TWM482918U - 主動式矩陣有機發光二極體的畫素驅動電路 - Google Patents

Description

主動式矩陣有機發光二極體的畫素驅動電路 【0001】

本創作是有關於一種畫素驅動電路，特別是有關於一種主動式矩陣有機發光二極體的畫素驅動電路。

【0002】

近年來，平面顯示技術的發展不斷的推陳出新，其中有機發光二極體(organic light emitting diode，OLED)，又稱為有機電激發光(organicelectroluminescence，OEL)，是擁有其它平面顯示器技術不易達到的優點的新一代技術，包括省電、超薄厚度、重量輕、自發光、無視角限制、反應速度快、光電效率高、無需背光結構與彩色濾光片結構、高對比、高輝度效率、高亮度、多色及彩色(RGB)元件製作能力、使用溫度範圍廣等優點，被視為是未來最具有發展潛力的平面顯示技術之一。

【0003】

現今OLED顯示器大致可分為被動式矩陣(passive matrix，PM)OLED顯示器與主動式矩陣(active matrix，AM)OLED顯示器。前者的驅動方式主要是利用掃描手段/機制來瞬間產生高亮度，故而耗電力較高、元件較易劣化，而且不適合發展高解析度面板；後者的主要驅動方式為利用薄膜電晶體(TFT)元件，搭配電容來儲存不同的資料信號，以此來控制面板上各個畫素的灰階(gray scale)。

【0004】

由於AMOLED顯示器在掃描過後，畫素仍然能保持原有的亮度，而且AMOLED顯示器並不需要驅動到非常高的亮度。因此，相較於PMOLED顯示器而言，AMOLED顯示器不但可以達到較佳的壽命表現，且可以達成高解析度的需求。因此，目前的研究均朝向可用於大型面板的AMOLED顯示器前進。

【0005】

請參閱第1圖，其係為習知主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路之示意圖。如第1圖所示，現已發展出一種採用4T1C架構的主動式矩陣有機發光二極體，其包含四個電晶體P1’、P2’、P3’、P4’以及一個電容Cs’。其中，電晶體P2’為一源極隨耦器(source follower)，用以增加資料線信號的電壓範圍。而當共用電壓Vcom’小於0時，電晶體P4’則可提供保護電路的功能。

【0006】

由於製程的影響，各個畫素驅動電路中用以驅動有機發光二極體OLED’的電晶體P3’的閥值電壓(threshold voltage，Vth)很有可能不相同。因此，可能會導致就算施加相同的資料線信號Data’至各畫素電路，也會造成流經各畫素電路的有機發光二極體OLED’的電流相異，使得各畫素所呈現的亮度不相同，進而造成OLED面板顯示不均勻。

【0007】

有鑑於上述習知技藝之問題，本創作之目的就是在提供一種主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路，以解決習知主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路中須採用一電晶體保護有機發光二極體之電路之繁雜性。

【0008】

根據本創作之另一目的，提 出一種主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路，以有效地解決並改善OLED面板顯示亮度不均勻的問題。

【0009】

依據前述目的，本創作提出一種主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路，包含：第一電晶體，第一電晶體之閘極用以接收掃描線信號，第一電晶體之第一源/汲極用以接收資料線信號；第一電容，第一電容之第一端電性連接第一電晶體之第二源/汲極；第二電晶體，第二電晶體之第一源/汲極電性連接第一電壓，第二電晶體之第二源/汲極電性連接第一電容之第二端，且第二電晶體之閘極電性連接第一電容之第二端及第二電晶體之第二源/汲極；第二電容，第二電容之第一端電性連接第一電容之第二端及第二電晶體之閘極與第二源/汲極，第二電容之第二端電性連接地線；第三電晶體，第三電晶體之閘極電性連接第一電晶體之第二源/汲極及第一電容之第一端，第三電晶體之第一源/汲極電性連接第一電容之第二端、第二電容之第一端及第二電晶體之閘極與第二源/汲極；以及有機發光二極體，有機發光二極體之第一端電性連接第三電晶體之第二源/汲極，有機發光二極體之第二端電性連接第二電壓。

【0010】

在本創作之一較佳實施例中，第一電晶體、第二電晶體及第三電晶體分別為N型電晶體。其中，有機發光二極體之第一端及第二端分別為陰極及陽極，而第一電壓及第二電壓分別為共用電壓及陽極電壓。並且，有機發光二極體為反向有機發光二極體(inverted OLED)。

【0011】

在本創作之另一較佳實施例中，第一電晶體、第二電晶體及第三電晶體分別為P型電晶體。其中，有機發光二極體之第一端及第二端分別為陽極及陰極，而第一電壓及第二電壓分別為陽極電壓及共用電壓。並且，有機發光二極體為正向有機發光二極體(normal OLED)。

【0012】

此外，在本創作之主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路中，於重置及補償階段，第一電晶體之閘極接收掃描線信號以導通第一電晶體，資料線信號之電壓值為零，第一電壓之電壓值為第二電晶體之閥值電壓；以及於資料寫入階段，第一電晶體之閘極接收掃描線信號以導通第一電晶體並提供第一電晶體一資料電壓。其中，第二電晶體為一源極隨耦器(source follower)且用以補償第三電晶體之閥值電壓。

【0013】

承上所述，依本創作之主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路，其可具有一或多個下述優點：

【0014】

(1) 本創作之主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路，採用3T2C的特定架構(也就是三個電晶體及兩個電容)，其電路態樣受到相應的掃描線信號與資料線信號的驅動後，可致使畫素驅動電路所呈現的亮度僅與資料線信號有關，而與驅動有機發光二極體的電晶體的閥值電壓無關，進而可有效地改善並解決有機發光二極體面板的顯示亮度不均勻的問題。

【0015】

(2) 本創作之主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路，無須採用額外的電晶體以保護有機發光二極體的電路，可減少製程的繁雜性並降低生產成本。

【0031】

P1’、P2’、P3’、P4’‧‧‧電晶體

Cs’‧‧‧電容

Scan、Scan’‧‧‧掃描線信號

Data、Data’‧‧‧資料線信號

OLED、OLED’‧‧‧有機發光二極體

Van、Van’‧‧‧陽極電壓

Vcom、Vcom’‧‧‧共用電壓

N1‧‧‧第一電晶體

N2‧‧‧第二電晶體

N3‧‧‧第三電晶體

C1‧‧‧第一電容

C2‧‧‧第二電容

a、b‧‧‧節點

Ioled‧‧‧有機發光二極體的電流

T1‧‧‧重置及補償階段

T2‧‧‧資料寫入階段

【0016】

第1圖係為習知主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路之示意圖。

【0017】

第2圖係為本創作之主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路之第一較佳實施例之示意圖。

【0018】

第3圖係為本創作之主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路之第一較佳實施例之驅動波形示意圖。

【0019】

第4圖係為本創作之主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路之第二較佳實施例之示意圖。

【0020】

請參閱第2圖，其係為本創作之主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路之第一較佳實施例之示意圖。如第2圖所示，本創作之主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路包含第一電晶體N1、第二電晶體N2、第三電晶體N3、第一電容C1、第二電容C2以及有機發光二極體OLED。第一電晶體N1之閘極用以接收掃描線信號Scan，第一電晶體N1之第一源/汲極用以接收資料線信號Data。第一電容1之第一端電性連接第一電晶體N1之第二源/汲極。第二電晶體N2之第一源/汲極電性連接第一電壓，第二電晶體N2之第二源/汲極電性連接第一電容C1之第二端，且第二電晶體N2之閘極電性連接第一電容C1之第二端及第二電晶體N2之第二源/汲極。第二電容C2之第一端電性連接第一電容C1之第二端及第二電晶體N1之閘極與第二源/汲極，第二電容C2之第二端電性連接地線。第三電晶體N3之閘極電性連接第一電晶體N1之第二源/汲極及第一電容C1之第一端，第三電晶體N3之第一源/汲極電性連接第一電容C1之第二端、第二電容C2之第一端及第二電晶體N2之閘極與第二源/汲極。有機發光二極體OLED之第一端電性連接第三電晶體N3之第二源/汲極，而有機發光二極體OLED之第二端電性連接第二電壓。其中，第二電晶體N2為一源極隨耦器(source follower)且用以補償第三電晶體N3之閥值電壓。

【0021】

在本創作之第一較佳實施例中，第一電晶體N1、第二電晶體N2及第三電晶體N3皆為N型電晶體(N-type transistor)。並且，有機發光二極體OLED之第一端(連接第三電晶體N3之那一端)及第二端(連接第二電壓之那一端)分別為陰極及陽極，而第一電壓及第二電壓分別為共用電壓Vcom及陽極電壓Van(見第2圖)。並且，在本創作之第一較佳實施例中，有機發光二極體OLED可例如為反向有機發光二極體(inverted OLED)。反向有機發光二極體的結構為依續堆疊陰極電極、電子注入層、電子傳輸層、發光層、電洞傳輸層、電洞輸入層及透光性陽極於晶圓基板上。由於本創作所屬技術領域中具有通常知識者應能理解反向有機發光二極體的結構，故在此不再贅述。

【0022】

下列將描述上述本創作之主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路之第一較佳實施例所能達到的技術功效。

【0023】

請一併參閱第2圖及第3圖，第3圖係為本創作之主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路之第一較佳實施例之驅動波形示意圖。 如第3圖所示，於重置及補償階段T1期間，第一電晶體N1之閘極接收掃描線信號Scan以導通第一電晶體N1 (即，開啟第一電晶體N1)，資料線信號Data之電壓值為零，第一電壓(即共用電壓Vcom)之電壓值為第二電晶體N2之閥值電壓Vt(即，共用電壓Vcom輸入負的第二電晶體N2之閥值電壓Vt，-Vt)。而於資料寫入階段T2期間，第一電晶體N1之閘極接收掃描線信號Scan以導通第一電晶體N1並提供第一電晶體N1一資料電壓(即資料線信號Data)。

【0024】

因此，在重置及補償階段T1期間，節點a之電壓值為0V，節點b之電壓值為-Vt。而在資料寫入階段T2期間，節點a之電壓值為Vdata，節點b之電壓值為Vdata*(C1/(C1+C2))-Vt。

【0025】

由於第三電晶體N3與第二電晶體N2的製程相似(或者第三電晶體N3與第二電晶體N2為以同樣的製程所製得)，因此假設第三電晶體N3的閥值電壓與第二電晶體N2的閥值電壓相同(即，皆為Vt)。因此，第三電晶體N3的閘源極壓差Vgs等於Vdata-[Vdata*(C1/(C1+C2))-Vt] (即，Vdata*(C2/(C1+C2))+Vt。如此一來，流經有機發光二極體OLED的電流Ioled = K*(Vgs-Vt)² =K*[ Vdata*(C2/(C1+C2))+Vt-Vt]² = K*[ Vdata*(C2/(C1+C2))]² 。其中，K為關於第三電晶體N3的製造參數，一般為常數。

【0026】

由此可知，流經有機發光二極體OLED的電流Ioled僅與第一電容C1、第二電容C2及資料線信號Data的電壓值Vdata有關，而與驅動有機發光二極體的電晶體(即第三電晶體N3)的閥值電壓Vt無關。因此，由於有機發光二極體的電流Ioled與第三電晶體N3的閥值電壓Vt不相關，故不須額外設置電晶體(即第1圖中習知 主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路中的電晶體P4’ )以保護有機發光二極體OLED。並且，藉由本創作前述特定架構的主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路，可有效地改善並解決習知有機發光二極體面板因畫素中各電晶體的閥值電壓不同而造成顯示亮度不均的問題。

【0027】

此外，本創作 之主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路中的三個電晶體也可以是 P型電晶體(P-type transistor)。請參閱第4圖，其係為 本創作之主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路之第二較佳實施例之示意圖。如第4圖所示，在本創作之主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路之第二較佳實施例中，主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路包含 第一電晶體P1、第二電晶體P2、第三電晶體P3、第一電容C1、第二電容C2以及有機發光二極體OLED。其中，各個元件間的連接關係基本上與前述第一較佳實施例相同。而 本創作之第二較佳實施例與前述第一較佳實施例之差異處在於，第二較佳實施例中的 第一電晶體P1、第二電晶體P2及第三電晶體P3皆為P型電晶體(P-type transistor)，且有機發光二極體OLED之第一端(連接第三電晶體P3之那一端)及第二端(連接共用電壓Vcom之那一端)分別為陽極及陰極，而第一電壓及第二電壓分別為陽極電壓Van及共用電壓Vcom。並且，在本創作之第二較佳實施例中，有機發光二極體為正向有機發光二極體(normal OLED)。正向有機發光二極體的結構為依序堆疊反射陽極、電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層、電子注入層以及陰極電極於晶圓基板上。由於本創作所屬技術領域中具有通常知識者應能理解正向有機發光二極體的結構，故在此不再贅述。

【0028】

由於本創作所屬技術領域中具有通常知識者可依據前述第一較佳實施例而能理解本創作之第二較佳實施例所能達成之技術功效，故在此不再贅述。

【0029】

綜上所述，本創作之主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路，採用3T2C的特定架構，可致使畫素驅動電路所呈現的亮度僅與資料線信號有關，而與驅動有機發光二極體的電晶體的閥值電壓無關，進而可有效地改善並解決習知有機發光二極體面板的顯示亮度不均勻的問題。並且，本創作也無須採用額外的電晶體以保護有機發光二極體的電路，可減少製程的繁雜性並降低生產成本。

【0030】

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本創作之精神與範疇，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。

N1‧‧‧第一電晶體

N2‧‧‧第二電晶體

N3‧‧‧第三電晶體

C1‧‧‧第一電容

C2‧‧‧第二電容

a、b‧‧‧節點

Scan‧‧‧掃描線信號

Data‧‧‧資料線信號

Van‧‧‧陽極電壓

Vcom‧‧‧共用電壓

OLED‧‧‧有機發光二極體

Ioled‧‧‧有機發光二極體的電流

Claims (9)

1. 【第1項】

   一種主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路，包含：
   一第一電晶體，該第一電晶體之一閘極用以接收一掃描線信號，該第一電晶體之一第一源/汲極用以接收一資料線信號；
   一第一電容，該第一電容之一第一端電性連接該第一電晶體之一第二源/汲極；
   一第二電晶體，該第二電晶體之一第一源/汲極電性連接一第一電壓，該第二電晶體之一第二源/汲極電性連接該第一電容之一第二端，且該第二電晶體之一閘極電性連接該第一電容之一第二端及該第二電晶體之該第二源/汲極；
   一第二電容，該第二電容之一第一端電性連接該第一電容之該第二端及該第二電晶體之該閘極與該第二源/汲極，該第二電容之一第二端電性連接一地線；
   一第三電晶體，該第三電晶體之一閘極電性連接該第一電晶體之該第二源/汲極及該第一電容之該第一端，該第三電晶體之一第一源/汲極電性連接該第一電容之該第二端、該第二電容之該第一端及該第二電晶體之該閘極與該第二源/汲極；以及一有機發光二極體，該有機發光二極體之一第一端電性連接該第三電晶體之該第二源/汲極，該有機發光二極體之一第二端電性連接一第二電壓。
2. 【第2項】

   如申請專利範圍第1項所述之主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路，其中該第一電晶體、該第二電晶體及該第三電晶體分別為一N型電晶體。
3. 【第3項】

   如申請專利範圍第2項所述之主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路，其中該有機發光二極體之該第一端及該第二端分別為一陰極及一陽極，而該第一電壓及該第二電壓分別為一共用電壓及一陽極電壓。
4. 【第4項】

   如申請專利範圍第3項所述之主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路，其中該有機發光二極體為一反向有機發光二極體(inverted OLED)。
5. 【第5項】

   如申請專利範圍第1項所述之主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路，其中該第一電晶體、該第二電晶體及該第三電晶體分別為一P型電晶體。
6. 【第6項】

   如申請專利範圍第5項所述之主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路，其中該有機發光二極體之該第一端及該第二端分別為一陽極及一陰極，而該第一電壓及該第二電壓分別為一陽極電壓及一共用電壓。
7. 【第7項】

   如申請專利範圍第6項所述之主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路 ，其中該有機發光二極體為一正向有機發光二極體(normal OLED)。
8. 【第8項】

   如申請專利範圍第1項所述之主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路，其中：於一重置及補償階段，該第一電晶體之該閘極接收該掃描線信號以導通該第一電晶體，該資料線信號之電壓值為零，該第一電壓之電壓值為該第二電晶體之閥值電壓；以及於一資料寫入階段，該第一電晶體之該閘極接收該掃描線信號以導通該第一電晶體並提供該第一電晶體一資料電壓。
9. 【第9項】

   如申請專利範圍第8項所述之主動式矩陣有機發光二極體之畫素驅動電路，其中該第二電晶體為一源極隨耦器(source follower)且用以補償該第三電晶體之閥值電壓。