TW589603B

TW589603B - Pixel actuating circuit and method for use in active matrix electron luminescent display

Info

Publication number: TW589603B
Application number: TW092102771A
Authority: TW
Inventors: Wei-Chieh Hsueh
Original assignee: Toppoly Optoelectronics Corp
Priority date: 2003-02-11
Filing date: 2003-02-11
Publication date: 2004-06-01
Also published as: US7319447B2; US20040251839A1; TW200415557A

Description

589603

【發明所屬之技術領域】本發明是有關於一種顯示器面板的驅動電路，且特別是有關於一種主動陣列電激發光式顯示幕中之像素驅動電路與方法。【先前技術】曰相較於製程複雜、本身不發光、且需要背景光源的液晶顯示幕（Liquid Crystal Display，LCD)，有機發光二極體（Organic Light Emitting Diode，0LED)顯示幕具有製程簡單、視角廣、成本低、厚度薄、操作溫度範圍廣及可自身發光等優點。因此，有機發光二極體（〇LED)顯示幕即可作為主動陣列電激發光式顯示幕（Active Matrix Electron Luminescent Display)中之像素，並且已經有逐漸取代液晶顯示幕（LCD)顯示幕之趨勢。請參照第1圖，所繪示為習知有機發光二極體顯示幕的像素驅動電路結構。習知的有機發光二極體顯示幕的每個像素係由二個電晶體一個電容器（2T 1C)所組合而成。其中’電晶體Ml閘極耦接至閘控線路（Gate Line) 1 0，另二端則分別耦接至資料線路（Data Line)20與電晶體Μ2閘極。電晶體M2源極耦接至電源（Vdd)，汲極耦接至有機發光二極體（〇LED)P極端。有機發光二極體（〇LED)N極端則接至接地電壓（GND)。電容器Cs耦接於電晶體M2源極與閘極之間。

589603

當閘控線路l 〇動作時，電晶體M1可視為一個開關 (Switch)開啟（0n)，此時驅動電壓可由資料線路2〇輸入並且快速地儲存於電容器Cs中。在驅動電壓輪入電容器。的，時，此驅動電壓可對電晶體M2產生偏壓（以33)，因此固

定電流id即可通過有機發光二極體（0LED)，使得有機發光二極體（0LED)發光。 X 由上述可知，第1圖之有機發光二極體像素驅動電路係為電壓驅動。利用驅動電壓來使得電晶體^2產生偏壓，並使有機發光一極體（0LED)發光。由於為了將周邊電路整合於顯不幕中，所以大部分的有機發光二極體（〇LED)顯示幕的像素驅動電路的電晶體皆是利用低溫多晶矽（L〇w Temperature Poly —Si licon，LTPS)製程所完成的薄膜電日日體（Thin Film Transistor ’TFT)。然而，此種薄膜電晶體由於製程的問題，其臨限電壓（Thresh〇ld v〇ltage) 與遷移率（Mobility)會有一定程度的變動。而導致輸入電容器Cs的驅動電壓相同卻產生不同大小的電流。因此，流經有機發光二極體（0LED)的電流不同，發光強度也會不同。請參照第2圖，其所繪示為習知另—有機發光二極體顯示幕的像素驅動電路結構《此電路係為電流驅動之像素驅動電路。此有機發光二極體顯示幕的每個像素係由四個 589603 五、發明說明（3) 電晶體一個電容器（4T 1C)所組合而成。其中，電晶體M1間極輕接至第一掃描線路（Scan 1 )30，另二端則分別輛接至資料線路（Data Line) 50與電晶體M3汲極。電晶體μ間極麵接至第一掃描線路（Scan 1) 30，另二端則分別輕接至資料線路（Data Line)50與電晶體M3閘極。電晶體M3源極輛接至電源（V d d )，沒極耗接至電晶體Μ 4源極。電晶體μ 4閉極麵接至第二掃描線路（Scan 2)40，汲極麵接至有機發光二極體（OLED)P極端。有機發光二極體（〇LED)N極端則接至接地電壓（GND)。電容器Cs耦接於電晶體M3源極與閘極之間。 ' 此電路結構可分成一個狀態，分別由第一掃描線路3 〇與第二掃描線路40來控制。其中第一掃描線路3〇與第二掃描線路40的訊號為同一時脈（Clock)訊號；在高準位時，第一掃描線路30動作，電晶體Ml、M2開啟；在低準位時，第二掃描線路動作40，M4開啟。第一狀態為記憶狀態（Memorizing State)，當第一掃描線路30動作而第二掃描線路40未動作時，電晶體mi、M2 可視為開關開啟，電晶體M4關閉（0 f f )，此時驅動電流可由電壓源（Vdd)對電容器Cs充電，並產生電壓。在驅動電流充電電容器Cs的同時，電容器Cs上的電壓可對電晶體Μ 3 產生偏壓（Bias)，因此驅動電流Idl(ld2為零）會經由電晶體M3、Ml流至資料線路50。

第7頁 589603 五、發明說明（4) 第一狀態為發射狀態（Emission State)，當第一掃描線路30未動作而第二掃描線路4〇動作時，電晶體Μ1、Μ?關閉’電晶體M4可視為開關開啟，此時根據電容器Cs儲存的電壓來偏壓電晶體M3並產生電流id2( Idl為零），並經由電晶體M4流通過有機發光二極體（〇led)，使得有機發光二極體（0LED)發光。由上述可知，第2圖之有機發光二極體像素驅動電路係以第一掃描線路3 0動作來利用驅動電流來充電電容器匸s 產生電壓並偏壓電晶體M4，使得驅動電流（Idl)經由電晶體Ml輸出至資料線路5〇，此時為記憶狀態。而當第二掃描線40動作時為發射狀態，由於電晶體M1、m2已經關閉，因此’電流（Id2)可通過電晶體M4與有機發光二極體 (0LED)。上述由四個電晶體一個電容器（4T 1C)所組合成的有機發光二極體像素驅動電路相較於二個電晶體一個電容器 (2T 1C)所組合成的有機發光二極體像素驅動電路，其優點係可以補償臨限電壓與遷移率的問題。然而，請參照第3 圖’其為四個電晶體一個電容器（4T1C)所組合成的有機發光二極體像素驅動電路在二個狀態的電流曲線圖。由於在記憶狀態以及發射狀態時，於電晶體M3汲極端（節點a)的等效阻抗不同，因此會導致此二狀態的電流（1(11與1(12)大

第8頁五、發明說明（5)

Ap不il、。由第3圖可看出’電晶體M3不同的偏壓（VCsl VCslO)在二個狀態時會產生不同的電流（idi與id2) c 【發明内容】發明目的明的目的係提供一種有機發光二極體顯示幕的像 f驅動電路結爐， ^ 本一 4 、在記憶狀態或者發射狀態時流經有機發先一極體的電流會幾乎相等。發明特徵本發明接屮一私艇& _办種主動陣列電激發光式顯示幕中之像素驅動電路，直垠摅钕 ^ ^ ^ 資料錄敗4^、康卓一知描線路與第二掃描線路的動作由貝抖線路輸入驅動番膝 f ^ 毋 ^ ^ 動電壓’此驅動電路包括··電晶體；電袞 ^ ^ 曰曰體之閘極，另一端耦接至接地電壓；以 ^ ^，光二極體之P型端耦接至接至接地電壓；复由 > ^ m αα ^ .. 在5己憶狀態時，驅動電流充電電容偏壓電晶體與有機發光二極體、：極體。〜、用此特定電壓來偏壓電晶體與有機發光二本發明又提出一種主動素驅動電路，根據第一掃描資料線路輸入驅動電壓，此器、麵接至電晶體之閘極陣列電激發光式顯示幕中之像線路與第二掃描線路的動作由驅動電路包括：電晶體；電容，另一端耦接至電壓源；以

第9頁 589603

電晶體之S 一型端輕接至電麼源，N極端麵接至 ^體=其中，•記憶狀態時，驅動電流充電電容發射狀以偏壓電晶體與有機發光二極體；而在極體。〜、用此特定電壓來偏壓電晶體與有機發光二本發明又提出一種主動素驅動方法，包括下列步驟成電流路徑使得驅動電流可及，在第二掃描線路動作時電流並流經有機發光二極體串接之電晶體閘極與有機發與偏壓電流約略相等。陣列電激發光式顯示幕中之像 ••在第一掃描線路動作時，形對電容器充電至特定電壓；以，利用此特定電壓來產生偏壓 ;其中’此特定電壓係偏壓於光二極體之間，使得驅動電流為了使貴審查委員能更術内容，請參閱以下有關本發所附圖式僅提供參考與說明用制。進一步瞭解本發明特徵及技明之詳細說明與附圖，然而 ’並非用來對本發明加以限【發明實施方式】為了改進習知主動陣列電激發光式顯示幕中之發明提出一種有機發光二極體顯示幕的像f驅動電路結構。 589603

—請參照第4圖，其所繪示為本發明有機發光二極體顯示幕的像素，動電路結構之第一實施例。此有機發光二極體顯示幕的每個像素係由四個電晶體一個電容器（4tic)所組合而成。其中，電晶體“閘極耦接至第一掃描線路 (Scan 1)130，另二端則分別耦接至資料線路（Data Line)

150與電晶體M3汲極。電晶體…閘極耦接至第一掃描線路 (Scan 1)130，另二端則分別耦接至電晶體心汲極與電晶體M4閘極。電晶體M3源極耦接至電源（Vdd)，閘極耦接至第二掃描線路140。電晶體M4閘極之外的二端耦接至電晶體M3汲極與有機發光二極體（〇LED)p極端。有機發光二極體（OLED)N極端則接至接地電壓（GND)。電容器Cs耦接^ 晶體M4閘極與接地電壓之間。 ^電路結構可分成二個狀態，分別由第一掃描線路與第二掃描線路來控制。其中第一掃描線路13〇與第二掃描、線路140的訊號為同一時脈（ci〇ck)訊號；在高準位時，第一掃描線路1 3 0動作，電晶體μ 1、Μ 2開啟；在低準位時，第二掃描線路動作140，M3開啟。第一狀態為記憶狀態（Memor i z i ng Stat e)，當第一掃描線路1 3 0動作而第二掃描線路1 4 〇未動作時，電晶體M j、 M2可視為開關開啟（〇n)，電晶體M3關閉（〇ff)。此時驅動電流可由資料線路丨5〇輸入並且經由電晶體M1、M2快速地充電電容器Cs至一特定電壓。在電容器cs充電的同時，此

589603 五、發明說明（8) 特定電壓可同時對電晶體M4與有機發光二極體（〇led)產生偏壓（Bias)，因此驅動電流Idl(Id2為零）由資料線路15〇流向有機發光二極體（OLED)，使得有機發光二極體（〇LED) 發光。第二狀態為發射狀態（Emission State)，當第一掃描線路130未動作而第二掃描線路140動作時，電晶體Ml、M2 關閉’電晶體Μ 3可視為開關開啟，由於電容器c s儲存的特定電壓已經對電晶體Μ4與有機發光二極體（〇LED)產生偏壓 (Bias)，因此電晶體M3產生電流Id2(Idl為零）經由電晶體 M4流通過有機發光二極體（〇LED)，使得有機發光二極體 (0LED)發光。在本發明的實施例中可以發現，不論是在記憶狀態以及發射狀態，電容器Cs上的特定電壓皆作為電晶體M4與有機發光二極體（0LED)的偏壓（Bias)。因此，此二狀態流經有機發光二極體（0LED)的電流會幾乎相同，亦即idl = Id2。所以，習知有機發光二極體顯示幕的像素驅動電路中記憶狀態以及發射狀態所產生不同大小的電流，將可完全解決。請參照第5圖，其為本發明四個電晶體一個電容器 (4T1C)所組合成的有機發光二極體像素驅動電路在二個狀態的偏壓電流曲線圖。由於在記憶狀態以及發射狀態時，

第12頁 589603 五、發明說明（9) 驅動電壓皆作為電晶體“與有機發光二極體（〇led)的偏壓

Bias)，因此此二狀態的偏壓電流（idi與id2)大小非常接近由第5圖可看出，電晶體M4與有機發光二極體（〇LED) =各種不同偏壓（Bias)，在二狀態變化時idi與id2不會相差太多。第6圖’其所緣示為本發明有機發光二極體顯了動電路結構之第二實施例。與第一實施例相比較’電晶體M2’閘極_接至第-掃描線路（scan 1)130， 2一端則分別耦接至資料線路15〇與電晶體“閘極。第二 ηί個狀態也會產生與第一實施例相同的結果，亦同時偏壓於電晶體以與有機發光二極體 (〇LED) ’因此’在二狀態變化時Η1與Η2幾乎相等。 -茸Lil第7圖’其所繪示為本發明有機發光二極體顯不幕的像素驅動電路纟士摄夕筮一杏 # ::係由四個電晶體-個電容器⑷⑹所㈧σ η '、中，電晶體託閘極耦接至第一掃描線路

(Scan )130，另二端則分別耦接至資料線路（D 150與電晶體M7汲極。雷日舯⑽„ν ata Line) rsran Πη〇 , ^ 電日日體㈣閘極耦接至第一掃描線路一舄則分別搞接至資料線路1 5 0盥雷曰駟 Ji7閘極。有機發光二極體(〇LED)p極端電壓曰曰 (Vdd)。電容器Cs耦接於雷θ栌M7 „ & 茌主冤壓源 fl。雷日托i ,電日日體閘極與電壓源（Vdd)之間電明體M7原極輪接至有機發光二極體（〇le咖極端。國第13頁 589603

因此，在記憶狀態時，電晶體Μ5、Μ6可視為開 (On)，電晶體Μ8關閉（〇 f f)。此時驅動電流可由電壓源 (Vdj)輸入並且經由電晶體㈣快速地對電容器“充電至一特定電壓。在驅動電流充電電容器Cs的同時，此特定電壓可同時對電晶體M7與有機發光二極體（〇LED)產生偏壓 (Bias)，因此驅動電流Idl(Id2為零）由有機發光二極體 (0LED)流向資料線路15〇，使得有機發光二極體（〇led)s 光而在發射狀悲時，電晶體M5、M6關閉，電晶體M8可視為開關開啟由於電谷器C s儲存的特定電壓已經對電晶體 M7與有機發光二極體（〇LED)產生偏壓（6“3)，因此電晶體 M7產生電流Id2(Idl為零）流經有機發光二極體（〇LED)，使得有機發光二極體（0LED)發光。而在此二狀態流經有機發光二極體（0LED)的電流會幾乎相同，亦即Idl = Id2。清參照第8圖’其所繪示為本發明有機發光二極體顯示幕的像素驅動電路結構之第四實施例。與第三實施例相比較，電晶體M6,閘極耦接至第一掃描線路（Scan 1)13()，另二端則分別耦接至電晶體M4汲極與電晶體M4閘極。第四實施例的二個狀態也會產生與第三實施例相同的結果，亦即特疋電壓同時偏壓於電晶體“與有機發光二極體 (0LED)，因此，在二狀態變化時Idl與Id2幾乎相等。

第14頁 589603 五、發明說明（π) 因此，本發明的優點係提供一 JLU /A i ^ 有機發光二極體顯示篡的像素驅動電路結構。本發明y ^ ^ 能盆姓—♦ f M f "月不論在記憶狀態或者發射狀二、：，電壓皆偏壓於電晶體與有機發光二極體上。因此，在§己憶狀態或者發射狀離眸冷流會幾乎相等。録有機發光二極體的電綜上所述，雖然本發明p 1〜丄货a已以較佳實施例揭露如上，然具並非用以限定本發明， ^ 9Β ^ ^ ^ _ 任何熟1此技藝者，在不脫離本知啊之精神和範圍内，合發日月in ^β田了作各種之更動與潤飾，因此本奴/1 <保瘦祀圍當視後交w之申睛專利範圍所界定者為準。【圖式簡單說明】動電圖構所繪不為習知有機發光二極體顯示幕的像素驅像辛in其/斤处％不為習知另一有機發光二極體顯示幕的 1豕京驅動電路結構；第3圖其為四個番曰 ,_ 有捲双上览日日體一個電容器（4T1C)所組合成的 m ^ 象素驅動電路在二個狀態的電流曲線圖； 4 障 j jMl 戶斤 ^ * 素驅動Φ狄从址马本發明有機發光二極體顯示幕的像 :電路結構之第-實施例；成的有H為伞本-發明四# 1晶體一個電容器（4T1C)所組合圖； X —極體像素驅動電路在二個狀態的電流曲線

第15頁 589603 五、發明說明（12) --- 第6圖所繪示為本發明有機發光二極體顯示幕的像素驅動電路結構之第二實施例；第7圖所繪示為本發明有機發光二極體顯示幕的像素驅動電路結構之第三實施例；以及一第8圖’其所繪示為本發明有機發光二極體顯示幕的像素驅動電路結構之第四實施例。【圖號說明】 130第一掃描線路 140第二掃插線路 1 5 〇資料線路

^9603 圖式簡單說明第1圖所緣示為習知有機發光二極體顯示幕的像素驅動電路結構；第2圖其所繪示為習知另一有機發光二極體顯示幕的像素驅動電路結構；第3圖其為四個電晶體一個電容器（4T1C)所組合成的有機發光二極體像素驅動電路在二個狀態的電流曲線圖；第4圖其所繪示為本發明有機發光二極體顯示幕的像素驅動電路結構之第一實施例；、第5圖為本發明四個電晶體一個電容器（4T1C)所組合成的有機發光二極體像素驅動電路在二個狀態的電流曲線圖；第6圖所繪示為本發明有機發光二極體顯示幕的像素驅動電路結構之第二實施例； sshi7圖所緣示為本發明有機發光二極體顯示幕的像素與動：路結構之第三實施例；以及像夸_圖’其所繪示為本發明有機發光二極體顯示幕的京驅動電路結構之第四實施例。

第17頁

Claims

589603

1 · 一種主動陣列電激發光式路，根摅一楚梭L A I、、、貝不綦〒之像素驅動電康第知描線路與一第-搞綠故料線路輪人，一知描線路的動作由一資吩别入驅動電流，該驅動電路包括：一電晶體；一電容器，該電容器一端耦接至一接地電壓；一端麵接至該電晶體之閘極，另以及端耦接接至該一有機發光二極體，該有機發光二極體之p i該電晶體之源極，該有機發光二極體之N極端耦接地電壓；

、其中，在一記憶狀態時，該驅動電流充電該電容器用以產生一特定電壓來偏壓該電晶體與該有機發光二極^ ; 而在一發射狀態時，利用該特定電壓偏壓該電機發光二極體。篮/、这有 2 ·如申請專利範圍第1項所述之主動陣列電激發光式顯不幕•中之像素驅動電路，其中更包括一記憶狀態電路，耦接於該第一掃描線路、該資料線路、該電晶體閘極與該電晶體汲極，用以在該第一掃描線路動作時，將該驅動電流由該資料線路輸入至並充電該電容器至該特定電壓，使得該驅動電流由該資料線路流經該電晶體與該有機發光二極體。 3 ·如申請專利範圍第2項所述之主動陣列電激發光式顯示幕中之像素驅動電路，其中該記憶狀態電路包括：

第18頁 589603 六、申請專利範圍 _ 一第一開關，該第一開關之一端耦接至該資料線該第一開關之另一端耦接至該電晶體汲極，該第— ，控制麵接至該第一掃描線路；以及之一，二開關，該第二開關之一端耦接至該電晶體極，該第二開關之另一端耦接奚該電晶體閘極，該第^山之控制端耗接至該第一掃描線路。、 4 ·如申請專利範圍第2項所述之主動陣列電激發光式顯示幕中之像素驅動電路，其中該記憶狀態電路包括：一第一開關，該第一開關之一端耦接至該資料線路，該第一開關之另一端耦接至該電晶體汲極，該第一開關之控制端麵接至該第一掃描線路；以及一第二開關，該第二開關之一端耦接至該資料線路，該第二開關之另一端耦接至該電晶體閘極，該第二端之控制端耦接至該第一掃描線路。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之主動陣列電激發光式顯示幕中之像素驅動電路，其中更包括一發射狀態電路，耦接於一電壓源、該電晶體汲極與該第二掃描線路，用以在該第二掃描線路動作時，根據該特定電壓產生一電流由該電壓源流經該電晶體與該有機發光二極體。 6 ·如申請專利範圍第5項所述之主動陣列電激發光式顯禾幕中之像素驅動電路，其中該發射狀態電路包括一第

第19頁 589603

三開關，該楚一之另一端耦昂二開關之一端麵接至該電壓源’該第三開關石访笛-α接至該電晶體汲極’該第三開關之控制端耦接至热弟二掃描線路。 .#種主動陣列電激發光式顯示幕中之像素驅動電

μ a的=弟一知描線路與一第二掃描線路的動作由一；出一驅動電流，該驅動電路包括：一電晶體； ^電容器，該電容器一端耦接至該電晶體之閘極，另一端耦接至一電壓源；以及 s有機發光二極體，該有機發光二極體之P型端耦接至該電£源’該有機發光二極體之N極端耦接至該電晶之源極；中，在一圯憶狀態時，該驅動電流充電該電容器用乂產生特疋電壓來偏壓該電晶體與該有機發光二極體；而在一發射狀態時，利用該特定電壓偏壓該電晶體與該機發光二極體。 8 ·如申請專利範圍第7項所述之主動陣列電激發光式顯示幕中之像素驅動電路，其中更包括一記憶狀態電路，耦接於該第一掃描線路、該資料線路、該電晶體閘極與該電晶體 >及極’用以在該第一掃描線路動作時，將該驅動電流由該電壓源充電該電容器至該驅動電壓產生一特定電壓，並使得該驅動電流由該電壓源流經該電晶體、該有機

第20頁 589603 々、申請專利範圍發光二極體與該資料線路 δ莖如申請專利範圍第8項所述之主動陣列電激發光式，、不j中之像素驅動電路，其中該記憶狀態電路包括·· 誃箆一第一開關，該第一開關之一端麵接至該資料線路’ 二開關之另一端耦接至該電晶體汲極，該第一開關之控制端耦接至該第一掃描線路；以及極，=第二開關，該第二開關之一端耦接至該電晶體汲二i =第二開關之另一端耦接奚該電晶體閘極，該第二端之控制端耦接至該第一掃插線路。 - ^ ^如申请專利範圍第8項所述之主動陣列電激發光式 ”、、不一之像素驅動電路，其中該記憶狀態電路包括： #笛一第一開關，該第一開關之一端耦接至該資料線路，二以二開關之另一端耦接至該電晶體汲極，該第一開關之控制端耦接至該第一掃描線路；以及 :第二開關’該第二開關之一端耦接至該資料線路， ^唑關之另一端麵接至該電晶體閘極，該第二端之控制端輕接至該第一掃描線路。 1』如申明專利範圍第7項所述之主動陣列電激發光式中之像素驅動電路，•中更包括-發射狀態電路，接地電壓、該電晶體汲極與該第二掃描線路，用在以第—掃描線路動作時，根據該特定電壓產生一偏壓

589603 六、申請專利範圍電流由該電壓源流經該電晶體與該有機發光二極體。 1 2 ·如申凊專利範圍第11項所述之主動陣列電激發光式顯示幕中之像素驅動電路，其中該發射狀態電路包括一第三開關’該第三開關之一端耦接至該接地電壓，該第三開關之另一端耦接至該電晶體汲極，該第三開關之控制端耦接至該第二掃描線路。 13· —種主動陣列電激發光式顯示幕中之像素驅動方法，包括下列步驟：在一第一掃描線路動作時，形成一電流路徑使得一驅動電流可對一電容器充電至一特定電壓；以及在一第二掃描線路動作時，利用該特定電壓來產生一偏壓電流並流經一有機發光二極體；其中’該特定電壓係偏壓於串接之一電晶體閘極與該有機發光二極體之間，使得該驅動電流與該偏壓電流相等。

14 ·如申凊專利範圍第1 3所述之主動陣列電激發光式顯Ϊ幕:t像素驅動方法，其中該電流路徑係使得該驅動電流在一身料線路與該電容器之間流動，用以充電該器至該特定電壓。 1 5·如申請專利範圍第1 2項所述之主動陣列電激發光

第22頁 589603 六、申請專利範圍式顯示幕中之像素驅動方法，其中該有機發光二極體P型端耦接至該電晶體源極，該電容器耦接於該電晶體閘極與該有機發光二極體之N型端，而該驅動電流與該偏壓電流皆可流經該電晶體汲極與源極。 1 6 ·如申請專利範圍第1 2項所述之主動陣列電激發光式顯示幕中之像素驅動方法，其中該有機發光二極體N型端麵接至該電晶體源極，該電容器耦接於該電晶體閘極與該有機發光二極體之p型端，而該驅動電流與該偏壓電流皆可流經該電晶體沒極與源極。

第23頁