TWI386885B - 像素電路、驅動顯示器之裝置及驅動具發光二極體之像素之方法 - Google Patents

像素電路、驅動顯示器之裝置及驅動具發光二極體之像素之方法 Download PDF

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Description

像素電路、驅動顯示器之裝置及驅動具發光二極體之像素之方法
本發明係關於一種像素電路及其驅動方法，且更特定言之，係關於一種具有OLED(有機發光二極體)之像素電路及其驅動方法。
歸因於細長輪廓、廣視角、快速回應、高亮度、高對比率且重量輕之潛在優勢，OLED顯示器在下一代將保證成為有吸引力的顯示器技術。一般而言，OLED之驅動方法分類為被動矩陣(亦即，PMOLED)類型及主動矩陣(亦即，AMOLED)類型。AMOLED驅動方法使用TFT(薄膜電晶體)及儲存器電容器來控制OLED之亮度及灰度。
PMOLED驅動方法使用一更簡單、更低廉之電路結構；然而，PMOLED需要高電流脈衝來操作以達成適用於人眼之亮度。另外，PMOLED之亮度與電流密度成比例，且因此，過電流之操作將使驅動電路的壽命及效率降級。
在以上限制下，PMOLED僅適用於諸如PDA(個人數位助理)、行動電話等等之小尺寸面板。就具有大尺寸面板之產品而言，具有更低驅動電壓、更低功率消耗、長壽命、更快回應及容易增進亮度特性的AMOLED，自然為優於PMOLED之另一選擇。
AMOLED驅動方法進一步分類為電壓驅動方法及電流驅動方法。對於熟習此項技術者而言，電壓驅動方法由於受到TFT之製程變異影響，將因此導致遷移率偏移及臨限電壓偏移之問題。相對地，電流驅動方法則已利用補償之方式而克服臨限電壓偏移及遷移率偏移的問題。然而，當AMOLED面板之尺寸愈來愈大時，由於資料線之較大寄生電容性負載(約20 pF)，在低灰階電流下出現一充電問題，即需較長時間以充電像素電容，且因而導致反應時間變慢。因此，有必要發展一種新穎驅動方法以改良習知電流驅動方法之充電能力。
本發明之一第一態樣為藉由添加一恆定電流單元以提供一恆定電流而提供一具有一OLED之像素電路，以增進像素電路之資料線的充電能力。
本發明之一第二態樣為藉由添加複數個恆定電流單元以在顯示器的資料線中提供複數個恆定電流而提供一用於驅動一顯示器之裝置，以增進顯示器之資料線之充電能力。
本發明之一第三態樣為藉由在程式化期間提供一驅動電流至OLED且在預程式化期間及程式化期間在資料線上提供一恆定電流而提供一用於驅動一具有一OLED(有機發光二極體)之像素的方法，以增進像素之資料線之充電能力。
根據以上態樣，本發明揭示一種包含一OLED、一電流驅動單元、一第一開關及一恆定電流單元之像素電路。該電流驅動單元在程式化期間接收一資料線上之一信號電流以提供一相應驅動電流至OLED。該第一開關耦接於資料線與電流驅動單元之間，且在程式化期間導通以傳導信號電流。該恆定電流單元在預程式化期間及程式化期間在資料線上提供一恆定電流。
本發明亦揭示一種用於驅動一顯示器之裝置。該裝置包含一掃描驅動單元、一資料驅動單元及複數個恆定電流單元。該掃描驅動電路在程式化期間作動(enable)顯示器之一像素電路列(a row of pixel circuits)。該資料驅動電路在程式化期間提供信號電流至資料線上以驅動該作動像素電路列(enabled row of pixel circuits)。每一恆定電流單元在預程式化及程式化期間在相應資料線上提供一恆定電流。
另外，本發明揭示一種用於驅動具有OLED之像素之方法。該方法包含以下步驟：在程式化期間接收一資料線上之一信號電流以提供一相應驅動電流至發光二極體；及在預程式化期間及程式化期間在資料線上提供一恆定電流。
圖1顯示根據本發明之像素電路1之一實施例。像素電路1包括一OLED 11、一電流驅動單元10、一藉由一信號SCAN1控制之第一開關S1及一恆定電流單元20。電流驅動單元10接收一資料線上之一信號電流ISIG 以提供一相應電流(未圖示)至OLED 11。第一開關S1耦接於資料線13與電流驅動單元10之間，且經導通以傳導信號電流ISIG 。恆定電流單元20在資料線13上提供一恆定電流ICON 。恆定電流單元20包括一恆定電流源IS ，及一耦接於恆定電流源IS 與資料線13之間的第六開關S6。
圖2顯示電流驅動單元10之一實施例。電流驅動單元10包括一驅動電晶體T1、一第二開關S2、一電容器C1及一第三開關S3。驅動電晶體T1具有一經耦接以接收一電源電壓VDD之源極及一耦接至該第一開關S1之閘極。第二開關S2耦接於驅動電晶體T1之汲極與閘極之間。電容器C1耦接於驅動電晶體T1之源極與閘極之間。第三開關S3耦接於驅動電晶體T1與OLED 11之間。驅動電晶體T1、第二開關S2及第三開關S3可為PMOS電晶體。
圖3顯示恆定電流單元20'之另一實施例。恆定電流單元20'包括一電晶體T2、一電容器C2、一第四開關S4及一第五開關S5。電晶體T2具有經耦接以接收電源電壓VDD之源極。電容器C2耦接於電晶體T2之源極與閘極之間。第四開關S4耦接於電晶體T2之閘極與汲極之間。第五開關S5耦接於資料線與電晶體T2之汲極之間。
圖4顯示信號SCAN1、SCAN2、SCAN3、EM及IDATA 之時序圖。參看圖1，信號SCAN2具有在預程式化期間P1及程式化期間P2皆導通第六開關S6之低邏輯位準，使得恆定電流單元20在資料線13上傳導恆定電流ICON 。信號SCAN1具有在程式化期間P2導通開關S1之低邏輯位準，使得電流驅動單元10在資料線13上傳導信號電流ISIG 。因此，資料線13在預程式化期間P1載運一恆定電流ICON 且在程式化期間P2載運電流ICON ＋ISIG 。在發光期間P3，信號EM具有導通第三開關S3之低邏輯位準，使得對應於信號電流ISIG 之驅動電流流過OLED 11(參看圖1及2)。一週期P4可視需要***程式化期間P2與發光期間P3之間以在驅動電流流至OLED 11之前達成一穩定充電狀態。因此，提供恆定電流ICON 之期間與提供信號電流ISIG 之期間重疊。提供恆定電流ICON 之期間在提供信號電流ISIG 之期間開始之前開始，但在其結束時結束。驅動電流在緊接著提供信號電流ISIG 之期間後被提供。
參看圖3及4，信號SCAN3具有在預程式化期間P1導通第四開關S4之低邏輯位準，使得電容器C2藉由電晶體T2之源極與閘極之間的電壓差充電，該電壓差藉由流過工作在飽和區域中之電晶體T2的恆定電流ICON 確定。在程式化期間P2，信號SCAN3之位準切換至關閉第四開關S4之高邏輯位準，且對應於恆定電流ICON 之驅動電流流過電晶體T2至資料線13。
圖5顯示根據本發明之用於驅動顯示器之裝置2的一實施例。用於驅動顯示器50之裝置2包括一掃描驅動電路30、一資料驅動電路40及複數個恆定電流單元201 －20N 。掃描驅動電路30在程式化期間P2經由複數個選擇信號SL1－SLM作動顯示器50之像素電路A11 －AMN 之一列(在當前實施例中，選擇信號SL1－SLM對應於圖1之信號SCAN1)。資料驅動電路40提供信號電流至資料線DL1－DLN以於程式化期間程式化(program)該作動像素電路列(enabled row of pixel circuits)。恆定電流單元201 －20N 中之每一者在預程式化期間P1及程式化期間P2在資料線DL中之一者上提供一恆定電流。在當前實施例中，像素電路A11 －AMN 中之每一者可為圖1之像素電路1排除恆定電流單元20後之結果。亦即，像素電路A11 －AMN 中之每一者包括：一OLED；一電流驅動單元，其在程式化期間P2接收資料線DL1－DLN中之一者上的信號電流以在發光期間P3提供一相應驅動電流至OLED；及一第一開關，其耦接於資料線DL1－DLN中之一者與電流驅動單元之間，且在程式化期間P2藉由掃描驅動電路導通以傳導信號電流。顯示器50之每一像素電路之操作遵循圖4的時序圖。圖5之選擇信號SL(亦即，SL1－SLM中之每一者)及信號ECL(亦即，ECL1－ECLM中之每一者)分別等效於圖2之信號SCAN1及EM。圖5之信號CCL1及CCL2分別等效於圖3之信號SCAN2及SCAN3。像素電路A11 －AMN 在發光期間P3根據信號電流發光。
在以上實施例中，藉由在程式化期間在資料線上提供恆定電流之恆定電流單元，本發明可克服因大尺寸OLED面板資料線之大寄生電容負載所產生的充電問題。
本發明之技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作種種不背離本發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。
1．．．像素電路
2．．．驅動顯示器之裝置
10．．．電流驅動單元
11．．．有機發光二極體
13．．．資料線
20、20'、201 ~20N ．．．恆定電流單元
30．．．掃描驅動電路
40．．．資料驅動電路
50．．．顯示器
A11 ~AMN ．．．像素電路
C1、C2．．．電容器
CCL1、CCL2．．．信號
DL1~DLN．．．資料線
ECL1~ECLM．．．信號
IS ．．．恆定電流源
S1．．．第一開關
S2．．．第二開關
S3．．．第三開關
S4．．．第四開關
S5．．．第五開關
S6．．．第六開關
SL1~SLM．．．選擇信號
T1．．．驅動電晶體
T2．．．電晶體
VDD．．．電源電壓
圖1顯示根據本發明之像素電路之一實施例；圖2顯示電流驅動單元之一實施例；圖3顯示恆定電流單元之另一實施例；圖4係關於圖1之相關信號之時序圖；及圖5顯示根據本發明之用於驅動顯示器之裝置的一實施例。
1．．．像素電路
10．．．電流驅動單元
11．．．有機發光二極體
13．．．資料線
20．．．恆定電流單元
IS ．．．恆定電流源
S1．．．第一開關
S6．．．第六開關
VDD．．．電源電壓

Claims (14)

  1. 一種像素電路，其包含：一發光二極體；一電流驅動單元，係僅於一程式化期間接收一資料線上之一信號電流以提供一相應驅動電流至該發光二極體；一第一開關，係耦接於該資料線與該電流驅動單元之間，且僅於該程式化期間導通以傳導該信號電流；一恆定電流單元，持續地從一預程式化期間至該程式化期間提供一恆定電流至該資料線上；其中該程式化期間跟隨該預程式化期間之末端；以及其中該預程式化期間之該恆定電流小於該程式化期間該恆定電流及該信號電流之和。
  2. 如請求項1所述之像素電路，其中該驅動電流係於一緊接該程式化期間後之發光期間提供。
  3. 如請求項2所述之像素電路，其中該電流驅動單元包含：一驅動電晶體，其具有一經耦接以接收一電源電壓之源極及一耦接至該第一開關之閘極；一第二開關，係耦接於該驅動電晶體之一汲極與該閘極之間；一電容器，係耦接於該驅動電晶體之該源極與該閘極之間；及一第三開關，係耦接於該驅動電晶體之該汲極與該發光二極體之間； 其中該第二開關係於該程式化期間導通且該第三開關係於該發光期間導通。
  4. 如請求項1所述之像素電路，其中該恆定電流單元包含：一電晶體，其具有一經耦接以接收一電源電壓之源極；一電容器，係耦接於該電晶體之該源極與一閘極之間；一第四開關，係耦接於該電晶體之該閘極與一汲極之間；及一第五開關，係耦接於該資料線與該電晶體之該汲極之間；其中該第四開關係於該預程式化期間導通，且該第五開關係於該預程式化期間及該程式化期間導通。
  5. 如請求項1所述之像素電路，其中該恆定電流單元包含：一恆定電流源；及一第六開關，係耦接於該恆定電流源與該資料線之間，且於該預程式化期間及該程式化期間導通。
  6. 一種用於驅動一顯示器之裝置，其包含：一掃描驅動電路，係於一程式化期間作動該顯示器之一像素電路列；一資料驅動電路，係僅於該程式化期間提供複數個信號電流至複數條資料線以驅動該作動像素電路列；複數個恆定電流單元，其每一者持續地從一預程式化至該程式化期間提供一恆定電流至該複數條資料線之一者；其中該程式化期間跟隨該預程式化期間之末端；及 其中該預程式化期間之該恆定電流小於該程式化期間該恆定電流及該信號電流之和。
  7. 如請求項6所述之裝置，其中該等像素電路係於一緊接該程式化期間後之發光期間根據該複數個信號電流選擇性發光。
  8. 如請求項7所述之裝置，其中該等像素電路中之每一者包含：一發光二極體；一電流驅動單元，係於該程式化期間接收該複數條資料線中之一者上之一信號電流以提供一相應驅動電流至該發光二極體；及一第一開關，係耦接於該複數條資料線中之一者與該電流驅動單元之間，且於該程式化期間藉由該掃描驅動電路導通以傳導該信號電流。
  9. 如請求項8所述之裝置，其中該電流驅動單元包含：一驅動電晶體，其具有一經耦接以接收一電源電壓之源極及一耦接至該第一開關之閘極；一第二開關，係耦接於該驅動電晶體之一汲極與一閘極之間；一電容器，係耦接於該驅動電晶體之該源極與該閘極之間；及一第三開關，其耦接於該驅動電晶體之該汲極與該發光二極體之間；其中該第二開關係於該程式化期間導通且該第三開關 係於該發光期間導通。
  10. 如請求項9所述之裝置，其中該第一開關、該驅動電晶體、該第二開關及該第三開關為PMOS電晶體。
  11. 如請求項6所述之裝置，其中該恆定電流單元中之每一者包含：一電晶體，其具有一經耦接以接收一電源電壓之源極；一電容器，係耦接於該電晶體之該源極與一閘極之間；一第四開關，係耦接於該電晶體之該閘極與一汲極之間；及一第五開關，係耦接於該複數條資料線中之一者與該電晶體之該汲極之間；其中該第四開關係於該預程式化期間導通，且該第五開關係於該預程式化期間及該程式化期間導通。
  12. 如請求項6所述之裝置，其中該等恆定電流單元中之每一者包含：一恆定電流源；及一第六開關，係耦接於該恆定電流源與該複數條資料線中之一者之間，且於該預程式化期間與該程式化期間導通。
  13. 一種用於驅動一具有一發光二極體之像素之方法，該方法包含以下步驟：僅於一程式化期間接收一資料線上之一信號電流以提供一相應驅動電流至該發光二極體；持續地從於一預程式化期間及該程式化期間提供一恆 定電流至該資料線；其中該程式化期間跟隨該預程式化期間之末端；及其中該預程式化期間之該恆定電流小於該程式化期間該恆定電流及該信號電流之和。
  14. 如請求項13所述之方法，其中該驅動電流係於一緊接著該程式化期間後之發光期間提供。
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