TW201247027A - Light emitting device current regulator circuit and control method thereof - Google Patents

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201247027 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種發光元件電流調節電路及其控制方 法’特別是指一種簡化繞線並降低電能損耗之發光元件電流調 節電路及其控制方法。 【先前技術】 傳統平板顯示器1⑻如第1圖所示，包含平板顯示模組 150，用以顯示晝面；電源供應電路130，根據回授訊號，將 輸入電壓Vin，轉換為輸出電壓Vout ;以及複數個發光元件 串110 ’用以照免平板顯不模組150。其中，每一發光元件串 110包含複數個串聯的發光元件，且每一發光元件串11〇之 一端耦接於輸出電壓Vout，以供應電源予複數發光元件 110;另一端分別與電源供應電路130耦接，以調整發光元件 串110之電流，並產生回授訊號。在某些應用中發光元件的 冗度可調整，此情況下電源供應電路130另.外接收調光訊號 Dim，並根據調光訊號Dim，調整發光元件串H0之亮度。 電源供應電路130接收複數個電流感測訊號，例如為第j 圖先前技術所示之12個電流感測訊號CS1、CS2、CS3至 CS12’並根據此12個電流感測訊號cs卜CS2、CS3至CS12, 控制各發光元件串110電流。 以上所述之傳統平板顯示器100,每一發光元件串110都 需要分別電連接至電源供應電路130 ’當平板顯示器1〇〇的 尺寸越大，所需要的發光元件串110越多，其所需要的電線 數量與長度都需要增加，這也意味著複雜的繞線與空間需 求。例如，如第1圖所示，12個發光元件串11〇即需要安排 201247027 12+1條繞線。另外，由越多發光元件所組成的發光元件串 110需要越高的操作電壓，而導致電源供應電路130所需要 的製造成本較高以及安全的顧慮也較多。此外，當平板顯示 益的發光元件串110數量或單一發光元件串中的發光元 件數目改變時，電源供應電路130或/及電線的繞線與空間需 求也需要跟著重新設計，使製造的成本增加。 第2圖顯示本案申請人稍早所提出之一種能簡化繞線並 解決以上問題的發光元件控制電路2〇〇示意電路’其細節請參 閱中華民國專利申請案第100112698號。如圖所示，電源供應 電路270，根據回授訊號FB，將輸入電壓Vin，轉換為輸出 電壓Vout ;以及複數發光元件串210。發光元件串21〇包含 至少一個而宜為複數個串聯的發光元件，且發光元件串21〇 具有第一端E1及第二端E2,其中，第一端E1耦接於輸出 電壓Vout，以供應電源予複數發光元件；以及複數發光元件 電流調節電路230，其具有接點Vcc、接點CS、接點LFB、 以及接點GND’其中接點Vcc用以接收電源提供給發光元件 電流調節電路230的内部電路(以下簡稱此Vcc為内部電 壓）’此内部電壓Vcc來自輸出電壓v〇ut，或來自其他合適 的電源，例如輸入電壓Vin或其他直流電壓等。發光元件電 々il調節電路230之接點CS與發光元件串210第二端E2輕 接，以調整發光元件串210之電流。發光.元件電流調節電路 230在接點LFB處產生區域回授訊號LFB，各發光元件電流 調節電路230產生之區域回授訊號LFB與電源供應電路27〇 之回授訊號接點FB耦接，以提供回授訊號FB，其中，回授 訊號FB由所有區域回授訊號LFB中之最低值所決定。發光 70件控制電路2G0需要具備調光功能時，發光元件電流調較 201247027 電路230另具有接點Dim，且各發光元件電流調節電路230 接收同一調光訊號Dim，以根據調光訊號Dim而對應地調整 各發光元件串230之電流。 對照第2_圖、與第1圖之先前技術可以看出，由於設置 複數發光元件電流調節電路230、其與發光元件串210可以 共用平板顯示器中的繞線，且繞線數目縮減為共用的固定四 條’分別用以傳送Vout、FB(LFB)、GND、以及Dim。相對 地，在第1圖的先前技術中，若有N條發光元件串，便需要 N+1條繞線，對照之下，顯然第2圖所顯示之電路可更有效 地節省空間。此外’在第1圖的先前技術中，因應不同數目 的發光元件串，電源供應電路130之内部電路與接點數目必 須做不同的設計，而在第2圖所顯示之電路中，不論發光元 件串數目為何，只要總功率不超出額定上限，都可使用相同 的電源供應電路270，其内部電路與接點數目並不需要改 變，因此，第2圖所示電路顯然比第丨圖所示先前技術在應 用上更為便利。.〜 然而，第2圖所示之電路雖可改善第}圖所示之繞線問 題與簡化設計，但是仍須提供内部電壓Vcc至各發光元件電 流調節電路230，其繞線與電力損耗仍有改善空間。 有鑑於此，本發明即針對上述先前技術之不足，提出一種 能更簡化繞線並解決以Jl問題的發光元件電流調節電路及其 控制方法。 【發明内容】 本發明目的之-在提供—種發光元件電流調節電路。 本發明的另-目的在提供—種發光元件電流調節電路控 201247027 制方法。 為達上述之目的，就其中一個觀點言，本發明提供了一 種發光元件電流調節電路，用以調節流經一發光元件電路之 一發光元件電流，其中，該發光元件電路具有第一端及第二 端，該第一端與一電源供應電路耦接，該發光元件電流調節 電路包含.一内部電壓產生電路，與該第二端耦接，根據第 •^端電壓產生一内部電壓，以供應電力予該發光元件電流調 節電路，其中該内部電壓產生電路包括一電荷儲存裝置，其 利用該第二端電壓而儲存電荷，以產生該内部電壓；以及一 電流控制電路，與該第二端耦接，根據一控制訊號，以調節 該發光元件電流，其中該控制訊號至少間歇性地使通過發光 元件的電流為低電流或零電流，以抬升該第二端電壓。 上述發光元件電流調節電路宜更包含一判斷電路，其根 據該内部電壓之位準，判斷後產生該控制訊號；或根據一調 光訊號與該内部電壓之位準，經综合判斷後產生該控制訊 娩，或根據一計時訊號而產生該控制訊號；或根據一調光訊 號與一計時訊號，經綜合判斷後產生該控制訊號。或是，上 述方法還可作各種交集或聯集組合，例如根據一調光訊號與 該内部電壓之位準與一計時訊號，經综合判斷後產生該控制 訊號。 上述發光元件電流調節電路中，該内部電壓產生電路宜 包括一取樣保持(sample_and-h〇ld)電路或一整流(rectifler)電 路。 上述發光元件電流調節電路中，該取樣保持電路可包 括：一開關電路，與該第二端耦接，根據該控制訊號操作其 中一開關元件；以及該電荷儲存裝置，與該開關電路耦接， 201247027 根據該開關元件操作，以產生該内部電廢。 在其t-種實施型態中’該整流電路可包括：— 元件，具有i向端與-逆向端’其中該順向端與該第二端 輕接，·以及該電顧存裝置，與該逆向端输， 部電壓。 座王am 在另-種實施型態中’該判斷電路可包括.··—内部電壓 位準資訊取得電路，例如—分壓電路或—壓降電路或一連接 線電路，根據該内部電壓，產生一内部電壓位準資訊訊號· 以及-設定電路，根據該⑽電壓辦資訊訊號，以產生該 控制訊號。 ^ 上述發光元件電流調節電路中，該設定電路可具有一比 較電路，根據該分壓訊號與至少一預設位準之比較，以產生 一判斷訊號’進而產生該控制訊號。 上述發光元件電流調節電路中，可更包含一邏輯電路， 根據該判斷訊號與該調光訊號，以產生該控制訊號。 上述發光元件電流調節電路中，該設定電路可更包括一 單脈衝產生電路，與該比較電路耦接，根據該判斷訊號，以 產生一單脈衝訊號，進而產生該控制訊號。 在另一種實施型態中’該判斷電路可包括：一計時電路， 產生一計時訊號；以及一單脈衝產生電路，根據該計時訊號， 以產生該控制訊號。 在另一種實施型態中’該判斷電路可包括：一計時電路， 根據該調光訊號’計時一段預設時間後，產生一計時訊號； 以及一單脈衝產生電路’根據該計時訊號，以產生該控制訊 號。 在另一種實施型態中，該判斷電路可包括：一計時電路， 201247027 根據該調光訊號，計時一段預設時間後，產生一計時訊號； 一單脈衝產生電路，根據該計時訊號，以產生該判斷訊號； 以及一第一邏輯電路，根據該調光訊號與該判斷訊號，產生 該控制訊號。 上述發光元件電流調節電路中，該計時電路可根據該調 光訊號而重置，或根據該調光訊號與該判斷訊號而重置。 就另一個觀點言，本發明提供了一種發光元件電流調節 電路控制方法，該發光元件電流調節電路，用以調節流經一 發光元件電路之一發光元件電流，其中，該發光元件電路具 有第一端及第二端’該第一端與一電源供應電路耦接，該發 光元件電流調節電路控制方法包含：利用該第二端之電壓而 儲存電荷於一電荷儲存裝置，以產生一内部電壓，進而供應 電力予該發光元件電流調節電路；以及根據一控制訊號，以 調節該發光元件電流，其中該控制訊號至少間歇性地使通過 發光元件的電流為低電流或零電流，以抬升該第二端之電壓。 上述發光元件電流調卽電路控制方法中，該控制訊號可 根據一調光訊號而產生；或根據該内部電壓之位準而產生； 或根據一計時訊號而產生；或根據以上之組合而產生。例如， 該内部電壓之位準變化可產生一單脈衝，或該計時訊號可產 生一單脈衝，並根據該單脈衝、或與該調光訊號組合，而產 生該控制訊號。 在其中一種實施型態中，上述產生該内部電壓之步驟， 宜包括：根據該控制訊號以決定是否耦接該第二端電壓與該 電荷儲存裝置’以儲存電荷於該電荷儲存裝£而產生該 電壓。 ° 底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之 201247027 目的、技術内容、特點及其所達成之功效。 【實施方式】 請參閱第3圖，顯示本發明的架構實施例。如第3圖所 不’發光元件控制電路3〇〇包含電源供應電路37〇、複數發光 兀件電流調節電路330、與複數發光元件串31〇。電源供應電 ，370 ’根據回授訊號FB，將輸入電壓vin，轉換為輸出電 壓Vout。發光元件串310包含至少一個而宜為複數個串聯的 發光元件，且發光元件串31〇具有第一端E1及第二端E2， 其中，第知El輕接於輸出電壓v〇ut，以供應電源予複數 發光兀件。發光元件電流調節電路33〇具有接點Vc、接點 CS、接點LFB、以及接點GND，其中當發光元件電流調節 電路330製作成積體電路時，接點Vc和接點cs可以共用接 腳’容後說明。發光元件電流調節電路33〇之接點cs與發 光元件串310第二端E2耦接，以調整發光元件串31〇之電 流。發光元件電流調節電路330在接點LFB處產生區域回授 訊號LFB，各發光元件電流調節電路33()產生之區域回授訊 號LFB與電源供應電路370之回授訊號接點fb耦接，以提 供回授訊號FB，其中，回授訊號FB由所有區域回授訊號 LFB中之最低值所決定。在本實施例中，當發光元件串31〇 需要具備調光功能時，發光元件電流調節電路330另具有接 點Dim，且各發光元件電流調節電路33〇接收同一調光訊號 Dim，以根據調光訊號Dim而對應地調整各發光元件串310 之電流。若不需要調光功能，則發光元件電流調節電路33〇 可不需具備接點Dim。與第2圖所示之先前技術不同的是， 發光元件電流調節電路330之内部電壓Vcc並非來自輸出電 201247027 · 壓Vout，或來自輸入電壓vin等，而是經由接點Vc與發光 元件串310第二端E2耦接，根據第二端E2電壓，產生内部 電壓Vcc，以供應電力予發光元件電流調節電路33〇。需說 明的^，為了易於理解，第3圖顯示接點Vc由發光元件電 流調節電路330外部藉由繞線連接至第二端£2，為其中一種 實施方式’實際上亦可省略外部繞線，_發光元件電流調 節電路330内部(例如整合為積體電路)的導線，完成耦接即 可，亦即當發光元件電流調節電路33〇製作成積體電路時， 接點Vc和接點CS可以共用接腳。 對照第3圖與第2圖可以看出，在本發明實施例中，由 =不需要由外部取得内部電壓Vcc之故，各發光元件電流調 b卩電路330可以減少繞線長度，對照之下，顯然本發明可更 有效地節省空間。此外，-般發光元件串的應时(例如平 板顯示器）’每一發光元件串往往包含10到100個串聯的發 光，件，因此供應發光元件串31〇所需之電壓，即前述輸出 p壓/out往往相當高，此時若發光元件電流調節電路之内 j電壓Vcc需要耦接至輸出電壓v〇ut，則發光元件電流調 路需要冑賴的規格，以承受此高電壓，其製造成本相 對提高。而本發明利用發光元件串310第二端E2電壓，將 其調節為足以供應發光元件電流調節電路330之内部電壓 c因此與先則技術相比，本發明之發光元件電流調節電 路330不需要耦接至高電壓節點，可降低製造成本與損壞風 險。，外，本發明之發光元件電流調節電路，在利用發光元 件串第二端電壓（下稱Ves)產生内部電麗Vec的架構下， 仍然可以保持低壓降（1〇w-dropout)的操作特性，更降低電路 消耗的功率。 201247027 請參閱第4A圖，說明本發明如何能根據發光元件串第 二端電壓Vcs (接點Vc之電壓），產生内部電壓Vc(^為控 制發光元件串310的電流，發光元件串31〇的第二端通常^ 接於一電流控制電路335。若電流控制電路335的上端電壓， 也就是發光元件的第二端電壓Vcs不足，則電流控制電路姐 無法正常工作’因此，第二端電壓Vcs必須維持在正常工作 所需的最低值之上。但於發光元件全亮時，第二端電壓Vcs 也不能過高，否則將無謂地浪費能量。因此，發光元件全亮時， 第二端電壓Ves -般是控制在1V(伏特)以下，例如G.3〜0.6V， 一般的做法是經由回授電壓FB或LFB控制輸出電壓v〇ut的 位準來達成對第二端電廢Vcs位準的控制。但積體電路内部 所需的電壓’通常大於1V，因此第二端電壓Ves並不足以供 應内部電壓Vcc。如何解決此問題，以第二端電壓*來供 應内部電壓Vcc呢？本發明的方法如下。 每-發光元件上的餅會隨電流而變化，其數字視元件的 不同而有所麵，.以LED為例，當通過發光元件的電流為零 電流或低f流(如正常操作電流的·町)時，和通過發光元 件的電流為正常操作電流時，兩者之間發光元件上的壓降差異 :達數百毫伏特(mV)。假設發光元件正常操作時，第二端電 ，cs為G.3V ’則根據本發明’可間歇性地控制使通過發光 疋件的電絲零m低電流(發光元制紋為零電流或低 電流的時間宜小於人眼視覺暫㈣時間，使人眼無法察覺發光 =件有如此，在每—發光元件上即可產生數百的 ，差。由於發光元件串第一端E1連接於輸出電磨伽，因此 第二端链Ves等於〔（輸出電I v〇m)減去（發光元件串上 的總麼降）〕。當每一發光元件上產生數百mV的壓差時，第二

* J 201247027 端，壓Vcs即可上升〔（數百mV)乘以（發光元件數目）〕的 電塵值’例如假設發光树串上彳聞發先元件，而每顆發 光讀·上產生G.4V的壓差，則#發光元件為低電流狀態時， 第二端電壓Ves就可從G.3V跳升到4.3V= (a3+(G.4*10))。 如適當_此電壓來儲存電荷，就可產生足夠咖部電壓 Vcc。輸出電壓v〇ut雖然通常由回授電壓FB *LFB控制，但 其I化速度相對緩慢’ *發光元件㈣兩端壓差(=VGut_Vcs) 的變化速度相對錄乡，因此第二端電壓Ves有足夠的時間 跳升’而該電舰存裝置可以在第二端賴Ves跳升的時間 内儲存電荷，就可產生足夠的内部電壓Vcc。 明Μ續參閱第4A圖’根據本發明的第一個電路實施例， 發光元件電流調節電路330中包含内部電壓產生電路、 電流控制電路335與判斷電路337。電流控制電路335控制發 光元件串310的電流。判斷電路337判斷内部電壓V(x的位 準是否過低，若是，則發出控制訊號CTL控制電流控制電路 335，暫時降低*發光元件串310的電流，以將第二端電壓ycs 向上抬升。在第二端電壓Vcs高於内部電壓Vec時，與第二 端E2耦接的内部電壓產生電路333即根據第二端電壓Vcs 產生内部電壓VCC。亦即，内部電壓產生電路333的作用是 在第二端電壓Vcs高於内部電壓Vcc時，根據第二端電壓

Ves產生内部電壓vce，其更詳細的實施例將於後文中舉例 說明。 由以上說明可知，如果發光元件控制電路3〇〇 (見第3 圖）具有數位調光功能，亦即發光元件電流調節電路33〇是 根據數位調光訊號Dim來調整發光元件串310的電流，則由 於數位調光訊號Dim會以數位方式間歇性地關閉發光元件串

11 S 201247027 310的電流，因此判斷電路337宜將此情況考慮在内，综合 判斷後再產生控制訊號CTL來控制電流控制電路335，如第 4B圖所示’通常當數位調光訊號Dim的工作比不是1⑻％時， 則判斷電路337直接根據數位調光訊號Dim來控制電流控制 電路335即可。（如果可以確定數位調光訊號Dim的工作比必 然不會是100%，則判斷電路337直接根據數位調光訊號Dim 來控制電流控制電路335即可，而不必與内部電壓產生電路 333搞接，此也等同於省略判斷電路337 〇但第4B.圖實施例 可以兼顧數位調光訊號Dim的工作比可能為1〇〇%的情況。） 又，如果發光元件控制電路300所接收的是類比調光訊號 Dim，則由於類比調光訊號Dim是調整發光元件串31〇電流 的類比值、而非間歇性地關閉發光元件串31〇，因此判斷電路 337可以直接根據其判斷來控制電流控制電路335，如第4C 圖所示。 凊參閱第4D與4E圖’分別顯示數位和類比調光時，控 制訊號CTL如何控制電流控制電路335。圖中，Vdd為任何 適當的電壓位準，例如可以是内部電壓Vcc，且Vdd高於參考 電壓REF、也高於類比調光訊號Dim。 第4D圖中’當控制訊號CTL使電晶體M2導通、M3 關閉時’誤差放大器335.1、電晶體]^卜電阻11構成電流源 電路’通過電晶體Ml的電流受控為(REF/R)，而發光元件 產生對應的亮度。當控制訊號CTL使電晶體M2關閉、M3 導通時，.因Vdd高於參考電壓ref，電晶體Ml關閉而沒有 電流通過，發光元件便不發光。第4D圖的電路，可用於第 4A或4B圖的電路中。 第4E圖中，當控制訊號CTL使電晶體M2導通、M3 12 201247027 關閉時’誤差放大器3351、電晶體]vn、電阻R構成電流源 電路’通過電晶體Ml的電流受控為(Dim/R)，而發光元件 產生對應的亮度。當控制訊號CTL使電晶體M2關閉、M3 導通時，因Vdd高於參考電壓ref，電晶體Ml關閉而沒有 電流通過，發光元件便不發光。第4D圖的電路，可用於第 4C圖的電路中。 第4F圖舉例顯示電發光元件流調節電路33〇的具體電 路結構之一例。如第4A圖所示’請同時參閱第3圖，發光 元件電流調節電路330包含唯汲電電壓隨耦器（sink_oniy voltage follower) 33卜内部電壓產生電路333、電流控制電路 335與判斷電路337。電流控制電路335接收調光訊號Dim， 並經由接點CS，控制發光元件串310之電流，以控制發光元 件串310的亮度。如前所述，若電流控制電路335的上端電 壓，也就是第二端電壓Vcs不足，則電流控制電路335無法 正常工作，因此，第二端電壓Vcs必須維持在正常工作所需 的最低值之上。唯汲電電壓隨耦器331的一輸入端接收接點 CS處的第二端電壓Vcs，其另一輸入端經直流偏壓v〇s而與 輸出端耦接’換言之，其輸出端之電壓將保持在Vcs+Vbs。 由於同一輸出電壓Vout供應給所有發光元件串31〇，但 由於製造上的變異，各發光元件串31〇的壓降未必均一相 同’對於較大壓降的發光元件串310，對應的發光元件電流 調節電路330在接點CS處的電壓相對較低，而若接點以 處的電壓過低，發光元件電流調節電路33〇將益法正 ，發光元件串310的電流，故必須確保輸出電壓偏夠 局，能使所有發光元件電流調節電路33()的接點cs處的電 壓都足夠。各發光元件電流調節電路33G的接點處的電

13 S 201247027 壓，其資訊將反映於區域回授訊號LFB，換言之，如欲使所 有發光元件串310都正常工作，必須根據區域回授訊號lfb 中之最低值，來對應產生適當的回授訊號FB，並進而控制輸 出電壓Vout。因此’區域回授訊號LFB.搞接至電源供應電路 370的回授訊號FB輸入接點，如第3圖所示。 此外，内部電壓產生電路333與第二端E2耦接，根據 第二端電壓產生内部電壓Vcc，以供應電力予發光元件電流 調節電路330。判斷電路337根據調光訊號Dim與内部電壓 Vcc ’產生控制訊號CTL，以控制電流控制電路335調節發 光元件電流。控制訊號CTL除輸入電流控制電路335，以調 節發光元件電流外’如有需要，亦可輸入内部電壓產生電路 333，以控制内部電壓Vcc的產生（容後參照第6A_6C圖作說 明）。 本實施例中也舉例顯示判斷電路337的具體電路結構之 一例。如圖所示，判斷電路337包括内部電壓位準資訊取得 電路3371與設定電路3372。内部電壓位準資訊取得電路3371 取得有關内部電壓位準的資訊，例如，可以是分壓電路、壓 降電路或犀純為連接線電路。在本實施例中，内部電壓位準 資訊取得電路3371舉例為分壓電路，根據内部電壓vcc，藉 由分壓電阻上的分壓，產生分壓訊號Vd，作為代表内部電壓 位準資訊的訊號。設定電路3372中，例如但不限於由磁滯觸 發電路3373接收分壓訊號Vd，以產生判斷訊號Vdet。當分 壓訊號Vd超過預設高位準ViH時，判斷訊號Vdet由低位準 改變為高位準；而當分壓訊號Vd低於預設低位準ViL時， 判斷訊號Vdet由高位準改變為低位準；判斷訊號vdet由圖 中遲滯曲線所示意。判斷訊號Vdet輸入及邏輯電路3374， 201247027 與調光訊號Dim作及邏輯運算後，產生控制訊號CTL。需說 明的是，以上電路僅為舉例，判斷電路337的實施方式並不 限於此。例如’如果不需要考慮到調光訊號Dim，則判斷訊 谠Vdet可以直接作為控制訊號CTL。再例如，磁滞觸發電 路3373不必須採用磁滯電路，而可以是無磁滯的單純觸發電 路。又例如，磁滯觸發電路3373的目的是區分分壓訊號Vd 的位準，如改以磁滯或非磁滯比較器將分壓訊號Vd與預設 位準相比較，根據比較結果產生判斷訊號乂(1技，也能同樣的 目的，故磁滯觸發電路3373 (或非磁滯觸發電路）與磁滯或 非磁滯比較器皆可視為比較電路的一種形式。再例如，如改 將内部電壓Vcc直接與預設位準相比較，則内部電壓位準資 訊取得電路3371就可以只是單純的連接線，而内部電壓Vcc ^身就是「内部電壓位準資訊訊號」；又，如將本實施例中的 刀壓電路改為包含二極體或其他形式的壓降電路，亦屬可 行。又例如，視訊號高低位準所代表的意義而定，邏輯電路 3374不必然是圖示的及閘。 ,第5圖顯示前述實施例中各訊號的波形圖。如圖所示， 虽第一種情況Condition A發生時，也就是調光訊號Dim的工 作比低於100%時’此時第二端電壓Vcs會在冑低位準間變 換’内，電壓產生電路333利用電荷儲存裝置於第二端電壓 Vcs在尚位準時存人電荷，以提供内部電壓W。此時，如圖 所不意’内部電壓Vcc及其分壓訊號別會維持在高位準。另 -方面’當第二種情況c〇nditi〇n 3發生時也就是調光訊號 Dim的工作比維持在100%時，此時第二端電壓I會在維持 在低位準，内部電壓產生電路333無法自然利用電荷儲存裝 置於第二端電壓Ves在高位準時存人電荷，因此，如圖所示，

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Vcc及其分壓訊號vd由高位準逐漸降低。當分壓訊號Vd低 於預設低位準ViL時，判斷訊號Vdet由高位準改變為低位 準，請參閱第4F圖，邏輯電路3374根據低位準的判斷訊號 Vdet與高位準的調光訊號Dim，經過及邏輯運算，產生低位 準控制訊號CTL，此健準㈣减CTL會_或調降發光 元件串之電流’將導致第二端電壓Ves升高，此時連接於節 點E2和電荷儲存裝置之間之電流路徑會導通，使得内部電 壓產生電路333能利用電荷儲存裝置存入電荷，進而提升内 部電壓Vcc，直到分壓訊號Vd超過預設高位準νΜ時，判斷 訊號Vdet由低位準改變為高位準，使發光元件串之電流恢復 正常’第二端電壓Vcs會變回低位準，此時連接於節點E2 和電荷儲雜置之間之電流路徑會被切斷，使内部電壓— 不會被第二端電壓Ves拉低。需注意的是，預設低位準视 的設定選擇，宜使⑽糕Vee高於電路所需之最低可容忍 值—第—種情況ConditiGn B也翻於說明在類比調光應用中 的订為，在継調光情灯調光訊號跑並非在高低位 準間變換的脈寬調魏號，而是—個直流位準。 弟6A-6C圖 刀引羋例顯示内部電壓產生電路的幾個較 具體的實施例。在第6A與6B圖的實施例中，内部電壓產 =路包括取樣保持電路。如第6a _示，取樣保持電路 2開關.電路φ ’例如但不限於為p型場效電晶體(pfet)， …第二端E2雛’根據控制訊號CTL操作開關電路Q1 ; ^電容C1，與開關電路Q1 m，根據開關元件qi操作， 二生内部電廢Vcc。第6A圖中的開關電路亦可以改換為N 私效電晶體(NF明，只要對控制訊號CTL作相應的調整 即可。例如第6B圖所示’取樣保持電路包括開關電路吸， 201247027 例如但不限於為NFET，其與第二端E2 _，根據控制訊號 CTL操作開關電路Q2 ;電容C2，與開關電路Q2輕接，根 據開關元件Q2操作，以產生内部電壓vee ;以及非邏輯電 路_Tgate)Gl ’對控制訊號CTL作非邏輯運算，以產生適 田的訊號控制開關元件Q2的間極。總之，在第紐圖的 實施例中，可浦控制峨CTL以蚁是雜接該第二端電 ，與該電何儲存裝置（或是以其他方式控制連接該第二端電 ，與該電荷儲存裝置之間之電流路徑，也屬等效），以儲存電 街於δ亥電射儲存裝置而產生該内部電壓。 第6C圖的實施例中，内部電壓產生電路包括整流電 路。如第6C圖所示，整流電路包括二極體元件⑴，具有順 向端與逆向端’其順向端與第二端E2_ ;以及電容C3， 與二極體元件D1逆向端搞接，以產生内部電壓Vcc。 由以上第6A-6C ffi的實施例對照帛4F圖的實施例可 知’如果内部電愿產生電路333採用第6A_6B圖的電路，則 控制訊號CTL亦須輸入内部電壓產生電路333 ;如果内部電 ，產生電路333採用第6C _電路’則就不需要將控制訊 號CTL輸入内部電厪產生電路m3。 弟/、 圃刀別顯示判斷電路的另外數個實施例。如 第7圖所示，判斷電路437包括内部電壓位準資訊取得電蹈 (本魏财為分壓電路，但如前述可以辅他形式的 内部電壓位準資訊取得電路，例如壓降電路或連接線電路）、 磁滞觸4電路4373 (或其他形式的比較電路，例如非磁滞觸 發電路或磁滞或非磁滯比較器）、與單脈衝產生電路彻。 内部電壓位準資訊取得電路彻根據内部電壓W、藉由分 麼電阻上齡财生分壓職Vd(或以其⑽式產生内曰部電 201247027 壓位準資訊訊號）。設定電路3372中，例如但不限於由磁滞 觸發電路4373接收分壓訊號Vd，以產生判斷訊號Vdet。與 第4F圖實施例中之判斷電路337不同的是，而當分壓訊號 .Vd低於預設低位準ViL時，判斷訊號Vdet由高位準改變為 低位準，此一下降緣觸發單脈衝產生電路4375，以單脈衝訊 號的形式’產生控制訊號CTL (如圖所示，為便於後續訊號 處理，控制訊號CTL可為低位準的脈衝，但當然不限於此）。 圖不的控制訊號CTL·.對應於第4A或4C圖的控制訊號 CTL，如欲產生第4B圖的控制訊號CTL，則可將第7圖的 控制訊號CTL與調光訊號Dim作邏輯運算後，產生第4B圖 的控制訊號CTL，以下實施例皆可依此方式應用，不重複贅 述。 第8圖顯示判斷電路537包括内部電壓位準資訊取得電 路5371 (本實施例中為分壓電路，但如前述可以為其他形式 的内部電壓位準資訊取得電路）、磁滯觸發電路5373 (或其 他形式的比較電路）、單脈衝產生電路5375、與邏輯電路 5374。與第7圖所示實施例不同的是，判斷電路包含邏 輯電路5374，其例如但不限於為—及邏輯電路，用以對判斷 訊號Vdet與單脈衝產生電路筋所產生之單脈衝訊號作及 邏機算後，產生控魏號CTL。這樣鶴的侧是使判斷 赠Vdet與單賴峨巾，.錄特_㈣職決定控制 訊號CTL，亦即決定内部電壓產生電路333中，電容存入 荷的時間。 第9圖顯示判斷電路637包括内部電壓位準資訊取得電 路6371 (本實施例中為分屢電路，但如前述可以為其他形式 的内部電壓位準資訊取得電路）、觸發放大電路咖（或其 201247027 1 他形式的比較電路）、與單脈衝產生電路6375。與第7、8圖 所示實施例不同的是，判斷電路537包含非磁滞觸發電路 6373，而不是磁滯觸發電路4373與5373，顯示本發明對分 壓訊號Vd (或其他形式的内部電壓位準資訊訊號）的判斷， 不必須由兩個辦來設定，亦可以單邊設[非磁滯觸發電 路6373例如但不限於可根據分壓訊號Vd與預設位準vtrip 之比較，當分壓訊號Vd低於該預設位準時，產生觸發訊號， 並觸發單脈魅生電路6375，以單脈衝訊號的形式，產生控 制訊號CTL。 第10圖顯不本發明的另一個實施例。本實施例顯示判斷 電路73.7包括計時電路7376與單脈衝產生電路乃乃。計時 電!^ 7376每經過一段預設時間後’便產生計時訊號τ〇，觸 U脈衝產生電路7375，根據計時訊號Tq產生控制訊號 CTL ’而計時電路7376可自行歸零或_往前計_計時電 路的最大值後自然歸零。本實施例在說明，本發明不必須根 據内部電愿Vce或其分壓訊號Vd來觸發電荷儲存装置的充 電機制，亦可以利用計時電路？376，每一段預設時間後，觸 發產生内部電壓Vcc的充電機制。也就是說本發明只要間歇 =地將發光S件電路不導通(或低電流導通)—段短暫的時 曰1 ’就可以使得第二端電壓Vcs上升，以對内部電壓產生電 路中的電荷儲存裝置充電，藉以維持内部電壓Vee的位準。 攸树電路7376可以是數位或類比計時電路，數位計時電 ^列如但不限於可以是計數器；類比計時電路例如但不限於 可以是包含電容的充（及/或）放電電路。 雷饮^圖顯示本發明的另一個實施例。本實施例顯示判斷 電路737射將調光訊號跑考慮在内。計時電路攝具 1 19 〇 201247027 有重置輸入端Reset ’當調光訊號Dim為低位準時，即重置 計時電路7376歸零。如果調光訊號Dim —直保持在高位準 而不重置計時電路7376 ’則計時電路7376經過一段預設時 間後’會產生計時訊號T01，觸發單脈衝產生電路7375，根 據計時訊號T01產生判斷訊號vdetl，並自行重置歸零或繼 續往前計時到計時電路的最大值後自然歸零。本實施例中， 邏輯電路7374根據判斷訊號vdetl與調光訊號Dim，而產 生控制訊號CTL。 圖中，計時電路7376如為類比計時電路，例如為包含電 容的充（及/或）放電電路，則重置輸入端Reset可以是控 制電容兩端跨壓的控制訊號接收端。 第12圖顯示本發明的另一個實施例。本實施例顯示判 斷電路837除包括計時電路8376、單脈衝產生電路8375、 邏輯電路7374之外，更包括邏輯電路8374。邏輯電路8374 對調光訊號Dim與控制訊號CTL作邏輯運算後，以其結果 決定是否重置計時電路8376歸零。計時電路8376經過一段 預設時間後’產生計時訊號T02。單脈衝產生電路8375根 據計時訊號T02.產生判斷訊號Vdet2 ,經邏輯電路7374對判 斷訊5虎Vdet2和調光訊號Dim作邏輯運算後，產生控制訊號 CTL。.本實施例旨在舉例說明，調光訊號Dim或判斷訊號 Vdet2皆可以用來重置計時程序。 第13A-13B.圖的訊號波形顯示第η圖與第1.2圖實施例 的訊说波形圖。如圖所示，如前述第一種情況Condition A發 生時，也就是調光訊號Dim的工作比低於1〇〇%時，此時不需 要觸發單脈衝產生電路7375與8375，調光訊號Dim本身就 會間歇地將第二端電壓Vcs抬升到高位準，使内部電壓產生電 20 201247027 路得以產生内部電壓Vcc。因此，如圖所示，計時訊號τ〇卜 Τ02與判斷訊號vdeU、Vdet2維持在高位準。另一方面，當 前述第二種情況ConditionB發生時，也就是調光訊號Dim的 工作比為100%時，此時第二端電壓Vcs會在維持在低位準， 内。卩電壓產生電路無法自然存入電荷，而根據計時電路7376 與8376的計時，在經過預設時間後，產生判斷訊號vdetl或

Vdet2 °第二種情況conditi〇n B也適用於說明在類比調光應用 中的行為模式。 第13A圖的波形圖描述第10圖及第u圖的一種典型工 作模式’其中計時電路7376並不自行歸零而是繼續往前計時 到計時電路的最大紐自然料。料時電路7376為數位計 時電路時’TO或TOl (T1/T2)的波形圖則可代表計時電路7376 的最大位元(MSB)的輸出波形。若計時電路7376為類比計時 .電路時’例如可為充（及）放電電路，如此則充電時間和放電 時間可以不同，計時«Τ0與T〇1可以有兩不_預設時間 T1和T2。計時訊號TO與T01可以其卡一緣（例如下降緣） 觸發產生控制訊號CTL或判斷訊號Vdetl，或以其.任一上升 或下降緣都產生控制訊號CTL或判斷訊號vdetl。第BB圖 的波形圖描述第12圖的典型工作模式，或第1〇圖及第u圖 中計時電路7376有執行自行歸零的工作模式。顯示計時電路 7376與8376計時至預設時間T1 (或預設時間T1+T2)時觸 發產生控制訊號CTL或判斷訊號Vdetl或vdet2，並同時將 计時電路7376與8376重置歸零。又，以上實施例中之「重置」 以「歸零」作為舉例說明，但「重置」不限於必須「歸零」， 亦可為重置到一預設值。 •以上所述第4F與7-9圖的實施例、和第1〇_12圖的實施

S 21 201247027 例，並不互相排斥；亦即，根據本發明，亦可將位準判斷和計 時兩種方式合併使用。 ° 以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者， 僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的内容而已，並非用 來限疋本發明之權利範圍。在本發明之相同精神下，熟悉本 技術者可以思及各種等效變化。例如，各實施例中圖示直接 連接的兩電路或元件間’可插置不影響主要功能的其他電路 或元件；發光元件不限於各實施例所示之發光二極體，亦可 擴j所有以電流驅動之發光元件；數位訊號高低位準所代表 的意義可以互換，僅需對應修改電路對訊號的處理方式；等 等。因此，本發明的範圍應涵蓋上述及其他所有等效變化。 【圖式簡單說明】 第1圖顯示傳統平板顯示器的示意圖。 第2圖顯示一種能簡化繞線並解決以上問題的發光元件控制 電路200示意電路。 第3圖顯示本發明的架構實施例。 第4A-4F圖分別顯示本發明的數個電路實施例。 第5圖顯不第4A-4F圖實施例中各訊號波形圖。 第6A-6C圖分別顯示本發明内部電壓產生電路的數個實施例。 第7、8、9圖分別.顯示本發明判斷電路的數個實施例。 第10-12圖顯示本發明判斷電路的另外^個實施例。 第13A-13B圖以訊號波形來說明第1M2圖電路的操作。 【主要元件符號說明】 1〇〇平板顯示器 110, 210, 310發光元件串 130,270,370電源供應電路 150平板顯示模組 22 201247027 200, 300發光元件控制電路 230,330發光元件電流調節電路 231，331電壓隨耦器 333内部電壓產生電路 335電流控制電路 3351誤差放大器 337, 437, 537, 637, 737, 837 判 斷電路 3371，4371，5371, 6371 内部電 壓位準資訊取得電路 3372設定電路 3373, 4373, 5373, 6373 磁滯 觸發電路 3374, 5374, 7374, 8374 邏輯 電路 4375, 5375, 6375, 7375, 8375 單脈衝產生電路 7376,8376計時電路 C2電容 CS 電流感測接點 電流感測訊號CS1-CS12 CTL控制訊號.

Dim調光訊號 D1二極體元件 E1第一端 E2第二端 FB回授訊號 GND接點 G1非邏輯電路 LFB區域回授訊號 M1，M2，M3電晶體 Q1，Q2開關電路 R電阻

Reset重置輸入 T0，T01，T02計時訊號

Vc接點

Vcc内部電壓

Vcs第二端電壓

Vd分壓訊號（内部電壓位準 資訊訊號）

Vdd電壓

Vdet，Vdetl，Vdet2 判斷訊號

Vffi預設高位準

ViL預設低位準

Vin輸入電壓

Vos偏移電壓 V〇ut輸出電壓

Vtrip預設位準

S 23

Claims (1)

1. 201247027 ' 七、申請專利範圍： L 一種發光元件電流調節電路，用以調節流經一發光元件電 路之一發光元件電流’其中，該發光元件電路具有第一端及第 一知，該第一端與一電源供應電路耦接，該發光元件電流調節 電路包含： -内部電壓產生電路，與該第二端輕接，根據第二端電壓 產生一内部電壓，以供應電力予該發光元件電流調節電路，其 中，内部電壓產生電路包括一電荷儲存裝置，其利用該第二端 電壓而儲存電荷，以產生該内部電壓；以及 一電流控制電路，與該第二端耦接，根據一控制訊號，以 調節該發光元件電流’其中該控制訊號至少間歇性地使通過發 光元件的電流為低電流或零電流，以抬升該第二端電壓。 2. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件電流調節電路，更 包3判斷電路’用以產生該控制訊號，其中該判斷電路根據 該内部電壓之位準，判斷後產生該控制訊號。 3. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件電流調節電路，更 包s —判斷電路’用以產生該控制訊號，其中該判斷電路根據 一調光訊號與該内部電壓之位準，經綜合判斷後產生該护制訊 號。 " 4. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件電流調節電路，更 包含一判斷電路’用以產生該控制訊號，其中該判斷電路根據 一計時訊號而產生該控制訊號。 5*如申請專利範圍第1項所述之發光元件電流調節電路，更 f含-判斷電路，用以產生該控制訊號，其中該判斷電路根據 一調光訊號與一計時訊號，經綜合判斷後產生該控制訊號。 6.如申請專職㈣2或3顧述之發光元件電流調節電 Λ 24 201247027 ' 路，其中該判斷電路包括： 一内部電壓位準資訊取得電路，根據該内部電壓，產生一 内部電壓位準資訊訊號；以及 一設定電路’根據該内部電壓位準資訊訊號，以產生該控 制訊號。 7.如申請專利範圍第6項所述之發光元件電流調節電路，其 中該設定電路具有一比較電路，根據該内部電壓位準資訊訊號 與至少一預設位準之比較，以產生一判斷訊號，進而產生該控 制訊號。 8·如申請專利範圍第7項所述之發光元件電流調節電路，其 中該設定電路更包括一單脈衝產生電路，與該比較電路耦接， 根據該判斷訊號’以產生一單脈衝訊號，進而產生該控制訊號。 9.如申睛專利範圍第3項所述之發光元件電流調節電路，其. 中該判斷電路包括： 一内部電壓位準資訊取得電路，根據該内部電壓’產生一 内部電壓位準資訊訊號； 一設定電路’根據該内部電壓位準資訊訊號，產生一判斷 訊號；以及 一邏輯電路，根據該判斷訊號與該調光訊號，以產生該控 制訊號。 10·如申請專利範圍第4或5項所述之發光元件電流調節電 路’其中該判斷電路包括： 一計時電路，計時一段預設時間後，產生該計時訊號；以 及 一單脈衝產生電路’根據該計時訊號，以產生該控制訊號。 如申請專利範圍第5項所述之發光元件電流調節電路，其 25 S 201247027 中該判斷電路包括： 一計時電路，計時一段預設時間後，產生該計時訊號； 一單脈衝產生電路，根據該計時訊號，產生一判斷訊號； 以及 一第一邏輯電路’根據該調光訊號與該判斷訊號，產生該 控制訊號。 12. 如申請專利範圍第u項所述之發光元件電流調節電路，其 中該計時電路根據該調光訊號而重置。 13. 如申請專利範圍第11項所述之發光元件電流調節電路，其 中該判斷電路更包括一第二邏輯電路，根據該調光訊號與該判 斷訊號，以重置該計時電路。 14. 如申a青專利範圍第1項所述之發光元件電流調節電路，其 中亥内。卩電壓產生電路包括一取樣保持(sample-and-hold)電路 或一整流(rectifier)電路。 15. 如中請專利綱第14項所述之發光元件電流調節電路， 其中該取樣保持電路包括： 開關電路，與該第一端耗接，根據該控制訊號操作其中 一開關元件；以及 該電荷儲存震置，與該開關電路祕i據該開關元件操 作’以產生該内部電壓。 16. 如中料職圍第14項所述之發光元件電流調節電路， 其中該整流電路包括： ㈣:二極體元件，具有—順向端與—逆向端，其中該順向端 與該第二端耦接；以及 該電荷儲存裝置，與該逆向端耦接，以產生該内部電壓。 •一種發光元件電流電路控财法，該發光元件電流調 26 201247027 節電路，用以調節流經一發光元件電路之一發光元件電流，其 中，該發光元件電路具有第一端及第二端，該第一端與一電源 供應電路耦接，該發光元件電流調節電路控制方法包含： 利用§玄第二端之電壓而儲存電荷於一電荷儲存裝置，以產 生一内部電壓，進而供應電力予該發光元件電流調節電路；以 及 根據一控制訊號，以調節該發光元件電流，其中該控制訊 號至少職性地使通過發光元件的電流為低電流或零電流，以 抬升該第二端之電壓。 18. 如申睛專利範圍第17項所述之發光元件電流調節電路控 制方法，更包含根據一調光訊號產生該控制訊號。 19. 如申請專概圍第17項所述之發光元件電流卿電路控 制方法，更包含根據該内部電壓之位準產生該控制訊號。 2〇·如申請專利範圍第Π項所述之發光元件電流調節電路控 制方法，更包含根據一調光訊號與該内部電壓之位準，經綜合 判斷後產生該控制訊號。 21·如申响專利範圍第17項所述之發光元件電流調節電路控 制方法，更包含根據一計時訊號而產生該控制訊號。 22. 如申請專利範圍第17項所述之發光元件電流調節電路控 制方法更包3根據根據一調光訊號與一計時訊號，經綜合判 斷後產生該控制訊號。 23. 如申睛專利範圍帛B或2〇項所述之發光元件電流調節電 路控制方法’其巾該根據該内部電壓之位準產生該控制訊號之 步驟’包括：根據該内部電壓之位準變化而觸發一單脈衝，進 而產生該控制訊號。 24. 如申請專利範圍第21或22項所述之發光元件電流調節電 0 .27 201247027 路控制方法，其中該根據_部鶴之位準產生該控制訊號之 步驟’包括·根據該計時訊號而觸發—單脈衝，進而產生該^ 制訊號。 25. 如申請專利範圍第20項所述之發光元件電流調節電路控 制方法，其中該根據該内部電壓之位準產生該控制訊號之步 驟，包括·· 根據該内部電壓之位準變化而觸發一單脈衝；以及 根據該調光訊號與該單脈衝，產生該控制訊號。 26. 如申凊專利範圍帛22項所述之發光元件電流調節電路控 制方法，其中該根據該内部電壓之位準產生該控制訊號之步 驟’包括： 根據該計時訊號而觸發一單脈衝；以及 根據4調光訊號與該單脈衝，產生該控制訊號+。· 27. 如申請專利範圍第17項所述之發光元件電流調節電路控 制方法，其t該產生該内部電壓之步驟，包括1艮據該控制訊 號以決定是否耦接該第二端電壓與該電荷儲存裝置，以儲存電 荷於該電荷儲存裝置而產生該内部電壓。 § 28