CN1567412A - 有机发光显示器及其像素结构 - Google Patents

Abstract

一种有机发光显示器的像素结构，其包括一第一晶体管、一存储电容、一第二晶体管以及一有机发光二极管。第一晶体管具有的一栅极耦接一扫描信号，一漏极耦接一数据信号，第一晶体管根据扫瞄信号，控制数据信号的导通及截止。存储电容一端耦接第一晶体管的一源极，以及另一端耦接一参考节点，参考节点具有一第二电位。第二晶体管具有的一栅极耦接第一晶体管的源极，以及一源极耦接参考节点。有机发光二极管具有的一阴极耦接第二晶体管的一漏极，以及一阳极具有一第一电位，第一电位高于第二电位，第二晶体管根据数据信号而导通，使电流通过有机发光二极管。其中，该第一晶体管或该第二晶体管为非晶硅薄膜晶体管，该第二晶体管的沟道宽度与沟道长度的比值大于10。

Description

有机发光显示器及其像素结构

技术领域

本发明有关于一种有源有机发光显示器，特别是有关于一种制造工艺简单、价格低廉的有源有机发光显示器。

背景技术

有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)，为一种使用有机材料的自发光型组件。简单的有机发光二极管的组件原理为，当组件在受到一正向偏压下，电子与空穴自负极与正极分别注入(injection)有机半导体，两载流子在有机薄膜中传导而相遇，形成电子-空穴对(electron-holepairs)。最后，经由辐射性复合(radiative recombination)方式产生光子，透过透明电极发光。

与传统的无机发光二极管(LED)需严格的长晶要求相比较，有机发光二极管可轻易制作在大面积基板上，形成非晶质(amorphous)薄膜。另一方面，有机发光二极管也不同于液晶显示技术，不需要背光板(backlight)，因此可简化制造工艺。

随着技术迅速的发展，未来有机发光二极管将应用在个人数字助理、数字相机等小尺寸全彩显示面板上，一旦此技术更趋成熟时，将可扩展至大尺寸的计算机及电视屏幕上，甚至应用于挠性显示器。

在常规的有源有机发光显示器中，其利用两个以上的薄膜晶体管(TFT)组成一个像素，第一个薄膜晶体管用于像素的开关，第二个薄膜晶体管用于提供电流给有机发光二极管(OLED)组件。目前用于制做平面显示器的薄膜晶体管有两种，一种为非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT)，一种为低温多晶硅(LTPS)薄膜晶体管，由于低温多晶硅(LTPS)薄膜晶体管的载流子移动率较非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT)的载流子移动率高100倍，可以输出足够的电流，让有机发光显示器能产生足够的亮度。若以非晶硅薄膜晶体管用于有源有机发光显示器，其所产生的电流值不够，若加大电压产生较高的电流值，又会造成加速老化的问题。因此低温多晶硅(LTPS)薄膜晶体管常被选择作为有源有机发光显示器的开发平台。但由于低温多晶硅薄膜晶体管的制作过程相当繁琐(需要九道以上的光掩模制造工艺)，因此优良率较低，且建厂成本也较高，反应在未来产品的售价将会偏高。

发明内容

本发明提供一种有机发光显示器的像素结构，其包括一第一晶体管、一存储电容、一第二晶体管以及一有机发光二极管。第一晶体管具有的一栅极耦接一扫描信号，一漏极耦接一数据信号，第一晶体管根据扫瞄信号，控制数据信号的的导通及截止。存储电容一端耦接第一晶体管的一源极，以及另一端耦接一参考节点，参考节点具有一第二电位。第二晶体管具有的一栅极耦接第一晶体管的源极，以及一源极耦接参考节点。有机发光二极管具有的一阴极耦接第二晶体管的一漏极，以及一阳极具有一第一电位，第一电位高于第二电位，第二晶体管根据数据信号而导通，使电流通过有机发光二极管。其中，该第一晶体管或该第二晶体管为非晶硅薄膜晶体管，该第二晶体管的沟道宽度与沟道长度的比值大于10。

应用本发明的有机发光显示器的像素结构，可使用制造工艺较简单，价格较低廉的晶体管对信号进行控制，因此可降低整体有机发光显示器的成本，提高产品的竞争力。

附图说明

图1a是表示本发明的第一实施例的电路示意图；

图1b是表示本发明的第一实施例的电路示意图；

图2是非晶硅薄膜晶体管与低温多晶硅薄膜晶体管的电性比较图；

图3是表示非晶硅薄膜晶体管结构的示意图；

图4是W/L值大于10的非晶硅薄膜晶体管与一般低温多晶硅薄膜晶体管的电性比较图；

图5a是表示本发明的第二实施例的电路示意图；

图5b是表示本发明的第二实施例的电路示意图。

符号说明：

12～基底

16～栅极绝缘层

18～栅极

20～源极

22～漏极

24～沟道

W～沟道宽度    L～沟道长度

M1～第一晶体管

M2～第二晶体管

M3～第三晶体管

C1～存储电容

DATA～数据信号

SCAN～扫瞄信号

OLED～有机发光二极管

V～第一电位

Vg～电位    V2～第二电位

具体实施方式

图1a是表示本发明的有机发光显示器的像素结构，其包括一第一晶体管M1、一存储电容C1、一第二晶体管M2以及一有机发光二极管OLED。第一晶体管M1具有的一栅极耦接一扫描信号SCAN，一漏极耦接一数据信号DATA，第一晶体管M1根据扫瞄信号SCAN控制数据信号DATA的导通及截止。存储电容C1一端耦接该第一晶体管M1的一源极，以及另一端耦接一参考节点，参考节点具有一第二电位V2。第二晶体管M2具有的一栅极耦接该第一晶体管M1的源极，以及一源极耦接该参考节点。有机发光二极管OLED具有的一阴极耦接该第二晶体管M2的一漏极，以及一阳极具有一第一电位V1，第一电位高于第二电位，第二晶体管M2根据数据信号DATA而导通，使电流通过有机发光二极管OLED。其中，该第一晶体管M1或该第二晶体管M2为非晶硅薄膜晶体管，该第二晶体管M2的沟道宽度与沟道长度的比值大于10。

上述的第二电位可以为一接地电位或是负电位。

上述的第一电位可以为一电源供应电位。

如图1b所表示的，上述的机发光二极管OLED亦可以该阳极耦接该第二晶体管M2的该源极，以该阴极耦接该第一电位V1。此时该第二晶体管M2以漏极耦接该参考节点，且该第二电位V2高于该第一电位V1。

以下说明上述有机发光显示器的像素结构的工作，首先，当该第一晶体管M1的栅极所耦接的该扫描信号为高电平时(即大于该第一晶体管的导通电压时)该第一晶体管M1导通，使得该数据信号DATA充电至该存储电容C1。接着，当存储在该存储电容C1中的电位Vg大于该第二晶体管M2的导通电压时，该第二晶体管M2导通，且依据该电位Vg，产生对应的驱动电流通过该有机发光二极管OLED。因而，该有机发光二极管OLED依据该驱动电流，产生对应的亮度。

一般而言，非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT)的载流子移动率较低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS TFT)低，在同样的电压下能提供的电流远小于低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS TFT)，参照图2，非晶硅薄膜晶体管与低温多晶硅薄膜晶体管的电性比较。但随着有机发光材料的日益进步，发光效率逐渐提升，流过有机发光二极管的电流需求逐渐降低。因此，可利用增大W/L比(沟道宽度/沟道长度)的方式使得非晶硅薄膜晶体管能提供足够的电流给有机发光二极管，达到足够的发光亮度。

为了评估非晶硅薄膜晶体管是否可提供有机发光二极管足够的电流，首先针对不同亮度以及应用范围的显示器进行模拟，其结果如表一模拟结果所表示的，在此假设条件下，驱动有机发光二极管所需最大电流为6.13μA。所以非晶硅薄膜晶体管若能提供6.13μA的电流，便可应用于有源有机发光显示器的制做。

显示器最大亮度(cd/m2)			换算有机发光二极管所需亮度(cd/m2)	有机发光二极管材料效率(cd/A)	驱动有机发光二极管所需电流(μA)
						手机应用白光(60)	R	18	450	4	0.65
G	36	900	15	0.34
					B		6	150	4	0.22
笔记型计算机应用白光(300)	R	90	1687	4							6.13
					G	180	3374	15	3.3
	B	30	562	4						2

表一模拟结果

由图2中可发现，利用提高输入电压(＞13伏特)的方式可使非晶硅薄膜晶体管达到6.13μA的输出电流要求，但太高的的输入电压将使非晶硅薄膜晶体管急速老化。观察薄膜晶体管的电流公式：

$I_D=\frac{1}{2}\·\mathrm{\μ}\·k\·\left(\frac{W}{L}\right){(V_{\mathrm{GS}}-V_{\mathrm{th}})}^2$

其中I_D代表输出电流，μ代表载流子移动率，V_GS代表输入电压(栅/源电压)，V_th代表阀值电压。由上式可知，要得到较高电流值有以下几个方式：一、提高载流子移动率，二、增加W/L(沟道宽度/沟道长度)比值，三、提高输入电压值。由于载流子移动率在非晶硅薄膜晶体管几乎是固定的0.5-1之间，因此无法以此提高电流供给。而提高输入电压值会导致组件容易老化。因此最佳方式便是增加W/L比。参照图3，其表示一非晶硅薄膜晶体管结构，其具有基底12、源极20、漏极22、沟道24、栅极绝缘层16以与栅极18。沟道宽度以W表示，沟道长度以L表示。参照图4，当W/L等于10时，其电性将更接近低温多晶硅薄膜晶体管，且其仅需要约为7伏特的输入电压便可输出足够驱动有机发光二极管所需要的电流(6.13μA)，此非晶硅薄膜晶体管的漏电流表现甚至优于低温多晶硅薄膜晶体管。因此只需将驱动有机发光二极管的非晶硅薄膜晶体管的W/L值设计在10以上，便可顺利将非晶硅薄膜晶体管应用于有源有机发光显示器。由于非晶硅薄膜晶体管的制造工艺较简单，价格较低廉，因此可降低整体有机发光显示器的成本，提高产品的竞争力。

本发明亦可利用将两组驱动晶体管并联的方式而达到提供足够电流的效果。参照图5a，是本发明的第二实施例，其为一有机发光显示器的像素结构，包括一第一晶体管M1、一存储电容C1、一第二晶体管M2、一第三晶体管M3以及一有机发光二极管OLED。第一晶体管M1具有的一栅极耦接一扫描信号SCAN，一漏极耦接一数据信号DATA，第一晶体管M1根据扫瞄信号SCAN控制数据信号DATA的导通及截止。存储电容C1一端耦接该第一晶体管M1的一源极，以及另一端耦接一参考节点，该参考节点具有一第二电位V2。该第二晶体管M2以及一第三晶体管M3以并联方式连接，该第二晶体管M2以及一第三晶体管M3均具有一栅极、一源极以及一漏极，该第二晶体管M2以及一第三晶体管M3的所述栅极耦接该开关晶体管的源极，该第二晶体管M2以及一第三晶体管M3的所述源极耦接该参考节点；有机发光二极管OLED具有的一阴极耦接该第二晶体管M2以及一第三晶体管M3的漏极，以及一阳极具有一第一电位V1，第一电位高于第二电位，第二晶体管M2以及第三晶体管M3根据数据信号DATA而导通，使电流通过有机发光二极管OLED。其中，该第一晶体管M1、该第二晶体管M2以及该第三晶体管M3均为非晶硅薄膜晶体管，该第二晶体管M2以及该第三晶体管M3为驱动晶体管，该第二晶体管M2以及该第三晶体管M3的沟道宽度与沟道长度的比值均大于5。

在上述第二实施例中，利用并联的方式，调整驱动晶体管的W/L值的需求，当利用两个驱动晶体管并联时，每个驱动晶体管的W/L值需求为10/2＝5。当驱动晶体管为多个时，所述驱动晶体管的沟道宽度与沟道长度的比值R与所述驱动晶体管的数目N的关系为

$R\≥\frac{10}{N},$

如此便能提供有机发光二极管足够的电流。

上述的第二电位可以为一接地电位或是负电位。

上述的第一电位可以为一电源供应电位。

如图5b所表示的，上述的机发光二极管OLED亦可以该阳极耦接该第二晶体管M2以及第三晶体管M3的源极，以该阴极耦接该第一电位V1。此时该第二晶体管M2以及第三晶体管M3以漏极耦接该参考节点，且该第二电位V2高于该第一电位V1。

本发明亦可以为一有机发光显示器，其包括上述第一实施例或第二实施例所公开的像素结构。

应用本发明的有机发光显示器的像素结构，可使用制造工艺较简单，价格较低廉的晶体管对信号进行控制，因此可降低整体有机发光显示器的成本，提高产品的竞争力。

虽然本发明已于较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行修改更动与修改，因此本发明的保护范围所提出的权利要求所限定的范围为准。

Claims (16)

1.一种有机发光显示器的像素结构，包括：

一第一晶体管，具有的一栅极耦接一扫描信号，一漏极耦接一数据信号，该第一晶体管根据该扫瞄信号，控制该数据信号的导通及截止；

一存储电容，一端耦接该第一晶体管的一源极，以及另一端耦接一参考节点，该参考节点具有一第二电位；

一第二晶体管，具有的一栅极耦接该第一晶体管的源极，以及一源极耦接该参考节点；以及

一有机发光二极管，具有的一阴极耦接该第二晶体管的一漏极，以及一阳极具有一第一电位，该第一电位高于该第二电位，该第二晶体管根据该数据信号而导通，使电流通过该有机发光二极管；其中，

该第一晶体管或该第二晶体管为非晶硅薄膜晶体管，该第二晶体管的沟道宽度与沟道长度的比值大于10。

2.如权利要求1所述的有机发光显示器的像素结构，其中，该第二电位为一接地电位或是负电位。

3.一种有机发光显示器的像素结构，包括：

一开关晶体管，具有的一栅极耦接一扫描信号，一漏极耦接一数据信号，该开关晶体管根据该扫瞄信号，控制该数据信号的导通及截止；

一存储电容，一端耦接该开关晶体管的一源极，以及另一端耦接一参考节点，该参考节点具有一第二电位；

多个驱动晶体管，所述驱动晶体管以并联方式连接，每一驱动晶体管具有一栅极、一源极以及一漏极，所述驱动晶体管的所述栅极耦接该开关晶体管的该源极，所述驱动晶体管的所述源极耦接该参考节点；以及

一有机发光二极管，具有的一阴极耦接所述驱动晶体管的所述漏极，以及一阳极具有一第一电位，该第一电位高于该第二电位，所述驱动晶体管根据该数据信号而导通，使电流通过该有机发光二极管；其中，

所述驱动晶体管为非晶硅薄膜晶体管，所述驱动晶体管的沟道宽度与沟道长度的比值R与所述驱动晶体管的数目N的关系为

$R\≥\frac{10}{N}.$

4.如权利要求3所述的有机发光显示器的像素结构，其中，该第二电位为一接地电位或是负电位。

5.一种有机发光显示器，包括：

一有机发光显示面板，该面板包括多个像素，每一像素包括一第一晶体管，具有的一栅极耦接一扫描信号，一漏极耦接一数据信号，该第一晶体管根据该扫瞄信号，控制该数据信号的导通及截止；一存储电容，一端耦接该第一晶体管的一源极，以及另一端耦接一参考节点，该参考节点具有一第二电位；一第二晶体管，具有的一栅极耦接该第一晶体管的源极，以及一源极耦接该参考节点；以及一有机发光二极管，具有的一阴极耦接该第二晶体管的一漏极，以及一阳极具有一第一电位，该第一电位高于该第二电位，该第二晶体管根据该数据信号而导通，使电流通过该有机发光二极管；其中，该第一晶体管或该第二晶体管为非晶硅薄膜晶体管，该第二晶体管的沟道宽度与沟道长度的比值大于10。

6.如权利要求5所述的有机发光显示器，其中，该第二电位为一接地电位或是负电位。

7.一种有机发光显示器，包括：

一有机发光显示面板，该面板包括多个像素，每一像素包括一开关晶体管，具有的一栅极耦接一扫描信号，一漏极耦接一数据信号，该开关晶体管根据该扫瞄信号，控制该数据信号的导通及截止；一存储电容，一端耦接该开关晶体管的一源极，以及另一端耦接一参考节点，该参考节点具有一第二电位；多个驱动晶体管，所述驱动晶体管以并联方式连接，每一驱动晶体管具有一栅极、一源极以及一漏极，所述驱动晶体管的所述栅极耦接该开关晶体管的该源极，所述驱动晶体管的所述源极耦接该参考节点；以及一有机发光二极管，具有的一阴极耦接所述驱动晶体管的所述漏极，以及一阳极具有一第一电位，该第一电位高于该第二电位，所述驱动晶体管根据该数据信号而导通，使电流通过该有机发光二极管；其中，所述驱动晶体管为非晶硅薄膜晶体管，所述驱动晶体管的沟道宽度与沟道长度的比值R与所述驱动晶体管的数目N的关系为

$R\≥\frac{10}{N}.$

8.如权利要求7所述的有机发光显示器，其中，该第二电位为一接地电位或是负电位。

9.一种有机发光显示器的像素结构，包括：

一第一晶体管，具有的一栅极耦接一扫描信号，一漏极耦接一数据信号，该第一晶体管根据该扫瞄信号，控制该数据信号的导通及截止；

一存储电容，一端耦接该第一晶体管的一源极，以及另一端耦接一参考节点，该参考节点具有一第二电位；

一第二晶体管，具有的一栅极耦接该第一晶体管的源极，以及一漏极耦接该参考节点；以及

一有机发光二极管，具有的一阳极耦接该第二晶体管的一源极，以及一阴极具有一第二电位，该第二电位低于该第二电位，该第二晶体管根据该数据信号而导通，使电流通过该有机发光二极管；其中，

该第一晶体管或该第二晶体管为非晶硅薄膜晶体管，该第二晶体管的沟道宽度与沟道长度的比值大于10。

10.如权利要求9所述的有机发光显示器的像素结构，其中，该第二电位为一高电位。

11.一种有机发光显示器的像素结构，包括：

一开关晶体管，具有的一栅极耦接一扫描信号，一漏极耦接一数据信号，该开关晶体管根据该扫瞄信号，控制该数据信号的导通及截止；

一存储电容，一端耦接该开关晶体管的一源极，以及另一端耦接一参考节点，该参考节点具有一第二电位；

多个驱动晶体管，所述驱动晶体管以并联方式连接，每一驱动晶体管具有一栅极、一源极以及一漏极，所述驱动晶体管的所述栅极耦接该开关晶体管的该源极，所述驱动晶体管的所述漏极耦接该参考节点；以及

一有机发光二极管，具有的一阳极耦接所述驱动晶体管的所述源极，以及一阴极具有一第二电位，该第二电位低于该第二电位，所述驱动晶体管根据该数据信号而导通，使电流通过该有机发光二极管；其中，

所述驱动晶体管为非晶硅薄膜晶体管，所述驱动晶体管的沟道宽度与沟道长度的比值R与所述驱动晶体管的数目N的关系为

$R\≥\frac{10}{N}.$

12.如权利要求11所述的有机发光显示器的像素结构，其中，该第二电位为一高电位。

13.一种有机发光显示器，包括：

一有机发光显示面板，该面板包括多个像素，每一像素包括一第一晶体管，具有的一栅极耦接一扫描信号，一漏极耦接一数据信号，该第一晶体管根据该扫瞄信号，控制该数据信号的导通及截止；一存储电容，一端耦接该第一晶体管的一源极，以及另一端耦接一参考节点，该参考节点具有一第二电位；一第二晶体管，具有的一栅极耦接该第一晶体管的源极，以及一漏极耦接该参考节点；以及一有机发光二极管，具有的一阳极耦接该第二晶体管的一源极，以及一阴极具有一第二电位，该第二电位低于该第二电位，该第二晶体管根据该数据信号而导通，使电流通过该有机发光二极管；其中，该第一晶体管或该第二晶体管为非晶硅薄膜晶体管，该第二晶体管的沟道宽度与沟道长度的比值大于10。

14.如权利要求13所述的有机发光显示器，其中，该第二电位为一高电位。

15.一种有机发光显示器，包括：

一有机发光显示面板，该面板包括多个像素，每一像素包括一开关晶体管，具有的一栅极耦接一扫描信号，一漏极耦接一数据信号，该开关晶体管根据该扫瞄信号，控制该数据信号的导通及截止；一存储电容，一端耦接该开关晶体管的一源极，以及另一端耦接一参考节点，该参考节点具有一第二电位；多个驱动晶体管，所述驱动晶体管以并联方式连接，每一驱动晶体管具有一栅极、一源极以及一漏极，所述驱动晶体管的所述栅极耦接该开关晶体管的该源极，所述驱动晶体管的所述漏极耦接该参考节点；以及一有机发光二极管，具有的一阳极耦接所述驱动晶体管的所述源极，以及一阴极具有一第二电位，该第二电位低于该第二电位，所述驱动晶体管根据该数据信号而导通，使电流通过该有机发光二极管；其中，所述驱动晶体管为非晶硅薄膜晶体管，所述驱动晶体管的沟道宽度与沟道长度的比值R与所述驱动晶体管的数目N的关系为

$R\≥\frac{10}{N}.$

16.如权利要求15所述的有机发光显示器，其中，该第二电位为一高电位。

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