專利名稱：電致發(fā)光裝置的像素單元、電致發(fā)光裝置及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種電致發(fā)光(electroluminescence，EL)裝置，特別是有關(guān)于一種有機(jī)電致發(fā)光裝置的像素單元。
背景技術(shù)：
電致發(fā)光(electroluminescence，EL)裝置是一種利用電子與空穴再結(jié)合的現(xiàn)象來發(fā)光的裝置。EL裝置通常包括薄膜晶體管(thin film transistor，TFT)及發(fā)光二極管(light-emitting diode，LED)，且發(fā)光二極管還包括發(fā)光層。假使發(fā)光層包含有機(jī)發(fā)光材料，此裝置成為有機(jī)EL裝置。當(dāng)電流通過LED裝置的陰極及陽極間時，光則透過發(fā)光層發(fā)射出去。
一般而言，EL裝置可分為電壓驅(qū)動及電流驅(qū)動裝置兩種類型。與電流驅(qū)動EL裝置相比較，由于TFT的閾值電壓及遷移率不同，使得電壓驅(qū)動EL裝置具有不均勻像素亮度的缺點(diǎn)。關(guān)于電流驅(qū)動EL裝置，已公開于美國專利第6,373,545號，『有源陣列電致發(fā)光裝置』(U.S.Patent No.6,373,545 toKnapp，“Active Matrix Electroluminescence Device”)，以及美國專利第6,501,466號，『有源陣列顯示裝置及其驅(qū)動電路』(U.S.Patent No.6,501,466 to Yamagishi，“Active Matrix Type Display Apparatus andDrive Circuit Thereof”)。
對于電流驅(qū)動EL裝置而言，流過LED的電流大小決定灰度值或像素亮度。以六位灰度為例，假使最大灰度電流為2.5μA，則最小灰度電流接近0.04(＝2.5/[26-1])μA。數(shù)據(jù)線負(fù)載，即對應(yīng)像素的數(shù)據(jù)線的電阻值及寄生電容值，對較小灰度電流有不利的影響。舉例來說，假使當(dāng)對應(yīng)的掃描線關(guān)斷時，寄生電容器沒有被充電或放電至穩(wěn)定的狀態(tài)，則造成異常的像素顯示。因此，在改善電流驅(qū)動EL裝置的設(shè)計中，期望能夠使得電流驅(qū)動EL裝置，尤其是在較小的灰度區(qū)域內(nèi)，可提供正確灰度顯示及均勻亮度。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，為了解決上述問題，本發(fā)明主要目的在于提供一種電致發(fā)光裝置的像素單元。
為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明提出一種電致發(fā)光裝置的像素單元，包括掃描線、數(shù)據(jù)線、電流鏡像電路、發(fā)光二極管及電容器。掃描線傳送具有第一狀態(tài)及第二狀態(tài)的電壓信號。電流鏡像電路包括第一晶體管及第二晶體管，且第二晶體管的柵極耦接第一晶體管的柵極。根據(jù)電壓信號的第一狀態(tài)，第一電流流經(jīng)第一晶體管而至數(shù)據(jù)線，且與第一電流成比例的第二電流流經(jīng)第二晶體管。發(fā)光二極管耦接第二晶體管。根據(jù)電壓信號的第一狀態(tài)，電容器被第一電流充電至電壓電平，且在電壓信號的第二狀態(tài)期間，電容器用以維持第二電流。
此外，像素單元還包括一重置電路，用以重置該發(fā)光二極管。
為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明還提出一種電致發(fā)光裝置，包括多條掃描線、多條數(shù)據(jù)線及一像素陣列。每一掃描線傳送對應(yīng)的電壓信號，且該電壓信號具有第一狀態(tài)及第二狀態(tài)。每一像素對應(yīng)一組交錯的掃描線及數(shù)據(jù)線，其中，每一像素包括電流鏡像電路、發(fā)光二極管及電容器。電流鏡像電路具有第一晶體管及第二晶體管，且第二晶體管的柵極耦接第一晶體管的柵極。根據(jù)電壓信號的第一狀態(tài)，第一電流流經(jīng)第一晶體管而至對應(yīng)的數(shù)據(jù)線，且與第一電流成比例的第二電流流經(jīng)第二晶體管。發(fā)光二極管耦接第二晶體管。根據(jù)電壓信號的第一狀態(tài)，電容器被第一電流充電至電壓電平，且在電壓信號的第二狀態(tài)期間，電容器用以維持第二電流。
此外，每一像素還包括一晶體管，此晶體管的柵極耦接前一掃描線，其第一端及第二端分別耦接發(fā)光二極管的兩端。
為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明還提出一種操作電致發(fā)光裝置的方法，包括提供多條掃描線及多條數(shù)據(jù)線，并提供顯示陣列。每一像素對應(yīng)一組交錯的掃描線及數(shù)據(jù)線。傳送電壓信號至對應(yīng)一像素的掃描線，且電壓信號具有第一狀態(tài)及第二狀態(tài)。提供電流鏡像電路，其中，電流鏡像電路包括第一晶體管及第二晶體管，且第二晶體管的柵極耦接第一晶體管的柵極。根據(jù)電壓信號的第一狀態(tài)，使第一電流流經(jīng)第一晶體管而至對應(yīng)此像素的數(shù)據(jù)線。根據(jù)電壓信號的第一狀態(tài)，使與第一電流成比例的第二電流流經(jīng)第二晶體管。耦接發(fā)光二極管至第二晶體管。根據(jù)電壓信號的第一狀態(tài)，以第一電流對電容器充電至，以及在電壓信號的第二狀態(tài)期間，維持第二電流。
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施例的EL裝置的像素的電路圖。
圖2是表示本發(fā)明二實(shí)施例的EL裝置的像素的電路圖。
符號說明10、50～像素；12、12’～掃描線；14～數(shù)據(jù)線；14-2～電阻器；14-4～寄生電容器；16～第一開關(guān)晶體管；18～第二開關(guān)晶體管；26～第一晶體管；28～第二晶體管；30～電容器；32～LED；60～電容器；VDD～第一電壓源；VSS～第二電壓源具體實(shí)施方式

圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施例的電致發(fā)光(electroluminescence，EL)裝置的像素10的電路圖。本發(fā)明的EL裝置包括多條掃描線、多條數(shù)據(jù)線、及形成于多行及多列的像素陣列。EL裝置可還包括掃描驅(qū)動器(未顯示)及數(shù)據(jù)驅(qū)動器(未顯示)，掃描驅(qū)動連續(xù)地提供電壓信號以選擇掃描線，且數(shù)據(jù)驅(qū)動器連續(xù)地電流信號至數(shù)據(jù)線。一般而言，在一幀時間中，掃描驅(qū)動器每次掃描一行的像素。一幀時間則表示每一行的像素被掃描的期間。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，EL裝置包括有機(jī)EL裝置，且有機(jī)EL裝置還包括有激發(fā)光二極管(organic light emitting diode，OLED)或高分子發(fā)光二極管(polymerlight emitting diode，PLED)。OLED與PLED間的差異在于使用在發(fā)光層的發(fā)光分子的尺寸。OLED的發(fā)光分子小于PLED的發(fā)光分子。
每一像素對應(yīng)一組交錯的掃描線及數(shù)據(jù)線。參閱圖1，對應(yīng)掃描線12及數(shù)據(jù)線14的像素10包括第一開關(guān)晶體管16、第二開關(guān)晶體管18、電流鏡像電路(未顯示)、電容器30、以及發(fā)光二極管(LED)32，其中，電流鏡像電路包括第一晶體管26及第二晶體管28。掃描驅(qū)動器提供電壓信號VSCAN至掃描線12，且電壓信號VSCAN具有第一狀態(tài)及第二狀態(tài)，例如分別為高邏輯狀態(tài)及低邏輯狀態(tài)。數(shù)據(jù)線14具有數(shù)據(jù)線負(fù)載(顯示于虛線框中)，該數(shù)據(jù)線負(fù)載包括電阻器14-2及寄生電容器14-4。1.5英寸面板的數(shù)據(jù)線負(fù)載可能為1Kohm及10pF，2英寸面板的數(shù)據(jù)線負(fù)載可能為2Kohm及20pF。
第一開關(guān)晶體管16包括柵極16-2、第一端16-4、及第二端16-6。柵極16-2接收電壓信號VSCAN。第一端16-4耦接電容器30的一端(為示出)。第二開關(guān)晶體管18包括柵極18-2、第一端18-4、及第二端18-6。柵極18-2接收電壓信號VSCAN且耦接第一開關(guān)晶體管16的柵極16-2。第一端18-4耦接第一開關(guān)晶體管16的第二端16-6。第二端18-6耦接數(shù)據(jù)線14。電流鏡像電路的第一晶體管26包括柵極26-2、第一端26-4、及第二端26-6。柵極26-2耦接第一開關(guān)晶體管16的第一端16-4及電容器30的一端。第一端26-4耦接電容器30的另一端(未示出)及第一電壓源VDD。第二端26-6耦接第二開關(guān)晶體管18的第一端18-4及第一開關(guān)晶體管16的第二端16-6。電流鏡像電路的第二晶體管28包括柵極28-2、第一端28-4、及第二端28-6。柵極28-2耦接第一開關(guān)晶體管16的第一端16-4及第一晶體管26的柵極26-2。第一端28-4耦接第一電壓源VDD。LED32包括陽極及陰極(未示出)，其中，其陽極耦接第二晶體管28的第二端28-6，其陰極耦接第二電壓源VSS。
第一晶體管26的溝道寬/長比是第二晶體管28的N倍。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，N大約為10。第一電壓源VDD。提供的電壓電平大約介于7V與9V之間，第二電壓源VSS。提供的電壓電平大約介于-8V與-6V之間。電壓信號VSCAN大約介于-6V與8V之間。
在寫入期間，或是根據(jù)提供至掃描線12的電壓信號VSCAN的第一狀態(tài)，第一及第二開關(guān)晶體管16及18導(dǎo)通。第一及第二晶體管26及28也導(dǎo)通。第一電流IDATA由像素10流至數(shù)據(jù)線14。本發(fā)明的EL裝置的數(shù)據(jù)驅(qū)動器提供第一電流IDATA，以作為電流吸收器(current sink)。電容器30由第一電壓源VDD充電，直到電容器30上的電壓達(dá)到電壓電平VSG。電壓電平VSG滿足下列方程式IDATA＝(μCOX/2)×(W/L)×(|VSG|-|VT|)2其中，μ表示載子的移動度，COX表示氧化層電容，W/L表示第一晶體管26的寬長比，VT表示第一晶體管26的閾值電壓。
在一開始，第一電流IDATA由電流I1及I2所提供(以虛線表示)。當(dāng)達(dá)到電壓電平VSG時，電流I1變成零且電流I2等于第一電流IDATA。因此，穩(wěn)定的第一電流IDATA流過第一晶體管26及第二開關(guān)晶體管18而至數(shù)據(jù)線14。在此期間，第二電流IDIODE流過第二晶體管28及LED32而至第二電壓源VSS。由于第一晶體管26的溝道寬/長比是第二晶體管28的N倍，因此第二電流IDIODE大約等于第一電流IDATA的1/N倍。在該實(shí)施例中，第一電流IDATA的范圍是由0.04μA的N倍至2.5的N倍。
在再產(chǎn)生期間，或是根據(jù)電壓信號VSCAN的第二狀態(tài)，第一及第二開關(guān)晶體管16及18關(guān)斷，并接著切斷第一電流IDATA。已被充電至電壓電平VSG的電容器30維持第二電流IDIODE，否則會與第一電流IDATA一同被切斷。換句話說，在電壓信號VSCAN的第二狀態(tài)期間，電壓電平VSG維持流經(jīng)LED32的第二電流IDIODE。
圖1的像素10中，第一及第二開關(guān)晶體管16及18為NMOS晶體管，電流鏡像電路的第一及第二晶體管26及28為PMOS晶體管。然而在其它實(shí)施例中，第一及第二開關(guān)晶體管可以是PMOS晶體管，且第一及第二晶體管26及28可以是NMOS晶體管。
圖2是表示本發(fā)明另一實(shí)施例的EL裝置的像素50的電路圖。除了重置電路(未示出)以外，像素50的電路結(jié)構(gòu)相同于圖1的像素10。重置電路并聯(lián)LED32而配置，以重置LED32，否則LED32將受到寄生電容的不利影響。重置電路包括晶體管60，晶體管60具有柵極60-2、第一端60-4、及第二端60-6。柵極60-2接收來自前一條掃描線12’的電壓信號。第一端60-4及第二端60-6分別耦接LED32的陽極及陰極。當(dāng)掃描線12’被選擇時，晶體管60導(dǎo)通以將剩余電流導(dǎo)入至第二電壓源VSS。由于在掃描線12’后立刻掃描線12，像素50接著執(zhí)行其寫入及再產(chǎn)生期間的操作。
本發(fā)明還提供一種操作EL裝置的方法。提供多條掃描線及數(shù)據(jù)線，以及提供像素陣列。每一像素對應(yīng)交錯的數(shù)據(jù)線及掃描線。具有第一及第二狀態(tài)的電壓信號VSCAN由對應(yīng)像素10的掃描線12所傳送。提供包括第一晶體管26及第二晶體管28的電流鏡像電路。第一晶體管26的柵極26-2耦接第二晶體管28的柵極28-2。根據(jù)電壓信號VSCAN的第一狀態(tài)，第一電流IDATA流經(jīng)第一晶體管26而至對應(yīng)像素10的數(shù)據(jù)線14。根據(jù)電壓信號VSCAN的第一狀態(tài)，與第一電流IDATA成比例的第二電流IDIODE流經(jīng)第二晶體管28。LED32耦接第二晶體管28。根據(jù)電壓信號VSCAN的第一狀態(tài)，電容器30借助第一電流IDATA而被充電至電壓電平VSC。在電壓信號VSCAN的第二狀態(tài)期間，第二電流IDIODE借助電容器30的電壓電平VSG而維持。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一晶體管26的寬長比是第二晶體管28的N倍。在另一實(shí)施例中，提供第一開關(guān)晶體管16及第二開關(guān)晶體管18，且第一電流IDATA流經(jīng)第一晶體管26及第二開關(guān)晶體管18。
此外，在另一實(shí)施例中，提供晶體管60以重置LED32。晶體管60的柵極60-2接收前一掃描線12’所傳送的電壓信號，其第一端60-4及第二端60-6分別耦接LED32的陽極及陰極。在選擇掃描線12后，LED32立刻被重置。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進(jìn)行各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所提出的權(quán)利要求限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種電致發(fā)光裝置的像素單元，包括一掃描線，對應(yīng)該像素單元，用以傳送一電壓信號，其中，該電壓信號具有一第一狀態(tài)及一第二狀態(tài)；一數(shù)據(jù)線，對應(yīng)該像素單元一電流鏡像電路，包括一第一晶體管及一第二晶體管，且該第二晶體管的柵極耦接該第一晶體管的柵極，其中，根據(jù)該電壓信號的該第一狀態(tài)，一第一電流流經(jīng)該第一晶體管而至該數(shù)據(jù)線，且與該第一電流成比例的一第二電流流經(jīng)該第二晶體管；一發(fā)光二極管，耦接該第二晶體管；以及一電容器，根據(jù)該電壓信號的該第一狀態(tài)而被該第一電流充電至一電壓電平，且在該電壓信號的該第二狀態(tài)期間，維持該第二電流。
2.如權(quán)利要求1所述的電致發(fā)光裝置的像素單元，還包括一第一開關(guān)晶體管，接收該電壓信號；以及一第二開關(guān)晶體管，接收該電壓信號。
3.如權(quán)利要求1所述的電致發(fā)光裝置的像素單元，還包括一重置電路，用以重置該發(fā)光二極管。
4.如權(quán)利要求3所述的電致發(fā)光裝置的像素單元，其中，該重置電路包括一晶體管，并聯(lián)該發(fā)光二極管而配置。
5.如權(quán)利要求3所述的電致發(fā)光裝置的像素單元，其中，該重置電路包括一晶體管，該晶體管的柵極耦接前一掃描線。
6.如權(quán)利要求1所述的電致發(fā)光裝置的像素單元，其中，該第一晶體管的溝道寬長比是該第二晶體管的溝道寬長比的倍數(shù)。
7.如權(quán)利要求1所述的電致發(fā)光裝置的像素單元，其中，該第一電流等于該第二電流乘上溝道寬長。
8.如權(quán)利要求1所述的電致發(fā)光裝置的像素單元，其中第一電流由以下式子所表示，I＝(μCOX/2)×(W/L)×(|VC|-|VT|)2其中，I表示第一電流，μ表示載子的移動度，COX表示氧化層電容，W/L表示第一晶體管的寬長比，VC表示該電壓電平，VT表示第一晶體管的閾值電壓。
9.如權(quán)利要求1所述的電致發(fā)光裝置的像素單元，其中，該電壓電平維持一幀時間。
10.一種操作電致發(fā)光裝置的方法，包括下列步驟提供多條掃描線；提供多條數(shù)據(jù)線；提供一顯示陣列，每一該像素對應(yīng)一組交錯的該掃描線及該數(shù)據(jù)線；傳送一電壓信號至對應(yīng)該多個像素中之一的該掃描線，其中，該電壓信號具有一第一狀態(tài)及一第二狀態(tài)；于每一該像素中提供一電流鏡像電路，其中，該電流鏡像電路包括一第一晶體管及一第二晶體管，且該第二晶體管的柵極耦接該第一晶體管的柵極；根據(jù)該電壓信號的該第一狀態(tài)，使一第一電流流經(jīng)該第一晶體管而至對應(yīng)該像素的該數(shù)據(jù)線；根據(jù)該電壓信號的該第一狀態(tài)，使與該第一電流成比例的一第二電流流經(jīng)該第二晶體管；耦接一發(fā)光二極管至該第二晶體管；根據(jù)該電壓信號的該第一狀態(tài)，以該第一電流對一電容器充電至；以及在該電壓信號的該第二狀態(tài)期間，維持該第二電流。
11.如權(quán)利要求10所述的操作電致發(fā)光裝置的方法，還包括，于每一該像素中提供一第一開關(guān)晶體管及一第二開關(guān)晶體管。
12.如權(quán)利要求11所述的操作電致發(fā)光裝置的方法，還包括，使該第一電流流經(jīng)該第一晶體管及該第二開關(guān)晶體管而至對應(yīng)的該數(shù)據(jù)線。
13.如權(quán)利要求10所述的操作電致發(fā)光裝置的方法，還包括，于每一該像素中提供一晶體管，該晶體管的柵極耦接前一掃描線，該晶體管的第一端及第二端分別耦接該發(fā)光二極管的兩端。
14.如權(quán)利要求10所述的操作電致發(fā)光裝置的方法，還包括重置該發(fā)光二極管。
15.如權(quán)利要求10所述的操作電致發(fā)光裝置的方法，其中，該第一晶體管的溝道寬長比是該第二晶體管的溝道寬長比的倍數(shù)。
全文摘要
一種電致發(fā)光裝置的像素單元，包括掃描線、數(shù)據(jù)線、電流鏡像電路、發(fā)光二極管及電容器。掃描線傳送具有第一狀態(tài)及第二狀態(tài)的電壓信號。電流鏡像電路包括第一晶體管及第二晶體管，且第二晶體管的柵極耦接第一晶體管的柵極。根據(jù)電壓信號的第一狀態(tài)，第一電流流經(jīng)第一晶體管而至數(shù)據(jù)線，且與第一電流成比例的第二電流流經(jīng)第二晶體管。發(fā)光二極管耦接第二晶體管。根據(jù)電壓信號的第一狀態(tài)，電容器被第一電流充電至電壓電平，且在電壓信號的第二狀態(tài)期間，電容器用以維持第二電流。
文檔編號G09G3/30GK1571005SQ200410064420
公開日2005年1月26日 申請日期2004年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月28日
發(fā)明者曾戎駿 申請人:友達(dá)光電股份有限公司