TWI402803B - The pixel compensation circuit of the display device - Google Patents

Description

顯示裝置之畫素補償電路

本發明係有關於一種補償電路，其係尤指一種顯示裝置之畫素補償電路。

按，主動矩陣式有機發光二極體(Active Matrix OLED，AMOLD)顯示器為新一代平面顯示器，與主動式陣式液晶顯示器(Active Matrix Liquid Crystal Display，AMLCD)相比較，主動矩陣式有機發光二極體顯示器具有許多優點，例如較高的對比、較寬的視角、不需背光而有較薄的模組厚度、較低的功率消耗以及較低的成本，主動矩陣式液晶器需要由電流源來驅動一電致發光(electroluminescent)元件，電致發光元件的亮度正比於所通過的電流，流經電致發光元件之電流量的變異對於主動式有機發光二極體顯示器的亮度均勻度有負面的影響，因此，畫素電路的品質對於主動矩陣式有機發光二極體顯示器之畫質非常重要。

請參閱第一圖，係為習知技術之主動式有機發光二極體顯示器之畫素電路的電路圖。如圖所示，習知技術之畫素電路包含一第一開關10’、一儲存電容12’、一驅動元件14’與一發光元件16’。第一開關10’耦接一資料線，並受控於一掃描線所產生之一掃描訊號，儲存電容14’耦接於第一開關12’與一供應電壓V_dd 之間，第二開關14’耦接於第一開關10’與供應電壓V_dd ，用以產生一驅動電流而驅動發光元件16’。其中，發光元件16’為一電致發光元件。

承上所述，當掃描線產生之掃描訊號導通第一開關10’時，資料線之資料訊號會被載入至驅動元件14’之閘極，且儲存於儲存電容12’中，藉以輸出固定之驅動電流驅動發光元件發光。一般而言，於主動式發光二極體顯示器中，驅動元件14’係藉由閘極耦接至資料線，且驅動元件14’之源汲極係分別耦接至供應電壓V_dd 與電致發光元件之陽極，因此，電致發光 元件係與資料訊號存在下列關係：亮度 電流 (V _dd －V _data －V _th )² 所以因供應電壓V_dd 和資料訊號V_data 為定值，當驅動元件14’長期使用下，會有臨界電壓增加的現象而使得驅動電流下降。

因此，如何針對上述問題而提出一種新穎顯示裝置之畫素補償電路，以克服臨界電壓的變動而造成驅動電流的不均勻性，使可解決上述之問題。

本發明之目的之一，在於提供一種顯示裝置之畫素補償電路，其藉由使用與臨界電壓無關之驅動電流，使得畫素之亮度與臨界電壓無關，進而增加驅動電流的均勻性使面板可長時間操作，而不會因驅動元件本身元件的劣化讓驅動電流下降，減少亮度不均勻的特性。

本發明之目的之一，在於提供一種顯示裝置之畫素補償電路，其整合一資料線與一電源線，以減少製程複雜度進而減少成本，並增加開口率。

本發明之目的之一，在於提供一種顯示裝置之畫素補償電路，其藉由一開關設置於每一掃描線，而控制每列之畫素，進而減少顯示裝置的面積，以減少成本。

本發明之顯示裝置之畫素補償電路包含一第一開關、一儲存電容、一第二開關、一驅動元件。第一開關耦接一電壓，並受控於一第一掃描訊號；儲存電容具有一第一端與一第二端，第一端耦接第一開關，第二端耦接於第二開關，第二開關受控於第一掃描訊號，驅動元件耦接於一資料線、儲存電容與第二開關，驅動元件用以產生一驅動電流，並傳送驅動電流至一發光元件。如此，本發明藉由控制第一開關與第二開關而產生與臨界電壓無關之驅動電流，使得畫素之亮度與臨界電壓無關，進而增加驅動電流的均勻性使面板可長時間操作，而不會因驅動元件本身元件的劣化讓驅動電流下降，減少亮度不均勻的特性。

再者，本發明之畫素補償電路更包含一第三開關，耦接於發光元件與 一參考準位，並受控於一控制訊號。以藉由第三開關設置於每一掃描線，而控制每列之畫素，進而減少顯示裝置的面積，以減少成本。

又，本發明之畫素補償電路更包含一第四開關，其一端耦接第一開關與儲存電容之間，另一端耦接資料線，並受控於一第二掃描訊號。其中，資料線用以提供一資料/電源訊號，而達到整合一資料線與一電源線，以減少製程複雜度進而減少成本，並增加開口率。

茲為使 貴審查委員對本發明之結構特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：請參閱第二圖，係為本發明之一較佳實施例之電路圖。如圖所示，本發明之顯示裝置之畫素補償電路包含一第一開關10、一儲存電容C_st 、一第二開關12與一驅動元件14。第一開關10耦接一電壓，並受控於一第一掃描訊號SEL1，儲存電容C_st 具有一第一端與一第二端，儲存電容C_st 之第一端耦接第一開關10，儲存電容C_st 之第二端透過節點A而耦接第二開關12之一端，第二開關12之另一端則透過節點B耦接於驅動元件14與一發光元件16，並且第二開關12受控於第一掃描訊號SEL1，驅動元件14耦接於一資料線、儲存電容C_st 與第二開關12，其中，驅動元件14為一P型場效電晶體，並為一低溫複晶矽薄膜電晶體(Low Temperature Polycrystalline Silicon Thin Film Transistor，LPTS－TFTs)，所以驅動元件14之閘極透過節點A耦接於儲存電容與第二開關12之一端，驅動元件14之源汲極分別耦接第二開關12之另一端或資料線，驅動元件14係用以產生一驅動電流，並傳送驅動電流至發光元件16，使發光元件16發光。其中，發光元件16為一電致發光元件或一有機發光二極體(OLED)。如此，如此，本發明係可藉由控制第一開關10與第二開關12之致能/禁能的時機，而達到使驅動元件14產生與臨界電壓無關之驅動電流，使得畫素之亮度與臨界電壓無關，進而增加驅動電流的均勻性使面板可長時間操作，而不會因驅動元件 本身元件的劣化讓驅動電流下降，減少亮度不均勻的特性。

此外，本發明之畫素補償電路更包含一第三開關18，其耦接於發光元件16與一參考準位V_EE ，並受控於一控制訊號EM，由於第三開關24耦接於發光元件16而控制畫素補償電路來控制發光元件14，所以第三開關18可耦接於顯示面板中的一列畫素之每一畫素的畫素補償電路，以藉由一個開關設置於每一掃描線，而控制每列之畫素，進而減少顯示裝置的面積，以減少成本。其中，第一開關10、第二開關12與第三開關16為一P型場效電晶體，並且為一低溫複晶矽薄膜電晶體。

再者，本發明之畫素補償電路更包含一第四開關20，其一端耦接第一開關10與儲存電容C_st 之間，另一端耦接資料線，並受控於一第二掃描訊號SEL2。由於本發明之畫素補償電路可藉由致能第四開關20，而使儲存電容C_st 可透過第四開關20的導通而耦接資料線，所以當資料線提供的電壓如同電源訊號般的大小時，儲存電容C_st 可箝住電壓，而使得資料線可同時作為電源線使用，以提供一資料/電源訊號至畫素補償電路，如此，本發明藉由整合資料線與電源線，以減少製程複雜度進而減少成本，並增加開口率。

接著，請參閱第三圖、第四A圖、第四B圖與第四C圖，係分別為本發明之一較佳實施例之時序圖與畫素補償電路之運作狀態的電路圖。如圖所示，本發明係針對顯示裝置如何控制畫素補償電路之第一開關10、第二開關12、第三開關18與第四開關20的致能/禁能之時機而進行說明，畫素補償電路具有三個工作週期，其分別為一電荷釋放週期、一補償週期與一驅動週期。當畫素補償電路運作於電荷釋放週期時，即畫素補償電路運作於時間T₁ 至時間T₂ ，資料/電源訊號、第一掃描訊號SEL1與控制訊號EM致能而導通第一開關10、第二開關12與第三開關18；第二掃描訊號SEL2禁能而截止第四開關20，使儲存電容C_st 可經由節點A、第二開關12、發光元件16與第三開關18而進行電荷的釋放，即儲存電荷C_st 釋放上一個狀態的殘留電荷，以避免造成誤動作。

接下來，畫素補償電路運作於補償週期，於此週期中，資料/電源訊號 與第一掃描訊號SEL1致能而導通第一開關10與第二開關12；第二掃描訊號SEL2與控制訊號EM禁能而截止第三開關18與第四開關20。於此週期中，驅動元件14接收到的資料/電源訊號為供應電壓V_DD 減去資料訊號V_data (V_DD －V_data )，而經由驅動元件14、節點B、第二開關12與節點A，對儲存電容C_st 充電，即寫入資料至儲存電容C_st ，也就是利用驅動元件14的二極體連接(diode－connect)效應，使節點A之電壓改變為V _DD －V _data －|V _th |，其中V_th 為驅動元件14之一臨界電壓。

之後，畫素補償電路運作於驅動週期，於此週期中，驅動元件14所接收到的資料/電源訊號改變為供應電壓V_DD ，所以，驅動元件14之閘極與源極間的壓降為：V _SG ＝V _DD －(V _DD －V _data －|V _th |)＝V _data －|V _th |而驅動元件14所以產生之驅動電流則為：I _d ＝K (V _SG －|V _th |)² ＝K (V _data ＋|V _th |－|V _th |)² ＝K (V _data )² 由上述可知，驅動元件14所產生之驅動電流I_d 與驅動元件14本身之臨界電壓V_th 無關，因此，使得畫素之亮度與臨界電壓無關，進而增加驅動電流的均勻性使面板可長時間操作，而不會因驅動元件本身元件的劣化讓驅動電流下降，減少亮度不均勻的特性。

此外，第一開關10係耦接於前一條之掃描線，並第一開關10所接收到的電壓為前一條之掃描線所傳送之掃描訊號SEL1(n－1)，且於驅動週期時，掃描訊號SEL1(n－1)的電壓準位相同於資料線所傳送之資料/電源訊號的電壓準位，即兩者的電壓準位皆為供應電壓V_DD 之準位，如此，當第四開關20導通時，而使儲存電容C_st 透過第四開關20耦接至資料線，不至於掃描訊號SEL1(n－1)的電壓準位與資料/電源訊號的電壓準位相差太大而影響到畫素的顯示品質。

請參閱第五圖，係為本發明之一較佳實施例之顯示面板的方塊圖。如圖所示，本發明之顯示面板包含一畫素陣列30、一掃描驅動電路32與一資料驅動電路34。畫素陣列30包含複數畫素，而每一個畫素皆包含畫素補償 電路，以驅動畫素，掃描驅動電路32包含複數掃描線，用以提供第一掃描訊號Scan1與第二掃描訊號Scan2於每一個畫素之畫素補償電路中，資料驅動電路34包含複數資料線，用以產生資料/電源訊號至每一個畫素之畫素補償電路中，其中，資料驅動電路34之該些資料線係藉由第四開關20而可作為電源線是功用，以產生資料/電源訊號至畫素補償電路，進而減少製程複雜度進而減少成本，並增加開口率。

再者，於上述之第三開關18，其設置於畫素陣列30中之每一列掃描線，即每一列之掃描線僅設置一個第三開關18，而控制每列掃描線中的畫素補償電路，而第三開關18之控制訊號EM係耦接至顯示面板的陰極，並且每一列掃描線之控制訊號EM需分別耦接顯示面板的圖案化之陰極(pattern cathode)。

綜上所述，本發明之顯示裝置之畫素補償電路係藉由控制一第一開關、一第二開關、一第三關關與一第四開關的導通/截止時機，使一驅動元件產生與臨界電壓無關之驅動電流，使得畫素之亮度與臨界電壓無關，進而增加驅動電流的均勻性使面板可長時間操作，而不會因驅動元件本身元件的劣化讓驅動電流下降，減少亮度不均勻的特性。

本發明係實為一具有新穎性、進步性及可供產業利用者，應符合我國專利法所規定之專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈 鈞局早日賜准專利，至感為禱。

惟以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

習知技術：

10’‧‧‧第一開關

12’‧‧‧儲存電容

14’‧‧‧驅動元件

16’‧‧‧發光元件

V_dd ‧‧‧供應電壓

V_data ‧‧‧資料訊號

本發明：

10‧‧‧第一開關

12‧‧‧第二開關

14‧‧‧驅動元件

16‧‧‧發光元件

18‧‧‧第三開關

20‧‧‧第四開關

C_st ‧‧‧儲存電容

EM‧‧‧控制訊號

I_d ‧‧‧驅動電流

V_DD ‧‧‧供應電壓

V_data ‧‧‧資料訊號

V_EE ‧‧‧參考準位

V_th ‧‧‧臨界電壓

SEL1‧‧‧第一掃描訊號

SEL2‧‧‧第二掃描訊號

第一圖為習知技術之主動式有機發光二極體顯示器之畫素電路的電路圖；第二圖為本發明之一較佳實施例之電路圖；第三圖為第二圖之一較佳實施例的時序圖； 第四A圖為依據第三圖之畫素補償電路之一較佳實施例的運作示意圖；第四B圖為依據第三圖之畫素補償電路之另一較佳實施例的運作示意圖；第四C圖為依據第三圖之畫素補償電路之另一較佳實施例的運作示意圖；以及第五圖為本發明之一較佳實施例之顯示面板的方塊圖。

10‧‧‧第一開關

12‧‧‧第二開關

14‧‧‧驅動元件

16‧‧‧發光元件

18‧‧‧第三開關

20‧‧‧第四開關

C_st ‧‧‧儲存電容

EM‧‧‧控制訊號

V_EE ‧‧‧參考準位

SEL1‧‧‧第一掃描訊號

SEL2‧‧‧第二掃描訊號

Claims (18)

1. 一種顯示裝置之畫素補償電路，其包含：一第一開關，耦接一電壓，並受控於一第一掃描訊號；一儲存電容，具有一第一端與一第二端，該第一端耦接該第一開關；一第二開關，耦接於該儲存電容之該第二端，並受控於該第一掃描訊號；一驅動元件，耦接於一資料線、該儲存電容與該第二開關，該驅動元件用以產生一驅動電流，並傳送該驅動電流至一發光元件；以及一第三開關，耦接於該發光元件與一參考準位，並受控於一控制訊號；其中該畫素補償電路具有一電荷釋放週期、一補償週期與一驅動週期，於該電荷釋放週期，該第一開關、該第二開關與該第三開關致能；於該補償週期時，該第一開關與該第二開關致能，而該第三開關禁能；於該驅動週期時，該第一開關與該第二開關禁能，而該第三開關致能。
2. 如申請專利範圍第1項所述之畫素補償電路，其中該控制訊號係由一掃描驅動電路所產生。
3. 如申請專利範圍第1項所述之畫素補償電路，其中該第三開關為一低溫複晶矽薄膜電晶體(Low Temperature Polycrystalline Silicon Thin Film Transistor，LPTS-TFTs)。
4. 如申請專利範圍第1項所述之畫素補償電路，其中該第三開關為一P型場效電晶體。
5. 如申請專利範圍第1項所述之畫素補償電路，更包含：一掃描驅動電路，具有複數掃描線，用以產生該第一掃描訊號；以及一資料驅動電路，具有複數資料線，用以產生一資料訊號，並傳送該資料訊號至該驅動元件。
6. 如申請專利範圍第1項所述之畫素補償電路，其中該第一開關、該第二開關與該驅動元件為一低溫複晶矽薄膜電晶體。
7. 如申請專利範圍第1項所述之畫素補償電路，其中該第一開關、該第二 開關與該驅動元件為一P型場效電晶體。
8. 如申請專利範圍第1項所述之畫素補償電路，其中該發光元件為一電致發光(electroluminescent)元件。
9. 如申請專利範圍第1項所述之畫素補償電路，其中該發光元件為一有機發光二極體(OLED)。
10. 一種顯示裝置之畫素補償電路，其包含：一第一開關，耦接一電壓，並受控於一第一掃描訊號；一儲存電容，具有一第一端與一第二端，該第一端耦接該第一開關；一第二開關，耦接於該儲存電容之該第二端，並受控於該第一掃描訊號；一驅動元件，耦接於一資料線、該儲存電容與該第二開關，該驅動元件用以產生一驅動電流，並傳送該驅動電流至一發光元件；以及一第四開關，其一端耦接該第一開關與該儲存電容之間，另一端耦接該資料線，並受控於一第二掃描訊號；其中該畫素補償電路具有一電荷釋放週期、一補償週期與一驅動週期，於該電荷釋放週期時，該第一開關與該第二開關致能，而該第四開關禁能；於該補償週期時，該第一開關與該第二開關致能，而該第四開關禁能；於該驅動週期時，該第一開關與該第二開關禁能，而該第四開關致能。
11. 如申請專利範圍第10項所述之畫素補償電路，其中該資料線提供一資料/電源訊號。
12. 如申請專利範圍第10項所述之畫素補償電路，其中該第四開關為一低溫複晶矽薄膜電晶體。
13. 如申請專利範圍第10項所述之畫素補償電路，其中該第四開關為一P型場效電晶體。
14. 一種顯示裝置之畫素補償電路，其包含：一第一開關，耦接一電壓，並受控於一第一掃描訊號； 一儲存電容，具有一第一端與一第二端，該第一端耦接該第一開關；一第二開關，耦接於該儲存電容之該第二端，並受控於該第一掃描訊號；以及一驅動元件，耦接於一資料線、該儲存電容與該第二開關，該驅動元件用以產生一驅動電流，並傳送該驅動電流至一發光元件；其中該畫素補償電路具有一電荷釋放週期、一補償週期與一驅動週期，該電荷釋放週期用以釋放電荷，該補償週期用以補償與寫入資料，該驅動週期用以驅動該發光元件。
15. 如申請專利範圍第14項所述之畫素補償電路，於該電荷釋放週期時，該第一開關與該第二開關致能，使該儲存電容釋放電荷。
16. 如申請專利範圍第14項所述之畫素補償電路，於該補償週期時，該第一開關與該第二開關致能。
17. 如申請專利範圍第14項所述之畫素補償電路，於該驅動週期時，該第一開關與該第二開關禁能。
18. 一種顯示裝置之畫素補償電路，其包含：一第一開關，耦接一電壓，並受控於一第一掃描訊號；一儲存電容，具有一第一端與一第二端，該第一端耦接該第一開關；一第二開關，耦接於該儲存電容之該第二端，並受控於該第一掃描訊號；以及一驅動元件，耦接於一資料線、該儲存電容與該第二開關，該驅動元件用以產生一驅動電流，並傳送該驅動電流至一發光元件；其中該第一開關耦接於前一條之一掃描線，而接收該電壓。