像素單元及具有像素單元的電子系統的製作方法
2023-06-03 16:30:56
專利名稱：像素單元及具有像素單元的電子系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種像素羊元，特別涉及一種不受操作電壓漂移影響的像 素單元。
背景技術：
由於顯像管具有畫質優良和價格低廉的特點，故一直被採用為電視和 計算機的顯示器。然而，隨著科技的進步，陸續開發出新的平面顯示器。 平面顯示器的主要優點在於，當具有大尺寸的顯示面板時，平面顯示器的 總體積並不會因此而有顯著的改變。
一般而言，平面顯示器包含，液晶顯
示器、電漿顯示器、場發射顯示器以及電發光顯示器。
圖1為已知電發光顯示器的單一像素單元的示意圖。如圖所示，像素
單元100具有電晶體110、 130、電容120以及發光元件140。當掃描信號 SCAN導通電晶體110時，電容120便可根據數據信號DATA而存儲電荷。 電晶體130根據電容120所存儲的電荷，提供一驅動電流給發光元件140。 發光元件140所發出的光線的強度取決於驅動電流的大小。
一般而言，多個^J:單元通過一電源線，接收#:作電壓PVDD。當顯 示器的面板尺寸愈大時，傳送操作電壓的電源線也就愈長，因而造成電源 線的寄生電阻也就愈大。當電源線的寄生電阻變大時，電源線兩端可能會 產生壓差。舉例而言，由於寄生電阻的影響，在電源線兩端的操作電壓可 能分別為5V與4.5V。由於電晶體130所提供的驅動電流與操作電壓PVDD 有關，因此當操作電壓PVDD發生漂移時，將影響驅動電流，使得發光元 件140所發出的光線強度不正確。
發明內容
本發明提供一種像素單元，耦接一源極驅動器，並包括， 一第一開關、 一第二開關、 一第一電容、 一第二電容、 一驅動電晶體以及一發光元件。 第一開關具有一第一控制端、 一第一端以及一第二端。第一控制端接收一第一掃描信號。第一端接收一第一操作電壓。第二開關具有一第二控制端、 一第三端以及一第四端。第二控制端接收一第二掃描信號。第四端耦接源 極驅動器。第一電容耦接於第一及第二端之間。第二電容耦接於第二端與 第三端之間。驅動電晶體的柵極耦接第二端，其源極接收第一操作電壓。 發光元件耦接驅動電晶體的漏極，並接收一第二4喿作電壓。
本發明另提供一種電子系統，包括一 電源轉換模塊以以 一顯示面板。 電源轉換模塊將一外部電源轉換成一第一及第二操作電壓。顯示面板，接 收第一及第二操作電壓，並包括一柵極驅動器以及一源極驅動器。柵極驅 動器提供一第 一及第二掃描信號。源極驅動器輸出 一數據信號或是一參考 信號，並包括一數據單元以及一控制單元。數據單元提供數據信號。控制 單元提供參考信號、切換信號以及時鐘信號。像素單元包括， 一第一開關、 一第二開關、 一第一電容、 一第二電容、 一驅動電晶體以及一發光元件。 第一開關具有一第一控制端、 一第一端以及一第二端。第一控制端接收第 一掃描信號。第一端接收第一操作電壓。第二開關具有一第二控制端、一 第三端以及一第四端。第二控制端接收第二掃描信號。第四端耦接源極驅 動器。第一電容耦接於第一及第二端之間。第二電容耦接於第二端與第三 端之間。驅動電晶體的柵極耦接第二端，其源極接收第一操作電壓。發光 元件耦接驅動電晶體的漏極，並接收第二操作電壓。
為讓本發明的上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特
舉出優選實施例，並配合附圖，作詳細說明如下
圖1為已知電發光顯示器的單一像素單元的示意圖。 圖2為本發明的電子系統的示意圖。 圖3a為本發明的顯示面板的一可能實施。 圖3b為本發明的顯示面板的另一實施例。 圖4a為本發明的像素單元的示意 。 圖4b為圖4a的時序控制圖。 圖5a為本發明的像素單元的另一可能實施例。 圖5b為圖5a的時序控制圖。符號說明100:像素單元；110、130:電晶體；
120、Cl、 C2:電容；140、OLED:發光元件;
200:電子系統；210:電源轉換才莫塊；
220:顯示面板；310:柵極驅動器；
320、320':源^L驅動器；321:數據單元；
322、322':控制單元；440、540:多工器；
P『Pmn、 Pu' Pmn':像素單元；
MD:驅動電晶體；
410、420、 430、 510、 520、 530:開關。
具體實施例方式
圖2為本發明的電子系統的示意圖。本發明的電子系統200可為個人 數字助理(PDA)、行動電話(cellular phone)、數字相機、電視、全球定位系 統(GPS)、車用顯示器、航空用顯示器、數字相框(digital photo frame)、筆記 型計算機或是桌上型計算機。如圖所示，電子系統200包括電源轉換模塊 "0以及顯示面板220。電源轉換模塊210將一外部電源Sp職轉換成操作 電壓PVDD及PVEE。顯示面板220接收操作電壓PVDD及PVEE,並呈 i見畫面。
在一可能實施例中，電源轉換模塊210可為直流-直流轉換器(DC-DC converter),用以轉換外部電源Sp豐的電平。在另一可能實施例中，電源轉 換模塊210可為交流-直流轉換器(AC-DC converter),用以將外部電源SPWR 由交流形式轉換成直流形式。
圖3a為本發明的顯示面板的示意圖。如圖所示，顯示面板220包括柵 極驅動器310、源極驅動器320以及像素單元Pu P體。柵極驅動器310通 過柵極線(gate line),提供掃描信號SCAN廣SCANn給像素單元P Pmn。源 極驅動器320通過數據線(data line),提供數據信號DATA廣DATAm或參考 信號Vref給像素單元Pu P咖。
源極驅動器320可利用同一金屬線或是不同金屬線，提供數據信號或 參考信號給相同行(垂直方向)的像素單元。在圖3a中，源極驅動器320通 過單一的數據線，提供數據信號或參考信號給相同行(垂直方向)的像素單 元。舉例而言，源極驅動器320利用數據線SE,傳送數據信號DATAi或參考信號Vref給第一行的像素單元(如Pu、 P,2…、Pln)。
此外，圖3a顯示源極驅動器320的一可能實施例，但並非用以限制本 發明。在本實施例中，源極驅動器320包括數據單元321以及控制單元322。 數據單元321提供數據信號DATA廣DATAm。控制單元322提供參考信號 Vref、切換信號SW以及時鐘信號CKH廣CKHm。通過切換信號SW以及時 鍾信號CKH廣CKHm的電平變化，源極驅動器320便可提供數據信號 DATA廣DATAm或是參考信號Vref給像素單元Pu Pm。。稍後將說明切換信 號SW以及時鐘信號CKH廣CKHm。
圖3b為本發明的顯示面板的另一實施例。在本實施例中，源極驅動器 320'通過另一金屬線傳送參考信號Vref給像素單元。也就是說，源極驅動 器320'分別利用數據線SEi以及參考金屬線REH專送數據信號DATAt以及 參考信號Vref給第一行的像素單元(如Pn'、 P12:.、 Pln')。
同樣地，圖3b所公開的實施例並非用以限制本發明。在本實施例中， 源極驅動器320'包括數據單元321以及控制單元322'。數據單元321提供 數據信號DATA廣DATAm。控制單元322'提供參考信號Vref以及時鐘信號 CKH廣CKHm。通過時鐘信號CKH廣CKHm的電平變化，源極驅動器320' 便可提供數據信號DATA廣DATAm或是參考信號Vref給像素單元Pu~Pmn。 稍後將說明時鐘信號CKH廣CKEL的工作原理。
圖4a為圖3a的像素單元及源極驅動器的示意圖。由於像素單元Pu Pmn 具有相同的結構，以僅顯示像素單元Pn的結構。如圖所示，像素單元Pn 包括，開關410、 420、電容Cl、 C2、驅動電晶體MD以及發光元件OLED。 開關410的第一控制端接收掃描信號SCANp其第一端接收操作電壓 PVDD。開關420的第二控制端接收掃描信號SCAN2，其第四端(即節點C) 耦接源極驅動器320。電容C1耦接於開關410的第一及第二端之間。電容 C2耦接於開關410的第二端(即節點A)與開關420的第三端(即節點B)之間。 驅動電晶體MD為一P型電晶體，其柵極耦接開關410的第二端，其源極 接收操作電壓PVDD。發光元件OLED耦接驅動電晶體MD的漏極，並接 收4乘作電壓PVDD。
在本實施例中，開關410為P型電晶體Ml,開關420為N型電晶體 M2。 P型電晶體M1的柵極即為開關410的第一控制端，其源極即為開關 410的第一端，其漏極即為開關410的第二端。N型電晶體M2的柵極即為開關420的第二控制端，其漏極即為開關420的第三端(即節點B)，其源極 即為開關420的第四端(即節點C)。在其它實施例中，開關410及420可分 別為N型及P型電晶體。
另外，源極驅動器320具有多個開關及多工器。每一數據線耦接到相 對應的開關(如430)以及多工器(如440)。為方便說明，第4圖僅顯示單一 開關及單一多工器。如圖所示，源極驅動器320具有開關430以及多工器 440。開關430根據切換信號SW,傳送參考信號Vref給開關420的第四端 (即節點C)。多工器440根據時鐘信號CKH。傳送數據信號DATAi給開關 420的第四端。在本實施例中，開關430由N型電晶體M3所構成，多工 器440由N型電晶體MUX1所構成。
圖4b為圖4a的時序控制圖。請同時參照圖4a，在期間T1，掃描信號 SCANi為低電平，故導通開關410。此時，掃描信號SCAN2為高電平，故 可導通開關420。時鐘信號CKH!為高電平，故多工器440將數據信號DATAt 傳送至開關420的第四端(即節點C)。由於開關410及420被導通，故節點 A可接收到操作電壓PVDD,節點B可接收到數據信號DATA"
在期間T2，掃描信號SCANi為高電平，故不導通開關410。此時，掃 描信號SCAN2仍為高電平，故可繼續導通開關420。時鐘信號CKH,為低 電平，故不導通多工器440。由於切換信號SW為高電平，故可導通開關 430。由於開關420及430被導通，故節點B可接收到參考信號Vref。由於 開關410不導通，故節點A為浮置狀態(floating)。根據電容的特性，節點 A的電壓VA如下式所示
K =屍7DD - (A4rA - Fre/) x ; 。 ...........................(1)
在期間T3，掃描信號SCAN!仍然維持高電平，故不導通開關410。此
時，掃描信號SCAN2切換為低電平，開關420則不導通。時鐘信號CKHi
及切換信號SW均為低電平，故不導通多工器440及開關430。由於不導通
開關410及420,故節點A及節點B均為浮置狀態(floating)。此時，流經
驅動電晶體MD的電流I，如下式所示
/ = fex(rsG-l叫)2 .............................................(2)
將式(1)代入式(2),可得
廣2
/ = fe x {PPDD -- (A47^i - JTre/) x ;^〗-|叫}2............(3)化簡式(3)後，可得
/ ="- PW) x - N"...........................(4)
由式(4)可知，流經驅動電晶體MD的電流I與操作電壓PVDD無關。 由於發光元件140根據電流I而發光，因此，當操作電壓PVDD發生漂移 時，流經發光元件140的驅動電流I並不會受到影響。
圖5a為本發明的像素單元的另一可能實施例。在本實施例中，像素單 元Pu，通過兩金屬線接收數據信號DATAr以及參考信號Vref。如圖所示， 像素單元Pn'具有開關510、 520、 530、電容C1、 C2、驅動電晶體MD以 及發光元件OLED。開關530根據掃描信號SCAN2，傳送參考信號Vref給 節點B。在本實施例中，開關520由N型電晶體所構成，開關530由P型 電晶體所構成。在其它實施例中，開關520可由P型電晶體所構成，而開 關530可由N型電晶體所構成。
由於圖5a已繪出元件彼此間的連接關係，故不再贅述。另外，在本實 施例中，源極驅動器320'具有多工器540。多工器540根據時鐘信號CKHP 傳送數據信號DATAt給節點C。
圖5b為圖5a的時序控制圖。請配合圖5a，在期間Tl',掃描信號SCANi 為低電平，故導通開關510。掃描信號SCAN2為高電平，故導通開關520, 不導通開關530。時鐘信號CKHi為高電平，故多工器540將數據信號DATAt 傳送至節點C。由於開關510及520被導通，故節點A接收到操作電壓 PVDD,節點B接收到數據信號DATA"
在期間T2'，掃描信號SCANi為高電平，故不導通開關510。掃描信號 SCAN2為低電平，故不導通開關520,卻導通開關530。時鐘信號CKH!為 低電平，故多工器540停止傳送數據信號DATA"由於開關510不被導通， 故節點A為浮置狀態。由於導通開關530，故節點B接收到參考信號Vref。 此時，節點A的電壓如式(l)所示，而流經驅動電晶體MD的電流I如式(4) 所示。由式(4)可知，流經驅動電晶體MD的電流I與操作電壓PVDD無關， 因此，發光元件OLED便不受操作電壓PVDD的影響。
雖然本發明已以優選實施例公開如上，然其並非用以限定本發明，本 領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤 飾，因此本發明的保護範圍當視所附權利要求書所界定者為準。
權利要求
1.一種像素單元，耦接一源極驅動器，該像素單元包括一第一開關，具有一第一控制端、一第一端以及一第二端，該第一控制端接收一第一掃描信號，該第一端接收一第一操作電壓；一第二開關，具有一第二控制端、一第三端以及一第四端，該第二控制端接收一第二掃描信號，該第四端耦接該源極驅動器；一第一電容，耦接於該第一及第二端之間；一第二電容，耦接於該第二端與該第三端之間；一驅動電晶體，具有一柵極、一源極以及一漏極，該柵極耦接該第二端，該源極接收該第一操作電壓；以及一發光元件，耦接該漏極，並接收一第二操作電壓。
2. 如權利要求1所述的像素單元，其中當該第一開關為一 P型電晶體 時，該第二開關為一N型電晶體，當該第一開關為一N型電晶體時，該第 二開關為一P型電晶體。
3. 如權利要求1所述的像素單元，其中在一第一期間，該第一掃描信號 導通該第一開關，該第二端接收該第一揭:作電壓，該第二掃描信號導通該 第二開關，該源極驅動器提供一數據信號給該第四端，在一第二期間，該 第一掃描信號不導通該第一開關，該第二掃描信號繼續導通該第二開關， 該源極驅動器提供一參考信號給該第四端，在一第三期間，該第一掃描信 號不導通該第一開關，該第二掃描信號不導通該第二開關。
4. 如權利要求1所述的像素單元，還包括一第三開關，具有一第四控制 端、 一第五端以及一第六端，該第四控制端耦接該第二控制端，該第五端 耦接該第三端，該第六端接收該源極驅動器，當該第二開關為一N型晶體 管時，該第三開關為一P型電晶體，當該第二開關為一P型電晶體，該第 三開關為一N型電晶體。
5. 如權利要求4所述的像素單元，其中在一第一期間，該第一掃描信號 導通該第一開關，該第二掃描信號導通該第二開關，該第二掃描信號不導 通該第三開關，該源極驅動器提供一數據信號給該第四端，在一第二期間， 該第一掃描信號不導通該第一開關，該第二掃描信號不導通該第二開關， 該第二掃描信號導通該第三開關，該源極驅動器提供一參考信號給該第三端。
6. —種電子系統，包括一電源轉換模塊，用以將一外部電源轉換成一第 一及第二操作電壓；以及一顯示面板，接收該第一及第二操作電壓，並包括 一柵極驅動器，提供一第一及第二掃描信號；以及 一源極驅動器，輸出一數據信號或是一參考信號，該源極驅動器包括一數據單元，提供該數據信號；以及一控制單元，提供該參考信號、 一切換信號以及一時鐘信號；以及一像素單元，包括一第一開關，具有一第一控制端、 一第一端以及一第二端，該第 一控制端接收該第一掃描信號，該第一端接收該第一操作電壓；一第二開關，具有一第二控制端、 一第三端以及一第四端，該第 二控制端接收該第二掃描信號，該第四端耦接該源極驅動器；一第一電容，耦接於該第一及第二端之間；一第二電容，耦接於該第二端與該第三端之間；一驅動電晶體，具有一柵極、 一源極以及一漏極，該柵極耦接該 第二端，該源極接收該第一操作電壓；以及一發光元件，耦接該漏極，並接收該第二4喿作電壓。
7. 如權利要求6所述的電子系統，其中當該第一開關為一 P型電晶體 時，該第二開關為一N型電晶體，當該第一開關為一N型電晶體，該第二 開關為一P型電晶體。
8. 如權利要求6所述的電子系統，其中該源極驅動器還包括 一第三開關，根據該切換信號，傳送該參考信號給該第四端；以及 一多工器，根據該時鐘信號，傳送該數據信號給該第四端，其中在一第一期間，該第一掃描信號導通該第一開關，該第二掃描信號導通該第二 開關，該多工器傳送該數據信號給該第四端，在一第二期間，該第一掃描 信號不導通該第一開關，該第二掃描信號繼續導通該第二開關，該第三開 關傳送該參考信號給該第四端，在一第三期間，該第一掃描信號不導通該第一開關，該第二掃描信號不導通該第二開關。
9. 如權利要求6所述的電子系統，其中該源極驅動器還包括一多工器， 根據該時鐘信號，傳送該數據信號給該第四端，該像素單元還包括一第三 開關，根據該第二掃描信號，傳送該參考信號給該第四端，當該第二開關 為一N型電晶體時，該第三開關為一P型電晶體，當該第二開關為一P型 電晶體，該第三開關為一N型電晶體，在一第一期間，該第一掃描信號導 通該第一開關，該第二掃描信號導通該第二開關，該第二掃描信號不導通 該第三開關，該多工器傳送該數據信號給該第四端，在一第二期間，該第 一掃描信號不導通該第一開關，該第二掃描信號不導通該第二開關，該第 二掃描信號導通該第三開關，該第三開關傳送該參考信號給該第三端。
10. 如權利要求6所述的電子系統，其中該電子系統為 一個人數字助理、 一行動電話、 一數字相機、 一電視、 一全球定位系統、 一車用顯示器、 一航 空用顯示器、 一數字相框、 一筆記型計算機或是一桌上型計算機。
全文摘要
像素單元及具有像素單元的電子系統。該像素單元，耦接一源極驅動器，並包括，一第一開關、一第二開關、一第一電容、一第二電容、一驅動電晶體以及一發光元件。第一開關具有一第一控制端、一第一端以及一第二端。第一控制端接收一第一掃描信號。第一端接收一第一操作電壓。第二開關具有一第二控制端、一第三端以及一第四端。第二控制端接收一第二掃描信號。第四端耦接源極驅動器。第一電容耦接於第一及第二端之間。第二電容耦接於第二端與第三端之間。驅動電晶體的柵極耦接第二端，其源極接收第一操作電壓。發光元件耦接驅動電晶體的漏極，並接收一第二操作電壓。
文檔編號G09G3/20GK101673503SQ20081021204
公開日2010年3月17日 申請日期2008年9月12日 優先權日2008年9月12日
發明者劉炳麟 申請人:統寶光電股份有限公司