TWI393115B - 顯示器驅動電路及調整顯示器輸出亮度的方法 - Google Patents

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Description

顯示器驅動電路及調整顯示器輸出亮度的方法
本發明係關於顯示器，更係關於顯示器之驅動電路。
第1圖為依據先前技術之顯示器驅動電路的示意圖。驅動電路100包括畫素102以及用以驅動畫素102之輸出級104。驅動電路100之輸出級104又包括一p型金氧半場效電晶體(p-type-MOSFET)電晶體112及一n型金氧半場效電晶體(n-type-MOSFET)電晶體114，兩電晶體112及114各包括一閘極耦接至該一畫素訊號Sp 並接受其控制，使該畫素102上之輸出電壓Vout 切換於高壓VH 及低壓(接地電壓)VGND 之間而開啟或關閉。
施加於畫素102上之輸出電壓Vout 往往影響畫素之亮度，然而，顯示器本身之性質也會導致畫面亮度出現些微變化。以碳奈米管顯示器(carbon nanotube display，CNDP)為例，基於其本身之特性，碳奈米管顯示器常因老化而導致亮度漸增。針對上述情況，驅動電路100必須包括一調校裝置130以達成調整顯示器亮度之目的。舉例而言，該調校裝置130為第1圖中p型金氧半場效電晶體T1 與n型金氧半場效電晶體T2 所形成之傳輸閘，接受一偏壓Vbias 之控制而調整該調校裝置130之等效電阻值，進而校準該畫素102之顯示亮度。
然而，值得注意的是，由於電晶體T1本身之耦合效應(閘極與汲極/源極間存在耦合電容)，使得畫素102上之輸出電壓Vout 反過來影響偏壓Vbias ，如第2圖所示。其中畫素102上之輸出電壓Vout 隨畫素訊號Sp 而變動於兩電壓位準之間。當輸出電壓Vout 由低壓VGND 切換至高壓VH 時，會使偏壓Vbias 之電壓陡升而產生一突波P1 ；而當輸出電壓Vout 由高壓VH 切換至低壓VGND 時，則會使偏壓Vbias 之電壓劇降而產生另一突波P2 。再者，由於顯示器之驅動電路100為一高壓裝置，而操作於畫素102上之高壓VH ，舉例而言，可高達110伏特，使得偏壓Vbias 因上述耦合效應所產生之突波變得不可忽略。一旦偏壓Vbias 發生變動，該調校裝置130之等效電阻值亦隨之改變，進而造成顯示器畫面出現閃爍、跳動等不穩定之現象。
為了解決上述之問題，驅動電路100又包括一穩定裝置140，其耦接至該調校裝置130之輸入端A，用以抑制該偏壓Vbias 中因該輸出電壓Vout 之電壓位準切換所產生之突波，意即使調校裝置之該輸入端A之電壓位準在經過變動後能回復至該偏壓Vbias 。舉例而言，該穩定裝置140可包括該電壓下拉裝置141、該電壓上拉裝置142、以及該偏壓傳輸裝置143。第3A圖表示輸出電壓Vout 之波型時序圖，而第3B圖則為上述穩定裝置140對應輸出電壓Vout 所產生之波型時序圖。第3B圖中，時序之第1段、第2段及第3段分別由該電壓下拉裝置141、該偏壓傳輸裝置143及該電壓上拉裝置142所造成。時序之第1段，電壓位準被拉下至接地電壓VGND 以期與第2圖中之突波P1 抵消，在第2段，電壓位準回復至理想之Vbias ，而在第3段，電壓位準被拉上至VH 以期與第2圖中之突波P2 抵消。
然而，從第3B圖可知，該穩定裝置140在時序之第2段間的作用效果不佳，主要是因為上述偏壓傳輸裝置143充電速度緩慢之故。因此，若有裝置能改善此現象，將能使顯示器之亮度表現更為穩定。
本發明提供一種顯示器驅動電路，用以驅動至少一畫素，該顯示器驅動電路包括：一輸出級，耦接至該畫素，並受一畫素訊號控制使該畫素輸出電壓切換於一高位準及一低位準之間；一調校裝置，耦接於該輸出級與該畫素之間，包括一輸入端用以接受一偏壓之控制而調整該調校裝置之等效電阻值以校準該畫素之顯示亮度；一穩定裝置，耦接至該調校裝置之該輸入端，用以使該調校裝置之該輸入端之電壓位準在經過變動後能回復至該偏壓；以及一加速裝置，耦接於該穩定裝置及一電壓源之間，用以產生該偏壓，並使該調校裝置之該輸入端之電壓準位加速回復至該偏壓。
本發明另提供調整顯示器之輸出亮度的方法，包括配置一輸出級，其中該輸出級耦接至一顯示器之至少一畫素，而該輸出級接受一畫素訊號控制使該畫素上之一輸出電壓切換於一高壓及一低壓之間；配置一調校裝置於該輸出級與該畫素之間；施加一偏壓於該調校裝置之一輸入端以調整該調校裝置之等效電阻值而校準該畫素之顯示亮度；使該調校裝置之該輸入端之電壓位準在經過變動後能回復至該偏壓；以及使該調校裝置之該輸入端之電壓準位加速回復至該偏壓。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數較佳實施例，並配合所附圖示，作詳細說明如下。
第4圖為依據本發明之顯示器驅動電路示意圖。本發明之驅動電路400用以驅動顯示器之至少一畫素402，該顯示器驅動電路400又包括一輸出級404、一調校裝置430以及一穩定裝置440。其中該輸出級404耦接至該畫素402，受一畫素訊號Sp 控制使該畫素上之一輸出電壓Vout 切換於高壓VH 及低壓VGND 間；該調校裝置430耦接於該輸出級404與該畫素402之間，更包括一輸入端A用以接受一偏壓Vbias 之控制而調整該調校裝置430之等效電阻值，進而達到校準該畫素之顯示亮度目的。該穩定裝置440耦接至該調校裝置430之該輸入端A，用以使該調校裝置430之該輸入端A之電壓位準在經過變動後能回復至該偏壓Vbias 。在本發明之一較佳實施例中，該穩定裝置440更以一電壓下拉裝置441將電壓位準拉低、以一電壓上拉裝置442將電壓位準拉高、並以一偏壓傳輸裝置443接收並傳輸該偏壓Vbias 。為了解決先前技術中之問題，本發明之驅動電路400更包括一加速裝置460耦接於該穩定裝置440及一電壓源470之間，用以產生該偏壓Vbias ，並使該調校裝置430之該輸入端A之電壓準位能迅速地回復至該偏壓Vbias 。上述之電壓源470用以提供輸入電壓Vin ，具有多種實施方式，舉例而言，該電壓源可由一內部電阻Rin 與外部電阻Rext 串聯並耦接至一電壓VDD 所組成，本發明不以此為限。
本發明加速裝置460中包括一偏壓產生裝置463，用以產生該偏壓Vbias 。舉例而言，該偏壓產生裝置463可由一n型金氧半場效電晶體T3 與一電阻R2 所組成，其中該電晶體T3 以閘極耦接至該電壓源470以接收該輸入電壓Vin ，以第三源極耦接至一低壓點(為方便說明，該低壓點在本實施例中乃與該接地電壓VGND 相同，然而在其他實施例中不必以此為限)，並以第三汲極提供產生之該偏壓Vbias 給該穩定裝置440之輸入端B。該電阻R2則耦接於一高壓點(為方便說明，該高壓點在本實施例中乃與該高壓VH 相同，然而在其他實施例中不必以此為限)及該電晶體T3 的汲極之間。熟悉本技藝人士可藉由設計一適當之電阻R2 輕易產生所需之偏壓Vbias 。
然而，僅該偏壓產生裝置463不足以達到使偏壓Vbias 迅速回復穩定之效果，因此，本發明之加速裝置460尚需包括一補償裝置461，用以當該偏壓Vbias 與一基準偏壓V0 不一致時償該偏壓Vbias 。依據本發明，該基準偏壓V0 無論以何種方式供應，皆V0 之值皆必須與未受影響前之偏壓Vbias 相同且保持穩定。在本實施例中，該補償裝置461為一n型金氧半場效電晶體T1 ，以閘極接收該基準偏壓V0 ；以汲極耦接至一高壓點(為方便說明，該高壓點在本實施例中乃與該高壓VH 相同，然而在其他實施例中不必以此為限)；並以源極耦接至該穩定裝置440之輸入端B及該偏壓產生裝置463之汲極。熟悉本技藝人士可知，當該電晶體T1 之閘極接收之基準偏壓V0 與其源極所接收之偏壓Vbias 之間差異超過該電晶體T1 之臨界電壓VT 時，電晶體T1 汲極耦接之高壓VH 會即刻對該偏壓Vbias 充電，達成迅速將該偏壓Vbias 回穩之效果。
在一實施例中，上述之基準偏壓V0 可由一基準偏壓產生裝置462所提供。該基準偏壓產生裝置462可由一n型金氧半場效電晶體T2 以及一電阻R1 所組成。該電晶體T2 以一閘極耦接至該電壓源470接收該輸入電壓Vin ；以一源極耦接至一低壓點(為方便說明，該低壓點在本實施例中乃與該接地電壓VGND 相同，然而在其他實施例中不必以此為限)；並以一汲極提供該基準偏壓V0 至該補償裝置461之閘極。值得注意的是，依據本發明，該基準偏壓產生裝置462需與該偏壓產生裝置463完全相同，意即電晶體T2 及電晶體T3 相匹配(具有相同之寬長比)；電阻R1 與電阻R2 阻值也必須相同；且都耦接至相同高壓VH 與低壓VGND 。因為基準偏壓產生裝置462與該偏壓產生裝置463完全相同，從電壓源Vin 接收輸入電壓Vin 後，皆會分別於兩裝置462、463之輸出端產生相同之電壓，再透過上述補償裝置461之作用，兩輸出端上之電壓若有變動亦能即時回復穩定。第5圖為使用本發明加速裝置460後該穩定裝置440對應輸出電壓Vout 所產生之波型時序圖，相較於第3B圖而言，時序之第2段上明顯獲得改進。
此外，本發明又提供一種調整顯示器之輸出亮度的方法，第6圖即為該方法之流程圖。請一併參照第4圖，本發明之方法包括：於步驟S602中，配置該輸出級404，其中該輸出級404耦接至該顯示器之至少該畫素402，而該輸出級404接受該畫素訊號Sp 控制使該畫素402上之該輸出電壓Vout 切換於該高壓VH 及該低壓VGND 之間；於步驟S604中，配置該調校裝置430於該輸出級404與該畫素402之間；於步驟S606中，施加該偏壓Vbias 於該調校裝置430之該輸入端以調整該調校裝置430之等效電阻值而校準該畫素402之顯示亮度；於步驟S608中，使該調校裝置430之該輸入端之電壓位準在經過變動後能回復至該偏壓Vbias ；最後於步驟S610中，使該調校裝置430之該輸入端之電壓準位加速回復至該偏壓Vbias 。
在本發明的範圍內，將包含所有修飾及改變，將由下述的申請專利範圍所保護。
100．．．驅動電路
102．．．畫素
104．．．輸出級
130．．．調校裝置
140．．．穩定裝置
141．．．電壓下拉裝置
142．．．電壓上拉裝置
143．．．偏壓傳輸裝置
400．．．驅動電路
402．．．畫素
404．．．輸出級
430．．．調校裝置
440．．．穩定裝置
441．．．電壓下拉裝置
442．．．電壓上拉裝置
443．．．偏壓傳輸裝置
460．．．加速裝置
461．．．補償裝置
462．．．基準偏壓裝置
463．．．偏壓產生裝置
470．．．電壓源
A．．．輸入端
B．．．輸入端
T1 ．．．電晶體
T2 ．．．電晶體
T3 ．．．電晶體
Sp ．．．畫素訊號
R1 ．．．電阻
R2 ．．．電阻
Rext ．．．電阻
R．．．電阻
Vin ．．．輸入電壓
VH ．．．高壓
VGND ．．．低壓
Vbias ．．．偏壓
Vout ．．．輸出電壓
第1圖為依據先前技術之顯示器驅動電路的示意圖；
第2圖為偏壓與輸出電壓之關係示意圖；
第3A圖為輸出電壓之波型時序圖；
第3B圖為穩定裝置對應輸出電壓所產生之波型時序圖；
第4圖為本發明之驅動電路示意圖；
第5圖為依照本發明之穩定裝置對應輸出電壓所產生之波型時序圖；
第6圖為依照本發明之調整顯示器輸出亮度的方法流程圖。
400．．．驅動電路
402．．．畫素
404．．．輸出級
430．．．調校裝置
440．．．穩定裝置
441．．．電壓下拉裝置
442．．．電壓上拉裝置
443．．．偏壓傳輸裝置
460．．．加速裝置
461．．．補償裝置
462．．．基準偏壓裝置
463．．．偏壓產生裝置
470．．．電壓源
A．．．輸入端
T1 ．．．電晶體
T2 ．．．電晶體
T3 ．．．電晶體
Sp ．．．畫素訊號
R1 ．．．電阻
R2 ．．．電阻
Rext ．．．電阻
R．．．電阻
Vin ．．．輸入電壓
VH ．．．高壓
VGND ．．．低壓
Vbias ．．．偏壓
Vout ．．．輸出電壓

Claims (14)

  1. 一種顯示器驅動電路，用以驅動一顯示器之至少一畫素，該顯示器驅動電路包括：一輸出級，耦接至該畫素，並受一畫素訊號控制使該畫素輸出電壓切換於一高位準及一低位準之間；一調校裝置，耦接於該輸出級與該畫素之間，包括一輸入端用以接受一偏壓之控制而調整該調校裝置之等效電阻值以校準該畫素之顯示亮度；一穩定裝置，耦接至該調校裝置之該輸入端，用以使該調校裝置之該輸入端之電壓位準在經過變動後能回復至該偏壓；以及一加速裝置，耦接於該穩定裝置及一電壓源之間，用以產生該偏壓，並使該調校裝置之該輸入端之電壓準位加速回復至該偏壓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器驅動電路，其中該加速裝置更包括一補償裝置，用以當該偏壓與一基準偏壓不一致時，用以補償該偏壓。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之顯示器驅動電路，其中該補償裝置包括：一第一電晶體，包括：一第一閘極，用以接收該基準偏壓；一第一汲極，耦接至一第一高壓點；以及一第一源極，耦接至該穩定裝置及該偏壓。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之顯示器驅動電路，其中該基準偏壓由一基準偏壓產生裝置所提供，該基準偏壓產生裝置包括：一第二電晶體，包括：一第二閘極，耦接至該電壓源；一第二源極，耦接至一第一低壓點；以及一第二汲極，用以提供該基準偏壓；以及一第一電阻，耦接於一第二高壓點及該第二汲極之間。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之顯示器驅動電路，其中該加速裝置包括一偏壓產生裝置，用以提供該偏壓至該穩定裝置。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之顯示器驅動電路，其中該偏壓產生裝置更包括：一第三電晶體，包括：一第三閘極，耦接至該電壓源；一第三源極，耦接至一第二低壓點；以及一第三汲極，用以提供該偏壓；以及一第二電阻，耦接於一第三高壓點及該第三汲極之間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之顯示器驅動電路，其中該第一電阻與電第二電阻相匹配；且該第二電晶體與電第三電晶體之阻值相同。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之顯示器驅動電路，其中該第二高壓點即該第三高壓點；且該第一低壓點即該第二低壓點。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之顯示器驅動電路，其中該第一電晶體、該第二電晶體及該第三電晶體皆為一p型金氧半場效電晶體(p-type-MOSFET)。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器驅動電路，其中該穩定裝置包括一電壓下拉裝置，用以當該輸出電壓由該低位準切換至該高位準時將該偏壓之電壓拉低。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器驅動電路，其中該穩定裝置更包括一電壓上拉裝置，用以當該輸出電壓由該高位準切換至該低位準時將該偏壓之電壓拉高。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器驅動電路，其中該穩定裝置包括一偏壓傳輸裝置，耦接於該調校裝置與該加速裝置之間，用以將該偏壓傳輸至該調校裝置之該輸入端。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器驅動電路，其中該顯示器為一碳奈米管顯示器(carbon nanotube display，CNDP)。
  14. 一種調整顯示器輸出亮度的方法，包括：配置一輸出級，其中該輸出級耦接至一顯示器之至少一畫素，而該輸出級接受一畫素訊號控制使該畫素上之一輸出電壓切換於一高壓及一低壓之間；配置一調校裝置於該輸出級與該畫素之間；施加一偏壓於該調校裝置之一輸入端以調整該調校裝置之等效電阻值而校準該畫素之顯示亮度；使該調校裝置之該輸入端之電壓位準在經過變動後能回復至該偏壓；以及使該調校裝置之該輸入端之電壓準位加速回復至該偏壓。
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