CN102903319B - 显示系统 - Google Patents

Abstract

一种显示系统，包括至少一像素。该像素包括一切换单元以及一控制单元，分别控制第一及第二节点的位准。在一第一期间，第一节点的位准等于一第一参考位准，第二节点的位准等于一第二参考位准。在一第二期间，第一节点的位准等于一第三参考位准，第一及第二节点的压差等于一驱动单元的临界电压。在一第三期间，第一节点的位准等于数据信号。在一第四期间，驱动单元根据第一及第二节点的压差，点亮一发光单元。本发明可以补偿晶体管M3的迁移率不均匀所造成的影响，亦可调整节点N_S3在期间st3内的充电速度，也就是避免ΔV过大。

Description

显示系统

技术领域

本发明是有关于一种显示系统，特别是有关于一种可补偿一驱动晶体管的临界电压(thresholdvoltage)的显示系统。

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。

另外，当发光元件因长时间使用而造成本身的操作电压发生漂移时，将可能发生亮度不均匀的现象。举例而言，假设两发光元件具有不同的操作电压，若提供相同的驱动电流予两发光元件时，两发光元件的亮度将不相同。

发明内容

本发明提供一种显示系统，包括一扫描驱动器、一数据驱动器以及至少一像素。扫描驱动器提供至少一扫描信号。数据驱动器提供至少一数据信号。像素包括一切换单元、一驱动单元、一发光单元、一储存单元以及一控制单元。切换单元根据扫描信号，控制一第一节点的位准。驱动单元具有一临界电压，并耦接第一节点。发光单元与驱动单元串联于一第一操作电压与一第二操作电压之间。储存单元耦接于第一与第二节点之间。控制单元用以控制第二节点的位准。在一第一期间，第一节点的位准等于一第一参考位准，第二节点的位准等于一第二参考位准。在一第二期间，第一节点的位准等于一第三参考位准，控制单元令第一及第二节点的压差等于临界电压。在一第三期间，第一节点的位准等于数据信号。在一第四期间，驱动单元根据第一及第二节点的压差，点亮发光单元。

本发明可以补偿晶体管M3的迁移率不均匀所造成的影响，亦可调整节点N_S3在期间st3内的充电速度，也就是避免ΔV过大。

为让本发明的特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

附图说明

图1为本发明的显示系统的示意图。

图2A为本发明的像素的一可能实施例。

图2B为本发明的一可能时序控制图。

图2C为节点N_G1及N_S1在不同期间时的位准状态。

图3A为本发明的像素的另一可能实施例。

图3B为图3A的一可能时序控制图。

图3C为节点N_G2与N_S2在不同期间的位准示意表。

图4为本发明的像素的另一可能实施例。

附图标号：

100：显示系统；110：扫描驱动器；

130：数据驱动器；150：控制驱动器；

P₁₁～P_mn：像素；SL₁～SL_n：扫描线；

DL₁～DL_m：数据线；CL₁～CL_m：控制线；

210、310：切换单元；230、330：驱动单元；

250、350：发光单元；270、370：储存单元；

290、390、400：控制单元；

M1～M5：晶体管；SCAN₁：扫描信号；

S_REF1～S_REF3：参考位准；

N_G1～N_G3、N_S1～N_S3：节点；

PVDD、PVEE：操作电压；

S_DATA：数据信号；I_D1、I_D2：驱动电流；

Cst：电容；EM：有机发光二极管；

st1～st4：期间；Coled：补偿电容；

CKH、CKR：控制信号；S_RES：重置信号。

具体实施方式

图1为本发明的显示系统的示意图。如图所示，显示系统100包括，一扫描驱动器110、一数据驱动器130、一控制驱动器150以及像素P₁₁～P_mn。扫描驱动器110透过扫描线SL₁～SL_n，提供扫描信号予像素P₁₁～P_mn。数据驱动器130透过数据线DL₁～DL_m，提供数据信号予像素P₁₁～P_mn。控制驱动器150透过控制线CL₁～CL_m，提供控制信号予像素P₁₁～P_mn。

在一可能实施例中，数据驱动器130除了提供数据信号外，更提供多个参考位准予像素P₁₁～P_mn。在另一可能实施例中，参考位准由控制驱动器150或其它电路所提供。在此例中，控制驱动器150可透过数据线DL₁～DL_m，提供参考位准予像素P₁₁～P_mn，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，控制驱动器150透过其它控制线，提供参考位准予像素P₁₁～P_mn。

另外，控制驱动器150更可提供控制信号予扫描驱动器110及/或是数据驱动器130。举例而言，控制驱动器150为一时序控制器(timingcontroller)，但并非用以限制本发明。再者，控制驱动器150亦可整合在扫描驱动器110或是数据驱动器130之中。

本发明并不限制控制驱动器150提供控制信号的方式。在一可能实施例中，控制驱动器150透过单一控制线，提供单一控制信号予同一行(垂直方向)的像素。举例而言，控制驱动器150透过控制线CL₁，提供控制信号予第一行的像素P₁₁、P₁₂、…、P_1n。在其它实施例中，控制驱动器150可透过不同的控制线，提供不同的控制信号予同一行的像素。

图2A为本发明的像素的一可能实施例。由于像素P₁₁～P_mn的电路架构构均相同，故图2A仅显示像素P₁₁的电路架构。如图所示，像素P₁₁具有一切换单元210、一驱动单元230、一发光单元250、一储存单元270以及一控制单元290。

切换单元210根据扫描线SL₁上的扫描信号SCAN₁，控制节点N_G1的位准。在本实施例中，切换单元210根据扫描信号SCAN₁，将数据线DL₁上的信号传送至节点N_G1，用以控制节点N_G1的位准。在不同期间，数据线DL₁具有不同的信号，如参考位准S_REF1、S_REF3及数据信号S_DATA。另外，本发明并不限定切换单元210的种类。在本实施例中，切换单元210为一N型晶体管M1，但并非用以限制本发明。

发光单元250与驱动单元230串联于操作电压PVDD与PVEE之间。发光单元250根据驱动单元230所产生的一驱动电流I_D1而发光。本发明并不限定发光单元250的种类。在本实施例中，发光单元250为一有机发光二极管(OrganicLightEmittingDiode；OLED)EM。

驱动单元230具有一临界电压(Vth_(M3))，并耦接节点N_G1。本发明亦不限定驱动单元230的种类。在本实施例中，驱动单元230为一N型晶体管M3，但并非用以限制本发明。晶体管M3的栅极耦接节点N_G1，其漏极接收操作电压PVDD，其源极耦接节点N_S1。

储存单元270耦接于节点N_G1与N_S1之间。本发明亦不限定储存单元270的种类。只要是能够储存电荷的装置，均可作为储存单元270。在本实施例中，储存单元270为一电容Cst。

控制单元290用以控制节点N_S1的位准。在一可能实施例中，控制单元290为一晶体管M2。由于晶体管M2为N型，故可将其栅极称为一控制端，其漏极称为一输入端，其源极称为一输出端。在本实施例中，晶体管M2的控制端接收一重置信号S_RES，其输入端接收参考位准S_REF2，其输出端耦接节点N_S1。

本发明并不限定重置信号S_RES及参考位准S_REF2的来源。在一可能实施例中，重置信号S_RES-可能是由一信号产生器(如扫描驱动器110、数据驱动器130、控制驱动器150、或是其它电路)所产生，而参考位准S_REF2可能是由一位准产生器(如扫描驱动器110、数据驱动器130、控制驱动器150、或是其它电路)所产生。在另一可能实施例中，重置信号S_RES及参考位准S_REF2可能是由同一装置所产生。

图2B为本发明的一可能时序控制图。符号S_DL1表示数据线DL₁上的位准状态。图2C为节点N_G1及N_S1在不同期间的位准状态示意图。请搭配图2A，在期间st1，扫描信号SCAN₁为高位准，故可导通晶体管M1。当晶体管M1被导通时，便将参考位准S_REF1传送至节点N_G1。在此期间，由于重置信号S_RES亦为高位准，故可导通晶体管M2。因此，参考位准S_REF2被传送至节点N_S1。如图2C所示，在期间st1，节点N_G1的位准等于参考位准S_REF1，而节点N_S1的位准等于参考位准S_REF2。

本发明亦不限定参考位准S_REF1及S_REF2的大小。在另一实施例中，参考位准S_REF1大于参考位准S_REF2。在本实施例中，参考位准S_REF1为低位准。在其它实施例中，参考位准S_REF2等于或大于操作电压PVEE。操作电压PVEE为一负值。

在期间st2，扫描信号SCAN₁仍为高位准，故可继续导通晶体管M1。因此，晶体管M1便可将参考位准S_REF3传送至节点N_G1。在一可能实施例中，参考位准S_REF3为低位准。因此，如图2B的符号S_DL1所示，在期间st1及st2，数据线DL₁上的位准为低位准。

此时，由于重置信号S_RES为低位准，所以晶体管M2不导通。因此，节点N_G1与N_S1之间的压差等于临界电压Vth_(M3)，也就是说，电容Cst储存晶体管M3的临界电压Vth_(M3)。如图2C所示，在期间st2，节点N_G1的位准为S_REF3，而节点N_S1的位准为-Vth_(M3)。

在期间st3的前段部分st3-1，扫描信号SCAN₁仍为高位准。此时，数据线DL₁上的信号为数据信号S_DATA。因此，节点N_G1的位准等于数据信号S_DATA。当节点N_G1的位准等于数据信号S_DATA时，节点N_S1的位准将些微增加。假设，节点N_S1的位准为-Vth_(M3)+ΔV。

在期间st3的后段部分st3-2，扫描信号SCAN₁为低位准。因此，不导通晶体管M1，使得数据线上的信号停止写入节点N_G1，即此时节点N_G1的位准不再增加。如图2C所示，在期间st3，节点N_S1的位准为-Vth_(M3)+ΔV，其中ΔV为节点N_S1在期间st3的变化量。在本实施例中，藉由电容Cst所构成的一自我回授路径(self-feedbackloop)和期间st3的前段部分st3-1的时间长短，便可适当地根据节点N_G1的位准，控制节点N_S1的位准。在一可能实施例中，令节点N_S1的位准小于一预设值，以避免误导通发光单元250。

在期间st4，扫描信号SCAN₁为低位准，故节点N_G1为浮接(floating)状态。此时，晶体管M3持续导通，最终将使节点N_S1的位准等于-Vth_(M3)+ΔV+V_OLED，其中V_OLED为有机发光二极管EM在发光状态下两端点的跨压或操作电压(需确认最小是否为临界电压)；同时由于节点N_G1为浮接状态，因此，节点N_G1的位准将等于数据信号S_DATA+V_OLED。此时，晶体管M3便根据节点N_G1与N_S1之间的压差，产生驱动电流I_D1，用以点亮发光单元250。驱动电流I_D1的公式如下所示：

I_D1＝Kp*(Vgs-V_t)²

将节点N_G1与N_S1在期间st4的位准代入上式，化简后便可得到下式：

I_D1＝Kp*(S_DATA-ΔV)²

由上式可知，驱动电流I_D1不会受到晶体管M3的临界电压Vth_(M3)的影响。因此，便可达到补偿临界电压Vth_(M3)漂移或不均匀的目的。

另外，在期间st4，节点N_G1与N_S1的位准与有机发光二极管EM的操作时的跨压V_OLED有关。因此，驱动晶体管M3所产生的驱动电流I_D1亦可补偿有机发光二极管EM的操作电压不均匀的情况。

图3A为本发明的像素的另一可能实施例。图3A相似图2A，不同之处在于控制单元390。由于图3A的切换单元310、驱动单元330、发光单元350及储存单元370的动作原理与图2A的切换单元210、驱动单元230、发光单元250及储存单元270的动作原理相同，故不再赘述。

在本实施例中，控制单元390除了耦接节点N_S2外，更耦接节点N_G2。如图所示，控制单元390包括晶体管M2、M4及M5。晶体管M2根据重置信号S_RES，将节点N_G2与N_S2耦接在一起。晶体管M4根据控制信号CKH，将参考位准S_REF3提供予切换单元310。晶体管M45据控制信号CKR，将参考位准S_REF1提供予切换单元310。切换单元310再根据扫描信号SCAN₁，将参考位准S_REF1、S_REF3或是数据信号S_DATA传送至节点N_G2，用以控制节点N_G2的位准。

图3B为图3A的一可能时序控制图。图3C为节点N_G2与N_S2在不同期间的位准示意表。在期间stl，扫描信号SCAN₁为高位准，故可导通切换单元310。此时，重置信号S_RES及控制信号CKR均为高位准，故可导通晶体管M2及M5。由于晶体管M2被导通，因此，节点N_G2与N_S1的位准均等于参考位准S_REF1。

在一可能实施例中，参考位准S_REF1由一位准产生器所产生，如数据驱动器130或是控制驱动器150。本发明并不限定参考位准S_REF1的大小。参考位准S_REF1可等于或大于操作电压PVEE。在本实施例中，操作电压PVEE为负值。

在期间st2，扫描信号SCAN₁及控制信号CKH为高位准，故切换单元310可将参考位准S_REF3传送至节点N_G2。在一可能实施例中，数据驱动器130透过单一数据线(如DL₁)，提供参考位准S_REF1～S_REF3的至少一者予像素P₁₁。

在本实施例中，参考位准S_REF3大于参考位准S_REF1。举例而言，参考位准S_REF3为0。另外，在期间st2，储存单元370储存晶体管M3的临界电压Vth_(M3)。因此，节点N_S2的位准为-Vth_(M3)。

在期间st3的前段部分St3-1，扫描信号SCAN₁仍为高位准。因此，切换单元310将数据线DL₁上的信号传送至节点N_G2。此时，数据线DL₁上的信号为数据信号S_DATA。当节点N_G2的位准等于数据信号S_DATA时，节点N_S2的位准将些微增加。

在期间st3的后段部分st3-2，扫描信号SCAN₁为低位准。因此，不导通晶体管M1。如图3C所示，在期间st3，节点N_G2的位准等于数据信号S_DATA，而节点N_S2的位准等于-Vth_(M3)+ΔV，其中ΔV为节点N_S2在期间st3的变化量。

在期间st4，晶体管M3根据节点N_G2及N_S2之间的压差，点亮发光单元350。在本实施例中，藉由控制节点N_G2及N_S2的位准，便可使晶体管M3所产生的驱动电流I_D2不受到本身的临界电压Vth_(M3)漂移或不均匀的影响

图4为本发明的像素的另一可能实施例。图4相似图3A，不同之处在于，图4的控制单元400多了补偿电容Coled。在本实施例中，补偿电容Coled耦接在节点N_S3与操作电压PVEE之间，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，补偿电容Coled的一端可耦接节点N_S3，另一端则接收一固定电压源，如操作电压PVDD、PVEE或其它参考电压。藉由补偿电容Coled，更可补偿晶体管M3的迁移率(mobility)不均匀所造成的影响。

举例而言，当晶体管M3的迁移率较大时，则ΔV也会变大，因此，造成节点N_G3与N_S3之间的压差变小。当节点N_G3与N_S3之间的压差变小，则晶体管M3所产生的驱动电流也会变小，进而影响发光单元350的发光效率，即其会对发光单元350的亮度产生负回授效应，使得发光单元350的亮度不会因为晶体管M3的迁移率变化而受到影响。

因此，在本实施例中，将补偿电容Coled耦接在节点N_S3与操作电压PVEE之间，用以补偿晶体管M3的迁移率不均匀所造成的影响。另外，藉由调整补偿电容Coled的容值大小，亦可调整节点N_S3在期间st3内的充电速度，也就是避免ΔV过大。

除非另作定义，在此所有词汇(包含技术与科学词汇)均属本发明所属技术领域中具有通常知识者的一般理解。此外，除非明白表示，词汇于一般字典中的定义应解释为与其相关技术领域的文章中意义一致，而不应解释为理想状态或过分正式的语态。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。

Claims (8)

1.一种显示系统，其特征在于，所述的显示系统包括：

一扫描驱动器，提供至少一扫描信号；

一数据驱动器，提供至少一数据信号；以及

至少一像素，包括：

一切换单元，根据所述扫描信号，控制一第一节点的位准；

一驱动单元，具有一临界电压，并耦接所述第一节点；

一发光单元，与所述驱动单元串联于一第一操作电压与一第二操作电压之间；

一储存单元，耦接于所述第一节点与一第二节点之间；以及

一控制单元，用以控制所述第二节点的位准；

其中在一第一期间，所述第一节点的位准等于一第一参考位准，所述第二节点的位准等于一第二参考位准；

在一第二期间，所述第一节点的位准等于一第三参考位准，所述控制单元令所述第一节点(N_G1～N_G3)及第二节点(N_S1～N_S3)的压差等于所述驱动单元的临界电压；

在一第三期间(st3)，所述第一节点(N_G1～N_G3)的位准等于所述数据信号(S_DATA)；

在一第四期间(st4)，所述驱动单元(230)、根据所述第一节点及所述第二节点的压差，点亮所述发光单元，所述第一参考位准等于所述第二参考位准。

2.如权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述第一及第二参考位准均为负值。

3.如权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述第三参考位准大于所述第一参考位准。

4.如权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述第一参考位准等于所述第三参考位准。

5.如权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述第一、第二及第三参考位准由所述数据驱动器所提供。

6.如权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述控制单元为一晶体管，具有一控制端、一输入端以及一输出端，所述控制端接收一重置信号，所述输入端接收所述第二参考位准，所述输出端耦接所述第二节点。

7.如权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述控制单元包括：

一第一晶体管，在所述第一期间，将所述第一及第二节点耦接在一起；

一第二晶体管，在所述第二期间，提供所述第三参考位准予所述第一节点；以及

一第三晶体管，在所述第一期间，令所述第一节点等于所述第一参考位准。

8.如权利要求7所述的显示系统，其特征在于，所述控制单元更包括：

一补偿电容，耦接于所述第二节点与所述第二操作电压之间。