发明内容
有鉴于此,本揭露提供一种像素驱动电路,包括:一第一开关元件,具有一第一端耦接至一电源电压以及一控制端耦接至一第一扫描信号线;一第二开关元件,具有一第一端耦接至第一开关元件的一第二端、一第二端耦接至一第一节点和一发光元件以及一控制端耦接至一第二节点;一第三开关元件,具有一第一端耦接至第二节点、一第二端耦接至第二开关元件的第一端与第一开关元件的第二端之间以及一控制端耦接至一第二扫描信号线;一第四开关元件,具有一第一端耦接至一数据信号线、一第二端耦接至第一节点以及一控制端耦接至一第三扫描信号线;一第五开关元件,具有一第一端耦接至第二节点以及一控制端耦接至一第四扫描信号线;一第一电容器,耦接于第五开关元件的一第二端与接地端之间;以及一第二电容器,耦接于第一节点与第二节点之间。
本揭露亦提供一种驱动像素方法,应用于一像素阵列,其中像素阵列具有复数像素,每列像素具有一第一、第二、第三和第四扫描信号线,用以分别输出一第一、第二、第三和第四扫描信号,驱动像素方法包括下列步骤:于一补偿周期时,通过第二和第三开关元件与发光元件分别将第一、第二节点放电至发光元件的一第一临界电压和一补偿电压,其中补偿电压为第一临界电压和第二开关元件的一第二临界电压的总合;于重置周期后的一数据载入周期时,根据第三扫描信号经由第四开关元件将一数据信号载入至第一节点,其中数据信号为负电压;以及于数据载入周期后的一发光周期,通过第一、第二电容器将数据信号传递至第二节点,使得第二开关元件根据第二节点的电压准位产生一驱动电流至发光元件,其中驱动电流相依于第一临界电压和第一、第二电容器的容值。
本揭露亦提供一种电子装置,包括一种显示面板和一电源供应器。显示面板包括一像素驱动电路。像素驱动电路包括:一第一开关元件,具有一第一端耦接至一电源电压以及一控制端耦接至一第一扫描信号线;一第二开关元件,具有一第一端耦接至第一开关元件的一第二端、一第二端耦接至一第一节点和一发光元件以及一控制端耦接至一第二节点;一第三开关元件,具有一第一端耦接至第二节点、一第二端耦接至第二开关元件的第一端与第一开关元件的第二端之间以及一控制端耦接至一第二扫描信号线;一第四开关元件,具有一第一端耦接至一数据信号线、一第二端耦接至第一节点以及一控制端耦接至一第三扫描信号线;一第五开关元件,具有一第一端耦接至第二节点以及一控制端耦接至一第四扫描信号线;一第一电容器,耦接于第五开关元件的一第二端与接地端之间;以及一第二电容器,耦接于第一节点与第二节点之间。
本发明实施例的有益效果在于,发光周期较渐进发光式驱动电路长;全画面遮没周期较渐进发光式驱动电路长,因此快门式眼镜有足够的时间可以在黑画面中进行切换;可使用高解析度、低耗电、反应速度快与色彩饱和度高的铟镓锌氧化物薄膜晶体管来驱动发光元件;无论各像素的开关元件T1的临界电压Vth偏移量的差异为何,与各像素的发光元件ED的衰减程度的差异为何,于长时间使用下仍能保持最佳的影像品质。
为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂,下文特举一较佳实施例,并配合所附图示,作详细说明如下:
具体实施方式
以下说明是执行本发明的最佳模式。习知技艺者应能知悉在不脱离本发明的精神和架构的前提下,当可作些许更动、替换和置换。本发明的范畴当视所附申请专利范围而定。
图3是本揭露的像素驱动电路300的一实施例。如图3所示,像素驱动电路300用以产生一驱动电流Id至一发光元件ED,使得发光元件ED根据驱动电流Id来发光。在本揭露实施例中,发光元件ED为有机发光二极管(OrganicLight Emitting Diode,OLED)。像素驱动电路300包括开关元件T1~T5、电容器C1~C2。在本揭露实施例中,开关元件T1~T5可以是非晶硅薄膜晶体管(a-SiTFT)或铟镓锌氧化物薄膜晶体管(InGaZnO thin film transistor,IGZO TFT),但不限于此,本揭露的开关元件T1~T5可以用任何N型薄膜晶体管来实现。
详细而言,开关元件T4具有一第一端D4耦接至一电源电压VDD以及一控制端G4耦接至一扫描信号线Scan3。开关元件T1具有一第一端D1耦接至开关元件T4的第二端S4、一第二端S1耦接至一节点N1和发光元件ED以及一控制端G1耦接至一节点N2。一开关元件T2,具有一第一端D2耦接至节点N2、一第二端S2耦接至开关元件T1的第一端D1与开关元件T4的第二端S4之间以及一控制端G2耦接至一扫描信号线Scan1。开关元件T3具有一第一端D3耦接至一数据信号线DL、一第二端S3耦接至节点N1以及一控制端G3耦接至一扫描信号线Scan2。开关元件T5具有一第一端D5耦接至节点N2以及一控制端G5耦接至扫描信号线Scan4。电容器C1耦接于开关元件T5的一第二端S5与接地端Vss之间。电容器C2耦接于节点N1与N2之间。
图4为本揭露的数据信号Vdata与扫描信号SS1、SS2、SS3和SS4的一时序图,用以说明像素驱动电路300。如图3与图4所示,一个画框周期依序包括一重置周期P1、一补偿周期P2、一数据载入周期P3和一发光周期P4。于重置周期P1时,开关元件T4、T2、T5分别根据扫描信号线Scan3、Scan1、Scan4所输出的扫描信号SS3、SS1、SS4操作在导通状态,开关元件T3根据扫描信号线Scan2所输出的扫描信号SS2操作在截止状态,使得开关元件T4和T2根据电源电压VDD将节点N2充电至一高电压准位。
重置周期P1后的补偿周期P2时,开关元件T2、T5根据扫描信号SS1、SS4操作在导通状态,并且开关元件T4根据扫描信号SS3操作在截止状态,使得开关元件T1操作在二极管模式(diode connection),并且通过开关元件T2与发光元件ED分别将节点N1与N2放电至发光元件ED的一临界电压VOLED0和一补偿电压Vcp,其中补偿电压Vcp为临界电压VOLED0和开关元件T1的一临界电压Vth的总合(Vcp=VOLED0+Vth)。
补偿周期P2后的数据载入周期P3时,开关元件T3、T5根据扫描信号SS2、SS4操作在导通状态,并且开关元件T4、T1、T2根据扫描信号SS3、SS1操作在截止状态,使得开关元件T3将一数据信号Vdata载入至节点N1,因此节点N1的电压准位由临界电压VOLED0转变为Vdata,并且由于电容两端电压连续的特性,电容器C1和C2将节点N2的电压准位由补偿电压Vcp提高至一第一准位V1,其中第一准位V1为 需说明的是,数据信号Vdata为负电压,使得节点N1对发光元件ED为负偏压操作,而不会导通发光元件ED。
于数据载入周期P3后的发光周期P4时,开关元件T2、T3、T5根据扫描信号SS1、SS2、SS4操作在截止状态,并且开关元件T4根据扫描信号SS3操作在导通状态,使得开关元件T1操作在一饱和状态(saturation state),并且根据第二准位V2产生一驱动电流Id至发光元件ED。
详细而言,当发光元件ED为导通状态时,节点N1的电压准位由Vdata转变为开路临界电压VOLED1,并且由于电容两端电压连续的特性,因此节点N2的电压准位由第一准位 转变为第二准位 因此,开关元件T1的栅源跨压为 由于开关元件T1的栅源跨压Vgs>Vth,开关元件T1的漏源跨压Vds>Vgs-Vth,因此开关元件T1操作在饱和区,并且驱动电流Id只与开关元件T1的栅极电压有关。驱动电流Id公式如下所述:
其中K为晶体管的增益系数,很明显地,当发光元件ED为导通状态时,驱动电流Id和开关元件T1的临界电压Vth与发光元件ED的开路临界电压VOLED1无关,因此像素驱动电路300不会因为晶体管的临界电压变异和发光元件变异,产生亮度不均匀的现象。另外,由于驱动电流Id含有临界电压VOLED0与电容器C1与C2的因子(factor),因此像素驱动电路300可调整电容器C1与C2的容值改变发光元件ED的临界电压变异对驱动电流Id的影响。
图5为本发明的一显示面板。如图所示,显示面板500包括一像素阵列510、一扫描驱动器520、一数据驱动器530以及一参考信号产生器540。举例而言,像素阵列510包括多个像素,每个像素包含如图3所示的像素驱动电路300。
扫描驱动器520用以提供扫描信号(例如扫描信号SS1~SS4)至像素阵列510,使得扫描信号线被驱动或禁能,而数据驱动器530用以提供数据信号至像素阵列510中的像素驱动电路。参考信号产生器540用以提供参考信号至像素阵列510的像素驱动电路300,且亦可整合至扫描驱动器520中。要注意的是,显示面板500系可为一有机发光二极管(OLED)显示面板,但亦可应用于其它种类的显示面板,例如液晶(LCD)显示面板。
图6所示为本发明的一电子装置。如图所示,电子装置600使用图5所示的显示面板500,此电子装置600举例而言系可为一个人数字助理(PDA)、笔记型计算机、平板计算机、移动电话、显示器等等。
一般而言,电子装置600包括一外壳610、一显示面板500以及一电源供应器620,虽然电子装置600亦含有其它元件,但于此不多加累述。动作上,电源供应器620用以供电至显示面板500,使得显示面板500可以显示影像。
图7为本揭露的像素驱动方法的一流程图,适用于像素阵列510。需说明的是,于重置周期P1、补偿周期P2与发光周期P4时,像素阵列510内的所有像素皆做相同的操作。仅于数据载入周期P3时,依序致能每一列的扫描信号线Scan2。如图7所示,于重置周期P1时,进入步骤S71,分别根据扫描信号SS3、SS1、SS4导通开关元件T4、T2、T5,使得电源电压VDD对节点N2充电至一高电压准位。
于重置周期P1后的补偿周期P2,进入步骤S72,通过开关元件T1、T2与发光元件ED将节点N1和N2分别放电至上述发光元件的临界电压VOLED0和补偿电压Vcp,其中补偿电压Vcp为临界电压VOLED0和开关元件T1的临界电压Vth的总合(即Vcp=VOLED0+Vth)。须注意的是,本揭露的像素驱动方法同时对显示面板500内所有的像素进行重置与补偿,换言之,本揭露的像素驱动电路300为同步补偿式像素驱动电路。
于补偿周期P2后的数据载入周期P3时,进入步骤S73,通过开关元件T3将一数据信号Vdata载入至节点N1,其中数据信号Vdata为负电压,以避免在数据载入周期P3时导通发光元件ED。
于数据载入周期P3后的发光周期P4时,进入步骤S74,通过电容器C1、C2将数据信号Vdata传递至节点N2,使得开关元件T1根据节点N2的电压准位产生一驱动电流Id至发光元件ED,其中驱动电流Id相依于临界电压VOLED0和上述第一、第二电容器的容值。
需说明的是,由于驱动电流Id含有临界电压VOLED0与电容器C1与C2的因子(factor),因此像素驱动电路300可通过调整电容器C1与C2的容值改变发光元件ED的临界电压变异对驱动电流Id的影响。举例来说,当临界电压VOLED0增加时,像素驱动电路300所产生的驱动电流Id也跟着增加,并且也可通过电容器C1与C2的容值调整临界电压VOLED0对驱动电流Id的斜率,进而补偿发光元件ED的材料老化所导致的整体发光亮度下降的问题,换言之,像素驱动电路300可通过电容器C1与C2的容值调整临界电压VOLED0的补偿量。此外,本揭露的像素驱动方法系同时驱动和补偿显示面板500内所有的像素的发光元件,换言之,本揭露的像素驱动电路300为同步发光式和同步补偿式像素驱动电路。
图8为一般渐进式(progressive emission)驱动电路的时序图,图9为本揭露的像素驱动电路的时序图,R为右视场的发光周期,L为左视场的发光周期。如图8所示,每一视场画面的发光周期大约小于4ms,闸门(shutter)切换周期SSP(整个画框为遮墨周期时)大约为2.5ms。如图9所示,由于本揭露的像素驱动电路为同步发光(simultaneous emission)式和同步补偿式像素驱动电路,因此发光时间大于4ms,闸门切换周期SSP大约为4ms。相较于渐进式驱动电路,本揭露的像素驱动电路的画框遮没周期较长,因此有利于快门式立体显示眼镜的眼镜快门切换。
综上所述,由于本揭露的显示面板500、像素驱动电路300为同步发光式驱动电路,因此发光周期较渐进发光式驱动电路来得长。另外,由于本揭露的显示面板500同步补偿所有像素的临界电压变异,因此全画面遮没周期较渐进发光式驱动电路长,因此快门式眼镜有足够的时间可以在黑画面中进行切换。由于本揭露系使用N型薄膜晶体管,因此可使用高解析度、低耗电、反应速度快与色彩饱和度高的铟镓锌氧化物薄膜晶体管来驱动发光元件。另外,无论各像素的开关元件T1的临界电压Vth偏移量的差异为何,与各像素的发光元件ED的衰减程度的差异为何,于长时间使用下仍能保持最佳的影像品质。
以上叙述许多实施例的特征,使所属技术领域中技术人员能够清楚理解本说明书的形态。所属技术领域中技术人员能够理解其可利用本发明揭示内容为基础以设计或更动其他工艺及结构而完成相同于上述实施例的目的及/或达到相同于上述实施例的优点。所属技术领域中技术人员亦能够理解不脱离本发明的精神和范围的等效构造可在不脱离本发明的精神和范围内作任意的更动、替代与润饰。