TWI354251B - Pixel circuit of organic light emitting display - Google Patents
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Description
1354251 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 - 本發㈣㈣—種電路’制是-種有機發細示器之像素 電路。 【先前技術】 最近’多媒體越發展,平面顯示器(FPD)變得越加重要。因此, 各種平面顯示器如液晶顯示器_)、電漿顯示面板(PDP)或有機 響光顯示器正廣泛地使用。 尤其’有麟光具有響應咖快、·耗及自發光特 性。此外,有機發_示器具有寬闊視角,以致無關乎螢幕大小 • 錄賞位置皆㈣以極佳方式顯福錢像。由於有機發光顯示 .H可於低溫下製造並且可透過半導體齡.造,以致有機發光 顯示器具有簡單的製造過程。因此,有機聽顯示器成為新二代 顯示器的焦點β Φ 通常,有機發光顯示器係透過通電激發有機化合物而實現發 光操作。為了顯示特定_,有機發絲示器具有以矩陣形式排 列之ΝΧΜ有機發光二極體(〇LED),並且可執行㈣編程驅動操 作或電流編程驅動操作。有機發光顯示器的驅動方法具有被動式 矩陣類型及利用薄膜電晶體之主動式矩陣類型。 ^ 。在被動式矩陣類型中’陽極與陰極係呈一直角。]^極由掃目苗 訊號選取且陰極可接收資料訊號,藉由施加於陽極與陰極間之資 6 1354251 料訊號使OLED執行發光操作。 在主動式矩陣類型中,薄膜電晶體係連接至氧化銦錫(ITO)電 •極’且細電晶體之閘極連接至電容,透賴存於電容中的電慶 以執行OLED的發光操作。 « 請參閱「第1圖」Μ系為習知有機發光顯示器之結構圖。 如「第1圖」所示’有機發光顯示器1〇〇包含顯示面板11〇、 掃醜動雜120、資料购部份130、㈣部份uo及電源供應 部份150。 顯示面板110具有資料線D1至Dm、掃猫線S1至Sn及像素 電路P11至Pnm。資料線D1至如係沿第一方向排列,並與沿第 ' 二方向排列之掃瞄線S1至Sn相交錯。像素電路P11至Pnm配置 • 在通過資料線D1至Dm與掃聪線SISSn所交錯形成之像素區域 中。 % 控制部份140輸出控制訊號至掃瞄驅動部份120、資料驅動部 份130及電源供應部份15〇。 電源供應部份150根據控制部份14〇的驅動控制操作以輸出 、_示面板110、掃瞄驅動部份120及資料驅動部份130所需之電 . 墨。電源供應部份150尚透過第-電源線160與第二電源線17〇 提供用以驅動顯示面板11〇之電壓。 掃瞄驅動部份120根據控制部份140的控制訊號向連接至掃 喝驅動部份120的掃瞄線S1至%輸出掃瞄訊號。因此,顯示面 7 J〇425l 板〗1〇的像素電路PI 1至Pnm係由掃瞄訊號所選取。 •資料驅動部份130係與根據控制部份14〇自掃瞎驅動部份咖 輪出的掃瞎訊號同步,以使資料驅動部份m通過連接至資料驅 動部份m之資料線D1至Dm向像素電路P11至pnm施加資料 訊號。因此,顯示面板110藉由像素電路m至pnm響應此資料 訊號之發光操作以顯示既定之影像。 凊參閱「第2圖」,係為習知有機發光顯*器之像素電路之電 路圖。 如「第2圖」所示’像素電路包含開關電晶體Ms、電容、 驅動電晶體MD及有機發光二極體〇LED。開關電晶體ms傳輸 來自負料'線Dm的 > 料訊號以響應掃瞒線Sn的掃目苗訊號。通過開 關電晶體MS的資料訊號儲存於電容Cgs當中。儲存於電容、 中的資料訊號用以產生驅動電晶體應之驅動電流。因此,有機 發光二極體OLED根據此驅動電流而執行發光操作。 流經有機發光二極體0LED之驅動電流w可以下列(式^ 表示: 【式1】 1 OLED ^ γ ICC Vgs- Vih^2 其中vgs表示驅動電晶體的源·閘極電壓,且%表示驅動電晶 體的臨界電壓。 具有像素電路的有機發光顯示!1係為絲式轉類型,且可 逸過流經有機發光二極體OLED之驅動電流I0LED以控制亮度。因 此,應確保薄膜電晶體的均勻度、臨界電壓及電荷載子的遷移率。 用於有機發光顯示器的薄膜電晶體可利用非晶矽或低溫多晶 矽而形成。多晶矽具有較非晶矽大1〇〇至2〇〇倍之遷移率,以致 利’用多晶矽薄膜電晶體以製造有機發光顯示器之需求曰漸遽增。 多晶矽可透過非晶矽的結晶化而製得,此結晶過程係利用準 分子雷射進行退火而完成。當非晶矽的結晶化完成時,由於準分 子雷射脈衝的非均勻性,以致可能造成多晶石夕的晶粒大小不均。 因此,每個薄膜電晶體具有不同的特性,以致容易造成每個像素 在相同灰階下具有不同的亮度展現。 【發明内容】 鑒於上述之問題,本發明提供一種有機發光顯示器的像素電 路,用以有效地補償薄膜電晶體的臨界電壓及遷移率,並允許低 灰階党度之顯示。 本發明之有機發光顯示器之像素電路包含有第一電晶體、第 -電容、第二電晶體、第三電晶體、第四電晶體、第二電容、第 五電晶體及有機發光二極體。第一電晶體用以傳輸來自資料線之 資料訊號以響應來自掃瞄線之掃瞄訊號。第—電容用以儲存第一 電晶體所接收之資料訊號。此外’第二電晶體用以補償臨界電麗 且第二電晶體的臨界電壓係透過第二電晶體的二極體連接而傳 輪。第三電晶體向第二電容傳輸第二電晶體的臨界電愿。第四電 9
Ji 連接峨來自控制線之控制訊 體產生對應於第晶體所接收的臨界電壓。第五電晶 咖及弟―电谷之重置電壓之驅動電流,此重置電 i係由於開啟第三電晶體 執行發光操作。 μ _發仏極體根據驅動電流 =關本發_特徵與實作’賊合圖示作最佳實施例詳細說 啊如下。 【實施方式】 請參閲「望® 3 _ 圖」,係為根據本發明第一實施例之有機發光 .,肩示裔之像素電路之電路圖。 如第3Α圖」所示,根據本發明第一實施例之電路圖包含一 第一電晶體Tl、-第一電容d、-第二電晶體Τ2、一第三電晶 體Τ3、-第四電晶體Τ4、一第二電容Q、一第五電晶體乃及一 有機發光二極體OLED。 _第電阳體丁1響應自第一掃瞄線Snl所接收之掃瞄訊號以傳 輪來自貝料線加之資料訊號。自第一電晶體τι傳輸的資料訊號 绪存於第電谷ci中。此外,第二電晶體T2用以補償臨界電壓。 第電曰曰體Τ2的臨界電壓係由於第四電晶體Τ4的開啟與第二電 曰曰體Τ2間形成二極體連接而傳輸。第二電晶體丁2的臨界電壓則 儲存於第一電容C2巾。第四電晶體Τ4響應透過控制、線Μ所傳 輪的控制訊號而開啟。當第四電晶體Τ4開啟時,第二電晶體Τ2 1354251 係為二極體連接。此外,第三電晶體乃響應透過第二掃晦線犯 所傳輪的掃瞄訊號而開啟/關閉。當第三電晶體T3開啟時,第一 及第一電容C1及C2的電壓將被重置。因此,將節點a的重置電 屋施加至第五電晶體T5的閘極,以使第五電晶體T5產生與重置 電壓相應之驅動電流。所產生的驅動電流流過有機發光二極體 OLED進而使有機發光二極體OLED執行發光操作。 第-及弟二電容C1及C2之電極連接至第—電源線wd。此 外,第一及第一電容C1及C2之其他電極分別連接至第三電晶體 T3的兩個電極。此外,第二及第五電晶體12及丁5彼此具有相同 的臨界電壓和遷移率。 請參閱「第3B圖」,係為本發明第一實施例之第3A圖中之 像素電路之操作時序圖。 如「第3B圖」所示,像素電路之操作具有編程步驟j、資料 儲存步驟Π及發光步驟ΠΙ。 在編程步驟I當中’高電壓訊號透過第一掃瞄線Snl而施加 至第一電晶體T1 ’且低壓訊號施加至第二掃目苗線sn2及控制線 AZ。由於低壓訊號使得第三電晶體T3及第四電晶體T4被開啟。 此外,第二電晶體T2藉由第四電晶體T4的開啟而形成二極體連 接。換言之,由於弟四電晶體T4之開啟,使得第二電晶體T2的 閘極與沒極彼此電性連接。此外’第二電晶體T2的臨界電壓被儲 存在第一電容C1及第二電容C2中。節點A的電壓可由下列(式 11 1354251 2)表示: 【式2】 VA^Vdd + Vth ,
在資料儲存步驟Π中,高壓訊號透過第二掃瞄線Sn2施加至 第三電晶體T3 ’且低壓訊號透過第一掃瞄線Snl施加至第一電晶 體T卜此外,第四電晶體T4透過控制線AZ接收低壓訊號。第一 電晶體T1和第四電晶體T4藉由低壓訊號而開啟,且資料訊號透 過連接至弟一電晶體T1的資料線Dm而施加。資料訊號可為電流 且可透過資料線Dm而匯集。當施加資料訊號時,儲存補償電壓 的第一電容C1反映第二電晶體T2之臨界電壓與遷移率。 由資料訊號所產生的電流Idata和節點A之電壓VA可以下列 (式3)表示: 【式3】 (1) .(2) (3) VA= Vc ..................... jK2(Vc-Vdd-Vth)2
Vc =
Vdd + Vth - 在發光步驟m中,高壓訊號透過第一掃瞄線Snl及控制線 AZ而施加,且低壓訊號透過第二掃瞄線Sn2而施加。第三電晶體 T3藉由低壓訊號而開啟。此外,第一電晶體T1和第四電晶體T4 藉由高壓訊號而關閉。由於第三電晶體T3之開啟以致儲存在第一 12 電容Cl及第二電
加+ 的電壓被重置,且截點AH 加至弟二電晶體T2和第五電晶趙T5之閉極。♦錢 儲存於第一雷交Γ1 + 在資料儲存步驟Π帽存=f祕勤€流編程步驟之操作而 +错存的電麗。此外,儲存在第二電容Γ, 士 電堅具有在編程步驟工令的第的 此,笛一帝々 )弟一电日日姐Τ2之臨界電壓分量。因
谷C1和第二電容C2之重置電壓可反映第二電晶體Τ2 之臨界電®與遷鲜。在編程步驟m巾,_ A 下列(式4)表示: A 【式4】 yA = CxVc C2{Vdd ^Vth) A Ci+C2 ~~ 此外,第二電晶體T2係在三極區運作且第五電晶體乃係在 飽和區運作。第二電晶體T2之沒極電流‘打與第五電晶體丁5之 汲極電流ι^Τ5相同。此外,汲極電流IdsT5流過有機發光二極體 OLED。汲極電流1如乃可以下列(式5)表示: 【式5】 -(1) -(2) ^ds-r2 = K2 [(VA-Vdd-Vth)(VB-Vdd) - ~{VB-Vdd)2 Jds-Ts = ~^K^iVA-VB-Vthf
WT (K2 = μ C -2- ? -^5= ^ )
Lr Lj'T, (3) -(4) 1354251 TOLED~ ^-T2~ ^ds-: oled=^2 {K2+K^) (^4' Vdd- Vth)' -(5) 在(式5)中,μ係為遷移率,(^係為如氧化物之電容,為 通道寬度,以及L為通道長度。此外,電流1〇^〇係為流經有機發 光二極體OLED之電流,且Va係為第—及第二電容〇及C2之 重置電壓。 此外’流經有機發光二極體0LED之電流^卽可以下列(式 6)表示: 【式6】 2
IOLED
X I dai κ2+κ5 - cx+c2 如(式6)中所示,在資料儲存步驟π中編程後的電流可流經具 有預設編程後電流比之有機發光二極體OLH)。因此,像素電路 可透過利用與資料訊號之編程後電流Idata成比例之驅動電流I0LED 以驅動有機發光二極體OLED。 當根據習知技術顯示低灰階時,低灰階由於寄生電容和低資 料訊號而不具有足夠的亮度。然而,根據本發明的第一實施例之 像素電路能夠接收/匯集足夠的資料電流,且能夠顯示低灰階。 流過有機發光二極體OLED的電流Ioled可透過第二及第五電 晶體T2及T5的通道寬度與通道長度比W/L而決定。因此,流過 14 -有機發光二極體0LED的電流IOLED可透過第-及第二電容口及 Q的電各定。此外’當設計像素電路時,|生驅動電流的 .第五電晶體T5之特性可透過控制第一及第二電容α及c2 = v容而達最佳化。 叫參閱「第4A圖」及「第4B圖」係分別表示本發明第二實 施例之像素電路之電路圖及時序圖。 φ 〃 * 4A圖」及「第4B圖」所示之第二實施例之像素電路除 了第及第二電晶體Ή及丁3的閘極共同連接至掃瞎線%之外, 其餘皆與第一實施例之像素電路具有相同的結構。 當第-電晶體T1開啟時’第三電晶體乃將會關閉,以使第 • —及第三電晶體Ή及T3具有彼此相反的導電型態。gp,第一電 曰曰曰體T1可為PMOS ’則第三電晶體則為。因此,當低電壓 訊號透過掃聪線Sn而施加時’第一電晶體T1則被開啟。當高電 祕號透過縣線Sn施加時,第三電晶體T3馳開啟。 在第電晶體丁 1及第三電晶體T3係為彼此相反的導電型態 之情況下,可減少訊號線的數目,進而簡化製程並可增加孔徑比: 第5A圖」及「第犯圖」係為本發明第三實施例之像素電 路之電路圖及時序圖。 請參閱「第5A圖」及「第5B圖」,第三實施例之像素電路 除了第-電晶體T1之閘極連接至第n條掃轉%且第三電晶體 T3之閘極連接至第n+1條狀線Sn+1之外,其餘皆與第一實施 15 明4251 例之像素電路具有相同的結構。此外,第一電晶體T1可為PMOS, 而第三電晶體T3可為NMOS。 - 當低壓訊號透過第η條掃瞄線Sn而施加時,高壓訊號則透過 - 第n+1條掃瞄線Sn+Ι施加。因此,在連接至第η條掃瞄線Sn之 像素電路儲存資料訊號期間,連接至第n+1條掃瞄線Sn+Ι之像素 電路儲存臨界電壓。在連接至第n條掃瞄線Sn之像素電路執行發 鲁光刼作期間,連接至第n+1條掃瞄線Sn+Ι之像素電路可編成資料 電流。第三實拖例之像素電路可使訊號線的數目減少,進而簡化 製程並可增加孔徑比。 第6A圖」及「第6B圖」係分別為本發明第四實施例之像 素電路之電路圖及時序圖。此外,「第6A圖」係為「第3a圖」 之互補電路。因此,「第6B圖」t所示之像素電路操作係與「第 B圖」所示之操作互補。 幸第及帛7B圖」係分別為本發明第五實施例之像 素电路之電路圖及時序圖。第 4 厅回弟7八圖」所不之像素電路係與「第 A圖」所不之像素電路互補。 「第8A圖」及「第SB圖」係分別 素電路之電路圖及時序圖。第8 月第,、以例之像 5八圖」所矛之傻去·」斤不之像素電路係與「第 〜所不之像素電路互補。因此 矛 路她_「第则」所示之操作互補。以所示之像素電 「第9圖」係流過本發明第—實施 像素電路之有機發光 16 1354251 二極體之電流模擬圖。「第9圖」中,根據第一實施例之有機發光 二極體之像素電路之設計係為第一及第二電容C1 &C2分別具有 .150pF。此外’第二及第五電晶體T2及T5之常數比K2 : K5係設 計為4 : 1。 曲線Α係根據編程步驟中資料訊號之電流w而顯示流過有 機發光二極體OLED之電流。曲線B薩示與電流有 關之電流Idata。 鲁 如「第9圖」所示1由資料訊號編程之電流Idata約為21μΑ 時,流過有機發光二極體0Lro之電流i〇led約為彻仏。因此, 根據第-實施例之像素電路可控制此電流Ι〇·相對於電流ι^具 • 有1 · 40之比例。 本發明之像素電路可有效地補償驅動電晶體的臨界電壓及遷 移率’進而增加亮度的均勾性。由於可控制資料訊號之電流‘ 鲁 過有機發光-極體之電流I〇LED比例’因此可容易地顯示低灰 階。 前述本發明之說明實質上碰是絲性的,因此,任何不脫 離本發明主旨要點之變化與修飾均闕於本發明之祠保護範圍 之内這些交化與修飾不應當被認為是脫離了本發明之精神和保 護範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖為習知有機發光顯示器之結構圖; 17 丄354251 第2圖 第3A 之電路圖; 為為知有機發m之像素電路之電路圖; 圖為本發明第—實施例之有機發光顯示器之像素電路 • 第3B圖為第3A圖之像素電路之操作時序圖; 第4A圖為本發明第二實施例之像素電路之電路圖; 第4B圖為本發明第二實施例之像素電路之時序圖. • 帛5A圖為本發明第三實施例之像素電路之電路圖;’ 苐5B圖為本發明第三實施例之像素電路之時序圖; 第6A圖為本發明第四實施例之像素電路之電路圖,· 第6B圖為本發明第四實施例之像素電路之時序圖; , 帛7A圖為本發明第五實施例之像素電路之電路圖·’ • _圖林發鄕五實補之像錢路之時序圖. 第队圖為本發明第六實施例之像素電路之電路圖. • 本發轉施例之像素電路之時序圖;以及 第9圖為流經本發明第一實 體之電流模_。 路之有機發光二極 【主要元件符號說明】 100 有機發光顯示器 110 顯示面板 120 掃瞄驅動部份 130 資料驅動部份 18 1354251
140 控制部份 150 電源供應部份 160 第一電源線 170 第二電源線 A 節點 AZ 控制線 Cl 第一電容 C2 第二電容 Cgs 電容 D1 〜Dm 資料線 【data 資料訊號之電流 I〇LED 有機發光二極體之驅動電流 MD 驅動電晶體 MS 開關電晶體 OLED 有機發光二極體 Pll 〜Pnm 像素電路 SI 〜Sn 掃猫線 Snl 第一掃瞄線 Sn2 第二掃瞄線 T1 第一電晶體 T2 第二電晶體 19 1354251 Τ3 第三電晶體 Τ4 第四電晶體 Τ5 第五電晶體 VDD 第一電源線 20
Claims (1)
1354251 . 丄 100年8月17日替換頁 十、申請專利範圍: -一 L —種有機發光顯示器之像素電路,其包含 一第一電晶體,用以傳齡水ώ 一 馬采自一貧料線之資料訊號以響應 來自一掃瞄線之掃瞄訊號; 一=一電容’用以儲存該m體所接收之資料訊號; -第二電晶體’用以補償—臨界電壓; 一第三電晶體,肋傳輪該第二電晶體之該臨界電壓; 第四电33體,用以響應來自—控制線之控制訊號而使該 第一電晶體構成二極體連接; -第-電容’用以儲存該第三電晶體所接收之該臨界電 壓; -第五電晶體’用以產生一對應於該第一及第二電容之重 置電墨之驅動電流’該重置電壓係由於開啟該第三電晶體而產 生;以及 一有機發光二極體,係根據該驅動電流執行發光操作。 I如申請專利範圍第1項所述之像素電路,其中該第二電晶體與 該第五電晶體具有相同的臨界電壓及遷移率。 3·如申請專利範圍第1項所述之像素電路,其中該第一電容與該 第二電容系共同連接至一第一電源線。 4·如申請專利範圍第1項所述之像素電路,其中該第二電晶體具 有比該第五電晶體大的通道寬度與通道長度比(W/L)。 5·如申請專利範圍第1項所述之像素電路,其中該第一電晶體係 21 1354251 年8月17日替換頁. 連接至一第一掃瞄線,且該第三電晶體係二第二-- 線。 6. 如申請專利範圍第5項所述之像素電路,其中該第二電晶體係 : 為二極體連接,當低壓訊號透過該控制線施加 時,該第二電晶體透過該第三電晶體傳輸該臨界電壓至該 電容。 一 7. 如申凊專利範圍第6項所述之像素電路,當該第—電晶體及該 第四電晶體開啟時,該第-電容儲存該資料訊號。包曰曰μ 8. 如申請專利範圍第7項所述之像素電路,當該第三電晶體開啟 且該第-及第四電晶體關閉時’該第一及第二電容之重置電壓 施加至該第二及第五電晶體之閘極。 土 9. 如申請專利範圍第δ項所述之像素電路,當該第一及第二電容— 之重置電壓施加至該第二及第五電晶體之閘極時,該第五電2 - 體產生與流過該第二電晶體的電流相同之驅動電流,以使該^ 動電流流過該有機發光二極體。 _ 1〇.如申請專利範圍第1項所述之像素電路,其中該第一、第二、 第二、第四及第五電晶體係為PM〇s電晶體或丽〇3電晶體。 η·如申請專利範圍第1項所述之像素電路,其中該第一、第二、 第四及第五電晶體係為pmos電晶體,且該第三電晶體係為 PMOS電晶體或NMOS電晶體。 12.如申請專利範圍第U項所述之像素電路,其中該第—及第三 22 . 100年8月17日替換頁 • 電晶體具有共同連接至該掃瞄線之閘極。 | 13·如申請專利範圍第u項所述之像素電路,其巾該第—電晶體 係連接至一第n條掃瞄線且該第三電晶體連接至一第Π+1條掃 稱線。 ” i4·如申請專利範圍第丨項所述之像素電路,其中該第—電源線提 供一負源電壓。 15·如申請專魏圍第14項所述之像素電路’其中該第五電晶體 具有一汲極,該汲極係連接至該有機發光二極體之陰極。
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