TWI508624B - 發光二極體驅動方法 - Google Patents

Description

發光二極體驅動方法

本發明是有關於發光二極體驅動技術領域，且特別是有關於發光二極體驅動方法。

按，非自發光性顯示器例如，液晶顯示器之顯示面板因本身不發光，因此需要借助背光源來為顯示面板提供背光照明。目前，背光源大致可分為冷陰極螢光燈、熱陰極螢光燈、發光二極體(LED)或其他電激發光元件。其中，發光二極體因具有高色彩飽和度、不含汞、壽命長、耗能少以及可透過驅動電流調整色溫等優點，因此越來越廣泛地被用作液晶顯示器之背光源。

請參閱圖1及圖2，其中圖1繪示出先前技術中的一種發光二極體背光模組之結構框圖，圖2繪示出圖1所示發光二極體背光模組執行區域調光(local dimming)時各個發光二極體串的驅動電流之狀態示意圖。如圖1所示，發光二極體背光模組10包括發光二極體驅動器12、電源轉換電路14以及多個發光二極體串例如CH1~CH4(亦即驅動通道)，各個發光二極體串CH1~CH4的控制相互獨立且每一發光二極體串CH1~CH4包括多個串聯相接的發光二極體16，當然其也可僅包括一個發光二極體16。其中，發光二極體驅動器12包括控制電路121以及電流抽取(current sink)電路123，控制電路121接收數位輸入以設定各個發光二極體串CH1~CH4之驅動電流於頻率週期內的責任週期並提供至電流抽取電路123，由電流抽取電路123根據輸入的責任週期來控制各個發光二極體串CH1~CH4中的發光二極體16於頻率週期內的發光時間；此外，電流抽取電路123電性耦接至發光二極體最高灰階電流Iset，而各個發光二極體串CH1~CH4之驅動電流的電流值I_FP 設置為等於Iset，例如圖2中的20mA。電流轉換電路14接收輸入電壓Vin進行電壓轉換操作，以向發光二極體驅動器12提供工作電壓並向各個發光二極體串CH1~CH4提供電源電壓Vout。

然而，對於先前技術中的發光二極體背光模組，會存在下列情形：(1)發光二極體的驅動電流之電流值固定為最高灰階電流，在非最高灰階亮度時使用最高灰階電流，會使發光二極體操作在較低發光效率區段，(2)各個發光二極體串於發光二極體處於截止期間，跨壓於發光二極體驅動器上較大，容易造成能量損耗與溫升，(3)電流消耗過於集中，容易出現電源電壓漣漪(Ripple)。

本發明的目的是提供一種發光二極體驅動方法，以克服先前技術中存在的技術缺陷。

具體地，本發明一實施例提出的一種發光二極體驅動方法，適用於驅動多個發光二極體串，其中每一發光二極體串包括一個發光二極體或者多個串聯相接的發光二極體。於本實施例中，發光二極體驅動方法包括步驟：獲取每一發光二極體串於頻率週期內的驅動電流之初始責任週期，以藉此獲取每一發光二極體串於初始責任週期內的目標累積發光亮度；以及當這些發光二極體串之驅動電流於此頻率週期內的初始責任週期之最大值小於頻率週期，延長每一發光二極體串的驅動電流於此頻率週期內的責任週期並使發光二極體串在延長後的責任週期內的累積發光亮度等於目標累積發光亮度。

在本發明的一實施例中，上述之延長每一發光二極體串的驅動電流於頻率週期內的責任週期並使發光二極體串在延長後的責任週期內的累積發光亮度等於目標累積發光亮度之步驟包括：按第一比例延長每一發光二極體串的驅動電流於頻率週期內的責任週期；以及按第二比例減小每一發光二極體串於責任週期內的單位時間發光亮度；其中，第一比例與第二比例的乘積為1。

在本發明的一實施例中，上述之延長每一發光二極體串的驅動電流於頻率週期內的責任週期並使發光二極體串在延長後的責任週期內的累積發光亮度等於目標累積發光亮度之步驟包括：將這些發光二極體串的驅動電流於頻率週期內具有最大初始責任週期者的責任週期延長為等於頻率週期。

在本發明的一實施例中，上述之發光二極體驅動方法更包括步驟：當這些發光二極體串之驅動電流於頻率週期內的這些初始責任週期之最大值小於頻率週期，使這些驅動電流的責任週期於頻率週期內的起始點位置不完全相同。

本發明再一實施例提出的一種發光二極體驅動方法，適用於多個發光二極體串，每一發光二極體串包括一個發光二極體或者多個串聯相接的發光二極體。於本實施例中，發光二極體驅動方法包括步驟：獲取每一發光二極體串於頻率週期內的驅動電流之責任週期的初始值，並且此　驅動電流於責任週期內的電流值為預設值；以及當這些發光二極體串之驅動電流於頻率週期內的責任週期的這些初始值之最大值小於頻率週期，則按第一比例延長每一發光二極體串的驅動電流於頻率週期內的責任週期，並按第二比例減小驅動電流於責任週期內的電流值而得多個新的驅動電流，第一比例與第二比例互為倒數。

在本發明的一實施例中，上述之按第一比例延長每一發光二極體串的驅動電流於頻率週期內的責任週期，並按第二比例減小驅動電流於責任週期內的電流值而得多個新的驅動電流之步驟包括：將這些發光二極體串的驅動電流於頻率週期內的這些責任週期中具有最大初始值者延長為等於頻率週期。

在本發明的一實施例中，上述之發光二極體驅動方法，更包括：當這些發光二極體串之驅動電流於頻率週期內的責任週期的這些初始值之最大值小於頻率週期，偏移部份驅動電流中之每一者的責任週期於頻率週期內之起始點的位置。

本發明又一實施例提出的一種發光二極體驅動方法，適用於驅動多個發光二極體串，每一發光二極體串包括一個發光二極體或者多個串聯相接的發光二極體。於本實施例中，發光二極體驅動方法包括步驟：獲取每一發光二極體串於頻率週期內的發光時間的初始值以及發光時間內之單位時間發光亮度的初始值，以藉此獲取每一發光二極體串於頻率週期內的目標累積發光亮度；當這些發光二極體串於頻率週期內的這些發光時間的初始值之最大值小於頻率週期，則延長每一發光二極體串於頻率週期內的發光時間並減小發光時間內的單位時間發光亮度；以及使每一發光二極體串操作於頻率週期內的延長後的發光時間內以達到目標累積發光亮度。

在本發明的一實施例中，上述之發光二極體驅動方法，更包括步驟：使這些發光二極體串於頻率週期內的延長後的發光時間的起始點位置不完全相同。

在本發明的一實施例中，上述之延長每一發光二極體串於頻率週期內的發光時間並減小發光時間內的單位時間發光亮度之步驟包括：將這些發光二極體串於頻率週期內的這些發光時間中具有最大初始值者延長為等於頻率週期。

本發明實施例藉由調節各個發光二極體串的驅動電流之電流值與責任週期，讓發光二極體操作於高效率區段，可降低跨壓損耗並提升整體效率；再者，藉由延長發光二極體於頻率週期內的發光時間，使發光二極體截止的時間減少，因而可以減少發光二極體截止期間的能耗；此外，經由使各個發光二極體串的驅動電流之責任週期在頻率週期內的起始點位置不完全相同，可達成電流均勻消耗的效果，降低電源電壓漣漪。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

請參閱圖3，其繪示出相關於本發明實施例之一種發光二極體驅動方法中執行區域調光時各個發光二極體串的驅動電流之狀態示意圖。在此，需要說明的是，本發明實施例的發光二極體驅動方法同樣可執行於圖1所示的發光二極體背光模組，設計者只需適當增加圖1中之控制電路121及電流抽取電路123的功能即可，使得控制電路121具有調節各個發光二極體串例如CH1~CH4之驅動電流於頻率週期內的責任週期之功能，並使得電流抽取電路123具有調節各個發光二極體串CH1~CH4之驅動電流於頻率週期內的電流值。

下面將結合圖2及圖3對本發明實施例之發光二極體驅動方法進行詳細說明。在此，圖2為控制電路根據數位輸入而得的各個發光二極體串CH1~CH4的驅動電流之初始狀態示意圖，圖3為控制電路根據本發明的構思對各個發光二極體串CH1~CH4之驅動電流的初始電流值與初始責任週期進行調節後而得的驅動電流之調節後的狀態示意圖，各個發光二極體串CH1~CH4的控制相互獨立且每一發光二極體串CH1~CH4包括由一個發光二極體或者多個串聯相接的發光二極體。

具體地，在本發明實施例的發光二極體驅動方法中，首先會獲取每一發光二極體串例如CH1~CH4於頻率週期內的驅動電流之初始責任週期，以藉此獲取每一發光二極體串CH1~CH4於初始責任週期內的目標累積發光亮度；在此，各個發光二極體串於頻率週期內的驅動電流之初始電流值通常預設為最高灰階電流例如20mA。

之後，當發光二極體串CH1~CH4之驅動電流於同一頻率週期內的初始責任週期之最大值小於頻率週期，延長每一發光二極體串CH1~CH4的驅動電流於頻率週期內的責任週期並使發光二極體串CH1~CH4在延長後的責任週期內的累積發光亮度等於目標累積發光亮度。下面以圖2中連續三個頻率週期內的第一頻率週期以及相對應的圖3中的第一頻率週期作為舉例來敘明各個發光二極體CH1~CH4的驅動電流之責任週期與電流值的調節方法，而第二及第三頻率週期中的驅動電流之責任週期與電流值的調節方法類似於第一頻率週期，因此將會省略說明。

於圖2的第一個頻率週期內，發光二極體串CH1~CH4的驅動電流之初始責任週期分別為60%、50%、30%及20%；在此，各個發光二極體串CH1~CH4的初始責任週期皆小於100%，滿足各個發光二極體串之驅動電流的初始責任週期中之最大值小於頻率週期之條件，因此後續會對各個發光二極體串CH1~CH4的驅動電流之責任週期與電流值進行相應地調節，具體調節結果可參閱圖3中的第一頻率週期。

承上述，於圖3中的第一頻率週期內，由於發光二極體串CH1的驅動電流之初始責任週期為最大者，因此會將發光二極體串CH1的驅動電流之責任週期延長為100%(亦即等於頻率週期)，使得發光二極體串CH1的發光時間得以延長；在此，由於發光二極體串CH1的驅動電流之責任週期從60%延長至100%，亦即延長為初始責任週期的5/3倍(第一比例)，為使發光二極體串CH1操作在延長後的責任週期(亦即發光時間)內的累積發光亮度達到目標累積發光亮度，發光二極體串CH1的驅動電流之電流值相應地應該減少至初始電流值的3/5倍(第二比例)，亦即I_FP 應從20mA降低至(20mA×3/5=12mA)，以使發光二極體串CH1的單位時間發光亮度降低。對於餘下的發光二極體串CH2~CH4，其驅動電流之電流值I_FP 皆設定為與發光二極體串CH1的驅動電流之調節後的電流值12mA相等，而發光二極體串CH2~CH4的驅動電流之調節後的責任週期則分別為83.3%、50%及33.3%。由此可見，各個發光二極體串CH1~CH4之驅動電流的責任週期與電流值雖然被調節，但責任週期與電流值的乘積維持不變，以藉此實現各個發光二極體串CH1~CH4的目標累積發光亮度。

此外，還可以得知：於圖3中的第一頻率週期內，各個發光二極體串CH1~CH4之驅動電流的責任週期於頻率週期內的起始點位置不完全相同，如此可達成電流均勻消耗的效果；而具體實施時，可藉由偏移部份驅動電流的責任週期於頻率週期內之起始點的位置來達成起始點位置不完全相同之目的。

另外，需要說明的是，本發明並不限於將各個發光二極體串之驅動電流的初始責任週期中之最大值延長為100%，其可根據實際應用的需要而彈性設定；再者，本發明的發光二極體驅動方法並不限於僅驅動四個發光二極體串，其可應用於驅動任意數量之發光二極體串的情形。

綜上所述，本發明實施例藉由調節各個發光二極體串的驅動電流之電流值與責任週期，讓發光二極體操作於高效率區段，可降低跨壓損耗並提升整體效率；再者，藉由延長發光二極體於頻率週期內的發光時間，使發光二極體截止的時間減少，因而可以減少發光二極體截止期間的能耗；此外，經由使各個發光二極體串的驅動電流之責任週期在頻率週期內的起始點位置不完全相同，可達成電流均勻消耗的效果，降低電源電壓漣漪。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10．．．發光二極體背光模組

12．．．發光二極體驅動器

121．．．控制電路

123．．．電流抽取電路

14．．．電源轉換電路

Vin．．．輸入電壓

Vout．．．電源電壓

CH1~CH4．．．發光二極體串

Iset．．．最高灰階電流

I_FP ．．．驅動電流之電流值

圖1繪示出先前技術中的一種發光二極體背光模組之結構框圖。

圖2繪示出圖1所示發光二極體背光模組執行區域調光時各個發光二極體串的驅動電流之狀態示意圖。

圖3繪示出相關於本發明實施例之一種發光二極體驅動方法中執行區域調光時各個發光二極體串的驅動電流之狀態示意圖。

CH1~CH4．．．發光二極體串

I_FP ．．．驅動電流之電流值

Claims (10)

1. 一種發光二極體驅動方法，適用於驅動多個發光二極體串，每一該些發光二極體串包括一個發光二極體或者多個串聯相接的發光二極體；該發光二極體驅動方法包括步驟：獲取每一該些發光二極體串於一頻率週期內的一驅動電流之初始責任週期，以藉此獲取每一該些發光二極體串於該初始責任週期內的目標累積發光亮度；以及當該些發光二極體串之該些驅動電流於該頻率週期內的該些初始責任週期之最大值小於該頻率週期，延長每一該些發光二極體串的該驅動電流於該頻率週期內的責任週期並使該發光二極體串在延長後的責任週期內的累積發光亮度等於該目標累積發光亮度。
2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體驅動方法，其中延長每一該些發光二極體串的該驅動電流於該頻率週期內的責任週期並使該發光二極體串在延長後的責任週期內的累積發光亮度等於該目標累積發光亮度之步驟包括：按一第一比例延長每一該些發光二極體串的該驅動電流於該頻率週期內的該責任週期；以及按一第二比例減小每一該些發光二極體串於該責任週期內的一單位時間發光亮度；其中，該第一比例與該第二比例的乘積為1。
3. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體驅動方法，其中延長每一該些發光二極體串的該驅動電流於該頻率週期內的責任週期並使該發光二極體串在延長後的責任週期內的累積發光亮度等於該目標累積發光亮度之步驟包括：將該些發光二極體串的該些驅動電流於該頻率週期內具有最大初始責任週期者的責任週期延長為等於該頻率週期。
4. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體驅動方法，更包括步驟：當該些發光二極體串之該些驅動電流於該頻率週期內的該些初始責任週期之最大值小於該頻率週期，使該些驅動電流的該些責任週期於該頻率週期內的起始點位置不完全相同。
5. 一種發光二極體驅動方法，適用於多個發光二極體串，每一該些發光二極體串包括一個發光二極體或者多個串聯相接的發光二極體；該發光二極體驅動方法包括步驟：獲取每一該些發光二極體串於一頻率週期內的一驅動電流之責任週期的初始值，並且該驅動電流於該責任週期內的電流值為預設值；以及當該些發光二極體串之該些驅動電流於該頻率週期內的該些責任週期的該些初始值之最大值小於該頻率週期，則按一第一比例延長每一該些發光二極體串的該驅動電流於該頻率週期內的該責任週期，並按一第二比例減小該驅動電流於該責任週期內的該電流值而得多個新的驅動電流，該第一比例與該第二比例互為倒數。
6. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體驅動方法，其中按該第一比例延長每一該些發光二極體串的該驅動電流於該頻率週期內的該責任週期，並按該第二比例減小該驅動電流於該責任週期內的該電流值而得該些新的驅動電流之步驟包括：將該些發光二極體串的該些驅動電流於該頻率週期內的該些責任週期中具有最大初始值者延長為等於該頻率週期。
7. 如申請專利範圍第5項所述的發光二極體驅動方法，更包括：當該些發光二極體串之該些驅動電流於該頻率週期內的該些責任週期的該些初始值之最大值小於該頻率週期，偏移部份該些驅動電流中之每一者的責任週期於該頻率週期內之起始點的位置。
8. 一種發光二極體驅動方法，適用於驅動多個發光二極體串，每一該些發光二極體串包括一個發光二極體或者多個串聯相接的發光二極體；該發光二極體驅動方法包括步驟：獲取每一該些發光二極體串於一頻率週期內的一發光時間的初始值以及該發光時間內之一單位時間發光亮度的初始值，以藉此獲取每一該些發光二極體串於該頻率週期內的一目標累積發光亮度；當該些發光二極體串於該頻率週期內的該些發光時間的該些初始值之最大值小於該頻率週期，則延長每一該些發光二極體串於頻率週期內的該發光時間並減小該發光時間內的該單位時間發光亮度；以及使每一該些發光二極體串操作於該頻率週期內的該延長後的發光時間內以達到該目標累積發光亮度。
9. 如申請專利範圍第8項所述之發光二極體驅動方法，更包括步驟：使該些發光二極體串於該頻率週期內的該些延長後的發光時間的起始點位置不完全相同。
10. 如申請專利範圍第8項所述的發光二極體驅動方法，其中延長每一該些發光二極體串於頻率週期內的該發光時間並減小該發光時間內的該單位時間發光亮度之步驟包括：將該些發光二極體串於該頻率週期內的該些發光時間中具有最大初始值者延長為等於該頻率週期。