路120的架构，本实用新型的发光二极管驱动电路120与其驱动***100可以应用在各种驱动方法上，尤其是会对数据进行分割或重新整合的驱动方法上。
此外，值得注意的是，上述元件之间的耦接关系包括直接或间接的电性连接，只要可以达到所需的电信号传递功能即可，本实用新型并不受限。上述实施例中的技术手段可以合并或单独使用，其元件可依照其功能与设计需求增加、去除、调整或替换，本实用新型并不受限。在经由上述实施例的说明后，本技术领域技术人员应可推知其实施方式，在此不加赘述。
综上所述，本实用新型提供具有两个数据储存单元的发光二极管驱动电路与应用其的驱动***。发光二极管驱动电路中的两个数据储存单元可以在同一驱动周期中储存两笔数据，例如两个位元或是两笔驱动数据，让发光二极管驱动电路可以在同一驱动周期使用两笔数据来驱动发光二极管。因此本实用新型的发光二极管驱动电路与应用其的驱动***可适用于多扫的发光二极管架构中以及会对不同驱动周期进行分割与重整的驱动模式。另，具有两个数据储存单元的发光二极管驱动电路可以在较低的频宽下传输较高的数据，可提高画面更新的速率。
虽然本实用新型的较佳实施例已揭露如上，然本实用新型并不受限于上述实施例，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的范围内，当可作些许的更动与调整，因此本实用新型的保护范围应当以所附的申请专利权利要求范围所界定者为准。
Claims (10)
1.一种发光二极管驱动电路，适用于驱动至少一发光二极管，其特征在于，包括：
一移位寄存单元，用以接收与一亮度设定值相关的数据；
一第一数据储存单元，耦接于该移位寄存单元，用以储存一第一数据；
一第二数据储存单元，耦接于该移位寄存单元，用以储存一第二数据；
一输出选择单元，耦接于该第一数据储存单元与该第二数据储存单元，根据一选择信号选择输出该第一数据储存单元所储存的值或该第二数据储存单元所储存的值；
一输出控制单元，耦接于该输出选择单元，该输出控制单元根据一致能信号输出该选择信号至该输出选择单元；以及
一驱动单元，耦接于该输出选择单元，根据该第一数据储存单元储存的值、该第二数据储存单元所储存的值以及该致能信号决定该至少一发光二极管的一发光时间。
2.如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该第一数据为该亮度设定值的一第一位元；该第二数据为该亮度设定值的一第二位元。
3.如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该第一数据为一第一亮度设定值中的一个位元；该第二数据为一第二亮度设定值中的一个位元。
4.如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该输出控制单元耦接于该输出选择单元，该输出控制单元根据该致能信号与一数据闩锁信号的组合输出该选择信号至该输出选择单元，使该输出选择单元选择输出该第一数据储存单元所储存的值或该第二数据储存单元所储存的值。
5.如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该第一数据储存单元与该第二数据储存单元根据相同的一数据闩锁信号分别储存该第一数据与该第二数据。
6.如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该第一数据储存单元根据一第一数据闩锁信号储存该第一数据；该第二数据储存单元根据该第二数据闩锁信号储存该第二数据。
7.如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该驱动单元包括至少一逻辑门与一驱动输出电路，该逻辑门的输入端耦接于该致能信号与该输出选择单元的输出，该逻辑门的输出端耦接该驱动输出电路。
8.一种发光二极管的驱动***，其特征在于，包括：
控制单元，用以输出一致能信号和与一亮度设定值相关的数据；以及
发光二极管驱动电路，耦接于该控制单元，该发光二极管驱动电路包括：
一移位寄存单元，用以接收与该亮度设定值相关的数据；
一第一数据储存单元，耦接于该移位寄存单元，用以储存一第一数据；
一第二数据储存单元，耦接于该移位寄存单元，用以储存一第二数据；
一输出选择单元，耦接于该第一数据储存单元与该第二数据储存单元，根据一选择信号选择输出该第一数据储存单元所储存的值或该第二数据储存单元所储存的值；
一输出控制单元，耦接于该输出选择单元，该输出控制单元根据该致能信号输出该选择信号至该输出选择单元；以及
一驱动单元，耦接于该输出选择单元，根据该第一数据储存单元储存的值、该第二数据储存单元所储存的值以及该致能信号决定该至少一发光二极管的一发光时间。
9.如权利要求8所述的驱动***，其特征在于，该输出控制单元根据该致能信号与一数据闩锁信号的组合输出该选择信号至该输出选择单元，使该输出选择单元选择输出该第一数据储存单元锁储存的值或该第二数据储存单元锁储存的值。
10.如权利要求8所述的驱动***，其特征在于，该驱动单元包括至少一逻辑门与一驱动输出电路，该逻辑门的输入端耦接于该致能信号与该输出选择单元的输出，该逻辑门的输出端耦接该驱动输出电路。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130313 Termination date: 20180807 |
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