TWI409762B - 發光二極體之畫素驅動電路 - Google Patents

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Description

發光二極體之畫素驅動電路
本發明關於一種畫素驅動電路，特別是一種有機發光二極體之畫素驅動電路，更特別是主動式有機發光二極體(AMOLED)的驅動電路。
主動式有機發光二極體技術一直被視為最具前瞻性的顯示器技術之一，由於主動式有機發光二極體具備輕薄、高色彩飽和度、自發光、反應時間快、高對比度及可撓曲等特性，因此被認為有可能成為下一世代顯示器技術的主流地位。
圖1顯示習知有機發光二極體的"2T1C"畫素驅動電路，也就是對於每一畫素只使用兩顆薄膜電晶體M1、M2與一顆電容Cst來驅動。2T1C的架構雖然簡單，但卻有面板亮度不均的問題。除了電晶體本身元件特性變動外，因為每一畫素的位置不同也會導致電源供應的壓降(voltage drop)不同。因為電晶體M2的閘極－源極電壓(Vgs)為資料電壓(Vdata )與電源供應電壓(Vdd)之差，而當供應的電壓(Vdd)不同時，發光元件EL所產生的亮度也不同。申請人之美國專利申請號2006/0023551中也提到了相同的問題，但乃是利用電壓補償的方式來加以解決，實施上較為複雜，亦需要過多的電晶體。
因此，有必要提供一種新的發光二極體之畫素驅動電路， 其中採用一種簡單、容易實施又節能的方式來解決畫素亮度不均的問題。
鑑於先前技術的缺失，本發明提供一種有機發光二極體之畫素驅動電路，其中一特點在於儲存電容乃透過切換電路與電源供應連結，另一特點在於儲存電容又透過另一切換電路與參考電壓源連結，而在面板上參考電壓源與電源供應乃各自獨立。本發明利用簡單的設計，即可達成上述的目的，相較於先前技術，本發明所提出的方式實施上簡單，也不會增加製造成本與時間。
於本發明實施例中，提供一種有機發光二極體之畫素驅動電路，其包含儲存電容、第一切換電路、與驅動元件。儲存電容具有第一節點與第二節點，其中第二節點在第一期間接收資料電壓，第一節點在第一期間內之第二期間接收參考電壓。第一切換電路在第一期間阻絕該第一節點與固定電壓源，在該第一期間後則導通第一節點與固定電壓源以提供固定電壓至第一節點。驅動元件在該第一期間後，輸出與固定電壓無關之驅動電流。特別是第一切換電路可為PMOS電晶體，第二切換電路可為NMOS電晶體，第三切換電路可為NMOS電晶體、而驅動元件可為PMOS電晶體，且在該第一期間後，驅動元件之閘極－源極電壓與固定電壓無關。
此外，在另一實施例中，畫素驅動電路更包含第二切換電路與第三切換電路。第二切換電路在該第一期間因應第一掃描線所輸入之第一掃描訊號而開啟，使得第二節點從資料線接收資料電壓。第三切換電路在第二期間因應第二掃描線所輸入之第二掃描訊號而開啟，使得第一節點從接收參考電壓。
此外，本發明提出一種顯示器，包含顯示面板與控制器，其中顯示面板包含畫素陣列，且畫素陣列包含複數個上述之畫素驅動電路，而每個畫素驅動電路之驅動電流大致相同。本發明亦提出一種電子裝置，包含上述之顯示器。
配合以下之較佳實施例之敘述與圖式說明，本發明之目的、實施例、特徵、與優點將更為清楚。
圖2顯示本發明一實施例之電子裝置10。熟此技藝者應知，電子裝置10可包含，但不限於，例如手機、數位相機、個人數位助理、筆記型電腦、桌上型電腦、電視、全球定位系統、車用顯示器、航空用顯示器、數位相框或可攜式DVD放影機等等。在本實施例中，電子裝置10可包括具有主動式有機發光二極體(AMOLED)式之顯示器20以及控制器25，至顯示器20上之顯示面板21，而顯示面板21上具有有效顯示區域22，畫素陣列23乃位於有效顯示區域22並含有複數條資料線與掃描線，而控制器25係用以控制畫素陣列23中複數個 畫素驅動電路的運作以顯示影像，詳細細節將描述於後。值得一提的是，本說明書中之圖式乃是為了解釋本發明，圖式中之比例與尺寸以及各元件之間的相對位置，僅供參考，不應用來限制本發明。
圖3a顯示本發明一實施例之畫素驅動電路300a。畫素驅動電路300a包含包含儲存電容Cst、第一切換電路310、第二切換電路320、第三切換電路330、與驅動元件305。第一切換電路310位於電容Cst第一節點A與面板21之固定電壓源Vdd 之間。值得注意的是固定電壓源Vdd ，例如約5 Volt，但實際值會隨著畫素的位置而有所改變而難以確定。第二切換電路320位於電容Cst第二節點B與面板21之資料線Data之間。第三切換電路330位於電容Cst第一節點A與面板21之參考電壓源Vref 之間。驅動元件305可實施為PMOS電晶體，位於面板21之固定電壓源Vdd 與發光元件EL之間，PMOS電晶體305之源極連接至此固定電壓源，閘極連接第二節點B，汲極則連接發光元件EL。
此外，在圖3a中，儲存電容Cst、第一切換電路310，第二切換電路320、驅動元件305位於面板21之有效顯示區域(Active Area)AA中，但第三切換電路330乃位於有效顯示區域AA之外，而位於面板21的周圍，而一個第三切換電路330可供不只一個畫素使用。
值得一提的是，固定電壓源Vdd 與參考電壓源Vref 在面板21上彼此獨立，也就是說沒有任何直接的電性連結，而軟性電路板(圖未示)上用來提供固定電壓源Vdd 與參考電壓源Vref 的插腳(pin)也是不同的。
以下將詳細說明畫素驅動電路300a的運作方式。首先在第一期間P1，因應第一切換訊號CS1由閉電位轉為開電位，第一切換電路310斷路以阻絕電容Cst第一節點A與面板21之固定電壓源Vdd ：而因應第二切換訊號CS2由開電位轉為閉電位，第二切換電路320短路以導通電容Cst第二節點B與面板21之資料線Data。
在第一期間P1開始之後，接著在第二期間P2，因應第三切換訊號CS3由開電位轉為閉電位，第三切換電路330短路以導通電容Cst第一節點A與面板21之參考電壓源Vref ，使得第一節點A從參考電壓源接收參考電壓Vref 。在此實施例中，第一期間P1開始與第二期間P2開始的時間間隔大於50ns，而第二期間P2持續至少0.5 μ s。接著，因應一時脈訊號(圖未示)，資料線Data寫入資料電壓Vdata 至第二節點B，因此電容Cst所儲存的電壓為資料電壓減去參考電壓(Vdata －Vref )。
之後，當第二期間P2結束，第三切換訊號CS3由閉電位轉為開電位，而第三切換電路330斷路。接著，當第一期間 P1結束，第一切換訊號CS1由開電位轉為閉電位，而第二切換訊號CS2由閉電位轉為開電位，第二切換電路320為斷路，但第一切換電路310為短路，使得第一節點A與固定電壓源Vdd 導通，而第一節點A之電壓變為Vdd 。但同時為了保持電容Cst所儲存的電壓，因此第二節點B之電壓變為(Vdd ＋Vdata －Vref )。在此實施例中，第二期間P2結束的時間與第一期間P1結束的時間間隔大於50ns。
而PMOS電晶體305的閘極與第二節點B相連，其閘極電壓即為(Vdd ＋Vdata －Vref )，而PMOS電晶體305的源極與固定電壓源Vdd 連結，其源極電壓為Vdd ，因此PMOS電晶體305之閘極－源極電壓VGS 為(Vdata －Vref )，與固定電壓Vdd 無關，進而PMOS電晶體305汲極所輸出的電流也不會因為固定電壓源Vdd 的壓降而改變，使得面板上20所有的畫素亮度均勻。
相較於畫素驅動電路300a，圖3b所示之畫素驅動電路300b之儲存電容Cst、第一切換電路310，第二切換電路320、第三切換電路330、驅動元件305都位於面板21之有效顯示區域AA中，除此之外之設置與運作與圖3a之畫素驅動電路300a相同，在此不再贅述。
圖3c與3d顯示其他實施例。相較於圖3a或圖3b，圖3c中畫素驅動電路300c之更包含一第四切換電路340，位於驅動元件305與發光元件EL之間，而因應第四切換訊號CS4而 斷路或短路，而在此實施例中，第四切換訊號CS4與前述第一切換訊號CS1相同，而當第一切換電路310為短路，第四切換電路340亦為短路，而當第一切換電路310為斷路，第四切換電路340亦為斷路。此外在圖3c中，第一切換電路310與第三切換電路330都位於有效顯示區域AA之外。
而相較於圖3a或圖3b，圖3d中畫素驅動電路300d之更包含第五切換電路350，位於驅動元件305與固定電壓源Vdd 之間，而因應第五切換訊號CS5而斷路或短路，而在此實施例中，第五切換訊號CS5與前述第一切換訊號CS1相同，而當第一切換電路310為短路，第五切換電路350亦為短路，而當第一切換電路310為斷路，第五切換電路350亦為斷路。此外在圖3d中，第一切換電路310與第三切換電路330都位於有效顯示區域AA之外。
而在圖3e之中畫素驅動電路300e中，第一切換電路310為PMOS電晶體，第二切換電路320為NMOS電晶體，第三切換電路330為NMOS電晶體、而驅動元件305為PMOS電晶體。熟此技藝應可知本發明不侷限於上述之實施例。
PMOS電晶體310位於電容Cst第一節點A與面板21之固定電壓源Vdd 之間，PMOS電晶體310之源極連接至固定電壓源Vdd ，閘極連接第一掃描線Scan 1，汲極連接第一節點A。
NMOS電晶體320位於電容Cst第二節點B與面板21之資料線Data之間，NMOS電晶體310之汲極連接至資料線Data，閘極連接第一掃描線Scan 1，源極連接第二節點B。
NMOS電晶體330位於電容Cst第一節點A與面板21之參考電壓源Vref 之間，NMOS電晶體330之汲極連接至參考電壓源Vref ，閘極連接第二掃描線Scan 2，源極連接第一節點A。
此外，在圖3e中，PMOS電晶體310，NMOS電晶體320、PMOS電晶體305位於面板21之有效顯示區域AA中，但NMOS電晶體330乃位於面板21之有效顯示區域AA之外，而位於面板21的周圍，亦稱為3T1C的架構，而一個NMOS電晶體330可供不只一個畫素使用，其中PMOS電晶體310，NMOS電晶體320、NMOS電晶體330、PMOS電晶體305皆為薄膜電晶體(TFT)；但在圖3f所示之畫素驅動電路300f中，PMOS電晶體310，NMOS電晶體320、NMOS電晶體330、PMOS電晶體305皆位於面板21之有效顯示區域AA中，亦稱為4T1C的架構，除此之外之設置與運作與圖3e相同，在此不再贅述。
首先第一掃描線SCAN 1在第一期間P1電位拉高而輸出第一掃描訊號至PMOS電晶體310之閘極與NMOS電晶體320之閘極，以關閉PMOS電晶體310但開啟NMOS電晶體320。
在第一期間P1開始之後，第二掃描線SCAN 2接著在第二期間P2電位拉高而輸出第二掃描訊號至NMOS電晶體330之閘極，以開啟NMOS電晶體330，使得第一節點A從參考電壓源接收參考電壓Vref ，接著，因應一時脈訊號(圖未示)，資料線Data寫入資料電壓Vdata 至第二節點B，因此電容Cst所儲存的電壓為資料電壓減去參考電壓(Vdata －Vref )。
之後，第二掃描線SCAN 2電位拉下，而第二期間P2結束，NMOS電晶體330關閉。接著，第一掃描線SCAN 1電位拉下，而第一期間P1結束，NMOS電晶體320關閉，但PMOS電晶體310開啟，使得第一節點A與固定電壓源Vdd 導通，而第一節點A之電壓變為Vdd 。但同時為了保持電容Cst所儲存的電壓，因此第二節點B之電壓變為(Vdd ＋Vdata －Vref )。
而PMOS電晶體305的閘極與第二節點B相連，其閘極電壓即為(Vdd ＋Vdata －Vref )，而PMOS電晶體305的源極與固定電壓源Vdd 連結，其源極電壓Vdd ，因此PMOS電晶體305之閘極－源極電壓VGS 為(Vdata －Vref )，與固定電壓Vdd 無關，進而PMOS電晶體305汲極所輸出的電流也不會因為固定電壓源Vdd 的壓降而改變，使得面板上20所有的畫素亮度均勻。
藉著以上設置，本發明提供一種新的畫素驅動電路、顯示面板、與電子裝置。但以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離本發 明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。
電晶體‧‧‧M1、M2
電子裝置‧‧‧10
顯示器‧‧‧20
顯示面板‧‧‧21
有效顯示區域‧‧‧AA
畫素陣列‧‧‧23
控制器‧‧‧25
畫素驅動電路‧‧‧00a－300f
驅動元件、PMOS電晶體‧‧‧305
第一切換電路、PMOS電晶體‧‧‧310
第二切換電路、NMOS電晶體‧‧‧320
第三切換電路、NMOS電晶體‧‧‧330
第四切換電路‧‧‧340
第五切換電路‧‧‧350
儲存電容‧‧‧Cst
發光元件‧‧‧EL
切換訊號‧‧‧CS1－CSS
掃描線‧‧‧Scan 1、Scan 2
圖1顯示習知之畫素驅動電路；圖2顯示本發明一實施例之電子裝置；以及圖3a至3f顯示本發明實施例之畫素驅動電路。
畫素驅動電路‧‧‧300a
第一切換電路‧‧‧310
第二切換電路‧‧‧320
第三切換電路‧‧‧330
驅動元件‧‧‧305
儲存電容‧‧‧Cst

Claims (18)

  1. 一種發光二極體之畫素驅動電路，包含：一儲存電容，具有一第一節點與一第二節點，其中該第二節點在一第一期間接收一資料電壓，該第一節點在該第一期間內之一第二期間接收一參考電壓，其中該第一期間的開始時間早於該第二期間開始的時間，且該第一期間的結束時間晚於該第二期間的結束時間；一第一切換電路，位於該第一節點與一固定電壓源之間，其中在該第一期間該第一切換電路阻絕該第一節點與該固定電壓源，在該第一期間後則該第一切換電路導通該第一節點與該固定電壓源以提供一固定電壓至該第一節點；以及一驅動元件，分別與該固定電壓源與該第二節點連結，而在該第一期間後，該驅動元件產生與該固定電壓無關之一驅動電流。
  2. 如請求項1所述之畫素驅動電路，其中該第一切換電路為一薄膜電晶體且具有一第一端、一第二端、與一第三端；其中，該第一端連結該固定電壓源，該第二端連結該第一節點，而該第三端連結一第一掃描線，該第一切換電路在該第一期間因應該第一掃描線所輸入之一第一掃描訊號而關閉。
  3. 如請求項2所述之畫素驅動電路，其中該第一切換電路包含一一PMOS電晶體。
  4. 如請求項1所述之畫素驅動電路，更包含一第二切換電路，位於一資料線與該第二節點之間； 其中，該第二切換電路在該第一期間開啟，使得該第二節點從該資料線接收該資料電壓。
  5. 如請求項4所述之畫素驅動電路，其中該第二切換電路為一薄膜電晶體且更具有一第一端、一第二端、與一第三端，該第一端連結該資料線，該第二端連結該第二節點，該第三端連結一第一掃描線，其中該第二切換電路在該第一期間因應該第一掃描線所輸入之一第一掃描訊號而開啟。
  6. 如請求項5所述之畫素驅動電路，其中該第二切換電路包含一NMOS電晶體。
  7. 如請求項5所述之畫素驅動電路，更包含一第三切換電路，該第三切換電路為一薄膜電晶體且具有一第一端、一第二端、與一第三端；其中，該第一端連結一參考電壓源，該第二端連結該第一節點，而該第三端連結一第二掃描線，該第三切換電路在該第二期間因應該第二掃描線所輸入之一第二掃描訊號而開啟，使得該第一節點從該參考電壓源接收該參考電壓。
  8. 如請求項1所述之畫素驅動電路，其中該驅動元件為一薄膜電晶體且具有一第一端、一第二端、與一第三端；其中，該第一端連結該固定電壓源，該第二端連結該第二節點，而該第三端輸出該驅動電流。
  9. 如請求項8所述之畫素驅動電路，其中該驅動元件為一PMOS電晶體且具有源極、閘極、與汲極；其中，該源極連結該固定電壓源，該閘極連結該第二節點，而該汲極輸出該驅動電流，其中在該第一期間後，該驅動元件之閘極-源極電壓與該固定電壓無關。
  10. 如請求項9所述之畫素驅動電路，其中該驅動元件之閘極-源極電壓為該資料電壓與該參考電壓之差。
  11. 如請求項1所述之畫素驅動電路，更包含一第三切換電路，位於一參考電壓源與該第一節點之間；其中，該第三切換電路在該第二期間開啟，使得該第一節點從該參考電壓源接收該參考電壓。
  12. 如請求項11所述之畫素驅動電路，其中該第三切換電路為一薄膜電晶體且更具有一第一端、一第二端、與一第三端，該第一端連結該參考電壓源，該第二端連結該第一節點，該第三端連結連結一第二掃描線，其中該第三切換電路在該第二期間因應該第二掃描線所輸入之一第二掃描訊號而開啟。
  13. 如請求項12所述之畫素驅動電路，其中該第三切換電路包含一NMOS電晶體。
  14. 如請求項1所述之畫素驅動電路，其中該第一期間開始與該第二期間開始的時間間隔大於50ns。
  15. 如請求項1所述之畫素驅動電路，其中該第二期間持續至少0.5μs。
  16. 如請求項1所述之畫素驅動電路，其中該第二期間結束的時間與第一期間結束的時間間隔大於50ns。
  17. 一種顯示器，包含：一畫素陣列，包含複數個如請求項1至16其中之一所述之畫素驅動電路；一控制器，與該畫素陣列連結，控制該複數個畫素驅動電路的運作。
  18. 如請求項17所述之顯示器，其中該複數個畫素驅動電路之驅動電流大致相同。
TW097139166A 2008-10-13 2008-10-13 發光二極體之畫素驅動電路 TWI409762B (zh)

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