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TW202036511A - 顯示系統及其驅動電路 - Google Patents

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TW202036511A
TW202036511A TW108111061A TW108111061A TW202036511A TW 202036511 A TW202036511 A TW 202036511A TW 108111061 A TW108111061 A TW 108111061A TW 108111061 A TW108111061 A TW 108111061A TW 202036511 A TW202036511 A TW 202036511A
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聚積科技股份有限公司
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Abstract

一種顯示系統，包含發光陣列及驅動發光陣列的驅動電路，發光陣列包括多個分別設置在由多條掃描線與多條通道線所界定出的多個像素區的發光單元，驅動電路包括一產生內部全域時脈訊號的延遲鎖迴路、一電連接延遲鎖迴路以接收一顯示資料且產生掃描控制訊號與電流控制訊號的訊號處理單元、一電連接訊號處理單元及多條掃描線以接收來自訊號處理單元的掃描控制訊號且掃描多條掃描線的掃描單元，及一電連接訊號處理單元及多條通道線以接收來自訊號處理單元的電流控制訊號且提供多個驅動電流的電流通道單元。

Description

顯示系統及其驅動電路
本發明是有關於一種顯示系統，特別是指一種顯示系統及其驅動電路。
習知的發光二極體驅動晶片大多使用鎖相迴路(Phase-lock loop, PLL)來產生一全域時脈訊號，供晶片之內部的數位循序電路(Digital sequential circuit)使用，然，鎖相迴路大多是由類比電路構成，不僅製作成本高，且會隨著製作晶片之半導體製程的演進而需要重新設計電路或修改電路，方可與晶片內之其他電路區塊整合使用，因此有耗費研發人力與時程的問題。
另，習知的發光二極體驅動晶片大多是根據欲驅動之發光二極體顯示製造廠商的規格或要求，採用共陰極(Common cathode)架構或共陽極(Common anode)架構的其中一種架構，然，現有的共陰極驅動晶片與共陽極驅動晶片在電路設計架構上仍然有不少差異，需面臨需花費較多的時間與人力來分別設計共陰極發光二極體驅動晶片及共陽極發光二極體驅動晶片的問題。
因此，本發明的目的，即在提供一種顯示系統，解決發光二極體驅動晶片目前在電路設計、電路製作，及應用範疇上所面臨之研發人力與時程的問題。
於是，本發明提供一種顯示系統，接收一顯示資料以產生顯示光，包含一發光陣列及一驅動電路，該發光陣列包括多條彼此相間隔且橫向設置的掃描線、多條彼此相間隔且直向設置的通道線，及多個發光單元，該多條掃描線與該多條通道線彼此交錯，以界定出多個像素區，該多個發光單元分別對應地設置於該多個像素區，該驅動電路包括一延遲鎖迴路，一電連接該延遲鎖迴路的訊號處理單元、一電連接該訊號處理單元及該多條掃描線的掃描單元，及一電連接該訊號處理單元及該多條通道線的電流通道單元，該延遲鎖迴路接收一參考時脈訊號，且進行相位延遲以產生多個延遲時脈訊號，該多個延遲時脈訊號相較於該參考時脈訊號分別具有多個不同相位差，進而從該多個延遲時脈訊號選擇其中之一作為一內部全域時脈訊號，該訊號處理單元接收該顯示資料，及來自該延遲鎖迴路的內部全域時脈訊號，且根據該內部全域時脈訊號對該顯示資料進行訊號處理以產生一掃描控制訊號與一電流控制訊號，該掃描單元接收來自該訊號處理單元的掃描控制訊號，且根據該掃描控制訊號以掃描該多條掃描線，該電流通道單元接收來自該訊號處理單元的電流控制訊號，且根據該電流控制訊號對該多條通道線分別對應地提供多個驅動電流，該多個驅動電流的大小分別相關於該顯示資料的多個灰階值。
因此，本發明的另一目的，即在提供一種驅動電路，使用相同的電路架構，解決傳統作法分別設計共陰極電路架構與共陽極電路架構所要花費的電路設計時間與研發人力成本問題。
於是，本發明提供一種驅動電路，包含一延遲鎖迴路(Delay lock loop, DLL)，一電連接該延遲鎖迴路的訊號處理單元、一電連接該訊號處理單元及該多條掃描線的掃描單元，及一電連接該訊號處理單元及該多條通道線的電流通道單元，該延遲鎖迴路接收一參考時脈訊號，且進行相位延遲以產生多個延遲時脈訊號，該多個延遲時脈訊號相較於該參考時脈訊號分別具有多個不同相位差，進而從該多個延遲時脈訊號選擇其中之一作為一內部全域時脈訊號，該訊號處理單元接收該顯示資料，及來自該延遲鎖迴路的內部全域時脈訊號，且根據該內部全域時脈訊號對該顯示資料進行訊號處理以產生一掃描控制訊號與一電流控制訊號，該掃描單元接收來自該訊號處理單元的掃描控制訊號，且根據該掃描控制訊號以掃描該多條掃描線，該電流通道單元接收來自該訊號處理單元的電流控制訊號，且根據該電流控制訊號對該多條通道線分別對應地提供多個驅動電流，該多個驅動電流的大小分別相關於該顯示資料的多個灰階值。
本發明的功效在於：藉由該驅動電路使用該延遲鎖迴路取代一鎖相迴路，以較簡單的時脈產生電路架構，產生足以供該驅動電路的該訊號處理單元使用(時脈頻率為MHz等級)的該內部全域時脈訊號，此外，基於該驅動電路的電路架構，對該掃描單元或該電流通道單元做部分電路元件的替換，即可用以驅動一共陰極發光陣列或一共陽極發光陣列，皆可有效地減少電路的研發時間與人力成本，縮短產品上市時間(Time to market)。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1，本發明顯示系統包含一發光陣列3及一驅動電路2，該發光陣列3包括多條彼此相間隔且橫向設置的掃描線、多條彼此相間隔且直向設置的通道線，及多個具有一第一連接端及一第二連接端的發光單元32，該多條掃描線與該多條通道線彼此交錯，以界定出多個像素區31，該多個發光單元32分別對應地設置於該多個像素區31，且分別對應地電連接該多條掃描線及該多條通道線。
該驅動電路2包括一延遲鎖迴路21、一電連接該延遲鎖迴路21的訊號處理單元22、一電連接該訊號處理單元22及該多條通道線的電流通道單元23，及一電連接該訊號處理單元22及該多條掃描線的掃描單元24。
該延遲鎖迴路21接收一參考時脈訊號(圖未示)，且對該參考時脈訊號進行相位延遲，以產生多個延遲時脈訊號，該多個延遲時脈訊號相較於該參考時脈訊號分別具有多個不同相位差，進而從該多個延遲時脈訊號選擇其中之一作為一內部全域時脈訊號。
該訊號處理單元22接收一顯示資料(圖未示)，及來自該延遲鎖迴路的內部全域時脈訊號，且根據該內部全域時脈訊號對該顯示資料進行訊號處理以輸出一電流控制訊號到該電流通道單元23，及一掃描控制訊號到該掃描單元24。
該電流通道單元23根據該電流控制訊號對該多條通道線分別對應地提供多個驅動電流，以驅動每一通道線所電連接的多個發光單元32，該多個驅動電流的大小分別相關於該顯示資料中的多個灰階值。
該掃描單元24根據該掃描控制訊號以掃描該多條掃描線。
參閱圖2，本發明顯示系統的一第一實施例，該顯示系統包含一發光陣列3及一驅動電路2，該發光陣列3包括32條彼此相間隔且橫向設置的掃描線、16條彼此相間隔且直向設置的通道線組(即第一~第十六通道線組Crgb1~Crgb16) ，及(32×16)個具有一第一連接端及一第二連接端的發光單元32，該32條掃描線(即第一~第三十二掃描線S1~S32)與該16條通道線組彼此交錯，以界定出(32×16)個像素區31，該多個發光單元32分別對應地設置於該多個像素區31，其中，每一發光單元32可以是一般的發光二極體、有機發光二極體(OLED)，或其驅動方式與發光二極體一樣的發光元件，但不以此為限，在本實施例中，每一通道線組包含一條紅色通道線、一條綠色通道線，及一條藍色通道線，每一發光單元32具有一紅色發光二極體、一綠色發光二極體，及一藍色發光二極體，且在圖2中僅以一二極體元件符號代表該紅色、綠色，及藍色發光二極體(以下簡稱三原色發光二極體)。每一組三原色發光二極體的紅色、綠色，及藍色發光二極體的陽極分別電連接一通道線組的紅色、綠色，及藍色通道線，每一組三原色發光二極體的紅色、綠色，及藍色發光二極體的陰極電連接同一掃描線，使該發光陣列3成為一共陰極發光二極體陣列，但不以此為限，每一通道線組也可以是多條或一條通道線用以驅動多個同一顏色的多個發光二極體。
在本實施例中，每一通道線組的每一條紅色通道線、每一條綠色通道線，及每一條藍色通道線，分別驅動電連接該條紅色通道線的32個紅色發光二極體、電連接該條綠色通道線的32個綠色發光二極體，及電連接該條藍色通道線的32個藍色發光二極體。
參閱圖3，在本實施例中，本發明驅動電路2用以驅動該發光陣列3，該驅動電路2包含一延遲鎖迴路21、一電連接該延遲鎖迴路21的訊號處理單元22、一電連接該訊號處理單元22及48條通道線(每一通道線組具有3條通道線，故，該第一~第十六通道線組Crgb1~Crgb16共有48條通道線)的電流通道單元23，及一電連接該訊號處理單元22及32條掃描線的掃描單元24。該驅動電路2接收一來自外接中央控制系統(例如:一中央處理單元或一微處理單元)的一灰階時脈訊號、一指令與資料時脈訊號、一指令與資料控制訊號、一帶有該顯示資料的串列輸入訊號(Serial data input signal, SDI signal)、一帶有輸出資料的串列輸出訊號(Serial data output signal, SDO signal)、來自外部電源供應單元提供的一藍綠色共陰極電壓源VLEDGB、一紅色共陰極電壓源VLEDR，及一接地端。其中，該藍綠色共陰極電壓源VLEDGB的電壓為3.2伏特~4.5伏特，該紅色共陰極電壓源VLEDR的電壓為2.4伏特至4.5伏特。其中，該接地端為該驅動電路2內的所有電路元件的一共同接地點。
參閱圖3及圖4，該延遲鎖迴路21包括一接收該灰階時脈訊號及該指令與資料時脈訊號的輸入時脈多工器211、一電連接該輸入時脈多工器211的相位偵測器212、一電連接該相位偵測器212的充電幫浦213、一電連接該充電幫浦213的壓控延遲線214、一個一端電連接該充電幫浦213及該壓控延遲線214且另一端接地(共同接地點)的電容215、一電連接該壓控延遲線214的邏輯電路216，及一電連接該邏輯電路216的輸出時脈多工器217。
該輸入時脈多工器211接收且根據一來自該訊號處理單元22的參考時脈配置設定，且從該灰階時脈訊號及該指令與資料時脈訊號選擇其中之一為一輸出的參考時脈訊號。
該相位偵測器212還電連接該壓控延遲線214，以接收一具有相位延遲的回饋時脈訊號，該相位偵測器212比較該參考時脈訊號的相位與該回饋時脈訊號的相位，以得到一相位差，當該相位差表示該回饋時脈訊號的相位領先該參考時脈訊號的相位，則輸出一領先訊號，當該相位差表示該回饋時脈訊號的相位落後該參考時脈訊號的相位，則輸出一落後訊號，其中，該領先訊號及該落後訊號皆為一數位脈衝訊號。
該充電幫浦213根據接收到的是該領先訊號或該落後訊號，調整對該電容215的充電速度以產生一跨於該電容215兩端的控制電壓，當該充電幫浦213接收到的是該領先訊號，該充電幫浦213降低對該電容215的充電速度以降低該控制電壓，使該回饋時脈訊號在下一個時脈周期的相位，相對於該參考時脈訊號的相位是往後移，當該充電幫浦213接收到的是該落後訊號，該充電幫浦213提高對該電容215的充電速度以提高該控制電壓，使該回饋時脈訊號在下一個時脈周期的相位，相對於該參考時脈訊號的相位是往前移，直到該回饋時脈訊號的相位對齊該參考時脈訊號的相位，即鎖住該回饋時脈訊號的頻率。
該壓控延遲線214具有多個串接的延遲元件(圖未示)，且電連接該輸入時脈多工器211以接收該參考時脈訊號，並根據該控制電壓調整該參考時脈訊號經過該多個延遲元件的延遲時間，以分別使該多個延遲元件產生多個延遲時脈訊號，其中，該回饋時脈訊號為該多個延遲時脈訊號的其中之一，在本實施例中，該回饋時脈訊號為該多個串接的延遲元件之最後一個所產生的該延遲時脈訊號，但不以此為限。
該邏輯電路216接收該多個延遲時脈訊號，且根據一來自該訊號處理單元22的時脈頻率配置設定，對該多個延遲時脈訊號做數位邏輯運算及多工選擇，以產生一輸出時脈訊號。
該輸出時脈多工器217接收該灰階時脈訊號、該輸出時脈訊號，及該參考時脈配置設定，且根據該參考時脈配置設定從該灰階時脈訊號及該輸出時脈訊號選擇其中之一為一輸出的內部全域時脈訊號。
值得注意的是，在不同的實施態樣中，該延遲鎖迴路21也可以只包括該相位偵測器212、該充電幫浦213、該壓控延遲線214、該電容215，及該邏輯電路216。本實施例是藉由該輸入時脈多工器211及該輸出時脈多工器217，以旁通該灰階時脈訊號作為該參考時脈訊號或該內部全域時脈訊號，一來以確保該延遲鎖迴路21若無法正常運作時，還有該灰階時脈訊號作為該內部全域時脈訊號可使用，二來可在某些測試模式下直接使用該灰階時脈訊號對該延遲鎖迴路21進行除錯測試，但不以此為限。
此外，值得一提的是，該延遲鎖迴路21可以是一混合訊號(Mixed-signal)的延遲鎖迴路，也可以是一全數位(All digital)的延遲鎖迴路(圖未示)，皆足以產生供其他功能區塊(例如:訊號處理單元22)所需的該內部全域時脈訊號，如此也提供該驅動電路2在時脈產生電路設計上的應用彈性。在本實施例中，該延遲鎖迴路21是一混合訊號的延遲鎖迴路且用於產生頻率為80MHz的內部全域時脈訊號，但不以此為限。
參閱圖3，該訊號處理單元22包括一電連接該延遲鎖迴路21的指令控制與時脈同步電路221、一接收該串列輸入訊號及該指令與資料時脈訊號的串列輸入輸出介面222、一電連接該指令控制與時脈同步電路221及該串列輸入輸出介面222的配置暫存器223，及一電連接該指令控制與時脈同步電路221及該串列輸入輸出介面222的脈寬調變區塊224。
該指令控制與時脈同步電路221接收該灰階時脈訊號、該指令與資料時脈訊號，及該指令與資料控制訊號，且從該灰階時脈訊號及該指令與資料時脈訊號選擇其中之一，以作為一基礎時脈頻率，並對該基礎時脈頻率進行時脈同步處理、除頻、時脈責任週期調整，及時脈遮蔽(Clock gating)，以產生一配置時脈訊號、一脈寬調變時脈訊號，及一掃描時脈訊號。此外，該指令控制與時脈同步電路221藉由該指令與資料控制訊號計數該基礎時脈頻率的上升緣與下降緣的次數，以查表產生一控制指令，且將該控制指令依序地傳送且儲存到該配置暫存器223。
該串列輸入輸出介面222具有一個16位元的位移暫存器(Shift register)(圖未示)，且同步於該指令與資料時脈訊號，將該串列輸入訊號以同步於該指令與資料時脈訊號的一時脈週期帶有單一位元數位訊號的方式存入到該16位元的位移暫存器，並以同步於該指令與資料時脈訊號的一時脈週期，一次地輸出該位移暫存器的16位元資料到該脈寬調變區塊224以成為一灰階值輸入訊號，及以同步於該指令與資料時脈訊號的一時脈週期，一次地輸出該位移暫存器的16位元資料到該配置暫存器223以成為一配置輸入訊號。
該配置暫存器223具有多個16位元寬的配置設定欄位，且接收並同步於該配置時脈訊號，依序地將來自該位移暫存器的該配置輸入訊號存入相對的配置設定欄位，其中，該多個配置設定欄位包含，一存有該時脈頻率配置設定且用以設定該邏輯電路216的配置設定欄位、一存有一掃描配置設定且用以設定該掃描單元24的配置設定欄位、一存有一電流增益配置設定且用以設定該電流通道單元23的配置設定欄位、一存有該參考時脈配置設定且用以設定該延遲鎖迴路21的配置設定欄位、一存有一錯誤偵測配置設定且用以設定該訊號處理單元22的配置設定欄位、一存有一省電配置設定且用以設定該訊號處理單元22的配置設定欄位、一存有一灰階值配置設定且用以設定該訊號處理單元22的配置設定欄位，及一存有一參考電壓配置設定且用以設定該電流通道單元23的配置設定欄位。
該脈寬調變區塊224具有一儲存器226及一個三原色脈寬調變引擎組227，該三原色脈寬調變引擎227電連接該指令控制與時脈同步電路221以接收該脈寬調變時脈訊號，且具有一紅色脈寬調變引擎、一綠色脈寬調變引擎，及一藍色脈寬調變引擎(圖未示)。該儲存器226接收來自該位移暫存器的該灰階值輸入訊號，以分別將32掃48通道共1536個灰階值存入，其中，每一灰階值的大小為16位元。該儲存器226可以是一靜態隨機存取記憶體(SRAM)、一動態隨機存取記憶體(DRAM)，或一由多個數位正反器(Digital Flip Flop, DFF)所組成的暫存區塊(Register file)，但不以此為限。在本實施例中，該儲存器226是一個48K(千)位元大小的乒乓靜態隨機存取記憶體(Ping-pong SRAM)，且支援1對32多工處理以分時地輸出32掃的每一掃之48通道的每一通道(紅/綠/藍各16個通道)的該灰階值，其中，”48通道”是指紅/綠/藍各16個通道加總後共有48個通道。
參閱圖3及圖5，該三原色脈寬調變引擎組227的紅色脈寬調變引擎、綠色脈寬調變引擎，及藍色脈寬調變引擎分別電連接該儲存器226，以分別接收每一掃每一通道之紅色、綠色，及藍色的灰階值，該三原色脈寬調變引擎組227具有一接收該脈寬調變時脈訊號且大小為16位元的計數器、一接收該灰階值輸入訊號且大小為(48×16)位元的輸入暫存器、48個16位元的比較器，及一輸出暫存器。藉由接收該灰階值輸入訊號以使該48通道的灰階值依序地被存入該輸入暫存器，該計數器同步於該脈寬調變時脈訊號地由零往上計數，以輸出一脈寬計數值。當該輸入暫存器存滿該48通道的灰階值，即一次同時輸出該48通道的灰階值。該48個比較器分別接收該48通道的灰階值及該脈寬計數值，以進行比較並輸出該48通道的48個比較結果訊號到該輸出暫存器，該輸出暫存器根據該48個比較結果訊號，對應地輸出48個通道導通訊號。
該電流通道單元23電連接該脈寬調變區塊224及該配置暫存器223，以接收該48個通道導通訊號，及來自該配置暫存器223的電流增益配置設定，該電流通道單元23包括一電連接該訊號處理單元22個三原色電流增益產生器231、一電連接該三原色電流增益產生器231的共陰極通道定電流源232，及一電連接該共陰極通道定電流源232的三原色開關電壓操作放大器233。該三原色電流增益產生器231接收且根據該電流增益配置設定，產生一個三原色電流百分比設定訊號，其中，該三原色電流百分比設定訊號包含一紅色電流百分比設定訊號、一綠色電流百分比設定訊號，及一藍色電流百分比設定訊號。該共陰極通道定電流源232接收該三原色電流百分比設定訊號，且根據該三原色電流百分比設定訊號，分別產生紅/綠/藍之每一條通道線的驅動電流。
該電流通道單元23還包括一電連接該三原色脈寬調變引擎組227的通道輸出開關(圖未示)，該通道輸出開關具有48個開關，且分別接收該48個通道導通訊號，以分別控制該48個開關的導通時間。藉由每一掃之該48通道的個別導通時間與個別驅動電流的大小，控制該共陰極發光二極體陣列的每一通道之發光二極體的顯示亮度。
此外，該三原色開關電壓操作放大器233接收來自該配置暫存器223的參考電壓配置設定，且根據該參考電壓配置設定提供每一通道的放電路徑，以調整每一條通道線的電壓大小，進而消除每一條通道線所連接之多個發光單元32的下重影、暗線，及耦合不理想效應。
參閱圖3及圖6，該掃描單元24包括一電連接該指令控制與時脈同步電路221與該配置暫存器223的掃描控制器241，及一電連接該掃描控制器241的共陰極多工切換開關242。該掃描控制器241接收掃描配置設定與該掃描時脈訊號，且根據該掃描配置設定並同步於該掃描時脈訊號地(在本實施例中，該掃描配置設定的值為32)由0往上計數至31，以依序產生32個開關訊號(第一~第三十二開關訊號)。該共陰極多工切換開關242具有一共陰極過電流保護器246、一過電流保護選擇器247、32個分別電連接該過電流保護選擇器247的掃描開關(即第一~第三十二掃描開關SW1~SW32)、32個分別電連接該共陰極過電流保護器246的感測開關(Sense switch)(即第一~第三十二感測開關SSW1~SSW32)(圖未示)，及32個分別電連接該32個掃描開關與該過電流保護選擇器247的開關電壓操作放大器248。
在本實施例中，每一掃描開關為一N型功率半導體電晶體(N-type power MOSFET)，但不以此為限，每一掃描開關的源極(Source)電連接該共同接地點，閘極(Gate)對應地電連接該過電流保護選擇器247的32個過電流開關訊號的其中之一，汲極(Drain)對應地電連接該32條掃描線S1~S32，及該32個開關電壓操作放大器248之32個輸出的其中之一。
該共陰極過電流保護器246具有32個過電流偵測裝置，及分別電連接該32個過電流偵測裝置的32個感測開關，圖7為對應到該第一條掃描線S1的該過電流偵測裝置、該第一掃描開關SW1、該第一感測開關SSW1，及該第一掃描線S1的連接與運作關係。在本實施例中，每感測開關為一大小只有每一掃描開關的千分之一的N型半導體電晶體(N-type MOSFET)，該第一感測開關SSW1的源極接地(電連接該共同接地點)，閘極對應地電連接該第一掃描開關SW1的閘極，汲極對應地電連接第一個過電流偵測裝置以接收來自第一個過電流偵測裝置的一感測電流Is，該感測電流Is的大小反應從該第一掃描線S1流向該第一掃描開關SW1的一導通電流Ip，當該導通電流Ip大於額定電流，則該過電流偵測裝置會被觸發以產生一第一過電流指標訊號。同理，對應到其他條掃描線的過電流偵測裝置的連接與作動，與對應到該第一條掃描線S1的該過電流偵測裝置相同，不在贅述。
當該過電流指標訊號沒有被觸發而保持在數位邏輯低位階(0)時，該過電流保護選擇器247旁通該32個開關訊號，使該32個掃描開關分別受控於該32個開關訊號，以控制所對應的該32條掃描線在一導通狀態及一不導通狀態間切換，進而掃描該32條掃描線，控制該共陰極發光二極體陣列的刷新顯示頻率。
當該過電流指標訊號被觸發而輸出在數位邏輯高位階(1)時，該過電流保護選擇器247根據該過電流指標訊號以輸出32個接地訊號，該32個接地訊號分別將該32個掃描開關切換成不導通，以切換該32條掃描線維持在該不導通狀態，使該發光陣列3的每一發光單元32沒有驅動電流流經，避免過高的電流流過且毀損該32個掃描開關中的任一個。其中，該過電流保護選擇器247可以是由32個多工器或或其他邏輯閘組合實現，但不以此為限。
該32個開關電壓操作放大器248分別接收該32個開關訊號，且根據該32個開關訊號，判斷哪一掃描開關是在不導通狀態，進而對該不導通的掃描開關所對應的該掃描線上的至少一發光單元32的陰極充電，以調整該發光單元32的陰極電壓大小(即對應的該掃描線的電壓大小)至一參考電壓，以消除該掃描線所連接之多個發光單元32的上重影不理想效應。
值得一提的是，該訊號處理單元22還具有一電連接該串列輸入輸出介面222、該配置暫存器223，及該48條通道線的錯誤偵測區塊225，該錯誤偵測區塊225接收來自該配置暫存器223的錯誤偵測配置設定，該錯誤偵測區塊225具有48個電壓比較器(圖未示)，及一電連接該48個電壓比較器的數位處理電路(圖未示)，在本實施例中，每一電壓比較器為一運算放大器(operational amplifier)，但不以此為限。該48個電壓比較器的非反向輸入端分別電連接該48條通道線，該48個電壓比較器的反向輸入端分別電連接該錯誤偵測配置設定，使該48個電壓比較器分別輸出48個電壓差異值，該數位處理電路分別將該48個電壓差異值轉換成48個單一位元的數位錯誤偵測訊號，且將該48個單一位元的數位錯誤偵測訊號鎖存在一由48個數位正反器組成的48位元暫存器中，以透過該串列輸入輸出介面222以一錯誤偵測訊號依序輸出。在本實施例中，當該錯誤偵測訊號為數位邏輯高位階(1)，則表示對應該位元的該通道線的多個發光單元32至少有一發光單元32或該通道線發生故障而導致有短路或開路現象，反之，當該錯誤偵測訊號為數位邏輯低位階(0)，則表示對應該位元的該通道線的多個發光單元32及該通道線運作正常。此為一實施方式，當不以此為限。
值得一提的是，該驅動電路2還包含一電連接該串列輸入輸出介面222的該串列輸入針腳(SDI pin)(圖未示)，及一電連接該串列輸入輸出介面222的該串列輸出針腳(SDO pin)(圖未示)，在一般模式下(例如:灰階值與指令輸入模式)，該串列輸入針腳為輸入電性，以將該串列輸入訊號輸入到該串列輸入輸出介面222，該串列輸出針腳為輸出電性，以將該串列輸出訊號從該串列輸入輸出介面222輸出，供多個依序串接的驅動電路2的灰階值與指令依串接順序方向傳入。然，在錯誤偵測模式下，該串列輸入針腳受控而轉為輸出電性，以將來自該錯誤偵測區塊225的錯誤偵測訊號從該串列輸入輸出介面222輸出，該串列輸出針腳受控而轉為輸入電性，以接收來自另一驅動電路2的該錯誤偵測訊號，此時，該錯誤偵測訊號在該多個串接的驅動電路2的傳輸方向為相反於該串接順序的方向被傳出。
值得一提的是，該驅動電路2還包含一省電功能區塊(圖未示)，該省電功能區塊電連接該藍綠色共陰極電壓源VLEDGB、該紅色共陰極電壓源VLEDR、該共同接地點、該配置暫存器223，及該電流通道單元23，以接收來自該配置暫存器223的省電配置設定及灰階值配置設定，其中，該灰階值配置設定帶有每一掃該48個通道的灰階值的資訊，且根據該省電配置設定及該灰階值配置設定，判斷是否要啟動一通道省電模式(Channel sleep mode)或一晶片省電模式(Chip saving mode)，當該灰階值配置設定的該48個通道的灰階值皆為零時，則該省電功能區塊啟動該晶片省電模式，且輸出一晶片省電控制訊號，使該三原色電流增益產生器231、該共陰極通道定電流源232、及該通道輸出開關等較為耗電的類比電路失能(disable)，降低類比電路的功耗。當該灰階值配置設定的其中某幾個通道的灰階值小於該灰階值配置設定，該省電功能區塊啟動該通道省電模式，且輸出一通道省電控制訊號，使該通道輸出開關中對應該某幾個通道的開關失能，即使該某幾個通道的開關的通道導通訊號是指示在該導通狀態，也因開關失能而不運作，亦可以減少類比開關的功耗。
參閱圖8及圖9，本發明顯示系統的一第二實施例，其與該第一實施例的第一個主要差別在於：該發光陣列3的每一組三原色發光二極體的陰極電連接一通道線組，每一組三原色發光二極體的陽極電連接一掃描線，使該發光陣列3成為一共陽極發光二極體陣列，但不以此為限，每一通道線組也可以是多條或一條通道線用以驅動多個同一顏色的多個發光二極體。
本實施例與該第一實施例的第二個主要差別在於該驅動電路2中的該共陰極通道定電流源232改為一共陽極通道定電流源234，該共陽極通道定電流源234與該共陰極通道定電流源232的主要差異在於，該共陽極通道定電流源234提供的驅動電流的方向是由該發光陣列3經通道線流回該驅動電路2，換言之，該共陽極通道定電流源234可視為一汲取電流的電流槽(Current sink)。該共陽極通道定電流源234可透過替換部分電路元件來達到一汲取電流的電流源，或使用一可產生雙向電流的電流源，但不以此為限。
參閱圖10，本實施例與該第一實施例的第三個主要差別在於該驅動電路2中的該共陰極多工切換開關242改為一共陽極多工切換開關243，且該藍綠色共陰極電壓源VLEDGB及該紅色共陰極電壓源VLEDR改只接一共陽極電壓源VLED。其中，該共陽極電壓源VLED的電壓為3.2伏特~5伏特。該共陽極多工切換開關243與該共陰極多工切換開關242的主要差異在於，該共陽極多工切換開關243的每一掃描開關為一P型功率半導體電晶體(P-type power MOSFET)，但不以此為限，每一掃描開關的源極電連接該共陽極電壓源VLED，閘極與汲極的連接方式與第一實施例相同。因此當一掃描開關在一導通狀態時，有一驅動電流由該掃描開關的源極流向汲極，且流經對應的該掃描線及至少一被導通的發光二極體，並經由至少一被導通的通道線，流回該共陽極通道定電流源234。
此外，該32個開關電壓操作放大器248的連接方式與第一實施例相同，但因該發光陣列3是共陽極架構，故運作方式則是對不導通的掃描開關所對應的該掃描線上的至少一發光單元32的陽極充電，以調整電壓操作放大器248的參考電壓使該發光單元32的陽極電壓大小至一位準，以消除該掃描線所連接之多個發光單元32的上重影不理想效應。
另，圖11為對應到該第一條掃描線S1的該過電流偵測裝置、該第一掃描開關SW1、該第一感測開關SSW1，及該第一掃描線S1的連接與運作關係。在本實施例中，每一感測開關為一大小只有每一掃描開關的千分之一的P型半導體電晶體(P-type MOSFET)，該第一感測開關SSW1的源極電連接該共陽極電壓源VLED，閘極對應地電連接該第一掃描開關SW1的閘極，汲極對應地電連接第一個過電流偵測裝置以輸出一感測電流Is到第一個過電流偵測裝置，該感測電流Is的大小反應從該第一掃描開關SW1流向該第一掃描線S1一導通電流Ip，簡言之，本實施例的感測電流Is及導通電流Ip的流向與該第一實施例的感測電流Is及導通電流Ip流向相反。當該導通電流Ip大於額定電流，則該過電流偵測裝置會被觸發以產生一第一過電流指標訊號。同理，對應到其他條掃描線的過電流偵測裝置的連接與作動，與對應到該第一條掃描線S1的該過電流偵測裝置相同，不在贅述。
值得一提的是，該第一實施例與該第二實施例所述的該驅動電路2為驅動大小為32掃48通道(16條紅/綠/黃通道線組)的該發光單元32，但不以此為限。該驅動電路2也可以是一驅動大小為8掃12通道(4條紅/綠/黃通道線組)的該發光單元32，然後藉由16個該驅動電路2共同運作以驅動該32掃48通道的發光單元32，也可以是由多個驅動32掃48通道的驅動電路2，以達到全高清(FHD)1920×1080甚至是超高清(UHD)3840×2160及以上的解析度。
綜上所述，上述實施例具有以下優點是：
優點一、使用該延遲鎖迴路取代一鎖相迴路來產生足以符合該驅動電路2的使用規格(如80MHz)的該全域時脈訊號，可減少晶片面積外，在晶片製作的半導體製程更換時，也不需因類比電路占比大且特性不同而需要大幅更改電路的設計，有效縮短晶片的設計時程。
優點二、晶片開發人員可根據該第一實施例所描述的該用以驅動該共陰極發光二極體陣列的驅動電路2的架構，替換該驅動電路22中的該共陰極通道定電流源232為一共陽極通道定電流源234、替換該驅動電路22中的該共陰極多工切換開關242為一共陽極多工切換開關243，及替換該共陰極過電流保護器246中的感測開關為該共陽極過電流保護器249中的感測開關，且調整該配置暫存器223中相關於上述替換電路的配置設定即可完成該第二實施例所描述的該用以驅動該共陽極發光二極體陣列的驅動電路2的架構，不需要大幅修改與重新設計電路架構，有效節省電路設計時間與研發人力成本。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
2:驅動電路 21:延遲鎖迴路 211:輸入時脈多工器 212:相位偵測器 213:充電幫浦 214:壓控延遲線 215:電容 216:邏輯電路 217:輸出時脈多工器 22:訊號處理單元 221:指令控制與時脈同步電路 222:串列輸入輸出介面 223:配置暫存器 224:脈寬調變區塊 225:錯誤偵測區塊 226:儲存器 227:三原色脈寬調變引擎 23:電流通道單元 231:三原色電流增益產生器 232:共陰極通道定電流源 233:三原色開關電壓操作放大器 234:共陽極通道定電流源 24:掃描單元 241:掃描控制器 242:共陰極多工切換開關 243:共陽極多工切換開關 246:共陰極過電流保護器 247:過電流保護選擇器 248:開關電壓操作放大器 249:共陽極過電流保護器 3:發光陣列 31:像素區 32:發光單元 S1~S32:第一~第三十二掃描線 Crgb1~Crgb16:第一~第十六通道線組 VLEDGB:藍綠色共陰極電壓源 VLEDR:紅色共陰極電壓源 VLED:共陽極電壓源 SW1~SW32:第一~第三十二掃描開關 SSW1~SSW32:第一~第三十二感測開關 Is:感測電流 Ip:導通電流
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：  圖1是一本發明顯示系統之方塊圖；  圖2是一系統示意圖，說明一第一實施例的該顯示系統之一驅動電路驅動一共陰極發光二極體陣列；  圖3是一方塊圖，說明該第一實施例的該驅動電路架構；  圖4是一方塊圖，說明該第一實施例之一延遲鎖迴路的電路架構；  圖5是一方塊圖，說明該第一實施例之一三原色脈寬調變引擎組；  圖6是一元件方塊圖，說明該第一實施例之一共陰極多工切換開關的電路架構；  圖7是一元件方塊圖，說明該第一實施例之一共陰極過電流保護偵測的局部電路架構；  圖8是一系統示意圖，說明一第二實施例的一顯示系統之一驅動電路驅動一共陽極發光二極體陣列；  圖9是一方塊圖，說明該第二實施例的該驅動電路架構；  圖10是一元件方塊圖，說明該第二實施例之一共陽極多工切換開關的電路架構；及  圖11是一元件方塊圖，說明該第二實施例之一共陽極過電流保護偵測的局部電路架構。
2:驅動電路
21:延遲鎖迴路
22:訊號處理單元
23:電流通道單元
24:掃描單元
3:發光陣列
31:像素區
32:發光單元
S1~S32:第一~第三十二掃描線
Crgb1~Crgb16:第一~第十六通道線組

Claims (13)

  1. 一種顯示系統，接收一顯示資料以產生顯示光，包含: 一發光陣列，包括多條彼此相間隔且橫向設置的掃描線、多條彼此相間隔且直向設置的通道線，及多個發光單元，該多條掃描線與該多條通道線彼此交錯，以界定出多個像素區，該多個發光單元分別對應地設置於該多個像素區；及 一驅動電路，包括 一延遲鎖迴路(DLL)，接收一參考時脈訊號，且進行相位延遲以產生多個延遲時脈訊號，該多個延遲時脈訊號相較於該參考時脈訊號分別具有多個不同相位差，進而從該多個延遲時脈訊號選擇其中之一作為一內部全域時脈訊號； 一訊號處理單元，電連接該延遲鎖迴路(DLL)，以接收該顯示資料，及來自該延遲鎖迴路(DLL)的內部全域時脈訊號，且根據該內部全域時脈訊號對該顯示資料進行訊號處理以產生一掃描控制訊號與一電流控制訊號； 一掃描單元，電連接該訊號處理單元及該多條掃描線，以接收來自該訊號處理單元的掃描控制訊號，且根據該掃描控制訊號以掃描該多條掃描線；及 一電流通道單元，電連接該訊號處理單元及該多條通道線，以接收來自該訊號處理單元的電流控制訊號，且根據該電流控制訊號對該多條通道線分別對應地提供多個驅動電流，該多個驅動電流的大小分別相關於該顯示資料的多個灰階值。
  2. 如請求項1所述的顯示系統，其中，該延遲鎖迴路(DLL)具有 一相位偵測器，接收該參考時脈訊號及一回饋時脈訊號，以比較並得到該參考時脈訊號與該回饋時脈訊號的一相位差，且根據該相位差是領先或落後，而對應輸出一領先訊號及一落後訊號的其中之一； 一充電幫浦，用於產生一控制電壓，且電連接該相位偵測器以接收該領先訊號與該落後訊號的其中之一，且根據該領先訊號與該落後訊號來調整該控制電壓的大小，其中，當接收該領先訊號時則該控制電壓大小增加，當接收該訊號時則該控制電壓大小減少； 一壓控延遲線，具有多個串接的延遲元件，接收該參考時脈訊號，且電連接該充電幫浦以接收該控制電壓，並根據該控制電壓調整該參考時脈訊號通過每一延遲元件的延遲時間，以產生多個延遲時脈訊號，其中，該多個延遲時脈訊號的其中之一作為該回饋時脈訊號；及 一邏輯電路，接收一來自該訊號處理單元的時脈頻率配置設定，且電連接該壓控延遲線以接收該多個延遲時脈訊號，且根據該時脈頻率配置設定對該多個延遲時脈訊號做邏輯運算，以產生該內部全域時脈訊號。
  3. 如請求項1所述的顯示系統，其中，該掃描單元具有 一掃描控制器，電連接該訊號處理單元，以接收該掃描控制訊號，其中，該掃描控制訊號包含一掃描時脈訊號及一來自該訊號處理單元的掃描配置設定，該掃描控制器同步於該掃描時脈訊號並根據該掃描配置設定，依序輸出多個開關訊號；及 多個掃描開關，分別電連接該多條掃描線，且分別接收該多個開關訊號，每一開關根據所對應的開關訊號，而使所對應的掃描線在一導通狀態及一不導通狀態間切換。
  4. 如請求項3所述的顯示系統，其中，該掃描單元還包括多個開關電壓操作放大器，該多個開關電壓操作放大器分別接收該多個開關訊號，且分別電連接該多條掃描線，每一開關電壓操作放大器分別根據所對應個該開關訊號，調整所對應的該掃描線上的電壓大小，以消除該掃描線所連接之多個發光單元的上重影不理想效應。
  5. 如請求項1所述的顯示系統，其中，該電流通道單元具有 一個三原色電流增益產生器，電連接該訊號處理單元，以接收該電流控制訊號，其中，該電流控制訊號包含一來自該訊號處理單元的電流增益配置設定，該三原色電流增益產生器根據該電流增益配置設定，產生一個三原色電流百分比設定訊號； 一通道定電流源，電連接該三原色電流增益產生器及該多條通道線，以接收該三原色電流百分比設定訊號，且根據該三原色電流百分比設定訊號，分別產生每一條通道線的驅動電流；及 一個三原色開關電壓操作放大器，接收來一來自該訊號處理單元的參考電壓配置設定，且根據該參考電壓配置設定，調整每一條通道線的電壓大小，以消除每一條通道線所連接之多個發光單元的下重影、暗線，及耦合不理想效應。
  6. 如請求項5所述的顯示系統，其中，該訊號處理單元具有 一指令控制與時脈同步電路，接收該內部全域時脈訊號，以根據該內部全域時脈訊號做時脈同步、時脈責任周期設定，及除頻，且產生一配置時脈訊號、一脈寬調變時脈訊號，及一掃描時脈訊號； 一串列輸入輸出介面，接收一外接的指令與資料時脈訊號及該顯示資料，其中該顯示資料的接收是同步於該指令與資料時脈訊號而以串列輸入方式進行，以將該串列輸入的顯示資料轉換成皆為平行輸出的一配置輸入訊號及一灰階值輸入訊號； 一配置暫存器，電連接該指令控制與時脈同步電路及該串列輸入輸出介面，以接收該配置時脈訊號及該配置輸入訊號，且同步於該配置時脈訊號依序地將該配置輸入訊號存入後，產生一輸出到該延遲鎖迴路(DLL)的時脈頻率配置設定、一輸出到該掃描單元的掃描配置設定、該電流增益配置設定，及該參考電壓配置設定；及 一脈寬調變區塊，電連接該指令控制與時脈同步電路及該串列輸入輸出介面，以接收該脈寬調變時脈訊號及該灰階值輸入訊號，該脈寬調變區塊具有一個三原色脈寬調變引擎組，該三原色脈寬調變引擎組同步於該脈寬調變時脈訊號進行計數以得到一計數值，且將該計數值與該灰階值輸入訊號比較，以產生多個通道導通訊號。
  7. 如請求項1所述的顯示系統，其中，每一發光單元具有一紅色發光二極體、一綠色發光二極體，及一藍色發光二極體。
  8. 一種驅動電路，接收一顯示資料以驅動一發光陣列，該發光陣列具有多條彼此相間隔且橫向設置的掃描線、多條彼此相間隔且直向設置的通道線，及多個發光單元，該多條掃描線與該多條通道線彼此交錯，以界定出多個像素區，該多個發光單元分別對應地設置於該多個像素區，該驅動電路包含： 一延遲鎖迴路(DLL)，接收一參考時脈訊號，且進行相位延遲以產生多個延遲時脈訊號，該多個延遲時脈訊號相較於該參考時脈訊號分別具有多個不同相位差，進而從該多個延遲時脈訊號選擇其中之一作為一內部全域時脈訊號； 一訊號處理單元，電連接該延遲鎖迴路(DLL)，以接收該顯示資料、來自該延遲鎖迴路(DLL)的內部全域時脈訊號，且根據該內部全域時脈訊號對該顯示資料進行訊號處理以產生一掃描控制訊號與一電流控制訊號； 一掃描單元，電連接該訊號處理單元及該多條掃描線，以接收來自該訊號處理單元的掃描控制訊號，且根據該掃描控制訊號以掃描該多條掃描線；及 一電流通道單元，電連接該訊號處理單元及該多條通道線，以接收來自該訊號處理單元的電流控制訊號，且根據該電流控制訊號對該多條通道線分別對應地提供多個驅動電流，該多個驅動電流的大小分別相關於該顯示資料的多個灰階值。
  9. 如請求項8所述的驅動電路，其中，該電流通道單元包括 一個三原色電流增益產生器，電連接該訊號處理單元，以接收該電流控制訊號，其中，該電流控制訊號包含一來自該訊號處理單元的電流增益配置設定，該三原色電流增益產生器根據該電流增益配置設定，產生一個三原色電流百分比設定訊號； 一通道定電流源，電連接該三原色電流增益產生器及該多條通道線，以接收該三原色電流百分比設定訊號，且根據該三原色電流百分比設定訊號，產生多個流經該多條通道線的驅動電流；及 一個三原色開關電壓操作放大器，接收來一來自該訊號處理單元的參考電壓配置設定，且根據該參考電壓配置設定，調整每一條通道線的電壓大小，以消除每一條通道線所連接之多個發光單元的下重影、暗線，及耦合不理想效應。
  10. 如請求項9所述的驅動電路，其中，該通道定電流源的多條通道線又可區分為多條紅色通道線、多條綠色通道線，及多條藍色通道線，該多條紅色通道線電連接一電壓大小範圍為2.4伏特至4.5伏特的紅色共陰極電壓源，該多條綠色通道線及多條藍色通道線電連接一電壓大小範圍為3.2伏特至4.5伏特的藍綠色共陰極電壓源。
  11. 如請求項8所述的驅動電路，其中，該掃描單元包括 一掃描控制器，電連接該訊號處理單元，以接收該掃描控制訊號，其中，該掃描控制訊號包含一掃描時脈訊號及一來自該訊號處理單元的掃描配置設定，該掃描控制器同步於該掃描時脈訊號並根據該掃描配置設定，依序輸出多個開關訊號；及 多個掃描開關，分別電連接該多條掃描線，且分別接收該多個開關訊號，每一開關根據所對應的開關訊號，而使所對應的掃描線在一導通狀態及一不導通狀態間切換。
  12. 如請求項11所述的驅動電路，其中，該掃描單元的每一掃描開關為一N型功率半導體電晶體，每一N型功率半導體電晶體的汲極電連接所對應的該掃描線，閘極電連接所對應的該開關訊號，源極接地。
  13. 如請求項11所述的驅動電路，其中，該掃描單元的每一掃描開關為一P型功率半導體電晶體，每一P型功率半導體電晶體的汲極電連接所對應的該掃描線，閘極電連接所對應的該開關訊號，源極電連接一電壓大小範圍為3.2伏特至5伏特的電壓源。
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