專利名稱：Led顯示器、led驅(qū)動電路及其輸出電路的制作方法
LED顯示器、LED驅(qū)動電路及其輸出電路
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是涉及一種LED顯示器、LED驅(qū)動電路及其輸出電路。背景技術(shù)：
LED (Light Emitting Diode，發(fā)光二極管)由于壽命長、反映速度快、體積小、功耗小、 可靠性高等特點已廣泛應(yīng)用于背光源、照明、電子設(shè)備、顯示屏和汽車等領(lǐng)域。驅(qū)動電路是 LED產(chǎn)品的重要組成部分，驅(qū)動電路的性能將直接影響到LED產(chǎn)品的壽命、功耗和可靠性等 性能。通常，由于LED是特性敏感的半導體器件，又具有負溫度特性，因此在LED用作顯示 面板、照明設(shè)備或背光源時，需要對LED采用恒流驅(qū)動。LED產(chǎn)品(比如LED顯示器等)通常都包括由若干LED組成的LED陣列和用于驅(qū) 動LED陣列的若干驅(qū)動電路，其中每個驅(qū)動電路包括有多個通道(比如4個、8個或16個)， 所述驅(qū)動電路的每個通道可以為一個或多個LED提供恒定的驅(qū)動電流。為保證LED陣列中 各個LED的亮度和色度的一致性或均勻性，各個驅(qū)動電路的各個通道需要提供精確一致的 恒定輸出電流。目前，主流的驅(qū)動電路的通道間(bit-to-bit)電流差值一般都在士 3%以 內(nèi)，而片間(chip-to-chip)電流差值一般都在士6%以內(nèi)。為保證LED驅(qū)動電路的恒定輸 出電流的精度，不僅需要在設(shè)計環(huán)節(jié)進行精心的設(shè)計和布局，還需要較高的制造工藝來盡 可能的降低工藝誤差，這將大幅度提高LED驅(qū)動電路的生產(chǎn)和設(shè)計成本。在LED驅(qū)動電路內(nèi)部一般需要提供一基準電流作為輸出電流的基準值，因此所述 基準電流將直接影響輸出電流的精度。所述基準電流的精度有賴于所述LED驅(qū)動電路的一 外接電阻。為了保證不同LED驅(qū)動電路的輸出電流的一致性，需要將各個LED驅(qū)動電路的 外接電阻的阻值差值控制在一定范圍內(nèi)。這樣，提高了對外接電阻的要求，也增加了外接電 阻的成本。此外，LED陣列中各個LED的亮度和色度的一致性或均勻性不僅與LED驅(qū)動電路 的輸出電流的一致性有關(guān)，還與各LED的光學特性(比如光通量)的一致性有關(guān)。舉例來講， 假如各個驅(qū)動電路的各個通道的輸出電流都嚴格一致，也并一定能保證各個LED的亮度和 色度就一定一致，此時還需要考慮各個LED的光學特性(比如光通量)的一致性。為了滿足 越來越高的應(yīng)用需求，需要采用更高的、更嚴格的生產(chǎn)工藝才能生產(chǎn)出滿足需要的LED。這 樣，對LED的一致性的嚴格要求導致LED的成品率低、造價高。而且，LED的成本在LED產(chǎn)品 中的成本比重占有很大的比例，LED的成本增加勢必到造成一些LED產(chǎn)品的成本居高不下。因此，有必要提出一種改進的技術(shù)方案來克服上述問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之一在于提供一種LED驅(qū)動電路，其可以提供精確可調(diào)的輸 出電流。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之二在于提供一種輸出電路，其可以利用簡單的結(jié)構(gòu)提 供精確可調(diào)的輸出電流。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之三在于提供一種LED顯示器，其LED驅(qū)動電路可以提 供精確可調(diào)的輸出電流。
為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種輸出電路，其包 括具有控制端和偏置端的基準電流確定單元，其根據(jù)控制端的控制信號在第一基準電流 和第二基準電流間選定一個，并根據(jù)選定的基準電流產(chǎn)生一偏置電壓由所述偏置端輸出， 其中第一基準電流小于第二基準電流；若干電流驅(qū)動管，其源極互相連接，其漏極互相連 接，其中一個電流驅(qū)動管的柵極直接與所述偏置端相連，其余每個電流驅(qū)動管的柵極通過 一開關(guān)電路與所述偏置端相連，通過控制各個開關(guān)電路的導通和關(guān)斷來控制對應(yīng)電流驅(qū)動 管的導通和關(guān)斷；和輸出管，其源極與所述電流驅(qū)動管的漏極相連，其漏極作為輸出電路的 輸出端，其柵極控制所述輸出管的導通和關(guān)斷。進一步的，第一基準電流與第二基準電流的電流比例為1 :M，其中1.5<M<4.5。 更進一步的，所述偏置端上的偏置電壓驅(qū)動每個電流驅(qū)動管使其產(chǎn)生輸出電流， 并且根據(jù)第一基準電流產(chǎn)生的偏置電壓驅(qū)動每個電流驅(qū)動管產(chǎn)生的輸出電流與根據(jù)第二 基準電流產(chǎn)生的偏置電壓驅(qū)動對應(yīng)電流驅(qū)動管產(chǎn)生的輸出電流的比例等于第一基準電流 與第二基準電流的電流比例。更進一步的，柵極通過開關(guān)電路與所述偏置端相連的各電流驅(qū)動管的寬長比之比 分別為2° 2:…2Υ_2 :2η，其中Y為柵極通過開關(guān)電路與所述偏置端相連的電流驅(qū)動管 的數(shù)目，所述輸出電路支持2Υ+1階的輸出電流調(diào)整。柵極直接與所述偏置端連接的電流驅(qū) 動管的相對寬長比X滿足Α+Ζ。+ 1+... +2γ-2+2Η小于Μ*Χ且Χ+Ζ。+ 1+... +2γ-2+2Η與Μ*Χ之 間的差值小于或等于第二基準電流時的每階電流調(diào)整幅度。更進一步的，根據(jù)Υ+1位電流數(shù)據(jù)對所述輸出電路進行輸出電流調(diào)整，其中根據(jù) 電流數(shù)據(jù)中的1位確定所述基準電流確定單元的控制端的控制信號，根據(jù)電流數(shù)據(jù)中的其 余Y位控制各個開關(guān)電路的導通和關(guān)斷。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提供了一種LED驅(qū)動電路，其包括控制模塊， 接收鎖存使能輸入端輸入的鎖存使能信號，并根據(jù)所述鎖存使能信號判斷當前是第一工作 模式還是第二工作模式；寄存器組，接收數(shù)據(jù)輸入端輸入的N位數(shù)據(jù)；N個輸出驅(qū)動模塊和 對應(yīng)的N個輸出電路，每個輸出驅(qū)動模塊驅(qū)動對應(yīng)的輸出電路，每個輸出電路通過對應(yīng)的 輸出端提供輸出電流，在第一工作模式時，每個輸出驅(qū)動模塊根據(jù)寄存器組內(nèi)N位數(shù)據(jù)中 的對應(yīng)1位數(shù)據(jù)啟動或停止對應(yīng)的輸出電路，在第二工作模式時，所述N位數(shù)據(jù)包括有調(diào)整 模式數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)和通道地址數(shù)據(jù)，在調(diào)整模式數(shù)據(jù)為統(tǒng)一調(diào)整時，各個輸出驅(qū)動模塊根 據(jù)所述電流數(shù)據(jù)統(tǒng)一調(diào)整各個輸出電路的輸出電流，在調(diào)整模式數(shù)據(jù)為單路調(diào)整時，根據(jù) 所述通道地址數(shù)據(jù)使能對應(yīng)的輸出驅(qū)動模塊，該使能的輸出驅(qū)動模塊根據(jù)所述電流數(shù)據(jù)單 獨調(diào)整對應(yīng)的輸出電路的輸出電流，N為自然數(shù)。進一步的，N為 4、8、16 或 32。進一步的，LED驅(qū)動電路還包括基準電流模塊，其提供有第一基準電流和第二基 準電流，其中第一基準電流小于第二基準電流。每個輸出電路包括具有控制端和偏置端 的基準電流確定單元，其根據(jù)控制端的控制信號在第一基準電流和第二基準電流間選定一 個，并根據(jù)選定的基準電流產(chǎn)生一偏置電壓由所述偏置端輸出，其中第一基準電流小于第 二基準電流；若干電流驅(qū)動管，其源極互相連接，其漏極互相連接，其中一個電流驅(qū)動管的 柵極直接與所述偏置端相連，其余每個電流驅(qū)動管的柵極通過一開關(guān)電路與所述偏置端相 連，通過控制各個開關(guān)電路的導通和關(guān)斷來控制對應(yīng)電流驅(qū)動管的導通和關(guān)斷；和輸出管，其源極與所述電流驅(qū)動管的漏極相連，其漏極作為輸出電路的輸出端，其柵極控制所述輸 出管的導通和關(guān)斷。每個輸出驅(qū)動模塊根據(jù)寄存器組內(nèi)N位數(shù)據(jù)中的對應(yīng)1位數(shù)據(jù)啟動或 停止對應(yīng)的輸出電路為每個輸出驅(qū)動電路根據(jù)寄存器組內(nèi)N位數(shù)據(jù)中的對應(yīng)1位數(shù)據(jù)控 制對應(yīng)的輸出電路的輸出管的導通和關(guān)斷；各個輸出驅(qū)動模塊根據(jù)所述電流數(shù)據(jù)統(tǒng)一調(diào)整 各個輸出電路的輸出電流為每個輸出驅(qū)動模塊根據(jù)所述電流數(shù)據(jù)中的1位向?qū)?yīng)的基準 電流確定單元的控制端發(fā)出控制信號，所述基準電流確定單元根據(jù)所述控制信號在第一基 準電流和第二基準電流間選定一個，每個輸出驅(qū)動模塊根據(jù)所述電流數(shù)據(jù)中的剩余位控制 對應(yīng)輸出電路中的各個開關(guān)電路的導通和關(guān)斷；該使能的輸出驅(qū)動模塊根據(jù)所述電流數(shù)據(jù) 單獨調(diào)整對應(yīng)輸出電路的輸出電流為該使能的輸出驅(qū)動模塊根據(jù)所述電流數(shù)據(jù)中的1位 向所述基準電流確定單元的控制端發(fā)出控制信號，所述基準電流確定單元根據(jù)所述控制信 號在第一基準電流和第二基準電流間選定一個，該使能的輸出驅(qū)動模塊根據(jù)所述電流數(shù)據(jù) 中的剩余位控制對應(yīng)輸出電路中的各個開關(guān)電路的導通和關(guān)斷。進一步的，每個輸出驅(qū)動模塊在根據(jù)所述電流數(shù)據(jù)調(diào)整對應(yīng)輸出電路的輸出電流 前都存儲所述電流數(shù)據(jù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中的LED驅(qū)動電路可以提供各電流輸出通道的輸出 電流 的單路調(diào)整功能和/或統(tǒng)一調(diào)整功能。利用統(tǒng)一調(diào)整功能對各電流輸出通道的輸出電流進 行統(tǒng)一調(diào)整，可以大大降低甚至消除驅(qū)動電路芯片間存在的輸出電流差值，利用單路調(diào)整 功能對每個電流輸出通道的輸出電流進行單獨調(diào)整，可以大大降低甚至消除各個通道間存 在的輸出電流差值，同時還可以降低或消除由于LED的光學特性(比如光通量)的不一致性 而引起的亮度和色度的不一致性。本發(fā)明中的輸出電路基于兩種大小不同的基準電流產(chǎn)生 輸出電流，這樣擴展了輸出電流的調(diào)整范圍，且更符合人眼亮度感知規(guī)律。關(guān)于本發(fā)明的其他目的，特征以及優(yōu)點，下面將結(jié)合附圖在具體實施方式
中詳細 描述。

結(jié)合參考附圖及接下來的詳細描述，本發(fā)明將更容易理解，其中同樣的附圖標記對應(yīng) 同樣的結(jié)構(gòu)部件，其中
圖1為本發(fā)明中的LED驅(qū)動電路在一個實施例中的結(jié)構(gòu)示意框圖； 圖2為本發(fā)明中的LED驅(qū)動電路在第一工作模式時的各信號時序在一個實施例中的示 意圖3為本發(fā)明中的LED驅(qū)動電路在第二工作模式時的各信號時序在一個實施例中的示 意圖4為本發(fā)明中的16位電流調(diào)整數(shù)據(jù)的指令格式在一個實施例中的示例圖； 圖5為本發(fā)明中的輸出模塊在一個實施例中的電路示意圖；和 圖6為圖5中的輸出模塊的6位電流數(shù)據(jù)與電流增益的曲線示意圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方 式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。本發(fā)明的詳細描述主要通過程序、步驟、邏輯塊、過程或其他象征性的描述來呈 現(xiàn)，其直接或間接地模擬本發(fā)明中的技術(shù)方案的運作。所屬領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員使用此處的這些描述和陳述向所屬領(lǐng)域內(nèi)的其他技術(shù)人員有效的介紹他們的工作本質(zhì)。此處所稱的“一個實施例”或“實施例”是指與所述實施例相關(guān)的特定特征、結(jié)構(gòu) 或特性至少可包含于本發(fā)明至少一個實現(xiàn)方式中。在本說明書中不同地方出現(xiàn)的“在一個 實施例中”并非必須都指同一個實施例，也不必須是與其他實施例互相排斥的單獨或選擇 實施例。此外，表示一個或多個實施例的方法、流程圖或功能框圖中的模塊順序并非固定的 指代任何特定順序，也不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。請參閱圖1所示，其為本發(fā)明中的LED驅(qū)動電路100在一個實施例中的結(jié)構(gòu)示意 框圖，所述LED驅(qū)動電路100包括控制模塊110、若干個輸出驅(qū)動模塊120、若干個輸出模塊 130 (也可以稱為輸出電路)、基準電流模塊140和寄存器組150。所述控制模塊110可以接收輸入端LE輸入的鎖存使能信號(latch enable signal)和輸入端OE輸入的輸出使能控制信號(output enable control signal )。所述 LED驅(qū)動電路100具有兩種工作模式，分別為第一工作模式和第二工作模式，其中第一工作 模式也可以稱為電流驅(qū)動模式，第二工作模式也可以稱為電流調(diào)整模式。所述控制模塊110 可以根據(jù)鎖存使能信號LE判斷當前是進入第一工作模式還是進入第二工作模式。在一個實施例中，所述寄存器組150包括有移位寄存器151、輸出寄存器152和命 令寄存器153。移位寄存器151、輸出寄存器152和命令寄存器153可以均為N位寄存器，其 中N可以為4、8、16、32或其它自然數(shù)。所述移位寄存器151可以根據(jù)輸入端CLK輸入的時 鐘信號接收輸入端SDI輸入的串行數(shù)據(jù)，在所述鎖存使能信號LE生效后，鎖存其內(nèi)的N位 數(shù)據(jù)，并在當前為第一工作模式時，將所述N位數(shù)據(jù)輸出至所述輸出寄存器152作為輸出使 能數(shù)據(jù)，在當前為第二工作模式時，將所述N位數(shù)據(jù)輸出至所述命令寄存器153作為電流調(diào) 整數(shù)據(jù)。在其他實施例中，也可以將輸出寄存器152和命令寄存器153進行復(fù)用，或者將移 位寄存器151、輸出寄存器152和命令寄存器153進行復(fù)用，當然還可以有其它變形結(jié)構(gòu)。所述基準電流模塊140經(jīng)由輸入端REXT與一外接電阻相連，其可以為輸出模塊 130提供精確的基準電流，所述基準電流的大小由所述外接電阻決定，其可以同時提供大小 兩種基準電流，它們的電流比例為1 :M，其中1.5≤M≤4. 5，比如M=2、3、4、1.5或2. 5等， 小基準電流也可以被稱為第一基準電流，大基準電流也可以被稱為第二基準電流。在一個實施例中，所述輸出驅(qū)動模塊120包括有N個，分別為第一輸出驅(qū)動模塊 121、第二輸出驅(qū)動模塊122、……和第N輸出驅(qū)動模塊123，所述輸出模塊130也包括N個， 分別為第一輸出模塊131、第二輸出模塊132、……和第N輸出模塊133，其中每個輸出驅(qū)動 模塊用來驅(qū)動對應(yīng)的一個輸出模塊，對應(yīng)的輸出驅(qū)動模塊和輸出模塊形成一個電流輸出通 道。因此，也可以說所述LED驅(qū)動電路100包括有N個電流輸出通道。每個輸出模塊通過對應(yīng)的輸出端OUT提供精確的輸出電流，其中所述輸出電流是 基于所述基準電流產(chǎn)生的。在所述LED驅(qū)動電路100用于驅(qū)動LED時，每個輸出端OUT可以 連接一個或多個LED。這樣，每個電流輸出通道都可以向連接的LED提供精確的輸出電流。 在第一工作模式時，每個輸出驅(qū)動模塊根據(jù)輸出寄存器152內(nèi)對應(yīng)的1位數(shù)據(jù)啟動(使能) 或停止(非使能)對應(yīng)的輸出模塊，其中在啟動一輸出模塊時，該輸出模塊可以向其輸出端 提供輸出電流，在停止該輸出模塊時，該輸出模塊則停止向其輸出端提供輸出電流。此時， 輸出寄存器152中的N位數(shù)據(jù)分別被作為對應(yīng)的N個輸出通道的輸出使能信號。在第二工 作模式時，各個輸出驅(qū)動模塊可以根據(jù)命令寄存器153內(nèi)的電流調(diào)整數(shù)據(jù)調(diào)整輸出模塊的輸出電流值。 圖2為本發(fā)明中的LED驅(qū)動電路100在第一工作模式時的各信號時序在一個實施 例中的示意圖，其中在此例中N=16。請參閱圖2所示，在所述LED驅(qū)動電路100運行時，在 時鐘信號CLK的上升沿采樣輸入端SDI輸入的數(shù)據(jù)，每個時鐘采樣1位數(shù)據(jù)，16個時鐘采樣 16位數(shù)據(jù)至移位寄存器151。之后，所述鎖存使能信號LE先由低電平跳變?yōu)楦唠娖?，?jīng)過 約一個時鐘周期后，再由高電平跳變?yōu)榈碗娖剑藭r所述鎖存使能信號LE生效，鎖存移位 寄存器151內(nèi)的16位數(shù)據(jù)，同時所述控制電路110根據(jù)所述鎖存使能信號LE的高電平持 續(xù)的時間(比如小于2個周期)判定當前為第一工作模式，并將所述N位數(shù)據(jù)輸出至所述輸 出寄存器152作為輸出使能數(shù)據(jù)。此后，在輸入端OE輸入的輸出使能控制信號有效時，每 個輸出驅(qū)動模塊根據(jù)輸出寄存器152內(nèi)對應(yīng)的1位數(shù)據(jù)啟動或停止對應(yīng)輸出模塊，比如可 以用1代表啟動、0代表停止。在其他實施例中，所述控制電路110也可以根據(jù)所述鎖存使 能信號LE的低電平持續(xù)的時間去判定是第一工作模式或第二工作模式，當然也可以根據(jù) 其他信號而不是鎖存使能信號來判定是第一工作模式或第二工作模式。在所述LED驅(qū)動電路100應(yīng)用于驅(qū)動LED時，每個輸出端OUT可以連接一個或多 個LED，在一輸出模塊啟動時，連接該輸出模塊的LED開啟(亮)，在該輸出模塊停止時，連接 該輸出模塊的LED關(guān)閉(滅)。在第一工作模式下，通過輸入端SDI和移位寄存器151以預(yù) 定頻率不斷地向輸出寄存器152輸入16位輸出使能數(shù)據(jù)，從而可以控制各個電流輸出通道 連接的LED不停的亮滅。由于LED的亮滅切換頻率高于人眼的感知，因此人眼并不能感知 到LED的亮滅切換，僅能感知到LED的亮度的變化。此時，通過控制LED的占空比就可以調(diào) 節(jié)LED的亮度。圖3為本發(fā)明中的LED驅(qū)動電路100在第二工作模式時的各信號時序在一個實施 例中的示意圖，其中在此示例中N=16。請參閱圖3所示，在所述LED驅(qū)動電路100運行時， 在時鐘信號CLK的上升沿采樣輸入端SDI輸入的數(shù)據(jù)，每個時鐘采樣1位數(shù)據(jù)，16個時鐘采 樣16位數(shù)據(jù)至移位寄存器151，同時所述鎖存使能信號LE先由低電平跳變?yōu)楦唠娖剑?jīng)過 約4個時鐘周期后，再由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，此時所述鎖存使能信號LE生效，鎖存移位寄 存器151內(nèi)的16位數(shù)據(jù)，同時所述控制電路110根據(jù)所述鎖存使能信號LE的高電平持續(xù) 的時間(比如大于2個周期)判定當前為第二工作模式，并將所述16位數(shù)據(jù)輸出至所述命令 寄存器153作為電流調(diào)整數(shù)據(jù)。圖4為本發(fā)明中的16位電流調(diào)整數(shù)據(jù)的指令格式在一個實施例中的示例圖。請 參閱圖4所示，C、D、E、F四位數(shù)據(jù)為校驗數(shù)據(jù)，A為缺省位，DA0-DA5六位數(shù)據(jù)為電流數(shù) 據(jù)，可以實現(xiàn)輸出電流的26=64階調(diào)整，6-9四位數(shù)據(jù)為通道地址，可以支持24=16個電流輸 出通道。B為電流調(diào)整模式選擇位，如果B為0，則為單路調(diào)整模式，此時控制模塊110根 據(jù)通道地址6-9使能其對應(yīng)的電流輸出通道的輸出驅(qū)動模塊，該輸出驅(qū)動模塊存儲電流數(shù) 據(jù)DA0-DA5并據(jù)此單獨調(diào)整對應(yīng)輸出模塊的輸出電流。如果B為1，則為統(tǒng)一調(diào)整模式，此 時控制模塊110使能所有電流輸出通道的輸出驅(qū)動模塊，各個輸出驅(qū)動模塊存儲電流數(shù)據(jù) DA0-DA5并據(jù)此統(tǒng)一調(diào)整各個通道的輸出模塊的輸出電流，6-9通道地址無效。這樣，在第 二工作模式下，就可以利用單路調(diào)整功能對每個電流輸出通道的輸出電流進行單獨調(diào)整， 利用統(tǒng)一調(diào)整功能對各個電流輸出通道的輸出電流進行統(tǒng)一調(diào)整。本發(fā)明的一個優(yōu)點或特點在于所述LED驅(qū)動電路100可以提供各電流輸出通道的輸出電流的單路調(diào)整功能和/或統(tǒng)一調(diào)整功能。利用統(tǒng)一調(diào)整功能對各電流輸出通道的 輸出電流進行統(tǒng)一調(diào)整，可以大大降低驅(qū)動電路芯片間存在的輸出電流差值，這樣可以大 幅度提高采用了本發(fā)明中的LED驅(qū)動電路的LED產(chǎn)品(比如LED顯示器)的LED的亮度和色 度的一致性或均勻性，同時也可以降低或消除由于外接電阻的不一致性而引起的驅(qū)動電路 芯片間的輸出電流差值，從而可以降低對外接電阻的一致性的要求。利用單路調(diào)整功能對 每個電流輸出通道的輸出電流進行單獨調(diào)整，可以大大降低甚至消除各個通道間存在的輸 出電流差值，這樣可以進一步提高采用了本發(fā)明中的LED驅(qū)動電路的LED產(chǎn)品(比如LED顯 示器)的LED的亮度和色度的一致性或均勻性，同時還可以降低或消除由于LED的光學特性 (比如光通量)的不一致性而引起的亮度和色度的不一致性，從而可以降低對LED的光學特 性(比如光通量)的一致性性要求，進而降低了 LED的成本。在一個實施例中，假如每個通道驅(qū)動1個LED，LED驅(qū)動電路100驅(qū) 動的16個LED 的光學特性(比如光通量)的不一致性較高，也就是說，這16個LED使用同樣的輸出電流驅(qū) 動，它們亮度和色度也差別較大。在對LED產(chǎn)品的調(diào)試過程中，可以將LED驅(qū)動電路100切 換至第二工作模式，通過單獨微調(diào)各個電流輸出通道的輸出電流來消除16個LED的光學特 性的不一致性，最后使得這16個LED的亮度和色度保持較高的一致性，然而此時各個電流 輸出通道的輸出電流則可能有較大差異。由于LED驅(qū)動電路的單路調(diào)整功能，從而可以大 大降低了對LED的光學特性(比如光通量)的一致性要求，而一個LED產(chǎn)品中成本最高的部 分就是LED，這樣使得采用本發(fā)明中的LED驅(qū)動電路的LED產(chǎn)品在保證應(yīng)用質(zhì)量的同時使成 本大幅度降低。通常來講，為了保證驅(qū)動的LED的亮度和色度的一致性，需要LED驅(qū)動電路的各個 電流輸出通道的輸出電流的差異值越小越好。然而，本發(fā)明中的LED驅(qū)動電路中的單路調(diào) 整功能，則打破了這種傳統(tǒng)上的思維定勢，其單路調(diào)整功能的目標可以不是將各個電流輸 出通道的輸出電流調(diào)整的更一致，而可以是將各個電流輸出通道驅(qū)動的LED的亮度和色度 調(diào)整的更一致，這種調(diào)整可能會將各個電流輸出通道的輸出電流的差異值調(diào)整的更大以彌 補LED的光學特性的不一致性。在其他實施例中，N也可以為4、8、32或其它數(shù)字，同樣第二工作模式下的電流數(shù) 據(jù)也可以由6位改為4、5、7、8、9或其它數(shù)字位，在第二工作模式下也可以僅設(shè)置單路調(diào)整 功能或統(tǒng)一調(diào)整功能，還可以任意改變校驗數(shù)據(jù)的位數(shù)。圖5為本發(fā)明中的輸出模塊500 (也可以稱之為輸出電路)在一個實施例中的電 路示意圖，在此實施例中仍以電流調(diào)整數(shù)據(jù)中的電流數(shù)據(jù)為6位為例進行介紹，所述輸出 模塊500可以用作LED驅(qū)動電路的每個電流輸出通道中的輸出模塊。所述輸出模塊500包 括有電流驅(qū)動管M1-M6、輸出管M7和基準電流確定單元510。所述基準電流確定單元510具有控制端和偏置端，其根據(jù)控制端的控制信號選擇 第一基準電流和第二基準電流中的一個，并根據(jù)選定的基準電流產(chǎn)生一偏置電壓由所述偏 置端輸出。所述控制端的控制信號可以為6位電流數(shù)據(jù)中的1位，比如最高位。在具體應(yīng) 用時，最高位為1，則表明選定第二基準電流，所述偏置電壓根據(jù)第二基準電流產(chǎn)生，最高位 為0，則表明選定第一基準電流，所述偏置電壓根據(jù)第一基準電流產(chǎn)生。電流驅(qū)動管M1-M6中的每一個的源極互相連接并接地，漏極都互相連接。電流驅(qū) 動管Ml的柵極直接與所述偏置端相連，電流驅(qū)動管M2-M6的柵極均通過一個開關(guān)電路與所述偏置端相連。所述偏置端上的偏置電壓驅(qū)動每個電流驅(qū)動管M1-M6使其產(chǎn)生輸出電流， 并且根據(jù)第一基準電流產(chǎn)生的偏置電壓驅(qū)動每個電流驅(qū)動管M1-M6產(chǎn)生的輸出電流與根 據(jù)第二基準電流產(chǎn)生的偏置電壓驅(qū)動對應(yīng)電流驅(qū)動管M1-M6產(chǎn)生的輸出電流的比例等于 第一基準電流與第二基準電流的電流比例，即為1 :M。電流驅(qū)動管M1-M6的寬長比之比分別為X: 1 2 4 8 16，這樣流過電流驅(qū)動管 M1-M6的電流比例同樣分別為X 1 2 4 8 16。電流驅(qū)動管M2-M6對應(yīng)的開關(guān)電路的控制端 與輸出驅(qū)動模塊相連，所述輸出驅(qū)動模塊根據(jù)6位電流數(shù)據(jù)中的另外5位控制各個開關(guān)電 路的導通和關(guān)斷，從而控制各個電流驅(qū)動管的導通和關(guān)斷，進而實現(xiàn)對輸出模塊500的輸 出電流的32階調(diào)整。此外，聯(lián)合6位電流數(shù)據(jù)中的最高位對基準電流的調(diào)整，從而可以實 現(xiàn)在對輸出模塊500的輸出電流的64階調(diào)整。電流驅(qū)動管M2的輸出電流值為每階電流調(diào) 整幅度。
為了避免在大基準電流時的輸出模塊500的最小輸出電流與小基準電流時的輸 出模塊500的最大輸出電流之間出現(xiàn)大的跳躍，柵極始終與所述偏置端連接的電流驅(qū)動管 Ml的相對寬長比X需要精心設(shè)計，作為一個通用的設(shè)計考量可以讓X滿足X+1+2+4+8+16小 于M*X且X+1+2+4+8+16接近M*X。舉例來說，假如M=4，那么X可以為11，假如M=2，那么X 可以為32，假如M=3，那么X可以為16。在一個實施例中，X+1+2+4+8+16接近M*X是指兩者 之間的差值小于或等于大基準電流時的每階電流調(diào)整幅度。在LED驅(qū)動電路為第二工作模式時，輸出驅(qū)動模塊可以存儲命令寄存器153中的 6位電流數(shù)據(jù)并據(jù)此來控制輸出模塊500的電流驅(qū)動管M2-M6的導通或關(guān)斷以及基準電流 的選擇。各個輸出驅(qū)動模塊內(nèi)可以事先存儲有默認的6位電流數(shù)據(jù)，比如為101010，在隨 后的輸出電流調(diào)整過程中可以用最新的6位電流數(shù)據(jù)對其進行覆蓋。下面列舉一些根據(jù) 電流數(shù)據(jù)調(diào)整輸出電流的示例，假如6位電流數(shù)據(jù)為011100，由于最高位為0，則選定第一 基準電流，后5位的十進制數(shù)為28，則可以將電流驅(qū)動管M4-M6導通，假如6位電流數(shù)據(jù)為 011110，由于最高位為0，則選定第一基準電流，后5位的十進制數(shù)為30，則可以將電流驅(qū)動 管M3-M6導通，假如6位電流數(shù)據(jù)為101011，由于最高位為1，則選定第二基準電流，后5位 的十進制數(shù)為11，則可以將電流驅(qū)動管M2、M3和M5導通。在具體實現(xiàn)時，可以將后5位中 的每一位分別對應(yīng)一個電流驅(qū)動管的開關(guān)電路，其中最后一位對應(yīng)電流驅(qū)動管M2，倒數(shù)第 二位對應(yīng)電流驅(qū)動管M3，以此類推，第五位對應(yīng)電流驅(qū)動管M6。所述輸出管M7的漏極與輸出端OUT相連，源極與電流驅(qū)動管M1-M6的漏極相連。 所述輸出管M7的柵極作為所述輸出管M7的開關(guān)控制端與輸出驅(qū)動模塊相連。在第一工作 模式時，輸出驅(qū)動模塊可以根據(jù)輸出寄存器152內(nèi)的輸出使能數(shù)據(jù)的對應(yīng)1位來控制輸出 管M7的導通或關(guān)斷，從而控制輸出模塊500的啟動或停止，此時輸出驅(qū)動模塊根據(jù)已存儲 于其內(nèi)的電流數(shù)據(jù)來控制輸出模塊500的電流驅(qū)動管M2-M6的導通或關(guān)斷以及基準電流的 選擇。圖6為圖5中的輸出模塊500的6位電流數(shù)據(jù)與電流增益的曲線示意圖，其中 所述電流增益為實際輸出電流值與默認輸出電流值的比值，此時所述默認輸出電流值為 101010,Μ=4 通常，各個LED驅(qū)動電路的各個電流輸出通道的輸出模塊的默認值是一致的， 在使用默認值不能保證外接LED的亮度和色度的一致性時，可以進入第二工作模式下對各 個LED驅(qū)動電路的各個電流輸出通道的輸出模塊的輸出電流進行單獨或統(tǒng)一微調(diào)。圖中的曲線由兩條斜率不同的直線Ll和L2銜接而成，直線Ll的過程中一直采用小基準電流進行 電流調(diào)整，每階電流調(diào)整幅度較小，直線L2的過程中一直采用大基準電流進行電流調(diào)整， 每階電流調(diào)整幅度較大，為Ll時每階電流調(diào)整幅度的M倍。這樣的設(shè)計也是考慮到下面幾 個方面1、在同樣階數(shù)調(diào)整時，可以獲得更廣的調(diào)整范圍；2、在輸出電流較小時，由于人眼 對LED的光學特性(比如光通量)的變化更為敏感，因此采用較小幅度的調(diào)整，在電流較大 時，由于人眼對LED的光學特性(比如光通量)的變化相對不敏感，因此采用較大幅度的調(diào)

在一個實施例中，所述電流驅(qū)動管M1-M6和輸出管M7均為NMOS晶體管。所述輸 出管M7為高壓管。在其他實施例中，電流調(diào)整數(shù)據(jù)中的電流數(shù)據(jù)的位數(shù)還可以為5、7或其它位數(shù)， 其中1位作為基準電流選擇位，剩余的作為電流驅(qū)動管控制位。舉例來說，在電流數(shù)據(jù)的位 數(shù)為5時，4位作為電流驅(qū)動管控制位，此時可以將圖5中的輸出模塊的電流驅(qū)動管M6去 掉就可以了，此時還需要重新設(shè)定電流驅(qū)動管Ml的相對寬長比X，使其滿足X+1+2+4+8小 于M*X且X+1+2+4+8接近M*X即可，此時可以實現(xiàn)輸出電流的25階調(diào)整。再舉例來說，在 電流數(shù)據(jù)的位數(shù)為7時，6位作為電流驅(qū)動管控制位，此時可以在圖5中的輸出模塊中增加 與電流驅(qū)動管M6設(shè)置類似的電流驅(qū)動管M8就可以了，電流驅(qū)動管M8的漏極與電流驅(qū)動管 M1-M6的漏極相連，源極與電流驅(qū)動管M1-M6的源極相連，柵極通過開關(guān)電路與所述偏置端 相連，電流驅(qū)動管M8與電流驅(qū)動管M2的寬長比之比為32:1，此時同樣還需要重新設(shè)定電 流驅(qū)動管Ml的相對寬長比X，其滿足X+1+2+4+8+16+32小于M*X且X+1+2+4+8+16+32接近 M*X即可。一般來講，電流驅(qū)動管M2-M6的寬長比之比滿足2° 2: 22 23 :24。在一個實施例 中，假如柵極通過開關(guān)電路與偏置端連接的電流驅(qū)動管的數(shù)目為Y個，那么柵極直接與所 述偏置端連接的電流驅(qū)動管和各個柵極通過開關(guān)電路與偏置端連接的電流驅(qū)動管的寬長 比之比分別為x 2° :2J …2Y_2 :2Η，其中柵極直接與所述偏置端連接的電流驅(qū)動管的相 對寬長比X滿足父+ 。+ 1+…+2γ-2+2Η小于Μ*Χ且Χ+2°+2、…+2γ-2+2Η與Μ*Χ之間的差值 小于或等于第二基準電流時的每階電流調(diào)整幅度。本發(fā)明的另一個特點或優(yōu)點在于為輸出模塊提供有兩種大小不同的基準電流， 并且大基準電流時輸出模塊的最小輸出電流大于小基準電流時輸出模塊的的最大輸出電 流且大基準電流時輸出模塊的最小輸出電流與小基準電流時輸出模塊的最大輸出電流之 間的差值小于或等于大基準電流時輸出模塊的每階電流調(diào)整幅度，這樣擴展了輸出電流的 調(diào)整范圍，且更符合人眼亮度感知規(guī)律。本發(fā)明的再一個特點或優(yōu)點在于各個受控制的Y個電流驅(qū)動管的寬長比之比分 別為2° 2: ... :2Y_2 :2Η，從而利用最少的驅(qū)動管實現(xiàn)了輸出電流的2Υ+1階調(diào)整，前2Υ階的 電流調(diào)整幅度是基本均勻的，后2Υ階的電流調(diào)整幅度是基本均勻的，且前2Υ階的電流調(diào)整 幅度與后2Υ階的電流調(diào)整幅度的比值為大小基準電流的電流比例，即為1 :Μ。在另一個實施例中，本發(fā)明中的LED驅(qū)動電路的每個電流輸出通道可以驅(qū)動多個 LED,比如4個，此時每個電流輸出通道可以采用時分復(fù)用的方式對連接在其上的多個LED 進行驅(qū)動。此時，輸出驅(qū)動模塊可以為每個LED設(shè)置電流數(shù)據(jù)存儲區(qū)以存儲每個LED的電 流數(shù)據(jù)，在第二工作模式時，可以對每個電流通道的每個LED進行電流調(diào)整，并可以將調(diào)整完畢的電流數(shù)據(jù)存儲于輸出驅(qū)動模塊內(nèi)，這樣可以對同一電流輸出通道下的不同LED的亮 度進行調(diào)整，以彌補這些LED的光學特性的不一致性。在具體應(yīng)用時，本發(fā)明中提出的LED驅(qū)動電路100特別適合用于驅(qū)動LED顯示器， 所述LED顯示器包括由若干LED組成的LED陣列。假如每個LED驅(qū)動電路100的每個電流 輸出通道可以驅(qū)動4個LED，這樣每個LED驅(qū)動電路可以驅(qū)動64個LED，而一個LED顯示器 可能需要幾十個、上百個或更多的LED驅(qū)動電路100。不同LED驅(qū)動電路的各電流輸出通道 的統(tǒng)一調(diào)整功能可以改善不同LED驅(qū)動電路對應(yīng)的LED之間的亮度和色度的不一致性，同 一 LED驅(qū)動電路的各電流輸出通道的單路調(diào)整功能則可以改善該LED驅(qū)動電路對應(yīng)的LED 之間的亮度和色度的不一致性。由于LED驅(qū)動電路的電流調(diào)整功能，尤其是單路調(diào)整功能， 使得可以放寬對LED的光學特性的一致性的要求，但同樣可以保證LED顯示器具有高質(zhì)量 的圖像顯示效果。上文對本發(fā)明進行了足夠詳細的具有一定特殊性的描述。所屬領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù) 人員應(yīng)該理解，實施例中的描述僅僅是示例性的，在不偏離本發(fā)明的真實精神和范圍的前 提下做出所有改變都應(yīng)該屬于本發(fā)明的保護范圍。本發(fā)明所要求保護的范圍是由所述的權(quán) 利要求書進行限定的，而不是由實施例中的上述描述來限定的。
權(quán)利要求
一種輸出電路，其特征在于其包括具有控制端和偏置端的基準電流確定單元，其根據(jù)控制端的控制信號在第一基準電流和第二基準電流間選定一個，并根據(jù)選定的基準電流產(chǎn)生一偏置電壓由所述偏置端輸出，其中第一基準電流小于第二基準電流；若干電流驅(qū)動管，其源極互相連接，其漏極互相連接，其中一個電流驅(qū)動管的柵極直接與所述偏置端相連，其余每個電流驅(qū)動管的柵極通過一開關(guān)電路與所述偏置端相連，通過控制各個開關(guān)電路的導通和關(guān)斷來控制對應(yīng)電流驅(qū)動管的導通和關(guān)斷；和輸出管，其源極與所述電流驅(qū)動管的漏極相連，其漏極作為輸出電路的輸出端，其柵極控制所述輸出管的導通和關(guān)斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸出電路，其特征在于，第一基準電流與第二基準電流的電 流比例為1 :M，其中1.5彡M彡4. 5。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸出電路，其特征在于，所述偏置端上的偏置電壓驅(qū)動每個 電流驅(qū)動管使其產(chǎn)生輸出電流，并且根據(jù)第一基準電流產(chǎn)生的偏置電壓驅(qū)動每個電流驅(qū)動 管產(chǎn)生的輸出電流與根據(jù)第二基準電流產(chǎn)生的偏置電壓驅(qū)動對應(yīng)電流驅(qū)動管產(chǎn)生的輸出 電流的比例等于第一基準電流與第二基準電流的電流比例。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸出電路，其特征在于，柵極通過開關(guān)電路與所述偏置端相 連的各電流驅(qū)動管的寬長比之比分別為2° 2:…2Y_2 :2Η，其中Y為柵極通過開關(guān)電路 與所述偏置端相連的電流驅(qū)動管的數(shù)目，所述輸出電路支持2Υ+1階的輸出電流調(diào)整。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輸出電路，其特征在于，柵極直接與所述偏置端連接的電流 驅(qū)動管的相對寬長比X滿足父+ 。+ 1+…+ ^2+ ^1小于Μ*Χ且Χ+2°+2、…+2γ-2+2Η與Μ*Χ之 間的差值小于或等于第二基準電流時的每階電流調(diào)整幅度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輸出電路，其特征在于，根據(jù)Υ+1位電流數(shù)據(jù)對所述輸出電路 進行輸出電流調(diào)整，其中根據(jù)電流數(shù)據(jù)中的1位確定所述基準電流確定單元的控制端的控 制信號，根據(jù)電流數(shù)據(jù)中的其余Y位控制各個開關(guān)電路的導通和關(guān)斷。
7.—種LED驅(qū)動電路，其特征在于其包括控制模塊，接收鎖存使能輸入端輸入的鎖存使能信號，并根據(jù)所述鎖存使能信號判斷 當前是第一工作模式還是第二工作模式；寄存器組，接收數(shù)據(jù)輸入端輸入的N位數(shù)據(jù)；N個輸出驅(qū)動模塊和對應(yīng)的N個輸出電路，每個輸出驅(qū)動模塊驅(qū)動對應(yīng)的輸出電路，每 個輸出電路通過對應(yīng)的輸出端提供輸出電流，在第一工作模式時，每個輸出驅(qū)動模塊根據(jù)寄存器組內(nèi)N位數(shù)據(jù)中的對應(yīng)1位數(shù)據(jù)啟 動或停止對應(yīng)的輸出電路，在第二工作模式時，所述N位數(shù)據(jù)包括有調(diào)整模式數(shù)據(jù)、電流數(shù) 據(jù)和通道地址數(shù)據(jù)，在調(diào)整模式數(shù)據(jù)為統(tǒng)一調(diào)整時，各個輸出驅(qū)動模塊根據(jù)所述電流數(shù)據(jù) 統(tǒng)一調(diào)整各個輸出電路的輸出電流，在調(diào)整模式數(shù)據(jù)為單路調(diào)整時，根據(jù)所述通道地址數(shù) 據(jù)使能對應(yīng)的輸出驅(qū)動模塊，該使能的輸出驅(qū)動模塊根據(jù)所述電流數(shù)據(jù)單獨調(diào)整對應(yīng)的輸 出電路的輸出電流，N為自然數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，N為4、8、16或32。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，其還包括基準電流模塊，其提供有第一基準電流和第二基準電流，其中第一基準電流小于第二基準電流，每個輸出電路為權(quán)利要求1-5任一所述的輸出電路，每個輸出驅(qū)動模塊根據(jù)寄存器組內(nèi)N位數(shù)據(jù)中的對應(yīng)1位數(shù)據(jù)啟動或停止對應(yīng)的輸出 電路為每個輸出驅(qū)動電路根據(jù)寄存器組內(nèi)N位數(shù)據(jù)中的對應(yīng)1位數(shù)據(jù)控制對應(yīng)的輸出電 路的輸出管的導通和關(guān)斷；各個輸出驅(qū)動模塊根據(jù)所述電流數(shù)據(jù)統(tǒng)一調(diào)整各個輸出電路的輸出電流為每個輸出 驅(qū)動模塊根據(jù)所述電流數(shù)據(jù)中的1位向?qū)?yīng)的基準電流確定單元的控制端發(fā)出控制信號， 所述基準電流確定單元根據(jù)所述控制信號在第一基準電流和第二基準電流間選定一個，每 個輸出驅(qū)動模塊根據(jù)所述電流數(shù)據(jù)中的剩余位控制對應(yīng)輸出電路中的各個開關(guān)電路的導 通和關(guān)斷；該使能的輸出驅(qū)動模塊根據(jù)所述電流數(shù)據(jù)單獨調(diào)整對應(yīng)輸出電路的輸出電流為該使 能的輸出驅(qū)動模塊根據(jù)所述電流數(shù)據(jù)中的1位向所述基準電流確定單元的控制端發(fā)出控 制信號，所述基準電流確定單元根據(jù)所述控制信號在第一基準電流和第二基準電流間選定 一個，該使能的輸出驅(qū)動模塊根據(jù)所述電流數(shù)據(jù)中的剩余位控制對應(yīng)輸出電路中的各個開 關(guān)電路的導通和關(guān)斷。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，每個輸出驅(qū)動模塊在根據(jù)所述 電流數(shù)據(jù)調(diào)整對應(yīng)輸出電路的輸出電流前都存儲所述電流數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，寄存器組包括有N位移位寄存 器、N位輸出寄存器和N位命令寄存器，所述移位寄存器接收數(shù)據(jù)輸入端輸入的串行數(shù)據(jù)， 在所述鎖存使能信號生效后，鎖存移位寄存器內(nèi)的N位數(shù)據(jù)，并在當前為第一工作模式時， 將所述N位數(shù)據(jù)輸出至所述輸出寄存器，在當前為第二工作模式時，將所述N位數(shù)據(jù)輸出至 所述命令寄存器。
12.—種LED顯示器，其包括由多個LED組成的LED陣列和驅(qū)動所述LED陣列的多個如 權(quán)利要求9所述的LED驅(qū)動電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種LED驅(qū)動電路以及其內(nèi)的輸出電路。其中所述輸出電路包括具有控制端和偏置端的基準電流確定單元，其根據(jù)控制端的控制信號在第一基準電流和第二基準電流間選定一個，并根據(jù)選定的基準電流產(chǎn)生一偏置電壓由所述偏置端輸出；若干電流驅(qū)動管，其源極互相連接，其漏極互相連接，其中一個電流驅(qū)動管的柵極直接與所述偏置端相連，其余每個電流驅(qū)動管的柵極通過一開關(guān)電路與所述偏置端相連；輸出管，其源極與所述電流驅(qū)動管的漏極相連，其漏極作為輸出電路的輸出端，其柵極控制所述輸出管的導通和關(guān)斷。這樣，輸出電路基于兩種大小不同的基準電流產(chǎn)生輸出電流，這樣擴展了輸出電流的調(diào)整范圍，且更符合人眼亮度感知規(guī)律。
文檔編號G05F1/10GK101937650SQ20101028643
公開日2011年1月5日 申請日期2010年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月19日
發(fā)明者劉鈺, 史良俊 申請人:無錫力芯微電子股份有限公司