CN113948032A - 像素电路及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种像素电路及其驱动方法，像素电路包括一第一晶体管、一第二晶体管以及一驱动晶体管。该第一晶体管用以根据一发光控制信号选择性地导通，其中该第一晶体管的第一端耦接于一第一节点，且该第一晶体管的第二端耦接于一发光元件。该第二晶体管耦接于该第一晶体管，且用以根据一发光开关信号选择性地导通。该驱动晶体管的第一端接收一系统低电压，且该驱动晶体管的第二端耦接于该第一节点。该发光控制信号具有一第一脉冲频率，该发光开关信号具有一第二脉冲频率，且该第一脉冲频率高于该第二脉冲频率。该发光控制信号的占空比低于50％。

Description

像素电路及其驱动方法
技术领域
本公开内容涉及一种像素电路及其驱动方法，特别涉及一种以脉冲模式(ImpulseMode)驱动发光的像素电路及其驱动方法。
背景技术
传统上，采用脉冲模式(Impulse Mode)驱动的显示装置在发光时会产生类似于以脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation)的技术驱动而产生的闪烁现象。因此，若传统的显示装置无法产生足够高的闪烁频率，则可能使得使用者容易产生头痛、眼睛疲劳等问题。
发明内容
本公开内容的一实施方式为一像素电路。该像素电路包括一第一晶体管、一第二晶体管以及一驱动晶体管。该第一晶体管用以根据一发光控制信号选择性地导通，其中该第一晶体管的第一端耦接于一第一节点，且该第一晶体管的第二端耦接于一发光元件。该第二晶体管耦接于该第一晶体管，且用以根据一发光开关信号选择性地导通。该驱动晶体管，用以产生一驱动电流，其中该驱动晶体管的第一端接收一系统低电压，且该驱动晶体管的第二端耦接于该第一节点。其中，该发光控制信号具有一第一脉冲频率，该发光开关信号具有一第二脉冲频率，且该第一脉冲频率高于该第二脉冲频率。其中，该发光控制信号的占空比低于50％。
本公开内容的另一实施方式为一驱动方法。该驱动方法适用于一像素电路，包含：在一第一期间，控制一发光开关信号切换至关断电压电平以断开一驱动晶体管与一发光元件；以及在一第二期间，控制该发光开关信号切换至导通电压电平，使得该发光元件以一发光控制信号的一第一脉冲频率接收该驱动晶体管产生的一驱动电流；其中该发光开关信号具有低于该第一脉冲频率的一第二脉冲频率，且该发光控制信号的占空比低于50％。
综上，通过特定的发光控制信号(例如：具有高于400Hz的脉冲频率以及低于50％的占空比)，本公开内容的像素电路在发光时得以提供足够高的闪烁频率，减少使用者发生不适的机会。
附图说明
图1是根据本公开内容的部分实施例示出一种像素电路的示意图。
图2是根据本公开内容的部分实施例示出一种像素电路中的扫描信号、发光开关信号与发光控制信号的时序图。
图3A～3B是根据本公开内容的部分实施例示出一种像素电路运行于不同期间的示意图。
图4是根据本公开内容的其他部分实施例示出一种像素电路的示意图。
图5A～5B是根据本公开内容的其他部分实施例示出一种像素电路运行于不同期间的示意图。
附图标记说明：
100,200：像素电路
T1,T3,T4：晶体管
T2：驱动晶体管
C1,C2：电容
N1：节点
LED：发光元件
Scan：扫描信号
SW-EM：发光开关信号
EM：发光控制信号
Data：数据信号
VDD：系统高电压
VSS：系统低电压
Vdata：数据电压
Vgl：关断电压
Id：驱动电流
f1,f2,f3：脉冲频率
T1：时间
T2：周期
P1,P2：期间
具体实施方式
下文是举实施例配合说明书附图作详细说明，但所描述的具体实施例仅用以解释本公开，并不用来限定本公开，而结构操作的描述非用以限制其执行的顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等技术效果的装置，皆为本公开内容所涵盖的范围。
在全篇说明书与权利要求所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此公开的内容中与特殊内容中的平常意义。
关于本文中所使用的“耦接”或“连接”，均可指二或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，亦可指二或多个元件相互操作或动作。
请参阅图1，图1描述根据本公开内容的部分实施例所示出的一像素电路100。像素电路100包括一驱动晶体管T2、一晶体管T1、一电容C1、一晶体管T3、一晶体管T4以及一发光元件LED。
结构上，驱动晶体管T2的第一端接收一系统低电压VSS，且驱动晶体管T2的第二端耦接于晶体管T4的第一端。晶体管T4的第二端耦接于一节点N1，且晶体管T4的控制端接收一发光开关信号SW-EM，使得晶体管T4用以根据发光开关信号SW-EM选择性地导通或关断。晶体管T3的第一端耦接于节点N1，晶体管T3的第二端耦接于发光元件LED的阴极端，且晶体管T3的控制端接收一发光控制信号EM，使得晶体管T3用以根据发光控制信号EM选择性地导通或关断。发光元件LED的阳极端接收一系统高电压VDD。
晶体管T1的第一端接收一数据信号Data，晶体管T1的第二端耦接于驱动晶体管T2的控制端，且晶体管T1的控制端接收一扫描信号Scan，使得晶体管T1用以根据扫描信号Scan选择性地导通或关断。电容C1的一端耦接于晶体管T1的第二端以及驱动晶体管T2的控制端之间，电容C1的另一端接收系统低电压VSS。
请参阅图2，图2描述扫描信号Scan、发光开关信号SW-EM以及发光控制信号EM的时序图。于部分实施例中，如图2所示，扫描信号Scan具有一脉冲频率f3，发光开关信号SW-EM具有一脉冲频率f2，而发光控制信号EM具有一脉冲频率f1。脉冲频率f1高于脉冲频率f2以及脉冲频率f3，且脉冲频率f2大致上等同于脉冲频率f3。举例来说，发光控制信号EM的脉冲频率f1高于400Hz，而扫描信号Scan的脉冲频率f3与发光开关信号SW-EM的脉冲频率f2可均为60Hz。
值得注意的是，发光控制信号EM的占空比(duty ratio)低于50％。以图2中的发光控制信号EM[n+1]的例子来说，发光控制信号EM[n+1]的占空比即为发光控制信号EM[n+1]维持于导通电压电平的时间T1除以发光控制信号EM[n+1]的周期T2，而时间T1除以周期T2所得到的数值会小于0.5。
接下来对像素电路100的运行进行说明。如图2所示，像素电路100的每一帧(1frame)均包括一第一期间P1以及一第二期间P2。于部分实施例中，像素电路100应用于显示装置(图中未示)。上述显示装置包括一处理器、一源极驱动器、一栅极驱动器以及一显示面板。显示面板包括以阵列排列的多个像素电路100。处理器耦接源极驱动器与栅极驱动器。源极驱动器通过多个条数据线连接显示面板中的像素电路100。栅极驱动器设置于显示面板的一侧，且通过多个条扫描线连接显示面板中的像素电路100。显示装置的处理器会通过源极驱动器与栅极驱动器按序驱动每一列的像素电路100。因此，图2中的扫描信号Scan[n]、发光开关信号SW-EM[n]与发光控制信号EM[n]代表用于控制第3A～3B图中的像素电路100的信号。图2中的扫描信号Scan[n+1]、发光开关信号SW-EM[n+1]与发光控制信号EM[n+1]则代表用于驱动与像素电路100相邻的另一列的像素电路的信号。
于部分实施例中，像素电路100于第一期间P1执行数据写入的操作。如第2及3A图所示，于第一期间P1，晶体管T3根据发光控制信号EM[n]交替地导通与关断。发光开关信号SW-EM[n]切换至关断电压电平以关断晶体管T4，进而断开发光元件LED以及驱动晶体管T2。扫描信号Scan[n]切换至导通电压电平，使得晶体管T1导通。晶体管T1导通后，驱动晶体管T2的控制端便可接收数据信号Data。于其他部分实施例中，像素电路100于第一期间P1执行重置、数据写入以及补偿的操作。
于部分实施例中，像素电路100于第二期间P2执行发光的操作。如第2及3B图所示，于第二期间P2，扫描信号Scan[n]维持于关断电压电平，使得晶体管T1关断。驱动晶体管T2的控制端通过电容C1维持于相应于数据信号Data的一数据电压Vdata。晶体管T3仍根据发光控制信号EM[n]交替地导通与关断。发光开关信号SW-EM[n]由关断电压电平切换至导通电压电平，使得晶体管T4导通。驱动晶体管T2根据数据电压Vdata产生一驱动电流Id。发光元件LED在晶体管T3以及晶体管T4同时导通时接收驱动电流Id。换言之，发光元件LED会以发光控制信号EM的脉冲频率f1接收驱动电流Id，以在第二期间P2进行多次的发光。在一些实施例中，前述补偿操作指的是依据驱动晶体管T2的临界电压调整输入像素电路100的数据电压Vdata，以减轻驱动晶体管T2的临界电压变异对驱动电流Id的影响。
请参阅图4，图4描述根据本公开内容的其他部分实施例所示出的一像素电路200。像素电路200包括一驱动晶体管T2、一晶体管T1、一电容C1、一晶体管T3、一晶体管T4、一电容C2以及一发光元件LED。
结构上，驱动晶体管T2的第一端接收系统低电压VSS，且驱动晶体管T2的第二端耦接于节点N1。晶体管T3的第一端耦接于节点N1，且晶体管T3的第二端耦接于发光元件LED的阴极端。发光元件LED的阳极端接收系统高电压VDD。晶体管T4的第一端耦接于晶体管T3的控制端，晶体管T4的第二端接收发光控制信号EM，且晶体管T4的控制端接收发光开关信号SW-EM，使得晶体管T4用以根据发光开关信号SW-EM选择性地导通或关断。当晶体管T4导通时，晶体管T3的控制端接收发光控制信号EM，使得晶体管T3用以根据发光控制信号EM选择性地导通或关断。电容C2的一端耦接于晶体管T3的控制端以及晶体管T4的第一端之间，电容C2的另一端接收系统高电压VDD。
晶体管T1的第一端接收数据信号Data，晶体管T1的第二端耦接于驱动晶体管T2的控制端，且晶体管T1的控制端接收扫描信号Scan，使得晶体管T1用以根据扫描信号Scan选择性地导通或关断。电容C1的一端耦接于晶体管T1的第二端以及驱动晶体管T2的控制端之间，电容C1的另一端接收系统低电压VSS。
于图4所示的实施例中，扫描信号Scan、发光开关信号SW-EM以及发光控制信号EM类似于第1及2图所示的实施例，故在此不赘述。
接下来对像素电路200的运行进行说明。像素电路200的每一帧(1frame)也均包括如图2所示的第一期间P1以及第二期间P2。
于部分实施例中，像素电路200于第一期间P1执行数据写入的操作。如第2及5A图所示，于第一期间P1，发光开关信号SW-EM[n]切换至关断电压电平以关断晶体管T4。晶体管T3的控制端通过电容C2维持于一关断电压Vgl以关断晶体管T3，进而断开发光元件LED以及驱动晶体管T2。扫描信号Scan[n]切换至导通电压电平，使得晶体管T1导通。晶体管T1导通后，驱动晶体管T2的控制端便可接收数据信号Data。于其他部分实施例中，像素电路200于第一期间P1执行重置、数据写入以及补偿的操作。
于部分实施例中，像素电路200于第二期间P2执行发光的操作。如第2及5B图所示，于第二期间P2，扫描信号Scan[n]维持于关断电压电平，使得晶体管T1关断。驱动晶体管T2的控制端通过电容C1维持于相应于数据信号Data的数据电压Vdata。发光开关信号SW-EM[n]由关断电压电平切换至导通电压电平，使得晶体管T4导通。如此一来，晶体管T3的控制端接收发光控制信号EM[n]，使得晶体管T3根据发光控制信号EM[n]交替地导通与关断。驱动晶体管T2根据数据电压Vdata产生驱动电流Id。发光元件LED在晶体管T3以及晶体管T4同时导通时接收驱动电流Id。换言之，发光元件LED会以发光控制信号EM的脉冲频率f1接收驱动电流Id，以在第二期间P2进行多次的发光。
当显示装置根据具有高脉冲频率的发光控制信号操作时，不同列的像素电路的发光阶段可能重叠。换言之，单位时间内可能有过多的发光元件接收驱动电流，使得显示装置中的显示面板容易因为严重的电压降(IR-drop)的影响而无法正常运行。于上述实施例中，本公开内容的像素电路100(或像素电路200)通过用以接收发光开关信号SW-EM的晶体管T4，得以避免上述问题。
于上述实施例中，晶体管T1,T3,T4和驱动晶体管T2皆为N型薄膜晶体管，但本公开并不以此为限。于其他部分实施例中，本领域技术人员亦可以P型薄膜晶体管据以实现。另外，于部分实施例中，发光元件LED可为有机发光二极管或微发光二极管等等。在一些实施例中，微发光二极管指的是二极管芯片尺寸在75μm以下，其中二极管芯片是先于二极管晶圆上生成，再通过巨量转移技术转移至显示装置的基板上以电性连接于晶体管。
综上，通过特定的发光控制信号EM(例如：具有高于400Hz的脉冲频率以及低于50％的占空比)，本公开内容的像素电路100,200在发光时得以提供足够高的闪烁频率，减少使用者发生不适的机会。
虽然本公开内容已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本公开内容，所属技术领域技术人员在不脱离本公开内容的构思和范围内，当可作各种变动与润饰，因此本公开内容的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种像素电路，包含：
一第一晶体管，用以根据一发光控制信号选择性地导通，其中该第一晶体管的第一端耦接于一第一节点，且该第一晶体管的第二端耦接于一发光元件；
一第二晶体管，耦接于该第一晶体管，且用以根据一发光开关信号选择性地导通；以及
一驱动晶体管，用以产生一驱动电流，其中该驱动晶体管的第一端接收一系统低电压，且该驱动晶体管的第二端耦接于该第一节点；
其中，该发光控制信号具有一第一脉冲频率，该发光开关信号具有一第二脉冲频率，且该第一脉冲频率高于该第二脉冲频率；
其中，该发光控制信号的占空比低于50％。
2.如权利要求1所述的像素电路，其中该第一晶体管的控制端接收该发光控制信号，该第二晶体管的第一端耦接于该驱动晶体管的第二端，该第二晶体管的第二端耦接于该第一节点，且该第二晶体管的控制端接收该发光开关信号。
3.如权利要求1所述的像素电路，其中该第二晶体管的第一端耦接于该第一晶体管的控制端，该第二晶体管的第二端接收该发光控制信号，且该第二晶体管的控制端接收该发光开关信号。
4.如权利要求1所述的像素电路，其中：
在一第一期间，该发光开关信号切换至关断电压电平使得该第二晶体管关断，而该驱动晶体管的控制端接收一数据信号；
在一第二期间，该发光开关信号切换至导通电压电平使得该第二晶体管导通，该第一晶体管根据该发光控制信号交替地导通与关断，而该发光元件在该第一晶体管以及该第二晶体管同时导通时接收该驱动电流。
5.如权利要求1所述的像素电路，其中：
在一第一期间，该发光开关信号切换至关断电压电平使得该第二晶体管关断，该第一晶体管的控制端维持于一关断电压使得该第一晶体管关断，而该驱动晶体管的控制端接收一数据信号；
在一第二期间，该发光开关信号切换至导通电压电平使得该第二晶体管导通，该第一晶体管根据该发光控制信号交替地导通与关断，而该发光元件在该第一晶体管以及该第二晶体管同时导通时接收该驱动电流。
6.如权利要求4或5所述的像素电路，其还包含一第三晶体管，用以根据一扫描信号选择性地导通，其中该第三晶体管的第一端接收该数据信号，且该第三晶体管的第二端耦接于该驱动晶体管的控制端。
7.一种驱动方法，适用于一像素电路，包含：
在一第一期间，控制一发光开关信号切换至关断电压电平以断开一驱动晶体管与一发光元件；以及
在一第二期间，控制该发光开关信号切换至导通电压电平，使得该发光元件以一发光控制信号的一第一脉冲频率接收该驱动晶体管产生的一驱动电流；
其中该发光开关信号具有低于该第一脉冲频率的一第二脉冲频率，且该发光控制信号的占空比低于50％。
8.如权利要求7所述的驱动方法，其中：
在该第一期间，一第一晶体管根据具有关断电压电平的该发光开关信号关断，而该驱动晶体管的控制端接收一数据信号；
在该第二期间，该第一晶体管根据具有导通电压电平的该发光开关信号导通，一第二晶体管根据该发光控制信号交替地导通与关断，而该发光元件在该第一晶体管以及该第二晶体管同时导通时接收该驱动电流。
9.如权利要求7所述的驱动方法，其中：
在该第一期间，一第一晶体管根据具有关断电压电平的该发光开关信号关断，一第二晶体管的控制端维持于一关断电压使得该第二晶体管关断，而该驱动晶体管的控制端接收一数据信号；
在该第二期间，该第一晶体管根据具有导通电压电平的该发光开关信号导通，该第二晶体管根据该发光控制信号交替地导通与关断，而该发光元件在该第一晶体管以及该第二晶体管同时导通时接收该驱动电流。
10.如权利要求8或9所述的驱动方法，其中：
在该第一期间，控制一扫描信号切换至导通电压电平使得该驱动晶体管的控制端接收该数据信号。
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