CN1677465A - 预充电致发光面板的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种预充电致发光显示器的装置和方法，其中存储电容可以在期望的时间内预充。在该装置中，一像素矩阵包括在由多条栅极线GL和多条数据线DL交叉限定的每一区域内设置的多个像素PE，所述像素具有连接到第一电压源的EL单元和连接到栅极线和数据线并位于第二电压源和EL单元之间的单元驱动器；一预充装置，所述预充装置使用一预充电压将包括在单元驱动器中的存储电容预充为第一预充电压，然后在提供数据信号之前的预充周期内悬置数据线，从而通过放电所述存储电容中的第一预充电压获得第二预充电压。

Description

预充电致发光面板的设备和方法
本发明要求享有2004年3月31日在韩国递交的韩国专利申请No.P2004-22123的利益，该申请在此引用以供本申请用作参考。
技术领域
本发明涉及一种电致发光显示器(ELD)，更具体地说，涉及一种预充电致发光显示器的设备和方法，其中存储电容可以在期望的时间内预充。
背景技术
近来，能够克服阴极射线管(CRT)的缺点且重量轻、体积小的各种平板显示装置已经闪亮出现，这些平板显示装置包括液晶显示器(LCD)、场致发光显示器(FED)、等离子显示板(PDP)和电致发光(EL)显示板等。
这些显示装置中的EL显示板是一种能够通过电子和空穴复合而发射一磷光物质的自发光型装置。EL显示板通常分为采用无机化合物作为磷光物质的无机EL装置和采用有机化合物作为磷光物质的有机EL显示装置。与其它显示装置不同，这种EL显示板可以由低驱动电压(例如，10V)驱动，并且由于其自身发光的特性而具有很好的声誉。而且，与LCD不同，EL显示板由于不需要背光可以做成很薄的厚度。由于EL显示板具有许多与LCD相比的优点，比如更宽的视角、更快的响应时间等，EL显示板已经成为划时代的显示装置。
有机EL装置由电子注入层、电子载流子层、发光层、空穴载流子层和空穴注入层组成。在该有机EL装置中，当预定的电压提供在阳极和阴极之间时，由阴极产生的电子经电子注入层和电子载流子层注入到发光层，同时，由阳极产生的空穴经空穴注入层和空穴载流子层注入到发光层。这样，发光层通过由电子载流子层和空穴载流子层注入的电子和空穴复合而发光。
参照图1，使用上述的有机EL装置的有源矩阵型EL显示板包括：像素矩阵20，其包括多个像素PE，设置在由多条栅极线GL和多条数据线DL交叉限定的每一像素区内；栅极驱动器22，用于驱动像素矩阵20的栅极线GL以及数据驱动器24，用于驱动像素矩阵20的数据线DL。
在扫描脉冲提供给栅极线GL时，每一像素PE从数据线DL接收视频数据信号(以后简称为“数据信号”)，从而产生对应于数据信号的光。
为此，如图2所示，每一像素PE包括其阴极连接到地电压源GND的EL单元OLED和用于驱动EL单元OLED且连接在栅极线GL、数据线DL、电源VDD和EL单元OLED的阳极之间的单元驱动器16。
所述单元驱动器16包括：连接到电压提供线VDD的第一开关薄膜晶体管(TFT)T1，连接在电压提供线VDD和EL单元OLED阳极之间的用于形成第一TFT T1的镜像电路的第二TFT T2，连接在数据线DL和第一TFT T1之间并由栅极线GL控制的第三开关TFT T3，连接在第三TFT T3和第一与第二TFT T1与T2的栅极之间并由栅极线GL控制的第四开关TFT T4以及连接在电压提供线VDD和第一与第二TFT T1与T2的栅极之间的存储电容Cst。
如果扫描脉冲提供给栅极线GL，第三和第四TFT T3和T4导通，同时将数据线DL上的数据信号(即，电流信号)提供给第一与第二TFT T1与T2的栅极，从而将用于驱动第一和第二TFT T1和T2的驱动电压充电到存储电容Cst。这样，对应于存储在存储电容Cst中的驱动电压的电流流入第一TFT T1，第二TFT T2复制第一TFT T1中的电流并提供给EL单元OLED，从而使得EL单元发射与提供的电流成比例的光。而且，即使第三和第四开关TFT T3和T4截止，充在存储电容Cst中的驱动电压在下一帧数据信号到来之前，使第一和第二TFT T1和T2仍能提供一定的电流，从而维持EL单元OLED发光。
栅极驱动器22提供扫描脉冲，以顺序驱动栅极线GL1到GLm。
在通过电流陷电路(current sink circuit)施加扫描脉冲时，数据驱动器24的数据提供器28将数据信号即电流信号提供给数据线DL。此时，由于数据提供器28使用很小的电流，将存储电容Cst充电到期望的驱动电压需要很长时间。这样，当欲通过减少驱动电压和电源VDD之间的压差来实现低灰度级显示，因为需要提供给存储电容Cst大电流，所以将存储电容Cst充电为低灰度级的驱动电压变得困难。
为了解决低灰度级充电问题，数据驱动器24还包括一预充装置26。预充装置26在数据信号提供给数据线DL1到DLn之前将一预充信号预充到每一像素PE的存储电容Cst，从而减少了低灰度级驱动电压的充电时间。
更具体地，如图3所示，在低电压扫描脉冲提供给第k条栅极线GLk的时间间隔内，在数据提供器28提供数据信号IDk之前预充装置26提供一预充信号P，从而在第k条水平线上给存储电容Cst预充。然后，在扫描脉冲提供给第k+1条栅极线GLk+1的时间间隔内，在提供数据信号IDk+1之前预充装置26提供一预充信号P，从而也在第k+1条水平线上预充存储电容Cst。
这样，预充装置26通过使用电流源、电压源或悬置法给每一像素PE的存储电容Cst预充。
首先，如果预充装置26使用电流源法，就必须知道精确的电容值以将数据线DL和存储电容Cst预充到期望的电压值。然而，由于不可能精确测量数据线DL中的寄生电容，电流源法不可行。
第二，如果预充装置26使用电压源法，可以将一定的电压提供给存储电容Cst。但是，由于面板的电源提供线VDD中产生的压降，实际预充到存储电容Cst中的电压随着存储电容Cst的位置不同而不同。
第三，在预充装置26的悬置法中，悬置数据线DL，使用每一像素的放电电流将存储电容Cst预充为期望电压。理论上，悬置法可以预充存储电容而与电压提供线VDD上的压降无关。然而，实际上，由于彼此以二极管连接的EL单元OLED的电阻很大，不可能在预充时间间隔内通过大约几百nA的小放电电流有效地将电荷放电到数据线DL上，所以，悬置法仍然存在问题。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种预充电致发光显示板的方法和设备，其中存储电容可以在期望的时间内预充。
本发明的另一个目的是提供一种预充电致发光显示板的方法和设备，其中存储电容可以均衡地预充而与存储电容的位置无关。
本发明的再一目的是使用上述预充方法和设备驱动电致发光显示板的方法和设备。
为了实现这些目的和其他优点，按照本发明一方面的电致发光显示板的预充设备由以下部分组成：一像素矩阵，所述像素矩阵包括多个像素PE，设置在由多条栅极线GL和多条数据线DL交叉限定的每一像素区内，所述像素具有连接到第一电压源的EL单元；和单元驱动器，连接到栅极线和数据线并位于第二电压源和EL单元之间；一预充装置，所述预充装置使用一预充电压将包括在单元驱动器中的存储电容预充为第一预充电压，然后在提供数据信号之前的预充周期内悬置数据线，从而通过所述存储电容中的第一预充电压放电而获得第二预充电压。
在预充装置中，单元驱动器包括：用于在第二电压源和EL单元之间形成电流镜像的第一和第二薄膜晶体管，并且在所述第一和第二薄膜晶体管的栅极和用于提供所述第二电压的第二电压提供线之间连接有所述的存储电容；连接在数据线和第一薄膜晶体管之间并由栅极线控制的第三薄膜晶体管；以及连接在第三薄膜晶体管和存储电容之间的第四薄膜晶体管。
这里，所述第二预充电压为第一薄膜晶体管的阈值电压。
所述预充电压低于一电压差(VDD-Vf-Vth)，所述电压差为考虑压降(Vf)而提供给每一像素的第二提供电压(VDD-Vf)与第一薄膜晶体管的阈值电压(Vth)之间的差值。
预充装置包括：第一开关，在所述预充周期内，在提供数据信号的数据提供器和数据线之间打开；以及第二开关，在所述预充周期的第一预充间隔内将所述预充电压提供给数据线。
在所述预充周期的第二预充间隔内，第一和第二开截止开，从而悬置数据线。
所述第二预充间隔长于所述第一预充间隔。
按照本发明另一方面的电致发光(EL)显示板的预充方法包括：第一预充间隔，使用一预充电压，将连接到数据线和提供有扫描脉冲的栅极线的每一像素的存储电容预充为第一预充电压；以及第二预充间隔，悬置数据线以通过存储电容中的第一预充电压放电而获得第二预充电压。
在该方法中，EL显示板包括：多个EL单元，设置在由多条栅极线GL和多条数据线DL交叉限定的像素区域内并连接到第一电压源；一单元驱动器，连接在栅极线、数据线、第二电压源和EL单元之间，所述单元驱动器具有第一和第二薄膜晶体管，用于在第二电压源和EL单元之间形成电流镜像，并且使存储电容连接在用于提供所述第二电压的第二电压提供线和栅极之间；第三薄膜晶体管，连接在数据线和第一薄膜晶体管之间并由栅极线控制；以及第四薄膜晶体管，连接在第三薄膜晶体管和存储电容之间，其中所述第二预充电压为第一薄膜晶体管的阈值电压。
在该方法中，所述预充电压低于一电压差(VDD-Vf-Vth)，所述电压差为考虑压降(Vf)而提供给每一像素的第二提供电压(VDD-Vf)与第一薄膜晶体管的阈值电压(Vth)之间的差值。
所述第二预充间隔长于所述第一预充间隔。
按照本发明再一方面的一种电致发光(EL)显示板的预充设备，包括预充装置，用于对每一像素的存储电容预充，所述像素连接到提供有扫描脉冲的栅极线，在数据信号提供给存储电容之前至少通过预充周期的两个步骤。
按照本发明再一方面的一种电致发光(EL)显示板的预充方法，包括对每一像素的存储电容预充的步骤，所述像素连接到提供有扫描脉冲的栅极线，在数据信号提供给存储电容之前至少通过预充周期的两个步骤。
附图说明
本申请所包含的附图用于进一步理解本发明，其与说明书相结合并构成说明书的一部分，所述附图表示本发明的实施例并与说明书一起解释本发明的原理。附图中：
图1示出了传统电致发光显示板结构的示意性方框图；
图2示出了图1所示的每一像素的详细电路图；
图3示出了用于解释图1所示的电致发光显示板的预充方法的驱动波形图；
图4示出了按照本发明一实施例的包括有预充设备的电致发光显示板结构的电路图；
图5示出了用于解释图4所示的电致发光显示板的预充方法的驱动波形图；
图6示出了相对表示预充到连接到第一和第N条栅极线的像素的存储电容的电压的波形图。
具体实施方式
现在将详细说明在附图中表示的本发明的优选实施例。
此后，将通过附图4到6对本发明的优选实施例详细描述。
图4示出了按照本发明一实施例的包括有预充设备的电致发光显示板部分结构的电路图，图5示出了用于解释按照本发明一实施例的预充方法的驱动波形图。
参照图4，EL显示板包括：像素矩阵50，其包括在由多条栅极线GL和多条数据线DL交叉限定的每一区域内设置的多个像素PE，用于驱动像素矩阵50的栅极线GL的栅极驱动器(未示出)以及用于驱动像素矩阵50的数据线DL的数据驱动器40。
在扫描脉冲提供给栅极线GL时，每一像素PE从数据线DL接收视频数据信号(以后简称为“数据信号”)，从而产生对应于数据信号的光。
为此，每一像素PE包括其阴极连接到地电压源GND的EL单元OLED和用于驱动EL单元OLED且连接在栅极线GL、数据线DL、电源VDD和EL单元OLED的阳极之间的单元驱动器54。
所述单元驱动器54包括：连接到电压提供线VDD的第一开关薄膜晶体管(TFT)T1，连接在电压提供线VDD和EL单元OLED阳极之间的用于形成第一TFT T1的镜像电路的第二TFT T2，连接在数据线DL和第一TFT T1之间并由栅极线GL控制的第三开关TFT T3，连接在第三TFT T3和第一与第二TFT T1与T2的栅极之间并由栅极线GL控制的第四开关TFT T4以及连接在电压提供线VDD和第一与第二TFT T1与T2的栅极之间的存储电容Cst。
如果扫描脉冲提供给栅极线GL，第三和第四TFT T3和T4导通，同时将数据线DL上的数据信号(即，电流信号)提供给第一与第二TFT T1与T2的栅极，从而将用于驱动第一和第二TFT T1和T2的驱动电压充到存储电容Cst。这样，对应于存储在存储电容Cst中的驱动电压的电流流入第一TFT T1，第二TFT T2复制流第一TFT T1中的电流并提供给EL单元OLED，从而使得EL单元发射与提供的电流成比例的光。而且，即使第三和第四开关TFT T3和T4截止，充在存储电容Cst中的驱动电压在下一帧数据信号到来之前，使第一和第二TFT T1和T2仍能提供一定的电流，从而维持EL单元OLED发光。
栅极驱动器提供扫描脉冲，以顺序驱动栅极线GL1到GLm。
数据驱动器40包括用于将数据信号提供给数据线DL的数据提供器42以及在提供数据信号之前给每一像素PE预充的存储电容Cst的预充装置44。
在通过电流陷电路施加扫描脉冲时，数据提供器42将数据信号即电流信号ID提供给数据线DL。
在扫描脉冲提供给栅极线GL的每一时间间隔，在数据提供器42提供数据信号ID之前，预充装置44通过两步预充的方法将存储电容Cst预充为期望的驱动电压。例如，如图5所示，在低电压扫描脉冲提供给第k条栅极线GLk的时间间隔，在数据提供器42提供数据信号IDk之前，预充装置44通过第一预充步骤P1和第二预充步骤P2在第k条水平线上预充存储电容。然后，在扫描脉冲提供给第k+1条栅极线GLk+1的时间间隔，在提供数据信号IDk+1之前，预充装置44也通过第一预充步骤P1和第二预充步骤P2在第k+1条水平线上预充存储电容Cst。
更具体地，预充装置44采用在第一预充步骤P1悬置预充电压Vpc、在第二预充步骤P2悬置数据线DL的方案。为此，预充装置44包括：响应第一控制信号LOAD，在预充周期使数据提供器42和数据线DL开路(making an open)的第一开关SW1；以及响应第二控制信号PCE，将预充电压Vpc提供给数据线DL的第二开关SW2。
如图5所示，在扫描脉冲提供给每一条栅极线GLk+1和GLk的时间间隔而且第一控制信号LOAD处于低电平时，第一开关SW1在预充周期使数据提供器42和数据线DL之间开路。
如图5所示，在第一预充周期P1，第二控制信号PCE处于高电平时，第二开关SW2在第一预充步骤P1将一定的预充电压Vpc提供给数据线DL。这样，预充装置44给连接到数据线DL和提供扫描脉冲的栅极线GLk和GLk+1的每一像素PE的存储电容预充。此时，存储电容Cst预充的电源VDD与预充电压Vpc之间的电压差值(VDD-Vpc)。这里，预充电压Vpc低于最终预充的目标电压以补偿电压提供线上VDD的压降。
接着，在第二预充周期P2，随着响应第一和第二控制信号LOAD和PCE，第一和第二开关SW1和SW2各自截止，数据线DL处于悬置状态。这样，存储在相应像素PE的存储电容中的电压(VDD-Vpc)通过第一TFT T1向电压提供线VDD放电。结果，预充在存储电容Cst中的电压最后变成每一像素的电源VDD与第一TFT T1的阈值电压之间的电压差(VDD-Vth)。这样，即使电压提供线VDD随着像素PE的位置不同而产生压降，每一存储电容Cst预充一比提供给每一像素的电源VDD低第一TFT T1的阈值电压Vth的电压，从而补偿了电源VDD的压降。换句话说，存储电容Cst可以预充一恒定电压，而与每一像素的位置即电源VDD的压降无关。
例如，如图6所示，连接到第一条栅极线GL1的每一像素PE的存储电容Cst，通过上述的第一和第二预充步骤P1和P2，预充一电源VDD和第一TFT T1的阈值电压Vth之间的压差(VDD-Vth)而几乎没有任何压降。而且，连接到第n条栅极线GLn的每一像素PE的存储电容Cst，通过上述的第一和第二预充步骤P1和P2，预充一具有压降的电压(VDD-Vf)和第一TFT T1的阈值电压Vth之间的压差{(VDD-Vth)-Vth}。这样，连接到第一条栅极线GL1的像素PE的存储电容以及连接到第n条栅极线GLn的像素PE的存储电容Cst预充一比提供给每一像素的电源VDD低第一TFT T1的阈值电压Vth的电压，而与电压提供线VDD的压降无关，从而补偿电源VDD的压降。
而且，如图6所示，在第一预充周期P1，存储电容Cst通过预充电压Vpc预充为一接近最终预充电压的电压值，从而可能通过悬置法，在预定的第二预充周期P2内将电荷放电到数据线DL上。这里，预充电压Vpc低于最终预充的目标电压(即，VDD-Vf-Vth)，从而补偿电源VDD的压降。这样，为了充分放电，使用悬置法的第二预充周期P2比使用预充电压Vpc的第一预充周期P1长些。
如上所述，按照本发明，借助预充电压和悬置法，可以使用一恒值电压预充而与电压提供线的压降无关。而且，按照本发明，在使用悬置法之前，预充电压值接近于最终预充电压，从而可以在预定的时间内充分放电以达到目标预充电压。
尽管如上述的，通过附图所示的实施例解释了本发明，但是本领域的普通技术人员应该理解，本发明并不局限于所述实施例，无需脱离本发明的原理和范围还能对本发明的作出各种各样的修改和变更。因此，本发明意在覆盖权利要求书及其等效物范围内的修改和变更。

Claims (13)

1.一种电致发光显示板的预充装置，包括：
一像素矩阵，包括设置在由多条栅极线GL和多条数据线DL交叉限定的像素区的多个像素PE，所述像素具有连接到第一电压源的电致发光EL单元和连接到栅极线和数据线并位于第二电压源和EL单元之间的单元驱动器；以及
一预充装置，用于使用一预充电压源将包括在单元驱动器中的存储电容预充为第一预充电压，然后在提供数据信号之前的预充周期内悬置数据线，从而通过所述存储电容中的第一预充电压放电而获得第二预充电压。
2.按照权利要求1所述的预充装置，其特征在于，所述单元驱动器包括：
第一和第二薄膜晶体管，用于在第二电压源和EL单元之间形成电流镜像，并且使所述存储电容连接在用于提供所述第二电压的第二电压提供线和其栅极之间；
第三薄膜晶体管，连接在数据线和由栅极线控制的第一薄膜晶体管之间；以及，
第四薄膜晶体管，连接在第三薄膜晶体管和存储电容之间。
3.按照权利要求2所述的预充装置，其特征在于，所述第二预充电压为第一薄膜晶体管的阈值电压。
4.按照权利要求3所述的预充装置，其特征在于，所述预充电压低于一电压差(VDD-Vf-Vth)，所述电压差为考虑压降(Vf)而提供给每一像素的第二提供电压(VDD-Vf)与第一薄膜晶体管的阈值电压(Vth)之间的差值。
5.按照权利要求1所述的预充装置，其特征在于，所述预充装置包括：
第一开关，用于在所述预充周期内，在提供所述数据信号的数据提供器和数据线之间开路；以及
第二开关，用于在所述预充周期的第一预充间隔内，将所述预充电压提供给数据线。
6.按照权利要求5所述的预充装置，其特征在于，在所述预充周期的第二预充间隔内，第一和第二开截止开，从而悬置数据线。
7.按照权利要求6所述的预充装置，其特征在于，所述第二预充间隔长于所述第一预充间隔。
8.一种电致发光(EL)显示板的预充方法，包括：
第一预充间隔，使用一预充电压，将连接到数据线和提供有扫描脉冲的栅极线的每一像素的存储电容预充为第一预充电压；以及
第二预充间隔，悬置数据线以通过存储电容中的第一预充电压放电而获得第二预充电压。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，所述EL显示板包括：
多个EL单元，设置在由多条栅极线GL和多条数据线DL交叉限定的像素区内并连接到第一电压源；
一单元驱动器，连接在栅极线、数据线、第二电压源和EL单元之间，所述单元驱动器具有第一和第二薄膜晶体管，用于在第二电压源和EL单元之间形成电流镜像，并且使存储电容连接在用于提供所述第二电压的第二电压提供线和栅极之间；
第三薄膜晶体管，连接在数据线和第一薄膜晶体管之间并由栅极线控制；以及第四薄膜晶体管，连接在第三薄膜晶体管和存储电容之间；
其中，所述第二预充电压为第一薄膜晶体管的阈值电压。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，所述预充电压低于一电压差(VDD-Vf-Vth)，所述电压差为考虑压降(Vf)而提供给每一像素的第二提供电压(VDD-Vf)与第一薄膜晶体管的阈值电压(Vth)之间的差值。
11.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二预充间隔长于所述第一预充间隔。
12.一种电致发光(EL)显示板的预充装置，包括：
多个预充装置，用于给每一像素的存储电容预充，所述像素连接到提供扫描脉冲的栅极线，在数据信号提供给存储电容之前至少通过预充周期两个步骤。
13.一种电致发光(EL)显示板的预充方法，包括：
给每一像素的存储电容预充，所述像素连接到提供有扫描脉冲的栅极线，在数据信号提供给存储电容之前至少通过预充周期的两个步骤。
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