TWI407406B - 有機發光二極體之像素驅動電路 - Google Patents

有機發光二極體之像素驅動電路 Download PDF

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Description

有機發光二極體之像素驅動電路
本發明係相關於一種有機發光二極體之像素驅動電路，尤指一種可改善殘影之有機發光二極體之像素驅動電路。
請參考第1圖，第1圖為先前技術之有機發光二極體(organic light emitting diode,OLED)之顯示面板之示意圖。顯示面板10包括資料驅動器11、掃描驅動器12以及顯示陣列13。資料驅動器11控制資料線DL1 至DLn ，且掃描驅動器12控制掃描線SL1 至SLm 。顯示陣列13是由資料線DL1 至DLn 以及掃描線SL1 至SLm 交錯所形成，且每一交錯之資料線和掃描線形成一個顯示單元，例如，資料線DL1 和掃描線SL1 形成顯示單元14。如第1圖所示，顯示單元14(其他顯示單元亦相同)的等效電路包含開關電晶體T11、儲存電容C11、驅動電晶體T12以及有機發光二極體D11，其中開關電晶體T11為N型電晶體，驅動電晶體T12為P型電晶體。
掃描驅動器12依序送出掃描信號至掃描線SL1 至SLm ，而使在同一時間僅開啟某一列上所有顯示單元之開關電晶體，而關閉其他列上所有顯示單元之開關電晶體。資料驅動器11則是根據待顯示的影像資料，經由資料線DL1 至DLn ，送出對應的視訊信號(灰階值)到一列之顯示單元上。舉例來說，當掃描驅動器12送出掃描信號至掃描線SL1 時，顯示單元14之開關電晶體T11導通，資料驅動器11則透過資料線DL1 將對應之像素資料傳送至顯示單元14中，且由儲存電容C11來儲存像素資料之電壓。驅動電晶體T12則根據儲存電容C11所儲存之電壓，以提供驅動電流Isd來驅動有機發光二極體D11。
由於有機發光二極體D11為電流驅動元件，驅動電流Isd之值可決定有機發光二極體D11所產生之光亮度。驅動電流Isd即流過驅動電晶體T12之電流，可表示為式(1)：
Isd = k (Vsg -|Vth |)2 　式(1)
其中k為驅動電晶體T12之導電參數，Vsg為驅動電晶體T12之源極與閘極之電壓差，Vth為驅動電晶體T12之臨界電壓值。
然而，P型電晶體之通道因為電洞捕捉(Hole trap)，使電晶體之通道在顯示面板10轉換畫面時仍有殘存的電洞，造成顯示面板10的畫面殘影(Image retention)。
因此，本發明之一目的在於提供一種有機發光二極體之像素驅動電路，以解決上述之問題。
本發明係提供一種有機發光二極體之像素驅動電路，包含一第一開關、一電容、一電晶體、一第二開關、一第三開關以及一有機發光二極體。該第一開關具有一第一端用來接收一資料訊號，一第二端，以及一控制端用來接收一掃描訊號。該電容具有一第一端電性連接於一第一電壓源，以及一第二端電性連接於該第一開關之第二端。該電晶體具有一第一端，一控制端電性連接於該電容之第二端，一第二端以及一基體。該第二開關具有一第一端電性連接於該第一電壓源，一第二端電性連接於該電晶體之第一端，以及一控制端用來接收一控制訊號。該第三開關具有一第一端電性連接於該電晶體之基體，一第二端電性連接於一參考電壓源，以及一控制端用來接收該控制訊號。該有機發光二極體具有一第一端電性連接於該電晶體之第二端，以及一第二端電性連接於一第二電壓源。
本發明另提供一種有機發光二極體之像素驅動電路，包含一第一開關、一電容、一第一電晶體、一第二電晶體、一第二開關、一第三開關以及一有機發光二極體。該第一開關具有一第一端用來接收一資料訊號，一第二端，以及一控制端用來接收一掃描訊號。該電容具有一第一端電性連接於一第一電壓源，以及一第二端電性連接於該第一開關之第二端。該第一電晶體具有一第一端，一控制端電性連接於該電容之第二端，一第二端以及一基體，其中該基體具有一第一端電性連接於該第一電壓源以及一第二端。該第二電晶體具有一第一端即為第一電晶體之基體之第一端，一控制端電性連接於該第一電晶體之控制端，以及一第二端即為該第一電晶體之基體之第二端。該第二開關具有一第一端電性連接於該第一電壓源，一第二端電性連接於該第一電晶體之第一端，以及一控制端用來接收一控制訊號。該第三開關具有一第一端電性連接於該第二電晶體之第二端，一第二端電性連接於一參考電壓源，以及一控制端用來接收該控制訊號。該有機發光二極體具有一第一端電性連接於該第一電晶體之第二端，以及一第二端電性連接於一第二電壓源。
請參考第2圖，第2圖為本發明之有機發光二極體之像素驅動電路之第一實施例之示意圖。像素驅動電路20包含第一開關SW1、電容C21、電晶體T21、第二開關SW2、第三開關SW3以及有機發光二極體D21。第一開關SW1之第一端接收資料訊號SDATA，第一開關SW1之控制端接收掃描訊號N。電容C21之第一端電性連接於第一電壓源OVDD，電容C21之第二端電性連接於第一開關SW1之第二端。電晶體T21之控制端電性連接於電容C21之第二端。第二開關SW2之第一端電性連接於第一電壓源OVDD，第二開關SW2之第二端電性連接於電晶體T21之第一端，第二開關SW2之控制端接收控制訊號EM。第三開關SW3之第一端電性連接於電晶體T21之基體(body)，第三開關SW3之第二端電性連接於參考電壓源VREF，第三開關SW3之控制端接收控制訊號EM。有機發光二極體D21之第一端電性連接於電晶體T21之第二端，有機發光二極體D21之第二端電性連接於第二電壓源OVSS。第二開關SW2與第三開關SW3為互補之開關，當第二開關SW2開啟時，第三開關SW3關閉，當第二開關SW2關閉時，第三開關SW3開啟。在本實施例中，第一開關SW1以及第三開關SW3為N型電晶體，第二開關SW2以及電晶體T21為P型電晶體。
請參考第3圖，第3圖為第2圖之有機發光二極體之像素驅動電路之操作波形圖。像素驅動電路20之操作主要包含重置、資料寫入以及驅動發光三個階段。像素電路20於時段TD1進行重置。於時段TD1，掃描訊號N為邏輯低準位，所以第一開關SW1被關閉，控制訊號EM為邏輯低準位，所以第二開關SW2被關閉，第三開關SW3被開啟。因此，電晶體T21之基體經由第三開關SW3電性連接電性連接參考電壓VREF，電晶體T21之控制端接收電容C21之儲存電壓，其中參考電壓VREF為負電壓。如此，電晶體T21之第一端以及第二端浮接，電晶體T21之控制端以及基體之間被施加正電壓，使電晶體T21之N型基體將電子注入電晶體T21之通道內，以幫助進行電洞釋放(Hole de-trap)。當電晶體T21之通道中具有殘存的電洞時，將影響下一次有機發光二極體D21的發光亮度，造成畫面轉換時的殘影。本發明之像素驅動電路20可對電晶體T21之通道進行電洞釋放，改善殘影的現象。像素電路20於時段TD2進行資料寫入。於時段TD2，掃描訊號N由邏輯低準位轉換為邏輯高準位，此時第一開關SW1被開啟，所以資料電壓VDATA經由第一開關SW1傳送至電晶體T21之控制端。另一方面，於時段TD2，控制訊號EM之邏輯準位不變，所以第二開關SW2維持關閉，第三開關SW3維持開啟，電晶體T21之通道持續進行電洞釋放。像素電路20於時段TD3驅動有機發光二極體D21發光。於時段TD3，掃描訊號N以及控制訊號EM由邏輯高準位轉換為邏輯低準位，所以第一開關SW1以及第三開關SW3被關閉，第二開關SW2被開啟。當第三開關SW3被關閉時，電晶體T21之基體浮接，電晶體T21將根據控制端之電壓形成通道。因此，驅動有機發光二極體之電流IOLED由電晶體T21所決定。
請參考第4A-4B圖，第4A圖為電晶體進行電洞釋放之示意圖，第4B圖為電晶體驅動發光之示意圖。電晶體T21為P型電晶體，電晶體T21之基體為N型半導體401，藉由N+摻雜區403電性連接參考電壓VREF，電晶體T21之第一端以及第二端為P+摻雜區405，電晶體T21之控制端由閘極金屬層407以及閘極絕緣層409所形成。如第4A圖所示，於時段TD1、TD2，第二開關SW2關閉，第三開關SW3開啟，所以電晶體T21之P+摻雜區407浮接，電晶體T21之閘極金屬層407以及N+摻雜區403之間形成正電壓，使N型半導體401中之電子往閘極金屬層407移動，電洞則往N+摻雜區403移動。因此，電晶體T21之基體之電子被注入電晶體T21之通道區內，以幫助進行電洞釋放。如第4B圖所示，於時段TD3，第二開關SW2開啟，第三開關SW3關閉，電晶體T21之控制端之電壓將吸引電洞形成通道。
請參考第5圖，第5圖為本發明之有機發光二極體之像素驅動電路之第二實施例之示意圖。像素驅動電路20包含第一開關SW1、電容C21、第一電晶體T21、第二電晶體T22、第二開關SW2、第三開關SW3以及有機發光二極體D21。第一開關SW1之第一端接收資料訊號SDATA，第一開關SW1之控制端接收掃描訊號N。電容C21之第一端電性連接於第一電壓源OVDD，電容C21之第二端電性連接於第一開關SW1之第二端。第一電晶體T21之控制端電性連接於電容C21之第二端。第二電晶體T22與第一電晶體T21為共用閘極以及基體之結構，所以第一電晶體T21之基體之第一端即為第二電晶體T22之第一端，第一電晶體T21之控制端即為第二電晶體T22之控制端，第一電晶體T21之基體之第二端即為第二電晶體T22之第二端。第二開關SW2之第一端電性連接於第一電壓源OVDD，第二開關SW2之第二端電性連接於第一電晶體T21之第一端，第二開關SW2之控制端接收控制訊號EM。第三開關SW3之第一端電性連接於第一電晶體T21之基體(body)，第三開關SW3之第二端電性連接於參考電壓源VREF，第三開關SW3之控制端接收控制訊號EM。有機發光二極體D21之第一端電性連接於第一電晶體T21之第二端，有機發光二極體D21之第二端電性連接於第二電壓源OVSS。第二開關SW2與第三開關SW3為互補之開關，當第二開關SW2開啟時，第三開關SW3關閉，當第二開關SW2關閉時，第三開關SW3開啟。在本實施例中，第一開關SW1以及第三開關SW3為N型電晶體，第二開關SW2以及第一電晶體T21為P型電晶體。
請參考第6圖，第6圖為第5圖之有機發光二極體之像素驅動電路之操作波形圖。像素驅動電路50之操作主要包含重置、資料寫入以及驅動發光三個階段。像素電路50於時段TD1進行重置。於時段TD1，掃描訊號N為邏輯低準位，所以第一開關SW1被關閉，控制訊號EM為邏輯低準位，所以第二開關SW2被關閉，第三開關SW3被開啟。因此，第二電晶體T22之第二端經由第三開關SW3電性連接電性連接參考電壓VREF，第二電晶體T22之控制端接收電容C21之儲存電壓，其中參考電壓VREF為負電壓。如此，第二電晶體T22之第一端以及第二端之間將產生電子流，由於第二電晶體T22與第一電晶體T21為共用基體之結構，電子流通過第一電晶體T21之通道區可幫助進行電洞釋放。當第一電晶體T21之通道中具有殘存的電洞時，將影響下一次有機發光二極體D21的發光亮度，造成畫面轉換時的殘影。本發明之像素驅動電路50可對第一電晶體T21之通道進行電洞釋放，改善殘影的現象。像素電路50於時段TD2進行資料寫入。於時段TD2，掃描訊號N由邏輯低準位轉換為邏輯高準位，此時第一開關SW1被開啟，所以資料電壓VDATA經由第一開關SW1傳送至第一電晶體T21之控制端。另一方面，於時段TD2，控制訊號EM之邏輯準位不變，所以第二開關SW2維持關閉，第三開關SW3維持開啟，第二電晶體T22仍然導通，第一電晶體T21之通道持續進行電洞釋放。像素電路50於時段TD3驅動有機發光二極體D21發光。於時段TD3，掃描訊號N以及控制訊號EM由邏輯高準位轉換為邏輯低準位，所以第一開關SW1以及第三開關SW3被關閉，第二開關SW2被開啟。當第三開關SW3被關閉時，第一電晶體T21之基體浮接，第一電晶體T21將根據控制端之電壓形成通道。因此，驅動有機發光二極體之電流IOLED由第一電晶體T21所決定。第一電晶體T21以及電晶體T22之電路佈局60請參考第7A-7B圖。
第7A圖為電晶體進行電洞釋放之示意圖，第7B圖為電晶體驅動發光之示意圖。第一電晶體T21為P型電晶體，第一電晶體T21之基體為多晶矽層701，閘極金屬層703形成第一電晶體T21之控制端，P+摻雜區705形成第一電晶體T21之第一端以及第二端。另一方面，電晶體T22為N型電晶體，電晶體T22之基體為多晶矽層701，閘極金屬層703形成電晶體T22之控制端，N+摻雜區707以及N-摻雜區709形成電晶體T22之第一端以及第二端。如第7A圖所示，於時段TD1、TD2，第二開關SW2關閉，第三開關SW3開啟，所以第一電晶體T21之P+摻雜區705浮接，電晶體T22之第一端電性連接於第一電壓源OVDD，電晶體T22之第二端電性連接於參考電壓VREF，由於電晶體T22為N型電晶體，所以電晶體T22之第一端以及第二端之間將產生電子流，電子流通過第一電晶體T21之通道區可幫助進行電洞釋放。如第7B圖所示，於時段TD3，第二開關SW2開啟，第三開關SW3關閉，第一電晶體T21之控制端之電壓將吸引電洞形成通道。另一方面，電晶體T22之第一端電性連接於第一電壓源OVDD，電晶體T22之第二端浮接，所以多晶矽層701與N-摻雜區709之間分別形成逆向二極體，不會影響第一電晶體T21之操作。
綜上所述，本發明之機發光二極體之像素驅動電路包含一第一開關、一電容、一電晶體、一第二開關、一第三開關以及一有機發光二極體。該像素驅動電路之操作主要包含電晶體重置、資料寫入以及驅動發光三個階段。該像素驅動電路可於電晶體重置以及資料寫入段階對該電晶體進行重置以幫助電洞釋放。
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。
10．．．顯示面板
11．．．資料驅動器
12．．．掃描驅動
13．．．顯示陣列
14．．．顯示單元
DL1 ~DLn ．．．資料線
SL1 ~SLm ．．．掃描線
T11．．．開關電晶體
T12．．．驅動電晶體
C11、C21．．．儲存電容
D11、D21．．．有機發光二極體
20、40．．．像素驅動電路
401．．．N型半導體
403．．．N+摻雜區
405．．．P+摻雜區
407．．．閘極金屬層
409．．．閘極絕緣層
701．．．多晶矽層
703．．．閘極金屬層
705．．．P+摻雜區
707．．．N+摻雜區
709．．．N-摻雜區
D21．．．有機發光二極體
SW1-SW3．．．第一至第三開關
C21．．．電容
T21、T22．．．電晶體
OVDD．．．第一電壓源
OVSS．．．第二電壓源
EM．．．控制訊號
N．．．掃描訊號
SDATA．．．資料訊號
VDATA．．．資料電壓
VREF．．．參考電壓
第1圖為先前技術之有機發光二極體之顯示面板之示意圖。
第2圖為本發明之有機發光二極體之像素驅動電路之第一實施例之示意圖。
第3圖為第2圖之有機發光二極體之像素驅動電路之操作波形圖。
第4A圖為電晶體進行電洞釋放之示意圖。
第4B圖為電晶體驅動發光之示意圖。
第5圖為本發明之有機發光二極體之像素驅動電路之第二實施例之示意圖。
第6圖為第5圖之有機發光二極體之像素驅動電路之操作波形圖。
第7A圖為電晶體進行電洞釋放之示意圖。
第7B圖為電晶體驅動發光之示意圖。
20．．．像素驅動電路
D21．．．有機發光二極體
SW1-SW3．．．第一至第三開關
C21．．．電容
T21．．．電晶體
OVDD．．．第一電壓源
OVSS．．．第二電壓源
EM．．．控制訊號
N．．．掃描訊號
SDATA．．．資料訊號
VDATA．．．資料電壓
VREF．．．參考電壓

Claims (12)

  1. 一種有機發光二極體之像素驅動電路，包含：一第一開關，具有一第一端用來接收一資料訊號，一第二端，以及一控制端用來接收一掃描訊號；一電容，具有一第一端電性連接於一第一電壓源，以及一第二端電性連接於該第一開關之第二端；一電晶體，具有一第一端，一控制端電性連接於該電容之第二端，一第二端以及一基體(body)；一第二開關，具有一第一端電性連接於該第一電壓源，一第二端電性連接於該電晶體之第一端，以及一控制端用來接收一控制訊號；一第三開關，具有一第一端電性連接於該電晶體之基體，一第二端電性連接於一參考電壓源，以及一控制端用來接收該控制訊號，其中該第二開關與該第三開關為互補之開關，當該第二開關開啟時，該第三開關關閉，當該第二開關關閉時，該第三開關開啟；以及一有機發光二極體，具有一第一端電性連接於該電晶體之第二端，以及一第二端電性連接於一第二電壓源。
  2. 如請求項1所述之像素驅動電路，其中該第一開關以及該第三開關為N型電晶體，該第二開關以及該電晶體為P型電晶體。
  3. 如請求項1所述之像素驅動電路，其中當該第三開關被開啟 時，該電晶體之基體經由該第三開關電性連接於該參考電壓源，使該電晶體之基體之電子注入該電晶體之通道區進行電洞釋放(Hold de-trap)，以對該電晶體進行重置。
  4. 如請求項1所述之像素驅動電路，其中當該第一開關以及第二開關被關閉且第三開關被開啟時，該電晶體之基體經由該第二開關電性連接於該參考電壓源，使該電晶體之基體之電子注入該電晶體之通道區進行電洞釋放，以對該電晶體進行重置。
  5. 如請求項1所述之像素驅動電路，其中當該第一開關以及第三開關被開啟且第二開關被關閉時，該資料訊號經由該第一開關將一資料電壓傳輸至該電晶體之控制端。
  6. 如請求項5所述之像素驅動電路，其中當該第一開關以及第三開關被關閉且第二開關被開啟時，該有機發光二極體被根據該資料電壓所產生之電流驅動而發光。
  7. 一種有機發光二極體之像素驅動電路，包含：一第一開關，具有一第一端用來接收一資料訊號，一第二端，以及一控制端用來接收一掃描訊號；一電容，具有一第一端電性連接於一第一電壓源，以及一第二端電性連接於該第一開關之第二端；一第一電晶體，具有一第一端，一控制端電性連接於該電容之 第二端，一第二端以及一基體，其中該基體具有一第一端電性連接於該第一電壓源以及一第二端；一第二電晶體，具有一第一端即為該第一電晶體之基體之第一端，一控制端即為該第一電晶體之控制端，以及一第二端即為該第一電晶體之基體之第二端；一第二開關，具有一第一端電性連接於該第一電壓源，一第二端電性連接於該第一電晶體之第一端，以及一控制端用來接收一控制訊號；一第三開關，具有一第一端電性連接於該第二電晶體之第二端，一第二端電性連接於一參考電壓源，以及一控制端用來接收該控制訊號，其中該第二開關與該第三開關為互補之開關，當該第二開關開啟時，該第三開關關閉，當該第二開關關閉時，該第三開關開啟；以及一有機發光二極體，具有一第一端電性連接於該第一電晶體之第二端，以及一第二端電性連接於一第二電壓源。
  8. 如請求項7所述之像素驅動電路，其中該第一開關、該第三開關以及該第二電晶體為N型電晶體，該第二開關以及該第一電晶體為P型電晶體。
  9. 如請求項7所述之像素驅動電路，其中當該第三開關被開啟時，該第二電晶體產生電子流通過該第一電晶體之通道區進行電洞釋放，以對該第一電晶體進行重置。
  10. 如請求項7所述之像素驅動電路，其中當該第一開關以及第二開關被關閉且第三開關被開啟時，該第二電晶體產生電子流通過該第一電晶體之通道區進行電洞釋放，以對該第一電晶體進行重置。
  11. 如請求項7所述之像素驅動電路，其中當該第一開關以及第三開關被開啟且第二開關被關閉時，該資料訊號經由該第一開關將一資料電壓傳輸至該電容之第二端。
  12. 如請求項11所述之像素驅動電路，其中當該第一開關以及第三開關被關閉且第二開關被開啟時，該有機發光二極體被根據該資料電壓所產生之電流驅動而發光。
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