TW588468B - Pixel structure of active matrix organic light-emitting diode - Google Patents

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Jiun-Ren Shr
Shang-Li Chen
Jian-Ru Chen
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Ind Tech Res Inst
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Description

588468 -案號 9U-21426___年月日_i^L·_ 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種畫素結構，特別是有關於一種藉 由電流控制之主動矩陣（a c t i v e m a t r i X )有機發光二極體 (organic light emitting diode)晝素結構。 【先前技術】 一般來說，於一個主動矩陣型影像顯示裝置中，係藉 由矩陣中大量晝素來顯示一個影像，且根據一亮度資訊， 控制每一個畫素的亮度。 如第1圖所示’為一主動矩陣有機發光二極體（active matrix organic light emitting diode，AM0LED)之晝素 結構1 0。當一掃描信號線S c a n L i n e進入一被選擇狀態， 電晶體T 1會導通且代表亮度資訊之一資料位準被施加至一 資料信號線Data Line時，儲存電容C1會被充電或放電， 而且電晶體T 2之閘極上的電壓會與與上述資料位準一致。 當上述掃描信號線Scan Line進入一非選擇狀態時，電晶 體T 1會截止且電晶體T2會與資料信號線電性隔離，而電晶 體T2閘極上的電壓會藉由儲存電容C1穩定地維持住。通過 電晶體T2而流經有機發光二極體（〇LED)之電流，會依照電 晶體T2閘極與源極間之電壓（Vgs)而產生，且有機發光二 極體0LED會依據通過的電流的大小，連續地產生亮度。 然而’傳統的晝素結構由於製程的變異性，使得各個 驅動電晶體T2的導通電壓(thresh〇f 化，所以流經發光二極體之電流，會變化而與需求值有差 異，而因此導致每個發光二極體亮度不均，故均勻性
(uni formi ty )不
1
^_3_ 588468
——_案號 91121426 五、發明說明（2) 一因此有人提出一電流驅動之晝素結構2 〇，如第2圖中 所示。於寫入（Pr〇gramming)狀態時，掃描信號線scan Uriel及Scan Line2會被選擇到，藉由連接電流源cs的資 料信號線Data Line，對應於亮度資料的一信號電流15會 流經電晶體T5。由於電晶體T5、T6係構成一電^鏡結構' 因此’一驅動電流會流通至發光二極體〇LED，且儲存電容 C2會被充電或放電。當上述掃描信號線Scan Line 1及Scan Line2進入一非選擇狀態時，電晶體Τ3、T4會截止，故電 晶體Τ 6會與資料信號線D a t a L i n e電性隔離，而電晶體τ 6 閘極上之電壓會藉由儲存電容C 2穩定地維持住。於此結構 下，因為 I 5 = k ( V g s - V t) 2 * W 5 / L 5，k =/z C ο X / 2 ; IOLED:k(Vgs-Vt)2*W6/L6; 所以，I0LED/I5 = (W6*L5)/(W5*L6); 因此，IOLED = 15 *(W6*L5) /(W5*L6)，故流進發光 二極體之驅動電流與電晶體T5、T6的尺寸有關，而與電晶 體之導通電壓或製程參數無關。 然而，上述電流驅動之晝素結構2 0，當掃描信號 Scan 1撒除（deactivated)時，電晶體Τ5汲極上的電壓會上 升至VDD，且藉由閘汲極間之寄生電容Cgd，電容耦合至儲 存電容C 2，因此，造成輸出電流與寫入的電流不同。 【發明内容】 有鑑於此，本發明之目的，在於提供一種主動矩陣有 機發光二極體（〇-led )之畫素結構’可以穩定且準確地供 應一所欲之電流至一畫素結構之發光二極體，不受其他製
第6頁 588468 月 曰 修正 案號 91121426 五、發明說明（3) 程參數的干擾。同時，本發明也可避免開關效應造成驅動 電晶體之閘汲極間寄生電容（Cgd)耦合至儲存電容，而影 響流進發光二極體之電流值，因此可提高元件的可靠度。 根據上述目的，本發明係提供一主動矩陣有機發^二 極體之畫素結構，包括一第一開關電晶體，具有一閘極耦 接一第一掃描信號，以及一汲極耦接一資料信號；一第一 P型電晶體，具有相互連接之一汲極及一閘極，以及一源 極耦接至一電源供應電位，其中上述第一 p型電晶體之汲 極耦接至上述第一開關電晶體之源極；一第二開關電晶 體，具有一源極耦接上述第一 P型電晶體之閘極，以及曰曰一 閘極耦接一第二掃描信號；一第二P型電晶體，具有一源 極耦接上述電源供應電位，以及一閘極耦接上述第二開關 ,曰:：之汲極；一儲存電容，耦接於上述電源供應電位及 述弟一 p型β電晶體之—閘極之間；以及一有機發光二極 體，具有一陽極耦接上述第二ρ型電晶體之一汲極，以及 一陰極耦接至接地。 下文：亡述目的、特徵及優點能更明顯易懂， 文特牛一較佳實她例，並配合所附圖式，作詳細說明如 下·· 【實施方式】 t ϋ圖中所示’為本發明之一主動矩陣有機發光二 夂之晝素結構7此結構包括一第一開―關x電^ 一，、有一閘極耦接一第一掃描信號，以及一汲極搞接 貝料信號；一第一 P型電晶體T32，具有相互連接之一汲 極及一閘極，以及一源極耦接至一電源供應電位，並
.年 月 S_修正 且上述第一 ♦曰 丁 3 1之源極；一=曰一曰體之汲極耦接至上述第一開關電晶體 第一 Ρ型電曰-第一開關電晶體Τ 3 3，具有一源極耦接上述 號；一第I3 2之閘極，以及一閘極耦接一第二掃描信 電位VDD，以型電晶體Τ34，具有一源極耦接上述電源供應 極；一儲/t、及^一閘極耦接至上述第二開關電晶體Τ32之汲 第二p型電子曰電容C3，耗接於上述電源供應電位VDD及上述 OLED，| $曰曰體34之間極之間；以及一有機發光二極體 以及_二有—陽極耦接上述第二Ρ型電晶體Τ34之一汲極， 丢極輕接至接地GND。 甘中 控制^ = 一開關電晶體Τ31，藉由一掃描信號線Scam， 接；第晝素結構是否與資料信號線Data Line電性連 關電晶體電晶體T32，用以流通一信號電流Iw;第二開 τ.9 1 “，用以於寫入周期時，短路第一 Ρ型電晶體 以保持閑·極-與第二ρ型電晶體Τ34之問極；儲存電容C3，用 T34、，、第二？型電晶體T34閘極上的電壓；第二P型電晶體 ’接收連接於其閘極上儲存電容C3所保存之電壓位準 輸出對應於該電壓位準之一驅動電流I drv至發光二 體 OLED。 第一 P型電晶體T32與第二ρ型電晶體T34，係藉由第二 開關電晶體T 3 3，而將閘極連接至一起，以構成一電流鏡 電…路’藉此信號電流Iw與驅動電流Idrv之間會呈現一比例 胃哥 γ专、 ~ — ---------- …_ _ 基本上，如第6a圖中所示，適用於本發明之顯示裝 置’係具有一掃描信號線驅動電路2 1，用以連續性地選擇 掃描信號線S c a η 1、S c a η 2 ; —資料信號線驅動電路2 2，含
588468 _gj虎91121426__年月曰 修^ 五、發明說明（5) 有一電流源，用以依據亮度資料產生一具有對應位準之信 號電流’並施加至資料信號線D a t a 1 i n e上；以及複數書 素結構’排列於掃描信號線S c a η 1、S c a η 2與資料信號線 D a t a L i n e之父叉位置上，其中每一個晝素結構係如第3圖 中所示。 首先，於寫入（programming)時，掃描信號線Scan；^ Sc an 2會進入選擇狀態，使第一及第二開關電晶體以卜 丁 3 3導通。於兩個掃描線s c a η 1、S c a η 2都被選擇到的狀態 下’經由連接電流源至資料信號線D a t a L i n e，對應於亮 度資料之一信號電流I w會流通於第一 p型電晶體τ 3 2，其中 上述電流源係為一個依據亮度資料變化的電流源。 接著，掃描信號線Scan2會先被關掉，進入非選擇狀 態（reproducing state)，故電晶體T33會截止，而於第一 P型電晶體T32與第二P型電晶體T34之間形成電性絕緣。然 後，掃描信號線Scan 1也會被關閉，進入非選擇狀態 (reproducing state) ’此畫素結構會與資料信號線Data Line電性脫離，之後可以藉由該資料信號線Data Line進 行另一晝素結構之寫入’而第二P型電晶體T34之閘極上的 電壓則由儲存電容c 3所保持。 由於在選擇狀態時’第一 P型電晶體T32之汲極與閘極 係一起柄接至第一 P型電晶體T 3 4之閘極’構成一電流鏡結 構，故驅動電流Idrv與信號電流iw會具有一比例—冒 與電晶體之導通電壓及製程參數無關。另外，於本發明 中，於第一開關電晶體T 3 1截止時，雖然第一 p型電晶體 T32之閘極與汲極上的電壓會上升，但第一 P型電晶體T32 588468 ~~~~~— ~~91—12^120 —__年 月 曰_修 _ 五、發明說明⑹ " 與2存電容C3之間，由於第二開關電晶體T3 3已先行截止 ，书性隔離，因此，儲存於儲存電容㈡上的電歷，不會受 弟 開關電晶體Τ 3 1的關閉的影響，即第二ρ裂電晶體Τ 3 4 輸出之該驅動電流I dr ν亦不受影響。另外，於本實施例 中’第一、第二開關電晶體T31、T33係p型電晶體所構 成，但不用以限定本發明，故第一、第二開關電晶體 T31、T33係可為賭電晶體，而第一 p型電晶體T32以及第 二P型電晶體T 3 4係可用N型電晶體τ 6 2、T 6 4來取代，如第7 圖中所示，動作方式與第3圖之晝素結構相同，故在此不 再綴述。 另外，如第4圖中所示，為本發明之晝素結構的另一 型悲’其中’與第3圖中之元件相同的部份以相同的符號 表示，以及其驅動方法請參考前述，在此不予贅述。如第 6 b圖中所示，適用於本實施例之顯示裝置，係具有一掃描 信號線驅動電路2 1，用以連續性地選擇掃描信號線
Scanl、Scan2、/ Scan2; —資料信號線驅動電路22，含 有 電源，用以依據梵度資料產生一具有對應位準之信 號電流’並施加至資料信號線D a t a 1 i n e上；以及複數書 素結構，排列於掃描信號線Scanl、Scan2、/ Scan2與資 料信號線Data Line之交叉位置上，其中每_個畫素結構 係如第4圖中所示。 ' 由於第二開關電晶體T 掃描信號線S c a n 2切1 時’第二開關電晶體T33亦會產生所謂的時脈饋通效應、 (clock feedthrough effect)至儲存電容c3，即合產心 干擾電壓會麵合至上述儲存電容C3,而影響第二$
588468 _ 案號 91121426 五、發明說明（7) 年 修正 體T34之閘源極電壓，因此第二p型電晶體T34所輸出之驅 動電* Idrv’會偏離先前於寫入狀態（pr〇gramming s t a t e )時之驅動電流。 為了克服上述問題，此一型態之晝素結構更包括一電 谷丨生元件’係為一几餘電晶體（dUmmy transist〇r)T4l。 上述冗餘電晶體T41具有一源極耦接第二開關電晶體T3 3之 汲極，一汲極耦接第二Ρ型電晶體Τ34之閘極，以及一閘極 搞接一補償信號/Scan2，其中冗餘電晶體Τ41之汲極與源 極係耦接於一起’且上述補償信號/Scan2之相位與上述第 一掃描k號S c a η 2之相位相反，而且冗餘電晶體τ 4 1之尺寸 為弟一開關電晶體Τ3 3之尺寸的一半。 冗餘電晶體Τ 4 1係用以補償第二開關電晶體τ 3 3切換 曰守’所造成之時脈饋通效應。舉例來說，由於補償信號 / S c a π 2及》弟—抑* 4 口 3虎S c a π 2的相位相反，當電晶體τ 3 3^^ 止而產生時脈饋通效應時，冗餘電晶體Τ4 1則會產生一個 反相的時脈饋通效應來作補償，以減少對儲存電容c 3上電 壓的影響，反之亦然。另外，於本實施例中，第一、第二 開關電晶體T31、T33以及冗餘電晶體T41係由ρ型電晶體所 構成，但不用以限定本發明，故第一、第二開關電晶體 T31、T3 3以及冗餘電晶體T41係亦可由n型電晶體來形成， 且上述第一 ？色電晶體.T32、—第.二？型電晶體T34可由電晶體 T62、T64來取代，如第8圖中所示，動作方式與第4圖中 同，故在此不再綴述。 同樣地，如第5圖中所示，為本發明之書夸社槿的s 一型態，其中，與第3圖中之元件相同的部；
588468 _案號91121426_年月曰 _ 五、發明說明（8) 號表示，以及其驅動方法請參考前述，在此不予贅述。如 第6 b圖中所示，適用於本實施例之顯示裝置，係具有一掃 描信號線驅動電路2 1，用以連續性地選擇掃描信號線
Scanl、Scan2、/ Scan2; —資料信號線驅動電路22，含 有一電流源，用以依據亮度資料產生一具有對應位準之信 號電流，並施加至資料信號線D a t a 1 i n e上；以及複數畫 素結構，排列於掃描信號線S c a η 1、S c a η 2、/ s c a η 2與資 料信號線Data Line之交叉位置上，其中每一個晝素結構 係如第5圖中所示。 為了克服第3圖中第二開關電晶體T33切換時，造成之 時脈饋通效應此一型態之晝素結構更包括一第三開關電晶 體T35，具有一汲極耦接上述第二開關電晶體T3 3之源極， 一源極耦接上述第二開關電晶體T33之汲極，一閘極耦接 一補償仏唬，以構成一 CMOS開關。其中上述CMOS開關之輸 入端係耦接第一 P型電晶體T32之閘極，輸出端係耦接至第 二Ρ型電晶體Τ34之閘極，補償信號/Scan2之相位與第二掃 描信號S c a η 2之相位相反。 二開 掃描 脈饋 脈饋 之電 晶體 關電 由於上述CMOS開關係由一第三開關電晶體Τ35及一 關電晶體Τ33所組成，分別受控於補償信號 信號scna2 ’故當第二開關電晶體T33因為切換產生 $效應上.’第二開關電晶體Τ35亦會產生一補償的i 通效應，故二者可枯。田仏 妙 ^ I j柢，自。因此，儲存電容C 3上所儲 壓將不受到影響。另外 於女杳 彳 曰另外於本實細例中，第一開關 T31係為一 P型電晶體，但不用以限定本發明，第— 晶體亦可由N型雷曰# JL、 >, 電日日體所構成。並且第一、第二Ρ型 __9112U26__年 五、發明說明（9) ' "一' -i—§_堡兰_- 日日體T 3 2 、T 3 4、亦可分別用λΐ 如第9FI Φ所-知 用_電晶體Τ62、Τ64來取代， 、乐9圖中所不，動作方式盥 迷。 一第5圖相同，故在此不予以、，欢 因此，本發明所提供的 (O^ED)之畫素結構，可以穩動矩陣有機發光二極體 凌至_ i | ^ 〜 且準確地供應一所欲之電 疋 畫素結構之發光二極體，T > 4 擾。P1R 士 , ^ 不文其他製程參數的干 ^ pa . 政應造成驅動電晶體之閘 二極體t ^ ^ ^ ^存電谷，而影響流進發光 體之電机值，因此可提向元件的可靠产。 限制！ t本發明已以較佳實施例揭露如二其並非用以 制本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精 砷和範圍内，當可做更動與潤飾，因此本發明之保護範圍 當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
笫13頁 588468 _案號 91121426_年月日_1TL·_ 圖式簡單說明 第1圖係表示一習知主動矩陣有機發光二極體之晝素 結構。 第2圖係表示另一習知主動矩陣有機發光二極體之晝 素結構。 第3圖係表示本發明之一主動矩陣有機發光二極體之 畫素結構。 第4圖係表示本發明之主動矩陣有機發光二極體之晝 素結構的另一型態。 第5圖係表示本發明之主動矩陣有機發光二極體之晝 素結構的另一型態。 第6 a圖係表示具有本發明第3圖中晝素結構之主動矩 陣型發光裝置的示意圖。 第6 b圖係表示具有本發明第4、5圖中晝素結構之主動 矩陣型發光裝置的示意圖。 第7圖係表示本發明之一主動矩陣有機發光二極體之 晝素結構。 第8圖係表示本發明之主動矩陣有機發光二極體之畫 素結構的另一型態。 第9圖係表示本發明之主動矩陣有機發光二極體之畫 素結構的另一型態。 【符號說明】 T1、丁3〜P型電晶體； CS〜電流源；
Iw〜信號電流；
第14頁 588468 案號 91121426 年 月 修正 圖式簡單說明 I d r v〜輸出電流； T2、 T4、 T5、 T6〜P型電晶體 T3卜第一開關電晶體； T3 2〜第一 P型電晶體； T3 3〜第二開關電晶體； T34〜第二P型電晶體； T3 5〜第三開關電晶體； 丁62〜第一 N型電晶體； T64〜第二N型電晶體； C1、C2、C3〜儲存電容； OLED〜有機發光二極體； VDD〜電源供應電位； /Scan2〜掃描信號線。 D a t a L i n e〜資料信號線； Scan Line、 Scan 1' Scan2、
第15頁

Claims (1)

  1. 588468 _案號91121426_年月日 修正_ 六、申請專利範圍 電晶體之源極與汲極相互連接。 4. 如申請專利範圍第3項所述之畫素結構，其中上述 冗餘電晶體之尺寸為上述第二開關電晶體之尺寸的一半。 5. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，更包括： 一第三開關電晶體，具有一汲極耦接上述第二開關電 晶體之源極，一源極耦接上述第二開關電晶體之汲極，以 構成一CMOS開關，以及一閘極辆接一補償信號，其中上述 補償信號之相位與上述第二掃描信號之相位相反。
    6. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中上述 第一開關電晶體為一 N型電晶體。 7. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中上述 第一開關電晶體為一P型電晶體。 8. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中上述 第二開關電晶體為一N型電晶體。 9. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中上述 第二開關電晶體為一P型電晶體。 1 0.如申請專利範圍第5項所述之畫素結構，其中當上 述第二開關電晶體為一N型電晶體時，上述第三開關電晶 體為一P型電晶體。 11. 如申請專利範圍第5項所述之畫素結構，其中當上 述第二開關電晶體為一P型電晶體時，上述第三開關電晶 體為一N型電晶體。 12. —種主動矩陣有機發光二極體之晝素結構，包括： 一第一開關電晶體，具有一閘極耦接一第一掃描信
    第16頁 曰 修正 MM 9112142R 六、申請專利範圍 號，以及一汲極耦接一資料信號； 搞—第_P型電晶體，具有相互連接之一、及搞B 表，以及一源極耦接至一電源供應 ，極及一閘 型電晶【之汲極耦接至上述第一開關電晶體：二述第一p -第二開關電晶體，具有一二極 曰曰體之閘極，一閘極耦接一第二掃描信號；辻第一P型電 一第二P型電晶體，具有一 ϋ 位； 八有源極耦接上述電源供應電 一几餘電晶體，具有一汲極耦接上 :汲極，-源極耦接上述第二卩型開 - ？電晶體 =㈣接-補償信號，其中上述冗餘電=極極以 =目互連接’且上述補償信號之相位與上述第二二! 戒之相位相反； ΤL 儲存電容’耦接於上述電源供應電位及上述一 型電晶體之一閘極之間；以及 一 曰一有機發光二極體，具有一陽極耦接上述第二ρ型電 晶體之一汲極，以及一陰極耦接至接地； 其中上述冗餘電晶體之尺寸為上述第二開關電晶 尺寸的一半。 、1 3·如申請專利範圍第1 2項所述之畫素結構，其中上 述第開關電晶體為一 Ν型電晶體。 1 4·如申請專利範圍第1 2項所述之畫素結構，其中上 述第一開關電晶體為一ρ型電晶體。 1 5·如申請專利範圍第1 2項所述之畫素結構，其中上 第17頁 案號 9112149ft 六、申請專利範圍 述第二開關電晶體為_N型電晶體。 1 6·如申請專利範圍第i 2項 號 述第二開關電晶體為一P型電晶體辻之旦素結構，其中上 括：17·—種主動矩陣有機發^極體之畫素結構，包 一第一開關電晶艚，且右— 以及-汲極耦接一資料信號：玉耦接-第-掃描信 極 y第一P型電晶體，具有相互連接之一 型電：接至一電源供應電位，其中上述第閘-P 電1之汲極耦接至上述第一開關電晶 第 一第二開關電晶體，且右_、店原極， 晶體…’以及一閉極耗接一第、二掃第-P型電 一第二開關電晶體，具有一沒極麵 ^ 晶體之源極，-源極麵接上述第二開：開關電 補償信號之相位與上述第二掃描信號= 反其中上述 了第二Ρ型電晶體，具有一源極耦接上述電源供 j及一閘極耦接上述第二開關電晶體之汲極；’、W 型電：：ί電ΐ，耦接於上述電源供應電位及上述第二P €日日體之一閘極之間；以及 曰一 $機發光二極體，具有一陽極耦接上述第二ρ型電 日日體之一汲極，以及一陰極耦接至接地。 1 8·如申請專利範圍第丨7項所述之畫素結構，其 述第一開關電晶體為一Ν型電晶體。 、 588468 _案號91121426_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 1 9.如申請專利範圍第1 7項所述之畫素結構，其中上 述第一開關電晶體為一P型電晶體。 2 0.如申請專利範圍第17項所述之畫素結構，其中上 述第二開關電晶體為一N型電晶體，且上述第三開關電晶 體為一P型電晶體。 2 1.如申請專利範圍第1 7項所述之畫素結構，其中上 述第二開關電晶體為一P型電晶體，上述第三開關電晶體 ‘， 為一 N型電晶體。
    第19頁
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