CN100433111C - 可有效率地对有机发光二极管矩阵的电容充电的方法 - Google Patents

Abstract

先对连接于有机发光二极管单元的列数据线预先充电一段时间后再使该列数据线对该有机发光二极管单元充电，以使得该有机发光二极管单元的电容可以确实地充电至预期的数据电压，而不会有因充电时间不足造成有机发光二极管面板未确实反应数据电压的变动的情形。

Description

可有效率地对有机发光二极管矩阵的电容充电的方法

技术领域

本发明是关于一种对电容充电的方法，特指一种可有效率地对有机发光二极管矩阵的电容充电的方法。

背景技术

在一般的显示器面板中，当驱动用的集成电路需写入数据电压至显示器面板所包含的各像素时，由该驱动用的集成电路延伸至各像素的列数据线可直接视为电容。而每一像素接收驱动用的集成电路所发出的数据电压的过程中，需要对被视为电容的各列数据线加以充电与放电以使得显示器面板所包含的各像素可依照驱动用的集成电路所发出的数据电压正确的工作。

请参阅图1与图2。图1为先前技术的有机发光二极管显示器包含的电路中的行像素单元100与数据集成电路123的示意图。图2为应用于图1的行像素单元100的波形示意图。如图1所示，行像素单元100包含多个像素单元101、漏极电压源103、源极电压源105、参考电压源107、列数据线117、与一组行扫描线119。像素单元101包含用来当作控制晶体管的N型金属氧化物半导体(NMOS)109；电容111，其第一端耦合于N型金属氧化物半导体109的源极；P型金属氧化物半导体113，其栅极耦合于N型金属氧化物半导体的源极；以及二极管115，其第一端耦合于P型金属氧化物半导体113的漏极。漏极电压源103是与像素单元101耦合于二极管115的第二端。源极电压源105是与像素单元101耦合于P型金属氧化物半导体113的源极。参考电压源107是与像素单元101耦合于电容107的第二端。列数据线117是与行像素单元100所包含的每一像素单元101耦合于N型金属氧化物半导体109的漏极。每一行扫描线119是与像素单元101耦合于N型金属氧化物半导体109的栅极，图1中只图标该组行扫描线119所包含的行扫描线Scan N、Scan N+1、Scan N+2、与Scan N+3。该电路还包含数据集成电路123，耦合于行像素单元100所包含的每一列数据线117，并用来提供列数据线117所使用的数据电压。图2的波形示意图中，「扫描脉波」为该组行扫描线119所使用的波形，且「数据内容」为传输至列数据线117的数据。由图1与图2可知，当图2的数据不断地输入行像素单元100时，该组行扫描线119包含的每一行扫描线将轮流地被致能来开启N型金属氧化物半导体109，并藉此在单一扫描周期内更新每一像素单元101由列数据线117所接收的数据。但是由于随着液晶显示器面板的尺寸的增加，其电路负荷也将增加，因此在对应于每一行扫描线119的扫描周期中，像素单元101的电压未必能够达到输入的列数据线117的数据电压，意即像素单元101的电压未必能够与输入的列数据线117的数据电压同步。此是因扫描信号周期未必能与增加的液晶显示器面板尺寸同步调整，因而造成像素单元101所接收的数据电压常在未能充电至所输入的数据电压的电压值时，扫描周期就已结束，而无法继续充电至所输入的数据电压的电压值。一种可短期地解决此问题的技术为加厚液晶显示面板中金属导线间绝缘层的厚度，并加厚列数据线的金属导线厚度，以使得各导线的电容与电阻得以减少而降低电路负荷，加快像素单元充电与放电的反应速度以使得像素单元所接收的数据电压可与列数据线所提供的数据电压同步。但是随着有机发光二极管器面板的尺寸逐渐加大，此种用来增加导线厚度与绝缘层厚度来提高像素单元充电的反应速度的方法也将碰到瓶颈，因为导线厚度与绝缘层厚度并不可能无限度的增加来配合像素单元充电与放电的反应速度。

请参阅图3与图4。图3为美国专利第6,809,719号所揭露的用来实现薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT LCD)的电路配置图。图4为用来实现图3所示的电路所使用的波形示意图。如图3的电路所示，每一三重列单元51T包含第一列单元50F、第二列单元50S、以及第三列单元50T，且三重列单元51T所包含的各列单元皆由相对应的行扫描线驱动器51所驱动。在同一行单元50C中，每一第一列单元50F所包含的控制晶体管52皆耦合于第一列数据线59F，每一第二列单元50S所包含的控制晶体管52皆耦合于第二列数据线59S，且每一第三列单元50T所包含的控制晶体管52皆耦合于第三列数据线59T。每一行单元50C皆包含一组对应的列数据线59F、59S、与59T，且列数据线59F、59S、与59T皆有其对应的列数据线驱动器。如图4的波形示意图所示，S(N)为对应于一三重列单元51T的一行扫描线驱动器51的输出状态波形，且S(N+1)为对应于一与S(N)对应的三重列单元51相邻的另一三重列单元51T的一行扫描线驱动器51的输出状态波形。由图4可知，当一三重列单元51T的有效扫描周期结束后，将立即进行另一相邻的三重列单元51T的有效扫描周期，但当一三重列单元51T结束其有效扫描周期时，其包含的各电容可能尚未充电至其欲表现的数据电压，因此造成输出信号的错误。当此种输出信号的错误在不同的三重列单元51T累加之后，所造成的误差将难以估计。此外，由于图3的电路是应用于薄膜晶体管液晶显示器，因此在形成不同组的列数据线时，必须使用不同层的光罩，以免降低液晶显示器的开口率，但此做法也增加了使用的光罩的成本。

发明内容

本发明提供一种有机发光二极管矩阵的电容充电方法，其中该有机发光二极管矩阵是由多条行扫描线以及多条列数据线相互交叉构成。该有机发光二极管矩阵包含有多个像素区，且该有机发光二极管矩阵包含的每一像素区是由两相邻的行扫描线与两相邻的列数据线所定义出来。每一像素区包括含有控制晶体管的发光二极管单元。该有机发光二极管矩阵的第一像素区包含第一有机发光二极管单元，该有机发光二极管矩阵的第二像素区包含第二有机发光二极管单元，该第一像素区是与该第二像素区位于同一列且相邻。该第一有机发光二极管单元包含第一控制晶体管，其漏极是连接至第一列数据线，该第二有机发光二极管单元包含第二控制晶体管，其漏极是连接至第二列数据线，且该第一列数据线在该有机发光二极管矩阵中是相邻于该第二列数据线。该方法包括开启该第一控制晶体管，使该第一列数据线对该第一有机发光二极管单元充电，以及在该第一有机发光二极管单元被充电的同时，对该第二列数据线充电。

附图说明

图1为先前技术的薄膜晶体管液晶显示器包含的电路中的行像素单元与数据集成电路的示意图。

图2为应用于图1的行像素单元的波形示意图。

图3为先前技术中用来实现薄膜晶体管液晶显示器的电路配置图。

图4为用来实现图3所示的电路所使用的波形示意图。

图5为用来实施本发明的方法的有机发光二极管矩阵所包含的有机发光二极管行单元与数据集成电路的示意图。

图6为用来实施本发明的方法于图5所示的有机发光二极管行单元的波形示意图。

图7为本发明的方法的流程图。

图8，其为本发明的有机发光二极管矩阵的另一种实施方式的示意图。

[主要元件标号说明]

有机发光二极管行单元    100、200

有机发光二极管单元      101、201

漏极电压源              103、203

源极电压源              105、205

参考电压源              107、207

N型金属氧化物半导体     109、209

电容                    111、211

P型金属氧化物半导体     113、213

二极管                  115、215

列数据线                117、217、221、59F、59S、59T

行扫描线                119、219、SCAN N、SCAN N+1、

                        SCAN N+2、SCAN N+3

数据集成电路            123、223

列单元                  50F、50S、50T

三重列单元              51T

行扫描线驱动器          51

控制晶体管              52

行单元                  50C

具体实施方式

请参阅图5与图6。图5为用来实施本发明的方法的有机发光二极管矩阵所包含的有机发光二极管行单元200与数据集成电路223的示意图。图6为用来实施本发明的方法于图5所示的有机发光二极管行单元200的波形示意图。如图5所示，有机发光二极管行单元200包含多个有机发光二极管单元201、漏极电压源203、源极电压源205、参考电压源207、第一列数据线217、第二列数据线221、与一组行扫描线219。有机发光二极管单元201包含N型金属氧化物半导体209；电容211，其第一端耦合于N型金属氧化物半导体209的源极；P型金属氧化物半导体213，以其栅极耦合于N型金属氧化物半导体209的源极；二极管215，其第一端耦合于P型金属氧化物半导体213的漏极。漏极电压源203是与有机发光二极管单元201耦合于二极管215的第二端。源极电压源205是与有机发光二极管单元201耦合于P型金属氧化物半导体213的源极。参考电压源207是与有机发光二极管单元201耦合于电容211的第二端。有机发光二极管行单元200所包含的多个有机发光二极管单元201是代表液晶显示器面板上奇数像素或偶数像素，且代表奇数像素的有机发光二极管单元201是与代表偶数像素的有机发光二极管单元201交错排列。第一列数据线217是与所有代表奇数像素的有机发光二极管单元201耦合于N型金属氧化物半导体209的漏极，且第二列数据线221是与所有代表偶数像素的有机发光二极管单元201耦合于N型金属氧化物半导体209的漏极。该组行扫描线219所包含的每一行扫描线是与有机发光二极管行单元200所包含的每一有机发光二极管单元201耦合于N型金属氧化物半导体209的栅极，且于图5中只图标该组行扫描线219所包含的行扫描线Scan N、Scan N+1、Scan N+2、与Scan N+3。本发明的有机发光二极管矩阵还包含数据集成电路223，耦合于本发明的有机发光二极管矩阵中所包含的所有对应于有机发光二极管行单元200的列数据线217、221，以用来给予每一列数据线217、221一信号并个别控制每一有机发光二极管行单元201所接收的数据信号。图6所示的「数据内容1」与「数据内容2」各自为图5中第一列数据线217与第二列数据线221所使用的数据信号波形，而「扫描脉波」为图5中各行扫描线219所使用的扫描信号波形。由图6所示可知，「数据内容1」中每一笔数据的周期与「数据内容2」中每一笔数据的周期皆相同，每一笔数据的周期大约为「扫描脉波」中每一脉波的周期的两倍。

请参阅图7，并同时参阅图5与图6。图7为本发明的方法的流程图。假设「数据内容1」所使用的波形是使用于第一列数据线217，「数据内容2」所使用的波形是使用于第二列数据线221，并假设第一列数据线217所使用的数据信号波形是对应于代表奇数像素的各有机发光二极管单元201，第二列数据线221所使用的数据信号波形是对应于代表偶数像素的各有机发光二极管单元201。再者，可假设第一列数据线217与第二列数据线221各包含有机发光二极管矩阵的制程所形成的电容。图7包含下列步骤：

步骤301：开启耦合于行扫描线Scan N的N型金属氧化物半导体209，以使第一列数据线217对对应于行扫描线Scan N的有机发光二极管单元201充电，并在此同时对第二列数据线221所包含的电容预先充电。

步骤303：关闭该有机发光二极管单元201的N型金属氧化物半导体209，并开启耦合于行扫描线Scan N+1的有机发光二极管单元201的N型金属氧化物半导体209，以使第二列数据线221对对应于行扫描线Scan N+1的有机发光二极管单元201充电。在此同时，对第一列数据线217所包含的电容预先充电至接近数据电压Data N+2的电压值。

步骤305：关闭耦合于行扫描线Scan N+1的N型金属氧化物半导体209，并开启耦合于行扫描线Scan N+2的N型金属氧化物半导体209，以对对应于行扫描线N+2的有机发光二极管单元201所包含的电容211充电至数据电压Data N+2的电压值。同时对第二列数据线221的电容预先充电至接近数据电压Data N+3的电压值。

步骤301中，当进入「扫描脉波」中对应于行扫描线Scan N的周期时，耦合于图5所示的该组行扫描线219包含的一行扫描线Scan N的N型金属氧化物半导体209将开启，并以数据电压Data N对行扫描线Scan N所对应的有机发光二极管201包含的电容211充电，以使得电容211的储存电压可达到数据电压Data N的电压值。在此同时，第二列数据线221欲使用的电压为数据电压Data N+1，并赶在行扫描线Scan N+1的周期来到之前对第二列数据线221所包含的电容预先充电(Pre-Charge)至接近数据电压Data N+1的电压值。

步骤303中，当行扫描线Scan N的周期结束，并开始行扫描线Scan N+1的周期时，耦合于行扫描线Scan N的N型金属氧化物半导体209将关闭，且耦合于行扫描线Scan N+1的N型金属氧化物半导体209将开启，以使得第二列数据线221可以接近数据电压Data N+1的电压值对行扫描线Scan N+1所对应的有机发光二极管单元201所包含的电容211充电。此时，由于第二电压线221已在scan N的周期内对于其包含的电容预先充电至接近数据电压Data N+1的电压值，因此此时电容211欲充电至数据电压Data N+1的值的时间将比先前技术中单一扫描信号周期对应于单一数据信号周期的方式为短，并确实将电容211的电压差充电至数据电压Data N+1的值，而不会有先前技术中由于扫描信号周期过短而无法对电容充分充电至正确的数据电压值的现象。此时，同样利用第二列数据线221对对应于行扫描线Scan N+1的电容211充电之时，对第一列数据线217所包含的电容以数据电压N+2加以预先充电至接近数据电压Data N+2的电压值。

在步骤305中，当行扫描线Scan N+1的周期结束并进入行扫描线Scan N+2的周期时，关闭耦合于行扫描线Scan N+1的N型金属氧化物半导体209，并开启耦合于行扫描线Scan N+2的N型金属氧化物半导体209，以对对应于行扫描线N+2的有机发光二极管单元201所包含的电容211加以充电至数据电压Data N+2的电压值。同样地，利用行扫描线Scan N+2的周期，对第二列数据线221的电容预先充电至接近数据电压Data N+3的电压值。

接下来的预先充电的过程便循此规则与波形加以递归，以在有机发光二极管矩阵的各有机发光二极管行单元200包含的每一有机发光二极管单元201间进行，以使得有机发光二极管面板的显示可充分达到理想的反应速度，而不会有先前技术中因为电容充电不充分而使得有机发光二极管面板的反应跟不上数据电压的更新而出现缺陷的情形。

如图5所示的有机发光二极管矩阵，在本发明中，各第一列数据线217与各第二列数据线221可于形成有机发光二极管显示面板时使用同一层光罩或不同层的光罩。然而，由于有机发光二极管(OLED)的结构与称为顶部发光(Top Emission)的特性，因此有机发光二极管显示面板的开口率并不会受到第一列数据线217与第二列数据线221的影响，可使用同一层的光罩，并因而改进了先前技术中液晶显示面板必须对不同的数据线使用不同层的光罩而提高成本的缺点。

请参阅图8，其为本发明的有机发光二极管矩阵的另一种实施方式的示意图。其与图5的不同处为二极管215耦合于源极电压源205与P型金属氧化物半导体213之间，而不似图5的有机发光二极管矩阵中，二极管215是耦合于P型金属氧化物半导体213与漏极电压源203之间的设置方式。此种设置方式与图5的有机发光二极管矩阵相比之下，在制程上会较为容易实施。

除此之外，图5所示的有机发光二极管矩阵所包含的每一有机发光二极管行单元200虽然只对应于二列数据线，但在实作时，每一有机发光二极管行单元事实上可对应二条以上的列数据线，且单一数据信号周期也可包含二个以上的扫描信号周期以配合对应单一有机发光二极管行单元的二个以上的列数据线来对电容加以充电，而不受到图6所示的单一数据信号周期只为单一扫描信号周期的二倍的限制。

在图5所示的有机发光二极管矩阵中，只使用了一个数据集成电路223，但在实作上时，使用两个以上的数据集成电路以分别支持各列数据线的数据电压变化也是可以实施的，只是本发明所使用的单一数据集成电路223可较为节省本发明的有机发光二极管矩阵的体积。

本发明是提供一种方法，并配合对应于奇数像素与偶数像素的不同列数据线以及预先充电的机制，来延长有机发光二极管显示面板中的列数据线的充电时间，以使得电容有足够的时间可以充电至所指定的数据电压值，使得有机发光二极管单元的电容所储存的电压差可确实与列数据线给予的数据电压值同步，进而稳定有机发光二极管显示面板的显示品质，而不会有先前技术中有机发光二极管单元的显示跟不上数据电压变化的反应时间的问题。本发明的方法所使用的有机发光二极管矩阵由于其本身的结构与顶部发光的性质，因此可于同一有机发光二极管行单元的不同列数据线上使用同一层光罩，而不会影响到有机发光二极管矩阵的开口率，也不会如先前技术使用薄膜晶体管液晶显示器时，因为使用多层光罩而降低开口率的缺点，也节省了因为使用多层光罩而增加的成本。除此之外，使用本发明的方法并配合本发明所提供的有机发光二极管矩阵，可直接克服先前技术中必须不断地增加导线厚度与绝缘层厚度以加快有机发光二极管显示面板的电容储存与释放电压差的反应速度的缺点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种有机发光二极管矩阵的电容充电方法，其中该有机发光二极管矩阵是由多条行扫描线以及多条列数据线相互交叉构成；该有机发光二极管矩阵包含有多个像素区，且该有机发光二极管矩阵包含的每一像素区是由两相邻的行扫描线与两相邻的列数据线所定义出来；每一像素区包括含有控制晶体管的发光二极管单元；该有机发光二极管矩阵的第一像素区包含第一有机发光二极管单元，该有机发光二极管矩阵的第二像素区包含第二有机发光二极管单元，该第一像素区是与该第二像素区位于同一列且相邻，该第一有机发光二极管单元包含第一控制晶体管，其漏极是连接至第一列数据线，该第二有机发光二极管单元包含第二控制晶体管，其漏极是连接至第二列数据线，且该第一列数据线在该有机发光二极管矩阵中是相邻于该第二列数据线；该方法包括：

开启该第一控制晶体管，使该第一列数据线对该第一有机发光二极管单元充电；以及

在该第一有机发光二极管单元被充电的同时，对该第二列数据线充电。

2.根据权利要求1所述的方法，其还包含：

当该第一列数据线对该第一有机发光二极管单元完成充电后，关闭该第一控制晶体管；以及

于关闭该第一控制晶体管后，并仍然对该第二列数据线充电时，开启该第二控制晶体管，以使该第二列数据线对该第二有机发光二极管单元充电。

3.根据权利要求1所述的方法，其还包含于使用光罩时形成该第一列数据线及该第二列数据线。

4.根据权利要求1所述的方法，其还包含：

于使用第一光罩时，形成该第一列数据线；以及

于使用第二光罩时，形成该第二列数据线；

其中该第一光罩及该第二光罩为相异的光罩。

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