CN110400539B - 像素电路以及驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种像素电路，用以点亮发光二极管单元且具有一亮度。像素电路包括闩锁电路、通过开关、脉冲宽度调制电路以及电流源。闩锁电路根据闩锁信号，闩锁控制数据而产生控制信号。通过开关根据扫描信号，将来自数据信号的控制数据提供至闩锁电路。脉冲宽度调制电路根据控制信号以及使能信号，产生脉冲宽度调制信号。电流源根据脉冲宽度调制信号，将固定电流提供至发光二极管单元。

Description

像素电路以及驱动电路
技术领域
本发明是有关于发光二极管单元的驱动电路，特别是有关于利用脉冲宽度调制调光的驱动电路。
背景技术
一般来说，有源式阵列的发光二极管(LED)或有机发光二极管(OLED)可利用模拟调光方式进行调光，其中模拟调光方式是控制流经发光二极管的顺向电流大小而达成调光的目的。然而，模拟调光方式有以下问题：1.发光二极管的顺向电流是与色温有关；2.低顺向电流会使得发光特性不稳定；3.灰度的准确度是与模拟控制信号的准确度相关。为了解决这些问题，数字的调光技术，如脉冲宽度调制，可为调整发光二极管亮度的替代方案。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种像素电路，用以点亮一第一发光二极管单元并使所述第一发光二极管单元具有一亮度，包括：一第一闩锁电路、一第一通过开关、一脉冲宽度调制电路以及一电流源。所述第一闩锁电路根据一第一闩锁信号闩锁一第一控制数据已产生一第一控制信号。所述第一通过开关根据一扫描信号，将来自于一数据信号的所述控制数据提供至所述第一闩锁电路。所述脉冲宽度调制电路根据所述第一控制信号以及一使能信号，产生一脉冲宽度调制信号。所述电流源根据所述脉冲宽度调制信号，将一固定电流提供至所述第一发光二极管单元。
本发明更提出一种驱动电路，用以点亮具有一第一颜色的一第一发光二极管单元以及具有一第二颜色的一第二发光二极管单元，其中所述第一颜色与所述第二颜色是相互不同，所述驱动电路包括：一第一像素电路以及一第二像素电路。所述第一像素电路包括：一第一闩锁电路、一第一通过开关、一第一脉冲宽度调制电路以及一第一电流源。所述第一闩锁电路根据一第一闩锁信号，闩锁一第一控制数据而产生一第一控制信号。所述通过开关根据一第一扫描信号，将来自于一第一数据信号的所述控制数据提供至所述第一闩锁电路。所述第一脉冲宽度调制电路，根据所述第一控制信号以及一第一使能信号，产生一第一脉冲宽度调制信号。所述第一电流源根据所述脉冲宽度调制信号，将一第一固定电流提供至所述第一发光二极管单元。所述第二像素电路包括：一第二闩锁电路、一第二通过开关、一第二脉冲宽度调制电路以及一第二电流源。所述第二闩锁电路根据一第二闩锁信号，闩锁一第二控制数据而产生一第二控制信号。所述第二通过开关根据一第二扫描信号，将来自于一第二数据信号的所述第二控制数据提供至所述第二闩锁电路。所述第二脉冲宽度调制电路根据所述第二控制信号以及一第二使能信号，产生一第二脉冲宽度调制信号。所述第二电流源根据所述第二脉冲宽度调制信号，将一第二固定电流提供至所述第二发光二极管单元。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：
图1是显示根据本发明的一实施例所述的像素电路的方块图；
图2是显示根据本发明的一实施例所述的图1的脉冲宽度调制电路130的电路图；
图3是显示根据本发明的一实施例所述的使能信号的波形图；
图4是显示根据本发明的另一实施例所述的图1的脉冲宽度调制电路130的电路图；
图5是显示根据本发明的一实施例所述的电流源的电路图；
图6是显示根据本发明的另一实施例所述的电流源的电路图；
图7是显示根据本发明的另一实施例所述的电流源的电路图；
图8是显示根据本发明的另一实施例所述的像素电路的电路图；
图9是显示根据本发明的一实施例所述的发光二极管单元的特性；
图10是显示根据本发明的一实施例所述的图8的脉冲宽度调整电路830的电路图；
图11是显示根据本发明的另一实施例所述的图8的脉冲宽度调整电路830的电路图；
图12是显示根据本发明的一实施例所述的使能信号以及忽略信号的波形图；
图13是显示根据本发明的另一实施例所述的像素电路的电路图；
图14是显示根据本发明的一实施例所述的选择信号的波形图；
图15是显示根据本发明的一实施例所述的驱动电路的方块图；
图16是显示根据本发明的一实施例所述的两组使能信号的波形图；
图17是显示根据本发明的另一实施例所述的驱动电路的方块图；
图18是显示根据本发明的一实施例所述的图17的数据信号以及扫描信号的波形图；
图19是显示根据本发明的另一实施例所述的驱动电路的方块图；
图20是显示根据本发明的一实施例所述的驱动电路的布局图；
图21是显示根据本发明的另一实施例所述的驱动电路的布局图；以及
图22是显示根据本发明的另一实施例所述的驱动电路的布局图。
符号说明
100、800、1300 像素电路
110、810 闩锁电路
120、820 通过开关
130、200、400、830、1000、1100、1330 脉冲宽度调制电路
140、500、600、700、840、1340 电流源
201 第一与门
202 第二与门
203 第三与门
204 第四与门
205 第五与门
206 第六与门
207 或门
401 第一传输晶体管
402 第二传输晶体管
403 第三传输晶体管
404 第四传输晶体管
405 第五传输晶体管
406 第六传输晶体管
501、601、701P 型晶体管
502、602、702 调光开关
703 补偿开关
811 第一子闩锁电路
812 第二子闩锁电路
821 第一子开关
822 第二子开关
831、1010、1110 第一子脉冲宽度调制电路
832、1020、1120 第二子脉冲宽度调制电路
841 第一子电流源
842 第二子电流源
901 不稳定输出区域
1011 第一第一与门
1012 第一第二与门
1013 第一第三与门
1014 第一第四与门
1015 第一第五与门
1016 第一或门
1021 第二第一与门
1022 第二第二与门
1023 第二第三与门
1024 第二第四与门
1025 第二第五与门
1026、1126 第二或门
1127 第二第六与门
1311 第一闩锁电路
1312 第二闩锁电路
1313 第三闩锁电路
1321 第一通过开关
1322 第二通过开关
1323 第三通过开关
1500、1700、1900 驱动电路
1510、1710、1910 第一像素电路
1520、1720、1920 第二像素电路
1530、1730、1930 第三像素电路
1540、1740、1940 第四像素电路
1711 第一通过开关
1721 第二通过开关
1731 第三通过开关
1741 第四通过开关
2000、2100、2200 布局图
2010～2090、2110～2190 驱动电路
2210 驱动器
IC 固定电流
IC1 第一固定电流
IC2 第二固定电流
IC3 第三固定电流
XLED 发光二极管单元
XLED1 第一发光二极管单元
XLED2 第二发光二极管单元
XLED3 第三发光二极管单元
XLED4 第四发光二极管单元
SL 闩锁信号
SL1 第一闩锁信号
SL2 第二闩锁信号
SL3 第三闩锁信号
SD 数据信号
DC 控制数据
SC 控制信号
SC1 第一控制信号
SC2 第二控制信号
SC3 第三控制信号
SS 扫描信号
SS1 第一扫描信号
SS2 第二扫描信号
SS3 第三扫描信号
EN 使能信号
EN1 第一使能信号
EN2 第二使能信号
EN3 第三使能信号
EN4 第四使能信号
SPWM 脉冲宽度调制信号
SPWM1 最高有效位脉冲宽度调制信号
SPWM2 最低有效位脉冲宽度调制信号
BIT_0 第一控制比特
BIT_1 第二控制比特
BIT_2 第三控制比特
BIT_3 第四控制比特
BIT_4 第五控制比特
BIT_5 第六控制比特
BIT_6 第七控制比特
BIT_7 第八控制比特
BIT_8 第九控制比特
BIT_9 第十控制比特
EN_0 第一使能比特
EN_1 第二使能比特
EN_2 第三使能比特
EN_3 第四使能比特
EN_4 第五使能比特
EN_5 第六使能比特
A1 第一结果
A2 第二结果
A3 第三结果
A4 第四结果
A5 第五结果
A6 第六结果
VB 偏压电压
VBX 第二偏压电压
VS 供应电压
C 电容
SCOM 补偿信号
DC_MSB 最高有效位控制数据
DC_LSB 最低有效位控制数据
SC_MSB 最高有效位控制信号
SC_LSB 最低有效位控制信号
I1 第一电流
I2 第二电流
SK 忽略信号
P1 第一周期
P2 第二周期
SWA 第一闩锁选择开关
SWB 第二闩锁选择开关
SWC 第三闩锁选择开关
LSA 第一发光二极管选择开关
LSB 第二发光二极管选择开关
LSC 第三发光二极管选择开关
SEL 选择信号
IM 固定电流
ENA 第一型使能信号
ENB 第二型使能信号
P1 第一像素电路
P2 第二像素电路
P3 第三像素电路
R 红色发光二极管单元
G 绿色发光二极管单元
B 蓝色发光二极管单元
具体实施方式
以下说明为本发明的实施例。其目的是要举例说明本发明一般性的原则，不应视为本发明的限制，本发明的范围当以权利要求书所界定者为准。
值得注意的是，以下所揭露的内容可提供多个用以实践本发明的不同特点的实施例或范例。以下所述的特殊的元件范例与安排仅用以简单扼要地阐述本发明的精神，并非用以限定本发明的范围。此外，以下说明书可能在多个范例中重复使用相同的元件符号或文字。然而，重复使用的目的仅为了提供简化并清楚的说明，并非用以限定多个以下所讨论的实施例以及/或配置之间的关系。此外，以下说明书所述的一个特征连接至、耦接至以及/或形成于另一特征之上等的描述，实际可包含多个不同的实施例，包括这些特征直接接触，或者包含其它额外的特征形成于这些特征之间等等，使得这些特征并非直接接触。
图1是显示根据本发明的一实施例所述的像素电路的方块图。如图1所示，像素电路100用以点亮发光二极管单元XLED，并包括闩锁电路110、通过开关120、脉冲宽度调制电路130以及电流源140。
闩锁电路110根据闩锁信号SL，闩锁自数据信号SD传来的控制数据DC而产生控制信号SC。通过开关120根据扫描信号SS，将控制数据DC自数据信号SD提供至闩锁电路110。根据本发明的一实施例，通过开关120可为P型晶体管。根据本发明的任何实施例，P型晶体管可以N型晶体管取代，并进行适当的调整。
脉冲宽度调制电路130根据闩锁电路110所提供的控制信号SC以及使能信号EN，产生脉冲宽度调制信号SPWM。更具体而言，脉冲宽度调制电路130回应由闩锁电路110所闩锁的控制数据DC以及使能信号EN，产生脉冲宽度调制信号SPWM。电流源140根据脉冲宽度调制信号SPWM，将固定电流IC供应至发光二极管单元XLED。
根据本发明的一实施例，控制数据DC、控制信号SC以及使能信号EN是为N比特，其中N为任意正整数。每一条数据线是用以传输数据信号SD。
根据本发明的一实施例，像素电路100利用脉冲宽度调制信号SPWM，控制固定电流IC流经发光二极管单元XLED的工作周期，使得发光二极管单元XLED具有预期的亮度。更具体而言，发光二极管单元XLED的亮度是由脉冲宽度调制信号SPWM的工作周期所调整。
图2是显示根据本发明的一实施例所述的图1的脉冲宽度调制电路130的电路图。如图2所示，控制信号SC以及使能信号EN是示例为6比特，用以简化说明。根据本发明的该实施例，控制信号SC包括第一控制比特BIT_0、第二控制比特BIT_1、第三控制比特BIT_2、第四控制比特BIT_3、第五控制比特BIT_4以及第六控制比特BIT_5，使能信号EN包括第一使能比特EN_0、第二使能比特EN_1、第三使能比特EN_2、第四使能比特EN_3、第五使能比特EN_4以及第六使能比特EN_5。
如图2所示，脉冲宽度调整电路200包括第一与门201、第二与门202、第三与门203、第四与门204、第五与门205、第六与门206以及或门207。
第一与门201对第一控制比特BIT_0以及第一使能比特EN_0执行与运算，而产生第一结果A1。第二与门202对第二控制比特BIT_1以及第二使能比特EN_1执行与运算，而产生第二结果A2。第三与门203对第三控制比特BIT_2以及第三使能比特EN_2执行与运算，而产生第三结果A3。第四与门204对第四控制比特BIT_3以及第四使能比特EN_3执行与运算，而产生第四结果A4。第五与门205对第五控制比特BIT_4以及第五使能比特EN_4执行与运算，而产生第五结果A5。第六与门206对第六控制比特BIT_5以及第六使能比特EN_5执行与运算，而产生第五结果A6。或门207对第一结果A1、第二结果A2、第三结果A3、第四结果A4、第五结果A5以及第六结果A6执行或运算，而产生脉冲宽度调制信号SPWM。
图3是显示根据本发明的一实施例所述的使能信号的波形图。如图3所示，仅示例单一工作周期，第一使能比特EN_0、第二使能比特EN_1、第三使能比特EN_2、第四使能比特EN_3、第五使能比特EN_4以及第六使能比特EN_5的工作周期分别为1/64、1/32、1/16、1/8、1/4、1/2。因此，脉冲宽度调制信号SPWM的脉冲宽度是由使能信号EN以及控制信号SC所决定。根据本发明的一实施例，一数据框架包括一或多个如图3所示的工作周期。
图4是显示根据本发明的另一实施例所述的图1的脉冲宽度调制电路130的电路图。如图4所示，控制信号SC以及使能信号EN皆示例为6比特，以简化说明。脉冲宽度调制电路400包括第一传输晶体管401、第二传输晶体管402、第三传输晶体管403、第四传输晶体管404、第五传输晶体管405以及第六传输晶体管406。
如图4所示，第一传输晶体管401、第二传输晶体管402、第三传输晶体管403、第四传输晶体管404、第五传输晶体管405以及第六传输晶体管406的每一个根据使能信号EN的对应比特，而传输控制信号SC的对应比特，其中使能信号EN的每一比特是如图3所示。
图5是显示根据本发明的一实施例所述的电流源的电路图。根据本发明的一实施例，电流源500对应至图1的电流源140。
如图5所示，电流源500包括P型晶体管501以及调光开关502。P型晶体管501用以根据偏压电压VB，产生固定电流IC，并且固定电流IC点亮发光二极管单元XLED。根据本发明的一实施例，P型晶体管501可由N型晶体管所取代。
如图5所示，P型晶体管501包括源极端、栅极端以及漏极端，其中P型晶体管501的源极端是由供应电压VS所供电，P型晶体管501的栅极端是耦接至调光开关502，P型晶体管501的漏极端是耦接至发光二极管单元XLED。
调光开关502用以根据脉冲宽度调整信号SPWM，将第一偏压电压VB或第二偏压电压VBX提供至P型晶体管501的栅极端。若第一偏压电压VB被提供至P型晶体管501的栅极端时，P型晶体管501是为导通状态，且产生固定电流IC至发光二极管单元XLED。若第二偏压电压VBX被提供至P型晶体管501的栅极端时，P型晶体管501是为不导通状态。
图6是显示根据本发明的另一实施例所述的电流源的电路图。根据本发明的另一实施例，电流源600对应至图1的电流源140。
如图6所示，电流源600包括P型晶体管601以及调光开关602。P型晶体管601用以根据偏压电压VB，产生固定电流IC，并且固定电流IC点亮发光二极管单元XLED。
如图6所示，P型晶体管601包括源极端、栅极端以及漏极端，其中P型晶体管601的源极端是由供应电压VS所供电，P型晶体管601的栅极端是由偏压电压VB所控制，P型晶体管601的漏极端是耦接至调光开关602。
调光开关602耦接至P型晶体管601的漏极端以及发光二极管单元XLED之间，用以根据脉冲宽度调制信号SPWM，而将固定电流IC提供至发光二极管单元XLED。
图7是显示根据本发明的另一实施例所述的电流源的电路图。根据本发明的另一实施例，电流源700是对应至图1的电流源140。
如图7所示，电流源700包括P型晶体管701、调光开关702、电容C以及补偿开关703。P型晶体管701用以根据偏压电压VB产生固定电流IC，固定电流IC点亮发光二极管单元XLED。
如图7所示，P型晶体管701包括源极端、栅极端以及漏极端，其中P型晶体管701的源极端是由供应电压VS所供电，P型晶体管701的栅极端是耦接至补偿开关703，P型晶体管701的漏极端是耦接至调光开关702。
调光开关702是耦接于P型晶体管701的漏极端以及发光二极管单元XLED之间，用以根据脉冲宽度调制信号SPWM将固定电流IC提供至发光二极管单元XLED。
电容C用以耦接于P型晶体管701的栅极端以及源极端之间，用以储存P型晶体管701的栅极端以及源极端之间的跨压。
补偿开关703根据补偿信号SCOM，将偏压电压VB提供至P型晶体管701的栅极端，其中固定电流IC是回应偏压电压VB而产生。
根据本发明的一实施例，当补偿开关703将偏压电压VB提供至P型晶体管701的栅极端，电容C用以维持P型晶体管701的源极端以及栅极端之间的电压。根据本发明的另一实施例，当补偿开关703是为不导通时，固定电流IC依然由P型晶体管701根据偏压电压VB所产生。
根据本发明的一实施例，当由P型晶体管701所产生的固定电流IC改变或发光二极管单元XLED的输出功率改变时，设计者可调整偏压电压VB以校正固定电流IC。
图8是显示根据本发明的另一实施例所述的像素电路的电路图。如图8所示，像素电路800用以点亮发光二极管单元XLED，且包括闩锁电路810、通过开关820、脉冲宽度调制电路830以及电流源840。
如图8所示，闩锁电路810包括第一子闩锁电路811以及第二子闩锁电路812。第一子闩锁电路811根据闩锁信号SL，闩锁来自数据信号SD的最高有效位控制数据DC_MSB而产生最高有效位控制信号SC_MSB。第二子闩锁电路812根据闩锁信号SL，闩锁最低有效位控制数据DC_LSB而产生最低有效位控制信号SC_LSB。
根据本发明的一实施例，由数据信号SD所传输的控制数据DC是划分为两部分：最高有效位控制数据DC_MSB以及最低有效位控制数据DC_LSB。根据本发明的一实施例，数据信号SD为10比特。最高有效位控制数据DC_MSB以及最低有效位控制数据DC_LSB分别为5比特。根据本发明的其他实施例，数据信号SD为N比特，最高有效位控制数据DC_MSB以及最低有效位控制数据DC_LSB分别为N/2比特。
如图8所示，通过开关820包括第一子开关821以及第二子开关822。第一子开关821根据扫描信号SS，将最高有效位控制数据DC_MSB自数据信号SD提供至第一子闩锁电路811。第二子开关822根据扫描信号SS，将最低有效位控制数据DC_LSB自数据信号SD提供至第二子闩锁电路812。
脉冲宽度调制电路830包括第一子脉冲宽度调制电路831以及第二子脉冲宽度调制电路832。第一子脉冲宽度调制电路831根据最高有效位控制资信号SC_MSB以及使能信号EN，产生最高有效位脉冲宽度调制信号SPWM1。第二子脉冲宽度调制电路832根据最低有效位控制信号SC_LSB以及使能信号EN，产生最低有效位脉冲宽度调制信号SPWM2。
电流源840包括第一子电流源841以及第二子电流源842。第一子电流源841根据最高有效位脉冲宽度调制信号SPWM1，将第一电流I1提供至发光二极管单元XLED。第二子电流源842根据最低有效位脉冲宽度调制信号SPWM2，将第二电流I2提供至发光二极管单元XLED。第二电流I2小于第一电流I1。
根据本发明的一实施例，假设数据信号SD为10比特，则最高有效位控制数据DC_MSB为5比特，最低有效位控制数据DC_LSB为5比特，第一电流I1是第二电流I2的31倍。根据本发明的其他实施例，假定数据信号SD为N比特，则最高有效位控制数据DC_MSB为N/2比特，最低有效位控制数据DC_LSB为N/2比特，第一电流I1是第二电流I2的(2N/2-1)倍。
图9是显示根据本发明的一实施例所述的发光二极管单元的特性。如图9所示，X轴代表流经发光二极管单元的电流，Y轴是发光二极管单元所产生的输出功率。不稳定输出区域901代表发光二极管单元的非线性操作区域，因此发光二极管较佳(但不限定于)应操作于远离不稳定输出区域901的区域。图9所示的I1以及I2，分别对应至图8所示的第一电流I1以及第二电流I2。
因为第二电流I2非常接近不稳定输出区域901，第二电流I2必须更大以保证发光二极管单元XLED的操作是远离不稳定输出区域901，使得发光二极管单元XLED的输出功率是与流经发光二极管单元XLED的电流成正比。
图10是显示根据本发明的一实施例所述的图8的脉冲宽度调整电路830的电路图，其中使能信号EN、最大有效位控制信号SC_MSB以及最低有效位控制信号SC_LSB皆示例为5比特。更具体而言，最高有效位控制信号SC_MSB包括第十控制比特BIT_9、第九控制比特BIT_8、第八控制比特BIT_7、第七控制比特BIT_6以及第六控制比特BIT_5，最低有效位控制信号SC_LSB包括第五控制比特BIT_4、第四控制比特BIT_3、第三控制比特BIT_2、第二控制比特BIT_1以及第一控制比特BIT_0。
如图10所示，脉冲宽度调制电路1000包括第一子脉冲宽度调制电路1010以及第二子脉冲宽度调制电路1020，其中第一子脉冲宽度调制电路1010对应至第一子脉冲宽度调制电路831，第二子脉冲宽度调制电路1020对应至第二子脉冲宽度调制电路832。第一子脉冲宽度调制电路1010包括第一第一与门1011、第一第二与门1012、第一第三与门1013、第一第四与门1014、第一第五与门1015以及第一或门1016，用以对最高有效位控制信号SC_MSB以及使能信号EN执行逻辑运算而产生最高有效位脉冲宽度调制信号SPWM1。
第二子脉冲宽度调制电路1020包括第二第一与门1021、第二第二与门1022、第二第三与门1023、第二第四与门1024、第二第五与门1025以及第二或门1026，用以对最低有效位控制信号SC_LSB以及使能信号EN执行逻辑运算而产生最低有效位脉冲宽度调制信号SPWM2。
图11是显示根据本发明的另一实施例所述的图8的脉冲宽度调整电路830的电路图，其中使能信号EN、最高有效位控制信号SC_MSB以及最低有效位控制信号SC_LSB皆示例为5比特。如图11所示，脉冲宽度调制电路1100包括第一子脉冲宽度调制电路1110以及第二子脉冲宽度调制电路1120。将图11与图10相比，第一子脉冲宽度调制电路1110与第一子脉冲宽度调制电路1010相同，第二子脉冲宽度调制电路1120更包括第二第六与门1127。第二第六与门1127用以对第二或门1126的输出结果以及忽略信号SK执行与运算。
图12是显示根据本发明的一实施例所述的使能信号以及忽略信号的波形图。如图12所示，忽略信号SK的频率是为第五使能比特EN_4。根据本发明的一实施例，第二子脉冲宽度调制电路1120在第一周期P1产生最低有效位冲宽度调制信号SPWM2，并根据忽略信号SK于第二周期P2产生最低有效位脉波宽度调制信号SPWM2。
换句话说，第二子脉冲宽度调制电路1120所产生的最低有效位脉冲宽度信号SPWM2的工作周期是由第二子脉冲宽度调制电路1020所产生的最低有效位脉冲宽度调制信号SPWM2的一半。由于最低有效位脉冲宽度调制信号SPWM2的工作周期因忽略信号SK而减半，因此图8的第二电流I2可加倍，用以操作发光二极管单元远离图9的不稳定输出区域901。
根据本发明的另一实施例，当第五使能比特EN_4的频率为忽略信号SK的三倍时，第二电流I2亦增为三倍。根据本发明的其他实施例，当第五使能比特EN_4的频率为忽略信号SK的M倍时，第二电流I2亦增为M倍，其中M是正整数。
图13是显示根据本发明的另一实施例所述的像素电路的电路图。如图13所示，像素电路1300用以点亮第一发光二极管单元XLED1、第二发光二极管单元XLED2以及第三发光二极管单元XLED3，且包括第一闩锁电路1311、第二闩锁电路1312、第三闩锁电路1313、第一通过开关1321、第二通过开关1322、第三通过开关1323、第一闩锁选择开关SWA、第二闩锁选择开关SWB、第三闩锁选择开关SWC、脉冲宽度调制电路1330、电流源1340、第一发光二极管选择开关LSA、第二发光二极管选择开关LSB以及第三发光二极管选择开关LSC。
第一闩锁电路1311根据第一闩锁信号SL1，闩锁来自数据信号SD的第一控制数据而产生第一控制信号SC1。第二闩锁电路1312根据第二闩锁信号SL2，闩锁来自数据信号SD的第二控制数据而产生第二控制信号SC2。第三闩锁电路1313根据第三闩锁信号SL3，闩锁来自数据信号SD的第三控制数据而产生第三控制信号SC3。
数据信号SD依序提供第一控制数据、第二控制数据以及第三控制数据。第一通过开关1321根据第一扫描信号SS1，将数据信号SD的第一控制数据提供至第一闩锁电路1311。第二通过开关1322根据第二扫描信号SS2，将数据信号SD的第二控制数据提供至第二闩锁电路1312。第三通过开关1323根据第三扫描信号SS3，将数据信号SD的第三控制数据提供至第三闩锁电路1313。
第一闩锁选择开关SWA、第二闩锁选择开关SWB以及第三闩锁选择开关SWC用以根据选择信号SEL，提供第一控制信号SC1、第二控制信号SC2以及第三控制信号SC3至脉冲宽度调制电路1330，使得脉冲宽度调制电路1330产生脉冲宽度调制信号SPWM。
电流源1340产生固定电流IM，并根据脉冲宽度调制信号SPWM而将固定电流IM提供至第一发光二极管单元XLED1、第二发光二极管单元XLED2以及第三发光二极管单元XLED3。第一发光二极管选择开关LSA、第二发光二极管选择开关LSB以及第三发光二极管选择开关LSC根据选择信号SEL，将固定电流IM提供至第一发光二极管单元XLED1、第二发光二极管单元XLED2以及第三发光二极管单元XLED3。
根据本发明的一实施例，第一发光二极管单元XLED1、第二发光二极管单元XLED2以及第三发光二极管单元XLED3共用数据信号SD、脉冲宽度调制电路1330以及电流源1340，使得像素电路1300所占的面积得以降低。根据本发明的其他实施例，任意数量的发光二极管单元可共用数据信号SD、脉冲宽度调制电路1330以及电流源1340，在此并非以任何形式限定于此。
图14是显示根据本发明的一实施例所述的选择信号的波形图。如图14所示，当选择信号SEL为第一状态A时，第一闩锁选择开关SWA以及第一发光二极管选择开关LSA根据选择信号SEL而为导通状态，使得第一发光二极管单元XLED1被点亮。因此，当选择信号SEL为第二状态B以及第三状态C时，第二发光二极管单元XLED2以及第三发光二极管单元XLED3分别被点亮。
如图14所示，一个脉冲宽度调制的工作周期(PWM cycle)代表第一发光二极管单元XLED1、第二发光二极管单元XLED2以及第三发光二极管单元XLED3的任一个被点亮，一个点亮周期(illumination cycle)代表第一发光二极管单元XLED1、第二发光二极管单元XLED2以及第三发光二极管单元XLED3依序被点亮。
根据本发明的一实施例，由于点亮第一发光二极管单元XLED1、第二发光二极管单元XLED2以及第三发光二极管单元XLE3的每一个的工作周期变为1/3，因此固定电流IM最佳应增为图1的固定电流IC的三倍，以维持相同的亮度。
图15是显示根据本发明的一实施例所述的驱动电路的方块图。如图15所示，驱动电路1500包括第一像素电路1510、第二像素电路1520、第三像素电路1530以及第四像素电路1540。
第一像素电路1510用以点亮第一发光二极管单元XLED1，第二像素电路1520用以点亮第二发光二极管单元XLED2，第三像素电路1530用以点亮第三发光二极管单元XLED3，第四像素电路1540用以点亮第四发光二极管单元XLED4。如图15所示，第一像素电路1510、第二像素电路1520、第三像素电路1530以及第四像素电路1540分别以第一使能信号EN1、第二使能信号EN2、第三使能信号EN3以及第四使能信号EN4所使能。
根据本发明的一实施例，第一像素电路1510、第二像素电路1520、第三像素电路1530以及第四像素电路1540的每一个皆对应至图1的像素电路100或图8的像素电路800。如图15所示，第一发光二极管单元XLED1、第二发光二极管单元XLED2、第三发光二极管单元XLED3以及第四发光二极管单元XLED4是排列为矩阵的形式。
也就是，第一发光二极管单元XLED1以及第二发光二极管单元XLED2是排列为一列，第三发光二极管单元XLED3以及第四发光二极管单元XLED4是排列为另一列。此外，第一发光二极管单元XLED1以及第三发光二极管单元XLED3是排列为一栏，第二发光二极管单元XLED2以及第四发光二极管单元XLED4是排列为另一栏。
为了消除闪烁现象(flicker)，第一像素电路1510、第二像素电路1520、第三像素电路1530以及第四像素电路1540的其中二个的使能信号是与另外二个的使能信号相互反相。
图16是显示根据本发明的一实施例所述的两组使能信号的波形图。如图16所示，第一型使能信号ENA以及第二型使能信号ENB皆示例为5比特，且非以任何形式限定于此。此外，第二型使能信号ENB较第一型使能信号ENA延迟半个周期。
为了消除闪烁现象，图15的第一像素电路1510、第二像素电路1520、第三像素电路1530以及第四像素电路1540的其中二个是由第一型使能信号ENA所控制，而其他二个是由第二型使能信号ENB所控制。
根据本发明的一实施例，第一使能信号EN1以及第二使能信号EN2皆为第一型使能信号ENA，第三使能信号EN3以及第四使能信号EN4是为第二型使能信号ENB。
根据本发明的另一实施例，第一使能信号EN1以及第三使能信号EN3是为第一型使能信号ENA，第二使能信号EN2以及第四使能信号EN4是为第二型使能信号ENB。
根据本发明的另一实施例，第一使能信号EN1以及第四使能信号EN4是为第一型使能信号ENA，第二使能信号EN2以及第三使能信号EN3是为第二型使能信号ENB。
根据本发明的其他实施例，彼此相位偏移的三个以上的使能信号可适用于任何其他的空间排列上，在此并非以任何形式限定于此。
图17是显示根据本发明的另一实施例所述的驱动电路的方块图。如图17所示，驱动电路1700包括第一像素电路1710、第二像素电路1720、第三像素电路1730以及第四像素电路1740。
第一像素电路1710用以点亮第一发光二极管单元XLED1，第二像素电路1720用以点亮第二发光二极管单元XLED2，第三像素电路1730用以点亮第三发光二极管单元XLED3，第四像素电路1740用以点亮第四发光二极管单元XLED4。
根据本发明的一实施例，第一像素电路1710、第二像素电路1720、第三像素电路1730以及第四像素电路1740的任一个皆对应至图1的像素电路100或图8的像素电路800。如图17所示，第一发光二极管单元XLED1、第二发光二极管单元XLED2、第三发光二极管单元XLED3以及第四发光二极管单元XLED4是排列为矩阵形式。也就是，第一发光二极管单元XLED1以及第二发光二极管单元XLED2是排列为一列，第三发光二极管单元XLED3以及第四发光二极管单元XLED4是排列为另一列。
为了降低第一像素电路1710、第二像素电路1720、第三像素电路1730以及第四像素电路1740的每一个对应的数据线所占的面积，第一像素电路1710、第二像素电路1720、第三像素电路1730以及第四像素电路1740共用相同的数据线。如图17所示，数据信号SD的数据线是示例为4比特，包括第一控制比特BIT_0、第二控制比特BIT_1、第三控制比特BIT_2以及第四控制比特BIT_3，但并非以任何形式限定于此。
图18是显示根据本发明的一实施例所述的图17的数据信号以及扫描信号的波形图。如图18所示，图17的数据线依序提供第一数据信号SD1、第二数据信号SD2、第三数据信号SD3以及第四数据信号SD4。
第一扫描信号SS1、第二扫描信号SS2、第三扫描信号SS3以及第四扫描信号SS4依序使能第一通过开关1711、第二通过开关1721、第三通过开关1731以及第四通过开关1741，使得第一像素电路1710、第二像素电路1720、第三像素电路1730以及第四像素电路1740依序且分别接收第一控制数据DC1、第二控制数据DC2、第三控制数据DC3以及第四控制数据DC4。
根据本发明的一实施例，当灰度解析度更高时，需要的数据信号的比特数更多。为了降低数据信号所占的面积，如图17所示与邻近像素电路共用数据信号的方式，可大幅降低整体数据信号所占的面积。
图19是显示根据本发明的另一实施例所述的驱动电路的方块图。如图19所示，驱动电路1900用以点亮第一发光二极管单元XLED1、第二发光二极管单元XLED2以及第三发光二极管单元XLED3，包括第一像素电路1910、第二像素电路1920以及第三像素电路1930。
根据本发明的一实施例，第一发光二极管单元XLED1产生第一颜色，第二发光二极管单元XLED2产生第二颜色，，第三发光二极管单元XLED3产生第三颜色，其中第一颜色、第二颜色以及第三颜色相互不同。根据本发明的另一实施例，第一颜色为红色，第二颜色为绿色，第三颜色为蓝色。根据本发明的其他实施例，第一颜色、第二颜色以及第三颜色可为任何颜色，但相互不同。
根据本发明的一实施例，第一像素电路1910、第二像素电路1920以及第三像素电路1930对应至图1的像素电路100。根据本发明的另一实施例，第一像素电路1910、第二像素电路1920以及第三像素电路1930对应至图8的像素电路800。
如图19所示，第一像素电路1910接收第一数据信号SD1，而根据使能信号EN以及扫描信号SS产生第一固定电流IC1。第一固定电流IC1流经第一发光二极管单元XLED1，使得第一发光二极管单元XLED1产生具有第一亮度的第一颜色。
第二像素电路1920接收第二数据信号SD2，而根据使能信号EN以及扫描信号SS产生第二固定电流IC2。第二固定电流IC2流经第二发光二极管单元XLED2，使得第二发光二极管单元XLED2产生具有第二亮度的第二颜色。
第三像素电路1930接收第三数据信号SD3，而根据使能信号EN以及扫描信号SS产生第三固定电流IC3。第三固定电流IC3流经第三发光二极管单元XLED3，使得第三发光二极管单元XLED3产生具有第三亮度的第三颜色。
根据本发明的一实施例，第一固定电流IC1、第二固定电流IC2以及第三固定电流IC3的每一个是由图1的电流源140所产生。根据本发明的另一实施例，第一固定电流IC1、第二固定电流IC2以及第三固定电流IC3的每一个是由图8的电流源840所产生。
根据本发明的一实施例，由第一发光二极管单元XLED1、第二发光二极管单元XLED2以及第三发光二极管单元XLED3所产生的主要颜色输出位准(即，白平衡)可透过分别调整第一固定电流IC1、第二固定电流IC2以及第三固定电流IC3而达成。换句话说，第一固定电流IC1、第二固定电流IC2以及第三固定电流IC3可为相互独立且不同的。
根据本发明的一实施例，驱动电路1900是由互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)所实现，以降低驱动电路1900所占的面积。
图20是显示根据本发明的一实施例所述的驱动电路的布局图。如图20所示，布局图2000包括负数驱动电路2010～2090，其中多个驱动电路2010～2090的每一个包括驱动红色发光二极管单元R的第一像素电路P1、驱动绿色发光二极管单元G的第二像素电路P2以及驱动蓝色发光二极管单元B的第三像素电路P3。
根据本发明的一实施例，第一像素电路P1对应至第一像素电路1910，第二像素电路P2对应至第二像素电路1920，第三像素电路P3对应至第三像素电路1930。如图20所示，驱动电路2010～2090的第一像素电路P1、第二像素电路P2以及第三像素电路P3接收对应的数据信号(即，SD1、SD2或SD3)、对应的扫描信号(即，SS1、SS2或SS3)以及使能信号EN。
根据本发明的一实施例，第一像素电路P1、第二像素电路P2以及第三像素电路P3是分别封装为一个集成电路。根据本发明的一实施例，第一像素电路P1、第二像素电路P2以及第三像素电路P3的任一个是由互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)所实现，以降低驱动电路1900所占的面积。
图21是显示根据本发明的另一实施例所述的驱动电路的布局图。如图21所示，布局图2100包括多个驱动电路2110～2190。根据本发明的一实施例，多个驱动电路2110～2190的每一个是对应至图19的驱动电路1900。根据本发明的另一实施例，多个驱动电路2110～2190分别对应至多个驱动电路2010～2090。
如图21所示，多个驱动电路2110～2190的每一个根据数据信号SD、对应的扫描信号(即，SS1、SS2或SS3)以及使能信号EN，驱动红色发光二极管单元R、绿色发光二极管单元G以及蓝色发光二极管单元B。根据本发明的一实施例，图21的数据信号SD包括第一数据信号SD1、第二数据信号SD2以及第三数据信号SD3。
根据本发明的一实施例，多个驱动电路2110～2190的每一个是分别分装而为一集成电路。根据本发明的一实施例，多个驱动电路2110～2190的每一个是由互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)所实现，以降低多个驱动电路2110～2190所占的面积。
图22是显示根据本发明的另一实施例所述的驱动电路的布局图。将图22的布局图2200与图21的布局图2100相比，驱动器2210用以驱动每一组的红色发光二极管单元R、绿色发光二极管单元G以及蓝色发光二极管单元B，包括图21所示的所有驱动电路2110～2190。
换句话说，多个驱动电路2110～2190皆封装在一起而为驱动器2210，如集成电路。根据本发明的一实施例，驱动器2210是由互补式金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor，CMOS)所实现，以降低驱动器2210所占的面积。
本发明提供了使用脉冲宽度调制方法的发光二极管驱动电路，使得模拟调光方式的问题得以消除。此外，相较于模拟调光方式，驱动发光二极管的效能得以进一步提升。
以上所述为实施例的概述特征。所属技术领域中的技术人员应可以轻而易举地利用本发明为基础设计或调整以实行相同的目的和/或达成此处介绍的实施例的相同优点。所属技术领域中的技术人员也应了解相同的配置不应背离本发明的精神与范围，在不背离本发明的精神与范围下他们可做出各种改变、取代和交替。说明性的方法仅表示示范性的步骤，但这些步骤并不一定要以所表示的顺序执行。可另外加入、取代、改变顺序和/或消除步骤以视情况而作调整，并与所揭露的实施例精神和范围一致。

Claims (12)

1.一种像素电路，用以点亮一第一发光二极管单元并使上述第一发光二极管单元具有一亮度，包括：
一第一闩锁电路，根据一第一闩锁信号闩锁一第一控制数据以产生一第一控制信号，其中所述第一控制数据是划分为一最高有效位控制数据以及一最低有效位控制数据，其中所述第一闩锁电路包括：
一第一子闩锁电路，根据所述第一闩锁信号，闩锁所述最高有效位控制数据而产生一最高有效位控制信号；以及
一第二子闩锁电路，根据所述第一闩锁信号，闩锁所述最低有效位控制数据而产生一最低有效位控制信号；
一第一通过开关，根据一扫描信号，将来自一数据信号的所述第一控制数据提供至所述第一闩锁电路，其中所述第一通过开关包括：
一第一子开关，根据所述扫描信号，将来自所述数据信号的所述最高有效位控制数据提供至所述第一子闩锁电路；以及
一第二子开关，根据所述扫描信号，将来自所述数据信号的所述最低有效位控制数据提供至所述第二子闩锁电路；
一脉冲宽度调制电路，根据所述第一控制信号以及一使能信号，产生一脉冲宽度调制信号，其中所述脉冲宽度调制电路包括：
一第一子脉冲宽度调制电路，根据所述最高有效位控制信号以及所述使能信号，产生一最高有效位脉冲宽度调制信号；以及
一第二子脉冲宽度调制电路，根据所述最低有效位控制信号以及所述使能信号，产生一最低有效位脉冲宽度调制信号；以及
一电流源，根据所述脉冲宽度调制信号，将一固定电流提供至所述第一发光二极管单元，其中所述电流源包括：
一第一子电流源，根据所述最高有效位脉冲宽度调制信号，将一第一电流提供至所述第一发光二极管单元；以及
一第二子电流源，根据所述最低有效位脉冲宽度调制信号，将一第二电流提供至所述第一发光二极管单元，其中所述第二电流小于所述第一电流。
2.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述第一控制数据、所述第一控制信号以及所述使能信号为N比特，其中N为正整数，其中所述脉冲宽度调制信号为所述第一控制信号以及所述使能信号的一与逻辑运算的结果。
3.如权利要求2所述的像素电路，其特征在于，所述脉冲宽度调制电路包括：
多个与门，其中所述与门的每一个对所述第一控制信号的每一比特以及所述使能信号的相对比特执行所述与逻辑运算，而产生一输出信号；以及
一或门，对所述与门的所述输出信号执行一或逻辑运算而产生所述脉冲宽度调制信号。
4.如权利要求2所述的像素电路，其特征在于，所述脉冲宽度调制电路包括：
多个传输晶体管，其中所述传输晶体管的每一个根据所述使能信号的对应比特，提供所述第一控制信号的对应比特。
5.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述第一发光二极管单元的所述亮度是由所述脉冲宽度调制信号的工作周期所调整。
6.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述电流源包括：
一晶体管，包括源极端、栅极端以及漏极端，其中源极端由一供应电压所供电，漏极端耦接至所述第一发光二极管单元；以及
一调光开关，根据所述脉冲宽度调制信号，提供一第一偏压电压或一第二偏压电压至所述晶体管的栅极端，其中所述晶体管根据所述第一偏压电压产生所述固定电流。
7.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述电流源包括：
一晶体管，根据一偏压电压产生所述固定电流，其中所述晶体管包括源极端、栅极端以及漏极端，其中源极端是由一供应电压供电，栅极端接收所述偏压电压；以及
一调光开关，根据所述脉冲宽度调制信号，将所述晶体管的漏极端耦接至所述第一发光二极管单元。
8.如权利要求7所述的像素电路，其特征在于，所述电流源更包括：
一电容，耦接于所述晶体管的栅极端以及源极端之间；以及
一补偿开关，根据一补偿信号，将所述偏压电压提供至所述晶体管的栅极端，其中所述固定电流回应所述偏压电压而产生。
9.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述最高有效位脉冲宽度调制信号为所述最高有效位控制信号以及所述使能信号的逻辑运算的结果，所述最低有效位脉冲宽度调制信号为所述最低有效位控制信号以及所述使能信号的逻辑运算的结果。
10.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述最低有效位控制信号以及所述使能信号的逻辑运算为一前结果，所述最低有效位脉冲宽度调制信号为所述前结果以及一忽略信号的一与逻辑运算的结果，其中所述使能信号的频率为所述忽略信号的M倍，使得所述最低有效位脉冲宽度调制信号的工作周期被除以M，且所述第二电流增为M倍。
11.一种像素电路，用以点亮一第一发光二极管单元并使上述第一发光二极管单元具有一亮度，包括：
一第一闩锁电路，根据一第一闩锁信号闩锁一第一控制数据以产生一第一控制信号；
一第一通过开关，根据一扫描信号，将来自一数据信号的所述第一控制数据提供至所述第一闩锁电路；
一脉冲宽度调制电路，根据所述第一控制信号以及一使能信号，产生一脉冲宽度调制信号；
一电流源，根据所述脉冲宽度调制信号，将一固定电流提供至所述第一发光二极管单元；一第二闩锁电路，根据一第二闩锁信号，闩锁一第二控制数据而产生一第二控制信号，其中所述数据信号依序提供所述第一控制数据以及所述第二控制数据；
一第二通过开关，根据一第二扫描信号，将来自所述数据信号的所述第二控制数据提供至所述第二闩锁电路；
一第一闩锁选择开关，根据一选择信号，将所述第一控制信号提供至所述脉冲宽度调制电路；
一第二闩锁选择开关，根据所述选择信号，将所述第二控制信号提供至所述脉冲宽度调制电路；
一第一发光二极管选择开关，根据所述选择信号，将所述固定电流提供至所述第一发光二极管单元；以及
一第二发光二极管选择开关，根据所述选择信号，将所述固定电流提供至一第二发光二极管单元。
12.如权利要求11所述的像素电路，其特征在于，所述选择信号用以在一点亮周期内，点亮所述第一发光二极管单元以及所述第二发光二极管单元，其中所述固定电流根据所述点亮周期而增加，以维持相同的所述亮度。
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