TW202316405A - 像素電路及包括其的顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

像素電路包括連接於第一與第二節點間的電容；驅動元件包括閘極、第一及第二電極；發光元件包括陽極和陰極；第一開關元件由第一閘極導通電壓導通以施加資料電壓至第一節點；第二開關元件由第二閘極導通電壓導通以連接第二及第三節點；第三開關元件由第三閘極導通電壓導通以向第一節點施加參考電壓，參考電壓低於像素驅動電壓及低電位電源電壓；第四開關元件由第三閘極導通電壓導通以連接第三第四節點；第五開關元件由第二閘極導通電壓導通以施加參考電壓至第四節點。在產生第一掃描脈衝之前將高於或等於像素驅動電壓的電壓施加至第三節點。

Description

像素電路及包括其的顯示裝置
本揭露係關於一種像素電路以及包含其的顯示裝置。
電致發光顯示裝置根據發射層的材料可包括無機發光顯示裝置及有機發光顯示裝置。主動矩陣型有機發光顯示裝置包括能自行發光的有機發光二極體（以下被稱為OLED），且具有高反應速度、高發光效率、高亮度及廣視角的優點。在有機發光顯示裝置中，有機發光二極體（OLED）被形成在每個像素中。有機發光顯示裝置具有高反應速度、高發光效率、高亮度及廣視角的優點，且也因黑灰度可以被表示為全黑具有良好對比度及色彩再現性。
場發射顯示裝置的像素電路包括作為發光元件的有機發光二極體（OLED）以及用來驅動OLED的驅動元件。
當像素資料的灰度大幅地改變時，由於改變驅動元件的遲滯特性所需要的時間，在輸入影像的再現開始的第一幀週期中響應時間可能會增加。據此，第一幀響應（first frame response, FFR）可能會惡化。
本揭露提供一種用於提升像素的響應特性的像素電路及包含其的顯示裝置。
本揭露的方面不限於此，且未在此敘述的其他方面將被本領域具通常知識者從以下段落能清楚理解。
根據本揭露實施例的像素電路包括連接於第一節點與第二節點之間的電容器；包含連接於第二節點的閘極電極、被施加有像素驅動電壓的第一電極以及連接於第三節點的第二電極的驅動元件；包含連接於第四節點的陽極電極及被施加有低位電源電壓的陰極電極的發光元件；用於被第一掃描脈衝的閘極導通電壓導通以將資料電壓施加在第一節點的第一開關元件；用於被第二掃描脈衝的閘極導通電壓導通以將第二節點連接至第三節點的第二開關元件；用於被發光控制脈衝的閘極導通電壓導通以將參考電壓施加在第一節點的第三開關元件，其中所述參考電壓低於該像素驅動電壓以及該低位電源電壓；用於被發光控制脈衝的閘極導通電壓導通以將第三節點連接至第四節點的第四開關元件；以及用於被該第二掃描脈衝的該閘極導通電壓導通以將該參考電壓施加在該第四節點的第五開關元件。
其中，在該第一掃描脈衝產生之前，高於或等於像素驅動電壓的一電壓被施加在該第三節點。
根據本揭露一實施例的顯示裝置包括其中設置有多條資料線、多條閘極線、多條電力線以及多個像素的顯示面板；用於將資料電壓施加至該些資料線的資料驅動器；以及用於將閘極訊號供應至該些閘極線的閘極驅動器。
閘極訊號包括第一掃描脈衝、第二掃描脈衝及第三掃描脈衝。
上述像素的每一者包括上述像素電路。
本發明的優點和特徵及其實現方法將透過以下結合附圖描述的實施例得到更清楚的理解。然而，本揭露不限於以下實施例，而是可以以各種不同的形式實施。相反的，本實施例將使本發明的公開內容更加完整，並使本領域具通常知識者能夠完全理解本發明的範圍。本揭露僅定義於所附請求項的範圍內。
所附圖式中示出的用於描述本揭露實施例的形狀、尺寸、比例、角度、數量等僅僅是示例，本揭露不限於此。通篇說明書中，類似的符號通常表示類似的元件。此外，在描述本揭露時，可以省略對已知相關技術的詳細描述以避免不必要地模糊本揭露的主題。
本文使用的例如「包括」、「包括」、「具有」和「由……組成」之類的術語通常旨在允許添加其他組件，除非這些術語與術語「僅」一起使用。除非另有明確說明，否則對單數的任何引用都可能包括複數。
即使沒有明確說明，組件也被解釋為包括一般範圍的誤差。
當使用諸如「上」、「上方」、「下方」和「旁邊」等術語來描述兩個組件之間的位置關係時，一個或多個組件可以位於兩個組件之間，除非這些術語與術語「立即」或「直接」一起被使用。
術語「第一」、 「第二」等可以用來區分組件，但組件的功能或結構不受組件前面的序號或組件名稱所限制。
以下實施例可以部分或全部相互結合或組合，並且可以以各種技術方式連結和操作。實施例可以相互獨立或聯合執行。
每個像素可包括具有不同顏色的多個子像素，以便在顯示面板的螢幕上再現影像的顏色。每個子像素包括用作開關元件或驅動元件的電晶體。這種電晶體可被實現為薄膜電晶體（Thin Film Transistor，TFT）。
顯示裝置的驅動電路將輸入影像的像素資料寫入顯示面板上的像素。為此，顯示裝置的驅動電路可包括用於將資料訊號供應至資料線的資料驅動電路、用於將閘極訊號供應至閘極線的閘極驅動電路等。
在本揭露的顯示裝置中，像素電路可包括多個電晶體。電晶體可被實現為薄膜電晶體（TFT），並且可為包括氧化物半導體的氧化物薄膜電晶體或包括低溫多晶矽（LTPS）的低溫多晶矽薄膜電晶體。在本揭露中，每個像素的驅動元件採用被實現為氧化物薄膜電晶體的n通道氧化物薄膜電晶體來實現。在像素中，驅動元件以外的開關元件不限於氧化物薄膜電晶體。
電晶體是包括閘極、源極和汲極的三電極元件。源極是能透過其使載子被供應至電晶體的一電極。在電晶體中，載子從源極開始流出。汲極是能透過其使載子離開電晶體的一電極。在電晶體中，載子從源極流向汲極。在n通道電晶體的情況中，由於載子為電子，因此源極電壓低於汲極電壓以讓電子可從源極流向汲極。在n通道電晶體中，電流從汲極流向源極。在p通道電晶體的情況中，由於載子為電洞，因此源極電壓高於汲極電壓以讓電洞可從源極流向汲極。在p通道電晶體中，由於電洞從源極流向汲極，所以電流從源極流向汲極。需要注意的是，電晶體的源極和汲極不是固定的。舉例來說，可以根據施加的電壓改變源極和汲極。據此，本揭露不受電晶體的源極和汲極的限制。在以下描述中，電晶體的源極和汲極將被稱為第一電極和第二電極。
閘極脈衝可在閘極導通電壓及閘極關斷電壓之間擺盪。電晶體響應於閘極導通電壓而被導通，並響應於閘極關斷電壓而被關閉。在n通道電晶體的情況下，閘極導通電壓可為閘極高電壓VGH及VEH，閘極關斷電壓可為閘極低電壓VGL及VEL。
以下，將參照所附圖式詳細描述本揭露的各種實施例。在以下實施例中，顯示裝置將主要被描述為有機發光顯示裝置，但本揭露不限於此。
請參考圖1，根據本揭露第一實施例的像素電路包括發光元件EL、多個開關元件T1至T5、驅動元件DT以及電容器Cst等。開關元件T1至T5及驅動元件DT可一起被實施為p通道電晶體，但實施例不限於此。
資料電壓Vdata及閘極訊號SCAN1、SCAN2及EM被供應至像素電路。閘極訊號SCAN1、SCAN2及EM包括在閘極導通電壓VGL和VEL與閘極關斷電壓VGH和VEH之間擺盪的脈衝。此外，如像素驅動電壓VDD、低電位電源電壓VSS和參考電壓Vref之類的恆定電壓（或直流（DC）電壓）被施加在像素電路。施加到像素電路的恆定電壓是以VDD＞Vref＞VSS的順序被設置。閘極關斷電壓VGH及VEH可被設定為高於像素驅動電壓VDD，且閘極導通電壓VGL及VEL可被設定為低於低電位電源電壓VSS。資料電壓Vdata在高於低電位電壓VSS且低於像素驅動電壓VDD的範圍內。參考電壓Vref可被設定為在資料電壓範圍內的特定電壓。
發光元件EL可被實施為有機發光二極體。機發光二極體包括位於陽極電極與陰極電極之間的有機化合物層。有機化合物層可包括但不限於電洞注入層（hole injection layer , HIL）、電洞傳輸層（hole transport layer , HTL）、發射層（emission layer , EML）、電子傳輸層（electron transport layer , ETL）及電子注入層（electronic injection layer, EIL）。發光元件EL的陽極連接於第四節點D。有機發光二極體的陰極電極連接到低位電源電壓線42或被施加低電位電源電壓VSS的VSS電極。
驅動元件DT將根據閘極-源極電壓Vgs產生的電流供應至發光元件EL，藉此驅動發光元件EL。驅動元件DT包括連接於第二節點B的閘極電極、連接於被施加像素驅動電壓VDD的像素驅動電壓線41的第一電極，以及連接於第三節點C的第二電極。
電容器Cst連接於第一節點A與第二節點B之間。第一節點A連接於第一開關元件T1的第二電極、第三開關元件T3的第一電極及電容器Cst的第一電極。第二節點B連接於電容器Cst的第二電極、驅動元件DT的閘極電極及第二開關元件T2的第一電極。電容器Cst以驅動元件DT的取樣閾值電壓Vth補償的資料電壓Vdata充電。因此，在每個子像素中，資料電壓Vdata被驅動元件DT的閾值電壓Vth補償，因此可補償驅動元件DT的特性偏差以根據均勻的驅動特性驅動子像素。
開關元件T1～T5透過施加於其閘極電極的閘極導通電壓VGL及VEL被導通，透過閘極關斷電壓VGH及VEH被關斷。
第一開關元件T1響應於第一掃描脈衝SCAN1將資料電壓Vdata施加於第一節點A。第一開關元件T1包括連接於第一閘極線31的閘極電極、連接到資料線21的第一電極和連接到第一節點A的第二電極。第一掃描脈衝SCAN1可被產生為閘極導通電壓VGL的脈衝。第一掃描脈衝SCAN1的脈衝寬度可被設定為約一個水平周期1H。
第二開關元件T2響應於第二掃描脈衝SCAN2將第二節點B連接於第三節點C，藉此將驅動元件DT操作為二極體。第二開關元件T2包括連接於第二閘極線32的閘極電極、連接於第二節點B的第一電極及連接於第三節點C的第二電極。第二掃描脈衝SCAN2透過第二閘極線32被施加在像素電路。
第三開關元件T3響應於發射控制脈衝（可稱為「EM脈衝」）將參考電壓Vref施加在第一節點A。第三開關元件T3包括連接於第三閘極線33的閘極電極、連接於第一節點A的第一電極和連接於參考電壓線43的第二電極。發射控制脈衝EM被產生為脈衝寬度較一個水平周期長的閘極關斷電壓VEH的脈衝。當施加了發射控制脈衝EM的第三閘極線33的電壓是閘極導通電壓VEL時，可在像素驅動電壓VDD與發光元件EL之間形成電流路徑。
第四開關元件T4響應於發射控制脈衝EM切換發光元件EL的電流路徑。第四開關元件T4的閘極電極連接於第三閘極線33。第四開關元件T4的第一電極連接於第三節點C，且第四開關元件T4的第二電極連接於第四節點D。
第五開關元件T5響應於第二掃描脈衝SCAN2將參考電壓Vref施加於第四節點D。第五開關元件T5包括連接於第二閘極線32的閘極電極、連接於參考電壓線43的第一電極以及連接於第四節點D的第二電極。
在圖1的像素電路中，在產生第一掃描脈衝SCAN1之前，即在對驅動元件DT的閾值電壓Vth進行取樣之前，可將高於或等於像素驅動電壓VDD的電壓施加於第三節點C，使得可透過閘極-源極電壓Vgs預先形成源極-汲極通道，以對驅動元件DT的閾值電壓Vth進行取樣而不受之前資料電壓的影響，並以閘極-源極電壓驅動驅動元件DT。
像素電路的驅動方法將參照圖2A至圖5B進行詳細描述。如圖2A至5B所示，像素電路可以透過執行初始化像素電路的第一時步（或初始化時步）INI、在對驅動元件DT的閾值電壓Vth進行取樣前形成像素電路的源極-汲極通道的第二時步（或補償時步）OBS、將像素資料寫入像素電路並對驅動元件DT的閾值電壓Vth進行取樣的第三時步（或取樣時步）SAM，以及驅動發光元件EL的第四時步（或驅動發光元件的時步）EMI來驅動。
圖2A和2B為說明圖1的像素電路的第一時步INI的圖。圖2A是說明第一時步INI中電流在像素電路中的流動和主要節點電壓的電路圖。圖2B是在第一時步INI中被供應至像素電路的閘極訊號的波形圖。
請參考圖2A及圖2B，在第一時步INI中，閘極導通電壓VGL的第二掃描脈衝SCAN2被施加於第二閘極線32。在此情形下，第一閘極線31的電壓是閘極關斷電壓VGH，第三閘極線33的電壓為閘極導通電壓VEL。因此，在第一時步INI中，第二至第五開關元件T2至T5被導通以初始化主要節點A至D以及電容器Cst。
在第一時步INI中，將第一至第四節點A至D初始化為參考電壓Vref。在第一時步INI中，驅動元件DT被導通且發光元件EL被關斷。在第一時步INI中，被施加於發光元件EL的陽極電極的參考電壓Vref與被施加於其陰極電極的低電位電源電壓VSS之間的電壓差值低於發光元件EL的閾值電壓Vth。
圖3A及圖3B為示出圖1的像素電路的第二時步OBS的圖。圖3A是說明在第二時步OBS中，電流在像素電路中的流動和主要節點電壓的電路圖。圖3B是在第二時步OBS中被供應至像素電路的閘極訊號的波形圖。
請參考圖3A及圖3B，在第二時步OBS中，於第三時步SAM之前，可將像素驅動電壓VDD施加於驅動元件DT的第一電極及第二電極以形成驅動元件DT的汲極-源極通道，使得當像素資料的灰度值變化很大時，例如從黑灰度到白灰度，可降低改變或反轉驅動元件DT的閘極-源極電壓Vgs所需的閾值電壓Vth。透過此第二時步OBS，當驅動元件DT的閾值電壓Vth被取樣時，驅動元件DT可被固定的閘極-源極電壓Vgs驅動而不受由於先前資料電壓引起的閘極-源極電壓Vgs引起的閾值電壓Vth的影響，藉此形成具有相同閾值電壓Vth的通道。
驅動元件DT可形成由固定閘極-源極電壓Vgs確定的汲極-源極通道，而不受先前電容器Cst中充電的資料電壓的影響。
在第二時步OBS中，可將第二掃描脈衝SCAN2反向為閘極關斷電壓VGH，並且產生閘極關斷電壓VEH的發射控制脈衝EM。在此情況下，第一至第三閘極線31、32和33的電壓為閘極關斷電壓VGH和VEH。因此，在第二時步OBS中，第一至第五開關元件T1至T5被關斷，且驅動元件DT保持在導通狀態。
驅動元件DT在第一時步INI被導通，且在第二步OBS也保持導通狀態。因此，在第二時步OBS中，第三節點C的電壓變為像素驅動電壓VDD，且因此使在驅動元件DT中的閘極-源極電壓Vgs的負絕對值增加。第二時步OBS被設定在每個幀的相同時間點，且因此驅動元件DT可在每個幀週期的第二時步OBS中以固定或相同的閘極-源極電壓Vgs驅動。
在第二時步OBS中，可將高於像素驅動電壓VDD的電壓施加於驅動元件DT的第一電極和第二電極。在此情況下，可提升第二時步OBS的效果。舉例來說，在第二時步OBS中，可增加像素驅動電壓VDD。
圖4A及圖4B是示出圖1的像素電路的第三時步SAM的圖。圖4A是示出在第三時步SAM中，電流在像素電路中的流動和主要節點的電壓的電路圖。圖4B是第三時步SAM中供應至像素電路的閘極訊號的波形圖。
請參考圖4A及圖4B，在第三時步SAM中，像素資料被寫入至像素電路，且驅動元件DT的閾值電壓Vth被取樣並儲存在電容器Cst中。
在第三時步SAM中，待與像素資料的資料電壓Vdata同步的第一及第二掃描脈衝SCAN1及SCAN2被產生為具有閘極導通電壓VGL。在此情況下，發射控制脈衝EM被維持在閘極關斷電壓VEH。因此，在第三時步SAM中，第一、第二及第五開關元件T1、T2及T5被導通而第三及第四開關元件T3及T4處於關斷狀態。
在第三時步SAM中，像素資料的資料電壓Vdata被施加於第一節點A，且第二節點B的電壓改變為VDD-Vth。於此，「Vth」表示驅動元件DT的閾值電壓。在第三時步SAM中，第三節點C的電壓從VDD改變為VDD-Vth。
維持週期HOLD可被設定於第三時步SAM與第四時步EMI之間。在維持週期HOLD期間，掃描訊號SCAN1及SCAN2被反向為閘極關斷電壓VGH。在此情況下，因為閘極線31、32及33的電壓為閘極關斷電壓VGH及VEH，所有的開關元件T1至T5可被關斷且第一、第二及第四節點A、B及D可為浮接的（floating）。
圖5A及圖5B為示出圖1的像素電路的第四時步EMI的圖。圖5A為示出了在第四時步EMI中，電流在像素電路中的流動及主要節點的電壓的電路圖。圖5B為在第四時步EMI中被供應至像素電路的閘極訊號的波形圖。
請參考圖5A及圖5B，在第四時步EMI中，發射控制脈衝EM被反向為閘極導通電壓VEL。在第四時步EMI中，第一及第二閘極線31及32的電壓為閘極關斷電壓VGH，且第三閘極線33的電壓為閘極導通電壓。因此，在第四時步EMI中，第一、第二及第五開關元件T1、T2及T5被關斷，而第三及第四開關元件T3及T4被導通。
在第四時步EMI中，參考電壓Vref被施加在第一節點A以透過電容耦合將資料電壓Vdata傳輸至第二節點B。在此情況下，第二節點B的電壓改變為VDD-Vth-Vdata+Vref，且第四節點D的電壓為被驅動元件DT的通道電流決定的發光元件EL的陽極電壓V OLED。在第四時步EMI中，發光元件EL可根據來自驅動元件DT的電流發光。
圖6A及圖6B為根據本揭露第二實施例所繪示的像素電路的第一時步INI的圖。圖6A為示出了在第一時步INI中電流在像素電路中的流動及主要節點的電壓的圖。圖6B為在第一時步INI中被供應至像素電路的閘極訊號的波形圖。
在根據本揭露第二實施例的像素電路中，參考電壓Vref可至少包括第一參考電壓Vref1及第二參考電壓Vref2。第一參考電壓Vref1可被設定為本質上與第一實施例所述的參考電壓相同，以防止像素的黑色亮度發生改變，且第二參考電壓Vref2可被設定為低於第一參考電壓Vref1以增進第二時步OBS的效果。第二參考電壓Vref2可被設定為低於第一參考電壓Vref1且高於低位電源電壓VSS。在本實施例中，可如圖6A所示的添加被施加有第二參考電壓Vref2的第二參考電壓線432。如圖6A、圖7A、圖8A及圖9A所示，第二實施例與第一實施例不同的地方在於與第三及第五開關元件T32及T52連接的參考電壓線431及432為彼此分離，此外第二實施例的其他元件本質上與第一實施例的對應元件相同。
在根據本揭露第二實施例的像素電路中，與第一實施例的元件本質上相同的元件將以相同的符號標示，且於此省略其詳細敘述。被供應至根據本揭露第二實施例的像素電路的閘極訊號本質上與第一實施例所述的閘極訊號相同。
在根據本揭露第二實施例的像素電路中，第三開關元件T32包括連接於第三閘極線33的閘極電極、連接於第一節點A的第一電極，以及連接於被施加有第一參考電壓Vref的第一參考電壓線431的第二電極。第五開關元件T52包括連接於第二閘極線32的閘極電極、連接於被施加有第二參考電壓Vref2的第二參考電壓線432的第一電極，以及連接於第四節點D的第二電極。
以下像素電路的驅動方法將參考圖6A及圖6B被詳細描述。像素電路可透過執行第一時步INI、第二時步OBS、第三時步SAM及第四時步EMI被驅動。
在第一時步INI中，閘極導通電壓VGL的第二掃描脈衝SCAN2被施加於第二閘極線32。在此情況下，第一閘極線31的電壓為閘極關斷電壓VGH，且第三閘極線33的電壓為閘極導通電壓VEL。因此，在第一時步INI中，第二至第五開關元件T2至T52被導通以初始化主要節點A至D以及電容器Cst。
在第一時步INI中，第一節點A被初始化為第一參考電壓Vref1，且第二至第四節點B、C及D被初始化為低於第一參考電壓Vref1的第二參考電壓Vref2。在第一時步INI中，驅動元件DT被導通且發光元件EL被關斷。
圖7A及7B為根據本揭露第二實施例示出像素電路的第二時步OBS的圖。圖7A為示出了在第二時步OBS中電流在像素電路中的流動以及主要節點的電路圖。圖7B為在第二時步OBS中被供應至像素電路的閘極訊號的波形圖。
請參考圖7A及圖7B，在第二時步OBS中，像素驅動電壓VDD被施加於驅動元件DT的第一及第二電極以預先形成驅動元件DT的汲極-源極通道。在第二時步OBS中，當像素資料的灰度大幅地改變時，例如從黑色灰度改變為白色灰度時，使驅動元件DT的閘極-源極電壓Vgs改變或反向所需的閾值電壓Vth可被降低。透過此第二時步OBS，驅動元件DT可形成由固定的閘極-源極電壓Vgs所決定的汲極-源極通道，而不受先前在電容器Cst中充電的資料電壓的影響。
在第二時步OBS中，第二掃描脈衝SCAN2被反向為閘極關斷電壓VGH且產生閘極關斷電壓VEH的發射控制脈衝EM。在此情況下，第一至第三閘極線31、32及33的電壓為閘極關斷電壓VGH及VEH。因此，在第二時步OBS中，第一至第五開關元件T1至T52被關斷而驅動元件DT保持在導通狀態。
在第二時步OBS中，第一節點A的電壓為第一參考電壓Vref1且第二節點B的電壓為第二參考電壓Vref2。第三節點C的電壓為像素驅動電壓VDD。
驅動元件DT在第一時步INI中被導通且在第二時步OBS中也被維持為導通狀態。因此，在第二時步OBS中，第三節點C的電壓改變為像素驅動電壓VDD且因此驅動元件DT被閘極-源極電壓Vgs驅動，該閘極-源極電壓Vgs的負絕對值增加。第二時步OBS在各幀中被設定為相同時間點且因此驅動元件DT在第二時步OBS中的每一個幀週期可被固定或相同的閘極-源極電壓Vgs驅動。
在第二時步OBS中，高於像素驅動電壓VDD的電壓可被施加於驅動元件DT的第一及第二電極。在此情況下，可進一步增進第二時步OBS的效果。
圖8A及圖8B為根據本揭露第二實施例所繪示的像素電路的第三時步SAM的圖。圖8A為示出在第三時步SAM中電流在像素電路中的流動以及主要節點的電壓的電路圖。圖8B為示出在第三時步SAM中被供應至像素電路的閘極訊號的波形圖。
請參考圖8A及圖8B，在第三時步SAM中，像素資料被寫入至像素電路，且驅動元件DT的閾值電壓Vth被取樣並儲存在電容器Cst中。
在第三時步SAM中，待與像素資料的資料電壓Vdata同步的第一及第二掃描脈衝SCAN1及SCAN2被產生為具有閘極導通電壓VGL。在此情況下，發射控制脈衝EM被維持在閘極關斷電壓VEH。因此，在第三時步SAM中，第一、第二及第五開關元件T1、T2及T52被導通而第三及第四開關元件T32及T4處於關斷狀態。
在第三時步SAM中，像素資料的資料電壓Vdata被施加於第一節點A，且第二節點B的電壓改變為VDD-Vth。在第三時步SAM中，第三節點C的電壓從VDD改變為VDD-Vth。
維持週期HOLD可被設定為位於第三時步SAM與第四時步EMI之間。在維持週期HOLD期間，掃描訊號SCAN1及SCAN2被反向為閘極關斷電壓VGH。在此情況下，由於閘極線31、32及33的電壓為閘極關斷電壓VGH及VEH，所有的開關元件T1至T52可被關斷且第一、第二及第四節點A、B及D可為浮接的。
圖9A及圖9B為根據本揭露第二實施例示出像素電路的第四時步EMI的圖。圖9A為示出在第四時步EMI中電流在像素電路中的流動以及主要節點的電壓的電路圖。圖9B為在第四時步EMI中被供應至像素電路的閘極訊號的波形圖。
請參考圖9A及圖9B，在第四時步EMI中，發射控制脈衝EM被反向為閘極導通電壓VEL。在第四時步EMI中，第一及第二閘極線31及32的電壓為閘極關斷電壓VGH且第三閘極線33的電壓為閘極導通電壓VEL。因此，在第四時步EMI中，第一、第二及第五開關元件T1、T2及T52被關斷而第三及第四開關元件T32及T4被導通。
在第四時步EMI中，第一參考電壓Vref1被施加於第一節點A以透過電容耦合將資料電壓Vdata傳輸至第二節點B。在此情況下，第二節點B的電壓改變為VDD-Vth-Vdata+Vref1，且第四節點D的電壓為被驅動元件DT的通道電流所決定的發光元件EL的陽極電壓V OLED。在第四時步EMI中，發光元件EL可根據來自驅動元件DT的電流發光。
如圖10A至圖14B所示，根據本揭露第三實施例可透過執行初始化像素電路的第一時步INI （或初始化時步）、在取樣驅動元件DT的閾值電壓Vth之前形成驅動元件DT的汲極-源極通道的第二時步OBS1（或第一補償時步）、將像素資料寫入至像素電路且取樣驅動元件DT的閾值電壓Vth的第三時步SAM（或取樣時步）、形成驅動元件DT的通道而不干擾發光元件EL的陽極電壓的第四時步OBS2（或第二補償時步），以及驅動發光元件EL的第五時步EMI（或驅動發光元件的時步）來驅動像素電路。
在根據本揭露第三實施例的像素電路中，本質上與第一實施例相同的元件將使用相同的符號且可省略其詳細敘述。
如圖10A所示，在根據本揭露第三實施例的像素電路中，第三開關元件T33包括連接於被供應有第一發射控制脈衝EM1的第三閘極線331的閘極電極、連接於第一節點A的第一電極，以及連接於被施加有參考電壓Vref的參考電壓線43的第二電極。第四開關元件T43包括連接於被供應有第二發光控制脈衝EM2的第四閘極線332的閘極電極、連接於第三節點C的第一電極，以及連接於第四節點D的第二電極。
第一發射控制脈衝EM1在當第二時步OBS1開始時的時間點被產生為具有閘極關斷電壓VEH，且在當第四時步OBS2開始時的時間點被反向為閘極導通電壓VEL。在第五時步EMI的至少一些片段中，第一發射控制脈衝EM1的電壓為閘極導通電壓VEL。第二發射控制脈衝EM2與第一發射控制脈衝EM1同時上升且第二發射控制脈衝EM2的下降晚於第一發射控制脈衝EM1的下降。第二發射控制脈衝EM2在當第二時步OBS1開始時的時間點被產生為具有閘極關斷電壓VEH、被維持在閘極關斷電壓VEH，且在第五時步EMI中被反向為閘極導通電壓VEL。
圖10A及圖10B為根據本揭露第三實施例示出像素電路的第一時步INI的圖。圖10A為示出在第一時步INI中電流在像素電路中的流動及主要節點的電壓的電路圖。圖10B為在第一時步INI中被供應至像素電路的閘極訊號的波形圖。
請參考圖10A及圖10B，在第一時步INI中，閘極導通電壓VGL的第二掃描脈衝SCAN2被供應至第二閘極線32。在此情形下，第一閘極線31的電壓為閘極關斷電壓VGH，且第三閘極線331的電壓為閘極導通電壓VEL。因此，在第一時步INI中，第二至第五開關元件T2至T5被導通以初始化主要節點A至D以及電容器Cst。
在第一時步INI中，第一至第四節點A至D被初始化為參考電壓Vref。在第一時步INI中，驅動元件DT被導通且發光元件EL被關斷。
圖11A及圖11B為根據本揭露第三實施例示出像素電路的第二時步OBS1的圖。圖11A為示出在第二時步OBS1中電流在像素電路中的流動及主要節點的電壓的電路圖。圖11B為在第二時步OBS1中被供應至像素電路的閘極訊號的波形圖。
請參考圖11A及圖11B，在第二時步OBS1中，像素驅動電壓VDD被施加於驅動元件DT的第一及第二電極以預先形成驅動元件DT的汲極-源極通道。在第二時步OBS1中，當像素資料的灰度大幅地改變時，例如從黑灰度改變為白灰度，可降低使驅動元件DT的閘極-源極電壓Vgs改變或反向所需的閾值電壓Vth。透過此第二時步OBS1，驅動元件DT可形成由固定的閘極-源極電壓Vgs決定而不受先前充電在電容器Cst中的資料電壓所影響的汲極-源極通道。
在第二時步OBS1中，第二掃描脈衝SCAN2可被反向為閘極關斷電壓VGH，且閘極關斷電壓VEH的第一及第二發射控制脈衝EM1及EM2可被產生。在此情形下，第一至第四閘極線31至332的電壓為閘極關斷電壓VGH及VEH。因此，在第二時步OBS1中，第一至第五開關元件T1至T5被關斷且驅動元件DT被維持在導通狀態。
在第二時步OBS1中，第一及第二節點A及B的電壓為參考電壓Vref，且第三節點C的電壓為像素驅動電壓VDD。
在第二時步OBS1中，高於像素驅動電壓VDD的電壓可被施加於驅動元件DT的第一及第二電極。在此情形下，可進一步增進第二時步OBS1的效果。
圖12A及圖12B為根據本揭露第三實施例示出像素電路的第三時步SAM的圖。圖12A為示出了在第三時步SAM中電流在像素電路的流動以及主要節點的電壓的電路圖。圖12B為在第三時步SAM中被供應至像素電路的閘極訊號的波形圖。
請參考圖12A至圖12B，在第三時步SAM中，像素資料被寫入至像素電路中，且驅動元件DT的閾值電壓Vth被取樣且儲存在電容器Cst中。
在第三時步SAM中，與像素資料的資料電壓Vdata同步的第一及第二掃描脈衝SCAN1及SCAN2被產生為具有閘極導通電壓VGL。在此情形下，第一及第二發射控制脈衝EM1及EM2被維持在閘極關斷電壓VEH。因此，在第三時步SAM中，第一、第二及第五開關元件T1、T2及T5被導通而第三及第四開關元件T33及T43處於關斷狀態。
在第三時步SAM中，像素資料的資料電壓Vdata被施加於第一節點A，且第二節點B的電壓改變為VDD-Vth。在第三時步SAM中，第三節點C的電壓從VDD改變為VDD-Vth。
維持週期HOLD可被設定為於第三時步SAM與第四時步EMI之間。在維持週期HOLD期間，掃描訊號SCAN1及SCAN2被反向為閘極關斷電壓VGH。在此情形下，由於閘極線31、32及331的電壓為閘極關斷電壓VGH及VEH，所有的開關元件T1至T5可被關斷且第一、第二及第四節點A、B及D可為浮接的。
圖13A及圖13B為根據本揭露第三實施例示出的像素電路的第四時步OBS2的圖。圖13A為示出電流在像素電路中的流動以及主要節點的電壓的電路圖。圖13B為在第四時步OBS2中被供應至像素電路的閘極訊號的波形圖。
請參考圖13A及圖13B，在第四時步OBS2中，透過將像素驅動電壓VDD施加於驅動元件DT的第一及第二電極來形成驅動元件DT的汲極-源極通道，同時透過將參考電壓Vref施加於第一節點A以將資料電壓Vdata傳輸至第二節點B。在第四時步OBS2中，在第五時步EMI之前，驅動元件DT的閾值電壓Vth可被設定為相似於第三時步SAM中的閾值電壓而不干擾第四節點D的電壓，即陽極電壓V OLED，以防止當像素資料的灰度大幅改變（例如在重現輸入影像開始時的第一幀）時的亮度下降。
在第四時步OBS2中，第一發射控制脈衝EM1被反向為閘極導通電壓VEL。在此情形下，被施加有掃描脈衝SCAN1及SCAN2以及第二發射控制脈衝EM2的閘極線31、32及332的電壓為閘極關斷電壓VGH及VEH。因此，在第四時步OBS2中，第三開關元件T33及驅動元件DT被導通且第一、第二、第四及第五開關元件T1、T2、T43及T5被關斷。
在第四時步OBS2中，第一節點A的電壓為參考電壓Vref且第二節點B的電壓為VDD-Vth-Vdata+Vref。在此情形下，第三節點C的電壓為像素驅動電壓VDD。
在第四時步OBS2中，可施加高於像素驅動電壓VDD的電壓於驅動元件DT的第一及第二電極。
圖14A及圖14B為根據本揭露第三實施例示出像素電路的第五時步EMI的圖。圖14A為示出在第五時步EMI中電流在像素電路中的流動以及主要節點的電壓的電路圖。圖14B為在第五時步EMI中被供應至像素電路的閘極訊號的波形圖。
請參考圖14A及圖14B，在第五時步EMI中，第二發射控制脈衝EM2被反向為閘極導通電壓。在第五時步EMI中，被施加有掃描脈衝SCAN1及SCAN2的閘極線31及32的電壓為閘極關斷電壓VGH，且被施加有發射控制脈衝EM1及EM2的閘極線331及332的電壓為閘極導通電壓。因此，在第五時步EMI中，第一、第二及第五開關元件T1、T2及T5被關斷而第三及第四開關元件T33及T43被導通。
在第五時步EMI中，參考電壓Vref被施加於第一節點A以將資料電壓Vdata傳輸至第二節點B。在此情形下，第二節點B的電壓為VDD-Vth-Vdata+Vref，且第四節點D的電壓為發光元件EL的陽極電壓V OLED。在第五時步EMI中，發光元件EL可根據來自驅動元件DT的電流發光。
根據本揭露第四實施例的像素電路本質上與上述第二實施例的像素電路相同，且被於第三實施例中設定的閘極訊號驅動。根據本揭露第四實施例的像素電路將參考圖15A至圖19B被敘述，其中本質上與第二及第三實施例相同的部分可以相同符號表示且可省略其詳細敘述。
如圖15A所示，在根據本揭露第四實施例的像素電路中，第三開關元件T33包括連接於被供應有第一發射控制脈衝EM1的第三閘極線331的閘極電極、連接於第一節點A的第一電極，以及連接於被施加有第一參考電壓Vref1的參考電壓線431的第二電極。第四開關元件T43包括連接於被供應有第二發射控制脈衝EM2的第四閘極線332的閘極線、連接於第三節點C的第一電極，以及連接於第四節點D的第二電極。第五開關元件T52包括連接於第二閘極線32的閘極電極、連接於被施加有第二參考電壓Vref2的第二參考電壓線432的第一電極，以及連接於第四節點D的第二電極。第二參考電壓Vref2可被設定為低於第一參考電壓Vref1的電壓。
圖15A及圖15B為根據本揭露第四實施例示出像素電路的第一時步INI的圖。圖15A為示出在第一時步INI中電流在像素電路的流動以及主要節點的電壓的電路圖。圖15B為在第一時步INI中被供應至像素電路的閘極訊號的波形圖。
請參考圖15A及圖15B，在第一時步INI中，閘極導通電壓VGL的第二掃描脈衝SCAN2被供應至第二閘極線32。在此情形下，第一閘極線31的電壓為閘極關斷電壓VGH，且第三及第四閘極線331及332的電壓為閘極導通電壓VEL。因此，在第一時步INI中，第二至第五開關元件T2至T52被導通以初始化主要節點A至D以及電容器Cst。
在第一時步INI中，第一節點A被初始化為第一參考電壓Vref1，且第二至第四節點B至D被初始化為第二參考電壓Vref2。在第一時步INI中，驅動元件DT被導通且發光元件EL被關斷。
圖16A及圖16B為根據本揭露第四實施例示出像素電路的第二時步OBS1的圖。圖16A為示出在第二時步OBS1中電流在像素電路的流動以及主要節點的電壓的電路圖。圖16B為在第二時步OBS1中被供應至像素電路的閘極訊號的波形圖。
請參考圖16A及圖16B，在第二時步OBS1中，像素驅動電壓VDD被施加於驅動元件DT的第一及第二電極以預先形成驅動元件DT的汲極-源極通道。
在第二時步OBS1中，第二掃描脈衝SCAN2可被反向為閘極關斷電壓VGH，且閘極關斷電壓VEH的第一及第二發射控制脈衝EM1及EM2被產生。在此情形下，第一至第四閘極線31至332為閘極關斷電壓VGH及VEH。因此，在第二時步OBS1中，第一至第五開關元件T1至T52被關斷而驅動元件DT被維持在導通狀態。
在第二時步OBS1中，第一節點A的電壓為第一參考電壓Vref1且第二節點B的電壓為第二參考電壓Vref2。在此情況下，第三節點C的電壓為像素驅動電壓VDD。
在第二時步OBS1中，可將高於像素驅動電壓VDD的電壓施加於驅動元件DT的第一及第二電極。在此情形下，可增進第二時步OBS1的效果。
圖17A及圖17B為根據本揭露第四實施例示出像素電路的第三時步SAM的圖。圖17A為示出在第三時步SAM中電流在像素電路的流動以及主要節點的電壓的圖。圖17B為在第三時步SAM中被供應至像素電路的閘極訊號的波形圖。
請參考圖17A及圖17B，在第三時步SAM中，像素資料被寫入至像素電路中，且驅動元件DT的閾值電壓被採樣並儲存於電容器Cst中。
在第三時步SAM中，與像素資料的資料電壓Vdata同步的第一及第二掃描脈衝SCAN1及SCAN2被產生為具有閘極導通電壓VGL。在此情形下，第一及第二發射控制脈衝EM1及EM2被維持在閘極關斷電壓VEH。因此，在第三時步SAM中，第一、第二及第五開關元件T1、T2及T52被導通而第三及第四開關元件T33及T43處於關斷狀態。
在第三時步SAM中，像素資料的資料電壓Vdata被施加於第一節點A，且第二節點B的電壓改變為VDD-Vth。在第三時步SAM中，第三節點C的電壓從VDD改變為VDD-Vth。
維持週期HOLD可被設定於第三時步SAM與第四時步EMI之間。在維持週期HOLD期間，掃描訊號SCAN1及SCAN2被反向為閘極關斷電壓。
圖18A及圖18B為根據本揭露第四實施例示出像素電路的第四時步OBS2的圖。圖18A為示出在第四時步OBS2中電流在像素電路的流動以及主要節點的電壓的電路圖。圖18B為在第四時步OBS2中被供應至像素電路的閘極訊號的波形圖。
請參考圖18A及圖18B，在第四時步OBS2中，透過將像素驅動電壓VDD施加於驅動元件DT的第一及第二電極來形成驅動元件DT的汲極-源極通道，同時透過將第一參考電壓Vref1施加於第一節點A以將資料電壓Vdata傳輸至第二節點B。
在第四時步OBS2中，第一發射控制脈衝EM1被反向為閘極導通電壓VEL。在此情形下，被施加有掃描脈衝SCAN1及SCAN2以及第二發射控制脈衝EM2的閘極線31、32及332的電壓為閘極關斷電壓VGH及VEH。因此，在第四時步OBS2中，第三開關元件T33及驅動元件DT被導通且第一、第二、第四及第五開關元件T1、T2、T43及T52被關斷。
在第四時步OBS2中，第一節點A的電壓為參考電壓Vref且第二節點B的電壓為VDD-Vth-Vdata+Vref1。在此情形下，第三節點C的電壓為像素驅動電壓VDD。
在第四時步OBS2中，可將高於像素驅動電壓VDD的電壓施加於驅動元件DT的第一及第二電極。
圖19A及圖19B為根據本揭露第四實施例示出像素電路的第五時步EMI的圖。圖19A為在第五時步EMI中電流在像素電路中的流動以及主要節點的電壓的電路圖。圖19B為在第五時步EMI中被供應至像素電路的閘極訊號的波形圖。
請參考圖19A及圖19B，在第五時步EMI中，第二發射控制脈衝EM2被反向為閘極導通電壓VEL。在第五時步EMI中，被施加有掃描脈衝SCAN1及SCAN2的閘極線31及32的電壓為閘極關斷電壓VGH，且被施加有發射控制脈衝EM1及EM2的閘極線331及332的電壓為閘極導通電壓VEL。因此，在第五時步EMI中，第一、第二及第五開關元件T1、T2及T52被關斷而第三及第四開關元件T33及T43被導通。
在第五時步EMI中，參考電壓Vref被施加於第一節點A以將資料電壓Vdata傳輸至第二節點B。在此情形下，第二節點B的電壓為VDD-Vth-Vdata+Vref1，且第四節點D的電壓為發光元件EL的陽極電壓V OLED。在第五時步EMI中，發光元件EL可根據來自驅動元件DT的電流發光。
像素電路的第二時步OBS將參考圖20至圖24被詳細描述。
圖20為示出了驅動元件DT的平衡轉移曲線a及非平衡轉移曲線b的圖。在圖20中，水平軸表示驅動元件DT的閘極-源極電壓Vgs且垂直軸表示驅動元件DT的汲極-源極電流Ids。圖21示出了當處於關斷狀態的驅動元件DT被導通時的閘極-源極電壓Vgs。圖22為示出了當處於關斷狀態的驅動元件DT被導通時，汲極-源極電流的絕對值|Ids|隨著驅動元件DT從平衡態到非平衡態並最終回到平衡態的變化的圖。圖23為示出當驅動元件DT從平衡態到非平衡態並最終回到平衡態時，驅動元件DT的閾值電壓Vth的圖。
請參考圖20至圖24，當處於關斷狀態的驅動元件DT被導通時，例如當驅動元件DT在顯示裝置啟動後輸入影像的重現馬上開始的第一幀被導通時，驅動元件DT從平衡轉移曲線a的電流Ids1產生了非平衡轉移曲線b的電流Ids2。在非平衡轉移曲線b，當各自具有獨特的時間常數的電子（e-）及電洞（h+）受困或脫困於受困地點時，驅動元件DT回到平衡態3。
在驅動元件DT於顯示裝置啟動後輸入影像的重現馬上開始的第一幀，像素資料可從黑灰度改變為白灰度。在此情形下，可發生驅動元件DT的閘極-源極電壓Vgs的反向，且由於驅動元件DT的滯後特性，閾值電壓Vth可大幅地改變，因為閘極-源極電壓Vgs的反向發生於非平衡態。當閾值電壓Vth大幅改變時，驅動元件DT的閾值電壓Vth可在資料電壓Vdata於第一幀的影響下發生改變。當像素資料的灰度從黑灰度改變為白灰度且之後白灰度在隨後的連續幀維持時，驅動元件DT的閘極-源極電壓Vgs在每一幀的變化率ΔVgs可為不同，且與黑灰度改變為白灰度的第一幀相比，變化率ΔVgs在一定時間後的幀可相當低。由於驅動元件DT的閾值電壓Vth在幀（例如第四幀）的變化率ΔVth在一定時間後與第一幀不同，第一幀的亮度可低於第四幀的亮度，因此減少第一幀響應（FFR）。
在第二時步OBS中，在驅動元件DT的閾值電壓Vth的採樣之前增加相同閘極-源極電壓Vgs的負（-）絕對值。因此，當第二時步OBS在每一幀被執行時，驅動元件DT的閾值電壓Vth可不受為了前一幀設定的資料電壓Vdata的影響且驅動元件DT的汲極-源極通道可被相同的閘極-源極電壓Vgs形成。因此，驅動元件DT的閘極-源極電壓在第一幀與一段時間後的幀的差ΔVgs可減少且因此驅動元件DT的閾值電壓Vth的變化率ΔVth減少，藉此增進第一幀響應特性。
在第二時步OBS中，當驅動元件DT的取樣被完成時，隨著被施加於第三節點C的電壓增加，驅動元件DT的閾值電壓Vth可減少。在第二時步OBS中，當第三節點C的電壓高於一定電壓時，驅動元件DT的閾值電壓Vth在驅動元件DT的取樣被完成時可等於平衡態中的閾值電壓Vth。圖24示出了在第二時步OBS中當第三節點C的電壓為3V、4V及6V時，模擬閘極-源極電壓Vgs[V]以及驅動元件DT的閾值電壓Vth[V]的改變。
圖25是當假設為了第一幀F1的前一狀態的像素電路設定的資料電壓為黑灰度電壓且在第一幀F1至第六幀F6被寫入像素電路的像素資料的電壓為白灰度電壓時，本揭露實施例及比較例在第一幀響應改善效果的比較。在圖25中，左圖示出了比較例的第一幀響應特性，該比較例不包括第一及第二實施例中的第二時步OBS以及第三及第四實施例中的第四時步OBS1及OBS2。在第一及第二實施例中的第二時步中或第三及第四實施例的第二及第四時步OBS1及OBS2中，第二及第四開關元件T2及T4可被關斷且高於或等於像素驅動電壓VDD的電壓可被施加於第三節點C。在圖25中，中間的圖示出了由於在第一及第二實施例中設定的第二時步OBS而改善的第一幀響應特性。在圖25中，右圖示出了由於在第三及第四實施例中設定的第二及第四時步OBS1及OBS2而改善的第一幀響應特性。如圖25所示，在本揭露的像素電路的驅動方法中額外設定的補償時步OBS、OBS1及OBS2中，當像素資料的灰度急遽改變時，透過降低第一幀FR1的亮度衰減來改善第一幀響應特性。
當被施加於像素電路的參考電壓Vref下降時，由於第二節點B的初始化電壓降低，驅動元件DT的閘極-源極電壓Vgs增加且因此閾值電壓Vth降低，藉此增進第一幀響應特性。然而，當參考電壓Vref下降時，第二節點B的電壓為VDD-Vth-Vdata+Vref且因此可增加黑灰度的亮度。因此，像素的亮度改變在驅動有機發光二極體的時步EMI中受到被施加於第一節點A的參考電壓Vref的影響。考慮到當參考電壓Vref下降時黑灰度的亮度的增加，高於或等於像素驅動電壓VDD的電壓被施加於上述實施例中的第三節點C。
在本揭露的第五實施例中，參考電壓Vref的電壓可不同地被設定在像素被初始化的第一時步INI中以及在驅動有機發光二極體而不改變黑灰度的亮度的用來增加補償時步OBS、OBS1及OBS2的效果的時步EMI中。在本實施例中，可增加補償時步的效果而不增加像素驅動電壓VDD至高於其必要的值，藉此降低功耗。在本實施例中，參考電壓Vref可在初始化時步INI中被設定為低初始化電壓以增加補償時步OBS、OBS1及OBS2的效果，且可在驅動發光元件EL的時步EMI中被設定為高於初始化電壓。根據本揭露第五實施例被施加於像素電路的參考電壓Vref可同樣應用於上述所有實施例。現在將針對應用於第一實施例的像素電路的示例來描述本揭露的第五實施例，但不限於此。
根據本揭露第五實施例的像素電路的驅動方法將參考圖26A至圖30被詳細敘述。像素電路可被第一時步（或初始化時步）INI、第二時步（或補償時步）OBS、第三時步（或取樣時步）SAM以及第四時步EMI（驅動發光元件的時步）驅動。本質上與第一實施例的像素電路的元件相同的像素電路的元件以相同符號表示並且省略其詳細敘述。
圖26A及圖26B為根據本揭露第五實施例示出像素電路的第一時步INI的圖。圖26A為示出在第一時步INI中電流在像素電路中的流動以及主要節點的電壓的電路圖。圖26B為在第一時步INI中被供應至像素電路的閘極訊號的波形圖。在本實施例中，參考電壓Vref透過單一參考電壓線43被施加於第三開關元件T3。參考電壓Vref包括在第一時步INI中被設定為初始化電壓的第二電壓Vr2與在第二至第四時步OBS、SAM及EMI中的第一電壓Vr2之間擺盪的脈衝（以下被稱為「參考電壓脈衝」）。
請參考圖26A及圖26B，閘極導通電壓VGL的第二掃描脈衝SCAN2在第一時步INI中被施加於第二閘極線32。在此情形下，第一閘極線31的電壓為閘極關斷電壓VGH且第三閘極線33的電壓為閘極導通電壓VEL。在第一時步INI中，第二電壓Vr2的參考電壓脈衝REF被產生。在第一時步INI中，第二至第五開關元件T2至T5被導通以初始化主要節點A至D以及電容器Cst。
在第一時步INI中，第一至第四節點A至D被初始化至參考電壓脈衝REF的第二電壓Vr2。在第一時步INI中，驅動元件DT被導通且發光元件EL被關斷。
圖27A及圖27B為根據本揭露第五實施例示出像素電路的第二時步OBS的圖。圖27A為示出在第二時步OBS中電流在像素電路中的流動以及主要節點的電壓的電路圖。圖27B為在第二時步OBS中被供應至像素電路的閘極訊號的波形圖。
請參考圖27A及圖27B，在第二時步OBS中，第二掃描脈衝SCAN2被反向為閘極關斷電壓VGH且閘極關斷電壓VEH的發射控制脈衝被產生。在此情形下，第一至第三閘極線31、32及33的電壓為閘極關斷電壓VGH及VEH。因此，在第二時步OBS中，第一至第五開關元件T1至T5被關斷且驅動元件DT被維持在導通狀態。
驅動元件DT在第一時步INI中被導通且在第二時步OBS中被維持在導通狀態。因此，在第二時步OBS中，第三節點C的電壓改變為像素驅動電壓VDD且因此驅動元件DT被閘極-源極電壓Vgs驅動，該閘極-源極電壓Vgs的負絕對值增加，藉此減少閾值電壓Vth。
在第二時步OBS中，高於像素驅動電壓VDD的電壓可被施加於驅動元件VDD的第一及第二電極。
圖28A及圖28B為根據本揭露第五實施例示出像素電路的第三時步SAM的圖。圖28A為示出在第三時步SAM中電流在像素電路的流動以及主要節點的電壓的電路圖。圖28B為在第三時步SAM中被供應至像素電路的閘極訊號的波形圖。
請參考圖28A及圖28B，在第三時步SAM中，待與像素資料的資料電壓Vdata同步的第一及第二掃描脈衝SCAN1及SCAN2被產生為具有閘極導通電壓VGL。在此情形下，發射控制脈衝EM被維持在閘極關斷電壓VEH。因此，在第三時步SAM中，第一、第二及第五開關元件T1、T2及T5被導通而第三及第四開關元件T3及T4處於關斷狀態。
在第三時步SAM中，像素資料的資料電壓Vdata被施加於第一節點A，且第二節點B的電壓改變為VDD-Vth。第三時步SAM中，第三節點C的電壓從VDD改變為VDD-Vth。
維持週期HOLD可被設定於第三時步SAM與第四時步EMI之間。在維持週期HOLD期間，掃描訊號SCAN1及SCAN2被反向為閘極關斷電壓VGH。
圖29A及圖29B為根據本揭露第五實施例示出像素電路的第四時步EMI的圖。圖29A為示出在第四時步EMI中電流在像素電路的流動以及主要節點的電壓的圖。圖29B為在第四時步EMI中被供應至像素電路的閘極訊號的波形圖。
請參考圖29A及圖29B，在第四時步EMI中，發射控制脈衝EM被反向為閘極導通電壓VEL。在第四時步EMI中，第一及第二閘極線31及32的電壓為閘極關斷電壓VGH，且第三閘極線33的電壓為閘極導通電壓VEL。因此，在第四時步EMI中，第一、第二及第五開關元件T1、T2及T5被關斷而第三及第四開關元件T3及T4被導通。
在第四時步EMI中，第一電壓Vr1被施加於第一節點A以將資料電壓Vdata透過電容耦合傳輸至第二節點B。在此情形下，第二節點B的電壓改變為VDD-Vth-Vdata+Vr1，且第四節點D的電壓為透過驅動元件DT的通道電流決定的發光元件EL的陽極電壓V OLED。在此第四時步EMI中，發光元件EL可根據來自驅動元件DT的電流發光。
透過移位暫存器依序移位閘極訊號SCAN1、SCAN2及EM，顯示面板的像素以像素線的單位依序被掃描，藉此充電像素資料的資料電壓。因此，如圖30所示，參考電壓脈衝REF可沿著掃描像素的方向SCAN SHIFT被移位。在圖30中，「Li」表示顯示面板的第i像素線（i為自然數），且「Li+1」表示顯示面板的第i+1像素線。
圖31為根據本揭露實施例的顯示裝置的方塊圖。圖32為圖31的顯示面板的截面圖。
請參考圖31及圖32，根據本揭露實施例的顯示裝置包括顯示面板100、用於將像素資料寫入顯示面板100的像素的顯示面板驅動器，以及用於產生驅動像素及顯示面板驅動器所需的電力的電源供應器140。
顯示面板100可具有長邊沿著X軸方向、寬邊沿著Y軸方向且厚度沿著Z軸方向的矩形結構。顯示面板100包括將輸入影像顯示於螢幕上的像素陣列。像素陣列包括多個資料線102、與該些資料線102交錯的多個閘極線103，以及排列在矩陣中的像素。顯示面板100可更包括共同連接於像素的電力線。電力線包括被施加有像素驅動電壓VDD的像素驅動電壓線41、被施加有參考電壓Vref的參考電壓線43、被施加有低位電源電壓VSS的低位電源電壓線42等。電力線共同連接於像素。
像素陣列包括多個像素線L1至Ln。像素線L1至Ln的每一條包括沿著線的方向（X軸方向）排列在像素面板100的像素陣列上的第一線的像素。排列在第一像素線的像素共享閘極線103。沿著欄方向Y以及資料線方向排列的子像素共享相同的資料線102。一個水平週期1H為透過將一個幀週期除以像素線L1至Ln的所有數量計算得到的時間。
顯示面板100可被實施為非透射式顯示面板或透視式顯示面板。透射式顯示面板可應用於影像被顯示在其螢幕上且透射式顯示面板外部的真實物體可透過其被看見的透明顯示裝置。
顯示面板100可被製造為可撓顯示面板。可撓顯示面板可被實施為使用塑膠基板的有機發光二極體。在可撓顯示面板中，電路層12、發光元件層14以及封裝層16可被設置於附著於可撓背板的有機薄膜上。
每個像素101可包括用於實現顏色的紅色子像素、綠色子像素以及藍色子像素。每個像素101可更包括白色子像素。每個子像素包括如上每個實施例所述的像素電路。以下，像素可被理解為與子像素具有相同意義。每個像素電路連接於資料線102、閘極線103以及電力線41、42及43。
像素可被排列為紅色像素及Pentile像素的形式。在Pentile像素的情形下，使用預定像素渲染演算法將不同顏色的兩個子像素作為一個像素101被驅動以實現較真實色彩像素的解析度高的解析度。像素渲染演算法可使用來自鄰近像素的發光的顏色補償每個像素不足的顏色表現。
觸控感測器可被設置於顯示面板100的螢幕上。觸控感測器包括設置於顯示面板100的螢幕上的附加式（on-cell）或外掛式（add-on）觸控感測器或被包括在像素陣列AA中的內嵌式（in-cell）觸控感測器。
當顯示面板100的截面結構被看見時，顯示面板如圖32所示可包括堆疊於基板10上的電路層12、發光元件層14以及封裝層16。
電路層12可包括連接於如資料線、閘極線以及電力線的相互連接的像素電路、連接於閘極線的閘極驅動器（GIP）、多工解訊器陣列112、用於自動偵測的電路（圖未示）等。電路層12的相互連接及電路元件可包括多個絕緣層、彼此分離且之間有絕緣層的二或更多個金屬層，以及包括半導體材料的主動層。
發光元件層14可包括被像素電路驅動的發光元件EL。發光元件EL可包括紅色（R）發光元件、綠色（G）發光元件以及藍色（B）發光元件。發光元件層14可包括白色發光元件及彩色濾光片。發光元件層14的發光元件EL可被保護層覆蓋。
封裝層16覆蓋發光元件層14以密封電路層12及發光元件層14。封裝層16可為多層絕緣膜結構，其中具有交錯堆疊的有機膜及無機膜。無機膜阻擋濕氣或氧氣的滲透。有機膜使無機膜的表面平面化。當有機膜及無機膜堆疊為多層膜時，濕氣或氧氣的移動路徑長於濕氣或氧氣在單層膜的移動路徑，且因此可有效阻擋可能影響發光元件層14的濕氣及氧氣的滲透。
觸控感測器可被設置於封裝層16上。觸控感測層可包括基於電容在觸碰輸入被輸入的前後的變化感測觸碰輸入的電容觸控感測器。觸控感測層可包括形成觸控感測器的電容的金屬互連圖案以及絕緣膜。觸控感測器的電容可形成於金屬互連圖案之間。偏振板可設置於觸控感測層上。偏振板可轉換來自觸控感測層及電路層12的金屬所反射的外部光線的偏振以增進可見性及對比度。偏振板可被實施為線性偏振板或當中有線性偏振板及相位延遲膜彼此接合的圓形偏振板。玻璃蓋可被黏在偏振板上。
顯示面板100可更包括堆疊在封裝層16上的彩色濾光層及觸控感測層。彩色濾光層可包括紅色、綠色以及藍色濾光器以及黑色矩陣圖案。彩色濾光層可吸收來自電路層及觸控感測層的反射光（而非偏振板）的部分波長並增加色光純度。在本實施例中，具有較偏振板的透射率高的透射率的彩色濾光層被應用於顯示面板100以增進光透射率，改善顯示面板100的可撓性及厚度。玻璃蓋可被黏在彩色濾光層上。
電源供應器140使用直流-直流轉換器產生對於驅動顯示面板100的顯示面板驅動器及像素陣列來說必要的恆定電壓（或直流電壓）電力。直流-直流轉換器可包括電荷幫浦、調整器、降壓轉換器、升壓轉換器等。電源供應器140可調整從主機系統（圖未示）施加的輸入直流電壓的位準以產生恆定電壓如伽瑪參考電壓VGMA、閘極關斷電壓VGH及VEH、閘極導通電壓VGL及VEL、像素驅動電壓VDD、低位電源電壓VSS，或參考電壓Vref。伽瑪參考電壓VGMA被施加於資料驅動器110。閘極關斷電壓VGH及VEH以及閘極導通電壓VGL及VEL被施加於閘極驅動器120。
顯示面板驅動器在時序控制器（TCON）130的控制下將輸入影像的像素資料寫入顯示面板100的像素。
顯示面板驅動器包括資料驅動器110及閘極驅動器120。顯示面板驅動器可更包括在資料驅動器110與資料線102之間的多工解訊器陣列112。
多工解訊器陣列112使用多個多工解訊器（DEMUX）依序將從資料驅動器110的通道輸出的資料電壓施加於資料線102。多工解訊器可包括在顯示面板100上的多個開關元件。當多工解訊器被設置於資料驅動器110的輸出端與資料線102之間時，可減少資料驅動器110的通道的數量。多工解訊器陣列112可被省略。
顯示面板驅動器可更包括觸控感測驅動器以驅動觸控感測器。在圖31中省略觸控感測驅動器。資料驅動器及觸控感測驅動器可被整合至一個驅動積體電路（IC）中。在行動裝置或可穿戴裝置中，時序控制器130、電源供應器140、資料驅動器110、觸控感測驅動器等可被整合至一個驅動積體電路IC中。
顯示面板驅動器可受時序控制器130控制在低速驅動模式下操作。低速驅動模式可被設定為分析輸入影像且當輸入影像在一預定時間內沒有發生改變時減少顯示裝置的功耗。在低速驅動模式中，當靜止影像在一定時間週期（或更多的時間週期）被輸入時，可降低像素的刷新率以減少顯示面板100及顯示面板驅動器的功耗。低速驅動模式不限於靜止影像被輸入的情況。舉例來說，當一段時間內顯示裝置操作在待機模式或當使用者指令或輸入影像沒有被輸入至顯示面板驅動電路時，顯示面板驅動電路可在低速驅動模式下操作。
資料驅動器110透過使用數位-類比轉換器（DAC）將輸入影像的像素資料轉換為伽瑪補償電壓以產生資料電壓，該像素資料是以數位訊號的形式在每一幀週期從時序控制器130被接收。伽瑪參考電壓VGMA透過分壓電路被區分為每個灰度的伽瑪補償電壓而被施加於數位-類比轉換器。資料電壓透過輸出緩衝器從資料驅動器110的每個通道輸出。
閘極驅動器120可以實施為直接形成在顯示面板100的電路層12上的板內閘極（GIP）電路，連同薄膜電晶體（TFT）陣列和像素陣列的互連。板內閘極電路可設置在作為顯示面板100的非顯示區域的邊框區域BZ上，或者可分散設置在再現輸入圖像的像素陣列中。閘極驅動器120在時序控制器130的控制下依序向閘極線103輸出閘極訊號。閘極驅動器120可透過使用移位暫存器對閘極訊號SCAN1、SCAN2及EM進行移位來將閘極訊號SCAN1、SCAN2及EM依序提供給閘極線103。閘極訊號可包括掃描脈衝SCAN1及SCAN、發射控制脈衝EM、參考電壓脈衝等。
閘極驅動器120可包括如圖32及圖33所示的多個移位暫存器。每一個移位暫存器響應於來自時序控制器130的起始脈衝及移位時脈輸出閘極訊號的脈衝，且與移位時脈的時序同步地使閘極訊號的脈衝產生移位。
時序控制器130從主機系統接收輸入影像的數位影片資料DATA以及與數位影片資料DATA同步的時序訊號。時序訊號可包括垂直同步訊號Vsync、水平同步訊號Hsync、時脈CLK、資料致能訊號DE等。可透過對資料致能訊號DE進行計數的方法來辨別垂直週期和水平周期，因此可省略垂直同步訊號Vsync及水平同步訊號Hsync。資料致能訊號DE的週期為一個水平週期1H。
主機系統可為電視系統、平板電腦、筆記型電腦、導航系統、個人電腦（PC）、家庭劇院系統、移動設備、可穿戴設備或車載系統。主機系統可縮放來自影片來源的影像訊號以匹配顯示面板100的解析度並且將得到的影像訊號及時序訊號傳輸至時序控制器130。
在正常驅動模式下，時序控制器130可將輸入幀頻率乘以i（i是自然數）並且以幀頻率控制顯示面板驅動器的操作時序，幀頻率是輸入幀頻率Xi Hz。根據國家電視標準委員會 （NTSC）標準，輸入幀頻率為60 Hz，或者在相位交錯線路（Phase-Alternating Line, PAL）標準中為50 Hz。時序控制器130可透過將幀頻率降低到1Hz到30Hz之間來降低顯示面板驅動器的驅動頻率，並且降低低速驅動模式中像素的刷新率。
時序控制器130可基於從主機系統接收的時序訊號Vsync、Hsync及DE產生用於控制資料驅動器110的操作時序的資料時序控制訊號、用於控制多工解訊器陣列112的操作時序的控制訊號、以及用於控制閘極驅動器120的操作時序的閘極時序控制訊號。閘極時序控制訊號可包括起始脈衝及移位時脈。時序控制器130控制顯示面板驅動器的操作時序以使資料驅動器110、多工解訊器陣列112、觸控感測驅動器及閘極驅動器120同步。
時序控制器130可以控制閘極驅動器120以根據閘極驅動器120的輸出訊號SCAN1、SCAN2、EM及REF驅動像素，其中為了每一幀設定有補償步驟OBS、OBS1和OBS2。在另一實施例中，時序控制器130可透過基於分析輸入影像的結果確定是否設定了補償步驟OBS、OBS1和OBS2來控制閘極驅動器120。只有在時序控制器130的控制設定這些補償步驟的條件下，閘極驅動器120才可輸出添加有補償步驟OBS、OBS1及OBS2的輸出訊號SCAN1、SCAN2、EM及REF。
從時序控制器130輸出的閘極時序控制訊號的電壓可透過位準偏移器（圖未示）被轉換為閘極關斷電壓VGH和VEH以及閘極導通電壓VGL和VEL而施加到閘極驅動器120。位準偏移器將閘極時序控制訊號的低電位電壓轉換為閘極導通電壓VGL及VEL，並將閘極時序控制訊號的高電位電壓轉換為閘極關斷電壓VGH和VEH。
在另一實施例中，時序控制器130可將閘極時序訊號的參考時脈輸入至位準偏移器，並且位準偏移器可對來自時序控制器130的參考時脈進行取樣以產生待輸入至閘極驅動器120的移位時脈。
圖33為根據本揭露第一實施例示出閘極驅動器120的圖。
請參考圖33，閘極驅動器120包括依序輸出第一掃描脈衝SCAN1（1）至（n）的第一移位暫存器SR11、依序輸出第二掃描脈衝SCAN2（1）至（n）的第二移位暫存器SR12，以及依序輸出發射控制脈衝EM（1）至（n）的第三移位暫存器SR13。
SCAN1（i）為被施加至第i像素線中的像素的第一掃描脈衝SCAN1。SCAN2（i）為被施加至第i像素線中的像素的第二掃描脈衝SCAN2。EM（i）為被施加至第i像素線中的像素的發射控制脈衝EM。閘極關斷電壓VGH及VEH以及閘極導通電壓VGL及VEL被施加於移位暫存器SR11、SR12及SR13的每一者。
在圖33中，「GST1、GST2及EST」為分別輸入至移位暫存器SR11、SR12及SR13的起始脈衝。「GCLK1、GCLK2及ECLK」為分別輸入至移位暫存器SR11、SR12及SR13的移位時脈。移位時脈GCLK1、GCLK2及ECLK的每一者可為j相位時脈（j為大於或等於2的自然數）。
移位暫存器SR11、SR12及SR13可分別接收起始脈衝GST1、GST2及EST，分別輸出第一閘極訊號SCAN1（1）、SCAN2（1）及EM（1），以及分別在移位時脈GCLK1、GCLK2及ECLK的上升緣或下降緣將前一級的閘極訊號位移。為了減少邊框區域BZ，連接於移位暫存器SR11、SR12及SR13的相互連接的至少一些可被分散排列在像素陣列中。
第一及第二移位暫存器SR11及SR12可由一個共同運作的控制器共享，且透過分離在控制器的控制下輸出的輸出緩衝器被統一為一個移位暫存器。此統一的移位暫存器的例子在公開的韓國專利（Korean Laid-open Patent Publication No.10-2021-0082904（July 6, 2021））中被揭露。
圖33中所示的閘極驅動器120可依序輸出被施加於根據上述第一至第四實施例的像素電路的閘極訊號SCAN1、SCAN2及EM。
圖34為根據本揭露第二實施例示出閘極驅動器120的電路圖。
請參考圖34，閘極驅動器120包括依序輸出第一掃描脈衝SCAN1（1）至（n）的第一移位暫存器SR21、依序輸出第二掃描脈衝SCAN2（1）至（n）的第二移位暫存器SR22、依序輸出發射控制脈衝EM（1）至（n）的第三移位暫存器SR23，以及依序輸出參考電壓脈衝REF（1）至（n）的第四移位暫存器SR24。
SCAN1（i）為被施加在第i像素線中的像素的第一掃描脈衝SCAN1。SCAN2（i）為被施加在第i像素線中的像素的第二掃描脈衝SCAN2。EM（i）為被施加在第i像素線中的像素的發射控制脈衝EM。REF（i）為被施加在第i像素線中的像素的參考電壓脈衝REF。閘極關斷電壓VGH及VEH以及閘極導通電壓VGL及VEL被施加於每個移位暫存器SR21、SR22及SR23。參考電壓Vref的第一電壓Vr1及第二電壓Vr2被施加於第四移位暫存器SR24。
在圖34中，「GST1、GST2、EST及RST」為分別輸入至移位暫存器「SR21、SR22、SR23及SR24」的起始脈衝。「GCLK1、GCLK2、ECLK及RCLK」為分別輸入至移位暫存器「SR21、SR22、SR23及SR24」的移位時脈。移位時脈GCLK1、GCLK2、ECLK及RCLK的每一者可為j相位時脈。
第一至第三移位暫存器SR21、SR22及SR23可分別接收起始脈衝GST1、GST2及EST，分別輸出第一閘極訊號SCAN1（1）、SCAN2（1）及EM（1），以及分別在移位時脈GCLK1、GCLK2及ECLK的上升緣或下降緣將閘極訊號移位到下一級。為了減少邊框區域BZ，連接於移位暫存器SR21、SR22、SR23及SR24的相互連接的至少一些可被分散排列在像素陣列中。
第一及第二移位暫存器SR21及SR22可被統一為一個移位暫存器。第四移位暫存器SR24接收起始脈衝RST，輸出第一參考電壓脈衝REF（1），且在移位時脈GCLK1、GCLK2及 ECLK的上升緣或下降緣將從前一級輸出的參考脈衝移位到後一級。
圖34的閘極驅動器120可輸出被施加於根據本揭露第五實施例的像素電路的閘極訊號SCAN1、SCAN2及EM以及參考電壓脈衝REF。
如圖35至圖39所示，在本揭露的顯示裝置中，基於分析輸入影像的結果，僅當像素資料的灰度變化率較大或影像圖案發生變化或場景發生變化時，才可加入補償步驟OBS、OBS1和OBS2。在本實施例中，時序控制器130可根據輸入影像的分析結果，僅在上述條件下啟用補償時步的設定，以控制閘極驅動器120輸出被添加有補償時步OBS、OBS1及OBS2的訊號SCAN1、SCAN2、EM及REF。
圖35為根據本揭露第一實施例的選擇性驅動像素的方法的流程圖。
請參考圖35，在選擇性驅動像素的方法中，分析輸入影像以辨別寫入像素的像素資料的灰度變化率ΔG（步驟S351及步驟S352）。
像素資料的灰度變化率ΔG可以幀或線為單位來計算。舉例來說，時序控制器130可透過比較各個幀的像素資料的灰度值的總和或各個幀的灰度值的平均值來辨別以一幀為單位的變化率ΔG。時序控制器130可透過計算每一幀的平均圖片位準（average picture level，APL）並比較幀之間的平均圖片位準來以一個幀為單位辨別變化率ΔG。
時序控制器130可透過比較各個幀的像素資料的灰度值的總和或各個幀的灰度值的平均來以一個像素線為單位辨別變化率ΔG。
在選擇性驅動像素的方法中，灰度的變化率ΔG與預訂參考值GREF比較，且當灰度的變化率ΔG大於參考值GREF時，像素被設定有補償時步OBS、OBS1及OBS2的閘極驅動器120的輸出訊號來驅動（步驟S353及步驟S354）。時序控制器130只有當像素資料的灰度變化率ΔG大於參考值GREF（基於以幀或像素線為單位比較像素資料的灰度的變化率ΔG與參考值GREF）時，可啟動補償時步。據此，補償時步OBS、OBS1及OBS2可只在像素資料的灰度的變化率ΔG較高的幀週期或像素線中被設定。
在選擇性驅動像素的方法中，當像素資料的灰度的變化率ΔG小於或等於參考值GREF時，像素被沒有設定有補償時步OBS、OBS1及OBS2的閘極驅動器120的輸出訊號驅動（步驟S355）。
圖36是根據本揭露第二實施例的選擇性驅動像素的方法的流程圖。
請參考圖36的選擇性驅動像素的方法，分析輸入影像以確定影像模式是否發生變化或場景變化（步驟S361和步驟S362）。於此，影像圖案的改變的示例包括在前一幀中顯示黑色影像的螢幕上的後續幀中顯示白色圖像或反之亦然的情況。作為影像圖案變化的另一示例，在前一幀中在螢幕上再現的顏色或圖案可以在後續幀中改變為不同的顏色或圖案。場景變化可理解為如透過分析幀的影像發現後續幀中顯示在螢幕上的影像的至少一部分發生了改變。在靜止影像的情況下，幀之間沒有場景變化。時序控制器130可基於幀之間像素資料的灰度變化率來辨別影像圖案的變化或影像中的場景變化。
在選擇性驅動像素的方法中，當影像圖案改變或場景改變時，像素由設定了補償時步OBS、OBS1和OBS2的閘極驅動器120的輸出訊號來驅動（步驟S363）。時序控制器130可僅在影像圖案改變或場景改變時透過啟動補償時步OBS、OBS1及OBS2來控制閘極驅動器120。因此，閘極驅動器120可僅在圖像圖案改變或場景改變時輸出添加了補償時步OBS、OBS1及OBS2的訊號SCAN1、SCAN2、EM及REF。
在選擇性驅動像素的方法中，當影像圖案沒有變化且場景沒有變化時，像素由未設定補償時步OBS、OBS1和OBS2的閘極驅動器120的輸出訊號來驅動（步驟S364）。
圖37是表示僅在幀間有影像圖案變化或場景變化時設定補償時步OBS、OBS1、OBS2的例子的圖。如圖37所示，在選擇性地驅動像素的方法中，像素可以由閘極驅動器120的輸出訊號驅動，其中補償時步OBS、OBS1和OBS2僅在影像圖案改變或發生場景變化的幀中（例如，第二幀F2）被設定。在圖37中，「OBS ON」表示設定了補償時步OBS、OBS1、OBS2的幀，「OBS OFF」表示沒有設定補償時步OBS、OBS1、OBS2的幀。
圖38是表示僅在像素行間的灰度變化率大或有圖案變化的情況下設定補償時步的例子的圖。如圖38所示，在選擇性地驅動像素的方法中，像素可由閘極驅動器120的輸出訊號驅動，其中補償時步OBS、OBS1及OBS2僅設定在灰度值的變化率ΔG大的像素線處或影像圖案發生變化處，例如第三及第四像素線L3和L4。在圖38中，「OBS ON」表示設定了補償時步OBS、OBS1和OBS2的像素線，「OBS OFF」表示未設定補償時步OBS、OBS1和OBS2的像素線。
圖39是表示設定了補償時步的閘極驅動器120的輸出訊號和未設定補償時步的閘極驅動器120的輸出訊號的例子的圖。在未設定補償時步OBS、OBS1及OBS2的閘極訊號的情況下，依次設定初始化時步 INI及取樣時步驟SAM而不設定補償時步OBS、OBS1及OBS2，並在取樣時步驟SAM後設定驅動發光元件的時步EMI。
根據本揭露，在對設定在每個像素上的驅動元件的閾值電壓進行取樣之前，增加了透過增加閘極-源極電壓來降低閾值電壓的補償時步，以不受先前充電電壓的影響地驅動該驅動元件。因此，根據本揭露，可以改善第一幀響應（FFR）特性。
根據本揭露，可以透過在驅動發光元件的時步之前增加補償時步來進一步改善第一幀響應（FFR）特性。
根據本揭露，可在像素初始化期間降低要施加於像素的參考電壓以進一步改善第一幀響應特性而不引起黑灰度的亮度變化並降低功耗。
根據本揭露，僅當像素資料的灰度變化率大或者影像圖案發生變化或場景變化時，才可透過設定補償時步來改善第一幀響應（FFR）特性。
本揭露的效果不限於此，並且本領域具通常知識者將從以下請求項清楚地理解在此未描述的其他效果。
上述本揭露要達到的目的、實現目的的手段以及本發明的效果並未具體說明請求項的本質特徵，因此，請求項的範圍不限於本揭露的公開內容。
儘管已經參照所附圖式更詳細地描述了本揭露的實施例，但是本揭露不限於此並且可以在不背離本揭露的技術概念的情況下以許多不同的形式實施。因此，本揭露所公開的實施例僅用於說明的目的，並不旨在限制本揭露的技術概念。本揭露的技術概念的範圍不限於此。因此，應當理解，上述實施例在各個方面都是示例性的，並不限制本揭露。本揭露的保護範圍應以所附專利申請範圍為準，其等同範圍內的所有技術概念均應理解為落入本揭露的保護範圍之內。
10:基板 100:顯示面板 102:資料線 103:閘極線 110:資料驅動器 112:多工解訊器陣列 12:電路層 120:閘極驅動器 130:時序控制器 14:發光元件層 140:電源供應器 16:封裝層 21:資料線 31~33,331,332:閘極線 41~43:電力線 431,432:參考電壓線 EL:發光元件 T1~T5:開關元件 DT:驅動元件 Cst:電容器 EL:發光元件 EM:發射控制脈衝 GCLK,ECLK,RCLK:移位時脈 GREF:參考值 GST,EST:起始脈衝 HOLD:維持週期 1H:一個水平週期 Ids:汲極-源極電流 L1~Ln:像素線 REF:參考電壓脈衝 SR21,SR22,SR23:移位暫存器 TCON 130:時序控制器 Vdata:資料電壓 Vr1:第一電壓 Vr2:第二電壓 VGL,VEL:閘極導通電壓 VGH,VEH:閘極關斷電壓 VDD:像素驅動電壓 VOLED:陽極電壓 VSS:低電位電源電壓 Vref:參考電壓 A,B,C,D:節點 INI,OBS,SAM,EMI:時步 SCAN:掃描脈衝 S351~S355,S361~S364:步驟 X,Y,Z:軸
透過參考所附圖式詳細描述本揭露的示例性實施例，將使本領域具通常知識者能更明顯了解上述本揭露及其他的標的、特徵以及優點。所附圖式如下： 圖1為根據本揭露第一實施例的像素電路的電路圖。 圖2A及圖2B為根據本揭露第一實施例所繪示的像素電路的第一時步（step）的圖。 圖3A及圖3B為根據本揭露第一實施例所繪示的像素電路的第二時步的圖。 圖4A及圖4B為根據本揭露第一實施例所繪示的像素電路的第三時步的圖。 圖5A及圖5B為根據本揭露第一實施例所繪示的像素電路的第四時步的圖。 圖6A及圖6B為根據本揭露第二實施例所繪示的像素電路的第一時步的圖。 圖7A及圖7B為根據本揭露第二實施例所繪示的像素電路的第二時步的圖。 圖8A及圖8B為根據本揭露第二實施例所繪示的像素電路的第三時步的圖。 圖9A及圖9B為根據本揭露第二實施例所繪示的像素電路的第四時步的圖。 圖10A及圖10B為根據本揭露第三實施例所繪示的像素電路的第一時步的圖。 圖11A及圖11B為根據本揭露第三實施例所繪示的像素電路的第二時步的圖。 圖12A及圖12B為根據本揭露第三實施例所繪示的像素電路的第三時步的圖。 圖13A及圖13B為根據本揭露第三實施例所繪示的像素電路的第四時步的圖。 圖14A及圖14B為根據本揭露第三實施例所繪示的像素電路的第五時步的圖。 圖15A及圖15B為根據本揭露第四實施例所繪示的像素電路的第一時步的圖。 圖16A及圖16B為根據本揭露第四實施例所繪示的像素電路的第二時步的圖。 圖17A及圖17B為根據本揭露第四實施例所繪示的像素電路的第三時步的圖。 圖18A及圖18B為根據本揭露第四實施例所繪示的像素電路的第四時步的圖。 圖19A及圖19B為根據本揭露第四實施例所繪示的像素電路的第五時步的圖。 圖20為示出了驅動元件的平衡態轉移曲線及非平衡態轉移曲線的圖。 圖21為示出了當處於關斷狀態的驅動元件被導通時的閘極-源極電壓的圖。 圖22為示出了當處於關斷狀態的驅動元件被導通時，驅動元件從平衡態轉變為非平衡態並最終到一平衡態的汲極-源極電流的絕對值變化的圖。 圖23為示出了當驅動元件從平衡態轉變為非平衡態並最終回到平衡態時，驅動元件的閾值電壓的圖。 圖24為示出了在第二時步中，當像素電路的第三節點的電壓為3V、4V及6V時，驅動元件的閘極-源極電壓的改變及閾值電壓的改變的圖。 圖25為根據本揭露所繪示的第一幀響應（FFR）的改善效果的圖。 圖26A及圖26B為根據本揭露第五實施例所繪示的像素電路的第一時步的圖。 圖27A及圖27B為根據本揭露第五實施例所繪示的像素電路的第二時步的圖。 圖28A及圖28B為根據本揭露第五實施例所繪示的像素電路的第三時步的圖。 圖29A及圖29B為根據本揭露第五實施例所繪示的像素電路的第四時步的圖。 圖30為根據本揭露第五實施例而示出了被施加在像素電路的參考電壓脈衝的偏移的波形圖。 圖31為根據本揭露一實施例所繪示的顯示裝置的方塊圖。 圖32為圖31的顯示面板的橫截面圖。 圖33為根據本揭露第一實施例的閘極驅動器所繪示的電路圖。 圖34為根據本揭露第二實施例的閘極驅動器所繪示的電路圖。 圖35為根據本揭露第一實施例所繪示的選擇性驅動像素的方法的流程圖。 圖36為根據本揭露第二實施例所繪示的選擇性驅動像素的方法的流程圖。 圖37為示出了只有當幀之間的圖案或場景發生改變時，設定補償時步的例子的圖。 圖38為示出了只有當像素線之間的灰度變化率較大時或當圖案發生改變時，設定補償時步的例子的圖。 圖39為示出了閘極驅動器在設定補償時步及未設定補償時步的例子之輸出訊號的圖。
SCAN1:第一掃描脈衝
SCAN2:第二掃描脈衝
EM:發射控制脈衝
1H:一個水平週期
OBS:補償時步
VGH:閘極關斷電壓
VGL:閘極導通電壓
VEH:閘極關斷電壓
VEL:閘極導通電壓

Claims (15)

  1. 一種像素電路，包含：一電容器，連接於一第一節點與一第二節點之間；一驅動元件，包含連接於該第二節點的一閘極電極、被施加有一像素驅動電壓的一第一電極，以及連接於一第三節點的一第二電極；一發光元件，包含連接於一第四節點的一陽極電極及被施加有一低位電源電壓的一陰極電極；一第一開關元件，用於被一第一掃描脈衝的一閘極導通電壓導通以將一資料電壓施加在該第一節點；一第二開關元件，用於被一第二掃描脈衝的一閘極導通電壓導通以將該第二節點連接至該第三節點；一第三開關元件，用於被一發光控制脈衝的一閘極導通電壓導通以將一參考電壓施加在該第一節點，該參考電壓低於該像素驅動電壓以及該低位電源電壓；一第四開關元件，用於被該發光控制脈衝的該閘極導通電壓導通以將該第三節點連接至該第四節點；以及一第五開關元件，用於被該第二掃描脈衝的該閘極導通電壓導通以將該參考電壓施加在該第四節點；其中在該第一掃描脈衝產生之前，高於或等於該像素驅動電壓的一電壓被施加於該第三節點。
  2. 如請求項1所述的像素電路，其中該像素電路的一驅動週期包括一第一時步、一第二時步、一第三時步以及一第四時步，其中該第一掃描脈衝在該第三時步中被產生為具有該閘極導通電壓且在該第一時步、該第二時步及該第四時步中被產生為具有一閘極關斷電壓，該第二掃描脈衝在該第一時步及該第三時步中被產生為具有該閘極導通電壓且在該第二時步及該第四時步中被產生為具有該閘極關斷電壓，該發光控制脈衝在該第二時步及該第三時步中被產生為具該閘極關斷電壓且在該第一時步及該第四時步中具有該閘極導通電壓，該第一開關元件、該第二開關元件、該第三開關元件、該第四開關元件及該第五開關元件透過該閘極導通電壓被導通且透過該閘極關斷電壓被關斷，以及在該第二時步中，該第三節點的一電壓為該像素驅動電壓。
  3. 如請求項1所述的像素電路，其中該第一開關元件包含連接於被施加有該第一掃描脈衝的一第一閘極線的一閘極電極、連接於被施加有該資料電壓的一資料線的一第一電極，以及連接於該第一節點的一第二電極，該第二開關元件包含連接於被施加有該第二掃描脈衝的一第二閘極線的一閘極電極、連接於該第二節點的一第一電極，以及連接於該第三節點的一第二電極，該第三開關元件包含連接於被施加有該發光控制脈衝的一第三閘極線的一閘極電極、連接於該第一節點的一第一電極，以及連接於被施加有該參考電壓的一電力線的一第二電極，該第四開關元件包含連接於該第三閘極線的一閘極電極、連接於該第三節點的一第一電極，以及連接於該第四節點的一第二電極，以及該第五開關元件包含連接於該第二閘極線的一閘極電極、連接於該電力線的一第一電極，以及連接於該第四節點的一第二電極。
  4. 如請求項2所述的像素電路，其中該參考電壓包含:一第一參考電壓，用於被施加在該第三開關元件；以及一第二參考電壓，用於被施加在該第五開關元件，該第二參考電壓被設定為低於該第一參考電壓。
  5. 如請求項4所述的像素電路，其中該第一開關元件包含連接於被施加有該第一掃描脈衝的一第一閘極線的一閘極電極、連接於被施加有該資料電壓的一資料線的第一電極，以及連接於該第一節點的一第二電極，該第二開關元件包含連接於被施加有該第二掃描脈衝的一第二閘極線的一閘極電極、連接於該第二節點的一第一電極，以及連接於該第三節點的一第二電極，該第三開關元件包含連接於被施加有該發光控制脈衝的一第三閘極線的一閘極電極、連接於該第一節點的一第一電極，以及連接於被施加有該第一參考電壓的一第一電力線的一第二電極，該第四開關元件包含連接於該第三閘極線的一閘極電極、連接於該第三節點的一第一電極，以及連接於該第四節點的一第二電極，以及該第五開關元件包含連接於該第二閘極線的一閘極電極、連接於被施加有該第二參考電壓的該第二電力線的一第一電極，以及連接於該第四節點的一第二電極。
  6. 如請求項1或4所述的像素電路，其中該像素電路的一驅動週期包括一第一時步、一第二時步、一第三時步、一第四時步以及一第五時步，該發光控制脈衝包含：一第一發光控制脈衝，用於控制該第三開關元件；以及一第二發光控制脈衝，用於控制該第四開關元件，該第一掃描脈衝在該第三時步中被產生為具有該閘極導通電壓且在該第一時步、該第二時步、該第四時步及該第五時步中被產生為具有該閘極關斷電壓，該第二掃描脈衝在該第一時步及該第三時步中被產生為具有該閘極導通電壓且在該第二時步、該第四時步及該第五時步中被產生為具有該閘極關斷電壓，該第一發光控制脈衝在該第二時步及該第三時步中被產生為具該閘極關斷電壓且在該第一時步、第四時步及該第五時步中具有該閘極導通電壓，該第二發光控制脈衝在該第二時步、第三時步及該第四時步中被產生為具該閘極關斷電壓且在該第一時步及該第五時步中具有該閘極導通電壓，該第一開關元件、該第二開關元件、該第三開關元件、該第四開關元件及該第五開關元件透過該閘極導通電壓被導通且透過該閘極關斷電壓被關斷，以及在該第二時步及該第四時步中，該第三節點的一電壓為該像素驅動電壓。
  7. 如請求項6所述的像素電路，其中該第一開關元件包含連接於被施加有該第一掃描脈衝的一第一閘極線的一閘極電極、連接於被施加有該資料電壓的一資料線的第一電極，以及連接於該第一節點的一第二電極，該第二開關元件包含連接於被施加有該第二掃描脈衝的一第二閘極線的一閘極電極、連接於該第二節點的一第一電極，以及連接於該第三節點的一第二電極，該第三開關元件包含連接於被施加有該第一發光控制脈衝的一第三閘極線的一閘極電極、連接於該第一節點的一第一電極，以及連接於被施加有該參考電壓的一電力線的一第二電極，該第四開關元件包含連接於被施加有該第二發光控制脈衝的一第四閘極線的一閘極電極、連接於該第三節點的一第一電極，以及連接於該第四節點的一第二電極，以及該第五開關元件包含連接於該第二閘極線的一閘極電極、連接於該電力線的一第一電極，以及連接於該第四節點的一第二電極。
  8. 如請求項6所述的像素電路，其中該第一開關元件包含連接於被施加有該第一掃描脈衝的一第一閘極線的一閘極電極、連接於被施加有該資料電壓的一資料線的第一電極，以及連接於該第一節點的一第二電極，該第二開關元件包含連接於被施加有該第二掃描脈衝的一第二閘極線的一閘極電極、連接於該第二節點的一第一電極，以及連接於該第三節點的一第二電極，該第三開關元件包含連接於被施加有該第一發光控制脈衝的一第三閘極線的一閘極電極、連接於該第一節點的一第一電極，以及連接於被施加有該第一參考電壓的一第一電力線的一第二電極，該第四開關元件包含連接於被施加有該第二發光控制脈衝的一第四閘極線的一閘極電極、連接於該第三節點的一第一電極，以及連接於該第四節點的一第二電極，以及該第五開關元件包含連接於該第二閘極線的一閘極電極、連接於被施加有該第二參考電壓的一第二電力線的一第一電極，以及連接於該第四節點的一第二電極。
  9. 如請求項1所述的像素電路，其中在該第一時步中被設定的該參考電壓小於在該第二時步、該第三時步及該第四時步中被設定的該參考電壓。
  10. 一種顯示裝置，包含：一顯示面板，設置有多條資料線、多條閘極線、多條電力線，以及多個像素；一資料驅動器，用於將一資料電壓施加於該些資料線；以及一閘極驅動器，用於將一閘極訊號供應至該些閘極線，其中該些閘極訊號包含一第一掃描脈衝、一第二掃描脈衝，以及一第三掃描脈衝，該些像素的每一者包含：一電容器，連接於一第一節點與一第二節點之間；一驅動元件，包括連接於該第二節點的一閘極電極、被施加有一像素驅動電壓的一第一電極，以及連接於一第三節點的一第二電極；一發光元件，包含連接於一第四節點的一陽極電極以及被施加有一低位電源電壓的陰極電極；一第一開關元件，用於被一第一掃描脈衝的一閘極導通電壓導通以將一資料電壓施加在該第一節點；一第二開關元件，用於被一第二掃描脈衝的一閘極導通電壓導通以將該第二節點連接至該第三節點；一第三開關元件，用於被一發光控制脈衝的一閘極導通電壓導通以將一參考電壓施加在該第一節點，該參考電壓低於該像素驅動電壓以及該低位電源電壓；一第四開關元件，用於被該發光控制脈衝的該閘極導通電壓導通以將該第三節點連接至該第四節點；以及一第五開關元件，用於被該第二掃描脈衝的該閘極導通電壓導通以將該參考電壓施加在該第四節點；在該第一掃描脈衝產生之前，高於或等於該像素驅動電壓的一電壓被施加於該第三節點。
  11. 如請求項10所述的顯示裝置，其中該些像素的每一者的一驅動週期包括一第一時步、一第二時步、一第三時步以及一第四時步，該第一掃描脈衝在該第三時步中被產生為具有該閘極導通電壓且在該第一時步、該第二時步及該第四時步中被產生為具有一閘極關斷電壓，該第二掃描脈衝在該第一時步及該第三時步中被產生為具有該閘極導通電壓且在該第二時步及該第四時步中被產生為具有該閘極關斷電壓，該發光控制脈衝在該第二時步及該第三時步中被產生為具該閘極關斷電壓且在該第一時步及該第四時步中具有該閘極導通電壓，該第一開關元件、該第二開關元件、該第三開關元件、該第四開關元件及該第五開關元件透過該閘極導通電壓被導通且透過該閘極關斷電壓被關斷，以及在該第二時步中，該第三節點的一電壓為該像素驅動電壓。
  12. 如請求項11所述的顯示裝置，其中該參考電壓包含：一第一參考電壓，用於被施加在該第三開關元件；以及一第二參考電壓，用於被施加在該第五開關元件，該第二參考電壓被設定為低於該第一參考電壓。
  13. 如請求項10或請求項12所述的顯示裝置，其中該些像素的每一者的一驅動週期包括一第一時步、一第二時步、一第三時步、一第四時步以及一第五時步，該發光控制脈衝包含：一第一發光控制脈衝，用於控制該第三開關元件；以及一第二發光控制脈衝，用於控制該第四開關元件，該第一掃描脈衝在該第三時步中被產生為具有該閘極導通電壓且在該第一時步、該第二時步、該第四時步及該第五時步中被產生為具有一閘極關斷電壓，該第二掃描脈衝在該第一時步及該第三時步中被產生為具有該閘極導通電壓且在該第二時步、該第四時步及該第五時步中被產生為具有一閘極關斷電壓，該第一發光控制脈衝在該第二時步及該第三時步中被產生為具該閘極關斷電壓且在該第一時步、第四時步及該第五時步中具有該閘極導通電壓，該第二發光控制脈衝在該第二時步、第三時步及該第四時步中被產生為具該閘極關斷電壓且在該第一時步及該第五時步中具有該閘極導通電壓，該第一開關元件、該第二開關元件、該第三開關元件、該第四開關元件及該第五開關元件透過該閘極導通電壓被導通且透過該閘極關斷電壓被關斷，以及在該第二時步及該第四時步中，該第三節點的一電壓為該像素驅動電壓。
  14. 如請求項10所述的顯示裝置，其中在該第一時步中被設定的該參考電壓小於在該第二時步、該第三時步及該第四時步中被設定的該參考電壓。
  15. 如請求項10所述的顯示裝置，更包含用於將一像素資料供應至該資料驅動器並控制該資料驅動器及該閘極驅動器的多個時步時序的一時序控制器，其中該時序控制器只有當該像素資料的灰度的變化率大於一先前值時或當影像圖案或畫面改變發生變化時輸出具有一致能邏輯值的一控制訊號，該閘極驅動器響應於該控制訊號輸出被添加一補償時步的一閘極訊號，以及響應於該補償時步的該致能邏輯值，將高於或等於該像素驅動電壓的一電壓施加於該第三節點。
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