專利名稱：有機發(fā)光顯示器像素驅動電路與方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于有機發(fā)光顯示器的驅動電路與方法，且特別涉及一種用于有機發(fā)光顯示器的像素驅動電路與方法。
背景技術：
使用有機發(fā)光二極管(organic light emitting diode)的有機發(fā)光顯示器(organic light emitting display)由于具有自發(fā)光、高亮度、高對比、廣視角以及反應速度快等優(yōu)點，目前有關的研究單位無不致力于其特性與驅動電路的研究。雖然有機發(fā)光顯示器具有上述的優(yōu)點，但仍然有些問題亟待解決。
圖1是基本的驅動電路，用于驅動構成有機發(fā)光顯示器像素(pixel)的有機發(fā)光二極管OLED。圖1的電路是通過連接于掃描線(scan line)SL的薄膜晶體管(thin-film transistor，簡稱為TFT)T2導通時送入數(shù)據(jù)儲存于儲存電容Cs，再由儲存電容Cs上的儲存電壓決定通過薄膜晶體管T1的電流，進而決定有機發(fā)光二極管OLED本身的亮度。這種電路雖然簡單，但是會面臨閾值電壓(threshold voltage)漂移以及有機發(fā)光二極管的材料壽命等問題。
所謂的閾值電壓漂移，是指驅動開關的閾值電壓會隨工藝與時間等因素而變動，進而影響通過有機發(fā)光二極管的電流。如此一來，即使像素接收了同樣的數(shù)據(jù)信號，顯示的亮度也不會均勻。針對這個問題，H.Kageyama等人在SID2004發(fā)表的論文“A 2.5-inch OLED Display with aThree-TFT Pixel Circuit for Clamped Inverter Driving”中提出了如圖2所示的驅動電路。圖2的電路是通過薄膜晶體管T2和T3對儲存電容Cs作一個箝位動作(clamping)，將薄膜晶體管T1的閾值電壓因子(即VDD-Vth，其中Vth為薄膜晶體管T1的閾值電壓)儲存在儲存電容Cs中。如此在有機發(fā)光二極管OLED的外加電場周期(也就是發(fā)光的時候)，儲存在儲存電容Cs的電壓就可以和驅動開關T1的閾值電壓相互抵消，解決了因為閾值電壓漂移而導致亮度不均的問題。
而在有機發(fā)光二極管的材料壽命部分，Dechun Zou等人在JapaneseJournal of Applied Physics，vol.37，pp.L1406-L1408，1998發(fā)表的論文“Improvement of Current-Voltage Characteristics in Organic Light EmittingDiodes by Application of Reversed-Bias Voltage”中提及在有機發(fā)光二極管的外加電場周期會產(chǎn)生極化現(xiàn)象。請參照圖3與圖4。圖3顯示在有機發(fā)光二極管的無外加電場周期時(也就是不發(fā)光的時候)，其內部雜質離子不均勻散布的狀況，而圖4則顯示外加電場周期的狀況。在外加電場周期時，跨接于有機發(fā)光二極管的外加電場E會對內部的雜質離子產(chǎn)生正負電荷分離的效應，因而有一對抗外加電場E的內部反向電場R產(chǎn)生，此即為極化現(xiàn)象。極化現(xiàn)象不僅會縮短有機發(fā)光二極管的材料壽命，更會減低流通于有機發(fā)光二極管的電子、空穴的遷移率，造成發(fā)光效率降低。
針對極化現(xiàn)象，Si Yujuan等人在IEEE Transactions on Electron Devices，vol.50，issue 4，pp.1137-1141，April 2003發(fā)表的論文“A Simple andEffective AC Pixel Driving Circuit for Active Matrix OLED”提出了如圖5所示的電路。圖5的電路以電壓源Vref在0V與高電位之間切換，讓有機發(fā)光二極管OLED可以有一段逆向偏壓的時間。這個逆向偏壓可以將分離的正負雜質離子往反方向推，消除極化現(xiàn)象，因此可以增加有機發(fā)光二極管的材料壽命以及內部電子、空穴的遷移率，發(fā)光效率自然也跟著提高。
由以上說明可知，目前的技術只能解決閾值電壓漂移與極化現(xiàn)象其中之一，還沒有技術能兩者兼顧。本發(fā)明的目的，就是要同時解決這兩個問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是要提供一種有機發(fā)光顯示器像素驅動電路，以克服閾值電壓漂移所造成的亮度不均，同時也消除極化現(xiàn)象，以增加有機發(fā)光二極管的材料壽命，并且提高電子、空穴的遷移率。
本發(fā)明的另一目的是提供一種有機發(fā)光顯示器像素驅動方法，以提前完成驅動開關閾值電壓的箝位動作，放寬對于開關時間控制的要求。
為達成上述及其他目的，本發(fā)明提出一種有機發(fā)光顯示器像素驅動電路，包括薄膜晶體管、儲存電容、以及有機發(fā)光二極管。薄膜晶體管的源極(source)連接于直流電壓源，儲存電容的第一端連接于薄膜晶體管的柵極(gate)，有機發(fā)光二極管的陰極(cathode)連接于地線(ground)。其中，當上述的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路處于箝位階段時，薄膜晶體管的柵極連接于漏極(drain)，儲存電容的第二端連接于地線。當上述的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路處于發(fā)光階段時，儲存電容的第二端連接于數(shù)據(jù)線(data line)，有機發(fā)光二極管的陽極(anode)連接于薄膜晶體管的漏極。最后，當上述的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路處于逆向階段時，薄膜晶體管的柵極連接于漏極，儲存電容的第二端連接于數(shù)據(jù)線，有機發(fā)光二極管的陽極連接于薄膜晶體管的漏極。
在一實施例中，當上述的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路處于發(fā)光階段時，會自數(shù)據(jù)線接收數(shù)據(jù)電壓與參考電壓，由數(shù)據(jù)電壓與參考電壓共同決定薄膜晶體管的導通時間。
上述的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路，在一實施例中，參考電壓為三角波電壓。
上述的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路，在一實施例中，會自數(shù)據(jù)線接收負電壓。
從另一觀點來看，本發(fā)明另提出一種有機發(fā)光顯示器像素驅動方法，其特征在于在連接于掃描線的開關裝置導通之前，將薄膜晶體管的閾值電壓儲存于儲存電容。
上述的有機發(fā)光顯示器像素驅動方法，在一實施例中，上述的薄膜晶體管驅動有機發(fā)光二極管。
上述的有機發(fā)光顯示器像素驅動方法，在一實施例中還包括以數(shù)據(jù)電壓與參考電壓共同決定薄膜晶體管的導通時間。
上述的有機發(fā)光顯示器像素驅動方法，在一實施例中還包括于上述的有機發(fā)光二極管的無外加電場周期，施加逆向偏壓于上述的有機發(fā)光二極管。
本發(fā)明是將驅動開關的閾值電壓儲存在儲存電容之中，用來抵消驅動開關本身的閾值電壓，因此能克服閾值電壓漂移所造成的亮度不均。同時本發(fā)明也利用逆向偏壓以消除極化現(xiàn)象，因此能增加有機發(fā)光二極管的材料壽命，并且提高電子、空穴的遷移率。另外，本發(fā)明因為提前完成驅動開關閾值電壓的箝位動作，不需要占用有機發(fā)光二極管的外加電場周期，所以能放寬對于開關時間控制的要求。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉本發(fā)明之較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。


圖1與圖2為已有技術的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路的電路圖。
圖3與圖4為有機發(fā)光二極管極化現(xiàn)象的示意圖。
圖5為已有技術的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路的電路圖。
圖6為根據(jù)本發(fā)明一實施例的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路的電路圖。
圖7為根據(jù)本發(fā)明一實施例的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路其中的驅動開關柵極電壓變化圖。
圖8為根據(jù)本發(fā)明一實施例的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路的操作示意圖。
圖9為根據(jù)本發(fā)明一實施例的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路的等效電路圖。
圖10與圖11為根據(jù)本發(fā)明一實施例的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路的操作示意12為根據(jù)本發(fā)明一實施例的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路的等效電路圖。
圖13與圖14為根據(jù)本發(fā)明一實施例的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路的操作示意圖。
主要元件標記說明Cref電容器Cs儲存電容DL數(shù)據(jù)線E電場GND地線OLED有機發(fā)光二極管Q1～Q5薄膜晶體管R反向電場SL掃描線T1～T3薄膜晶體管TON導通時間Vdata、VG、VH、VP、Vsweep電壓信號VDD直流電壓源Vref電壓源Vth閾值電壓具體實施方式

圖6為根據(jù)本發(fā)明一實施例的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路的電路圖。本實施例的驅動電路包括薄膜晶體管Q1～Q5、儲存電容Cs、以及有機發(fā)光二極管OLED。其中薄膜晶體管Q1的源極連接于直流電壓源VDD，柵極連接于儲存電容Cs的第一端。有機發(fā)光二極管OLED的陰極連接于地線GND。薄膜晶體管Q2根據(jù)接收自掃描線SL的信號，導通或關斷儲存電容Cs的第二端與數(shù)據(jù)線DL。薄膜晶體管Q3連接于薄膜晶體管Q1的柵極與漏極之間。薄膜晶體管Q4連接于儲存電容Cs的第二端與地線GND之間。薄膜晶體管Q5連接于薄膜晶體管Q1的漏極與有機發(fā)光二極管OLED的陽極之間。在本實施例中，Q1又稱為驅動開關，因為有機發(fā)光二極管OLED是由Q1負責驅動。
本實施例的驅動電路是在三個操作階段當中不斷循環(huán)，這三個階段依序為箝位階段、發(fā)光階段、以及逆向階段。圖7顯示了本實施例的驅動電路當中，驅動開關Q1的柵極電壓VG在三個操作階段的演變，詳情請見下面的說明。
在箝位階段時，薄膜晶體管Q1、Q3、Q4導通，而Q2與Q5關斷，使薄膜晶體管Q1的柵極連接于漏極，儲存電容Cs的第二端連接于地線GND，導通狀態(tài)就如圖8的實線部分所示。此時驅動開關Q1可以等效為二極管，而圖8的電路可以簡化為如圖9的等效電路?？缃釉诙O管Q1上的電壓就是薄膜晶體管Q1的閾值電壓Vth，而跨接在儲存電容Cs兩端的電壓就是(VDD-Vth)，這也就是薄膜晶體管Q1的柵極電壓VG，如圖7所示。此時已經(jīng)完成了閾值電壓因子VDD-Vth的箝位，也就是將閾值電壓Vth儲存在儲存電容Cs中。
在發(fā)光階段時，薄膜晶體管Q1、Q2、Q5導通，而Q3與Q4關斷，使儲存電容Cs的第二端連接于數(shù)據(jù)線DL，有機發(fā)光二極管OLED的陽極連接于薄膜晶體管Q1的漏極，導通狀態(tài)如圖10的實線部分所示。這個階段會從數(shù)據(jù)線DL送入數(shù)據(jù)電壓Vdata與參考電壓Vsweep，使柵極電壓VG上升到(VDD-Vth+Vdata+Vsweep)，如圖7所示。驅動開關Q1的導通條件為VDD-VG＞Vth，也就是VDD-(VDD-Vth+Vdata+Vsweep)＞Vth，整理后可得驅動開關Q1的導通條件，也就是有機發(fā)光二極管OLED的發(fā)光條件為(Vdata+Vsweep)＜0。值得注意的是，最后的條件不等式當中沒有閾值電壓Vth，這是由于儲存電容Cs的箝位動作使閾值電壓Vth在驅動開關Q1的導通條件當中自相抵消，如此就消除了閾值電壓Vth漂移的影響。
由以上說明可知，薄膜晶體管Q1的導通時間，也就是有機發(fā)光二極管OLED的發(fā)光時間，是由數(shù)據(jù)電壓Vdata與參考電壓Vsweep共同決定。如圖7所示，在本實施例中，數(shù)據(jù)電壓Vdata是直流電壓，而參考電壓Vsweep是固定波形的三角波電壓。當(Vdata+Vsweep)＜0的條件成立，VG會小于VDD-Vth，因此圖7的Ton就是有機發(fā)光二極管OLED的發(fā)光時間。在本實施例中，參考電壓Vsweep的波形是固定的，所以會根據(jù)不同的像素數(shù)據(jù)而送入不同的數(shù)據(jù)電壓Vdata，藉以控制有機發(fā)光二極管OLED的發(fā)光時間Ton，以控制有機發(fā)光二極管OLED的亮度。
在逆向階段時，薄膜晶體管Q1、Q2、Q3、Q5導通，而Q4關斷，使薄膜晶體管Q1的柵極連接于漏極，儲存電容Cs的第二端連接于數(shù)據(jù)線DL，有機發(fā)光二極管OLED的陽極連接于薄膜晶體管Q1的漏極，導通狀態(tài)如圖11的實線部分所示。由于薄膜晶體管Q3導通，驅動開關Q1可以等效成二極管，而本實施例的驅動電路可以等效為如圖12所示的電路。這個階段會從數(shù)據(jù)線DL送入負電壓-VH，使柵極電壓VG落到VDD-Vth-VH，如圖7所示。因為負電壓-VH的負值夠大，滿足VH＞VDD-Vth，所以會使柵極電壓VG＜0，如此就可提供有機發(fā)光二極管OLED一個逆向偏壓，以消除極化現(xiàn)象。
如圖7所示，當驅動開關Q1的柵極電壓VG落到VDD-Vth-VH之后，會隨著儲存電容Cs充電而回升，一旦柵極電壓VG回升到0V，有機發(fā)光二極管OLED就有可能導通發(fā)光。為了避免這個問題，本實施例的驅動電路必須在柵極電壓VG回升到0V之前再度進入箝位階段，而再度進入箝位階段之前有兩個短暫的轉換步驟。首先是關斷薄膜晶體管Q2，移除負電壓-VH，此時的導通狀態(tài)如圖13的實線部分所示，然后是導通薄膜晶體管Q4，此時的導通狀態(tài)如圖14的實線部分所示。這時候柵極電壓VG會升上圖7當中標示為VP的高點，使驅動開關Q1因為逆向偏壓而關斷，而有機發(fā)光二極管OLED會提供放電路徑使儲存電容Cs放電。雖然有機發(fā)光二極管OLED會發(fā)亮，但因為時間太短，不會影響整體亮度。等到儲存電容Cs的跨壓降到VDD-Vth使驅動開關Q1導通后，就可以關斷薄膜晶體管Q5，進入箝位階段。
本發(fā)明也提出一種對應于上述實施例的有機發(fā)光顯示器像素驅動方法，這個方法的主要特征包括在連接于掃描線SL的薄膜晶體管Q2導通之前，將薄膜晶體管Q1的閾值電壓Vth儲存于儲存電容Cs、以數(shù)據(jù)電壓Vdata與參考電壓Vsweep共同決定薄膜晶體管Q1的導通時間、以及在有機發(fā)光二極管OLED的無外加電場周期，施加逆向偏壓于有機發(fā)光二極管OLED。本領域的技術人員在參考上一個實施例的驅動電路之后，應該能輕易實施本驅動方法，因此不予贅述。
由以上實施例可知，本發(fā)明是將驅動開關的閾值電壓儲存在儲存電容之中，然后在驅動開關的導通條件中自相抵消，因此能克服閾值電壓漂移所造成的亮度不均。同時本發(fā)明也利用逆向偏壓以消除極化現(xiàn)象，因此能增加有機發(fā)光二極管的材料壽命，并且提高電子、空穴的遷移率。另外，本發(fā)明因為提前完成驅動開關閾值電壓的箝位動作，不需要占用有機發(fā)光二極管的外加電場周期，所以能放寬對于薄膜晶體管時間控制的要求。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作些許的更動與改進，因此本發(fā)明的保護范圍當視權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種有機發(fā)光顯示器像素驅動電路，其特征是包括薄膜晶體管，其源極連接于電壓源；儲存電容，其第一端連接于該薄膜晶體管的柵極；以及有機發(fā)光二極管，其陰極接地；其中當在箝位階段時，該薄膜晶體管的柵極連接于漏極，該儲存電容的第二端接地；當在發(fā)光階段時，該儲存電容的第二端連接數(shù)據(jù)線，該有機發(fā)光二極管的陽極連接該薄膜晶體管的漏極；當在逆向階段時，該薄膜晶體管的柵極連接漏極，該儲存電容的第二端連接該數(shù)據(jù)線，該有機發(fā)光二極管的陽極連接該薄膜晶體管的漏極。
2.根據(jù)權利要求1所述的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路，其特征是還包括開關裝置，位于該薄膜晶體管的柵極與漏極之間，接收掃描線的信號，進行開關該儲存電容的第二端與該數(shù)據(jù)線。
3.根據(jù)權利要求2所述的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路，其特征是當處于該發(fā)光階段與該逆向階段時導通該開關裝置。
4.根據(jù)權利要求1所述的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路，其特征是還包括第一開關裝置，連接于該儲存電容的第二端且接地。
5.根據(jù)權利要求4所述的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路，其特征是在該箝位階段時導通該第一開關裝置。
6.根據(jù)權利要求5所述的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路，其特征是還包括第二開關裝置，根據(jù)接收自掃描線的信號，導通或關斷該儲存電容的第二端與該數(shù)據(jù)線。
7.根據(jù)權利要求6所述的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路，其特征是當該發(fā)光階段與該逆向階段時導通該第二開關裝置。
8.根據(jù)權利要求7所述的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路，其特征是當該逆向階段進入該箝位階段時，該第二開關裝置先關斷，然后導通該第一開關裝置。
9.根據(jù)權利要求1所述的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路，其特征是還包括開關裝置，位于該薄膜晶體管的漏極與該有機發(fā)光二極管的陽極之間。
10.根據(jù)權利要求9所述的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路，其特征是在該發(fā)光階段與該逆向階段時導通該開關裝置。
11.根據(jù)權利要求1所述的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路，其特征是在該發(fā)光階段時，由該數(shù)據(jù)線接收數(shù)據(jù)電壓與參考電壓，其共同決定該薄膜晶體管的導通時間。
12.根據(jù)權利要求11所述的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路，其特征是該參考電壓為三角波電壓。
13.根據(jù)權利要求1所述的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路，其特征是在該逆向階段時，由該數(shù)據(jù)線接收負電壓。
14.根據(jù)權利要求1所述的有機發(fā)光顯示器像素驅動電路，其特征是該箝位階段、該發(fā)光階段、以及該逆向階段為依序操作。
15.一種有機發(fā)光顯示器像素驅動方法，其特征是在導通連接于掃描線的開關裝置之前，將薄膜晶體管的閾值電壓因子儲存于儲存電容。
16.根據(jù)權利要求15所述的有機發(fā)光顯示器像素驅動方法，其特征是利用該薄膜晶體管驅動有機發(fā)光二極管。
17.根據(jù)權利要求16所述的有機發(fā)光顯示器像素驅動方法，其特征是還包括以數(shù)據(jù)電壓與參考電壓共同決定該薄膜晶體管的導通時間。
18.根據(jù)權利要求16所述的有機發(fā)光顯示器像素驅動方法，其特征是還包括該有機發(fā)光二極管無外加電場時，施加逆向偏壓于該有機發(fā)光二極管。
全文摘要
一種有機發(fā)光顯示器像素驅動電路與其對應方法。此電路包括薄膜晶體管、儲存電容、以及有機發(fā)光二極管。薄膜晶體管的源極連接于直流電壓源，儲存電容的第一端連接于薄膜晶體管的柵極，有機發(fā)光二極管的陰極連接于地線。其中，當此電路處于箝位階段時，薄膜晶體管的柵極連接于漏極，儲存電容的第二端連接于地線。處于發(fā)光階段時，儲存電容的第二端連接于數(shù)據(jù)線，有機發(fā)光二極管的陽極連接于薄膜晶體管的漏極。處于逆向階段時，薄膜晶體管的柵極連接于漏極，儲存電容的第二端連接于數(shù)據(jù)線，有機發(fā)光二極管的陽極連接于薄膜晶體管的漏極。
文檔編號G09G3/30GK1889158SQ2005100801
公開日2007年1月3日 申請日期2005年6月30日 優(yōu)先權日2005年6月30日
發(fā)明者鄭戎杰, 林代明, 施奕丞 申請人:中華映管股份有限公司