專利名稱：多通道驅(qū)動器均衡器電路和具有所述電路的顯示面板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
多通道驅(qū)動器均衡器電路和具有所述電路的顯示面板技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型大體上涉及電子學(xué)，且更明確地說，涉及發(fā)光二極管(LED)背光和LED 照明。
背景技術(shù)：
[0002]在現(xiàn)代顯示器中，使用白色LED來產(chǎn)生用以從背后照明IXD的白光。需要具有改 變所使用的背光的水平的能力。這對于使對比度最大化以及將顯示器調(diào)整為環(huán)境光水平兩 者來說為合乎需要的。常規(guī)的LED驅(qū)動器電路通過調(diào)整LED串的接通時間(工作循環(huán))以 使得接通時間的百分比產(chǎn)生處于所要亮度的相等亮度(或平均強度)來實現(xiàn)減低亮度。[0003]圖1為用于用恒定電流驅(qū)動LED串102的常規(guī)LED驅(qū)動器電路的簡化示意圖。運 算放大器104(0pl)將跨電流感測電阻器IOS(Rl)的電壓與參考電壓(Vref)進行比較以在 開關(guān)晶體管106(T1)的柵極上產(chǎn)生命令電壓。當(dāng)工作循環(huán)為高時，將Vref設(shè)置為處于所要 電壓電平以獲得所要LED電流(Vref/Rl)。當(dāng)工作循環(huán)為低時，將Vref設(shè)置為零。[0004]通常使用電路100，因為可使得運算放大器104的負(fù)端子處的電壓比運算放大器 104的偏移量高得多。因為工作循環(huán)控制所有強度水平的有效強度，所以在Vref處的電壓 為恒定的。因此，即使在低強度水平處也能得到LED串電流的良好匹配。然而，電路100的 問題是電路100對電源(Vsupply)造成負(fù)擔(dān)。Vsupply必須對由LED串電流的工作循環(huán)控 制的快速邊沿造成的快速負(fù)荷改變做出響應(yīng)。因此，常規(guī)電路100在低強度處為準(zhǔn)確的，且 在多個LED串上提供良好匹配，即使在低強度處也是如此，但因為需要較快速的負(fù)荷響應(yīng) 而對Vsupply造成負(fù)擔(dān)。[0005]一些常規(guī)方法直接修改Vref以設(shè)置LED的所要亮度水平。舉例來說，如果針對滿 刻度電流將Vref的值設(shè)置為500mV，那么Vref的值將針對I %亮度而改變?yōu)?mV。這些常 規(guī)方法的缺點是在低電流下易受偏移電壓影響。當(dāng)使用多個LED串時，比絕對準(zhǔn)確度更重 要的是相對準(zhǔn)確度。因為電流源放大器的偏移量將不匹配，所以LED串中的電流將在低電 流電平下具有不良匹配。另外，電流源的開關(guān)晶體管必須仍為高電壓裝置。實用新型內(nèi)容[0006]所揭示的多通道驅(qū)動器均衡器電路通過以下方式來在低電流電平下在多串照明 裝置中匹配電流使用模擬均衡器來依序地將參考放大器的輸出與在驅(qū)動器均衡器電路的 電流限制環(huán)路中的每一電流源放大器串聯(lián)耦合以校正電流源放大器的偏移量，從而產(chǎn)生平 均串電流的匹配。[0007]所揭示的多通道驅(qū)動器均衡器電路包含參考放大器，其具有一偏移量；多個電 流源，其經(jīng)配置以用于耦合到一串照明裝置，每一電流源包括用于將流經(jīng)所述串照明裝置 的所感測電流與參考電壓進行比較并基于所述比較來控制通過所述串照明裝置的電流流 動的放大器；以及開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其經(jīng)配置以用于以有序順序?qū)⑺鰠⒖挤糯笃黢詈系矫恳浑?流源，從而使得所述電流源放大器的偏移量平均等于所述參考放大器的所述偏移量。[0008]在一個實例中，所述參考放大器具有比所述電流源的所述放大器低的偏移量。[0009]在另一實例中，每一電流源進一步包含晶體管，其具有耦合到所述放大器的輸出 的柵極端子和經(jīng)配置以用于耦合到所述串照明裝置的源極端子；保持電容器，其耦合到所 述放大器的非反相輸入；以及感測電阻器，其耦合到所述晶體管的漏極和所述放大器的反 相輸入。[0010]在另一實例中，所述電路進一步包含開關(guān)控制電路，其耦合到所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)且經(jīng) 配置以用于對所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生命令以用于根據(jù)所述有序順序斷開和閉合所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò) 中的開關(guān)。[0011]在又一實例中，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)中的開關(guān)為晶體管，且所述開關(guān)控制電路控制所述 開關(guān)閉合以減少由所述開關(guān)存儲于所述保持電容器上的電荷量的速率。[0012]還揭示一種具有多通道驅(qū)動器均衡器電路的顯示面板。所述面板包含多串照明 裝置；以及驅(qū)動器均衡器電路，其耦合到所述多串照明裝置，所述驅(qū)動器均衡器電路包含 參考放大器，其具有一偏移量；多個電流源，其經(jīng)配置以用于耦合到所述多串照明裝置，每 一電流源包括用于將流經(jīng)所述串照明裝置的所感測電流與參考電壓進行比較并基于所述 比較來控制通過所述串照明裝置的電流流動的放大器；以及開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其經(jīng)配置以用于以 有序順序?qū)⑺鰠⒖挤糯笃黢詈系矫恳浑娏髟?，從而使得所述電流源放大器的偏移量平?等于所述參考放大器的所述偏移量。[0013]在一個實例中，所述顯示面板的所述參考放大器具有比所述電流源的所述放大器 低的偏移量。[0014]在另一實例中，所述顯示面板的每一電流源進一步包含晶體管，其具有耦合到所 述放大器的輸出的柵極端子和經(jīng)配置以用于耦合到所述串照明裝置的源極端子；保持電容 器，其耦合到所述放大器的非反相輸入；以及感測電阻器，其耦合到所述晶體管的漏極和所 述放大器的反相輸入。[0015]在另一實例中，所述顯示面板進一步包含開關(guān)控制電路，其耦合到所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò) 且經(jīng)配置以用于對所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生命令以用于根據(jù)所述有序順序斷開和閉合所述開關(guān) 網(wǎng)絡(luò)中的開關(guān)。[0016]在又一實例中，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)中的開關(guān)為晶體管，且所述開關(guān)控制電路控制所述 開關(guān)閉合以減少由所述開關(guān)存儲于所述保持電容器上的電荷量的速率。[0017]多通道驅(qū)動器均衡器電路的特定實施方案可提供若干個優(yōu)點，包括但不限于1) 減輕電源的瞬時響應(yīng)負(fù)擔(dān)；2)允許在低電流電平下實現(xiàn)平均串電流的良好匹配；以及3)允 許制造低成本的驅(qū)動器芯片。[0018]在附圖和以下描述中陳述一個或一個以上所揭示的實施方案的細(xì)節(jié)。從所述描 述、圖式和權(quán)利要求書中將容易明白其它特征、方面和優(yōu)點。


[0019]圖1是用于用恒定電流驅(qū)動LED的常規(guī)LED驅(qū)動器電路的簡化示意圖。[0020]圖2A為示范性多通道驅(qū)動器均衡器電路的簡化示意圖。[0021]圖2B說明用于圖2A的電路的示范性波形。[0022]圖3為用于在低電流下匹配串電流的示范性過程的流程圖。
具體實施方式
[0023]示范性多通道驅(qū)動器均衡器電路[0024]圖2A為示范性多通道驅(qū)動器均衡器電路200的簡化示意圖。電路200可包括參考放大器202，其通過開關(guān)網(wǎng)絡(luò)204耦合到電路200中的N個電流源。每一電流源輸出(Vout) 可耦合到一串照明裝置(例如，LED)。在電路200中，展示兩個電流源。然而，電路200可包括用于N串照明裝置的N個電流源。[0025]每一電流源包括保持電容器206、放大器208(例如，運算放大器)、開關(guān)210和電流感測電阻器212。電流源的輸出(Vout)耦合到串102 (圖1)。電流源控制由于正向電壓的變化引起的電流改變，其轉(zhuǎn)化為所述串中的照明裝置的恒定亮度。輸入電源Vsupply (圖1)經(jīng)調(diào)節(jié)以使得所有電流源上的Vout足夠高以維持所要電流。電流源參考電壓(Vref)和電流感測電阻器212的值確定串電流。多個串可串聯(lián)連接以保持在每一照明裝置中流動相等的電流。電路200中的電流源放大器208具有不相關(guān)的偏 移量。為了均衡或消除那些偏移量，電路200包括參考放大器202、開關(guān)網(wǎng)絡(luò)204和開關(guān)控制件214，其如下文參看圖2B 所描述那樣操作。[0026]開關(guān)控制件214可向開關(guān)網(wǎng)絡(luò)214中的開關(guān)提供斷開和閉合開關(guān)204的命令。開關(guān)204可為MOSFET晶體管或其它合適的電子裝置。在一些實施方案中，開關(guān)控制件214可為由數(shù)字和/或模擬電路或微處理器實施的狀態(tài)機，用以提供圖2B所示的非重疊脈沖的波形。[0027]圖2B說明圖2A的電路200的示范性波形。在相位pA期間，開關(guān)204_la、204_lb 閉合，且參考放大器202 (0ρ_Χ)在保持電容器208-1上設(shè)置局部參考電壓(Vref_A)，使得在電流源的輸出(Vout_A)處所見的偏移量等于參考放大器202的偏移量。[0028]在相位pB上，開關(guān)204-2a、204_2b閉合，且開關(guān)204_la、204_lb斷開，并且參考放大器202在保持電容器206-2上設(shè)置局部參考電壓(Vref_B)，使得在電流源的輸出(Vout_ B)處所經(jīng)歷的偏移量等于參考放大器202的偏移量。此過程針對驅(qū)動器均衡器電路200中的每一電流源直到放大器208-N(0p_N)按次序依序繼續(xù)進行。此時，所述過程重復(fù)，且所有串被驅(qū)動到平均相等偏移量并具有相等性能。[0029]上文所描述的過程即使在低電流下也提供串電流的良好匹配。如果需要低偏移量來實現(xiàn)良好絕對性能，那么僅需要一個運算放大器(0ρ_Χ)為低偏移。[0030]在一些實施方案中，局部Vref (Vref_A到Vref_N)上的每一電容器將不會完全匹配。其次，通過關(guān)斷開關(guān)204 (pA到pN)所留下的電荷注入將不會完全彼此匹配。為了使來自電荷注入的個別偏移量減到最小，可利用模擬電流限制的DC/連續(xù)性質(zhì)。在每一相位(pA 到pN)上，來自開關(guān)204的電荷注入留在保持電容器206上(在Vref_A到Vref_N處)。所留下的電荷的量取決于柵極電容(Cgs)。眾所周知，使電荷注入減到最小需要使用最小大小的開關(guān)晶體管和最小的柵極驅(qū)動器。由于偏移量校正的低頻率性質(zhì)的緣故，可針對此應(yīng)用來使用這兩項。第二種常用技術(shù)是在每一相位的關(guān)斷處緩慢地降低柵極電壓，以提供圖2B 所示的下降邊沿。[0031]結(jié)合已知的偏移量降低技術(shù)來使用電路200實現(xiàn)用于將失配(和絕對誤差)降低到約IOOyV的實用解決方案。與單獨使用常規(guī)技術(shù)相比，可在匹配和絕對性能兩方面中獲得10到50的多倍改善。這實現(xiàn)模擬電流減弱的實用實施方案。舉例來說，滿刻度電流可跨電流感測電阻器212具有500mV。百分之一電流將具有5mV的感測信號。在偏移量為 100 μ V的情況下，可維持由于偏移引起的2%準(zhǔn)確度。[0032]圖3為用于在低電流下匹配串電流的示范性過程300的流程圖。過程300可由參看圖2Α和2Β描述的電路200來實施。過程300的優(yōu)點是降低電源瞬時要求，同時維持串電流的良好匹配，即使在低電流下也是如此。[0033]在一些實施方案中，過程300配置開關(guān)網(wǎng)絡(luò)以將參考放大器耦合到電流源(302)。 開關(guān)網(wǎng)絡(luò)可由開關(guān)控制件(例如，狀態(tài)機)來配置。將偏移電壓從參考放大器傳送到電流源的保持電容器(304)。參考放大器可具有比電流源放大器低的偏移量。允許電壓在保持電容器上穩(wěn)定(306)。針對N個電流源重復(fù)所述過程，直到將電流源的所有輸出驅(qū)動到平均相等偏移量為止。[0034]盡管本文獻(xiàn)含有許多特定實施方案細(xì)節(jié)，但不應(yīng)將這些細(xì)節(jié)解釋為對可主張的范圍的限制，而是解釋為對特定實施例可特有的特征的描述。在本說明書中在單獨實施例的上下文中描述的某些特征也可在單個實施例中組合地實施。相反，在單個實施例的上下文中描述的各種特征也可在多個實施例中分開地或以任何合適子組合的形式來實施。此外， 雖然可在上文中將特征描述為以某些組合來起作用且甚至最初如此主張，但來自所主張的組合的一個或一個以上特征可在一些情況下從所述組合除去，且所主張的組合可針對于子組合或子組合變型。
權(quán)利要求1.一種多通道驅(qū)動器均衡器電路，其特征在于包含 參考放大器，其具有一偏移量； 多個電流源，其經(jīng)配置以用于耦合到一照明裝置串，每一電流源包括用于將流經(jīng)所述照明裝置串的所感測電流與參考電壓進行比較并基于所述比較來控制通過所述照明裝置串的電流流動的放大器；以及 開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其經(jīng)配置以用于以有序順序?qū)⑺鰠⒖挤糯笃黢詈系矫恳浑娏髟?，從而使得所述電流源的所述放大器的偏移量平均等于所述參考放大器的所述偏移量?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于所述參考放大器具有比所述電流源的所述放大器低的偏移量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于每一電流源進一步包含 晶體管，其具有耦合到所述放大器的輸出的柵極端子和經(jīng)配置以用于耦合到所述照明裝置串的源極端子； 保持電容器，其耦合到所述放大器的非反相輸入；以及 感測電阻器，其耦合到所述晶體管的漏極和所述放大器的反相輸入。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于進一步包含 開關(guān)控制電路，其耦合到所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)且經(jīng)配置以用于對所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生命令以用于根據(jù)所述有序順序斷開和閉合所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)中的開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其特征在于所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)中的開關(guān)為晶體管，且所述開關(guān)控制電路控制所述開關(guān)閉合以減少由所述開關(guān)存儲于所述保持電容器上的電荷量的速率。
6.一種具有多通道驅(qū)動器均衡器電路的顯示面板，其特征在于包含 多個照明裝置串；以及 驅(qū)動器均衡器電路，其耦合到所述多個照明裝置串，所述驅(qū)動器均衡器電路包含 參考放大器，其具有一偏移量； 多個電流源，其經(jīng)配置以用于耦合到所述照明裝置串，每一電流源包括用于將流經(jīng)所述照明裝置串的所感測電流與參考電壓進行比較并基于所述比較來控制通過所述照明裝置串的電流流動的放大器；以及 開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其經(jīng)配置以用于以有序順序?qū)⑺鰠⒖挤糯笃黢詈系矫恳浑娏髟?，從而使得所述電流源的所述放大器的偏移量平均等于所述參考放大器的所述偏移量?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示面板，其特征在于所述參考放大器具有比所述電流源的所述放大器低的偏移量。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示面板，其特征在于每一電流源進一步包含 晶體管，其具有耦合到所述放大器的輸出的柵極端子和經(jīng)配置以用于耦合到所述照明裝置串的源極端子； 保持電容器，其耦合到所述放大器的非反相輸入；以及 感測電阻器，其耦合到所述晶體管的漏極和所述放大器的反相輸入。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示面板，其特征在于進一步包含 開關(guān)控制電路，其耦合到所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)且經(jīng)配置以用于對所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生命令以用于根據(jù)所述有序順序斷開和閉合所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)中的開關(guān)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示面板，其特征在于所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)中的開關(guān)為晶體管，且所述開關(guān)控制電路控制所述開關(guān)閉合以減少由所述開關(guān)存儲于所述保持電容器上的電荷量的速率。
專利摘要本申請案涉及一種多通道驅(qū)動器均衡器電路和具有所述電路的顯示面板。所述所揭示的多通道驅(qū)動器均衡器電路通過以下方式來在低電流電平下在多串照明裝置中匹配電流使用模擬均衡器來依序地將參考放大器的輸出與在所述驅(qū)動器均衡器電路的電流限制環(huán)路中的每一電流源放大器串聯(lián)耦合以校正所述電流源放大器的偏移量，從而產(chǎn)生平均串電流的匹配。
文檔編號G09G3/34GK202838918SQ20122037707
公開日2013年3月27日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者肖恩·S·陳, 杰夫·科托夫斯基, 蒂莫西·詹姆斯·赫克洛茨 申請人:愛特梅爾公司