CN104123910B - 像素补偿电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种像素补偿电路，其包括一第一晶体管、一第二晶体管、一第三晶体管、一第四晶体管、一第五晶体管、一开关单元以及一发光二极管。其第一晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、及开关单元是用以接收一开关信号，并根据开关信号使像素补偿电路可自动补偿晶体管的临界电压，并使发光二极管的驱动电流不受晶体管的临界电压或发光二极管端所产生的压降所影响。

Description

像素补偿电路
技术领域
本发明是有关于一种像素补偿电路，尤其是有关于补偿临界电压及驱动电流的像素补偿电路。
背景技术
现有的主动式有机发光二极管(AMOLED)应用于显示器上时，由于具有轻薄、效率高、高色彩饱和度等优势，近年来已成为主要发展的显示技术。主动式有机发光二极管显示器虽具有上述的优势，但其晶体管易因制程的影响或长时间的使用造成临界电压的变异，导致主动式有机发光二极管显示器出现亮度不均等现象，又有机发光二极管在长时间操作下会发生跨压上升的情况，进而影响晶体管栅极-源极的跨压，造成显示不良的问题，此外，由于有机发光二极管为电流驱动组件，若有机发光二极管端内阻增加，更会导致压降增加并影响晶体管栅极-源极的跨压，导致显示不良的问题发生。
发明内容
为了解决上述的缺憾，本发明提出一种像素补偿电路实施例，其包括一第一晶体管、一第二晶体管、一第三晶体管、一第四晶体管、一第五晶体管、一开关单元以及一发光二极管。第一晶体管的栅极端是用以接收一开关信号、第一端是用以接收高电压电位，第二晶体管的第一端与第一晶体管的第二端电性相连，第三晶体管的栅极端是用以接收开关信号、第一端是用以接收数据信号、第二端则与第二晶体管的第二端电性相连，第四晶体管的栅极端是用以接收开关信号、第一端与第一晶体管的第二端以及第二晶体管的第一端电性相连、第二端与第二晶体管的栅极端以及一电容的第一端电性相连，第五晶体管的栅极端是用以接收开关信号、第一端与电容的第二端电性相连、第二端是用以接收一参考电位，开关单元是用以接收开关信号，其并与第三晶体管的第二端、第五晶体管的第一端、以及电容的第二端电性相连，发光二极管的第一端与开关单元电性相连，第二端是用以接收低电压电位。
在本发明的较佳实施例中，上述的开关单元可包括一第六晶体管，其栅极端用以接收开关信号，其第一端与第三晶体管的第二端电性相连，其第二端与发光二极管的第一端、第五晶体管的第一端、以及电容的第二端电性相连。
在本发明的较佳实施例中，上述的开关单元可包括一第六晶体管，其栅极端用以接收开关信号，其第一端与发光二极管的第一端及第三晶体管的第二端电性相连，其第二端与该第五晶体管的第一端以及电容的第二端电性相连。
本发明的像素补偿电路实施例可根据所接收的开关信号开启或关闭回路，使第二晶体管可根据本身的临界电压调整栅极端的电压准位，并使发光二极管的驱动电流不随发光二极管端的跨压或内阻改变而变动，因而可有效减少发光二极管显示器产生亮度不均、显示不良等问题。
附图说明
图1为本发明实施例一的架构示意图；
图2为本发明实施例一的信号周期示意图；
图3为本发明实施例二的架构示意图；
图4为本发明实施例二的信号周期示意图。
M1 第一晶体管
M2 第二晶体管
M3 第三晶体管
M4 第四晶体管
M5 第五晶体管
M6 第六晶体管
S1 第一开关信号
S2 第二开关信号
S3 第三开关信号
S4 第四开关信号
Cst 电容
D1 发光二极管
OVDD 高电压电位
OVSS 低电压电位
Vdata 数据信号
Vref 参考电位
SW 开关单元
A、B、C 节点
具体实施方式
请参阅图1，图1为本发明像素补偿电路实施例一，其包括一第一晶体管M1、一第二晶体管M2、一第三晶体管M3、一第四晶体管M4、一第五晶体管M5、一开关单元SW、一发光二极管D1、及一电容Cst，其中第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4、第五晶体管M5，可为N型晶体管。第一晶体管M1、第三晶体管M3、第四晶体管M4、第五晶体管M5、及开关单元SW是用以接收一开关信号，并根据开关信号开启或关闭以形成回路，且此开关信号可包括一第一开关信号S1、一第二开关信号S2、一第三开关信号S3、及一第四开关信号S4。
前述的第一晶体管M1的栅极端用以接收第二开关信号S2，而其第一端是用以接收一高电压电位OVDD，其第二端则是与第二晶体管M2的第一端以及第四晶体管M4的第一端电性相连。第二晶体管M2为驱动晶体管，其栅极端与第四晶体管M4的第二端以及电容Cst的第一端电性相连，其第一端与第一晶体管M1的第二端及第四晶体管M4的第一端电性相连，其第二端与第三晶体管M3的第二端及前述的开关单元SW电性相连。第三晶体管M3的栅极端是用以接收第一开关信号S1，其第一端是用以接收一数据信号Vdata，此数据信号Vdata是用以控制前述的发光二极管的发光亮度，其第二端则是与第二晶体管M2的第二端以及开关单元SW电性相连。
第四晶体管M4的栅极端是用以接收第四开关信号S4，其第一端与第一晶体管M1的第二端及第二晶体管M2的第一端电性相连，其第二端与第二晶体管M2的栅极端及电容Cst的第一端电性相连。第五晶体管M5的栅极端是用以接收第四开关信号S4，其第一端与电容Cst的第二端及开关单元SW电性相连，其第二端用以接收一参考电位Vref。前述的发光二极管D1的第一端与开关单元SW电性相连，第二端则是用以接收一低电压电位OVSS，且此发光二极管D1根据流经的驱动电流，也就是第二晶体管M2漏极-源极的电流Ids决定其发光亮度。
其中，前述的开关单元SW更可包括一第六晶体管M6，第六晶体管M6可为N型晶体管，其栅极端是用以接收第三开关信号S3，其第一端与第三晶体管M3的第二端及第二晶体管M2的第二端电性相连，其第二端则与发光二极管D1的第一端、第五晶体管M5的第一端以及电容Cst的第二端电性相连。
图2为本发明实施例一的第一开关信号S1、第二开关信号S2、第三开关信号S3、第四开关信号S4及数据信号Vdata的信号周期示意图，其并可分为第Ⅰ周期时间、第Ⅱ周期时间、以及第Ⅲ周期时间。其中第一开关信号S1与数据信号Vdata的电压准位周期为相同，也就是第一开关信号S1与数据信号Vdata的高电压准位及低电压准位的周期为相同，第一开关信号S1与第二开关信号S2的电压准位周期为彼此相反，也就是第一开关信号S1与第二开关信号S2的高电压准位及低电压准位的周期为相反，第三开关信号S3与第四开关信号S4的电压准位周期为彼此相反，也就是第三开关信号S3与第四开关信号S4的高电压准位及低电压准位的周期为相反。
以下将配合图1及图2进一步说明本发明实施例一的运作方式。首先，第Ⅰ周期时间时为实施例一的预充周期，第一开关信号S1、第三开关信号S3为低电压准位，而第二开关信号S2及第四开关信号S4为高电压准位，数据信号Vdata为低电压准位，也就是此时并无控制发光二极管D1的数据信号Vdata。此时第三晶体管M3及第六晶体管M6的栅极端接收低电压准位，因此第三晶体管M3及第六晶体管M6为关闭，第一晶体管M1、第四晶体管M4及第五晶体管M5的栅极端接收高电压准位，因此第一晶体管M1、第四晶体管M4及第五晶体管M5为开启。因此第一晶体管M1第一端所接收的高电压电位OVDD透过第一晶体管M1及第四晶体管M4将图1中的节点A充至高电压电位OVDD，而图1中的节点B则透过第五晶体管M5充至参考电位Vref，此外，因此时第六晶体管M6为关闭，又参考电位Vref小于发光二极管D1的第二端所接收的低电压电位OVSS，因此此时发光二极管D1并无电流通过而关闭。
第Ⅰ周期时间结束后进入第Ⅱ周期时间，而第Ⅱ周期时间时为实施例一的临界电压补偿周期，第一开关信号S1、及第四开关信号S4此时为高电压准位，而第二开关信号S2及第三开关信号S3为低电压准位，数据信号Vdata此时为高电压准位，也就是此时具有控制发光二极管D1亮度的数据信号Vdata。由于第一晶体管M1及第六晶体管M6的栅极端接收低电压准位，因此第一晶体管M1及第六晶体管M6关闭，第三晶体管M3、第四晶体管M4及第五晶体管M5的栅极端接收高电压准位，因此第三晶体管M3、第四晶体管M4及第五晶体管M5为开启。此时因第一晶体管M1关闭、第三晶体管M3为开启，第三晶体管M3的第一端并接收数据信号Vdata，因此图1节点A的电压准位经由第二晶体管M2及第三晶体管M3，从第Ⅰ周期的高电压电位OVDD下降至第三晶体管M3第一端所接收的数据信号Vdata的高电压准位加上第二晶体管M2本身的临界电压Vt的电压准位，也就是此时节点A的电压准位为Vdata+Vt，且第二晶体管M2因节点A的电压准位下降而截止关闭，所以节点A即保留在Vdata+Vt的电压准位，达到自动补偿临界电压Vt的功效，而图1中的节点B则透过第五晶体管M5充至参考电位Vref。此外，因此时第六晶体管M6为关闭，又参考电位Vref小于发光二极管D1的第二端所接收的低电压电位OVSS，因此此时发光二极管D1因并无电流通过而关闭。
第Ⅱ周期时间结束后接着进入第Ⅲ周期时间。第Ⅲ周期时间时为实施例一的发光周期，此时第一开关信号S1及第四开关信号S4为低电压准位，第二开关信号S2及第三开关信号S3为高电压准位，数据信号Vdata为低电压准位，此时并无控制发光二极管D1亮度的数据信号Vdata。第三晶体管M3、第四晶体管M4、及第五晶体管M5的栅极端接收低电压准位，因此第三晶体管M3、第四晶体管M4、及第五晶体管M5为关闭，而第一晶体管M1及第六晶体管M6的栅极端接收高电压准位，因此第一晶体管M1及第六晶体管M6为开启。由于此时开关单元SW的第六晶体管M6开启，高电压电位OVDD经由第一晶体管M1、第二晶体管M2及第六晶体管M6传送至发光二极管D1，使发光二极管D1第一端，也就是节点B的电压准位充至低电压电位OVSS加上发光二极管D1的驱动电位VOLED，即节点B的电压准位为OVSS+VOLED，大于低电压电位OVSS的电压准位，因此此时发光二极管D1即根据所流经的驱动电流Ids发光。又因为电容Cst本身的特性，此时节点A的电压准位会同时由第Ⅱ周期的Vdata+Vt上升至Vdata+Vt-Vref+OVSS+VOLED，因此此时第二晶体管M2的栅极-源极跨压Vgs为：
Vgs＝Vg-Vs＝(Vdata+Vt-Vref+OVSS+VOLED)-(OVSS+VOLED)，其中Vg为第二晶体管M2的栅极端电压准位，Vs为第二晶体管M2的源极端电压准位。第二晶体管M2的漏极-源极电流Ids为：
Ids＝K(Vgs-Vt)2＝K(Vdata+Vt-Vref-Vt)2＝K(Vdata-Vref)2，K为常数。也就是此时流经发光二极管D1的驱动电流Ids仅与第Ⅱ周期时间输入的数据信号Vdata相关，且驱动电流Ids不会随第二晶体管M2的临界电压Vt或发光二极管D1端的压降改变而变动，因此可大幅减少前述的亮度不均或其它显示不良的问题。
图3为本发明像素补偿电路的实施例二，其包括一第一晶体管M1、一第二晶体管M2、一第三晶体管M3、一第四晶体管M4、一第五晶体管M5、一开关单元SW、一发光二极管D1、及一电容Cst，其中第一晶体管M1、第三晶体管M3、第四晶体管M4、第五晶体管M5、及开关单元SW接收一开关信号，并根据开关信号开启或关闭以形成回路，此开关信号可包括一第一开关信号S1、一第二开关信号S2、及一第三开关信号S3。
第一晶体管M1的栅极端用以接收第一开关信号S1，而其第一端是用以接收一高电压电位OVDD，其第二端则是与第二晶体管M2的第一端以及第四晶体管M4的第一端电性相连。第二晶体管M2为驱动晶体管，其栅极端与第四晶体管M4的第二端以及电容Cst的第一端电性相连，其第一端与第一晶体管M1的第二端及第四晶体管M4的第一端电性相连，其第二端则与第三晶体管M3的第二端及前述的开关单元SW电性相连。第三晶体管M3的栅极端是用以接收第二开关信号S2，其第一端是用以接收一数据信号Vdata，此数据信号Vdata是用以控制前述的发光二极管D1的发光亮度，其第二端则是与第二晶体管M2的第二端以及开关单元SW电性相连。
第四晶体管M4的栅极端是用以接收第二开关信号S2，其第一端与第一晶体管M1的第二端及第二晶体管M2的第一端电性相连，其第二端与第二晶体管M2的栅极端及电容Cst的第一端电性相连。第五晶体管M5的栅极端是用以接收第二开关信号S2，其第一端与电容Cst的第二端及开关单元SW电性相连，其第二端用以接收一参考电位Vref。而发光二极管D1的第一端与开关单元SW电性相连，第二端则是用以接收一低电压电位OVSS，且此发光二极管D1根据流经的驱动电流，也就是第二晶体管M2漏极-源极的电流Ids决定其发光亮度。前述的开关单元SW更可包括一第六晶体管M6，其栅极端用以接收第三开关信号S3，其第一端与发光二极管D1的第一端、第二晶体管M2的第二端、及第三晶体管M3的第二端电性相连，其第二端与第五晶体管M5的第一端以及电容Cst的第二端电性相连。
图4为本发明实施例二的第一开关信号S1、第二开关信号S2、第三开关信号S3及数据信号Vdata的信号周期示意图，其并可分为第Ⅰ周期时间、第Ⅱ周期时间、以及第Ⅲ周期时间。其中第一开关信号S1与数据信号Vdata的电压准位周期为相反，也就是第一开关信号S1与数据信号Vdata的高电压准位及低电压准位的周期为相反，第二开关信号S2与第三开关信号S3的电压准位周期为彼此相反，也就是第二开关信号S2与第三开关信号S3的高电压准位及低电压准位的周期为相同。
以下将配合图3及图4进一步说明本发明实施例二的运作方式。第Ⅰ周期时间时为实施例二的预充周期，第三开关信号S3为低电压准位，第一开关信号S1及第二开关信号S2为高电压准位，Vdata为低电压准位，也就是此时并无控制发光二极管D1亮度的数据信号Vdata。由于第六晶体管M6的栅极端接收低电压准位，因此第六晶体管M6为关闭，第一晶体管M1、第三晶体管M3、第四晶体管M4及第五晶体管M5的栅极端接收高电压准位，因此第一晶体管M1、第三晶体管M3、第四晶体管M4及第五晶体管M5为开启。此时高电压电位OVDD透过第一晶体管M1及第四晶体管M4将图3中的节点A充至高电压电位OVDD，而图3中的节点B则透过第五晶体管M5充至参考电位Vref，此外，第三晶体管M3的第一端接收数据信号Vdata，因此时图3中的节点C将充至数据信号Vdata的低电压准位，又数据信号Vdata目前的电压准位小于发光二极管D1的第二端所接收的低电压电位OVSS，因此此时发光二极管D1并无电流通过而关闭。
第Ⅰ周期时间结束后进入第Ⅱ周期时间，而第Ⅱ周期时间时为实施例二的临界电压补偿周期，第二开关信号S2为高电压准位，而第一开关信号S1及第三开关信号S3为低电压准位，数据信号Vdata为高电压准位，也就是此时具有控制发光二极管D1亮度的数据信号Vdata。此时第一晶体管M1及第六晶体管M6的栅极端接收低电压准位，因此第一晶体管M1及第六晶体管M6关闭，第三晶体管M3、第四晶体管M4及第五晶体管M5的栅极端接收高电压准位，因此第三晶体管M3、第四晶体管M4及第五晶体管M5为开启。此时因第一晶体管M1关闭，因此图3节点A的电压准位经由第二晶体管M2及第三晶体管M3从第Ⅰ周期的高电压电位OVDD下降至第三晶体管M3第一端所接收的数据信号Vdata加上第二晶体管M2的临界电压Vt的电压准位，也就是此时节点A＝Vdata+Vt，第二晶体管M2因节点A电压准位下降而截止关闭，节点A即保留在Vdata+Vt的电压准位，达到自动补偿临界电压Vt的功效，而图3中的节点B则透过第五晶体管M5充至参考电位Vref，此外，第三晶体管M3的第一端所接收的数据信号Vdata将图3的节点C充至数据信号Vdata的高电压准位，又因为数据信号Vdata的高电压准位小于发光二极管D1的第二端所接收的低电压电位OVSS，因此此时发光二极管D1并无电流通过而关闭。
第Ⅱ周期时间结束后接着进入第Ⅲ周期时间。第Ⅲ周期时间时为实施例二的发光周期，此时第二开关信号S2为低电压准位，第一开关信号S1及第三开关信号S3为高电压准位，数据信号Vdata为低电压准位，此时并无控制发光二极管D1亮度的数据信号Vdata。第三晶体管M3、第四晶体管M4、及第五晶体管M5的栅极端接收低电压准位，因此第三晶体管M3、第四晶体管M4、及第五晶体管M5为关闭，而第一晶体管M1及第六晶体管M6的栅极端接收高电压准位，因此第一晶体管M1及第六晶体管M6为开启。由于此时第四晶体管M4关闭，高电压电位OVDD经由第一晶体管M1及第二晶体管M2传送至发光二极管D1，使发光二极管D1第一端，也就是节点C的电压准位充为低电压电位OVSS加上发光二极管D1的驱动电位VOLED，即C点电压准位为OVSS+VOLED，大于低电压电位OVSS的电压准位，因此此时有电流流经发光二极管D1，发光二极管D1即根据所流经的驱动电流Ids发光。又因为电容Cst本身的特性，此时节点A的电压准位会同时由第Ⅱ周期的Vdata+Vt上升至Vdata+Vt-Vref+OVSS+VOLED，因此此时第二晶体管M2的栅极-源极跨压Vgs为：
Vgs＝Vg-Vs＝(Vdata+Vt-Vref+OVSS+VOLED)-(OVSS+VOLED)，其中Vg为第二晶体管M2的栅极端电压准位，Vs为第二晶体管M2的源极端电压准位。第二晶体管M2的漏极-源极电流Ids为：
Ids＝K(Vgs-Vt)2＝K(Vdata+Vt-Vref-Vt)2＝K(Vdata-Vref)2，其中K为常数。也就是流经发光二极管D1的驱动电流Ids仅与第Ⅱ周期时间输入的数据信号Vdata相关，使驱动电流Ids不会随第二晶体管M2的临界电压Vt或发光二极管D1端的压降改变而变化，因此能大幅减少前述的亮度不均或其它显示不良的问题。
综以上所述，本发明提出的像素补偿电路实施例因具有开关电路，使本发明的像素补偿电路实施例可根据所接收的开关信号预先自动补偿第二晶体管M2的临界电压Vt，并使发光二极管D1的驱动电流Ids不因临界电压Vt或发光二极管D1端的压降改变而变异，因此能有效减少亮度不均或其它显示不良的问题。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，凡依本发明申请专利范围及说明书内容所做的等效变化或修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种像素补偿电路，其特征在于，其包括：
一第一晶体管，其栅极端用以接收开关信号，其第一端用以接收高电压电位；
一第二晶体管，其第一端用以与该第一晶体管的第二端电性相连；
一第三晶体管，其栅极端用以接收开关信号，其第一端用以接收数据信号，其第二端与该第二晶体管的第二端电性相连；
一第四晶体管，其栅极端用以接收开关信号，其第一端与该第一晶体管的第二端以及该第二晶体管的第一端电性相连，其第二端并与该第二晶体管的栅极端以及一电容的第一端电性相连；
一第五晶体管，其栅极端用以接收开关信号，其第一端与该电容的第二端电性相连，其第二端用以接收一参考电位；
一开关单元，用以接收开关信号，其与该第三晶体管的第二端、该第五晶体管的第一端、以及该电容的第二端电性相连；以及
一发光二极管，其第一端与该开关单元电性相连，其第二端则用以接收低电压电位；
其中，该开关单元包括一第六晶体管，其栅极端用以接收开关信号，其第
一端与该第三晶体管的第二端电性相连，其第二端与该发光二极管的第一
端、第五晶体管的第一端、以及该电容的第二端电性相连；
该开关信号包括一第一开关信号、一第二开关信号、一第三开关信号、及
一第四开关信号。
2.如权利要求1所述的像素补偿电路，其特征在于，该第一晶体管用以接收该第二开关信号、第三晶体管用以接收该第一开关信号、该第四晶体管用以接收该第四开关信号、该第五晶体管用以接收该第四开关信号、及该第六晶体管用以接收该第三开关信号。
3.如权利要求2所述的像素补偿电路，其特征在于，该第一开关信号与该数据信号的电压准位周期为相同。
4.如权利要求2所述的像素补偿电路，其特征在于，该第一开关信号与该第二开关信号的电压准位周期为相反。
5.如权利要求2所述的像素补偿电路，其特征在于，该第三开关信号与该第四开关信号的信号电压准位周期为相反。
6.一种像素补偿电路，其特征在于，其包括：
一第一晶体管，其栅极端用以接收开关信号，其第一端用以接收高电压电位；
一第二晶体管，其第一端用以与该第一晶体管的第二端电性相连；
一第三晶体管，其栅极端用以接收开关信号，其第一端用以接收数据信号，其第二端与该第二晶体管的第二端电性相连；
一第四晶体管，其栅极端用以接收开关信号，其第一端与该第一晶体管的第二端以及该第二晶体管的第一端电性相连，其第二端并与该第二晶体管的栅极端以及一电容的第一端电性相连；
一第五晶体管，其栅极端用以接收开关信号，其第一端与该电容的第二端电性相连，其第二端用以接收一参考电位；
一开关单元，用以接收开关信号，其与该第三晶体管的第二端、该第五晶体管的第一端、以及该电容的第二端电性相连；以及
一发光二极管，其第一端与该开关单元电性相连，其第二端则用以接收低电压电位；
其中，该开关单元包括一第六晶体管，其栅极端用以接收开关信号，其第一端与该发光二极管的第一端及第三晶体管的第二端电性相连，其第二端与该第五晶体管的第一端以及该电容的第二端电性相连；
该开关信号包括一第一开关信号、一第二开关信号、及一第三开关信号。
7.如权利要求6所述的像素补偿电路，其特征在于，该第一晶体管用以接收该第一开关信号、该第三晶体管用以接收该第二开关信号、该第四晶体管用以接收该第二开关信号、该第五晶体管用以接收该第二开关信号、该第六晶体管用以接收该第三开关信号。
8.如权利要求7所述的像素补偿电路，其特征在于，该第一开关信号与该数据信号的电压准位周期为相反。
9.如权利要求7所述的像素补偿电路，其特征在于，该第二开关信号与该第三开关信号的电压准位周期为相反。
10.如权利要求7所述的像素补偿电路，其特征在于，该数据信号的电位小于低电压电位。
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