有机发光二极管像素电路的制作方法
专利名称：有机发光二极管像素电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode,0LED)像素电路，且特别是一种可针对因长时间使用导致的OLED元件的亮度下降情形进行补偿的OLED像素电路。
背景技术：
在科技发展日新月异的现今时代中，有机发光二极管(Organic Light EmittingDiode, 0LED)技术已经被开发出来，并被应用在诸多显示应用场合中，例如是电视、计算机屏幕、笔记型计算机、移动电话或个人数字助理等。一般来说，OLED显示器中包括多个以矩阵方式排列的OLED像素电路，各个OLED像素电路包括OLED元件及对应的驱动电路。一般来说，OLED显示器中的OLED元件及其驱动电路需长时间导通，以对应地进行图像显示操作。然而，长时间的致能导通将使得OLED元件产生临界导通电压上升及显示亮度下降的情形。据此，如何设计出可有效地针对OLED元件因长时间使用而发生的临界导通电压上升及显示亮度下降的情形的补偿电路，乃业界不断致力的方向之一。
发明内容
根据本发明提出一种有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode,0LED)像素电路，其中包括作为显示操作的显示电致元件及提供驱动电压驱动显示电致元件的像素驱动单元，其中驱动电压的电平相关于显示电致元件的老化因子电压。本发明相关的OLED像素电路还包括电致补偿单元，其中包括补偿电致元件，而电致补偿单元根据驱动电压驱动补偿电致元件发光，藉此经由补偿电致元件来对显示电致元件进行老化衰退补偿。据此，相较于传统OLED显示器技术，本发明相关的OLED像素电路具有可针对其中的显示电致元件进行老化因子电压进行补偿的优点。根据本发明提出一种OLED像素电路，其中包括驱动节点、像素驱动单元、显示电致元件及电致补偿单元。像素驱动单元耦接至数据线以接收数据电压，并响应于数据电压提供驱动电压至驱动节点。显示电致元件耦接至驱动节点，显示电致元件响应于驱动电压发光，其中驱动电压的电平相关于显示电致元件的老化因子电压，老化因子电压对应至电致元件的使用时间。电致补偿单元耦接至驱动节点，电致补偿电路包括补偿电致元件，电致补偿单元根据驱动电压驱动补偿电致元件发光，藉此经由补偿电致元件来对显示电致元件进行老化衰退补偿。为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下
图I绘示应用本发明实施例的有机发光二极管像素电路的显示器的方块图。图2绘示有机发光二极管像素电路P (i，j)的方块图。
图3绘示依照本发明第一实施例的有机发光二极管像素电路的电路图。图4绘示依照本发明第二实施例的有机发光二极管像素电路的电路图。图5绘示依照本发明第三实施例的有机发光二极管像素电路的电路图。图6绘示依照本发明第四实施例的有机发光二极管像素电路的电路图。图7绘示为图6的有机发光二极管像素电路的相关信号时序图。主要元件符号说明
I :显示器12:数据驱动器14:扫描驱动器16:发光控制器18 :显示面板P(i, j)、10、20、30 :0LED 像素电路ul :像素驱动单元u2 :显示电致元件u3 电致补偿单元M1-M3、M11-M13、M21-M25、M31-M38 :晶体管C、C1_C3:电容Nc、Ncl、NC2、Ncl_Nc3 :节点Nd :驱动节点D1、D2:0LED 元件
具体实施例方式本发明实施例的有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode,0LED)像素电路包括作为显示操作的显示电致元件及提供驱动电压驱动显示电致元件的像素驱动单元，其中驱动电压的电平相关于显示电致元件的老化因子电压。本发明实施例的OLED像素电路还包括电致补偿单元，用以根据驱动电压驱动补偿电致元件发光，藉此经由补偿电致元件对显示电致元件进行老化衰退补偿。请参照图1，其绘示应用本发明实施例的OLED像素电路的显示器的方块图。举例来说，显示器I中包括数据驱动器12、扫描驱动器14、发光控制器16及显示面板18。显示面板18包括像素阵列，其中例如具有MXN个OLED像素电路P(l，1)-P (M，N)，M及N为大于I的自然数。数据驱动器12、扫描驱动器14及发光控制器16分别用以提供数据信号D(I)-D(N)、扫描信号S(I)-S(M)及发光信号E(I)-E(M)至显示面板18，以驱动其中的各个OLED像素电路P (I，I) -P (M，N)进行画面显示操作。由于显示面板18中各个OLED像素电路P(l，1)-P (M，N)具有实质上相同的电路结构与操作，接下来，仅以显示面板18中的单一个OLED像素电路P(i，j)为例，来对显示面板18中各个OLED像素电路P(l，1)-P (M，N)的电路结构与操作做进一步的说明，其中i及j分别为小于或等于M及小于或等于N的自然数。请参照图2，其绘示乃图I的有机发光二极管P(i，j)的方块图。OLED像素电路P (i，j)包括驱动节点Nd、像素驱动单元ul、显示电致元件u2及电致补偿单元u3。像素驱动单元Ul耦接至数据线以接收数据电压Vdata，并响应于数据电压Vdata提供驱动电压Vdr至驱动节点Nd。显示电致元件u2稱接至驱动节点Nd,并响应于驱动电压Vdr发光,其中显示电致 元件u2具有老化因子电压Vaging，其例如对应地决定驱动电压Vdr的电平。举例来说，显示电致元件u2为OLED元件,而老化因子电压Vaging例如为OLED元件的临界导通电压。OLED元件的临界导通电压会随着OLED元件的长时间使用而上升。电致补偿单元u3耦接至驱动节点Nd，且其中包括补偿电致元件。电致补偿单元u3根据驱动电压Vdr驱动此补偿电致元件发光，藉此经由补偿电致元件来对显示电致元件u2进行老化衰退补偿。电致补偿单元u3还例如包括补偿驱动单元，其用以根据驱动电压Vdr决定辅助驱动电流来驱动补偿电致元件发光。接下来针对OLED像素电路P(i，j)提出若干种操作实例，以对OLED像素电路P(i，j)中的各个子单元做进一步的详细说明。第一实施例请参照图3，其绘示依照本发明第一实施例的有机发光二极管像素电路的详细电路图。在本实施例的OLED像素电路10中，像素驱动单元ul具有2T1C的电路结构，其中例如包括节点Ne、晶体管M1、M2及电容C ;显示电致元件u2包括OLED元件Dl ；电致补偿单元u3包括晶体管M3及OLED元件D2，其中OLED元件D2用以实现补偿电致元件，晶体管M3用以实现辅助驱动单元。进一步的说，晶体管M1-M2例如为N型金属氧化物半导体(Metal OxideSemiconductor, M0S)晶体管。晶体管Ml的栅极接收本级扫描信号S (i),源极稱接至节点Ne，漏极耦接至数据线以接收数据电压Vdata。晶体管M2的栅极耦接至节点Ne，漏极接收高电位参考电压VDD，源极耦接至驱动节点Nd。电容的第一端耦接至节点Ne，第二端接收低电位参考电压VSS。OLED元件Dl的正端及负端分别耦接至驱动节点Nd及接收低电平参考电压VSS。晶体管Ml响应于本级扫描信号S(i)于对应的本级扫描期间中导通，以根据数据电压Vdata对电容C进行充电。晶体管M2响应于电容C两端的充电电压对应地为导通，以提供驱动电流驱动OLED元件D1，其中驱动节点Nd上的驱动电压Vdr例如满足方程式(I)Vdr = Vth_Dl(I)其中Vth_Dl为OLED元件Dl的临界导通电压。在一个操作实例中，OLED元件Dl的临界导通电压Vth_Dl会随着它的使用时间增加而对应地提升，如此将导致驱动电压Vdr亦对应地提升。举例来说，OLED元件Dl的临界导通电压Vth_Dl可以方程式⑵表示Vth_Dl = Vth_Dl_initial+Δ V (2)其中Vth_Dl_initial为OLED元件Dl在未受到应力效应(Stress Effect)时的起始临界导通电压，而Λ V为受到应力效应影响下OLED元件Dl的临界导通电压的变异量，它的数值与OLED元件Dl的使用时间长度正相关。晶体管M3亦例如为NMOS晶体管，其中晶体管M3的栅极接收驱动电压Vdr，源极耦接至OLED元件D2，漏极接收高电平参考电压VDD。OLED元件D2的正端及负端分别耦接至晶体管M3的源极及接收低电平参考电压VSS。换句话说，晶体管M3的栅极及源极分别耦接至OLED元件Dl及D2的正端。在一个例子中，经由设计晶体管M3及OLED元件Dl及D2的元件长宽比(Width/Length Ratio)，可对应地使OLED元件Dl的临界导通电压Vth_Dl、OLED元件D2的临界导通电压Vth_D2及晶体管M3的临界导通电压Vth_M3满足方程式(3):Vth_Dl_Initial-Vth_D2 ( Vth_M3(3)如此，当OLED像素电路10在未受到应力效应影响时，OLED元件Dl两端的跨压减去OLED元件D2的临界导通电压小于或等于晶体管M3的临界导通电压。换句话说，在OLED像素电路10的使用初期，OLED元件Dl两端的跨压不足以导通晶体管M3，使得OLED元件D2为截止而不发光。举一个操作实例来说，晶体管M3的临界导通电压Vth_M3为2伏特(Volt，V)，而VOLED元件Dl及D2的临界导通电压分别等于2V及3V。
而当OLED像素电路10使用一段时间Tu (例如是10000小时)，0LED元件Dl因长时间导通发生亮度衰减，同时OLED元件Dl的临界导通电压Vth_Dl亦受到应力效应的影响而对应地上升，其亦连带的使驱动电压Vdr上升。此时的驱动电压Vdr (Tu)可以方程式(4)来表示Vdr(Tu) = Vth_Dl (Tu) = Vth_Dl_initial+Δ V (Tu)(4)其中，AV(Tu)为在经过时间Tu的使用后，临界导通电压Vth_Dl减去OLED元件Dl的起始临界导通电压Vth_Dl_initial的变异量，而此时驱动电压Vdr (Tu)例如满足方程式(5)Vth_Dl(Tu)_Vth_D2 = Vth_Dl_initial+ΔV (Tu)-Vth_D2 > Vth_M3 (5)换句话说，由于OLED元件Dl因应力效应发生元件老化，使得OLED元件Dl的阻抗上升，进而导致流经OLED元件Dl的电流下降，而使得OLED像素电路10的显示亮度下降。此时OLED元件Dl的临界导通电压Vth_Dl亦因应力效应的影响而产生AV(Tu)的变异量，进而使得临界导通电压Vth_Dl及Vth_D2的差值高于晶体管M3的临界导通电压Vth_M35而使晶体管M3导通，并使得作为补偿电致元件的OLED元件D2发光。据此，本实施例的OLED像素电路10可经由导通的OLED元件D2(作为补偿电致元件)来针对OLED元件Dl (作为显示电致元件u2)的亮度衰减进行补偿。此外，临界导通电压Vth_Dl将随着应力影响时间的增加而对应地增加，使得临界导通电压Vth_Dl与Vth_D2的差值对应地增加，藉此驱动晶体管M3提供更大的电流来对OLED元件D2进行驱动。换句话说,作为补偿电致元件的OLED元件D2的亮度会与显示操作时间及老化因子电压，即是OLED元件Dl的临界导通电压Vth D1，成正比。第二实施例请参照图4，其绘示依照本发明第二实施例的有机发光二极管像素电路的电路图。本实施例的OLED像素电路20与第一实施例的OLED像素电路10不同之处在于其中的晶体管是采用LTPS制程，所以全部都是P型MOS晶体管。以电致补偿单元u3来说，其中的晶体管M13的栅极接收低电位参考电压VSS，漏极耦接至OLED元件D2的正端；而OLED元件D2的负端接到接收低电平参考电压VSS的端点，晶体管M13的源极耦接至驱动节点Nd以接收驱动电压Vdr。如此，在OLED像素电路20未受到应力效应影响时，OLED元件Dl的正端电压作为电致补偿电路u3的电源供应。此时，由于晶体管M13的栅极接地，因此晶体管M13的栅极-源极跨压VGS_M13为负值，而使晶体管M13导通。举例来说，此时晶体管M13的栅极-源极跨压VGS_M13满足方程式(6)VGS_M13 = VSS_Vth_Dl_initial < O(6)而当OLED像素电路20显示一段时间Tu后，OLED元件Dl正端及负端间的跨压因老化问题而上升，使得OLED元件DI的正端电平亦对应地上升。如此，将使得晶体管Ml3的栅极-源极跨压VGS M13的电平变得更负，使得流经晶体管M13的电流提升，进而使得作为补偿电致元件的OLED元件D2发光亮度更亮，藉此对作为显示电致元件u2的OLED元件Dl的亮度衰减进行补偿。第三实施例 请参照图5，其绘示依照本发明第三实施例的有机发光二极管像素电路的电路图。本实施例的OLED像素电路30与第一实施例的OLED像素电路10不同之处在于其中的像素驱动单元ul具有不同的电路结构。进一步来说，本实施例的像素驱动单元ul包括节点Ncl、Nc2、晶体管M21-M25及电容C，其中晶体管M21-M25例如为NMOS晶体管。晶体管M21的栅极接收本级扫描信号S (i)，漏极耦接至数据线以接收数据电压Vdata，源极耦接至节点Ncl。晶体管M22的栅极接收本级扫描信号S (i)，漏极耦接至节点Ncl，源极耦接至节点Nc2。晶体管M23的栅极耦接至节点Nc2，漏极耦接至节点Nd，源极耦接至驱动节点Nd。晶体管M24的栅极耦接至节点Nc2，漏极接收高电位参考电压VDD，源极耦接至驱动节点Nd。电容C的第一端及第二端分别耦接至节点Nc2及接收时钟信号CK。举例来说，晶体管M22导通以短路连接晶体管M23的栅极与漏极，使得晶体管M23被偏压为二极管连接配置，耦接在晶体管M21与OLED元件Dl之间。晶体管M21、M23及OLED元件Dl更形成分压电路，来对数据电压Vdata进行分压，使得驱动节点Nd上的驱动电压Vdr实质上为数据电压Vdata的分压成分。举例来说，驱动电压Vdr及数据电压Vdata满足方程式⑵
7 η IVdr = Vdata-=--(7)
L JZ Μ21 + Ζ Μ23 + Ζ Dl其中Z_D1、Z_M21及M_M23分别为OLED元件D1、晶体管M21及M23的等效电阻值。如此，当OLED元件Dl受到应力效应的影响，而对应地具有较高的临界导通电压Vth_Dl时，OLED元件Dl的电阻值Z_D1亦对应地上升；如此，依据方程式(7)可知，驱动电压Vdr因为电阻值Z_D1的上升而对应地具有一电压上升变异量。综合以上，像素驱动单元ul可响应于OLED元件Dl上升的临界导通电压Vth_Dl，对应地提供较高的驱动电压Vdr，藉此对OLED元件Dl的临界导通电压Vth_Dl的变异做出补偿。本实施例的OLED像素电路30亦对应地包括电致补偿单元u3，其例如由晶体管M25及OLED元件D2来实现。电致补偿单元u3响应于驱动电压Vdr对应地发光，藉此对OLED元件Dl随使用时间而产生的亮度衰退进行补偿。本实施例的电致补偿单元u3动作原理与第一实施例的电致补偿单元u3相同，在此不多赘述。另外，在本实施例的OLED像素电路30中，更应用电容C的第二端来接收时钟信号CK。在一个操作实例中，当晶体管M21及M22响应于本级扫描信号S(i)于本级扫描期间中导通时，时钟信号CK例如对应至低电平参考电压VSS ;如此数据电压Vdata经由晶体管M21及M22写入至节点Nc2，使得节点Nc2对应至操作电压Vdata^，而电容C的第一端相较于第二端对应地存储存储电压Vdata' -VSS。
在完成OLED元件Dl显示操作后，本实施例的OLED像素电路30接着将提供负电位电压来对晶体管M24进行驱动，藉此减缓晶体管M24因长时间导通的应力效应的影响。进一步的说，在完成OLED元件Dl的显示操作后，此时时钟信号CK系低电位参考电压VSS切换至一负电位参考电压Vmin ;如此，电容C的第一端的电平将因为电容C两端的耦合效应被拉低至操作电压Vdata' +Vmin。举例来说,操作电压Vdata'的绝对值实质上小于负电位参考电压Vmin的绝对值，使得操作电压Vdata^ +Vmin实质上对应至低于低电位参考电压VSS的负电位。如此，在本级扫描期间后，电容C的第一端上可对应地提供负电位电压来对晶体管M24进行驱动，藉此减缓晶体管M24因长时间导通的应力效应的影响。第四实施例请同时参照图6及图7，图6绘示依照本发明第四实施例的有机发光二极管像素电 路的电路图；图7绘示为图6的电路动作时序，分成预充电期间Tp、预写入期间Tr、写入期间Tw及显示期间Te。本实施例的OLED像素电路40与第一实施例的OLED像素电路10不同之处在于其中的像素驱动单元ul具有不同的电路结构。进一步来说,本实施例的像素驱动单元ul包括节点Ncl、Nc2、晶体管M31-M37及电容C1-C3，而电致补偿单元u3包括晶体管M38及OLED元件D2 ;其中晶体管M31-M38例如为NMOS晶体管。晶体管M32、M33及M36的栅极接收前一级扫描信号S (i_l)，源极分别接收低电位参考电压VSS、耦接至节点Nc2及耦接至驱动节点Nd，而晶体管M32的漏极耦接至节点Ncl，晶体管M33及M36的漏极耦接至节点Nc3。晶体管M32、M33及M36响应于前一级扫描信号S(i-l)于预充电期间Tp及预写入期间Tr中导通，并在其他操作期间中截止。晶体管M31及M37的栅极接收本级扫描信号S (i)，漏极接收数据电压Vdata，源极分别耦接至节点Ncl及驱动节点Nd。晶体管M31及M37响应于本级扫描信号S(i)在写入期间Tw中导通，并在其他操作期间中截止。晶体管M34的栅极接收本级发光信号E (i)，漏极接收高电位参考电压VDD，源极耦接至节点Nc3。晶体管M34响应于本级发光信号E (i)在预充电期间Tp及显示期间Te中导通，并在其他操作期间中截止。晶体管M35的栅极耦接至节点Nc2，漏极耦接至节点Nc3，源极耦接至显示电致元件u2。电容Cl的两端分别耦接至节点Ncl及接收低电位参考电压VSS ;电容C2的第一端C2_E1及第二端C2E2分别耦接至节点Nc2及Ncl ;电容C3的第一端C3_E1及第二端C3_E2分别耦接至驱动节点Nd及接收低电位参考电压VSS。晶体管M38的栅极接收驱动电压Vdr，源极耦接至OLED元件D2，漏极接收高电平参考电压VDD。OLED元件D2的正端及负端分别耦接至晶体管M38的源极及接收低电平参考电压VSS。请再参照图7。在预充电期间Tp中，前一级扫描信号S (i-Ι)与本级发光信号E (i)为致能，而本级扫描信号S(i)为非致能。据此，晶体管102、103、104、105及106为导通而晶体管M31及M37为截止，使得电容C2的第一端C2_E1相较于第二端C2_E2具有预充电电压Vpre，且电容C3的第一端C3_E1相较于第二端C3_E2亦具有预充电电压Vpre。举例来说，预充电电压Vpre例如满足方程式(8)Vpre = VDD-VSS = VDD(8)
在预写入期间Tr中，前一级扫描信号S(i-l)为致能，而本级发光信号E (i)及本级扫描信号S (i)为非致能。据此，晶体管M32、M33、M35及M36为导通而晶体管M31、M34及M37为截止，其中导通的晶体管M33短路连接晶体管M35的栅极与漏极，使晶体管M35被偏压为二极管配置。如此，使得电容C2两端的电压经包括晶体管M35及OLED元件Dl的路径放电至临界电压Vthl，而电容C3两端的电压经包括晶体管M35、M36及OLED元件Dl的路径放电至临界电压Vth2，其中临界电压Vthl及Vth2满足方程式(9)Vthl = Vth2 = Vth_M35+Vth_Dl(9)
其中Vth_M35及Vth_Dl分别为晶体管M35及OLED元件Dl的临界导通电压。换句话说，电容C2及C3记录晶体管M35及OLED元件Dl的临界导通电压的和。在数据写入期间Tw中，本级扫描信号S(i)为致能，而前一级扫描信号S(i-l)及本级发光信号E (i)为非致能。据此晶体管M31及M37为导通而晶体管M32-M36为截止，使得电容Cl两端被充电至数据电压Vdata，电容C2两端持续存储临界电压Vthl，而电容C3两端的电压Vth2'因应晶体管M37的导通而满足以下方程式(10)Vth2' = Vth_M35+Vth_DI-Vdischarge(10)其中放电电压Vdischarge与数据电压Vdata的电平相关。进一步言之，晶体管M37具有高导通阻抗Ron，而放电电压Vdischarge的放电速度取决于晶体管M37导通时的高导通阻抗Ron ;如此，使得在不同电平的数据电压Vdata下，对OLED元件Dl的衰减进行不同程度的补偿。换句话说，晶体管M37用以在数据写入期间Tw中将数据电压Vdata提供驱动节点Nd，使驱动节点Nd上的驱动电压Vdr可追随数据电压Vdata的电平，藉此在数据电压Vdata对应至不同的电压电平时，经由提供数据电压Vdata至驱动节点Nd来对OLED元件Dl的临界导通电压上升的元件特性衰退做出不同程度的补偿。在驱动期间Te中，本级与前一级扫描信号S(i)与S(i-l)为非致能，而本级发光信号E(i)为致能。据此晶体管M34及M35为导通而晶体管M31-M33及M36-M37为截止，以将电容C2的第一端C2E1至电容Cl的第二端C1E2的跨压，即是临界电压Vthl及数据电压Vdata的和，施加于晶体管M35的栅极与源极及OLED元件D2上。如此，配合方程式(8)可知，其中晶体管M35的栅极与源极电压Vgs_M35满足方程式(11)Vgs_M35 = VthI+Vdata~Vth_DI = Vth_M3 5+Vth_DI+Vdata~Vth_DI= Vth_M35+Vdata(11)由于晶体管M35的栅极-源极电压Vgs_M35可以方程式(10)表示，如此流经晶体管M35的源极电流I，即是流经OLED单元Dl的驱动电流，满足方程式(12)I = k(Vgs_M35-Vth_M35)2 = k[ (Vth_M35+Vdata) _Vth_M35]2= k [Vdata]2(12)由方程式(11)可知，通过OLED元件Dl的电流方程式不会受到晶体管M35的临界导通电压Vth_M35及OLED元件Dl的临界导通电压Vth_Dl的影响。据此，即便晶体管M35及OLED元件Dl的临界导通电压Vth_M35及Vth_Dl因为应力效应而上升，驱动电流I的大小仍不受其的影响，而只有跟数据电压Vdata相关。换句话说，本实施例的OLED像素电路40可对应地针对其中的驱动晶体管M35及OLED元件Dl的临界导通电压变异量进行补偿。此外，本实施例的OLED像素电路40亦具有电致补偿单元u3，来针对显示电致元件u2的亮度衰减进行补偿。此外，在本实施例的OLED像素电路40中，驱动节点Nd上的驱动电压Vdr与晶体管M35及OLED元件Dl的临界导通电压Vth_M35及Vth_Dl相关；当晶体管M35及OLED元件Dl的临界导通电压Vth_M35及Vth_Dl因应力效应的影响而变得越高时，驱动电压Vdr对应至较高的电压电平。这样一来，电致补偿单元u3中的晶体管M38可响应于具有较高电压电平的驱动电压Vdr (请参照方程式(9))，对应地提供较大的驱动电流来对OLED元件D2进行驱动。换句话说，OLED元件D2可根据OLED元件Dl及晶体管M35的临界导通电压Vth_M35及Vth_Dl的变异幅度来对应地调整亮度；当临界导通电压Vth_M35及Vth_Dl的变异量越大时，驱动电压Vdr的电平越高，而驱动OLED元件D2的电流就越大。本发明上述实施例的OLED像素电路中包括作为显示操作的显示电致元件及提供驱动电压驱动显示电致元件的像素驱动单元，其中驱动电压的电平相关于显示电致元件的老化因子电压。本发明上述实施例的OLED像素电路更使用包括补偿电致元件的电致补偿单元，以根据驱动电压驱动补偿电致元件发光，藉此经由补偿电致元件来对显示电致元件进行老化衰退补偿。据此，相较于传统OLED显示器技术，本发明上述实施例的OLED像素电路具有可针对其中的显示电致元件进行老化因子电压进行补偿的优点。综上所述，虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种有机发光二极管OLED像素电路，包括 一驱动节点； 一像素驱动单元，耦接至一数据线以接收一数据电压，并响应于该数据电压提供一驱动电压至该驱动节点； 一显示电致元件,稱接至该驱动节点，该显示电致元件响应于该驱动电压发光,其中该驱动电压的电平相关于该显示电致元件的一老化因子电压，该老化因子电压对应至该显示电致元件的使用时间；以及 一电致补偿单元，耦接至该驱动节点，该电致补偿电路包括一补偿电致元件，该电致补偿单元根据该驱动电压驱动该补偿电致元件发光，藉此经由该补偿电致元件来对该显示电致元件进行老化衰退补偿。
2.如权利要求I所述的OLED像素电路，其中该电致补偿单元包括 一辅助驱动单元，耦接至该驱动节点，该辅助驱动单元根据该驱动电压决定一辅助驱动电流，并据以驱动该补偿电致元件发光。
3.如权利要求2所述的OLED像素电路，其中该辅助驱动单元包括 一晶体管，栅极耦接至该驱动节点以接收该驱动电压，漏极接收一高电位参考电压，源极耦接至该补偿电致元件。
4.如权利要求3所述的OLED像素单元，其中该补偿电致元件包括 一 0LED,正端耦接至该晶体管的源极，负端接收一低电位参考电压。
5.如权利要求2所述的OLED像素单元，其中该辅助驱动单元包括 一晶体管，源极耦接至该驱动节点以接收该驱动电压，漏极耦接至该补偿电致元件，栅极接收一低电位参考电压。
6.如权利要求5所述的OLED像素单元，其中该补偿电致元件包括 一 0LED,正端耦接至该晶体管的漏极，负端接收该低电位参考电压。
7.如权利要求I所述的OLED像素单元,其中该显示电致元件包括 一 0LED,正端耦接至该驱动节点接收该驱动电压，负端接收一低电位参考电压。
8.如权利要求I所述的OLED像素单元，其中该像素驱动单元包括 一节点； 一第一晶体管，栅极接收一本级扫描信号，源极耦接至该节点，漏极耦接至该数据线以接收该数据电压； 一第二晶体管，栅极耦接至该节点，漏极接收一高电位参考电压，源极耦接至该驱动节点；及 一电容，第一端耦接至该节点，第二端接收一低电位参考电压。
9.如权利要求I所述的OLED像素单元，其中该像素驱动单元包括 一节点； 一第一晶体管，栅极接收一本级扫描信号，漏极耦接至该节点，源极耦接至该数据线以接收该数据电压； 一第二晶体管，栅极耦接至该节点，漏极耦接至该驱动节点，源极接收一高电位参考电压；及 一电容，第一端耦接至该节点，第二端接收该高电位参考电压。
10.如权利要求I所述的OLED像素单元，其中该像素驱动单元包括 一第一节点及一第二节点； 一第一晶体管，栅极接收一本级扫描信号，漏极耦接至该数据线以接收该数据电压，源极耦接至该第一节点； 一第二晶体管，栅极接收该本级扫描信号，漏极耦接至该第一节点，源极耦接至该第二节点； 一第三晶体管，栅极耦接至该第二节点，漏极耦接至该第一节点，源极耦接至该驱动节占. 一第四晶体管，栅极耦接至该第二节点，漏极接收一高电位参考电压，源极耦接至该驱动节点；及 一电容，第一端及第二端分别耦接至该第二节点及接收一时钟信号。
11.如权利要求I所述的OLED像素单元，其中该像素驱动单元包括 一第一节点、一第二节点及一第三节点； 一第一晶体管，栅极接收一前一级扫描信号，漏极耦接至该第一节点，源极接收一低电位参考电压； 一第二晶体管，栅极接收该前一级扫描信号，漏极耦接至该第三节点，源极耦接至该第二节点； 一第三晶体管，栅极接收该前一级扫描信号，漏极耦接至该第三节点，源极耦接至该驱动节点； 一第四晶体管，栅极接收一本级扫描信号，漏极接收该数据电压，源极耦接至该第一节占. 一第五晶体管，栅极接收该本级扫描信号，漏极接收该数据电压，源极耦接至该驱动节占. 一第六晶体管，栅极接收一本级发光信号，漏极接收该高电位参考电压，源极耦接至该第三节点； 一第七晶体管，栅极耦接至该第二节点，漏极耦接至该第三节点，源极耦接至显示电致元件u2 ； 一第一电容，两端分别耦接至该第一节点及接收该低电位参考电压； 一第二电容，两端分别耦接至该第一及该第二节点 '及 一第三电容，两端分别耦接至该驱动节点及接收该低电位参考电压。
全文摘要
一种有机发光二极管像素电路，其中包括驱动节点、像素驱动单元、显示电致元件及电致补偿单元。像素驱动单元耦接至数据线以接收数据电压，并响应于数据电压提供驱动电压至驱动节点。显示电致元件耦接至驱动节点，显示电致元件响应于驱动电压发光，其中驱动电压的电平相关于显示电致元件的老化因子电压，老化因子电压对应至电致元件的使用时间。电致补偿单元耦接至驱动节点，电致补偿电路包括补偿电致元件，电致补偿单元根据驱动电压驱动补偿电致元件发光，藉此经由补偿电致元件来对显示电致元件进行老化衰退补偿。
文档编号G09G3/32GK102930818SQ20111022655
公开日2013年2月13日 申请日期2011年8月8日 优先权日2011年8月8日
发明者黄显雄, 王文俊, 廖文堆, 王宗裕, 黄志鸿 申请人:东莞万士达液晶显示器有限公司, 胜华科技股份有限公司
技术领域：
本发明涉及一种有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode,0LED)像素电路，且特别是一种可针对因长时间使用导致的OLED元件的亮度下降情形进行补偿的OLED像素电路。
背景技术：
在科技发展日新月异的现今时代中，有机发光二极管(Organic Light EmittingDiode, 0LED)技术已经被开发出来，并被应用在诸多显示应用场合中，例如是电视、计算机屏幕、笔记型计算机、移动电话或个人数字助理等。一般来说，OLED显示器中包括多个以矩阵方式排列的OLED像素电路，各个OLED像素电路包括OLED元件及对应的驱动电路。一般来说，OLED显示器中的OLED元件及其驱动电路需长时间导通，以对应地进行图像显示操作。然而，长时间的致能导通将使得OLED元件产生临界导通电压上升及显示亮度下降的情形。据此，如何设计出可有效地针对OLED元件因长时间使用而发生的临界导通电压上升及显示亮度下降的情形的补偿电路，乃业界不断致力的方向之一。
发明内容
根据本发明提出一种有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode,0LED)像素电路，其中包括作为显示操作的显示电致元件及提供驱动电压驱动显示电致元件的像素驱动单元，其中驱动电压的电平相关于显示电致元件的老化因子电压。本发明相关的OLED像素电路还包括电致补偿单元，其中包括补偿电致元件，而电致补偿单元根据驱动电压驱动补偿电致元件发光，藉此经由补偿电致元件来对显示电致元件进行老化衰退补偿。据此，相较于传统OLED显示器技术，本发明相关的OLED像素电路具有可针对其中的显示电致元件进行老化因子电压进行补偿的优点。根据本发明提出一种OLED像素电路，其中包括驱动节点、像素驱动单元、显示电致元件及电致补偿单元。像素驱动单元耦接至数据线以接收数据电压，并响应于数据电压提供驱动电压至驱动节点。显示电致元件耦接至驱动节点，显示电致元件响应于驱动电压发光，其中驱动电压的电平相关于显示电致元件的老化因子电压，老化因子电压对应至电致元件的使用时间。电致补偿单元耦接至驱动节点，电致补偿电路包括补偿电致元件，电致补偿单元根据驱动电压驱动补偿电致元件发光，藉此经由补偿电致元件来对显示电致元件进行老化衰退补偿。为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下
图I绘示应用本发明实施例的有机发光二极管像素电路的显示器的方块图。图2绘示有机发光二极管像素电路P (i，j)的方块图。
图3绘示依照本发明第一实施例的有机发光二极管像素电路的电路图。图4绘示依照本发明第二实施例的有机发光二极管像素电路的电路图。图5绘示依照本发明第三实施例的有机发光二极管像素电路的电路图。图6绘示依照本发明第四实施例的有机发光二极管像素电路的电路图。图7绘示为图6的有机发光二极管像素电路的相关信号时序图。主要元件符号说明
I :显示器12:数据驱动器14:扫描驱动器16:发光控制器18 :显示面板P(i, j)、10、20、30 :0LED 像素电路ul :像素驱动单元u2 :显示电致元件u3 电致补偿单元M1-M3、M11-M13、M21-M25、M31-M38 :晶体管C、C1_C3:电容Nc、Ncl、NC2、Ncl_Nc3 :节点Nd :驱动节点D1、D2:0LED 元件
具体实施例方式本发明实施例的有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode,0LED)像素电路包括作为显示操作的显示电致元件及提供驱动电压驱动显示电致元件的像素驱动单元，其中驱动电压的电平相关于显示电致元件的老化因子电压。本发明实施例的OLED像素电路还包括电致补偿单元，用以根据驱动电压驱动补偿电致元件发光，藉此经由补偿电致元件对显示电致元件进行老化衰退补偿。请参照图1，其绘示应用本发明实施例的OLED像素电路的显示器的方块图。举例来说，显示器I中包括数据驱动器12、扫描驱动器14、发光控制器16及显示面板18。显示面板18包括像素阵列，其中例如具有MXN个OLED像素电路P(l，1)-P (M，N)，M及N为大于I的自然数。数据驱动器12、扫描驱动器14及发光控制器16分别用以提供数据信号D(I)-D(N)、扫描信号S(I)-S(M)及发光信号E(I)-E(M)至显示面板18，以驱动其中的各个OLED像素电路P (I，I) -P (M，N)进行画面显示操作。由于显示面板18中各个OLED像素电路P(l，1)-P (M，N)具有实质上相同的电路结构与操作，接下来，仅以显示面板18中的单一个OLED像素电路P(i，j)为例，来对显示面板18中各个OLED像素电路P(l，1)-P (M，N)的电路结构与操作做进一步的说明，其中i及j分别为小于或等于M及小于或等于N的自然数。请参照图2，其绘示乃图I的有机发光二极管P(i，j)的方块图。OLED像素电路P (i，j)包括驱动节点Nd、像素驱动单元ul、显示电致元件u2及电致补偿单元u3。像素驱动单元Ul耦接至数据线以接收数据电压Vdata，并响应于数据电压Vdata提供驱动电压Vdr至驱动节点Nd。显示电致元件u2稱接至驱动节点Nd,并响应于驱动电压Vdr发光,其中显示电致 元件u2具有老化因子电压Vaging，其例如对应地决定驱动电压Vdr的电平。举例来说，显示电致元件u2为OLED元件,而老化因子电压Vaging例如为OLED元件的临界导通电压。OLED元件的临界导通电压会随着OLED元件的长时间使用而上升。电致补偿单元u3耦接至驱动节点Nd，且其中包括补偿电致元件。电致补偿单元u3根据驱动电压Vdr驱动此补偿电致元件发光，藉此经由补偿电致元件来对显示电致元件u2进行老化衰退补偿。电致补偿单元u3还例如包括补偿驱动单元，其用以根据驱动电压Vdr决定辅助驱动电流来驱动补偿电致元件发光。接下来针对OLED像素电路P(i，j)提出若干种操作实例，以对OLED像素电路P(i，j)中的各个子单元做进一步的详细说明。第一实施例请参照图3，其绘示依照本发明第一实施例的有机发光二极管像素电路的详细电路图。在本实施例的OLED像素电路10中，像素驱动单元ul具有2T1C的电路结构，其中例如包括节点Ne、晶体管M1、M2及电容C ;显示电致元件u2包括OLED元件Dl ；电致补偿单元u3包括晶体管M3及OLED元件D2，其中OLED元件D2用以实现补偿电致元件，晶体管M3用以实现辅助驱动单元。进一步的说，晶体管M1-M2例如为N型金属氧化物半导体(Metal OxideSemiconductor, M0S)晶体管。晶体管Ml的栅极接收本级扫描信号S (i),源极稱接至节点Ne，漏极耦接至数据线以接收数据电压Vdata。晶体管M2的栅极耦接至节点Ne，漏极接收高电位参考电压VDD，源极耦接至驱动节点Nd。电容的第一端耦接至节点Ne，第二端接收低电位参考电压VSS。OLED元件Dl的正端及负端分别耦接至驱动节点Nd及接收低电平参考电压VSS。晶体管Ml响应于本级扫描信号S(i)于对应的本级扫描期间中导通，以根据数据电压Vdata对电容C进行充电。晶体管M2响应于电容C两端的充电电压对应地为导通，以提供驱动电流驱动OLED元件D1，其中驱动节点Nd上的驱动电压Vdr例如满足方程式(I)Vdr = Vth_Dl(I)其中Vth_Dl为OLED元件Dl的临界导通电压。在一个操作实例中，OLED元件Dl的临界导通电压Vth_Dl会随着它的使用时间增加而对应地提升，如此将导致驱动电压Vdr亦对应地提升。举例来说，OLED元件Dl的临界导通电压Vth_Dl可以方程式⑵表示Vth_Dl = Vth_Dl_initial+Δ V (2)其中Vth_Dl_initial为OLED元件Dl在未受到应力效应(Stress Effect)时的起始临界导通电压，而Λ V为受到应力效应影响下OLED元件Dl的临界导通电压的变异量，它的数值与OLED元件Dl的使用时间长度正相关。晶体管M3亦例如为NMOS晶体管，其中晶体管M3的栅极接收驱动电压Vdr，源极耦接至OLED元件D2，漏极接收高电平参考电压VDD。OLED元件D2的正端及负端分别耦接至晶体管M3的源极及接收低电平参考电压VSS。换句话说，晶体管M3的栅极及源极分别耦接至OLED元件Dl及D2的正端。在一个例子中，经由设计晶体管M3及OLED元件Dl及D2的元件长宽比(Width/Length Ratio)，可对应地使OLED元件Dl的临界导通电压Vth_Dl、OLED元件D2的临界导通电压Vth_D2及晶体管M3的临界导通电压Vth_M3满足方程式(3):Vth_Dl_Initial-Vth_D2 ( Vth_M3(3)如此，当OLED像素电路10在未受到应力效应影响时，OLED元件Dl两端的跨压减去OLED元件D2的临界导通电压小于或等于晶体管M3的临界导通电压。换句话说，在OLED像素电路10的使用初期，OLED元件Dl两端的跨压不足以导通晶体管M3，使得OLED元件D2为截止而不发光。举一个操作实例来说，晶体管M3的临界导通电压Vth_M3为2伏特(Volt，V)，而VOLED元件Dl及D2的临界导通电压分别等于2V及3V。
而当OLED像素电路10使用一段时间Tu (例如是10000小时)，0LED元件Dl因长时间导通发生亮度衰减，同时OLED元件Dl的临界导通电压Vth_Dl亦受到应力效应的影响而对应地上升，其亦连带的使驱动电压Vdr上升。此时的驱动电压Vdr (Tu)可以方程式(4)来表示Vdr(Tu) = Vth_Dl (Tu) = Vth_Dl_initial+Δ V (Tu)(4)其中，AV(Tu)为在经过时间Tu的使用后，临界导通电压Vth_Dl减去OLED元件Dl的起始临界导通电压Vth_Dl_initial的变异量，而此时驱动电压Vdr (Tu)例如满足方程式(5)Vth_Dl(Tu)_Vth_D2 = Vth_Dl_initial+ΔV (Tu)-Vth_D2 > Vth_M3 (5)换句话说，由于OLED元件Dl因应力效应发生元件老化，使得OLED元件Dl的阻抗上升，进而导致流经OLED元件Dl的电流下降，而使得OLED像素电路10的显示亮度下降。此时OLED元件Dl的临界导通电压Vth_Dl亦因应力效应的影响而产生AV(Tu)的变异量，进而使得临界导通电压Vth_Dl及Vth_D2的差值高于晶体管M3的临界导通电压Vth_M35而使晶体管M3导通，并使得作为补偿电致元件的OLED元件D2发光。据此，本实施例的OLED像素电路10可经由导通的OLED元件D2(作为补偿电致元件)来针对OLED元件Dl (作为显示电致元件u2)的亮度衰减进行补偿。此外，临界导通电压Vth_Dl将随着应力影响时间的增加而对应地增加，使得临界导通电压Vth_Dl与Vth_D2的差值对应地增加，藉此驱动晶体管M3提供更大的电流来对OLED元件D2进行驱动。换句话说,作为补偿电致元件的OLED元件D2的亮度会与显示操作时间及老化因子电压，即是OLED元件Dl的临界导通电压Vth D1，成正比。第二实施例请参照图4，其绘示依照本发明第二实施例的有机发光二极管像素电路的电路图。本实施例的OLED像素电路20与第一实施例的OLED像素电路10不同之处在于其中的晶体管是采用LTPS制程，所以全部都是P型MOS晶体管。以电致补偿单元u3来说，其中的晶体管M13的栅极接收低电位参考电压VSS，漏极耦接至OLED元件D2的正端；而OLED元件D2的负端接到接收低电平参考电压VSS的端点，晶体管M13的源极耦接至驱动节点Nd以接收驱动电压Vdr。如此，在OLED像素电路20未受到应力效应影响时，OLED元件Dl的正端电压作为电致补偿电路u3的电源供应。此时，由于晶体管M13的栅极接地，因此晶体管M13的栅极-源极跨压VGS_M13为负值，而使晶体管M13导通。举例来说，此时晶体管M13的栅极-源极跨压VGS_M13满足方程式(6)VGS_M13 = VSS_Vth_Dl_initial < O(6)而当OLED像素电路20显示一段时间Tu后，OLED元件Dl正端及负端间的跨压因老化问题而上升，使得OLED元件DI的正端电平亦对应地上升。如此，将使得晶体管Ml3的栅极-源极跨压VGS M13的电平变得更负，使得流经晶体管M13的电流提升，进而使得作为补偿电致元件的OLED元件D2发光亮度更亮，藉此对作为显示电致元件u2的OLED元件Dl的亮度衰减进行补偿。第三实施例 请参照图5，其绘示依照本发明第三实施例的有机发光二极管像素电路的电路图。本实施例的OLED像素电路30与第一实施例的OLED像素电路10不同之处在于其中的像素驱动单元ul具有不同的电路结构。进一步来说，本实施例的像素驱动单元ul包括节点Ncl、Nc2、晶体管M21-M25及电容C，其中晶体管M21-M25例如为NMOS晶体管。晶体管M21的栅极接收本级扫描信号S (i)，漏极耦接至数据线以接收数据电压Vdata，源极耦接至节点Ncl。晶体管M22的栅极接收本级扫描信号S (i)，漏极耦接至节点Ncl，源极耦接至节点Nc2。晶体管M23的栅极耦接至节点Nc2，漏极耦接至节点Nd，源极耦接至驱动节点Nd。晶体管M24的栅极耦接至节点Nc2，漏极接收高电位参考电压VDD，源极耦接至驱动节点Nd。电容C的第一端及第二端分别耦接至节点Nc2及接收时钟信号CK。举例来说，晶体管M22导通以短路连接晶体管M23的栅极与漏极，使得晶体管M23被偏压为二极管连接配置，耦接在晶体管M21与OLED元件Dl之间。晶体管M21、M23及OLED元件Dl更形成分压电路，来对数据电压Vdata进行分压，使得驱动节点Nd上的驱动电压Vdr实质上为数据电压Vdata的分压成分。举例来说，驱动电压Vdr及数据电压Vdata满足方程式⑵
7 η IVdr = Vdata-=--(7)
L JZ Μ21 + Ζ Μ23 + Ζ Dl其中Z_D1、Z_M21及M_M23分别为OLED元件D1、晶体管M21及M23的等效电阻值。如此，当OLED元件Dl受到应力效应的影响，而对应地具有较高的临界导通电压Vth_Dl时，OLED元件Dl的电阻值Z_D1亦对应地上升；如此，依据方程式(7)可知，驱动电压Vdr因为电阻值Z_D1的上升而对应地具有一电压上升变异量。综合以上，像素驱动单元ul可响应于OLED元件Dl上升的临界导通电压Vth_Dl，对应地提供较高的驱动电压Vdr，藉此对OLED元件Dl的临界导通电压Vth_Dl的变异做出补偿。本实施例的OLED像素电路30亦对应地包括电致补偿单元u3，其例如由晶体管M25及OLED元件D2来实现。电致补偿单元u3响应于驱动电压Vdr对应地发光，藉此对OLED元件Dl随使用时间而产生的亮度衰退进行补偿。本实施例的电致补偿单元u3动作原理与第一实施例的电致补偿单元u3相同，在此不多赘述。另外，在本实施例的OLED像素电路30中，更应用电容C的第二端来接收时钟信号CK。在一个操作实例中，当晶体管M21及M22响应于本级扫描信号S(i)于本级扫描期间中导通时，时钟信号CK例如对应至低电平参考电压VSS ;如此数据电压Vdata经由晶体管M21及M22写入至节点Nc2，使得节点Nc2对应至操作电压Vdata^，而电容C的第一端相较于第二端对应地存储存储电压Vdata' -VSS。
在完成OLED元件Dl显示操作后，本实施例的OLED像素电路30接着将提供负电位电压来对晶体管M24进行驱动，藉此减缓晶体管M24因长时间导通的应力效应的影响。进一步的说，在完成OLED元件Dl的显示操作后，此时时钟信号CK系低电位参考电压VSS切换至一负电位参考电压Vmin ;如此，电容C的第一端的电平将因为电容C两端的耦合效应被拉低至操作电压Vdata' +Vmin。举例来说,操作电压Vdata'的绝对值实质上小于负电位参考电压Vmin的绝对值，使得操作电压Vdata^ +Vmin实质上对应至低于低电位参考电压VSS的负电位。如此，在本级扫描期间后，电容C的第一端上可对应地提供负电位电压来对晶体管M24进行驱动，藉此减缓晶体管M24因长时间导通的应力效应的影响。第四实施例请同时参照图6及图7，图6绘示依照本发明第四实施例的有机发光二极管像素电 路的电路图；图7绘示为图6的电路动作时序，分成预充电期间Tp、预写入期间Tr、写入期间Tw及显示期间Te。本实施例的OLED像素电路40与第一实施例的OLED像素电路10不同之处在于其中的像素驱动单元ul具有不同的电路结构。进一步来说,本实施例的像素驱动单元ul包括节点Ncl、Nc2、晶体管M31-M37及电容C1-C3，而电致补偿单元u3包括晶体管M38及OLED元件D2 ;其中晶体管M31-M38例如为NMOS晶体管。晶体管M32、M33及M36的栅极接收前一级扫描信号S (i_l)，源极分别接收低电位参考电压VSS、耦接至节点Nc2及耦接至驱动节点Nd，而晶体管M32的漏极耦接至节点Ncl，晶体管M33及M36的漏极耦接至节点Nc3。晶体管M32、M33及M36响应于前一级扫描信号S(i-l)于预充电期间Tp及预写入期间Tr中导通，并在其他操作期间中截止。晶体管M31及M37的栅极接收本级扫描信号S (i)，漏极接收数据电压Vdata，源极分别耦接至节点Ncl及驱动节点Nd。晶体管M31及M37响应于本级扫描信号S(i)在写入期间Tw中导通，并在其他操作期间中截止。晶体管M34的栅极接收本级发光信号E (i)，漏极接收高电位参考电压VDD，源极耦接至节点Nc3。晶体管M34响应于本级发光信号E (i)在预充电期间Tp及显示期间Te中导通，并在其他操作期间中截止。晶体管M35的栅极耦接至节点Nc2，漏极耦接至节点Nc3，源极耦接至显示电致元件u2。电容Cl的两端分别耦接至节点Ncl及接收低电位参考电压VSS ;电容C2的第一端C2_E1及第二端C2E2分别耦接至节点Nc2及Ncl ;电容C3的第一端C3_E1及第二端C3_E2分别耦接至驱动节点Nd及接收低电位参考电压VSS。晶体管M38的栅极接收驱动电压Vdr，源极耦接至OLED元件D2，漏极接收高电平参考电压VDD。OLED元件D2的正端及负端分别耦接至晶体管M38的源极及接收低电平参考电压VSS。请再参照图7。在预充电期间Tp中，前一级扫描信号S (i-Ι)与本级发光信号E (i)为致能，而本级扫描信号S(i)为非致能。据此，晶体管102、103、104、105及106为导通而晶体管M31及M37为截止，使得电容C2的第一端C2_E1相较于第二端C2_E2具有预充电电压Vpre，且电容C3的第一端C3_E1相较于第二端C3_E2亦具有预充电电压Vpre。举例来说，预充电电压Vpre例如满足方程式(8)Vpre = VDD-VSS = VDD(8)
在预写入期间Tr中，前一级扫描信号S(i-l)为致能，而本级发光信号E (i)及本级扫描信号S (i)为非致能。据此，晶体管M32、M33、M35及M36为导通而晶体管M31、M34及M37为截止，其中导通的晶体管M33短路连接晶体管M35的栅极与漏极，使晶体管M35被偏压为二极管配置。如此，使得电容C2两端的电压经包括晶体管M35及OLED元件Dl的路径放电至临界电压Vthl，而电容C3两端的电压经包括晶体管M35、M36及OLED元件Dl的路径放电至临界电压Vth2，其中临界电压Vthl及Vth2满足方程式(9)Vthl = Vth2 = Vth_M35+Vth_Dl(9)
其中Vth_M35及Vth_Dl分别为晶体管M35及OLED元件Dl的临界导通电压。换句话说，电容C2及C3记录晶体管M35及OLED元件Dl的临界导通电压的和。在数据写入期间Tw中，本级扫描信号S(i)为致能，而前一级扫描信号S(i-l)及本级发光信号E (i)为非致能。据此晶体管M31及M37为导通而晶体管M32-M36为截止，使得电容Cl两端被充电至数据电压Vdata，电容C2两端持续存储临界电压Vthl，而电容C3两端的电压Vth2'因应晶体管M37的导通而满足以下方程式(10)Vth2' = Vth_M35+Vth_DI-Vdischarge(10)其中放电电压Vdischarge与数据电压Vdata的电平相关。进一步言之，晶体管M37具有高导通阻抗Ron，而放电电压Vdischarge的放电速度取决于晶体管M37导通时的高导通阻抗Ron ;如此，使得在不同电平的数据电压Vdata下，对OLED元件Dl的衰减进行不同程度的补偿。换句话说，晶体管M37用以在数据写入期间Tw中将数据电压Vdata提供驱动节点Nd，使驱动节点Nd上的驱动电压Vdr可追随数据电压Vdata的电平，藉此在数据电压Vdata对应至不同的电压电平时，经由提供数据电压Vdata至驱动节点Nd来对OLED元件Dl的临界导通电压上升的元件特性衰退做出不同程度的补偿。在驱动期间Te中，本级与前一级扫描信号S(i)与S(i-l)为非致能，而本级发光信号E(i)为致能。据此晶体管M34及M35为导通而晶体管M31-M33及M36-M37为截止，以将电容C2的第一端C2E1至电容Cl的第二端C1E2的跨压，即是临界电压Vthl及数据电压Vdata的和，施加于晶体管M35的栅极与源极及OLED元件D2上。如此，配合方程式(8)可知，其中晶体管M35的栅极与源极电压Vgs_M35满足方程式(11)Vgs_M35 = VthI+Vdata~Vth_DI = Vth_M3 5+Vth_DI+Vdata~Vth_DI= Vth_M35+Vdata(11)由于晶体管M35的栅极-源极电压Vgs_M35可以方程式(10)表示，如此流经晶体管M35的源极电流I，即是流经OLED单元Dl的驱动电流，满足方程式(12)I = k(Vgs_M35-Vth_M35)2 = k[ (Vth_M35+Vdata) _Vth_M35]2= k [Vdata]2(12)由方程式(11)可知，通过OLED元件Dl的电流方程式不会受到晶体管M35的临界导通电压Vth_M35及OLED元件Dl的临界导通电压Vth_Dl的影响。据此，即便晶体管M35及OLED元件Dl的临界导通电压Vth_M35及Vth_Dl因为应力效应而上升，驱动电流I的大小仍不受其的影响，而只有跟数据电压Vdata相关。换句话说，本实施例的OLED像素电路40可对应地针对其中的驱动晶体管M35及OLED元件Dl的临界导通电压变异量进行补偿。此外，本实施例的OLED像素电路40亦具有电致补偿单元u3，来针对显示电致元件u2的亮度衰减进行补偿。此外，在本实施例的OLED像素电路40中，驱动节点Nd上的驱动电压Vdr与晶体管M35及OLED元件Dl的临界导通电压Vth_M35及Vth_Dl相关；当晶体管M35及OLED元件Dl的临界导通电压Vth_M35及Vth_Dl因应力效应的影响而变得越高时，驱动电压Vdr对应至较高的电压电平。这样一来，电致补偿单元u3中的晶体管M38可响应于具有较高电压电平的驱动电压Vdr (请参照方程式(9))，对应地提供较大的驱动电流来对OLED元件D2进行驱动。换句话说，OLED元件D2可根据OLED元件Dl及晶体管M35的临界导通电压Vth_M35及Vth_Dl的变异幅度来对应地调整亮度；当临界导通电压Vth_M35及Vth_Dl的变异量越大时，驱动电压Vdr的电平越高，而驱动OLED元件D2的电流就越大。本发明上述实施例的OLED像素电路中包括作为显示操作的显示电致元件及提供驱动电压驱动显示电致元件的像素驱动单元，其中驱动电压的电平相关于显示电致元件的老化因子电压。本发明上述实施例的OLED像素电路更使用包括补偿电致元件的电致补偿单元，以根据驱动电压驱动补偿电致元件发光，藉此经由补偿电致元件来对显示电致元件进行老化衰退补偿。据此，相较于传统OLED显示器技术，本发明上述实施例的OLED像素电路具有可针对其中的显示电致元件进行老化因子电压进行补偿的优点。综上所述，虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种有机发光二极管OLED像素电路，包括 一驱动节点； 一像素驱动单元，耦接至一数据线以接收一数据电压，并响应于该数据电压提供一驱动电压至该驱动节点； 一显示电致元件,稱接至该驱动节点，该显示电致元件响应于该驱动电压发光,其中该驱动电压的电平相关于该显示电致元件的一老化因子电压，该老化因子电压对应至该显示电致元件的使用时间；以及 一电致补偿单元，耦接至该驱动节点，该电致补偿电路包括一补偿电致元件，该电致补偿单元根据该驱动电压驱动该补偿电致元件发光，藉此经由该补偿电致元件来对该显示电致元件进行老化衰退补偿。
2.如权利要求I所述的OLED像素电路，其中该电致补偿单元包括 一辅助驱动单元，耦接至该驱动节点，该辅助驱动单元根据该驱动电压决定一辅助驱动电流，并据以驱动该补偿电致元件发光。
3.如权利要求2所述的OLED像素电路，其中该辅助驱动单元包括 一晶体管，栅极耦接至该驱动节点以接收该驱动电压，漏极接收一高电位参考电压，源极耦接至该补偿电致元件。
4.如权利要求3所述的OLED像素单元，其中该补偿电致元件包括 一 0LED,正端耦接至该晶体管的源极，负端接收一低电位参考电压。
5.如权利要求2所述的OLED像素单元，其中该辅助驱动单元包括 一晶体管，源极耦接至该驱动节点以接收该驱动电压，漏极耦接至该补偿电致元件，栅极接收一低电位参考电压。
6.如权利要求5所述的OLED像素单元，其中该补偿电致元件包括 一 0LED,正端耦接至该晶体管的漏极，负端接收该低电位参考电压。
7.如权利要求I所述的OLED像素单元,其中该显示电致元件包括 一 0LED,正端耦接至该驱动节点接收该驱动电压，负端接收一低电位参考电压。
8.如权利要求I所述的OLED像素单元，其中该像素驱动单元包括 一节点； 一第一晶体管，栅极接收一本级扫描信号，源极耦接至该节点，漏极耦接至该数据线以接收该数据电压； 一第二晶体管，栅极耦接至该节点，漏极接收一高电位参考电压，源极耦接至该驱动节点；及 一电容，第一端耦接至该节点，第二端接收一低电位参考电压。
9.如权利要求I所述的OLED像素单元，其中该像素驱动单元包括 一节点； 一第一晶体管，栅极接收一本级扫描信号，漏极耦接至该节点，源极耦接至该数据线以接收该数据电压； 一第二晶体管，栅极耦接至该节点，漏极耦接至该驱动节点，源极接收一高电位参考电压；及 一电容，第一端耦接至该节点，第二端接收该高电位参考电压。
10.如权利要求I所述的OLED像素单元，其中该像素驱动单元包括 一第一节点及一第二节点； 一第一晶体管，栅极接收一本级扫描信号，漏极耦接至该数据线以接收该数据电压，源极耦接至该第一节点； 一第二晶体管，栅极接收该本级扫描信号，漏极耦接至该第一节点，源极耦接至该第二节点； 一第三晶体管，栅极耦接至该第二节点，漏极耦接至该第一节点，源极耦接至该驱动节占. 一第四晶体管，栅极耦接至该第二节点，漏极接收一高电位参考电压，源极耦接至该驱动节点；及 一电容，第一端及第二端分别耦接至该第二节点及接收一时钟信号。
11.如权利要求I所述的OLED像素单元，其中该像素驱动单元包括 一第一节点、一第二节点及一第三节点； 一第一晶体管，栅极接收一前一级扫描信号，漏极耦接至该第一节点，源极接收一低电位参考电压； 一第二晶体管，栅极接收该前一级扫描信号，漏极耦接至该第三节点，源极耦接至该第二节点； 一第三晶体管，栅极接收该前一级扫描信号，漏极耦接至该第三节点，源极耦接至该驱动节点； 一第四晶体管，栅极接收一本级扫描信号，漏极接收该数据电压，源极耦接至该第一节占. 一第五晶体管，栅极接收该本级扫描信号，漏极接收该数据电压，源极耦接至该驱动节占. 一第六晶体管，栅极接收一本级发光信号，漏极接收该高电位参考电压，源极耦接至该第三节点； 一第七晶体管，栅极耦接至该第二节点，漏极耦接至该第三节点，源极耦接至显示电致元件u2 ； 一第一电容，两端分别耦接至该第一节点及接收该低电位参考电压； 一第二电容，两端分别耦接至该第一及该第二节点 '及 一第三电容，两端分别耦接至该驱动节点及接收该低电位参考电压。
全文摘要
一种有机发光二极管像素电路，其中包括驱动节点、像素驱动单元、显示电致元件及电致补偿单元。像素驱动单元耦接至数据线以接收数据电压，并响应于数据电压提供驱动电压至驱动节点。显示电致元件耦接至驱动节点，显示电致元件响应于驱动电压发光，其中驱动电压的电平相关于显示电致元件的老化因子电压，老化因子电压对应至电致元件的使用时间。电致补偿单元耦接至驱动节点，电致补偿电路包括补偿电致元件，电致补偿单元根据驱动电压驱动补偿电致元件发光，藉此经由补偿电致元件来对显示电致元件进行老化衰退补偿。
文档编号G09G3/32GK102930818SQ20111022655
公开日2013年2月13日 申请日期2011年8月8日 优先权日2011年8月8日
发明者黄显雄, 王文俊, 廖文堆, 王宗裕, 黄志鸿 申请人:东莞万士达液晶显示器有限公司, 胜华科技股份有限公司
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