CN100410981C - 高效率省电矩阵发光二极管驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效率省电矩阵发光二极管驱动方法，其中多个发光二极管以矩阵方式做一排列，其包含有：列被点亮、列不被点亮、行被点亮及行不被点亮等四种状态，来进行不同驱动方式的调整，其各状态的工作程序包括有下列：(A)列被点亮状态，其依序执行：放电阶段、预先充电阶段、电流开启阶段及放电阶段；(B)列不被点亮状态，其依序执行：放电阶段、浮动阶段、放电阶段及放电阶段；(C)行被点亮状态，其依序执行：电流下降阶段、电流下降阶段、电流下降阶段、电流下降阶段；(D)行不被点亮状态，其依序执行：浮动阶段、浮动阶段、反向偏压阶段、浮动阶段。本发明能够通过行、列中的各种相位的相互搭配，来达到最佳化效率的驱动方式。
Description
技术领域
本发明涉及一种高效率省电发光二极管驱动方法，尤指一种发光二极管被动矩阵通过行(Row)、列(Column)中的各种相位(Dis-Charge、Pre-Charge、Reverse Bias、Floating、Current ON/Sink)的相互搭配来达到最佳化效率的驱动方式。
背景技术
随着电子产业的进步，愈来愈多的警示、动画或广告方面的产品利用发光二极管(LED)来制作，例如：新式具有动画的红绿灯、大型LED所组成的广告看板，皆为发光二极管的应用范围，其优点为具有高亮度、寿命长及可制作超大型的看板等优点，因此广为业界开发利用。
如图1A至图1D所示，传统的被动矩阵发光二极管驱动方式为三段式驱动状态图，其是于列(Column)上区分为放电阶段(Dis-Charge Phase)、预先充电阶段(Pre-Charge Phase)、电流驱动阶段(Current Driving Phase)，而在行(Row)上可区分为电流下降阶段(Current Sink Phase)、反向偏压阶段(Reverse Bias Phase)。
于图1A中，于列(Column)被点亮(Active Column)的状态依序为：
放电阶段(Dis-Charge Phase)11：是为消除发光二极管所储存的电量；
预先充电阶段(Pre-Charge Phase)12：该预先充电的阶段可消除发光二极管的寄生电容，且使下述电流开启阶段可获得较佳的起始值；
电流开启阶段(Current ON Phase)13。
于图1B中，于不被点亮的列(Non-Active Column)的状态顺序为：
放电阶段(Dis-Charge Phase)14；
放电阶段(Dis-Charge Phase)15；
放电阶段(Dis-Charge Phase)16：因为该点不被点亮，故使该发光二极管的阳极保持持续接地的状态。
于图1C中，于行(Row)被点亮(Active Row)的状态依序为：
电流下降阶段(Current Sink Phase)17；
电流下降阶段(Current Sink Phase)18；
电流下降阶段(Current Sink Phase)19：因该行将被点亮，故需将发光二极管的阴极接地，以形成导通的顺向电流。
于图1D中，于不被点亮的行(Row)(Non-Active Row)的状态顺序为：
反向偏压阶段(Reverse Bias Phase)20；
反向偏压阶段(Reverse Bias Phase)21；
反向偏压阶段(Reverse Bias Phase)22：因不被点亮的点不允许有电流流入，故提供一反向偏压以阻止电流流入发光二极管，另一方面有反向电场的存在可以使发光二极管获得较长的寿命。
请继续参阅图2A所示，其中该被动矩阵的架构，其点对点之间将对彼此寄生电容效应产生影响，当该被动矩阵所形成的面板被点亮时，发光二极管的驱动器(Driver)将进入第一个阶段(Phase)，该第一个阶段为一放电状态，此时S1～S4为接地状态，而R1为行被点亮的状态，同时，R2、R3二行处于行不被点亮的状态，且与一反向Vrev电位做连接，请再参阅图2B所示，于R2、R3的二行并未被扫描，但却被反向Vrev电压对该二行上所有发光二极管进行充电，因此该Vrev电位浪费于不工作的发光二极管。
请参阅图2C所示，当被动矩阵的架构进入第二个阶段时，假设S1被点亮且S2～S4不被点亮，S1进入一个被预先充电阶段，而R1接地且R2、R3连接于Vrev电位，此时矩阵位置于1-1的发光二极管由将S1充电至预先充电电位，而导致S1的预先充电需要有较大的电压或较长的时间，当行数愈多时，寄生电容的效应愈大，而预先充电电路的负载愈重，同时浪费太多不需支出的电力。
请参阅图2D所示，当被动矩阵的架构进入电流开启的阶段，此时被点亮的S1提供电流到发光二极管，S2～S4、R1接地，R2、R3则连接Vrev。若Vcon＜＝Vrev时，其C2-1、C3-1可被视为-(Vrev-Vcon)的电位，因充电的泵浦效应将使R2、R3端升高其电位，并使得Vr2、Vr3＞Vrev，这些升高的电位一般经由电路中的静电防护二极管(ESD Protection Diode)放电而回复为Vrev电位，而此升高再释放的电位为一种电能的虚耗。
最后进入扫描电荷阶段(Scan Duty)，其扫描由R1转换成R2，R1、R3连接Vrev电位，而R2、S1、S2、S3接地，发光二极管中的电容转变如图3A、图3B、图3C所示，其中该充电泵浦效能电容电荷将由图3A至图3B至图3C，此时Vrev电位将重新对电容充电而造成电能的虚耗。
因此该传统发光二极管的被动矩阵具有极大的改进空间。
发明内容
为解决以上所述公知技术的缺陷，本发明提供一种高效率省电发光二极管驱动方法。本发明的主要目的在于针对被动矩阵(Passive Matrix，PM)所形成发光二极管(LED)的点矩阵电容量分配效应分析，以调整出最有效率且省电的驱动方式，其方法是为通过行(Row)、列(Column)中的各种相位(Dis-Charge、Pre-Charge、Reverse Bias、Floating、Current ON/Sink)的相互搭配，来达到最佳化效率的驱动方式。
为达上述目的，本发明提供一种高效率省电矩阵发光二极管驱动方法，其中所述矩阵发光二极管包括以矩阵方式排列的多个发光二极管，所述方法针对列被点亮、列不被点亮、行被点亮及行不被点亮等四种状态，来进行不同驱动方式的调整，
在列被点亮状态，依序执行：第一放电阶段51、预先充电阶段52、电流开启阶段53及第二放电阶段54；
在列不被点亮状态，依序执行：第三放电阶段55、第一浮动阶段56、第四放电阶段57及第五放电阶段58；
在行被点亮状态，依序执行：第一电流下降阶段59、第二电流下降阶段60、第三电流下降阶段61、第四电流下降阶段62；以及
在行不被点亮状态，依序执行：第二浮动阶段63、第三浮动阶段64、反向偏压阶段65、第四浮动阶段66。
根据上述的高效率省电发光二极管驱动方法，其中该发光二极管为一有机发光二极管。
较佳地，该四种状态还包含有四个阶段，其中于(A)、(B)、(D)的阶段为一较短时间，而(C)阶段为一较长时间。
为进一步深入阐明本发明，请参阅以下附图、图号说明及本发明实施例的详细说明。
附图说明
图1A为传统的被动矩阵发光二极管驱动方式的第一状态方块图；
图1B为传统的被动矩阵发光二极管驱动方式的第二状态方块图；
图1C为传统的被动矩阵发光二极管驱动方式的第三状态方块图；
图1D为传统的被动矩阵发光二极管驱动方式的第四状态方块图；
图2A为传统的被动矩阵发光二极管的第一架构图；
图2B为传统的被动矩阵发光二极管的第二架构图；
图2C为传统的被动矩阵发光二极管的第三架构图；
图2D为传统的被动矩阵发光二极管的第四架构图；
图3A为传统的发光二极管电容的第一转变状态图；
图3B为传统的发光二极管电容的第二转变状态图；
图3C为传统的发光二极管电容的第三转变状态图；
图4为本发明的被动矩阵发光二极管驱动方式的四个状态方块图；
图5A为本发明的被动矩阵发光二极管的第一架构图；
图5B为本发明的被动矩阵发光二极管的第二架构图；
图5C为本发明的被动矩阵发光二极管的第三架构图；
图5D为本发明的发光二极管电容的第一转变状态图；
图5E为本发明的发光二极管电容的第二转变状态图；
图5F为本发明的被动矩阵发光二极管的第四架构图。
其中，附图标记说明如下：
11放电阶段 12预先充电阶段 13电流开启阶段
14放电阶段 15放电阶段 16放电阶段
17电流下降阶段 18电流下降阶段 19电流下降阶段
20反向偏压阶段 21反向偏压阶段 22反向偏压阶段
51放电阶段 52预先充电阶段 53电流开启阶段
54放电阶段 55放电阶段 56浮动阶段
57放电阶段 58放电阶段 59电流下降阶段
60电流下降阶段 61电流下降阶段 62电流下降阶段
63浮动阶段 64浮动阶段 65反向偏压阶段
66浮动阶段
具体实施方式
现在配合下列附图说明本发明的详细结构及其连结关系。
请参阅图4所示，其为本发明提高传统被动矩阵发光二极管驱动效率的方法。本发明的发光二极管主要为应用一冷光板(Electro Luminescence，EL)来作为实施例，当然本发明不限于冷光板的应用，所有发光二极管(LED)或有机发光二极管(OLED)皆为本发明可适用的范围。本发明的主要技术手段是将传统公知三段式驱动方式改为四段式驱动方式，并多增加了一浮动阶段(Floating Phase)，以提高各阶段的效率且大幅降低电能虚耗的现象。
本发明针对：行被点亮(Active Row)、行不被点亮(Non-Active Row)、列被点亮(Active Column)及列不被点亮(Non-Active Column)等四种状态，来进行不同驱动方式的调整，而该四种状态还包含有四个阶段，其中第(A)、(B)、(D)阶段为一较短时间，而第(C)阶段为一较长时间，且其各状态的执行动作如下：
(A)列被点亮状态，其依序执行：放电阶段51、预先充电阶段52、电流开启阶段53及放电阶段54；
(B)列不被点亮状态，其依序执行：放电阶段55、浮动阶段56、放电阶段57及放电阶段58；
(C)行被点亮状态，其依序执行：电流下降阶段59、电流下降阶段60、电流下降阶段61、电流下降阶段62；以及
(D)行不被点亮状态，其依序执行：浮动阶段63、浮动阶段64、反向偏压阶段65、浮动阶66。
请参阅图5A所示，于第一个阶段“列被点亮”中，其列的工作方式与公知技术相同，而依序执行：放电阶段51、预先充电阶段52、电流开启阶段53及放电阶段54。但不同的是第二阶段“列不被点亮”的阶段被替代为浮动阶段，该浮动阶段的作用为使一Vrev电位不对任何发光二极管充电，以省下不必要的虚耗电能。
请参阅图5B所示，接下来进入第二个阶段，而依序执行：放电阶段55、浮动阶段56、放电阶段57及放电阶段58。此时发光二极管所形成被动矩阵的S1设为列被点亮的状态，S2、S3设定为列不被点亮的状态，此时R1为工作状态且R2、R3为不工作状态。由于S2、S3、S4、R2、R3皆为浮动状态，即代表Vpre电位不对任何发光二极管充电，所以Vpre只针对C1-1充电；换言之，没有任何可干扰预先充电效率的因素，且无浪费的电力。
请参阅图5C所示，上述预先充电阶段被结束后，进入一电流开启阶段(第三阶段)，而依序执行：电流下降阶段59、电流下降阶段60、电流下降阶段61、电流下降阶段62...四个重复执行阶段。此时S1(第一列)(纵向)接上了一个电流源，且S2(第二列)、S3(第三列)、S4(第四列)因不被点亮而被接地，R1(第一行)(横向)维持电流下降，R2(第二行)、R3(第三行)接到一反向偏压。请参阅图5D及图5E所示，由于C2-1、C3-1在R2与R3端被接上了Vrev电位，而使得S1端的电压由于电容的充电泵浦效应(Charge Pump Effect)而上升，造成了电流(Current)的上升时间缩短，而可使发光二极管的发光效率增加；因为Vrev与Vcon数值相近，故如图5E中，该Vrev对电容充电(Vrev-Vcon)的电压极小，而比公知方法中该电容充饱Vrev电压后又完全被释放电压省电。因此，C2-1、C3-1由于电流开启及Vrev电压同时动作，将使得反向偏压阶段与电流开启更为省电。
请参阅图5F所示，其中发光二极管会被正常地点亮，且进入放电阶段(第四阶段)，而依序执行：浮动阶段63、浮动阶段64、反向偏压阶段65、浮动阶段66。此时S1～S4、R1处于接地状态，R2、R3为浮动状态，C2-1、C3-1二行不会因为S1端由Vcon接地后所产生压降，而必须再重新充饱Vrev电压，再次表明本发明的此架构比公知被动矩阵驱动方法省电。
由上述图4至图5F的揭示，即可了解本发明确可达到针对被动矩阵(Passive Matrix，PM)所形成发光二极管(LED)的点矩阵电容量分配效应分析，以调整出最有效率且省电的驱动方式，其方法为通过行(Row)、列(Column)中的各种相位(Dis-Charge、Pre-Charge、Reverse Bias、Floating、Current ON/Sink)的相互搭配，来达到最佳化效率的驱动方式。
综上所述，本发明的结构特征及各实施例皆已详细揭示如上。但以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，不能以之限定本发明实施的范围。凡依本发明权利要求范围所作的均等变化与修饰，皆属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (2)
1. 一种高效率省电矩阵发光二极管驱动方法，所述矩阵发光二极管包括以矩阵方式排列的多个发光二极管，所述方法针对列被点亮、列不被点亮、行被点亮及行不被点亮四种状态，来进行不同驱动方式的调整，
在列被点亮状态，依序执行：第一放电阶段(51)、预先充电阶段(52)、电流开启阶段(53)及第二放电阶段(54)；
在列不被点亮状态，依序执行：第三放电阶段(55)、第一浮动阶段(56)、第四放电阶段(57)及第五放电阶段(58)；
在行被点亮状态，依序执行：第一电流下降阶段(59)、第二电流下降阶段(60)、第三电流下降阶段(61)、第四电流下降阶段(62)；以及
在行不被点亮状态，依序执行：第二浮动阶段(63)、第三浮动阶段(64)、反向偏压阶段(65)、第四浮动阶段(66)。
2. 如权利要求1所述的高效率省电矩阵发光二极管驱动方法，其中该发光二极管为一有机发光二极管。
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