專利名稱：高效率省電發(fā)光二極管驅(qū)動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高效率省電發(fā)光二極管驅(qū)動方法，尤指一種發(fā)光二極管被動矩陣通過行(Row)、列(Column)中的各種相位(Dis-Charge、Pre-Charge、Reverse Bias、Floating、Current ON/Sink)的相互搭配來達(dá)到最佳化效率的驅(qū)動方式。
背景技術(shù)：
隨著電子產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，愈來愈多的警示、動畫或廣告方面的產(chǎn)品利用發(fā)光二極管(LED)來制作，例如新式具有動畫的紅綠燈、大型LED所組成的廣告看板，皆為發(fā)光二極管的應(yīng)用范圍，其優(yōu)點為具有高亮度、壽命長及可制作超大型的看板等優(yōu)點，因此廣為業(yè)界開發(fā)利用。
如圖1A至圖1D所示，傳統(tǒng)的被動矩陣發(fā)光二極管驅(qū)動方式為三段式驅(qū)動狀態(tài)圖，其是于列(Column)上區(qū)分為放電階段(Dis-Charge Phase)、預(yù)先充電階段(Pre-Charge Phase)、電流驅(qū)動階段(Current Driving Phase)，而在行(Row)上可區(qū)分為電流下降階段(Current Sink Phase)、反向偏壓階段(Reverse Bias Phase)。
于圖1A中，于列(Column)被點亮(Active Column)的狀態(tài)依序為放電階段(Dis-Charge Phase)11是為消除發(fā)光二極管所儲存的電量；預(yù)先充電階段(Pre-Charge Phase)12該預(yù)先充電的階段可消除發(fā)光二極管的寄生電容，且使下述電流開啟階段可獲得較佳的起始值；電流開啟階段(Current ON Phase)13。
于圖1B中，于不被點亮的列(Non-Active Column)的狀態(tài)順序為放電階段(Dis-Charge Phase)14；放電階段(Dis-Charge Phase)15；放電階段(Dis-Charge Phase)16因為該點不被點亮，故使該發(fā)光二極管的陽極保持持續(xù)接地的狀態(tài)。
于圖1C中，于行(Row)被點亮(Active Row)的狀態(tài)依序為電流下降階段(Current Sink Phase)17；電流下降階段(Current Sink Phase)18；電流下降階段(Current Sink Phase)19因該行將被點亮，故需將發(fā)光二極管的陰極接地，以形成導(dǎo)通的順向電流。
于圖1D中，于不被點亮的行(Row)(Non-Active Row)的狀態(tài)順序為反向偏壓階段(Reverse Bias Phase)20；反向偏壓階段(Reverse Bias Phase)21；反向偏壓階段(Reverse Bias Phase)22因不被點亮的點不允許有電流流入，故提供一反向偏壓以阻止電流流入發(fā)光二極管，另一方面有反向電場的存在可以使發(fā)光二極管獲得較長的壽命。
請繼續(xù)參閱圖2A所示，其中該被動矩陣的架構(gòu)，其點對點之間將對彼此寄生電容效應(yīng)產(chǎn)生影響，當(dāng)該被動矩陣所形成的面板被點亮?xí)r，發(fā)光二極管的驅(qū)動器(Driver)將進(jìn)入第一個階段(Phase)，該第一個階段為一放電狀態(tài)，此時S1～S4為接地狀態(tài)，而R1為行被點亮的狀態(tài)，同時，R2、R3二行處于行不被點亮的狀態(tài)，且與一反向Vrev電位做連接，請再參閱圖2B所示，于R2、R3的二行并未被掃描，但卻被反向Vrev電壓對該二行上所有發(fā)光二極管進(jìn)列充電，因此該Vrev電位浪費于不工作的發(fā)光二極管。
請參閱圖2C所示，當(dāng)被動矩陣的架構(gòu)進(jìn)入第二個階段時，假設(shè)S1被點亮且S2～S4不被點亮，S1進(jìn)入一個不被預(yù)先充電階段，而R1接地且R2、R3連接于Vrev電位，此時矩陣位置于1-1的發(fā)光二極管由將S1充電至預(yù)先充電電位，而導(dǎo)致S1的預(yù)先充電需要有較大的電壓或較長的時間，當(dāng)行數(shù)愈多時，寄生電容的效應(yīng)愈大，而預(yù)先充電電路的負(fù)載愈重，同時浪費太多不需支出的電力。
請參閱圖2D所示，當(dāng)被動矩陣的架構(gòu)進(jìn)入電流開啟的階段，此時被點亮的S1提供電流到發(fā)光二極管，S2～S4、R1接地，R2、R3則連接Vrev。若Vcon＜＝Vrev時，其C2-1、C3-1可被視為-(Vrev-Vcon)的電位，因充電的泵浦效應(yīng)將使R2、R3端升高其電位，并使得Vr2、Vr3＞Vrev，這些升高的電位一般經(jīng)由電路中的靜電防護(hù)二極管(ESD Protection Diode)放電而回復(fù)為Vrev電位，而此升高再釋放的電位為一種電能的虛耗。
最后進(jìn)入掃描電荷階段(Scan Duty)，其掃描由R1轉(zhuǎn)換成R2，R1、R3連接Vrev電位，而R2、S 1、S2、S3接地，發(fā)光二極管中的電容轉(zhuǎn)變?nèi)鐖D3A、圖3B、圖3C所示，其中該充電泵浦效能電容電荷將由圖3A至圖3B至圖3C，此時Vrev電位將重新對電容充電而造成電能的虛耗。
因此該傳統(tǒng)發(fā)光二極管的被動矩陣具有極大的改進(jìn)空間。
發(fā)明內(nèi)容
為解決以上所述公知技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種高效率省電發(fā)光二極管驅(qū)動方法。本發(fā)明的主要目的在于針對被動矩陣(Passive Matrix，PM)所形成發(fā)光二極管(LED)的點矩陣電容量分配效應(yīng)分析，以調(diào)整出最有效率且省電的驅(qū)動方式，其方法是為通過行(Row)、列(Column)中的各種相位(Dis-Charge、Pre-Charge、Reverse Bias、Floating、Current ON/Sink)的相互搭配，來達(dá)到最佳化效率的驅(qū)動方式。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種高效率省電發(fā)光二極管驅(qū)動方法，其中多個發(fā)光二極管以矩陣方式做一排列，其包含有列被點亮、列不被點亮、行被點亮及行不被點亮等四種狀態(tài)，來進(jìn)行不同驅(qū)動方式的調(diào)整，其各狀態(tài)的工作程序包括有下列列被點亮狀態(tài)，其依序執(zhí)行放電階段、預(yù)先充電階段、電流開啟階段及放電階段；列不被點亮狀態(tài)，其依序執(zhí)行放電階段、浮動階段、放電階段及放電階段；行被點亮狀態(tài)，其依序執(zhí)行電流下降階段、電流下降階段、電流下降階段、電流下降階段；以及行不被點亮狀態(tài)，其依序執(zhí)行浮動階段、浮動階段、反向偏壓階段、浮動階段。
根據(jù)上述的高效率省電發(fā)光二極管驅(qū)動方法，其中該發(fā)光二極管為一有機(jī)發(fā)光二極管或為一冷光板。
較佳地，該四種狀態(tài)還包含有四個階段，其中于(A)、(B)、(D)的階段為一較短時間，而(C)階段為一較長時間。
為進(jìn)一步深入闡明本發(fā)明，請參閱以下附圖、圖號說明及本發(fā)明實施例的詳細(xì)說明。
圖1A為傳統(tǒng)的被動矩陣發(fā)光二極管驅(qū)動方式的第一狀態(tài)方塊圖；圖1B為傳統(tǒng)的被動矩陣發(fā)光二極管驅(qū)動方式的第二狀態(tài)方塊圖；圖1C為傳統(tǒng)的被動矩陣發(fā)光二極管驅(qū)動方式的第三狀態(tài)方塊圖；圖1D為傳統(tǒng)的被動矩陣發(fā)光二極管驅(qū)動方式的第四狀態(tài)方塊圖；圖2A為傳統(tǒng)的被動矩陣發(fā)光二極管的第一架構(gòu)圖；圖2B為傳統(tǒng)的被動矩陣發(fā)光二極管的第二架構(gòu)圖；圖2C為傳統(tǒng)的被動矩陣發(fā)光二極管的第三架構(gòu)圖；圖2D為傳統(tǒng)的被動矩陣發(fā)光二極管的第四架構(gòu)圖；圖3A為傳統(tǒng)的發(fā)光二極管電容的第一轉(zhuǎn)變狀態(tài)圖；圖3B為傳統(tǒng)的發(fā)光二極管電容的第二轉(zhuǎn)變狀態(tài)圖；圖3C為傳統(tǒng)的發(fā)光二極管電容的第三轉(zhuǎn)變狀態(tài)圖；圖4為本發(fā)明的被動矩陣發(fā)光二極管驅(qū)動方式的四個狀態(tài)方塊圖；圖5A為本發(fā)明的被動矩陣發(fā)光二極管的第一架構(gòu)圖；圖5B為本發(fā)明的被動矩陣發(fā)光二極管的第二架構(gòu)圖；圖5C為本發(fā)明的被動矩陣發(fā)光二極管的第三架構(gòu)圖；圖5D為本發(fā)明的發(fā)光二極管電容的第一轉(zhuǎn)變狀態(tài)圖；圖5E為本發(fā)明的發(fā)光二極管電容的第二轉(zhuǎn)變狀態(tài)圖；圖5F為本發(fā)明的被動矩陣發(fā)光二極管的第四架構(gòu)圖。
其中，附圖標(biāo)記說明如下11放電階段12預(yù)先充電階段13電流開啟階段14放電階段15放電階段16放電階段17電流下降階段18電流下降階段19電流下降階段20反向偏壓階段21反向偏壓階段22反向偏壓階段51放電階段52預(yù)先充電階段53電流開啟階段54放電階段55放電階段56浮動階段57放電階段58放電階段59電流下降階段60電流下降階段61電流下降階段62電流下降階段
63浮動階段64浮動階段65反向偏壓階段66浮動階段具體實施方式
現(xiàn)在配合下列
本發(fā)明的詳細(xì)結(jié)構(gòu)及其連結(jié)關(guān)系。
請參閱圖4所示，其為本發(fā)明提高傳統(tǒng)被動矩陣發(fā)光二極管驅(qū)動效率的方法。本發(fā)明的發(fā)光二極管主要為應(yīng)用一冷光板(Electro Luminescence，EL)來作為實施例，當(dāng)然本發(fā)明不限于冷光板的應(yīng)用，所有發(fā)光二極管(LED)或有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)皆為本發(fā)明可適用的范圍。本發(fā)明的主要技術(shù)手段是將傳統(tǒng)公知三段式驅(qū)動方式改為四段式驅(qū)動方式，并多增加了一浮動階段(Floating Phase)，以提高各階段的效率且大幅降低電能虛耗的現(xiàn)象。
本發(fā)明針對行被點亮(Active Row)、行不被點亮(Non-Active Row)、列被點亮(Active Column)及列不被點亮(Non-Active Column)等四種狀態(tài)，來進(jìn)行不同驅(qū)動方式的調(diào)整，而該四種狀態(tài)還包含有四個階段，其中第(A)、(B)、(D)階段為一較短時間，而第(C)階段為一較長時間，其各狀態(tài)的執(zhí)行動作如下(A)列被點亮狀態(tài)，其依序執(zhí)行放電階段51、預(yù)先充電階段52、電流開啟階段53及放電階段54；(B)列不被點亮狀態(tài)，其依序執(zhí)行放電階段55、浮動階段56、放電階段57及放電階段58；(C)行被點亮狀態(tài)，其依序執(zhí)行電流下降階段59、電流下降階段60、電流下降階段61、電流下降階段62；以及(D)行不被點亮狀態(tài)，其依序執(zhí)行浮動階段63、浮動階段64、反向偏壓階段65、浮動階段66。
請參閱圖5A所示，于第一個階段“列被點亮”中，其列的工作方式與公知技術(shù)相同，而依序執(zhí)行放電階段51、預(yù)先充電階段52、電流開啟階段53及放電階段54。但不同的是第二階段“列不被點亮”的階段被替代為浮動階段，該浮動階段的作用為使一Vrev電位不對任何發(fā)光二極管充電，以省下不必要的虛耗電能。
請參閱圖5B所示，接下來進(jìn)入第二個階段，而依序執(zhí)行放電階段55、浮動階段56、放電階段57及放電階段58。此時發(fā)光二極管所形成被動矩陣的S1設(shè)為列被點亮的狀態(tài)，S2、S3設(shè)定為列不被點亮的狀態(tài)，此時R1為工作狀態(tài)且R2、R3為不工作狀態(tài)。由于S2、S3、S4、R2、R3皆為浮動狀態(tài)，即代表Vpre電位不對任何發(fā)光二極管充電，所以Vpre只針對C1-1充電；換言之，沒有任何可干擾預(yù)先充電效率的因素，且無浪費的電力。
請參閱圖5C所示，上述預(yù)先充電階段被結(jié)束后，進(jìn)入一電流開啟階段(第三階段)，而依序執(zhí)行電流下降階段59、電流下降階段60、電流下降階段61、電流下降階段62...四個重復(fù)執(zhí)行階段。此時S1(第一列)(縱向)接上了一個電流源，且S2(第二列)、S3(第三列)、S4(第四列)因不被點亮而被接地，R1(第一行)(橫向)維持電流下降，R2(第二行)、R3(第三行)接到一反向偏壓。請參閱圖5D及圖5E所示，由于C2-1、C2-3在R2與R3端被接上了Vrev電位，而使得S1端的電壓由于電容的充電泵浦效應(yīng)(Charge Pump Effect)而上升，造成了電流(Current)的上升時間縮短，而可使發(fā)光二極管的發(fā)光效率增加；因為Vrev與Vcon數(shù)值相近，故如圖5E中，該Vrev對電容充電(Vrev-Vcon)的電壓極小，而比公知方法中該電容充飽Vrev電壓后又完全被釋放電壓省電。因此，C2-1、C3-1由于電流開啟及Vrev電壓同時動作，將使得反向偏壓階段與電流開啟更為省電。
請參閱圖5F所示，其中發(fā)光二極管會被正常地點亮，且進(jìn)入放電階段(第四階段)，而依序執(zhí)行浮動階段63、浮動階段64、反向偏壓階段65、浮動階段66。此時S1～S4、R1處于接地狀態(tài)，R2、R3為浮動狀態(tài)，C2-1、C2-2二行不會因為S1端由Vcon接地后所產(chǎn)生壓降，而必須再重新充飽Vrev電壓，再次表明本發(fā)明的此架構(gòu)比公知被動矩陣驅(qū)動方法省電。
由上述圖4至圖5F的揭示，即可了解本發(fā)明確可達(dá)到針對被動矩陣(Passive Matrix，PM)所形成發(fā)光二極管(LED)的點矩陣電容量分配效應(yīng)分析，以調(diào)整出最有效率且省電的驅(qū)動方式，其方法為通過行(Row)、列(Column)中的各種相位(Dis-Charge、Pre-Charge、Reverse Bias、Floating、Current ON/Sink)的相互搭配，來達(dá)到最佳化效率的驅(qū)動方式。
綜上所述，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及各實施例皆已詳細(xì)揭示如上。但以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，不能以之限定本發(fā)明實施的范圍。凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所作的均等變化與修飾，皆屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高效率省電發(fā)光二極管驅(qū)動方法，其中多個發(fā)光二極管以矩陣方式做一排列，其包含有列被點亮、列不被點亮、行被點亮及行不被點亮四種狀態(tài)，來進(jìn)行不同驅(qū)動方式的調(diào)整，各狀態(tài)的工作步驟包括有下列(A)列被點亮狀態(tài)，其依序執(zhí)行放電階段、預(yù)先充電階段、電流開啟階段及放電階段；(B)列不被點亮狀態(tài)，其依序執(zhí)行放電階段、浮動階段、放電階段及放電階段；(C)行被點亮狀態(tài)，其依序執(zhí)行電流下降階段、電流下降階段、電流下降階段、電流下降階段；以及(D)行不被點亮狀態(tài)，其依序執(zhí)行浮動階段、浮動階段、反向偏壓階段、浮動階段。
2.如權(quán)利要求1所述的高效率省電發(fā)光二極管驅(qū)動方法，其中該發(fā)光二極管為一有機(jī)發(fā)光二極管。
3.如權(quán)利要求1所述的高效率省電發(fā)光二極管驅(qū)動方法，其中該發(fā)光二極管為一冷光板。
4.如權(quán)利要求1所述的高效率省電發(fā)光二極管驅(qū)動方法，其中該四種狀態(tài)還包含有四個階段，其中于步驟(A)、(B)、(D)的階段為一較短時間，而(C)階段為一較長時間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高效率省電發(fā)光二極管驅(qū)動方法，其中多個發(fā)光二極管以矩陣方式做一排列，其包含有列被點亮、列不被點亮、行被點亮及行不被點亮等四種狀態(tài)，來進(jìn)行不同驅(qū)動方式的調(diào)整，其各狀態(tài)的工作程序包括有下列(A)列被點亮狀態(tài)，其依序執(zhí)行放電階段、預(yù)先充電階段、電流開啟階段及放電階段；(B)列不被點亮狀態(tài)，其依序執(zhí)行放電階段、浮動階段、放電階段及放電階段；(C)行被點亮狀態(tài)，其依序執(zhí)行電流下降階段、電流下降階段、電流下降階段、電流下降階段；(D)行不被點亮狀態(tài)，其依序執(zhí)行浮動階段、浮動階段、反向偏壓階段、浮動階段。本發(fā)明能夠通過行、列中的各種相位的相互搭配，來達(dá)到最佳化效率的驅(qū)動方式。
文檔編號G09G3/32GK1831912SQ200510052
公開日2006年9月13日 申請日期2005年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月7日
發(fā)明者張士庭 申請人:盛群半導(dǎo)體股份有限公司