有機發光顯示器的像素電路的製作方法
2023-04-25 04:38:11 4
專利名稱：有機發光顯示器的像素電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及有機發光顯示器的像素電路。
背景技術：
近年來，隨著多媒體的發展，平板顯示器的重要性正不斷提高。諸如液晶顯示器(LCD)、等離子顯示板(PDP)、場致發射顯示器(FED)、有機發光顯示器的各種平板顯示器已投入到實際應用中。
有機發光顯示器具有快速的響應時間、較低的功率消耗、以及自發射的結構。而且，有機發光顯示器具有寬視角，使得它能夠與屏幕的尺寸或者觀看者的位置無關地對運動圖像進行良好顯示。因為有機發光顯示器可以利用半導體製造工藝在低溫環境下進行生產，所以有機發光顯示器具有簡單的製造工藝。因此，有機發光顯示器具有作為下一代顯示器的吸引力。
一般來說，有機發光顯示器通過對有機化合物進行電激勵而發光。為了顯示預定圖像，有機發光顯示器具有按矩陣形式排列的N×M個有機發光二極體，並且可以被電壓驅動或被電流驅動。有機發光顯示器的驅動方法包括無源矩陣型和使用薄膜電晶體的有源矩陣型。在無源矩陣型中，陽極與陰極成直角。陽極是根據掃描信號來選擇的，而陰極接收數據信號，以使有機發光二極體(OLED)響應於施加在陰極與陽極之間的數據信號而發光。在有源矩陣型中，將薄膜電晶體連接至ITO(銦錫氧化物)電極，並且將薄膜電晶體的柵極連接到電容器，使得OLED根據存儲在該電容器中的電壓來發光。
圖1是現有技術有機發光顯示器的框圖。
參照圖1，有機發光顯示器具有顯示板110、掃描驅動器120、數據驅動器130、控制器140、以及電源150。
顯示板110包括數據線D1-Dm、掃描線S1-Sn、以及像素電路P11-Pnm。數據線D1-Dm按第一方向排列，並且與按第二方向排列的掃描線S1-Sn交叉。像素電路P11-Pnm設置在由數據線D1-Dm和掃描線S1-Sn限定的像素區處。
控制器140向掃描驅動器120、數據驅動器130以及電源150輸出控制信號。電源150響應於從控制器140接收的控制信號，向掃描驅動器120、數據驅動器130以及顯示板110輸出所需電壓。
掃描驅動器120響應於控制器140的控制信號，向連接到掃描驅動器120的掃描線S1-Sn輸出掃描信號。由此，根據該掃描信號對顯示板110的像素電路P11-Pnm進行選擇。
數據驅動器130響應於控制器140的控制信號，向連接至數據驅動器130的數據線D1-Dm輸出與掃描信號同步的數據信號。接著，數據驅動器130通過數據線D1-Dm向對應的像素電路P11-Pnm施加數據信號。由此，像素電路P11-Pnm響應於該數據信號而發光，從而在顯示板110上顯示預定圖像。
圖2是現有技術有機發光顯示器的像素電路的電路圖。
參照圖2，像素電路包括開關電晶體MS、電容器Cgs、驅動電晶體MD，以及有機發光二極體(OLED)。開關電晶體MS響應於掃描線Sn的掃描信號對來自數據線Dm的數據信號進行發送。通過開關電晶體MS接收的數據信號被存儲在電容器Cgs中。存儲在電容器Cgs中的數據信號用於生成針對驅動電晶體MD的驅動電流。由此，OLED根據該驅動電流而發光。
流入OLED的驅動電流LOLED由下面的公式1表示。
IOLED=12K(Vgs-Vth)2]]>其中，Vgs表示驅動電晶體MD的源-柵極電壓，而Vth表示驅動電晶體MD的閾電壓。
包括像素電路的有機發光顯示器可以是有源矩陣型，並且可以根據流入OLED的電流IOLED來控制亮度。因此，應當實現薄膜電晶體的特性的一致性，特別是薄膜電晶體的閾電壓和遷移率的一致性，以便具有一致顯示。
有機發光顯示器中使用的薄膜電晶體可利用非晶矽或低溫多晶矽來形成。因為多晶矽的場效應遷移率比非晶矽的場效應遷移率大100到200倍，所以利用多晶矽的薄膜電晶體的重要性正不斷增加。
可以通過利用eximer雷射器對非晶矽進行退火處理，從而使得該非晶矽結晶化，來製造出上述多晶矽。當對非晶矽進行結晶處理時，多晶矽的晶粒度可能因eximer雷射器產生的脈衝振幅的不一致性而不一致。由此，薄膜電晶體具有不同的特性，使得每個像素在相同灰度級下可能具有不同亮度。
發明內容
在一個方面中，提供了一種有機發光顯示器的像素電路，該像素電路包括第一電晶體，該第一電晶體響應於來自掃描線的選擇信號對來自數據線的數據信號進行發送；第二電晶體，該第二電晶體響應於來自所述掃描線的所述選擇信號對來自所述第一電晶體的所述數據信號進行發送；第三電晶體，該第三電晶體通過所述第二電晶體構成二極體式連接，以發送所述數據信號；第一電容器，該第一電容器對來自所述第三電晶體的所述數據信號進行存儲；第四電晶體，該第四電晶體生成驅動電流；第五電晶體，該第五電晶體採用二極體式連接結構連接所述第四電晶體的柵極和漏極，以響應於來自所述掃描線的所述選擇信號對所述第四電晶體的閾電壓進行存儲；第二電容器，該第二電容器對所述第四電晶體的所述閾電壓進行存儲；第六電晶體，該第六電晶體響應於來自所述掃描線的所述選擇信號向所述第四電晶體發送所述第一電容器和所述第二電容器的組合電壓，以生成所述驅動電流；第七電晶體，該第七電晶體發送在所述第四電晶體中生成的所述驅動電流；以及有機發光二極體，該有機發光二極體發射與來自所述第七電晶體的所述驅動電流相對應的光。
包含在本文中以提供本發明的進一步理解，並且併入本申請且構成本申請的一部分的附圖，示出了本發明的實施例，並與說明書一起用於解釋本發明的原理。在圖中圖1是現有技術有機發光顯示器的框圖；圖2是現有技術有機發光顯示器的像素電路的電路圖；圖3A是根據第一實施例的有機發光顯示器的像素電路的電路圖；圖3B是根據第一實施例的圖3A中的像素電路的操作的定時圖；圖4A是根據第二實施例的有機發光顯示器的像素電路的電路圖；圖4B是根據第二實施例的圖4A中的像素電路的操作的定時圖；圖5A是根據第三實施例的有機發光顯示器的像素電路的電路圖；圖5B是根據第三實施例的圖5A中的像素電路的操作的定時圖；圖6A是根據第四實施例的有機發光顯示器的像素電路的電路圖；圖6B是根據第四實施例的圖6A的像素電路的操作的定時圖；以及圖7是流過根據第一實施例的像素電路的有機發光二極體的電流的仿真圖。
具體實施例方式
下面，詳細說明本發明的示例性實施例，其示例在附圖中示出。
圖3A是根據第一實施例的有機發光顯示器的像素電路的電路圖。
參照圖3A，將第一電晶體T1的柵極連接至第一掃描線Sn1，且將第一電晶體T1的一電極連接至數據線Dm。由此，第一電晶體T1響應於第一掃描線Sn1的選擇信號對來自數據線Dm的數據信號進行發送。
將第二電晶體T2的柵極連接至第一掃描線Sn1，將第二電晶體T2的一電極連接至第三電晶體T3的柵極，且將第二體管T2的另一電極連接至第三電晶體T3的一電極。由此，當通過第一掃描線Sn1施加選擇信號時，第三電晶體T3通過第二電晶體T2而構成二極體式連接。
由於第三電晶體T3通過第二電晶體T2而構成二極體式連接，所以第三電晶體T3接收到來自第一電晶體T1的數據信號，從而與該數據信號相對應的電壓被存儲在與第三電晶體T3的另一電極相連接的第一電容器C1中。
按照與第一電晶體T1和第二電晶體T2相同的方式，將第五電晶體T5的柵極連接到第一掃描線Sn1。當通過第一掃描線Sn1施加選擇信號時，第五電晶體T5導通，使得第四電晶體T4通過導通的第五電晶體T5而構成二極體式連接。將第四電晶體T4的柵極連接至第二電容器C2的一電極，且將第一電源線VDD連接至第二電容器C2的另一電極。由此，將第四電晶體T4的閾電壓存儲在第二電容器C2中。
將第六電晶體T6的柵極連接至第二掃描線Sn2，而將第六電晶體T6的兩個電極分別連接至第一電容器C1的另一電極和第二電容器C2的另一電極。當通過第二掃描線Sn2施加選擇信號時，第六電晶體T6導通，使得存儲在第一電容器C1和第二電容器C2中的電壓按預定比率組合(重新調整)，並且將組合(重新調整)後的電壓施加到第四電晶體T4的柵極。
將第七電晶體T7的柵極連接至第二掃描線Sn2。當通過第二掃描線Sn2施加選擇信號時，第七電晶體T7導通，使得將第四電晶體T4中生成的驅動電流施加到有機發光二極體(OLED)。
將第一電容器C1的一電極和第二電容器C2的一電極連接至第一電源線VDD，且將第一電容器C1的另一電極和第二電容器C2的另一電極分別連接至第六電晶體T6的兩個電極。第三電晶體T3和第四電晶體T4可以是各具有相同閾電壓和相同遷移率的鏡對稱電晶體(mirror-transistor)。
圖3B是根據第一實施例的圖3A中的像素電路的操作的定時圖。
參照圖3B，像素電路的操作包括編程步驟I和發光步驟II。在編程步驟I中，通過第一掃描線Sn1施加低電平信號，且通過第二掃描線Sn2施加高電平信號。由於低電平信號而使第一電晶體T1和第二電晶體T2導通，並且第三電晶體T3通過導通的第二電晶體T2而構成二極體式連接，從而接收到來自第一電晶體T1的數據信號。即，第三電晶體T3的柵極和漏極通過導通的第二電晶體T2而彼此電連接。數據信號可以是電流Idata，並且可以通過數據線Dm匯集(sink)。第一電容器C1對與數據信號Idata相對應的電壓(即，第三電晶體T3的閾電壓)和具有補償遷移率的電壓進行存儲。
節點A的電壓VA由下面的公式2表示。
Idata=12K3(VA-Vdd-Vth)2---(1)]]>VA=Vdd+Vth-2IdataK3---(2)]]>當通過第一掃描線Sn1施加低電平信號時，第五電晶體T5導通，從而第四電晶體T4的柵極和漏極構成二極體式連接。第四電晶體T4的閾電壓被存儲在第二電容器C2中。節點B的電壓VB由下面的公式3表示。
VB＝Vdd+Vth接下來，在發光步驟II中，通過第二掃描線Sn2施加低電平信號，且通過第一掃描線Sn1施加高電平信號。被施加了該低電平信號的第六電晶體T6和第七電晶體T7導通。
當第六電晶體T6導通時，將存儲在第一電容器C1和第二電容器C2中的電壓按預定比率組合，並且將組合後的電壓施加至第四電晶體T4的柵極。
第一電容器C1存儲有與編程步驟I中施加的數據信號Idata相對應的電壓，而第二電容器C2存儲有反映了編程步驟I中的第四電晶體T4的閾電壓的電壓。因此，將存儲在第一電容器C1和第二電容器C2中的電壓相組合(重新調整)，以使按預定比率對第三電晶體T3和第四電晶體T4的閾電壓和遷移率進行反映。由於第一電容器C1和第二電容器C2彼此並聯連接，所以節點B的電壓VB由下面的公式4表示。
VA=Vdd+Vth-2IdataK3]]>當將第一電容器C1和第二電容器C2的組合電壓施加至第四電晶體T4的柵極時，第四電晶體T4生成驅動電流Ids_T4，並且通過導通的第七電晶體T7將該驅動電流Ids_T4施加至OLED。
由第四電晶體T4生成的驅動電流Ids_T4由下面的公式5表示。
Ids-T4=12K4(VB-Vdd-Vth)2]]>將上述公式2(3)代入上述公式4，接著利用通過代入獲得的值對上述公式5進行調整來獲得驅動電流Ids_T4。驅動電流Ids_T4由下面的公式6表示。
Ids-T4=K4K3(C1C1+C2)2Idata]]>(K3=CoxWT3LT3,K4=CoxWT4LT4)]]>其中，μ表示場效應遷移率，Cox表示絕緣層的電容，W表示溝道寬度，而L表示溝道長度。
從上述公式6可見，把編程步驟I中施加的數據信號Idata降低至預定比率，則可以使降低的數據信號Idata流入OLED。
在現有技術中，低灰度級因低數據信號和寄生電容而不具有足夠的亮度。然而，由於根據第一實施例的有機發光顯示器的像素電路可以接收到足夠的數據電流，所以可以顯示低灰度級的亮度。
由於可通過第三電晶體T3和第四電晶體T4中的每一個的溝道寬度(W)與溝道長度(L)的比率(W/L)來確定流入OLED的電流，所以可以通過增大第三電晶體T3的W/L來減小輸入電流(即，數據信號Idata)與輸出電流(即，流入OLED的電流)的比率。
此外，可通過第一電容器C1與第二電容器C2的電容的比來確定流入OLED的電流。因此，像素電路被設計成通過對第一電容器C1和第二電容器C2的電容進行控制來使得用作驅動電晶體的第四電晶體T4的特性最優化。
圖4A是根據第二實施例的有機發光顯示器的像素電路的電路圖。圖4B是根據第二實施例的圖4A中的像素電路的操作的定時圖。
參照圖4A和4B，根據第二實施例的像素電路具有與根據第一實施例的像素電路大致相同的構造，除了將第一電晶體T1、第二電晶體T2、第五電晶體T5、第六電晶體T6以及第七電晶體T7的柵極共同連接至一條掃描線Sn以外。
第一電晶體T1、第二電晶體T2以及第五電晶體T5可以是P溝道型金屬氧化物半導體(PMOS)電晶體，而第六電晶體T6和第七電晶體T7可以是N溝道型金屬氧化物半導體(NMOS)電晶體。因此，當在編程步驟I中，通過掃描線Sn施加低電平信號時，第一電晶體T1、第二電晶體T2以及第五電晶體T5導通，使得將預定電壓存儲在第一電容器C1和第二電容器C2中。接著，當在發光步驟II中，通過掃描線Sn施加高電平信號時，第一電晶體T1、第二電晶體T2以及第五電晶體T5截止，而第六電晶體T6和第七電晶體T7導通，使得將驅動電流施加至OLED。
由於在第二實施例中縮減了信號線的數量，所以有機發光顯示器的製造工藝簡化了並且確保了孔徑比。
圖5A和5B分別是根據第三實施例的有機發光顯示器的像素電路的電路圖和操作定時圖。此外，圖5A是圖3A的互補電路圖。因此，圖5B例示的像素電路的操作與圖3B所例示的像素電路的操作的互補。
圖6A和6B分別是根據第四實施例的有機發光顯示器的像素電路的電路圖和操作定時圖。此外，圖6A是圖4A的互補電路圖。因此，圖6B例示的像素電路的操作與圖4B所例示的像素電路的操作的互補。
參照圖5A和6A，連接至第一電容器C1和第二電容器C2的電極的第一電源線可以是負電源線VSS。OLED的陽極連接到作為正電源線的第二電源線VDD，並且OLED的陰極連接到第七電晶體T7的漏極。
圖7是流到根據第一實施例的像素電路的有機發光二極體中的電流的仿真圖。
參照圖7，根據第一實施例的像素電路被設計成使得第一電容器C1和第二電容器C2各具有150pF的電容，並且第三電晶體T3與第四電晶體T4的比率K3∶K4為4∶1。
曲線圖A示出了根據編程步驟中施加的數據信號Idata(即，輸入電流)而流入OLED的電流IOLED(即，輸出電流)。曲線圖B示出了輸入電流Idata與輸出電流IOLED的比率。
參照圖7，當輸入電流Idata為大約21μA時，輸出電流IOLED為大約650nA。因此，根據第一實施例的像素電路可以按照使輸入電流Idata與輸出電流IOLED之比為30∶1的方式對輸出電流IOLED進行控制。
如上所述，根據這些實施例的像素電路可以通過對驅動電晶體的閾電壓和遷移率進行補償來提高像素的亮度之間的一致性。而且，像素電路可對作為數據信號的輸入電流與流入OLED的輸出電流的比率進行控制，由此充分地顯示低灰度級的亮度。
換言之，這些實施例增加了像素的亮度之間的一致性，並且提高了有機發光顯示器的圖像質量。
權利要求
1.一種有機發光顯示器的像素電路，該像素電路包括第一電晶體，該第一電晶體響應於來自掃描線的選擇信號對來自數據線的數據信號進行發送；第二電晶體，該第二電晶體響應於來自所述掃描線的選擇信號對來自所述第一電晶體的所述數據信號進行發送；第三電晶體，該第三電晶體通過所述第二電晶體而構成二極體式連接，以發送所述數據信號；第一電容器，該第一電容器對來自所述第三電晶體的所述數據信號進行存儲；第四電晶體，該第四電晶體生成驅動電流；第五電晶體，該第五電晶體採用二極體式連接結構來連接所述第四電晶體的柵極和漏極，以響應於來自所述掃描線的所述選擇信號對所述第四電晶體的閾電壓進行存儲；第二電容器，該第二電容器存儲所述第四電晶體的所述閾電壓；第六電晶體，該第六電晶體響應於來自所述掃描線的所述選擇信號向所述第四電晶體發送所述第一電容器和所述第二電容器的組合電壓，以生成所述驅動電流；第七電晶體，該第七電晶體對在所述第四電晶體中生成的所述驅動電流進行發送；以及有機發光二極體，該有機發光二極體發射與來自所述第七電晶體的所述驅動電流相對應的光。
2.根據權利要求1所述的像素電路，其中，所述第三電晶體和所述第四電晶體具有大致相同的閾電壓和相同的遷移率。
3.根據權利要求2所述的像素電路，其中，所述第三電晶體的溝道長度與溝道寬度之比不同於所述第四電晶體的溝道長度與溝道寬度之比。
4.根據權利要求1所述的像素電路，其中，所述掃描線包括第一掃描線和第二掃描線，其中，所述第一電晶體的柵極、所述第二電晶體的柵極以及所述第五電晶體的柵極共同連接到所述第一掃描線。
5.根據權利要求4所述的像素電路，其中，所述第六電晶體的柵極和所述第七電晶體的柵極共同連接至所述第二掃描線。
6.根據權利要求5所述的像素電路，其中，所述第一電容器的電極和所述第二電容器的電極連接至第一電源線。
7.根據權利要求6所述的像素電路，其中，當通過所述第一掃描線施加低電平信號時，所述第一電晶體、所述第二電晶體以及所述第五電晶體導通，所述第一電容器存儲與所述數據信號相對應的電壓，並且所述第二電容器存儲所述第四電晶體的所述閾電壓。
8.根據權利要求7所述的像素電路，其中，當通過所述第二掃描線施加低電平信號時，所述第六電晶體和所述第七電晶體導通，並且所述第一電容器和所述第二電容器的組合電壓被施加到所述第四電晶體的柵極，使得所述第四電晶體生成驅動電流，並且所述第七電晶體將該驅動電流施加到所述有機發光二極體。
9.根據權利要求1所述的像素電路，其中，所述第一電晶體到所述第七電晶體是P溝道型金屬氧化物半導體電晶體。
10.根據權利要求1所述的像素電路，其中，所述第一電晶體的柵極、所述第二電晶體的柵極、所述第五電晶體的柵極、所述第六電晶體的柵極以及所述第七電晶體的柵極共同連接至所述掃描線。
11.根據權利要求10所述的像素電路，其中，所述第一電晶體、所述第二電晶體以及所述第五電晶體是P溝道型金屬氧化物半導體電晶體，而所述第六電晶體和所述第七電晶體是N溝道型金屬氧化物半導體電晶體。
12.根據權利要求1所述的像素電路，其中，所述第一電容器的電極和所述第二電容器的電極連接到第一電源線，該第一電源線是負電源線。
13.根據權利要求12所述的像素電路，其中，所述第一電晶體到所述第七電晶體是N溝道型金屬氧化物半導體電晶體。
14.根據權利要求13所述的像素電路，其中，所述有機發光二極體的陽極被連接至第二電源線，而所述有機發光二極體的陰極被連接至所述第七電晶體的一電極。
15.根據權利要求12所述的像素電路，其中，所述第一電晶體、所述第二電晶體、所述第五電晶體、所述第六電晶體以及所述第七電晶體共同連接到同一掃描線。
16.根據權利要求15所述的像素電路，其中，所述第一電晶體、所述第二電晶體以及所述第五電晶體是N溝道型金屬氧化物半導體電晶體，而所述第六電晶體和所述第七電晶體是P溝道型金屬氧化物半導體電晶體。
17.根據權利要求1所述的像素電路，其中，所述數據信號是電流，並且該電流是通過所述數據線匯集的。
全文摘要
本發明涉及有機發光顯示器的像素電路。像素電路包括第一到第七電晶體、第一電容器、第二電容器以及有機發光二極體。第一電容器通過第一、第二以及第三電晶體來存儲數據信號，而第二電容器通過第五電晶體來存儲第四電晶體的閾電壓。存儲在第一和第二電容器中的電壓由第六電晶體加以組合，並且第四電晶體生成與存儲在第一和第二電容器中的電壓的組合電壓相對應的驅動電流。第七電晶體發送該驅動電流，從而使有機發光二極體發射與該驅動電流相對應的光。
文檔編號G09G3/30GK101075409SQ200710103880
公開日2007年11月21日 申請日期2007年5月17日 優先權日2006年5月18日
發明者李洪九, 鄭湘勳 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社