TWI462638B - 驅動電流控制電路及其操作方法 - Google Patents

Description

驅動電流控制電路及其操作方法

本發明係關於一種控制電路，特別是有關於一種發光二極體驅動電流控制電路及其操作方法

由於液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)在使用小電力時能顯示優良品質的影像，因此液晶顯示器廣泛地使用作為顯示裝置。然而，在液晶顯示器內的液晶分子無法自己發光。液晶分子必須透光源來點亮，以清楚地且明確地顯示文字和影像。一般而言，背光源作為發光源。近來，在環保要求下，發光二極體已逐漸取代冷陰極螢光燈成為液晶顯示裝置之背光源。

以發光二極體作為液晶顯示器之背光源一般包括複數條發光二極體串，其規則地排列以形成複數發光二極體區域，且受到電流驅動以提供白光作為背光源。傳統上是以一額定電流來分別驅動此些條發光二極體串提供液晶顯示器白光背光源進行影像顯示，然而，若以超過此額定電流之過驅動電流來驅動此些條發光二極體串提供更高亮度之背光源時，由於亮度增加，會使得液晶顯示器所顯示出之影像更為亮麗。但長時間工作在此模式下，會造成發光二極體過熱，反而降低發光二極體生命週期。

有鑑於此，本發明提供一種發光二極驅動電流控制電 路來調節提供給發光二極體的驅動電流，藉以在使用過驅動電流驅動白光發光二極體時，當造成白光發光二極體過熱時，能夠即時降低此過驅動電流，避免造成發光二極體生命週期降低。以及在白光發光二極體溫度回復後，再以過驅動電流驅動白光發光二極體，而可同時兼顧顯示品質與發光二極體生命週期之目的。

本發明提供一種控制電路，用以控制一驅動元件之驅動電流。控制電路包括：一溫度檢測器、一耦接溫度檢測器之開關以及一耦接開關以及驅動元件之電阻串。其中溫度檢測器可根據一溫度產生一控制信號，此控制信號可控制該開關之狀態。當控制信號控制開關於一導通狀態時，該電阻串具有一第一電阻值，以及當控制信號控制開關於一截止狀態時，該電阻串具有一第二電阻值，該驅動元件根據該第一電阻值或該第二電阻值產生一驅動電流。

在一實施例中，溫度檢測器更包括：一溫度檢測元件、一參考電壓以及一比較器。溫度檢測元件可根據一溫度產生一控制電壓，並藉由比較器比較此控制電壓以及此參考電壓以產生一控制信號。

在一實施例中，溫度檢測元件為一基極和集極耦接在一起之雙載子接面電晶體，而此雙載子接面電晶體之基極和射極間之電壓為控制電壓。

在一實施例中，比較器為一磁滯比較器，具有一第一觸發電壓以及一第二觸發電壓，第一觸發電壓大於第二觸發電壓。當控制電壓大於第一觸發電壓時，控制信號控制開關於一導通狀態，當控制電壓小於第二觸發電壓時，控 制信號控制開關於一截止狀態。

在一實施例中，電阻串更包括串接於一共接點之一第一電阻以及一第二電阻，第一電阻之另一端連接驅動元件，第二電阻之另一端接地，當開關於一導通狀態時，第一電阻經由開關接地而提供第一電阻值，當開關於一截止狀態時，第一電阻經由第二電阻接地而提供第二電阻值。

在一實施例中，當發光二極體模組被初始驅動時，第一電阻值被提供給該驅動元件以產生一第一驅動電流驅動發光二極體模組，以及當發光二極體模組溫度超過一定值時，第二電阻值被提供給驅動元件以產生一第二驅動電流驅動該發光二極體模組，其中第一驅動電流大於第二驅動電流。

本發明之另一態樣在提供一種控制一驅動元件驅動電流之方法，其中該驅動元件係用以驅動一發光模組，該方法包括：檢測該發光模組溫度以產生一控制信號；根據該控制信號控制一開關之狀態；以及根據該開關之狀態，分別串接具有一第一電阻值之一第一電阻串，或具有一第二電阻值之一第二電阻串至該驅動元件，該驅動元件根據該第一電阻值或該第二電阻值產生一驅動電流。

依此，本發明之控制電路及其操作方法可以讓發光模組在發光初始時先以過驅動電流驅動發光模組，並在發光模組溫度超過一定值時，降低驅動電流，避免發光模組損壞，因此可在不影響發光模組壽命下提升顯示品質。

以下為本發明較佳具體實施例以所附圖示加以詳細說明，下列之說明及圖示使用相同之參考數字以表示相同或類似元件，並且在重複描述相同或類似元件時則予省略。

第1圖繪示根據本發明一較佳實施例之一發光二極體驅動電流控制電路之概略圖示。其中發光二極體驅動電流控制電路103主要是用以調節驅動元件102輸出給發光二極體模組101之驅動電流，以在發光二極體模組101過熱時，即時降低提供給發光二極體模組101過驅動電流，並以正常驅動電流驅動發光二極體模組101，同時在發光二極體模組101溫度回復時，再次以過驅動電流驅動此發光二極體模組101。而發光二極體模組101，例如可產生白色光，是由複數個發光二極體串1011規則地排列所構成，此些發光二極體串1011受到驅動元件102提供之驅動電流驅動，可形成複數發光二極體區域以作為一顯示裝置之背光源。

發光二極體驅動電流控制電路103更包括：一溫度檢測器1031、一開關1032以及一電阻串1033。其中溫度檢測器1031可根據一環境溫度產生一控制信號CN。開關1032與溫度檢測器1031耦接，並根據溫度檢測器1031所產生之控制信號CN進行開關狀態，導通狀態或截止狀態，之切換。

溫度檢測器1031更包括一溫度檢測元件10311、一參考電壓Vref以及一比較器10312。其中溫度檢測元件10311可根據環境溫度產生一控制電壓Vo，並傳輸給比較器10312，藉以以將此控制電壓Vo與參考電壓Vref進行比較 來產生控制信號CN。在一實施例中，溫度檢測元件10311為一具有基極(B)、集極(C)和射極(E)之雙載子接面電晶體，其中雙載子接面電晶體之基極(B)和集極(C)耦接在一起並與比較器10312之非反向端(+)連接，而射極(E)接地。 當使用此雙載子接面電晶體進行環境溫度感測時，檢測雙載子接面電晶體之基極(B)和射極(E)間之電壓以作為控制電壓Vo，並輸出給比較器10312之非反向端(+)，來與比較器10312反向端(-)之參考電壓Vref進行比較，以於比較器10312之輸出端產生控制信號CN。其中，雙載子接面電晶體之基極(B)和射極(E)接面間具有負溫度係數關係，亦即環境溫度越高，基極(B)和射極(E)間之電壓，控制電壓Vo，會下降。

開關1032，例如為一電晶體，具有一閘極(G)、一汲極(D)以及一源極(S)。其中開關1032之閘極(G)與比較器10312之輸出端耦接在一起，開關1032之汲極(D)接地，開關1032之源極(S)則與電阻串1033耦接。其中比較器10312輸出端產生之控制信號CN可控制開關1032在導通狀態和截止狀態間進行切換。

電阻串1033更包括串接之一第一電阻10331以及一第二電阻10332。其中，第一電阻10331之一端與一共接點10333連接，另一端則連接驅動元件102，第二電阻10332之一端與一共接點10333連接，而另一端則接地。此外，開關1032之源極(S)亦連接此該共接點10333，因此共接點10333可透過開關1032接地。換言之，在此架構下，當開關1032處於一導通狀態時，第一電阻10331經由開關1032 接地，因此電阻串1033具有一第一電阻值，即第一電阻10331之電阻值。反之，當開關1032處於一截止狀態時，第一電阻10331經由第二電阻10332接地，使得電阻串1033具有一第二電阻值，亦即第一電阻10331和第二電阻10332串連時之電阻值，其中第二電阻值會大於第一電阻值。藉由電阻串1033，可提供驅動元件102在不同之電阻值下進行操作，進而提供不同之驅動電流給發光二極體模組101。

在一實施例中，若開關1032為一N型電晶體，在操作初始時，由於發光二極體模組101剛點亮並未過熱，環境溫度不高，由於負溫度係數關係，致使雙載子接面電晶體之基極(B)和射極(E)接面間之控制電壓Vo維持在一高位準狀態，使得輸入至比較器10312非反向端之控制電壓Vo大於比較器10312反向端之參考電壓Vref時，比較器10312之輸出端產生一高位階之控制信號CN，切換控制開關1032於一導通狀態時，第一電阻10331經由開關1032接地，而提供第一電阻值給驅動元件102，來輸出一過驅動電流驅動發光二極體模組101發光，以提供一顯示裝置高亮度之背光源，提升該顯示裝置之顯示品質。

隨著發光二極體模組101持續點亮，環境溫度漸漸升高，使得雙載子接面電晶體之基極(B)和射極(E)接面間之控制電壓漸漸下降，當發光二極體模組101之溫度超出一特定值，使得輸入至比較器10312非反向端之控制電壓Vo小於比較器10312反向端之參考電壓Vref時，比較器10312之輸出端產生一低位階之控制信號CN，切換開關1032處於一截止狀態時，第一電阻10331經由第二電阻10332接 地，而提供大於第一電阻值之第二電阻值給驅動元件102，而輸出一小於過驅動電流之正常電流驅動發光二極體模組101發光。由於發光二極體模組101此時是由較小之驅動電流驅動，因此可避免發光二極體模組101之過熱狀態，並於發光二極體模組101之溫度低於此特定值，再行切換成由過驅動電流驅動此發光二極體模組101。其中，可藉由選擇不同之參考電壓Vref，來設定進行驅動電流切換之溫度值。換言之，當發光二極體模組101因過驅動電流驅動造成發光二極體模組101過熱時，驅動元件102輸出之過驅動電流會被即時降低，而以正常驅動電流驅動此發光二極體模組101，並在發光二極體模組101溫度回復正常後，再以大於正常電流之過驅動電流驅動發光二極體模組101，因此可同時兼顧顯示品質與發光二極體生命週期。

值得注意的是，為了避免驅動電流切換過於頻繁，在另一實施例中，本發明之比較器可選用一磁滯比較器，其中此磁滯比較器具有一第一觸發電壓以及一第二觸發電壓之，且第一觸發電壓大於第二觸發電壓。在此實施例下，當控制電壓Vo大於第一觸發電壓時，磁滯比較器輸出一高位階之控制信號CN，切換開關1032於一導通狀態，使得驅動元件102輸出一過驅動電流驅動發光二極體模組101發光。而當控制電壓Vo小於第二觸發電壓時，磁滯比較器輸出一低位階之控制信號CN，切換開關1032於一截止狀態，使得驅動元件102輸出一小於過驅動電流之電流驅動發光二極體模組101發光。換言之，藉由選用磁滯比較器，可提供一切換緩衝空間，也就是說，當控制電壓Vo之大小 是落在第一觸發電壓以及第二觸發電壓間時，磁滯比較器輸出之控制信號CN之位階並不改變，使得切換開關1032維持在原狀態，驅動元件102輸出之驅動電流保持不變，避免切換過於頻繁。

第2圖所示為根據本發明一較佳實施例之發光二極體驅動電流控制流程圖。請同時參閱第1圖與第2圖。首先於步驟201，檢測發光二極體模組101之溫度以產生一控制信號CN。在一實施例中，溫度檢測元件10311為一基極和集極耦接在一起之雙載子接面電晶體，可根據發光二極體模組101造成之環境溫度，於基極和射極接面間產生一控制電壓Vo，並傳輸給比較器10312，藉以以將此控制電壓Vo與參考電壓Vref進行比較來產生控制信號CN。

接著，於步驟202，根據該控制信號CN控制開關1032之狀態。在一實施例中，開關1032為一電晶體，其閘極(G)與比較器10312之輸出端耦接在一起，比較器10312輸出端產生之控制信號CN可控制開關1032在導通狀態和截止狀態間進行切換。

最後於步驟203，根據開關1032之狀態，分別串接具有一第一電阻值之一第一電阻串，或具有一第二電阻值之一第二電阻串至該驅動元件102，該驅動元件102根據該第一電阻值或該第二電阻值產生一驅動電流。在一實施例中，當開關1032處於一導通狀態時，第一電阻10331經由開關1032接地，因此與驅動元件102連接之電阻串1033具有一第一電阻值，即第一電阻10331之電阻值。反之，當開關1032處於一截止狀態時，第一電阻10331經由第二 電阻10332接地，因此與驅動元件102連接之電阻串1033具有一第二電阻值，亦即第一電阻10331和第二電阻10332串連時之電阻值，其中第二電阻值會大於第一電阻值。

第3圖所示為根據本發明一較佳實施例驅動一顯示裝置背光源之流程圖。其中該顯示裝置之背光源具有發光二極體模組101，此發光二極體模組101具有一額定之驅動電流。請同時參閱第1圖與第3圖。首先於步驟301，以一過驅動電流驅動此發光二極體模組101，在一實施例中，例如，將第一電阻10331與驅動元件102連接，來提供此過驅動電流。接著於步驟302，判斷發光二極體模組101之溫度是否超過一特定值時。其中當發光二極體模組101溫度超過此特定值時，於步驟303，降低此過驅動電流，以額定驅動電流驅動此發光二極體模組101，在一實施例中，將串連之第一電阻10331和第二電阻10332與驅動元件102連接，來提供此額定驅動電流。接著會再次執行步驟302，判斷發光二極體模組101之溫度是否超過此特定值，當發光二極體模組101溫度低於此特定值時，再次以過驅動電流驅動此發光二極體模組101，如步驟301，否則仍以額定驅動電流驅動此發光二極體模組101，如步驟303。

綜合上述所言，本發明控制電路可以讓發光模組在發光初始時先以過驅動電流驅動發光模組，並在發光模組溫度超過一定值時，降低驅動電流，避免發光模組損壞，因此可在不影響發光模組壽命下提升顯示品質。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限 定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範 圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

101‧‧‧發光二極體模組

102‧‧‧驅動元件

103‧‧‧發光二極體驅動電流控制電路

1011‧‧‧發光二極體串

1031‧‧‧溫度檢測器

1032‧‧‧開關

1033‧‧‧電阻串

10311‧‧‧溫度檢測元件

10312‧‧‧比較器

10331‧‧‧第一電阻

10332‧‧‧第二電阻

10333‧‧‧共接點

Vref‧‧‧參考電壓

Vo‧‧‧控制電壓

CN‧‧‧之控制信號

201~203‧‧‧步驟

301~303‧‧‧步驟

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖繪示根據本發明一較佳實施例之一發光二極體驅動電流控制電路之概略圖示。

第2圖所示為根據本發明一較佳實施例之發光二極體驅動電流控制流程圖。

第3圖所示為根據本發明一較佳實施例驅動一顯示裝置背光源之流程圖。

101‧‧‧發光二極體模組

102‧‧‧驅動元件

103‧‧‧發光二極體驅動電流控制電路

1011‧‧‧發光二極體串

1031‧‧‧溫度檢測器

1032‧‧‧開關

1033‧‧‧電阻串

10311‧‧‧溫度檢測元件

10312‧‧‧比較器

10331‧‧‧第一電阻

10332‧‧‧第二電阻

10333‧‧‧共接點

Vref‧‧‧參考電壓

Vo‧‧‧控制電壓

CN‧‧‧之控制信號

Claims (17)

1. 一種控制電路，用以控制一驅動元件之驅動電流，其包括：一溫度檢測器，根據一溫度產生一控制信號；一開關，耦接該溫度檢測器，該控制信號控制該開關之狀態；以及一電阻串，耦接該開關以及該驅動元件，其中當該控制信號控制該開關於一導通狀態時，該電阻串具有一第一電阻值，以及當該控制信號控制該開關於一截止狀態時，該電阻串具有一第二電阻值，該驅動元件根據該第一電阻值或該第二電阻值產生一驅動電流。
2. 如請求項1所述之控制電路，其中該溫度檢測器更包括：一溫度檢測元件，根據該溫度產生一控制電壓；一參考電壓；以及一比較器，比較該控制電壓以及該參考電壓以產生該控制信號。
3. 如請求項2所述之控制電路，其中該溫度檢測元件為一雙載子接面電晶體，其中該雙載子接面電晶體之基極和集極耦接在一起，該控制電壓為該雙載子接面電晶體之基極和射極間之電壓。
4. 如請求項2所述之控制電路，其中該比較器為一磁滯比較器，具有一第一觸發電壓以及一第二觸發電壓，該第一觸發電壓大於該第二觸發電壓。
5. 如請求項4所述之控制電路，其中當該控制電壓大於該第一觸發電壓時，該控制信號控制該開關於一導通狀態，當該控制電壓小於該第二觸發電壓時，該控制信號控制該開關於一截止狀態。
6. 如請求項1所述之控制電路，其中該電阻串更包括串接於一共接點之一第一電阻以及一第二電阻，該第一電阻之另一端連接該驅動元件，該第二電阻之另一端接地，該共接點透過該開關接地，當該開關於一導通狀態時，該第一電阻經由該開關接地而提供該第一電阻值，當該開關於一截止狀態時，該第一電阻經由該第二電阻接地而提供該第二電阻值。
7. 如請求項6所述之控制電路，其中該驅動元件係用以驅動一發光二極體模組，該發光二極體模組具有複數個並連之發光二極體串。
8. 如請求項7所述之控制電路，其中當該發光二極體模組被初始驅動時，該第一電阻值被提供給該驅動元件以產生一第一驅動電流驅動該發光二極體模組，以及當該發 光二極體模組溫度超過一定值時，該第二電阻值被提供給該驅動元件以產生一第二驅動電流驅動該發光二極體模組，其中該第一驅動電流大於該第二驅動電流。
9. 一種控制一驅動元件驅動電流之方法，其中該驅動元件係用以驅動一發光模組，該方法包括：檢測該發光模組溫度以產生一控制信號；根據該控制信號控制一開關之狀態；以及根據該開關之狀態，分別串接具有一第一電阻值之一第一電阻串，或具有一第二電阻值之一第二電阻串至該驅動元件，該驅動元件根據該第一電阻值或該第二電阻值產生一驅動電流。
10. 如請求項9所述之方法，其中檢測該發光模組溫度以產生一控制信號，更包括：根據該發光模組溫度產生一控制電壓；以及比較該控制電壓以及該參考電壓以產生該控制信號。
11. 如請求項10所述之方法，其中根據該發光模組溫度產生一控制電壓更包括：使用一雙載子接面電晶體檢測該發光模組溫度，其中該雙載子接面電晶體之基極和集極耦接在一起，該控制電壓為該雙載子接面電晶體之基極和射極間之電壓。
12. 如請求項10所述之方法，其中比較該控制電壓以及該參考電壓更包括：使用一磁滯比較器比較該控制電壓以及該參考電壓，該磁滯比較器具有一第一觸發電壓以及一第二觸發電壓，該第一觸發電壓大於該第二觸發電壓。
13. 如請求項12所述之方法，其中當該控制電壓大於該第一觸發電壓時，該控制信號控制該開關於一導通狀態，以串接該第一電阻串至該驅動元件，以及當該控制電壓小於該第二觸發電壓時，該控制信號控制該開關於一截止狀態，以串接該第二電阻串至該驅動元件。
14. 如請求項9所述之方法，其中該發光模組具有複數個並連之發光二極體串。
15. 如請求項9所述之方法，更包括：當該發光模組被初始驅動時，該第一電阻值被提供給該驅動元件以產生一第一驅動電流驅動該發光模組，以及當該發光模組溫度超過一定值時，該第二電阻值被提供給該驅動元件以產生一第二驅動電流驅動該發光二極體模組，其中該第一驅動電流大於該第二驅動電流。
16. 一種驅動電流之控制方法，其中該驅動電流係用以驅動一顯示裝置之背光源，其中該背光源具有一發光二極體模組，其中該發光二極體模組具有一額定驅動電流，該方法包括： 使用一大於該額定驅動電流之一過驅動電流驅動該發光二極體模組；判斷該發光二極體模組之溫度是否超過一特定值；當該發光二極體模組之溫度超過一特定值時，使用該額定驅動電流驅動此發光二極體模組；以及當該發光二極體模組之溫度低於該特定值時，使用該過驅動電流驅動該發光二極體模組。
17. 如請求項16所述之方法，其中該發光二極體模組產生白光。