TW591587B - Current driving device and method of active-type OLED - Google Patents

Description

591587 五、發明說明α) 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種主動式有機發光二極體顯示器之電 流驅動裝置與方法，尤指一種可改善主動式有機發光二極 體面板影像不均勻本發明之資料電流寫入（Current Programmed)之驅動裝置與方法。 【先前技術】 有機發光顯示器（Organic Light Emitting Display ;0LED)依驅動方式可分為被動式（Passive Matrix ; PM0LED)與主動式（Active Matrix ;AM0LED)。而所謂的 主動式驅動OLED(AMOLED)，即是利用薄膜電晶體（Thin Film Transistor ; TFT)，搭配電容儲存訊號，來控制 0LED的亮度灰階表現。 雖然被動式0LED的製作成本及技術門檻較低，卻受制 於驅動方式，解析度無法提高，因此應用產品尺寸侷限於 約5英吋以内，產品將被限制在低解析度小尺寸市場。若 要得到南精細及大畫面則須以主動驅動方式為主，所謂的 主動式驅動是以電容儲存訊號，所以當掃描線掃過後晝素 仍然能保持原有的亮度；至於被動驅動下，只有被掃描線 選擇到的畫素才會被點亮。因此在主動驅動方式下，〇LED 並不需要驅動到非常南的党度’因此可達到較佳的壽命表 現，也可以達成高解析度的需求。0LED結合TFT的技術可 實現主動式驅動0LED，可符合對目前顯示器市場上對於書 面播放的流暢度，以及解析度越來越高要求，充分展現一 0LED上述之優越的特性。

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在玻璃基板上成長TFT的技術，可為非晶石夕（ amorphous silicon ; a-Si)製程與低溫多晶石夕（匕⑽

Temperature p〇ly-siliC0n ; LTPS)製程，LTPS TFT 與 a-Si TFT的最大分別，在於其電性與製程繁簡的差異。 LTPS TFT擁有較高的載子移動率，較高載子移動率意味著 TFT能提供更充份的電流，然而其製程上卻較繁複；而^ S i T F T則反之，雖然a - S i的載子移動率不如l τ p §，但由於 其製程較簡單且成熟’因此在成本上具有不錯的競爭優勢

如是，由於低溫多晶矽（LTPS)製程能力的限制，導致 所製造出來的薄膜電晶體（TFT)元件其臨界電壓（ Threshold Voltage)及電子遷移率（M〇bility)會產生 變異’因此母個T F T元件的特性會有所不同。當驅動系統 使用類比電壓調變方式以表現灰階時，因不同晝素之TFT 之特性不同，所以即使輸入相同之資料（Da ta )電壓訊號 ’卻會使有機發光二極體（0LED )產生不同之輸出電流， 造成顯示面板上不同畫素之有機發光二極體元件（0 LED)發 出之亮度不同。這個現象會使有機發光二極體面板顯示出 灰階不良之影像，嚴重破壞面板影像之均勻性（I mage Uniformity)0 於是，為解決上述面板影像之均勻性之缺點，美國專 利US 6，229，506 『Active Matrix Light Emitting Diode

Pixel Structure And Concomitant Method』，此專利中 有提出一種使用資料電流寫入（Cur rent Programmed )的機;

第6頁 五、發明說明（3) 制，補償TFT元件其臨 子遷移率（M〇bUit 1 電壓（Threshold Voltage )及電 「第3圖所示」，Υ 的變異，以改善影像之均勻性。如 意圖。該電路作說店、國專利⑽6, 229, 50 6之畫素電路示 在掃描時，電ϋ述如下： 體Ν1為載止（0FF )曰曰，1及電晶體Ρ3為導通（on )，電晶 流經電晶體P1，^ +次此時資料線3 1上之資料電流（Lta )會 之電流(ιΡ2)，則；有二不等於流經電晶體P2 放電之動作，复Φ = 電〜（U對儲存元件Cs進行充電或 體P2電流UP2)之差=大小等於資料電流（I如a)與流經電晶 P 2之ΐ :(，丨。儲)i : C電或放電之動作會使流經電晶體 #合一 ΐ β Μ曰大或減^、，而儲存元件CS充電或放電之動 # 、、到當流經電晶體P2之電流大小（Ip2)等於資料 料匕Γί 日;當流經電晶體P2之電流大小⑹等於資 data 寺，此時儲存元件Cs兩端之電壓差正可提 了電晶體P2流通電流（Ip2) #於f料電流（1_)時所需之… 源極、閘極電壓差）。之後將電晶體ρι及電晶體？3截止 (OFF )，即可結束掃描，而進入顯示階段。進入顯示階 丰又之後，使電晶體N1為導通（on )，將電晶體p2之3端（ 源極端）連接至電源供應線（Supply Une)33，由於儲存 兀件Cs兩端之電壓差正可提供電晶體!32流通電流（1^)等於 資料電流（Idata)所需之VSg，所以流經有機發光二極體（ 0LED ) 34之電流會等於流經電晶體p2之電流大小（Ip2)即資 料電流（Idata)大小，而使有機發光二極體3 4發出相對應資

第7頁 591587 五、發明說明（4) 料電流（Idata )大小之亮度。 上述之畫素電路技術之主動 器，其驅動架構如第4圖所示。一"機發光二極體顯示 UFraine=l/60 sec)的起始是晝，框（Fra託）4〇 前晝面框40資料電流的寫入動作第，掃描線開始進行目 存元件CS兩端之電壓差正可提供心』二1，巧二中儲 電流（Idata)時所需之Vsg。第一体^電抓（Ip2) 4於-貝料 如後，會輪由第二條掃描線3二“線32完成寫入動作 流的寫入動作4〇1，而此時第；晝面框4〇資料電 ^ ^ 卞弟條掃描線3 2上之有機發 二 …電流，使 n.,、 另俄赞九—極體π件34作動顯示（

Display ) 402目前晝面之亮度。 二二:条二描上32完成寫入動作401後’會輪由第三條掃 =2進仃目則畫面框40資料電流的寫入動作4〇1，而此 =第二條掃描線上之有機發光二極體元件34會通過相同於 =入資料電流大小之電流，使第二條掃描線32上之有機發 光二極體元件34顯示402目前畫面之亮度。 泣依序一直執行到最後一條掃描線32完成畫面框4〇資料 電机的寫入動作4 〇 1 ’再重頭由第一條掃描線3 2進行下一 晝面框40資料電流的寫入動作4〇1。 但’上述專利須使用Ρ-Type及N-Type之C-TFT LTPS製 程’製程的複雜性會相對提高，增加製造之成本。 【發明内容】 爰是，本發明之主要目的，在於解決上述傳統之缺失

第8頁 591587 五、發明說明（5) ，避免缺失存在，本發明可實現資料電流寫入“““以 Programmed)之驅動方式，以補償薄膜電晶體（TFT)元件其 臨界電壓（Threshold Voltage )及電子遷移率（ 八

Mobility )的變異，達到改善主動式有機發光二極體面板 影像不均勻之現象。同時可節省資料線的數目，只需習知 設計之一半資料線數目’如是，可以節省製造成本。 為達上述之目的，本發明提出之驅動裝置為一兩相鄰 之子畫素（Sub-Pixel )(奇數子畫素和偶數子晝素），每 個子畫素驅動裝置皆包括4個薄膜電晶體（τ h i n f i 1 m Transistor ; TFT)及1 個電容（Capacit〇r);又，每一子晝 素包括一寫入兀件，一切換元件，一驅動元件，一控制元 件，一儲存元件，一發光元件，而驅動線路則包括奇數子 畫素之奇數致能線（Odd Line Enable)，偶數子書素之偶 數致能線（Even Line Enable)，一奇數子畫素和旦偶數子書 素共用之資料線（Data Line) ’ 一掃描線（Scan Line)、一 電源供應線（Supply Line)，一共陰極線（c〇mm〇n Un 【實施方式】 兹有關本發明之詳細内容及技術說明，現配合圖式說 明如下： 請參閱「第1圖所示」，係本發明之裝置示意圖。如 圖所示：本發明提出之驅動裝置為一兩相鄰之子金♦ Sub-Pixel )(奇數子晝素10和偶數子畫素2〇)，每個子* 素驅動裝置皆包括4個薄膜電晶體（Thin FUm Transi 1 ;TFT)及1個電容（Capacitor);奇數子畫素1〇和偶數子畫 591587 五、發明說明（6) 素20各包括一寫入元件τι及T1，，一切換元件T2及T2，，一 驅動元件T3及T3，，一控制元件T4及T4，，一儲存元件C及 C’ ，一發光元件1 1及21 ;而驅動線路則包括奇數子畫素1〇 之奇數致能線（0 d d L i n e E n a b 1 e ) 1 0 1及一電源供應線（

Supply Line)52，偶數子畫素2〇之偶數致能線（£veil Line

Enable)201及一電源供應線52，，一奇數子畫素1〇和偶數 子晝素20共用之資料線（Data Line)50，一掃描線（scan

Line)51 ’ 一共陰極線（c〇mmori Line)53。 其中，該寫入元件Τ1/ΤΓ之源極（source)與資料線5〇 相連接；該切換元件T2/T2,之閘極（gate)與上述寫入元件 Τ1/ΤΓ之閘極（gate)相連接，其源極與資料線5〇相連接 ;該驅動元件T3/T3’之閘極與上述寫入元件”/了丨，之汲極 相連接，其源極與上述電源供應線52/52，相連接；該抑制 元件T4/T4’之閘極與上述掃描線51相連接，其源極^ 奇數致能線101(偶數致能線2〇1)相連接，其汲極盥 換元件Τ2/Τ2,之閘極相連接； ” 4切 3而元件Μ有兩端、端與上述之驅動元件 Λ、^目連接，另一端和上述驅動元件T3/T3， 與寫入元件Τ2/Τ2’之沒極連接處相連接；該發光元件!:極 /21 —端為正極，與上述驅動元件T3/T3，之閘極相連 另一端為負極，與上述共陰極線53相連接。 ， 本發明之驅動架構如「第2圖」所示，係將一 框（Frame)60週期（1Frame = 1/6〇 se〇分成兩個期間，一―面 寫入期間（write Period)6〇1，一為顯示期間（仏仏乂為 591587

Period)602 〇

在寫入期間601，係將共陰極線53升至高電位（Vdd)， 面板上所=的發光元件丨丨及以會停止前一畫面之發亮，並 從第一條掃描線51開始進行目前畫面框6〇資料電流的寫入 動作，使畫素中儲存元件（C及c，）兩端之電壓差正好可提 供驅動元件T3及T3,流通之電流等於資料電流（1“）時所需 之Vsg (源極、閘極電壓差），依序一直執行到最a後一條 掃描線5 1完成資料電流的寫入動作。完成各掃描線卩丨的寫 入期間601之後，再將共陰極線53降至零電位（GND)而進入 顯示期間602，面板上各個畫素中的發光元件丨丨及以會通 過相同於寫入資料電流大小之電流，使顯示器之發光元件 11及21發出目前晝面之亮度。 本發明之動作原理說明如下：在寫入期間6〇1時，由 於共陰極線53升至高電位（Vdd)，發光元件11及21因處於 逆偏壓而無法發亮’流經發光元件1丨及2丨之電流變為零。

所以’ ¥知描線51送出掃描驅動信號時，奇數子畫素 中10之控制元件T4及偶數子畫素2〇之控制元件T4，為導通 ’於是’奇數致能線101上之信號會透過控制元件T4的導 通而使奇數子畫素10中之寫入元件T1及切換元件Τ2導通， 而偶數致能線201上之信號透過控制元件了4，的導通而使偶 數子畫素20中之寫入元件T1，及切換元件Τ2，截止。在此同 時’資料線50上會送出奇數子畫素1〇之資料電流（Idata_Qdd) 又，若此時資料線50上之資料電流（Idata_Qdd)不等於流

591587 五、發明說明（8) 經驅動元件T3之電流（IT3)，則會有一電流（Ic)對儲存元件◦ 進行充電或放電之動作，其電流大小等於資料電流（idata _ )與流經驅動元件T3之電流（IT3)之差。儲存元件C充電或放 電之動作會使流經驅動元件Τ3之電流（ΙΤ3)增大或減少，而 儲存元件C充電或放電之動作會一直持續到當流經驅動元 件Τ3之電流大小（ΙΤ3)等於資料電流（Idata c)dd)之時。而，當 流經驅動元件T 3之電流大小（IT3)等於資料電流（ldata_Qdd)之 時，此時儲存元件C兩端之電壓差正可提供驅動元件T 3流 通電流（IT3)等於資料電流（Idata ()dd)時所需之VSg 〇 接下來，奇數致能線1 〇 1上之信號會透過控制元件T4 的導通而使奇數子畫素1〇中之寫入元件T1及切換元件72截 止；而偶數致能線201上之信號透過控制元件T4，的導通而 使偶數子晝素20中之寫入元件T1，及切換元件T2，導通。在 此同時，資料線50上會送出偶數子晝素2〇之資料電流（ I data一 odd ) 〇 若此時資料線5 0上之資料電流（丨 ）不等於流經驅

動元件T3之電流（In，），則會有一電流（I。）對儲存元件 C進行充電或放電之動作，其電流大小等於資料電流（ Idata—even)與流經驅動元件73,之電流（之差。儲存元件 C，放L之動作會使流經τ3,之電流增大成減少 驅動元之I 5電或放電之動作會-直持續到當流經 之電 大小（ΙΤ3,）等於 ）之時 。而，當流經驅動元株+泰 貝科電"比Udata_even + 助凡件Τ3之電流大)算於資料電流 此寺儲存70件C，兩端之電壓差疋可杈

第12頁 591587 五、發明說明（9) 供驅動70件T3’流通電流（Ιτ3,)等於資料電流（1(}心時所 需之Vsg’ 。 _ 完成各掃描線5 1的寫入之後，再將共陰極線5 3降至零 電位（gnd)而進入顯示期間60 2，使發光元件丨丨及21處於順 偏壓而導通發亮，由於儲存元件“及以，兩端之電壓差正 可提供驅動元件Τ3及Τ3’流通電流等於資料電流時所需之 Vsg及Vsg ’所以面板上各個畫素中的發光元件11及21會 通過相同於寫入資料之電流大小的電流，使顯示器之發光 元件11及21發出目前畫面所需之亮度。

綜合以上之說明，主動式有機發光二極體之電流驅動 裝置，具有以下之優點： (1)本發明技術可實現資料電流寫入（Current Programmed)之驅動方式，以補償薄膜電晶體（TFT)元件其 臨界電壓（Threshold Voltage)及電子遷移率（

Mobility )的變異，達到改善主動式有機發光二極體面板 影像不均勻之現象。 (2 )本發明技術可卽省資料線5 〇的數目，只需習知設 計之一半資料線5 0數目，如是，可以節省電路成本、降低

模組系統壓合（Bonding)製造成本、增加模組系統連接之一 強健性（Robustness)等。 (3) 本發明技術不須使用P — Type及N — Type之c — LTPS製程，製造之成本可以降低。 (4) 本發明技術會使有機發光二極體元件在操作 一段時間處於逆偏壓之情況，在這種操作模式^ 、1 』增加

第13頁 591587 五、發明說明（ίο) 有機發光二極體元件使用之壽命。 上述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本 發明實施之範圍。即凡依本發明申請專利範圍所做的均等 變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

第14頁 591587 圖式簡單說明 【圖式簡單說明】 第1圖，係本發明之裝置示意圖。 第2圖，係第1圖之驅動架構。 第3圖，係美國專利US 6, 229, 50 6之畫素電路示意圖 第4圖，係第3圖之驅動架構。 【圖式之標號說明】 切換元件Τ2、Τ2’ 控制元件Τ4、Τ4’ 奇數子晝素1 0 偶數子畫素2 0 偶數致能線2 0 1 資料線31、50 電源供應線3 3、5 2 晝面框（Frame)40 、 顯示4 0 2 寫入期間6 0 1 、52, 60 寫入元件T1、Τ Γ 驅動元件T 3、T 3 ’ 儲存元件Cs、C、C’ 發光元件Π、21 奇數致能線1 0 1 電晶體 PI 、 Ρ2 、 Ρ3 、 Ν1 掃描線3 2、5 1 有機發光二極體 34 寫入動作4 0 1 共陰極線5 3 顯示期間6 0 2

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Claims (1)

1. 六 接 '申請專利範圍 /裝置"'利種/Λ式有機發光二極體之電流駆動裝置，該驅 ; —兩相鄰之子畫素（奇數子晝素和偶數子畫素 奇數子子畫素驅動裝置係包括： 偶數子二ί之奇數致能線； _. 素之偶數致能線； -掃ϊ Ϊ畫素和偶數子畫素共用之資料線； —寫入i —電源供應線；一共陰極線； ; …該寫入元件之源極(_叫與資料線相連 一驅動_ π 連接其源極與資料線相連接； 相連:=極;::電元:=與上述寫上件之汲極 上述切換元件之閉極相連接；致此線）相連接，其汲極與 件源極相連接，另"儲：：：，兩#’ -端與上述之驅動元 之汲極連接處相連接；°述驅動兀件之問極與寫入元件 之閘:: 端為正極，與上述驅動元件 2、如申請專利範圍第;項二：3二陰極線相連接。 之電流驅動裝置，其中，該产述之主動式有機發光二極體 591587 六、申請專利範圍 3、 如申請專利範圍第1項所述之主動 之電流驅動裝置，其中，該切換元件1有機發光二極體 4、 如申請專利範圍第1項所述之主動=~薄膜電晶體。 之電流驅動裝置，其中，該驅動元件二2機發光二極體 5、 如申請專利範圍第丨項所述之主動^ :薄膜電晶體。 之電流驅動裝置，#中，該控制元件J :發光二極體 6、 如申請專利範圍第〗項所述之主薄膜電晶體。 ^ ^ ^ ^ ^ w甘士 乩主動式有機發光二極體 之電教驅動裝置，其中，該儲存元件係 (Storage Capacitor)。 辟存電合 7、 一種主動式有機發光二極體之電流驅動亥 動方法包括： '念^驅 驅動時將一個畫面框週期分成兩個期間，一為寫入期間 ，一為顯示期間； ” " 在寫入期間，係將共陰極線升至高電位（Vdd )，面板上 所有的發光元件會停止前一畫面之發亮，並從第一條掃描 線開始進行目前晝面框資料電流的寫入動作，使晝素中儲 存元件兩端之電壓差正好可提供驅動元件及流通之電流等 於資料電流（I data)時所需之Vsg (源極、閘極電壓差）； 完成各掃描線的寫入期間之後，再將共陰極線降至零電 位（GND )而進入顯示期間，面板上各個晝素中的發光元件 會通過相同於寫入資料電流大小之電流，使顯示器之發光 元件發出畫面所需之亮度。

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