CN102456319A - 画素电路及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种画素电路，其包括发光二极管、储存电容、驱动晶体管、第一至第三开关晶体管。该驱动晶体管控制一电源电压与该发光二极管的导通/关断。该第一开关晶体管接收一第一扫描讯号，用以控制该驱动晶体管的控制电极与该电源电压的导通/关断。该第二开关晶体管用以控制该储存电容与一接地端电压的导通/关断。该第三开关晶体管用以控制该储存电容与一数据电压的导通/关断，其中该第一扫描讯号及该第二扫描讯号互为反相。本发明另揭露一种画素电路的驱动方法。

Description

画素电路及其驱动方法

技术领域

本发明是有关于一种画素电路及其驱动方法，特别有关于一种主动式有机发光显示器的画素电路及其驱动方法。

背景技术

主动式有机发光显示器的画素电路一般采用2T1C(两个薄膜晶体管与一个储存电容)的电路架构。请参照图1，图1绘示习知主动式有机发光显示器的画素电路示意图，其包括N型的开关晶体管102、P型的驱动晶体管104及储存电容Cs。开关晶体管102的控制电极接至扫描线110 、源极接至数据线120、汲极接至储存电容Cs的一端。储存电容Cs的另一端则接至一参考电压Vref。驱动晶体管104的控制电极接至储存电容Cs的一端，源极接至电源电压Vdd，汲极接至有机发光二极管106的阳极，有机发光二极管106的阴极则耦接至系统的接地端电压Vss(例如0伏特)。

习知的画素电路的驱动原理为：扫描线110提供一扫描信号Vscan控制开关晶体管102导通后，会使数据线120上代表影像灰阶数据的数据讯号Vdata输入至储存电容Cs的一端，用来控制驱动晶体管104的控制电极，而驱动晶体管104在不同的闸极电压Vg下会产生不同的闸－源极电压Vsg(即Vs-Vg)，其中Vs则为电源电压Vdd、Vg则为数据讯号Vdata，使驱动晶体管104产生不同大小的驱动电流。若要使驱动晶体管104能产生流过有机发光二极管106的画素电流，则驱动晶体管104的闸－源极电压必须大于驱动晶体管104的临界电压值。根据半导体物理，驱动晶体管104有着下列公式：I_OLED＝K×（Vsg-|Vth|）²，其中I_OLED为画素电流、K为组件制程参数、Vsg为闸－源极电压、Vth为临界电压值。

由于主动式有机发光显示器上的电压源透过导线将每一个画素都连接在一起，使得每一个画素电路的驱动晶体管104源极接至电源电压Vdd。然而，驱动该些有机发光二极管106发亮时，导线上会有电流流过，由于导线上有阻抗且因为奥姆定律V＝IR的关系，导线末端必然会有电压降（IR-drop）的现象产生。而电源电压Vdd的衰退将会影响画素电流I_OLED的大小，进而导致显示面板会有渐层的明暗分布，其在大尺寸的显示器上尤其明显。

另外，由于驱动晶体管于面板中若因制程不均匀缘故造成组件的临界电压值Vth不同，则各画素间显示出的明暗就会有亮度不均匀的效果。一般而言，在相关领域的新型画素电路通常会做一些编码手段来进行补偿此项缺点，但这些手段普遍有延长驱动时间的副作用，因而造成无法应用于高分辨率显示器。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种画素电路，以改善上述面板显示不均的问题。

本发明的另一目的在于提供一种画素电路的驱动方法，以改善上述面板显示不均的问题。

为达上述的目的，本发明一较佳实施例提出的一种画素电路， 其包括一发光二极管、一储存电容、一驱动晶体管、一第一开关晶体管、一第二开关晶体管、以及一第三开关晶体管。其中，该储存电容具有第一端及第二端。该驱动晶体管具有一控制电极，用以驱动该发光二极管发亮，该驱动晶体管的控制电极电性连接至该储存电容的第二端，并控制一电源电压与该发光二极管的导通/关断。该第一开关晶体管具有一控制电极，该第一开关晶体管的控制电极接收一第一扫描讯号，用以控制该驱动晶体管的控制电极与该电源电压的导通/关断。该第二开关晶体管具有一控制电极，该第二开关晶体管的控制电极接收一第二扫描讯号，用以控制该储存电容的第一端与一接地端电压的导通/关断。该第三开关晶体管具有一控制电极，该第三开关晶体管的控制电极接收该第一扫描讯号，用以控制该储存电容的第一端与一数据电压的导通/关断。其中该第一扫描讯号及该第二扫描讯号互为反相。

于一较佳实施例中，该驱动晶体管更具有一第一电极及第二电极，该驱动晶体管的第一电极电性连接至该电源电压，该驱动晶体管的第二电极电性连接至该发光二极管；该第一开关晶体管更具有一第一电极及第二电极，该第一开关晶体管的第一电极电性连接该储存电容的第二端，该第一开关晶体管的第二电极电性连接至该电源电压；该第二开关晶体管更具有一第一电极及第二电极，该第二开关晶体管的第一电极电性连接该储存电容的第一端，该第二开关晶体管的第二电极电性连接至该接地端电压；以及该第三开关晶体管更具有一第一电极及第二电极，该第三开关晶体管的第一电极接收该数据电压，该第三开关晶体管的第二电极电性连接该储存电容的第一端。

于一较佳实施例中，各该控制电极为一闸极，各该第一电极及第二电极为一源极或一汲极。

该第一开关晶体管的控制电极以及该第三开关晶体管的控制电极电性连接至一第一扫描线，该第二开关晶体管的控制电极电性连接一第二扫描线，该第三开关晶体管的第一电极电性连接一数据线。

于一较佳实施例中，该驱动晶体管、该第一开关晶体管、第二开关晶体管与该第三开关晶体管是各为一P型有机薄膜晶体管。

于此较佳实施例中，该第一开关晶体管及该第三开关晶体管的导通/截止状态与该第二开关晶体管的导通/截止状态相反。

为达成另一目的，本发明提供一种上述画素电路的驱动方法，其包括下列步骤：提供一第一扫描讯号至该第一开关晶体管及该第三开关晶体管的控制电极，使得该驱动晶体管的控制电极与该电源电压相通，以及使得该储存电容的第二端与该数据电压相通；以及提供一第二扫描讯号至该第二开关晶体管，使得该储存电容的第一端与该接地端电压相通，其中该第一扫描讯号及该第二扫描讯号互为反相。

于一较佳实施例中，该第一开关晶体管及该第三开关晶体管的导通/截止状态与该第二开关晶体管导通/截止状态相反。该第一开关晶体管及该第三开关晶体管为导通时，该驱动晶体管为截止状态；该第一开关晶体管及该第三开关晶体管为截止时，该驱动晶体管为导通状态以驱动该发光二极管发亮。此外，该驱动晶体管为导通状态时，该储存电容的第一端为该接地端电压，该储存电容的第二端为该电源电压减掉该数据电压。

本发明实施例藉由4T1C且全为P型有机薄膜晶体管的设计，可使得流经发光二极管的画素电流I_OLED与电源电压Vdd无关。因此，本发明的画素电路及驱动方法可有效的改善因导线电压降所产生的面板显示不均的问题。且也由于全为P型有机薄膜晶体管的设计，使得制程上较为简单，因此可得较为均匀的组件特性。再者，本发明的画素电路无须习知的编码手段来进行补偿此项缺点，因此可应用于高分辨率显示器，进而达成本发明的目的。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1绘示习知主动式有机发光显示器的画素电路示意图。

图2绘示本发明较佳实施例的主动式有机发光显示器的电路图。

图3绘示此实施例的驱动方法的时序图。

图4绘示此实施例的画素电路在重置时期的等效电路图。

图5绘示此实施例的画素电路在发光时期的等效电路图。

 

【主要组件符号说明】

Ms     开关晶体管           M0         驱动晶体管

102       开关晶体管           104    驱动晶体管

106       有机发光二极管           110        扫描线

120       数据线               Vdata      数据讯号

Vref      参考电压                 Cs         储存电容

Vscan     扫描信号                 Vdd    电源电压

20     主动式有机发光显示器 22         数据驱动电路

24     扫描驱动电路         30         画素电路

242       第一扫描线           244    第二扫描线

310       发光二极管           M0         驱动晶体管

M1     第一开关晶体管           M2         第二开关晶体管

M3     第三开关晶体管           A          第一端

B         第二端               G0~G3      闸极

S0~S3  源极                     D0~D3      汲极

Vscan1 第一扫描讯号         Vscan2     第一扫描讯号

I         重置时期                 II         发光时期

Vss    接地端电压。

具体实施方式

请参照图2，图2绘示本发明较佳实施例的主动式有机发光显示器的电路图。该主动式有机发光显示器20包括数据驱动电路22、扫描驱动电路24、及复数个画素电路30，图中仅绘示出一个画素电路30做为例子。该数据驱动电路22透过数据线120提供数据讯号Vdata，该扫描驱动电路24透过第一扫描线242及第二扫描线244分别提供第一扫描讯号Vscan1及第二扫描讯号Vscan2。

在此实施例中，该画素电路30包括发光二极管310、储存电容Cs、驱动晶体管M0、第一开关晶体管M1、第二开关晶体管M2、以及第三开关晶体管M3。该发光二极管310较佳为一有机发光二极管。上述晶体管M0至M3各具有一控制电极、第一电极及第二电极。较佳地，该控制电极为一闸极G，该第一电极及第二电极为一源极或一汲极。 储存电容Cs具有第一端A及第二端B。

该驱动晶体管M0用以驱动该发光二极管310发亮。具体而言，该驱动晶体管M0的闸极G0电性连接至该储存电容Cs的第二端B，并控制一电源电压Vdd与该发光二极管310的导通/关断。进一步地说，该驱动晶体管M0的源极S0电性连接至该电源电压Vdd，该驱动晶体管的汲极D0电性连接至该发光二极管310的阳极。较佳地，该驱动晶体管M0为一P型有机薄膜晶体管。

该第一开关晶体管M1的闸极G1接收该第一扫描讯号Vscan1，用以控制该驱动晶体管M0的闸极G0与该电源电压Vdd的导通/关断。进一步地说，该第一开关晶体管M1的闸极G1电性连接至第一扫描线242，该第一开关晶体管M1的汲极D1电性连接该储存电容Cs的第二端B，该第一开关晶体管M1的源极S1电性连接至该电源电压Vdd。较佳地，该第一开关晶体管M1为一P型有机薄膜晶体管。

该第二开关晶体管M2的闸极G2接收第二扫描讯号Vscan2，并控制该储存电容Gs的第一端A与一接地端电压Vss(例如为0伏特)的导通/关断。进一步地说，该第二开关晶体管M2的闸极G2电性连接至第二扫描线244，该第二开关晶体管M2的源极S2电性连接该储存电容Cs的第一端A，该第二开关晶体管M2的汲极D2电性连接至该接地端电压Vss。较佳地，该第二开关晶体管M2为一P型有机薄膜晶体管。

该第三开关晶体管M3的闸极G3接收该第一扫描讯号Vscan1，并控制该储存电容Cs的第一端A与数据电压Vdata的导通/关断。进一步地说，该第三开关晶体管M3的闸极G3电性连接至第一扫描线242，该第三开关晶体管M3的源极S3电性连接数据线120，并接收该数据电压Vdata，该第三开关晶体管M3的汲极D3电性连接该储存电容Cs的第一端A。较佳地，该第三开关晶体管M3为一P型有机薄膜晶体管。

该第一扫描讯号Vscan1及该第二扫描讯号Vscan2互为反相，使得该第一开关晶体管M1及该第三开关晶体管M3的导通/截止状态与该第二开关晶体管M2的导通/截止状态相反。值得一提的是，在截止状态时，电流无法通过晶体管，在导通状态时，电流可通过晶体管。

以下将结合图2至图5来详细说明此实施例的画素电路30的驱动方法，其中图3绘示此实施例的驱动方法的时序图，驱动的过程包括在一时帧(time frame)内的重置时期I及发光时期II。第4图绘示此实施例的画素电路30在重置时期I的等效电路图，图5绘示此实施例的画素电路30在发光时期II的等效电路图。

此较佳实施例的画素电路30的驱动方法包括重置时期I及发光时期II。请参照图2、图3及图4，在重置时期I时，扫描驱动电路24提供第一扫描讯号Vscan1至该第一开关晶体管M1及该第三开关晶体管M3的闸极端G1及G3。同时，扫描驱动电路24提供第二扫描讯号Vscan2至该第二开关晶体管M2的闸极端G2。其中该第一扫描讯号Vscan1及该第二扫描讯号Vscan2互为反相，使得该第一开关晶体管及该第三开关晶体管的导通/截止状态与该第二开关晶体管的导通/截止状态相反。由于上述晶体管M0至M3皆为P型晶体管，因此其在高电平时为截止状态，其在低电平时为导通状态。致使该驱动晶体管M0的闸极G0与该电源电压Vdd相通，以及使得该储存电容Cs的第二端B与该数据电压Vdata相通。

该重置时期I是将该驱动晶体管M0的闸极G0进行电位预设，以避免有未知闸极电压而导致此画素电路操作错误。因此该第一开关晶体管M1及该第三开关晶体管M3的为导通时，该驱动晶体管M0为截止状态。具体而言，该驱动晶体管M0的闸极G0的电位与电源电压Vdd相同，闸－源极电压Vsg(即Vs－Vg)，其中Vs则为电源电压Vdd、Vg同样为电源电压Vdd，即得闸－源极电压Vsg＝0。驱动晶体管M0为截止状态，该发光二极管310不发光。

请参照图3及图5，在发光时期II时，扫描驱动电路24提供第二扫描讯号Vscan2至该第二开关晶体管M2。同时，扫描驱动电路24提供第一扫描讯号Vscan1至该第一开关晶体管M1及该第三开关晶体管M3的闸极端G1及G3。使得该储存电容Cs的第一端A与该接地端电压Vss相通，其中该第一扫描讯号Vscan1及该第二扫描讯号Vscan2互为反相。致使该储存电容Cs的第一端A与该接地端电压Vss相通。

在重置时期I转换到发光时期II的瞬时中，该储存电容Cs由于电荷守恒定律，因此储存电容Cs中的电荷Q不变，而电容值C也不变。由电容公式Q＝CV可知，储存电容Cs第一端A与第二端B之间的跨压Vab也不变。而在重置时期I时的跨压Vab为Vdata-Vdd，在转态至发光时期II的瞬间，储存电容Cs第一端A的电压为接地端电压Vss（假设为0伏特），而根据上述可知，储存电容Cs第二端B的电压需为-(Vdata-Vdd)，即该电源电压Vdd减掉该数据电压Vdata才可使跨压Vab，即0-[-(Vdata-Vdd)]不变。

该第一开关晶体管M1及该第三开关晶体管M3为截止时，该驱动晶体管M0为导通状态。具体而言，该驱动晶体管M0的闸极G0的电位与储存电容Cs第二端B相同，闸－源极电压Vsg(即Vs-Vg)，其中Vs为电源电压Vdd、Vg则为Vdd- Vdata，即得闸－源极电压Vsg＝Vdata。此时驱动晶体管M0为导通状态，该发光二极管310发光。而将闸－源极电压Vsg＝Vdata带入流过发光二极管310的画素电流公式I_OLED＝K×（Vsg-|Vth|）²，可得I_OLED＝K×（Vdata -|Vth|）²为一不包含电源电压Vdd的公式，因此可将与导线电压降有关的电源电压Vdd去除，而解决面板显示不均的问题。

需注意的是，任何熟悉本领域的技术人员还可对上述实施例的画素电路30的晶体管M0至M3的种类，或者各晶体管M0至M3的源极与汲极的关系进行互换等改变。

综上所述，本发明的实施例藉由4T1C且全为P型有机薄膜晶体管的设计，可使得流经发光二极管310的画素电流I_OLED与电源电压Vdd无关。因此，本发明的画素电路30及驱动方法可有效的改善因导线电压降所产生的面板显示不均的问题。且也由于全为P型有机薄膜晶体管的设计，使得制程上较为简单，因此可得较为均匀的组件特性。再者，本发明的画素电路30无须习知的编码手段来进行补偿此项缺点，因此可应用于高分辨率显示器。

虽然本发明已用较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种画素电路，其特征在于，包括：

一发光二极管；

一储存电容，具有第一端及第二端；

一驱动晶体管，具有一控制电极，用以驱动该发光二极管发亮，该驱动晶体管的控制电极电性连接至该储存电容的第二端，并控制一电源电压与该发光二极管的导通/关断；

一第一开关晶体管，具有一控制电极，该第一开关晶体管的控制电极接收一第一扫描讯号，用以控制该驱动晶体管的控制电极与该电源电压的导通/关断；

一第二开关晶体管，具有一控制电极，该第二开关晶体管的控制电极接收一第二扫描讯号，用以控制该储存电容的第一端与一接地端电压的导通/关断；以及

一第三开关晶体管，具有一控制电极，该第三开关晶体管的控制电极接收该第一扫描讯号，用以控制该储存电容的第一端与一数据电压的导通/关断，

其中该第一扫描讯号及该第二扫描讯号互为反相。

2.根据权利要求1所述的画素电路，其特征在于：其中该驱动晶体管更具有一第一电极及第二电极，该驱动晶体管的第一电极电性连接至该电源电压，该驱动晶体管的第二电极电性连接至该发光二极管；该第一开关晶体管更具有一第一电极及第二电极，该第一开关晶体管的第一电极电性连接该储存电容的第二端，该第一开关晶体管的第二电极电性连接至该电源电压；该第二开关晶体管更具有一第一电极及第二电极，该第二开关晶体管的第一电极电性连接该储存电容的第一端，该第二开关晶体管的第二电极电性连接至该接地端电压；以及该第三开关晶体管更具有一第一电极及第二电极，该第三开关晶体管的第一电极接收该数据电压，该第三开关晶体管的第二电极电性连接该储存电容的第一端。

3.根据权利要求2所述的画素电路，其特征在于：其中各该控制电极为一闸极，各该第一电极及第二电极为一源极或一汲极。

4.根据权利要求1所述的画素电路，其特征在于：其中该第一开关晶体管的控制电极以及该第三开关晶体管的控制电极电性连接至一第一扫描线，该第二开关晶体管的控制电极电性连接一第二扫描线，该第三开关晶体管的第一电极电性连接一数据线。

5.根据权利要求1所述的画素电路，其特征在于：其中该驱动晶体管、该第一开关晶体管、第二开关晶体管与该第三开关晶体管是各为一P型有机薄膜晶体管。

6.根据权利要求1所述的画素电路，其特征在于：其中该第一开关晶体管及该第三开关晶体管的导通/截止状态与该第二开关晶体管的导通/截止状态相反。

7.一种画素电路的驱动方法，其特征在于：该画素电路包括一发光二极管、一储存电容、一驱动晶体管、一第一开关晶体管、一第二开关晶体管及一第三开关晶体管，该储存电容具有第一端及第二端，该驱动晶体管用以驱动该发光二极管发亮并控制一电源电压与该发光二极管的导通/关断，该第一开关晶体管的一控制电极控制该驱动晶体管的控制电极与该电源电压的导通/关断，该第二开关晶体管的一控制电极控制该储存电容的第一端与一接地端电压的导通/关断，该第三开关晶体管的一控制电极控制该储存电容的第一端与一数据电压的导通/关断，该驱动方法包括步骤：

提供一第一扫描讯号至该第一开关晶体管及该第三开关晶体管的控制电极，使得该驱动晶体管的控制电极与该电源电压相通，以及使得该储存电容的第二端与该数据电压相通；以及

提供一第二扫描讯号至该第二开关晶体管，使得该储存电容的第一端与该接地端电压相通，其中该第一扫描讯号及该第二扫描讯号互为反相。

8.根据权利要求7所述的画素电路的驱动方法，其特征在于：其中该第一开关晶体管及该第三开关晶体管的导通/截止状态与该第二开关晶体管的导通/截止状态相反。

9.根据权利要求8所述的画素电路的驱动方法，其特征在于：其中该第一开关晶体管及该第三开关晶体管为导通时，该驱动晶体管为截止状态；该第一开关晶体管及该第三开关晶体管为截止时，该驱动晶体管为导通状态以驱动该发光二极管发亮。

10.根据权利要求9所述的画素电路的驱动方法，其特征在于：其中该驱动晶体管为导通状态时，该储存电容的第一端为该接地端电压，该储存电容的第二端为该电源电压减掉该数据电压。

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