TWI278800B - Current-driven OLED panel and related pixel structure - Google Patents

Description

1278800 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明提供-麵科板及其像素結構，尤指—種以電流方 式驅動的有機發光二極體顯示裂置及其像素结構。 【先前技術】 請參閱第1圖，第1圖為習知以電壓方式驅動之有機發光二 極體顯示裝置中一像素10的示意圖。如第i圖所示，像素10包 含有一掃描線(scanline)SL，一資料線(dataline)DL，一薄膜電晶體 Cthin_film tmnsistor，TFr) M1，一薄膜電晶體M2，一電容儲存元件 C 以及一有機發光二極體(〇rganiciightemittingdi〇de)〇LED，其中 如苐1圖所示，薄膜電晶體Ml的閘極（gate)係連接至掃描線 SL ;及極（drain)連接至資料線dl，源極（source)係連接至薄 膜電晶體M2的閘極以及電容儲存元件c的一端。薄膜電晶體M2 的沒極係連接至有機發光二極體〇LED的一端，而其源極則連接 至電容儲存元件c的另一端以及一電壓源Vdd。此外，有機發光 —極體0LED的另一端係連接至另一電壓源Vss。 1278800 像素K)的運倾式如下所述：首先，由外部的_驅動電路 (未顯示於第1 ®)雜掃觀SL，並給務觀SL _預定電 壓，該預定電壓係經由掃描線SL傳輸至薄膜電晶體M1的間極甩 在此，薄膜電晶體Ml係作為一開關來使用，因此，薄膜電晶體 Mi便會被開啟。此外’資料線沉所攜帶的電壓資訊也因=由 電晶體Ml傳遞至薄膜電晶體M2 _極與電容館存元件c ^一 端，在此請注意’資料線DL所卿的賴魏係由外部的資料驅 動電路(未齡)根雜素1G繼齡之_雜（例如欲顯 灰階值）來設定。 、 接著’由於上述電墨資訊係用來控制薄膜電晶體M2的問極 賴’因此薄膜電晶體朗更可根據上述電壓資訊的大小來決定 通過薄膜電晶體M2的電流！，另一方面，由於有機發光二極體 OLED所S出縣⑦度正比於其所流過的電流，因此有機發光二 極體0咖相為電流1的大小而發出姆應的光，如此便完成 像素10的驅動。 〜=目所"F ’屯谷贿元件C是絲儲存先前提到的電塵 二二，當該電壓資訊經由薄膜電晶體組傳遞過來的時候，該電 [貝嫌了作為薄膜電晶體M2的閉極電壓而導通薄膜電晶體⑽ 也同4會影響電容儲存元件C所儲存的電荷，如此，當電 l2788〇〇 ^存元件c與薄膜電晶體M1連接之一端所保持的電位對應上 ^射訊後，_驅動電路斯料路就可以停止驅動像 '、1〇,而轉成由電容儲存元件c_存的電壓資訊來持續驅動薄 騰電晶體M2,並此電容儲存元件c可於—預定時間内維持所 、、电抓I並且由於利用電谷儲存元件C來驅動薄膜電晶體 M2，資料線DL的雜訊便不會對薄臈電晶體M2造成干擾，因此 可以使有歸光二極體〇LED所發㈣光賊十分敎而不受干 擾’這也代表了像素1G的灰階值可喊定地輸出。 、曲然而’由於薄膜電晶體M2在製程上的誤差，譬如摻卿〇ping) 的濃度誤差或是基板(substrate)與閘極的距離誤差都可能會造成薄 膜電晶體M2臨界電壓(thresholdv〇ltage)的誤差， 體M2中移動率(m〇碰y)的誤差，這樣的製程誤差便會直接影響 到電流I的大小’因此即使是相同的電麼資訊，驅動不同像素的電 流I並不_，如此便造成了不哪素之間亮度的不均句。 【發明内容】 因此本發明駐要目的之-在於提供—種以電流方式驅動的 有機發光二極體顯綠置及其像㈣構，贿決f知技術中像素 亮度不均勻的問題。 1278800 根據本發明之帽專利翻，其係揭露—棚示裝置。該顯 不裝置包含有：—發罐；—第—掃概， w’ H -綱流訊號以驅 源極以及汲極中之另一端，該第三電 訊號。 _發光元，其閘_紅該第—掃描線，該 弟一電晶體係以該第-訊號來選取該發光元件；以及—電流鏡電 路，電性連接於該發光元件，用來根據物找流減以傳輪_ 驅動電流訊絲,_該發光元件，該電流鏡電路包含有：一第二 電晶體’其_gate)編_資料線以及該第—電晶體之_ ㈣臟)與汲举㈣中之-端，該第二電晶體侧以接收該資料 電流訊號；以及-第三電晶體，其閘極係輪接至該第—電晶體之 晶體係用以傳輸該驅動電流 包含··一發光元件；一 此外，本發明另揭露一種像素結構 第-掃描線，用以傳輸-第—訊號；—資料線，用以傳輸一資料 電流訊號卜第-電晶體，具有__雛至該第—掃描線；一 電流鏡電路’雜連接於該發光元件，_魏電路包含有：一 第二電晶體，具有i極（gate)連接至該#料線以及該第一電晶 體之源極(s_e)触極(drain)中之一端；一第三電晶體，具有一 開極減至該第-f晶體之源極與沒極令之另一端；一第二掃描 1278800 線’㈣輪一第二訊號;以及—第四電晶體，具有一 至該弟m且_與 曰驊十、议此 知係電性連接至該第二電 日日體之及極，而源極與汲極中 體間極以及該資料線。 μ感連接至該第二電晶 判獅—娜淘極體及1 讀存7G件，包括·· 一電愿源； 至一掃浐錄结 弟心曰体，具有一閘極耦接 田、·，4—電晶体，具有_閘極電性連接至一資料線 墟至該第一電晶体之源極與汲極中之一端；一第三電晶体，且 有一間極輕接至該第-電晶体之源極與沒極中之另一端，且該第 二電晶体之源極與汲極中之—端_至該發光二極体，而該第三 電晶体之源極與汲極中之另—端她至該電_;—第四電晶 体’具有—__至該掃鱗，且該細電晶体之源極與酿 中之一端轉接至該資料線；其中，該第四電晶体之源極與汲極中 之另端輪至該第三電晶体之源極與汲極巾之—端，且該第二 電晶体之間極係透過該第一電晶体祕至該第三電晶体之閉極用 以形成一電流鏡電路。 本4明所揭路之像素_電流驅動的原理比妓知賴驅動 面板的像素具有更⑽像料皱，並且可穩定地保持欲顯示之 灰階亮度。 1278800 【實施方式】 請參閱第2圖，第2圖為本發明以電流方式驅動的發光二極 體顯不裝置中-像素20之第-實施例的示意圖，其中，該發光二 極體係以有機發光二極體為範例。如第2圖所*，像素如包含有 -掃描線SL，-資料線DL，-電容儲存元料，複數個薄膜電 晶體ΤΙ、T2、T3、T4，以及一有機發光二極體〇LED。請注意， 第1圖與第2圖中的同名元件（掃描線SL、資料線见、電容儲 存元件C以及有機發光二極體〇led)係具有相同的功能與運作， 在此不另贅述。如第2圖所示，薄膜電晶體T2、T3主要係用來構 成一電流鏡電路（currentmirror)，其可以將流過薄膜電晶體Τ2 的電流以一電流鏡比率(mirror ratio)驅使一電流流過薄膜電晶體 T3,而薄膜電晶體T1、T4則當作兩開關來使用，簡單來說，當薄 膜電晶體Τ2、Τ3組成的電流鏡電路開始運作時，其閘極需透過薄 膜電晶體Τ1相互導通，並且薄膜電晶體Τ2需透過薄膜電晶體 耦接至資料線DL。在本實施例中，薄膜電晶體T1的閘極耦接至 掃描線SL，源極則耦接至薄膜電晶體T3的閘極以及電容儲存元 件c的一端，汲極則耦接至薄膜電晶體T2的閘極以及資料線^ 薄膜電晶體T3的源極耦接至一電壓源Vdd，而汲極則耦接至有機 發光二極體OLED的一端；薄膜電晶體T2的源極耦接至電壓源 11 1278800

Vdd，以及汲極則耦接至薄膜電晶體14的源極；薄膜電晶體丁4 的閘極耦接至掃描線SL，而汲極耦接至資料線])]^。此外，電容 儲存疋件c的另一端係連接至電壓源Vdd，以及有機發光二極體 OLED的另一端則連接至另一電壓源。 清參閱第3圖，第3圖為驅動第2圖所示之像素2〇的流 程圖，係以電流方式驅動發光二鋪為細，且發光二極體係為 有機發光二極體。驅動像素2G的運作包含有下列步驟： 步驟100 :開始； 步驟1〇2 ·掃描線SL傳輸一訊號至薄膜電晶體τι、T4的間極 來導通薄膜電晶體ΤΙ、Τ4 ; 步驟1〇4 ·貧料線DL的資料電流訊。藉由薄膜電晶體Τ4 祕薄膜電晶體T2的閘極產生一電壓v_ ;

步驟106 :電錢電路根據資料電流峨I。纽嘗！. 步驟電容儲存元件C儲存電壓…虎L Τ4 ； 二極體〇咖發出相對應 步㈣掃描線SL停止傳輸該訊號而不導通軸電晶體π %壓Vpixel來產 步驟114 :薄膜電晶體Τ3利用電容c所儲存之 1278800 生電流訊號I以維持有機發光二極體OLED的光強 度；以及 步驟116 :像素驅動完成。 首先’在一像素電流寫入階段(write stage)時，掃描線SL傳輸 ^號至薄膜電晶體ΤΙ、T4的閘極來開啟薄膜電晶體τι、T4 (步 驟1〇2)，於是薄膜電晶體T4可視為一通路，因此，資料線£^的 貧料電流訊號I。可流過薄膜電晶體T2，並且依據資料電流訊號 I。，薄膜電晶體Τ2的閘極會產生一相對應的電壓Vpixei(步驟工〇4 ); 又因為薄膜電晶體τι也可視為一通路，因此電壓Vpixd會傳遞至 電容儲存元件C與薄膜電晶體T3。 接著，由於電流鏡電路的特性，電流鏡電路會以一電流鏡比 率複製資料電流訊號I。產生一電流訊號1(1〇: Ϊ的比值約等於 (WL)T2 : (W/L)T3，其中W/L係為通道寬度/長度比）（步驟1〇6)。 此外’電容儲存元件C之一端會保持先前所提及之電壓以使 其兩端的壓差為Vdd-Vpixel (步驟1〇8)，同時，電流訊號j會通過 有機發光二極體OLED，使得有機發光二極體〇LED發出相對應 的光強度（步驟110)，於此像素電流寫入階段便完成。 之後，開始啟動一像素複製資料電流階段扣^〇(111(：1%血％)， 13 1278800 此時，掃描線SL停止傳輸該訊號以關閉薄膜電晶體T1、T4 (步 驟112)，因此薄膜電晶體Τ1、Τ4皆視為一斷路，由於電容儲存 元件C會保持其兩端的壓差為Vdd-Vpixel，且電容儲存元件c的充 放電路徑已經隨著薄膜電晶體T1的關閉而消失，因此電容儲存元 體的閘爸^為Vpjjei ’所以薄膜電晶體 13便可維持電流訊號工的強度，而有機發光二極體⑽d也因此 可以維持其光強度（步驟m)。最後，像素2G _触序便可完 成（步驟116)。 « 在此請注意，第2圖中’像素20係採用4個p型薄膜電晶體， 但事實上，亦可以採用__電晶體，亦合乎本發明之精神， 請參閱第4圖、第5圖與第6圖，第4圖為第2圖所示之像素 之第二實施例的示意圖’相較於第2圖所示之第一實施例，於第4 圖中的實施例中’像素20中作為開關的薄膜電晶體τι以及T4係 為N型薄膜電晶體，由於作為開關的_薄膜電晶體與p型 籲 電晶體之操作以及顧已為業界所習知，故不另贅述於此。/、 从第5圖為第2圖所示之像素2〇之第三實施例的示意圖，以及- 二=第2圖所示之像素2〇之第四實施例的示意圖。於第$圖- J中作為電流鏡電路的薄膜電晶體改㈣型薄膜電晶 體，其操作方法如下所述： 1278800 首先，在前述之像素電流寫入階段時，掃描線SL傳輸一訊號 至薄臈電晶體ΤΙ、T4的閘極來開啟薄膜電晶體τι、T4，於是薄 . 膜電晶體T4可視為一通路，目此，資料線沉的資料電流·— 可流過薄膜電晶體T2’並且依據資料電流訊以，薄膜電晶體^ — 的閘極會產生-相對應的電龄_;又因為薄膜電晶體τι也可 視為-通路’因此電壓Vpixel會傳敍電_存元件c與薄膜電晶 體T3。 接著’由於電流鏡電路的特性，電流鏡電路會以一電流鏡比 率複製資料電流訊f虎I。產生-電流訊號1(1〇:工的比值約等於 (W/Lh : (W/Lfe，其巾W/M系為通道寬度/長度比）。此外，電容 储存元件C之一端會保持先前所提及之電壓V㈣以使其兩端的壓 差為-固定值’同時，f流訊號〗會通過有機發光二極體〇咖， 使得有機發光二極體OLED發出相對應的光強度，於此像素電流籲 寫入階段便完成。 之後，開始啟動前述之像素複製資料電流階段㈣她㈣ stage)，此時，掃描線SL停止傳輸該訊號以關閉薄膜電晶體乃、 T4，因此薄膜電晶體T1、T4皆視為一斷路，由於電容儲存元件C 會保持其兩端的壓差，且電容儲存树C的充放電路徑已經隨著 15 1278800 f膜電晶體τι的關閉而消失，因此電容齡元件c可使得薄膜電 晶體T3的閘極與源極的電壓差維持於該固定值，所以薄膜電晶體 T3便可以藉由該固定值贿，來維持電流訊號！的強度，而有機 發先二極體_也目咕__雏。域健2_ 程序便可宗忐。 月 > 閱第6圖巾’於第6圖中，像素2G巾所有薄膜電晶體皆 為N型薄膜電晶體。與第5圖所示的像素2q比較，第6圖的像素 20僅僅只有作為開關的薄膜電晶體⑽改為_薄膜電晶體， 由於作為開關的Ν型薄膜電晶體射型薄膜電晶體之操作以 理已為業界所習知，而其餘操作皆與第5圖所示的像素類似，孰 知此項技術者應可理解，故不另費述於此。 此外，請參閱第7圖，第7圖為第2圖所示之像素％之第五 實施例的示意圖。如第7圖所示’電容儲存元件〇_接方式亦 不限疋於_於電壓源Vdd與薄膜電晶體τ3之閑極之間，於本實 施射’電容儲存元件C鰣於薄臈電晶體乃之閘極與另一電壓 源Vss之間’ ，输槪編狀賴壓差 為lit亦即’電容儲存元件C亦可達到維持薄膜電晶體Τ3 之間f壓為V_的目的。請參閱第8圖，第8圖為第2圖所示 之像㈣之第六實施例的示意圖。本實施例中，有機發光二極體 16 1278800 QLED的位置亦可輕接於電壓源蘭與薄膜電晶體乃之間，由於 電流訊號I係經由薄膜電晶體Τ3而由電壓源流至電壓源

Vss一，因此若有機發光二極體〇LED位於電壓源·、*的電流 路徑上’職流訊號Ϊ均可達_財機發光二極體〇咖的目 的0 _請參閱第9圖，第9圖為第2圖所示之像素2〇之第七實施例 的不意圖。依據第2圖之第一實施例所示，薄膜電晶體τι、了4是籲 否導通係皆由同-掃描、線SL所傳輸之訊號所控制，然而，在實際 運用上’也可使用兩掃描線SL1、SL2來分別控制薄膜電晶體打、 T4 ’以降低薄膜電晶體T1、T4切換狀態的瞬間所造成的迴授效應 (feed-toough effect)對電容儲存元件c 一端所維持之電壓準位 v—的影響’換句話說，在電晶體T4尚未導通前，掃描線如 便可先傳遞訊號以導通薄膜電晶體T1，以及在電晶體71尚未處 於非V通狀態剷，掃描線SL2便可先傳遞訊號以驅使薄膜電晶體籲 T4成為非導通狀態。 在此凊注意，本發明所揭露之像素2〇中的薄膜電晶體T2的 閘極連接至資料線DL，如此，在像素電流寫入階段時，能迅速的 改寫薄膜電晶體丁2的閘極電壓，亦即，當掃描線sl使薄膜電晶 體τι、Τ4導通時，薄膜電晶體T2的閘極電壓能迅速的建立起流 17 1278800 過T2的電流所需的對應電壓Vpixd，因此本發明的像素2〇可具有 較高的響應速度(response speed)。 此外，相較於習知技術，本發明所揭露之像素利用電流驅動 的原理比起習知電壓购面板的像素具有更㈣像素均勻度，並 且可穩定地保持欲顯示之灰階亮度。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範 圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖為習知以電壓方式驅動之有機發光二極體顯示裝置中一像 素的示意圖。 第2圖為本發明以電流方式购的有機發光二極體_轉置中一 像素之第一實施例的示意圖。 第3圖為驅動第2圖所示之像素的流程圖。 第4圖為第2圖所示之像素之第二實施綱示意圖。 第5圖為第2圖所示之像素之第三實施綱示意圖。 第6圖為第2圖所示之像素之第四實施綱示意圖。 第7圖為第2 ®所示之像素之第五實施綱示意圖。 18 1278800 第8圖為第2圖所示之像素之第六實施例的示意圖。 第9圖為第2圖所示之像素之第七實施例的示意圖。 【主要元件符號說明】 10、20 像素

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Claims (1)

1. 朗8〇r足：： 卜….:....……，…1 v 十、申請專利範圍： h —種像素結構，包含： 一發光元件； 一第一掃描線，用以傳輸一第一訊號； -資料線，用以傳輸一資料電流訊號； -第-電晶體，具有一閘極耦接至該第一掃描線； 電*鏡電路’電性連接於該發光元件，該電流鏡電路包含 有·· 第-電a曰體’具有-閘極（gate)連接至該資料線以 及該第1晶體之雜(s_e)蚊崎㈣中之一 端；以及 一第三電晶體’具有-閘極轉接至該第一電晶體之源 極與汲極中之另一端。 2.如申請專利範圍第！項所述之像素結構，進一步包含： 籲 -第二掃描線’用以傳輸一第二訊號；以及 -第四電晶體，具有一閘極雛至該第二掃描線，且源極與 汲極中之係電性連接至該第二電晶體之汲極，而源極 與;及極中之另-端係電性連接至該第二電晶體閉極以及該 資料線。 20 1278800 3.如:請::範圍第1項所述之像素結構，進-步包含·· 一弟四電晶體，且古00l 汲極中一山/、有—閘極耦接至該第一掃描線，且源極與 與汲極^之連接至該第二電晶體之沒極’而源極 ^係電性連接至該第二電晶體間極以及該 貧料線。 4.如申請補麵第3項所述之像素結構，其中該第-電晶體 ”第四電aa财為N類膜電晶體私咖聊)或p型薄膜 電晶體(P_type TFT)。 5.如申請專利翻^項所述之像素結構，其中該第二電晶體 與該第三電晶體可為N型薄膜電晶難聊)或p型薄 膜電晶體(P-typeTFT)。 6·如申請專利範圍f 1項所述之像素結構，其中該發光元件係 為一發光二極體（electro-luminescent diode )。 7· —種像素結構，包含： 一發光元件； 一弟一掃描線’用以傳輸一第一訊號； 一資料線，用以傳輸一資料電流訊號； 21 1278800 第一電晶辦 曰_，具有一閘極耦接至該第一掃描線； 電流鏡電路，带^、土， 電性連接於該發光元件，該電流鏡電路包含 第〜電晶體，具有—閘極（gate)連接至該資料線以 及該第一電f靜+、 曰一之源極(source)與汲極(drain)中之一端； 々電_體，具有一閘極耦接至該第一電晶體之源 極與汲極中之另一端· 一第一知描線，用|V擅

   用以傳輸一第二訊號；以及 、、第四電日日體’具有―閘極她至該第二掃描線，且源極與 及極中之—端係電性連接至該第二電晶體之汲極，而源極與 °中之另性連接至該第二電晶體閘極以及該資 &如申請專利範圍第7項所述之像素結構，其中該第一電晶體 ”第四電aa體可為N型薄膜電晶體(N__ tft)或p型薄膜鲁 電晶體(JMypeTFT；)。 9·如申請專利範圍第7項所述之像素結構，其中該第二電晶體 與該第三電晶體可為N賴膜電晶邮·咖TFT)或p型薄 膜電晶體(P-typeTFT)。 22 1278800 v 1 10.如申睛專利範圍第7項所述之像素結構，其中該發光元件 係為一發光二極體（electro_luminescentdiode)。 η· -種像素結構，具有一發光二極體及一電容儲存元件，包 括： 一電壓源； -第-電晶体’具有一閘極耦接至一掃描線; 一第f電晶体，具有一閘極電性連接至-資料線及搞接至該# 第一電晶体之源極與汲極中之一端； 一第二電晶体’具有—閘極_至該第—電晶体之源極與沒 極中之另n該第三電晶体之源極與汲極中之一端 輕接至該發光二極体，而該第三電晶体之源極與沒極中 之另一端搞接至該電壓源； 一第四電晶体’具有-間_接至該掃描線，且該第四電晶 体之源極與汲極中之—端搞接至該資料線； 籲 其中，該第四電晶体之源極料極中之另—端雛至該第二 電晶体之源極與沒極中之—端，且該第二電晶体之問極係 透過該第一電晶体触至該第三電晶体之閘極用以形成一 電流鏡電路。 u·如申請專利範圍第u 員所述之像素結構，其中該第二電晶 23 1278800 電壓源 体之源極與祕中之另接至該發光元件或該 丨3.如申請料=第„項所述之像素結構，其愧掃插線係 具有一苐一知插線及一第二掃描線。 14. 如申請專利範圍第13項所述之像素結構，其中該第—電晶 体之閘極係耦接至該第一掃描線。 參 15. 如申請專利範圍第13項所述之像素結構，其中該第四電晶 体之閘極係柄接至該第-掃描線或該第二掃描線。 16. 如申請專利範圍第U項所述之像素結構，其中該電容儲存 轉係耦接於該㈣源與該第三電晶体之閘極間或柄接於 之一 該第三電晶体之閘極與該第二電晶体之源極與沒極中 端之間。 17·如申請專利範圍第1丨項所述之像素結構，其中該第一電晶 体與該第四電晶体可為N型薄臈電晶体杯咖TFT)或p型 薄臈電晶体(P-type TFT)。 18·如申請專利範圍第11項所述之像素結構，其中該第二電晶 24 1278800 体與該第三電晶体可為N型薄膜電晶体(N-type TFT)或P型 薄膜電晶体(P-type TFT)。 19.一種顯示裝置，如上述申請專利範圍第1項所包含之一像 素結構。 十一、圖式：

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