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TWI855761B - 顯示面板及其像素電路 - Google Patents

顯示面板及其像素電路 Download PDF

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TWI855761B
TWI855761B TW112124784A TW112124784A TWI855761B TW I855761 B TWI855761 B TW I855761B TW 112124784 A TW112124784 A TW 112124784A TW 112124784 A TW112124784 A TW 112124784A TW I855761 B TWI855761 B TW I855761B
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switch
transistor
circuit
voltage
signal
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Inventor
陳英杰
藍詠翔
Original Assignee
友達光電股份有限公司
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Priority to US18/745,904 priority patent/US12417734B2/en
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Abstract

一種顯示面板及其像素電路被提出。像素電路包括驅動電晶體、資料寫入電路、補償電路、電壓控制電路、激光開關和發光元件。驅動電晶體接收電源電壓。資料寫入電路接收第一掃描訊號、激光訊號和寫入資料訊號，並根據第一掃描訊號儲存寫入資料訊號，提供寫入資料訊號至驅動電晶體的控制端。補償電路具有第一開關和第二開關相互耦接於中繼端點且受控於第二掃描訊號。電壓控制電路以調整驅動電晶體的控制端與中繼端點的電壓差。激光開關耦接於驅動電晶體的第二端與發光元件間，受控於激光訊號。

Description

顯示面板及其像素電路
本發明是有關於一種顯示面板及其像素電路，且特別是有關於一種可穩定亮度的穩定度的顯示面板及其像素電路。
像素電路是用於驅動顯示面板上之發光元件的一種常見電路。為了使移動終端產品到更輕、更薄和更省電的需求，顯示面板被要求在更低的操作頻率進行動作。然而，降低操作頻率容易使顯示面板上的發光元件發生閃爍(Flicker)的情況。發生閃爍情況的原因在於，像素電路中的漏電流不穩定，使電路內部的電壓不穩定，進而導致發光元件的亮度不均勻。如何使所述漏電流穩定，並以此使發光元件的亮度均勻為本領域人員的重要課題。
本發明提供一種顯示面板及其像素電路，可提升發光元件亮度的穩定度。
本發明的像素電路包括驅動電晶體、資料寫入電路、補 償電路、電壓控制電路、激光開關和發光元件。驅動電晶體具有第一端以接收電源電壓。資料寫入電路接收第一掃描訊號、激光訊號以及寫入資料訊號，並根據第一掃描訊號以儲存寫入資料訊號，提供寫入資料訊號至該驅動電晶體的控制端。補償電路具有相互串接在驅動電晶體的控制端以及第二端間的第一開關和第二開關，而第一開關和第二開關相互耦接於中繼端點，且皆受控於第二掃描訊號。電壓控制電路耦接驅動電晶體的控制端以及中繼端點，用以調整驅動電晶體的控制端與中繼端點間的電壓差。激光開關耦接於驅動電晶體的第二端與發光元件之間，並受控於激光訊號。
本發明的顯示面板包括多個所述像素電路。像素電路呈陣列排列於顯示面板上。
基於上述，本發明的像素電路利用電壓控制電路和補償電路調整驅動電晶體的控制端與中繼端點之間的電壓差，穩定流入驅動電晶體控制端的漏電流，進而達成穩定驅動電流大小之功效。
100、200、PX:像素電路
110:資料寫入電路
120:電壓控制電路
130:補償電路
222:阻抗提供器
600:顯示面板
AD:二極體
AT:電晶體
ATVG:控制電壓
C110、CpA:電容
DTFT:驅動電晶體
EM:激光訊號
I_LED:驅動電流
LED1:發光元件
P_COMP:補償時間區間
P_EM:激光時間區間
P_RST:重置時間區間
RG_con:電阻
S1、S2:掃描訊號
SD:寫入資料訊號
SW_EM:激光開關
SW_RST:重置開關
SW1、SW2:開關
TR1、TR2:開關
VDD:電源電壓
VN:參考電壓端
VP:操作電壓
VSS:參考接地端
圖1繪示本發明一實施例之像素電路的電路示意圖。
圖2繪示本發明另一實施例之像素電路的電路示意圖。
圖3A繪示圖2之像素電路的一種實施例的電路示意圖。
圖3B繪示圖3A之像素電路的實施方式的工作時序圖。
圖4繪示圖2之像素電路的另一種實施例的電路示意圖。
圖5繪示圖2之像素電路的另一種實施例的電路示意圖。
圖6繪示本發明一實施例之顯示面板的電路示意圖。
請參照圖1，圖1繪示本發明一實施例之像素電路100的電路示意圖。像素電路100包括資料寫入電路110、電壓控制電路120、補償電路130、重置開關SW_RST、驅動電晶體DTFT、激光開關SW_EM以及發光元件LED1。
在本實施例中，資料寫入電路110接收掃描訊號S2、激光訊號EM以及寫入資料訊號SD。補償電路130耦接在資料寫入電路110與驅動電晶體DTFT的控制端間。補償電路130具有開關SW1和開關SW2，其中開關SW1設置於資料寫入電路110的輸出端以及中繼端點A之間，且開關SW1的第一端耦接驅動電晶體DTFT的控制端，開關SW2則是設置於中繼端點A以及驅動電晶體DTFT的第二端之間。此外，開關SW1和開關SW2的控制端皆接收掃描訊號S2。電壓控制電路120耦接至驅動電晶體DTFT的控制端以及中繼端點A。
此外，重置開關SW_RST的第一端耦接在中繼端點A與參考電壓端VN之間，且重置開關SW_RST的控制端接收掃描訊號S1。驅動電晶體DTFT的第一端用以接收電源電壓VDD，驅動 電晶體DTFT的第二端耦接第二開關SW2的第二端和激光開關SW_EM的第一端。激光開關SW_EM的第二端則耦接發光元件LED1和參考接地端VSS之間。激光開關SW_EM的控制端接收激光訊號EM。發光元件LED1設置於激光開關SW_EM的第二端和參考接地端VSS之間。開關SW1、開關SW2、重置開關SW_RST和激光開關SW_EM皆可為電晶體開關，在本實施例中，開關SW1、開關SW2、重置開關SW_RST和激光開關SW_EM為由P型電晶體所構成的電晶體開關。
在動作細節上，資料寫入電路110可根據掃描訊號S2而被導通，並使寫入資料訊號SD被寫入至資料寫入電路110。在另一面，寫入資料訊號SD可經由資料寫入電路110來被提供至驅動電晶體DTFT的控制端。同時，重置開關SW_RST可根據掃描訊號S1而被導通，以使中繼端點A的電壓等同於參考電壓端VN的電壓，並重置中繼端點A上的電壓。
在另一方面，開關SW1和開關SW2可根據掃描訊號S2以同時被導通或同時被斷開。當開關SW1和開關SW2被導通時，驅動電晶體DTFT的臨界電壓的相關資訊可透過開關SW1和開關SW2被傳送至資料寫入電路110中。如此一來，資料寫入電路110可根據所接收到的臨界電壓的相關資訊，來補償驅動電晶體DTFT的控制端上的電壓。
此外，資料寫入電路110可根據激光訊號EM以決定是否接收操作電壓VP。激光開關SW_EM則可根據激光訊號EM以 被導通或斷開，進而控制驅動電流I_LED是否能流至發光元件LED1。在本實施例中，電壓控制電路120用於調整驅動電晶體DTFT的控制端與中繼端點A之間的電壓差，並且穩定電晶體DTFT的控制端與中繼端點A之間的漏電流，進而穩定電晶體DTFT的控制端上的電壓，達成穩定驅動電流I_LED的大小。
在此請注意，當開關SW1和開關SW2被斷路時，開關SW1和開關SW2與驅動電晶體DTFT的控制端間會具有一漏電流。這個漏電流由中繼端A通過開關SW1流向驅動電晶體DTFT的控制端。在本實施例中，電壓控制電路120在驅動電晶體DTFT的控制端上提供一路徑，並透過上述的路徑來進行漏電流的汲取動作。如此一來，上述的漏電流對驅動電晶體DTFT的控制端上的電壓的影響程度可以有效的被降低，進一步穩定驅動電流I_LED的電流大小。
值得一提的是，在本實施例中，操作電壓VP可小於寫入資料訊號SD的最大電壓，而參考電壓端VN的電位可等於參考接地端VSS的電位。
請參照圖2，圖2繪示本發明另一實施例之像素電路200的電路示意圖。像素電路200包括資料寫入電路210、電壓控制電路220、補償電路230、驅動電晶體DTFT、激光開關SW_EM以及重置開關SW_RST。
在圖2中，資料寫入電路210包括電容C110、電晶體TR1以及TR2。電晶體TR1的第一端接收操作電壓VP，電晶體TR1的 控制端接收激光訊號EM，電晶體TR1的第二端用於耦接電容C110的第一端。電晶體TR2的第一端同樣耦接電容C110的第一端，且電晶體TR2的控制端接收掃描訊號S2，電晶體TR2的第二端接收寫入資料訊號SD。電容C110的第二端耦接驅動電晶體DTFT的控制端。電壓控制電路220則包括阻抗提供器222以及電容CpA。阻抗提供器222耦接電容C110的第二端。電容CpA的第一端接收操作電壓VP，電容CpA的第二端耦接中繼端點A。電容C110的第二端耦接驅動電晶體DTFT的控制端。
在動作細節上，當電晶體TR2根據掃描訊號S2導通時，寫入資料訊號SD可傳輸並儲存於電容C110中，而寫入資料訊號SD可藉由電容C110傳輸至驅動電晶體DTFT的控制端。當電晶體TR1根據激光訊號EM導通時，電容C110的第一端可接收操作電壓VP，電容C110的第二端(耦接至驅動電晶體DTFT的控制端)可根據操作電壓VP以產生一電壓泵升動作。值得注意的是，電晶體TR1和電晶體TR2不同時導通。
在電壓控制電路220中，阻抗提供器222可用於汲取穩定驅動電晶體DTFT的控制端與中繼端點A之間的漏電流，並進以穩定驅動電晶體DTFT的控制端上的電壓。其中，從中繼端點A流至電晶體DTFT控制端的漏電流，可透過阻抗提供器222來進行宣洩，使得從中繼端點A流至電晶體DTFT控制端的漏電流保持穩定。
電容CpA可作為中繼端點A上的穩壓電容，並用以穩定 中繼端點A上的電壓。
請參照圖3A和圖3B，圖3A繪示圖2之像素電路的一實施方式的電路圖，圖3B繪示圖3A之像素電路的波形圖。
在圖3A中，阻抗提供器222可為電晶體AT，且電晶體AT的第一端耦接參考電壓端VN，電晶體AT的第二端耦接驅動電晶體DTFT的控制端電壓，電晶體AT控制端的控制電壓ATVG則可以選用偏壓電壓或掃描訊號S1。
在動作細節上，當電晶體AT的控制端選擇接收偏壓電壓VGH時，可使電晶體AT具備高阻抗。當電晶體AT的控制端選擇接收掃描訊號S1且發光元件LED1發光時，電晶體AT處於斷路狀態(OFF-state)，並在驅動電晶體DTFT的控制端上提供一漏電流的宣洩路徑。值得一提的，電晶體AT可為任意形式的電晶體，圖3A繪示的為P型電晶體的電晶體AT僅只是說明用的範例，不用以限說本發明的範疇。在本實施例中，電晶體AT例如是薄膜電晶體。
附帶一提的，電晶體AT的控制端電壓ATVG可以和掃描訊號S1相同，或者是固定的偏壓電壓。
在圖3B中，電晶體AT的控制端電壓ATVG和掃描訊號S1相同。在重置時間區間P_RST中，控制電壓ATVG、掃描訊號S1和S2皆為第一電壓(邏輯低電壓)，激光訊號EM則為第二電壓(邏輯高電壓)，其中第一電壓低於第二電壓。此時，重置開關SW_RST和電晶體TR2分別根據掃描訊號S1和S2被導通；電晶 體AT根據控制端電壓ATVG被導通；補償電路230中的開關SW1和開關SW2則是根據掃描訊號S2被導通；電晶體TR1和激光開關SW_EM則根據激光訊號EM被斷路。重置開關SW_RST導通可使中繼端點A的電壓與參考電壓端VN的電壓相同(等於參考接地電壓)。又由於開關SW1和開關SW2導通，使驅動電晶體DTFT的控制端和第二端可被重置為參考接地電壓。同時，寫入資料訊號SD可通過被導通的電晶體TR2被傳輸並儲存於電容C110。
接著，在補償時間區間P_COMP中(於重置時間區間P_RST和激光時間區間P_EM之間)，控制電壓ATVG、掃描訊號S1升為第二電壓，激光訊號EM同為第二電壓，僅掃描訊號S2維持第一電壓。像素電路200中僅電晶體TR2、開關SW1和開關SW2被導通，其餘電晶體皆為斷路。電晶體TR2導通使寫入資料訊號SD持續經由電晶體TR2傳輸至電容C110的第一端，開關SW1和開關SW2導通使驅動電晶體DTFT的臨界電壓由驅動電晶體DTFT的第二端補償至驅動電晶體DTFT的控制端，因此，電容C110第一端和第二端的電壓差即是寫入資料訊號SD和驅動電晶體DTFT的臨界電壓。
在激光時間區間P_EM中，控制電壓ATVG、掃描訊號S1和S2皆為第二電壓，激光訊號EM則為第一電壓。重置開關SW_RST、電晶體TR2、電晶體AT以及補償電路230中的開關SW1和開關SW2皆為斷路，電晶體TR1和激光開關SW_EM導通。當電晶體TR1和激光開關SW_EM導通時，操作電壓VP的 直流訊號被電容C110接收，補償至驅動電晶體DTFT控制端的臨界電壓值被驅動電晶體DTFT抵銷，驅動電流I_LED經過激光開關SW_EM傳輸至驅動發光元件LED1，使發光元件LED1發光。
在激光時間區間P_EM中，由於中繼端點A的電壓高於驅動電晶體DTFT控制端的電壓，因此會有漏電流從中繼端點A流至驅動電晶體DTFT控制端，可能造成驅動電晶體DTFT控制端的電壓上升，進而導致驅動電流I_LED變小。若所述漏電流和驅動電晶體DTFT控制端的電壓變化過於劇烈，便會連帶影響驅動電流I_LED的大小，使發光元件LED1的亮度不均勻。因此，本發明實施例設置了電晶體AT。由於驅動電晶體DTFT控制端的電壓大於電晶體AT耦接的參考電壓端VN之電位，因此會有另一個漏電流從驅動電晶體DTFT控制端流經電晶體AT至參考電壓端VN，使由中繼端點A流至驅動電晶體DTFT控制端的漏電流維持穩定，進而使驅動電晶體DTFT控制端的電壓維持穩定，以達到穩定驅動電流I_LED之目的。
請參照圖4，圖4繪示圖2之像素電路的另一種實施例的電路示意圖。在圖4中，阻抗提供器222可為二極體AD，且二極體AD的陽極耦接參考電壓端VN，二極體AD的陰極接收驅動電晶體DTFT的控制端電壓。二極體AD的陽極耦接參考電壓端VN可保證發光元件LED1發光時，二極體AD處於斷路狀態，使一個漏電流流經二極體AD，並以此使由中繼端點A流至驅動電晶體DTFT控制端的漏電流維持穩定。
請參照圖5，圖5繪示圖2之像素電路的另一種實施例的電路示意圖。在圖5中，與圖3、4不相同的，阻抗提供器222可為電阻RG_CON，且電阻RG_CON耦接於參考電壓端VN和驅動電晶體DTFT的控制端之間。此外，電阻RG_CON可為具有高阻抗值的多晶矽(POLY)電阻，或利用其他可提供高電阻值的半導體材質來建構，沒有特定的限制。
請參照圖6，圖6繪示本發明一實施例之顯示面板600的電路示意圖。顯示面板600包括多個像素電路PX，而像素電路PX呈陣列排列於顯示面板600。其中像素電路PX可應用前述實施例的像素電路100或200來實施。關於像素電路PX的實施細節，在前述的多個實施例中已有詳細的說明，以下恕不多贅述。
綜上所述，本發明的像素電路透過提供電壓控制電路來在驅動電晶體的控制端上產生漏電流的宣洩路徑，並藉以穩定驅動電晶體的控制端與中繼端點間的電壓差，使驅動電晶體的控制端上的電壓可維持穩定，有效提升發光元件的亮度均勻度。
100:像素電路
110:資料寫入電路
120:電壓控制電路
130:補償電路
SW1、SW2:開關
SW_RST:重置開關
DTFT:驅動電晶體
SW_EM:激光開關
LED1:發光元件
VP:操作電壓
EM:激光訊號
SD:寫入資料訊號
S1、S2:掃描訊號
VN:參考電壓端
VDD:電源電壓
VSS:參考接地端
I_LED:驅動電流

Claims (9)

  1. 一種像素電路，包括：一驅動電晶體，具有第一端以接收一電源電壓；一資料寫入電路，接收一第一掃描訊號、一激光訊號以及一寫入資料訊號，並根據該第一掃描訊號以儲存該寫入資料訊號，並提供該寫入資料訊號至該驅動電晶體的控制端；一補償電路，具有相互串接在該驅動電晶體的控制端以及第二端間的一第一開關和一第二開關，該第一開關和該第二開關相互耦接一中繼端點，且皆受控於該第一掃描訊號；一電壓控制電路，耦接該驅動電晶體的控制端以及該中繼端點，用以調整該驅動電晶體的控制端與該中繼端點間的電壓差，其中該電壓控制電路其中該包括：一阻抗提供器，耦接該資料寫入電路之輸出端，用於穩定該資料寫入電路之該輸出端的電壓準位；以及一電容，耦接該中繼端點，並用於接收一操作電壓；以及一激光開關，耦接於該驅動電晶體的第二端與一發光元件之間，並受控於該激光訊號。
  2. 如請求項1所述的像素電路，其中該阻抗提供器為一電晶體，該電晶體的控制端接收一偏壓電壓或該第二掃描訊號。
  3. 如請求項1所述的像素電路，其中該阻抗提供器為一二極體，該二極體的陰極耦接該驅動電晶體的控制端，該二極體的陽極耦接一參考電壓端。
  4. 如請求項1所述的像素電路，其中該阻抗提供器為一電阻。
  5. 如請求項1所述的像素電路，其中該資料寫入電路包括：一電容，具有第一端耦接該驅動電晶體的控制端；一第一電晶體，具有第一端接收一操作電壓、該第一電晶體的控制端接收該激光訊號、該第一電晶體的第二端用於耦接該電容的第二端；以及一第二電晶體，具有第一端耦接該電容的第二端，該第二電晶體的控制端接收該第一掃描訊號，該第二電晶體的第二端接收該寫入資料訊號。
  6. 如請求項1所述的像素電路，其中該補償電路包括：該第一開關，設置於該資料寫入電路的輸出端以及該中繼端點之間；以及該第二開關，設置於該中繼端點以及該驅動電晶體的第二端之間，其中該第一開關和該第二開關皆受控於該第一掃描訊號。
  7. 如請求項5所述的像素電路，更包括一重置開關，該重置開關耦接在該中繼端點與一參考電壓端間，該重置開關受控於該第二掃描訊號。
  8. 如請求項7所述的像素電路，其中在一重置時間區間中，該重置開關根據該第二掃描訊號被導通，使該中繼端耦接該參 考電壓端，該第二電晶體根據該第一掃描訊號被導通，並使該寫入資料訊號被寫入至該電容；在一補償時間區間中，該第一開關和該第二開關根據該第一掃描訊號被導通，該資料寫入電路儲存該寫入資料訊號；在一激光時間區間中，該激光開關根據該激光訊號被導通，使該驅動電晶體的第二端接地，並使該驅動電晶體提供一驅動電流以驅動該發光元件；其中該補償時間區間位於該重置時間區間和該激光時間區間之間。
  9. 一種顯示面板，包括：多個如請求項1所述之像素電路，其中該些像素電路呈陣列排列於該顯示面板。
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