CN1462025A - 显示器驱动电路的设计方法 - Google Patents

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CN1462025A CN 02120482 CN02120482A CN1462025A CN 1462025 A CN1462025 A CN 1462025A CN 02120482 CN02120482 CN 02120482 CN 02120482 A CN02120482 A CN 02120482A CN 1462025 A CN1462025 A CN 1462025A
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宋志峯
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Abstract

本发明提出一种显示器驱动电路的设计方法。本发明是以现有的薄膜晶体管液晶显示器的电压驱动电路为基础，并且像素可在相同的资料电压下，通过调整像素本身中的驱动薄膜晶体管的信道宽度/信道长度比，而输出不同的驱动电流至不同特性的红色、绿色、以及蓝色的有机发光二极管，以使不同特性的红色、绿色、以及蓝色的有机发光二极管的亮度比符合组成白光的要求，而达到全彩化的目的。

Description

显示器驱动电路的设计方法
技术领域
本发明是有关于一种用于显示器的电压驱动电路的设计方法。
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面板(Plasma Display Panel，简称PDP)。
其中，有机发光二极管又称为有机电机发光显示器(OrganicElectro luminescence Display，简称OELD)，其为自发光性的器件，且为点矩阵式显示器。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被喻为下一代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，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、器件寿命降低、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，平面面板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OLED则是属于电流驱动型的显示器，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。但是这种电流驱动象素的方式，需要开发新的电路及IC，因此需要庞大的成本。而如果以TFT-LCD的电压驱动电路来驱动OLED，由于R、G、以及B的OLED的特性完全不同，所以必须针对R、G、以及B的OLED，提供不同的资料电压，才能使R、G、以及B的OLED的亮度比符合组成白光的要求而达成全彩化。因此，无法以同一颗IC来达成不同的资料输出。
发明内容
本发明提出一种显示器驱动电路的设计方法。本发明是以现有的TFT-LCD的电压驱动电路为基础，并且象素可在相同的资料电压下，通过调整象素本身中的驱动TFT的信道宽度/信道长度比，而输出不同的驱动电流至不同特性的R、G、以及B的OLED，以使不同特性的R、G、以及B的OLED的亮度比符合组成白光的要求，而达到全彩化的目的。
为达成上述及其它目的，本发明提出一种显示器驱动电路的设计方法。此显示器包括数个象素，每一个象素包括驱动薄膜晶体管及有机发光二极管。此设计方法的特征为：每一该些象素具有相同的数据电压；以及通过调整驱动薄膜晶体管的信道宽度/信道长度比，可修改驱动薄膜晶体管所产生的驱动电流，而使红色的有机发光二极管发出的红光、绿色的有机发光二极管发出的绿光、以及蓝色的有机发光二极管发出的蓝光的亮度比符合组成白光的要求，而达到全彩化。
在本发明的实施例中，驱动电流流经驱动薄膜晶体管的漏极与栅极的电流。
在本发明的实施例中，红光的亮度会依据红色的有机发光二极管的结构及材料而有所差异。绿光的亮度会依据绿色的有机发光二极管的结构及材料而有所差异。蓝光的亮度会依据蓝色的有机发光二极管的结构及材料而有所差异。
在本发明的实施例中，红光的亮度与红光的发光效率以及红色的有机发光二极管的单位面积上流过的驱动电流成正比关系。绿光的亮度与绿光的发光效率以及绿色的有机发光二极管的单位面积上流过的驱动电流成正比关系。蓝光的亮度与蓝光的发光效率以及蓝色的有机发光二极管的单位面积上流过的驱动电流成正比关系。
在本发明的实施例中，驱动薄膜晶体管的源极耦接至有机发光二极管的正极。驱动薄膜晶体管的漏极耦接至一电源供应器，此电源供应器具有一第一电位。
在本发明的实施例中，有机发光二极管的负极耦接至一电源供应器，此电源供应器具有一第二电位。
在本发明的实施例中，每一个象素还包括开关薄膜晶体管及电容。其中，开关薄膜晶体管具有漏极、栅极及源极，其中漏极耦接至一个驱动IC，栅极耦接至扫描电压，而源极耦接至驱动薄膜晶体管的栅极。电容具有第一端及第二端，其中第一端耦接至开关薄膜晶体管的源极及驱动薄膜晶体管的栅极，而第二端耦接至一个电源供应器，此电源供应器具有一第三电位(Vref)。
综上所述，本发明是以现有的TFT-LCD的电压驱动电路为基础，并且象素可在相同的资料电压下，通过调整象素本身中的驱动TFT的信道宽度/信道长度比，而输出不同的驱动电流至不同特性的R、G、以及B的OLED，以使不同特性的R、G、以及B的OLED的亮度比符合组成白光的要求，而达到全彩化的目的。
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绘示的是根据本发明一较佳实施例的以显示器驱动电路的设计方法，所设计出的显示器中的每一个象素的电路图；
图2绘示的是红色(R)、绿色(G)、以及蓝色(B)的有机发光二极管的发光效率与亮度的关系图；
图3绘示的是红色(R)、绿色(G)、以及蓝色(B)的有机发光二极管的亮度与驱动电流的关系。标号说明：
10：象素                 102：开关薄膜晶体管
104：电容                106：驱动薄膜晶体管
108：有机发光二极管
具体实施方式
请参照图1，其绘示的是根据本发明一较佳实施例的以显示器驱动电路的设计方法，所设计出的显示器中的每一个象素10的电路图。象素10包括开关薄膜晶体管TFT1102、电容104、驱动薄膜晶体管TFT2106、以及OLED108。其中OLED108为主动矩阵(AM)的驱动方式。底下将叙述象素10的结构。
开关薄膜晶体管TFT1102具有漏极、栅极、以及源极。电容C104具有第一端及第二端。驱动薄膜晶体管TFT2106具有漏极、栅极、以及源极。而OLED112具有正极及负极。其中，开关薄膜晶体管TFT1102的漏极会耦接至数据电压。开关薄膜晶体管TFT1102的栅极会耦接至扫描电压。开关薄膜晶体管TFT1102的源极会耦接至电容C104的第一端及驱动薄膜晶体管TFT2106的栅极。电容C104的第二端会耦接至一具有电位Vref的电源供应器。驱动薄膜晶体管TFT2106的漏极会耦接至一具有电位VDD的电源供应器。而OLED108的负极会耦接到一具有电位Vss的电源供应器。另外，数据电压及供应电压(VDD)由电压源提供。
接下来将叙述象素10的运作情形。当扫描电压为高电压准位时，会使开关薄膜晶体管TFT1102的栅极与源极之间的电压(Vgs1)大于开关薄膜晶体管TFT1102的临界电压(Threshold Voltage)，而使开关薄膜晶体管TFT1102导通。此时，数据电压会对电容C104充电。当电容C104所充电的电压到达驱动薄膜晶体管TFT2106的栅极与源极之间的电压(Vgs2)时，会使驱动薄膜晶体管TFT2106导通，于是产生流经漏极及源极间的驱动电流。此驱动电流会流过OLED108，而使OLED108发光。
而红色(R)、绿色(G)、以及蓝色(B)的OLED的发光效率(EF)(单位为烛光/安培，Cd/A)与亮度(单位为烛光/平方公尺，Cd/m2)的关系图，请参照图2所绘示。由图2可知，R的OLED所发出的红光、G的OLED所发出的绿光、以及B的OLED所发出的蓝光的发光效率及亮度均不相同。而且R、G、以及B的OLED的亮度会随着结构及材料的不同而有所差异。此外，OLED的亮度为OLED的发光效率、OLED的单位面积上流过的驱动电流、以及一个常数的乘积。而R、G、以及B的OLED的亮度与驱动电流的关系图，请参照图3所绘示。由图3可知，在相同的驱动电流下，G的OLED所发出的绿光亮度最高，B的OLED所发出的蓝光亮度次之，R的OLED所发出的红光亮度最低。
由上述可知，R、G、以及B的OLED的特性完全不同，所以在相同的资料电压下，必须调整输出至不同特性的R、G、以及B的OLED的驱动电流，才能使不同特性的R、G、以及B的OLED的亮度比符合组成白光的要求。而TFT在饱和区的漏极电流的公式为：Id＝(1/2)×μn×Cox×(W/L)×(Vgs-Vth)2，其中电子移动率μn及单位面积上的栅极电容Cox为定值，Vth为TFT的临界电压，W为TFT的信道宽度，而L为TFT的信道长度。由此公式可知，由于用来驱动R、G、以及B的OLED的驱动薄膜晶体管的栅极及源极间的电压均相同(即VgsR＝VgsG＝VgsB)，所以可通过驱动薄膜晶体管的信道宽度/信道长度比(W/L)，而使驱动薄膜晶体管输出不同的驱动电流至不同特性的R、G、以及B的OLED，以使不同特性的R、G、以及B的OLED的亮度比符合组成白光的要求，而达到全彩化的目的。为了更清楚起见，现在举一个例子如下。假设R、G、以及B的OLED的发光效率分别为：EFR＝2(Cd/A)，EFG＝10(Cd/A)，EFB＝2(Cd/A)。白光所要求的亮度比为BR∶BG∶BB＝3∶6∶1。流经OLED的单位面积上的电流Id＝(1/2)×μn×Cox×(W/L)×(Vgs-Vth)2＝K1×(W/L)×(Vgs-Vth)2，其中K1＝(1/2)×μn×Cox为常数，VgsR＝VgsG＝VgsB。根据亮度的公式为B＝K2xEFxId(其中K2为常数)，可得到用于R、G、以及B的OLED的驱动薄膜晶体管的W/L比如下：
BR∶BG∶BB＝3∶6∶1＝K1×K2×EFR×(W/L)R×(VgsR-Vth)2∶K1×K2×EFG×(W/L)G×(VgsG-Vth)2∶K1×K2×EFB×(W/L)B×(VgsB-Vth)2＝EFR×(W/L)R∶EFG×(W/L)G∶EFB×(W/L)B＝2×(W/L)R∶10×(W/L)G∶2×(W/L)B
所以可得出(W/L)R∶(W/L)G∶(W/L)B＝15∶6∶5，然后利用此W/L比，而输出不同的驱动电流至不同特性的R、G、以及B的OLED，以使不同特性的R、G、以及B的OLED的亮度比符合组成白光的要求，而达到全彩化的目的。
因此，由上述可知，可利用本发明的显示器驱动电路的设计方法，便可轻易利用现有的TFT-LCD的电压驱动电路及IC，而使OLED的显示器达到全彩化的目的。
综上所述，本发明是以现有的TFT-LCD的电压驱动电路为基础，并且象素可在相同的资料电压下，通过调整象素本身中的驱动TFT的信道宽度/信道长度比，而输出不同的驱动电流至不同特性的R、G、以及B的OLED，以使不同特性的R、G、以及B的OLED的亮度比符合组成白光的要求，而达到全彩化的目的。
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，任何熟悉此技艺者，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所界定为准。

Claims (12)

1、一种显示器驱动电路的设计方法，该显示器包括数个像素，每一该些像素包括一驱动薄膜晶体管及一有机发光二极管，该设计方法的特征为：
每一该些像素具有相同的一数据电压；
通过调整该驱动薄膜晶体管的信道宽度/信道长度比，可修改该驱动薄膜晶体管所产生的一驱动电流，而使红色的该有机发光二极管发出的一红光、绿色的该有机发光二极管发出的一绿光、以及蓝色的该有机发光二极管发出的一蓝光的亮度比符合组成白光的要求，而达到全彩化。
2、如权利要求1所述的显示器驱动电路的设计方法，其特征在于：其中该驱动电流流经该驱动薄膜晶体管的漏极与栅极的电流。
3、如权利要求1所述的显示器驱动电路的设计方法，其特征在于：其中该红光的亮度会依据红色的该有机发光二极管的结构及材料而有所差异。
4、如权利要求1所述的显示器驱动电路的设计方法，其特征在于：其中该绿光的亮度会依据绿色的该有机发光二极管的结构及材料而有所差异。
5、如权利要求1所述的显示器驱动电路的设计方法，其特征在于：其中该蓝光的亮度会依据蓝色的该有机发光二极管的结构及材料而有所差异。
6、如权利要求1所述的显示器驱动电路的设计方法，其特征在于：其中该红光的亮度与该红光的发光效率以及红色的该有机发光二极管的单位面积上流过的该驱动电流成正比关系。
7、如权利要求1所述的显示器驱动电路的设计方法，其特征在于：其中该绿光的亮度与该绿光的发光效率以及绿色的该有机发光二极管的单位面积上流过的该驱动电流成正比关系。
8、如权利要求1所述的显示器驱动电路的设计方法，其特征在于：其中该蓝光的亮度与该蓝光的发光效率以及蓝色的该有机发光二极管的单位面积上流过的该驱动电流成正比关系。
9、如权利要求1所述的显示器驱动电路的设计方法，其特征在于：其中该驱动薄膜晶体管的源极耦接至该有机发光二极管的正极。
10、如权利要求1所述的显示器驱动电路的设计方法，其特征在于：其中该驱动薄膜晶体管的漏极耦接至一一电源供应器，该电源供应器具有一第一电位。
11、如权利要求1所述的显示器驱动电路的设计方法，其特征在于：其中该有机发光二极管的负极耦接至一电源供应器，该电源供应器具有一第二电位。
12、如权利要求1所述的显示器驱动电路的设计方法，其特征在于：其中每一该些像素包括：
一开关薄膜晶体管，具有一漏极、一栅极及一源极，其中该漏极耦接至该数据电压，该栅极耦接至一扫描电压，而该源极耦接至该驱动薄膜晶体管的栅极；
一电容，具有一第一端及一第二端，其中该第一端耦接至该源极及该驱动薄膜晶体管的栅极，而该第二端耦接一电源供应器，该电源供应器具有一第三电位。
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