TWI289288B - Method for driving organic light emitting diodes - Google Patents

Description

1289288 曰 修正 案號 9207923 五、發明說明（1) 發明所屬之技術領域 本發明係相關於一古μ ^ em 體之方法 ·++· , . Α Λ 有機發光二極體（organic light itting diode， 〇LEm ， ^ ^ . ’尤指一種驅動該有機發光二極 先前技術 由於具有面党度、椒 锖剂笠很科 七德枚决反應速度、大視角、自發光、

Diode，0LED)已漸漸 體（〇rganiC Light Emitting qγ 土 成為構成顯示裝置的發光元件中之 :^ :迎者之一。，機發光二極體為-種電流驅動元 ί访ί ^調整流經一有機發光二極體的電流之大小可控 1以幾發光二極體之發光亮度（亦稱灰階值）。 習知調整流經一有機發光二極體之電流的大小以控 ‘该有，發光二極體之發光亮度的方法，係透過調整一 ，接於該有機發光二極體之薄膜電晶體（TFT，具有體積 '專=優點）的閘極端之電壓以控制流經該有機發光二極體 ^，流’並進而控制該有機發光二極體之發光亮度，該 ^膜電晶體與該有機發光二極體共同形成一主動式顯示 單元。該薄膜電晶體之閘極與源極間之電位差越大，流 經，有機發光二極體之電流就越強，該有機發光二極體 所呈現的灰階值也就越大；反之，該薄膜電晶體之閘極 與源極間之電位差越小，流經該有機發光二極體之電流

第5頁 1289288 、： t_^92107923 ______色月 日 修正 五、發明說明（2) 〜〜 就越弱，该有機發光二極體所呈現的灰階值也就越小。 在該f膜電晶體驅動該有機發光二極體發光之過程 _二=惟该有機發光二極體之品質良窳會影響該主動式 =單凡之顯像效果，該薄膜電晶體的壽命長短更是攸 /邊主動式顯示單元能否長時間運作的關鍵因素。請參 厂，一’圖一為習知一主動式顯示單元1 0之電路圖。顯 =^凡10包含一 P型薄膜（PM〇s)電晶體T及一牟接於PM〇s =晶體1Ά有機發光二極體80。PMOS電晶體T &源極、閑 烬^汲極係分別連接於一第一電壓源v dd、一控制電壓源v 有機發光二極體8 0之陽極，而有機發光二極體8 〇之陰 極則連接至一第二電壓源v ss。 ^當控制電壓源V所產生之電壓使PMOS電晶體閉 日π ’ PMOS電晶體τ不會產生電流，而串接於PM〇s電晶體τ ^ =有機發光二極體80也因此不會發光；反之，當控制電 壓源V所產生之電壓足以開啟pM〇S電晶體Τ聘，pM〇S電晶 體T就會導通一使有機發光二極體8 〇發光之電流。由於有 機發光二極體8 0原本就是用來發光之電子元件，所以 P Μ 0 S電晶體T !會長期流通一使有機發光二極體8 〇發光之電 流。母當P Μ 0 S電晶體T有電流通過時，ρ μ 〇 s電晶體T \中之 電流載子（電洞）會順著一第一電場E夂方向從PM0S電晶體 Τ Θ源極流向P Μ 0 S電晶體T良汲極，而這些電洞中會有少 部分的電洞堆積在PMOS電晶體τ之源極與閘極之間，長此 以往’這些堆積在ρ Μ 0 S電晶體τ &源極與閘極之間的電洞

1289288 ^ ___________案號 92107923______________争一—一J__^ 一一一」廷----------------- 五、發明說明（3) 會造成PMOS電晶體T彖臨界電壓V th下降。 請參考式一， I d=K (v gs-V th)2(式一）， 式一為流經PMOS電晶體T冬電流I與PMOS電晶體閘極 與源極間之電位差V gA PM0S電晶體Τ冬臨界電壓V t澗之關 係式。由式一中可看出，當PM0S電晶體T A閘極與源極間 之電位差Vg不變時，流經PM0S電晶體TA電流會隨著PM0S 電晶體T &臨界電壓V 上升而減少。因此’受控於一定 值電壓（PM0S電晶體T &閘極與源極間之電位前Vg為一定 值）之PM0S電晶體T所流通之電流會隨著時間的消逝而遞 減，並進而導致有機發光二極體8 0之發光亮度越來越 弱0 圖一中所顯示之主動式顯示單元1 〇係包含一 PM0S電 晶體TV而一 N型金屬氧化半導體（NM0S)電晶體也可代替 PM0S電晶體Τ用來控制主動式顯示單元1 〇中之有機發光二 極體8 0之發光亮度。請參閱圖二，圖二為習知另一主動 式發光二極體20之電路圖。顯示單元20包含一 NM0S電晶 體Τ及一串接於NM0S電晶體τ之有機發光二極體82。NM0S 電晶體Τ☆源極、閘極及汲極係分別連接於第二電壓源 V ss、控制電壓源V及有機發光二極體8 2之陰極，而有機發 光二極體8 2之陽極則連接至第一電壓源v dd。 同樣地’當控制電壓源丨所產生之電壓使NM〇s電晶體 T·閉時’ NM0S電晶體τ不會產生電流，而串接於關os電

1289288 「___________________案號92107923_______年月日 赶 五、發明說明（4) ~ 晶體T炙有機發光二極體8 2也因此不會發光；反之，當控 制電壓源V所產生之電壓足以開啟NMOS電晶體T聘，NMOS 電晶體T 2就會導通使有機發光二極體8 2發光之電流。每當 NMOS電晶體T有電流通過時，NMOS電晶體T2中之電流載^ (電子）會順著一第二電場Ε &方向從NMOS電晶體Τ &源極 向Ν Μ 0 S電晶體Τ表没極，而這些電子中會有少部分的電 子堆積在NMOS電晶體Τ炙源極與閘極之間，長此以往，這 些堆積在NMOS電晶體Τ之源極與閘極之間的電子會造成 NMOS電晶體臨界電壓VtlJL升。 請參考式二， rd二K(Vgs+Vth)2(式二）， 式二為流經NMOS電晶體.TA電流I與NMOS電晶體TA閘極 與源極間之電位差Vg^ NMOS電晶體T炙臨界電壓Vt岡之關 係式。由式二中可看出，當NMOS電晶體ΊΆ閘極與源極間 之電位差Vg不變時，流經NMOS電晶體電流會隨著NMOS 電晶體Τ Α臨界電壓V #下降而減少。因此，受控於一定 值電壓（NMOS電晶體T义閘極與源極間之電位前V j —定 值）之NMOS電晶體T所導通之電流會隨著時間的消逝而遞 減’並進而導致有機發光二極體8 2之發光亮度越來越 弱0 發明内容 因此本發明之主要目的在於提供一種驅動有機發光 一極體之方法，以解決習知技術之缺點。

1289288 _______________案號 92107923___________生______3________^__________赫______________________

I I五、發明說明（5) 根據本發明之申請專利範圍，本發明係揭露一種驅 動一有機發光二極體之方法，該方法包含下列步驟：（a) 提供一第一金屬氧化半導體（MOS)電晶體，其第一端係連 接於該有機發光二極體，第二端係連接於一第一電壓 源；（b )提供一電容，其第一端係連接於該第一金屬氧化 半導體電晶體之閘極；（c )提供一第二金屬氧化半導體電 晶體，其第一端係用來輸入資料，第二端係連接於該電 容之第一端；（d)開啟該第二金屬氧化半導體電晶體以將 資料由該第二金屬氧化半導體電晶體之第一端傳輸至該 第二金屬氧化半導體電晶體之第二端；以及（e)於執行步 驟（d)後，關閉該第二金屬氧化半導體電晶.體，並依序調 整該電容之第二端之電壓至一第一電位及異於該第一電 位之第二電位以使該電容之第一端的電位得以控制流經 該有機發光二極體之電流。 由於本發明之方法係於該有機發光二極體因該第一 金屬氧化半導體電晶體之開啟而導通之電流而發光時， 改變連接於該第一金屬氧化半導體電晶體會閘極之電容 的第二端之電壓以減少累積於該第一金屬氧化半導體電 晶體之電荷量，以避免該第一金屬氧化半導體電晶體之 臨界電壓Vth之改變，並相應地維持該有機發光二極體之 亮度恒定。 實施方式

1289288 _________« 五、發明說明（6) 92107923 . '—~~ s 〜---月 日 修正 請參閱圖三，圖二炎4* π 體Μ驅動電路一驅動發^二極 PMO^曰# Τ 、一 @ 驅動電路4〇包含一第一

♦曰曰曰〜1Ρ 弟—Mos電晶體Τ及一電容〇第一 PMOS =ί二Ρΐΐιίςί曰2係連接於有機發光二極體84之陽極， ν .兩六厂^日二且/义第二端係連接於一第一電壓源

Tdd，屯 '，广二端係連接於第一 PMOS電晶體Τ &閘極 第1P:’M而。二^二仏端係連接於—第一參考電壓源Vlref; 式輸入端^係用來輸入資料，第二MOS電 :ΐ f ΐ °Ut係連接於電容匕第一端，而第二電晶 Ϊ Al Wl接於—選擇電壓源V^。第一 PM〇S電晶 體T 1P可為一溥.膜電晶體。 兩本务明驅+動電路4 0之運作過程說明如下：控制選擇 =f源Vsca持續產生一開啟第二電晶體T夂電壓以使第二 二曰Γ 7 T ^，人端D #資料得以傳輸至第二電晶體T A輸 兩=out(電谷C之第—端），直到電容⑽第一端（第一 pM〇s :曰曰體T A閘極端^^之電壓等於該資料之資料電壓^‘ ，士 ’此時，導通於第一 PM0S電晶體ΤΑ用來控制有機 %光一極=84之發光亮度之電流會隨著第一 pM〇s電晶體 丁㈣閘極端T 1P&電壓（電容上的第一端之電壓、資料電壓 V data)之不同^而^有所改變。也就是說，該資料的資料電壓 ^dat趙低’電&容C的第一端之電壓就越低、第一 pM〇s電晶 體T 1柏閘^端T lpA電壓也越低，較高的第一 PMOS電晶體 τ㈣間極端T 1P&電壓會使第一 pM〇s電晶體τ :筹通較大的

第10頁 1289288 案號 92107923 年 月 曰 修正 五、發明說明（7) 電流，並進而使得有機發光二極體8 4產生具有較大發光 亮度之光線，以達成驅動電路4 0依據該資料（資料電壓 V data)之大小以調整有機發光二極體8 4之發光亮度之功 能。 dat ( 在電容C的第一端之電壓等於該資料之資料電壓V 後，控制選擇電壓源V sca產生一關閉第二電晶體T A電壓 以關閉第二電晶體T 2，並依序調整第一參考電壓源V lre冬 電壓。請參考圖四，圖四為本發明之驅動電路40中之第 一參考電壓源V lre象時序圖，第一參考電壓源V lre於時間t 〇 至時間t及時間t在時間t產生一第一電壓V i，而於時間12 至時間t產生一第二電壓V 2，圖四.中所顯示之t di系同時於 或略遲於控制選擇電壓源V sca產生該開啟第二電晶體T钓 電壓之時間點，而圖四中所顯示之t係等於控制選擇電壓 源V sca在生該關閉弟二電晶體T的電壓之時間點。電容C的 第一端與第二端之間的電位差於時間t時係等於資料電壓 vdat減去第一電壓Vi，由於第二電晶體T於時間後係處 於關閉的狀態，因此儲存於電容C的第一端之電荷無處流 失，電容C的第一端與第二端之間的電位差會保持一定。 當連接於電容C的第二端之第一參考電壓源V lre於時間t禹 時間t及時間t函時間t產生第一電壓V時，電容C的第一 端（第一 PMOS電晶體T㈤閘極端T 1Pg)之電壓係等於資料電 壓v data，另一方面，當第一參考電壓源V lre於時間t在時間 t產生第二電壓V持，電容C的第一端之電壓係等於資料 電壓V data+ (第二電壓V 2-第一電壓V i)。於電容C之第一端所

第11頁 1289288 ___________________案號92107923 _________________年 月__一_日修正___________________________ |五、發明說明（8) k加之電壓（第二電壓V2-第一電壓V〇等於在第一 PMOS電 1 晶體T 1P^源極（第二端）與閘極端T 1P&間形一具有與電場 方向相反方向之電場E3，電場E3可使堆積於第一 PMOS 電晶體T 1P^源極與閘極端T 1P凋的電洞之數量減少，以使 第一 PMOS電晶體Tip之臨界電壓Vth不會改變，以維持有 機發光二極體84之亮度，如此，供給相同Vgs時，仍有固 定之有機發光二極體8 4之驅動電流。 圖四中所顯示之第一參考電壓源V lre彖時序圖中第一 參考電壓源V lre係於時間t晷時間t產生較有較高電位之 第二電壓V 2，當然，第一參考電壓源V lre也可於其它時段 產生第二電壓V 2。請參閱圖五及圖六，圖五及圖六為另二 第一參考電壓源V lre象時序圖。依據圖五所顯示之時序 圖，第一參考電壓源V lre係於時間t至時間t產生第二電 壓V 2，而於其餘時間產生第一電壓V !，所以於時間t至時 間t將通過第一 PMOS電晶體T if電流會小於時間t在時間 ΐ通過第一 PMOS電晶體T 1P^電流；依據圖六所顧示之時序 圖，第一參考電壓源V lre係於時間t至時間t產生第二電 壓V 2，而於其餘時間產生第一電壓V !，所以於時間t函時 間t通過第一 PMOS電晶體T i A電流會小於時間t眞時間13 通過第一 PMOS電晶體T 1P^電流。 由於一有機發光二極體所呈現的灰階值之大小係相 關於流經該有機發光二極體的電流之強弱，流經該有機 發光二極體的電流越強，該有機發光二極體所呈現的灰

第12頁 1289288

1289288 __________________________案號 92107923__________壬________η______Q________________魅-__________________________ |五、發明說明（10) 端D 資料得以傳輸至第二電晶體T式輸出端D QUt(電容C 之第一端），直到電容C的第一端（第一 NMOS電晶體T 1N^閘 極端T 1Ng)之電壓等於該資料之資料電壓V dat為止，此時， 通過第一 NMOS電晶體Tlt^用來控制有機發光二極體86之 發光強度之電流會隨著第一 NMOS電晶體T 閘極端T 1Nf 電壓（電容C的第一端之電壓、資料電壓V data)之不同而有 所改變。也就是說’該貢料的資料電壓V dat趙局，電容C 的第一端之電壓就越高、第一 NMOS電晶體T丨約閘極端T 1Ng 之電壓也越高，較高的第一 NMOS電晶體T旧閘極端T 1Nf 電壓會使第一 NMOS電晶體T i挦以通過較大的電流，並進 而使得有機發光二極體8 6產生具有較大發光亮度之光 線，以達成驅動電路6 0依據該資料之大小以調整有機發 光二極體8 6之發光亮度之功能。 在電容C的第一端之電壓等於該資料之資料電壓V data 後，控制選擇電壓源V sca於時間ΐ產生一關閉第二電晶體 電壓以關閉第二電晶體Τ2，並依序調整第二參考電壓 源V 電壓。電容C的第一端與第二端之間的電位差於 時間t聘等於資料電壓V dat減去第一電壓Vi，由於第二電 晶體T於時間t &後係處於關閉的狀態，因此儲存於電容 C的第一端之電荷無處流失，電容C的第一端與第二端之 間的電位差會保持一定。當連接於電容C的第二端之第二 參考電壓源V 2re於時間t至時間t及時間t禹時間t產生第 一電壓V跨，電容C的第一端（第一 NMOS電晶體1\約閘極端 T 1Ng)之電壓係等於資料電壓V data，另一方面，當第二參考 1289288 ---------------_案號92107923________年 月 日 一修正 五、發明說明（11) =壓源V 2re於時間t函時間t產生第二電壓V捋，電容C的 第一端之電壓係等於資料電壓vdata+(第二電壓v2—第一電壓 i Υ、ι)。於電容C之第一端所減少之電壓（第一電壓v「第二電 壓V2)等於在第一 NMOS電晶體T#源極（第二端）與閘極端 τ 1A間形一具有與電場e妁方向相反方向之電場e 4，電場 可使堆積於第一 NMOS電晶體T #源極與閘極端τ 1N/fl的 電子之數量減少，以排除累積於第一 NM〇s電晶體T1N，並 避免第一 NMOS電晶體TIN之臨界電壓Vth之改變，並相應 地維持有機發光二極體之亮度恒定。 相較於習知驅動有機發光二極體之方法，本發明之 方法係於有機發光二極體84 ( 86 )因第一 PMOS電晶體T 1P(第 一 NMOS電晶體T1N)之開啟而導通之電流而發光時，改變連 接於第一 PMOS電晶體TW閘極端T1Pg(第一 NMOS電晶體TW 閘極端T 1Ng)之電容C的第二端之電壓，以減少流經第一 PMOS電晶體τ1Ρ(第一 NMOS電晶體T1N)之電流，以減少第一 PM0S電晶體T1P(第一 NMOS電晶體T1N)之耗損，並進而提昇 有機發光二極體84 ( 86 )之使用時間，本發明之TFT於長期 驅動下，不會有臨界電壓V t h之變化，而不會使有機發光 一極體之亮度衰減。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申 睛專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明專利 之涵蓋範圍。

第15頁 1289288 ________________________________案號 92107923___________________』__________日____________________________________________ i圖式簡單說明 圖式之簡單說明 圖一為習知一主動式顯示單元之電路圖 圖二為習知另一主動式顯示單元之電路圖。 圖三為本發明一驅動一有機發光二極體之驅動電路 之電路圖。 圖四為圖三所顯示之驅動電路中之第一參考電壓源 之第一時序圖。 圖五為圖三所顯示之驅動電路中之第一參考電壓源 之第二時序圖。 圖六為圖三所顯示之驅動電路中之第一參考電壓源 之第三時序圖。 圖七為本發明另一驅動一有機發光二極體之驅動電 路之電路圖。 圖八為圖三所顯示之驅動電路中之第一參考電壓源 之第一時序圖。 圖九為圖三所顯示之驅動電路中之第一參考電壓源 之第二時序圖。 圖十為圖三所顯示之驅動電路中之第一參考電壓源 之第三時序圖。 圖式之符號說明 1 0、2 0 主動式顯示單元

第16頁 1289288 _____________案號 92107923________________毛——η_______a_________修正 圖式簡單說明 40^ 60 80> 82^ 84 % 86 Tip τ 2N Vdd 第一 電 壓 源 Vc 控制 電 壓 源 驅動電路 有機發光二極體C電容 第一 PMOS電晶體T1PMOS電晶體 第一 NMOS電晶體T2NMOS電晶體 V ss第二電壓源

Claims (1)

1. 年 月 曰 修正 六、申請專利範圍 1. 一種驅動有機發光二極體（OLED)之方法，其包含下 列步驟： (a)提供一第一金屬氧化半導體（MOS)電晶體，其第 一端係連接於有機發光二極體，第二端係連接於一第一 電壓源； (b )提供一電容，其第一端係連接於該第一金屬氧化 半導體電晶體之閘極； (c )提供一第二金屬氧化半導體電晶體，其第一端係 用來輸入資料，第二端係連接於該電容之第一端； (d)開啟該第二金屬氧化半導體電晶體以將資料由該 第二金屬氧化半導體電晶體之第一端傳輸至該第二金屬 氧化半導體電晶體之第二端；以及 (e )於執行步驟（d)後，關閉該第二金屬氧化半導體 電晶體，並依序調整該電容之第二端之電壓至一第一電 位及異於該第一電位之第二電位以使該電容之第一端的 電位改變以除去累積於該第二Μ 0 S之載子（c a r r i e r )。 2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一電位 係低於該第二電位。 3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一電位 係高於該第二電位。 4 . 如申請專利範圍第1項所述之方法，其於步驟（e )調

   第18頁 1289288 _________________ 案號92107923__________________芏_____^____________日修正_________________ |六、申請專利範圍 |整該電容之第二端的電壓至該第二電位後，再將該電容 之第二端的電壓調整至該第一電位。 5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一金屬 氧化半導體電晶體為一薄膜電晶體（TFT)。 6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一金屬 氧化半導體電晶體為一 P型金屬氧化半導體電晶體。 7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一金屬 氧化半導體電晶體為一 N型金屬氧化半導體電晶體。

   I 第19頁 1289288 案號92107923 年月日 f 厂 I六、指定代表圖 I (一）、本案代表圖為：第 三 圖 (二）、本案代表圖之元件代表符號簡單說明 4 0 驅動電路 8 4 有機發光二極體 C 電容 TIP 第一 PMOS電晶體