CN1514425A - 有机电致发光设备及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种有机电致发光设备，包括：基板；基板上的选通线；数据线，与选通线相交叉而限定了像素区域；电源线，与选通线基本上平行并且与其间隔开；第一开关薄膜晶体管，与选通线和数据线相连；第一驱动薄膜晶体管，与第一开关薄膜晶体管和电源线相连；存储电容器，与第一驱动薄膜晶体管和电源线相连；有机电致发光二极管，与第一驱动薄膜晶体管相连；选通驱动器，与选通线相连；数据驱动器，与数据线相连；以及电源控制驱动器，用于向电源线提供电源电压，该电源电压在一个帧的发光时段期间具有第一值，而在该一个帧的空闲时段期间具有第二值。

Description

有机电致发光设备及其驱动方法
本申请要求2002年12月31日提交的韩国专利申请No.2002-88383的优先权，在此全文引入作为参考。
技术领域
本发明涉及有机电致发光设备，更具体来说，涉及一种包括薄膜晶体管的有源矩阵有机电致发光设备。
背景技术
阴极射线管(CRT)已被广泛地用作诸如电视和计算机监视器的设备的显示屏。然而，CRT具有体积和重量大且需高驱动电压的缺点。结果，平板显示器(FPD)正以其体积小、重量轻并且仅需较低功率而得以日益普及。液晶显示(LCD)设备、等离子显示板(PDP)设备、场发射显示(FED)设备以及电致发光显示(ELD)设备是近年来已经提出的几种FPD。
在各种FPD中，ELD设备利用了电致发光现象，即当向荧光材料施加特定电压时会发光的现象。根据设备中用于激发载体的原材料，ELD设备可以是无机电致发光显示设备或有机电致发光显示(OELD)设备。OELD设备因其高亮度显示、低驱动电压并能产生包括整个可见光范围的真彩图像，而尤其受欢迎。此外，由于OELD设备是自发光的，所以它们具有很好的对比度。因为OELD设备具有仅几微秒的短暂响应时间，所以它们可以容易地显示运动图像。此外，这种设备不象其它ELD设备那样受限于有限视角。OELD设备在低温下是稳定的。而且，由于它们的驱动电路仅需要低工作电压，比如5V～15V DC(直流电)，所以可以便宜并容易地制造出来。此外，制备OELD设备的工艺也相对简单。
通常，OELD设备通过将来自阴极的电子和来自阳极的空穴注入到发光层中、电子和空穴结合、生成激子(exciton)、并使激子从激发态跃迁到基态，从而发光。由于OELD设备的发光机制与发光二极管(LED)类似，所以有机电致发光显示设备也可称为有机发光二极管(OLED)。
近来，在FPD中广泛使用了有源矩阵OELD设备，在该有源矩阵OELD设备中，按矩阵形式设置了多个像素区域，并且将薄膜晶体管(TFT)置于每个像素区域中。图1示出了示例性的有源矩阵有机电致发光设备。
图1是根据现有技术的有源矩阵有机电致发光设备的电路图。
在图1中，由选通线1和数据线3所限定的像素区域“P”由开关薄膜晶体管(TFT)“TS”、驱动TFT“TD”、存储电容器“CST”和有机电致发光(EL)二极管“DEL”组成。电源线5平行于数据线3并与其相隔开。开关TFT“TS”包括连接到选通线1的开关栅极以及开关源极和开关漏极，而驱动TFT“TD”包括驱动栅极以及驱动源极和驱动漏极。开关源极和开关漏极分别与数据线3和驱动栅极相连。驱动源极和驱动漏极分别与电源线5和有机EL二极管“DEL”相连。有机EL二极管“DEL”包括负极、正极以及置于两者之间的有机电致发光层。有机EL二极管“DEL”的负极接地，而该有机EL二极管“DEL”的正极与驱动漏极相连。存储电容器“CST”与驱动TFT“TD”的驱动栅极和驱动源极相连。
当通过选通线1向开关栅极施加选通信号时，开关TFT 4导通，并且数据线3的数据信号通过开关TFT“TS”存储在存储电容器“CST”中。还将所述数据信号施加给驱动栅极，从而驱动TFT“TD”导通。因而，由电源线5的电源电压“VDD”产生的电流流过驱动TFT“TD”的沟道，并传输到有机EL二极管“DEL”。结果，有机EL二极管“DEL”发出与电流密度成正比的光。该有机EL二极管“DEL”是电流驱动型的，即电源电压“VDD”具有固定值并且光的亮度由电流来控制。由于驱动TFT“TD”即使在开关TFT“TS”截止时也可以由存储在存储电容器“CST”中的电荷来驱动，所以通过有机EL二极管“DEL”的电流将持续至施加下一数据信号。结果，有机EL二极管“DEL”发光，直至施加下一帧的数据信号。
在根据现有技术的有机电致发光设备中，电源线5具有来自单个电源的固定电压，并与数据线3平行。由于无法控制每条电源线5的电源电压“VDD”，所以每个有机EL二极管“DEL”将过长时间地发光并可能会过热。因而，会缩短使用寿命并降低发光效率。此外，由于有机EL二极管“DEL”的电阻值可能会改变并且响应速度可能会降低，从而可能会出现运动模糊现象，其中前面图像影响后面图像并导致显示质量的不均匀性。
发明内容
因而，本发明旨在提供一种有机电致发光设备，其基本上克服了由现有技术的限制和缺点所导致的一个或更多个问题。
本发明的一个优点是提供了一种有机电致发光设备，其中防止了显示质量的不均匀性和运动模糊。
本发明的另一优点是提供了一种有机电致发光设备，其中通过调节有机电致发光二极管的发光时间来提高发光效率。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明中进行阐述，一部分可以通过说明书而明了，或者可以通过本发明的实践而体验到。通过说明书、权利要求书和附图中具体指出的结构，可以实现或获得本发明的这些和其它优点。
为了实现这些和其它优点，并且根据本发明的目的，正如具体实现和广泛说明的那样，一种有机电致发光设备包括：基板；基板上的选通线；与选通线交叉以限定像素区域的数据线；平行于选通线并与选通线相隔开的电源线；与选通线和数据线相连的第一开关薄膜晶体管；与第一开关薄膜晶体管和电源线相连的第一驱动薄膜晶体管；与第一驱动薄膜晶体管和电源线相连的存储电容器；与第一驱动薄膜晶体管相连的有机电致发光二极管；与选通线相连的选通驱动器；与数据线相连的数据驱动器；以及向电源线提供电源电压的电源控制驱动器，所述电源电压在一个帧的发光时段具有第一值，而在该一个帧的空闲时段具有第二值。
在本发明的另一方面中，一种有机电致发光设备包括：显示板，包括选通线、数据线和有机电致发光二极管；选通驱动器，用于向选通线提供选通信号；数据驱动器，用于向数据线提供数据信号；电源控制驱动器，用于向电源线提供电源电压，所述电源电压在一个帧的发光时段具有第一值，而在该一个帧的空闲时段具有第二值。
在另一方面中，一种具有驱动电路和显示板的有机电致发光设备的驱动方法包括：向显示板的开关薄膜晶体管施加选通信号；通过开关薄膜晶体管向显示板的驱动薄膜晶体管施加数据信号；在一个帧的发光时段向有机电致发光二极管施加第一值的电源电压；在该一个帧的空闲时段向有机电致发光二极管施加第二值的电源电压。
应该理解前面的概述及下面的详述都仅是示例性和解释性的，用于为权利要求所限定的本发明提供进一步的解释。
附图说明
附图帮助更好地理解本发明，并构成本申请的一部分，附图显示了本发明的实施例，并与说明书一起解释本发明的原理。
图中：
图1是根据现有技术的有源矩阵有机电致发光设备的电路图；
图2是电路示意图，示出了根据本发明一实施例的有机电致发光设备的一个像素区域；
图3是示出根据本发明实施例的有机电致发光设备的示意框图；
图4是时序图，示出了根据本发明一实施例的一帧中一个像素区域的选通信号、数据信号和电源电压；以及
图5是电路示意图，示出了根据本发明的另一实施例的有机电致发光设备的一个像素区域。
具体实施方式
下面详细说明本发明的实施例，其示例被示出在附图中。在所有图中，尽可能使用相似的标号来指示相同或相似的部分。
图2是电路示意图，示出了根据本发明一实施例的有机电致发光设备的一个像素区域。
图2中，彼此交叉的选通线101和数据线103限定了像素区域“P”。虽然未在图2中示出，像素区域“P”是排列成矩阵的。电源线105与选通线101基本上平行并且与选通线101相隔开。在像素区域“P”中形成有：开关薄膜晶体管(TFT)“TS”，包括开关栅极、开关源极和开关漏极；驱动TFT“TD”，包括驱动栅极、驱动源极和驱动漏极；存储电容“CST”；以及有机电致发光(EL)二极管“DEL”。开关栅极与选通线101相连，开关源极与数据线103相连。开关漏极与驱动栅极相连。驱动漏极与有机EL二极管“DEL”的正极相连，驱动源极与电源线105相连。有机EL二极管“DEL”的负极接地。存储电容器“CST”与驱动栅极和驱动源极相连。
作为开关TFT“TS”的ON/OFF(开/关)信号的选通信号通过选通线101输出，作为图像信号的数据信号通过数据线103输出。电源电压“VDD”通过电源线105输出，而由电源电压“VDD”引起的电流流过有机EL二极管“DEL”。因而，该有机EL二极管“DEL”是电流驱动型的，其中设备通过电流来运行。在一帧中，周期性地将电源电压“VDD”施加给电源线105。为了获得这种周期性的电源电压“VDD”，本发明的有机电致发光设备(ELD)包括与电源线105相连的电源控制驱动器(图2中未示出)。
图3是示出根据本发明实施例的有机电致发光设备的示意框图。
在图3中，有机电致发光设备(ELD)包括显示板100和驱动电路。显示板100具有多个像素区域“P”，其被示出在图2中。驱动电路包括：接口110、定时控制器120、电源模块130、伽玛电压发生器140、选通驱动器150、数据驱动器160、以及电源控制驱动器170。图像信号源从外部电路(未示出)传输到接口110。图像信号源包括几个时钟信号和RGB(红、绿、蓝)信号。定时控制器120由时钟信号和RGB信号生成同步选通控制信号和同步数据控制信号。选通控制信号和数据控制信号分别输出到选通驱动器150和数据驱动器160。选通控制信号包括用于(图2的)开关薄膜晶体管(TFT)“TS”的驱动脉冲信号。电源模块130输出用于驱动电路和显示板100的几种驱动电压。驱动电压包括(图2的)有机电致发光(EL)二极管“DEL”的开启(ON)电压。传输到电源控制驱动器170的开启电压不具有关闭(OFF)部分。伽玛电压发生器140根据RGB信号来选择图像信号，并将所选的图像信号传输到数据驱动器160。
选通驱动器150可以位于显示板100的第一侧，连接至多条选通线101。选通驱动器150接收包括(图2的)开关TFT“TS”的驱动脉冲信号在内的选通控制信号，并且随后在各帧中将选通信号发送到所述多条选通线101。数据驱动器160可以位于显示板100的第二侧，连接至多条数据线103。数据驱动器160接收数据控制信号和图像信号，并将对应于选通信号的数据信号发送给多条数据线103。
电源控制驱动器170可以位于显示板100的第三边，连接至多条电源线105。由于所述多条电源线105可以形成得平行于所述多条选通线101，所以电源控制驱动器170可以与选通驱动器150相对而置。电源控制驱动器170处理(图2的)有机电致发光(EL)二极管“DEL”的开启电压，以在每帧内具有周期性的关闭时段。因而，(图2的)电源电压“VDD”在每帧内具有周期性的高、低电压，从而(图2的)有机EL二极管“DEL”在每帧内周期性地发光。也就是说，电源控制驱动器170调节(图2的)有机EL二极管“DEL”的发光时间。
图4是时序图，示出了根据本发明实施例的一帧中一个像素区域的选通信号、数据信号和电源电压。
在图4中，在一帧期间，电源电压在发光时段具有ON值(高电压)，在空闲时段具有OFF值(低电压)。因而，对于一帧，(图2的)有机EL二极管“DEL”在发光时间内发光，而在空闲时间内不发光。
下面参照图2至图4来说明根据本发明的有机电致发光设备(ELD)的操作。
开关TFT“TS”由选通线101的选通信号导通，并且将数据线103的数据信号传输到存储电容器“CST”和驱动栅极。从而，驱动TFT“TD”导通，并将电源线105的电源电压传输到有机EL二极管“DEL”。由于电源电压具有ON值，所以有机EL二极管“DEL”发光。即使当开关TFT“TS”截止时，由于在存储电容器“CST”中储存的电荷的放电，驱动TFT“TD”也保持导通状态。然而，当电源线105的电源电压“VDD”具有OFF值时，有机EL二极管“DEL”将截止并且不再发光。这样，有机EL二极管“DEL”在每帧中重复发光操作和不发光操作。
尽管在图2的实施例中的像素区域“P”内形成了两个TFT“TS”和“TD”，但在另一实施例中的像素区域“P”内可以形成四个TFT。
图5是电路示意图，示出了根据本发明另一实施例的有机电致发光设备的一个像素区域。
在图5中，选通线101与数据线103相互交叉而限定了像素区域“P”。电源线105与选通线101基本上平行并与选通线101相隔开。在该像素区域“P”内形成有：第一和第二开关薄膜晶体管(TFT)“TS1”和“TS2”、第一和第二驱动TFT“TD1”和“TD2”、存储电容器“CST”、和有机电致发光(EL)二极管“DEL”。第一开关TFT“TS1”包括：第一开关栅极、第一开关源极和第一开关漏极。第二开关TFT“TS2”包括：第二开关栅极、第二开关源极和第二开关漏极。第一驱动TFT“TD1”包括：第一驱动栅极、第一驱动源极和第一驱动漏极。第二驱动TFT“TD2”包括：第二驱动栅极、第二驱动源极和第二驱动漏极。
第一和第二开关栅极与选通线101相连。第一开关源极与数据线103相连，而第一开关漏极与第二开关源极相连。第一驱动漏极连接到第一开关漏极和第二开关源极。第一驱动栅极连接到第二开关漏极和第二驱动栅极。第二驱动源极连接到第一驱动源极和电源线105。第二驱动漏极与有机EL二极管“DEL”的正极相连。有机EL二极管“DEL”的负极接地。存储电容器“CST”的第一电极与第一和第二驱动源极相连，而存储电容器“CST”的第二电极与第一和第二驱动栅极相连。
第一和第二开关TFT“TS1”和“TS2”由选通线101的选通信号导通，并且将数据线103的数据信号传输到第一和第二驱动TFT“TD1”和“TD2”。第二驱动TFT“TD2”由数据信号导通，并且将电源线105的电源电压“VDD”传输到有机EL二极管“DEL”。在一帧期间，电源电压“VDD”在发光时段具有ON值(高电压)，而在空闲时段具有OFF值(低电压)。因而，有机EL二极管“DEL”在一帧内重复发光操作和不发光操作。
本发明的有机电致发光设备包括电源控制驱动器，用于处理有机电致发光二极管的开启电压，以在每帧中具有周期性的OFF部分，从而有机电致发光二极管在每帧中重复进行发光和不发光操作。由于在发光操作期间被加热的有机电致发光二极管在不发光操作期间被冷却下来，所以延长了有机电致发光设备的使用寿命并且提高了发光效率。除此之外，由于在不发光操作期间保持黑态(black state)，所以改善了运动图像的对比度。另外，由于有机电致发光设备在每帧中具有空闲时段(不发光操作)，所以防止了运动模糊现象并且改进了亮度均匀性。而且，通过形成平行于选通线的电源线改善了孔径比(aperture ratio)。
对于本领域的技术人员，很明显，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行多种改进和变化。因此，如果这些改进和变化落在所附权利要求及其等同物的范围内，则本发明涵盖这些改进和变化。

Claims (16)

1.一种有机电致发光设备，包括：
基板；
所述基板上的选通线；
数据线，与所述选通线相交而限定像素区域；
电源线，与所述选通线基本上平行并且与所述选通线间隔开；
第一开关薄膜晶体管，与所述选通线和所述数据线相连；
第一驱动薄膜晶体管，与所述第一开关薄膜晶体管和所述电源线相连；
存储电容器，与所述第一驱动薄膜晶体管和所述电源线相连；
有机电致发光二极管，与所述第一驱动薄膜晶体管相连；
选通驱动器，与所述选通线相连；
数据驱动器，与所述数据线相连；以及
电源控制驱动器，用于向所述电源线提供电源电压，该电源电压在一个帧的发光时段期间具有第一值，而在该一个帧的空闲时段期间具有第二值。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述选通驱动器位于所述基板的第一侧，所述数据驱动器位于邻近所述第一侧的第二侧，所述电源控制驱动器位于与所述第一侧相对的第三侧。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述有机电致发光设备在所述发光时段期间发光，而在所述空闲时段期间不发光。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一驱动薄膜晶体管具有驱动栅极、驱动源极和驱动漏极，所述存储电容器与所述驱动栅极相连。
5.根据权利要求1所述的设备，还包括：第二开关薄膜晶体管，与所述第一开关薄膜晶体管相连；和第二驱动薄膜晶体管，与所述第一驱动薄膜晶体管和所述第二开关薄膜晶体管相连。
6.一种有机电致发光设备，包括：
显示板，包括：选通线、数据线和有机电致发光二极管；
选通驱动器，用于向所述选通线提供选通信号；
数据驱动器，用于向所述数据线提供数据信号；
电源控制驱动器，用于向所述电源线提供电源电压，该电源电压在一个帧的发光时段期间具有第一值，而在该一个帧的空闲时段期间具有第二值。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述有机电致发光设备在所述发光时段期间发光，而在所述空闲时段期间不发光。
8.根据权利要求6所述的设备，还包括：电源模块，用于向所述电源控制驱动器提供开启电压，其中所述开启电压在所述一个帧中具有一个值。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述电源控制驱动器处理所述开启电压成为所述电源电压。
10.根据权利要求6所述的设备，其中所述电源线与所述选通线基本上平行并且与所述选通线间隔开。
11.根据权利要求6所述的设备，其中所述显示板还包括：开关薄膜晶体管，与所述选通线和所述数据线相连；驱动薄膜晶体管，与所述开关薄膜晶体管和所述电源线相连；以及存储电容器，与所述驱动薄膜晶体管和所述电源线相连。
12.根据权利要求11所述的设备，其中所述选通信号和所述数据信号被施加给所述开关薄膜晶体管，所述电源电压被施加给所述有机电致发光二极管。
13.一种具有驱动电路和显示板的有机电致发光设备的驱动方法，包括：
向所述显示板的开关薄膜晶体管施加选通信号；
通过所述开关薄膜晶体管向所述显示板的驱动薄膜晶体管施加数据信号；
在一个帧的发光时段期间向有机电致发光二极管施加第一值的电源电压；
在该一个帧的空闲时段期间向所述有机电致发光二极管施加第二值的电源电压。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述驱动电路包括：选通驱动器、数据驱动器和电源控制驱动器。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述选通信号由所述选通驱动器提供，所述数据信号由所述数据驱动器提供，所述电源电压由所述电源控制驱动器提供。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述选通信号导通或截止所述开关薄膜晶体管，所述数据信号导通或截止所述驱动薄膜晶体管。
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