TWI290311B - Active matrix organic light emitting diode pixel circuit with current auto compensated function - Google Patents

Description

1290311 五、發明說明（1)

發明所屬之技術頜述 本發明是有關於一 路，且特別是有關於一 發光二極體像素電路。 種主動矩陣有機發光二極體像素電 種可自動補償電流之主動矩陣有機 先前技術 隨著資訊科技的發達，各式各樣如電腦、行動電話、 個人數位助理（PDA)及數位相機等資訊設備，均不斷地 推陳出新。在這些資訊設備中，顯示器始終扮演著舉足輕 重之地位，而平面顯示器（Flat Panel Display)由於具有 薄型化、輕量化及省電之特性，乃逐漸地受到歡迎。 在各種平面顯示器中，主動矩陣有機發光二極體(Ac一tive Matrix Organic Emitting Diode，簡稱AM0LED) 顯不器因具有視角廣、色彩對比效果好、響應速度快及成 ^低等優點，故十分適用於如電子時鐘、行動電話、個人 位助理及數位相機等小尺寸顯示器之應用。 。然而’在主動矩陣有機發光二極體（AM〇LED)像素電路 ^知作過程中，由於其有機發光二極體⑶^㈧元件的跨 。’會隨著操作時間的增加而逐漸地上升，連帶也會影響 薄膜電晶體（Thin Film Transistor，簡稱TFT)的汲 係ί I'極的電壓。一般而言，有機發光二極體之顯示亮度 #、*、〃IL、工有機發光二極體之電流I d成正比，而流經有機發 光二，體之電流Id的計算則如下式： ^薄膜電晶體為N型且Vds小於Vgs-Vt時 Id==kJ (W/L)[(Vgs-Vt)Vds-(l/2)(Vds)(Vds)]. . (1)

第5頁 1290311 五、發明說明（2) 當薄膜電晶體為N盤且Vds大於或等於Vgs-Vt時

Id = (l/2)kJ (W/L)(Vgs-Vt) (Vgs-Vt) ............(2) 當薄膜電晶體為P型且Vsd小於Vsg-Vt時

Id-k5 (W/L)[(Vsg-Vt)Vsd-(l/2)(Vsd)(Vsd)]..(3) 當薄膜電晶體為P型且Vsd大於或等於Vsg-Vt時

Id-(l/2)k,(W/L)(Vsg-Vt) (Vsg-Vt)............⑷ 故知’當Vgs(或Vsg)或Vds(或Vsd)因為有機發光二極體元 件跨壓的上昇而下降時，便會影響到流經有機發光二極體 之電流I d變小，進而影響到顯示器面板的亮度。此外，由 於使用者播放的晝面及時間之不同，導致各像素中之有機 叙光一極體兀件跨壓的上昇幅度也會不同，於是造成整個 了顯示亮度下降之外，&會有晝面不均的現象。 發明内容 陣有=ί ί此，本發明提供一種可自動補償電流之主動矩 壓上昇昧，电 其可於有機發光二極體之跨 自動補償流經有機發光二極體之電流。 ，、、'達上述及其他目的， 一 >;之主動矩陣有機發光二極體像素自：補償電 流之主動矩陣有機_:=侬素电路。此可自動補償電 機發光二極體像素極體像素電路包括：主動矩陣有 鲁 二極體像素具有笋光負載。其中，主動矩陣有機發光 陣有機發光二：體用之有機發光二極體，且主動起 極體之電流傳送路彳^的=顯不焭度，係由流經有機發光二 置於上述之電流傳送路η:戶:f疋:而主動負載則配 二1便自動補償流經有機發光〜

10765t.wf.ptd 麵

第6頁 1290311 五、發明說明（3) 極體的電流 括：ί:Ν實型施曰其主動矩陣有機發光二極體像素包 機發光二極體4Λν曰體：t 薄膜電晶體、電容及有 極、第-汲Ξ及Γ,Γ?薄膜電晶體具有第-間 間極、第二沒匕源；朽第:：:型薄臈電晶體具有第二 有機發光二極體則1^ ώ ^ 为弟一端及第二端； w 為：第-間極端。其_係則 極.禺接第一=接ί描；極接資料、線，第二間 第二間極，及極㈣至電源正端端輕接 陰極端•接弟二源極，陽極端-接第二源極， 流傳Ϊ:，：將=負載配置於陽極端與第二源極間之電 門Γ 或將主動負載配置於電源正端盥笛_、 間之電流傳送路徑上。 而/、弟一 /及極 在另一實施例中，盆主動矩陳右 括：ν型薄膜電晶體、Ρ型薄二極體像素包 極體。其中，n型薄膜Λ體且va:、,容及有機發光二 弟：:原極；p型薄膜電晶體具有第二間極、第、、及;= 一源極；電容且古楚 山η斤 弟一及極及弟 陽極端及吟極5 f知及弟二端；有機發光二極體具有 而及G極缟。其耦接關係則為： /、β J :第-汲極耦接資料線，第二閘極耦接第】_ % ^ ^ 原而，弟一知耦接第二閘極，第-端耦桩 弟-源極，陽極端耦接第二汲極 ：：知耦接 端。 u k極編耦接至電源負

1290311 五、發明說明（4) 其中，係將主動負載配置於陽極 流傳廷路徑上，或將主動負載配置於：：弟一汲極間之電 間之電流傳送路徑上。 於电源正端與第二源極 在又一實施例中，其主動矩障 括：第-N型薄膜電晶體、第 :極體像素包 極、第-汲；及^源膜電晶體具有第-開 有機,4 ;電容具有第-端及第二端. 以i:;二ΐ有？極端及陰極端。其耦接關係為 ⑺極祸接~描線，第一汲極耦 门 接第-源極，第1心接2耦接貝枓線，帛二間極耦 間極電源負#，第一端福接第二 弟一 ^輕接弟二源極， 陰極端耦接第二汲極。 而柄拱至电源正端’而 流傳送路栌：將㊁=2:置於陰極端與第二汲極間之電 間之電流；送路：：負載配置於電源負端與第二源極 在-起Ϊν型上薄逑膜實:二之主動負載可以為閘極與沒極連接 起。型薄A:晶體’亦可以為間極與"極連接在- 動補：i ϊ:=中：知’應'用本發明所提供之一種可自 二流傳送路捏之主動負載，在有機發br，則因配 :½ ’其跨壓也會隨著電流 亟體之跨壓 致流經有機發光二極體之電流的上；，故；進而導 ^自動補償流經 五、發明說明（5) 有機發光二極體之電流。 為讓本發明之上述和其 顯易懂，下文特以較佳每=目的、特徵、和優點能更明 說明如下： 、、並配合所附圖式，作詳細 清參看第1圖所示，盆兔 有機發光二極體像素示意圖、'。貝知一例使用之主動矩陣 發光二極體像素包括：第一N曰顯不，此主動矩陣有機 薄膜電晶體120、電容130及有/f電晶體110、第二N型 方式為第一N型薄膜電晶體11〇之』亟，140。其耦接 -汲極連接資料線、第一源極則、鱼拉：f連接掃描線、第 第二N型薄膜電晶體12〇第、，谷130之第一端與 ⑵之第二汲極連接電源二：極第 U極鳊則連接至電源負端。 如前所述，有機發光二極體丄 有機發光二極體14〇之電浐Id 之颈不焭度係與流經 極體140之帝t ；，L成正比，而流經有機發光二 掃描Λ分Λ"Λ(11式⑵之計算所示。當 以將資料線之恭=素日Γ二ν通第一 Ν型薄膜電晶體11 0， 極，庐得門朽：壓傳送至第二Ν型薄膜電晶體120之第二閘 Wed Λ Ν _。假設有機發光二極體1 40之跨壓為 壓Vds分別工型薄膜電晶體120之閘源電壓Vgs與没源電

Vgs ' V§ - Vs = Vg - (VSS + Voled)

1290311 五、發明說明（6)

Vds = Vd - Vs ^ Vdd ^ rvss ^ v ) 由於第二N型薄膜電晶體12()之臨界 f ed) (1)與式（2 )之計管々，而7 > 包仏Vt為已知’故由式 料線之電壓值 '二，當有機：：之，：亮度，來傳送資 上升時，明顯地，Vgs及Vds就‘ ^ =二之跨：V— 二極體M0的電流Id也會跟著下降。 k經有機發光 f參看第2圖所示，其為根據本發明第一每 動矩陣有機發光二極體像素電路圖。 貝，彳之^主 圖之第—N型薄膜電晶體1 1 0、第二N型"薄膜币不曰’矛、了第1 容130及有機發光二極體14〇 第=1120、電 薄膜電晶體120之第二货托^更於弟1圖中，由第二Ν型 140所形成之電流傳送路徑中弟； = 發光二極體 之Ν型薄膜電晶體所形成之主動負〇丫極連接在-起 二極體uo之陽極端與第二源極^載m㉟置於有機發光 因此，當有機發光二極體140之跨壓ν〇 致流經有機發光二極體14〇的 ，、 ^ r, ^ T „ #Vgs ,Vds τ /Λ; 10 i 1:而可自動補償流經有機發光二極體140的電汽Id。 與第4圖所示，其中實：二 置動負載2 1〇之Vs電壓上升曲線與1(1電流下 虛線部分則為配置主動負載21〇後之Vs電壓上的j 電流下降曲線。明顯地，已可補償流經 升曲線與 ⑷”流Id之下降情形，而達到自動補償= 先果-。極體 清參看第5圖所示，其為根據本發明第一實施例之另 10765twf，ptd 第10頁 !29〇311 五、發明說明（7) 〜種主動矩陣有機發光二 =是，此像素電路係將二；2::，。與第2圖不同 电晶體所形成之主動負載51 接在一起之N型薄膜 N型薄膜電晶體120之第％ & „置於電源正端Vdd與第二 作法可以藉由補㈣s下―降，電流傳送路徑上此種 有機發光二極體U〇的電流Η = |而達到自動補償流經 請參看第6圖所示，i1咸。 有機發光二極體像素示咅，、圖為二二二施例使用之主動矩陣 發光二極體像素包括.W圖中』不’此主動矩陣有機 體620、電容63 0及有機薄膜電晶體610、P型薄膜電晶 薄膜電晶體6 ! 0之第極/640 °其福接方式為N型 料線、第一、、原托，甲1木連接知描線、第一汲極連接資 6 20之第二門^貝1 , f〒容63 0之第一端與P型薄膜電晶體 63 0之第-二盥，P型薄膜電晶體6 2 0之第二源極連接電容 體64^^ ^電源正端恤、第二汲極連接有機發光二極 源負端Vss而，有機發光二極體64〇之陰極端則連接至電 1/ ^ 樣地，當有機發光二極體64 0之跨壓V〇led上升時， 光-彳/ϋ，由式（3)之計算式可知，將導致流經有機發 ::極體640的電流Id也會跟著下降，故需如第7圖與第8 圖所不之自動補償電路。 右Lt ΐ第7圖’其為根據本發明第二實施例之主動矩 型薄二體像素1路圖。圖中顯示’除了第6圖之Ν ，二日日體610、P型薄膜電晶體62〇、電容63〇及有機發 一盈-640外，更於第6圖中，由p型薄膜電晶體62〇之第 10765twf ,pt.d 1290311 "― 丨《_丨. 五、發明說明（8) 二，極第一及極與有機發光二極^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 極與汲極連接在-起之^薄以ΐ 形成之主動負載71〇，献班士人^> 包日日體所 間。 戰0配置於電源正端Vdd與第二源極之 因此，當有機發光二極體640之跨壓Vo ied上升 致流經有機發光二極5 〇iea上升，而導 之跨壓也會下降，==流Id下降時’主動負載7Π ^ ^ . ί ：: 7- FIV； "# ^,J ^ ^ ^ 請參看第8圖所示，V1；—ipH640的電流Id。 一種主動矩陣有機發光二 /楚Γ 的是，此像素電路係將間朽路圖。與弟7圖不同 電晶體所形成之主動負』:i 〇、没極連接在一起之p型薄膜 晶體620之第二汲極間的 塞配：f陽極端與？型薄膜電 可以藉由補償Vsd下降之：；，：動法同樣 發光二極體640的電流Id之效果。】自動補“ k經有機 睛參看第9圖所示，1兔 一 有機發光二極體像素示意圖'弟二，：例使用之主動矩陣 發光二極體像素包括：帛固？： ’此主動矩陣有機 薄膜電晶體920、電容93n月女/#胲电晶體910、第二N型 方式為第一N型薄膜電晶於機f光二極體94〇。其耦接 一汲極連接資料線、、^日—之第—閘極連接掃描線、第 第二N型薄膜電二極=接！容… 920之第二汲極連接有弟一閘極，弟二N型薄膜電晶體 極連接電容93〇之第二浐極體94〇之陰極端，第二源 而，、甩源負端VsS，有機發光二極體 l〇765twf.ptd 第12頁 1290311 五、發明說明（9) 940之陽極端則連接至電源正端Vdd。 當有機發光二極體940之跨壓v〇led上升時，vds就會 下IV由式（1 )之计异式可知，將導致流經有機發光二極 體9 4 0的私流I d也會跟著下降，故需如第丨〇圖與第丨丨圖所 示之自動補償電路。 。月苓看第1 0圖所示，其為根據本發明第三實施例之主 動矩陣有機發光二極體像素電路圖。圖中顯示，、除了第9 匕第-N型薄膜電晶體91〇、第二N型薄膜電晶體92〇、電 合及有機發光二極體940外，更於第9圖中，由有機發 光二極體940與第二N型薄膜電晶體92〇之第二汲極、第二 源形成之電流傳送路徑中，將閘極與汲極連接在一起 之i溥肤電晶體所形成之主動負載1〇 極與電源負端之間。 匕置於弟一源 因=，當有機發光二極體940之跨壓v〇 led上升，而導 致流經有機發光二極體94〇的電流Id下降時，主動負^ 1010之跨壓也會下降，使得 、 獲得補償，因而VT 63 ^ 上升而Vds下降之幅度亦 流Id。 自動補侦流經有機發光二極體940的電 請參看第1 1圖所示，其為根據本發明 :?主動矩陣有機發光二極體像素電路圖。：；10 = 的是’此像素電路係將間極 ：-弟10圖不同 電晶體所形成之主動負載及極連接在一起之N型薄膜 -之陰極端與第二以 流傳送路徑上。此種作法可以；0二第二汲極間的電 籍由補^員V d s下降之幅度， 10765twf.ptd 第13頁 1290311 五、發明說明（ίο) 而達到自動補償流經有機發 果。 當然，如熟習此藝者應 負載可以為N型薄膜電晶體 實施例中之主動負載，或配 置於薄膜電晶體源極端，但 負載，其實際之配置當視使 綜上所述，本發明至少 1. 可自動補償流經有機 2. 可改善顯示晝面均勻 雖然本發明已以較佳實 限定本發明，任何熟習此技 和範圍内，當可作各種之更 範圍當視後附之申請專利範 光二極體9 4 0的電流I d之效 知，上述任一實施例中之主動 也可以為P型薄膜電晶體。而 置於薄膜電晶體汲極端，或配 實際上亦可兩端同時配置主動 用者之需求而定。 具有如下之優點： 發光二極體之電流。 度及延長產品壽命。 施例揭露如上，然其並非用以 藝者，在不脫離本發明之精神 動與潤飾，因此本發明之保護 圍所界定者為準。 _

10765t.wf.ptd 第14頁 1290311 圖式簡單說明 第1圖係顯示第一實施例使用之主動矩陣有機發光二 極體像素示意圖； 第2圖係顯示根據本發明第一實施例之主動矩陣有機 發光二極體像素電路圖； 第3圖係顯示根據本發明第一實施例之主動矩陣有機 發光二極體像素電路電壓上升曲線比較圖； 第4圖係顯示根據本發明第一實施例之主動矩陣有機 發光二極體像素電路電流下降曲線比較圖； 第5圖係顯示根據本發明第一實施例之另一種主動矩 陣有機發光二極體像素電路圖； 第6圖係顯示第二實施例使用之主動矩陣有機發光二 極體像素示意圖； 第7圖係顯示根據本發明第二實施例之主動矩陣有機 發光二極體像素電路圖； 第8圖係顯示根據本發明第二實施例之另一種主動矩 陣有機發光二極體像素電路圖； 第9圖係顯示第三實施例使用之主動矩陣有機發光二 極體像素示意圖； 第1 0圖係顯示根據本發明第三實施例之主動矩陣有機 發光二極體像素電路圖；以及 第11圖係顯示根據本發明第三實施例之另一種主動矩 陣有機發光二極體像素電路圖。 圖式標示說明： 1 1 0、9 1 0第一 N型薄膜電晶體

10765t.wf.ptd 第15頁 1290311 圖式簡單說明 120 130 140 210 主動負載 92 0 第二N型薄膜電晶體 630 、 930 電容 640、940 有機發光二極體 510 、 710 、 810 、 1010 、 1110 6 1 0 N型薄膜電晶體 6 2 0 P型薄膜電晶體

10765t.wf.ptd 第16頁

Claims (1)

1290311 六、申請專利範圍 U 一種可自動補償電 素電路，包括·· ”L之主動矩陣有機發光二極體像 一主動矩陣有機笋一 了有機發光二極體，該主逐體像素，具有發光顯示用 示亮度，係由流經^陣有機發光二極體像素 電流大小所决定，·以Γ先二極體之-電流傳送路：的 主動負载，配置於兮+、六 經該有機發光二極體的電流“專送路徑，以自動補償流 2 ·如申清專利篇 動矩陣有機發光二極體^所述之可自動補償電流之主 光二極體像素包括： 〃电路，其令該主動矩陣有機發 第一Ν型薄膜電晶體，且有一第 極及一第一源極， 一有第—閘極、〜第— 接資料線； 第一閘極輕接掃描線，該第-沒極輕 一第二ν型薄膜電晶體，具有一 :i:第：源極，該第二閘極_亥第：v極二第第二汲 極輛接一電源正端； 。亥弟_沒 第容，具有一第一端及一第二端，該第-端耦接， 弟-閘極，該第二端耦接該第二源極；以& @耦接该 所述之有機發光二極體，具有一陽極端及— 该％極端耦接該第二源極，該陰極端耦接一電源^ ^， 3.如申請專利範圍第2項所述之可自動補償 '電、、宁 機發光二極體像素電路，其中該主動負係之： 於邊IW極端與該第二源極間之該電流傳送路徑。 10765twf.ptd 第17頁 1290311 申請專利範圍 4 ·如申請專利範圍第2項所述之可自動補償電流之主 動矩2有我發光二極體像素電路，其中該主動負載係配置 於為電源正端與該第二汲極間之該電流傳送路徑。 5·如^請專利範圍第1項所述之可自動補償電流之主 矩陣有機發光二極體像素電路，其中該主動矩陣有機發 光一極體像素包括： 一》 N、型溥膜電晶體，具有一第一閘極、一第一汲極及 =了源極，該第一閘極耦接掃描線，該第一汲極耦接資 一P型 接一電 第二閘 所 該陽極 6 · 動矩陣 於該陽 源極， 源正端 電容， 極，該 述之有 端搞接 如申請 極端與 7·如申請 動矩陣有機發 於該電源正端 8 ·如申請 動矩陣有機發 該第二 ， 具有一 第二端 機發光 該第二 專利範 —才兩 該第二 專利範 —才亟 與該第 專利範 光二極 豊，具有一第二閘極、一第二沒極及 閘極耦接該第一源極，該第二源極来 第一端及一第二端，該第一端耦接言 孝馬接該第二源極；以及 :;體，具有一陽極端及-陰極端: =，該陰極端輕接一電源'負端。 圍苐5項所述之可自動補償 體像素電路，其中該主動"'之主 汲極間之該電流傳送路彳& 、載係配j 動^償電流之主 -、;f电、中该主動負載係配3 一，原極間之該電流傳送路徑。 圍第1項所述之可自動補償略、、六 體像素電路，其中該主動/;IL之主 &陣有機養

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光二極體像素包括： 一第一 N型薄膜電晶體 極及一第一源極，該第_閘 接資料線； 具有一第一閘極、一第一汲 極耦接掃描線，該第一汲極輕 極及一 極耦接 f ,N型薄膜電晶體，具有-第二間極、-第二汲 弟源極亥第一閘極耦接該第一源極，該第一源 一電源負端； 取 第 閘 所 該陽極9. 動矩陣 於該陰 10 動矩陣 於該電 11 動矩陣 與 >及極 12 動矩陣 與汲極 一電容，具有一第一端及一第 端，該第一端耦接該 極’該第二端耦接該第二源極；以及 述之有機發光二極體，具有一陽極端及一陰極端， 端轉接一電源正端，該陰極端耦接該第二汲極。 利範圍第8項所述之可自動補償電流之主 極體像素電路，㊣中該主動負載係配1 極^與该弟二汲極間之該電流傳送路徑。 .如申請專利範圍第 有機發光二極體像素電路，”該 ?端與：第二源該 二載係配】 有機發光二極體像素恭 其中該彳員電流之三 連接在一起之n型薄膜\晶體。Λ貞载為閘才 .如申請專利範圍第w =光二極體像素電：…該以電流之: 連接在一起之P型薄與電晶體。 _貞載為間才