TWI631543B - 顯示裝置與功率積體電路之控制方法 - Google Patents

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Abstract

本案提供一種顯示裝置及其功率積體電路之控制方法。這種顯示裝置包含控制器與功率積體電路。控制器產生與輸入影像同步的開關脈衝訊號，且在未出現輸入影像之框空白週期期間將開關脈衝訊號初始化。功率積體電路依照開關脈衝訊號被驅動以產生顯示面板之功率。開關脈衝訊號之工作比在框空白週期內設定的調正週期期間被調正為大於0且等於或小於3%。因此，框空白週期內的開關脈衝訊號之工作比中的變化被最小化以避免由於功率變動而劣化影像品質。

Description

顯示裝置與功率積體電路之控制方法
本發明係關於一種顯示裝置與功率積體電路之控制方法，其中在功率積體電路外部產生與輸入影像訊號同步的開關脈衝訊號，且被供應至功率積體電路，以及在未輸入影像訊號之框空白週期期間初始化此開關脈衝訊號。
業界已經發展出多種顯示裝置比如液晶顯示裝置（LCD）、有機發光顯示裝置、電漿顯示裝置（PDP）、電泳顯示裝置（EPD）等。
依照資料電壓透過控制被施加至液晶分子之電場，液晶顯示裝置顯示影像。在主動矩陣驅動類型之液晶顯示裝置中，每一畫素中形成薄膜電晶體（thin film transistor；TFT）。
主動矩陣類型的有機發光顯示裝置包含自發光有機發光二極體（organic light emitting diode；OLED）且具有高發光效率、亮度與視角。有機發光二極體包含形成於陽極與陰極之間的有機化合物層。有機化合物層包含電洞注入層（hole injection layer；HIL）、電洞傳輸層（hole transport layer；HTL）、發射層（emission layer；EML）、電子傳輸層（electron transport layer；ETL）以及電子注入層（electron injection layer；EIL）。當驅動電壓被施加至陽極與陰極時，已經通過電洞傳輸層之電洞以及已經通過電子傳輸層的電子移動至發射層以形成激子，由此發射層產生可見光。
在顯示裝置中，當改變功率積體電路（power integrated circuit；PIC）之輸出功率時，出現顯示面板之缺陷螢幕（影像）。特別地，在有機發光顯示裝置中，來自功率積體電路的輸出功率直接地影像畫素，由此螢幕（影像）被改變為容易受到功率積體電路之輸出的變化的影響。
根據接收的開關脈衝訊號，功率積體電路產生顯示面板以及顯示面板之驅動電路所需要的功率。於功率積體電路內產生開關脈衝訊號，或者由外部電路產生開關脈衝訊號且將其供應至功率積體電路。當在功率積體電路內產生開關脈衝訊號時，因為來自功率積體電路的功率未與輸入影像同步，雖然精細地改變功率積體電路的功率，但是在螢幕中仍然可看到雜訊，以及依照亮度的變化像波浪一樣流動的方式看到波狀雜訊。
藉由外部電路產生開關脈衝訊號之方法被劃分為與輸入影像訊號不同步之開關脈衝訊號之產生方法以及與輸入影像訊號同步之開關脈衝訊號之產生方法。前者的方法與內部產生方法具有同樣的問題。後者的情況下，框速率與開關脈衝訊號可能未被同步或者開關脈衝訊號的工作比在開關脈衝訊號的初始時序處被顯著改變，導致在螢幕上看到閃爍、毛刺（glitch）等。
本揭露一方面提供一種顯示裝置及其功率積體電路之控制方法，其中開關脈衝訊號與輸入影像訊號同步傳送至功率積體電路（power integrated circuit；PIC），以及為了同步在每一框處初始化開關脈衝訊號，工作比的變化被降低以避免影像品質的劣化。
一方面，一種顯示裝置包含︰控制器，產生與輸入影像同步的開關脈衝訊號，以及在未出現輸入影像之框空白週期期間將開關脈衝訊號初始化；以及功率積體電路，依照開關脈衝訊號被驅動以產生顯示面板之功率。開關脈衝訊號具有工作比，此工作比在框空白週期內設定的調正週期內變化。與調正週期以外的正常週期相比，開關脈衝訊號之工作比在調正週期期間被調正為大於0且等於或小於3%。
控制器接收參考時脈與脈寬參數值，參考時脈被產生以具有與框速率無關的均勻頻率，脈寬參數值定義開關脈衝訊號之脈衝週期與高寬度。與正常週期相比，在調正週期期間開關脈衝訊號之高寬度被改變參考時脈之一個週期，以及開關脈衝訊號之低寬度在正常週期與調正週期中相同。
另一方面，一種用於顯示裝置之功率積體電路之控制方法包含︰在框空白週期內設定的調正週期內調正開關脈衝訊號之工作比。
以下，將結合附圖對本發明的代表性實施例作詳細說明。整個說明書中，相同的參考標號代表相同元件。本發明之描述中，如果眾所周知的功能或構造之詳細解釋被視為不必要地混淆本發明之主旨，將省略這種解釋但是可為本領域之技術人員所理解。考慮到準備說明書的便利性從而選擇以下描述中使用的元件名稱，元件名稱可能與實際產品所使用的元件名稱不同。
本揭露之顯示裝置被實施為比如液晶顯示器、場發射顯示器、電漿顯示器或有機發光顯示裝置等顯示裝置。以下，本揭露之實施例中將主要描述有機發光顯示裝置作為例子，但是本揭露並非限制於此。
顯示裝置中使用的驅動電壓之漣波（ripple）對顯示面板上顯示的影像的影像品質產生不利影響。為了解決由於功率積體電路的輸出電壓的漣波（功率漣波）造成的影像品質問題，功率積體電路之開關脈衝訊號Spwm與輸入影像訊號之每一框空白週期同步且被供應至功率積體電路。當初始化開關脈衝訊號Spwm時，可瞬時改變開關脈衝訊號Spwm之工作比。這裡，如果開關脈衝訊號Spwm之工作比的變化顯著，則極大地改變功率積體電路之輸出電壓。為了避免這個問題，本揭露中，當初始化積體電路之開關脈衝訊號Spwm時，透過設定依照異步時間而變化的調正週期，將開關脈衝訊號Spwm之工作比的變化最小化。
圖1係為本揭露實施例之顯示裝置之功率控制裝置之方塊圖，以及圖2係為調正週期之波形示意圖，在框空白週期期間當初始化開關脈衝訊號時，調正週期用於降低控制功率積體電路之開關脈衝訊號之工作比中的變化。
請參考圖1與圖2，本揭露之功率控制裝置包含脈寬調變控制器200與功率積體電路300。
利用直流對直流轉換器（DC-DC converter），功率積體電路300產生驅動顯示面板100所需要的直流功率。直流對直流轉換器包含電荷泵、調節器、降壓轉換器（buck converter）、升壓轉換器（boost converter）等。依照開關脈衝訊號Spwm之工作比，功率積體電路300調正輸出電壓。當開關脈衝訊號Spwm的工作比增加時，功率積體電路300的輸出電壓也增加，而當開關脈衝訊號Spwm之工作比降低時，功率積體電路300的輸出電壓也降低。
脈寬調變控制器200接收脈寬參數值PAR、垂直同步訊號Vsync、資料時脈CLK_Data以及參考時脈CLK_50MHz。脈寬參數值PAR係為參數值，用於定義開關脈衝訊號Spwm之參考脈衝週期與參考脈衝寬度（或者高寬度）。當脈寬參數值PAR為N（N為範圍從8至100之正整數）時，開關脈衝訊號Spwm之參考脈衝週期被設定為N週期之參考時脈CLK_50MHz，以及開關脈衝訊號Spwm之參考脈衝寬度被設定為N/2。圖3與圖4所示之例子中，脈寬參數值PAR被設定為8。
脈寬參數值PAR係為設定值，被儲存於圖6所示的時序控制器之內部記憶體中。垂直同步訊號Vsync定義框週期。當框速率為60赫茲（Hz）時，框週期為16.67毫秒（ms），以及當框速率為50Hz時，框週期為20毫秒。框週期被劃分為其中接收輸入影像之資料之主動區段（或正常區段）與接收資料之框空白區段。
當在垂直同步訊號Vsync的下降邊緣（falling edge）中，參考時脈CLK_50MHz之計數值不同於脈寬參數值PAR時，脈寬調變控制器200在調正週期AP內將開關脈衝訊號Spwm初始化，其中調正週期AP依照與脈寬參數值PAR不同步的計數值而變化。調正週期AP期間，開關脈衝訊號Spwm之調正寬度AW係為「脈寬參數值PAR – 1」。當初始化開關脈衝訊號Spwm時，PWM控制器200將開關脈衝訊號Spwm之工作比中的變化調正為3%更低。
圖3係為特別表示脈寬調變控制器200之方塊圖。圖4係為表示脈寬調變控制器200之作業之波形圖。
請參考圖3與圖4，脈寬調變控制器200包含初始化脈衝產生單元11、參考計數產生單元12、異步偵測單元13、調正信號（alignment signal）產生單元14以及同步脈衝產生單元15。
PWM控制器200在垂直同步訊號Vsync的下降邊緣處將開關脈衝訊號Spwm初始化，以及將產生的開關脈衝訊號Spwm的調正週期廣泛分散以具有與預設的脈寬參數值PAR (=AP)中的脈寬不同的脈寬。調正週期AP以外的正常週期期間產生的開關脈衝訊號Spwm的1個週期為PARⅹ(1/CLK_50MHz)。其間，調正週期AP期間產生的開關脈衝訊號Spwm的1個週期為(PAR-1)ⅹ(1/CLK_50MHz)。
初始化脈衝產生單元11接收垂直同步訊號Vsync、資料時脈CLK_Data與參考時脈CLK_50MHz。
無論輸入影像訊號的框速率如何，均勻地產生參考時脈CLK_50MHz。例如，參考時脈CLK_50MHz被設定為50MHz頻率之時脈，但是並非限定於此頻率。其間，資料時脈CLK_Data與輸入影像訊號同步，由此依照輸入影像訊號的框速率或解析度而變化。
初始化脈衝產生單元11在參考時脈CLK_50MHz的時序處偵測與輸入影像訊號同步之垂直同步訊號Vsync之下降邊緣時序，以及產生與垂直同步訊號之下降邊緣同步的初始化脈衝PINI。初始化脈衝PINI之上升邊緣與參考時脈CLK_50MHz之上升邊緣同步，係為垂直同步訊號Vsync之下降邊緣後的第一輸入。在輸入影像訊號之框週期之單元中的每一框週期處，在框空白週期FB期間，初始化脈衝產生單元11將輸入影像訊號與功率積體電路300之作業同步。初始化脈衝PINI被供應至參考計數產生單元12與異步偵測單元13。
參考計數產生單元12對參考時脈CLK_50MHz計數，且從1至脈寬參數值PAR累積參考計數RCNT的數值，以及當計數值等於脈寬參數值PAR時，參考計數產生單元12將參考計數RCNT初始化為1，以及重複累積計數值。此外，參考計數產生單元12將參考計數RCNT初始化為1以回應初始化脈衝PINI。圖4之例子中，回應於初始化脈衝PINI，參考計數產生單元12在初始化脈衝PINI以後重新設定參考計數RCNT且再次從1開始增加計數值。
在與初始化脈衝PINI同步初始化參考時脈CLK_50MHz以前，異步偵測單元13立即對最後的計數值取樣，以及將取樣值儲存於記憶體中以檢查與脈寬參數值PAR不同步的時間。為此，透過將參考計數RCNT延遲參考時脈CLK_50MHz的1個脈衝，異步偵測單元13產生延遲參考計數值DRCNT。透過將初始化脈衝PINI延遲參考時脈CLK_50MHz的1個脈衝，異步偵測單元13產生異步檢測脈衝ACP。此外，當異步檢測脈衝ACP處於高邏輯狀態（H或者ACP=1）時，異步偵測單元13對延遲參考計數值DRCNT取樣，將其作為最後一個計數值LCNT儲存於記憶體中，以及輸出調正數AN，調正數AN表示調正時間期間參考時脈CLK_50MHz的數目。
異步偵測單元13供應異步檢測脈衝ACP與調正數AN至調正訊號產生單元14。調正數AN被計算為AN = PAR – LCNT。在圖4的例子中，因為LCNT = 4，所以AN = PAR - LCNT = 8-4 = 4。
調正訊號產生單元14接收脈寬參數值PAR、異步檢測脈衝ACP、調正數AN以及參考時脈CLK_50MHz。調正訊號產生單元14產生訊號，用於更廣泛地分散此調正時間。調正訊號產生單元14產生調正週期AP、調正寬度AW與調正計數AC。調正週期AP係為透過增加參考時脈CLK_50MHz的脈衝數目比如AP = (PAR-1)ⅹ(AN)而獲得的時間。因此，依照脈寬參數值PAR與調正數AN改變調正週期AP。調正寬度AW在調正週期AP期間等於「脈寬參數值PAR – 1」，以及在調正週期AP以外的正常週期期間等於脈寬參數值PAR。
在異步檢測脈衝ACP以後，調正週期AP立即從參考時脈CLK_50MHz的第一脈衝之上升邊緣開始。在調正週期AP期間，開關脈衝訊號Spwm之工作比的變化被分散。在圖4之例子中，AP = (PAR-1)ⅹ(AN) = 7 ⅹ 4 = 28。當調正寬度訊號具有高邏輯位準（AP=1）時，為調正週期AP。在調正週期AP (AP=1)期間，AW (AP=1) = PAR-1。其間，在調正週期AP以外的正常週期(AP=0)期間，AW = PAR。在圖4之例子中，AW (AP=1) = PAR-1 = 7 and AW (AP=0) = PAR = 8。
調正計數AC重複調正寬度AW。圖4之例子中，在調正週期以外的正常週期(AP=0)期間，調正計數AC從1至AW (AP=0) = 8累積計數值且重複。在調正週期(AP=1)期間，透過累加1至每一個前一計數值，調正計數AC開始累積計數值達到AW (AP=1) = 7，接下來從1至AW (AP=1) = 7累積計數值且重複。在調正週期AP以外的正常週期(AP=0)期間，調正計數AC等於延遲參考計數值DRCNT，以及在調正週期AP以後，透過累加1至前一計數值，調正計數AC累積計數值達到AW (AP=0) = 8，接下來從1至AW (AP=0) = 8累加計數值且重複。
同步脈衝產生單元15從調正訊號產生單元14接收調正週期AP、調正寬度AW、調正計數AC與參考時脈CLK_50MHz。同步脈衝產生單元15輸出開關脈衝訊號Spwm且將其傳送至功率積體電路300，其中在調正週期AP期間，開關脈衝訊號Spwm的工作比透過參考時脈CLK_50MHz的1個脈衝週期被調正。開關脈衝訊號Spwm的高寬度（或脈衝寬度）係為透過將調正寬度AW除以2且將小數點右側的數字丟棄而得到的數值。開關脈衝訊號Spwm的低寬度（或脈衝寬度）被計算為透過從調正寬度AW中減去高寬度而得到的值。
圖4之例子中，在調正週期AP期間，開關脈衝訊號Spwm的高寬度為AW/2 = 3。在調正週期AP以外的正常週期期間，開關脈衝訊號Spwm的高寬度為AW/2 = 4。
在調正週期AP期間，開關脈衝訊號Spwm的低寬度為AW – 高寬度= 4。在調正週期AP以外的正常週期期間，開關脈衝訊號Spwm的低寬度為AW – 高寬度 = 4。其間，當AW=29時，開關脈衝訊號Spwm的高寬度為AW/2 = 14，以及開關脈衝訊號Spwm的低寬度為AW – 高寬度 = 15。開關脈衝訊號Spwm之工作比為H/T，其中T為週期且H為高寬度。此週期係為透過高寬度加低寬度得到的值。
如上所述，在每一框週期之每一框空白週期FB處，PWM控制器200將開關脈衝訊號Spwm初始化，這樣開關脈衝訊號Spwm的調正週期被廣泛分散於框空白週期FB中，以及其工作比中的變化被最小化，即減少到3%或更少，由此避免顯示面板之異常驅動。在調正週期AP期間開關脈衝訊號Spwm中其工作比降低的脈衝係由調正數AN產生。圖4之例子中，在調正週期AP期間，開關脈衝訊號Spwm中，四個脈衝具有減少的工作比。
在調正週期AP期間，從PWM控制器200輸出的開關脈衝訊號Spwm的導通工作（ON duty）（=高寬度）被改變參考時脈CLK_50MHz的1個週期。相比之下，開關脈衝訊號Spwm的低寬度在正常週期與調正週期中相同。
當脈寬參數值PAR為32時，在調正週期AP以外的正常週期期間，開關脈衝訊號Spwm之工作比為50% (16/32)，以及在調正週期期間，開關脈衝訊號Spwm之工作比為48% (15/31)。當PAR為50時，在正常週期期間，開關脈衝訊號Spwm之工作比為50% (25/50)，以及在調正週期AP期間，開關脈衝訊號Spwm之工作比為49% (24/49)。因此，正常週期之工作比為100%，調正週期AP期間開關脈衝訊號Spwm之工作比比正常週期減少3%或更少。
在功率管理積體電路（PMIC）中，當本揭露被應用至開關脈衝訊號Spwm之400 KHz至1.5 MHz之頻率範圍時，開關脈衝訊號Spwm之工作比被改變為正常週期與調正週期AP之間的3%或更少。當本揭露被應用至功率管理積體電路時，其中開關脈衝訊號Spwm之頻率範圍被減少到1MHz至1.2MHz時，開關脈衝訊號Spwm之工作比被控制為正常週期與調正週期AP之間的1%或更少。
結果，本揭露中，功率積體電路之畫素驅動電壓VDD的變動被控制為幾十個微伏（μV）或更少。依照本揭露之應用結果，開關脈衝訊號Spwm被初始化，這樣框空白週期FB期間的其工作比的變化被最小化，使用者不會識別出顯示面板之亮度的變化。
相比之下，在未應用本揭露之比較例子（圖5）中，開關脈衝訊號Spwm1與Spwm2之工作比之變動為幾十個百分比或更多，以及功率積體電路之畫素驅動電壓VDD的變動為幾百毫伏或更多，因此使用者可識別出顯示面板之螢幕雜訊。圖5中，H=4與H=1為掃描脈衝訊號的高寬度，以及L=4、L=5與L=8為掃描脈衝訊號的低寬度。
圖6至圖8係為本揭露實施例之採用功率積體電路之控制方法之有機發光顯示裝置之示意圖。
請參考圖6至圖8，本揭露實施例之有機發光顯示裝置包含顯示面板100、功率積體電路300、時序控制器130以及資料驅動器110、多工器112與閘極驅動器120。
依照來自PWM控制器200輸入的開關脈衝訊號Spwm驅動功率積體電路300，以及功率積體電路300依照開關脈衝訊號Spwm之工作比調正電壓位準。功率積體電路300輸出驅動顯示面板100所需要的顯示驅動電路之每一積體電路晶片之驅動訊號與功率，比如為畫素驅動電壓VDD。
上述實施例中，在初始化週期期間，PWM控制器200在框空白週期FB內初始化開關脈衝訊號Spwm，以及與正常週期相比，控制開關脈衝訊號Spwm之工作比至3%或更少。PWM控制器200可被安裝於時序控制器130中，但是本發明並非限制於此。
顯示面板驅動電路將輸入影像之資料寫入顯示面板100之畫素。顯示面板驅動電路包含在時序控制器130之控制下驅動的資料驅動器110與閘極驅動器120。
觸控感測器被放置於顯示面板100中。這種情況下，顯示面板驅動電路更包含觸控感測器驅動器（圖未示）。行動裝置之情況下，資料驅動器110、多工器112與閘極驅動器120以及時序控制器130被整合於單個的驅動積體電路中。
在顯示面板中，複數條資料線DL與複數條閘極線GL彼此交叉，且畫素被放置為矩陣形式。在顯示面板100的畫素陣列中顯示輸入影像的資料。顯示面板100更包含初始化電壓線（圖8之RL）以及供應畫素驅動電壓VDD至畫素的畫素驅動電壓線。
閘極線GL包含被供應第一掃描脈衝（圖9之SCAN1）之複數條掃描線、被供應第二掃描脈衝（圖9之SCAN2）之複數條第二掃描線以及被供應發射控制訊號EM之複數條發射訊號線。
每一畫素包含用於實現色彩的紅色子畫素、綠色子畫素與藍色子畫素。每一畫素更包含白色子畫素。比如資料線、第一掃描線、第二掃描線、發射控制線、畫素驅動電壓線等線路連接每一畫素。
資料驅動器110將每一框從時序控制器130接收的輸入影像的數位資料DATA轉換為資料電壓，以及將資料電壓供應至資料線14。利用將數位資料轉換為伽馬補償電壓之數位類比轉換器（digital-to-analog converter；DAC），資料驅動器110輸出資料電壓。
多工器（MUX）112被放置於資料驅動器110與顯示面板100之資料線DL之間。透過單個輸出通道，多工器112分配資料驅動器110輸出的N個資料電壓（N為2或大於2的正整數），以減少資料驅動器110的輸出通道的數目。依照顯示裝置之解析度與目的，可省略多工器112。多工器112被配置為開關電路比如圖2之開關電路，以及在時序控制器130的控制下打開與關閉開關電路。圖7之開關電路係為1:3多工器之開關電路之例子。這種開關電路包含第一至第三開關M1、M2與M3，被放置於特定的資料輸出通道與三條資料線DL1至DL3之間。特定的資料輸出通道指資料驅動器110中的單個輸出通道。回應於第一多工器選擇訊號MUX_R，第一開關M1將透過特定資料輸出通道輸入的第一資料電壓R傳送至第一資料線DL1。接下來，回應於第二多工器選擇訊號MUX_G，第二開關M2將透過特定資料輸出通道輸入的第二資料電壓G傳送到第二資料線DL2，此後，回應於第三多工器選擇訊號MUX_B，第三開關M3將透過特定資料輸出通道輸入的第三資料電壓B傳送至第三資料線DL3。
閘極驅動器120透過閘極線GL輸出掃描訊號SCAN1與SCAN2以及發射訊號EM以選擇針對資料電壓充電的畫素，以及在時序控制器130的控制下調整發射時序。閘極驅動器120利用移位暫存器將掃描訊號SCAN1與SCAN2以及發射訊號EM移位，從而順序地供應訊號至閘極線GL。透過面板中閘極（gate-in panel；GIP）製程，閘極驅動器120之移位暫存器連同畫素陣列直接地形成於顯示面板100的基板上。
時序控制器130從主機系統（圖未示）接收輸入影像之數位視訊資料DATA以及與其同步的視訊訊號。時序控制器130傳送輸入影像之資料資料至資料驅動器110。時序訊號包含垂直同步訊號Vsync、水平同步訊號Hsync、時脈訊號DCLK、資料賦能訊號DE等。主機系統為電視系統、機上盒（set-top box；STB）、導航系統、DVD播放機、藍光播放機、個人電腦、家庭影院系統與電話系統任意其一。
透過將輸入頻率乘以i倍，藉由輸入框頻率之框頻率×i（i係為大於0的正整數）之框頻率，時序控制器130控制資料驅動器110、多工器112與閘極驅動器120之作業時序。輸入框頻率在國家電視標準委員會（National Television Standards Committee；NTSC）方案中為60 Hz，以及在相交替線（Phase-Alternating Line；PAL）方案中為50 Hz。
根據從主機系統接收的垂直同步訊號Vsync、水平同步訊號Hsync與資料賦能訊號DE，時序控制器130產生時序控制訊號DDC、多工器選擇訊號MUX_R、MUX_G與MUX_B，以及閘極時序控制訊號GDC。時序控制訊號DDC用於控制資料驅動器110之作業時序。多工器選擇訊號MUX_R、MUX_G與MUX_B用於控制多工器112之作業時序。閘極時序控制訊號GDC用於控制閘極驅動器120的作業時序。
時序控制訊號DDC包含源極開始脈衝SSP、源極取樣時脈SSC、極性控制訊號POL、源極輸出賦能訊號SOE等。源極開始脈衝SSP控制資料驅動器110之取樣開始時序。源極取樣時脈SSC係為將資料取樣時序移位的時脈。極性控制訊號POL控制資料驅動器110輸出的資料訊號的極性。當時序控制器130與資料驅動器110之間的訊號傳輸介面為迷你低電壓微分發信（Low Voltage Differential Signaling；LVDS）時，可省略源極開始脈衝SSP與源極取樣時脈SSC。
閘極時序控制訊號GDC包含閘極開始脈衝VST、閘極移位時脈GSC（以下稱為「時脈CLK」）以及閘極輸出賦能訊號GOE等。在面板中閘極電路的情況下，可省略閘極輸出賦能訊號GOE。一旦在每一框週期之初始階段則產生閘極開始脈衝VST，以及閘極開始脈衝VST被輸入移位暫存器。在每一框週期處，閘極開始脈衝VST控制輸出第一區段之閘極脈衝之開始時序。時脈CLK被輸入移位暫存器，以控制移位暫存器之移位時序。閘極輸出賦能訊號GOE定義閘極脈衝之輸出時序。
如圖8所示，每一畫素包含有機發光二極體、複數個薄膜電晶體ST1至ST3與DT以及儲存電容器Cst。電容器C係連接於第二薄膜電晶體ST2之汲極與第二節點B之間。在圖8中，「Coled」表示有機發光二極體OELD之寄生電容。
依照資料電壓Vdata，藉由驅動薄膜電晶體DT調整的電流量，有機發光二極體發射光線。第二開關薄膜電晶體ST2切換有機發光二極體OELD之電流路徑。有機發光二極體包含形成於陽極與陰極之間的有機化合物層。有機化合物層包含電洞注入層（hole injection layer；HIL）、電洞傳輸層（hole transport layer；HTL）、發射層（emission layer；EML）、電子傳輸層（electron transport layer；ETL）以及電子注入層（electron injection layer；EIL），但是本揭露並非限制於此。有機發光二極體之陽極連接第二節點B，以及有機發光二極體之陰極連接被施加接地電壓VSS之接地電壓線。
圖3中表示薄膜電晶體ST1至ST3為n型金氧半導體場效電晶體（MOSFET），但是本揭露並非限制於此。舉個例子，薄膜電晶體ST1至ST3可被實施為p型金氧半導體場效電晶體。這種情況下，薄膜電晶體ST1至ST3與DT可為p型金氧半導體場效電晶體。這種情況下，掃描訊號SCAN1與SCAN2以及發射訊號EM之相位被反向。薄膜電晶體可實施為非晶矽（amorphous silicon；a-Si）電晶體、多晶矽電晶體以及氧化物電晶體，或者其任意組合之任意其一。
用作開關元件之薄膜電晶體ST1與ST3之關閉週期在低速驅動模式下被加長。因此，在低速驅動模式下，為了減少開關薄膜電晶體ST1與ST3之關閉電流（OFF current）即洩漏電流，開關薄膜電晶體ST1與ST3被實施為包含氧化物半導體材料之氧化物電晶體較佳。當開關薄膜電晶體ST1與ST3被實施為包含氧化物電晶體時，OFF電流被減少以降低功率消耗且避免畫素的電壓由於洩漏電流而降低，由此可增加防閃爍效果。
較佳地，用作驅動元件的驅動薄膜電晶體DT以及在關閉週期（OFF period）中短路的開關薄膜電晶體ST2被實施為包含多晶半導體材料的多晶矽電晶體。多晶矽電晶體具有高電子移動性，增加有機發光二極體的電流量以增加效率，由此改善功率消耗。
有機發光二極體之陽極藉由第二節點B連接驅動薄膜電晶體DT。有機發光二極體之陰極連接被供應接地電壓VSS之基本電壓源。接地電壓為負極性的低電位直流電壓。
驅動薄膜電晶體DT係為驅動元件，依照閘極與源極之間的電壓Vgs調整有機發光二極體OLED中流動的電流Ioled。驅動薄膜電晶體DT包含連接第一節點A之閘極、連接第二開關薄膜電晶體ST2之汲極以及連接第二節點B之源極。儲存電容器Cst係連接於第一節點A與第二節點B之間，以保持驅動薄膜電晶體DT之閘極與源極間的電壓Vgs。
第一開關薄膜電晶體ST1係為開關元件，供應資料電壓Vdata至第一節點A以回應第一掃描脈衝SCAN1。第一開關薄膜電晶體ST1包含連接第一掃描線SCAN1之閘極、連接資料線DL之汲極，以及連接第一節點A之源極。產生第一掃描訊號SCAN1以在1個水平週期1H期間實質上具有開位準以打開第一開關薄膜電晶體ST1，以及第一掃描訊號SCAN1在發射週期tem期間被反向為關閉位準以關閉第一開關薄膜電晶體ST1。
第二開關薄膜電晶體ST2係為開關元件，開關有機發光二極體中流動的電流以回應發射訊號EM。第二開關薄膜電晶體ST2之汲極連接被供應畫素驅動電壓VDD之畫素驅動電壓線。第二開關薄膜電晶體ST2之源極連接驅動薄膜電晶體DT之汲極。第二開關薄膜電晶體ST2之閘極連接發射訊號線以接收發射訊號EM。產生發射訊號EM以在取樣週期ts期間具有開位準以打開第二開關薄膜電晶體ST2，以及在初始化週期ti與程式化週期tw期間被反向為關閉位準以關閉第二開關薄膜電晶體ST2。此外，發射訊號EM被產生以在發射週期tem期間具有開位準以打開第二開關薄膜電晶體ST2以形成有機發光二極體之電流路徑。依照預設的脈寬調變工作比，發射訊號EM被產生為在開位準與關閉位準之間擺動的交流訊號，以開關有機發光二極體之電流路徑。
在初始化週期期ti間，第三開關薄膜電晶體ST3供應初始化電壓Vini至第二節點B，以回應第二掃描訊號SCAN2。第三開關薄膜電晶體ST3包含連接第二掃描線之閘極、連接初始電壓線RL之汲極，以及連接第二節點B之源極。第二掃描訊號SCAN2被產生以在初始化週期ti內具有開位準以打開第三開關薄膜電晶體ST3，以及在剩餘週期期間保持關閉位準以控制第三開關薄膜電晶體ST3處於關閉狀態。
儲存電容器Cst係連接於第一節點A與第二節點B之間，以儲存兩端之間的差分電壓。儲存電容器Cst以源極隨耦器方式對驅動薄膜電晶體DT之閥值電壓Vth取樣。電容器C係連接於畫素驅動電壓線與第二節點B之間。當在程式化週期tw期間第一節點A之電位依照資料電壓Vdata被改變時，電容器Cst與電容器C對其變化進行電壓分配，且將其反射至第二節點B。
畫素之掃描週期被劃分為初始化週期ti、取樣週期ts、程式化週期tw以及發射週期tw。掃描週期被設定為實質一個水平週期1H，以將資料寫入以畫素陣列之1條水平線中排列的畫素內。在掃描週期期間，驅動薄膜電晶體DT之閥值電壓被取樣，以及由閥值電壓補償資料電壓。因此，在1個水平週期1H期間，輸入影像的資料DATA被驅動薄膜電晶體DT之閥值電壓補償且被寫入畫素內。
當開始初始化週期ti時，第一與第二掃描脈衝SCAN1與SCAN2升高以被產生為具有開位準。同時，發射訊號EM下降以被改變為具有關閉位準。在初始化週期ti期間，第二開關薄膜電晶體ST2被關閉以阻擋有機發光二極體之電流路徑。在初始化週期ti期間，打開第一開關薄膜電晶體ST1與第三開關薄膜電晶體ST3。在初始化週期ti期間，預定的參考電壓Vref被供應至資料線DL。在初始化週期ti期間，第一節點A之電壓被初始化為參考電壓Vref，以及第二節點B之電壓被初始化為預定的初始化電壓Vini。初始化週期ti以後，第二掃描脈衝SCAN2被改變為關閉位準以關閉第三開關薄膜電晶體ST3。開位準係為薄膜電晶體之閘極電壓位準，在這個位準處打開畫素之開關薄膜電晶體ST1至ST3。關閉位準係為關閉畫素之開關元件ST1至ST3之閘極電壓位準。圖9中，「H(=High)」表示開位準，以及「L (=Low)」表示關閉位準。
在取樣週期ts期間，第一掃描脈衝SCAN1保持開位準，第二掃描脈衝SCAN2保持關閉位準。當開始取樣週期ts時，發射訊號EM升高以被改變為開位準。在取樣週期ts期間，第一開關薄膜電晶體ST1與第二開關薄膜電晶體ST2被打開。在取樣週期ts期間，第二開關薄膜電晶體ST2被打開以回應開位準之發射訊號EM。在取樣週期ts期間，藉由開位準之第一掃描脈衝SCAN1，第一開關薄膜電晶體ST1保持開狀態。在取樣週期ts期間，參考電壓Vref被供應至資料線DL。在取樣週期ts期間，第一節點A之電位保持為參考電壓Vref，而第二節點B之電位由於汲極與源極之間的電流Ids而增加。依照這種源極隨耦器方案，驅動薄膜電晶體DT之閘極與源極間的電壓Vgs被取樣為驅動薄膜電晶體DT之閥值電壓Vth，經過取樣的閥值電壓Vth被儲存於儲存電容器Cst中。在取樣週期ts期間，第一節點A的電壓係為參考電壓Vref，以及第二節點B的電壓係為Vref-Vth。
在程式化週期tw期間，依照具有開位準之第一掃描脈衝SCAN1，第一開關薄膜電晶體ST1保持開狀態，以及其他的第二開關薄膜電晶體ST2與第三開關薄膜電晶體ST3被關閉。在程式化週期tw期間，輸入影像之資料電壓Vdata被輸入資料線DL。隨著資料電壓Vdata被應用至第一節點A，與第一節點A之電壓變動Vdata-Vref有關的儲存電容器Cst與電容器C之間的電壓分佈的結果被反應在第二節點B中，驅動薄膜電晶體DT之閘極與源極之間的電壓Vgs被程式化。在程式化週期tw期間，第一節點A之電壓為資料電壓Vdata，以及隨著儲存電容器Cst與電容器C之間的電壓分佈的結果(C’*(Vdata-Vref))被增加至取樣週期ts設定的Vref-Vth，第二節點B之電壓為Vref-Vth+C’*(Vdata-Vref)。結果，驅動薄膜電晶體DT之閘極與源極之間的電壓Vgs透過程式化週期tw被程式化為Vdata-Vref+Vth-C’*(Vdata-Vref)。這裡，C’係為Cst/(Cst+C)。
當開始發射週期tem時，發射訊號EM升高以被改變為再次具有開位準，而第一掃描脈衝SCAN1下降以被改變為具有關閉位準。在發射週期tem期間，第二開關薄膜電晶體ST2保持開狀態以形成有機發光二極體的電流路徑。在發射週期tem期間，驅動薄膜電晶體DT依照資料電壓調整有機發光二極體的電流量。
從程式化週期tw到達端部的點至下一框之初始化週期ti，發射週期tem連續。在發射週期tem期間，依照驅動薄膜電晶體DT之閘極與源極之間的電壓Vgs而調整的電流Ioled流向有機發光二極體，以允許有機發光二極體發射光線。在發射週期tem期間，第一掃描脈衝SCAN1與第二掃描脈衝SCAN2保持關閉位準，由此，關閉第一開關薄膜電晶體ST1與第三開關薄膜電晶體ST3。
在發射週期tem期間，有機發光二極體中流動的電流Ioled由以下的方程(1)表示。有機發光二極體藉由電流Ioled發射光線以表示輸入影像的亮度。 ----------- (1)
這裡，k為驅動薄膜電晶體DT之移動性、寄生電容、通道容量等確定的比例因數。
因為透過程式化週期tw被程式化的Vgs中包含Vth，從方程1之Ioled中消除Vth。因此，驅動元件即第一開關薄膜電晶體ST1的閥值電壓Vth對有機發光二極體的電流Ioled的影響被消除。
如上所述，本揭露中，開關脈衝訊號Spwm與輸入影像同步，在框空白週期期間初始化開關脈衝訊號Spwm。這裡，當初始化開關脈衝訊號Spwm時，設定用於分散開關脈衝訊號Spwm之工作比的調正週期，以及開關脈衝訊號Spwm之工作比在調正週期內被調正至3%或更少。結果，本揭露中，當初始化開關脈衝訊號Spwm時，透過降低開關脈衝訊號Spwm之工作比中的變化，可避免影像品質的劣化。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍之內。尤其地，各種更動與修正可能為本發明揭露、圖式以及申請專利範圍之內主題組合排列之組件部和／或排列。除了組件部和／或排列之更動與修正之外，本領域技術人員明顯還可看出其他使用方法。
100‧‧‧顯示面板
110‧‧‧資料驅動器
112‧‧‧多工器
120‧‧‧閘極驅動器
130‧‧‧時序控制器
200‧‧‧脈寬調變控制器
300‧‧‧功率積體電路
FB‧‧‧框空白週期
Vsync‧‧‧垂直同步訊號
CLK_50MHz‧‧‧參考時脈
AP‧‧‧調正週期
AW‧‧‧調正寬度
PAR‧‧‧脈寬參數值
CLK_Data‧‧‧資料時脈
Spwm‧‧‧開關脈衝訊號
PINI‧‧‧初始化脈衝
AN‧‧‧調正數
RCNT‧‧‧參考計數
DRCNT‧‧‧延遲參考計數值
ACP‧‧‧異步檢測脈衝
AC‧‧‧調正計數
VDD‧‧‧畫素驅動電壓
VSS‧‧‧接地電壓
11‧‧‧初始化脈衝產生單元
12‧‧‧參考計數產生單元
13‧‧‧異步偵測單元
14‧‧‧調正信號產生單元
15‧‧‧同步脈衝產生單元
CLK‧‧‧時脈
Spwm1、Spwm2‧‧‧開關脈衝訊號
DATA‧‧‧數位資料
Hsync‧‧‧水平同步訊號
DCLK‧‧‧時脈訊號
DE‧‧‧資料賦能訊號
DDC‧‧‧時序控制訊號
GDC‧‧‧閘極時序控制訊號
GL‧‧‧閘極線
DL‧‧‧資料線
M1‧‧‧第一開關
M2‧‧‧第二開關
M3‧‧‧第三開關
MUX_R、MUX_G、MUX_B‧‧‧多工器選擇訊號
DL1、DL2、DL3‧‧‧資料線
R‧‧‧第一資料電壓
G‧‧‧第二資料電壓
B‧‧‧第三資料電壓
Vdata‧‧‧資料電壓
Vref‧‧‧參考電壓
ST1、ST2、ST3‧‧‧薄膜電晶體
EM‧‧‧發射訊號
SCAN1、SCAN2‧‧‧掃描脈衝
OLED‧‧‧有機發光二極體
Coled‧‧‧寄生電容
A‧‧‧第一節點
B‧‧‧第二節點
RL‧‧‧初始化電壓線
Vini‧‧‧初始化電壓
DT‧‧‧驅動薄膜電晶體
C‧‧‧電容器
Cst‧‧‧儲存電容器
ti‧‧‧初始化週期
ts‧‧‧取樣週期
tw‧‧‧程式化週期
tem‧‧‧發射週期
H‧‧‧開位準
L‧‧‧關閉位準
1H‧‧‧1個水平週期
圖1係為本揭露實施例之顯示裝置之功率控制裝置之方塊圖。 圖2係為在框空白週期期間當初始化開關脈衝訊號時，用於降低控制功率積體電路之開關脈衝訊號之工作比中的變化的調正週期（alignment period）之波形示意圖。 圖3係為特別表示本揭露實施例之脈寬調變（pulse width modulation；PWM）控制器之方塊圖。 圖4係為表示脈寬調變控制器之作業之波形圖。 圖5係為未應用本揭露之比較例子之波形圖。 圖6係為本揭露實施例之有機發光顯示裝置之方塊圖。 圖7係為圖6之多工器之示意圖。 圖8係為圖6之畫素電路之例子之電路圖。 圖9係為被輸入圖6之畫素之訊號之波形示意圖。

Claims (8)

  1. 一種顯示裝置，包含：一控制器，產生與一輸入影像同步的一開關脈衝訊號，以及改變該開關脈衝訊號的一工作比，其中改變後的該工作比位於在未出現該輸入影像之一框空白週期期間內所設定之調正週期期間當中；以及一功率積體電路，依照該開關脈衝訊號被驅動以產生一顯示面板之功率，其中該控制器接收一參考時脈與一脈寬參數值，該參考時脈被產生以具有與框速率無關的一均勻頻率，該脈寬參數值定義該開關脈衝訊號之一脈衝週期與一高寬度，與該正常週期相比，在該調正週期期間，該開關脈衝訊號之該高寬度被改變該參考時脈之一個週期，該開關脈衝訊號之一低寬度在該正常週期與該調正週期中相同，以及與該調正週期以外的一正常週期相比，該開關脈衝訊號之該工作比在該調正週期期間被調正為大於0且等於或小於3%。
  2. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該控制器包含：一初始化脈衝產生單元，接收與該輸入影像同步的一垂直同步訊號、與該輸入影像同步的一資料時脈與該參考時脈，以及產生與該垂直同步訊號之一下降邊緣同步的一初始化脈衝；一參考計數產生單元，對該參考時脈計數以從1至該脈寬參數值累積一參考計數的數值，以及當該參考計數等於該脈寬參數值時將該參考計數初始化為1； 一異步偵測單元，在該參考時脈與該初始化脈衝同步以前立即對一最後計數值取樣從而被初始化，將該參考計數延遲該參考時脈之1個脈衝以產生一延遲參考計數，將該初始化脈衝延遲該參考時脈之1個脈衝以產生一異步檢測脈衝，當該異步檢測脈衝處於一高邏輯狀態時對該延遲參考計數取樣以產生一最後計數值，以及產生一調正數，該調正數透過從該脈寬參數值中減去該最後計數值而獲得；一調正訊號產生單元，接收該脈寬參數值、該異步檢測脈衝、該調正數與該參考時脈，且產生該調正週期、一調正寬度以及一調正計數，該調正寬度在該調正週期期間等於(該脈寬參數值-1)且在該正常週期期間等於該脈寬參數值，該調正計數被重複計數至該調正寬度；以及一同步脈衝產生單元，接收該調正週期、該調正寬度、該調正計數與該參考時脈，以及調正該開關脈衝訊號之該工作比。
  3. 如請求項2所述之顯示裝置，其中該調正週期係為透過增加該參考時脈之脈衝數目而獲得的時間，與該脈寬參數值減去1獲得的結果乘以該調正數而獲得的數值相同，以及在該異步檢測脈衝以後，該調正週期立即從該參考時脈之一第一脈衝之一上升邊緣開始。
  4. 如請求項3所述之顯示裝置，其中該開關脈衝訊號之一高寬度被計算為透過將該調正寬度除以2且丟棄小數點之右邊的數字而獲得的數值，以及該開關脈衝訊號之一低寬度被計算為透過從該調正寬度中減去該高寬度而獲得的數值。
  5. 一種用於顯示裝置之功率積體電路之控制方法，該顯示裝置包含一控制器與一功率積體電路，該控制器產生與一輸入影像同步的一開關脈衝訊號以及改變該開關脈衝訊號的一工作比，其中改變後的該工作比位於在未出現該輸入影像之一框空白週期期間內所設定之調正週期期間當中，該功率積體電路係依照該開關脈衝訊號被驅動以產生一顯示面板之功率，該控制方法包含：接收一參考時脈與一脈寬參數值，該參考時脈被產生為具有與該框速率無關的一均勻頻率，該脈寬參數值定義該開關脈衝訊號之一脈衝週期與一高寬度；以及與該正常週期相比，在該調正週期期間將該開關脈衝訊號之該高寬度改變該參考時脈之1個週期，以及控制該開關脈衝訊號之一低寬度在該正常週期與該調正週期中相同，其中與該調正週期以外的一正常週期相比，該開關脈衝訊號之該工作比在該調正週期期間被調正為大於0且等於或小於3%。
  6. 如請求項5所述之用於顯示裝置之功率積體電路之控制方法，其中該工作比之調正包含：接收與該輸入影像同步的一垂直同步訊號、與該輸入影像同步的一資料時脈與該參考時脈，以及產生與該垂直同步訊號之一下降邊緣同步的一初始化脈衝；對該參考時脈計數以從1至該脈寬參數值累積一參考計數的數值，以及當該參考計數等於該脈寬參數值時將該參考計數初始化為1；在該參考時脈與該初始化脈衝同步以前立即對一最後計數值取樣從而被初始化，將該參考計數延遲該參考時脈之1個脈衝以產生一延遲參考計 數，將該初始化脈衝延遲該參考時脈之1個脈衝以產生一異步檢測脈衝，當該異步檢測脈衝處於一高邏輯狀態時，對該延遲參考計數進行取樣以產生一最後計數值，以及產生一調正數，該調正數係透過從該脈寬參數值中減去該最後計數值而獲得；接收該脈寬參數值、該異步檢測脈衝、該調正數與該參考時脈，以及產生該調正週期、一調正寬度與一調正計數，該調正寬度在該調正週期期間等於(該脈寬參數值-1)且在該正常週期期間等於該脈寬參數值，以及該調正計數被重複計數至該調正寬度；以及接收該調正週期、該調正寬度、該調正計數與該參考時脈，以及調正該開關脈衝訊號之該工作比。
  7. 如請求項6所述之用於顯示裝置之功率積體電路之控制方法，其中該調正週期係為透過增加該參考時脈之脈衝數目而獲得的時間，與該脈寬參數值減去1獲得的結果乘以該調正數而獲得的數值相同，以及該調正週期在該異步檢測脈衝以後立即從該參考時脈之一第一脈衝之一上升邊緣開始。
  8. 如請求項7所述之用於顯示裝置之功率積體電路之控制方法，其中該開關脈衝訊號之一高寬度被計算為透過將調正寬度除以2且丟棄小數點之右邊的數字而獲得的數值，以及該開關脈衝訊號之一低寬度被計算為透過從該調正寬度中減去該高寬度而獲得的數值。
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