CN1492665A

CN1492665A - 发光组件的驱动电路

Info

Publication number: CN1492665A
Application number: CNA021460183A
Authority: CN
Inventors: 宋志o; 宋志峯
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2004-04-28
Anticipated expiration: 2022-10-23
Also published as: CN1242488C

Abstract

一种发光组件的驱动电路，可适用于一主动式有机发光显示器，包括一扫描线，可输入一扫描时钟脉冲，以控制此驱动电路。此驱动电路包括一驱动电路本体，包括一发光组件受一驱动晶体管驱动，且包括一数据线连接端点与一扫描线连接端点，其中此扫描线连接端点接受扫描时钟脉冲。一第一晶体管，有一栅极连接于此扫描线连接端点，一源极连接至此数据线连接端点，一漏极连接至此驱动晶体管的一栅极。一第二晶体管，有一栅极连接于此扫描线连接端点，一源极连接至一共通电压，一漏极连接至此发光组件的一阳极。其中共享电压包括一高电压准位与一低电压准位，以一频率交替变化，而共享电压的高电压准位比系统低电压大，而低电压准位比系统低电压小。

Description

发光组件的驱动电路

技术领域

本发明是有关于一种发光组件显示技术。特别是关于一种主动式有机发光显示器(active matrix organic light emitting diode，AMOLED)的驱动技术，以增加发光组件的驱动电压，其随时间的稳定性。

背景技术

随着高科技的发展，视频产品，特别是数字化的视频或影像装置已经成为在一般日常生活中所常见的产品。这些数字化的视频或影像装置中，显示器是一个重要组件，以显示相关信息。使用者可由显示器读取信息，或进而控制装置的运作。

为了配合现代生活模式，视频或影像装置的体积日渐趋于薄轻。传统的阴极射线显示器，虽然仍有其优点，但是其需占用大体积且耗电。因此，配合光电技术与半导体制造技术，面板式的显示器已被发展出成为目前常见的显示器产品，例如液晶显示器或是主动式有机发光显示器。

液晶显示器的技术已发展有多年，是以较难有突破。然主动式有机发光显示技术，为新发展技术，于未来可与液晶显示器一起成为显示器的主流。主动式有机发光显示器的最大的特色便是利用TFT技术驱动有机发光二极管，且将驱动IC直接制做在面板上，达到体积轻薄短小及降低成本的需求，可运用在移动电话、PDA、数字相机及掌上型游戏机、便携式DVD播放机及汽车导航器等中小尺寸面板上，将来甚至可运用在大尺寸面板如计算机及平面电视等。

对于数字化的显示器，其特征是其显示屏幕，是由一些像素以点阵方式排列而构成的。为了控制个别的像素单元，其一般经过一扫描线与一数据线，以选取特定的像素，并施于适当的操作电压，以显示对应此像素的显示数据。图1所绘示为传统上，对应于其中一像素，其驱动有机发光二极管的电路示意图。请参考图1，此驱动电路包括一晶体管100与晶体管102。晶体管例如是薄膜晶体管(thin filmtransistor，TFT)。晶体管100的栅极连接于扫描线，并于适当的时钟脉冲，接收一扫描电压Vscan，而其一源极于此时钟脉冲时可接收由数据线送至的一数据电压Vdata。晶体管100的漏极与晶体管102的栅极连接。一般而言晶体管的源极与漏极是可互换的。本说明书中，仅是取其为例，作为说明之用。另外，一储存电容106连接于晶体管102的栅极与一地电压之间。晶体管102的漏极则连接于一电压源V_DD，而晶体管102的源极另外串接于一有机发光组件104的阳极，而有机发光组件104的阴极连接于一相对低电压VSS。

于上述图1的驱动电路，其操作原理如下。当晶体管100的栅极接收到扫描线的扫描电压Vscan而被导通时，数据电压Vdata就由晶体管100输入晶体管100的栅极，并且也导通晶体管102。此时电压源V_DD会经晶体管102流入有机发光组件104，促使其发光。一般晶体管102又称为驱动组件。当电路操作时，扫描线时钟脉冲Vscan，会以一设定的频率输入给晶体管100，而其时钟脉冲(clock pulse)与时钟脉冲之间的时段又称为一帧(frame)。当于一帧的时间内一预定的影像数据方块(data block)会输入给相对应的像素。当扫描线Vscan的时钟脉冲激活晶体管100时，数据电压Vdata接着也激活晶体管102，而数据电压Vdata也同时被储存于储存电容106，以维持晶体管102的开启。

因此，有机发光组件104传统上，于任一个帧中，皆是处于开启状态。而其变化仅是于不同帧时，随着数据电压Vdata有不同的显示灰阶值(gray scale)。换句话说，在传统设计上，TFT-主动式有机发光显示器(TFT-AMOLED)的发光组件，一直保持发光状态。此种发光方式，传统而言，是符合影像显示效果，以防止画面闪烁。而为了使发光组件一直被驱动，晶体管102相对也必须维持开启的状态。

然而一发光组件104，例如是有机发光二极管，在长时间的运作下，有一驱动电流不断续的流经此发光组件104，因此其特性例如其驱动电压V_OLED会随时间而变大，如图2所示。因此会影响发光组件的发光状态，例如亮度或是彩度的变化。其因驱动电压V_OLED的偏移，所造成的效应，这对驱动电路配合薄膜晶体管的关系如下。

当有机发光组件104被激活时，薄膜晶体管的驱动电流I_D具有公式(1)-(4)的关系：

(1) - - - I_{D} = \frac{1}{2} k {(V_{gs} - V_{th})}^{2}

(2) - - - I_{D} = \frac{1}{2} k {(V_{G} - V_{S} - V_{th})}^{2}

(3) V_S＝V_OLED+V_SS

(4) - - - I_{D} = \frac{1}{2} k {(V_{G} - V_{OLED} - V_{SS} - V_{th})}^{2}

其中，k为薄膜晶体管的一特性常数，V_G＝V_data，而V_OLED为跨过发光组件104的驱动电压。由上述公式(1)-(4)可看出，当驱动电压V_OLED随长时间开启而变大时，流经有机发光组件104的驱动电流ID随着变小，因此而影响有机发光组件104的发光条件，亮度随之降低。而有机发光组件104的寿命也是依其发光能力而决定。因此驱动电压V_OLED的变化会对有机发光组件104造成相当大的影响。

另外，同样的理由，当晶体管102因长期开启，其临界电压Vth也会随之变大。临界电压Vth与驱动电压V_OLED相同，当增加时都会使流经发光组件102的电流减少。因此临界电压Vth使发光品质更加恶化。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种发光组件的驱动电路，至少可避免发光组件的驱动电压V_OLED，在长时间影像显示操作下，驱动电压V_OLED仍可维持一稳定值，以有效增加显示产品的品质。进而临界电压Vth也可维持一定值而不飘移。

本发明提供一种发光组件的驱动电路，可适用于一主动式有机发光显示器，其中包括一扫描线，可输入一扫描时钟脉冲，以控制此驱动电路。此驱动电路包括一驱动电路本体，包括一发光组件受一驱动晶体管驱动，且包括一数据线连接端点与一扫描线连接端点，其中此扫描连接端点接受一扫描时钟脉冲。一第一晶体管，有一栅极连接于此扫描线连接端点，一源极连接至一数据线连接端点，一漏极连接至此驱动电晶的一栅极。一第二晶体管，有一栅极连接于此扫描线连接端点，一源极连接至一共通电压，一漏极连接至此发光组件的一阳极。其中此共享电压包括一高电压准位与一低电压准位，以一频率交替变化，而此共享电压的此高电压准位比此系统低电压大，而此低电压准位比此系统低电压小。又当此第一晶体管与此第二晶体管被此扫描时钟脉冲同时控制而开启时，此数据线可输入一影像数据电压与一关闭负电压二者其一，其中当此共享电压处于此低电压准位时，此关闭负电压输入，以关闭此驱动晶体管与此发光组件。

如前所述，其中前述发光组件包括一有机发光二极管。

如前所述，其中前述共享电压的前述高电压准位为0V，前述低电压准位为一负电压。

如前所述，其中前述关闭负电压比前述共享电压的前述低电压准位小。

如前所述，其中当前述第一晶体管与前述第二晶体管被前述扫描时钟脉冲同时控制而开启时，前述数据线输入前述影像数据电压，以显示一影像。

如前所述，其中前述共享电压的前述频率以一帧为一周期而变化，以驱动对应复数条扫描线的一开/闭状态，达到一帧反相操作。

如前所述，其中前述共享电压的前述频率根据前述扫描时钟脉冲，以扫描线为一单位，以达到一线反相操作。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明。

附图说明

图1绘示传统上，对于其中一像素，其驱动有机发光二极管的电路示意图。

图2绘示传统上，发光组件的驱动电压随开启时间的变化示意图。

图3绘示依照本发明，发光组件的驱动电压随开启时间的变化示意图。

图4绘示依照本发明，对于其中一像素，其驱动发光组件的电路示意图。

图5绘示依照本发明，根据图4的驱动发光组件的电路，配合输入电压的时序，其间的时序控制关系。

图6A绘示依照本发明，帧反相操作的机制。

图6B绘示依照本发明，线反相操作的机制。

标号说明：

100，102，108 薄膜晶体管

106 电容

104 发光组件

具体实施方式

本发明的主要特征之一是提供一种发光组件的驱动电路，至少可避免发光组件的驱动电压V_OLED，在长时间影像显示操作下，驱动电压V_OLED仍可维持一稳定值，以有效增加显示产品的品质。进而临界电压Vth也可维持一定值而不飘移。

本发明，就眼睛视觉的特性为考虑。在不影响视觉效果的状况下，短暂时间，将发光组件的驱动晶体管，例如薄膜晶体管关闭，使其临界电压可被重置，因此临界电压不会有长时间激活，而临界电压可趋于稳定不偏移。

由医学报告，眼睛有暂留效应。当影像的闪烁频率高于60hz时，眼睛不会感受到闪烁情形。这就是说，例如在一般灯光在交流频率60hz下，眼睛分辨不出光线闪烁情形。当一个帧在显示影像时，如果短暂的变化快过于帧的变化时，将其对应的像素的发光组件关闭，则眼睛不会感受到其因关闭所产生的暗画面闪烁情形，虽然总亮度可能会减低。然而亮度的减低可轻易经一调整，以补偿预计的亮度。相较而言，其问题属较其次的程度。

图3绘示依照本发明，发光组件的驱动电压随开启时间的变化示意图。相较于图2的传统驱动电路的操作，其发光组件的驱动电压会随着显示器的操作时间增长而变大。反之，本发明可达到一稳定的驱动电压V_OLED。为了得到稳定的V_OLED，本发明改变传统驱动电路的设计，如图4所示。

图4绘示依照本发明，对于其中一像素，其驱动发光组件的电路示意图。于图4中，相较于例如图1的电路结构，本发明特别增加场效晶体管，例如一薄膜晶体管108。另外又配合电压的时序变化，可因此达到，短暂关闭发光组件与驱动晶体管102。如此，可重置发光组件108的驱动电压V_OLED与晶体管102的临界电压Vth。因此，其不会随显示器的使用时间的增长而变大。

薄膜晶体管108有一栅极与晶体管100的栅极连接，以同时接受扫描电压的控制。另外，薄膜晶体管108的漏极连接于发光组件104的控制点。例如是发光二极管的阳极。一般晶体管102与发光组件104构成一发光路径，连接于一系统高压V_DD与一系统低压之间Vss。而晶体管102源极Vs与发光二极管104的阳极连接于一节点。另外，薄膜晶体管108的源极连接于一共通电压V_COM。

关于维持电容106，其一电极连接于晶体管102的栅极，以维持晶体管102的另一电极可以接地，但是也可以如图4所示，也连接于晶体管102的源极。其不会影响本发明的主要特征。

本发明的特征，除了增加设置一薄膜晶体管108外，再配合数据电压Vdata，扫描电压Vscan，与共享电压Vcom之间的电压值与时序关系，可达到短暂关闭晶体管102与发光组件的功能。

图5绘示依照本发明，根据图4的驱动发光组件的电路，配合输入电压的时序，其间的时序控制关系。一般显示器的操作是以一帧为一时间单元。于一帧中，会有一些对应的扫描线被激活。扫描线配合帧的大小，一般会输入扫描信号，其随时间变化，以一频率提供扫描电压Vscan，输入于晶体管100与晶体管108的栅极，以控制开启这些晶体管100，108。于图5中，一时钟脉冲信号CLK具有一频率的时钟脉冲，其脉冲与脉冲之间定义为一帧。针对一影像像素单元而言，其扫描信号的变化也如时钟脉冲信号CLK一样。

图5是以帧为单元所描述的例子。而依相同机制，也可以以扫描线为单元，进行控制。如图5所示，在以帧为单元的例子中，帧的状态设定为开闭交替变化的关系。于帧处于开状态时，对应的扫描线依序接受扫描电压Vscan的控制，而开启晶体管100，108。此时数据线也依序输入影像数据Vdata给对应的像素单元的晶体管100。影像数据Vdata为具有不同灰阶值(gray scale)的信号。由于晶体管100被打开，影像数据Vdata可接着打开晶体管102，另外也可将其电压暂时储存于维持电容106，以维持晶体管102为被开启的状态。当晶体管102被开启时，一系统高电压Vdd会流经发光组件104而达至一系统低压Vss，因此发光组件104会发光。如前述传统的驱动方式，晶体管102与发光组件104都保持在开启的状态，因此会造成晶体管102的临界电压Vth与发光组件104的驱动电压V_OLED的飘移。

本发明，另外设计晶体管108，并且配合操作电压，可于帧为闭状态的区间，暂时关闭晶体管102与发光组件104。晶体管108的源极连接至一共享电压Vcom，而共享电压Vcom的电压准位包括有一电压高准位与电压低准位，随预计的帧的开闭状态而变化，其例如是电压高准位是一接地电压，而电压低准位是一负电压。另外，数据电压Vdata也配合共享电压Vcom，于电压低准位的状态时，也输入一负电压。因此可达到于帧闭状态时，暂时关闭晶体管102与发光组件104的目的。

其操作机制如下，于预计的帧闭状态期间，共享电压Vcom例如输入一负电压，以-10V为例。而同时，由数据电压输入端，输入一关闭电压，例如-20V。而系统低电压Vss例如设定为接地电压，或是一负电压，例如-5V。一般，设计使系统低电压Vss介于共享电压Vcom的高准位与低准位之间即可。而当共享电压Vcom的电压低准位反向输入到发光组件104的阳极。此时由于共享电压Vcom的电压低准位比系统低电压Vss小，因此可关闭发光组件104。另外，晶体管102的栅极电压Vg与源极(阳极电压)Vs的关系仍需维持Vg＜Vs的关系。此时数据电压Vdata则输入一比共享电压Vcom的电压低准位为小的电压，即是关闭电压，例如-20V。

利用上述的操作机制，可达到一帧反相的操作。所谓帧反相如图5与图6A所示，是以一帧为单位，以开闭顺序操作。一般一个帧可对应于一整个影像画面或是不分区块的画面。因此一个帧可包含多数条扫描线所对应的像素单元。于图6A中，于帧1时，所有对应的那些扫描线皆处于开的状态，以正常显示图像。反之于帧2时，配合关闭电压与共享电压Vcom的操作，使那些扫描线皆处于闭的状态。此即为所谓的帧反相操作。利用相同驱动电路与驱动方法，调整关闭电压与共享电压Vcom的时序，也达到线反相操作。所谓线反相操作如图6B所示，于帧1时，其对应的扫描线依序交替启闭。而于帧2时，也控制对应的扫描线依序交替启闭。然帧1与帧2恰为反相。此即所谓线反相操作。其所应用的驱动电路与驱动方法类似于图6A的方式，而差别仅是时序的调整。

针对电路的设计，发光组件104可以是有机发光二极管。至于晶体管的导电型可以是N型或是P型。而就整体的驱动方法而言，本发明是建立于一传统驱动电路下，另外增加设计晶体管108，并配合操作电压，依适当的时序操作而达到帧反相操作或是线反相操作。

本发明因此至少可避免传统上，驱动晶体管102的临界电压与发光组件104的驱动电压，随显示器其使用时间的增长，而造成偏移。本发明提供的发光组件的驱动电路，至少可避免发光组件的驱动电压V_OLED，在长时间影像显示操作下，驱动电压V_OLED仍可维持一稳定值，以有效增加显示产品的品质。进而临界电压Vth也可维持一定值而不飘移。

综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，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者为准。

Claims

1、一种发光组件的驱动电路，可适用于一主动式有机发光显示器，包括一扫描线，可输入一扫描时钟脉冲，以控制该驱动电路，其特征在于：该驱动电路包括：

一驱动晶体管，有一栅极连接至一第一节点；

一发光组件，于一第二节点与该驱动晶体管串接，构成一发光路径，其中该发光路径连接于一系统高电压与一系统低电压之间，当该驱动晶体管被开启时，该系统高电压驱动该发光组件以发光；

一维持电容，连接于该第一节点，可依其一电位，维持该驱动晶体管的一启闭状态；

一第一晶体管，有一栅极连接于一扫描线，一源极连接至一数据线，一漏极连接至该第一节点；

一第二晶体管，有一栅极连接于该扫描线，一源极连接至一共通电压，一漏极连接至该第二节点，

其中该共享电压包括一高电压准位与一低电压准位，以一频率交替变化，而该共享电压的该高电压准位比该系统低电压大，而该低电压准位比该系统低电压小，

其中，当该第一晶体管与该第二晶体管被该扫描时钟脉冲同时控制而开启时，该数据线交替可输入一影像数据电压与一关闭负电压二者其一，其中当该共享电压处于该低电压准位时，该关闭负电压输入，以关闭该驱动晶体管与该发光组件。

2、如权利要求1所述的发光组件的驱动电路，其特征在于：该共享电压的该高电压准位为0V，该低电压准位为一负电压。

3、如权利要求2所述的发光组件的驱动电路，其特征在于：该低电压准位为约-10V，该系统低电压为约-5V，该关闭电压为约-20V。

4、如权利要求1所述的发光组件的驱动电路，其特征在于：该关闭负电压比该共享电压的该低电压准位小。

5、如权利要求1所述的发光组件的驱动电路，其特征在于：当该第一晶体管与该第二晶体管被该扫描时钟脉冲同时控制而开启时，该数据线输入该影像数据电压，以显示一影像。

6、如权利要求1所述的发光组件的驱动电路，其特征在于：该共享电压的该频率以一帧为一周期而变化，以驱动对应复数条扫描线的一开/闭状态，达到一帧反相操作。

7、如权利要求1所述的发光组件的驱动电路，其特征在于：该共享电压的该频率根据该扫描时钟脉冲，以扫描线为一单位，以达到一线反相操作。

8、如权利要求1所述的发光组件的驱动电路，其特征在于：该发光组件包括一有机发光二极管。

9、如权利要求1所述的发光组件的驱动电路，其特征在于：该第一晶体管，该第二晶体管与该驱动晶体管，各别是一n导电型薄膜晶体管与一p导电型薄膜晶体管二者其一。

10、如权利要求1所述的发光组件的驱动电路，其特征在于：该维持电容，连接于该第一节点与该第二节点之间。

11、如权利要求1所述的发光组件的驱动电路，其特征在于：该第二节点为该发光组件的一阳极。

12、一种发光组件的驱动电路，可适用于一主动式有机发光显示器，其中包括一扫描线，可输入一扫描时钟脉冲，以控制该驱动电路，其特征在于：该驱动电路包括：

一驱动电路本体，包括一发光组件受一驱动晶体管驱动，且包括一数据线连接端点与一扫描线连接端点，其中该扫描连接端点接受一扫描时钟脉冲；

一第一晶体管，有一栅极连接于该扫描线连接端点，一源极连接至一数据线连接端点，一漏极连接至该驱动晶体管的一栅极；

一第二晶体管，有一栅极连接于该扫描线连接端点，一源极连接至一共通电压，一漏极连接至该发光组件的一阳极；

其中，当该第一晶体管与该第二晶体管被该扫描时钟脉冲同时控制而开启时，该数据线可输入一影像数据电压与一关闭负电压二者其一，其中当该共享电压处于该低电压准位时，该关闭负电压输入，以关闭该驱动晶体管与该发光组件。

13、如权利要求12所述的发光组件的驱动电路，其特征在于：该发光组件包括一有机发光二极管。

14、如权利要求12所述的发光组件的驱动电路，其特征在于：该共享电压的该高电压准位为0V，该低电压准位为一负电压。

15、如权利要求12所述的发光组件的驱动电路，其特征在于：该关闭负电压比该共享电压的该低电压准位小。

16、如权利要求12所述的发光组件的驱动电路，其特征在于：当该第一晶体管与该第二晶体管被该扫描时钟脉冲同时控制而开启时，该数据线输入该影像数据电压，以显示一影像。

17、如权利要求12所述的发光组件的驱动电路，其特征在于：该共享电压的该频率以一帧为一周期而变化，以驱动对应复数条扫描线的一开/闭状态，达到一帧反相操作。

18、如权利要求12所述的发光组件的驱动电路，其特征在于：该共享电压的该频率系根据该扫描时钟脉冲，以扫描线为一单位，以达到一线反相操作。

19、一种发光组件的驱动方法，可适用于一主动式有机发光显示器，其中包括一扫描线，可输入一扫描时钟脉冲，以控制该驱动电路，其特征在于：该驱动方法包括：

提供一驱动电路本体，该驱动电路本体包括一发光组件受一驱动晶体管驱动，且包括一数据线连接端点与一扫描线连接端点，其中该扫描连接端点接受一扫描时钟脉冲；

提供一第一晶体管，其有一栅极连接于该扫描线连接端点，一源极连接至一数据线连接端点，一漏极连接至该驱动电晶的一栅极；

提供一第二晶体管，其有一栅极连接于该扫描线连接端点，一源极连接至一共通电压，一漏极连接至该发光组件的一阳极；

输入一高电压准位与一低电压准位，以一频率交替变化以构成该共享电压，其中该共享电压的该高电压准位比该系统低电压大，而该低电压准位比该系统低电压小；

当该第一晶体管与该第二晶体管被该扫描时钟脉冲同时控制而开启时，该数据线可输入一影像数据电压与一关闭负电压二者其一，其中当该共享电压处于该低电压准位时，该关闭负电压输入，以关闭该驱动晶体管与该发光组件。

20、如权利要求19所述的发光组件的驱动方法，其特征在于：该共享电压的该高电压准位为0V，该低电压准位为一负电压。

21、如权利要求19所述的发光组件的驱动方法，其特征在于：该关闭负电压设定比该共享电压的该低电压准位小。

22、如权利要求19所述的发光组件的驱动方法，其特征在于：当该第一晶体管与该第二晶体管被该扫描时钟脉冲同时控制而开启时，该数据线输入该影像数据电压，以显示一影像。