TW201417483A - 直流-直流轉換器及使用其之有機發光顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種直流-直流轉換器以及使用其之有機發光顯示裝置。直流-直流轉換器包含透過複數個開關之開關操作將輸入電壓轉換成第一電壓並輸出第一電壓的開關模組，複數個開關係回應於脈衝寬度調變（PWM）訊號而導通或關閉；感測供應至負載之驅動電流的感測單元，且第一電壓係提供至負載；以及藉由產生PWM訊號而控制開關模組的控制模組。控制模組係配置以根據感測單元之感測結果適應性地控制開關模組之導通電阻值。因此，其係可能可提供根據負載條件作適應性操作而有最佳效率的直流-直流轉換器與使用其之有機發光顯示裝置。

Description

直流-直流轉換器及使用其之有機發光顯示裝置
相關申請案之交互參照
本申請案主張於2012年10月30日向韓國智慧財產局提出之韓國專利申請號第10-2012-0121374號之優先權及效益，其全部內容係於此併入作為參考。另外，本申請案係關於共同審理中的美國申請案(待給予序號)，標題為「直流對直流轉換器及使用其之有機發光顯示裝置」，其係依據於2012年10月30日向韓國智慧財產局(KIPO)所申請之韓國申請號10-2012-0121414。
本發明的一態樣係有關於一種直流-直流轉換器及使用其之有機發光顯示裝置，更特別的是，有關於一種藉由根據負載條件作適應性操作而有最佳效率的直流-直流轉換器及使用其之有機發光顯示裝置。
在複數種平面顯示裝置之中，有機發光顯示裝置係使用透過電子與電洞重組而發光的複數個有機發光二極體（OLEDs）來顯示影像。有機發光二極體包含陽極電極、陰極電極以及位於陽極電極與陰極電極之間的發光層。如果電流在從陽極電極到陰極電極的方向上流過有機發光二極體，則有機發光二極體發光，從而呈現一顏色。在有機發光顯示裝置中，發光亮度係根據流過每一像素之有機發光二極體的電流量而決定。因此，高亮度影像比低亮度影像需要更多驅動電流。亦即，驅動有機發光顯示裝置之像素所需要的驅動電流係依據顯示影像而改變。因此，為了減少電力消耗，用於驅動有機發光顯示裝置之像素直流-直流轉換器應該設計在遍及驅動電流之全部範圍內有高效率。
實施例係提供一種藉由根據負載條件作適應性操作而有最佳效率的直流-直流轉換器與使用其之有機發光顯示裝置。
根據本發明的一態樣，提供一種直流-直流轉換器，包含﹕開關模組，係透過複數個開關之開關操作將一輸入電壓轉換成第一電壓並輸出第一電壓，其中複數個開關係回應於一脈衝寬度調變（PWM）訊號導通或關閉；感測供應至負載之驅動電流的感測單元，且第一電壓係提供至負載；以及藉由產生PWM訊號而控制開關模組的控制模組，其中控制模組係配置以根據感測單元之感測結果適應性地控制開關模組之導通電阻值。
根據本發明的一態樣，提供一種有機發光顯示裝置，包含﹕具有複數個像素的顯示面板，其根據每一像素中有機發光二極體之亮度而顯示灰階；提供數據給顯示面板的時序控制器；以及直流-直流轉換器，其藉由接收輸入電壓而產生用於供應電流給有機發光二極體的第一電壓與第二電壓，並提供第一電壓與第二電壓給顯示面板，其中直流-直流轉換器包含﹕第一轉換器，其將輸入電壓轉換成第一電壓並輸出第一電壓；第二轉換器，其將輸入電壓轉換成第二電壓並輸出第二電壓；以及感測供應至顯示面板之驅動電流的感測單元。第一轉換器包含﹕第一開關模組，其透過複數個開關之開關操作將輸入電壓轉換成第一電壓並輸出第一電壓給顯示面板，其中複數個開關係回應於第一PWM訊號而導通或關閉；以及藉由產生第一PWM訊號而控制開關模組的第一控制模組。第二轉換器包含﹕第二開關模組，其透過複數個開關之開關操作將輸入電壓轉換成第二電壓並輸出第二電壓給顯示面板，其中複數個開關係回應於第二PWM訊號而導通/關閉；以及藉由產生第二PWM訊號而控制第二開關模組的第二控制模組，第一控制模組係配置以基於感測單元之感測結果適應性地控制第一開關模組之導通電阻值，以及第二控制模組係配置以基於感測單元之感測結果適應性地控制第二開關模組之導通電阻值。
如上所述，根據本發明，其係可能可提供根據負載條件作適應性操作而有最佳效率的直流-直流轉換器與使用其之有機發光顯示裝置。
100、200、400、500、700、800、1000．．．直流-直流轉換器
120、220、420、520、720、820、1020．．．開關模組
140、240、440、540、740．．．感測單元
160、260、460、560、760、860、960、1060、1160．．．控制模組
222、422、522、722．．．第一開關單元
224、424、524、724．．．第二開關單元
242、442、542．．．感測電壓輸出單元
262、462、562、762．．．PWM訊號產生單元
264、464、564、764．．．開關控制單元
466、766．．．控制訊號供應單元
467、767．．．比較單元
468、768．．．軟體啟動
840．．．時序控制器
870、970、1070、1170．．．第一轉換器
872、972、1072、1172．．．第一開關模組
874、974、1074、1174．．．第一控制模組
880、980、1080、1180．．．第二轉換器
882、982、1082、1182．．．第二開關模組
884、984、1084、1184．．．第二控制模組
890、990、1090、1190．．．感測單元
972_2、1172_2．．．第一開關單元
972_4、1172_4．．．第二開關單元
974_2、1174_2．．．第一PWM訊號產生單元
974_4、1174_4．．．第一開關控制單元
982_2、1182_2．．．第三開關單元
982_4、1182_4．．．第四開關單元
984_2、1184_2．．．第二PWM訊號產生單元
984_4、1184_4．．．第二開關控制單元
992、1192．．．感測電壓輸出單元
ND1．．．第一節點
ND2．．．第二節點
ND_I．．．輸入節點
ND_O．．．輸出節點
ID．．．驅動電流
C1．．．第一電容
C2．．．第二電容
L．．．電感
L1．．．第一電感
L2．．．第二電感
SW．．．關閉開關
CON．．．控制訊號
MN1、MN2、MN3、MNm、MP1、MP2、MP3．．．開關
NSEL1、NSEL2、NSEL3、NSELm、NSEL[1：m]．．．控制訊號
PSEL1、PSEL2、PSEL3、PSELn、PSEL[1：n]．．．控制訊號
V1．．．第一電壓
VIN．．．輸入電壓
Vsense．．．感測電壓
Vref1．．．第一參考電壓
Vref2．．．第二參考電壓
Vref3．．．第三參考電壓
與說明書一起的附圖係繪示本發明的例示性實施例，並且與本描述一起用以說明本發明的原理。
第1圖係為繪示根據本發明的實施例之直流-直流轉換器的圖式。
第2圖係為繪示第1圖所示之直流-直流轉換器之實施例的圖式。
第3圖係為繪示第2圖所示之開關模組之實施例的圖式。
第4圖係為繪示第2圖所示之直流-直流轉換器之第一開關單元與第二開關單元，每一開關單元具有三個電晶體開關，的圖式。
第5圖係為繪示第1圖所示之直流-直流轉換器之另一實施例的圖式。
第6圖係為繪示第5圖所示之開關模組之實施例的圖式。
第7圖係為繪示第5圖所示之直流-直流轉換器之第一開關單元與第二開關單元，每一開關單元具有三個電晶體開關，的圖式。
第8圖係為繪示根據本發明的實施例之有機發光顯示裝置的圖式。
第9圖係為繪示第8圖所示之直流-直流轉換器之實施例的圖式。
第10圖係為繪示根據本發明的另一實施例之有機發光顯示裝置的圖式。
第11圖係為繪示第10圖所示之直流-直流轉換器之實施例的圖式。
下文中，將參考複數個附圖以說明根據本發明之特定的例示性實施例。在此，當第一元件被描述為耦接第二元件，則第一元件可能不僅是直接地耦接第二元件，亦可經由第三元件間接地耦接第二元件。進一步，為清楚起見，對本發明完全理解係屬不必要的一些元件係省略不描述。而且，說明書中相似之參考符號係參考相似之元件。
下文中，將參考附圖詳細描述根據本發明的實施例之直流-直流(DC-DC)轉換器與有機發光顯示裝置。
第1圖係為繪示根據本發明的實施例之直流-直流轉換器100 的圖式。
請參閱第1圖，直流-直流轉換器100包含開關模組120、感測單元140以及控制模組160。
開關模組120具有複數個開關，而每一開關係將來自開關模組120之外部施加的輸入電壓VIN轉換成第一電壓V1並於回應於對應的脈衝寬度調變（PWM）訊號而切換時輸出第一電壓V1。
感測單元140係感測供應至負載的驅動電流，該負載係接收來自開關模組120提供的第一電壓V1。例如，在第一電壓V1供應至負載而負載容量改變之情形中，即，在供應至負載的驅動電流改變之情形中，感測單元140係即時地感測驅動電流的改變，並通知控制模組160所感測到在驅動電流中的改變。
控制模組160係藉由產生PWM訊號以控制開關模組120。控制模組160係配置以根據感測單元140之感測結果適應性地控制開關模組120之導通電阻值。換句話說，控制模組160係配置以根據負載條件以適應性地控制開關模組120中的開關或電晶體的尺寸。
直流-直流轉換器100係為一種開關式穩壓器（switching regulator）。因此，當負載容量小時，根據開關之寄生電容值的開關損耗係增加，而當負載容量大時，驅動電流增加。因此，根據開關之導通電阻值的傳導損耗係增加。控制模組160係控制開關模組120，當負載容量小致使開關損耗最小化，而當負載容量大致使傳導損耗最小化。其結果是，不管各種負載條件，根據此實施例的直流-直流轉換器100能夠有最佳效率。為供參考，開關之寄生電容值係與開關的尺寸成比例，即，電晶體之長度（L）與寬度（W）。如此，當電晶體的尺寸較小，則寄生電容值係較小。因此，在使用小尺寸的開關之情形中，能夠減少依據寄生電容值的損耗。直流-直流轉換器100可藉由增加或降低輸入電壓VIN而產生第一電壓V1，且可藉由相反輸入電壓VIN之極性而產生第一電壓V1。供應至耦接直流-直流轉換器100之輸出端的負載的驅動電流之振幅可改變。例如，第一電壓V1可為施加至有機發光顯示裝置中每一像素之有機發光二極體之陽極的電壓ELVDD，或者為施加至有機發光顯示裝置中每一像素之有機發光二極體之陰極的電壓ELVSS。
第2圖係為繪示第1圖所示之直流-直流轉換器之實施例的圖式。
請參閱第2圖，根據此實施例之直流-直流轉換器200之開關模組220包含電感L（或線圈）、第一開關單元222與第二開關單元224。
電感L係耦接在第一節點ND1與接收輸入電壓VIN的輸入端之間。電感L係根據輸入電壓VIN造成的輸入電流之增加/降低以產生電動勢，以增加輸入電流之電壓位準。
第一開關單元222係耦接在第一節點ND1與接地端之間，且形成或阻隔電流路徑。特別的是，第一開關單元222係讓輸入電流供應至電感L或是讓輸入電流與電感L相阻隔，致使電感L產生電動勢。
第二開關單元224係耦接在第一節點ND1與第二節點ND2之間，且形成或阻隔電流路徑。特別的是，第二開關單元224係讓輸入電流供應至電感L或是讓輸入電流與電感L相阻隔。當交替地導通/關閉時，第一開關單元222與第二開關單元224可產生並輸出第一電壓V1。
感測單元240係耦接在第二節點ND2與輸出節點ND_O之間，且感測供應至負載的驅動電流ID。感測單元240可包含耦接或阻隔第二節點ND2與輸出節點ND_O之間的關閉開關SW、以及感測電壓輸出單元242，其感測流進關閉開關SW之驅動電流ID並將驅動電流ID轉換成感測電壓Vsense，然後輸出感測電壓Vsense。在此，感測電壓輸出單元242係耦接關閉開關SW之兩端，藉此偵測根據關閉開關SW之導通電阻值的電壓降。當直流-直流轉換器200關閉時，關閉開關SW係處於關閉狀態，藉此阻隔輸入節點ND_I與輸出節點ND_O之間形成的漏電流路徑。關閉開關SW係回應於控制訊號CON而導通/關閉。在直流-直流轉換器200之正常操作下關閉開關SW係導通，而在直流-直流轉換器200關閉期間，關閉開關SW係關閉。需要電阻以感測驅動電流ID，但是在增加獨立電阻之情形中，由於獨立電阻而另外出現損耗。因此，較佳的是使用關閉開關SW之導通電阻值。
依據感測單元240之感測結果，控制模組260可控制第一開關單元222與第二開關單元224之至少一導通電阻值。控制模組260可包含產生PWM訊號的PWM訊號產生單元262、以及開關控制單元264，其基於感測單元240之感測結果而供應PWM訊號作為第一開關單元222與第二開關單元224的控制訊號。
PWM訊號產生單元262係產生具有預設頻率的PWM訊號，並提供所產生的PWM訊號給開關控制單元264。
PWM訊號產生單元262可產生用於控制關閉開關SW的控制訊號CON。
開關控制單元264係透過第一開關單元222與第二開關單元224交替地導通/關閉的切換操作以增加輸入電壓VIN，以產生並輸出第一電壓V1。特別的是，在第一開關單元222導通與第二開關單元224關閉之情形中，第一節點ND1係接地。因此，流通電感L的電流係逐漸增加，而預設能量係充電在電感L中。在第一開關單元222關閉而第二開關單元224導通之情形中，輸入電壓VIN與充電在電感L中的能量係提供至輸出節點ND_O，因此，高於輸入電壓VIN的第一電壓V1係輸出至輸出節點ND_O。
直流-直流轉換器200可為升壓輸入電壓VIN以產生第一電壓V1的升壓轉換器。
直流-直流轉換器200可進一步包含耦接在輸入節點ND_I與接地端之間的第一電容C1，以及耦接在輸出節點ND_O與接地端之間的第二電容C2。在根據此實施例之直流-直流轉換器以一晶片實現之情形中，開關模組220之電感L、第一電容C1與第二電容C2可從晶片外部耦接該晶片。
第3圖係為繪示第2圖所示之開關模組20之實施例的圖式。
請參閱第3圖，第一開關單元222可配置讓m（m為等於2或大於2的自然數）個開關MN1至MNm係並聯耦接。M個開關MN1至MNm中的每一開關係並聯耦接在第一節點ND1與接地端之間，且可回應於對應的控制訊號NSEL[1﹕m]導通/關閉。根據控制訊號NSEL[1:m]導通的開關之數量係改變，因此，可控制第一開關單元222之導通電阻值。例如，PWM訊號可施加至第一開關MN1與第二開關MN2以執行導通/關閉操作，而第三開關MN3可維持在關閉狀態。第一開關單元222之開關MN1至MNm可為NMOS電晶體。如此，在第一開關單元222中，可控制根據控制訊號NSEL[1:m]做切換的NMOS電晶體之尺寸或數量。
第二開關單元224可配置讓n（n為等於2或大於2的自然數）個開關MP1至MPn並聯耦接。N 個開關MP1至MPn中的每一開關係並聯耦接在第一節點ND1與第二節點ND2端之間，且可回應於對應的控制訊號PSEL[1﹕n]導通/關閉。根據控制訊號PSEL[1:n]而導通的開關之數量改變，因此，可控制第二開關單元224之導通電阻值。例如，PWM訊號可施加至一第一開關MP1以執行導通/關閉操作，而與第二開關MP2與第三開關MP3可維持在關閉狀態。第二開關單元224之開關MP1至MPn可為PMOS電晶體。如此，在第二開關單元224中，可控制根據控制訊號PSEL[1:n]切換的PMOS電晶體之尺寸或數量。
第一開關單元222之開關之數量可與第二開關單元224之開關之數量相同。在此情形中，第一開關單元222之開關以及第二開關單元224之開關可對應彼此進行操作。例如，在PWM訊號施加至第一開關MN1與第二開關MN2以執行導通/關閉操作，而第一開關單元222之第三開關MN3維持關閉狀態之情形中，PWM訊號亦可施加至第二開關單元224之第一開關MP1與第二開關MP2以執行導通/關閉操作，而第二開關單元224之第三開關MP3可維持在關閉狀態。
第4圖係為繪示第2圖所示之直流-直流轉換器200之第一開關單元222與第二開關單元224，每一開關單元具有三個電晶體開關，的圖式。
請參閱第4圖，根據本發明的實施例之直流-直流轉換器400包含開關模組420、感測單元440與控制模組460。
開關模組420包含電感L、第一開關單元422與第二開關單元424。在第一開關單元422中，三個NMOS電晶體MN1至NM3係耦接並聯在第一節點ND1與接地端之間。在第二開關單元424中，三個PMOS電晶體MP1至MP3係耦接並聯在第一節點ND1與第二節點ND2之間。
感測單元440係耦接在第二節點ND2與輸出節點ND_O之間，並感測負載條件。特別的是，感測單元440包含耦接在第二節點ND2與輸出節點ND_O之間的關閉開關SW、以及感測施加至關閉開關SW之兩端之電壓的感測電壓輸出單元442。PMOS電晶體可用作關閉開關。
控制模組460包含PWM訊號產生單元462與開關控制單元464。
PWM訊號產生單元462係產生具有預設周期與預設脈衝寬度的PWM訊號。
開關控制單元464係根據感測單元440之感測結果控制第一開關單元422之NMOS電晶體MN1至MN2以及第二開關單元424之PMOS電晶體MP1至MP3。例如，在輕負載條件下，即感測單元440所感測的感測電壓Vsense係小於第一參考電壓Vref1，僅第一開關單元422之開關MN1與第二開關單元424之開關MP1可被PWM控制，而第一開關單元422之其他開關MN2與MN3以。第二開關單元424之開關MP2與MP3可維持在關閉狀態。在中型負載條件下，即感測單元440所感測的感測電壓Vsense係大於第一參考電壓Vref1而小於第二參考電壓Vref2，第一開關單元422之二個開關MN1與MN2以及第二開關單元424之二個開關MP1與MP2可被PWM控制，而第一開關單元422之其他開關MN3以及第二開關單元424之開關MP3可維持在關閉狀態。在重負載條件下，即感測單元440所感測的感測電壓Vsense係大於第二參考電壓Vref2而小於第三參考電壓Vref3，第一開關單元422之三個開關MN1、NM2與MN3以及第二開關單元424之MP1、MP2與MP2可被PWM控制。在感測單元440感測的感測電壓Vsense大於第三參考電壓Vref3之情形中，負載係發生短路。在此情形中，可關閉第一開關單元422與第二開關單元424之所有開關。如此，開關控制單元464係控制第一開關單元422與第二開關單元424致使第一開關單元422與第二開關單元424之導通電阻值在輕負載條件下是最大的，而控制第一開關單元422與第二開關單元424致使第一開關單元422與第二開關單元424之導通電阻值在重負載條件下係最小的，從而將直流-直流轉換器400之損耗最小化。
開關控制單元464可包含具有分别地比較從感測單元440輸出的感測電壓Vsense與第一至第三參考電壓Vref1至Vref3的第一至第三比較器的比較單元467，以及包含依據比較單元467之輸出而供應PWM訊號給第一開關單元422與第二開關單元424之複數個開關的控制訊號供應單元466。
當感測電壓Vsense小於對應的參考電壓時，比較單元467之每一第一至第三比較器可輸出低位準訊號，且當感測電壓Vsense大於或等於對應的參考電壓時可輸出高位準訊號。例如，在感測電壓Vsense小於第一參考電壓Vref1，第一參考電壓Vref1小於第二參考電壓Vref2，第二參考電壓Vref2小於第三參考電壓Vref3（Vsense < Vref1 < Vref2 < Vref3）之情形中，第一至第三比較器全部可輸出低位準訊號。在第一參考電壓Vref1小於或等於感測電壓Vsense，感測電壓Vsense小於第二參考電壓Vref2，第二參考電壓Vref2小於第三參考電壓Vref3（Vref1 ≤ Vsense < Vref2 < Vref3）之情形，第一比較器可輸出高位準訊號，而第二比較器第三比較器可輸出低位準訊號。在第一參考電壓Vref1小於第二參考電壓Vref2，第二參考電壓Vref2小於或等於感測電壓Vsense，感測電壓Vsense小於第三參考電壓Vref3（Vref1 < Vref2 ≤ Vsense < Vref3）之一情形，第一比較器與第二比較器可輸出高位準訊號，而第三比較器可輸出低位準訊號。在第一參考電壓Vref1小於第二參考電壓Vref2，第二參考電壓Vref2小於第三參考電壓Vref3，第三參考電壓Vref3小於或等於感測電壓Vsense（Vref1 < Vref2 < Vref3 ≤ Vsense）之情形中，第一至第三比較器可全部輸出高位準訊號。
開關控制單元464可進一步包含軟體啟動468。亦即，在開關控制單元460中第三比較器輸出高位準訊號之情形中，在負載可能出現由於短路而存在的錯誤。在特定電流或更多電流流進負載之情形中，其係可能可以藉由關閉直流-直流轉換器以切斷電流。
第5圖係為繪示第1圖所示之直流-直流轉換器100 之另一實施例的圖式。
請參閱第5圖，在根據此實施例之直流-直流轉換器500中，開關模組520包含第一開關單元522、電感L（或線圈）以及第二開關單元524。第一開關單元522係耦接在第一節點ND1與用於接收輸入電壓VIN的輸入節點ND_I之間，而且形成或阻隔電流路徑。電感L係耦接在第一節點ND1與接地端之間，並且基於根據輸入電壓VIN而輸入電流增加/降低以產生電動勢。第二開關單元524係耦接在第一節點ND1與第二節點ND2之間，而且形成或阻隔電流路徑。
第一開關單元522係耦接在輸入節點ND_I與第一節點ND1之間，而且形成或阻隔電流路徑。特別的是，第一開關單元522讓輸入電流供應至電感L或與電感L相阻隔，致使在電感L中產生電動勢。
第二開關單元524係耦接在第一節點ND1與第二節點ND2之間，且形成或阻隔電流路徑。特別的是，當輸入電流被阻隔時，第二開關單元524係供應或阻隔在電感L中形成的反電動勢（back electromotive force）。
當交替地導通/關閉時，第一開關單元522與第二開關單元524可產生並輸出第一電壓V1。
感測單元540係耦接在第二節點ND2與輸出節點ND_O之間，並感測驅動電流ID。感測單元540可包含耦接或阻隔第二節點ND2與輸出節點ND_O之間的關閉開關SW，以及將流進關閉開關SW的驅動電流ID轉換成感測電壓Vsense並輸出感測電壓Vsense的感測電壓輸出單元542。在此，感測電壓輸出單元542係耦接關閉開關SW之兩端，藉此偵測根據關閉開關SW之導通電阻值的電壓降。當直流-直流轉換器500關閉時，關閉開關SW係處於關閉狀態，藉此阻隔輸入節點ND_I與輸出節點ND_O之間形成的漏電流路徑。關閉開關SW係回應於控制訊號CON而導通/關閉。在直流-直流轉換器500之正常操作下關閉開關SW係導通，而在直流-直流轉換器500關閉時關閉開關SW係關閉。為了感測驅動電流ID而需要電阻，但是在增加獨立電阻之情形中，會由於獨立電阻而另外出現損耗。因此，較佳的是使用關閉開關SW之導通電阻值。
基於感測單元540之感測結果，控制模組560可控制第一開關單元522與第二開關單元524之至少一導通電阻值。
控制模組560可包含產生PWM訊號的PWM訊號產生單元562、以及開關控制單元564，其基於感測單元540之感測結果而供應PWM訊號作為第一開關單元522與第二開關單元524的控制訊號。
PWM訊號產生單元562係產生具有預設頻率的PWM訊號，並提供PWM訊號給開關控制單元564。PWM訊號產生單元562可產生用於控制關閉開關SW的控制訊號。
開關控制單元564係透過第一開關單元522與第二開關單元524交替地導通/關閉的切換操作以增加輸入電壓VIN，以產生並輸出第一電壓V1。特別的是，在第一開關單元522導通與第二開關單元524關閉之情形中，輸入電壓VIN係施加至第一節點ND1。因此，流通電感L的電流係逐漸增加，而預設能量係充電在電感L中。在第一開關單元522關閉而第二開關單元524導通之情形中，當電流流動突然地切斷然後提供至輸出節點ND_O時，充電在電感L中的能量係以電感L之兩端上的反電動勢之型式來呈現。因此，具有不同於輸入電壓VIN之極性的第一電壓V1係輸出至輸出節點ND_O。
直流-直流轉換器500可藉由反轉輸入電壓VIN以反轉產生第一電壓的降壓升壓轉換器。
直流-直流轉換器500可進一步包含耦接在輸入節點ND_I與接地端之間的第一電容C1、以及耦接在輸出節點ND_O與接地端之間的第二電容C2。在根據此實施例之直流-直流轉換器500以一晶片實現之情形中，開關模組520之電感L、第一電容C1與第二電容C2可從晶片外部耦接該晶片。
第6圖係為繪示第5圖所示之開關模組520之實施例的圖式。
請參閱第6圖，第一開關單元522可配置讓n（n為等於2或大於2的自然數）個開關MP1至MPn並聯耦接。N個開關MP1至MPn中的每一開關係並聯耦接在輸入節點ND_I與第一節點ND1端之間，且可回應於對應的控制訊號導通/關閉。根據控制訊號PSEL[1:n]而導通的開關之數量改變，因此，可控制第一開關單元522之導通電阻值。例如，PWM訊號可施加至第一開關MP1與第二開關MP2以執行導通/關閉操作，而第三開關MP3可維持在關閉狀態。第一開關單元522之開關可為PMOS電晶體。如此，在第一開關單元522中，可控制根據控制訊號做切換的PMOS電晶體之尺寸或數量。
第二開關單元524可配置讓m（m為等於2或大於2的自然數）個開關MN1至MNm並聯耦接。M個開關MN1至MNm中的每一開關係並聯耦接在第一節點ND1與第二節點ND2端之間，且可回應於對應的控制訊號導通/關閉。根據控制訊號NSEL[1:m]導通的開關之數量係改變，因此，可控制第二開關單元524之導通電阻值。例如，PWM訊號可施加至第一開關MN1以執行導通/關閉操作，而與第二開關MN2與第三開關MN3可維持在關閉狀態。第二開關單元524之開關可為NMOS電晶體。如此，在第二開關單元524中，可控制根據控制訊號做切換的NMOS電晶體之尺寸或數量。
第一開關單元522之開關數量n可與第二開關單元524之開關數量m相同。在此情形中，第一開關單元522之開關MP1至MPn以及第二開關單元524之開關MN1至MNm可對應彼此進行操作。例如，在PWM訊號施加至第一開關單元522之第一開關MP1與第二開關MP2以執行導通/關閉操作，而第一開關單元522之第三開關MP3維持關閉狀態之情形中，PWM訊號亦可施加至第二開關單元524之第一開關MN1與第二開關MN2以執行導通/關閉操作，而第二開關單元524之第三開關MN3可維持在關閉狀態。
第7圖係為繪示第5圖所示之直流-直流轉換器500之第一開關單元522與第二開關單元524，每一開關單元具有三個電晶體開關，的圖式。
請參閱第7圖，根據本發明的實施例之直流-直流轉換器700包含開關模組720、感測單元740以及控制模組760。
開關模組720包含第一開關單元722、電感L以及第二開關單元724。
在第一開關單元722中，三個PMOS電晶體MP1、MP2與MP3係並聯耦接在輸入節點ND_1與第一節點ND1之間。
電感L係耦接在第一節點ND1與接地端之間。
在第二開關單元724中，三個NMOS電晶體MN1、MN2與MN3係並聯耦接在第一節點ND1與第二節點ND2之間。
感測單元740係耦接在第二節點ND2與輸出節點ND_O之間，並感測負載條件。特別的是，感測單元740包含耦接在第二節點ND2與輸出節點ND_O之間的關閉開關SW、以及感測施加至關閉開關SW之兩端之電壓並輸出感測電壓Vsense的感測電壓輸出單元442。NMOS電晶體可用作關閉開關SW。
控制模組760係相似於第4圖之實施例之控制模組460，因此其詳細描述將省略。
第8圖係為繪示根據本發明的實施例之有機發光顯示裝置的圖式。
請參閱第8圖，根據此實施例之有機發光顯示裝置800包含顯示面板820、時序控制器840與直流-直流轉換器860。
顯示面板820具有複數個像素，並根據在每一像素中的有機發光二極體之亮度來顯示灰階。
時序控制器840係提供數據給顯示面板820以顯示影像，且可提供掃描訊號與數據訊號給顯示面板820。
直流-直流轉換器860係藉由接收輸入電壓VIN以產生用於供應電流給有機發光二極體的第一電壓V1與第二電壓V2，並提供所產生的第一電壓V1與第二電壓V2給顯示面板820。第一電壓V1係為施加至顯示面板820之每一像素中有機發光二極體之陽極的電壓ELVDD，而第二電壓V2係為施加至顯示面板820之每一像素中有機發光二極體之陰極的電壓ELVSS。
直流-直流轉換器860包含將輸入電壓VIN轉換成第一電壓V1並輸出第一電壓V1的第一轉換器870、將輸入電壓VIN轉換成第二電壓V2並輸出第二電壓V2的第二轉換器880、以及感測供應至顯示面板820之驅動電流ID的感測單元890。
第一轉換器870係藉由增加輸入電壓VIN而產生第一電壓V1，而第二轉換器880係藉由反轉輸入電壓VIN之極性並降低輸入電壓VIN以產生第二電壓V2。
在第一轉換器870與第二轉換器880中，當顯示面板820顯示低亮度影像時，按照第一開關模組872與第二模組882之開關電晶體之寄生電容值的開關損耗係增加，而當顯示面板820顯示高亮度影像時驅動電流ID增加。因此，根據開關電晶體之導通電阻值的傳導損耗係增加。如此，當顯示面板820顯示低亮度影像時，第一控制模組874與第二控制模組884係操作以最小化開關損耗，而當顯示面板820顯示高亮度影像時，操作以最小化傳導損耗。
其結果是，根據此實施例之有機發光顯示裝置800不論在各種負載條件都能夠有最佳效率。
第一轉換器870包含第一開關模組872與第一控制模組874。
第一開關模組872具有複數個開關。每一開關係將從第一開關模組872外部施加的輸入電壓VIN轉換成第一電壓V1，並在回應對應的PWM訊號而切換時輸出第一電壓V1。
第一控制模組874係藉由產生PWM訊號以控制第一開關模組872。第一控制模組874係配置以根據感測單元890之感測結果適應性地控制第一開關模組872之導通電阻值。換句話說，第一控制模組874係配置根據負載條件以適應性地控制第一開關模組872中開關或電晶體的尺寸。
第二轉換器880包含第二開關模組882以及第二控制模組884。
第二開關模組882具有複數個開關。每一開關係將從第二開關模組882外部施加的輸入電壓VIN轉換成第二電壓V2，並在回應對應的PWM訊號而切換時輸出第二電壓V2。
第二控制模組884係藉由產生PWM訊號以控制第二開關模組882。第二控制模組884係配置以根據感測單元890之感測結果適應性地控制第二開關模組882之導通電阻值。換句話說，第二控制模組884係配置以根據負載條件以適應性地控制第二開關模組882中開關或電晶體的尺寸。
感測單元890係感測在第一轉換器870之輸出端供應至顯示面板820的驅動電流ID，即，第一電壓V1輸出的第一輸出節點ND_O1。例如，在當第一電壓V1與第二電壓V2供應至負載，而負載容量改變之情形中，即，供應至顯示面板820之每一像素的驅動電流ID改變的情形中感測單元890即時地感測驅動電流的改變並通知第一控制模組874與第二控制模組884所感測到的驅動電流改變。
第9圖係為繪示第8圖所示之直流-直流轉換器860 之實施例的圖式。
請參閱直流-直流轉換器960，其包含第一轉換器970、第二轉換器980以及感測單元990。
第一轉換器包含第一開關模組972以及第一控制模組974。第二轉換器980包含第二開關模組982與第二控制模組984。
第一開關模組972包含第一電感L1、第一開關單元972_2與第二開關單元972_4。第一控制模組974包含第一PWM訊號產生單元974_2以及第一開關控制單元974_4。
第二開關模組982包含第三開關單元982_2、第二電感L2以及第四開關單元982_4。第二控制模組984包含第二PWM訊號產生單元984_2以及第二開關控制單元984_4。
感測單元990包含關閉開關SW以及並聯耦接關閉開關SW的感測電壓輸出單元992。感測單元990係感測從輸出節點ND_O1供應至顯示面板的電流量，並輸出感測電壓Vsense給第一控制模組974與第二控制模組984。
第一開關模組972之實施例係相同於第3圖所示之實施例。
在第一開關模組972具有第4圖所示之開關模組420之構造的情形中，第一控制模組974之實施例具有與第4圖所示之控制模組460相同的構造。
第二開關模組982之實施例係相同於第6圖所示之實施例。
在第一開關模組982具有第7圖所示之開關模組720之構造的情形中，第二控制模組984之實施例具有與第7圖所示之控制模組760相同的構造。
雖然已經繪示在第9圖，即第一開關單元972_2與第二開關單元972_4係藉由第一開關控制單元974_4控制，而第三開關單元982_2與第四開關單元982_4係藉由第二開關控制單元984_4控制，第一至第四開關單元972_2、972_4、982_2與982_4可藉由開關控制單元控制。
根據此實施例之有機發光顯示裝置800之直流-直流轉換器960可進一步包含耦接在輸入節點ND_1與接地端之間的第一電容C1、耦接在第一輸出節點ND_O1與接地端之間的第二電容C2、以及耦接在第二輸出節點ND_O2與接地端之間的第三電容C3。
在直流-直流轉換器960以半導體晶片實現之情形中，第一開關模組972之第一電感L1、第二開關模組982之第二電感L2、第一電容C1、第二電容C2以及第三電容C3可從半導體晶片外部耦接半導體晶片。
第10圖係為繪示根據本發明的另一實施例之有機發光顯示裝置1000 的圖式。
請參閱第10圖，根據此實施例之有機發光顯示裝置1000與第8圖之實施例不同之處在於直流-直流轉換器1060之感測單元1090之位置。第8圖之實施例中直流-直流轉換器860之感測單元890係位於第一轉換器870之輸出端，藉此感測驅動電流ID。在另一方面，在第10圖之實施例中，直流-直流轉換器1060之感測單元1090係位於第二轉換器1080之輸出端，藉此感測驅動電流ID。
第11圖係為繪示第10圖所示之直流-直流轉換器1060 之實施例的圖式。
請參閱第11圖，根據此實施例之直流-直流轉換器1160與第9圖之實施例不同之處在於直流-直流感測單元1090之位置。亦即，在第9圖之實施例，感測單元990係位於第一轉換器970之輸出端，藉此感測驅動電流。在另一方面，在第11圖之實施例，感測單元1190係位於第二轉換器1180之輸出端，藉此感測驅動電流。
雖然本發明結合特定的例示性實施例而描述，應瞭解的，本發明不限於所揭露實施例，相反的，其欲將各種修改以及相似配置皆涵蓋在附加的申請專利範圍及其等效定義之精神與範圍內。
100．．．直流-直流轉換器
120．．．開關模組
140．．．感測單元
160．．．控制模組
V1．．．第一電壓
VIN．．．輸入電壓

Claims (30)

  1. 一種直流-直流轉換器，包含﹕
    一開關模組，係透過複數個開關之開關操作將一輸入電壓轉換成一第一電壓並輸出該第一電壓，其中該複數個開關係回應於一脈衝寬度調變（PWM）訊號而導通或關閉；
    一感測單元，係感測供應至一負載的驅動電流，且該第一電壓係提供至該負載；以及
    一控制模組，係藉由產生該PWM訊號以控制該開關模組，該控制模組係配置以根據該感測單元之一感測結果適應性地控制該開關模組之一導通電阻值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之直流-直流轉換器，其中該開關模組包含﹕
    一電感，係耦接在一第一節點與被施加該輸入電壓的一輸入節點之間；
    一第一開關單元，係耦接在該第一節點與一接地端之間，藉此形成或阻隔電流路徑；以及
    一第二開關單元，係耦接在該第一節點與一第二節點之間藉此形成或阻隔電流路徑，其中該感測單元係耦接在該第二節點與一輸出節點之間藉此感測該驅動電流，而該控制模組係基於該感測單元之該感測結果控制該第一開關單元與該第二開關單元中至少一個之該導通電阻值。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之直流-直流轉換器，其中，當該驅動電流增加，該控制模組降低該該第一開關單元與該第二開關單元中至少一個之該導通電阻值。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之直流-直流轉換器，其中該第一開關單元與該第二開關單元中至少一個包含並聯耦接的複數個開關。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之直流-直流轉換器，其中該控制模組係基於該感測單元之該感測結果，控制該複數個開關中導通之該開關的數量。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之直流-直流轉換器，其中該第一開關單元包含並聯耦接的複數個NMOS電晶體，而該第二開關單元包含並聯耦接的複數個PMOS電晶體。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之直流-直流轉換器，其中該控制模組包含﹕
    一PWM訊號產生單元，係產生該PWM訊號；以及
    一開關控制單元，係基於該感測單元之該感測結果供應該PWM訊號作為該第一開關單元與該第二開關單元之複數個控制訊號。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之直流-直流轉換器，其中該感測單元包含﹕
    一關閉開關，係在該第二節點與該輸出節點之間形成或阻隔電流路徑；以及
    一感測電壓輸出單元，係將流進該關閉開關的該驅動電流轉換成一感測電壓，並輸出該感測電壓。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之直流-直流轉換器，其中該開關控制單元包含﹕
    至少一比較單元，係比較該感測電壓與一參考電壓；以及控制訊號供應單元，係基於該至少一比較單元之該輸出供應該PWM訊號給該複數個開關中對應的開關。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之直流-直流轉換器，其中當該感測電壓大於或等於該對應的參考電壓時，該至少一比較單元係輸出一高位準訊號。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之直流-直流轉換器，其中該開關模組包含﹕
    一第一開關單元，係耦接在一第一節點與該輸入電壓所輸入的一輸入端之間，藉此形成或阻隔電流路徑；
    一電感，係耦接在該第一節點與在該接地端之間；以及
    一第二開關單元，係耦接在該第一節點與一第二節點之間藉此形成或阻隔電流路徑，其中該感測單元係耦接在該第二節點與一輸出節點之間藉此感測該驅動電流，而該控制模組係依據該感測單元之該感測結果控制該第一開關單元與該第二開關單元中的至少一個之該導通電阻值。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之直流-直流轉換器，其中，當該驅動電流增加，該控制模組降低該第一開關單元與該第二開關單元中至少一個之該導通電阻值。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之直流-直流轉換器，其中該第一開關單元與該第二開關單元中至少一個包含並聯耦接的複數個開關。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之直流-直流轉換器，其中該控制模組係依據該感測單元之該感測結果，控制該複數個開關中導通之該開關的數量。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之直流-直流轉換器，其中該第一開關單元包含並聯耦接的複數個PMOS電晶體，而該第二開關單元包含並聯耦接的複數個NMOS電晶體。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之直流-直流轉換器，其中該控制模組包含﹕
    一PWM訊號產生單元，係產生該PWM訊號；以及
    一開關控制單元，係依據該感測單元之該感測結果供應該PWM訊號作為該第一開關單元與該第二開關單元之複數個控制訊號。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之直流-直流轉換器，其中該感測單元包含﹕
    一關閉開關，係耦接或阻隔於該第二節點與該輸出節點之間；以及
    一感測電壓輸出單元，係將流進該關閉開關的該驅動電流轉換成一感測電壓，並輸出該感測電壓。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之直流-直流轉換器，其中該開關控制單元包含﹕
    至少一比較單元，係比較該感測電壓與一參考電壓；以及
    一控制訊號供應單元，係依據該至少一比較單元之輸出供應該PWM訊號給該複數個開關中對應的該開關。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之直流-直流轉換器，其中當該感測電壓大於或等於該對應的參考電壓時，該至少一比較單元係輸出一高位準訊號。
  20. 一種有機發光顯示裝置，包含﹕
    一顯示面板，係具有複數個像素，而且根據每一該像素中一有機發光二極體之亮度而顯示一灰階；
    一時序控制器，係提供數據給該顯示面板；以及
    一直流-直流轉換器，係藉由接收一輸入電壓而產生用於供應電流給該有機發光二極體的一第一電壓與一第二電壓，並提供該第一電壓與該第二電壓給該顯示面板，其中該直流-直流轉換器包含﹕
    一第一轉換器，係將該輸入電壓轉換成該第一電壓，並輸出該第一電壓；
    一第二轉換器，係將該輸入電壓轉換成該第二電壓，並輸出該第二電壓；以及
    一感測單元，係感測供應至該顯示面板的一驅動電流，其中該第一轉換器包含﹕
    一第一開關模組，係透過複數個開關之開關操作將該輸入電壓轉換成該第一電壓並輸出該第一電壓給該顯示面板，其中該複數個開關係回應於一第一PWM訊號而導通或關閉；以及
    一第一控制模組，係藉由產生該第一PWM訊號而控制該第一開關模組，其中該第二轉換器包含﹕
    一第二開關模組，係透過複數個開關之開關操作將該輸入電壓轉換成該第二電壓並輸出該第二電壓給該顯示面板，其中該複數個開關係回應於一第二PWM訊號而導通或關閉；以及
    一第二控制模組，係藉由產生該第二PWM訊號而控制該第二開關模組，其中該第一控制模組係配置以依據該感測單元之一感測結果適應性地控制該第一開關模組之一導通電阻值，以及該第二控制模組係配置以依據該感測單元之該感測結果適應性地控制該第二開關模組之一導通電阻值。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之有機發光顯示裝置，其中該第一開關模組包含﹕
    一第一電感，係耦接在一第一節點與該輸入電壓所輸入的一輸入節點之間；
    一第一開關單元，係耦接在該第一節點與一接地端之間，藉此形成或阻隔電流路徑；以及
    一第二開關單元，係耦接在該第一節點與一第二節點之間藉此形成或阻隔電流路徑，其中該感測單元係耦接在該第二節點與輸出該第一電壓的一第一輸出節點之間藉此感測該驅動電流，該第一控制模組係依據該感測單元之該感測結果控制該第一開關單元與該第二開關單元中至少一個之該導通電阻值，其中該第二開關模組包含﹕
    一第三開關單元，係耦接在該輸入節點與一第三節點之間藉此形成或阻隔電流路徑；
    一第二電感，係耦接在該第三節點與該接地端之間；以及
    一第四開關單元，係耦接在該第三節點與輸出一第三電壓的一輸出節點之間藉此形成或阻隔電流路徑，其中該第三控制模組係依據該感測單元之該感測結果控制該第二開關單元與該第四開關單元的至少一個之該導通電阻值。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之有機發光顯示裝置，其中當該驅動電流增加時，該第一控制模組係降低該第一開關單元與該第二開關單元中至少一個之該導通電阻值，而當該驅動電流增加時，該第二控制模組係降低該第三開關單元與該第四開關單元中至少一個之該導通電阻值。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之有機發光顯示裝置，其中該第一開關單元與該第二開關單元中的至少一個包含並聯耦接的複數個開關，而該第三開關單元與該第四開關單元中的至少一個係包含耦接並聯的複數個開關。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之有機發光顯示裝置，其中該第一控制模組與該第二控制模組係基於該感測單元之該感測結果，控制該對應的開關單元之該複數個開關中導通之該開關的數量。
  25. 如申請專利範圍第21項所述之有機發光顯示裝置，進一步包含﹕
    一第一電容，係耦接在該輸入節點與該接地端之間；
    一第二電容，係耦接在該第一輸出節點與該接地端之間；以及
    一第三電容，係耦接在該第二輸出節點與該接地端之間。
  26. 如申請專利範圍第20項所述之有機發光顯示裝置，其中該第一開關模組包含﹕
    一第一電感，係耦接在一第一節點與該輸入電壓所輸入的一輸入節點之間；
    一第一開關單元，係耦接在該第一節點與一接地端之間，藉此形成或阻隔電流路徑；以及
    一第二開關單元，係耦接在該第一節點與輸出該第一電壓的一第一輸出節點之間，其中該第一控制模組係基於該感測單元之該感測結果控制該第一開關單元與該第二開關單元的至少一個之該導通電阻值，該第二開關模組包含﹕
    一第三開關單元，係耦接在該輸入節點與一第二節點之間藉此形成或阻隔電流路徑；
    一第二電感，係耦接在該第二節點與該接地端之間；以及
    一第四開關單元，係耦接在該第二節點與一第三節點之間藉此形成或阻隔電流路徑，其中該感測單元係耦接在該第三節點與輸出該第二電壓的一第二輸出節點之間藉此感測該驅動電流，其中該第二控制模組係依據該感測單元之該感測結果控制該第三開關單元與該第四開關單元中的至少一個之該導通電阻值。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之有機發光顯示裝置，其中，當該驅動電流增加時，該第一控制模組係降低該第一開關單元與該第二開關單元中的至少一個之該導通電阻值，而當該驅動電流增加時，該第二控制模組係降低該第三開關單元與該第四開關單元中的至少一個之該導通電阻值。
  28. 如申請專利範圍第26項所述之有機發光顯示裝置，其中該第一開關單元與該第二開關單元中的至少一個包含並聯耦接的複數個開關，而該第三開關單元與該第四開關單元中的至少一個係包含耦接並聯的複數個開關。
  29. 如申請專利範圍第28項所述之有機發光顯示裝置，其中該第一控制模組與該第二控制模組係依據該感測單元之該感測結果，控制該對應的開關單元之該複數個開關中導通之該開關的數量。
  30. 如申請專利範圍第26項所述之有機發光顯示裝置，進一步包含﹕
    一第一電容，係在該輸入節點與該接地端之間；
    一第二電容，係耦接在該第一輸出節點與該接地端之間；以及
    一第三電容，係耦接在該第二輸出節點與該接地端之間。
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