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CN105989796B - 具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板及驱动方法 - Google Patents

具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板及驱动方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板。一资料写入晶体管包含一第一控制端连接一第一控制信号、一第一端连接一资料线、及一第二端。一驱动晶体管包含一第二控制端、一第三端、及一第四端。一储存电容连接该第二端与该第二控制端。该补偿晶体管包含一第三控制端连接一第二控制信号、一第五端连接该储存电容、及一第六端连接该第四端。一补偿电容连接该第三端与该第五端及该第二控制端。一导通晶体管包含一第四控制端连接一第三控制信号、一第七端连接该第四端及一第八端连接一有机发光二极管元件。

Description

具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板及驱动方法
技术领域
本发明是关于液晶显示设备的技术领域，尤指一种具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板及驱动方法。
背景技术
主动矩阵有机发光二极管(AMOLE)像素的驱动晶体管依背板工艺技术可区分为P-type及N-type驱动型式。P-type大都应用LTPS背板技术，而N-type大都应用于a-Si及IGZO背板技术。图1及图2分别为已知2T1C(two transistors one capacitor)的P-type及N-type驱动晶体管的像素电路，其分别搭配一般(Normal)OLED元件及反向(Inverted)OLED元件。
P-type驱动晶体管PTFT_dri的栅源极电压(Vgs)所对应的电压为资料电位及高电位ELVDD的电压，其中高电位ELVDD为一固定相对高电位。N-type驱动晶体管NTFT_dri的栅源极电压(Vgs)所对应的电压则为资料电位及低电位ELVSS的电压。高电位ELVDD及低电位ELVSS分别为一固定相对高电位及低电位且不随时间变化。对于已知P-type驱动晶体管PTFT_dri而言，其会有驱动晶体管的临界电压偏移(threshold voltage deviation)的现象。亦即，LTPS的P-type驱动晶体管的临界电压(threshold voltage，Vt)因多晶结晶工艺，容易造成区域性的Vt变异。亦即对二尺寸相同的P-type驱动晶体管而言，当输入同等驱动电压时，却无法输出相同的电流，而造成亮度不均匀(mura)或均匀性不佳的问题。
图3为已知6T1C(six transistors one capacitor)的P-type驱动晶体管的像素电路。图4是3中已知6T1C的P-type驱动晶体管的临界电压(Vt)的电压补偿的时序图。由于6T1C的P-type驱动晶体管使用6个晶体管T1T6及一个电容Cst，像素布局(layout)将被受限于元件数目太多，于现有工艺能力实无法达成高精细(＞300ppi)的要求。同时，补偿时间将同等于每资料写入时间，而于高分辨率应用时(例如：FHD_1080RGB*1920、QHD_1440RGB*2560)可能因补偿时间太短(＜10us)，而导致补偿效果不佳。因此，已知的像素电路仍有予以改善的空间。
发明内容
本发明的目的主要是在提供一种具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板及驱动方法，可运用于高PPI(Pixel Per Inch)产品，可让补偿周期的补偿时间大于栅极线时间。同时，亦可避免该有机发光二极管元件OLED的暗态漏光及电压衰退，且具有ELVDD电压衰退的补偿功能。
依据本发明的一特色，本发明提出一种具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板，具有多个像素电路，所述像素电路包含一资料写入晶体管、一储存电容、一驱动晶体管、一补偿晶体管、一补偿电容、及一导通晶体管。该资料写入晶体管包含一第一控制端连接一第一控制信号、一第一端连接一资料线、及一第二端。该驱动晶体管包含一第二控制端、一第三端、及一第四端。该储存电容连接该第二端与该第二控制端。该补偿晶体管包含一第三控制端连接一第二控制信号、一第五端连接该储存电容、及一第六端连接该第四端。该补偿电容连接该第三端与该第五端及该第二控制端。该导通晶体管包含一第四控制端连接一第三控制信号、一第七端连接该第四端及一第八端连接一有机发光二极管元件。
依据本发明的另一特色，本发明提出一种一具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板的驱动方法，该有机发光二极管显示面板具有多个像素电路，该多个像素电路是依行列排列，以形成多个区块，每一区块具有N列像素，该方法是包含以N个第一控制信号、一第二控制信号、及一第三控制信号来控制每一区块，该N个第一控制信号、该第二控制信号、及该第三控制信号分别依序产生相关控制信号，以使每一区块具有一重置周期、一补偿周期、一写入周期、及一发光周期，其中，该重置周期、补偿周期、写入周期及发光周期为独立操作，该补偿周期的一补偿时间大于一个栅极线时间。
附图说明
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：
图1为已知2T1C的P-type驱动晶体管的像素电路。
图2为已知2T1C的N-type驱动晶体管的像素电路。
图3为已知6T1C的P-type驱动晶体管的像素电路。
图4是图3中已知6TlC的P-type驱动晶体管的临界电压的电压补偿的时序图。
图5是本发明具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板的示意图。
图6是本发明的具有临界电压补偿的像素电路的电路图。
图7是本发明的具有临界电压补偿的像素电路的时序图。
图8是本发明图6中各个晶体管的状态示意图。
图9是本发明图6中各个节点的电压示意图。
图10是本发明的具有临界电压补偿的像素电路的另一电路图。
图11是本发明的具有临界电压补偿的像素电路的又一电路图。
图12是本发明具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板的运作示意图。
图13是本发明具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板的驱动方法的时序图。
具体实施方式
图5是本发明具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板的示意图。该具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板500具有多个具有临界电压补偿的像素电路600，每一像素电路600用以驱动对应的一有机发光二极管元件以进行显示，如图6所示其中一像素电路600的电路图，该具有临界电压补偿的像素电路600包含一资料写入晶体管T2、一储存电容C1、一驱动晶体管T_dri、一补偿晶体管T3、一补偿电容C2、及一导通晶体管T4。
该资料写入晶体管T2包含一第一控制端601连接一第一控制信号SN_n、一第一端602连接一资料线Data、及一第二端603。该驱动晶体管T_dri包含一第二控制端604、一第三端605、及一第四端606。该储存电容C1连接该第二端603与该第二控制端604。该补偿晶体管T3包含一第三控制端607连接一第二控制信号Com_n、一第五端608连接该储存电容、及一第六端609连接该第四端606。该补偿电容C2连接该第三端605与该第五端608及该第二控制端604。该导通晶体管T4包含一第四控制端609连接一第三控制信号Em_n、一第七端610连接该第四端606及一第八端611连接一有机发光二极管元件OLED。
该资料写入晶体管T2用以写入一显示资料或一重置资料Vrst。该储存电容C1耦合至该资料写入晶体管T2，用以暂存该显示资料或该重置资料Vrst。该驱动晶体管T_dri耦合至该储存电容C1，用以产生一均匀的驱动电流。该补偿晶体管T3耦合至该驱动晶体管T_dri，用以对该驱动晶体管T_dri的临界电压(threshold voltage，Vth)进行补偿。该补偿电容C2耦合至该驱动晶体管T_dri，用以暂存该驱动晶体管T_dri的临界电压Vth。该导通晶体管T4耦合至该驱动晶体管T_dri及一有机发光二极管元件OLED，以使该驱动晶体管T_dri的该驱动电流流过，俾驱动该有机发光二极管元件OLED，其中，该补偿晶体管T3侦测该驱动晶体管T_dri的临界电压Vth，并将的储存于该储存电容C1或该补偿电容C2中。
如图6所示，该资料写入晶体管T2的栅极是连接以接收一第一控制信号SN_n，其源极连接至一资料线Data，其漏极连接至一第一节点N。该储存电容C1的一端连接至该第一节点N，其另一端连接至一第二节点G。该驱动晶体管T_dri的栅极连接至该第二节点G，其源极连接至一第三节点S以进而连接至一高电位ELVDD，其漏极连接至一第四节点D。该补偿晶体管T3的栅极是连接以接收一第二控制信号Com_n，其源极/漏极连接至该第二节点G，其漏极/源极连接至该第四节点D。该补偿电容C2的一端连接至该第二节点G，其另一端连接至该第三节点S。该导通晶体管T4的栅极连接以接收一第三控制信号Em_n，其源极连接至该第四节点D，其漏极连接至该有机发光二极管元件OLED。该有机发光二极管元件OLED的另一端连接至一低电位ELVSS。
本发明的具有临界电压补偿的像素电路600更具有一参考电压电容C3，该参考电压电容C3的一端连接至该第四节点D，其另一端连接至一参考电压VREF，该VREF可为任一直流电压(DC Bias)，如ELVDD、ELVSS。
图7是本发明的具有临界电压补偿的像素电路600的时序图。图8是图6中各个晶体管的状态示意图。图9是图6中各个节点的电压示意图。
请一并参考图6、图7、图8及图9，于一重置周期时，该第一控制信号SN_n为一控制低电位(VSS)、第二控制信号Com_n为一控制高电位(VDD)、第三控制信号Em_n为一控制低电位(VSS)。该控制高电位(VDD)的电压位准可相同于该高电位ELVDD的电压位准，亦可异于该高电位ELVDD的电压位准。该控制低电位(VSS)的电压位准可相同于该低电位ELVSS的电压位准，亦可异于该低电位ELVSS的电压位准。
于该重置周期时，该资料写入晶体管T2及该导通晶体管T4是导通，该驱动晶体管T_dri及该补偿晶体管T3是关闭，资料线(Data)上为一重置资料(Vrst)，因此节点N被重置，其上的电压为Vrst，并通过该储存电容C1将电压Vrst耦合至节点G。该驱动晶体管(T_dri)的栅极(G)电压为：
VG＝ELVDD+Vth+(Data’-Vrst)*(f1-1)， (1)
当中，f1＝C1/(C1+C2+C_paras)，亦即f1＜1，C_paras为该驱动晶体管T_dri的栅极的杂散电容，Data’为一前一画面周期的一显示资料，Vrst为于该重置周期时所写入的该重置资料ELVDD为该高电位ELVDD的电压值。且Data’小于Vrst，所以该驱动晶体管T_dri的栅极(或节点G)的电位大于ELVDD+Vth并足以使该驱动晶体管T_dri处于关闭状态(OFF)。而节点D电位为亦因该导通晶体管T4开启而被重置于Voled(0)，其中Voled(0)为该有机发光二极管元件OLED的临界电压。节点S的电位为ELVDD。于该重置(Reset)周期时无任何电流路径存在于该有机发光二极管元件OLED，故可避免该有机发光二极管元件OLED暗态漏光及电压衰退(TR Drop)。
于一补偿周期时，该第一控制信号SN_n为控制低电位(VSS)、第二控制信号Com_n为控制低电位(VSS)、第三控制信号Em_n为控制高电位(VDD)。该资料写入晶体管T2及该补偿晶体管T3是导通，该驱动晶体管T_dri及该导通晶体管T4是关闭。该补偿晶体管T3是导通，故参考电压电容C3与储存电容C1及补偿电容C2进行电荷分享(charge sharing)，亦即该驱动晶体管T_dri的栅极与该驱动晶体管T_dri的漏极通过该补偿晶体管T3做一电荷分享(Charge sharing)。此时该驱动晶体管T_dri为二极管连接(diode connection)而处于导通(ON)。然后该驱动晶体管T_dri的栅极慢慢放电至ELVDD+Vth，以完成该驱动晶体管T_dri的该临界电压(threshold voltage)侦测、并将的储存于该储存电容C1及该补偿电容C2。由于该驱动晶体管T_dri的栅极放电至ELVDD+Vth，故于补偿周期中，该驱动晶体管T_dri只有在补偿周期刚开始时导通，而在补偿周期大部分时间中为关闭。上述的参考电压电容C3亦可为寄生电容，亦即参考电压电容C3可为非实体电容。
于一写入周期时，该第一控制信号SN_n为控制低电位(VSS)、第二控制信号Com_n为控制高电位(VDD)、第三控制信号Em_n为控制高电位(VDD)。该资料写入晶体管T2及该驱动晶体管T_dri是导通，该补偿晶体管T3及该导通晶体管T4是关闭，该资料写入晶体管T2是导通，以将该显示资料写入并储存于该储存电容C1中。该资料写入晶体管T2开启并将一显示资料Data写入节点N，进而该显示资料Data被储存电容C1耦合至节点G，故节点G的电压为：
VG＝ELVDD+Vth+(Data-Vrst)*f1， (2)
其中，Data为一现行画面的一显示资料。在此写入(Program)周期中需使该驱动晶体管T_dri处于一开启状态，亦即V6＜ELVDD+Vth，所以可从(2)式中可以得出以下关系式：
Data≤Vrst。 (3)
于一发光周期时，该第一控制信号SN_n为控制高电位(VDD)、第二控制信号Com_n为控制高电位(VDD)、第三控制信号Em_n为控制低电位(VSS)。该驱动晶体管T_dri及该导通晶体管T4是导通，该资料写入晶体管T2及该补偿晶体管(T3)是关闭，该驱动晶体管T_dri的电流为：
I_T_dri＝I_OLED＝Kp*(Vgs-Vth)2＝Kpn*[{Data-Vrst}*f1]2， (4)
当中，Vrst为该重置周期时所写入的该重置信号，Data为写入周期时所写入的该显示资料，Kpn为该驱动晶体管T_dri的晶体管传导参数(transistor transconductanceparameter)，Kpn＝1/2uCox*W/L，u为载子移动率，Cox为单位面积电容，W/L为寛长比。
由前述说明可知，本发明的具有临界电压补偿的像素电路600为4T2C(fourtransistors two capacitors)的驱动电路，且该补偿周期及该写入周期为独立操作，因此补偿时间可以通过调整该补偿周期的时间宽度及相关信号位置，即可增加或减少补偿时间，而不被局限于一个资料写入时间(scan line time)。亦即该补偿周期的一补偿时间是大于一栅极线(Gate line)时间。故本发明技术可运用于大尺寸及高分辨率面板上。
同时，由公式(4)中并没有高电位ELVDD，故本发明技术具有ELVDD电压衰退(IRDrop)的补偿功能。
图10是本发明具有临界电压补偿的像素电路1000的另一电路图。图10是图6的对耦电路。图11是本发明具有临界电压补偿的像素电路1100的又一电路图。图11与图10的差异是将补偿电容C2的一端由连接至该驱动晶体管T_dri的栅极改为连接至该资料写入晶体管T2的源极/漏极。图10及图11的工作原理与图6相同，是熟于该技术者基于本发明所揭露的技术可以完成，故不再赘述。
图12是本发明一种具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板的运作示意图。图13是本发明一种具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板的驱动方法的时序图。如图12所示，该多个像素电路是依行列排列，以形成多个区块(band)，每一区块具有N列像素电路，其中Data_m、Data_m+1、…代表显示面板的各资料线。该方法是包含以N个第一控制信号(SN_n)、一第二控制信号(Com_n)、及一第三控制信号(Em_n)来控制每一区块(band)，该N个第一控制信号(SN_n)、该第二控制信号(Com_n)、及该第三控制信号(Em_n)分别依序产生相关控制信号，以使每一区块(band)具有一重置(Reset)周期、一补偿(Comp)周期、多个写入(Prog)周期、及一发光(Emitting)周期。于本实施例中，N＝3。该重置(Reset)周期的时间为Trst，补偿(Comp)周期的时间为Tcom，写入(Prog)周期的时间为Ts。
如图13所示，该重置(Reset)周期、补偿(Comp)周期、及写入(Prog_N，Prog_N+1，…)周期及发光(Emitting)周期为独立操作，该写入(Prog)周期是每个区块(band)依序进行序列扫描。由于该补偿(Comp)周期及写入(Prog_N，Prog_N+1，…)周期为独立操作，故该补偿(Comp)周期的一补偿时间(Tcom)是大于一个栅极线时间。
由前述说明可知，本发明是4T2C的驱动电路，故相较于6T1C的驱动电路，本发明占有较小的布局面积(layout area)，可运用于高PPI(Pixel Per Inch)产品。且该补偿周期及该写入周期为独立操作，因此该补偿周期的一补偿时间是大于一栅极线时间，故本发明技术可运用于大尺寸及高分辨率面板上。同时，可避免该有机发光二极管元件OLED暗态漏光及电压衰退，且具有ELVDD电压衰退的补偿功能。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (10)

1.一种具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板，具有多个像素电路，所述像素电路包含：
一资料写入晶体管，包含一第一控制端、一第一端及一第二端，其中该第一控制端连接一第一控制信号、该第一端连接一资料线；
一驱动晶体管，包含一第二控制端、一第三端及一第四端；
一储存电容，连接该第二端与该第二控制端；
一补偿晶体管，包含一第三控制端连接一第二控制信号、一第五端连接该储存电容及一第六端连接该第四端；
一补偿电容，连接该第三端与该第五端及该第二控制端；以及
一导通晶体管，包含一第四控制端连接一第三控制信号、一第七端连接该第四端及一第八端连接一有机发光二极管元件，
其中，于一重置周期时，该资料写入晶体管及该导通晶体管导通，该驱动晶体管及该补偿晶体管关闭。
2.如权利要求1所述的具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板，其中，于一发光周期时，该驱动晶体管的一驱动电流与该驱动晶体管的一临界电压无关。
3.如权利要求2所述的具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板，其中，该资料写入晶体管的栅极接收该第一控制信号，其源极连接至该资料线，其漏极连接至一第一节点，该储存电容的一端连接至该第一节点，其另一端连接至一第二节点，该驱动晶体管的栅极连接至该第二节点，其源极连接至一第三节点以进而连接至一高电位，其漏极连接至一第四节点，该补偿晶体管的栅极连接以接收该第二控制信号，其源极/漏极连接至该第二节点，其漏极/源极连接至该第四节点，该补偿电容的一端连接至该第二节点，其另一端连接至该第三节点，该导通晶体管的栅极连接以接收一第三控制信号，其源极连接至该第四节点，其漏极连接至该有机发光二极管元件。
4.如权利要求2所述的具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板，其中，该驱动晶体管的栅极电压为：
VG＝ELVDD+Vth+(Data’-Vrst)*(f1-1)，
当中，f1＝C1/(C1+C2+C_paras)，C_paras为该驱动晶体管的栅极的杂散电容，Data’为一前一画面周期的一显示资料，Vrst为于该重置周期时所写入的一重置资料，ELVDD为一高电位的电压，Vth为该驱动晶体管的该临界电压，C1为该储存电容，C2为该补偿电容。
5.如权利要求4所述的具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板，其中，于一补偿周期时，该资料写入晶体管及该补偿晶体管导通，该驱动晶体管及该导通晶体管关闭，该补偿晶体管导通，该驱动晶体管的栅极与该驱动晶体管的漏极通过该补偿晶体管做一电荷分享，且使该驱动晶体管为二极管连接，以完成该驱动晶体管的该临界电压侦测、并将之储存于该储存电容及该补偿电容。
6.如权利要求5所述的具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板，其中，于一写入周期时，该资料写入晶体管及该驱动晶体管导通，该补偿晶体管及该导通晶体管关闭，该资料写入晶体管导通，以将该显示资料写入并储存于该储存电容中。
7.如权利要求6所述的具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板，其中，该补偿周期及该写入周期为独立操作，该补偿周期的一补偿时间大于一栅极线时间。
8.如权利要求7所述的具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板，其中，于该发光周期时，该驱动晶体管及该导通晶体管导通，该资料写入晶体管及该补偿晶体管关闭，该驱动晶体管的电流为：
I_T_dri＝Kpn*[{Data-Vrst}*f1]2，
当中，Data为写入周期时所写入的该显示资料，Kpn为该驱动晶体管的晶体管传导参数，Kpn＝1/2uCox*W/L，u为载子移动率，Cox为单位面积电容，W/L为宽长比。
9.一种具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板的驱动方法，该有机发光二极管显示面板具有多个像素电路，该多个像素电路依行列排列，以形成多个区块，每一区块具有N列像素电路，该方法包含以N个第一控制信号、一第二控制信号、及一第三控制信号来控制每一区块，该N个第一控制信号、该第二控制信号、及该第三控制信号分别依序产生相关控制信号，以使每一区块具有一重置周期、一补偿周期、一写入周期、及一发光周期，
其中，该重置周期、补偿周期、写入周期及发光周期为独立操作，该补偿周期的一补偿时间大于一个栅极线时间，
其中，N为大于或等于2的整数。
10.如权利要求9所述的具有临界电压补偿的有机发光二极管显示面板的驱动方法，其中，该写入周期是每个区块依序进行序列扫描。
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