TWI778775B - 顯示面板及其畫素電路 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種畫素電路及顯示面板。畫素電路包括：一驅動單元、一發光元件及一發光控制電路串聯連接於一電源電壓及一參考電源之間；一第一驅動區塊，耦接至該驅動單元的一控制端及一垂直信號線，用以根據一脈寬調變信號及一振幅調變信號輸出一控制信號至該驅動單元，以及於一發光時間自該垂直信號線接收一參考電壓，於一資料寫入時間自該垂直信號線接收該脈寬調變信號；以及一第二驅動區塊，連接至該垂直信號線，用以於該發光時間通過該垂直信號線輸出該參考電壓至該第一驅動區塊。該資料寫入時間及該發光時間組成一個幀。

Description

顯示面板及其畫素電路
本發明是有關於一種顯示面板及其畫素電路。
顯示裝置的解析度日漸提高。解析度的提高意味著掃描線(scan line)的增加。對於高解析度的顯示裝置來說，循序式(progressive)掃描的驅動方式實務上仍存在一些問題。例如，電流分割影響光學效果、訊號電壓轉換載入(loading)等問題。因此，有必要針對高解析度的顯示裝置及其驅動方法進行改良。
本發明的一方面係揭露一種畫素電路，包括：一驅動單元、一發光元件及一發光控制電路串聯連接於一電源電壓及一參考電源之間；一第一驅動區塊，耦接至該驅動單元的一控制端及一垂直信號線，用以根據一脈寬調變信號及一振幅調變信號輸出一控制信號至該驅動單元，以及於一發光時間自該垂直信號線皆收一參考電壓，於一資料寫入時間自該垂直信號線接收該脈寬調變信號；以及一第二驅動區塊，連接至該垂直信號線，用以 於該發光時間通過該垂直信號線輸出該參考電壓至該第一驅動區塊。該資料寫入時間及該發光時間組成一個幀。
本發明的另一方面係揭露一種顯示面板，包括複數個畫素電路。該些畫素電路係被配置為複數組。各該畫素電路包括一驅動單元、一發光元件及一發光控制電路串聯連接於一電源電壓及一參考電源之間；一第一驅動區塊，耦接至該驅動單元的一控制端及一垂直信號線，用以根據一脈寬調變信號及一振幅調變信號輸出一控制信號至該驅動單元，以及於一發光時間自該垂直信號線皆收一參考電壓，於一資料寫入時間自該垂直信號線接收該脈寬調變信號；以及一第二驅動區塊，連接至該垂直信號線，用以於該發光時間通過該垂直信號線輸出該參考電壓至該第一驅動區塊。該資料寫入時間及該發光時間組成一個幀。該些畫素電路使用的信號時序係根據所屬的組別而定。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
100、300、500:畫素電路
200:顯示面板
120:驅動單元
130:發光控制電路
130-1、130-2:電路
TD:驅動電晶體
T1~T15:電晶體
C1~C3:電容
150:第一驅動區塊
160:第二驅動區塊
VL、VL1~VLy:垂直信號線
HL1~HLx:水平信號線
210:控制晶片
PPO:參考電壓
CS:控制信號
D_PWM:脈寬調變信號
第1圖繪示根據本發明一實施例的畫素電路的方塊圖。
第2圖繪示根據本發明一實施例的顯示面板的方塊圖。
第3圖繪示根據本發明一實施例的畫素電路的電路圖。
第4圖繪示根據本發明一實施例的顯示面板的操作及信號時序示意圖。
第5圖繪示根據本發明另一實施例的畫素電路的電路圖。
請參照第1圖，第1圖繪示根據本發明一實施例的畫素單元的方塊圖。畫素單元100包括一驅動單元120、一發光控制器130、一發光元件LED、一第一驅動區塊150以及一第二驅動區塊160。
驅動單元120包括驅動電晶體TD。驅動電晶體TD具有控制端，用以接收控制信號CS，其中控制信號CS可包括脈寬控制信號及振幅控制信號。驅動電晶體TD根據控制信號CS產生驅動信號，以驅動發光元件LED發光。在本實施例中，發光元件LED可以為任意形式的發光二極體。
發光控制器130中的電路130-1、130-2與驅動電晶體TD以及發光元件LED串聯耦接。驅動電晶體TD耦接在電路130-1、130-2之間。在本實施例中，電路130-1、130-2分別包括電晶體T1、T2，並耦接在驅動電晶體TD、電源電壓VDD以及發光元件LED間。電晶體T1、T2的控制端分別接收一第一發光控制信號EM1及一第二發光控制訊號EM2，並分別依據第一發光控制信號EM1及第二發光控制信號EM2而被導通或關閉。需要注意的是，在替代的實施例中，發光控制器130中的電路130-1、130-2可以擇一來實施，不必要同時設置電路130-1、130-2。
第一驅動區塊150用以依據脈寬調變信號D_PWM及振幅調變信號D_PAM產生控制信號CS。第一驅動區塊150耦接一垂直信號線VL。在一幀(frame)的一資料寫入時間(data writing period)期間， 第一驅動區塊150通過垂直信號線VL接收脈寬調變信號D_PWM；在幀的一發光時間(emitting period)期間，第一驅動區塊150通過垂直信號線VL接收一參考電壓PPO。
第二驅動區塊160通過垂直信號線耦接至第一驅動區塊。在發光時間期間，第二驅動區塊160輸出參考電壓PPO。
在一實施例中，發光控制器130控制發光元件LED在發光時間期間間歇性發光至少二次。
請參照第2圖，第2圖繪示根據本發明一實施例的顯示面板的方塊圖。顯示面板200包括多個畫素電路P11~Pxy、多條水平信號線HL1~HLx、多條垂直信號線VL1~VLy以及一控制晶片210。畫素電路P11~Pxy可應用畫素電路100來實現。此些畫素電路P11~Pxy被配置為x行及y列，其中x、y為正整數。每一行畫素電路通過對應的水平信號線耦接至控制晶片210。每一列的畫素電路通過對應的垂直信號線耦接至控制晶片210。畫素電路還被劃分為至少二組，本實施例以二組為例。第一組及第二組的畫素電路分別包括多行畫素電路，其中屬於第一組的畫素電路行稱為第一畫素電路行，屬於第二組的畫素電路行稱為第二畫素電路行。在一實施例中，第一畫素電路行與第二畫素電路行交錯配置。例如，奇數行的畫素電路被分配給第一組，偶數行的畫素電路被分配給第二組。第一組畫素電路係操作於一第一時序，第二組畫素電路係操作於一第二時序，其中第一時序的起始與第二時序的起始具有一時間差。
以下搭配第3圖繪示的根據本發明一實施例的畫素電路的電路圖對本發明的細節進行說明。
畫素電路300包括一驅動電晶體TD、電晶體T1~T8、發光元件LED及電容C1、C2。畫素電路300係屬於顯示面板200中第n行及第m列畫素電路，其中n為不大於x的正整數，m為不大於y的正整數。在本實施例中，電晶體TD、T1~T8皆為PMOS。
電晶體T1的第一端接收電源電壓VDD。電晶體T1的控制端接收第一發光控制信號EM1[n]。驅動電晶體TD的第一端耦接電晶體T1的第二端。電晶體T2的第一端耦接驅動電晶體TD的第二端。電晶體T2的控制端接收第二發光控制信號EM2[n]。發光元件LED的第一端耦接電晶體T2的第二端。發光元件LED的第二端接收參考電源VSS。電晶體T3的第一端耦接驅動電晶體TD的第一端。電晶體T3的控制端接收一第一閘極驅動信號G1[n]。電晶體T3的第二端接收振幅調變信號D_PAM[m]。電晶體T4的第一端耦接驅動電晶體TD的控制端。電晶體T4的控制端接收第一閘極驅動信號G1[n]。電晶體T5的第一端耦接電晶體T4的第一端。電晶體T5的控制端耦接電晶體T4的控制端。電晶體T5的第二端連接對應的垂直信號線VLm。電晶體T6的第一端耦接驅動電晶體TD的第二端。電晶體T6的第二端連接電晶體T4的第一端。電晶體T6的控制端接收一第二閘極驅動信號G2[n]。電晶體T7的第一端耦接電晶體T6的第二端。電晶體T7的第二端接收一重置電壓RES。電晶體T7的控制端接收一重置控制信號RES[n]。電晶體T8的第一端連接對應的垂直信號線VLm。電晶體T8的第二端接收參考電壓PPO。電晶體T8的控制端接收的信號根據畫素電路300隸屬的組別而定，其中當畫素電路300屬於第一組，該信號為第一切換信號IF1，當畫素電路300屬於第二組，該信號為第二切換信號IF2。第一切換信號IF1與第二切換信號TF2被配置以使得對應於第一組畫素電路的資料寫入時間及發光時 間與對應於第二組畫素電路的資料寫入時間及發光時間之間具有該時間差。電容C1的第一端接收電源電壓VDD。電容C2的第二端耦接電晶體T4的第一端。電容C2的第一端耦接電晶體T4的第二端。電容C2的第二端接收依時間控制信號SWEEP[n]。
在本實施例中，發光控制器包括電晶體T1、T2。第一驅動區塊包括電晶體T1~T7及電容C1、C2。第二驅動區塊包括電晶體T8。
第一閘極驅動信號G1[n]、第二閘極驅動信號G2[n]、第一發光控制信號EM1[n]、第二發光控制信號EM2[n]、重置信號RES[n]、時間控制信號SWEEP[n]皆為對應於第n行畫素電路的信號，可由一閘極驅動電路陣列(gate on array，GOA)產生，其中GOA電路可整合於控制晶片或者部整合於控制晶片而額外設置。第一切換信號IF1及第二切換信號IF2可由控制晶片產生。脈寬調變信號D_PWM[m]及振幅調變信號D_PAM[m]為對應於第m列畫素電路的資料，可由控制晶片產生。在一實施例中，第m條垂直信號線可通過一多工電路MXm耦接至控制晶片。多工電路MXm根據第一切換信號IF1(或者第二切換信號IF2，取決於n為奇數或偶數)及多工控制信號MXCS選擇性輸出參考電壓PPO及脈寬調變信號D_PWM。在一實施例中，多工電路MXm可包括電晶體T9及T10。電晶體T9的第一端接收參考電壓PPO。電晶體T9的第二端連接垂直信號線VLm。電晶體T9的控制端接收第一切換信號IF1(或第二切換信號IF2)。電晶體T10的第一端接收脈寬調變信號 D_PWM[m]。電晶體T10的第二端連接垂直信號線VLm。電晶體T10接收多工控制信號MXCS。
具體來說，在資料寫入時間期間，第一切換信號IF1及第二切換信號IF2致使電晶體T8及T9關閉，多工控制信號MXCS致使電晶體T10導通；在發光時間期間，第一切換信號IF1及第二切換信號IF2致使電晶體T8及T9導通，多工控制信號MXCS致使電晶體T10關閉。
請參照第4圖，第4圖繪示的是顯示面板的操作與信號時序的示意圖。400是第一組畫素電路的操作示意圖，410是第一組畫素電路所使用的信號時序示意圖。在400中，橫軸為時間，縱軸為第一畫素電路行的編號，例如由下而上為1、3、5、...。一個幀FR1係被劃分為資料寫入時間t1及發光時間t2。在資料寫入時間t1，第一切換信號IF1維持高準位，在清除畫素電路中的舊畫素資料後根據脈寬調變信號及振幅調變信號寫入新的畫素資料。在發光時間t2，第一切換信號IF1為低準位，第一畫素電路行逐行間歇性地發光。本實施例中，間歇性發光的間隔為幀FR1的長度的四分之一，即(t1+t2)/4。420是第二組畫素電路的操作示意圖，430是第一組畫素電路所使用的信號時序示意圖。在420中，橫軸為時間，縱軸為第二畫素電路行的編號，例如由下而上為2、4、6、...。相似地，一個幀FR2係被劃分為資料寫入時間t1及發光時間t2。在資料寫入時間t1，第二切換信號IF2維持高準位，在清除畫素電路中的舊畫素資料後根據脈寬調變信號及振幅調變信號寫入新的畫素資料。在發光時間t2，第二切換信號IF2為低準位，第二畫素電路行逐行間歇性地發光。本實施例中，間歇性發光的間隔為幀FR2的長 度的四分之一，即(t1+t2)/4。需要注意的是，幀FR2的開始時間與幀FR1的開始時間之間有一時間差t3。本實施例中幀FR1與FR2的長度是相同的，皆為t1+t2，且時間差t3為幀FR1/FR2的長度的二分之一，即t3=(t1+t2)/2。
詳而言之，各組畫素電路內各自採循序式掃描發光，多組畫素電路之間則採交錯式(interlace)發光。將400與420重疊可看出，第一組及第二組畫素電路等同於在一個幀的時間內總共發光四次。且此四次發光均勻地分割一個幀的時間。若一個幀的長度為16.6ms，則可以達到60Hz的更新率。也就是說，藉由適當的配置畫素電路分組的組數、每一組畫素電路在一個幀的時間內發光的次數，可以決定出想要的更新率。舉例來說，畫素電路可分為三組，每組畫素電路在發光時間內發光三次，如此等同於在一個幀的時間內均勻發光九次。
請參照第5圖，第5圖繪示根據本發明另一實施例的畫素電路的電路圖。畫素電路500包括驅動電晶體TD、電晶體T1~T15、發光元件LED以及電容C1~C3。
電晶體T1的第一端耦接驅動電晶體TD的第一端。電晶體T2的第一端耦接驅動電晶體TD的第二端。電晶體T2的控制端接收發光控制信號EM_PAM[n]。發光元件LED的第一端耦接電晶體T2的第二端。發光元件LED的第二端接收參考電源VSS。電晶體T3接收振幅調變信號D_PAM[m]。電晶體T3的第二端耦接電晶體T1的第二端。電晶體T3的控制端接收閘極驅動信號G2[n]。電晶體T4的第一端耦接電晶體T3的第二端。電晶體T4的控制端接收發光控制信號EM_PWM[n]。 電晶體T4的第二端耦接電源電壓VDD。電晶體T5的第一端耦接電晶體T4的第二端。電晶體T5的控制端耦接電晶體T4的控制端。電晶體T6的第一端耦接電晶體T5的第二端。電晶體T6的控制端接收設置信號VST[n]。電晶體T6的第二端接收參考電壓PPO。電晶體T7的第一端耦接電晶體T5的第二端。電晶體T7的第二端耦接電晶體T6的第二端。電晶體T7的控制端接收閘極驅動信號GATE[n]。電晶體T8的第一端耦接電晶體T1的第一端。電晶體T8的第二端耦接電晶體T1的控制端。電晶體T8的控制端耦接電晶體T3的控制端。電晶體T9的第一端耦接電經体T8的第二端。電晶體T9的控制端接收信號VST[n]。電晶體T9的第二端耦接電晶體T9的控制端。電晶體T10的第一端耦接驅動電晶體TD的控制端。電晶體T10的控制端接收發光控制信號EM_PWM[n]。電晶體T11的第一端耦接電晶體T10的第二端。電晶體T11的控制端接收設置信號SET[n]。電晶體T11的第二端接收設置電壓VSET。電晶體T12的第一端耦接電晶體T11的第一端。電晶體T12的控制端耦接電晶體T7的控制端。電晶體T13的第一端耦接電晶體T12的第二端。電晶體T13的第二端及控制端耦接電晶體T9的第二端。電晶體T14的第一端耦接電晶體T12的第一端。電晶體T14的第二端連接垂直信號線VLm，並通過垂直信號線VLm在資料寫入時間接收脈寬調變信號D_PWM[m]。電晶體T14的控制端耦接電晶體T12的第二端。電晶體T15的第一端連接垂直信號線VLm。電晶體T15的第二端接收參考電壓PPO。電晶體T15的控制端接收切換信號IF。電容C1的第一端耦接電晶體T12的第二端。電容C1的第二端接收時間控制信號SWEEP[n]。電容C2的第一端耦接電 晶體T1的控制端。電容C2的第二端耦接電晶體T5的第二端。電容C3的第一端耦接電晶體T10的第一端。電容C3的第二端耦接電晶體T11的第二端。
在此實施例中，電晶體T1也被配置為用以驅動發光元件LED的電晶體。驅動電晶體TD的控制端接收的是根據脈寬調變信號D_PWM[m]產生的脈寬控制信號。電晶體T1的控制端接收的是根據振幅調變信號D_PAM[m]產生的振幅控制信號。也就是說，在本實施例中，驅動單元是包括驅動電晶體TD及電晶體T1，第一驅動區塊包括用以產生脈寬控制信號並輸出至驅動電晶體TD的控制端的電路以及用以產生振幅控制信號並輸出至電晶體T1的控制端的電路。第二驅動區塊則是電晶體T15。
需要注意的是，第3圖的8T2C(八電晶體二電容)架構與第5圖的16T3C(十六電晶體三電容)架構皆為示例而已，任何適用的PWM/PAM驅動電路架構皆可應用於本發明。
本發明的優點在於，在發光時間內垂直信號線及第二驅動區塊會提供穩定的參考電壓PPO至第一驅動區塊(PAM/PWM驅動電路)，而不用從電源電壓抽載。這種方式可以避免發光時因電流分流而造成亮度不穩定而產生視覺上的閃爍感。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:畫素電路
130:發光控制電路
130-1、130-2:電路
TD:驅動電晶體
T1、T2:電晶體
150:第一驅動區塊
160:第二驅動區塊
VL:垂直信號線
PPO:參考電壓
CS:控制信號
D_PWM:脈寬調變信號

Claims (12)

  1. 一種畫素電路，包括：一驅動單元、一發光元件及一發光控制電路串聯連接於一電源電壓及一參考電源之間；一第一驅動區塊，耦接至該驅動單元的一控制端及一垂直信號線，用以根據一脈寬調變信號及一振幅調變信號輸出一控制信號至該驅動單元，以及於一發光時間自該垂直信號線接收一參考電壓，於一資料寫入時間自該垂直信號線接收該脈寬調變信號；以及一第二驅動區塊，連接至該垂直信號線，用以於該發光時間通過該垂直信號線輸出該參考電壓至該第一驅動區塊，其中該資料寫入時間及該發光時間組成一個幀。
  2. 如請求項1所述之畫素電路，其中該第二驅動區塊根據一切換信號選擇性地輸出該參考電壓，該切換信號的一時序係取決於該畫素電路屬於一顯示面板的複數組畫素電路中的組別。
  3. 如請求項2所述之畫素電路，其中該第二驅動區塊包括一電晶體，該電晶體的一第一端連接該垂直信號線，該電晶體的一控制端接收該切換信號，該電晶體的一第二端接收該參考電壓。
  4. 如請求項1所述之畫素電路，其中該第一驅動區塊、該驅動單元及該發光控制電路被配置以致使該發光元件於該發光時間期間間歇性發光二次以上。
  5. 如請求項4所述之畫素電路，其中間歇性發光的次數為二次，且兩次發光之間間隔的時間為四分之一幀的時間。
  6. 一種顯示面板，包括：複數個畫素電路，該些畫素電路係被配置為複數組，各該畫素電路包括：一驅動單元、一發光元件及一發光控制電路串聯連接於一電源電壓及一參考電源之間；一第一驅動區塊，耦接至該驅動單元的一控制端及一垂直信號線，用以根據一脈寬調變信號及一振幅調變信號輸出一控制信號至該驅動單元，以及於一發光時間自該垂直信號線接收一參考電壓，於一資料寫入時間自該垂直信號線接收該脈寬調變信號；以及一第二驅動區塊，連接至該垂直信號線，用以於該發光時間通過該垂直信號線輸出該參考電壓至該第一驅動區塊，其中該資料寫入時間及該發光時間組成一個幀，且該些畫素電路使用的信號時序係根據所屬的組別而定。
  7. 如請求項6所述之顯示面板，其中該第二驅動區塊根據一切換信號選擇性地輸出該參考電壓，該切換信號的一時序係取決於該畫素電路所屬的組別。
  8. 如請求項7所述之顯示面板，其中該第二驅動區塊包括一電晶體，該電晶體的一第一端連接該垂直信號線，該電晶體的一控制端接收該切換信號，該電晶體的一第二端接收該參考電壓。
  9. 如請求項6所述之顯示面板，其中該第一驅動區塊、該驅動單元及該發光控制電路被配置以致使該發光元件於該發光時間期間間歇性發光二次以上。
  10. 如請求項9所述之顯示面板，其中間歇性發光的次數為二次，且兩次發光之間間隔的時間為四分之一幀的時間。
  11. 如請求項10所述之顯示面板，其中該些畫素電路係被配置為一第一組及一第二組，該第一組的畫素電路所使用的信號時序與該第二組的畫素電路所使用的信號時序之間具有一時間差，且該時間差為二分之一幀。
  12. 如請求項6所述之顯示面板，其中各組畫素電路內的該些畫素電路於該發光時間期間逐行發光。
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