CN102867481B - 有机发光元件的驱动电路及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了有机发光元件的驱动电路包含一开关模块、一电容及一驱动单元，其中该开关模块包含一第一开关单元与一第二开关单元。该第一开关单元连接于一数据线。该第二开关单元连接于该有机发光元件，其中在一编码期间，该第一开关单元开启和该第二开关单元关闭；在一发光期间，该第一开关单元关闭和该第二开关单元开启。该电容是连接于该第一开关单元，用以在该编码期间，根据该数据在线的数据电流，充电至数据电压。该驱动单元是连接于该电容与该第二开关单元，用以在该发光期间，根据该数据电压，产生一驱动电流以驱动该有机发光元件。

Description

有机发光元件的驱动电路及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种有机发光元件的驱动电路及其操作方法，尤指一种利用电流编码，使得驱动电路在电容驱动有机发光元件时所产生的驱动电流等于数据电流，且和薄膜晶体管的任何制程参数无关的有机发光元件的驱动电路及其操作方法。

背景技术

请参照图1和图2，图1是为现有技术说明一种利用电压编码(voltageprogramming)有机发光二极管的驱动电路100的示意图，和图2为说明驱动电路100的操作时序的示意图。如图1和图2所示，在时段T1，一扫描线SL上的扫描讯号VSCAN导通，所以一晶体管M1开启(ON)，导致一电容CS根据一数据线DL上的数据电压VDATA，充电至相对应电压。在时段T2，扫描线SL上的扫描讯号VSCAN关闭，所以晶体管M1关闭(OFF)。此时，一晶体管M2根据储存在电容CS上的相对应电压，产生一驱动电流ILED以驱动有机发光二极管OLED，其中一电压VDD是为供给晶体管M2使用的供给电压。另外，驱动电流ILED是根据式(1)所产生：

ILED＝K(V_GSM2-V_THM2)²(1)

如式(1)所示，K为一制程参数、V_GSM2为晶体管M2的闸源极电压以及V_THM2为晶体管M2的临界电压。

因为驱动电路100是转换数据线DL上的数据电压VDATA成为驱动有机发光二极管OLED的驱动电流ILED，所以驱动电路100具有下列缺点：

第一、电压VDD的衰减：

请参照图3，图3是为说明一显示器300的示意图。如图3所示，一电源302是用以供应显示面板304内的多个像素供给电压。因为连接电源302与像素之间的电源线具有阻抗，所以连接电源线末端的像素(例如一像素3042)会面临电压VDD的衰减。如此，因为像素3042面临电压VDD的衰减，所以电压VDD的衰减将会影响像素3042所产生的用以驱动有机发光二极管的驱动电流，导致显示面板304出现亮度不均的现象。上述亮度不均的现象在大尺寸显示面板以及具有P型像素驱动电路的显示面板中特别明显。

第二、各像素间晶体管临界电压的偏移：

因为显示面板304内的像素驱动电路可采用不同类型的晶体管(例如一非晶硅(A-Si)薄膜晶体管、一多晶硅(Poly-Si)薄膜晶体管、一低温多晶硅(LowTemperaturePoly-silicon,LTPS)薄膜晶体管、一有机薄膜晶体管(OrganicThinFilmTransistor,OTFT)或一金属氧化物薄膜晶体管(OxideTFT))，其制程和元件特性亦不同。如此，因为晶体管制程不均匀造成晶体管具有不同的临界电压，则显示面板304亦会出现亮度不均的现象。

第三、有机发光二极管的老化：

因为长时间给予有机发光二极管一操作偏压，所以有机发光二极管的跨压会逐渐上升，导致有机发光二极管的亮度严重衰退。

因此，对于有机发光二极管而言，驱动电路100并不是一个好的驱动电路。

发明内容

本发明的目的是提供一种可补偿电源在线的电压衰减、补偿驱动电路内薄膜晶体管的临界电压偏移、补偿有机发光元件老化的有机发光元件的驱动电路及其操作方法。

为实现上述目的，本发明一种有机发光元件的驱动电路，其包含：

一开关模块，包含：

一第一开关单元，用以连接于一数据线；及

一第二开关单元，用以连接于该有机发光元件，其中在一编码期间，该第一开关单元开启和该第二开关单元关闭；在一发光期间，该第一开关单元关闭和该第二开关单元开启；

一电容，连接于该第一开关单元，用以在该编码期间，根据该数据在线的数据电流，充电至数据电压；及

一驱动单元，连接于该电容与该第二开关单元，用以在该发光期间，根据该数据电压，产生一驱动电流以驱动该有机发光元件。

本发明中第一开关单元包含：

一第一晶体管，具有一第一端，连接于该数据线，一第二端，用以接收一第一扫描讯号，及一第三端；及

一第二晶体管，具有一第一端，连接于该数据线，一第二端，用以接收该第一扫描讯号，及一第三端，连接于该电容的第一端，其中该电容的第二端是连接于一地端。

本发明所述的驱动电路，其中该第二开关单元包含：一第三晶体管，具有一第一端，连接于该有机发光元件的第一端，一第二端，用以接收该第一扫描讯号，及一第三端，连接于该第一晶体管的第三端，其中该有机发光元件的第二端是用以接收一电压。

本发明所述第三晶体管是为一P型非晶硅薄膜晶体管、一P型多晶硅薄膜晶体管、一P型低温多晶硅薄膜晶体管、一P型有机薄膜晶体管或一P型金属氧化物薄膜晶体管。

本发明的第二开关单元包含：一第三晶体管，具有一第一端，连接于该有机发光元件的第一端，一第二端，用以接收一第二扫描讯号，及一第三端，连接于该第一晶体管的第三端，其中该有机发光元件的第二端是用以接收一电压，且该第一扫描讯号与该第二扫描讯号是为反相。

本发明所述的驱动电路中，第三晶体管为一N型非晶硅薄膜晶体管、一N型多晶硅薄膜晶体管、一N型低温多晶硅薄膜晶体管、一N型有机薄膜晶体管或一N型金属氧化物薄膜晶体管。

本发明所述的驱动单元包含：一第四晶体管，具有一第一端，连接于该第三晶体管的第三端，一第二端，连接于该第二晶体管的第三端，及一第三端，连接于该地端。

本发明所述的数据电压是为该第四晶体管的第二端与第三端的电压差。

其中该数据电压是由下式所决定：

$\mathrm{VDATA}=\sqrt{\frac{\mathrm{IDATA}}{K}}+\mathrm{VTH};$

其中：

VDATA为该数据电压；

IDATA为该资料电流；

K为该第四晶体管的制程参数；及

VTH为该第四晶体管的临界值。

该驱动电流等于该资料电流。

本发明中，其中该第一晶体管、该第二晶体管、该第四晶体管是为N型非晶硅薄膜晶体管、N型多晶硅薄膜晶体管、N型低温多晶硅薄膜晶体管、N型有机薄膜晶体管或N型金属氧化物薄膜晶体管。

本发明一种操作有机发光元件的驱动电路的方法，其中该驱动电路包含一开关模块、一电容及一驱动单元，该开关模块包含一第一开关单元和一第二开关单元，该第一开关单元包含一第一晶体管和一第二晶体管，该第二开关单元包含一第三晶体管，以及该驱动单元包含一第四晶体管，该方法包含：

在一编码期间，该第一开关单元开启、该第二开关单元关闭以及该电容根据一数据在线的数据电流，充电至数据电压；及

在一发光期间，该第一开关单元关闭、该第二开关单元开启以及该驱动单元根据该数据电压，产生一驱动电流以驱动该有机发光元件。

所述操作有机发光元件的驱动电路的方法中，在该编码期间，该第一开关单元开启为该第一晶体管和该第二晶体管根据一第一扫描讯号开启。

同时，在该编码期间，该第二开关单元关闭为该第三晶体管根据该第一扫描讯号关闭，且该第三晶体管是为一P型薄膜晶体管。

所述操作有机发光元件的驱动电路的方法中，在该发光期间，该第一开关单元关闭和该第二开关单元开启包含：

该第一晶体管和该第二晶体管根据该第一扫描讯号关闭；及

该第三晶体管根据该第一扫描讯号开启。

其中在该编码期间，该第二开关单元关闭为该第三晶体管根据一第二扫描讯号关闭，该第三晶体管是为一N型薄膜晶体管，且该第一扫描讯号与该第二扫描讯号是为反相。

其中在该发光期间，该第一开关单元关闭和该第二开关单元开启包含：

该第一晶体管和该第二晶体管根据该第一扫描讯号关闭；及

该第三晶体管根据该第二扫描讯号开启。

因为驱动电路在电容驱动有机发光元件时所产生的驱动电流等于数据电流，且和薄膜晶体管的任何制程参数无关，所以本发明具有下列优点：第一、本发明可补偿该驱动电路内薄膜晶体管的临界电压偏移；第二、本发明可补偿有机发光元件的老化问题；第三、本发明可补偿该薄膜晶体管载子迁移率的非均匀性；第四、本发明可补偿一电源在线的电压衰减。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为现有技术利用电压编码有机发光二极管的驱动电路的示意图；

图2为现有技术驱动电路的操作时序的示意图；

图3为显示器的示意图；

图4为本发明的一实施例有机发光元件的驱动电路的示意图；

图5为驱动电路的操作时序的示意图；

图6为在数据线对电容充电时驱动电路的等效电路的示意图；

图7为在电容驱动有机发光元件时驱动电路的等效电路的示意图；

图8为本发明的另一实施例有机发光元件的驱动电路的示意图；

图9为图8驱动电路的操作时序的示意图；

图10为本发明操作有机发光元件的驱动电路的方法的流程图。

具体实施方式

请参照图4或图5，图4为本发明的一实施例说明一种有机发光元件的驱动电路400的示意图，和图5是为说明驱动电路400的操作时序的示意图，其中驱动电路400是为一电流编码(currentprogramming)的驱动电路。如图4所示，驱动电路400包含一开关模块402、一电容404及一驱动单元406，开关模块402包含一第一开关单元4022与一第二开关单元4024。第一开关单元4022是用以连接于一数据线DL。第二开关单元4024用以连接于一有机发光元件408，其中有机发光元件408可为一有机发光二极管。如图5所示，在一编码期间(时段T1)，第一开关单元4022开启和第二开关单元4024关闭；在一发光期间(时段T2)，第一开关单元4022关闭和第二开关单元4024开启。电容404是连接于第一开关单元4022，用以在编码期间，根据数据线DL上的资料电流IDATA，充电至数据电压VDATA。驱动单元406是连接于电容404与第二开关单元4024，用以在发光期间，根据数据电压VDATA，产生一驱动电流ILED以驱动有机发光元件408。

如图4所示，第一开关单元4022包含一第一晶体管40222和一第二晶体管40224。第一晶体管40222具有一第一端，连接于数据线DL，一第二端，用以接收一第一扫描讯号FSS，及一第三端；第二晶体管40224具有一第一端，连接于数据线DL，一第二端，用以接收第一扫描讯号FSS，及一第三端，连接于电容404的第一端，其中电容404的第二端是连接于一地端GND，以及第一扫描讯号FSS是为一脉冲宽度调变讯号。第二开关单元4024包含一第三晶体管40242。第三晶体管40242具有一第一端，连接于有机发光元件408的第一端，一第二端，用以接收第一扫描讯号FSS，及一第三端，连接于第一晶体管40222的第三端，其中第一扫描讯号FSS的第二端是用以接收一电压VDD，且第三晶体管40242是为一P型非晶硅(A-Si)薄膜晶体管、一P型多晶硅(Poly-Si)薄膜晶体管、一P型低温多晶硅(LowTemperaturePoly-silicon,LTPS)薄膜晶体管、一P型有机薄膜晶体管(OrganicThinFilmTransistor,OTFT)或一P型金属氧化物薄膜晶体管(OxideTFT)。驱动单元406包含一第四晶体管4062，具有一第一端，连接于第三晶体管40242的第三端，一第二端，连接于第二晶体管40224的第三端，及一第三端，连接于地端GND。如图4所示，第一晶体管40222、第二晶体管40224、第四晶体管4062是为N型非晶硅薄膜晶体管、N型多晶硅薄膜晶体管、N型低温多晶硅薄膜晶体管、N型有机薄膜晶体管或N型金属氧化物薄膜晶体管。

请参照图6或图7，图6为在编码期间驱动电路400的等效电路的示意图，和图7为在发光期间驱动电路400的等效电路的示意图。如图5和图6所示，在编码期间(时段T1)，第一扫描讯号FSS导通，所以第一开关单元4022内的第一晶体管40222和第二晶体管40224开启，以及第二开关单元4024内的第三晶体管40242关闭，导致第四晶体管4062的第一端与第二端短路(亦即第四晶体管4062形成一二极管形式的晶体管)。因此，如图6所示，电容404根据资料电流IDATA和式(2)，充电至数据电压VDATA：

$\mathrm{VDATA}=\sqrt{\frac{\mathrm{IDATA}}{K}}+\mathrm{VTH}=\mathrm{VGS}---\left(2\right)$

如式(2)所示，数据电压VDATA等于第四晶体管4062的第二端与第三端的电压差VGS，K为第四晶体管4062的制程参数，以及VTH为第四晶体管4062的临界值。

如图5或图7所示，在发光期间(时段T2)，第一扫描讯号FSS断开，所以第一开关单元4022内的第一晶体管40222和第二晶体管40224关闭，以及第二开关单元4024内的第三晶体管40242开启。因此，如图7所示，驱动单元406内的第四晶体管4062根据数据电压VDATA，产生驱动电流ILED以驱动有机发光元件408，其中驱动电流ILED是由式(3)所决定：

ILED＝K(VGS-VTH)²(3)

将式(2)中的第四晶体管4062的第二端与第三端的电压差VGS代入式(3)可得式(4)：

$\mathrm{ILED}=K{(\mathrm{VGS}-\mathrm{VTH})}^2$

$=K{((\sqrt{\frac{\mathrm{IDATA}}{K}}+\mathrm{VTH})-\mathrm{VTH})}^2$

$=\mathrm{IDATA}---\left(4\right)$

如式(4)所示，驱动电流ILED等于数据电流ILED，且和第四晶体管4062的任何制程参数无关。

请参照图8或图9，图8是为本发明的另一实施例说明一种有机发光元件的驱动电路800的示意图，和图9是为说明驱动电路800的操作时序的示意图。如图8所示，驱动电路800和驱动电路400的差别在于第二开关单元4024包含一第三晶体管80242。第三晶体管80242具有一第一端，连接于有机发光元件408的第一端，一第二端，用以接收一第二扫描讯号SSS，及一第三端，连接于第一晶体管40222的第三端，其中第一扫描讯号FSS与第二扫描讯号SSS是为反相，第一扫描讯号FSS与第二扫描讯号SSS是为脉冲宽度调变讯号，且第三晶体管80242是可为一N型非晶硅薄膜晶体管、一N型多晶硅薄膜晶体管、一N型低温多晶硅薄膜晶体管、一N型有机薄膜晶体管或一N型金属氧化物薄膜晶体管。如图9所示，在ㄧ编码期间(时段T1)，第一扫描讯号FSS导通和第二扫描讯号SSS断开；在ㄧ发光期间(时段T2)，第一扫描讯号FSS断开和第二扫描讯号SSS导通。另外，驱动电路800的其余操作原理皆和驱动电路400相同，在此不再赘述。

请参照图4、图5、图6、图7、图8或图10，图10为本发明的另一实施例说明一种操作有机发光元件的驱动电路的方法之流程图。图10的方法利用图4的驱动电路400说明，详细步骤如下：

步骤1000：开始；

步骤1002：在一编码期间，第一开关单元4022开启、第二开关单元4024关闭以及电容404根据资料线DL上的资料电流IDATA，充电至数据电压VDATA；

步骤1004：在一发光期间，第一开关单元4022关闭、第二开关单元4024开启以及驱动单元406根据数据电压VDATA，产生一驱动电流ILED以驱动有机发光元件408，跳回步骤1002。

以图4、图5、图6、图7为例：

在步骤1002中，如图5和图6所示，在编码期间(时段T1)，第一扫描讯号FSS导通，所以第一开关单元4022内的第一晶体管40222和第二晶体管40224开启，以及第二开关单元4024内的第三晶体管40242关闭，导致第四晶体管4062的第一端与第二端短路，其中第三晶体管40242是为一P型薄膜晶体管。因此，如图6所示，电容404根据资料电流IDATA和式(2)，充电至数据电压VDATA。在步骤1004中，如图5和图7所示，在发光期间(时段T2)，第一扫描讯号FSS断开，所以第一开关单元4022内的第一晶体管40222和第二晶体管40224关闭，以及第二开关单元4024内的第三晶体管40242开启。因此，如图7所示，驱动单元406内的第四晶体管4062根据数据电压VDATA，产生驱动电流ILED以驱动有机发光元件408，其中驱动电流ILED是由式(3)所决定，且如式(4)所示，驱动电流ILED等于数据电流IDATA。

以图8或图9为例：

在步骤1002中，如图8或图9所示，在编码期间(时段T1)，第一扫描讯号FSS导通和第二扫描讯号SSS断开，所以第一开关单元4022内的第一晶体管40222和第二晶体管40224开启，以及第二开关单元4024内的第三晶体管40242关闭，导致第四晶体管4062的第一端与第二端短路，其中第三晶体管80242是为一N型薄膜晶体管。因此，电容404可根据资料电流IDATA和式(2)，充电至数据电压VDATA。在步骤1004中，如图8或图9所示，在发光期间(时段T2)，第一扫描讯号FSS断开和第二扫描讯号SSS导通，所以第一开关单元4022内的第一晶体管40222和第二晶体管40224关闭，以及第二开关单元4024内的第三晶体管80242开启。因此，驱动单元406内的第四晶体管4062可根据数据电压VDATA，产生驱动电流ILED以驱动有机发光元件408。

综上所述，本发明所提供的有机发光元件的驱动电路和操作有机发光元件的驱动电路的方法是为利用电流编码，使得驱动电路在发光期间所产生的驱动电流等于数据电流，且和第四晶体管的任何制程参数无关。因为驱动电路在发光期间所产生的驱动电流等于数据电流，且和第四晶体管的任何制程参数无关，所以本发明具有下列优点：第一、本发明可补偿驱动电路内第四晶体管的临界电压偏移；第二、本发明可补偿有机发光元件的老化问题；第三、本发明可补偿薄膜晶体管载子迁移率的非均匀性；第四、本发明可补偿电源在线的电压衰减。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做之均等变化与修饰，皆应属本发明之涵盖范围。

Claims (1)

1.一种有机发光元件的驱动电路，其特征在于：其包含：

一开关模块，包含：

一第一开关单元，用以连接于一数据线；及

一第二开关单元，用以连接于该有机发光元件，其中在一编码期间，该第一开关单元开启和该第二开关单元关闭；在一发光期间，该第一开关单元关闭和该第二开关单元开启；

一电容，连接于该第一开关单元，用以在该编码期间，根据该数据线的数据电流，充电至数据电压；及

一驱动单元，连接于该电容与该第二开关单元，用以在该发光期间，根据该数据电压，产生一驱动电流以驱动该有机发光元件；

其中该第一开关单元包含：

一第一晶体管，具有一第一端，连接于该数据线，一第二端，用以接收一第一扫描讯号，及一第三端；及

一第二晶体管，具有一第一端，连接于该数据线，一第二端，用以接收该第一扫描讯号，及一第三端，连接于该电容的第一端，其中该电容的第二端是连接于一地端；

其中该第二开关单元包含：

一第三晶体管，具有一第一端，连接于该有机发光元件作为阴极的第一端，一第二端，用以接收该第一扫描讯号，及一第三端，连接于该第一晶体管的第三端，其中该有机发光元件作为阳极的第二端是用以接收一电压；

其中该第三晶体管是为一P型非晶硅薄膜晶体管、一P型低温多晶硅薄膜晶体管、一P型有机薄膜晶体管或一P型金属氧化物薄膜晶体管；

其中该驱动单元包含：

一第四晶体管，具有一第一端，连接于该第三晶体管的第三端，一第二端，连接于该第二晶体管的第三端，及一第三端，连接于该地端；

其中该第一晶体管、该第二晶体管、该第四晶体管是为N型非晶硅薄膜晶体管、N型低温多晶硅薄膜晶体管、N型有机薄膜晶体管或N型金属氧化物薄膜晶体管；

其中在该编码期间，该第一开关单元开启为该第一晶体管和该第二晶体管根据一第一扫描讯号开启；

其中在该编码期间，该第二开关单元关闭为该第三晶体管根据该第一扫描讯号关闭；

其中在该发光期间，该第一开关单元关闭和该第二开关单元开启包含：

该第一晶体管和该第二晶体管根据该第一扫描讯号关闭；及

该第三晶体管根据该第一扫描讯号开启。