CN102800273A - 像素结构及具有该像素结构的显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种像素结构及具有该像素结构的显示系统，该像素结构包括第一开关晶体管及第二开关晶体管、设定单元、电容、驱动晶体管以及发光元件。电容耦接于第一节点及第二节点之间。驱动晶体管的栅极耦接第二节点，并与第二开关晶体管以及发光元件串联于第一操作电压及第二操作电压之间。在一第一期间，设定单元令第一节点及第二节点的电压分别等于第一参考电压及第二参考电压。第一参考电压大于第二参考电压。在一第二期间，第一开关晶体管将一数据信号传送至第一节点，设定单元令第二节点的电压等于第一操作电压与驱动晶体管的临界电压的差值。在一第三期间，设定单元令第一节点的电压等于第一参考电压，并浮接第二节点。

Description

像素结构及具有该像素结构的显示系统

技术领域

本发明是有关于一种像素结构，特别是有关于一种显示面板内部的像素结构。

背景技术

由于映像管具有画质优良的特点，故一直被采用为电视和电脑的显示器。然而，近年来，平面显示器的画质已逐渐获得改善，并且具有体积薄、重量轻的优点，故已成为市场主流。

一般而言，平面显示器的显示面板具有多个像素。每一像素具有一驱动晶体管以及一发光元件。驱动晶体管根据一影像信号，产生一驱动电流。发光元件根据驱动电流，呈现相对应的亮度。

然而，因工艺的影响，不同像素的驱动晶体管可能具有不同的临界电压。当不同的驱动晶体管接收到相同的影像信号时，可能会产生不同的驱动电流，而使得不同的发光元件呈现不同的亮度。

发明内容

本发明提供一种像素结构，包括一第一开关晶体管、一设定单元、一电容、一驱动晶体管、一第二开关晶体管以及一发光元件。第一开关晶体管根据一扫描信号，将一数据信号传送至一第一节点。设定单元根据扫描信号及一放电信号，控制第一节点及第二节点的电位。电容耦接于第一节点及第二节点之间。驱动晶体管具有一第一临界电压，并且栅极耦接第二节点。第二开关晶体管的栅极接收一点亮信号。发光元件与驱动晶体管及第二开关晶体管串联于第一操作电压及第二操作电压之间。在一第一期间，设定单元令第一节点及第二节点的电压分别等于第一参考电压及第二参考电压。第一参考电压大于第二参考电压。在一第二期间，第一开关晶体管将数据信号传送至第一节点，设定单元令第二节点的电压等于一差值，该差值为第一操作电压与第一临界电压的差值。在一第三期间，设定单元令第一节点的电压等于第一参考电压，并浮接(floating)第二节点。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1为本发明的显示面板的示意图。

图2A、图3及图4为本发明的像素的可能结构示意图。

图2B为本发明的控制时序图。

主要元件符号说明：

100：显示面板；

110：驱动模块；

111：扫描驱动器；

113：数据驱动器；

115：控制驱动器；

20、30、40：设定单元；

24：发光元件；

P₁₁～P_mn：像素；

Cst：电容；

T_SW1-、T_SW2：开关晶体管；

T_DR：驱动晶体管；

T₂₁～T₂₃、T₃₁～T₃₃、T₄₁～T₄₃：设定晶体管；

A：第一节点；

B：第二节点；S_DIS：放电信号；

S_EM：发光信号；

S_REF1、S_REF2：参考电压；

PVDD、PVEE：操作电压；

S₁：扫描信号；

D₁：数据信号；

I_DP：驱动电流。

具体实施方式

图1为本发明的显示面板的示意图。如图所示，显示面板100包括一驱动模块110以及多个像素P₁₁～P_mn。驱动模块110用以提供像素P₁₁～P_mn所需的信号。在本实施例中，驱动模块110包括，一扫描驱动器111、一数据驱动器113以及一控制驱动器115。

扫描驱动器111提供多个扫描信号S₁～S_n予像素P₁₁～P_mn。数据驱动器113提供多个数据信号D₁～D_m予像素P₁₁～P_mn。像素P₁₁～P_mn根据扫描信号S₁～S_n，接收数据信号D₁～D_m，然后再根据数据信号D₁～D_m，呈现相对应的亮度。控制驱动器115提供一放电信号S_DIS、一发光信号S_EM、参考电压S_REF1、S_REF2以及操作电压PVDD及PVEE予像素P₁₁～P_mn，使得像素P₁₁～P_mn内的驱动晶体管所产生的驱动电流不受到本身的临界电压的影响。

图2A为本发明的像素的一可能结构示意图。由于像素P₁₁～P_mn的电路结构均相同，因此图2A是以像素P₁₁为例，说明其内部电路结构。如图所示，像素P₁₁包括，开关晶体管T_SW1-、T_SW2、一设定单元20、一电容Cst、一驱动晶体管T_DR以及一发光元件24。

开关晶体管T_SW1根据扫描信号S₁，将数据信号D₁传送至节点A。本发明并不限定开关晶体管T_SW1的种类。在本实施例中，开关晶体管T_SW1为一N型晶体管，其栅极接收扫描信号S₁，其漏极接收数据信号D₁，其源极耦接节点A。

电容Cst耦接于节点A及B之间。驱动晶体管T_DR具有一临界电压(Vt_(DR))。本发明并不限定驱动晶体管T_DR的种类。在本实施例中，驱动晶体管T_DR为一P型晶体管，其栅极耦接节点B，其源极接收操作电压PVDD，其漏极耦接设定单元20及开关晶体管T_SW2。

开关晶体管T_SW2根据一点亮信号S_EM，将驱动晶体管T_DR所产生的一驱动电流I_DP传送至发光元件24。本发明并不限定开关晶体管T_SW2的种类。在本实施例中，驱动晶体管T_DR为一N型晶体管，其栅极接收点亮信号S_EM、其漏极耦接驱动晶体管T_DR，其源极耦接发光元件24。

发光元件24与驱动晶体管T_DR及开关晶体管T_SW2串联于操作电压PVDD及PVEE之间。本发明并不限定发光元件24的种类。只要是能够根据一驱动电流而发光的元件，均可作为发光元件24。在一可能实施例中，发光元件24为一有机发光二极管(OLED)。

设定单元20及开关晶体管T_SW1根据扫描信号S₁及放电信号S_DIS，控制节点A及B的电位。本发明并不限定设定单元20的电路架构，只要能够依照以下方式，设定节点A及B的电位的电路，均可作为设定单元20。

在一第一期间，设定单元20令节点A及B的电压分别等于参考电压S_REF1及S_REF2，其中参考电压S_REF1不同于参考电压S_REF2。在本实施例中，参考电压S_REF1大于参考电压S_REF2。在另一可能实施例中，参考电压S_REF1为正值，而参考电压S_REF2为负值。在其它实施例中，参考电压S_REF1与S_REF2之间的差值大于驱动晶体管T_DR的临界电压。

在一第二期间，开关晶体管T_SW1将数据信号D1传送至节点A，并且设定单元20令节点B的电压等于一差值，其中，此差值为操作电压PVDD与驱动晶体管T_DR的临界电压的差值(即PVDD-Vt_(DR))。

由于在第一期间，节点A及B的电压电位并不相同，故在第二期间，节点A的电压等于数据信号D₁时，可确保节点B的电压为操作电压PVDD与驱动晶体管T_DR的临界电压的差值。

在一第三期间，设定单元20令节点A的电压等于参考电压S_REF1，并浮接(floating)节点B。此时，节点B的电压V_B＝PVDD-Vt_(DR)-(D₁-S_REF1)。

在第三期间，驱动晶体管T_DR依据式(1)，产生驱动电流I_DP，其中式(1)如下所示：

I_DP＝K_P*(Vsg-Vt_(DR))²……………………………(1)

其中，K_P为驱动晶体管T_DR的参数，为一预设值；Vsg为驱动晶体管T_DR的源极与栅极压差；Vt_(DR)为驱动晶体管T_DR的临界电压。

将第三期间的驱动晶体管T_DR的源极电压Vs与栅极电压Vg之间的压差(Vs-Vg)代入式(1)后，便可得到下式：

I_DP＝K_P*{PVDD-[PVDD-Vt_(DR)-(D₁-S_REF1)]-Vt_(DR)}²…(2)

化简式(2)后，可得到下式：

I_DP＝K_P*(D₁-S_REF1)²………………………………(3)

由式(3)可知，驱动电流I_DP不受驱动晶体管T_DR的临界电压Vt_(DR)所影响。因此，就算不同的驱动晶体管具有不同的临界电压，在相同数据信号的情况下，仍可产生相同的驱动电流。

本发明并不限定设定单元20的电路架构。只要能够达到上述各期间的节点A及B的电压电位设定的电路架构，均可作为设定单元20。在本实施例中，设定单元20具有设定晶体管T₂₁～T₂₃。

设定晶体管T₂₁根据扫描信号S₁，将参考电压S_REF1传送至节点A。设定晶体管T₂₂根据扫描信号S₁，令驱动晶体管T_DR的栅极与漏极耦接在一起。因此，驱动晶体管T_DR便可提供一二极管连接(diode connection)。设定晶体管T₂₃根据放电信号S_DIS，将参考电压S_REF2传送至节点B。

本发明并不限定设定晶体管T₂₁～T₂₃的种类。在本实施例中，设定晶体管T₂₁为P型晶体管，设定晶体管T₂₂及T₂₃为N型晶体管，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，设定晶体管T₂₁～T₂₃可均为P型、均为N型、部分为N型或是部分为P型。由于P型及N型晶体管的转换为本领域技术人员所深知，故不再赘述。以下仅针对第2A图，说明设定晶体管T₂₁～T₂₃的连接方式。

如图所示，设定晶体管T₂₁的栅极接收扫描信号S₁，其源极接收参考电压S_REF1，其漏极耦接节点A。设定晶体管T₂₂的栅极接收扫描信号S₁，其漏极与源极分别耦接节点B及驱动晶体管T_DR的漏极。设定晶体管T₂₃的栅极接收放电信号S_DIS，其漏极接收参考电压S_REF2，其源极耦接节点B。

图2B为本发明的控制时序图。如图所示，在第一期间St1，扫描信号S_-1为低电位，故可导通设定晶体管T₂₁。因此，节点A的电压等于参考电压S_REF1。此时，放电信号S_DIS为高电位，故可导通设定晶体管T₂₃。因此，节点B的电压等于参考电压S_REF2。

在第二期间St2，扫描信号S_-1为高电位，故可导通开关晶体管T_SW1及设定晶体管T₂₂。因此，节点A的电压等于数据信号D₁，并且驱动晶体管T_DR的栅极与漏极耦接在一起。由于驱动晶体管T_DR为一二极管连接，故节点B的电压为操作电压PVDD与临界电压Vt_(DR)之间的差值(即PVDD-Vt_(DR))。

在第三期间St3，扫描信号S_-1为低电位，故再次导通设定晶体管T₂₁。因此，节点A的电压再次等于参考电压S_REF1。由于扫描信号S_-1为低电位，故不导通设定晶体管T₂₂及T₂₃，因此，节点B为浮接状态。在本实施例中，节点B的电压等于PVDD-Vt_(DR)-(D₁-S_REF1)。当发光信号S_EM为高电位时，便可导通开关晶体管T_SW2，用以将驱动电流I_DP传送至发光元件24，用以点亮发光元件24。此时的驱动电流I_DP如式(3)所示。

由于在第一期间St1，节点B的电压小于节点A的电压，故当节点A的电压等于数据信号D₁(第二期间St2)时，借由电容Cst的耦合效应，可确保驱动晶体管T_DR与设定晶体管T₂₂正常动作，也就是确保节点B的电压等于PVDD-Vt_(DR)。因此，驱动晶体管T_DR可形成一二极管连接。再者，数据信号D₁的最大灰度值可达操作电压PVDD。由于数据信号D₁的最大灰度值并不会被限制在PVDD-Vt_(DR)，故可增加灰度值范围，换句话说，也可维持既有灰度值范围，借由降低操作电压PVDD，以达到降低整体功率(Power)的消耗。

图3为本发明的像素的另一可能结构示意图。图3相似于图2A，不同之处在于，设定单元30的设定晶体管T₃₃为P型晶体管。由于设定晶体管T₃₁及T₃₂的连接方式与第2A图的设定晶体管T₂₁及T₂₂的连接方式相同，故不再赘述。

在本实施例中，设定晶体管T₃₃为一二极管架构，其栅极与源极均接收放电信号S_DIS，其漏极耦接节点B。当放电信号S_DIS为低电位时，节点B的电压将等于一总和，其中此总和为操作电压PVEE与设定晶体管T₃₃的临界电压的加总结果。在一可能实施例中，放电信号S_DIS9等于操作电压PVEE。

图4为本发明的像素的另一可能结构示意图。图4相似图4，不同之处在于，设定单元40的设定晶体管T₄₃为N型晶体管。由于设定晶体管T₄₁及T₄₂的连接方式与第2A图的设定晶体管T₂₁及T₂₂的连接方式相同，故不再赘述。

在本实施例中，设定晶体管T₄₃为一二极管架构，其栅极与源极均耦接节点B，其漏极接收放电信号S_DIS。当放电信号S_DIS与节点B的电位足以导通设定晶体管T₄₃时，则节点B的电压将等于一总和，其中此总和为操作电压PVEE与设定晶体管T₄₃的临界电压的加总结果。在一可能实施例中，放电信号S_DIS等于操作电压PVEE。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (11)

1.一种像素结构，包括：

一第一开关晶体管，根据一扫描信号，将一数据信号传送至一第一节点；

一设定单元，根据该扫描信号及一放电信号，控制该第一节点以及一第二节点的电压电位；

一电容，耦接于该第一节点及第二节点之间；

一驱动晶体管，具有一第一临界电压，并且栅极耦接该第二节点；

一第二开关晶体管，其栅极接收一点亮信号；以及

一发光元件，与该驱动晶体管及该第二开关晶体管串联于一第一操作电压及一第二操作电压之间；

其中在一第一期间，该设定单元令该第一节点及第二节点的电压各自等于一第一参考电压以及一第二参考电压，该第一参考电压大于该第二参考电压；

在一第二期间，该第一开关晶体管将该数据信号传送至该第一节点，该设定单元令该第二节点的电压等于一差值，该差值为该第一操作电压与该第一临界电压的差值；

在一第三期间，该设定单元令该第一节点的电压等于该第一参考电压，并浮接该第二节点。

2.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该第一参考电压及第二参考电压的差值大于该第一临界电压。

3.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该第一参考电压为正值，该第二参考电压为负值。

4.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该设定单元包括：

一第一设定晶体管，根据该扫描信号，将该第一参考电压传送至该第一节点；

一第二设定晶体管，根据该扫描信号，令该驱动晶体管的栅极与漏极耦接在一起；以及

一第三设定晶体管，根据该放电信号，将该第二参考电压传送至该第二节点，其中该第二参考电压等于该第二操作电压。

5.如权利要求4所述的像素结构，其特征在于，该第三设定晶体管为一N型晶体管，其栅极接收该放电信号，其漏极接收该第二操作电压，其源极耦接该第二节点。

6.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该设定单元包括：

一第一设定晶体管，根据该扫描信号，将该第一参考电压传送至该第一节点；

一第二设定晶体管，根据该扫描信号，令该驱动晶体管的栅极与漏极耦接在一起；以及

一第三设定晶体管，具有一第二临界电压，在该第二期间，其第三设定晶体管令该第二参考电压等于该第二操作电压与该第二临界电压的总和。

7.如权利要求6所述的像素结构，其特征在于，该第三设定晶体管为一P型晶体管，其栅极耦接源极，并接收该放电信号，其漏极耦接该第二节点。

8.如权利要求7所述的像素结构，其特征在于，该放电信号等于该第二操作电压。

9.如权利要求6所述的像素结构，其特征在于，该第三设定晶体管为一N型晶体管，其栅极与源极耦接该第二节点，其漏极接收该放电信号。

10.如权利要求9所述的像素结构，其特征在于，该放电信号等于该第二操作电压。

11.一种显示系统，包括：

一如权利要求1所述的像素结构；以及

一驱动模块，用以提供该扫描信号、该数据信号、该第一参考电压及第二参考电压、该放电信号、该点亮信号以及该第一操作电压及第二操作电压。

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