CN115150993A

CN115150993A - 脉宽调制驱动器及其操作方法

Info

Publication number: CN115150993A
Application number: CN202110429188.1A
Authority: CN
Inventors: 张人中; 胡以农
Original assignee: Novatek Microelectronics Corp
Current assignee: Novatek Microelectronics Corp
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2022-10-04
Also published as: US20220322509A1; US11490481B2

Abstract

本发明提供一种脉宽调制驱动器及其操作方法。PWM驱动器包括一个PWM产生电路以及多个驱动信道。PWM产生电路产生多个PWM信号。这些驱动信道驱动发光组件阵列的多个发光组件。这些驱动信道的每一个包括PWM选择电路。这些PWM选择电路耦接至PWM产生电路，以接收这些PWM信号。这些PWM选择电路的每一个依据对应子像素数据去从这些PWM信号中选择一个PWM信号。经选PWM信号被输出至这些发光组件中的至少一个对应发光组件。

Description

脉宽调制驱动器及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种发光设备，且特别涉及一种脉宽调制(pulse width modulation，PWM)驱动器及其操作方法。

背景技术

发光设备的发光组件是由电流所驱动。在单位时间中流经发光组件的平均电流可以决定发光组件的亮度。脉宽调制(pulse width modulation，PWM)可以被应用于发光组件的驱动电流。藉由调整驱动电流的脉宽，流经发光组件的平均电流可以被调整。一般的发光组件驱动器使用脉宽调制产生电路去将子像素数据转换为PWM驱动电流。现有的脉宽调制产生电路使用计数器(counter)、比较器与逻辑门去将子像素数据转换为对应的PWM脉冲(PWM驱动电流)。计数器与比较器等复杂电路具有较高的功耗。此外，现有的脉宽调制电路需要高频的时钟来产生具有足够分辨率的PWM脉冲，以避免glitch的发生。运行于高频时钟的电路会耗费较高的功率。

多个发光组件组成一个发光组件阵列(array)。每一个发光组件(或位于同一行的多个发光组件)是由一个对应脉宽调制产生电路所驱动。随着在发光组件阵列中的发光组件的数量(或发光组件阵列的行数量)的增加，脉宽调制产生电路的数量亦须增加(亦即，增加计数器与比较器等复杂电路的数量)。

须注意的是，“背景技术”段落的内容是用来帮助了解本发明。在“背景技术”段落所公开的部分内容(或全部内容)可能不是所属技术领域的技术人员所知道的已知技术。在“背景技术”段落所公开的内容，不代表该内容在本发明申请前已被所属技术领域的技术人员所知悉。

发明内容

本发明提供一种脉宽调制驱动器及其操作方法，以减少脉宽调制产生电路的数量。

在根据本发明的实施例中，上述的脉宽调制驱动器包括一个第一脉宽调制产生电路以及多个第一驱动信道。第一脉宽调制产生电路被配置为产生多个第一脉宽调制信号。多个第一驱动信道被配置为驱动发光组件阵列的多个第一发光组件。这些第一驱动信道的每一个包括第一脉宽调制选择电路。这些第一脉宽调制选择电路耦接至第一脉宽调制产生电路，以接收这些第一脉宽调制信号。这些第一脉宽调制选择电路的每一个依据对应子像素数据去从这些第一脉宽调制信号中选择一个脉宽调制信号(第一经选脉宽调制信号)。第一经选脉宽调制信号被输出至这些第一发光组件中的至少一个对应发光组件。

在根据本发明的实施例中，上述的操作方法包括：由第一脉宽调制产生电路产生多个第一脉宽调制信号；以及由多个第一驱动信道的每一个的第一脉宽调制选择电路依据对应子像素数据去从这些第一脉宽调制信号中选择一个脉宽调制信号(第一经选脉宽调制信号)。其中，第一经选脉宽调制信号被输出至发光组件阵列的多个第一发光组件中的至少一个对应发光组件，使得这些第一驱动信道驱动发光组件阵列的这些第一发光组件。

基于上述，本发明诸实施例所述脉宽调制驱动器使用一个脉宽调制产生电路去供应同一组脉宽调制信号给多个驱动信道。依据对应子像素数据，每一个驱动信道的脉宽调制选择电路可以从这一组脉宽调制信号的多个脉宽调制信号中选择一个，然后将经选脉宽调制信号输出至一个(或多个)对应发光组件。藉由将脉宽调制产生电路共享于多个驱动信道，脉宽调制产生电路的数量可以被减少。

附图说明

图1是依照本发明的一实施例的一种脉宽调制(PWM)驱动器的电路方块(circuitblock)示意图。

图2是依照本发明的一实施例的一种脉宽调制驱动器的操作方法的流程示意图。

图3是依照本发明的一实施说明图1所示PWM信号的波形示意图。

图4是依照本发明的另一实施说明图1所示PWM信号的波形示意图。

图5是依照本发明的又一实施说明图1所示PWM信号的波形示意图。

图6是依照本发明的一实施例的一种PWM选择电路的电路方块示意图。

图7是依照本发明的另一实施例的一种PWM选择电路的电路方块示意图。

图8是依照本发明的另一实施例的一种PWM驱动器的电路方块示意图。

图9是依照本发明的又一实施例的一种PWM驱动器的电路方块示意图。

附图标记说明

10:发光组件阵列

100、800、900:PWM驱动器

110、910R、910G、910B:PWM产生电路

120_1、120_n、820R、820G、820B:驱动信道

121_1、121_n、600、700、821R、821G、821B:PWM选择电路

710:编码器

D6[0]、D6[1]、D6[6]、D6[7]:位

D6[7:0]、D7、DATA1、DATAn:子像素数据

LE6、LE7、LE11、LE1n:发光组件

LEB:蓝色发光组件

LEG:绿色发光组件

LER:红色发光组件

S210、S220:步骤

SPWM_1、SPWM_2、SPWM_3、SPWM_4、SPWM_m-3、SPWM_m-2、SPWM_m-1、SPWM_m:PWM信号

SW7:开关

TSL:扫描线期间

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在图式和描述中用来表示相同或相似部分。

在本申请说明书全文(包括权利要求)中所使用的“耦接(或连接)”一词可指任何直接或间接的连接手段。举例而言，若文中描述第一装置耦接(或连接)于第二装置，则应该被解释成该第一装置可以直接连接于该第二装置，或者该第一装置可以通过其他装置或某种连接手段而间接地连接至该第二装置。本申请说明书全文(包括权利要求)中提及的“第一”、“第二”等用语是用以命名组件(element)的名称，或区别不同实施例或范围，而并非用来限制组件数量的上限或下限，亦非用来限制组件的次序。另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的组件/构件/步骤代表相同或类似部分。不同实施例中使用相同标号或使用相同用语的组件/构件/步骤可以相互参照相关说明。

图1是依照本发明的一实施例的一种脉宽调制(pulse width modulation，PWM)驱动器100的电路方块(circuit block)示意图。PWM驱动器100适于驱动发光组件阵列10的多个发光组件(例如图1所示发光组件LE11至LE1n)。依照实际设计，发光组件LE11至LE1n的每一个可以包括发光二极管(light-emitting diode，LED)或是其他发光组件。图1所示脉宽调制驱动器100包括一个PWM产生电路110与多个驱动信道120_1～120_n。

图2是依照本发明的一实施例的一种脉宽调制驱动器的操作方法的流程示意图。请参照图1与图2。在步骤S210中，PWM产生电路110可以产生多个PWM信号SPWM_1～SPWM_m给驱动信道120_1～120_n。PWM信号SPWM_1～SPWM_m的数量m小于驱动信道120_1～120_n的数量n。PWM产生电路110可以依照实际设计与应用去决定PWM信号SPWM_1～SPWM_m的每一个的脉宽与相位。

举例来说，图3是依照本发明的一实施说明图1所示PWM信号SPWM_1～SPWM_m的波形示意图。图3的横轴表示时间，其中图式符号“TSL”表示发光组件阵列10的一个扫描线期间。图1所示PWM信号SPWM_1～SPWM_m可以参照图3绘所示PWM信号SPWM_1、SPWM_2、SPWM_3、…、SPWM_m-2、SPWM_m-1与SPWM_m的相关说明。请参照图1与图3。依照实际设计与应用，在图3所示扫描线期间TSL中，PWM产生电路110所输出的PWM信号SPWM_1～SPWM_m可以具有相同相位，但是具有不同脉宽。

图4是依照本发明的另一实施说明图1所示PWM信号SPWM_1～SPWM_m的波形示意图。图4的横轴表示时间。图1所示PWM信号SPWM_1～SPWM_m可以参照图4绘所示PWM信号SPWM_1、SPWM_2、SPWM_3、…、SPWM_m-2、SPWM_m-1与SPWM_m的相关说明。请参照图1与图4。依照实际设计与应用，在图4所示扫描线期间TSL中，PWM产生电路110所输出的PWM信号SPWM_1～SPWM_m可以具有不同相位，以及具有不同脉宽。

图5是依照本发明的又一实施说明图1所示PWM信号SPWM_1～SPWM_m的波形示意图。图5的横轴表示时间。图1所示PWM信号SPWM_1～SPWM_m可以参照图5绘所示PWM信号SPWM_1、SPWM_2、SPWM_3、…、SPWM_m-2、SPWM_m-1与SPWM_m的相关说明。请参照图1与图5。依照实际设计与应用，在图5所示扫描线期间TSL中，PWM产生电路110所输出的PWM信号SPWM_1～SPWM_m的一部分具有相同相位。例如，PWM信号SPWM_m-1与SPWM_m具有相同相位。PWM信号SPWM_1～SPWM_m的另一部分具有不同相位。例如，PWM信号SPWM_m-2与SPWM_m-1具有不同相位。PWM信号SPWM_1～SPWM_m的一部分具有不同脉宽。例如，PWM信号SPWM_m-2、SPWM_m-1与SPWM_m具有不同脉宽。PWM信号SPWM_1～SPWM_m的另一部分具有相同脉宽。例如，PWM信号SPWM_1、SPWM_2与SPWM_3的脉宽均为0。

请参照图1与图2。驱动信道120_1～120_n可以驱动发光组件阵列10的发光组件LE11～LE1n。这些驱动信道120_1～120_n的每一个包括一个PWM选择电路，例如PWM选择电路121_1至121_n。PWM选择电路121_1～121_n的每一个耦接至PWM产生电路110，以接收PWM信号SPWM_1～SPWM_m。在步骤S220中，PWM选择电路121_1～121_n的每一个依据对应子像素数据去从PWM信号SPWM_1～SPWM_m中选择一个，以及将经选PWM信号输出至发光组件LE11～LE1n中的至少一个对应发光组件。举例来说，PWM选择电路121_1依据子像素数据DATA1去从PWM信号SPWM_1～SPWM_m中选择一个，例如选择了PWM信号SPWM_m，以及将经选PWM信号SPWM_m输出至发光组件LE11。PWM选择电路121_n可以依据子像素数据DATAn去从PWM信号SPWM_1～SPWM_m中选择一个，以及将经选PWM信号输出至发光组件LE1n。

综上所述，上述实施例所述PWM驱动器100使用一个PWM产生电路110去供应同一组PWM信号给多个驱动信道120_1～120_n。依据对应子像素数据，每一个驱动信道120_1～120_n的PWM选择电路121_1～121_n可以从这一组PWM信号的多个PWM信号SPWM_1～SPWM_m中选择一个，然后将经选PWM信号输出至一个(或多个)对应发光组件。藉由将PWM产生电路110共享于多个驱动信道120_1～120_n，PWM产生电路110的数量可以被减少。

图6是依照本发明的一实施例的一种PWM选择电路600的电路方块示意图。图6所示PWM选择电路600可以耦接至PWM产生电路110，以接收PWM信号SPWM_1、SPWM_2、SPWM_3、SPWM_4、…、SPWM_m-3、SPWM_m-2、SPWM_m-1与SPWM_m。图6所示PWM选择电路600可以作为图1所示PWM选择电路121_1至121_n的任一个的实施范例。亦即，图1所示PWM选择电路121_1至121_n的任一个可以参照图6所示PWM选择电路600的相关说明加以类推，以及(或是)图6所示PWM选择电路600可以参照图1所示PWM选择电路121_1至121_n的任一个的相关说明。图6所示子像素数据D6[7:0]可以视为图1所示子像素数据DATA1～DATAn的任一个。在此假设图6所示子像素数据D6[7:0]为8位数据，然而子像素数据的位数量可以依照实际设计来决定。

图6所示PWM选择电路600包括多个多任务器。子像素数据D6[7:0]的位D6[7]、D6[6]、…、D6[1]、D6[0]可以控制这些多任务器，如图6所示。这些多任务器受控于对应子像素数据D6[7:0]去从这些PWM信号SPWM_1～SPWM_m中选择一个，以及这些多任务器将经选PWM信号输出至至少一个对应发光组件LE6。图6所示发光组件LE6可以视为图1所示发光组件LE11～LE1n的任一个。

图7是依照本发明的另一实施例的一种PWM选择电路700的电路方块示意图。图7所示PWM选择电路700可以耦接至PWM产生电路110，以接收PWM信号SPWM_1、SPWM_2、…、SPWM_m-1与SPWM_m。图7所示PWM选择电路700可以作为图1所示PWM选择电路121_1至121_n的任一个的实施范例。亦即，图1所示PWM选择电路121_1至121_n的任一个可以参照图7所示PWM选择电路700的相关说明加以类推，以及(或是)

图7所示PWM选择电路700可以参照图1所示PWM选择电路121_1至121_n的任一个的相关说明。图7所示子像素数据D7可以视为图1所示子像素数据DATA1～DATAn的任一个。

图7所示PWM选择电路700包括一个编码器710以及多个开关SW7。编码器710的输入端可以接收对应子像素数据D7。编码器710可以对子像素数据D7进行独热编码(one-hotencoding)，以产生独热码去控制这些开关SW7，如图7所示。这些开关SW7的每一个受控于编码器710所输出的独热码中的一个对应位。因此，这些开关SW7可以从这些PWM信号SPWM_1～SPWM_m中选择一个，以及这些开关SW7将经选PWM信号输出至对应发光组件LE7。图7所示发光组件LE7可以视为图1所示发光组件LE11～LE1n的任一个。

在一些实施例中，图1所示发光组件阵列10的不同颜色发光组件可以共享同一个PWM产生电路110，如图8所示。在一些实施例中，图1所示发光组件阵列10的不同颜色发光组件可以各自使用专属的PWM产生电路110，如图9所示。

图8是依照本发明的另一实施例的一种PWM驱动器800的电路方块示意图。PWM驱动器800适于驱动发光组件阵列10的多个发光组件(例如图8所示红色发光组件LER、绿色发光组件LEG与蓝色发光组件LEB)。图8所示红色发光组件LER、绿色发光组件LEG与蓝色发光组件LEB可以参照图1所示发光组件LE11～LE1n的相关说明。图8所示脉宽调制驱动器800包括一个PWM产生电路110与多个驱动信道(例如图8所示驱动信道820R、820G与820B)。驱动信道820R可以驱动红色发光组件LER。驱动信道820G可以驱动绿色发光组件LEG。驱动信道820B可以驱动蓝色发光组件LEB。图8所示驱动信道820R、820G与820B可以参照图1所示驱动信道120_1～120_n的相关说明。

驱动信道820R包括PWM选择电路821R。驱动信道820G包括PWM选择电路821G。驱动信道820B包括PWM选择电路821B。PWM选择电路821R、821G与821B耦接至PWM产生电路110，以接收PWM信号SPWM_1～SPWM_m。图8所示PWM产生电路110与PWM信号SPWM_1～SPWM_m可以参照图1、图3、图4以及(或是)图5所示PWM产生电路110与PWM信号SPWM_1～SPWM_m的相关说明。这些PWM选择电路821R、821G与821B的每一个依据对应子像素数据去从PWM信号SPWM_1～SPWM_m中选择一个，以及将经选PWM信号输出至红色发光组件LER、绿色发光组件LEG与蓝色发光组件LEB中的至少一个对应发光组件。图8所示这些PWM选择电路821R、821G与821B可以参照图1所示PWM选择电路121_1～121_n的相关说明。图8所示这些PWM选择电路821R、821G与821B也可以参照图6所示PWM选择电路600或图7所示PWM选择电路700的相关说明。

图9是依照本发明的又一实施例的一种PWM驱动器900的电路方块示意图。PWM驱动器900适于驱动发光组件阵列10的多个发光组件(例如图9所示红色发光组件LER、绿色发光组件LEG与蓝色发光组件LEB)。图9所示红色发光组件LER、绿色发光组件LEG与蓝色发光组件LEB可以参照图8所示红色发光组件LER、绿色发光组件LEG与蓝色发光组件LEB的相关说明。图9所示脉宽调制驱动器900包括多个PWM产生电路(例如图9所示PWM产生电路910R、910G与910B)与多个驱动信道(例如图9所示驱动信道820R、820G与820B)。图9所示驱动信道820R、820G与820B可以参照图8所示驱动信道820R、820G与820B的相关说明。

图9所示驱动信道820R包括PWM选择电路821R。驱动信道820G包括PWM选择电路821G。驱动信道820B包括PWM选择电路821B。PWM选择电路821R耦接至PWM产生电路910R以接收PWM信号。PWM选择电路821G耦接至PWM产生电路910G以接收PWM信号。PWM选择电路821B耦接至PWM产生电路910B以接收PWM信号。图9所示PWM产生电路910R、910G与910B的每一个可以参照图1所示PWM产生电路110的相关说明，故不再赘述。

图9所示PWM选择电路821R依据对应子像素数据去从PWM产生电路910R所输出的多个PWM信号中选择一个，以及将经选PWM信号输出至红色发光组件LER。PWM选择电路821G依据对应子像素数据去从PWM产生电路910G所输出的多个PWM信号中选择一个，以及将经选PWM信号输出至绿色发光组件LEG。PWM选择电路821B依据对应子像素数据去从PWM产生电路910B所输出的多个PWM信号中选择一个，以及将经选PWM信号输出至蓝色发光组件LEB。图9所示这些PWM选择电路821R、821G与821B可以参照图8所示这些PWM选择电路821R、821G与821B的相关说明。图9所示这些PWM选择电路821R、821G与821B也可以参照图6所示PWM选择电路600或图7所示PWM选择电路700的相关说明。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种脉宽调制驱动器，其特征在于，所述脉宽调制驱动器包括：

第一脉宽调制产生电路，被配置为产生多个第一脉宽调制信号；以及

多个第一驱动信道，被配置为驱动发光组件阵列的多个第一发光组件，其中所述多个第一驱动信道的每一个包括第一脉宽调制选择电路，这些第一脉宽调制选择电路耦接至所述第一脉宽调制产生电路以接收所述多个第一脉宽调制信号，这些第一脉宽调制选择电路的每一个依据对应子像素数据去从所述多个第一脉宽调制信号中选择第一经选脉宽调制信号，以及所述第一经选脉宽调制信号被输出至所述多个第一发光组件中的至少一个对应发光组件。

2.根据权利要求1所述的脉宽调制驱动器，其特征在于，所述多个第一脉宽调制信号具有不同脉宽。

3.根据权利要求1所述的脉宽调制驱动器，其特征在于，所述多个第一脉宽调制信号具有不同相位。

4.根据权利要求1所述的脉宽调制驱动器，其特征在于，所述脉宽调制驱动器还包括：

多个第二驱动信道，被配置为驱动所述发光组件阵列的多个第二发光组件，其中所述多个第二发光组件的颜色不同于所述多个第一发光组件的颜色，所述多个第二驱动信道的每一个包括第二脉宽调制选择电路，这些第二脉宽调制选择电路耦接至所述第一脉宽调制产生电路以接收所述多个第一脉宽调制信号，这些第二脉宽调制选择电路的每一个依据对应子像素数据去从所述多个第一脉宽调制信号中选择第二经选脉宽调制信号，以及所述第二经选脉宽调制信号被输出至所述多个第二发光组件中的至少一个对应发光组件。

5.根据权利要求1所述的脉宽调制驱动器，其特征在于，所述脉宽调制驱动器还包括：

第二脉宽调制产生电路，被配置为产生多个第二脉宽调制信号；以及

多个第二驱动信道，被配置为驱动所述发光组件阵列的多个第二发光组件，其中所述多个第二发光组件的颜色不同于所述多个第一发光组件的颜色，所述多个第二驱动信道的每一个包括第二脉宽调制选择电路，这些第二脉宽调制选择电路耦接至所述第二脉宽调制产生电路以接收所述多个第二脉宽调制信号，这些第二脉宽调制选择电路的每一个依据对应子像素数据去从所述多个第二脉宽调制信号中选择第二经选脉宽调制信号，以及所述第二经选脉宽调制信号被输出至所述多个第二发光组件中的至少一个对应发光组件。

6.根据权利要求5所述的脉宽调制驱动器，其特征在于，所述多个第二脉宽调制信号具有不同脉宽。

7.根据权利要求5所述的脉宽调制驱动器，其特征在于，所述多个第二脉宽调制信号具有不同相位。

8.根据权利要求1所述的脉宽调制驱动器，其特征在于，这些第一脉宽调制选择电路的任一个包括：

多个多任务器，其中所述多个多任务器受控于所述对应子像素数据去从所述多个第一脉宽调制信号中选择所述第一经选脉宽调制信号，以及所述多个多任务器将所述第一经选脉宽调制信号输出至所述多个第一发光组件中的所述至少一个对应发光组件。

9.根据权利要求1所述的脉宽调制驱动器，其特征在于，所述这些第一脉宽调制选择电路的任一个包括：

编码器，具有输入端用以接收所述对应子像素数据，被配置为对所述对应子像素数据进行独热编码以产生独热码；以及

多个开关，其中所述多个开关的每一个受控于所述独热码中的对应位，所述多个开关从所述多个第一脉宽调制信号中选择所述第一经选脉宽调制信号，以及所述多个开关将所述第一经选脉宽调制信号输出至所述多个第一发光组件中的所述至少一个对应发光组件。

10.一种脉宽调制驱动器的操作方法，其特征在于，所述操作方法包括：

由第一脉宽调制产生电路产生多个第一脉宽调制信号；以及

由多个第一驱动信道的每一个的第一脉宽调制选择电路依据对应子像素数据去从所述多个第一脉宽调制信号中选择第一经选脉宽调制信号，其中所述第一经选脉宽调制信号被输出至发光组件阵列的多个第一发光组件中的至少一个对应发光组件，使得所述多个第一驱动信道驱动所述发光组件阵列的所述多个第一发光组件。

11.根据权利要求10所述的操作方法，其特征在于，所述多个第一脉宽调制信号具有不同脉宽。

12.根据权利要求10所述的操作方法，其特征在于，所述多个第一脉宽调制信号具有不同相位。

13.根据权利要求10所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法还包括：

由受控于所述对应子像素数据的多个多任务器去从所述多个第一脉宽调制信号中选择所述第一经选脉宽调制信号；以及

由所述多个多任务器将所述第一经选脉宽调制信号输出至所述多个第一发光组件中的所述至少一个对应发光组件。

14.根据权利要求10所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法还包括：

由编码器对所述对应子像素数据进行独热编码，以产生独热码；

由受控于所述独热码的多个开关从所述多个第一脉宽调制信号中选择所述第一经选脉宽调制信号；以及

由所述多个开关将所述第一经选脉宽调制信号输出至所述多个第一发光组件中的所述至少一个对应发光组件。