TWI680445B - 驅動電路 - Google Patents
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Abstract
本揭示內容係關於一種驅動電路,包含第一驅動開關、第二驅動開關及一電流調節單元。第一驅動開關電性連接於第一電源及第一發光元件。當第一驅動開關被導通時,用以接收第一電源提供的第一電流。第二驅動開關電性連接於第二電源及第二發光元件。當第二驅動開關被導通時,用以接收第二電源提供的第二電流。第二發光元件的負極端電性連接於第一發光元件的正極端。電流調節單元電性連接於第二發光元件的負極端及該第一發光元件的正極端。當電流調節單元被禁能時,第二電源提供的第二電流依序流經第二發光元件及第一發光元件。
Description
本揭示內容關於一種驅動電路,特別是指能提供電流以驅動發光元件之技術。
微發光二極體(Micro LED)係指發光二極體(LED)的微縮化和矩陣化技術。微發光二極體技術能使LED的體積小於100微米,以實現每個畫素單獨定址、單獨驅動,具有高效率、高亮度、高可靠度及反應時間快等特點。此外,由於微發光二極體無需額外的背光源,因此還具有節能、機構簡潔、體積小、薄型等優勢。
雖然微發光二極體具有前述優勢,且能使顯示器的體積更為輕薄,但對於微發光二極體的驅動電路而言,仍存在有許多可改良精進的空間。
本揭示內容之一態樣為一種驅動電路,包含第一驅動開關、第二驅動開關及電流調節單元。第一驅動開關電性連接於第一電源及第一發光元件。當第一驅動開關被導通時,用以接收第一電源提供的第一電流。第二驅動開
關電性連接於第二電源及第二發光元件,當第二驅動開關被導通時,用以接收第二電源提供的第二電流。第二發光元件的負極端電性連接於第一發光元件的正極端。電流調節單元電性連接於第二發光元件的負極端及第一發光元件的正極端。當電流調節單元被禁能時,第二電源提供的第二電流依序流經至第二發光元件及第一發光元件。
據此,在驅動電路同時驅動第一發光元件及第二發光元件時,由於第一發光元件及第二發光元件係被同樣的第二電流所驅動,因此,能使第一發光元件的亮度趨近於第二發光元件的發光亮度,且減輕電路整體的功率損耗。
100‧‧‧驅動電路
200‧‧‧驅動電路
110‧‧‧第一驅動開關
120‧‧‧第二驅動開關
130‧‧‧電流調節單元
230‧‧‧電流調節單元
S1‧‧‧第一控制訊號
S2‧‧‧第二控制訊號
S3‧‧‧調節訊號
S31‧‧‧第一調節訊號
S32‧‧‧第二調節訊號
T1‧‧‧第一電晶體開關
T2‧‧‧第二電晶體開關
T3‧‧‧第三電晶體開關
L1‧‧‧第一發光元件
L2‧‧‧第二發光元件
I1‧‧‧第一電流
I2‧‧‧第二電流
I21‧‧‧一部份的第二電流
I22‧‧‧另一部份的第二電流
Vdd1‧‧‧第一電源
Vdd2‧‧‧第二電源
N1‧‧‧第一節點
N2‧‧‧第二節點
Vss‧‧‧參考電位
第1圖為根據本揭示內容之部分實施例所繪示的驅動電路的示意圖。
第2A~2E圖為根據本揭示內容之部分實施例所繪示的驅動電路的各種運作模式示意圖。
第3圖為根據本揭示內容之部分實施例所繪示的驅動電路的示意圖。
以下將以圖式揭露本案之複數個實施方式,為明確說明起見,許多實務上的細節將在以下敘述中一
併說明。然而,應瞭解到,這些實務上的細節不應用以限制本案。也就是說,在本揭示內容部分實施方式中,這些實務上的細節是非必要的。此外,為簡化圖式起見,一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
於本文中,當一元件被稱為「連接」或「耦接」時,可指「電性連接」或「電性耦接」。「連接」或「耦接」亦可用以表示二或多個元件間相互搭配操作或互動。此外,雖然本文中使用「第一」、「第二」、…等用語描述不同元件,該用語僅是用以區別以相同技術用語描述的元件或操作。除非上下文清楚指明,否則該用語並非特別指稱或暗示次序或順位,亦非用以限定本發明。
在發光二極體的其中一種驅動電路中,每一顆發光二極體分別電性連接於對應的一個電晶體開關,以隨著電晶體開關的導通而被驅動發光、或者隨著電晶體開關的關斷而熄滅。然而,當前述驅動電路應用於畫素電路時,卻會有功率過大的問題。舉例而言,在畫素電路包含32直行、32橫列的發光二極體(亦即,包含1024顆發光二極體)的情況下,由於每一顆發光二極體是各自被獨立的電流所驅動,因此,驅動電路的總電流將會造成整體的電壓衰退(IR drop)過大,而有改善的空間。
請參閱第1圖所示,為本揭示內容之部分實施例提供之驅動電路100。驅動電路100包含第一驅動開關110、第二驅動開關120及電流調節單元130。第一驅動開關110電性連接於第一電源Vdd1及第一發光元件L1。當第一
驅動開關110被導通時,第一發光元件L1透過第一驅動開關100接收第一電源Vdd1提供的第一電流,以被第一電流驅動而產生光亮。在部分實施例中,第一驅動開關110包含電晶體(如:場效電晶體、薄膜電晶體),且其控制端用以接收第一控制訊號S1。當第一控制訊號S1為致能準位時(如:高電位),第一驅動開關110被導通,反之,當第一控制訊號S1為禁能準位時(如:低電位),第一驅動開關110被關斷。
第二驅動開關120電性連接於第二電源Vdd2及第二發光元件L2。當第二驅動開關120被導通時,第二發光元件L2透過第二驅動開關120接收第二電源Vdd2提供的第二電流,以被第二電流驅動而產生光亮。在部分實施例中,第二驅動開關120包含電晶體(如:薄膜電晶體),且其控制端用以接收第二控制訊號S2。當第二控制訊號S2為致能準位時(如:高電位),第二驅動開關120被導通,反之,當第二控制訊號S2為禁能準位時(如:低電位),第二驅動開關120被關斷。
第二發光元件L2的負極端電性連接於第一發光元件L1的正極端。如第1圖所示,在本實施例中,第二發光元件L2的負極端電性連接於第一驅動開關110及第一發光元件L1的正極端間的第一節點N1。第二發光元件L2的負極端及第一發光元件L1的正極端之間為第二節點N2,在部分實施例中,第一發光元件L1及第二發光元件L2之間係透過第一節點N1及第二節點N2形成的短路路徑相電性連
接。此外,在部分實施例中,第一發光元件L1、第二發光元件L2包含發光二極體,但並不以此為限。
電流調節單元130電性連接於第二發光元件L2的負極端及第一發光元件L1的正極端之間的第二節點N2。在電流調節單元130被禁能、而形成斷路時,第二電源Vdd2提供的第二電流將先流經第二發光元件L2,然後再透過第二節點N2、第一節點N1,流經第一發光元件L1。據此,由於驅動電路100能透過同一道電流,一併驅動兩個發光元件L1、L2,因此能減少電壓衰退產生的功率耗損。
在部分實施例中,電流調節單元130包含第一電晶體開關T1。第一電晶體開關T1的控制端用以接收調節訊號S3,且根據調節訊號S3而導通或關閉。在其他實施例中,電流調節單元130可使用其他類型之開關單元。
如前所述,當驅動電路100需要同時驅動第一發光元件L1及第二發光元件L2發光時,由於第二電源Vdd2提供的第二電流會同時流過第一發光元件L1及第二發光元件L2,因此,不僅能改善驅動電路100的功率,同時能確保第一發光元件L1及第二發光元件L2上流經的電流相同。據此,當第一發光元件L1及第二發光元件L2為規格相同之發光二極體時第一發光元件L1之亮度將能趨近於第二發光元件L2之亮度。
請參閱第1圖所示,在部分實施例中,電流調節單元130及第一發光元件L1的負極端皆電性連接於參考電位(如:-3伏特)。透過控制第一控制訊號S1、第二控
制訊號S2及調節訊號S3,將能使驅動電路100運作在不同模式。請參閱下表一所示,其中,表一中電流的單位為毫安培、功率的單位為瓦特:
請參閱第2A~2E圖所示,在此分別說明驅動電路100的不同模式如後。如第2A圖所示,第一控制訊號S1為致能準位,以導通第一驅動開關110。第二控制訊號S2為禁能準位,以關斷第二驅動開關120。電流調節單元130則根據調節訊號S3而被禁能,處於斷路狀態。此時,第一電源Vdd1提供的第一電流I1會完全流經第一發光元件L1,以驅動第一發光元件L1發光。在本實施例中,第一電源Vdd1提供的第一電壓值為6伏特、第二電源Vdd2提供的第二電壓值為7.5伏特、參考電位Vss為-3伏特。表一所示為32直行、32橫列的畫素電路應用本揭示內容的驅動電路100驅動發光元件時的功率。
同理,如第2B圖所示,第一控制訊號S1為禁能準位,以關斷第一驅動開關110。第二控制訊號S2為致能準位,以導通第二驅動開關120。電流調節單元130則根據調節訊號S3而被致能,處於短路狀態。此時,第二電源
Vdd2提供的第二電流I2會完全流經第二發光元件L2,以驅動第二發光元件L2發光。
在部分實施例中,當調節訊號S3為高電壓準位時,第一電晶體開關T1被導通,以致能電流調節單元130。此時,第一電晶體開關T1(或電流調節單元130)的阻抗值遠小於第一發光元件L1的阻抗值,因此第二電流I2會完全流經第一電晶體開關T1,而不會分流到第一發光元件L1。
如第2C圖所示,第一控制訊號S1為禁能準位,以關斷第一驅動開關110。第二控制訊號S2為致能準位,以導通第二驅動開關120。電流調節單元130則根據調節訊號S3而被禁能,處於斷路狀態。此時,第二電源Vdd2提供的第二電流I2會在流經第二發光元件L2後,流經第一發光元件L1。如第2C圖所示,在第一發光元件L1及第二發光元件L2被驅動時,第一驅動開關110及電流調節單元130皆被關斷,僅有第二驅動開關120被導通,因此能改善驅動電路100的整體功率。
在部分實施例中,第一電源Vdd1提供的第一電壓值(如:6伏特)小於第二電源Vdd2提供的第二電壓值(如:7.5伏特)。如此,在驅動電路100同時驅動第一發光元件L1及第二發光元件L2時(即,第2C圖所示之狀況),第一發光元件L1的亮度將能等同或趨近於驅動電路100單獨驅動第一發光元件L1時的亮度(即,第2A圖所示之狀況)。
如第2D圖所示,第一控制訊號S1為禁能準位,以關斷第一驅動開關110。第二控制訊號S2為禁能準位,以關斷第二驅動開關120。電流調節單元130則根據調節訊號S3而被禁能,處於斷路狀態。此時,第一電源Vdd1及第二電源Vdd2會分別提供第一電流I1及第二電流I2。由於第二電流I2在流過第二發光元件L2後,會繼續流過第一發光元件L1,因此,第一發光元件L1係同時被第一電流I1及第二電流I2所驅動。
承上,在部分實施例中,第一控制訊號S1還用以控制第一驅動開關110的阻抗值,以調整第一電流I1的大小。舉例而言,第一控制訊號S1及第一電源Vdd1將第一驅動開關110控制於電晶體的線性區,使第一驅動開關110同可變電阻般,阻抗值隨著第一控制訊號S1而改變。如此,將能實現驅動電路100的調光功能,精確地控制第一發光元件L1及第二發光元件L2間的亮度差異。
同樣地,在部分實施例中,調節訊號S3亦可用以改變電流調節單元130中第一電晶體開關T1的阻抗值。如第2E圖所示,第一控制訊號S1為禁能準位,以關斷第一驅動開關110。第二控制訊號S2為致能準位,以導通第二驅動開關120。電流調節單元130則根據調節訊號S3而被導通,且具有預定的阻抗值。此時,第二電流I2在流過第二發光元件L2後,一部份的第二電流I21將會根據分壓定理,流經電流調節單元130,另一部份的第二電流I22則會經過第二節點N2、第一節點N1,流經第一發光元件I1。據此,
第一發光元件L1及第二發光元件L2皆會被第二電流I2驅動,但第二發光元件L2的亮度將較第一發光元件L1的亮度為亮。透過調整調節訊號S3的大小,將可實現第一發光元件L1的調光功能。
請參閱第3圖所示,係根據本揭示內容之其他部分實施例所繪示的驅動電路200。驅動電路200包含第一驅動開關110、第二驅動開關120及電流調節單元230。於第2圖中,與第1圖之實施例有關的相似元件係以相同的參考標號表示以便於理解,且相似元件之具體原理已於先前段落中詳細說明,若非與第3圖之元件間具有協同運作關係而必要介紹者,於此不再贅述。
如第3圖所示,在該實施例中,電流調節單元230包含第二電晶體開關T2及第三電晶體開關T3。第二電晶體開關T2及第三電晶體開關T3係相互並聯,第二電晶體開關T2的控制端用以接收第一調節訊號S31,以被控制導通或關斷。第三電晶體開關T3的控制端用以接收第二調節訊號S32,以被控制導通或關斷。在部分實施例中,第二電晶體開關T2為N型金屬氧化物半導體場效電晶體、第三電晶體開關T3為P型金屬氧化物半導體場效電晶體,第二電晶體開關T2及第三電晶體開關T3係同時導通或關斷,以形成傳輸閘(Transmission Gate)。
雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上,然其並非用以限定本發明內容,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明內容之精神和範圍內,當可作各種更動與潤飾,因
此本發明內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (14)
- 一種驅動電路,包含:一第一驅動開關,電性連接於一第一電源及一第一發光元件,其中該第一驅動開關被導通時,用以接收該第一電源提供的一第一電流;一第二驅動開關,電性連接於一第二電源及一第二發光元件,其中該第二驅動開關被導通時,用以接收該第二電源提供的一第二電流;該第二發光元件的一負極端電性連接於該第一發光元件的一正極端;該第二發光元件的該負極端還電性連接於該第一驅動開關及該第一發光元件的該正極端間的一第一節點;以及一電流調節單元,電性連接於該第二發光元件的該負極端及該第一發光元件的該正極端,其中當該電流調節單元被禁能時,該第二電源提供的該第二電流依序流經至該第二發光元件及該第一發光元件。
- 如請求項1所述之驅動電路,其中該第一電源提供的一第一電壓值小於該第二電源提供的一第二電壓值。
- 如請求項1所述之驅動電路,其中該電流調節單元及該第一發光元件的一負極端皆電性連接於一參考電位。
- 如請求項1所述之驅動電路,其中該第一驅動開關的一控制端接收一第一控制訊號,該第二驅動開關的一控制端接收一第二控制訊號;在該第一驅動開關根據該第一控制訊號被導通、該第二驅動開關根據該第二控制訊號被關斷、該電流調節單元被禁能時,該第一發光元件被該第一電流驅動。
- 如請求項1所述之驅動電路,其中該第一驅動開關的一控制端接收一第一控制訊號,該第二驅動開關的一控制端接收一第二控制訊號;在該第一驅動開關根據該第一控制訊號被關斷、該第二驅動開關根據該第二控制訊號被導通、該電流調節單元被致能時,該第二發光元件被該第二電流驅動。
- 如請求項5所述之驅動電路,其中該電流調節單元被致能時的一阻抗值小於該第一發光元件的阻抗值。
- 如請求項1所述之驅動電路,其中該第一驅動開關的一控制端接收一第一控制訊號,該第二驅動開關的一控制端接收一第二控制訊號;在該第一驅動開關根據該第一控制訊號被關斷、該第二驅動開關根據該第二控制訊號被導通、該電流調節單元被禁能時,該第二電流依序流經至該第二發光元件及該第一發光元件,以驅動該第一發光元件及該第二發光元件。
- 如請求項1所述之驅動電路,其中該第一驅動開關的一控制端接收一第一控制訊號,該第二驅動開關的一控制端接收一第二控制訊號;在該第一驅動開關根據該第一控制訊號被導通、該第二驅動開關根據該第二控制訊號被導通、該電流調節單元被禁能時,該第二發光元件被該第二電流驅動、該第一發光元件被該第一電流及該第二電流驅動。
- 如請求項8所述之驅動電路,其中該第一驅動開關根據該第一控制訊號被導通,且該第一控制訊號還用以控制該第一驅動開關的一阻抗值。
- 如請求項1所述之驅動電路,其中該第一驅動開關的一控制端接收一第一控制訊號,該第二驅動開關的一控制端接收一第二控制訊號;該電流調節單元的一阻抗值根據一調節訊號改變。
- 如請求項10所述之驅動電路,其中在該第一驅動開關根據該第一控制訊號被關斷、該第二驅動開關根據該第二控制訊號被導通時,一部分的該第二電流流經該電流調節單元,該第一發光元件被另一部份的該第二電流驅動。
- 如請求項1所述之驅動電路,其中該電流調節單元包含一電晶體開關。
- 如請求項1所述之驅動電路,其中該電流調節單元包含相互並聯的一N型金屬氧化物半導體場效電晶體及一P型金屬氧化物半導體場效電晶體。
- 如請求項1所述之驅動電路,其中該驅動電路應用於一畫素電路,該第一發光元件及該第二發光元件為發光二極體。
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