CN101026912A - 提升发光二极管灰阶显示性能的架构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提升发光二极管灰阶显示性能的架构及方法，该架构包括有：电流源，提供电流至发光二极管；振幅调节缓存器，可存储使用者所定义的供应电流数值和计时数值；电流设定缓存器，根据振幅调节缓存器所定义的电流数值，输出至电流源；计时设定缓存器，根据振幅调节缓存器所定义的计时数值，以控制该电流设定缓存器所输出电流数值的维持时间。本发明的主要目的在于解决公知PWM技术方法对发光二极管的控制电流在初始阶段时不太理想的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种提升发光二极管灰阶显示性能的架构及方法，尤其涉及一种利用使用者所定义振幅调节(Amplitude Modulation，AM)的脉冲宽度调节(Pulse Width Modulation，PWM)，来解决公知PWM技术方法对发光二极管的控制电流在初始阶段时不太理想的问题的架构及方法。
背景技术
随着电子产业的进步，越来越多的警示、动画或广告方面的产品利用发光二极管(LED)来制作，例如：新式的具有动画的红绿灯、大型LED所组成的广告牌，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广告牌...等，因此广为业者所开发利用。
在传统的冷光板(Electro Luminescence，EL)灰阶控制技术中，脉冲宽度调节(Pulse Width Modulation，PWM)是一种最受欢迎且普遍的方法，其原因为脉冲宽度调节的控制方法为利用数字控制，在控制的精准度上，比起利用电流模拟调变的方法更优异，并且随着该脉冲宽度调节技术的成熟，该控制方法所需的费用亦随之价廉。请参阅图1所示，其为公知脉冲宽度调节技术方法对发光二极管的控制电流理想输出图，其中该图形的横坐标为时间，纵坐标为电流值，而该脉冲宽度调节的方法多半为线性的控制方法，其利用N个灰阶系统，而将点亮开启(Light On)的区域切割为N-1等份，当灰阶的设定为1时(第一区域10)，即输出一阶段(Step)时间的电流，但在实际的运作上，电气特性的反应却不如图1所显示的那样完美。请同时参阅图2所示，其为公知脉冲宽度调节技术方法对发光二极管的控制电流实际输出图，其中固定电流源(Constant Current Source)在初始阶段时，对于冷光板充电产生有一上升时间(Rising Time)，该上升时间将形成于灰阶设定中，本来应该均等面积的第一区域21及第二区域23，产生了不相等的情况，其第一灰阶曲线22形成而将第一区域21的面积缩小，该问题将导致灰阶设定为2阶时的电流通量，并非为设定为1阶的两倍，如此一来，灰阶设定的线性肯定会失去，由于第一区域21的上升时间是由冷光板的容抗值及阻抗值来决定，更使每一片不同冷光板都呈现不同的灰阶状态，而对于性能的控制会显得相当地困难。
请参阅图3所示，为公知利用预先充电方法对发光二极管的控制电流输出图，为改进上述问题，有人提出了预先充电(Pre-Charge)的方式来解决，其具体的做法为利用一较高电压的预先充电方法，即为第一灰阶曲线33，而使上升时间缩短，此方法虽可以使第一区域31及第二区域32的面积接近，从而解决上升时间所产生的问题，但是过高的预先充电方法使得EL太早被点亮，如此当灰阶为1阶时，被点亮的程度不是第一区域31，而是第三区域34加上第一区域31，便使得第一阶的灰阶曲线33所形成亮度产生过亮的情况。
本发明为针对上述问题做改进，而可使第一阶灰阶不会显得太暗，也不会显得太亮，以得到最佳的灰阶特性。
发明内容
基于解决以上所述公知技术的不足，本发明为提升发光二极管灰阶显示性能的架构及方法，本发明的主要目的在于利用使用者所定义振幅调节(Amplitude Modulation，AM)的脉冲宽度调节(Pulse Width Modulation，PWM)，来解决公知PWM技术方法对发光二极管的控制电流在初始阶段时不太理想的问题。
为达上述目的，本发明为一种提升发光二极管灰阶显示性能的架构，其包括有：
电流源，提供电流至发光二极管；
振幅调节缓存器，可存储使用者所定义的供应电流数值和计时数值；
电流设定缓存器，根据振幅调节缓存器所定义的电流数值，输出至电流源；以及
计时设定缓存器，根据振幅调节缓存器所定义的计时数值，以控制该电流设定缓存器所输出电流数值的维持时间。
根据所述的提升发光二极管灰阶显示性能的架构，其中该提升发光二极管灰阶显示性能的架构还包括有正常电流设定缓存器，当振幅调节电流的功能完成后，即切换成该正常电流模式。
根据所述的提升发光二极管灰阶显示性能的架构，其中该发光二极管为冷光板。
根据所述的提升发光二极管灰阶显示性能的架构，其中该振幅调节缓存器的由使用者所定义的供应电流数值必须大于一般正常电流设定缓存器。
为达上述目的，本发明为依据以上所公开的架构的一种提升发光二极管灰阶显示性能的方法，其包括有：
将使用者所定义的供应电流数值和计时数值存储于振幅调节缓存器；
根据振幅调节缓存器所定义的电流数值，利用电流设定缓存器输出至电流源；
根据振幅调节缓存器所定义的计时数值，利用计时设定缓存器以控制该电流设定缓存器所输出电流数值的维持时间；
电流源接收振幅调节缓存器所传送的电流和计数数值，提供给发光二极管；以及
当振幅调节电流的功能完成后，正常电流设定缓存器即切换成该正常电流模式。
通过以下附图、附图说明及发明的详细说明，以进一步对本发明有更深入的说明。
附图说明
图1为公知脉冲宽度调节技术方法对发光二极管的控制电流理想输出图。
图2为公知脉冲宽度调节技术方法对发光二极管的控制电流实际输出图。
图3为公知利用预先充电方法对发光二极管的控制电流输出图。
图4为本发明的提升发光二极管灰阶显示性能的架构的功能方块图。
图5A为本发明通过电流设定机制来提高发光二极管所需初始起动电流示意图。
图5B为本发明通过脉冲宽度调节技术后所显示的趋近完美波形的示意图。
图6为根据图4所公开的架构的动作产生方法的流程图。
其中，附图标记说明如下：
10 第一区域
21 第一区域
22 第一灰阶曲线
23 第二区域
31 第一区域
32 第二区域
33 第一灰阶曲线
34 第三区域
41 振幅调节缓存器
42 电流设定缓存器
43 计时设定缓存器
44 电流源
45 正常电流设定缓存器
46 冷光板
51 电流设定值
52 正常电流设定值
61 改良后的第一灰阶曲线
62 改良前的第一灰阶曲线
71 将使用者所定义的供应电流数值和计时数值存储于振幅调节缓存器
72 根据振幅调节缓存器所定义的电流数值，利用电流设定缓存器输出至电流源
73 根据振幅调节缓存器所定义的计时数值，利用计时设定缓存器以控制该电流设定缓存器所输出电流数值的维持时间
74 电流源接收振幅调节缓存器所传送的电流和计数数值，提供给发光二极管
75 当振幅调节电流的功能完成后，正常电流设定缓存器即切换成该正常电流模式
具体实施方式
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，其为本发明的提升发光二极管灰阶显示性能的架构的功能方块图，其包括：
电流源44，提供电流至发光二极管，该发光二极管可为冷光板46；
振幅调节缓存器41，可存储使用者所定义的供应电流数值和计时数值；
电流设定缓存器42，根据振幅调节缓存器41所定义的电流数值，输出至电流源44；
计时设定缓存器43，根据振幅调节缓存器41所定义的计时数值，以控制该电流设定缓存器42所输出电流数值的维持时间；以及
正常电流设定缓存器45，当振幅调节电流的功能完成后，即切换成该正常电流模式。
请同时参阅图5A、5B所示，其中在振幅调节缓存器(AmplitudeModulation)41的部份，为针对电流源(Current Source)44在开启初期，提供一种可以让使用者来定义的较大电流，同时可降低上升时间的效应，而调变机制将提供电流设定缓存器(Current Setting Register)42与计时设定缓存器(Timing Setting Register)43两组缓存器，其中振幅调节缓存器(AmplitudeModulation Register)41所代表的为电流开启(Current On)启动后所使用的电流设定值51，此电流值比一般正常所使用的电流值大一些，计时设定缓存器43提供该大电流所延续的时间，当振幅调整工作完成后，又回到正常电流设定值52。如此经过振幅调节的调整后，其发光二极管或冷光板46的整体灰阶波形就更加完美，其改良的效果可由改良后的第一灰阶曲线61与改良前第一灰阶曲线62的对照比较后得知。
请参阅图6所示，为根据图4所公开的架构的动作产生方法的流程图，其包括有：
(71)将使用者所定义的供应电流数值和计时数值存储于振幅调节缓存器；
(72)根据振幅调节缓存器所定义的电流数值，利用电流设定缓存器输出至电流源；
(73)根据振幅调节缓存器所定义的计时数值，利用计时设定缓存器以控制该电流设定缓存器所输出电流数值的维持时间；
(74)电流源接收振幅调节缓存器所传送的电流和计数数值，提供给发光二极管；以及
(75)当振幅调节电流的功能完成后，正常电流设定缓存器即切换成该正常电流模式。
通过上述图4至图6的公开，即可了解本发明的主要目的在于利用使用者所定义振幅调节(Amplitude Modulation，AM)的脉冲宽度调节(Pulse WidthModulation，PWM)，来解决公知PWM技术方法对发光二极管的控制电流在初始阶段时不太理想的问题。
综上所述，本发明的结构特征及各实施例都已经详细公开，而可充分显示出本发明在目的及功效上均深富实施的进步性，极具产业的利用价值，且为目前市面上前所未见的运用。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以之限制本发明所实施的范围，即大凡依本发明权利要求所作的均等变化与修饰，皆应仍属于本发明专利涵盖的范围内。
Claims (6)
1.一种提升发光二极管灰阶显示性能的架构，其包括有：
电流源，提供电流至发光二极管；
振幅调节缓存器，存储使用者所定义的供应电流数值和计时数值；
电流设定缓存器，根据振幅调节缓存器所定义的电流数值，输出至电流源；以及
计时设定缓存器，根据振幅调节缓存器所定义的计时数值，以控制该电流设定缓存器所输出电流数值的维持时间。
2.如权利要求1所述的提升发光二极管灰阶显示性能的架构，其中该提升发光二极管灰阶显示性能的架构还包括有正常电流设定缓存器，当振幅调节电流的功能完成后，即切换成该正常电流模式。
3.如权利要求1所述的提升发光二极管灰阶显示性能的架构，其中该发光二极管为冷光板。
4.如权利要求1所述的提升发光二极管灰阶显示性能的架构，其中该振幅调节缓存器的由使用者所定义的供应电流数值必须大于一般正常电流设定缓存器。
5.一种提升发光二极管灰阶显示性能的方法，其包括下列步骤：
第一步、将使用者所定义的供应电流数值和计时数值存储于振幅调节缓存器；
第二步、根据振幅调节缓存器所定义的电流数值，利用电流设定缓存器输出至电流源；
第三步、根据振幅调节缓存器所定义的计时数值，利用计时设定缓存器以控制该电流设定缓存器所输出电流数值的维持时间；以及
第四步、电流源接收振幅调节缓存器所传送的电流和计数数值，提供给发光二极管。
6.如权利要求5所述的提升发光二极管灰阶显示性能的方法，其中该提升发光二极管灰阶显示性能的方法还包括有步骤：
第五步、当振幅调节电流的功能完成后，正常电流设定缓存器即切换成该正常电流模式。
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