CN112530362B - 显示装置及其像素电路 - Google Patents

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Abstract

一种显示装置及其像素电路被提出。像素电路用以驱动发光二极管。像素电路包括驱动晶体管、开关、数据写入电路以及电压选择器。开关在数据写入时间区间被导通并在激光时间区间被断开。数据写入电路在数据写入时间区间传送数据电压至驱动晶体管的控制端。其中，在数据写入时间区间，发光二极管的第二端接收第一参考电压，在激光时间区间中，发光二极管的第二端接收第二参考电压，第一参考电压与第二参考电压不相同。

Description

显示装置及其像素电路
技术领域
本发明是有关于一种显示装置及其像素电路，且特别是有关于一种具有防短路功能的显示装置及其像素电路。
背景技术
随着发光二极管制程的进步，通过微发光二极管来制作高分辨率的显示装置，成为一种主流。随着显示装置上，发光二极管数量的增加，在当其中部分发光二极管发生损坏时，可能造成显示质量的破坏。并且，当少数的发光二极管发生损坏时，要针对显示装置进行检修，具有一定的难度且须要耗去一定的时间。更重要的，当针对发生损坏的发光二极管进行驱动时，可能在发光二极管上产生短路的现象，除造成不必要的功率耗费外，还有可能产生局部的大电流现象。
发明内容
本发明提供一种显示装置以及其像素电路，可有效截止损坏的发光二极管的激光动作，防止短路现象的发生。
本发明的像素电路用以驱动发光二极管。像素电路包括驱动晶体管、开关以及数据写入电路。驱动晶体管具有第一端耦接至发光二极管的第一端。开关耦接在驱动晶体管的第一端与控制端间，在数据写入时间区间被导通并在激光时间区间被断开。数据写入电路在数据写入时间区间传送数据电压至驱动晶体管的控制端。其中，在数据写入时间区间，发光二极管的第二端接收第一参考电压，在激光时间区间中，发光二极管的第二端接收第二参考电压，第一参考电压与第二参考电压不相同。
本发明的显示装置包括多个像素电路以及至少一电压选择器。像素电路分别用以驱动多个发光二极管。各像素电路包括驱动晶体管、开关以及数据写入电路。驱动晶体管具有第一端耦接至对应的第一发光二极管的第一端。开关耦接在驱动晶体管的第一端与控制端间，在数据写入时间区间被导通并在激光时间区间被断开。数据写入电路在数据写入时间区间传送数据电压至驱动晶体管的控制端。电压选择器在数据写入时间区间传送第一参考电压至第一发光二极管的第二端，在激光时间区间传送第二参考电压至第一发光二极管的第二端。其中第一参考电压与第二参考电压不相同。
基于上述，本发明实施例的像素电路在数据写入时间区间，通过开关使驱动晶体管耦接至发光二极管的第一端与驱动晶体管的控制端相互短路，并使发光二极管的第二端接收第一参考电压。在当发光二极管发生损坏时，第一参考电压可通过开关被传送至驱动晶体管的控制端。因此，在激光时间区间中，在当发光二极管发生损坏时，驱动晶体管可依据第一参考电压而被截止，防止发光二极管产生短路的现象。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1绘示本发明一实施例的像素电路的示意图。
图2A至图2C绘示本发明实施例的像素电路，在发光二极管为损坏状态时的动作示意图。
图3绘示本发明另一实施例的像素电路的示意图。
图4绘示本发明另一实施例的像素电路的示意图。
图5绘是本发明实施例的像素电路的动作波形图。
图6绘示本发明另一实施例的像素电路的示意图。
图7绘示本发明实施例的显示装置的示意图。
附图标记
100、300、400、600：像素电路
110、310、410、610：数据写入电路
120、320、420、620：电压选择器
430、630：辅助电路
C1：电容
DATA、DATA[m]：数据电压
EM：激光控制信号
EMP：激光时间区间
LED：发光二极管
G[1]～G[n]：扫描信号
RES：重置控制信号
SW1：开关
T1～T42、TSW：晶体管
TD：驱动晶体管
VDD：电源电压
VG1、VG1’：电压
VR1、VSS、DC_L：参考电压
RST：电阻
700：显示装置
P11～Pnm：像素电路
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
请参照图1，图1绘示本发明一实施例的像素电路的示意图。像素电路100包括驱动晶体管TD、开关SW1、数据写入电路110以及电压选择器120。像素电路100用以驱动发光二极管LED，其中发光二极管LED可以是微发光二极管(micro LED)或其他任意形式的发光二极管。驱动晶体管TD的第一端耦接至发光二极管LED的第一端，驱动晶体管TD的第二端接收电源电压VDD，驱动晶体管TD的控制端则耦接至数据写入电路110以及开关SW1。开关SW1跨接在驱动晶体管TD的控制端以及发光二极管LED的第一端间，开关SW1并受控于扫描信号G[n]以被导通或断开。在另一方面，发光二极管LED的第二端耦接至电压选择器120。电压选择器120接收参考电压VR1以及参考电压VSS，并选择参考电压VR1以及参考电压VSS的其中之一以传送至发光二极管LED的第二端。在本实施例中，发光二极管LED的第一端为其阳极端，发光二极管LED的第二端则为其阴极端。
在本实施例中，电压选择器120可以设置在像素电路100中，或者在其他实施例中，电压选择器120也可以设置在像素电路100外。其中，当电压选择器120设置在像素电路100外时，可同时进入数据写入时间区间以及激光时间区间的多个像素电路可以共享一个电压选择器120。
关于动作细节，在数据写入时间区间，数据写入电路110可针对驱动晶体管TD的控制端写入数据电压DATA。在数据写入时间区间中，开关SW1并依据扫描信号G[n]而被导通。在此请注意，若当发光二极管LED为正常未损坏的状态时，数据电压DATA可通过开关SW1被传送至发光二极管LED的第一端。相对应的，同样在数据写入时间区间中，电压选择器120选择具有相对高电压值的参考电压VR1以提供至发光二极管LED的第二端。此时，发光二极管LED不会发光。
接着，在数据写入时间区间后的激光时间区间中，开关SW1依据扫描信号G[n]而被断开，此时，电压选择器120变更提供参考电压VSS至发光二极管LED的第二端。参考电压VSS可以具有相对低的电压值(相对于参考电压VR1)，其中参考电压VSS可以是接地电压。在此同时，驱动晶体管TD可依据数据电压DATA以提供驱动电流以驱动发光二极管LED，并使发光二极管LED可顺利发光。
附带一提的，在本实施例中，驱动晶体管TD为P型晶体管。此外，本发明实施例中，发光二极管LED中的受驱动端的对侧端，可接收可变动的电压。其中，当驱动晶体管TD为P型晶体管时，发光二极管LED中的受驱动端为阳极端，而发光二极管LED中的受驱动端的对侧端则为阴极端。在此，发光二极管LED中受驱动端的对侧端接收可变动的电压。也就是说，电压选择器120选择性地提供参考电压VR1或VSS至发光二极管LED的阴极端。
在另一方面，若在当发光二极管LED为损坏状态时，请同步参照图1以及图2A至图2C，其中图2A至图2C绘示本发明实施例的像素电路，在发光二极管为损坏状态时的动作示意图。在图2A中，基于发光二极管LED为损坏的状态，发光二极管LED可以等效为电阻RST。
在数据写入时间区间中，开关SW1被导通，且数据电压DATA被提供以写入至驱动晶体管TD的控制端。另外，电压选择器120提供参考电压VR1至等效电阻RST的第二端。在此时，基于电阻RST的电阻值远低于数据写入电路110的输出阻抗，因此，电阻RST可形成具有强驱动能力的上拉电阻，并使驱动晶体管TD的控制端上的电压值，被拉高至趋近于(或等于)参考电压VR1的电压值。
接着，在图2B中，数据写入时间区间结束，开关SW1被断开，驱动晶体管TD的控制端上的电压值，维持为趋近于(或等于)参考电压VR1的电压值。并且，在图2C中，进入激光时间区间，电压选择器120变更提供具有相对低电压值的参考电压VSS至电阻RST的第二端。不过，基于驱动晶体管TD的控制端上具有相对高的电压值，驱动晶体管TD有效被截止。因此，电源电压VDD与发光二极管LED间的电流路径被截断，短路现象有效被阻止。
以下请参照图3，图3绘示本发明另一实施例的像素电路的示意图。像素电路300包括驱动晶体管TD、开关SW1、数据写入电路310以及电压选择器320。与图1实施例不相同的，本实施例中的驱动晶体管TD为N型晶体管，电压选择器320耦接至发光二极管LED的阳极端，且驱动晶体管TD耦接在发光二极管LED的阴极端以及参考电压VSS间。
像素电路300以及像素电路100为互补形式的实施例，动作细节相类似，在此不多赘述。值得一提的，电压选择器320在数据写入时间区间中提供参考电压VSS至发光二极管LED的阳极端，并在激光时间区间中使电源电压VDD以作为参考电压，并提供电源电压VDD至发光二极管LED的阳极端。
接着请参照图4，图4绘示本发明另一实施例的像素电路的示意图。像素电路400包括驱动晶体管TD、晶体管TSW建构的开关、数据写入电路410、电压选择器420以及辅助电路430。数据写入电路410包括晶体管T1。晶体管T1的一端接收数据电压DATA[m]，晶体管T1的另一端耦接至驱动晶体管TD，晶体管T1的控制端接收扫描信号G[n]。电压选择器420包括晶体管T2以及T3。晶体管T2耦接至发光二极管LED的阴极端，晶体管T2并接收参考电压VSS。晶体管T2受控于激光控制信号EM以被导通或断开。晶体管T3同样耦接至发光二极管LED的阴极端，晶体管T3并接收电源电压VDD。晶体管T3受控于扫描信号G[n]以被导通或断开。晶体管TSW耦接在发光二极管LED的阳极端以及驱动晶体管TD的控制端间，晶体管TSW受控于扫描信号G[n]以被导通或断开。
在本实施例中，驱动晶体管TD为P型晶体管，发光二极管LED中的受驱动端为阳极端。发光二极管LED中，受驱动端的对侧端则为阴极端。在此，电压选择器420可选择性地提供参考电压VDD或VSS至发光二极管LED的阴极端。
在本实施例中，在数据写入时间区间中，晶体管T1、T3、TSW可依据扫描信号G[n]而被导通，晶体管T2则被断开。数据电压DATA[m]可通过导通的晶体管T1、驱动晶体管TD以及晶体管TSW被写入至驱动晶体管TD的控制端。另外，作为参考电压的电源电压VDD可以通过导通的晶体管T3被传送至发光二极管LED的阴极端。在激光时间区间中，晶体管T2可依据激光控制信号EM被导通，晶体管T1、T3、TSW则被断开。参考电压VSS可通过导通的晶体管T2被传送至发光二极管LED的阴极端。
此外，辅助电路430耦接在驱动晶体管TD接收电源电压VDD的路径间。辅助电路430包括晶体管T41、T42以及电容C1。晶体管T41的一端接收电源电压VDD，晶体管T41的另一端耦接至驱动晶体管TD与晶体管T1的耦接端点，晶体管T41的控制端接收激光控制信号EM。晶体管T42的一端接收重置电压RES_DC，晶体管T42的另一端耦接至驱动晶体管TD的控制端，晶体管T42的控制端则接收重置控制信号RES。此外，电容C1串接在电源电压VDD以及驱动晶体管TD的控制端间。
在此，晶体管T41可用以控制发光二极管LED的激光亮度。简单来说明，当激光信号EM为脉宽调变信号时，晶体管T41可依据激光信号EM的责任周期(duty cycle)来调整发光二极管LED的激光亮度。此外，晶体管T42在被导通时，可以依据重置电压RES_DC来重置驱动晶体管TD的控制端上的电压VG1。
在本实施例中，晶体管T1～T3、T41、T42以及TSW均为P型晶体管。
以下请同步参照图4以及图5，图5绘是本发明实施例的像素电路的动作波形图。当具有n个像素电路时，n个像素电路可分别依据扫描信号G[1]～G[n]以进入数据写入时间区间。其中，在扫描信号G[1]被致能(电压电平被拉低)时，对应扫描信号G[1]的像素电路被写入数据D1，在扫描信号G[n]被致能(电压电平被拉低)时，对应扫描信号G[n]的像素电路被写入数据Dn。
而以对应扫描信号G[1]的像素电路为例，若其发光二极管为正常状态，其驱动晶体管TD的控制端上的电压VG1可以被写入为小于电源电压VDD的一电压值。若其发光二极管为损坏状态，其驱动晶体管TD的控制端上的电压VG1’则会被拉高为实质上等于电源电压VDD的电压值。因此，在激光时间区间EMP中(激光控制信号EM的电压值被拉低)，驱动晶体管TD可依据其控制端上的电压VG1或VG1’以产生驱动电流或被截止。也就是说，本发明实施例中的像素电路，可在发光二极管损坏时，自动的截止驱动晶体管，以防止短路现象的发生。
附带一提的，在本实施例中，对应扫描信号G[1]～G[n]的像素电路可在相同的激光时间区间EMP中同步进行激光。
以下请参照图6，图6绘示本发明另一实施例的像素电路的示意图。像素电路600为像素电路400的互补型态的实施例电路。像素电路600包括晶体管TSW、驱动晶体管TD、数据写入电路610、电压选择器620以及辅助电路630。电压选择器620耦接在电源电压VDD以及发光二极管LED的阳极端间，辅助电路630则耦接在驱动晶体管TD接收参考电压VSS的路径间。电压选择器620可在不同时间区间选择电源电压VDD或参考电压DC_L以提供至发光二极管LED的阳极端。其中，参考电压DC_L小于电源电压VDD，且参考电压DC_L与参考电压VSS的电压值可以相同或不相同。
在本实施例中，晶体管TSW、驱动晶体管TD以及建构数据写入电路610的晶体管皆可以为N型晶体管。
请参照图7，图7绘示本发明实施例的显示装置的示意图。显示装置700包括多个像素电路P11～Pnm。在本实施例中，像素电路P11～Pnm可区分为多个像素列，并分别接收扫描信号G[1]～G[n]。像素电路P11～Pnm可依据前述多个实施例的像素电路来实施。此外，像素电路P11～Pnm可接收相同的激光控制信号，以进行同步的激光动作。或者，像素电路P11～Pnm可依据分别对应的扫描信号G[1]～G[n]分为多个分区，这些分区并可分别接收依序致能的多个激光控制信号，以执行渐进式的激光动作。
当然，像素电路P11～Pnm的分区方式并非必要依据扫描信号G[1]～G[n]来执行，上述的说明仅只是一个范例，不用以限制本发明的实施范畴。
综上所述，本发明的像素电路通过电压选择器以及开关，在数据写入时间区间中，依据发光二极管的状态来对驱动晶体管的控制端上的电压进行设定。如此一来，在当发光二极管损坏时，驱动晶体管可在激光时间区间被截止，防止短路现象的发生。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种像素电路，用以驱动一发光二极管，其特征在于，包括：
一驱动晶体管，该驱动晶体管的第一端耦接至该发光二极管的第一端；
一开关，耦接在该驱动晶体管的第一端与控制端间，在一数据写入时间区间被导通并在一激光时间区间被断开；
一数据写入电路，在该数据写入时间区间传送一数据电压至该驱动晶体管的控制端；
其中，在该数据写入时间区间，该发光二极管的第二端接收一第一参考电压，在该激光时间区间中，该发光二极管的第二端接收一第二参考电压，该第一参考电压与该第二参考电压不相同；以及
一电压选择器，包括：一第一晶体管，该第一晶体管的第一端耦接至该发光二极管的第二端，该第一晶体管的控制端接收一扫描信号，该第一晶体管的第二端接收该第一参考电压；以及一第二晶体管，该第二晶体管的第一端耦接至该发光二极管的第二端，该第二晶体管的控制端接收一激光控制信号，该第二晶体管的第二端接收该第二参考电压；其中，在该数据写入时间区间传送该第一参考电压至该发光二极管的第二端，在该激光时间区间传送该第二参考电压至该发光二极管的第二端。
2.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，其中该发光二极管的第一端为阳极端且该发光二极管的第二端为阴极端时，该第一参考电压大于该第二参考电压。
3.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，其中该发光二极管的第一端为阴极端且该发光二极管的第二端为阳极端时，该第一参考电压小于该第二参考电压。
4.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，其中该数据写入电路包括：
一晶体管，该晶体管的第一端以接收该数据电压，该晶体管的第二端耦接至该驱动晶体管的第二端，该晶体管的控制端接收一扫描信号。
5.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，更包括：
一辅助电路，耦接在该驱动晶体管的第二端与该第一参考电压间，接收一激光控制信号，依据该激光控制信号以控制传送该第一参考电压至该驱动晶体管的第二端。
6.如权利要求5所述的像素电路，其特征在于，其中该辅助电路更耦接至该驱动晶体管的控制端，该辅助电路接收一重置控制信号，并依据该重置控制信号以传送一重置电压至该驱动晶体管的控制端。
7.如权利要求6所述的像素电路，其特征在于，其中该辅助电路包括：
一第一晶体管，具有第一端接收该第一参考电压，该第一晶体管的第二端耦接至该驱动晶体管的第二端，该第一晶体管的控制端接收该激光控制信号；以及
一第二晶体管，具有第一端接收该重置电压，该第二晶体管的第二端耦接至该驱动晶体管的控制端，该第二晶体管的控制端接收该重置控制信号。
8.一种显示装置，其特征在于，包括：
多个像素电路，分别用以驱动多个发光二极管，各该像素电路包括：
一驱动晶体管，具有第一端耦接至对应的该些发光二极管其中之一的第一端；
一开关，耦接在该驱动晶体管的第一端与控制端间，在一数据写入时间区间被导通并在一激光时间区间被断开；以及
一数据写入电路，在该数据写入时间区间传送一数据电压至该驱动晶体管的控制端；以及
至少一电压选择器，在该数据写入时间区间传送一第一参考电压至对应的该发光二极管的第二端，在该激光时间区间传送一第二参考电压至对应的该发光二极管的第二端，
该至少一电压选择器包括：一第一晶体管，该第一晶体管的第一端耦接至该发光二极管的第二端，该第一晶体管的控制端接收一扫描信号，该第一晶体管的第二端接收该第一参考电压；以及一第二晶体管，该第二晶体管的第一端耦接至该发光二极管的第二端，该第二晶体管的控制端接收一激光控制信号，该第二晶体管的第二端接收该第二参考电压；
其中该第一参考电压与该第二参考电压不相同。
9.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，其中该发光二极管的第一端为阳极端且该发光二极管的第二端为阴极端时，该第一参考电压大于该第二参考电压，或者该发光二极管的第一端为阴极端且该发光二极管的第二端为阳极端时，该第一参考电压小于该第二参考电压。
10.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，其中该些发光二极管分为多个分区，该些分区渐进式的进行激光。
11.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，其中该些发光二极管同步进行激光。
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