CN100367673C - 发光二极管显示面板及其数字/模拟转换器 - Google Patents

Abstract

一种发光二极管显示面板包括基板、像素与数字/模拟转换器。基板具有第一区域与第二区域，形成于第一区域的薄膜晶体管是具有第一通道掺杂浓度，形成于第二区域的薄膜晶体管是具有第二通道掺杂浓度。像素配置在第二区域。数字/模拟转换器包括多个开关电路与多个电流源，多个开关电路根据灰阶值选择性地导通并配置于第二区域。多个电流源分别与对应的多个开关电路电性连接并依据所对应的多个开关电路的导通状态，各自选择性地输出一电流以产生像素电流，其是配置在第一区域。第一区域的薄膜晶体管的临界电压偏移量小于第二区域的薄膜晶体管的临界电压偏移量。

Description

发光二极管显示面板及其数字/模拟转换器

技术领域

本发明涉及一种发光二极管显示面板，且特别涉及一种数字/模拟转换器。

背景技术

发光二极管像素的发光亮度与所流经的像素电流成正比，故其多以电流方式驱动。藉由驱动电路依据不同的灰阶值提供对应的像素电流，使得发光二极管像素依照像素电流产生对应的亮度。所以像素电流的大小直接影响发光二极管像素的发光亮度。而一般产生像素电流的方法有很多种，多以薄膜晶体管作为电流源，依据2^N个灰阶值设定N个电流源并分别产生N个电流大小，依序为(2⁰)I、(2¹)I、(2²)I...(2^N-1)I等，N是为正整数。在显示过程时，依据灰阶值开启对应的电流源，并将开启的电流源所输出的电流加总后输出，以为像素电流。

请参照图1，其绘示乃传统数字/模拟转换器的电路架构示意图。以数字/模拟转换器100用以产生8种像素电流IP为例说明，其包括9个薄膜晶体管QA1～QA3、QB1～QB3及QC1～QC3。薄膜晶体管QA1～QA3均用来当成电流源，其通道宽度与长度的比值分别为W/L、2W/L及4W/L，以分别产生不同大小的电流I、2I、4I。

假设，当灰阶值D为数据信号(D2D2D0)＝(110)₂时，薄膜晶体管QB1不导通，电流I经由薄膜晶体管QC1、QA1至地电压，而薄膜晶体管QB2、QB3因数据信号D2与D1为高电位以导通，故电流2I、4I分别经由薄膜晶体管QB2、QB3及QA2、QA3至地电压，并以为像素电流IP。因此数字/模拟转换器100所输出的像素电流IP将为2I+4I＝6I，并输出至对应的像素，以显示灰阶值D＝(110)₂所代表的亮度。

但是，数字/模拟转换器100目前多以低温多晶硅制程技术来实现，以将其整合至发光二极管显示器的显示面板中。电流源是由低温多晶硅薄膜晶体管QA1～QA3来实现，或以其他由薄膜晶体管为架构所组成的电路来达成电流源。但不论怎样的架构，利用低温多晶硅技术所制作出的薄膜晶体管，其临界电压(threshold voltage)与载子迁移率的偏移量(Variation)都会因激光结晶制程而造成变异，使得每个作为电流源的薄膜晶体管，例如QA1～QA3，其彼此的临界电压与载子迁移率的偏移量将变得不一样，造成数字/模拟转换器100输出的像素电流IP将会与灰阶值D所对应的电流有误差产生，而无法达到预定的发光亮度。

请参照图2，其为传统电流源分布示意图。传统的解决方法是让产生电流I、2I、4I、8I的电流源在空间上平均分布，即每个电流源理想上均产生固定电流I，例如依比例用两个电流源产生2I，用四个电流源产生4I，用8个电流源产生8I等，以此类推。请参考图2，空间上平均分布是指，当灰阶值D所对应的像素电流IP为8I时，用八个电流源产生8I，其八个电流源分别为图2中的A、B、C、D、E、F、G、H，并将八个电流源A、B、C、D、E、F、G、H是分散在左右两边，藉由这种将产生8I的电流源在空间上平均分布以降低每一像素电流IP间彼此的差异。但此种做法会大幅增加了数字/模拟转换器100的面积。故为了解决因薄膜晶体管的临界电压及载子迁移率会因激光结晶制程而造成变异，所造成每个薄膜晶体管彼此的临界电压与载子迁移率的偏移量不同，使得画面不均匀的问题，是业界急需解决的课题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种发光二极管显示面板及其数字/模拟转换器，以解决每个以薄膜晶体管实现的电流源，其彼此的临界电压偏移量不一样的问题，以提高画面品质。

根据本发明的目的，提出一种数字/模拟转换器，其是用于发光二极管显示面板。发光二极管显示面板具有基板与至少一个像素。基板具有第一区域与第二区域。像素至少包括一个第一薄膜晶体管及一发光二极管。第一薄膜晶体管用以根据像素电流以驱动发光二极管。第一薄膜晶体管是配置于第二区域。数字/模拟转换器包括多个开关电路与多个电流源。多个开关电路分别以至少一个第二薄膜晶体管达成并根据一灰阶值选择性地导通。多个开关电路是配置于第二区域。多个电流源分别以至少一个第三薄膜晶体管达成并分别与对应的多个开关电路电性连接，并依据所对应的多个开关电路的导通状态，以各自选择性地输出一电流以产生像素电流。多个电流源是配置于第一区域。

其中，形成于第一区域的薄膜晶体管是具有第一通道掺杂浓度，形成于第二区域的薄膜晶体管是具有第二通道掺杂浓度。在低温多晶硅制程下，第一区域的薄膜晶体管的临界电压(Threshold Voltage)偏移量(variation)为第一偏移量，第二区域中的薄膜晶体管的临界电压偏移量为第二偏移量，第一偏移量是小于第二偏移量。

根据本发明的另一目的，提出一种发光二极管显示面板，其包括基板、像素与数字/模拟转换器。基板具有第一区域与第二区域。像素至少包括一个第一薄膜晶体管及一发光二极管。第一薄膜晶体管用以根据像素电流驱动发光二极管并配置于第二区域。数字/模拟转换器依据灰阶值以输出像素电流，其包括多个开关电路与多个电流源。多个开关电路分别以至少一个第二薄膜晶体管达成并根据灰阶值选择性地导通。多个开关电路配置于第二区域。多个电流源分别以至少一个第三薄膜晶体管达成。多个电流源是分别与对应的多个开关电路电性连接并依据所对应的多个开关电路的导通状态，以各自选择性地输出一电流以产生像素电流。多个电流是配置于第一区域。

其中，形成于第一区域的薄膜晶体管是具有第一通道掺杂浓度，形成于第二区域的薄膜晶体管是具有第二通道掺杂浓度。在低温多晶硅制程下，第一区域的薄膜晶体管的临界电压(Threshold Voltage)偏移量(variation)为第一偏移量，第二区域中的薄膜晶体管的临界电压偏移量为第二偏移量，第一偏移量是小于第二偏移量。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为传统数字/模拟转换器的电路架构示意图。

图2为传统电流源分布示意图。

图3为低温多晶硅薄膜晶体管的掺杂剂量与临界电压的实验结果图。

图4为依照本发明一较佳实施例的一种电激发光体显示面板的示意图。

图5A为以薄膜晶体管做为电流源的一例的电路示意图。

图5B为以薄膜晶体管做为电流源的另一例的电路示意图。

图6为以数字/模拟转换器408(1)为一例的电路架构示意图。

附图符号说明

100：数字/模拟转换器

400：发光二极管显示面板

402：基板

404：数据驱动电路

406：像素阵列

408：数字/模拟转换器

410：扫描驱动电路

晶体管：QA1、QA2、QA3、QB1、QB2、QB3、QC1、QC2、QC3、Q1、Q2、Q3

具体实施方式

低温多晶硅薄膜晶体管在制程时，在不同的通道掺杂浓度下，制造出的薄膜晶体管，其临界电压会有不同的偏移量(Variation)。请参照图3，其所绘示乃低温多晶硅薄膜晶体管以XeCl激光在能量350mJ/cm²的条件下所得到的掺杂剂量与临界电压的实验结果图。横轴代表通道掺杂浓度的掺杂剂量(doping dosage)，以cm^-2为单位。纵轴代表临界电压Vt，以伏特(voltage)为单位。曲线N为NMOS的掺杂剂量与其临界电压偏移量的关系曲线，曲线P为PMOS的掺杂剂量与其临界电压偏移量的关系曲线。在不同的掺杂剂量下，形成不同的通道掺杂浓度，使得薄膜晶体管会有不同的临界电压偏移量，误差节线(error bar)E是用以代表临界电压偏移量(Variation)的大小。例如，在掺杂剂量为1.0E+13cm^-2时，NMOS的临界电压偏移量(Variation)的大小是对应至误差节线E的长度。误差节线E越长表示偏移量越大，亦即表示NMOS的临界电压的差异性越大。因此可知，曲线N中，NMOS的临界电压偏移量最大是在掺杂剂量为1.0E+13cm^-2时。

利用此关系，找出某一掺杂剂量下的所形成的通道掺杂浓度，制造出的薄膜晶体管，其临界电压偏移量最小，即误差节线最短。例如将PMOS经由掺杂硼(Boron)来改变其通道掺杂浓度(channel doping)，并找出PMOS的临界电压偏移量(Variation)最小时的通道掺杂浓度，例如图3中的A点，其掺杂剂量为8.0E+12cm^-2时，PMOS的临界电压的偏移量(Variation)是为最小。故以此掺杂剂量8.0E+12cm^-2所制作出来的薄膜晶体管，其用以做为电流源使用时，各个电流源所输出的电流与理想值的差异将最小，使得数字/模拟转换吕所输出的像素电流更接近理想值。

请参照图4，其绘示乃依照本发明一较佳实施例的一种电激发光体显示面板的示意图。电激发光体显示面板包括基板402、数据驱动电路404、扫描驱动电路410与像素阵列406。基板402例如为电激发光体显示基板，其是具有一第一区域L1与一第二区域L2。像素阵列406由多个像素所组成，每个像素至少包括一个薄膜晶体管Q1及一个电激发光体，电激发光体例如为有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode)或高分子有机发光二极管(Ploymer Light Emitting Diode)(薄膜晶体管Q1与电激发光体未绘示在图4中)。故电激发光体显示面板例如发光二极管显示面板。薄膜晶体管Q1是用以根据像素电流以驱动发光二极管。薄膜晶体管Q1是配置在第二区域L2。扫描驱动电路410是依序输出扫描信号至像素阵列406以使每个像素接收对应的像素电流IP′(1)～IP′(X)，X是为正整数，扫描驱动电路410是配置在第二区域L2。

数据驱动电路404依据灰阶值以输出像素电流IP′(1)～IP′(X)并包括多个数字/模拟转换器408(1)～408(X)。每个数字/模拟转换器408(1)～408(X)均包括多个开关电路与多个电流源(多个开关电路与多个电流源未绘示于图4中)。多个开关电路是分别以至少一个薄膜晶体管Q2达成。多个开关电路是根据灰阶值选择性地导通，并配置于第二区域L2。多个电流源是分别以至少由一个薄膜晶体管Q3达成并分别与对应的开关电路电性连接，以依据所对应的开关电路的导通状态，以各自选择性地输出一电流以产生像素电流IP。多个电流源是配置于第一区域L1。其中，形成于第一区域L1的薄膜晶体管，例如薄膜晶体管Q3，是具有第一通道掺杂浓度，形成于第二区域L2的薄膜晶体管，例如薄膜晶体管Q1与Q2，是具有第二通道掺杂浓度，于低温多晶硅制程下，第一区域L1的薄膜晶体管Q3的临界电压(ThresholdVoltage)偏移量(variation)为一第一偏移量，而第二区域L2中的薄膜晶体管Q1、Q2的临界电压偏移量为第二偏移量，第一偏移量是小于第二偏移量。

进一步来说，本实施例与传统不同的地方在于：传统作法方面，整个驱动电路，例如数据驱动电路或者扫描驱动电路，均与像素阵列以同一通道掺杂浓度制作于同一基板402上，此通道掺杂浓度例如为第二通道掺杂浓度，在第二通道掺杂浓度下，PMOS与NMOS的临界电压的绝对值是相近，以利电路设计。但在此通道掺杂浓度下，薄膜晶体管的临界电压偏移量较大，例如图3中掺杂剂量为2.0E+12cm^-2时，PMOS与NMOS的临界电压是接近对称(于图3中的B、C两点)。然，此时PMOS的误差节线E′相较于其他掺杂剂量下为大，所以此掺杂剂量(2.0E+12cm^-2)下PMOS的临界电压偏移量较大。而本实施例于每个数字/模拟转换器408中，多个电流源以具有第一通道掺杂浓度的薄膜晶体管，例如薄膜晶体管Q3，来实现。藉由本实施例的精神，经由实验找出此使临界电压的偏移量最小时的掺杂剂量，以此掺杂剂量所产生的通道掺杂浓度作为第一通道掺杂浓度，以此第一通道掺杂浓度下形成薄膜晶体管Q3设置于基板402中的第一区域L1中。如此，将可得到临界电压偏移量最小的薄膜晶体管Q3，以减少以薄膜晶体管Q3实现的多个电流源彼此间的元件差异，以使多个电流源产生的电流大小均能接近于理想值。

而以薄膜晶体管实现电流源的方法有很多种，请参照图5A与图5B，图5A为以薄膜晶体管做为电流源的一例的电路示意图，图5B为以薄膜晶体管做为电流源的另一例的电路示意图。图5A与图5B中，薄膜晶体管Q3皆以不同的W/L比设定薄膜晶体管Q3导通时的电流的大小，以达到输出电流(2⁰)I、(2¹)I...(2^N-1)I。或者，利用电流镜的方式来实现电流源。所以不论以何种薄膜晶体管所组成电流源架构，皆以具有第一通道掺杂浓度的薄膜晶体管Q3来实现。如此，每个数字/模拟转换器408中的多个电流源所输出的每一级电流大小，都将变得更均匀。

请参照图6，其绘示乃以数字/模拟转换器408(1)为一例的电路架构示意图。将做为电流源的薄膜晶体管Q3(1)～Q3(N)，设置于第一区域L1。由于临界电压偏移量是为最小，所以每一级电流源所输出的电流(2⁰)I、(2¹)I...(2^N-1)I彼此间的差异将大幅减少，而将多个开关电路以薄膜晶体管Q2(0)～Q2(N-1)与Q2(0′)～Q2(N-1′)来实现，并设置于第二区域L2。如此，数字/模拟转换器408(1)产生的像素电流IP′(1)与数字/模拟转换器408(X)产生的像素电流IP′(X)，彼此差异将更小。当所有的数字/模拟转换器408(1)～408(K)接收的相同的灰阶值D时，每个数字/模拟转换器408(1)～408(K)输出的像素电流IP′(1)～IP′(K)彼此差异将比传统更小，也更接近灰阶值D所对应的电流大小，使整个显示画面显示出相同的亮度比传统的更为均匀。

而在对于每个数字/模拟转换器408所包括的多个开关电路与其他电路，其他电路例如扫描驱动电路410、像素阵列406及数据驱动电路404，对于薄膜晶体管的临界电压偏移量，并不会对其运作产生太大的影响。所以数据驱动电路404中除了多个电流源外，其余电路均设置于基板402的第二区域L2中。于使用第二通道掺杂浓度的第二区域L2中，PMOS与NMOS的临界电压的绝对值是相近，以利电路设计。或者要将扫描驱动电路410整合在显示面板上时，也将其设置于基板402的第二区域L2。

本发明上述实施例所揭露的发光二极管显示面板及其数字/模拟转换器，藉由找出临界电压偏移量最小时的通道掺杂浓度，以此通道掺杂浓度制造出的薄膜晶体管，其临界电压偏移量最小，并将数字/模拟转换器中的多个电流源以此薄膜晶体管实现，使得每一级电流源的电流大小，都将会更接近理想值。

综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (12)

1.一种数字/模拟转换器，用于一发光二极管显示面板，该发光二极管显示面板具有一基板与至少一像素，该基板是具有一第一区域与一第二区域，该像素至少包括一第一薄膜晶体管及一发光二极管，该第一薄膜晶体管是用以根据一像素电流以驱动该发光二极管，该第一薄膜晶体管是配置于该第二区域，该数字/模拟转换器包括：

多个开关电路，是分别以至少一第二薄膜晶体管达成，所述开关电路是根据一灰阶值选择性地导通，所述开关电路是配置在该第二区域；以及

多个电流源，是分别以至少一第三薄膜晶体管达成，所述电流源是分别与对应的所述开关电路电性连接，并依据所对应的所述开关电路的导通状态，以各自选择性地输出一电流以产生该像素电流，所述电流源是配置在该第一区域；

其中，形成在该第一区域的薄膜晶体管是具有一第一通道掺杂浓度，形成在该第二区域的薄膜晶体管是具有一第二通道掺杂浓度，在低温多晶硅制程下，该第一区域的薄膜晶体管的临界电压偏移量为一第一偏移量，该第二区域中的薄膜晶体管的临界电压偏移量为一第二偏移量，该第一偏移量小于该第二偏移量。

2.如权利要求1所述的数字/模拟转换器，其中，在该数字/模拟转换器中，只有所述电流源配置在该第一区域。

3.一种发光二极管显示面板，包括：

一基板，具有一第一区域与一第二区域；

一像素，至少包括一第一薄膜晶体管及一发光二极管，该第一薄膜晶体管是用以根据一像素电流驱动该发光二极管，该第一薄膜晶体管是配置在该第二区域；以及

一数字/模拟转换器，其依据一灰阶值以输出该像素电流，该数字/模拟转换器包括：

多个开关电路，是分别以至少一第二薄膜晶体管达成，所述开关电路是根据一灰阶值选择性地导通，所述开关电路是配置在该第二区域；及

多个电流源，是分别以至少一第三薄膜晶体管达成，所述电流源是分别与对应的所述开关电路电性连接，并依据所对应的所述开关电路的导通状态，以各自选择性地输出一电流以产生该像素电流，所述电流源是配置在该第一区域；

其中，形成在该第一区域的薄膜晶体管是具有一第一通道掺杂浓度，形成于该第二区域的薄膜晶体管是具有一第二通道掺杂浓度，在低温多晶硅制程下，该第一区域的薄膜晶体管的临界电压偏移量为一第一偏移量，该第二区域中的薄膜晶体管的临界电压偏移量为一第二偏移量，该第一偏移量小于该第二偏移量。

4.如权利要求3所述的显示面板，其中，在该数字/模拟转换器中，只有所述电流源设置在该第一区域。

5.如权利要求3所述的显示面板，其中，该显示面板更包括一扫描驱动电路，该扫描驱动电路输出一扫描信号至该像素以使该像素接收该像素电流，该扫描驱动电路是设置在该第二区域。

6.一种发光二极管显示面板，是包括：

一基板，具有一第一区域与一第二区域，形成于该第一区域的薄膜晶体管具有一第一通道掺杂浓度，形成于该第二区域的薄膜晶体管具有一第二通道掺杂浓度；

一像素，至少包括一第一薄膜晶体管及一有机发光二极管，该第一薄膜晶体管是用以根据一像素电流驱动该有机发光二极管，该第一薄膜晶体管是配置该第二区域；

一扫描驱动电路，是输出一扫描信号至该像素以使该像素接收该像素电流，该扫描驱动电路是配置于该第二区域；以及

一数据驱动电路，依据一灰阶值以输出该像素电流，该数据驱动电路包括一数字/模拟转换器，该数字/模拟转换器包括：

多个开关电路，是设置于该第二区域并由该第二区域的薄膜晶体管所达成，所述开关电路是根据该灰阶值选择性地导通；及

多个电流源，是设置在该第一区域并由该第一区域的薄膜晶体管所达成，所述电流源是分别与对应的所述开关电路电性连接，并依据所对应的所述开关电路的导通状态，选择性地各自输出一电流以产生该像素电流；

其中，该第一区域的薄膜晶体管的临界电压偏移量为一第一偏移量，该第二区域中的薄膜晶体管的临界电压偏移量为一第二偏移量，该第一偏移量小于该第二偏移量。

7.一种电激发光体显示面板，是包括：

一像素，包括一第一薄膜晶体管及一电激发光体，该第一薄膜晶体管是用以根据一像素电流以驱动该电激发光体；

多个开关电路，是各至少以具有一第二通道掺杂浓度的一第二薄膜晶体管达成，所述开关电路是根据一灰阶值选择性地导通；以及

多个电流源，是各至少以具有一第一通道掺杂浓度的一第三薄膜晶体管达成，所述电流源是分别与对应的所述开关电路电性连接，并依据所对应的所述开关电路的导通状态，以各自选择性地输出一电流以产生该像素电流；

其中，该第一通道掺杂浓度与该第二通道掺杂浓度不同，而且所述第三薄膜晶体管所具有的临界电压偏移量小于所述第二薄膜晶体管所具有的临界电压偏移量。

8.如权利要求7所述的电激发光体显示面板，其中，该第一通道掺杂浓度是所述第三薄膜晶体管的临界电压偏移量最小时所对应的掺杂浓度。

9.如权利要求7所述的电激发光体显示面板，其中，该第二薄膜晶体管与该第三薄膜晶体管是低温多晶硅薄膜晶体管。

10.一种电激发光体显示基板，包括：

多个电激发光体；

多个电流源，由多个具有一第一通道掺杂浓度的薄膜晶体管所达成；以及

多个开关电路，由多个具有一第二通道掺杂浓度的薄膜晶体管所达成，该多个电流源是分别与对应的该多个开关电路电性连接，并依据所对应的该多个开关电路的导通状态以驱动对应的该多个电激发光体；

其中，该第一通道掺杂浓度与该第二通道掺杂浓度不同，而且该多个具有该第一通道掺杂浓度的薄膜晶体管的临界电压偏移量小于该多个具有该第二通道掺杂浓度的薄膜晶体管的临界电压偏移量。

11.如权利要求10所述的电激发光体显示基板，其中，该第一通道掺杂浓度是该多个具有该第一通道掺杂浓度的薄膜晶体管的临界电压偏移量最小时所对应的掺杂浓度。

12.如权利要求10所述的电激发光体显示基板，其中，该多个具有该第一通道掺杂浓度的薄膜晶体管与该多个具有该第二通道掺杂浓度的薄膜晶体管是低温多晶硅薄膜晶体管。

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