CN1180389C - 显示器件中的有源矩阵方法的驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本文公开了一种在一个显示器件内的有源矩阵方法的驱动电路，其可以根据一个驱动单元的门限电压偏差补偿该显示器件的亮度偏差。该有源矩阵方法的驱动电路包括：一个开关单元，其将从该驱动单元施加的电流切换到该显示器件；以及一个偏差补偿器，其通过切换一个第二开关对施加到该显示器件的电流进行检测，并且控制一个控制电压，从而根据该驱动单元的门限电压偏差补偿该显示器件的亮度偏差。

Description

显示器件中的有源矩阵方法的驱动电路
本申请以在2001年1月5日提交的No.P2001-00625的韩国申请为优先权，其在此引为参考。
                           技术领域
本发明涉及一种在一个显示器件中的有源矩阵方法的驱动电路。
                           背景技术
近来，随着平面显示器件的发展，已经研究各种显示器件例如LCD器件、PDP器件、FED器件以及EL器件。这些平面显示器件根据驱动方法被分为两类，无源矩阵方法和有源矩阵方法。当前，在无源矩阵方法中需要使用比有源矩阵方法更大的电流。
因此，在当前LCD器件和PDP器件的驱动方法中，因为增加像素数目需要更大的电流，所以无源矩阵方法更有效。
同时，在当前FED和EL器件的驱动方法中，因为即使行时间(line time)相同，在无源矩阵方法中需要使用比有源矩阵方法更大的电流，所以认为有源矩阵方法比无源矩阵方法更有效。
图1是一个根据相关技术的有源矩阵方法的一个驱动电路的电路图。
如图1中所示，该驱动电路包括一条扫描线SEL，一条数据线DATA，一个开关P1，一个电容Cs，一个驱动晶体管P0，一个OEL和一个正电源VDD。
此时，扫描线SEL选择一个要驱动的像素，同时数据线DATA施加一个电压到该像素。开关P1作为一个有源器件根据该扫描线的信号来控制数据输入，同时电容Cs存储根据施加到数据线的电压选择的电荷。接着，一个电压通过存储在电容Cs中的电荷输入到驱动晶体管P0，然后驱动晶体管P0施加一个电流到OEL。该OEL通过从驱动晶体管P0施加的电流发光，并且正电源VDD提供一个电源到电容Cs和驱动晶体管P0。
下面将详细描述在一个相关技术的显示器件中的有源矩阵方法的操作。
首先，选中由扫描线SEL驱动的像素，随后该待驱动的像素由开关P1接通。然后，一个控制灰度的控制电压通过数据线施加到该待驱动的像素上。
此时，该控制电压存储在电容Cs中，同时，驱动驱动晶体管P0使得该OEL发光。
在该扫描线被禁止后，驱动晶体管P0存储在电容Cs中的电压驱动，以维持一帧直到下一个选择时间。
但是，由于在该显示器件中使用的各驱动晶体管的门限电压不相同，即使一个相同的驱动电压施加到各个驱动晶体管上，驱动选定的OEL的驱动电流并不恒定。
就是说，各OEL根据其驱动晶体管门限电压的偏差发出不同的亮度。
为了减少由于其驱动晶体管门限电压的偏差引起的OEL的亮度偏差，需要恒定地施加驱动该OEL的驱动电流，而不管各个驱动晶体管的门限电压的偏差如何。
驱动晶体管的门限电压的偏差在显示器件的制造过程中是不可避免的。因此，像素的亮度偏差必须通过检测每个像素亮度来补偿，但是，有效的补偿该亮度偏差有困难。
并且，在相关技术的驱动电路中，如果根据该驱动电流的该控制电压余量小，获取期望的亮度也有困难。
                           发明方案
因此，本发明涉及一种在一个显示器件中的有源矩阵方法的驱动电路，其极大地消除了由于相关技术的限制和不足所产生的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种在一个显示器件中可以稳定地改善像素间亮度的有源矩阵方法的驱动电路。
本发明的另外的优点、目的和特性一部分将在后面的说明中描述，一部分对本领域的普通技术人员通过分析后面的描述将变得显而易见，或者可以从本发明的实践中学到。本发明的目的和其他优点通过在书面描述和及其权利要求以及附图中特别指出的结构可以实现和获得。
为了实现在这里体现和广泛描述的这些目的和其他优点并同本发明的目的一致，本发明提供一种在一个显示器件内的有源矩阵方法的驱动电路，包括：一个第一开关，其连接数据线和扫描线，用于转接外部施加的控制电压；一个驱动单元，其通过切换该第一开关存储该控制电压，并利用该存储的控制电压使得该显示器件发光；一个第二开关，其利用从该驱动单元施加的控制电压，切换施加到该显示器件的电流；以及一个偏差补偿器，其通过切换该第二开关对施加到该显示器件的电流进行检测，并控制该控制电压，从而根据该驱动单元的门限电压偏差补偿该显示器件的亮度偏差；其中的第二开关包括：一个第一晶体管，在驱动单元和显示器件之间，用于切换施加到该显示器件的电流，以及一个第二晶体管，在驱动单元和偏差补偿器之间，用于切换施加到该偏差补偿器的电流。
该偏差补偿器包括：一个转换器，其将施加到该显示器件上的电流转换成电压；或者一个互阻抗放大器，其将施加到该显示器件上的电流转换成放大的电压；一个比较器，其将该经转换的电压值和一个参考电压值进行比较；以及一个抽样保持电路(S&H电路)，该电路接收一个外部斜坡(ramp)电压，并根据该比较器的结果输出一个特定的斜坡电压到数据线。
当该经转换的电压值等于或低于参考电压值时，该抽样保持电路输出维持恒定的斜坡电压值到数据线，当该经转换的电压值高于参考电压值时，该抽样保持电路旁路(bypass)并输出该外部输入的斜坡电压值到数据线。
在该第二开关和该偏差补偿器之间有一个放大器，其通过切换该第二开关放大该施加的电流，并将经放大的电流输入到该偏差补偿器。
应该理解关于本发明的前面的概括描述和后面的详细描述都是示范性的和解释性的，其目的是提供对如权利要求中所述的本发明进一步的解释。
                           附图说明
所包括的附图有助对本发明更深入理解，并包含在且构成本申请的一个组成部分，描述了本发明的实施例并且同描述一起用于解释本发明的原理。在图中：
图1是一个根据相关技术的有源矩阵方法的一个驱动电路的电路图。
图2是一个根据本发明第一实施例的一种有源矩阵方法的驱动电路的电路图。
图3是一个描述根据本发明的一个驱动电路的一个偏差补偿器的框图。
图4是一个描述根据本发明第一实施例的各信号波形的时序图。
图5是一个根据本发明第二实施例的有源矩阵方法的驱动电路的电路图。
图6是一个描述根据本发明第二实施例的各信号波形的时序图。
图7是一个根据本发明第三实施例的有源矩阵方法的驱动电路的电路图。
图8是一个描述根据本发明第三实施例的各信号波形的时序图。
图9是一个描述本发明第三实施例的布局图。
                           具体实施方式
现在将对本发明的优选实施例详细介绍，其例子在附图中表示。在各附图中涉及相同或相似部分将尽可能使用相同的参考号码。
图2是一个根据本发明第一实施例的有源矩阵方法的驱动电路的电路图，而图3是一个描述根据本发明的一个驱动电路的一个偏差补偿器的框图。
如图2和图3中所示，该驱动电路包括一个晶体管P1，一个电容Cs，一个驱动晶体管P0和一个正电源VDD。
此时，连接数据线和扫描线的晶体管P1切换一个外部施加的控制电压，同时电容Cs通过切换晶体管P1存储该控制电压。然后，驱动晶体管P0利用从电容Cs施加的该控制电压使得发射像素OEL发光，同时正电源VDD提供一个电源到电容Cs和驱动晶体管P0。
并且，该驱动电路还包括一个开关单元10和一个偏差补偿器20。连接在驱动晶体管P0和发射像素OEL之间的开关单元10根据一个从驱动晶体管P0施加的电压切换施加到发射像素OEL的电流。此外，偏差补偿器20通过切换开关单元10对施加到该发射像素OEL上的电流进行检测(detect)，并控制该控制电压，从而使得由驱动晶体管P0的门限电压偏差产生的发射像素OEL的亮度偏差得到补偿。
此时，开关单元10包括：一个晶体管P2，其利用控制信号SEL1切换施加到发射像素OEL上的电流；以及一个晶体管P3，其利用控制信号/SEL1切换施加到偏差补偿器20上的电流。
晶体管P1，P2和P3都是PMOS晶体管，它们由不同的控制信号所驱动。
也就是说，晶体管P1由控制信号SEL驱动，晶体管P2由控制信号SEL1驱动，而晶体管P3由控制信号/SEL1驱动。
如上文所述，在本发明中，驱动晶体管P0通过晶体管P2连接到发射像素OEL，而不是像相关技术中那样驱动晶体管P0直接连接到发射像素OEL。
如图3所示，用于补偿发射像素OEL的亮度偏差的偏差补偿器20包括：一个电流向电压转换器(I/V转换器)21，一个比较器22和一个抽样保持电路(S&H电路)23。该电流向电压转换器对从晶体管P3来的驱动电流Iout进行检测并将经检测的驱动电流转换成电压。比较器22将由电流向电压转换器21转换的电压同一个被设置使得该发射像素OEL以一个预定亮度发光的参考电压Vref进行比较。一个外部斜坡电压施加到抽样保持电路23。抽样保持电路23根据比较器22的结果输出一斜坡电压值到数据线。
此时，抽样保持电路23恒定维持外部输入的斜坡电压Vramp在一使得经转换的电压值与参考电压值相同的特定点，并且输出恒定地维持的该斜坡电压值到数据线。
其间，当经转换的电压值高于该参考电压值时，外部输入的斜坡电压值Vramp被旁路并输出到数据线。
图4是一个根据本发明的第一实施例描述各信号波形的时序图。
如图4中所示，如果发射像素OEL由控制信号SEL选中，晶体管P1和P2就被截止，同时晶体管P3由控制信号/SEL1导通。
此时，通过数据线输入的斜坡电压通过晶体管P1驱动晶体管P0，同时偏差补偿器20通过晶体管P3对发射像素OEL的驱动电流进行检测。
参考图3，经检测的驱动电流由电流向电压转换器21转换成电压，然后经转换的电压由比较器22同参考电压进行比较。
根据比较器22的结果，抽样保持电路23旁路并连续输出外部输入的斜坡电压Vramp到数据线，直到经转换的电压值同参考电压值一样为止。
如果经转换的电压值等于或低于参考电压值，抽样保持电路23恒定维持外部输入的斜坡电压Vramp在一使得经转换的电压值与参考电压值相同的特定点，并且输出恒定地维持的该斜坡电压值到数据线。
此时，该恒定维持的斜坡电压连续地从经转换的电压值等于参考电压值的点到经转换的电压值高于参考电压值的点输出到数据线。
该恒定维持的斜坡电压值Vramp比驱动发射像素OEL的驱动晶体管的门限电压值高，从而使得解决由于驱动晶体管的门限电压偏差产生的发射像素OEL亮度偏差的问题成为可能。
随后，该恒定维持的斜坡电压值Vramp通过数据线存储在用于存储电荷的电容Cs中。
接着，如果相应的发射像素OEL由控制信号SEL选中，晶体管P1和P2导通，同时，晶体管P3由控制信号/SEL1截止。
从而，对应于发射像素OEL的驱动晶体管P0用于存储电荷的电容Cs驱动，然后该发射像素OEL由晶体管P2施加的驱动电流激发出恒定亮度的光。
如上文所述，本发明的偏差补偿器在时间周期“T1”(保持时间)输出恒定维持的斜坡电压值到数据线，所以有可能解决由于驱动晶体管的门限电压偏差引起发射像素OEL亮度偏差而产生的问题。
参考图2，在本发明的偏差补偿器中，可以使用一个具有高互阻抗值的放大器替代电流向电压转换器21。
在相关技术的驱动电路中，如果根据某一驱动电流的控制电压余量小，获得期望的亮度有困难。
但是，如果在本发明中使用具有高互阻抗的放大器，获得期望的亮度就成为可能，因为根据某一驱动电流的控制电压的余量可以增加。
在本发明的另一个实施例中，每个开关器件使用共同的扫描线，从而减小该驱动电路的面积，并增大发射面积。
图5是一个根据本发明的第二实施例的有源矩阵方法的驱动电路的电路图，而图6是一个描述根据本发明第二实施例的各信号波形的时序图。
如图5所示，本发明第二实施例与本发明第一实施例不同之处在于一个驱动晶体管P0连接到一个NMOS晶体管N1，并且NMOS晶体管N1和PMOS晶体管P1和P2由相同的控制信号SEL所控制。
在本发明的第二实施例中，使用了NMOS晶体管N1，从而不需要额外施加一个施加到晶体管N1的控制信号。也就是说，因为晶体管P1和P2相反地切换，控制信号SEL不仅可以控制PMOS晶体管P1和P2，还可以控制NMOS晶体管N1。
参考图5和图6，详细描述该驱动电路的操作。
如果对应的发射像素OEL由控制信号SEL选中，晶体管P1和P2各自导通，同时，晶体管N1被截止。
此时，一个由数据线输入的斜坡电压通过晶体管P1驱动驱动晶体管P0，并且偏差补偿器20通过晶体管P2对发射像素OEL的驱动电流进行检测。
参考图3和图4，偏差补偿器20通过相同的过程输出斜坡电压Vramp到数据线，并且该斜坡电压Vramp通过数据线存储在用于存储电荷的电容Cs中。
接着，如果对应的发射像素OEL由控制信号SEL选中，晶体管P1和P2各自被截止，同时，晶体管N1导通。
然后，对应发射像素OEL的驱动晶体管P0用于存储电荷的电容Cs驱动，并且该发射像素OEL由通过晶体管N1施加的驱动电流作用发射出恒定亮度的光。
下面将结合参考附图描述本发明的其他实施例。
图7是一个根据本发明的第三实施例的有源矩阵方法的驱动电路的电路图，而图8是一个描述根据本发明第三实施例的各信号波形的时序图。
参考图7，本发明的第三实施例与本发明的第一实施例的不同之处在于结点2和结点3之间有一个NMOS晶体管N1，以及在晶体管P2和偏差补偿器20之间有一个放大器30。
此时，放大器30通过晶体管P2放大施加的电流，然后输入该电流到该偏差补偿器。
放大器30包括NMOS晶体管N2和N3。
NMOS晶体管N3的一个栅极连接到晶体管P2的一个输出端，并且NMOS晶体管N3通过栅极和源极之间的电压差输出该放大的电流到偏差补偿器。
NMOS晶体管N2分别连接到晶体管N3的栅极和地，并且利用一个外部施加的控制信号控制晶体管N2的栅极和源极之间的电压差。
本发明的该实施例包括放大器30，因为参考图2和图5，如果电流Iout低就很难在偏差补偿器对电流Iout进行检测。
因此，在本发明的第三实施例中，额外有晶体管N2和N3来放大电流Iout。
如图7所示，如果电荷存储在结点4的寄生电容中，并且晶体管N3的Vgs(栅极和源极之间电压)增加，输出经放大的Iout。
根据本发明的第三实施例的驱动电路有如下优点。
首先，图7的NMOS晶体管N1同晶体管N2和N3共用晶体管N2和N 3的P阱，因此减少布局图的面积。
其次，若一个负电压施加到结点3，图7的NMOS晶体管N1维持结点3在高于-0.7伏电压，从而防止驱动晶体管P0过载。
同样，放大器中的晶体管N2和N3的驱动电流不仅使得发射像素OEL发光，还使得相邻发射像素OEL(未画出)发光，从而减少布局图面积，如图9所示。
如图7和图8中所示，下面将描述本发明的第三实施例的操作。
当图7的扫描信号在图8的被称为一次扫描时间的时间段“t4”施加时，晶体管P1和P2分别导通，而晶体管N1被截止。
在图8的时间段‘t1’中，Iout输出到的一个列线被清除，并且在结点1中的数据在时间段‘t2’内由Vramp信号清除。
同样，确定在时间段‘t3’中施加到结点1的电压。
在图8的时间段‘t5’中，时间段‘t4’的过程按总扫描线数目重复。
图9是描述图7的一个布局图。
如图9所示，图7的驱动晶体管P0是蛇形的，所以对在小像素内形成一具有长通道的器件并且加大图7的电容Cs的容量是有用的。
如上文所述，根据本发明的在显示器件中的矩阵方法的驱动电路有如下优点。
首先，有可能减少发射像素的亮度偏差而不管驱动晶体管的门限电压的偏差如何，从而改善亮度的一致性。
更进一步，如果在本发明的偏差补偿器中使用具有互阻抗的放大器，就有可能获得期望的亮度，因为根据驱动电流值的控制电压的余量大。
最后，在本发明中使用了蛇形分布的晶体管，从而减少布局图的面积。此外，可以提高存储电荷的电容的容量。
很明显，对于本领域的普通技术人员可以对本发明进行各种改进和变型。因此在所提出的权利要求和其等效物的范围内，本发明意在覆盖本发明的改进和变型。

Claims (13)

1.一种在一个显示器件内的有源矩阵方法的驱动电路，包括：
一个第一开关，其连接数据线和扫描线，用于转接外部施加的控制电压；
一个驱动单元，其通过切换该第一开关存储该控制电压，并利用该存储的控制电压使得该显示器件发光；
一个第二开关，其利用从该驱动单元施加的控制电压，切换施加到该显示器件的电流；以及
一个偏差补偿器，其通过切换该第二开关对施加到该显示器件的电流进行检测，并控制该控制电压，从而根据该驱动单元的门限电压偏差补偿该显示器件的亮度偏差；
其中的第二开关包括：
一个第一晶体管，在驱动单元和显示器件之间，用于切换施加到该显示器件的电流，以及
一个第二晶体管，在驱动单元和偏差补偿器之间，用于切换施加到该偏差补偿器的电流。
2.如权利要求1所述的显示器件内的有源矩阵方法的驱动电路，其中的偏差补偿器包括：
一个转换器，其将施加到该显示器件的电流转换成电压；
一个比较器，其将由该转换器转换的电压值同一个参考电压值做比较，以及
一个抽样保持电路(S&H电路)，其接收一个外部斜坡电压，并根据该比较器的结果输出一斜坡电压到数据线。
3.如权利要求2所述的显示器件内的有源矩阵方法的驱动电路，其中当经转换的电压值等于或低于该参考电压值时，抽样保持电路将恒定维持的该斜坡电压值输出到数据线，并且当经转换的电压值高于该参考电压值时，抽样保持电路旁路并输出该外部输入的斜坡电压值到数据线。
4.如权利要求1所述的显示器件内的有源矩阵方法的驱动电路，其中的偏差补偿器包括：
一个互阻抗放大器，其将施加到该显示器件的电流转换成一个放大的电压；
一个比较器，其将由该互阻抗放大器转换的电压同一个参考电压进行比较以及
一个抽样保持电路，其接收一个外部斜坡电压，并根据该比较器的结果输出一斜坡电压到数据线。
5.如权利要求4所述的显示器件内的有源矩阵方法的驱动电路，其中当经转换的电压值等于或低于该参考电压值时，抽样保持电路将恒定维持的该斜坡电压值输出到数据线，并且当经转换的电压值高于该参考电压值时，抽样保持电路旁路并输出该外部输入的斜坡电压值到数据线。
6.如权利要求1所述的显示器件内的有源矩阵方法的驱动电路，其中的第一晶体管和第二晶体管是PMOS晶体管，并且由不同的控制信号驱动。
7.如权利要求1所述的显示器件内的有源矩阵方法的驱动电路，其中的第一晶体管是NMOS晶体管，并且第二晶体管是PMOS晶体管，该第一晶体管和第二晶体管由同一个控制信号驱动。
8.如权利要求1所述的显示器件内的有源矩阵方法的驱动电路，还包括一个放大器，在第二开关和偏差补偿器之间，通过切换该第二开关放大施加的电流，并输入该放大的电流到该偏差补偿器。
9.如权利要求8所述的显示器件内的有源矩阵方法的驱动电路，其中的放大器包括：
一个第三晶体管，其栅极连接到第二开关的一个输出端，并且输出利用栅极和源极之间的电压差放大的电流到偏差补偿器；以及
一个第四晶体管，其连接到第三晶体管的栅极和地，并且利用一个外部施加的控制信号控制该电压差。
10.如权利要求9所述的显示器件内的有源矩阵方法的驱动电路，其中的第三晶体管和第四晶体管是NMOS晶体管。
11.如权利要求1所述的显示器件内的有源矩阵方法的驱动电路，还包括一个放大器，在第二晶体管和偏差补偿器之间，通过切换该第二晶体管放大该施加的电流，并且将该经放大的电流输入到该偏差补偿器。
12.如权利要求11所述的显示器件内的有源矩阵方法的驱动电路，其中的放大器包括：
一个第三晶体管，其栅极连接到第二晶体管的一个输出端，并且输出利用栅极和源极之间电压差放大的电流到偏差补偿器；以及
一个第四晶体管，其连接到该第三晶体管的栅极和地，并且利用一个外部施加的控制信号控制该电压差。
13.如权利要求12所述的显示器件内的有源矩阵方法的驱动电路，其中的第三晶体管和第四晶体管是NMOS晶体管。
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