CN1558391A - 电致发光装置的像素装置 - Google Patents

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Abstract

一种电致发光装置的像素装置，包括一电压信号、电流信号、第一电路、以及第二电路。电压信号具有第一状态以及第二状态。电流信号具有幅值I。第一电路包括第一晶体管、第二晶体管、以及电容器，电容器的第一端连接到电源，第一晶体管的栅极连接到电容器的第二端，且第二晶体管的栅极用以接收电压信号。其中，当电压信号的第一状态时，第一电路提供电压电平加到电容器，当电压信号的第二状态时，第一电路保持输出电压电平。第二电路具有第三晶体管以及第四晶体管，第三晶体管具有栅极连接到第四晶体管的栅极。其中，当电压信号的第一状态时，第二电路提供一与电流信号的幅值I成比例的电流，第一电路提供一和电流，其值为比例电流与电流信号的和。

Description

电致发光装置的像素装置
技术领域
本发明有关于一种电致发光装置，特别是关于一种有机电致发光装置(organic electroluminescence device)的像素组件。
背景技术
电致发光(electroluminescence，EL)装置可利用电子冷光的现象来进行发光。EL装置通常包括多个薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)以及一具有光发射层的光二极管(light-emitting diode，LED)。若光发射层为一有机光发射材料所组成，则该EL即为一有机EL装置。当一电流通过LED装置的阴极与阳极时，则光线即会经由光发射层发散。
一般来说，EL装置可大致被区分为电压驱动式与电流驱动式两种。与电流驱动式的EL装置相比较，在电压驱动式的EL装置中，由于其各TFT的阈值电压(threshold voltage)以及迁移率(mobility)并不相同，因而造成像素亮度不均匀的缺点。关于电流驱动式的EL装置的专利，可参考美国专利编号第6,373,454号以及第6,501,466号。
在电流驱动式的EL装置中，其像素亮度正比于流入一LED的电流。因此，如何使一EL装置产生均匀且增强的光线，便成为目前研究开发所欲解决的课题。
发明内容
因此，本发明的目的提出一种电致发光装置，可产生均匀光线，以改善常规技术的缺点。
根据上述目的，本发明提出一种电致发光装置的像素装置，包括一电压信号、一电流信号、一第一电路、以及一第二电路。电压信号具有一第一状态以及一第二状态。电流信号具有一幅值I。第一电路包括一第一晶体管、一第二晶体管、以及一电容器，电容器的一第一端连接到一电源，第一晶体管的一栅极连接到电容器的一第二端，且第二晶体管的栅极用以接收电压信号。其中，当电压信号的第一状态时，第一电路提供一电压电平加到电容器，且，当电压信号的第二状态时，第一电路保持输出电压电平。第二电路具有一第三晶体管以及一第四晶体管，第三晶体管具有一栅极连接到第四晶体管的一栅极。其中，当电压信号的第一状态时，第二电路提供一与电流信号的幅值I成比例的电流，且，第一电路提供一和电流，其值为比例电流与电流信号的和。
另外，本发明也提出另一电致发光装置的像素装置，包括一电压信号、一电流信号、一第一电路，以及一第二电路。电压信号具有一第一状态以及一第二状态。电流信号具有一幅值I。第一电路还包括一第一晶体管、一第二晶体管、以及一电容器，其中，当电压信号的第一状态时，第一电路提供一电压电平加到电容器，且，在电压信号的第二状态，第一电路保持输出电压电平；而第二电路，具有一第三晶体管以及一第四晶体管，第三晶体管的沟道宽度/长度比为第四晶体管的沟道宽度/长度比的N倍；其中，第一电路当电压信号的第一状态或第二状态时，输出一电流，其值为(1+1/N)*I，且，第二电路当电压信号的第一状态时，输出一电流，其值为1/N*I。
根据上述目的，本发明亦提出一种电致发光装置，包括多条扫描线、多条数据线，以及一具有多个像素的阵列。每一像素被配置靠近于其中一扫描线与其中一数据线的一交叉点。像素阵列包括一第一电路、一第二电路以及一第五晶体管。第一电路包括一第一晶体管、一第二晶体管、以及一电容器。电容器的一第一端连接到一电源，第一晶体管的一栅极连接到电容器的一第二端，且第二晶体管的一栅极用以接收一电压信号。第二电路包括一第三晶体管以及一第四晶体管。第三晶体管的一栅极连接到该第四晶体管的一栅极。第五晶体管包括一栅极用以接收电压信号以及一电极用以接收一经由一相对应数据线提供的电流信号。
根据上述目的，本发明还提出一种方法用于操作一电致发光装置，包括下列步骤：
一提供一具有一第一状态以及一第二状态的电压信号。
二提供一具有幅值I的电流信号。
三提供一具有多个像素的阵列，每一像素被配置靠近于其中一扫描线与其中一数据线的一交叉点。
四提供一第一电路在每一像素中，第一电路具有一第一晶体管、一第二晶体管、以及一电容器。
五当一经由一相对应的扫描线所提供的电压信号的第一状态时，提供一电压电平加到电容器。
六当电压信号的第二状态时，保持输出电压电平。
七提供一第二电路在每一像素中，第二电路具有一第三晶体管以及一第四晶体管，且，第三晶体管的一栅极连接到第四晶体管的一栅极。
八当电压信号的第一以及第二状态时，由第一电路提供一第一电流，其值为(1+1/N)*I。
九当电压信号的第一状态时，由第二电路提供一第二电流，其值为(1/N)*I，N为第三晶体管的沟道宽度/长度比与第四晶体管的沟道宽度/长度比的倍率。
上述的发明目的以及优点可由上述的描述获得，亦可显而易见于下列的描述或经由实施本发明来获得。本发明的目的以及优点可通过权利要求所界定的组件以及其组件的组合来进行实施并获得。
附图说明
图1表示为根据本发明的电致发光(EL)装置的像素10的电路图。
图2表示为根据本发明的其它实施例的一电致发光装置的一像素50的电路图。
符号说明：
20、60-第一晶体管；22、62-第二晶体管；26、66-第三晶体管；28、68-第四晶体管；30、70-第五晶体管；24、64-电容器；20-2、22-2、26-2、28-2、30-2-栅极；20-4、22-4、26-4、28-4、30-4-第一电极；20-6、22-6、26-6、28-6、30-6-第二电极；10、50-像素组件；12、52-扫描线；14、54-数据线；16、56-第一电路；18、58-第二电路；VDD-第一电源；VSS-第二电源；32、72-LED；IDATA-电流信号。
具体实施方式
为详细说明本发明的发明内容，特提出一实施例并配合附图来作为说明实施本发明的参考。
图1表示为根据本发明的电致发光(EL)装置的像素10的电路图。本发明的EL装置包括多条扫描线、多条数据线、一包括多个像素的阵列、一扫描驱动装置(未显示)以及一数据驱动装置(未显示)。上述的扫描驱动装置用以依序提供一具有第一状态以及第二状态的电压信号，用以选择该多条扫描线，而数据驱动装置用以依序提供一电流信号IDATA予该多条数据线。在本发明的实施例中，EL装置包括一有机EL装置，该有机EL装置即为一有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)或一聚合物发光二极管(polymerlight emitting diode，PLED)；其中，OLED与PLED的差别在于光发散层的光发射分子(light emitting molecule)的大小，OLED中的光发射分子小于PLED的光发射分子。
每一像素被配置靠近于其中一扫描线与其中一数据线的交叉点。如图1所示，像素10被配置在靠近相对应的扫描线12与相对应的数据线14的交叉点，该像素10包括一第一电路16以及一第二电路18。第一电路16包括一第一晶体管20、一第二晶体管22，以及一电容器24。第一晶体管20包括一栅极20-2、一第一电极20-4以及一第二电极20-6；其中，该第一电极20-4连接到一第一电源VDD。第二晶体管22包括一栅极22-2、一第一电极22-4以及一第二电极22-6；其中，第一栅极22-2连接到扫描线12，第一电极22-4连接到第一晶体管20的第二电极22-6。电容24包括一第一端24-2以及一第二端24-4；其中，第一端24-2连接到第一电源VDD，而第二端24-4连接到第一晶体管20的栅极20-2。
第二电路18还包括一第三晶体管26以及一第四晶体管28。第三晶体管26包括一栅极26-2、一第一电极26-4以及一第二电极26-6；其中，第一电极26-4连接到第二晶体管22的第二电极22-6，而第二电极26-6连接到栅极26-2。由于栅极26-2以及第二电极26-6相互连接，因此，第三晶体管26将工作在饱和区。第四晶体管包括一栅极28-2、一第一电极28-4以及一第二电极28-6；其中，第一电极28-4连接第一晶体管20的第二电极20-6。另外，第三晶体管26的W/L为第四晶体管28的W/L的N倍；其中，W/L为一场效应晶体管(FET)的沟道宽度与沟道长度的比值，在该实施例中，N的范围近似于1至10。
像素10还包括一第五晶体管30以及一发光二极管(LED)32。第五晶体管30包括一栅极30-2、一第一电极30-4以及一第二电极30-6；其中，栅极30-2连接到扫描线12，第一电极30-4连接到数据线14，而第二电极30-6连接到第三晶体管26的第二电极26-6。LED 32为一OLED或一PLED，被配置在第四晶体管28的第二电极28-6与一第二电源VSS之间。在本发明的一实施例中，LED 32被配置在第一晶体管20的第一电极20-4与VDD之间，且第二晶体管28的第二电极28-6连接到VSS。
在写入阶段，或当经由扫描线12所提供的电压信号的第一状态时，第五晶体管30以及第二晶体管22将会被导通。电流信号IDATA经由数据线14而被传送到像素10。第三晶体管26被导通且工作在饱和区，用以提供一第一电流，其值等于电流信号IDATA。由于第四晶体管28的栅极28-2的偏置电平与第三晶体管26的栅极26-2的偏置电平相同，因此，当第三晶体管导通时，第四晶体管28亦导通。另外，当第二晶体管22导通时，则第二晶体管22的漏极电流(未显示)将对电容器24进行充电；此时，位于电容器上的电压或位于第一晶体管20的第一电极20-4与栅极20-2间的电压，将使第一晶体管20导通。因此，第一电流IDATA将经由第一晶体管20、第三晶体管26以及第五晶体管30而流入数据线14。而第二电流经由第一晶体管20以及第四晶体管28而流入LED 32；该第二电流的值为1/N*IDATA。当总电流(1+1/N)*IDATA流经第一晶体管20时，电压电平Vc必须满足下列式子：
(1+1/N)·IDATA＝(μ·Cox/2)·(W/L)·(|VC|-|VT|)2
其中，μ为载流子迁移率，Cox为氧化层电容(oxide capacitance)，W/L为第一晶体管20的沟道宽度/长度比，VT为第一晶体管20的一阈值电压(threshold voltage)。
在复制阶段(reproducing stage)，或在电压信号的第二状态时，第五晶体管30以及第二晶体管22将会截止；此时，电容器24间的电压将会维持于写入阶段时的电压电平Vc，而使第一晶体管20导通。第三电流(以点线表示)流经第一晶体管20而使得第四晶体管28导通。当第四晶体管28导通时，则第三电流即会流入LED 32，该第三电流的值近似为(1+1/N)*IDATA。在本发明的一实施例中，第一电源VDD提供一电压电平，该电压电平的值范围为近似于7V至9V；而第二电源VSS提供另一电压电平，该电压电平的值范围为近似于-6V至8V；另外，电流信号的值范围为近似于1μA至2μA。
由以上可知，当电压信号的第一状态时，第一电路16提供一加到电容器24两端的电压电平Vc，且第二电路18提供流经LED 32的第二电流，该第二电流的值为(1/N)*IDATA。
如图1所示，在该实施例中，晶体管20、22、26、28以及20均为P型金属氧化物半导体晶体管(PMOS)。然而，在其它的实施例中，晶体管20、22、26、28以及30亦可为N型金属氧化物半导体晶体管(NMOS)，不过，第二晶体管22与第五晶体管30须为同一传导形式，且第三晶体管26与第四晶体管28须为同一传导形式。
图2表示为根据本发明的其它实施例的一电致发光装置的一像素50的电路图。与第一图的像素电路10相比较，像素50具有一较为精简的电路结构，不过，在像素50的各晶体管均为NMOS。像素50包括一第一电路56以及一第二电路58。第一电路56还包括一第一晶体管60、一第二晶体管62以及一电容器64，而第二电路58还包括一第三晶体管66以及一第四晶体管68。另外，像素50还包括一第五晶体管70以及一LED 72。一电压信号由一扫描线52来提供。当该电压信号的第一状态时，第一电路56将提供一电压电平Vc加到电容器64的两端，而导致数据线54的第一电流IDATA流经晶体管70、66以及60，且，第二电路58将提供一第二电流流入LED 72，该第二电流的值为1/N*IDATA。当电压信号的第二状态时，第一电路56将保持输出电压电平Vc在电容器Vc的两端，并提供一第三电流流入LED 72，该第三电流的值为(1+1/N)*IDATA。
如图2所示，在该实施例中，LED 72连接在电容器64的第二端64-4与第二电源VSS之间。而在本发明的一实施例中，LED 72连接在第一电源VDD与第四晶体管68的第一电极68-4之间。而在其它实施例中，LED 72连接在电容器64的第二端64-4与第一晶体管60的第二电极60-6之间。
本发明亦提出一用于操作电致发光装置的方法。一电压信号具有一第一状态以及一第二状态，而一电流信号具有一幅值I。本方法提供一具有多个像素10的阵列，每一像素10被配置靠近于其中一扫描线12以及其中一数据线14的交叉点，且每一像素10均包括一第一电路16，该第一电路16还包括一第一晶体管20、一第二晶体管22以及一电容器24。当经由相对应的扫描线12所提供的电压信号的第一状态时，则第一电路16提供一电压电平Vc加到电容器24两端。当电压信号的第二状态时，则电容器24间的电压仍维持在电压电平Vc。每一像素10还包括一第二电路18，该第二电路18包括一第三晶体管26以及一第四晶体管28。第三晶体管26包括一栅极26-2，该栅极26-2连接到第四晶体管28的一栅极28-2。另外，当电压信号的第一与第二状态时，第一电路16提供一第一电流，其值为(1+1/N)*I。而当电压信号的第一状态时，第二电路18提供一第二电流，其值为(1/N)*I；其中，N为第三晶体管16的沟道宽度/长度比与第四晶体管18的沟道宽度/长度比的倍率。
本发明的方法还包括提供一第五晶体管30，该第五晶体管具有一栅极30-2用于接收上述的电压信号以及一电极30-4用于接收上述的电流信号。另外，本发明的方法还提供一发光二极管32，在本发明的一实施例中，第一电流当电压信号的第一状态时，被供应至LED 32，该第一电流的值为(1+1/N)*I。在其它实施例中，第一电流当电压信号的第二状态时，被供应至LED 32，其值为(1+1/N)*I。在其它实施例中，第二电流当电压信号的第一状态时被提供，其值为(1/N)*I。在其它实施例中，第二电流当电压信号的第二状态时被提供，其值为(1/N)*I。
虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种更动与修改，因此本发明的保护范围当视所提出的权利要求限定的范围为准。

Claims (13)

1.一种电致发光装置的像素装置，包括：
一第一电路，包括一第一晶体管、一第二晶体管、以及一电容器，该电容器的一第一端连接到一电源，该第一晶体管的一栅极连接到该电容器的一第二端，且该第二晶体管的该栅极用以接收一电压信号，其中，当该电压信号的一第一状态时，该第一电路提供一电压电平加到该电容器，且，当该电压信号的一第二状态时，该第一电路保持输出该电压电平；以及
一第二电路，具有一第三晶体管以及一第四晶体管，该第三晶体管具有一栅极连接到该第四晶体管的一栅极；
其中，当该电压信号的该第一状态时，该第二电路提供一与一电流信号的幅值I成比例的一比例电流，且，该第一电路提供一和电流，其值为该比例电流与该电流信号的和。
2.如权利要求1所述的像素装置，其中，该第三晶体管的沟道宽度/长度比为该第四晶体管的宽度/长度比的N倍。
3.如权利要求1所述的像素装置，该电流信号的幅值I为该比例电流的N倍。
4.如权利要求1所述的像素装置，该电压电平满足下列式子：
(1+1/N)·I＝(μ·Cox/2)·(W/L)·(|VC|-|VT|)2
其中，μ为载流子迁移率，Cox为氧化层电容，W/L为第一晶体管的沟道宽度/长度比，Vc为该电压电平且VT为该第一晶体管的一阈值电压。
5.如权利要求1所述的像素装置，还包括一第五晶体管，具有一栅极用以接收该电压信号，以及一电极用以接收该电流信号。
6.如权利要求1所述的像素装置，该第三晶体管与该第四晶体管具有相同的传导形式。
7.如权利要求5所述的像素装置，该第二晶体管以及该第五晶体管具有相同的传导形式。
8.如权利要求1所述的像素装置，还包括一发光二极管，配置在该第四晶体管的一电极以及该电源之间。
9.如权利要求1所述的像素装置，还包括一发光二极管，配置在该第四晶体管的一电极以及另一电源之间。
10.如权利要求1所述的像素装置，还包括一发光二极管，配置在该第一晶体管的一电极以及该电容器的该第一端之间。
11.一种电致发光装置，包括：
多条扫描线；
多条数据线；以及
一多个像素所组成的阵列，每一像素被配置靠近在其中一扫描线与其中一数据线的一交叉点，且，每一像素包括：
一第一电路，包括一第一晶体管、一第二晶体管、以及一电容器，该电容器的一第一端连接到一电源，该第一晶体管的一栅极连接到该电容器的一第二端，且该第二晶体管的一栅极用以接收一电压信号；
一第二电路，包括一第三晶体管以及一第四晶体管，该第三晶体管的一栅极连接到该第四晶体管的一栅极；以及
一第五晶体管，其一栅极用以接收该电压信号，以及一电极用以接收一经由相对应数据线所提供的电流信号。
12.如权利要求11所述的像素装置，当一经由一相对应的扫描线所提供的电压信号的一第一状态时，该第一电路提供一电压电平加到该电容器，且当该电压信号的一第二状态时，该第一电路保持输出该电压电平。
13如权利要求11所述的像素装置，其中，该电流信号具有一幅值I，当该电压电平的该第一状态以及该第二状态时，该第一电路输出一第一电流，其值为(1+1/N)*I，且，当该电压电平的该第一状态时，该第二电路输出一第二电流，其值为(1/N)*I，N为该第三晶体管的沟道宽度/长度比与该第四晶体管的沟道宽度/长度比的倍率。
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