CN100365689C - 图像显示设备及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种图像显示设备，包括像素电路，该像素电路包含：显示元件；第一晶体管，用于根据在第一和第二电极间施加的电压控制输出到第三电极的电流；第一开关，用于响应于选择信号以二极管方式连接第一晶体管；第一电容器；第二开关，用于响应于选择信号把第一电容器的第一电极耦接到电源；第二电容器；第三开关，用于响应于选择信号把数据电压传输到第二电容器的第二电极；以及第四开关，用于响应于选择信号而截断第一电容器的第一电极和第二电容器的第二电极。

Description

图像显示设备及其驱动方法
技术领域
本申请涉及一种图像显示设备及其驱动方法。更具体地，本发明涉及一种有机EL(电致发光)显示设备。
背景技术
通常，有机EL显示器用电力激励含磷有机化合物以发光，并且对N×M个发射单元进行电压或电流编程以显示图像。如图1所示，典型的有机发射单元包括阳极(由铟锡氧化物(ITO)制成)、有机薄膜、以及阴极层(金属)。有机薄膜可以具有多层结构，该结构包括发射层(EML)、电子传输层(ETL)、以及空穴传输层(HTL)、电子注入层(EIL)和空穴注入层(HIL)。
驱动有机发射单元的方法包括无源矩阵方法和有源矩阵方法，有源矩阵方法使用薄膜晶体管(TFT)或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。无源矩阵方法形成交叉的阴极和阳极并选择性地驱动数据和扫描线。有源矩阵方法将TFT和电容器耦接到每个ITO像素电极以利用电容器维持电压。根据为了编程电容器上的电压所提供的信号形式，有源矩阵方法包括电压编程方法或电流编程方法。
图2表示驱动有机EL元件的传统电压编程像素电路。
如图所示，传统电压编程像素电路包括晶体管M1、M2、M3和M4，电容器C1和C2，以及有机EL元件OLED。数据线Dm将用于显示图像信号的数据电压传输到像素电路，将电容器C2耦接到电源VDD，并将有机EL元件OLED的阴极耦接到电源VSS。通过从三条扫描线Sn、AZ、和AZB提供的选择信号来补偿驱动晶体管M1的阈值电压VTH，并控制对应于数据电压VDATA的电流流向有机EL元件OLED。
传统像素电路补偿驱动晶体管M1的阈值电压VTH的偏差，但是这样的补偿需要三条附加的扫描线。这么多的扫描线会降低显示设备的孔径比并提供复杂的驱动电路。
发明内容
本发明提供一种具有较少信号线的图像显示设备的像素电路。
本发明还提供一种图像显示设备，其通过简化驱动电路和像素电路而具有改善的孔径比。
本发明还提供一种具有精确补偿的驱动晶体管的阈值电压偏差的图像显示设备。
本发明的其它特征将在下面的描述中得到阐述，部分会因描述而清楚，或通过本发明的实践而被了解。
本发明公开了一种图像显示设备，其包括用于传输对应于图像信号的数据电压的多个数据线、用于传输选择信号的多个扫描线、以及耦接到数据线和扫描线的像素电路。该像素电路包括显示元件和第一晶体管，所述显示元件用于显示对应于所施加电流的图像，所述第一晶体管包括第一电极、耦接到电源的第二电极、和耦接到显示元件的第三电极，用于将与第一和第二电极之间施加的电压对应的电流输出到第三电极。第一开关响应于从扫描线提供的选择信号而以二极管方式连接(diode-connect)第一晶体管，第二开关响应于从扫描线提供的选择信号将第一电容器的第一电极耦接到电源。将第一电容器的第二电极耦接到第一晶体管的第一电极，并且第二电容器具有耦接到电源的第一电极。第三开关响应于从扫描线提供的选择信号而将数据电压传输到第二电容器的第二电极。第四开关耦接在第一电容器的第一电极和第二电容器的第二电极之间，其响应于从扫描线提供的选择信号而截断第一电容器的第一电极和第二电容器的第二电极。
本发明还公开了一种图像显示设备，其包括用于传输对应于图像信号的数据电压的多个数据线、用于传输选择信号的多个第一扫描线、用于传输控制信号的多个第二扫描线、以及耦接到数据线、第一扫描线、和第二扫描线的像素电路。该像素电路包括用于显示对应于所施加电流的图像的显示元件、以及第一晶体管，该第一晶体管包括第一电极、耦接到电源的第二电极、以及耦接到显示元件的第三电极，用于将对应于施加在第一和第二电极之间的电压的电流输出到第三电极。第一开关响应于第一控制信号而以二极管方式连接第一晶体管，并且第二开关响应于第二控制信号将第一电容器的第一电极耦接到电源。将第一电容器的第二电极耦接到第一晶体管的第一电极，并且第二电容器具有耦接到电源的第一电极。第三开关响应于从扫描线提供的选择信号而将数据电压传输到第二电容器的第二电极。第四开关耦接在第一电容器的第一电极和第二电容器的第二电极之间，其响应于第三控制信号而截断第一电容器的第二电极和第二电容器的第二电极。
本发明还公开了一种用于图像显示设备的方法。该图像显示设备包括用于传输对应于图像信号的数据电压的多个数据线、用于传输选择信号的多个扫描线、以及耦接到数据线和扫描线的像素电路。该像素电路包括驱动晶体管，该晶体管具有第一电极、耦接到电源的第二电极、以及第三电极，并且其将对应于施加在第一和第二电极之间的电压的电流输出到第三电极。将显示元件耦接到驱动晶体管的第三电极，并显示与所施加的电流量一致的图像。第一电容器具有耦接到驱动晶体管的第一电极的第二电极，并且第二电容器具有耦接到电源的第一电极。驱动这样的图像显示设备的方法包括在第一周期期间，以二极管方式连接驱动晶体管，将第一电容器的第一电极耦接到电源，并且将第二电容器的第二电极耦接到数据线。在第二周期期间，耦接第一电容器的第一电极和第二电容器的第二电极。
本发明还公开了一种图像显示设备的驱动方法。该图像显示设备包括用于传输对应于图像信号的数据电压的多个数据线、用于传输选择信号的多个第一扫描线、用于传输控制信号的多个第二扫描线、以及耦接到数据线、第一扫描线、和第二扫描线的像素电路。该像素电路包括驱动晶体管，该晶体管具有第一电极、耦接到电源的第二电极、以及第三电极，其将对应于施加在第一和第二电极之间的电压的电流输出到第三电极。显示元件被耦接到驱动晶体管的第三电极，并显示与所施加的电流量一致的图像。第一电容器具有耦接到驱动晶体管的第一电极的第二电极，并且第二电容器具有耦接到电源的第一电极。驱动这样的图像显示设备的方法包括在第一周期期间，以二极管方式连接驱动晶体管，并将第一电容器的第一电极耦接到电源。在第二周期期间，将第二电容器的第二电极耦接到数据线，并在第三周期期间，将第一电容器的第一电极耦接到第二电容器的第二电极。
本发明还公开了一种图像显示设备的驱动方法。该图像显示设备包括用于传输对应于图像信号的数据电压的多个数据线、用于传输选择信号的多个扫描线、以及耦接到数据线和扫描线的像素电路。该像素电路包括驱动晶体管，该晶体管具有第一电极、耦接到电源的第二电极、以及第三电极。将显示元件耦接到驱动晶体管的第三电极。第一电容器具有耦接到驱动晶体管第一电极的第二电极，并且第二电容器具有耦接到电源的第二电极。驱动这样的图像显示设备的方法包括在第一周期期间，在第一电容器内存储驱动晶体管的阈值电压并在第二电容器内存储数据电压。在第二周期期间，将第一电容器和第二电容器串联耦接，使得可以将存储在第一电容器内的电压和存储在第二电容器内的电压施加到驱动晶体管的第一电极。
应当理解前面的总体描述和随后的具体描述都是示例性和说明性的，并意欲提供对要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
包括的附图提供对本发明的进一步理解，并且被合并在本说明书中并构成本说明书的一部分，所述附图图解了本发明的实施例，并与本描述一起用来解释本发明的原理。
图1表示有机EL显示元件的概念性视图。
图2表示驱动有机EL元件的传统电压编程像素电路。
图3表示根据本发明示例性实施例的图像显示设备。
图4表示根据本发明第一示例性实施例的像素电路。
图5表示驱动图4的像素电路的驱动波形。
图6表示在图5的周期t1期间的图4所示像素电路的等效电路。
图7表示在图5的周期t2期间的图4所示像素电路的等效电路。
图8表示根据本发明第二示例性实施例的像素电路。
图9表示驱动图8中所示像素电路的驱动波形。
图10表示根据本发明第三示例性实施例的像素电路。
图11表示根据本发明第四示例性实施例的像素电路。
具体实施方式
在下面的描述中，已简单地通过说明由本实施发明的一个或多个发明人所考虑的最佳模式而示出和描述了本发明的优选实施例。正如可以认识到的，本发明能够在各个明显的方面进行不脱离本发明的修改。因此，附图和描述实际上视为说明性的而不是限制性的。
将一物耦接到另一物包括直接将第一物耦接到第二物以及在其间有其它物的情况下将第一物耦接到第二物。为了阐明本发明，省去了在说明书中没有描述的部分，并且提供有类似描述的部分具有相同的参考标号。
图3表示根据本发明示例性实施例的有机EL显示设备。
如图所示，该有机EL显示设备包括有机EL显示板100、扫描驱动器200、以及数据驱动器300。
有机EL显示板100包括沿列方向的多个数据线D1到DM、沿行方向的多个扫描线S1到SN、以及多个像素电路10。数据线D1到DM将用于显示图像信号的数据电压传输到像素电路10，扫描线S1到SN将选择信号传输到像素电路10。像素电路10形成在由两条相邻数据线D1到DM和两条相邻扫描线S1到SN所定义的像素区域中。
扫描驱动器200依次将选择信号施加到扫描线S1到SN，数据驱动器300将用于显示图像信号的数据电压施加到数据线D1到DM。
可以把扫描驱动器200和/或数据驱动器300耦接到显示板100，或者也可以把它们安装在耦接到显示板100的芯片形式或带载封装(TCP)中。也可以把它们附于显示板100，并以芯片形式安装在耦接到显示板100的柔性印刷电路(FPC)或薄膜上。在另一方面，可以把扫描驱动器200和/或数据驱动器300安装在显示板的玻璃基板上。特别地，可以用它们代替与玻璃基板上的扫描线、数据线和TFT形成在相同层中的驱动电路，或是可以把它们直接安装在玻璃基板上。
参考图4、图5、图6和图7，将对根据第一示例性实施例的有机EL显示设备的像素电路10进行描述。
图4表示根据本发明第一示例性实施例的像素电路的等效电路图，而图5表示驱动图4的驱动电路的驱动波形。为了便于描述，将对耦接到第m条数据线Dm和第n条扫描线Sn的像素电路进行描述。
如图所示，根据本发明第一示例性实施例的像素电路10包括有机EL元件OLED、晶体管M1到M6、以及电容器C1和C2。
耦接在电源VDD和有机EL元件OLED之间的晶体管M1控制流向有机EL元件OLED的电流。晶体管M1的源极耦接到电源VDD，其漏极通过晶体管M4耦接到有机EL元件OLED的阳极。有机EL元件OLED的阴极被耦接到电源VSS。由于晶体管M1是用P型晶体管实现的，所以电源VSS提供比电源VDD小的电压，例如接地电压。
晶体管M2响应于从扫描线Sn提供的选择信号以二极管方式连接晶体管M1。
晶体管M5响应于施加到扫描线Sn的选择信号而耦接电容器C1的第一电极和电源VDD，并且电容器C1的第二电极被耦接到晶体管M1的栅极。
电容器C2的第一电极被耦接到电源VDD，并且晶体管M6响应于施加到扫描线Sn的选择信号而把电容器C2的第二电极耦接到电容器C1的第一电极。
晶体管M3响应于从扫描线Sn提供的选择信号而把从数据线Dm提供的数据电流传输到电容器C2的第二电极。
在第一示例性实施例中，可以按第一沟道型形成晶体管M2、M3和M5，可以按第二沟道型形成晶体管M4和M6。
因此，当晶体管M2、M3和M5导通时，晶体管M4和M6就关断，反之亦然。换句话说，对于p型晶体管M2、M3和M5以及n型晶体管M4和M6，当向扫描线Sn施加低电平选择信号时，p型晶体管M2、M3和M5导通，而n型晶体管M4和M6关断。因此，一个选择信号可以控制五个开关晶体管M2-M6。
现在将参考图5、图6和图7对根据第一示例性实施例的像素电路的操作进行描述。
参考图5，当在周期t1中施加低电平选择信号时，晶体管M2、M3和M5导通，而晶体管M4和M6截止。
因此，如图6所示，电容器C1的第一电极通过晶体管M5耦接到电源VDD，并且驱动晶体管M1通过晶体管M2而以二极管方式连接。因此，以对应于晶体管M1阈值电压VTH的电压对电容器C1充电。同样的，电容器C2的第二电极被耦接到数据线Dm，由此以数据电压对电容器C2充电。当在周期t2中施加高电平选择信号时，晶体管M4和M6导通，而晶体管M2、M3和M5关断。
如图7所示，电容器C2的第二电极通过晶体管M6耦接到电容器C1的第一电极，并且电容器C2的第一电极耦接到电源VDD。因此，由于电容器C1和C2串联耦接，所以施加到晶体管M1栅极的电压基本上对应于存储在电容器C1中的电压加上存储在电容器C2中的电压的总和。
在这种情况下，当晶体管M4导通时，把流向驱动晶体管M1的电流传输到有机EL元件OLED，而有机EL元件OLED显示对应于所施加电流的图像。
流向有机EL元件OLED的电流IOLED由等式1给出。
等式1
IOLED＝β/2(VGS-VTH)2＝β/2(VDD-VTH-VDADA-|VTH|)2
这里IOLED是流向有机EL元件OLED的电流，VGS是在晶体管M1的源极和栅极之间的电压，VTH是晶体管M1的阈值电压，VDATA是数据电压，而β是常量。
等式1可以表示成等式2，这里它表示流向有机EL元件OLED的电流IOLED不受驱动晶体管M1的阈值电压偏差的影响。
等式2
IOLED＝β/2(VDD-VDATA)2
因此，可以由根据第一实施例的单一选择信号对阈值电压偏差进行补偿并驱动像素电路，由此减小像素电路和驱动电路的复杂性，并获得所期望的孔径比。
现在将参考图8和图9对根据本发明第二示例性实施例的像素电路进行描述。
图8表示根据本发明第二示例性实施例的像素电路，和图9表示驱动图8所示像素电路的驱动波形。
根据第二示例性实施例的像素电路和第一示例性实施例的区别在于将分开的选择信号施加到晶体管M3以及晶体管M2、M4、M5和M6。
特别地，把来自扫描线Sn的选择信号施加到晶体管M3，并把来自附加扫描线En的选择信号施加到晶体管M2、M4、M5和M6。因此，通过允许来自扫描线Sn和扫描线En的不同周期的选择信号来更精确地补偿驱动晶体管M1的阈值电压VTH。
现在将参考图9对根据第二示例性实施例的像素电路的驱动方法进行描述。
当在周期t1中从扫描线En提供的选择信号变成低电平时，晶体管M2和M5导通，以二极管方式连接驱动晶体管M1，并将电容器C1的第一电极耦接到电源VDD。因此，用驱动晶体管M1的阈值电压VTH对电容器C1充电，并在周期t2期间连续执行该充电操作。
当在周期t2中来自扫描线Sn的选择信号变成低电平时，晶体管M3导通，并用来自数据线Dm的数据电压对电容器C2充电。
当在周期t3期间选择信号变成高电平时，按照图7的类似方式把电容器C1和C2串联耦接，对应于数据电压VDATA的电流流向有机EL元件OLED。
分开扫描线Sn和扫描线En，并区分它们各自的选择信号的周期，可以允许以驱动晶体管M1的阈值电压对电容器C1进行精确地充电。
很明显，本领域技术人员可以在不脱离本发明精神或范围的情况下对本发明进行各种修改和变形。由此，希望本发明覆盖落入所附权利要求及其等同的范围内的本发明的修改和变形。
例如，在图4和图8中，可以用有源元件来实现晶体管M1，该有源元件包括第一电极、第二电极和第三电极，其中在第一和第二电极之间的电压差控制输出到第三电极的电流。同样，晶体管M2、M3、M4和M5都是根据所施加的控制信号切换两耦接端的元件，并且它们并不受图4和图8所示特定元件的限制。
此外，图4和图8展示了具有一个栅极的晶体管M3，但是，可以用如图10和图11所示的双栅极晶体管(M7)来代替晶体管M3以减少漏电流。
本申请要求2003年11月24日提交的韩国专利申请第10-2003-0083581号的优先权和利益，为了似乎全部在这里提出的所有目的而通过引用特此合并。

Claims (17)

1.一种图像显示设备，包括：
数据线，用于传输对应于图像信号的数据电压；
扫描线，用于传输选择信号；和
像素电路，耦接到数据线和扫描线，
其中该像素电路包括：
显示元件；
第一晶体管，其具有第一电极、耦接到电源的第二电极、以及耦接到显示元件的第三电极；
第一开关，用于响应于选择信号而以二极管方式连接第一晶体管；
第二开关，用于响应于选择信号而将第一电容器的第一电极耦接到电源；
第一电容器的第二电极耦接到第一晶体管的第一电极；
第二电容器，具有耦接到电源的第一电极；
第三开关，用于响应于选择信号而将数据电压传输到第二电容器的第二电极；和
第四开关，耦接在第一电容器的第一电极和第二电容器的第二电极之间，用于响应于选择信号而截断第一电容器的第一电极和第二电容器的第二电极。
2.如权利要求1所述的图像显示设备，还包括：
第五开关，耦接在第一晶体管的第三电极和显示元件之间，用于响应于选择信号而截断第一晶体管的第三电极和显示元件。
3.如权利要求2所述的图像显示设备，其中第一开关、第二开关和第三开关是n型晶体管和p型晶体管中的一种。
4.如权利要求3所述的图像显示设备，其中第四和第五开关是n型晶体管和p型晶体管中的另一种。
5.如权利要求4所述的图像显示设备，其中像素电路按照用于施加选择信号的第一周期和用于施加非选择信号的第二周期的顺序操作。
6.如权利要求5所述的图像显示设备，
其中在第一周期期间，把对应于第一晶体管的阈值电压的电压存储在第一电容器中，并把数据电压存储在第二电容器中，和
其中在第二周期期间，把存储在第一电容器中的电压和存储在第二电容器中的电压施加到第一晶体管的第一电极。
7.如权利要求1所述的图像显示设备，其中第三开关是双栅极晶体管。
8.一种图像显示设备，包括：
数据线，用于传输对应于图像信号的数据电压；
第一扫描线，用于传输选择信号；
第二扫描线，用于传输控制信号；和
像素电路，耦接到数据线、第一扫描线、和第二扫描线，
其中该像素电路包括：
显示元件，用于显示对应于所施加电流的图像；
第一晶体管，包括第一电极、耦接到电源的第二电极、以及耦接到显示元件的第三电极；
第一开关，用于响应于第一控制信号而以二极管方式连接第一晶体管；
第二开关，用于响应于第二控制信号而将第一电容器的第一电极耦接到电源；
耦接到第一晶体管的第一电极的第一电容器的第二电极；
具有耦接到电源的第一电极的第二电容器；
第三开关，用于响应于选择信号而将数据电压传输到第二电容器的第二电极；和
第四开关，耦接在第一电容器的第一电极和第二电容器的第二电极之间，用于响应于第三控制信号而截断第一电容器的第二电极和第二电容器的第二电极。
9.如权利要求8所述的图像显示设备，还包括：
第五开关，耦接在第一晶体管的第三电极和显示元件之间，用于响应于第四控制信号而截断第一晶体管的第三电极和显示元件。
10.如权利要求9所述的图像显示设备，其中第一和第四控制信号基本相同。
11.如权利要求10所述的图像显示设备，
其中第一开关、第二开关和第三开关是n型晶体管和p型晶体管中的一种，
其中第四开关和第五开关是n型晶体管和p型晶体管中的另一种。
12.如权利要求11所述的图像显示设备，其中像素电路按照用于施加控制信号的第一周期、用于施加控制信号和选择信号的第二周期、和不施加控制信号也不施加选择信号的第三周期的顺序进行操作。
13.如权利要求12所述的图像显示设备，
其中在第一周期期间，将对应于第一晶体管阈值电压的电压存储在第一电容器中，
其中在第二周期期间，把数据电压存储在第二电容器中，和
其中在第三周期期间，把存储在第一电容器中的电压和存储在第二电容器中的电压施加到第一晶体管的第一电极。
14.一种驱动图像显示设备的方法，该图像显示设备包括用于传输对应于图像信号的数据电压的数据线、用于传输选择信号的扫描线、以及耦接到数据线和扫描线的像素电路，其中该像素电路包括：驱动晶体管，该晶体管具有第一电极、耦接到电源的第二电极、以及第三电极；耦接到驱动晶体管的第三电极的显示元件；第一电容器，具有耦接到驱动晶体管的第一电极的第二电极；以及第二电容器，具有耦接到电源的第一电极，所述方法包括：
在第一周期期间，以二极管方式连接驱动晶体管，将第一电容器的第一电极耦接到电源，并将第二电容器的第二电极耦接到数据线，和
在第二周期期间，耦接第一电容器的第一电极和第二电容器的第二电极。
15.如权利要求14所述的方法，还包括：
在第一周期期间，用电力截断驱动晶体管的第三电极和显示元件。
16.一种驱动图像显示设备的方法，该图像显示设备包括用于传输对应于图像信号的数据电压的数据线、用于传输选择信号的第一扫描线、用于传输控制信号的第二扫描线、以及耦接到数据线、第一扫描线和第二扫描线的像素电路，其中该像素电路包括：驱动晶体管，该晶体管具有第一电极、耦接到电源的第二电极、以及第三电极；耦接到驱动晶体管的第三电极的显示元件；具有耦接到驱动晶体管第一电极的第二电极的第一电容器；和具有耦接到电源的第一电极的第二电容器，该方法包括：
在第一周期期间，以二极管方式连接驱动晶体管，并将第一电容器的第一电极耦接到电源，
在第二周期期间，将第二电容器的第二电极耦接到数据线，和
在第三周期期间，将第一电容器的第一电极耦接到第二电容器的第二电极。
17.一种驱动图像显示设备的方法，该图像显示设备包括用于传输对应于图像信号的数据电压的数据线、用于传输选择信号的扫描线、以及耦接到数据线和扫描线的像素电路，其中该像素电路包括：驱动晶体管，该晶体管具有第一电极、耦接到电源的第二电极、以及第三电极；耦接到驱动晶体管的第三电极的显示元件；具有耦接到驱动晶体管的第一电极的第二电极的第一电容器；和具有耦接到电源的第一电极的第二电容器，该方法包括：
在第一周期期间，在第一电容器内存储驱动晶体管的阈值电压，并在第二电容器内存储数据电压，和
在第二周期期间，将第一电容器和第二电容器串联耦接，使得可以将存储在第一电容器内的电压和存储在第二电容器内的电压施加到驱动晶体管的第一电极。
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