有机发光二极管的像素电路及其显示器与驱动方法

专利名称：有机发光二极管的像素电路及其显示器与驱动方法
技术领域：
本发明是关于一种平面显示技术，且特别是关于一种有机发光二极管显示器的像 素电路及其驱动方法。
背景技术：
近几年来，平面显示技术的发展不断的推陈出新，其中有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)，又禾尔为有机电激发光(organicelectroluminescence, 0EL)，是拥有其它平面显示器技术不易达到的优点的新一代技术，包括省电、超薄厚度、重 量轻、自发光、无视角限制、反应速度快、光电效率高、无需背光结构与彩色滤光片结构、高 对比、高辉度效率、高亮度、多色及彩色(RGB)组件制作能力、使用温度范围广等优点，被视 为是未来最具有发展潜力的平面显示技术之一。现今OLED显示器大致可分为被动式矩阵(passive matrix, PM) OLED显示器与主 动式矩阵(active matrix, AM)0LED显示器。前者的驱动方式主要是利用扫描手段/机制 来瞬间产生高亮度，故而耗电力较高、组件较易劣化，而且不适合发展高分辨率面板；另外， 后者主要驱动方式为利用薄膜晶体管(TFT)元件，并且搭配电容来储存不同的数据信号， 以此来控制面板上的各个像素的灰阶(grayscale)。由于AMOLED显示器在扫描过后，像素仍然能保持原有的亮度，而且AMOLED显示器 并不需要驱动到非常高的亮度。因此，相较于PMOLED显示器而言，AMOLED显示器不但可以 达到较佳的寿命表现，且可以达成高分辨率的需求。因此，目前的研究均朝向可用于大型面 板的AMOLED显示器前进。如图1所示，传统的AMOLED显示器的像素电路100大多采用2T1C的架构，也就是 两颗薄膜晶体管Tl与T2加上单一电容C。一般而言，像素电路100是受到扫描信号Vscan 与数据信号Vdata的驱动而发光，而所呈现的亮度是正比/反比于数据信号Vdata的强度。在实务上，由于AMOLED显示器内的各像素电路100的系统高电压OVDD都连接在 一起，以至于当各像素电路100受到其所对应的扫描信号Vscan与数据信号Vdata的驱动 时，由于流过用以传递系统高电压OVDD的线路上的电流会与线路本身所具有的阻抗产生 压降效应。如此一来，将会造成各像素电路100所接收到的系统高电压OVDD有所差异。再加上，由于制造工艺的影响，各像素电路100中用以驱动有机发光二极管 (OLED)OD的薄膜晶体管T2的阈值电压(threshold voltage,Vth)很有可能都不相同。因 此，反应于各像素电路100所接收到的系统高电压OVDD有所差异以及各像素电路100中用 以驱动有机发光二极管(OLED)OD的薄膜晶体管T2的阈值电压都不相同的情况下，将会导 致就算施加相同的数据信号Vdata至各像素电路100，也会造成流经各像素电路100的有机 发光二极管(OLED)OD的电流相异，从而使得各像素电路100所呈现的亮度也会不同，而这 也是影响OLED面板显示不均勻性的主因。

发明内容
鉴于现有技术所面临的问题，，本发明的目的在于提供一种有机发光二极管(0LED) 显示器的像素电路及其驱动方法，用以有效地改善/解决0LED面板显示不均勻性的问题。本发明提出一种像素电路，其包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第一电 容、第二电容，以及发光组件(0LED)。其中，第一晶体管的栅极用以接收第一扫描信号，而 第一晶体管的第一漏或源极则用以接收数据信号。第二晶体管的栅极用以接收第二扫描信 号，而第二晶体管的第一漏或源极则用以接收参考信号。第一电容的第一端电性连接第一 晶体管的第二漏或源极，而第一电容的第二端则电性连接第二晶体管的第二漏或源极。第 三晶体管的栅极电性连接第一晶体管的第二漏或源极，第三晶体管的第一漏或源极电性连 接至第一电压，而第三晶体管的第二漏或源极则电性连接第二晶体管的第二漏或源极。第 二电容的第一端电性连接第三晶体管的第一漏或源极，而第二电容的第二端则电性连接第 三晶体管的第二漏或源极。发光组件的第一端电性连接第三晶体管的第二漏或源极，而发 光组件的第二端则电性连接至第二电压。在本发明的一实施例中，发光组件的第一端与第二端分别为阳极与阴极，而第一 电压与第二电压分别为系统高电压与系统低电压。在此条件下，第一、第二以及第三晶体管 分别为N型晶体管。在本发明的另一实施例中，发光组件的第一端与第二端分别为阴极与阳极，而第 一电压与第二电压分别为系统低电压与系统高电压。在此条件下，第一、第二以及第三晶体 管分别为P型晶体管。本发明另提出一种具有上述本发明所提出的像素电路的显示器。本发明还提出一种适于驱动上述本发明所提出的像素电路的驱动方法，其包括 在画面期间的重置期间，重置第三晶体管的栅极与第二漏或源极的电压准位；在相同画面 期间的储存期间，记录第三晶体管的阈值电压；在相同画面期间的写入期间，写入数据信号 至发光组件；以及在相同画面期间的发光期间，仅反应于数据信号而致使发光组件发光。基于上述，本发明所提出的像素电路是采用3T2C的架构(也就是三颗薄膜晶体管 加上二个电容)，且其电路态样受到相应的扫描信号与数据信号的驱动后，将可致使像素电 路所呈现的亮度仅与数据信号有关，而与驱动发光组件的晶体管的阈值电压、像素电路所 接收的系统高电压以及发光组件的阳阴极的跨压无关，从而得以有效地改善/解决0LED面 板显示不均勻性的问题。


图1为传统主动式矩阵有机发光二极管(AM0LED)显示器的像素电路的示意图；图2A为本发明一实施例的有机发光二极管(0LED)显示器的系统方块图；图2B为图2A的像素电路的驱动波形图；图3A至图3D为图2A的像素电路的运作示意图；图4A为本发明另一实施例的有机发光二极管(0LED)显示器的系统方块图；图4B为图4A的像素电路的驱动波形图；图5A为本发明再一实施例的有机发光二极管(0LED)显示器的系统方块图；图5B为图5A的像素电路的驱动波形图。
主要组件符号说明100、Pix、Pix，像素电路200,400,500 有机发光二极管(0LED)显示器210:时序控制器220 数据驱动装置230、240、510 扫描驱动装置250、250，显示面板260 参考信号产生装置A、B:节点C、C1、C2:电容T1 T3、T1， T3，晶体管0D 有机发光二极管/发光组件DL 数据线SL1、SL2:扫描线Vscan、Vscanl、Vscan2、Vscanr、Vscan2’ 扫描信号Vdata 数据信号Vsus 参考信号VD、VD(N_1)、VD(N)数据电压VR:参考电压0VDD 系统高电压0VSS:系统低电压P1 重置期间P2 储存期间P3 写入期间P4 发光期间
具体实施例方式现将详细参考本发明的示范性实施例，在附图中说明所述示范性实施例的实例。 另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的组件/构件代表相同或类似部分。图2A为本发明一实施例的有机发光二极管(0LED)显示器的系统方块图。请参照 图2A，有机发光二极管显示器200包括时序控制器(timing controller, T-Con)210、数据 驱动装置(data driving device) 220、扫描驱动装置(scan driving device) 230 与 240、 M/J^MIS. (display panel) 250，以及参考f言号产(reference signal generating device)260。在本实施例中，显示面板250包括至少一数据线DL、至少两扫描线SL1与SL2，以 及至少一像素电路Pix。其中，数据线DL电性连接数据驱动装置220，用以接收数据驱动装 置220受控于时序控制器210所提供的数据信号Vdata。扫描线SL1电性连接第一扫描驱 动装置230，用以接收扫描驱动装置230受控于时序控制器210所提供的扫描信号Vscanl。 扫描线SL2电性连接扫描驱动装置240，用以接收扫描驱动装置240受控于时序控制器210所提供的第二扫描信号VsCan2。另一方面，像素电路Pix包括晶体管T1 T3(例如为薄膜晶体管)、电容C1与C2， 以及发光组件0D。其中，晶体管T1 T3为N型晶体管，而发光组件0D为有机发光二极管 (0LED)。在本实施例中，N型晶体管T1的栅极(gate)电性连接扫描线SL1以接收扫描信 号Vscanl ；而N型晶体管T1的漏极(drain)则电性连接数据线DL以接收数据信号Vdata。 N型晶体管T2的栅极电性连接扫描线SL2以接收扫描信号VsCan2 ；而N型晶体管T2的漏 极则用以接收参考信号产生装置260所提供的参考信号Vsus。电容C1的第一端电性连接N型晶体管T1的源极，而电容C1的第二端则电性连接 N型晶体管T2的源极。N型晶体管T3的栅极电性连接N型晶体管T1的源极，N型晶体管 T3的漏极电性连接至系统高电压0VDD，而N型晶体管T3的源极则电性连接N型晶体管T2 的源极。电容C2的第一端电性连接N型晶体管T3的漏极，而电容C2的第二端则电性连接 N型晶体管T3的源极。发光组件0D的阳极(anode)电性连接N型晶体管T3的源极，而发 光组件0D的阴极(cathode)则电性连接至系统低电压0VSS。基于上述，以下将针对像素电路Pix的运作做一详加描述给本发明领域具有通常 知识者参考。图2B为图2A的像素电路Pix的驱动波形图。图3A至图3D为图2A的像素电 路Pix的运作示意图。请先参照图2B，在本实施例中，0LED显示器200的一个画面期间 (frame period)是由重置期间(reset period)Pl、储存期间(storing period)P2、写入期 间(writing period)P3 以及发光期间(emissionperiod)P4 所组成。接着，请合并参照图2B与图3A，在重置期间P1，由于扫描信号Vscanl与VsCan2都 处于使能(enable)的状态，以至于N型晶体管T1与T2都会导通(turn on)。此时，数据驱 动装置220会提供具有参考电压VR的数据信号Vdata给像素电路Pix，以此来对像素电路 Pix进行预充电(pre-charge)，并且重置N型晶体管T3的栅极的电压准位。另一方面，参 考信号产生装置260会提供参考信号Vsus给像素电路Pix，以此来重置N型晶体管T3的源 极的电压准位。其中，参考电压VR的电压准位大于参考信号Vsus的电压准位。如此一来， 节点A的电压准位(也就是N型晶体管T3的栅极电压)等于参考电压VR的电压准位；而 节点B的电压准位(也就是N型晶体管T3的源极电压)等于参考信号Vsus的电压准位。紧接着，请合并参照图2B及图3B，在储存期间P2，由于扫描信号Vscanl与VsCan2 分别处于使能与禁能(disable)的状态，以至于N型晶体管T1会维持导通，而N型晶体管 T2转为关闭(turn off)。此时，由于数据驱动装置220会持续提供具有参考电压VR的数 据信号Vdata给像素电路Pix，以至于节点A的电压准位还是等于参考电压VR的电压准位， 而节点B的电压准位等于VR-Vth，电容C1从而记录N型晶体管T3的阈值电压(Vth)。其 中，VR为参考电压VR的电压准位；而Vth为N型晶体管T3的阈值电压。之后，请合并参照图2B及图3C，在写入期间P3，由于扫描信号Vscanl与VsCan2 分别处于使能与禁能的状态，以至于N型晶体管T1会维持导通，而N型晶体管T2会维 持关闭。此时，由于数据驱动装置220会转为提供具有数据电压VD的数据信号Vdata 给像素电路Pix (也就是提供具有数据电压VD的数据信号Vdata给N型晶体管T3的栅 极)，以至于节点A的电压准位改变为数据电压VD的电压准位，而节点B的电压准位等于 VR-Vth+a* (VD-VR)。其中，a = CI/(C1+C2) ；C1为电容C1的电容值；C2为电容C2的电容值；而VD为数据电压VD的电压准位。最后，请合并参照图2B及图3D，在发光期间P4，由于扫描信号Vscanl与VsCan2 都处于禁能的状态，以至于N型晶体管T1与T2都会关闭。此时，节点A的电压准位 等于 VD+Voled+OVSS-a* (VD-VR) +Vth-VR,而节点 B 的电压准位等于 Voled+OVSS。其 中，Voled为发光组件0D的阳阴极的跨压。如此一来，流经发光组件0D的电流等于 K* [ (1-a) * (VD-VR) ] 2。其中，K为关联于N型晶体管T3的制造工艺参数，一般为常数。由此可知，在发光期间P4，流经发光组件0D的电流大小仅与具有参考电压VR与数 据电压VD的数据信号Vdata相关(也就是发光组件0D仅反应于数据信号Vdata而发光)， 而与像素电路Pix用以驱动发光组件0D的N型晶体管T3的阈值电压(Vth)、所接收的系统 高电压0VDD以及发光组件0D的阳阴极的跨压(Voled)无关。因此，本实施例的像素电路 Pix便可有效地改善/解决0LED面板250显示不均勻性的问题。上述实施例的像素电路Pix是以三颗N型晶体管T1 T3以及两个电容C1与C2 来实现之，但是本发明并不限制于此。图4A为本发明另一实施例的有机发光二极管(0LED)显示器400的系统方块图， 而图4B为图4A的像素电路Pix’的驱动波形图。请合并参照图4A与图4B，有机发光二极 管显示器200与400不同之处在于显示面板250与250’的结构不同。在本实施例中，显示 面板250’内的像素电路Pix’与显示面板250内的像素电路Pix呈现互补性的结构。更清 楚来说，像素电路Pix’是以三颗P型晶体管T1 T3以及两个电容C1与C2来实现的。如 此一来，本实施例仅需将图2B的扫描信号Vscanl与VsCan2分别反向为图4B的扫描信号 Vscanl'与VsCan2’以驱动像素电路Pix’后，即可达到与上一实施例相似/类似的技术功 效，故而在此并不再加以赘述。另一方面，上述实施例是以两个扫描驱动装置230与240来分别提供扫描信号 Vscanl (或Vscanl’)与Vscan2 (或Vscan2’)以驱动N型晶体管T1与T2 (或P型晶体管 T1’与T2’ )为例来进行说明，但是本发明并不限制于此。图5A为本发明再一实施例的有机发光二极管(0LED)显示器的系统方块图，而图 5B为图5A的像素电路Pix的驱动波形图。请合并参照图5A及图5B，有机发光二极管显示 器200与500不同之处在于有机发光二极管显示器500仅具有一个扫描驱动装置510而 已，而且此扫描驱动装置510可以利用现行任何一种的移位暂存机制/手段来产生扫描信 号Vscanl与VsCan2。如此一来，扫描驱动装置510的实行方式会较易于扫描驱动装置230 与240的实行方式，且其制作成本也会相对的低廉。在本实施例中，通过扫描驱动装置510所提供的扫描信号Vscanl与VsCan2以及 数据驱动装置220所提供的数据信号Vdata来驱动像素电路Pix的话，则同样可以达到与 上述实施例相似/类似的技术功效，故而在此并不再加以赘述。然而，在此须值得一提的是，若采用如图5B所示的扫描信号Vscanl与VsCan2以 及数据信号Vdata来驱动像素电路Pix的话，则唯一不同于图2B的驱动方式的结果在于 在重置期间P1，节点A的电压准位会等于具有数据电压VD(N-l)的数据信号Vdata的电压 准位，而非如上一实施例的参考电压VR的电压准位。除此之外，在其它期间P2 P4，节点 A与B各别的电压准位都如同上一实施例。在图5B中，标号VD(N-l)表示为前一笔数据信 号Vdata的数据电压；而标号VD(N)表示为当下数据信号Vdata的数据电压。
8
综上所述，本发明所提出的像素电路(Pix/Pix’ )是采用3T2C的架构(也就是三 颗N型/P型的薄膜晶体管再加上二个电容)，且其电路态样受到相应的扫描信号(Vscanl/ Vscanl'与VSCan2/VSCan2’ )与数据信号(Vdata)的驱动后，将可致使像素电路所呈现的 亮度仅与数据信号有关，而与驱动发光组件(0LED)的晶体管的阈值电压(Vth)、像素电路 所接收的系统高电压(0VDD)以及发光组件的阳阴极的跨压(Voled)无关，从而得以有效地 改善/解决0LED面板显示不均勻性的问题。虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域 中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，故本发明 的保护范围当以权利要求所界定的范围为准。
9
权利要求
一种像素电路，其特征在于，包括一第一晶体管，所述第一晶体管的栅极用以接收一第一扫描信号，而所述第一晶体管的第一漏或源极用以接收一数据信号；一第二晶体管，所述第二晶体管的栅极用以接收一第二扫描信号，而所述第二晶体管的第一漏或源极用以接收一参考信号；一第一电容，所述第一电容的第一端电性连接所述第一晶体管的第二漏或源极，而所述第一电容的第二端电性连接所述第二晶体管的第二漏或源极；一第三晶体管，所述第三晶体管的栅极电性连接所述第一晶体管的第二漏或源极，所述第三晶体管的第一漏或源极电性连接至一第一电压，而所述第三晶体管的第二漏或源极电性连接所述第二晶体管的第二漏或源极；一第二电容，所述第二电容的第一端电性连接所述第三晶体管的第一漏或源极，而所述第二电容的第二端电性连接所述第三晶体管的第二漏或源极；以及一发光组件，所述发光组件的第一端电性连接所述第三晶体管的第二漏或源极，而所述发光组件的第二端电性连接至一第二电压。
2.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述发光组件的第一端与第二端分别 为一阳极与一阴极，而所述第一电压与所述第二电压分别为一系统高电压与一系统低电 压。
3.如权利要求2所述的像素电路，其特征在于，所述第一晶体管、所述第二晶体管以及 所述第三晶体管分别为一N型晶体管。
4.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述发光组件的第一端与第二端分别 为一阴极与一阳极，而所述第一电压与所述第二电压分别为一系统低电压与一系统高电压。
5.如权利要求4所述的像素电路，其特征在于，所述第一晶体管、所述第二晶体管以及 所述第三晶体管分别为一 P型晶体管。
6.一种显示器，其特征在于，包括 一显示面板，所述显示面板包括至少一数据线，用以接收一数据信号；至少一第一扫描线与一第二扫描线，分别接收一第一扫描信号与一第二扫描信号；以及至少一像素电路，所述像素电路包括一第一晶体管，所述第一晶体管的栅极电性连接所述第一扫描线，而所述第一晶体管 的第一漏或源极电性连接所述数据线；一第二晶体管，所述第二晶体管的栅极电性连接所述第二扫描线，而所述第二晶体管 的第一漏或源极用以接收一参考信号；一第一电容，所述第一电容的第一端电性连接所述第一晶体管的第二漏或源极，而所 述第一电容的第二端电性连接所述第二晶体管的第二漏或源极；一第三晶体管，所述第三晶体管的栅极电性连接所述第一晶体管的第二漏或源极，所 述第三晶体管的第一漏或源极电性连接至一第一电压，而所述第三晶体管的第二漏或源极 电性连接所述第二晶体管的第二漏或源极；一第二电容，所述第二电容的第一端电性连接所述第三晶体管的第一漏或源极，而所 述第二电容的第二端电性连接所述第三晶体管的第二漏或源极；以及一发光组件，所述发光组件的第一端电性连接所述第三晶体管的第二漏或源极，而所 述发光组件的第二端电性连接至一第二电压。
7.如权利要求6所述的显示器，其特征在于，所述显示器还包括 一数据驱动装置，电性连接所述数据线，用以提供所述数据信号。
8.如权利要求6所述的显示器，其特征在于，所述显示器还包括一第一扫描驱动装置，电性连接所述第一扫描线，用以提供所述第一扫描信号；以及 一第二扫描驱动装置，电性连接所述第二扫描线，用以提供所述第二扫描信号。
9.如权利要求6所述的显示器，其特征在于，所述显示器还包括一扫描驱动装置，电性连接所述第一扫描线与所述第二扫描线，用以提供所述第一扫 描信号与所述第二扫描信号。
10.一种驱动方法，其特征在于，适于驱动如权利要求1所述的像素电路，所述驱动方 法包括在一画面期间的一重置期间，重置所述第三晶体管的栅极与第二漏或源极的电压准位；在所述画面期间的一储存期间，记录所述第三晶体管的阈值电压；在所述画面期间的一写入期间，提供所述数据信号给所述第三晶体管的栅极；以及在所述画面期间的一发光期间，致使所述发光组件仅反应于所述数据信号而发光。
全文摘要
一种有机发光二极管的像素电路及其显示器与驱动方法。本发明所提出的像素电路是采用3T2C的架构(也就是三颗薄膜晶体管加上二个电容)，且其电路态样受到相应的扫描信号与数据信号的驱动后，将可致使像素电路所呈现的亮度仅与数据信号有关，而与驱动发光组件的晶体管的阈值电压、像素电路所接收的系统高电压以及发光组件的阳阴极的跨压无关，从而得以有效地改善/解决有机发光二极管面板显示不均匀性的问题。
文档编号G09G3/32GK101866619SQ201010174640
公开日2010年10月20日 申请日期2010年5月6日 优先权日2010年5月6日
发明者周佳伶, 蔡宗廷 申请人:友达光电股份有限公司