CN1295667C - 显示器的驱动电路、方法及具有该驱动电路的显示器 - Google Patents

显示器的驱动电路、方法及具有该驱动电路的显示器 Download PDF

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Abstract

一种显示器的驱动电路、方法及具有该驱动电路的显示器。此驱动电路在原来的显示器内的驱动电路中，对于每一发光组件的驱动单元加入一放电单元，而此放电单元连接到下一条扫描线。当此驱动电路在逐条打开扫描线时，在打开下一条扫描线后，此增加的放电单元就会对此发光组件放电，以防止发光组件因为长时间的加压后，导致材料本身会因为电荷的累积而劣化，进一步导致此材料的电阻值增加，而使所需驱动的电压升高。如此将可增加组件操作的寿命。而此增加的放电单元，其漏极可接到接地电位，或是一负电压。若是加到此负电压，将会增加此对发光组件放电的效率，更能有效地增进本发明的功效，也就是增加显示器的使用寿命。

Description

显示器的驱动电路、方法及具有该驱动电路的显示器
技术领域
本发明是有关于一种显示器的驱动电路、方法及具有该驱动电路的显示器，且特别是有关于一种能防止发光组件的驱动电压升高的驱动电路、方法及具有该驱动电路的显示器。
背景技术
人类最早能看到的动态影像为记录片型态的电影。之后，阴极射线管(Cathode Ray Tube，简称CRT)的发明，成功地衍生出商业化的电视机，并成为每个家庭必备的家电用品。随着科技的发展，CRT的应用又扩展到计算机产业中的桌上型监视器，而使得CRT风光将近数十年之久。但是CRT所制作成的各类型显示器都面临到辐射线的问题，并且因为内部电子枪的结构，而使得显示器体积庞大并占空间，所以不利于薄形及轻量化。
由于上述的问题，而使得研究人员着手开发所谓的平面显示器(Flat Panel Display)。这个领域包含液晶显示器(Liquid Crystal Display，简称LCD)、场发射显示器(Field Emission Display，简称FED)、有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，简称OLED)、以及等离子体显示器(Plasma Display Panel，简称PDP)。
其中，有机发光二极管又称为有机电激发光显示器(OrganicElectroluminescence Display，底下简称OELD)，其为自发光性的组件。因为OLED的特性为直流低电压驱动、高亮度、高效率、高对比值、以及轻薄，并且其发光色泽由红(Red，简称R)、绿(Green，简称G)、以及蓝(Blue，简称B)三原色至白色的自由度高，因此OLED被喻为下一世纪的新型平面面板的发展重点。OLED技术除了兼具LCD的轻薄与高分辨率，以及LED的主动发光、响应速度快与省电冷光源等优点外，还有视角广、色彩对比效果好及成本低等多项优点。因此，OLED可广泛应用于LCD或指示看板的背光源、移动电话、数字相机、以及个人数字助理(PDA)等。
从驱动方式的观点来看，OLED可分为被动矩阵(Passive Matrix)驱动方式及主动矩阵(Active Matrix)驱动方式两大种类。被动矩阵式OLED的优点在于结构非常简单且不需要使用薄膜晶体管(Thin FilmTransistor，底下简称TFT)驱动，因而成本较低，但其缺点为不适用于高分辨率画质的应用，而且在朝向大尺寸面板发展时，会产生耗电量增加、组件寿命降低、以及显示性能不佳等的问题。而主动矩阵式OLED的优点除了可应用在大尺寸的主动矩阵驱动方式的需求外，其视角广、高亮度、以及响应速度快的特性也是不可忽视的，但是其成本会比被动矩阵式OLED略高。
依照驱动方式的不同，平面显示器又可分为电压驱动型及电流驱动型两种。电压驱动型通常应用在TFT-LCD，也就输入不同的电压至数据线，而达到不同的灰阶，以达成全彩的目的。电压驱动型的TFT-LCD具有技术成熟、稳定、以及便宜的优点。而电流驱动型通常应用在OLED的显示器，也就是输入不同的电流至数据线，而达到不同的灰阶，以达成全彩的目的。但是这种电流驱动像素的方式，需要开发新的电路及IC，因此需要庞大的成本。因此，如果以TFT-LCD的电压驱动电路来驱动OLED，将会使成本大为降低。
为了更清楚起见，请参照图1，其绘示的是公知的一种显示器中的一个像素100的电路图。像素100包括公知的一种驱动电路110及发光组件OLED 120。上述的驱动电路110包括一第一薄膜晶体管TFT1、电容C以及一第二薄膜晶体管TFT2，其中，TFT2称为驱动薄膜晶体管，用以产生驱动OLED 120的驱动电流，以使OLED 120发光。第一薄膜晶体管TFT1的漏极耦接至数据电压(Vdata)，栅极耦接至扫描电压(Vscan)，以及源极耦接至电容C的第一端及第二薄膜晶体管TFT2的栅极。第二薄膜晶体管TFT2的漏极耦接至正电压(Vdd)，其源极耦接至OLED 120的正极。电容C的第二端耦接至电压Vss1，其中Vss1为负电压或接地电位。而OLED 120的负极耦接至电压Vss，其中Vss为负电压或接地电位。
而公知的一种驱动电路110的Vdd、Vscan以及Vdata的时序图，请参照图2所绘示。然而，第二薄膜晶体管TFT2在饱和区的漏极电流的公式可知：
Ids＝(1/2)×k2×(VGS-Vth2)2
＝(1/2)×k2×(Vg2-Vd2-Vth2)2
其中k2＝μn×Cox×(W/L)2电子移动率μn及单位面积上的栅极电容Cox为定值，(W/L)2为第二薄膜晶体管TFT2的信道宽度/信道长度比，Vg2为第二薄膜晶体管TFT2的栅极的电位，Vd2为第二薄膜晶体管TFT2的漏极电位，Vth2为第二薄膜晶体管启始电压(ThresholdVoltage)。
上述的公式中可知，Vd2＝Vss+VOLED，VOLED即发光组件120的电压。也就是说，当发光组件120的电压VOLED的值若是不稳定时，将会影响到提供发光组件120的电流，因此，将会影响发光组件120亮度的表现，进而会影响发光组件120的寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种显示器的驱动电路、方法及具有该驱动电路的显示器。此驱动电路在原来的显示器内的驱动电路中，对于每一发光组件的驱动单元加入一个薄膜晶体管，而此薄膜晶体管的栅极连接到下一条扫描线。当此驱动电路在逐条打开扫描线时，在打开下一条扫描线后，此增加的薄膜晶体管就会对此发光组件放电，以防止发光组件的驱动电压升高，如此将可增加组件操作的寿命。而此增加的薄膜晶体管，其漏极可接到接地电位，或是一负电压。若是加到此负电压，将会增加此对发光组件放电的效率，更能有效地增进本发明的功效，也就是增加显示器的使用寿命。
为达成上述及其它目的，本发明提出一种显示器的驱动电路及具有此驱动电路的显示器。此驱动电路用以驱动一发光组件。此显示器驱动电路包括一发光组件驱动单元与一放电单元。此发光组件驱动单元耦接到发光组件，用以选择性地提供一驱动电流以驱动发光组件。放电单元耦接到发光组件驱动单元，用以当发光组件驱动单元提供驱动电流以驱动发光组件时，根据一控制信号的电压位准，据以对发光组件放电。
如上述的显示器驱动电路，其中还包括一发光组件选择单元耦接到发光组件驱动单元，用以接收一扫描信号与一数据信号，当扫描信号与数据信号逻辑“1”的状态时，发光组件选择单元将经过发光组件驱动单元使该发光组件驱动单元致能，借此以使发光组件驱动单元提供驱动电流给发光组件。
如上述的显示器驱动电路，其中控制信号用以下一个像素的一扫描信号。当下一个像素的扫描信号位于逻辑”1”的高电位期间，放电单元则对发光组件放电。
如上述的显示器驱动电路，其中放电单元耦接到一接地电位或一负电压电位，用以利用接地电位或负电压电位对发光组件放电。
为达成上述及其它目的，本发明提出一种显示器的驱动方法，其中显示器具有复数个像素。此驱动方法用以驱动每一像素的一发光组件，包括选择性地提供一驱动电流以驱动上述的发光组件，而后在提供驱动电流以驱动该发光组件时，根据一控制信号的电压位准，据以对发光组件放电。
上述的显示器的驱动方法，其中的选择性地提供驱动电流以驱动发光组件的步骤根据显示器的一扫描信号与一数据信号。当扫描信号与该数据信号逻辑“1”的状态时，则提供驱动电流给发光组件。而控制信号根据显示器的扫描信号的下一个像素的一扫描信号。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点，能更加明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图标，做详细说明。
附图说明
图1绘示的是公知的一种显示器中的一个像素的电路图；
图2绘示的是公知的一种电压驱动电路的Vdd、Vscan、Vdata、以及Vg2之间的时序图；
图3绘示的是根据本发明一较佳实施例的显示器中的一个像素的驱动电路图。
标号说明
100，300：像素                 110，310：驱动电路
120：发光组件OLED
TFT1、TFT2、TFT3：薄膜晶体管(Thin Film Transistor)
C：电容                        110，310：TFT2
310：驱动电路                  311：发光组件选择单元
313：发光组件驱动单元          315：放电单元
320：发光组件
具体实施方式
本发明有关于一种显示器的驱动电路。此驱动电路在显示器内，对一发光组件驱动以发出光线。而此发光组件，例如一有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，下面简称OLED)，其发光的原理因为电子电洞的重新结合而释放能量。因此，当发光组件经过长时间的加压使用后，用以组成此发光组件的材料本身会因为电荷的累积而劣化，并进一步导致此材料的电阻值增加，导致驱动电压上升。而若是当发光组件的驱动电压上升时，将会导致提供此发光组件的驱动电流减少，进而将会影响发光组件的表现，甚至减少其寿命。
因此，本发明的驱动电路，在对应于每一个像素内的驱动单元加入一个薄膜晶体管，而此薄膜晶体管的栅极连接到下一条扫描线。当此驱动电路在逐条打开扫描线时，在打开下一条扫描线后，此增加的薄膜晶体管就会对此发光组件放电，以减少电荷的累积，防止发光组件所需驱动的电压升高，如此将可增加组件操作的寿命。而此增加的薄膜晶体管，其漏极可接到接地电位，或是一负电压。若是加到此负电压，将会增加此对发光组件放电的效率，更能有效地增进本发明的功效，也就是增加显示器的使用寿命。
请参照图3，其绘示的是根据本发明一较佳实施例的显示器中的一个像素(Pixel)300的驱动电路图。像素300包括本发明一较佳实施例的显示器的驱动电路310及发光组件320。发光组件320可为有机发光二极管(OLED)，又称为有机电机发光显示器(OrganicElectroluminescence Display，底下简称OELD)，或高分子发光二极管。而上述的驱动电路310包括发光组件选择单元311与发光组件驱动单元313。此发光组件选择单元311包括例如一第一薄膜晶体管(ThinFilm Transistor)TFT1及一电容C。而发光组件驱动单元313则包括例如一第二薄膜晶体管TFT2，此第二薄膜晶体管TFT2称为驱动薄膜晶体管，用以产生驱动发光组件320的驱动电流，以使发光组件320发光。
除此之外，本实施例的驱动电路310还包括一放电单元315，此放电单元315连接到作为驱动薄膜晶体管的第二薄膜晶体管TFT2的漏极。对于显示器中的所有像素(包括上述的像素300)，每一个像素(Pixel)皆由其对应的数据线与扫描线。而驱动电路310的Vdd、Vscan以及Vdata的时序图，请参照图2所绘示。而对应于所有像素的每一扫描线上的扫描电压皆会出现一次高电压准位与一次低电压准位，而此高电压位准与低电压位准的时间总和即称为一个帧(Frame)的时间(即如图2中所绘示的T)，其中一个帧的时间，例如所熟知的1/60秒，亦即频率为60Hz，而一个帧将组成一个像素的画像。
放电单元315连接一控制信号，并通过此控制信号的致能(Activate)，例如可通过此控制信号位于逻辑”1”的高电压下，对发光组件320进行一放电的操作。而此放电的操作时间，可视设计上的需要而定。在本发明的此一较佳实施例中，放电单元315的控制信号利用对应于驱动电路310的扫描线的下一条扫描线的简单设计。通过下一条扫描线扫描电压的致能(Activated)，此放电单元315将会在下一条扫描线扫描电压位于逻辑高的高电位时，对发光组件320放电，以便防止发光组件320的电荷累积进而影响驱动电压，如此将可增加组件的寿命。
本发明的较佳实施例中的放电单元315，可由例如一第三薄膜晶体管TFT3所组成，底下将以此为例说明。然而，此并非用以限定本发明适用的范围，因为，放电单元315也可由其它具有相同功能的组件所组成，只要具有可经过一位于高电位的电压信号所驱动，并能在此电压信号位于高电位的时间，对发光组件320的正端电位放电的功能即可。
在此假设像素300所对应的扫描线为第n条。因此，第一薄膜晶体管TFT1的漏极耦接至数据电压(Vdata)，而其栅极耦接至第n条扫描线的扫描电压(Vsn)，而源极耦接至电容C的第一端及第二薄膜晶体管TFT2的栅极。电容C的第二端耦接至电压Vss1，其中Vss1为负电压或接地电位。第二薄膜晶体管TFT2的源极连接到正电压(Vdd)，而其漏极连接到发光组件320的正极以及第三薄膜晶体管TFT3的源极。第三薄膜晶体管TFT3的漏极则连接到一电压Vdrv，其栅极则连接到下一条扫描线(第n+1条)的扫描电压(Vsn+1)。而发光组件320的负极耦接至电压Vss，其中Vss为负电压或接地电位。
因为在长时间操作下，用以发光组件320的驱动电压会因为其电荷累积而随着时间的增加而上升。因此本发明的一实施例即在如公知图1的驱动电路中加入一放电单元315，连接到下一条扫描线。通过驱动电路逐条依序打开所有扫描线的特性，在下一条扫描线的扫描电压致能(Activated)后，也就是从例如逻辑低电位到逻辑高电位时，此放电单元315将会对发光组件320放电，以便防止发光组件320累积的电荷因操作时间增加而增加，并进而影响发光组件320的驱动电压。
例如以放电单元315的上述实施例中所用的第三薄膜晶体管TFT3说明。此第三薄膜晶体管TFT3的栅极连接到下一条扫描线，而通常在每一扫描线上的扫描电压出现一次高电压准位与一次低电压准位的时间称为一个帧(Frame)的时间(即如图2中所绘示的T)，其中一个帧的时间，例如所熟知的1/60秒，亦即频率为60Hz，而一个帧将组成一个像素的画像。当此驱动电路在逐条打开扫描线时，在打开第n条扫描线后，接着打开下一条(第n+1条)扫描线时，此增加的薄膜晶体管TFT3就会对在此第n条扫描线所对应像素300的发光组件320放电，以防止发光组件320驱动电压升高。
上述的放电单元315对发光组件320放电，而放电的方式经过接地的电压放电。另外一较佳实施例中，此放电单元315亦可通过连接到一负电压，以增加放电的效率。例如此增加的第三薄膜晶体管TFT3，其漏极所接到的电压Vdrv可以是接地电位，或是一负电压。若是加到负电压，将会增加此对发光组件放电的效率，更能有效地增进本发明的功效，也就是增加显示器的使用寿命。下面将说明本发明如何能使发光组件的驱动电压保持稳定的方法。
当第n条扫描线的扫描电压Vsn成为高电压准位时，第一薄膜晶体管TFT1会导通。此时，第二薄膜晶体管TFT2的源极电压为Vdata。因为流经第二薄膜晶体管TFT2在饱和区的漏极电流的公式可知：
Ids＝(1/2)×k2×(VGS-Vth2)2
＝(1/2)×k2×(Vg2-Vd2-Vth2)2
其中k2＝μn×Cox×(W/L)2电子移动率μn及单位面积上的栅极电容Cox为定值，(W/L)2为第二薄膜晶体管TFT2的信道宽度/信道长度比，Vg2为第二薄膜晶体管TFT2的栅极的电位，Vd2为第二薄膜晶体管TFT2的漏极电位，Vth2为第二薄膜晶体管启始电压(ThresholdVoltage)。
而Vd2＝V320+Vss，其中V320等于发光组件320在正端的电压。由上列的公式可知，若是V320的电压随操作时间的增加而增加，此将会使Ids的电流减少，因此，利用第三薄膜晶体管TFT3的开启，将会对发光组件320连接到电压Vdrv，此可为接地电位或是一负电压，并放电，此将降低累积在发光组件320的电荷，而不会使发光组件320的驱动电压随时间而上升。
综上所述，本发明是在原来的显示器的驱动电路中加入一放电单元，并通过下一条扫描线的扫描电压致能下，对发光组件放电，而防止发光组件因电荷累积而使其驱动电压逐渐上升，这样一来就可以使发光组件的初始值亮度维持不变。因此本发明可以有效增加显示器的使用寿命。
虽然本发明已以较佳实施例公开于上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定为准。

Claims (20)

1.一种显示器的驱动电路，该显示器具有复数个像素，该驱动电路用以驱动每一该像素的一发光组件，其特征在于：该显示器驱动电路包括：
一发光组件驱动单元，耦接到该发光组件，选择性地提供一驱动电流以驱动该发光组件；
一放电单元，耦接到该发光组件驱动单元，当该发光组件驱动单元提供该驱动电流以驱动该发光组件时，根据一控制信号的电压位准，据以对该发光组件放电。
2.如权利要求1所述的显示器驱动电路，其特征在于：还包括一发光组件选择单元，耦接到该发光组件驱动单元，接收一扫描信号与一数据信号，当该扫描信号与该数据信号逻辑“1”的状态时，该发光组件选择单元将经过该发光组件驱动单元使该发光组件驱动单元致能，借此以使该发光组件驱动单元提供该驱动电流给该发光组件。
3.如权利要求2所述的显示器驱动电路，其特征在于：该控制信号使用下一个像素的一扫描信号。
4.如权利要求3所述的显示器驱动电路，其特征在于：当该下一个像素的该扫描信号位于逻辑”1”的高电位期间，该放电单元则对该发光组件放电。
5.如权利要求1所述的显示器驱动电路，其特征在于：该放电单元耦接到一接地电位，利用该接地电位对该发光组件放电。
6.如权利要求1所述的显示器驱动电路，其特征在于：该放电单元耦接到一负电压电位，利用该负电压电位对该发光组件放电。
7.如权利要求1所述的显示器驱动电路，其特征在于：该放电单元由一晶体管所组成，并利用该控制信号的电压位准，开启该晶体管，并据以对该发光组件放电。
8.如权利要求7所述的显示器驱动电路，其特征在于：该晶体管的一栅极耦接到该控制信号，该晶体管的一漏极耦接到一接地电位，当该控制信号开启该晶体管时，利用该漏极的该接地电位对该发光组件放电。
9.如权利要求7所述的显示器驱动电路，其特征在于：该晶体管的一栅极耦接到该控制信号，该晶体管的一漏极耦接到一负电压电位，当该控制信号开启该晶体管时，利用该漏极的该负电压电位对该发光组件放电。
10.如权利要求1所述的显示器驱动电路，其特征在于：该发光组件为一有机发光二极管。
11.如权利要求1所述的显示器驱动电路，其特征在于：该发光组件为一高分子发光二极管。
12.一种显示器，其具有复数个像素，每一该像素具有一驱动电路用以驱动该像素的一发光组件，其特征在于：该驱动电路包括：
一发光组件驱动单元，耦接到该发光组件，选择性地提供一驱动电流以驱动该发光组件；
一放电单元，耦接到该发光组件驱动单元，当该发光组件驱动单元提供该驱动电流以驱动该发光组件时，根据一控制信号的电压位准，据以对该发光组件放电。
13.如权利要求12所述的显示器，其特征在于：该驱动电路还包括一发光组件选择单元，耦接到该发光组件驱动单元，接收一扫描信号与一数据信号，当该扫描信号与该数据信号逻辑“1”的状态时，该发光组件选择单元将经过该发光组件驱动单元使该发光组件驱动单元致能，借此以使该发光组件驱动单元提供该驱动电流给该发光组件。
14.如权利要求13所述的显示器，其特征在于：该驱动电路的该控制信号用以一个下一个像素的一扫描信号。
15.如权利要求14所述的显示器，其特征在于：当该下一个像素的该扫描信号位于逻辑”1”的高电位期间，该驱动电路的该放电单元则对该发光组件放电。
16.如权利要求12所述的显示器，其特征在于：该驱动电路的该放电单元耦接到一接地电位，利用该接地电位对该发光组件放电。
17.如权利要求12所述的显示器，其特征在于：该驱动电路的该放电单元耦接到一负电压电位，利用该负电压电位对该发光组件放电。
18.一种显示器的驱动方法，该显示器具有复数个像素，该驱动方法驱动每一该像素的一发光组件，其特征在于：该显示器驱动方法包括：
选择性地提供一驱动电流以驱动该发光组件；
当提供该驱动电流以驱动该发光组件时，根据一控制信号的电压位准，据以对该发光组件放电。
19.如权利要求18所述的显示器的驱动方法，其特征在于：该选择性地提供该驱动电流以驱动该发光组件的步骤根据该显示器的一扫描信号与一数据信号，当该扫描信号与该数据信号逻辑“1”的状态时，则提供该驱动电流给该发光组件。
20.如权利要求19所述的显示器驱动方法，其特征在于：该控制信号根据该显示器的该扫描信号的该下一个像素的一扫描信号。
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