CN1241163C - 显示器的驱动方法 - Google Patents
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Abstract
一种显示器的驱动方法。此驱动方法是用于有机光发射二极管的显示器中的电压驱动电路。本发明是在一个画面(Frame)期间，将数据电压设定为维持预定时间的负值数据电压。而当扫描电压设定在高电压值时，负值数据电压将供应至驱动薄膜晶体管的栅极，而使栅极维持保持时间的负值栅极电压。这将会使驱动薄膜晶体管的门限电压(Threshold Voltage)不会变动。因此，本发明可以使有机光发射二极管的亮度在长时间的使用后，仍维持原来的亮度，所以可以有效增加显示器的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示器的驱动方法。
背景技术
人类最早能看到的动态影像为记录片形式的电影。之后，阴极射线管(Cathode Ray Tube，简称CRT)的发明，成功地衍生出商业化的电视机，并成为每个家庭必备的家电用品。随着科技的发展，CRT的应用又扩展到计算机产业中的台式监视器，而使得CRT风光将近数十年之久。但是CRT所制作成的各类型显示器都面临到辐射线的问题，并且因为内部电子***构，而使得显示器体积庞大并占空间，所以不利于薄形及轻量化。
由于上述的问题，而使得研究人员着手开发所谓的平面显示器(Flat Panel Display)。这个领域包含液晶显示器(Liquid Crystal Display，简称LCD)、场发射显示器(Field Emission Display，简称FED)、有机光发射二极管(Organic Light Emitting Diode，简称OLED)、以及等离子体显示器(Plasma Display Panel，简称PDP)。
其中，有机光发射二极管又称为有机电致发光显示器(OrganicElectroluminescence Display，简称OELD)，其为自发光性的元件。因为OLED的特性为直流低电压驱动、高亮度、高效率、高对比值、以及轻薄，并且其发光色泽由红(Red，简称R)、绿(Green，简称G)、以及蓝(Blue，简称B)三原色至白色的自由度高，因此OLED被喻为下一时代的新型平面面板的发展重点。OLED技术除了兼具LCD的轻薄与高分辨率，以及LED的主动发光、响应速度快与省电冷光源等优点外，还有视角广、色彩对比效果好及成本低等多项优点。因此，OLED可广泛应用于LCD或指示看板的背光源、移动电话、数字相机、以及个人数字助理(PDA)等。
从驱动方式的观点来看，OLED可分为被动矩阵(Passive Matrix)驱动方式及主动矩阵(Active Matrix)驱动方式两大种类。被动矩阵式OLED的优点在于结构非常简单且不需要使用薄膜晶体管(Thin FilmTransistor，简称TFT)驱动，因而成本较低，但其缺点为不适用于高分辨率画质的应用，而且在朝向大尺寸面板发展时，会产生耗电量增加、元件寿命降低、以及显示性能不佳等的问题。而主动矩阵式OLED的优点除了可应用在大尺寸的主动矩阵驱动方式的需求外，其视角广、高亮度、以及响应速度快的特性也是不可忽视的，但是其成本会比被动矩阵式OLED略高。
依照驱动方式的不同，平面显示器又可分为电压驱动型及电流驱动型两种。电压驱动型通常应用在TFT-LCD，也就输入不同的电压至数据线，而达到不同的灰阶，以达成全彩的目的。电压驱动型的TFT-LCD具有技术成熟、稳定、以及便宜的优点。而电流驱动型通常应用在OLED的显示器，也就是输入不同的电流至数据线，而达到不同的灰阶，以达成全彩的目的。但是这种电流驱动画素的方式，需要开发新的电路及IC，因此需要庞大的成本。因此，如果以TFT-LCD的电压驱动电路来驱动OLED，将会使成本大为降低。但是，当以TFT-LCD的电压驱动电路来驱动OLED时，在长期的操作下，会使得驱动TFT的门限电压(Threshold Voltage)有漂移的现象，而使得门限电压上升。而TFT在饱和区的漏极电流的公式为：Id＝(1/2)×μn×Cox×(W/L)×(Vgs-Vth)2，其中电子移动率μn及单位面积上的栅极电容Cox为定值，Vth为TFT的门限电压，W为TFT的信道宽度，而L为TFT的信道长度。由此公式可知，当门限电压上升时，会使得驱动TFT的流经漏极与源极之间的驱动电流降低。由于驱动电流是用来驱动OLED而使OLED发光，所以当驱动电流减少时，将使OLED的亮度随之降低。
为了更清楚起见，请参照图1，其绘示的是以电压驱动方式驱动OLED的显示器中的一个画素的电路图。此画素包括电压驱动电路102及OLED(104)。上述的电压驱动电路102包括TFT1(106)、电容C(108)、以及TFT2(110)。其中，TFT2(110)称为驱动薄膜晶体管，是用以产生驱动OLED(104)的驱动电流，以使OLED(104)发光。TFT1(106)的漏极耦接至数据电压(Vdata)；TFT1(106)的栅极耦接至扫描电压(Vscan)；TFT1(106)的源极耦接至电容C(108)的第一端及TFT2(110)的栅极。TFT2(110)的漏极耦接至供应电压(VDD)；TFT2(110)的源极耦接至OLED(104)的正极，其中供应电压(VDD)通常为正电压，而由电压源所提供。电容C(108)的第二端耦接至一具有电位Vref的电源供应器。而OLED(104)的负极耦接至地。
而现有的一种电压驱动电路102的驱动方法的VDD、Vscan、Vdata、以及TFT2(110)的栅极的电压(V2g)之间的时序图，请参照图2所绘示。首先要说明的是，当Vscan设定在高电压值时，TFT1(104)会导通。当Vscan设定在低电压值时，TFT1(104)会关闭。此外，要说明的是Vscan出现一次高电压值与一次低电压值的时间称为一个画面(Frame)的时间(即图2中所绘示的T)，其中一个画面的时间，通常为1/60秒，亦即频率为60Hz，而一个画面将组成一个画素的画像。由图2可知，当在Vscan在高电压值的期间时，Vdata为高电压值，所以总是使V2g维持在正电压，而使V2g逐渐上升。V2g逐渐上升的结果，将导致TFT2(110)的栅极的氧化层累积更多的陷阱电荷，于是使TFT2(110)的门限电压产生漂移，而使门限电压上升。这样的结果，将使TFT2(110)的流经漏极及源极之间的驱动电流降低，因此会使得OLED(104)的亮度降低。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种改善驱动薄膜晶体管的门限电压漂移的驱动方法。本发明是在一个画面期间，将数据电压设定为维持预定时间的负值数据电压。而当扫描电压设定在高电压值时，负值数据电压将供应至驱动薄膜晶体管的栅极，而使栅极维持一保持时间的负值栅极电压。这将会使驱动薄膜晶体管的栅极的氧化层释放出陷阱电荷，而使驱动薄膜晶体管的门限电压不会上升。
为达到上述及其它目的，本发明提出一种显示器的驱动方法。此驱动方法是用于有机光发射二极管的显示器中的电压驱动电路。此显示器包括多个画素，每一个画素的画像是由一个画面(Frame)所组成，此画面具有原始频率。此驱动方法的特征为：在此画面期间，将数据电压设定为维持一预定时间的负值数据电压；以及当扫描电压设定在高电压值时，负值数据电压将供应至驱动薄膜晶体管的栅极，而使栅极维持一保持时间的负值栅极电压。
在本发明的实施例中，预定时间可以调整。
在本发明的一实施例中，保持时间与预定时间不相同。并且画面的频率会大于原始频率。
在本发明的另一实施例中，保持时间与预定时间相同。并且画面的频率与原始频率相同。
在本发明的实施例中，本发明的驱动方法将使驱动薄膜晶体管所产生的驱动电流不会衰减。而此驱动电流用以驱动有机光发射二极管，而使有机光发射二极管发光。
在本发明的实施例中，驱动薄膜晶体管的漏极耦接至供应电压。而供应电压是由电压源提供。
在本发明的实施例中，驱动薄膜晶体管的源极耦接至有机光发射二极管的正极。
在本发明的实施例中，有机光发射二极管的负极耦接至地。
综上所述，本发明是在一个画面期间，将数据电压设定为维持一预定时间的负值数据电压。而当扫描电压设定在高电压值时，负值数据电压将供应至驱动薄膜晶体管的栅极，而使栅极维持一保持时间的负值栅极电压。这将会使驱动薄膜晶体管的栅极的氧化层释放出陷阱电荷，而使驱动薄膜晶体管的门限电压不会上升。因此，本发明可以使有机光发射二极管的亮度在长时间的使用后，仍维持原来的亮度，所以可以有效增加显示器的使用寿命。
附图说明
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点，能更加明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，做详细说明如下：
图1绘示的是以电压驱动方式驱动OLED显示器中的一个画素的电路图；
图2绘示的是现有一种电压驱动电路的驱动方法的VDD、Vscan、Vdata、以及V2g之间的时序图；
图3绘示的是根据本发明一较佳实施例显示器的驱动方法的VDD、Vscan、Vdata、以及V2g之间的时序图；以及
图4绘示的是根据本发明另一较佳实施例的显示器的驱动方法的VDD、Vscan、Vdata、以及V2g之间的时序图。
图中符号说明：
10：画素
102：电压驱动电路
104：OLED
106：TFT1
108：电容
110：TFT2
具体实施方式
请再次参照图1，本发明的显示器的驱动方法是用于图1中的电压驱动电路102，底下将根据图1，对本发明的驱动方法做说明。
本发明显示器的驱动方法是用于OLED显示器。而根据本发明一较佳实施例的显示器的驱动方法的供应电压(VDD)、扫描电压(Vscan)、数据电压(Vdata)、以及TFT2(110)的栅极电压(V2g)之间的时序图，请参照图3所绘示。由图3可知，本实施例是将一个画面的频率，由原来的60Hz增快为120Hz。也就是将一个画面的时间，由1/60秒缩短为1/120秒。所以如果在一个画面的期间，当Vscan设定为高电压值，而Vdata为正值电压时，则在下一个画面的期间，当Vscan设定为高电压值时，Vdata会维持一预定时间的负值电压，其中此预定时间与Vscan保持在高电压值的时间相同。也就是每隔一个画面的时间(1/120秒)，Vdata会做交互的反转。
在本实施例中，假设在第一个画面期间，当Vscan设定为高电压值时，Vdata是设定在正电压(例如为5V)。而本实施例的动作原理是在第一个画面期间，当Vscan设定为高电压值时，TFT1(106)会导通，正值的Vdata会供应到TFT2(110)的栅极，而使V2g维持一个画面时间(1/120秒)的正值电压(例如为5V)。这时会使TFT2(110)的栅极的氧化层累积陷阱电荷。在第二个画面期间，当Vscan设定为高电压值时，TFT1(106)会导通，负值的Vdata(例如为-5V)会供应到TFT2(110)的栅极，而使V2g维持一个画面时间(1/120秒)的负值电压(例如为-5V)。这时会使TFT2(110)的栅极的氧化层释放出陷阱电荷。在之后的画面期间，将依照上述的方式重复地进行。
在本实施例中，由于在两个画面时间(1/60秒)的期间，V2g会维持一个画面时间(1/120秒)的负值电压，所以可使TFT2(110)的栅极的氧化层释放出陷阱电荷，而使TFT2(110)的门限电压不会上升，而保持在原来的门限电压值附近。而TFT在饱和区的漏极电流的公式为：Id＝(1/2)×μn×Cox×(W/L)×(Vgs-Vth)2，其中电子移动率μn及单位面积上的栅极电容Cox为定值，Vth为TFT的门限电压，W为TFT的信道宽度，而L为TFT的信道长度。由此公式可知，由于TFT2(110)的门限电压不会上升，所以TFT2(110)的驱动电流不会降低。因此，可使OLED(104)在长时间的操作下，仍维持原来的亮度，而使显示器的寿命能有效地延长。
而根据本发明另一较佳实施例的显示器驱动方法的供应电压(VDD)、扫描电压(Vscan)、数据电压(Vdata)、以及TFT2(110)的栅极电压(V2g)之间的时序图，请参照图4所绘示。由图4可知，在本实施例中一个画面的频率与原来的60Hz相同。也就是将一个画面的时间，仍维持在1/60秒。本实施例是在每一个画面的期间，当Vscan设定在高电压值的维持时间为T(如图4所绘示)时，Vdata会维持一段时间T1(如图4所绘示)的负值电压，以及维持一段时间T2(如图4所绘示)的正值电压。
而本实施例的动作原理是在一个画面时间的期间，当Vscan设定为高电压值且在时间T1的期间时，TFT1(106)会导通，负值的Vdata会供应到TFT2(110)的栅极，而使V2g维持时间T1的负值电压。这时会使TFT2(110)栅极的氧化层释放出陷阱电荷。当Vscan设定为高电压值且在时间T2的期间时，TFT1(106)会导通，正值的Vdata会供应到TFT2(110)的栅极，而使V2g维持正值电压，并且维持到下一个画面的Vscan设定为高电压值的时候。这时会使TFT2(110)栅极的氧化层累积陷阱电荷。在之后的画面期间，将依照上述的方式重复地进行。
在本实施例中，由于在每一个画面的期间，当Vscan设定为高电压值时，Vdata具有维持一段时间T1的负值电压，所以可使V2g会维持时间T1的负值电压。因此，可使TFT2(110)的栅极的氧化层释放出陷阱电荷，而使TFT2(110)的门限电压不会上升，于是使TFT2(110)的门限电压保持在原来的门限电压值附近。而TFT在饱和区的漏极电流的公式为：Id＝(1/2)×μn×Cox×(W/L)×(Vgs-Vth)2，其中电子移动率μn及单位面积上的栅极电容Cox为定值，Vth为TFT的门限电压，W为TFT的信道宽度，而L为TFT的信道长度。由此公式可知，由于TFT2(110)的门限电压不会上升，所以TFT2(110)的驱动电流不会降低。因此，可使OLED(104)在长时间的操作下，仍维持原来的亮度，而使显示器的寿命能有效地延长。
此外，比较图3及图4的实施例可知，由于在图3的实施例中，V2g维持负值电压的时间较长，所以可使TFT2(110)栅极的氧化层释放出较多的陷阱电荷，因此改善TFT2(110)的门限电压漂移的效果较好，但是画面频率需提高为原来画面频率的二倍。
综上所述，本发明是在一个画面(Frame)期间，将数据电压设定为维持一预定时间的负值数据电压。而当扫描电压设定在高电压值时，负值数据电压将供应至驱动薄膜晶体管的栅极，而使栅极维持一保持时间的负值栅极电压。这将会使驱动薄膜晶体管的栅极的氧化层释放出陷阱电荷，而使驱动薄膜晶体管的门限电压不会上升。因此，本发明可以使有机光发射二极管的亮度在长时间的使用后，仍维持原来的亮度，所以可以有效增加显示器的使用寿命。
虽然本发明已以较佳实施例揭露于上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，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以权利要求书并结合说明书及附图所界定者为准。
Claims (11)
1.显示器的驱动方法，该驱动方法是用于一有机光发射二极管的一显示器中的一电压驱动电路，该显示器包括多个画素，每一这些画素的画像是由一画面所组成，该画面具有一原始频率，其特征在于：
在该画面期间，将数据电压设定为维持预定时间的负值数据电压；以及
当扫描电压设定在高电压值时，该负值数据电压将供应至一驱动薄膜晶体管的栅极，而使该栅极维持保持时间的负值栅极电压。
2.如权利要求1所述的显示器的驱动方法，其特征在于：该预定时间可以调整。
3.如权利要求1所述的显示器的驱动方法，其特征在于：该保持时间与该预定时间不相同。
4.如权利要求3所述的显示器的驱动方法，其特征在于：该画面的频率大于该原始频率。
5.如权利要求1所述的显示器的驱动方法，其特征在于：该保持时间与该预定时间相同。
6.如权利要求5所述的显示器的驱动方法，其特征在于：该画面的频率与该原始频率相同。
7.如权利要求1所述的显示器的驱动方法，其特征在于：该驱动方法将使该驱动薄膜晶体管所产生的驱动电流不会衰减。
8.如权利要求1所述的显示器的驱动方法，其特征在于：该驱动薄膜晶体管的漏极耦接至一供应电压。
9.如权利要求8所述的显示器的驱动方法，其特征在于：该供应电压是由一电压源提供。
10.如权利要求1所述的显示器的驱动方法，其特征在于：该驱动薄膜晶体管的源极耦接至该有机光发射二极管的正极。
11.如权利要求1所述的显示器的驱动方法，其特征在于：该有机光发射二极管的负极耦接至地。
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