TW201606738A - 主動式有機發光二極體顯示器的像素電路 - Google Patents

主動式有機發光二極體顯示器的像素電路 Download PDF

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Abstract

本發明係為一種主動式有機發光二極體顯示器的像素電路，包含：一有機發光二極體以及一驅動電路所構成，該驅動電路係由六個開關搭配一驅動電晶體及一電容所構成，藉以補償驅動電晶體的臨界電壓變異，讓流經有機發光二極體的電流得到精確地控制，不受驅動電晶體臨界電壓的影響，以提升顯示器的亮度均勻性及穩定性，另外，可以完全適用在空泛型(depletion mode)的驅動電晶體(即氧化物薄膜電晶體TFT)，因此，在驅動電晶體TFT的臨界電壓Vth大於0或小於0的狀態下，皆可獲得臨界電壓Vth，以進行補償。

Description

主動式有機發光二極體顯示器的像素電路
本發明係與顯示器的像素電路有關，特別是指一種主動式有機發光二極體顯示器的像素電路。
就主動式有機發光二極體(Active-matrix organic light-emitting diode；AMLOED)顯示器而言，其畫素電路是由薄膜電晶體(Thin-Film Transistor；TFT)作為開關與驅動主動式有機發光二極體(AMLOED)的元件。然而，該主動式有機發光二極體(AMLOED)顯示器為電流驅動，對電流變化非常敏感，當作為驅動元件的薄膜電晶體(TFT)在非晶矽(Amorphous silicon；a-Si)製程技術時，其會有臨界電壓(Vth)變異的問題產生，該非晶矽(a-Si)製程技術雖然製作良率高，初始的臨界電壓(Vth)值大致相同，但隨著長時間的操作，臨界電壓(Vth)會有漂移的現象，相對造成電流上的變異，使得一直處於長時間導通狀態的薄膜電晶體(TFT)，其臨界電壓(Vth)就會隨著時間變化，進而導致流經該主動式有機發光二極體(AMLOED)的電流值產生變化，使整體顯示器的亮度均勻性及穩定性就受到相當大的影響。
為了補償薄膜電晶體(TFT)的臨界電壓(Vth)變化，需先獲取薄 膜電晶體(TFT)的臨界電壓(Vth)，圖1A、圖1B、圖1C就是目前獲取臨界電壓(Vth)的方法，然而，該薄膜電晶體(TFT)10在該非晶矽(a-Si)製程中，其臨界電壓(Vth)可能出現負值，特別是空泛型(depletion mode)的氧化物(Oxide)薄膜電晶體(TFT)，而圖1B的補償電路僅適用在臨界電壓(Vth)大於0的狀態，一旦臨界電壓(Vth)小於0時，圖1C所顯示之電路將無法對薄膜電晶體(TFT)的臨界電壓(Vth)變異進行補償。
是以，如何開發出一種主動式有機發光二極體顯示器的像素電路，其可解決上述缺陷即為本發明研發的動機。
本發明之目的在於提供一種主動式有機發光二極體顯示器的像素電路，可以補償驅動電晶體的臨界電壓變異，讓流經有機發光二極體的電流得到精確地控制，不受驅動電晶體臨界電壓的影響，以提升顯示器的亮度均勻性及穩定性。
本發明之目的在於提供一種主動式有機發光二極體顯示器的像素電路，其在薄膜電晶體(TFT)的臨界電壓(Vth)大於0或小於0的狀態下，皆可獲得臨界電壓(Vth)，以進行補償。
緣是，為了達成前述目的，依據本發明所提供之一種主動式有機發光二極體顯示器的像素電路，包含一有機發光二極體及一驅動電路，該驅動電路包含一初始化模組、一信號電壓寫入模組、及一發光顯示模組，其特徵在於：該驅動電路更包含一閥值電壓補償模組，該閥值電壓補償模組包含一第六開關及一驅動電晶體，該第六開關用以獲取該驅動電晶體的 臨界電壓並進行該臨界電壓變異的補償，使得該發光顯示模組流經該有機發光二極體的電流獲得精確地控制。
較佳地，該初始化模組包含一第一開關及一第二開關；該信號電壓寫入模組包含一第五開關；該發光顯示模組包含一第三開關、一第四開關、及具有一第一電容端及一第二電容端的一電容；該第一、二、三、四、五、六開關及該驅動電晶體皆具有一第一端、一第二端及決定該第一端及該第二端是否導通的一控制端，且該第一開關的第一端、該第三開關的第二端、該第五開關的第一端及該電容的第一電容端電連接於一第一節點，該第一開關的第二端及該第二開關的第一端電連接一初始化電壓，該第一開關的控制端及該第二開關的控制端電連接一第一掃描線，該第二開關的第二端及該第四開關的第二端電連接該有機發光二極體的一陽極端，該第三開關的第一端、該第六開關的第二端及該驅動電晶體的控制端電連接於一第二節點，該第三開關的控制端及該第四開關的控制端電連接於一發射線，該第四開關的第一端、該驅動電晶體的第二端及該電容的第二端電連接於一第三節點，該第五開關的第二端電連接於一資料電壓，該第五開關的控制端及該第六開關的控制端電連接於一第二掃描線，該第六開關的第一端電連接於一維持電壓，以及該驅動電晶體的第一端電連結於一第一電源電壓。
較佳地，該第一、二、三、四、五、六開關及該驅動電晶體皆為N型薄膜電晶體。較佳地，該第一、二、三、四、五、六開關及該驅動電晶體的控制端皆為閘極端。
較佳地，該第一、二、三、四、五、六開關及該驅動電晶體 的第一端皆為源極端或汲極端、該第一、二、三、四、五、六開關及該驅動電晶體的第二端皆為汲極端或源極端，且該第二端的類型不同於第一端。
另外，同樣為了達成前述目的，依據本發明所提供之一種主動式有機發光二極體顯示器的像素電路，包含：一有機發光二極體，具有一陽極端及一陰極端，其中該陰極端電連接一第二電源電壓；以及一驅動電路，包括：一第一開關、一第二開關、一第三開關、一第四開關、一第五開關、一第六開關、一驅動電晶體，以及具有一第一電容端及一第二電容端的一電容；其中，該第一、二、三、四、五、六開關及該驅動電晶體皆具有一第一端、一第二端及決定該第一端及該第二端是否導通的一控制端，且該第一開關的第一端、第三開關的第二端、第五開關的第一端及電容的第一電容端電連接於一第一節點，該第一開關的第二端及該第二開關的第一端電連接一初始化電壓，該第一開關的控制端及該第二開關的控制端電連接一第一掃描線，該第二開關的第二端及第四開關的第二端電連接該有機發光二極體的陽極端，該第三開關的第一端、該第六開關的第二端及該驅動電晶體的控制端電連接於一第二節點，該第三開關的控制端及該第四開關的控制端電連接於一發射線，該第四開關的第一端、該驅動電晶體的第二端及該電容的第二端電連接於一第三節點，該第五開關的第二端電連接於一資料電壓，該第五開關的控制端及該第六開關的控制端電連接於一第二掃描線，以及該第六開關的第一端電連接於一維持電壓，該驅動電晶體的第一端電連結於一第一電源電壓。
較佳地，該第一、二、三、四、五、六開關及該驅動電晶體皆為N型薄膜電晶體。
較佳地，該第一、二、三、四、五、六開關及該驅動電晶體的控制端皆為閘極端。
較佳地，該第一、二、三、四、五、六開關及該驅動電晶體的第一端皆為源極端或汲極端、該第一、二、三、四、五、六開關及該驅動電晶體的第二端皆為汲極端或源極端，且該第二端的類型不同於第一端。
有關本發明為達成上述目的，所採用之技術、手段及其他之功效，茲舉一較佳可行實施例並配合圖式詳細說明如後。
10‧‧‧薄膜電晶體(TFT)
20‧‧‧有機發光二極體
21‧‧‧陽極端
22‧‧‧陰極端
31‧‧‧第一開關
311‧‧‧第一端
312‧‧‧第二端
313‧‧‧控制端
32‧‧‧第二開關
321‧‧‧第一端
322‧‧‧第二端
323‧‧‧控制端
33‧‧‧第三開關
331‧‧‧第一端
332‧‧‧第二端
333‧‧‧控制端
34‧‧‧第四開關
341‧‧‧第一端
342‧‧‧第二端
343‧‧‧控制端
35‧‧‧第五開關
351‧‧‧第一端
352‧‧‧第二端
353‧‧‧控制端
36‧‧‧第六開關
361‧‧‧第一端
362‧‧‧第二端
363‧‧‧控制端
40‧‧‧驅動電晶體
41‧‧‧第一端
42‧‧‧第二端
43‧‧‧控制端
50‧‧‧電容
51‧‧‧第一電容端
52‧‧‧第二電容端
VSS‧‧‧第二電源電壓
PD‧‧‧第一節點
Vinit‧‧‧初始化電壓
Scan_n-1‧‧‧第一掃描線
PG‧‧‧第二節點
Emit_n‧‧‧發射線
PS‧‧‧第三節點
Vdata‧‧‧資料電壓
Scan_n‧‧‧第二掃描線
VSUS‧‧‧維持電壓
VDD‧‧‧第一電源電壓
Vth‧‧‧臨界電壓
t1‧‧‧第一階段
t2‧‧‧第二階段
t3‧‧‧第三階段
t4‧‧‧第四階段
圖1A係習知像素補償電路獲取驅動電晶體的臨界電壓Vth的局部示意圖。
圖1B係習知臨界電壓Vth大於0時獲取驅動電晶體的臨界電壓Vth的方法示意圖。
圖1C係習知臨界電壓Vth小於0時獲取驅動電晶體的臨界電壓Vth的方法示意圖。
圖2係本發明的電路架構圖。
圖3係本發明的時序圖。
圖4A係本發明像素補償電路獲取驅動電晶體的臨界電壓Vth的局部示意圖。
圖4B係本發明臨界電壓Vth大於0時獲取驅動電晶體的臨界電壓Vth的方法示意圖。
圖4C係本發明臨界電壓Vth小於0時獲取驅動電晶體的臨界電壓Vth 的方法示意圖。
參閱圖2所示，本發明實施例所提供的一種主動式有機發光二極體顯示器的像素電路，主要係由一有機發光二極體20及一驅動電路所組成，其中：該有機發光二極體20，具有一陽極端21及一電連接一第二電源電壓VSS(即電源負端)的陰極端22。
該驅動電路，包括：一第一開關31、一第二開關32、一第三開關33、一第四開關34、一第五開關35、一第六開關36、一驅動電晶體40、以及具有一第一電容端51及一第二電容端52的一電容50；其中，該第一、二、三、四、五、六開關31、32、33、34、35、36及該驅動電晶體40皆具有一第一端311、321、331、341、351、361、41、一第二端312、322、332、342、352、362、42及決定該第一端311、321、331、341、351、361、41及該第二端312、322、332、342、352、362、42是否導通的一控制端313、323、333、343、353、363、43；本實施例中，該第一、二、三、四、五、六開關31、32、33、34、35、36及該驅動電晶體40皆為N型薄膜電晶體，且該第一、二、三、四、五、六開關31、32、33、34、35、36及該驅動電晶體40的控制端313、323、333、343、353、363、43皆為閘極端，而該第一、二、三、四、五、六開關31、32、33、34、35、36及該驅動電晶體40的第一端311、321、331、341、351、361、41皆為源極端(或汲極端)，該第一、二、三、四、五、六開關31、32、33、34、35、36及該驅動電晶體40的第二端312、322、332、342、352、362、42皆為汲 極端(或源極端)，且該第二端312、322、332、342、352、362、42類型不同於第一端311、321、331、341、351、361、41。
該第一開關31的第一端311、該第三開關33的第二端332、該第五開關35的第一端351及該電容50的第一電容端51電連接於一第一節點PD。
該第一開關31的第二端312及第二開關32的第一端321電連接一初始化電壓Vinit。
該第一開關31的控制端313及該第二開關32的控制端323電連接一第一掃描線Scan_n-1。
該第二開關32的第二端322及第四開關34的第二端342電連接該有機發光二極體20的陽極端21。
該第三開關33的第一端331、第六開關36的第二端362及該驅動電晶體40的控制端43電連接於一第二節點PG。
該第三開關33的控制端333及第四開關34的控制端343電連接於發射線Emit_n。
該第四開關34的第一端341、驅動電晶體40的第二端42及電容50的第二端52電連接於一第三節點PS。
該第五開關35的第二端352電連接於一資料電壓Vdata。
該第五開關35的控制端353及該第六開關36的控制端363電連接於一第二掃描線Scan_n。
該第六開關36的第一端361電連接於一維持電壓VSUS。
該驅動電晶體40的第一端41電連結於一第一電源電壓VDD(即 電源正端)。
以上所述即為本發明實施例各主要零件之組態說明。至於本發明的作動方式及其功效作以下說明。
參閱圖2、圖3所示，圖3為本發明實施例之時序圖，本發明像素電路架構可分成三個狀態，分別由第一掃描線Scan_n-1、第二掃描線Scan_n與發射線Emit_n來控制，並分別為在第一階段t1的重置(Reset)狀態、第二階段t2的補償(Compensation)狀態、以及第三階段t3的發射(Emission)狀態。其中：
該第一階段t1的重置(Reset)狀態：僅該第一掃描線Scan_n-1為高電位，該第一開關31及第二開關32導通開啟，使該電容50及該有機發光二極體40寄生電容50中的儲存電荷一併被清除。
該第二階段t2的補償(Compensation)狀態：僅該第二掃描線Scan_n為高電位，該第五開關35及第六開關36導通開啟，此時，第一節點PD的電壓為資料電壓Vdata，第二節點PG的電壓為維持電壓VSUS，第三節點PS的電壓為VSUS-Vth，該Vth為該驅動電晶體40的臨界電壓，並對該驅動電晶體40的臨界電壓Vth進行讀取，該電容50第一、二電容端51、52的電壓為第一節點PD的電壓減第三節點PS的電壓，即Vdata-(VSUS-Vth)，此時，儲存於該電容50上的補償電壓已經完全補償了該驅動電晶體40的臨界電壓Vth。
該第三階段t3的發射(Emission)狀態：僅該發射線Emit_n為高電位，該第三開關33及第四開關34導通開啟，使得流經該驅動電晶體40及有機發光二極體20的電流皆由該電容50第一、二電容端51、52間的電 壓Vdata-(VSUS-Vth)來控制。由於該第一掃描線Scan_n-1及第二掃描線Scan_n皆為低電位，因此，該電容50第一、二電容端51、52的電壓不變(即Vdata-VSUS+Vth)，此時，流經該驅動電晶體40及有機發光二極體20的電流I皆正比於(Vdata-VSUS+Vth-Vth)，Vth相互抵消之後，使得流經該驅動電晶體40及有機發光二極體20的電流I為(Vdata-VSUS)，而與該驅動電晶體40的臨界電壓Vth變化無關，也就是該驅動電晶體40的臨界電壓Vth變化對於最終流經該有機發光二極體20的電流I沒有影響。
據此，本發明確實可以補償驅動電晶體40的臨界電壓Vth變異，讓流經有機發光二極體20的電流I得到精確地控制，不受驅動電晶體40臨界電壓Vth的影響，以提升顯示器的亮度均勻性及穩定性。
另外，如圖4A、圖4B、圖4C所示，本發明可以完全適用在空泛型(depletion mode)的驅動電晶體40(即氧化物薄膜電晶體TFT)，因此，在驅動電晶體40的臨界電壓Vth大於0或小於0的狀態下，皆可獲得臨界電壓Vth，以進行補償。
值得一提的是，本發明所提供的一種主動式有機發光二極體顯示器的像素電路，包含一有機發光二極體20及一驅動電路，該驅動電路包含一初始化模組、一信號電壓寫入模組、及一發光顯示模組，其特徵在於：該驅動電路更包含一閥值電壓補償模組，該閥值電壓補償模組包含一第六開關36及一驅動電晶體40，該第六開關36用以獲取該驅動電晶體40的臨界電壓Vth並進行該臨界電壓Vth變異的補償，使得該發光顯示模組流經該有機發光二極體20的電流I獲得精確地控制。
其中該初始化模組包含該第一開關31及第二開關32；該信號 電壓寫入模組包含該第五開關35；該發光顯示模組包含該第三開關33、第四開關34、及具有該第一電容端51及第二電容端52的電容50。
綜上所述，上述各實施例及圖示僅為本發明的較佳實施例而已，當不能以之限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍所作的均等變化與修飾，皆應屬本發明專利涵蓋的範圍內。
20‧‧‧有機發光二極體
21‧‧‧陽極端
22‧‧‧陰極端
31‧‧‧第一開關
311‧‧‧第一端
312‧‧‧第二端
313‧‧‧控制端
32‧‧‧第二開關
321‧‧‧第一端
322‧‧‧第二端
323‧‧‧控制端
33‧‧‧第三開關
331‧‧‧第一端
332‧‧‧第二端
333‧‧‧控制端
34‧‧‧第四開關
341‧‧‧第一端
342‧‧‧第二端
343‧‧‧控制端
35‧‧‧第五開關
351‧‧‧第一端
352‧‧‧第二端
353‧‧‧控制端
36‧‧‧第六開關
361‧‧‧第一端
362‧‧‧第二端
363‧‧‧控制端
40‧‧‧驅動電晶體
41‧‧‧第一端
42‧‧‧第二端
43‧‧‧控制端
50‧‧‧電容
51‧‧‧第一電容端
52‧‧‧第二電容端
VSS‧‧‧第二電源電壓
PD‧‧‧第一節點
Vinit‧‧‧初始化電壓
Scan_n-1‧‧‧第一掃描線
PG‧‧‧第二節點
Emit_n‧‧‧發射線
PS‧‧‧第三節點
Vdata‧‧‧資料電壓
Scan_n‧‧‧第二掃描線
VSUS‧‧‧維持電壓
VDD‧‧‧第一電源電壓
Vth‧‧‧臨界電壓

Claims (9)

  1. 一種主動式有機發光二極體顯示器的像素電路，包含一有機發光二極體及一驅動電路，該驅動電路包含一初始化模組、一信號電壓寫入模組、及一發光顯示模組，其特徵在於：該驅動電路更包含一閥值電壓補償模組，該閥值電壓補償模組包含一第六開關及一驅動電晶體，該第六開關用以獲取該驅動電晶體的一臨界電壓並進行該臨界電壓變異的補償，使得該發光顯示模組流經該有機發光二極體的電流獲得精確地控制。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之主動式有機發光二極體顯示器的像素電路，其中該初始化模組包含一第一開關及一第二開關；該信號電壓寫入模組包含一第五開關；該發光顯示模組包含一第三開關、一第四開關、及具有一第一電容端及一第二電容端的一電容；該第一、二、三、四、五、六開關及該驅動電晶體皆具有一第一端、一第二端及決定該第一端及該第二端是否導通的一控制端，且該第一開關的第一端、該第三開關的第二端、該第五開關的第一端及該電容的第一電容端電連接於一第一節點，該第一開關的第二端及該第二開關的第一端電連接一初始化電壓，該第一開關的控制端及該第二開關的控制端電連接一第一掃描線，該第二開關的第二端及該第四開關的第二端電連接該有機發光二極體的一陽極端，該第三開關的第一端、該第六開關的第二端及該驅動電晶體的控制端電連接於一第二節點，該第三開關的控制端及該第四開關的控制端電連接於一發射線，該第四開關的第一端、該驅動電晶體的第二端及該電容的第二端電連接於一第三節點，該第五開關的第二端電連接於 一資料電壓，該第五開關的控制端及該第六開關的控制端電連接於一第二掃描線，該第六開關的第一端電連接於一維持電壓，以及該驅動電晶體的第一端電連結於一第一電源電壓。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之主動式有機發光二極體顯示器的像素電路，其中該第一、二、三、四、五、六開關及該驅動電晶體皆為N型薄膜電晶體。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之主動式有機發光二極體顯示器的像素電路，其中該第一、二、三、四、五、六開關及該驅動電晶體的控制端皆為閘極端。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之主動式有機發光二極體顯示器的像素電路，其中該第一、二、三、四、五、六開關及該驅動電晶體的第一端皆為源極端或汲極端、該第一、二、三、四、五、六開關及該驅動電晶體的第二端皆為汲極端或源極端，且該第二端的類型不同於第一端。
  6. 一種主動式有機發光二極體顯示器的像素電路，包含：一有機發光二極體，具有一陽極端及一陰極端，其中該陰極端電連接一第二電源電壓；以及一驅動電路，包括：一第一開關、一第二開關、一第三開關、一第四開關、一第五開關、一第六開關、一驅動電晶體，以及具有一第一電容端及一第二電容端的一電容；其中，該第一、二、三、四、五、六開關及該驅動電晶體皆具有一第一端、一第二端及決定該第一端及該第二端是否導通的一控制端，且該第一開關的第一端、第三開關的第二端、第五開關的第一端及電容的第一電 容端電連接於一第一節點，該第一開關的第二端及該第二開關的第一端電連接一初始化電壓，該第一開關的控制端及該第二開關的控制端電連接一第一掃描線，該第二開關的第二端及第四開關的第二端電連接該有機發光二極體的陽極端，該第三開關的第一端、該第六開關的第二端及該驅動電晶體的控制端電連接於一第二節點，該第三開關的控制端及該第四開關的控制端電連接於一發射線，該第四開關的第一端、該驅動電晶體的第二端及該電容的第二端電連接於一第三節點，該第五開關的第二端電連接於一資料電壓，該第五開關的控制端及該第六開關的控制端電連接於一第二掃描線，該第六開關的第一端電連接於一維持電壓，以及該驅動電晶體的第一端電連結於一第一電源電壓。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之主動式有機發光二極體顯示器的像素電路，其中該第一、二、三、四、五、六開關及該驅動電晶體皆為N型薄膜電晶體。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之主動式有機發光二極體顯示器的像素電路，其中該第一、二、三、四、五、六開關及該驅動電晶體的控制端皆為閘極端。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之主動式有機發光二極體顯示器的像素電路，其中該第一、二、三、四、五、六開關及該驅動電晶體的第一端皆為源極端或汲極端、該第一、二、三、四、五、六開關及該驅動電晶體的第二端皆為汲極端或源極端，且該第二端的類型不同於第一端。
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