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TWI855788B - 顯示面板及其畫素電路 - Google Patents

顯示面板及其畫素電路 Download PDF

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TWI855788B
TWI855788B TW112127343A TW112127343A TWI855788B TW I855788 B TWI855788 B TW I855788B TW 112127343 A TW112127343 A TW 112127343A TW 112127343 A TW112127343 A TW 112127343A TW I855788 B TWI855788 B TW I855788B
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transistor
coupled
voltage
light
control
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林志隆
陳奕叡
柯呈翰
鄧名揚
彭佳添
Original Assignee
友達光電股份有限公司
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Priority to US18/774,893 priority patent/US12315436B2/en
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Abstract

一種顯示面板及其畫素電路。脈寬信號產生器於發光期間導通電荷分享開關，而與正回授電路的正回授開關的控制端進行電荷分享，以控制正回授開關提供正回授電壓給脈寬信號產生器，提高脈寬信號產生器的輸出端的電壓，加快用以控制驅動電流產生器提供驅動電流的電壓的上升速度。

Description

顯示面板及其畫素電路
本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種顯示面板及其畫素電路。
在現今的技術領域中，畫素電路可透過脈波寬度調變技術以及脈波振幅調變技術來控制發光元件以多重發光(multi emission)的方式進行發光，並進行亮度以及灰階的調整動作。然而，在低灰階值的顯示條件下，發光元件的驅動電流上升時間過長將可能使用以驅動發光元件的電流無法達到預期的電流值，而產生發光亮度不足的現象，進而影響顯示品質。
本發明提供一種顯示面板及其畫素電路，可有效地加快發光元件的驅動電流的上升速度，而可確保畫素電路在低灰階仍可維持產生高發光效率電流值，減輕波形失真問題，提高顯示品質。
本發明的畫素電路包括發光元件、驅動電流產生器、正 回授電路以及脈寬信號產生器。發光元件耦接電源電壓。驅動電流產生器耦接發光元件，提供驅動電流驅動發光元件。正回授電路耦接脈寬信號產生器，正回授電路具有正回授開關。脈寬信號產生器耦接驅動電流產生器與正回授電路，提供脈寬信號至驅動電流產生器以控制驅動電流產生器提供驅動電流。脈寬信號產生器具有耦接脈寬信號產生器的輸出端的電荷分享開關，脈寬信號產生器於發光期間導通電荷分享開關，而與正回授開關的控制端進行電荷分享，以控制正回授開關提供正回授電壓給脈寬信號產生器，而提高脈寬信號產生器的輸出端的電壓，加快用以控制驅動電流產生器提供驅動電流的電壓的上升速度。
本發明還提供一種顯示面板，包括多個如上述的畫素電路，多個上述畫素電路排列成顯示陣列。
基於上述，本發明的脈寬信號產生器可於發光期間導通電荷分享開關，而與正回授開關的控制端進行電荷分享，以控制正回授開關提供正回授電壓給脈寬信號產生器，提高脈寬信號產生器的輸出端的電壓，加快用以控制驅動電流產生器提供驅動電流的電壓的上升速度，進而確保畫素電路在低灰階仍可維持產生高發光效率電流值，減輕波形失真問題，提高顯示品質。
100、411~4MN:畫素電路
102:驅動電流產生器
104:脈寬信號產生器
106:正回授電路
400:顯示面板
LD:發光元件
VDD:電源電壓
ILD1:驅動電流
PWM1:脈寬信號
SW1:電荷分享開關
SW2:正回授開關
VFB:正回授電壓
T1~T17:電晶體
C1~C6:電容
Vref1~Vref4:參考電壓
VSS:參考接地電壓
Vdata1、Vdata2:資料電壓
S1n-1:前級掃描信號
S1n:掃描信號
eM1n、eM2n:發光控制信號
A~H:節點
P1:重置期間
P2:補償與資料輸入期間
P3、P5:穩定期間
P4:發光期間
POFF:關閉期間
圖1繪示本發明一實施例的畫素電路的示意圖。
圖2繪示本發明另一實施例的畫素電路的示意圖。
圖3繪示本發明實施例的畫素電路的動作波形圖。
圖4繪示本發明一實施例的顯示面板的示意圖。
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包括發光元件LD，驅動電流產生器102、脈寬信號產生器104以及正回授電路106，其中發光元件LD可例如為發光二極體，其陽極耦接電源電壓VDD，發光元件LD的陰極耦接驅動電流產生器102，正回授電路106耦接脈寬信號產生器104。
驅動電流產生器102可提供驅動電流ILD1以驅動發光元件LD。脈寬信號產生器104可提供脈寬信號PWM1至驅動電流產生器102，以調整提供驅動電流ILD1至發光元件LD的時間，驅動發光元件LD進行發光。其中，脈寬信號產生器104具有耦接脈寬信號產生器104的輸出端的電荷分享開關SW1，脈寬信號產生器104可於發光期間導通電荷分享開關SW1，以與正回授電路106中的正回授開關SW2的控制端進行電荷分享，進而導通正回授開關SW2，使正回授開關SW2提供正回授電壓VFB給脈寬信號產生器104。正回授電壓VFB可提高脈寬信號產生器104的輸出端的電壓，加快用以控制驅動電流產生器102提供驅動電流ILD1的電壓的上升速度。
如此利用正回授開關SW2提供的正回授電壓VFB來加快 用以控制驅動電流產生器102提供驅動電流ILD1的電壓的上升速度，可有效地加快發光元件LD的驅動電流的上升速度，確保畫素電路100在低灰階仍可維持產生高發光效率電流值，減輕波形失真問題，提高顯示品質。
進一步來說，畫素電路100的實施方式可如圖2所示。在圖2實施例中，驅動電流產生器102包括電晶體T1~T7以及電容C1、C2。電晶體T1耦接於發光元件LD的陰極與參考電壓Vref1之間，電晶體T2、T3串接於發光元件LD的陰極與參考接地電壓VSS之間，電晶體T4與T6串接於發光元件LD的陰極與資料電壓Vdata1之間，其中資料電壓Vdata1用以決定驅動電流ILD1的電流大小。電容C1耦接於電晶體T4與T6的共同接點與電晶體T2的控制端之間，電晶體T5耦接於電晶體T2、T3的共同接點與電晶體T2的控制端之間，電晶體T7耦接於電晶體T2的控制端與參考電壓Vref3之間。正回授電路106可包括電晶體T8、T9以及電容C3~C5，其中電晶體T8用以實施正回授開關SW2。電晶體T8與T9串接於參考電壓Vref3與參考電壓Vref2之間，電晶體T8的控制端耦接電晶體T4的控制端，電晶體T10耦接於參考電壓Vref2與電晶體T4的控制端之間，電容C3耦接於參考電壓Vref2與電晶體T4的控制端之間。電容C4耦接於電晶體T8、T9的共同接點與驅動電流產生器102之間，電容C4耦接於電晶體T8、T9的共同接點與參考電壓Vref2之間。
此外，脈寬信號產生器104可包括電晶體T11~T17以及 電容C4~C6，其中電晶體T12用以實施電荷分享開關SW1，脈寬信號產生器104與正回授電路共用電容C4、C5。電晶體T11的第一端耦接電晶體T4的控制端，電晶體T16與電晶體T17串接於參考電壓Vref3與電晶體T11的第二端之間。電晶體T12的第一端耦接電晶體T11的第二端，電晶體T12的控制端耦接電晶體T16與電晶體T17的共同接點，電容C6耦接電晶體T12的控制端。電晶體T13與電晶體T14串接於電晶體T12的第二端與參考電壓Vref4之間，電晶體T15耦接於電晶體T12的第二端與資料電壓Vdata2之間，其中資料電壓Vdata2用以決定脈寬信號產生器104所提供的脈寬信號PWM1的脈波寬度。此外，電容C4耦接於電晶體T8、T9的共同接點與電晶體T12的第二端之間。
圖2實施例的畫素電路100的動作波形可例如圖3所示。在重置期間P1中，電晶體T7、T17受控於前級掃描信號S1n-1而導通，電晶體T1、T5、T15、T16受控於掃描信號S1n而斷開，電晶體T13受控於掃描信號S1n而導通，電晶體T3、T11受控於發光控制信號eM1n而斷開，電晶體T9、T10受控於發光控制信號eM1n而導通，電晶體T6、T14受控於發光控制信號eM2n而導通，其中發光控制信號eM1n與發光控制信號eM2n為相位相反的信號。此外電晶體T2由於電晶體T7的導通而被參考電壓Vref3開啟(導通)，電晶體T4、T8由於電晶體T10的導通而被參考電壓Vref2關閉(斷開)，電晶體T12由於電晶體T17的導通而被參考電壓Vref3開啟。因此，在重置期間P1，圖2所示的節點A、D的 電壓VA、VD等於參考電壓Vref3，節點B的電壓VB等於電源電壓VDD減去發光元件LD上的跨壓VLD，節點C的電壓VC等於資料電壓Vdata1，節點E、F的電壓VE、VF等於參考電壓Vref4，節點G、H的電壓VG、VH等於參考電壓Vref2。在本實施例中，電壓大小的關係為資料電壓Vdata1>參考電壓Vref1=電源電壓VDD>參考電壓Vref4>參考電壓Vref3>參考接地電壓VSS>參考電壓Vref2。
在補償與資料輸入期間P2，前級掃描信號S1n-1由低電壓準位轉為高電壓準位，掃描信號S1n由高電壓準位轉為低電壓準位，電晶體T7、T17因此由導通轉為斷開，電晶體T1、T5、T15、T16由斷開轉為導通。此時圖2所示的節點A的電壓VA等於參考電壓Vref1減去電晶體T2的臨界電壓VTH2，節點B的電壓VB等於參考電壓Vref1，節點C的電壓VC等於資料電壓Vdata1，節點D、F的電壓VD、VF等於資料電壓Vdata2減去電晶體T12的臨界電壓VTH12，節點E的電壓VE等於資料電壓Vdata2，節點G、H的電壓VG、VH等於參考電壓Vref2。
在穩定期間P3，掃描信號S1n由低電壓準位轉為高電壓準位，電晶體T1、T5、T15、T16因此由導通轉為斷開。此時節點E的電壓VE變為參考電壓Vref4。
在發光期間P4，發光控制信號eM1n由高電壓準位轉為低電壓準位，發光控制信號eM2n由低電壓準位轉為高電壓準位，掃盪電壓VSPn由高電壓準位逐漸轉變為低電壓準位。因此電晶體 T3、T11由斷開轉為導通，電晶體T6、T14由導通轉為斷開，電晶體T12由斷開轉為導通。此時圖2所示的節點A的電壓VA等於參考電壓Vref1減去電晶體T2的臨界電壓VTH2，節點B的電壓VB等於參考電壓Vref1，節點C的電壓VC等於資料電壓Vdata1，節點D的電壓VD等於資料電壓Vdata2減去電晶體T12的臨界電壓VTH12以及掃盪電壓VSPn下降的電壓差△V，亦即Vdata2-VTH12-△V，節點E的電壓VE等於參考電壓Vref4，節點F、G、H的電壓VF、VG、VH等於參考電壓Vref2。其中電晶體T12被導通的條件為VE-VD>VTH12，其可表示為Vref2-(Vdata2-VTH12-△V)>VTH12，亦即Vref2-Vdata2+△V>0。由此可知，電晶體T12的導通條件與電晶體T12的臨界電壓VTH12無關，因此可有效地避免電晶體T12的臨界電壓VTH12的變異影響發光元件LD的亮度，而可增加灰階精確度，在低灰階的顯示條件下，也不會有發光亮度不足或亮度不均的情形，可大幅地提高顯示品質。
此外，在發光期間P4，當掃盪電壓VSPn下降而使得電晶體T12導通時，電容C4與電容C3將可進行電荷分享，進而使得電晶體T4、T8被導通。其中在電晶體T8被導通後，參考電壓Vref3可被回授至脈寬信號產生器104，以提高脈寬信號產生器104的輸出端的電壓。詳細來說，此時節點E、F、G的電壓VE、VF、VG變為V1+Vref3-Vref2，其中電壓V1可如下式所示。
V1=(Vref2×CS+Vref2×C3)/(C3+CS) (1)
電容CS則可如下式所示：CS=(C4×C5)/(C4+C5) (2)
此外，節點B、C的電壓VB、VC等於VDD-VLD，節點D的電壓VD等於Vdata2-VTH12-△V，節點H的電壓VH等於Vref3，節點A的電壓VA等於VDD-VLD-Vdata1+Vref1-VTH2。因此驅動電流ILD1可表示為：1/2k(VB-VA-VTH2)2=1/2k(VDD-VLD-VDD+VLD-Vref1+Vdata1+VTH2-VTH2)2=1/2k(Vdata1-Vref1)2 (3)
也就是說，驅動電流ILD1將可不受到電源電壓VDD的電壓降(VDD I-R drop)以及電晶體T2的臨界電壓VTH2的變異影響，而可提高驅動電流ILD1的均一性，提高顯示品質。此外，本實施例利用電晶體T12觸發電荷分享動作，以開啟電晶體T8提供參考電壓Vref3做為正回授電壓VFB來提高脈寬信號產生器104的輸出端的電壓(亦即電壓VG)，可有效地加速電晶體T4的開啟，從而加快驅動電流ILD1的上升速度，確保畫素電路在低灰階仍可維持產生高發光效率電流值，減輕波形失真問題，提高顯示品質。另外，本實施例在流有驅動電流ILD1的驅動電流路徑上僅包括2個電晶體T2以及T3，而可有效降低功率消耗。
在另一穩定期間P5，發光控制信號eM1n由低電壓準位轉為高電壓準位，發光控制信號eM2n由高電壓準位轉為低電壓準位，掃盪電壓VSPn由低電壓準位轉變為高電壓準位。因此電晶體 T3、T11由導通轉為斷開，電晶體T6、T14由斷開轉為導通，電晶體T12由導通轉為斷開，此外電晶體T2、T4、T8隨電晶體T14的導通而轉為斷開狀態。此時節點G、H的電壓VG、VH變為參考電壓Vref2，節點E的電壓VE變為參考電壓Vref4，節點A的電壓VA等於參考電壓Vref1減去電晶體T2的臨界電壓VTH2，節點B的電壓VB等於電源電壓VDD減去發光元件LD上的跨壓VLD，節點C的電壓VC等於資料電壓Vdata1，節點D的電壓VD等於資料電壓Vdata2減去電晶體T12的臨界電壓VTH12，節點F的電壓VF等於V1+Vref3-Vref2。
此外，在關閉期間POFF，電晶體T7、T17受控於前級掃描信號S1n-1而斷開，電晶體T1、T5、T15、T16受控於掃描信號S1n而斷開，電晶體T13受控於掃描信號S1n而導通，電晶體T3、T11受控於發光控制信號eM1n而斷開，電晶體T9、T10受控於發光控制信號eM1n而導通，電晶體T6、T14受控於發光控制信號eM2n而導通。此外電晶體T4、T8由於電晶體T10的導通而被參考電壓Vref2關閉(斷開)，電晶體T2由於電晶體T4斷開而處於斷開狀態，電晶體T12則由於電晶體T17的斷開而處於斷開狀態。
在關閉期間POFF，節點A的電壓VA等於參考電壓Vref1減去電晶體T2的臨界電壓VTH2，節點B的電壓VB等於電源電壓VDD減去發光元件LD上的跨壓VLD，節點C的電壓VC等於資料電壓Vdata1，節點D的電壓VD等於資料電壓Vdata2減去電晶體T12的臨界電壓VTH12，節點E的電壓VE等於參考電壓 Vref4，節點F的電壓VF等於參考電壓Vref4加上參考電壓Vref3減去參考電壓Vref2，節點G、H的電壓VG、VH等於參考電壓Vref2。
圖4繪示本發明一實施例的顯示面板的示意圖。顯示面板400包括多個畫素電路411~4MN。畫素電路411~4MN可排列成一陣列形式。其中，畫素電路411~4MN的每一者可應用前述實施例中的畫素電路100來實施。關於畫素電路100的實施細節在前述的實施例已有詳細的說明，因此在此不多贅述。
綜上所述，本發明的脈寬信號產生器可於發光期間導通電荷分享開關，而與正回授開關的控制端進行電荷分享，以控制正回授開關提供正回授電壓給脈寬信號產生器，提高脈寬信號產生器的輸出端的電壓，加快用以控制驅動電流產生器提供驅動電流的電壓的上升速度，進而確保畫素電路在低灰階仍可維持產生高發光效率電流值，減輕波形失真問題，提高顯示品質。
100:畫素電路
102:驅動電流產生器
104:脈寬信號產生器
106:正回授電路
LD:發光元件
VDD:電源電壓
ILD1:驅動電流
PWM1:脈寬信號
SW1:電荷分享開關
SW2:正回授開關
VFB:正回授電壓

Claims (10)

  1. 一種畫素電路，包括：一發光元件，耦接一電源電壓；一驅動電流產生器，耦接該發光元件，提供一驅動電流驅動該發光元件；一正回授電路，具有一正回授開關；以及一脈寬信號產生器，耦接該驅動電流產生器與該正回授電路，提供一脈寬信號至該驅動電流產生器以控制該驅動電流產生器提供該驅動電流，該脈寬信號產生器具有耦接該脈寬信號產生器的輸出端的一電荷分享開關，該脈寬信號產生器於一發光期間導通該電荷分享開關，而與該正回授開關的控制端進行電荷分享，以控制該正回授開關提供一正回授電壓給該脈寬信號產生器，而提高該脈寬信號產生器的輸出端的電壓，加快用以控制該驅動電流產生器提供該驅動電流的電壓的上升速度。
  2. 如請求項1所述的畫素電路，其中該驅動電流產生器包括：一第一電晶體，耦接於該發光元件與一第一參考電壓之間，該第一電晶體的控制端接收一掃描信號；一第二電晶體，其第一端耦接該發光元件；一第三電晶體，耦接於該第二電晶體的第二端與一參考接地電壓之間，該第三電晶體的控制端接收一第一發光控制信號； 一第四電晶體，其一端耦接該發光元件，該第四電晶體的控制端耦接該脈寬信號產生器的輸出端；一第五電晶體，耦接於該第二電晶體的第二端與控制端之間，該第五電晶體的控制端接收該掃描信號；一第六電晶體，與該第四電晶體串接於該第二電晶體的第一端與一第一資料電壓之間，該第六電晶體的控制端接收一第二發光控制信號，其中該第一發光控制信號與該第二發光控制信號的相位相反；一第一電容，耦接於該第四電晶體與該第六電晶體的共同接點與該第二電晶體的控制端之間；一第二電容，耦接於該第四電晶體與該第六電晶體的共同接點與一第二參考電壓之間；以及一第七電晶體，耦接於該第二電晶體的控制端與一第三參考電壓之間，該第七電晶體的控制端接收一前級掃描信號。
  3. 如請求項2所述的畫素電路，其中於一補償與資料輸入期間，該第一電晶體與該第五電晶體受控於該掃描信號而導通，該第四電晶體受控於該第二參考電壓而斷開，該第六電晶體受控於該第二發光控制信號而導通，該第七電晶體受控於該前級掃描信號而斷開，該第三電晶體受控於經該第一發光控制信號而斷開，該第二電晶體處於導通狀態。
  4. 如請求項2所述的畫素電路，其中該正回授電路包括： 一第三電容，耦接於該第四電晶體的控制端與該第二參考電壓之間；該正回授開關，其為一第八電晶體，該第八電晶體的第一端耦接該第三參考電壓，該第八電晶體的控制端耦接該脈寬信號產生器的輸出端；一第九電晶體，耦接於該第八電晶體的第二端與該第二參考電壓之間，該第九電晶體的控制端接收該第一發光控制信號；一第十電晶體，耦接於該第四電晶體的控制端與該第二參考電壓之間；一第四電容，耦接於該第八電晶體的第二端與該脈寬信號產生器之間；以及一第五電容，耦接於該第二參考電壓與該第八電晶體的第二端之間。
  5. 如請求項4所述的畫素電路，其中該脈寬信號產生器包括：一第十一電晶體，其第一端耦接該第四電晶體的控制端，該第十一電晶體的控制端接收該第一發光控制信號；該電荷分享開關，其為一第十二電晶體，該第十二電晶體的第一端耦接該第十一電晶體的第二端；一第十三電晶體； 一第十四電晶體，與該第十三電晶體耦接於該第十二電晶體的第二端與一第四參考電壓之間，該第十三電晶體的控制端接收該掃描信號，該第十四電晶體的控制端接收該第二發光控制信號；一第十五電晶體，耦接於該第十二電晶體的第二端與一第二資料電壓之間，該第十五電晶體的控制端接收該掃描信號；一第十六電晶體，耦接於該第十二電晶體的第一端與控制端之間，該第十六電晶體的控制端接收該掃描信號；一第十七電晶體，耦接於該第十二電晶體的控制端與該第三參考電壓之間，該第十七電晶體的控制端接收該前級掃描信號；以及一第六電容，耦接於該第十二電晶體的控制端與一掃蕩電壓之間。
  6. 如請求項5所述的畫素電路，其中於一補償與資料輸入期間，該第十一電晶體受控於該第一發光控制信號而斷開，該第十七電晶體受控於該前級掃描信號而斷開，該第十三電晶體受控於該掃描信號而斷開，該第十五電晶體與該第十六電晶體受控於該掃描信號而導通，該第十六電晶體處於導通狀態。
  7. 如請求項5所述的畫素電路，其中於該發光期間，該第一電晶體、該第五電晶體、該第十五電晶體與該第十六電晶體受控於該掃描信號而斷開，該第十電晶體受控於該掃描信號而導通，該第九電晶體受控於該第一發光控制信號而斷開，該第三電晶體與該第十一電晶體受控於該第一發光控制信號而導通，該第 六電晶體受控於該第二發光控制信號而斷開，該第七電晶體與該第十七電晶體受控於該前級掃描信號而斷開，該第十二電晶體受控於該掃蕩控制信號而由斷開狀態轉為導通狀態以進行電荷分享，以使得該第八電晶體、該第四電晶體與該第二電晶體由斷開狀態轉為導通狀態。
  8. 如請求項5所述的畫素電路，其中該第一資料電壓>第一參考電壓=該電源電壓>該第四參考電壓>該第三參考電壓>該參考接地電壓>該第二參考電壓。
  9. 如請求項1所述的畫素電路，其中該驅動電流產生器用以調整提供至該發光元件的該驅動電流的大小，該脈寬信號產生器用以調整提供該驅動電流至該發光元件的時間。
  10. 一種顯示面板，包括：多個如請求項1所述的畫素電路，該些畫素電路排列成一顯示陣列。
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