CN113053296B - 像素驱动装置及像素驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种像素驱动装置，包含电容、重置电路、补偿电路、驱动晶体管及第一晶体管。电容包含第一端及第二端。重置电路及补偿电路耦接于电容的第一端及第二端。第一晶体管耦接于驱动晶体管的第二端及电容的第二端。重置电路用以根据第一扫描信号分别重置电容的第一端为电源供应电压及重置电容的第二端为参考电压。补偿电路用以根据第二扫描信号通过驱动晶体管对电容的第一端写入数据电压并维持电容的第二端为参考电压。第一晶体管用以根据控制信号导通，使电容的第一端及电容的第二端产生驱动压差。驱动晶体管根据驱动压差输出电流至发光元件。

Description

像素驱动装置及像素驱动方法
技术领域
本案涉及一种显示装置及方法。详细而言，本案涉及一种像素驱动装置及像素驱动方法。
背景技术
微发光二极管(micro light emitting device,μLED)具有高电流的发光特性，因此，在现有驱动电路架构中，除驱动晶体管内部的临界电压会产生差异，在驱动电流较大的情况下，整个驱动电路的阻抗产生电源供应电压的差异，两者均影响驱动电流，并导致微发光二极管的亮度产生差异，因此上述技术尚存诸多缺陷，而有待本领域从业人员研发出其余适合的信号驱动方式。
发明内容
本案的一面向涉及一种像素驱动装置。像素驱动装置包含电容、重置电路、补偿电路、驱动晶体管及第一晶体管。电容包含第一端及第二端。重置电路耦接于电容的第一端及第二端。补偿电路耦接于电容的第一端及第二端。驱动晶体管包含第一端、第二端及控制端。驱动晶体管的控制端耦接于电容的第一端。第一晶体管包含第一端、第二端及控制端。第一晶体管的第一端及第二端耦接于驱动晶体管的第二端及电容的第二端之间。重置电路用以于第一阶段根据第一扫描信号分别重置电容的第一端为电源供应电压及重置电容的第二端为参考电压。补偿电路用以于第二阶段根据第二扫描信号通过驱动晶体管对电容的第一端写入数据电压，使得电容的第一端的电压为第一电压并维持电容的第二端为参考电压。第一晶体管用以于第三阶段根据控制信号导通，使电容的第一端的第一电压及电容的第二端的参考电压产生驱动压差。驱动晶体管用以于第三阶段根据驱动压差输出驱动电流至发光元件。
本案的一面向涉及一种像素驱动方法。像素驱动方法适用于一种像素驱动装置。像素驱动装置包含电容、驱动晶体管及第一晶体管。驱动晶体管的控制端耦接于电容的第一端。第一晶体管的第一端及第二端分别耦接电容的第二端及驱动晶体管的第二端。像素驱动方法包含以下步骤：于第一阶段根据第一扫描信号分别重置电容的第一端为电源供应电压及重置电容的第二端为参考电压；于第二阶段根据第二扫描信号通过驱动晶体管对电容的第一端写入数据电压，使得电容的第一端的电压为第一电压位并维持电容的第二端为参考电压；于第三阶段根据控制信号导通，使电容的第一端的第一电压及电容的第二端的参考电压产生驱动压差；以及于第三阶段根据驱动压差输出驱动电流至发光元件。
附图说明
参照后续段落中的实施方式以及下列图式，当可更佳地理解本案的内容：
图1为根据本案一些实施例绘示的像素驱动装置的电路方块图；
图2为根据本案一些实施例绘示的像素驱动方法的信号时序图；
图3为根据本案一些实施例绘示的像素驱动方法的步骤流程图；
图4为根据本案一些实施例绘示的像素驱动装置的状态示意图；
图5为根据本案一些实施例绘示的像素驱动装置的状态示意图；
图6为根据本案一些实施例绘示的像素驱动装置的状态示意图；以及
图7为根据本案一些实施例绘示的像素驱动装置的状态示意图。
其中，附图标记：
100:像素驱动装置
110:重置电路
120:补偿电路
DM1:驱动晶体管
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
M7:第七晶体管
M8:第八晶体管
VDD:电源供应电压
VSS:电源供应电压
Vdata:数据电压
Vref:参考电压
S1:第一扫描信号
S2:第二扫描信号
EM:控制信号
L:发光元件
C1:电容
N1:电容的第一端
N2:电容的第二端
T1:第一阶段
T2:第二阶段
T3:第三阶段
T4:第四阶段
300:方法
310～340:步骤
Ic:补偿电流
Id:驱动电流
具体实施方式
以下将以图式及详细叙述清楚说明本案的精神，任何所属技术领域中具有通常知识者在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。
本文的用语只为描述特定实施例，而无意为本案的限制。单数形式如“一”、“这”、“此”、“本”以及“该”，如本文所用，同样也包含复数形式。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
关于本文中所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在本案的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本案的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本案的描述上额外的引导。
图1为根据本案一些实施例绘示的像素驱动装置100的结构示意图。在一些实施例中，如图1所示，像素驱动装置100包含重置电路110、补偿电路120、电容C1、驱动晶体管DM1、第一晶体管M1及发光元件L。在一些实施例中，显示装置(图中未示)包含多个像素。每一个像素包含至少一像素驱动装置100。在一些实施例中，像素驱动装置100更包含第七晶体管M7及第八晶体M8。在一些实施例中，发光元件L包含微发光二极管(μLED及有机发光二极管(organic light emitting diode,OLED)。
在一些实施例中，电容C1包含第一端N1及第二端N2。重置电路110耦接于电容C1的第一端N1及第二端N2。补偿电路120耦接于电容C1的第一端N1及第二端N2。驱动晶体管DM1包含第一端、第二端及控制端。驱动晶体管DM1的控制端耦接于电容C1的第一端N1。第一晶体管M1包含第一端、第二端及控制端。第一晶体管M1的第一端及第二端耦接于驱动晶体管DM1的第二端及电容C1的第二端N2之间。
在一些实施例中，为使图1的像素驱动装置100的操作易于理解，请一并参阅图2，图2为根据本案一些实施例绘示的像素驱动方法的信号时序图。重置电路110用以于第一阶段T1根据第一扫描信号S1分别重置电容C1的第一端N1为电源供应电压VDD及重置电容C1的第二N2端为参考电压Vref。补偿电路120用以于第二阶段T2根据第二扫描信号S2通过驱动晶体管DM1对电容C1的第一端N1写入数据电压Vdata，使得电容C1的第一端N1的电压为第一电压并维持电容C1的第二端为参考电压Vref。第一晶体管M1用以于第三阶段T3根据控制信号EM导通，使电容C1的第一端N1的第一电压及电容C1的第二端N2的参考电压Vref产生驱动压差。驱动晶体管DM1用以于第三阶段T3根据驱动压差输出驱动电流至发光元件L。
在一些实施例中，为使图1的重置电路110的详细元件运作易于理解，请一并参阅图1及图2，请以图示中元件的上方及右方起算为第一端，重置电路110包含第二晶体管M2及第三晶体管M3。在一些实施例中，第二晶体管M2包含第一端、第二端及控制端。第二晶体管M2的第一端电连接于电容C1的第一端N1。第二晶体管M2的第二端接收电源供应电压VDD。第二晶体管M2的控制端用以于第一阶段T1根据第一扫描信号S1重置电容C1的第一端N1至电源供应电压VDD。
此外，第三晶体管M3包含第一端、第二端及控制端。第三晶体管M3的第一端电连接于电容C1的第二端N2。第三晶体管M3的第二端接收参考电压Vref。第三晶体管M3的控制端用以于第一阶段T1根据第一扫描信号S1重置电容C1的第二端N2至参考电压Vref。
在一些实施例中，为使图1的重置电路110的详细元件运作易于理解，请一并参阅图1及图2，请以图示中元件的上方及右方起算为第一端，补偿电路120包含第四晶体管M4、第五晶体管M5及第六晶体管M6。在一些实施例中，第四晶体管M4包含第一端、第二端及控制端。第四晶体管M4的第一端电连接于驱动晶体管DM1的第一端。第四晶体管M4的第二端电连接于电容C1的第一端N1。第四晶体管M4的控制端用以于第二阶段T2根据第二扫描信号S2通过驱动晶体管DM1对电容C1的第一端N1写入数据电压Vdata。
此外，第五晶体管M5包含第一端、第二端及控制端。第五晶体管M5的第一端电连接于电容C1的第二端N2。第五晶体管M5的第二端接收参考电压Vref。第五晶体管M5的控制端用以于第二阶段T2根据第二扫描信号S2维持电容C1的第二端N2为参考电压Vref。
另外，第六晶体管M6包含第一端、第二端及控制端。第六晶体管M6的第一端电连接于驱动晶体管DM1的第二端。第六晶体管M6的第二端接收数据电压Vdata。第六晶体管M6的控制端用以于第二阶段T2根据第二扫描信号S2通过驱动晶体管DM1对电容C1的第一端N1写入数据电压Vdata。发光元件L包含第一端及第二端。发光元件L的第一端电连接于驱动晶体管DM1的第二端，发光元件L的第二端接收电源供应电压VSS。在一些实施例中，发光元件L的第二端电连接于驱动晶体管DM1的第一端，发光元件L的第一端通过驱动晶体管DM1接收电源供应电压VDD。
在一些实施例中，第七晶体管M7及第八晶体M8用以于第三阶段T3根据控制信号EM导通驱动电流至发光元件L。在一些实施例中，第七晶体管M7包含第一端、第二端及控制端。第七晶体管M7的第一端接收电源供应电压VDD。第七晶体管的第二端电连接于驱动晶体管DM1的第一端。第七晶体管M7的控制端用以于第三阶段T3根据控制信号EM导通驱动电流至发光元件L。
此外，第八晶体管M8包含第一端、第二端及控制端。第八晶体管M8的第一端电连接于驱动晶体管DM1的第二端。第八晶体管M8的第二端电连接于发光元件L。第八晶体管M8的控制端用以于第三阶段T3根据控制信号EM导通驱动电流至发光元件L。
在一些实施例中，控制信号EM包含脉冲宽度调变信号。脉冲宽度调变信号的工作周期系为可调整，以藉此调控发光元件L的亮度。
图3为根据本案一些实施例绘示的像素驱动方法的步骤流程图。在一些实施例中，此像素驱动方法300可由图1所示的像素驱动装置100所执行。为使图3的像素驱动方法300的操作易于理解，请一并参阅图3至图7。图4至图7为根据本案一些实施例绘示的像素驱动装置的状态示意图，系对应图1的像素驱动装置100。
于步骤310中，于第一阶段根据第一扫描信号分别重置电容的第一端为电源供应电压及重置电容的第二端为参考电压。
在一些实施例中，请参阅图2、图3及图4，于第一阶段T1，第一扫描信号S1为高电平信号，重置电路110根据第一扫描信号S1导通。在一些实施例中，于第一阶段T1，重置电路110的第二晶体管M2根据第一扫描信号S1导通，第二晶体管M2的第二端接收并传输电源供应电压VDD至电容C1的第一端N1，以重置电容C1的第一端N1至电源供应电压VDD，此时电容C1的第一端N1的电位为电源供应电压VDD。
此外，于第一阶段T1，重置电路110的第三晶体管M3根据第一扫描信号S1导通，第三晶体管M3的第二端接收并传输参考电压Vref至电容C1的第二端N2，以重置电容C1的第二端N2至参考电压Vref，此时，电容C1的第二端N2的电位为参考电压Vref。
另外，其余信号均为低电平信号，因此，像素驱动装置100的其余电路不导通。
于步骤320中，于第二阶段根据第二扫描信号通过驱动晶体管对电容的第一端写入数据电压，使得电容的第一端的电压为第一电压并维持电容的第二端为参考电压。
在一些实施例中，请参阅图2、图3及图5，于第二阶段T2，第二扫描信号S2为高电平信号，补偿电路120根据第二扫描信号S2导通。在一些实施例中，于第二阶段T2，补偿电路120的第五晶体管M5根据第二扫描信号S2导通，第五晶体管M5的第二端接收并传输参考电压Vref，由于其余信号均为低电平信号，重置电路110及第一晶体管M1不导通且不影响第五晶体管M5，第五晶体管M5得以维持电容C1的第二端N2于第一阶段T1中重置的电位，此时，电容C1的第二端N2的电位依旧为参考电压Vref。
此外，于第二阶段T2，补偿电路120的第四晶体管M4及第六晶体管M6根据第二扫描信号S2导通，同时，驱动晶体管DM1根据电容C1的第一端N1的电位导通，并与第四晶体管M4及第六晶体管M6形成通路产生补偿电流Ic。第六晶体管M6的第二端接收数据电压Vdata，并通过驱动晶体管DM1将电容C1的第一端N1的电位补偿为第一电压，此时，电容C1的第一端N1的电位为第一电压，第一电压即为数据电压Vdata加上驱动晶体管DM1的临界电压Vth。
于步骤330中，于第三阶段根据控制信号导通，使电容的第一端的第一电压及电容的第二端的参考电压产生驱动压差。
在一些实施例中，请参阅图2、图3及图6，于第三阶段T3，控制信号EM为高电平信号，第一晶体管M1、第七晶体管M7及第八晶体管M8根据控制信号EM导通。第一晶体管M1耦接于电容C1的第二端N2的电位将会从参考电压Vref改变为发光元件L的电位Vled，电容C1的第一端N1的第一电压因应电容C1的第二端N2的电位改变，此时，电容C1的第一端N1的电位从第一电压(Vdata+Vth)将抬升为(Vdata+Vth-Vref+Vled)。
于步骤340中，于第三阶段根据驱动压差输出驱动电流至发光元件。
在一些实施例中，请参阅图2、图3及图6，驱动晶体管DM1根据控制端及第二端的驱动电压差输出驱动电流Id至发光元件L。驱动晶体管DM1的控制端及第二端之间的驱动电压差等同于电容C1的第一端N1及第二端N2之间的电压差值。上述驱动电流Id的公式如下所示：
Id＝K(VGS-Vth)2…式1
于式1中，Id为驱动电流，VGS为驱动晶体管DM1的控制端及第二端的电压差，Vth为临界电压。于此第三阶段，驱动晶体管DM1的控制端的电位为(Vdata+Vth-Vref+Vled)，而驱动晶体管DM1的第二端为Vled，将驱动晶体管DM1的控制端及第二端的电位代入式1中，可得出:
Id＝K(Vdata-Vref)2…式2
由上述式2可知，本案的像素驱动装置配合适当的像素驱动方法，即可消除驱动晶体管DM1的临界电压Vth，除此之外，驱动电流Id取决于数据电压Vdata及参考电压Vref的差值，驱动电流Id独立于电源供应电压VDD/VSS，不受电源供应电压VDD/VSS的影响。
在一些实施例中，请参阅图2及图7，于第四阶段T4，第一扫描号S1、第二扫描信号S2及控制信号EM均为低电平，像素驱动装置100中的所有晶体管均不导通以进行重置。
依据前述实施例，本案提供一种像素驱动装置及像素驱动方法，藉以改善晶体管临界电压的差异及驱动电流受电源供应电压影响的问题。
虽然本案以详细的实施例揭露如上，然而本案并不排除其他可行的实施态样。因此，本案的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准，而非受于前述实施例的限制。
对本领域技术人员而言，在不脱离本案的精神和范围内，当可对本案作各种的更动与润饰。基于前述实施例，所有对本案所作的更动与润饰，亦涵盖于本案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种像素驱动装置，其特征在于，包含：
一电容，包含一第一端及一第二端；
一重置电路，耦接于该电容的该第一端及该第二端；
一补偿电路，耦接于该电容的该第一端及该第二端；
一驱动晶体管，包含一第一端、一第二端及一控制端，其中该驱动晶体管的该控制端耦接于该电容的该第一端；以及
一第一晶体管，包含一第一端、一第二端及一控制端，其中该第一晶体管的该第一端及该第二端耦接于该驱动晶体管的该第二端及该电容的该第二端之间；
其中该重置电路用以于一第一阶段根据一第一扫描信号分别重置该电容的该第一端为一电源供应电压及重置该电容的该第二端为一参考电压，其中该补偿电路用以于一第二阶段根据一第二扫描信号通过该驱动晶体管对该电容的该第一端写入一数据电压，使得该电容的该第一端的电压为一第一电压并维持该电容的该第二端为该参考电压，其中该第一晶体管用以于一第三阶段根据一控制信号导通，使该电容的该第一端的该第一电压及该电容的该第二端的该参考电压产生一驱动压差，其中该驱动晶体管用以于该第三阶段根据该驱动压差输出一驱动电流至一发光元件。
2.如权利要求1所述的像素驱动装置，其特征在于，该重置电路包含：
一第二晶体管，包含一第一端、一第二端及一控制端，其中该第二晶体管的该第一端电连接于该电容的该第一端，其中该第二晶体管的该第二端接收该电源供应电压，其中该第二晶体管的该控制端用以于该第一阶段根据该第一扫描信号重置该电容的该第一端至该电源供应电压；以及
一第三晶体管，包含一第一端、一第二端及一控制端，其中该第三晶体管的该第一端电连接于该电容的该第二端，其中该第三晶体管的该第二端接收该参考电压，其中该第三晶体管的该控制端用以于该第一阶段根据该第一扫描信号重置该电容的该第二端至该参考电压。
3.如权利要求2所述的像素驱动装置，其特征在于，该补偿电路包含:
一第四晶体管，包含一第一端、一第二端及一控制端，其中该第四晶体管的该第一端电连接于该驱动晶体管的该第一端，其中该第四晶体管的该第二端电连接于该电容的该第一端，其中该第四晶体管的该控制端用以于该第二阶段根据该第二扫描信号通过该驱动晶体管对该电容的该第一端写入该数据电压；
一第五晶体管，包含一第一端、一第二端及一控制端，其中该第五晶体管的该第一端电连接于该电容的该第二端，其中该第五晶体管的该第二端接收该参考电压，其中该第五晶体管的该控制端用以于该第二阶段根据该第二扫描信号维持该电容的该第二端为该参考电压；以及
一第六晶体管，包含一第一端、一第二端及一控制端，其中该第六晶体管的该第一端电连接于该驱动晶体管的该第二端，其中该第六晶体管的该第二端接收该数据电压，其中该第六晶体管的该控制端用以于该第二阶段根据该第二扫描信号通过该驱动晶体管对该电容的该第一端写入该数据电压。
4.如权利要求3所述的像素驱动装置，其特征在于，更包含:
一第七晶体管，包含一第一端、一第二端及一控制端，其中该第七晶体管的该第一端接收该电源供应电压，其中该第七晶体管的该第二端电连接于该驱动晶体管的该第一端，其中该第七晶体管的该控制端用以于该第三阶段根据该控制信号导通该驱动电流至该发光元件；以及
一第八晶体管，包含一第一端、一第二端及一控制端，其中该第八晶体管的该第一端电连接于该驱动晶体管的该第二端，其中该第八晶体管的该第二端电连接于该发光元件，其中该第八晶体管的该控制端用以于该第三阶段根据该控制信号导通该驱动电流至该发光元件。
5.如权利要求4所述的像素驱动装置，其特征在于，该控制信号包含一脉冲宽度调变信号，其中该脉冲宽度调变信号的一工作周期系为可调整。
6.一种像素驱动方法，其特征在于，适用于一像素驱动装置，其中该像素驱动装置包含一电容、一驱动晶体管及一第一晶体管，其中该驱动晶体管的一控制端耦接于该电容的一第一端，其中该第一晶体管的一第一端及一第二端分别耦接该电容的一第二端及该驱动晶体管的一第二端，其中该像素驱动方法包含：
于一第一阶段根据一第一扫描信号分别重置该电容的该第一端为一电源供应电压及重置该电容的该第二端为一参考电压；
于一第二阶段根据一第二扫描信号通过该驱动晶体管对该电容的该第一端写入一数据电压，使得该电容的该第一端的电压为一第一电压位并维持该电容的该第二端为该参考电压；
于一第三阶段根据一控制信号导通，使该电容的该第一端的该第一电压及该电容的该第二端的该参考电压产生一驱动压差；以及
于该第三阶段根据该驱动压差输出一驱动电流至一发光元件。
7.如权利要求6所述的像素驱动方法，其特征在于，于该第一阶段根据该第一扫描信号分别重置该电容的该第一端为该电源供应电压及重置该第二端为参考电压的步骤包含:
藉由一重置电路根据该第一扫描信号重置该电容的该第一端为该电源供应电压；以及
藉由该重置电路根据该第一扫描信号重置该电容的该第二端为该参考电压。
8.如权利要求6所述的像素驱动方法，其特征在于，于该第二阶段根据该第二扫描信号通过该驱动晶体管对该电容的该第一端写入该数据电压，使得该电容的该第一端的电压为该第一电压位并维持该电容的该第二端为该参考电压的步骤包含:
藉由一补偿电路根据该第二扫描信号通过该驱动晶体管对该电容的该第一端写入该数据电压，使得该电容的该第一端的电压为该第一电压位并维持该电容的该第二端为该参考电压。
9.如权利要求6所述的像素驱动方法，其特征在于，于该第三阶段根据该控制信号导通，使该电容的该第一端的该第一电压及该电容的该第二端的该参考电压产生该驱动压差的步骤包含:
藉由该第一晶体管根据该控制信号导通，使该电容的该第二端的该参考电压改写为该驱动晶体管的该第二端的电压，进而使得该电容的该第一端的电位抬升。
10.如权利要求6所述的像素驱动方法，其特征在于，于该第三阶段根据该驱动压差输出该驱动电流至该发光元件的步骤包含:
根据一脉冲宽度调变信号及该驱动压差输出该驱动电流至该发光元件，其中该脉冲宽度调变信号的一工作周期系为可调整。
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