CN102842277B - 具有补偿功能的显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种具有补偿功能的显示装置，其包括多个像素以及一驱动模块。驱动模块提供像素所需的信号，用以分开像素的写入期间以及补偿期间。每一像素包括，一驱动晶体管、一开关晶体管、一发光组件以及一控制单元。开关晶体管将驱动晶体管所产生的驱动电流提供予发光组件，用以点亮发光组件。控制单元控制驱动晶体管的栅极与源极的电位，使得驱动晶体管所产生的驱动电流不受到驱动晶体管或是发光组件的驱动电压的影响。

Description

具有补偿功能的显示装置
技术领域
本发明是有关于一种显示装置，特别是有关于一种可补偿晶体管临界电压不均匀的显示装置。
背景技术
有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode；OLED)显示器具有体积薄、重量轻、发光效率高、驱动电压低以及制程简单等优点，因而成为新世代平面显示装置的选择之一。依其驱动方式可区分为，无源式有机发光(PM-OLED)及有源式有机发光(AM-OLED)显示器。有源式有机发光(AM-OLED)显示器的驱动原理为电流驱动是借由有源阵列像素区中的至少一薄膜晶体管(TFT)组件的作为开关。薄膜晶体管基于储存电容的改变而调节驱动电流以控制不同像素区的灰度程度。
然而，薄膜晶体管的临界电压(threshold voltage)虽具有初始高均匀的特性，但操作一段时间后，将会发生劣化(degradation)，因此将无法输出与初始相同的电流。相同的情况亦可能发生在OLED。OLED的驱动电压亦会随着操作时间增长而增加。不论是薄膜晶体管或是OLED，不均匀的临界电压或驱动电压将造成显示器发生mura现象。
发明内容
本发明提供一种具有补偿功能的显示装置，包括多个像素以及一驱动模块。每一像素包括，一输入晶体管、一驱动晶体管、一开关晶体管、一发光组件以及一控制单元。输入晶体管在一写入期间，将一数据信号传送至一第一节点。驱动晶体管具有一临界电压，其耦接于第一节点以及第二节点之间，并接收一第一操作电压。开关晶体管耦接第二节点。发光组件具有一驱动电压，并与开关晶体管串联于第二节点以及一第二操作电压之间。控制单元用以控制第一及第二节点的电位。在写入期间，控制单元令第二节点的电位为一重置电位，重置电位小于一差异值，差异值为该数据信号与临界电压的差值。在一补偿期间，控制单元将第一节点的电位维持在数据信号，并使第二节点的电位为差异值。在一发光期间，开关晶体管导通，使得第二节点的电位等于驱动电压，控制单元使第一节点的电位等于一参考电位加驱动电压减差异值。驱动单元根据第一及第二节点的压差，提供一驱动电流，用以点亮发光组件。驱动模块用以导通输入晶体管以及开关晶体管，并驱动该控制单元，使控制单元可控制第一及第二节点的电位。
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为本发明的显示装置的一可能实施方式。
图2、图4A～4C为本发明的像素的可能实施例。
图3A为图2的控制信号的时序示意图。
图3B为图2的晶体管在不同期间的状态示意图。
图3C为节点NG、NS及NA在不同期间的电位示意图。
图5为图4C的控制信号的时序示意图。
主要组件符号说明：
100：显示装置；110：驱动模块；130：像素模块；P11～Pmn：像素；111：扫描驱动器；113：数据驱动器；115：控制驱动器；210、220、410：发光组件；230：控制单元；T1～T6：晶体管；C1、C2：电容；S1～Sn：扫描信号；D1～Dm：数据信号；SSn1’、En1、XEn1、SC：控制信号；NA、NG、NS：节点；ELVDD、ELVSS：操作电压；REF：参考电位；RST：重置电位。
具体实施方式
图1为本发明的显示装置的一可能实施方式。显示装置100具有补偿功能，并包括一驱动模块110以及一像素模块130。本发明并不限定显示装置100的种类。在一可能实施例中，显示装置100为桌上型计算机、笔记型计算机、屏幕、或是其它具有显示功能的装置。
驱动模块110用以提供像素模块130内的像素P11～Pmn所需的控制信号。在本实施例中，驱动模块110包括，一扫描驱动器(scan driver)111、一数据驱动器113(data driver)以及一控制驱动器115。扫描驱动器111提供扫描信号S-1～Sn。数据驱动器113提供数据信号D1～Dm。控制驱动器115提供多个控制信号，使得像素P11～Pmn具有自我检测及补偿临界电压及驱动电压的功能。
图2为本发明的像素的一可能实施例。由于像素P11～Pmn具有相同的电路结构，故图2仅显示像素P11的电路架构。如图所示，像素P11具有一驱动晶体管T1、一输入晶体管T2、一开关晶体管T6、一发光组件210以及一控制单元230。
输入晶体管T2根据扫描信号S1，将数据信号D1传送至节点NG。驱动晶体管T1耦接于节点NG以及NS之间，并接收一操作电压ELVDD。开关晶体管T6与发光组件210串联于节点NS与操作电压ELVSS之间。
在一可能实施例中，发光组件210为一有机发光二极管(OLED)，其阴极接收操作电压ELVSS，其阳极耦接开关晶体管T6。在本实施例中，操作电压ELVDD大于操作电压ELVSS，并且所有像素的OLED的阴极均耦接在一起。因此，在制作时，发光组件的阴极图案(pattern)可采用共通阴极，故掩模(mask)的精准度要求低，成本低且无需考虑相邻像素间隙的问题，良率也可大幅提升。
另外，本发明并不限定输入晶体管T2、驱动晶体管T1及开关晶体管T6的型态。在图2中，输入晶体管T2、驱动晶体管T1及开关晶体管T6的类型均相同，都是N型晶体管，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，输入晶体管T2、驱动晶体管T1及开关晶体管T6之一者为N型或P型，而另两者为P型或N型。由于N型与P型晶体管的置换为本领域技术人员所深知，故不再赘述。
图2中的控制单元230用以控制节点NG及NS的电位，使得驱动晶体管T1所产生的驱动电流I不受到驱动晶体管T1或是发光组件210的驱动电压影响。本发明并不限定控制单元230的内部架构，只要是能够适当地控制节点NG及NS的电位的电路架构，均可作为控制单元230。
在本实施例中，控制单元230包括，晶体管T3～T5以及电容C1、C2。晶体管T5由控制信号SSn1’所控制，并耦接于节点NG与NA之间。当控制信号SSn1’为高电位时，晶体管T5会被导通，使得节点NG与NA的电位相同。
晶体管T4根据控制信号En1，将参考电位REF传送至节点NA。在本实施例中，晶体管T4的控制信号En1与开关晶体管T6的控制信号XEn1互为反相。因此，当晶体管T4被导通时，晶体管T6不被导通；当晶体管T6被导通时，晶体管T4不被导通。
晶体管T3根据控制信号SC，将重置电位RST传送至节点NS。当控制信号SC为高电位时，晶体管T3便可将重置电位RST传送至节点NS。在一可能实施例中，控制信号SC等于扫描信号S1，但并非用以限制本发明。
电容C1耦接于节点NG与NA之间。电容C2耦接于节点NS与NA之间。在本实施例中，晶体管T1～T6具有相同的型态，其均为N型晶体管，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，晶体管T1～T6的至少一者可能为N型或P型，而其余的晶体管可能为P型或N型。只要搭配适当的控制信号，便可适当地控制晶体管T1～T6，使其达到补偿功能。
在本实施例中，控制信号SSn1’、XEn1、En1以及SC是由驱动模块115所提供。驱动模块115更可提供操作电压ELVDD及EVLSS。在图1中，驱动模块115是与扫描驱动器111及数据驱动器113各自独立。在其它实施例中，驱动模块115可能完全或部分整合于扫描驱动器111或数据驱动器113的中。
图3A为图2的控制信号的时序示意图。图3B为图2的晶体管T1～T6在不同期间的状态示意图。图3C为节点NG、NS及NA在不同期间的电位示意图。
请参考图3A，在一写入期间PWR，扫描信号S1为高电位，故导通(on)输入晶体管T2。因此，晶体管T2将数据信号D1传送至节点NG。此时，节点NG的电压VG等于数据信号D1，如图3C所示。
在此期间(写入期间PWR)，控制单元230令节点NS的电位为一重置电位RST。在本实施例中，控制信号SC等于S1，故可导通晶体管T3，用以将重置电位RST传送至节点NS。因此，在图3C中，节点NS的电位VS为重置电位RST。
在本实施例中，重置电位RST小于一差异值，此差异值为数据信号D1与驱动晶体管T1的临界电压Vt(T1)的差值(即D1-Vt(T1))。因此，在写入期间PWR-，驱动晶体管T1被导通。
另外，控制信号En1在写入期间PWR为高电位，故导通晶体管T4，使得参考电位REF被传送至节点NA。因此，如图3C所示，节点NA的电位VA等于参考电位REF。在一可能实施例中，参考电位REF大于数据信号D1。
在一补偿期间PCOMP，控制单元230将节点NG的电位VG维持在数据信号D1。在本实施例中，控制信号En1为高电位，故导通晶体管T4，使得节点NA等于参考电位REF。由于电容C1耦接于节点NA与NG之间，故当节点NA的电位保持不变时，节点NG的电位亦会保持不变。因此，节点NG的电位VG可维持在数据信号D1。
在此期间(补偿期间PCOMP)，由于节点NG等于数据信号D1，故节点NS的电位VS等于该差异值(即D1-Vt(T1))。另外，由于扫描信号S1为低电位，故不导通(off)输入晶体管T2。
在本实施例中，是利用不同期间对像素进行写入及补偿动作。由于补偿期间PCOMP与写入期间PWR分开，故可适当地调整补偿期间PCOMP的长度，用以增加补偿的准确性，这在大尺寸及高分辨率的显示装置中，是相对重要的课题。在本实施例中，补偿期间PCOMP的长度大于写入期间PWR的长度。
在一发光期间PEM，控制信号XEn1为高电位，故导通开关晶体管T6，使得节点NS的电位VS等于发光组件210的驱动电压Vt(210)。在此期间，由于VS＝Vt(210)，故控制单元230使节点NG的电位V-G等于一参考电位REF加发光组件210的驱动电压Vt(210)再减去该差异值D1-Vt(T1)。换句话说，VG＝REF+Vt(210)-(D1-Vt(T1))。
此时，驱动单元T1根据节点NG与NS的压差VGS，提供一驱动电流I，用以点亮发光组件210。另外，在此期间，控制信号SSn1’为高电位，故晶体管T5被导通。因此，节点NA的电位VA等于节点NG的电位VG，如图3C所示。
在本实施例中，驱动电流I＝Kp*(VGS(T1)-Vt(T1))2。由图3C可知，VGS(T1)-Vt(T1)＝REF-D1。在本实施例中，驱动电流I仅与参考电位REF以及数据信号D1有关。由于驱动电流I与驱动晶体管T1的临界电压Vt(T1)无关，故当驱动晶体管T1因劣化或制造不良，而造成临界电压漂移(shift)时，不致影响发光组件210的亮度。因此，每一驱动晶体管在相同数据信号的情况下，将可输出相同的驱动电流，并且不随时间增长而衰减。
另外，驱动电流I亦与发光组件210的驱动电压Vt(210)无关。因此，当发光组件210的驱动电压Vt(210)随着操作时间增长而增加时，借由补偿期间PCOMP的补偿，可使得像素具有自我检测的发光组件210的驱动电压Vt(210)的能力，并回馈于驱动晶体管T1的压差VGS，亦即每一驱动晶体管在相同数据信的情况下，其所产生的驱动电流I并不会随着发光组件210的驱动电压Vt(210)增加而改变。
再者，驱动电流I与操作电压ELVDD与EVLSS无关。因此，当显示装置的尺寸变大，而使得内部的信号线逐渐拉长时，亦可补偿信号线的内阻效应所造成的影响，如IR drop。
另外，在同一时间，可令不同列的像素执行写入、补偿及发光动作。举例而言，当第一列像素P11～Pm1执行补偿动作时，可同时令第二列像素P12～Pm2进行写入动作。当第一列像素P11～Pm1执行发光动作时，可令第二列像素P12～Pm2执行补偿动作，并且令第三列像素P13～Pm3执行写入动作。
图4A及4B为本发明的像素的其它可能实施例。图4A及4B相似于图2，不同之处在于，图4A及4B的晶体管均为P型。由于图4A及4B的动作原理与图2相似，故不再赘述。在本实施例中，发光组件220的阳极接收操作电压ELVDD。由于所有的发光组件的阳极均耦接到一共通电极(EVLDD)，故可降低制作成本。
图4C为本发明的像素的另一可能实施例。图4C相似于图2，不同之处在于，晶体管T5是由控制信号XEn所控制。在本实施例中，晶体管T5的栅极接收控制信号XEn。因此，在发光期间PEM，开关晶体管T6根据控制信号XEn，使得节点NS的电位VS等于发光组件410的驱动电压。此时，晶体管T5根据控制信号XEn，使得节点NA的电位VA等于节点NG的电位VG。
图5为图4C的电路结构的一可能时序控制图，其相似于图3A，不同之处在于图5少了控制信号SSn1’。由于晶体管T5的控制信号与开关晶体管T6的控制信号相同，故可减少控制信号的数量，进而降低电路的复杂度。
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 (12)

1.一种具有补偿功能的显示装置，包括：
多个像素，每一像素包括：
一输入晶体管，在一写入期间，将一数据信号传送至一第一节点；
一驱动晶体管，具有一临界电压，该驱动晶体管耦接于该第一节点以及一第二节点之间，并接收一第一操作电压；
一开关晶体管，耦接该第二节点；
一发光组件，具有一驱动电压，并与该开关晶体管串联于该第二节点以及一第二操作电压之间；以及
一控制单元，用以控制该第一及第二节点的电位；
在该写入期间，该控制单元令该第二节点的电位为一重置电位，该重置电位小于一差异值，该差异值为该数据信号与该临界电压的差值；
在一补偿期间，该控制单元将该第一节点的电位维持在该数据信号，并使该第二节点的电位为该差异值；
在一发光期间，该开关晶体管导通，使得该第二节点的电位等于该驱动电压，该控制单元使该第一节点的电位等于一参考电位加该驱动电压减该差异值，该驱动单元根据该第一及第二节点的压差，提供一驱动电流，用以点亮该发光组件。
2.如权利要求1所述的具有补偿功能的显示装置，其特征在于，更包括一驱动模块，用以导通该输入晶体管以及该开关晶体管，并驱动该控制单元，使该控制单元控制该第一节点及第二节点的电位。
3.如权利要求1所述的具有补偿功能的显示装置，其特征在于，该参考电位大于该数据信号。
4.如权利要求1所述的具有补偿功能的显示装置，其特征在于，该第一操作电压大于该第二操作电压，并且该驱动晶体管及该开关晶体管均为N型晶体管。
5.如权利要求4所述的具有补偿功能的显示装置，其特征在于，该发光组件为一有机发光二极管，相邻像素的有机发光二极管的阴极耦接在一起。
6.如权利要求1所述的具有补偿功能的显示装置，其特征在于，该第一操作电压小于该第二操作电压，并且该驱动晶体管及该开关晶体管均为P型晶体管。
7.如权利要求6所述的具有补偿功能的显示装置，其特征在于，该发光组件为一有机发光二极管，相邻像素的有机发光二极管的阳极耦接在一起。
8.如权利要求1所述的具有补偿功能的显示装置，其特征在于，该控制单元包括：
一第一晶体管，由一第一控制信号所控制，并耦接于该第一节点与一第三节点之间；
一第一电容，耦接于该第一及第三节点之间；
一第二晶体管，根据一第二控制信号，将该参考电位传送至该第三节点；
一第二电容，耦接于该第二及第三节点之间；以及
一第三晶体管，根据一第三控制信号，将该重置电位传送至该第二节点。
9.如权利要求8所述的具有补偿功能的显示装置，其特征在于，该第一控制信号、第二控制信号及第三控制信号是由一驱动模块所提供。
10.如权利要求8所述的具有补偿功能的显示装置，其特征在于，该开关晶体管是由该第一控制信号所控制。
11.如权利要求1所述的具有补偿功能的显示装置，其特征在于，在该发光期间，该驱动电流与该临界电压及该驱动电压无关。
12.如权利要求1所述的具有补偿功能的显示装置，其特征在于，该补偿期间大于该写入期间。
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