專利名稱：主動式有機發(fā)光顯示器驅(qū)動裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主動式有機發(fā)光顯示器驅(qū)動裝置與方法，尤其涉及一種改善有機發(fā)光顯示器的影像不均勻的驅(qū)動裝置與方法。
背景技術(shù)：
有機發(fā)光顯示器(Organic Light Emitting Display；OLED)依驅(qū)動方式可分為被動式(Passive Matrix；PMOLED)與主動式(Active Matrix；AMOLED)。而所謂的主動式驅(qū)動OLED(AMOLED)，即是利用薄膜晶體管(Thin Film Transistor；TFT)，搭配電容(Capacitor)儲存信號，來控制OLED的亮度灰階表現(xiàn)。
雖然被動式OLED的制作成本及技術(shù)門檻較低，卻受制于驅(qū)動方式，分辨率無法提高，因此應(yīng)用產(chǎn)品尺寸局限于約5英寸以內(nèi)，產(chǎn)品將被限制在低分辨率小尺寸市場。若要得到高精細及大畫面則需要以主動驅(qū)動方式為主，所謂的主動式驅(qū)動是以電容儲存信號，所以當掃描線掃過后像素仍然能保持原有的亮度；至于被動驅(qū)動下，只有被掃描線選擇到的像素才會被點亮。因此在主動驅(qū)動方式下，OLED并不需要驅(qū)動到非常高的亮度，因此可延長產(chǎn)品的壽命，也可以實現(xiàn)高分辨率的需求。OLED結(jié)合TFT的技術(shù)可實現(xiàn)主動式驅(qū)動OLED，可符合對目前顯示器市場上對于畫面播放的流暢度、以及分辨率的越來越高的要求，充分展現(xiàn)OLED上述的優(yōu)越的特性。
在玻璃基板上成長TFT的技術(shù)，可為非晶硅(amorphoussilicon；a-Si)制程與低溫多晶硅(Low Temperature poly-silicon；LTPS)制程，LTPS TFT與a-Si TFT的最大分別在于其電性與制程繁簡的差異。LTPS TFT擁有較高的載子移動率，較高載子移動率意味著TFT能提供更充分的電流，然而其制程上卻較繁復(fù)；而a-SiTFT則反之，雖然a-Si的載子移動率不如LTPS，但由于其制程較簡單且成熟，因此在成本上具有不錯的競爭優(yōu)勢。
這樣，由于低溫多晶硅(LTPS)制程能力的限制，導(dǎo)致所制造出來的薄膜晶體管(TFT)元件其臨界電壓(Threshold Voltage)及電子遷移率(Mobility)會產(chǎn)生變異，因此每個TFT元件的特性會有所不同。當系統(tǒng)使用習(xí)用2T1C(2個TFT晶體管與1個電容)的驅(qū)動電路，并使用模擬電壓(Analog Voltage)調(diào)變方式以表現(xiàn)灰階時，因不同像素的TFT之間有不同特性，即使不同像素中輸入相同的數(shù)據(jù)電壓(Data Voltage)信號，仍可能產(chǎn)生不同大小的輸出電流，造成有機發(fā)光二極管元件(OLED)發(fā)出不同大小的亮度。因此影像灰階的表現(xiàn)易受TFT元件特性變異的影響，而破壞了有機發(fā)光二極管面板影像的均勻性(Image Uniformity)。
于是，為解決上述面板影像的均勻性的缺點，美國專利US6,229,506“主動矩陣發(fā)光二極管像素結(jié)構(gòu)及其方法(Active MatrixLight Emitting Diode Pixel Structure And Concomitant Method)”，此專利中有提出一種4T2C(4個TFT晶體管與1個電容)的像素電路，如圖3所示。此電路使用一種稱為自動歸零(Auto-Zero)的機制，以補償TFT元件臨界電壓的變異，改善影像的均勻性。其動作原理敘述如下驅(qū)動線路的控制信號的驅(qū)動時序分為歸零階段(Auto-ZeroPhase)410、載入數(shù)據(jù)階段(Load Data Phase)420、以及發(fā)光階段(Illuminate Phase)430，請參閱圖4所示，是圖3的控制信號時序圖。
在歸零階段410之前，晶體管P3及晶體管P4為截止(OFF)，晶體管P2為導(dǎo)通(ON)，此時流過有機發(fā)光二極管(Organic LightEmitting Diode；OLED)360的電流為前一個畫面框(Frame)的電流，由晶體管P1的Vsg(源極、柵極電壓差，即儲存于儲存元件Cs’兩端的電壓差)來控制。
進入歸零階段410之后，先導(dǎo)通(ON)晶體管P4，接著導(dǎo)通(ON)晶體管P3，使晶體管P1的漏極(Drain)與柵極(Gate)相連接，形成一個二極管的接法，然后截止(OFF)晶體管P2，此時晶體管P1的柵極(Gate)電壓會上升至一電壓值，此電壓值等于高電位(Vdd)減去晶體管P1的臨界電壓(threshold voltage；Vth)，亦即儲存于儲存元件Cs’兩端的電壓差為晶體管P1的臨界電壓，之后再將晶體管P3截止(OFF)，即可使晶體管P1的臨界電壓(Vth)儲存在儲存元件Cs’上，完成歸零階段的動作。
接下來進入加載數(shù)據(jù)階段420，若數(shù)據(jù)線(Date Line)310上變動的電壓為ΔV，透過晶體管P4及儲存元件Cc’而連接(Couple)到晶體管P1的柵極(Gate)端，因此，儲存于儲存元件Cs’兩端的電壓差為ΔV×[Cc’/(Cc’+Cs’)]加上原本存于Cs’的Vth，亦即晶體管P1的Vsg會包含晶體管P1的Vth，這使得晶體管P1輸出的電流僅與數(shù)據(jù)線310上變動的電壓(ΔV)有關(guān)，而不受每個像素內(nèi)晶體管的Vth的影響。
最后再進入發(fā)光階段430，此時讓晶體管P4截止(OFF)，且使晶體管P2導(dǎo)通(ON)，晶體管P1會輸出目前畫面框(Frame)的電流流過有機發(fā)光二極管360，使有機發(fā)光二極管360元件發(fā)亮。
雖然此4T2C的像素電路可以補償各像素內(nèi)的晶體管元件臨界電壓(Vth)的變異，改善顯示器整體影像的均勻性，但使用的元件包含4個晶體管與2個電容，由于電容會占去顯示像素很大的面積，導(dǎo)致像素的開口率會大幅降低。而除了數(shù)據(jù)線310、掃描線320、電源供應(yīng)線(Vdd)350之外，還需有歸零控制線(Auto-Zero Line)330與發(fā)光控制線(Illuminate Line)340等控制線路，所以驅(qū)動方式的復(fù)雜程度會因此增加，造成需使用非標準形式的掃描驅(qū)動IC及數(shù)據(jù)驅(qū)動IC，增加制造的成本。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明的主要目的在于解決上述傳統(tǒng)的缺陷，避免缺陷存在，本發(fā)明可應(yīng)用在低溫多晶硅薄膜晶體管(LTPS-TFT)主動式有機發(fā)光二極管顯示器(AMOLED)的裝置中，以改善主動式有機發(fā)光二極管面板影像不均勻的缺點；同時本發(fā)明技術(shù)驅(qū)動方式的復(fù)雜程度較低，而且可以使用傳統(tǒng)的被動式(Passive-Matrix)有機發(fā)光二極管顯示器的掃描驅(qū)動IC及數(shù)據(jù)驅(qū)動IC即可，這樣可以降低制造成本。
為達上述目的，本發(fā)明提出的驅(qū)動元件包括一寫入元件、一歸零元件、一驅(qū)動元件、一切換元件、以及一儲存元件，此裝置是利用自動歸零的機制，以補償各晶體管元件的臨界電壓的變異，借以改善影像的均勻性。與4T2C的像素電路裝置比較，本發(fā)明可以節(jié)省1個電容，增加像素的開口率；同時，驅(qū)動方式的復(fù)雜度可以降低。


圖1是本發(fā)明的裝置示意圖；圖2是圖1的控制信號時序圖；
圖3是美國專利US 6,229,506的像素電路示意圖；以及圖4是圖3的控制信號時序圖。
具體實施例方式
有關(guān)本發(fā)明的詳細內(nèi)容及技術(shù)說明，現(xiàn)配合

如下請參閱圖1所示，是本發(fā)明的裝置示意圖。如圖所示該裝置包括一數(shù)據(jù)線110，一掃描線120，一歸零控制線130，一顯示控制線140，一電源供應(yīng)線150；一寫入元件T1，該寫入元件T1的漏極(drain)與數(shù)據(jù)線110相連接，柵極(gate)與掃描線相連接；一歸零元件T2，該歸零元件T2的柵極(gate)與歸零控制線130相連接；一驅(qū)動元件T3，該驅(qū)動元件T3的柵極與上述寫入元件T1的源極(source)相連接，其漏極與上述的歸零元件T2的源極相連接，而其源極與上述的電源供應(yīng)線150相連接；一切換元件T4，該切換元件T4的柵極(gate)與上述顯示控制線140相連接，其源極與歸零元件T2的源極和驅(qū)動元件T3的漏極相連接；一儲存元件Cs，該儲存元件Cs有兩端，一端與上述的驅(qū)動元件T3的源極相連接，另一端和上述寫入元件T1的源極、歸零元件T2的漏極與驅(qū)動元件T3的柵極連接處相連接；
一發(fā)光元件160，該發(fā)光元件160一端為正極，與上述切換元件T4的漏極相連接，另一端為負極，該負極接地(GND)。
其中，該寫入元件T1、歸零元件T2、驅(qū)動元件T3、以及切換元件T4各為一薄膜晶體管；該儲存元件Cs是為一儲存電容(StorageCapacitor)；該發(fā)光元件160是為一有機發(fā)光二極管。
接下來針對本發(fā)明的動作原理敘述如下請同時配合圖2所示，是圖1的控制信號時序圖。本發(fā)明的驅(qū)動時序是可分為歸零階段(Auto-Zero Phase)210、掃描階段(Scan Phase)220與顯示階段(Display Phase)230三階段。
在進入歸零階段210之前，寫入元件T1及歸零元件T2為截止(OFF)，驅(qū)動元件T3及切換元件T4為導(dǎo)通(ON)，此時流過發(fā)光元件160的電流為前一個畫面框(Frame)的電流，該畫面框(Frame)的電流由驅(qū)動元件T3的Vsg(源極、柵極電壓差，即儲存于儲存元件Cs兩端的電壓差)來控制。
進入歸零階段210之后，先導(dǎo)通(ON)歸零元件T2，使驅(qū)動元件T3的漏極(Drain)與柵極(Gate)相連接，形成一個二極管的接法，接著再將切換元件T4截止(OFF)，這會使驅(qū)動元件T3的柵極(Gate)電壓上升至一電壓值，此電壓值等于高電位(Vdd)減去晶體管T3的臨界電壓(Vth)，亦即儲存于儲存元件Cs兩端的電壓差為驅(qū)動元件T3的臨界電壓，之后再將歸零元件T2截止(OFF)，即可使驅(qū)動元件T3的臨界電壓(Vth)儲存在儲存元件Cs上，完成歸零階段210的動作。
接下來進入掃描階段220，此時寫入元件T1為導(dǎo)通(ON)，又數(shù)據(jù)線110上提供一定電流Ic，此定電流(Ic)會對儲存元件Cs進行充電動作，若定電流(Ic)對儲存元件Cs充電的時間為Tc，則驅(qū)動元件T3的柵極(Gate)電壓會變成〔Vdd-Vth-(Ic×Tc/C)〕(C為儲存元件Cs的電容量)，亦即儲存于儲存元件Cs兩端的電壓差為(Ic×Tc/C)加上原本存于儲存元件Cs的驅(qū)動元件T3的臨界電壓(Vth)，因此驅(qū)動元件T3的Vsg會包含驅(qū)動元件T3的臨界電壓(Vth)，這使得驅(qū)動元件T3輸出的電流只與數(shù)據(jù)線110上的定電流(Ic)大小，以及定電流Ic對儲存元件Cs充電時間(Tc)長短有關(guān)，而不受薄膜晶體管元件的臨界電壓(Vth)變異的影響。
所以，就本發(fā)明裝置與方法而言，只要適當調(diào)變數(shù)據(jù)線110上定電流(Ic)的大小，及定電流(Ic)對儲存元件Cs充電時間(Tc)的長短，即可調(diào)整驅(qū)動元件T3輸出的電流大??；而，驅(qū)動元件T3輸出的電流大小可以控制，也就控制了發(fā)光元件160發(fā)出的亮度，實現(xiàn)利用發(fā)光元件160顯示整體影像的灰階表現(xiàn)。又，在掃描階段220，乃從第一條掃描線開始進行掃描信號的寫入動作，依序執(zhí)行到最后一條掃描線。
完成各掃描線的信號寫入動作之后，最后再進入顯示階段230，此時將切換元件T4導(dǎo)通(ON)，使驅(qū)動元件T3輸出目前畫面框(Frame)的電流，同時使該電流流過發(fā)光元件160，讓發(fā)光元件160發(fā)出相對應(yīng)影像數(shù)據(jù)的灰階的亮度。
本發(fā)明是利用自動歸零(Auto-Zero)的機制，以補償各晶體管元件的臨界電壓的變異，借以改善影像的均勻性。同時，與美國專利US 6,229,506中提出的4T2C像素電路比較，本發(fā)明具有以下的優(yōu)點本發(fā)明是一4T1C的像素電路裝置，又電容對一像素而言所占面積極大，于是使用本發(fā)明因為比通常所使用的節(jié)省了1個電容，所以可增加像素的開口率；另外，驅(qū)動方式的復(fù)雜度亦可以降低，可使用已知的被動式(Passive-Matrix)有機發(fā)光二極管顯示器的掃描驅(qū)動IC及數(shù)據(jù)驅(qū)動IC即可，將可使制造成本大為減少。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種主動式有機發(fā)光顯示器驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置是顯示畫面的每一像素的元件裝置，其特征在于所述裝置包括一數(shù)據(jù)線(110)，一掃描線(120)，一歸零控制線(130)，一顯示控制線(140)，一電源供應(yīng)線(150)；一寫入元件(T1)，所述寫入元件(T1)的漏極與數(shù)據(jù)線(110)相連接，柵極與掃描線(120)相連接；一歸零元件(T2)，所述歸零元件(T2)的柵極與歸零控制線(130)相連接；一驅(qū)動元件(T3)，所述驅(qū)動元件(T3)的柵極與上述寫入元件(T1)的源極相連接，其漏極與上述的歸零元件(T2)的源極相連接，而其源極與上述的電源供應(yīng)線(150)相連接；一切換元件(T4)，所述切換元件(T4)的柵極與上述顯示控制線(140)相連接，其源極與歸零元件(T2)的源極和驅(qū)動元件(T3)的漏極相連接；一儲存元件(Cs)，所述儲存元件(Cs)有兩端，一端與上述的驅(qū)動元件(T3)源極相連接，另一端和上述寫入元件(T1)的源極、歸零元件(T2)的漏極、以及驅(qū)動元件(T3)的柵極連接處相連接；以及一發(fā)光元件(160)，所述發(fā)光元件(160)一端為正極，與上述切換元件(T4)的漏極相連接，另一端為負極，所述負極接地(GND)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動式有機發(fā)光顯示器驅(qū)動裝置，其特征在于所述寫入元件(T1)是一薄膜晶體管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動式有機發(fā)光顯示器驅(qū)動裝置，其特征在于所述歸零元件(T2)是一薄膜晶體管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動式有機發(fā)光顯示器驅(qū)動裝置，其特征在于所述驅(qū)動元件(T3)是一薄膜晶體管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動式有機發(fā)光顯示器驅(qū)動裝置，其特征在于所述切換元件(T4)是一薄膜晶體管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動式有機發(fā)光顯示器驅(qū)動裝置，其特征在于所述儲存元件(Cs)是一儲存電容。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動式有機發(fā)光顯示器驅(qū)動裝置，其特征在于所述發(fā)光元件(160)是一有機發(fā)光二極管。
8.一種主動式有機發(fā)光顯示器驅(qū)動方法，其特征在于所述驅(qū)動方法包括將驅(qū)動時序分為歸零階段(210)、掃描階段(220)、以及顯示階段(230)三個階段；在進入歸零階段(210)之前，寫入元件(T1)及歸零元件(T2)為截止(OFF)，驅(qū)動元件(T3)及切換元件(T4)為導(dǎo)通(ON)，此時流過發(fā)光元件(160)的電流為前一個畫面框(Frame)的電流，且所述電流由驅(qū)動元件(T3)的Vsg(源極、柵極電壓差)來控制；進入歸零階段(210)之后，先導(dǎo)通(ON)歸零元件(T2)，使驅(qū)動元件(T3)的漏極與柵極相連接，形成一個二極管的接法，接著再將切換元件(T4)T4截止，這會使驅(qū)動元件(T3)T3的柵極(Gate)電壓上升至一電壓值，此電壓值等于高電位(Vdd)減去驅(qū)動元件(T3)的臨界電壓(Vth)，亦即儲存在儲存元件(Cs)兩端的電壓差為驅(qū)動元件(T3)的臨界電壓，之后再將歸零元件(T2)截止(OFF)，即可使驅(qū)動元件(T3)的臨界電壓(Vth)儲存在儲存元件(Cs)上，完成歸零階段(210)的動作；接下來進入掃描階段(220)，此時寫入元件(T1)為導(dǎo)通(ON)，又數(shù)據(jù)線(110)上提供一定電流(Ic)，此定電流(Ic)會對儲存元件(Cs)進行充電動作，若定電流(Ic)對儲存元件(Cs)充電的時間為Tc，則驅(qū)動元件(T3)T3的柵極(Gate)電壓會變成〔Vdd-Vth-(Ic×Tc/C)〕，其中C為儲存元件(Cs)的電容量，亦即儲存于儲存元件(Cs)兩端的電壓差為(Ic×Tc/C)加上原本存于儲存元件(Cs)的驅(qū)動元件(T3)的臨界電壓(Vth)，于是，驅(qū)動元件(T3)的Vsg會包含驅(qū)動元件(T3)的臨界電壓(Vth)，這使得驅(qū)動元件(T3)輸出的電流只與數(shù)據(jù)線(110)上的定電流(Ic)大小、以及定電流Ic對儲存元件(Cs)充電時間(Tc)長短有關(guān)；借此，適當調(diào)變數(shù)據(jù)線(110)上定電流(Ic)的大小、及定電流(Ic)對儲存元件(Cs)Cs充電時間(Tc)的長短，即可調(diào)整變動驅(qū)動元件(T3)輸出的電流大小，也控制了發(fā)光元件(160)發(fā)出的亮度。
全文摘要
一種主動式有機發(fā)光顯示器驅(qū)動裝置與方法，包括本發(fā)明提出的驅(qū)動元件，其包括一寫入元件、一歸零元件、一驅(qū)動元件、一切換元件、以及一儲存元件，此裝置是利用自動歸零的機制，以補償各晶體管元件的臨界電壓的變異，借以改善影像的均勻性；數(shù)據(jù)載入的方式是利用一電流源對儲存元件充電，控制電流源的大小或充電時間的長短可以調(diào)變載入電壓的大小，這樣可比相關(guān)發(fā)明節(jié)省1個電容，借以增加像素的開口率，同時，可以降低驅(qū)動方式的復(fù)雜度。
文檔編號G09G3/30GK1567409SQ03146709
公開日2005年1月19日 申請日期2003年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月9日
發(fā)明者羅新臺 申請人:勝華科技股份有限公司