CN100590691C - 显示器及其像素电路 - Google Patents

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Abstract

一显示器及其像素电路披露如下。该显示器面板包含一数据线，一扫描线，一第一开关连接至一第一电压，一第二开关连接至一第二电压，以及一像素。该像素进一步包含一数据晶体管，其具有一第一源极/漏极电极连接至该数据线，一栅极电极连接至该扫描线，以及一第二源极/漏极电极，一驱动晶体管，其具有一第一源极/漏极电极，经由一第一开关连接至该第一电压，一栅极电极，经由该第二开关连接至该第二电压，以及一第二源极/漏极电极，一储存电容器，其具有一第一电极连接至该驱动晶体管的该栅极，以及一第二电极连接至该驱动晶体管的该第一源极/漏极电极，以及至该数据晶体管的该第二源极/漏极电极，以及一发光装置，其具有一阳极电极连接至该驱动晶体管的该第二源极/漏极电极，以及一阴极电极连接至一第三电压。

Description

显示器及其像素电路
技术领域
本发明涉及显示器装置的领域，尤其是涉及一个显示器的像素电路。
背景技术
显示装置几乎在每一个电子装置中都会构成功能模块的一部分，以及在人机接口中扮演一个重要的角色。该显示装置协助使用者读取该电子装置的信息，同时更进一步控制该电子装置的操作。随着新一代显示装置持续的发展，所述显示器变得更薄更轻。显示器科技已经由传统的阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)进步到平面显示装置，例如，液晶显示器(liquidcrystal display，LCD)或是有机发光显示器(organic light emittingdevice，OLED)，都是利用光电子和半导体制造技术的优点。
此外，有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示器技术已经吸引了许多的注意以及密集的研究。有源矩阵有机发光二极管利用，例如，薄膜晶体管的技术，以驱动该有机发光二极管。有源矩阵有机发光二极管显示器传统上包含，一网状的扫描线和数据线以定义一由像素所构成的阵列，每一像素包含一发光装置。该发光装置通常由伴随该像素的像素电路所驱动。为了控制每一个别的像素，一特定的像素通常经由一扫描线和一数据线所选取，以及提供一适当的操作电压，以显示对应至该像素的显示信息。
图1是描述一传统有源矩阵有机发光二极管的2T1C(每一像素包含，二个晶体管和一个电容器)像素电路的概要图。
如图1所示，该像素电路包含一数据晶体管11，一驱动晶体管12，一储存电容器13，以及一发光装置14。所述晶体管可以是任何型态的晶体管，例如，一薄膜晶体管或是类似的晶体管。例如，在随后的描述中，该数据晶体管11可以是一n型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管，以及该驱动晶体管12可以是一p型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管。该数据晶体管11具有一栅极电极连接至一扫描线，以及一第一源极/漏极电极连接至一数据线。该驱动晶体管12具有一栅极电极连接至该数据晶体管11的一第二源极/漏极电极，以及一第一源极/漏极电极连接至一电压源VDD。该储存电容器13连接至该驱动晶体管12的该栅极和该驱动晶体管12的该第一源极/漏极之间。该发光装置14具有一阳极电极连接至该驱动晶体管12的一第二源极/漏极电极，以及一阴极电极连接至一接地电平。
在操作期间，一高电压电平扫描信号导通该数据晶体管11，使得该数据信号对储存电容器13充电。储存在电容器13中的电压电平，决定流经该驱动晶体管12的电流大小，使得该发光装置可以依据该电流发射光线。如同上述所提及的传统的驱动方法，该驱动晶体管12以及该发光装置14，在程序化和显示阶段，一直都保持在导通的状态。因此，产生发光装置14驱动电压的偏离，其影响显示的质量。
然而，由于传统像素电路的缺点，是很不容易将一显示器的照明度维持在一恒定值。(1)由于电源线自电压源VDD延伸至该驱动晶体管12，其电压降导致在程序化阶段该储存电容器13的储存电压位能可能不正确。在程序化阶段，该储存电容器13的电压位能＝是由该数据线和该驱动晶体管12的该第一源极/漏极电极的电压差所决定，该电极连接至该电压源VDD。因为在该驱动晶体管12的该第一源极/漏极电极的该电压，会在不同像素电路间改变，所以储存在该储存电容器13的电压位能可能会不正确。(2)当该数据晶体管11被关闭时可能会发生时钟馈通效应(clock feed-through effect)，使得该储存电容器13的电压位能被改变。
因此，需要一种替代的2T1C像素电路设计，可以用来解决或改善上述所提及的缺点。
发明内容
本发明披露一改良的像素电路的系统，方法，以及装置。为了克服传统方法的缺点，本发明提出一改良的2T1C像素驱动电路，其具有一新的电路结构和信号切断的功能。
本发明的一个方面披露一种显示器面板。该显示面板，其包含一数据线，一扫描线，一第一开关连接至一第一电压，一第二开关连接至一第二电压，以及一像素。该像素进一步包含，一数据晶体管其具有一第一源极或漏极电极连接至该数据线，一栅极电极连接至该扫描线以及一第二源极或漏极电极，一驱动晶体管其具有一第一源极或漏极电极经由一第一开关连接至该第一电压，一栅极电极经由该第二开关连接至该第二电压，以及一第二源极或漏极电极，一储存电容器其具有一第一电极连接至该驱动晶体管的该栅极，以及一第二电极连接至该驱动晶体管的该第一源极或漏极电极以及至该数据晶体管的该第二源极或漏极电极，以及一发光装置其具有一阳极电极连接至该驱动晶体管的该第二源极或漏极电极，以及一阴极电极连接至一第三电压。
本发明的另一个方面披露了一种用于一种显示器的驱动方式其具有一网状的扫描线和数据线，以及一像素阵列，每一像素包含一发光装置，一驱动晶体管，一储存电容器以及一数据晶体管，该储存电容器连接至该驱动晶体管的一栅极电极和一第一源极或漏极电极之间，该驱动晶体管的一第二源极或漏极电极连接至该发光装置。该方法包含程序化该像素的步骤。切断该驱动晶体管的该第一源极或漏极电极和一电压源的连接。连接该驱动晶体管的该栅极至一参考电压。施加该扫描线的该扫描信号至该对应的像素。供应该对应数据线的该数据信号至该储存电容器。
本发明的再一个方面披露了用于一显示器面板的一种像素电路。该像素电路包含，一数据晶体管，一驱动晶体管，一储存电容器，以及一发光装置。该数据晶体管具有一第一源极或漏极电极连接至一数据线，一栅极电极连接至一扫描线，以及一第二源极或漏极电极。该驱动晶体管具有一第一源极或漏极电极经由一第一开关连接至一第一电压，一栅极电极经由一第二开关连接至一第二电压，以及一第二源极或漏极电极，其中该驱动晶体管的该第一源极或漏极电极，进一步连接至该数据晶体管的该第二源极或漏极电极。该储存电容器连接至该驱动晶体管的该栅极和该驱动晶体管的该第一源极或漏极电极之间。该发光装置具有一阳极电极连接至该驱动晶体管的该第二源极或漏极电极，以及一阴极电极经由一第三开关连接至一第三电压。
本发明的优点在于，(1)减少在程序化阶段，电源线的电压降落；(2)对于该储存电容器的电压位能有一可调整的数据范围；(3)减少时钟馈通效应的影响。本发明这些和其它的特征以及实施例将会描述在随后的实施方式中。
附图说明
这些附图构成本说明书的一部分，描述本发明的许多不同实施例，以及解说本发明的原理。
图1是描述驱动一对应像素的一传统有源矩阵有机发光二极管电路的概要图。
图2A是依据本发明的一实施例，描述驱动一对应像素的一有源矩阵有机发光二极管电路的概要图。
图2B为伴随图2A的描述施加至该有源矩阵有机发光二极管相关信号的时序图。
图3A是依据本发明的一实施例，描述驱动一对应像素的一有源矩阵有机发光二极管电路的概要图。
图3B为伴随图3A的描述施加至该有源矩阵有机发光二极管相关信号的时序图。
图4A是依据本发明的一实施例，描述驱动一对应像素的一有源矩阵有机发光二极管电路的概要图。
图4B为伴随图4A的描述施加至该有源矩阵有机发光二极管相关信号的时序图。
附图符号说明
11、21、31、41：数据晶体管
12、22、32、42：驱动晶体管
13、23、33、43：储存电容器
14、24、34、44：发光装置
25、35、45：第一开关
26、36、46：第二开关
37、47：第三开关
具体实施方式
参考本发明的实施例。本发明由所伴随的实施例加以描述，但并不被所述实施例所限制。相反地，对本发明进行的任何替代，修改，以及均等的实施例，均属于本发明的权利要求。此外，在随后本发明详细的描述中，许多的细节将会被提出以提供对本发明的一详细了解。然而，对熟悉该项技术的人士而言是很明显的，本发明可以被实施而不需要所述特定的细节。
本发明的许多不同实施例披露一显示器其具有2T1C像素电路其具有一新的电路结构，以及具有许多有较佳控制特性的开关，使得该显示器能维持在一恒定的照明度。该所提出的2T1C像素电路包含一数据晶体管，一驱动晶体管，一储存电容器，以及一发光装置。
第一实施例
在图2A中，依据本发明的一实施例，一概要图描述一改良的有源矩阵有机发光二极管电路，其驱动一对应的像素电路。
请参考图2A，该显示器包含像素电路，一第一开关SW125以及一第二开关SW226。每一像素电路包含一数据晶体管21，一驱动晶体管22，一储存电容器23，以及一发光装置24。该第一开关SW125以及该第二开关SW226是在像素区域的外面。该像素电路的晶体管可以是任何形态的晶体管，例如一薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)。例如，在一实施例中，在随后的描述中该数据晶体管21和该驱动晶体管22都是PMOS晶体管。该数据晶体管21有一栅极电极连接至一扫描线用以接收一扫描信号SCAN，以及一第一源极/漏极电极连接至一数据线用以接收一数据信号VDATA。该驱动晶体管22有一栅极电极连接至该第二开关SW226，其更进一步连接至一参考信号VREF，以及，一第一源极/漏极电极连接至该第一开关SW125，其更进一步连接至一电压源VDD。该储存电容器23有一第一电极连接至该驱动晶体管22的该栅极电极，以及，一第二电极连接至该驱动晶体管22的该第一源极/漏极电极以及至该数据晶体管21的一第二源极/漏极电极。该发光装置24，例如一有机发光二极管，有一阳极电极连接至该驱动晶体管22的一第二源极/漏极电极，以及，一阴极电极连接至一接地电平VSS或是一负电压电平。该实施例的详细操作方式，将会在下面的段落描述。
在程序化的阶段，施加一高电压电平扫描信号SCAN，关闭(turn off)该第一开关SW1 25以及开启(turn on)该第二开关SW2 26，使得一数据信号VDATA从该数据线经由该数据晶体管21对该储存电容器23充电。该储存电容器23的电压位能，是由该数据信号VDATA和该参考信号VREF电平的电压差所决定。在显示阶段，关闭该第二开关SW2 26，关闭该扫描信号SCAN以及开启该第一开关SW1 25。储存在该储存电容器23的电压位能，决定流经该驱动晶体管22的电流振幅，使得该发光装置24可以经由该电流的驱动而发光。
在图2B中，描述施加至该有源矩阵有机发光二极管相关信号的时序图。
请参考图2B，依据本发明的一实施例，该时序图描述信号SCAN，VDDX，VREFX，以及VDATA。在程序化阶段，施加该扫描信号SCAN，关闭该第一开关SW1 25以及开启该第二开关SW226。该扫描信号SCAN被保持在负高电压电平。关闭该第一开关SW1 25，使得该节点信号VDDX在一高阻抗。开启该第二开关SW226，使得信号VREFX的电平相等于该参考信号VREF。因此，储存电容器23的电压位能是由该数据信号VDATA和该参考信号VREF所决定。
在显示阶段，关闭该第二开关SW2 26，关闭该扫描信号SCAN，以及开启该第一开关SW1 25。该节点信号VREFX在一高阻抗以及该信号VDDX相等于该电压源VDD。介于该电容器23之间的电压，决定流经该驱动晶体管22的电流振幅，以及依据该驱动电流决定该发光装置24的照明度。
第二实施例
在图3A中，依据本发明的一实施例，一概要图描述一改良的有源矩阵有机发光二极管电路，其驱动一对应的像素电路。
请参考图3A，该显示器包含像素电路，一第一开关SW1 35，一第二开关SW2 36以及一第三开关SW3 37。每一像素电路包含一数据晶体管31，一驱动晶体管32，一储存电容器33，以及一发光装置34。该第一开关SW1 35，该第二开关SW2 36以及该第三开关SW3 37在像素区域的外面。该像素电路的晶体管可以是任何形态的晶体管，例如一薄膜晶体管(thin filmtransistor，TFT)。例如，在一实施例中，在随后的描述中该数据晶体管31和该驱动晶体管32都是PMOS晶体管。该数据晶体管31有一栅极电极连接至一扫描线用以接收一扫描信号SCAN，以及一第一源极/漏极电极连接至一数据线用以接收一数据信号VDATA。该驱动晶体管32有一栅极电极连接至该第二开关SW236，其更进一步连接至一参考信号VREF，以及，一第一源极/漏极电极连接至该第一开关SW1 35，其更进一步连接至一电压源VDD。该储存电容器33有一第一电极连接至该驱动晶体管32的该栅极电极以及至该第二开关SW2 36，以及，一第二电极连接至该驱动晶体管32的该第一源极/漏极电极，至该第一开关SW1 35，以及至该数据晶体管31的一第二源极/漏极电极。该发光装置34，例如一有机发光二极管，有一阳极电极连接至该驱动晶体管32的一第二源极/漏极电极，以及，一阴极电极连接至该第三开关SW3 37，其更进一步连接至一接地电平VSS或是一负电压电平。该实施例的详细操作方式，将会在下面的段落描述。
在程序化的阶段，施加一高电压电平扫描信号SCAN，关闭该第一开关SW1 35和该第三开关SW3 37，以及开启该第二开关SW2 36，使得一数据信号VDATA从该数据线传递至该储存晶体管33，以及对该储存电容器23充电。该储存电容器33的电压位能，是由该数据信号VDATA和该参考信号VREF电平的电压差所决定。由于该第三开关SW3 37处于关闭的状态，没有持续的漏电流流经该驱动晶体管32的电流路径以及该发光装置34。在显示阶段，关闭该第二开关SW2 36，关闭该扫描信号SCAN，以及开启该第一开关SW135和该第三开关SW337。储存在该储存电容器33的电压位能，决定流经该驱动晶体管32的电流振幅，使得该发光装置34可以经由该电流的驱动而发光。
在图3B中，依据本发明的一实施例，描述施加至该有源矩阵有机发光二极管相关信号的时序图。
请参考图3B，该时序图描述信号SCAN，VDDX，VREFX，VDATA，以及VSSX。在程序化阶段，施加该扫描信号SCAN，关闭该第一开关SW1 35和该第三开关SW3 37，以及开启该第二开关SW2 36。该扫描信号SCAN被保持在负高电压电平。关闭该第一开关SW1 35和该第三开关SW3 37，使得该节点信号VDDX和VSSX在一高阻抗。开启该第二开关SW2 36，使得信号VREFX的电平相等于该参考信号VREF。因此，储存电容器33的电压位能由该数据信号VDATA和该参考信号VREF所决定。在显示阶段，关闭该第二开关SW2 36，关闭该扫描信号SCAN，以及开启该第一开关SW1 35和该第三开关SW3 37。该节点信号VREFX是在一高阻抗，该信号VDDX是相等于该电压源VDD，以及该信号VSSX是相等于该信号VSS。介于该电容器33之间的电压，决定流经该驱动晶体管32的电流振幅，以及依据该驱动电流决定该发光装置34的照明度。
第三实施例
在图4A中，依据本发明的一实施例，一概要图描述一改良的有源矩阵有机发光二极管电路，其驱动一对应的像素电路。
请参考图4A，该显示器包含像素电路，一第一开关SW1 45，一第二开关SW2 46，以及一第三开关SW3 47。每一像素电路包含一数据晶体管41，一驱动晶体管42，一储存电容器43，以及一发光装置44。该第一开关SW1 45，该第二开关SW2 46以及该第三开关SW3 47在像素区域的外面。该像素电路的晶体管可以是任何形态的晶体管，例如一薄膜晶体管(thin filmtransistor，TFT)。例如，在一实施例中，在随后的描述中该数据晶体管41和该驱动晶体管42都是NMOS晶体管。该数据晶体管41有一栅极电极连接至一扫描线用以接收一扫描信号SCAN，以及一第一源极/漏极电极连接至一数据线用以接收一数据信号VDATA。该驱动晶体管42有一栅极电极连接至该第二开关SW246，其更进一步连接至一参考信号VREF，以及，一第一源极/漏极电极连接至该第三开关SW347，其更进一步连接至一接地电平VSS或一负电压电平。该储存电容器43有一第一电极连接至该驱动晶体管42的该栅极电极以及至该第二开关SW2 46，以及，一第二电极连接至该驱动晶体管42的该第一源极/漏极电极，至该第三开关SW3 47以及至该数据晶体管41的一第二源极/漏极电极。该发光装置44，例如一有机发光二极管，有一阴极电极连接至该驱动晶体管42的一第二源极/漏极电极，以及，有一阳极电极连接至该第一开关SW1 45，其更进一步连接至一电压源VDD。该实施例的详细操作方式，将会在下面的段落描述。
在图4B中，依据本发明的一实施例，描述施加至该有源矩阵有机发光二极管相关信号的时序图。
请参考图4B，该时序图是类似于图3B的时序图，除了在程序化阶段，施加该扫描信号SCAN以及保持在一正高电压电平。
本发明许多实施例的优点已将在以上的段落加以描述如下。(1)电源线的电压降落的影响已经减少，因为储存电容器的电压位能是由该数据信号VDATA和该参考电压VREF所决定，较不受电源供应的影响。(2)该储存电容器的电压位能的数据范围，可以很轻易的经由参考电压VREF来调整。(3)时钟馈通效应(clock feed-through effect)已经减少。
虽然本发明的实施例以有源矩阵有机发光二极管来描述，但并不会将本发明限定于此。其它形态的显示器可以依据本发明而加以实施。
本发明已经参照许多不同的实施例而加以描述，所述描述并不意图用以限制本发明的范围。本发明的权利要求会含括任何实施例的修改，以及其将会落入本发明的范围。

Claims (18)

1.一种显示面板，其包含：
一数据线；
一扫描线；
一第一开关连接至一第一电压；
一第二开关连接至一第二电压；以及
一像素包含：
一数据晶体管，其具有一第一源极或漏极电极连接至该数据线，一栅极电极连接至该扫描线以及一第二源极或漏极电极；
一驱动晶体管，其具有一第一源极或漏极电极经由该第一开关连接至该第一电压，一栅极电极经由该第二开关连接至该第二电压，以及一第二源极或漏极电极；
一储存电容器，其具有一第一电极连接至该驱动晶体管的该栅极，以及一第二电极连接至该驱动晶体管的该第一源极或漏极电极以及该数据晶体管的该第二源极或漏极电极；以及
一发光装置，其具有一阳极电极连接至该驱动晶体管的该第二源极或漏极电极，以及一阴极电极连接至一第三电压。
2.如权利要求1所述的显示面板，其中该第一电压是一电源电压，该第二电压是一参考电压，以及该第三电压是一接地电平或是一负电压。
3.如权利要求1所述的显示面板，其中该发光装置是一有机发光装置。
4.如权利要求1所述的显示面板，其中当程序化该像素时，施加该扫描线的一扫描信号，关闭该第一开关以及开启该第二开关，使得该数据线的一数据信号传送至该储存电容器。
5.如权利要求4所述的显示面板，其中当在程序化之后显示该像素，关闭该第二开关，关闭该扫描信号，开启该第一开关。
6.如权利要求1所述的显示面板，其中当显示该像素时，关闭该第二开关，关闭该扫描信号，以及开启该第一开关。
7.如权利要求1所述的显示面板，其中该发光装置的阴极经由一第三开关连接至该第三电压。
8.如权利要求7所述的显示面板，其中当程序化该像素时，开启该扫描信号，关闭该第一开关和该第三开关，以及开启该第二开关，使得该数据线的一数据信号传送至该储存电容器。
9.如权利要求8所述的显示面板，其中当在程序化之后显示该像素，关闭该第二开关，关闭该扫描信号，以及开启该第一开关和该第三开关。
10.一种用于一种显示器的驱动方法，其具有一网状的扫描线和数据线，以及一像素阵列，每一像素包含一发光装置，一驱动晶体管，一储存电容器以及一数据晶体管，该储存电容器连接至该驱动晶体管的一栅极电极和一第一源极或漏极电极之间，该驱动晶体管的一第二源极或漏极电极连接至该发光装置，其包含：
程序化该像素，其包含：
切断该驱动晶体管的该第一源极或漏极电极和一电压源的连接；
连接该驱动晶体管的该栅极至一参考电压；
施加该扫描线的一扫描信号至该对应的像素，以开启该数据晶体管；以及
提供该对应数据线的一数据信号，经由该数据晶体管至该储存电容器。
11.如权利要求10所述的方法，还进一步包含：
显示该像素，其包含：
切断该驱动晶体管的该栅极电极和该参考电压的连接；
关闭该扫描信号所对应的该像素；以及
连接该驱动晶体管的该第一源极或漏极电极至该电压源。
12.如权利要求11所述的方法，其中该显示步骤的该切断步骤，该关闭步骤，以及该连接步骤依序的被执行。
13.如权利要求10所述的方法，其中程序化步骤还包含切断该发光装置与一接地电平的连接。
14.如权利要求11所述的方法，其中该显示步骤还包含连接该发光装置至该接地电平。
15.如权利要求14所述的方法，其中连接该发光装置至该接地电平的步骤发生在关闭该扫描信号之后。
16.一种像素电路用于一显示器面板，其包含：
一数据晶体管其具有一第一源极或漏极电极连接至一数据线，一栅极电极连接至一扫描线，以及一第二源极或漏极电极；
一驱动晶体管其具有一第一源极或漏极电极经由一第一开关连接至一第一电压，一栅极电极经由一第二开关连接至一第二电压，以及一第二源极或漏极电极，其中该驱动晶体管的该第一源极或漏极电极，进一步连接至该数据晶体管的该第二源极或漏极电极；
一储存电容器连接至该驱动晶体管的该栅极和该驱动晶体管的该第一源极或漏极电极之间；
一发光装置其具有一阳极电极连接至该驱动晶体管的该第二源极或漏极电极，以及一阴极电极经由一第三开关连接至一第三电压。
17.如权利要求16所述的像素电路，其中当程序化该像素时，施加该扫描信号，关闭该第一开关和该第三开关，以及开启该第二开关，使得该数据线的一数据信号传送至该储存电容器。
18.如权利要求16所述的像素电路，其中当在程序化之后显示该像素，关闭该第二开关，关闭该扫描信号，以及开启该第一开关和该第三开关。
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