用於經多路復用LED顯示器的預放電電路的製作方法

2024-03-08 10:03:15 2

本發明大體上涉及電路，且更特定地涉及一種用於經多路復用LED顯示器的預放電電路，以便補償經多路復用LED顯示器的行之間的亮度差。

背景技術：

在經多路復用發光二極體(LED)顯示器中，在任何時刻僅點亮顯示器的一行LED。在正常操作模式中，控制器將數據發送到LED驅動器晶片以設置將點亮選定行中的哪些LED。解多路復用器用於啟動導通到LED的選定行的電源的電晶體，使得所述行中的選定LED被點亮。接著，發送下一行的有效數據，點亮下一行，以此類推，從而點亮整個顯示器。此過程可極快地發生，使得其(對於人眼來說)看起來是每個LED同時點亮。

技術實現要素：

在一個實例中，一種系統包含經配置以操作具有多列發光二極體(LED)裝置的LED顯示器的輸出驅動器電路。所述輸出驅動器電路經配置以響應於基於供應到所述輸出驅動器電路的數據和驅動器導通信號啟動而驅動所述LED裝置列的給定列輸出。預放電電路包含連接到所述列輸出中的每一者的單獨放電電路。所述預放電電路經配置以在啟動所述輸出驅動器電路之前的預定時段內將所述給定列輸出放電。

在另一實例中，一種系統包含控制器，其控制具有N行和M列的LED裝置的經多路復用LED顯示器，其中N和M是正整數。所述控制器通過斷言所述N行中的每一者的單獨排選擇信號來選擇LED裝置的相應行。輸出驅動器電路經配置以響應於基於由所述控制器產生的數據和輸出啟用信號啟動而驅動所述M列LED裝置的給定列輸出。預放電電路包含連接到所述列輸出中的每一者的單獨放電電路。所述預放電電路經配置以在啟動所述輸出驅動器電路之前的預定時段內將所述給定列輸出放電。

在又一實例中，一種方法包含基於接收到用於驅動顯示器的輸出啟用信號而啟用列輸出的預放電階段。所述方法包含在所述預放電階段期間將來自所述列輸出中的給定列輸出的經存儲電荷放電。所述方法包含終止所述預放電階段。所述方法包含啟動所述列輸出以在已經停用所述預充電階段之後的預定時段內驅動所述顯示器。

附圖說明

圖1說明補償經多路復用LED顯示器的行之間的亮度差的系統的示意框圖的實例。

圖2說明補償經多路復用LED顯示器的行之間的亮度差的實例LED驅動器和預放電電路。

圖3說明實例信號和時序圖，其中在用於關於圖2所述的控制器和預放電電路的實例灰階度下對每一行斷言一次實例列輸出。

圖4說明實例信號和時序圖，其中在用於關於圖2所述的控制器和預放電電路的不同實例灰階度下對每一行斷言兩次實例列輸出。

圖5說明開關式放電電路的實例，所述開關式放電電路可在預放電電路內採用以補償經多路復用LED顯示器的行之間的亮度差。

圖6說明恆定電流式放電電路的實例，所述恆定電流式放電電路可在預放電電路內採用以補償經多路復用LED顯示器的行之間的亮度差。

圖7說明補償經多路復用LED顯示器的行之間的亮度差的實例方法。

圖8說明用於驅動器電路的實例時序產生器和時序圖。

圖9說明補償其中多個LED驅動器呈菊花鏈的經多路復用LED顯示器的行之間的亮度差以支持經多路復用顯示器中的對應列的系統的另一實例。

具體實施方式

為了緩解行之間的亮度差的影響，LED驅動器電路包含輸出驅動器電路和預放電電路以緩解顯示器的不同行(排)中的LED的前向電壓之間的差。預放電電路包含連接到單獨列輸出中的每一者的單獨放電電路。預放電電路經配置以在輸出驅動器電路根據給定LED的顯示數據斷言LED之前針對給定列輸出將LED放電(例如，吸收LED中的電流)。因此，可減小相鄰行的LED上的前向電壓之間的差以提供影響LED顯示器的相鄰行之間的亮度的均勻顯示強度。輸出驅動器電路可驅動具有N行和M列的LED裝置的經多路復用LED顯示器的列輸出。控制器可通過斷言N行中的每一者的單獨排選擇來選擇相應的LED顯示裝置，且輸出驅動器電路經由用於M列中的每一者的單獨列輸出導通所述行中的給定LED。預放電電路可針對LED顯示器中啟用的每一列輸出來從LED吸收電流。

圖1說明補償跨經多路復用LED顯示器110的由顯示器的連續照明引起的亮度差的系統100的實例。經多路復用LED顯示器110可包含N行和M列LED顯示裝置(圖2)，其中M和N分別表示正整數。LED驅動器120包含輸出驅動器電路124，其將列輸出COL OUT 0到COL OUT M驅動到LED顯示器110。如本文所使用，術語電路可包含執行電路功能的有源和/或無源元件的集合，例如控制器150或LED驅動器120。術語電路還可包含集成電路，其中所有電路元件在共同襯底上製造。控制器150通過斷言N行中的每一者的單獨排選擇(示為排選擇0到排選擇N)來選擇LED顯示器110的LED顯示裝置的給定行。除選擇LED顯示器110的給定行之外，控制器150還將示為數據(DATA)和輸出啟用(OUTPUT ENABLE)的控制信號供應到LED驅動器120。控制信號控制導通LED顯示器110中的哪些LED裝置，且控制其中應導通選定LED裝置的啟動持續時間(例如，亮度/強度)。

經接收數據可連續定時進入LED驅動器120且由用戶應用程式(例如，未示出的控制器中的存儲器)供應。數據控制給定列輸出COL OUT 0到COL COUT M是否應該導通LED顯示器110的選定行的給定LED顯示裝置。輸出啟用信號用於LED驅動器120中的時序控制，且是具有脈寬以控制給定LED裝置的亮度的經脈寬調製信號。例如，控制器150將較短脈寬輸出啟用提供到用於較暗LED的選定LED裝置，而提供較長脈寬而將LED裝置操作得更明亮。

輸出啟用由LED驅動器120中的時序產生器160接收。時序產生器160經配置以經由預放電導通(PRE_DISCHARGE ON)信號控制預放電電路170的啟動。時序產生器160可響應於啟用的給定列輸出而提供預放電控制信號以啟動預放電電路，使得在給定列輸出由輸出驅動器電路斷言(還受時序產生器控制)之前的預定時段內減小給定列輸出的電壓。預放電導通信號因此控制啟動預放電電路170的時序(例如，何時啟動及啟動時長)。時序產生器160還經由驅動器導通(DRIVER ON)信號控制輸出驅動器電路124，例如包含相應的列輸出中的每一者的時序和強度。預放電電路170包含連接到單獨列輸出COL OUT 0到COL OUT M中的每一者的單獨放電電路DISCH 0到DISCH M。時序產生器160可啟動每一預放電電路170以減小可在相應的列輸出上累積的寄生電容電壓。此類電壓可通過在輸出驅動器電路124斷言列輸出之前從相應的列輸出中的LED裝置吸收電流而減小。

放電電路DISCH 0到DISCH M中的每一者可與M列中的每一者的單獨列輸出(COLUMN OUTPUTS)中的相應者電連接。放電電路DISCH 0到DISCH M是由時序產生器160控制且補償LED顯示器110的行之間的由顯示器的連續照明引起的亮度差。補償包含緩解寄生電容電壓，其可由於在顯示器110的連續照明期間跨LED的前向電壓而在列輸出上累積。

在一個實例中，在相應的列輸出電路COL OUT 0到COL OUT M由時序產生器160斷言以啟動對應的LED之前的預定時段內，可啟動(例如，施加脈衝)用作相應的放電電路DISCH 0到DISCH M的電晶體開關裝置(圖5)。電晶體開關裝置可從相應的列輸出吸收電流以減小經累積寄生電壓，以便減小跨連接到相應的列輸出的相鄰LED的前向電壓的差。

在另一實例中，在相應的列輸出電路COL OUT 0到COL OUT M由時序產生器160斷言以啟動對應的LED之前的預定時段內，可啟動用作放電電路DISCH 0到DISCH M的恆定電流源(圖6)，其中恆定電流源可從相應的列輸出吸收電流以減小經累積寄生電容。在啟動相應的列輸出信號以補償經多路復用LED顯示器110的行之間的亮度差之前，與單獨列輸出電路COL OUT 0到COL OUT M中的每一者相關聯的單獨放電電路DISCH 0到DISCH M減小來自列輸出的寄生電容電壓。此可通過在啟動列輸出電路COL OUT 0到COL OUT M中的一或多者(例如，每一者)以驅動顯示器110的相應行之前，簡短地啟動(例如，施加脈衝於)相應的放電電路DISCH 0到DISCH M以在預定時段內從LED裝置(例如，電流槽)汲取電流從而減小經累積寄生電壓來實現。由於啟動相應的放電電路，在給定列的相鄰行中啟動的LED裝置中的前向電壓之間的差可減小，由此緩解LED的行之間的亮度差異性。下文將相對於減小如本文中所揭示的寄生電壓來說明和描述各種時序圖和開關電路。

圖2說明補償經多路復用LED顯示器210的行之間的亮度差的實例LED驅動器200和預放電電路204。在此實例中，LED驅動器200包含十六個輸出，但是(如上文關於圖1所提及)任一M個此類輸出也是可能的。顯示器210包含N行，示為LINE_0到LINE_N。N行中的每一者取決於由LED驅動器200(或菊花鏈實例中的驅動器)支持的列輸出的數目而包含數個LED顯示裝置。在一些實例中，一個以上LED驅動器200可呈菊花鏈以支持顯示器的多個列輸出，如下文關於圖9說明並描述。在圖2的實例中，基於來自LED驅動器200的輸出數目，每一行將使用十六個LED裝置。LED驅動器200通常包含驅動器電路以驅動給定列中的相應LED。控制器(圖1)產生相應的排選擇信號以啟用LINE_0到LINE_N來照明。如所示，寄生電容可存儲跨LED的電荷，其對應於可跨顯示器210的給定行中的LED所累積的前向電壓VF1到VFN。跨LED的前向電壓差進一步可在顯示器的連續照明之間變化。預防電電路204可用於緩解此類電壓，且因此校平顯示器210的行之間的亮度級。

圖3說明實例信號和時序圖300，其中在用於關於圖2所述的控制器和預放電電路的實例灰階度下對每一行斷言一次實例列輸出。310處展示實例排選擇信號且所述排選擇信號用於啟用顯示器的給定行。在320處，每當給定輸出經接合以驅動顯示器的相應LED裝置時，斷言驅動器導通信號。在330處，在啟用320的驅動器導通信號之前，產生預放電信號。在啟動輸出信號以驅動LED顯示器的給定輸出列之前，預放電信號減小跨連接到給定輸出列的一或多個LED的電荷。

如340處所示，預放電脈衝(例如，預放電控制信號)針對給定列啟動預放電電路以減小此輸出列處的輸出電壓。電壓減小示出為在水平虛線與350處的輸出信號之間。在此實例中，僅示出輸出信號零，但是可對未經如此說明的其它輸出中的每一者實施類似時序和性能。360、370及380處的輸出零的後續預放電事件(對應於不同行)對減小經累積寄生電壓的影響的大小不及發生在340處的第一事件，因為大部分寄生電壓在340處的第一事件之後已經大幅減小。

圖4說明實例信號和時序圖400，其中在用於關於圖2所述的控制器和預放電電路的不同實例灰階度下對每一行斷言兩次實例列輸出410。雖然此實例中示出了輸出0，但是類似時序和邏輯可取決於應用數據和電路配置而適用於未示出的其它輸出。此外，雖然410處的輸出0被示為每個給定排選擇信號導通兩次，但是基於控制器和LED驅動器電路的配置，每個給定排選擇可發生輸出0(或其它輸出)的兩次以上斷言。

在414處，控制器發出排0選擇以啟用經多路復用LED顯示器的給定行。在420處，在424處斷言驅動器導通信號之前，預放電信號起始預放電時段(參見針對時序的圖8)。420處的預放電信號具有減小被示為介於430處的箭頭之間的寄生電壓的作用。在此實例中，424處的輸出啟用具有窄於後續輸出啟用434的脈寬，指示424處的給定LED的第一照明比434處的第二照明暗，第二照明由於輸出啟用的較長脈寬而較明亮。如所示，在434處的驅動器導通信號之前，在440處起始第二預放電脈衝。然而，在此實例中，已經由420處發出的第一放電脈衝大幅減小寄生電壓。在450處，啟動排選擇1，且如上文關於414處的排0所述般，在此時段期間(如果應用數據如此引導)，可以類似方式斷言輸出0。雖然未示出，但是也可斷言用於相應的輸出的其它排選擇、輸出及預放電脈衝。

圖5說明開關式放電電路500的實例，所述開關式放電電路可在預放電電路(例如，圖1的電路170或圖2的204)內採用以補償跨經多路復用LED顯示器的亮度差。在此實例中，採用恆定電流源510來驅動耦合到LED顯示器列(未展示)的輸出(OUTPUT)。輸出啟用信號520控制恆定電流源510何時導通或斷開。預放電電晶體530耦合到輸出。當預放電控制信號540導通時，預放電電晶體530從輸出吸收電流，且使寄生電壓減小。在輸出啟用信號520之前的預定時段內斷言預放電控制信號540，且在輸出啟用信號導通恆定電流源510之前解除斷言以驅動輸出。

圖6說明恆定電流式放電電路610(由控制信號620啟動)的替代性實例，所述恆定電流式放電電路可在預放電電路內採用以補償跨經多路復用LED顯示器的由顯示器的連續照明引起的亮度差。在此實例中，恆定電流式放電電路610可用作圖5中描繪的預放電電晶體的替代品。

圖7說明補償跨經多路復用LED顯示器的由顯示器的連續照明引起的亮度差的實例方法700。為了簡單起見，所述方法被示為且描述為循序執行，但是所述方法不受所說明的次序限制。在其它實例中，一些方面可以不同次序發生和/或與其它方面同時發生。此外，可能並非需要所有所說明的特徵來實施方法。所述方法的各個動作可例如經由配置有實行本文中所述的各個動作或命令的可執行指令的處理器、計算機、時序產生器和/或控制器來自動地執行。

在710處，方法700包含基於(例如，經由圖1的時序產生器160)接收到用於驅動顯示器的輸出啟用信號而啟用列輸出的預放電階段。如本文中所使用，術語階段是指其中可發生自動化事件(例如產生預放電脈衝)的時段。例如，預放電階段可包含用於將來自列輸出信號的電荷放電的規定時段。在720處，方法700包含在預放電階段期間(例如，經由由圖1的時序產生器160提供的控制信號)對來自列輸出中的給定列輸出的經存儲電荷(例如，寄生電壓)進行放電。例如，可憑藉將給定列輸出連接到較低電勢(例如，接地)通過放電電路實施放電。

在730處，方法700包含終止預放電階段。終止可發生在一定時段之後，以便(例如經由圖1的時序產生器160)減小來自列輸出的寄生電壓。在一個實例中，對寄生電壓進行預放電的預放電階段的長度可基於時段(例如，控制預放電脈衝的寬度)。在另一實例中，(例如，經由比較器)可監測寄生電壓，且當寄生電壓低於預定閾值時可終止預放電階段(例如，時段可取決於經存儲電荷而變化)。在740處，方法700包含啟動列輸出以在停用預放電階段之後的預定時段內驅動顯示器(例如，經由圖1的時序產生器160)。

圖8說明包含時序產生器810和驅動器電路820的實例電路800。在此實例中，由時序產生器810接收輸出啟用信號。輸出啟用信號是由控制器(圖1的控制器150)產生。輸出啟用信號的實例時序被示為822處的TON。時序產生器810可產生關於信號的預放電以響應於來自控制器的輸出啟用信號而啟動預放電電路824。在經由由產生器斷言的驅動器導通信號啟用輸出驅動器電路830之前的預定時段內，時序產生器810可產生預放電導通信號。在啟動輸出驅動器電路830以驅動輸出(如下文關於實例時序圖834所述)之前，預放電電路824對來自耦合到LED顯示器的列的輸出的寄生電壓進行放電。

時序產生器810可包含邏輯(例如，硬體和/或軟體)以產生如本文中所述的預放電脈衝。預放電信號的寬度(示為Tpre-dischg)控制對OUTPUT進行放電的時長。Tpre-dischg可為固定的或可變的(例如，基於經監測電壓而控制)。例如，可在時序產生器810中採用單觸發電路(未展示)以產生從844處所示的輸出啟用的尾沿觸發的預放電脈衝840。此外，時序產生器810可包含計數器或其它時序邏輯(未展示)以引起示為854處的TD的預定時間延遲。時序延遲TD設置預放電脈衝的下降邊沿與driv_on信號的上升邊緣之間的時間量以用於斷言860處所示的列輸出。時間延遲TD可為固定的或可編程的。

圖9說明其中多個LED驅動器呈菊花鏈以支持經多路復用LED顯示器910中的更多列的實例系統900。在此實例中，控制器920經由排選擇LS0、LS1到LSN來選擇顯示器910的N行。來自控制器920的輸出可包含串行數據、串行時鐘(SCLK)、數據鎖存器(LAT)及BLANK輸出(描述為上述的輸出啟用)，其可向相應的驅動器發出信號以同時斷開顯示器910中的所有LED裝置。菊花鏈LED驅動器930和940被示為裝置1及裝置N，其中N是表示驅動器的數目的正整數。每一LED驅動器930和940包含輸出驅動器電路(示為ODC 1和ODC N)以及預放電電路(示為ODC N和PDC N)以緩解如本文中所述的驅動器的相應的列輸出處的寄生電壓。在此菊花鏈實例中，數據通過每一LED驅動器930到940連續計時直到每一驅動器經由用於其相應輸出的LAT鎖存其相應的數據為止。此時，可由控制器920將輸出啟用(例如，BLANK)發出到所述鏈中的所有驅動器，從而(例如，經由每一LED驅動器中的時序產生器)起始例如本文中所述的預放電電路和時序。

修改在所描述的實施例中是可行的，並且其它實施例在權利要求書的範疇內是可行的。