TWI506954B - 移位暫存器 - Google Patents

Description

移位暫存器

本發明有關於主動矩陣有機發光二極體(Active-Matrix Organic Light-Emitting Diode，AMOLED)，特別是有關於主動矩陣有機發光二極體的移位暫存器(shift register)。

一般用來驅動主動矩陣有機發光二極體(AMOLED)發光的補償電路都需要掃描訊號與發光訊號，掃描訊號與發光訊號通常是相位相反的訊號，而為了能使用氧化銦鎵鋅(Indium Gallium Zinc Oxide，IGZO)薄膜(IGZO材料目前所製作出的薄膜電晶體為N型)作為主動矩陣有機發光二極體面板的背板製程，驅動主動矩陣有機發光二極體的電路皆以N型薄膜電晶體來製作。

請參照圖1，圖1是傳統的驅動主動矩陣有機發光二極體的補償電路的電路圖。像素補償電路1包括電晶體11、12、13、14、15與發光二極體16。掃描信號SCAN控制N型電晶體11，N型電晶體11傳遞資料信號VDATA至N型電晶體14的閘極。N型電晶體15的閘極受控於發光信號EM，藉此控制發光二極體16發光。電晶體12、13分別受控於預設信號Pre或重置信號Rst。然而，傳統的N型薄膜電晶體位移暫存器(shift register)都只用來產生掃描訊號SCAN，並無提供發光信號EM的功能。

本發明實施例提供一種用來提供掃描訊號與發光訊號之N型薄膜電晶體移位暫存器。

本發明實施例提供一種移位暫存器，包括移位暫存單元與發光信號產生單元。移位暫存單元具有輸入端、輸出端與控制端，透過輸入端接收前級信號，且經移位暫存單元處理運算而產生後級信號，並透過輸出端輸出後級信號，且透過控制端輸出控制信號。發光信號產生單元接收控制信號以產生與後級信號相位相反的發光信號。發光信號產生單元包括第一電晶體、第二電晶體、第三電晶體、第一電容與第四電晶體。第一電晶體的閘極與汲極耦接且接收高準位電壓。第二電晶體的閘極接收控制信號，第二電晶體的汲極耦接第一電晶體之源極，第二電晶體的源極耦接低準位電壓。第三電晶體的閘極耦接第一電晶體之源極與第二電晶體之汲極，第三電晶體的汲極耦接高準位電壓。第一電容耦接於第三電晶體之閘極與源極之間。第四電晶體的閘極接收控制信號，第四電晶體的汲極耦接第三電晶體之源極，第四電晶體的源極耦接低準位電壓。發光信號由第三電晶體之源極與第四電晶體之汲極的連接端點輸出。

綜上所述，本發明實施例所提供的移位暫存器可以同時提供掃描訊號與發光訊號，以驅動主動矩陣有機發光二極體畫素的補償電路，且發光信號產生單元與移位暫存單元之電晶體均僅利用N型電晶體來實現，不須使用P型電晶體，可以符合主動矩陣有機發光二極體面板的背板製程。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參 閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

〔移位暫存器的實施例〕

本發明係為了能使用IGZO薄膜(IGZO材料目前所製作出的薄膜電晶體為N型)作為主動矩陣有機發光二極體(AMOLED)面板的背板製程，同時可用來提供掃描信號(SCAN)與發光信號EM之N型電晶體位移暫存器電路。

請參照圖2，圖2是本發明實施例之移位暫存器的電路圖。移位暫存器2包括移位暫存單元21與發光信號產生單元22。移位暫存單元21具有輸入端、輸出端與控制端，透過輸入端接收前級信號N-1，且將前級信號N-1進行時間移位而產生後級信號N，並透過輸出端輸出後級信號N，且透過控制端輸出控制信號XCK/VGL。移位暫存單元21的實施方式可以參照後續圖3A實施例的說明。所述前級信號N-1和後級信號N皆為掃描信號(SCAN)，只是前級信號N-1和後級信號N是對應於相鄰級畫素的掃描信號。另外，圖2所示的電阻R1和電容C1代表由後級信號N端點朝向面板電路AA方向看過去的負載和寄生電容。電阻R2和電容C2代表由發光信號EM端點朝向面板電路AA方向看過去的負載和寄生電容。因為端點不同，所以朝向面板電路AA方向看過去的負載和寄生電容也不相同。

發光信號產生單元22接收控制信號XCK/XGL以產生與後級信號N相位相反的發光信號EM。發光信號產生單元22包括N型電晶體T1、N型電晶體T2、N型電晶體T3、第一電容CA與N型電晶體T4。N型電晶體T1的閘極與汲極耦接且接收高準位電壓VGH。N型電晶體T2的閘極接收控制信號XCK/XGL，N型電晶體T2的汲極耦接N型電晶體T1之源極，N型電晶體T2的源極耦接低準位電壓VGL。N型電晶體T3的閘極耦接N型電晶體T1之源極與N型電晶體T2之汲極，N型電晶體T3的汲極耦接高準位電壓VGH。第一電容CA耦接於N型電晶體T3的閘極與源極之間。N型電晶體T4的閘極接收控制信號XCK/XGL，N型電晶體T4的汲極耦接N型電晶體T3之源極，N型電晶體T4的源極耦接低準位電壓VGL。發光信號EM由N型電晶體T3的源極與N型電晶體T4的汲極的連接端點輸出。

請同時參照圖2與圖3A，圖3A是本發明實施例之移位暫存器的電路圖。移位暫存器3包括移位暫存單元31與發光信號產生單元32。

移位暫存單元31包括控制電路311、N型電晶體T5、T6、T7、T8與第二電容CB。控制電路311具有第一端、第二端與控制端，所述第一端接收前級信號N-1，第二端輸出前級信號N-1，控制端接收第一時脈信號CK。N型電晶體T5的閘極與汲極耦接且接收高準位電壓VGH。N型電晶體T6的閘極耦接控制電路之第二端，N型電晶體T6的汲極耦接N型電晶體T5之源極，N型電晶體T6的源極耦接低準位電壓VGL。N型電晶體 T7的汲極接收第二時脈信號XCK，N型電晶體T7的閘極耦接控制電路311之第二端，N型電晶體T7的源極耦接輸出端，亦即N型電晶體T7的源極耦接電阻R1以輸出後級信號N。第二時脈信號XCK為第一時脈信號CK的相位相反信號。N型電晶體T8的閘極耦接於N型電晶體T5的源極，N型電晶體T8的汲極耦接輸出端(亦即N型電晶體T8的汲極耦接電阻R1)，N型電晶體T8的源極耦接低準位電壓VGL。第二電容CB耦接於N型電晶體T7的閘極與源極之間。

發光信號產生單元32與發光信號產生單元22相同。發光信號產生單元32包括N型電晶體T1、N型電晶體T2、N型電晶體T3、第一電容CA與N型電晶體T4。N型電晶體T1的閘極與汲極耦接且接收高準位電壓VGH。N型電晶體T2的閘極接收控制信號XCK/XGL，N型電晶體T2的汲極耦接N型電晶體T1之源極，N型電晶體T2的源極耦接低準位電壓VGL。N型電晶體T3的閘極耦接N型電晶體T1的源極與N型電晶體T2的汲極，N型電晶體T3的汲極耦接高準位電壓VGH。第一電容CA耦接於N型電晶體T3的閘極與源極之間。N型電晶體T4的閘極接收控制信號XCK/XGL，N型電晶體T4的汲極耦接N型電晶體T3的源極，N型電晶體T4的源極耦接低準位電壓VGL。發光信號EM由N型電晶體T3之源極與N型電晶體T4之汲極的連接端點輸出。

請同時參照圖3A與圖4A，圖4A是本發明實施例之移位暫存器的信號波形圖。前級信號N-1、第一時脈信號CK 與第二時脈信號XCK是交流信號(AC)與高準位電壓VGH與低準位電壓VGL是直流信號(DC)。在本實施例中，交流信號的高電壓準位與直流的高準位電壓VGH一致，低電壓準位與直流的低準位電壓VGL一致。操作步驟敘述如下，圖4A是步驟一的信號波型圖。前級信號N-1為高電位，CK為高電位，此時端點BT為高電位，使第二時脈信號XCK的低電位傳到後級信號N，且使後級信號N的輸出電壓準位接近VGL。在發光信號EM方面，N型電晶體T3因有加掛電容，可使N型電晶體T3閘極端電壓抬升至大於高準位電壓VGH，使發光信號EM的輸出為高準位電壓VGH。換句話說，當前級信號N-1與第一時脈信號CK為低準位電壓(Low)時，移位暫存單元31之輸出端產生的後級信號N為高準位電壓(High)，發光信號產生單元32產生的發光信號EM為低準位電壓(Low)。

請同時參照圖3B與圖4B，圖3B是本發明實施例之移位暫存器的電路圖，圖4B是本發明實施例之移位暫存器的信號波形圖。圖4B表示步驟二的信號波型，當前級信號N-1為低電位，第一時脈信號CK為低電位，此時第二時脈信號XCK的電壓(高電位)傳至後級信號N時，端點BT因有加掛第二電容CB，所以端點BT的電壓會被抬升至大於高準位電壓VGH，藉此使後級信號N的輸出為高準位電壓VGH，而發光信號EM的輸出為低準位電壓VGL。換句話說，當前級信號N-1為低準位電壓(Low)，且第一時脈信號CK為高準位電壓(High)時，移位暫存單元31之輸出端產生的後級信號N為低準位電壓(Low)，且控制信號為低準位電壓(Low)，發光信號產生單元32產生的發光 信號EM為高準位電壓(High)。

值得一提的是，在圖3B中，N型電晶體T8因為N型電晶體T6的導通而不導通(OFF)(此時控制電路311不導通(OFF))。N型電晶體T3因為N型電晶體T2的導通而不導通(OFF)。

請同時參照圖3C與圖4C，圖3C是本發明實施例之移位暫存器的電路圖，圖4C是本發明實施例之移位暫存器的信號波形圖。圖4C表示步驟三的信號波型，當前級信號N-1為低電位，CK為高電位，此時端點BT為低電位，使N型電晶體T7不導通(OFF)，而讓第二時脈信號XCK無法傳給後級信號N。此時，連接低準位電壓VGL的N型電晶體T8導通(ON)，使後級信號N為低準位電壓VGL，且發光信號EM為高準位電壓VGH。換句話說，當前級信號N為低準位電壓(Low)，且第一時脈信號CK為高準位電壓(High)時，移位暫存單元31之輸出端產生的後級信號N為低準位電壓(Low)，且控制信號為低準位電壓(Low)，發光信號產生單元32產生的發光信號EM為高準位電壓(High)。

值得一提的是，在此步驟三中(圖4C的波型)，N型電晶體T6不導通(OFF)，因為低電位的前級信號N-1透過控制電路311傳送至N型電晶體T6的閘極。另外，因為N型電晶體T8的導通(ON)，造成N型電晶體T2、T4的不導通(OFF)。

〔移位暫存器的另一實施例〕

請同時參照圖3A與圖5A，圖5A是本發明另一實施例 之移位暫存器的電路圖。移位暫存器4與圖3A中的移位暫存器3的差異在於，在信號位移單元41增加了N型電晶體T11、T12、T13，且在發光信號產生單元42增加了N型電晶體T9、T10。

N型電晶體T9的汲極與源極分別耦接N型電晶體T3之汲極與閘極，N型電晶體T9的閘極接收第一時脈信號CK。N型電晶體T9可以在前述的步驟一和步驟三中，將發光信號EM提升到高電位的速度提升(縮短升壓時間)。

N型電晶體T10的汲極與源極分別耦接N型電晶體T3之汲極與閘極，N型電晶體T10的閘極接收後二級信號N+1。N型電晶體T10可以在上述的步驟三中，將發光信號EM提升到高電位的速度提升(縮短升壓時間)。

N型電晶體T12是下拉N型電晶體，N型電晶體T12的閘極接收前級信號N-1，N型電晶體T12的汲極耦接控制端，N型電晶體T12的源極耦接低準位電壓VGL。N型電晶體T12可以在上述的步驟一中，將後級信號N加速的下拉至接近低準位電壓VGL。

N型電晶體T11是下拉N型電晶體，N型電晶體T11的閘極耦接N型電晶體T8的閘極，N型電晶體T11的汲極耦接N型電晶體T7之閘極，N型電晶體T11的源極耦接低準位電壓VGL。N型電晶體T11可以在上述的第三步驟中，將端點BT的電壓加速下拉至接近低準位電壓VGL。在圖5A中，對應於第二步驟，N型電晶體T11是不導通(OFF)。

N型電晶體T13的閘極與源極耦接輸出端，N型電晶體T13的汲極耦接控制電路311之第三端。N型電晶體T13可以在上述的步驟二中，幫助端點BT維持高準位電壓，因為控制電路311的漏電流會直接影響端點BT的電壓。

請同時參照圖3B與圖5B，圖5B是本發明另一實施例之移位暫存器的電路圖。圖5B顯示了，在上述的第二步驟中，N型電晶體T11、T12不導通(OFF)。請同時參照圖3C與圖5C，圖5C是本發明另一實施例之移位暫存器的電路圖。在步驟三中，N型電晶體T12、T13是不導通(OFF)。

〔實施例的可能功效〕

根據本發明實施例，上述的移位暫存器可以同時提供掃描訊號與發光訊號，以驅動主動矩陣有機發光二極體畫素的補償電路，其電路是僅利用N型電晶體來實現，不須使用P型電晶體，可以符合主動矩陣有機發光二極體面板的背板製程。另外，在需要進一步提升電壓的第七N型電晶體(連接移位暫存單元的輸出端)的閘極加掛電容，可藉此補償因長時間操作下因為閥值電壓偏移所產生的起始電壓飄移(Vt Shift)。

以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。

1‧‧‧像素補償電路

VDD、VSS、VREF‧‧‧直流偏壓

VDATA‧‧‧資料信號

SCAN‧‧‧掃描信號

Rst‧‧‧重置信號

Vp‧‧‧控制信號

Pre‧‧‧預設信號

16‧‧‧發光二極體

2、3、4‧‧‧移位暫存器

21、31、41‧‧‧移位暫存單元

22、32、42‧‧‧發光信號產生單元

311‧‧‧控制電路

N-1‧‧‧前級信號

N‧‧‧後級信號

EM‧‧‧發光信號

VGH‧‧‧高準位電壓

VGL‧‧‧低準位電壓

CK‧‧‧第一時脈信號

XCK‧‧‧第二時脈信號

BT‧‧‧端點

R1、R2‧‧‧電阻

C1、C2、Cm、Cs‧‧‧電容

CA‧‧‧第一電容

CB‧‧‧第二電容

11、12、13、14、15、T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10、T11、T12、T13‧‧‧N型電晶體

圖1是傳統的驅動主動矩陣有機發光二極體的補償電路的電路圖。

圖2是本發明實施例之移位暫存器的電路圖。

圖3A是本發明實施例之移位暫存器的電路圖。

圖3B是本發明實施例之移位暫存器的電路圖。

圖3C是本發明實施例之移位暫存器的電路圖。

圖4A是本發明實施例之移位暫存器的信號波形圖。

圖4B是本發明實施例之移位暫存器的信號波形圖。

圖4C是本發明實施例之移位暫存器的信號波形圖。

圖5A是本發明另一實施例之移位暫存器的電路圖。

圖5B是本發明另一實施例之移位暫存器的電路圖。

圖5C是本發明另一實施例之移位暫存器的電路圖。

3‧‧‧移位暫存器

31‧‧‧移位暫存單元

32‧‧‧發光信號產生單元

311‧‧‧控制電路

N-1‧‧‧前級信號

N‧‧‧後級信號

EM‧‧‧發光信號

VGH‧‧‧高準位電壓

VGL‧‧‧低準位電壓

CK‧‧‧第一時脈信號

XCK‧‧‧第二時脈信號

BT‧‧‧端點

R1、R2‧‧‧電阻

C1、C2‧‧‧電容

CA‧‧‧第一電容

CB‧‧‧第二電容

T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8‧‧‧N型電晶體

Claims (10)

1. 一種移位暫存器，包括：一移位暫存單元，具有一輸入端、一輸出端以及一控制端，透過該輸入端接收一前級信號，且經該移位暫存單元處理運算而產生一後級信號，並透過該輸出端輸出該後級信號，且透過該控制端輸出一控制信號；以及一發光信號產生單元，接收該控制信號以產生與該後級信號相位相反的一發光信號，該發光信號產生單元包括：一第一電晶體，該第一電晶體之閘極與汲極耦接且接收一高準位電壓；一第二電晶體，該第二電晶體之閘極接收該控制信號，該第二電晶體之汲極耦接該第一電晶體之源極，該第二電晶體之源極耦接一低準位電壓；一第三電晶體，該第三電晶體之閘極耦接該第一電晶體之源極與該第二電晶體之汲極，該第三電晶體之汲極耦接該高準位電壓；一第一電容，耦接於該第三電晶體之閘極與源極之間；以及一第四電晶體，該第四電晶體之閘極接收該控制信號，該第四電晶體之汲極耦接該第三電晶體之源極，該第四電晶體之源極耦接該低準位電壓；其中，該發光信號由該第三電晶體之源極與該第四電晶體之汲極的連接端點輸出。
2. 如申請專利範圍第1項所述之移位暫存器，其中該移位暫存單元包括： 一控制電路，具有一第一端、一第二端以及一控制端，該第一端接收該前級信號，該第二端輸出該前級信號，該控制端接收一第一時脈信號；一第五電晶體，該第五電晶體之閘極與汲極耦接且接收該高準位電壓；一第六電晶體，該第六電晶體之閘極耦接該控制電路之該第二端，該第六電晶體之汲極耦接該第五電晶體之源極，該第六電晶體之源極耦接該低準位電壓；一第七電晶體，該第七電晶體之汲極接收一第二時脈信號，該第七電晶體之閘極耦接該控制電路之該第二端，該第七電晶體之源極耦接該輸出端，其中該第二時脈信號為該第一時脈信號的相位相反信號；以及一第八電晶體，該第八電晶體之閘極耦接於該第五電晶體之源極，該第八電晶體之汲極耦接該輸出端，該第八電晶體之源極耦接該低準位電壓；一第二電容，耦接於該第七電晶體之閘極與源極之間。
3. 如申請專利範圍第2項所述之移位暫存器，其中該發光信號產生單元更包括：一第九電晶體，該第九電晶體之汲極與源極分別耦接該第三電晶體之汲極與閘極，該第九電晶體之閘極接收該第一時脈信號。
4. 如申請專利範圍第3項所述之移位暫存器，其中該發光信號產生單元更包括：一第十電晶體，該第十電晶體之汲極與源極分別耦接該第三電晶體之汲極與閘極，該第十電晶體之閘極接收一 後二級信號。
5. 如申請專利範圍第2項所述之移位暫存器，其中該移位暫存單元更包括：一下拉電晶體，該下拉電晶體之閘極接收該前級信號，該下拉電晶體之汲極耦接該控制端，該下拉電晶體之源極耦接該低準位電壓。
6. 如申請專利範圍第2項所述之移位暫存器，其中該移位暫存單元更包括：一第十三電晶體，該第十三電晶體之閘極與源極耦接該輸出端，該第十三電晶體之汲極耦接該控制電路之一第三端。
7. 如申請專利範圍第2項所述之移位暫存器，其中當該前級信號以及該第一時脈信號為高準位電壓時，該移位暫存單元之該輸出端產生的該後級信號為低準位電壓，且該控制端為低準位電壓，該發光信號產生單元產生的該發光信號為高準位電壓。
8. 如申請專利範圍第2項所述之移位暫存器，其中當該前級信號以及該第一時脈信號為低準位電壓時，該移位暫存單元之該輸出端產生的該後級信號為高準位電壓，且該控制端為低準位電壓，該發光信號產生單元產生的該發光信號為低準位電壓。
9. 如申請專利範圍第2項所述之移位暫存器，其中當該前級信號為低準位電壓，且該第一時脈信號為高準位電壓時，該移位暫存單元之該輸出端產生的該後級信號為低準位電壓，且該控制信號為低準位電壓，該發光信號產生單元產生的該發光信號為高準位電壓。
10. 如申請專利範圍第1項所述之移位暫存器，其中，該發光信號產生單元之該等電晶體與該移位暫存單元之該等電晶體均為N型電晶體。