發光二極體顯示面板及其數字/模擬轉換器的製作方法

2023-04-24 22:41:21 1

專利名稱：發光二極體顯示面板及其數字/模擬轉換器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發光二極體顯示面板，且特別涉及一種數字/模擬轉換器。
背景技術：
發光二極體像素的發光亮度與所流經的像素電流成正比，故其多以電流方式驅動。藉由驅動電路依據不同的灰階值提供對應的像素電流，使得發光二極體像素依照像素電流產生對應的亮度。所以像素電流的大小直接影響發光二極體像素的發光亮度。而一般產生像素電流的方法有很多種，多以薄膜電晶體作為電流源，依據2N個灰階值設定N個電流源並分別產生N個電流大小，依序為(20)I、(21)I、(22)I...(2N-1)I等，N是為正整數。在顯示過程時，依據灰階值開啟對應的電流源，並將開啟的電流源所輸出的電流加總後輸出，以為像素電流。
請參照圖1，其繪示乃傳統數字/模擬轉換器的電路架構示意圖。以數字/模擬轉換器100用以產生8種像素電流IP為例說明，其包括9個薄膜電晶體QA1～QA3、QB1～QB3及QC1～QC3。薄膜電晶體QA1～QA3均用來當成電流源，其通道寬度與長度的比值分別為W/L、2W/L及4W/L，以分別產生不同大小的電流I、2I、4I。
假設，當灰階值D為數據信號(D2 D2 D0)＝(110)2時，薄膜電晶體QB1不導通，電流I經由薄膜電晶體QC1、QA1至地電壓，而薄膜電晶體QB2、QB3因數據信號D2與D1為高電位以導通，故電流2I、4I分別經由薄膜電晶體QB2、QB3及QA2、QA3至地電壓，並以為像素電流IP。因此數字/模擬轉換器100所輸出的像素電流IP將為2I+4I＝6I，並輸出至對應的像素，以顯示灰階值D＝(110)2所代表的亮度。
但是，數字/模擬轉換器100目前多以低溫多晶矽製程技術來實現，以將其整合至發光二極體顯示器的顯示面板中。電流源是由低溫多晶矽薄膜電晶體QA1～QA3來實現，或以其他由薄膜電晶體為架構所組成的電路來達成電流源。但不論怎樣的架構，利用低溫多晶矽技術所製作出的薄膜電晶體，其臨界電壓(threshold voltage)與載子遷移率的偏移量(Variation)都會因雷射結晶製程而造成變異，使得每個作為電流源的薄膜電晶體，例如QA1～QA3，其彼此的臨界電壓與載子遷移率的偏移量將變得不一樣，造成數字/模擬轉換器100輸出的像素電流IP將會與灰階值D所對應的電流有誤差產生，而無法達到預定的發光亮度。
請參照圖2，其為傳統電流源分布示意圖。傳統的解決方法是讓產生電流I、2I、4I、8I的電流源在空間上平均分布，即每個電流源理想上均產生固定電流I，例如依比例用兩個電流源產生2I，用四個電流源產生4I，用8個電流源產生8I等，以此類推。請參考圖2，空間上平均分布是指，當灰階值D所對應的像素電流IP為8I時，用八個電流源產生8I，其八個電流源分別為圖2中的A、B、C、D、E、F、G、H，並將八個電流源A、B、C、D、E、F、G、H是分散在左右兩邊，藉由這種將產生8I的電流源在空間上平均分布以降低每一像素電流IP間彼此的差異。但此種做法會大幅增加了數字/模擬轉換器100的面積。故為了解決因薄膜電晶體的臨界電壓及載子遷移率會因雷射結晶製程而造成變異，所造成每個薄膜電晶體彼此的臨界電壓與載子遷移率的偏移量不同，使得畫面不均勻的問題，是業界急需解決的課題之一。

發明內容
有鑑於此，本發明的目的就是在提供一種發光二極體顯示面板及其數字/模擬轉換器，以解決每個以薄膜電晶體實現的電流源，其彼此的臨界電壓偏移量不一樣的問題，以提高畫面品質。
根據本發明的目的，提出一種數字/模擬轉換器，其是用於發光二極體顯示面板。發光二極體顯示面板具有基板與至少一個像素。基板具有第一區域與第二區域。像素至少包括一個第一薄膜電晶體及一發光二極體。第一薄膜電晶體用以根據像素電流以驅動發光二極體。第一薄膜電晶體是配置於第二區域。數字/模擬轉換器包括多個開關電路與多個電流源。多個開關電路分別以至少一個第二薄膜電晶體達成並根據一灰階值選擇性地導通。多個開關電路是配置於第二區域。多個電流源分別以至少一個第三薄膜電晶體達成並分別與對應的多個開關電路電性連接，並依據所對應的多個開關電路的導通狀態，以各自選擇性地輸出一電流以產生像素電流。多個電流源是配置於第一區域。
其中，形成於第一區域的薄膜電晶體是具有第一通道摻雜濃度，形成於第二區域的薄膜電晶體是具有第二通道摻雜濃度。在低溫多晶矽製程下，第一區域的薄膜電晶體的臨界電壓(Threshold Voltage)偏移量(variation)為第一偏移量，第二區域中的薄膜電晶體的臨界電壓偏移量為第二偏移量，第一偏移量是小於第二偏移量。
根據本發明的另一目的，提出一種發光二極體顯示面板，其包括基板、像素與數字/模擬轉換器。基板具有第一區域與第二區域。像素至少包括一個第一薄膜電晶體及一發光二極體。第一薄膜電晶體用以根據像素電流驅動發光二極體並配置於第二區域。數字/模擬轉換器依據灰階值以輸出像素電流，其包括多個開關電路與多個電流源。多個開關電路分別以至少一個第二薄膜電晶體達成並根據灰階值選擇性地導通。多個開關電路配置於第二區域。多個電流源分別以至少一個第三薄膜電晶體達成。多個電流源是分別與對應的多個開關電路電性連接並依據所對應的多個開關電路的導通狀態，以各自選擇性地輸出一電流以產生像素電流。多個電流是配置於第一區域。
其中，形成於第一區域的薄膜電晶體是具有第一通道摻雜濃度，形成於第二區域的薄膜電晶體是具有第二通道摻雜濃度。在低溫多晶矽製程下，第一區域的薄膜電晶體的臨界電壓(Threshold Voltage)偏移量(variation)為第一偏移量，第二區域中的薄膜電晶體的臨界電壓偏移量為第二偏移量，第一偏移量是小於第二偏移量。
為讓本發明的上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合附圖，作詳細說明如下。


圖1為傳統數字/模擬轉換器的電路架構示意圖。
圖2為傳統電流源分布示意圖。
圖3為低溫多晶矽薄膜電晶體的摻雜劑量與臨界電壓的實驗結果圖。
圖4為依照本發明一較佳實施例的一種電激發光體顯示面板的示意圖。
圖5A為以薄膜電晶體做為電流源的一例的電路示意圖。
圖5B為以薄膜電晶體做為電流源的另一例的電路示意圖。
圖6為以數字/模擬轉換器408(1)為一例的電路架構示意圖。
附圖符號說明100數字/模擬轉換器400發光二極體顯示面板402基板404數據驅動電路406像素陣列408數字/模擬轉換器410掃描驅動電路電晶體QA1、QA2、QA3、QB1、QB2、QB3、QC1、QC2、QC3、Q1、Q2、Q具體實施方式

低溫多晶矽薄膜電晶體在製程時，在不同的通道摻雜濃度下，製造出的薄膜電晶體，其臨界電壓會有不同的偏移量(Variation)。請參照圖3，其所繪示乃低溫多晶矽薄膜電晶體以XeCl雷射在能量350mJ/cm2的條件下所得到的摻雜劑量與臨界電壓的實驗結果圖。橫軸代表通道摻雜濃度的摻雜劑量(dopingdosage)，以cm-2為單位。縱軸代表臨界電壓Vt，以伏特(voltage)為單位。曲線N為NMOS的摻雜劑量與其臨界電壓偏移量的關係曲線，曲線P為PMOS的摻雜劑量與其臨界電壓偏移量的關係曲線。在不同的摻雜劑量下，形成不同的通道摻雜濃度，使得薄膜電晶體會有不同的臨界電壓偏移量，誤差節線(error bar)E是用以代表臨界電壓偏移量(Variation)的大小。例如，在摻雜劑量為1.0E+13cm-2時，NMOS的臨界電壓偏移量(Variation)的大小是對應至誤差節線E的長度。誤差節線E越長表示偏移量越大，亦即表示NMOS的臨界電壓的差異性越大。因此可知，曲線N中，NMOS的臨界電壓偏移量最大是在摻雜劑量為1.0E+13cm-2時。
利用此關係，找出某一摻雜劑量下的所形成的通道摻雜濃度，製造出的薄膜電晶體，其臨界電壓偏移量最小，即誤差節線最短。例如將PMOS經由摻雜硼(Boron)來改變其通道摻雜濃度(channel doping)，並找出PMOS的臨界電壓偏移量(Variation)最小時的通道摻雜濃度，例如圖3中的A點，其摻雜劑量為8.0E+12cm-2時，PMOS的臨界電壓的偏移量(Variation)是為最小。故以此摻雜劑量8.0E+12cm-2所製作出來的薄膜電晶體，其用以做為電流源使用時，各個電流源所輸出的電流與理想值的差異將最小，使得數字/模擬轉換呂所輸出的像素電流更接近理想值。
請參照圖4，其繪示乃依照本發明一較佳實施例的一種電激發光體顯示面板的示意圖。電激發光體顯示面板包括基板402、數據驅動電路404、掃描驅動電路410與像素陣列406。基板402例如為電激發光體顯示基板，其是具有一第一區域L1與一第二區域L2。像素陣列406由多個像素所組成，每個像素至少包括一個薄膜電晶體Q1及一個電激發光體，電激發光體例如為有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode)或高分子有機發光二極體(Ploymer Light Emitting Diode)(薄膜電晶體Q1與電激發光體未繪示在圖4中)。故電激發光體顯示面板例如發光二極體顯示面板。薄膜電晶體Q1是用以根據像素電流以驅動發光二極體。薄膜電晶體Q1是配置在第二區域L2。掃描驅動電路410是依序輸出掃描信號至像素陣列406以使每個像素接收對應的像素電流IP′(1)～IP′(X)，X是為正整數，掃描驅動電路410是配置在第二區域L2。
數據驅動電路404依據灰階值以輸出像素電流IP′(1)～IP′(X)並包括多個數字/模擬轉換器408(1)～408(X)。每個數字/模擬轉換器408(1)～408(X)均包括多個開關電路與多個電流源(多個開關電路與多個電流源未繪示於圖4中)。多個開關電路是分別以至少一個薄膜電晶體Q2達成。多個開關電路是根據灰階值選擇性地導通，並配置於第二區域L2。多個電流源是分別以至少由一個薄膜電晶體Q3達成並分別與對應的開關電路電性連接，以依據所對應的開關電路的導通狀態，以各自選擇性地輸出一電流以產生像素電流IP。多個電流源是配置於第一區域L1。其中，形成於第一區域L1的薄膜電晶體，例如薄膜電晶體Q3，是具有第一通道摻雜濃度，形成於第二區域L2的薄膜電晶體，例如薄膜電晶體Q1與Q2，是具有第二通道摻雜濃度，於低溫多晶矽製程下，第一區域L1的薄膜電晶體Q3的臨界電壓(ThresholdVoltage)偏移量(variation)為一第一偏移量，而第二區域L2中的薄膜電晶體Q1、Q2的臨界電壓偏移量為第二偏移量，第一偏移量是小於第二偏移量。
進一步來說，本實施例與傳統不同的地方在於傳統作法方面，整個驅動電路，例如數據驅動電路或者掃描驅動電路，均與像素陣列以同一通道摻雜濃度製作於同一基板402上，此通道摻雜濃度例如為第二通道摻雜濃度，在第二通道摻雜濃度下，PMOS與NMOS的臨界電壓的絕對值是相近，以利電路設計。但在此通道摻雜濃度下，薄膜電晶體的臨界電壓偏移量較大，例如圖3中摻雜劑量為2.0E+12cm-2時，PMOS與NMOS的臨界電壓是接近對稱(於圖3中的B、C兩點)。然，此時PMOS的誤差節線E′相較於其他摻雜劑量下為大，所以此摻雜劑量(2.0E+12cm-2)下PMOS的臨界電壓偏移量較大。而本實施例於每個數字/模擬轉換器408中，多個電流源以具有第一通道摻雜濃度的薄膜電晶體，例如薄膜電晶體Q3，來實現。藉由本實施例的精神，經由實驗找出此使臨界電壓的偏移量最小時的摻雜劑量，以此摻雜劑量所產生的通道摻雜濃度作為第一通道摻雜濃度，以此第一通道摻雜濃度下形成薄膜電晶體Q3設置於基板402中的第一區域L1中。如此，將可得到臨界電壓偏移量最小的薄膜電晶體Q3，以減少以薄膜電晶體Q3實現的多個電流源彼此間的元件差異，以使多個電流源產生的電流大小均能接近於理想值。
而以薄膜電晶體實現電流源的方法有很多種，請參照圖5A與圖5B，圖5A為以薄膜電晶體做為電流源的一例的電路示意圖，圖5B為以薄膜電晶體做為電流源的另一例的電路示意圖。圖5A與圖5B中，薄膜電晶體Q3皆以不同的W/L比設定薄膜電晶體Q3導通時的電流的大小，以達到輸出電流(20)I、(21)I...(2N-1)I。或者，利用電流鏡的方式來實現電流源。所以不論以何種薄膜電晶體所組成電流源架構，皆以具有第一通道摻雜濃度的薄膜電晶體Q3來實現。如此，每個數字/模擬轉換器408中的多個電流源所輸出的每一級電流大小，都將變得更均勻。
請參照圖6，其繪示乃以數字/模擬轉換器408(1)為一例的電路架構示意圖。將做為電流源的薄膜電晶體Q3(1)～Q3(N)，設置於第一區域L1。由於臨界電壓偏移量是為最小，所以每一級電流源所輸出的電流(20)I、(21)I...(2N-1)I彼此間的差異將大幅減少，而將多個開關電路以薄膜電晶體Q2(0)～Q2(N-1)與Q2(0′)～Q2(N-1′)來實現，並設置於第二區域L2。如此，數字/模擬轉換器408(1)產生的像素電流IP′(1)與數字/模擬轉換器408(X)產生的像素電流IP′(X)，彼此差異將更小。當所有的數字/模擬轉換器408(1)～408(K)接收的相同的灰階值D時，每個數字/模擬轉換器408(1)～408(K)輸出的像素電流IP′(1)～IP′(K)彼此差異將比傳統更小，也更接近灰階值D所對應的電流大小，使整個顯示畫面顯示出相同的亮度比傳統的更為均勻。
而在對於每個數字/模擬轉換器408所包括的多個開關電路與其他電路，其他電路例如掃描驅動電路410、像素陣列406及數據驅動電路404，對於薄膜電晶體的臨界電壓偏移量，並不會對其運作產生太大的影響。所以數據驅動電路404中除了多個電流源外，其餘電路均設置於基板402的第二區域L2中。於使用第二通道摻雜濃度的第二區域L2中，PMOS與NMOS的臨界電壓的絕對值是相近，以利電路設計。或者要將掃描驅動電路410整合在顯示面板上時，也將其設置於基板402的第二區域L2。
本發明上述實施例所揭露的發光二極體顯示面板及其數字/模擬轉換器，藉由找出臨界電壓偏移量最小時的通道摻雜濃度，以此通道摻雜濃度製造出的薄膜電晶體，其臨界電壓偏移量最小，並將數字/模擬轉換器中的多個電流源以此薄膜電晶體實現，使得每一級電流源的電流大小，都將會更接近理想值。
綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，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權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種數字/模擬轉換器，用於一發光二極體顯示面板，該發光二極體顯示面板具有一基板與至少一像素，該基板是具有一第一區域與一第二區域，該像素至少包括一第一薄膜電晶體及一發光二極體，該第一薄膜電晶體是用以根據一像素電流以驅動該發光二極體，該第一薄膜電晶體是配置於該第二區域，該數字/模擬轉換器包括多個開關電路，是分別以至少一第二薄膜電晶體達成，所述開關電路是根據一灰階值選擇性地導通，所述開關電路是配置在該第二區域；以及多個電流源，是分別以至少一第三薄膜電晶體達成，所述電流源是分別與對應的所述開關電路電性連接，並依據所對應的所述開關電路的導通狀態，以各自選擇性地輸出一電流以產生該像素電流，所述電流源是配置在該第一區域；其中，形成在該第一區域的薄膜電晶體是具有一第一通道摻雜濃度，形成在該第二區域的薄膜電晶體是具有一第二通道摻雜濃度，在低溫多晶矽製程下，該第一區域的薄膜電晶體的臨界電壓偏移量為一第一偏移量，該第二區域中的薄膜電晶體的臨界電壓偏移量為一第二偏移量，該第一偏移量小於該第二偏移量。
2.如權利要求1所述的數字/模擬轉換器，其中，在該數字/模擬轉換器中，只有所述電流源配置在該第一區域。
3.一種發光二極體顯示面板，包括一基板，具有一第一區域與一第二區域；一像素，至少包括一第一薄膜電晶體及一發光二極體，該第一薄膜電晶體是用以根據一像素電流驅動該發光二極體，該第一薄膜電晶體是配置在該第二區域；以及一數字/模擬轉換器，其依據一灰階值以輸出該像素電流，該數字/模擬轉換器包括多個開關電路，是分別以至少一第二薄膜電晶體達成，所述開關電路是根據一灰階值選擇性地導通，所述開關電路是配置在該第二區域；及多個電流源，是分別以至少一第三薄膜電晶體達成，所述電流源是分別與對應的所述開關電路電性連接，並依據所對應的所述開關電路的導通狀態，以各自選擇性地輸出一電流以產生該像素電流，所述電流源是配置在該第一區域；其中，形成在該第一區域的薄膜電晶體是具有一第一通道摻雜濃度，形成於該第二區域的薄膜電晶體是具有一第二通道摻雜濃度，在低溫多晶矽製程下，該第一區域的薄膜電晶體的臨界電壓偏移量為一第一偏移量，該第二區域中的薄膜電晶體的臨界電壓偏移量為一第二偏移量，該第一偏移量小於該第二偏移量。
4.如權利要求3所述的顯示面板，其中，在該數字/模擬轉換器中，只有所述電流源設置在該第一區域。
5.如權利要求3所述的顯示面板，其中，該顯示面板更包括一掃描驅動電路，該掃描驅動電路輸出一掃描信號至該像素以使該像素接收該像素電流，該掃描驅動電路是設置在該第二區域。
6.一種發光二極體顯示面板，是包括一基板，具有一第一區域與一第二區域，形成於該第一區域的薄膜電晶體具有一第一通道摻雜濃度，形成於該第二區域的薄膜電晶體具有一第二通道摻雜濃度；一像素，至少包括一第一薄膜電晶體及一有機發光二極體，該第一薄膜電晶體是用以根據一像素電流驅動該有機發光二極體，該第一薄膜電晶體是配置該第二區域；一掃描驅動電路，是輸出一掃描信號至該像素以使該像素接收該像素電流，該掃描驅動電路是配置於該第二區域；以及一數據驅動電路，依據一灰階值以輸出該像素電流，該數據驅動電路包括一數字/模擬轉換器，該數字/模擬轉換器包括多個開關電路，是設置於該第二區域並由該第二區域的薄膜電晶體所達成，所述開關電路是根據該灰階值選擇性地導通；及多個電流源，是設置在該第一區域並由該第一區域的薄膜電晶體所達成，所述電流源是分別與對應的所述開關電路電性連接，並依據所對應的所述開關電路的導通狀態，選擇性地各自輸出一電流以產生該像素電流；其中，該第一區域的薄膜電晶體的臨界電壓偏移量為一第一偏移量，該第二區域中的薄膜電晶體的臨界電壓偏移量為一第二偏移量，該第一偏移量小於該第二偏移量。
7.一種電激發光體顯示面板，是包括一像素，包括一第一薄膜電晶體及一電激發光體，該第一薄膜電晶體是用以根據一像素電流以驅動該電激發光體；多個開關電路，是各至少以具有一第二通道摻雜濃度的一第二薄膜電晶體達成，所述開關電路是根據一灰階值選擇性地導通；以及多個電流源，是各至少以具有一第一通道摻雜濃度的一第三薄膜電晶體達成，所述電流源是分別與對應的所述開關電路電性連接，並依據所對應的所述開關電路的導通狀態，以各自選擇性地輸出一電流以產生該像素電流；其中，該第一通道摻雜濃度與該第二通道摻雜濃度不同。
8.如權利要求7所述的電激發光體顯示面板，其中，所述第三薄膜電晶體所具有的臨界電壓偏移量小於所述第二薄膜電晶體所具有的臨界電壓偏移量。
9.如權利要求7所述的電激發光體顯示面板，其中，該第一通道摻雜濃度是所述第三薄膜電晶體的臨界電壓偏移量最小時所對應的摻雜濃度。
10.如權利要求7所述的電激發光體顯示面板，其中，該第二薄膜電晶體與該第三薄膜電晶體是低溫多晶矽薄膜電晶體。
11.一種電激發光體顯示基板，包括多個電激發光體；多個電流源，由多個具有一第一通道摻雜濃度的薄膜電晶體所達成；以及多個開關電路，由多個具有一第二通道摻雜濃度的薄膜電晶體所達成，該多個電流源是分別與對應的該多個開關電路電性連接，並依據所對應的該多個開關電路的導通狀態以驅動對應的該多個電激發光體；其中，該第一通道摻雜濃度與該第二通道摻雜濃度不同。
12.如權利要求11所述的電激發光體顯示基板，其中，該第一通道摻雜濃度是該多個具有該第一通道摻雜濃度的薄膜電晶體的臨界電壓偏移量最小時所對應的摻雜濃度。
13.如權利要求11所述的電激發光體顯示基板，其中，該多個具有該第一通道摻雜濃度的薄膜電晶體的臨界電壓偏移量小於該多個具有該第二通道摻雜濃度的薄膜電晶體的臨界電壓偏移量。
14.如權利要求11所述的電激發光體顯示基板，其中，該多個具有該第一通道摻雜濃度的薄膜電晶體與該多個具有該第二通道摻雜濃度的薄膜電晶體是低溫多晶矽薄膜電晶體。
全文摘要
一種發光二極體顯示面板包括基板、像素與數字/模擬轉換器。基板具有第一區域與第二區域，形成於第一區域的薄膜電晶體是具有第一通道摻雜濃度，形成於第二區域的薄膜電晶體是具有第二通道摻雜濃度。像素配置在第二區域。數字/模擬轉換器包括多個開關電路與多個電流源，多個開關電路根據灰階值選擇性地導通並配置於第二區域。多個電流源分別與對應的多個開關電路電性連接並依據所對應的多個開關電路的導通狀態，各自選擇性地輸出一電流以產生像素電流，其是配置在第一區域。第一區域的薄膜電晶體的臨界電壓偏移量小於第二區域的薄膜電晶體的臨界電壓偏移量。
文檔編號G09G3/32GK1632857SQ200510004
公開日2005年6月29日 申請日期2005年1月14日 優先權日2005年1月14日
發明者孫文堂 申請人:友達光電股份有限公司