CN100371975C - 发光二极管的驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是指一种有机发光二极管阵列的驱动方法，用来依序驱动该有机发光二极管阵列所具有的多行有机发光二极管，包含下列步骤：对该多行发光二极管进行一放电(Dis-Charge)程序；对一发光二极管目标行进行一预充电(Pre-Charge)程序，同时对其余行的发光二极管进行一电位浮接(Floating)程序；对该发光二极管目标行进行一驱流(Current Driving)程序，同时对其余行的发光二极管进行一反向偏压(Reverse Bias)程序；以及对该发光二极管目标行的次一行重复上述步骤。
Description
(1)技术领域
本发明是指一种发光二极管的驱动方法，尤指一种在被动矩阵(PassiveMatrix)模式下的有机发光二极管(Organic Light Emitting Diodes，OLED)的驱动方法。
(2)背景技术
为符合信息设备的多样化走向，平面显示器(Flat Panel Display，FPD)的需求日益迫切，且在当今全世界市场走向轻薄短小及省电的潮流下，阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)式显示器已经逐渐被平面显示器所取代。现今应用在FPD的技术主要有下列几种：等离子体显示器(Plasma Display)、液晶显示器(LiquidCrystal Display)、电致发光显示器(Electroluminescent Display)、真空荧光显示器(Vacuum Fluorescent Display)、场致发射显示器(Field Emission Display)、电变色显示器(Electrochromic Display)以及有机发光二极管显示器(OrganicLight Emitting Diodes Display，OLED Display)等；其中，有机发光二极管(OLED)的技术相对于其他各种显示技术，具有以下的特性：(1)自发光，(2)超薄特性，(3)高亮度，(4)高发光效率，(5)高对比，(6)微秒级反应时间，(7)超广视角，(8)低功率消耗，(9)可使用温度范围大，(10)可曲挠面板等，因此被认为是下一代显示器市场上的主力。
有机发光二极管的发光原理，是在透明阳极与金属阴极间蒸镀有机薄膜，注入电子与空穴，并利用其在有机薄膜间复合，将能量转成可见光。并且可搭配不同的有机材料，发出不同颜色的光，来达到全彩显示器的需求。而依此原理制作的有机发光二极管显示器依驱动方式又可分为主动式有机发光二极管(Active Matrix，AMOLED)显示器与被动式有机发光二极管(Passive Matrix，PMOLED)显示器。
在被动式有机发光二极管(Passive Matrix，PMOLED)显示器的技术中，以行扫描(Row Scan)技术常用到的三段式(Three-Phase)驱动方式，如图1所示。其中，由多行及多列的有机发光二极管共同组成一有机发光二极管阵列10，其驱动方式可分为下列二方面来叙述：
(1)在每一行(Row)的有机发光二极管中提供二种操作模式：
a.电流沉潜模式(Current Sinker Phase)，其是使电流顺利灌入有机发光二极管中。
b.反向偏压模式(Reverse Bias Phase)，其目的是增加有机发光二极管的寿命。
(2)在每一列(Column)的有机发光二极管中，以定电流源(图中未显示)来驱动每一个区段(Segment)，而每一个区段则提供三段式的驱动方式如下：
a.放电(Dis-Charge)阶段，其是为了将之前残余在有机发光二极管中的电荷放掉。
b.预充电(Pre-Charge)阶段，其是将有机发光二极管预充到将要导通(TurnOn)的电位，以便在电流灌入时可以发挥最大的功效。
c.驱流(Current Driving)阶段，其是将电流灌入有机发光二极管中，以使其发亮。
传统的被动矩阵(Passive Matrix)模式下的有机发光二极管阵列10，便以这种周而复始的充放电过程，达到显示器的功能。然而，由于有机发光二极管本身所具有的物理特性，并非是一理想的发光二极管，而是有一寄生电容存在。如图2所示，其为一实际有机发光二极管的等效电路图，包括一理想的发光二极管20及寄生电容21。很明显的，寄生电容21的存在会直接影响驱动电路的导通速率，也就是说，当跨在有机发光二极管正、负极二端的电压无法迅速达到适当的驱动电压值时，则有机发光二极管将无法达到预定的辉度。
因为这种电容效应的存在，使得前述的三段式有机发光二极管阵列的驱动方式产生如下所述的二个主要问题，而该问题会对显示品质产生严重的影响，现以图3至图6来作说明，而为了说明方便，在图3和图5中皆以电容的符号代表有机发光二极管(因为此处主要是为了叙述寄生电容所造成的影响)，且仅绘示整个阵列其中一列(Column)的三个有机发光二极管，熟悉本技术的人员均可由其得知整个阵列实际的情况。
(1)请参阅图3，其为习知的三段式有机发光二极管阵列的驱动方式所产生第一个问题的示意图。当区段处于放电阶段时，有机发光二极管30的正负二端是接地(被放电)，分别位于第二行及第三行的有机发光二极管31及32则处于反向偏压模式(被反向充电)。而当区段进入预充电阶段时，预充电电源33即针对所有的有机发光二极管充电，其中有机发光二极管30将由0充至Vpre，而有机发光二极管31及32则是自-Vrev充至Vpre。由此可看出，区段的预充电阶段针对不需要点亮的有机发光二极管(31及32)充电所耗费的电量，与针对需要点亮的有机发光二极管(30)充电所耗费的电量相比要大得多，这种情况不但会造成区段预充电的效率低下，且在被动矩阵(Passive Matrix)的模式下，被点亮的有机发光二极管行数(Row)永远为1，而不被电亮的有机发光二极管行数则为N-1(假设N为总占空比(Duty)数)，因此当显示面板的行数越多，状况会越严重。
由实际测量的波形亦可看出，区段的预充电阶段运作不顺利，且影响到了下一阶段(驱流，Current Driving)的效率，此外，有机发光二极管的导通亦耗费了太长之上升时间(Rising Time)，如图4所示。
(2)请参阅图5，其为习知的三段式有机发光二极管阵列的驱动方式所产生第二个问题的示意图。当行扫描(Row Scan)由第一行移至第二行时，原来处于驱流阶段的区段将切换至放电阶段，由于在驱流阶段时，有机发光二极管50、51及52的正端皆被充电至高电位，因此在刚进入放电阶段的瞬间，有机发光二极管52的正端虽然具有接地的零电位，但负端的电位却因为寄生电容效应的存在，而形成先往下掉一个准位(Voltage Drop)后再往回充电至Vpre的情形。这种情况不但影响显示的品质，且当显示面板中有机发光二极管的列数(Column)越多，情况也会越严重，其实际测量到的波形如图6所示。
(3)发明内容
本发明的主要构想为提出一种发光二极管的驱动方法，不但具有发光二极管面板原有的优异显示品质，且能改善习知驱动方式中寄生电容所造成的发光二极管效率不彰的问题，增进其导通(Turn On)的上升时间(Rising Time)。
根据本发明的构想，提出一种有机发光二极管阵列的驱动方法，用来依序驱动该有机发光二极管阵列所具有的多行有机发光二极管，包含下列步骤：电连接该多行有机发光二极管的正、负极至地；电连接一有机发光二极管目标行的负极至地，并提升该多行有机发光二极管的正极电位至一第一参考电压，同时浮接其余行的有机发光二极管的负极；充灌电流至该有机发光二极管目标行中，同时提升其余行的有机发光二极管的负极电位至一第二参考电压；以及对该发光二极管目标行的次一行重复上述步骤。
根据上述构想，其中该第二参考电压大于该第一参考电压。
根据本发明的另一构想，提出一种一种有机发光二极管阵列的驱动方法，用来依序驱动一有机发光二极管阵列所具有的多行有机发光二极管，包含下列步骤：对该多行有机发光二极管进行一放电程序；对一有机发光二极管目标行进行一预充电程序，同时对其余行的有机发光二极管进行一电位浮接程序；对该有机发光二极管目标行进行一驱流程序，同时对其余行的有机发光二极管进行一反向偏压程序；以及对该有机发光二极管目标行的次一行重复上述步骤。
根据上述构想，其中该放电程序是电连接该多行发光二极管的正、负极至地。
根据上述构想，其中该预充电程序是电连接该发光二极管目标行的负极至地，并提升该多行发光二极管的正极电位至一第一参考电压。
根据上述构想，其中该电位浮接程序是浮接其余行的发光二极管的负极。
根据上述构想，其中该驱流程序是充灌电流至该发光二极管目标行中。
根据上述构想，其中该反向偏压程序是提升其余行的发光二极管的负极电位至一第二参考电压。
根据上述构想，其中在该反向偏压程序中，其余行的有机发光二极管负极的一第二参考电压大于其余行的有机发光二极管的一第一参考电压。
本发明得藉由下列附图及详细说明可获得更深入的了解：
(4)附图说明
图1是习知的行扫描(Row Scan)技术常用到的三段式(Three-Phase)有机发光二极管阵列驱动方式示意图；
图2是实际有机发光二极管的等效电路图；
图3是习知的三段式有机发光二极管阵列的驱动方式所产生第一个问题的示意图；
图4是根据图3的驱动方法测量的波形图；
图5是习知的三段式有机发光二极管阵列的驱动方式所产生第二个问题的示意图；
图6是根据图5的驱动方法测量的波形图；
图7是本发明所述的有机发光二极管阵列驱动方式一较佳实施例的示意图；
图8是本发明所述的有机发光二极管阵列驱动方式一较佳实施例的连续示意图；以及
图9是根据图7及图8的驱动方法测量的波形图。
(5)具体实施方式
下面以图7至图9作为一较佳实施例来说明本发明的技术特征。而为了说明方便，采取和前述一样的方式，在图8中以电容的符号代表有机发光二极管，且仅绘示整个阵列其中一列(Column)的三个有机发光二极管，熟悉本技术的人员仍可由其得知整个阵列实际上的情况。
请参阅图7，其为本发明所述的有机发光二极管阵列驱动方式一较佳实施例的示意图。其中，由多行及多列的有机发光二极管共同组成一有机发光二极管阵列70，和前述习知的驱动方式不同的是，本发明在每一行(Row)的有机发光二极管中提供四种操作模式：
a.放电模式(Dis-Charge Phase)，其是将行区段(Row Segment)全部接至地以放电。
b.浮接模式(Floating Phase)，其目的是为了在预充电阶段时能更准确地将电荷充灌到需要预充电的行区段中。
c.电流沉潜模式(Current Sinker Phase)，其是使电流顺利灌入有机发光二极管中。
d.反向偏压模式(Reverse Bias Phase)，其目的是增加有机发光二极管的寿命。
而在每一列(Column)的有机发光二极管区段(Segment)中，则是维持原来的以定电流源来致动的三段式驱动方式，以下将以图8来作解说本发明的驱动方式的连续示意图。
请参阅图8，其为本发明所述的有机发光二极管阵列驱动方式一较佳实施例的连续示意图。当有机发光二极管阵列处于放电阶段时，电连接每一行区段的有机发光二极管的正、负极至地，这样可以使整个有机发光二极管阵列构成的面板处于一个较为干净的初始状态(Initial Condition)。进入了预充电阶段时，除了有机发光二极管80所在的行(欲使其发亮的目标行)的负极电连接至地、正极升至预充电电位Vpre之外，和习知的驱动方式最大的不同点在于，此时须将目标行之外的其余行有机发光二极管的负极全部浮接，由于目标行之外的其余行有机发光二极管的正极此时亦全部为预充电电位Vpre，因此预充电电源83的电荷就只有目标行(有机发光二极管80所在的行)一条路径可走，如此就可以节省预充电金属氧化物半导体晶体管(MOSFET)源极的能力和时间(过长的预充电时间会造成有机发光二极管的发光效率降低，而过大的预充电金属氧化物半导体晶体管源极的能力则会使体积增加)。而在进入驱流阶段时，则在以电流源84充灌电流至目标行使其发亮的同时，提升其余行有机发光二极管的负极电位至反向偏压电位Vrev，使得反向偏压电位Vrev大于参考电压Vpp，如此则其余行有机发光二极管皆进入反向偏压状态，达到延长有机发光二极管寿命的目的。
至此，习知技术的驱动方法所造成的第一个主要问题已完全解决。至于第二个由于寄生电容的存在，造成行扫描在换行时所发生的电位急降的问题，则因为目标行在更换成次一行、且行区段由驱流阶段切换至放电阶段时，每一行的有机发光二极管亦会像归零般地切换至放电状态(负极俱电连接至地)，而迎刃而解。
从图9的波形图配合以上叙述，可清楚得知本发明所述的发光二极管的驱动方法，应用在被动矩阵(Passive Matrix)模式下的有机发光二极管阵列的行扫描运作中时，不但同样具有习知技术超越众家显示技术的特色，更重要的是，改善了有机发光二极管本身物理性质所产生的寄生电容造成的发光效率不彰的问题。
Claims (4)
1.一种有机发光二极管阵列的驱动方法，用来依序驱动该有机发光二极管阵列所具有的多行有机发光二极管，包含下列步骤：
电连接该多行有机发光二极管的正、负极至地；
电连接一有机发光二极管目标行的负极至地，并提升该多行有机发光二极管的正极电位至一第一参考电压，同时浮接其余行的有机发光二极管的负极；
充灌电流至该有机发光二极管目标行中，同时提升其余行的有机发光二极管的负极电位至一第二参考电压；以及
对该有机发光二极管目标行的次一行重复上述步骤。
2.如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，该第二参考电压大于该第一参考电压。
3.一种有机发光二极管阵列的驱动方法，用来依序驱动一有机发光二极管阵列所具有的多行有机发光二极管，包含下列步骤：
对该多行有机发光二极管进行一放电程序，该放电程序是电连接该多行有机发光二极管的正、负极至地；
对一有机发光二极管目标行进行一预充电程序，该预充电程序是电连接该有机发光二极管目标行的负极至地，并提升该多行有机发光二极管的正极电位至一第一参考电压，同时对其余行的有机发光二极管进行一电位浮接程序，该电位浮接程序是浮接其余行的有机发光二极管的负极；
对该有机发光二极管目标行进行一驱流程序，该驱流程序是充灌电流至该有机发光二极管目标行中，同时对其余行的有机发光二极管进行一反向偏压程序，该反向偏压程序是提升其余行的有机发光二极管的负极电位至一第二参考电压；以及
对该有机发光二极管目标行的次一行重复上述步骤。
4.如权利要求3所述的驱动方法，其特征在于，在该反向偏压程序中，其余行的有机发光二极管负极的该第二参考电压大于其余行的有机发光二极管正极的该第一参考电压。
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