CN1942029A - 应用有源式有机发光二极管阵列的像素电路的方法 - Google Patents

Abstract

检测有源式矩阵有机发光二极管内的所有驱动单元是否发生任何制造上的不良，以在制造过程之中，在有源式矩阵有机发光二极管形成发光层之前，提早找出发生制造不良的元件并过滤以减少制造之后段的有机材料损失及制造时间，并大幅增加制造优良率。被检测的有源式矩阵有机发光二极管中包含多个电压源，多个像素电极，与多个驱动单元，与像素电极一一对应。任一驱动单元中包含有一第一晶体管，一第二晶体管，与一存储电容，借助每一驱动单元内所有元件的检测结果以准确地找出发生制造不良的元件。

Description

应用有源式有机发光二极管阵列的像素电路的方法

技术领域

本发明提供一种应用像素电路的方法，尤其指一种应用有源式有机发光二极管阵列的像素电路的方法。

背景技术

请参考美国专利第5,684,365号，有源式矩阵有机发光二极管AMOLED(Active-Matrix Organic Light Emitting Diode)一般在像素设计上至少包含两个晶体管，一为开关用晶体管(Switching TFT)，另一为驱动用晶体管(Driving TFT)，用来控制提供有机发光二极管(OLED，Organic LightEmitting Diode)的电流。而公知的有源式矩阵有机发光二极管在内含的薄膜晶体管TFT(Thin Film Transistor)元件阵列形成之后，在尚未形成有机发光二极管的发光层之前，并无法借助检测有机发光二极管可否发光来判断TFT元件是否可以正常动作。若要在有机发光二极管的发光层形成之后才借助检测有机发光二极管可否发光来判断TFT元件是否可以正常动作，由于发光层已完全包覆在有源式矩阵有机发光二极管上，此时已无法各别替换无法正常工作的TFT元件，因此仅能将整个有源式矩阵有机发光二极管判定为不良品。

请参阅图1，其为于2003年所举办的第10届国际展示研讨会(the 10thInternational Display Workshops，IDW’03)上日本的IBM分公司(IBM JAPAM)发表论文提出适合TFT阵列测试的有源式矩阵有机发光二极管的像素设计的示意图。如图1所示，TFT阵列包含的一像素电路500包含一第一晶体管501，一缓冲电容(snubber capacitor，Cs)503，其一端电连接到第一晶体管501的漏极，一第二晶体管505，其栅极电连接到第一晶体管501的漏极与缓冲电容503的一端，一有机发光二极管507，其阳极电连接到第二晶体管505的源极，一第三晶体管509，其漏极电连接到第二晶体管505的源极与有机发光二极管507的阳极，且第二晶体管505为一驱动薄膜晶体管，第三晶体管509为一旁通晶体管(bypass thin film transistor)。像素电路500以第三晶体管509，一电连接到第三晶体管509的栅极的旁通控制端(bypasscontrol)，与一电连接到第三晶体管509的源极的接地端(ground，GND)来测试第二晶体管505是否处于正常的工作状态，以使得第二晶体管505可正常驱动有机发光二极管507的运作。该设计虽然可检测单一的驱动晶体管505是否正常动作，不过却无法在TFT阵列中区分到底是哪一个驱动晶体管505发生问题，且必须增加额外的第三晶体管509以协助检测，而降低了TFT阵列的开口率。

请参阅图2，其为在美国专利第6,433,485号中，利用外接电流表判断TFT元件是否正常动作的示意图。如图2所示，有源矩阵有机发光二极管阵列600包含一第一薄膜晶体管601，一存储电容603，其一端电连接到第一薄膜晶体管601的漏极，一第二薄膜晶体管605，其栅极电连接到第一薄膜晶体管601的漏极与存储电容603的一端，一有机发光二极管607，其阳极电连接到薄膜晶体管605的源极。图2还包含一组测试仪器，该组测试仪器包含一第一电流计609，电连接到第二薄膜晶体管605的漏极，一第一电压源611，电连接到第一电流计609，一第二电流计613，电连接到有机发光二极管607的阴极，一第二电压源615，电连接到第二电流计613，一写入电路617，其包含的二输出端各自电连接到第一薄膜晶体管的栅极与源极，以及一决定部份619，电连接到电流计609，且写入电路617用来写入一个二位信号，决定部份619根据电流计609与613的数值来判断各元件的工作状态是否发生异常。该专利所提及的装置虽然在理论上是可行的，然而由于有源矩阵有机发光二极管阵列600所使用的偏压电流相当小，因此电流计609或613有相当高的机率会因为无法读取过小电流的数值，而将处于正常工作状态的元件误判为工作状态异常的元件。

请参阅图3，其为在美国专利的公开案第20030113942A1号中，提出在有源式矩阵有机发光二极管完成但尚未连接驱动集成电路之前使用导电橡胶进行短路的点灯判断的俯视图。如图3所示，有机发光二极管基座700包含多个显示区701，多个导电板703，与导电橡胶705，粘着在显示区701与导电板703的间。经由导电橡胶705的布置位置上的安排，有机发光二极管基座700可抗较大的电压与电流，且可在布置完整的驱动电路前事先找出有缺陷的元件，以节省驱动的集成电路损失，但该发明无法节省有机发光二极管材料替换上与工时上的损失。

发明内容

因此，本发明提出一种应用有源式有机发光二极管阵列的像素电路的方法，以克服上述先前技术的缺点。

本发明提供一种应用有源式有机发光二极管阵列的像素电路的方法，其包含提供一像素电极，提供包含一第一晶体管，一电性连接该第一晶体管及该像素电极的第二晶体管，一电性连接该第一晶体管与该第二晶体管的电容的一驱动单元，以及在该第一晶体管导通，及该第二晶体管关断时，检测该电容两端的电位差。

附图说明

图1为先前技术中适合TFT阵列测试的有源式矩阵有机发光二极管的像素设计的示意图。

图2为先前技术中利用外接电流表判断元件是否正常动作的示意图。

图3为先前技术中在有源式矩阵有机发光二极管完成但尚未连接驱动集成电路之前使用导电橡胶进行短路的点灯判断的示意图。

图4为执行本发明的检测晶体管是否正常动作的方法的第一种有源式矩阵有机发光二极管的示意图。

图5为用来检测图4的系统的硬件状况的方法的流程图。

图6为用来实施本发明的检测晶体管是否正常动作的方法的第二种有源式矩阵有机发光二极管的示意图。

图7为用来检测图6的系统的硬件状况的方法的流程图。

图8为各第二晶体管处于不动作的状态时。此时的各驱动单元的等效电路的示意图。

图9为以非接触式检测设备检测第二晶体管与像素电极的状态时，该驱动单元的等效电路示意图。

图10为图9中以非接触式检测设备检测第二晶体管与像素电极的状态时，各电压输入端的输入电压脉冲示意图。

主要元件符号说明

101-117、401-417        步骤

200、300                有源矩阵有机发光二极管

201、301                            驱动单元

203、205、303、305、501、505、509   晶体管

207、307、603                       存储电容

209、309                            像素电极

211、311                            数据电压源

213、313                            栅极电压源

215、217、315、317、319、611、615   电压源

500                                 像素电路

503                                 缓冲电容

507、607                            有机发光二极管

600                                 有源矩阵有机发光二极管阵列

601、605                            薄膜晶体管

609、613                            电流计

617                                 写入电路

619                                 决定部份

700                                 有机发光二极管基座

701                                 显示区

703                                 导电板

705                                 导电橡胶

具体实施方式

请参阅图4，其为执行本发明的检测方法的第一种有源式矩阵有机发光二极管(AMOLED)200的示意图。有源式矩阵有机发光二极管200包含多个驱动单元201，多个像素电极209，一数据电压源211，一栅极电压源213，一第一电压源215，用来提供电压给奇数像素，以及一第二电压源217，用来提供电压给偶数像素。每一驱动单元201包含一第一晶体管203，一第二晶体管205，与一存储电容207。每一驱动单元201中，第二晶体管205电连接到第一晶体管203与一相对应的像素电极209，存储电容207的第一端电性连接第一晶体管203与第二晶体管205。每一像素电极209为一有机发光二极管，其电流的提供由相对应的驱动单元201所含的第二晶体管205控制。像素电极209随着所对应的驱动单元201在有源式矩阵有机发光二极管200中位置的不同，可为一代表奇数像素的像素电极或可为一代表偶数像素的像素电极。数据电压源211电连接到驱动单元201的第一晶体管203的漏极。栅极电压源213电连接到驱动单元201的第一晶体管203的栅极。第一电压源215电连接到对应奇数像素的像素电极209的驱动单元201的第二晶体管205的漏极与存储电容207的第二端。第二电压源217电连接到对应偶数像素的像素电极209的驱动单元201的第二晶体管205的漏极与存储电容207的第二端。

请参阅图5，其为本发明检测图4的有源式矩阵有机发光二极管200的硬件状况的方法的流程图。其步骤详列如下：

步骤101：提供一像素电极209；

步骤103：提供一对应像素电极209的驱动单元201；

步骤105：第一晶体管203导通及第二晶体管205关断时，检测存储电容207两端的电位差；

步骤107：依据存储电容207两端的电位差检测第一晶体管203的工作状态是否异常；

步骤109：若第一晶体管203的工作状态为正常，则执行步骤111；若第一晶体管203的工作状态发生异常，则执行步骤117；

步骤111：进一步提升第一晶体管203的漏极与栅极的电位；

步骤112：检测第二晶体管205的工作状态是否异常；

步骤113：若第二晶体管205的工作状态正常，则执行步骤114；若第二晶体管205的工作状态发生异常，则执行步骤117；

步骤114：检测像素电极209的工作状态是否异常；

步骤115：若像素电极209的工作状态正常，则结束该流程；若像素电极209的工作状态异常，则执行步骤117；

步骤117：根据以上机制回报的结果加以分析，以确认像素不良由于第一晶体管203或是第二晶体管205或是像素电极209本身发生制造不良。

步骤101中提及的像素电极209，在有源式矩阵有机发光二极管200中可为一代表奇数像素的像素电极或为一代表偶数像素的像素电极，在图4中已图示。

步骤103中提供的驱动单元201为有源式矩阵有机发光二极管200执行该流程时的基本单位，在图4已图示。其中，有源式矩阵有机发光二极管200内的各驱动单元201的检测流程可同时进行，以在最短的时间的内回报其内含的各元件是否发生不良并加以统计的。

步骤105与步骤107中，在有源式矩阵有机发光二极管200中的第一电压源215或第二电压源217输入一基准电压Vcom使得各第二晶体管205处于不动作的状态。此时的各驱动单元201的等效电路将如图8的示意图所示。接下来以一探针接触式检测机台使得第一晶体管203导通并经由分析该驱动单元201中的存储电容207的电荷量变化以判断第一晶体管203是否发生任何制造上的不良及计算存储电容207的电容量，并将相关的检测结果存储起来以作为后续的分析的依据。此处所提及有关于晶体管的制造上的不良包含点不良或是线不良。

若在步骤109中发现第一晶体管203的工作状态发生异常，则在步骤117将此状况存储起来并加以报告，以作为最后判断哪个元件发生制造上不良的依据。

若在步骤109中的检测结果显示第一晶体管203的工作状态为正常，则在步骤111中的数据电压源211与栅极电压源213个别输入一数据电压VSSR与一栅极电压VGSR，以使得第一晶体管203对存储电容207充电至使第二晶体管205导通；并在第一电压源215输入一测试电压VDD_ODD，且在第二电压源217输入一测试电压VDD_EVEN，以使得各自电性连接的像素电极209带电。接着通过一非接触式检测设备，以光电转换或二次电子收集的方式判断第二晶体管205是否发生任何制造上的不良及判断像素电极209是否有发生制造不良，最后并将相关的检测结果存储起来。请参阅图9，其为以非接触式检测设备检测第二晶体管205与像素电极209的状态时，相对应的驱动单元201的等效电路示意图。请参阅图10，其为图9中以非接触式检测设备检测第二晶体管205与相对应的像素电极209的状态时，各电压输入端的输入电压脉冲示意图。

若在步骤113与步骤115中未发现出现任何制造上的异常，则将该流程结束以进行其他未经检验的有源式矩阵有机发光二极管200的流程，而若此二步骤中间发现有关制造的不良，即将此不良结果存储并加以报告，以作为最后判断为哪个元件发生制造不良的依据。

步骤117中，会将之前在步骤109，113，115中所得到并存储起来的检测结果加以统计并分析，以掌握有源式矩阵有机发光二极管200中发生制造不良的元件的确实位置，且此流程可一次找出有源式矩阵有机发光二极管200中多个驱动单元201所发生的元件不良，并不局限于一次只能找出一个元件所发生的不良的限制。

请参阅图6，其为用来实施本发明的检测方法的第二种有源式矩阵有机发光二极管(AMOLED)300的示意图。有源式矩阵有机发光二极管300包含多个驱动单元301，多个像素电极309，一数据电压源311，一栅极电压源313，一第一电压源315，用来提供电压给奇数像素，一第二电压源317，用来提供电压给偶数像素，及一第三电压源319。每一驱动单元301包含一第一晶体管303，一第二晶体管305，与一存储电容307。在每一驱动单元301中，第二晶体管305电连接到第一晶体管303与像素电极309，存储电容307的第一端电性连接第一晶体管303与第二晶体管305。每一像素电极309为一有机发光二极管，其电流的提供由相对应的驱动单元301所含的第二晶体管305控制。像素电极309随着所对应的驱动单元301在有源式矩阵有机发光二极管300中位置的不同，可为一代表奇数像素的像素电极或可为一代表偶数像素的像素电极。数据电压源311电连接到驱动单元301的第一晶体管303的漏极。栅极电压源313电连接到驱动单元301的第一晶体管303的栅极。第一电压源315电连接到具有奇数像素的像素电极309的驱动单元301的第二晶体管305的漏极。第二电压源317电连接到对应偶数像素的像素电极309的驱动单元301的第二晶体管305的漏极。第三电压源319电连接到存储电容307。有源式矩阵有机发光二极管300与有源式矩阵有机发光二极管200的相异处为存储电容307的配置位置与增加一第三电压源319。在有源式矩阵有机发光二极管200中，存储电容207的第二端电连接到第一电压源215或第二电压源217，而在有源式矩阵有机发光二极管300中，存储电容307的第二端并非电连接到第一电压源315或第二电压源317，而电连接到新增的第三电压源319。有源式矩阵有机发光二极管300与有源式矩阵有机发光二极管200的不同布置因存储电容307并非为一人为元件，存储电容307以该驱动单元301内部的自然布置所形成，此自然布置所形成的存储电容307可以驱动单元301本身的自然结构所形成，或可以绝缘层与绝缘层的间的布局所形成。存储电容307以自然布置所形成可节省有源式矩阵有机发光二极管的使用空间成本与使用元件成本，但同时也因为存储电容307以自然结构所形成的缘故，其偏压将变的十分不稳定，可能因而导致产生电压的误差，因此有源式矩阵有机发光二极管300设置一第三电压源319电连接到存储电容307的第二端，以提供存储电容307一基准电压，使得其偏压趋于稳定而使产生电压的误差降至不对于有源式矩阵有机发光二极管300产生影响的程度。

请参阅图7，其为在图6的有源式矩阵有机发光二极管300中用来实施本发明的检测系统的硬件状况的方法的流程图。其步骤详列如下：

步骤401：提供一像素电极309；

步骤403：提供一对应于像素电极309的驱动单元301；

步骤404：在第三电压源319提供一基准电压Vcom至存储电容307；

步骤405：第一晶体管303导通及第二晶体管305关断时，检测存储电容307两端的电位差；

步骤407：依据存储电容307两端的电位差检测第一晶体管303的工作状态是否异常；

步骤409：若第一晶体管303的工作状态为正常，则执行步骤411；若第一晶体管303的工作状态发生异常，则执行步骤417；

步骤411：进一步提升第一晶体管303的漏极与栅极的电位以检测第二晶体管305的工作状态是否异常；

步骤412：检测第二晶体管305的工作状态是否异常；

步骤413：若第二晶体管305的工作状态正常，则执行步骤414；若第二晶体管305的工作状态发生异常，则执行步骤417；

步骤414：检测像素电极309的工作状态是否异常；

步骤415：若像素电极309未发生制造不良，则结束该流程。若像素电极309发生制造不良，则执行步骤417；

步骤417：根据以上机制回报的结果加以分析，以确认像素不良由于第一晶体管303或是第二晶体管305抑或是像素电极309本身发生制造不良。

步骤401中提及的像素电极309，在有源式矩阵有机发光二极管300中可为一代表奇数像素的像素电极或为一代表偶数像素的像素电极，在图6中已图示。

步骤403中提供的驱动单元301为有源式矩阵有机发光二极管300执行该流程时的基本单位，在图6已图示。其中，有源式矩阵有机发光二极管300内的各驱动单元301的检测流程可同时进行，以在最短的时间的内回报其内含的各元件是否发生不良并加以统计的。

步骤404中在第三电压源319提供一基准电压Vcom的原因因存储电容307本身的结构，其偏压误差会影响到检测的结果，因此提供该基准电压Vcom以使得此偏压误差不会对检测的结果产生影响，此点已在图6中解释，故此处不再赘述。

步骤405与步骤407中，在各驱动单元301中的第一电压源315或第二电压源317输入一基准电压Vcom使得各第二晶体管305处于不动作的状态。此时的各驱动单元301的等效电路将如图8的示意图所示，且该等效电路和各驱动单元201的情况相同。接下来以一探针接触式检测机台使得第一晶体管303导通并经由分析该驱动单元301中的存储电容207的电荷量变化以判断第一晶体管303是否发生任何制造上的不良及计算存储电容307的电容量，并将相关的检测结果存储起来以作为后续的分析的依据。此处所提及有关于晶体管的制造上的不良包含点不良或是线不良。

若在步骤409中发现第一晶体管303的工作状态发生异常，则将此状况存储起来并加以报告，以作为最后判断哪个元件发生制造上不良的依据。

若在步骤409中的检测结果显示第一晶体管303的工作状态为正常，则在步骤411中的数据电压源311与栅极电压源313个别输入一数据电压VSSR与一栅极电压VGSR，以使得第一晶体管303对存储电容307充电至使第二晶体管305导通；并在第一电压源315输入一测试电压VDD_ODD，且在第二电压源317输入一测试电压VDD_EVEN，以使得各自电性连接的像素电极309带电。接着通过一非接触式检测设备，以光电转换或二次电子收集的方式判断第二晶体管305是否发生任何制造上的不良及判断像素电极309是否发生制造不良，最后并将相关的检测结果存储起来。请参阅图9，其为以非接触式检测设备检测第二晶体管305与像素电极309的状态时，该驱动单元301的等效电路示意图，且该等效电路和驱动单元201的等效电路相同。请参阅图10，其为图9中以非接触式检测设备检测第二晶体管305与相对应的像素电极309的状态时，各电压输入端的输入电压脉冲示意图，且此处的各电压输入端的输入电压脉冲和有源式矩阵有机发光二极管200相同。

若在步骤413与步骤415中未发现出现任何制造上的异常，则将该流程结束以进行其他未经检验的有源式矩阵有机发光二极管300的流程，而若此二步骤中间发现有关制造的不良，即将此不良结果存储并加以报告，以作为最后判断为哪个元件发生制造不良的依据。

步骤417中，会将之前在步骤409，413，415中所得到并存储起来的检测结果加以统计并分析，以掌握有源式矩阵有机发光二极管300中发生制造不良的元件的确实位置，且此流程可一次找出有源式矩阵有机发光二极管300中多个驱动单元301所发生的元件不良，并不局限于一次只能找出一个元件所发生的不良的限制。

先前的有源式矩阵有机发光二极管AMOLED在TFT元件阵列(或称一驱动单元阵列)形成之后，由于尚未完成有机二极管的发光层，因此对于各驱动单元内含的TFT元件是否正常动作并无法确实的确认。本发明利用现有的TFT元件的检测设备，在制造中提早筛选出制造不良的TFT元件，以反馈制造过程改善优良率及减少制造过程后段的有机材料损失还有制造时间。本发明的另一优点是不增加有源式矩阵有机发光二极管内的TFT元件个数，因而不会影响到其开口率，可以利用现有的TFT检测机台进行筛选，因而未增加设备上的投资成本。结合接触式检测设备与非接触式检测设备的检查结果，对于有源式矩阵有机发光二极管的第一晶体管，即开关用晶体管，进行短路及开路与点不良检测，并确认第二晶体管，即驱动用晶体管，是否可正常动作点亮OLED，接下来还可进一步的结合影像处理使其更可能提早对元件特性的均匀性进行判断，并可在有源式矩阵有机发光二极管的元件矩阵中准确的找出发生制造不良的多个元件。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所进行的等效变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (17)

1.一种应用有源式有机发光二极管阵列的像素电路的方法，其包含：

提供一像素电极；

提供一驱动单元，该驱动单元包含一第一晶体管，电连接到该第一晶体管及该像素电极的第二晶体管，电连接到该第一晶体管与该第二晶体管的电容；以及

当该第一晶体管导通，及该第二晶体管关断时，检测该电容两端的电位差。

2.如权利要求1所述的方法，其还包含依据该电容两端的电位差检测该第一晶体管的工作状态是否异常。

3.如权利要求1所述的方法，其还包含检测该电容两端的电位差后，进一步提升该第一晶体管的漏极及栅极的电位。

4.如权利要求3所述的方法，还包含在进一步提升该第一晶体管的漏极及栅极的电位后，检测该第二晶体管的工作状态是否异常。

5.如权利要求4所述的方法，其中检测该第二晶体管的工作状态是否异常包含以光电转换的方式检测该第二晶体管的工作状态是否异常。

6.如权利要求4所述的方法，其中检测该第二晶体管的工作状态是否异常包含以二次电子收集的方式检测该第二晶体管的工作状态是否异常。

7.如权利要求4所述的方法，还包含检测该像素电极的工作状态是否异常。

8.如权利要求7所述的方法，其中检测该像素电极的工作状态是否异常包含以光电转换的方式检测该像素电极的工作状态是否异常。

9.如权利要求7所述的方法，其中检测该像素电极的工作状态是否异常包含以二次电子收集的方式检测该像素电极的工作状态是否异常。

10.一种可进行自我测试的像素电路，包含：

多个驱动单元；

多个像素电极，包含多个奇数像素电极与多个偶数像素电极，每一像素电极电连接到一驱动单元；

一数据电压源，电连接到该多个驱动单元；

一栅极电压源，电连接到该多个驱动单元；

一第一电压源，电连接到对应于该多个奇数像素电极的驱动单元；及

一第二电压源，电连接到对应于该多个偶数像素电极的驱动单元。

11.如权利要求10所述的像素电路，其中每一驱动单元包含：

一第一晶体管，包含一漏极，电连接到该数据电压源，以及一栅极，电连接到该栅极电压源；

一第二晶体管，包含一栅极，电连接到该第一晶体管的源极，以及一源极，电连接到一像素电极；及

一存储电容，其第一端电连接到该第一晶体管的源极及该第二晶体管的栅极。

12.如权利要求11所述的像素电路，其中该第一电压源电连接到对应于每一奇数像素电极的第二晶体管的漏极。

13.如权利要求11所述的像素电路，其中该第二电压源电连接到对应于每一偶数像素电极的第二晶体管的漏极。

14.一种可进行自我测试的像素电路，包含：

多个驱动单元；

多个像素电极，包含多个奇数像素电极与多个偶数像素电极，每一像素电极电连接到一驱动单元；

一数据电压源，电连接到该多个驱动单元；

一栅极电压源，电连接到该多个驱动单元；

一第一电压源，电连接到对应于该多个奇数像素电极的驱动单元；

一第二电压源，电连接到对应于该多个偶数像素电极的驱动单元；及

一第三电压源，电连接到该多个驱动单元。

15.如权利要求14所述的像素电路，其中每一驱动单元包含：

一第一晶体管，包含一漏极，电连接到该数据电压源，以及一栅极，电连接到该栅极电压源；

一第二晶体管，包含一栅极，电连接到该第一晶体管的源极，以及一源极，电连接到一像素电极；及

一存储电容，其第一端电连接到该第一晶体管的源极，第二端电连接到该第三电压源。

16.如权利要求15所述的像素电路，其中该第一电压源电连接到对应于每一奇数像素电极的第二晶体管的漏极。

17.如权利要求15所述的像素电路，其中该第二电压源电连接到对应于每一偶数像素电极的第二晶体管的漏极。

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