TWI427595B - 發光模組、發光二極體的驅動方法與顯示裝置 - Google Patents

Description

發光模組、發光二極體的驅動方法與顯示裝置

本發明是有關於一種顯示器的畫素電路，且特別是有關於一種主動式有機電致發光之顯示器的畫素電路。

有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode；OLED)顯示器具有高亮度、螢幕反應速度快、輕薄短小、全彩、無視角差、不需液晶顯示器式背光板以及節省燈源及耗電量等優點。因此，有機發光二極體已有取代扭曲向列(Twist Nematic；TN)與超扭曲向列(Super Twist Nematic；STN)液晶顯示器趨勢，並且更一步取代小尺寸薄膜電晶體液晶顯示器(TFT-LCD)，而成為新一代攜帶型資訊產品、行動電話、個人數位處理器以及攜帶型電腦普遍使用的顯示材料。

有機發光二極體顯示器依驅動方式，可分為被動式有機發光二極體(Passive Matrix OLED，簡稱PMOLED)顯示器與主動式有機發光二極體(Active Matrix OLED，簡稱AMOLED)顯示器。其中，AMOLED顯示器，即是利用薄膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)，搭配電容儲存訊號，來控制OLED的亮度灰階表現。由於在主動驅動的方式下，OLED並不需要驅動到非常高的亮度，因此可達到較佳的壽命表現，也可以達成高解析度的需求。

一般來說，AMOLED顯示器的畫素操作，可以分為放電操作週期、寫入操作週期和發光操作週期。在放電操作週期期間，原本存於AMOLED顯示器之畫素中之儲存電容的電荷會被釋放，以便在接下來的資料寫入操作週期期間，將新的資料訊號的電位存入儲存電容中。接著，在發光操作週期期間，AMOLED顯示器之畫素中的電晶體，就會依據儲存電容的電 位而產生驅動電流，並且驅動OLED發光。

在習知的AMOLED顯示器中，在放電操作週期期間，畫素中的電晶體也會因為被釋放的電荷產生電流，此電流可以被稱作漏電流。而漏電流的產生，會驅動畫素中的OLED，在應該是暗態的情況下發光。

因此，本發明提供一種發光模組、一種發光二極體驅動方法和一種顯示裝置，可以在放電操作期間有效地阻隔漏電流，而解決誤發光的情況。

本發明提供一種發光模組，包括發光二極體、驅動電路和引流電晶體。發光二極體的陰極電性耦接至第一電位，而其陽極則電性耦接至驅動電路。藉此，驅動電路可以提供驅動電流給發光二極體。另外，引流電晶體則包括控制端、第一通路端與第二通路端。其中，引流電晶體的控制端可以控制引流電晶體的第一通路端與第二通路端之間的電性導通程度。而引流電晶體的第一通路端電性耦接至該發光二極體的陽極，並且引流電晶體的第二通路端則電性耦接至一第二電位。特別的是，上述的第一電位和第二電位皆為固定電位，並且第一電位與第二電位不同。

在本發明之一實施例中，引流電晶體在導通時，第一通路端與第二通路端之間的電壓絕對值與第二電位的和，會小於第一電位與發光二極體的啟動電壓(on-voltage)的和。

從另一觀點來看，本發明還提供一種發光二極體的驅動方法，包括提供一驅動電路，用來電性耦接至發光二極體的陽極，以適時驅動發光二極體，並且本發明之驅動方法，還使發 光二極體的陽極透過一開關而電性耦接至固定的一第二電位。其中，第一電位與第二電位不同。另外，在驅動電路操作期間，在部分時段中藉由導通開關而使發光二極體呈現關閉狀態(off-state)。

從另一觀點來看，本發明更提供一種顯示裝置，包括電源供應裝置和發光源。電源供應裝置可以提供電力給發光源，而發光源則包括至少一發光模組。發光模組則包括發光二極體、驅動電路和引流電晶體。發光二極體的陰極電性耦接至一第一電位，而其陽極則電性耦接至驅動電路。藉此，驅動電路可以提供一驅動電流至發光二極體。另外，引流電晶體則包括控制端、第一通路端與第二通路端。其中，引流電晶體的控制端可以控制引流電晶體的第一通路端與第二通路端之間的電性導通程度。而引流電晶體的第一通路端電性耦接至該發光二極體的陽極，並且引流電晶體的第二通路端則電性耦接至一第二電位。特別的是，上述的第一電位和第二電位皆為固定電位，並且第一電位與第二電位不同。

由於本發明將發光二極體的陽極電性耦接至一引流電晶體，因此可以有效地阻隔漏電流對於發光二極體的影響，而避免誤發光的情況。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

本發明主要的精神，就是在顯示器在放電操作週期期間，提供一引流道，可以將放電電荷所造成的漏電流引流至別處，而不會通過發光二極體。藉此，就可以解決誤發光的問題。

圖1繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種顯示裝置 的系統方塊圖。請參照圖1，本實施例所提供的顯示裝置100，包括電源供應裝置102和發光源104。其中，電源供應裝置102電性耦接至發光源104，以供應其所需的電力，例如工作電壓Vref1、Vref2、VDD以及VSS。

請繼續參照圖1，發光源104具有至少一發光模組，而在本實施例中，發光源104則具有多個發光模組110，並且這些發光模組110是以陣列方式排列。實質上，發光源104中的每一發光模組110，都分別是一個畫素。另外，每一發光模組110都分別具有一發光二極體112。當每一發光二極體112分別被對應的驅動電流驅動時，就會分別被點亮。而每一畫素的灰階，則和驅動每一發光二極體的驅動電流大小有關。在一些實施例中，這些發光二極體112可以利用有機發光二極體來實現。

圖2繪示為依照本發明之一較佳的一種發光模組的電路方塊圖；圖3則繪示依照本發明之一較佳實施例的一種發光二極體之驅動方法的步驟流程圖。請合併參照圖2和圖3，在發光模組110中，可以如步驟S302所述，提供一驅動電路202，其可以電性耦接至發光二極體112的陽極，並且可以適時的將其驅動。在本實施例中，驅動電路可以接收圖1之電源供應裝置102所輸出的電力，例如工作電壓Vref1。另外，，驅動電路202還可以接收一資料訊號V_Data，以及可以接收多個控制訊號，例如控制訊號VN1、VN2和VEM。

接著，如步驟S304所述，可以將發光二極體的陰極電性耦接至工作電壓VSS。在本實施例中，電壓訊號VSS具有固定的第一電位。另一方面，發光二極體112的陽極還可以如步驟S306所述，透過一開關204而電性耦接至工作電壓Vref2。 其中，工作電壓Vref2則具有固定的第二電位，而第二電位與第一電位並不相同。特別的是，開關兩端的電壓絕對值與第二電位的和，會小於第一電位與發光二極體的啟動電壓的和。

此外，開關204的操作，可以如步驟S308所述，在驅動電路202操作期間，在部分時段中，例如放電操作週期，則藉由導通開關204，而使發光二極體112呈現關閉狀態。如此一來，在放電操作週期期間，若是驅動電路202產生漏電流，則由於開關204導通，而可以使漏電流越過發光二極體112。

第一實施例

圖4繪示為依照本發明一實施例的一種發光模組的電路圖。請參照圖4，在本實施例中，驅動電路202包括第一電晶體402、第二電晶體404、第三電晶體406、第四電晶體408、第五電晶體410和電容412。第一電晶體402的第一通路端電性耦接資料訊號V_Data，而其控制端則受第一控制訊號VN1控制。另外，第一電晶體402的第二通路端則透過電容412而電性耦接至第二電晶體404的控制端，並且第一電晶體402的第二通路端還電性耦接至第四電晶體408的第一通路端。而第四電晶體408的的第二通路端和控制端，則分別電性耦接工作電壓Vref1和第三控制訊號VEM。

第二電晶體404的第一通路端電性耦接至工作電壓VDD，而其第二通路端則電性耦接至第三電晶體406和第五電晶體410的第一通路端。其中，第三電晶體的控制端電性連接至第二控制訊號VN2，而其第二通路端則電性耦接至第二電晶體404的控制端。另一方面，第五電晶體410的控制端電性耦接控制訊號VEM，而其第二通路端則電性耦接至發光二極 體112的陽極。

請繼續參照圖4，開關204也可以利用一引流電晶體422來實現。其中，引流電晶體422的第一通路端電性耦接至發光二極體112的陽極，而引流電晶體的控制端和第二通路端，則分別電性耦接至第二控制訊號VN2和工作電壓Vref2。如此一來，引流電晶體422之第一通道端和第二通道端的導通程度，就會由引流電晶體422之控制端的電位來決定。特別的是，在引流電晶體422導通時，引流電晶體的第一通路端與第二通路端之間的電壓絕對值與工作電壓Vref2之第二電位的和，會小於工作電壓Vref1之第三電位與發光二極體112的啟動電壓的和。

在本實施例中，電晶體402、404、406、408、410和422可以都是PMOS電晶體。以下就以PMOS電晶體為例，而敘述圖4中之控制訊號的時序。

圖5繪示為依照本發明第一實施例的一種控制訊號的時序圖。請合併參照圖4和圖5，在放電操作週期P1期間，第一控制訊號VN1為高態，而第二控制訊號VN2和第三控制訊號VEM都為低態，因此導致第一電晶體402關閉，而第三電晶體406、第四電晶體408、第五電晶體410以及引流電晶體422都會被導通。此時，原本儲存在電容412中的電荷會循著第三電晶體406到第五電晶體410的路徑PA1被釋放，因而在路徑PA1上產生電流。此時，由於引流電晶體422的第一通路端與第二通路端之間的電壓絕對值與工作電壓Vref2之第二電位的和，會小於工作電壓Vref1之第一電位與發光二極體的啟動電壓的和，因此發光二極體112並不會導通。換句話說，此時在路徑PA1上所產生的電流會越過發光二極體112， 而從引流電晶體422流過。因此，就不會產生誤發光的情形。

在前段寫入操作週期P2期間，第一控制控制訊號VN1會切換到低態；第二控制訊號VN2會維持在低態；而第三控制訊號VEM則會切換至高態。因此，第一電晶體402、第三電晶體406和引流電晶體422都會導通，而第四電晶體408和第五電晶體410則轉為關閉。此時，資料訊號V_Data會從第一電晶體402的第一通路端輸入至發光模組110，並且電容412會從第一電晶體402的第二通路端，而儲存資料訊號V_Data的電位。

接著，在後段寫入操作週期P3期間，第一控制訊號VN1和第三控制訊號VEM會維持原來的狀態，而第二控制訊號VN2則會從低態切換至高態，因此導致第三電晶體406和引流電晶體422會關閉。這使得電容412所儲存的電位會被鎖定在資料訊號V_Data的電位。

而在發光操作週期P4期間，第一控制訊號VN1和第三控制訊號VEM會分別切換至高態和低態，而第二控制訊號VN2則會維持在高態。因此，第一電晶體402、第三電晶體406和引流電晶體422會關閉，而第四電晶體408和第五電晶體410則會導通。此時，第二電晶體404會因為儲存在電容412中的電荷而產生驅動電流，並且此驅動電流會通過第五電晶體410而驅動發光二極體112發光。

從圖5中可以發現，第一控制訊號VN1和第三控制訊號VEM彼此反相。因此，利用此特性，第一控制訊號VN1和第三控制訊號VEM就可以彼此取替。而以下則揭露另一實施例，來說明如何利用較少的控制訊號來控制驅動電路202。

第二實施例

圖6繪示為依照本發明第二實施例的一種發光模組的電路圖。請參照圖6，本實施例與第一實施例的不同點在於，第四電晶體408和第五電晶體410可以利用NMOS電晶體來實現，而第一電晶體402、第二電晶體406、第三電晶體408和引流電晶體422還是由PMOS電晶體來實現。如此一來，第一控制訊號VN1就可以取代第一實施例中的第三控制訊號VEM，而送至第四電晶體408和第五電晶體410的控制端，以控制二者的狀態。

圖7繪示為依照本發明第二實施例的一種控制訊號的時序圖。請參照圖7，本領域具有通常知識者可以從第一實施例的內容，而按照圖7所繪示之控制訊號的時序來推得圖6之發光模組110的操作步驟，因此不再贅述。

第三實施例

請繼續參照圖6和圖7，在第三實施例中，驅動電路202中的第一電晶體402、第三電晶體406和引流電晶體422可以利用NMOS電晶體來實現，而第二電晶體404、第四電晶體408和第五電晶體410則可以利用PMOS電晶體來實現。如此一來，本領域具有通常知識者只要將圖7中之控制訊號的時序反相，就可以適用於第三實施例中的驅動電路202。

綜上所述，由於本發明將發光二極體112的陽極透過一開關耦接至固定的第二電位，並且此開關會在放電操作週期期間導通。因此，本發明就可以使漏電流循著開關導通的路徑流過，而越過發光二極體112，以解決誤發光的問題。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明，任何熟習此技藝者，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，因此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‧‧‧顯示裝置

102‧‧‧電源供應裝置

104‧‧‧發光源

110‧‧‧發光模組

112‧‧‧發光二極體

202‧‧‧驅動電路

204‧‧‧開關

402、404、406、408、410、422‧‧‧電晶體

412‧‧‧電容

P1‧‧‧放電操作週期

P2、P3‧‧‧寫入操作週期

P4‧‧‧發光操作週期

PA1‧‧‧路徑

V_Data‧‧‧資料訊號

VN1、VN2、VEM‧‧‧控制訊號

Vref1、Vref2、VDD、VSS‧‧‧工作電壓

S302、S304、S306、S308‧‧‧發光二極體之驅動方法的步驟流程

圖1繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種顯示裝置的系統方塊圖。

圖2繪示為依照本發明之一較佳的一種發光模組的電路方塊圖。

圖3則繪示依照本發明之一較佳實施例的一種發光二極體之驅動方法的步驟流程圖。

圖4繪示為依照本發明第一實施例的一種發光模組的電路圖。

圖5繪示為依照本發明第一實施例的一種控制訊號的時序圖。

圖6繪示為依照本發明第二實施例的一種發光模組的電路圖。

圖7繪示為依照本發明第二實施例的一種控制訊號的時序圖。

110‧‧‧發光模組

112‧‧‧發光二極體

202‧‧‧驅動電路

204‧‧‧開關

402、404、406、408、410、422‧‧‧電晶體

412‧‧‧電容

PA1‧‧‧路徑

V_Data‧‧‧資料訊號

VN1、VN2、VEM‧‧‧控制訊號

Vref1、Vref2、VDD、VSS‧‧‧工作電壓

Claims (10)

1. 一種發光模組，包括：一發光二極體，該發光二極體的陰極電性耦接至一第一電位；一驅動電路，電性耦接至該發光二極體的陽極以提供一驅動電流至該發光二極體；以及一引流電晶體，包括控制端、第一通路端與第二通路端，該引流電晶體的控制端控制該引流電晶體的第一通路端與第二通路端之間的電性導通程度，該引流電晶體的第一通路端電性耦接至該發光二極體的陽極，該引流電晶體的第二通路端電性耦接至一第二電位，其中，該第一電位與該第二電位皆為固定電位，且該第一電位與該第二電位不同。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光模組，其中該引流電晶體導通時的該引流電晶體的第一通路端與第二通路端之間的電壓絕對值與該第二電位的和，小於該第一電位與該發光二極體的啟動電壓的和。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光模組，其中該驅動電路中有多個電晶體，每一該些電晶體各自包括控制端、第一通路端與第二通路端，該驅動電路包括：一第一電晶體，該第一電晶體的控制端受一第一控制訊號的控制，該第一電晶體的第一通路端電性耦接至一資料訊號；一第二電晶體，該第二電晶體的第一通路端電性耦接至一工作電位；一第三電晶體，該第三電晶體的控制端受一第二控制訊號的控制，該第三電晶體的第一通路端電性耦接至第二電晶體的第二通路端，而該第三電晶體的第二通路端電性耦接至該第二 電晶體的控制端；一第四電晶體，該第四電晶體的控制端受一第三控制訊號的控制，該第四電晶體的第一通路端電性耦接至該第一電晶體的第二通路端，且該第四電晶體的第二通路端電性耦接至一第三電位；一第五電晶體，該第五電晶體的控制端受該第三控制訊號的控制，該第五電晶體的第一通路端電性耦接至該第二電晶體的第二通路端，該第五電晶體的第二通路端電性耦接至該發光二極體的陽極；以及一電容，該電容的第一端電性耦接至該第四電晶體的第一通路端，該電容的第二端電性耦接至該第二電晶體的控制端。
4. 如申請專利範圍第3項所述之發光模組，其中該第一電晶體、該第二電晶體、該第三電晶體、該第四電晶體、該第五電晶體與該引流電晶體皆為PMOS電晶體。
5. 如申請專利範圍第3項所述之發光模組，其中該第一電晶體、該第二電晶體、該第三電晶體與該引流電晶體為PMOS電晶體，該第四電晶體與該第五電晶體為NMOS電晶體。
6. 如申請專利範圍第3項所述之發光模組，其中該第一電晶體、該第三電晶體與該引流電晶體為NMOS電晶體，該第二電晶體、該第四電晶體與該第五電晶體為PMOS電晶體。
7. 一種發光二極體驅動方法，適用於驅動一發光二極體，該發光二極體驅動方法包括：提供一驅動電路電性耦接至該發光二極體的陽極以適時驅動該發光二極體；使該發光二極體的陰極電性耦接至固定的一第一電位；使該發光二極體的陽極透過一開關而電性耦接至固定的一第二電位，該第一電位與該第二電位不同；以及在該驅動電路操作期間，在部分時段中藉由導通該開關而 使該發光二極體呈現關閉狀態。
8. 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體驅動方法，其中該開關兩端的電壓絕對值與該第二電位的和，小於該第一電位與該發光二極體的啟動電壓的和。
9. 一種顯示裝置，包括：一電源供應裝置，用以提供電力；以及一發光源，電性耦接至該電源供應裝置以接受電力，該發光源包括至少一個發光模組，該發光模組包括：一發光二極體，該發光二極體的陰極電性耦接至一第一電位；一驅動電路，電性耦接至該發光二極體的陽極以提供一驅動電流至該發光二極體；以及一引流電晶體，包括控制端、第一通路端與第二通路端，該引流電晶體的控制端控制該引流電晶體的第一通路端與第二通路端之間的電性導通程度，該引流電晶體的第一通路端電性耦接至該發光二極體的陽極，且該引流電晶體的第二通路端電性耦接至一第二電位，其中，該第一電位與該第二電位皆為固定電位，且該第一電位與該第二電位不同。
10. 如申請專利範圍第9項所述之顯示裝置，其中該引流電晶體導通時的該引流電晶體的第一通路端與第二通路端之間的電壓絕對值與該第二電位的和，小於該第一電位與該發光二極體的啟動電壓的和。