发光二极管的像素驱动电路的制作方法

专利名称：发光二极管的像素驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种像素驱动电路，特别是一种有机发光二极管的像素驱动电路，更 特别是主动式有机发光二极管(AM0LED)的驱动电路。
背景技术：
主动式有机发光二极管技术一直被视为最具前瞻性的显示器技术之一，由于主动 式有机发光二极管具备轻薄、高色彩饱和度、自发光、反应时间快、高对比度及可挠曲等特 性，因此被认为有可能成为下一世代显示器技术的主流地位。 图1示出了已知有机发光二极管的"2T1C"像素驱动电路，也就是对于每一像素只 使用两颗薄膜晶体管M1、M2与一颗电容Cst来驱动。2T1C的架构虽然简单，但却存在面板 亮度不均的问题。除了晶体管本身组件特性变动外，因为每一像素的位置不同也会导致电 源供应的压降(voltage drop)不同。因为晶体管M2的栅极-源极电压(Ves)为数据电压 (Vdata)与电源供应电压(Vdd)之差，而当供应的电压(Vdd)不同时，发光元件EL所产生的亮 度也不同。申请人的美国专利申请号2006/0023551中也提到了相同的问题，但仍是利用电 压补偿的方式来加以解决，实施上较为复杂，亦需要过多的晶体管。 因此，有必要提供一种新的发光二极管的像素驱动电路，其中采用一种简单、容易 实施又节能的方式来解决像素亮度不均的问题。

发明内容
鉴于先前技术的缺失，本发明提供一种有机发光二极管的像素驱动电路，其中一 特点在于储存电容通过切换电路与电源供应连结，另一特点在于储存电容又通过另一切换 电路与参考电压源连结，而在面板上参考电压源与电源供应是各自独立的。本发明利用简 单的设计，即可达成上述的目的，相较于先前技术，本发明所提出的方式实施上简单，也不 会增加制造成本与时间。 在本发明实施例中，提供一种有机发光二极管的像素驱动电路，其包含储存电容、 第一切换电路、与驱动元件。储存电容具有第一节点与第二节点，其中第二节点在第一期间 接收数据电压，第一节点在第一期间内的第二期间接收参考电压。第一切换电路在第一期 间阻绝该第一节点与固定电压源，在该第一期间后则导通第一节点与固定电压源以提供固 定电压至第一节点。驱动元件在该第一期间后，输出与固定电压无关的驱动电流。特别是 第一切换电路可为PM0S晶体管，第二切换电路可为NM0S晶体管，第三切换电路可为NM0S 晶体管、而驱动元件可为PMOS晶体管，且在该第一期间后，驱动元件的栅极-源极电压与固 定电压无关。 此外，在另一实施例中，像素驱动电路还包含第二切换电路与第三切换电路。第二 切换电路在该第一期间响应第一扫描线所输入的第一扫描信号而开启，使得第二节点从数 据线接收数据电压。第三切换电路在第二期间响应第二扫描线所输入的第二扫描信号而开 启，使得第一节点从接收参考电压。
此外，本发明提出一种显示器，包含显示面板与控制器，其中显示面板包含像素阵 列，且像素阵列包含多个上述的像素驱动电路，而每个像素驱动电路的驱动电流大致相同。 本发明亦提出一种电子装置，包含上述的显示器。 配合以下的优选实施例的叙述与图式说明，本发明的目的、实施例、特征、与优点 将更为清楚。


图1示出了已知的像素驱动电路； 图2示出了本发明一实施例的电子装置；以及 图3a至3f示出了本发明实施例的像素驱动电路。
具体实施例方式
图2示出了本发明一实施例的电子装置10。本领域技术人员应知道，电子装置 10可包含，但不限于，例如手机、数字相机、个人数字助理、笔记型计算机、桌上型计算机、电 视、全球定位系统、车用显示器、航空用显示器、数字相框或可携式DVD放影机等等。在本实 施例中，电子装置IO可包括具有主动式有机发光二极管(AMOLED)式的显示器20以及控制 器25，显示器20上的显示面板21，而显示面板21上具有有效显示区域22，像素阵列23位 于有效显示区域22并含有复数条数据线与扫描线，而控制器25用于控制像素阵列23中多 个像素驱动电路的运作以显示影像，详细细节将描述于后。值得一提的是，本说明书中的图 式是为了解释本发明，图式中的比例与尺寸以及各组件之间的相对位置，仅供参考，不应用 来限制本发明。 图3a示出了本发明一实施例的像素驱动电路300a。像素驱动电路300a包含储存 电容Cst、第一切换电路310、第二切换电路320、第三切换电路330、与驱动元件305。第一 切换电路310位于电容Cst第一节点A与面板21的固定电压源Vdd之间。值得注意的是， 固定电压源Vdd，例如约5伏，但实际值会随着像素的位置而有所改变而难以确定。第二切 换电路320位于电容Cst第二节点B与面板21的数据线Data之间。第三切换电路330位 于电容Cst第一节点A与面板21的参考电压源Vref之间。驱动元件305可实施为PMOS晶 体管，位于面板21的固定电压源Vdd与发光元件EL之间，PMOS晶体管305的源极连接至此 固定电压源，栅极连接第二节点B，漏极则连接发光元件EL。 此外，在图3a中，储存电容Cst、第一切换电路310，第二切换电路320、驱动元件 305位于面板21的有效显示区域(ActiveArea)AA中，但第三切换电路330位于有效显示区 域AA之外，而位于面板21的周围，而一个第三切换电路330可供多个像素使用。
值得一提的是，固定电压源Vdd与参考电压源Vref在面板21上彼此独立，也就是说
没有任何直接的电性连结，而软性电路板(图未示)上用来提供固定电压源Vdd与参考电压 源V^的插脚(pin)也是不同的。 以下将详细说明像素驱动电路300a的运作方式。首先在第一期间Pl，响应第一切 换信号CS 1由闭电位转为开电位，第一切换电路310断路以阻绝电容Cst第一节点A与面 板21的固定电压源Vdd，而响应第二切换信号CS2由开电位转为闭电位，第二切换电路320 短路以导通电容Cst第二节点B与面板21的数据线Data。
在第一期间PI开始之后，接着在第二期间P2，响应第三切换信号CS3由开电位转 为闭电位，第三切换电路330短路以导通电容Cst第一节点A与面板21的参考电压源Vref， 使得第一节点A从参考电压源接收参考电压Vref。在此实施例中，第一期间PI开始与第二 期间P2开始的时间间隔大于50ns，而第二期间P2持续至少0. 5 s。接着，响应一频率信 号(图未示)，数据线Data写入数据电压Vdata至第二节点B，因此电容Cst所储存的电压为
数据电压减去参考电压(vdata-vref)。 之后，当第二期间P2结束，第三切换信号CS3由闭电位转为开电位，而第三切换电 路330断路。接着，当第一期间P1结束，第一切换信号CS1由开电位转为闭电位，而第二切 换信号CS2由闭电位转为开电位，第二切换电路320为断路，但第一切换电路310为短路， 使得第一节点A与固定电压源Vdd导通，而第一节点A的电压变为Vdd。但同时为了保持电 容Cst所储存的电压，因此第二节点B的电压变为(Vdd+Vdata-Vref)。在此实施例中，第二期 间P2结束的时间与第一期间Pl结束的时间间隔大于50ns。 而PMOS晶体管305的栅极与第二节点B相连，其栅极电压即为(Vdd+Vdata_Vref)，而 PMOS晶体管305的源极与固定电压源Vdd连结，其源极电压为Vdd，因此PMOS晶体管305的 栅极_源极电压Ves为(Vdata-VMf)，与固定电压Vdd无关，进而PMOS晶体管305漏极所输出 的电流也不会因为固定电压源Vdd的压降而改变，使得面板上20所有的像素亮度均匀。
相较于像素驱动电路300a，图3b所示的像素驱动电路300b的储存电容Cst、第一 切换电路310，第二切换电路320、第三切换电路330、驱动元件305都位于面板21的有效显 示区域AA中，除此之外的设置及运作与图3a的像素驱动电路300a相同，在此不再赘述。
图3c与3d示出了其它实施例。相较于图3a或图3b，图3c中像素驱动电路300c 还包含一第四切换电路340，位于驱动元件305与发光元件EL之间，而因响应第四切换信号 CS4而断路或短路，而在此实施例中，第四切换信号CS4与前述第一切换信号CS 1相同，而 当第一切换电路310为短路，第四切换电路340亦为短路，而当第一切换电路310为断路， 第四切换电路340亦为断路。此外，在图3c中，第一切换电路310与第三切换电路330都 位于有效显示区域AA之外。 而相较于图3a或图3b，图3d中像素驱动电路300d还包含第五切换电路350，位 于驱动元件305与固定电压源Vdd之间，而响应第五切换信号CS5而断路或短路，而在此实 施例中，第五切换信号CS5与前述第一切换信号CS1相同，而当第一切换电路310为短路， 第五切换电路350亦为短路，而当第一切换电路310为断路，第五切换电路350亦为断路。 此外，在图3d中，第一切换电路310与第三切换电路330都位于有效显示区域AA之外。
而在图3e中的像素驱动电路300e中，第一切换电路310为PMOS晶体管，第二切 换电路320为NMOS晶体管，第三切换电路330为NMOS晶体管、而驱动元件305为PMOS晶 体管。本领域技术人员应知道本发明不局限于上述的实施例。 PMOS晶体管310位于电容Cst第一节点A与面板21的固定电压源Vdd之间，PMOS 晶体管310的源极连接至固定电压源Vdd，栅极连接第一扫描线Scanl，漏极连接第一节点A。
NMOS晶体管320位于电容Cst第二节点B与面板21的数据线Data之间，NMOS晶 体管310的漏极连接至数据线Data，栅极连接第一扫描线Scanl，源极连接第二节点B。
NMOS晶体管330位于电容Cst第一节点A与面板21的参考电压源Vref之间，NMOS 晶体管330的漏极连接至参考电压源V^，栅极连接第二扫描线Scan2，源极连接第一节点A。 此外，在图3e中，PM0S晶体管310、NM0S晶体管320、PM0S晶体管305位于面板21 的有效显示区域AA中，但NMOS晶体管330位于面板21的有效显示区域AA之外，而位于面 板21的周围，亦称为3T1C的架构，而一个NMOS晶体管330可供多个像素使用，其中PMOS 晶体管310、NMOS晶体管320、NM0S晶体管330、PM0S晶体管305皆为薄膜晶体管(TFT);但 在图3f所示的像素驱动电路300f中，PMOS晶体管310、NM0S晶体管320、NM0S晶体管330、 PMOS晶体管305皆位于面板21的有效显示区域AA中，亦称为4T1C的架构，除此之外的设 置及运作与图3e相同，在此不再赘述。 首先第一扫描线SCAN1在第一期间Pl电位拉高而输出第一扫描信号至PMOS晶体 管310的栅极与NMOS晶体管320的栅极，以关闭PMOS晶体管310但开启NMOS晶体管320。
在第一期间Pl开始之后，第二扫描线SCAN2接着在第二期间P2电位拉高而输出 第二扫描信号至NMOS晶体管330的栅极，以开启NMOS晶体管330，使得第一节点A从参考 电压源接收参考电压VMf，接着，响应一频率信号(图未示)，数据线Data写入数据电压Vdata 至第二节点B，因此电容Cst所储存的电压为数据电压减去参考电压(Vdata-Vrrf)。
之后，第二扫描线SCAN2电位拉下，而第二期间P2结束，NMOS晶体管330关闭。接 着，第一扫描线SCAN1电位拉下，而第一期间P1结束，NMOS晶体管320关闭，但PM0S晶体 管310开启，使得第一节点A与固定电压源Vdd导通，而第一节点A的电压变为Vdd。但同时 为了保持电容Cst所储存的电压，因此第二节点B的电压变为(Vdd+Vdata-Vrrf)。
而PMOS晶体管305的栅极与第二节点B相连，其栅极电压即为(Vdd+Vdata_Vref)，而 PMOS晶体管305的源极与固定电压源Vdd连结，其源极电压为Vdd，因此PMOS晶体管305的 栅极_源极电压Ves为(Vdata-VMf)，与固定电压Vdd无关，进而PMOS晶体管305漏极所输出 的电流也不会因为固定电压源Vdd的压降而改变，使得面板上20所有的像素亮度均匀。
通过以上设置，本发明提供一种新的像素驱动电路、显示面板、与电子装置。但以 上所述仅为本发明的优选实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其他在未 脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述的申请专利范围 内。 符号说明
晶体管M1、M2
显示器20
有效显示区域AA
控制器25
驱动元件、PMOS晶体管305
第一切换电路、PMOS晶体管310
第二切换电路、NMOS晶体管320
第三切换电路、NMOS晶体管330
第四切换电路340 第五切换电路350
储存电容Cst 发光元件EL
切换信号CS1-CS5 扫描线Scanl、Scan2。
电子装置10 显示面板21 像素阵列23
像素驱动电路300a-300f
权利要求
一种发光二极管的像素驱动电路，包含一储存电容，具有一第一节点与一第二节点，其中所述第二节点在一第一期间接收一数据电压，所述第一节点在所述第一期间内的一第二期间接收一参考电压；一第一切换电路，位于所述第一节点与一固定电压源之间，其中在所述第一期间所述第一切换电路阻绝所述第一节点与所述固定电压源，在所述第一期间后则所述第一切换电路导通所述第一节点与所述固定电压源以提供一固定电压至所述第一节点；以及一驱动元件，分别与所述固定电压源和所述第二节点连结，而在所述第一期间后，所述驱动元件产生与所述固定电压无关的一驱动电流。
2. 根据权利要求1所述的像素驱动电路，其中，所述第一切换电路为一薄膜晶体管且 具有一第一端、一第二端、与一第三端；其中，所述第一端连结所述固定电压源，所述第二端连结所述第一节点，而所述第三端 连结一第一扫描线，所述第一切换电路在所述第一期间响应所述第一扫描线所输入的一第 一扫描信号而关闭。
3. 根据权利要求1所述的像素驱动电路，还包含一第二切换电路，位于一数据线与所 述第二节点之间；其中，所述第二切换电路在所述第一期间开启，使得所述第二节点从所述数据线接收 所述数据电压。
4. 根据权利要求3所述的像素驱动电路，其中，所述第二切换电路为一薄膜晶体管且 还具有一第一端、一第二端、与一第三端，所述第一端连结所述数据线，所述第二端连结所 述第二节点，所述第三端连结一第一扫描线，其中所述第二切换电路在所述第一期间响应 所述第一扫描线所输入的一第一扫描信号而开启。
5. 根据权利要求1所述的像素驱动电路，其中，所述驱动元件的栅极_源极电压为所述 数据电压与所述参考电压之差。
6. 根据权利要求1所述的像素驱动电路，还包含一第三切换电路，位于一参考电压源 与所述第一节点之间；其中，所述第三切换电路在所述第二期间开启，使得所述第一节点从所述参考电压源 接收所述参考电压。
7. 根据权利要求6所述的像素驱动电路，其中，所述第三切换电路为一薄膜晶体管且 还具有一第一端、一第二端、与一第三端，所述第一端连结所述参考电压源，所述第二端连 结所述第一节点，所述第三端连结一第二扫描线，其中所述第三切换电路在所述第二期间 响应所述第二扫描线所输入的一第二扫描信号而开启。
8. 根据权利要求1所述的像素驱动电路，其中，所述第一期间开始的时间与所述第二 期间开始的时间间隔大于50ns，所述第二期间持续至少0. 5ii s，且所述第二期间结束的时 间与所述第一期间结束的时间间隔大于50ns。
9. 一种显示器，包含一像素阵列，包含多个如权利要求1至8中任一项所述的像素驱动电路； 一控制器，与所述像素阵列连结，控制所述多个像素驱动电路的运作。
10. —种电子装置，包含如权利要求9所述的显示器，所述电子装置为一手机、一数字 相机、一个人数字助理、一笔记本型计算机、一桌上型计算机、一电视、一全球定位系统、一车用显示器、一航空用显示器、一数字相框或一可携式DVD放影机c
全文摘要
一种发光二极管的像素驱动电路，包含储存电容、第一切换电路、与驱动元件。储存电容具有第一节点与第二节点，其中第二节点在第一期间接收数据电压，第一节点在第一期间内的第二期间接收参考电压。第一切换电路在第一期间阻绝该第一节点与固定电压源，在该第一期间后则导通第一节点与固定电压源以提供固定电压至第一节点。驱动元件在该第一期间后，输出与固定电压无关的驱动电流。
文档编号G09F9/33GK101730333SQ20081017113
公开日2010年6月9日 申请日期2008年10月15日 优先权日2008年10月15日
发明者曾章和 申请人:统宝光电股份有限公司