CN115132123A - 解耦合发光显示设备及其解耦合驱动装置 - Google Patents

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Abstract

一种解耦合发光显示设备及其解耦合驱动装置，解耦合发光显示设备包含一发光二极管阵列与一解耦合驱动装置。解耦合驱动装置包括一电流驱动器、一扫描选择器与一稳压电容。电流驱动器电连接该发光二极管阵列的该多个驱动线，用于提供多个驱动电流分别到该多个驱动线。扫描选择器电连接该发光二极管阵列的该多个扫描线，具有一接收一输入电压的第一输入端、一接收一箝位电压的第二输入端，且在每一扫描单位时间中，该扫描选择器将该输入电压输出到该多个扫描线的所对应的一个，且将该箝位电压输出到该多个扫描线的其余个。稳压电容电连接于该扫描选择器的第一输入端与第二输入端间。借此，达到解耦合的目的。

Description

解耦合发光显示设备及其解耦合驱动装置
技术领域
本发明涉及一种发光二极管显示技术，特别是指一种解耦合发光显示设备及其解耦合驱动装置。
背景技术
现有的发光二极管(以下简称LED)矩阵多以扫描的方式进行分时显示，而同一扫描线上的显示讯号会互相干扰使得其低亮区域容易受到高亮区域影响，导致显示亮度、产生颜色出现不一致的现象，此问题定义为「耦合」，耦合现象在LED矩阵驱动架构必然会发生，干扰的原因主要是LED寄生电容产生耦合路径。由于当驱动线上的电流源导通瞬间，扫描线上对应的LED偏压不足，驱动电流无法完全通过对应的LED，导致多余的驱动电流会流经其他共用驱动线上的LED寄生电容而从低亮区域抽取电荷，称为「耦合电流」，耦合电流中流经「其他驱动线上的LED寄生电容」的电流成分使其他驱动线上的LED偏压在导通前发生变化，使其显示的亮度与预期不同。
专利CN106251806B为了使显示亮度不被上述耦合现象影响，将每一周期的显示时间切成多个单位时间，而由多个子时序所组成，由于子时序间都需要插入重置时间，导致将显示时间拆成子时序的数目越多，重置时间的数目也随着增加，使一帧内可显示的时间被重置时间占用，导致LED的利用率降低，且每一周期重置次数多导致扫描线寄生电容反复充放电也额外增加功耗。因此，如何在不降低LED的利用率也不增加功耗情况下，又可兼顾解决耦合现象，是目前研究方向。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种能够解决耦合现象且消除高亮时的输入电压压降的解耦合发光显示设备。
于是，该解耦合发光显示设备包括一发光二极管阵列与一解耦合驱动装置。
发光二极管阵列包括多个彼此沿一行方向设置的扫描线、多个彼此沿一列方向垂直设置于所述扫描线的驱动线与多个发光二极管。该多个发光二极管分别对应地设置于由该多个扫描线与该多个驱动线所界定的矩阵间。
解耦合驱动装置包括一电流驱动器、一扫描选择器与一稳压电容。电流驱动器电连接该发光二极管阵列的该多个驱动线，用于提供多个驱动电流分别到该多个驱动线。扫描选择器电连接该发光二极管阵列的该多个扫描线，具有一接收一输入电压的第一输入端、一接收一箝位电压的第二输入端，且在每一扫描单位时间中，该扫描选择器将该输入电压输出到该多个扫描线的所对应的一个，且将该箝位电压输出到该多个扫描线的其余个。稳压电容电连接于该扫描选择器的第一输入端与第二输入端间。
本发明解耦合发光显示设备，该扫描选择器包括多个扫描单元，每一扫描单元具有一扫描开关与一箝位开关，
该扫描开关具有一电连接该第一输入端以接收该输入电压的第一端、一电连接所对应的该扫描线的第二端，与一接收一切换信号的控制端，且根据该切换信号切换于导通与不导通间，当该扫描开关导通时，将该输入电压输出到该扫描线上，
该箝位开关具有一电连接该第二输入端以接收该箝位电压的第一端、一电连接所对应的该扫描线的第二端，与一接收一反相的切换信号的控制端，且根据该反相的切换信号切换于导通与不导通间，当该箝位开关导通时，将该箝位电压输出到该扫描线上。
本发明解耦合发光显示设备，该扫描选择器还包括一电连接该多个扫描单元的解多工器，该解多工器接收一具有多个切换信号的扫描控制信号组，且解调后输出多个切换信号分别到该多个扫描单元，每一切换信号对应一所属的该扫描开关与该箝位开关。
本发明解耦合发光显示设备，该扫描选择器还包括一电连接该第一输入端与该第二输入端间的线性稳压器。
本发明解耦合发光显示设备，该线性稳压器包括
一运算放大器，具有一接收一设定电压的非反相输入端、一电连接该第二输入端以接收该箝位电压的反相输入端，与一输出端；
一晶体管，具有一电连接该第一输入端的漏极端、一电连接该第二输入端的源极端，与一电连接该运算放大器的输出端的栅极端。
本发明解耦合发光显示设备，该扫描选择器还包括
一线性稳压器，电连接该第一输入端与该第二输入端间，用于稳定该输入电压，
一箝位电路，电连接该第二输入端与接地间，用于箝制该箝位电压。
本发明解耦合发光显示设备，该箝位电路包括
一运算放大器，具有一非反相输入端、一接收一设定电压的反相输入端，与一输出端，
一第一晶体管，具有一电连接该非反相输入端的漏极、一接地的源极，及一电连接该运算放大器的输出端的栅极，
一第二晶体管，具有一电连接该第二输入端以接收该箝位电压的漏极、一接地的源极，及一电连接该运算放大器的输出端的栅极，
一电流源，电连接该第一输入端与该第一晶体管的漏极间，且接收来自第一输入端的该输入电压。
本发明的第二目的，即在提供一种能够解决耦合现象的解耦合发光显示设备。
于是，该解耦合发光显示设备包括一发光二极管阵列与一解耦合驱动装置。
发光二极管阵列包括多个彼此沿一行方向设置的扫描线、多个彼此沿一列方向垂直设置于所述扫描线的驱动线与多个发光二极管。该多个发光二极管分别对应地设置于由该多个扫描线与该多个驱动线所界定的矩阵间。
解耦合驱动装置包括一电流驱动器、一扫描选择器与一稳压电容。电流驱动器电连接该发光二极管阵列的该多个驱动线，用于提供多个驱动电流分别到该多个驱动线。扫描选择器电连接该发光二极管阵列的该多个扫描线，具有一接收一输入电压的第一输入端、一接收一箝位电压的第二输入端，且在每一扫描单位时间中，该扫描选择器将该输入电压输出到该多个扫描线的所对应的一个，且将该箝位电压输出到该多个扫描线的其余个。稳压电容电连接于该扫描选择器的第二输入端与接地间。
本发明的功效在于：所有非显示时间的扫描线共用一个稳压电容提供所需要的耦合电流，使得从低辉度抽取电荷的耦合现象消失。
附图说明
本发明的其他的特征及功效，将于参照附图的实施方式中清楚地呈现：
图1是本发明解耦合发光显示设备的第一实施例的一共阳极架构的电路图；
图2是该第一实施例的一共阴极架构的电路图；
图3是该第一实施例的一扫描选择器的电路图；
图4是该扫描控制信号组的一时序图；
图5是该扫描选择器还包括线性稳压器的一方块图；
图6是该扫描选择器的一线性稳压器的N型晶体管的一电路图；
图7是该扫描选择器还包括箝位电路的一方块图；
图8是该扫描选择器的一箝位电路的N型晶体管的一电路图；
图9是该扫描选择器的一线性稳压器的P型晶体管的一电路图；
图10是该扫描选择器的一箝位电路的P型晶体管的一电路图；
图11是该扫描线的一示意图；
图12是该稳压电容的一连接方式的一电路图；
图13是该稳压电容的一连接方式的另一电路图；
图14是电压产生器的第一种电路图；
图15是电压产生器的第二种电路图；及
图16是电压产生器的第三种电路图。
具体实施方式
在本发明被详细描述前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。
参阅图1，为本发明解耦合发光显示设备的第一实施例，包含一共阳极架构的发光二极管阵列2与一解耦合驱动装置3。
共阳极架构的发光二极管阵列2包括多个彼此沿一行方向设置的扫描线21、多个彼此沿一列方向垂直设置于所述扫描线的驱动线22，与多个发光二极管(以下简称LED)23，分别对应地设置于由该多个扫描线21与该多个驱动线22所界定的矩阵间，每一发光二极管23具有一电连接所对应的该扫描线21的阳极，及一电连接所对应的该驱动线22的阴极。如图2所示，则是共阴极架构的发光二极管阵列2，每一发光二极管23具有一具有一电连接所对应的该扫描线21的阴极，及一电连接所对应的该驱动线22的阳极。
解耦合驱动装置3包括一电流驱动器31、一扫描选择器32与一稳压电容7。电流驱动器31电连接该发光二极管阵列2的该多个驱动线22，用于提供多个驱动电流分别到该多个驱动线22。扫描选择器32电连接该发光二极管阵列2的该多个扫描线21，具有一接收一输入电压Vin的第一输入端41、一接收一箝位电压Vclamp的第二输入端42，且在每一扫描单位时间中，该扫描选择器32将该输入电压Vin输出到该多个扫描线21所对应的一个，且将该箝位电压Vclamp输出到该多个扫描线21的其余个。稳压电容7电连接于该扫描选择器32的第一输入端41与第二输入端42间。
参阅图3，该扫描选择器32包括多个扫描单元33与一电连接该多个扫描单元33的解多工器34，每一扫描单元33具有一扫描开关35与一箝位开关36。如图4所示，是扫描选择器32的一控制时序图，参数Scan1、Scan2～ScanN分别对应该多个扫描单元33的切换信号，组成一个扫描控制信号组。参数Vout1～VoutN分别对应该多个扫描单元33的输出，扫描单元33是根据切换信号以选择输入电压Vin或箝位电压Vclamp的一个作为输出。
该扫描开关35具有一电连接该第一输入端41以接收该输入电压Vin的第一端、一电连接所对应的该扫描线21的第二端，与一接收一切换信号的控制端，且根据该切换信号切换于导通与不导通间，当该扫描开关35导通时，将该输入电压Vin输出到该扫描线上。该箝位开关36具有一电连接该第二输入端42以接收该箝位电压Vclamp的第一端、一电连接所对应的该扫描线21的第二端，与一接收一反相的切换信号的控制端，且根据该反相的切换信号切换于导通与不导通间，当该箝位开关36导通时，将该箝位电压Vclamp输出到该扫描线21上。该解多工器34接收一具有多个切换信号的扫描控制信号组，且解调后输出多个切换信号分别到该多个扫描单元33，每一切换信号对应一所属的扫描单元33。
参阅图5，本实施例的第一态样在于：该扫描选择器32还包括一电连接该第一输入端41与该第二输入端42间的线性稳压器5。如图6所示，该线性稳压器5包括一运算放大器51与一晶体管52。运算放大器51具有一接收一设定电压Vset的非反相输入端(+)、一电连接该第二输入端42以接收该箝位电压Vclamp的反相输入端(－)，与一输出端。晶体管52具有一电连接该第一输入端41接收该输入电压Vin的漏极端、一电连接该第二输入端42接收该箝位电压Vclamp的源极端，与一电连接该运算放大器51的输出端的栅极端。晶体管52是N型金属氧化物半导体场效晶体管(N-type Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，简称：NMOS)。
参阅图7与图8，本实施例的第二态样与第一态样的差别在于：该扫描选择器32还包括一线性稳压器5与一箝位电路6。线性稳压器5电连接该第一输入端41与该第二输入端42间，用于稳定该输入电压Vin。箝位电路6电连接该第二输入端42与接地(GND)间，用于箝制该箝位电压Vclamp。该箝位电路6包括一第一晶体管61、一第二晶体管62、一运算放大器63与一电流源64。运算放大器63具有一非反相输入端(+)、一接收一设定电压Vset的反相输入端(-)，与一输出端。第一晶体管61具有一电连接该非反相输入端(+)的漏极、一接地的源极，及一电连接该运算放大器63的输出端的栅极。第二晶体管62具有一电连接该第二输入端42以接收该箝位电压Vclamp的漏极、一接地的源极，及一电连接该运算放大器63的输出端的栅极。电流源64电连接该第一输入端41与该第一晶体管61的漏极间，且接收来自该第一输入端41的输入电压Vin。第一晶体管61与第二晶体管62是NMOS。而参阅图9则是本实施例以P型金属氧化物半导体场效晶体管(简称：PMOS)，也就是线性稳压器5的晶体管52是PMOS，图10的箝位电路6的第一晶体管61与第二晶体管62是PMOS。
参阅图11，利用稳压电容7让流经其他驱动线上的LED寄生电容的电流降低，在此进一步说明本发明如何消除扫描线上寄生电容所导致的耦合效应：若没有稳压电容7提供电流，则因为同一扫描线仅有一单位时间可动作且线上LED亮度不同，使得电流源导通的时机点不同，例如图11中的亮块区28的LED要先导通，而低辉列29的LED要晚点导通，当亮块区28的电流源导通瞬间，扫描线上对应的LED偏压不足，驱动电流I1无法完全通过对应的LED。此时，多余的驱动电流I2会流经其他共用驱动线上的LED寄生电容、再经由非显示时间的扫描线，从低辉列29的LED寄生电容预先抽走电流，因此，通过稳压电容7的使用，可将非显示时间的扫描区上所有的扫描线，分别通过所对应的箝位开关36，将所有非显示时间的扫描线21电连接至稳压电容7，使亮块区28导通瞬间的电流由稳压电容提供全部的耦合电流I3，避免低辉列29被抽走电荷，使耦合现象消失。
参阅图12，稳压电容7电连接在输入电压Vin和箝位电压Vclamp间，由于输入电压Vin的压降通过稳压电容7反应在非显示时间的扫描线的箝位电压Vclamp，再通过非显示时间的LED寄生电容反应到同一驱动线上的电流源上的阴极电压Vdx，使得二极管跨压Vreal维持于一设定电压Vset，补偿因驱动线上电流所造成的走线压降，使LED导通前电压维持不变，可消除高亮时的输入电压压降，使显示效果更加一致。
参阅图13，为本发明解耦合发光显示设备的第二实施例，其与第一实施例的差别在于：稳压电容7是电连接于该扫描选择器的第二输入端42与接地(GND)间。
参阅图14～16，分别是输入电压Vin与箝位电压Vclamp的不同产生方式。箝位电压Vclamp可由单一电源供应器9、双电源供应器(91、92)、电源供应器9加线性稳压器8或其他稳压单元(图未示)提供。或由图5或图7所示的线性稳压器5及箝位电路6，将输入电压Vin降压后从扫描选择器32一端输出为箝位电压Vclamp。
综上所述，上述实施例具有以下优点：一、稳压电容7经由箝位开关36提供耦合电流到所有非显示时间的扫描线21，使得低辉列29不会因亮块区28导通瞬间被抽走电荷，避免影响到低亮区域，达到解耦合的目的。二、稳压电容7电连接在输入电压Vin和箝位电压Vclamp间，补偿因驱动线上电流所造成的走线压降，使LED导通前电压维持不变，可消除高亮时的输入电压压降，使显示效果更加一致。
以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

Claims (10)

1.一种解耦合发光显示设备，其特征在于，包含：
发光二极管阵列，包括：
多个扫描线，彼此沿行方向设置，
多个驱动线，彼此沿列方向垂直设置于所述扫描线，
多个发光二极管，分别对应地设置于由所述多个扫描线与所述多个驱动线所界定的矩阵间；
解耦合驱动装置，包括：
电流驱动器，电连接所述发光二极管阵列的所述多个驱动线，用于提供多个驱动电流分别到所述多个驱动线，
扫描选择器，电连接所述发光二极管阵列的所述多个扫描线，具有接收输入电压的第一输入端、接收箝位电压的第二输入端，且在每一扫描单位时间中，所述扫描选择器将所述输入电压输出到所述多个扫描线的所对应的一个，且将所述箝位电压输出到所述多个扫描线的其余个，
稳压电容，电连接于所述扫描选择器的第一输入端与第二输入端间。
2.根据权利要求1所述的解耦合发光显示设备，其特征在于，所述扫描选择器包括多个扫描单元，每一扫描单元具有扫描开关与箝位开关，
所述扫描开关具有电连接所述第一输入端以接收所述输入电压的第一端、电连接所对应的所述扫描线的第二端，与接收切换信号的控制端，且所述扫描开关根据所述切换信号切换于导通与不导通间，当所述扫描开关导通时，将所述输入电压输出到所述扫描线上，
所述箝位开关具有电连接所述第二输入端以接收所述箝位电压的第一端、电连接所对应的所述扫描线的第二端，与接收反相的切换信号的控制端，且所述箝位开关根据所述反相的切换信号切换于导通与不导通间，当所述箝位开关导通时，将所述箝位电压输出到所述扫描线上。
3.根据权利要求2所述的解耦合发光显示设备，其特征在于，所述扫描选择器还包括电连接所述多个扫描单元的解多工器，所述解多工器接收具有多个切换信号的扫描控制信号组，且解调后输出多个切换信号分别到所述多个扫描单元，每一切换信号对应一所属的所述扫描开关与所述箝位开关。
4.根据权利要求1所述的解耦合发光显示设备，其特征在于，所述扫描选择器还包括电连接所述第一输入端与所述第二输入端间的线性稳压器。
5.根据权利要求4所述的解耦合发光显示设备，其特征在于，所述线性稳压器包括
运算放大器，具有接收设定电压的非反相输入端、电连接所述第二输入端以接收所述箝位电压的反相输入端，与输出端；
晶体管，具有电连接所述第一输入端的漏极端、一电连接所述第二输入端的源极端，与电连接所述运算放大器的输出端的栅极端。
6.根据权利要求1所述的解耦合发光显示设备，其特征在于，所述扫描选择器还包括
线性稳压器，电连接所述第一输入端与所述第二输入端间，用于稳定所述输入电压，
箝位电路，电连接所述第二输入端与接地间，用于箝制所述箝位电压。
7.根据权利要求6所述的解耦合发光显示设备，其特征在于，所述箝位电路包括
运算放大器，具有非反相输入端、接收设定电压的反相输入端，与输出端，
第一晶体管，具有电连接所述非反相输入端的漏极、接地的源极，及电连接所述运算放大器的输出端的栅极，
第二晶体管，具有电连接所述第二输入端以接收所述箝位电压的漏极、接地的源极，及电连接所述运算放大器的输出端的栅极，
电流源，电连接所述第一输入端与所述第一晶体管的漏极间，且接收来自第一输入端的所述输入电压。
8.一种解耦合驱动装置，适用于电连接一发光二极管阵列，所述发光二极管阵列包括多个扫描线、多个驱动线、多个分别对应地设置于由所述多个扫描线与所述多个驱动线所界定的矩阵间的发光二极管，其特征在于，且所述解耦合驱动装置包含：
电流驱动器，电连接所述发光二极管阵列的所述多个驱动线，用于提供多个驱动电流分别到所述多个驱动线，
扫描选择器，电连接所述发光二极管阵列的所述多个扫描线，具有接收输入电压的第一输入端、接收箝位电压的第二输入端，且在每一扫描单位时间中，所述扫描选择器将所述输入电压输出到所述多个扫描线的所对应的一个，且将所述箝位电压输出到所述多个扫描线的其余个，
稳压电容，电连接于所述扫描选择器的第一输入端与第二输入端间。
9.一种解耦合发光显示设备，其特征在于，包含：
发光二极管阵列，包括：
多个扫描线，彼此沿行方向设置，
多个驱动线，彼此沿列方向垂直设置于所述扫描线，
多个发光二极管，分别对应地设置于由所述多个扫描线与所述多个驱动线所界定的矩阵间；
解耦合驱动装置，包括：
电流驱动器，电连接所述发光二极管阵列的所述多个驱动线，用于提供多个驱动电流分别到所述多个驱动线，
扫描选择器，电连接所述发光二极管阵列的所述多个扫描线，具有接收输入电压的第一输入端、接收箝位电压的第二输入端，且在每一扫描单位时间中，所述扫描选择器将所述输入电压输出到所述多个扫描线的所对应的一个，且将所述箝位电压输出到所述多个扫描线的其余个，
稳压电容，电连接于所述扫描选择器的第二输入端与接地间。
10.一种解耦合驱动装置，适用于电连接发光二极管阵列，所述发光二极管阵列包括多个扫描线、多个驱动线、多个分别对应地设置于由所述多个扫描线与所述多个驱动线所界定的矩阵间的发光二极管，其特征在于，且所述解耦合驱动装置包含：
电流驱动器，电连接所述发光二极管阵列的所述多个驱动线，用于提供多个驱动电流分别到所述多个驱动线，
扫描选择器，电连接所述发光二极管阵列的所述多个扫描线，具有接收输入电压的第一输入端、接收箝位电压的第二输入端，且在每一扫描单位时间中，所述扫描选择器将所述输入电压输出到所述多个扫描线的所对应的一个，且将所述箝位电压输出到所述多个扫描线的其余个，
一稳压电容，电连接于所述扫描选择器的第二输入端与接地间。
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