TWI467547B - 主動式有機發光二極體畫素電路及其操作方法 - Google Patents

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主動式有機發光二極體畫素電路及其操作方法
一種有機發光二極體畫素電路及其操作方法，特別是一種主動式有機發光二極體畫素電路及其操作方法。
隨著光電技術與半導體技術的進步，平面顯示器已廣泛被應用在許多電子裝置上，如行動電話、筆記型電腦或平板電腦。其中主動式有機發光二極體(active-matrix organic light-emitting diode,AMOLED)顯示器又因其具有廣視角、高對比、高反應速度的優點，而被視為取代傳統液晶顯示器的最佳顯示面板。
主動式有機發光二極體顯示器由主動式有機發光二極體畫素電路以矩陣方式排列而成。有機發光二極體畫素電路主要包含電容器、驅動電晶體以及有機發光二極體，電容器用以儲存訊號電壓，並提供此訊號電壓給驅動電晶體，而驅動電晶體依據訊號電壓提供驅動電流給有機發光二極體，使有機發光二極體發光。然而，有機發光二極體會受長時間驅動以及外在環境的影響而逐漸劣化，使其臨界電壓偏移增加，並導致驅動電晶體提供的驅動電流衰減，造成有機發光二極體發光亮度的衰減及不穩定。而當有機發光二極體的亮度不穩定，則會造成主動式有機發光二極體顯示器顏色不均並進一步影響其畫面品質。
因此，為追求穩定且良好的主動式有機發光二極體顯示器品質，上述缺點有迫切的需要被改進。
本發明之一技術態樣係為一種主動式有機發光二極體畫素電路，應用此電路可避免因有機發光二極體之臨界電壓的偏移增加而導致的有機發光二極體發光亮度衰減。
依據本發明的一實施例，主動式有機發光二極體畫素電路包括有機發光二極體、驅動電路、切換電路以及電容器。有機發光二極體連接第一電源。驅動電路連接有機發光二極體。切換電路連接驅動電路、有機發光二極體以及訊號輸入端，其中驅動電路直接連接第二電源，或透過切換電路電性連接第二電源。電容器的第一端與第二端連接於切換電路的內部。在充電狀態時，切換電路將電容器的第一端電性連接至訊號輸入端，並將電容器的第二端電性連接第一電源，或切換電路將電容器的第一端電性連接第二電源，且將電容器的第二端電性連接訊號輸入端。在補償狀態時，切換電路將電容器的第一端電性連接訊號輸入端，並將電容器的第二端電性連接有機發光二極體的陽極，或切換電路將電容器的第一端電性連接有機發光二極體的陽極，並將電容器的第二端電性連接訊號輸入端。在發光狀態時，切換電路將電容器的第一端電性連接驅動電路，並將電容器的第二端電性連接驅動電路以及有機發光二極體的陽極。
依據本發明的一實施例，當驅動電路直接連接第二電源時，驅動電路為第一電晶體，第一電晶體的第一源/汲極連接有機發光二極體的陽極且第一電晶體的第二源/汲極 連接第二電源。
依據本發明的一實施例，切換電路包括第二電晶體、第三電晶體、第四電晶體以及第五電晶體。第二電晶體的第一源/汲極連接電容器的第一端，且第二電晶體的第二源/汲極連接第一電晶體的閘極。第三電晶體的第一源/汲極連接電容器的第一端以及第二電晶體的第一源/汲極，第三電晶體的第二源/汲極連接訊號輸入端。第四電晶體的第一源/汲極連接電容器的第二端，第四電晶體的第二源/汲極連接第一電晶體的第一源/汲極以及有機發光二極體的陽極。第五電晶體的第一源/汲極連接電容器的第二端以及第四電晶體的第一源/汲極，第五電晶體的第二源/汲極連接第一電源。
依據本發明的一實施例，第一至第五電晶體皆為N型電晶體。
依據本發明的一實施例，第二電晶體的閘極連接第一選擇線。第三電晶體的閘極連接第二選擇線。第四電晶體的閘極連接第三選擇線。第五電晶體的閘極連接第四選擇線。
依據本發明的一實施例，第一、第三、第四電晶體為N型電晶體，第二、第五電晶體為P型電晶體。
依據本發明的一實施例，第二電晶體與第三電晶體的閘極連接第一選擇線，且第四、第五電晶體的閘極連接第二選擇線。
依據本發明的一實施例，當驅動電路透過切換電路電性連接第二電源時，驅動電路為第一電晶體，第一電晶體 的第一源/汲極連接有機發光二極體的陽極，且第一電晶體的第二源/汲極連接切換電路。
依據本發明的一實施例，切換電路包括第二電晶體、第三電晶體、第四電晶體、第五電晶體、第六電晶體以及第七電晶體。第二電晶體的第一源/汲極連接第一電晶體的第二源/汲極，且第二電晶體的第二源/汲極連接第二電源。第三電晶體的第一源/汲極連接第二電晶體的第一源/汲極以及第一電晶體的第二源/汲極，且第三電晶體的第二源/汲極連接第一電晶體的閘極。第四電晶體的第一源/汲極連接第三電晶體的第二源/汲極以及第一電晶體的閘極，且第四電晶體的第二源/汲極連接電容器的第一端。第五電晶體的第一源/汲極連接第四電晶體的第二源/汲極以及電容器的第一端，且第五電晶體的第二源/汲極連接有機發光二極體的陽極以及第一電晶體的第一源/汲極。第六電晶體的第一源/汲極連接電容器的第二端，且第六電晶體的第二源/汲極連接訊號輸入端。第七電晶體的第一源/汲極連接第六電晶體的第一源/汲極以及電容器的第二端，且第七電晶體的第二源/汲極連接第五電晶體的第二源/汲極、有機發光二極體的陽極以及第一電晶體的第一源/汲極。
依據本發明的一實施例，第一至第七電晶體皆為N型電晶體。
依據本發明的一實施例，第二、第四電晶體的閘極連接第一選擇線。第三、第六電晶體的閘極連接第二選擇線。第五電晶體的閘極連接第三選擇線。第七電晶體的閘極連接第四選擇線。
依據本發明的一實施例，第一、第二、第三、第四、第六電晶體為N型電晶體，且第五、第七電晶體為P型電晶體。
依據本發明的一實施例，第二、第四、第五電晶體的閘極連接第一選擇線，且第三、第六、第七電晶體的閘極連接第二選擇線。
本發明的另一技術態樣係一種應用在主動式有機發光二極體畫素電路的操作方法，可使主動式有機發光二極體畫素電路在長時間驅動後，發光效率不因有機發光二極體的臨界電壓的偏移上昇而衰減。
依據本發明的一實施例，主動式有機發光二極體畫素電路的操作方法，其中主動式有機發光二極體畫素電路包括有機發光二極體、驅動電路、切換電路以及電容器。有機發光二極體連接第一電源。驅動電路直接連接第二電源或透過切換電路電性連接第二電源。切換電路連接訊號輸入端。電容器連接於切換電路之中。且主動式有機發光二極體畫素電路的操作方法之步驟包括：
(a)當充電狀態時，控制切換電路將電容器的第一端電性連接至訊號輸入端，並將電容器的第二端電性連接第一電源，或控制切換電路將電容器的第一端電性連接第二電源，且將電容器的第二端電性連接訊號輸入端。
(b)當補償狀態時，控制切換電路將電容器的第一端電性連接訊號輸入端，並將電容器的第二端電性連接有機發光二極體的陽極，或控制切換電路將電容器的第一端電性連接有機發光二極體的陽極，並將電容器的第二端電性 連接訊號輸入端。
(c)當發光狀態時，控制切換電路將電容器的第一端電性連接驅動電路，並將電容器的第二端電性連接驅動電路以及有機發光二極體的陽極。
依據本發明的一實施例，當驅動電路直接連接第二電源時：驅動電路為第一電晶體，第一電晶體的第一源/汲極連接有機發光二極體的陽極且第一電晶體的第二源/汲極連接第二電源。
切換電路包括第二電晶體、第三電晶體、第四電晶體以及第五電晶體。第二電晶體的第一源/汲極連接電容器的第一端以及第三電晶體的第一源/汲極，且第二電晶體的第二源/汲極連接第一電晶體的閘極。第三電晶體的第二源/汲極連接訊號輸入端。第四電晶體的第一源/汲極連接電容器的第二端以及第五電晶體的第一源/汲極。第四電晶體的第二源/汲極連接第一電晶體的第一源/汲極以及有機發光二極體的陽極。第五電晶體的第二源/汲極連接第一電源。
且步驟(a)包括導通第三、第五電晶體，且斷路第二、第四電晶體，使電容器第一端的電壓為訊號輸入端的電壓，並使電容器第二端的電壓為第一電源的電壓。
依據本發明的一實施例，步驟(b)包括導通第三、第四電晶體，且斷路第二、第五電晶體，使電容器經由有機發光二極體放電，直到有機發光二極體無電流通過。
依據本發明的一實施例，步驟(c)包括導通第二、第四電晶體，且斷路第三、第五電晶體，使第一電晶體根據 電容器兩端的電位差驅動有機發光二極體。
依據本發明的一實施例，當驅動電路透過切換電路電性連接第一電源時：驅動電路為第一電晶體，第一電晶體的第一源/汲極連接有機發光二極體的陽極。
切換電路包括第二電晶體、第三電晶體、第四電晶體、第五電晶體、第六電晶體以及第七電晶體。第二電晶體的第一源/汲極連接第一電晶體的第二源/汲極以及第三電晶體的第一源/汲極，且第二電晶體的第二源/汲極連接第二電源。第三電晶體的第二源/汲極連接第一電晶體的閘極以及第四電晶體的第一源/汲極，且第四電晶體的第二源/汲極連接電容器的第一端以及第五電晶體的第一源/汲極。第五電晶體的第二源/汲極連接有機發光二極體的陽極、第一電晶體的第一源/汲極以及第七電晶體的第二源/汲極。第六電晶體的第一源/汲極連接電容器的第二端以及第七電晶體的第一源/汲極，且第六電晶體的第二源/汲極連接訊號輸入端。
且步驟(a)包括導通第二、第三、第四、第六電晶體，並斷路第五、第七電晶體，使電容器第一端的電壓為第二電源的電壓，並使電容器第二端的電壓為訊號輸入端的電壓。
依據本發明的一實施例，步驟(b)包括導通第三、第五、第六電晶體，且斷路第二、第四、第七電晶體，使電容器經由有機發光二極體放電，直到有機發光二極體無電流通過。
依據本發明的一實施例，步驟(c)包括導通第二、第四、第七電晶體，且斷路第三、第五、第六電晶體，使第一電晶體根據電容器兩端的電位差驅動有機發光二極體。
總結來說，應用上述實施例的電路架構和操作方式，可藉由控制切換電路，使得電容器在充電、補償狀態中分別連接第一、第二電源、訊號輸入端以及有機發光二極體的陽極，並在發光狀態時，以電容器兩端的電位差操作驅動電路，使驅動電路提供的驅動電流隨有機發光二極體的臨界電壓偏移增加而增大。如此一來，長時間操作而導致的有機發光二極體發光亮度衰減的問題可被避免，因發光亮度衰減造成的主動式有機發光二極體顯示器顏色不均也隨之解決，而主動式有機發光二極體顯示器的品質也能有效提昇。
以下將以圖式及詳細敘述清楚說明本揭示內容之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本揭示內容之較佳實施例後，當可由本揭示內容所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本揭示內容之精神與範圍。
本文中所使用之『連接』，若說明書中無特別指明，其可為直接連接或間接連接，亦即一端與另一端連接，可透過或不透過中介物。相對地，本文中所使用之『直接連接』，意指一端與另一端不透過中介物連接。此外，本文中所使用之『電性連接』，意指一端與另一端間可傳遞電性訊號。
本文中所使用之『第一源/汲極』與『第二源/汲極』意 指電晶體的源極或汲極，當『第一源/汲極』為源極時『第二源/汲極』即為汲極，且當『第一源/汲極』為汲極時『第二源/汲極』即為源極。
傳統上的主動式有機發光二極體畫素電路，會因為發光二極體在長時間使用後其臨界電壓的偏移量增加，而導致驅動電流降低，並造成有機發光二極體的發光亮度衰減，使得主動式有機發光二極體顯示器的畫面品質變差。由此之故，若能透過控制主動式有機發光二極體畫素電路中的切換電路，使電容兩端的電位差隨有機發光二極體的臨界電壓的偏移增加而增大，則可利用電容控制驅動電路，使驅動電路產生相應於臨界電壓的驅動電流。當有機發光二極體的臨界電壓的偏移量因長時間使用而增加時，驅動電流也隨之提昇，以保持有機發光二極體的發光亮度。
第1圖為依據本發明第一實施例中主動式有機發光二極體畫素電路100所繪的電路圖。主動式有機發光二極體畫素電路100包括有機發光二極體110、驅動電路120、切換電路130以及電容器140。有機發光二極體110連接第一電源10。驅動電路120連接有機發光二極體110，且直接連接第二電源20。切換電路130連接驅動電路120、有機發光二極體110、第一電源10以及訊號輸入端30。電容器140的第一端141與第二端142連接於切換電路130的內部。此處，第二電源20的電壓Vdd 高於第一電源10的電壓Vss 。
在第一實施例中，驅動電路120可為第一電晶體T1，其第一源/汲極11連結有機發光二極體110的陽極，且第 一電晶體的第二源/汲極12直接連結第二電源20。切換電路130則包括第二電晶體T2、第三電晶體T3、第四電晶體T4以及第五電晶體T5。第二電晶體T2的第一源/汲極21連接電容器140的第一端141，且第二電晶體T2的第二源/汲極22連接第一電晶體T1的閘極。第三電晶體T3的第一源/汲極31連接電容器140的第一端141以及第二電晶體T2的第一源/汲極21，第三電晶體T3的第二源/汲極32連接訊號輸入端30。第四電晶體T4的第一源/汲極41連接電容器140的第二端142，第四電晶體T4的第二源/汲極42連接第一電晶體T1的第一源/汲極11以及有機發光二極體110的陽極。第五電晶體T5的第一源/汲極51連接電容器140的第二端142以及第四電晶體T4的第一源/汲極41，第五電晶體T5的第二源/汲極52連接第一電源10。
上述第一至第五電晶體T1、T2、T3、T4、T5皆為N型電晶體，其中第二電晶體T2的閘極連接第一選擇線S1，第三電晶體T3的閘極連接第二選擇線S2，第四電晶體T4的閘極連接第三選擇線S3，第五電晶體T5的閘極連接第四選擇線S4。
第2圖為本發明第一實施例中的第一至第四選擇線S1、S2、S3、S4之時序圖。根據第2圖，主動式有機發光二極體畫素電路100的操作方法如下：在充電狀態(a)時，控制第二、第四選擇線S2、S4為高電壓準位以導通第三、第五電晶體T3、T5，且控制第一、第三選擇線S1、S3為低電壓準位以斷路第二、第四電 晶體T2、T4，使電容器140的第一端141電性連接至訊號輸入端30，並使電容器140的第二端142電性連接第一電源10，等效電路如第3圖所示。此時，電容器140被訊號輸入端30充電，使電容器140的第一端141的電壓Vc1 為訊號輸入端30的電壓Vdata ，且使電容器140的第二端142的電壓Vc2 為第一電源10的電壓Vss 。亦即：Vc1 =Vdata
Vc2 =Vss
在補償狀態(b)時，控制第二、第三選擇線S2、S3為高電壓準位以導通第三、第四電晶體T3、T4，且控制第一、第四選擇線S1、S4為低電壓準位以斷路第二、第五電晶體T2、T5，使電容器140的第一端141電性連接至訊號輸入端30，並使電容器140的第二端142電性連接第一電源10，等效電路如第4圖所示。此時，電容器140經由有機發光二極體110放電，直到有機發光二極體110無電流通過，而使得電容器140的第二端Vc2 的電壓為有機發光二極體110之臨界電壓Vth_oled 與第一電源10的電壓Vss 之和，且電容器140的第一端141的電壓Vc1 保持為訊號輸入端30的電壓Vdata 。亦即：Vc1 =Vdata
Vc2 =Vth_oled +Vss
而電容器140兩端的電位差為Vc1 -Vc2 =Vdata -Vth_oled -Vss
在發光狀態(c)時，控制第一、第三選擇線S1、S3為高電壓準位以導通第二、第四電晶體T2、T4，且控制第 二、第四選擇線S2、S4為低電壓準位以斷路第三、第五電晶體T3、T5，使電容器140的第一端141電性連接至第一電晶體T1的閘極，並使電容器140的第二端142電性連接至第一電晶體T1的第一源/汲極11以及有機發光二極體110的陽極，等效電路如第5圖所示。此時，第一電晶體T1根據電容器140兩端的電位差產生驅動電流Ioled ，以驅動有機發光二極體110。驅動電流Ioled 可依此公式計算：Ioled =K(Vgs -Vth_TFT )^2
其中Vgs 即為電容器140兩端的電位差。亦即：Vgs =Vc1 -Vc2 =Vdata -Vth_oled -Vss
因此，進一步可得知：Ioled =K(Vdata -Vth_oled -Vss -Vth_TFT )^2
在上式中，K為常數，而Vth_TFT 為第一電晶體T1的臨界電壓。是以由此可知，藉由以上切換電路130的操作，可使驅動電流Ioled 隨著有機發光二極體110的臨界電壓Vth_oled 偏移增加而增大。是以，長時間驅動有機發光二極體110所導致的發光亮度衰減即可由此獲得補償。
第6圖為依據本發明第二實施例中主動式有機發光二極體畫素電路100所繪的電路圖。在第二實施例中，主動式有機發光二極體畫素電路100的架構與第一實施例相仿，故相同部份此不贅述。而兩者的差異之處在於，在第二實施例中，第一、第三、第四電晶體為N型電晶體，第二、第五電晶體為P型電晶體，其中第二、第三電晶體T2、T3的閘極連接第一選擇線S1，且第四、第五電晶體T4、T5的閘極連接第二選擇線S2。
透過上述的置換，第二實施例較第一實施例減少兩條選擇線，如此可降低系統的複雜度，以利於本發明實施例的實現。
第7圖為本發明第二實施例中的第一及第二選擇線S1、S2之時序圖。根據第7圖，主動式有機發光二極體畫素電路100的操作方法如下：在充電狀態(a)時，控制第一選擇線S1為高電壓準位以導通第三晶體T3且斷路第二電晶體T2。控制第二選擇線S2為低電壓準位以斷路第四電晶體T4且導通第五電晶體T5，使電容器140的第一端141電性連接至訊號輸入端30，並使電容器140的第二端142電性連接第一電源10，等效電路如第3圖所示。此時，電容器140的充電方式與第一實施例相同，故在此不贅述。
在補償狀態(b)時，控制第一選擇線S1為高電壓準位以導通第三晶體T3且斷路第二電晶體T2。控制第二選擇線S2為高電壓準位以斷路第五電晶體T5且導通第四電晶體T4，使電容器140的第一端141電性連接至訊號輸入端30，並使電容器140的第二端142電性連接第一電源10，等效電路如第4圖所示。此時，電容器140經由有機發光二極體110的放電方式與第一實施例相同，故在此不贅述。
在發光狀態(c)時，控制第二選擇線S2為高電壓準位以斷路第五電晶體T5且導通第四電晶體T4。控制第一選擇線S1為低電壓準位以斷路第三電晶體T3且導通第二電晶體T2，則能使電容器140的第一端141電性連接至第 一電晶體T1的閘極，並將電容器140的第二端142電性連接至第一電晶體T1的第一源/汲極11以及有機發光二極體110的陽極，等效電路如第5圖所示。此時，第一電晶體T1根據電容器140兩端的電位差以驅動有機發光二極體110的方式與第一實施例相同，故在此不贅述。
上述的第一、第二實施例的說明，旨在提供五顆電晶體之畫素電路與操作方法，以使有機發光二極體110在長時間驅動所導致的發光亮度衰減能獲得補償。而為使本發明之實施例敘述更加完整，以下更提供七顆電晶體的畫素電路與操作方法的實施例。
第8圖為依據本發明第三實施例中主動式有機發光二極體畫素電路100所繪的電路圖。在第三實施例中，主動式有機發光二極體畫素電路100包括有機發光二極體110、驅動電路120、切換電路130以及電容器140。有機發光二極體110連接第一電源10。驅動電路120連接有機發光二極體110，且透過切換電路130連接第二電源20。切換電路130連接驅動電路120、有機發光二極體110、第二電源20以及訊號輸入端30。電容器140的第一端141與第二端142連接於切換電路130的內部。此處，第二電源20的電壓Vdd 高於第一電源10的電壓Vss 。
在第三實施例中，驅動電路120為第一電晶體T1，第一電晶體T1的第一源/汲極11連接有機發光二極體110的陽極，第一電晶體的第二源/汲極12連接切換電路130。切換電路130包括第二電晶體T2、第三電晶體T3、第四電晶體T4、第五電晶體T5、第六電晶體T6以及第七電晶體 T7。第二電晶體T2的第一源/汲極21連接第一電晶體T1的第二源/汲極12，且第二電晶體T2的第二源/汲極22連接第二電源20。第三電晶體T3的第一源/汲極31連接第二電晶體T2的第一源/汲極21以及第一電晶體T1的第二源/汲極12，且第三電晶體T3的第二源/汲極32連接第一電晶體T1的閘極。第四電晶體T4的第一源/汲極41連接第三電晶體T3的第二源/汲極32以及第一電晶體T1的閘極，且第四電晶體T4的第二源/汲極42連接電容器140的第一端141。第五電晶體T5的第一源/汲極51連接第四電晶體T4的第二源/汲極42以及電容器140的第一端141，且第五電晶體T5的第二源/汲極52連接有機發光二極體110的陽極以及第一電晶體T1的第一源/汲極11。第六電晶體T6的第一源/汲極61連接電容器140的第二端142，且第六電晶體T6的第二源/汲極62連接訊號輸入端30。第七電晶體T7的第一源/汲極71連接第六電晶體T6的第一源/汲極61以及電容器140的第二端142，且第七電晶體T7的第二源/汲極72連接第五電晶體T5的第二源/汲極52、有機發光二極體110的陽極以及第一電晶體T1的第一源/汲極11。
上述第一至第七電晶體T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7皆為N型電晶體，其中第二、第四電晶體T2、T4的閘極連接第一選擇線S1。第三、第六電晶體T3、T6的閘極連接第二選擇線S2。第五電晶體T5的閘極連接第三選擇線S3。第七電晶體T7的閘極連接第四選擇線S4。
第9圖為本發明第三實施例中的第一至第四選擇線S1、S2、S3、S4之時序圖。根據第9圖，主動式有機發光 二極體畫素電路100的操作方法如下：在充電狀態(a)時，控制第一、第二選擇線S1、S2為高電壓準位以導通第二、第三、第四、第六電晶體T2、T3、T4、T6，且控制第三、第四選擇線S3、S4為低電壓準位以斷路第五、第七電晶體T5、T7，使電容器140的第一端141電性連接至第二電源20，並使電容器140的第二端142電性連接訊號輸入端30，等效電路如第10圖所示。此時，電容器140被充電，其第一端141的電壓Vc1 為第二電源20的電壓Vdd ，電容器140的第二端142的電壓Vc2 為訊號輸入端30的電壓Vdata 。亦即：Vc1 =Vdd
Vc2 =Vdata
在補償狀態(b)時，控制第二、第三選擇線S2、S3為高電壓準位以導通第三、第五、第六電晶體T3、T5、T6，且控制第一、第四選擇線S1、S4為低電壓準位以斷路第二、第四、第七電晶體T2、T4、T7，使電容器140的第一端141電性連接至有機發光二極體110的陽極，並保持電容器140的第二端142電性連接訊號輸入端30，等效電路如第11圖所示。此時，電容器140經由有機發光二極體110放電，直到有機發光二極體110無電流通過，而使得電容器140的第一端141的電壓Vc1 為有機發光二極體110之臨界電壓Vth_oled 與第一電源的電壓Vss 之和，且電容器140的第二端142的電壓Vc2 保持為訊號輸入端30的電壓Vdata 。亦即：Vc1 =Vth_oled +Vss
Vc2 =Vdata
電容兩端的電位差為Vc1 -Vc2 =Vth_oled +Vss -Vdata
在發光狀態(c)時，控制第一、第四選擇線S1、S4為高電壓準位以導通第二、第四、第七電晶體T2、T4、T7，且控制第二、第三選擇線S2、S3為低電壓準位以斷路第三、第五、第六電晶體T3、T5、T6，使電容器140的第一端141電性連接至第一電晶體T1的閘極，並使電容器140的第二端142電性連接至第一電晶體的第一源/汲極11以及有機發光二極體110的陽極，等效電路如第5圖所示。此時，第一電晶體T1根據電容器140兩端的電位差產生驅動電流Ioled ，以驅動有機發光二極體110。驅動電流Ioled 可依此公式計算：Ioled =K(Vgs -Vth_TFT )^2
其中Vgs 即為電容器140兩端的電位差。亦即：Vgs =Vc1 -Vc2 =Vth_oled +Vss -Vdata
因此，進一步可得知：Ioled =K(Vth_oled +Vss -Vdata -Vth_TFT )^2
在上式中，K為常數，而Vth_TFT 為第一電晶體T1的臨界電壓。是以由此可知，藉由以上切換電路130的操作，可使驅動電流Ioled 隨著有機發光二極體110的臨界電壓Vth_oled 偏移增加而增大。是以，長時間驅動有機發光二極體110所導致的發光亮度衰減即可由此獲得補償。
第12圖為依據本發明第四實施例中主動式有機發光二極體畫素電路100所繪的電路圖。在第四實施例中，主動式有機發光二極體畫素電路100的架構與第三實施例相 仿，故相同之處此不贅述。兩者的相異之處在於，在第四實施例中，第一、第二、第三、第四、第六電晶體為N型電晶體，且第五、第七電晶體為P型電晶體，其中第二、第四、第五電晶體T2、T4、T5的閘極連接第一選擇線S1，第三、第六、第七電晶體T3、T6、T7的閘極連接第二選擇線S2。
透過上述的置換，第四實施例較第三實施例減少兩條選擇線，如此可降低系統的複雜度，以利於本發明實施例的實現。
第13圖為本發明第四實施例中的選擇線S1、S2之時序圖。根據第13圖，主動式有機發光二極體畫素電路100的操作方法如下：在充電狀態(a)時，控制第一、第二選擇線S1、S2為高電壓準位以導通第二、第三、第四、第六電晶體T2、T3、T4、T6，使電容器140的第一端141電性連接至第二電源20，並使電容器140的第二端142電性連接訊號輸入端30，等效電路如第10圖所示。此時，電容器140的充電方式與第三實施例相同，故在此不贅述。
在補償狀態(b)時，控制第二選擇線S2為高電壓準位以導通第三、第六電晶體T3、T6且斷路第七電晶體。控制第一選擇線S1為低電壓準位以斷路第二、第四電晶體T2、T4且導通第五電晶體T5，使電容器140的第一端141電性連接至有機發光二極體110的陽極，並保持電容器140的第二端142電性連接訊號輸入端30，等效電路如第11圖所示。此時，電容器140經由有機發光二極體110的放 電方式與第三實施例相同，故在此不贅述。
在發光狀態(c)時，控制第一選擇線S1為高電壓準位以導通第二、第四電晶體T2、T4且斷路第五電晶體T5。控制第二選擇線S2為低電壓準位以斷路第三、第六電晶體T3、T6且導通第七電晶體T7，使電容器140的第一端141電性連接至第一電晶體T1的閘極，並使電容器140的第二端142電性連接至第一電晶體T1的第一源/汲極11以及有機發光二極體110的陽極，等效電路如第5圖所示。此時，第一電晶體T1根據電容器140兩端的電位差以驅動有機發光二極體110的方式與第三實施例相同，故在此不贅述。
綜上所述，本發明的實施例提供一種主動式有機發光二極體畫素電路，其包括有機發光二極體、驅動電路、切換電路以及電容器。有機發光二極體連接第一電源。驅動電路連接有機發光二極體。切換電路連接驅動電路、有機發光二極體以及訊號輸入端，其中驅動電路直接連接第二電源，或透過切換電路電性連接第二電源。電容器的第一端與第二端連接於切換電路的內部。
另一方面，主動式有機發光二極體畫素電路的操作方法之步驟包括：
(a)當充電狀態時，控制切換電路將電容器的第一端電性連接至訊號輸入端，並將電容器的第二端電性連接第一電源，或控制切換電路將電容器的第一端電性連接第二電源，且將電容器的第二端電性連接訊號輸入端。
(b)當補償狀態時，控制切換電路將電容器的第一端電性連接訊號輸入端，並將電容器的第二端電性連接有機 發光二極體的陽極，或控制切換電路將電容器的第一端電性連接有機發光二極體的陽極，並將電容器的第二端電性連接訊號輸入端。
(c)當發光狀態時，控制切換電路將電容器的第一端電性連接驅動電路，並將電容器的第二端電性連接驅動電路以及有機發光二極體的陽極。
透過以上所提出的畫素電路與操作方法，有機發光二極體畫素電路在長時間驅動後所導致的發光衰減可被補償，如此可確保主動式有機發光二極體顯示器的穩定，並更進一步提昇主動式有機發光二極體顯示器的品質。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，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。
10‧‧‧第一電源
11‧‧‧第一源/汲極
12‧‧‧第二源/汲極
20‧‧‧第二電源
21‧‧‧第一源/汲極
22‧‧‧第二源/汲極
30‧‧‧訊號輸入端
31‧‧‧第一源/汲極
110‧‧‧主動式有機發光二極體
120‧‧‧驅動電路
130‧‧‧切換電路
140‧‧‧電容器
141‧‧‧第一端
142‧‧‧第二端
T1‧‧‧第一電晶體
T2‧‧‧第二電晶體
32‧‧‧第二源/汲極
41‧‧‧第一源/汲極
42‧‧‧第二源/汲極
51‧‧‧第一源/汲極
52‧‧‧第二源/汲極
61‧‧‧第一源/汲極
62‧‧‧第二源/汲極
71‧‧‧第一源/汲極
72‧‧‧第二源/汲極
100‧‧‧主動式有機發光二極體畫素電路
T3‧‧‧第三電晶體
T4‧‧‧第四電晶體
T5‧‧‧第五電晶體
T6‧‧‧第六電晶體
T7‧‧‧第七電晶體
S1‧‧‧第一選擇線
S2‧‧‧第二選擇線
S3‧‧‧第三選擇線
S4‧‧‧第四選擇線
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖為依據本發明第一實施例中主動式有機發光二極體畫素電路所繪的電路圖。
第2圖係根據本發明第一實施例之選擇線的時序圖。
第3圖係根據第1圖的主動式有機發光二極體畫素電路在充電狀態時所繪之等效電路。
第4圖係根據第1圖的主動式有機發光二極體畫素電路在補償狀態時所繪之等效電路。
第5圖係根據第1圖或第8圖的主動式有機發光二極體畫素電路在發光狀態時所繪之等效電路。
第6圖為依據本發明第二實施例中主動式有機發光二極體畫素電路所繪的電路圖。
第7圖係根據本發明第二實施例之選擇線的時序圖。
第8圖為依據本發明第三實施例中主動式有機發光二極體畫素電路所繪的電路圖。
第9圖係根據本發明第三實施例之選擇線的時序圖。
第10圖係根據第8圖的主動式有機發光二極體畫素電路在充電狀態時所繪之等效電路。
第11圖係根據第8圖的主動式有機發光二極體畫素電路在補償狀態時所繪之等效電路。
第12圖為依據本發明第四實施例中主動式有機發光二極體畫素電路所繪的電路圖。
第13圖係根據本發明第四實施例之選擇線的時序圖。
10‧‧‧第一電源
11‧‧‧第一源/汲極
12‧‧‧第二源/汲極
20‧‧‧第二電源
21‧‧‧第一源/汲極
22‧‧‧第二源/汲極
30‧‧‧訊號輸入端
31‧‧‧第一源/汲極
32‧‧‧第二源/汲極
41‧‧‧第一源/汲極
42‧‧‧第二源/汲極
51‧‧‧第一源/汲極
52‧‧‧第二源/汲極
100‧‧‧主動式有機發光二極體畫素電路
110‧‧‧主動式有機發光二極體
120‧‧‧驅動電路
130‧‧‧切換電路
140‧‧‧電容器
141‧‧‧第一端
142‧‧‧第二端
T1‧‧‧第一電晶體
T2‧‧‧第二電晶體
T3‧‧‧第三電晶體
T4‧‧‧第四電晶體
T5‧‧‧第五電晶體
S1‧‧‧第一選擇線
S2‧‧‧第二選擇線
S3‧‧‧第三選擇線
S4‧‧‧第四選擇線

Claims (19)

  1. 一種主動式有機發光二極體畫素電路，包括：一有機發光二極體，連接一第一電源；一驅動電路，連接該有機發光二極體；一切換電路，連接該驅動電路、該有機發光二極體以及一訊號輸入端，其中該驅動電路直接連接一第二電源，或透過該切換電路電性連接該第二電源；以及一電容器，其中該電容器的一第一端與一第二端連接於該切換電路的一內部；其中，在一充電狀態時，該切換電路將該電容器的該第一端電性連接至該訊號輸入端，並將該電容器的該第二端電性連接該第一電源，或該切換電路將該電容器的該第一端電性連接該第二電源，且將該電容器的該第二端電性連接該訊號輸入端；其中，在一補償狀態時，該切換電路將該電容器的該第一端電性連接該訊號輸入端，並將該電容器的該第二端電性連接該有機發光二極體的一陽極，或該切換電路將該電容器的該第一端電性連接該有機發光二極體的該陽極，並將該電容器的該第二端電性連接該訊號輸入端；且其中，在一發光狀態時，該切換電路將該電容器的該第一端電性連接該驅動電路，並將該電容器的該第二端電性連接該驅動電路以及該有機發光二極體的該陽極；其中當該驅動電路直接連接該第二電源時，該切換電路包括： 一第一電晶體，其中該第一電晶體的一第一源/汲極連接該電容器的該第一端，且該第一電晶體的一第二源/汲極連接該驅動電路；一第二電晶體，其中該第二電晶體的一第一源/汲極連接該電容器的該第一端以及該第一電晶體的該第一源/汲極，該第二電晶體的一第二源/汲極連接該訊號輸入端；一第三電晶體，其中該第三電晶體的一第一源/汲極連接該電容器的該第二端，該第三電晶體的一第二源/汲極連接該驅動電路以及該有機發光二極體的該陽極；以及一第四電晶體，其中該第四電晶體的一第一源/汲極連接該電容器的該第二端以及該第三電晶體的該第一源/汲極，該第四電晶體的一第二源/汲極連接該第一電源。
  2. 如請求項1所述之主動式有機發光二極體畫素電路，其中當該驅動電路直接連接該第二電源時，該驅動電路為一第五電晶體，該第五電晶體的一第一源/汲極連接該有機發光二極體的該陽極且該第五電晶體的一第二源/汲極連接該第二電源，該第一電晶體的該第二源/汲極連接該第五電晶體的一閘極，且該第三電晶體的該第二源/汲極連接該第五電晶體的該第一源/汲極。
  3. 如請求項2所述之主動式有機發光二極體畫素電路，其中該第一至第五電晶體皆為N型電晶體。
  4. 如請求項3所述之主動式有機發光二極體畫素電路，其中：該第一電晶體的一閘極連接一第一選擇線；該第二電晶體的一閘極連接一第二選擇線；該第三電晶體的一閘極連接一第三選擇線；且該第四電晶體的一閘極連接一第四選擇線。
  5. 如請求項2所述之主動式有機發光二極體畫素電路，其中該第二、第三、第五電晶體為N型電晶體，該第一、第四電晶體為P型電晶體。
  6. 如請求項5所述之主動式有機發光二極體畫素電路，其中：該第一、第二電晶體的閘極連接一第一選擇線；且該第三、第四電晶體的閘極連接一第二選擇線。
  7. 如請求項1所述之主動式有機發光二極體畫素電路，其中當該驅動電路透過該切換電路電性連接該第二電源時，該驅動電路為一第五電晶體，該第五電晶體的一第一源/汲極連接該有機發光二極體的該陽極，且該第五電晶體的一第二源/汲極連接該切換電路。
  8. 如請求項7所述之主動式有機發光二極體畫素電路，其中該切換電路包括：一第六電晶體，其中該第六電晶體的一第一源/汲極連接該第五電晶體的該第二源/汲極，該第六電晶體的一第二源/汲極連接該第二電源；一第七電晶體，其中該第七電晶體的一第一源/汲極連接該第六電晶體的該第一源/汲極以及該第五電晶體的該第二源/汲極，該第七電晶體的一第二源/汲極連接該第五電晶體的一閘極；一第八電晶體，其中該第八電晶體的一第一源/汲極連接該第七電晶體的該第二源/汲極以及該第五電晶體的該閘極，該第八電晶體的一第二源/汲極連接該電容器的該第一端；一第九電晶體，其中該第九電晶體的一第一源/汲極連接該第八電晶體的該第二源/汲極以及該電容器的該第一端，該第九電晶體的一第二源/汲極連接該有機發光二極體的該陽極以及該第五電晶體的該第一源/汲極；一第十電晶體，其中該第十電晶體的一第一源/汲極連接該電容器的該第二端，該第十電晶體的一第二源/汲極連接該訊號輸入端；以及一第十一電晶體，其中該第十一電晶體的一第一源/汲極連接該第十電晶體的該第一源/汲極以及該電容器的該第二端，該第十一電晶體的一第二源/汲極連接該第九電晶體的該第二源/汲極、該有機發光二極體的該陽極以及該第 五電晶體的該第一源/汲極。
  9. 如請求項8所述之主動式有機發光二極體畫素電路，其中該第五至第十一電晶體皆為N型電晶體。
  10. 如請求項9所述之主動式有機發光二極體畫素電路，其中：該第六、第八電晶體的閘極連接一第一選擇線；該第七、第十電晶體的閘極連接一第二選擇線；該第九電晶體的閘極連接一第三選擇線；且該第十一電晶體的閘極連接一第四選擇線。
  11. 如請求項8所述之主動式有機發光二極體畫素電路，其中該第五、第六、第七、第八、第十電晶體為N型電晶體，且該第九、第十一電晶體為P型電晶體。
  12. 如請求項11所述之主動式有機發光二極體畫素電路，其中：該第六、第八、第九電晶體的閘極連接一第一選擇線；且該第七、第十、第十一電晶體的閘極連接一第二選擇線。
  13. 一種應用在主動式有機發光二極體畫素電路的操 作方法，其中該主動式有機發光二極體畫素電路包括一有機發光二極體、一驅動電路、一切換電路以及一電容器，該有機發光二極體連接一第一電源，該驅動電路直接連接一第二電源或透過該切換電路電性連接該第二電源，該切換電路連接一訊號輸入端，該電容器連接於該切換電路之中，且該主動式有機發光二極體畫素電路的操作方法之步驟包括：(a)當充電狀態時，控制該切換電路將該電容器的一第一端電性連接至該訊號輸入端，並將該電容器的一第二端電性連接該第一電源，或控制該切換電路將該電容器的該第一端電性連接該第二電源，且將該電容器的該第二端電性連接該訊號輸入端；(b)當補償狀態時，控制該切換電路將該電容器的該第一端電性連接該訊號輸入端，並將該電容器的該第二端電性連接該有機發光二極體的一陽極，或控制該切換電路將該電容器的該第一端電性連接該有機發光二極體的該陽極，並將該電容器的該第二端電性連接該訊號輸入端；(c)當發光狀態時，控制該切換電路將該電容器的該第一端電性連接該驅動電路，並將該電容器的該第二端電性連接該驅動電路以及該有機發光二極體的該陽極；其中當該驅動電路直接連接該第二電源時，該切換電路包括一第一電晶體、一第二電晶體、一第三電晶體以及一第四電晶體，該第一電晶體的一第一源/汲極連接該電容器的該第一端以及該第二電晶體的一第一源/汲極，且該第一電晶體的一第二源/汲極連接該驅動電路，該第二電晶體 的一第二源/汲極連接該訊號輸入端，該第三電晶體的一第一源/汲極連接該電容器的該第二端以及該第四電晶體的一第一源/汲極，該第三電晶體的一第二源/汲極連接該驅動電路以及該有機發光二極體的該陽極，該第四電晶體的一第二源/汲極連接該第一電源，且其中步驟(a)包括：導通該第二、第四電晶體，且斷路該第一、第三電晶體，使該電容器的該第一端的電壓為該訊號輸入端的電壓，並使該電容器的該第二端的電壓為該第一電源的電壓。
  14. 如請求項13所述之主動式有機發光二極體畫素電路的操作方法，其中當該驅動電路直接連接該第二電源時：該驅動電路為一第五電晶體，該第五電晶體的一第一源/汲極連接該有機發光二極體的該陽極且該第五電晶體的一第二源/汲極連接該第二電源，該第一電晶體的該第二源/汲極連接該第五電晶體的一閘極，，且該第三電晶體的該第二源/汲極連接該第五電晶體的該第一源/汲極。
  15. 如請求項14所述之主動式有機發光二極體畫素電路的操作方法，其中步驟(b)包括：導通該第二、第三電晶體，且斷路該第一、第四電晶體，使該電容器經由該有機發光二極體放電，直到該有機發光二極體無電流通過。
  16. 如請求項15所述之主動式有機發光二極體畫素電路的操作方法，其中步驟(c)包括：導通該第一、第三電晶體，且斷路該第二、第四電晶體，使該第五電晶體根據該電容器兩端的電位差驅動該有機發光二極體。
  17. 如請求項13所述之主動式有機發光二極體畫素電路的操作方法，其中當該驅動電路透過該切換電路電性連接該第一電源時：該驅動電路為一第五電晶體，該第五電晶體的一第一源/汲極連接該有機發光二極體的該陽極；該切換電路包括一第六電晶體、一第七電晶體、一第八電晶體、一第九電晶體、一第十電晶體以及一第十一電晶體，其中該第六電晶體的一第一源/汲極連接該第五電晶體的一第二源/汲極以及該第七電晶體的一第一源/汲極，該第六電晶體的一第二源/汲極連接該第二電源，該第七電晶體的一第二源/汲極連接該第五電晶體的一閘極以及該第八電晶體的一第一源/汲極，該第八電晶體的一第二源/汲極連接該電容器的該第一端以及該第九電晶體的一第一源/汲極，該第九電晶體的一第二源/汲極連接該有機發光二極體的該陽極、該第五電晶體的該第一源/汲極以及該第十一電晶體的一第二源/汲極，該第十電晶體的一第一源/汲極連接該電容器的該第二端以及該第十一電晶體的一第一源/汲極，該第十電晶體的一第二源/汲極連接該訊號輸入端；且其中步驟(a)包括： 導通該第六、第七、第八、第十電晶體，並斷路該第九、第十一電晶體，使該電容器的該第一端的電壓為該第二電源的電壓，並使該電容器的該第二端的電壓為該訊號輸入端的電壓。
  18. 如請求項17所述之主動式有機發光二極體畫素電路的操作方法，其中步驟(b)包括：導通該第七、第九、第十電晶體，且斷路該第六、第八、第十一電晶體，使該電容器經由該有機發光二極體放電，直到該有機發光二極體無電流通過。
  19. 如請求項18所述之主動式有機發光二極體畫素電路的操作方法，其中步驟(c)包括：導通該第六、第八、第十一電晶體，且斷路該第七、第九、第十電晶體，使該第五電晶體根據該電容器兩端的電位差驅動該有機發光二極體。
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TWI596591B (zh) * 2016-09-08 2017-08-21 豐宜香港有限公司 畫素電路

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