TWI830491B - 斜波電壓產生器及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供斜波電壓產生器及其操作方法。斜波電壓產 生器包括輸出級電路、穩壓電路、電壓調整電路以及負載變異偵測電路。輸出級電路依據第一控制端的節點電壓以於輸出端產生斜波信號。穩壓電路依據時脈信號以對輸出端進行穩壓。電壓調整電路依據第二控制信號、第三控制信號以及第四控制信號以調整第一偵測端以及第一控制端的節點電壓。負載變異偵測電路用以透過偵測路徑以對輸出端偵測輸出負載變異，並基於輸出負載變異且依據第一控制信號以及第四控制信號以調整第一偵測端以及第二偵測端的節點電壓。

Description

斜波電壓產生器及其操作方法

本發明是有關於一種電壓產生器，且特別是有關於一種斜波電壓產生器及其操作方法。

在習知的顯示技術中，畫素電路通常可自外部的數位類比轉換器接收斜波信號，並利用斜波信號及寫入的資料來決定發光二極體的電流寬度或發光時間。然而，在現有的斜波電壓產生器中，斜波電壓產生器所產生的斜波信號的斜率，容易受到輸出端的負載變異以及/或電晶體之臨界電壓變異的影響而不一致，進而造成畫素電路的灰階控制能力下降。

有鑑於此，如何有效地補償負載變異以及/或電晶體之臨界電壓變異，使斜波信號的輸出波形不受變異影響，以提升畫素電路的灰階控制的精準度，將是本領域相關技術人員重要的課題。

本發明提供一種斜波電壓產生器及其操作方法，可偵測並補償輸出端的負載變異及電晶體之臨界電壓變異，使斜波信號的輸出波型不受變異影響，增加使用脈波寬度調變（Pulse-width modulation，PWM）控制的畫素電路的灰階控制的精準度。

本發明的斜波電壓產生器，包括：輸出級電路、穩壓電路、電壓調整電路以及負載變異偵測電路。輸出級電路具有第一控制端以及輸出端，依據第一控制端的節點電壓以於輸出端產生斜波信號。穩壓電路具有第二控制端，穩壓電路耦接至輸出端，並依據時脈信號以對輸出端進行穩壓。電壓調整電路具有第一偵測端，電壓調整電路耦接至第一控制端以及穩壓電路，並依據第二控制信號、第三控制信號以及第四控制信號以調整第一偵測端以及第一控制端的節點電壓。負載變異偵測電路具有第二偵測端，負載變異偵測電路耦接至第一偵測端以及輸出端，用以透過偵測路徑以對輸出端偵測輸出負載變異，並基於輸出負載變異且依據第一控制信號以及第四控制信號以調整第一偵測端以及第二偵測端的節點電壓。

本發明的斜波電壓產生器的操作方法，包括：提供具有第一控制端以及輸出端的輸出級電路，並使輸出級電路依據第一控制端的節點電壓以於輸出端產生斜波信號；提供具有第二控制端的穩壓電路，並使穩壓電路依據時脈信號以對輸出端進行穩壓；提供具有第一偵測端的電壓調整電路，並使電壓調整電路依據第二控制信號、第三控制信號以及第四控制信號以調整第一偵測端以及第一控制端的節點電壓；以及提供具有第二偵測端的負載變異偵測電路，並使負載變異偵測電路透過偵測路徑以對輸出端偵測輸出負載變異，並基於輸出負載變異且依據第一控制信號以及第四控制信號以調整第一偵測端以及第二偵測端的節點電壓。

基於上述，本發明實施例的斜波電壓產生器及其操作方法可以有效地偵測並補償輸出端的負載變異以及電晶體的臨界電壓變異，並使斜波信號的輸出波形不受變異影響，進而增加使用脈波寬度調變控制的畫素電路的灰階控制的精準度。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

除非另有定義，本文使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。

應當理解，儘管術語”第一”、”第二”、”第三”等在本文中可以用於描述各種元件、部件、區域、層及/或部分，但是這些元件、部件、區域、及/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅用於將一個元件、部件、區域、層或部分與另一個元件、部件、區域、層或部分區分開。因此，下面討論的”第一元件”、”部件”、”區域”、”層”或”部分”可以被稱為第二元件、部件、區域、層或部分而不脫離本文的教導。

這裡使用的術語僅僅是為了描述特定實施例的目的，而不是限制性的。如本文所使用的，除非內容清楚地指示，否則單數形式”一”、”一個”和”該”旨在包括複數形式，包括”至少一個”。”或”表示”及/或”。如本文所使用的，術語”及/或”包括一個或多個相關所列項目的任何和所有組合。還應當理解，當在本說明書中使用時，術語”包括”及/或”包括”指定所述特徵、區域、整體、步驟、操作、元件的存在及/或部件，但不排除一個或多個其它特徵、區域整體、步驟、操作、元件、部件及/或其組合的存在或添加。

圖1是依照本發明一實施例的斜波電壓產生器的示意圖。請參照圖1，斜波電壓產生器100包括輸出級電路110、穩壓電路120、電壓調整電路130以及負載變異偵測電路140。在本實施例中，輸出級電路110具有控制端CT1以及輸出端NOP。

其中，輸出級電路110包括電晶體T1～T5以及電容器C1。電晶體T1的第一端耦接至低電壓VL，電晶體T1的控制端接收發光控制信號EM[N]。電晶體T2的第一端耦接至電晶體T1的第二端，電晶體T2的第二端耦接至控制端CT1，電晶體T2的控制端接收控制信號S1[N-1]（亦即，第二控制信號）。電晶體T3的第一端耦接至電晶體T1的第二端，電晶體T3的控制端耦接至控制端CT1。電晶體T4的第一端耦接至參考電壓VREF1，電晶體T4的第二端耦接至電晶體T3的第二端，電晶體T4的控制端接收控制信號S1[N-1]。電晶體T5的第一端耦接至電晶體T4的第二端，電晶體T5的第二端耦接至輸出端NOP，電晶體T5的控制端接收發光控制信號EM[N]。電容器C1耦接於控制端CT1以及輸出端NOP之間。

具體而言，本實施例的輸出級電路110可依據控制端CT1的節點電壓Q[N]以於輸出端NOP產生斜波信號SWEEP[N]至對應的畫素電路（未繪示）中，其中N為一導引數。

穩壓電路120耦接至輸出端NOP。穩壓電路120具有控制端CT2。穩壓電路120包括電晶體T6～T8以及電容器C2。電晶體T6的第一端耦接至低電壓VL，電晶體T6的第二端耦接至控制端CT2，電晶體T6的控制端接收控制信號S1[N-2]（亦即，第三控制信號）。電晶體T7的第一端耦接至高電壓VSH，電晶體T7的第二端耦接至控制端CT2，電晶體T7的控制端接收發光控制信號EM[N]。電晶體T8的第一端耦接至高電壓VSH，電晶體T8的第二端耦接至輸出端NOP，電晶體T8的控制端耦接至控制端CT2。電容器C2的第一端耦接至控制端CT2，電容器C2的第二端接收時脈信號CK。

具體而言，本實施例的穩壓電路120可依據時脈信號CK（或反向時脈信號XCK）的狀態以對輸出端NOP進行穩壓動作。其中，外接的時脈產生器（未繪製）可以提供以週期性轉態的時脈信號CK或反向時脈信號XCK至斜波電壓產生器100。

在另一方面，電壓調整電路130耦接至控制端CT1以及穩壓電路120。電壓調整電路130具有偵測端DT1。電壓調整電路130包括電晶體T9～T12以及電容器C3。電晶體T9的第一端耦接至高電壓VSH，電晶體T9的第二端耦接至偵測端DT1，電晶體T9的控制端接收控制信號S1[N-4]（亦即，第四控制信號）。電晶體T10的第一端耦接至低電壓VL，電晶體T10的第二端耦接至控制端CT1，電晶體T10的控制端接收控制信號S1[N-2]。電晶體T11的第一端耦接至高電壓VSH，電晶體T11的第二端耦接至偵測端DT1，電晶體T11的控制端接收控制信號S1[N-1]。電晶體T12的第一端耦接至高電壓VSH，電晶體T12的第二端耦接至偵測端DT1，電晶體T12的控制端耦接至電晶體T6的控制端且接收控制信號S1[N-2]。電容器C3耦接於偵測端DT1以及控制端CT1之間。

具體而言，本實施例的電壓調整電路130可以依據控制信號S1[N-1]、控制信號S1[N-2]以及控制信號S1[N-4]的狀態以調整偵測端DT1的節點電壓K[N]以及控制端CT1的節點電壓Q[N]。

負載變異偵測電路140耦接至偵測端DT1。負載變異偵測電路140具有偵測端DT2。負載變異偵測電路140包括電晶體T13～T15、電容器C4以及電流源IBIAS。電晶體T13的第一端耦接至參考電壓VREF2，電晶體T13的第二端耦接至偵測端DT2，電晶體T13的控制端接收控制信號S1[N]（亦即，第一控制信號）。電晶體T14的第一端耦接至輸出端NOP且接收斜波信號SWEEP[N]，電晶體T14的第二端耦接至偵測端DT2，電晶體T14的控制端耦接至電晶體T9的控制端且接收控制信號S1[N-4]。電晶體T15的第一端耦接至偵測端DT2，電晶體T15的控制端接收控制信號S1[N-4]。電容器C4耦接於偵測端DT1以及偵測端DT2之間。電流源IBIAS的第一端耦接至電晶體T15的第二端，電流源IBIAS的第二端耦接至低電壓VL。

具體而言，本實施例的負載變異偵測電路140可以透過偵測路徑PT來對輸出端NOP偵測輸出負載變異，並基於所述輸出負載變異且依據控制信號S1[N]以及控制信號S1[N-4]的狀態以調整偵測端DT1的節點電壓K[N]以及偵測端DT2的節點電壓T[N]。

順帶一提的是，在電晶體T1～T15的設計上，本實施例的電晶體T1～T15可以是以P型電晶體為例，但本發明實施例不以此為限。另外，在本實施例中，參考電壓VREF1的電壓準位可以高於參考電壓VREF2的電壓準位。

除此之外，在本實施例中，控制信號S1[N-2]與控制信號S1[N-1]相差一個延遲單位（例如半個時脈週期），而控制信號S1[N-1]與控制信號S1[N]相差一個延遲單位（例如半個時脈週期）。其中，控制信號S1[N-1]為前一級的控制信號S1[N]，控制信號S1[N-2]為前二級的控制信號S1[N]，而控制信號S1[N-4]為前四級的控制信號S1[N]。

圖2是依照本發明圖1實施例的斜波電壓產生器的動作波形圖。請同時參照圖1以及圖2，在本實施例中，斜波電壓產生器100的一個畫素期間TFR可以區分為偵測階段DP、重置階段RP、補償階段CP、電壓輸出階段VOP以及穩壓階段SP。斜波電壓產生器100可以依續操作於偵測階段DP、重置階段RP、補償階段CP、電壓輸出階段VOP以及穩壓階段SP。偵測階段DP、重置階段RP、補償階段CP、電壓輸出階段VOP以及穩壓階段SP彼此不相互重疊。其中，補償階段CP可以包括子階段CP1以及子階段CP2。

關於斜波電壓產生器100的實施細節，請同時參照圖2以及圖3A至圖3F，圖3A至圖3F是依照本發明圖1實施例的斜波電壓產生器的等效電路圖。需注意到的是，為了方便示意，在圖3A至圖3F斷開的電晶體以打叉示意，而導通的電晶體以未打叉來示意。

請同時參照圖2以及圖3A，圖3A為斜波電壓產生器100操作在偵測階段DP時的等效電路圖。具體而言，在偵測階段DP中，控制信號S1[N-4]可以被設定為低電壓準位（等於閘極低電壓VGL），而時脈信號CK、控制信號S1[N]、控制信號S1[N-1]、控制信號S1[N-2]以及發光控制信號EM[N]可以被設定為高電壓準位（等於閘極高電壓VGH）。

詳細來說，在偵測階段DP中，負載變異偵測電路140可依據被拉低的控制信號S1[N-4]而經由偵測路徑PT對輸出端NOP偵測輸出負載變異。其中，本實施例的偵測路徑PT可包括電晶體T14、電晶體T15以及電流源IBIAS。在本發明實施例中，整個顯示面板皆可共用同一個電流源IBIAS，並且電流源IBIAS可以在偵測階段DP時對顯示面板上的負載進行放電，以將其值儲存於電容器C4中。

舉例來說，負載變異偵測電路140可以透過偵測路徑PT並依據電流源IBIAS來偵測輸出端NOP的輸出負載變異，並根據所述輸出負載變異而透過電晶體T14的導通路徑來提供變異電壓△VRC至偵測端DT2，藉以使偵測端DT2的節點電壓T[N]被調整為高電壓VSH以及變異電壓△VRC之間的電壓差值（亦即，VSH-△VRC）。其中，上述的變異電壓△VRC可以是輸出端NOP因發生輸出負載變異而造成的電壓變化量。

在另一方面，電壓調整電路130可依據被拉低的控制信號S1[N-4]而透過電晶體T9的導通路徑來提供高電壓VSH至偵測端DT1，藉以使偵測端DT1的節點電壓K[N]被拉高至高電壓VSH的電壓準位。換言之，在偵測階段DP中，負載變異偵測電路140可以將變異電壓△VRC儲存於電容器C4中。

接著請同時參照圖2以及圖3B，圖3B為斜波電壓產生器100操作在重置階段RP時的等效電路圖。具體而言，在重置階段RP中，控制信號S1[N-2]可以被設定為低電壓準位（等於閘極低電壓VGL），而時脈信號CK、控制信號S1[N]、控制信號S1[N-1]、控制信號S1[N-4]以及發光控制信號EM[N]可以被設定為高電壓準位（等於閘極高電壓VGH）。

詳細來說，在重置階段RP中，電壓調整電路130可依據被拉低的控制信號S1[N-2]而透過電晶體T10的導通路徑來提供低電壓VL至控制端CT1，藉以使控制端CT1的節點電壓Q[N]被拉低至低電壓VL的電壓準位。

接著，電壓調整電路130可依據被拉低的控制信號S1[N-2]而透過電晶體T12的導通路徑來提供高電壓VSH至偵測端DT1，藉以使偵測端DT1的節點電壓K[N]被拉高至高電壓VSH的電壓準位。

在另一方面，穩壓電路120可依據被拉低的控制信號S1[N-2]而透過電晶體T6的導通路徑來提供低電壓VL至控制端CT2，藉以使控制端CT2的節點電壓P[N]被拉低至低電壓VL的電壓準位。在此情況下，穩壓電路120可依據被拉低的節點電壓P[N]而導通電晶體T8，並透過電晶體T8的導通路徑以提供高電壓VSH至輸出端NOP，藉以使輸出級電路110產生被拉高至高電壓VSH的電壓準位的斜波信號SWEEP[N]。

值得一提的是，由於此時負載變異偵測電路140的偵測端DT2處於浮接狀態，因此，偵測端DT2的節點電壓T[N]的電壓準位可維持於高電壓VSH以及變異電壓△VRC之間的電壓差值。

接著請同時參照圖2以及圖3C，圖3C為斜波電壓產生器100操作在補償階段CP的子階段CP1時的等效電路圖。具體而言，在補償階段CP的子階段CP1中，時脈信號CK以及控制信號S1[N-1]可以被設定為低電壓準位（等於閘極低電壓VGL），而控制信號S1[N]、控制信號S1[N-2]、控制信號S1[N-4]以及發光控制信號EM[N]可以被設定為高電壓準位（等於閘極高電壓VGH）。

詳細來說，在補償階段CP的子階段CP1中，輸出級電路110可依據被拉低的控制信號S1[N-1]而透過電晶體T2、電晶體T3以及電晶體T4的導通路徑來提供參考電壓VREF1以對控制端CT1進行充電動作，藉以使控制端CT1的節點電壓Q[N]被拉低至參考電壓VREF1以及電晶體T3的臨界電壓VTH3之間的電壓差值（亦即，VREF1-|VTH3|）。

其中，此時的電晶體T3可以透過電晶體T2的導通路徑而依據二極體組態（Diode Connection）的連接方式來形成一個二極體，以對臨界電壓VTH3進行補償，藉以提高補償精準度。

接著，電壓調整電路130可依據被拉低的控制信號S1[N-1]而透過電晶體T11的導通路徑來提供高電壓VSH至偵測端DT1，藉以使偵測端DT1的節點電壓K[N]維持於高電壓VSH的電壓準位。

在另一方面，由於在斜波電壓產生器100操作於補償階段CP的子階段CP1時，時脈信號CK從高電壓準位轉態至低電壓準位，因此，穩壓電路120可透過電容器C2的耦合效應並依據時脈信號CK的狀態，使控制端CT2的節點電壓P[N]的電壓準位被拉低至低電壓VL以及時脈信號CK的電壓變化量△VCK之間的電壓差值（亦即，VL-△VCK）。在此情況下，穩壓電路120可依據被拉低的節點電壓P[N]而導通電晶體T8，並透過電晶體T8的導通路徑以提供高電壓VSH至輸出端NOP，藉以使輸出端NOP的斜波信號SWEEP[N]維持於高電壓VSH的電壓準位。

值得一提的是，由於此時負載變異偵測電路140的偵測端DT2處於浮接狀態，因此，偵測端DT2的節點電壓T[N]的電壓準位仍可維持於高電壓VSH以及變異電壓△VRC之間的電壓差值。

接著請同時參照圖2以及圖3D，圖3D為斜波電壓產生器100操作在補償階段CP的子階段CP2時的等效電路圖。具體而言，在補償階段CP的子階段CP2中，控制信號S1[N]可以被設定為低電壓準位（等於閘極低電壓VGL），而時脈信號CK、控制信號S1[N-1]、控制信號S1[N-2]、控制信號S1[N-4]以及發光控制信號EM[N]可以被設定為高電壓準位（等於閘極高電壓VGH）。

詳細來說，在補償階段CP的子階段CP2中，負載變異偵測電路140可依據被拉低的控制信號S1[N]而透過電晶體T13的導通路徑來提供參考電壓VREF2至偵測端DT2，使偵測端DT2的節點電壓T[N]被調整至參考電壓VREF2的電壓準位。

接著，電壓調整電路130可藉由電容器C4的耦合效應，基於輸出端NOP的輸出負載變異，並依據節點電壓T[N]、儲存於電容器C4的變異電壓△VRC以及電容器C1、電容器C3與電容器C4之間的分壓狀態來調整偵測端DT1的節點電壓K[N]。其中，此時的節點電壓K[N]的電壓準位可以如下列式子（1）所示： K[N]= （1）

此外，電壓調整電路130可再藉由電容器C3的耦合效應，基於輸出端NOP的輸出負載變異，並依據節點電壓K[N]、儲存於電容器C4的變異電壓△VRC以及電容器C3與電容器C4之間的分壓狀態來調整控制端CT1的節點電壓Q[N]。其中，此時的節點電壓Q[N]的電壓準位可以如下列式子（2）所示： Q[N]=VREF1-|VTH3|+ （2）

其中，上述的K[N]與Q[N]分別為節點電壓K[N]與Q[N]的電壓值；VSH為高電壓VSH的電壓值；VREF1與VREF2分別為參考電壓VREF1與VREF2的電壓值；△VRC為變異電壓△VRC的電壓值；VTH3為電晶體T3的臨界電壓VTH3的電壓值；C1、C3與C4分別為電容器C1、C3與C4的電容值。

依據上述的說明內容可以得知，當斜波電壓產生器100操作於補償階段CP的子階段CP2時，電壓調整電路130以及負載變異偵測電路140可以透過電容器C3以及電容器C4的耦合效應，將儲存於電容器C4中的變異電壓△VRC耦合至控制端CT1，並使電晶體T3操作於飽和區。

在另一方面，由於在斜波電壓產生器100操作於補償階段CP的子階段CP2時，時脈信號CK從低電壓準位轉態至高電壓準位，因此，穩壓電路120可透過電容器C2的耦合效應並依據時脈信號CK的狀態，使控制端CT2的節點電壓P[N]重新被調整回低電壓VL的電壓準位。在此情況下，穩壓電路120可依據節點電壓P[N]而導通電晶體T8，並透過電晶體T8的導通路徑以提供高電壓VSH至輸出端NOP，藉以使輸出端NOP的斜波信號SWEEP[N]維持於高電壓VSH的電壓準位。

接著請同時參照圖2以及圖3E，圖3E為斜波電壓產生器100操作在電壓輸出階段VOP時的等效電路圖。具體而言，在電壓輸出階段VOP中，發光控制信號EM[N]可以被設定為低電壓準位（等於閘極低電壓VGL），而控制信號S1[N]、控制信號S1[N-1]、控制信號S1[N-2]、控制信號S1[N-4]可以被設定為高電壓準位（等於閘極高電壓VGH），並且時脈信號CK可以被週期性地轉態。

詳細來說，在電壓輸出階段VOP中，輸出級電路110可依據被拉低的發光控制信號EM[N]而使輸出端NOP透過電晶體T1、電晶體T3以及電晶體T5的導通路徑來對低電壓VL進行放電動作。進一步來說，輸出級電路110可以透過電容器C1耦合來固定電晶體T3的第二端以及控制端（亦即，控制端CT1）之間的跨壓，同時補償電晶體T3的臨界電壓VTH3的變異。並且，電晶體T3可依據節點電壓Q[N]而操作於飽和區，並產生固定的電流，藉以使輸出級電路110可產生基於脈波寬度調變（Pulse-width modulation，PWM）驅動的畫素所需固定斜率之斜波信號SWEEP[N]。

接著，電壓調整電路130可藉由電容器C1的耦合效應，基於斜波信號SWEEP[N]放電時的電壓變化量△VI，並依據節點電壓Q[N]於補償階段CP的子階段CP2時的狀態來調整控制端CT1的節點電壓Q[N]。其中，此時的節點電壓Q[N]的電壓準位可以如下列式子（3）所示： Q[N]=VREF1-|VTH3|+ -△VI    （3）

此外，電壓調整電路130可再藉由電容器C3的耦合效應，基於斜波信號SWEEP[N]放電時的電壓變化量△VI，並依據節點電壓K[N]於補償階段CP的子階段CP2時的狀態來調整偵測端DT1的節點電壓K[N]。其中，此時的節點電壓K[N]的電壓準位可以如下列式子（4）所示： K[N]= -△VI        （4）

接著，負載變異偵測電路140可藉由電容器C4的耦合效應，基於斜波信號SWEEP[N]放電時的電壓變化量△VI，並依據節點電壓T[N]於補償階段CP的子階段CP2時的狀態，使偵測端DT2的節點電壓T[N]的電壓準位被調整為參考電壓VREF2以及電壓變化量△VI之間的電壓差值（亦即，VREF2-△VI）。

依據上述的說明內容可以得知，當斜波電壓產生器100操作於電壓輸出階段VOP時，電壓調整電路130可以根據輸出端NOP的輸出負載變異（亦即，變異電壓△VRC）的狀態來調整電晶體T3的控制端（亦即，控制端CT1）的電壓大小。如此一來，輸出級電路110的電晶體T3可依據節點電壓Q[N]而操作於飽和區，並且能夠進一步地補償輸出負載之變異，達到畫素精準控制灰階之能力。

在另一方面，穩壓電路120可依據被拉低的發光控制信號EM[N]而透過電晶體T7的導通路徑來提供高電壓VSH至控制端CT2，藉以使控制端CT2的節點電壓P[N]被拉高至高電壓VSH的電壓準位。在此情況下，穩壓電路120可依據被拉高的節點電壓P[N]而斷開電晶體T8。

接著請同時參照圖2以及圖3F，圖3F為斜波電壓產生器100操作在穩壓階段SP時的等效電路圖。具體而言，在穩壓階段SP中，控制信號S1[N]、控制信號S1[N-1]、控制信號S1[N-2]、控制信號S1[N-4]以及發光控制信號EM[N]可以被設定為高電壓準位（等於閘極高電壓VGH），而時脈信號CK可以被週期性地轉態。

詳細來說，在穩壓階段SP中，穩壓電路120可透過電容器C2而將時脈信號CK耦合至節點電壓P[N]，並週期性的導通電晶體T8。在此情況下，穩壓電路120可透過電晶體T8的導通路徑而提供高電壓VSH至輸出端NOP，以對輸出端NOP進行穩壓。

在另一方面，關於圖3F的斜波電壓產生器100中的節點電壓Q[N]、K[N]以及T[N]的電壓狀態可以參照圖3D所示的斜波電壓產生器100的節點電壓Q[N]、K[N]以及T[N]的電壓狀態之相關說明來類推，故不再贅述。

圖4是依照本發明一實施例的斜波電壓產生器的操作方法的流程圖。請同時參照圖1以及圖4，在步驟S410中，斜波電壓產生器100可以提供具有控制端CT1以及輸出端NOP的輸出級電路110，並使輸出級電路110依據控制端CT1的節點電壓Q[N]以於輸出端NOP產生斜波信號SWEEP[N]。在步驟S420中，斜波電壓產生器100可以提供具有控制端CT2的穩壓電路120，並使穩壓電路120依據時脈信號CK以對輸出端NOP進行穩壓。

在步驟S430中，斜波電壓產生器100可以提供具有偵測端DT1的電壓調整電路130，並使電壓調整電路130依據控制信號S1[N-1]、控制信號S1[N-2]以及控制信號S1[N-4]以調整偵測端DT1的節點電壓K[N]以及控制端CT1的節點電壓Q[N]。在步驟S440中，斜波電壓產生器100可以提供具有偵測端DT2的負載變異偵測電路140，並使負載變異偵測電路140透過偵測路徑PT以對輸出端NOP偵測輸出負載變異，並基於輸出負載變異且依據控制信號S1[N]以及控制信號S1[N-4]以調整偵測端DT1的節點電壓K[N]以及偵測端DT2的節點電壓T[N]。

關於圖4各步驟的實施細節在前述的實施例及實施方式都有詳盡的說明，在此則不再贅述。

綜上所述，本發明實施例的斜波電壓產生器及其操作方法可以有效地偵測並補償輸出端的負載變異以及電晶體的臨界電壓變異，並使斜波信號的輸出波形不受變異影響，進而增加使用脈波寬度調變控制的畫素電路的灰階控制的精準度。

100:斜波電壓產生器 110:輸出級電路 120:穩壓電路 130:電壓調整電路 140:負載變異偵測電路 C1～C4:電容器 CT1、CT2:控制端 CK:時脈信號 CP:補償階段 CP1、CP2:子階段 DT1、DT2:偵測端 DP:偵測階段 EM[N]:發光控制信號 IBIAS:電流源 K[N]、P[N]、Q[N]、T[N]:節點電壓 NOP:輸出端 PT:偵測路徑 RP:重置階段 S1[N]、S1[N-1]、S1[N-2]、S1[N-4]:控制信號 SWEEP[N]:斜波信號 SP:穩壓階段 T1～T15:電晶體 TFR:畫素期間 VREF1、VREF2:參考電壓 VL:低電壓 VSH:高電壓 VOP:電壓輸出階段 XCK:反向時脈信號

圖1是依照本發明一實施例的斜波電壓產生器的示意圖。 圖2是依照本發明圖1實施例的斜波電壓產生器的動作波形圖。 圖3A至圖3F是依照本發明圖1實施例的斜波電壓產生器的等效電路圖。 圖4是依照本發明一實施例的斜波電壓產生器的操作方法的流程圖。

100:斜波電壓產生器

110:輸出級電路

120:穩壓電路

130:電壓調整電路

140:負載變異偵測電路

C1~C4:電容器

CT1、CT2:控制端

CK:時脈信號

DT1、DT2:偵測端

EM[N]:發光控制信號

IBIAS:電流源

K[N]、P[N]、Q[N]、T[N]:節點電壓

NOP:輸出端

PT:偵測路徑

S1[N]、S1[N-1]、S1[N-2]、S1[N-4]:控制信號

SWEEP[N]:斜波信號

T1~T15:電晶體

VREF1、VREF2:參考電壓

VL:低電壓

VSH:高電壓

Claims (18)

1. 一種斜波電壓產生器，包括： 一輸出級電路，具有一第一控制端以及一輸出端，依據該第一控制端的節點電壓以於該輸出端產生一斜波信號； 一穩壓電路，具有一第二控制端，該穩壓電路耦接至該輸出端，並依據一時脈信號以對該輸出端進行穩壓； 一電壓調整電路，具有一第一偵測端，該電壓調整電路耦接至該第一控制端以及該穩壓電路，並依據一第二控制信號、一第三控制信號以及一第四控制信號以調整該第一偵測端以及該第一控制端的節點電壓；以及 一負載變異偵測電路，具有一第二偵測端，該負載變異偵測電路耦接至該第一偵測端以及該輸出端，用以透過一偵測路徑以對該輸出端偵測一輸出負載變異，並基於該輸出負載變異且依據一第一控制信號以及該第四控制信號以調整該第一偵測端以及該第二偵測端的節點電壓。
2. 如請求項1所述的斜波電壓產生器，其中於一偵測階段中，該負載變異偵測電路依據被拉低的該第四控制信號以對該輸出端偵測該輸出負載變異，並依據該輸出負載變異而提供一變異電壓以調整該第二偵測端的節點電壓。
3. 如請求項1所述的斜波電壓產生器，其中於一重置階段中，該電壓調整電路依據被拉低的該第三控制信號而提供一低電壓以拉低該第一控制端的節點電壓，並且該穩壓電路依據被拉低的該第三控制信號而提供該低電壓以拉低該第二控制端的節點電壓。
4. 如請求項1所述的斜波電壓產生器，其中於一補償階段的一第一子階段中，該輸出級電路依據被拉低的該第二控制信號而提供一第一參考電壓以拉低該第一控制端的節點電壓。
5. 如請求項4所述的斜波電壓產生器，其中於該補償階段的一第二子階段中，該負載變異偵測電路依據被拉低的該第一控制信號而提供一第二參考電壓至該第二偵測端，並且該電壓調整電路基於該輸出負載變異並依據該第二偵測端的節點電壓以調整該第一偵測端以及該第一控制端的節點電壓。
6. 如請求項1所述的斜波電壓產生器，其中於一電壓輸出階段中，該輸出級電路依據被拉低的該第一控制端的節點電壓以及被拉低的一發光控制信號以產生被拉低的該斜波信號。
7. 如請求項1所述的斜波電壓產生器，其中於一穩壓階段中，該穩壓電路依據該時脈信號而提供一高電壓，使該輸出級電路產生被拉高的該斜波信號。
8. 如請求項1所述的斜波電壓產生器，其中該輸出級電路包括： 一第一電晶體，其第一端耦接至一低電壓，其控制端接收一發光控制信號； 一第二電晶體，其第一端耦接至該第一電晶體的第二端，其第二端耦接至該第一控制端，其控制端接收該第二控制信號； 一第三電晶體，其第一端耦接至該第一電晶體的第二端，其控制端耦接至該第一控制端； 一第四電晶體，其第一端耦接至一第一參考電壓，其第二端耦接至該第三電晶體的第二端，其控制端接收該第二控制信號； 一第五電晶體，其第一端耦接至該第四電晶體的第二端，其第二端耦接至該輸出端，其控制端接收該發光控制信號；以及 一第一電容器，耦接於該第一控制端以及該輸出端之間。
9. 如請求項8所述的斜波電壓產生器，其中該穩壓電路包括： 一第六電晶體，其第一端耦接至該低電壓，其第二端耦接至該第二控制端，其控制端接收該第三控制信號； 一第七電晶體，其第一端耦接至一高電壓，其第二端耦接至該第二控制端，其控制端接收該發光控制信號； 一第八電晶體，其第一端耦接至該高電壓，其第二端耦接至該輸出端，其控制端耦接至該第二控制端；以及 一第二電容器，其第一端耦接至該第二控制端，其第二端接收該時脈信號。
10. 如請求項9所述的斜波電壓產生器，其中該電壓調整電路包括： 一第九電晶體，其第一端耦接至該高電壓，其第二端耦接至該第一偵測端，其控制端接收該第四控制信號； 一第十電晶體，其第一端耦接至該低電壓，其第二端耦接至該第一控制端，其控制端接收該第三控制信號； 一第十一電晶體，其第一端耦接至該高電壓，其第二端耦接至該第一偵測端，其控制端接收該第二控制信號； 一第十二電晶體，其第一端耦接至該高電壓，其第二端耦接至該第一偵測端，其控制端耦接至該第六電晶體的控制端；以及 一第三電容器，耦接於該第一偵測端以及該第一控制端之間。
11. 如請求項10所述的斜波電壓產生器，其中該負載變異偵測電路包括： 一第十三電晶體，其第一端耦接至一第二參考電壓，其第二端耦接至該第二偵測端，其控制端接收該第一控制信號； 一第十四電晶體，其第一端耦接至該輸出端，其第二端耦接至該第二偵測端，其控制端耦接至該第九電晶體的控制端； 一第十五電晶體，其第一端耦接至該第二偵測端，其控制端接收該第四控制信號； 一電流源，其第一端耦接至該第十五電晶體的第二端，其第二端耦接至該低電壓；以及 一第四電容器，耦接於該第一偵測端以及該第二偵測端之間。
12. 一種斜波電壓產生器的操作方法，包括： 提供具有一第一控制端以及一輸出端的一輸出級電路，並使該輸出級電路依據該第一控制端的節點電壓以於該輸出端產生一斜波信號； 提供具有一第二控制端的一穩壓電路，並使該穩壓電路依據一時脈信號以對該輸出端進行穩壓； 提供具有一第一偵測端的一電壓調整電路，並使該電壓調整電路依據一第二控制信號、一第三控制信號以及一第四控制信號以調整該第一偵測端以及該第一控制端的節點電壓；以及 提供具有一第二偵測端的一負載變異偵測電路，並使該負載變異偵測電路透過一偵測路徑以對該輸出端偵測一輸出負載變異，並基於該輸出負載變異且依據一第一控制信號以及該第四控制信號以調整該第一偵測端以及該第二偵測端的節點電壓。
13. 如請求項12所述的操作方法，更包括： 於一偵測階段中，使該負載變異偵測電路依據被拉低的該第四控制信號以對該輸出端偵測該輸出負載變異，並依據該輸出負載變異而提供一變異電壓以調整該第二偵測端的節點電壓。
14. 如請求項12所述的操作方法，更包括： 於一重置階段中，使該電壓調整電路依據被拉低的該第三控制信號而提供一低電壓以拉低該第一控制端的節點電壓；以及 使該穩壓電路依據被拉低的該第三控制信號而提供該低電壓以拉低該第二控制端的節點電壓。
15. 如請求項12所述的操作方法，更包括： 於一補償階段的一第一子階段中，使該輸出級電路依據被拉低的該第二控制信號而提供一第一參考電壓以拉低該第一控制端的節點電壓。
16. 如請求項15所述的操作方法，更包括： 於該補償階段的一第二子階段中，使該負載變異偵測電路依據被拉低的該第一控制信號而提供一第二參考電壓至該第二偵測端；以及 使該電壓調整電路基於該輸出負載變異並依據該第二偵測端的節點電壓以調整該第一偵測端以及該第一控制端的節點電壓。
17. 如請求項12所述的操作方法，更包括： 於一電壓輸出階段中，使該輸出級電路依據被拉低的該第一控制端的節點電壓以及被拉低的一發光控制信號以產生被拉低的該斜波信號。
18. 如請求項12所述的操作方法，更包括： 於一穩壓階段中，使該穩壓電路依據該時脈信號而提供一高電壓，使該輸出級電路產生被拉高的該斜波信號。

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