TW202601608A - 畫素電路以及顯示面板 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種畫素電路以及顯示面板。畫素電路包括驅動電晶體、發光電路以及控制電路。發光電路耦接在驅動電晶體以及發光元件之間。控制電路耦接發光電路，並且在第一節點上耦接驅動電晶體。控制電路根據多個控制信號以基於多個參考電壓來設定第一節點上的第一電壓。在發光期間內，發光電路根據發光信號在發光元件的第一端上產生偏壓電壓，以使控制電路根據多個控制信號以基於偏壓電壓來設定第一電壓，並且驅動電晶體根據第一電壓來產生驅動電流至發光元件，據以在高溫時補償發光元件的亮度。

Description

畫素電路以及顯示面板

本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種畫素電路以及顯示面板。

一般而言，發光二極體（light-emitting diode，LED）可以作為發光元件以應用在顯示面板中。在顯示面板的操作期間中，發光二極體的溫度與環境溫度相關，並且還與自身的操作時間相關。然而，當發光二極體的溫度上升時，發光二極體的效率隨之下降，進而降低顯示面板的亮度。

本發明實施例提供一種畫素電路，能夠因應具有不同溫度的發光元件來產生對應的驅動電流，進而在高溫時補償發光元件的亮度。

本發明實施例的畫素電路包括驅動電晶體、發光電路以及控制電路。驅動電晶體用以提供驅動電流。發光電路耦接在驅動電晶體以及發光元件之間。發光電路用以根據發光信號提供驅動電流至發光元件。控制電路耦接發光電路，並且在第一節點上耦接驅動電晶體。控制電路用以根據多個控制信號以基於多個參考電壓來設定第一節點上的第一電壓。在發光期間內，發光電路根據發光信號在發光元件的第一端上產生偏壓電壓，以使控制電路根據多個控制信號以基於偏壓電壓來設定第一電壓，並且驅動電晶體根據第一電壓來產生驅動電流。

本發明實施例另提供一種顯示面板。顯示面板包括閘極驅動電路以及多個上述的畫素電路。這些畫素電路耦接閘極驅動電路，並且排列成陣列形式。

基於上述，本發明實施例的畫素電路以及顯示面板透過控制電路基於發光元件的端點電壓（即，偏壓電壓）來設定驅動電晶體所接收的第一電壓，能夠使驅動電晶體根據關聯於偏壓電壓的第一電壓來驅動發光元件。如此，因應發光元件的各種溫度，畫素電路能夠適應性地基於對應的偏壓電壓來操作，以在高溫時補償發光元件的亮度。

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。

本發明的部份實施例接下來將會配合附圖來詳細描述，以下的描述所引用的元件符號，當不同附圖出現相同的元件符號將視為相同或相似的元件。這些實施例只是本發明的一部份，並未揭示所有本發明的可實施方式。更確切的說，這些實施例只是本發明的專利申請範圍中的範例。

圖1A是依據本發明一實施例所繪示的顯示面板的方塊圖。參考圖1A，顯示面板10包括多個畫素電路100~100-mn以及閘極驅動電路300，其中m以及n分別為大於1的正整數。這些畫素電路100~100-mn耦接閘極驅動電路300，並且排列成陣列形式。在本實施例中，多個畫素電路100~100-mn具有相同的電路架構。

一併參考圖1B，圖1B是依據本發明圖1A實施例所繪示的畫素電路的方塊圖。畫素電路100包括控制電路110、發光電路120以及驅動電晶體130。控制電路110耦接發光電路120。控制電路110在第一節點N1上耦接驅動電晶體130。發光電路120耦接在驅動電晶體130以及發光元件140之間。在一些實施例中，畫素電路100還包括發光元件140。

在本實施例中，驅動電晶體130用以提供驅動電流Id。發光電路120接收來自驅動電晶體130的驅動電流Id。發光電路120還接收發光信號EM。發光電路120可以操作在發光期間，並且用以根據發光信號EM提供驅動電流Id至發光元件140以驅動發光元件140。

在本實施例中，控制電路110接收多個控制信號S1~Si以及多個參考電壓V1~Vj，其中i以及j分別為大於1的正整數。控制電路110可以操作在發光期間以外的其他期間，並且用以根據多個控制信號S1~Si以基於多個參考電壓V1~Vj來設定第一節點N1上的第一電壓。

在本實施例中，在發光期間內，發光電路120根據發光信號EM在發光元件140的第一端NA上產生偏壓電壓。發光元件140的第一端NA例如是發光元件140的陽極端。

接續上述的說明，在發光期間內，控制電路110透過發光電路120接收端點NA上的偏壓電壓。控制電路110根據多個控制信號S1~Si以基於偏壓電壓來設定第一節點N1上的第一電壓。如此，驅動電晶體130根據此第一電壓來產生驅動電流Id，以使發光元件140根據驅動電流Id來發光。

值得一提的是，在發光期間內，由於控制電路110基於發光元件140的第一端NA上的偏壓電壓來操作，因此控制電路110在第一節點N1上所設定的第一電壓關聯於發光元件140的端點電壓（即，偏壓電壓）。透過驅動電晶體130根據此第一電壓來來產生驅動電流Id，畫素電路100能夠適應性地基於偏壓電壓來操作以因應發光元件140當前的溫度。如此，在發光元件140具有各種溫度（例如是高溫）的條件下，畫素電路能夠適應性地補償發光元件的亮度。

圖2是依據本發明一實施例所繪示的畫素電路的電路圖。參考圖2，畫素電路200包括控制電路210、發光電路220以及驅動電晶體230。在一些實施例中，畫素電路200還包括發光元件240。控制電路210、發光電路220、驅動電晶體230以及發光元件240可以參照畫素電路100的相關說明並加以類推。

在本實施例中，驅動電晶體230例如是以P型金氧半場效電晶體（p-type Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，PMOSFET）來被實現。驅動電晶體230的控制端（即，閘極端）耦接第一節點N1。驅動電晶體230的一端（即，第一源極/汲極端）接收參考電壓OVDD。驅動電晶體230的另一端（即，第二源極/汲極端）在節點N3上耦接控制電路210以及發光電路220。

在圖2實施例中，控制電路210包括重置電路211、寫入電路212以及補償電路213。重置電路211耦接第一節點N1。重置電路211接收控制信號S1以及參考電壓Vn。寫入電路212耦接第一節點N1。寫入電路212在第二節點N2上耦接發光電路220。寫入電路212接收控制信號S2以及參考電壓Data。補償電路213耦接第一節點N1。補償電路213在節點N3上耦接發光電路220以及驅動電晶體230的一端。補償電路213接收控制信號S3。

詳細而言，發光電路220包括多個電晶體T1~T2。這些電晶體T1~T2例如是以PMOSFET來被實現。多個電晶體T1~T2分別的控制端（即，閘極端）接收發光信號EM。電晶體T1的第一端（即，第一源極/汲極端）在節點N3上耦接驅動電晶體230的一端（即，第二源極/汲極端）以及補償電路213。電晶體T1的第二端（即，第二源極/汲極端）耦接發光元件240的第一端NA，並且還耦接電晶體T2的第一端（即，第一源極/汲極端）。電晶體T2的第二端（即，第二源極/汲極端）在第二節點N2上耦接寫入電路212。

在本實施例中，寫入電路212包括電晶體T3以及電容器C1。電晶體T3例如是以PMOSFET來被實現。電晶體T3的控制端（即，閘極端）接收控制信號S2。電晶體T3的第一端（即，第一源極/汲極端）接收參考電壓Data。電晶體T3的第二端（即，第二源極/汲極端）耦接在第二節點N2上耦接電晶體T2的第二端（即，第二源極/汲極端）以及電容器C1的第一端。電容器C1的第二端耦接第一節點N1。

在本實施例中，重置電路211包括電晶體T4。電晶體T4例如是以PMOSFET來被實現。電晶體T4的控制端（即，閘極端）接收控制信號S1。電晶體T4的第一端（即，第一源極/汲極端）接收參考電壓Vn。電晶體T4的第二端（即，第二源極/汲極端）耦接第一節點N1。

在本實施例中，補償電路213包括電晶體T5。電晶體T5例如是以PMOSFET來被實現。電晶體T5的控制端（即，閘極端）接收控制信號S3。電晶體T5的第一端（即，第一源極/汲極端）在節點N3上耦接驅動電晶體230的一端（即，第二源極/汲極端）以及電晶體T1的第一端（即，第一源極/汲極端）。電晶體T5的第二端（即，第二源極/汲極端）耦接第一節點N1。

在本實施例中，發光元件240例如是微米發光二極體（Micro LED）來被實現。發光元件240的第一端NA例如是發光元件240的陽極端。發光元件240的第二端接收參考電壓OVSS。

在本實施例中，參考電壓Vn例如是低電壓源信號。參考電壓Data例如是發光元件240在發光時的亮度信號（即，數據信號）。參考電壓OVDD例如是高電源信號。參考電壓OVSS例如是不同於參考電壓Vn的另一個低電壓源信號。

圖3是依據包括本發明圖2實施例所繪示的畫素電路的動作示意圖。圖4A至圖4C是依據本發明圖3實施例所繪示的畫素電路的動作示意圖。在圖3中，橫軸為畫素電路200的操作時間，縱軸為電壓值。

在本實施例中，發光信號EM以及多個控制信號S1~S3分別例如是獨立的控制信號。發光信號EM以及多個控制信號S1~S3分別在不同的電壓準位VH以及VL之間切換。電壓準位VH例如是高電壓準位。電壓準位VL可例如是低電壓準位。

關於畫素電路200在重置期間P1內的操作細節，同時參照圖3以及圖4A。在時間t1，控制信號S1從電壓準位VH被切換至電壓準位VL以產生下降緣，以使畫素電路200開始重置操作。在時間t2，控制信號S1從電壓準位VL被切換至電壓準位VH以產生上升緣，以使畫素電路200結束重置操作。

在重置期間P1內（即，時間t1至t2），重置電路211根據控制信號S1以基於參考電壓Vn來重置在第一節點N1上的第一電壓。詳細而言，電晶體T4受控於具有電壓準位VL的控制信號S1而被導通，以將第一節點N1上的第一電壓拉至參考電壓Vn。此時，驅動電晶體230受控於第一電壓而被導通。

此外，電晶體T3受控於具有電壓準位VL的控制信號S2而被導通，以將第二節點N2上的電壓拉至參考電壓Data。電晶體T5受控於具有電壓準位VH的控制信號S3而被關斷。多個電晶體T1~T2受控於具有電壓準位VH的發光信號EM而被關斷。

如此，發光元件240的第一端NA處於浮接狀態。發光元件240的第一端NA上的電壓例如是以下述公式（1）來被表示。公式（1）中的VNA為此端點NA上的電壓值，OVSS為參考電壓OVSS的電壓值，並且Vr為發光元件240處於浮接狀態時的跨壓值。 公式（1）

關於畫素電路200在寫入與補償期間P2內的操作細節，同時參照圖3以及圖4B。在時間t2，控制信號S3從電壓準位VH被切換至電壓準位VL以產生下降緣，以使畫素電路200開始寫入與補償操作。在時間t3，控制信號S3從電壓準位VL被切換至電壓準位VH以產生上升緣，以使畫素電路200結束寫入與補償操作。

在寫入與補償期間P2內（即，時間t2至t3），驅動電晶體230維持被導通。補償電路213根據控制信號S3以基於參考電壓OVDD來設定在第一節點N1上的第一電壓，據以補償驅動電晶體230的臨界電壓值。同時，寫入電路212根據控制信號S2以基於參考電壓Data來設定此第一電壓，據以寫入發光元件240用以發光的灰階數據。

詳細而言，電晶體T4受控於具有電壓準位VH的控制信號S1而被關斷。電晶體T5受控於具有電壓準位VL的控制信號S3而被導通，以將第一節點N1上的第一電壓拉至參考電壓OVDD與驅動電晶體230的臨界電壓值之間的壓差。

此外，電晶體T3受控於具有電壓準位VL的控制信號S2而被導通，以將第二節點N2上的電壓拉至參考電壓Data。電容器C1儲存參考電壓Data，以使寫入電路212基於在第二節點N2上的參考電壓Data來設定在第一節點N1上的第一電壓。

在寫入與補償期間P2內，多個電晶體T1~T2受控於具有電壓準位VH的發光信號EM而被關斷。如此，發光元件240的第一端NA維持處於浮接狀態。發光元件240的第一端NA上的電壓例如是以公式（1）來被表示。

關於畫素電路200在發光期間P3內的操作細節，同時參照圖3以及圖4C。在時間t3，發光信號EM從電壓準位VH被切換至電壓準位VL以產生下降緣，以使畫素電路200開始發光操作。在時間t4，發光信號EM從電壓準位VL被切換至電壓準位VH以產生上升緣，以使畫素電路200結束發光操作。

在發光期間P3內（即，時間t3至t4），重置電路211以及補償電路213根據控制信號S1以及控制信號S3被禁能。同時，發光電路220根據發光信號EM在發光元件240的第一端NA上產生偏壓電壓，並且將在節點N2上的電壓拉至偏壓電壓。寫入電路212根據控制信號S2將在節點N2上的偏壓電壓耦合至第一節點N1。驅動電晶體230根據在第一節點N1上的第一電壓來產生驅動電流Id，以透過發光電路220提供驅動電流Id至發光元件240。

詳細而言，多個電晶體T3~T5分別受控於具有電壓準位VH的多個控制信號S1~S3而被關斷。電晶體T1受控於具有電壓準位VL的發光信號EM而被導通。電晶體T1在發光元件240的第一端NA上產生偏壓電壓。在本實施施例中，偏壓電壓關聯於發光元件240的導通電壓。

也就是說，發光元件240被導通，進而使發光元件240的第一端NA上的電壓例如是以下述公式（2）來被表示。公式（2）中的VNA為此端點NA上的電壓值（即，偏壓電壓的電壓值），OVSS為參考電壓OVSS的電壓值，並且Vf為發光元件240被導通時的跨壓值（即，導通電壓值）。 公式（2）

應注意的是，公式（2）中的導通電壓值Vf與發光元件240的溫度相關。隨著發光元件240的溫度上升，導通電壓值Vf越小（即，越接近0）。導通電壓值Vf又可被稱為順向偏壓值。

接續上述的說明，電晶體T2受控於具有電壓準位VL的發光信號EM而被導通。電晶體T2將第二節點N2上的電壓拉至在端點NA上的偏壓電壓。電容器C1將第二節點N2上的偏壓電壓耦合至第一節點N1。

如此，在第一節點N1上的第一電壓例如是以下述公式（3）來被表示。公式（3）中的VN1為第一電壓的電壓值，OVDD為參考電壓OVDD的電壓值，Vth為驅動電晶體230的臨界電壓值，OVSS為參考電壓OVSS的電壓值，Vf為發光元件240被導通時的跨壓值（即，導通電壓值），並且Vdata為參考電壓Data的電壓值。 公式（3）

基於驅動電晶體230的操作，驅動電流Id例如是以下述公式（4）來被表示。公式（4）中的Id為驅動電流Id的電流值，μ為載子遷移率，C _ox為閘極氧化層的單位電容值，W為驅動電晶體230的閘極寬度，L為驅動電晶體230的閘極長度，OVSS為參考電壓OVSS的電壓值，Vf為發光元件240被導通時的跨壓值（即，導通電壓值），並且Vdata為參考電壓Data的電壓值。 公式（4）

應注意的是，如公式（3）以及（4）所示，在第一節點N1上的第一電壓VN1關聯於發光元件240的導通電壓值Vf。驅動電晶體230基於第一電壓VN1所產生的驅動電流Id也關聯於導通電壓值Vf。由於導通電壓值Vf與發光元件240的溫度相關，因此在第一節點N1上的第一電壓VN1以及驅動電流Id也分別與發光元件240的溫度相關。

具體來說，當發光元件240的溫度越高，則發光元件240的導通電壓值越小（即，越接近0），進而使驅動電流Id的電流值越大。如此，當發光元件240為高溫時，畫素電路200能夠提高驅動電流Id的大小，進而補償發光元件240的亮度。在另一方面，當發光元件240的溫度越低，則發光元件240的導通電壓值越大（即，越遠離0），進而使驅動電流Id的電流值越小。如此，當發光元件240為低溫時，畫素電路200能夠降低驅動電流Id的大小，進而補償發光元件240的亮度。

在本實施例中，由於畫素電路200能夠適應性地調整驅動電流Id的大小，因此畫素電路200所需的參考電壓OVDD以及OVSS之間的跨壓能夠被降低。

在一些實施例中，多個電晶體T1~T5以及驅動電晶體230分別例如是以N型金氧半場效電晶體（n-type Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，NMOSFET）來被實現。在一些實施例中的信號反向於本實施例中對應的信號。

綜上所述，本發明實施例的畫素電路以及顯示面板透過控制電路基於發光元件的偏壓電壓來將發光元件的導通電壓值補償至驅動電晶體的控制端（即，第一節點），能夠在發光元件具有各種溫度（例如是高溫）的條件下提供不同的驅動電流。如此，畫素電路能夠針對發光元件隨溫度的變化（例如，高溫）來適應性地補償發光元件的亮度。

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，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10:顯示面板 100、100-mn、200:畫素電路 110、210:控制電路 120、220:發光電路 130、230:驅動電晶體 140、240:發光元件 211:重置電路 212:寫入電路 213:補償電路 300:閘極驅動電路 C1:電容器 EM:發光信號 Id:驅動電流 N1:第一節點 N2:第二節點 N3:節點 NA:發光元件的第一端 P1:重置期間 P2:寫入與補償期間 P3:發光期間 S1~Si、S1~S3:控制信號 t1~t4:時間 T1~T5:電晶體 V1~Vj、Vn、Data、OVDD、OVSS:參考電壓 Vf:發光元件的導通電壓值 VH、VL:電壓準位 Vr:發光元件處於浮接狀態時的跨壓值

圖1A是依據本發明一實施例所繪示的顯示面板的方塊圖。 圖1B是依據本發明圖1A實施例所繪示的畫素電路的方塊圖。 圖2是依據本發明一實施例所繪示的畫素電路的電路圖。 圖3是依據包括本發明圖2實施例所繪示的畫素電路的動作示意圖。 圖4A至圖4C是依據本發明圖3實施例所繪示的畫素電路的動作示意圖。

100:畫素電路

110:控制電路

120:發光電路

130:驅動電晶體

140:發光元件

EM:發光信號

Id:驅動電流

N1:第一節點

NA:發光元件的第一端

S1~Si:控制信號

V1~Vj:參考電壓

Claims (10)

1. 一種畫素電路，包括： 一驅動電晶體，用以提供一驅動電流； 一發光電路，耦接在該驅動電晶體以及一發光元件之間，用以根據一發光信號提供該驅動電流至該發光元件；以及 一控制電路，耦接該發光電路，並且在一第一節點上耦接該驅動電晶體，用以根據多個控制信號以基於多個參考電壓來設定該第一節點上的一第一電壓， 其中在一發光期間內，該發光電路根據該發光信號在該發光元件的第一端上產生一偏壓電壓，以使該控制電路根據該些控制信號以基於該偏壓電壓來設定該第一電壓，並且該驅動電晶體根據該第一電壓來產生該驅動電流。
2. 如請求項1所述的畫素電路，其中該偏壓電壓關聯於該發光元件的導通電壓。
3. 如請求項1所述的畫素電路，其中該控制電路包括： 一重置電路，耦接該第一節點，用以在一重置期間內，根據一第一控制信號以基於一第一參考電壓來重置該第一電壓； 一寫入電路，耦接該第一節點以及該發光電路，用以在一寫入與補償期間內，根據一第二控制信號以基於一第二參考電壓來設定該第一電壓；以及 一補償電路，耦接該第一節點、該發光電路以及該驅動電晶體，用以在該寫入與補償期間內，根據一第三控制信號以基於一第三參考電壓來設定該第一電壓。
4. 如請求項3所述的畫素電路，其中在該發光期間內，該重置電路以及該補償電路根據該第一控制信號以及該第三控制信號被禁能，並且該寫入電路根據該第二控制信號將該偏壓電壓耦合至該第一節點。
5. 如請求項3所述的畫素電路，其中該發光電路包括： 一第一電晶體，具有控制端接收該發光信號，該第一電晶體的第一端耦接該驅動電晶體的第一端以及該補償電路，該第一電晶體的第二端耦接該發光元件的第一端；以及 一第二電晶體，具有控制端接收該發光信號，該第二電晶體的第一端耦接該發光元件的第一端，該第二電晶體的第二端在一第二節點上耦接該寫入電路。
6. 如請求項5所述的畫素電路，其中該寫入電路包括： 一第三電晶體，具有控制端接收該第二控制信號，該第三電晶體的第一端接收該第二參考電壓，該第三電晶體的第二端耦接該第二節點；以及 一電容器，具有第一端耦接該第二節點，該電容器的第二端耦接該第一節點。
7. 如請求項6所述的畫素電路，其中該重置電路包括： 一第四電晶體，具有控制端接收該第一控制信號，該第四電晶體的第一端接收該第一參考電壓，該第四電晶體的第二端耦接該第一節點。
8. 如請求項7所述的畫素電路，其中該補償電路包括： 一第五電晶體，具有控制端接收該第三控制信號，該第五電晶體的第一端耦接該驅動電晶體的第一端，該第五電晶體的第二端耦接該第一節點。
9. 如請求項8所述的畫素電路，其中該驅動電晶體的控制端耦接該第一節點，該驅動電晶體的第二端接收該第三參考電壓。
10. 一種顯示面板，包括： 一閘極驅動電路；以及 多個如請求項1所述的畫素電路，耦接該閘極驅動電路，並且排列成一陣列形式。