CN104853489B - 发光二极管驱动电路及驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种发光二极管驱动电路、驱动系统。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更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。驱动系统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

发光二极管驱动电路及驱动系统

本发明是一件分案申请，原申请的申请日为：2012年08月07日；原申请号为：201210278844.3；原发明创造名称为：发光二极管驱动电路、驱动系统与其驱动方法。

技术领域

本发明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、驱动系统与其驱动方法。

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。

发明内容

本发明的目的是提供一种发光二极管驱动电路与其驱动系统。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。驱动系统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。

本发明的另一目的是提供一种驱动方法，通过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。

本发明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。

在本发明实施例中，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。

在本发明实施例中，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。

在本发明实施例中，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。

在本发明实施例中，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。

在本发明实施例中，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。

在本发明实施例中，其中该亮度设定值具有N位元的数据长度(N为正整数)；该第一数据储存单元用以储存该亮度设定值中的第i个位元，其中i为正整数且小于N；该第二数据储存单元用以储存该亮度设定值中的第j个位元，其中j为正整数且小于或等于N，j＞i；该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亮度设定值中的第i个位元或第j个位元；以及该驱动单元根据该输出选择单元所输出的第i个位元的值与第j个位元的值以及一致能信号决定该多个发光二极管的该发光时间。

在本发明实施例中，其中该第一亮度设定值与该第二亮度设定值皆具有N位元的数据长度；该第一数据储存单元用以储存该第一亮度设定值中的第a个位元，其中a为正整数且小于或等于N；该第二数据储存单元用以储存该第二亮度设定值中的第b个位元，其中b为正整数且小于或等于N；该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，根据该选择信号选择输出该第一亮度设定值中的第a个位元或该第二亮度设定值中的第b个位元；以及该驱动单元根据该输出选择单元所输出的该第一亮度设定值中的第a个位元的值与该第二亮度设定值中的第b个位元的值以及该致能信号决定该多个发光二极管的发光时间。

在本发明实施例中，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。

本发明实施例另提出一种发光二极管的驱动系统，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。

从另一个角度来看，本发明实施例另提出一种发光二极管的驱动方法，适用于根据N位元的一亮度设定值驱动至少一发光二极管，该亮度设定值中的各位元分别具有对应位元顺序的一有效时间权重，N为正整数，该驱动方法包括下列步骤：

分割该亮度设定值中的第i个位元所对应的一第一有效时间权重以产生多个第一子有效时间权重，其中i为正整数且小于N；

分割该亮度设定值中的第j个位元所对应的一第二有效时间权重以产生多个第二子有效时间权重，其中j为正整数且小于或等于N，j＞i；以及

结合该多个第一子有效时间权重之一与该多个第二子有效时间权重之一以形成一第一子周期，其中该第一子周期包括一第一子有效时间与一第二子有效时间，其中该第一子有效时间的时间长度等于所选取的该多个第一子有效时间权重之一乘以一有效基准周期，该第二子有效时间的时间长度等于所选取的该多个第二子有效时间权重之一乘以该有效基准周期；

根据该亮度设定值中的第i个位元的值决定该多个发光二极管在该第一子有效时间中的发光时间；以及

根据该亮度设定值中的第j个位元的值决定该多个发光二极管在该第二子有效时间中的发光时间。

从另一个角度来看，本发明实施例另提出一种发光二极管的驱动方法，适用于根据N位元的一亮度设定值驱动至少一发光二极管，该亮度设定值中的各位元分别具有对应位元顺序的一有效时间权重，该驱动方法包括下列步骤：

选取该亮度设定值中的第i个位元所对应的一第一有效时间权重，其中i为正整数且小于N；

分割该亮度设定值中的第j个位元所对应的一第二有效时间权重以产生多个第二子有效时间权重，其中j为正整数且小于或等于N，j＞i；

结合该第一有效时间权重与该多个第二子有效时间权重之一以形成一第一子周期，其中该第一子周期包括一第一子有效时间与一第二子有效时间，其中该第一子有效时间的时间长度等于该第一有效时间权重乘以一有效基准周期，该第二子有效时间的时间长度等于所选取的该多个第二子有效时间权重之一乘以该有效基准周期；

根据该亮度设定值中的第i个位元的值决定该多个发光二极管在该第一子有效时间中的发光时间；以及

根据该亮度设定值中的第j个位元的值决定该多个发光二极管在该第二子有效时间中的发光时间。

在本发明实施例中，其中该第一子周期更包括一不可发光时间，位于该第一子有效时间与该第二子有效时间之间，用以分隔该第一子有效时间与该第二子有效时间。

在本发明实施例中，其中该子周期内可以缩短不可发光时间并适当调整有效基准周期的时间长度，以达到LED利用率的最佳化。

综上所述，本发明的驱动系统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。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1绘示本发明第一实施的发光二极管的驱动系统示意图；

图2绘示本发发明第一实施例的驱动系统，包括控制单元110与发光二极管驱动电路120的电路图；

图3绘示本发明第一实施例的驱动单元250的电路示意图；

图4绘示本发明另一实施例的发光二极管驱动电路的电路图；

图5绘示本发明另一实施例的发光二极管驱动电路的电路图；

图6a～6d绘示本发明第一实施例的驱动方法示意图；

图7a～7c绘示本发明第一实施例中的子周期的组成示意图；

图8绘示本发明第二实施例的亮度设定值的分割方式；

图9绘示新的子周期的组成方式；

图10绘示有效时间的示意图；

图11绘示图10的另一种子周期排列方式；

图12绘示另一种子周期的组成方式；

图13绘示本发明第三实施例的10位元亮度设定值的分割方式；

图14绘示新的子周期的组成方式；

图15绘示本发明第四实施例的发光二极管的驱动方法的流程图；

图16绘示本发明第五实施例的发光二极管的驱动方法的流程图。

其中，附图标记说明如下：

驱动系统：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；

子有效时间：601、602；

子有效时间：601B、602B；

致能信号：EN；

数据输入信号：DIN；

数据时脉信号：DCK；

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；

源图像换帧周期：Tcycle；

子周期：TD1、TD2；

不可发光时间：TF；

子不可发光时间：TF1；

亮度设定值：D[2:1]；

位元：D[0]～D[9]；

新子周期：Tnew；

有效基准周期：Tstep；

步骤：S151～S154；

步骤：S161～S164。

具体实施方式

在下文中，将通过图式说明本发明的实施例来详细描述本发明，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绘示本发明第一实施的发光二极管的驱动系统示意图。驱动系统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绘示本发发明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(refreshrate)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绘示本发明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。

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绘示本发明另一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。

在本发明实施例中，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绘示本发明另一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仅为本发明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，本发明的发光二极管驱动电路不限制于图2～图5。

接下来，进一步说明驱动系统100驱动发光二极管101的方法，上述驱动系统100会切割亮度设定值的部份位元所对应的有效时间权重(effective time 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(refreshrate)与LED利用率(effective rate)。

接下来，以2位元的亮度设定值D[2:1]为例说明，请参照图6a～6d，图6a～6d绘示本发明第一实施例的驱动方法示意图。如图6a所示，其绘示亮度设定值D[2:1]＝00、01、10、11四种状况的发光时间。由图6a可知，一个源图像换帧周期Tcycle包括2个子周期TD2、TD1与一个不可发光时间TF。子周期TD2为亮度设定值D[2:1]中第2个位元D[2]的有效时间，子周期TD1为亮度设定值D[2:1]中第1个位元D[1]的有效时间，而不可发光时间TF位于子周期TD2、TD1之间，属于不可发光的时间。

发光二极管驱动电路120会根据致能信号EN与亮度设定值D[2:1]中的第1个位元D[1]的值决定是否在子周期TD1中驱动发光二极管101，使其发光。发光二极管驱动电路120会根据致能信号EN与亮度设定值D[2:1]中的第2个位元D[2]的值决定是否在子周期TD2中驱动发光二极管101，使其发光。发光二极管驱动电路120会根据致能信号EN决定是否在不可发光时间TF中不驱动发光二极管101，使其不发光，以“off＂表示。

当D[2:1]＝00时，在子周期TD2、TD1中，发光二极管101皆不发光，以“off＂表示；当D[2:1]＝01时，发光二极管驱动电路120在子周期TD1中驱动发光二极管101，使其发光，以“on＂表示，在子周期TD2中不驱动发光二极管101，使其不发光，以“off＂表示；当D[2:1]＝10时，发光二极管驱动电路120在子周期TD1中不驱动发光二极管101，使其不发光，以“off＂表示，在子周期TD2中驱动发光二极管101，使其发光，以“on＂表示；当D[2:1]＝11时，发光二极管驱动电路120在子周期TD1中驱动发光二极管101，使其发光，以“on＂表示，在子周期TD2中驱动发光二极管101，使其发光，以“on＂表示。在上述范例中，发光二极管驱动电路120在不可发光时间TF中不驱动发光二极管101，使其不发光，以“off＂表示。

值得注意的是，在上述子周期TD2、TD1中，致能信号EN是致能的，使发光二极管驱动电路120可以因亮度设定值D[2:1]中各位元的值而决定是否发光。在不可发光时间TF中，致能信号EN可以是失能的，使发光二极管驱动电路120停止驱动发光二极管101，以产生黑画面。然而，不可发光时间TF是可以依据设计需求设定的，在本发明另一实施例中，源图像换帧周期Tcycle可以不包括不可发光时间TF，而仅包括各位元所对应的子周期TD2、TD1即可。此外，上述子周期TD2、TD1的时间长度也可通过调整有效基准周期的时间长度而大于各位元原本所对应的有效时间，本实施例不受限制。

在本实施例中，亮度设定值D[2:1]中各位元所对应的权重依照其位元顺序而对应不同的有效时间。有效时间等于有效时间权重乘以有效基准周期。举例来说，亮度设定值D[2:1]中的第1个位元D[1]的有效时间权重为1，表示第1个位元D[1]的有效时间的时间长度为1个有效基准周期。亮度设定值D[2:1]中的第2个位元D[2]的有效时间权重为2，表示第2个位元D[2]的有效时间的时间长度为2个有效基准周期。以有效基准周期为1ms(毫秒)为例说明，表示亮度设定值D[2:1]中的第1个位元D[1]所对应的有效时间为1ms，而亮度设定值D[2:1]中的第2个位元D[2]所对应的有效时间为2ms。

由上述说明可知，各位元的有效时间权重可以用2的次方来表示，即第1个位元D[1]为2的0次方，第2个位元D[1]为2的1次方，依此类推，N位元的亮度设定值D[N:1]中的各位元的有效时间权重为2的倍数增加。

为使发光二极管显示屏的画面刷新率(refresh rate)与LED利用率(effectiverate)增加，驱动系统100会分割亮度设定值D[2:1]中各位元所对应的有效时间权重，然后重新合并以产生更多的子周期。

在图6a中，本实施例是以子周期TD1的时间长度与其对应的有效时间相等，子周期TD2的时间长度与其对应的有效时间相等为例说明。因此，分割各别位元所对应的权重等于分割各别子周期的时间长度。

如图6b所示，每个位元所对应的有效时间权重被分割为两个子有效时间权重，也就是说，每位元所对应的有效时间被分割为两个子有效时间。第1个位元D[1]所对应的有效时间TD1被分割为两个子有效时间601；第2个位元D[2]所对应的有效时间TD2被分割为两个子有效时间602。不可发光时间TF也被分割为两个子不可发光时间TF1。然后，将一个子有效时间601、一个子有效时间602与一个子不可发光时间TF1合并成为一个新个子周期Tnew。一个源图像换帧周期Tcycle会包括两个新的子周期Tnew。值得注意的是，新的子周期Tnew的时间长度可以依照设计需求设定为相等或不相等，本实施例不限制。

在本实施例中，子周期TD1、TD2与不可发光时间TF也可以被分为三等分，然后再进行合并以产生新的子周期Tnew，如图6c所示。在图6c中，每个子周期Tnew包括一个子有效时间601、一个子有效时间602与一个子不可发光时间TF1。子有效时间601、602可以说是分别由子周期TD1、TD2中的有效时间分割形成。子不可发光时间TF1可位于子有效时间601与子有效时间602之间，但本实施例不限制子不可发光时间TF1、子有效时间601与子有效时间602的排列顺序。

发光二极管利用率是由一个源图像换帧周期Tcycle中所占的总有效时间(所有子有效时间601加上所有子有效时间602)而定，因此，缩短或去除子不可发光时间TF1可以增加发光二极管利用率。请参照图6d，在本实施例中，去除子不可发光时间TF1并等比列加长子有效时间601与子有效时间602以产生新的子有效时间为601B与602B，然后整合子有效时间601B与602B以产生新的子周期Tnew。由于子周期Tnew的时间长度与新的子有效时间601B加上新的子有效时间602B的时间长度相等，因此发光二极管利用率可以达到100％。

在上述图6a～6d中，每个新的子周期Tnew中会包括两个位元所对应的子有效时间(即601与602)。发光二极管驱动电路120具有两个数据储存单元(第一数据储存单元220与第二数据储存单元230)，可以同时储存亮度设定值D[2:1]中的两个位元数据(D[1]与D[2])，以即时在同一子周期中根据位元数据(D[1]与D[2])驱动发光二极管101。

第一数据储存单元220与第二数据储存单元230的设置可以在相同的频宽中处理两倍的数据，藉此提高画面刷新率与LED利用率。此外，上述发光二极管驱动电路120也可以应用在扫描的技术中，可以同时储存两笔灰阶数据以应付扫描的数据需求。

子有效时间601与子有效时间602的时间长度是由个别位元所对应的有效时间权重(有效时间权重乘以有效基准周期等于也可以视为有效时间)所分割的份数与大小而定。依照设计需求，个别位元所分割的份数与大小可以不相等或相等，本实施例不受限制。另外，本实施例可以通过调整有效基准周期来调整在新的子周期Tnew中，子有效时间601与子有效时间602所占整体子周期Tnew的比例以调整发光二极管利用率。举例来说，提高有效基准周期可以增加子有效时间601与子有效时间602的时间长度并且减少不可发光时间TF1的时间长度，藉此可提高发光二极管利用率。

请参照图7a～7c，图7a～7c绘示本发明第一实施例中的子周期的组成示意图。新的子周期Tnew可以依照设计需求由不同比例的有效时间TD1、TD2以及不可发光时间TF组成。如图7a所示，子周期Tnew包括1/3的有效时间TD2与有效时间TD1。如图7b所示，子周期Tnew包括1/3的有效时间TD2与1/2的有效时间TD1。如图7c所示，子周期Tnew包括1/3的有效时间TD2与1/3的不可发光时间TF。

由图7a～7c可知，有效时间TD1、TD2以及不可发光时间TF可以依照设计需求切割为不同大小的子有效时间与子不可发光时间，然后合并成为新的子周期Tnew。在新的子周期Tnew中可以采用不同有效基准周期来调整发光二极管利用率。另外，新的子周期Tnew中可以依照设计需求加入不可发光时间或调整新的子周期Tnew的时间长度，进而调整发光二极管利用率。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他实施方式，在此不加赘述。

在本发明另一实施例中，子周期可以大于其对应的有效时间，而其有效时间则随所对应的位元的权重而定。所谓有效时间，就是在子周期中可供发光二极管发光的时间。举例来说，子周期可以是10ms(毫秒)，而其有效时间可以是8ms(毫秒)，则其发光二极管利用率则为80％。若对应的位元为第2个位元(表示有效时间权重为2)，其对应的有效基准周期为4ms(毫秒)，则有效时间等于有效时间权重与有效基准周期的乘积(即8ms)。在本实施例中，分割每个位元所对应的有效时间权重表示分割其有效时间，但不尽然表示是分割其子周期，除非子周期与有效时间长度相同。图6a是以子周期与其有效时间相等为例说明，但本实施可以适用于子周期与有效时间不相等的情况。﹝第二实施例﹞

接下来，以6位元的亮度设定值D[5:0]说明本发明第二实施例的驱动方法。请参照图8，图8绘示本发明第二实施例的亮度设定值的分割方式。依照位元顺序，亮度设定值D[5:0]分为第1个至第6个位元D[0]～D[5]，也就是位元0～位元5。依照各位元的权重，各位元的有效时间可以利用有效基准周期Tstep的倍数表示。位元0(D[0])为1个有效基准周期Tstep；位元1(D[1])为2个有效基准周期Tstep；位元2(D[2])为4个有效基准周期Tstep；位元3(D[3])为8个有效基准周期Tstep；位元4(D[4])为16个有效基准周期Tstep；位元5(D[5])为32个有效基准周期Tstep。

各位元所对应的切割份数如图8所示，较低的位元0～2分别切割为1、2、4份，以形成时间长度为1个有效基准周期Tstep的子有效时间。较高的位元3～5分别切割为1、2、4份，以形成时间长度为8个有效基准周期Tstep的子有效时间。

然后，将分割后的子有效时间组合成为新的子周期，如图9与图10所示，图9绘示新的子周期的组成方式。图10绘示有效时间的示意图。第6个位元(D[5])所对应的子有效时间与第3个位元(D[2])所对应的子有效时间组合形成4组新的子周期Tnew。第5个位元(D[4])所对应的子有效时间与第2个位元(D[1])所对应的子有效时间组合形成2组新的子周期Tnew。第4个位元(D[3])所对应的子有效时间与第1个位元(D[0])所对应的子有效时间组合形成1组新的子周期Tnew。

重新组合的有效时间(以Tstep表示)为9个有效基准周期Tstep，也就是新的子周期的时间长度。如图10所示，每个新的子周期Tnew的时间长度为9个有效基准周期Tstep，且包括对应于两个位元的子有效时间。在重新组合后，一个源图像换帧周期Tcycle会包括7个子周期Tnew，其中在每个子周期Tnew中，发光二极管驱动电路120会根据对应的两个位元的值决定是否驱动发光二极管101。每个子周期Tnew中的有效时间由对应两个位元的子有效时间组成，如图10所示。

在同一源图像换帧周期Tcycle中，子周期的排列顺序可以依照设计需求调整，本实施例不受限制。同一子周期中，其子有效时间可以依照设计需求调整顺序，如图11所示，图11绘示图10的另一种子周期排列方式。举例来说，由D[0]+D[3]组成的子周期由第七个子周期移到第三个子周期。图10中的第四个子周期，其顺序为D[2]在前，D[5]在后，而图11中的第四个子周期，则是D[5]在前，D[2]在后。上述顺序的调整不会影响整体发光二极管的发光时间，所以可以保持原先的灰阶度。因此，在本实施例中的子周期是可以依据设计需求调整顺序的。

本实施例可以使用不同的组合方式来形成新的子周期，如图12所示，图12绘示另一种子周期的组成方式。图12与图9差异在于位元的组合方式不同，其中第6位元(D[5])与第2位元(D[1])合并为一个新子周期，第5位元(D[4])与第3位元(D[2])合并为一个新子周期，其余组合与图9相同。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有效时间的排列方式，在此不加赘述。

值得注意的是，在上述图10、图11中，每个子周期Tnew内的有效时间(例如第一个子周期Tnew中，D[2]与D[5]所对应的子有效时间的和)与子周期Tnew的时间长度相等，因此发光二极管利用率可以达到百分之百。但是在特殊应用下，子周期Tnew中可以插入不可发光时间，也就是插黑时间，本实施例不受限制。有效基准周期Tstep的时间长度可视需求调整以达最佳化，本实施例不受限制。

﹝第三实施例﹞

接下来，以10位元的亮度设定值D[9:0]说明本发明第三实施例的驱动方法。参照图13，图13绘示本发明第三实施例的10位元亮度设定值的分割方式。依照位元顺序，亮度设定值D[9:0]分为第1个至第10个位元D[0]～D[9]，也就是位元0～位元9。依照各位元的权重，各位元的有效时间可以利用有效基准周期Tstep的倍数表示。位元0(D[0])为1个有效基准周期Tstep；位元1(D[1])为2个有效基准周期Tstep；位元2(D[2])为4个有效基准周期Tstep；位元3(D[3])为8个有效基准周期Tstep；位元4(D[4])为16个有效基准周期Tstep；位元5(D[5])为32个有效基准周期Tstep；位元6(D[6])为64个有效基准周期Tstep；位元7(D[7])为128个有效基准周期Tstep；位元8(D[8])为256个有效基准周期Tstep；位元9(D[9])为512个有效基准周期Tstep。

各位元所对应的切割份数如图13所示，较低的位元0～4(D[0]～D[4])分别切割为1、2、4、8、16份，以形成时间长度为1个有效基准周期Tstep的子有效时间。位元5(D[5])切割为2份，以形成时间长度为16个有效基准周期Tstep的子有效时间。较高的位元6～9(D[6]～D[9])分别切割为2、4、8、16份，以形成时间长度为32个有效基准周期Tstep的子有效时间。

然后，将分割后的子有效时间组合成为新的子周期，如图14所示，图14绘示新的子周期的组成方式。第10个位元(D[9])所对应的子有效时间与第5个位元(D[4])所对应的子有效时间组合形成16组新的子周期Tnew，其有效时间长度为33个有效基准周期Tstep。第9个位元(D[8])所对应的子有效时间与第4个位元(D[3])所对应的子有效时间组合形成8组新的子周期Tnew，其有效时间长度为33个有效基准周期Tstep。第8个位元(D[7])所对应的子有效时间与第3个位元(D[2])所对应的子有效时间组合形成4组新的子周期Tnew，其有效时间长度为33个有效基准周期Tstep。第7个位元(D[6])所对应的子有效时间形成1组新的子周期Tnew，其有效时间长度为32个有效基准周期Tstep。第6个位元(D[5])所对应的子有效时间与第2个位元(D[1])所对应的子有效时间组合形成2组新的子周期Tnew，其有效时间长度为17个有效基准周期Tstep。

经由上述实施例的说明，本技术领域技术人员应当可以轻易推知其源图像换帧周期Tcycle的时间长度会大于等于1023个有效基准周期Tstep，即1023乘以有效基准周期Tstep的时间长度。源图像换帧周期Tcycle中的子周期可以依照设计需求调整排列顺序，也可以插入不可发光时间，其实施方式可以有多种变化，在此不加赘述。

此外，值得注意的是，上述分割亮度设定值的位元所对应的有效时间权重以及重新组合为新的子周期的作动可以由控制单元110来进行，然后依据时序将重新排列后的亮度设定值相关的数据与致能信号输出至发光二极管驱动电路120以驱动发光二极管120。

﹝第四实施例﹞

请参照图15，图15绘示本发明第四实施例的发光二极管的驱动方法的流程图。上述实施例可以归纳出一种发光二极管的驱动方法，适用于上述图1中的驱动系统100。

根据N位元的一亮度设定值驱动至少一发光二极管，该亮度设定值中的各位元分别具有对应位元顺序的一有效时间权重，该驱动方法包括下列步骤：

步骤S151：分割该亮度设定值中的第i个位元所对应的一第一有效时间权重以产生多个第一子有效时间权重，其中i为正整数且小于N；

步骤S152：分割该亮度设定值中的第j个位元所对应的一第二有效时间权重以产生多个第二子有效时间权重，其中j为正整数且小于或等于N，j＞i；以及

步骤S153：结合该多个第一子有效时间权重之一与该多个第二子有效时间权重之一以形成一第一子周期，其中该第一子周期包括一第一子有效时间与一第二子有效时间，其中该第一子有效时间的时间长度等于所选取的该多个第一子有效时间权重之一乘以一有效基准周期，该第二子有效时间的时间长度等于所选取的该多个第二子有效时间权重之一乘以该有效基准周期；

步骤S154：根据该亮度设定值中的第i个位元的值决定该多个发光二极管在该第一子有效时间中的发光时间；根据该亮度设定值中的第j个位元的值决定该多个发光二极管在该第二子有效时间中的发光时间。

值得注意的是，上述步骤S151、S152的顺序可以交换或者合并，也就是说，亮度设定值中的第i、j位元的分割步骤没有顺序之分，可以先分割第i位元或先分割第j位元，或是同时分割两的位元。同理，上述各位元的分割都没有顺序之分，可以在分割完成后，再进行合并以产生新的子周期。

上述第一子周期更包括一不可发光时间，位于该第一子有效时间与该第二子有效时间之间，用以分隔该第一子有效时间与该第二子有效时间。

上述步骤S153可以重复进行以产生多个子周期，并且根据各该子周期所对应的位元的值决定发光二极管在各该子周期中的发光时间。

本实施例可以分割另一个位元所对应的有效时间，然后将其子有效时间权重与上述步骤S152中第j个位元或第i个位元所分割出的子有效时间权重合并以产生新的子周期。此合并方式可以由下列步骤实现：

分割该亮度设定值中的第k个位元所对应的一第三有效时间权重以产生多个第三子有效时间权重，其中k为正整数且小于N，j>k；以及

结合该多个第三子有效时间权重之一与该多个第二子有效时间权重之一以形成一第二子周期，其中该第二子周期包括一第三子有效时间与一第四子有效时间，其中该第三子有效时间的时间长度等于所选取的该多个第三子有效时间权重之一乘以一有效基准周期，该第四子有效时间的时间长度等于所选取的该多个第二子有效时间权重之一乘以该有效基准周期；

根据该亮度设定值中的第k个位元的值决定该多个发光二极管在该第三子有效时间中的发光时间；以及

根据该亮度设定值中的第j个位元的值决定该多个发光二极管在该第四子有效时间中的发光时间。

另外，上述驱动方法更可以结合单一位元所对应的有效时间权重与已分割的子有效时间权重以产生新的子周期，其实施方式可由下列步骤实现：

结合该亮度设定值中的第m个位元所对应的该有效时间权重与该多个第二子有效时间权重之一以形成一第三子周期，其中该第三子周期包括一第五子有效时间与一第六子有效时间，其中该第五子有效时间的时间长度等于第m个位元所对应的该有效时间权重乘以该有效基准周期，该第六子有效时间的时间长度等于所选取的该多个第二子有效时间权重之一乘以该有效基准周期，m为正整数且小于N，m不等于i或j(m不等于i且m不等于j)；以及

根据该亮度设定值中的第m个位元的值决定该多个发光二极管在该第五子有效时间中的发光时间；以及

根据该亮度设定值中的第j个位元的值决定该多个发光二极管在该第六子有效时间中的发光时间。

值得注意的是，上述所切割子有效时间权重所对应的时间长度可为相等或不相同，其切割的时间长度可依照设计需求而定。

本发明的发光二极管的驱动方法的其余细节，本技术领域技术人员应可由上述第一至第三实施例的说明中推知，在此不加赘述。

﹝第五实施例﹞

从另一个角度来看，上述实施例可以归纳出一种发光二极管的驱动方法，请参照图16，图16绘示本发明第五实施例的发光二极管的驱动方法的流程图。本驱动方法适用于根据N位元的一亮度设定值驱动至少一发光二极管，该亮度设定值中的各位元分别具有对应位元顺序的一有效时间权重，该驱动方法包括下列步骤：

步骤S161：选取该亮度设定值中的第i个位元所对应的一第一有效时间权重，其中i为正整数且小于N；

步骤S162：分割该亮度设定值中的第j个位元所对应的一第二有效时间权重以产生多个第二子有效时间权重，其中j为正整数且小于或等于N，j＞i；

步骤S163：结合该第一有效时间权重与该多个第二子有效时间权重之一以形成一第一子周期，其中该第一子周期包括一第一子有效时间与一第二子有效时间，其中该第一子有效时间的时间长度等于该第一有效时间权重乘以一有效基准周期，该第二子有效时间的时间长度等于所选取的该多个第二子发光时间权重之一乘以该有效基准周期；

步骤S164：根据该亮度设定值中的第i个位元的值决定该多个发光二极管在该第一子有效时间中的发光时间；根据该亮度设定值中的第j个位元的值决定该多个发光二极管在该第二子有效时间中的发光时间。

值得注意的是，上述步骤S161、S162的顺序可以交换或者合并，也就是说，选取第i个位元与分割第j个位元的步骤没有顺序之分，可以先选取第i个位元或先分割第j个位元，或是同时处理。同理，上述各位元的分割都没有顺序之分，可以在分割完成后，再进行合并以产生新的子周期。换言之，上述实施例可以先分割高位元，然后再分割低位元；或者，先分割低位元，然后再分割高位元；或者，同时分割高、低位元。

上述第四与第五实施的驱动方法可由图1至图5的电路实现，其分割与结合的运算可由控制单元110执行，然后再经由数据输入信号DIN输入发光二极管驱动电路120以驱动发光二极管101。本发明的发光二极管的驱动方法的其余细节，本技术领域技术人员应可由上述第一至第三实施例的说明中推知，在此不加赘述。

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，本发明并不受限。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，本发明并不受限。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，本发明提供具有两个数据储存单元的发光二极管驱动电路，并且通过分割亮度设定值中各位元所对应有效时间权重，然后重新组合以产生新的子周期，藉此可提高发光二极管利用率与画面更新率。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，可应用于扫描的发光二极管显示屏架构。

虽然本发明的实施例已揭示如上，然本发明并不受限于上述实施例，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明所揭示的范围内，当可作些许的更动与调整，因此本发明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 (8)

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，

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；并且

其中，该移位寄存单元能够将两笔亮度设定值相关的数据分别储存于该移位寄存单元的两个寄存区，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。

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，该亮度设定值具有N位元的数据长度，N为正整数；

该第一数据储存单元用以储存该亮度设定值中的第i个位元，其中i为正整数且小于N；

该第二数据储存单元用以储存该亮度设定值中的第j个位元，其中j为正整数且小于或等于N，j大于i；

该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，根据该选择信号选择输出该亮度设定值中的第i个位元或第j个位元；以及

该驱动单元根据该输出选择单元所输出的第i个位元的值与第j个位元的值以及该致能信号决定该至少一发光二极管的该发光时间。

6.如权利要求3所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该第一亮度设定值与该第二亮度设定值皆具有N位元的数据长度，N为正整数；

该第一数据储存单元用以储存该第一亮度设定值中的第a个位元，其中a为正整数且小于或等于N；

该第二数据储存单元用以储存该第二亮度设定值中的第b个位元，其中b为正整数且小于或等于N；

该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，根据该选择信号选择输出该第一亮度设定值中的第a个位元或该第二亮度设定值中的第b个位元；以及

该驱动单元根据该输出选择单元所输出的该第一亮度设定值中的第a个位元的值与该第二亮度设定值中的第b个位元的值以及该致能信号决定该至少一发光二极管的发光时间。

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系统，其特征在于，包括：

一控制单元，用以输出一致能信号和与一亮度设定值相关的数据；以及

一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多个发光二极管的一发光时间，

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；并且

其中，该移位寄存单元能够将两笔亮度设定值相关的数据分别储存于该移位寄存单元的两个寄存区，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。