CN100458903C

CN100458903C - 发光二极管显示器及其像素的驱动方法

Info

Publication number: CN100458903C
Application number: CNB2006100803706A
Authority: CN
Inventors: 陈勇志; 李国胜; 吴鼎文; 施立伟; 林志隆
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2006-05-16
Filing date: 2006-05-16
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2026-05-16
Also published as: CN1845230A

Abstract

发光二极管显示器及其像素的驱动方法是使存储电容通过驱动用的薄膜晶体管及发光二极管放电至此发光二极管的导通电流几乎为零为止，以纪录驱动用的薄膜晶体管的临界导通电压与特定状态下的发光二极管的跨压之和，进而在后续驱动发光二极管发亮的过程中藉由利用此临界导通电压与发光二极管的跨压之和达到改善因驱动用的薄膜晶体管的临界电压偏移与发光二极管材料衰减所造成亮度下降的问题。

Description

发光二极管显示器及其像素的驱动方法

技术领域

本发明涉及一种发光二极管显示器，且特别涉及一种驱动发光二极管像素的方法。

背景技术

有机发光二极管显示器(Organic Light Emitting Display)的像素一般是以薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)搭配存储电容来存储电荷，以控制有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)的亮度表现。请参照图1，其为传统像素电路的示意图。像素电路100以包括N型薄膜晶体管102、存储电容104与有机发光二极管106为例来做说明。存储电容104的两端跨接于薄膜晶体管102的栅极G与源极S间，其电容跨压是标示为Vgs。有机发光二极管106的阳极耦接薄膜晶体管102的源极S，其电位标示为V_OLED。上述结构是藉由电容跨压Vgs控制流过薄膜晶体管102的电流大小，即流过有机发光二极管106的电流I_OLED＝K*(Vgs-V_TH)²。而电容跨压Vgs是像素电压Vdata与有机发光二极管阳极端的电位V_OLED间的电压差。故，藉由提供不同的像素电压Vdata便可控制发光二极管106的亮度表现。

然而上述薄膜晶体管102在实际操作时，会产生临界电压V_TH的偏移(shift)。此偏移量与薄膜晶体管的制程、操作时间及所流过的电流大小等等有关。所以对整个显示面板上的所有像素来看，因每个薄膜晶体管102在导通时间、导通电流与制程上的差异，会造成此些驱动用的薄膜晶体管102，彼此间的临界电压偏移量都不相同，进而使得每个像素的发光亮度与所接收到的像素电压并未维持相同的对应关系。如此便会造画面亮度不均匀的现象。

此外，有机发光二极管106会随着使用时间增加而产生跨压上升的现象，即V_OLED的电位会上升。请参照图2，其为有机发光二极管的特性曲线图。从图2即可看出有机发光二极管106在长时间使用下会产生V_OLED电位上升的现象。如此，长时间使用下来便会造成导通电流I_OLED下降，因Vgs＝Vdata-V_OLED。此种现象使得像素电压Vdata无法使有机发光二极管106产生预定的发光亮度，也就是说显示画面的整体显示亮度便会下降。

综上所述，即使解决了因临界电压的偏移所造成驱动电流不一致的问题，还是会因为每个有机发光二极管材料的特性而造画面亮度下降或画面亮度不均匀的现象。故，如何同时解决薄膜晶体管的临界电压偏移的问题与有机发光二极管的材料的衰减问题，便是相关产业值得思考的课题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种发光二极管显示器及其像素的驱动方法，是可同时解决临界电压偏移的问题与发光二极管的材料衰减问题，以提供高画质的显示画面。

根据本发明的目的，提出一种像素的驱动方法，此像素具有一发光二极管、一存储电容与一薄膜晶体管。此薄膜晶体管具有一第一端、一第二端与一栅极。第一端是电性连接发光二极管的一端。发光二极管的另一端是接收一第一电压。该薄膜晶体管的该第二端是接收一第二电压。薄膜晶体管的该栅极是电性连接该存储电容的一端。该薄膜晶体管是用以驱动该发光二极管发亮。此驱动方法叙述如下：提供第二电压至存储电容的此端，并提供一像素电压至存储电容的另一端，接着使存储电容籍由薄膜晶体管的第一端与第二端及发光二极管放电，此时该存储电容存有一电荷量，之后，根据存储电容的电荷量使薄膜晶体管产生一像素电流驱动发光二极管发亮。

本发明还提供一种发光二极管的像素电路，包括：一存储电容；一发光二极管，具有一发光二极管第一端与一发光二极管第二端，该发光二极管第二端是耦接至一第一电压；一第一薄膜晶体管，是用以驱动该发光二极管发亮并具有三端，该第一薄膜晶体管的栅极是电性连接该存储电容的一端，该第一薄膜晶体管的第一端是电性连接该发光二极管的该发光二极管第一端；一第二薄膜晶体管，是具有三端，该第二薄膜晶体管的栅极是接收一第一扫描信号，该第二薄膜晶体管的第一端是接收一第二电压，该第二薄膜晶体管的第二端是电性连接该第一薄膜晶体管的第二端；一第三薄膜晶体管，是用以使该存储电容可以通过该第一薄膜晶体管与该发光二极管放电，该第三薄膜晶体管具有三端，该第三薄膜晶体管的栅极是接收一第二扫描信号，该第三薄膜晶体管的第一端与第二端是桥接于该第一薄膜晶体管的第二端与栅极端；一第四薄膜晶体管，是具有三端，该第四薄膜晶体管的栅极是接收该第二扫描信号，该第四薄膜晶体管的第一端是电性连接该存储电容的另一端，该第四薄膜晶体管的第二端是接收一像素电压；以及一第五薄膜晶体管，是具有三端，该第五薄膜晶体管的栅极是接收该第一扫描信号，该第五薄膜晶体管的第一端是电性连接于该第一薄膜晶体管的第一端，该第五薄膜晶体管的第二端是电性连接该存储电容的该另端；其中，该第一电压的电压电平是小于该第二电压的电压电平。

本发明还提供一种发光二极管显示器，包括：一驱动电路，是用以输出一像素电压、一第一扫描信号与一第二扫描信号；至少一像素电路，包括：一发光二极管，具有一发光二极管第一端与一发光二极管第二端，该发光二极管第二端是耦接至一第一电压；一存储电容；一第一薄膜晶体管，用以驱动该发光二极管发亮并具有三端，该第一薄膜晶体管的栅极的电性连接该存储电容发一端，该第一薄膜晶体管的第一端是电性连接该发光二极管的该发光二极管第一端；一第二薄膜晶体管，是具有三端，该第二薄膜晶体管的栅极是接收该第一扫描信号，该第二薄膜晶体管的第一端是接收一第二电压，该第二薄膜晶体管的第二端是电性连接该第一薄膜晶体管的第二端；一第三薄膜晶体管，是用以使该存储电容可以通过该第一薄膜晶体管与该发光二极管放电，该第三薄膜晶体管具有三端，该第三薄膜晶体管的栅极是接收该第二扫描信号，该第三薄膜晶体管的第一端与第二端是桥接于该第一薄膜晶体管的第二端与栅极端；一第四薄膜晶体管，是具有三端，该第四薄膜晶体管的栅极是接收该第二扫描信号，该第四薄膜晶体管的第一端是电性连接该存储电容的另一端，该第四薄膜晶体管的第二端是接收一像素电压；及一第五薄膜晶体管，是具有三端，该第五薄膜晶体管的栅极是接收该第一扫描信号，该第五薄膜晶体管的第一端是电性连接于该第一薄膜晶体管的第一端，该第五薄膜晶体管的第二端是电性连接该存储电容的该另一端。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为传统像素电路的示意图。

图2为有机发光二极管的特性曲线图。

图3为本发明驱动发光二极管像素的流程图。

图4为本发明较佳实施例的发光二极管显示器的示意图。

图5为本发明像素驱动方法的时序图。

附图符号说明

100：像素电路

102：薄膜晶体管

104：存储电容

106：有机发光二极管

200：发光二极管显示器

202：驱动电路

204：像素电路

206：数据驱动电路

208：扫描驱动电路

210：发光二极管

C：存储电容

T1、T2、T3、T4、T5：薄膜晶体管

具体实施方式

本发明提供一种发光二极管像素的驱动方法，是可同时解决薄膜晶体管的临界电压偏移的问题与发光二极管的材料衰减问题。请参照图3，其为本发明驱动发光二极管像素的流程图。首先在步骤300，重置存储电容。接着，在步骤302，使存储电容通过驱动用的薄膜晶体管及发光二极管放电至此发光二极管的导通电流几乎为零为止，以纪录该驱动用的薄膜晶体管的临界导通电压与特定状态下的发光二极管的跨压之和，进而在后续驱动发光二极管发亮的过程中藉由利用此临界导通电压与发光二极管的跨压之和达到改善因驱动用的薄膜晶体管的临界电压偏移与发光二极管的材料衰减所造成亮度下降的问题。之后在步骤304，使驱动用的薄膜晶体管依据存储电容的电荷量(即电容跨压)驱动发光二极管。

进一步来说，请参照图4，其为本发明较佳实施例的发光二极管显示器的示意图。发光二极管显示器200至少包括一驱动电路202与多个像素电路。图4是以一个像素电路204为例所绘。像素电路204包括一发光二极管210、一存储电容C、一驱动用的第一薄膜晶体管(Thin Film Transistor)T1与四个开关。四个开关例如以薄膜晶体管实现，即第一开关、第二开关、第三开关与第四开关依序为第二至第五薄膜晶体管T2-T5。在本实施例中，五个薄膜晶体管T1-T5是均以具有三端的NMOS为例作说明，然熟习此技艺者亦可以PMOS或部份NMOS部份PMOS来达成本发明。

驱动电路202用以提供第一电压VSS与第二电压VDD，其更至少包括数据驱动电路206与扫瞄驱动电路208。数据驱动电路206用以提供像素电压V_DATA。扫瞄驱动电路208用以提供第一扫描信号SCAN1与第二扫描信号SCAN2。

发光二极管210例如为有机发光二极管(Organic Light EmittingDiode)，其具有一发光二极管第一端与一发光二极管第二端。对应于第一薄膜晶体管为NMOS，发光二极管第一端是阳极，而发光二极管第二端是阴极并耦接至第一电压VSS。第一薄膜晶体管T1是用以驱动发光二极管210发亮，其栅极G1是电性连接存储电容C的一端(A端)。第一薄膜晶体管T1的第一端S1(源极)是电性连接发光二极管210的阳极。第二薄膜晶体管T2的栅极G2是接收第一扫瞄信号SCAN1，其第一端D2是接收第二电压VDD。第二薄膜晶体管T2的第二端S2是电性连接第一薄膜晶体管T1的第二端D1。第三薄膜晶体管T3是用以使存储电容C可以通过第一薄膜晶体管T1与发光二极管210放电，其栅极G3是接收第二扫瞄信号SCAN2，第三薄膜晶体管T3的第一端D3与第二端S3是桥接于第一薄膜晶体管T1的第二端D1与栅极G1间。

第四薄膜晶体管T4的栅极G4是接收第二扫瞄信号SCAN2，且第四薄膜晶体管T4的第一端S4是电性连接该存储电容的另一端(B端)，第四薄膜晶体管T4的第二端D4是接收像素电压V_DATA。第五薄膜晶体管T5的栅极G5是接收第一扫瞄信号SCAN1，第五薄膜晶体管T5的第一端S5是电性连接在第一薄膜晶体管T1的第一端S1，第五薄膜晶体管T5的第二端D5是电性连接存储电容C的B端。

接着请参照图5，其为本发明像素驱动方法的时序图。在驱动像素的过程中为了重置(reset)存储电容C，会在驱动的过程中加入一重置程序，即图5所示的第一阶段stage1。在第一阶段stage1，第一扫瞄信号SCAN1与第二扫描信号SCAN2的电压电平是转变为使薄膜晶体管T2-T5导通的电压电平H，且数据驱动电路206会提供一像素电压V_DATA。如此一来，第二电压VDD便通过导通的第二与第三薄膜晶体管T2、T3使存储电容C的A端的电压为VDD，而像素电压V_DATA通过导通的第四薄膜晶体管T4使存储电容C的B端的电压为V_DATA。

接着在第二阶段stage2，第一扫描信号SCAN1的电压电平转变为使薄膜晶体管T2与T5截止的电压电平L，而第二扫描信号SCAN2维持上一阶段的电压电平H且数据驱动电路206亦持续提供像素电压V_DATA。如此，存储电容C便藉由导通的第三薄膜晶体管T3所形成的放电路径CA(标示在图4上)放电，即通过第一薄膜晶体管T1的汲-源极D1-S1与发光二极管210对第一电压VSS放电，直到发光二极管210的导通电流几乎为零为止，此时发光二极管210的阳极端具有一电压电平V_{OLEO_0}。此电压电平V_{OLED_0}会随着发光二极管210的材料衰减特性而变动，即发光二极管210操作时间越久，其电压电平V_{OLED_0}会越高。再回到电路上来看，此时存储电容C的A端的电压电平可以视为电压电平V_{OLED_0}加上第一薄膜晶体管T1的临界电压V_TH，即V_{OLED_0}+V_TH，而B端的电压电平仍维持V_DATA。

之后，为了确保所有像素动作的一致性，例如所有像素中的存储电容C均放电至稳态，会有短暂的时间截止所有的薄膜晶体管T2-T5，如图5所示的第三阶段stage3。接着在第四阶段stage4(显示阶段)，第一扫描信号SCAN1转变为电压电平H以使薄膜晶体管T2与T5导通而第二扫描信号SCAN2维持上一阶段的电压电平L(薄膜晶体管T3与T4保持截止)，如此一来第一薄膜晶体管T1便能根据此时存储电容C的电荷量(即电容跨压V_G1S1)驱动发光二极管210产生对应的亮度。此时，存储电容C的B端的电压电平会因第五薄膜晶体管T5的导通改变为发光二极管210导通时的阳极端的电压电平V_{OLED_in}，且因电容两端电压连续的特性，存储电容C的A端的电压电平亦随之增加电压ΔV。此电压ΔV等于B端的电压电平从V_DATA改变至V_{OLED_in}的变化量，即ΔV＝V_{OLED_in}-VDATA。故，存储电容C的A端的电压电平最终会改变为V_{OLED_0}+V_TH+ΔV，即V_{OLED_0}+V_TH+V_{OLED_in}-VDATA。

第一薄膜晶体管T1的驱动电流I为K*(V_G1S1-V_TH)²，栅极G1的电压电平即为A端的电压电平，而源极S1的电压电平即为B端的电压电平，故驱动电流

I＝K*[(V_{OLED_0}+V_TH+V_{OLED_in}-V_DATA-V_{OLED_in})-V_TH]²

＝K*[(V_{OLED_0}-V_DATA]²。至此可以发现，在显示阶段stage4中，驱动电流I的大小仅和V_{OLED_0}与V_DATA有关，与临界电压V_TH无关。且当发光二极管210的电压电平V_{OLED_0}因发光二极管210操作时间增加而上升时，会提高驱动电流I以补偿当发光二极管210的亮度降低情况。如此一来即可改善因发光二极管材料的特性而造画面亮度下降的问题，且在驱动过程中亦同时补偿了第一薄膜晶体管的临界电压偏移的问题，进而使得显示装置长时间使用下能保持最佳的图像品质。

本发明上述实施例所揭露的发光二极管显示器及其像素的驱动方法，无论各像素的第一薄膜晶体管的临界电压偏移量的差异为何与各像素的发光二极管的衰减程度的差异为何，在长时间使用下仍能保持最佳的图像品质。

综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims

1.一种像素的驱动方法，该像素具有一发光二极管、一存储电容与一薄膜晶体管，该薄膜晶体管具有一第一端、一第二端与一栅极，该第一端是电性连接该发光二极管的一端，该发光二极管的另一端是接收一第一电压，该第二端是接收一第二电压，该薄膜晶体管的该栅极是电性连接该存储电容的一端，该薄膜晶体管是用以驱动该发光二极管发亮，该驱动方法包括：

提供该第二电压至该存储电容的该一端，并提供一像素电压至该存储电容的另一端；

使该存储电容籍由该薄膜晶体管的该第一端与该第二端及该发光二极管放电，此时该存储电容存有一电荷量；以及

根据该存储电容的电荷量使该薄膜晶体管产生一像素电流驱动该发光二极管发亮，

其中，该像素更包括一第一开关、一第二开关与一第三开关，该第一开关桥接于该第二电压与该薄膜晶体管的该第二端间，该第二开关桥接于该薄膜晶体管的该第二端与该栅极间，该第三开关桥接于该像素电压与该存储电容的另一端间，使该存储电容通过该薄膜晶体管与该发光二极管放电的步骤更包括：

截止该第一开关并导通该第二开关与该第三开关，以使该存储电容通过该薄膜晶体管与该发光二极管放电；

并且其中，像素更包括一第四开关，该第四开关桥接于该薄膜晶体管的该栅极与该第一端间，该薄膜晶体管根据该存储电容的该电荷量驱动该发光二极管发亮的步骤更包括：

导通该第一开关与该第四开关并截止该第二开关与该第三开关，以使该薄膜晶体管根据该存储电容的该电荷量驱动该发光二极管。

2.如权利要求1所述的驱动方法，其中，提供该第二电压与该像素电压至该存储电容的步骤更包括：

导通该第一开关、该第二开关与该第三开关，以使该存储电容的该一端的端电压为该第二电压且该存储电容的该另一端的端电压为该像素电压。

3.如权利要求2所述的驱动方法，其中，该驱动方法更包括：

在该存储电容通过该薄膜晶体管与该发光二极管放电后，截止该第一开关、第二开关与该第三开关。

4.一种发光二极管的像素电路，包括：

一存储电容；

一发光二极管，具有一发光二极管第一端与一发光二极管第二端，该发光二极管第二端是耦接至一第一电压；

一第一薄膜晶体管，是用以驱动该发光二极管发亮并具有三端，该第一薄膜晶体管的栅极是电性连接该存储电容的一端，该第一薄膜晶体管的第一端是电性连接该发光二极管的该发光二极管第一端；

一第二薄膜晶体管，是具有三端，该第二薄膜晶体管的栅极是接收一第一扫描信号，该第二薄膜晶体管的第一端是接收一第二电压，该第二薄膜晶体管的第二端是电性连接该第一薄膜晶体管的第二端；

一第三薄膜晶体管，是用以使该存储电容可以通过该第一薄膜晶体管与该发光二极管放电，该第三薄膜晶体管具有三端，该第三薄膜晶体管的栅极是接收一第二扫描信号，该第三薄膜晶体管的第一端与第二端是分别桥接于该第一薄膜晶体管的第二端与栅极端；

一第四薄膜晶体管，是具有三端，该第四薄膜晶体管的栅极是接收该第二扫描信号，该第四薄膜晶体管的第一端是电性连接该存储电容的另一端，该第四薄膜晶体管的第二端是接收一像素电压；以及

一第五薄膜晶体管，是具有三端，该第五薄膜晶体管的栅极是接收该第一扫描信号，该第五薄膜晶体管的第一端是电性连接于该第一薄膜晶体管的第一端，该第五薄膜晶体管的第二端是电性连接该存储电容的该另一端；

其中，该第一电压的电压电平是小于该第二电压的电压电平。

5.如权利要求4所述的像素电路，其中，该像素用于一显示器，该显示器更包括：

一驱动电路，用以输出该第一扫描信号、该第二扫描信号与该像素电压以驱动该像素，该驱动电路驱动该像素时，是先藉由该第一扫描信号与该第二扫描信号导通该第二、三、四、五薄膜晶体管并提供该像素电压，以使该存储电容的该一端的端电压为该第二电压且该存储电容的该另一端的端电压为该像素电压，接着亦藉由该第一扫描信号与该第二扫描信号截止该第二与该第五薄膜晶体管并持续导通该第三与该第四薄膜晶体管，以使该存储电容通过该第一薄膜晶体管与该发光二极管放电，之后，藉由该第一扫描信号与该第二扫描信号导通该第二与该第五薄膜晶体管并截止该第三与该第四薄膜晶体管，以使该第一薄膜晶体管根据该存储电容的电荷量产生一像素电流驱动该发光二极管发亮。

6.一种发光二极管显示器，包括：

一驱动电路，是用以输出一像素电压、一第一扫描信号与一第二扫描信号；

至少一像素电路，包括：

一存储电容；

一第一薄膜晶体管，用以驱动该发光二极管发亮并具有三端，该第一薄膜晶体管的栅极的电性连接该存储电容的一端，该第一薄膜晶体管的第一端是电性连接该发光二极管的该发光二极管第一端；

一第二薄膜晶体管，是具有三端，该第二薄膜晶体管的栅极是接收该第一扫描信号，该第二薄膜晶体管的第一端是接收一第二电压，该第二薄膜晶体管的第二端是电性连接该第一薄膜晶体管的第二端；

一第三薄膜晶体管，是用以使该存储电容可以通过该第一薄膜晶体管与该发光二极管放电，该第三薄膜晶体管具有三端，该第三薄膜晶体管的栅极是接收该第二扫描信号，该第三薄膜晶体管的第一端与第二端分别是桥接于该第一薄膜晶体管的第二端与栅极端；

一第四薄膜晶体管，是具有三端，该第四薄膜晶体管的栅极是接收该第二扫描信号，该第四薄膜晶体管的第一端是电性连接该存储电容的另一端，该第四薄膜晶体管的第二端是接收一像素电压；及

一第五薄膜晶体管，是具有三端，该第五薄膜晶体管的栅极是接收该第一扫描信号，该第五薄膜晶体管的第一端是电性连接于该第一薄膜晶体管的第一端，该第五薄膜晶体管的第二端是电性连接该存储电容的该另一端。

7.如权利要求6所述的发光二极管显示器，其中，该驱动电路驱动该像素时，是先藉由该第一扫描信号与该第二扫描信号导通该第二、三、四、五薄膜晶体管并提供该像素电压，以使该存储电容的该一端的端电压为该第二电压且该存储电容的该另一端的端电压为该像素电压，接着亦藉由该第一扫描信号与该第二扫描信号截止该第二与该第五薄膜晶体管并持续导通该第三与该第四薄膜晶体管，以使该存储电容通过该第一薄膜晶体管与该发光二极管放电，之后，藉由该第一扫描信号与该第二扫描信号导通该第二与该第五薄膜晶体管并截止该第三与该第四薄膜晶体管，以使该第一薄膜晶体管根据该存储电容的电荷量产生一像素电流驱动该发光二极管发亮。