TWI425479B - 畫素及其驅動方法與照明裝置 - Google Patents

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Description

畫素及其驅動方法與照明裝置
本發明是有關於一種畫素的結構，且特別是有關於一種有機發光二極體的畫素結構。
隨著電子技術的進步，人們對於消費性電子產品在提供視覺上的服務的要求也越來越高。不論是在傳統的電視機，乃至於較為先進的個人電腦、行動電話等，對於顯示的畫質都非常講究。現今最為人們所熟知的顯示面板，要算是液晶顯示(liquid crystal display,LCD)面板了。然而，在液晶顯示面板的技術的發展上雖已具有高度的成熟度，但是，一些因為液晶材質所造成的先天限制，卻成為液晶面板的發展瓶頸，例如，液晶顯示器的反應速度。也因此，許多不同種類的顯示面板正被積極的研究開發，如有機發光二極體(organic light emitting diode,OLED)顯示面板。
一般來說，有機發光二極體顯示面板中的畫素可採用2T1C(即兩個電晶體與一個電容)的p型電晶體結構來達成。然而，此種畫素中流經過有機發光二極體的電流不僅會隨著系統電壓Vdd受到電流電阻電壓降(IR Drop)的影響而改變，還會隨著電晶體的臨界電壓的漂移而有所不同。
另一種採用2T1C的n型電晶體結構畫素被提出。可是，這種畫素中流經過有機發光二極體的電流不但會隨著其臨界電壓的漂移而改變，還會隨著電晶體的臨界電壓的漂移而有所變動。
有鑑於此，本發明提供一種畫素，其有機發光二極體不會隨著用以驅動有機發光二極體之電晶體的臨界電壓的漂移而改變亮度。
本發明提供一種畫素的驅動方法，用以驅動上述畫素。
本發明提供一種照明裝置，其有機發光二極體不會隨著用以驅動有機發光二極體之電晶體的臨界電壓的漂移而改變照明亮度。
本發明提供另一種畫素及其驅動方法。透過此驅動方法，此畫素的有機發光二極體隨著系統電壓受到電流電阻電壓降(IR Drop)的影響而改變亮度的現象可獲得改善。
本發明提供又一種畫素及其驅動方法。透過此驅動方法，此畫素的有機發光二極體隨著自身臨界電壓的漂移而改變亮度的現象可獲得改善。
本發明提出一種畫素，其包括一有機發光二極體、一電晶體、一第一開關、一第二開關以及一電容。有機發光二極體的一端電性連接至一第一電壓，而電晶體的第一源/汲極電性連接至有機發光二極體的另一端。第一開關電性連接在電晶體的第二源/汲極與一第二電壓間，並受控於一發光致能訊號。第二開關電性連接在電晶體的第二源/汲極與電晶體的閘極間，並受控於一補償訊號。電容電性連接在電晶體的閘極與一資料線間。其中，透過利用發光致能訊號與補償訊號交互關閉或導通第一開關與第二開關，進而驅動畫素。
在本發明之一實施例中，當補償訊號以及發光致能訊號分別導通第二開關以及第一開關時，電晶體的閘極被預充電至接近第二電壓。在一實施例中，資料線的電壓為低準位電壓。
在本發明之一實施例中，第一開關為一第一電晶體，第二開關為一第二電晶體。在一實施例中，當補償訊號以及發光致能訊號分別導通第二電晶體以及第一電晶體時，電晶體的閘極被預充電至等於第二電壓減去第一、第二電晶體之臨界電壓的差。在一實施例中，資料線的電壓為低準位電壓。
在本發明之一實施例中，當補償訊號導通第二開關且發光致能訊號關閉第一開關時，電晶體的閘極被放電至等於電晶體之臨界電壓加上有機發光二極體之臨界電壓的和。在一實施例中，資料線的電壓為低準位電壓。
在本發明之一實施例中，當補償訊號關閉第二開關且發光致能訊號導通第一開關時，電晶體的閘極電壓被推舉至資料線的電壓加上電晶體以及有機發光二極體兩者之臨界電壓的和。
在本發明之一實施例中，電晶體、第一開關以及第二開關為N型電晶體。
本發明還提出一種上述畫素的驅動方法，而驅動方法包括下列步驟。首先，於一第一期間，導通第一開關及第二開關，以使電晶體的閘極被預充電。然後，於一第二期間，關閉第一開關並導通第二開關，以使電晶體的閘極被放電至電壓等於電晶體以及有機發光二極體兩者之臨界電壓的總和。而後，於一第三期間，導通第一開關並關閉第二開關，以點亮有機發光二極體。
在本發明之一實施例中，於第三期間，有機發光二極體透過電晶體的閘極電壓被推舉至資料線的電壓加上電晶體以及有機發光二極體兩者之臨界電壓的和而被驅動進而發光。
在本發明之一實施例中，上述畫素的驅動方法更包括下列步驟。於第一期間，資料線的電壓為低準位電壓。
在本發明之一實施例中，上述畫素的驅動方法更包括下列步驟。於第二期間，資料線的電壓為低準位電壓。
本發明提出一種照明裝置，其包括至少一發光單元，其中每一發光單元包括一有機發光二極體、一電晶體、一第一開關、一第二開關以及一電容。有機發光二極體的一端電性連接至一第一電壓，而電晶體的第一源/汲極電性連接至有機發光二極體的另一端。第一開關電性連接在電晶體的第二源/汲極與一第二電壓間，並受控於一發光致能訊號。第二開關電性連接在電晶體的第二源/汲極與電晶體的閘極間，並受控於一補償訊號。電容電性連接在電晶體的閘極與一資料線間。其中，透過利用發光致能訊號與補償訊號交互關閉或導通第一開關與第二開關，進而驅動對應的發光單元。
本發明提出另一種畫素，其包括一有機發光二極體、一電晶體、一第一開關、一第二開關以及一電容。有機發光二極體的一端電性連接至一第一電壓，而電晶體的第一源/汲極電性連接至一第二電壓。第一開關電性連接在電晶體的第二源/汲極與有機發光二極體的另一端間，並受控於一第一掃描訊號。第二開關電性連接在電晶體的第二源/汲極與電晶體的閘極間，並受控於一第二掃描訊號。電容電性連接在電晶體的閘極與一資料線間。其中，透過利用第一掃描訊號與第二掃描訊號交互關閉或導通第一開關與第二開關，進而驅動畫素。
在本發明之一實施例中，當第一掃描訊號關閉第一開關且第二掃描訊號導通第二開關時，電晶體的閘極電壓等於第二電壓減去電晶體之臨界電壓的差。
在本發明之一實施例中，當第一掃描訊號導通第一開關且第二掃描訊號關閉第二開關時，電晶體的閘極電壓等於第二電壓減去電晶體之臨界電壓以及第一開關關閉且第二開關導通時資料線之電壓的差。
在本發明之一實施例中，第一掃描訊號與第二掃描訊號互為反相訊號。在一實施例中，電晶體、第一開關以及第二開關為P型電晶體。
在本發明之一實施例中，第一掃描訊號與第二掃描訊號相同。在一實施例中，電晶體以及第一開關為P型電晶體，第二開關為N型電晶體。
本發明更提出上述另一種畫素的驅動方法，而驅動方法包括下列步驟。首先，於一第一期間，關閉第一開關並導通第二開關，其中電晶體的閘極電壓等於第二電壓減去電晶體之臨界電壓的差。然後，於一第二期間，導通第一開關並關閉第二開關，以點亮有機發光二極體。
在本發明之一實施例中，於第二期間，有機發光二極體透過電晶體的閘極電壓等於第二電壓減去電晶體之臨界電壓以及第一期間內資料線之電壓的差而被驅動進而發光。
在本發明之一實施例中，第一電壓為接地電壓，第二電壓為系統電壓。
本發明提出另一種照明裝置，其包括至少一發光單元，其中每一發光單元包括一有機發光二極體、一電晶體、一第一開關、一第二開關以及一電容。有機發光二極體的一端電性連接至一第一電壓，而電晶體的第一源/汲極電性連接至一第二電壓。第一開關電性連接在電晶體的第二源/汲極與有機發光二極體的另一端間，並受控於一第一掃描訊號。第二開關電性連接在電晶體的第二源/汲極與電晶體的閘極間，並受控於一第二掃描訊號。電容電性連接在電晶體的閘極與一資料線間。其中，透過利用第一掃描訊號與第二掃描訊號交互關閉或導通第一開關與第二開關，進而驅動對應的發光單元。
本發明的畫素搭配本發明的驅動方法，可使畫素中之有機發光二極體的亮度與用以驅動有機發光二極體之電晶體的臨界電壓之間不存在相依關係，如此有機發光二極體便不會隨著該電晶體之臨界電壓的漂移而改變亮度。此外，就有機發光二極體而言，其隨著自身臨界電壓的漂移而改變亮度的現象以及其隨著系統電壓受到電流電阻電壓降的影響而改變亮度的現象也可進一步獲得改善。此外，本發明的畫素亦可作為發光單元，以配合有機發光照明應用，配合可補償驅動電晶體臨界電壓不一致及有機發光二極體隨使用時間導致衰減之功能，此專利不但可補償此些缺點，更可依不同電壓大小調整本發明之照明裝置的照明亮度。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
 第一實施例
以下針對本發明的畫素提出一實施例加以說明，期使本領域具通常知識者，更能了解本發明的精神。
請參照圖1A，圖1A繪示本發明之第一實施例之一種畫素的等效電路圖。本實施例之畫素100包括一有機發光二極體D1 、一電晶體DTFT1、一開關SW1、一開關SW2以及一電容Cst1 。在本實施例中電晶體DTFT1例如是P型電晶體，且開關SW1、SW2例如均由電晶體連接成開關的方式所構成。
承上述，有機發光二極體D1 的陰極電性連接至一第一電壓(在本實施例為接地電壓GND)。電晶體DTFT1的第一源/汲極電性連接至一第二電壓(在本實施例為系統電壓Vdd)，而開關SW1電性連接在電晶體DTFT1的第二源/汲極與有機發光二極體D1 的陽極之間，其中開關SW1受控於掃描訊號SCAN1。第二開關SW2電性連接在電晶體DTFT1的第二源/汲極與電晶體DTFT1的閘極間，並受控於掃描訊號SCAN2。電容Cst1 則電性連接在電晶體DTFT1的閘極與一資料線DT間。
關於本第一實施例所提的畫素100的作動方式，則請參照圖1B所繪示本發明之畫素的第一實施例的驅動時序圖。值得一提的是，本實施例之開關SW1的動作則恰與開關SW2的動作相反，其中開關SW1、SW2例如均由P型的薄膜電晶體所構成。開關SW1、開關SW2為控制訊號低準位時導通，而高準位時關閉。
在本實施例中，驅動時區主要分為兩個時期，在時期T1時，掃描訊號SCAN1為高準位而掃描訊號SCAN2為低準位，藉以關閉開關SW1而導通開關SW2，並使電晶體DTFT1的閘極與第二源/汲極彼此耦接因而呈現二極體連接方式。如此，開關SW1為關閉狀態而使系統電壓Vdd傳送電流至有機發光二極體D1 的路徑被阻斷，而開關SW2則為導通狀態使得電晶體DTFT1的閘極充電到等於系統電壓Vdd減去電晶體DTFT1之臨界電壓VTH,DTFT1 的差才停止，亦即Vdd-|VTH,DTFT1 |。同時，資料線DT傳輸資料，則電容Cst1 儲存由資料線DT傳送的資料的電壓Vdata 因而具有Vdd-|VTH,DTFT1 |-Vdata 的電壓差。
而後，進入時期T2，此時掃描訊號SCAN1轉態為低準位，而掃描訊號SCAN2轉態為高準位，藉以導通開關SW1及關閉開關SW2。如此，系統電壓Vdd將可透過開關SW1而致使電晶體DTFT1傳送電流至有機發光二極體D1 上，並使有機發光二極體D1 發光。同時，資料線DT所傳送的資料的電壓被調降至0伏特(Volt,簡稱V)，因而電晶體DTFT1的閘極上的電壓會受到電容Cst1 的電容效應而被拉降至系統電壓Vdd減去電晶體DTFT1的臨界電壓VTH,DTFT1 以及資料線的電壓Vdata 的差，亦即Vdd-|VTH,DTFT1 |-Vdata 。
由於電晶體DTFT1保持在飽和區，因此可以計算出流經有機發光二極體D1 的電流ID1 如下式所示：
其中，ID1 為有機發光二極體D1 上流過的電流(亦即IOLED1 )，而VGS,DTFT1 為電晶體DTFT1的閘極與源極上的跨壓，KDTFT1 為電晶體DTFT1的電流常數。然而，式(1)可以更進一部改寫為式(2)，如下所示：
由式(1)與式(2)可知，電晶體DTFT1的閘極與源極上的跨壓VGS,DTFT1 已不存在系統電壓Vdd這個參數，因此，流經過有機發光二極體D1 的電流ID1 (即IOLED1 )隨著系統電壓Vdd受到電流電阻電壓降(IR Drop)的影響而改變的情形自然不會發生。此外，電流ID1 (即IOLED1 )也不存在電晶體DTFT1的臨界電壓VTH,DTFT1 這個參數，所以電流ID1 不會隨著電晶體DTFT1的臨界電壓VTH,DTFT1 的漂移而改變。換句話說，利用本實施例之畫素100所點亮的有機發光二極體D1 的亮度與電晶體DTFT1的臨界電壓VTH,DTFT1 以及系統電壓Vdd沒有關係。
特別一提的是，上述畫素100所採用的電晶體DTFT1、開關SW1與開關SW2一致為P型電晶體。然而，欲達到上述功效，開關SW2在其他實施例中也可改由N型電晶體連接成開關的方式所構成，如圖1C所繪示的畫素200，其中畫素200的作動方式與畫素100的作動方式實質上相同。詳細而言，在畫素200中，開關SW2的動作則恰與開關SW1的動作相反，而當掃描訊號SCAN1與掃描訊號SCAN2兩者的掃描訊號相同時，便可使由P型電晶體所構成的開關SW1以及由N型電晶體所構成的SW2分別具有相反的動作。實務上，可利用同一條掃描線來傳送相同的掃描訊號(如掃描訊號SCAN1)至開關SW1與開關SW2，以使得開關SW1在控制訊號低準位與高準位時分別為導通與關閉，而使得開關SW2在控制訊號高準位與低準位時分別為導通與關閉。
以下將針對上述畫素200提出模擬的結果，並佐以圖示來進一步說明上述推論。在下述實施例中，系統電壓Vdd設定為9.5V而資料線DT所傳輸的資料電壓Vdata 介於1V~3.5V之間。此外，電晶體DTFT1的通道寬長比為10微米/4微米(10um/4um)，且電晶體DTFT1的臨界電壓VTH,DTFT1 為1V。
請先參照圖2A，圖2A繪示本發明之第一實施例之一種流經有機發光二極體的電流與資料線傳送的資料電壓的特徵曲線圖。其中，曲線310+代表當電晶體DTFT1的臨界電壓VTH,DTFT1 漂移+0.33V時，有機發光二極體D1 的電流IOLED1 的波形；曲線310代表當電晶體DTFT1的臨界電壓VTH,DTFT1 不漂移時，有機發光二極體D1 的電流IOLED1 的波形；而曲線310-代表當電晶體DTFT1的臨界電壓VTH,DTFT1 漂移-0.33V時，有機發光二極體D1 的電流IOLED1 的波形。
由圖2A可知，曲線310、曲線310+與曲線310-非常接近。換言之，即使電晶體DTFT1的臨界電壓VTH,DTFT1 漂移了正或負0.33V，有機發光二極體D1 的電流IOLED1 幾乎不會因臨界電壓VTH,DTFT1 的漂移而受到影響，並大致與資料線DT所傳送的資料電壓Vdata 相關。
更進一步來看，上述有機發光二極體D1 的電流IOLED1 隨著電晶體DTFT1的臨界電壓VTH,DTFT1 漂移所產生的錯誤率(Error Rate)ER的計算方式如下式(3)所示：
其中，I OLED 1 (ΔV TH , DTFT 1 =±0.33V )代表電晶體DTFT1的臨界電壓VTH,DTFT1 漂移了正或負0.33V時，有機發光二極體D1 的電流IOLED1 ；而I OLED 1 (ΔV TH , DTFT 1 =0V )則代表電晶體DTFT1的臨界電壓VTH,DTFT1 沒有漂移時，有機發光二極體D1 的電流IOLED1 。
配合圖2A以及式(3)，便可繪示出圖2B，其中兩條相去不遠的曲線320+與320-分別用來表示畫素200中有機發光二極體D1 的電流IOLED1 受到臨界電壓VTH,DTFT1 漂移正0.33V與負0.33V所產生的錯誤率。此外，以具體的數據觀之，畫素200中有機發光二極體D1 的電流IOLED1 受到臨界電壓VTH,DTFT1 漂移正或負0.33V所產生的錯誤率低於1.5%。此計算出來的錯誤率非常的小，也就是代表之前所推論的利用畫素200所點亮的有機發光二極體D1 的亮度與電晶體DTFT1的臨界電壓VTH,DTFT1 關係甚小，因而可以被忽略。
另一方面，假設系統電壓Vdd受到電流電阻電壓降的影響而具有1V的壓降，則可模擬出採用2T1C的p型電晶體結構之傳統畫素的有機發光二極體的電流IOLED_A 以及本實施例畫素200之有機發光二極體D1 的電流IOLED1 受系統電壓Vdd的影響分別為圖3中的曲線410a以及曲線410。由圖3可清楚得知，傳統畫素中有機發光二極體會受到系統電壓Vdd的影響而具有差異甚大的電流IOLED_A ，但畫素200中有機發光二極體D1 的電流IOLED1 受受到系統電壓Vdd的影響僅具有些微的差異。因此，本實施可大幅改善傳統畫素中有機發光二極體的電流隨著系統電壓Vdd受到電流電阻電壓降的影響而改變的情形。
將上述實施例作整理，本發明更提出一種驅動方式的實施例，使本領域具通常知識者更能了解上述畫素100與200的驅動方式。
以下請同時參照圖1A以及圖4，其中圖4繪示本發明之第一實施例之畫素(如上述之畫素100、200)的一種驅動方法。首先，在步驟S501中，於第一期間，關閉開關SW1(第一開關)並導通開關SW2(第二開關)，電晶體DTFT1的閘極電壓等於第二電壓(在本實施例為系統電壓Vdd)減去電晶體DTFT1之臨界電壓的差。之後，在步驟S503中，於第二期間，導通開關SW1(第一開關)並關閉開關SW2(第二開關)，以點亮有機發光二極體D1 。較特別的是，點亮的有機發光二極體D1 的亮度不會受到電晶體DTFT1的臨界電壓以及系統電壓Vdd兩者的影響，如此則具有畫素100、200的顯示面板所顯示的畫面能更為均勻。然而，本驅動方法之其餘細節已包含在上述實施例中，故在此不加累述。
第二實施例
以下再針對本發明的畫素提出另一實施例加以說明，其中本實施例欲闡述的精神與第一實施例相類似，而本實施例與第一實施例主要差異在於：本實施例之畫素所採用的電晶體以及兩個開關一致為N型電晶體，如圖5A所示。本實施例之畫素600包括一有機發光二極體D2 、一N型電晶體DTFT2、由N型電晶體所構成的一開關SW3、由另一N型電晶體所構成的一開關SW4以及一電容Cst2 。然而，本實施例與前述實施例若有相同或相似的標號則代表相同或相似的構件，在此不重複敘述。
承上述，有機發光二極體D2 的陰極電性連接至一第一電壓(在本實施例為接地電壓GND)，而電晶體DTFT2的第一源/汲極電性連接至有機發光二極體D2 的陽極。開關SW3電性連接在電晶體DTFT2的第二源/汲極與一第二電壓(在本實施例為系統電壓Vdd)間，並受控於一發光致能訊號EM。開關SW4電性連接在電晶體DTFT2的第二源/汲極與電晶體DTFT2的閘極間，並受控於一補償訊號SLT。電容Cst2 電性連接在電晶體DTFT2的閘極與一資料線DT間。
關於本實施例所提的畫素600的作動方式，則請參照圖5B所繪示本發明之畫素的第二實施例的驅動時序圖。其中開關SW3、開關SW4為控制訊號高準位時導通，而低準位時關閉。
在本實施例中，驅動時區主要分為三個時期，在時期T3時，發光致能訊號EM與補償訊號SLT均為高準位，藉以同時導通開關SW3與開關SW4。同時，資料線DT上的電壓被設定為低準位電壓(例如0V，則電容Cst2 的左端可視為電性連接至接地電壓)。如此，系統電壓Vdd將可以經由開關SW3、SW4預充電到電晶體DTFT2的閘極。
需要說明的是電晶體DTFT2的閘極在時期T3時大致被預充電至系統電壓Vdd，但若考慮由N型電晶體所構成的開關SW3與SW4的臨界電壓VTH,TFT3 與VTH,TFT4 ，則被預充電的電晶體DTFT2的閘極電壓實質上等於系統電壓Vdd減去兩臨界電壓VTH,TFT3 與VTH,TFT4 的差，亦即Vdd-VTH,TFT3 -VTH,TFT4 。然而，由於Vdd-VTH,TFT3 -VTH,TFT4 非常接近系統電壓Vdd，因此，本實施例將視為電晶體DTFT2在時期T3中被預充電至系統電壓Vdd。
接著，在完成電晶體DTFT2的預充電後，進入時期T4，並使發光致能訊號EM轉態為低準位，而維持補償訊號SLT在高準位，且資料線DT上的電壓仍被設定為低準位電壓(例如0V)。此時，開關SW3關閉，因而上述提供預充電的路徑會被關閉；另一方面，開關SW4則保持導通，而電晶體DTFT2的閘極與第二源/汲極彼此耦接而呈現二極體連接方式，因此原本被預充電到系統電壓Vdd的電晶體DTFT2的閘極可透過開關SW4進行放電，並對電容Cst2 進行放電。其中，電晶體DTFT2的閘極放電至等於電晶體DTFT2之臨界電壓VTH,DTFT2 加上有機發光二極體D2 之臨界電壓VTH,OLED2 的總和才停止，亦即VTH ,DTFT2 +VTH,OLED2 ，且電容Cst2 會儲存這個電壓。
緊接著進入時期T5，此時發光致能訊號EM轉態為高準位且補償訊號SLT轉態為低準位，並藉以導通開關SW3且關閉開關SW4。如此，系統電壓Vdd將致使電晶體DTFT2傳送電流至有機發光二極體D2 上，並使有機發光二極體D2 發光。同時，資料線DT傳輸資料，將資料線DT的資料傳輸到電容Cst2 上。因此，電容Cst2 可藉由推舉(boost)效應，使電晶體DTFT2的閘極上的電壓由原本等於電晶體DTFT2以及有機發光二極體D2 兩者的臨界電壓的總和VTH,DTFT2 +VTH,OLED2 更被往上推舉等於資料線DT所傳輸的資料的電壓Vdata 加上電晶體DTFT2以及有機發光二極體D2 兩者之臨界電壓VTH,DTFT2 +VTH,OLED2 的總和，亦即Vdata +VTH,DTFT2 +VTH,OLED2 。
由於電晶體DTFT2保持在飽和區，因此可以計算出流經有機發光二極體D2 的電流ID2 如下式所示：
其中，ID2 為有機發光二極體D2 上流過的電流(亦即IOLED2 )，而VGS,DTFT2 為電晶體DTFT2的閘極與源極上的跨壓，KDTFT2 為電晶體DTFT2的電流常數。然而，式(4)可以更進一部改寫為式(5)，如下所示：
由式(4)與式(5)可知，電晶體DTFT2的閘極與源極上的跨壓VGS,DTFT2 已不存在有機發光二極體D2 的臨界電壓VTH,OLED2 這個參數，進而使流經過有機發光二極體D2 的電流ID2 (即IOLED2 )不存在有機發光二極體D2 的臨界電壓VTH,OLED2 這個參數。此外，ID2 (即IOLED2 )也不存在電晶體DTFT2的臨界電壓VTH,DTFT2 這個參數。換句話說，利用本實施例之畫素600所點亮的有機發光二極體D2 的亮度與有機發光二極體D2 以及電晶體DTFT2兩者的臨界電壓VTH,OLED2 以及VTH,DTFT2 沒有關係。
以下將針對上述畫素600提出模擬的結果，並佐以圖示來進一步說明上述推論。在下述實施例中，系統電壓Vdd設定為10V，而發光致能訊號EM或補償訊號SLT為高準位時的電壓值為15V，且電晶體DTFT2的通道寬長比為20um/2um。
請先參照圖5C，圖5C繪示本發明之第二實施例之一種有機發光二極體的陽極電壓變化的模擬結果，其中畫素600中資料線DT所傳輸的資料電壓Vdata 例如為3V以獲得曲線710+、曲線710-與曲線710三曲線。曲線710+代表當電晶體DTFT2的臨界電壓VTH,DTFT2 漂移+0.33V時，有機發光二極體D2 的陽極的電壓波形；曲線710代表當電晶體DTFT2的臨界電壓VTH,DTFT2 不漂移時，有機發光二極體D2 的陽極的電壓波形；而曲線710-代表當電晶體DTFT2的臨界電壓VTH,DTFT2 漂移-0.33V時，有機發光二極體D2 的陽極的電壓波形。
由圖5C可知，曲線710、曲線710+與曲線710-非常接近，其中在上述T5時期(即有機發光二極體D2 的發光時期)中，有機發光二極體D2 的陽極電壓大致介在3.086V~3.090V之間。換句話說，即使電晶體DTFT2的臨界電壓VTH,DTFT2 漂移了正或負0.33V，臨界電壓VTH,DTFT2 的漂移現象幾乎不會對有機發光二極體D2 的陽極電壓造成影響。
更進一步而言，上述有機發光二極體D2 的陽極電壓隨著電晶體DTFT2的臨界電壓VTH,DTFT2 漂移所產生的錯誤率ER的計算方式如下式(6)所示：
其中，V OLED 2 (ΔV TH , DTFT 2 =±0.33V )代表電晶體DTFT2的臨界電壓VTH,DTFT2 漂移了正或負0.33V時的有機發光二極體D2 的陽極電壓VOLED2 ，而V OLED 2 (ΔV TH , DTFT 2 =0V )則代表電晶體DTFT2的臨界電壓VTH,DTFT2 沒有漂移時的有機發光二極體D2 的陽極電壓VOLED2 。
配合圖5C以及式(6)，便可以計算出臨界電壓VTH,DTFT2 漂移了正0.33V時所產生的錯誤率約為0.021%，且臨界電壓VTH,DTFT2 漂移了負0.33V時所產生的錯誤率約為0.081%，意即錯誤率介於0.021%~0.081%之間。此計算出來的錯誤率非常的小，也就是代表之前所推論的利用畫素600所點亮的有機發光二極體D2 的亮度與電晶體DTFT2的臨界電壓VTH,DTFT2 關係甚小，因而可以被忽略。
請再參照圖6A，圖6A繪示本發明之第二實施例之一種流經有機發光二極體D2 和採用2T1C的n型電晶體結構之傳統畫素的有機發光二極體的電流IOLED2 、IOLED_B 與資料線DT傳送的資料電壓Vdata 的特徵曲線圖。其中，曲線812-、曲線812與曲線812+分別代表當畫素600中電晶體DTFT2的臨界電壓VTH,DTFT2 漂移-0.33V、不漂移與漂移+0.33V時，有機發光二極體D2 的電流IOLED2 的波形；而曲線812a-、曲線812a與曲線812a+分別代表傳統畫素中電晶體的臨界電壓漂移-0.33V、不漂移與漂移+0.33V時，有機發光二極體的電流IOLED_B 的波形。
由圖6A可清楚得知，三條彼此分離的曲線812a-、曲線812a與曲線812a+意味著傳統畫素中有機發光二極體會受到電晶體的臨界電壓漂移的影響而會產生差異甚大的電流IOLED_B ；反觀曲線812-、曲線812與曲線812+幾乎重合，如此可知電晶體DTFT2之臨界電壓VTH,DTFT2 的漂移現象幾乎不會對有機發光二極體D2 的電流IOLED2 造成影響。
從另一個角度來看，如圖6B所示，圖6B繪示本發明之第二實施例之另一種流經有機發光二極體D2 和採用2T1C的n型電晶體結構之傳統畫素的有機發光二極體的電流IOLED2 、IOLED_B 與資料線DT傳送的資料電壓Vdata 的特徵曲線圖。其中，曲線814與814+分別代表當畫素600中有機發光二極體D2 的臨界電壓VTH,OLED2 不漂移與漂移+0.33V時，有機發光二極體D2 的電流IOLED2 的波形；而曲線814b與814b+分別代表傳統畫素中有機發光二極體的臨界電壓不漂移與漂移+0.33V時，有機發光二極體的電流IOLED_B 的波形。
承上述，曲線814b與曲線814b+意指傳統畫素中有機發光二極體受到其臨界電壓的影響而具有差異較大的電流IOLED_B ；反觀曲線814與曲線814+相去不遠，也就是說，有機發光二極體D2 之臨界電壓VTH,OLED2 的漂移現象幾乎不會對其電流IOLED2 造成影響。
將上述實施例作整理，本發明更提出另一種驅動方式的實施例，使本領域具通常知識者更能了解上述畫素600的驅動方式。
以下請同時參照圖5A以及圖7，其中圖7為根據本發明之第二實施例之畫素600的一種驅動方法。首先，在步驟S901中，於第一期間，導通開關SW3(第一開關)及開關SW4(第二開關)，以使電晶體DTFT2的閘極被預充電。之後，在步驟S903中，於第二期間，關閉開關SW3(第一開關)並導通開關SW4(第二開關)，以使電晶體DTFT2的閘極被放電至電壓等於電晶體DTFT2以及有機發光二極體D2 兩者之臨界電壓的總和。而後，在步驟S905中，於第三期間，導通開關SW3(第一開關)並關閉開關SW4(第二開關)，以點亮有機發光二極體D2 。較特別的是，點亮的有機發光二極體D2 的亮度不會受到電晶體DTFT2與有機發光二極體D2 兩者的臨界電壓的影響，如此則具有畫素600的顯示面板可具有良好的顯示畫面。然而，本驅動方法之其餘細節已包含在上述實施例中，故在此不加累述。
值得一提的是，上述實施例之畫素100、200、600亦可配合有機發光照明應用。更具體地說，每一畫素100、200、600也可分別作為一發光單元(未繪示)，以應用於照明裝置(未繪示)中，其中照明裝置的照明亮度可透過調整電壓值的大小來達成。於是，傳統電晶體之臨界電壓不一致及有機發光二極體隨使用時間導致功能衰減等問題可獲得解決，因而提升照明裝置的照明品質。
最後需要說明的是，上述實施例中均以有機發光二極體為範例在說明。然而，另外還有一種大分子結構的有機發光二極體(polymer light emitting diode,PLED)，也適合使用於上述各種畫素。
綜上所述，本發明之驅動方法搭配本發明之畫素中各個構件之間的巧妙安排，可使畫素中之有機發光二極體的亮度與用以驅動有機發光二極體之電晶體的臨界電壓兩者不具相關性，如此一來，即使該電晶體的臨界電壓發生漂移的現象，有機發光二極體的亮度也不會受到影響。另外，有機發光二極體隨著自身臨界電壓的漂移而改變亮度的現象以及隨著系統電壓受到電流電阻電壓降的影響而改變亮度的現象也可獲得大幅度的改善，進而使具有本發明之畫素的顯示面板能提供良好的顯示畫面。然而，本發明的畫素亦可配合有機發光照明應用，配合可補償驅動電晶體臨界電壓不一致及有機發光二極體隨使用時間導致衰減之功能，此專利不但可補償此些缺點，更可依不同電壓大小調整照明亮度。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、200、600‧‧‧畫素
310、310+、310-、320+、320-、410、410a、710、710+、710-、812、812+、812-、812a、812a+、812a-、814、814+、814b、814b+‧‧‧曲線
Cst1 、Cst2 ‧‧‧電容
DT‧‧‧資料線
DTFT1、DTFT2‧‧‧電晶體
D1 、D2 ‧‧‧有機發光二極體
EM、SLT、SCAN1、SCAN2‧‧‧訊號
IOLED_A 、IOLED_B 、IOLED1 、IOLED2 ‧‧‧電流
S501、S503、S901、S903、S905‧‧‧步驟
SW1~SW4‧‧‧開關
T1~T5‧‧‧時期
Vdd、Vdata ‧‧‧電壓
圖1A繪示本發明之第一實施例之一種畫素的等效電路圖。
圖1B所繪示本發明之畫素的第一實施例的驅動時序圖。
圖1C繪示本發明之第一實施例之另一種畫素的等效電路圖。
圖2A繪示本發明之第一實施例之一種流經有機發光二極體的電流與資料線傳送的資料電壓的特徵曲線圖。
圖2B為根據圖2A所繪示的錯誤率示意圖。
圖3繪示本發明之第一實施例之一種流經有機發光二極體的電流與系統電壓的特徵曲線圖。
圖4繪示本發明之第一實施例之畫素的一種驅動方法。
圖5A繪示本發明之第二實施例之一種畫素的等效電路圖。
圖5B所繪示本發明之畫素的第二實施例的驅動時序圖。
圖5C繪示本發明之第二實施例之一種有機發光二極體的陽極電壓變化的模擬結果。
圖6A繪示本發明之第二實施例之一種流經有機發光二極體的電流與資料線傳送的資料電壓的特徵曲線圖。
圖6B繪示本發明之第二實施例之另一種流經有機發光二極體的電流與資料線傳送的資料電壓的特徵曲線圖。
圖7為根據本發明之第二實施例之畫素的一種驅動方法。
600．．．畫素
Cst2 ．．．電容
DT．．．資料線
DTFT2．．．電晶體
D2 ．．．有機發光二極體
EM、SLT．．．訊號
SW3、SW4．．．開關
Vdd．．．電壓

Claims (15)

  1. 一種畫素結構，包括：一有機發光二極體，其一端電性連接至一第一電壓；一電晶體，其第一源/汲極電性連接至該有機發光二極體的另一端；一第一開關，電性連接在該電晶體的第二源/汲極與一第二電壓間，並受控於一發光致能訊號；一第二開關，電性連接在該電晶體的第二源/汲極與該電晶體的閘極間，並受控於一補償訊號；以及一電容，電性連接在該電晶體的閘極與一資料線間，其中，透過利用該發光致能訊號與該補償訊號交互關閉或導通該第一開關與該第二開關，進而驅動該畫素結構，當該補償訊號關閉該第二開關且該發光致能訊號導通該第一開關時，該電晶體的閘極電壓被推舉至該資料線的電壓加上該電晶體以及該有機發光二極體兩者之臨界電壓的和。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中當該補償訊號以及該發光致能訊號分別導通該第二開關以及該第一開關時，該電晶體的閘極被預充電至接近該第二電壓。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之畫素結構，其中該資料線的電壓為低準位電壓。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該第一開關為一第一電晶體，該第二開關為一第二電晶體。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之畫素結構，其中當該 補償訊號以及該發光致能訊號分別導通該第二電晶體以及該第一電晶體時，該電晶體的閘極被預充電至等於該第二電壓減去該第一、該第二電晶體之臨界電壓的差。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之畫素結構，其中該資料線的電壓為低準位電壓。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中當該補償訊號導通該第二開關且該發光致能訊號關閉該第一開關時，該電晶體的閘極被放電至等於該電晶體之臨界電壓加上該有機發光二極體之臨界電壓的和。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之畫素結構，其中該資料線的電壓為低準位電壓。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該電晶體、該第一開關以及該第二開關為N型電晶體。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該第一電壓為接地電壓，該第二電壓為系統電壓。
  11. 一種照明裝置，包括：至少一發光單元，其中每一發光單元包括：一有機發光二極體，其一端電性連接至一第一電壓；一電晶體，其第一源/汲極電性連接至該有機發光二極體的另一端；一第一開關，電性連接在該電晶體的第二源/汲極與一第二電壓間，並受控於一發光致能訊號；一第二開關，電性連接在該電晶體的第二源/汲極 與該電晶體的閘極間，並受控於一補償訊號；以及一電容，電性連接在該電晶體的閘極與一資料線間，其中，透過利用該發光致能訊號與該補償訊號交互關閉或導通該第一開關與該第二開關，進而驅動對應的發光單元，當該補償訊號關閉該第二開關且該發光致能訊號導通該第一開關時，該電晶體的閘極電壓被推舉至該資料線的電壓加上該電晶體以及該有機發光二極體兩者之臨界電壓的和。
  12. 一種如申請專利範圍第1項之畫素結構的驅動方法，包括：於一第一期間，導通該第一開關及該第二開關，使該電晶體的閘極被預充電；於一第二期間，關閉該第一開關並導通該第二開關，使該電晶體的閘極被放電至電壓等於該有機發光二極體的臨界電壓以及該電晶體的臨界電壓的總和；以及於一第三期間，導通該第一開關並關閉該第二開關，點亮該有機發光二極體。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之驅動方法，其中於該第三期間，該有機發光二極體透過該電晶體的閘極電壓被推舉至該資料線的電壓加上該電晶體以及該有機發光二極體兩者之臨界電壓的和而被驅動進而發光。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之驅動方法，更包括：於該第一期間，該資料線的電壓為低準位電壓。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之驅動方法，更包括：於該第二期間，該資料線的電壓為低準位電壓。
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