顯示板的有源驅動電路的製作方法
2023-04-26 05:43:11 2
專利名稱：顯示板的有源驅動電路的製作方法
近來，平板顯示器領域正在迅速發展。基於液晶顯示器(LCD)發展起來的平板顯示裝置已經領先於顯示器領域中使用了幾十年之久的陰極射線管(CRT)。
最近已經開發出了各種顯示裝置，例如等離子體顯示板(PDP)，可視螢光顯示器(VFD)，場致發射顯示器(FED)，發光二極體(LED)，和電致發光(EL)。
上述顯示裝置的驅動方法被分為無源驅動方法和有源驅動方法。無源驅動方法基於一簡單矩陣，而有源驅動方法基於薄膜電晶體(TFT)LCD。
但是，簡單矩陣顯示裝置由掃描驅動方法驅動，而可以用於驅動該顯示裝置的掃描時間是有限的。為了獲得希望的亮度，需要有高的電壓。這對顯示裝置的壽命造成不利的影響。
用於TFT-LCD的驅動電路將數據線信號和掃描線信號施加到在柵極線和數據線的交叉點處設置有驅動電路的液晶板，從而驅動每個像素。
每個像素包括多個TFT，一存儲電容器，和一顯示器件。多個TFT同掃描線和數據線相連。存儲電容器和顯示器件分別並行地與TFT的公共端子連接。
電晶體用於根據從掃描線和數據線施加的信號執行切換和驅動功能，使得電壓被存儲在電容器中，並由所存儲的電壓驅動顯示器件。
下面將參照附圖對上述顯示板的有源驅動電路進行說明。
圖1是基於兩個有源器件的現有技術顯示板有源驅動電路的示意圖。
如圖1所示，在每個像素中設置兩個有源器件，PMOS電晶體Q2和Q3。
同時，通過數據線將恆定正電壓施加到PMOS電晶體Q3。在將數據線的電壓施加到驅動電路中的電荷存儲電容器Cch和PMOS電晶體Q2時，掃描線控制起開關作用的PMOS電晶體Q3。
更具體地說，現有技術驅動電路包括一與正電源Vdd連接的PMOS電晶體Q2，電荷存儲電容器Cch，和諸如光電致發光(OEL)的顯示器件，從而直接驅動OEL。電荷存儲電容器Cch連接到正電源Vdd。
同時，OEL的陽極與驅動PMOS電晶體Q2連接，其陰極與負電源Vss連接。
下面對上述現有技術顯示板有源驅動電路的操作進行說明。
如果從數據線施加一灰度電壓(gray voltage)，通過開關PMOS電晶體Q3將該灰度電壓輸入到電荷存儲電容器Cch和驅動PMOS電晶體Q2的控制端子，即柵極。
通過該驅動PMOS電晶體Q2將對應於電容器Cch的正電壓的電流提供到OEL。OEL的亮度由數據線信號控制。
同時，該開關PMOS電晶體Q3由掃描線信號控制。
如上所述，每個像素的亮度由來自數據線的電壓控制。各個像素共同構成一個屏幕。
但是，現有技術顯示板驅動電路具有以下問題。
首先，如果該驅動PMOS電晶體的閾值電壓發生偏差，則很難有效地解決該偏差。而且，即使可以控制該偏差，也應該對偏差進行詳細的測量以加以補償。
此外，如果在電荷存儲電容器中發生偏差，會產生的問題是難於解決該偏差。
為了解決上述問題，本發明的一個目的是提供一種顯示板的有源驅動電路，其中的閾值電壓的偏差可被自動補償。
本發明的另一個目的是提供一種顯示板的有源驅動電路，可以使其中的用於驅動顯示板的電晶體的閾值電壓偏差降至最小。
本發明的另一個目的是提供一種顯示板的有源驅動電路，其中的顯示器件可以穩定地操作。
為了實現上述目的，根據本發明一個方面的顯示板有源驅動電路包括與正電源連接的第一電晶體和與第一電晶體共同構成鏡像電路的第二電晶體。第二電晶體具有與第一電晶體公共的柵極端子，並且由施加到該公共柵極端子的公共柵極信號導通，以將正電源提供到一顯示器件。
根據本發明的顯示板有源驅動電路進一步包括第三電晶體，恆流源，電容器，和第四電晶體。第三電晶體利用一掃描線信號讓第一電晶體起著二極體的作用，從而設置公共柵極端子的飽和閾值電壓。恆流源利用接地一側提供電流，並由數據線上的灰度信號控制。第四電晶體在第三電晶體之後由掃描線信號導通，並利用掃描線信號控制對應於恆流源的受控電流的公共柵極端子的電壓。電容器累積對應於正電源和公共柵極電壓之間差值的電荷。
在本發明的優選實施例中，第一和第二電晶體，當其被導通時，構成鏡像電路，從而補償閾值電壓的偏差。電容器根據正電源和鏡像電路的特性均勻地累積電荷。
恆流源利用電流編程模式(current programming mode)提供由灰度信號控制的電流，以在公共柵極端子產生電壓差。
以恆定比率不同地製造構成鏡像電路的各個電晶體，從而控制施加到顯示器件的驅動電流。
為了獲得快速響應時間和改進的亮度，初始將一恆定電流值施加到顯示器件，並使用一電壓控制裝置，以不使顯示器件的陽極電壓降至一恆定電壓以下。
另外提供一個包括用於控制電流的恆流源的驅動集成電路，以便補償電晶體中產生的閾值電壓的偏差。
應理解，上述一般性說明和以下的詳細說明都是示例性和解釋性的，是為了對本發明權利要求提供進一步的解釋。
本發明的其它目的，特性和優點可以從以下參照附圖對實施例的詳細描述中變得更加明了，其中圖1是顯示基於兩個有源器件的現有技術顯示板驅動電路的電路圖；圖2A是顯示根據本發明第一實施例的基於四個有源器件的顯示板驅動電路的電路圖；圖2B是顯示當圖2A的第三PMOS電晶體被導通時的有源驅動電路的示意圖；圖2C是顯示當圖2A的第三PMOS電晶體和第四PMOS電晶體被導通時的有源驅動電路的示意圖；圖2D是顯示當圖2A的第三PMOS電晶體和第四PMOS電晶體被截止時的有源驅動電路的示意圖；圖3是顯示根據本發明第二實施例的基於四個有源器件的驅動電路的電路圖；圖4是顯示根據本發明第三實施例的基於四個有源器件的驅動電路的電路圖。
下面參照附圖對根據本發明的顯示板有源驅動電路的優選實施例進行詳細說明。
圖2A是顯示根據本發明第一實施例的基於四個有源器件的顯示板驅動電路的電路圖。
參見圖2A，該驅動電路包括正電源Vdd，電容器Cch，第一至第四PMOS電晶體Q1,Q2,Q3,Q4,OEL，恆流源，以及負電源Vss。
第一PMOS電晶體Q1包括與正電源Vdd相連的第一信號端子(源極)，柵極，和第二信號端子(漏極)。
第二PMOS電晶體Q2包括與第一PMOS電晶體Q1的柵極相連的柵極，與正電源Vdd相連的第一信號端子(源極)，和與OEL相連的第二信號端子(漏極)。
第二PMOS電晶體Q2包括與第一PMOS電晶體Q1共同構成的鏡像電路，並由施加到其柵極的公共柵極信號導通，使得正電源Vdd被提供到OEL。
第三PMOS電晶體Q3包括與第一PMOS電晶體Q1的第二信號端子相連的第一信號端子，與第一和第二PMOS電晶體Q1和Q2的柵極相連的第二信號端子，和與掃描線相連的柵極。
當第三PMOS電晶體Q3被掃描線信號(低信號)導通時，第一PMOS電晶體Q1作為二極體操作。因此，為第一和第二PMOS電晶體Q1和Q2的公共柵極端子設置了飽和閾值電壓Vth.Sat.。此時，通過從正電源Vdd的電壓減去第一PMOS電晶體Q1的柵極和源極之間的電壓值Vgs得到飽和閾值電壓。同時，當第三PMOS電晶體Q3被掃描線信號(高信號)截止時，第一PMOS電晶體Q1不再起鏡像電路作用。因此，電容器Cch和第二PMOS電晶體Q2僅驅動OEL。
恆流源10具有第一接地端子和與第一端子相反的第二端子。恆流源10提供由數據線上的灰度信號控制的電流。即，恆流源10用於設置一電壓值，用以控制電容器Cch中累積的電荷量，以便設置該灰度信號。
第四PMOS電晶體Q4包括與第一PMOS電晶體Q1的第二信號端子相連的第一信號端子，與恆流源10的第二端子相連的第二信號端子，和與掃描線相連的柵極。
在第三PMOS電晶體Q3導通之後的一定時間，第四PMOS電晶體Q4也被掃描線信號(低信號)導通。因此，對應於恆流源10的受控電流的公共柵極電壓被施加到第一和第二PMOS電晶體Q1和Q2的柵極。同時，當第四PMOS電晶體Q4被掃描線信號(高信號)截止時，第一PMOS電晶體Q1不再起第二PMOS電晶體Q2的鏡像電路的作用。
電容器Cch連接在正電源Vdd和第一，第二PMOS電晶體Q1，Q1的柵極之間。
同時，電容器Cch累積對應於正電源Vdd與施加到第一和第二PMOS電晶體Q1和Q2的柵極上的公共柵極電壓之差的電荷。
下面對圖2A的結構進行更詳細地說明。
如上所述，電容器Cch與正電源連接，並且累積少量的電荷。同時，第一PMOS電晶體Q1和第二PMOS電晶體Q2相互構成鏡像電路，並在它們由施加到公共柵極端子的公共柵極電壓導通時，將正電源Vdd的電流施加到OEL。
恆流源10利用來自數據線的灰度信號控制施加到第一和第二PMOS電晶體Q1和Q2的公共柵極端子的公共柵極電壓的大小。
第三和第四PMOS電晶體Q3和Q4以恆定的時間間隔依次被來自掃描線的掃描信號導通。由恆流源10控制的電流確定第一和第二PMOS電晶體Q1和Q2的公共柵極端子40的電壓。電容器Cch中累積的電荷取決於恆流源10的受控電流。
正電源Vdd與第一和第二PMOS電晶體Q1和Q2的源極端子相連。電容器Cch與正電源Vdd相連接，並且還與第一和第二PMOS電晶體Q1和Q2的公共柵極端子40相連接。
第二PMOS電晶體Q2與OEL的陽極相連，負電源Vss與OEL的陰極相連。
來自第三PMOS電晶體Q3的兩個信號端子中的第一信號端子與公共柵極端子40和電容器Cch相連。
同時，第四PMOS電晶體Q4的第一信號端子與第一PMOS電晶體Q1的漏極相連，而其第二信號端子與包括恆流源的驅動集成電路相連。
包含在驅動集成電路中的恆流源10由電流編程模式控制，該模式通過數據線的灰度信號起著控制電流量的作用。
下面將參照圖2B到2D對圖2A中所示的有源驅動電路的操作進行說明。
圖2B是顯示當圖2A的第三PMOS電晶體被導通時的有源驅動電路的示意圖；圖2C是顯示當圖2A的第三PMOS電晶體和第四PMOS電晶體被導通時的有源驅動電路的示意圖；圖2D是顯示當圖2A的第三PMOS電晶體和第四PMOS電晶體被截止時的有源驅動電路的示意圖。
恆流源10根據數據線上的灰度信號控制恆定電流Iset，並將受控電流提供到第一PMOS電晶體Q1和與第一PMOS電晶體Q1構成鏡像電路的第二PMOS電晶體Q2的公共柵極端子40。那麼，在公共柵極端子40出現恆定電壓差。換句話說，出現了對應於飽和柵極閾值電壓和受控電流的柵極閾值電壓之差的電壓差。
同時，如果第三PMOS電晶體Q3被來自掃描線的低信號導通，對應於正電源Vdd的正電流流向第一PMOS電晶體Q1。如圖2B所示，第一PMOS電晶體Q1作為二極體操作。因此，通過從正電源Vdd的電壓中減去第一PMOS電晶體Q1的源極-柵極電壓值Vgs所得到的值被作為飽和柵極閾值電壓施加到公共柵極端子40。
隨後，在第三PMOS電晶體Q3之後，如果第四PMOS電晶體Q4被掃描線信號(低信號)導通，如圖2C所示，公共柵極端子40與恆流源10相連。公共柵極端子40的公共柵極閾值電壓與恆流源10的受控電流成比例地變化。如果恆流源10的電流值受到控制，可以利用受控電流使飽和公共柵極端子電壓變得低於原始電平值。因此，由圖2C的電路設置公共柵極端子電壓，該電壓用於控制電容器的電荷量以設置希望的灰度信號。
如上所述，由於第一和第二PMOS電晶體Q1和Q2相互構成鏡像電路，以與施加到第二PMOS電晶體Q2的柵極端子的電壓相同的方式，利用受控電流，使施加到第一PMOS電晶體Q1的柵極端子的電壓變得較低。
同時，由於第一PMOS電晶體Q1的控制端子與第三PMOS電晶體Q3的第二信號端子相連，第一PMOS電晶體Q1作為二極體操作，公共柵極端子40的電壓被均勻地保持。
因此，在電荷存儲電容器Cch中累積著對應於公共柵極端子40的電壓與正電源Vdd的電壓之差的電荷。此時，在電荷存儲電容器Cch中累積著根據第一和第二PMOS電晶體Q1和Q2的特性的電荷。
另一方面，如果從掃描線施加的信號轉變為高態，第四PMOS電晶體Q4和第三PMOS電晶體Q3被截止。此時，圖2A所示的電路轉變為圖2D所示的電路。即，僅有第二PMOS電晶體Q2和電荷存儲電容器Cch用於驅動OEL。
因此，第二PMOS電晶體Q2向OEL提供恆定電流，由所提供的電流使OEL發光。
最後，因為第二PMOS電晶體Q2具有與第一PMOS電晶體Q1相同的柵極閾值電壓，因此可以均勻地保持OEL的亮度。換句話說，有可能防止由於不同的閾值電壓(0.6V～0.8V)所導致的OEL的亮度變化。
同時，可以通過控制與OEL的陰極端子相連的負電源Vss的大小來控制OEL的亮度(光強度)。
下面將對本發明的其它實施例進行說明。
OEL可以是有源矩陣有機電致發光(AMOEL)。AMOEL以非常低的電流電平操作。因此，根據本發明的顯示板有源驅動電路易於控制AMOEL。
有可能通過控制第一和第二PMOS電晶體Q1和Q2的寬度/長度的比率來控制恆流源10的受控電流與OEL的電流的比率。
例如，當第一PMOS電晶體Q1與第二PMOS電晶體Q2的寬度/長度的比率被設置為10∶1時，如果恆流源10的受控電流具有10nA的大小，可以將OEL的電流大小設置為1nA。可替換地，可以將第一PMOS電晶體Q1與第二PMOS電晶體Q2的寬度/長度設置為各種比率。在這種情況下，恆流源10與OEL的電流比率取決於寬度/長度而變化。
圖3是根據本發明第二實施例的基於四個有源器件的驅動電路的電路圖。
參見圖3，為了獲得OEL的快速響應時間，另外提供一起動部分(init part)20作為另一電流源，用於初始地向OEL提供一恆定電流。起動部分20可以改進使用非常低電流驅動OEL時的延遲的響應時間。
除了起動部分20以外的其它元件與圖2A中的相同，因此省略其詳細描述。
圖4是顯示根據本發明第三實施例的基於四個有源器件的驅動電路的電路圖。
參見圖4，在OEL的陽極另外地提供一用於保護電壓的二極體30。二極體30並聯連接在第二PMOS電晶體Q2和OEL之間。
當負電源Vss降低到低於地電壓值時，二極體30用於防止OEL的陽極電壓下降到地電壓值以下。因此，避免了第一PMOS電晶體Q1的電壓降，並且避免了第二PMOS電晶體Q2的誤操作。
如上所述，根據本發明的顯示板有源驅動電路具有以下優點。
首先，可利用數位訊號控制OEL的電流量。換句話說，可容易地控制每個模式單元或電流電平的OEL電流量。
其次，由於使用電流來控制OEL的亮度，可容易地為OEL集成有源驅動電路。
第三，由於利用編程模式控制電流，可在驅動基於電流驅動模式的OEL時容易地控制非常小的電流電平。
最後，可通過初始將電流施加到基於電流驅動模式的OEL來改進OEL的響應和亮度特性。
上述實施例僅是示例性的，並不構成對本發明的限制。本發明可以容易地應用於其它類型的設備。本發明的描述是說明性的，並不是要限制權利要求的範圍。本領域技術人員可以進行多種替換，修改和變型。
權利要求
1．一種顯示板有源驅動電路，包括第一電晶體，與正電源連接；第二電晶體，具有與第一電晶體公共的柵極端子，並與第一電晶體構成鏡像電路，由施加到公共柵極端子的公共柵極信號導通，以將正電源提供到顯示器件；第三電晶體，用於在其被一掃描線信號導通時，通過使第一電晶體和第二電晶體相互構成鏡像電路，來設置公共柵極端子的飽和閾值電壓；恆流源，用於利用接地的一側提供電流，並且由一數據線上的灰度信號控制；第四電晶體，在第三電晶體之後由該掃描線信號導通，用於提供對應於恆流源的受控電流的公共柵極電壓；以及電容器，用於累積對應於正電源與公共柵極電壓之差的電荷。
2．根據權利要求1的顯示板有源驅動電路，進一步包括一起動部分，連接在有源驅動電路和顯示器件之間，用於初始地向顯示器件提供一恆定電流。
3．根據權利要求1的顯示板有源驅動電路，進一步包括一二極體，用於保護電壓，其連接在有源驅動電路和顯示器件之間，以便防止顯示器件的陽極電壓下降到一恆定電壓以下。
4．根據權利要求1的顯示板有源驅動電路，其中第一到第四電晶體是PMOS或NMOS電晶體。
5．根據權利要求1的顯示板有源驅動電路，進一步包括一負電源，與顯示器件的陰極相連，用於控制顯示器件的發光強度。
6．根據權利要求1的顯示板有源驅動電路，其中顯示器件是有源矩陣有機電致發光(AMOEL)器件。
7．根據權利要求1的顯示板有源驅動電路，其中第一電晶體的寬度/長度與第二電晶體的寬度/長度之間的比率與提供給顯示器件的電流與恆流源的受控電流之間的比率成比例。
8．根據權利要求1的顯示板有源驅動電路，其中當第三電晶體和第四電晶體被掃描線信號截止時，第一電晶體不作為第二電晶體的鏡像電路操作。
9．根據權利要求1的顯示板有源驅動電路，其中恆流源包含在一驅動集成電路中。
全文摘要
一種顯示板有源驅動電路,包括:第一電晶體,與正電源連接;第二電晶體,具有與第一電晶體公共的柵極端子,並與其構成鏡像電路,由公共柵極信號導通,以將正電源提供到顯示器件;第三電晶體,通過使第一和第二電晶體構成鏡像電路來設置飽和閾值電壓;恆流源,利用接地的一側提供電流,並且由灰度信號控制;第四電晶體,提供對應於恆流源的受控電流的公共柵極電壓;電容器,累積對應於正電源與公共柵極電壓之差的電荷。
文檔編號G09G3/32GK1312535SQ011091
公開日2001年9月12日 申請日期2001年3月6日 優先權日2000年3月6日
發明者金學洙, 權五敬, 羅永宣 申請人:Lg電子株式會社