TWI796723B - 顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

一種顯示裝置，包括以陣列形式排列的多個畫素電路。各個畫素電路包括發光二極體、驅動電路及重置開關。驅動電路耦接發光二極體，驅動電路用以驅動發光二極體發光。重置開關的第一端耦接於發光二極體與驅動電路之間的節點。在發光二極體被驅動電路驅動發光時，重置開關的第二端及第一端之間的電壓差介於預設電壓範圍內。

Description

顯示裝置
本發明是有關於一種裝置，且特別是有關於一種顯示裝置。
現有的發光二極體顯示裝置中，畫面閃爍的問題會大幅影響使用者的觀看體驗，因此，畫面閃爍的問題是本領域所欲解決的主要問題之一。
本發明提供一種顯示裝置，用以改善畫面閃爍的問題。
本發明的一種顯示裝置，包括以陣列形式排列的多個畫素電路。各個畫素電路包括發光二極體、驅動電路及重置開關。驅動電路耦接發光二極體，驅動電路用以驅動發光二極體發光。重置開關的第一端耦接於發光二極體與驅動電路之間的節點。在發光二極體被驅動電路驅動發光時，重置開關的第二端及第一端之間的電壓差介於預設電壓範圍內。
基於上述，本發明顯示裝置中的重置開關可在發光二極 體被驅動時，將電壓差保持在預設電壓範圍內，故有效改善畫面閃爍的問題。
1:顯示裝置
10、30:畫素電路
11、31:驅動電路
12、32:重置開關
13、33:發光二極體
B1、B2:偏壓點
C1:電容
EM、EMn、EMn+1、EMn+2:激光訊號
L1、L2:曲線
M1~M8:電晶體
N1:節點
SA、SAn、SAn+1、SAn+2:預充電訊號
SB、SBn、SBn+1、SBn+2:掃描訊號
SFn、SFn+1、SFn+2、SFn+3、SFn+4:時間區間
SR:重置控制訊號
Vd:資料訊號
VR:重置電壓
VDD、Vref1、Vref2、VSS:參考電壓
圖1為依據本發明實施例一顯示裝置的示意圖。
圖2為圖1中的畫素電路的方塊示意圖。
圖3為依據本發明實施例一畫素電路的示意圖。
圖4為依據本發明實施例一重置開關的控制端與第一端間電壓差與電流的關係圖。
圖5為依據本發明實施例一顯示裝置的操作波型圖。
圖1為依據本發明實施例一顯示裝置1的示意圖。顯示裝置1中包含有多個畫素電路10，以陣列形式排列。大致來說，顯示裝置1中的畫素電路10可以接受激光訊號的控制，以依據資料訊號來進行顯示。更具體來說，顯示裝置1中的畫素電路10可針對顯示畫面時的畫面閃爍(flicker)問題進行改善，進而提升顯示品置以及使用者感受。
圖2為圖1中的畫素電路10的方塊示意圖。畫素電路10包括驅動電路11、重置開關12及發光二極體(light emitting diode,LED)13。驅動電路11可與發光二極體13串聯連接，以提供驅 動電流至發光二極體13來驅動發光二極體13發光。發光二極體13的陽極(anode)耦接驅動電路11，發光二極體13的陰極(cathode)接收參考電壓VSS(可例如為-3.3伏)。重置開關12的第一端耦接於驅動電路11與發光二極體13之間的節點N1，重置開關12的第二端接收重置電壓VR。
詳細來說，重置開關12可在發光二極體13被驅動電路11驅動而發光之前的重置時間區間中，重置開關12可依據控制而導通重置開關12第一端與第二端之間的連接，以將重置電壓VR提供至發光二極體13與驅動電路11之間的節點N1。因此，重置開關12可提高驅動電路11提供至發光二極體13的驅動電流，透過以高電流進行發光二極體13的重置，針對畫素電路10整體在低灰階或黑灰階進行驅動時驅動電流過低，以及寫入時間過長的問題來有效改善。
通常來說，當驅動電路11是驅動發光二極體13以顯示低灰階或黑灰階的亮度時，驅動電路11所提供至發光二極體13的電流相對較小。因此，畫素電路10在顯示低灰階或黑灰階的亮度時，受到重置開關12漏電流的影響更為明顯。而透過將重置開關12第二端與第一端之間的電壓差保持在預設電壓範圍內，可藉以控制重置開關12的漏電流在預設電流範圍內，故畫素電路10在顯示低灰階或黑灰階時的閃爍問題也可被有效地改善。
在一些實施例中，預設電壓範圍可例如是重置開關12的第二端與第一端間的電壓差小於10伏，而預設電流範圍可例如是 重置開關12的第二端與第一端間的漏電流小於5 x 10-8安培。在一些實施例中，預設電壓範圍可例如是重置開關12的第二端與第一端間的電壓差小於0伏，而預設電流範圍可例如是重置開關12的第二端與第一端間的漏電流小於等於2 x 10-14安培。在一些實施例中，預設電壓範圍可例如是重置開關12的第二端與第一端間的電壓差小於-1.7伏，而預設電流範圍可例如是重置開關12的第二端與第一端間的漏電流小於10-14安培。在一些實施例中，預設電壓範圍可例如是重置開關的第二端與第一端間的電壓差小於5伏，而預設電流範圍可例如是重置開關12的第二端與第一端間的漏電流小於10-12安培。
圖3為依據本發明實施例一畫素電路30的示意圖。在一些實施例中，畫素電路30可被應用在圖1的顯示裝置1中來進行顯示。畫素電路30包括驅動電路31、重置開關32及發光二極體33。驅動電路31與發光二極體33串聯連接，而重置開關32耦接於驅動電路31與發光二極體33之間的節點N1。
詳細而言，驅動電路31可包括電晶體M1~M7。在圖3的說明示例中，電晶體M1~M7為P型金氧半場效電晶體(P-type Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,PMOSFET)，但當然，電晶體M1~M7的任一亦可以N型金氧半場效電晶體(N-type Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,NMOSFET)的替代方式實施。電晶體M1的第一端接收參考電壓VDD，電晶體M1的控制端可接收資料訊號Vd的控制。電晶體 M2的第一端耦接電晶體M1的第二端，電晶體M2的第二端耦接發光二極體33的第一端，電晶體M2的控制端接收激光訊號EM。因此，電晶體M1、M2及發光二極體33可形成串聯連接的串列，連接於參考電壓VDD、VSS之間。電晶體M1可依據資料訊號Vd來產生驅動電流，電晶體M2可依據激光訊號EM的控制，來決定是否將驅動電流提供至發光二極體33來進行發光。
進一步，在驅動電路31中，電晶體M3的第一端接收參考電壓Vref1，電晶體的控制端接收激光訊號EM。電晶體M4的第一端耦接電晶體M3的第二端，電晶體M4的第二端接收資料訊號Vd。電容C1的第一端耦接電晶體M3的第二端及電晶體M4的第一端，電容的第二端耦接電晶體M1的控制端。電晶體M5的第一端耦接電容的的二端及電晶體M1的控制端。電晶體M6的第一端耦接電晶體M5的第二端，電晶體M6的第二端耦接電晶體M1的第二端及電晶體M2的第一端。電晶體M7的第一端耦接電晶體M5的第二端及電晶體M6的第一端，電晶體M7的第二端接收參考電壓Vref2。並且，電晶體M7的控制端接收預充電訊號SA，電晶體M4的控制端、電晶體M5的控制端及電晶體M6的控制端接收掃描訊號SB。
如此一來，驅動電路31可依據預充電訊號SA的控制以將參考電壓Vref2提供至電晶體M5、M6之間的節點。驅動電路31並依據掃描訊號SB的控制以將參考電壓Vref2提供電晶體M1的控制端及第二端來針對電晶體M1的閥值電壓進行補償。因此， 電晶體M1可於控制端依據資料訊號Vd的控制來產生驅動電流，電晶體M2可於控制端依據激光訊號EM的控制來決定是否將驅動電流提供至發光二極體33。
重置開關32可例如為金氧半場效電晶體，在圖3以及下方的說明中，電晶體M8是以P型金氧半場效電晶體為例來進行說明，但當然，電晶體M8亦可以N型金氧半場效電晶體的替代方式實施。電晶體M8的第一端(例如為源極)耦接電晶體M2的第二端及發光二極體33的陽極，電晶體M8的第二端(例如為汲極)接收重置電壓VR，電晶體M8的控制端(例如為閘極)接收重置控制訊號SR。具體來說，重置開關32可在發光二極體31被驅動電路31驅動發光之前的重置時間區間中，依據重置控制訊號SR而導通重置開關的第一端與第二端之間的連接，以將重置電壓VR提供至發光二極體33與驅動電路31之間的節點N1。並且，在發光二極體33被驅動電路31驅動發光時，重置開關32的第二端及第一端之間的電壓差可介於預設電壓範圍內，進而控制流經重置開關32的第一端及第二端的漏電流可小於預設電流範圍。據此，畫素電路30可有效地改善畫面閃爍。
圖4為依據本發明實施例一重置開關32的控制端與第一端間電壓差與電流的關係圖。在圖4中是以重置開關32為P型金氧半電晶體的實施方式來進行說明。詳細來說，圖4的縱軸為流經重置開關32兩端的電流，橫軸則為重置開關32的控制端與第一端之間的電壓差，而圖4中的曲線L1、L2則為重置開關32的 第二端與第一端具有不同電壓差的情況下，所產生的電流與電壓關係圖。舉例來說，曲線L1、L2可分別繪示在重置開關32的第二端與第一端間具有8.8伏及0.1伏電壓差的情況下，隨著重置開關32的控制端與第一端之間的電壓差變化所產生的重置開關32的電流變化。
在一些實施例中，在發光二極體33被驅動電路31驅動發光時，重置開關32已經完成重置操作，故重置開關32的控制端可被提供一高邏輯準位電壓(例如為5伏)而為截止(Cutoff)。同時，重置開關32的第二端可被提供低邏輯準位電壓(例如為-5伏)。如此一來，重置開關32可操作在接近曲線L2上的偏壓點B1，而流經重置開關第一端及第二端的漏電流可例如為10-14安培。
在一些實施例中，重置開關可例如是利用二極體耦接(diode connected)的電晶體來提供重置電壓至發光二極體的陽極。更確切來說，作為重置開關的電晶體的第一端可耦接於發光二極體的陽極，電晶體的控制端及第二端可互相耦接，並將重置控制訊號提供至電晶體的控制端。如此一來，當重置開關完成重置操作，高邏輯準位電壓(例如為5伏)被提供至電晶體的控制端以禁能時，由於電晶體的控制端及第二端互相耦接，故高邏輯準位電壓(例如為5伏)同時會被提供至電晶體的第二端，造成電晶體的第二端與第一端之間的電壓差可例如為8.8伏而操作在曲線L1上。並且，電晶體的控制端與第一端之間的電壓差也可例如為 8.8伏，因而重置開關可操作在接近偏壓點B2。如此一來，以二極體耦接的電晶體來實施的重置開關，在禁能時會具有例如為10-8安培的漏電流。
因此，透過在重置開關32禁能時提供低邏輯準位電壓至重置開關32的第二端，使重置開關32在禁能時，重置開關32第二端與第一端之間的電壓差可控制在預設電壓範圍內(例如是小於10伏)，進而將重置開關32第一端與第二端之間的漏電流控制在預設電流範圍內(例如是小於5 x 10-8安培)。因此，畫素電路30可有效地改善畫面閃爍。
在一些實施例中，低邏輯準位電壓可例如是低電壓值或負電壓值，使重置開關32第二端與第一端之間的電壓差可控制在小於或接近8.8伏的預設電壓範圍內，進而將重置開關32第一端與第二端之間的漏電流控制在小於10-8安培的預設電流範圍內。在一些實施例中，預設電壓範圍還可例如是小於5伏，而預設電流範圍可例如是漏電流小於10-12安培。預設電壓範圍還可例如是小於0伏，而預設電流範圍可例如是漏電流小於2 x 10-14安培。又或者是，預設電壓範圍還可例如是小於-1.7伏，而預設電流範圍可例如是漏電流小於10-14安培。
雖然在圖4中是以重置開關32以P型金氧半電晶體為實施方式的重置開關32特性來進行說明，但應瞭解的是，以N型金氧半電晶體來實施的重置開關32也會具有相似的分佈特性。因此，當重置開關32是以N型金氧半電晶體來實施時，畫素電路30亦 可透過降低重置開關32被禁能時第二端及第一端之間的電壓差來縮小重置開關32的漏電流，因而改善顯示裝置畫面閃爍的問題。
圖5為依據本發明實施例一顯示裝置1的操作波型圖。詳細來說，圖5所繪示的操作波型圖可例如是提供至圖1的顯示裝置1，且圖1所繪示的顯示裝置1可例如是設置有圖3所繪示的畫素電路30。因此，接下來請共同參照圖1、3、5來理解下方段落關於顯示裝置1的運作說明內容。
大致來說，圖1中的顯示裝置1可具有以陣列形式排列的多個畫素電路10，顯示裝置1可以以單列或多列為一級來進行驅動，以依序控制每一級的畫素電路10掃描資料訊號並進行顯示。
在一實施例中，顯示裝置1中的畫素電路10可被替換為圖3的畫素電路30，且顯示裝置1可以是以單列為一級來進行驅動。因此，針對顯示裝置1中第n級的畫素電路30而言，畫素電路30可接收到預充電訊號SAn、掃描訊號SBn及激光訊號EMn的控制。針對顯示裝置1中第n+1級的畫素電路30而言，畫素電路30可接收到預充電訊號SAn+1、掃描訊號SBn+1及激光訊號EMn+1的控制，以此類推。另外，在此實施例中，第n級的畫素電路30還可接收第n+1級的預充電訊號SAn+1來做為第n級的重置控制訊號SR，且第n級的畫素電路30還可接收第n+2級的激光訊號EMn+2來作為第n級的重置電壓VR。
詳細而言，在時間區間SFn中，當預充電訊號SAn由高 邏輯準位電壓切換至低邏輯準位電壓時，參考電壓Vref2透過電晶體M7被提供至電晶體M5的第二端及電晶體M6的第一端之間。
接著，當掃描訊號SBn由高邏輯準位電壓切換至低邏輯準位電壓，且預充電訊號SAn還保持在低邏輯準位電壓時，資料訊號Vd透過電晶體M4被提供至電容C1的第一端，參考電壓Vref2可透過電晶體M5被提供至電容C1的第二端，參考電壓Vref2可透過電晶體M6被提供至電晶體M1的第二端。
接著，當預充電訊號SAn由低邏輯準位電壓切換至高邏輯準位電壓，且掃描訊號SBn還保持在低邏輯準位電壓時，電晶體M1的控制端及第二端可形成二極體耦接的形式，且電晶體M1可被控制端的電壓導通，使參考電壓VDD透過電晶體M1來對電晶體M1的控制端進行充電，直到電晶體M1控制端與第一端之間的電壓差等於電晶體的閥值電壓為止。據此，畫素電路30可針對電晶體M1的閥值電壓儲存在電晶體的控制端及第一端之間來做補償，以消除電晶體M1特性偏移所產生的色差。
接著，在時間區間SFn+1中，當掃描訊號SBn由低邏輯準位電壓切換至高邏輯準位電壓，且預充電訊號SAn+1由高邏輯準位電壓切換至低邏輯準位電壓時，畫素電路30可操作在重置時間區間P1中。由於預充電訊號SAn+1被用來作為第n級畫素電路的重置控制訊號SR，且激光訊號EMn+2被用來作為第n級的重置電壓VR，因此在重置時間區間中，畫素電路30的電晶體M8可被重置控制訊號SR導通，以將低邏輯準位電壓的激光訊號 EMn+2提供至節點N1，進而重置發光二極體33的陽極。
最後，當激光訊號EMn由高邏輯準位電壓切換至低邏輯準位電壓時，畫素電路30的電晶體M2可被致能，電晶體M1依據資料訊號Vd所產生的驅動電流可被提供至發光二極體33來進行驅動。
詳細來說，當激光訊號EM為致能時，在時間區間P2中，高邏輯準位電壓(例如為5伏)的激光訊號EMn+2被作為重置電壓VR提供至重置開關32的第二端。另外，在時間區間P3中，低邏輯準位電壓(例如為-5伏)的激光訊號EMn+2被作為重置電壓VR提供至重置開關32的第二端。故在激光訊號EM為致能的大部分時間中，重置開關32的第二端與第一端之間的電壓差可為相對小，並維持在預設電壓範圍內。
更確切來說，在顯示高灰階的亮度時，重置開關32的第二端可接收到激光訊號EMn+2的低邏輯準位電壓(例如是-5伏)，重置開關32的第一端可由於發光二極體33導通的關係而接收到參考電壓VSS(例如是-3.3伏)，故重置開關32的第二端與第一端間的電壓差可保持在例如是-1.7伏。在顯示低灰階的亮度時，重置開關32的第二端可接收到激光訊號EMn+2的低邏輯準位電壓(例如是-5伏)，重置開關32的第一端可由於發光二極體33不導通的關係而接收到例如是在重置時間區間P1時所提供的激光訊號EMn+2(例如是-5伏)，故重置開關32的第二端與第一端間的電壓差可保持在例如是接近0伏。
因此，在上述實施方式中，顯示裝置1可利用其他級的預充電訊號SA來做為重置控制訊號SR，並利用其他級的激光訊號EM來做為重置電壓VR，顯示裝置1可在不需要增加額外電源供應電路及接腳的情況下，節省硬體成本並同時改善閃爍問題。
當然，本領域具通常知識者可依據不同的設計需求來對上述實施方式進行變更或修改。舉例來說，顯示裝置1中可利用後一級(也就是第n+1級)的掃描訊號SB來做為第n級畫素電路30的重置控制訊號SR，並不僅限於後一級(也就是第n+1級)的預充電訊號SA。或者，顯示裝置1中亦可利用其他級的激光訊號EM來作為第n級畫素電路30的重置電壓VR，並不僅限於後兩極(也就是第n+2級)的激光訊號EM。更確切來說，只要在重置時間區間P1中是低邏輯電壓準位的電訊號或是激光訊號EM，皆可被利用來作為第n級畫素電路30的重置電壓VR。或者，顯示裝置1亦可是藉由獨立的電壓源(例如是提供-3.3伏、-5伏等的直流電壓源)來作為畫素電路30的重置電壓VR。
綜上所述，本發明的顯示裝置及畫素電路可有效改善發光二極體被驅動時，重置開關的漏電流。因此，當顯示裝置或畫素電路在顯示低灰階或黑灰階的亮度時，閃爍問題可被有效改善，進而提升使用者觀看體驗及產品滿意度。
10：畫素電路 11：驅動電路 12：重置開關 13：發光二極體 N1：節點 VR：重置電壓 VSS：參考電壓

Claims (7)

  1. 一種顯示裝置，包括：多個畫素電路，以陣列形式排列，其中各該畫素電路包括：一發光二極體；一驅動電路，耦接該發光二極體，該驅動電路用以驅動該發光二極體發光；以及一重置開關，該重置開關的第一端耦接於該發光二極體與該驅動電路之間的節點，在該發光二極體被該驅動電路驅動發光時，該重置開關的第二端及第一端之間的電壓差介於一預設電壓範圍內，其中該發光二極體被該驅動電路驅動發光之前的一重置時間區間中，該重置開關依據一重置控制訊號而導通該重置開關的第一端與第二端之間的連接，以將一重置電壓提供至該發光二極體與該驅動電路之間的節點，其中該重置開關包括一第一電晶體，該第一電晶體的第一端耦接該發光二極體，該第一電晶體的第二端接收該重置電壓，該第一電晶體的控制端接收該重置控制訊號，其中在該發光二極體被該驅動電路驅動發光時，該重置控制訊號在一高邏輯準位電壓以禁能該第一電晶體，該重置電壓為一低邏輯準位電壓。
  2. 如請求項1所述的顯示裝置，其中在該發光二極體被該驅動電路驅動發光時，流經該重置開關的第一端及第二端的漏電流小於一預設電流範圍。
  3. 如請求項2所述的顯示裝置，其中在該發光二極體被該驅動電路驅動發光時，該預設電壓範圍為該重置開關的第二端及第一端之間的電壓差小於10伏特(Volt)，該預設電流範圍為流經該重置開關的第一端及第二端的漏電流小於5 x 10-8安培。
  4. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該發光二極體的陽極(anode)耦接該驅動電路，該重置開關的第一端耦接於該發光二極體的陽極與該驅動電路之間的節點。
  5. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該驅動電路包括：一第二電晶體，該第二電晶體的第一端接收一第一參考電壓，該第二電晶體的控制端接收一資料訊號；以及一第三電晶體，該第三電晶體的第一端耦接該第二電晶體的第二端，該第三電晶體的第二端耦接該發光二極體的第一端，該第三電晶體的控制端接收一激光訊號，其中該發光二極體的第二端接收一第二參考電壓。
  6. 如請求項5所述的顯示裝置，其中該驅動電路還包括：一第四電晶體，該第四電晶體的第一端接收一第三參考電壓，該第四電晶體的控制端接收該激光訊號； 一第五電晶體，該第五電晶體的第一端耦接該第四電晶體的第二端，該第五電晶體的第二端接收該資料訊號；一電容，該電容的第一端耦接該第四電晶體的第二端及該第五電晶體的第一端，該電容的第二端耦接該第二電晶體的控制端；一第六電晶體，該第六電晶體的第一端耦接該電容的的二端；一第七電晶體，該第七電晶體的第一端耦接該第六電晶體的第二端，該第七電晶體的第二端耦接該第二電晶體的第二端及該第三電晶體的第一端；以及一第八電晶體，該第八電晶體的第一端耦接該第六電晶體的第二端及該第七電晶體的第一端，該第八電晶體的第二端接收一第四參考電壓，其中該第八電晶體的控制端接收一預充電訊號，該第五電晶體的控制端、該第六電晶體的控制端及該第七電晶體的控制端接收一掃描訊號。
  7. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該些畫素電路中第n級的一第一畫素電路中，該重置開關的控制端接收一第n+1級預充電訊號作為該重置控制訊號，該重置開關的第二端接收一第n+2級激光訊號作為該重置電壓。
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