TWI409761B - 發光二極體驅動電路與其驅動方法及顯示裝置 - Google Patents
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Description
本發明是有關於顯示技術領域,且特別是有關於發光二極體驅動電路與其驅動方法及顯示裝置。
發光二極體(Light Emitting Diode,LED)顯示裝置之畫素一般係以電晶體搭配儲存電容來儲存電荷,以控制發光二極體的亮度表現;其中發光二極體係一種電流驅動元件,其根據流經的電流大小不同而產生不同程度的亮光。請參見圖1,其繪示為傳統發光二極體顯示裝置的單個畫素電路之示意圖。畫素電路10作為單個發光模組,其包括發光二極體驅動電路12以及有機發光二極體16;發光二極體驅動電路12用以控制有機發光二極體16之亮度表現,且為二電晶體一電容(2T1C)架構。具體地,發光二極體驅動電路12包括電晶體M1、電晶體M2以及電容C1;電晶體M1的汲極因電性耦接關係而接收資料訊號Vdata,電晶體M1的閘極接受控制訊號SCAN之控制以決定是否使資料訊號Vdata傳遞至電晶體M1的源極;電晶體M2的閘極電性耦接至電晶體M1的源極,電晶體M2的源極電性耦接至電源電位OVDD,電晶體M2的汲極電性耦接至有機發光二極體16的正極,有機發光二極體16的負極電性耦接至另一電源電位OVSS;電容C1的兩端跨接於電晶體M2之閘極與源極之間。
然而,由於發光二極體顯示裝置的各個畫素電路的OVDD電源線均連接在一起,當有機發光二極體16發光時,OVDD電源線會有電流流過。然而由於OVDD電源線上具有金屬阻抗,因此會產生電源電壓降(亦即IR Drop),使各個畫素電路的電源電位OVDD會有差異。由於有機發光二極體16的發光亮度正比於流經的電流大小,而因各個畫素電路的電源電位OVDD有所差異,會造成畫素電路與畫素電路之間電流的差異,其所產生的亮度就會不同,因此造成面板顯示不均勻的現象。另外,由於製程的影響,各個畫素電路的電晶體其臨界電壓並非完全相同,使得即使給予相同的資料訊號,不同畫素電路所產生的電流仍有差異,亦會導致面板顯示不均勻的現象。
本發明的目的是提供一種發光二極體驅動電路,以改善先前技術中面板顯示不均勻的問題。
本發明的再一目的是提供一種發光二極體驅動方法,以改善先前技術中面板顯示不均勻的問題。
本發明的又一目的是提供一種顯示裝置,以改善先前技術中面板顯示不均勻的問題。
本發明實施例提出的一種發光二極體驅動電路,適於驅動發光二極體。其中,發光二極體驅動電路中有多個電晶體,且每一電晶體包括控制端、第一通路端與第二通路端。具體地,發光二極體驅動電路包括第一電晶體、第二電晶體、第三電晶體、單向導通元件以及電容。其中,第一電晶體的控制端受第一訊號之控制以決定第一電晶體的第一通路端與第二通路端之間的電性導通狀態,第一電晶體的第一通路端因電性耦接關係而接收資料訊號;第二電晶體的控制端電性耦接至第一電晶體的第二通路端,第二電晶體的第一通路端電性耦接至預設電位,第二電晶體的第二通路端電性耦接至發光二極體;第三電晶體的控制端受第二訊號之控制以決定第三電晶體的第一通路端與第二通路端之間的電性導通狀態,第三電晶體的第一通路端電性耦接至上述之預設電位;單向導通元件的一端電性耦接至第三電晶體的第二通路端,另一端因電性耦接關係而接收參考訊號;電容電性耦接於第三電晶體的第二通路端與第二電晶體的控制端之間。再者,參考訊號在某一時段中會使單向導通元件因為反向偏壓而不導通。
在本發明的一實施例中,上述之單向導通元件為二極體。
在本發明的一實施例中,上述之單向導通元件為第四電晶體,而第四電晶體的控制端與第一通路端同時因電性耦接關係而接收參考訊號,第四電晶體的第二通路端電性耦接至第三電晶體的第二通路端。
本發明實施例提出的一種發光二極體驅動方法,適用於上述之發光二極體驅動電路中。具體地,發光二極體驅動方法包括步驟:(1)在第一時段中,調整第一訊號、第二訊號與參考訊號以導通第一電晶體與單向導通元件,並使第三電晶體無法導通;以及(2)在第一時段之後的第二時段中,調整第一訊號、第二訊號與參考訊號以導通第三電晶體,並使第一電晶體與單向導通元件無法導通。其中,在第二時段中,單向導通元件是因為反向偏壓而無法導通。
在本發明的一實施例中,上述之第一訊號與第二訊號反相,且參考訊號與第二訊號同相。
本發明實施例提出的一種顯示裝置,包括電源供應裝置以及發光源。其中,電源供應裝置用以提供電力;發光源電性耦接至電源供應裝置以接受電力。具體地,發光源包括至少一個發光模組,而發光模組包括發光二極體以及發光二極體驅動電路。其中,發光二極體驅動電路中有多個電晶體,每一電晶體包括控制端、第一通路端與第二通路端。更具體地,發光二極體驅動電路包括第一電晶體、第二電晶體、第三電晶體、單向導通元件以及電容;第一電晶體的控制端受第一訊號之控制以決定第一電晶體的第一通路端與第二通路端之間的電性導通狀態,第一電晶體的第一通路端因電性耦接關係而接收資料訊號;第二電晶體的控制端電性耦接至第一電晶體的第二通路端,第二電晶體的第一通路端電性耦接至由電源供應裝置提供之預設電位,第二電晶體的第二通路端電性耦接至發光二極體;第三電晶體的控制端受第二訊號之控制以決定第三電晶體的第一通路端與第二通路端之間的電性導通狀態,第三電晶體的第一通路端電性耦接至上述之預設電位;單向導通元件的一端電性耦接至第三電晶體的第二通路端,另一端因電性耦接關係而接收參考訊號;電容電性耦接於第三電晶體的第二通路端與第二電晶體的控制端之間。再者,參考訊號在某一時段中會使單向導通元件因為反向偏壓而不導通。
在本發明的一實施例中,上述之顯示裝置的單向導通元件為二極體。
在本發明的一實施例中,上述之顯示裝置的單向導通元件為第四電晶體,第四電晶體的控制端與第一通路端同時因電性耦接關係而接收參考訊號,第四電晶體的第二通路端電性耦接至第三電晶體的第二通路端。
本發明實施例藉由對發光二極體驅動電路之結構配置進行設計,使發光二極體驅動電路包括多個電晶體、以及單向導通元件例如以二極體方式連接的電晶體,透過各個電晶體之間的特定連接方式與控制方式以及基於鄰近電晶體的製程差異很小可忽略之前提下,在發光二極體的發光階段,流經發光二極體的電流與電晶體的臨界電壓以及預設電位大小基本無關,因此可以抑制製程因素與電源電壓降對電流的影響,達到較佳補償的效果,進而可有效改善先前技術中面板顯示不均勻之問題。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下。
參見圖2,其繪示出相關於本發明實施例之一種顯示裝置的結構示意圖。如圖2所示,顯示裝置20包括電源供應裝置21以及發光源23。其中,電源供應裝置21用以提供電力例如電源電位OVDD及OVSS;發光源23電性耦接至電源供應裝置21以接受電源電位OVDD及OVSS。具體地,發光源23包括至少一個發光模組230,本實施例示出兩個以作為舉例,但並非限制本發明。
各個發光模組230包括發光二極體例如有機發光二極體232以及發光二極體驅動電路234。發光二極體驅動電路234包括多個電晶體M1、M2、M3、M4以及電容C。在本實施例中,電晶體M1、M2、M3及M4皆作為開關使用,每一電晶體M1、M2、M3及M4的閘極、汲極與源極分別為開關的控制端、第一通路端與第二通路端;並且電晶體M1、M2、M3及M4構成用以決定是否使電流流過有機發光二極體232的開關模組;更進一步的,電晶體M4係以二極體連接方式(亦即,在此電晶體M4的閘極與源極電性連接)設置於發光二極體驅動電路234中而作為單向導通元件。此外,電晶體M1及M3為N型電晶體,電晶體M2及M4為P型電晶體,但本發明並不以此為限。
更具體地,電晶體M1的閘極受控制訊號SCAN之控制以電晶體M1的汲極與源極之間的電性導通狀態,電晶體M1的汲極因電性耦接關係而接收資料訊號Vdata。電晶體M2的閘極電性耦接至電晶體M1的源極,電晶體M2的源極電性耦接至由電源供應裝置21提供之電源電位OVDD,電晶體M2的汲極電性耦接至有機發光二極體232的正極,而有機發光二極體232的負極電性耦接至由電源供應裝置21提供之另一電源電位OVSS,在此,OVDD大於OVSS。電晶體M3的閘極受控制訊號EM之控制以決定電晶體M3的汲極與源極之間的電性導通狀態,電晶體M3的汲極電性耦接至電源電位OVDD。電晶體M4的汲極電性耦接至電晶體M3的源極,電晶體M4的閘極與源極皆因電性耦接關係而接收參考訊號Vref。電容C電性耦接於電晶體M3的源極與電晶體M2的閘極之間,在此,電容C與電晶體M3的電性連接點標示為節點A,電容C與電晶體M2的電性連接點標示為節點G。
另外需要說明的是,圖2中各個發光模組230所接收的控制訊號SCAN,EM、資料訊號Vdata及參考訊號Vref以相同元件符號標示之,但並非用來限制:在同一時段,各個發光模組230的控制訊號SCAN,EM、資料訊號Vdata及參考訊號Vref之取值一定相同。
下面將結合圖2與圖3詳細描述任一發光二極體驅動電路234的具體作動過程,圖3繪示出相關於發光二極體驅動電路234之多個訊號SCAN、EM、Vdata及Vref的時序圖。
具體地,在T1時段中,控制訊號SCAN被調整為高準位,控制訊號EM與參考訊號Vref皆被調整為低準位且參考訊號Vref的取值為V1,電晶體M1處於導通狀態,電晶體M4(在此,亦即單向導通元件)亦係處於導通狀態,電晶體M3處於截止狀態;此時,節點A處的電位為(V1+Vth4),節點G處的電位為Vdata,其中Vth4為電晶體M4的臨界電壓。
在T2時段中,控制訊號SCAN被調整為低準位,控制訊號EM與參考訊號Vref皆被調整為高準位且參考訊號Vref的取值為V2(在此,V2大於V1),電晶體M3處於導通狀態,電晶體M1處於截止狀態,電晶體M4因反向偏壓而無法導通;此時,節點A處的電位為OVDD,節點G處的電位為[Vdata+OVDD-(V1+Vth4)],電晶體M2導通,流過有機發光二極體232的電流Ids=k(Vsg-Vth)2
=k[(V1-Vdata)+(Vth4-Vth)]2
,其中k為常數,Vth為電晶體M2的臨界電壓。在此,對處於同一發光模組230的電晶體M2與電晶體M4,基於鄰近電晶體的製程差異很小可忽略之前提下可認為Vth4=Vth,因此Ids=k(V1-Vdata)2
。由此可見,有機發光二極體232處於發光階段時所流過的電流Ids與電晶體的臨界電壓以及電源電壓OVDD無關,可排除製程因素與電源電壓降對電流的影響,達到補償的效果,進而可有效改善先前技術中顯示不均勻之問題。
此外,從圖3中還可以發現,於發光二極體驅動電路234的作動過程中,控制訊號SCAN與控制訊號EM反相,且參考訊號Vref與控制訊號EM同相。
圖4(a)與圖4(b)分別繪示圖1所示發光二極體驅動電路12與圖2所示發光二極體驅動電路234之臨界電壓偏移補償效果模擬圖。圖4(a)及4(b)皆繪示出電晶體M2的臨界電壓為Vth、負漂移至(Vth-0.3)以及正漂移至(Vth+0.3)三種情形下Ids vs. Vdata特性曲線。從圖4(a)及4(b)可以發現,本發明實施例之發光二極體驅動電路234具有較佳的臨界電壓偏移補償效果。
圖5(a)與圖5(b)分別繪示圖1所示發光二極體驅動電路12與圖2所示發光二極體驅動電路234之電源電壓降補償效果模擬圖。圖5(a)及5(b)皆繪示出電源電位的取值為OVDD、OVDD變化5%以及OVDD變化10%三種情形下Ids vs. Vdata特性曲線。從圖5(a)及5(b)可以發現,本發明實施例之發光二極體驅動電路234具有較佳的電源電壓降補償效果。
綜上所述,本發明實施例藉由對發光二極體驅動電路之結構配置進行設計,使發光二極體驅動電路包括多個電晶體、以及單向導通元件例如以二極體方式連接的電晶體,透過各個電晶體之間的特定連接方式與控制方式以及基於鄰近電晶體的製程差異很小可忽略之前提下,在發光二極體的發光階段,流經發光二極體的電流與電晶體的臨界電壓以及電源電位大小基本無關,因此可以抑制製程因素與電源電壓降對電流的影響,達到較佳補償的效果,進而可有效改善先前技術中面板顯示不均勻之問題。
此外,任何熟習此技藝者還可對本發明上述實施例提出的發光二極體驅動電路以及驅動方法作適當變更,例如將發光二極體驅動電路234中的電晶體M4變更為二極體,二極體的正極電性耦接至節點A,且二極體的負極因電性耦接關係而接收參考訊號Vref;適當變更電晶體之種類(P型或N型);及/或將各個電晶體的源極與汲極之電連接關係互換等等。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,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...畫素電路
12...發光二極體驅動電路
16...有機發光二極體
Vdata...資料訊號
SCAN...控制訊號
OVDD、OVSS...電源電位
M1、M2...電晶體
C1...電容
20...顯示裝置
21...電源供應裝置
23...發光源
230...發光模組
232...有機發光二極體
234...發光二極體驅動電路
EM...控制訊號
Vref...參考訊號
M3、M4...電晶體
C...電容
A、G...節點
V1、V2...參考訊號的取值
T1、T2...時段
圖1繪示為傳統發光二極體顯示裝置的單個畫素電路之示意圖。
圖2繪示出相關於本發明實施例之一種顯示裝置的結構示意圖。
圖3繪示出相關於圖2所示發光二極體驅動電路之多個訊號的時序圖。
圖4(a)與圖4(b)分別繪示圖1所示發光二極體驅動電路與圖2所示發光二極體驅動電路之臨界電壓偏移補償效果模擬圖。
圖5(a)與圖5(b)分別繪示圖1所示發光二極體驅動電路與圖2所示發光二極體驅動電路之電源電壓降補償效果模擬圖。
20...顯示裝置
21...電源供應裝置
23...發光源
230...發光模組
232...有機發光二極體
234...發光二極體驅動電路
M1、M2、M3、M4...電晶體
C...電容
Vdata...資料訊號
SCAN、EM...控制訊號
Vref...參考訊號
OVDD、OVSS...電源電位
A、G...節點
Claims (4)
- 一種發光二極體驅動電路,適於驅動一發光二極體,該發光二極體驅動電路中有多個電晶體,每一該些電晶體分別包括控制端、第一通路端與第二通路端,該發光二極體驅動電路包括:一第一電晶體,該第一電晶體的該控制端受一第一訊號之控制以決定該第一電晶體的該第一通路端與該第二通路端之間的電性導通狀態,該第一電晶體的該第一通路端因電性耦接關係而接收一資料訊號;一第二電晶體,該第二電晶體的該控制端電性耦接至該第一電晶體的該第二通路端,該第二電晶體的該第一通路端電性耦接至一預設電位,該第二電晶體的該第二通路端電性耦接至該發光二極體;一第三電晶體,該第三電晶體的該控制端受一第二訊號之控制以決定該第三電晶體的該第一通路端與該第二通路端之間的電性導通狀態,該第三電晶體的該第一通路端電性耦接至該預設電位;一單向導通元件,一端電性耦接至該第三電晶體的該第二通路端,另一端因電性耦接關係而接收一參考訊號;以及一電容,電性耦接於該第三電晶體的該第二通路端與該第二電晶體的該控制端之間,其中,該參考訊號在某一時段中會使該單向導通元件因為反向偏壓而不導通;其中該單向導通元件為一二極體。
- 一種發光二極體驅動方法,適用於如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動電路中,該發光二極體驅動方法包 括:在一第一時段中,調整該第一訊號、該第二訊號與該參考訊號以導通該第一電晶體與該單向導通元件,並使該第三電晶體無法導通;以及在該第一時段之後的一第二時段中,調整該第一訊號、該第二訊號與該參考訊號以導通該第三電晶體,並使該第一電晶體與該單向導通元件無法導通,其中,在該第二時段中,該單向導通元件是因為反向偏壓而無法導通;其中該單向導通元件為一二極體。
- 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體驅動方法,其中該第一訊號與該第二訊號反相,且該參考訊號與該第二訊號同相。
- 一種顯示裝置,包括:一電源供應裝置,用以提供電力;以及一發光源,電性耦接至該電源供應裝置以接受電力,該發光源包括至少一個發光模組,該發光模組包括:一發光二極體;以及一發光二極體驅動電路,該發光二極體驅動電路中有多個電晶體,每一該些電晶體分別包括控制端、第一通路端與第二通路端,該發光二極體驅動電路包括:一第一電晶體,該第一電晶體的該控制端受一第一訊號之控制以決定該第一電晶體的該第一通路端與該第二通路端之間的電性導通狀態,該第一電晶體的該第一通路端因電性耦接關係而接收一資料訊號;一第二電晶體,該第二電晶體的該控制端電性耦接至該第一電晶體的該第二通路端,該第二電晶體的該第一 通路端電性耦接至由該電源供應裝置提供之一預設電位,該第二電晶體的該第二通路端電性耦接至該發光二極體;一第三電晶體,該第三電晶體的該控制端受一第二訊號之控制以決定該第三電晶體的該第一通路端與該第二通路端之間的電性導通狀態,該第三電晶體的該第一通路端電性耦接至該預設電位;一單向導通元件,一端電性耦接至該第三電晶體的該第二通路端,另一端因電性耦接關係而接收一參考訊號;以及一電容,電性耦接於該第三電晶體的該第二通路端與該第二電晶體的該控制端之間,其中,該參考訊號在某一時段中會使該單向導通元件因為反向偏壓而不導通;其中該單向導通元件為一二極體。
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- 2010-04-13 TW TW99111514A patent/TWI409761B/zh active
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