TWI814520B

TWI814520B - 像素單元

Info

Publication number: TWI814520B
Application number: TW111129347A
Authority: TW
Inventors: 吳佳恩; 李明賢; 張書瀚; 戴俊翔; 余婉薇
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2022-08-04
Filing date: 2022-08-04
Publication date: 2023-09-01
Also published as: TW202407668A

Abstract

本發明係為一種像素單元。像素單元包括：幅度設定電路、寬度設定電路、中繼電路與光源電路。幅度設定電路因應幅度設定列掃描信號而產生幅度設定信號。寬度設定電路因應寬度設定列掃描信號而產生中繼寬度設定信號。中繼電路電連接於寬度設定電路，其係因應中繼寬度設定信號而產生驅動致能信號。光源電路包含：驅動電晶體與發光電路。驅動電晶體電連接於幅度設定電路與中繼電路。驅動電晶體根據驅動致能信號而選擇性產生驅動電流。驅動電流隨著幅度設定信號而改變。發光電路電連接於驅動電晶體。驅動電流流經發光電路，且發光電路的亮度隨著驅動電流而改變。

Description

像素單元

本發明是有關於一種像素單元，且特別是有關於一種針對流經發光二極體之驅動電流改變其幅度和寬度，進而調整發光亮度的像素單元。

請參見第1A圖，其係習用技術之像素單元PXL(m,n)以幅度設定電路pamCKT(m,n)和寬度設定電路pwmCKT(m,n)調整發光二極體的亮度之示意圖。像素單元PXL(m,n)包含：發光二極體LED、幅度設定電路pamCKT(m,n)、幅度設定電晶體Tamp、寬度設定電路pwmCKT(m,n)，以及驅動電晶體Tdrv。在第1A圖中，幅度設定電路pamCKT(m,n)電連接於幅度設定電晶體Tamp的閘極，且寬度設定電路pwmCKT(m,n)電連接於驅動電晶體Tdrv的閘極。幅度設定電晶體Tamp的源極和汲極分別電連接於供應電壓Vdd與驅動電晶體Tdrv的源極。發光二極體LED的陽極電連接於驅動電晶體Tdrv的汲極、陰極電連接於接地電壓Vss。此架構的目的是，利用幅度設定電路pamCKT(m,n)將發光二極體LED的驅動電流Idrv的脈波幅度固定在最佳效率點，並搭配寬度設定電路pwmCKT(m,n)對驅動電流Idrv的脈波寬度的控制，據以對發光二極體LED的亮度(灰階)進行調控。

請參見第1B圖，其係流經像素單元PXL(m,n)的驅動電流Idrv之脈波的示意圖。在第1B圖中，縱軸為驅動電流Idrv、橫軸為時間。驅動電流Idrv具脈波波形，此處將驅動電流Idrv的脈波大小定義為脈波幅度(pulse amplitude)cAMP；以及，將驅動電流Idrv的脈波期間定義為脈波寬度(pulse width)cPW。其中，驅動電晶體Tdrv的亮度隨著驅動電流Idrv的脈波幅度cAMP與脈波寬度cPW而改變。

請同時參見第1A、1B圖。幅度設定電晶體Tamp的導通與否由幅度設定電路pamCKT(m,n)控制，且驅動電流Idrv的脈波幅度cAMP隨著幅度設定電晶體Tamp的導通程度而變化。另一方面，驅動電晶體Tdrv的導通與否由寬度設定電路pwmCKT(m,n)控制，驅動電流Idrv的脈波寬度cPW隨著驅動電晶體Tdrv的導通狀態而改變。

理想狀況下，幅度設定電路pamCKT(m,n)在控制驅動電流Idrv的脈波幅度cAMP，以及寬度設定電路pwmCKT(m,n)在控制驅動電流Idrv的脈波寬度cPW時，應彼此獨立。惟，根據習用技術的做法，隨著幅度設定電路pamCKT(m,n)改變驅動電流Idrv的脈波寬度cPW的同時，驅動電流Idrv的脈波幅度cAMP亦連帶受影響。

請參見第2圖，其係採用習用技術的像素單元PXL(m,n)利用寬度設定電路pwdCKT(m,n)調整脈波寬度cPW的同時，驅動電流Idrv的脈波幅度亦連帶受影響之示意圖。請同時參見第1A、2圖。

在第2圖中，縱軸為驅動電流Idrv、橫軸為時間，且波形WF1a、WF1b、WF1c分別對應於寬度設定電路pwmCKT(m,n)將驅動電流Idrv的脈波寬度cPW設為cPW_1a、cPW_1b、cPW_1c的情況。在理想的情況下，無論將驅動電流Idrv的脈波寬度cPW設定為任何值，驅動電流Idrv的脈波幅度cAMP均應維持不變。

惟，由第2圖可以看出，將驅動電流Idrv設為最寬的脈波寬度cPW_1a時，驅動電流Idrv的脈波幅度cAMP_1a最高；將驅動電流Idrv設為次寬的脈波寬度cPW_1b時，驅動電流的脈波幅度cAMP_1b略低；且，將驅動電流Idrv設為最窄的脈波寬度cPW_1c時，驅動電流的脈波幅度cAMP_1c最低。也就是說，當驅動電流Idrv的脈波寬度cPW逐漸變小時，驅動電流Idrv的脈波幅度cAMP也逐漸變小。

因此，習用技術無法精準地控制驅動電流Idrv的脈波幅度cAMP與脈波寬度cPW。連帶地，發光二極體LED在發光時將呈現波長偏移(wavelength shift)的現象。也因此，使用者觀看顯示畫面時的視覺感受，將因畫面呈現色偏的現象而受影響。

本發明係有關於一種像素單元，且特別是有關於一種針對流經發光二極體之驅動電流改變幅度和寬度，進而調整發光亮度的像素單元。

根據本發明之一方面，提出一種像素單元。包含：幅度設定電路、寬度設定電路、中繼電路與光源電路。幅度設定電路因應幅度設定列掃描信號而產生幅度設定信號。寬度設定電路因應寬度設定列掃描信號而產生中繼寬度設定信號。中繼電路電連接於寬度設定電路，其係因應中繼寬度設定信號而產生驅動致能信號。光源電路包含：驅動電晶體與發光電路。驅動電晶體電連接於幅度設定電路與中繼電路。驅動電晶體根據驅動致能信號而選擇性產生驅動電流。驅動電流隨著幅度設定信號而改變。發光電路電連接於驅動電晶體。驅動電流流經發光電路，且發光電路的亮度隨著驅動電流而改變。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：

PXL(m,n),PXL(1,1),PXL(M,1),PXL(1,N),PXL(M,N),PXL(m,n)’:像素單元

pamCKT(m,n):幅度設定電路

pwmCKT(m,n):寬度設定電路

Tamp,Ta1,Ta2,Ta3:幅度設定電晶體

Tdrv:驅動電晶體

Idrv:驅動電流

LED:發光二極體

cPW,cPW_1c,cPW_1b,cPW_1a,cPW_2a,cPW_2b,cPW_2c:脈波寬度

cAMP,cAMP_1a,cAMP_1b,cAMP_1c,cAMP_2a,cAMP_2b,cA MP_2c:脈波幅度

WF1a,WF1b,WF1c,WF2a,WF2b,WF2c:波形

30:顯示裝置

31:時序控制器

Sctl_gc:閘極控制信號(線)

Sctl_src:源極控制信號(線)

33:源極驅動電路

35:閘極控制電路

SSL[m]:外部補償信號

aDAT[m]:幅度資料電壓

wDAT[m]:寬度資料電壓

ampSCAN[n],ampSCAN[n+1]:幅度設定列掃描信號

wdSCAN[n],wdSCAN[n+1]:寬度設定列掃描信號

EM[n],EM[n+1]:發光控制信號

Sweep[n],Sweep[n+1]:掃略信號

37:顯示面板

Vdd_w:寬度供應電壓

Vdd_a:幅度供應電壓

Na1,Na2,Ncmp,Nm1,Nm2,Nm3,Nw1,Nw2:端點

Ca,Cm,Cw:偏壓電容

Tacmp,Twcmp:特性補償電晶體

LT(m,n):光源電路

Vss:接地電壓

Son:驅動致能信號

imdCKT(m,n):中繼電路

Tm1,Tm2,Tm3,Tm4:中繼電晶體

Tw1,Tw2,Tw3,Twd:寬度設定電晶體

V_GH:閘極導通電壓

Vset:設定電壓

pwmMDL(m,n):寬度設定模組

aCMP_en[n]:幅度補償致能信號

wCMP_en[n]:寬度補償致能信號

t1~t11:時點

dT_amp:幅度設定期間

dt_wd:寬度設定期間

dt_EM:發光期間

dT_OFF:關閉期間

dT_pxl[n],dt_pxl[n+1]:像素設定與顯示期間

△Tr:列選取時間差

△t:緩衝期間

V_GL:閘極關閉電壓

第1A圖，其係習用技術之像素單元PXL(m,n)以幅度設定電路pamCKT(m,n)和寬度設定電路pwmCKT(m,n)調整發光二極體的亮度之示意圖；第1B圖，其係流經像素單元PXL(m,n)的驅動電流Idrv之脈波的示意圖；第2圖，其係採用習用技術的像素單元PXL(m,n)利用寬度設定電路pwdCKT(m,n)調整脈波寬度cPW的同時，驅動電流Idrv的脈波幅度亦連帶受影響之示意圖；第3圖，其係採用本揭露之顯示裝置的方塊圖；第4A圖，其係本揭露之像素單元PXL(m,n)的一種實施例之示意圖；第4B圖，其係閘極控制電路所產生之，用於控制本揭露之第n列與第(n+1)列的像素單元PXL(1~M,n)、PXL(1~M,n+1)在列方向上的控制信號之波形圖；第5圖，其係本揭露之像素單元PXL(m,n)的內部元件，在幅度設定期間dT_amp因應在列方向上的控制信號而運作的示意圖；第6圖，其係本揭露之像素單元PXL(m,n)的內部元件，在寬度設定期間dT_wd因應在列方向上的控制信號而運作的示意圖；第7A圖，其係本揭露之像素單元PXL(m,n)的內部元件，在發光階段STG1因應在列方向上的控制信號而運作的示意圖；第7B圖，其係本揭露之像素單元PXL(m,n)的內部元件，在發光階段STG2因應在列方向上的控制信號而運作的示意圖；第8圖，其係本揭露之像素單元PXL(m,n)的內部元件，在關閉期間dT_OFF因應在列方向上的控制信號而運作的示意圖；第9圖，其係根據本揭露構想之像素單元PXL(m,n)單元，驅動電流Idrv的幅度較不易受寬度設定電路pwdCKT(m,n)設定脈波寬度影響之示意圖；及第10圖，其係本揭露之像素單元PXL(m,n)的另一種實施例之示意圖。

如前所述，習用技術對於驅動電流Idrv的控制並不精準，導致發光二極體的發光亮度受影響。為此，本揭露針對像素單元PXL(m,n)的內部結構加以改良，設計脈波幅度cAMP不受驅動電流Idrv的脈波寬度cPW所影響的像素單元PXL(m,n)。在以下的實施例中，假設像素單元PXL(m,n)採用PMOS電晶體。但在實際應用中，無須限定實現像素單元PXL(m,n)的電晶體的類型。

請參見第3圖，其係採用本揭露之顯示裝置的方塊圖。根據本揭露構想之顯示裝置30包含：時序控制器31、源極驅動電路(source driving circuit)33、閘極控制電路(gate control circuit)35與顯示面板37。時序控制器31透過多條源極控制線Sctl_src而電連接於源極驅動電路33，以及透過多條閘極控制線Sctl_gc而電連接於閘極控制電路35。為便於說明，此處以相同的符號代表信號線與在該信號線上所傳送的信號。例如，以Sctl_srcw同時代表源極控制線與源極控制信號。時序控制器31利用源極控制信號Sctl_src控制源極驅動電路33產生行方向的控制信號至顯示面板37，以及利用閘極控制信號Sctl_gc控制閘極控制電路35產生列方向的控制信號至顯示面板37。

顯示面板37包含排列為M行與N列的像素單元PXL(1,1)~PXL(M,N)。在本文中，以座標格式代表像素單元PXL在陣列的位置。例如，以PXL(m,n)表示位於第m行與第n列的像素單元。其中，m、n、M、N為正整數，且m≦M、n≦N。為便於說明，本文的舉例均以像素單元PXL(m,n)作為舉例，顯示面板37上的其他像素單元PXL(1~(m-1),1~(n-1))、PXL((m+1)~M,(n+1)~N)的結構均與像素單元PXL(m,n)類似。

為便於理解，在第3圖中，標示與像素單元PXL(m,n)相關的信號，包含：外部補償信號SSL[m]、幅度資料電壓aDAT[m]、寬度資料電壓wDAT[m]、幅度設定列掃描信號ampSCAN[n]、寬度設定列掃描信號wdSCAN[n]、發光控制信號EM[n]、掃略信號Sweep[n]。為簡化圖式，第3圖並未繪式具有固定電壓值的信號(即，幅度供應電壓Vdd_a、寬度供應電壓Vdd_w、設定電壓Vset、接地電壓Vss、閘極導通電壓V_GH)。關於各個信號的用途與功能，將於第4A、4B圖說明。

接著，本文將就第3圖所示的顯示面板37的架構，搭配像素單元的內部電路加以說明。下文將搭配像素單元PXL(m,n)的內部結構，說明像素單元PXL(m,n)如何搭配與幅度、寬度之設定相關的控制信號而運作。

請參見第4A圖，其係本揭露之像素單元PXL(m,n)的一種實施例之示意圖。像素單元PXL(m,n)包含：特性補償電晶體Tacmp、Twcmp、光源電路LT(m,n)、幅度設定電路amCKT(m,n)與寬度設定模組pwmMDL(m,n)。特性補償電晶體Tacmp、幅度設定電路amCKT(m,n)與光源電路LT(m,n)均電連接於端點Ncmp。寬度設定模組pwmMDL(m,n)電連接於光源電路LT(m,n)。特性補償電晶體Twcmp電連接於寬度設定模組pwmMDL(m,n)。其中，幅度設定電路amCKT(m,n)用於設定光源電路LT(m,n)的驅動電流Idrv的大小(幅度)；寬度設定模組pwmMDL(m,n)用於設定光源電路LT(m,n)的驅動電流Idrv的期間(寬度)。接著將分別說明幅度設定電路amCKT(m,n)、寬度設定模組pwmMDL(m,n)與光源電路LT(m,n)的內部元件與連接關係。

幅度設定電路amCKT(m,n)包含：幅度設定電晶體Ta1、Ta2、Ta3、Tamp與偏壓電容Ca。幅度設定電晶體Ta1的源極接收幅度資料電壓aDAT[m]、閘極接收幅度設定列掃描信號ampSCAN[n]，且汲極電連接於端點Na2。幅度設定電晶體Ta2的源極接收寬度供應電壓Vdd_w、閘極接收幅度設定列掃描信號ampSCAN[n]，且汲極電連接於端點Na1。幅度設定電晶體Ta3的源極接收幅度供應電壓Vdd_a、閘極接收發光控制信號EM[n]，且汲極電連接於端點Na1。幅度設定電晶體Tamp的源極電連接於端點Na1、閘極電連接於端點Na2，且汲極電連接於端點Ncmp。偏壓電容Ca的兩端分別電連接於端點Na1、Na2。

幅度設定電路amCKT(m,n)的操作可簡述如下。偏壓電容Ca的兩端隨著幅度設定電晶體Ta1、Ta2、Ta3之導通狀態而形成幅度設定壓差△Vca。其中，幅度設定壓差△Vca相當於幅度供應電壓Vdd_a與幅度資料電壓aDAT[m]之間的差值(△Vca=Vdd_a-aDAT[m])。此外，幅度設定壓差 △Vca決定幅度設定電晶體Tamp是否導通。當幅度設定壓差△Vca大於幅度設定電晶體Tamp的臨界電壓時，幅度設定電晶體Tamp將導通。且，流經幅度設定電晶體Tamp的電流大小，隨著幅度設定壓差△Vca而改變。

寬度設定模組pwmMDL(m,n)包含：寬度設定電路pwmCKT(m,n)與中繼電路imdCKT(m,n)。寬度設定電路pwmCKT(m,n)包含：寬度設定電晶體Tw1、Tw2、Tw3、Twd與偏壓電容Cw。中繼電路imdCKT(m,n)包含：偏壓電容Cm與中繼電晶體Tm1、Tm2、Tm3、Tm4。

首先說明寬度設定電路pwmCKT(m,n)中的元件連接關係。寬度設定電晶體Tw1的兩端分別電連接於端點Nw1與閘極導通電壓V_GH。其中，端點Nw1接收掃略信號Sweep[n]。寬度設定電晶體Tw2的兩端分別電連接於端點Nw2與寬度資料電壓wDAT[m]。寬度設定電晶體Tw3的兩端分別電連接於端點Nm1與設定電壓Vset。寬度設定電晶體Tw1、Tw2、Tw3的閘極均由寬度設定列掃描信號wdSCAN[n]控制。寬度設定電晶體Twd的兩端分別電連接於寬度供應電壓Vdd_w與端點Nm1，且寬度設定電晶體Twd的閘極電連接於端點Nw2。偏壓電容Cw的兩端分別電連接於端點Nw1、Nw2。

當寬度設定電晶體Tw1導通時，端點Nw1為閘極導通電壓V_GH。當寬度設定電晶體Tw2導通時，端點Nw2為寬度資料電壓wDAT[m]。寬度設定電晶體Twd的導通與否，取決於寬度供應電壓Vdd_w與端點Nw2的壓差。其中，端點Nw2的電壓與掃略信號Sweep[n]和偏壓電容Cw的壓差△Vcw相關。當寬度設定電晶體Twd導通時，端點Nm1的電壓為寬度供應電壓Vdd_w。

接著說明中繼電路imdCKT(m,n)中的元件連接關係。偏壓電容Cm的兩端分別電連接於寬度供應電壓Vdd_w與端點Nm1。中繼電晶體Tm1、Tm3的源極均電連接於寬度供應電壓Vdd_w、閘極均電連接於端點Nm1。中繼電晶體Tm1的汲極電連接於端點Nm2、中繼電晶體Tm3的汲極電連接於端點Nm3。中繼電晶體Tm2的源極電連接於端點Nm2、閘極接收發光控制信號EM[n]、源極電連接於設定電壓Vset。中繼電晶體Tm4的源極電連接於端點Nm3、閘極電連接於Nm2源極電連接於設定電壓Vset。

偏壓電容Cm的兩端壓差△Vcm相當於寬度供應電壓Vdd_w與端點Nm1之間的壓差(即，△Vcm=Vdd_w-Nm1)。且，偏壓電容Cm的兩端電連接於中繼電晶體Tm1、Tm3的源極和閘極的緣故，中繼電晶體Tm1、Tm3的導通狀態受偏壓電容Cm的兩端壓差△Vcm影響。由於寬度供應電壓Vdd_w為定值的緣故，偏壓電容Cm的壓差△Vcm取決於端點Nm1的電壓。因此，本文將端點Nm1的信號定義為中繼寬度設定信號(intermediate width setting signal)。

因中繼電晶體Tm2的閘極接收發光控制信號EM[n]的緣故，中繼電晶體Tm2僅於發光期間dT_EM導通，其餘時段則維持斷開。一旦中繼電晶體Tm2導通，則端點Nm2將下降至設定電壓Vset。連帶的，中繼電晶體Tm4因閘極降低至設定電壓Vset的緣故也連帶導通。更進一步的，端點Nm3隨著中繼電晶體Tm4的導通亦降低至設定電壓Vset，使驅動致能信號Son等於設定電壓Vset(Son=Vset)；且，驅動電晶體Tdrv亦跟著導通。

光源電路LT(m,n)包含：驅動電晶體Tdrv與發光電路。其中，發光電路可為利用電流控制亮度的各類型發光二極體LED。例如，有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode，簡稱為OLED)、次毫米發光二極體(Mini Light Emitting Diode，簡稱為mini LED)，或微發光二極體(Micro Light Emitting Diode，簡稱為μLED)等。

驅動電晶體Tdrv的源極電連接於端點Ncmp、閘極電連接於端點Nm3，且汲極電連接於發光二極體LED的陽極。發光二極體LED的陰極電連接於接地電壓Vss。當驅動電晶體Tdrv導通時，產生流經發光二極體LED的驅動電流Idrv。發光二極體LED的亮度隨著驅動電流Idrv的幅度與寬度而改變。驅動電晶體Tdrv的導通與否，取決於驅動致能信號Son，且驅動電流Idrv的大小，取決於幅度設定電晶體Tamp的源極和閘極之間的壓差(V_SG)。

根據信號屬性的不同，在本文中，可將與像素單元PXL(m,n)相關的信號分為數類，如表1所示。

特性補償電晶體Tacmp的閘極接收幅度補償致能信號aCMP_en[n]、特性補償電晶體Twcmp的閘極接收寬度補償致能信號wCMP_en[n]。且，特性補償電晶體Tacmp、Twcmp的一端均接收外部補償信號SSL[m]。特性補償電晶體Tacmp、Twcmp僅於特性補償期間dT_cmp導通。待特性補償期間dT_cmp結束後，特性補償電晶體Tacmp、Twcmp均維持為斷開。因此，特性補償電晶體Tacmp、Twcmp不影響驅動電流Idrv的產生。也因此，後續將不再重複繪式在第4A圖中以網底標式的特性補償電晶體Tacmp、Twcmp。

簡言之，時序控制器31在特性補償期間dT_cmp利用特性補償電晶體Tacmp感測在像素單元PXL(1,1)~PXL(M,N)中的幅度設定電晶體Tamp的特性，以及利用特性補償電晶體Twcmp感測在像素單元PXL(1,1)~PXL(M,N)中的寬度設定電晶體Twd的特性。其後，時序控制器31再根據特性補償期間dT_cmp的感測結果而調整對像素單元PXL(1,1)~PXL(M,N)的控制方式。

例如，假設像素單元PXL(1,1)、PXL(2,1)均對應於相同的顯示亮度。則，基於所需補償的電壓幅度不同的緣故，時序控制器31後續提供至這兩個像素單元的幅度資料電壓aDAT[1]、aDAT[2]與寬度資料電壓wDAT[1]、wDAT[2]的電壓值可能隨著特性補償期間dT_cmp的感測結果而異。

請參見第4B圖，其係閘極控制電路所產生之，用於控制本揭露之第n列與第(n+1)列的像素單元PXL(1~M,n)、PXL(1~M,n+1)在列方向上的控制信號之波形圖。在此圖式中，由上而下的波形依序為：與像素單元PXL(1~M,n)對應的幅度設定列掃描信號ampSCAN[n]、寬度設定列掃描信號wdSCAN[n]、發光控制信號EM[n]、掃略信號Sweep[n]，以及，與像素單元PXL(1~M,n+1)對應的幅度設定列掃描信號ampSCAN[n+1]、寬度設定列掃描信號wdSCAN[n+1]、發光控制信號EM[n+1]、掃略信號Sweep[n+1]；橫軸為時間。

根據本揭露的構想，閘極控制電路35所產生之列方向的相關控制信號係同步傳送至位於同一列的像素單元。另一方面，源極驅動電路33再依據像素單元PXL(1~M,n)所在的行數(m，其中m=1~M)不同，提供相對應的幅度資料電壓aDAT[1]~aDAT[M]與寬度資料電壓wDAT[1]~wDAT[M]至位於同一列但不同行的像素單元PXL(1~M,n)。

第4B圖將與位於第n列的M個像素單元PXL(1~M,n)之亮度控制相關的期間定義為像素設定與顯示期間dT_pxl[n](時點t1~t10)。且，將與位於第(n+1)列的M個像素單元PXL(1~M,n+1)之亮度控制相關的期間定義為像素設定與顯示期間dT_pxl[n+1](時點t3~t11)。

與第n列的像素單元PXL(1~M,n)對應的像素設定與顯示期間dT_pxl[n]包含：幅度設定期間dT_amp(時點t1~t2)、寬度設定期間dT_wd(時點t2~t3)、發光期間dT_EM(時點t4~t8)、關閉期間dT_OFF(時點t8~t10)。與第(n+1)列的像素單元PXL(1~M,n+1)對應的像素設定與顯示期間dT_pxl[n+1]包含：幅度設定期間dT_amp(時點t3~t5)、寬度設定期間dT_wd(時點t5~t6)、發光期間dT_EM(時點t7~t9)、關閉期間dT_OFF(時點t9~t11)。

閘極控制電路35逐列產生與各列對應的控制信號，因此，像素設定與顯示期間dT_pxl[n]的各段期間，與像素設定與顯示期間dT_pxl[n+1]的各段期間均維持固定的列選取時間差△Tr。在第4B圖中，於寬度設定期間dT_wd與發光期間dT_EM繪式一個緩衝期間△t。緩衝期間△t的設置與否與設置的數量與位置，均不需要被限定。

更進一步說來，與像素單元PXL(1~M,n)、PXL(1~M,n+1)分別對應的幅度設定列掃描信號ampSCAN[n]、ampSCAN[n+1]彼此間相差一段列選取時間差△Tr；與像素單元PXL(1~M,n)、PXL(1~M,n+1)分別對應的寬度設定列掃描信號wdSCAN[n]、wdSCAN[n+1]彼此間相差一段列選取時間差△Tr；與像素單元PXL(1~M,n)、PXL(1~M,n+1)分別對應的發光控制信號EM[n]、EM[n+1]彼此間相差一段列選取時間差△Tr；且，與像素單元PXL(1~M,n)、PXL(1~M,n+1)分別對應的掃略信號Sweep[n]、Sweep[n+1]彼此間相差一段列選取時間差△Tr。列選取時間差△Tr相當於幅度設定期間dT_amp與寬度設定期間dT_wd的總和。實際應用時，可假設幅度設定期間dT_amp與寬度設定期間dT_wd的長度均等於一個水平同步脈波(horizontal synchronization pulse)的期間Th。據此，列選取時間差△Tr相當於兩倍的水平同步脈波的期間Th。即，△Tr=2*Th。

由於閘極控制電路35所產生之，與各列對應的控制信號的差異僅為時間先後不同，以下僅說明與位於第n列的像素單元PXL(1~M,n)相關的控制信號。在幅度設定期間dT_amp(時點t1~t2)，源極驅動電路33同時將幅度資料電壓aDAT[1]~aDAT[M]分別傳送至同樣位於第n列的M個像素單元PXL(1~M,n)。且，在寬度設定期間dT_wd(時點t2~t3)，源極驅動電路33同時將寬度資料電壓wDAT[1]~wDAT[M]分別傳送至同樣位於第n列的M個像素單元PXL(1~M,n)。關於幅度設定列掃描信號ampSCAN[n]、寬度設定列掃描信號wdSCAN[n]、發光控制信號EM[n]、掃略信號Sweep[n]在幅度設定期間dT_amp、寬度設定期間dT_wd、發光期間dT_EM、關閉期間dT_OFF的變化，可參見表2的整理。

表2

請參見第5圖，其係本揭露之像素單元PXL(m,n)的內部元件，在幅度設定期間dT_amp因應在列方向上的控制信號而運作的示意圖。請同時參見第4B、5圖與表2。以下分別說明幅度設定電路pamCKT(m,n)、寬度設定電路pwdCKT(m,n)、中繼電路imdCKT(m,n)在幅度設定期間dT_amp的運作。

在幅度設定電路pamCKT(m,n)中，幅度設定電晶體Ta1、Ta2因閘極所接收的幅度設定列掃描信號ampSCAN[n]為閘極關閉電壓V_GL(ampSCAN[n]=V_GL)的緣故而導通；幅度設定電晶體Ta3因閘極所接收的發光控制信號EM[n]為閘極導通電壓V_GH(EM[n]=V_GH)的緣故而斷開。隨著幅度設定電晶體Ta1、Ta2的導通，端點Na1的電壓為幅度供應電壓Vdd_a，且端點Na2的電壓為幅度資料電壓aDAT[m]。由於電容Ca的兩端分別電連接至端點Na1、Na2，電容Ca將根據幅度供應電壓Vdd_a與幅度資料電壓aDAT[m]之間的壓差(幅度設定壓差△Vca)而蓄積電荷。再者，因幅度設定電晶體Tamp的源極和閘極分別電連接至端點Na1、Na2，幅度設定電晶體Tamp因幅度供應電壓Vdd_a與幅度資料電壓aDAT[m]之間的壓差而導通。惟，因幅度設定電晶體Ta3在幅度設定期間dT_amp為斷開的緣故，並無電流流經幅度設定電晶體Tamp。

在寬度設定電路pwdCKT(m,n)中，寬度設定電晶體Tw1、Tw2、Tw3因閘極所接收的寬度設定列掃描信號wdSCAN[n]為閘極導通電壓V_GH(wdSCAN[n]=V_GH)而斷開。此外，寬度設定電晶體Twd也因為寬度設定電晶體Tw2斷開而斷開。因此，寬度設定電路pwdCKT(m,n)在幅度設定期間dT_amp並不動作。

在中繼電路imdCKT(m,n)中，中繼電晶體Tm1、Tm3均因寬度設定電晶體Twd的斷開而斷開。中繼電晶體Tm2因閘極接收到的發光控制信號EM[n]為閘極導通電壓(EM[n]=V_GH)而斷開，且中繼電晶體Tm4隨著中繼電晶體Tm2而斷開。因此，中繼電路imdCKT(m,n)在幅度設定期間dT_amp並不動作。據此，驅動電晶體Tdrv的閘極在幅度設定期間dT_amp為浮接狀態而未導通，且發光二極體LED在幅度設定期間dT_amp並未發光。

請參見第6圖，其係本揭露之像素單元PXL(m,n)的內部元件，在寬度設定期間dT_wd因應在列方向上的控制信號而運作的示意圖。請同時參見第4B、6圖與表2。以下分別說明幅度設定電路pamCKT(m,n)、寬度設定電路pwdCKT(m,n)、中繼電路imdCKT(m,n)在寬度設定期間dT_wd的運作。

在幅度設定電路pamCKT(m,n)中，幅度設定電晶體Ta1、Ta2因閘極接收的幅度設定列掃描信號ampSCAN[n]為閘極導通電壓VGH(ampSCAN[n]=VGH)而斷開；幅度設定電晶體Ta3因閘極接收的發光控制信號EM[n]為閘極導通電壓VGH(EM[n]=VGH)而斷開。幅度設定電晶體Tamp因偏壓電容Ca兩端的壓差而導通。惟，因幅度設定電晶體Ta3斷開的緣故，在寬度設定期間dT_wd仍無電流流經幅度設定電晶體Tamp。

在寬度設定電路pwdCKT(m,n)中，寬度設定電晶體Tw1、Tw2、Tw3因寬度設定列掃描信號wdSCAN[n]為閘極關閉電壓VGL(wdSCAN[n]=VGL)而導通。端點Nw1的電壓因寬度設定電晶體Tw1導通而為閘極導通電壓VGH；端點Nw2的電壓因寬度設定電晶體Tw2導通而為寬度資料電壓wDAT[m]。連帶的，偏壓電容Cw的兩端壓差取決於閘極導通電壓VGH和寬度資料電壓wDAT[m]。中繼寬度設定信號Nm1因寬度設定電晶體Tw3導通而為設定電壓Vset。在此同時，寬度設定電晶體Twd因端點Nw2的電壓為寬度資料電壓wDAT[m]的緣故而斷開。

在中繼電路imdCKT(m,n)中，中繼電晶體Tm1、Tm3的閘極均為設定電壓Vset。另，中繼電晶體Tm2則因閘極所接收的發光控制信號EM[n]為閘極導通電壓VGH(EM[n]=VGH)的緣故而斷開。因設定電壓Vset的電壓值相當接近接地電壓Vss(Vset

Vss)，故中繼電晶體Tm1、Tm3將導通。隨著中繼電晶體Tm1的導通，端點Nm2將被設為寬度供應電壓Vdd_w(Nm2=Vdd_w)。且，中繼電晶體Tm4因閘極與端點Nm2相連而接收寬度供應電壓Vdd_w，故中繼電晶體Tm4斷開。因此，驅動致能信號Son因中繼電晶體Tm3導通而為寬度供應電壓Vdd_w(Son=Vdd_w)。據此，因為閘極在幅度設定期間dT_amp為寬度供應電壓Vdd_w的緣故，驅動電晶體Tdrv在幅度設定期間dT_amp斷開，故發光二極體LED在幅度設定期間dT_amp並未發光。

寬度設定期間dT_Wd結束後，顯示面板37進入發光期間dT_EM。在發光期間dT_EM，幅度設定列掃描信號ampSCAN[n]、寬度設定列掃描信號wdSCAN[n]與發光控制信號EM[n]均被設為閘極關閉電壓VGL，且掃略信號Sweep[n]自閘極導通電壓VGH逐漸下降至閘極關閉電壓VGL。請同時參見第4A、4B、7A、7B圖。

在幅度設定電路pamCKT(m,n)中，幅度設定電晶體Ta1、Ta2因閘極接收的幅度設定列掃描信號ampSCAN[n]為閘極導通電壓VGH(ampSCAN[n]=VGH)而斷開；幅度設定電晶體Ta3因閘極接收的發光控制信號EM為閘極關閉電壓VGL(EM[n]=VGL)而導通。故端點Na1的電壓為幅度供應電壓Vdd_a(Na1=Vdd_a)。另一方面，幅度設定壓差△Vca即為端點Na1、Na2的電壓差(△Vca=Vdd_a-aDAT[m])。

基於幅度設定壓差△Vca、幅度供應電壓Vdd_a與幅度資料電壓aDAT[m]之間的關係式(△Vca=Vdd_a-aDAT[m])，以及幅度供應電壓Vdd_a為定值的緣故，可以推知幅度設定壓差△Vca隨著幅度資料電壓aDAT[m]的變化而改變。即，當幅度資料電壓aDAT[m]越大時，幅度設定壓差△Vca越小；當幅度資料電壓aDAT[m]越小時，幅度設定壓差△Vca越大。由於幅度設定電晶體Tamp的源極和閘極跨接在偏壓電容Ca的兩端，幅度設定壓差△Vca將決定幅度設定電晶體Tamp是否導通，以及導通幅度設定電晶體Tamp時的電流大小。

承上所述，幅度設定壓差△Vca受幅度資料電壓aDAT[m]的影響，且幅度設定壓差△Vca進一步影響流經幅度設定電晶體Tamp的電流大小。連帶的，流經幅度設定電晶體Tamp的電流大小將取決於端點Na2所接收的幅度資料電壓aDAT[m]。再者，當幅度設定電晶體Tamp與驅動電晶體Tdrv均導通時，則流經幅度設定電晶體Tamp的電流亦將流經驅動電晶體Tdrv。換言之，驅動電流Idrv的電流值(大小)隨著端點Na2所接收的幅度資料電壓aDAT[m]而改變。因此，此處將端點Na2的信號定義為幅度設定信號。

接著說明寬度設定電路pwdCKT(m,n)在發光期間dT_EM的操作。由第7A、7B圖可以看出，寬度設定電路pwdCKT(m,n)中的端點 Nw1接收掃略信號Sweep[n]。因此，掃略信號Sweep[n]影響寬度設定電路pwdCKT(m,n)的運作。隨著掃略信號Sweep[n]的電壓逐漸下降，端點Nw2的電壓也逐漸下降。連帶的，寬度設定電晶體Twd將從斷開狀態轉換為導通狀態。因此，可根據寬度設定電晶體Twd的導通與否，將發光期間dT_EM進一步分為兩個發光階段STG1、STG2。在發光階段STG1中，寬度設定電晶體Twd處於斷開狀態(如第7A圖所示)；且，在發光階段STG2中，寬度設定電晶體Twd處於導通狀態(如第7B圖所示)。以下分別說明寬度設定電路pwdCKT(m,n)在發光階段STG1、STG2的差異。

請參見第7A圖，其係本揭露之像素單元PXL(m,n)的內部元件，在發光階段STG1因應在列方向上的控制信號而運作的示意圖。在寬度設定電路pwdCKT(m,n)中，寬度設定列掃描信號wdSCAN[n]為閘極導通電壓VGH(wdSCAN[n]=VGH)，使寬度設定電晶體Tw1、Tw2、Tw3斷開。因偏壓電容Cw與Nw1相連的一端接收到遞減的掃略信號Sweep[n]的緣故，與偏壓電容Cw的另一端相連的端點Nw2的電壓也跟著下降。在發光階段STG1，寬度設定電晶體Twd的閘極電壓尚不夠低，故寬度設定電晶體Twd仍維持斷開。因此，寬度設定電路pwdCKT(m,n)中的全部的電晶體，在發光階段STG1均為斷開。

在中繼電路imdCKT(m,n)中，中繼電晶體Tm1、Tm3因偏壓電容Cm的兩端偏壓的緣故而導通。且，中繼電晶體Tm2因為閘極為發光控制信號EM[n]=閘極關閉電壓VGL而導通。端點Nm2因中繼電晶體Tm1、Tm2均導通的緣故而介於設定電壓Vset和寬度供應電壓Vdd_w之間的中間值。因此，端點Nm2的電壓尚不足以使中繼電晶體Tm4導通。在發光階段STG1，端點Nm3的電壓由導通的中繼電晶體Tm3決定，即，寬度供應電壓Vdd_w。因此，驅動電晶體Tdrv因閘極接收寬度供應電壓Vdd_w的緣故而斷開。是故，發光二極體LED在發光階段STG1仍不會發光。

請參見第7B圖，其係本揭露之像素單元PXL(m,n)的內部元件，在發光階段STG2因應在列方向上的控制信號而運作的示意圖。在寬度設定電路pwdCKT(m,n)中，寬度設定電晶體Tw1、Tw2、Tw3因閘極所接收的寬度設定列掃描信號wdSCAN[n]為閘極導通電壓(wdSCAN[n]=VGH)而斷開。因偏壓電容Cw與端點Nw1相連的一端接收到遞減的掃略信號Sweep[n]的緣故，與偏壓電容Cw的另一端相連的端點Nw2的電壓也跟著下降。在發光階段STG2，寬度設定電晶體Twd的閘極電壓已經降低至足以使寬度設定電晶體Twd導通的程度。因此，寬度設定電晶體Tw1、Tw2、Tw3在發光階段STG2為斷開，但寬度設定電晶體Twd為導通。

在中繼電路imdCKT(m,n)中，中繼寬度設定信號Nm1因寬度設定電晶體Twd導通而為寬度供應電壓Vdd_w(Nm1=Vdd_w)。連帶的，中繼電晶體Tm1、Tm3的源極和閘極之間的壓差均為0V。因此，中繼電晶體Tm1、Tm3為斷開。另，中繼電晶體Tm2因為閘極所接收的發光控制信號EM[n]為閘極關閉電壓VGL(EM[n]=VGL)的緣故而導通。端點Nm2因中繼電晶體Tm2導通的緣故而為設定電壓Vset(Nm2=Vset)。因此，端點Nm2的電壓足以使中繼電晶體Tm4導通。當中繼電晶體Tm4導通時，端點Nm3的電壓也逐漸降低至設定電壓Vset(Nm3=Son=Vset)。因此，驅動電晶體Tdrv因驅動致能信號Son等於設定電壓Vset(Son=Vset)的緣故而導通。因此，驅動電晶體Tdrv將在發光階段STG2導通，使發光二極體LED在發光階段STG2開始發光。

第7A、7B圖已說明像素單元PXL(m,n)在發光階段STG1、STG2中的運作方式。接著，以表3彙整並比較第7A、7B圖的內容。

更進一步觀察第7A、7B圖可以看出，端點Nw2的電壓下降速度影響寬度設定電晶體Twd的導通速度，以及影響中繼寬度設定信號Nm1的改變速度。再者，如第6圖所示，端點Nw2的電壓是由幅度設定期間dT_amp中，寬度設定電晶體Tw2將寬度資料電壓wDAT[m]導通至端點Nw2而決定。由於中繼電晶體Tm1、Tm3的閘極由中繼寬度設定信號Nm1控制，因此，中繼電晶體Tm1、Tm3由導通狀態切換至斷開狀態的時點，亦隨著中繼寬度設定信號Nm1改變速度而異。再者，中繼電晶體Tm1、Tm3自導通狀態切換至斷開狀態的時候，將使端點Nm3的電壓產生變化。其中，端點Nm3的電壓變化相當於驅動致能信號Son的電壓變化。因此，驅動電晶體Tdrv開始導通的時點也跟著改變。

請參見第8圖，其係本揭露之像素單元PXL(m,n)的內部元件，在關閉期間dT_OFF因應在列方向上的控制信號而運作的示意圖。請同時參見第4B、8圖與表2。以下分別說明幅度設定電路pamCKT(m,n)、寬度設定電路pwdCKT(m,n)、中繼電路imdCKT(m,n)在關閉期間dT_OFF如何運作。

在幅度設定電路pamCKT(m,n)中，幅度設定電晶體Ta1、Ta2因閘極接收的幅度設定列掃描信號ampSCAN[n]為閘極導通電壓VGH(ampSCAN[n]=VGH)而斷開；幅度設定電晶體Ta3因閘極接收的發光控制信號EM[n]為閘極導通電壓VGH(EM[n]=VGH)而斷開。此時，幅度設定電晶體Tamp雖因偏壓電容Ca兩端的壓差而導通，但因幅度設定電晶體Ta3斷開的緣故，在關閉期間dT_OFF仍無電流流經幅度設定電晶體Tamp。

在寬度設定電路pwdCKT(m,n)中，寬度設定電晶體Tw1、Tw2、Tw3因寬度設定列掃描信號wdSCAN[n]為閘極導通電壓VGH(wdSCAN[n]=VGH)而斷開。此外，寬度設定電晶體Twd也因為寬度設定電晶體Tw2斷開而斷開。因此，寬度設定電路pwdCKT(m,n)在關閉期間dT_OFF停止動作。

在中繼電路imdCKT(m,n)中，中繼電晶體Tm1、Tm3均因寬度設定電晶體Twd的斷開而斷開。中繼電晶體Tm2因閘極接收到的發光控制信號EM[n]為閘極導通電壓(EM[n]=VGH)而斷開，且中繼電晶體Tm4的閘極為浮接狀態。據此，驅動電晶體Tdrv的閘極在關閉期間dT_OFF亦為浮接狀態，且發光二極體LED在關閉期間dT_OFF並未發光。

請參見第9圖，其係根據本揭露構想之像素單元PXL(m,n)單元，驅動電流Idrv的脈波幅度cAMP較不易受寬度設定電路pwdCKT(m,n)設定脈波寬度影響之示意圖。在第9圖中，縱軸為驅動電流Idrv、橫軸為時間，且波形WF2a、WF2b、WF2c分別對應於寬度設定電路pwmCKT(m,n)將驅動電流Idrv的脈波寬度cPW設為cPW_2a、cPW_2b、cPW_2c的情況。從第9圖可以看出，與最寬的脈波寬度cPW_2a對應的脈波幅度cAMP_2a、與次寬的脈波寬度cPW_2b對應的脈波幅度cAMP_2b，以及與最窄的脈波寬度cPW_2c對應的脈波幅度cAMP_2c均相當接近。亦即，即便將驅動電流Idrv的脈波寬度cPW自較寬的脈波幅度cAMP_2a調整成較窄的脈波幅度cAMP_2c，驅動電流Idrv的脈波幅度cAMP仍大致維持不變。

與第2圖相較可明顯看出，第9圖的波形佐證採用本揭露構想的像素單元時，驅動電流Idrv的脈波幅度cAMP不至於隨著脈波寬度cPW的變化而劇烈變化。換言之，驅動電流Idrv的脈波幅度cAMP與脈波寬度cPW可被獨立地調整。

請參見第10圖，其係本揭露之像素單元PXL(m,n)的另一種實施例之示意圖。第10圖所示之像素單元PXL(m,n)’的結構與第4圖的像素單元PXL(m,n)相似，兩者的主要差異為中繼電路imdCKT、imdCKT’所包含的中繼電晶體的數量不同。

第4A圖的中繼電路imdCKT(m,n)可視為兩級源極隨耦器(source follower)的組合。其中，中繼電晶體Tm1、Tm2為第一級源極隨耦器；中繼電晶體Tm3、Tm4為第二級源極隨耦器。另，第10圖的中繼電路imdCKT(m,n)’僅包含中繼電晶體Tm1、Tm2所組成的單級源極隨耦器。

比較第4A、10圖可以看出，在第4A圖中，驅動電晶體Tdrv的閘極(驅動致能信號Son)相當於間接受到端點Nm2的電壓影響。即，端點Nm2改變中繼電晶體Tm4的導通狀態後，再使端點Nm3的電壓改變。此外，在第10圖中，驅動電晶體Tdrv的閘極(驅動致能信號Son)直接受到端點Nm2影響。因第10圖的像素單元的運作同樣可搭配第4B圖的波形，此處不再詳述第10圖的元件與操作細節。表4彙整第4A、10圖的差異處。

綜上，本揭露在寬度設定電路pwmCKT(m,n)與驅動電晶體Tdrv的閘極間設置中繼電路imdCKT、imdCKT’。中繼電路imdCKT、imdCKT’的設置可以放大中繼寬度設定信號Nm1的轉態電壓，進而使驅動電晶體Tdrv的導通狀態加速。換言之，中繼電路imdCKT、imdCKT’的設置可以使驅動電晶體Tdrv更快速地因應寬度資料電壓wDAT[m]而改變。另請留意，中繼電路的設計與實現方式並不限於本文的實施例。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

PXL(m,n):像素單元