CN110136639A - 驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本公开内容涉及一种驱动电路，包含第一驱动开关、第二驱动开关及一电流调节单元。第一驱动开关电性连接于第一电源及第一发光元件。当第一驱动开关被导通时，用以接收第一电源提供的第一电流。第二驱动开关电性连接于第二电源及第二发光元件。当第二驱动开关被导通时，用以接收第二电源提供的第二电流。第二发光元件的负极端电性连接于第一发光元件的正极端。电流调节单元电性连接于第二发光元件的负极端及该第一发光元件的正极端。当电流调节单元被禁能时，第二电源提供的第二电流按序流经第二发光元件及第一发光元件。
Description
技术领域
本公开内容关于一种驱动电路，特别涉及能提供电流以驱动发光元件的技术。
背景技术
微发光二极管(Micro LED)是指发光二极管(LED)的微缩化和矩阵化技术。微发光二极管技术能使LED的体积小于100微米，以实现每个像素单独定址、单独驱动，具有高效率、高亮度、高可靠度及反应时间快等特点。此外，由于微发光二极管无需额外的背光源，因此还具有节能、机构简洁、体积小、超薄等优势。
虽然微发光二极管具有前述优势，且能使显示器的体积更为轻薄，但对于微发光二极管的驱动电路而言，仍存在有许多可改良精进的空间。
发明内容
本公开内容的一实施方式为一种驱动电路，包含第一驱动开关、第二驱动开关及电流调节单元。第一驱动开关电性连接于第一电源及第一发光元件。当第一驱动开关被导通时，用以接收第一电源提供的第一电流。第二驱动开关电性连接于第二电源及第二发光元件，当第二驱动开关被导通时，用以接收第二电源提供的第二电流。第二发光元件的负极端电性连接于第一发光元件的正极端。电流调节单元电性连接于第二发光元件的负极端及第一发光元件的正极端。当电流调节单元被禁能时，第二电源提供的第二电流按序流经至第二发光元件及第一发光元件。
据此，在驱动电路同时驱动第一发光元件及第二发光元件时，由于第一发光元件及第二发光元件是被同样的第二电流所驱动，因此，能使第一发光元件的亮度趋近于第二发光元件的发光亮度，且减轻电路整体的功率损耗。
附图说明
图1为根据本公开内容的部分实施例所示出的驱动电路的示意图。
图2A～图2E图为根据本公开内容的部分实施例所示出的驱动电路的各种运行模式示意图。
图3为根据本公开内容的部分实施例所示出的驱动电路的示意图。
其中，附图标记说明如下：
100 驱动电路
200 驱动电路
110 第一驱动开关
120 第二驱动开关
130 电流调节单元
230 电流调节单元
S1 第一控制信号
S2 第二控制信号
S3 调节信号
S31 第一调节信号
S32 第二调节信号
T1 第一晶体管开关
T2 第二晶体管开关
T3 第三晶体管开关
L1 第一发光元件
L2 第二发光元件
I1 第一电流
I2 第二电流
I21 一部分的第二电流
I22 另一部分的第二电流
Vdd1 第一电源
Vdd2 第二电源
N1 第一节点
N2 第二节点
Vss 参考电位
具体实施方式
以下将以附图公开本公开的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本公开。也就是说，在本公开内容部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些现有惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式示出。
于本文中，当一元件被称为“连接”或“耦接”时，可指“电性连接”或“电性耦接”。“连接”或“耦接”亦可用以表示二或多个元件间相互搭配操作或互动。此外，虽然本文中使用“第一”、“第二”、…等用语描述不同元件，该用语仅是用以区别以相同技术用语描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否则该用语并非特别指称或暗示次序或顺位，亦非用以限定本发明。
在发光二极管的其中一种驱动电路中，每一颗发光二极管分别电性连接于对应的一个晶体管开关，以随着晶体管开关的导通而被驱动发光、或者随着晶体管开关的关断而熄灭。然而，当前述驱动电路应用于像素电路时，却会有功率过大的问题。举例而言，在像素电路包含32直行、32横列的发光二极管(亦即，包含1024颗发光二极管)的情况下，由于每一颗发光二极管是各自被独立的电流所驱动，因此，驱动电路的总电流将会造成整体的电压衰退(IR drop)过大，而有改善的空间。
请参阅图1所示，为本公开内容的部分实施例提供的驱动电路100。驱动电路100包含第一驱动开关110、第二驱动开关120及电流调节单元130。第一驱动开关110电性连接于第一电源Vdd1及第一发光元件L1。当第一驱动开关110被导通时，第一发光元件L1通过第一驱动开关100接收第一电源Vdd1提供的第一电流，以被第一电流驱动而产生光亮。在部分实施例中，第一驱动开关110包含晶体管(如：场效晶体管、薄膜晶体管)，且其控制端用以接收第一控制信号S1。当第一控制信号S1为使能电平时(如：高电位)，第一驱动开关110被导通，反之，当第一控制信号S1为禁能电平时(如：低电位)，第一驱动开关110被关断。
第二驱动开关120电性连接于第二电源Vdd2及第二发光元件L2。当第二驱动开关120被导通时，第二发光元件L2通过第二驱动开关120接收第二电源Vdd2提供的第二电流，以被第二电流驱动而产生光亮。在部分实施例中，第二驱动开关120包含晶体管(如：薄膜晶体管)，且其控制端用以接收第二控制信号S2。当第二控制信号S2为使能电平时(如：高电位)，第二驱动开关120被导通，反之，当第二控制信号S2为禁能电平时(如：低电位)，第二驱动开关120被关断。
第二发光元件L2的负极端电性连接于第一发光元件L1的正极端。如图1所示，在本实施例中，第二发光元件L2的负极端电性连接于第一驱动开关110及第一发光元件L1的正极端间的第一节点N1。第二发光元件L2的负极端及第一发光元件L1的正极端之间为第二节点N2，在部分实施例中，第一发光元件L1及第二发光元件L2之间是通过第一节点N1及第二节点N2形成的短路路径相电性连接。此外，在部分实施例中，第一发光元件L1、第二发光元件L2包含发光二极管，但并不以此为限。
电流调节单元130电性连接于第二发光元件L2的负极端及第一发光元件L1的正极端之间的第二节点N2。在电流调节单元130被禁能、而形成断路时，第二电源Vdd2提供的第二电流将先流经第二发光元件L2，然后再通过第二节点N2、第一节点N1，流经第一发光元件L1。据此，由于驱动电路100能通过同一道电流，一并驱动两个发光元件L1、L2，因此能减少电压衰退产生的功率耗损。
在部分实施例中，电流调节单元130包含第一晶体管开关T1。第一晶体管开关T1的控制端用以接收调节信号S3，且根据调节信号S3而导通或关闭。在其他实施例中，电流调节单元130可使用其他类型的开关单元。
如前所述，当驱动电路100需要同时驱动第一发光元件L1及第二发光元件L2发光时，由于第二电源Vdd2提供的第二电流会同时流过第一发光元件L1及第二发光元件L2，因此，不仅能改善驱动电路100的功率，同时能确保第一发光元件L1及第二发光元件L2上流经的电流相同。据此，当第一发光元件L1及第二发光元件L2为规格相同的发光二极管时第一发光元件L1的亮度将能趋近于第二发光元件L2的亮度。
请参阅图1所示，在部分实施例中，电流调节单元130及第一发光元件L1的负极端皆电性连接于参考电位(如：-3伏特)。通过控制第一控制信号S1、第二控制信号S2及调节信号S3，将能使驱动电路100运行在不同模式。请参阅下表一所示，其中，表一中电流的单位为毫安培、功率的单位为瓦特：
表一
请参阅图2A～图2E所示，在此分别说明驱动电路100的不同模式如后。如图2A所示，第一控制信号S1为使能电平，以导通第一驱动开关110。第二控制信号S2为禁能电平，以关断第二驱动开关120。电流调节单元130则根据调节信号S3而被禁能，处于断路状态。此时，第一电源Vdd1提供的第一电流I1会完全流经第一发光元件L1，以驱动第一发光元件L1发光。在本实施例中，第一电源Vdd1提供的第一电压值为6伏特、第二电源Vdd2提供的第二电压值为7.5伏特、参考电位Vss为-3伏特。表一所示为32直行、32横列的像素电路应用本公开内容的驱动电路100驱动发光元件时的功率。
同理，如图2B所示，第一控制信号S1为禁能电平，以关断第一驱动开关110。第二控制信号S2为使能电平，以导通第二驱动开关120。电流调节单元130则根据调节信号S3而被使能，处于短路状态。此时，第二电源Vdd2提供的第二电流I2会完全流经第二发光元件L2，以驱动第二发光元件L2发光。
在部分实施例中，当调节信号S3为高电压电平时，第一晶体管开关T1被导通，以使能电流调节单元130。此时，第一晶体管开关T1(或电流调节单元130)的阻抗值远小于第一发光元件L1的阻抗值，因此第二电流I2会完全流经第一晶体管开关T1，而不会分流到第一发光元件L1。
如图2C所示，第一控制信号S1为禁能电平，以关断第一驱动开关110。第二控制信号S2为使能电平，以导通第二驱动开关120。电流调节单元130则根据调节信号S3而被禁能，处于断路状态。此时，第二电源Vdd2提供的第二电流I2会在流经第二发光元件L2后，流经第一发光元件L1。如图2C所示，在第一发光元件L1及第二发光元件L2被驱动时，第一驱动开关110及电流调节单元130皆被关断，仅有第二驱动开关120被导通，因此能改善驱动电路100的整体功率。
在部分实施例中，第一电源Vdd1提供的第一电压值(如：6伏特)小于第二电源Vdd2提供的第二电压值(如：7.5伏特)。如此，在驱动电路100同时驱动第一发光元件L1及第二发光元件L2时(即，图2C所示的状况)，第一发光元件L1的亮度将能等同或趋近于驱动电路100单独驱动第一发光元件L1时的亮度(即，图2A所示的状况)。
如图2D所示，第一控制信号S1为禁能电平，以关断第一驱动开关110。第二控制信号S2为禁能电平，以关断第二驱动开关120。电流调节单元130则根据调节信号S3而被禁能，处于断路状态。此时，第一电源Vdd1及第二电源Vdd2会分别提供第一电流I1及第二电流I2。由于第二电流I2在流过第二发光元件L2后，会继续流过第一发光元件L1，因此，第一发光元件L1是同时被第一电流I1及第二电流I2所驱动。
承上，在部分实施例中，第一控制信号S1还用以控制第一驱动开关110的阻抗值，以调整第一电流I1的大小。举例而言，第一控制信号S1及第一电源Vdd1将第一驱动开关110控制于晶体管的线性区，使第一驱动开关110同可变电阻般，阻抗值随着第一控制信号S1而改变。如此，将能实现驱动电路100的调光功能，精确地控制第一发光元件L1及第二发光元件L2间的亮度差异。
同样地，在部分实施例中，调节信号S3亦可用以改变电流调节单元130中第一晶体管开关T1的阻抗值。如图2E所示，第一控制信号S1为禁能电平，以关断第一驱动开关110。第二控制信号S2为使能电平，以导通第二驱动开关120。电流调节单元130则根据调节信号S3而被导通，且具有预定的阻抗值。此时，第二电流I2在流过第二发光元件L2后，一部分的第二电流I21将会根据分压定理，流经电流调节单元130，另一部分的第二电流I22则会经过第二节点N2、第一节点N1，流经第一发光元件I1。据此，第一发光元件L1及第二发光元件L2皆会被第二电流I2驱动，但第二发光元件L2的亮度将较第一发光元件L1的亮度为亮。通过调整调节信号S3的大小，将可实现第一发光元件L1的调光功能。
请参阅图3所示，是根据本公开内容的其他部分实施例所示出的驱动电路200。驱动电路200包含第一驱动开关110、第二驱动开关120及电流调节单元230。于图2中，与图1的实施例有关的相似元件是以相同的参考标号表示以便于理解，且相似元件的具体原理已于先前段落中详细说明，若非与图3的元件间具有协同运行关系而必要介绍者，于此不再赘述。
如图3所示，在该实施例中，电流调节单元230包含第二晶体管开关T2及第三晶体管开关T3。第二晶体管开关T2及第三晶体管开关T3是相互并联，第二晶体管开关T2的控制端用以接收第一调节信号S31，以被控制导通或关断。第三晶体管开关T3的控制端用以接收第二调节信号S32，以被控制导通或关断。在部分实施例中，第二晶体管开关T2为N型金属氧化物半导体场效晶体管、第三晶体管开关T3为P型金属氧化物半导体场效晶体管，第二晶体管开关T2及第三晶体管开关T3是同时导通或关断，以形成传输闸(Transmission Gate)。
虽然本公开内容已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本发明内容，任何本领域技术人员，在不脱离本发明内容的精神和范围内，当可作各种变动与润饰，因此本发明内容的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
Claims (15)
1.一种驱动电路，包含：
一第一驱动开关，电性连接于一第一电源及一第一发光元件，其中该第一驱动开关被导通时，用以接收该第一电源提供的一第一电流；
一第二驱动开关，电性连接于一第二电源及一第二发光元件，其中该第二驱动开关被导通时，用以接收该第二电源提供的一第二电流；该第二发光元件的一负极端电性连接于该第一发光元件的一正极端；以及
一电流调节单元，电性连接于该第二发光元件的该负极端及该第一发光元件的该正极端，其中当该电流调节单元被禁能时，该第二电源提供的该第二电流按序流经至该第二发光元件及该第一发光元件。
2.如权利要求1所述的驱动电路，其中，该第一电源提供的一第一电压值小于该第二电源提供的一第二电压值。
3.如权利要求1所述的驱动电路，其中，该第二发光元件的该负极端电性连接于该第一驱动开关及该第一发光元件的该正极端间的一第一节点。
4.如权利要求3所述的驱动电路，其中，该电流调节单元及该第一发光元件的一负极端皆电性连接于一参考电位。
5.如权利要求1所述的驱动电路，其中，该第一驱动开关的一控制端接收一第一控制信号，该第二驱动开关的一控制端接收一第二控制信号；在该第一驱动开关根据该第一控制信号被导通、该第二驱动开关根据该第二控制信号被关断、该电流调节单元被禁能时，该第一发光元件被该第一电流驱动。
6.如权利要求1所述的驱动电路，其中，该第一驱动开关的一控制端接收一第一控制信号，该第二驱动开关的一控制端接收一第二控制信号；在该第一驱动开关根据该第一控制信号被关断、该第二驱动开关根据该第二控制信号被导通、该电流调节单元被使能时，该第二发光元件被该第二电流驱动。
7.如权利要求6所述的驱动电路，其中，该电流调节单元被使能时的一阻抗值小于该第一发光元件的阻抗值。
8.如权利要求1所述的驱动电路，其中，该第一驱动开关的一控制端接收一第一控制信号，该第二驱动开关的一控制端接收一第二控制信号；在该第一驱动开关根据该第一控制信号被关断、该第二驱动开关根据该第二控制信号被导通、该电流调节单元被禁能时，该第二电流按序流经至该第二发光件及该第一发光元件，以驱动该第一发光元件及该第二发光元件。
9.如权利要求1所述的驱动电路，其中，该第一驱动开关的一控制端接收一第一控制信号，该第二驱动开关的一控制端接收一第二控制信号；在该第一驱动开关根据该第一控制信号被导通、该第二驱动开关根据该第二控制信号被导通、该电流调节单元被禁能时，该第二发光元件被该第二电流驱动、该第一发光元件被该第一电流及该第二电流驱动。
10.如权利要求9所述的驱动电路，其中，该第一驱动开关根据该第一控制信号被导通，且该第一控制信号还用以控制该第一驱动开关的一阻抗值。
11.如权利要求1所述的驱动电路，其中，该第一驱动开关的一控制端接收一第一控制信号，该第二驱动开关的一控制端接收一第二控制信号；该电流调节单元的一阻抗值根据一调节信号改变。
12.如权利要求11所述的驱动电路，其中，在该第一驱动开关根据该第一控制信号被关断、该第二驱动开关根据该第二控制信号被导通时，一部分的该第二电流流经该电流调节单元，该第一发光元件被另一部分的该第二电流驱动。
13.如权利要求1所述的驱动电路，其中，该电流调节单元包含一晶体管开关。
14.如权利要求1所述的驱动电路，其中，该电流调节单元包含相互并联的一N型金属氧化物半导体场效晶体管及一P型金属氧化物半导体场效晶体管。
15.如权利要求1所述的驱动电路，其中，该驱动电路应用于一像素电路，该第一发光元件及该第二发光元件为发光二极管。
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