TWI836741B

TWI836741B - 畫素電路以及顯示面板

Info

Publication number: TWI836741B
Application number: TW111144469A
Authority: TW
Inventors: 戴俊翔; 李明賢; 吳佳恩; 張書瀚; 余婉薇; 李長紘
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2022-11-21
Filing date: 2022-11-21
Publication date: 2024-03-21
Also published as: TW202422528A; CN116386516A

Abstract

本發明提供一種畫素電路以及顯示面板。畫素電路包括發光電路、第一發光控制電路、第二發光控制電路以及第三發光控制電路。第一發光控制電路用以基於第一參考電壓以及第二參考電壓來產生驅動信號。第二發光控制電路用以根據調變信號、調變控制信號以及第二參考電壓來產生發光時間控制信號。第三發光控制電路用以根據發光時間控制信號來決定是否致能驅動信號。在維持期間內，第二發光控制電路基於第一控制電壓以及第二控制電壓來使調變信號維持在第三參考電壓。

Description

畫素電路以及顯示面板

本發明是有關於一種畫素電路以及顯示面板，且特別是有關於一種能夠穩定調變信號的畫素電路以及顯示面板。

應用發光二極體(LED)的顯示面板可利用脈波寬度調變(Pulse-width modulation，PWM)以及脈波振幅調變(Pulse-amplitude modulation，PAM)的方法來進行驅動。一般而言，PWM以及PAM的驅動方法可以透過發光控制電路基於多個控制電壓來致能調變信號，並據以控制驅動信號。然而，在維持期間內，由於部分的控制電壓被切換，調變信號無法被維持在預設電壓準位，導致發光控制電路的電壓發生變異，而影響驅動信號並導致發光亮度不均勻的現象。

本發明實施例提供一種畫素電路，能夠在維持期間對調變信號進行穩壓，以提高亮度的均勻性。

本發明實施例的畫素電路包括發光電路、第一發光控制電路、第二發光控制電路以及第三發光控制電路。第一發光控制電路用以基於第一參考電壓以及第二參考電壓來產生驅動信號。第二發光控制電路耦接第一發光控制電路。第二發光控制電路用以根據調變信號、調變控制信號以及第二參考電壓來產生發光時間控制信號。第三發光控制電路耦接發光電路、第一發光控制電路以及第二發光控制電路。第三發光控制電路用以根據發光時間控制信號來決定是否致能驅動信號。在維持期間內，第二發光控制電路基於第一控制電壓以及第二控制電壓來使調變信號維持在第三參考電壓。

本發明實施例還提供一種顯示面板。顯示面板包括第一電路以及第二電路。第一電路包括如上述之畫素電路。第二電路包括閘極控制電路以及第二畫素電路。第一電路與第二電路位在不同區域。

基於上述，本發明實施例的畫素電路以及顯示面板透過第二發光控制電路基於第一控制電壓以及第二控制電壓來維持調變信號的電壓準位，以避免在維持期間內所輸出的發光時間控制信號發生變異。如此一來，被致能的驅動信號具有穩定的電壓，而能夠提高亮度的均勻性。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100、200:畫素電路

110、210:第一發光控制電路

120、220:第二發光控制電路

130、230:第三發光控制電路

140、240:發光電路

221、421、521:穩定電路

222:操作電路

250:補償電路

423:互補式金屬氧化物半導體元件

60:顯示面板

A1、A2、A11、A12:區域

C1~C2:電容器

E2E:維持期間

EMI_PAM:第一控制電壓

EMI_PWM:第二控制電壓

ILED:驅動電流

INV:反向器

N1:NMOSFET

P1:PMOSFET

SET:第三控制電壓

SPWM:調變控制信號

SW_VGH:第三參考電壓

Sweep:調變信號

SWPcoupl1、SWPcoupl2:最低電壓值

t1~t2:時間

T1~T10:電晶體

TEST:第四控制電壓

V1、V2:電壓準位

Vdata:資料信號

VDD_PAM:第一參考電壓

VDD_PWM:第二參考電壓

VN1:電壓

Vset:第四參考電壓

VSS:接地參考電壓

圖1是依據本發明一實施例所繪示的畫素電路的方塊圖。

圖2是依據本發明一實施例所繪示的畫素電路的電路圖。

圖3是依據本發明圖2實施例所繪示的畫素電路的動作示意圖。

圖4是依據本發明圖2實施例所繪示的穩定電路的電路圖。

圖5是依據本發明圖2實施例所繪示的穩定電路的電路圖。

圖6是依據本發明一實施例所繪示的顯示面板的方塊圖。

本發明的部份實施例接下來將會配合附圖來詳細描述，以下的描述所引用的元件符號，當不同附圖出現相同的元件符號將視為相同或相似的元件。這些實施例只是本發明的一部份，並未揭示所有本發明的可實施方式。更確切的說，這些實施例只是本發明的專利申請範圍中的範例。

圖1是依據本發明一實施例所繪示的畫素電路的方塊圖。請參考圖1，畫素電路100可應用於微米發光二極體(Micro LED)的顯示裝置(可例如是圖6的顯示面板60)中。顯示裝置可包括以陣列排列的多個畫素電路100。

在圖1所示實施例中，畫素電路100可包括第一發光控制電路110、第二發光控制電路120、第三發光控制電路130以及發光電路140。第一發光控制電路110、第三發光控制電路130以及發光電路140依序串接在第一參考電壓VDD_PAM、第二參考電壓VDD_PWM與接地參考電壓VSS之間而形成發光路徑。在本實施例中，發光電路140可例如是以開關以及微米發光二極體來被實現。

在本實施例中，第一發光控制電路110可接收第一參考電壓VDD_PAM以及第二參考電壓VDD_PWM。第一發光控制電路110可基於第一參考電壓VDD_PAM以及第二參考電壓VDD_PWM來產生驅動信號(未繪示)。也就是說，第一發光控制電路110可產生具有固定電流值的驅動信號。前述的固定電流值相關於第一參考電壓VDD_PAM以及第二參考電壓VDD_PWM。在本實施例中，第一發光控制電路110可例如是脈波振幅調變(Pulse-amplitude modulation，PAM)電路，以控制驅動信號的電流大小。

在本實施例中，第二發光控制電路120耦接第一發光控制電路110以及第三發光控制電路130。第二發光控制電路120可接收調變信號Sweep、第二參考電壓VDD_PWM、調變控制信號SPWM、第三參考電壓SW_VGH、第一控制電壓EMI_PAM以及第二控制電壓EMI_PWM。第二發光控制電路120可根據調變信號Sweep、調變控制信號SPWM以及第二參考電壓VDD_PWM來產生發光時間控制信號(未繪示)至第三發光控制電路130。

應注意的是，在維持期間內，第二發光控制電路120可基於第一控制電壓EMI_PAM以及第二控制電壓EMI_PWM來使調變信號Sweep維持在第三參考電壓SW_VGH。前述的維持期間是指第一控制電壓EMI_PAM以及第二控制電壓EMI_PWM分別被切換的期間。在維持期間內，第一控制電壓EMI_PAM與第二控制電壓EMI_PWM為反向，並且調變信號Sweep被維持在第三參考電壓SW_VGH以準備開始產生斜波(或鋸齒波)。

在本實施例中，第三發光控制電路130耦接發光電路140、第一發光控制電路110以及第二發光控制電路120。第三發光控制電路130可接收來自第二發光控制電路120的發光時間控制信號、以及來自第一發光控制電路110的驅動信號。第三發光控制電路130可根據發光時間控制信號來決定是否致能驅動信號。也就是說，第三發光控制電路130可根據發光時間控制信號來控制發光路徑被導通的時間長度。在本實施例中，第二發光控制電路120以及第三發光控制電路130可例如是脈波寬度調變(Pulse-width modulation，PWM)電路，以控制驅動信號輸出至發光電路140的時間長度以進一步控制所顯示的灰階值。

在此值得一提的是，由於第二發光控制電路120可對調變信號Sweep進行穩壓，使得調變信號Sweep被維持在第三參考電壓SW_VGH經一段期間(即，維持期間)後再開始產生斜波，能夠避免第二發光控制電路120發生電壓變異，並且第二發光控制電路120可據以產生具有穩定的發光時間控制信號。因此，輸出至發光電路140的驅動信號具有穩定且固定的電壓(或電流)，能夠避免亮度不均的現象(例如是mura現象)而提高發光亮度的均勻度。

圖2是依據本發明一實施例所繪示的畫素電路的電路圖。請參考圖2，畫素電路200包括第一發光控制電路210、第二發光控制電路220、第三發光控制電路230、發光電路240以及補償電路250。第一發光控制電路210、第二發光控制電路220、第三發光控制電路230以及發光電路240可以參照畫素電路100的相關說明並且加以類推，故在此不另重述。

在本實施例中，第一發光控制電路210可接收第一參考電壓VDD_PAM、第二參考電壓VDD_PWM以及第一控制電壓EMI_PAM。第一發光控制電路210可受控於第一控制電壓EMI_PAM，以基於第一參考電壓VDD_PAM以及第二參考電壓VDD_PWM來產生驅動信號(未繪示)。第一發光控制電路210可例如是以PAM電路來被實現。

在本實施例中，第二發光控制電路220可包括穩定電路221以及操作電路222。穩定電路221耦接操作電路222。穩定電路221可對調變信號Sweep進行穩壓。操作電路222還耦接第一發光控制電路210以及第三發光控制電路230。操作電路222可根據調變信號Sweep、調變控制信號SPWM以及第二參考電壓VDD_PWM來產生發光時間控制信號至第三發光控制電路230。

在本實施例中，操作電路222可包括第一電晶體T1至第三電晶體T3以及第一電容器C1。第一電晶體T1至第三電晶體T3可分別例如是以P型金氧半場效電晶體(p-type Metal-Oxide- Semiconductor Field-Effect Transistor，PMOSFET)來被實現。

詳細而言，穩定電路221具有多個接收端以分別接收調變信號Sweep、第一控制電壓EMI_PAM、第二控制電壓EMI_PWM以及第三參考電壓SW_VGH。第一電晶體T1具有控制端(即，閘極端)接收調變控制信號SPWM。第一電晶體T1的第一端(即，源極/汲極端)耦接穩定電路221以接收調變信號Sweep。第一電晶體T1的第二端(即，源極/汲極端)耦接穩定電路221以接收第三參考電壓SW_VGH。第一電容器C1的第一端耦接第一電晶體T1的第一端(即，源極/汲極端)。第一電容器C1的第二端耦接第一節點N1。

接續上述的說明，第二電晶體T2具有控制端(即，閘極端)耦接第一電晶體T1的控制端(即，閘極端)以接收調變控制信號SPWM。第二電晶體T2的第一端(即，源極/汲極端)在第一節點N1上耦接第一電容器C1的第二端。第二電晶體T2的第二端(即，源極/汲極端)接收資料信號Vdata並耦接第三發光控制電路230。第三電晶體T3具有控制端(即，閘極端)耦接第一節點N1。第三電晶體T3的第一端(即，源極/汲極端)接收第二參考電壓VDD_PWM並耦接第一發光控制電路210。第三電晶體T3的第二端(即，源極/汲極端)在第二節點N2耦接第三發光控制電路230，以輸出發光時間控制信號。在本實施例中，第三電晶體T3可以是第二發光控制電路220的控制電晶體。

在本實施例中，穩定電路221包括第四電晶體T4、第五電晶體T5以及反向器INV。第四電晶體T4以及第五電晶體T5可分別例如是以PMOSFET來被實現。在本實施例中，第四電晶體T4的控制端(即，閘極端)耦接反向器INV的輸出端。第四電晶體T4的第一端(即，源極/汲極端)接收調變信號Sweep。第四電晶體T4的第二端(即，源極/汲極端)耦接第五電晶體T5的第一端(即，源極/汲極端)。第五電晶體T5的控制端(即，閘極端)接收第二控制電壓EMI_PWM。第五電晶體T5的第二端(即，源極/汲極端)接收第三參考電壓SW_VGH。反向器INV的輸入端接收第一控制電壓EMI_PAM。

在本實施例中，第三發光控制電路230可包括第八電晶體T8至第十電晶體T10以及第二電容器C2。第八電晶體T8至第十電晶體T10可分別例如是以PMOSFET來被實現。在本實施例中，第八電晶體T8具有控制端(即，閘極端)接收第二控制電壓EMI_PWM。第八電晶體T8的第一端(即，源極/汲極端)耦接第二節點N2。第八電晶體T8的第二端(即，源極/汲極端)耦接第九電晶體T9的第一端(即，源極/汲極端)。第九電晶體T9具有控制端(即，閘極端)接收第三控制電壓SET。第九電晶體T9的第一端(即，源極/汲極端)在第三節點N3耦接T8的第二端(即，源極/汲極端)以及第二電容器C2的第一端。第九電晶體T9的第二端(即，源極/汲極端)接收第四參考電壓Vset，並耦接第二電容器C2的第二端。第十電晶體T10具有控制端(即，閘極端)耦接第三節點N3。第十電晶體T10的第一端(即，源極/汲極端)耦接第一發光控制電路210以及補償電路250。第十電晶體T10的第二端(即，源極/汲極端)耦接發光電路240，以輸出驅動信號。在本實施例中，第十電晶體T10可以是畫素電路200的驅動電晶體。

在本實施例中，發光電路240可接收第一參考電壓VDD_PAM以及第四控制電壓TEST。發光電路240可受控於第一參考電壓VDD_PAM以及第四控制電壓TEST，並受控於PAM電路(即，第一發光控制電路210)以及PWM電路(即，第二發光控制電路220與第三發光控制電路230)來進行發光。

在本實施例中，第一參考電壓VDD_PAM、第二參考電壓VDD_PWM、第三參考電壓SW_VGH以及第四參考電壓Vset可分別例如是不同的高電源信號。接地參考電壓VSS可例如是接地或低電壓源信號。

在一些實施例中，第一電晶體T1至第十電晶體T10可例如是以N型金氧半場效電晶體(n-type Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，NMOSFET)來被實現。在一些實施例中的信號反向於本實施例中對應的信號。

在本實施例中，補償電路250耦接第一發光控制電路210以及第三發光控制電路230。補償電路250可補償驅動電晶體(即，第十電晶體T10)的臨界電壓值至第三發光控制電路230中的節點上，以確保在同一灰階下的發光時間一致而使發光亮度一致。在圖2所示實施例中，補償電路250可例如是多個畫素電路200共用的外部補償偵測開關電路。在一些實施例中，補償電路250可以被省略。

圖3是依據本發明圖2實施例所繪示的畫素電路的動作示意圖。在圖3中，橫軸為畫素電路200的操作時間，縱軸為電壓值。同時參考圖2以及圖3，畫素電路200所產生的信號可以實線來表示。未包括或未耦接穩定電路221的其他畫素電路所產生的信號則可以虛線來表示。舉例來說，輸出至發光電路240的驅動信號可例如是實線的驅動電流ILED。其他畫素電路的驅動信號則可例如是虛線的驅動電流ILED。

在時間t1，第二控制電壓EMI_PWM被切換以由第一電壓準位V1逐漸被拉至第二電壓準位V2。接著，第一控制電壓EMI_PAM被切換以由第一電壓準位V1逐漸被拉至第二電壓準位V2。在時間t2，第一控制電壓EMI_PAM以及第二控制電壓EMI_PWM皆被切換至第二電壓準位V2。也就是說，在維持期間E2E內(即，時間t1至t2)，第一控制電壓EMI_PAM具有第一電壓準位V1，並且第二控制電壓EMI_PWM具有第二電壓準位V2。第一控制電壓EMI_PAM與第二控制電壓EMI_PWM互為反向。

在維持期間E2E內(即，時間t1至t2)，調變控制信號SPWM具有第二電壓準位V2而被致能以導通第一電晶體T1。此時，調變信號Sweep透過第一電晶體T1被拉至第三參考電壓SW_VGH，以對調變信號Sweep進行穩壓。

應注意的是，經反向的第一控制電壓EMI_PAM具有第二電壓準位V2而被致能以導通第四電晶體T4。第二控制電壓EMI_PWM具有第二電壓準位V2而被致能以導通第五電晶體T5。此時，調變信號Sweep透過第四電晶體T4以及第五電晶體T5而被拉至第三參考電壓SW_VGH，以強化對調變信號Sweep的穩壓能力而使調變信號Sweep在開始產生斜波之前被維持約為固定的電壓值。

在本實施例中，對調變信號Sweep的穩壓能力可例如是以下述公式(1)來被評斷。公式(1)中的SWP RATIO為穩壓參數，SWP_VGH為維持期間E2E內調變信號Sweep的初始電壓值，並且SWPcouple為維持期間E2E內調變信號Sweep的最低電壓值。

相較於其他畫素電路，應用畫素電路200的調變信號Sweep在維持期間E2E內具有較高的最低電壓值(即，SWPcouple1)。因此，在調變信號Sweep的初始電壓值固定為第三參考電壓SW_VGH的情況下，應用畫素電路200的調變信號Sweep具有較低的穩壓參數(即，SWP RATIO)。也就是說，畫素電路200對調變信號Sweep具有較高的穩壓能力。

在另一方面，第一節點N1上的電壓可例如是以電壓VN1來表示。在本實施例中，第二發光控制電路220的控制電晶體(即，第三電晶體T3)的控制端(即，閘極端)在維持期間E2E內也具有穩定的電壓，而能夠產生穩定的發光時間控制信號。

應注意的是，設置在同一列(row)的多個畫素電路200可共用同一個調變信號Sweep。透過各畫素電路200的穩定電路221可對對應的調變信號Sweep進行穩壓，以在顯示預設圖案(例如是X-talk圖案)時具有一致的亮度。

圖4是依據本發明圖2實施例所繪示的穩定電路的電路圖。同時參考圖2以及圖4，圖2的穩定電路221亦可被實現如圖4的穩定電路421，以對調變信號Sweep進行穩壓。

在本實施例中，穩定電路421包括四電晶體T4、第五電晶體T5以及互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)元件423。在本實施例中，CMOS元件423可例如是以PMOSFET P1以及NMOSFET N1來被實現。第四電晶體T4的控制端(即，閘極端)耦接CMOS元件423的輸出端。第四電晶體T4的第一端(即，源極/汲極端)接收調變信號Sweep。第四電晶體T4的第二端(即，源極/汲極端)耦接第五電晶體T5的第一端(即，源極/汲極端)。第五電晶體T5的控制端(即，閘極端)接收第二控制電壓EMI_PWM。第五電晶體T5的第二端(即，源極/汲極端)接收第三參考電壓SW_VGH。CMOS元件423的控制端接收第一控制電壓EMI_PAM。CMOS元件423的第一端以及第二端分別接收第三參考電壓SW_VGH以及第四參考電壓Vset。

圖5是依據本發明圖2實施例所繪示的穩定電路的電路圖。同時參考圖2以及圖5，圖2的穩定電路221亦可被實現如圖 5的穩定電路521，以對調變信號Sweep進行穩壓。

在本實施例中，穩定電路521包括第四電晶體T4、第五電晶體T5、第六電晶體T6以及第七電晶體T7。在本實施例中，第六電晶體T6以及第七電晶體T7可分別例如是以PMOSFET來被實現。第四電晶體T4的控制端(即，閘極端)耦接第六電晶體T6的第二端(即，源極/汲極端)以及第七電晶體T7的第一端(即，源極/汲極端)。第四電晶體T4的第一端(即，源極/汲極端)接收調變信號Sweep。第四電晶體T4的第二端(即，源極/汲極端)耦接第五電晶體T5的第一端(即，源極/汲極端)。第五電晶體T5的控制端(即，閘極端)接收第二控制電壓EMI_PWM。第五電晶體T5的第二端(即，源極/汲極端)接收第三參考電壓SW_VGH。第六電晶體T6的控制端(即，閘極端)接收第一控制電壓EMI_PAM。第七電晶體T7的控制端(即，閘極端)以及第二端(即，源極/汲極端)耦接在一起，並接收第四參考電壓Vset。

圖6是依據本發明一實施例所繪示的顯示面板的方塊圖。請參考圖6，顯示面板60可包括設置在第一區域A1的第一電路以及設置在第二區域A2的第二電路。第一區域A1與第二區域A2可在顯示面板60上依序交替排列。也就是說，第一電路與第二電路位在不同區域A1、A2。

在本實施例中，第一區域A1中的第一電路可包括以陣列排列的多個圖2的畫素電路200。第二區域A2的第二電路可包括以陣列排列的多個第二畫素電路以及閘極控制電路。第二電路可例如是面板內閘極(gate in pixel，GIP)電路。

在本實施例中，各個第二畫素電路可包括圖2的第一發光控制電路210、操作電路222、第三發光控制電路230、發光電路240以及補償電路250。在一些實施例中，各個第二畫素電路中的補償電路250可以被省略。也就是說，第二畫素電路可例如是排除了穩定電路221的畫素電路200。因此，第二畫素電路可透過操作電路222中的第一電晶體T1來對調變信號Sweep進行穩壓，而未透過穩定電路221強化穩壓能力。

在本實施例中，第一區域A1可包括以陣列排列的多個第一子區域A11以及多個第二子區域A12。各個畫素電路200的穩定電路221可被設置於第二子區域A12中，並且各個畫素電路200的其他電路可被設置於第一子區域A11中。前述的其他電路包括第一發光控制電路210、操作電路222、第三發光控制電路230、發光電路240以及補償電路250。也就是說，對於每個畫素電路200而言，穩定電路221與第一發光控制電路210、操作電路222、第三發光控制電路230、發光電路240以及補償電路250位在不同區域A12、A11。

綜上所述，本發明實施例的畫素電路以及顯示面板可以透過穩定電路在維持期間內提高對調變信號的穩壓能力，以避免第二發光控制電路的控制端(即，第一節點)上發生電壓變異，以產生具有穩定的發光時間控制信號。如此一來，驅動信號可為穩定的驅動電流而能夠提高發光亮度的均勻性。

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，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:畫素電路

110:第一發光控制電路

120:第二發光控制電路

130:第三發光控制電路

140:發光電路