TW202029174A - 畫素電路 - Google Patents

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Abstract

一種畫素電路，其包含第一開關、電容、驅動電晶體及發光二極體。第一開關響應於掃描信號而輸出資料電壓。電容之第一端與第一開關耦接於節點，其第二端用以接收參考信號。驅動電晶體耦接於節點，並根據節點之電壓而輸出電流。發光二極體耦接於驅動電晶體，並根據電流而發光。資料電壓透過第一開關被寫入節點，參考信號於不同操作期間為不同電壓，電容據以耦合不同電壓間的電壓差至節點。驅動電晶體於不同操作期間根據資料電壓與電壓差而輸出第一電流及根據資料電壓而輸出第二電流，俾使發光二極體於不同操作期間分別發出第一亮度光及第二亮度光。

Description

畫素電路
本案係關於一種顯示裝置，特別係關於一種顯示裝置之畫素電路。
雖著科技的進步，消費者對於顯示裝置之畫質需求越來越高。在此要求下，當顯示裝置在一圖框時間(frame time)內欲顯示一目標亮度時，一般情況下，為提供發光元件(如發光二極體)正常的驅動電流以及較長的發光比率(emission ratio)，以使人眼對此產生亮度積分的作用而感知到所設定的目標亮度，但此驅動方式下，發光元件達到目標亮度的反應時間(response time)較長，消費者會因此容易感受到動態模糊(motion blur)的現象。若給予發光元件越大的驅動電流則發光元件達到該目標亮度的反應時間越短，然而以較大電流驅動則必須相對應調整顯示裝置在一圖框時間內為較低的發光比率以維持人眼能感知到相同的目標亮度，但在一圖框時間內發光比率過低，人眼則會容易察覺顯示裝置有閃爍的現象產生。
由此可見，上述現有的方式，顯然仍存在不便與缺陷，而有待改進。為了解決上述問題，相關領域莫不費盡心 思來謀求解決之道，但長久以來仍未發展出適當的解決方案。
本案揭示的一態樣係關於一種畫素電路，其包含第一開關、電容、驅動電晶體及發光二極體。第一開關響應於掃描信號而輸出資料電壓。電容之第一端與第一開關耦接於節點，其第二端用以接收參考信號。驅動電晶體耦接於節點，並根據節點之電壓而輸出電流。發光二極體耦接於驅動電晶體，並根據電流而發光。資料電壓透過第一開關被寫入節點，參考信號於不同操作期間為不同電壓，電容據以耦合不同電壓間的電壓差至節點。驅動電晶體於不同操作期間根據資料電壓與電壓差而輸出第一電流及根據資料電壓而輸出第二電流，俾使發光二極體於不同操作期間分別發出第一亮度光及第二亮度光。
本案揭示的另一態樣係關於一種畫素電路，其包含第一開關、電容、驅動電晶體及發光二極體。電容之第一端與第一開關耦接於節點，其第二端用以接收參考信號。驅動電晶體耦接於節點，並根據節點之電壓而輸出電流。發光二極體耦接於驅動電晶體，並根據電流而發光。於第一期間，第一開關響應於掃描信號而輸出資料電壓至節點，且參考信號包含第一電壓。於第二期間，參考信號包含第二電壓，電容耦合第二電壓與第一電壓之電壓差至節點，驅動電晶體根據節點儲存之電壓而輸出第一電流至發光二極體。於第三期間，參考信號包含第一電壓，驅動電晶體根據節點儲存之電壓而輸出第二電流至發光二極體。
因此，根據本案之技術內容，本案實施例提供一種畫素電路，藉以在同一資料電壓下，透過參考信號的調整而提供不同的電流大小。一旦畫素電路藉由上述技術特徵提供大電流時，即可縮短反應時間(response time)，使本案之畫素電路應用的領域更廣。當畫素電路藉由上述技術特徵提供小電流時，可使一圖框時間內維持較長的發光比率使顯示不間斷，可降低顯示閃爍的現象。
T1、T3、T4‧‧‧開關
T2‧‧‧驅動電晶體
C‧‧‧電容
N‧‧‧節點
D‧‧‧發光二極體
VDATA‧‧‧資料電壓
SCAN[N]‧‧‧掃描信號
SCAN[N+1]‧‧‧次級掃描信號
VREF[N]‧‧‧參考信號
OVDD‧‧‧電源供應電壓
EM[N]‧‧‧控制信號
OVSS‧‧‧電源供應電壓
P1-P3‧‧‧期間
VREF_H‧‧‧第一電壓
VREF_L‧‧‧第二電壓
I1-I2‧‧‧電流
第1圖為依據本案揭示的實施例所繪製的畫素電路的示意圖。
第2圖為依據本案揭示的實施例所繪製的波形示意圖。
第3圖為依據本案揭示的實施例所繪製的如第1圖所示之畫素電路的操作示意圖。
第4圖為依據本案揭示的實施例所繪製的如第1圖所示之畫素電路的操作示意圖。
第5圖為依據本案揭示的實施例所繪製的如第1圖所示之畫素電路的操作示意圖。
第6圖為依據本案揭示的實施例所繪製的畫素電路的示意圖。
第7圖為依據本案揭示的實施例所繪製的畫素電路的示意圖。
第8圖為依據本案揭示的實施例所繪製的畫素電路的示意 圖。
第9圖為依據本案揭示的實施例所繪製的畫素電路的示意圖。
第10圖為依據本案揭示的實施例所繪製的畫素電路的示意圖。
第11圖為依據本案揭示的實施例所繪製的畫素電路的示意圖。
第12圖為依據本案揭示的實施例所繪製的波形示意圖。
下文是舉實施例配合所附圖式作詳細說明，以更好地理解本案的態樣，但所提供的實施例並非用以限制本揭示所涵蓋的範圍，而結構操作的描述非用以限制其執行的順序，任何由元件重新組合的結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本揭示所涵蓋的範圍。此外，根據業界的標準及慣常做法，圖式僅以輔助說明為目的，並未依照原尺寸作圖，實際上各種特徵的尺寸可任意地增加或減少以便於說明。下述說明中相同元件將以相同的符號標示來進行說明以便於理解。
在全篇說明書與申請專利範圍所使用的用詞(terms)，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭示的內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本案揭示的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案揭示的描述上額外的引導。
此外，在本案中所使用的用詞『包含』、『包括』、 『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指『包含但不限於』。
第1圖為依據本案揭示的實施例所繪製的畫素電路的示意圖。如圖所示，畫素電路包含開關T1、驅動電晶體T2、開關T3、開關T4、電容C及發光二極體D。於連接關係上，開關T1之一端、電容C之第一端及驅動電晶體T2之控制端耦接於節點N。發光二極體D透過開關T3耦接於驅動電晶體T2之一端。開關T4耦接於發光二極體D。
開關T1之一端用以接收資料電壓VDATA，開關T1之控制端用以接收掃描信號SCAN[N]，因此，開關T1係響應於掃描信號SCAN[N]而輸出資料電壓VDATA至節點N。電容C之第二端用以接收參考信號VREF[N]。驅動電晶體T2之一端用以接收電源供應電壓OVDD，並根據節點N之電壓而決定輸出電流之大小，發光二極體D係根據驅動電晶體T2輸出之電流而發光，開關T3則用以根據控制信號EM[N]來決定是否導通一流經發光二極體D的電流路徑。此外，開關T4則根據掃描信號SCAN[N]以決定是否重置發光二極體D之陽極端的電壓。發光二極體D之陰極端用以接收電源供應電壓OVSS。在一實施例中，電源供應電壓OVSS為低電壓或為接地電壓。
第2圖為依據本案揭示的實施例所繪製的波形示意圖。請參閱第2圖以理解本案第1圖所示之畫素電路的整體操作方式。於第一期間P1，掃描信號SCAN[N]為低位準信號，控制信號EM[N]及參考信號VREF[N]為高位準信號。此時，開關T1及開關T4依據低位準之掃描信號SCAN[N]而開啟，開關 T3依據高位準之控制信號EM[N]而關閉。
畫素電路於第一期間P1之操作方式請參閱第3圖，其係依據本案揭示的實施例所繪製的如第1圖所示之畫素電路的操作示意圖。如圖所示，開關T1輸出資料電壓VDATA至節點N，由電容C儲存資料電壓VDATA。開關T4重置發光二極體D之陽極端的電壓。此外，由於開關T3關閉，此時不會提供電流給發光二極體D。
請繼續參閱第2圖，於第二期間P2，掃描信號SCAN[N]為高位準信號，控制信號EM[N]及參考信號VREF[N]為低位準信號。此時，開關T1及開關T4依據高位準之掃描信號SCAN[N]而關閉，開關T3依據低位準之控制信號EM[N]而開啟。
畫素電路於第二期間P2之操作方式請參閱第4圖，其係依據本案揭示的實施例所繪製的如第1圖所示之畫素電路的操作示意圖。如圖所示，開關T1關閉而停止輸出資料電壓VDATA至節點N。電容C之第二端所接收之參考信號VREF[N]，由第一期間P1之第一電壓VREF_H轉換為第二期間P2之第二電壓VREF_L，此時，將耦合第一電壓VREF_H與第二電壓VREF_L之電壓差至節點N，使得節點N儲存之電壓變為資料電壓VDATA與上述電壓差。在一實施例中，第一電壓VREF_H大於第二電壓VREF_L。節點N儲存之電壓Vnode可以式1表示如下：V node =V DATA -(V REF_H -V REF_L )...式1
請繼續參閱第4圖，開關T3依據低位準之控制信 號EM[N]而開啟，驅動電晶體T2依據資料電壓VDATA與電壓差之間的差值而透過開關T3以輸出第一電流I1給發光二極體D，發光二極體D據以發出第一亮度光。在一實施例中，開關T3開啟的期間(即上述控制信號EM[N]為低位準的期間)部分重疊於參考信號VREF[N]為第二電壓VREF_L的期間。上述電流I1之電流公式如式2所示：I OLED =K(V SG -|V TH |)2...式2
將驅動電晶體T2於第二期間P2之狀態帶入式2：I OLED =K(OVDD-(V DATA -(V REF_H -V REF_L ))-|V TH |)2...式3
將上述式3整理可得電流I1之電流值為：I OLED =K(OVDD-V DATA +V REF_H -V REF_L -|V TH |)2...式4
如式5所示，由於參考信號VREF[N]之調整，進而耦合第一電壓VREF_H與第二電壓VREF_L之電壓差至節點N，使得第一電流I1較高。在一實施例中，第二電壓VREF_L為低電壓或接地電壓，因此，就式5而言，增加了第一電壓VREF_H與第二電壓VREF_L之電壓差，據此，第一電流I1會相對地較高，較高的電流可縮短反應時間，使本案之畫素電路應用的領域更廣，例如可應用於高解析度裝置(諸如虛擬實境(virtual reality,VR)裝置)上。
請繼續參閱第2圖，於第三期間P3，掃描信號SCAN[N]及參考信號VREF[N]為高位準信號，控制信號EM[N]為低位準信號。此時，開關T1及開關T4依據高位準之掃描信號SCAN[N]而關閉，開關T3依據低位準之控制信號EM[N]而開啟。
畫素電路於第三期間P3之操作方式請參閱第5圖，其係依據本案揭示的實施例所繪製的如第1圖所示之畫素電路的操作示意圖。如圖所示，開關T1關閉而停止輸出資料電壓VDATA至節點N。電容C之第二端所接收之參考信號VREF調整回原先的第一電壓VREF_H，使得節點N儲存之電壓恢復為資料電壓VDATA。換言之，電容C之第二端於第一期間P1及第三期間P3所接收之參考信號VREF相同，據此，節點N於第一期間P1及第三期間P3儲存之電壓亦相同。
此時，開關T3依據低位準之控制信號EM[N]而開啟，驅動電晶體T2依據資料電壓VDATA而透過開關T3以輸出第二電流I2給發光二極體D，發光二極體D據以發出第二亮度光。將驅動電晶體T2於第三期間P3之狀態帶入上述式2，可得以下式5：I OLED =K(OVDD-V DATA -|V TH |)2...式5
如式5所示，由於參考信號VREF[N]調整為第一電壓VREF_H，據此，節點N儲存之電壓恢復為資料電壓VDATA，此時，相較於第一電流I1，第二電流I2相應地降低，據此，在同一資料電壓VDATA下，透過參考信號VREF[N]的調整而提供不同的電流大小，例如：使得第一電流I1大於第二電流I2。如此，畫素電路藉由上述技術特徵提供小電流時，可使一圖框時間內維持較長的發光比率(emission)使顯示不間斷，可降低顯示閃爍的狀況。
第6圖為依據本案揭示的實施例所繪製的畫素電路的示意圖。相較於第1圖所示之畫素電路，第6圖之畫素電 路的開關T4耦接於發光二極體D與電容C的第二端之間。在一實施例中，請參閱第2圖，於第一期間P1，掃描信號SCAN[N]為低位準信號，開關T4相應地開啟，由參考信號VREF[N]來對發光二極體D的陽極端進行重置，在此實施例中，於第一期間P1，參考信號VREF[N]的電壓不大於電源供應電壓OVSS加上發光二極體D之導通電壓。需說明的是，第6圖中標號與第1圖相同之元件具有相應之操作方式，因此，除上述不同點外，第6圖中畫素電路之操作於此不作贅述。
第7圖為依據本案揭示的實施例所繪製的畫素電路的示意圖。相較於第6圖所示之畫素電路，第7圖之畫素電路的開關T3的一端用以接收電源供應電壓OVDD，另一端耦接於驅動電晶體T2。開關T3用以決定是否導通一流經發光二極體D的電流路徑。需說明的是，第7圖中標號與第6圖相同之元件具有相應之操作方式，因此，除上述不同點外，第7圖中畫素電路之操作於此不作贅述。
第8圖為依據本案揭示的實施例所繪製的畫素電路的示意圖。相較於第1圖所示之畫素電路，第8圖之畫素電路亦可不須開關T4以對發光二極體D的陽極端進行重置。需說明的是，第8圖中標號與第1圖相同之元件具有相應之操作方式，因此，除上述不同點外，第8圖中畫素電路之操作於此不作贅述。
第9圖為依據本案揭示的實施例所繪製的畫素電路的示意圖。相較於第8圖所示之畫素電路，第9圖之畫素電路的開關T3的一端用以接收電源供應電壓OVDD，另一端耦 接於驅動電晶體T2。開關T3係用以決定是否導通一流經發光二極體D的電流路徑。需說明的是，第9圖中標號與第8圖相同之元件具有相應之操作方式，因此，除上述不同點外，第9圖中畫素電路之操作於此不作贅述。
第10圖為依據本案揭示的實施例所繪製的畫素電路的示意圖。相較於第1圖所示之畫素電路，第10圖之畫素電路的電容C之第二端所接收之信號為次級掃描信號SCAN[N+1]。請一併參閱第2圖與第12圖，兩圖皆係依據本案揭示的實施例所繪製的波形示意圖，由於第12圖中之次級掃描信號SCAN[N+1]的波形類似於第2圖之參考信號VREF[N]的波形，因此，第10圖之畫素電路可採用第12圖中之次級掃描信號SCAN[N+1]來加以控制，其整體操作類似於第1圖所示之畫素電路，且採用次級掃描信號SCAN[N+1]來作控制僅需應用閘極驅動器(圖中未示)之次級掃描線即可，不須額外連接一條參考信號線以提供上述參考信號VREF[N]。如此，可節省應用本案之畫素電路的整體顯示裝置(圖中未示)之體積。
第11圖為依據本案揭示的實施例所繪製的畫素電路的示意圖。相較於第10圖所示之畫素電路，第11圖之畫素電路的開關T3的一端用以接收電源供應電壓OVDD，另一端耦接於驅動電晶體T2。需說明的是，第11圖中標號與第10圖相同之元件具有相應之操作方式，因此，除上述不同點外，第11圖中畫素電路之操作於此不作贅述。
由上述本案實施方式可知，應用本案具有下列優 點。本案實施例藉由提供一種畫素電路，藉以在同一資料電壓下，透過參考信號的調整而提供不同的電流大小。一旦畫素電路藉由上述技術特徵提供大電流時，即可增進反應時間(response time)，使本案之畫素電路應用的領域更廣。當畫素電路藉由上述技術特徵提供小電流時，可使顯示不間斷，並可降低顯示閃爍的現象。
技術領域通常知識者可以容易理解到揭示的實施例實現一或多個前述舉例的優點。閱讀前述說明書之後，技術領域通常知識者將有能力對如同此處揭示內容作多種類的更動、置換、等效物以及多種其他實施例。因此本案之保護範圍當視申請專利範圍所界定者與其均等範圍為主。
T1、T3、T4‧‧‧開關
T2‧‧‧驅動電晶體
C‧‧‧電容
N‧‧‧節點
D‧‧‧發光二極體
VDATA‧‧‧資料電壓
SCAN[N]‧‧‧掃描信號
VREF[N]‧‧‧參考信號
OVDD‧‧‧電源供應電壓
EM[N]‧‧‧控制信號
OVSS‧‧‧電源供應電壓

Claims (15)

  1. 一種畫素電路，包含：一第一開關，響應於一掃描信號而輸出一資料電壓；一電容，包含：一第一端，與該第一開關耦接於一節點；以及一第二端，用以接收一參考信號；一驅動電晶體，耦接於該節點，並根據該節點之電壓而輸出一電流；以及一發光二極體，耦接於該驅動電晶體，並根據該電流而發光；其中該資料電壓透過該第一開關被寫入該節點，該參考信號於不同操作期間為不同電壓，該電容據以耦合該不同電壓間的一電壓差至該節點，其中該驅動電晶體於不同操作期間分別根據該資料電壓與該電壓差而輸出一第一電流及根據該資料電壓而輸出一第二電流，俾使該發光二極體於不同操作期間分別根據該第一電流而發出一第一亮度光及根據該第二電流而發出一第二亮度光。
  2. 如請求項1所述之畫素電路，其中於一第一期間，該資料電壓透過該第一開關被寫入該節點，且該參考信號包含一第一電壓，其中於一第二期間，該參考信號包含一第二電壓，該電容耦合該第二電壓與該第一電壓之該電壓差至該節點，該驅動電晶體根據該資料電壓與該電壓差而輸出該第一電流，俾使該發光二極體根據該第一電流而發出該第一亮度光。
  3. 如請求項2所述之畫素電路，其中於一第三期間，該參考信號包含該第一電壓，該驅動電晶體根據該資料電壓而產生該第二電流，俾使該發光二極體根據該第二電流而發出該第二亮度光。
  4. 如請求項3所述之畫素電路，其中該第一電壓大於該第二電壓。
  5. 如請求項4所述之畫素電路，其中該第一電流大於該第二電流。
  6. 如請求項4所述之畫素電路，更包含：一第二開關，耦接於該驅動電晶體，並根據一控制信號而於該第二期間輸出該第一電流予該發光二極體以及於該第三期間輸出該第二電流予該發光二極體。
  7. 如請求項6所述之畫素電路，其中於該第二期間，該第二開關開啟的期間部分重疊於該參考信號為該第二電壓的期間。
  8. 如請求項6所述之畫素電路，更包含：一第三開關，耦接於該發光二極體，並根據該掃描信號以於該第一期間重置該發光二極體之陽極端的電壓。
  9. 如請求項6所述之畫素電路，更包含：一第三開關，耦接於該發光二極體與該電容的該第二端之間，並根據該掃描信號及該參考電壓以於該第一期間重置該發光二極體之陽極端的電壓。
  10. 如請求項1所述之畫素電路，其中該掃描信號包含本級掃描信號，且該參考信號包含一次級掃描信號。
  11. 一種畫素電路，包含：一第一開關；一電容，包含：一第一端，與該第一開關耦接於一節點；以及一第二端，用以接收一參考信號；一驅動電晶體，耦接於該節點，並根據該節點之電壓而輸出電流；以及一發光二極體，耦接於該驅動電晶體，並根據該電流而發光；其中於一第一期間，該第一開關響應於一掃描信號而輸出一資料電壓至該節點，且該參考信號具有一第一電壓，其中於一第二期間，該參考信號具有一第二電壓，該驅動電晶體根據該節點之電壓輸出一第一電流至該發光二極體，其中於一第三期間，該參考信號具有該第一電壓，該驅動電晶體根據該節點之電壓輸出一第二電流至該發光二極體。
  12. 如請求項11所述之畫素電路，更包含： 一第二開關，耦接於該驅動電晶體，並根據一控制信號而於該第二期間輸出該第一電流予該發光二極體以及於該第三期間輸出該第二電流予該發光二極體。
  13. 如請求項11所述之畫素電路，更包含：一第三開關，耦接於該發光二極體，並根據該掃描信號以於該第一期間重置該發光二極體之陽極端的電壓。
  14. 如請求項11所述之畫素電路，更包含：一第三開關，耦接於該發光二極體與該電容的該第二端之間，並根據該掃描信號及該參考電壓以於該第一期間重置該發光二極體之陽極端的電壓。
  15. 如請求項11所述之畫素電路，其中該掃描信號包含本級掃描信號，且該參考信號包含一次級掃描信號。
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