TWI802386B - 畫素電路、oled顯示裝置及資訊處理裝置 - Google Patents

畫素電路、oled顯示裝置及資訊處理裝置 Download PDF

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高雪岭
譚仲齊
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Abstract

本發明主要揭示一種畫素電路，用以和一OLED元件組成一個OLED畫素單元，其包括：一第一開關單元、一第二開關單元、一資料驅動單元、一第三開關單元、以及一電容。其中，該第一開關單元耦接一第一驅動電壓與一發光調控信號，該第二開關單元耦接一掃描信號與該第二開關單元，該資料驅動單元耦接一驅動資料信號、該第一開關單元與該第二開關單元，該第三開關單元耦接一初始化電壓、該掃描信號與該資料驅動單元，且該電容、該第三開關單元與該資料驅動單元耦接至一驅動端，該驅動端耦接至受一第二驅動電壓所驅動的該OLED元件。

Description

畫素電路、OLED顯示裝置及資訊處理裝置
本發明係關於OLED顯示裝置之技術領域，尤指用以和一OLED元件組成一OLED畫素單元的一種畫素電路。
已知，平面顯示器包含非自發光型平面顯示器以及自發光型平面顯示器，其中液晶顯示器為使用已久的一種非自發光型平面顯示器，而有機發光二極體(Organic light-emitting diode, OLED)顯示器以及發光二極體(Light-emitting diode, LED)顯示器則為目前具有主流應用的自發光型平面顯示器。
圖1為習知的一種OLED顯示器的方塊圖。如圖1所示，OLED顯示器1a的架構係主要包括：一OLED顯示面板11a、一閘極驅動單元12a(或稱掃描驅動單元)、一源極驅動單元13a(或稱資料驅動單元)、一顯示控制器14a、以及一電壓轉換單元15a，其中該OLED顯示面板11a包括M×N個OLED畫素單元，且各所述OLED畫素單元由一個畫素電路111a和一個OLED元件112a所組成。
傳統上，畫素電路111a係採2T1C架構，即，包含二個薄膜電晶體(Thin-Film Transistor, TFT)和一個電容。近年來，為了改善因電晶體閥值電壓(Vth)差異所引致的OLED元件發光亮度不均以及OLED元件老化所引發的跨壓上升等問題，採4T1C或5T1C架構的畫素電路111a接連被提出且在OLED顯示面板11a的製作上獲得實質應用。可惜的是，現有的畫素電路111a仍舊存在因閥值電壓差異所引發的OLED元件112a發光亮度不均的問題，終致OLED顯示面板11a的部分區塊出現所謂的Mura現象。
由上述說明可知，本領域亟需一種新式的畫素電路。
本發明之主要目的在於提供一種畫素電路，用以和一OLED元件組成一OLED畫素單元，且M×N個所述OLED畫素單元組成一OLED面板。本發明之畫素電路採6T1C架構，可以對6個電晶體之間的閥值電壓差異進行補償，使各個OLED元件發光亮度均勻，確保OLED顯示面板在顯示圖像的過程中不會出現所謂的Mura現象。
為達成上述目的，本發明提出所述畫素電路的一實施例，且包括： 一第一開關單元，具有一第一端、一第二端與一控制端，其中該第一端耦接一第一驅動電壓，且該控制端耦接一發光調控信號； 一第二開關單元，具有一第一端、一第二端與一控制端，其中該第一端耦接該第一開關單元的該第二端，且該控制端耦接一掃描信號； 一資料驅動單元，具有一第一端、一第二端、一第三端、一第一控制端、一第二控制端以及一第三控制端，其中該第一端耦接一驅動資料信號，該第一控制端耦接該發光調控信號，該第二端耦接該第一開關單元的該第二端，且該第三控制端耦接該掃描信號； 一第三開關單元，具有一第一端、一第二端與一控制端，其中該第一端耦接一初始化電壓，該控制端耦接該掃描信號，且該第二端耦接該資料驅動單元的該第三端；以及 一電容，具有一第一端與一第二端，該第一端耦接該第二開關單元的該第二端以及該資料驅動單元的該第二控制端，且該第二端耦接該資料驅動單元的該第三端以及該第三開關單元的該第二端；以及 一驅動端，耦接該第三開關單元的該第二端、該電容的該第二端以及該資料驅動單元的該第三端，且用以耦接至和一第二驅動電壓耦接的一OLED元件。
在一實施例中，該第一開關單元包括一第一TFT元件，其汲極端、源極端和閘極端分別作為該第一開關單元的該第一端、該第二端與該控制端。
在一實施例中，該資料驅動單元包括： 一MOSFET元件，其汲極端和閘極端分別作為該資料驅動單元的該第二端和該第二控制端； 一第二TFT元件，其源極端耦接該MOSFET元件的源極端，且閘極端和汲極端分別作為該資料驅動單元的該第三控制端和該第三端；以及 一第三TFT元件，其汲極端耦接該第二TFT元件的源極端，且閘極端和源極端分別作為該資料驅動單元的該第一控制端和該第一端。
在一實施例中，該第二開關單元包括一第四TFT元件，其汲極端、源極端和閘極端分別作為該第二開關單元的該第一端、該第二端與該控制端。
在一實施例中，該第三開關單元包括一第五TFT元件，其汲極端、源極端和閘極端分別作為該第三開關單元的該第一端、該第二端與該控制端。
本發明同時提供一種OLED顯示裝置，其包括一顯示驅動電路和一OLED顯示面板，其中該OLED顯示面板包括M×N個OLED畫素單元，且各所述OLED畫素單元由一個畫素電路和一個OLED元件所組成；其特徵在於，所述畫素電路包括： 一第一開關單元，具有一第一端、一第二端與一控制端，其中該第一端耦接一第一驅動電壓，且該控制端耦接一發光調控信號； 一第二開關單元，具有一第一端、一第二端與一控制端，其中該第一端耦接該第一開關單元的該第二端，且該控制端耦接一掃描信號； 一資料驅動單元，具有一第一端、一第二端、一第三端、一第一控制端、一第二控制端以及一第三控制端，其中該第一端耦接一驅動資料信號，該第一控制端耦接該發光調控信號，該第二端耦接該第一開關單元的該第二端，且該第三控制端耦接該掃描信號； 一第三開關單元，具有一第一端、一第二端與一控制端，其中該第一端耦接一初始化電壓，該控制端耦接該掃描信號，且該第二端耦接該資料驅動單元的該第三端；以及 一電容，具有一第一端與一第二端，該第一端耦接該第二開關單元的該第二端以及該資料驅動單元的該第二控制端，且該第二端耦接該資料驅動單元的該第三端以及該第三開關單元的該第二端；以及 一驅動端，耦接該第三開關單元的該第二端、該電容的該第二端以及該資料驅動單元的該第三端，且用以耦接至和一第二驅動電壓耦接所述OLED元件。
在一實施例中，該第一開關單元包括一第一TFT元件，其汲極端、源極端和閘極端分別作為該第一開關單元的該第一端、該第二端與該控制端。
在一實施例中，該資料驅動單元包括： 一MOSFET元件，其汲極端和閘極端分別作為該資料驅動單元的該第二端和該第二控制端； 一第二TFT元件，其源極端耦接該MOSFET元件的源極端，且閘極端和汲極端分別作為該資料驅動單元的該第三控制端和該第三端；以及 一第三TFT元件，其汲極端耦接該第二TFT元件的源極端，且閘極端和源極端分別作為該資料驅動單元的該第一控制端和該第一端。
在一實施例中，該第二開關單元包括一第四TFT元件，其汲極端、源極端和閘極端分別作為該第二開關單元的該第一端、該第二端與該控制端。
在一實施例中，該第三開關單元包括一第五TFT元件，其汲極端、源極端和閘極端分別作為該第三開關單元的該第一端、該第二端與該控制端。
本發明同時提供一種資訊處理裝置，其具有如前所述本發明之OLED顯示裝置。
在一實施例中，該資訊處理裝置是選自於由智慧型手機、智慧型手錶、智慧手環、平板電腦、筆記型電腦、一體式電腦、門禁裝置、和電子式門鎖所組成群組之中的一種電子裝置。
為使  貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵、目的、與其優點，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如後。
本發明提供一種畫素電路，用以和一OLED元件組成一OLED畫素單元，且M×N個所述OLED畫素單元組成一OLED面板。本發明之畫素電路採6T1C架構，可以對6個電晶體之間的閥值電壓差異進行補償，使各個OLED元件發光亮度均勻，確保OLED顯示面板在顯示圖像的過程中不會出現所謂的Mura現象。
圖2為包含本發明之一種畫素電路的一OLED顯示器的方塊圖。如圖2所示，OLED顯示器的架構係主要包括：一OLED顯示面板11、一閘極驅動單元12(或稱掃描驅動單元)、一源極驅動單元13(或稱資料驅動單元)、一顯示控制器14、以及一電壓轉換單元15，其中該OLED顯示面板11包括M×N個OLED畫素單元，且各所述OLED畫素單元由一OLED元件1D以及一個本發明之畫素電路1P所組成。
圖3為本發明之一種畫素電路的電路拓樸圖。如圖3所示，本發明之畫素電路1P包括：一第一開關單元1P1、一第二開關單元1P2、一資料驅動單元1P3、一第三開關單元1P4、以及一電容1P5，其中，該第一開關單元1P1具有一第一端1P11、一第二端1P12與一控制端1P13，該第一端1P11耦接一第一驅動電壓ELVDD，且該控制端1P13耦接一發光調控信號EM。另一方面，該第二開關單元1P2具有一第一端1P21、一第二端1P22與一控制端1P23，該第一端1P21耦接該第一開關單元1P1的該第二端1P12，且該控制端1P23耦接一掃描信號SCAN。
更詳細地說明，該資料驅動單元1P3具有一第一端1P31、一第二端1P33、一第三端1P36、一第一控制端1P32、一第二控制端1P34以及一第三控制端1P35，其中，該第一端1P31耦接一驅動資 料信號Vdata，該第一控制端1P32耦接該發光調控信號EM，該第二端1P33耦接該第一開關單元1P1的該第二端1P12，且該第三控制端1P35耦接該掃描信號SCAN。再者，該第三開關單元1P4具有一第一端1P41、一第二端1P42與一控制端1P43，其中該第一端1P41耦接一初始化電壓Vint，該控制端1P43耦接該掃描信號SCAN，且該第二端1P42耦接該資料驅動單元1P3的該第三端1P36。
如圖3所示，該電容1P5具有一第一端1P51與一第二端1P52，其中，該第一端1P51耦接該第二開關單元1P2的該第二端1P22以及該資料驅動單元1P3的該第二控制端1P34，且該第二端1P52耦接該資料驅動單元1P3的該第三端1P36以及該第三開關單元1P4的該第二端1P42。值得注意的是，該第三開關單元1P4的該第二端1P42、該電容1P5的該第二端1P52和該資料驅動單元1P3的該第三端1P36同時耦接至所述畫素電路1P的一驅動端1P6，且該驅動端1P6用以耦接至和一第二驅動電壓ELVSS耦接的一OLED元件1D。
依據本發明之設計，該第一開關單元1P1為一第一TFT元件M1，且其汲極端、源極端和閘極端分別作為該第一開關單元1P1的該第一端1P11、該第二端1P12與該控制端1P13。並且，該資料驅動單元1P3包括：一MOSFET元件M0、一第二TFT元件M2以及一第三TFT元件M3。如圖3所示，該MOSFET元件M0的汲極端和閘極端分別作為該資料驅動單元1P3的該第二端1P33和該第二控制端1P34，該第二TFT元件M2的源極端耦接該MOSFET元件M0的源極端，且該第二TFT元件M2的閘極端和汲極端分別作為該資料驅動單元1P3的該第三控制端1P35和該第三端1P36。另一方面，該第三TFT元件M3的其汲極端耦接該第二TFT元件M2的源極端，且其閘極端 和源極端分別作為該資料驅動單元1P3的該第一控制端1P32和該第一端1P31。
更詳細地說明，該第二開關單元1P2為一第四TFT元件M4，其汲極端、源極端和閘極端分別作為該第二開關單元1P2的該第一端1P21、該第二端1P22與該控制端1P23。並且，該第三開關單元1P4包括一第五TFT元件M5，其汲極端、源極端和閘極端分別作為該第三開關單元1P4的該第一端1P41、該第二端1P42與該控制端1P43。由圖3可知，M3/M2為P型TFT元件，M4/M1/M5為N型TFT元件，且M0為N型MOSFET元件，採用MOSFET元件作為包含於該資料驅動單元1P3之中的M0開關的優勢在於，保證漏電流僅為皮可安培(Pica AMP,PA)。
繼續地，下文將更詳細地解釋本發明之畫素電路的各工作階段的電路運作。圖4為掃描信號和發光調控信號的工作時序圖，且圖5A、圖5B和圖5C為本發明之畫素電路在初始化階段、閥值電壓(Vth)補償階段與OLED元件發光階段的電路拓樸圖。如圖4與圖5A所示，在時間區間T1內，本發明之畫素電路1P工作在初始化階段。在時間區間T1內，掃描信號SCAN和發光調控信號EM皆為高電平，因此電晶體M1、M4、M5打開，而電晶體M3和M2則關閉。此時，由於節點A的電壓ELVDD，節點N1的電壓為Vint(即，初始化電壓)且節點N2電壓為ELVDD，從而完成對於OLED元件1D的一復位操作。
如圖4與圖5B所示，在時間區間T2內，本發明之畫素電路1P工作在閥值電壓(Vth)補償階段。在時間區間T2內，掃描信號SCAN為高電平且發光調控信號EM為低電平，使得電晶體M3(即，P型TFT)打開，驅動資料信號Vdata寫入B節點。值得注意的是，此時節點N2仍保有電壓ELVDD，因此電晶體M0的VGS電壓可利用下式(1)計算： VGS=ELVDD-Vdata＞Vth_M0……………………(1)
承上述說明，此時，B節點的電壓為Vdata，且Vdata透過電晶體M3、M0及M4對電容1P5進行充電，直到節點N2的電壓被充電到至Vdata+Vth_M0，此時電晶體M0關閉。接著，電晶體M5打開，因此節點N1的電壓依然為Vint。在時間區間T2內，各節點電壓整理於下表(1)之中。 表(1)
節點 節點電壓
A Vdata+Vth
B Vdat
N1 Vint
N2 Vdata+Vth
如圖4與圖5C所示，在時間區間T3內，本發明之畫素電路1P工作在OLED元件發光階段。在時間區間T3內，掃描信號SCAN為低電平且發光調控信號EM為高電平，使得電晶體M1和M2(即，P型TFT)打開，從而以驅動電流I OLED驅動所述OLED元件1D發光。更詳細地說明，由於電晶體M2打開，因此節點N1的電壓由Vint變為Vint+ΔV_N1，且ΔV_N1會由電容1P5耦合至節點N2，使得節點N2的電壓自Vdata+Vth轉變為Vdata+Vth+ΔV_N1。此時，電晶體M0的VGS轉變為Vdata+Vth+ΔV_N1，且其源極電壓為Vint+ΔV_N1。在時間區間T3內，各節點電壓整理於下表(2)之中。並且，特別說明的是，此時驅動電流I OLED的飽和電流可以利用下式(2)計算而得。 表(2)
節點 節點電壓
A ELVDD
B Vint+ΔV_N1
N1 Vint+ΔV_N1
N2 Vdata+Vth+ΔV_N1
Figure 02_image001
…………………………(2)
由上式(2)可以清楚地知道，閥值電壓Vth不再影響驅動電流I OLED，從而消除了閥值電壓差異對於OLED元件1D發光亮度的影響。在此情況下，各個OLED元件1D發光亮度均勻，確保OLED顯示面板11在顯示圖像的過程中不會出現所謂的Mura現象。
如此，上述已完整且清楚地說明本發明之一種畫素電路；並且，經由上述可得知本發明具有下列優點：
(1)本發明揭示一種畫素電路，用以和一OLED元件組成一OLED畫素單元，且M×N個所述OLED畫素單元組成一OLED面板。本發明之畫素電路採6T1C架構，可以對6個電晶體之間的閥值電壓差異進行補償，使各個OLED元件發光亮度均勻，確保OLED顯示面板在顯示圖像的過程中不會出現所謂的Mura現象。
(2)本發明同時提供一種OLED顯示裝置，其包括至少一顯示驅動電路和一OLED顯示面板，其中該OLED顯示面板包括M×N個OLED畫素單元，且其特徵在於各所述OLED畫素單元由一個OLED元件以及一個前述本發明之畫素電路所組成。
(3)本發明同時提供一種資訊處理裝置，其具有如前所述本發明之OLED顯示裝置。並且，該資訊處理裝置是選自於由智慧型手機、智慧型手錶、智慧手環、平板電腦、筆記型電腦、一體式電腦、門禁裝置、和電子式門鎖所組成群組之中的一種電子裝置。
必須加以強調的是，前述本案所揭示者乃為較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。
綜上所陳，本案無論目的、手段與功效，皆顯示其迥異於習知技術，且其首先發明合於實用，確實符合發明之專利要件，懇請  貴審查委員明察，並早日賜予專利俾嘉惠社會，是為至禱。
1a:OLED顯示器 11a:OLED顯示面板 111a:畫素電路 112a:OLED元件 12a:閘極驅動單元 13a:源極驅動單元 14a:顯示控制器 15a:電壓轉換單元 1:OLED顯示器 11:OLED顯示面板 12:閘極驅動單元 13:源極驅動單元 14:顯示控制器 15:電壓轉換單元 1P:畫素電路 1P1:第一開關單元 1P11:第一端 1P12:第二端 1P13:控制端 1P2:第二開關單元 1P21:第一端 1P22:第二端 1P23:控制端 1P3:資料驅動單元 1P31:第一端 1P32:第一控制端 1P33:第二端 1P34:第二控制端 1P35:第三控制端 1P36:第三端 1P4:第三開關單元 1P41:第一端 1P42:第二端 1P43:控制端 1P5:電容 1P6:驅動端 1D:OLED元件 M0:MOSFET元件 M1:第一TFT元件 M2:第二TFT元件 M3:第三TFT元件 M4:第四TFT元件 M5:第五TFT元件
圖1為習知的一種OLED顯示器的方塊圖； 圖2為包含本發明之一種畫素電路的一OLED顯示器的方塊圖； 圖3為本發明之一種畫素電路的電路拓樸圖； 圖4為掃描信號和發光調控信號的工作時序圖； 圖5A為本發明之畫素電路在初始化階段的電路拓樸圖； 圖5B為本發明之畫素電路在閥值電壓補償階段的電路拓樸圖；以及 圖5C為本發明之畫素電路在OLED元件發光階段的電路拓樸圖。
1P:畫素電路
1P1:第一開關單元
1P11:第一端
1P12:第二端
1P13:控制端
1P2:第二開關單元
1P21:第一端
1P22:第二端
1P23:控制端
1P3:資料驅動單元
1P31:第一端
1P32:第一控制端
1P33:第二端
1P34:第二控制端
1P35:第三控制端
1P36:第三端
1P4:第三開關單元
1P41:第一端
1P42:第二端
1P43:控制端
1P5:電容
1P6:驅動端
1D:OLED元件
M0:MOSFET元件
M1:第一TFT元件
M2:第二TFT元件
M3:第三TFT元件
M4:第四TFT元件
M5:第五TFT元件

Claims (10)

  1. 一種畫素電路，包括：一第一開關單元，具有一第一端、一第二端與一控制端，其中該第一端耦接一第一驅動電壓，且該控制端耦接一發光調控信號；一第二開關單元，具有一第一端、一第二端與一控制端，其中該第一端耦接該第一開關單元的該第二端，且該控制端耦接一掃描信號；一資料驅動單元，具有一第一端、一第二端、一第三端、一第一控制端、一第二控制端以及一第三控制端，其中該第一端耦接一驅動資料信號，該第一控制端耦接該發光調控信號，該第二端耦接該第一開關單元的該第二端，且該第三控制端耦接該掃描信號；一第三開關單元，具有一第一端、一第二端與一控制端，其中該第一端耦接一初始化電壓，該控制端耦接該掃描信號，且該第二端耦接該資料驅動單元的該第三端；一電容，具有一第一端與一第二端，其中該第一端耦接該第二開關單元的該第二端以及該資料驅動單元的該第二控制端，且該第二端耦接該資料驅動單元的該第三端以及該第三開關單元的該第二端；以及一驅動端，耦接該第三開關單元的該第二端、該電容的該第二端以及該資料驅動單元的該第三端，且用以耦接至和一第二驅動電壓耦接的一OLED元件。
  2. 如請求項1所述之畫素電路，其中，該第一開關單元包括一第一TFT元件，其汲極端、源極端和閘極端分別作為該第一開關單元的該第一端、該第二端與該控制端。
  3. 如請求項2所述之畫素電路，其中，該資料驅動單元包括：一MOSFET元件，其汲極端和閘極端分別作為該資料驅動單元的該第二端和該第二控制端；一第二TFT元件，其源極端耦接該MOSFET元件的源極端，且其閘極端和汲極端分別作為該資料驅動單元的該第三控制端和該第三端；以及一第三TFT元件，其汲極端耦接該第二TFT元件的源極端，且其閘極端和源極端分別作為該資料驅動單元的該第一控制端和該第一端。
  4. 如請求項3所述之畫素電路，其中，該第二開關單元包括一第四TFT元件，其汲極端、源極端和閘極端分別作為該第二開關單元的該第一端、該第二端與該控制端。
  5. 如請求項4所述之畫素電路，其中，該第三開關單元包括一第五TFT元件，其汲極端、源極端和閘極端分別作為該第三開關單元的該第一端、該第二端與該控制端。
  6. 一種OLED顯示裝置，其包括一顯示驅動電路和一OLED顯示面板，其中該OLED顯示面板包括M×N個OLED畫素單元，且各所述OLED畫素單元由一個畫素電路和一個OLED元件所組成；其特徵在於，所述畫素電路包括：一第一開關單元，具有一第一端、一第二端與一控制端，其中該第一端耦接一第一驅動電壓，且該控制端耦接一發光調控信號；一第二開關單元，具有一第一端、一第二端與一控制端，其中該第一端耦接該第一開關單元的該第二端，且該控制端耦接一掃描信號；一資料驅動單元，具有一第一端、一第二端、一第三端、一第一控制端、一第二控制端以及一第三控制端，其中該第一端耦接一驅動資料信號，該第一控制端耦接該發光調控信號，該第二端耦接該第一開關單元的該第二端，且該第三控制端耦接該掃描信號；一第三開關單元，具有一第一端、一第二端與一控制端，其中該第一端耦接一初始化電壓，該控制端耦接該掃描信號，且該第二端耦接該資料驅動單元的該第三端；一電容，具有一第一端與一第二端，其中該第一端耦接該第二開關單元的該第二端以及該資料驅動單元的該第二控制端，且該第二端耦接該資料驅動單元的該第三端以及該第三開關單元的該第二端；以及一驅動端，耦接該第三開關單元的該第二端、該電容的該第二端以及該資料驅動單元的該第三端，且耦接所述OLED元件。
  7. 如請求項6所述之OLED顯示裝置，其中，該第一開關單元包括一第一TFT元件，其汲極端、源極端和閘極端分別作為該第一開關單元的該第一端、該第二端與該控制端。
  8. 如請求項7所述之OLED顯示裝置，其中該資料驅動單元包括：一MOSFET元件，其汲極端和閘極端分別作為該資料驅動單元的該第二端和該第二控制端；一第二TFT元件，其源極端耦接該MOSFET元件的源極端，且其閘極端和汲極端分別作為該資料驅動單元的該第三控制端和該第三端；以及一第三TFT元件，其汲極端耦接該第二TFT元件的源極端，且其閘極端和源極端分別作為該資料驅動單元的該第一控制端和該第一端。
  9. 如請求項8所述之OLED顯示裝置，其中，該第二開關單元包括其汲極端、源極端和閘極端分別作為該第二開關單元的該第一端、該第二端與該控制端的一第四TFT元件，且該第三開關單元包括其汲極端、源極端和閘極端分別作為該第三開關單元的該第一端、該第二端與該控制端的一第五TFT元件。
  10. 一種資訊處理裝置，其具有如請求項6至請求項9中任一項所述之OLED顯示裝置。
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