CN100353405C - 有源电激发光显示器的像素驱动电路与方法 - Google Patents

Abstract

本发明有关于有机电激发光显示器，尤其是有关于一种用于有源电激发光显示器的像素驱动电路和方法。利用一固定的电流将一灰度电压充电至一饱和值，以驱动一发光二极管使之发光，再以电压方式写入一数据信号控制该灰度电压的放电速度，使该发光二极管的显示时间和亮度改变，进而达到控制灰度的效果。

Description

有源电激发光显示器的像素驱动电路与方法

技术领域

本发明有关于有机电激发光显示器，尤其是有关于一种用于有源电激发光显示器的像素驱动电路和方法。

背景技术

有机电激发光显示器通常使用有源有机电激发光二极管(AMOLED)。在AMOLED的驱动方法上分为电压写入和电流写入两种。电压写入驱动，利用玻璃基板上所制作的薄膜晶体管(TFT)将所写入的数据电压转换成灰度电流，以驱动该AMOLED，使之发出期望的亮度。然而TFT因制造误差、温度等影响，阈值电压并不一致。因此容易导致画面不均匀。至于电流写入驱动，利用TFT将写入的数据电流记忆，使AMOLED在显示周期间发出期望的亮度。然而电流驱动集成电路有制作技术和成本的瓶颈，此外当低电流写入时，因内部阻抗与电容效应，写入效果不易准确控制。综上所述，不论电压驱动或电流驱动，皆有技术瓶颈需要克服。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种像素驱动电路，用于有机电激发光显示器。该像素驱动电路包含一电流源，一驱动泵以及一放电电路。该电流源提供一充电电流，而该驱动泵耦接该电流源以及一发光二极管，用以利用该充电电流将一灰度电压充电至一饱和值，并以该灰度电压驱动该发光二极管。至于该放电电路，耦接该驱动泵以及一数据信号，用以根据该数据信号，将该灰度电压放电，以此控制该发光二极管的发光时间和亮度其中该放电电流的值决定释放该灰度电压的速度，以此调整该发光二极管的发光时间与亮度。

该驱动泵和该放电电路耦接一扫描信号。当该扫描信号在一第一电平时，该驱动泵接收该充电电流，将该灰度电压充电至该饱和值。当该扫描信号在一第二电平时，该驱动泵以该灰度电压驱动该发光二极管使之发光，同时该放电电路根据该数据信号的值产生一放电电流，将该灰度电压放电。该发光二极管为主动驱动式有机电激发光二极管(AMOLED)。

本发明还提供一种驱动像素的方法，包含下列步骤。首先，提供一扫描信号以及一数据信号。当该扫描信号处于一第一电平时，提供一电流，以将一灰度电压充电至一饱和值，并将数据电压写入该放电电路。当该扫描信号处于一第二电平时，以该灰度电压驱动一发光二极管使之发光，同时根据该数据信号将该灰度电压放电。其中该数据信号决定该灰度电压放电的速度，以此调整该发光二极管的发光时间和亮度。

附图说明

图1为本发明实施例的一的像素驱动电路方块图；

图2为本发明实施例的一的像素驱动电路图；

图3为本发明实施例的一的像素驱动电流变化图；以及

图4为图3中一显示帧内的电压变化时序图。

符号说明

102～像素电路

104～放电电路

106～驱动泵

108～发光二极管

116～电流源

具体实施方式

本发明的概念是利用一固定的电流将一灰度电压充电至一饱和值，以驱动一发光二极管使之发光，再以电压方式写入一数据信号控制该灰度电压的放电速度，使该发光二极管的显示时间和亮度改变，进而达到控制灰度的效果。

图1为本发明实施例的一的像素驱动电路结构图。在一像素电路102中，主要包含一放电电路104、一驱动泵106和一发光二极管108。该放电电路104耦接一扫描信号SCAN以及一数据电压DATA。该驱动泵106耦接该放电电路104、该扫描信号SCAN，以及一电流源116。该发光二极管108耦接该驱动泵106。该像素电路102在扫描信号SCAN为接通时，由放电电路104开始接收数据电压DATA。同时驱动泵106接收电流源116的电流I₀而开始充电，使一灰度电压无电至一饱和值。当扫描信号SCAN降为关断电位后，驱动泵106中的灰度电压开始驱动该发光二极管108使之发光。同时放电电路104根据所接收的数据电压DATA，决定该灰度电压的放电速度，使该发光二极管108的亮度随着该灰度电压的下降而逐渐减少。对肉眼而言在一显示帧(frame)内，亮度是一种积分的结果。在本实施例中发光二极管108发光的方式是由亮渐暗，而渐暗的速度由数据电压DATA决定，因此积分的结果可使肉眼感受到灰度的效果。

图2为本发明具体实施例的像素驱动电路图。一像素电路102包含的放电电路104、驱动泵106和发光二极管108皆如图1所述。其中驱动泵106由晶体管T1、晶体管T2、晶体管T3和电容C1构成，而放电电路104由晶体管T4、晶体管T5和电容C2构成。驱动泵106中的晶体管T2、晶体管T3作为开关，晶体管T1则为发光二极管108提供电流。当扫描信号SCAN为高电位时，导通驱动泵106中的晶体管T2和晶体管T3，电流源116的电流I₀灌入驱动泵106，储存在电容C1。同时该扫描信号SCAN亦导通晶体管T5，使数据电压DATA储存在电容C2。当电容C1和电容C2充电完成时，端点V₁具有灰度电压的饱和值，端点V₂则具有该数据电压DATA值。当扫描信号SCAN为低电位时，关断晶体管T2和晶体管T3，储存在端点V₁的灰度电压导通晶体管T1，产生一电流I₁，使发光二极管108发光。同时晶体管T5亦被关断，端点V₂上的数据电压DATA开始驱动晶体管T4，使电流从端点V₁往晶体管T4的漏极流动，将端点V₁的灰度电压逐渐拉低。因端点V₁的灰度电压决定电流I₁，所以电流I₁也随着被拉低，使发光二极管108的亮度下降。由此可知，借着本实施例的放电电路104，数据电压DATA可以用来控制发光二极管108亮度下降的速度。

图3是本发明图2实施例中电流I₁与时间的关系图。其中每一显示帧大约是16ms，电流大小在一开始时是一饱和值，然后随时间递减。图3中从0ms到80ms的五个显示帧显示了每一显示帧所接收到的数据电压DATA不同，电流下降速度也不同的概念。因电流与发光二极管108的亮度成正比关系，肉眼所感受到的灰度程度正比于电流I₁在一显示帧中的积分。由此可见，其代表的灰度程度依序即是由最亮到最暗。由于图2中的端点V₂、端点V₁与电流I₁之间的关系并非线性关系，因此数据电压DATA和肉眼所见的发光二极管108的灰度程度，其间的关联可以用灰度系数校正表(Gamma Correction Table)来定义。此为公知步骤，在此不加详述。

图4更详细说明图3中每一显示帧中电压的时序关系。当扫描信号SCAN为高电位时，端点V₁和V₂开始充电，其中端点V₁的灰度电压充电至一饱和值，而端点V₂的电压则根据数据电压DATA的值而定。当扫描信号SCAN在t点转为低电位时，图2中的晶体管T4导通，使端点V₁的灰度电压经由晶体管T4放电，相对地使晶体管T1上的电流亦渐趋变小。其中该晶体管T1可以是一N型金属氧化物半导体(NMOS)，因此端点V₁的电压和电流I₁之间的关系即为：

I₁＝K(V₁-V_th)²

其中K是晶体管T₁的常数，V_th是晶体管T₁的阈值电压。

综上所述，本发明使用一固定电流源写入像素，避免了电流写入驱动的制作困难与控制困难。同时数据信号以控制灰度电压放电的方式，调整发光二极管的亮度，避免了直接以电压驱动所造成的阈值电压影响。

本发明虽以优选实施例公开如上，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，可进行更动与修改，因此本发明的保护范围以所提出的权利要求所限定的范围为准。

Claims (15)

1.一种像素驱动电路，用于有源电激发光显示器，包含：

一电流源，用以提供一充电电流；

一驱动泵，耦接该电流源以及一发光二极管，用以利用该充电电流将一灰度电压充电至一饱和值，并以该灰度电压驱动该发光二极管；以及

一放电电路，耦接该驱动泵以及一数据信号，用以根据该数据信号，将该灰度电压放电，以此控制该发光二极管的发光时间和亮度，其中：

该放电电路控制释放该灰度电压的速度，以此调整该发光二极管的发光时间与亮度。

2.如权利要求1所述的像素驱动电路，其中：

该驱动泵耦接一扫描信号；以及

当该扫描信号在一第一电平时，该驱动泵接收该充电电流，将该灰度电压充电至该饱和值。

3.如权利要求2所述的像素驱动电路，其中：

该放电电路耦接该扫描信号；以及

当该扫描信号在一第二电平时，该驱动泵以该灰度电压驱动该发光二极管使之发光，同时该放电电路根据该数据信号的值产生一放电电流，将该灰度电压放电。

4.如权利要求3所述的像素驱动电路，其中当该扫描信号在该第一电平时，该放电电路接收该数据信号，以存储一放电电压。

5.如权利要求4所述的像素驱动电路，其中当该扫描信号在该第二电平时，该放电电路利用该放电电压驱动该放电电流，将该灰度电压放电。

6.如权利要求1所述的像素驱动电路，其中该发光二极管为有源驱动式有机电激发光二极管(AMOLED)。

7.如权利要求1所述的像素驱动电路，其中，

该驱动泵包含：

一第三晶体管，源极耦接该电流源，漏极耦接一第一端点，栅极耦接一扫描信号；

一第二晶体管，栅极耦接该扫描信号，漏极耦接该第一端点；

一第一晶体管，源极耦接该第二晶体管的源极，栅极耦接该第一端点，漏极接地；以及

一第一电容器，一端耦接该第一端点，另一端接地；

并且，该放电电路包含：

一第四晶体管，源极耦接该第一端点，栅极耦接一第二端点，漏极接地；

一第五晶体管，源极耦接该第二端点，漏极耦接一数据信号，栅极耦接该扫描信号；以及

一第二电容器，一端耦接该第二端点，另一端接地；

并且，该发光二极管的一端耦接一供电电压，而其另一端耦接该第一晶体管和第二晶体管的源极。

8.如权利要求7所述的像素驱动电路，其中当该扫描信号在一第一电平时，该第二晶体管和第三晶体管导通，该第一电容器存储该充电电流至一饱和值。

9.如权利要求8所述的像素驱动电路，其中当该扫描信号在一第二电平时，该第二晶体管和第三晶体管关断，该第一晶体管受该第一电容器驱动而导通，使该发光二极管发光。

10.如权利要求7所述的像素驱动电路，其中当该扫描信号在一第一电平时，该第五晶体管导通，使该第二电容器存储该数据信号的电压值。

11.如权利要求10所述的像素驱动电路，其中当该扫描信号在一第二电平时，该第五晶体管关断，该第四晶体管受该第二电容器存储的电压驱动而导通，将该第一电容器放电。

12.如权利要求7所述的像素驱动电路，其中该发光二极管是为有源驱动式有机电激发光二极管(AMOLED)。

13.一种驱动像素的方法，用于有源电激发光显示器，包含下列步骤：

提供一扫描信号以及一数据信号；

当该扫描信号处于一第一电平时，提供一固定电流，以将一灰度电压充电至一饱和值；以及

当该扫描信号处于一第二电平时，以该灰度电压驱动一发光二极管使之发光，同时根据该数据信号将该灰度电压放电；其中

该数据信号决定该灰度电压放电的速度，以此调整该发光二极管的发光时间和亮度。

14.如权利要求13所述的驱动像素的方法，其中当该扫描信号处于该第一电平时，更进一步接收该数据信号，以存储一放电电压。

15.如权利要求14所述的驱动像素的方法，其中当该扫描信号处于该第二电平时，更进一步利用该放电电压驱动一放电电流，使该灰度电压放电。

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