一種用于驅動LED顯示器的電路和方法技術

本公開描述了一種用于驅動LED顯示器的電路和方法。該驅動電路包括選擇電路，用于從多個光發射器中選擇第一光發射器，預充電電路，用于根據所選擇的第一光發射器為顯示板的等效電容充電，以及電源電路，用于在選擇了所述第一光發射器之后向所述第一光發射器供電，其中所述電源電路被配置為在一個或多個階段中向所述第一光發射器供應驅動電流。本公開的驅動電路和方法能夠用于顯著地提高LED顯示器的刷新率和分辨率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術大體上涉及用于發光二極管(LED)顯示器的設備和方法，更特別地，涉及ー種用于驅動LED顯示器的電路和方法。
技術介紹
時間復用的LED矩陣顯示器包括ー個或多個LED陣列。LED矩陣顯示器的性能特征之ー是當LED的選擇信號開啟吋，LED亮起所需要的時間。因為LED矩陣顯示器中的部件具有在LED開始亮之前需要充電的電容，所以時延是明顯的。圖1示出了在時間復用的LED矩陣顯示器中的LED陣列的一般形式。LED以N乘M的方式布置，其中電流源的M條通道(列)與N條掃描線(行)交叉。在任何給定時間，存在0至M條由電流供電的通道，而為任一電流通道僅選擇一條掃描線。為了在列i和行j的交點處(即，圖1中的LED 111)點亮LED，電流源必需為N乘M陣列上影響該LED的所有的電容充電。對于LED 111，該些電容包括線繞電容Cw 100、列i中的每個LED的電容Q101，…10N、以及每個開關121至12N(不包括12j)的開關電容。對于LED(i，j)，所有的電容的效果能夠被表示為ー個等效電容Q。為了說明，假定所有的LED的電容(CJ是相同的，并且所有的開關的電容(Cs)是相同的，則ら能夠由下式表不:Ci = Cff+CL+ (N-1) *CS*CL/ (CS+CL)以不同于圖1中的形式布置的LED也會具有類似的時延，因為部件(例如，LED、線繞、開關)具有 電容。本公開提供了用于減少由為有影響的電容充電而引起的時延的設備和方法。
技術實現思路
本公開提供了ー種用于驅動包括多個光發射器的LED顯示板的電路，該多個光發射器布置為具有多個列和行的陣列。驅動電路與光發射器的陣列電耦合。驅動電路包括選擇電路，用于從多個光發射器中選擇第一光發射器；預充電電路，用于根據所選擇的第一光發射器為顯示板的等效電容充電；以及電源電路，用于在選擇了第一光發射器之后向第一光發射器供電。電源電路包括電源，以及與電源耦合的電流控制機構。電流控制機構被配置為當通過第一光發射器的驅動電流小于或等于第一閾值時，向電源供應第一電流。電流控制機構還被配置為當驅動電流大于第一閾值并且小于第二閾值時，向電源供應第二電流。第一電流大于第二電流。在一個實施例中，所述預充電電路包括第一晶體管、與所述第一晶體管電耦合的第一開關、以及與所述第一開關電耦合的第一邏輯門。邏輯門包括“與”門。在一個實施例中，電源電路包括第二邏輯門、與所述第二邏輯門電耦合的第二晶體管、與所述第二晶體管電耦合的第二開關、第一電阻以及第ニ電阻，其中所述第二開關在所述第一和第二電阻之間是可切換的。本公開還提供了ー種用于驅動包括光發射器陣列的顯示板的方法。該方法包括在從所述光發射器陣列選擇第一光發射器之前且在取消選擇先前所選擇的光發射器之后，為所述陣列的等效電容充電；選擇所述第一光發射器；以及在選擇了所述第一光發射器之后，使用電源來將驅動電壓施加至所述第一光發射器，以便引起通過所述第一光發射器的驅動電流，其中施加驅動電壓包括:當所述驅動電流小于或等于第一閾值時，將第一電流施加至所述電源，以便快速打開電源；以及當所述驅動電流大于所述第一閾值并且小于第二閾值時，將第二電流施加至所述電源，以便最小化電流超調，其中第一電流大于第二電流。附圖說明通過結合所附附圖理解下述詳細的說明能夠容易地理解本公開的教導。圖1示出了 LED陣列的示意圖；圖2示出了掃描線驅動信號的時序圖；圖3示出了根據本公開的ー個實施例的電路；圖4是示出了在本公開的ー個實施例中的各種信號的特性的示意圖。具體實施例方式附圖和下述描述僅通過示例性的方式與本公開的實施例關聯。應當理解，根據下列描述，易于將在此公開的結構和方法的替代的實施例視為可以在不背離所要求保護的專利技術的原則下采用的可行的替代實施方式。下面將詳細參考本公開的多個實施例，在所附附圖中示出了本公開的例子。應當理解，在該些附圖中任何地方可以用適合的類似或相似的附圖標記，并且類似或相似的附圖標記可以表示類似或相似 的功能。附圖僅以示例性的目的示出了本公開的實施例。本領域的技術人員將容易地根據下述描述認識到，可以在不背離在此描述的公開的原則下采用在此所述的結構和方法的替代的實施例。圖2示出了掃描線開關選擇的時序圖。當行j處的開關被閉合吋，SWj表示選擇掃描線j的激活的高信號。在兩個連續的激活高信號之間存在短的時間段。該時間間隔被稱為死區時間。圖3不出了本公開的LED快速上升驅動電路(LED fast rising driver circuit)運行示意圖。部件313表示上述的等效電容負載。根據本公開的ー個實施例，快速上升驅動電路包括兩個模塊300和301。模塊300包括NMOS 302、“與”門303和開關304。該開關一端連接至邏輯“I”電壓、POWER或VDD，另一端連接至LED 311的陽極。模塊300具有三個輸入=VR1.死區時間信號以及“下ー個PWM不等于0”的信號。VRi是為LED 311特別設定的參考電壓。死區時間信號是由圖2中所示的SW^推導或導出的邏輯信號。該死區時間信號僅在兩個連續的激活的選擇信號SW^之間激活。第三信號“下ー個PWM不等于0”是由PWM(脈寬調制)信號推導或導出的邏輯信號。在2011年9月21日提交的美國申請號為13/237960的申請中能夠找出對PWM信號的更詳細的解釋，在此通過引用將其全文包含在內。“下ー個PWM不等于0”信號僅當下ー個PWM信號不等于邏輯零時激活。在一個實施例中，模塊300在死區時間期間起作用。開關312在死區時間期間斷開，以便沒有電流流過LED 311。在另一方面，如果兩個信號在門303處變為“真”并且驅動門303來輸出“真”信號，則開關304閉合。將VRi設為ー個值，以便使通過NMOS 302的電流為電容313充電并且將LED的陽極側電壓拉升至稍低于VFm S卩，(VR1-Vth)的值稍低于LED 拐點電壓(inflection voltage) VFqo Vth 是 NMOS 302 的閾值電壓，而 VFtl 等于 LED 的拐點處的前向電壓(forwarding voltage)。紅色LED的VF0的值在例如1.6V至2.6V的范圍內。綠色或藍色LED的VFtl的值在例如2.6V至3.8V的范圍內。當開關304閉合時，NMOS 302變為閉合。這就允許了電流從VDD通過NMOS 302，以為由等效電容313表示的LED顯示器的電容負載充電。在死區時間結束后，由于門303輸出“假”并且開關304斷開，模塊300停止饋給電壓或電流。因此，通過模塊300的運行，在死區時間期間，陽極側的電壓上升至接近但小于LED VFtl的值。例如，陽極側的電壓能夠上升至0.2V或低于VFtl的值。因此，當下ー個PWM選擇循環來到時，將電容313充電至LED VFtl的所需時間較短。如圖4所示，通過NMOS 302的電流(Imm)在死區時間開始后快速增長，并且VAMde也上升接近Vh。模塊301在死區時間結束后起作用。模塊301包括兩個電阻305和306、開關307、NMOS 308以及“與”門309。模塊301的一端連接至PMOS 310的門極輸入，而另一端連接至邏輯“O”、接地或VSS。至“與”門309有兩個邏輯信號輸入，一個本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種顯示板，包括：布置有多個光發射器；以及驅動電路，其與所述多個光發射器電耦合；其中，所述驅動電路包括：選擇電路，用于從所述多個光發射器中選擇第一光發射器；預充電電路，用于根據所選擇的第一光發射器為所述顯示板的等效電容充電；以及電源電路，用于在選擇了所述第一光發射器之后向所述第一光發射器供電，其中所述電源電路包括電源以及與所述電源耦合的電流控制機構，其中所述電流控制機構被配置為當通過所述第一光發射器的驅動電流小于或等于第一閾值時，向所述電源供應第一電流，并且其中，所述電流控制機構被配置為當所述驅動電流大于所述第一閾值并且小于第二閾值時，向所述電源供應第二電流，其中所述第一電流大于所述第二電流。

【技術特征摘要】
2011.12.05 US 13/311,0351.一種顯不板，包括: 布置有多個光發射器；以及 驅動電路，其與所述多個光發射器電耦合； 其中，所述驅動電路包括: 選擇電路，用于從所述多個光發射器中選擇第一光發射器； 預充電電路，用于根據所選擇的第一光發射器為所述顯示板的等效電容充電；以及 電源電路，用于在選擇了所述第一光發射器之后向所述第一光發射器供電，其中所述電源電路包括電源以及與所述電源耦合的電流控制機構，其中所述電流控制機構被配置為當通過所述第一光發射器的驅動電流小于或等于第一閾值時，向所述電源供應第一電流，并且其中，所述電流控制機構被配置為當所述驅動電流大于所述第一閾值并且小于第二閾值時，向所述電源供應第二電流，其中所述第一電流大于所述第二電流。2.根據權利要求1所述的顯示板，其中，所述預充電電路在死區時間期間運行，所述死區時間是在選擇所述第一光發射器之前且在取消選擇先前所選擇的光發射器之后的時間段。3.根據權利要求1所述的顯示板，其中，所述預充電電路包括第一晶體管、與所述第一晶體管電耦合的第一開關、以及與所述第一開關電耦合的第一邏輯門。4.根據權利要求3所述的顯示板，其中，所述第一晶體管包括NMOS設備，并且所述第一邏輯門包括“與”邏輯門。5.根據權利要求1所述的顯示板`，其中，所述電流控制機構包括第二邏輯門、與所述第ニ邏輯門電耦合的第二晶體管、第一電阻、第二電阻以及與所述第二晶體管電耦合的第二開關，所述第二開關在所述第一和第二電阻之間是可切換的。6.根據權利要求5所述的顯示板，其中，所述第二邏輯門包括“與”邏輯門，并且所述第ニ晶體管包括NMOS設備。7.根據權利要求5所述的顯示板，其中，所述第二電阻具有大于所述第一電阻的阻抗值的阻抗值。8.根據權利要求7所述的顯示板，其中，當所述驅動電流小于或等于所述第一閾值吋，所述第二開關切換至所述第一電阻，以便供應所述第一電流，并且其中，當所述驅動電流在所述第一閾值與所述第二閾值之間時，所述第二開關切換至所述第二電阻，以便供應所述第二電流。9.根據權利要求8所述的顯示板，其中，所述第一閾值為零并且所述第二閾值大約為目標驅動電流的90%。10.根據權利要求9所述的顯示板，其中，所述電源電路還包括電流反射鏡，以用于將通過所述第一光發射器的所述驅動電流維持至實質上等于所述目標驅動電流。11.一種用于驅動光發射器陣列的裝置，包括: 選擇電路，用于從所述光發射器陣列中選擇第一光發射器； 預充電電路，用于根據所選擇的第一光發射器為所述陣列的等...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李紅化，盧純，
申請(專利權)人：廣州硅芯電子科技有限公司，
類型：發明
國別省市：