TWM470959U - 顯示裝置 - Google Patents

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TWM470959U
TWM470959U TW102212804U TW102212804U TWM470959U TW M470959 U TWM470959 U TW M470959U TW 102212804 U TW102212804 U TW 102212804U TW 102212804 U TW102212804 U TW 102212804U TW M470959 U TWM470959 U TW M470959U
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TW
Taiwan
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backlight
module
pin
display device
pulse width
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TW102212804U
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Chien-Chi Hsu
Ping-Chun Hsieh
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Micro Star Int Co Ltd
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Description

顯示裝置
本新型有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種可去除螢幕閃爍之顯示裝置。
請參照第1圖，第1圖係為根據習知之顯示裝置之功能方塊圖。如第1圖所示，顯示裝置9主要包括一背光模組90、一顯示面板92、一背光控制模組94、一電阻性元件96以及一訊號輸入模組98，其中背光模組90更包括有一發光二極體(light-emitting diode，LED)陣列，而背光控制模組94更包括一升壓模組940及一脈寬調變背光控制器942。
背光模組90設置於顯示面板92的一側，其用以提供顯示面板92所需的背光光源。脈寬調變(pulse width modulation，PWM，亦稱脈衝寬度調變)背光控制器942分別具有一VCC接腳、一DIM接腳(亦稱調光接腳)、一EN接腳(亦稱致能接腳)、一GND接腳以及一ISET接腳，其中VCC接腳、DIM接腳、EN接腳以及GND接腳可視為脈寬調變背光控制器942的輸入接腳，ISET接腳可視為脈寬調變背光控制器942的輸出接腳，而背光模組90則電性連接於背光控制模組94內的升壓模組940和脈寬調變背光控制器942，而升壓 模組940則電性連接於脈寬調變背光控制模器942。此外，電阻性元件96則是電性連接於脈寬調變背光控制器942的ISET接腳以及一接地端之間。
脈寬調變背光控制器942的VCC接腳、DIM接腳、EN接腳以及GND接腳與訊號輸入模組98電性連接，以接收一外部電源Vin、一脈衝寬度調變訊號PWMsignal以及一第一電壓位準V1。其中外部電源Vin經背光控制模組94內的升壓模組940將其電位升壓，用以向背光模組90中的發光二極體陣列供電以及向背光控制模組94內脈寬調變背光控制器942供電。脈衝寬度調變訊號PWMsignal用以作為背光控制模組94的調光依據，而第一電壓位準V1則是用以對背光控制模組94提供一固定電壓位準的致能訊號。
在實際的操作中，背光控制模組94係透過所接收的外部電源Vin經升壓模組940將其電位升壓以向背光模組90中的發光二極體陣列供電，並使用脈衝寬度調變調光技術來控制發光二極體陣列的亮度。更詳細來說，脈衝寬度調變調光技術係依據脈衝寬度調變訊號PWMsignal的工作週期(duty cycle，亦稱責任週期、占空比)的大小來控制發光二極體陣列的亮度，而ISET接腳所輸出的輸出電流Iout的最大值則是由電阻性元件96調整ISET接腳來設定。
請參照第2圖，第2圖係為根據第1圖之脈寬調變背光控制器的輸出電流的波形圖。當DIM接腳所輸入的脈 衝寬度調變訊號PWMsignal的Duty(占空比)越大時，則背光模組90中的發光二極體陣列的亮度會越趨明亮；反之，當DIM接腳所輸入的衝寬度調變訊號Duty(占空比)越小時，則背光模組90中的發光二極體陣列的亮度會越趨暗。
然而，利用脈衝寬度調變調光技術的調光方式將會使得顯示裝置9每秒產生有兩百至三百次的閃爍，換句話說，背光控制模組94所輸出的輸入電流Iin會呈現每秒兩百至三百赫茲的變化。雖然人類的眼睛只能感受到每秒三十個畫面，所以使用者在看顯示裝置9時，由於眼睛視覺暫留(persistence of vision)的關係，而不易察覺到顯示裝置9的閃爍，但若以一天八小時來計算的話，顯示裝置9將會閃爍超過五百萬次，而對使用者的眼睛造成較大的負擔並易產生電腦視覺症候群(computer vision syndrome)的病症。此外，當使用者使用相機或是攝影機拍攝顯示裝置9的螢幕影像時，其拍攝影像也會有抖動條紋的現象發生。
為了要消除顯示裝置9每秒兩百至三百次的閃爍現象，習知的解決方案為將背光控制模組94內的脈寬調變背光控制器942更改為一種具有I2C(inter-integrated circuit)的電流控制晶片，以透過電流線性調光之方式來控制顯示裝置的亮度，然而，此種解決方案將會使顯示裝置內部的電路設計更加複雜，且使成本更加昂貴。
有鑑於以上的問題，本揭露提出一種顯示裝置，其透過將背光控制模組的輸入接腳接收一固定電壓之方式，以及將去閃爍模組設置在背光控制模組的輸出接腳之設計，達到可調整顯示裝置之背光亮度並同時去除螢幕閃爍之目的。
根據本揭露一實施例中的顯示裝置，此顯示裝置主要包括一背光模組、一背光控制模組以及一去閃爍模組。背光模組具有至少一背光單元，此背光單元用以提供一顯示面板所需之背光光源。背光控制模組包含一脈寬調變背光控制器及一升壓模組，其脈寬調變背光控制器具有一輸入接腳與一輸出接腳，而上述的背光模組電性連接於背光控制模組的輸入接腳與輸出接腳之間。所述的輸入接腳用以接收第一電壓位準，以控制提供給背光模組的輸入電流的連續性。去閃爍模組電性連接上述的輸出接腳，此去閃爍模組接收脈衝寬度調變訊號，並透過此脈衝寬度調變訊號的工作週期來控制輸出接腳的一輸出電流，據以使得背光控制模組可以依據輸出電流而控制提供給背光模組的輸入電流，其中輸入電流關聯於至少一背光單元的背光亮度。
綜合以上所述，本揭露提供一種顯示裝置，其背光控制模組的輸入接腳接收一種固定的第一電壓位準，以及將去閃爍模組設置在背光控制模組內的脈寬調變背光控制器輸出接腳上，並透過接收脈衝寬度調變訊號來控制輸出接腳 的輸出電流之設計，據以使得背光控制模組可以依據輸出電流來控制顯示裝置的背光亮度及背光單元發出的光線中的藍光成分。
以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本新型之精神與原理，並且提供本新型之專利申請範圍更進一步之解釋。
1、9‧‧‧顯示裝置
10、90‧‧‧背光模組
12、92‧‧‧顯示面板
14‧‧‧背光控制模組
140、940‧‧‧升壓模組
15、160、96‧‧‧電阻性元件
16‧‧‧去閃爍模組
162‧‧‧電壓調整單元
164‧‧‧數位類比轉換單元
18、98‧‧‧訊號輸入模組
142、942‧‧‧脈寬調變背光控制器
pin_1~pin_5、VCC、DIM、EN、GND、ISET‧‧‧接腳
Vin‧‧‧外部電源
V1、V2、Vout1、Vout2‧‧‧電壓位準
Iin、Iout、I1、I2‧‧‧電流
PWMsignal‧‧‧脈衝寬度調變訊號
R1~R4‧‧‧電阻
C1‧‧‧電容
Q1‧‧‧金氧半場效電晶體
S70~S74‧‧‧步驟流程
第1圖係為根據習知之顯示裝置之功能方塊圖。
第2圖係為根據第1圖之脈寬調變背光控制器的輸出電流的波形圖。
第3圖係為根據本揭露一實施例之顯示裝置之功能方塊圖。
第4圖係為根據第3圖之顯示裝置之細部功能方塊圖。
第5圖係為根據本揭露一實施例之背光控制模組的輸出電流的波形圖。
第6圖係為根據本揭露一實施例之數位類比轉換單元之電路示意圖。
第7圖係為根據本揭露一實施例之顯示裝置控制方法之步驟流程圖。
以下在實施方式中詳細敘述本新型之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本新型之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本新型相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本新型之觀點，但非以任何觀點限制本新型之範疇。
〔顯示裝置之實施例〕
請參照第3圖，第3圖係為根據本揭露一實施例之顯示裝置之功能方塊圖。如第3圖所示，本實施例之顯示裝置1主要包括有背光模組10、顯示面板12、背光控制模組14、電阻性元件15、去閃爍模組16以及訊號輸入模組18，其中背光控制模組14包含一脈寬調變(pulse width modulation，亦稱脈衝寬度調變)背光控制器142及一升壓模組140，其脈寬調變背光控制器142具有一輸入接腳pin_1以及一輸出接腳pin_2，輸入接腳pin_1電性連接訊號輸入模組18，輸出接腳pin_2電性連接電阻性元件15與去閃爍模組16的其中之一端，而去閃爍模組16的另一端則是電性連接訊號輸入模組18。
此外，背光模組10電性連接背光控制模組14內的升壓模組140，其中所述的升壓模組140係用以將其外部電源Vin的電壓進行電位升壓，以提供背光模組10中的發光二極體陣列的供電。換句話說，背光模組10與背光控制模組14 之間的訊號傳輸路徑是由脈寬調變背光控制器142的輸入接腳pin_1來控制提供給背光模組10的輸入電流Iin的連續性，最後再由脈寬調變背光控制器142的輸出接腳pin_2來控制提供給背光模組10的輸入電流Iin。以下分別就顯示裝置1的各功能模組作詳細的說明。
背光模組10具有至少一背光單元(未繪示於圖式)，所述的背光單元用以提供顯示面板12所需之背光光源，此種背光光源可以為任意一種顏色之光源，例如綠色、藍色以及白色等，本新型在此不加以限制。一般來說，背光模組10設置於顯示面板12的一側，例如是設置於顯示面板12的下方。
於實務上，背光模組10可以為一種直下式背光模組(direct type backlight module)或是一種側邊入光式背光模組(side type backlight module)，而顯示面板12則可以為一種液晶顯示面板(liquid crystal display panel)。此外，所述的至少一背光單元則為發光二極體(light-emitting diode，LED)。此外，本新型在此不加以限制背光模組10中的背光單元個數以及陣列排列方式。另外，本新型在此亦不加以限制顯示面板12的尺寸，例如顯示裝置1可以為24吋顯示器或是27吋顯示器。
背光控制模組14內的脈寬調變背光控制器142的輸入接腳pin_1接收由訊號輸入模組18所輸出的第一電壓 位準V1，以控制提供給背光模組10的輸入電流Iin的連續性。換句話說，背光控制模組14係用以向背光模組10中的所述至少一背光單元進行供電。於實務上，背光控制模組14包含脈寬調變背光控制器142及升壓模組140，而脈寬調變背光控制器142的輸入接腳pin_1所接收的第一電壓位準V1為一種固定的直流電壓，亦即第一電壓位準V1為定值。
去閃爍模組16接收脈衝寬度調變訊號PWMsignal，並透過調整脈衝寬度調變訊號PWMsignal的工作週期(duty cycle，亦稱責任週期、占空比)來控制背光控制模組14的輸出接腳pin_2的輸出電流Iout。
藉此，背光控制模組14可以依據上述的輸出電流Iout而控制提供給背光模組10的輸入電流Iin，進而使得所述至少一背光單元的背光亮度會隨著輸入電流Iin的大小而有明暗變化。換句話說，輸入電流Iin關聯於所述至少一背光單元的背光亮度。
因此，本新型之顯示裝置1可以藉由輸出電流Iout來控制提供給背光模組10的輸入電流Iin，進而達到調整所述至少一背光單元的背光亮度之目的，更進一步來說，本新型可通過調降輸出電流Iout，以使得所述至少一背光單元發出的光線中的藍光成分相對應的減少，進而減輕藍光對使用者眼睛之刺激。其中，上述之藍光為波長四百至五百奈米的高能亮可見光，其可以穿透使用者眼睛之晶狀體並到達 視網膜，而造成使用者的視力損傷，例如產生黃斑部病變或是白內障。
為了更清楚說明背光控制模組14與去閃爍模組16之間的作動方式，請參照第4圖，第4圖係為根據第3圖之顯示裝置之細部功能方塊圖。如第4圖所示，背光控制模組14內的脈寬調變背光控制器142除了具有輸入接腳pin_1與輸出接腳pin_2之外，更具有另外三個輸入接腳pin_3、pin_4以及pin_5，其中輸入接腳pin_1與pin_3同時接收訊號輸入模組18所輸出的第一電壓位準V1，而輸入接腳pin_4則是接收訊號輸入模組18所輸出的外部電源Vin。在實際的操作中，外部電源Vin係為驅動背光控制模組14內的脈寬調變背光控制器142及升壓模組140以提供背光模組10之電壓，其通常為十二伏特或是二十伏特，但不以此為限。
於實務上，背光控制模組14內的脈寬調變背光控制器142的輸入接腳pin_1為DIM接腳(亦稱調光接腳)、輸出接腳pin_2為ISET接腳、輸入接腳pin_3為EN接腳(亦稱致能接腳)、輸入接腳pin_4為VCC接腳以及輸入接腳pin_5為GND接腳(亦稱接地接腳)。
去閃爍模組16包括有電阻性元件160、電壓調整單元162以及數位類比轉換單元164，其中電阻性元件160的一端電性連接輸出接腳pin_2與電阻性元件15，電壓調整單元162電性連接訊號輸入模組18所輸出的外部電源Vin， 而數位類比轉換單元164則是電性連接訊號輸入模組18所輸出的脈衝寬度調變訊號PWMsignal、電壓調整單元162以及電阻性元件160之間。
電壓調整單元162透過接收訊號輸入模組18所輸出的外部電源Vin而據以產生一組穩定的第二電壓位準V2。於實務上，電壓調整單元162可以為一種直流電壓調整器(DC voltage regulator，亦稱穩壓器)，舉例來說，若外部電源Vin為十二伏特的話，則電壓調整單元162可以為十二伏特轉五伏特之電壓調整器，藉此使得電壓調整單元162所輸出的第二電壓位準V2為五伏特。
數位類比轉換單元164透過接收脈衝寬度調變訊號PWMsignal以及第二電壓位準V2來控制電阻性元件160的跨壓(即Vout1-Vout2)，進而控制輸出接腳pin_2所輸出的輸出電流Iout。於實務上，數位類比轉換單元164為一種數位類比轉換器(digital-to-analog converter，DAC)，其用以將數位訊號型式的脈衝寬度調變訊號PWMsignal轉換成類比訊號型式的電壓訊號。
在實際的操作中，當訊號輸入模組18所傳輸的脈衝寬度調變訊號PWMsignal的工作週期變大時，將使得由數位類比轉換單元164的類比電壓訊號的電壓位準Vout2降低，而又由於由輸出接腳pin_2所提供的電壓位準Vout1為定值，造成流經電阻性元件160的電流I2變大(因為 I2=(Vout1-Vout2)/電阻性元件160的阻抗值)，且又由於輸出接腳pin_2所輸出的輸出電流Iout等於電流I1與電流I2的總合，在流經電阻性元件15之電流I1為定值的情況下，輸出接腳pin_2所輸出的輸出電流Iout將會變大，進而使得背光控制模組14可以依據上述的輸出電流Iout而提高輸入電流Iin，據以使得背光模組10的背光亮度越趨明亮。反之，當訊號輸入模組18所傳輸的脈衝寬度調變訊號PWMsignal的工作週期變小時，背光模組10的背光亮度則會越趨暗。
藉此，背光控制模組14內之脈寬調變背光控制器142的輸入接腳pin_1接收由訊號輸入模組18所輸出的第一電壓位準V1，輸入電流Iin會成為一種連續性且無任何頻率變化的電流，亦即輸入電流Iin為一種線性電流，例如第5圖所示。請參照第5圖，第5圖係為根據本揭露一實施例之背光控制模組的輸出電流的波形圖。如第5圖所示，當輸出電流Iout越來越大時，背光模組10中的所述至少一背光單元的背光亮度將會越明亮。反之，當輸出電流Iout越來越小時(未繪示於圖式)，背光模組10中的所述至少一背光單元的背光亮度將會越暗。
訊號輸入模組18用以提供外部電源Vin給背光控制模組14與電壓調整單元162、提供第一電壓位準V1給背光控制模組14以及提供脈衝寬度調變訊號PWMsignal給數位類比轉換單元164。此外，本新型在此不加以限制訊號輸入 模組18所提供之外部電源Vin、第一電壓位準V1以及脈衝寬度調變訊號PWMsignal是否為本身所產生，或是藉由另外的電壓訊號產生器以及脈衝寬度調變訊號產生器而獲得。
此外，本實施例之電阻性元件15與160為至少一電阻器(resistor)所構成，且本實施例在此不加以限制電阻性元件15與160當中的所述至少一電阻器的連接方式(例如串接)以及阻抗值。
請參照第6圖，第6圖係為根據本揭露一實施例之數位類比轉換單元之電路示意圖。如第6圖所示，數位類比轉換單元164主要包括電阻(第一電阻)R1、電阻(第二電阻)R2、電阻(第三電阻)R3、電阻電容並聯電路(包括電阻R4以及電容C1)以及金氧半場效電晶體Q1。更詳細來說，金氧半場效電晶體Q1係為一種反並接二極體之金氧半場效電晶體(metal oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET)。
電阻R1耦接於訊號輸入模組18與金氧半場效電晶體Q1的閘極之間；電阻R2耦接於電壓調整單元162與金氧半場效電晶體Q1的汲極之間；電阻R3的一端耦接於電阻R2與金氧半場效電晶體Q1的汲極之間，而電阻R3的另一端則是耦接於電阻性元件160與電阻電容並聯電路之間；由電阻R4以及電容C1所組成的電阻電容並聯電路其一端耦接電阻R3以及電阻性元件160之間，而另一端則是耦接於接地 端；金氧半場效電晶體Q1的閘極透過耦接電阻R1而接收脈衝寬度調變訊號PWMsignal，而金氧半場效電晶體Q1的源極則是耦接接地端。
值得注意的是，第6圖所繪示之電路示意圖僅為數位類比轉換單元164的其中一種實施態樣，並非為限制數位類比轉換單元164的電路實施方式，於所屬領域具有通常知識者可以依據數位類比轉換單元164的操作方式而逕行設計出適當的電路結構。
〔顯示裝置控制方法之實施例〕
為了更清楚地介紹本新型之顯示裝置的運作方式，請同時參照第3圖與第7圖，第7圖係為根據本揭露一實施例之顯示裝置控制方法之步驟流程圖。如第3圖與第7圖所示，所述的顯示裝置控制方法適用於具有背光模組10與背光控制模組14的顯示裝置1。
在步驟S70中，背光控制模組14接收第一電壓位準V1(亦即脈寬調變背光控制器142之輸入接腳pin_1接收固定的直流電壓)，使得提供給背光模組10的輸入電流Iin會成為一種連續性且無任何頻率變化的電流。接著，在步驟S72中，顯示裝置1會透過脈衝寬度調變訊號PWMsignal的工作週期來控制背光控制模組14內的脈寬調變背光控制器142輸出接腳pin_2的輸出電流Iout。最後，在步驟S74中，背光控制模組14會依據其脈寬調變背光控制器142之輸出接腳 pin_2的輸出電流Iout而控制提供給背光模組10的輸入電流Iin，其中輸入電流Iin關聯於背光模組10的背光亮度。
值得注意的是，背光控制模組14所輸出的輸入電流Iin為一種線性電流，換句話說，輸入電流Iin為一種連續性且無任何頻率變化的電流。
較佳地，第一電壓位準V1係被背光控制模組14內的脈寬調變背光控制器142的輸入接腳pin_1所接收，且此第一電壓位準V1為定值。
此外，在透過脈衝寬度調變訊號PWMsignal的工作週期來控制背光控制模組14內的脈寬調變背光控制器142的輸出電流Iout的步驟中(步驟S72)，顯示裝置1更透過接收外部電源Vin來產生第二電壓位準V2，據以使得顯示裝置1可以透過脈衝寬度調變訊號PWMsignal與第二電壓位準V2來控制該輸出接腳pin_2的輸出電流Iout。
〔實施例的可能功效〕
綜合以上所述，本新型實施例提供一種顯示裝置，其背光控制模組的輸入接腳接收一種固定的第一電壓位準，以及將去閃爍模組設置在背光控制模組的輸出接腳並透過接收脈衝寬度調變訊號來控制輸出接腳的輸出電流之設計，據以使得背光控制模組可以依據輸出電流來控制顯示裝置的背光亮度。藉此，本新型之顯示裝置利用簡單的改變背光控制模組內的脈寬調變背光控制器輸入接腳的電路連接關 係以及增加一去閃爍模組，而不須要改變習知的顯示裝置內的主板設計，即能實現電流線性調光之方式，進而達到螢幕無閃爍之功效以及降低藍光對使用者眼睛之刺激，對於使用者的視力有更加良好的保護，十分具有實用性。
實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型。在不脫離本新型之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本新型之專利保護範圍。關於本新型所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
1‧‧‧顯示裝置
10‧‧‧背光模組
12‧‧‧顯示面板
14‧‧‧背光控制模組
140‧‧‧升壓模組
142‧‧‧脈寬調變背光控制器
15‧‧‧電阻性元件
16‧‧‧去閃爍模組
18‧‧‧訊號輸入模組
pin_1、pin_2‧‧‧接腳
V1‧‧‧電壓位準
Iin、Iout‧‧‧電流
PWMsignal‧‧‧脈衝寬度調變訊號

Claims (9)

  1. 一種顯示裝置，包括：一背光模組，具有至少一背光單元，該背光單元用以提供一顯示面板所需之背光光源；一背光控制模組，具有一輸入接腳與一輸出接腳，該背光模組電性連接於該輸入接腳與該輸出接腳之間，該輸入接腳接收一第一電壓位準，以控制提供給該背光模組的一輸入電流的連續性；以及一去閃爍模組，電性連接該輸出接腳，該去閃爍模組接收一脈衝寬度調變訊號，並透過該脈衝寬度調變訊號的工作週期來控制該輸出接腳的一輸出電流；其中，該背光控制模組依據該輸出電流而控制提供給該背光模組的該輸入電流，該輸入電流關聯於該至少一背光單元的背光亮度。
  2. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該輸出接腳的該輸出電流為可控制。
  3. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該第一電壓位準為定值，以控制提供給該背光模組的該輸入電流的連續性。
  4. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該背光控制模組包括一脈寬調變背光控制器，該輸入接腳與該輸出接腳分別為該脈寬調變背光控制器的DIM接腳與ISET接腳。
  5. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該背光單元為發光二極體。
  6. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該去閃爍模組包括：一電阻性元件，電性連接該輸出接腳；一電壓調整單元，透過接收一外部電源而據以產生一第二電壓位準；以及一數位類比轉換單元，電性連接於該電阻性元件與該電壓調整單元之間，該數位類比轉換單元透過接收該脈衝寬度調變訊號與該第二電壓位準來控制該電阻性元件的跨壓，進而控制該輸出接腳的該輸出電流。
  7. 如請求項6所述之顯示裝置，其中該顯示裝置更包括一訊號輸入模組，該訊號輸入模組電性連接該背光控制模組與該去閃爍模組，該訊號輸入模組用以提供該外部電源給該背光控制模組與該電壓調整單元、提供該第一電壓位準給該背光控制模組以及提供該脈衝寬度調變訊號給該數位類比轉換單元。
  8. 如請求項7所述之顯示裝置，其中該數位類比轉換單元更包括：一第一電阻，耦接該訊號輸入模組；一第二電阻，耦接該電壓調整單元；一第三電阻，耦接該第二電阻與該電阻性元件； 一電阻電容並聯電路，耦接於該第三電阻與該電阻性元件之間，並耦接一接地端；以及一金氧半場效電晶體，該金氧半場效電晶體的閘極耦接該第一電阻以接收該脈衝寬度調變訊號，該金氧半場效電晶體的汲極耦接於該第二電阻與該第三電阻之間，該金氧半場效電晶體的源極耦接該接地端。
  9. 如請求項8所述之顯示裝置，其中該金氧半場效電晶體係為反並接二極體之金氧半場效電晶體。
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