TW202029170A - 像素驅動電路及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

像素驅動電路包含驅動單元，透過第一控制端接收第一控制訊號，並根據第一控制訊號偏壓驅動單元，以提供驅動電流至發光元件。電容一端連接於驅動單元的第二控制端，另一端連接於驅動單元的第一端或第二端。補償單元透過第一控制端接收第二控制訊號，並根據第二控制訊號偏壓補償單元。第一開關單元透過控制端接收第三控制訊號，以導通第一開關單元。第二開關單元透過控制端接收第四控制訊號，以導通第二開關單元。第三開關單元透過控制端接收第三控制訊號或第四控制訊號，以導通第三開關單元。

Description

像素驅動電路及其操作方法
本發明係關於一種像素驅動電路及其操作方法；具體而言，本發明係關於具有發光二極體顯示裝置的像素驅動電路及其操作方法。
一般而言，發光二極體顯示裝置中具有資料電路、掃描電路、像素驅動電路。像素驅動電路根據資料電路提供的資料訊號及掃描電路提供的掃描訊號驅動發光二極體發光。一般而言，發光二極體的驅動電流係與資料訊號及像素驅動電路中電晶體的臨界電壓有關；然而前述臨界電壓往往因製程因素存在偏異而影響發光二極體實際亮度，影響顯示面板亮度的均勻性。因此，如何改善顯示面板亮度的均勻性並減少電路佈局面積，為改善的主要課題。
本發明之一目的在於提供一種像素驅動電路及其操作方法，可提供穩定的驅動電流。
像素驅動電路包含驅動單元、電容、補償單元、第一開關單元、第二開關單元、第三開關單元、發光元件。驅動單元包含第一端、第二 端、第一控制端、第二控制端。驅動單元的第一端接收第一供應電壓。驅動單元的第一控制端接收第一控制訊號，並根據第一控制訊號偏壓驅動單元。電容一端連接於驅動單元的第二控制端，另一端連接於驅動單元的第一端或驅動單元的第二端。補償單元包含第一端、第二端、第一控制端、第二控制端。補償單元的第一控制端接收第二控制訊號，並根據第二控制訊號偏壓補償單元。補償單元的第二控制端連接補償單元的第二端且連接驅動單元的第二控制端。第一開關單元包含第一端、第二端、控制端。第一開關單元的第一端接收資料訊號。第一開關單元的第二端連接補償單元的第一端。第一開關單元的控制端接收第三控制訊號，並根據第三控制訊號導通第一開關單元。第二開關單元包含一第一端、一第二端、一控制端。第二開關單元的第一端連接補償單元的第二端。第二開關單元的第二端連接第一初始電壓。第二開關單元的控制端接收第四控制訊號，並根據第四控制訊號導通第二開關單元。第三開關單元包含第一端、第二端、控制端。第三開關單元的第一端連接驅動單元的第二端。第三開關單元的第二端連接第二初始電壓。第三開關單元的控制端接收第三控制訊號或第四控制訊號。第三開關單元根據第四控制訊號被導通。發光元件包含陽極端及陰極端。陽極端連接驅動單元的第二端。陰極端接收第二供應電壓。於偵測階段，補償單元與第一開關單元導通且驅動單元不導通，藉以提供資料訊號至補償單元的第二控制端。於發光階段，第一開關單元不導通且驅動單元導通，藉以提供驅動電流至發光元件。
像素驅動電路包含第一電晶體、第二電晶體、第三電晶體、第四電晶體、第五電晶體、電容、發光元件。第一電晶體包含接收第一供應電壓的第一端，且包含接收第一控制訊號的第一閘極端，根據第一控制訊號偏壓第一電晶體。電容一端連接於第一電晶體的第二閘極端，另一端連接於 第一電晶體的第一端或第一電晶體的第二端。第二電晶體包含接收第二控制訊號的第一閘極端，並根據第二控制訊號偏壓第二電晶體，且包含連接第二電晶體的第二端且連接第一電晶體的第二閘極端的第二閘極端。第三電晶體包含接收資料訊號的第一端，且包含連接第二電晶體的第一端的第二端，並且包含接收第三控制訊號的閘極端，並根據第三控制訊號導通第三電晶體。第四電晶體包含連接第二電晶體的第二端的第一端，且包含連接第一初始電壓的第二端，並且包含接收第四控制訊號之閘極端，並根據第四控制訊號導通第四電晶體以重置第一電晶體的第二閘極端。第五電晶體包含連接第一電晶體的第二端之第一端，且包含連接第二初始電壓的第二端，並且包含接收第三控制訊號或第四控制訊號的閘極端。發光元件包含電性連接第五電晶體的第一端之陽極端，且包含接收第二供應電壓的陰極端。第五電晶體根據第四控制訊號被導通以重置發光元件的陽極端。
操作方法包含以下步驟：(A)於第一操作狀態，經由第四電晶體重置第一電晶體的第二閘極端；(B)於第二操作狀態，經由第二電晶體及第三電晶體提供資料訊號至第二電晶體的第二閘極端；(C)於第三操作狀態，經由第一電晶體提供驅動電流至發光元件。
1,1A,1B,1C‧‧‧像素驅動電路
1D,1E,1F‧‧‧像素驅動電路
1G,1H,1I‧‧‧像素驅動電路
10‧‧‧驅動單元
20‧‧‧補償單元
30‧‧‧第一開關單元
40‧‧‧第二開關單元
50‧‧‧第三開關單元
60‧‧‧發光元件
CST‧‧‧電容
DATA‧‧‧資料訊號
EM[N]‧‧‧控制訊號
OVDD‧‧‧供應電壓
OVSS‧‧‧供應電壓
S[N]‧‧‧控制訊號
S[N-1]‧‧‧控制訊號
T1~T5‧‧‧電晶體
VINT‧‧‧初始電壓
VINT1,VINT2‧‧‧初始電壓
VREF‧‧‧參考電壓
圖1為本發明像素驅動電路之一實施例示意圖。
圖2為像素驅動電路之另一實施例示意圖。
圖3為像素驅動電路的訊號示意圖。
圖4為像素驅動電路操作方法的流程圖。
圖5A至圖5C為對應圖2所繪示像素驅動電路於不同操作方式的示意圖。
圖6至圖9為像素驅動電路之不同實施例示意圖。
圖10為像素驅動電路的另一訊號示意圖。
圖11至圖13為像素驅動電路之不同實施例示意圖。
圖14為像素驅動電路的另一訊號示意圖。
圖15A至圖15C為對應圖13所繪示像素驅動電路於不同操作方式的示意圖。
圖16為像素驅動電路之另一實施例示意圖。
圖17為像素驅動電路的另一訊號示意圖。
以下依本發明之像素驅動電路，特舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍。除非另有定義，本文使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。
關於本文中所使用之『第一』、『第二』、...等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本發明，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。關於本文中所使用之『包含』、『包含』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限於。關於本文中所使用之『及/或』，係包含所述事物的任一或全部組合。
關於本文中所使用之用詞(rerms)，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意 義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。
圖1為本發明像素驅動電路1之一實施例示意圖。如圖1所示，像素驅動電路1包含驅動單元10、電容CST、補償單元20、第一開關單元30、第二開關單元40、第三開關單元50、發光元件60。驅動單元10包含第一端、第二端、第一控制端、第二控制端。驅動單元10透過第一端接收供應電壓OVDD，第一控制端接收控制訊號EM[N]，並根據控制訊號EM[N]導通驅動單元10。電容CST一端連接於驅動單元10的第二控制端，此外，在圖1的實施例，電容CST的另一端連接於驅動單元10的第一端。
補償單元20包含第一端、第二端、第一控制端、第二控制端。補償單元20透過第一控制端接收控制訊號S[N]，並根據控制訊號S[N]導通補償單元20。補償單元20的第二控制端連接補償單元20的第二端且連接驅動單元10的第二控制端。
第一開關單元30包含第一端、第二端、控制端。第一開關單元30透過第一端接收資料訊號DATA，第一開關單元30的第二端連接補償單元20的第一端，第一開關單元30的控制端接收控制訊號S[N]，並根據控制訊號S[N]導通第一開關單元30。
第二開關單元40包含第一端、第二端、控制端。第二開關單元40的第一端連接補償單元20的第二端。第二開關單元40的第二端連接初始電壓VINT。第二開關單元40的控制端接收控制訊號S[N-1]，並根據控制訊號S[N-1]導通第二開關單元40。
第三開關單元50包含第一端、第二端、控制端。第三開關單元50的第一端連接驅動單元10的第二端，第三開關單元50的第二端連接初始電壓VINT。在圖1的實施例，第二開關單元40和第三開關單元50 所連接的初始電壓為相同電壓源。第三開關單元50的控制端接收控制訊號S[N-1]，並根據控制訊號S[N-1]導通第三開關單元50。發光元件60包含陽極端及陰極端，發光元件60的陽極端連接驅動單元10的第二端，陰極端接收供應電壓OVSS。
請參考圖2。圖2為像素驅動電路1A之另一實施例示意圖。以圖2為例，圖2所繪示之像素驅動電路1A可適用於圖1所示的像素驅動電路。如圖2所示，像素驅動電路1A的驅動單元10可包含電晶體T3。電晶體T3包含第一端、第二端、第一閘極端、第二閘極端。電晶體T3的第一端接收供應電壓OVDD。電晶體T3的第一閘極端接收控制訊號EM[N]，並根據控制訊號EM[N]導通電晶體T3。電容CST的一端連接於電晶體T3的第二閘極端，此外，在圖2的實施例，電容CST的另一端連接於電晶體T3的第一端。
補償單元20可包含電晶體T2。電晶體T2包含第一端、第二端、第一閘極端、第二閘極端。電晶體T2的第一閘極端接收控制訊號S[N]，並根據控制訊號S[N]偏壓電晶體T2。電晶體T2的第二閘極端連接電晶體T2的第二端且連接電晶體T3的第二閘極端。
第一開關單元30可包含電晶體T1。電晶體T1包含第一端、第二端、閘極端。電晶體T1的第一端接收資料訊號DATA。電晶體T1的第二端連接電晶體T2的第一端。電晶體T1的閘極端接收控制訊號S[N]，並根據控制訊號S[N]導通電晶體T1。在圖2的實施例，電晶體T2接收的控制訊號與電晶體T1接收的控制訊號相同。
第二開關單元40可包含電晶體T4。電晶體T4包含第一端、第二端、閘極端。電晶體T4的第一端連接電晶體T2的第二端。電晶體T4的第二端連接初始電壓VINT。電晶體T4的閘極端接收控制訊號S[N-1]，並 根據控制訊號S[N-1]導通電晶體T4，以重置電晶體T3的第二閘極端。
第三開關單元50可包含電晶體T5。電晶體T5包含第一端、第二端、閘極端。電晶體T5的第一端連接電晶體T3的第二端。電晶體T5的第二端連接初始電壓VINT。在圖2的實施例，電晶體T4和電晶體T5所連接的初始電壓為相同電壓源。電晶體T4的第二端和電晶體T5的第二端皆直接連接初始電壓VINT。電晶體T5的閘極端接收控制訊號S[N-1]。
發光元件60的陽極端電性連接電晶體T5的第一端，且連接電晶體T3的第二端。發光元件60的陰極端接收供應電壓OVSS。電晶體T5根據控制訊號S[N-1]被導通以重置發光元件60的陽極端。
圖3為像素驅動電路的訊號示意圖。如圖3所示，像素驅動電路的操作依期間不同可分為三種操作狀態，依序為第一操作狀態(即重置階段)、第二操作狀態(即偵測階段)、第三操作狀態(即發光階段)。操作狀態的改變是分別於期間D1、期間D2、期間D3透過調整各控制訊號的位準而達成。
圖4為像素驅動電路操作方法的流程圖。如圖4所示，參考圖3的實施例，在步驟S10，於第一操作狀態，經由電晶體T4重置電晶體T3的第二閘極端，並經由電晶體T5重置發光元件60的陽極端。在步驟S20，於第二操作狀態，經由電晶體T2及電晶體T1提供資料訊號DATA至電晶體T2的第二閘極端。在步驟S30，於第三操作狀態，經由電晶體T3提供驅動電流至發光元件60。
圖5A至圖5C為對應圖2所繪示像素驅動電路於不同操作方式的示意圖。請參考圖3和圖5A，在期間D1，控制訊號S[N-1]自高電壓位準(VGH)改變為低電壓位準(VGL)，控制訊號S[N]維持為高電壓位準(VGH)，控制訊號EM[N]自低電壓位準(VGL_EM)改變為高電壓位準(VGH)。如 圖5A所示，此時電晶體T1、電晶體T2、電晶體T3為關斷狀態，而電晶體T4和電晶體T5為導通狀態。
進一步而言，在前述第一操作狀態(即重置階段)的流程中，包含提供控制訊號S[N-1]以導通電晶體T4，電晶體T3的第二閘極端接收初始電壓VINT。另外，提供控制訊號S[N-1]以導通電晶體T5，發光元件60的陽極端接收初始電壓VINT。從另一角度觀之(參考圖2)，經由第二開關單元40重置驅動單元10的第二控制端，經由第三開關單元50以重置發光元件60的陽極端。重置後A點的電位等於VINT，重置後B點的電位等於VINT。
需補充的是，在圖2、圖5A至圖5C所示的實施例，電晶體T1、電晶體T2、電晶體T3、電晶體T4及電晶體T5為同類型電晶體。請參考圖3和圖5A，於第一操作狀態，控制訊號EM[N]與控制訊號S[N-1]的波形反相。藉此完成前述第一操作狀態。
請參考圖3和圖5B，在期間D2，控制訊號S[N-1]自低電壓位準(VGL)改變為高電壓位準(VGH)，控制訊號S[N]自高電壓位準(VGH)改變為低電壓位準(VGL)，控制訊號EM[N]維持為高電壓位準(VGH)。於第二操作狀態，控制訊號EM[N]與控制訊號S[N]的波形反相。藉此完成前述第二操作狀態。如圖5B所示，此時電晶體T1、電晶體T2為導通狀態，而電晶體T3、電晶體T4和電晶體T5為關斷狀態。
進一步而言，在前述第二操作狀態(即偵測階段)的流程中，包含提供控制訊號S[N]以偏壓電晶體T2。另一方面，提供控制訊號S[N]以導通電晶體T1，藉此電晶體T3的第二閘極端接收資料訊號DATA。從另一角度觀之(參考圖2)，補償單元20與第一開關單元30導通且驅動單元10不導通，藉以提供資料訊號DATA至補償單元20的第二控制端。在此階段，A點電位等於DATA-|Vth_T2|，B點電位等於VINT，其中Vth_T2為電晶體T2 的臨界電壓。
請參考圖3和圖5C，在期間D3，控制訊號S[N-1]維持為高電壓位準(VGH)，控制訊號S[N]自低電壓位準(VGL)改變為高電壓位準(VGH)，控制訊號EM[N]自高電壓位準(VGH)改變為低電壓位準(VGL_EM)。如圖5C所示，此時電晶體T1、電晶體T2、電晶體T4、電晶體T5為關斷狀態，而電晶體T3為導通狀態。從另一角度觀之(參考圖2)，在期間D3，第一開關單元30不導通且驅動單元10導通，藉以提供驅動電流至發光元件60。在此階段，A點電位等於DATA-|Vth_T2|，驅動電流符合：I=(1/2)k(OVDD-DATA)2。應理解，驅動電流一般係與供應電壓以及驅動電晶體的臨界電壓值有關，而藉由採用具有相同臨界電壓值的電晶體T2及電晶體T3，在驅動電流中消除了電晶體臨界電壓值的影響，藉此可提供穩定的驅動電流，提高顯示品質。
以形成低溫多晶矽薄膜電晶體的顯示裝置為例，當兩電晶體位置很靠近，雷射照射時所受雷射能量較接近，藉此使得電晶體的臨界電壓可高度一致。另外需補充的是，控制訊號EM[N]於第三操作狀態(即發光階段)的電壓位準(VGL_EM)須與控制訊號S[N]於第二操作狀態(即偵測階段)的電壓位準(VGL)相同，而此電壓位準的設定需使電晶體T2與電晶體T3被操作於飽和區。此外，由於電晶體T2的第一閘極端於第二操作狀態時(即偵測階段)的偏壓情況及電晶體T3的第一閘極端於第三操作狀態時(即發光階段)的偏壓情況一致，使得電晶體T2的臨界電壓值與電晶體T3的臨界電壓值會更為一致，因此能提供更好的臨界電壓補償效果。
圖6至圖9為像素驅動電路之不同實施例示意圖。如圖6所示，像素驅動電路1B包含電晶體T1、電晶體T2、電晶體T3、電晶體T4、電晶體T5、電容CST、發光元件60。圖6繪示之像素驅動電路1B的元件間連接關係與像素驅動電路1A的元件間連接關係大致相同。與前述實施例 的差異在於，電晶體T2的第一閘極端連接電晶體T4的第二端。在圖6的實施例，電晶體T4的第二端和電晶體T5的第二端皆直接連接初始電壓VINT。電晶體T2接收的控制訊號與電晶體T1接收的控制訊號不同。電晶體T2接收的控制訊號為初始電壓VINT，而電晶體T1的閘極端則是接收控制訊號S[N]。
需補充的是，在圖6的實施例，控制訊號EM[N]於第三操作狀態(即發光階段)的電壓位準(VGL_EM)需與初始電壓VINT的電壓位準相同，藉此完成前述操作流程。即，EM[N]訊號在第三操作狀態的電壓位準，必須與T2第一閘極端於第二操作狀態的電壓位準相同，但兩控制訊號的高電壓位準皆為VGH。
在其他實施例，可採用像素驅動電路具有與像素驅動電路1A的元件間相同的連接關係，並且電晶體T2接收的控制訊號為參考電壓。控制訊號EM[N]於第三操作狀態(即發光階段)的電壓位準(VGL_EM)須與參考電壓的電壓位準相同，藉此完成前述操作流程。
如圖7所示，像素驅動電路1C包含電晶體T1、電晶體T2、電晶體T3、電晶體T4、電晶體T5、電容CST、發光元件60。圖7繪示之像素驅動電路1C的元件間連接關係與像素驅動電路1A的元件間連接關係大致相同。與像素驅動電路1A的差異在於，電晶體T5的第二端連接電晶體T4的第一端。換言之，電晶體T5經由電晶體T4接收初始電壓VINT。操作流程的差異在於，在圖7的實施例，由於經過兩個電晶體導通電阻，於第一操作狀態(即重置階段)，重置後B點的電位較初始電壓VINT高一些，應理解，前述情形下仍須維持發光元件60於第一操作狀態不導通，即滿足：VB-OVSS<VTH_OLED，其中VTH_OLED為發光元件60的臨界電壓。
如圖8所示，像素驅動電路1D包含電晶體T1、電晶體T2、 電晶體T3、電晶體T4、電晶體T5、電容CST、發光元件60。圖8繪示之像素驅動電路1D的元件間連接關係與像素驅動電路1A的元件間連接關係大致相同。與像素驅動電路1A的差異在於，電晶體T4的第二端連接電晶體T5的第一端。換言之，電晶體T4經由電晶體T5接收初始電壓VINT。操作流程的差異在於，於第一操作狀態(即重置階段)，重置後A點的電位較初始電壓VINT高一些。此外，如前所述，電晶體T2接收的控制訊號可為參考電壓VREF、初始電壓VINT，或是與電晶體T1接收的控制訊號相同。進一步而言，當像素驅動電路的各電晶體為同類型(例如像素驅動電路1A~1D)，電晶體T2接收的控制訊號可與電晶體T1接收的控制訊號S[N]相同或不同。
如圖9所示，像素驅動電路1E包含電晶體T1、電晶體T2、電晶體T3、電晶體T4、電晶體T5、電容CST、發光元件60。圖9繪示之像素驅動電路1E的元件間連接關係與像素驅動電路1A的元件間連接關係相同。與前述實施例的差異在於，電晶體T1、電晶體T2、電晶體T3、電晶體T4及電晶體T5之中具有不同類型電晶體。整體而言，電晶體T3與電晶體T2為同類型電晶體，電晶體T1、電晶體T4及電晶體T5為同類型電晶體且與電晶體T3(和電晶體T2)具有不同類型。在圖9所示的實施例，電晶體T3與電晶體T2為P型電晶體，而電晶體T1、電晶體T4、電晶體T5為N型電晶體。
此外，在圖9的實施例，電晶體T4和電晶體T5所連接的初始電壓為相同電壓源。電晶體T2接收的控制訊號與電晶體T1接收的控制訊號不同。電晶體T2接收的控制訊號可為參考電壓VREF或是初始電壓VINT，而電晶體T1的閘極端則是接收控制訊號S[N]，藉此完成前述第一操作狀態。
圖10為像素驅動電路的另一訊號示意圖。根據前述差異， 控制訊號的操作波形相應調整。如圖10所示，在期間D1，控制訊號S[N-1]自低電壓位準(VGL)改變為高電壓位準(VGH)，控制訊號S[N]維持為低電壓位準(VGL)，控制訊號EM[N]自低電壓位準(VGL_EM)改變為高電壓位準(VGH)。整體而言，於第一操作狀態，控制訊號EM[N]與控制訊號S[N]的波形反相，而控制訊號EM[N]與控制訊號S[N-1]的波形同相。藉此完成前述第一操作狀態。
如圖10所示，在期間D2，控制訊號S[N-1]自高電壓位準(VGH)改變為低電壓位準(VGL)，控制訊號S[N]自低電壓位準(VGL)改變為高電壓位準(VGH)，控制訊號EM[N]維持為高電壓位準(VGH)。整體而言，於第二操作狀態，控制訊號EM[N]與控制訊號S[N-1]的波形反相，而控制訊號EM[N]與控制訊號S[N]的波形同相。藉此完成前述第二操作狀態。
如圖10所示，在期間D3，控制訊號S[N-1]維持為低電壓位準(VGL)，控制訊號S[N]自高電壓位準(VGH)改變為低電壓位準(VGL)，控制訊號EM[N]自高電壓位準(VGH)改變為低電壓位準(VGL_EM)。藉此完成前述操作流程。
另外，如前所述，電晶體T2接收的控制訊號可為參考電壓VREF或是初始電壓VINT。控制訊號EM[N]於第三操作狀態(即發光階段)的電壓位準(VGL_EM)須與初始電壓(或參考電壓)的電壓位準相同，而初始電壓的電壓位準(或參考電壓的電壓位準)需使電晶體T2與電晶體T3被操作於飽和區。。此外，由於電晶體T2的第一閘極端於第二操作狀態時(即偵測階段)的偏壓情況及電晶體T3的第一閘極端於第三操作狀態時(即發光階段)的偏壓情況一致，使得電晶體T2的臨界電壓值與電晶體T3的臨界電壓值會更為一致，因此能提供更好的臨界電壓補償效果。
圖11至圖13為像素驅動電路之不同實施例示意圖。如圖 11所示，像素驅動電路1F包含電晶體T1、電晶體T2、電晶體T3、電晶體T4、電晶體T5、電容CST、發光元件60。圖11繪示之像素驅動電路1F的元件間連接關係與像素驅動電路1C的元件間連接關係相同。與像素驅動電路1C的差異在於，電晶體T1、電晶體T2、電晶體T3、電晶體T4及電晶體T5之中具有不同類型電晶體。在圖11所示的實施例，電晶體T3與電晶體T2為P型電晶體，而電晶體T1、電晶體T4、電晶體T5為N型電晶體。另外，在圖11的實施例，由於經過兩個電晶體導通電阻，於第一操作狀態(即重置階段)，重置後B點的電位較初始電壓VINT高一些，應理解，前述情形下仍須維持發光元件60於第一操作狀態不導通，即滿足：VB-OVSS<VTH_OLED，其中VTH_OLED為發光元件的臨界電壓。另外，電晶體T2接收的控制訊號與電晶體T1接收的控制訊號不同。電晶體T2接收的控制訊號可為參考電壓VREF或是初始電壓VINT，而電晶體T1的閘極端則是接收控制訊號S[N]。
如圖12所示，像素驅動電路1G包含電晶體T1、電晶體T2、電晶體T3、電晶體T4、電晶體T5、電容CST、發光元件60。圖12繪示之像素驅動電路1G的元件間連接關係與像素驅動電路1D的元件間連接關係相同。與像素驅動電路1D的差異在於，電晶體T1、電晶體T2、電晶體T3、電晶體T4及電晶體T5之中具有不同類型電晶體。在圖12所示的實施例，電晶體T3與電晶體T2為P型電晶體，而電晶體T1、電晶體T4、電晶體T5為N型電晶體。另外，在圖12的實施例，於第一操作狀態(即重置階段)，重置後A點的電位較初始電壓VINT高一些。此外，如前所述，電晶體T2接收的控制訊號可為參考電壓VREF或是初始電壓VINT。
如圖13所示，像素驅動電路1H包含電晶體T1、電晶體T2、電晶體T3、電晶體T4、電晶體T5、電容CST、發光元件60。圖13繪示之 像素驅動電路1H的元件間連接關係與像素驅動電路1A的元件間連接關係大致相同。與前述實施例的差異在於，電晶體T1、電晶體T2、電晶體T3、電晶體T4及電晶體T5之中具有不同類型電晶體。整體而言，電晶體T3與電晶體T2為同類型電晶體，電晶體T1、電晶體T4及電晶體T5為同類型電晶體且與電晶體T3(和電晶體T2)具有不同類型。在圖13所示的實施例，電晶體T3與電晶體T2為N型電晶體，而電晶體T1、電晶體T4、電晶體T5為P型電晶體。在圖13的實施例，電容CST的一端連接於電晶體T3的第二閘極端，電容CST的另一端連接於電晶體T3的第二端。
此外，在圖13的實施例，電晶體T5的控制端連接於控制訊號S[N]。另外，電晶體T4和電晶體T5所連接的初始電壓為不同電壓源。電晶體T4的第二端連接初始電壓VINT1。電晶體T5的第二端連接初始電壓VINT2。初始電壓VINT1的電壓位準大於初始電壓VINT2的電壓位準。另外，電晶體T2接收的控制訊號與電晶體T1接收的控制訊號不同。電晶體T2接收的控制訊號可為參考電壓VREF或是初始電壓VINT1，而電晶體T1的閘極端則是接收控制訊號S[N]。
圖14為像素驅動電路的另一訊號示意圖。圖15A至圖15C為對應圖13所繪示像素驅動電路1H於不同操作方式的示意圖。根據前述差異，控制訊號的操作波形相應調整。請參考圖14和圖15A，在期間D1，控制訊號S[N-1]自高電壓位準(VGH)改變為低電壓位準(VGL)，控制訊號S[N]維持為高電壓位準(VGH)，控制訊號EM[N]自高電壓位準(VGH_EM)改變為低電壓位準(VGL)。整體而言，於第一操作狀態，控制訊號EM[N]與控制訊號S[N]的波形反相，而控制訊號EM[N]與控制訊號S[N-1]的波形同相。藉此完成前述第一操作狀態。
如圖15A所示，此時電晶體T1、電晶體T3和電晶體T5為 關斷狀態，而電晶體T2和電晶體T4為導通狀態。進一步而言，在第一操作狀態(即重置階段)的流程中，包含提供控制訊號S[N-1]以導通電晶體T4，電晶體T3的第二閘極端接收初始電壓VINT1。從另一角度觀之(參考圖13)，經由第二開關單元40重置驅動單元10的第二控制端。重置後A點的電位等於VINT1。
請參考圖14和圖15B，在期間D2，控制訊號S[N-1]自低電壓位準(VGL)改變為高電壓位準(VGH)，控制訊號S[N]自高電壓位準(VGH)改變為低電壓位準(VGL)，控制訊號EM[N]維持為低電壓位準(VGL)。整體而言，於第二操作狀態，控制訊號EM[N]與控制訊號S[N-1]的波形反相，而控制訊號EM[N]與控制訊號S[N]的波形同相。藉此完成前述第二操作狀態。
如圖15B所示，此時電晶體T1、電晶體T2和電晶體T5為導通狀態，而電晶體T3和電晶體T4為關斷狀態。進一步而言，在第二操作狀態(即偵測階段)的流程中，包含提供控制訊號(例如參考電壓VREF)以偏壓電晶體T2。另一方面，提供控制訊號S[N]以導通電晶體T1和電晶體T5，藉此電晶體T3的第二閘極端接收資料訊號DATA，發光元件60的陽極端接收初始電壓VINT2。從另一角度觀之(參考圖13)，補償單元20與第一開關單元30導通且驅動單元10不導通，藉以提供資料訊號DATA至補償單元20的第二控制端，並經由第三開關單元50以重置發光元件60的陽極端。在此階段，A點電位等於DATA+Vth_T2，B點電位等於VINT2。
請參考圖14和圖15C，在期間D3，控制訊號S[N-1]維持為高電壓位準(VGH)，控制訊號S[N]自低電壓位準(VGL)改變為高電壓位準(VGH)，控制訊號EM[N]自低電壓位準(VGL)改變為高電壓位準(VGH_EM)。藉此完成前述操作流程。
如圖15C所示，此時電晶體T1、電晶體T4、電晶體T5為 關斷狀態，而電晶體T2、電晶體T3為導通狀態。從另一角度觀之(參考圖13)，在期間D3，第一開關單元30不導通且驅動單元10導通，藉以提供驅動電流至發光元件60。在此階段，A點電位等於DATA+Vth_T2，驅動電流符合：I=(1/2)k(DATA-VINT2)2。應理解，驅動電流一般係與供應電壓以及驅動電晶體的臨界電壓值有關，而藉由採用具有相同臨界電壓值的電晶體T2及電晶體T3，在驅動電流中消除了電晶體臨界電壓值的影響，藉此可提供穩定的驅動電流，提高顯示品質。
另外，如前所述，電晶體T2接收的控制訊號可為參考電壓VREF或是初始電壓VINT1。控制訊號EM[N]於第三操作狀態的電壓位準(VGH_EM)與參考電壓VREF的電壓位準(或是初始電壓VINT1)的電壓位準相同，而參考電壓的電壓位準(或初始電壓的電壓位準)的設定需使電晶體T2與電晶體T3被操作於飽和區。。此外，由於電晶體T2的第一閘極端於第二操作狀態時(即偵測階段)的偏壓情況及電晶體T3的第一閘極端於第三操作狀態時(即發光階段)的偏壓情況一致，使得電晶體T2的臨界電壓值與電晶體T3的臨界電壓值會更為一致，因此能提供更好的臨界電壓補償效果。
圖16為像素驅動電路1I之另一實施例示意圖。如圖16所示，像素驅動電路1I包含電晶體T1、電晶體T2、電晶體T3、電晶體T4、電晶體T5、電容CST、發光元件60。圖16繪示之像素驅動電路1I的元件間連接關係與像素驅動電路1H的元件間連接關係相同。與前述實施例的差異在於，電晶體T1、電晶體T2、電晶體T3、電晶體T4及電晶體T5為同類型電晶體。在圖16的實施例，各電晶體皆為N型電晶體。
此外，在圖16的實施例，電晶體T4和電晶體T5所連接的初始電壓為不同電壓源。電晶體T4的第二端連接初始電壓VINT1。電晶體T5的第二端連接初始電壓VINT2。初始電壓VINT1的電壓位準大於初始電壓 VINT2的電壓位準。對於電晶體T2接收的控制訊號，類似圖2所示像素驅動電路的情形，亦即，當像素驅動電路的各電晶體為同類型，電晶體T2接收的控制訊號可與電晶體T1接收的控制訊號S[N]相同或不同。換言之，電晶體T2接收的控制訊號可為參考電壓VREF、初始電壓VINT1，或是與電晶體T1接收的控制訊號相同。
圖17為像素驅動電路的另一訊號示意圖。如圖17所示，根據前述差異，控制訊號的操作波形相應調整。如圖17所示，在期間D1，控制訊號S[N-1]自低電壓位準(VGL)改變為高電壓位準(VGH)，控制訊號S[N]維持為低電壓位準(VGL)，控制訊號EM[N]自高電壓位準(VGH_EM)改變為低電壓位準(VGL)。整體而言，於第一操作狀態，控制訊號EM與控制訊號S[N-1]的波形反相。藉此完成前述第一操作狀態。
如圖17所示，在期間D2，控制訊號S[N-1]自高電壓位準(VGH)改變為低電壓位準(VGL)，控制訊號S[N]自低電壓位準(VGL)改變為高電壓位準(VGH)，控制訊號EM[N]維持為低電壓位準(VGL)。整體而言，於第二操作狀態，控制訊號EM[N]與控制訊號S[N]的波形反相。藉此完成前述第二操作狀態。
如圖17所示，在期間D3，控制訊號S[N-1]維持為低電壓位準(VGL)，控制訊號S[N]自高電壓位準(VGH)改變為低電壓位準(VGL)，控制訊號EM[N]自低電壓位準(VGL)改變為高電壓位準(VGH_EM)。藉此完成前述操作流程。
另外，如前所述，電晶體T2接收的控制訊號可為參考電壓VREF、初始電壓VINT1或是與電晶體T1接收的控制訊號S[N]相同。當電晶體T2接收控制訊號S[N]，控制訊號EM於第三操作狀態(即發光階段)的電壓位準(VGH_EM)須與控制訊號S[N]於第二操作狀態的電壓位準(VGH)相同。 當電晶體T2接收初始電壓VINT1(或參考電壓VREF)，控制訊號EM[N]於第三操作狀態的電壓位準(VGH_EM)需與初始電壓VINT1(或參考電壓VREF)的電壓位準相同。而控制訊號S[N]的高電壓位準、參考電壓VREF的電壓位準(或初始電壓VINT1的電壓位準)須使電晶體T2與電晶體T3被操作於飽和區。。此外，由於電晶體T2的第一閘極端於第二操作狀態時及電晶體T3的第一閘極端於第三操作狀態時的偏壓情況一致，使得電晶體T2的臨界電壓值與電晶體T3的臨界電壓值會更為一致，因此能提供更好的臨界電壓補償效果。
本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明之範例。必需指出的是，已揭露之實施例並未限制本發明之範圍。相反地，包含於申請專利範圍之精神及範圍之修改及均等設置均包含於本發明之範圍內。
1‧‧‧像素驅動電路
10‧‧‧驅動單元
20‧‧‧補償單元
30‧‧‧第一開關單元
40‧‧‧第二開關單元
50‧‧‧第三開關單元
60‧‧‧發光元件
CST‧‧‧電容
DATA‧‧‧資料訊號
EM[N]‧‧‧第一控制訊號
OVDD‧‧‧供應電壓
OVSS‧‧‧供應電壓
S[N]‧‧‧控制訊號
S[N-1]‧‧‧控制訊號
VINT‧‧‧初始電壓

Claims (20)

  1. 一種像素驅動電路，包含：一驅動單元，包含一第一端、一第二端、一第一控制端、一第二控制端，該第一端接收一第一供應電壓，該第一控制端接收一第一控制訊號，並根據該第一控制訊號導通及偏壓該驅動單元；一電容，該電容一端連接於該驅動單元的該第二控制端，另一端連接於該驅動單元的該第一端或該驅動單元的該第二端，一補償單元，包含一第一端、一第二端、一第一控制端、一第二控制端，該補償單元的第一控制端接收一第二控制訊號，並根據該第二控制訊號偏壓該補償單元，該補償單元的第二控制端連接該補償單元的該第二端且連接該驅動單元的該第二控制端；一第一開關單元，包含一第一端、一第二端、一控制端，該第一開關單元的該第一端接收一資料訊號，該第一開關單元的該第二端連接該補償單元的該第一端，該控制端接收一第三控制訊號，並根據該第三控制訊號導通該第一開關單元；一第二開關單元，包含一第一端、一第二端、一控制端，該第二開關單元的該第一端連接該補償單元的該第二端，該第二開關單元的該第二端連接一第一初始電壓，該控制端接收一第四控制訊號，並根據該第四控制訊號導通該第二開關單元；一第三開關單元，包含一第一端、一第二端、一控制端，該第三開關單元的該第一端連接該驅動單元的該第二端，該第三開關單元的該第二端連接一第二初始電壓，該控制端接收該第三控制訊號或該第四控制訊號，該第三開關單元根據該第三控制訊號或該第四控制訊號被導通；以及一發光元件，包含一陽極端及一陰極端，該陽極端連接該驅動單元的 該第二端，該陰極端接收一第二供應電壓，其中，於一偵測階段，該補償單元與該第一開關單元導通且該驅動單元不導通，藉以提供該資料訊號至該補償單元的該第二控制端；於該偵測階段之後的一發光階段，該第一開關單元不導通且該驅動單元導通，藉以提供一驅動電流至該發光元件。
  2. 如請求項1所述之像素驅動電路，其中，當該第三開關單元的該控制端接收該第四控制訊號，於該偵測階段之前的一重置階段，經由該第二開關單元重置該驅動單元的該第二控制端，經由該第三開關單元以重置該發光元件的該陽極端；當該第三開關單元的該控制端接收該第三控制訊號，於該偵測階段之前的一重置階段，經由該第二開關單元重置該驅動單元的該第二控制端，且於該偵測階段經由該第三開關單元以重置該發光元件的該陽極端。
  3. 如請求項2所述之像素驅動電路，其中該驅動單元與該補償單元為P型電晶體，該第一初始電壓的電壓位準與該第二初始電壓的電壓位準相同。
  4. 如請求項2所述之像素驅動電路，其中該驅動單元與該補償單元為N型電晶體，該第一初始電壓的電壓位準與該第二初始電壓的電壓位準不相同，且該第一初始電壓的電壓位準大於該第二初始電壓的電壓位準。
  5. 如請求項1所述之像素驅動電路，其中該第一控制訊號於該發光階段的電壓位準與該第二控制訊號於該偵測階段的電壓位準相同。
  6. 如請求項1所述之像素驅動電路，其中該第二控制訊號與該第三控制訊號不同，且該第一控制訊號於該發光階段的電壓位準與該第二控制訊號的電壓位準相同。
  7. 一種像素驅動電路，包含： 一第一電晶體，包含：一第一端，接收一第一供應電壓；一第二端；一第一閘極端，接收一第一控制訊號，並根據該第一控制訊號偏壓該第一電晶體；一第二閘極端；一電容，該電容一端連接於該第一電晶體的該第二閘極端，另一端連接於該第一電晶體的該第一端或該第一電晶體的該第二端；一第二電晶體，包含：一第一端；一第二端；一第一閘極端，接收一第二控制訊號，並根據該第二控制訊號偏壓該第二電晶體；一第二閘極端，連接該第二電晶體的該第二端且連接該第一電晶體的該第二閘極端；一第三電晶體，包含：一第一端，接收一資料訊號；一第二端，連接該第二電晶體的該第一端；一閘極端，接收一第三控制訊號，並根據該第三控制訊號導通該第三電晶體；一第四電晶體，包含：一第一端，連接該第二電晶體的該第二端；一第二端，連接一第一初始電壓；一閘極端，接收一第四控制訊號，並根據該第四控制訊號導通該第 四電晶體以重置該第一電晶體的該第二閘極端；一第五電晶體，包含：一第一端，連接該第一電晶體的該第二端；一第二端，連接一第二初始電壓；一閘極端，接收該第三控制訊號或該第四控制訊號；以及一發光元件，包含：一陽極端，電性連接該第五電晶體的該第一端，該第五電晶體根據該第三控制訊號或該第四控制訊號被導通以重置該發光元件的該陽極端；一陰極端，接收一第二供應電壓。
  8. 如請求項7所述之像素驅動電路，其中，該第一電晶體、該第二電晶體、該第三電晶體、該第四電晶體及該第五電晶體為同類型電晶體；於一第一操作狀態，該第一控制訊號與該第四控制訊號的波形反相；於該第一操作狀態之後的一第二操作狀態，該第一控制訊號與該第三控制訊號的波形反相。
  9. 如請求項8所述之像素驅動電路，其中，該第一控制訊號於該第二操作狀態之後的一第三操作狀態的電壓位準與該第二控制訊號於該第二操作狀態的電壓位準相同。
  10. 如請求項7所述之像素驅動電路，其中該第一電晶體與該第二電晶體為同類型電晶體，該第三電晶體、該第四電晶體及該第五電晶體為同類型電晶體且與該第一電晶體具有不同類型；於一第一操作狀態，該第一控制訊號與該第四控制訊號的波形同相；於該第一操作狀態之後的一第二操作狀態，該第一控制訊號與該第三控制訊號的波形同相。
  11. 如請求項10所述之像素驅動電路，其中，該第二控制訊號為一參考電壓，該第一控制訊號於該第二操作狀態之後的一第三操作狀態的電壓位 準與該參考電壓的電壓位準相同。
  12. 如請求項10所述之像素驅動電路，其中，該第二電晶體的該第一閘極端連接該第四電晶體的該第二端，該第二控制訊號為該第一初始電壓，該第一控制訊號於該第二操作狀態之後的一第三操作狀態的電壓位準與該第一初始電壓的電壓位準相同。
  13. 如請求項7所述之像素驅動電路，其中該第一電晶體與該第二電晶體為P型電晶體，該電容連接於該第一電晶體的該第二閘極端與該第一電晶體的該第一端之間，該第一初始電壓的電壓位準與該第二初始電壓的電壓位準相同。
  14. 如請求項7所述之像素驅動電路，其中該第一電晶體與該第二電晶體為N型電晶體，該電容連接於該第一電晶體的該第二閘極端與該第一電晶體的該第二端之間，該第一初始電壓與該第二初始電壓不相同，且該第一初始電壓的電壓位準大於該第二初始電壓的電壓位準。
  15. 一種操作方法，用於請求項7至14任一項所述之像素驅動電路，該操作方法包含以下步驟：(A)於一第一操作狀態，經由該第四電晶體重置該第一電晶體的該第二閘極端；(B)於一第二操作狀態，經由該第二電晶體及該第三電晶體提供該資料訊號至該第二電晶體的該第二閘極端；以及(C)於一第三操作狀態，經由該第一電晶體提供一驅動電流至該發光元件。
  16. 如請求項15所述之操作方法，更包含：於該第一操作狀態，提供該第四控制訊號以導通該第四電晶體，該第一電晶體的該第二閘極端接收該第一初始電壓；以及 於該第一操作狀態，提供該第四控制訊號以導通該第五電晶體，該發光元件的該陽極端接收該第二初始電壓，其中當該第一電晶體與該第二電晶體為P型電晶體，該第一初始電壓的電壓位準與該第二初始電壓的電壓位準相同；當該第一電晶體與該第二電晶體為N型電晶體，該第一初始電壓的電壓位準大於該第二初始電壓的電壓位準。
  17. 如請求項15所述之操作方法，更包含：於該第一操作狀態，提供該第四控制訊號以導通該第四電晶體，該第一電晶體的該第二閘極端接收該第一初始電壓；以及於該第二操作狀態，提供該第三控制訊號以導通該第五電晶體，該發光元件的該陽極端接收該第二初始電壓，其中當該第一電晶體與該第二電晶體為P型電晶體，該第一初始電壓的電壓位準與該第二初始電壓的電壓位準相同；當該第一電晶體與該第二電晶體為N型電晶體，該第一初始電壓的電壓位準大於該第二初始電壓的電壓位準。
  18. 如請求項15所述之操作方法，其中步驟(B)更包含：提供該第二控制訊號以導通該第二電晶體；以及提供該第三控制訊號以導通該第三電晶體，該第一電晶體的該第二閘極端接收該資料訊號，其中，該第二控制訊號與該第三控制訊號相同，該第一控制訊號於該第三操作狀態的電壓位準與該第二控制訊號於該第二操作狀態的電壓位準相同。
  19. 如請求項15所述之操作方法，其中步驟(B)更包含：提供該第二控制訊號以偏壓該第二電晶體；以及 提供該第三控制訊號以導通該第三電晶體，該第一電晶體的該第二閘極端接收該資料訊號，其中，該第二控制訊號為與該第三控制訊號不同之一參考電壓，該第一控制訊號於該第三操作狀態的電壓位準與該參考電壓的電壓位準相同。
  20. 如請求項15所述之操作方法，其中步驟(B)更包含：提供該第二控制訊號以偏壓該第二電晶體；以及提供該第三控制訊號以導通該第三電晶體，該第一電晶體的該第二閘極端接收該資料訊號，其中，該第二控制訊號為與該第三控制訊號不同之該第一初始電壓，該第一控制訊號於該第三操作狀態的電壓位準與該第一初始電壓的電壓位準相同。
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