CN101582237A - 像素结构与有机发光二极管显示器 - Google Patents

像素结构与有机发光二极管显示器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种像素结构与采用该像素结构的有机发光二极管显示器。该像素结构包括一扫描线、一数据线、一第一开关晶体管、一电容、一驱动晶体管、一有机发光二极管和一控制电路。该数据线用来提供一数据电压信号。该第一开关晶体管通过该扫描线控制，用来传输该数据线的数据电压信号。该电容连接至该第一开关晶体管的漏极，用来储存该第一开关晶体管传输的数据电压信号。该驱动晶体管栅极连接至该第一开关晶体管的漏极，其源极和漏极用来传输一驱动电流。该有机发光二极管由该驱动电流驱动发光。该控制电路用来侦测该驱动电流大小，且根据该驱动电流大小调节该数据线输出的数据电压信号大小。

Description

像素结构与有机发光二极管显示器
技术领域
本发明涉及一种像素结构，尤其涉及一种采用该像素结构的有机发光二极管显示器。
背景技术
有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)显示器依其驱动方式可分为被动矩阵有机发光二极管(PassiveMatrix OLED，PMOLED)显示器与主动矩阵有机发光二极管(Active Matrix OLED，AMOLED)显示器。
被动矩阵有机发光二极管显示器的制造成本和技术门坎较低，却受制于驱动方式，分辨率无法提高，因此应用产品尺寸局限于约5英寸以内，产品被限制在低分辨率小尺寸市场。与此相反，主动矩阵有机发光二极管显示器是通过薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)搭配电容来储存信号，借此控制有机发光二极管的亮度灰阶表现。主动式驱动是以电容储存信号，当扫描线进入一非选择状态，像素仍然能保持原有的亮度，可应用在高精细且大画面的产品。在主动驱动方式下，有机发光二极管并不需要驱动到非常高的亮度，因此可达到较佳的寿命表现，也可达到高分辨率的需求。主动矩阵有机发光二极管显示器符合目前显示器市场上对于画面播放的流畅度和分辨率越来越高的要求，充分展现有机发光二极管上述优越特性。
在玻璃基板上成长薄膜晶体管的技术，可为低温多晶硅(Low Temperature Poly-Silicon，LTPS)工艺与非晶硅(amorphousSilicon，a-Si)工艺，低温多晶硅薄膜晶体管与非晶硅薄膜晶体管的最大区别在于其电性与工艺繁简的差异。低温多晶硅薄膜晶体管拥有较高的载流子移动率，较高载流子移动率表示薄膜晶体管能提供更充分的电流，然而其工艺上却较复杂；而非晶硅薄膜晶体管则相反。
请参阅图1，其是一种现有技术的主动矩阵有机发光二极管显示器的像素结构的电路示意图。该像素结构1包括一电源端11、一扫描线12、一数据线13、一电容14、一有机发光二极管15、一开关晶体管16和一驱动晶体管17。该开关晶体管16的栅极连接至该扫描线12，其源极连接至该数据线13，其漏极连接至该驱动晶体管17的栅极。该驱动晶体管17的源极连接至该电源端11，其漏极经由该有机发光二极管15接地。该电容14一端连接至该驱动晶体管17的栅极，另一端接地。
当该扫描线12进入一被选择状态时，该开关晶体管16导通且该数据线13上的数据电压信号通过该开关晶体管16的源极传输至漏极，该电容14将被充电，使该数据电压信号储存在该电容14，且该驱动晶体管17栅极上的电压大小与该数据线13上的电压大小一致。该电源端11提供一电压VD至该驱动晶体管17的源极。该驱动晶体管17的源极电压VS＝VD。此时，流经该有机发光二极管15的驱动电流IOLED为：
IOLED＝k(VS-VG-VTH)2/2，
即：
IOLED＝k(VD-VG-VTH)2/2。
其中，VS表示该驱动晶体管17的源极电压，VG表示该驱动晶体管17的栅极电压，k表示该驱动晶体管17的跨导系数(Transconductance Parameter)，VTH表示该驱动晶体管17的临界电压(Threshold Voltage)，VD表示该电源端11提供的电压。
当该扫描线12进入一非选择状态时，该开关晶体管16截止且该驱动晶体管17与该数据线13电性隔离。同时该电容14储存的数据电压信号维持该驱动晶体管17导通。此时，流经该有机发光二极管15的驱动电流IOLED＝k(VD-VG-VTH)2/2。
该驱动电流IOLED根据该驱动晶体管17的栅极与源极间的电压而产生，使该有机发光二极管15的亮度依据通过的驱动电流IOLED的大小而变化。
然而，由于低温多晶硅工艺能力的限制，导致所制造出来的不同像素的驱动晶体管17其临界电压VTH不同。由于不同像素的驱动晶体管17的临界电压VTH不同，因此即使输入相同的数据电压信号，也会使流经该有机发光二极管15的驱动电流IOLED不同，从而造成有机发光二极管显示器不同像素的有机发光二极管15的亮度不同。此现象会使有机发光二极管显示器显示出灰阶不良的影像，严重破坏有机发光二极管显示器影像的均匀性(Image Uniformity)。
发明内容
为了解决现有技术有机发光二极管显示器影像显示不均匀的问题，有必要提供一种影像显示均匀的有机发光二极管显示器的像素结构。
另外，为了解决现有技术有机发光二极管显示器影像显示不均匀的问题，有必要提供一种影像显示均匀的有机发光二极管显示器。
一种像素结构，其包括一扫描线、一数据线、一第一开关晶体管、一电容、一驱动晶体管、一有机发光二极管和一控制电路。该数据线用来提供一数据电压信号。该第一开关晶体管通过该扫描线控制，用来传输该数据线的数据电压信号。该电容连接至该第一开关晶体管的漏极，用来储存该第一开关晶体管传输的数据电压信号。该驱动晶体管栅极连接至该第一开关晶体管的漏极，其源极和漏极用来传输一驱动电流。该有机发光二极管由该驱动电流驱动发光。该控制电路用来侦测该驱动电流大小，且根据该驱动电流大小调节该数据线输出的数据电压信号大小。
一种有机发光二极管显示器，其包括复数像素结构，每一该像素结构包括一扫描线、一数据线、一第一开关晶体管、一电容、一驱动晶体管、一有机发光二极管和一控制电路。该数据线用来提供一数据电压信号。该第一开关晶体管通过该扫描线控制，用来传输该数据线的数据电压信号。该电容连接至该第一开关晶体管的漏极，用来储存该第一开关晶体管传输的数据电压信号。该驱动晶体管栅极连接至该第一开关晶体管的漏极，其源极和漏极用来传输一驱动电流。该有机发光二极管由该驱动电流驱动发光。该控制电路用来侦测该驱动电流大小，且根据该驱动电流大小调节该数据线输出的数据电压信号大小。
相对于现有技术，本发明有机发光二极管显示器通过该控制电路控制该数据线侦测该有机发光二极管的驱动电流的大小，并根据该驱动电流的大小控制该数据线输出数据电压信号，使得该有机发光二极管的驱动电流只与该驱动晶体管的栅极电压有关，从而使得该有机发光二极管显示器影像显示均匀。
附图说明
图1是一种现有技术主动矩阵有机发光二极管显示器的像素结构的电路示意图。
图2是本发明主动矩阵有机发光二极管显示器的像素结构第一实施方式的电路示意图。
图3是本发明主动矩阵有机发光二极管显示器的像素结构第二实施方式的电路示意图。
图4是本发明主动矩阵有机发光二极管显示器的像素结构第三实施方式的电路示意图。
具体实施方式
请参阅图2，其是本发明主动矩阵有机发光二极管显示器的像素结构第一实施方式的电路示意图。该主动矩阵有机发光二极管显示器(图未示)包括复数像素结构2。每一该像素结构2包括一控制电路20、一电源端21、一扫描线22、一数据线23、一电容24、一有机发光二极管25、一第一开关晶体管26、一第二开关晶体管27、一第三开关晶体管28和一驱动晶体管29。其中，该第一、第三开关晶体管和驱动晶体管26、28、29为P沟道晶体管，该第二开关晶体管27为N沟道晶体管；反之也可。
该控制电路20连接至该数据线23，用来控制该数据线23上的数据电压信号。该第一、第二和第三开关晶体管26、27、28的栅极连接至同一条扫描线22。该第一开关晶体管26的源极连接至该数据线23，漏极依序经该驱动晶体管29的栅极、漏极和该有机发光二极管25的阳极、阴极接地。该电容24一端连接至该驱动晶体管29的栅极，另一端接地。该第三开关晶体管28的源极连接至该电源端21，漏极连接至该驱动晶体管29的源极。该第二开关晶体管27的源极连接至该数据线23，漏极连接至该驱动晶体管29的源极。
当该扫描线22进入一被选择状态，该第一、第三开关晶体管26、28导通，该第二开关晶体管27截止。该数据线23上的数据电压信号通过该第一开关晶体管26的源极传输至漏极，该电容24将被充电，使该数据电压信号储存在该电容24，且该驱动晶体管29栅极上的电压大小与该数据线23上的数据电压信号大小一致。该电源端21提供一电压，其为一固定电压VD，并通过该第三开关晶体管28的源极传输至漏极，使得该驱动晶体管29传输一驱动电流IOLED。此时，流经该有机发光二极管25的驱动电流IOLED可表示为：
IOLED＝k(VS-VG-VTH)2/2，
即：
IOLED＝k(VD-VG-VTH)2/2。
其中，VS表示该驱动晶体管29的源极电压，VG表示该驱动晶体管29的栅极电压，k表示该驱动晶体管29的跨导系数，VTH表示该驱动晶体管29的临界电压，VD表示该电源端21提供的固定电压。
当该扫描线22进入接下来的一非选择状态，该第一、第三开关晶体管26、28截止，该第二开关晶体管27导通。此时，该控制电路20提供给该数据线23的电压大小与该电源端21提供的固定电压大小相等，替代该电压端21为该驱动晶体管29的源极提供电压。同时该电容24所储存的数据电压信号为该驱动晶体管29的栅极提供电压，维持该驱动晶体管29导通。此时，流经该有机发光二极管25的驱动电流IOLED仍然为：
IOLED＝k(VD-VG-VTH)2/2。
同时，该控制电路20通过该数据线23侦测该有机发光二极管25的驱动电流IOLED，并与一默认值I＝k(VD-VG)2/2相比较。同时，该控制电路20根据该驱动电流IOLED与默认值I的差值，计算出临界电压VTH的大小。为消除该临界电压VTH的影响，应该将数据电压信号补偿为VG-VTH。而且，计算得出该数据电压信号补偿为VH-VTH后，该控制电路20不再侦测该有机发光二极管25的驱动电流IOLED的大小。
当该扫描线22再一次进入一被选择状态时，该第一、第三开关晶体管26、28导通，该第二开关晶体管27截止。此时，该数据线23上的数据电压信号为经过该控制电路20反馈补偿的数据电压信号，其大小为VG-VTH，且该数据电压信号经由该第一开关晶体管26的源极与漏极，传输至该驱动晶体管29的栅极，此时该栅极电压为VG-VTH，该电容24将被充电，使该数据电压信号储存在该电容24。该电源端21的固定电压VD通过该第三开关晶体管28的源极传输至漏极。此时，流经该有机发光二极管25的驱动电流IOLED可表示为：
IOLED＝k(VS-VG+VTH-VTH)2/2，
即：
IOLED＝k(VD-VG)2/2。
该有机发光二极管25的驱动电流IOLED只与该驱动晶体管29的栅极电压VG有关。因此，流入该有机发光二极管25的驱动电流IOLED不会受到该驱动晶体管29的临界电压VTH的影响。
当该扫描线22再进入接下来的一非选择状态，该第一、第三开关晶体管26、28截止，该第二开关晶体管27导通。该控制电路20已不再侦测该有机发光二极管25的驱动电流IOLED的大小。此时，该控制电路20提供给该数据线23的电压大小与该电源端21提供的固定电压大小相等，电压大小为VD，替代该电压端21为该驱动晶体管29的源极提供电压。同时该电容24所储存的数据电压信号为该驱动晶体管29的栅极提供电压，维持该驱动晶体管29导通，该数据电压信号大小为VG-VTH。此时，流经该有机发光二极管25的驱动电流IOLED可表示为：
IOLED＝k(VS-VG+VTH-VTH)2/2，
即：
IOLED＝k(VD-VG)2/2。
与现有技术相比较，该像素结构2的控制电路20通过该数据线23侦测该有机发光二极管25的驱动电流IOLED的大小，且与该默认值I＝k(VD-VG)2/2相比较并得出差值，再将该差值以电压形式反馈至该数据线23，控制该数据线23输出经补偿后的数据电压信号，使得该有机发光二极管25的驱动电流IOLED只与该驱动晶体管29的栅极电压VG有关，不会受到该驱动晶体管29的临界电压VTH的影响，从而使得该有机发光二极管显示器影像显示均匀。
请参阅图3，其是本发明主动矩阵有机发光二极管显示器的像素结构第二实施方式的电路示意图。该像素结构3包括一第一开关晶体管36、一第二开关晶体管37和一驱动晶体管39。该第一、第二开关晶体管36、37的栅极连接至同一条扫描线32。该第二开关晶体管37的源极连接至控制电路30，漏极连接至电源端31。该驱动晶体管39的源极连接至该电源端31，漏极经由有机发光二极管(未标示)接地。
当该扫描线32进入一非选择状态，该第一开关晶体管36截止，该第二开关晶体管37导通。该电源端31提供一固定电压VD至该驱动晶体管39的源极。该控制电路30通过数据线33侦测该有机发光二极管的驱动电流IOLED，并与默认值I＝k(VD-VG)2/2相比较。同时，该控制电路30根据该驱动电流IOLED与默认值I的差值，计算出为消除临界电压VTH的影响，而应该将数据电压信号补偿为VG-VTH。
当该扫描线32进入接下来的一被选择状态时，该第一开关晶体管36导通，该第二开关晶体管37截止。此时，该数据线33上的数据电压信号为经过该控制电路30反馈补偿的数据电压信号，其大小为VG-VTH，且该数据电压信号经由该第一开关晶体管36的源极与漏极，传输至该驱动晶体管39的栅极，此时该栅极电压为VG-VTH，且该电容34将被充电，使得该数据电压信号储存在该电容34。该电源端31提供固定电压VD至该驱动晶体管39的源极。此时，流经该有机发光二极管的驱动电流IOLED可表示为：
IOLED＝k(VD-VG+VTH-VTH)2/2，
即：
IOLED＝k(VD-VG)2/2。
同样，该有机发光二极管的驱动电流IOLED只与该驱动晶体管39的栅极电压VG有关。与第一实施方式相比较，该像素结构3的开关晶体管数量更少。
请参阅图4，是本发明的主动矩阵有机发光二极管显示器的像素结构第三实施方式的电路示意图。该像素结构4包括一开关晶体管46和一驱动晶体管49。电源端41提供一固定电压VD至该驱动晶体管49的源极。控制电路(未标示)通过一导线47侦测有机发光二极管(未标示)的驱动电流IOLED的大小IOLED＝k(VD-VG-VTH)2/2，且与默认值I＝k(VD-VG)2/2相比较。该控制电路得出该驱动电流IOLED与默认值I的差值，并将该差值以电压形式反馈至数据线43，控制该数据线43输出经补偿后的数据电压信号，其大小为VG-VTH。当扫描线42进入一被选择状态时，该开关晶体管46导通，该数据电压信号传输至该驱动晶体管49的栅极，使得该栅极电压为VG-VTH。此时，流经该有机发光二极管的驱动电流IOLED可表示为：
IOLED＝k(VD-VG+VTH-VTH)2/2，
即：
IOLED＝k(VD-VG)2/2。
同样，该有机发光二极管的驱动电流IOLED只与该驱动晶体管49的栅极电压VG有关。与第二实施方式相比较，该像素结构4的开关晶体管数量更少。
本发明主动矩阵有机发光二极管显示器的像素结构也可以具有其它多种变更设计，如：第一实施方式和第二实施方式的扫描线22、32每进入一非选择状态，第二开关晶体管27、37导通。控制电路20、30持续侦测有机发光二极管25的驱动电流IOLED的大小，从而更精确地防止驱动晶体管29、39其临界电压VTH变异对影像显示所造成的影响。
另外，第三实施方式的控制电路持续侦测有机发光二极管的驱动电流IOLED的大小，从而更精确地防止驱动晶体管49其临界电压VTH变异对影像显示所造成的影响。

Claims (10)

1.一种像素结构，其包括一扫描线、一数据线、一第一开关晶体管、一电容、一驱动晶体管和一有机发光二极管，该数据线用来提供一数据电压信号，该第一开关晶体管通过该扫描线控制，用来传输该数据线的数据电压信号，该电容连接至该第一开关晶体管的漏极，用来储存该第一开关晶体管传输的数据电压信号，该驱动晶体管栅极连接至该第一开关晶体管的漏极，其源极和漏极用来传输一驱动电流，该有机发光二极管由该驱动电流驱动发光，其特征在于：该像素结构进一步包括一控制电路，该控制电路用来侦测该驱动电流大小，且根据该驱动电流大小调节该数据线输出的数据电压信号大小。
2.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于：该控制电路将所侦测的该有机发光二极管的驱动电流大小与一默认值相比较并得出差值，再将该差值以电压形式反馈至该数据线，控制该数据线输出经补偿后的数据电压信号。
3.如权利要求2所述的像素结构，其特征在于：该数据线输出经补偿后的数据电压信号大小为该驱动晶体管的栅极电压与该驱动晶体管的临界电压的差值。
4.如权利要求3所述的像素结构，其特征在于：该临界电压的大小由该驱动电流与该默认值的差值计算得出。
5.如权利要求4所述的像素结构，其特征在于：该预设值大小为该固定电压与该驱动晶体管的栅极电压差值的平方值与该驱动晶体管的跨导系数乘积的一半。
6.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于：该像素结构进一步包括一第二开关晶体管，该第二开关晶体管通过该扫描线控制，用来传输该数据线的数据电压信号。
7.如权利要求6所述的像素结构，其特征在于：该驱动晶体管的源极输入一固定电压使得该驱动晶体管工作，该第二开关晶体管导通时，该控制电路控制该数据线输出的数据电压信号大小等于该固定电压。
8.如权利要求6所述的像素结构，其特征在于：该第一开关晶体管为P沟道晶体管，该第二开关晶体管为N沟道晶体管。
9.如权利要求6所述的像素结构，其特征在于：该像素结构进一步包括一电源端和一第三开关晶体管，该电源端用来提供一电压，其大小等于该固定电压，该第三开关晶体管的栅极连接至该扫描线，源极连接至该电源端，漏极连接至该驱动晶体管的源极。
10.一种有机发光二极管显示器，其包括复数像素结构，其特征在于：该像素结构是权利要求1至9中任意一项所述的像素结构。
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