畫素電路及其驅動方法
2023-05-08 14:50:26 2
專利名稱：畫素電路及其驅動方法
技術領域：
本發明是有關於一種畫素電路及其驅動方法，特別有關於一種主動式有機發光顯示器的畫素電路及其驅動方法。
背景技術：
主動式有機發光顯示器的畫素電路一般採用2T1C(兩個薄膜電晶體與一個儲存電容)的電路架構。請參照圖1，圖1繪示習知主動式有機發光顯示器的畫素電路示意圖， 其包括N型的開關電晶體102、P型的驅動電晶體104及儲存電容Cs。開關電晶體102的控制電極接至掃描線110、源極接至數據線120、汲極接至儲存電容Cs的一端。儲存電容Cs 的另一端則接至一參考電壓Vref。驅動電晶體104的控制電極接至儲存電容Cs的一端，源極接至電源電壓Vdd，汲極接至有機發光二極體106的陽極，有機發光二極體106的陰極則耦接至系統的接地端電壓Vss (例如0伏特)。習知的畫素電路的驅動原理為掃描線110提供一掃描信號Vscan控制開關電晶體102導通後，會使數據線120上代表影像灰階數據的數據訊號Vdata輸入至儲存電容Cs 的一端，用來控制驅動電晶體104的控制電極，而驅動電晶體104在不同的閘極電壓Vg下會產生不同的閘一源極電壓Vsg(即Vs-Vg)，其中Vs則為電源電壓Vdd、Vg則為數據訊號 Vdata，使驅動電晶體104產生不同大小的驅動電流。若要使驅動電晶體104能產生流過有機發光二極體106的畫素電流，則驅動電晶體104的閘一源極電壓必須大於驅動電晶體104 的臨界電壓值。根據半導體物理，驅動電晶體104有著下列公式= KX (Vsg-1 Vth I) 2，其中Imd為畫素電流、K為組件製程參數、Vsg為閘一源極電壓、Vth為臨界電壓值。由於主動式有機發光顯示器上的電壓源透過導線將每一個畫素都連接在一起，使得每一個畫素電路的驅動電晶體104源極接至電源電壓Vdd。然而，驅動該些有機發光二極體106發亮時，導線上會有電流流過，由於導線上有阻抗且因為奧姆定律V =頂的關係，導線末端必然會有電壓降(IR-drop)的現象產生。而電源電壓Vdd的衰退將會影響畫素電流 Imd的大小，進而導致顯示面板會有漸層的明暗分布，其在大尺寸的顯示器上尤其明顯。另外，由於驅動電晶體於面板中若因製程不均勻緣故造成組件的臨界電壓值Vth 不同，則各畫素間顯示出的明暗就會有亮度不均勻的效果。一般而言，在相關領域的新型畫素電路通常會做一些編碼手段來進行補償此項缺點，但這些手段普遍有延長驅動時間的副作用，因而造成無法應用於高解析度顯示器。
發明內容
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種畫素電路，以改善上述面板顯示不均的問題。本發明的另一目的在於提供一種畫素電路的驅動方法，以改善上述面板顯示不均的問題。為達上述的目的，本發明一較佳實施例提出的一種畫素電路，其包括一發光二極體、一儲存電容、一驅動電晶體、一第一開關電晶體、一第二開關電晶體、以及一第三開關電晶體。其中，該儲存電容具有第一端及第二端。該驅動電晶體具有一控制電極，用以驅動該發光二極體發亮，該驅動電晶體的控制電極電性連接至該儲存電容的第二端，並控制一電源電壓與該發光二極體的導通/關斷。該第一開關電晶體具有一控制電極，該第一開關電晶體的控制電極接收一第一掃描訊號，用以控制該驅動電晶體的控制電極與該電源電壓的導通/關斷。該第二開關電晶體具有一控制電極，該第二開關電晶體的控制電極接收一第二掃描訊號，用以控制該儲存電容的第一端與一接地端電壓的導通/關斷。該第三開關電晶體具有一控制電極，該第三開關電晶體的控制電極接收該第一掃描訊號，用以控制該儲存電容的第一端與一數據電壓的導通/關斷。其中該第一掃描訊號及該第二掃描訊號互為反相。於一較佳實施例中，該驅動電晶體更具有一第一電極及第二電極，該驅動電晶體的第一電極電性連接至該電源電壓，該驅動電晶體的第二電極電性連接至該發光二極體； 該第一開關電晶體更具有一第一電極及第二電極，該第一開關電晶體的第一電極電性連接該儲存電容的第二端，該第一開關電晶體的第二電極電性連接至該電源電壓；該第二開關電晶體更具有一第一電極及第二電極，該第二開關電晶體的第一電極電性連接該儲存電容的第一端，該第二開關電晶體的第二電極電性連接至該接地端電壓；以及該第三開關電晶體更具有一第一電極及第二電極，該第三開關電晶體的第一電極接收該數據電壓，該第三開關電晶體的第二電極電性連接該儲存電容的第一端。於一較佳實施例中，各該控制電極為一閘極，各該第一電極及第二電極為一源極或一汲極。該第一開關電晶體的控制電極以及該第三開關電晶體的控制電極電性連接至一第一掃描線，該第二開關電晶體的控制電極電性連接一第二掃描線，該第三開關電晶體的第一電極電性連接一數據線。於一較佳實施例中，該驅動電晶體、該第一開關電晶體、第二開關電晶體與該第三開關電晶體是各為一 P型有機薄膜電晶體。於此較佳實施例中，該第一開關電晶體及該第三開關電晶體的導通/截止狀態與該第二開關電晶體的導通/截止狀態相反。為達成另一目的，本發明提供一種上述畫素電路的驅動方法，其包括下列步驟提供一第一掃描訊號至該第一開關電晶體及該第三開關電晶體的控制電極，使得該驅動電晶體的控制電極與該電源電壓相通，以及使得該儲存電容的第二端與該數據電壓相通；以及提供一第二掃描訊號至該第二開關電晶體，使得該儲存電容的第一端與該接地端電壓相通，其中該第一掃描訊號及該第二掃描訊號互為反相。於一較佳實施例中，該第一開關電晶體及該第三開關電晶體的導通/截止狀態與該第二開關電晶體導通/截止狀態相反。該第一開關電晶體及該第三開關電晶體為導通時，該驅動電晶體為截止狀態；該第一開關電晶體及該第三開關電晶體為截止時，該驅動電晶體為導通狀態以驅動該發光二極體發亮。此外，該驅動電晶體為導通狀態時，該儲存電容的第一端為該接地端電壓，該儲存電容的第二端為該電源電壓減掉該數據電壓。本發明實施例藉由4T1C且全為P型有機薄膜電晶體的設計，可使得流經發光二極體的畫素電流Imd與電源電壓Vdd無關。因此，本發明的畫素電路及驅動方法可有效的改善因導線電壓降所產生的面板顯示不均的問題。且也由於全為P型有機薄膜電晶體的設計， 使得製程上較為簡單，因此可得較為均勻的組件特性。再者，本發明的畫素電路無須習知的編碼手段來進行補償此項缺點，因此可應用於高解析度顯示器，進而達成本發明的目的。為讓本發明的上述內容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
圖1繪示習知主動式有機發光顯示器的畫素電路示意圖。圖2繪示本發明較佳實施例的主動式有機發光顯示器的電路圖。圖3繪示此實施例的驅動方法的時序圖。圖4繪示此實施例的畫素電路在重置時期的等效電路圖。圖5繪示此實施例的畫素電路在發光時期的等效電路圖。
主要組件符號說明
Ms開關電晶體MO 驅動電晶體
102 開關電晶體104 驅動電晶體
106 有機發光二極體110掃描線
120 數據線Vdata數據訊號
Vref 參考電壓Cs儲存電容
Vscan 掃描信號Vdd 電源電壓
20主動式有機發光顯示器22數據驅動電路
24掃描驅動電路30 畫素電路
242 第一掃描線M4 第二掃描線
310 發光二極體MO驅動電晶體
Ml第一開關電晶體M2 第二開關電晶體
M3第三開關電晶體A 第一端
B 第二端G(TG3閘極
S0 S3源極D(TD3汲極
Vscanl第一掃描訊號VsCan2 第一掃描訊號
I 重置時期II發光時期
Vss接地端電壓。
具體實施例方式請參照圖2，圖2繪示本發明較佳實施例的主動式有機發光顯示器的電路圖。該主動式有機發光顯示器20包括數據驅動電路22、掃描驅動電路M、及複數個畫素電路30，圖中僅繪示出一個畫素電路30做為例子。該數據驅動電路22透過數據線120提供數據訊號 Vdata，該掃描驅動電路M透過第一掃描線242及第二掃描線244分別提供第一掃描訊號 Vscanl及第二掃描訊號Vscan2。在此實施例中，該畫素電路30包括發光二極體310、儲存電容Cs、驅動電晶體M0、第一開關電晶體Ml、第二開關電晶體M2、以及第三開關電晶體M3。該發光二極體310較佳為一有機發光二極體。上述電晶體MO至M3各具有一控制電極、第一電極及第二電極。較佳地，該控制電極為一間極G，該第一電極及第二電極為一源極或一汲極。儲存電容Cs具有第一端A及第二端B。該驅動電晶體MO用以驅動該發光二極體310發亮。具體而言，該驅動電晶體MO的閘極GO電性連接至該儲存電容Cs的第二端B，並控制一電源電壓Vdd與該發光二極體310 的導通/關斷。進一步地說，該驅動電晶體MO的源極SO電性連接至該電源電壓Vdd，該驅動電晶體的汲極DO電性連接至該發光二極體310的陽極。較佳地，該驅動電晶體MO為一 P型有機薄膜電晶體。該第一開關電晶體Ml的閘極Gl接收該第一掃描訊號Vscanl，用以控制該驅動電晶體MO的閘極GO與該電源電壓Vdd的導通/關斷。進一步地說，該第一開關電晶體Ml的閘極Gl電性連接至第一掃描線M2，該第一開關電晶體Ml的汲極Dl電性連接該儲存電容 Cs的第二端B，該第一開關電晶體Ml的源極Sl電性連接至該電源電壓Vdd。較佳地，該第一開關電晶體Ml為一 P型有機薄膜電晶體。該第二開關電晶體M2的閘極G2接收第二掃描訊號VsCan2，並控制該儲存電容(is 的第一端A與一接地端電壓Vss (例如為0伏特)的導通/關斷。進一步地說，該第二開關電晶體M2的閘極G2電性連接至第二掃描線M4，該第二開關電晶體M2的源極S2電性連接該儲存電容Cs的第一端A，該第二開關電晶體M2的汲極D2電性連接至該接地端電壓Vss。 較佳地，該第二開關電晶體M2為一 P型有機薄膜電晶體。該第三開關電晶體M3的閘極G3接收該第一掃描訊號Vscanl，並控制該儲存電容 Cs的第一端A與數據電壓Vdata的導通/關斷。進一步地說，該第三開關電晶體M3的閘極 G3電性連接至第一掃描線對2，該第三開關電晶體M3的源極S3電性連接數據線120，並接收該數據電壓Vdata，該第三開關電晶體M3的汲極D3電性連接該儲存電容Cs的第一端A。 較佳地，該第三開關電晶體M3為一 P型有機薄膜電晶體。該第一掃描訊號Vscanl及該第二掃描訊號VsCan2互為反相，使得該第一開關電晶體Ml及該第三開關電晶體M3的導通/截止狀態與該第二開關電晶體M2的導通/截止狀態相反。值得一提的是，在截止狀態時，電流無法通過電晶體，在導通狀態時，電流可通過電晶體。以下將結合圖2至圖5來詳細說明此實施例的畫素電路30的驅動方法，其中圖3 繪示此實施例的驅動方法的時序圖，驅動的過程包括在一時幀(time frame)內的重置時期 I及發光時期II。第4圖繪示此實施例的畫素電路30在重置時期I的等效電路圖，圖5繪示此實施例的畫素電路30在發光時期II的等效電路圖。此較佳實施例的畫素電路30的驅動方法包括重置時期I及發光時期II。請參照圖2、圖3及圖4，在重置時期I時，掃描驅動電路M提供第一掃描訊號Vscanl至該第一開關電晶體Ml及該第三開關電晶體M3的閘極端Gl及G3。同時，掃描驅動電路M提供第二掃描訊號VsCan2至該第二開關電晶體M2的閘極端G2。其中該第一掃描訊號Vscanl及該第二掃描訊號VsCan2互為反相，使得該第一開關電晶體及該第三開關電晶體的導通/截止狀態與該第二開關電晶體的導通/截止狀態相反。由於上述電晶體MO至M3皆為P型電晶體，因此其在高電平時為截止狀態，其在低電平時為導通狀態。致使該驅動電晶體MO的閘極GO與該電源電壓Vdd相通，以及使得該儲存電容Cs的第二端B與該數據電壓Vdata相
ο該重置時期I是將該驅動電晶體MO的閘極GO進行電位預設，以避免有未知閘極電壓而導致此畫素電路操作錯誤。因此該第一開關電晶體Ml及該第三開關電晶體M3的為導通時，該驅動電晶體MO為截止狀態。具體而言，該驅動電晶體MO的閘極GO的電位與電源電壓Vdd相同，閘一源極電壓Vsg (即Vs — Vg)，其中Vs則為電源電壓VdcUVg同樣為電源電壓Vdd，即得閘一源極電壓Vsg = 0。驅動電晶體MO為截止狀態，該發光二極體310不發光。請參照圖3及圖5，在發光時期II時，掃描驅動電路M提供第二掃描訊號VsCan2 至該第二開關電晶體M2。同時，掃描驅動電路M提供第一掃描訊號Vscanl至該第一開關電晶體Ml及該第三開關電晶體M3的閘極端Gl及G3。使得該儲存電容Cs的第一端A與該接地端電壓Vss相通，其中該第一掃描訊號Vscanl及該第二掃描訊號VsCan2互為反相。 致使該儲存電容Cs的第一端A與該接地端電壓Vss相通。在重置時期I轉換到發光時期II的瞬時中，該儲存電容Cs由於電荷守恆定律，因此儲存電容Cs中的電荷Q不變，而電容值C也不變。由電容公式Q = CV可知，儲存電容Cs 第一端A與第二端B之間的跨壓Vab也不變。而在重置時期I時的跨壓Vab為Vdata-Vdd， 在轉態至發光時期II的瞬間，儲存電容Cs第一端A的電壓為接地端電壓Vss(假設為0伏特)，而根據上述可知，儲存電容Cs第二端B的電壓需為-(Vdata-Vdd)，即該電源電壓Vdd 減掉該數據電壓Vdata才可使跨壓Vab，即0_ [-(Vdata-Vdd)]不變。該第一開關電晶體Ml及該第三開關電晶體M3為截止時，該驅動電晶體MO為導通狀態。具體而言，該驅動電晶體MO的閘極GO的電位與儲存電容Cs第二端B相同，閘一源極電壓Vsg (即Vs-Vg)，其中Vs為電源電壓Vdd、Vg則為Vdd- Vdata,即得閘一源極電壓 Vsg = Vdata0此時驅動電晶體MO為導通狀態，該發光二極體310發光。而將閘一源極電壓Vsg = Vdata帶入流過發光二極體310的畫素電流公式Imd = KX (Vsg-1 Vth | )2，可得 Ioled = KX (Vdata _ | Vth | ) 2為一不包含電源電壓Vdd的公式，因此可將與導線電壓降有關的電源電壓Vdd去除，而解決面板顯示不均的問題。需注意的是，任何熟悉本領域的技術人員還可對上述實施例的畫素電路30的電晶體MO至M3的種類，或者各電晶體MO至M3的源極與汲極的關係進行互換等改變。綜上所述，本發明的實施例藉由4T1C且全為P型有機薄膜電晶體的設計，可使得流經發光二極體310的畫素電流與電源電壓Vdd無關。因此，本發明的畫素電路30及驅動方法可有效的改善因導線電壓降所產生的面板顯示不均的問題。且也由於全為P型有機薄膜電晶體的設計，使得製程上較為簡單，因此可得較為均勻的組件特性。再者，本發明的畫素電路30無須習知的編碼手段來進行補償此項缺點，因此可應用於高解析度顯示器。雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
權利要求
1.一種畫素電路，其特徵在於，包括一發光二極體；一儲存電容，具有第一端及第二端；一驅動電晶體，具有一控制電極，用以驅動該發光二極體發亮，該驅動電晶體的控制電極電性連接至該儲存電容的第二端，並控制一電源電壓與該發光二極體的導通/關斷；一第一開關電晶體，具有一控制電極，該第一開關電晶體的控制電極接收一第一掃描訊號，用以控制該驅動電晶體的控制電極與該電源電壓的導通/關斷；一第二開關電晶體，具有一控制電極，該第二開關電晶體的控制電極接收一第二掃描訊號，用以控制該儲存電容的第一端與一接地端電壓的導通/關斷；以及一第三開關電晶體，具有一控制電極，該第三開關電晶體的控制電極接收該第一掃描訊號，用以控制該儲存電容的第一端與一數據電壓的導通/關斷，其中該第一掃描訊號及該第二掃描訊號互為反相。
2.根據權利要求1所述的畫素電路，其特徵在於其中該驅動電晶體更具有一第一電極及第二電極，該驅動電晶體的第一電極電性連接至該電源電壓，該驅動電晶體的第二電極電性連接至該發光二極體；該第一開關電晶體更具有一第一電極及第二電極，該第一開關電晶體的第一電極電性連接該儲存電容的第二端，該第一開關電晶體的第二電極電性連接至該電源電壓；該第二開關電晶體更具有一第一電極及第二電極，該第二開關電晶體的第一電極電性連接該儲存電容的第一端，該第二開關電晶體的第二電極電性連接至該接地端電壓；以及該第三開關電晶體更具有一第一電極及第二電極，該第三開關電晶體的第一電極接收該數據電壓，該第三開關電晶體的第二電極電性連接該儲存電容的第一端。
3.根據權利要求2所述的畫素電路，其特徵在於其中各該控制電極為一閘極，各該第一電極及第二電極為一源極或一汲極。
4.根據權利要求1所述的畫素電路，其特徵在於其中該第一開關電晶體的控制電極以及該第三開關電晶體的控制電極電性連接至一第一掃描線，該第二開關電晶體的控制電極電性連接一第二掃描線，該第三開關電晶體的第一電極電性連接一數據線。
5.根據權利要求1所述的畫素電路，其特徵在於其中該驅動電晶體、該第一開關電晶體、第二開關電晶體與該第三開關電晶體是各為一 P型有機薄膜電晶體。
6.根據權利要求1所述的畫素電路，其特徵在於其中該第一開關電晶體及該第三開關電晶體的導通/截止狀態與該第二開關電晶體的導通/截止狀態相反。
7.—種畫素電路的驅動方法，其特徵在於該畫素電路包括一發光二極體、一儲存電容、一驅動電晶體、一第一開關電晶體、一第二開關電晶體及一第三開關電晶體，該儲存電容具有第一端及第二端，該驅動電晶體用以驅動該發光二極體發亮並控制一電源電壓與該發光二極體的導通/關斷，該第一開關電晶體的一控制電極控制該驅動電晶體的控制電極與該電源電壓的導通/關斷，該第二開關電晶體的一控制電極控制該儲存電容的第一端與一接地端電壓的導通/關斷，該第三開關電晶體的一控制電極控制該儲存電容的第一端與一數據電壓的導通/關斷，該驅動方法包括步驟提供一第一掃描訊號至該第一開關電晶體及該第三開關電晶體的控制電極，使得該驅動電晶體的控制電極與該電源電壓相通，以及使得該儲存電容的第二端與該數據電壓相通；以及提供一第二掃描訊號至該第二開關電晶體，使得該儲存電容的第一端與該接地端電壓相通，其中該第一掃描訊號及該第二掃描訊號互為反相。
8.根據權利要求7所述的畫素電路的驅動方法，其特徵在於其中該第一開關電晶體及該第三開關電晶體的導通/截止狀態與該第二開關電晶體的導通/截止狀態相反。
9.根據權利要求8所述的畫素電路的驅動方法，其特徵在於其中該第一開關電晶體及該第三開關電晶體為導通時，該驅動電晶體為截止狀態；該第一開關電晶體及該第三開關電晶體為截止時，該驅動電晶體為導通狀態以驅動該發光二極體發亮。
10.根據權利要求9所述的畫素電路的驅動方法，其特徵在於其中該驅動電晶體為導通狀態時，該儲存電容的第一端為該接地端電壓，該儲存電容的第二端為該電源電壓減掉該數據電壓。
全文摘要
本發明揭露一種畫素電路，其包括發光二極體、儲存電容、驅動電晶體、第一至第三開關電晶體。該驅動電晶體控制一電源電壓與該發光二極體的導通/關斷。該第一開關電晶體接收一第一掃描訊號，用以控制該驅動電晶體的控制電極與該電源電壓的導通/關斷。該第二開關電晶體用以控制該儲存電容與一接地端電壓的導通/關斷。該第三開關電晶體用以控制該儲存電容與一數據電壓的導通/關斷，其中該第一掃描訊號及該第二掃描訊號互為反相。本發明另揭露一種畫素電路的驅動方法。
文檔編號G09G3/32GK102456319SQ20121003373
公開日2012年5月16日 申請日期2012年2月15日 優先權日2012年2月15日
發明者周煥庭, 孫伯彰, 胡名宏, 陳盈惠, 黃金海 申請人:中華映管股份有限公司, 福州華映視訊有限公司