TWI829391B - 像素驅動電路 - Google Patents

Abstract

一種像素驅動電路，包括驅動開關電路、脈衝幅度調變控制電路及脈衝寬度調變控制電路。驅動開關電路包括：驅動電晶體，因應於驅動電晶體的閘極的電壓改變驅動電流的電流量，以及，開關電晶體，因應於開關電晶體的閘極的電壓改變驅動電流提供至發光元件的持續時間。脈衝幅度調變控制電路因應於幅度調變可變電壓改變驅動電晶體的閘極的電壓。脈衝寬度調變控制電路包括形成反向器電路的第一反向器電晶體及第二反向器電晶體。反向器電路的輸出端連接於開關電晶體的閘極，並因應於寬度調變可變電壓改變開關電晶體的閘極的電壓。

Description

像素驅動電路

本揭示關於一種驅動電路，特別有關於一種對於像素的發光元件提供驅動電流的像素驅動電路。

第1圖為傳統的像素驅動電路10的電路圖。像素驅動電路10包括脈衝幅度調變控制電路20及脈衝寬度調變控制電路30，用以提供驅動電流I0至發光元件40。脈衝幅度調變控制電路20控制驅動電流I0的電流量(即，控制驅動電流I0之脈衝的脈衝幅度)，脈衝寬度調變控制電路30控制驅動電流I0提供至發光元件40的持續時間(即，控制驅動電流I0之脈衝的脈衝寬度)。

傳統的像素驅動電路10為單一型(single type)的驅動電路，在驅動電流I0的傳輸路徑上設置了數量較多的電晶體，例如設置了四個電晶體51~54。需供給較高的驅動電壓以驅動此些電晶體51~54，因此導致較大的功耗。

第2A圖為第1圖的像素驅動電路10產生的驅動電流I0之電流值-時間之關係曲線圖。像素驅動電路10的驅動電流I0的模擬結果或實際量測結果呈現於第2A圖。像素驅動電路10的像素具有不同的灰階值時，驅動電流I0具有不同的脈衝寬度，而表示為第2A圖中的不同曲線。第2A圖的模擬結果或量測結果呈現出： 不同脈衝寬度的驅動電流I0具有不同的電流峰值(peak current)且驅動電流I0的下降時間(falling time)亦不相同。當像素的灰階值較低而驅動電流I0的脈衝寬度減小時，驅動電流I0的下降時間縮短，驅動電流I0的電流峰值亦隨之降低。此將導致顯示面板的不同灰階值的像素無法達到視覺上的均衡。

第2B圖繪示：驅動電流I0的脈衝具有不同的脈衝寬度時，驅動電流I0之電流值-時間之關係曲線圖。從第2B圖的模擬結果或量測結果中亦可觀察到：傳統的像素驅動電路10的像素具有不同灰階值時(驅動電流I0的脈衝寬度不同時)，驅動電流I0的電流峰值與下降時間皆發生變異。例如，當驅動電流I0具有五個不同脈衝寬度38.783μs、23.317μs、16.364μs、8.2172μs及3.7221μs時，驅動電流I0的下降時間發生變異(下降時間分別為：8.2589μs、8.1687μs、7.6595μs、6.7849μs及5.2627μs)。並且，當驅動電流I0的脈衝寬度減小至3.7221μs時，驅動電流I0的電流峰值明顯的降低。

針對於傳統的像素驅動電路10的上述技術問題，本技術領域之技術人員係致力於改良像素驅動電路的電路架構，以對於驅動電流I0的脈衝寬度(相關於脈衝的上升時間或下降時間)與脈衝幅度(相關於脈衝的電流峰值)進行最佳化控制。

根據本揭示之一方面，提供一種像素驅動電路，包括驅動開關電路、脈衝幅度調變控制電路及脈衝寬度調變控制電 路。驅動開關電路用於提供驅動電流至發光元件，驅動開關電路包括驅動電晶體，連接於發光元件，並因應於驅動電晶體的閘極的電壓改變驅動電流的電流量，以及，開關電晶體，連接於驅動電晶體，並因應於開關電晶體的閘極的電壓改變驅動電流提供至發光元件的持續時間。脈衝幅度調變控制電路連接於驅動電晶體的閘極及驅動電晶體的源極，並因應於幅度調變可變電壓改變驅動電晶體的閘極的電壓。脈衝寬度調變控制電路包括第一反向器電晶體，以及，第二反向器電晶體，連接於第一反向器電晶體以形成反向器電路。反向器電路的輸出端連接於開關電晶體的閘極，並因應於寬度調變可變電壓改變開關電晶體的閘極的電壓。發光元件的亮度相關於驅動電流的電流量及驅動電流的持續時間。

透過閱讀以下圖式、詳細說明以及申請專利範圍，可見本揭示之其他方面以及優點。

1000,10:像素驅動電路

20:脈衝幅度調變控制電路

30:脈衝寬度調變控制電路

51~54:電晶體

100:驅動開關電路

200:脈衝幅度調變控制電路

300:脈衝寬度調變控制電路

T1,T2:幅度調變控制電晶體

T3:驅動電晶體

T4:開關電晶體

T5,T6:反向器電晶體

T7:重置控制電晶體

T8,T9:寬度調變控制電晶體

g1~g9:閘極

s1~s9:源極

d1~d9:汲極

Vsg3:源極-閘極電壓差

Vg4:閘極電壓

N1,N2,N3:節點

t0~t7:時間點

I1,I0:驅動電流

D1:發光元件

11,21,31,41:第一端

12,22,32,42:第二端

C1,C2,C3:電容

V_GH:閘極高電位

V_GL:閘極低電位

V_SW:電壓值

Sweep:掃略訊號

V_PWM:寬度調變可變電壓

V_DD_PWM:寬度調變固定電壓

V_PAM:幅度調變可變電壓

V_DD_PAM:幅度調變固定電壓

SPWM:寬度調變訊號

V_SS:低電位電壓

V_SET:設定電壓

SCCG:偏壓設定控制訊號

Reset:重置訊號

EM:發射訊號

第1圖為傳統的像素驅動電路的電路圖。

第2A圖為第1圖的像素驅動電路產生的驅動電流之電流值-時間之關係曲線圖。

第2B圖繪示驅動電流的脈衝具有不同的脈衝寬度時，驅動電流之電流值-時間之關係曲線圖。

第3圖為本揭示一實施例的像素驅動電路的電路圖。

第4圖為脈衝幅度調變控制電路的電路圖。

第5圖為脈衝寬度調變控制電路的電路圖。

第6圖為本揭示的像素驅動電路操作於不同階段之各控制訊號的時序圖。

第7A圖為脈衝幅度調變控制電路的「資料輸入階段」時像素驅動電路的操作示意圖。

第7B圖為脈衝寬度調變控制電路的「資料輸入階段」時像素驅動電路的操作示意圖。

第7C圖為「預發光階段」時像素驅動電路的操作示意圖。

第7D圖為「實際發光階段」時像素驅動電路的操作示意圖。

第7E圖為「關閉階段」時像素驅動電路的操作示意圖。

第8A圖為本揭示的像素驅動電路產生的驅動電流之電流值-時間之關係曲線圖。

第8B圖繪示驅動電流的脈衝具有不同的脈衝寬度時，驅動電流之電流值-時間之關係曲線圖。

本說明書的技術用語係參照本技術領域之習慣用語，如本說明書對部分用語有加以說明或定義，該部分用語之解釋係以本說明書之說明或定義為準。本揭示之各個實施例分別具有一或多個技術特徵。在可能實施的前提下，本技術領域具有通常知識者可選擇性地實施任一實施例中部分或全部的技術特徵，或者選擇性地將這些實施例中部分或全部的技術特徵加以組合。

第3圖為本揭示一實施例的像素驅動電路1000的電路圖。如第3圖所示，像素驅動電路1000包括驅動開關電路100、脈衝幅度調變控制電路200及脈衝寬度調變控制電路300。像素驅動電路1000提供驅動電流I1以驅動發光元件D1。

在本實施例中，一個發光元件D1對應於顯示面板的一個像素。發光元件D1因應於驅動電流I1而發光，發光元件D1的亮度對應於像素的灰階值。當發光元件D1的亮度較高時，像素具有較高的灰階值。當發光元件D1的亮度較低時，像素具有較低的灰階值。發光元件D1的亮度相關於驅動電流I1的電流量及驅動電流I1提供至發光元件D1的持續時間。本揭示的像素驅動電路1000對於驅動電流I1進行脈衝幅度調變(PAM)以控制驅動電流I1之脈衝的脈衝幅度，據以控制驅動電流I0的電流量。並且，像素驅動電路1000對於驅動電流I1進行脈衝寬度調變(PWM)以控制驅動電流I1之脈衝的脈衝寬度，據以控制驅動電流I0的持續時間。

發光元件D1例如為發光二極體(LED)，發光元件D1的第一端41例如為發光二極體的陽極(anode)，發光元件D1的第二端42例如為發光二極體的陰極(cathode)。發光元件D1的第一端41接收幅度調變固定電壓V_DD_PAM。幅度調變固定電壓V_DD_PAM是像素驅動電路1000所屬的系統電路(圖中未顯示)提供的固定電壓，幅度調變固定電壓V_DD_PAM的電壓值是固定的。

驅動開關電路100產生驅動電流I1並控制驅動電流I1是否提供至發光元件D1。驅動開關電路100包括驅動電晶體T3及開關電晶體T4，驅動電晶體T3串聯連接於開關電晶體T4。驅動電晶體T3用於控制驅動電流I1的電流量，開關電晶體T4用於控制驅動電流I0的持續時間。在本實施例中，驅動電晶體T3與開關電晶體T4皆為P型金氧半導電晶體(PMOS)。

驅動電晶體T3的源極s3連接於發光元件D1的第二端42。驅動電流I1的電流量相關於驅動電晶體T3的源極s3與閘極g3之間的源極-閘極電壓差Vsg3。即，根據驅動電晶體T3的源極-閘極電壓差Vsg3來控制驅動電流I1的電流量，進而控制發光元件D1的亮度。即，根據驅動電晶體T3的源極-閘極電壓差Vsg3來進行脈衝幅度調變以控制驅動電流I1之脈衝的脈衝幅度。

開關電晶體T4的源極s4連接於驅動電晶體T3的汲極d3。開關電晶體T4的汲極d4接收低電位電壓V_SS。低電位電壓V_SS是系統電路提供的固定電壓，低電位電壓V_SS的電壓值是固定的。低電位電壓V_SS是低電壓值，幅度調變固定電壓V_DD_PAM是高電壓值，低電位電壓V_SS的電壓值低於幅度調變固定電壓V_DD_PAM。開關電晶體T4用於控制驅動電流I1的持續時間；在驅動電流I1的持續時間內，驅動電流I1可提供至發光元件D1。

因應於開關電晶體T4的閘極g4的閘極電壓Vg4，開關電晶體T4為「導通(turned-on)」之狀態或「斷開(turned-off)」之狀態。當開關電晶體T4為導通時，驅動電流I1的傳輸路徑可導通，驅動電流I1可提供至發光元件D1。據此，可根據開關電晶體T4的閘極電壓Vg4來控制開關電晶體T4為導通的持續時間，據以控制驅動電流I1的持續時間，進而控制發光元件D1的亮度。即，根據開關電晶體T4的閘極電壓Vg4來進行脈衝寬度調變以控制驅動電流I1之脈衝的脈衝寬度。

第4圖為脈衝幅度調變控制電路200的電路圖。請同時參見第1、4圖。脈衝幅度調變控制電路200用於設定及調整驅動電晶體T3的源極-閘極電壓差Vsg3，據以控制驅動電流I1的脈衝幅度。脈衝幅度為驅動電流I1之脈衝的電流峰值。脈衝幅度調變控制電路200包括幅度調變控制電晶體T1、幅度調變控制電晶體T2及電容C3。幅度調變控制電晶體T1、T2皆為PMOS電晶體。

電容C3的第一端31連接於幅度調變控制電晶體T2的汲極d2與驅動電晶體T3的源極s3，電容C3的第二端32連接於驅動電晶體T3的閘極g3。

幅度調變控制電晶體T2的源極s2接收寬度調變固定電壓V_DD_PWM。寬度調變固定電壓V_DD_PWM是系統電路提供的固定電壓，寬度調變固定電壓V_DD_PWM的電壓值是固定的。寬度調變固定電壓V_DD_PWM是高電壓值，寬度調變 固定電壓V_DD_PWM的電壓值高於低電位電壓V_SS。幅度調變控制電晶體T2的汲極d2連接於驅動電晶體T3的源極s3。幅度調變控制電晶體T2的閘極g2連接於幅度調變控制電晶體T1的閘極g1。閘極g2與閘極g1接收偏壓設定控制訊號SCCG。

幅度調變控制電晶體T1的汲極d1連接於電容C3的第二端32及驅動電晶體T3的閘極g3，幅度調變控制電晶體T1的源極s1接收幅度調變可變電壓V_PAM。幅度調變可變電壓V_PAM的電壓值是可變的。

在運作上，偏壓設定控制訊號SCCG用以控制幅度調變控制電晶體T1與幅度調變控制電晶體T2為導通或斷開。當偏壓設定控制訊號SCCG由閘極高電位V_GH降低至閘極低電位V_GL時，幅度調變控制電晶體T1與幅度調變控制電晶體T2為導通。驅動電晶體T3的源極s3經由幅度調變控制電晶體T2接收寬度調變固定電壓V_DD_PWM，驅動電晶體T3的閘極g3經由幅度調變控制電晶體T1接收幅度調變可變電壓V_PAM。即，經由幅度調變可變電壓V_PAM及寬度調變固定電壓V_DD_PWM調整或設定驅動電晶體T3的偏壓狀態(bias condition)，使驅動電晶體T3的源極-閘極電壓差Vsg3具有預定的電壓差值，進而使得驅動電晶體T3產生的驅動電流I1具有預定的電流值，據此控制驅動電流I1之脈衝具有預定的電流峰值。

並且，經由電容C3將驅動電晶體T3的源極s3的電壓值維持為寬度調變固定電壓V_DD_PWM，並將驅動電晶體T3的閘極g3的電壓值維持為幅度調變可變電壓V_PAM。

像素驅動電路1000可調整幅度調變可變電壓V_PAM的電壓值，據以改變驅動電晶體T3的源極-閘極電壓差Vsg3，驅動電流I1的電流值可因應於幅度調變可變電壓V_PAM而調整。即，像素驅動電路1000根據幅度調變可變電壓V_PAM對於驅動電流I1執行脈衝幅度調變。

第5圖為脈衝寬度調變控制電路300的電路圖。請同時參見第1、5圖。脈衝寬度調變控制電路300用於設定及調整開關電晶體T4的閘極電壓Vg4，據以控制開關電晶體T4為導通的持續時間而控制驅動電流I1的持續時間，以控制驅動電流I1的脈衝寬度。脈衝寬度相關於驅動電流I1之上升時間及下降時間。脈衝寬度調變控制電路300包括反向器電晶體T5、反向器電晶體T6、重置控制電晶體T7、寬度調變控制電晶體T8、寬度調變控制電晶體T9、電容C1及電容C2。反向器電晶體T5、反向器電晶體T6、重置控制電晶體T7、寬度調變控制電晶體T8、寬度調變控制電晶體T9皆為PMOS電晶體。

寬度調變控制電晶體T9的源極s9接收寬度調變可變電壓V_PWM，寬度調變控制電晶體T9的閘極g9接收寬度調變訊號SPWM。寬度調變可變電壓V_PWM的電壓值是可變的。

電容C1的第一端11接收掃略訊號Sweep，電容C1的第二端12連接於寬度調變控制電晶體T9的汲極d9與節點N1。寬度調變控制電晶體T8的源極s8連接於節點N2以接收寬度調變固定電壓V_DD_PWM。寬度調變控制電晶體T8的閘極g8連接於節點N1，寬度調變控制電晶體T8的汲極d8連接於節點N3。電容C2的第一端21連接於節點N2，電容C2的第二端22連接於節點N3。

重置控制電晶體T7的源極s7連接於節點N3，重置控制電晶體T7的閘極g7接收重置訊號Reset，重置控制電晶體T7的汲極d7接收設定電壓V_SET。反向器電晶體T5連接於反向器電晶體T6以形成單一型(single type)的反向器電路。反向器電晶體T5的源極s5連接於節點N2以接收寬度調變固定電壓V_DD_PWM。反向器電晶體T5的閘極g5連接於節點N3，反向器電晶體T5的汲極d5連接於開關電晶體T4的閘極g4。反向器電晶體T6的源極s6連接於開關電晶體T4的閘極g4，反向器電晶體T6的閘極g6接收發射訊號EM，反向器電晶體T6的汲極d6接收設定電壓V_SET。設定電壓V_SET是低電壓值，設定電壓V_SET的電壓值低於閘極低電位V_GL。寬度調變固定電壓V_DD_PWM是高電壓值，寬度調變固定電壓V_DD_PWM的電壓值高於閘極高電位V_GH。設定電壓V_SET的電壓值低於寬度調變固定電壓V_DD_PWM。

反向器電晶體T5的汲極d5連接於反向器電晶體T6的源極s6以形成反向器電路的輸出端，反向器電路的輸出端連接於開關電晶體T4的閘極g4。反向器電路可執行電壓上拉或電壓下拉的功能，即，開關電晶體T4的閘極電壓Vg4經由反向器電路之中的反向器電晶體T6迅速下拉至低電壓值的設定電壓V_SET，或閘極電壓Vg4經由反向器電路之中的反向器電晶體T5迅速上拉至高電壓值的寬度調變固定電壓V_DD_PWM。

在運作上，重置訊號Reset用以控制重置控制電晶體T7為導通或關閉。當重置控制電晶體T7為導通時，可下拉(pull down)節點N3的電位的電壓值。例如，節點N3的電位的電壓值經由導通的重置控制電晶體T7下拉至設定電壓V_SET。

另一方面，寬度調變訊號SPWM用以控制寬度調變控制電晶體T9為導通或斷開。當寬度調變控制電晶體T9為導通時，可根據寬度調變可變電壓V_PWM並配合於電容C1的第一端11的掃略訊號Sweep以改變節點N1的電位之電壓值。因應於節點N1的電位之電壓值、且配合於寬度調變固定電壓V_DD_PWM，可控制寬度調變控制電晶體T8為導通或關閉。當寬度調變控制電晶體T8為導通時，可上拉(pull up)節點N3的電位的電壓值(例如，上拉至寬度調變固定電壓V_DD_PWM)。

可根據節點N3的電位的電壓值變化以控制反向器電晶體T5為導通或關閉。當節點N3的電位的電壓值下拉至預定電壓值(例如閘極低電位V_GL)時，反向器電晶體T5為導通；開關 電晶體T4的閘極電壓Vg4經由導通的反向器電晶體T5上拉至寬度調變固定電壓V_DD_PWM。據此，開關電晶體T4為斷開，則驅動電流I1的傳輸路徑無法導通，驅動電流I1不提供至發光元件D1。

發射訊號EM用以控制反向器電晶體T6為導通或關閉。當反向器電晶體T6為導通、且反向器電晶體T5為關閉時，開關電晶體T4的閘極電壓Vg4經由導通的反向器電晶體T6下拉至設定電壓V_SET。據此，開關電晶體T4為導通，則驅動電流I1的傳輸路徑可導通而提供至發光元件D1。

像素驅動電路1000可調整寬度調變可變電壓V_PWM的電壓值、且因應於掃略訊號Sweep的電壓值的變化，以改變開關電晶體T4的閘極電壓Vg4為閘極低電位V_GL(即，開關電晶體T4為導通)的持續時間。即，驅動電流I1的持續時間可因應於寬度調變可變電壓V_PWM與掃略訊號Sweep而調整，據以執行脈衝寬度調變。

像素驅動電路1000執行脈衝寬度調變與脈衝幅度調變的詳細運作說明於下文。

第6圖為本揭示的像素驅動電路1000操作於不同階段之各控制訊號的時序圖。如第6圖所示，時間點t1~時間點t2之間的「期間(1)」為脈衝幅度調變控制電路200的「資料輸入階段」(可稱為「第一資料輸入階段」)。時間點t2~時間點t3之間的「期間(2)」為脈衝寬度調變控制電路300的「資料輸入階段」 (可稱為「第二資料輸入階段」)。時間點t4~時間點t5之間的「期間(3-1)」為「預發光階段」。時間點t5~時間點t6之間的「期間(3-2)」為「實際發光階段」。時間點t6~時間點t7之間的「期間(4)」為「關閉階段」。

第7A圖為脈衝幅度調變控制電路200的「資料輸入階段」時像素驅動電路1000的操作示意圖。同時參見第6圖的時間點t1~時間點t2之間的「期間(1)」與第7A圖，「期間(1)」為脈衝幅度調變控制電路200的「資料輸入階段」。在「期間(1)」，幅度調變控制電晶體T1的閘極g1與幅度調變控制電晶體T2的閘極g2接收的偏壓設定控制訊號SCCG的電壓值由閘極高電位V_GH降低至閘極低電位V_GL，因此，幅度調變控制電晶體T1與幅度調變控制電晶體T2為導通。寬度調變固定電壓V_DD_PWM經由導通的幅度調變控制電晶體T2傳送至驅動電晶體T3的源極s3，並且幅度調變可變電壓V_PAM經由導通的幅度調變控制電晶體T1傳送至驅動電晶體T3的閘極g3。根據寬度調變固定電壓V_DD_PWM與幅度調變可變電壓V_PAM設定驅動電晶體T3的偏壓狀態，以使驅動電晶體T3的源極-閘極電壓差Vsg3具有預定的電壓差值。

幅度調變控制電晶體T2接收的寬度調變固定電壓V_DD_PWM電性分離於發光元件D1接收的幅度調變固定電壓V_DD_PAM，據此，能夠防止幅度調變固定電壓V_DD_PAM相 關的電流-電阻之壓降(I-R drop)影響驅動電晶體T3的源極-閘極電壓差Vsg3。

另一方面，寬度調變訊號SPWM的電壓值等於閘極高電位V_GH，因此寬度調變控制電晶體T9為斷開。發射訊號EM的電壓值等於閘極高電位V_GH，因此反向器電晶體T6為斷開。掃略訊號Sweep為高電壓值，因此寬度調變控制電晶體T8為斷開。

重置訊號Reset的電壓值等於閘極低電位V_GL，因此重置控制電晶體T7為導通。節點N3的電位經由導通的重置控制電晶體T7下拉至設定電壓V_SET，且設定電壓V_SET的電壓值例如為低於閘極低電位V_GL，因此反向器電晶體T5為導通。並且，寬度調變固定電壓V_DD_PWM經由導通的反向器電晶體T5傳送至開關電晶體T4的閘極g4，因此開關電晶體T4為斷開。換言之，反向器電晶體T5的源極s5接收寬度調變固定電壓V_DD_PWM，當反向器電晶體T5為導通時，開關電晶體T4的閘極電壓Vg4經由導通的反向器電晶體T5上拉至寬度調變固定電壓V_DD_PWM，因此開關電晶體T4為斷開。

由上，在「期間(1)」，對於脈衝幅度調變控制電路200進行資料輸入以設定驅動電晶體T3的偏壓狀態時，開關電晶體T4為斷開，因此不產生驅動電流I1。在脈衝幅度調變控制電路200的「資料輸入階段」，發光元件D1不發光。

第7B圖為脈衝寬度調變控制電路300的「資料輸入階段」時像素驅動電路1000的操作示意圖。同時參見第6圖的時間點t2~時間點t3之間的「期間(2)」與第7B圖，「期間(2)」為脈衝寬度調變控制電路300的「資料輸入階段」。在「期間(2)」，偏壓設定控制訊號SCCG的電壓值由閘極低電位V_GL升高至閘極高電位V_GH，幅度調變控制電晶體T1與幅度調變控制電晶體T2為斷開。電容C3可維持住驅動電晶體T3的源極-閘極電壓差Vsg3，即，電容C3將源極-閘極電壓差Vsg3維持為「期間(1)」所設定的偏壓狀態。源極-閘極電壓差Vsg3維持為相等於寬度調變固定電壓V_DD_PWM與幅度調變可變電壓V_PAM之間的電壓差值。

另一方面，寬度調變訊號SPWM的電壓值由閘極高電位V_GH降低至閘極低電位V_GL，因此寬度調變控制電晶體T9為導通。寬度調變可變電壓V_PWM經由導通的寬度調變控制電晶體T9傳送至節點N1及寬度調變控制電晶體T8的閘極g8，據以設定寬度調變控制電晶體T8的偏壓狀態。

並且，發射訊號EM的電壓值仍然等於閘極高電位V_GH，因此反向器電晶體T6仍然為斷開。重置訊號Reset的電壓值仍然等於閘極低電位V_GL，因此重置控制電晶體T7仍然為導通。據此，節點N3的電位仍然經由導通的重置控制電晶體T7下拉至設定電壓V_SET，因此反向器電晶體T5仍然為導通。寬度調變固定電壓V_DD_PWM仍然經由導通的反向器電晶體T5傳送至 開關電晶體T4的閘極g4，開關電晶體T4的閘極電壓Vg4仍然高於閘極高電位V_GH，因此開關電晶體T4仍然為斷開。

由上，在「期間(2)」，對於脈衝寬度調變控制電路300進行資料輸入以設定寬度調變控制電晶體T8的偏壓狀態時，開關電晶體T4仍然為斷開，仍不產生驅動電流I1。在脈衝寬度調變控制電路300的「資料輸入階段」，發光元件D1仍然不發光。

第7C圖為「預發光階段」時像素驅動電路1000的操作示意圖。同時參見第6圖的時間點t4~時間點t5之間的「期間(3-1)」與第7C圖，「期間(3-1)」為「預發光階段」。在「期間(3-1)」，偏壓設定控制訊號SCCG的電壓值維持為閘極高電位V_GH，幅度調變控制電晶體T1與幅度調變控制電晶體T2仍然為斷開，且電容C3將驅動電晶體T3的源極-閘極電壓差Vsg3維持為相等於寬度調變固定電壓V_DD_PWM與幅度調變可變電壓V_PAM之間的電壓差值。

另一方面，在「期間(3-1)」，寬度調變訊號SPWM的電壓值升高至閘極高電位V_GH，因此寬度調變控制電晶體T9為斷開。寬度調變可變電壓V_PWM不傳送至寬度調變控制電晶體T8的閘極g8，因此閘極g8的電壓主要由掃略訊號Sweep控制。電容C1的耦合作用可維持住電容C1的第一端與第二端之間的電壓差值。在一種示例中，電容C1的第一端與第二端之間的電壓差值可維持為：相等於掃略訊號Sweep在時間點t4的高電壓 值與寬度調變可變電壓V_PWM之間的電壓差值。掃略訊號Sweep的電壓值由時間點t4逐漸下降，在時間點t5時掃略訊號Sweep下降至電壓值V_SW。由於電容C1的第一端與第二端之間的電壓差被維持住，當掃略訊號Sweep的電壓值下降時，節點N1的電位(即，寬度調變控制電晶體T8的閘極g8的電壓)亦隨之下降。在時間點t4~時間點t5的期間，寬度調變控制電晶體T8的閘極g8的電壓仍高於閘極低電位V_GL，因此寬度調變控制電晶體T8為斷開。並且，節點N3的電位的電壓值也逐漸下降。

並且，發射訊號EM的電壓值降低至閘極低電位V_GL，因此反向器電晶體T6為導通。重置訊號Reset的電壓值升高至閘極高電位V_GH，因此重置控制電晶體T7為斷開。由於節點N3的電位的電壓值逐漸下降，因此反向器電晶體T5仍然為導通，使得開關電晶體T4的閘極電壓Vg4上拉至幅度調變固定電壓V_DD_PAM，開關電晶體T4仍然維持於斷開而不提供驅動電流I1。即，在「預發光入階段」，發光元件D1仍然不發光。

第7D圖為「實際發光階段」時像素驅動電路1000的操作示意圖。同時參見第6圖的時間點t5~時間點t6之間的「期間(3-2)」與第7D圖，「期間(3-2)」為「實際發光階段」。在「期間(3-2)」，掃略訊號Sweep的電壓值持續下降。在時間點t5後，掃略訊號Sweep低於電壓值V_SW，隨著掃略訊號Sweep的下降，節點N1的電位的電壓值亦下降至低於閘極低電位V_GL，寬度調變控制電晶體T8為導通。據此，經由導通的寬度調變控制電晶體 T8進行充電，將節點N3的電位的電壓值上拉。節點N3的電位的電壓值可上拉至寬度調變固定電壓V_DD_PWM。

節點N3的電位的電壓值已上拉至寬度調變固定電壓V_DD_PWM，其高於閘極高電為V_GH，因此反向器電晶體T5為斷開。並且，發射訊號EM維持為閘極低電位V_GL，反向器電晶體T6仍為導通。據此，開關電晶體T4的閘極電壓Vg4經由導通的反向器電晶體T6下拉至設定電壓V_SET，使得開關電晶體T4為導通，據以提供驅動電流I1至發光元件D1。在時間點t5~時間點t6的「實際發光入階段」，發光元件D1實際進行發光。驅動電流I1的持續時間相等於時間點t5~時間點t6的「期間(3-2)」的持續時間。

基於反向器電晶體T5、T6組成的反向器電路的組態，在「期間(3-2)」閘極電壓Vg4可迅速的經由反向器電路之中的反向器電晶體T6下拉至低電壓值，開關電晶體T4可迅速的切換為導通，據以迅速的導通驅動電流I1的傳輸路徑以提供至發光元件D1。由於開關電晶體T4可迅速切換為導通以迅速提供驅動電流I1，驅動電流I1的脈衝的上升時間可大幅縮短。

在時間點t5掃略訊號Sweep低於電壓值V_SW之後，開關電晶體T4始導通而進入「實際發光階段」，且電壓值V_SW相關於寬度調變可變電壓V_PWM。因此，可藉由調整寬度調變可變電壓V_PWM的電壓值來改變「實際發光階段」的持續時間 (即，改變時間點t5~時間點t6的「期間(3-2)」的持續時間)，據以進行驅動電流I1之脈衝寬度調變。

第7E圖為「關閉階段」時像素驅動電路1000的操作示意圖。同時參見第6圖的時間點t6~時間點t7之間的「期間(4)」與第7E圖，「期間(4)」為「關閉階段」。在「期間(4)」，發射訊號EM的電壓值由閘極低電位V_GL升高至閘極高電位V_GH，因此，反向器電晶體T6為斷開。並且，重置訊號Reset的電壓值降低至閘極低電位V_GL，因此，重置控制電晶體T7為導通。掃略訊號Sweep的電壓值升高至高電壓值，節點N1的電位亦隨之升高，因此寬度調變控制電晶體T8為斷開。據此，節點N3的電位經由導通的重置控制電晶體T7下拉至設定電壓V_SET，因此反向器電晶體T5為導通，開關電晶體T4的閘極電壓Vg4經由導通的反向器電晶體T5上拉至寬度調變固定電壓V_DD_PWM，使開關電晶體T4為斷開。發光元件D1在「關閉階段」不發光。

相較於第1圖的傳統的像素驅動電路10在驅動電流I0的傳輸路徑上設置四個電晶體51~54，本揭示的像素驅動電路1000在驅動電流I1的傳輸路徑上僅需設置兩個電晶體(即，驅動電晶體T3與開關電晶體T4)，因此能夠大幅降低功耗。

並且，本揭示的像素驅動電路1000在脈衝寬度調變控制電路300設置了單一型的反向器電路，反向器電路包括反向器電晶體T5與反向器電晶體T6。可經由反向器電晶體T6迅速下拉開關電晶體T4的閘極電壓Vg4以迅速導通開關電晶體T4， 據以大幅縮短驅動電流I1的上升時間。因此，當驅動電流I1的脈衝寬度較小時，驅動電流I1的電流峰值仍然能達到預定的電壓值。在下文中，根據驅動電流I1之電流值-時間之關係曲線來說明本揭示的像素驅動電路1000的效能與優點。

第8A圖為本揭示的像素驅動電路1000產生的驅動電流I1之電流值-時間之關係曲線圖。像素驅動電路1000的驅動電流I1的模擬結果或實際量測結果呈現於第8A圖，第8A圖的橫軸為驅動電流I1運作的時間(單位是秒(s))，縱軸為驅動電流I1的電流值(單位是安培(μA))。當驅動電流I1的脈衝寬度較小時，發光元件D1的亮度較低，對應於像素的灰階值較低。第8A圖顯示，本揭示的像素驅動電路1000的像素具有不同的灰階值時(即，驅動電流I1具有不同的脈衝寬度時)，驅動電流I1的電流峰值大致相等，且驅動電流I1的上升時間的差距範圍不大。

例如，像素的灰階值較高時，驅動電流I1的脈衝寬度為9.6498μs，驅動電流I1的電流峰值約為150μA，驅動電流I1的上升時間約為1.0510μs。像素的灰階值稍低時，驅動電流I1的脈衝寬度為4.6729μs，驅動電流I1的電流峰值約為150μA，驅動電流I1的上升時間約為1.1004μs。像素的灰階值更低時，驅動電流I1的脈衝寬度為1.7062μs，驅動電流I1的電流峰值約為150μA，驅動電流I1的上升時間約為1.0048μs。

接著，參見第8B圖，其繪示驅動電流I1的脈衝具有不同的脈衝寬度時，驅動電流I1之電流值-時間之關係曲線圖。 第8B圖的橫軸為時間(單位是秒(s))，縱軸為電流值(單位是安培(μA))。類似於第8A圖，從第8B圖呈現的模擬結果或實際量測結果亦可觀察到：本揭示的像素驅動電路1000的像素在不同的灰階值時，驅動電流I1的電流峰值大致相等，且驅動電流I1的上升時間的差距範圍不大。

例如，驅動電流I1在五個不同的脈衝寬度12.143μs、9.6498μs、7.1565μs、4.6729μs及1.7062μs時，驅動電流I1的電流峰值皆為大約150μA。並且，驅動電流I1的上升時間分別為：1.0555μs、1.0510μs、1.1170μs、1.1004μs及1.0048μs，上升時間的差距範圍不大。並且，驅動電流I1可達到更小的脈衝寬度(即，1.7062μs)且仍保持足夠的電流峰值。

根據第8A、8B圖的模擬結果或實際量測結果，像素具有不同的灰階值時，驅動電流I1的上升時間大致相等且電流峰值亦大致相等，因此不同的灰階值之像素在視覺感知上是均衡的。本揭示的像素驅動電路1000可使得顯示面板的像素達到均衡的視覺感知，使用者能具有較佳的視覺體驗。

雖然本發明已以較佳實施例及範例詳細揭示如上，可理解的是，此些範例意指說明而非限制之意義。可預期的是，所屬技術領域中具有通常知識者可想到多種修改及組合，其多種修改及組合落在本發明之精神以及後附之申請專利範圍之範圍內。

1000:像素驅動電路

100:驅動開關電路

200:脈衝幅度調變控制電路

300:脈衝寬度調變控制電路

T1,T2:幅度調變控制電晶體

T3:驅動電晶體

T4:開關電晶體

T5,T6:反向器電晶體

T7:重置控制電晶體

T8,T9:寬度調變控制電晶體

g3,g4:閘極

s3,s4:源極

d3,d4:汲極

Vsg3:源極-閘極電壓差

Vg4:閘極電壓

I1:驅動電流

D1:發光元件

41:第一端

42:第二端

C1,C2,C3:電容

Sweep:掃略訊號

V_PWM:寬度調變可變電壓

V_DD_PWM:寬度調變固定電壓

V_PAM:幅度調變可變電壓

V_DD_PAM:幅度調變固定電壓

SPWM:寬度調變訊號

V_SS:低電位電壓

V_SET:設定電壓

SCCG:偏壓設定控制訊號

Reset:重置訊號

EM:發射訊號

Claims (17)

1. 一種像素驅動電路，包括：一驅動開關電路，用於提供一驅動電流至一發光元件，該驅動開關電路包括：一驅動電晶體，連接於該發光元件，並因應於該驅動電晶體的一閘極的電壓改變該驅動電流的一電流量；以及一開關電晶體，連接於該驅動電晶體，並因應於該開關電晶體的一閘極的電壓改變該驅動電流提供至該發光元件的一持續時間，一脈衝幅度調變控制電路，連接於該驅動電晶體的該閘極及該驅動電晶體的一源極，並因應於一幅度調變可變電壓改變該驅動電晶體的該閘極的電壓；以及一脈衝寬度調變控制電路，包括：一第一反向器電晶體；以及一第二反向器電晶體，連接於該第一反向器電晶體以形成一具有反向器型式的上拉-下拉電路，其中，該上拉-下拉電路的一輸出端連接於該開關電晶體的該閘極，並因應於一寬度調變可變電壓改變該開關電晶體的該閘極的電壓，其中，該發光元件的亮度相關於該驅動電流的該電流量及該驅動電流的該持續時間。
2. 如請求項1所述之像素驅動電路，其中該脈衝幅度調變控制電路更包括：一第一幅度調變控制電晶體，連接於該驅動電晶體的該閘極，該第一幅度調變控制電晶體因應於一偏壓設定控制訊號而導通，其中，該驅動電晶體的該閘極經由導通的該第一幅度調變控制電晶體接收該幅度調變可變電壓。
3. 如請求項2所述之像素驅動電路，其中該脈衝幅度調變控制電路更包括：一第二幅度調變控制電晶體，連接於該驅動電晶體的該源極，該第二幅度調變控制電晶體因應於該偏壓設定控制訊號而導通，其中，該驅動電晶體的該源極經由導通的該第二幅度調變控制電晶體接收一寬度調變固定電壓，該驅動電流的該電流量相關於該寬度調變固定電壓與該幅度調變可變電壓之電壓差。
4. 如請求項3所述之像素驅動電路，其中，當該像素驅動電路操作於一第一資料輸入階段時：該偏壓設定控制訊號的電壓值相等於一閘極低電位，該第一幅度調變控制電晶體及該第二幅度調變控制電晶體為導通；以及並且該開關電晶體的該閘極的電壓高於一閘極高電位，該開關 電晶體為關閉。
5. 如請求項4所述之像素驅動電路，其中，當該像素驅動電路操作於一第二資料輸入階段時：該偏壓設定控制訊號的電壓值相等於該閘極高電位，該第一幅度調變控制電晶體及該第二幅度調變控制電晶體為關閉，其中，該第一資料輸入階段的期間早於該第二資料輸入階段。
6. 如請求項1所述之像素驅動電路，其中該第一反向器電晶體的一汲極連接於該第二反向器電晶體的一源極以形成該上拉-下拉電路的該輸出端，該開關電晶體的該閘極經由該第一反向器電晶體接收一寬度調變固定電壓，該開關電晶體的該閘極經由該第二反向器電晶體接收一設定電壓，該寬度調變固定電壓的電壓值高於該設定電壓的電壓值。
7. 如請求項6所述之像素驅動電路，其中該第二反向器電晶體因應於一發射訊號而導通，該開關電晶體的該閘極的電壓經由導通的該第二反向器電晶體下拉至該設定電壓，且該開關電晶體為導通。
8. 如請求項7所述之像素驅動電路，其中該脈衝寬度調變控制電路更包括： 一重置控制電晶體，連接於該第一反向器電晶體，該重置控制電晶體的一汲極接收該設定電壓，該重置控制電晶體因應於一重置訊號而導通，其中，該第一反向器電晶體的一閘極經由導通的該重置控制電晶體接收該設定電壓。
9. 如請求項8所述之像素驅動電路，其中，當該像素驅動電路操作於一第一資料輸入階段及一第二資料輸入階段時：該發射訊號的電壓值相等於一閘極高電位，該第二反向器電晶體為關閉；該重置訊號的電壓值相等於一閘極低電位，該重置控制電晶體為導通；以及該第一反向器電晶體的該閘極經由導通的該重置控制電晶體下拉至該設定電壓，該第一反向器電晶體為導通，其中，該第一資料輸入階段的期間早於該第二資料輸入階段。
10. 如請求項9所述之像素驅動電路，其中，當該像素驅動電路操作於一預發光階段及一實際發光階段時：該發射訊號的電壓值相等於該閘極低電位，該第二反向器電晶體為導通；以及該重置訊號的電壓值相等於該閘極高電位，該重置控制電晶體 為關閉，其中，該第二資料輸入階段的期間早於該預發光階段，該預發光階段的期間早於該實際發光階段。
11. 如請求項6所述之像素驅動電路，其中該第一反向器電晶體因應於一掃略訊號及該寬度調變可變電壓而導通，該開關電晶體的該閘極的電壓經由導通的該第一反向器電晶體上拉至該寬度調變固定電壓。
12. 如請求項11所述之像素驅動電路，其中該脈衝寬度調變控制電路更包括：一第一寬度調變控制電晶體，連接於該第一反向器電晶體的該閘極，該第一寬度調變控制電晶體因應於該掃略訊號而導通，其中，該第一反向器電晶體的該閘極經由導通的該第一寬度調變控制電晶體接收該寬度調變固定電壓。
13. 如請求項12所述之像素驅動電路，其中該脈衝寬度調變控制電路更包括：一第二寬度調變控制電晶體，連接於該第一寬度調變控制電晶體的一閘極，該第二寬度調變控制電晶體因應於一寬度調變訊號而導通，其中，該第一寬度調變控制電晶體的該閘極經由導通的該第二 寬度調變控制電晶體接收該寬度調變可變電壓，且該第一寬度調變控制電晶體因應於該掃略訊號及該寬度調變可變電壓而導通。
14. 如請求項13所述之像素驅動電路，其中，當該像素驅動電路操作於一第一資料輸入階段時：該寬度調變訊號的電壓值相等於一閘極高電位，該第二寬度調變控制電晶體為關閉；以及該掃略訊號的電壓值相等於一高電壓值，該高電壓值大於該寬度調變可變電壓，該第一寬度調變控制電晶體為關閉。
15. 如請求項14所述之像素驅動電路，其中，當該像素驅動電路操作於一第二資料輸入階段時：該寬度調變訊號的電壓值相等於一閘極低電位，該第二寬度調變控制電晶體為導通，其中，該第一資料輸入階段的期間早於該第二資料輸入階段。
16. 如請求項15所述之像素驅動電路，其中，當該像素驅動電路操作於一預發光階段時：該掃略訊號的電壓值逐漸下降，該第一寬度調變控制電晶體仍然為關閉，其中，該第二資料輸入階段的期間早於該預發光階段。
17. 如請求項16所述之像素驅動電路，其中，當該像素驅動電路操作於一實際發光階段時：該掃略訊號的電壓值逐漸下降，該第一寬度調變控制電晶體為導通，該第一反向器電晶體的該閘極的電壓經由導通的該第一寬度調變控制電晶體上拉至該寬度調變固定電壓，該第一反向器電晶體為關閉；以及該第二反向器電晶體為導通，該開關電晶體的該閘極的電壓經由導通的該第二反向器電晶體下拉至該設定電壓，其中，該預發光階段的期間早於該實際發光階段。

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