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TWI757766B - 顯示裝置以及其畫素電路 - Google Patents

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TWI757766B
TWI757766B TW109120253A TW109120253A TWI757766B TW I757766 B TWI757766 B TW I757766B TW 109120253 A TW109120253 A TW 109120253A TW 109120253 A TW109120253 A TW 109120253A TW I757766 B TWI757766 B TW I757766B
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陳彥儒
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Abstract

一種顯示裝置以及其畫素電路被提出。畫素電路用以驅動發光二極體。畫素電路包括驅動電晶體、開關、資料寫入電路以及電壓選擇器。開關在資料寫入時間區間被導通並在激光時間區間被斷開。資料寫入電路在資料寫入時間區間傳送資料電壓至驅動電晶體的控制端。其中，在資料寫入時間區間，發光二極體的第二端接收第一參考電壓，在激光時間區間中，發光二極體的第二端接收第二參考電壓，第一參考電壓與第二參考電壓不相同。

Description

顯示裝置以及其畫素電路
本發明是有關於一種顯示裝置以及其畫素電路，且特別是有關於一種具有防短路功能的顯示裝置以及其畫素電路。
隨著發光二極體製程的進步，透過微發光二極體來製作高解析度的顯示裝置，成為一種主流。隨著顯示裝置上，發光二極體數量的增加，在當其中部分發光二極體發生損壞時，可能造成顯示品質的破壞。並且，當少數的發光二極體發生損壞時，要針對顯示裝置進行檢修，具有一定的難度且須要耗去一定的時間。更重要的，當針對發生損壞的發光二極體進行驅動時，可能在發光二極體上產生短路的現象，除造成不必要的功率耗費外，還有可能產生局部的大電流現象。
本發明提供一種顯示裝置以及其畫素電路，可有效截止損壞的發光二極體的激光動作，防止短路現象的發生。
本發明的畫素電路用以驅動發光二極體。畫素電路包括驅動電晶體、開關以及資料寫入電路。驅動電晶體具有第一端耦接至發光二極體的第一端。開關耦接在驅動電晶體的第一端與控制端間，在資料寫入時間區間被導通並在激光時間區間被斷開。資料寫入電路在資料寫入時間區間傳送資料電壓至驅動電晶體的控制端。其中，在資料寫入時間區間，發光二極體的第二端接收第一參考電壓，在激光時間區間中，發光二極體的第二端接收第二參考電壓，第一參考電壓與第二參考電壓不相同。
本發明的顯示裝置包括多個畫素電路以及至少一電壓選擇器。畫素電路分別用以驅動多個發光二極體。各畫素電路包括驅動電晶體、開關以及資料寫入電路。驅動電晶體具有第一端耦接至對應的第一發光二極體的第一端。開關耦接在驅動電晶體的第一端與控制端間，在資料寫入時間區間被導通並在激光時間區間被斷開。資料寫入電路在資料寫入時間區間傳送資料電壓至驅動電晶體的控制端。電壓選擇器在資料寫入時間區間傳送第一參考電壓至第一發光二極體的第二端，在激光時間區間傳送第二參考電壓至第一發光二極體的第二端。其中第一參考電壓與第二參考電壓不相同。
基於上述，本發明實施例的畫素電路在資料寫入時間區間，透過開關使驅動電晶體耦接至發光二極體的第一端與驅動電晶體的控制端相互短路，並使發光二極體的第二端接收第一參考電壓。在當發光二極體發生損壞時，第一參考電壓可通過開關被傳送至驅動電晶體的控制端。因此，在激光時間區間中，在當發光二極體發生損壞時，驅動電晶體可依據第一參考電壓而被截止，防止發光二極體產生短路的現象。
請參照圖1，圖1繪示本發明一實施例的畫素電路的示意圖。畫素電路100包括驅動電晶體TD、開關SW1、資料寫入電路110以及電壓選擇器120。畫素電路100用以驅動發光二極體LED，其中發光二極體LED可以是微發光二極體（micro LED）或其他任意形式的發光二極體。驅動電晶體TD的第一端耦接至發光二極體LED的第一端，驅動電晶體TD的第二端接收電源電壓VDD，驅動電晶體TD的控制端則耦接至資料寫入電路110以及開關SW1。開關SW1跨接在驅動電晶體TD的控制端以及發光二極體LED的第一端間，開關SW1並受控於掃描信號G[n]以被導通或斷開。在另一方面，發光二極體LED的第二端耦接至電壓選擇器120。電壓選擇器120接收參考電壓VR1以及參考電壓VSS，並選擇參考電壓VR1以及參考電壓VSS的其中之一以傳送至發光二極體LED的第二端。在本實施例中，發光二極體LED的第一端為其陽極端，發光二極體LED的第二端則為其陰極端。
在本實施例中，電壓選擇器120可以設置在畫素電路100中，或者在其他實施例中，電壓選擇器120也可以設置在畫素電路100外。其中，當電壓選擇器120設置在畫素電路100外時，可同時進入資料寫入時間區間以及激光時間區間的多個畫素電路可以共用一個電壓選擇器120。
關於動作細節，在資料寫入時間區間，資料寫入電路110可針對驅動電晶體TD的控制端寫入資料電壓DATA。在資料寫入時間區間中，開關SW1並依據掃描信號G[n]而被導通。在此請注意，若當發光二極體LED為正常未損壞的狀態時，資料電壓DATA可通過開關SW1被傳送至發光二極體LED的第一端。相對應的，同樣在資料寫入時間區間中，電壓選擇器120選擇具有相對高電壓值的參考電壓VR1以提供至發光二極體LED的第二端。此時，發光二極體LED不會發光。
接著，在資料寫入時間區間後的激光時間區間中，開關SW1依據掃描信號G[n]而被斷開，此時，電壓選擇器120變更提供參考電壓VSS至發光二極體LED的第二端。參考電壓VSS可以具有相對低的電壓值（相對於第一參考電壓VR1），其中參考電壓VSS可以是接地電壓。在此同時，驅動電晶體TD可依據資料電壓DATA以提供驅動電流以驅動發光二極體LED，並使發光二極體LED可順利發光。
附帶一提的，在本實施例中，驅動電晶體TD為P型電晶體。此外，本發明實施例中，發光二極體LED中的受驅動端的對側端，可接收可變動的電壓。其中，當驅動電晶體TD為P型電晶體時，發光二極體LED中的受驅動端為陽極端，而發光二極體LED中的受驅動端的對側端則為陰極端。在此，發光二極體LED中受驅動端的對側端接收可變動的電壓。也就是說，電壓選擇器120選擇性地提供參考電壓VR1或VSS至發光二極體LED的陰極端。
在另一方面，若在當發光二極體LED為損壞狀態時，請同步參照圖1以及圖2A至圖2C，其中圖2A至圖2C繪示本發明實施例的畫素電路，在發光二極體為損壞狀態時的動作示意圖。在圖2A中，基於發光二極體LED為損壞的狀態，發光二極體LED可以等效為電阻RST。
在資料寫入時間區間中，開關SW1被導通，且資料電壓DATA被提供以寫入至驅動電晶體TD的控制端。另外，電壓選擇器120提供參考電壓VR1至等效電阻RST的第二端。在此時，基於電阻RST的電阻值遠低於資料寫入電路110的輸出阻抗，因此，電阻RST可形成具有強驅動能力的上拉電阻，並使驅動電晶體TD的控制端上的電壓值，被拉高至趨近於（或等於）參考電壓VR1的電壓值。
接著，在圖2B中，資料寫入時間區間結束，開關SW1被斷開，驅動電晶體TD的控制端上的電壓值，維持為趨近於（或等於）參考電壓VR1的電壓值。並且，在圖2C中，進入激光時間區間，電壓選擇器120變更提供具有相對低電壓值的參考電壓VSS至電阻RST的第二端。不過，基於驅動電晶體TD的控制端上具有相對高的電壓值，驅動電晶體TD有效被截止。因此，電源電壓VDD與發光二極體LED間的電流路徑被截斷，短路現象有效被阻止。
以下請參照圖3，圖3繪示本發明另一實施例的畫素電路的示意圖。畫素電路300包括驅動電晶體TD、開關SW1、資料寫入電路310以及電壓選擇器320。與圖1實施例不相同的，本實施例中的驅動電晶體TD為N型電晶體，電壓選擇器320耦接至發光二極體LED的陽極端，且驅動電晶體TD耦接在發光二極體LED的陰極端以及參考電壓VSS間。
畫素電路300以及畫素電路100為互補形式的實施例，動作細節相類似，在此不多贅述。值得一提的，電壓選擇器320在資料寫入時間區間中提供參考電壓VSS至發光二極體LED的陽極端，並在激光時間區間中使電源電壓VDD以作為參考電壓，並提供電源電壓VDD至發光二極體LED的陽極端。
接著請參照圖4，圖4繪示本發明另一實施例的畫素電路的示意圖。畫素電路400包括驅動電晶體TD、電晶體TSW建構的開關、資料寫入電路410、電壓選擇器420以及輔助電路430。資料寫入電路410包括電晶體T1。電晶體T1的一端接收資料電壓DATA[m]，電晶體T1的另一端耦接至驅動電晶體TD，電晶體T1的控制端接收掃描信號G[n]。電壓選擇器420包括電晶體T2以及T3。電晶體T2耦接至發光二極體LED的陰極端，電晶體T2並接收參考電壓VSS。電晶體T2受控於激光控制信號EM以被導通或斷開。電晶體T3同樣耦接至發光二極體LED的陰極端，電晶體T3並接收電源電壓VDD。電晶體T3受控於掃描信號G[n]以被導通或斷開。電晶體TSW耦接在發光二極體LED的陽極端以及驅動電晶體TD的控制端間，電晶體TSW受控於掃描信號G[n]以被導通或斷開。
在本實施例中，驅動電晶體TD為N型電晶體，發光二極體LED中的受驅動端為陰極端。發光二極體LED中，受驅動端的對側端則為陽極端。在此，電壓選擇器320可選擇性地提供參考電壓VDD或VSS至發光二極體LED的陽極端。
在本實施例中，在資料寫入時間區間中，電晶體T1、T3、TSW可依據掃描信號G[n]而被導通，電晶體T2則被斷開。資料電壓DATA[m]可通過導通的電晶體T1、驅動電晶體TD以及電晶體TSW被寫入至驅動電晶體TD的控制端。另外，作為參考電壓的電源電壓VDD可以通過導通的電晶體T3被傳送至發光二極體LED的陰極端。在激光時間區間中，電晶體T2可依據激光控制信號EM被導通，電晶體T1、T3則被斷開。參考電壓VSS可通過導通的電晶體T2被傳送至發光二極體LED的陰極端。
此外，輔助電路430耦接在驅動電晶體TD接收電源電壓VDD的路徑間。輔助電路430包括電晶體T41、T42以及電容C1。電晶體T41的一端接收電源電壓VDD，電晶體T41的另一端耦接至驅動電晶體TD與電晶體T1的耦接端點，電晶體T41的控制端接收激光控制信號EM。電晶體T42的一端接收重置電壓RES_DC，電晶體T42的另一端耦接至驅動電晶體TD的控制端，電晶體T42的控制端則接收重置控制信號RES。此外，電容C1串接在電源電壓VDD以及驅動電晶體TD的控制端間。
在此，電晶體T41可用以控制發光二極體LED的激光亮度。簡單來說明，當激光信號EM為脈寬調變信號時，電晶體T41可依據激光信號EM的責任週期（duty cycle）來調整發光二極體LED的激光亮度。此外，電晶體T42在被導通時，可以依據重置電壓RES_DC來重置驅動電晶體TD的控制端上的電壓VG1。
在本實施例中，電晶體T1~T3、T41、T42以及TSW均為P型電晶體。
以下請同步參照圖4以及圖5，圖5繪是本發明實施例的畫素電路的動作波形圖。當具有n個畫素電路時，n個畫素電路可分別依據掃描信號G[1]~G[n]以進入資料寫入時間區間。其中，在掃描信號G[1]被致能（電壓準位被拉低）時，對應掃描信號G[1]的畫素電路被寫入資料D1，在掃描信號G[n]被致能（電壓準位被拉低）時，對應掃描信號G[n]的畫素電路被寫入資料Dn。
而以對應掃描信號G[1]的畫素電路為例，若其發光二極體為正常狀態，其驅動電晶體的控制端上的電壓VG1可以被寫入為小於電源電壓VDD的一電壓值。若其發光二極體為損壞狀態，其驅動電晶體的控制端上的電壓VG1’則會被拉高為實質上等於電源電壓VDD的電壓值。因此，在激光時間區間EMP中（激光控制信號EM的電壓值被拉低），驅動電晶體可依據其控制端上的電壓VG1或VG1’以產生驅動電流或被截止。也就是說，本發明實施例中的畫素電路，可在發光二極體損壞時，自動的截止驅動電晶體，以防止短路現象的發生。
附帶一提的，在本實施例中，對應掃描信號G[1]~G[n]的畫素電路可在相同的激光時間區間EMP中同步進行激光。
以下請參照圖6，圖6繪示本發明另一實施例的畫素電路的示意圖。畫素電路600為畫素電路500的互補型態的實施例電路。畫素電路600包括電晶體TSW、驅動電晶體TD、資料寫入電路610、電壓選擇器620以及輔助電路630。電壓選擇器620耦接在電源電壓VDD以及發光二極體LED的陽極端間，輔助電路630則耦接在驅動電晶體TD接收參考電壓VSS的路徑間。電壓選擇器620可在不同時間區間選擇電源電壓VDD或參考電壓DC_L以提供更至發光二極體LED的陽極端。其中，參考電壓DC_L小於電源電壓VDD，且參考電壓DC_L與參考電壓VSS的電壓值可以相同或不相同。
在本實施例中，電晶體TSW、驅動電晶體TD以及建構資料寫入電路610的電晶體皆可以為N型電晶體。
請參照圖7，圖7繪示本發明實施例的顯示裝置的示意圖。顯示裝置700包括多個畫素電路P11~Pnm。在本實施例中，畫素電路P11~Pnm可區分為多個畫素列，並分別接收掃描信號G[1]~G[n]。畫素電路P11~Pnm可依據前述多個實施例的畫素電路來實施。此外，畫素電路P11~Pnm可接收相同的激光控制信號，以進行同步的激光動作。或者，畫素電路P11~Pnm可依據分別對應的掃描信號G[1]~G[n]分為多個分區，這些分區並可分別接收依序致能的多個激光控制信號，以執行漸進式的激光動作。
當然，畫素電路P11~Pnm的分區方式並非必要依據掃描信號G[1]~G[n]來執行，上述的說明僅只是一個範例，不用以限制本發明的實施範疇。
綜上所述，本發明的畫素電路透過電壓選擇器以及開關，在資料寫入時間區間中，依據發光二極體的狀態來對驅動電晶體的控制端上的電壓進行設定。如此一來，在當發光二極體損壞時，驅動電晶體可在激光時間區間被截止，防止短路現象的發生。
100、300、400:畫素電路 110、310、410:資料寫入電路 120、320、420:電壓選擇器 430:輔助電路 C1:電容 DATA、DATA[m]:資料電壓 EM:激光控制信號 EMP:激光時間區間 LED:發光二極體 G[1]~G[n]:掃描信號 RES:重置控制信號 SW1:開關 T1~T42、TSW:電晶體 TD:驅動電晶體 VDD:電源電壓 VG1、VG1’:電壓 VR1、VSS、DC_L:參考電壓 RST:電阻 700:顯示裝置 P11~Pnm:畫素電路
圖1繪示本發明一實施例的畫素電路的示意圖。 圖2A至圖2C繪示本發明實施例的畫素電路，在發光二極體為損壞狀態時的動作示意圖。 圖3繪示本發明另一實施例的畫素電路的示意圖。 圖4繪示本發明另一實施例的畫素電路的示意圖。 圖5繪是本發明實施例的畫素電路的動作波形圖。 圖6繪示本發明另一實施例的畫素電路的示意圖。 圖7繪示本發明實施例的顯示裝置的示意圖。
100:畫素電路
110:資料寫入電路
120:電壓選擇器
DATA:資料電壓
G[n]:掃描信號
SW1:開關
TD:驅動電晶體
VDD:電源電壓
VR1、VSS:參考電壓
LED:發光二極體

Claims (13)

  1. 一種畫素電路，用以驅動一發光二極體，包括：一驅動電晶體，具有第一端耦接至該發光二極體的第一端；一開關，耦接在該驅動電晶體的第一端與控制端間，在一資料寫入時間區間被導通並在一激光時間區間被斷開；以及一資料寫入電路，在該資料寫入時間區間傳送一資料電壓至該驅動電晶體的控制端，其中，在該資料寫入時間區間，該發光二極體的第二端接收一第一參考電壓，在該激光時間區間中，該發光二極體的第二端接收一第二參考電壓，其中該第一參考電壓與該第二參考電壓不相同，其中該驅動電晶體的第一端與該發光二極體的第一端在該資料寫入時間區間以及該激光時間區間中維持相互連接。
  2. 如請求項1所述的畫素電路，其中該發光二極體的第一端為陽極端且該發光二極體的第二端為陰極端時，該第一參考電壓大於該第二參考電壓。
  3. 如請求項1所述的畫素電路，其中該發光二極體的第一端為陰極端且該發光二極體的第二端為陽極端時，該第一參考電壓小於該第二參考電壓。
  4. 如請求項1所述的畫素電路，其中該資料寫入電路包括： 一電晶體，具有第一端以接收該資料電壓，該電晶體的第二端耦接至該驅動電晶體的第二端，該電晶體的控制端接收一掃描信號。
  5. 如請求項1所述的畫素電路，更包括：一電壓選擇器，在該資料寫入時間區間傳送該第一參考電壓至該第一發光二極體的第二端，在該激光時間區間傳送該第二參考電壓至該第一發光二極體的第二端。
  6. 如請求項5所述的畫素電路，其中該電壓選擇器包括：一第一電晶體，具有第一端耦接至該發光二極體的第二端，該第一電晶體的控制端接收一掃描信號，該第一電晶體的第二端接收該第一參考電壓；以及一第二電晶體，具有第一端耦接至該發光二極體的第二端，該第二電晶體的控制端接收一激光控制信號，該第二電晶體的第二端接收該第二參考電壓。
  7. 如請求項1所述的畫素電路，更包括：一輔助電路，耦接在該驅動電晶體的第二端與該第一參考電壓間，接收一激光控制信號，依據該激光控制信號以控制傳送該第一參考電壓至該該驅動電晶體的第二端的時間區間。
  8. 如請求項7所述的畫素電路，其中該輔助電路更耦接至該驅動電晶體的控制端，該輔助電路接收一重置控制信號，並 依據該重置控制信號以傳送一重置電壓至該驅動電晶體的控制端。
  9. 如請求項8所述的畫素電路，其中該輔助電路包括：一第一電晶體，具有第一端接收該第一參考電壓，該第一電晶體的第二端耦接至該驅動電晶體的第二端，該第一電晶體的控制端接收該激光控制信號；以及一第二電晶體，具有第一端接收該重置電壓，該第二電晶體的第二端耦接至該驅動電晶體的控制端，該第二電晶體的控制端接收該重置控制信號。
  10. 一種顯示裝置，包括：多個畫素電路，分別用以驅動多個發光二極體，各該畫素電路包括：一驅動電晶體，具有第一端耦接至對應的一第一發光二極體的第一端；一開關，耦接在該驅動電晶體的第一端與控制端間，在一資料寫入時間區間被導通並在一激光時間區間被斷開；以及一資料寫入電路，在該資料寫入時間區間傳送一資料電壓至該驅動電晶體的控制端；以及至少一電壓選擇器，在該資料寫入時間區間傳送一第一參考電壓至該第一發光二極體的第二端，在該激光時間區間傳送一第二參考電壓至該第一發光二極體的第二端，其中該第一參考電壓與該第二參考電壓不相同， 其中該驅動電晶體的第一端與該發光二極體的第一端在該資料寫入時間區間以及該激光時間區間中維持相互連接。
  11. 如請求項10所述的顯示裝置，其中該第一發光二極體的第一端為陽極端且該發光二極體的第二端為陰極端時，該第一參考電壓大於該第二參考電壓，該第一發光二極體的第一端為陰極端且該發光二極體的第二端為陽極端時，該第一參考電壓小於該第二參考電壓。
  12. 如請求項10所述的顯示裝置，其中該些發光二極體分為多個分區，該些分區漸進式的進行激光。
  13. 請求項10所述的顯示裝置，其中該些發光二極體同步進行激光。
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