CN1787057A - 有机电致发光器件及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

一种有机电致发光器件包括：位于像素中用于发光的发光器件；用于提供数据电压的数据线；以及连接到发光器件上的驱动晶体管，其中当该驱动晶体管导通以驱动所述发光器件时，施加给发光器件的驱动电压达到电源电压和数据电压之间的差值。

Description

有机电致发光器件及其驱动方法

本非暂时申请要求2004年12月10日提交的韩国专利申请No.10-2004-0103930的权益，在此引用其全部内容作为参考。

技术领域

本发明涉及一种有机电致发光器件，并尤其涉及用于提高图像质量并提供层次丰富的有机电致发光器件及其制造方法。

背景技术

为了替代重量种而且体积大的阴极射线管(CRT)，近来已经研究了多种平板显示器。

该平板显示器的例子有液晶显示器(LCD)、场发射显示器(FED)、等离子体显示面板(PDP)、电致发光显示器等。为了提供增强的显示质量和大屏幕的平板显示器已经进行了许多尝试。

在这些平板显示器中，有机电致发光器件为本身发光的自发光型显示器件。该有机电致发光器件通过采用诸如电子和空穴的载流子激发磷材料显示预定图像。因此，该有机电致发光器件可以在低电压下驱动并具有快速的响应速度。

图1所示为现有技术有机电致发光器件像素结构的电路图。

图1中示出通过电压寻址驱动有机电致发光器件的像素结构。

参照图1，驱动晶体管M1与有机发光二极管连接(OLED)并施加用于发光的驱动电流I_OLED。通过有开关晶体管M2施加的数据电压控制驱动晶体管M1的驱动电流I_OLED量。这样，用于在预定期间维持施加电压的电容器C1连接在驱动晶体管M1的源极和栅极之间。此外，该开关晶体管M2具有连接到栅线Sn的栅极、连接到数据线Dm的源极和连接到驱动晶体管M1的栅极的漏极。

根据具有上述像素结构的有机电致发光器件的操作，该开关晶体管M2通过施加于其栅极的选择信号导通，并且将来自数据线Dm的数据电压施加给驱动晶体管M1的栅极。然后，对应于驱动晶体管M1的栅极和源极之间充电电压V_GS的驱动电流I_OLED流过驱动晶体管M1。该OLED响应驱动电流I_OLED发光。流过OLED的驱动电流表示为：

$\left(I_{\mathrm{OLED}}\right)=\frac{\mathrm{\β}}{2}{(V_{\mathrm{DD}}-V_{\mathrm{DATA}}-|V_{\mathrm{TH}}\left|\right)}^2$

其中I_OLED、V_TH、V_DATA和β分别表示流过该OLED的驱动电流、该晶体管M1的阈值电压、数据电压和常数值。

根据图1的像素结构，将对应于数据电压的驱动电流施加给OLED，然后该OLED响应该施加的驱动电流发光。该施加的数据电压在预定范围内具有多级值以表示层次。

在现有技术的像素结构种，由于制造工序的不均匀会导致薄膜晶体管阈值电压V_th和电子迁移率的偏差。因此，在每个像素中产生发光差异，从而产生图像质量不均匀。因此，图像质量下降。例如，当以3V电压驱动像素的薄膜晶体管时，通过对薄膜晶体管的栅极以12mv(3V/256)的间隔施加电压来表达8位(256)层次。但是，如果由于制造工序的不均匀性导致薄膜晶体管的阈值电压偏差为100mv，则将会降低具有该阈值电压偏差的薄膜晶体管的层次的级别。

发明内容

因此，本发明涉及一种有机电致发光器件及其驱动方法，其基本上可以消除由于现有技术的局限性和不足导致的一个或多个问题。

本发明的目的在于通过缓冲来自外界的OLED驱动电压并发送给像素的内部电路来实现图像质量的均匀性的有机电致发光器件及其驱动方法。

本发明的附加优点和特征将在以下的描述中得以阐明，一部分从说明书中显而易见，或者通过实践本发明来认识它们。本发明的这些优点可通过书面描述及其权利要求以及附图中具体指出的结构来实现和得到。

为了实现上述和其它优点并根据本发明的目的，作为具体而广泛的说明，本发明所提供一种有机电致发光器件包括：位于像素中用于发光的发光器件；用于提供数据电压的数据线；以及连接到发光器件上的驱动晶体管，其中当该驱动晶体管导通以驱动所述发光器件时，施加给发光器件的驱动电压达到电源电压和数据电压之间的差值。

在本发明的另一方面，本发明所提供的有机电致发光器件包括：位于像素中用于发光的发光器件；与发光器件连接用于驱动所述发光器件的驱动晶体管；用于提供数据电压的数据线；连接到数据线上的第一开关元件；连接并位于第一开关元件和驱动晶体管的栅极端之间的电容器；位于所述驱动晶体管栅极和驱动晶体管漏极之间第二开关元件；位于所述发光器件的阳极和阴极其中之一和第一开关元件和电容器之间节点之间的第三开关元件；以及连接到第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件上用于提供扫描信号以选择性地导通第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件的扫描线。

在本发明的另一方面，本发明所提供的用于驱动有机电致发光器件的方法包括：在第一周期通过数据线施加数据电压对数据线和驱动晶体管之间的电容器充入数据电压和驱动晶体管阈值电压之间的差值的电压；并在第二周期通过驱动晶体管和电容器向发光器件施加具有电源电压和数据电压之间差值的驱动电压。

可以理解上述的概括性描述和以下的详细说明均为示例性的和解释性的并旨在提供进一步如权利要求所述的本发明的解释。

附图说明

包含用来提供本发明进一步理解并结合进来组成本申请一部分的附图示出了本发明的实施方案，并和说明书一起用于解释本发明的原理。在图中：

图1所示为现有技术有机电致发光器件的像素结构；

图2所示为根据本发明的实施方式的有机电致发光器件的像素结构电路图；

图3所示为输入/输出电压和图2中的驱动晶体管(T1)的阈值电压之间的关系图；

图4A和4B所示为根据本发明的实施方式的图2中像素结构操作的电路图；以及

图5A到5C所示为根据本发明多个实施方式的有机电致发光器件像素结构的电路图。

具体实施方式

现在详细说明本发明的优选实施方式，其实施例在附图中示出。尽可能的，在整个附图中使用同样的附图标记表示相同或者相似的部件。

有机电致发光器件包括多条数据线、与多条数据线交叉的多条栅线、以矩阵形式在数据线和栅线交叉部分形成的像素，从而限定面板的显示区域。每个像素包括OLED和用于驱动该OLED的像素电路。此外，电源线平行于数据线形成并向每个像素施加预定的电压VDD。

图2所示为根据本发明的实施方式的有机电致发光器件的像素结构电路图。应该注意尽管使用采用n型晶体管的有机电致发光器件来说明本实施方式，但是，本发明也可以将采用诸如P型晶体管或者其他类型晶体管的其他晶体管应用于该有机电致发光器件中。

参照图2，驱动晶体管T1与OLED连接并向用于发光的OLED施加驱动电流。像素结构配置为使得施加给OLED的驱动电流不会受到驱动晶体管T1的阈值电压V_th的影响。即，该OLED驱动电压不会受到该驱动晶体管T1的阈值电压V_th的影响。

具体地，该驱动晶体管T1包括漏极通过开关元件和栅极连接的负增益电路。在该驱动晶体管T1的栅极和数据线之间设置电容器C2。

该驱动晶体管T1和电容器C2构成配置用于缓冲施加给像素内部的驱动电压的缓冲电路。

此外，在数据线和电容器C2之间设置第一开关元件ck1。在驱动晶体管T1的漏极和栅极之间设置第二开关元件ck2。在OLED的阳极和数据线之间设置第三开关元件ck3。

每个开关元件ck1、ck2和ck3均可配置为薄膜晶体管。通过同一逻辑电平操作第一和第二开关元件ck1和ck2。通过和施加给第一和第二开关元件ck1和ck2的逻辑电平相反的逻辑电平操作该第三开关元件ck3。

即，当第一和第二开关元件ck1和ck2导通时，该第三开关元件ck3截止。而且，当第一和第二开关元件ck1和ck2截止时，该第三开关元件ck3导通。

图3所示为输入/输出电压和图2中的驱动晶体管(T1)的阈值电压之间的关系图。图4A和4B所示为根据本发明的实施方式的图2中像素结构操作的电路图。

图4A为当第一和第二开关元件ck1和ck2导通而该第三开关元件ck3截止时的等效电路。

如图4A所示，当第一和第二开关元件ck1和ck2导通时，该驱动晶体管T1的栅极和漏极电压相等。因此，Vout＝Vin＝Vth。这样，电容器C2被充入施加给数据线的数据电压Vdata和栅电压Vin之间的差值。因此，也就是说，该电容器C2的充电电压Vc等于Vdata-Vth。

这里，Vin表示施加给驱动晶体管T1栅极的电压，并且Vout表示施加给驱动晶体管T1漏极的电压。

如图4B所示，当第一和第二开关元件ck1和ck2截止而该第三开关元件ck3导通时，该驱动晶体管T1漏极的电压Vout为电容器C2的充电电压加上阈值电压V_th，因此，[该栅极和漏极连接在一起，得出]V_out＝V_in+V_data-V_th。

该驱动晶体管T1具有负增益结构。因此，如图3所示，栅电压V_in和漏电压V_out成反比。

此外，如图3所示，该驱动晶体管T1的阈值电压V_th由Vout-Vin特性曲线中的反比曲线和按比例的直线的交点确定。

参照图4B，假设施加给驱动晶体管T1漏极的电压V_out’高于从数据线施加的数据电压V_data，则施加给驱动晶体管T1栅极的电压V_in’大于驱动晶体管T1的阈值电压V_th。

即，V_out’-V_data＝V_in’-V_th＞0。

这样，由于V_in’＞V_th，因此V_out’电压降低。

相反，如果施加给驱动晶体管T1的漏极电压V_out’小于从数据线施加的数据电压V_data，则施加给驱动晶体管T1栅极的电压V_in”小于驱动晶体管T1的阈值电压V_th。

即，V_out”-V_data＝V_in”-V_th＜0。

这样，由于V_in”＜V_th，因此V_out”电压提高。

因此，V_out和V_data彼此一致并且最终施加给驱动晶体管T1的电压V_out和施加给数据线的数据电压V_data一致。

因此，最终施加给OLED的驱动电流仅受到VDD和V_data的影响。不同于现有技术，施加给OLED的驱动电流不受到驱动晶体管阈值电压V_th的影响。

在现有技术像素结构中，由于现有技术制造工序的不均匀性导致阈值电压和电子迁移率的偏差。因此，在每个像素中发生发光差异，产生不均匀的图像质量。因此，使图像质量变差。但是，在本发明所示的实施方式中，该阈值电压V_th的偏差将不会影响施加给OLED的驱动电压。因此，流过该OLED的驱动电流由电源电压VDD和数据电压V_data的差值决定。此外，由于该驱动晶体管T1在线性区域工作，因此可以降低电源电压VDD。因此，可以降低功耗并提高薄膜晶体管的可靠性。

图5A到5C所示为有机电致发光器件像素结构的一些实施方式。

参照图5A，驱动晶体管T1包括n型薄膜晶体管(TFT)、以及包括n型TFT的第一、第二和第三开关元件ck1、ck2和ck3。

在本实施方式中，该第一和第二开关元件ck1和ck2响应于从第一栅线施加的第一扫描信号Gate1导通并且从数据线施加的数据电压通过第一开关元件ck1施加给像素电路。

而且，通过来自具有和第一和第二开关元件ck1和ck2逻辑电平相反的逻辑电平的第二栅线的第二扫描信号Gate2操作第三开关元件ck3。例如，当第一扫描信号Gate1为逻辑高电平时，该第二扫描信号Gate2为逻辑低电平。相反，当第一扫描信号Gate1为逻辑低电平时，该第二扫描信号Gate2为逻辑高电平。因此，当第一和第二开关元件ck1和ck2导通时，该第三开关元件ck3截止。当第一和第二开关元件ck1和ck2截止时，该第三开关元件ck3导通。

而且，第三开关元件ck3也可以接收来自第一栅线的反相扫描信号Gate2或者包括与第一和第二开关元件的晶体管类型相反的P型TFT。

即，当第一和第二开关元件ck1和ck2为n型TFT而第三开关元件ck3为P型TFT时，通过和第一、第二和第三开关元件ck1、ck2和ck3一致的扫描信号操作第三开关元件ck3。例如，将逻辑高电平施加给第一、第二和第三开关元件ck1、ck2和ck3，那么第一和第二开关元件ck1和ck2导通，而第三开关元件ck3截止。

参照图5B，在该实施方式中该驱动晶体管T1和开关元件均为与图5A相反的P型TFT。同样地，该第三开关元件ck3可以从第一栅线接收反相的扫描信号Gate2，或者包括与第一和第二开关元件的晶体管类型相反的n型TFT。

即，当第一和第二开关元件ck1和ck2为p型TFT而第三开关元件ck3为n型TFT，以和如上所述一样的方式操作该第三开关元件ck3。

此外，图5C的像素结构和图5A和图5B的一样。在该实施方式中，该驱动晶体管T1包括具有n型TFT和p型TFT的CMOS(互补金属氧化半导体晶体管)型。

由于图5A到5C的像素结构的操作和图3、图4A和图4B的相似，这里不对其进行重复说明。

如所述实施方式所述，通过采用驱动晶体管和具有开关元件的电容器来补偿每个像素中驱动TFT特性的非均匀特性来消除驱动晶体管阈值电压偏差的影响。因此，可以简化电路结构并提高图像质量。

显然，对于熟悉本领域的技术人员来说可以对本发明中进行各种改进和变型。因而，本发明意在覆盖落入由所附权利要求及其等效物限定的本发明中改进和变型。

Claims (27)

1.一种有机电致发光器件，包括：

位于像素中用于发光的发光器件；

用于提供数据电压的数据线；以及

连接到所述发光器件上的驱动晶体管，其中当所述驱动晶体管导通以驱动所述发光器件时，施加给所述发光器件的驱动电压达到电源电压和数据电压之间的差值。

2.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，还包括施加电源电压的电源线。

3.根据权利要求2所述有机电致发光器件，其特征在于，通过电源线向所述发光器件的阳极施加所述电源电压。

4.根据权利要求2所述的有机电致发光器件，其特征在于，通过电源线向所述驱动晶体管的源极施加所述电源电压。

5.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，还包括位于所述数据线和驱动晶体管栅极之间用于存储数据电压和所述驱动晶体管和阈值电压之间差值的电容器。

6.根据权利要求5所述的有机电致发光器件，其特征在于，还包括：

位于所述数据线和所述电容器之间的第一开关元件；

位于所述驱动晶体管栅极和所述驱动晶体管漏极之间的第二开关元件；以及

位于所述发光器件的阳极和阴极其中之一和第一开关元件与所述电容器之间的节点之间的第三开关元件。

7.根据权利要求6所述的有机电致发光器件，其特征在于，在第一周期所述第一开关元件和第二开关元件导通而所述第三开关元件截止从而对所述电容器充入所述数据电压和所述驱动晶体管阈值电压之间的差值的电压，并且在第二周期所述第一开关元件和第二开关元件截止而所述第三开关元件导通从而使所述驱动晶体管的漏极电压达到所述数据电压。

8.根据权利要求6所述的有机电致发光器件，其特征在于，在第一周期所述第一开关元件和第二开关元件导通而第三开关元件截止从而对所述电容器充电，并且在第二周期所述第一开关元件和所述第二开关元件截止而所述第三开关元件导通从而使所述驱动晶体管的漏极电压达到所述电源电压和所述数据电压之间的差值。

9.根据权利要求6所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件的每一个均为薄膜晶体管。

10.根据权利要求9所述有机电致发光器件，其特征在于，还包括连接到所述第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件的栅极用于选择性地导通所述第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件的扫描线。

11.根据权利要求10所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件每一个为p型晶体管和n型晶体管其中之一。

12.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述驱动晶体管为互补金属氧化半导体晶体管。

13.根据权利要求1所述有机电致发光器件，其特征在于，所述发光器件为有机发光二极管。

14.一种有机电致发光器件，包括：

位于像素中用于发光的发光器件；

与所述发光器件连接用于驱动所述发光器件的驱动晶体管；

用于提供数据电压的数据线；

连接到所述数据线上的第一开关元件；

连接并位于所述第一开关元件和所述驱动晶体管的栅极端之间的电容器；

位于所述驱动晶体管栅极和驱动晶体管漏极之间的第二开关元件；

位于所述发光器件的阳极和阴极其中之一和所述第一开关元件与所述电容器之间的节点之间的第三开关元件；以及

连接到所述第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件上用于提供扫描信号以选择性地导通所述第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件的扫描线。

15.根据权利要求14所述的有机电致发光器件，其特征在于，当所述驱动晶体管导通以驱动时，施加到所述发光器件上的驱动电压为所述电源电压和所述数据电压之间的差值。

16.根据权利要求15所述有机电致发光器件，其特征在于，还包括施加所述电源电压的电源线。

17.根据权利要求16所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述电源电压通过电源线施加给发光器件的阳极。

18.根据权利要求16所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述电源电压通过电源线施加给所述驱动晶体管的源极。

19.根据权利要求15所述的有机电致发光器件，其特征在于，在第一周期所述第一开关元件和第二开关元件导通而所述第三开关元件截止从而对所述电容器充入所述数据电压和所述驱动晶体管阈值电压之间的差值的电压，并且在第二周期所述第一开关元件和所述第二开关元件截止而所述第三开关元件导通从而使所述驱动晶体管的漏极电压达到所述数据电压。

20.根据权利要求15所述的有机电致发光器件，其特征在于，在第一周期所述第一开关元件和所述第二开关元件导通而所述第三开关元件截止从而对所述电容器充电，并且在第二周期所述第一开关元件和所述第二开关元件截止而所述第三开关元件导通从而使所述驱动晶体管的漏极电压达到所述数据电压和所述驱动晶体管阈值电压之间的差值。

21.一种用于驱动有机电致发光显示器件的方法，包括：

在第一周期通过数据线施加数据电压以向所述数据线和驱动晶体管之间的电容器充入所述数据电压和驱动晶体管阈值电压之间的差值的电压；并且

在第二周期通过所述驱动晶体管和所述电容器向所述发光器件施加具有电源电压和所述数据电压之间差值的驱动电压。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述施加数据电压以充电电容器的步骤包括：

在第一周期实质性地短路所述驱动晶体管的栅极和漏极；以及

向所述电容器施加数据电压以向所述电容器充入所述数据电压和所述驱动晶体管阈值电压之间的差值的电压。

23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述向所述发光器件施加驱动电压的步骤包括：

在第二周期停止向所述电容器施加所述数据电压；

在所述第二周期停止短路所述驱动晶体管的所述栅极和漏极；以及

在第二周期，实质性地短路所述驱动晶体管的漏极和电容器的与连接到所述驱动晶体管栅极的另一电极相对的一个电极，从而向所述发光器件施加具有电源电压和所述数据电压之间差值的所述驱动电压。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，通过使用扫描信号执行在第二周期所述实质性地短路驱动晶体管栅极和漏极的步骤，所述停止施加所述数据电压的步骤，所述停止所述驱动晶体管的栅极和漏极短路的步骤，以及所述实质性地短路所述驱动晶体管的漏极和所述电容器的一个电极的步骤。

25.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述向发光器件施加驱动电压的步骤包括：

在第二周期，实质性地短路所述驱动晶体管的漏极和所述电容器的与连接到所述驱动晶体管栅极的另一电极相对的一个电极，从而向所述发光器件施加具有电源电压和所述数据电压之间差值的所述驱动电压。

26.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，还包括向所述发光器件的阳极施加所述电源电压。

27.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，还包括向所述驱动晶体管的源极施加所述电源电压。

Images