TWI752610B

TWI752610B - 電壓調節電路、電壓調節方法及顯示裝置

Info

Publication number: TWI752610B
Application number: TW109129888A
Authority: TW
Inventors: 劉准任; 顏良宇
Original assignee: 元太科技工業股份有限公司
Priority date: 2020-09-01
Filing date: 2020-09-01
Publication date: 2022-01-11
Also published as: US20220068228A1; TW202210921A; US11495185B2

Abstract

一種電壓調節電路，包含阻抗電路、控制單元及供電電路。阻抗電路具有第一節點及第二節點。第二節點電性連接於負載。控制單元電性連接於第一節點，用以根據控制訊號控制第一節點之第一電壓值。供電電路之輸入端電性連接於第二節點，供電電路之輸出端則電性連接於負載。供電電路用以根據第二節點的第二電壓值輸出控制電壓至負載。

Description

電壓調節電路、電壓調節方法及顯示裝置

本揭示內容關於一種電壓調節電路，特別是能改變輸出的控制電壓的大小的電路。

電子裝置在不同的運作狀態時，其內部的供電電路常需要產生不同的電壓。傳統的作法，會使用多組的DC-DC模組(直流轉直流模組)，來達到產生多組不同電壓的目的，但這樣的方法會耗費過多的元件，且亦會增加固定元件的面積，進而影響到電子裝置的成本與運作穩定性。

本揭示內容係關於一種電壓調節電路，包含阻抗電路、控制單元及供電電路。阻抗電路具有第一節點及第二節點。第二節點透過阻抗元件電性連接於負載。控制單元電性連接於第一節點，且用以根據控制訊號控制第一節點之第一電壓值。供電電路的輸入端電性連接於第二節點。供電電路的輸出端則電性連接於負載。供電電路用以根據第二節點的第二電壓值輸出控制電壓至負載。

本揭示內容還關於一種顯示裝置，包含顯示電路及電壓調節電路。顯示電路包含驅動器及至少一個畫素單元。電壓調節電路包含阻抗電路、控制單元及供電電路。阻抗電路具有第一節點及第二節點。第二節點透過阻抗元件電性連接於顯示電路。控制單元電性連接於第一節點，且用以根據控制訊號控制第一節點之第一電壓值。供電電路的輸入端電性連接於第二節點。供電電路的輸出端則電性連接於顯示電路。供電電路用以根據第二節點的第二電壓值輸出控制電壓至顯示電路。

本揭示內容還關於一種電壓調節方法，包含下列步驟：根據控制訊號，調整阻抗電路中的第一節點的第一電壓值，其中阻抗電路包含複數個電阻、第一節點及第二節點，且第二節點電性連接至供電電路及顯示電路；透過供電電路，根據阻抗電路中之第二節點的第二電壓值，輸出控制電壓至該顯示電路；以及透過顯示電路，根據控制電壓驅動至少一個畫素單元，以調整至少一個畫素單元呈現之灰階值。

本揭示內容係透過控制第一節點上的第一電壓值，改變輸入至供電電路的第二電壓值，使得供電電路提供的供電電壓將響應於第一電壓值或第二電壓值。據此，即可動態地調整電壓調節電路輸出至負載的電壓的大小，並根據負載的需求，分別提供不同的電壓值。

100:電壓調節電路

110:阻抗電路

120:控制單元

121:控制器

122:轉換電路

130:供電電路

200:顯示電路

210:驅動器

220:畫素單元

220A:基板

220B:基板

300:顯示裝置

Ia:輸出電流

Ib:輸出電流

Va:輸入電壓

Vb:輸入電壓

R1:第一電阻

R2:第二電阻

R3:第三電阻

N1:第一節點

N2:第二節點

Pb:第一電泳粒子

Pw:第二電泳粒子

Pa-Pc:電泳粒子

Sc:控制訊號

Sv:調整訊號

L:負載

S301-S304:步驟

第1A圖為根據本揭示內容之部份實施例之電壓調節電路的示意圖。

第1B圖為根據本揭示內容之部份實施例之轉換電路的示意圖。

第2圖為根據本揭示內容之部份實施例之控制訊號及調整訊號的示意圖。

第3圖為根據本揭示內容之部份實施例之電壓調節方法的步驟流程圖。

第4圖為根據本揭示內容之部份實施例之顯示裝置的示意圖。

第5圖為根據本揭示內容之部份實施例之畫素單元的示意圖。

第6圖為根據本揭示內容之部份實施例之畫素單元的示意圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

於本文中，當一元件被稱為「連接」或「耦接」時，可指「電性連接」或「電性耦接」。「連接」或「耦接」亦可用以表示二或多個元件間相互搭配操作或互動。此外，雖然本文中使用「第一」、「第二」、…等用語描述不同元件，該用語僅是用以區別以相同技術用語描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否則該用語並非特別指稱或暗示次序或順位，亦非用以限定本發明。

本揭示內容關於一種電壓調節電路。第1A圖為根據本揭示內容之部份實施例之電壓調節電路100的示意圖。電壓調節電路100用以輸出控制電壓至負載L，且能根據控制訊號動態地調整控制電壓的大小。在一實施例中，負載L為一種顯示裝置，用以根據控制電壓驅動複數個畫素單元(例如：調整每個畫素單元呈現的灰階值或色彩)，但本揭示內容並不以此為限。

在一實施例中，電壓調節電路100包含阻抗電路110、控制單元120及供電電路130。阻抗電路110具有第一節點N1及第二節點N2，其中第一節點N1用以接收控制電壓，第二節點N2則電性連接至負載L。如第1A圖所示，在部份實施例中，阻抗電路110包含第一電阻R1、第二電阻R2及第三電阻R3。第一電阻R1電性連接於第一節點N1及參考電位(如：接地)之間。第二電阻R2電性連接於第一節點N1及第二節點N2之間。第三電阻R3則電性連接於第二節點N2及負載L之間。

具體而言，第二電阻R2的等效阻抗與第三電阻R3及負載L形成的等效阻抗不同。因此，當第一節點N1上的電壓值發生變化時，根據分壓定理，第二節點N2上的電壓值將會隨之變化。在一實施例中，該些電阻R1~R3包含電阻元件。在其他實施例中，該些電阻R1~R3亦可由其他具有不同阻抗的電子元件或電路組成。

此外，在部份實施例中，第二節點N2與電壓調節電路100的輸出端之間具有阻抗元件(如：第三電阻R3)，而不會形成短路。換言之，第二節點N2透過阻抗元件電性連接至負載L。

控制單元120之輸出端電性連接於第一節點N1用以根據控制訊號控制第一節點N1上的第一電壓值。在一實施例中，控制單元120包含控制器121及轉換電路122。控制器121(如：微控制器)用以產生控制訊號，並輸出至轉換電路122。轉換電路122電性連接於控制器121及第一節點N1之間，用以根據接收到的控制訊號Sc輸出調整訊號Sv至第一節點N1，使該第一節點N1被控制於第一電壓值。在部份實施例中，轉換電路122用以控制調整訊號Sv中的電壓大小，以直接維持第一節點N1上的第一電壓值。在其他部份實施例中，轉換電路122用以控制調整訊號Sv中的電流大小，使得電流流經第一電阻R1後，能在第一節點N1上形成穩定的第一電壓值。

請參閱第1A、1B及2圖所示，其中第1B圖為根據本揭示內容之部份實施例之轉換電路的示意圖、第2 圖為根據本揭示內容之部份實施例之控制訊號Sc及調整訊號Sv的波形圖。在一實施例中，轉換電路122為一種數位轉類比電路(Digital to Analog Converter)。換言之，控制訊號Sc為數位訊號，調整訊號Sv則為類比訊號。轉換電路122用以將數位的控制訊號Sc轉換為類比的調整訊號Sv。如第1A圖所示，在部份實施例中，轉換電路122包含放大電路122a、偏壓電路122b及電流切換電路122c。放大電路122a用以將根據兩個輸入電壓Va、Vb的電壓差進行放大(輸入電壓Va、Vb可分別為控制訊號Sc及參考電壓)。接著，電流切換電路122c根據放大後的輸入號及偏壓電路122b提供的電壓，產生對應的輸出電流Ia、Ib。輸出電流Ia、Ib將在負載(圖中未示)上形成類比的輸出訊號(即，調整訊號Sv)。由於本領域人士能理解轉換電路122的電路結構及運作原理，故在此即不贅述。

此外，在部份實施例中，控制訊號Sc還包括一通訊介面信號。上述通訊介面信號經由控制單元120的控制器121設定後輸出給轉換電路122。通訊介面信號(Communication interface)例如是：SPI、I2C、RS485，使用者可經由控制器121來設定不同的通訊介面信號輸出給轉換電路122。

如第1A圖所示，供電電路130(如：直流轉換器DC to DC Converter)之輸入端電性連接於第二節點N2，供電電路130的輸出端則電性連接至電壓調節電路 100的輸出端，以提供控制電壓至負載L。供電電路130根據第二節點N2的第二電壓值產生控制電壓。換言之，當第二節點N2之第二電壓值產生變化時，供電電路130所輸出的控制電壓之大小也將隨之改變。由於本領域人士能理解供電電路130的電路結構及運作原理，故在此即不贅述。

在部份實施例中，控制單元120的控制器121電性連接於供電電路130，用以調整供電電路130輸出不同的電壓值。

電壓調節電路100係透過改變第一節點N1的第一電壓值，調整控制電壓的大小。因此，供電電路130無須透過切換開關連接至多組不同的分壓電路，方能分別產生不同的控制電壓。

第3圖為根據本揭示內容之部份實施例之電壓調節方法的示意圖，對應於第1A圖所示的電壓調節電路100。電壓調節方法包含步驟S301~S304，且應用於顯示裝置。顯示裝置包含顯示電路及多個畫素單元，其結構將於後續段落中說明。

在步驟S301中，電壓調節電路100之控制器121接收外界(如：顯示電路，顯示面板的處理器)傳來的灰階訊號。在一實施例中，灰階訊號係對應於顯示電路中的一個或多個畫素單元。控制器121根據灰階訊號取得或計算出對應的控制訊號。舉例而言，灰階訊號為「灰階值150」，則控制器121能根據內部儲存的一個對照表或換算公式，找到對應於「灰階值150」的電壓值，例如：30伏特。換言之，當第一節點N1的電壓被控制於30伏特時，供電電路130所輸出的控制電壓將能使畫素單元呈現出「灰階值150」。

在步驟S302中，控制單元120之控制器121輸出控制訊號至轉換電路122，使轉換電路122將數位的控制訊號轉換為類比的調整訊號。在步驟S303中，轉換電路122根據調整訊號，調整阻抗電路110中第一節點N1的第一電壓值。由於第二電阻R2的等效阻抗與第三電阻R3及負載L形成的等效阻抗不同。因此，根據分壓定理，當第一節點N1上的電壓值發生變化時，第二節點N2上的第二電壓值將會隨之變化。第二節點N2上的第二電壓值將作為輸入訊號，輸入至供電電路130的輸入端。

在步驟S304中，供電電路130根據第二電壓值，輸出控制電壓至負載L(即，顯示電路)。負載L(即，顯示電路)將根據控制電壓驅動畫素單元，以調整畫素單元所呈現出的灰階值。據此，透過調整第一節點N1之第一電壓值，即可準確地調整供電電路130輸出給負載L的控制電壓。

第4圖為根據本揭示內容之部份實施例之顯示裝置300的示意圖。第5圖為根據本揭示內容之部份實施例之畫素單元220的示意圖。顯示裝置300包含電壓調節電路100及顯示電路200。電壓調節電路100之結構及運作方式如前述實施例所述，故在此不另複述。顯示電路200 作為電壓調節電路100之負載，用以接收電壓調節電路100輸出的控制電壓。

具體而言，顯示電路200至少包含驅動器210及多個畫素單元220(如第5圖所示)。在一實施例中，顯示裝置300可為電子紙或電泳顯示器。驅動器210可以是一個驅動晶片，在接收到控制電壓後，驅動器210能透過驅動電極(圖中未示)，根據控制電壓輸出電場。

為清楚說明畫素單元220，第5圖中係將單一個畫素單元220放大顯示。畫素單元220至少包含二基板220A、220B及多個電泳粒子Pb、Pw。在驅動器210接收到控制電壓後，驅動器210根據控制電壓，透過驅動電極產生電場，以調整電泳粒子Pb、Pw位於二基板220A、220B間的位置。舉例而言，第一電泳粒子Pb為帶正電荷的黑色粒子，第二電泳粒子Pw則為帶負電荷的白色粒子。換言之，第一電泳粒子Pb及第二電泳粒子Pw具有不同的顏色。當驅動器210透過驅動電極產生電場時，第一電泳粒子Pb及第二電泳粒子Pw將依據電荷「正負相吸」的引力作用，被控制在二基板220A間的預期位置，進而呈現出對應的灰階亮度。

在部份實施例中，電泳粒子Pb、Pw可由電泳式電子墨水(Electrophoretic Ink)技術製成，且被分別封裝於多個微膠囊(Microcapsules)中。

第6圖為根據本揭示內容之部份實施例之畫素單元的示意圖。在一實施例中，顯示電路可包含多種不同顏色的電泳粒子Pa、Pb、Pc，電泳粒子Pa、Pb、Pc係根據微杯技術(Microcup)被控制於二基板220A、220B之間。由於本領域人士能理解微杯技術之控制原理，故在此不另贅述。

前述各實施例中的各項元件、方法步驟或技術特徵，係可相互結合，而不以本揭示內容中的文字描述順序或圖式呈現順序為限。

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