TWI556211B - 畫素電路及其驅動方法 - Google Patents

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劉俊彥
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Description

畫素電路及其驅動方法
本發明是有關於一種畫素電路，特別是一種發光二極體的畫素電路。
現今，利用發光二極體(LED)或有機發光二極體(OLED)來當作顯示的媒介，已是相當普遍的應用。由於發光二極體在顯示暗態的時候可藉由切斷電流完全地關閉螢幕，因此相較傳統顯示器而言，具有省電及對比度高的優越特性。不過因為發光二極體元件本身也有寄生電阻和寄生電容，當切斷電流流經的路徑時，發光二極體元件本身還是會有殘存的電荷，這些殘存的電荷會讓發光二極體元件發光。在較暗的環境下，發光的情況就會相當明顯，使得發光二極體面板對比度高以及省電的優越特性大打折扣。
因此，上述殘存電荷造成對比度下降和功耗上升的問題，是業界中相當重要的亟待解決議題。
本申請案的畫素電路能夠提高對比度，進而帶給使用者更好的觀賞效果。
根據本發明畫素電路之一實施例，其揭露一種畫 素電路，包含一驅動單元；一發光單元，具有一第一端和一第二端用以接收一第二電壓；一第一開關，具有一第一端電性連接該驅動單元、一第二端和一控制端用以接收一第一控制訊號；一第二開關，具有一第一端耦接該第一開關之該第二端、一第二端用以接收一初始訊號、一控制端用以接收該第一控制訊號；一補償電容，具有一第一端耦接該第一開關之第二端，和一第二端耦接該發光單元之該第一端；和一第三開關，具有一第一端電性連接該驅動單元、一第二端耦接該發光單元之該第一端、和一控制端用以接收一發光控制訊號。
本實施例之畫素電路能在非發光階段抑制流過發光單元的電流，且能於發光階段降低流經第一開關的漏電流，使得像素電路在長時間補償之下，還能保持驅動電壓，維持畫面品質。
以上之關於本發明內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。
100‧‧‧畫素電路
102‧‧‧驅動單元
104‧‧‧發光單元
T1‧‧‧第一開關
T2‧‧‧第二開關
T3‧‧‧第三開關
Cini‧‧‧補償電容
第1圖 係為本發明畫素電路一實施例之示意圖。
第2圖 係為本發明畫素電路一實施例之示意圖。
第3圖係為本發明畫素電路之一實施例的驅動波形圖。
第4圖係為本發明畫素電路一實施例之示意圖。
第5圖係為本發明畫素電路之一實施例的驅動波形圖。
以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。
關於本文中所使用之『電性連接』，可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，而『電性連接』還可指二或多個元件元件相互操作或動作。
關於本文中所使用之『第一』、『第二』、...等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本發明，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。
關於本文中所使用之『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限於。
關於本文中所使用之『及/或』，係包括所述事物的任一或全部組合。
關於本文中所使用之方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用 的方向用語是用來說明並非用來限制本案。
關於本文中所使用之用詞(terms)，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。
第1圖為本發明畫素電路一實施例之示意圖。請參考第1圖，畫素電路100包含驅動單元102、發光單元104、第一開關T1、第二開關T2、第三開關T3和補償電容Cini。發光單元104具有一第一端和一第二端用以接收一第二電壓；第一開關T1具有第一端、第二端和控制端，該第一端電性連接該驅動單元，該控制端係用以接收第一控制訊號SN1；第二開關T2具有第一端耦接第一開關T1之第二端、一控制端用以接收該第一控制訊號和一第二端，該第二端係用以接收一初始訊號VINI；補償電容Cini具有第一端和第二端，該第一端耦接第一開關T1之第二端，該第二端耦接該發光單元104之第一端；第三開關T3具有第一端、第二端和控制端，該第一端電性連接該驅動單元，該第二端耦接該發光單元104之第一端且該控制端用以接收一發光控制訊號EM。本實施例之開關可以使用各種具開關功能之元件實現，例如場效應電晶體，P型電晶體、N型電晶體等；本實施例之發光單元亦可為有機發光二極體或無機發光二極體；本實施例所舉之電容 亦可為其他類型之儲存元件，本發明並不以此為限。
根據本發明之一實施例，畫素電路100的驅動分為三個階段：初始化期間(initialization period)、補償期間(compensation period)和發光期間(emission period)。根據第1圖所示之實施例，畫素電路100操作在初始化階段時，補償電容Cini第一端的電壓從資料電壓被拉低至VINI時的所產生的壓降被利用補償電容Cini耦合到發光單元104的第一端，使得發光單元104的第一端的電壓降低到小於(OVSS+Vth_104)；其中OVSS為一第二電壓，Vth_104為發光單元104的臨界電壓。藉由使得發光單元104的第一端電壓與第二端電壓差小於Vth_104，能進一步抑制流過發光單元104的電流，進而改善黑畫面不夠黑的現象。
另一方面，本實施例之畫素電路操作在發光階段時，補償電容Cini的第一端的電壓會被補償電容Cini的第二端的電壓耦合一個上升電壓，進而使得補償電容Cini的第一端的電壓會高於初始化階段中所接收的電壓Vini，這會有助於縮小第一開關T1的第一端和第二端之間的電壓差，進而降低流經第一開關T1的漏電流，使得像素電路在長時間補償之下，還能保持好驅動電壓，維持畫面品質。
請參考第2圖，其係為本發明畫素電路一實施例之示意圖。畫素電路200包含驅動單元202、發光單元104、第一開關T1、第二開關T2、第三開關T3和補償電容Cini。 發光單元104具有第一端和第二端，該第二端用以接收一第二電壓；第一開關T1具有第一端、第二端和控制端，該第一端電性連接該驅動單元，該控制端係用以接收第一控制訊號SN1；第二開關T2具有一第一端耦接第一開關T1之第二端和一第二端，該第二端係用以接收一初始訊號VINI，和一控制端用以接收該第一控制訊號；補償電容Cini具有第一端和第二端，該第一端耦接第一開關T1之第二端，該第二端耦接該發光單元104之第一端；第三開關T3具有第一端、第二端和控制端，該第一端電性連接該驅動單元，該第二端耦接該發光單元104之第一端且該控制端用以接收一發光控制訊號EM。
驅動單元202包含一第四開關T4，具有一第一端用以接收一資料訊號Data、一控制端用以接收一第二控制訊號SN和一第二端；一第五開關T5，具有一第一端、一第二端電性連接該第三開關之該第一端和一控制端用以接收該第二控制訊號SN；一第六開關T6，具有一第一端電性連接該第四開關之該第一端、一控制端電性連接該第五開關之該第一端；一第七開關T7，具有一第一端用以接收一第一電壓、一第二端電性連接該第六開關之該第一端和一控制端用以接收該發光控制訊號；和一儲存電容C，具有一第一端用以接收該第一電壓和一第二端電性連接該第五開關之該第一端。
第3圖係為本發明畫素電路之一實施例的的驅 動波形圖，其中該畫素電路的驅動可分為三個期間：初始化期間P1(initialization period)、補償期間P2(compensation period)和發光期間P3(emission period)。OVDD為第一電壓，OVSS為第二電壓，OVDD大於OVSS，EM為發光控制訊號，SN1為第一控制訊號，SN為第二控制訊號，DATA為資料訊號，COM為補償電容Cini第一端之電壓，ANO為發光單元104第一端之電壓。
請一併參考第2圖和第3圖。於初始化期間P1，第一控制訊號SN1為低位準因此第一開關T1和第二開關T2為導通；第二控制訊號SN為高位準因此第四開關和第五開關為不導通，發光控制訊號為高位準因此第三開關和第七開關為不導通。於初始化期間P1，初始訊號VINI由第二開關T2之第二端被饋入，此時第六開關的控制端的電壓和補償電容Cini第一端的電壓COM就等於初始訊號VINI。當補償電容Cini第一端的電壓COM往下降低電壓△V1時，補償電容Cini第二端的電壓ANO也受到補償電容Cini第一端的電壓COM的影響被往下耦合，此時補償電容Cini第二端的電壓ANO為(OVSS+Vth_104)-△V1，使得發光單元104兩端的壓差小於其臨界電壓，能進一步抑制流過發光單元104的電流，進而改善黑畫面不夠黑的現象。
於補償期間P2，第一控制訊號SN1為高位準因此第一開關T1和第二開關T2為不導通；第二控制訊號SN 為低位準因此第四開關和第五開關為導通，發光控制訊號為高位準因此第三開關和第七開關為不導通。於補償期間P2，資料訊號Data由第四開關的第一端被饋入，此時第六開關的控制端和第二端之間係為導通且第六開關的控制端的電壓為Vdata-Vth_T6，其中Vth_T6為第六開關T6的臨界電壓。於補償期間P2，補償電容Cini第一端的電壓COM和補償電容Cini第二端的電壓ANO仍然維持與初始化階段P1時相同的電壓位準，因此仍能抑制流過發光單元104的電流並改善黑畫面不夠黑的現象。
於發光期間P3，第一控制訊號SN1為高位準因此第一開關T1和第二開關T2為不導通；第二控制訊號SN為高位準因此第四開關T4和第五開關T5為不導通，發光控制訊號為低位準因此第三開關T3和第七開關T7為導通，因此有電流流經發光單元104使得104發光。在發光期間P3，由於第三開關T3和第七開關T7為導通，因此補償電容Cini第二端的電壓ANO會往上抬升，同時也會耦合補償電容Cini第一端的電壓COM往上抬升。如此一來便可以使得第一開關T1的第一端和第二端之間的電壓差減小，進而降低流經第一開關T1的漏電流，使得像素電路在長時間補償之下，還能保持好驅動電壓，維持畫面品質。
第5圖係為本發明畫素電路之一實施例的的驅動波形圖，其中該畫素電路的驅動可分為三個期間：初始化 期間P1(initialization period)、補償期間P2(compensation period)和發光期間P3(emission period)。OVDD為第一電壓(系統高電壓)，OVSS為第二電壓(系統低電壓)，EM為發光控制訊號，SN1為第一控制訊號，SN為第二控制訊號，DATA為資料訊號，COM為補償電容Cini第一端之電壓，ANO為發光單元104第一端之電壓。
請參考第4圖，其係為本發明畫素電路一實施例之示意圖。畫素電路400包含驅動單元402、發光單元104、第一開關T1、第二開關T2、第三開關T3和補償電容Cini。發光單元104具有第一端和第二端；第一開關T1具有第一端、第二端和控制端，該第一端電性連接該驅動單元，該控制端係用以接收第一控制訊號SN1；第二開關T2具有第一端耦接第一開關T1之第二端和一第二端，該第二端係用以接收一初始訊號VINI；補償電容Cini具有第一端和第二端，該第一端耦接第一開關T1之第二端，該第二端耦接該發光單元104之第一端；第三開關T3具有第一端、第二端和控制端，該第一端電性連接該驅動單元，該第二端耦接該發光單元104之第一端且該控制端用以接收一發光控制訊號EM。驅動單元402包含一第四開關T4，具有一第一端用以接收一資料訊號Data、一控制端用以接收一第二控制訊號SN和一第二端；一第五開關T5，具有一第一端、一第二端電性連接該第三開關之該第一端和一控制端用以接收該第二控制訊號SN；一第六 開關T6，具有一第一端用以接收第一電壓OVDD、一控制端電性連接該第五開關T5之該第一端、一第二端電性連接該第五開關T5之該第二端；一第七開關T7，具有一第一端用以接收該第一電壓、一第二端電性連接該第四開關T4之該第一端和一控制端用以接收該發光控制訊號；和一儲存電容C，其具有一第一端電性連接該第七開關T7之該第二端和一第二端電性連接該第五開關之該第一端。
請一併參考第4圖和第5圖。於初始化期間P1，第一控制訊號SN1為低位準因此第一開關T1和第二開關T2為導通；第二控制訊號SN為高位準因此第四開關和第五開關為不導通，發光控制訊號為高位準因此第三開關和第七開關為不導通。於初始化期間P1，初始訊號VINI由第二開關T2之第二端被饋入，此時第六開關的控制端的電壓和補償電容Cini第一端的電壓COM就等於初始訊號VINI。當補償電容Cini第一端的電壓COM往下降低電壓△V1時，補償電容Cini第二端的電壓ANO也受到補償電容Cini第一端的電壓COM的影響被往下耦合，使得發光單元104兩端的壓差小於其臨界電壓，能進一步抑制流過發光單元104的電流，進而改善黑畫面不夠黑的現象。
於補償期間P2，第一控制訊號SN1為高位準因此第一開關T1和第二開關T2為不導通；第二控制訊號SN為低位準因此第四開關T4和第五開關T5為導通，發光控制 訊號EM為高位準因此第三開關和第七開關為不導通。於補償期間P2，資料訊號Data由第四開關的第一端被饋入，此時第六開關T6的控制端和第二端之間係為導通且第六開關的控制端的電壓為OVDD-Vth_T6，其中Vth_T6為第六開關T6的臨界電壓。
於發光期間P3，第一控制訊號SN1為高位準因此第一開關T1和第二開關T2為不導通；第二控制訊號SN為高位準因此第四開關T4和第五開關T5為不導通，發光控制訊號為低位準因此第三開關T3和第七開關T7為導通，因此有電流流經發光單元104使得104發光。在發光期間P3，由於第三開關T3和第七開關T7為導通，因此補償電容Cini第二端的電壓ANO會往上抬升，同時也會耦合補償電容Cini第一端的電壓COM往上抬升。如此一來便可以使得第一開關T1的第一端和第二端之間的電壓差減小，進而降低流經第一開關T1的漏電流，使得像素電路在長時間補償之下，還能保持驅動電壓，維持畫面品質。
綜上所述，本實施例之畫素電路能在非發光階段抑制流過發光單元的電流，且能於發光階段降低流經第一開關T1的漏電流，使得像素電路在長時間補償之下，還能保持驅動電壓，維持畫面品質。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之 更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
100‧‧‧畫素電路
102‧‧‧驅動單元
104‧‧‧發光單元
T1‧‧‧第一開關
T2‧‧‧第二開關
T3‧‧‧第三開關
Cini‧‧‧補償電容

Claims (10)

  1. 一種畫素電路，包含：一驅動單元；一發光單元，具有一第一端和一第二端用以接收一第二電壓；一第一開關，具有一第一端電性連接該驅動單元、一第二端和一控制端用以接收一第一控制訊號；一第二開關，具有一第一端耦接該第一開關之該第二端、一第二端用以接收一初始訊號、一控制端用以接收該第一控制訊號；一補償電容，具有一第一端耦接該第一開關之第二端，和一第二端耦接該發光單元之該第一端；和一第三開關，具有一第一端電性連接該驅動單元、一第二端耦接該發光單元之該第一端、和一控制端用以接收一發光控制訊號。
  2. 如請求項1所述之畫素電路，其中該驅動單元包含：一第四開關，具有一第一端用以接收一資料訊號、一控制端用以接收一第二控制訊號和一第二端；一第五開關，具有一第一端、一第二端電性連接該第三開關之該第一端和一控制端用以接收該第二控制訊號；一第六開關，具有一第一端電性連接該第四開關之該第一端、一控制端電性連接該第五開關之該第一端； 一第七開關，具有一第一端用以接收一第一電壓、一第二端電性連接該第六開關之該第一端和一控制端用以接收該發光控制訊號；和一儲存電容，具有一第一端用以接收該第一電壓和一第二端電性連接該第五開關之該第一端。
  3. 如請求項1所述之畫素電路，該驅動單元包含：一第四開關，具有一第一端用以接收一資料訊號、一控制端用以接收一第二控制訊號和一第二端；一第五開關，具有一第一端、一第二端電性連接該第三開關之該第一端、一控制端用以接收該第二控制訊號；一第六開關，具有一第一端電性連接該第一開關之該第一端、一第二端、一控制端電性連接該第五開關之該第一端；一第七開關，具有一第一端用以接收一第一電壓、一第二端電性連接該第四開關之該第二端、一控制端用以接收該發光控制訊號；和一儲存電容，具有一第一端電性連接該第七開關之該第二端、一第二端連接該第六開關之該控制端。
  4. 如請求項1或2或3所述之畫素電路，其中該些開關係為電晶體。
  5. 一種驅動方法，適用於一畫素電路，該畫素電路包含一驅動單元；一發光單元，具有一第一端和一第二端用以接收 一第二電壓；一第一開關，具有一第一端電性連接該驅動單元、一第二端和一控制端用以接收一第一控制訊號；一第二開關，具有一第一端耦接該第一開關之該第二端和一第二端用以接收一初始訊號、一控制端用以接收該第一控制訊號；一補償電容，具有一第一端和一第二端，該第一端耦接該第一開關之第二端，該第二端耦接該發光單元之該第一端；和一第三開關，具有一第一端電性連接該驅動單元、一第二端耦接該發光單元之該第一端、和一控制端用以接收一發光控制訊號，該驅動方法包含：於一初始化期間提供一初始電壓使得該補償電容第二端之一電壓值小於該第二電壓值與該發光單元之臨界電壓值的和；於一補償期間，該驅動單元接收一資料電壓；和於一發光期間，該驅動單元依照所接收的該資料電壓提供一驅動電流給該發光單元。
  6. 如請求項5所述之驅動方法，其中於該發光期間該補償電容之該第一端的電壓值大於該初始電壓。
  7. 如請求項5所述之驅動方法，其中該驅動單元包含：一第四開關，具有一第一端用以接收一資料訊號、一控制端用以接收一第二控制訊號和一第二端；一第五開關，具有一第一端、一第二端電性連接該第三開關之該第一端和一控制端用以接收該第二控制訊號； 一第六開關，具有一第一端電性連接該第四開關之該第一端、一控制端電性連接該第五開關之該第一端；一第七開關，具有一第一端用以接收一第一電壓、一第二端電性連接該第六開關之該第一端和一控制端用以接收該發光控制訊號；和一儲存電容，具有一第一端用以接收該第一電壓和一第二端電性連接該第五開關之該第一端。
  8. 如請求項5所述之驅動方法，其中該驅動單元包含：一第四開關，具有一第一端用以接收一資料訊號、一控制端用以接收一第二控制訊號和一第二端；一第五開關，具有一第一端、一第二端電性連接該第三開關之該第一端、一控制端用以接收該第二控制訊號；一第六開關，具有一第一端電性連接該第一開關之該第一端、一第二端、一控制端電性連接該第五開關之該第一端；一第七開關，具有一第一端用以接收一第一電壓、一第二端電性連接該第四開關之該第二端、一控制端用以接收該發光控制訊號；和一儲存電容，具有一第一端電性連接該第七開關之該第二端、一第二端連接該第六開關之該控制端。
  9. 如請求項5或6或7或8所述之驅動方法，其中該些開關係為電晶體。
  10. 如請求項7或8所述之驅動方法，更包含：於該初始化期間，導通該第一開關和該第二開關、不導通該第三開關、第四開關、第五開關和第七開關；於該補償期間，不導通該第一開關、該第二開關、該第三開關、該第七開關，導通該第四開關和第五開關；和於該發光期間，不導通該第一開關、該第二開關、該第四開關、該第五開關，導通該第三開關和第七開關。
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