TWI773498B - 像素電路 - Google Patents

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Abstract

一種像素電路，其包括第一電晶體、第二電晶體、第三電晶體、第四電晶體、第五電晶體、第六電晶體、第七電晶體、第一電容、第二電容以及發光單元。其中，像素電路可延長補償時間來提升補償準確度，於重置階段可使發光單元完全關閉以提升畫面對比度。

Description

像素電路
本發明提供一種利用複數個電晶體和複數個電容延長補償時間且能使發光單元完全關閉來提升畫面對比度之像素電路。
有機發光二極體具有自發光、高亮度、高對比、製程簡單等優點，已逐漸應用於各種類型顯示器。有機發光二極體本身為電流驅動元件，透過給予畫素電路不同資料電壓產生不同驅動電流來控制有機發光二極體的亮度，然而，畫素電路的電晶體因為關閉時仍有漏電流，導致有機發光二極體有閃爍的現象，導致畫面對比度的下降。
綜觀前所述，本發明之發明者思索並設計一種畫素電路，以期針對習知技術之缺失加以改善，進而增進產業上之實施利用。
基於上述目的，本發明提供一種畫素電路，其包括第一電晶體、第二電晶體、第三電晶體、第四電晶體、第五電晶體、第六電晶體、第七電晶體、第一電容、第二電容以及發光單元。第一電晶體的第一端耦接資料線，第一電晶體的控制端耦接後三級第一訊號線，第一電晶體的第二端耦接第一節 點。第二電晶體的第一端耦接第一節點，第二電晶體的控制端耦接本級第二訊號線，第二電晶體的第二端耦接第二節點。第一電容的一端耦接第一節點，第一電容的另一端耦接第三節點。第二電容的一端耦接第一節點，第二電容的另一端耦接第一電壓線。第三電晶體的第一端耦接第一電壓線，第三電晶體的控制端耦接後一級第二訊號線，第三電晶體的第二端耦接第二節點。第四電晶體的第一端耦接第二節點，第四電晶體的控制端耦接第三節點。第五電晶體的第一端耦接第四電晶體的第二端，第五電晶體的控制端耦接本級第一訊號線，第五電晶體的第二端耦接第四節點。第六電晶體的第一端耦接第三節點，第六電晶體的控制端耦接本級第二訊號線，第六電晶體的第二端耦接第五節點，第五節點耦接第二電壓線。第七電晶體的第一端耦接第五節點，第七電晶體的控制端耦接本級第二訊號線，第七電晶體的第二端耦接第四節點。發光單元的一端耦接第四節點，發光單元的另一端耦接第二電壓線。
在本發明的實施例中，第一電晶體、第二電晶體、第六電晶體和第七電晶體的材料包括第一材料，第三電晶體、第四電晶體和第五電晶體的材料包括第二材料，第一材料相異於第二材料。
在本發明的實施例中，第一電晶體、第二電晶體、第六電晶體和第七電晶體為N型電晶體，第三電晶體、第四電晶體和第五電晶體為P型電晶體。
在本發明的實施例中，本級第一訊號線傳輸第一訊號，本級第二訊號線傳輸第二訊號，後三級第一訊號線傳輸後三級第一訊號，後一級第二訊號線傳輸後一級第二訊號。
在本發明的實施例中，在重置期間，第一訊號使第五電晶體關閉，第二訊號使第二電晶體、第六電晶體和第七電晶體導通，後三級第一訊號 使第一電晶體關閉，後一級第二訊號使第三電晶體導通，第一節點的電壓和第二節點的電壓相同於第一電壓線所傳輸的第一電壓，第三節點的電壓和第四節點的電壓相同於第二電壓線所傳輸的第二電壓。
在本發明的實施例中，在補償期間，第一訊號使第五電晶體導通，第二訊號使第二電晶體、第六電晶體和第七電晶體導通，後三級第一訊號使第一電晶體關閉，後一級第二訊號使第三電晶體關閉，第一節點的電壓和第二節點的電壓皆大於第二電壓線所傳輸的第二電壓，第三節點的電壓和第四節點的電壓相同於第二電壓。
在本發明的實施例中，在資料輸入期間，第一訊號使第五電晶體關閉，第二訊號使第二電晶體、第六電晶體和第七電晶體關閉，後三級第一訊號使第一電晶體導通，後一級第二訊號使第三電晶體關閉，第一節點的電壓為資料線所傳輸的資料電壓，第三節點的電壓小於資料電壓，第二節點的電壓大於第二電壓線所傳輸的第二電壓，第四節點的電壓相同於第二電壓。
在本發明的實施例中，在發光期間，第一訊號使第五電晶體導通，第二訊號使第二電晶體、第六電晶體和第七電晶體關閉，後三級第一訊號使第一電晶體關閉，後一級第二訊號使第三電晶體導通，第一節點的電壓為資料線所傳輸的資料電壓，第三節點的電壓小於資料電壓，第二節點的電壓相同於第一電壓線所傳輸的第一電壓，發光單元發光。
承上所述，本發明之像素電路，可延長補償時間來提升補償準確度，於重置階段可使發光單元完全關閉以提升畫面對比度。
C1:第一電容
C2:第二電容
EU:發光單元
N1:第一節點
N2:第二節點
N3:第三節點
N4:第四節點
N5:第五節點
P1:重置期間
P2:補償期間
P3:資料輸入期間
P4:發光期間
S1[N]:本級第一訊號線
S2[N]:本級第二訊號線
S1[N+3]:後三級第一訊號線
S2[N+1]:後一級第二訊號線
T1:第一電晶體
T2:第二電晶體
T3:第三電晶體
T4:第四電晶體
T5:第五電晶體
T6:第六電晶體
T7:第七電晶體
V1:第一節點的電壓
V2:第二節點的電壓
V3:第三節點的電壓
V4:第四節點的電壓
VDATA:資料電壓
VDD:第一電壓
VSS:第二電壓
△VTH:第四電晶體的臨界電壓變異量
第1圖為本發明之像素電路的配置圖。
第2A圖為本發明之像素電路於重置期間的示意圖。
第2B圖為本發明之像素電路於重置期間的訊號波形圖。
第3A圖為本發明之像素電路於補償期間的示意圖。
第3B圖為本發明之像素電路於補償期間的訊號波形圖。
第4A圖為本發明之像素電路於資料輸入期間的示意圖。
第4B圖為本發明之像素電路於資料輸入期間的訊號波形圖。
第5A圖為本發明之像素電路於發光期間的示意圖。
第5B圖為本發明之像素電路於發光期間的訊號波形圖。
第6圖為本發明之像素電路的第一節點的電壓之變化圖。
本發明之優點、特徵以及達到之技術方法將參照例示性實施例及所附圖式進行更詳細地描述而更容易理解，且本發明可以不同形式來實現，故不應被理解僅限於此處所陳述的實施例，相反地，對所屬技術領域具有通常知識者而言，所提供的實施例將使本揭露更加透徹與全面且完整地傳達本發明的範疇，且本發明將僅為所附加的申請專利範圍所定義。
應當理解的是，儘管術語「第一」、「第二」等在本發明中可用於描述各種元件、部件、區域、層及/或部分，但是這些元件、部件、區域、層及/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅用於將一個元件、部件、區域、層及/或部分與另一個元件、部件、區域、層及/或部分區分開。因此，下文討論的「第一元件」、「第一部件」、「第一區域」、「第一層」及/或「第一部分」 可以被稱為「第二元件」、「第二部件」、「第二區域」、「第二層」及/或「第二部分」，而不悖離本發明的精神和教示。
另外，術語「包括」及/或「包含」指所述特徵、區域、整體、步驟、操作、元件及/或部件的存在，但不排除一個或多個其他特徵、區域、整體、步驟、操作、元件、部件及/或其組合的存在或添加。
除非另有定義，本發明所使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本發明所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的定義，並且將不被解釋為理想化或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。
請參閱第1圖，其為本發明之像素電路的配置圖。如第1圖所示，本發明之像素電路，其包括第一電晶體T1、第二電晶體T2、第三電晶體T3、第四電晶體T4、第五電晶體T5、第六電晶體T6、第七電晶體T7、第一電容C1、第二電容C2以及發光單元EU。第一電晶體T1的第一端耦接資料線(其為資料電壓VDATA對應的電壓線)，第一電晶體T1的控制端耦接後三級第一訊號線S1[N+3]，第一電晶體T1的第二端耦接第一節點N1。第二電晶體T2的第一端耦接第一節點N1，第二電晶體T2的控制端耦接本級第二訊號線S2[N]，第二電晶體T2的第二端耦接第二節點N2。第一電容C1的一端耦接第一節點N1，第一電容C1的另一端耦接第三節點N3。第二電容C2的一端耦接第一節點N1，第二電容C2的另一端耦接第一電壓線(其為第一電壓VDD對應的電壓線)。第三電晶體T3的第一端耦接第一電壓線，第三電晶體T3的控制端耦接後一級第二訊號線S2[N+1]，第三電晶體T3的第二端耦接第二節點N2。第四電晶體T4的 第一端耦接第二節點N2，第四電晶體T4的控制端耦接第三節點N3。第五電晶體T5的第一端耦接第四電晶體T4的第二端，第五電晶體T5的控制端耦接本級第一訊號線S1[N]，第五電晶體T5的第二端耦接第四節點N4。第六電晶體T6的第一端耦接第三節點N3，第六電晶體T6的控制端耦接本級第二訊號線S2[N]，第六電晶體T6的第二端耦接第五節點N5，第五節點N5耦接第二電壓線(其為第二電壓VSS對應的電壓線)。第七電晶體T7的第一端耦接第五節點N5，第七電晶體T7的控制端耦接本級第二訊號線S2[N]，第七電晶體T7的第二端耦接第四節點N4。發光單元EU的一端耦接第四節點N4，發光單元EU的另一端耦接第二電壓線(其為第二電壓VSS對應的電壓線)。
其中，本級第一訊號線S1[N]傳輸第一訊號，本級第二訊號線S2[N]傳輸第二訊號，後三級第一訊號線S1[N+3]傳輸後三級第一訊號，後一級第二訊號線S2[N+1]傳輸後一級第二訊號。
其中，第一電晶體T1、第二電晶體T2、第六電晶體T6和第七電晶體T7的材料包括第一材料，第一材料可包括氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鋁鎵銦錫(AlGaInSnO)、氧化鋁鋅(Aluminium-doped Zinc Oxide,AZO)、氧化錫(SnO2)、氧化銦(In2O3)或氧化銦鎵鋅(Indium Gallium Zinc Oxide,IGZO)，第三電晶體T3、第四電晶體T4和第五電晶體T5的材料包括第二材料，第二材料包括多晶矽或低溫多晶矽(Low Temperature Poly-silicon,LTPS)，第一材料相異於第二材料。第一電晶體T1、第二電晶體T2、第六電晶體T6和第七電晶體T7為N型電晶體，第三電晶體T3、第四電晶體T4和第五電晶體T5為P型電晶體。由於第一電容C1和第二電容C2的附近為導電氧化物所形成的電晶體，可改善漏電流現象，進而改善漏電流造成顯示器閃爍的問題。
第一電晶體T1、第二電晶體T2、第三電晶體T3、第四電晶體T4、第五電晶體T5、第六電晶體T6、第七電晶體T7的種類可包括底閘極式(bottom-gate)電晶體、頂閘極式(top-gate)電晶體或立體式的電晶體(vertical TFT)，當然其也可為其他合適的電晶體，並未侷限於本發明所列舉的範圍。發光單元EU可包括有機發光二極體或無機發光二極體，無機發光二極體可包括水平式發光二極體、覆晶式發光二極體、垂直式發光二極體，當然其也可為其他類型的無機發光二極體，並未侷限於本發明所列舉的範圍。
請參閱第2A圖和第2B圖，為本發明之像素電路於重置期間的示意圖和本發明之像素電路於重置期間的訊號波形圖。如第2A圖和第2B圖所示，在重置期間P1，第一訊號使第五電晶體T5關閉，第二訊號使第二電晶體T2、第六電晶體T6和第七電晶體T7導通，後三級第一訊號使第一電晶體T1關閉，後一級第二訊號使第三電晶體T3導通，第一節點N1的電壓V1和第二節點N2的電壓V2相同於第一電壓線所傳輸的第一電壓VDD，第三節點N3的電壓V3和第四節點N4的電壓V4相同於第二電壓線所傳輸的第二電壓VSS，第三節點N3的電壓V3使第四電晶體T4的第一端S4和控制端G4之間的偏壓大於其臨界電壓，使第四電晶體T4導通而重置，由於第四節點N4的電壓V4相同於第二電壓VSS，使發光單元EU逆偏而不發光。
請參閱第3A圖和第3B圖，其為本發明之像素電路於補償期間的示意圖以及本發明之像素電路於補償期間的訊號波形圖。如第3A圖和第3B圖所示，在補償期間P2，第一訊號使第五電晶體T5導通，第二訊號使第二電晶體T2、第六電晶體T6和第七電晶體T7導通，後三級第一訊號使第一電晶體T1關閉，後一級第二訊號使第三電晶體T3關閉，由於第一電晶體T1關閉，補償期間 P2的長短不受資料電壓VDATA所影響，可將補償期間P2加以延長，第三節點N3的電壓V3和第四節點N4的電壓V4相同於第二電壓VSS，因第五電晶體T5導通，使第二節點N2的電壓V2為第二電壓VSS和第四電晶體T4的臨界電壓之和，第四電晶體T4的第一端S4和控制端G4之間的偏壓大於其臨界電壓，第四電晶體T4進而導通，第一節點N1的電壓V1的電壓等於第二節點N2的電壓V2，當第一電容C1和第二電容C2充飽電時，第一節點N1的電壓V1穩定，進而使第二節點N2的電壓V2穩定而等同於第一節點N1的電壓V1，第一節點N1的電壓V1和第二節點N2的電壓V2皆大於第二電壓線所傳輸的第二電壓VSS。
請參閱第4A圖和第4B圖，其為本發明之像素電路於資料輸入期間的示意圖以及本發明之像素電路於資料輸入期間的訊號波形圖。如第4A圖和第4B圖所示，在資料輸入期間P3，第一訊號使第五電晶體T5關閉，第二訊號使第二電晶體T2、第六電晶體T6和第七電晶體T7關閉，後三級第一訊號使第一電晶體T1導通，後一級第二訊號使第三電晶體T3關閉，由於第五電晶體T5和第三電晶體T3的關閉，使第四電晶體T4的第一端並無電壓輸入，進而使第四電晶體T4關閉，由於第一電晶體T1的導通，使資料電壓VDATA輸入至本發明的像素電路，第一節點N1的電壓V1為資料線所傳輸的資料電壓VDATA，第二節點N2的電壓V2因補償期間P2之第一電容C1和第二電容C2充完電的緣故而維持第二電壓VSS和第四電晶體T4的臨界電壓之和，第二節點N2的電壓V2大於第二電壓線所傳輸的第二電壓VSS，第三節點N3的電壓V3為資料電壓VDATA和第四電晶體T4的臨界電壓之差而小於資料電壓VDATA，第四節點N4的電壓V4相同於第二電壓VSS。
請參閱第5A圖和第5B圖，其為本發明之像素電路於發光期間的示意圖以及本發明之像素電路於發光期間的訊號波形圖。如第5A圖和第5B圖所示，在發光期間P4，第一訊號使第五電晶體T5導通，第二訊號使第二電晶體T2、第六電晶體T6和第七電晶體T7關閉，後三級第一訊號使第一電晶體T1關閉，後一級第二訊號使第三電晶體T3導通，第一節點N1的電壓V1為資料線所傳輸的資料電壓VDATA，第二節點N2的電壓V2相同於第一電壓線所傳輸的第一電壓VDD，第三節點N3的電壓V3為資料電壓VDATA和第四電晶體T4的臨界電壓之差而小於資料電壓VDATA，第四電晶體T4進而導通，發光單元EU順偏而發光，發光 單元EU的電流為
Figure 110131399-A0305-02-0011-1
k(VDD-VDATA)2，k為第四電晶體T4的製程參數，發光單元EU 的電流不受第四電晶體T4的臨界電壓所影響。
請參閱第6圖，其為本發明之像素電路的第一節點的電壓之變化圖。如第6圖所示，隨著第四電晶體T4的臨界電壓減小(第四電晶體T4的臨界電壓△VTH=-0.5)，第一節點N1的電壓V1跟隨第二電容C2的充放電有所起伏，第一節點N1的電壓V1相對於原先未變化第四電晶體T4的臨界電壓時的第一節點N1的電壓V1增加，第三節點N3的電壓V3跟隨第一電容C1的充放電有所起伏，第三節點N3的電壓V3相對於原先未變化第四電晶體T4的臨界電壓時的第三節點N3的電壓V3減少。隨著第四電晶體T4的臨界電壓增加(第四電晶體T4的臨界電壓△VTH=+0.5)，第一節點N1的電壓V1跟隨第二電容C2的充放電有所起伏，第一節點N1的電壓V1相對於原先未變化第四電晶體T4的臨界電壓時的第一節點N1的電壓V1減少，第三節點N3的電壓V3跟隨第一電容C1的充放電有所起伏，第三節點N3的電壓V3相對於原先未變化第四電晶體T4的臨界電壓時的第三節點N3的電壓V3增加。藉由補償期間P2之第一節點N1的電壓V1的數值變化，得知第四電 晶體T4的臨界電壓的變化，在發光期間P4之第一節點N1的電壓V1成功透過第一電容C1耦合至第三節點N3的電壓V3。
承上所述，本發明之像素電路，可延長補償期間P2來提升補償準確度，於重置期間P1可使發光單元EU完全關閉以提升畫面對比度。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
C1:第一電容
C2:第二電容
EU:發光單元
N1:第一節點
N2:第二節點
N3:第三節點
N4:第四節點
N5:第五節點
S1[N]:本級第一訊號線
S2[N]:本級第二訊號線
S1[N+3]:後三級第一訊號線
S2[N+1]:後一級第二訊號線
T1:第一電晶體
T2:第二電晶體
T3:第三電晶體
T4:第四電晶體
T5:第五電晶體
T6:第六電晶體
T7:第七電晶體
VDATA:資料電壓
VDD:第一電壓
VSS:第二電壓

Claims (6)

  1. 一種像素電路，其包括：一第一電晶體，該第一電晶體的一第一端耦接一資料線，該第一電晶體的一控制端耦接一後三級第一訊號線，該第一電晶體的一第二端耦接一第一節點；一第二電晶體，該第二電晶體的一第一端耦接該第一節點，該第二電晶體的一控制端耦接一本級第二訊號線，該第二電晶體的一第二端耦接一第二節點；一第一電容，該第一電容的一端耦接該第一節點，該第一電容的另一端耦接一第三節點；一第二電容，該第二電容的一端耦接該第一節點，該第二電容的另一端耦接一第一電壓線；一第三電晶體，該第三電晶體的一第一端耦接該第一電壓線，該第三電晶體的一控制端耦接一後一級第二訊號線，該第三電晶體的一第二端耦接該第二節點；一第四電晶體，該第四電晶體的一第一端耦接該第二節點，該第四電晶體的一控制端耦接該第三節點；一第五電晶體，該第五電晶體的一第一端耦接該第四電晶體的一第二端，該第五電晶體的一控制端耦接一本級第一訊號線，該第五電晶體的一第二端耦接一第四節點；一第六電晶體，該第六電晶體的一第一端耦接該第三節點，該第六電晶體的一控制端耦接該本級第二訊號線，該第六電晶體的一第二端耦接一第五節點，該第五節點耦接一第二電 壓線；一第七電晶體，該第七電晶體的一第一端耦接該第五節點，該第七電晶體的一控制端耦接該本級第二訊號線，該第七電晶體的一第二端耦接該第四節點；以及一發光單元，該發光單元的一端耦接該第四節點，該發光單元的另一端耦接該第二電壓線；其中，該本級第一訊號線傳輸一第一訊號，該本級第二訊號線傳輸一第二訊號，該後三級第一訊號線傳輸一後三級第一訊號，該後一級第二訊號線傳輸一後一級第二訊號；其中，在一重置期間，該第一訊號使該第五電晶體關閉，該第二訊號使該第二電晶體、該第六電晶體和該第七電晶體導通，該後三級第一訊號使該第一電晶體關閉，該後一級第二訊號使該第三電晶體導通，該第一節點的電壓和該第二節點的電壓相同於該第一電壓線所傳輸的一第一電壓，該第三節點的電壓和該第四節點的電壓相同於該第二電壓線所傳輸的一第二電壓。
  2. 如請求項1所述之像素電路，其中該第一電晶體、該第二電晶體、該第六電晶體和該第七電晶體的材料包括一第一材料，該第三電晶體、該第四電晶體和該第五電晶體的材料包括一第二材料，該第一材料相異於該第二材料。
  3. 如請求項1所述之像素電路，其中該第一電晶體、該第二電晶體、該第六電晶體和該第七電晶體為N型電晶體，該第三電晶體、該第四電晶體和該第五電晶體為P型電晶體。
  4. 如請求項1所述之像素電路，其中在一補償期間，該第一訊 號使該第五電晶體導通，該第二訊號使該第二電晶體、該第六電晶體和該第七電晶體導通，該後三級第一訊號使該第一電晶體關閉，該後一級第二訊號使該第三電晶體關閉，該第一節點的電壓和該第二節點的電壓皆大於該第二電壓線所傳輸的一第二電壓，該第三節點的電壓和該第四節點的電壓相同於該第二電壓。
  5. 如請求項1所述之像素電路，其中在一資料輸入期間，該第一訊號使該第五電晶體關閉，該第二訊號使該第二電晶體、該第六電晶體和該第七電晶體關閉，該後三級第一訊號使該第一電晶體導通，該後一級第二訊號使該第三電晶體關閉，該第一節點的電壓為該資料線所傳輸的一資料電壓，該第三節點的電壓小於該資料電壓，該第二節點的電壓大於該第二電壓線所傳輸的一第二電壓，該第四節點的電壓相同於該第二電壓。
  6. 如請求項1所述之像素電路，其中在一發光期間，該第一訊號使該第五電晶體導通，該第二訊號使該第二電晶體、該第六電晶體和該第七電晶體關閉，該後三級第一訊號使該第一電晶體關閉，該後一級第二訊號使該第三電晶體導通，該第一節點的電壓為該資料線所傳輸的一資料電壓，該第三節點的電壓小於該資料電壓，該第二節點的電壓相同於該第一電壓線所傳輸的一第一電壓，該發光單元發光。
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