CN1242374C - 主动阵列电激发光式显示屏中的像素驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主动阵列电激发光式显示屏中的像素驱动电路，根据一第一扫描线路与一第二扫描线路的动作由一数据线路输入一驱动电流，该驱动电路包括：一晶体管；一电容器，该电容器一端耦接至该晶体管的栅极，另一端耦接至一接地电压；以及一有机发光二极管，该有机发光二极管的P型端耦接至该晶体管的源极，该有机发光二极管的N极端耦接至该接地电压；其中，在一记忆状态时，该驱动电流充电该电容器用以产生一特定电压来偏压该晶体管与该有机发光二极管；而在一发射状态时，利用该特定电压偏压该晶体管与该有机发光二极管。由上述驱动电路结构，在记忆状态或者发射状态时流经有机发光二极管的电流会几乎相等。

Description

主动阵列电激发光式显示屏中的像素驱动电路

技术领域

本发明涉及一种显示器面板的驱动电路，且特别是有关于一种主动阵列电激发光式显示屏中的像素驱动电路。

背景技术

相对于工艺复杂、本身不发光、且需要背景光源的液晶显示屏(LiquidCrystal Display，LCD)，有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)显示屏具有制程简单、视角广、成本低、厚度薄、操作温度范围广及可自身发光等优点。因此，有机发光二极管(OLED)显示屏即可作为主动阵列电激发光式显示屏(Active Matrix Electron Luminescent Display)中的像素，并且已经有逐渐取代液晶显示屏(LCD)的趋势。

如图1所示，为现有有机发光二极管显示屏的像素驱动电路结构。现有的有机发光二极管显示屏的每个像素由二个晶体管一个电容器(2T1C)所组合而成。其中，晶体管M1栅极耦接至闸控线路(Gate Line)10，另二端则分别耦接至数据线路(Data Line)20与晶体管M2栅极。晶体管M2源极耦接至电源(Vdd)，漏极耦接至有机发光二极管(OLED)P极端。有机发光二极管(OLED)N极端则接至接地电压(GND)。电容器Cs耦接于晶体管M2源极与栅极之间。

当闸控线路10动作时，晶体管M1可视为一个开关(Switch)开启(On)，此时驱动电压可由数据线路20输入并且快速地储存于电容器Cs中。在驱动电压输入电容器Cs的同时，此驱动电压可对晶体管M2产生偏压(Bias)，因此固定电流Id即可通过有机发光二极管(OLED)，使得有机发光二极管(OLED)发光。

由上述可知，图1的有机发光二极管像素驱动电路为电压驱动。利用驱动电压来使得晶体管M2产生偏压，并使有机发光二极管(OLED)发光。由于为了将周边电路整合于显示屏中，所以大部分的有机发光二极管(OLED)显示屏的像素驱动电路的晶体管均是利用低温多晶硅(Low TemperaturePoly-Silicon，LTPS)制程所完成的薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)。然而，此种薄膜晶体管由于制程的问题，其门限电压(Threshold Voltage)与迁移率(Mobility)会有一定程度的变动。而导致输入电容器Cs的驱动电压相同却产生不同大小的电流。因此，流经有机发光二极管(OLED)的电流不同，发光强度也会不同。

如图2所示，是现有另一有机发光二极管显示屏的像素驱动电路结构。此电路为电流驱动的像素驱动电路。此有机发光二极管显示屏的每个像素是由四个晶体管一个电容器(4T1C)所组合而成。其中，晶体管M1栅极耦接至第一扫描线路(Scan 1)30，另二端则分别耦接至数据线路(Data Line)50与晶体管M3漏极。晶体管M2栅极耦接至第一扫描线路(Scan 1)30，另二端则分别耦接至数据线路(Data Line)50与晶体管M3栅极。晶体管M3源极耦接至电源(Vdd)，漏极耦接至晶体管M4源极。晶体管M4栅极耦接至第二扫描线路(Scan 2)40，漏极耦接至有机发光二极管(OLED)P极端。有机发光二极管(OLED)N极端则接至接地电压(GND)。电容器Cs耦接于晶体管M3源极与栅极之间。

此电路结构可分成二个状态，分别由第一扫描线路30与第二扫描线路40来控制。其中第一扫描线路30与第二扫描线路40的信号为同一时钟(Clock)信号；在高电平时，第一扫描线路30动作，晶体管M1、M2开启；在低电平时，第二扫描线路40动作，M4开启。

第一状态为记忆状态(Memorizing State)，当第一扫描线路30动作而第二扫描线路40未动作时，晶体管M1、M2可视为开关开启，晶体管M4关闭(Off)，此时驱动电流可由电压源(Vdd)对电容器Cs充电，并产生电压。在驱动电流充电电容器Cs的同时，电容器Cs上的电压可对晶体管M3产生偏压(Bias)，因此驱动电流Id1(Id2为零)会经由晶体管M3、M1流至数据线路50。

第二状态为发射状态(Emission State)，当第一扫描线路30未动作而第二扫描线路40动作时，晶体管M1、M2关闭，晶体管M4可视为开关开启，此时根据电容器Cs储存的电压来偏压晶体管M3并产生电流Id2(Id1为零)，并经由晶体管M4流通过有机发光二极管(OLED)，使得有机发光二极管(OLED)发光。

由上述可知，图2的有机发光二极管像素驱动电路是以第一扫描线路30动作来利用驱动电流来充电电容器Cs产生电压并偏压晶体管M3，使得驱动电流(Id1)经由晶体管M1输出至数据线路50，此时为记忆状态。而当第二扫描线40动作时为发射状态，由于晶体管M1、M2已经关闭，因此，电流(Id2)可通过晶体管M4与有机发光二极管(OLED)。

上述由四个晶体管一个电容器(4T1C)所组合成的有机发光二极管像素驱动电路相对于二个晶体管一个电容器(2T1C)所组合成的有机发光二极管像素驱动电路，其优点是可以补偿门限电压与迁移率的问题。然而，如图3所示，其为四个晶体管一个电容器(4T1C)所组合成的有机发光二极管像素驱动电路在二个状态的电流曲线图。由于在记忆状态以及发射状态时，在晶体管M3漏极端(节点a)的等效阻抗不同，因此会导致此二状态的电流(Id1与Id2)大小不同。由图3可看出，晶体管M3不同的偏压(V_Cs1～V_Cs10)在二个状态时会产生不同的电流(Id1与Id2)。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机发光二极管显示屏的像素驱动电路结构，在记忆状态或者发射状态时流经有机发光二极管的电流会几乎相等。

为了实现上述目的，本发明提出一种主动阵列电激发光式显示屏中的像素驱动电路，其根据第一扫描线路与第二扫描线路的动作由数据线路输入驱动电压，此驱动电路包括：晶体管；电容器一端耦接至晶体管的栅极，另一端耦接至接地电压；以及有机发光二极管的P型端耦接至晶体管的源极，N极端耦接至接地电压；其中，在记忆状态时，驱动电流充电电容器至一特定电压用以偏压晶体管与有机发光二极管；而在发射状态时，利用此特定电压来偏压晶体管与有机发光二极管。

本发明又提出一种主动阵列电激发光式显示屏中的像素驱动电路，根据第一扫描线路与第二扫描线路的动作由数据线路输入驱动电压，此驱动电路包括：晶体管；电容器一端耦接至晶体管的栅极，另一端耦接至电压源；以及，有机发光二极管的P型端耦接至电压源，N极端耦接至晶体管的源极；其中，在记忆状态时，驱动电流充电电容器至一特定电压用以偏压晶体管与有机发光二极管；而在发射状态时，利用此特定电压来偏压晶体管与有机发光二极管。

本发明又提出一种主动阵列电激发光式显示屏中的像素驱动方法，包括下列步骤：在第一扫描线路动作时，形成电流路径使得驱动电流可对电容器充电至特定电压；以及，在第二扫描线路动作时，利用此特定电压来产生偏压电流并流经有机发光二极管；其中，此特定电压偏压于串接的晶体管栅极与有机发光二极管之间，使得驱动电流与偏压电流约略相等。

本发明的有益效果是，不论在记忆状态或者发射状态其特定电压皆偏压于晶体管与有机发光二极管上。因此，在记忆状态或者发射状态时流经有机发光二极管的电流会几乎相等。

为了更进一步说明本发明特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。

附图说明

图1所示为现有有机发光二极管显示屏的像素驱动电路结构；

图2是现有另一有机发光二极管显示屏的像素驱动电路结构；

图3是四个晶体管一个电容器(4T1C)所组合成的有机发光二极管像素驱动电路在二个状态的电流曲线图；

图4是本发明有机发光二极管显示屏的像素驱动电路结构的第一实施例；

图5是本发明四个晶体管一个电容器(4T1C)所组合成的有机发光二极管像素驱动电路在二个状态的电流曲线图；

图6是本发明有机发光二极管显示屏的像素驱动电路结构的第二实施例；

图7是本发明有机发光二极管显示屏的像素驱动电路结构的第三实施例；以及

图8是本发明有机发光二极管显示屏的像素驱动电路结构的第四实施例。

其中，附图标记说明如下：

130  第一扫描线路

140  第二扫描线路

150  数据线路

具体实施方式

为了改进现有主动阵列电激发光式显示屏中的像素驱动电路的问题，本发明提出一种有机发光二极管显示屏的像素驱动电路结构。

如图4所示，是本发明有机发光二极管显示屏的像素驱动电路结构的第一实施例。此有机发光二极管显示屏的每个像素是由四个晶体管一个电容器(4T1C)所组合而成。其中，晶体管M1栅极耦接至第一扫描线路(Scan 1)130，另二端则分别耦接至数据线路(Data Line)150与晶体管M3漏极。晶体管M2栅极耦接至第一扫描线路(Scan 1)130，另二端则分别耦接至晶体管M3漏极与晶体管M4栅极。晶体管M3源极耦接至电源(Vdd)，栅极耦接至第二扫描线路140。晶体管M4栅极之外的二端耦接至晶体管M3漏极与有机发光二极管(OLED)P极端。有机发光二极管(OLED)N极端则接至接地电压(GND)。电容器Cs耦接于晶体管M4栅极与接地电压之间。

此电路结构可分成二个状态，分别由第一扫描线路与第二扫描线路来控制。其中第一扫描线路130与第二扫描线路140的信号为同一时钟(Clock)信号；在高电平时，第一扫描线路130动作，晶体管M1、M2开启；在低电平时，第二扫描线路140动作，M3开启。

第一状态为记忆状态(Memorizing State)，当第一扫描线路130动作而第二扫描线路140未动作时，晶体管M1、M2可视为开关开启(On)，晶体管M3关闭(Off)。此时驱动电流可由数据线路150输入并且经由晶体管M1、M2快速地充电电容器Cs至一特定电压。在电容器Cs充电的同时，此特定电压可同时对晶体管M4与有机发光二极管(OLED)产生偏压(Bias)，因此驱动电流Id1(Id2为零)由数据线路150流向有机发光二极管(OLED)，使得有机发光二极管(OLED)发光。

第二状态为发射状态(Emission State)，当第一扫描线路130未动作而第二扫描线路140动作时，晶体管M1、M2关闭，晶体管M3可视为开关开启，由于电容器Cs储存的特定电压已经对晶体管M4与有机发光二极管(OLED)产生偏压(Bias)，因此晶体管M3产生电流Id2(Id1为零)经由晶体管M4流通过有机发光二极管(OLED)，使得有机发光二极管(OLED)发光。

在本发明的实施例中可以发现，不论是在记忆状态以及发射状态，电容器Cs上的特定电压皆作为晶体管M4与有机发光二极管(OLED)的偏压(Bias)。因此，此二状态流经有机发光二极管(OLED)的电流会几乎相同，即Id1＝Id2。所以，现有有机发光二极管显示屏的像素驱动电路中记忆状态以及发射状态所产生不同大小的电流，将可完全解决。

如图5所示，为本发明四个晶体管一个电容器(4T1C)所组合成的有机发光二极管像素驱动电路在二个状态的偏压电流曲线图。由于在记忆状态以及发射状态时，驱动电压皆作为晶体管M4与有机发光二极管(OLED)的偏压(Bias)，因此此二状态的偏压电流(Id1与Id2)大小非常接近。由图5可看出，晶体管M4与有机发光二极管(OLED)的各种不同偏压(Bias)，在二状态变化时Id1与Id2不会相差太多。

如图6所示，为本发明有机发光二极管显示屏的像素驱动电路结构的第二实施例。与第一实施例相比较，晶体管M2’栅极耦接至第一扫描线路(Scan1)130，另二端则分别耦接至数据线路150与晶体管M4栅极。第二实施例的二个状态也会产生与第一实施例相同的结果，即特定电压同时偏压于晶体管M4与有机发光二极管(OLED)，因此，在二状态变化时Id1与Id2几乎相等。

如图7所示，为本发明有机发光二极管显示屏的像素驱动电路结构的第三实施例。此有机发光二极管显示屏的每个像素是由四个晶体管一个电容器(4T1C)所组合而成。其中，晶体管M5栅极耦接至第一扫描线路(Scan 1)130，另二端则分别耦接至数据线路(Data Line)150与晶体管M7漏极。晶体管M6栅极耦接至第一扫描线路(Scan 1)130，另二端则分别耦接至数据线路150与晶体管M7栅极。有机发光二极管(OLED)P极端则耦接至电压源(Vdd)。电容器Cs耦接于晶体管M7栅极与电压源(Vdd)之间。晶体管M7源极耦接至有机发光二极管(OLED)N极端。晶体管M8栅极耦接至第二扫描线路，另二端耦接至晶体管M7漏极与接地电压(GND)。

因此，在记忆状态时，晶体管M5、M6可视为开关开启(On)，晶体管M8关闭(Off)。此时驱动电流可由电压源(Vdd)输入并且经由晶体管M6快速地对电容器Cs充电至一特定电压。在驱动电流充电电容器Cs的同时，此特定电压可同时对晶体管M7与有机发光二极管(OLED)产生偏压(Bias)，因此驱动电流Id1(Id2为零)由有机发光二极管(OLED)流向数据线路150，使得有机发光二极管(OLED)发光。而在发射状态时，晶体管M5、M6关闭，晶体管M8可视为开关开启，由于电容器Cs储存的特定电压已经对晶体管M7与有机发光二极管(OLED)产生偏压(Bias)，因此晶体管M7产生电流Id2(Id1为零)流经有机发光二极管(OLED)，使得有机发光二极管(OLED)发光。而在此二状态流经有机发光二极管(OLED)的电流会几乎相同，即Id1＝Id2。

如图8所示，是本发明有机发光二极管显示屏的像素驱动电路结构的第四实施例。与第三实施例相比较，晶体管M6’栅极耦接至第一扫描线路(Scan1)130，另二端则分别耦接至晶体管M7漏极与晶体管M7栅极。第四实施例的二个状态也会产生与第三实施例相同的结果，即特定电压同时偏压于晶体管M7与有机发光二极管(OLED)，因此，在二状态变化时Id1与Id2几乎相等。

因此，本发明的优点是提供一有机发光二极管显示屏的像素驱动电路结构。本发明不论在记忆状态或者发射状态其特定电压皆偏压于晶体管与有机发光二极管上。因此，在记忆状态或者发射状态时流经有机发光二极管的电流会几乎相等。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，但其并非用以限定本发明，本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，做出的等效结构变换，均包含在本发明的专利范围内。

Claims (12)

1.一种主动阵列电激发光式显示屏中的像素驱动电路，根据一第一扫描线路与一第二扫描线路的动作由一数据线路输入一驱动电流，其特征在于，该驱动电路包括：

一晶体管；

一电容器，该电容器一端耦接至该晶体管的栅极，另一端耦接至一接地电压；以及

一有机发光二极管，该有机发光二极管的P型端耦接至该晶体管的源极，该有机发光二极管的N极端耦接至该接地电压；

其中，在一记忆状态时，该驱动电流充电该电容器用以产生一特定电压来偏压该晶体管与该有机发光二极管；而在一发射状态时，利用该特定电压偏压该晶体管与该有机发光二极管。

2.如权利要求1所述的主动阵列电激发光式显示屏中的像素驱动电路，其特征在于，还包括一记忆状态电路，耦接于该第一扫描线路、该数据线路、该晶体管栅极与该晶体管漏极，用以在该第一扫描线路动作时，将该驱动电流由该数据线路输入至并充电该电容器至该特定电压，使得该驱动电流由该数据线路流经该晶体管与该有机发光二极管。

3.如权利要求2所述的主动阵列电激发光式显示屏中的像素驱动电路，其特征在于，该记忆状态电路包括：

一第一开关，该第一开关的一端耦接至该数据线路，该第一开关的另一端耦接至该晶体管漏极，该第一开关的控制端耦接至该第一扫描线路；以及

一第二开关，该第二开关的一端耦接至该晶体管漏极，该第二开关的另一端耦接至该晶体管栅极，该第二开关的控制端耦接至该第一扫描线路。

4.如权利要求2所述的主动阵列电激发光式显示屏中的像素驱动电路，其特征在于，该记忆状态电路包括：

一第一开关，该第一开关的一端耦接至该数据线路，该第一开关的另一端耦接至该晶体管漏极，该第一开关的控制端耦接至该第一扫描线路；以及

一第二开关，该第二开关的一端耦接至该数据线路，该第二开关的另一端耦接至该晶体管栅极，该第二开关的控制端耦接至该第一扫描线路。

5.如权利要求1所述的主动阵列电激发光式显示屏中的像素驱动电路，其特征在于，还包括一发射状态电路，耦接于一电压源、该晶体管漏极与该第二扫描线路，用以在该第二扫描线路动作时，根据该特定电压产生一驱动电流由该电压源流经该晶体管与该有机发光二极管。

6.如权利要求5所述的主动阵列电激发光式显示屏中的像素驱动电路，其特征在于，该发射状态电路包括一第三开关，该第三开关的一端耦接至该电压源，该第三开关的另一端耦接至该晶体管漏极，该第三开关的控制端耦接至该第二扫描线路。

7.一种主动阵列电激发光式显示屏中的像素驱动电路，根据一第一扫描线路与一第二扫描线路的动作由一数据线路输出一驱动电流，其特征在于，该驱动电路包括：

一晶体管；

一电容器，该电容器一端耦接至该晶体管的栅极，另一端耦接至一电压源；以及

一有机发光二极管，该有机发光二极管的P型端耦接至该电压源，该有机发光二极管的N极端耦接至该晶体管的源极；

其中，在一记忆状态时，该驱动电流充电该电容器用以产生一特定电压来偏压该晶体管与该有机发光二极管；而在一发射状态时，利用该特定电压偏压该晶体管与该有机发光二极管。

8.如权利要求7所述的主动阵列电激发光式显示屏中的像素驱动电路，其特征在于，还包括一记忆状态电路，耦接于该第一扫描线路、该数据线路、该晶体管栅极与该晶体管漏极，用以在该第一扫描线路动作时，将该驱动电流由该电压源充电该电容器至该驱动电压产生一特定电压，并使得该驱动电流由该电压源流经该有机发光二极管、该晶体管与该数据线路。

9.如权利要求8所述的主动阵列电激发光式显示屏中的像素驱动电路，其特征在于，该记忆状态电路包括：

一第一开关，该第一开关的一端耦接至该数据线路，该第一开关的另一端耦接至该晶体管漏极，该第一开关的控制端耦接至该第一扫描线路；以及

一第二开关，该第二开关的一端耦接至该晶体管漏极，该第二开关的另一端耦接至该晶体管栅极，该第二开关的控制端耦接至该第一扫描线路。

10.如权利要求8所述的主动阵列电激发光式显示屏中的像素驱动电路，其特征在于，该记忆状态电路包括：

一第一开关，该第一开关的一端耦接至该数据线路，该第一开关的另一端耦接至该晶体管漏极，该第一开关的控制端耦接至该第一扫描线路；以及

一第二开关，该第二开关的一端耦接至该数据线路，该第二开关的另一端耦接至该晶体管栅极，该第二开关的控制端耦接至该第一扫描线路。

11.如权利要求7所述的主动阵列电激发光式显示屏中的像素驱动电路，其特征在于，还包括一发射状态电路，耦接于一接地电压、该晶体管漏极与该第二扫描线路，用以在该第二扫描线路动作时，根据该特定电压产生一驱动电流由该电压源流经该有机发光二极管与该晶体管。

12.如权利要求11所述的主动阵列电激发光式显示屏中的像素驱动电路，其特征在于，该发射状态电路包括一第三开关，该第三开关的一端耦接至该接地电压，该第三开关的另一端耦接至该晶体管漏极，该第三开关的控制端耦接至该第二扫描线路。

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