CN1236412C

CN1236412C - 有机电激发光显示器的单位像素驱动电路

Info

Publication number: CN1236412C
Application number: CNB021270899A
Authority: CN
Inventors: 李纯怀
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2022-07-29
Also published as: CN1472722A

Abstract

一种应用于有机电激发光显示器的单位像素电路，其包括：一扫描线；一数据线；一有机发光二极管，负极连接于一接地端；一驱动晶体管，具有一控制端、一第一与一第二电极，该二电极分别连接于一电源端与该有机发光二极管的正极；一第一开关晶体管，回应于该扫描线上的该扫描信号，而导通该电源端与该驱动晶体管的该控制端，以便该控制端可维持于该扫描信号的电位；一第二开关晶体管，回应于该扫描线上的该扫描信号，而导通该数据线与该驱动晶体管的该第二电极，以便该第二电极可维持于该数据信号的电位；当该扫描信号同时导通该第一、第二开关晶体管时，可导通该驱动晶体管的该第一电极与该第二电极，而使该有机发光二极管元件产生发光效果；本发明可使显示器的影像品质获得提升，并有效的延长显示器的寿命。

Description

有机电激发光显示器的单位像素驱动电路

技术领域

本发明涉及有机发光元件的驱动电路，尤其是一种应用于有机发光二极管元件(Organic Light Emitting Diode；OLED)与非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT)的有机电激发光显示器的单位像素驱动电路，以便有效的延长有机电激发光显示器的寿命。

背景技术

随着集成电路制作技术突飞猛进的脚步，电子科技持续的发展与进步，促使各式各样的电子产品皆朝着数字化发展。并且，为了符合轻便性与实用性的考量，在电子产品在设计上，都趋向以轻薄短小、功能多、处理速度快来作为设计规格，以便制作的产品能更容易携带，且更符合现代的生活需求。特别是在多媒体电子产品大行其道后，夹着其强大的运算能力，可轻易的处理各种音效、影像、图样等数字化资料，连带的使影像播放设备受到广泛的发展与运用。不论是个人数字处理器、笔记型电脑、随身听、数字相机、或移动电话等等，皆会装设显示屏幕以方便消费者浏览资讯或影像。

在传统的显示器制作中，由于薄膜晶体管技术的成熟，使得具备了轻薄、省电、无幅射线等优点的液晶显示器，广受消费者的喜爱与使用。然而，随着有机发光二极管技术的研究与开发，新式的有机电激发光显示器由于具备了高发光效率、高应答速度、省电、无视角限制、重量轻、厚度薄、高亮度以及可全彩化等优点，而可促使各种可携性电子产品，在设计上更为轻薄短小，且具有更加精致的影像显示效果。

请参照图1，此图显示了有机电激发光显示器中单位像素的电路结构10。此电路结构10制作于非晶硅底材上，其元件包括了两个薄膜晶体管12与14、以及一个储存电容16，用以电压驱动有机发光二极管元件18。其中，晶体管12主要作为一开关使用，其漏极端连接至数据线，而其栅极端则连接于扫描线，至于其源极端则同时连接于储存电容16的一端、以及晶体管14的栅极。另一方面，晶体管14的漏极端，连接于操作电压源(Vdd)，并且其源极、以及储存电容16的另一端皆连接于有机发光二极管元件18的正极，至于有机发光二极管元件18的负极则会连接至电压源(Vss)。

如此，在进行操作程序时，可通过由扫描线输入的信号，导通晶体管12，而使数据线上的影像资料得以传送至此单元像素中。其中，当晶体管12导通时，位于数据线上的电压信号可施加于晶体管14的栅极，且储存于电容16中。此电压信号并会导通晶体管14，使电压源Vdd上的电压施加于有机发光二极管元件18的正极，并使元件18产生发光效果。其中，通过使用电容16来储存资料电压，可以在扫描线上的信号关闭晶体管12时，继续维持晶体管14的开启，以便在资料供给的空档中，仍可让有机发光二极管元件18维持在一定的电流电位。

然而，值得注意的是，以上述的电路设计而言，由于有机发光二极管元件18直接连接于晶体管14的源极端，是以其跨压(V_OLED)会直接影响到晶体管14的栅-源极电压(Vgs)，进而影响晶体管14的漏极电流(Id)。其电流公式如下所示：

Id＝1/2*K(Vgs-Vth)²

＝1/2*K[Vdata-(V_OLED-Vss)-Vth]²

其中，K为常数，Vdata为数据线上的电压信号，至于Vth则为晶体管14的启始电压。由于有机发光二极管元件18在长时间的操作后，其跨压V_OLED会逐渐增加，而造成漏极电流Id变小。如此一来，会导致有机发光二极管元件18的亮度变小，并导致显示器的寿命缩短。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于有机电激发光显示器的单位像素电路设计，以防止因有机发光二极管元件的跨压改变，而降低驱动晶体管的操作电流。

本发明的另一目的是提供一种防止有机电激发光显示器亮度下降的电路设计，以延长显示器的使用寿命。

为达成上述目的，本发明特提出一种有机发光二极管元件的驱动电路，该驱动电路至少包括：一驱动晶体管，具有一控制端、一第一电极与一第二电极，其中该第一电极与该第二电极分别连接于一电源端与一有机发光二极管；一第一开关元件，回应于一扫描信号而开启，以导通该电源端与该驱动晶体管的该控制端，以便该控制端维持于该电源端的电位；及一第二开关元件，回应于该扫描信号而开启，以导通一数据线与该驱动晶体管的该第二电极，并将该数据线上的数据信号施加于该第二电极，以便该第二电极维持于该数据信号的电位；其中，通过维持该驱动晶体管的该控制端以及该第二电极的电压电位，可防止该驱动晶体管的操作电流，受到该有机发光二极管元件其跨压变化的影响。

本发明还有一种技术方案：一种有机发光二极管元件的驱动电路，该驱动电路至少包括：一驱动晶体管，具有一栅极、一源极与一漏极，其中该漏极连接于一电源端，该源极则连接于该有机发光二极管元件；一第一开关晶体管，具有一第一栅极、一第一漏极与一第一源极，其中该第一栅极连接于一扫描线，该第一源极连接于该电源端，而该第一漏极则连接于该驱动晶体管的该栅极，当该第一开关晶体管回应于该扫描线上的扫描信号而导通时，可让该电源端的电压信号施加于该驱动晶体管并将其导通；一第二开关晶体管，具有一第二栅极、一第二漏极与一第二源极，其中该第二栅极连接于该扫描线，该第二漏极连接于一数据线，而该第二源极则连接于该驱动晶体管的该源极，当该第二开关晶体管回应于该扫描线上的该扫描信号而导通时，可让该数据线上的数据信号施加于该驱动晶体管的该源极。

另外，本发明还提出一种应用于有机电激发光显示器的单位像素电路，其至少包括：一扫描线，用以传送该单位像素的扫描信号；一数据线，用以传送该单位像素的数据信号；一有机发光二极管，具有一正极与一负极，且该负极连接于一接地端；一驱动晶体管，具有一控制端、一第一电极与一第二电极，该第一电极与该第二电极分别连接于一电源端与该有机发光二极管的该正极；一第一开关晶体管，回应于该扫描线上的该扫描信号，而导通该电源端与该驱动晶体管的该控制端，以便该控制端可维持于该扫描信号的电位；一第二开关晶体管，回应于该扫描线上的该扫描信号，而导通该数据线与该驱动晶体管的该第二电极，以便该第二电极可维持于该数据信号的电位；如此，当该扫描信号同时导通该第一开关晶体管与该第二开关晶体管时，可导通该驱动晶体管的该第一电极与该第二电极，而使该有机发光二极管元件产生发光效果。

综上，本发明所提供应用于有机电激发光显示器的单位像素电路结构，具有极为卓越的优点：

(1)、由于驱动晶体管的漏极电流大小，与有机发光二极管元件的跨压的变化无关，因此当显示器经过长时间的持续作用后，驱动晶体管的操作电流，亦不会因有机发光二极管元件压降的变化而下降。

(2)、由于驱动晶体管的操作电流可维持不变，所以有机发光二极管元件的发光亮度也不曾减少，而可使显示器的影像品质获得提升，并有效的延长显示器的寿命。

附图说明

图1显示传统技术中有机电激发光显示器的单元像素电路结构；

图2显示本发明所提供有机发光二极管元件的单元像素电路结构。

具体实施方式

本发明提供了一种单元像素电路结格的设计，可应用于结合了非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT)与有机发光二极管元件(OLED)的主动驱动有机电激发光显示器(AMOLD)。通过使用两个开关晶体管，来控制驱动晶体管的开关、以及维持其栅极-源极电压电位，可防止有机发光二极管元件的跨压(V_OLED)影响驱动晶体管的操作电流。如此，即使在长时间的操作下，上述跨压(V_OLEO)增加，也不会影响到驱动晶体管的操作电流。由此，有机发光二极管元件的亮度就不会减少，且能有效的增加显示器的使用寿命。

请参照图2，此图显示了本发明所提供应用于有机电激发光显示器的单位像素电路结构30。如同熟知技术一般，在显示器的相关制程中，会在一玻璃基板上依序定义薄膜晶体管图案与各式的连线图案。其中，这些连线图案包括了满布于面板上交错纵横的扫描线与数据线，以便连接至每一个单位像素，而传送相关的扫描信号与数据信号。至于在每一个单位像素结构30中，则包括了一有机发光二极管32、一驱动晶体管34、以及两个开关晶体管36与38。

所述有机发光二极管元件32具有正极与负极，其负极连接于接地端Vss，至于其正极则会经由驱动晶体管34，而连接至电源端Vdd。至于驱动晶体管34，则具有作为控制端使用的栅极、漏极与源极等三个接脚。其中，驱动晶体管34的栅极连接于扫描线，以便根据扫描信号控制此晶体管导通。至于其漏极与源极，则分别连接于上述电源端Vdd与有机发光二极管32的正极端，而可在导通时将电源端Vdd的电压信号施加于有机发光二极管元件32，以使其产生发光效果。

为了有效防止驱动晶体管34的漏极电流受到有机发光二极管元件32其跨压的影响，本发明中利用了两个晶体管来控制驱动晶体管34开关、以及维持其栅极一源极的电压电位。其中，开关晶体管36的栅极连接于所述扫描线，其源极连接于电源端Vdd，而漏极则连接于驱动晶体管34的栅极。当此开关晶体管36回应于扫描线上的扫描信号而导通时，可使电源端Vdd的电压信号施加于驱动晶体管34的栅极并将其导通。此时，驱动晶体管34的栅极端，可维持于所述扫描信号的电位。

至于，另一个开关晶体管38，其栅极连接于上述扫描线，其漏极则连接于上述数据线，至于其源极则连接于驱动晶体管34的源极。当此开关晶体管38回应于扫描信号而导通时，可让数据线上的数据信号，直接施加于驱动晶体管34的源极，而使其维持于数据信号的电压电位。

要特别说明的，在本发明所提供的单位像素电路结构中，并具有一储存电容40。此储存电容40的一端，分别连接于驱动晶体管34的栅极、以及开关晶体管36的源极。至于储存电容40的另一端，则分别连接于驱动晶体管34的源极、以及开关晶体管38的源极。如此一来，当开关晶体管36导通时，会对电容40产生充电的效果，而在开关晶体管36关闭的情况下，继续维持驱动晶体管34其栅极的电压电位，以便在开关晶体管切换的空档中，仍使有机发光二极管元件32维持在一定的电流电位。

由于在本发明的像素电路结构中，可利用开关晶体管36而使驱动晶体管34的栅极，具有与电源端Vdd相同的电压电位，并且利用开关晶体管38而使驱动晶体管34的源极，具有数据信号的电压准。因此，可使驱动晶体管34的栅极-源极电压(Vgs)维持在一定电位，并使漏极电流(Id)不致于受到有机发光二极管元件其跨压(V_OLED)的影响。其电流公式如下所示：

Id＝1/2*K(Vgs-Vth)²

＝1/2*K[(Vdd-Vdata)-Vth]²

其中，K为常数，Vdata为数据线上的电压信号，至于Vth则为晶体管34的启始电压。很明显的，由电流公式中可看出，即便有机发光二极管元件32在长时间的操作后，其跨压(V_OLED)会逐渐的增加，但对于驱动晶体管34而言，其漏极电流Id将不会受其影响。

本发明线以较佳实施例阐明如上，然其应非用以限定本发明精神与实体。例如，在上述的实施例中，虽然是以NMOS来做为开关元件说明。其中，利用了第一开关元件来控制驱动晶体管开关、且维持其栅极的电压电位，并利用了第二开关元件，来控制驱动晶体管的源极电压电位。任何熟悉此项技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明之保护范围当视权利要求书范围所界定者为准。

Claims

1.一种有机发光二极管元件的驱动电路，其特征是：该驱动电路包括：

一驱动晶体管，具有一控制端、一第一电极与一第二电极，其中该第一电极与该第二电极分别连接于一电源端与一有机发光二极管；

一第一开关元件，回应于一扫描信号而开启，以导通该电源端与该驱动晶体管的该控制端，以便该控制端维持于该电源端的电位；及

一第二开关元件，回应于该扫描信号而开启，以导通一数据线与该驱动晶体管的该第二电极，并将该数据线上的数据信号施加于该第二电极，以便该第二电极维持于该数据信号的电位；

其中，通过维持该驱动晶体管的该控制端以及该第二电极的电压电位，可防止该驱动晶体管的操作电流受到该有机发光二极管元件其跨压变化的影响。

2.如权利要求1所述的有机发光二极管元件的驱动电路，其特征是：该第一开关元件是由一晶体管所构成，其栅极连接于一扫描线，其源极与漏极则分别连接于该电源端与该驱动晶体管的该控制端。

3.如权利要求1所述的有机发光二极管元件的驱动电路，其特征是：该第二开关元件是由一晶体管所构成，其栅极连接于该扫描线，其漏极与源极则分别连接于该数据线与该驱动晶体管的该第二电极。

4.如权利要求1所述的有机发光二极管元件的驱动电路，其特征是：更包括一储存电容，该储存电容的两端，分别连接于该驱动晶体管的该控制端与该第二电极。

5.一种有机发光二极管元件的驱动电路，其特征是：该驱动电路包括：

一驱动晶体管，具有一栅极、一源极与一漏极，其中该漏极连接于一电源端，该源极则连接于该有机发光二极管元件；

一第一开关晶体管，具有一第一栅极、一第一漏极与一第一源极，其中该第一栅极连接于一扫描线，该第一源极连接于该电源端，而该第一漏极则连接于该驱动晶体管的该栅极，当该第一开关晶体管回应于该扫描线上的扫描信号而导通时，可让该电源端的电压信号施加于该驱动晶体管并将其导通；

一第二开关晶体管，具有一第二栅极、一第二漏极与一第二源极，其中该第二栅极连接于该扫描线，该第二漏极连接于一数据线，而该第二源极则连接于该驱动晶体管的该源极，当该第二开关晶体管回应于该扫描线上的该扫描信号而导通时，可让该数据线上的数据信号施加于该驱动晶体管的该源极。

6.如权利要求5所述的有机发光二极管元件的驱动电路，其特征是：更包括一储存电容，该储存电容的两端，分别连接于该第一开关晶体管的该第一漏极、以及该第二开关晶体管的该第二源极。

7.一种应用于有机电激发光显示器的单位像素电路，其特征是：包括：

一扫描线，用以传送该单位像素的扫描信号；

一数据线，用以传送该单位像素的数据信号；

一有机发光二极管，具有一正极与一负极，且该负极连接于一接地端；

一驱动晶体管，具有一控制端、一第一电极与一第二电极，该第一电极与该第二电极分别连接于一电源端与该有机发光二极管的该正极；

一第一开关晶体管，回应于该扫描线上的该扫描信号，而导通该电源端与该驱动晶体管的该控制端，以便该控制端可维持于该扫描信号的电位；

一第二开关晶体管，回应于该扫描线上的该扫描信号，而导通该数据线与该驱动晶体管的该第二电极，以便该第二电极可维持于该数据信号的电位；

如此，当该扫描信号同时导通该第一开关晶体管与该第二开关晶体管时，可导通该驱动晶体管的该第一电极与该第二电极，而使该有机发光二极管元件产生发光效果。

8.如权利要求7所述的电路，其特征是：该第一开关晶体管的栅极连接于该扫描线，其源极与漏极则分别连接于该电源端与该驱动晶体管的该控制端。

9.如权利要求7所述的电路，其特征是：该第二开关晶体管的栅极连接于该扫描线，其漏极与源极则分别连接于该数据线与该驱动晶体管的该第二电极。

10.如权利要求7所述的电路，其特征是：更包括一储存电容，该储存电容的两端，分别连接于该驱动晶体管的该控制端与该第二电极。