CN101174381B - 有机发光二极管显示器及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了OLED显示器及其驱动方法。在该显示器中，第一驱动器件包括第一控制电极，并被提供第一节点的电压，该电压开关第二和第三节点之间的电流路径。第二驱动器件通过第二和第三节点与第一驱动器件对称连接，并且包括被提供有第一节点的电压的第二控制电极。高电平驱动电压源通过第三节点提供高电平驱动电压。OLED连接在第二节点和接地电压源之间。第一开关器件连接数据线与第一节点。第二开关器件连接第二节点与数据线。第三开关器件连接第一与第二控制端子。驱动电路在第一周期导通第一至第三开关器件，在第二和第三节点之间形成并联电流路径，并在第二周期截止第一至第三开关器件，在第二节点和第三节点之间形成串联电流路径。

Description

有机发光二极管显示器及其驱动方法

技术领域

本发明涉及一种有机发光二极管显示器及其驱动方法，更具体地，涉及一种适于通过改善像素表现灰度的能力来提高显示质量的有机放光二极管显示器及其驱动方法。

背景技术

近来，已经开发了各种能够减少重量和体积的平板显示器件，而正是重量和体积被认为是阴极射线管的缺陷。所述平板显示器件包括液晶显示器(此后称为“LCD”)、等离子显示面板(此后称为“PDP”)和电致发光(eletroluminescence)器件等。

PDP被认为是具有重量轻和外形薄等优点的器件，并且适于制成大尺寸屏幕，原因在于其具有简单的结构并且能够以相对简单的制造工艺来实现。然而，PDP具有发光效率低、亮度低和能耗高等缺点。采用薄膜晶体管(此后称为“TFT”)作为开关器件的有源矩阵LCD难以被制成大尺寸，因为其是通过使用半导体工艺而制造的。但是，对于LCD的需求却持续增长，原因在于LCD主要被用作笔记本电脑的显示器件。与此相比，根据其发光层的材料，电致发光器件主要被分为无机电致发光器件和有机发光二极管器件。电致发光器件是一种自己发光的自发光器件，并且具有响应速度快、发光效率高、亮度高和视角宽等优点。

如图1所示，有机发光二极管器件包括在玻璃基板上由透明导电层形成的阳极，以及相继置于所述阳极上的有机化合物层和阴极。其中，所述阴极由导电金属所形成。

所述有机化合物层包括空穴注入层HIL、空穴传送层HTL、发射层EML、电子传送层ETL和电子注入层TIL。

如果将驱动电压施加到阳极和阴极上，则空穴注射层HIL中的空穴和电子注射层中的电子分别移动到发射层EML以激活发射层EML。并且，作为结果，所述发射层EML发射可见光。这样，通过使用由发射层EML生成的可见光，能够显示画面或图像。

有机发光二极管器件已被应用于无源矩阵型显示器件和使用TFT作为开关器件的有源矩阵型显示器件。

无源矩阵型显示器件根据被施加到彼此垂直交叉的阳极和阴极的电流来选择像素。另一方面，有源矩阵型显示器件通过有选择地导通TFT来选择像素，并且通过使用保持在存储电容器中的电压来保持像素发光。

在它们中的通过使用ELA(受激准分子激光器退火)制造的LTPS(低温多晶硅)有源矩阵型显示器中，形成在相邻像素区域内的TFT的特性根据在结晶工艺期间施加的线束(line beam)能量的变化而变化。结果，TFT器件特性的这种变化导致相邻像素之间亮度不一致。在采用ELA LTPS基板的有源矩阵型显示器中，为了克服相邻像素之间亮度的不一致性，采用了多种补偿驱动方法。

所述补偿方法主要分为模拟型补偿方法和数字型补偿方法。所述模拟型补偿方法使用形成于像素内的驱动TFT的饱和区域来克服像素内驱动电流的变化。另一方面，由于驱动TFT的特性变化较其饱和区域的特性变化轻微，所以数字型补偿方法简单地使用驱动TFT作为开关器件，并且能够克服亮度的不一致性。

然而，数字型补偿方法导致与画面质量相关的其他问题，例如闪烁和错误计数器(false counter)等，并且要求有机发光二极管器件的特性适于数字型补偿方法。

模拟型补偿方法主要分为电压编程驱动方法和电流编程驱动方法。其中，电压编程驱动方法仅克服TFT的非一致参数中阈值电压的变化。另一方面，电流编程驱动方法能够克服阈值电压和迁移率的变化。电压编程驱动方法通过使用电压驱动型的数据驱动电路直接控制驱动TFT的选通电压。另一方面，电流编程驱动方法通过使用电流型数据驱动电路，使得对应于要被显示的灰度的电流在数据编程期间流过像素。并且，电流编程驱动方法通过使用在发光期间流过像素的电流，设置驱动TFT的选通电压，而能够控制驱动电流量，从而克服由相邻像素中形成的TFT之间的差异所导致的亮度的不一致性。根据数据驱动电路的构成以及与所述数据驱动电路的技术配置相匹配的像素类型，这种电流编程驱动方法可被分为吸收型(sink type)和供应型(source type)。

图2是由现有技术的电流吸收型电流编程驱动方法所驱动的有机发光二极管显示器的框图，图3是示出了图2中多个像素中的任意一个的等效电路图。

如图2和图3所示，一种现有技术的有机发光二极管显示器包括：有机发光二极管显示面板16、选通驱动电路18、电流吸收型数据驱动电路20，和定时控制器24。其中，有机发光二极管显示面板16具有排列在选通线GL和数据线DL的各交叉部分处的像素22。选通驱动电路18驱动选通线GL。电流吸收型数据驱动电路20驱动数据线DL。定时控制器24控制选通驱动电路18和电流吸收型数据驱动电路20。

定时控制器24将视频信号重排列，并且将其提供至电流吸收型数据驱动电路20。此外，定时控制器24生成多个控制信号来控制电流吸收型数据驱动电路20的驱动定时和选通驱动电路18的驱动定时。

选通驱动电路18响应于来自定时控制器24的控制信号，将选通信号顺序提供至选通线GL。

电流吸收型数据驱动电路20接收具有对应于视频信号的电流电平的电流信号，并且将其吸收到低电平电势电压源(未示出)，从而响应于来自定时控制器24的控制信号来驱动对应像素22。

各像素22根据驱动信号发光，以显示对应于视频信号的灰度。为了这一目的，如图3所示，各像素22包括有机发光二极管器件OLED、驱动TFT DT、编程TFT PT、第一开关TFT ST1和第二开关TFT ST2、以及存储电容器Cst。各像素22在编程周期通过恒流源Idata吸收对应电流信号来充电(charge)控制电压，所述控制电压控制有机发光二极管器件OLED的发光量。接着，根据所述控制电压，各像素22通过使用驱动电流使有机发光二极管器件OLED发光，以显示对应于视频信号的灰度。

图4A是编程周期的像素的等效电路图，图4B是发光周期的像素的等效电路图。

参照图4A，响应于具有高逻辑电压的扫描脉冲，第一开关TFT ST1和第二开关TFT ST2导通，以允许由恒流源Idata吸收的电流在编程周期自高电平电势电压源VDD通过编程TFT PT和第二开关TFT ST2，到达低电平功率电压源VSS。通过这样的电流流动，充入节点n1的电压Vg被存储在存储电容器Cst内并在发光周期中保持。参照图4B，响应于具有低逻辑电压的扫描脉冲，第一开关TFT ST1和第二开关TFT ST2截止以停止由恒流源Idata进行的电流吸收操作。这种情况下，驱动TFT DT由存储在存储电容器Cst内的第一节点电压Vg与高电平驱动电压VDD之间的电压差Vgs所控制，从而调节经过高电平电势电压源VDD、编程TFT PT和第二开关TFT ST2流入有机发光二极管OLED的驱动电流量。

然而，对于图3和图4所示的现有技术的有机发光二极管显示器，要精确地实现灰度的前提是编程TFT PT的所有特性(阈值电压、迁移率、由迁移率和寄生电容所确定的常量等)都与驱动TFT DT相同。这是由于如图4A所示，针对编程周期设定的第一节点电压Vg仅仅反映了编程TFTPT的特性。如果在该编程周期积蓄的第一节点电压Vg与该编程周期之后的发光周期内的驱动TFT DT的选通电压不同，则不能显示所需的灰度。这里，驱动TFT DT在发光周期内的选通电压决定了驱动电流量。此外，为了增加在编程周期内充入电流的能力，编程TFT PT的尺寸被设计为驱动TFT DT的几倍。由于如此，更加深了编程TFT PT和驱动TFT DT之间的特性差异。这能够由以下数学公式1来表示：

【数学公式1】

$\mathrm{Ioled}=\frac{\mathrm{Kd}}{\mathrm{Kd}+\mathrm{Ks}}[1+\left(\frac{\mathrm{\μd}-\mathrm{\μs}}{\mathrm{\μs}}\right)+{\left(\frac{\mathrm{Vthd}-\mathrm{Vths}}{\mathrm{Vths}}\right)}^2]\mathrm{Idata}$

其中，Ioled代表驱动电流，Idata代表经恒流源吸收的电流，Kd代表驱动TFT DT的由迁移率和寄生电容所确定的常量(此后，称为“自然常量(nature constant)”)，Ks代表编程TFT PT的自然常量，μd代表驱动TFT DT的迁移率，μs代表编程TFT PT的迁移率，Vthd代表驱动TFTDT的阈值电压，Vths代表编程TFT PT的阈值电压，(Kd+Ks)/Kd代表用于在编程周期内增加充入电流的能力的缩放比率(Idata/Ioled)，以及 $\left(\frac{\mathrm{\μd}-\mathrm{\μs}}{\mathrm{\μs}}\right)+{\left(\frac{\mathrm{Vthd}-\mathrm{Vths}}{\mathrm{Vths}}\right)}^2$ 为代表编程TFT PT和驱动TFT DT之间特性差异的错配因数。

在数学公式1中，如果编程TFT PT的沟道宽度为20μm，编程TFTPT的沟道长度为10μm，编程TFT PT的阈值电压是-2.2V，以及编程TFTPT的迁移率为50cm²/Vs，并且驱动TFT DT的沟道宽度为5μm，驱动TFT DT的沟道长度为10μm，驱动TFT DT的阈值电压是-2.0V，以及驱动TFT DT的迁移率为55cm²/Vs，则缩放比率为25/5(即5倍)，并且驱动TFT DT和编程TFT PT之间的错配比率约为10.8％。

然而，这种超过了10％的高错配比率降低了编程周期内的电流的补偿能力，并且导致降低了在接下来的发光周期内表现灰度的能力，从而降低了显示质量。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种适于通过改善像素表现灰度的性能来提高显示质量的有机放光二极管显示器及其驱动方法。

为了实现本发明的这些和其它目的，根据本发明第一实施例的有机发光二极管显示器包括：第一驱动器件，其包括第一控制电极，所述第一控制电极被提供有来自第一节点的电压，并且根据所述第一节点的电压，开关第二节点和第三节点之间的电流路径；第二驱动器件，其通过第二节点和第三节点与第一驱动器件对称连接，并且包括被提供有来自第一节点的电压的第二控制电极；高电平驱动电压源，其通过第三节点提供高电平驱动电压；有机发光二极管器件，其连接于第二节点和接地电压源之间；相互交叉的选通线和数据线；第一开关器件，其选择性地将数据线与第一节点相连接；第二开关器件，其选择性地将第二节点与数据线相连接；第三开关器件，其选择性地将第一控制电极与第二控制电极相连接；驱动电路，其驱动第一至第三开关器件以导通第一至第三开关器件，从而在第一周期形成在第二节点和第三节点之间经过第一和第二驱动器件的并联电流路径，并接着截止第一至第三开关器件，从而在第二周期形成在第二节点和第三节点之间的串联电流路径；和存储电容器，其连接于第一节点和第三节点之间。

第一开关器件具有连接至选通线的栅极，连接至第一节点的源极，和连接至数据线的漏极。第二开关器件具有连接至选通线的栅极，连接至第二节点的源极，和连接至数据线的漏极。第三开关器件具有连接至选通线的栅极，连接至第一控制电极的源极，和连接至第二控制电极的漏极。

所述驱动电路包括选通驱动电路，其将扫描信号提供至选通线；数据驱动电路，其将数字数据信号转换为模拟数据电流以将其提供至数据线；定时控制器，其控制选通驱动电路的驱动定时和数据驱动电路的驱动定时。

所述扫描信号在第一周期生成为高逻辑电平，在第二周期生成为低逻辑电平。

所述数据驱动电路包括生成模拟数据电流的恒流源。

所述第二驱动器件的沟道宽度比所述第一驱动器件的沟道宽度大。

在第二周期流经所述有机发光二极管器件的驱动电流根据以下数学公式所确定：

$\mathrm{Ioled}=\frac{\mathrm{Kd}}{2\mathrm{Kd}+\mathrm{Ks}}[1+\left(\frac{\mathrm{\μd}-\mathrm{\μs}}{\mathrm{\μs}+\mathrm{\μs}}\right)+{\left(\frac{\mathrm{Vthd}-\mathrm{Vths}}{\mathrm{Vthd}+\mathrm{Vths}}\right)}^2]\mathrm{Idata}$

其中，Idata代表经恒流源生成的数据电流，Kd代表第一驱动器件的自然常量，Ks代表第二驱动器件的自然常量，μd代表第一驱动器件的迁移率，μs代表第二驱动器件的迁移率，Vthd代表第一驱动器件的阈值电压，Vths代表第二驱动器件的阈值电压，(2Kd+Ks)/Kd代表用于在第一周期增加积蓄第一节点的电流的能力的缩放比率(Idata/Ioled)，以及 $\left(\frac{\mathrm{\μd}-\mathrm{\μs}}{\mathrm{\μd}+\mathrm{\μs}}\right)+{\left(\frac{\mathrm{Vthd}-\mathrm{Vths}}{\mathrm{Vthd}+\mathrm{Vths}}\right)}^2$ 代表第一和第二驱动器件之间的特性差异所导致的错配因数。

根据本发明第二实施例的有机发光二极管显示器还包括一子电容器，其在第二周期切断经过第二驱动器件的电流路径。

所述子电容器连接在第二控制电极和选通线之间。

根据本发明第三实施例的有机发光二极管显示器还包括一发射器件，其用于开关形成于第二节点和有机发光二极管器件之间的电流路径。

所述发射器件包括连接至选通线的栅极，连接至第二节点的漏极，和连接至有机发光二极管器件的源极。

所述第一和第二驱动器件以及第一至第三开关器件为P型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，所述发射器件为N型MOSFET。

根据本发明第四实施例的有机发光二极管显示器还包括一子电容器，其在第二周期切断经过第二驱动器件的电流路径；和一发射器件，其用于开关形成于第二节点和有机发光二极管器件之间的电流路径。

在所述有机发光二极管显示器中，所述子电容器连接在所述第二控制电极和所述选通线之间。

在所述有机发光二极管显示器中，所述发射器件包括连接至选通线的栅极，连接至第二节点的漏极，和连接至有机发光二极管器件的源极。

在所述有机发光二极管显示器中，所述第一和第二驱动器件以及第一至第三开关器件为P型MOSFET，所述发射器件为N型MOSFET。

提供了一种驱动有机发光二极管显示器的方法，所述有机发光二极管显示器包括：第一驱动器件，其包括第一控制电极，所述第一控制电极提供有来自第一节点的电压，并且根据所述第一节点的电压开关第二节点和第三节点之间的电流路径；第二驱动器件，其通过第二节点和第三节点与第一驱动器件对称连接，并且包括被提供有来自第一节点的电压的第二控制电极；高电平驱动电压源，其通过第三节点提供高电平驱动电压；有机发光二极管器件，其连接于第二节点和接地电压源之间；相互交叉的选通线和数据线；第一开关器件，其选择性地将数据线与第一节点相连接；第二开关器件，其选择性地将第二节点与数据线相连接；第三开关器件，其选择性地将第一控制电极与第二控制电极相连接；驱动电路，其驱动开关器件；和存储电容器，其连接于第一节点和第三节点之间；所述方法包括：导通第一至第三开关器件，从而在第一周期形成在第二节点和第三节点之间经过第一和第二驱动器件的并联电流路径；和响应于来自选通线的扫描信号而截止第一至第三开关器件，从而在第二周期形成在第二节点和第三节点之间的串联电流路径，所述第二周期紧随所述第一周期。

在所述方法中，所述扫描信号在第一周期生成为高逻辑电平，在第二周期生成为低逻辑电平。

在所述方法中，所述驱动电路包括生成对应于数字数据信号的模拟数据电流的恒流源。

在所述方法中，所述第二驱动器件的沟道宽度比所述第一驱动器件的沟道宽度大。

在所述方法中，在第二周期流经所述有机发光二极管器件的驱动电流根据以下数学公式确定：

$\mathrm{Ioled}=\frac{\mathrm{Kd}}{2\mathrm{Kd}+\mathrm{Ks}}[1+\left(\frac{\mathrm{\μd}-\mathrm{\μs}}{\mathrm{\μs}+\mathrm{\μs}}\right)+{\left(\frac{\mathrm{Vthd}-\mathrm{Vths}}{\mathrm{Vthd}+\mathrm{Vths}}\right)}^2]\mathrm{Idata}$

其中，Idata代表经恒流源生成的数据电流，Kd第一驱动器件的自然常量，Ks代表第二驱动器件的自然常量，μd代表第一驱动器件的迁移率，μs代表第二驱动器件的迁移率，Vthd代表第一驱动器件的阈值电压，Vths代表第二驱动器件的阈值电压，(2Kd+Ks)/Kd代表用于在第一周期增加积蓄第一节点的电流的能力的缩放比率(Idata/Ioled)，以及 $\left(\frac{\mathrm{\μd}-\mathrm{\μs}}{\mathrm{\μd}+\mathrm{\μs}}\right)+{\left(\frac{\mathrm{Vthd}-\mathrm{Vths}}{\mathrm{Vthd}+\mathrm{Vths}}\right)}^2$ 代表第一和第二驱动器件之间的特性差异所导致的错配因数。

根据本发明第二实施例的驱动有机发光二极管显示器的方法还包括使用子电容器在第二周期切断经过第二驱动器件的电流路径，所述子电容器连接于第二控制电极和选通线之间。

根据本发明第三实施例的驱动有机发光二极管显示器的方法还包括使用发射器件响应于扫描信号开关形成于第二节点和有机发光二极管器件之间的电流路径。

根据本发明第四实施例的驱动有机发光二极管显示器的方法还包括使用子电容器在第二周期切断经过第二驱动器件的电流路径，所述子电容器连接于第二控制电极和选通线之间；和使用发射器件响应于扫描脉冲开关形成于第二节点和有机发光二极管器件之间的电流路径。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的详细描述，本发明的这些和其它目的将显而易见，其中：

图1是示例性地示出了现有技术的有机发光二极管器件的结构的示图；

图2是由现有技术的电流吸收型驱动方法所驱动的有机发光二极管显示器的框图；

图3是示出了图2中多个像素中的任意一个的等效电路图；

图4A是编程周期的像素的等效电路图，图4B是发光周期的像素的等效电路图；

图5是示出了根据本发明的有机发光二极管显示器的框图；

图6是示出了施加到第k(其中，k为正整数，1≤k≤n)个像素的扫描脉冲和从任何一个像素吸收到数据驱动电路的数据电流的时序图，其中所述像素位于图5的垂直方向；

图7是示出了根据本发明第一实施例的像素的电路图；

图8A是图7所示的像素在编程周期PP的等效电路图，图8B是图7所示的像素在发光周期EP的等效电路图；

图9是示出了根据本发明第二实施例的像素的电路图；

图10A是图9所示的像素在编程周期PP的等效电路图，图10B是

图9所示的像素在发光周期EP的等效电路图；

图11是示出了根据本发明第三实施例的像素的电路图；

图12A是图11所示的像素在编程周期PP的等效电路图，图12B是

图11所示的像素在发光周期EP的等效电路图；以及

图13是示出了根据本发明第四实施例的像素的电路图。

具体实施方式

下面将参照图5至图13详细描述本发明的优选实施例。

图5是示出了根据本发明的有机发光二极管显示器的框图，图6是示出了施加到位于图5的垂直方向的第k(其中，k为正整数，1≤k≤n)个像素的扫描脉冲和从任何一个像素吸收到数据驱动电路的数据电流Idata的时序图。

参照图5和图6，根据本发明的有机发光二极管显示器包括显示面板116、电流吸收型数据驱动电路120、选通驱动电路118和定时控制器124。其中，显示面板116具有m×n个像素122。电流吸收型数据驱动电路120通过数据线DL[1]至DL[m]吸收来自像素122的数据电流Idata。选通驱动电路118将扫描脉冲S提供至与数据线DL[1]至DL[m]交叉的选通线GL[1]至GL[n]。定时控制器124控制电流吸收型数据驱动电路120的驱动定时和选通驱动电路118的驱动定时。

在显示面板116上，像素122形成在n条选通线GL[1]至GL[n]和m条数据线DL[1]至DL[m]所定义的像素区。同样，将来自高电平电压源VDD的驱动电压提供至各像素122的信号线也形成于显示面板116上。此外，将来自接地电压源GND的接地电压提供至各像素122的信号线形成在显示面板116上。

电流吸收型数据驱动电路120响应于来自定时控制器124的控制信号，将具有对应于数字视频信号RGB的电平的电流信号Idata从像素122吸收至低电平电压源(未示出)。为了这一目的，电流吸收型数据驱动电路120包括连接至低电平电压源的电压控制电流源型开关器件(未示出，此后称为“恒流源”)。向电压控制电流源型开关器件的栅极施加对应于数字视频信号的控制电压。电流吸收型数据驱动电路120将数据电流Idata吸收至低电平电压源，该数据电流Idata具有与在恒流源的漏极和源极之间流动的正电流相同的水平。

选通驱动电路118响应于来自定时控制器124的控制信号GDC，将图6所示的扫描脉冲S[k]顺序提供至选通线GL[1]至GL[n]。

定时控制器124将数字视频数据RGB提供至电流吸收型数据驱动电路120，并且生成控制信号DDC和GDC，其通过使用垂直/水平同步信号和时钟信号等，确定选通驱动电路118的驱动定时和电流吸收型数据驱动电路120的驱动定时。

图6的标记PP代表编程周期，在该周期根据灰度吸收数据电流Idata以设定用于控制发光量的控制电压。图6的标记EP代表发光周期，在该周期，有机发光二极管根据所设定的电压发光。此外，标记“a”代表在第(k-1)个水平周期(horizontal period)吸收的数据电流Idata，标记“b”代表在第k个水平周期吸收的数据电流Idata，标记“c”代表在第(k+1)个水平周期吸收的数据电流Idata。在图6中，一个编程周期约为一个水平周期，并且从像素122吸收的数据电流Idata的水平(b)在一个水平周期相等。将参照本发明的第一至四实施例的像素电路详细描述在编程周期PP和发光周期EP中像素122的操作。

图7至图8B示出了根据本发明第一实施例的像素122。

图7是示出了位于图5的垂直方向的第k(其中，k为正整数，1≤k≤n)个位置并位于图5的水平方向的第j(其中，j为正整数，1≤j≤m)个位置的像素122的电路图。

参照图7，像素122包括有机发光二极管器件驱动电路124和有机发光二极管器件OLED。其中，有机发光二极管器件驱动电路124反映第一驱动TFT(此后，称为“驱动TFT”)和第二驱动TFT(此后，称为“编程TFT”)的特性地设定控制电压Vg。有机发光二极管器件OLED根据所设定的控制电压Vg调节发光量。

有机发光二极管器件驱动电路124包括具有第一至第三开关器件ST1至ST3的开关电路、编程TFT PT、存储电容器Cst和驱动TFT DT。其中，这些TFT为P型金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET。

所述开关电路响应于扫描脉冲S[k]，开关第一节点n1和数据线DL[j]之间的电流路径、第二节点n2和数据线DL[j]之间的电流路径，以及驱动TFT DT的栅极G和编程TFT PT的栅极之间的电流路径。其中，第一开关TFT ST1的栅极G连接至选通线GL[k]，并且其源极S连接至第一节点n1，其漏极D连接至数据线DL[j]。第二开关TFT ST2的栅极G连接至选通线GL[k]，并且其源极连接至第二节点n2，其漏极D连接至数据线DL[j]。第三开关TFT ST3的栅极G连接至选通线GL[k]，并且其源极S连接至驱动TFT DT的栅极G，其漏极D连接至编程TFT PT的栅极G。由于所述开关电路的开关所导致的数据电流Idata的流动，控制电压Vg在编程周期PP内充入第一节点n1内。

编程TFT PT将其特性(阈值电压、迁移率和自然常量等)反映至在编程周期PP内充入第一节点n1内的控制电压Vg上。编程TFT PT的栅极G连接至第一节点n1，其源极S连接至高电平驱动电压源VDD，并且其漏极连接至第二节点n2。编程TFT PT的尺寸可形成为比驱动TFTDT大几倍，以减少编程周期PP内在像素122中的电流充电时间。

驱动TFT DT将其特性(阈值电压、迁移率和自然常量等)反映至编程周期PP内充入第一节点n1内的控制电压Vg上，并随后在发光周期EP通过使用高电平驱动电压和控制电压Vg之间的差异电压Vgs控制流入有机发光二极管器件OLED的驱动电流量。其中驱动TFT DT的栅极G连接至第一节点n1，其源极S连接至高电平驱动电压源VDD，并且其漏极D连接至第二节点n2。

存储电容器Cst存储高电平驱动电压和控制电压Vg之间的差异电压Vgs以将其保持一帧的时间。存储电容器Cst连接在高电平驱动电压源VDD和第一节点n1之间。

有机发光二极管器件OLED具有图1所示的结构，并根据高电平驱动电压和控制电压Vg之间的差异电压Vgs，通过控制其发光量来显示灰度。

图8A是图7所示的像素122在编程周期PP的等效电路图，图8B是图7所示的像素122在发光周期EP的等效电路图。

接下来将参照图8A和图8B描述像素122的操作。

如图8A所示，在编程周期PP将扫描脉冲S[k]生成为高逻辑电平，以导通第一至第三开关TFT ST1、ST2和ST3。当第一至第三开关TFTST1、ST2和ST3被导通时，第一节点n1和数据线DL[j]之间的电流路径、第二节点n2和数据线DL[j]之间的电流路径以及驱动TFT DT的栅极和编程TFT PT的栅极之间的电流路径被连接。在这种情况下，如果来自像素122的数据电流Idata由恒流源IT吸收至低电平电压源VSS，由于数据电流Idata所积聚的电荷，第一节点n1、第二节点n2以及数据线DL[j]具有相同的电压Vg。数据电流Idata是第一电流I1和第二电流I2的和。其中，第一电流I1流过第三节点n3和第二节点n2之间的驱动TFT DT。第二电流I2流过在第三节点n3和第二节点n2之间的编程TFT PT。由于编程TFT PT的尺寸可形成为比驱动TFT DT大几倍以减少充电时间，所以第二电流I2具有比第一电流I1高几倍的水平。驱动TFT DT的特性(迁移率和阈值电压等)被反映到第一电流I1上，编程TFT PT的特性(迁移率和阈值电压等)被反映到第二电流I2上。控制电压Vg被积蓄在第一节点n1内，反映了编程TFT PT和驱动TFT DT的特性。因此，在驱动TFT DT的特性被完全反映之后，高电平驱动电压和控制电压Vg之间的差异电压Vgs被存储在存储电容器Cst内并被保持一帧的时间。

如图8B所示，在发光周期EP，扫描脉冲S[k]被翻转至低逻辑电平，从而截止了第一至第三开关TFT ST1、ST2和ST3。当第一至第三开关TFT ST1、ST2和ST3被截止时，第一节点n1和数据线DL[j]之间的路径、第二节点n2和数据线DL[j]之间的路径以及驱动TFT DT的栅极和编程TFT PT的栅极之间的路径被断开。第三开关TFT ST3的截止使得编程TFT PT漂浮，而驱动TFT DT由存储在存储电容器Cst中的差异电压Vgs保持在导通状态。接着，响应于差异电压Vgs，驱动TFT DT控制提供至有机发光二极管器件OLED的驱动电流Ioled的量。由此，通过根据驱动电流Ioled的量而控制其发光量，有机发光二极管器件OLED显示灰度。

根据第一实施例，像素122的数据电流Idata和驱动电流Ioled之间的关系可由以下数学公式2表示。

【数学公式2】

$\mathrm{Ioled}=\frac{\mathrm{Kd}}{2\mathrm{Kd}+\mathrm{Ks}}[1+\left(\frac{\mathrm{\μd}-\mathrm{\μs}}{\mathrm{\μs}+\mathrm{\μs}}\right)+{\left(\frac{\mathrm{Vthd}-\mathrm{Vths}}{\mathrm{Vthd}+\mathrm{Vths}}\right)}^2]\mathrm{Idata}$

其中，Ioled代表驱动电流，Idata代表经恒流源IT吸收的数据电流，Kd代表驱动TFT DT的自然常量，Ks代表编程TFT PT的自然常量，μd代表驱动TFT DT的迁移率，μs代表编程TFT PT的迁移率，Vthd代表驱动TFT DT的阈值电压，并且Vths代表编程TFT PT的阈值电压。此外，(2Kd+Ks)/Kd代表用于在编程周期增加电流积蓄能力的缩放比率(Idata/Ioled)，以及 $\left(\frac{\mathrm{\μd}-\mathrm{\μs}}{\mathrm{\μd}+\mathrm{\μs}}\right)+{\left(\frac{\mathrm{Vthd}-\mathrm{Vths}}{\mathrm{Vthd}+\mathrm{Vths}}\right)}^2$ 代表表示编程TFT PT和驱动TFT DT之间的特性差异的错配因数。

其中，如果将与现有技术的相同条件放入数学公式2，根据本发明的编程TFT PT和驱动TFT DT之间的错配比率较现有技术的有所降低，而缩放比率较现有技术的有所提高。

换句话说，在数学公式2中，如果编程TFT PT的沟道宽度为20μm，编程TFT PT的沟道长度为10μm，编程TFT PT的阈值电压是-2.2V，以及编程TFT PT的迁移率为50cm²/Vs，并且驱动TFT DT的沟道宽度为5μm，驱动TFT DT的沟道长度为10μm，驱动TFT DT的阈值电压是-2.0V，以及驱动TFT DT的迁移率为55cm²/Vs，则编程TFT PT和驱动TFT DT两者之间的错配比率约为5％，较现有技术的10.8％的一半还小。其中，这是在编程周期PP充入积蓄控制电压Vg时反映了驱动TFT DT的特性(阈值电压和迁移率等)所导致的结果。由于根据本发明错配比率显著降低，所以在发光周期EP表现灰度的能力有所提高，从而较现有技术大大改善了显示质量。此外，在相同的条件下，根据本发明的缩放比率变为6倍(30/5)，较现有技术的5倍有所增加。结果，本发明能够通过增加缩放比率而减少控制电压Vg的充电时间。

图9至图10B示出了根据本发明第二实施例的像素122。

图9是示出了位于图6的垂直方向上的第k(其中，k为正整数，1≤k≤n)个位置和图6的水平方向上的第j(其中，j为正整数，1≤j≤m)个位置的像素122的电路图。图10A是图9所示的像素122在编程周期PP的等效电路图，图10B是图9所示的像素122在发光周期EP的等效电路图。根据本发明第二实施例的像素122除子电容器Csub之外，在其功能和操作上具有与根据第一实施例的像素相似的结构。因此，电容器Csub之外的其它的结构使用与第一实施例相同的附图标记，并且省去对其操作的具体描述。

参照图9，子电容器Csub连接在编程TFT PT的栅极G和选通线GL[k]之间。子电容器Csub与存储电容器Cst相比，具有非常小的尺寸。可使用位于像素布局上的寄生电容器或交叉电容器(cross-over capacity)来形成子电容器Csub，而不必引入附加工艺。这样，尽管实践上增加了子电容器Csub，但是并没有降低像素的开口率。

参照图10A和图10B，在编程周期PP，扫描脉冲S[k]被生成为高逻辑电平，以导通第一至第三开关TFT ST1、ST2和ST3。在这种情况下，如果来自像素122的数据电流Idata由恒流源IT吸收至低电平电压源VSS，则相同的控制电压Vg被施加到驱动TFT DT的栅极G和编程TFTPT的栅极G。接着，在发光周期EP，扫描脉冲S[k]被翻转至低逻辑电平，以截止第一至第三开关TFT ST1、ST2和ST3。在这种情况下，如果没有形成子电容器Csub，则第三开关TFT ST3的截止使得编程TFT PT的栅极G漂浮。其中，当编程TFT PT的栅极G漂浮时，施加到编程TFT PT的栅极G的电压具有控制电压Vg的电平，其能够导通编程TFT PT。这样，多余的电流能够在发光周期EP流经编程TFT PT。在这种情况下，该多余的电流会降低对比度。然而，如果子电容器Csub的一侧电极的电势被从高逻辑电压翻转至低逻辑电压的扫描脉冲S[k]增加，则相应地，子电容器Csub的另一侧电势也会增加。当编程TFT PT的栅极G连接至子电容器Csub的另一侧电极时，编程TFT PT的栅极G的电势也增加至能够截止编程TFT PT的电平。简单地说，在编程周期PP变为发光周期EP的时间点，子电容器Csub增加编程TFT PT的选通电压以完全切断在发光周期EP经编程TFT PT的电流的流动。

结果，根据本发明第二实施例的像素122能够通过向根据本发明第一实施例的像素增加子电容器来还改善对比度。

图11至图12B示出根据本发明第三实施例的像素122。

图11是示出了位于图6的垂直方向上的第k(其中，k为正整数，1≤k≤n)个位置并处于图6的水平方向上的第j(其中，j为正整数，1≤j≤m)个位置的像素122的电路图。图12A是图11所示的像素122在编程周期PP的等效电路图，图12B是图11所示的像素122在发光周期EP的等效电路图。根据本发明第三实施例的像素122除发射TFT ET之外，在其功能和操作上具有与根据第一实施例的像素相似的结构。因此，发射TFT ET之外的其它结构使用与第一实施例相同的附图标记，并且省去了对其操作的具体描述。

参照图11，发射TFT ET的栅极G连接至选通线GL[k]，其漏极D连接至第二节点n2，并且其源极S连接至有机发光二极管器件OLED的阳极。发射TFT ET为N型金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET，并且不需要附加的发射线。

参照图12A和图12B，在编程周期PP，发射TFT ET被生成为低逻辑电平的扫描脉冲S[k]截止，以切断流入有机发光二极管器件OLED的电流。通过发射TFT ET的操作，图像的对比度能够被显著提高。在发光周期EP，发射TFT ET被生成为高逻辑电压的扫描脉冲S[k]导通，以允许驱动电流Ioled流入有机发光二极管器件OLED。

结果，根据本发明第三实施例的像素122能够通过向根据本发明第一实施例的像素增加发射TFT ET来改善对比度。

图13是示出了根据本发明第四实施例的像素122的电路图。

图13是示出了位于图6的垂直方向上的第k(其中，k为正整数，1≤k≤n)个位置并处于图6的水平方向上的第j(其中，j为正整数，1≤j≤m)个位置的像素122的电路图。根据本发明第四实施例的像素122除子电容器Csub和发射TFT ET之外，在其功能和操作上具有与根据第一实施例的像素相似的结构。因此，子电容器Csub和发射TFT ET之外的其它结构使用与第一实施例相同的附图标记，并且省去对其操作的具体描述。

参照图13，子电容器Csub连接在编程TFT PT的栅极G和选通线GL[k]之间。子电容器Csub与存储电容器Cst相比，具有非常小的尺寸。能够使用位于像素布局上的寄生电容器或交叉电容器来形成子电容器Csub，而没有引入附加的工艺。这样，尽管实践中增加了子电容器Csub，但是并没有降低像素的开口率。由于子电容器Csub的功能和操作与第二实施例的子电容器Csub相同，所以省去了对其的具体描述。

发射TFT ET的栅极G连接至选通线GL[k]，其漏极D连接至第二节点n2，并且其源极S连接至有机发光二极管器件OLED的阳极。发射TFT ET为N型金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET，并且不需要附加的发射线。由于发射TFT ET的功能和操作与第三实施例的发射TFTET相同，所以省去了对发射TFT ET的功能和操作的具体描述。

结果，根据本发明第四实施例的像素122能够通过向根据本发明第一实施例的像素增加子电容器Csub和发射TFT ET来还改善对比度。

如上所述，根据本发明的有机发光二级管显示器及其驱动方法在编程周期设定控制电压时完全反映了驱动TFT的特性，并且显著降低了驱动TFT和编程TFT之间的错配比率。结果，根据本发明的有机发光二级光显示器及其驱动方法改善了在发光周期表现灰度的能力，从而提高了显示质量。

而且，根据本发明的有机发光二级管显示器及其驱动方法在相同条件下较现有技术增加了缩放比率，从而显著减少了控制电压的充电时间。

此外，根据本发明的有机发光二级管显示器及其驱动方法通过使用子电容器和/或发射TFT改善了对比度，从而还提高了显示质量。

尽管已经由上述附图所示的实施例描述了本发明，但本领域普通技术人员应当理解，本发明并不局限于所述实施例，而在不背离本发明的精神的情况下，可对其进行各种改变或变型。例如，在本发明的实施例中，开关TFT、编程TFT和驱动TFT形成为P型TFT，而发射TFT形成为N型TFT。相反，开关TFT、编程TFT和驱动TFT可形成为N型TFT，而发射TFT可形成为P型TFT。因此，本发明的范围应当仅仅由所附的权利要求及其等同物来确定。

本申请要求2006年10月31日在韩国提交的申请号为P2006-106617的专利申请的权利，通过引用将其并入本文。

Claims (24)

1.一种有机发光二极管显示器，该有机发光二极管显示器包括：形成有由相互交叉的选通线和数据线限定的多个像素的显示面板、电流吸收型数据驱动电路、选通驱动电路、定时控制器和向所述像素提供高电平驱动电压的高电平驱动电压源，其中各像素包括：

驱动电路，所述驱动电路包括：第一驱动器件，其包括第一控制电极，所述第一控制电极提供有来自第一节点的电压，并且根据所述第一节点的电压，开关第二节点和第三节点之间的电流路径；第二驱动器件，其通过所述第二节点和所述第三节点与第一驱动器件对称连接，并且包括被提供有来自所述第一节点的电压的第二控制电极；第一开关器件，其选择性地连接所述数据线与所述第一节点；第二开关器件，其选择性地连接所述第二节点与所述数据线；第三开关器件，其选择性地连接所述第一控制电极与所述第二控制电极；和存储电容器，其连接在所述第一节点和所述第三节点之间；和

有机发光二极管器件，其连接于所述第二节点和接地电压源之间，

其中在第一周期导通所述第一开关器件至所述第三开关器件，从而在所述第二节点和所述第三节点之间形成经过所述第一驱动器件和所述第二驱动器件的并联电流路径，并随后在第二周期截止所述第一开关器件至所述第三开关器件，从而在所述第二节点和所述第三节点之间形成串联电流路径。

2.如权利要求1所述的有机发光二极管显示器，其中，

所述第一开关器件具有连接至所述选通线的栅极，连接至所述第一节点的源极，和连接至所述数据线的漏极；

所述第二开关器件具有连接至所述选通线的栅极，连接至所述第二节点的源极，和连接至所述数据线的漏极；

所述第三开关器件具有连接至所述选通线的栅极，连接至所述第一控制电极的源极，和连接至所述第二控制电极的漏极。

3.如权利要求2所述的有机发光二极管显示器，其中所述驱动电路包括：

选通驱动电路，其将扫描信号提供至所述选通线；

数据驱动电路，其将数字数据信号转换为模拟数据电流以将其提供至所述数据线；和

定时控制器，其控制所述选通驱动电路的驱动定时和所述数据驱动电路的驱动定时。

4.如权利要求3所述的有机发光二极管显示器，其中所述扫描信号在第一周期被生成为高逻辑电平，在第二周期被生成为低逻辑电平。

5.如权利要求4所述的有机发光二极管显示器，其中所述数据驱动电路包括：

生成模拟数据电流的恒流源。

6.如权利要求5所述的有机发光二极管显示器，其中所述第二驱动器件的沟道宽度比所述第一驱动器件的沟道宽度大。

7.如权利要求6所述的有机发光二极管显示器，其中在第二周期流经所述有机发光二极管器件的驱动电流根据以下数学公式所确定，

$\mathrm{Ioled}=\frac{\mathrm{Kd}}{2\mathrm{Kd}+\mathrm{Ks}}[1+\left(\frac{\mathrm{\μd}-\mathrm{\μs}}{\mathrm{\μs}+\mathrm{\μs}}\right)+{\left(\frac{\mathrm{Vthd}-\mathrm{Vths}}{\mathrm{Vthd}+\mathrm{Vths}}\right)}^2]\mathrm{Idata}$

并且，其中Idata代表经恒流源生成的数据电流，Kd代表所述第一驱动器件的自然常量，Ks代表所述第二驱动器件的自然常量，μd代表所述第一驱动器件的迁移率，μs代表所述第二驱动器件的迁移率，Vthd代表所述第一驱动器件的阈值电压，Vths代表所述第二驱动器件的阈值电压，(2Kd+Ks)/Kd代表用于在所述第一周期增加积蓄所述第一节点的电流的能力的缩放比率(Idata/Ioled)，以及

代表所述第一驱动器件和所述第二驱动器件之间的特性差异所导致的错配因数。

8.如权利要求7所述的有机发光二极管显示器，所述有机发光二极管显示器还包括：

子电容器，其在所述第二周期切断经过所述第二驱动器件的电流路径。

9.如权利要求8所述的有机发光二极管显示器，其中所述子电容器连接在所述第二控制电极和所述选通线之间。

10.如权利要求7所述的有机发光二极管显示器，所述有机发光二极管显示器还包括：

发射器件，其开关在所述第二节点和所述有机发光二极管器件之间形成的电流路径。

11.如权利要求10所述的有机发光二极管显示器，其中所述发射器件包括：

连接至所述选通线的栅极，连接至所述第二节点的漏极，和连接至所述有机发光二极管器件的源极。

12.如权利要求11所述的有机发光二极管显示器，其中所述第一驱动器件和所述第二驱动器件以及所述第一开关器件至所述第三开关器件为P型MOSFET，所述发射器件为N型MOSFET。

13.如权利要求7所述的有机发光二极管显示器，所述有机发光二极管显示器还包括：

子电容器，其在所述第二周期切断经由所述第二驱动器件的电流路径；和

发射器件，其开关在所述第二节点和所述有机发光二极管器件之间形成的电流路径。

14.如权利要求13所述的有机发光二极管显示器，其中所述子电容器连接在所述第二控制电极和所述选通线之间。

15.如权利要求13所述的有机发光二极管显示器，其中所述发射器件包括：

连接至所述选通线的栅极，连接至所述第二节点的漏极，和连接至所述有机发光二极管器件的源极。

16.如权利要求15所述的有机发光二极管显示器，其中所述第一驱动器件和所述第二驱动器件以及所述第一开关器件至所述第三开关器件为P型MOSFET，所述发射器件为N型MOSFET。

17.一种驱动有机发光二极管显示器的方法，所述有机发光二极管显示器包括形成有由相互交叉的选通线和数据线限定的多个像素的显示面板、电流吸收型数据驱动电路、选通驱动电路、定时控制器和向所述像素提供高电平驱动电压的高电平驱动电压源，其中各像素包括：

驱动电路，所述驱动电路包括：第一驱动器件，其包括第一控制电极，所述第一控制电极提供有来自第一节点的电压，并且根据所述第一节点的电压，开关第二节点和第三节点之间的电流路径；第二驱动器件，其通过所述第二节点和所述第三节点与所述第一驱动器件对称连接，并且包括被提供有来自所述第一节点的电压的第二控制电极；第一开关器件，其选择性地连接所述数据线与所述第一节点；第二开关器件，其选择性地连接所述第二节点与所述数据线；第三开关器件，其选择性地连接所述第一控制电极与所述第二控制电极；和存储电容器，其连接在所述第一节点和所述第三节点之间；和

有机发光二极管器件，其连接于所述第二节点和接地电压源之间，所述方法包括：

在第一周期导通所述第一开关器件至所述第三开关器件，从而在所述第二节点和所述第三节点之间形成经过所述第一驱动器件和所述第二驱动器件的并联电流路径；和

响应于来自所述选通线的扫描信号而在所述第一周期之后的第二周期截止所述第一开关器件至所述第三开关器件，从而在所述第二节点和所述第三节点之间形成串联电流路径。

18.如权利要求17所述的驱动有机发光二极管显示器的方法，其中所述扫描信号在所述第一周期被生成为高逻辑电平，在所述第二周期生成为低逻辑电平。

19.如权利要求18所述的驱动有机发光二极管显示器的方法，其中所述驱动电路包括：

生成对应于数字数据信号的模拟数据电流的恒流源。

20.如权利要求19所述的驱动有机发光二极管显示器的方法，其中所述第二驱动器件的沟道宽度比所述第一驱动器件的沟道宽度大。

21.如权利要求20所述的驱动有机发光二极管显示器的方法，其中在所述第二周期流经所述有机发光二极管器件的驱动电流根据以下数学公式确定

$\mathrm{Ioled}=\frac{\mathrm{Kd}}{2\mathrm{Kd}+\mathrm{Ks}}[1+\left(\frac{\mathrm{\μd}-\mathrm{\μs}}{\mathrm{\μs}+\mathrm{\μs}}\right)+{\left(\frac{\mathrm{Vthd}-\mathrm{Vths}}{\mathrm{Vthd}+\mathrm{Vths}}\right)}^2]\mathrm{Idata}$

并且，其中Idata代表经恒流源生成的数据电流，Kd代表所述第一驱动器件的自然常量，Ks代表所述第二驱动器件的自然常量，μd代表所述第一驱动器件的迁移率，μs代表所述第二驱动器件的迁移率，Vthd代表第一驱动器件的阈值电压，Vths代表所述第二驱动器件的阈值电压，(2Kd+Ks)/Kd代表用于在第一周期增加积蓄所述第一节点的电流的能力的缩放比率(Idata/Ioled)，以及

代表所述第一驱动器件和所述第二驱动器件之间的特性差异所导致的错配因数。

22.如权利要求21所述的驱动有机发光二极管显示器的方法，所述方法还包括：

使用连接在所述第二控制电极和所述选通线之间的子电容器在第二周期切断经过所述第二驱动器件的电流路径。

23.如权利要求21所述的驱动有机发光二极管显示器的方法，所述方法还包括：

响应于所述扫描信号，使用发射器件来开关在所述第二节点和所述有机发光二极管器件之间形成的电流路径。

24.如权利要求21所述的驱动有机发光二极管显示器的方法，所述方法还包括：

在第二周期使用连接在所述第二控制电极和所述选通线之间的子电容器切断经过所述第二驱动器件的电流路径；和

响应于所述扫描脉冲，使用发射器件来开关在所述第二节点和所述有机发光二极管器件之间形成的电流路径。

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