TWI833303B

TWI833303B - 顯示裝置及其畫素單元電路

Info

Publication number: TWI833303B
Application number: TW111128151A
Authority: TW
Inventors: 蘇文銓; 林子淵; 林鈺凱; 葉佳元; 陳弘基
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2022-07-27
Filing date: 2022-07-27
Publication date: 2024-02-21
Also published as: CN115938286A; TW202406406A

Abstract

本發明揭露一種畫素單元電路，包括一PAM控制區塊、一PWM控制區塊、一第二電晶體、一第四電晶體及一發光元件。PAM控制區塊用以根據一第一電壓及一第一資料電壓產生一PAM控制信號。PWM控制區塊用以根據該第一電壓、一第二資料電壓及一掃除信號產生一PWM控制信號。第二電晶體的一控制端耦接至PWM控制區塊。第二電晶體的一第一端耦接至PAM控制區塊。第十四電晶體的一控制端接收一發光控制信號。第十四電晶體的一第一端耦接至第二電晶體的一第二端。發光元件耦接至第十四電晶體的一第二端。

Description

顯示裝置及其畫素單元電路

本發明是有關於一種顯示裝置及其畫素單元電路。

微發光二極體(Micro LED)近來被廣泛應用在顯示裝置上。相較於有機發光二極體(OLED)，微發光二極體具有更高的峰值亮度。然而，微發光二極體的發光效率會隨著電流密度改變而改變。因此，為了使微發光二極體在較佳的發光效率下工作，有必要對畫素單元電路進行改良。

本發明實施例係揭露一畫素單元電路，包括一PAM控制區塊、一PWM控制區塊、一第二電晶體、一第四電晶體及一發光元件。PAM控制區塊用以根據一第一電壓及一第一資料電壓產生一PAM控制信號。PWM控制區塊用以根據該第一電壓、一第二資料電壓及一掃除信號產生一PWM控制信號。第二電晶體的一控制端耦接至PWM控制區塊。第二電晶體的一第一端耦接至PAM控制區塊。第十四電晶體的一控制端接收一發光控制信號。第十四電晶體的一第一端耦接至第二電晶體的一第二端。發光元件耦接至第十四電晶體的一第二端。

本發明實施例係揭露一顯示裝置，包括多個畫素單元電路。各畫素單元電路包括一PAM控制區塊、一PWM控制區塊、一第二電晶體、一第四電晶體及一發光元件。PAM控制區塊用以根據一第一電壓及一第一資料電壓產生一PAM控制信號。PWM控制區塊用以根據該第一電壓、一第二資料電壓及一掃除信號產生一PWM控制信號。第二電晶體的一控制端耦接至PWM控制區塊。第二電晶體的一第一端耦接至PAM控制區塊。第十四電晶體的一控制端接收一發光控制信號。第十四電晶體的一第一端耦接至第二電晶體的一第二端。發光元件耦接至第十四電晶體的一第二端。

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：

10、20:畫素單元電路

101:PAM控制區塊

102:PWM控制區塊

103、104、T1~T14:電晶體

105、LED:發光元件

C1、C2:電容器

S1:第一信號

S2:第二信號

S3:第三信號

S4:第四信號

Sweep:掃除信號

EM:發光控制信號

VDD:第一電壓

VSS:第二電壓

Vref1:第一參考電壓

Vref2:第二參考電壓

DataI:第一資料電壓

DataG:第二資料電壓

V3:第三電壓

V4:第四電壓

F、F':幀時間

t1、t1':重置階段

t2、t2':補償階段

t3、t3'、t5'、t7':發光階段

t4'、t6':不發光階段

第1圖繪示根據本發明一實施例的畫素單元電路的方塊圖；第2圖繪示根據本發明一實施例的畫素單元電路的電路示意圖；第3圖繪示根據本發明一實施例的信號時序的示意圖；第4圖繪示根據本發明另一實施例的信號時序的示意圖。

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電路的方塊圖。畫素單元電路10包括一脈波振幅調變(pulse amplitude modulation,PAM)控制區塊101、一脈波寬度調變(pulse width modulation,PWM)控制區塊102、電晶體103、104及發光元件105。

PAM控制區塊101用以根據一第一電壓VDD及一第一資料電壓DataI產生一PAM控制信號。

PWM控制區塊102用以根據第一電壓VDD、一第二資料電壓DataG及一掃除信號Sweep產生一PWM控制信號。

電晶體103的一控制端耦接至PWM控制區塊102，並接收PWM控制信號。電晶體103的一第一端耦接至PAM控制區塊101，並接收PAM控制信號。

電晶體104的一控制端接收發光控制信號EM。電晶體104的一第一端耦接至電晶體T103的一第二端。

發光元件105的一第一端耦接至電晶體104的一第二端。發光元件105的一第二端接收一第二電壓VSS。

請參照第2圖，第2圖繪示根據本發明一實施例的畫素單元電路的電路圖。畫素單元電路20是畫素單元電路10的具體實施例的細部電路。

PAM控制區塊101包括電晶體T1、T4、T8、T10、T11及電容器C1。

PWM控制區塊102包括電晶體T3、T5、T6、T7、T9、T12、T13及電容器C2。

電晶體T2對應於畫素單元電路10的電晶體103。電晶體T14對應於畫素單元電路10的電晶體104。發光元件LED對應於畫素單元電路10的發光元件105。

電晶體T1的一第一端接收第一電壓VDD。電晶體T1的一第二端耦接至電晶體T2的一第一端。電晶體T4的一控制端接收一第三信號S3。電晶體T4的一第一端耦接至電晶體T1的第二端。電晶體T4的一第二端耦接至電晶體T1的一控制端。電晶體T8的一控制端接收一第一信號S1。電晶體T8的一第一端耦接至電晶體T1的控制端。電晶體T8的一第二端耦接至電晶體T2的一控制端。電晶體T10的一控制端接收一第二信號S2。電晶體T10的一第一端接收第一資料電壓DataI。電晶體T11的一控制端接收發光控制信號EM。電晶體T11的一第一端耦接至電晶體T10的一第二端。電晶體T11的一第二端接收一第一參考電壓Vref1。電容器C1的一第一端耦接至電晶體T1的控制端。電容器C1的一第二端耦接至電晶體T10的第二端。

電晶體T6的一控制端接收第四信號S4。電晶體T6的一第一端耦接至電晶體T2的控制端。電晶體T6的一第二端接收一第二參考電壓Vref2。電晶體T7的一控制端接收第一信號S1。電晶體T7的一第一端接收第二參考電壓Vref2。電晶體T9的一控制端接收發光控制信號EM。電晶體T9的一第一端耦接至電晶體T6的第一端。電晶體T3的一控制端耦接至電晶體T7的一第二端。電晶體T3的一第一端耦接至電晶體T9的一第二端。電晶體T5的一控制端接收第三信號S3。電晶體T5的一第二端耦接至電晶體T7的第二端。電晶體T12的一控制端接收發光控制信號EM。電晶體T12的一第一端耦接至電晶體T3的一第二端。電晶體T12的一第二端接收第一電壓VDD。電晶體T13的一控制端接收第三信號S3。電晶體T13的一第一端耦接至電晶體T3的第二端。電晶體T13的一第二端接收第二資料電壓DataG。電容器C2的一第一端耦接至電晶體T7的第二端。電容器C2的一第二端接收掃除信號Sweep。

電晶體T14的一控制端接收發光控制信號EM。電晶體T14的一第一端耦接至電晶體T2的一第二端。

發光元件LED的一第一端耦接至電晶體T14的一第二端。發光元件LED的一第二端接收第二電壓VSS。

請參照第3圖，第3圖繪示根據本發明一實施例的信號時序的示意圖。

在一幀時間F期間的一重置階段t1，第一信號S1為低電壓準位，第二信號S2為低電壓準位，第三信號S3為高電壓準位，第四信號S4為低電壓準位，發光控制信號EM為高電壓準位，掃除信號Sweep為第三電壓V3。電晶體T4、T5、T9、T11、T12、T14不導通。電晶體T1、T2、T3、T6、T7、T8、T10、T13導通。第二參考電壓Vref2會被寫入電晶體T1、T2、T3的控制端。

在幀時間F期間的一補償階段t2，第一信號S1為高電壓準位，第二信號S2為低電壓準位，第三信號S3為低電壓準位，第四信號S4為低電壓準位，發光控制信號EM為高電壓準位，掃除信號Sweep為一第三電壓V3。電晶體T6、T7、T8、T9、T11、T12、T14不導通。電晶體T2、T4、T5、T10、T13導通。電晶體T1、T3由導通逐漸變為不導通。第二資料電壓DataG會經由電晶體T13、T3、T5被寫入電晶體T3的控制端，電晶體T3會由導通逐漸變為不導通，藉此補償電晶體T3的製程的變異量。第一電壓VDD會經由電晶體T1、T4寫入到電晶體T1的控制端，電晶體T1會由導通逐漸變為不導通，藉此補償電晶體T1的製程變異量。

在幀時間F期間的一發光階段t3，第一信號S1為高電壓準位，第二信號S2為高電壓準位，第三信號S3為高電壓準位，第四信號S4為高電壓準位，發光控制信號EM為低電壓準位，掃除信號Sweep由第三電壓V3逐漸降至一第四電壓V4。電晶體T4、T5、T6、T7、T8、T10、T13不導通。電晶體T1、T9、T11、T12、T14導通。電晶體T2、T3由不導通逐漸變為導通。對於PAM控制區塊而言，電晶體T1的控制端呈現浮接狀態，而電晶體T1的控制端的電壓會受到電容器C1的耦合效應的影響而變為補償階段t2結束時的電壓加上第一參考電壓Vref1減去第一資料電壓DataI。如此一來，便可以準確地決定出從電晶體T1的第二端輸出的PAM控制信號的電流值。對於PWM控制區塊而言，掃除信號Sweep藉由電容器C2耦合到電晶體T3的控制端使得電晶體T3由導通逐漸變為不導通，當電晶體T3導通時，第一電壓VDD被傳遞到電晶體T2的控制端使得電晶體T2由導通變為不導通。如此一來，便能夠藉由PWM控制信號決定PAM控制信號被允許通過電晶體T2的時間。

請參照第4圖，第4圖繪示根據本發明另一實施例的信號時序的示意圖。在本實施例中，一個幀時間F’可包括多個發光階段t3’、t5’、t7’，且兩個發光接段之間以一個不發光階段連接。例如，發光階段t3’、t5’以不發光階段t4’連接，發光階段t5’、t7’以不發光階段t6’連接。重製階段t1’、補償階段t2’及發光階段t3’、t5’、t7’的操作係分別類似於重製階段t1、補償階段t2及發光階段t3，請參考前文所述。在不發光階段t4’、t6’，第一信號S1為高電壓準位，第二信號S2為低電壓準位，第三信號S3為低電壓準位，第四信號S4為高電壓準位，發光控制信號EM由低電壓準位轉為高電壓準位，掃除信號Sweep由第四電壓V4回到第三電壓V3。也就是說，在一個幀時間F’期間，第三信號S3、發光控制信號EM及掃除信號Sweep可為多重脈波(multi-pulse)。

需要注意的是，一個幀時間包括的發光階段與不發光階段的數量不限於上述實施例所示的例子，在不同的實施例中係可根據需求而有不同的設計。在通用的實施例中，一個幀時間包括的發光階段係為二個以上，不發光階段係為一個以上。

在上述的實施例中電晶體均以PMOS為例進行說明。然而，在替代的實施例中，電晶體也可以是NMOS，或者PMOS與NMOS的組合，只需對各個信號進行適應性調整亦可達到本發明的功效。在一實施例中，發光元件為微發光二極體(Micro LED)，但本發明不以此為限。

在上述實施例中，各個信號的高電壓準位與低電壓準位可以相同或不相同。所謂高電壓準位係指施加於PMOS電晶體的控制端且足以使電晶體不導通的電壓，而低電壓準位PMOS施加於電晶體的控制端且足以使電晶體導通的電壓。在一實施例中，第一信號S1、第二信號S2、第三信號S3、第四信號S4及發光控制信號EM的高電壓準位大於第一電壓VDD、第三電壓V3、第四電壓V4、第一資料電壓DataI及第二資料電壓DataG，第一電壓VDD、第三電壓V3、第四電壓V4、第一資料電壓DataI及第二資料電壓DataG大於或等於第一參考電壓Vref1，第一參考電壓Vref1大於第二參考電壓Vref2，第二參考電壓Vref2大於或等於第二電壓VSS，第二電壓VSS大於第一信號S1、第二信號S2、第三信號S3、第四信號S4及發光控制信號EM的低電壓準位。

本發明亦揭露一顯示裝置。顯示裝置包括多個上述之畫素單元電路，此些畫素單元電路經配置排列為一陣列，且耦接至一控制電路，控制電路至少可用以產生上述之第一信號S1、第二信號S2、第三信號S3、第四信號S4、發光控制信號EM、掃除信號Sweep、第一資料電壓DataI、第二資料電壓DataG、第一參考電壓Vref1、第二參考電壓Vref2、第一電壓VDD及第二電壓VSS。

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。

10:畫素單元電路

101:PAM控制區塊

102:PWM控制區塊

103、104:電晶體

105:發光元件

VDD:第一電壓

DataI:第一資料電壓

DataG:第二資料電壓

Sweep:掃除信號

EM:發光控制信號

VDD:第一電壓

VSS:第二電壓

Claims

一種畫素單元電路，包括：一PAM控制區塊，用以根據一第一電壓及一第一資料電壓產生一PAM控制信號；一PWM控制區塊，用以根據該第一電壓、一第二資料電壓及一掃除信號產生一PWM控制信號；一第二電晶體，該第二電晶體的一控制端耦接至該PWM控制區塊，該第二電晶體的一第一端耦接至該PAM控制區塊；一第十四電晶體，該第十四電晶體的一控制端接收一發光控制信號，該第十四電晶體的一第一端耦接至該第二電晶體的一第二端；以及一發光元件，耦接至該第十四電晶體的一第二端，其中該PAM控制區塊包括一第一電晶體、一第四電晶體、一第八電晶體、一第十電晶體、一第十一電晶體及一第一電容器，該第一電晶體的一第一端接收該第一電壓，該第一電晶體的一第二端耦接至該第二電晶體的該第一端，該第四電晶體的一控制端接收一第三信號，該第四電晶體的一第一端耦接至該第一電晶體的該第二端，該第四電晶體的一第二端耦接至該第一電晶體的一控制端，該第八電晶體的一控制端接收一第一信號，該第八電晶體的一第一端耦接至該第一電晶體的該控制端，該第八電晶體的一第二端耦接至該第二電晶體的該控制端，該第十電晶體的一控制端接收一第二信號，該第十電晶體的一第一端接收該第一資料電壓，該第十一電晶體的一控制端接收該發光控制信號，該第十一電晶體的一第一端耦接至該第十電晶體的一第二端，該第十一電晶體的一第二端接收一第一參考電壓，該第一電容器的一第一端耦接至該第一電晶體的該控制端，該第一電容器的一第二端耦接至該第十電晶體的該第二端。
如請求項1所述之畫素單元電路，其中該PWM控制區塊包括一第三電晶體、一第五電晶體、一第六電晶體、一第七電晶體、一第九電晶體、一第十二電晶體、一第十三電晶體及一第二電容器，該第六電晶體的一控制端接收一第四信號，該第六電晶體的一第一端耦接至該第二電晶體的該控制端，該第六電晶體的一第二端接收一第二參考電壓，該第七電晶體的一控制端接收該第一信號，該第七電晶體的一第一端接收該第二參考電壓，該第九電晶體的一控制端接收該發光控制信號，該第九電晶體的一第一端耦接至該第六電晶體的該第一端，該第三電晶體的一控制端耦接至該第七電晶體的一第二端，該第三電晶體的一第一端耦接至該第九電晶體T9的一第二端，該第五電晶體的一控制端接收該第三信號，該第五電晶體的一第二端耦接至該第七電晶體的該第二端，該第十二電晶體的一控制端接收該發光控制信號，該第十二電晶體的一第一端耦接至該第三電晶體的一第二端，該第十二電晶體的一第二端接收該第一電壓，該第十三電晶體的一控制端接收該第三信號，該第十三電晶體的一第一端耦接至該第三電晶體的該第二端，該第十三電晶體的一第二端接收該第二資料電壓，該第二電容器的一第一端耦接至該第七電晶體的該第二端，該第二電容器的一第二端接收該掃除信號。
如請求項2所述之畫素單元電路，其中一幀時間包括一重置階段、一補償階段及一發光階段，在該重置階段，該第一信號為低電壓準位，該第二信號為低電壓準位，該第三信號為高電壓準位，該第四信號為低電壓準位，該發光控制信號為高電壓準位，該掃除信號為一第三電壓，於該補償階段，該第一信號為高電壓準位，該第二信號為低電壓準位，該第三信號為低電壓準位，該第四信號為低電壓準位，該發光控制信號為高電壓準位，該掃除信號為該第三電壓，於該發光階段，該第一信號為高電壓準位，該第二信號為高電壓準位，該第三信號為高電壓準位，該第四信號為高電壓準位，該發光控制信號為低電壓準位，該掃除信號由該第三電壓逐漸降至一第四電壓。
如請求項2所述之畫素單元電路，其中一幀時間包括一重置階段、一補償階段、複數個發光階段及至少一不發光階段，在該重置階段，該第一信號為低電壓準位，該第二信號為低電壓準位，該第三信號為高電壓準位，該第四信號為低電壓準位，該發光控制信號為高電壓準位，該掃除信號為一第三電壓，於該補償階段，該第一信號為高電壓準位，該第二信號為低電壓準位，該第三信號為低電壓準位，該第四信號為低電壓準位，該發光控制信號為高電壓準位，該掃除信號為該第三電壓，於各該發光階段，該第一信號為高電壓準位，該第二信號為高電壓準位，該第三信號為高電壓準位，該第四信號為高電壓準位，該發光控制信號為低電壓準位，該掃除信號由該第三電壓逐漸降至一第四電壓，於該至少一不發光階段，該第一信號為高電壓準位，該第二信號為高電壓準位，該第三信號為高電壓準位，該第四信號由高電壓準位轉為低電壓準位，該發光控制信號由低電壓準位轉為高電壓準位，該掃除信號為該第三電壓。
一種顯示裝置，包括：複數個畫素單元電路，各該畫素單元電路包括：一PAM控制區塊，用以根據一第一電壓及一第一資料電壓產生一PAM控制信號；一PWM控制區塊，用以根據該第一電壓、一第二資料電壓及一掃除信號產生一PWM控制信號；一第二電晶體，該第二電晶體的一控制端耦接至該PWM控制區塊，該第二電晶體的一第一端耦接至該PAM控制區塊；一第十四電晶體，該第十四電晶體的一控制端接收一發光控制信號，該第十四電晶體的一第一端耦接至該第二電晶體的一第二端；以及一發光元件，耦接至該第十四電晶體的一第二端，其中各該PAM控制區塊包括一第一電晶體、一第四電晶體、一第八電晶體、一第十電晶體、一第十一電晶體及一第一電容器，該第一電晶體的一第一端接收該第一電壓，該第一電晶體的一第二端耦接至該第二電晶體的該第一端，該第四電晶體的一控制端接收一第三信號，該第四電晶體的一第一端耦接至該第一電晶體的該第二端，該第四電晶體的一第二端耦接至該第一電晶體的一控制端，該第八電晶體的一控制端接收一第一信號，該第八電晶體的一第一端耦接至該第一電晶體的該控制端，該第八電晶體的一第二端耦接至該第二電晶體的該控制端，該第十電晶體的一控制端接收一第二信號，該第十電晶體的一第一端接收該第一資料電壓，該第十一電晶體的一控制端接收該發光控制信號，該第十一電晶體的一第一端耦接至該第十電晶體的一第二端，該第十一電晶體的一第二端接收一第一參考電壓，該第一電容器的一第一端耦接至該第一電晶體的該控制端，該第一電容器的一第二端耦接至該第十電晶體的該第二端。
如請求項5所述之顯示裝置，其中各該PWM控制區塊包括一第三電晶體、一第五電晶體、一第六電晶體、一第七電晶體、一第九電晶體、一第十二電晶體、一第十三電晶體及一第二電容器，該第六電晶體的一控制端接收該一第四信號，該第六電晶體的一第一端耦接至該第二電晶體的該控制端，該第六電晶體的一第二端接收一第二參考電壓，該第七電晶體的一控制端接收該第一信號，該第七電晶體的一第一端接收該第二參考電壓，該第九電晶體的一控制端接收該發光控制信號，該第九電晶體的一第一端耦接至該第六電晶體的該第一端，該第三電晶體的一控制端耦接至該第七電晶體的一第二端，該第三電晶體的一第一端耦接至該第九電晶體T9的一第二端，該第五電晶體的一控制端接收該第三信號，該第五電晶體的一第二端耦接至該第七電晶體的該第二端，該第十二電晶體的一控制端接收該發光控制信號，該第十二電晶體的一第一端耦接至該第三電晶體的一第二端，該第十二電晶體的一第二端接收該第一電壓，該第十三電晶體的一控制端接收該第三信號，該第十三電晶體的一第一端耦接至該第三電晶體的該第二端，該第十三電晶體的一第二端接收該第二電壓信號，該第二電容器的一第一端耦接至該第七電晶體的該第二端，該第二電容器的一第二端接收該掃除信號。
如請求項6所述之顯示裝置，其中一幀時間包括一重置階段、一補償階段及一發光階段，在該重置階段，該第一信號為低電壓準位，該第二信號為低電壓準位，該第三信號為高電壓準位，該第四信號為低電壓準位，該發光控制信號為高電壓準位，該掃除信號為一第三電壓，於該補償階段，該第一信號為高電壓準位，該第二信號為低電壓準位，該第三信號為低電壓準位，該第四信號為低電壓準位，該發光控制信號為高電壓準位，該掃除信號為該第三電壓，於該發光階段，該第一信號為高電壓準位，該第二信號為高電壓準位，該第三信號為高電壓準位，該第四信號為高電壓準位，該發光控制信號為低電壓準位，該掃除信號由該第三電壓逐漸降至一第四電壓。
如請求項6所述之顯示裝置，其中一幀時間包括一重置階段、一補償階段、複數個發光階段及至少一不發光階段，在該重置階段，該第一信號為低電壓準位，該第二信號為低電壓準位，該第三信號為高電壓準位，該第四信號為低電壓準位，該發光控制信號為高電壓準位，該掃除信號為一第三電壓，於該補償階段，該第一信號為高電壓準位，該第二信號為低電壓準位，該第三信號為低電壓準位，該第四信號為低電壓準位，該發光控制信號為高電壓準位，該掃除信號為該第三電壓，於各該發光階段，該第一信號為高電壓準位，該第二信號為高電壓準位，該第三信號為高電壓準位，該第四信號為高電壓準位，該發光控制信號為低電壓準位，該掃除信號由該第三電壓逐漸降至一第四電壓，於該至少一不發光階段，該第一信號為高電壓準位，該第二信號為高電壓準位，該第三信號為高電壓準位，該第四信號由高電壓準位轉為低電壓準位，該發光控制信號由低電壓準位轉為高電壓準位，該掃除信號為該第三電壓。