斜波电压产生器及显示面板

技术领域

本发明涉及一种电压产生器，且特别涉及一种斜波电压产生器及显示面板。

背景技术

近年来自发光显示器崛起，其中有机发光二极管显示器(OLED)与量子点发光二极管显示器(QLED)竞起角逐液晶显示器(LCD)在显示面板的独占地位，并且微型发光二极管(Micro-LED)显示器基于其众多优异的元件特性，有望成为次世代显示技术的主流。

在微型发光二极管显示器中，像素电路可自外部的数字模拟转换器接收斜波信号且利用斜波信号及写入的数据决定二极管的电流宽度。并且，在传统上，是经由数字模拟转换器将现场可程序化逻辑门阵列(FPGA)提供的数字控制信号转换为模拟信号，以产生出需要的波形。但是，上述方式有着较为复杂的驱动架构与更高的成本。

发明内容

本发明提供一种斜波电压产生器及显示面板，可检测并补偿输出负载的变异，达到像素精准控制灰阶的能力。

本发明的斜波电压产生器，包括：输出节点、电流产生区域以及稳压区域。输出节点用以提供斜波信号。电流产生区域耦接输出节点，包括检测路径以对输出节点检测输出负载变异，并且基于输出负载变异调整输出节点提供的斜波信号。稳压区域耦接输出节点，以对输出节点进行稳压。

本发明的显示面板，包括多个像素、多个栅极线、多个源极线、如上所述的斜波电压产生器。这些像素以阵列排列。这些栅极线个别沿着第一方向延伸，并且个别与部分的这些像素耦接。这些源极线个别沿着与第一方向垂直的第二方向延伸，并且个别与部分的这些像素耦接。斜波电压产生器与这些像素耦接，以提供斜波信号至这些像素。

基于上述，本发明实施例的斜波电压产生器及显示面板，电流产生区域经由检测路径对输出节点检测输出负载变异，并且基于输出负载变异调整输出节点提供的斜波信号。因此，斜波电压产生器可检测并补偿输出负载的变异，达到像素精准控制灰阶的能力。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合说明书附图作详细说明如下。

附图说明

图1A依据本发明一实施例的斜波电压产生器的电路示意图。

图1B依据本发明一实施例的斜波电压产生器的驱动波形示意图。

图2A依据本发明另一实施例的斜波电压产生器的电路示意图。

图2B依据本发明另一实施例的斜波电压产生器的驱动波形示意图。

图3依据本发明一实施例的显示面板的系统示意图。

附图标记说明：

100、200：斜波电压产生器

110、210：电流产生区域

120、220：稳压区域

300：显示面板

A[n]、B[n]、Q[n]、P[n]：节点电压

C1：第一电容

C2：第二电容

C3：第三电容

C4：第四电容

C5：第五电容

C6：第六电容

C7：第七电容

CK、XCK：时钟信号

Cmp：补偿期间

d1：第一方向

d2：第二方向

DL：源极线

DT1、DT2：检测路径

EM[n]：发光控制信号

G1-G4：栅极信号

GL：栅极线

I

NOP：输出节点

PX：像素

Rt：重置期间

Rt1：第一重置期间

Rt2：第二重置期间

S1[n]：第一控制信号

S1[n+1]：下一级的第一控制信号

S1-S4：源极信号

S2[n]：第二控制信号

S2[n+2]：下二级的第二控制信号

SWP：电压摆荡期间

T1：第一晶体管

T10：第十晶体管

T11：第十一晶体管

T12：第十二晶体管

T13：第十三晶体管

T14：第十四晶体管

T15：第十五晶体管

T16：第十六晶体管

T17：第十七晶体管

T18：第十八晶体管

T19：第十九晶体管

T2：第二晶体管

T20：第二十晶体管

T21：第二十一晶体管

T22：第二十二晶体管

T23：第二十三晶体管

T24：第二十四晶体管

T25：第二十五晶体管

T26：第二十六晶体管

T27：第二十七晶体管

T28：第二十八晶体管

T3：第三晶体管

T4：第四晶体管

T5：第五晶体管

T6：第六晶体管

T7：第七晶体管

T8：第八晶体管

T9：第九晶体管

V

V

V

V

V

V

V

VS：稳压期间

Vsweep、Vsweep[n]：斜波信号

V

V

具体实施方式

除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。将进一步理解的是，诸如在通常使用的字典中定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术和本发明的上下文中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化的或过度正式的意义，除非本文中明确地这样定义。

应当理解，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可以用于描述各种元件、部件、区域、层及/或部分，但是这些元件、部件、区域、及/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开。因此，下面讨论的“第一元件”、“部件”、“区域”、“层”或“部分”可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分而不脱离本文的教导。

这里使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，而不是限制性的。如本文所使用的，除非内容清楚地指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”旨在包括复数形式，包括“至少一个”。“或”表示“及/或”。如本文所使用的，术语“及/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”及/或“包括”指定所述特征、区域、整体、步骤、操作、元件的存在及/或部件，但不排除一个或多个其它特征、区域整体、步骤、操作、元件、部件及/或其组合的存在或添加。

图1A依据本发明一实施例的斜波电压产生器的电路示意图。请参照图1A，在本实施例中，斜波电压产生器100包括输出节点NOP、电流产生区域110、以及稳压区域120。输出节点NOP用以提供一斜波信号Vsweep[n]，其中n为引导数。电流产生区域110耦接输出节点NOP，包括检测路径DT1以经由检测路径DT1对输出节点NOP检测输出负载变异，并且基于输出负载变异调整输出节点NOP提供的斜波信号Vsweep[n]。稳压区域120耦接输出节点NOP，以对输出节点NOP进行稳压。因此，斜波电压产生器100可输出基于脉冲宽度调制(Pulse-width modulation，PWM)驱动的像素所需的斜波信号Vsweep[n]，且可检测并补偿输出负载的变异，达到像素精准控制灰阶的能力。

在本实施例中，电流产生区域110包括第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4、第五晶体管T5、第六晶体管T6、第七晶体管T7、第八晶体管T8、第九晶体管T9、第十晶体管T10、第一电容C1、以及第二电容C2，其中第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4、第五晶体管T5、第六晶体管T6、第七晶体管T7、第八晶体管T8、第九晶体管T9、第十晶体管T10例如是P型晶体管，并且第一晶体管T1、第四晶体管T4、第一电容C1、第二电容C2、第八晶体管T8以及第十晶体管T10可形成检测路径DT1。

在本实施例中，第一晶体管T1具有接收摆荡高电压V

第一电容C1耦接于第二晶体管T2的第二端与第三晶体管T3的第一端之间。第四晶体管T4具有耦接第一晶体管T1的第二端的第一端、接收下一级的第一控制信号S1[n+1](亦即第三控制信号)的控制端、以及耦接第一晶体管T1的控制端的第二端，其中第一控制信号S1[n]与下一级的第一控制信号S1[n+1]相差一个延迟单位(例如半个时钟周期)。第五晶体管T5具有接收摆荡低电压V

第六晶体管T6具有第一端、接收发光控制信号EM[n]的控制端、以及接收低电压V

第九晶体管T9具有耦接第一晶体管T1的第二端的第一端、接收发光控制信号EM[n]的控制端、以及耦接输出节点NOP的第二端。第十晶体管T10具有耦接输出节点NOP的一第一端、接收下一级的第一控制信号S1[n+1]的一控制端、以及第二端。电流源I

在本实施例中，稳压区域120包括第十一晶体管T11、第十二晶体管T12、第十三晶体管T13、第十四晶体管T14以及第三电容C3，其中第十一晶体管T11、第十二晶体管T12、第十三晶体管T13例如是P型晶体管。第十一晶体管T11具有耦接输出节点NOP的第一端、控制端、以及接收摆荡低电压V

第十三晶体管T13具有接收摆荡高电压V

图1B依据本发明一实施例的斜波电压产生器的驱动波形示意图。请参照图1A及图1B，在本实施例中，斜波电压产生器100是按序操作于第一重置期间Rt1、补偿期间Cmp、第二重置期间Rt2、电压摆荡期间SWP、稳压期间VS。

在第一重置期间Rt1中，第一控制信号S1[n]及第二控制信号S2[n]为致能电平(例如栅极低电压V

在补偿期间Cmp中，下一级的第一控制信号S1[n+1]及第二控制信号S2[n]为致能电平，并且第一控制信号S1[n]、下二级的第二控制信号S2[n+2]及发光控制信号EM[n]为禁能电平。此时，第三晶体管T3、第四晶体管T4、第八晶体管T8、第十晶体管T10、第十三晶体管T13为导通，并且第二晶体管T2、第五晶体管T5、第六晶体管T6、第七晶体管T7、第九晶体管T9、第十二晶体管T12及第十四晶体管T14为截止。并且，第一晶体管T1的控制端的节点电压Q[n]为摆荡高电压V

在第二重置期间Rt2中，下二级的第二控制信号S2[n+2]为致能电平，并且第一控制信号S1[n]、下一级的第一控制信号S1[n+1]、第二控制信号S2[n]及发光控制信号EM[n]为禁能电平。此时，第五晶体管T5、第十二晶体管T12为导通，并且第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4、第六晶体管T6、第七晶体管T7、第八晶体管T8、第九晶体管T9、第十晶体管T10、第十三晶体管T13及第十四晶体管T14为截止。并且，第一晶体管T1的控制端的节点电压Q[n]为摆荡高电压V

在电压摆荡期间SWP中，发光控制信号EM[n]为致能电平，并且第一控制信号S1[n]、下一级的第一控制信号S1[n+1]、第二控制信号S2[n]及下二级的第二控制信号S2[n+2]为禁能电平。此时，第六晶体管T6、第九晶体管T9、第十四晶体管T14为导通，并且第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4、第五晶体管T5、第七晶体管T7、第八晶体管T8、第十晶体管T10、第十二晶体管T12及第十三晶体管T13为截止。并且，第一晶体管T1的控制端的节点电压Q[n]及第二晶体管T3的第一端的节点电压B[n]为摆荡高电压V

在稳压期间VS中，第一控制信号S1[n]、下一级的第一控制信号S1[n+1]、第二控制信号S2[n]、下二级的第二控制信号S2[n+2]及发光控制信号EM[n]为禁能电平。此时，第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4、第五晶体管T5、第六晶体管T6、第七晶体管T7、第八晶体管T8、第九晶体管T9、第十晶体管T10、第十二晶体管T12、第十三晶体管T13及第十四晶体管T14为截止。并且，第一晶体管T1的控制端的节点电压Q[n]及第二晶体管T3的第一端的节点电压B[n]为摆荡高电压V

依据上述，电流产生区域110固定第一晶体管T1的第一端与控制端之间的跨压，同时补偿第一晶体管T1的临界电压V

在本发明实施例中，整个显示面板皆可共用同一电流源I

在本发明实施例中，通过第三电容C3将时钟信号XCK(或者时钟信号CK)耦合至节点电压P[N]，周期性的导通第十一晶体管T11，以对输出节点NOP进行稳压。

依据上述，本发明实施例是针对基于脉冲宽度调制(Pulse-width modulation，PWM)驱动的像素所需的斜波信号Vsweep[n]应用于迷你发光二极管(Mini LED)显示面板/微发光二极管(Micro LED)显示面板，提出斜波电压产生器100的电路架构。借此可输出基于脉冲宽度调制(Pulse-width modulation，PWM)驱动的像素所需的斜波信号Vsweep[n]，且可检测并补偿输出负载的变异。

图2A依据本发明另一实施例的斜波电压产生器的电路示意图。请参照图2A，在本实施例中，斜波电压产生器200包括输出节点NOP、电流产生区域210、以及稳压区域220。输出节点NOP用以提供斜波信号Vsweep[n]，其中n为引导数。电流产生区域210耦接输出节点NOP，包括检测路径DT2以经由检测路径DT2对输出节点NOP检测输出负载变异，并且基于输出负载变异调整输出节点NOP提供的斜波信号Vsweep[n]。稳压区域220耦接输出节点NOP，以对输出节点NOP进行稳压。因此，斜波电压产生器200可补偿负载会造成的输出变异，维持稳定的斜波信号Vsweep[n]的输出波型。

在本实施例中，电流产生区域210包括第十五晶体管T15、第十六晶体管T16、第十七晶体管T17、第十八晶体管T18、第十九晶体管T19、第二十晶体管T20、第二十一晶体管T21、第二十二晶体管T22、第二十三晶体管T23、第二十四晶体管T24、第二十五晶体管T25、第四电容C4、第五电容C5、以及第六电容C6，其中第十五晶体管T15、第十六晶体管T16、第十七晶体管T17、第十八晶体管T18、第十九晶体管T19、第二十晶体管T20、第二十一晶体管T21、第二十二晶体管T22、第二十三晶体管T23、第二十四晶体管T24、第二十五晶体管T25以P型晶体管为例，并且第十五晶体管T15、第十八晶体管T18、第四电容C4、第六电容C6、第二十晶体管T20、第二十一晶体管T21、第二十三晶体管T23可形成检测路径DT2。

第十五晶体管T15具有接收输出节点NOP的第一端、控制端、以及第二端。第十六晶体管T16具有接收低电压V

第五电容C5耦接于第一参考电压V

第十九晶体管T19具有耦接第十七晶体管T17的第二端的第一端、接收发光控制信号EM[n]的控制端、以及第二端。第二十晶体管T20具有耦接第十九晶体管T19的第二端的第一端、控制端、以及第二端。第六电容C6耦接于第十七晶体管T17的第二端与第二十晶体管T20的控制端之间。

第二十一晶体管T21具有第二参考电压V

第二十四晶体管T24具有耦接第二十晶体管T20的第二端的第一端、接收发光控制信号EM[n]的一控制端、以及接收低电压V

在本实施例中，稳压区域220包括第二十六晶体管T26、第二十七晶体管T27、第二十八晶体管T28、以及第七电容C7，其中第二十六晶体管T26、第二十七晶体管T27、第二十八晶体管T28是以P型晶体管为例。

第二十六晶体管T26具有接收高电压V

图2B依据本发明另一实施例的斜波电压产生器的驱动波形示意图。请参照图2A及图2B，在本实施例中，斜波电压产生器200是按序操作于重置期间Rt、补偿期间Cmp、电压摆荡期间SWP、稳压期间VS。

在重置期间Rt中，第一控制信号S1[n]及第二控制信号S2[n]为致能电平(例如栅极低电压V

在补偿期间Cmp中，下一级的第一控制信号S1[n+1]及第二控制信号S2[n]为致能电平，并且第一控制信号S1[n]及发光控制信号EM[n]为禁能电平。此时，第十七晶体管T17、第十八晶体管T18、第二十晶体管T20、第二十一晶体管T21、第二十三晶体管T23、第二十七晶体管T27为导通，并且、第十六晶体管T16、第十九晶体管T19、第二十二晶体管T22、第二十四晶体管T24、第二十五晶体管T25、第二十八晶体管T28为截止。并且，第十五晶体管T15的控制端的节点电压Q[n]为高电压V

在电压摆荡期间SWP中，发光控制信号EM[n]为致能电平，并且第一控制信号S1[n]、下一级的第一控制信号S1[n+1]及第二控制信号S2[n]为禁能电平。此时，第十九晶体管T19、第二十四晶体管T24、第二十五晶体管T25、第二十八晶体管T28为导通，并且第十六晶体管T16、第十七晶体管T17、第十八晶体管T18、第二十一晶体管T21、第二十二晶体管T22、第二十三晶体管T23、第二十七晶体管T27为截止。并且，第十五晶体管T15的控制端的节点电压Q[n]为高电压V

在稳压期间VS中，第一控制信号S1[n]、下一级的第一控制信号S1[n+1]、第二控制信号S2[n]及发光控制信号EM[n]为禁能电平。此时，第十六晶体管T16、第十七晶体管T17、第十八晶体管T18、第十九晶体管T19、第二十一晶体管T21、第二十二晶体管T22、第二十三晶体管T23、第二十四晶体管T24、第二十五晶体管T25、第二十七晶体管T27、第二十八晶体管T28为截止。并且，第十五晶体管T15的控制端的节点电压Q[n]为高电压V

依据上述，电流产生区域210使用二极管接法(diode-connected)架构对第十五晶体管T15及第二十晶体管T20的临界电压V

图3依据本发明一实施例的显示面板的系统示意图。请参照图1A、图1B及图3，在本实施例中，显示面板300包括多个像素PX、多个栅极线GL、多个源极线DL、以及斜波电压产生器100/200。像素PX以阵列排列。栅极线GL个别接收多个栅极信号(如G1-G4)的其中之一，个别沿着第一方向d1延伸，并且个别与部分的这些像素PX耦接。源极线DL个别接收多个源极信号(如S1-S4)的其中之一，个别沿着与第一方向d1垂直的第二方向d2延伸，并且个别与部分的这些像素PX耦接。斜波电压产生器100/200与所有像素PX耦接，以同时提供斜波信号Vsweep至所有的像素PX，斜波电压产生器100/200的电路结构及操作可参照图1A及图2A所示，在此则不再赘述。

在本实施例中，斜波电压产生器100/200可以配置于显示面板300上，但在其他实施例中，斜波电压产生器100/200可以配置于与显示面板300相连接的薄膜基板上，例如斜波电压产生器100/200可以整合到源极驱动器中，但本发明实施例不以此为限。

综上所述，本发明实施例的斜波电压产生器及显示面板，电流产生区域经由检测路径对输出节点检测输出负载变异，并且基于输出负载变异调整输出节点提供的斜波信号。因此，斜波电压产生器可检测并补偿输出负载的变异，达到像素精准控制灰阶的能力。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作些许的变动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。