TWI483234B - 顯示面板之畫素及其驅動方法 - Google Patents

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TWI483234B TW102109309A TW102109309A TWI483234B TW I483234 B TWI483234 B TW I483234B TW 102109309 A TW102109309 A TW 102109309A TW 102109309 A TW102109309 A TW 102109309A TW I483234 B TWI483234 B TW I483234B
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Description

顯示面板之畫素及其驅動方法
本發明係相關於一種顯示面板之畫素及其驅動方法，尤指一種可補償電性特性差異之顯示面板之畫素及其驅動方法。
有機發光二極體顯示面板係一種利用有機發光二極體畫素發光以顯示畫面的顯示裝置。有機發光二極體的亮度係正比於流經有機發光二極體的電流大小。一般而言，為了控制流經有機發光二極體的電流大小，有機發光二極體畫素會包含電流控制開關，用以根據其閘極端之顯示電壓控制流經有機發光二極體的電流大小，進而控制有機發光二極體的亮度。
然而，每一有機發光二極體畫素之電流控制開關的臨界電壓會有差異，再者，有機發光二極體的老化也會造成有機發光二極體的跨電壓發生變化，上述電流控制開關及有機發光二極體的電性特性差異會影響有機發光二極體的顯示亮度。習知有機發光二極體顯示裝置容易受到電流控制開關及有機發光二極體的電性特性差異之影響，造成顯示畫面之品質變差。
本發明之目的在於提供一種可補償電性特性差異之顯示面板之畫素及其驅動方法，以解決先前技術的問題。
本發明顯示面板之畫素包含第一電晶體，其第一端耦接於資料線，控制端耦接於掃描線用以接收掃描訊號；第二電晶體，其第一端耦接於第一電壓源，控制端耦接於該第一電晶體之第二端；第三電晶體，其第一端耦接於該第二電晶體之第二端，控制端用以接收控制訊號；發光單元，其第一端耦接於該第二電晶體之第二端，第二端耦接於第二電壓源；第一電容，其第一端耦接於該第一電晶體之第二端，第二端耦接於該第三電晶體之第二端；及第二電容，其第一端耦接於該第一電容之第二端，第二端耦接於該第二電壓源。
本發明顯示面板之畫素驅動方法包含提供一顯示面板，該顯示面板包含複數條掃描線，複數條資料線及複數個畫素，每一畫素包含第一電晶體，第二電晶體，第三電晶體，發光單元，第一電容，及一第二電容，該第一電晶體之第一端耦接於該些資料線之一資料線，該第一電晶體之控制端耦接於該些掃描線之一掃描線用以接收掃描訊號，該第二電晶體之第一端耦接於第一電壓源，該第二電晶體之控制端耦接於該第一電晶體之第二端，該第三電晶體之第一端耦接於該第二電晶體之第二端，該第三電晶體之控制端用以接收控制訊號，該發光單元之第一端耦接於該第二電晶體之第二端，該發光單元之第二端耦接於一第二電壓源，該第一電容之第一端耦接於該第一電晶體之第二端，該第一電容之第二端耦接於該第三電晶體之第二端，該第二電容之第一端耦接於該第一電容之第二端，該第二電容之第二端耦接於該第二電壓源；於一掃描時段內開啟該第一電晶體；於該掃描時段之第一子時段中，該第一電晶體之第一端接收第一電壓訊號，以重置該第一電容及該第二電容之電壓；於該掃描時段之第二子時段中，該第一電晶體之第一端接收相異於該第一電壓訊號之第二電壓訊號，以寫入補償電壓於該第一電容之第二 端；於該掃描時段之第三子時段中，該第一電晶體之第一端接收一顯示電壓訊號，以根據該補償電壓對該顯示電壓訊號進行補償；及於該掃描時段後關閉該第一電晶體。
相較於先前技術，本發明顯示面板之畫素及其驅動方法可有效地補償電流控制開關及有機發光二極體的電性特性差異。因此，本發明顯示面板之畫面品質不會受到電流控制開關及有機發光二極體的電性特性差異之影響，進而改善顯示畫面之品質。
100‧‧‧顯示面板
110‧‧‧畫素
120‧‧‧發光單元
C1‧‧‧第一電容
C2‧‧‧第二電容
N1‧‧‧第一N型電晶體
N2‧‧‧第二N型電晶體
N3‧‧‧第三N型電晶體
P1‧‧‧第一P型電晶體
P2‧‧‧第二P型電晶體
P3‧‧‧第三P型電晶體
D‧‧‧資料線
G‧‧‧掃描線
VDD‧‧‧高位準電壓源
VSS‧‧‧低位準電壓源
Sc‧‧‧控制訊號
Sg‧‧‧掃描訊號
VD‧‧‧資料線之電壓位準
Vh‧‧‧第一電壓訊號
Va‧‧‧第二電壓訊號
Vd‧‧‧顯示電壓訊號
I‧‧‧電流
第1圖為本發明顯示裝置的示意圖。
第2圖為第1圖顯示裝置的畫素的第一實施例的示意圖。
第3圖為本發明畫素之第一實施例的相關訊號的波形示意圖。
第4圖為本發明畫素之第一實施例的驅動方法的示意圖。
第5圖為本發明畫素之第一實施例的驅動方法的示意圖。
第6圖為本發明畫素之第一實施例的驅動方法的示意圖。
第7圖為本發明畫素之第一實施例的驅動方法的示意圖。
第8圖為第1圖顯示裝置的畫素的第二實施例的示意圖。
第9圖為本發明畫素之第二實施例的相關訊號的波形示意圖。
第10圖為本發明畫素之第二實施例的驅動方法的示意圖。
第11圖為本發明畫素之第二實施例的驅動方法的示意圖。
第12圖為本發明畫素之第二實施例的驅動方法的示意圖。
第13圖為本發明畫素之第二實施例的驅動方法的示意圖。
請同時參考第1圖及第2圖。第1圖為本發明顯示面板的示 意圖。第2圖為第1圖顯示面板的畫素的第一實施例的示意圖。如圖所示，本發明顯示面板100包含複數條掃描線G，複數條資料線D及複數個畫素110。每一畫素110包含第一電晶體N1，第二電晶體N2，第三電晶體N3，發光單元120，第一電容C1，及第二電容C2。第一電晶體N1之第一端係耦接於資料線D，而第一電晶體N1之控制端係耦接於掃描線G，用以接收掃描訊號Sg。第二電晶體N2之第一端係耦接於高位準電壓源VDD，而第二電晶體N2之控制端係耦接於第一電晶體N1之第二端。第三電晶體N3之第一端係耦接於第二電晶體N2之第二端，而第三電晶體N3之控制端係用以接收一控制訊號Sc。發光單元120之第一端係耦接於第二電晶體N2之第二端，而發光單元120之第二端係耦接於低位準電壓源VSS。第一電容C1之第一端係耦接於第一電晶體N1之第二端，而第一電容C2之第二端係耦接於第三電晶體N3之第二端。第二電容C2之第一端係耦接於第一電容C1之第二端，而第二電容C2之第二端係耦接於第二電壓源VSS。第一電晶體N1、第二電晶體N2及第三電晶體N3係N型電晶體，且第二電晶體N2係電流控制開關。發光單元120可為有機發光二極體，或其他電流驅動型式之發光單元。高位準電壓源VDD之電壓位準係高於低位準電壓源VSS之電壓位準。
請同時參考第3圖至第7圖。第3圖為本發明畫素之第一實施例的相關訊號的波形示意圖，第4圖至第7圖為本發明畫素之第一實施例的驅動方法的示意圖。如圖所示，當畫素110之第一電晶體N1於掃描時段Ts內被掃描訊號Sg開啟時，於掃描時段Ts之第一子時段T1中，第一電晶體N1之第一端經由資料線D接收第一電壓訊號Vh，且第三電晶體N3被控制訊號Sc開啟，以重置第一電容C1及第二電容C2之電壓位準。第一電容C1之第一端之電壓位準會等於第一電壓訊號Vh之電壓位準，而第二電容C2之第一端之電壓位準會等於低位準電壓源VSS之 電壓位準加上發光單元之跨電壓Voled。
於掃描時段Ts之第二子時段T2中，第一電晶體N1之第一端經由資料線D接收第二電壓訊號Va(第一電壓訊號Vh之電壓位準係高於第二電壓訊號Va之電壓位準)，且第三電晶體N3被控制訊號Sc開啟，以寫入補償電壓於第一電容C1之第二端。舉例來說，由於第二電壓訊號Va之電壓位準係低於第一電壓訊號Vh之電壓位準，當第一電晶體N1之第一端經由資料線D接收第二電壓訊號Va時，第一電容C1之第一端之電壓位準會從第一電壓訊號Vh之電壓位準下降至第二電壓訊號Va之電壓位準，而第一電容C1之第二端之電壓位準會因電容耦合效應而被下拉，進而造成第二電晶體N2之閘極端和源極端的電壓差Vgs大於第二電晶體N2的臨界電壓Vth。因此第二電容C2會被充電，直到第二電晶體N2之閘極端和源極端的電壓差等於第二電晶體N2的臨界電壓Vth為止，此時第一電容C1之第二端之電壓位準會等於第二電壓訊號Va之電壓位準減去第二電晶體的臨界電壓Vth。
於掃描時段Ts之第三子時段T3中，第一電晶體N1之第一端經由資料線D接收顯示電壓訊號Vd(顯示電壓訊號Vd之電壓位準係介於第一電壓訊號Vh之電壓位準及第二電壓訊號Va之電壓位準之間)，且第三電晶體N3被控制訊號Sc關閉，以根據補償電壓對顯示電壓訊號Vd進行補償。舉例來說，由於顯示電壓訊號Vd之電壓位準係高於第二電壓訊號Va之電壓位準，當第一電晶體N1之第一端經由資料線D接收顯示電壓訊號Vd時，第一電容C1之第一端之電壓位準會從第二電壓訊號Va之電壓位準上升至顯示電壓訊號Vd之電壓位準，而第一電容C1之第二端之電壓位準會因電容耦合效應而被上拉，此時第一電容C1之第二端之電壓位準可如以下算式表示：
V2=Va-Vth+c1(Vd-Va)/(c1+c2) 算式(1)
其中c1為第一電容C1之電容值，c2為第二電容C2之電容值。
於掃描時段Ts之後，第一電晶體N1被關閉，且第三電晶體N3被控制訊號Sc開啟，以使第二電晶體N2根據補償後之顯示電壓訊號提供電流I至發光單元120，以使發光單元120發光。舉例來說，當第三電晶體N3被控制訊號Sc開啟時，第一電容C1之第二端之電壓位準會被上拉以等於低位準電壓源VSS之電壓位準加上發光單元之跨電壓VoLed，而第一電容C1之第一端之電壓位準會因電容耦合效應而被上拉，此時第一電容C1之第一端之電壓位準可如以下算式表示：V1=Vd+(VSS+Voled)-[Va-Vth+c1(Vd-Va)/(c1+c2)] 算式(2)
而流經第二電晶體之電流值可如以下算式表示：I=K(Vgs-Vth)2 =K[V1-(VSS+Voled)-Vth]2 算式(3)
其中K為常數。另外，根據算式(2)及算式(3)，流經第二電晶體之電流值可另用以下算式表示：I=K[(1-c1/(c1+c2))(Vd-Va)]2 算式(4)
依據上述配置，流經第二電晶體N2之電流值不再和第二電晶體N2的臨界電壓及發光單元120的跨電壓相關。本發明顯示面板100只需控制第二電壓訊號Va及顯示電壓訊號Vd之電壓位準，即可準確地控制發光單元120的亮度。因此，本發明顯示面板100的畫素亮度不會受到電流控制開關及有機發光二極體的電性特性差異之影響。
請參考第8圖。第8圖為第1圖顯示面板的畫素的第二實施例的示意圖。如第8圖所示，每一畫素110包含第一電晶體P1，第二電晶體P2，第三電晶體P3，發光單元120，第一電容C1，及第二電容C2。第一電晶體P1之第一端係耦接於資料線D，而第一電晶體P1之控制端係耦接於掃描線G，用以接收掃描訊號Sg。第二電晶體P2之第一端係耦接於低位準電壓源Vss，而第二電晶體P2之控制端係耦接於第一電晶體P1之第二端。第三電晶體P3之第一端係耦接於第二電晶體P2之第二端，而第三電晶體P3之控制端係用以接收控制訊號Sc。發光單元120之第一端係耦接於第二電晶體P2之第二端，而發光單元120之第二端係耦接於高位準電壓源VDD。第一電容C1之第一端係耦接於第一電晶體P1之第二端，而第一電容C2之第二端係耦接於第三電晶體P3之第二端。第二電容C2之第一端係耦接於第一電容C1之第二端，而第二電容C2之第二端係耦接於高位準電壓源VDD。第一電晶體P1、第二電晶體P2及第三電晶體P3係P型電晶體，且第二電晶體P2係電流控制開關。發光單元120可為有機發光二極體，或其他電流驅動型式之發光單元。高位準電壓源VDD之電壓位準係高於低位準電壓源VSS之電壓位準。
請同時參考第9圖至第13圖。第9圖為本發明畫素之第二實施例的相關訊號的波形示意圖，第10圖至第13圖為本發明畫素之第二實施例的驅動方法的示意圖。如圖所示，當畫素110之第一電晶體 P1於掃描時段Ts內被掃描訊號Sg開啟時，於掃描時段Ts之第一子時段T1中，第一電晶體P1之第一端經由資料線D接收第一電壓訊號Vh，且第三電晶體P3被控制訊號Sc開啟，以重置第一電容C1及第二電容C2之電壓位準。第一電容C1之第一端之電壓位準會等於第一電壓訊號Vh之電壓位準，而第二電容C2之第一端之電壓位準會等於高位準電壓源VDD之電壓位準減去發光單元之跨電壓Voled。
於掃描時段Ts之第二子時段T2中，第一電晶體P1之第一端經由資料線D接收第二電壓訊號Va(第一電壓訊號Vh之電壓位準係低於第二電壓訊號Va之電壓位準)，且第三電晶體P3被控制訊號Sc開啟，以寫入補償電壓於第一電容C1之第二端。舉例來說，由於第二電壓訊號Va之電壓位準係高於第一電壓訊號Vh之電壓位準，當第一電晶體P1之第一端經由資料線D接收第二電壓訊號Va時，第一電容C1之第一端之電壓位準會從第一電壓訊號Vh之電壓位準上升至第二電壓訊號Va之電壓位準，而第一電容C1之第二端之電壓位準會因電容耦合效應而被上拉，進而造成第二電晶體P2之源極端和閘極端的電壓差Vsg大於第二電晶體P2的臨界電壓。因此第一電容C1會被放電，直到第二電晶體P2之源極端和閘極端的電壓差Vsg等於第二電晶體P2的臨界電壓Vth為止，此時第一電容C1之第二端之電壓位準會等於第二電壓訊號Va之電壓位準加上第二電晶體的臨界電壓Vth。
於掃描時段Ts之第三子時段T3中，第一電晶體P1之第一端經由資料線D接收顯示電壓訊號Vd(顯示電壓訊號Vd之電壓位準係介於第一電壓訊號Vh之電壓位準及第二電壓訊號Va之電壓位準之間)，且第三電晶體P3被控制訊號Sc關閉，以根據補償電壓對顯示電壓訊號Vd進行補償。舉例來說，由於顯示電壓訊號Vd之電壓位準係低於第二電壓 訊號Va之電壓位準，當第一電晶體P1之第一端經由資料線D接收顯示電壓訊號Vd時，第一電容C1之第一端之電壓位準會從第二電壓訊號Va之電壓位準下降至顯示電壓訊號Vd之電壓位準，而第一電容C1之第二端之電壓位準會因電容耦合效應而被下拉，此時第一電容C1之第二端之電壓位準可如以下算式表示：V2=Va+Vth-c1(Va-Vd)/(c1+c2) 算式(5)
於掃描時段Sc之後，第一電晶體P1被關閉，且第三電晶體P3被控制訊號Sc開啟，以使第二電晶體P2根據補償後之顯示電壓訊號Vd提供電流至發光單元120，以使發光單元120發光。舉例來說，當第三電晶體P3被控制訊號Sc開啟時，第一電容C1之第二端之電壓位準會被上拉以等於高位準電壓源VDD之電壓位準減去發光單元之跨電壓Voled，而第一電容C1之第一端之電壓位準會因電容耦合效應而被上拉，此時第一電容C1之第一端之電壓位準可如以下算式表示：V1=Vd+(VDD-Voled)-[Va+Vth-c1(Va-Vd)/(c1+c2)] 算式(6)
而流經第二電晶體之電流值可如以下算式表示：I=K(Vsg-Vth)2 =K[(VDD-Voled)-V1-Vth]2 算式(7)
其中K為常數。另外，根據算式(6)及算式(7)，流經第二電晶體之電流值可另以以下算式表示： I=K[(1-c1/(c1+c2))(Va-Vd)]2 算式(8)
依據上述配置，流經第二電晶體P2之電流值I不再和第二電晶體P2的臨界電壓Vth及發光單元的跨電壓Voled相關。本發明顯示面板100只需控制第二電壓訊號Va及顯示電壓訊號Vd之電壓位準，即可準確地控制發光單元120的亮度。因此，本發明顯示面板100的畫素亮度不會受到電流控制開關及有機發光二極體的電性特性差異之影響。
相較於先前技術，本發明顯示面板之畫素及其驅動方法可有效地補償電流控制開關及有機發光二極體的電性特性差異。因此，本發明顯示面板之畫面品質不會受到電流控制開關及有機發光二極體的電性特性差異之影響，進而改善顯示畫面之品質。
110‧‧‧畫素
120‧‧‧發光單元
C1‧‧‧第一電容
C2‧‧‧第二電容
N1‧‧‧第一N型電晶體
N2‧‧‧第二N型電晶體
N3‧‧‧第三N型電晶體
D‧‧‧資料線
G‧‧‧掃描線
VDD‧‧‧高位準電壓源
VSS‧‧‧低位準電壓源
Sc‧‧‧控制訊號

Claims (11)

  1. 一種顯示面板之畫素，包含：一第一電晶體，其第一端耦接於一資料線，控制端耦接於一掃描線用以接收一掃描訊號；一第二電晶體，其第一端耦接於一第一電壓源，控制端耦接於該第一電晶體之第二端；一第三電晶體，其第一端耦接於該第二電晶體之第二端，控制端用以接收一控制訊號；一發光單元，其第一端耦接於該第二電晶體之第二端，第二端耦接於一第二電壓源；一第一電容，其第一端耦接於該第一電晶體之第二端，第二端耦接於該第三電晶體之第二端；及一第二電容，其第一端耦接於該第一電容之第二端，第二端耦接於該第二電壓源。
  2. 如請求項1所述之畫素，其中該第一電晶體係於一掃描時段內被開啟，及於該掃描時段後被關閉，該第一電晶體之第一端係於該掃描時段之一第一子時段接收一第一電壓訊號，於該掃描時段之一第二子時段接收相異於該第一電壓訊號之一第二電壓訊號，及於該掃描時段之一第三子時段接收一顯示電壓訊號。
  3. 如請求項2所述之畫素，其中該第三電晶體係於該第一子時段、該第二子時段及該掃描時段後被該控制訊號開啟，及於該第三子時段被該控制訊號關閉。
  4. 如請求項1所述之畫素，其中該第一電晶體、該第二電晶體及該第三電晶 體係N型電晶體。
  5. 如請求項4所述之畫素，其中該第一電壓源之電壓位準係高於該第二電壓源之電壓位準，且該第一電壓訊號之電壓位準係高於該第二電壓訊號之電壓位準。
  6. 如請求項1所述之畫素，其中該第一電晶體、該第二電晶體及該第三電晶體係P型電晶體。
  7. 如請求項6所述之畫素，其中該第一電壓源之電壓位準係低於該第二電壓源之電壓位準，且該第一電壓訊號之電壓位準係低於該第二電壓訊號之電壓位準。
  8. 如請求項1所述之畫素，其中該發光單元係一有機發光二極體。
  9. 一種顯示面板之畫素驅動方法，包含：提供一顯示面板，該顯示面板包含複數條掃描線，複數條資料線及複數個畫素，每一畫素包含一第一電晶體，一第二電晶體，一第三電晶體，一發光單元，一第一電容，及一第二電容，該第一電晶體之第一端耦接於該些資料線之一資料線，該第一電晶體之控制端耦接於該些掃描線之一掃描線用以接收一掃描訊號，該第二電晶體之第一端耦接於一第一電壓源，該第二電晶體之控制端耦接於該第一電晶體之第二端，該第三電晶體之第一端耦接於該第二電晶體之第二端，該第三電晶體之控制端用以接收一控制訊號，該發光單元之第一端耦接於該第二電晶體之第二端，該發光單元之第二端耦接於一第二電壓源，該第一電容之第一端耦接於該第一電晶體之第二端，該第一電容之第二端耦接 於該第三電晶體之第二端，該第二電容之第一端耦接於該第一電容之第二端，該第二電容之第二端耦接於該第二電壓源；於一掃描時段內開啟該第一電晶體；於該掃描時段之一第一子時段中，該第一電晶體之第一端接收一第一電壓訊號，以重置該第一電容及該第二電容之電壓位準；於該掃描時段之一第二子時段中，該第一電晶體之第一端接收相異於該第一電壓訊號之一第二電壓訊號，以寫入補償電壓於該第一電容之第二端；於該掃描時段之一第三子時段中，該第一電晶體之第一端接收一顯示電壓訊號，以根據該補償電壓對該顯示電壓訊號進行補償；及於該掃描時段後關閉該第一電晶體。
  10. 如請求項9所述之畫素驅動方法，另包含：於該掃描時段之該第一子時段中，開啟該第三電晶體；於該掃描時段之該第二子時段中，開啟該第三電晶體；於該掃描時段之該第三子時段中，關閉該第三電晶體；及於該掃描時段後開啟該第三電晶體。
  11. 如請求項9所述之畫素驅動方法，另包含：於該掃描時段後該第二電晶體根據該補償後之顯示電壓訊號提供電流至該發光單元，以使該發光單元發光。
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