CN1996454A - 有机电致发光显示器件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种即使施加高数据电流也能向有机发光二极管提供低电流的有机电致发光显示器件。该电致发光显示器件包括：第一开关器件，使用第一扫描信号传输表示数据信号的数据电流；第二开关器件，使用第二扫描信号传输来自该第一开关元件的数据电流；存储元件，根据从该第二开关元件传输的数据电流存储电压；耦合单元，根据该第一扫描信号改变存储在该存储元件中的电压；驱动元件，根据改变后的电压产生驱动电流；以及有机发光二极管，根据该驱动电流发光。

Description

有机电致发光显示器件
本申请涉及在2005年12月30日申请的申请号为No.10-2005-136138的在先韩国申请中包含的主题，在此通过参考的方式援引该申请。
技术领域
本发明涉及一种有机电致发光显示器件，更特别地，涉及一种即使施加高数据电流也能向有机发光器件(OLED)提供低电流的有机电致发光显示器件。
背景技术
近来，由于有机电致发光显示器件具有对比度高、亮度高、能耗低、响应速度快和视角宽等优点而作为下一代显示器件格外引人注目。在这点上，有机电致发光显示器件广泛地使用于手机、个人数字助理、计算机和电视。
此外，有机电致发光显示器件是自发光型，并且由于制造工序简单可实现超薄膜型显示器件，由此显示包括蓝色的可见光。因此，有机电致发光显示器件能够显示接近天然色的颜色。
而且，由于有机电致发光显示器件具有几微秒的快速响应时间，所以其很容易显示移动图像，不受视角限制，并且在低温下稳定。
有机电致发光显示器件是一种通过电激发荧光有机化合物而发光的显示器件，并且通过使用电压或电流驱动M×N个有机电致发光显示器件的像素来显示图像。
同时，有机电致发光显示器件具有如下问题：如果以与液晶显示器件相同的方式对有机电致发光显示器件施加电压驱动模式，则由于蓝、绿和红三色的灵敏度不同使得亮度不规则并且驱动控制变困难。因此，在有机电致发光显示器件中广泛使用电流驱动模式。
有源矩阵型有机电致发光显示器件已广泛使用，其中多个像素以矩阵方式排列，并且通过诸如在每个像素中设置的诸如薄膜晶体管的开关元件将图像信息选择性地提供至每个像素。
但是，在使用电流驱动有机电致发光显示器件的多个有机发光二极管(OLED)的电流驱动模式中，在提供有对应于数据信号的数据电流的数据线与OLED的阴极之间存在寄生电容。在这种情况下，在数据线中出现的电容会迅速充电以高速驱动有机电致发光显示器件。但是，会出现这样的问题：需要高电流对数据线中的电容迅速充电，并且如果高电流流进OLED，则损坏OLED。换句话说，电流驱动模式具有必须以低电流驱动提供有高电流的OLED的问题。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种即使提供高数据电流也以电流驱动模式用低电流驱动OLED的有机电致发光显示器件。
本发明的另一目的是提供一种通过均匀保持OLED中存在的电容来使数据电流减小到1/150作为驱动电流的有机电致发光显示器件。换句话说，通过高数据电流以低驱动电流驱动OLED而不减小孔径比。
为了实现这些目的和其它优点并且根据本发明的目的，如在此具体实施及广泛描述的，一种电致发光显示器件，包括：第一开关器件，使用第一扫描信号传输表示数据信号的数据电流；第二开关器件，使用第二扫描信号传输来自该第一开关元件的数据电流；存储元件，根据从该第二开关元件传输的数据电流存储电压；耦合单元，根据该第一扫描信号改变存储在该存储元件中的电压；驱动元件，根据改变后的电压产生驱动电流；以及有机发光二极管(OLED)，根据该驱动电流发光。
在本发明的另一方案中，提供一种电致发光显示器件，包括：数据驱动器，根据数据信号提供数据电流；第一开关器件，使用第一扫描信号传输该数据电流；第二开关器件，使用第二扫描信号传输来自该第一开关元件的数据电流；存储元件，根据从该第二开关元件传输的数据电流存储电压；耦合单元，根据该第一扫描信号改变存储在该存储元件中的电压；第一和第二驱动元件，根据从该耦合单元输出的电压同时驱动所述第一和第二驱动元件；以及有机发光二极管，根据驱动所述第一和第二驱动元件所产生的驱动电流发光。
所述第一和第二驱动元件是栅极彼此连接的P型晶体管。该第一开关元件的一端提供有该数据电流，另一端与该第二开关元件的一端连接。该第二开关元件的另一端与该耦合单元的一端连接。该耦合单元的另一端输入有该第一扫描信号。并且，该耦合单元的一端与该存储元件的一端连接。
该存储元件的另一端提供有电源电压。该第一驱动元件的一端提供有该电源电压，另一端与该第二驱动元件的一端连接。该第二驱动元件的另一端与该有机发光二极管连接。
所述第一扫描信号和第二扫描信号同时输入。或者，该第二扫描信号可在该第一扫描信号的输入时段内输入。
从结合附图的本发明的下述详细描述中，本发明的上述和其他目的、特点、方案和优点将变得更加显而易见。
附图说明
本发明包括用来提供对本发明的进一步理解并且结合在本申请中并构成本申请一部分的附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于说明本发明的原理。在附图中：
图1是示出根据本发明一个实施方式的有机电致发光显示器件的基本像素结构的电路图；
图2A至图2C示出根据本发明一个实施方式的有机电致发光显示器件中基本像素的工作；
图3是示出根据本发明另一实施方式的有机电致发光显示器件的基本像素结构的电路图；
图4是示出输入至根据本发明另一实施方式的有机电致发光显示器件的基本像素的信号流图；
图5A至图5C示出根据本发明另一实施方式的有机电致发光显示器件中基本像素的工作；以及
图6A至图6C示出根据本发明另一实施方式的基本像素的模拟结果，其中图6A是示出数据电流Ld与流进有机发光二极管(OLED)的驱动电流IEL之间关系的图表，图6B是示出根据C2/C1的数据与驱动电流的比例因数的图表，图6C是驱动电流IEL随阈值电压的变化而改变的图表。
具体实施方式
现在详细描述本发明的优选实施方式，在附图示出了本发明的实例
下面将参照图1至图6C说明根据本发明的有机电致发光显示器件。
图1是示出根据本发明一个实施方式的有机电致发光显示器件的基本像素结构的电路图。
如图1中所示，有机电致发光显示器件的基本像素结构包括像素电路110和数据驱动器D-IC。像素电路110包括：在电源电压Vdd与地之间顺序串联连接的有机发光二极管(OLED)、第一晶体管T1和第二晶体管T2以及连接在第一晶体管T1的栅极与源极之间的第一电容器C1。数据驱动器D-IC确定充入第一电容器C1中的电压的大小，由此确定待提供至OLED的电流。
第一开关元件T3和第二开关元件T4连接在数据驱动器D-IC与像素电路之间以控制在第一和第二晶体管T1和T2与数据驱动器D-IC之间流动的电流。
像素电路110具有顶部发光结构，其中OLED的阳极A直接连接到电源电压Vdd，而阴极C直接连接到第一晶体管T1的源极。
采用电流吸入式数据驱动器D-IC，从而将来自电源电压Vdd的电流提供至数据驱动器D-IC，并且控制电流以控制OLED中流动的电流，由此控制OLED的亮度。
下面将参照图2A至图2C说明根据本发明的有机电致发光显示器件的基本像素的工作。
图2A至图2C示出根据本发明一个实施方式的有机电致发光显示器件中基本像素的工作。
如图2A中所示，如果在第一扫描信号和第二扫描信号变为低电压时，第一开关元件T3和第二开关元件T4分别导通，则数据电流Id从电源电压Vdd通过第一晶体管T1提供至数据驱动器D-IC。
在第一和第二开关元件T3、T4导通的状态下，第一晶体管T1的栅极和漏极变为等电势，从而第一晶体管T1工作在饱和区。换句话说，通过第一和第二开关元件T3、T4的导通使第一晶体管T1导通，从而电源电压Vdd与数据驱动器D-IC电连接。相反，第二晶体管T2的栅极和源极变为等电势时，从而栅-源电压Vgs变为0V，由此第二二晶体管T2截止。
数据驱动器D-IC控制电流的流速，并且根据第一一晶体管T1中流动的数据电流Id对第一电容器(有机电致发光显示器件)充入驱动电压。换句话说，根据第一晶体管T1中流动的数据电流Id确定待充入第一电容器中电压的大小。
数据电流Id由下列等式表示。
Id＝k1(Vst-Vth)2，
其中，k1表示与第一晶体管T1的W/L值成比例的电流常数，Vst表示驱动电压，并且Vth表示阈值电压。换句话说，数据电流Id值取决于第一晶体管T1的电流常数。
为了通过像素显示各种灰度级的图像，应以各种方式控制OLED的亮度。为了显示各种灰度级，数据驱动器D-IC控制提供至其的电流，从而通过第一晶体管T1对第一电容器充入各种大小的驱动电压。
然后如图2B中所示，当第一扫描信号保持低电压状态并且第二扫描信号变为高电压时，第一开关元件T3导通，而第二开关元件T4截止。在这种情况下，第一电容器C1保持充入的驱动电压，并且第二晶体管T2保持截止状态。
接着如图2C中所示，当在第二信号变为高电压的状态下第一扫描信号变为高电压时，第二开关元件T4和第一开关元件T3均截止。此时，像素电路110与数据驱动器D-IC电断开。在第一电容器C1中存储的驱动电压同时施加至第一晶体管T1和第二晶体管T2的栅极，从而使第一晶体管T1和第二晶体管T2均导通。
在第一和第二开关元件T3、T4均截止的状态下，由于在电源电压Vdd与地之间的OLED、第一晶体管T1和第二晶体管T2彼此电连接，所以驱动电流IEL流进阳极A。
下列等式表示由串联连接的第一和第二晶体管T1、T2的电流常数确定的驱动电流IEL。
IEL＝(k1 sk2)/(k1+k2)s(Vst-Vth)2＝Idsk2/(k1+k2)
在上述等式中，k2是与第二晶体管T2的W/L值成比例的电流常数。从上述等式明显可知，由k2/(k1+k2)表示驱动电流IEL/数据电流Id。S用于拉普拉斯变换公式，由此该公式表示电流或电压的拉普拉斯形式。
同时，如图2A至图2C中所示，通过以等电势连接栅极与源极或者漏极，第一晶体管T1和第二晶体管T2像二极管一样工作。
如上所述，在根据本发明的有机电致发光显示器件的基本电路中，在第一电容器C1中能够充入数据电流Id，与用于辐射OLED的驱动电流IEL相比较数据电流Id比相关技术的数据电流更大。换句话说，由于在第一电容器C1中能够充入以高于相关技术像素电路的电流在数据线中形成的电容，所以能够实现高速驱动。
但是，考虑到孔径比，第一晶体管与第二晶体管之间的最大W/L比率在1∶4范围内。因此，在根据本发明的有机电致发光显示器件的基本电路的像素电路中，驱动电流与数据电流之间的比例因数为1∶5。但是，很难将普通OLED有效控制在1∶5的比例因数范围内。
因此，下面将参照图3至图6C详细说明根据本发明另一实施方式的有机电致发光显示器件的基本像素结构的像素电路，其中驱动电流与数据电流之间的比例因数增大。
图3是示出根据本发明另一实施方式的有机电致发光显示器件的基本像素结构的电路图。
如图3中所示，根据本发明另一实施方式的有机电致发光显示器件的基本像素结构包括像素电路210和数据驱动器D-IC。像素电路210包括在电源电压Vdd与地之间顺序串联连接的OLED、第一晶体管T1和第二晶体管T2以及连接在第一晶体管T1的栅极与源极之间的第一电容器C1和与该第一电容器C1连接的第二电容器C2。数据驱动器D-IC确定第一电容器C1中充入的电压的大小，由此确定待提供至OLED的电流。
第一开关元件T3和第二开关元件T4连接在数据驱动器D-IC与像素电路210之间以控制在第一和第二晶体管T1和T2与数据驱动器D-IC之间流动的电流。在这种情况下，第二电容器C2的一端与第一电容器C1连接，另一端施加有控制第一开关元件T3的第一扫描信号。
像素电路210具有顶部发光结构，其中OLED的阳极A直接连接到电源电压Vdd，阴极C直接连接到第一晶体管T1的源极。
采用电流吸入式数据驱动器D-IC，从而将来自电源电压Vdd的电流提供至数据驱动器D-IC，并且控制电流以控制OLED中流动的电流，由此控制OLED的亮度。
下面将详细说明根据本发明另一实施方式的有机电致发光显示器件的基本像素结构的连接。
基本像素包括：数据驱动器D-IC，根据数据信号提供数据电流；第一开关元件T3，使用第一扫描信号scan1传输数据电流；第二开关元件T4，使用第二扫描信号scan2传输来自第一开关元件T3的数据电流；存储元件C1，根据从第二开关元件T4传输的数据电流存储电压；耦合单元C2，根据第一扫描信号改变存储元件C1中存储的电压；第一和第二驱动元件T1、T2，根据从耦合单元C2输出的电压同时驱动所述第一和第二驱动元件T1、T2；以及OLED，其根据由驱动所述第一和第二驱动元件所产生的驱动电流IEL而发光。优选地，耦合单元C2为电容器。
而且，优选第一和第二驱动元件T1、T2的栅极彼此连接，并且第一和第二驱动元件T1、T2为串联连接在电源电压Vdd与OLED之间的P型晶体管。
第一开关元件T3的一端提供有来自数据驱动器D-IC的数据电流，并且其另一端与第二开关元件T4的一端连接。第二开关元件T4的另一端与耦合单元C2的一端连接。并且，耦合单元C2的一端与存储元件C1的一端连接。耦合单元C2的另一端施加有第一扫描信号scan1，并且存储元件的另一端提供有电源电压Vdd。而且，第一驱动元件的一端提供有电源电压Vdd。
传输由第一开关元件T3传输的数据电流的第二开关元件T4通过第二扫描信号导通。换句话说，第二扫描信号输入至第二开关元件T4的栅极。
尽管可以同时输入第一扫描信号和第二扫描信号，但优选地是在第一扫描信号的输入时段内输入第二扫描信号。
下面将参照图4和图5A至图5C详细说明根据本发明另一实施方式的有机电致发光显示器件的基本像素的工作。
图4是示出输入至根据本发明另一实施方式的有机电致发光显示器件的基本像素的信号流图，并且图5A至图5C示出根据本发明另一实施方式的有机电致发光显示器件中基本像素的工作。在本实施方式中，在第一扫描信号的输入时段内输入第二扫描信号，并且数据电流Id具有常数值。
如图4和图5A中所示，如果在时段t1中随着第一扫描信号scan1和第二扫描信号scan2变为低电压，第一开关元件T3和第二开关元件T4分别导通，则数据电流Id从电源电压Vdd通过第一晶体管T1提供至数据驱动器D-IC。此时，假设存储在存储元件C1中的电压为Vc1，下列等式表示数据电流Id与Vc1之间的关系：
Id＝1/2sμsk3(Vc1-Vdd-Vth)2
因此，电压Vc1可表示为：
Vc1＝Vdd+Vth-(2Id/μk3)1/2
然后，如图4和图5B所示，在时段t2中随着第一扫描信号scan1保持低电压状态而第二扫描信号scan2变为高电压，第一开关元件T3导通而第二开关元件T4截止。在这种情况下，第一电容器C1仍保持充入的驱动电压，而第二晶体管T2也仍保持截止状态。
接着，如图4和图5C中所示，在时段t3中随着第一扫描信号从低电压改变为高电压，与第一扫描信号连接的耦合单元C2的耦合效应改变节点B的电压Vb。此时，节点B的电压Vb可表示为：
Vb＝Vc1+ΔVscan1 sC2/(C1+C2)
在上述等式中，ΔVscan1是第一扫描信号的电压改变幅度，即，从低电压至高电压的改变幅度。
如上所述，由于节点B的电压Vb可减小至存储元件C1的大小与耦合单元C2的大小之比，所以与数据电流相比，驱动OLED的驱动电流可大幅减小。
并且，由于存储元件C1和耦合单元C2的尺寸之合可变为等于上述实施方式的存储元件C1的大小，所以孔径比不减小。
尽管第一扫描信号和第二扫描信号同时从低电压升至高电压，但是由于节点B的电压Vb可受到的数据电流Id的影响，所以优选在第二开关元件T4完全截止之后第一开关元件T3截止。换句话说，在第二扫描信号升至高电压之后，第一扫描信号升至高电压。
下面将参照图6A至图6C说明根据本发明另一实施方式的有机电致发光显示器件的基本像素的特点。
图6A至图6C示出根据本发明另一实施方式的基本像素的模拟结果，其中图6A是示出数据电流Ld与流进OLED的驱动电流IEL之间关系的图表，图6B是示出根据C2/C1的数据与驱动电流的比例因数的图表，图6C是驱动电流IEL随阈值电压的变化而改变的图表。
如图6A中所示，数据电流Id和驱动电流IEL具有非常大的比例因数。在这种情况下，C2/C1为20fF/280fF。特别地，当数据电流Id为1.55uA时，驱动电流IEL为10nA并且具有115∶1的比例因数。
如图6B中所示，当在数据电流Id为5uA并且C1+C2＝300fF的条件下C2改变为5～50fF时，随着C2的增大出现高耦合效应。结果，在节点B的电压Vb的改变幅度增大，由此比例因数增至1000∶1。
如图6C中所示，当C2/C1为20fF/280fF时，数据电流Id为1.55uA，驱动电流IEL为10nA，并且阈值电压Vth改变为-0.55至-2.08，在整个区域上驱动电流的误差小于4％。结果，本发明的该实施方式能够稳定实施。
如上所述，根据本发明，即使施加高数据电流，也能够以电流驱动模式利用低电流驱动有机电致发光显示器件。
并且，由于均匀保持有机电致发光显示器件中存在的电容器的大小，所以数据电流减小到1/150，并将其作为驱动电流。换句话说，能够通过高数据电流以低驱动电流驱动有机电致发光显示器件，而不减小孔径比。
同时，由于驱动电流的误差率很低，所以即使在阈值电压变化很大幅度的情况下，也能稳定地驱动有机电致发光显示器件。
在不脱离本发明的精神或范围内，可以各种形式实施本发明，还应理解，除特殊说明外，上述实施方式并不限于上述说明的任何细节，而应在所附权利要求书所限定的精神和范围内作广泛解释。因而，所附权利要求书涵盖落入权利要求书的范围内或者这些范围的等效范围内的所有改变和变型。

Claims (24)

1、一种电致发光显示器件，包括：
第一开关器件，使用第一扫描信号传输表示数据信号的数据电流；
第二开关器件，使用第二扫描信号传输来自该第一开关元件的数据电流；
存储元件，根据从该第二开关元件传输的数据电流存储电压；
耦合单元，根据该第一扫描信号改变存储在该存储元件中的电压；
驱动元件，根据改变后的电压产生驱动电流；以及
有机发光二极管，根据该驱动电流发光。
2、根据权利要求1所述的电致发光显示器件，其特征在于，所述驱动元件是栅极彼此连接的两个晶体管。
3、根据权利要求1所述的电致发光显示器件，其特征在于，所述第一和第二开关元件是P型晶体管。
4、根据权利要求2所述的电致发光显示器件，其特征在于，所述两个晶体管是P型晶体管。
5、根据权利要求1所述的电致发光显示器件，其特征在于，所述第一开关元件的一端提供有该数据电流，而所述第一开关元件的另一端与所述第二开关元件的一端连接。
6、根据权利要求5所述的电致发光显示器件，其特征在于，所述第二开关元件的另一端与所述耦合单元的一端连接。
7、根据权利要求6所述的电致发光显示器件，其特征在于，所述耦合单元的另一端输入有所述第一扫描信号。
8、根据权利要求7所述的电致发光显示器件，其特征在于，所述耦合单元的所述一端与所述存储元件的一端连接。
9、根据权利要求8所述的电致发光显示器件，其特征在于，所述存储元件的另一端提供有电源电压。
10、根据权利要求9所述的电致发光显示器件，其特征在于，从所述存储元件的另一端提供的电压驱动所述驱动元件。
11、根据权利要求10所述的电致发光显示器件，其特征在于，所述驱动元件的一端提供有所述电源电压，而所述驱动元件的另一端与所述有机发光二极管连接。
12、根据权利要求1所述的电致发光显示器件，其特征在于，所述第一扫描信号和第二扫描信号同时输入。
13、根据权利要求1所述的电致发光显示器件，其特征在于，所述第二扫描信号在所述第一扫描信号的输入时段内输入。
14、一种电致发光显示器件，包括：
数据驱动器，根据数据信号提供数据电流；
第一开关器件，使用第一扫描信号传输该数据电流；
第二开关器件，使用第二扫描信号传输来自该第一开关元件的数据电流；
存储元件，根据从该第二开关元件传输的数据电流存储电压；
耦合单元，根据该第一扫描信号改变存储在该存储元件中的电压；
第一和第二驱动元件，根据从该耦合单元输出的电压同时驱动所述第一和第二驱动元件；以及
有机发光二极管，根据驱动所述第一和第二驱动元件所产生的驱动电流发光。
15、根据权利要求14所述的电致发光显示器件，其特征在于，所述第一和第二驱动元件是栅极彼此连接的P型晶体管。
16、根据权利要求14所述的电致发光显示器件，其特征在于，所述第一开关元件的一端提供有该数据电流，所述第一开关元件的另一端与所述第二开关元件的一端连接。
17、根据权利要求16所述的电致发光显示器件，其特征在于，所述第二开关元件的另一端与所述耦合单元的一端连接。
18、根据权利要求17所述的电致发光显示器件，其特征在于，所述耦合单元的另一端输入有所述第一扫描信号。
19、根据权利要求18所述的电致发光显示器件，其特征在于，所述耦合单元的所述一端与所述存储元件的一端连接。
20、根据权利要求19所述的电致发光显示器件，其特征在于，所述存储元件的另一端提供有电源电压。
21、根据权利要求20所述的电致发光显示器件，其特征在于，所述第一驱动元件的一端提供有该电源电压，而所述第一驱动元件的另一端与所述第二驱动元件的一端连接。
22、根据权利要求21所述的电致发光显示器件，其特征在于，所述第二驱动元件的另一端与所述有机发光二极管连接。
23、根据权利要求14所述的电致发光显示器件，其特征在于，所述第一扫描信号和第二扫描信号同时输入。
24、根据权利要求14所述的电致发光显示器件，其特征在于，所述第二扫描信号在所述第一扫描信号的输入时段内输入。
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