TWI421834B - 有機二極體顯示面板的驅動方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種發光二極體顯示面板的驅動技術，且特別是有關於可以修補驅動電晶體的臨界電壓的技術。
顯示面板有多種設計，而發光二極體顯示面板是其中一種，其畫素本身會主動發光以顯示影像的色彩。
發光二極體顯示面板的畫素設計上一般都是使用二顆電晶體與一顆電容去搭配。圖1A繪示習用的一種畫素電路示意圖。參閱圖1A，畫素發光二極體一般是以有機發光二極體(OLED)來顯示影像，其灰階度是依照流經的電流大小來決定。電晶體T1作為開關，由掃描訊號(Scan)來控制，資料訊號(Data)經過開關電晶體T1，連接到驅動電晶體(T2)的閘極端以開啟此驅動電晶體(T2)，其依資料訊號(Data)的大小會決定電流大小，以產生灰階度。電容連接於驅動電晶體(T2)的閘極端與汲極端之間，且汲極端連接到一系統電壓Vdd。驅動電晶體(T2)的源極端連接到有機發光二極體(OLED)，且更連接到一地電壓。由於驅動電晶體(T2)長時間開啟，會產生臨界電壓的漂移，而使灰階度也隨之漂移，無法正確顯示所要的灰階度。
一般而言，除了電容與作為開關之用的一顆電晶體(T1)比較無特性漂移考慮因素之外，對於驅動發光二極體的驅動電晶體(T2)而言，其臨界電壓的漂移可以導致同一筆從外部驅動IC送入的資料電壓造成驅入發光二極體不同的電流。當發光二極體是以其導通電流作為發光亮度的函式而言，畫素的亮度會隨時間而偏離原本設定的灰階亮度。
圖1B繪示習用的另一種畫素電路示意圖。參閱圖1B，為了解決上述問題，圖1A的傳統電路是藉由另一顆電晶體(T3)送入一頻率同於掃描線之週期時脈(Clock)以將電容所存的資料放電掉(discharge)，如此可以為驅動電晶體(T2)爭取一段非驅動時間，以避免驅動有嚴重的臨界電壓偏移(threshold voltage shifting)。
於上述的電路設計而言，需要增加顆電晶體(T3)，也因此增加製程難度和成本，
本發明提供一種發光二極體顯示面板的驅動方法，在不大幅改變製程與增加成本的前提下，僅從驅動方法來對薄膜電晶體(TFT)進行臨界電壓補償，以改善臨界電壓漂移這種現象。
本發明又提供一種發光二極體顯示面板的驅動方法，用補償一驅動電晶體的一臨界電壓。該驅動電晶體有一閘極端耦接於一資料輸入端，一源極端藉由一發光二極體耦接於一陰極端，以及一汲極端耦接於一系統電壓端。驅動方法包括：於一影像顯示完畢後，插入一個黑影像；於插入該黑影像期間，施加一正電壓給該陰極端以關閉該發光二極體；由該閘極端到該源極端產生一負偏壓，使該閘極的電壓小於該源極端。
於所述之發光二極體顯示面板的驅動方法的一實施例，例如其中產生該負偏壓是藉由一維持電容連接於該汲極端與該閘極端之間，依照該汲極端與該閘極端的施加電壓可以維持該負偏壓。
於所述之發光二極體顯示面板的驅動方法的一實施例，例如其中在產生該負偏壓的一最後階段，更將閘極端斷開，且汲極端的電壓比一系統電壓小。
於所述之發光二極體顯示面板的驅動方法的一實施例，例如其中最後階段的汲極端的電壓是零電壓。
本發明又提供一種發光二極體顯示面板的驅動方法，用於操作一驅動電路。驅動電路包括：一驅動電晶體，有一閘極端，一汲極端以及與一源極端，該汲極端接收一系統電壓，該源極端有一電壓，該閘極端耦接於一資料輸入端；一發光二極體，連接於該源極端以及一陰極端之間，其中該陰極端接收一陰極電壓訊號，具有一第一狀態電壓與一第二狀態電壓，該第二狀態電壓用以關閉該發光二極體；以及一維持電容，連接於該閘極端與該汲極端之間。
於所述之發光二極體顯示面板的驅動方法的一實施例，例如其中在該閘極端與該資料輸入端斷開時，該系統電壓改變到零電壓。
於所述之發光二極體顯示面板的驅動方法的一實施例，例如其中將該閘極端與該資料輸入端斷開的方法包括一開關電晶體，由一掃描訊號控制。
於所述之發光二極體顯示面板的驅動方法的一實施例，例如其中在插入一黑影像的期間依序分為一第一狀態，一第二狀態與一第三狀態，以進行以下步驟：在該第一狀態時，該資料輸入端輸入一高準位電壓，使該維持電容處於一最小偏壓；在該第二狀態時，該資料輸入端輸入一低準位電壓，使該產生該負偏壓給該維持電容；以及在該第三狀態時，該資料輸入端與該閘極端斷開，且將該汲極端的該系統電壓變為一較小值的電壓，其中該維持電容的該負偏壓仍維持。
於所述之發光二極體顯示面板的驅動方法的一實施例，例如其中在該第三狀態時，該汲極端的電壓是零電壓。
於所述之發光二極體顯示面板的驅動方法的一實施例，例如其中在該第二狀態時，該低準位電壓是零電壓。
於所述之發光二極體顯示面板的驅動方法的一實施例，例如其中該陰極電壓訊號的該第一狀態電壓是零電壓。
於所述之發光二極體顯示面板的驅動方法的一實施例，例如其中該陰極電壓訊號的該第二狀態電壓是足夠大以防止該發光二極體的漏電流。
於所述之發光二極體顯示面板的驅動方法的一實施例，例如其中該黑影像的插入是依照一設定時間進行。
前述驅動方法基本上包括了於影像顯示過程中插入一黑影像，其中陰極電壓訊號由第一狀態電壓改變為第二狀態電壓以關閉該發光二極體；由該閘極端到該汲極端，產生一負偏壓給該維持電容；以及於產生該負偏壓給該維持電容後將該閘極端與該資料輸入端斷開。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
本發明提出發光二極體顯示面板的電路驅動方法，可以適用於現有的畫素驅動電路，而藉由驅動的方法，來補償驅動電晶體的臨界電壓。以下舉一些實施例來說明本發明，但是本發明不僅限於所舉實施例，且實施例之間也可以適當相互結合。
圖2繪示本發明探討驅動電晶體的臨界電壓所採用的電晶體電路示意圖。參閱圖2，採用的驅動電晶體例如是薄膜電晶體。驅動電晶體的汲極端連接到一系統高電壓(OLED_VDD)。驅動電晶體的閘極端耦接到資料輸入端接收資料訊號V_Data。驅動電晶體的源極端耦接到陰極端(Cathode)，例如源極端經由被驅動的一發光二極體連接到陰極端。此陰極端不是在一固定地電壓，而可以改變成為正電壓。
經過實驗結果得知，當操作使驅動電晶體的Vgs為一個負電壓的情況下，其可以有效的抑制臨界電壓Vth的漂移。實驗的測試波型如圖3所示，其V_Data和Cathode訊號的電壓皆為0~8伏特之間，而操作頻率為65Hz為例進行測試。
圖3繪示依據圖2電路的測試，其臨界電壓Vth的漂移值ΔVth，隨時間的變化。參閱圖3，從實際量測出臨界電壓變化的情形，其中實線org為未加入負電壓而在正常接地的情形，虛點線test1和虛線test2為分別加入測試波型，針對不同的試片所得的結果。從結果得知在加入補償波型之後的臨界電壓Vth的變化量改變甚小。換句或說，從陰極加入正電壓所造成的Vgs的壓差，使得驅動電晶體的臨界電壓可以被補償。經此驗證後，本發明提出發光二極體顯示面板的驅動方法。
圖4繪示依據本發明一實施例，發光二極體顯示面板的驅動電路示意圖。參閱圖4，發光二極體顯示面板的驅動電路，包括一驅動電晶體100、一發光二極體102、一維持電容108。驅動電晶體100有一閘極端，一汲極端以及與一源極端。汲極端接收一系統電壓106，例如是VDD。源極端依照電晶體特性會有一電壓，接近於驅動電晶體100的一臨界電壓Vth。閘極端有一電壓V_G耦接於一資料輸入端110以接收資料訊號V_data。於此，閘極端與資料輸入端110之間也會有如圖1中的開關電晶體T1由掃描訊號(Scan)所控制，其是習知的設計不予詳述。
又，發光二極體102連接於源極端以及陰極端104之間。於此需要注意的是，陰極端104接收一陰極電壓訊號，其不是在一固定的地電壓，而是具有一第一狀態電壓與一第二狀態電壓。第二狀態電壓在預定的時間啟動，用以關閉該發光二極體。另外，維持電容108連接於驅動電晶體100的閘極端與汲極端之間。
以下描述操作機制。圖5繪示依據本發明一實施例，針對圖4的電路的訊號的電壓波形圖。圖6繪示依據本發明一實施例，在圖5中的四個狀態的示意圖。參閱圖5與圖6，於本發明，當要進行臨界電壓補償時會插入一黑影像，即是無影像資料輸出。於此黑影像期間進行臨界電壓修補，而不會影響影像內容。由於黑影像期間很短，不會對人眼產生實質可區分反應，因此不會實質上影響影像顯示品質。至於亮度的些微變化不致於造成影像量度的表現。而插入黑影像的時機也可以有彈性改變，例如經過幾個影像圖框後，才執行一次。本實施例如是在一個影像圖框的後段插黑影像期間進行操作。
對於驅動電晶體100上的操作區間，可以分為四個狀態區間200、202、204、206，分別是四個狀態1~4。狀態區間200是正常顯示狀態。驅動電晶體100的閘極端接收影像的資料訊號V_DATA，其電壓V_G隨之變化。閘極端的電壓對應四個狀態的變化如訊號V_G所示。
在狀態1時，陰極端(Cathode)的電壓維持在地電壓，即為0V。對應圖6(a)，驅動電晶體100的閘極端藉由資料輸入端110接收資料訊號V_DATA。驅動電晶體100的汲極端是在系統高電壓，例如8V。驅動電晶體100的源極端的電壓大致上維持在一電壓，例如是4V，一般是接近OLED 102的臨界電壓。
當要進行臨界電壓修補時，電壓訊號會改變，而為了不使這些電壓改變錯誤的影像顯示內容，先將發光二極體關閉，即是插入黑影像，其可藉由在陰極端(Cathode)輸入比源極電壓高的一正電壓，例如是其允許的最大值V_Cathode Max，其例如是20V。此陰極端的電壓是造成發光二極體的逆向偏壓，因此被關閉，而電壓值20V遠大於源極端的4V是為了避免發光二極體上的漏電流。
本發明在插入黑影像的期間又分為狀態2、狀態3、狀態4的三個狀態，如區間202、204、206所示。對應狀態2的電壓狀態可更參考圖6(b)所示。在狀態2，資料輸入端110的資料訊號V_DATA升高到一正電壓，例如是系統電壓，即是8V，其例如也是系統的最大電壓，如圖5所示的V_Data_Max，其目的也是為了產生最大的汲極電壓。此作用會把維持電容放電，因此例如得到零壓差。
接著在狀態3，同時參考圖6(c)，資料訊號V_DATA的電壓改變為0V。此時Vgs的壓差以此實施例的條件是Vgs=-4V。如此已達到至少一些程度的負向偏壓，可以調整補償驅動電晶體100的臨界電壓的偏移。然而，資料訊號V_DATA的電壓改變為0V的方式僅是一實施例，如果改變成負電壓，則Vgs的負偏壓會更大，但是0V是最簡單的方式，不會耗電。
在狀態4，同時參考圖6(d)，將驅動電晶體100的資料輸入端110斷開，以x表示。要斷開驅動電晶體100的資料輸入端110可以利用掃描訊號(Scan)將開關電晶體關閉，造成不導通，因此與維持電容連接的閘極端變為浮置狀態。另外，汲極端也從系統高電壓轉變為零電壓。此時，由於維持電容仍維持原本的壓差，因此閘極端被拉到負電位-8V。於此狀態4，由於僅是簡單的電壓改變到0V，反應速度快。此時Vgs=(-8V)-(4V)=-12V，相對於狀態3的Vgs=-4V可以同時達到更大負偏壓的Vgs=-12V，其臨界電壓的補償效率更大。
於本發明的驅動方法的更一實施例，產生負偏壓是藉由維持電容連接於汲極端與閘極端之間，而依照汲極端與閘極端的施加電壓可以維持該負偏壓。也就是說，本發明無需更動傳統的維持電容的設計即可達到。其中操作電壓僅是較佳實施例，其原則是在插入黑畫面的期間，藉由輸入電壓使Vgs產生足夠大的負偏壓來補償驅動電晶體的臨界電壓，而不限定特定的方法。
本發明所驅動的發光二極體，例如可以包括有機發光二極體(OLED)，也可以為高分子發光二極體(PLED)。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．驅動電晶體
102．．．發光二極體
104．．．陰極端
106．．．系統電壓
108．．．維持電容
110．．．資料輸入端
200~206．．．狀態區間200、202、204、206
圖1A繪示習用的一種發光二極體驅動電路示意圖。
圖1B繪示習用的另一種發光二極體驅動電路示意圖。
圖2繪示本發明探討驅動電晶體的臨界電壓所採用的電晶體電路示意圖。
圖3繪示依據圖2電路的測試，其臨界電壓Vth的漂移值ΔVth，隨時間的變化。
圖4繪示依據本發明一實施例，發光二極體顯示面板的驅動電路示意圖。
圖5繪示依據本發明一實施例，針對圖4的電路的訊號的電壓波形圖。
圖6繪示依據本發明一實施例，在圖5中的四個狀態的示意圖。
200~206．．．狀態區間
Claims (16)
- 一種發光二極體顯示面板的驅動方法，用補償一驅動電晶體的一臨界電壓，該驅動電晶體有一閘極端耦接於一資料輸入端，一源極端藉由一發光二極體耦接於一陰極端，以及一汲極端耦接於一系統電壓端，該方法包括：於一影像顯示完畢後，插入一個黑影像；於插入該黑影像期間，施加一正電壓給該陰極端以對該發光二極體產生一逆向偏壓，且關閉該發光二極體；以及由該閘極端到該源極端產生一負偏壓，使該閘極的電壓小於該源極端。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體顯示面板的驅動方法，其中產生該負偏壓是藉由一維持電容連接於該汲極端與該閘極端之間，依照該汲極端與該閘極端的施加電壓可以維持該負偏壓。
- 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體顯示面板的驅動方法，其中在產生該負偏壓的一最後階段，更將該閘極端斷開，且該汲極端的電壓比一系統電壓小。
- 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體顯示面板的驅動方法，其中該最後階段的汲極端的電壓是零電壓。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體顯示面板的驅動方法，其中該發光二極體為有機發光二極體(OLED)，也可以為高分子發光二極體(PLED)。
- 一種發光二極體顯示面板的驅動方法，用於操作一 驅動電路，該驅動電路包括：一驅動電晶體，有一閘極端，一汲極端以及與一源極端，該汲極端接收一系統電壓，該源極端有一電壓，該閘極端耦接於一資料輸入端；一發光二極體，連接於該源極端以及一陰極端之間，其中該陰極端接收一陰極電壓訊號，具有一第一狀態電壓與一第二狀態電壓，該第二狀態電壓對該發光二極體產生逆向偏壓，用以關閉該發光二極體；以及一維持電容，連接於該閘極端與該汲極端之間，該驅動方法包括：於影像顯示過程中，插入一黑影像，其中該陰極電壓訊號由該第一狀態電壓改變為該第二狀態電壓以關閉該發光二極體；由該閘極端到該汲極端，產生一負偏壓給該維持電容；以及於產生該負偏壓給該維持電容後將該閘極端與該資料輸入端斷開。
- 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體顯示面板的驅動方法，其中在該閘極端與該資料輸入端斷開時，該系統電壓改變到零電壓。
- 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體顯示面板的驅動方法，其中將該閘極端與該資料輸入端斷開的方法包括一開關電晶體，由一掃描訊號控制。
- 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體顯示面 板的驅動方法，其中在插入一黑影像的期間依序分為一第一狀態，一第二狀態與一第三狀態，以進行以下步驟：在該第一狀態時，該資料輸入端輸入一高準位電壓，使該維持電容處於一最小偏壓；在該第二狀態時，該資料輸入端輸入一低準位電壓，使該產生該負偏壓給該維持電容；以及在該第三狀態時，該資料輸入端與該閘極端斷開，且將該汲極端的該系統電壓變為一較小值的電壓，其中該維持電容的該負偏壓仍維持。
- 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體顯示面板的驅動方法，其中在該第三狀態時，該汲極端的電壓是零電壓。
- 如申請專利範圍第10項所述之發光二極體顯示面板的驅動方法，其中在該第二狀態時，該資料輸入端所輸入的該低準位電壓是零電壓。
- 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體顯示面板的驅動方法，其中該陰極電壓訊號的該第一狀態電壓是零電壓。
- 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體顯示面板的驅動方法，其中該陰極電壓訊號的該第二狀態電壓有一下限值以防止該發光二極體的漏電流，以及一上限值不造成二極體的崩潰。
- 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體顯示面板的驅動方法，其中該黑影像的插入是依照一設定時間進 行。
- 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體顯示面板的驅動方法，其中該黑影像的插入的頻率是約65Hz。
- 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體顯示面板的驅動方法，其中該黑影像的插入的頻率是可依程式化的控制而變動。
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