CN106486051A - 像素结构 - Google Patents

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Abstract

一种像素结构，包括一数据晶体管、一开关晶体管、一驱动晶体管、一补偿晶体管、一点亮晶体管、一有机发光二极管以及一第一电容。数据晶体管与开关晶体管串联于一数据信号与一第一参考信号之间，用以提供数据信号或是第一参考信号予一节点。驱动晶体管、点亮晶体管与有机发光二极管耦接于一第一操作电压与一第二操作电压之间。补偿晶体管耦接于驱动晶体管的栅极与漏极之间。第一电容耦接于节点与驱动晶体管的栅极之间。

Description

像素结构
技术领域
本发明涉及一种像素结构，特别涉及一种具有有机发光二极管的像素结构。
背景技术
近年来，由于平面显示器的画质已逐渐获得改善，并且具有体积薄、重量轻的优点，故已成为市场主流。一般而言，平面显示器的显示面板具有多个像素。每一像素具有一驱动晶体管以及一发光元件。驱动晶体管根据一图像信号，产生一驱动电流。发光元件根据驱动电流，呈现相对应的亮度。
然而，因工艺的影响，不同像素的驱动晶体管可能具有不同的临界电压(threshold voltage)。因此，当不同的驱动晶体管接收到相同的图像信号时，可能会产生不同的驱动电流，而使得不同的发光元件呈现不同的亮度。另外，当驱动晶体管的操作电压发生漂移时，也会造成不同的发光元件呈现不同的亮度。
发明内容
本发明提供一种像素结构，包括一数据晶体管、一开关晶体管、一驱动晶体管、一补偿晶体管、一点亮晶体管、一有机发光二极管以及一第一电容。数据晶体管根据一扫描信号，将一数据信号传送至一节点。开关晶体管根据一第一点亮信号，提供一第一参考信号予节点。驱动晶体管的源极接收一第一操作电压。补偿晶体管耦接于驱动晶体管的栅极与漏极之间，并接收一控制信号。点亮晶体管接收一第二点亮信号，并耦接驱动晶体管的漏极。有机发光二极管的阳极耦接点亮晶体管，其阴极接收一第二操作电压。第一电容耦接于节点与驱动晶体管的栅极之间。在一重置期间，驱动晶体管的栅极的电压电平于等于一第二参考信号。在一补偿期间，驱动晶体管的栅极的电压电平等于第一操作电压与驱动晶体管的一临界电压的绝对值的总和。在一点亮期间，驱动晶体管的栅极的电压电平等于第二参考信号与数据信号之间的差值再加上第一操作电压与驱动晶体管的临界电压的绝对值的总和。
本发明还提供一种电子装置，包括一栅极驱动电路、一源极驱动电路以及多个像素。栅极驱动电路提供至少一扫描信号。源极驱动电路提供至少一数据信号。每一像素包括一数据晶体管、一开关晶体管、一驱动晶体管、一补偿晶体管、一点亮晶体管、一有机发光二极管以及一第一电容。数据晶体管根据扫描信号，将数据信号传送至一节点。开关晶体管根据一第一点亮信号，提供一第一参考信号予节点。驱动晶体管的源极接收一第一操作电压。补偿晶体管耦接于驱动晶体管的栅极与漏极之间，并接收一控制信号。点亮晶体管接收一第二点亮信号，并耦接驱动晶体管的漏极。有机发光二极管的阳极耦接点亮晶体管，其阴极接收一第二操作电压。第一电容耦接于节点与驱动晶体管的栅极之间。在一重置期间，驱动晶体管的栅极的电压电平于等于一第二参考信号。在一补偿期间，驱动晶体管的栅极的电压电平等于第一操作电压与驱动晶体管的一临界电压的绝对值的总和。在一点亮期间，驱动晶体管的栅极的电压电平等于第二参考信号与数据信号之间的差值再加上第一操作电压与驱动晶体管的一临界电压的绝对值的总和。
为让本发明的特征和优点能更明显易懂，下文特举出优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1为本发明的电子装置的示意图
图2A、3A、4～6、7A、7B为本发明的像素结构的可能实施例。
图2B及2C为图2A所示的像素P11的控制时序示意图。
图3B为图3A所示的像素P11的控制时序示意图。
具体实施方式
图1为本发明的电子装置的示意图。如图所示，电子装置100包括一栅极驱动电路(gate driver)110、一源极驱动电路(source driver)120以及多个像素P11～Pmn。本发明并不限定电子装置100的种类。在一可能实施例中，电子装置100为一个人数字助理(PDA)、一移动电话(cellular phone)、一数字相机、一电视、一全球定位系统(GPS)、一车用显示器、一航空用显示器、一数字相框(digital photo frame)、一笔记型计算机或是一桌上型计算机。
栅极驱动电路110提供扫描信号Sn1～Snn。源极驱动电路120提供数据信号SD1～SDm。像素P11～Pmn分别接收一相对应的扫描信号以及一相对应的数据信号。举例而言，像素P11接收扫描信号Sn1与数据信号SD1。以下以其中一个像素(例如P11)为例，说明其内部架构。
图2A为像素P11的内部结构的一可能实施例。在本实施例中，像素P11包括一开关晶体管T1、一数据晶体管T2、一补偿晶体管T3、一点亮晶体管T4、一驱动晶体管T5、一有机发光二极管OLED以及一电容C1。开关晶体管T1与数据晶体管T2耦接于数据信号SD1与参考信号SREF1之间。在本实施例中，数据晶体管T2根据扫描信号Sn1，将数据信号SD1传送至节点N。开关晶体管T1根据一点亮信号SEM2，提供参考信号SREF1予节点N。在一可能实施例中，参考信号SREF1等于有机发光二极管OLED的电压Voled。
驱动晶体管T5、点亮晶体管T4与有机发光二极管OLED耦接于操作电压ELVDD与ELVSS之间。在一可能实施例中，操作电压ELVDD为一正电压电平，而操作电压ELVSS为一负电压电平。如图所示，驱动晶体管T5的源极S接收操作电压ELVDD。点亮晶体管T4的源极耦接驱动晶体管T5的漏极D，其漏极耦接有机发光二极管OLED的阳极，其栅极接收一点亮信号SEM1。在一可能实施例中，点亮信号SEM1等于点亮信号SEM2。有机发光二极管OLED的阴极接收操作电压ELVSS。在其它实施例中，有机发光二极管OLED也可由无机发光二极管所取代。
补偿晶体管T3耦接于驱动晶体管T5的栅极G与漏极D之间，并接收一控制信号Scn。电容C1耦接于节点N与驱动晶体管T5的栅极G之间。在本实施例中，晶体管T1～T5均为PMOS晶体管。在一可能实施例中，点亮信号SEM1、SEM2、控制信号Scn、参考信号SREF1的至少一个由栅极驱动电路110提供，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，参考信号SREF1由一直流电源器提供。
图2B为图2A所示的像素P11的控制时序示意图。请配合图2A，在一重置期间RP1，点亮信号SEM2为高电平，而扫描信号Sn1、控制信号Scn、点亮信号SEM1均为低电平，因此，开关晶体管T1不被导通，而数据晶体管T2、补偿晶体管T3、点亮晶体管T4及驱动晶体管T5被导通。在此期间，节点N的电压电平等于数据信号SD1，驱动晶体管T5的栅极G的电压等于有机发光二极管OLED的电压Voled。在另一实施例中，请参考图2C，在重置期间RP2，扫描信号Sn1为高电平，用以不导通数据晶体管T2。在此例中，节点N的电压电平为一浮动电平。
在一补偿期间CP1，点亮信号SEM1与SEM2均为高电平，而扫描信号Sn1与控制信号Scn为低电平，用以不导通开关晶体管T1与点亮晶体管T4，而导通数据晶体管T2、补偿晶体管T3及驱动晶体管T5被导通。因此，节点N的电压电平等于数据信号SD1，而驱动晶体管T5的栅极G的电压电平V-G等于操作电压ELVDD与驱动晶体管T5的临界电压VTH的绝对值|VTH|的总和。换句话说，在此期间，电压电平VG＝ELVDD+|VTH|。
在一点亮期间EP1，扫描信号Sn1与控制信号Scn为高电平，而点亮信号SEM1、SEM2为低电平，用以不导通数据晶体管T2及补偿晶体管T3，而导通开关晶体管T1、点亮晶体管T4及驱动晶体管T5。因此，节点N的电平等于参考信号SREF1与数据信号SD1之间的差值(即SREF1-SD1)。在此期间，驱动晶体管T5的栅极G的电压电平VG等于ELVDD+|VTH|+(SREF1-SD1)。在点亮期间，驱动晶体管T5根据栅极G与源极S之间的压差，产生一驱动电流I，用以点亮有机发光二极管OLED。驱动电流I如式(1)所示：
I＝K(VGS-VTH)2………………………………(1)
将驱动晶体管T5的栅极G与源极S在点亮期间的电压电平代入式(1)，并简化后可得下式：
I＝K(SREF1-SD1)2；
由上式可知，驱动电流I不会受到驱动晶体管T5的临界电压VTH的影响，也不会受到操作电压ELVDD的影响。
在一可能实施例中，若开关晶体管T1耦接到有机发光二极管OLED的阳极时，在点亮期间，节点N的电平等于有机发光二极管OLED的电压电平Voled与数据信号SD1之间的差值(即Voled-SD1)，而驱动晶体管T5的栅极G的电压电平VG等于ELVDD+|VTH|+(Voled-SD1)。将驱动晶体管T5的栅极G的电压电平VG代入式(1)，化简后可得下式：
I＝K(Voled-SD1)2；
由上式可知，驱动电流I不会受到驱动晶体管T5的临界电压VTH的影响，也不会受到操作电压ELVDD的影响。因此，当开关晶体管T1耦接到有机发光二极管OLED的阳极或是接收参考信号SREF1时，在点亮期间，驱动电流I均不会受到驱动晶体管T5的临界电压VTH或是操作电压ELVDD的影响。
在其它实施例中，在点亮期间EP1，点亮晶体管T4的导通时间点稍微晚于驱动晶体管T5的导通时间点，以避免耦合效应(coupling)。
图3A为本发明的像素P11的另一可能实施例。图3A相似图2A，不同之处在于图3A多了一重置模块310，用以提供参考信号SREF2予驱动晶体管T5的漏极。在一可能实施例中，参考信号SREF2小于操作电压ELVSS。另外，在本实施例中，开关晶体管T1的漏极耦接有机发光二极管OLED的阳极，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，开关晶体管T1的漏极接收一参考信号SREF1。在此例中，参考信号SREF1大于参考信号SREF2。在一可能实施例中，参考信号SREF1与SREF2由一直流电源器所提供。
重置模块310包括一重置晶体管T6，用以提供一参考信号SREF2。在本实施例中，重置晶体管T6的控制端SC1接收一重置信号SRST，其第一端SD1耦接驱动晶体管T5的漏极D，其第二端SD2接收参考信号SREF2。当重置信号SRST为低电平时，重置晶体管T6提供参考信号SREF2给驱动晶体管T5的漏极D。在一可能实施例中，参考信号SREF2等于有机发光二极管OLED的电压电平Voled。
图3B为图3A的像素P11的控制时序示意图。请配合图3A，在一重置期间RP2，点亮信号SEM1、SEM2为高电平，而扫描信号Sn1、控制信号Scn、重置信号SRST为低电平，因此，开关晶体管T1与点亮晶体管T4不被导通，而数据晶体管T2、补偿晶体管T3、驱动晶体管T5及重置晶体管T6被导通。此时，节点N的电压电平等于数据信号SD1，并且驱动晶体管T5的栅极G的电压等于参考信号SREF2。
在一补偿期间CP2，点亮信号SEM1、SEM2与重置信号SRST为高电平，而扫描信号Sn1以及控制信号Scn为低电平。因此，开关晶体管T1、点亮晶体管T4及重置晶体管T6不被导通，并且数据晶体管T2、补偿晶体管T3及驱动晶体管T5被导通。在此期间，节点N的电压电平等于数据信号SD1，并且驱动晶体管T5的栅极G的电压等于操作电压ELVDD与临界电压VTH的绝对值的总和(即ELVDD+|VTH|)。
在一点亮期间EP2，扫描信号Sn1、控制信号Scn与重置信号SRST为高电平，而点亮信号SEM1、SEM2为低电平，因此，数据晶体管T2、补偿晶体管T3及重置晶体管T6不被导通，并且开关晶体管T1、点亮晶体管T4及驱动晶体管T5被导通。此时，节点N的电压电平等于有机发光二极管OLED的电压Voled与数据信号SD1的差值(即Voled-SD1)，并且驱动晶体管T5的栅极G的电压等于操作电压ELVDD与临界电压VTH的绝对值的总和(即ELVDD+|VTH|)加上有机发光二极管OLED的电压Voled与数据信号SD1的差值，即VG＝ELVDD+|VTH|+(Voled-SD1)。由于扫描信号Sn1与控制信号Scn的电平相同，故可利用扫描信号Sn1控制补偿晶体管T3。
图4为本发明的像素的另一可能实施例。图4相似图3A，不同之处在于，图4的重置模块410耦接驱动晶体管T5的栅极G。在本实施例中，开关晶体管T1的漏极接收参考信号SREF1，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，开关晶体管T1的漏极耦接有机发光二极管OLED的阳极。另外，参考信号SREF2可能等于有机发光二极管OLED的电压电平Voled或是小于操作电压ELVSS。由于图4的控制方式与图3A相似，故不再赘述。
图5为本发明的像素结构的另一可能实施例。图5相似图3A，不同之处在于，图5的重置模块510包括重置晶体管T6与T7。重置晶体管T6的控制端SC1接收一重置信号SRST，其第一端SD1耦接驱动晶体管T5的漏极D，其第二端SD2耦接有机发光二极管OLED的阳极。重置晶体管T7的控制端SC2接收重置信号SRST，其第三端SD3耦接重置晶体管T6的第二端SD2，其第四端SD4接收参考信号SREF2。
由于图5的像素结构的控制时序与图3B相同，故不再赘述。在本实施例中，在一重置期间，重置晶体管T6与T7被导通，因此，重置模块510提供参考信号SREF2予驱动晶体管T5的漏极D与有机发光二极管OLED的阳极。在一可能实施例中，参考信号SREF1小于操作电压ELVSS。因此，可增加有机发光二极管OLED的寿命。
在补偿及点亮期间，重置晶体管T6与T7均不被导通。另外，在本实施例中，开关晶体管T1的漏极接收参考信号SREF1，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，开关晶体管T1的漏极耦接有机发光二极管OLED的阳极。
图6为本发明的像素结构的另一可能实施例。图6相似图5，不同之处在于，图6的重置模块610耦接驱动晶体管T5的栅极G。由于重置模块610的动作方式与重置模块510相同，故不再赘述。在本实施例中，开关晶体管T1的漏极接收参考信号SREF1，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，开关晶体管T1的漏极耦接有机发光二极管OLED的阳极。
图7A及图7B为本发明的像素结构的其它实施例。图7A相似图2A，不同之处在于，图7A多了电容C2。如图所示，电容C2耦接于驱动晶体管T5的栅极G与源极S之间，但并非用以限制本发明。在其它实施例中(如图7B所示)，电容C2耦接在节点N与驱动晶体管T5的源极S之间。
在图7A与图7B中，开关晶体管T1的漏极接收参考信号SREF1，但并非用以限制本发明。在另一实施例中，开关晶体管T1的漏极耦接有机发光二极管OLED的阳极。在其它实施例中，图3A、4、5及6所示的重置模块310、410、510及610的任何一个均可应用在图7A与7B中。同样地，图7A或7B所示的电容C2也可应用在图2A、3A、4～6的像素结构中。
除非另作定义，在此所有词汇(包含技术与科学词汇)均属本发明所属领域技术人员的一般理解。此外，除非明白表示，词汇于一般字典中的定义应解释为与其相关技术领域的文章中意义一致，而不应解释为理想状态或过分正式的语态。
虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。

Claims (20)

1.一种像素结构，包括：
数据晶体管，根据扫描信号，将数据信号传送至一节点；
开关晶体管，根据第一点亮信号，提供第一参考信号给该节点；
驱动晶体管，具有栅极、源极以及漏极，该源极接收第一操作电压；
补偿晶体管，耦接于该栅极与该漏极之间，并接收控制信号；
点亮晶体管，接收第二点亮信号，并耦接该漏极；
有机发光二极管，具有阳极以及阴极，该阳极耦接该点亮晶体管，该阴极接收第二操作电压；以及
第一电容，耦接于该节点与该栅极之间，其中
在重置期间，该栅极的电压电平于等于一第二参考信号；
在补偿期间，该栅极的电压电平等于该第一操作电压与该驱动晶体管的临界电压的绝对值的总和；
在点亮期间，该栅极的电压电平等于该第二参考信号与该数据信号之间的差值再加上该第一操作电压与该驱动晶体管的该临界电压的绝对值的总和。
2.如权利要求1所述的像素结构，其中该控制信号等于该扫描信号。
3.如权利要求1所述的像素结构，其中该第一发光信号等于该第二发光信号。
4.如权利要求1所述的像素结构，其中该第一及第二参考信号的至少一个等于该有机发光二极管的电压电平。
5.如权利要求4所述的像素结构，其中在该重置期间，该开关晶体管不导通，该数据晶体管、该驱动晶体管、该点亮晶体管以及该补偿晶体管被导通，用以将该数据信号传送至该节点，以及令该栅极的电压电平于等于该有机发光二极管的电压电平；在该补偿期间，该数据晶体管、该驱动晶体管以及该补偿晶体管被导通，并且该开关晶体管及该点亮晶体管不被导通；在该点亮期间，该数据晶体管及该补偿晶体管不被导通，该开关晶体管、该驱动晶体管以及该点亮晶体管被导通，用以令该节点的电平等于该有机发光二极管的电压电平与该数据信号的差值。
6.如权利要求4所述的像素结构，其中在该重置期间，该数据晶体管及该开关晶体管不导通，该驱动晶体管、该点亮晶体管以及该补偿晶体管被导通，用以令该栅极的电压电平于等于该有机发光二极管的电压电平；在该补偿期间，该数据晶体管、该驱动晶体管以及该补偿晶体管被导通，用以提供该数据信号予该节点，并且该开关晶体管及该点亮晶体管不被导通；在该点亮期间，该数据晶体管及该补偿晶体管不被导通，该开关晶体管、该驱动晶体管以及该点亮晶体管被导通，用以令该节点的电平等于该有机发光二极管的电压电平与该数据信号的差值。
7.如权利要求4所述的像素结构，还包括：
重置模块，用以提供该第二参考信号。
8.如权利要求7所述的像素结构，其中该重置模块为重置晶体管，耦接该漏极，用以在该重置期间，提供该第二参考信号予该漏极。
9.如权利要求7所述的像素结构，其中该重置模块包括：
第一重置晶体管，具有第一控制端、第一端以及一第二端，该第一控制端接收重置信号，该第一端耦接该漏极，该第二端耦接该阳极；以及
第二重置晶体管，具有第二控制端、第三端以及第四端，该第二控制端接收该重置信号，该第三端耦接该第二端，该第四端接收该第二参考信号，其中在该重置期间，该第及第二重置晶体管导通，用以令该栅极及该阳极的电压电平于等于该第二参考信号。
10.如权利要求7所述的像素结构，其中该重置模块为重置晶体管，耦接该栅极，用以在该重置期间，提供该第二参考信号予该栅极。
11.如权利要求7所述的像素结构，其中该重置模块包括：
第一重置晶体管，具有第一控制端、第一端以及一第二端，该第一控制端接收重置信号，该第一端耦接该栅极，该第二端耦接该阳极；以及
第二重置晶体管，具有第二控制端、第三端以及第四端，该第二控制端接收该重置信号，该第三端耦接该第二端，该第四端接收该第二参考信号，其中在该重置期间，该第一及第二重置晶体管导通，用以令该栅极及该阳极的电压电平于等于该第二参考信号。
12.如权利要求7所述的像素结构，其中在该重置期间，该开关晶体管及该点亮晶体管不被导通，并且该数据晶体管、该驱动晶体管、该补偿晶体管以及该重置模块被导通，用以传送该数据信号予该节点；在该补偿期间，该数据晶体管、该驱动晶体管以及该补偿晶体管被导通，并且该开关晶体管、该点亮晶体管及该重置模块不被导通；在该点亮期间，该数据晶体管、该补偿晶体管及该重置模块不被导通，该开关晶体管、该点亮晶体管及该驱动晶体管被导通。
13.如权利要求1所述的像素结构，其中该第二参考信号小于该第一参考信号。
14.如权利要求1所述的像素结构，其中该第二参考信号小于该第二操作电压。
15.如权利要求1所述的像素结构，还包括：
第二电容，耦接于该栅极与该源极之间。
16.如权利要求1所述的像素结构，还包括：
第二电容，耦接于该源极与该节点之间。
17.一种电子装置，包括：
栅极驱动电路，提供至少一扫描信号；
源极驱动电路，提供至少一数据信号；以及
多个像素，每一像素包括：
数据晶体管，根据该扫描信号，将该数据信号传送至一节点；
开关晶体管，根据第一点亮信号，提供第一参考信号予该节点；
驱动晶体管，具有栅极、源极以及漏极，该源极接收第一操作电压；
补偿晶体管，耦接于该栅极与该漏极之间，并接收控制信号；
点亮晶体管，接收第二点亮信号，并耦接该漏极；
有机发光二极管，具有阳极以及阴极，该阳极耦接该点亮晶体管，该阴极接收第二操作电压；以及
第一电容，耦接于该节点与该栅极之间，其中
在重置期间，该栅极的电压电平于等于第二参考信号；
在补偿期间，该栅极的电压电平等于该第一操作电压与该驱动晶体管的临界电压的绝对值的总和；
在点亮期间，该栅极的电压电平等于该第二参考信号与该数据信号之间的差值再加上该第一操作电压与该驱动晶体管的临界电压的绝对值的总和。
18.如权利要求17所述的电子装置，其中该第一、第二点亮信号、该控制信号、该第一及第二参考信号由该栅极驱动电路或是直流电源器提供。
19.如权利要求17所述的电子装置，其中该第一及第二参考信号的至少一个等于该有机发光二极管的电压电平。
20.如权利要求17所述的电子装置，其中该第二参考信号小于该第一参考信号。
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