CN104768275A - 多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法 - Google Patents

Abstract

一种多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法，包含下列步骤：(A)一个驱动控制单元接收一个为n位元的灰阶设定值。(B)切分该灰阶设定值为k位元的高灰设定值及m位元的低灰设定值。(C)切分一个工作周期为大于2^m个小工作周期。(D)将该工作周期中的连续发光时间切分并分布于所述小工作周期中，将该低灰设定值分散补偿于所述小工作周期中，并取出该高灰设定值的最低位元的值作为补偿位元，且将其补偿至其中至少一个小工作周期中。如此，可不需使用额外的加法器或存储器，即可直接进行分布控制，进而达到提高刷新次数，改善闪烁现象。

Description

多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法

技术领域

本发明涉及一种多通道发光二极管驱动系统的控制方法，特别是涉及一种多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法。

背景技术

目前发光二极管（Light-EmittingDiode，缩写为LED）常见的驱动方法为使用脉冲宽度调变（PulseWidthModulation，缩写为PWM），通过控制发光二极管亮(ON)暗(OFF)的时间，而达到不同灰阶(grayscale)亮度的表现。

参阅图1，当所显示的灰阶亮度较低时，也就是说发光二极管在工作周期内的发光时间较短，而连续不发光的时间则较长，此情况下人眼容易感觉到闪烁(flicker)现象。

为了改善此问题，同申请人于所申请的中国台湾发明专利编号第I316694号中提出一种脉波宽度可调变的发光二极管驱动方法，参阅图2，该驱动方法的概念是将发光二极管在工作周期内的发光时间切割为较小单位，并尽量平均分散于切割后的小工作周期中，如此可通过增加更新率(freshrate)而改善闪烁现象。

参阅图3，由于目前技术中为了加快资料传输的速度，会将完整的灰阶资讯拆成位元形式(bit-slice)传输及储存，如此导致上述的驱动方法在实际应用时，会需要额外的存储器及加法器等元件来对完整的灰阶资讯进行运算处理，造成硬体及设计上的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可改善闪烁现象且不需使用加法器的多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法。

本发明多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法，运用于一个驱动控制单元，且适用于输出一组脉冲宽度调变讯号以控制至少一个发光二极管驱动电路，以驱动多个发光二极管发光。

该二进制分布控制方法包含下列步骤：

(A)该驱动控制单元接收一个为n位元的灰阶设定值，并根据该灰阶设定值输出对应的该脉冲宽度调变讯号，其中，n为正整数。

(B)该驱动控制单元切分该灰阶设定值为k位元的高灰设定值及m位元的低灰设定值，且k+m=n，其中，k及m分别为小于n的正整数。

(C)该驱动控制单元切分该脉冲宽度调变讯号的一个工作周期为大于2^m个小工作周期。

(D)该驱动控制单元将该工作周期中的连续发光时间切分并分布于所述小工作周期中，并将该低灰设定值分散补偿于所述小工作周期中，取出该高灰设定值的最低位元的值作为补偿位元，且将其补偿至其中至少一个小工作周期中。

本发明所述的多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法，于步骤（D）中，该驱动控制单元将该高灰设定值的最低位元设为0，于进行该低灰设定值的补偿时，该脉冲宽度调变讯号所包括的灰阶讯号为：

该高灰设定值(最低位元设为0)+该低灰设定值中所欲补偿的一个位元。

本发明所述的多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法，于步骤（C）中，该驱动控制单元切分该脉冲宽度调变讯号的工作周期为2^m+1个小工作周期，且每一个小工作周期具有2^k个时脉，所述小工作周期分为2^m个一般补偿周期及1个额外补偿周期。

高灰设定值的k个位元分别以bk_i表示，i为0～k-1间的整数，低灰设定值的m个位元分别以bm_i表示，i为0～m-1间的整数。

本发明所述的多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法，于步骤（D），m＞1时：

该额外补偿周期中，使用二进制的{补偿位元,bm_m-1～bm₂,bm₀}个时脉作为补偿。

本发明所述的多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法，于步骤（D）：

i＝1时，bm₁位元于2¹个一般补偿周期中进行补偿，i＞1时，bm_i位元分别于2^i-1个一般补偿周期中进行补偿，余下的2^m-1个一般补偿周期则由该补偿位元进行补偿。

于进行bm_i位元补偿时，该脉冲宽度调变讯号所包括的灰阶讯号为k位元的{bk_k-1～bk₁,bm_i}，于进行该补偿位元的补偿时，该灰阶讯号为k位元的{bk_k-1～bk₁,补偿位元}。

本发明所述的多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法，于步骤（D），m＝1时，i＝0：

于该额外补偿周期中，使用二进制的{bm₀}个时脉作为补偿。

余下的2^m个一般补偿周期则由该补偿位元进行补偿，此时，该脉冲宽度调变讯号所包括的灰阶讯号为k位元的{bk_k-1～bk₁,补偿位元}。

本发明所述的多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法，于步骤（D），该补偿位元于该额外补偿周期中进行补偿，该低灰设定值于所述一般补偿周期中进行补偿。

本发明所述的多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法，于步骤（D），该额外补偿周期中，该补偿位元使用2^m个时脉作为补偿。

本发明所述的多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法，于步骤（D）：

每个bm_i位元分别于2ⁱ个一般补偿周期中进行补偿，余下的一个一般补偿周期则不进行补偿。

于进行补偿时，该脉冲宽度调变讯号所包括的灰阶讯号为k位元的{bk_k-1～bk₁,bm_i}，于不进行补偿时，该灰阶讯号为k位元的{bk_k-1～bk₁,1'b0}。

本发明的有益效果在于：通过使用该特定演算法将该工作周期中的连续发光时间切分并分布于所述小工作周期中，及取出该高灰设定值的最低位元的值补偿至其中至少一个小工作周期中，可不需使用额外的加法器或存储器，即可直接进行分布控制，进而改善闪烁现象。

附图说明

图1是一个示意图，说明现有一种脉冲宽度调变驱动方法；

图2是一个示意图，说明现有一种脉波宽度可调变的发光二极管驱动方法；

图3是一个示意图，说明原本依端口次序排列的完整灰阶资讯转换为位元形式；

图4是本发明多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法的一个较佳实施例的流程图；

图5是该较佳实施例的一个示意图；

图6是该较佳实施例的另一个示意图；

图7是一个示意图，说明较佳实施例的一组脉冲宽度调变讯号；

图8是该最佳化的较佳实施例的一个示意图；及

图9是一个示意图，说明该最佳化的较佳实施例的一组脉冲宽度调变讯号。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

参阅图4及图5，本发明多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法的较佳实施例运用于一个驱动控制单元(图未示)，且适用于输出一组脉冲宽度调变讯号以控制至少一个发光二极管驱动电路(图未示)，以驱动多个发光二极管(图未示)发光，该二进制分布控制方法包含下列步骤：

步骤81：该驱动控制单元接收一个为n位元的灰阶设定值，并根据该灰阶设定值输出对应的该脉冲宽度调变讯号，其中，n为正整数。

步骤82：该驱动控制单元切分该灰阶设定值为k位元的高灰设定值及m位元的低灰设定值，且k+m=n，其中，k及m分别为小于n的正整数。

其中，高灰设定值的k个位元分别以bk_i表示，i为0～k-1间的整数，低灰设定值的m个位元分别以bm_i表示，i为0～m-1间的整数。

图5所示为以16位元的灰阶设定值作为说明，并应用于一个10位元的发光二极管驱动电路，也就是说n=16，k=10，m=n-k=6，将第15～6位元设为高灰设定值bk₉～bk₀，第5～0位元设为低灰设定值bm₅～bm₀。

步骤83：该驱动控制单元切分该脉冲宽度调变讯号的一个工作周期为大于2^m个小工作周期。

参阅图4、图5及图6，其中，切分该脉冲宽度调变讯号的工作周期为2^m+1个小工作周期，且每一个小工作周期具有2^k个时脉，所述小工作周期分为2^m个一般补偿周期及1个额外补偿周期。

步骤84：该驱动控制单元将该工作周期中的连续发光时间切分并分布于所述小工作周期中，并将该低灰设定值分散补偿于所述小工作周期中，取出该高灰设定值的最低位元的值作为补偿位元，且将其补偿至其中至少一个小工作周期中。

其中，将该高灰设定值的最低位元bk₀设为0，于进行该低灰设定值的补偿时，该脉冲宽度调变讯号所包括的灰阶讯号为：

该高灰设定值(最低位元设为0)+该低灰设定值中所欲补偿的一个位元

详细说明如下：

参阅图6及图7，该补偿位元于该额外补偿周期中进行补偿，该低灰设定值于所述一般补偿周期中进行补偿。

该额外补偿周期中，该补偿位元使用2^m个时脉作为补偿。

如图6所示，每个bm_i位元分别于2ⁱ个一般补偿周期中进行补偿，余下的一个一般补偿周期则不进行补偿。

于进行补偿时，该脉冲宽度调变讯号所包括的灰阶讯号为k位元的{bk_k-1～bk₁,bm_i}，于不进行补偿时，该灰阶讯号为k位元的{bk_k-1～bk₁,1'b0}。

参阅图7及下附的表格1，图7所示为以14位元的灰阶设定值应用于10位元的发光二极管驱动电路作为说明，即n=14，k=10，m=n-k=4，该脉冲宽度调变讯号包括像素时脉GCLK、发光讯号CH-ON、资料时脉DCLK，及灰阶讯号SDI。

表格1所示为分别以11～16位元的灰阶设定值应用于10位元的发光二极管驱动电路说明，n=11～16，k=10，m=n-k=1～6，其中，P代表该补偿位元，B0、B1、…B5分别代表10位元的{bk₉～bk₁,bm₀}、{bk₉～bk₁,bm₁}、…{bk₉～bk₁,bm₅}，x代表不进行补偿，此时的灰阶讯号为k位元的{bk₉～bk₁,1'b0}。

由图7及表格1可得，于n=14，k=10，m=4时，每一个小工作周期具有2^k＝2¹⁰＝1024个像素时脉，该补偿位元于该额外补偿周期中使用二进制的{P,4'b0}=2⁴＝16个时脉作为补偿，bm₀～bm₃位元则分别于1、2、4、8个一般补偿周期中进行补偿，余下的一个一般补偿周期则不进行补偿。

表格1

最佳化

详细说明本实施例的最佳化实施方式如下：

参阅图4及图8，于步骤84，m＝1时，i＝0：

于该额外补偿周期中，使用二进制的{bm₀}个时脉作为补偿。

余下的2¹个一般补偿周期则由该补偿位元进行补偿，此时，该脉冲宽度调变讯号所包括的灰阶讯号为k位元的{bk_k-1～bk₁,补偿位元}。

m＞1时：

该额外补偿周期中，使用二进制的{补偿位元,bm_m-1～bm₂,bm₀}个时脉作为补偿。

i＝1时，bm₁位元于2¹个一般补偿周期中进行补偿，i＞1时，bm_i位元分别于2^i-1个一般补偿周期中进行补偿，余下的2^m-1个一般补偿周期则由该补偿位元进行补偿。

于进行bm_i位元补偿时，该脉冲宽度调变讯号所包括的灰阶讯号为k位元的{bk_k-1～bk₁,bm_i}，于进行该补偿位元的补偿时，该灰阶讯号为k位元的{bk_k-1～bk₁,补偿位元}。

参阅图9及下附的表格2，图9以14位元的灰阶设定值应用于10位元的发光二极管驱动电路作为说明，n=14，k=10，m=n-k=4。

表格2所示为分别以11～16位元的灰阶设定值应用于10位元的发光二极管驱动电路说明，n=11～16，k=10，m=n-k=1～6，其中，P代表该补偿位元，B0、B1、…B5分别代表10位元的{bk₉～bk₁,bm₀}、{bk₉～bk₁,bm₁}、…{bk₉～bk₁,bm₅}，K0代表10位元的{bk₉～bk₁,补偿位元}。

由图9及表格2可得，于n=14，k=10，m=4时，每一个小工作周期具有2^k＝2¹⁰＝1024个像素时脉，该额外补偿周期中，使用二进制的{补偿位元,bm₃,bm₂,bm₀}个时脉作为补偿，bm₁～bm₃位元分别于2、2、4个一般补偿周期中进行补偿，余下的2³＝8个一般补偿周期则由该补偿位元进行补偿，且于本最佳化的实施例中，再进一步将所述低灰设定值的位元补偿打散分布，以增加刷新率(freshrate)而降低闪烁(flicker)现象。

表格2-1

表格2_-2

表格2-3

如此，即可通过合并2^m+1个2^k时脉的小工作周期，而能显示2^m+k＝2ⁿ位元的灰阶设定值，举例验证如下：

假设灰阶设定值为14’b1101_0010_1111_01(即十进位的13501)，应用于10位元的发光二极管驱动电路，则高灰设定值为10’b1101_0010_11，低灰设定值为4’b1101，其中，该补偿位元为1’b1。

于该额外补偿周期，补偿的时脉数为二进制的{补偿位元,bm₃～bm₂,bm₀}=4’b1111=15(十进位)。

于16个一般补偿周期中：

2个一般补偿周期供bm₁补偿：{bk₉～bk₁,bm₁}=10’b1101_0010_10=842。

2个一般补偿周期供bm₂补偿：{bk₉～bk₁,bm₂}=10’b1101_0010_11=843。

4个一般补偿周期供bm₃补偿：{bk₉～bk₁,bm₃}=10’b1101_0010_11=843。

8个一般补偿周期供补偿位元补偿：{bk₉～bk₁,补偿位元}=10’b1101_0010_11=843。

所显现的总灰度即为：

15+2x842+2x843+4x843+8x843=13501

如此，即表示可以使用10位元的发光二极管驱动电路进行16位元的灰阶设定值显示，得证透过本实施例的二进制分布控制方法，可使用k位元的发光二极管驱动电路进行n位元的灰阶设定值显示。

可倍频数

于本实施例中，由于已将一个工作周期切分为多个小工作周期以进行处理，可通过合并多个相同资料的小工作周期来调整资料时脉DCLK与像素时脉GCLK的比例关系，提高像素时脉GCLK的频率可提升刷新率。

参阅表格1及表格3，表格3所示为以16位元的灰阶设定值应用于10位元的发光二极管驱动电路作为说明，于未最佳化前，最差情况下，当灰阶设定值只有其中单一个位元为1时，分别表示各个位元为1时的可倍频数的范围，其定义为：当灰阶设定值只有其中单一个位元为1时，于该工作周期的全部刷新中可补偿的次数,即是此位元的倍频数。

其中，以灰阶设定值的位元3作为说明，如表格1所示，于16位元栏位下，B3出现的周期数为8，其中，B3所出现的周期可以如表格1所示为8个周期合并置放，也可分散为7、6、或1个分别置放，所以其可倍频数的范围为1～8；而灰阶设定值的位元6为该补偿位元，因此会于该额外补偿周期中一次补偿完毕，所以其可倍频数的范围为1。

表格3

灰阶设定值的位元	0	1	2	3	4	5	6	7～15
									可倍频数的范围	1	1～2	1～4	1～8	1～16	1～32	1	1～64

参阅表格2及表格4，表格4所示为以16位元的灰阶设定值应用于10位元的发光二极管驱动电路作为说明，于最佳化后，最差情况下，当灰阶设定值只有其中单一个位元为1时，分别表示各个位元为1时的可倍频数的范围。

在进行最佳化调整后，会将该补偿位元原本于该额外补偿周期中补偿的一半时脉数分散至所述一般补偿周期，再分别将所述低灰设定值于所述一般补偿周期中被该补偿位元所占据的时脉数移至该额外补偿周期中进行补偿，由于目前数据存放方式为二进制位元，因此基于二进制数值特性，该补偿位元的时脉数分配方式必须以1/2的比例来进行调整。

以灰阶设定值的位元3作为说明，如表格2-2所示，于16位元栏位下，B3出现的周期数为4，其中，B3所出现的周期可以如表格2-2所示为两两周期合并置放，也可合并为4个周期或是3、2、1个分别置放，所以其可倍频数的范围为1～4；而灰阶设定值的位元6为该补偿位元，由于分散了一半时脉数至所述一般补偿周期，因此出现的周期数为32，其中，该补偿位元所出现的周期可以如表格1所示为两两周期合并置放，也可合并为32个周期或是31、30、…1个分别置放，因此其可倍频数的范围为1～32。

比较表格4与表格3，其中，灰阶设定值的位元2～5的可倍频数的范围，其最大值于表格4中减少为表格3的1/2，其所对应的减少小工作周期数一共为2+4+8+16=30，再加上固定不补偿的小工作周期(见表格1)，及原本由B0补偿后改由该补偿位元来补偿的小工作周期(见表格2-1)，可再增加2个小工作周期,因此该补偿位元于最佳化后可使用的小工作周期总数为32，使其可倍频数的范围提高至1～32。

表格4

灰阶设定值的位元	0	1	2	3	4	5	6	7～15
									可倍频数的范围	1	1～2	1～2	1～4	1～8	1～16	1～32	1～64

利用率

利用率的定义为所述发光二极管可表现的最大亮度，即：

发光二极管可点亮的时间/单位时间

例如，当所述发光二极管可表现的灰阶数为65536阶（即2¹⁶），则灰阶设定值为16’hffff即是发光二极管可显示的最大亮度。

以10位元的发光二极管驱动电路作为说明，最亮的灰阶设定值为3f(十六进位)=1023(十进位)，也就是说在一个小工作周期中，发光二极管在1024个时脉中只有1023个时脉的时间被点亮，所以单位时间内发光二极管的利用率为

于本实施例中，由图7及图9中可视，额外补偿周期中的利用率都较低，因为发光二极管点亮的时间相对于1024个时脉来说，时间比例较低。

在一般补偿周期中，发光二极管点亮的最大时间都是1023个时脉，因此，一般补偿周期的利用率也就是

将该额外补偿周期及所述一般补偿周期中的发光二极管点亮时脉数相加，再除以整个工作周期的总时脉数，即为整个工作周期的利用率。

参阅表格6，为本实施例于灰阶设定值为10～16(即n=10～16)时的最高利用率。

表格6

灰阶设定值(n)	10	11	12	13	14	15	16
								利用率	100%	66%	80%	88%	94%	97%	98.5%

经由以上的说明，可将本实施例的优点归纳如下：

一、通过将该高灰设定值的最低位元取出作为补偿位元，并于补偿时直接将所欲补偿的低灰设定值的位元替代该高灰设定值的最低位元，可将n位元的灰阶设定值应用于k位元的发光二极管驱动电路，相较于现有技术，可在不需使用额外的加法器或存储器下直接进行分布控制，因此不需额外设置硬体，也不受资料储存方式的限制。

二、参阅表格1及表格2，相较于现有的发光二极管驱动方法，由于已将该工作周期切分为多个小工作周期以进行处理，因此资料时脉DCLK与像素时脉GCLK的倍数关系可依所需刷新率来调整，如此，可取得较佳的资料传输与小工作周期的时间比例，在像素时脉GCLK的频率可提高的条件下，合并数个资料相同的小工作周期，用来增加单位时间内表现出n位元灰阶设定值的次数，使低灰设定值的更新率提高。

综上所述，所以确实能达成本发明的目的。

Claims (9)

1.一种多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法，运用于一个驱动控制单元，且适用于输出一组脉冲宽度调变讯号以控制至少一个发光二极管驱动电路，以驱动多个发光二极管发光：

其特征在于：

该二进制分布控制方法包含下列步骤：

(A)该驱动控制单元接收一个为n位元的灰阶设定值，并根据该灰阶设定值输出对应的该脉冲宽度调变讯号，其中，n为正整数；

(B)该驱动控制单元切分该灰阶设定值为k位元的高灰设定值及m位元的低灰设定值，且k+m=n，其中，k及m分别为小于n的正整数；

(C)该驱动控制单元切分该脉冲宽度调变讯号的一个工作周期为大于2^m个小工作周期；及

(D)该驱动控制单元将该工作周期中的连续发光时间切分并分布于所述小工作周期中，并将该低灰设定值分散补偿于所述小工作周期中，取出该高灰设定值的最低位元的值作为补偿位元，且将其补偿至其中至少一个小工作周期中。

2.如权利要求1所述的多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法，其特征在于：于步骤（D）中，该驱动控制单元将该高灰设定值的最低位元设为0，于进行该低灰设定值的补偿时，该脉冲宽度调变讯号所包括的灰阶讯号为：

该高灰设定值(最低位元设为0)+该低灰设定值中所欲补偿的一个位元。

3.如权利要求2所述的多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法，其特征在于：于步骤（C）中，该驱动控制单元切分该脉冲宽度调变讯号的工作周期为2^m+1个小工作周期，且每一个小工作周期具有2^k个时脉，所述小工作周期分为2^m个一般补偿周期及1个额外补偿周期；

高灰设定值的k个位元分别以bk_i表示，i为0～k-1间的整数，低灰设定值的m个位元分别以bm_i表示，i为0～m-1间的整数。

4.如权利要求3所述的多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法，其特征在于：于步骤（D），m＞1时：

该额外补偿周期中，使用二进制的{补偿位元,bm_m-1～bm₂,bm₀}个时脉作为补偿。

5.如权利要求4所述的多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法，其特征在于：于步骤（D）：

i＝1时，bm₁位元于2¹个一般补偿周期中进行补偿，i＞1时，bm_i位元分别于2^i-1个一般补偿周期中进行补偿，余下的2^m-1个一般补偿周期则由该补偿位元进行补偿；

于进行bm_i位元补偿时，该脉冲宽度调变讯号所包括的灰阶讯号为k位元的{bk_k-1～bk₁,bm_i}，于进行该补偿位元的补偿时，该灰阶讯号为k位元的{bk_k-1～bk₁,补偿位元}。

6.如权利要求3所述的多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法，其特征在于：于步骤（D），m＝1时，i＝0：

于该额外补偿周期中，使用二进制的{bm₀}个时脉作为补偿；

余下的2^m个一般补偿周期则由该补偿位元进行补偿，此时，该脉冲宽度调变讯号所包括的灰阶讯号为k位元的{bk_k-1～bk₁,补偿位元}。

7.如权利要求3所述的多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法，其特征在于：于步骤（D），该补偿位元于该额外补偿周期中进行补偿，该低灰设定值于所述一般补偿周期中进行补偿。

8.如权利要求7所述的多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法，其特征在于：于步骤（D），该额外补偿周期中，该补偿位元使用2^m个时脉作为补偿。

9.如权利要求8所述的多通道发光二极管驱动系统的二进制分布控制方法，其特征在于：于步骤（D）：

每个bm_i位元分别于2ⁱ个一般补偿周期中进行补偿，余下的一个一般补偿周期则不进行补偿；

于进行补偿时，该脉冲宽度调变讯号所包括的灰阶讯号为k位元的{bk_k-1～bk₁,bm_i}，于不进行补偿时，该灰阶讯号为k位元的{bk_k-1～bk₁,1'b0}。