TWI471842B - 有機發光二極體像素的控制電路 - Google Patents

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Description

有機發光二極體像素的控制電路
本發明是有關於一種有機發光二極體像素的控制電路。
於製造主動矩陣式示有機發光二極體(OLED)的低溫多晶矽(LTPS)的P型(P-Type)薄膜電晶體(TFT)製程中，容易有幾大問題：1、TFT臨界電壓(Threshold Voltage,Vth)的均勻性不佳(即，漂移)；2、電源電壓(Vdd)會受電阻電壓降(IR Drop)之影響的問題；以及3、OLED經過長時間發光會有導通電壓(Voled_th)衰退的問題。然而，習知OLED畫素設計通常設計為可補償LTPS TFT之臨界電壓(Vth)不均勻的問題，但無法解決電源電壓(Vdd)受電阻電壓降影響的問題，故當面板尺寸越來越大時，此效應的影響將會非常地顯著。
另一方面，針對具有補償TFT臨界電壓(Vth)漂移及/或電源電壓(Vdd)受電阻電壓降影響的有機發光二極體像素而言，如何設計出適當且對應的控制電路，實屬本發明相關領域之技術人員努力發展的課題之一。
有鑒於此，本發明之一示範性實施例提供一種有機發光二極體像素的控制電路，其用以產生數個控制訊號以提 供有機發光二極體像素(例如具有補償TFT臨界電壓(Vth)漂移及/或電源電壓(Vdd)受電阻電壓降影響的5T1C、6T1C的OLED像素結構)在掃描及發光時序的控制，藉以改善/解決TFT臨限電壓漂移(Vth shift)及/或電源電壓(Vdd)受到電流電阻電壓降(IR Drop)之影響的問題。
所提之有機發光二極體像素的控制電路可以由數個移位暫存器、數個反相器電路，以及數個位準調整電路所組成。第n個移位暫存器在第n個掃描列中產生第一掃描訊號。第n個反相器電路用以接收第n個移位暫存器所產生的第一掃描訊號，並在第n個掃描列中產生第二掃描訊號，其中第一掃描訊號與第二掃描訊號彼此反相。第n個位準調整電路用以接收第n個移位暫存器所產生的第一掃描訊號與第n個反相器電路所產生的第二掃描訊號，並在第n個掃描列中產生一電源訊號，其中電源訊號與第二掃描訊號兩者之低準位不同。
應瞭解的是，上述一般描述及以下具體實施方式僅為例示性及闡釋性的，其並不能限制本發明所欲主張之範圍。
現將詳細參考本發明之示範性實施例，在附圖中說明所述示範性實施例之實例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件代表相同或類似部分。
本發明一示範性實施例提出用以控制具有補償TFT 臨界電壓(Vth)漂移及/或電源電壓(Vdd)受電阻電壓降影響的5T1C、6T1C等之OLED像素結構(但並不限制於此)的控制架構，其基於補償的需求(例如解決Vth變異及/或IR-drop問題)而產生數個控制訊號以提供有機發光二極體像素在掃描及發光時序的控制。
舉例來說，圖1A繪示為本發明一示範性實施例之有機發光二極體像素(OLED pixel)的示意圖，而圖1B為圖1之有機發光二極體像素的控制示意圖。請合併參照圖1與圖2，從圖1A可以清楚地看出，有機發光二極體像素為5T1C的畫素結構，亦即：由5個P型薄膜電晶體T1~T5以及1個電容C1所組成，而其間的連接關係如圖1A所示。圖1A所示的電路結構搭配圖1B所示的控制方式，可以致使輸出於發光元件OLED的電流的大小與薄膜電晶體T2本身之臨界電壓無關，只與寫入之資料電壓(Vdata，來自資料線(Data line))大小有關，所以可以補償薄膜電晶體因製程因素所造成的臨界電壓之變異，並可同時補償電源電壓(亦或稱為電源訊號)Vdd受電阻電壓降(IR-drop)之影響的問題(其中，Vss為電源訊號Vdd的參考電壓)。
再次參閱圖1A可知，控制圖1A所示之電路結構除了掃描訊號Scan[n](即第n個掃描列的掃描訊號(來自掃描線(Scan line[n]))，Scan[n-1]為第n-1個掃描列的掃描訊號(來自掃描線(Scan line[n-1]))之外，尚需要兩組控制訊號，即電源訊號Vdd[n]及發光致能訊號Emission[n](來自發光致能線(Emission line[n]))。在這些控制訊號 中，掃描訊號(Scan[n])主要是提供每一列像素電路進行順序掃描的控制；而發光致能訊號Emission[n]則是用來對每一列像素電路進行發光與否的控制。
另外，電源訊號Vdd[n]可為一可變電源訊號，其除了作為電源供應的電源訊號外，還可以作為控制訊號之用，藉以補償電源電壓(電源訊號)Vdd[n]受電阻電壓降(IR-drop)之影響的問題。因此，對於如此複雜的訊號控制規劃，如何以節省電路成本為訴求為出發點，利用簡單的電路架構簡化這些控制訊號的產生將是本發明的一大重點。
而且值得一提的是，這些控制訊號很巧的是，彼此間都互有反相位或同相位的關連性。在此條件下，即可想辦法將這些控制訊號進行彼此的整合，而本發明一示範性實施例為達上述目的，提出一種對應於圖1A所示之電路結構的控制電路架構，如圖2所示。
於本示範性實施例中，第n個移位暫存器在第n個掃描列中產生掃描訊號Scan[n]。第n個反相器電路用以接收第n個移位暫存器所產生的掃描訊號Scan[n]，並在第n個掃描列中產生另一掃描訊號(即，發光致能訊號Emission[n])，其中，掃描訊號Scan[n]與發光致能訊號Emission[n]彼此反相。第n個位準調整電路用以接收第n個移位暫存器所產生的掃描訊號Scan[n]與第n個反相器電路所產生的發光致能訊號Emission[n]，並在第n個掃描列中產生電源訊號Vdd[n]，其中，電源訊號Vdd[n]與訊號 Scan[n]、Emission[n]的低準位不同。
基此概念下，圖3A繪示為本發明一示範性實施例之移位暫存器、位準調整電路與反相器電路佈局位置示意圖，而圖3B繪示為圖3A之移位暫存器、位準調整電路與反相器電路的波形示意圖。於本示範性實施例中，可以利用一組移位暫存器(SR1，Scan 0~800，其基於控制訊號C1、C2、STV而運作)實現掃描電路以產生掃描訊號Scan[n](Vout(0)~Vout(800))之功能，其置於面板之一側(例如：左側)，其中圖3B所示之Scan 1~5係對應至圖3A中的Vout(n)。
另外，發光致能訊號Emission[n](對應至圖3B所示之EMI 1~5)可以利用另一組移位暫存器(SR2，即：SR2-i與SR2-(i+1)，i為奇數正整數，其中SR2-i可基於控制訊號CKVBO、CKVO、STVO而運作，而SR2-(i+1)可基於控制訊號CKVBE、CKVE、STVE而運作)及反向器電路(Inverter)來實現，其置於面板另一側(例如：右側)。再者，將另一組移位暫存器(SR2)所產生的訊號與發光致能訊號Emission[n]送入位準調整電路(Level shifter)即可產生所需的(可變)電源訊號Vdd[n](對應至圖3B所示之Vdd 1~5)，且此位準調整電路亦置於面板右側。
另一方面，圖3C繪示為圖3A之移位暫存器、位準調整電路與反相器電路的實施電路示意圖，其中圖3C所標示之SR係對應至圖3A所示的移位暫存器(SR1)。圖3C所示之於本示範性實施例中，移位暫存器、位準調整電路 與反相器電路的實施方式與連接方式係如同圖3C所示，而且其內之電晶體的態樣皆採以為P型來實施，但並不限制於此。換言之，只要是能夠實現由移位暫存器、反相器電路、位準調整電路構成的電路，如N型電路或由CMOS組態構成的電路均可以利用來替換P型電晶體的實施方式，一切端視實際設計需求而論。
除此之外，圖4繪示繪示為本發明另一示範性實施例之有機發光二極體像素的示意圖。從圖4可以清楚地看出，有機發光二極體像素為6T1C的畫素結構，亦即：由6個P型薄膜電晶體T1~T6以及1個電容C1所組成，而其間的連接關係如圖4所示。對應於圖4所示的電路結構，其控制架構相對於圖1而言，可以簡化/省略位準調整電路的使用，故而詳細的控制訊號架構可以如圖5A所示，而相對應的控制訊號波形可以如圖5B所示。
另一方面，圖5C繪示為圖5A之移位暫存器與反相器電路的實施電路示意圖，其中圖5C所標示之SR係對應至圖5A所示的移位暫存器(SR1)。相似地，圖5C所示之移位暫存器與反相器電路的實施方式與連接方式係如同圖5C所示，而且其內之電晶體的態樣皆採以為P型來實施，但並不限制於此。換言之，只要是能夠實現由移位暫存器與反相器電路構成的電路，如N型電路或由CMOS組態構成的電路均可以利用來替換P型電晶體的實施方式，一切端視實際設計需求而論。
綜上所述，本發明提出用以控制具有補償TFT臨界電 壓(Vth)漂移及/或電源電壓(Vdd)受電阻電壓降影響的5T1C、6T1C之OLED像素結構(但並不限制於此)的控制架構，其基於補償的需求(例如解決Vth變異及/或IR-drop問題)而產生數個控制訊號以提供有機發光二極體像素在掃描及發光時序的控制。如此一來，即可改善用以驅動有機發光二極體之薄膜電晶體的臨限電壓漂移(Vth shift)及/或電源電壓(Vdd)受到電流電阻電壓降(IR Drop)之影響的問題。如此一來，將可大大地提升所應用之有機發光二極體顯示器的亮度均勻性。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故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。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。
T1~T6‧‧‧薄膜電晶體
C1‧‧‧電容
OLED‧‧‧發光元件
Vss、VSS‧‧‧參考電壓
Scan[n]、Scan[n-1]、Vout(0)~Vout(800)、Scan0~Scan5‧‧‧掃描訊號
Emission[n]、EMI1~EMI5‧‧‧發光致能訊號
Vdd[n]、Vdd1~Vdd5、VDD‧‧‧電源訊號
Vdata‧‧‧資料電壓
Data line‧‧‧資料線
Scan line[n-1]、Scan line[n]‧‧‧掃描線
Emission line[n]‧‧‧發光致能線
STV、C1、C2、CKVBO、CKVO、STVO、CKVBE、CKVE、STVE、P1(n)、P1(n+1)、Vin、/Vin、Vout(n)、Vout(n-1)、Vout(n+1)‧‧‧控制訊號
Inverter‧‧‧反向器電路
Level shifter‧‧‧位準調整電路
Scan 0~Scan 800、SR1、SR2、SR2-1~SR2-4、SR‧‧‧移位暫存器
VH、VL‧‧‧電壓
下面的所附圖式是本發明的說明書的一部分，繪示了本發明的示例實施例，所附圖式與說明書的描述一起說明本發明的原理。
圖1A繪示為本發明一示範性實施例之有機發光二極體像素(OLED pixel)的示意圖。
圖1B為圖1A之有機發光二極體像素的控制示意圖。
圖2繪示為產生圖1B所示之控制訊號的示意圖。
圖3A繪示為本發明一示範性實施例之移位暫存器、位準調整電路與反相器電路佈局位置示意圖。
圖3B繪示為圖3A之移位暫存器、位準調整電路與反相器電路的波形示意圖。
圖3C繪示為圖3A之移位暫存器、位準調整電路與反相器電路的實施電路示意圖。
圖4繪示繪示為本發明另一示範性實施例之有機發光二極體像素的示意圖。
圖5A繪示為圖4的控制訊號架構示意圖。
圖5B繪示為圖5A之移位暫存器與反相器電路的波形示意圖。
圖5C繪示為圖5A之移位暫存器與反相器電路的實施電路示意圖。
Scan[n]‧‧‧掃描訊號
Emission[n]‧‧‧發光致能訊號
Vdd[n]‧‧‧電源訊號

Claims (14)

  1. 一種有機發光二極體像素的控制電路，其用以產生數個控制訊號以提供該有機發光二極體像素在掃描及發光時序的控制，該控制電路包括：數個移位暫存器，第n個移位暫存器在第n個掃描列中產生一第一掃描訊號；數個反相器電路，第n個反相器電路用以接收第n個移位暫存器所產生的該第一掃描訊號，並在第n個掃描列中產生一第二掃描訊號，其中，該第一掃描訊號與該第二掃描訊號彼此反相；以及數個位準調整電路，第n個位準調整電路用以接收第n個移位暫存器所產生的該第一掃描訊號與第n個反相器電路所產生的該第二掃描訊號，並在第n個掃描列中產生一電源訊號，其中，該電源訊號與該第二掃描訊號兩者之低準位不同。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體像素的控制電路，其中該有機發光二極體像素為具有補償薄膜電晶體之臨界電壓漂移及/或電源訊號受電阻電壓降影響的有機發光二極體像素。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之有機發光二極體像素的控制電路，其中該有機發光二極體像素由多個薄膜電晶體與至少一電容所組成。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之有機發光二極體像素的控制電路，其中該些薄膜電晶體的型態為P型或N型。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之有機發光二極體像素的控制電路，其中該些薄膜電晶體的個數包括5或6。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體像素的控制電路，其中該電源訊號為一可變電源訊號。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之有機發光二極體像素的控制電路，其中該可變電源訊號具有一高電壓準位與一第一低電壓準位。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之有機發光二極體像素的控制電路，其中該第一與該第二掃描訊號具有該高電壓準位以及相異於該第一低電壓準位的一第二低電壓準位。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體像素的控制電路，其中每一移位暫存器由多個薄膜電晶體與至少一電容所組成。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之有機發光二極體像素的控制電路，其中該些薄膜電晶體的型態為P型或N型。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體像素的控制電路，其中每一反相器電路由多個薄膜電晶體與至少一電容所組成。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之有機發光二極體像素的控制電路，其中該些薄膜電晶體的型態為P型或N型。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體像素的控制電路，其中每一位準調整電路由多個薄膜電晶體所組成。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之有機發光二極體像素的控制電路，其中該些薄膜電晶體的型態為P型或N型。
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