发光装置及发光二极管驱动电路的制作方法

本发明涉及一种发光装置及其驱动电路，尤其涉及一种可提供补偿电压以消除残影的发光装置及其驱动电路。

背景技术：

已知的由二极管所组成的发光装置中，提供了多种形式的发光二极管灯板。其中，不同形式的发光二极管灯板分别具有不同方式的发光二极管的配置方式。虽然，在进行这些发光二极管灯板的发光二极管的配置方式的设计时，已有针对实际点亮时所可能产生的残影现象进行了考虑，但在实际操作上，在发光二极管灯板被点亮时，还是有一定数量的残影现象无法避免，致使发光效果被破坏。

以下请参照图1a～图1c，图1a～图1c分别为不同形式的发光二极管灯板。在图1a中，发光二极管灯板110具有多条驱动线c1～c9，而多个发光二极管则分别被配置在驱动线c1～c9的其中至二的中间。在发光二极管灯板110中，发光二极管led11～led13分别为发送不同波长可见光的发光二极管。其中，当发光二极管led13被点亮而发光二极管led11及led12不需要被点亮时，驱动线c4被赋予高电压电平的驱动信号，而驱动线c3被赋予低电压电平的驱动信号。在此时，由于发光二极管led11及led12正向偏压以串接在驱动线c4以及c3间并可能被导通而产生残影现象。

在图1b中，发光二极管灯板120具有多条驱动线c1～c9以及配置其间的多个发光二极管。在发光二极管灯板120中，发光二极管led21～led23分别为发送不同波长可见光的发光二极管，并且，在当发光二极管led21需被点亮而发光二极管led22及led23不需被点亮时，驱动线c1被赋予高电压电平的驱动信号，而驱动线c2则需被赋予低电压电平的驱动信号。如此一来，正向偏压串接于驱动线c1以及c2间的发光二极管led22及led23将可能被导通而产生残影现象。

在图1c中，发光二极管灯板130具有多条驱动线c1～c17以及配置其间的多个发光二极管。在发光二极管灯板130中，发光二极管led31～led32分别为发送不同波长可见光的发光二极管，并且，在当发光二极管led31需被点亮而发光二极管led32不需被点亮时，驱动线c1将被赋予高电压电平的驱动信号，而驱动线c10将被赋予低电压电平的驱动信号。在此同时，由于发光二极管led32的阴极所连接的驱动线c12上的电压电平未知，因此，发光二极管led32有可能依据驱动线c1上高电压电平的驱动信号而被导通，产生残影现象。

技术实现要素：

本发明提供一种发光装置及其驱动电路，可有效降减低残影现象的产生。

本发明的发光二极管驱动电路用于驱动发光二极管灯板。发光二极管驱动电路包括驱动信号产生器以及补偿电压提供器。驱动信号产生器在扫描时间区间提供第一驱动信号至第一驱动线，并提供第二驱动信号至第二驱动线，其中第一驱动线连接第一发光二极管的第一端，第一发光二极管的第二端与第二发光二极管的第二端共同连接至第二驱动线。补偿电压提供器在扫描时间区间中的第一时间区间中提供补偿电压至第三驱动线，并依据第二发光二极管的阈值电压调整补偿电压且在扫描时间区间中的第二时间区间中使第三驱动线非固定连接，其中第二发光二极管的第一端连接至第三驱动线。其中第二驱动信号与第一驱动信号的电压差大于第一发光二极管的阈值电压，第二驱动信号与补偿电压的电压差小于第二发光二极管的阈值电压。第二时间区间在第一时间区间之后。

在本发明的一实施例中，上述的第一时间区间的时间长短依据第三驱动线与参考接地端间的寄生电容的电容值大小而决定。

在本发明的一实施例中，上述的发光二极管灯板还包括第三发光二极管。第三发光二极管连接在第三驱动线与第一驱动线间之间。补偿电压提供器并依据第二发光二极管的阈值电压以及第三发光二极管的阈值电压来调整补偿电压。

在本发明的一实施例中，上述的补偿电压与第一驱动信号的电压差小于第三发光二极管的阈值电压。

在本发明的一实施例中，上述的第一发光二极管、第二发光二极管以及第三发光二极管分别产生不同波长的三种可见光或产生相同波长的可见光。

在本发明的一实施例中，上述的补偿电压提供器包括补偿电压提供单元，补偿电压提供单元包括选择器。选择器接收多个待选电压以及选择信号，并依据选择信号以选择待选电压的其中之一以产生补偿电压，其中，选择信号依据第二发光二极管的阈值电压来产生。

在本发明的一实施例中，上述的选择器包括多个开关。开关的第一端分别接收待选电压，开关的第二端共同连接至第三驱动线，开关受控于选择信号以导通或断开。

在本发明的一实施例中，上述的补偿电压提供器还包括电压调整器。电压调整器依据输入电压以产生待选电压。

在本发明的一实施例中，上述的驱动信号产生器包括多个驱动器。各驱动电路包括电流源、第一开关以及第二开关。第一开关连接在电流源与各驱动电路对应的驱动线间。第二开关连接在各驱动电路对应的驱动线与参考接地电压间。其中，各驱动电路对应的驱动线上的电压值依据第一开关及第二开关的导通或断开状态来决定，第一开关及第二开关不同时导通。

本发明的发光装置包括发光二极管灯板以及发光二极管驱动电路。发光二极管灯板具有多条驱动线，并包括第一发光二极管以及第二发光二极管，其中第一发光二极管的第一端连接至驱动线中的第一驱动线，第一发光二极管的第二端与第二发光二极管的第二端共同连接至驱动线中的第二驱动线。发光二极管驱动电路包括驱动信号产生器以及补偿电压提供器。驱动信号产生器在扫描时间区间提供第一驱动信号至第一驱动线，并提供第二驱动信号至第二驱动线，其中第一驱动线连接第一发光二极管的第一端，第一发光二极管的第二端与第二发光二极管的第二端共同连接至第二驱动线。补偿电压提供器在扫描时间区间中的第一时间区间中提供补偿电压至第三驱动线，并依据第二发光二极管的阈值电压调整补偿电压，且在扫描时间区间中的第二时间区间中使第三驱动线非固定连接。其中第二发光二极管的第一端连接至第三驱动线。其中第二驱动信号与第一驱动信号的电压差大于第一发光二极管的阈值电压，第二驱动信号与补偿电压的电压差小于第二发光二极管的阈值电压，且第二时间区间在第一时间区间之后。

基于上述，本发明的发光二极管驱动电路通过提供补偿电压至未被点亮的发光二极管的一端，从而使未被点亮的发光二极管的两个端点间的顺向偏压的电压差小于其阈值电压。如此一来，未被点亮的发光二极管可以保持不被导通的状态，降低产生残影的可能。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1a～图1c分别为不同形式的发光二极管灯板。

图2a为本发明一实施例的发光二极管驱动电路的示意图。

图2b为本发明实施例的发光二极管驱动电路的动作波形图。

图3为本发明另一实施例的发光二极管驱动电路的示意图。

图4为本发明实施例的补偿电压提供单元以及驱动器的实施方式的示意图。

图5为本发明实施例的电压调整器的示意图。

图6为本发明一实施例的发光装置的示意图。

附图标记说明

led11～led13、led21～led23、led31、led32：发光二极管

200、300：发光二极管驱动电路

201、301：发光二极管灯板

210、310：驱动信号产生器

220、320：补偿电压提供器

410：补偿电压提供单元

420：驱动器

411：选择器

500：电压调整器

510：分压电路

520：缓冲器

600：发光装置

620：发光二极管灯板

610：发光二极管驱动电路

ld21、ld22、ld31～ld33：发光二极管

c1～c12、cx：驱动线

vc：补偿电压

gnd：参考接地端

cpar：寄生电容

sw1～swn、swd1、swd2：开关

scode：选择信号

vr_1～vr_n、vrx：待选电压

vdd：电源电压

is1：电流源

op1：运算放大器

vin：输入电压

vfb：反馈电压

vo：输出电压

tsacn：扫描时间区间

t1：第一时间区间

t2：第一时间区间

tt1：时间区间

sc1、sc2：驱动信号

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

以下请参照图2a，图2a为本发明一实施例的发光二极管驱动电路的示意图。发光二极管驱动电路200连接至发光二极管灯板201，并用于驱动发光二极管灯板201中所包括的多个发光二极管。发光二极管驱动电路200包括驱动信号产生器210以及补偿电压提供器220。在本实施例中，发光二极管灯板201包括一个或多个的发光二极管ld21以及一个或多个的发光二极管ld22。其中发光二极管ld21的第一端(例如是阴极)连接至驱动线c1，发光二极管ld21的第二端(例如是阳极)连接至驱动线c2，而发光二极管ld22的第一端(例如是阴极)连接至驱动线c3，发光二极管ld22的第二端(例如是阳极)连接至驱动线c2。发光二极管ld21以及ld22用于分别产生不同波长的可见光或是产生相同波长的可见光。

在当要使发光二极管ld21在对应的扫描时间区间被点亮时，驱动信号产生器210可在扫描时间区间中提供高电压电平的驱动信号于驱动线c2，并提供低电压电平的驱动信号至驱动线c1。驱动线c2上的驱动信号与驱动线c1上的驱动信号的电压差大于发光二极管ld21的阈值电压，并使发光二极管ld21被导通而被点亮。在此同时，补偿电压提供器220可在扫描时间区间中的第一时间区间提供补偿电压vc至驱动线c3，并使发光二极管ld22正向偏压于驱动线c2的驱动信号以及补偿电压vc间。值得注意的，补偿电压提供器220提供补偿电压vc可以依据发光二极管ld22的阈值电压来进行调整，重点在于，驱动线c2的驱动信号以及补偿电压vc的电压差小于发光二极管ld22的阈值电压。

补偿电压提供器220所提供补偿电压vc可以针对发光二极管ld22的阴极与参考接地端gnd间的寄生电容cpar进行充电或放电动作，并在当寄生电容cpar的充电或放电动作完成后，补偿电压提供器220可在扫描时间区间中的第二时间区间停止提供补偿电压vc至驱动线c3，并使驱动线c3成为非固定连接(float)的状态。如此一来，在上述的扫描时间区间中，无论驱动线c1上的驱动信号的电压如何变化，发光二极管ld22两端间的跨压可维持不大于其阈值电压，并维持在不导通的状态。也因此，发光二极管ld22发生产生残影的可能性将大幅下降。

特别值得一提的，本发明实施例中，补偿电压提供器220所提供补偿电压vc的电压值是可以被调整的。其中，依据不同生产批号、不同厂牌、不同颗的发光二极管的阈值电压，补偿电压提供器220可进行适应性的调整来提供补偿电压vc，并确保不需点亮的发光二极管不被导通。甚至，补偿电压提供器220也可以根据发光二极管因环境因素所导致的阈值电压飘移来进行补偿电压vc的调整动作，并藉此提升发光质量。

关于上述实施例中发光二极管驱动电路的动作波形图，请参照图2b。其中，在扫描时间区间tscan中的时间区间tt1，施加于驱动线c2的驱动信号sc2呈现高电压电平，而在整个扫描时间区间tscan中，施加于驱动线c1的驱动信号sc1则呈现低电压电平。在时间区间tt1中，发光二极管ld21阳极与阴极间所接收的驱动信号sc1及sc2间的电压差大于发光二极管ld21的阈值电压，并对应被导通而发射出可见光。在另一方面，补偿电压vc在扫描时间区间tscan中的第一时间区间t1被提供至驱动线c3，并对驱动线c3与参考接地电压gnd间的寄生电容cpar进行充电或放电，并在对寄生电容cpar的充电或放电动作完成后，在第二时间区间t2停止提供补偿电压vc至驱动线c3并使驱动线c3非固定连接，以维持发光二极管ld22保持在不被导通的状态。

值得注意的，第一时间区间t1的时间长短可以依据驱动线c3与参考接地电压gnd间的寄生电容cpar的电容值大小来进行设定。第一时间区间t1的时间长短可设定为高出寄生电容cpar进行完整充电或放电所需的时间一个偏移值。

附带一提的，在本发明实施例中，施加于驱动线c2的驱动信号sc2不需在完整的扫描时间区间tscan都保持在固定的高电压电平。在图2b中，驱动信号sc2在时间区间tt1后可降低其电压电平(约等于发光二极管ld21的阈值电压)并维持一段时间后，使驱动线c2为非固定连接状态。

上述所谓的非固定连接状态，以使驱动线c3非固定连接为范例，所指的就是使驱动线c3不接受电压驱使的状态。此时，驱动线c3上不会有电流通过。

以下请参照图3，图3为本发明另一实施例的发光二极管驱动电路的示意图。发光二极管驱动电路300连接至发光二极管灯板301，并用于驱动发光二极管灯板301中所包括的多个发光二极管。发光二极管驱动电路300包括驱动信号产生器310以及补偿电压提供器320。在本实施例中，发光二极管灯板301包括一个或多个的发光二极管ld31、一个或多个的发光二极管ld32以及一个或多个的发光二极管ld33。其中发光二极管ld31的第一端(例如为阴极)连接至驱动线c1，发光二极管ld31的第二端以及ld32的第二端(例如为阳极)共同连接至驱动线c2，发光二极管ld32的第一端(例如为阴极)与发光二极管ld33的第二端(例如为阳极)共同连接至驱动线c3，而发光二极管ld33的第一端(例如为阴极)则连接至驱动线c1。其中发光二极管ld31、ld32以及ld33可以用来发送不同波长的可见光。当然，在本发明其他实施例中，发光二极管ld31、ld32以及ld33也可以用来发送相同波长的可见光。

当发光二极管ld31要被点亮而发光二极管ld32及ld33不需被点亮时，驱动信号产生器310可传送高电压电平的驱动信号至驱动线c2并传送低电压电平的驱动信号至驱动线c1，其中，驱动线c2上的驱动信号与驱动线c1上的驱动信号的电压差大于发光二极管ld31的阈值电压。因此，发光二极管ld31将被导通并对应被点亮。在此同时，补偿电压提供器320并提供补偿电压vc至驱动线c3，并使驱动线c3与参考接地端gnd间的寄生电容cpar依据驱动线c3上的补偿电压vc而被快速的充电或放电。

依据上述的说明可以得知，在当寄生电容cpar的充电或放电动作完成后，发光二极管ld32正向偏压于驱动线c2上的驱动信号及补偿电压vc间，而发光二极管ld33则正向偏压于补偿电压vc及扫驱动线c1的驱动信号间。也就是说，补偿电压提供器320可依据发光二极管ld32以及发光二极管ld33的阈值电压来进行补偿电压vc的调整，使驱动线c2上的驱动信号及补偿电压vc间的电压差小于发光二极管ld32的阈值电压，并使补偿电压vc及扫驱动线c1的驱动信号间的电压差小于发光二极管ld33的阈值电压。如此一来，发光二极管ld32以及ld33在此时间中都不会被导通而产生残影现象，可有效提升发光质量。

在本实施例中，若驱动线c2以及驱动线c1间的驱动信号的电压差小于或等于发光二极管ld33以及ld32的阈值电压的总和，表示发光二极管ld33及ld32可能会因为驱动线c2以及驱动线c1上的驱动信号而产生残影，此时，残影消除机制需被启动，补偿电压提供器320可以提供补偿电压vc至驱动线c3，并使发光二极管ld33以及ld32其两端间的跨压分别小于其阈值电压，因此降低残影产生的可能。而在当驱动线c2上的驱动信号的电压值小于驱动线c1上的驱动信号的电压值时，补偿电压提供器320也可以启动残影消除机制以提供补偿电压vc至驱动线c3，并使发光二极管ld33以及ld32其两端间的跨压分别小于其阈值电压。

以下请参照图4，图4为本发明实施例的补偿电压提供单元以及驱动器的实施方式的示意图。其中补偿电压提供单元410配置在前述实施例的补偿电压提供器中，而驱动器420可配置在前述实施例的驱动信号产生器中。在图4中，补偿电压提供器410以及驱动信号产生器420共同连接至相同的驱动线cx，并提供驱动线cx驱动信号或补偿电压。

补偿电压提供单元410包括选择器411，选择器411接收多个待选电压vr_1～vr_n，并依据选择信号scode来选择待选电压vr_1～vr_n的其中之一以作为补偿电压。选择器411可由多个开关sw1～swn所构成，其中开关sw1～swn的第一端分别接收待选电压vr_1～vr_n，开关sw1～swn的第二端共同连接至驱动线cx。开关sw1～swn依据选择信号scode以导通或被断开，选择信号scode则可依据产生残影现象的发光二极管的阈值电压来产生。其中开关sw1～swn中至多一个会被导通以产生补偿电压，且在不需要启动残影消除机制的状态下，开关sw1～swn可以全部被断开。

驱动器420包括电流源is1以及开关swd1以及swd2。电流源is1接收电源电压vdd，开关swd1连接在电流源is1以及驱动线cx间，而开关swd2则连接在参考接地端gnd以及驱动线cx间。当驱动器420要提供驱动信号至驱动线cx时，开关swd1以及swd2的其中之一会被导通(其中之另一被断开)。举例来说，当驱动器420要提供驱动线cx高电压电平的驱动信号时，开端swd1被导通而开关swd2被断开。电流源is1提供电流至驱动线cx并提高驱动线cx上的驱动电压。相对的，当驱动器420要提供驱动线cx低电压电平的驱动信号时，开关swd1被断开而开关swd2被导通，驱动线cx上的驱动信号的电压可依据参考接地电压gnd被拉低。当然，当开关swd1以及swd2都被断开时，驱动线cx上的驱动信号可呈现非固定连接(floating)的状态。

以下请参照图5，图5为本发明实施例的电压调整器的示意图。其中，本发明实施例的补偿电压提供器中可包括电压调整器500以产生待选电压vrx。在图5中，电压调整器500可以由低压降电压调整器(ldovoltageregulator)来建构。电压调整器500包括运算放大器op1、晶体管m1、分压电路510以及缓冲器520。运算放大器op1接收输入电压vin以及反馈电压vfb，并产生偏压以控制晶体管m1以产生输出电压vo。分压电路510针对输出电压vo进行分压并产生多个分压电压以及反馈电压vfb。缓冲器520接收分压电压，并依据分压电压产生多个待选电压vrx。

在本实施方式中，缓冲器520可以由多个电压随耦器(voltagefollower)来建构。

值得注意的，图5描述的电压调整器500的实施方式仅只是一个范例，待选电压vrx还可以利用本领域技术人员所熟知的任何电压产生装置来建构，没有固定的限制。

以下请参照图6，图6为本发明一实施例的发光装置的示意图。发光装置600包括发光二极管灯板620以及发光二极管驱动电路610。发光二极管驱动电路610连接至发光二极管灯板620上的驱动线cx，并通过驱动线cx提供驱动信号或是补偿电压。

发光二极管灯板620可以是如图1a～图1c的发光二极管灯板110～130，或也可以是其他种类的发光二极管灯板。发光二极管驱动电路610则可以利用前述实施例的发光二极管驱动电路200、300来实施。

综上所述，本发明通过提供补偿电压来使未设定被点亮而可能产生残影的发光二极管所接收的跨压低于其阈值电压，如此一来，未设定被点亮的发光二极管不会被点亮而产生残影，可有效提升发光装置的发光质量。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用于限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视随附的权利要求范围所界定的为准。