發光組件的驅動電路的製作方法
2023-07-08 02:27:16
專利名稱：發光組件的驅動電路的製作方法
技術領域：
本發明是有關於一種發光組件顯示技術。特別是關於一種主動式有機發光顯示器(active matrix organic light emitting diode，AMOLED)的驅動技術，以增加發光組件的驅動電壓，其隨時間的穩定性。
背景技術：
隨著高科技的發展，視頻產品，特別是數位化的視頻或影像裝置已經成為在一般日常生活中所常見的產品。這些數位化的視頻或影像裝置中，顯示器是一個重要組件，以顯示相關信息。使用者可由顯示器讀取信息，或進而控制裝置的運作。
為了配合現代生活模式，視頻或影像裝置的體積日漸趨於薄輕。傳統的陰極射線顯示器，雖然仍有其優點，但是其需佔用大體積且耗電。因此，配合光電技術與半導體製造技術，面板式的顯示器已被發展出成為目前常見的顯示器產品，例如液晶顯示器或是主動式有機發光顯示器。
液晶顯示器的技術已發展有多年，是以較難有突破。然主動式有機發光顯示技術，為新發展技術，於未來可與液晶顯示器一起成為顯示器的主流。主動式有機發光顯示器的最大的特色便是利用TFT技術驅動有機發光二極體，且將驅動IC直接製做在面板上，達到體積輕薄短小及降低成本的需求，可運用在行動電話、PDA、數字相機及掌上型遊戲機、可攜式DVD播放機及汽車導航器等中小尺寸面板上，將來甚至可運用在大尺寸面板如計算機及平面電視等。
對於數位化的顯示器，其特徵是其顯示屏幕，是由一些像素以點陣方式排列而構成的。為了控制個別的像素單元，其一般經過一掃描線與一數據線，以選取特定的像素，並施於適當的操作電壓，以顯示對應此像素的顯示數據。圖1所繪示為傳統上，對應於其中一像素，其驅動有機發光二極體的電路示意圖。請參考圖1，此驅動電路包括一電晶體100與電晶體102。電晶體例如是薄膜電晶體(thin filmtransistor，TFT)。電晶體100的柵極連接於掃描線，並於適當的時鐘脈衝，接收一掃描電壓Vscan，而其一源極於此時鐘脈衝時可接收由數據線送至的一數據電壓Vdata。電晶體100的漏極與電晶體102的柵極連接。一般而言電晶體的源極與漏極是可互換的。本說明書中，僅是取其為例，作為說明之用。另外，一儲存電容106連接於電晶體102的柵極與一地電壓之間。電晶體102的漏極則連接於一電壓源VDD，而電晶體102的源極另外串接於一有機發光組件104的陽極，而有機發光組件104的陰極連接於一相對低電壓VSS。
於上述圖1的驅動電路，其操作原理如下。當電晶體100的柵極接收到掃描線的掃描電壓Vscan而被導通時，數據電壓Vdata就由電晶體100輸入電晶體100的柵極，並且也導通電晶體102。此時電壓源VDD會經電晶體102流入有機發光組件104，促使其發光。一般電晶體102又稱為驅動組件。當電路操作時，掃描線時鐘脈衝Vscan，會以一設定的頻率輸入給電晶體100，而其時鐘脈衝(clock pulse)與時鐘脈衝之間的時段又稱為一幀(frame)。當於一幀的時間內一預定的影像數據方塊(data block)會輸入給相對應的像素。當掃描線Vscan的時鐘脈衝激活電晶體100時，數據電壓Vdata接著也激活電晶體102，而數據電壓Vdata也同時被儲存於儲存電容106，以維持電晶體102的開啟。
因此，有機發光組件104傳統上，於任一個幀中，皆是處於開啟狀態。而其變化僅是於不同幀時，隨著數據電壓Vdata有不同的顯示灰階值(gray scale)。換句話說，在傳統設計上，TFT-主動式有機發光顯示器(TFT-AMOLED)的發光組件，一直保持發光狀態。此種發光方式，傳統而言，是符合影像顯示效果，以防止畫面閃爍。而為了使發光組件一直被驅動，電晶體102相對也必須維持開啟的狀態。
然而一發光組件104，例如是有機發光二極體，在長時間的運作下，有一驅動電流不斷續的流經此發光組件104，因此其特性例如其驅動電壓VOLED會隨時間而變大，如圖2所示。因此會影響發光組件的發光狀態，例如亮度或是彩度的變化。其因驅動電壓VOLED的偏移，所造成的效應，這對驅動電路配合薄膜電晶體的關係如下。
當有機發光組件104被激活時，薄膜電晶體的驅動電流ID具有公式(1)-(4)的關係(1)---ID=12k(Vgs-Vth)2]]>(2)---ID=12k(VG-VS-Vth)2]]>
(3)VS＝VOLED+VSS(4)---ID=12k(VG-VOLED-VSS-Vth)2]]>其中，k為薄膜電晶體的一特性常數，VG＝Vdata，而VOLED為跨過發光組件104的驅動電壓。由上述公式(1)-(4)可看出，當驅動電壓VOLED隨長時間開啟而變大時，流經有機發光組件104的驅動電流ID隨著變小，因此而影響有機發光組件104的發光條件，亮度隨之降低。而有機發光組件104的壽命也是依其發光能力而決定。因此驅動電壓VOLED的變化會對有機發光組件104造成相當大的影響。
另外，同樣的理由，當電晶體102因長期開啟，其臨界電壓Vth也會隨之變大。臨界電壓Vth與驅動電壓VOLED相同，當增加時都會使流經發光組件102的電流減少。因此臨界電壓Vth使發光品質更加惡化。
發明內容
有鑑於此，本發明提供一種發光組件的驅動電路，至少可避免發光組件的驅動電壓VOLED，在長時間影像顯示操作下，驅動電壓VOLED仍可維持一穩定值，以有效增加顯示產品的品質。進而臨界電壓Vth也可維持一定值而不飄移。
本發明提供一種發光組件的驅動電路，可適用於一主動式有機發光顯示器，其中包括一掃描線，可輸入一掃描時鐘脈衝，以控制此驅動電路。此驅動電路包括一驅動電路本體，包括一發光組件受一驅動電晶體驅動，且包括一數據線連接端點與一掃描線連接端點，其中此掃描連接端點接受一掃描時鐘脈衝。一第一電晶體，有一柵極連接於此掃描線連接端點，一源極連接至一數據線連接端點，一漏極連接至此驅動電晶的一柵極。一第二電晶體，有一柵極連接於此掃描線連接端點，一源極連接至一共通電壓，一漏極連接至此發光組件的一陽極。其中此共享電壓包括一高電壓準位與一低電壓準位，以一頻率交替變化，而此共享電壓的此高電壓準位比此系統低電壓大，而此低電壓準位比此系統低電壓小。又當此第一電晶體與此第二電晶體被此掃描時鐘脈衝同時控制而開啟時，此數據線可輸入一影像數據電壓與一關閉負電壓二者其一，其中當此共享電壓處於此低電壓準位時，此關閉負電壓輸入，以關閉此驅動電晶體與此發光組件。
如前所述，其中前述發光組件包括一有機發光二極體。
如前所述，其中前述共享電壓的前述高電壓準位為0V，前述低電壓準位為一負電壓。
如前所述，其中前述關閉負電壓比前述共享電壓的前述低電壓準位小。
如前所述，其中當前述第一電晶體與前述第二電晶體被前述掃描時鐘脈衝同時控制而開啟時，前述數據線輸入前述影像數據電壓，以顯示一影像。
如前所述，其中前述共享電壓的前述頻率以一幀為一周期而變化，以驅動對應複數條掃描線的一開/閉狀態，達到一幀反相操作。
如前所述，其中前述共享電壓的前述頻率根據前述掃描時鐘脈衝，以掃描線為一單位，以達到一線反相操作。
為讓本發明的上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明。
圖1繪示傳統上，對於其中一像素，其驅動有機發光二極體的電路示意圖。
圖2繪示傳統上，發光組件的驅動電壓隨開啟時間的變化示意圖。
圖3繪示依照本發明，發光組件的驅動電壓隨開啟時間的變化示意圖。
圖4繪示依照本發明，對於其中一像素，其驅動發光組件的電路示意圖。
圖5繪示依照本發明，根據圖4的驅動發光組件的電路，配合輸入電壓的時序，其間的時序控制關係。
圖6A繪示依照本發明，幀反相操作的機制。
圖6B繪示依照本發明，線反相操作的機制。
標號說明100，102，108 薄膜電晶體106電容104發光組件具體實施方式
本發明的主要特徵之一是提供一種發光組件的驅動電路，至少可避免發光組件的驅動電壓VOLED，在長時間影像顯示操作下，驅動電壓VOLED仍可維持一穩定值，以有效增加顯示產品的品質。進而臨界電壓Vth也可維持一定值而不飄移。
本發明，就眼睛視覺的特性為考慮。在不影響視覺效果的狀況下，短暫時間，將發光組件的驅動電晶體，例如薄膜電晶體關閉，使其臨界電壓可被重置，因此臨界電壓不會有長時間激活，而臨界電壓可趨於穩定不偏移。
由醫學報告，眼睛有暫留效應。當影像的閃爍頻率高於60hz時，眼睛不會感受到閃爍情形。這就是說，例如在一般燈光在交流頻率60hz下，眼睛分辨不出光線閃爍情形。當一個幀在顯示影像時，如果短暫的變化快過於幀的變化時，將其對應的像素的發光組件關閉，則眼睛不會感受到其因關閉所產生的暗畫面閃爍情形，雖然總亮度可能會減低。然而亮度的減低可輕易經一調整，以補償預計的亮度。相較而言，其問題屬較其次的程度。
圖3繪示依照本發明，發光組件的驅動電壓隨開啟時間的變化示意圖。相較於圖2的傳統驅動電路的操作，其發光組件的驅動電壓會隨著顯示器的操作時間增長而變大。反之，本發明可達到一穩定的驅動電壓VOLED。為了得到穩定的VOLED，本發明改變傳統驅動電路的設計，如圖4所示。
圖4繪示依照本發明，對於其中一像素，其驅動發光組件的電路示意圖。於圖4中，相較於例如圖1的電路結構，本發明特別增加場效電晶體，例如一薄膜電晶體108。另外又配合電壓的時序變化，可因此達到，短暫關閉發光組件與驅動電晶體102。如此，可重置發光組件108的驅動電壓VOLED與電晶體102的臨界電壓Vth。因此，其不會隨顯示器的使用時間的增長而變大。
薄膜電晶體108有一柵極與電晶體100的柵極連接，以同時接受掃描電壓的控制。另外，薄膜電晶體108的漏極連接於發光組件104的控制點。例如是發光二極體的陽極。一般電晶體102與發光組件104構成一發光路徑，連接於一系統高壓VDD與一系統低壓之間Vss。而電晶體102源極Vs與發光二極體104的陽極連接於一節點。另外，薄膜電晶體108的源極連接於一共通電壓VCOM。
關於維持電容106，其一電極連接於電晶體102的柵極，以維持電晶體102的另一電極可以接地，但是也可以如圖4所示，也連接於電晶體102的源極。其不會影響本發明的主要特徵。
本發明的特徵，除了增加設置一薄膜電晶體108外，再配合數據電壓Vdata，掃描電壓Vscan，與共享電壓Vcom之間的電壓值與時序關係，可達到短暫關閉電晶體102與發光組件的功能。
圖5繪示依照本發明，根據圖4的驅動發光組件的電路，配合輸入電壓的時序，其間的時序控制關係。一般顯示器的操作是以一幀為一時間單元。於一幀中，會有一些對應的掃描線被激活。掃描線配合幀的大小，一般會輸入掃描信號，其隨時間變化，以一頻率提供掃描電壓Vscan，輸入於電晶體100與電晶體108的柵極，以控制開啟這些電晶體100，108。於圖5中，一時鐘脈衝信號CLK具有一頻率的時鐘脈衝，其脈衝與脈衝之間定義為一幀。針對一影像像素單元而言，其掃描信號的變化也如時鐘脈衝信號CLK一樣。
圖5是以幀為單元所描述的例子。而依相同機制，也可以以掃描線為單元，進行控制。如圖5所示，在以幀為單元的例子中，幀的狀態設定為開閉交替變化的關係。於幀處於開狀態時，對應的掃描線依序接受掃描電壓Vscan的控制，而開啟電晶體100，108。此時數據線也依序輸入影像數據Vdata給對應的像素單元的電晶體100。影像數據Vdata為具有不同灰階值(gray scale)的信號。由於電晶體100被打開，影像數據Vdata可接著打開電晶體102，另外也可將其電壓暫時儲存於維持電容106，以維持電晶體102為被開啟的狀態。當電晶體102被開啟時，一系統高電壓Vdd會流經發光組件104而達至一系統低壓Vss，因此發光組件104會發光。如前述傳統的驅動方式，電晶體102與發光組件104都保持在開啟的狀態，因此會造成電晶體102的臨界電壓Vth與發光組件104的驅動電壓VOLED的飄移。
本發明，另外設計電晶體108，並且配合操作電壓，可於幀為閉狀態的區間，暫時關閉電晶體102與發光組件104。電晶體108的源極連接至一共享電壓Vcom，而共享電壓Vcom的電壓準位包括有一電壓高準位與電壓低準位，隨預計的幀的開閉狀態而變化，其例如是電壓高準位是一接地電壓，而電壓低準位是一負電壓。另外，數據電壓Vdata也配合共享電壓Vcom，於電壓低準位的狀態時，也輸入一負電壓。因此可達到於幀閉狀態時，暫時關閉電晶體102與發光組件104的目的。
其操作機制如下，於預計的幀閉狀態期間，共享電壓Vcom例如輸入一負電壓，以-10V為例。而同時，由數據電壓輸入端，輸入一關閉電壓，例如-20V。而系統低電壓Vss例如設定為接地電壓，或是一負電壓，例如-5V。一般，設計使系統低電壓Vss介於共享電壓Vcom的高準位與低準位之間即可。而當共享電壓Vcom的電壓低準位反向輸入到發光組件104的陽極。此時由於共享電壓Vcom的電壓低準位比系統低電壓Vss小，因此可關閉發光組件104。另外，電晶體102的柵極電壓Vg與源極(陽極電壓)Vs的關係仍需維持Vg＜Vs的關係。此時數據電壓Vdata則輸入一比共享電壓Vcom的電壓低準位為小的電壓，即是關閉電壓，例如-20V。
利用上述的操作機制，可達到一幀反相的操作。所謂幀反相如圖5與圖6A所示，是以一幀為單位，以開閉順序操作。一般一個幀可對應於一整個影像畫面或是不分區塊的畫面。因此一個幀可包含多數條掃描線所對應的像素單元。於圖6A中，於幀1時，所有對應的那些掃描線皆處於開的狀態，以正常顯示圖像。反之於幀2時，配合關閉電壓與共享電壓Vcom的操作，使那些掃描線皆處於閉的狀態。此即為所謂的幀反相操作。利用相同驅動電路與驅動方法，調整關閉電壓與共享電壓Vcom的時序，也達到線反相操作。所謂線反相操作如圖6B所示，於幀1時，其對應的掃描線依序交替啟閉。而於幀2時，也控制對應的掃描線依序交替啟閉。然幀1與幀2恰為反相。此即所謂線反相操作。其所應用的驅動電路與驅動方法類似於圖6A的方式，而差別僅是時序的調整。
針對電路的設計，發光組件104可以是有機發光二極體。至於電晶體的導電型可以是N型或是P型。而就整體的驅動方法而言，本發明是建立於一傳統驅動電路下，另外增加設計電晶體108，並配合操作電壓，依適當的時序操作而達到幀反相操作或是線反相操作。
本發明因此至少可避免傳統上，驅動電晶體102的臨界電壓與發光組件104的驅動電壓，隨顯示器其使用時間的增長，而造成偏移。本發明提供的發光組件的驅動電路，至少可避免發光組件的驅動電壓VOLED，在長時間影像顯示操作下，驅動電壓VOLED仍可維持一穩定值，以有效增加顯示產品的品質。進而臨界電壓Vth也可維持一定值而不飄移。
綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例公開如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此技術者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視權利要求書所界定者為準。
權利要求
1.一種發光組件的驅動電路，可適用於一主動式有機發光顯示器，包括一掃描線，可輸入一掃描時鐘脈衝，以控制該驅動電路，其特徵在於該驅動電路包括一驅動電晶體，有一柵極連接至一第一節點；一發光組件，於一第二節點與該驅動電晶體串接，構成一發光路徑，其中該發光路徑連接於一系統高電壓與一系統低電壓之間，當該驅動電晶體被開啟時，該系統高電壓驅動該發光組件以發光；一維持電容，連接於該第一節點，可依其一電位，維持該驅動電晶體的一啟閉狀態；一第一電晶體，有一柵極連接於一掃描線，一源極連接至一數據線，一漏極連接至該第一節點；一第二電晶體，有一柵極連接於該掃描線，一源極連接至一共通電壓，一漏極連接至該第二節點，其中該共享電壓包括一高電壓準位與一低電壓準位，以一頻率交替變化，而該共享電壓的該高電壓準位比該系統低電壓大，而該低電壓準位比該系統低電壓小，其中，當該第一電晶體與該第二電晶體被該掃描時鐘脈衝同時控制而開啟時，該數據線交替可輸入一影像數據電壓與一關閉負電壓二者其一，其中當該共享電壓處於該低電壓準位時，該關閉負電壓輸入，以關閉該驅動電晶體與該發光組件。
2.如權利要求1所述的發光組件的驅動電路，其特徵在於該共享電壓的該高電壓準位為0V，該低電壓準位為一負電壓。
3.如權利要求2所述的發光組件的驅動電路，其特徵在於該低電壓準位為約-10V，該系統低電壓為約-5V，該關閉電壓為約-20V。
4.如權利要求1所述的發光組件的驅動電路，其特徵在於該關閉負電壓比該共享電壓的該低電壓準位小。
5.如權利要求1所述的發光組件的驅動電路，其特徵在於當該第一電晶體與該第二電晶體被該掃描時鐘脈衝同時控制而開啟時，該數據線輸入該影像數據電壓，以顯示一影像。
6.如權利要求1所述的發光組件的驅動電路，其特徵在於該共享電壓的該頻率以一幀為一周期而變化，以驅動對應複數條掃描線的一開/閉狀態，達到一幀反相操作。
7.如權利要求1所述的發光組件的驅動電路，其特徵在於該共享電壓的該頻率根據該掃描時鐘脈衝，以掃描線為一單位，以達到一線反相操作。
8.如權利要求1所述的發光組件的驅動電路，其特徵在於該發光組件包括一有機發光二極體。
9.如權利要求1所述的發光組件的驅動電路，其特徵在於該第一電晶體，該第二電晶體與該驅動電晶體，各別是一n導電型薄膜電晶體與一p導電型薄膜電晶體二者其一。
10.如權利要求1所述的發光組件的驅動電路，其特徵在於該維持電容，連接於該第一節點與該第二節點之間。
11.如權利要求1所述的發光組件的驅動電路，其特徵在於該第二節點為該發光組件的一陽極。
12.一種發光組件的驅動電路，可適用於一主動式有機發光顯示器，其中包括一掃描線，可輸入一掃描時鐘脈衝，以控制該驅動電路，其特徵在於該驅動電路包括一驅動電路本體，包括一發光組件受一驅動電晶體驅動，且包括一數據線連接端點與一掃描線連接端點，其中該掃描連接端點接受一掃描時鐘脈衝；一第一電晶體，有一柵極連接於該掃描線連接端點，一源極連接至一數據線連接端點，一漏極連接至該驅動電晶體的一柵極；一第二電晶體，有一柵極連接於該掃描線連接端點，一源極連接至一共通電壓，一漏極連接至該發光組件的一陽極；其中該共享電壓包括一高電壓準位與一低電壓準位，以一頻率交替變化，而該共享電壓的該高電壓準位比該系統低電壓大，而該低電壓準位比該系統低電壓小，其中，當該第一電晶體與該第二電晶體被該掃描時鐘脈衝同時控制而開啟時，該數據線可輸入一影像數據電壓與一關閉負電壓二者其一，其中當該共享電壓處於該低電壓準位時，該關閉負電壓輸入，以關閉該驅動電晶體與該發光組件。
13.如權利要求12所述的發光組件的驅動電路，其特徵在於該發光組件包括一有機發光二極體。
14.如權利要求12所述的發光組件的驅動電路，其特徵在於該共享電壓的該高電壓準位為0V，該低電壓準位為一負電壓。
15.如權利要求12所述的發光組件的驅動電路，其特徵在於該關閉負電壓比該共享電壓的該低電壓準位小。
16.如權利要求12所述的發光組件的驅動電路，其特徵在於當該第一電晶體與該第二電晶體被該掃描時鐘脈衝同時控制而開啟時，該數據線輸入該影像數據電壓，以顯示一影像。
17.如權利要求12所述的發光組件的驅動電路，其特徵在於該共享電壓的該頻率以一幀為一周期而變化，以驅動對應複數條掃描線的一開/閉狀態，達到一幀反相操作。
18.如權利要求12所述的發光組件的驅動電路，其特徵在於該共享電壓的該頻率系根據該掃描時鐘脈衝，以掃描線為一單位，以達到一線反相操作。
19.一種發光組件的驅動方法，可適用於一主動式有機發光顯示器，其中包括一掃描線，可輸入一掃描時鐘脈衝，以控制該驅動電路，其特徵在於該驅動方法包括提供一驅動電路本體，該驅動電路本體包括一發光組件受一驅動電晶體驅動，且包括一數據線連接端點與一掃描線連接端點，其中該掃描連接端點接受一掃描時鐘脈衝；提供一第一電晶體，其有一柵極連接於該掃描線連接端點，一源極連接至一數據線連接端點，一漏極連接至該驅動電晶的一柵極；提供一第二電晶體，其有一柵極連接於該掃描線連接端點，一源極連接至一共通電壓，一漏極連接至該發光組件的一陽極；輸入一高電壓準位與一低電壓準位，以一頻率交替變化以構成該共享電壓，其中該共享電壓的該高電壓準位比該系統低電壓大，而該低電壓準位比該系統低電壓小；當該第一電晶體與該第二電晶體被該掃描時鐘脈衝同時控制而開啟時，該數據線可輸入一影像數據電壓與一關閉負電壓二者其一，其中當該共享電壓處於該低電壓準位時，該關閉負電壓輸入，以關閉該驅動電晶體與該發光組件。
20.如權利要求19所述的發光組件的驅動方法，其特徵在於該共享電壓的該高電壓準位為0V，該低電壓準位為一負電壓。
21.如權利要求19所述的發光組件的驅動方法，其特徵在於該關閉負電壓設定比該共享電壓的該低電壓準位小。
22.如權利要求19所述的發光組件的驅動方法，其特徵在於當該第一電晶體與該第二電晶體被該掃描時鐘脈衝同時控制而開啟時，該數據線輸入該影像數據電壓，以顯示一影像。
全文摘要
一種發光組件的驅動電路，可適用於一主動式有機發光顯示器，包括一掃描線，可輸入一掃描時鐘脈衝，以控制此驅動電路。此驅動電路包括一驅動電路本體，包括一發光組件受一驅動電晶體驅動，且包括一數據線連接端點與一掃描線連接端點，其中此掃描線連接端點接受掃描時鐘脈衝。一第一電晶體，有一柵極連接於此掃描線連接端點，一源極連接至此數據線連接端點，一漏極連接至此驅動電晶體的一柵極。一第二電晶體，有一柵極連接於此掃描線連接端點，一源極連接至一共通電壓，一漏極連接至此發光組件的一陽極。其中共享電壓包括一高電壓準位與一低電壓準位，以一頻率交替變化，而共享電壓的高電壓準位比系統低電壓大，而低電壓準位比系統低電壓小。
文檔編號H04N3/14GK1492665SQ02146018
公開日2004年4月28日 申請日期2002年10月23日 優先權日2002年10月23日
發明者宋志峰, 宋志 申請人:友達光電股份有限公司