TWI879333B - 顯示系統、電源管理電路及相關的操作方法 - Google Patents

Abstract

一種顯示系統，包含顯示面板、顯示驅動電路及電源管理電路。顯示面板包含多個畫素電路。顯示驅動電路耦接於顯示面板，用於提供週期性訊號與資料訊號至顯示面板。資料訊號用於指定每個畫素電路的灰階值。電源管理電路耦接於顯示驅動電路與顯示面板，用於提供第一工作電壓和第二工作電壓至畫素電路，其中第一工作電壓高於第二工作電壓。顯示驅動電路用於將第一水平同步訊號傳送至電源管理電路。電源管理電路用於響應於第一水平同步訊號調整第一工作電壓和第二工作電壓的至少一者。

Description

顯示系統、電源管理電路及相關的操作方法

本揭示文件有關一種顯示技術，尤指一種顯示系統、電源管理電路及其操作方法。

相較於液晶顯示器，微發光二極體(micro LED)顯示器具有低功率消耗、高色彩飽和度和高反應速度等優點，使得微發光二極體顯示器被視為下一代主流顯示器產品的熱門技術之一。

微發光二極體畫素電路的操作包括三個階段：重置階段、補償階段及發光階段。習知技術中，在重置階段，畫素電路中會形成一漏電流路徑，造成功率消耗增加。另外，在補償階段，需要一段時間才能將驅動電晶體的閘極端充電至目標電壓，造成畫面更新率提升的瓶頸。

本揭示文件提供一種顯示系統，包含顯示面板、顯示驅動電路及電源管理電路。顯示面板包含多個畫素電路。顯示驅動電路耦接於顯示面板，用於接收第一水平同步訊號，且用於傳送資料訊號至顯示面板，其中資料訊號用於指定每個畫素電路的灰階值。電源管理電路耦接於顯示驅動電路與顯示面板，用於提供第一工作電壓和第二工作電壓至多個畫素電路，其中第一工作電壓高於第二工作電壓，且顯示驅動電路用於將第一水平同步訊號傳送至電源管理電路，電源管理電路用於響應於第一水平同步訊號調整第一工作電壓和第二工作電壓中的至少一者。

本揭示文件提供一種電源管理電路，用於耦接於顯示面板與顯示驅動電路，且用於提供第一工作電壓和第二工作電壓至顯示面板的多個畫素電路，其中第一工作電壓高於第二工作電壓，電源管理電路還用於：自顯示驅動電路接收第一水平同步訊號，其中顯示驅動電路將該第一水平同步訊號傳遞至顯示面板；以及響應於第一水平同步訊號調整第一工作電壓和第二工作電壓中的至少一者。

本揭示文件提供一種操作方法，適用於電源管理電路，其中電源管理電路用於耦接於顯示面板與顯示驅動電路，且用於提供第一工作電壓和第二工作電壓至顯示面板的多個畫素電路，其中第一工作電壓高於第二工作電壓，該操作方法包含：自顯示驅動電路接收第一水平同步訊號，其中顯示驅動電路將第一水平同步訊號傳遞至顯示面板；以及響應於第一水平同步訊號調整第一工作電壓和第二工作電壓中的至少一者。

上述的顯示系統、電源管理電路以及操作方法的部分優點，在於節省功率消耗與提高畫面更新率。

以下將配合相關圖式來說明本揭示文件的實施例。在圖式中，相同的標號表示相同或類似的元件或方法流程。

第1圖為根據本揭示文件一些實施例的顯示系統100簡化後的功能方塊圖。顯示系統100包含顯示面板110、顯示驅動電路120以及電源管理電路130。顯示面板110包含多個畫素電路200（繪示於第2圖），其中多個畫素電路200排列為具有多行（column）和多列（row）的畫素矩陣。顯示驅動電路120耦接於顯示面板110，用於自一外部視訊來源（例如，顯示卡）接收第一水平同步訊號Hsync，且用於依據第一水平同步訊號Hsync提供閘極控制訊號GOA、資料訊號Vdata及其他驅動訊號至顯示面板110，其中資料訊號Vdata用於指定每個畫素電路200所要顯示的灰階值。因此，顯示驅動電路120能依據第一水平同步訊號Hsync的脈波決定該畫素矩陣中的每一個列開始更新的時間。

電源管理電路130耦接於顯示驅動電路120及顯示面板110之間，且用於提供第一工作電壓ELVDD及第二工作電壓ELVSS至每個畫素電路200，其中第一工作電壓ELVDD高於第二工作電壓ELVSS。電源管理電路130也用於提供電力輸出Pddic至顯示驅動電路120。電源管理電路130還用於自顯示驅動電路120接收第一水平同步訊號Hsync。電源管理電路130會響應於第一水平同步訊號Hsync調整第一工作電壓ELVDD及第二工作電壓ELVSS的至少一者，詳細的調整方式將配合第3~6圖說明。

參考第2圖，其中第2圖為根據本揭示文件一些實施例的畫素電路200的電路圖。畫素電路200包含發光元件210及多個電晶體，其中多個電晶體包含驅動電晶體DTFT。在一些實施例中，該多個電晶體為P型電晶體。驅動電晶體DTFT與發光元件210所形成的串聯電路結構的兩端分別用於接收第一工作電壓ELVDD及第二工作電壓ELVSS。當驅動電晶體DTFT操作於飽和區時，驅動電晶體DTFT會產生電流以驅動發光元件210，其中該電流的大小關聯於資料訊號Vdata。畫素電路200用於接收控制訊號S1、S2以及EM。控制訊號的編號後方的索引用於代表該控制訊號所對應的畫素矩陣中的一列。例如，控制訊號S1[N]代表對應於第N列的控制訊號S1；控制訊號S1[N+1]代表對應於第N+1列的控制訊號S1。控制訊號S1[N]與S1[N+1]的脈波在時序上依序排列。

畫素電路200在每一幀的運作包含但不限於重置階段、補償階段以及發光階段。顯示面板110用於在重置階段重置多個對應的畫素電路200（例如，畫素矩陣的一列）各自的一或多個內部節點的電壓。然而，在一些實施例的重置階段中，畫素電路200內部會形成漏電流路徑220，造成功率消耗增加。另外，在補償階段，顯示面板110用於控制多個對應的畫素電路200（例如，畫素矩陣的一列）各自偵測驅動電晶體DTFT的臨界電壓。為了偵測驅動電晶體DTFT的臨界電壓，畫素電路200用於將驅動電晶體DTFT的閘極端充電直至驅動電晶體DTFT接近於關斷，以使驅動電晶體DTFT的閘極端電壓能反應出驅動電晶體DTFT的臨界電壓，但補償階段的長度可能不足以使畫素電路200完成上述充電過程。因此，本揭示文件提供一種電源管理電路130的操作方法，以解決這些問題。

參考第3圖，其中第3圖為根據本揭示文件一實施例用於電源管理電路130的操作方法300的流程圖。在步驟S310中，電源管理電路130從顯示驅動電路120接收第一水平同步訊號Hsync。接著，在步驟S320中，響應於第一水平同步訊號Hsync，在重置階段，電源管理電路130停止輸出第一工作電壓ELVDD和第二工作電壓ELVSS的至少一者。接著，在步驟S330中，響應於第一水平同步訊號Hsync，在補償階段，電源管理電路130提升第一工作電壓ELVDD之準位及/或降低第二工作電壓ELVSS之準位。

以下將配合第4圖說明步驟S320至S330，其中第4圖為根據本揭示文件一實施例的畫素電路200的控制訊號波形示意圖。如第4圖所示，詳細而言，在步驟S320中，響應於第一水平同步訊號Hsync，在重置階段，電源管理電路130停止輸出第一工作電壓ELVDD。在一些實施例中，當接收到第一水平同步訊號Hsync的脈波，電源管理電路130會在經過第一預設數量的時脈週期之後停止輸出第一工作電壓ELVDD，其中時脈週期的第一預設數量可於出廠前寫入電源管理電路130的記憶體中，且此時脈可以是由電源管理電路130產生或是來自外部電路（例如，顯示驅動電路120）。在一些實施例中，電源管理電路130可將輸出第一工作電壓ELVDD的腳位切換為高阻抗（High-Z）狀態，以停止輸出第一工作電壓ELVDD。在此情況下，漏電流路徑220被禁能，此時不再有漏電流產生，進而達成節省功率消耗的效果。

另一方面，在步驟S330中，響應於第一水平同步訊號Hsync，在補償階段，電源管理電路130將第一工作電壓ELVDD之準位由第一準位提升至第二準位，再降回第一準位，這段時間的長度足以使該驅動電晶體DTFT的閘極端充電至目標電壓的時間縮短。在一些實施例中，當接收到第一水平同步訊號Hsync的脈波，電源管理電路130會在經過第二預設數量的時脈週期之後將第一工作電壓ELVDD之準位由第一準位提升至第二準位，其中時脈週期的第二預設數量可於出廠前寫入電源管理電路130的記憶體中。如此，可以節省充電至目標電壓所需要的時間，有利於提升畫面更新率。

應注意的是，方法300可包含相較於流程圖所示較多或較少的步驟，且方法300中的步驟可以任何合適的順序執行。

例如，步驟S330在第5圖的實施例中被省略，其中第5圖為根據本揭示文件另一實施例的畫素電路200的控制訊號波形示意圖。如第5圖所示，在一些實施例中，響應於第一水平同步訊號Hsync，電源管理電路130僅在重置階段停止輸出第一工作電壓ELVDD，在補償階段不調整第一工作電壓ELVDD。如此，可達成禁能漏電流路徑220的效果。

又例如，步驟S320在第6圖的實施例中被省略，其中第6圖為根據本揭示文件又另一實施例的電源管理電路130的控制訊號波形示意圖。如第6圖所示，在一些實施例中，響應於第一水平同步訊號Hsync，電源管理電路130僅在補償階段將第一工作電壓ELVDD之準位由第一準位提升至第二準位一段時間，在重置階段不調整第一工作電壓ELVDD。如此，可達成節省充電至目標電壓所需時間的效果。

在一些實施例的步驟S320中，電源管理電路130在重置階段可以維持輸出第一工作電壓ELVDD，且停止輸出第二工作電壓ELVSS。在另一些實施例的步驟S320中，電源管理電路130在重置階段可以同時停止輸出第一工作電壓ELVDD及第二工作電壓ELVSS。簡言之，停止輸出第一工作電壓ELVDD及第二工作電壓ELVSS中的至少一者，就能夠禁能漏電流路徑220，達成節省功率消耗的效果。

在一些實施例中，電源管理電路130在補償階段可以維持第一工作電壓ELVDD的電壓準位不變，且將第二工作電壓ELVSS自第三電壓準位降低至第四電壓準位。在另一些實施例中，電源管理電路130在補償階段可以同時提升第一工作電壓ELVDD並降低第二工作電壓ELVSS。簡言之，由於提升第一工作電壓ELVDD及/或降低第二工作電壓ELVSS可以增加第一工作電壓ELVDD及/或第二工作電壓ELVSS與驅動電晶體DTFT的閘極端電壓的差值，因而能夠達成節省充電或放電至目 標電壓所需時間的效果。

綜上所述，藉由同時將水平同步訊號提供至顯示面板110以及電源管理電路130，電源管理電路130能夠響應於該水平同步訊號，在每一幀中的重置階段與補償階段對第一工作電壓ELVDD及/或第二工作電壓ELVSS進行對應的調整。因此，顯示系統100具有節省功率消耗與縮短驅動電晶體DTFT的閘極端充電時間以提高畫面更新率的優點。

應注意的是，在一些實施例中，顯示驅動電路120可用於接收多個水平同步訊號。例如，顯示驅動電路120用於接收前述的第一水平同步訊號Hsync與額外的第二水平同步訊號(未繪示)，並將第一水平同步訊號Hsync與第二水平同步訊號傳送到電源管理電路130。顯示面板110中的畫素電路200被分成多個畫素電路群組，該多個畫素電路群組包含第一畫素電路群組及第二畫素電路群組。例如，位於畫素矩陣的奇數列的畫素電路200為第一畫素電路群組，位於畫素矩陣的偶數列的畫素電路200為第二畫素電路群組，但本揭示文件不以此為限。第一水平同步訊號Hsync與第二水平同步訊號的波形在時序上依序排列，且顯示驅動電路120用於依據第一水平同步訊號Hsync與第二水平同步訊號控制顯示面板110，以分別更新第一畫素電路群組及第二畫素電路群組。在此情況下，電源管理電路130響應於第一水平同步訊號Hsync及第二水平同步訊號調整第一工作電壓ELVDD及/或第二工 作電壓ELVSS。例如，電源管理電路130可於接收到第一水平同步訊號Hsync的脈波時對第一畫素電路群組執行上述操作方法300，並接著在接收到第二水平同步訊號的脈波時對第二畫素電路群組執行上述操作方法300。

換言之，電源管理電路130會依據第一水平同步訊號Hsync，以相似於前述操作方法300的方式調整傳遞至第一畫素電路群組的第一工作電壓ELVDD及/或第二工作電壓ELVSS。電源管理電路130還會依據第二水平同步訊號，以相似於前述操作方法300的方式調整傳遞至第二畫素電路群組的第一工作電壓ELVDD及/或第二工作電壓ELVSS。為簡潔起見，相關內容在此不重複贅述。值得一提的是，水平同步訊號與畫素電路群組的數量不限於前述實施例，電源管理電路130可以依據個別的水平同步訊號，以相似於前述操作方法300的方式，控制該水平同步訊號對應的畫素電路群組。

在說明書及申請專利範圍中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。然而，所屬技術領域中具有通常知識者應可理解，同樣的元件可能會用不同的名詞來稱呼。說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異做為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來做為區分的基準。在說明書及申請專利範圍所提及的「包含」為開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。另外，「耦接」在此包含任何直接及間接的連接手段。因此，若文中描述第一元件耦接於第二元件，則代表第一元件可通過電性連接或無線傳 輸、光學傳輸等訊號連接方式而直接地連接於第二元件，或者通過其他元件或連接手段間接地電性或訊號連接至該第二元件。

在此所使用的「及/或」的描述方式，包含所列舉的其中之一或多個項目的任意組合。另外，除非說明書中特別指明，否則任何單數格的用語都同時包含複數格的涵義。

以上僅為本揭示文件的較佳實施例，在不脫離本揭示文件的範圍或精神的情況下，可以對本揭示文件進行各種修飾和均等變化。綜上所述，凡在以下請求項的範圍內對於本揭示文件所做的修飾以及均等變化，皆為本揭示文件所涵蓋的範圍。

100:顯示系統

110:顯示面板

120:顯示驅動電路

130:電源管理電路

ELVDD/ELVSS:工作電壓

Vdata:資料訊號

Hsync:第一水平同步訊號

Pddic:電力輸出

200:畫素電路

210:發光元件

220:漏電流路徑

DTFT:驅動電晶體

S1、S2、EM:控制訊號

300:方法

S310~S330:步驟

第1圖為根據本揭示文件一些實施例的顯示系統簡化後的功能方塊圖。 第2圖為根據本揭示文件一些實施例的畫素電路的電路圖。 第3圖為根據本揭示文件一實施例用於操作電源管理電路的操作方法流程圖。 第4圖為根據本揭示文件一實施例的電源管理電路的控制訊號波形示意圖。 第5圖為根據本揭示文件另一實施例的電源管理電路的控制訊號波形示意圖。 第6圖為根據本揭示文件又另一實施例的電源管理電路的控制訊號波形示意圖。

100:顯示系統

110:顯示面板

120:顯示驅動電路

130:電源管理電路

ELVDD/ELVSS:工作電壓

Vdata:資料訊號

Hsync:第一水平同步訊號

Pddic:電力輸出

Claims (11)

1. 一種顯示系統，包含： 一顯示面板，包含多個畫素電路； 一顯示驅動電路，耦接於該顯示面板，用於接收一第一水平同步訊號，且用於依據第一水平同步訊號傳遞一資料訊號至該顯示面板，其中該資料訊號用於指定每個畫素電路的灰階值；以及 一電源管理電路，耦接於該顯示驅動電路與該顯示面板，用於提供一第一工作電壓（ELVDD）和一第二工作電壓（ELVSS）至該多個畫素電路，其中該第一工作電壓高於該第二工作電壓， 其中該顯示驅動電路用於將該第一水平同步訊號傳送至該電源管理電路，該電源管理電路用於響應於該第一水平同步訊號調整該第一工作電壓（ELVDD）和該第二工作電壓（ELVSS）中的至少一者，其中該顯示面板用於在一重置階段重置該多個畫素電路中對應多者各自的一或多個內部節點的電壓，其中該電源管理電路用於響應於該第一水平同步訊號，在該重置階段停止輸出該第一工作電壓（ELVDD）和該第二工作電壓（ELVSS）的至少一者。
2. 如請求項1所述之顯示系統，其中，該電源管理電路用於響應於該第一水平同步訊號，提升該第一工作電壓（ELVDD）之準位及/或降低該第二工作電壓（ELVSS）之準位。
3. 如請求項2所述之顯示系統，其中該多個畫素電路每一者包含一發光元件與用於驅動該發光元件的一驅動電晶體，且該顯示面板用於在一補償階段控制該多個畫素電路中對應多者各自偵測該驅動電晶體的一臨界電壓， 其中該電源管理電路響應於該第一水平同步訊號，在該補償階段提升該第一工作電壓（ELVDD）之準位及/或降低該第二工作電壓（ELVSS）之準位。
4. 如請求項1所述之顯示系統，其中，該多個畫素電路包含一第一畫素電路群組及一第二畫素電路群組； 其中該顯示驅動電路還用於接收一第二水平同步訊號，並用於將該第二水平同步訊號傳送至該電源管理電路，其中該顯示驅動電路用於依據該第一水平同步訊號與該第二水平同步訊號，分別控制該顯示面板更新該第一畫素電路群組與該第二畫素電路群組， 其中該電源管理電路更用於： 響應於該第二水平同步訊號調整該第一工作電壓（ELVDD）和該第二工作電壓（ELVSS）中的至少一者。
5. 一種電源管理電路，用於耦接於一顯示面板與一顯示驅動電路，且用於提供一第一工作電壓（ELVDD）和一第二工作電壓（ELVSS）至該顯示面板的多個畫素電路，其中該第一工作電壓高於該第二工作電壓，該電源管理電路還用於： 自該顯示驅動電路接收一第一水平同步訊號，其中該顯示驅動電路用於依據該第一水平同步訊號傳遞一資料訊號至該顯示面板，該資料訊號用於指定每個畫素電路的灰階值；以及 響應於該第一水平同步訊號調整該第一工作電壓（ELVDD）和該第二工作電壓（ELVSS）中的至少一者，其中該電源管理電路用於一重置階段重置該多個畫素電路中對應多者各自的一或多個內部節點的電壓，並於重置階段響應於該第一水平同步訊號停止輸出該第一工作電壓（ELVDD）和該第二工作電壓（ELVSS）的至少一者。
6. 如請求項5所述之電源管理電路，其中，該電源管理電路用於響應於該第一水平同步訊號提升該第一工作電壓（ELVDD）之準位及/或降低該第二工作電壓（ELVSS）之準位。
7. 如請求項5所述之電源管理電路，其中，該多個畫素電路分成多個畫素電路群組，該多個畫素電路群組包含一第一畫素電路群組及一第二畫素電路群組； 其中該電源管理電路還用於自該顯示驅動電路接收一第二水平同步訊號，其中該顯示驅動電路用於依據該第一水平同步訊號與該第二水平同步訊號，分別控制該顯示面板更新該第一畫素電路群組與該第二畫素電路群組， 其中該電源管理電路更用於響應於該第二水平同步訊號調整該第一工作電壓（ELVDD）和該第二工作電壓（ELVSS）中的至少一者。
8. 一種操作方法，適用於一電源管理電路，其中該電源管理電路用於耦接於一顯示面板與一顯示驅動電路，且用於提供一第一工作電壓（ELVDD）和一第二工作電壓（ELVSS）至該顯示面板的多個畫素電路，其中該第一工作電壓高於該第二工作電壓，該操作方法包含： 自該顯示驅動電路接收一第一水平同步訊號，其中該顯示驅動電路將該第一水平同步訊號傳遞至該顯示面板；以及 響應於該第一水平同步訊號調整該第一工作電壓（ELVDD）和該第二工作電壓（ELVSS）中的至少一者，其中該顯示面板用於在一重置階段重置該多個畫素電路中對應多者各自的一或多個內部節點的電壓，其中響應於該第一水平同步訊號停止輸出該第一工作電壓（ELVDD）和該第二工作電壓（ELVSS）的至少一者包含： 響應於該第一水平同步訊號，在該重置階段停止輸出該第一工作電壓（ELVDD）和該第二工作電壓（ELVSS）的至少一者。
9. 如請求項8所述之操作方法，其中，響應於該第一水平同步訊號調整該第一工作電壓（ELVDD）和該第二工作電壓（ELVSS）中的至少一者包含： 響應於該第一水平同步訊號提升該第一工作電壓（ELVDD）之準位及/或降低該第二工作電壓（ELVSS）之準位。
10. 如請求項9所述之操作方法，其中該多個畫素電路每一者包含一發光元件與用於驅動該發光元件的一驅動電晶體，且該顯示面板用於在一補償階段控制該多個畫素電路中對應多者各自偵測該驅動電晶體的一臨界電壓，其中響應於該第一水平同步訊號提升該第一工作電壓（ELVDD）之準位及/或降低該第二工作電壓（ELVSS）之準位包含： 響應於該第一水平同步訊號，在該補償階段提升該第一工作電壓（ELVDD）之準位及/或降低該第二工作電壓（ELVSS）之準位。
11. 如請求項8所述之操作方法，其中，該多個畫素電路分成多個畫素電路群組，該多個畫素電路群組包含一第一畫素電路群組及一第二畫素電路群組； 其中該電源管理電路還用於自該顯示驅動電路接收一第二水平同步訊號，其中該顯示驅動電路用於依據該第一水平同步訊號與該第二水平同步訊號，分別控制該顯示面板更新該第一畫素電路群組與該第二畫素電路群組， 其中該操作方法還包含： 響應於該第二水平同步訊號調整該第一工作電壓（ELVDD）和該第二工作電壓（ELVSS）中的至少一者。

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