CN1540615A

CN1540615A - 有机发光二极管的驱动电路

Info

Publication number: CN1540615A
Application number: CNA031232485A
Authority: CN
Inventors: 施立伟
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2023-04-24
Also published as: CN100357999C

Abstract

本发明提供一驱动电路，其包含一第一电晶体，其第一端连接于一电压源，其第二端连接于一有机发光二极管；一反相器，其输出端连接于该第一电晶体的控制端；一数据输入电路，其输出端连接于该反相器的输入端，该数据输入电路用来输入数据；以及一压降电路，连接于该数据输入电路的输出端，用来降低该数据输入电路的输出端的电压。该驱动电路依据输入于该数据输入电路的数据的大小来决定驱动该有机发光二极管发光的时间长短。

Description

有机发光二极管的驱动电路

技术领域

本发明是一种用以驱动有机发光二极管的驱动电路，尤指一种依据输入数据的大小来控制该有机发光二极管发光的时间长短的驱动电路。

背景技术

由于具有高亮度、快反应速度、大视角、自发光、薄型等优点，有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)已渐渐成为构成显示装置的发光元件中的最受欢迎者。有机发光二极管是一种电流驱动元件，通过调整流经一有机发光二极管的电流的大小可控制该有机发光二极管的发光亮度(亦称灰阶值)。

习知调整流经一有机发光二极管的电流的大小以控制该有机发光二极管的发光强度的方法之一为电压驱动法，电压驱动法是通过调整一串接于该有机发光二极管的薄膜电晶体(TFT，具有体积薄的优点)的闸极端的电压以控制流经该有机发光二极管的电流，并进而控制该有机发光二极管的发光强度。该薄膜电晶体的闸极与源极间的电位差越大，流经该有机发光二极管的电流就越强，该有机发光二极管所呈现的灰阶值也就越大；反之，该薄膜电晶体的闸极与源极间的电位差越小，流经该有机发光二极管的电流就越弱，该有机发光二极管所呈现的灰阶值也就越小。

虽然以低温多晶硅制程生长的薄膜电晶体具有使有机发光二极管高的显像表现达到极致的高载子移动率，但在制作有机发光二极管的过程中，即便是相同型号的薄膜电晶体也会因具有不同的临界电压而产生不均匀显像的问题，也就是，虽然被施加相同的驱动电压，同型号的薄膜电晶体也会产生不同的电流强度，致使原本应产生相同灰阶值的由同型号的薄膜电晶体所分别驱动的有机发光二极管发出具有不同强度的光线，如此将大幅地降低有机发光二极管的实用性。然而，由于相同型号的薄膜电晶体于被驱动至饱和区时所产生的电流并不会因不同的临界电压而有显著的差异，所以，将控制有机发光二极管的发光强度的同型号的薄膜电晶体都驱动到饱和区可使这些同型号但具有不同临界电压的薄膜电晶体产生相同的电流值，而通过调整流经一有机发光二极管的电流的时间可控制该有机发光二极管所呈现的灰阶值。

而脉宽调制法(PWM)即为一种通过提供有机发光二极管一定值电流但调整该定值电流流经该有机发光二极管的时间来控制该有机发光二极管的发光强度的方法。请参阅图1，图1为习知PWM法的时序图。PWM法是将一显示时段(frame，显示时段SF的长度会随着该有机发光二极管的工作频率的不同而改变，一般而言，显示时段SF的长度为16.6ms)SF依据灰阶值(2^N)分割成复数个调制区(subframe)(N)SF₀至SF₅，每个调制区SF₀至SF₅都分别包含一数据写入时段TV₀至TV₅及一数据显示时段TL₀至TL₅。控制有机发光二极管发光的薄膜电晶体是在每个调制区中具有相同时间长度的数据写入时段通过一定值电压依据一输入数据(该输入数据是由一模拟式输入数据经由一模拟/数字转换器转换而来的数字式输入数据)的不同或被关闭有机发光二极管发出一定强度的光线的定值电流，接着该薄膜电晶体(关闭或被驱动至饱和区)会控制该有机发光二极管于具有不同时间长度的数据显示时段不发光或发出该定强度的光线，以控制该有机发光二极管依据该输入数据来产生灰阶。

举例来说，请再参阅图1，假设灰阶数为64，则对应于该灰阶数的显示时段会被分割成6个调制区(调制区SF₀至SF₅的数据显示时段TL₀至TL₅的长度比为1∶2∶4∶8∶16∶32)，若该有机发光二极管需显示的灰阶值为27，则该定值电压会于调制区SF₀、SF₁、SF₃及SF₄(27＝1+2+8+16)的数据写入时段TV₀、TV₁、TV₃及TV₄将该薄膜电晶体驱动至饱和区，以使该有机发光二极管于数据显示时段TL₀、TL₁、TL₃及TL₄时发出该定强度的光线。若该有机发光二极管需显示的灰阶值为55，则该定值电压会于调制区SF₀、SF₁、SF₂、SF₄及SF₅(55＝1+2+4+16+32)的数据写入时段TV₀、TV₁、TV₂、TV₄及TV₅将该薄膜电晶体驱动至饱和区，以使该有机发光二极管于数据显示时段TL₀、TL₁、TL₂、TL₄及TL₅时发出该定强度的光线。PWM法就是通过上述控制该有机发光二极管的总发光时间长度来产生对应于输入数据的灰阶值(27/55＝(TL₀+TL₁+TL₃+TL₄)/(TL₀+TL₁+TL₂+TL₄+TL₅))，以解决习知电压驱动法所遇到的因薄膜电晶体的差异性所造成的显像不均匀的现象。

然而，在使用PWM法控制该有机发光二极管发光的过程中，不论该输入数据为何，该有机发光二极管于数据写入时段TN0至TN6时均不发光，也就是该有机发光二极管的发光效率最大仅为数据显示时段总长度/该显示时段((TL₀+TL₁+TL₂+TL₃+TL₄+TL₅)/(SF₀+SF₁+SF₂+SF₃+SF₄+SF₅))，这将降低该有机发光二极管的使用效率。其次，随着灰阶数的增加，调制区的数量也势必跟着增加，而每个调制区所能分配到的时间长度就会减少，这也意味着每个数据写入时段的缩小，由于习知驱动有机发光二极管的驱动电路皆是利用一电容的充/放电动作来增加/减少该电容的电压以控制有机发光二极管的发光强度，过小的数据写入时段势必无法提供驱动电路充裕的时间将输入数据正确地写入至该电容中(亦即无法提供该有机发光二极管发出该定强度光线所需的定值电压)。不仅如此，显示时段SF的长度还会随着有机发光二极管的工作频率的增加而减小，亦即每一调制区的数据写入时段的长度还会随着有机发光二极管的工作频率的增加而减小。较大的电容或可改善上述的缺失，然而，较大的电容所伴随而来的较大面积却与积体电路所要求的轻、薄、短、小等特性相违背。所以，在不加大电容的前提下，习知PWM法会限制有机发光二极管所能呈现的灰阶的数目。此外，习知使用PWM法的驱动电路仅可用来处理数字式的输入数据，因此，该驱动电路需另包含一模拟/数字转换器用来将模拟式的输入数据先行转换成数字式的输入数据，这会增加该驱动电路的成本。

发明内容

因此本发明的主要目的在于提供一种用来驱动有机发光二极管的驱动电路，以解决习知技术所造成的效率不足及灰阶数无法提升的缺点。

根据本发明的权利要求，本发明是公开一种用来驱动一有机发光二极管的驱动电路，该驱动电路包含：一第一电晶体、一反相器、一数据输入电路及一压降电路，该第一电晶体的第一端连接于一电压源，其第二端连接于该有机发光二极管，该反相器的输出端连接于该第一电晶体的控制端，该数据输入电路的输出端连接于该反相器的输入端，该数据输入电路用来输入数据，该压降电路连接于该数据输入电路的输出端，用来降低该数据输入电路的输出端的电压。

该第一电晶体可为一TFT电晶体。

由于本发明的驱动电路中的TFT电晶体总是运作于饱和区，因此不论同型号的TFT电晶体的临界电压为何，受控于相同输入数据的有机发光二极管均可发出具有相同强度的光线；其次，由于该驱动电路依据输入于该数据输入电路的数据的大小控制该有机发光二极管的发光时间的长短，亦即该有机发光二极管的发光时间是正比于该数据的大小，所以该驱动电路可驱动该有机发光二极管呈现无限多组灰阶；再者，本发明中的有机发光二极管可工作于较高的频率；最后，输入于该驱动电路中的数据可为模拟式或数字式，因此该驱动电路并不需包含一模拟/数字转换器。

附图说明

图1为习知PWM法的时序图。

图2为本发明驱动电路的较佳实施例的电路图。

图3为图2中所显示的驱动电路中的反相器的时序图。

图4为图2中所显示的驱动电路中的电容对应于三个具有不同值的数据的电压时间关系图。

图5为本发明驱动电路的另一较佳实施例的电路图。

具体实施方式

首先说明附图中的符号所代表的含义：40、60驱动电路；42反相器；44数据输入电路；46压降电路；62比较器；80有机发光二极管；C电容；T₁第一电晶体；T₂第二电晶体；T₃第三电晶体。

请参阅图2，图2为本发明的驱动电路20的较佳实施例的电路图，驱动电路40是用来驱动一有机发光二极管80。驱动电路40包含一第一电晶体T₁、一反相器42、一数据输入电路44及一压降电路46。第一电晶体T₁是用来控制有机发光二极管80的发光强度，其第一端是连接于一电压源V_dd，其第二端是连接于有机发光二极管80；反相器42的输出端I_out是连接于第一电晶体T₁的控制端T_1c，反相器42的输入端I_in是连接于数据输入电路44的输出端D_out；数据输入电路44是用来输入数据(模拟或数字皆可)；压降电路46连接于数据输入电路44的输出端D_out，用来降低数据输入电路44的输出端D_out的电压。在本发明的实施例中，压降电路46包含一第三电晶体T₃，而数据输入电路44包含一第二电晶体T₂及一电容C，第二电晶体T₂的第一端连接于数据输入电路44的输入端D_in，第二电晶体T₂的第二端连接于数据输入电路44的输出端D_out，电容C的一端连接于数据输入电路44的输出端D_out，第二电晶体T₂的控制端T_2c连接于一选择电压V_scan；反相器42为一互补式电晶体(CMOS)反相器，也就是说，当反相器42的输入端I_in的电压低于互补式电晶体的临界电压V_n时，反相器42的输出端I_out会输出一高电压，反之，反相器42的输出端I_out会输出一低电压；第一电晶体T₁可为一薄膜电晶体(TFT)。

本发明的驱动电路40的运作过程亦如习知PWM法所教导的那样在该数据写入时段将输入数据写入至电容C中，并在数据显示时段将第一电晶体T₁驱动至饱和区以产生一定值电流，并进而使有机发光二极管80产生一定强度光线，而与习知PWM法所教导的不同的是，本发明的驱动电路40的显示时段仅包含一数据写入时段及一数据显示时段。

驱动电路40的运作过程说明如下：当有机发光二极管80被选定时，连接于第二电晶体T₂的控制端T_2c的选择电压V_scan会开启第二电晶体T₂以将第二电晶体T₂的输入端D_in的数据于该数据写入时段中写入至电容C中，也就是电容C会被持续地充电直到电容C的电压(数据输入电路44的输出端D_out、反相器42的输入端I_in的电压)等于该数据的电压。

第三电晶体T₃受控于一调整电压V_adjust，当调整电压V_adjust开启第三电晶体T₃时，压降电路46可视为一输出一定值电流的定值电流源，其可将储存于电容C中的电荷稳定地流出，通过调整调整电压V_adjust可调整该定值电流的大小并相应地改变电容C的放电速率。在数据经由第二电晶体T₂的输入端D_in被输入至电容C的同时，储存于电容C内的电荷会不断地经由开启的第三电晶体T₃流失，然而，经由调整电压V_adjust，可控制数据于该数据写入时段中被写入至电容C的速率高于储存于电容C内的电荷经由第三电晶体T₃流失的速率，所以，电容C于该数据写入时段结束时总是可以储存对应于该数据的电荷。

当电容C的电压(等于数据输入电路44的输出端D_out、反相器42的输入端I_in的电压)因输入于数据输入电路42的输入端D_in的数据的缘故而超过反相器42内的互补式电晶体的临界电压V_n时，反相器42会于其输出端I_out输出一可导通第一电晶体T₁的定值低电压，以使第一电晶体T₁的源极(其是连接于电压源V_dd)与闸极(控制端T_1c)之间维持在一高电压并进而将第一电晶体T₁驱动至饱和区。请参阅图3，图3为本发明的驱动电路40中的反相器42的时序图，当反相器42的输入端I_in的输入电压V_in小于临界电压V_n时，反相器42于其输出端I_out输出一定值高电压，反之，反相器42于其输出端I_out输出该定值低电压。如前所述，运作于饱和区内的同型号薄膜电晶体所产生的电流彼此之间差异甚微，所以本发明的驱动电路40不会因使用不同的薄膜电晶体而产生不同的电流，并进而使得有机发光二极管80产生不同的发光强度。

由于第三电晶体T₃是作为一定值电流源，其可将储存于电容C内的电荷以线性的关系流失，因此，当电容C的电压因第三电晶体T₃的放电作用而下降至低于互补式电晶体的临界电压V_n的电压时，反相器42的输出端I_out的电压就会升至该定值高电压，以关闭第一电晶体T₁，并进而使有机发光二极管80停止发光。由于第三电晶体T₃的定值电流源的作用，有机发光二极管80的发光时间会随输入于数据输入电路44的输入端D_in的数据的不同而有所变化，以达到控制灰阶值。换言之，若该数据较大，电容C就会被充电至较高的电压，具有较高电压值的电容C的电压通过定值电流源的放电作用会经历较久的时间才会降至低于反相器42的互补式电晶体的临界电压V_n的电压，有机发光二极管80的发光时间也会相应地较长；反之，若该数据较小，有机发光二极管80的发光时间也会相应地较短，以达到依据数据的大小以控制有机发光二极管80发光的时间长短。

请参阅图4，图4为当三个具有不同值的数据A、B及C输入于本发明的驱动电路40中的数据输入电路44的输入端D_in，电容C的电压时间关系图。在压降电路46的定值电流放电作用下，电容C的电压会以线性的关系下降，当电容C的电压下降至低于临界电压V_n的电压时，有机发光二极管80停止发光。由图4中可看出，一数据的值越大(如数据A₁)，对应于该数据的电容C的电压下降至低于临界电压V_n的电压所需的时间也越长(T_A1)，而有机发光二极管80的发光时间也相应地越长(灰阶值较大)；反之，对应于数据A₃的电容C的电压下降至低于临界电压V_n的电压所需的时间最短(T_A3)，相应地，有机发光二极管80的发光时间也最短(灰阶值越小)。

本发明的驱动电路40中的反相器42也可替换成一比较器，请参阅图5，图5为本发明的驱动电路60的第二实施例的电路图。图5中的驱动电路60与图2中的驱动电路40的不同点仅在于驱动电路40是包含一反相器42，而驱动电路60则是包含一比较器62。同样地，比较器62的输出端CP_out是连接于第一电晶体T₁的控制端T_1c，而比较器62的第一输入端CP_in1是连接于数据输入电路44的输出端D_out，而比较器62的第二输入端CP_in2则是连接至一参考电压V_ref。当数据输入电路44的输出端D_out的电压是高于参考电压V_ref时，比较器62会于其输出端CP_out输出一低定值电压以导通第一电晶体T₁；反之，比较器62会于其输出端CP_out输出一高定值电压以关闭第一电晶体T₁，并进而使有机发光二极管80停止发光。由于图5中所显示的驱动电路60的运作过程与图2中所显示的驱动电路40的运作过程完全相同，所以于此不再对驱动电路60多加赘述。

相较于习知驱动有机发光二极管发光的驱动电路，本发明的驱动电路40(驱动电路60)利用反相器42(比较器62)使得TFT电晶体T₁运作于饱和区，并利用压降电路46及电容C来控制有机发光二极管80的发光时间。本发明的驱动电路至少具有以下的优点：

1)驱动电路40、60中的TFT电晶体T₁恒运作于饱和区，去除了因TFT电晶体品质不一所造成的受控于相同输入数据的有机发光二极管却发出具有不同强度的光线的困扰；

2)驱动电路40、60依据输入于数据输入电路44的数据的大小控制有机发光二极管80的发光时间的长短，亦即有机发光二极管80的发光时间是正比于该数据的大小，而驱动电路40、60可驱动有发光二极管80呈现无限多组灰阶；

3)等效上，驱动电路40、60于驱动有机发光二极管80时宛如仅包含单一调制区的PWM法，数据是输入于该单一调制区中的数据写入时段，而于该单一调制区中的数据显示时段放电。通过缩小该单一调制区的数据显示时段的长度(不改变该单一调制区的数据写入时段的长度)及改变控制压降电路46所产生的定值电流的调整电压V_adjust可提高有机发光二极管80的工作频率；以及

4)输入于驱动电路40、60中的数据可为模拟式或数字式，因此驱动电路40、60并不如习知PWM驱动电路般需包含一模拟/数字转换器。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡根据本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，都应属本发明专利的涵盖范围。

Claims

1.一种驱动电路，用来驱动有机发光二极管(OLED)，该驱动电路包含：

一第一电晶体，其第一端连接于一电压源，第二端连接于该有机发光二极管；

一反相器，其输出端连接于该第一电晶体的控制端；

一数据输入电路，其输出端连接于该反相器的输入端，该数据输入电路用来输入数据；以及

一压降电路，连接于该数据输入电路的输出端，用来降低该数据输入电路的输出端的电压。

2.如权利要求1所述的驱动电路，其中该第一电晶体为薄膜电晶体(TFT)。

3.如权利要求1所述的驱动电路，其中该反相器为互补式电晶体(CMOS)反相器。

4.如权利要求1所述的驱动电路，其中该数据输入电路包含：

一第二电晶体，其第一端连接于一数据输入端，第二端连接于该数据输入电路的输出端；以及

一电容，其一端连接于该数据输入电路的输出端。

5.如权利要求1所述的驱动电路，其中该压降电路包含一第三电晶体。

6.一种驱动电路，用来驱动有机发光二极管，该驱动电路包含：

一比较器，其第一输入端连接于一参考电压，其输出端连接于该第一电晶体的控制端；

一数据输入电路，其输出端连接于该比较器的第二输入端，该数据输入电路用来输入数据；以及

7.如权利要求6所述的驱动电路，其中该第一电晶体为薄膜电晶体。

8.如权利要求6所述的驱动电路，其中该数据输入电路包含：

一电容，其一端连接于该数据输入电路的输出端。

9.如权利要求6所述的驱动电路，其中该压降电路包含一第三电晶体。