TWI415076B - 有機發光二極體之像素驅動電路 - Google Patents

有機發光二極體之像素驅動電路 Download PDF

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Description

有機發光二極體之像素驅動電路
本發明係相關於一種有機發光二極體之像素驅動電路,尤指一種可補償電晶體之臨界電壓之有機發光二極體之像素驅動電路。
請參考第1圖,第1圖為先前技術之有機發光二極體(organic light emitting diode,OLED)之顯示面板之示意圖。顯示面板10包括資料驅動器11、掃描驅動器12以及顯示陣列13。資料驅動器11控制資料線DL1 至DLn ,且掃描驅動器12控制掃描線SL1 至SLm 。顯示陣列13是由資料線DL1 至DLn 以及掃描線SL1 至SLm 交錯所形成,且每一交錯之資料線和掃描線形成一個顯示單元,例如,資料線DL1 和掃描線SL1 形成顯示單元14。如第1圖所示,顯示單元14(其他顯示單元亦相同)的等效電路包含開關電晶體T11、儲存電容C11、驅動電晶體T12以及有機發光二極體D11,其中開關電晶體T11與驅動電晶體T12為為N型電晶體。
掃描驅動器12依序送出掃描信號至掃描線SL1 至SLm ,而使在同一時間僅開啟(turn on)某一列上所有顯示單元之開關電晶體,而關閉(turn off)其他列上所有顯示單元之開關電晶體。資料驅動器11則是根據待顯示的影像資料,經由資料線DL1 至DLn ,送出對應的視訊信號(灰階值)到一列之顯示單元上。舉例來說,當掃描驅動器12送出掃描信號至掃描線SL1 時,顯示單元14之開關電晶體T11導通,資料驅動器11則透過資料線DL1 將對應之像素資料傳送至顯示單元14中,且由儲存電容C11來儲存像素資料之電壓。驅動電晶體T12則根據儲存電容C11所儲存之電壓,以提供驅動電流Ids來驅動有機發光二極體D11。
由於有機發光二極體D11為電流驅動元件,驅動電流Ids之值可決定有機發光二極體D11所產生之光亮度。驅動電流Ids即流過驅動電晶體T12之電流,可表示為式(1):
其中k為驅動電晶體T12之導電參數,Vgs為驅動電晶體T12之閘極與源極之電壓差,Vth為驅動電晶體T12之臨界電壓值。
然而,由於薄膜電晶體之製程因素,導致在顯示陣列13中,各區域之驅動電晶體在電性上有差異,亦即驅動電晶體之臨界電壓值有差異。因此,當不同區域之複數顯示單元接收具有相同電壓之像素資料時,由於驅動電晶體之臨界電壓之差異,使得在這些顯示單元中,被提供至有機發光二極體之驅動電流之值不一致,造成了有機發光二極體在接收到相同像素資料之電壓時所產生之亮度相異,因而使得顯示面板10顯示的畫面顯得不均勻。
因此,本發明之一目的在於提供一種有機發光二極體之像素驅動電路,以解決上述之問題。
本發明係提供一種有機發光二極體之像素驅動電路,包含一第一電晶體、一電容、一第二電晶體、一第三電晶體、一第四電晶體、一第五電晶體以及一有機發光二極體。該第一電晶體具有一第一端、一第二端以及一控制端,該第一電晶體之第一端用來接收一資料電壓,該第一電晶體之控制端用來接收一第一掃描訊號。該電容具有一第一端以及一第二端,該電容之第一端電性連接於該第一電晶體之第二端。該第二電晶體具有一第一端、一第二端以及一控制端,該第二電晶體之第一端電性連接於一第一電壓源,該第二電晶體之第二端電性連接於該電容之第二端。該第三電晶體具有一第一端、一第二端以及一控制端,該第三電晶體之第一端用來接收一第一參考電壓,該第三電晶體之第二端電性連接於該第二電晶體之控制端,該第三電晶體之控制端用來接收該第一掃描訊號。該第四電晶體具有一第一端、一第二端以及一控制端,該第四電晶體之第一端電性連接於該第二電晶體之控制端,該第四電晶體之第二端電性連接於該第一電晶體之第二端,該第四電晶體之控制端用來接收一第二掃描訊號。該第五電晶體具有一第一端、一第二端以及一控制端,該第五電晶體之第一端電性連接於該電容之第二端,該第五電晶體之控制端用來接收一驅動訊號。該有機發光二極體具有一第一端以及一第二端,該有機發光二極體之第一端電性連接於該第五電晶體之第二端,該有機發光二極體之第二端電性連接於一第二電壓源。
請參考第2圖,第2圖為本發明之有機發光二極體之像素驅動電路之第一實施例之示意圖。像素驅動電路20包含第一電晶體T1、第二電晶體T2、第三電晶體T3、第四電晶體T4、第五電晶體T5、電容Cst以及有機發光二極體22。第一電晶體T1之第一端接收資料電壓Vdata,第一電晶體T1之控制端接收第一掃描訊號N,第一電晶體T1之第二端電性連接於電容Cst之第一端。第二電晶體T2之第一端電性連接於第一電壓源OVDD,第二電晶體T2之第二端電性連接於電容Cst之第二端。第三電晶體T3之第一端接收參考電壓Vref,第三電晶體T3之第二端電性連接於第二電晶體T2之控制端,第三電晶體T3之控制端接收第一掃描訊號N。第四電晶體T4之第一端電性連接於第二電晶體T2之控制端,第四電晶體T4之第二端電性連接於第一電晶體T1之第二端,第四電晶體T4之控制端接收第二掃描訊號XN。第五電晶體T5之第一端電性連接於電容Cst之第二端,第五電晶體T5之控制端接收驅動訊號EM。有機發光二極體22之第一端電性連接於第五電晶體T5之第二端,有機發光二極體22之第二端電性連接於第二電壓源OVSS。在本發明之實施例中,第一電晶體T1至第五電晶體T5為N型電晶體,然而不限於此,此像素驅動電路亦可使用P型電晶體來實現。第一掃描訊號N以及第二掃描訊號XN為互補之訊號,也就是當第一掃描訊號N為邏輯高準位時,第二掃描訊號XN為邏輯低準位,當第一掃描訊號N為邏輯低準位時,第二掃描訊號XN為邏輯高準位。電壓Vs表示第二電晶體T2之第二端之電壓,電壓Vg表示第二電晶體T2之控制端之電壓。
請參考第3圖,第3圖為第2圖之有機發光二極體之像素驅動電路之操作波形圖。像素驅動電路20之操作主要包含放電、資料寫入以及驅動發光三個階段。像素驅動電路20於時段TD1進行放電,以重置電壓Vs。於時段TD1,第一掃描訊號N為邏輯高準位,第二掃描訊號XN為邏輯低準位,所以第一電晶體T1以及第三電晶體T3被開啟,第四電晶體T4被關閉。因此,第二電晶體T2之控制端之電壓等於參考電壓(Vg=Vref)。於時段TD1,驅動訊號EM為邏輯高準位,所以第五電晶體T5被開啟。因此,電容Cst經由第五電晶體T5放電,電壓Vs可表示為式(2):
Vs =OVSS +V OLED  式(2)
其中電壓VOLED 為有機發光二極體22之第一端與第二端之電壓差,所以電容Cst之第一端與第二端之電壓差Vcst如式(3)所示:
Vcst =Vdata -Vs  式(3)
像素驅動電路20於時段TD2進行資料寫入。於時段TD2,第一掃描訊號N以及第二掃描訊號XN之邏輯準位不變,驅動訊號EM則由邏輯高準位轉換為邏輯低準位,所以第五電晶體T5被關閉。在此階段,第二電晶體T2之控制端與第二端之電壓差會等於第二電晶體T2之臨界電壓Vth,使得電壓Vs上升到Vref-Vth,所以電容Cst之第一端與第二端之電壓差Vcst如式(4)所示:
Vcst =Vdata -Vref +Vth  式(4)
像素驅動電路20於時段TD3驅動有機發光二極體22發光。於時段TD3,第一掃描訊號N由邏輯高準位轉換為邏輯低準位,第二掃描訊號XN由邏輯低準位轉換為邏輯高準位,所以第一電晶體T1以及第三電晶體T3被關閉,第四電晶體T4被開啟。另外,驅動訊號EM由邏輯低準位轉換為邏輯高準位,所以第五電晶體T5被導通。驅動有機發光二極體22之電流IOLED 由第二電晶體T2所決定,如式(5)所示:
其中電壓Vgs為第二電晶體T2之控制端與第二端之電壓差,因為第四電晶體T4被開啟,所以Vgs=Vcst=Vdata-Vref+Vth,因此,電流IOLED 可改寫為式(6):
由式(6)可知,有機發光二極體22之驅動電流IOLED 只與資料電壓Vdata以及參考電壓Vref有關,主要是因為像素驅動電路20在進行資料寫入時補償了電晶體之臨界電壓。
請參考第4圖,第4圖為本發明之有機發光二極體之像素驅動電路之第二實施例之示意圖。在第二實施例中,像素驅動電路40包含與第一實施例相同之元件,不同處在於第三電晶體T3之連接關係。在參考電壓Vref與第一電壓源OVDD所提供之電壓之電位相等之情況下,第三電晶體T3之第一端可直接電性連接於第一電壓源OVDD,其它部分的連接關係不變,第三電晶體T3之第二端電性連接於第二電晶體T2之控制端,第三電晶體T3之控制端接收第一掃描訊號N。此實施例可節省一個參考電壓源。
請參考第5圖,第5圖為本發明之有機發光二極體之像素驅動電路之第三實施例之示意圖。在第三實施例中,像素驅動電路50除了包含與第一實施例相同之元件,另包含了第六電晶體T6,並且使用了第一參考電壓Vref1以及第二參考電壓Vref2。第三電晶體T3之第一端接收第一參考電壓Vref1,第三電晶體T3之第二端電性連接於第二電晶體T2之控制端,第三電晶體T3之控制端接收第一掃描訊號N。第六電晶體T6之第一端電性連接於第五電晶體T5之第二端,第六電晶體T6之第二端接收第二參考電壓Vref2,第六電晶體T6之控制端接收第一掃描訊號N。第六電晶體T6與第一電晶體T1以及第三電晶體T3同樣由第一掃描訊號N所控制,所以第六電晶體T6於像素驅動電路50進行放電以及資料寫入時開啟,可避免電流在驅動發光以外的階段通過有機發光二極體22。
請參考第6圖,第6圖為本發明之有機發光二極體22之像素驅動電路之第四實施例之示意圖。第四實施例結合了第二實施例以及第三實施例,第四實施例之像素驅動電路60相對於第一實施例之不同處在於第三電晶體T3以及第六電晶體T6。第三電晶體T3之第一端電性連接於第一電壓源OVDD,第三電晶體T3之第二端電性連接於第二電晶體T2之控制端,第三電晶體T3之控制端接收第一掃描訊號N。第六電晶體T6之第一端電性連接於第五電晶體T5之第二端,第六電晶體T6之第二端接收第二參考電壓Vref2,第六電晶體T6之控制端接收第一掃描訊號N。
綜上所述,本發明之有機發光二極體之像素驅動電路包含一第一電晶體至一第五電晶體、一電容以及一有機發光二極體。像素驅動電路之操作主要包含放電、資料寫入以及驅動發光三個階段。像素驅動電路於資料寫入階段補償了電晶體之臨界電壓,所以有機發光二極體之驅動電流只與資料電壓以及參考電壓有關。因此,本發明之有機發光二極體之像素驅動電路補償了電晶體之臨界電壓之差異所造成之驅動電流不一致,可改善有機發光二極體所產生之亮度相異,避免有機發光二極體之顯示面板產生不均勻的畫面。
以上所述僅為本發明之較佳實施例,凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾,皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10...顯示面板
11...資料驅動器
12...掃描驅動
13...顯示陣列
14...顯示單元
DL1 至DLn ...資料線
SL1 至SLm ...掃描線
T11...開關電晶體
T12...驅動電晶體
C11...儲存電容
D11、22...有機發光二極體
T1至T6...第一電晶體至第六電晶體
20、40、50、60...像素驅動電路
Cst...電容
OVDD...第一電壓源
OVSS...第二電壓源
EM...驅動訊號
N...第一掃描訊號
XN...第二掃描訊號
Vdata...資料電壓
Vg...第二電晶體之控制端之電壓
Vs...第二電晶體之第二端之電壓
Vref...參考電壓
第1圖為先前技術之有機發光二極體之顯示面板之示意圖。
第2圖為本發明之有機發光二極體之像素驅動電路之第一實施例之示意圖。
第3圖為第2圖之有機發光二極體之像素驅動電路之操作波形圖。
第4圖為本發明之有機發光二極體之像素驅動電路之第二實施例之示意圖。
第5圖為本發明之有機發光二極體之像素驅動電路之第三實施例之示意圖。
第6圖為本發明之有機發光二極體之像素驅動電路之第四實施例之示意圖。
20...像素驅動電路
22...有機發光二極體
T1至T5...第一電晶體至第五電晶體
Cst...電容
OVDD...第一電壓源
OVSS...第二電壓源
EM...驅動訊號
N...第一掃描訊號
XN...第二掃描訊號
Vdata...資料電壓
Vg...第二電晶體之控制端之電壓
Vs...第二電晶體之第二端之電壓
Vref...參考電壓

Claims (9)

  1. 一種有機發光二極體之像素驅動電路,包含:一第一電晶體,具有一第一端用來接收一資料電壓,一第二端,以及一控制端用來接收一第一掃描訊號;一電容,具有一第一端電性連接於該第一電晶體之第二端,以及一第二端;一第二電晶體,具有一第一端直接耦接於一第一電壓源,一控制端,以及一第二端直接耦接於該電容之第二端;一第三電晶體,具有一第一端用來接收一第一參考電壓,一第二端電性連接於該第二電晶體之控制端,以及一控制端用來接收該第一掃描訊號;一第四電晶體,具有一第一端直接耦接於該第二電晶體之控制端,一第二端直接耦接於該第一電晶體之第二端,以及一控制端用來接收一第二掃描訊號;一第五電晶體,具有一第一端直接耦接於該電容之第二端,一第二端,以及一控制端用來接收一驅動訊號;以及一有機發光二極體,具有一第一端直接耦接於該第五電晶體之第二端,以及一第二端電性連接於一第二電壓源。
  2. 如請求項1所述之像素驅動電路,其中該第一掃描訊號以及該第二掃描訊號為互補之訊號。
  3. 如請求項1所述之像素驅動電路,其中該第一參考電壓以及該第一電壓源所提供之電壓之電位相等。
  4. 如請求項1所述的像素驅動電路,其中該第一參考電壓為一獨立電壓源。
  5. 如請求項1所述之像素驅動電路,另包含:一第六電晶體,具有一第一端電性連接於該第五電晶體之第二端,一第二端用來接收一第二參考電壓,以及一控制端用來接收該第一掃描訊號。
  6. 如請求項1所述之像素驅動電路,其中該第一電晶體至該第五電晶體為N型電晶體。
  7. 如請求項1所述之像素驅動電路,其中當該第一、三、五電晶體被開啟且該第四電晶體被關閉時,該電容經由該第五電晶體放電,以重置該第二電晶體之第二端之電壓。
  8. 如請求項1所述之像素驅動電路,其中當該第一、三電晶體被開啟且該第四、五電晶體被關閉時,該第二電晶體之第二端之電壓根據該第一參考電壓以及該第二電晶體之臨界電壓所產生。
  9. 如請求項1所述之像素驅動電路,其中當該第四、五電晶體被開啟且該第一、三電晶體被關閉時,該有機發光二極體被根據該資料電壓以及該第一參考電壓所產生之電流驅動而發光。
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