TWI520117B - 位移控制單元 - Google Patents

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TWI520117B TW103104075A TW103104075A TWI520117B TW I520117 B TWI520117 B TW I520117B TW 103104075 A TW103104075 A TW 103104075A TW 103104075 A TW103104075 A TW 103104075A TW I520117 B TWI520117 B TW I520117B
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Description

位移控制單元
本發明提供一種位移控制單元，尤指一種用於有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode，OLED)顯示裝置中之可調整發光脈波寬度的位移控制單元。
有機發光二極體顯示裝置(Organic Light Emitting Diode，OLED)擁有高亮度、反應速度快、輕薄短小、廣色域、高對比、視野範圍廣、不需要液晶顯示裝置之背光源以及低耗電量等優點，逐漸成為新一代可攜式資訊產品及筆記型電腦普遍使用之顯示裝置，然而，其需要設計適當的閘級驅動電路以保證其穩定工作與顯示品質。
一般來說，有機發光二極體顯示裝置中之閘級驅動電路會產生複數個發光脈波訊號及複數個掃描訊號來控制複數個OLED像素的灰階表現及發光時間，而閘級驅動電路係以複數級的移位暫存器做為重要的核心電路，每一級的移位暫存器包含位移控制單元，位移控制單元包含複數個薄膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)開關以及複數個電容。而移位暫存器也是除了畫面像素電路之外，在面板內部最重要且最多的數位電路。因此，移位暫存器在電路架構設計上，除了基本功能要能夠正常工作外，其內部的位移控制單元也必需考量功率消耗，製成容忍度及佈局面積等相關問題。
然而，習知的位移控制單元由於電晶體特性，常常在高低電位之間存在漏電路徑而導致閘級驅動電路輸出之發光脈波訊號及掃描訊號失真而影響顯示器影像品質。另外，由於位移控制單元電路所需之TFT開關甚多， 當移位暫存器之級數很大時會花費大量的佈局面積及功率消耗，此外，利用位移控制單元實現之閘級驅動電路只能接受最多兩個系統時脈寬度之脈波訊號之輸出及輸入，如此將造成每一個OLED像素發光時間被限制為最多兩個時脈，因此當OLED顯示裝置在特殊應用上欲延長其發光時間時，位移控制單元電路將無法有彈性的被應用在閘級驅動電路中。
本發明提供一種位移控制單元，包含第一電晶體，包含第一端用以接收輸入脈波訊號，控制端用以接收第一時脈訊號，及第二端；第二電晶體，包含第一端用以接收第二時脈訊號，控制端，及第二端；第一電容，包含第一端耦接於該第二電晶體之第二端，及第二端耦接於該第一電晶體之第二端；第三電晶體，包含第一端用以接收第一直流偏壓，控制端耦接於該第一電晶體之第二端，及第二端；第二電容，包含第一端用以接收該第一時脈訊號，及第二端耦接於該第三電晶體之第二端；第四電晶體，包含第一端用以接收第二直流偏壓，控制端耦接於該第一電晶體之第二端，及第二端耦接於該第二電晶體之控制端，用以輸出一發光脈波訊號；及第五電晶體，包含第一端耦接於該第四電晶體之第二端；一控制端耦接於該第三電晶體之第二端，及一第二端用以接收該第一直流偏壓。
本發明另提供一種位移控制單元，包含第一電晶體，包含第一端用以接收輸入脈波訊號，控制端用以接收第一時脈訊號，及第二端；第二電晶體，包含第一端用以接收第二時脈訊號，控制端，及第二端；第一電容，包含第一端耦接於該第二電晶體之第二端，及第二端耦接於該第一電晶體之第二端；第二電容，包含第一端用以接收該第一時脈訊號，及第二端；第三電晶體，包含第一端耦接於該第二電容之第二端，控制端耦接於該第一電晶體之第二端，及第二端用以接收第二直流偏壓；第四電晶體，包含第一端用以接收第一直流偏壓，控制端耦接於該第一電晶體之第二端，及第二端耦接 於該第二電晶體之控制端，用以輸出發光脈波訊號；及第五電晶體，包含第一端耦接於該第四電晶體之第二端，控制端耦接於該第三電晶體之第一端，及第二端用以接收該第二直流偏壓。
N1‧‧‧第一N型金氧半電晶體
N2‧‧‧第二N型金氧半電晶體
N3‧‧‧第三N型金氧半電晶體
N4‧‧‧第四N型金氧半電晶體
N5‧‧‧第五N型金氧半電晶體
P1‧‧‧第一P型金氧半電晶體
P2‧‧‧第二P型金氧半電晶體
P3‧‧‧第三P型金氧半電晶體
P4‧‧‧第四P型金氧半電晶體
P5‧‧‧第五P型金氧半電晶體
C1‧‧‧第一電容
C2‧‧‧第二電容
IN‧‧‧輸入脈波訊號
EM‧‧‧發光脈波訊號
CK‧‧‧第一時脈訊號
XCK‧‧‧第二時脈訊號
VGH‧‧‧第一直流偏壓
VGL‧‧‧第二直流偏壓
t0至t10‧‧‧時間
第1圖係為本發明第一實施例之位移控制單元之電路示意圖。
第2圖係第1圖位移控制單元之輸入脈波訊號、第一時脈訊號、第二時脈訊號及發光脈波訊號在十個時脈區間內之波形圖。
第3圖係為本發明第二實施例之位移控制單元之電路示意圖。
為讓本發明更顯而易懂，下文依本發明之位移控制單元電路，特舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍。
請參考第1圖，第1圖係為本發明第一實施例之位移控制單元100之電路示意圖。如第1圖所示，位移控制單元100包含第一P型金氧半電晶體P1、第二P型金氧半電晶體P2、第三P型金氧半電晶體P3、第四P型金氧半電晶體P4及第五P型金氧半電晶體P5、第一電容C1及第二電容C2。每一P型金氧半電晶體P1、P2、P3、P4、P5包含第一端、控制端以及第二端。每一電容C1、C2包含第一端以及第二端。位移控制單元100之第一P型金氧半電晶體P1之第一端用來接收輸入脈波訊號IN，第一P型金氧半電晶體P1之控制端和第二電容C2之第一端用來接收第一時脈訊號CK，第二P型金氧半電晶體P2之第一端用來接收第二時脈訊號XCK，第三P型金氧半電晶體P3之第二端和第五P型金氧半電晶體P5之第二端耦接於第一直流偏壓VGH，第四P型金氧半電晶體P4之第一端耦接於第二直流偏壓VGL，而第四P型金氧半電晶體P4之第二端會傳送發光脈波訊號EM至第二P型金氧半 電晶體P2之控制端以控制第二P型金氧半電晶體P2的開關，且第四P型金氧半電晶體P4之第二端另耦接於發光二極體。在位移控制單元100中，第一直流偏壓VGH相對於第二直流偏壓VGL為高電位且第一時脈訊號CK和第二時脈訊號XCK可為反向，當第一時脈訊號CK為高電位時，由於第一直流偏壓VGH亦為高電位，無論第三P型金氧半電晶體P3是否開啟，第五P型金氧半電晶體P5之控制端電位必為高電位而將第五P型金氧半電晶體P5關閉；當第一時脈訊號CK為低電位且輸入脈波訊號IN為高電位時，第一P型金氧半電晶體P1為開啟，故高電位之輸入脈波訊號IN經由第一P型金氧半電晶體P1流向第四P型金氧半電晶體P4之控制端而將第四P型金氧半電晶體P4關閉；當第一時脈訊號CK為低電位且輸入脈波訊號IN為低電位時，第一P型金氧半電晶體P1為開啟，且第三P型金氧半電晶體P3之控制端電位等同於低電位之輸入脈波訊號IN而將第三P型金氧半電晶體P3開啟，此時高電位之第一直流偏壓VGH將經由第三P型金氧半電晶體P3流向第五P型金氧半電晶體P5之控制端而將第五P型金氧半電晶體P5關閉。由上述可知，位移控制單元100內之第四P型金氧半電晶體P4及第五P型金氧半電晶體P5在任何情況下均不會同時開啟，也就是說由第一直流偏壓VGH到第二直流偏壓VGL的漏電路徑在任何時間內是不存在的。
第2圖為位移控制單元100之輸入脈波訊號IN、第一時脈訊號CK、第二時脈訊號XCK及發光脈波訊號EM在連續十個時脈區間內之波形圖。在此考慮輸入脈波訊號IN為六個時脈寬度且輸入脈波訊號IN在第三個時脈區間到第八個時脈區間為高電位，其餘時脈區間為低電位。以下將分別針對十個時脈區間詳細描述位移控制單元100的電路驅動狀態。
當位移控制單元100運作於第一時脈區間(t0至t1的區間)時，輸入脈波訊號IN為低電位、發光脈波訊號EM之初始值為低電位、第一時脈訊號CK為高電位及第二時脈訊號XCK為低電位，因此在位移控制單元100中之第二P型金氧半電晶體P2、第三P型金氧半電晶體P3及第四P型金氧半電 晶體P4為開啟且第一P型金氧半電晶體P1及第五P型金氧半電晶體P5為關閉，因此第二直流偏壓VGL經由開啟的第四P型金氧半電晶體P4輸出成為低電位之發光脈波訊號EM。
當位移控制單元100運作於第二時脈區間(t1至t2的區間)時，輸入脈波訊號IN為低電位、第一時脈訊號CK為低電位及第二時脈訊號XCK為高電位，因此在位移控制單元100中之第一P型金氧半電晶體P1、第二P型金氧半電晶體P2、第三P型金氧半電晶體P3及第四P型金氧半電晶體P4為開啟且第五P型金氧半電晶體P5為關閉，因此第二直流偏壓VGL經由開啟的第四P型金氧半電晶體P4輸出成為一低電位之發光脈波訊號EM。
當位移控制單元100運作於第三時脈區間(t2至t3的區間)時，輸入脈波訊號IN為高電位、第一時脈訊號CK為高電位及第二時脈訊號XCK為低電位，因此在位移控制單元100中之第二P型金氧半電晶體P2、第三P型金氧半電晶體P3及第四P型金氧半電晶體P4為開啟且第一P型金氧半電晶體P1及第五P型金氧半電晶體P5為關閉，因此第二直流偏壓VGL經由開啟的第四P型金氧半電晶體P4輸出成為一低電位之發光脈波訊號EM。
當位移控制單元100運作於第四時脈區間(t3至t4的區間)時，輸入 脈波訊號IN為高電位、第一時脈訊號CK為低電位及第二時脈訊號XCK為高電位，因此在位移控制單元100中之第一P型金氧半電晶體P1及第五P型金氧半電晶體P5為開啟且第二P型金氧半電晶體P2、第三P型金氧半電晶體P3及第四P型金氧半電晶體P4為關閉，因此第一直流偏壓VGH經由開啟的第五P型金氧半電晶體P5輸出成為一高電位之發光脈波訊號EM。
當位移控制單元100運作於第五時脈區間(t4至t5的區間)時，輸入脈波訊號IN為高電位、第一時脈訊號CK為高電位及第二時脈訊號XCK為低電位，因此所有P型金氧半電晶體P1、P2、P3、P4及P5均為關閉狀態。然而因第四P型金氧半電晶體P4之第二端電位耦接於像素端之電晶體，故其輸出之發光脈波訊號EM藉由像素端之內部電容即維持在第四時脈區間之高 電位。
當位移控制單元100運作於第六時脈區間(t5至t6的區間)時，輸入脈波訊號IN為高電位、第一時脈訊號CK為低電位及第二時脈訊號XCK為高電位，因此在位移控制單元100中之第一P型金氧半電晶體P1及第五P型金氧半電晶體P5為開啟且第二P型金氧半電晶體P2、第三P型金氧半電晶體P3及第四P型金氧半電晶體P4為關閉，因此該第一直流偏壓VGH經由開啟的第五P型金氧半電晶體P5輸出成為一高電位之發光脈波訊號EM。
當位移控制單元100運作於第七時脈區間(t6至t7的區間)時，輸入脈波訊號IN為高電位、第一時脈訊號CK為高電位及第二時脈訊號XCK為低電位，因此所有P型金氧半電晶體P1、P2、P3、P4及P5均為關閉狀態。然而因第四P型金氧半電晶體P4之第二端電位耦接於像素端之電晶體，故發光脈波訊號EM藉由像素端之內部電容即維持在第六時脈區間之高電位。
當位移控制單元100運作於第八時脈區間(t7至t8的區間)時，輸入脈波訊號IN為高電位、第一時脈訊號CK為低電位及第二時脈訊號XCK為高電位，因此在位移控制單元100中之第一P型金氧半電晶體P1及第五P型金氧半電晶體P5為開啟且第二P型金氧半電晶體P2、第三P型金氧半電晶體P3及第四P型金氧半電晶體P4為關閉，因此該第一直流偏壓VGH經由開啟的第五P型金氧半電晶體P5輸出成為一高電位之發光脈波訊號EM。
當位移控制單元100運作於第九時脈區間(t8至t9的區間)時，輸入脈波訊號IN為低電位、第一時脈訊號CK為高電位及第二時脈訊號XCK為低電位，因此所有P型金氧半電晶體P1、P2、P3、P4及P5均為關閉狀態。然而因第四P型金氧半電晶體P4之第二端電位耦接於像素端之電晶體，故發光脈波訊號EM藉由像素端之內部電容即維持在第八時脈區間之高電位。
當位移控制單元100運作於第十時脈區間(t9至t10的區間)時，輸入脈波訊號IN為低電位、第一時脈訊號CK為低電位及第二時脈訊號XCK為高電位，因此在位移控制單元100中之第一P型金氧半電晶體P1、第二P 型金氧半電晶體P2、第三P型金氧半電晶體P3及第四P型金氧半電晶體P4為開啟且第五P型金氧半電晶體P5為關閉，因此第二直流偏壓VGL經由開啟的第四P型金氧半電晶體P4輸出成為一低電位之發光脈波訊號EM。
由第2圖知，對應於六個時脈寬度之輸入脈波訊號IN，發光脈波訊號EM亦為六個時脈寬度且發光脈波訊號EM在第四個時脈區間到第九個時脈區間為高電位，其餘時脈區間為低電位。
請參考第3圖，第3圖係為本發明第二實施例之位移控制單元200之電路示意圖。如第3圖所示，位移控制單元200包含第一N型金氧半電晶體N1、第二N型金氧半電晶體N2、第三N型金氧半電晶體N3、第四N型金氧半電晶體N4及第五N型金氧半電晶體N5、第一電容C1及第二電容C2。每一N型金氧半電晶體N1、N2、N3、N4、N5包含第一端、控制端以及第二端。每一電容C1、C2包含第一端以及第二端。位移控制單元200之第一N型金氧半電晶體N1之第一端用來接收輸入脈波訊號IN，且第一N型金氧半電晶體N1之控制端及第二電容C2之第一端用來接收第一時脈訊號CK，第二N型金氧半電晶體N2之第一端用來接收第二時脈訊號XCK。第四N型金氧半電晶體N4之第一端耦接於第一直流偏壓VGH且第五N型金氧半電晶體N5之第二端及第三N型金氧半電晶體N3之第二端耦接於第二直流偏壓VGL。第四N型金氧半電晶體N4之第二端耦接於第二N型金氧半電晶體N2之控制端及發光二極體並傳送發光脈波訊號EM至第二N型金氧半電晶體N2之控制端及發光二極體。在位移控制單元200中，第一直流偏壓VGH相對於第二直流偏壓VGL為高電位且第一時脈訊號CK和第二時脈訊號XCK可為反向，當第一時脈訊號CK為低電位時，由於第二直流偏壓VGL亦為低電位，無論第三N型金氧半電晶體N3是否開啟，第五N型金氧半電晶體N5之控制端電位必為低電位而將第五N型金氧半電晶體N5關閉；當第一時脈訊號CK為高電位且輸入脈波訊號IN為低電位時，第一N型金氧半電晶體N1為開啟，因此第四N型金氧半電晶體N4之控制端電位等同於低電位之脈波輸 入訊號IN而將第四N型金氧半電晶體N4關閉；當第一時脈訊號CK為高電位且輸入脈波訊號IN為高電位時，第一N型金氧半電晶體N1為開啟，因此第三N型金氧半電晶體N3之控制端為高電位而將第三N型金氧半電晶體N3開啟，因此第五N型金氧半電晶體N5之控制端電位等同於第二直流偏壓VGL之低電位而將第五N型金氧半電晶體N5開關關閉。由上述可知，位移控制單元200內之第四N型金氧半電晶體N4及第五N型金氧半電晶體N5開關在任何情況下均不會同時開啟，也就是說由第一直流偏壓VGH到第二直流偏壓VGL的漏電路徑在任何時間內是不存在的。
綜上所述，本發明之位移控制單元只需要五P型金氧半電晶體或五N型金氧半電晶體以及二電容即可實現，在電路驅動時可接受超過兩個時脈寬度之脈波輸入訊號而產生對應寬度之發光脈波訊號，此外，在任何時脈區間由第一直流偏壓VGH至第二直流偏壓VGL之漏電路徑皆不存在。因此，本發明之位移控制單元除了能更有彈性地應用於不同發光時間的OLED像素之外，其驅動電路應用於OLED顯示系統也因為有較小的佈局面積以及不會漏電而產生壓降的特性，進而能提供較小的功率消耗和較高顯示品質。
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。
P1‧‧‧第一P型金氧半電晶體
P2‧‧‧第二P型金氧半電晶體
P3‧‧‧第三P型金氧半電晶體
P4‧‧‧第四P型金氧半電晶體
P5‧‧‧第五P型金氧半電晶體
C1‧‧‧第一電容
C2‧‧‧第二電容
IN‧‧‧輸入脈波訊號
EM‧‧‧發光脈波訊號
CK‧‧‧第一時脈訊號
XCK‧‧‧第二時脈訊號
VGH‧‧‧第一直流偏壓
VGL‧‧‧第二直流偏壓

Claims (10)

  1. 一種移位控制單元，包含：一第一電晶體，包含：一第一端，用以接收一輸入脈波訊號；一控制端，用以接收一第一時脈訊號；及一第二端；一第二電晶體，包含：一第一端，用以接收一第二時脈訊號；一控制端；及一第二端；一第一電容，包含：一第一端，耦接於該第二電晶體之第二端；及一第二端，耦接於該第一電晶體之第二端；一第三電晶體，包含：一第一端，用以接收一第一直流偏壓；一控制端，耦接於該第一電晶體之第二端；及一第二端；一第二電容，包含：一第一端，用以接收該第一時脈訊號；及一第二端，耦接於該第三電晶體之第二端；一第四電晶體，包含：一第一端，用以接收一第二直流偏壓；一控制端，耦接於該第一電晶體之第二端；及一第二端，耦接於該第二電晶體之控制端，用以輸出一發光脈波訊號；及 一第五電晶體，包含：一第一端，耦接於該第四電晶體之第二端；一控制端，耦接於該第三電晶體之第二端；及一第二端，用以接收該第一直流偏壓。
  2. 如請求項1所述之移位控制單元，其中該第一時脈訊號與該第二時脈訊號互為反向。
  3. 如請求項1所述之移位控制單元，其中該第一電晶體、該第二電晶體、該第三電晶體、該第四電晶體及該第五電晶體係為P型金氧半電晶體。
  4. 如請求項1所述之移位控制單元，其中該第一直流偏壓係為一高電位直流偏壓，該第二直流偏壓係為一低電位直流偏壓。
  5. 如請求項1所述之移位控制單元，其中該第四電晶體之第二端係耦接於對應一像素端之一電晶體。
  6. 一種移位控制單元，包含：一第一電晶體，包含：一第一端，用以接收一輸入脈波訊號；一控制端，用以接收一第一時脈訊號；及一第二端；一第二電晶體，包含：一第一端，用以接收一第二時脈訊號；一控制端；及一第二端； 一第一電容，包含：一第一端，耦接於該第二電晶體之第二端；及一第二端，耦接於該第一電晶體之第二端；一第二電容，包含：一第一端，用以接收該第一時脈訊號；及一第二端；一第三電晶體，包含：一第一端，耦接於該第二電容之第二端；一控制端，耦接於該第一電晶體之第二端；及一第二端；用以接收一第二直流偏壓；一第四電晶體，包含：一第一端，用以接收一第一直流偏壓；一控制端，耦接於該第一電晶體之第二端；及一第二端，耦接於該第二電晶體之控制端，用以輸出一發光脈波訊號；及一第五電晶體，包含：一第一端，耦接於該第四電晶體之第二端；一控制端，耦接於該第三電晶體之第一端；及一第二端，用以接收該第二直流偏壓。
  7. 如請求項6所述之移位控制單元，其中該第一時脈訊號與該第二時脈訊號互為反向。
  8. 如請求項6所述之移位控制單元，其中該第一電晶體、該第二電晶體、該第三電晶體、該第四電晶體及該第五電晶體係為N型金氧半電晶體。
  9. 如請求項6所述之移位控制單元，其中該第一直流偏壓係為一高電位直流偏壓，該第二直流偏壓係為一低電位直流偏壓。
  10. 如請求項6所述之移位控制單元，其中該第四電晶體之第二端係耦接於對應一像素端之一電晶體。
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