CN101339739B - 像素、显示面板、显示装置、及电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明关于像素、显示面板、显示装置、及电子装置。在此像素中，驱动元件根据数据信号及参考信号来提供驱动电流，以驱动发光元件提供光源。因为工艺而导致驱动元件的电性差异则不会影响发光元件的亮度。此外，也可避免电源线的等效电阻所导致的不均匀亮度。

Description

像素、显示面板、显示装置、及电子装置
技术领域
本发明涉及一种像素，特别是涉及一种像素，适用于有机发光显示面板。
背景技术
图1表示已知有机发光显示面板中显示阵列的像素示意图。如图1所示，像素1对应交错的数据线DL与扫描线SL，且包括开关晶体管10、储存电容器11、驱动晶体管12、以及有机发光二极管(OLED)13。在图1中，驱动晶体管12以PMOS晶体管为例。
由于OLED 13为电流驱动的元件，因此，驱动晶体管12所提供的驱动电流Id的值可决定OLED 13发射的光亮度。其中，驱动电流Id是驱动晶体管12的漏极电流，且其关于驱动晶体管12的驱动能力。驱动电流Id，可由以下式子来表示：
id＝1/2·k·(vsg-|vth|)2
其中，id表示驱动电流Id的值，k表示驱动晶体管12的导电参数，vsg表示驱动晶体管12的源-栅极电压Vsg的值，vth表示驱动晶体管12的阈值电压。
然而，由于薄膜晶体管的工艺因素，导致在显示阵列中不同区域的驱动晶体管在电性上的不相同，使得驱动晶体管的阈值电压值相异。因此，当不同区域的多个显示单元接收具有相同的视频信号时，由于驱动晶体管的阈值电压的差异，使得在这些像素中，驱动晶体管提供的驱动电流的值不一致。因此有机发光二极管所发射的亮度相异，导致在一帧周期中不相等的有机发光二极管发光强度，以及在显示面板上显示不均匀的画面。
发明内容
本发明提供一种像素，包括电容器、传送电路、第一至第三开关元件、以及驱动元件。电容器耦接于第一节点与第二节点之间。传送电路耦接第一节点，并传送数据信号或参考电压至第一节点。第一开关元件具有控制端、耦接第二节点的第一端、以及耦接第三节点的第二端。第二开关元件具有耦接第三节点的第一端、以及接收时钟信号的第二端。驱动元件具有耦接第二节点的控制端、耦接供电电压源的第一端、以及第二端，其中，驱动元件的第二端耦接第一开关元件的控制于一第四节点。第三开关元件具有接收发光信号的控制端、耦接第四节点的第一端、以及第二端。第四开关元件耦接于第三开关元件的第二端与接地之间。
附图说明
图1表示已知有机发光显示面板中显示阵列的像素示意图。
图2表示根据本发明实施例的显示面板。
图3表示图2的实施例中对于一个像素的扫描信号、时钟信号、及发光信号的时序图
图4表示根据本发明实施例的另一显示面板。
图5表示表示图4的实施例中对于一个像素的扫描信号、控制信号、时钟信号、及发光信号的时序图。
图6表示具有图2的显示面板的显示装置。
图7表示具有图6的显示装置的电子装置。
附图符号说明
1～像素；10～开关晶体管；11～储存电容器；12～驱动晶体管；13～有机发光二极管；DL～数据线；Id～驱动电流；SL～扫描线；
2～显示面板；20～数据驱动器；21～扫描驱动器；22～显示阵列；200～像素；209～传送电路；203-205～开关元件；206～储存电容器；207～驱动元件；208～发光元件；CLK1～时钟信号；DL1...DLn～数据线；DS1...DSn～数据信号；GND～接地；N21-N24～节点；N202～NMOS晶体管；P201、P203-P205、P207～PMOS晶体管；PVDD～供应电压源；SL1...SLm～扫描线；SS1...SSm～扫描信号；VREF～参考电压源；
CS1～控制信号；
6～显示装置；60～控制器；
7～电子系统；70～输入单元。
具体实施方式
为使本发明的特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并结合附图详细说明如下。
图2表示根据本发明实施例的显示面板。请参考图2，显示面板2包括数据驱动器20、扫描驱动器21、显示阵列22、依序配置的数据线DL1至DLn、以及依序配置的扫描线SL1至SLm。显示阵列22由交错的数据线DL1至DLn与扫描线SL1至SLm所形成。每一组交错的数据线与扫描线对应一个像素。例如，交错的数据线DL1与扫描线SL1对应像素200。数据驱动器20分别通过数据线DL1至DLn提供数据信号DS1至DSn。扫描驱动器21分别通过扫描线SL1至SLm提供扫描信号SS1至SSm。
参图2，像素200(其它像素也同)包括传送电路209、开关元件203-205、储存电容器206、驱动元件207、以及发光元件208。传送电路209包括开关元件201及202，并传送数据信号或参考电压至第一节点N21。在此实施例中，发光元件208以发光二极管L208来实施，开关元件201及203-205以及驱动元件207分别以PMOS晶体管P201、P203-P205、以及P207来实施，开关元件202以NMOS晶体管N202来实施。每一元件202-205及207包括控制端、第一端、以及第二端。根据晶体管的类型，控制端对应栅极，第一端对应，且第二端对应源/漏极。
如图2所示，在像素200中，PMOS晶体管201的栅极接收扫描信号SS1，其源极接收数据信号DS1，以及其漏极耦接节点N21。NMOS晶体管N202的栅极接收扫描信号SS1，其漏极耦节点N21，以及其源极耦接参考电压源VREF，其中，参考电压源VREF提供参考信号vref。储存电容器206耦接于节点N21与节点N22之间。参考图2，PMOS晶体管P203的栅极耦接节点N24，其源极耦接节点N22，且其漏极耦接节点N23。PMOS晶体管P204的栅极接收扫描信号SS1，其源极耦接节点N23，且其漏极接收时钟信号CLK1。PMOS晶体管P207的栅极耦接节点N22，其源极耦接供应电压源PVDD，且其漏极耦接节点N24。PMOS晶体管P205的栅极接收发光信号ES1，且其源极耦接节点N24。发光二极管L208耦接于PMOS晶体管P205的漏极与接地GND之间。在此实施例中，供电电压源PVDD提供高电平电压。时钟信号CLK1与发光信号ES1由扫描驱动器12或额外的控制电路提供。在图2的实施例中，以时钟信号CLK1与发光信号ES1由扫描驱动器12为例。
图3表示图2的实施例中对于一个像素的扫描信号、时钟信号、及发光信号的时序图，其中，扫描信号与时钟信号互为反相。在图3中，以对应像素200的扫描信号SS1、时钟信号CLK1、及发光信号ES1为例。
参考图3，一个帧FRAME(即一个操作周期)区分为三个连续期间P31-P33。参考图2及图3，在期间P31中，扫描信号SS1及发光信号ES1处于低逻辑电平，而时钟信号CLK1处于高逻辑电平。因此，PMOS晶体管P201、P204、及P205导通，且NMOS晶体管N202关闭。在此实施例中，时钟信号CLK1的电压vclk的高电平等于由供电电压源PVDD所提供的电压vpvdd。节点N21的电压vn21等于数据信号DS1的电压vdata(vn21＝vdata)，换句话说，数据信号DS1写入至像素200。因为PMOS晶体管P205导通，节点N24的电压vn24放电至低逻辑电平，以导通PMOS晶体管P203。由于PMOS晶体管P203及P204导通，节点N22的电压vn22等于时钟信号CLK1的电压vclk的高逻辑电平(vn22＝vclk＝vpvdd)，以关闭PMOS晶体管P207。
在期间P32中，参考图2及图3，扫描信号SS1维持在低逻辑电平，时钟信号CLK1维持在高逻辑电平，且发光信号ES1切换为高逻辑电平以关闭PMOS晶体管P205。节点N21的电压vn21仍等于数据信号DS1的电压vdata(vn21＝vdata)，且节点N22的电压vn22仍等于时钟信号CLK1的电压vclk(vn22＝vclk＝vpvdd)。节点N24的电压vn24等于低逻辑电平电压vx(vn24＝vx)。
接着，在期间P33的起始时间点T33，时钟信号CLK1切换为低逻辑电平，且节点N22的电压vn22因此变为低电平以导通晶体管P207。由于PMOS晶体管P207导通，节点N24的电压vn24变成高逻辑电平，以关闭PMOS晶体管P203。此外，扫描信号SS1切换为高逻辑电平以关闭PMOS晶体管P201及P204，并导通NMOS晶体管N202。电压vn21等于(vdata-Δv)，其中，Δv＝vdata-vref。因此电压vn21由下式来表示：
vn21＝vdata-Δv＝vdata-(vdata-vref)＝vref
由于节点N22浮接，储存电容器206两端的节点N21及N22具有相同的电压差。电压vn22由下式来表示：
vn22＝vpvdd-|vth|-Δv＝pvdd-|vth|-(vdata-vref)
＝vpvdd-|vth|-vdata+vref
其中，vth表示PMOS晶体管P207的阈值电压。
在期间P33中，PMOS晶体管P207提供驱动电流Id，且驱动电流Id由式1来表示：
id＝1/2·k·(vsg-vth)2＝1/2·k·[(vpvdd-vn22)-|vth|]2
＝1/2·k·{[vpvdd-(vpvdd-|vth|-vdata+vref)]-|vth|}2    (式1)
＝1/2·k·(vpvdd-vpvdd+|vth|+vdata-vref-|vth|)2
＝1/2·k·(vdata-vref)2
其中，id及k分别表示驱动电流Id的值与PMOS晶体管P207的导电参数。
参考图3，在起始时间点T33，发光信号ES1切换至低逻辑电平，且驱动电流Id驱动发光二极管L208发光。在一些实施例中，发光信号ES1可于时间P33中，在晚于起始时间点T33的时间点上切换至低逻辑电平，且发光二极管L208在起始时间点T33后发光。
根据式1，PMOS晶体管P207的阈值电压不会影响驱动电流Id。换句话说，由于工艺所导致的驱动晶体管在电性上的差异不会影响发光元件的亮度，因此显示面板可提供均匀的画面。
此外，在已知大型显示面板中，远离扫电压输入端口的像素，对应较大的供电电压源PVDD的电源线等效阻抗，且接收较弱的电压，导致不均匀的亮度。根据式1，来自供电电压源PVDD的电压vpvdd不会影响驱动电流Id，因此可避免较长电源线导致不均匀的画面。
需注意，在图2的实施例中，PMOS晶体管P204的栅极接收扫描信号SS1。在一些实施例中，PMOS晶体管204的栅极可接收一控制信号CS1，其由扫描驱动器21或一个额外的电路所提供，如图4所示。图5表示表示图4的实施例中对于一个像素的扫描信号、控制信号、时钟信号、及发光信号的时序图。在图5中，以对应像素200的扫描信号SS1、控制信号CS1、时钟信号CLK1、及发光信号ES1为例。
参考图5，一个帧FRAME(即一个操作周期)区分为五个连续期间P51-P55。参考图4及图5，在期间P51中，扫描信号SS1、控制信号CS1、及发光信号ES1处于低逻辑电平，而时钟信号CLK1处于高逻辑电平。因此，PMOS晶体管P201、P204、及P205导通，且NMOS晶体管N202关闭。在此实施例中，时钟信号CLK1的电压vclk的高电平等于由供电电压源PVDD所提供的电压vpvdd。节点N21的电压vn21等于数据信号DS1的电压vdata(vn21＝vdata)，换句话说，数据信号DS1写入至像素200。因为PMOS晶体管P205导通，节点N24的电压vn24放电至低逻辑电平，以导通PMOS晶体管P203。由于PMOS晶体管P203及P204导通，节点N22的电压vn22等于时钟信号CLK1的电压vclk的高逻辑电平(vn22＝vclk＝vpvdd)，以关闭PMOS晶体管P207。
在期间P52中，参考图4及图5，扫描信号SS1及控制信号CS1维持在低逻辑电平，时钟信号CLK1维持在高逻辑电平。发光信号ES1切换为高逻辑电平以关闭PMOS晶体管P205。节点N21的电压vn21仍等于数据信号DS1的电压vdata(vn21＝vdata)，且节点N22的电压vn22仍等于时钟信号CLK1的电压vclk(vn22＝vclk＝vpvdd)。节点N24的电压vn24等于低逻辑电平电压vx(vn24＝vx)。
接着，在期间P53中，扫描信号SS1及控制信号CS1维持在低逻辑电平，发光信号ES1维持在高逻辑电平。节点N21的电压vn21仍等于数据信号DS1的电压vdata(vn21＝vdata)。时钟信号CLK1在起始时间点T53切换为低逻辑电平，且节点N22的电压vn22因此变为低逻辑电平以导通PMOS晶体管P207。由于PMOS晶体管P207导通，节点N24的电压vn24变为高逻辑电平，以关闭PMOS晶体管P203。在PMOS晶体管P207导通后，电压vn22等于(vpvdd-vth)，其中，vth表示PMOS晶体管P207的阈值电压。
接着，在期间P54中，扫描信号SS1及时钟信号CLK1维持在低逻辑电平，发光信号ES1维持在高逻辑电平。控制信号CS1切换为高逻辑电平，以关闭PMOS晶体管P204。节点N21的电压vn21仍然等于数据信号DS1的电压vdata(vn21＝vdata)。节点N22的电压vn22则等于(vpvdd-vth)。
接着，在期间P55的起始时间点T55，扫描信号SS1切换为高逻辑电平，以关闭PMOS晶体管P201并导通NMOS晶体管N202。电压vn21等于(vdata-Δv)，其中，Δv＝vdata-vref。因此电压vn21由下式来表示：
vn21＝vdata-Δv＝vdata-(vdata-vref)＝vref
控制信号CS1维持在高逻辑电平以关闭PMOS晶体管P204。由于节点N22浮接，储存电容器206两端的节点N21及N22具有相同的电压差。电压vn22由下式来表示：
vn22＝vpvdd-|vth|-Δv＝pvdd-|vth|-(vdata-vref)
＝vpvdd-|vth|-vdata+vref
在期间P55中，由于PMOS晶体管P207维持导通状态，其提供驱动电流Id，且驱动电流Id由式2来表示：
id＝1/2·k·(vsg-vth)2＝1/2·k·[(vpvdd-vn22)-|vth|]2
＝1/2·k·{[vpvdd-(vpvdd-|vth|-vdata+vref)]-|vth|}2    (式2)
＝1/2·k·(vpvdd-vpvdd+|vth|+vdata-vref-|vth|)2
＝1/2·k·(vdata-vref)2
其中，id及k分别表示驱动电流Id的值与PMOS晶体管P207的导电参数。
参考图5，在起始时间点T55，发光信号ES1切换至低逻辑电平，且驱动电流Id驱动发光二极管L208发光。在一些实施例中，发光信号ES1可于时间P55中，在晚于起始时间点T55的时间点上切换至低逻辑电平，且发光二极管L208在起始时间点T55后发光。
根据式2，PMOS晶体管P207的阈值电压不会影响驱动电流Id。换句话说，由于工艺所导致的驱动晶体管在电性上的差异不会影响发光元件的亮度，因此显示面板可提供均匀的画面。此外，来自供电电压源PVDD的电压vpvdd不会影响驱动电流Id，因此可避免较长电源线导致不均匀的画面。
图6表示具有上述显示面板2的显示装置6。一般而言，显示装置6包括控制器60及图2的显示面板2等等。控制器60操作性地耦接至显示面板2，且提供多个控制信号(例如起始脉冲)或影像数据等等至显示面板2。
图7表示具有上述显示装置6的电子系统7。电子系统7可以是便携式装置(例如个人数字助理(personal digital assistant，PDA))、数字相机、笔记型计算机、桌上型计算机、移动电话、显示屏幕装置等等。一般来说，电子系统7包括输入单元70及图6的显示装置6等等。此外，输入单元70操作性地耦接该显示装置6，且提供多个输入信号(例如影像信号)至显示装置6。显示装置6的控制器60根据这些输入信号来提供控制信号至显示面板2。
本发明虽以较佳实施例披露如上，但其并非用以限定本发明的范围，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，当可做若干的更改与修饰，因此本发明的保护范围应以本发明的权利要求为准。

Claims (9)

1.一种像素，包括：
一电容器，耦接于一第一节点与一第二节点之间；
一传送电路，耦接该第一节点，并传送一数据信号或一参考电压至该第一节点；
一第一开关元件，具有控制端、耦接该第二节点的第一端、以及耦接一第三节点的第二端；
一第二开关元件，具有耦接该第三节点的第一端、以及接收一时钟信号的第二端；
一驱动元件，具有耦接该第二节点的控制端、耦接一供电电压源的第一端、以及第二端，其中，该驱动元件的第二端耦接该第一开关元件的控制端于一第四节点；
一第三开关元件，具有接收一发光信号的控制端、耦接该第四节点的第一端、以及第二端；以及
一发光元件，耦接于该第三开关元件的第二端与一接地之间，
其中，该传送电路包括：
一第四开关元件，具有接收一扫描信号的控制端、接收该数据信号的第一端、以及耦接该第一节点的第二端；以及
一第五开关元件，具有接收该扫描信号的控制端、耦接该第一节点的第一端、以及 耦接该参考电压的第二端。
2.如权利要求1所述的像素，其中，该第二开关元件还具有接收该扫描信号的控制端。
3.如权利要求1所述的像素，其中，该像素的一操作周期区分成连续的第一、第二、及第三期间，该数据信号的电压于该第一期间写入至该像素，且该发光元件于该第三期间发光。
4.如权利要求1所述的像素，其中，该第二开关元件还具有接收一控制信号的控制端。
5.如权利要求4所述的像素，其中，该像素的一操作周期区分成连续的第一、第二、第三、第四、及第五期间，该数据信号的电压于该第一期间写入至该像素，且该发光元件于该第五期间发光。 
6.一种显示面板，包括：
一数据驱动器，用以通过多条数据线提供多个数据信号；
一扫描驱动器，用以通过多条扫描线提供多个扫描信号，其中，所述扫描线与所述数据线交错；以及
一显示阵列，由所述数据线及所述扫描线所形成，且包括多个像素，其中，每一像素包括：
一电容器，耦接于一第一节点与一第二节点之间；
一传送电路，耦接该第一节点，并传送一数据信号或一参考电压至该第一节点；
一第一开关元件，具有控制端、耦接该第二节点的第一端、以及耦接一第三节点的第二端；
一第二开关元件，具有耦接该第三节点的第一端、以及接收一时钟信号的第二端；
一驱动元件，具有耦接该第二节点的控制端、耦接一供电电压源的第一端、以及第二端，其中，该驱动元件的第二端耦接该第一开关元件的控制端于一第四节点；
一第三开关元件，具有接收一发光信号的控制端、耦接该第四节点的第一端、以及第二端；以及
一发光元件，耦接于该第三开关元件的第二端与一接地之间，
其中，该传送电路包括：
一第四开关元件，具有接收一扫描信号的控制端、接收该数据信号的第一端、以及耦接该第一节点的第二端；以及
一第五开关元件，具有接收该扫描信号的控制端、耦接该第一节点的第一端、以 及耦接该参考电压的第二端。
7.一种显示装置，包括：
一权利要求6所述的显示面板；以及
一控制器，操作性地耦接该显示面板。
8.一种电子装置，包括：
一权利要求7所述的显示装置；以及
一输入单元，操作性地耦接该显示装置。
9.如权利要求8所述的电子装置，其中，该电子装置为个人数字助理、 数字相机、笔记型计算机、桌上型计算机、移动电话、或显示屏幕装置。 
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