TWI356366B - Backlight control circuit - Google Patents
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Description
1356366 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種背光控制電路(Backlight Control Circuit) ’特別是指一種能自動調整發光二極體供應電壓的 背光控制電路。 【先前技術】 液晶顯示裝置中,係以背光控制電路來控制發光二極 體自液晶螢幕背後發光,以令使用者得以觀看螢幕上的晝 面0 早期由於發光二極體背光只應用於小尺寸螢幕,所需 的者光照明免度毋須太強,因此可將所有的發光二極體全 部串聯或全部並聯。以全串聯為例,如第〗圖所示,先前 技術中之背光控制電路10包含有一個電壓供應電路n,用 以提供輸出電壓Vout給串聯的發光二極體L1_LN。同時, 在串聯的發光二極體路徑上,設有一個電阻R,藉由萃取 節點VSensei處的電壓,並與參考電壓Vref比較,以檢查 通過發光二極體串聯路徑上的電流是否符合所需,當電流 低於預設值時’節點Vsensel處的電壓下降,此時誤差放大 電路13送出訊號is,以控制電塵供應電路u拉高輸出電 壓Vout,亦即拉升發光二極體串聯路經上的電流。又,為 P方止電壓供麟路U無限獅拉高電壓(例如誤差放大電 路13故障或發光二極體串聯路徑斷路),通常會在背光控 制電路1G中增設-個過電壓保護電路12,其制輸出電^ Vout,並於輸出龍v〇ut過高時,發出訊號控制電顧應 電路11,使其停止拉高電壓(視電路設計而定,可完全停 止供應電Μ ’或將電壓#持在某—上限值;在背光控制電 路中,一般採取第二種作法。) ,電壓保護電路12的一般作法如第2圖所示,可從輸 出電壓Vout萃取分壓,將節點vsense2處的電壓與預先設 定的參考賴V〇vp比較,絲據比較結果來發出訊號控制 電壓供應電路11。 上述全串聯作法有一些缺點。由於輸出電壓vout太高 會使電路成本大幅增加,且有安規上的顧慮,故串聯的發 光二極體數目也有限制。隨著液晶螢幕加大,當所需的背 光照明免度大㈣-減以上時,勢必不可麟所有發光 -極體均串聯在同―路徑上^此外,若其中—個發光二極 體故障,將造成全部發光二極體都無法工作,亦即整體液 晶顯示裝置將完全無光。 再明參閱第3 ® ’此為發光二極體全並聯時,先前技 街#光控制電路之-例。如圖所示,此背光測電路2〇中 各發光一極體L1-LN上的電流,分別由電流源CS1_CSN所 控制。#光控制電路20包括一個最低電壓選擇電路2丨,用 以選擇所有發光二;^體Li.ln之陰極端中,電壓最低者, 並將此選定電壓與參考電壓爾味,藉此控制電壓供應 電路11。如此’輸出電壓vout將受控制,而使所有的電流 源電路都奴触工作電壓可以正常工作,也使所有的發 光二極體正常發亮。 者光控制電路20中,也可以包括一個過電壓保護電路 1356366 12,其作法贿述_,故予省略。 上述全並聯條也有—些馳 為一顆频電路晶;i,故在人舰二〜光控㈣路2〇 以处心方财-^的成本下,其接腳(圖中 二;=ί 然有所限制,所能並聯的發光二 明真声制。隨著液晶螢幕加大,#所需的背光照 蔣=二㊉、程度以上時,積體電路晶片的接腳數目勢 '敷。此外’若其中—個發光二極體故障斷路、或 相應的接雌_地,將造絲鱗_擇電路21誤動(選 擇該故軸路或娜接地的輸人路徑),此時誤差放大電路 13會不斷發出訊號要求電壓供應電路^升高電壓,亦即電 塵供應電路11將①全無法針對正常工作的發光二極體來調 整供應糕;在設麵龍賴電路的情灯,會將輸出 電壓伽上調至電壓上限,造成非必要的耗制題,降低 供電效率,❿在未設有過賴絲祕的航下,會因電 壓過高而將舰電路晶片本身燒壞,甚至.也將正常工作的 發光二極職壞。除此之外,若積魏路晶片的接腳數目 大於所需的發光二極體數目時,必須將多餘的接腳接至輸 出電壓Vout’以避免該路徑造成最低電壓選擇電路21的誤 判’但如此一來’將無效益的耗費輸出端能量,並產生例 如發熱等之其他問題。 欲解決上述全串聯或全並聯的發光二極體數目限制, 自然思及的方法是串並聯並用。對此,先前技術之一例如 第4圖所示,其中使用第i圖所示之習知背光控制電路1〇 來提H寫壓給煢光二極體的串並聯電路,但僅檢查通過發 丄356366 光一極體L1-LN串聯路徑上的電流,其他發光二極 路徑則不予_。顯然,鱗法將料未彻拇徑^ 光二極體,處於不受控狀態,其電流不準確,且變異性大。 另一種先前技術的作法是提供多個背光控制電路1〇 , 每個背光控制電路10個別連接—條發光二極體串聯路和, 以使每-條發光二極體串聯路經都能受控二 ,控制電路10可时併鳥铜—顆麵祕 然這並不是一項經濟的作法。 門仁顯 編::若使用第3圖所示之習知背光控制電路20,而 騎示之發光二極體串並聯電路,則雖然可擴 -Γίΐ極體的連接數目’但同樣有前述的缺點··若1十 電路串聯路徑故障斷路,將造成最低龍選擇 夕7 f誤動,使龍供應電路11不斷升高供應電星。此 聯路3=路t的接腳數目大於所需的發光二極體串 題。Ϊμ ^ 的接腳如何處理’是個不轉決的問 串聯發光二鋪她(需提供多個 如前述非第_路德壓,故若 電路内腳接至輸出電®vout ’則電流源 内口卩的疋件,必須使用高壓元件 栳 但若不將錄的_連接 ,不讀。 低成本解#幸。^接;輸出祕vout,又沒有洽當的 有所限制,且防錯功能很低。 魏其應用範圍 【發明内容】 1356366 有鑑於此,本發明即針對上述先前技術之不足,提出 -種能自_整發光三極體供應電壓的背光控制電路,以 解決前述諸項間題。 本發明之帛二目的在提供—種發光元件的控制方法, 以解決前述先前技術的問題。 為達上述之目的,在本發明的其中一個實施例中,提 供了一種背光控制電路,包含:電壓供應電路,其接受一 輸入電壓’並受控於-控制訊號而產生一輸出電壓;至少 一條電壓比較路徑,與至少-條發光元件路徑對_接; 電壓比較放大電路,根據該至少一條電霍比較路徑上,電 壓最低者,產生上述控制訊號;以及至少一個低電流偵測 電路,用以偵測該至少一條發光元件路徑是否處於低電流 狀態’當發生該低電流狀態時,.即發出排除訊號,用以排 除對應之電壓比較路徑,使其不成為電壓比較放大電路的 有效輸入。
·· I 上述實施例中所述之電壓比較放大電路,可以是最低 電壓比較放大電路,或高低電壓比較放大電路。 上述實施例中’可進一步包括一個邏輯電路或啟動電 路,以確保電路正常啟動。 此外,根據本發明的另一個實施例,也提供一種發光 兀件控制方法’包含:提供複數條發光元件並聯路徑;對 該複數條發光元件路徑的並聯節點供應輸出電壓;從各發 光元件路徑中’各萃取一電壓訊號;偵測各發光元件路徑 是否處於低電流或無電流狀態;將該複數條發光元件路徑 9 1356366 將最低電壓比較放大· 25和誤差放大電路i3分開製 作,當然亦屬本發明的範圍。 在本發明的背光控制電路中,若發光二極體路徑 101-麵_-條料條上沒有電流,其對應電壓比較路徑 m-im即被排除不成為最低電壓選擇電路21的有效輸 入。但在電路啟動時,有可能因為所有發光二極體路徑 101麵上均叹有電流,致使所有的電壓比較路徑⑴ 都不成為最低龍選擇電路21的有效輸入4時,有可能 造成電壓供應電路U不能啟動供^如欲職避免此種誤 動作、’根據本發明’有多種作法可行,兹舉數例說明如下。 。首先在電路啟動時,可以根據系統情啟動有關的 訊,,例如啟動重置(p〇wer 〇η Γ_訊號或軟啟邮 訊號,等,來讓低電流姻電路31_3N在啟動後一段時間 内不送出有效侧訊號S1_SN、或使其訊號被忽略,此開 機後的-段咖可以㈣統中啟動結束時會產生的其他訊 號(例如軟啟動之結束信號),來設定該段時間結束、或是 由計時電路(_吻計算固定時間後結束、或藉由監控輸出 Vout (通常僅需一槪較器即可達成),視其到達某一 认疋值以上後,來結束該段時間。除監控輸出電塵V〇ut的 作法外’前兩種作法中’為避免在啟動時間内輸出電愿過 南’可設置過電·護電路12,或精密計算啟動時間,確 保啟動時_長度,·尚不足以使輸出賴―上升到超過 保邊上限。上述内容’請參閱第n圖,可提供一個啟動遮 蔽電路23,·該啟動遮蔽電路23,可根據上述方式中的任何 種或其他類似方式,產生遮蔽訊號24,以在啟動時間内, 遮蔽低電流勤丨電路31·3Ν的彳貞觀號si-SN,而在啟動 ,間結束後’使偵測訊號S1_SN恢復作用。又,圖中之邏 輯及閘,鶴神^ ;可用任何其他方式,達成遮蔽功能。 且遮蔽訊號24未必需要遮蔽所有的細訊號S1_SN,而可 只遮蔽其中之一或一部份。 如果不易從電路他處取得與啟動有關的訊號,或擔心 此等訊號在異常狀況下的正確性(例如電源不穩定、或雷 擊等)’則根據本發明的其中一個實施例,可藉由邏輯電路 的设计,使得當所有低電流偵測電路31_3N都同時偵測到 低電流狀況時,即強迫電壓供應電路u肖始供電,以解決 此問題。或者,根據本發明的另一個實施例,可進一步提 供一個啟動電路,以確保背光控制電路啟動後可以正常工 作。 π參閱第12圖,此為郅用邏輯電路確保啟動的實施 巧,在本實施例中,係將低電流偵測電路SUN與一個邏 輯電路27連接’構成一個低電流偵測邏輯電路%❶邏輯電 路27透過邏輯運算,可在所有低電流偵測電路都同 時偵測到低電流狀況時,即忽略該狀態,而使至少一條路 徑111-11N可以成為最低電壓選擇電路21的輸入訊號。如 此,電壓供應電路11即可啟動供電,使背光電路和發光二 極體電路進入正常的反饋平衡機制。 低電流偵測邏輯電路26的具體作法,舉兩實施例加以 說明。首先請參閱第13A圖,假設使料_圖所示的最 1356366 低味放大電路25。本實施财,财下林比較器 CU:N的比較結果,並不直接用以控制路徑m_11N上的 各開關,而是先通過邏輯電路27的邏輯運算。邏輯電路27 +包括有第-級的反及閘GG,和第二_多個反及閘 V G1_GN。第二級的多個反及閉G1-GN,只要任何一個輸入 魏位準’其輸脚為高位準,可使對應的路徑iimin 導,。反及閑G1-GN各具有兩個輸入,其中一個為對應比 較益C1_CN的比較結果,另一個為第-級反及閘GO的輸 f。當第-級反及閘GO的輸出為低位準時,代表所有比較 器C1-CN的比較結果皆為高位準;除此情形外,第一級反 關GO的輸狀為高辦。在上述鋪下,若任一味器 的触為她準,亦即絲對應的雜1G1麵上未發生 低電机或無電流狀態時,對應的第二級反及間輸出 S位準,使對應的路徑11Ηιν導通。又,若所有比較器 的輸出皆為高位準’亦即表示對應的路徑101-10N上都發 生低電流或無電流狀態時,此時顯然為電路啟動階段,故 響 第-級反及閘G0的輸出為低位準,使所有的第二級反及間 G1-GN均輸出高位準,令所有路徑⑴·歷都導通。僅有 , 在一個或多個(但非全部)比較器d-CN的比較結果為高 位準時’對應的第二級反及閘G1-GN才會輸出低位準,將 . 對應的路捏111-11N切斷。 當任一路徑111-11N被切斷時,由於對應的電晶體 Q1-QN為PMOS電晶體’故應該將其閘極電壓拉高。其作 '' 例可見圖示,可提供每一路徑111-11N —個弱電流 17 源WCS1-WCSN ’當任一路徑m_UN為斷路時,此弱電 流源WCS1-WCSN即可拉高對應電晶體处明的間極電 壓;而當路徑111-11N為通路時,由於其為弱電流源,故 仍由路徑1()1-顯上的萃取電麗,來主導對應電晶體 Q1-QN的閘極電壓。以上安排方式,熟悉本技術者當可立 即思及各觀彳b,嫩^電崎代職赫,或以其他方 式在路徑111-匪斷路時,對電晶體Q1,的閘極提供電 壓。 又,以上敘述中,暗示路徑11M1N上的開關,是由 NMOS電晶體來製作;但本發明當鮮應舰於此,僅需 將電路略條改㈤㈣賴储反關),即可適用於他 種開關。此外’當侧到所有比較器的輪出皆為高位準, 表示電.路處於啟動階段時,也不—定必須 路 in-·都導通,·只要有財—個路徑導通,即可啟動電 路。其作法例如,可將第—級反及閘GG的輸出,僅作為一 ,^份第二級反及閘G1_GN的輸人;至於其他的第二級 反及閘,即可省略。 =再參閱第13B圖’此為低電流伽邏輯電路%的另 ^ 徑_N,而非直接控制路徑 ’,然亦可達成相同的目的’且與第m圖相 【S1tc貫::的電路可以省略設置弱電流源 WCSl^WCSN,結嫌為解。本實施彳种之 其邏輯運算;Jr式與制綱,故 Ί里硬說明。需說明的 18 1356366 =如將第13B圖電路與第12圖電路相對照,可發現如使 用=圖的電路,則第12圖中低電流 :取低電壓選擇電路21 _連接,除 外,另還需要一組控制線路。因第 r未標示™效變化:屬=: 再請參閱第14圖,此為利用啟 :在本實施例中’係在最低電壓選擇電二 個輪入,並設置-個啟動魏28,將 接至該輸入髮動電路28的目的 均被切_,提供__魏21 —他 110,以供在誤差放大器13中與參考 巧有效的輸入 而得以產生正_訊號15,啟動電 ref進行比較’ 言之,啟動電路28的設計二=路11供電。換 均被切斷時,產生一個比參考路徑m·™ 差放大器…產生訊號=二電一壓: =通(任何-條路徑--聰脫離低電 力成身u,不再對正常工作的電路造成任何影響。 要達成以上目的,有各種作法可行,以;夫昭 15A-15D圖朗啟動電路28的其中幾種作法。〜 首先請參考第15A圖並對照第14圓,啟動電路2 爾咖%轉練,齡適切設 值,而她110上產生適當的電壓 訊號心之,赌在電路啟動時,輪出·⑽的 19 1356366
Vmt’Vint為零或遠低於正常值;當第一條路徑⑼一版恰 脫離低電流或無電流狀態時,輪出電壓v〇ut的值為Vmin . 當所有路控101-10N均到達正常工作區(所有發光二極體 均正常發亮)時’輸出電壓Vout的最低值為Vmax ;若設 有電壓保護上限(非絕對必要)時,輸出電壓v〇ut的上限 值為Vuplimit;且
Vint < Vmin < Vmax < Vuplimit ; 則在電路啟動時,若所有路徑101-10N均處於低電流或無 電流狀態,表示輸出電壓Vint很低,故可使路徑11〇上的 電壓訊號tb參考職V]:ef為低。祕最減壓比較放大電 路的作用,最終會將路徑110上的電壓訊號調整成與參 考電塵Vref相等,此時必須設計成,已使至少一條路徑 101-10N脫離低電流或無電流狀態,亦即此時的輸出電壓 Vout = Vref X [(Ri+R2)/R2],必須等於或大於 Vmin。自此 開始,該已脫離低電流或無電流狀態的路徑,由於尚未到 達正常工作區’故其對應的路徑111-11N上的電壓,仍比 參考電壓Vref為低,因此會促使最低電壓比較放大電路25 繼續產生訊號15,驅使電壓供應電路u繼續升高輸出電壓 Vout °畲該路彳㈣達正常工作區時,將有其他路徑肌卿 已經脫離低電麵無電錄態,減補反應,直到所有 的,常路徑lGl-麵均脫離低電流或無電流狀態,雖然此 時尚未全部到達正常工作區,但同樣可經由最低電壓比較 放大電路25的工作機制,將最低的輸入與參考電壓 進行比較,使每一條正常路徑101-10N最終都到達正常工 20 1356366 作區。 需注思的疋’设定電阻R1與R2的阻值時,除使Vrefx [(Rl+R2)/R2]等於或大於Vmin之外,亦應注意+宜將纟 設定過高。從概念上言,若Vref X 越小,表示 電路啟動後,路徑110上的電壓訊號越早到達參考電壓 ;若Viref X [(R1+R2VR2]越大’表示路徑11〇上的電壓 訊號越晚到達參考電壓Vref。因此,若不慎將vref χ [(Rl+R2)/R2]設定成大於vmax,即表示當~冑$彳& 101-10N均到達正常工作區、也就是所有路徑nMlN上的 電壓訊號都等於或大於參考電壓Vref時,路徑110上的電 壓訊號仍尚未到達參考電壓Vref,此時最低電壓比較放大 電路25將會繼續發出訊號15使電壓供應電路u繼續升高 輸出電壓,造成不必要的多餘供電。因此,較佳設定方式 是使
Vmin < Vref x [(Rl+R2)/R2] < Vmax 以上實施例中,萃取分壓的方式顯然並不限於使用兩 電阻R1與來達成;例如,可將其中的電阻代換成曾納 二極體(Zener diode) ’或採其他分壓方式,亦可達成相同 功能。 5月再參考第15B圖並對照第14圖,啟動電路28的另 一種作法是,可將低電流偵測電路31 _3N中各比較器c 1-CN 的輸出,傳送給一個反及閘G0,並將此反及閘G〇的輸出, 作為最低電壓比較放大電路25的一個輸入。當所有路徑 MI-ION均處於低電流或無電流狀態時,比較器的
21 輪出均為雜準,因此反及間GG的輪^為低辦,此低位 準低於參考電壓Vfef,故最低電壓比較放大電路%可輸出 =號15 ’驅使電壓供應電路^升高輸出電壓v〇ut。當任何 條路彼101-10N脫離低電流或無電流狀態時,反及閘G〇 =輸出即絲s解’且此高辦高於參考賴Vref (或 提供其等效如下述),故最低電減大電路25 即不再受反及閘G〇的輸出所控制。 以上實施例,再參考第15C圖做更詳細的說明,假設 使用第10B騎示的最低電壓比較放大電路%,則事實 上’電晶體Q0並不需要和電晶體Q1-QN甚至電晶體Qref 匹配,因為電晶體Q〇閘極上的電壓,並不需要和其他電晶 體的閘極電屋作非常準確的比較;僅需使電晶體Q〇的閘極 電壓’在低辦時,能夠產生正確輸出訊號15以使輸出電 壓Vout上升,而在高位準時,使通過電晶體Q〇的電流小 於通過電晶體Qref的電流,或能關閉電晶體Q〇,即可。因 此’在電路設計上,有报大的彈性;雖然是以反及閉⑼的 數位輸出’來進行類比比較功能,但在實現_L並無困難。 此请再參考第15D圖,如欲確保反及閘G〇的數位輸出, 月b夠以數位方式正確控制最低電壓比較放大電路乃,則如 圖所不’可將電晶體qq糊極接地,使其導通,並另以反 及閘GO的輸出來控制路徑12〇上的一個開關。此開關即可 根據反及閘GO的數位輸出位準來設計,以確保路徑12〇的 導通與斷路。 的門Γ、、’以上做法還可以有許多變化,例如,電晶體Q〇 定需要接地,可以連接至任何低於vref的電 ★ 2只需要使其上通過的電流大於通過電晶體Qref的電 二(等效於使輸人no低於Vref);或者在邏輯電路27判 疋糸統處於啟動狀態時’切斷或降低⑽所在路徑上的電 =直接蚊最鱗舰較放找㈣的輸㈣號15之 ,壓(例如在第urn圖中把輸出訊號15之電壓拉低,而 在第i〇c ®中把輸出訊號ls之電壓拉高),甚至經由盆他 電路直接設定電壓供應電路u的狀態’使其輸出電壓_ 被強迫上升等等。對於邏輯電路2?和啟動電路π,熟悉本 技術者,當可思及各種等效變化。 #、 除以上職外,另-财歧,#邏輯電路27判定系 統進入啟練g (所有雜處於低紐或無魏狀態)時, 或由系統巾其他訊號’例如啟動重置訊號或軟啟動訊號, 使责光控制電路30得知其處於啟動狀態時,強迫電壓供應 電路11進人—暫時狀驗其輸it{電壓Vout上升至某-超^ Vmm的電壓位準,例如可為電壓保護上限VupUmit或任何 特別設定之*11壓位準,之後再使電壓供應電路u經由正 常反饋控制機制來穩壓。對於熟悉本技術者而言,實現此 作法並無困難,因此其詳細電路結構予以省略。 又或者’亦可完全不設置邏輯電路27和啟動電路28 , 且亦不利用任何與電路啟動有關的訊號,而是在任何時候 當低電路31_3N之-或多者侧到低電流或無電 流狀態時,均先強迫電壓供應電路U進入一暫時狀態使其 23 1356366 輪出電M Vout上升至某一超過Vmin的電麼位準,例如可 為電壓保護上限Vuplimit,或任何特別設定之高電壓位準, 而僅有在此情況之下仍然被低電流偵測電路31_3N偵測為 =電流或無電流狀態之路徑10M0N,其對應的電壓比較路 111 11N才會被切斷,執行此一過程之後再使電壓供應 電路Π 口復正吊反饋控制機制。此作法雖不盡理想,但也 可行,仍屬於本發明的範圍。 由以上所述可知,避免低電流偵測電路31-3N因電路 啟動而誤_作法極多;在本_書中,僅能舉例說明而 難以盡述所有等效取代方法。熟悉本技術者,#可思及各 種等效變化,而皆應屬於本發明的範圍。 此外’以上說明中,是假設在正常情況下,除了啟動 階段外’低電流_電路31姻不會同時產生偵測訊號。 但事實上,也有極小的可能,所有低電流_電路3ΐ·3Ν 都同_生偵測訊號,且正確表示所有路徑1〇;u讀都發 生問題。其原因很可能因為是輸出電壓漏本身發生問 題例如不滇將輸出電壓端短路接地,或路徑上 的負載過高超過負荷。此時,電壓供應電路11往輸出電壓 伽方向的電流量將會大増。故,可藉由偵測是否發生此 一過量電流狀態,來判定輪出電壓端是否短路或過載;若 發生過量電錄態’即可_電壓供應電路U,植制其 供應電流之上限’或關閉整個背光控制電路,或先關閉後 再重新啟動背光控制電路。其作法,例如可從電壓供應電 路11的輸出端萃取電流,連接至—電阻,並將電阻上的跨 24 1356366 壓與設定的參考電壓比較,或直接取功率元件或開關元件 上的跨壓來代表電流大小並與設定的參考電壓比較,以债 測是否發生此-過量錢狀態,料;熟悉本技術者,當 可思及各種作法,在此不予贅述。 田 除以上所述外,最低電壓比較放大電路25 .的參考電壓 Vref’並不一定需要是個定值,而可以是個可變值;該可變 值宜與路徑KH-麵上的萃取電壓有函數關係。例如z,請 參閱第16A與第16B圖,其中將最低電壓比較放大電路^ 改換為高傾壓比較放大電路29,在高低電觀較放大電 路29中,誤差放大器13的另一輸入不是參考電壓★好, 而是改為最高電_擇祕22赌出,根據最高電壓與最 低電塵之間的比較結果,來產生控制訊㈣。有關此部份 =具體作法’可參考本案中請人於肖日申請的另一同名申 請案;因非本案重點,在此不詳細說明。 以上已針對較佳實施例來說明本發明,唯以上所述 者僅係為使沾悉本技術者易於了解本發明的内容而已, 並非用來限定本發明之權利範^如前所述,對於熟悉本 技術者,當可在本發嶋神内,立即思及各種等效變化。 例如,所有實施例令所示直接連接的兩元件,可在其間插 入不影響峨意義的,例如輯電路等;從電流源所 ,得之電舰號,可如第8、9圖直接輸入低電流偵測電路, 其他處理後再行輸入,等等。在圖示中雖然以背光· ^電路為单獨一顆積體電路,但也可拆成不只-顆積體 ’或進-步在其内整合與其他電路元件。又,本發明 25 1356366 〆 . 未必僅能運用於串並聯發光元件電路,亦可用於全串聯或 全並聯電路;雖然所示發光元件為發光二極體,但也可以 是其他發光元件,如有機發光二極體;所述「背光」控制 電路,可以不一定是控制「背光」,而可以是任何照明Γ等 等。故凡依本發明之概念與精神所為之均等變化或修飾, 均應包括於本發明之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 圖式說明: 第1圖為先刖技術之全串聯發光二極體電路與背光控 制電路的示意電路圖。 ' - . · .. 第2圖為先前技術之過電壓保護電路的示意電路圖。 第3圖為先前技術之全並聯發光二極體電路與背光控 制電路的示意電路圖。 第4圖為示意電路圖,示出先前技術之串並聯發光二極 體電路與背光控制電路的一例。 第5圖為示意電路圖,示出先前技術之串並聯發光二極 體電路與背光控制電路的另一例。 第6圖為根據本發明一實施例之背光控制電路的示意 電路圖。 、 第7圖為示意電路圖,用以說明低電流偵測電路的概 念。 第8A-8C圖舉例說明各種偵測電流狀況的作法,其中 電流源係使用MOSFET製作。 26 1356366 第9A_9C圖舉例說明各種偵測電流狀況的作法,其中 電流源係使用雙載子電晶體製作。 第10A圖為示意電路圖,用以說明最低電壓比較放大 電路的概念。 第10B與10C圖舉例說明兩種最低電壓比較放大電路 的作法。 立第11圖為根據本發明另一實施例之背光控制電路的示 意電路® ’其巾使驗動雜電路來遮蔽低電賴測電路 31-3N的偵測訊號。 第12圖為根據本發明另一實施例之背光控制電路的示 意電路圖,其中使用邏輯電路來確保啟動。 第13A與13B圖舉例說明兩種邏輯電路的作法。 第14圖為根據本發明另一實施例之背光控制電路的示 意電路圖,其中使用啟動電路來確保啟動。 第15A-15D圖舉例說明各種啟動電路的作法。 第16A與16B圖舉例說明電壓選擇比較放大電路的作 法。 【主要元件符號說明】 10背光控制電路 11電壓供應電路 12過電壓保護電路 13誤差放大電路 15訊號 27 20背光控制電路 21最低電壓選擇電路 22最高電壓選擇電路 23啟動遮蔽電路 24遮蔽訊號 25最低電壓比較放大電路 26低電流偵測邏輯電路. 27邏輯電路 28啟動電路 29高低電壓比較放大電路 30背光控制電路 31-3N低電流偵測電路 101-10N發光二極體路徑 110路徑(輸入) 111-11N電壓比較路徑 120路徑 121-12N 路徑 C1-CN比較器 CS1-CSN電流源 G0-GN反及閘 L1-LN發光二極體 Q0,Ql-QN,Qref f 晶體 R,Rcs,Rl,R2 電阻 S1-SN偵測訊號 SW1-S_開關 1356366 WCS1-WCSN弱電流源
Claims (1)
1356366 [無劃線版] 十、申請專利範圍: 1. 一種背光控制電路,包含: 電壓供應電路’其接受一輸入電壓,並受控於一控制 訊號而產生一輸出電壓; 至少二條電壓比較路徑,與至少二條發光元件路徑對 應耦接; 電壓比較放大電路,接收該至少二條電壓比較路徑上
之電壓作為輸入,並根據所接收的輸入中電壓最低者,產 生上述控制訊號;以及 至少二個低電流偵測電路,用以侧該至少二條發光 元件路徑是否處於低電流狀態,當至少—條電壓比較路徑 發生該低電絲S時’即發出排除峨,用轉除對應之 電壓比較路徑’使其*成域壓比較放大電路的有效輸 當所有的發光元件路徑都處於低電流狀態時
該等排除訊號’而當-條或—條以上魏元件路經脫ς低 電流狀態時,則不忽略該等排除訊號。 _
卜年月〖旧修正本 如甲印專利賴第Α㈣m控制電路,盆 電壓比較放大電路為最低龍比較放A電路 少二條電壓比較路徑上,龍最低者,與—第一來 相比較,而產生上述控制訊號。 " 3·如申請專利範圍第2項所述之背光控制 第一參考電壓為定值》 1356366 【無劃線版】- 少二條電壓比較路徑上,電壓最低者,與一可變參考電壓 相比較’而產生上述控制訊號,該可變參考電壓為該至少 二條電壓比較路徑中至少一條電壓比較路徑上之電壓的 函數。 5. 如申請專利範圍第4項所述之背光控制電路,其中該 可1¾參考電壓為該至少一條電壓比較路徑上之電壓最高 者。 6. 如申凊專利範圍第1項所述之背光控制電路,其中各 低電流偵測電路將對應發光元件路徑上一個節點處的電 壓,與第二參考電壓相比較。 7. 如申請專利範圍第6項所述之背光控制電路,其中該 發光元件雜上包含_個由場效電晶雜成的電流源,且 5亥郎點為該場效電晶體之沒極或閘極。 8. 如申凊專利範圍第6項所述之背光控制電路,其中該 發光7L件路徑上包含-個由雙載子電晶體製成的電流 源,且該節點為該場效電晶體之集極或基極。 9. 如申請專利範圍第1項所述之背光控制電路,其中該 排除訊號係用以切斷對應之電壓比較路徑。 10. 如申叫專利範圍第1項所述之背光控制電路 ,其中該 排除訊舰肋使f觀概錢路之對應輸入端不發 生作用。 1:1.如申請專利範圍第2項所述之背光控制電路 ,其中該 最低電料較放大電路包括—條第—電晶體路徑與至少 -條第二電晶體路徑,其第—電晶體職中包括一個第一 電晶體,該第-電晶體的閘極接收該第一參考電壓,其每 條第二電晶體路徑中各包括—個第二電晶體,該第二電晶 =極分職麟應之該電觀較雜1其中該排除訊 谠藉由切_狀_二電晶斷徑,使所猶應輸入端 不發生作用。 12·如申請專利麵第n所述之f光控制電路,盆中更包 含有了個邏輯電路,接收所有低電流伽】電路的排除訊 谠,當所有的發光耕路徑都處於低電流狀態而產生排除 訊號時’該邏輯電路產生輸A,使所有電壓比較路徑仍成 為電壓比較放大電路的有效輸入。 13. 如申請專利範圍第12項所述之背光控制電路,其中該 邏輯電路包括一個反及閘。 '、 14. 如申請專利範圍第12項所述之背光控制電路,其中該 邏輯電路包括•個第-級反及閘,接收所有低電流摘測電 路的排除峨’以及與低電流_電路對應數目的至少兩 個第二級反及閘’每-個第二級反及閘之-輸人接收對應 低電流翻電路的排除訊號,另—輸人接收該第一級反及 閘的輸出。 15. 如申请專利範圍第1項所述之背光控制電路,更包含有 一個啟動電路,此啟動電路的輸出與該電壓比較放大電路 的輸入之一耦接,以在啟動階段所有發光元件路徑的對應 電壓比較路徑都被排除不成為電壓比較放大電路的有效 輸入時,提供電壓比較放大電路一個有效輸入。 16. 如申§青專利範圍第15項所述之背光控制電路,其中該 1356366 【無劃線版] 啟動電路從該輸出電壓萃取分壓後,將該分壓輸入該· 比較放大電路。 π.如申請專利範圍第16項所述之背光 該分壓與第卡獅等時,所述輪出電⑽ Vmm與最高值Vmax之間,其中該最低值Vmin為至少一 個發光元件恰脫離低電流狀態時之輸出電壓值;最高值 Vmax為所有發光元件均正常轉時之最低輸出電壓值。 18·如申請專利範圍第2項所述之背光控制電路更包含有 -個啟動電路’此啟動電路的触與該電壓比較放大電路 的輸入之-输’其輸人純所有低電流_電路的排除 訊號,當所有低電流偵測電路皆發出排除訊號時,該啟動 電路之輸纽準低於該第—參考碰;#至少有—個低電 流偵測電路不發出排除訊號時,該啟動電路之輸出位準高 於該第一參考電壓。’ ^ ° 19.如申請專利範圍第15項所述之背光控制電路,其中該 啟動電路包括-個反及閘,其輪人端接收所有低電流偵測 電路的排除訊號’其輸出端與該電壓比較放大電路的該一 輸入耦接。 ^ 2〇.如申請專利範圍第2項所述之背光控制電路,更包含有 一個啟動電路,此啟動電路的輸出與該電壓比較放大電路 的輸入之一賴接,其中該最低電壓比較放大電路包括至少 第-與第二PMOS電晶體,第-pm〇S電晶體的閘極接 收該第一參考電壓,第二pM〇s電晶體的閘極輪該啟動 電路的輸iti,且其中當該啟動電路的輸出為低位準時,流 .33 【無劃線版】 過該第一 PMOS電晶體的電流大於流過該第—pM〇s電 晶體的電流。 21.如申4專利範圍第2〇項所述之背光控制電路,其中當 該啟動電路的輪出為高鱗時,該第二pM〇s電晶體關 閉’或流過該第二PMOS電晶體的電流小於流過該第一 PMOS電晶體的電流。 22·如申請專利範圍第2項所述之背光控制電路,更包含有 一個啟動電路’該啟動電路接收所有低電流偵測電路的排 除訊號,且其中該最低電壓比較放大電路具有一啟動輸 入,此輸入之等效電壓低於該第一參考電壓,當所有低電 =偵測電路皆發出排除訊號時,該啟動輸入為有敢輸入, 當至少一個低電流偵測電路不發出排除訊號時,該啟動輸 入不為有效輸入。 23. 如申請專利範圍第22項所述之背光控制電路,其中該 最低電壓比較放大電路包括至少第一與第二pM〇s電晶 體,該第一 PMOS電晶體的閘極接收該第一參考電壓,該 第一 PMOS電晶體的閘極接收該啟動輸入’且該第二 PMOS電晶體位於一 PM〇s電晶體路徑上,該pM〇s電 晶體路徑上具有一開關,此開關受控於該啟動電路的輸 出。 24. 如申請專利範圍第1項所述之背光控制電路,其中各發 光元件路徑上分別設有一接腳。 25. 如申請專利範圍第24項所述之背光控制電路,其中至 少一接腳為空接或接地。 * h 1356366 [無劃織3 26. 如申請專利範圍第1項所述之背光控制電路,其中該電 壓比較放大電路包括一最低電壓選擇電路與一誤差放大 器’該最低電壓選擇電路的輸出與該誤差放大器搞接。 27. 如申請專纖圍第26項所述之背紐制電路,其中該 電壓比較放大電路更包括一最高電壓選擇電路,該最高電 壓選擇電路的輸出與該誤差放大器耦接。 28. 如申請專利範圍第ί項所述之背光控制電路,其中每條 發光元件路徑上分別設有複數個發光元件。 29. 如申请專利範圍第28項所述之背光控制電路,其中該 發光元件為發光二極體或有機發光二極體。 30. 如申請專利範圍第項所述之背光控制電路,更包含有 -個過電壓保護電路,以卩方止所述輸出電壓超過電壓保護 上限。 31. —種發光元件控制方法,包含: (A) &供複數條發光元件並聯路徑; (B) 對該複數條發光元件路徑的並聯節點供應輸出 電壓; (C) 從各發光元件路徑中,各萃取一電壓訊號; (D) 偵測各發光元件路徑是否處於低電流或無電流 狀態,若是’則發出對應的排除訊號;其中,當所有的發 光兀件路徑都處於低電流或無電流狀態時,則視該等排除 訊號為無效,而當―條或-紗上發光元件路徑脫離低電 流狀態時’則視該等排除訊號為有效; ⑹將該複數條發光元件路徑中,未發出有效排除訊 # >35 [無劃線版] 號之路徑上之萃取電壓訊號,選取其中之最低者;以及 (F)根據該最低之電壓訊號,控制上述輸出電壓。 32. 如申請專利範圍第31項所述之發光元件控制方法,其 中,步驟(F)包括:將該最低之萃取電壓訊號,與參考電壓 相比較’根據比較結果’而控制上述輸出電壓。 33. 如申請專利範圍第32項所述之發光元件控制方法,其 中該參考電壓為定值。 34. 如申請專利範圍第32項所述之發光元件控制方法,其 中該參考·為可魏’其為所有萃取賴減之函數。 35. 如申请專利範圍第31項所述之發光元件控制方法,其 中,步驟(E)中,不選取處於低電流或無電流狀態之路徑上 之萃取電壓訊號。 36·如申請專繼圍第31項所述之發光元件控制方法,其 中’當步驟(D)偵測到所有發光元件路徑均處於低電流或 無電流狀態時,即根據其中之一萃取電壓訊號,控制上述 輪出電墨。 37.如申請專利範圍第31項所述之發光元件控制方法,其 中’當步驟(D)偵測到所有發光元件路徑均處於低電流或 無電流狀態時’即根據其中之最低萃取電壓訊號,控制上 述輪出電壓。 ^‘如^請專利範圍第31項所述之發光元件控制方法,其 ’當步_)偵_彳财發光元件雜均處於低電流或 …、電流狀態時’仍供應上述輸出電壓。 39.如申請專利範圍第%項所述之發光元件控制方法,其 [無劃線版] 中’當步驟(D)偵測到所有發光元件路徑均處於低電流或 無電流狀態時,係根據一啟動輸入訊號,而供應上述輸出 電壓,而不根據發光元件路經上之最低萃取電壓訊號控制 上述輸出電壓。 40. 如申請專利範圍第39項所述之發光元件控制方法,其 中該啟動輸入訊號,為上述輸出電壓的分壓訊號。 41. 如申請專利範圍第39項所述之發光元件控制方法,其 中於至少一條發光元件路徑脫離低電流或無電流狀態 時’停止該啟動輸入訊號。 42. 如申請專利範圍帛39項所述之發光元件控制方法,其 中步驟(F)包括:將該最低之萃取電壓訊號,與參考電壓相 比較’且所錢動輸人喊,鱗錄_參考電壓之訊 號。 43. 如申請專利範圍第31項所述之發光元件控制方法其 中’當步驟(聊_至少-條發光元件路徑處於低電流 或無電流狀態時’即令輸出電壓至少到達-電壓值Vmin 或其以上’其巾該電壓值Vmin為至少_個發光元件恰脫 離低電流狀態時之輸出電壓值。 44. 如申请專利氣圍第31項所述之發光元件控制方法其 中’當步_地_㈣有發光元件路徑均處於低電流或 無電流狀態時,即令輪出電壓至少到達-電壓值Vmin或 其以上其巾該電壓值Vmin為至少_個魏元件恰麟 低電流狀態時之輪出電壓值。 45. 如申β月專利範圍第31項所述之發光元件控制方法,更 [無劃線版J 包含以下步驟:當_與啟動有_訊號時,即令輸出電 屢至少到itmVmin或私上,其㈣電難¥恤 為至少-着光元件恰脫離低錢雜時之触電壓值。 46. 如申請專利範圍第31項所述之發光元件控制方法其 中各發光元件路徑上各包括一個由場效電晶體製作的電 流源,且步驟(D)係偵測該場效電晶體的汲極或閘極電壓。 47. 如申請專利範圍第31項所狀發光元件控制方法,其 中各發光元件路徑上各包括一個由雙載子電晶體製作的 電流源,且步驟(D)係偵測該雙载子電晶體的集極或基極 電壓。 48. —種背光控制電路,包含: 電壓供應電路,其接受一輸入電壓,並受控於一控制 訊號而產生一輸出電壓; 至少一條電壓比較路徑,與至少一條發光元件路徑對 應耦接; 電壓比較放大電路,根據該至少一條電壓比較路徑 上,電壓最低者,產生上述控制訊號; 至少、個低電流偵測電路,用以彳貞測該至少一條發光 7L件路徑是否處於低電流狀態,當發生該低電流狀態時, 即發出排除訊號,用以排除對應之電壓比較路#,使其不 成為電壓比較放大電路的有效輸入;以及 啟動遮蔽電路,用以在啟動後一段預設的時間内提供 遮蔽訊號,以遮蔽所述至少一個低電流偵測電路的排除訊 號’使電壓比較放大電路仍然根據該至少一條電壓比較路 [無劃麵3 住上,電壓最低者,產生上述控制訊號。 49. 如申叫專利範圍第48項所述之背光控制電路,其中該 遮蔽訊號係根據與啟動有關的訊號而產生。 50. 如申請專利範圍帛48項所述之背光控制電路,其中該 遮蔽訊號餘據與啟動狀態結束有狀訊號而結束、、或於 固定時間後結.束、或於輸出電壓到達一設定值後結束。 51. —種發光元件控制方法,包含: (A) 提供複數條發光元件並聯路徑; (B) 對該複數條發光元件路徑的並聯節點供應輸出 電壓; (C) 從各發光元件路徑中,各萃取一電壓訊號; (D) 偵測各發光元件路徑是否處於低電流或無電流 狀態,若是,則發出對應的排除訊號,但在啟動的一段預 設時間内,遮蔽此等排除訊號; (E) 在啟動的該段預設時間内,將該複數條發光元件 路徑上之萃取電壓訊號,選取其中之最低者; (F) 在啟動的該段預設時間後,將該複數條發光元件 路徑中,未處於低電流或無電流狀態之路獲上萃厭 訊號,選取其中之最低者:以及 #電壓 (F)根據該最低之電壓訊號,控制上述輸出電壓。
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