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TWI779651B - 驅動電路 - Google Patents

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TWI779651B
TWI779651B TW110120830A TW110120830A TWI779651B TW I779651 B TWI779651 B TW I779651B TW 110120830 A TW110120830 A TW 110120830A TW 110120830 A TW110120830 A TW 110120830A TW I779651 B TWI779651 B TW I779651B
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transistor
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electrically coupled
circuit
driving
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黃書豪
蘇松宇
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友達光電股份有限公司
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Abstract

驅動電路包含驅動電晶體、電容、重置電路、觸控感測電極、感測電路以及讀取電路。電容電性耦接驅動電晶體之閘極端。重置電路電性耦接驅動電晶體之閘極端，用以重置驅動電晶體之閘極端的電位。感測電路電性耦接在觸控感測電極以及驅動電晶體之閘極端之間，感測電路用以將觸控感測電極之電位傳送至驅動電晶體之閘極端。讀取電路電性耦接該驅動電晶體，讀取電路用以依據驅動電晶體之閘極端的電位輸出觸控感測訊號。

Description

驅動電路
本案係關於一種驅動電路，特別係關於一種具有發光元件以及觸控感測功能的驅動電路。
在現今的技術中，具有觸控感測功能的顯示面板往往是由獨立的觸控感測電路以及畫素電路構成。然而，由於部分的觸控感測元件(例如，光學觸控感測元件)容易受環境光與面板結構影響其靈敏度，因此為了減少在觸控感測期間所接收的雜訊，通常會減少顯示面板的顯示時間。並且，在這樣各自運作的電路架構下還須劃分出額外獨立的觸控感測時間，這會造成觸控感測元件的充電率、觸控感測功能的解析度受限。
本揭示文件提供一種驅動電路。驅動電路包含驅動電晶體、電容、重置電路、觸控感測電極、感測電路以及讀取電路。電容電性耦接驅動電晶體之閘極端。重置電路電性耦接驅動電晶體之閘極端，用以重置驅動電晶體之閘極端的電位。感測電路電性耦接在觸控感測電極以及驅動電晶體之閘極端之間，感測電路用以將觸控感測電極之電位傳送至驅動電晶體之閘極端。讀取電路電性耦接該驅動電晶體，讀取電路用以依據驅動電晶體之閘極端的電位輸出觸控感測訊號。
綜上所述，本揭示文件利用觸控感測電極感測用戶的觸控，並利用感測電路將觸控感測電極之電位傳送至驅動電晶體之閘極端，再由讀取電路依據驅動電晶體之閘極端的電位輸出觸控感測訊號，使得驅動電路得以集成觸控感測功能以及畫素驅動電路的功能。
下列係舉實施例配合所附圖示做詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本揭露所涵蓋的範圍，而結構運作之描述非用以限制其執行順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本揭露所涵蓋的範圍。另外，圖示僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。為使便於理解，下述說明中相同元件或相似元件將以相同之符號標示來說明。
在全篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞(terms)，除有特別註明除外，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。
此外，在本文中所使用的用詞『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』。此外，本文中所使用之『及／或』，包含相關列舉項目中一或多個項目的任意一個以及其所有組合。
於本文中，當一元件被稱為『耦接』或『連接』時，可指『電性耦接』或『電性連接』。『耦接』或『連接』亦可用以表示二或多個元件間相互搭配操作或互動。此外，雖然本文中使用『第一』、『第二』、…等用語描述不同元件，該用語僅是用以區別以相同技術用語描述的元件或操作。
第1A圖為依據本揭露一些實施例之驅動電路100a的功能方塊圖。如第1A所示，驅動電路100a包含觸控感測電極TP、重置電路110、感測電路120、讀取電路130、電容Cs以及驅動電晶體Td。
在架構上，電容Cs電性耦接驅動電晶體Td之閘極端。重置電路110電性耦接驅動電晶體Td之閘極端，重置電路110用以重置驅動電晶體Td之閘極端的電位。感測電路120電性耦接在觸控感測電極TP以及驅動電晶體Td之閘極端之間，感測電路120用以將觸控感測電極TP之電位傳送至驅動電晶體Td之閘極端。
驅動電晶體Td電性耦接在第一系統電壓端VDD以及讀取電路130之間。驅動電晶體Td之第一端電性耦接第一系統電壓端VDD。讀取電路130電性耦接驅動電晶體Td之第二端，讀取電路130用以依據驅動電晶體Td之閘極端的電位輸出觸控感測訊號TS。
請參閱第1B圖，第1B圖為依據本揭露一些實施例之第1A圖之驅動電路100a的電路架構圖。
如第1B圖所示，重置電路110包含第一電晶體T1、第二電晶體T2以及第三電晶體T3。第一電晶體T1之第一端電性耦接電容Cs之第一端以及驅動電晶體Td之閘極端，第一電晶體T1之第二端電性耦接參考電壓端Vref，第一電晶體T1之閘極端用以接收第一控制訊號RST(n)。第二電晶體T2之第一端電性耦接電容Cs之第二端，第二電晶體T2之第二端電性耦接參考電壓端Vref，第二電晶體T2之閘極端用以接收第一控制訊號RST(n)。第三電晶體T3之第一端電性耦接觸控感測電極TP，第三電晶體T3之第二端電性耦接電容Cs之第二端，第三電晶體T3之閘極端用以接收第一控制訊號RST(n)。
感測電路120包含第四電晶體T4。第四電晶體T4之第一端電性耦接觸控感測電極TP，第四電晶體T4之第二端電性耦接電容Cs之第一端以及驅動電晶體Td之閘極端，第四電晶體T4之閘極端用以接收第二控制訊號SC(n)。
讀取電路130包含第五電晶體T5。第五電晶體T5之第一端電性耦接驅動電晶體Td之第二端，第五電晶體T5之第二端用以輸出觸控感測訊號TS，第五電晶體T5之閘極端用以接收第二控制訊號SC(n)。
在操作上，首先，藉由控制第一控制訊號RST(n)之邏輯位準，可以將參考電壓端Vref之電位經由第一電晶體T1以及第三電晶體T3分別傳送至驅動電晶體Td之閘極端以及觸控感測電極TP，藉此重置驅動電晶體Td之閘極端以及觸控感測電極TP之電位。接著，藉由控制第二控制訊號SC(n) 之邏輯位準，可以將觸控感測電極TP之電位經由第四電晶體T4傳送至驅動電晶體Td之閘極端，藉此依據驅動電晶體Td其閘極端之電位，經由第五電晶體T5輸出觸控感測訊號TS，藉此進行觸控感測。
請參閱第2A圖，第2A圖為依據本揭露一些實施例之驅動電路100b的功能方塊圖。如第2A圖所示，驅動電路100b包含觸控感測電極TP、重置電路110、感測電路120、讀取電路130、電容Cs、驅動電晶體Td。
第2A圖之驅動電路100b的觸控感測電極TP、重置電路110、感測電路120、讀取電路130、電容Cs、驅動電晶體Td的連接關係及作動方式分別類似於第1A圖之驅動電路100a的觸控感測電極TP、重置電路110、感測電路120、讀取電路130、電容Cs、驅動電晶體Td的連接關係及作動方式。因此，在此不再贅述。
驅動電路100b更包含補償電路140、穩壓電路150、寫入電路160以及發光元件L1。在一些實施例中，發光元件L1可以由微型發光二極體、發光二極體、次毫米發光二極體或其他發光元件實施。
在架構上，驅動電晶體Td以及發光元件L1電性串連在第一系統電壓端VDD以及第二系統電壓端VSS之間。詳細而言，驅動電晶體Td之第一端電性耦接第一系統電壓端VDD，驅動電晶體Td之第二端電性耦接第九電晶體T9之第一端，第九電晶體T9之第二端電性耦接發光元件L1之第一端，第九電晶體T9之閘極端用以接收第五控制訊號EM(n)。發光元件L1之第二端電性耦接第二系統電壓端VSS。
驅動電晶體Td用以依據其閘極端之電位提供驅動電流予發光元件L1，以驅動發光元件L1發光。並且，第九電晶體T9依據第五控制訊號EM(n)致能，以導通前述驅動電流從第一系統電壓端VDD流經驅動電晶體Td、第九電晶體T9、發光元件L1至第二系統電壓端VSS之電流路徑。
補償電路140電性耦接在驅動電晶體Td之閘極端及第二端之間，補償電路140用以補償驅動電晶體Td之臨界電壓。
電容Cs之第一端電性耦接驅動電晶體Td，電容Cs之第二端電性耦接穩壓電路150。
穩壓電路150電性耦接在電容Cs之第二端以及參考電壓端Vref之間，穩壓電路150用以穩定電容Cs之第二端之電位。
寫入電路160電性耦接電容Cs之第二端，寫入電路160用以將資料訊號DATA傳送至電容Cs之第二端。
請參閱第2B圖，第2B圖為依據本揭露一些實施例之第2A圖之驅動電路100b的電路架構圖。
如第2B圖所示，重置電路110包含第一電晶體T1、第二電晶體T2以及第三電晶體T3。感測電路120包含第四電晶體T4。讀取電路130包含第五電晶體T5。
第2B圖之驅動電路100b的第一電晶體T1、第二電晶體T2以及第三電晶體T3、第四電晶體T4以及第五電晶體T5的連接關係分別類似於第1B圖之驅動電路100a的第一電晶體T1、第二電晶體T2以及第三電晶體T3、第四電晶體T4以及第五電晶體T5。因此，在此不再贅述。
補償電路140包含第六電晶體T6。第六電晶體T6之第一端電性耦接驅動電晶體Td之第二端，第六電晶體T6之第二端電性耦接驅動電晶體Td之閘極端，第六電晶體T6之閘極端用以接收第三控制訊號SN(n)。其中節點N1在驅動電晶體Td之閘極端與第六電晶體T6之第二端的連接處，並且節點N2在驅動電晶體Td之第二端與第六電晶體T6之第一端的連接處。
穩壓電路150包含第七電晶體T7。第七電晶體T7之第一端電性耦接電容Cs之第二端，第七電晶體T7之第二端電性耦接參考電壓端Vref，第七電晶體T7之閘極端用以接收第三控制訊號SN(n)。
寫入電路160包含第八電晶體T8。第八電晶體T8之第一端電性耦接電容Cs之第一端，第八電晶體T8之第二端用以接收資料訊號DATA，第八電晶體T8之閘極端用以接收第四控制訊號SN(n+1)。其中，節點N3在電容Cs之第二端與第八電晶體T8的連接處。
請參閱第3圖，第3圖為依據一實施例，第2B圖中的驅動電路100b的控制訊號的時序圖。如第3圖所示，在驅動電路100b的控制時序中的一個顯示週期可分為兩個階段，其分別為觸控感測階段PT以及顯示階段PD。觸控感測階段PT包含重置期間P1、感測期間P2。顯示階段PD包含重置期間P3、補償期間P4、寫入期間P5以及發光期間P6。需特別說明的是，第3圖中的該些期間的時間長度僅用以示例，並非用以限制本揭露文件。
詳細而言，第一控制訊號RST(n)在重置期間P1、P3具有第一邏輯位準 (例如：低邏輯位準)；第一控制訊號RST(n)在感測期間P2以及補償期間P4、寫入期間P5以及發光期間P6具有第二邏輯位準 (例如：高邏輯位準)。第二控制訊號SC(n)在感測期間P2具有第一邏輯位準；第二控制訊號SC(n)在重置期間P1、重置期間P3、補償期間P4、寫入期間P5以及發光期間P6具有第二邏輯位準。第三控制訊號SN(n)在補償期間P4具有第一邏輯位準；第三控制訊號SN(n)在重置期間P1、感測期間P2、重置期間P3、寫入期間P5以及發光期間P6具有第二邏輯位準。第四控制訊號SN(n+1)在寫入期間P5具有第一邏輯位準；第四控制訊號SN(n+1)在重置期間P1、感測期間P2、重置期間P3、補償期間P4以及發光期間P6具有第二邏輯位準。第五控制訊號EM(n)在發光期間P6具有第一邏輯位準；第五控制訊號EM(n)在重置期間P1、感測期間P2、重置期間P3、補償期間P4以及寫入期間P5具有第二邏輯位準。
在一些實施例中，第一控制訊號RST(n)是重置控制訊號，第二控制訊號SC(n)是感測控制訊號，第五控制訊號EM(n)是發光控制訊號。
為使驅動電路100b的整體操作更加清楚易懂，以下請一併參考第2B圖、第3圖以及第4A至第4E圖。第4A圖為第2B圖中的驅動電路100b在重置期間Pl中的電路狀態圖。第4B圖為第2B圖中的驅動電路100b在感測期間P2中的電路狀態圖。第4C圖為第2B圖中的驅動電路100b在補償期間P4中的電路狀態圖。第4D圖為第2B圖中的驅動電路100b在寫入期間P5中的電路狀態圖。第4E圖為第2B圖中的驅動電路100b在發光期間P6中的電路狀態圖。
於重置期間P1，由於第一控制訊號RST(n)具有低邏輯位準，因此第一電晶體T1、第二電晶體T2以及第三電晶體T3會導通。另一方面，由於第二控制訊號SC(n)、第三控制訊號SN(n)、第四控制訊號SN(n+1)以及第五控制訊號EM(n)具有高邏輯位準，因此第四電晶體T4、第五電晶體T5、第六電晶體T6、第七電晶體T7、第八電晶體T8、第九電晶體T9會關斷。
詳細而言，於重置期間P1，參考電壓端Vref之電壓Vr將透過第二電晶體T2傳送至電容Cs之第二端，使得電容Cs之第二端(節點N3)的電位實質等於電壓Vr。參考電壓端Vref之電壓Vr會透過第一電晶體T1傳送至節點N1，使驅動電晶體Td之閘極端以及電容Cs之第一端(節點N1)的電位實質等於電壓Vr。並且，參考電壓端Vref之電壓Vr亦會透過第一電晶體T1以及第三電晶體T3傳送至觸控感測電極TP，使觸控感測電極TP的電位 實質等於電壓Vr。如此一來，於重置期間P1，驅動電晶體Td之閘極端以及電容Cs之第二端的電位可以被重置且被穩定在電壓Vr，驅動電路100b即完成重置操作。
於感測期間P2，由於第二控制訊號SC(n)具有低邏輯位準，因此第四電晶體T4以及第五電晶體T5會導通。另一方面，由於第一控制訊號RST(n)、第三控制訊號SN(n)、第四控制訊號SN(n+1)以及第五控制訊號EM(n)具有高邏輯位準，因此第一電晶體T1、第二電晶體T2、第三電晶體T3、第六電晶體T6、第七電晶體T7、第八電晶體T8、第九電晶體T9會關斷。
詳細而言，於感測期間P2，由於第一電晶體T1、第二電晶體T2及第七電晶體T7關斷，節點N1會與參考電壓端Vref電性隔絕。並且由於第八電晶體T8及第九電晶體T9關斷，節點N1亦與第二系統電壓端VSS電性隔絕。
於感測期間P2初始時，第二控制訊號SC(n)從高位準切換為低位準時會透過寄生電容降低節點N1的電位，節點N1降低的電位以電壓Vft1表示。在一些實施例中電壓Vft1可以由下列公式表示：Vft1=Cgs*(VGH-VGL)/(Cs+Cgs)...公式(一)
在上述公式中，Cgs可以是電性耦接節點N1的元件(例如，第五電晶體T5)的寄生電容，VGH、VGL可以分別是第二控制訊號SC(n)的高位準電位及低位準電位，Cs可以是電容Cs的電容值。
亦即，若因為用戶未觸碰顯示面板因而觸控感測電極TP並未電性耦接額外的等效電容，節點N1的電位會是參考電壓端Vref的電壓Vr減去Vft1。
另一方面，若用戶手指有觸控顯示面板，用戶手指會被視為(等效為)電性耦接觸控感測電極TP的電容，則於感測期間P2初始時，第二控制訊號SC(n)從高位準切換為低位準時會透過寄生電容降低節點N1的電位，節點N1降低的電位以電壓Vft2表示。在一些實施例中電壓Vft2可以由下列公式表示：Vft2=Cgs*(VGH-VGL)/(Cs+Cgs+Cf)...公式(二)
相似地，在上述公式中，Cgs可以是電性耦接節點N1的元件(例如，第五電晶體T5)的寄生電容，VGH、VGL可以分別是第二控制訊號SC(n)的高位準電位及低位準電位，Cs可以被視為電容Cs的電容值，Cf可以被視為用戶手指觸控顯示面板時等效為電性耦接觸控感測電極TP的電容值。
亦即，若因為用戶有觸碰顯示面板而使觸控感測電極TP電性耦接額外的等效電容，節點N1的電位會是參考電壓端Vref的電壓Vr減去電壓Vft2。
依據公式(一)以及公式(二)可以得知，由於電壓Vft2的數值會小於電壓Vft1的數值，且節點N1的電位會是參考電壓端Vref的電壓Vr減去電壓Vft2或Vft1，相較於用戶未觸碰顯示面板時，用戶有觸碰顯示面板時節點N1的電位會在較高位準。
並且，於感測期間P2，驅動電晶體Td會依據其閘極端(節點N1)的電位自第一系統電壓端VDD提供電流予讀取電路130，使讀取電路130將所述電流作為觸控感測訊號TS。相較於用戶未觸碰顯示面板時，用戶有觸碰顯示面板時驅動電晶體Td的閘極端的電位會在較高位準，因而會提供較小的電流作為觸控感測訊號TS。
舉例而言，若用戶未觸碰顯示面板，驅動電晶體Td會提供27.6微安培的電流作為觸控感測訊號TS。另一方面，若用戶有觸碰顯示面板，驅動電晶體Td會提供17.3微安培的電流作為觸控感測訊號TS。如此一來，於感測期間P2，驅動電路100b即完成觸控感測操作。
進一步而言，依據用戶指紋的間隙深淺，等效為電性耦接觸控感測電極TP的電容值Cf會有相異的數值，而使驅動電晶體Td提供相異幅值的電流作為觸控感測訊號TS。
舉例而言，若用戶輕輕觸碰顯示面板，用戶指紋與顯示面板的間隙較大，會導致電容值Cf在較小的數值，驅動電晶體Td提供較大的(例如，26.6微安培)電流作為觸控感測訊號TS。另一方面，若用戶較緊密的觸碰顯示面板，用戶指紋與顯示面板的間隙較小，會導致電容值Cf在較大的數值，驅動電晶體Td提供較小的(例如，18.8微安培)電流作為觸控感測訊號TS。如此一來，於感測期間P2，驅動電路100b可以進一步區分用戶手指與顯示面板的觸碰緊密程度。
接著，為了將驅動電晶體Td的閘極端的電位重置為參考電壓端Vref的電壓Vr，於重置期間P3的進行重置操作。
於重置期間P3，由於第一控制訊號RST(n)具有低邏輯位準，因此第一電晶體T1、第二電晶體T2以及第三電晶體T3會導通。另一方面，由於第二控制訊號SC(n)、第三控制訊號SN(n)、第四控制訊號SN(n+1)以及第五控制訊號EM(n)具有高邏輯位準，因此第四電晶體T4、第五電晶體T5、第六電晶體T6、第七電晶體T7、第八電晶體T8、第九電晶體T9會關斷。
由於驅動電路100b在重置期間P3的作動方式類似於在重置期間P1的作動方式，在此不再贅述。
於補償期間P4，由於第三控制訊號SN(n)具有低邏輯位準，因此第六電晶體T6會導通。另一方面，由於第一控制訊號RST(n)、第二控制訊號SC(n)、第四控制訊號SN(n+1)以及第五控制訊號EM(n) 具有高邏輯位準，因此第一電晶體T1、第二電晶體T2、第三電晶體T3、第四電晶體T4、第五電晶體T5、第七電晶體T7、第八電晶體T8、第九電晶體T9會關斷。
詳細而言，於補償期間P4，第一系統電壓端VDD之電壓Vdd會經由驅動電晶體Td以及第六電晶體T6傳送至驅動電晶體Td的閘極端，直到驅動電晶體Td截止。亦即，當驅動電晶體Td的源極端與閘極端之間的電位差值與驅動電晶體Td的臨界電壓Vth大致相同時，驅動電晶體Td截止。此時，由於驅動電晶體Td的第一端(源極端)的電位在電壓Vdd，驅動電晶體Td的閘極端(節點N1)的電位會是(Vdd-|Vth|)。如此，驅動電路100b於補償期間P4即完成補償操作。
於寫入期間P5，由於第四控制訊號SN(n+1)具有低邏輯位準，因此第八電晶體T8會導通。另一方面，由於第一控制訊號RST(n)、第二控制訊號SC(n)、第三控制訊號SN(n)以及第五控制訊號EM(n)具有高邏輯位準，因此，第一電晶體T1、第二電晶體T2、第三電晶體T3、第四電晶體T4、第五電晶體T5、第六電晶體T6、第七電晶體T7以及第九電晶體T9會關斷。
詳細而言，於寫入期間P5，資料訊號DATA的電壓Vdata會經由第八電晶體T8傳送至電容Cs的第二端，使電容Cs之第二端(節點N3)的電位實質等於電壓Vdata。進一步而言，電容Cs之第二端(節點N3)自補償期間P4至寫入期間P5變化的電位，透過電容耦合作用傳送致電容Cs之第一端(節點N1)。亦即，電容Cs之第一端(節點N1)會增加電壓(Vdata-Vr)，也就是說，電容Cs之第一端(節點N1)的電位實質上等於[Vdd-|Vth|+(Vdata-Vr)]。此時，驅動電晶體Td的第一端(源極端)的電位在電壓Vdd。驅動電晶體Td的源極端與閘極端的跨壓差(Vsg)為Vdd-[Vdd-|Vth|+(Vdata-Vr)]=[(Vr-Vdata)+|Vth|]。
一般而言，P型電晶體所能提供的驅動電流遵守以下公式：Id=k(Vsg-|Vth|)2。其中，k為相關於驅動電晶體Td的元件特性的一常數，|Vth|為驅動電晶體Td的臨界電壓的絕對值。
將上述驅動電晶體Td的源極端與閘極端的跨壓(Vsg)代入驅動電流Id的公式中，驅動電流Id如下列計算: Id=k(Vsg-|Vth|) 2Id=k{[(Vr-Vdata)+|Vth|]-|Vth|} 2Id=k(Vr-Vdata) 2
於發光期間P6，驅動電晶體Td提供驅動電流Id=k(Vr-Vdata) 2予發光元件L1，使發光元件L1依據驅動電流Id的幅值發光。
舉例而言，若於寫入期間P5，驅動電路100b被寫入的資料訊號DATA的電壓Vdata較大，則由於前述驅動電流Id的公式，發光元件L1於發光期間P6會依據較小的驅動電流Id而在較低的亮度(灰階)；另一方面，若驅動電路100b被寫入的資料訊號DATA的電壓Vdata較小，則由於前述驅動電流Id的公式，發光元件L1於發光期間P6會依據較大的驅動電流Id而在較高的亮度(灰階)。
請參閱第5圖，第5圖為第2A圖及第2B圖中的觸控感測電極TP在薄膜電晶體層200中的結構示意圖。
如第5圖所示，薄膜電晶體層200包含基板SUB、源極/汲極端210、閘極端220、多晶矽層230、介質層240、介質層250、閘極介質層260、緩衝層270及觸控感測電極TP。需要注意的是，觸控感測電極TP可以設置在相鄰於薄膜電晶體層200中之基板SUB的位置。更具體而言，在薄膜電晶體層200之中，觸控感測電極TP設置在緩衝層270以及基板SUB之間。如此，在一些實施例中，藉由驅動電路100b所實現的顯示面板可以係側向式之發光顯示面板或下側式發光之顯示面板。
請參閱第6A圖，第6A圖為依據本揭露一些實施例之驅動電路100c的功能方塊圖。如第6A圖所示，驅動電路100c包含觸控感測電極TP、重置電路110、感測電路120、讀取電路130、電容Cs、驅動電晶體Td。
第6A圖之驅動電路100c的觸控感測電極TP、重置電路110、感測電路120、讀取電路130、電容Cs、驅動電晶體Td的作動方式分別類似於第2A圖之驅動電路100b的觸控感測電極TP、重置電路110、感測電路120、讀取電路130、電容Cs、驅動電晶體Td的作動方式。因此，在此不再贅述。
驅動電路100c更包含補償電路140、穩壓電路150、寫入電路160、第九電晶體T9、第十電晶體T10以及發光元件L1。在一些實施例中，發光元件L1可以由微型發光二極體、發光二極體、次毫米發光二極體或其他發光元件實施。
需要注意的是，由於發光元件L1可以由發光二極體芯片實施。前述發光二極體芯片可以依電極的位置不同，區分為水平(Lateral)、覆晶(Flip)以及垂直(Vertical)結構。在第6A圖的實施例中，驅動電路100c的觸控感測電極TP可以由前述任一結構中之發光元件L1(例如，發光二極體芯片)的陰極電極實施，藉此減少在其他實施例中觸控感測元件額外的電路面積。
在架構上，驅動電晶體Td、第九電晶體T9、發光元件L1以及第十電晶體T10電性串連在第一系統電壓端VDD以及第二系統電壓端VSS之間。詳細而言，驅動電晶體Td之第一端電性耦接第一系統電壓端VDD，驅動電晶體Td之第二端電性耦接第九電晶體T9之第一端，第九電晶體T9之第二端電性耦接發光元件L1之第一端，第九電晶體T9之閘極端用以接收第五控制訊號EM(n)。發光元件L1之第二端電性耦接第十電晶體T10之第一端，第十電晶體T10之第二端電性耦揭第二系統電壓端VSS。
驅動電晶體Td用以依據其閘極端之電位提供驅動電流予發光元件L1，以驅動發光元件L1發光。並且，第九電晶體T9以及第十電晶體T10依據第五控制訊號EM(n)致能，以導通前述驅動電流從第一系統電壓端VDD流經驅動電晶體Td、第九電晶體T9、發光元件L1、第十電晶體T10至第二系統電壓端VSS之電流路徑。
補償電路140電性耦接在驅動電晶體Td之閘極端(節點N1)及第二端(節點N2)之間，補償電路140用以補償驅動電晶體Td之臨界電壓。
電容Cs之第一端電性耦接驅動電晶體Td之閘極端(節點N1)，電容Cs之第二端電性耦接穩壓電路150。
穩壓電路150電性耦接在電容Cs之第二端以及參考電壓端Vref之間，穩壓電路150用以穩定電容Cs之第二端之電位。
寫入電路160電性耦接電容Cs之第二端(節點N3)，寫入電路160用以將資料訊號DATA傳送至電容Cs之第二端(節點N3)。
請參閱第6B圖，第6B圖為依據本揭露一些實施例之第6A圖之驅動電路100c的電路架構圖。
如第6B圖所示，重置電路110包含第一電晶體T1、第二電晶體T2以及第三電晶體T3。感測電路120包含第四電晶體T4。讀取電路130包含第五電晶體T5。
在架構上，與第2B圖之實施例中驅動電路100b相較，第6B圖之實施例中驅動電路100c不同之處在於第三電晶體T3、第四電晶體T4以及觸控感測電極TP的連接關係。更確切來說，在第6B圖所示的驅動電路100c中，第三電晶體T3、觸控感測電極TP以及第四電晶體T4電性串連在參考電壓端Vref以及節點N1之間。在第2B圖所示的驅動電路100b中，第三電晶體T3以及第四電晶體T4並聯且電性耦接觸控感測電極TP。雖然驅動電路100b及100c的細部連接關係不完全相同，第6B圖之驅動電路100c的第三電晶體T3、第四電晶體T4的作動方式仍然類似於第2B圖之驅動電路100b的第三電晶體T3、第四電晶體T4的作動方式。因此，在此不再贅述。
補償電路140包含第六電晶體T6，穩壓電路150包含第七電晶體T7，寫入電路160包含第八電晶體T8。由於驅動電路100c之第六電晶體T6、第七電晶體T7及第八電晶體T8的連接關係及作動方式分別類似於第2B圖中之驅動電路100b之第六電晶體T6、第七電晶體T7及第八電晶體T8的連接關係及作動方式。因此，在此不再贅述。
由於驅動電路100c的控制訊號的時序圖亦可由第3圖實施，請一併參考第3圖以及第7A至第7E圖。第7A圖為第6B圖中的驅動電路100c在重置期間P1中的電路狀態圖。第7B圖為第6B圖中的驅動電路100c在感測期間P2中的電路狀態圖。第7C圖為第6B圖中的驅動電路100c在補償期間P4中的電路狀態圖。第7D圖為第6B圖中的驅動電路100c在寫入期間P5中的電路狀態圖。第7E圖為第6B圖中的驅動電路100c在發光期間P6中的電路狀態圖。如第3圖以及第7A~7E圖所示，驅動電路100c的作動方式類似於驅動電路100c。因此，在此不再贅述。
請參閱第8圖，第8圖為第6B圖中的驅動電路100c的控制訊號以及依據不同觸控程度，流經驅動電晶體Td的電流Id0~Id8的波形圖。如第8圖所示，第一控制訊號RST(n)在重置期間P1及P3具有低邏輯位準；第二控制訊號SC(n)在感測期間P2具有低邏輯位準；第三控制訊號SN(n)在補償期間P4具有低邏輯位準；第四控制訊號SN(n+1)在寫入期間P5具有低邏輯位準；第五控制訊號EM(n)在發光期間P6具有低邏輯位準。
在一些實施例中，在感測期間P2，依據用戶指紋的間隙深淺，等效為電性耦接觸控感測電極TP的電容值Cf會有相異的數值，而使驅動電晶體Td提供相異幅值的電流作為觸控感測訊號TS。舉例而言，若用戶輕輕觸碰顯示面板，用戶指紋與顯示面板的間隙較大，會導致電容值Cf在較小的數值，驅動電晶體Td提供較大的電流Id1，27.1微安培，作為觸控感測訊號TS。另一方面，若用戶較緊密的觸碰顯示面板，用戶指紋與顯示面板的間隙較小，會導致電容值Cf在較大的數值，驅動電晶體Td提供較小的電流Id8，17.2微安培，作為觸控感測訊號TS。在第8圖所示的實施例中，電流Id0~Id8分別是27.6、27.1、26.6、25.2、23.4、21.0、18.8、17.8、17.2微安培。並且，於發光期間P6中，電流Id0~Id8的數值皆為118.7毫安培。換言之，即使觸控感測電極TP係由發光元件L1的陰極實現，用戶的觸碰不會影響於發光期間P6提供予發光元件L1的驅動電流的大小。如此一來，於感測期間P2，驅動電路100c可以進一步區分用戶手指與顯示面板的觸碰緊密程度。
綜上所述，本揭示文件之驅動電路100a、100b及100c利用觸控感測電極TP感測用戶的觸控，並利用感測電路120將觸控感測電極TP之電位傳送至驅動電晶體Td之閘極端，再由讀取電路130依據驅動電晶體Td之閘極端的電位輸出觸控感測訊號TS，使得驅動電路100a、100b及100c得以集成觸控感測功能以及畫素驅動電路的功能，並且不會因位解析度、幀率(Frame Rate)的影響，而須縮減顯示時間。進一步而言，驅動電路100b的觸控感測電極TP可以設置在薄膜電晶體層200中之特定位置，藉以實現側向式之發光顯示面板或下側式發光之顯示面板。另一方面，驅動電路100c的觸控感測電極TP可以由發光元件L1的陰極電極實施，從而減少觸控感測元件的面積。
雖然本揭露已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何本領域通具通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
為使本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附符號之說明如下： 100a,100b,100c:驅動電路 110:重置電路 120:感測電路 130:讀取電路 140:補償電路 150:穩壓電路 160:寫入電路 200:薄膜電晶體層 210:源極/汲極端 220:閘極端 230:多晶矽層 240:介質層 250:介質層 260:閘極介質層 270:緩衝層 SUB:基板 T1:第一電晶體 T2:第二電晶體 T3:第三電晶體 T4:第四電晶體 T5:第五電晶體 T6:第六電晶體 T7:第七電晶體 T8:第八電晶體 T9:第九電晶體 T10:第十電晶體 L1:發光元件 Td:驅動電晶體 Cs:電容 TP:觸控感測電極 RST(n):第一控制訊號 SC(n):第二控制訊號 SN(n):第三控制訊號 SN(n+1):第四控制訊號 EM(n):第五控制訊號 PT:觸控感測階段 PD:顯示階段 P1,P3:重置期間 P2:感測期間 P4:補償期間 P5:寫入期間 P6:發光期間 TS:觸控感測訊號 VDD:第一系統電壓端 VSS:第二系統電壓端
為使本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1A圖為依據本揭露一些實施例之驅動電路的功能方塊圖。
第1B圖為依據本揭露一些實施例之第1A圖之驅動電路的電路架構圖。
第2A圖為依據本揭露一些實施例之驅動電路的功能方塊圖。
第2B圖為依據本揭露一些實施例之第2A圖之驅動電路的電路架構圖。
第3圖為依據一實施例，第2B圖中的驅動電路的控制訊號的時序圖。
第4A圖為第2B圖中的驅動電路在重置期間P1中的電路狀態圖。 第4B圖為第2B圖中的驅動電路在感測期間P2中的電路狀態圖。 第4C圖為第2B圖中的驅動電路在補償期間P4中的電路狀態圖。 第4D圖為第2B圖中的驅動電路在寫入期間P5中的電路狀態圖。 第4E圖為第2B圖中的驅動電路在發光期間P6中的電路狀態圖。 第5圖為第2A圖及第2B圖中的觸控感測電極在薄膜電晶體層中的結構示意圖。 第6A圖為依據本揭露一些實施例之驅動電路的功能方塊圖。 第6B圖為依據本揭露一些實施例之第6A圖之驅動電路的電路架構圖。 第7A圖為第6B圖中的驅動電路在重置期間P1中的電路狀態圖。 第7B圖為第6B圖中的驅動電路在感測期間P2中的電路狀態圖。 第7C圖為第6B圖中的驅動電路在補償期間P4中的電路狀態圖。 第7D圖為第6B圖中的驅動電路在寫入期間P5中的電路狀態圖。 第7E圖為第6B圖中的驅動電路在發光期間P6中的電路狀態圖。 第8圖為第6B圖中的驅動電路的控制訊號以及流經驅動電晶體的電流的波形圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100a:驅動電路
110:重置電路
120:感測電路
130:讀取電路
TP:觸控感測電極
Cs:電容
TS:觸控感測訊號
Td:驅動電晶體
VDD:第一系統電壓端

Claims (18)

  1. 一種驅動電路，包含：一觸控感測電極；一驅動電晶體；一電容，電性耦接該驅動電晶體之閘極端；一重置電路，包含：一第一電晶體，其第一端電性耦接該驅動電晶體之閘極端，其第二端電性耦接一參考電壓端，其中該第一電晶體用以重置該驅動電晶體的閘極端的電位；以及一第三電晶體，電性耦接該觸控感測電極並且電性耦接在該觸控感測電極以及該參考電壓端之間，其中該第三電晶體用以重置該觸控感測電極的電位；一感測電路，電性耦接在該觸控感測電極以及該驅動電晶體之閘極端之間，該感測電路用以將該觸控感測電極之電位傳送至該驅動電晶體之閘極端；以及一讀取電路，該讀取電路電性耦接該驅動電晶體，該讀取電路用以依據該驅動電晶體之閘極端的電位輸出一觸控感測訊號。
  2. 如請求項1所述之驅動電路，其中該第一電晶體的閘極端用以接收一第一控制訊號，並且其中該重置電路更包含：一第二電晶體，其第一端電性耦接該電容之第二端， 其第二端電性耦接該參考電壓端，其閘極端用以接收該第一控制訊號。
  3. 如請求項2所述之驅動電路，其中當該第一控制訊號具有一第一邏輯位準時，該第一電晶體使該參考電壓端之電位經由該第一電晶體傳送至該驅動電晶體之閘極端以重置該驅動電晶體之閘極端的電位，並且該第二電晶體導通使該參考電壓端之電位經由該第二電晶體傳送至該電容之第二端。
  4. 如請求項2所述之驅動電路，其中該第三電晶體的第一端電性耦接該觸控感測電極，該第三電晶體的第二端電性耦接該驅動電晶體的閘極端，並且該第三電晶體的閘極端用以接收該第一控制訊號。
  5. 如請求項2所述之驅動電路，其中該第三電晶體的第一端電性耦接該參考電壓端，該第三電晶體的第二端電性耦接該觸控感測電極，該第三電晶體的閘極端用以接收該第一控制訊號。
  6. 如請求項1所述之驅動電路，其中該感測電路包含：一第四電晶體，其第一端電性耦接該觸控感測電極，其第二端電性耦接該驅動電晶體之閘極端，其閘極端用 以接收一第二控制訊號；其中，當該第二控制訊號具有一第一邏輯位準時，該第四電晶體導通使該觸控感測電極之電位經由該第四電晶體傳送至該驅動電晶體之閘極端。
  7. 如請求項1所述之驅動電路，其中該驅動電晶體之第一端電性耦接一第一系統電壓端，該驅動電晶體之第二端電性耦接該讀取電路，其中該讀取電路包含：一第五電晶體，其第一端電性耦接該驅動電晶體之第二端，其第二端用以輸出該觸控感測訊號，其閘極端用以接收一第二控制訊號；其中，當該第二控制訊號具有一第一邏輯位準時，該第五電晶體導通，並且該第五電晶體依據該驅動電晶體之閘極端的電位輸出該觸控感測訊號。
  8. 如請求項1所述之驅動電路，更包含：一發光元件，其中該驅動電晶體用以驅動該發光元件，並且該發光元件以及該驅動電晶體電性耦接在一第一系統電壓端以及一第二系統電壓端之間。
  9. 如請求項8所述之驅動電路，其中該電容之第一端電性耦接該驅動電晶體之閘極端並且該驅動電晶體之第一端電性耦接該第一系統電壓端，其中該驅動電 路更包含：一補償電路，電性耦接在該驅動電晶體之閘極端以及該驅動電晶體之第二端之間；一穩壓電路，電性耦接該電容之第二端，用以穩定該電容之第二端的電位；以及一寫入電路，電性耦接該電容之第二端，用以將一資料訊號傳送至該電容之第二端。
  10. 如請求項9所述之驅動電路，其中該補償電路包含：一第六電晶體，其第一端電性耦接該驅動電晶體之第二端，其第二端電性耦接該驅動電晶體之閘極端，其閘極端用以接收一第三控制訊號。
  11. 如請求項10所述之驅動電路，其中該穩壓電路包含：一第七電晶體，其第一端電性耦接該電容之第二端，其第二端電性耦接一參考電壓端，其閘極端用以接收該第三控制訊號。
  12. 如請求項11所述之驅動電路，其中當該第三控制訊號具有一第一邏輯位準時，該第六電晶體導通使該第一系統電壓端的電位經由該驅動電晶體以及該第六電晶體傳送至該驅動電晶體之閘極端直至該驅動電晶 體截止，並且該第七電晶體導通使該參考電壓端之電位經由該第七電晶體傳送至該電容之第二端以穩定該電容之第二端的電位。
  13. 如請求項9所述之驅動電路，其中該寫入電路包含：一第八電晶體，其第一端電性耦接該電容之第二端，其第二端用以接收該資料訊號，其閘極端用以接收一第四控制訊號；其中，當該第四控制訊號具有一第一邏輯位準時，該第八電晶體導通使該資料訊號經由該第八電晶體傳送至該電容的第二端。
  14. 如請求項9所述之驅動電路，更包含：一第九電晶體，其第一端電性耦接該驅動電晶體之第二端，其第二端電性耦接該發光元件之第一端，其閘極端用以接收一第五控制訊號；其中，當該第五控制訊號具有一第一邏輯位準時，該第九電晶體導通使該發光元件依據該驅動電晶體之閘極端的電位發光。
  15. 如請求項9所述之驅動電路，更包含：一第九電晶體，其第一端電性耦接該驅動電晶體之第二端，其第二端電性耦接該發光元件之第一端，其閘極 端用以接收一第五控制訊號；以及一第十電晶體，其第一端電性耦接該發光元件之第二端，其第二端電性耦接該第二系統電壓端，其閘極端用以接收該第五控制訊號；其中，當該第五控制訊號具有一第一邏輯位準時，該第九電晶體以及該第十電晶體導通使該發光元件依據該驅動電晶體之閘極端的電位發光。
  16. 如請求項1所述之驅動電路，其中該觸控感測電極係該發光元件之陰極電極。
  17. 如請求項1所述之驅動電路，其中該觸控感測電極相鄰於薄膜電晶體層中之基底層。
  18. 如請求項17所述之驅動電路，其中藉由該驅動電路實現之顯示面板係側向式之發光顯示面板或下側式發光之顯示面板。
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