專利名稱：有源陣列有機發(fā)光二極管像素驅(qū)動電路及其驅(qū)動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種有源陣列有機發(fā)光二極管像素驅(qū)動電路，且特別是有關(guān)于一種具有閾值電壓補償?shù)挠性搓嚵杏袡C發(fā)光二極管像素驅(qū)動電路及其驅(qū)動方法。
背景技術(shù)：
與制造工藝復(fù)雜、本身不能發(fā)光、且需要背景光源的液晶顯示器(LiquidCrystal Display，LCD)相比較，有機發(fā)光二極管(Organic Light EmittingDiode，OLED)顯示器具有制造工藝簡單、視角廣、成本低、厚度薄、工作溫度范圍廣及可自身發(fā)光等優(yōu)點。因此，有機發(fā)光二極管(OLED)即可為作為有源陣列電激發(fā)光式顯示器(Active Matrix Electron Luminescent Display)中的像素，并且已經(jīng)有逐漸取代LCD顯示器的趨勢。
請參照圖1，表示常規(guī)有機發(fā)光二極管的像素驅(qū)動電路。常規(guī)的有機發(fā)光二極管的每個像素驅(qū)動電路由二個晶體管一個電容器(2T1C)組合而成。其中，晶體管M1控制極耦接到掃描電路(Scan Line)10，另二端則分別耦接到數(shù)據(jù)電路(Data Line)20與晶體管M2控制極。晶體管M2源極耦接到電源(Vdd)，漏極耦接到有機發(fā)光二極管(OLED)P極端。有機發(fā)光二極管(OLED)N極端則接至地電壓(GND)。電容器Cs耦接在晶體管M2源極與控制極之間。
當掃描電路10工作時，晶體管M1導(dǎo)通(On)，此時驅(qū)動電壓可由數(shù)據(jù)電路20輸入并且快速地儲存在電容器Cs中。在驅(qū)動電壓輸入電容器Cs的同時，該驅(qū)動電壓可對晶體管M2產(chǎn)生偏置(Bias)，因此固定電流Id即可通過有機發(fā)光二極管，使得有機發(fā)光二極管發(fā)光。
由上述可知，圖1的有機發(fā)光二極管像素驅(qū)動電路以驅(qū)動電壓來使得對晶體管M2產(chǎn)生偏壓，并使有機發(fā)光二極管(OLED)發(fā)光。由于為了將外圍電路集成在顯示器中，所以大部分的有機發(fā)光二極管(OLED)顯示器的像素驅(qū)動電路中的晶體管均是利用低溫多晶硅(Low Temperature Poly-Silicon，LTPS)制造工藝所制成的薄膜晶體管(Thin Film Transistor，TFT)。然而，這種薄膜晶體管由于制造工藝的問題，每一個薄膜晶體管的閾值電壓(ThresholdVoltage)與遷移率(Mobility)會有一定程度的變動。而導(dǎo)致輸入電容器Cs的驅(qū)動電壓雖然相同卻由于閾值電壓的變動而產(chǎn)生不同大小的電流(Id)。因此，流經(jīng)有機發(fā)光二極管(OLED)的電流不同，發(fā)光強度也會不同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種具有閾值電壓補償?shù)挠性搓嚵杏袡C發(fā)光二極管像素驅(qū)動電路及其驅(qū)動方法，使得流經(jīng)有機發(fā)光二極管的電流得到精確地控制，不受晶體管閾值電壓的影響。
本發(fā)明提出一種具有閾值電壓補償?shù)挠性搓嚵杏袡C發(fā)光二極管像素驅(qū)動電路，其由數(shù)據(jù)電路輸入驅(qū)動電壓，該驅(qū)動電路包括相互串接的有機發(fā)光二極管與晶體管；第一電容器，包括第一端及第二端，且第一端耦接到晶體管的控制極；以及第二電容器，包括第三端及第四端，且第三端耦接到第二端，第四端耦接到一地電壓；其中，在第一狀態(tài)時，第一電容器可儲存晶體管的閾值電壓，在第二狀態(tài)時，第二電容器可儲存驅(qū)動電壓，在第三狀態(tài)時，將第一電容器以及第二電容器串聯(lián)后的電壓偏置在晶體管的控制極，并且利用晶體管來控制流經(jīng)有機發(fā)光二極管的電流。
本發(fā)明又提出一種具有閾值電壓補償?shù)挠性搓嚵杏袡C發(fā)光二極管像素驅(qū)動電路的驅(qū)動方法，包括下列步驟在第一狀態(tài)時，記錄閾值電壓；在第二狀態(tài)時，記錄驅(qū)動電壓；在第三狀態(tài)時，將相加后的閾值電壓與驅(qū)動電壓偏置在晶體管的控制極，以控制傳輸?shù)接袡C發(fā)光二極管的電流。
為了能更進一步了解本發(fā)明特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。


圖1表示常規(guī)有機發(fā)光二極管的像素驅(qū)動電路；圖2表示本發(fā)明具有閾值電壓補償?shù)挠性搓嚵杏袡C發(fā)光二極管像素驅(qū)動電路的第一實施例；圖3表示本發(fā)明第一實施例的信號工作示意圖；圖4(a)與圖4(b)表示本發(fā)明第一實施例的工作示意圖；
圖5表示本發(fā)明第一實施例中晶體管M4閾值電壓變化與控制極電壓之間的關(guān)系；圖6表示本發(fā)明第一實施例中晶體管M4閾值電壓變化與電流之間的關(guān)系；以及圖7表示本發(fā)明具有閾值電壓補償?shù)挠性搓嚵杏袡C發(fā)光二極管像素驅(qū)動電路的第二實施例。
圖號說明10掃描電路20、150、250數(shù)據(jù)電路130第一掃描電路135第二掃描電路140第三掃描電路具體實施方式

為了改進常規(guī)有源陣列有機發(fā)光二極管像素驅(qū)動電路中閾值電壓變動的問題，本發(fā)明提出一種具有閾值電壓補償?shù)挠性搓嚵杏袡C發(fā)光二極管像素驅(qū)動電路。
請參照圖2，其表示本發(fā)明具有閾值電壓補償?shù)挠性搓嚵杏袡C發(fā)光二極管像素驅(qū)動電路的第一實施例。該有機發(fā)光二極管顯示器的每個像素驅(qū)動電路由四個晶體管二個電容器(4T2C)組合而成。其中，晶體管M1控制極耦接到第一掃描電路(Scan 1)130，另二端則分別耦接到數(shù)據(jù)電路(Data Line)150與節(jié)點“a”。晶體管M2控制極耦接到第二掃描電路(Scan 2)135，另二端則分別耦接到晶體管M4漏極與晶體管M4控制極。晶體管M3源極耦接到晶體管M4漏極，控制極耦接到第三掃描電路(Scan 3)140，漏極耦接到有機發(fā)光二極管(OLED)P極端。晶體管M4源極端耦接到電源(Vdd)。有機發(fā)光二極管(OLED)N極端接至地電壓(GND)。第一電容器C1耦接在晶體管M4控制極與節(jié)點“a”之間。第二電容器C2耦接在節(jié)點“a”與地電壓(GND)之間。
該電路結(jié)構(gòu)可分成四個狀態(tài)，分別由第一掃描電路130、第二掃描電路135與地三掃描電路140來控制。分別為重置(Reset)狀態(tài)、補償狀態(tài)(Compensation)、數(shù)據(jù)寫入(Data Write-In)狀態(tài)、以及發(fā)射(Emission)狀態(tài)。
請參照圖3，其表示本發(fā)明第一實施例的信號操作示意圖。請同時參考圖2以及圖3。首先，在重置狀態(tài)時，第一掃描電路130、第二掃描電路135、以及第三掃描電路140工作，而數(shù)據(jù)電路上具有電源電壓(Vdd)。此時，晶體管M1、晶體管M2、晶體管M3導(dǎo)通，第一電容器C1、第二電容器C2、以及有機發(fā)光二極管(OLED)寄生電容中的儲存電荷一并被清除。
在補償狀態(tài)時，第一掃描電路130與第二掃描電路135工作，第三掃描電路140不工作，而數(shù)據(jù)電路上具有電源電壓(Vdd)。此時，晶體管M1與晶體管M2導(dǎo)通，晶體管M3關(guān)斷(Off)。由于節(jié)點“a”的電壓為電源電壓(Vdd)，因此第一電容器C1所具有的電壓即為晶體管M4的閾值電壓(ThresholdVoltage)，亦即Vth_M4。
在數(shù)據(jù)寫入狀態(tài)時，第一掃描電路130工作，第二掃描電路135與第三掃描電路140不工作，而數(shù)據(jù)電路上具有驅(qū)動電壓(Vdrv)。此時，晶體管M1導(dǎo)通，晶體管M2與晶體管M3關(guān)斷。由于“a”的電壓為驅(qū)動電壓(Vdrv)，因此第二電容器C2所具有的電壓即為驅(qū)動電壓(Vdrv)。此時，晶體管M4控制極電壓VG_M4＝(Vdrv-|Vth_M4|)。
在發(fā)射狀態(tài)時，第一掃描電路130與第二掃描電路135不工作，第三掃描電路140工作，而數(shù)據(jù)電路上具有電源電壓(Vdd)。此時，晶體管M1與晶體管M2關(guān)斷，晶體管M3導(dǎo)通。此時，晶體管M4控制極與源極之間的電壓VGS_M4＝VG_M4-VS_M4＝(Vdrv-|Vth_M4|-Vdd)。因此，流經(jīng)有機發(fā)光二體(OLED)的電流Id＝1/2*k*(VGS_M4+|Vth_M4|)2＝1/2*k*(Vdrv-|Vth_M4|-Vdd+|Vth_M4|)2＝1/2*k*(Vdrv-Vdd)2其中，k為元件參數(shù)(Device Parameter)由上式可知，流經(jīng)有機發(fā)光二體(OLED)的電流Id已經(jīng)不為閾值電壓的函數(shù)，亦即，該電流(Id)與晶體管M4的閾值電壓無關(guān)。也就是說，在補償狀態(tài)時，第一電容器C1已經(jīng)儲存晶體管M4的閾值電壓。因此，在發(fā)射狀態(tài)時，第一電容器C1上儲存的閾值電壓即可與晶體管M4的閾值電壓抵銷，使得流經(jīng)有機發(fā)光二體(OLED)的電流(Id)僅為驅(qū)動電壓(Vdrv)的函數(shù)。所以，流經(jīng)有機發(fā)光二體(OLED)的電流(Id)不會隨著閾值電壓的變動而改變。如此，流經(jīng)發(fā)光二極管極的電流可以獲得精確的控制。
請參照圖4(a)與圖4(b)，其表示本發(fā)明第一實施例的工作示意圖。其中如圖4(a)所示，晶體管M1、晶體管M2、以及晶體管M3均可視為開關(guān)(Switch)電路。如圖4(b)所示，在重置狀態(tài)時，第一開關(guān)(SW1)、第二開關(guān)(SW2)、與第三開關(guān)(SW3)導(dǎo)通(On)，數(shù)據(jù)電路上提供電源電壓(Vdd)。在補償狀態(tài)時，第一開關(guān)(SW1)、第二開關(guān)(SW2)導(dǎo)通(On)，而第三開關(guān)(SW3)關(guān)斷(Off)，數(shù)據(jù)電路上提供電源電壓(Vdd)。在數(shù)據(jù)寫入狀態(tài)時，第一開關(guān)(SW1)導(dǎo)通(On)，第二開關(guān)(SW2)、與第三開關(guān)(SW3)關(guān)斷(Off)，數(shù)據(jù)電路上提供驅(qū)動電壓(Vdrv)。在發(fā)射狀態(tài)時，第一開關(guān)(SW1)與第二開關(guān)(SW2)關(guān)斷(Off)，第三開關(guān)(SW3)導(dǎo)通(On)，數(shù)據(jù)電路上提供電源電壓(Vdd)。其中，第一掃描電路用于控制第一開關(guān)(SW1)，第二掃描電路用于控制第二開關(guān)(SW2)，第三掃描電路用于控制第三開關(guān)(SW3)。
請參照圖5，其表示本發(fā)明第一實施例中晶體管M4閾值電壓變化與控制極電壓之間的關(guān)系。在圖5中，以相同的驅(qū)動電壓(Vdrv)提供到具有不同閾值電壓的晶體管M4。在重置狀態(tài)、補償狀態(tài)、數(shù)據(jù)寫入狀態(tài)、以及發(fā)射狀態(tài)后可看耦接到晶體管M4控制極的電壓均不相同，亦即，在經(jīng)過上述四種狀態(tài)之后，雖然儲存在電容器C2上的驅(qū)動電壓(Vdrv)相同，但是儲存在電容器C1上的補償電壓不同，因此導(dǎo)致晶體管M4控制極的電壓均不相同。
請參照圖6，其表示本發(fā)明第一實施例中晶體管M4閾值電壓變化與電流之間的關(guān)系。在圖6中，以相同的驅(qū)動電壓(Vdrv)提供到具有不同閾值電壓的晶體管M4。在重置狀態(tài)、補償狀態(tài)、數(shù)據(jù)寫入狀態(tài)、以及發(fā)射狀態(tài)后可看耦接到晶體管M4的電流Id幾乎相同，亦即，在經(jīng)過上述四種狀態(tài)之后，儲存在電容器C1上的補償電壓已經(jīng)完全補償了晶體管M4的閾值電壓。此時，流經(jīng)晶體管M4以及有機發(fā)光二極管(OLED)的電流均由電容器C2上的驅(qū)動電壓(Vdrv)來控制。由于驅(qū)動電壓(Vdrv)均相同，因此，流經(jīng)晶體管M4以及有機發(fā)光二極管(OLED)的電流均相同。
由于本發(fā)明的第一實施例的晶體管M4由PMOS晶體管來實現(xiàn)。實際上，晶體管M4亦可NMOS晶體管來實現(xiàn)。請參照圖7，其表示本發(fā)明具有閾值電壓補償?shù)挠性搓嚵杏袡C發(fā)光二極管像素驅(qū)動電路的第二實施例。其中，第一掃描電路用于控制第一開關(guān)(SW1)，第二掃描電路用于控制第二開關(guān)(SW2)，第三掃描電路用于控制第三開關(guān)(SW3)。第一開關(guān)(SW1)二端則分別耦接到數(shù)據(jù)電路(Data Line)250與節(jié)點“b”。第二開關(guān)(SW2)二端則分別耦接到晶體管M5漏極與晶體管M5控制極。第三開關(guān)(SW3)二端分別耦接到晶體管M5漏極與有機發(fā)光二極管(OLED)N極端。晶體管M5源極端耦接到地電壓(GND)。有機發(fā)光二極管(OLED)P極端接至電源電壓(Vdd)。第三電容器C3耦接在晶體管M5控制極與節(jié)點“b”之間。第四電容器C4耦接在節(jié)點“b”與地電壓(GND)之間。
而經(jīng)過重置狀態(tài)、補償狀態(tài)、數(shù)據(jù)寫入狀態(tài)、以及發(fā)射狀態(tài)之后，流經(jīng)有機發(fā)光二極管的電流不會受到晶體管M5閾值電壓的影響。
由上述說明中可清楚得知，本發(fā)明的優(yōu)點是提供一種具有閾值電壓補償?shù)挠性搓嚵杏袡C發(fā)光二極管像素驅(qū)動電路及其驅(qū)動方法。使得偏置晶體管并產(chǎn)生電流時，晶體管的閾值電壓已經(jīng)被補償，因此，驅(qū)動電壓即可精確地控制流經(jīng)有機發(fā)光二極管的電流。因此本申請的技術(shù)方案，除了有機發(fā)光二極管(OLED)外，尚可被廣泛應(yīng)用于各類利用電流大小來控制發(fā)光強度的電流控制發(fā)光元件之上。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例公開如上，然其并非用于限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進行各種的更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍當所提出的權(quán)利要求限定的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種具有閾值電壓補償?shù)挠性搓嚵杏袡C發(fā)光二極管像素驅(qū)動電路，由一數(shù)據(jù)電路輸入一驅(qū)動電壓，該驅(qū)動電路至少包括一晶體管，具有一控制極；一有機發(fā)光二極管，電連接到該晶體管；一第一電容器，具有一第一端及一第二端，其中該第一端耦接到該控制極；以及一第二電容器，具有一第三端及一第四端，其中該第三端耦接到該第二端，該第四端耦接到一地電壓；其中，在一第一狀態(tài)時，該第一電容器可儲存該晶體管的一閾值電壓；在一第二狀態(tài)時，該第二電容器可儲存該驅(qū)動電壓；在一第三狀態(tài)時，將該第一電容器以及該第二電容器串聯(lián)后的電壓偏置在該晶體管的該控制極，并且利用該晶體管來控制流經(jīng)該有機發(fā)光二極管的電流。
2.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，還包括一第一開關(guān)，在該第二狀態(tài)時可將該數(shù)據(jù)電路上的該驅(qū)動電壓傳輸?shù)皆摰诙娙萜鳌?br> 3.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，其中，在該第一狀態(tài)時，將該晶體管源極所耦接的一電壓，同時經(jīng)由該數(shù)據(jù)電路提供到該第一電容器的該第二端，用于使得該第一電容器可儲存該閾值電壓。
4.一種具有閾值電壓補償?shù)挠性搓嚵杏袡C發(fā)光二極管像素驅(qū)動電路的驅(qū)動方法，至少包括下列步驟在一第一狀態(tài)時，記錄一閾值電壓；在一第二狀態(tài)時，記錄一驅(qū)動電壓；在一第三狀態(tài)時，將該閾值電壓與該驅(qū)動電壓相加后偏置在一晶體管的一控制極，并利用該晶體管來控制流經(jīng)該有機發(fā)光二極管的電流。
5.如權(quán)利要求4所述的驅(qū)動方法，其中，該閾值電壓為該晶體管的閾值電壓。
6.如權(quán)利要求4所述的驅(qū)動方法，其中，該閾值電壓記錄在一第一電容器。
7.如權(quán)利要求6所述的驅(qū)動方法，其中，該第一電容器的一第一端耦接到該晶體管的一控制極，并將該晶體管的一源極所耦接的一電壓，同時提供到該第一電容器的一第二端，用于使得該第一電容器可記錄該閾值電壓。
8.如權(quán)利要求4所述的驅(qū)動方法，其中，該驅(qū)動電壓記錄在一第二電容器。
9.如權(quán)利要求8所述的驅(qū)動方法，還包括一第一開關(guān)，在該第二狀態(tài)時可將一數(shù)據(jù)電路上的該驅(qū)動電壓傳輸?shù)皆摰诙娙萜鳌?br> 10.一種具有閾值電壓補償?shù)挠性搓嚵须娏骺刂瓢l(fā)光元件像素驅(qū)動電路，由一數(shù)據(jù)電路輸入一驅(qū)動電壓，該驅(qū)動電路至少包括一晶體管，具有一控制極；一電流控制發(fā)光元件，電連接到該晶體管；一第一電容器，具有一第一端及一第二端，其中該第一端耦接到該控制極；以及一第二電容器，具有一第三端及一第四端，其中該第三端耦接到該第二端，該第四端耦接到一地電壓；其中，在一第一狀態(tài)時，該第一電容器可儲存該晶體管的一閾值電壓；在一第二狀態(tài)時，該第二電容器可儲存該驅(qū)動電壓；在一第三狀態(tài)時，將該第一電容器以及該第二電容器串聯(lián)后的電壓偏置在該晶體管的該控制極，并且利用該晶體管來控制流經(jīng)該電流控制發(fā)光元件的電流。
全文摘要
本發(fā)明提出一種具有閾值電壓補償?shù)挠性搓嚵杏袡C發(fā)光二極管像素驅(qū)動電路及其驅(qū)動方法。在補償狀態(tài)時，第一電容器可獲得晶體管的閾值電壓，在數(shù)據(jù)寫入狀態(tài)時，第二電容器可獲得驅(qū)動電壓，而在發(fā)射狀態(tài)時，將第一電容器以及第二電容器串聯(lián)后的電壓偏置在晶體管上，并且利用晶體管來控制流經(jīng)有機發(fā)光二極管的電流。
文檔編號G09G3/32GK1601594SQ03158
公開日2005年3月30日 申請日期2003年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月22日
發(fā)明者薛瑋杰 申請人:統(tǒng)寶光電股份有限公司