TWI554996B - 畫素單元及其驅動方法 - Google Patents

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Description

畫素單元及其驅動方法
本發明係關一種畫素單元，尤其係關於一種包含有機發光二極體之畫素單元及其驅動方法。
有機發光二極體(Organic light-emitting diodes,OLED)顯示器是採用有機化合物作為發光材料而能夠發出光線之平面顯示器，有機發光二極體顯示器具有體積小、重量輕、可視範圍廣、高對比度以及高反應速度等優點。
主動矩陣式發光二極體顯示器(Active Matrix OLED,AMOLED)為新一代平面顯示器，相較於被動式有機發光二極體(PMOLED)顯示器或者主動矩陣式液晶顯示器相比較，主動矩陣式有機發光二極體顯示器具有許多優點。
AMOLED顯示器係藉由一開關電晶體與驅動電晶體搭配電容來儲存資料訊號，藉由驅動電晶體供給有機發光二極體電流發光，並藉由電容儲存之資料訊號控制有機發光二極體之亮度灰階。其中，該開關電晶體與驅動電晶體通常為薄膜電晶體(Thin Film Transistor,TFT)。
驅動薄膜電晶體之驅動電流用於驅動畫素中該OLED發光。然而， 驅動薄膜電晶體由於製程、以及使用環境之溫度、濕度等因素的影響下，驅動薄膜電晶體之臨界電壓無法如理想的保持一致，同時，驅動薄膜電晶體之驅動電壓亦由於連接導線長度不同，而使得加載至驅動薄膜電晶體之驅動電壓所產生之電壓降不同，故在不同畫素在輸入相同之資料訊號時，驅動OLED之驅動電流亦會不同，從而造成有機發光二極體顯示器不同畫素之OLED之亮度無法達成一致，造成有機發光二極體顯示器圖像之均一性(Image Uniformity)較差。
有鑑於此，有必要提供一種具有較佳顯示品質之畫素單元。
進一步，提供一種驅動前述畫素單元之驅動方法。
一種畫素單元，包括：掃描線，用於提供掃描訊號；資料線，用於提供資料訊號，該資料線與該掃描線相互絕緣；電源線，用於提供一電源訊號，該電源訊號包括一參考電壓與一驅動電壓；開關元件，電性連接該掃描線與該資料線，並在第一時間段內且在該掃描訊號的控制下傳輸該資料訊號；存儲電容，具有第一連接端與第二連接端，該第一連接端電性連接該開關元件，用於在第一時間段接收該資料訊號或者電源訊號；驅動元件，電性連接電源線與該第二連接端，用於在第一時間段且在該資料訊號與一參考電壓控制下啟動，並在第二時間段在一驅動電壓驅動下提供一驅動電流至一有機發光二極體，該有機發光二極體在該驅動電流的驅動下發光；第一控制電路，電性連接該第二連接端與該驅動元件，用於在該第一時間段內並在第一控制訊號之控制下使得該驅動元件在該資料訊號驅動下臨界導通；第二控制電路，電性連 接該電源線與該第一連接端，用於在第二時間段並在該第二控制訊號之控制下將一驅動電壓傳輸至該第一連接端。該第一時間段在第二時間之前且在時間上無交疊。
一種畫素單元，包括：掃描線，用於提供掃描訊號；資料線，用於提供資料訊號，該資料線與該掃描線相互絕緣；電源線，用於提供一電源訊號，該電源訊號包括一參考電壓與一驅動電壓；開關元件，電性連接該掃描線與該資料線，並在第一時間段內且在該掃描訊號的控制下傳輸該資料訊號；存儲電容，具有第一連接端與第二連接端，該第一連接端電性連接電源線，用於接收一參考電壓或者該電源訊號；開關元件，用於在第一時間段接收該資料訊號，並在該掃描訊號的控制下傳輸該資料訊號；驅動元件，電性連接該第二連接端、該開關元件第一控制電以及第二控制電路，用於在該參考電壓與該資料訊號控制下提供一驅動電流至一有機發光二極體，該有機發光二極體在該驅動電流的驅動下發光；第一控制電路，電性連接該第二連接端與該驅動元件，於在該第一時間段內並在第一控制訊號之控制下使得該驅動元件在該資料訊號驅動下臨界導通；第二控制電路，電性連接該電源線與該驅動元件，用於在第二時間段並在該第二控制訊號之控制下將一驅動電壓傳輸至該驅動元件。其中，該第一時間段在第二時間之前且在時間上無交疊。
一種畫素單元之驅動方法，該畫素單元包括掃描線、資料線、電源線、開關元件、存儲電容、驅動元件、第一控制電路以及第二控制電路，該開關元件電性連接該掃描線與該資料線，該存儲電容具有第一連接端與第二連接端，該第一連接端電性連接該開關 元件，該驅動元件電性連接電源線與該第二連接端，該第一控制電路電性連接該第二連接端與該驅動元件，該第二控制電路電性連接該電源線與該第一連接端，其中，該驅動方法包括：在第一時間段，加載掃描訊號至該掃描線，該掃描訊號控制該開關元件導通，並加載資料訊號至該資料線，該開關元件將該資料訊號傳輸至該存儲電容之第一連接端；加載第一控制訊號至該第一控制電路，該第一控制電路使得該驅動元件處於臨界導通之狀態；加載僅具有參考電壓之電源訊號至該電源線；在第二時間段，加載第二控制訊號至該第二控制電路，該第二控制電路將一驅動電壓傳輸至該第一連接端；加載僅具有驅動電壓之電源訊號至該電源線；該驅動元件在該驅動電壓驅動下提供一驅動電流至該有機發光二極體，該有機發光二極體在該驅動電流的驅動下發光，該第一時間段在第二時間之前且在時間上無交疊。
一種畫素單元之驅動方法，該畫素單元包括掃描線、資料線、電源線、開關元件、存儲電容、驅動元件、第一控制電路以及第二控制電路，該開關元件電性連接該掃描線與該資料線，該存儲電容具有第一連接端與第二連接端，該第一連接端電性連接該電源線，該驅動元件電性連接第二連接端、開關電晶體、該第一控制電路、第二控制電路以及該有機發光二極體，該第一控制電路電性連接該第二連接端與該驅動元件，該第二控制電路電性連接該電源線與該驅動元件，其中，該驅動方法包括：在第一時間段，加載掃描訊號至該掃描線，該掃描訊號控制該開關元件導通，並加載資料訊號至該資料線，該開關元件將該資料 訊號傳輸至該驅動元件；加載第一控制訊號至該第一控制電路，該第一控制電路使得該驅動元件處於臨界導通之狀態；加載僅具有參考電壓之電源訊號至該電源線；在第二時間段，加載第二控制訊號至該第二控制電路，該第二控制電路將一驅動電壓傳輸至該第一連接端；加載僅具有驅動電壓之電源訊號至該電源線；該驅動元件在該資料訊號與該參考電壓控制下提供一驅動電流至該有機發光二極體，該有機發光二極體在該驅動電流的驅動下發光，該第一時間段在第二時間之前且在時間上無交疊。
相較於習知技術，流經有機發光二極體OLED的電流Ie與畫素單元100加載之資料訊號Ds之資料電壓Vds與參考電壓Vr相關，而不受驅動電晶體104之臨界電壓Vth及其加載之驅動電壓Vd的影響。對於一給定之OLED顯示器而言，由於參考電壓供應電路150輸出之參考電壓Vr為一恆定值，從而能夠有效防止複數畫素單元100之驅動電晶體的臨界電壓不同，以及避免在畫素單元100接收之驅動電壓Vd無法完全相同的情況下，達成提高畫素單元100發光亮度之均一性，提高圖像之顯示品質。
10‧‧‧OLED顯示器
G1~Gm‧‧‧掃描線
D1~Dn‧‧‧資料線
W1~Wm‧‧‧電源線
100、200‧‧‧畫素單元
120‧‧‧掃描驅動器
130‧‧‧資料驅動器
140‧‧‧第一控制訊號產生電路
150‧‧‧第二控制訊號產生電路
160‧‧‧電壓供應電路
101、201‧‧‧開關電晶體
102、202‧‧‧存儲電容
103、203‧‧‧驅動電晶體
104、204‧‧‧第一控制電路
105、205‧‧‧第二控制電路
OLED‧‧‧有機發光二極體
Ea‧‧‧陽極端
Ec‧‧‧陰極端
GND‧‧‧接地端
M1‧‧‧第一電晶體
M2‧‧‧第二電晶體
A‧‧‧第一連接端
B‧‧‧第二連接端
C‧‧‧第三連接端
D‧‧‧第四連接端
Gs‧‧‧掃描訊號
Ds‧‧‧資料訊號
S1‧‧‧第一控制訊號
S2‧‧‧第二控制訊號
Vs‧‧‧電源訊號
Vr‧‧‧參考電壓
Vd‧‧‧驅動電壓
Ma‧‧‧放電模式
Mb‧‧‧資料載入模式
Mc‧‧‧發光模式
Id‧‧‧驅動電流
Ie‧‧‧流經有機發光二極體的電流
圖1係本發明一較佳實施例中OLED顯示器之平面結構示意圖。
圖2係本發明一實施例中如圖1所示畫素單元之電路圖。
圖3係如2所示畫素單元之驅動時序圖。
圖4係本發明一實施例中一變更實施例中畫素單元之電路圖。
圖5係如4所示畫素單元之驅動時序圖。
下面結合附圖具體說明本發明畫素單元之結構及其驅動方法。
請參閱圖1，其為本發明一較佳實施例中OLED顯示器10的平面結。構示意圖，該OLED顯示器1包括複數相互平行且絕緣之掃描線G1~Gm、複數相互平行且絕緣之資料線D1~Dn，複數平行於該掃描線且與之絕緣之電源線W1~Wm，其中，該複數掃描線G1~Gm、該複數資料線D1~Dn以及源線W1~Wm垂直絕緣相交，並定義複數畫素單元100。該OLED顯示器還包括有掃描驅動器120、資料驅動器130、第一控制訊號產生電路140、第二控制訊號產生電路150以及電壓供應電路160。
該掃描驅動器120電性連接該複數掃描線G1~Gm，用於提供掃描訊號Gs至該畫素單元100並且選擇對應之畫素單元100。該資料驅動器130電性連接該複數資料線D1~Dm，用於提供待顯示之資料訊號Ds至被掃描訊號Gs選擇的畫素單元100，其中，m、n均為大於1之正整數。第一控制訊號產生電路140電性連接每一畫素單元100，用於為畫素單元100提供一第一控制訊號S1。第二控制訊號產生電路150電性連接每一畫素單元100，用於為畫素單元100提供一第二控制訊號S2。電壓供應電路160藉由該電源線W1~Wm與每一畫素單元100電性連接，用於為畫素單元100提供電源訊號Vs，該電源訊號在不同之時間段不同時地包括驅動電壓Vd或者參考電壓Vr。其中，參考電壓Vr之電壓值小於驅動電壓Vd之電壓值。
請參閱圖2，其為如圖1所示畫素單元100的電路結構圖，畫素單元100具有補償臨界電壓與補償驅動電壓Vd之電壓之功效，使得畫素單元100流過發光元件之電流不受驅動元件之臨界電壓和驅 動電壓之影響。
具體地，該畫素單元100包括開關電晶體101、存儲電容102、驅動電晶體103、第一控制電路104、第二控制電路105以及有機發光二極體OLED。
有機發光二極體OLED為採用有機化合物作為發光材料而能夠發出光線之可控二極體元件。有機發光二極體OLED包括陽極端Ea與陰極端Ec，陽極端Ea電性連接該驅動電晶體103以及該第一控制電路104，陰極端Ec連接於接地端GND。有機發光二極體OLED在驅動電晶體103與第一控制電路104的控制下發光，從而顯示對應之資料訊號Ds。
開關電晶體101電性連接該掃描線Gi與該資料線Dj，並在該掃描線Gi提供的掃描訊號Gs的控制下導通，從而將自該資料線Dj接收的資料訊號Ds傳輸至該存儲電容102。需要說明的是，i、j均為自然數，且1 i m，1 j n。開關電晶體101之作為控制電極的閘極電性連接掃描線Gi，作為傳輸電極的源極電性連接該資料線Dj，作為傳輸電極的汲極電性連接該存儲電容102。
存儲電容102具有第一連接端A與第二連接端B，該第一連接端A電性連接該開關電晶體101的汲極，用於接收該資料訊號Ds，該第二連接端B電性連接該驅動電晶體103以及第一控制電路104。
驅動電晶體103電性連接該第二連接端B、電源線Wi(電壓供應電路160)以及第一控制電路104，用於在該資料訊號Ds以及參考電壓Vr控制下提供一驅動電流Id至有機發光二極體OLED。具體地，驅動電晶體103作為控制電極之閘極電性連接第二連接端B，作為 傳輸電極的源極電性連接該電源線Wi，用於至電壓供應電路160接收驅動電壓Vd或者參考電壓Vr，作為傳輸電極的汲極電性連接第一控制電路104以及有機發光二極體OLED。
第一控制電路104電性連接該第二連接端B與該驅動電晶體103，用於在第一控制訊號S1之控制下，使得驅動電晶體103之閘極與汲極電性導通或者斷開。更為具體地，第一控制電路104為一第一電晶體M1，第一電晶體M1之作為控制電極之閘極電性連接該第一控制訊號產生電路140，接收該第一控制訊號S1。第一電晶體M1之作為傳輸電極之源極電性連接該第二連接端B；第一電晶體M1之作為傳輸電極之汲極電性連接該驅動電晶體103之汲極。當該第一控制訊號S1使得該第一電晶體M1處於導通狀態時，該驅動電晶體103之閘極與汲極電性連接，則驅動電晶體103成為一二極體連接(diode-connected)之電晶體；當該第一控制訊號S1使得第一電晶體M1處於截止狀態時，驅動電晶體103之閘極與汲極電性斷開。
第二控制電路105電性連接該第一連接端A、電源線Wi(電壓供應電路160)以及第二控制訊號產生電路150，用於在第二控制訊號S2之控制下，選擇性將電壓供應電路160提供之電源訊號Vs輸出至第一連接端A。更為具體地，第二控制電路105為一第二電晶體M2，第二電晶體M2之作為控制電極之閘極電性連接該第二控制訊號產生電路150，接收該第二控制訊號S2。第二電晶體M2作為傳輸電極之源極電性連接該電源線Wi，用於自電壓供應電路160接收該電源訊號Vs；第二電晶體M2作為傳輸電極之汲極電性連接第一連接端A。當該第二控制訊號S2使得該第二電晶體M2在一時間 段內處於導通狀態時，該電源訊號Vs傳輸至該第一連接端A，使得該第一連接端A之電壓等於該電源訊號Vs對應之驅動電壓Vd或者參考電壓Vr。
本實施例中，該開關電晶體101、驅動電晶體103、第一電晶體M1、第二電晶體M2均為P型金屬氧化物半導體(P-Channel Metal Oxide Semiconductor,PMOS)，對應地，該P型電晶體在接收到低點位之控制訊號時導通。
請參閱圖3，其為圖2所示畫素單元100之驅動時序圖。現結合圖2與圖3，具體說明畫素單元100在其中一個工作週期之工作過程。本實施例以由掃描線Gi、資料線Dj以及電源線Wi定義之畫素單元100為例進行說明。
在t0時刻，畫素單元100接收第一控制訊號S1、第二控制訊號S2以及電源訊號Vs，其中，第一控制訊號S1維持在高電位，第二控制訊號S2維持在低電位，同時，電源訊號Vs維持在低電位，為電源訊號Vs準確地拉高至參考電壓Vr作準備。
在t1時刻，第一控制訊號S1自高電位(1)拉至低電位(0)，第二控制訊號S2亦維持在低電位，同時，電源訊號Vs為高電位之參考電壓Vr，畫素單元100開始處於放電模式Ma。在放電模式Ma中，第一控制電路104之第一電晶體M1處於導通狀態，則第一電晶體M1之源極與汲極處於導通狀態，亦即與第一電晶體M1之源極直接電性連接之第二連接端B係與第一電晶體M1之汲極電性導通。第二控制電路105之第二電晶體M2在低電位之第二控制訊號S2控制下亦處於導通狀態，參考電壓Vr自第二電晶體M2傳輸至存儲電容102對應之第一連接端A，則第一連接端A的電壓Va等於參考電壓 Vr。由此，存儲電容102藉由第一連接端A、第二連接端B以及第一電晶體M1形成之導電通路進行放電，亦即存儲電容102內存儲之電荷則藉由該導電通路釋放掉，該電荷之釋放能夠保證資料訊號Ds準確地存儲在存儲電容102中，進而準確控制畫素單元100的發光亮度。
在t2時刻，第一控制訊號S1自低電位拉至高電位，第一電晶體M1處於截止狀態，同時，電源訊號Vs變化為低電位，存儲電容102放電結束，畫素單元100退出放電模式Ma。可見，畫素單元100在t1至t2時間段作為放電時間段內處於放電模式Ma。
接續存儲電容102放電結束以後，亦即畫素單元100退出放電模式Ma之後，在t3時刻，畫素單元100藉由掃描線Gi加載掃描訊號Gs，以及藉由資料線Dj加載資料訊號Ds，同時加載低電位之第一控制訊號S1以及高電位之第二控制訊號S2，且電源訊號Vs拉高至參考電壓Vr，畫素單元100進入資料載入模式Mb。
此時，掃描訊號Gs處於低電位，開關電晶體101導通，資料訊號Ds藉由該開關電晶體101傳輸至存儲電容102對應之第一連接端A，則第一連接端A之電壓Va等於資料訊號Ds之電壓值Vds。第一控制訊號S1由高電位拉低至低電位，第一電晶體M1處於導通狀態，由此，第二連接端B之電壓Vb為參考電壓Vr與驅動電晶體103之臨界電壓Vth之差值(Vr-Vth)。可見，存儲電容102兩端的電壓差為(Vds-(Vr-Vth))。
需要說明的係，資料訊號Ds之電壓值為Vds，驅動電晶體103之臨界電壓Vth係驅動電晶體103自截止狀態變化為導通狀態之臨界開啟電壓。
在t4時刻，掃描訊號Gs自低電位拉至高電位，開關電晶體101由導通狀態變為截止狀態，資料訊號Ds停止載入該開關電晶體101中，同時，第一控制訊號S1拉至高電位，第二控制訊號S2拉至低電位，電源訊號Vs拉高至驅動電壓Vd，亦即資料訊號Ds載入結束，畫素單元100退出資料載入模式Mb，進入發光模式Mc。
在發光模式Mc中，第一控制電路104之第二電晶體M2在低電位之第二控制訊號S2控制下處於導通狀態，則驅動電壓Vd自第一電晶體M1傳輸至第一連接端A，則存儲電容102對應之第一連接端A之電壓Va等於驅動電壓Vd。由於存儲電容102之二電極之電壓無法瞬間改變，則存儲電容102對應之第二連接端B之電壓Vb為(Vd-(Vds-(Vr-Vth)))，亦即第二連接端B之電壓Vb為(Vd-Vds+Vr-Vth)。驅動電晶體103在第二連接端B之電壓Vb控制下導通，並在其源極接收之驅動電壓Vd驅動下輸出驅動電流Id，該驅動電流Id傳輸至有機發光二極體OLED，從而驅動其發光。
由於流經有機發光二極體OLED的電流Ie係正比於(Vsg-Vth)2，而Vsg係驅動電晶體103之源極與閘極加載之電壓差，亦即驅動電晶體103之源極加載之驅動電壓Vd與第二連接端B之電壓(Vd+Vds+Vr-Vth)之差值，則Vsg為(Vd-(Vd-Vds+Vr-Vth))，亦為(-Vr+Vds+vth)，故電流Ie正比於(Vds-Vr)2。
在t5時刻，第一控制訊號S1維持在高電位，第二控制訊號S2維持在低電位，同時，電源訊號Vs由驅動電壓Vd拉低至低電位，畫素單元100退出發光模式Mc，從而繼續為電源訊號Vs之下一週期之變化作準備。
自t1時刻~t5時刻構成畫素單元100一個完整之工作週期，接續該 發光模式Mc，畫素單元100進入下一個完整之t1~t5構成之工作週期，以此類推，本實施例不再贅述，且其他畫素單元100之驅動方式與此相同。
相較於習知技術，流經有機發光二極體OLED的電流Ie與畫素單元100加載之資料訊號Ds之資料電壓Vds與參考電壓Vr相關，而不受驅動電晶體103之臨界電壓Vth及其加載之驅動電壓Vd的影響。對於一給定之OLED顯示器而言，由於電壓供應電路160輸出之參考電壓Vr為一恆定值，從而能夠有效防止複數畫素單元100之驅動電晶體的臨界電壓不同，以及避免在畫素單元100接收之驅動電壓Vd無法完全相同的情況下，達成提高畫素單元100發光亮度之均一性，提高圖像之顯示品質。
請參閱圖4-5，其中，圖4為本發明一變更實施例中畫素單元200之電路圖，圖5為如圖4所示畫素單元200之驅動時序圖。畫素單元200與本發明較佳實施例之畫素單元100包括之元件相同，區別在於各元件之連接方式。具體地，畫素單元200包括開關電晶體201、存儲電容202、驅動電晶體203、第一控制電路204、第二控制電路205以及有機發光二極體OLED。
開關電晶體201電性連接該掃描線Gi與該資料線Dj，並在該掃描線Gi提供的掃描訊號Gs的控制下導通，從而將自該資料線Dj接收的資料訊號Ds傳輸至該驅動電晶體203。開關電晶體201之作為控制電極的閘極電性連接掃描線Gi，作為傳輸電極的源極電性連接該資料線Dj，作為傳輸電極的汲極電性連接該驅動電晶體203。
存儲電容202具有第一連接端A與第二連接端B。該第一連接端A藉由電源線Wi電性連接該電壓供應電路160，用於接收該電源訊號 Vs，其中，電源訊號Vs在不同時間段分別具有驅動電壓Vd以及參考電壓Vr。該第二連接端B電性連接該驅動電晶體203以及第一控制電路204。
驅動電晶體203電性連接該第二連接端B、開關電晶體201以及第二控制電路205，用於在該資料訊號Ds以及參考電壓Vr控制下提供一驅動電流Id至有機發光二極體OLED。為便於說明，對應驅動電晶體203設置第三連接端C與第四連接端D，亦即驅動電晶體203對應其源極之節點定義為第三連接端C，對應汲極之節點定義為第四連接端D。具體地，驅動電晶體203之作為控制電極之閘極電性連接第二連接端B，連接至第三連接端C之作為傳輸電極的源極電性連接開關電晶體201之汲極，用於接收資料訊號Ds，連接至第四連接端D作為傳輸電極的汲極電性連接有機發光二極體OLED。
第一控制電路204電性連接該第二連接端B與第四連接端D，用於在第一控制訊號S1之控制下，使得驅動電晶體203連接至第二連接端B之閘極與連接至第四連接端D之汲極電性導通或者斷開。更為具體地，第一控制電路204為一第一電晶體M1，第一電晶體M1之作為控制電極之閘極電性連接該第一控制訊號產生電路140，接收該第一控制訊號S1。第一電晶體M1之作為傳輸電極之源極電性連接該第二連接端B；第一電晶體M1之作為傳輸電極之汲極電性連接該第四連接端D。當該第一控制訊號S1使得該第一電晶體M1處於導通狀態時，該驅動電晶體203之閘極與汲極電性連接，則驅動電晶體203成為一二極體連接(diode-connected)之電晶體。
第二控制電路205電性連接該第三連接端C、電源線Wi(電壓供應電路160)以及第二控制訊號產生電路150，用於在第二控制訊號S2之控制下，選擇性將電壓供應電路160提供之電壓訊號Vs輸出至第三連接端C。更為具體地，第二控制電路205為一第二電晶體M2，第二電晶體M2作為控制電極之閘極電性連接該第二控制訊號產生電路150，接收該第二控制訊號S2。第二電晶體M2作為傳輸電極之源極藉由電源線Wi電性連接該電壓供應電路160，用於接收該電源訊號Vs；第二電晶體M2作為傳輸電極之汲極電性連接該第三連接端C。當該第二控制訊號S2使得該第二電晶體M2在一時間段內處於導通狀態時，該電源訊號Vs自該第二電晶體M2傳輸至第三連接端C，使得該第三連接端C之電壓等於該電源訊號Vs之驅動電壓Vd或者參考電壓Vr。
請參閱圖5，其為圖4所示畫素單元200之驅動時序圖。現結合圖4與圖5，具體說明畫素單元200在其中一工作週期之工作過程。本實施例仍以由掃描線Gi與資料線Dj定義之畫素單元200為例進行說明。
在t0時刻，畫素單元200接收第一控制訊號S1、第二控制訊號S2以及電源訊號Vs，其中，第一控制訊號S1維持在高電位，第二控制訊號S2維持在低電位，同時，電源訊號Vs維持在低電位，為電源訊號Vs準確地拉高至參考電壓Vr作準備。
在t1時刻，畫素單元200加載加載第一控制訊號S1、第二控制訊號S2以及電源訊號Vs，其中，第一控制訊號S1自高電位(1)拉至低電位(0)，第二控制訊號S2亦維持在低電位，同時，電源訊號Vs為高電位之參考電壓Vr，畫素單元100開始處於放電模式Ma。
在放電模式Ma中，第一控制電路104之第一電晶體M1處於導通狀態，則第一電晶體M1之源極與汲極處於導通狀態，亦即與第一電晶體M1之源極直接電性連接之第二連接端B係與第一電晶體M1之汲極電性導通。自電壓供應電路160提供之參考電壓Vr直接加載於存儲電容202對應之第一連接端A，則第一連接端A的電壓Va等於參考電壓Vr。由此，存儲電容202藉由第一連接端A、第二連接端B以及第一電晶體M1形成之導電通路進行放電，亦即存儲電容202內存儲之電荷則藉由該導電通路釋放掉。
在t2時刻，第一控制訊號S1自低電位拉至高電位，第一電晶體M1處於截止狀態，同時，電源訊號Vs變化為零電位，存儲電容102放電結束，畫素單元200退出放電模式Ma。可見，畫素單元200在t1至t2時間段作為放電時間段內處於放電模式Ma。
接續存儲電容202放電結束以後，亦即畫素單元200退出放電模式Ma之後，在t3時刻，畫素單元200藉由掃描線Gi加載掃描訊號Gs，以及藉由資料線Dj加載資料訊號Ds，同時加載低電位之第一控制訊號S1以及高電位之第二控制訊號S2，且電源訊號Vs拉高至參考電壓Vr，畫素單元100進入資料載入模式Mb。
此時，掃描訊號Gs處於低電位，開關電晶體201導通，資料訊號Ds藉由該開關電晶體201傳輸至驅動電晶體203對應之第三連接端C，則第三連接端C之電壓Vc等於資料訊號Ds之電壓值Vds。由於第一控制訊號S1由高電位拉低至低電位，第一電晶體M1處於導通狀態，由此，第二連接端B之電壓Vb為資料訊號Ds之電壓值Vds與驅動電晶體203之臨界電壓Vth之差值(Vds-Vth)。同時，第一連接端A之電壓Va為參考電壓Vr。可見，存儲電容102兩端的電壓差 為Va-Vb，亦即(Vr-(Vds-Vth))。
需要說明的係，驅動電晶體203之臨界電壓Vth係驅動電晶體203自截止狀態變化為導通狀態之臨界開啟電壓。
在t4時刻，掃描訊號Gs自低電位拉至高電位，開關電晶體201由導通狀態變為截止狀態，資料訊號Ds停止載入該開關電晶體201中，同時，第一控制訊號S1拉至高電位，第二控制訊號S2拉至低電位，電源訊號Vs拉至驅動電壓Vd，亦即資料訊號Ds載入結束，畫素單元200退出資料載入模式Mb，進入發光模式Mc。
在發光模式Mc中，第二控制電路205之第二電晶體M2在低電位之第二控制訊號S2控制下處於導通狀態，則驅動電壓Vd自第二電晶體M2傳輸至第三連接端C，則驅動電晶體203第三連接端之電壓Vc等於驅動電壓Vd。存儲電容202對應第一連接端A之電壓Va等於電壓供應電路160提供之參考電壓Vr。由於存儲電容202之二電極之電壓無法瞬間改變，則存儲電容202對應之第二連接端B之電壓Vb為第一連接端A之電壓Va與資料載入模式Mb中二電極至電壓差(Vr-(Vds-Vth))之差值，亦即(Vd-(Vr-(Vds-Vth)))，則第二連接端B之電壓Vb為(Vd-Vr+Vds-Vth)。驅動電晶體203在第二連接端B之電壓Vb控制下導通，並在其源極接收之驅動電壓Vd驅動下輸出驅動電流Id，該驅動電流Id傳輸至有機發光二極體OLED，從而驅動其發光。
由於流經有機發光二極體OLED的電流Ie係正比於(Vsg-Vth)2，而Vsg係驅動電晶體203之源極與閘極加載之電壓差，亦即驅動電晶體203之源極對應之第三連接端之電壓Vc與第二連接端B之電壓Vb之差值，則Vsg為(Vd-(Vd-Vr+Vds-Vth))，亦為(Vr-Vds+Vth)， 故電流Ie正比於(Vr-Vds)2。
在t5時刻，第一控制訊號S1維持在高電位，第二控制訊號S2維持在低電位，同時，電源訊號Vs由驅動電壓Vd拉低至低電位，畫素單元200退出發光模式Mc，從而繼續為電源訊號Vs之下一週期之變化作準備。
相較於習知技術，流經有機發光二極體OLED的電流Ie與畫素單元100加載之資料訊號Ds之資料電壓Vds與參考電壓Vr相關，而不受驅動電晶體203之臨界電壓Vrh及其加載之驅動電壓Vd的影響。對於一給定之OLED顯示器而言，由於電壓供應電路160輸出之參考電壓Vr為一恆定值，從而能夠有效防止複數畫素單元200之驅動電晶體的臨界電壓不同，以及避免在畫素單元200接收之驅動電壓Vd無法完全相同的情況下，達成提高畫素單元200發光亮度之均一性，提高圖像之顯示品質。接續該發光模式Mc，畫素單元200進入下一個放電模式Ma，以此類推，本實施例不再贅述。其他畫素單元200之驅動方式與此相同。
上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，本發明之範圍並不以上述實施方式為限，舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
Gi‧‧‧掃描線
Dj‧‧‧資料線
Wi‧‧‧電源線
101‧‧‧開關電晶體
102‧‧‧存儲電容
103‧‧‧驅動電晶體
104‧‧‧第一控制電路
105‧‧‧第二控制電路
OLED‧‧‧有機發光二極體
Ea‧‧‧陽極端
Ec‧‧‧陰極端
GND‧‧‧接地端
M1‧‧‧第一電晶體
M2‧‧‧第二電晶體
A‧‧‧第一連接端
B‧‧‧第二連接端
Gs‧‧‧掃描訊號
Ds‧‧‧資料訊號
S1‧‧‧第一控制訊號
S2‧‧‧第二控制訊號
Vs‧‧‧電源訊號
Ma‧‧‧放電模式
Mb‧‧‧資料載入模式
Mc‧‧‧發光模式
Id‧‧‧驅動電流
Ie‧‧‧流經有機發光二極體的電流

Claims (22)

  1. 一種畫素單元，包括：掃描線，用於提供掃描訊號；資料線，用於提供資料訊號，該資料線與該掃描線相互絕緣；電源線，用於提供一電源訊號，該電源訊號包括一參考電壓與一驅動電壓；開關元件，電性連接該掃描線與該資料線，並在第一時間段內且在該掃描訊號的控制下傳輸該資料訊號；存儲電容，具有第一連接端與第二連接端，該第一連接端電性連接該開關元件，用於在第一時間段接收該資料訊號或者電源訊號；驅動元件，電性連接電源線與該第二連接端，用於在第一時間段且在該資料訊號與一參考電壓控制下啟動，並在第二時間段在一驅動電壓驅動下提供一驅動電流至一有機發光二極體，該有機發光二極體在該驅動電流的驅動下發光；第一控制電路，電性連接該第二連接端與該驅動元件，用於在該第一時間段內並在第一控制訊號之控制下使得該驅動元件在該資料訊號驅動下臨界導通；及第二控制電路，電性連接該電源線與該第一連接端，用於在第二時間段並在該第二控制訊號之控制下將一驅動電壓傳輸至該第一連接端；其中，該第一時間段在第二時間段之前且在時間上無交疊。
  2. 如請求項1所述之畫素單元，其中，流過該有機發光二極體的電流正比於該資料訊號之電壓值和該參考電壓之差值之平方。
  3. 如請求項1所述之畫素單元，其中，該電源線在第一時間段提供之電源訊 號僅為參考電壓，該電源線在第二時間段提供之電源訊號僅為驅動電壓，該驅動電壓大於該參考電壓。
  4. 如請求項1所述之畫素單元，其中，該開關元件與該驅動元件為P型電晶體。
  5. 如請求項1所述之畫素單元，其中，該第一控制電路包括第一電晶體，該第一電晶體作為控制電極之閘極接收該第一控制訊號，做為傳輸電極之源極電性連接該第二連接端，做為傳輸電極之汲極電性連接該驅動元件，該第一電晶體在第一時間段在該第一控制訊號控制下處於導通狀態，在第二時間段內在該第一控制訊號控制下處於截止狀態。
  6. 如請求項5所述之畫素單元，其中，該第二控制電路包括第二電晶體，該第二電晶體作為控制電極之閘極接收該第二控制訊號，做為傳輸電極之源極電性連接該電源線，接收該電源訊號，作為傳輸電極之汲極電性連接該第一連接端，該第二電晶體在第一時間段在該第二控制訊號控制下處於截止狀態，在第二時間段內在該第二控制訊號控制下處於導通狀態。
  7. 如請求項6所述之畫素單元，其中，該第一電晶體與該第二電晶體為P型電晶體。
  8. 如請求項1所述之畫素單元，其中，在一放電時間段，該第二控制電路在該第二控制訊號之控制下提供該參考電壓至該第一連接端，該第一控制電路在該第一控制訊號控制下為該存儲電容提供一放電通路，以使得該存儲於該存儲電容之電荷自該放電通路釋放，該放電時間段在該第一時間段之前，且該放電時間段在該第一時間段在時間上無交疊。
  9. 一種畫素單元，包括：掃描線，用於提供掃描訊號；資料線，用於提供資料訊號，該資料線與該掃描線相互絕緣； 電源線，用於提供一電源訊號，該電源訊號包括一參考電壓與一驅動電壓；開關元件，電性連接該掃描線與該資料線，並在第一時間段內且在該掃描訊號的控制下傳輸該資料訊號；存儲電容，具有第一連接端與第二連接端，該第一連接端電性連接電源線，用於接收一參考電壓或者該電源訊號；開關元件，用於在第一時間段接收該資料訊號，並在該掃描訊號的控制下傳輸該資料訊號；驅動元件，電性連接該第二連接端、該開關元件第一控制電以及第二控制電路，用於在該參考電壓與該資料訊號控制下提供一驅動電流至一有機發光二極體，該有機發光二極體在該驅動電流的驅動下發光；第一控制電路，電性連接該第二連接端與該驅動元件，於在該第一時間段內並在第一控制訊號之控制下使得該驅動元件在該資料訊號驅動下臨界導通；及第二控制電路，電性連接該電源線與該驅動元件，用於在第二時間段並在該第二控制訊號之控制下將一驅動電壓傳輸至該驅動元件；其中，該第一時間段在第二時間段之前且在時間上無交疊。
  10. 如請求項9所述之畫素單元，其中，流過該有機發光二極體的電流正比於該資料訊號之電壓值和該參考電壓之差值之平方。
  11. 如請求項9所述之畫素單元，其中，該電源線在第一時間段提供之電源訊號僅為參考電壓，該電源線在第二時間段提供之電源訊號僅為驅動電壓，該驅動電壓大於該參考電壓。
  12. 如請求項9所述之畫素單元，其中，該開關元件與該驅動元件為P型電晶體。
  13. 如請求項11所述之畫素單元，其中，該驅動元件包括第三連接端與第四 連接端，該驅動元件之閘極電性連接該第二連接端，該驅動元件電極之源極端定義為該第三連接端，該驅動元件之汲極定義為該第四連接端，該第三連接端電性連接該第二控制電路與該開關元件，該第四連接端電性連接該有機發光二極體。
  14. 如請求項13所述之畫素單元，其中，該第一控制電路包括第一電晶體，該第一電晶體作為控制電極之閘極接收該第一控制訊號，做為傳輸電極之源極電性連接該第二連接端，做為傳輸電極之汲極電性連接該第四連接端，該第一電晶體在第一時間段在該第一控制訊號控制下處於導通狀態，在第二時間段內在該第一控制訊號控制下處於截止狀態。
  15. 如請求項14所述之畫素單元，其中，該第二控制電路包括第二電晶體，該第二電晶體作為控制電極之閘極接收該第二控制訊號，做為傳輸電極之源極電性連接該電源線，接收該電源訊號，作為傳輸電極之汲極電性連接該第三連接端，該第二電晶體在第一時間段在該第二控制訊號控制下處於截止狀態，在第二時間段內在該第二控制訊號控制下處於導通狀態。
  16. 如請求項15所述之畫素單元，其中，該第一電晶體與該第二電晶體為P型電晶體。
  17. 如請求項13所述之畫素單元，其中，在一放電時間段，該電源訊號僅包括該參考電壓，該第二控制電路在該第二控制訊號之控制下提供該參考電壓至該第三連接端，該第一控制電路在該第一控制訊號控制下為該存儲電容提供一放電通路，以使得該存儲於該存儲電容之電荷自該放電通路釋放，該放電時間段在該第一時間段之前，且該放電時間段在該第一時間段在時間上無交疊。
  18. 一種畫素單元之驅動方法，該畫素單元包括掃描線、資料線、電源線、開關元件、存儲電容、驅動元件、第一控制電路以及第二控制電路，該 開關元件電性連接該掃描線與該資料線，該存儲電容具有第一連接端與第二連接端，該第一連接端電性連接該開關元件，該驅動元件電性連接電源線與該第二連接端，該第一控制電路電性連接該第二連接端與該驅動元件，該第二控制電路電性連接該電源線與該第一連接端，其中，該驅動方法包括：在第一時間段，加載掃描訊號至該掃描線，該掃描訊號控制該開關元件導通，並加載資料訊號至該資料線，該開關元件將該資料訊號傳輸至該存儲電容之第一連接端；加載第一控制訊號至該第一控制電路，該第一控制電路使得該驅動元件處於臨界導通之狀態；加載僅具有參考電壓之電源訊號至該電源線；在第二時間段，加載第二控制訊號至該第二控制電路，該第二控制電路將一驅動電壓傳輸至該第一連接端；加載僅具有驅動電壓之電源訊號至該電源線；該驅動元件在該驅動電壓驅動下提供一驅動電流至有機發光二極體，該有機發光二極體在該驅動電流的驅動下發光，該第一時間段在第二時間段之前且在時間上無交疊。
  19. 如請求項18所述之畫素單元之驅動方法，其中，在一放電時間段，加載僅包括該參考電壓之該電源訊號至該電源線，加載該第二控制訊號至該第二控制電路，該第二控制電路提供該參考電壓至該第一連接端，加載該第一控制訊號至該第一控制電路，該第一控制電路為該存儲電容提供一放電通路，以使得該存儲於該存儲電容之電荷自該放電通路釋放，該放電時間段在該第一時間段之前，且該放電時間段在該第一時間段在時間上無交疊。
  20. 一種畫素單元之驅動方法，該畫素單元包括掃描線、資料線、電源線、開關元件、存儲電容、驅動元件、第一控制電路以及第二控制電路，該開關元件電性連接該掃描線與該資料線，該存儲電容具有第一連接端與 第二連接端，該第一連接端電性連接該電源線，該驅動元件電性連接第二連接端、開關電晶體、該第一控制電路、第二控制電路以及有機發光二極體，該第一控制電路電性連接該第二連接端與該驅動元件，該第二控制電路電性連接該電源線與該驅動元件，其中，該驅動方法包括：在第一時間段，加載掃描訊號至該掃描線，該掃描訊號控制該開關元件導通，並加載資料訊號至該資料線，該開關元件將該資料訊號傳輸至該驅動元件；加載第一控制訊號至該第一控制電路，該第一控制電路使得該驅動元件處於臨界導通之狀態；加載僅具有參考電壓之電源訊號至該電源線；在第二時間段，加載第二控制訊號至該第二控制電路，該第二控制電路將一驅動電壓傳輸至該第一連接端；加載僅具有驅動電壓之電源訊號至該電源線；該驅動元件在該資料訊號與該參考電壓控制下提供一驅動電流至該有機發光二極體，該有機發光二極體在該驅動電流的驅動下發光，該第一時間段在第二時間段之前且在時間上無交疊。
  21. 如請求項20所述之畫素單元之驅動方法，其中，該驅動元件包括第三連接端與第四連接端，該驅動元件之作為控制電極之閘極電性連接該第二連接端，該驅動元件電極之源極端定義為該第三連接端，該驅動元件之汲極定義為該第四連接端，該第三連接端電性連接該第二控制電路與該開關元件，該第四連接端電性連接該有機發光二極體。
  22. 如請求項20所述之畫素單元之驅動方法，其中，在一放電時間段，加載僅包括該參考電壓之該電源訊號至該電源線，加載該第二控制訊號至該第二控制電路，該第二控制電路提供該參考電壓至該第三連接端，加載該第一控制訊號至該第一控制電路，該第一控制電路為該存儲電容提供一放電通路，以使得該存儲於該存儲電容之電荷自該放電通路釋放，該放電時間段在該第一時間段之前，且該放電時間段在該第一時間段在時 間上無交疊。
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