控制發光元件尤其是有機發光二極體的驅動器的製作方法

2023-05-06 06:01:46 1

專利名稱：控制發光元件尤其是有機發光二極體的驅動器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種控制發光元件尤其是有機發光二極體OLED的驅動器和 方法。這些OLED可用作微顯示器(micro display)中的像素。有機發光二極 管(OLED)是一種特殊類型的發光二極體(LED)，其中，發射層包括某種 有機化合物的薄膜。發射電致發光層可以包括聚合物基片，通過使用簡單的 "印製(printing)"方法，該聚合物基片允許例如在載體上成行和成列地沉積 適當的有機化合物，從而創建可以發出不同顏色的光的像素矩陣。
背景技術：
OLED顯示器可以用於電視屏幕、計算機顯示器、可攜式系統屏幕、以 及廣告與信息與指示應用等。OLED還可以用於通常照明的光源。OLED適 合於實現大面積的發光元件。OLED顯示器相對於傳統LCD顯示器的一個大 的優勢在於OLED不要求背光起作用。這意味著它們吸收更少的功率， 並且當從電池供電時，對於相同電量，它們可以操作得更久。
微顯示器可以基於單晶矽基片，在該單晶矽基片上，布置有驅動所需要 的電子電路。在該基片的一個表面上沉積OLED材料的各層。
微顯示器面臨幾個技術問題，其中，
-在可用單元面積中用於電路元件的有限空間；
-高電壓操作(3.5V);
-非常小的OLED 二極體電流、例如〈lnA需要例如電晶體的亞閾值(sub threshold)操作，並導致對漏電流的敏感性；
-OLED的I/U特性影響電流並由此影響畫面的一致性；以及 -由於小電流引起的在所要求的像素編程的動態方面的困難。

發明內容
本發明的目的是提供一種用於控制發光元件(DO)的改進的驅動器，其 克服現有技術中的缺陷。通過用於控制發光元件、具體地是根據所附權利要求的有機發光二極體 的驅動器，來解決該目的。該驅動器包括可與發光元件連接的電容器、用於 對該電容器充電的充電部件、以及開關部件。該開關部件被適配為交替性地 從發光元件斷開電容器以及將電容器連接到發光元件。該電容器被交替性地 充電和放電。來自電容器的充電電流或放電電流驅動發光元件的電流。所述 充電部件包括至少一個用於對該電容器充電的充電電晶體。
根據在下面描述的本發明的電路提出了一種產生OLED 二極體電流的新 電路。通過以給定時鐘頻率對電容器充電和放電來設置該電流。


在下文中參考附圖描述本發明的優選實施例，在附圖中 圖l描述本發明的基本原理； 圖2示出本發明的第一實施例； 圖3示出本發明的第二實施例； 圖4示出本發明的第三實施例； 圖5示出本發明的第四實施例； 圖6示出本發明的第五實施例； 圖7示出本發明的第六實施例； 閨8示出本發明的第七實施例； 圖9示出本發明的第八實施例； 圖IO示出本發明的第九實施例； 圖11示出用於仿真電壓和電流的電路； 圖12示出本發明實施例的第一仿真的波形； .圖13示出本發明實施例的第二仿真的波形； 圖14示出本發明實施例的第三仿真的波形；以及 圖15示出根據本發明的電路又一發展的示意表示。
具體實施例方式
在圖1中例示了本發明的基本原理。圖1示出了用於控制有機發光二極 管DO的驅動器。該電路由電壓源Vdc、電容器C0、開關S以及有機發光二 極管DO構成。該二極體DO具有陽極和陰極。陰極連接到地電勢。二極體DO的陽極經由開關S可連接到電容器CO的一個電極。電容器的另一電極連 接到地電勢。此外，電壓源Vdc還可以經由開關S連接到電容器。電壓源與 地電勢有關。僅為了便利才選擇地電勢。替代地，可以選擇任何預定參考電 勢。開關S或者將電壓源Vdc與電容器連接、或者將二極體DO與電容器連 接。電壓源和二極體從不同時連接到電容器CO。
通過交替地將電壓源Vdc和二極體DO連接到電容器來操作圖1的電路。 只要電壓源連接到電容器，其就將電容器CO充電到其輸出電壓。當電容器連 接到二極體DO時，經由二極體DO對該電容器放電。電流流過二極體，其 取決於電容器電壓與地電勢之間的電勢差。通過對電容器C0施加期望的充 電、產生對應電壓，其繼而產生確定二極體亮度的流過二極體的電流，可以 控制二極體的亮度。
圖1中示出了基本原理。由下式給出二極體電流(理想化的)
IDO=C0*Vdc*fs
其中，fs開關S的開關頻率,C0是電容器C0的電容，Vde是電壓源Vdc的電-壓。電流Iix)正比於充電電壓，或者更準確地該電流正比於電容器的充電狀 態與放電狀態之間的電壓差。由於在窄容差內可以實現頻率控制和穩定性、 電容器匹配、以及良好的電壓精度，所以可以實現良好的畫面一致性。
上述原理可以應用於有源矩陣OLED顯示器的電路，由於與無源矩陣 OLED顯示器相比具有固有的較小操作電流，因此，其允許更好的顯示性能 以及OLED的壽命。有源矩陣OLED顯示器(AMOLED )是這樣的一種顯示 器，其使用用於切換顯示器的各個發光元件的各電晶體。
除了發光元件之外，有源矩陣顯示器可以包含薄膜電晶體(TFT)矩陣。 這些器件存儲顯示器上單個像素的電狀態而同時所有的其它像素正在被更 新。該方法比相同尺寸的無源矩陣提供更亮、更清楚的顯示。
薄膜電晶體可被用於構造有源矩陣。然而，薄膜電晶體僅僅是有源矩陣
中的一個組件，並且一些設計已經使用了諸如二極體的其它有源組件。無源 矩陣顯示器使用簡單的導電網格(conductive grid)來將電流傳輸到目標區域 中的發光元件，而有源矩陣顯示器使用具有在有限的時間段內保持電荷的能 力的電晶體與電容器的網格，其可以與薄膜電晶體集成在一起。由於電晶體 的開關動作，僅僅與期望像素相關聯的電容器接收電荷，並且該電容器將電 荷保持到下一刷新周期，相對於無源矩陣改善了圖像質量。集成MOS電容器典型地具有每面積電容在每平方微米5fF的範圍內。對 於5x5pm像素的示例而言，當2x2pm的面積被用作電容器時，可以假設充 電電容器為20fF。以32kHz操作開關S並假設滿量程(Full Scale, FS )電壓 為2V，平均二極體電流將具有FS值為
lDO，max=1.28nA
為了避免開關閉合時的高峰電流，可以使用類斜坡控制電壓。也就是說，
當電壓源連接到開關時，可以控制電壓源vdc的輸出電壓連續增加。當電壓
源與電容器之間的電壓差最大時，出現峰電流。即為如下情況當電壓源連 接到電容器C0時。與以類步階方式施加的輸出電壓相比，類斜坡輸出電壓減 小峰電流。
詳細分析示出了 Vth失配即各個MOS電晶體的閾值電壓Vth之間的變化 的影響。第一粗略分析已經示出在單晶矽上，並且假設2V的FS (滿量程) 電壓幅度，Vth失配基本上可忽略。總之，在以下一些電路中包括了一些失 配補償。
圖2示出了使用n溝道FET (場效應電晶體)的示例電路。在圖2中， 用相同參考符號表示對應元件。
圖2中示出的電路表示有源矩陣顯示器中的單個元件。可以使用列與行 線來尋址顯示器中的每個發光元件。列線連接到該矩陣的一列中的每個發光 元件，行線連接到該矩陣的一行中的每個發光元件。由圖2中的參考符號Col (列)和Row (行)表示列線和行線。
圖2包括發光二極體DO，其具有連接到恆定參考電壓Vdio的陽極。在 這方面,圖2的電路不同於圖1的電路，在圖2的電路中，到二極體DO的 陽極的電流受控。發光二極體DO的陰極經由場效應電晶體N2和N4連接到 電容器C1。電晶體N2的源極s連接到電晶體N4的漏極。電晶體N2的漏極 電流對應於流過發光二極體DO的電流。此外，N2的漏極電流粗略對應於晶 體管N4的源極電流s。通過對連接到電晶體N4的源極的電容器Cl充電和 放電來控制二極體DO的發光度。
流過二極體DO的電流量取決於施加到電晶體N2的柵極的電壓與電晶體 N2的漏極d和源極s上的電壓降之間的電壓差。電流由電晶體的柵極電壓g 控制，而該電晶體的柵極電壓g繼而由列信號和行信號控制。電晶體Nl連 接到列線和行線、以及電晶體N2的柵極。電晶體N1的柵極連接到行線。如果行線承載高壓信號，則使電晶體Nl的漏極-源極溝道導通。連接到晶體 管Nl的漏極的列線上的電壓信號傳輸到電晶體Nl的源極以及電晶體N2的 柵極。在此情況下，電晶體N2操作於飽和區。在編程階段，節點g被設置 為編程電壓。這是通過將編程電壓施加到列線Col並將高脈衝施加到行線Row 來完成的。通常逐行地利用輸入的視頻信號同步進行編程。
電晶體N2的源極s處的電壓等於C0上的電壓減去柵極-源極電壓降。 通過使N4導通一定時間，將電容器C1重複地充電到近似CO上的電壓。源 極跟隨器電晶體N2和C0上的電壓確定充電何時完成。流過電晶體N2和N4 的電流也是流過發光二極體DO的電流。
在已經對電容器C1充電之後，使用電晶體N4柵極上的低電壓將該電容 器從電晶體N2的源極斷開。在此期間，對C1放電。這通過將電晶體N4的 源極連接到地來實現。因此，與電容器C1並聯操作的電晶體N3在其柵極處 接收高電壓Vres。通過將低電壓Vres施加到電晶體N3的柵極並將高電壓Von 施加到電晶體N4的柵極，來恢復對電容器Cl充電的過程。
在圖2中，表格示出了 Von和Vcapl的示例電壓信號。表格中的每個項 目表示作為時間的函數的電壓信號Von和Vcapl的幅度。Vcap是施加到電容 器C0的、與連接到電晶體N2柵極的電極相對的電極的電壓。
控制Vcapl也有助於在編程期間將列Col上的可能電壓移動到適當範圍， 並且之後移動到用於最佳電荷泵操作的不同電平。具體地，電晶體Nl的柵 極接收低信號，可以使用電壓Vcapl來調節電容器C0的電壓。電壓Von表 示施加到電晶體N4柵極的電壓。高電壓Von增大流到電容器Cl的電流。在 該表格的第一行中， 一段的電壓Von遵循方波函數，而電壓Vcapl具有鋸齒 形狀。鋸齒電壓逐漸增加電晶體N2柵極的電壓以及流到電容器C1的電流， 而電晶體N4的柵極接收高信號。由此，可以降低流到電容器與發光二極體 的峰電流。因此，當電容器C1帶載時，發光二極體.DO的電流和亮度基本上 恆定。
在圖2的表格的第二行中，電壓Von具有鋸齒狀，而電壓Vcapl連接到 地電勢。在此情況下,使用電晶體N4來降低流到電容器C1的峰電流。如果 立即將高壓施加到電晶體N4的柵極，則將流過高的峰電流。在此例子中， 電晶體的漏極與源極之間的電壓差是最大的，導致了峰電流。由於電容器C1 被逐漸充電，因此電晶體的源極和漏極之間的電壓差逐漸降低。峰電流降低，並且通常通過逐漸增加電晶體N4的柵極電壓Von來控制進入電容器Cl的電 流。在此情況下，電晶體N4操作為可控電阻器，由此可以以適當方式控制 跨越電晶體N2的漏極和源極的電壓降.。
圖2的電路另外可以包括電晶體N5或二極體D1。在該圖中，電晶體N5 充當二極體，這是因為電晶體N5的漏極連接到電晶體N5的柵極。二極體 Dl的陽極與充當二極體的電晶體N5連接到發光二極體DO的陰極。利用供 電電壓Vdd來驅動二極體Dl的陰極。該附加二極體可以用於不同目的，具 體地是
-在高電壓操作和低電壓CMOS工藝(process)的情況下，如果電壓 Vdio超過最大允許的IC供電電壓Vdd,則二極體例如N5限制出現在電晶體 N2的漏極電極處的電壓。
-為了提供一定程度的測試能力(testability),在製造步驟期間、例如在 尚未在電晶體陣列或矩陣之上沉積OLED器件的情況下，可以使用二極體N5 或D1來形成電流通路。帶有合理測試區(coverage )的生晶片(raw wafer) 的製造測試因此是可能的。在此情況下，供電電壓Vdd例如可以被施加到單 獨的列或行線。
-為了提供一定程度的Vth補償，可以例如提供一時間段，在該時間段 期間通過二極體有意地將OLED短路。這可以通過拉低Vdio來實現。接下來， 電壓Vcapl以及因此電晶體N2的柵極電壓稍稍上升(rampup),從而電晶體 N2開始導通。在該例子中，場效應電晶體N2操作在飽和區與歐姆區之間的 邊界。電容器Cl以及等效的電晶體N2的源極達到比電晶體N2的柵極電壓 低N2的Vth的電壓。Vth是電晶體N的閾電壓，由於生產容差該閾電壓可以 改變。產生的電流與電晶體N2的閾電壓Vth及其容差無關。
電壓Vcap2以及Vcapl可以連接到供電電壓Vdd或地電壓GND。為了 避免由附加AC電流分量在供電線上引起的有害影響，連接到地電壓GND是 優選的。然而，對於電容器實施原因，也可以使用供電電壓Vdd。
圖3示出了本發明的第二實施例。圖3的實施例大致對應於圖2的實施 例。在圖2和圖3中，相同的組件用相同的參考標號表示。圖2和圖3之間 僅有的區別是電晶體N4相對於發光二極體DO、電晶體N2和電容器C1 的布置。在圖3的第三實施例中，在二極體DO和電晶體N2之間布置電晶體 N4。交換了電晶體N2和N4的位置。電路總的功能是相同的。對於布局原因，在圖2或圖3中呈現的電路之一可以是優選地。電晶體N5以及D5的可選擇 的添加與圖2是相同的。此外，使用在圖3附表中表示的信號的電晶體N4 和電容器Vcapl的所提出的操作與圖2是相同的。
圖4示出了與圖2類似的拓樸。圖2的N溝道電晶體Nl、 N2、 N3和 N4分別對應於圖4的P溝道電晶體Pl、 P2、 P3和P4。與圖2的實施例不同， 輸入到每個電晶體PI -P4的柵極的信號被反向。因為必須用相對於P溝道晶 體管的源極電極為負的柵極電壓來操作該P溝道電晶體，而N溝道電晶體要 求正的柵極電壓，所以才這樣做。此外，發光二極體DO的陽極而不是陰極 串聯連接到電晶體P2、 P4以及電容器C1。 P溝道電晶體的源極-漏極電流 的方向相對於對應N溝道電晶體的電流方向是反向的。因此，在圖4的實施 例中選擇發光二極體的陽極而不是陰極。電容器C0和Cl將其參考端子連接 到Vdd或GND。這裡，與圖3情況下的描述類似，交換P2和P4的順序也 是一種選擇。
因為許多常見OLED顯示器使用共用的頂部電極，其是陰極(Vdio),所 以使用P溝道MOS器件可以是優選的。對於圖2和圖3的N溝道電路，可 以交換P4和P2的順序。圖4另外示出了隨時間變化的示例電壓信號Vres和 Von,它們分別驅動電晶體P3和P4。由方波信號驅動電晶體P3。該信號的 作用是將電容器C1和供電電壓Vdd連接從而對電容器Cl放電。可替換地， 電晶體P3的源極還可以連接到地電勢GND。方波脈衝周期性地對電容器Cl 進行放電。間歇地，通過施加被施加到電容器P4的柵極的鋸齒形電壓Von 來對電容器C1充電。鋸齒形導致相對恆定的電流，如上面進一步解釋的，該 電流驅動發光二極體DO並對電容器Cl充電。
圖5示出了根據本發明第四實施例的、用於控制發光元件DO的電路的 表示。圖5的電路使用N溝道電晶體來驅動二極體。圖5的電路布置大致對 應於根據圖2的電路。與圖2不同，在圖5中省略了電晶體N4。除此之外， 電晶體和電容器的布置在圖2和圖5中是相同的。由於在圖5中省略了開關 電晶體N4，所以圖5的電路的操作與圖2的電路的操作不同。圖5還包括隨 著時間變化的電壓信號Vcap、 Vres和Row的表示，這些電壓分別被施加到 電容器C0、電晶體的柵極Vres以及行線。示出了每個電壓的幅度是隨時間 變化的。初始地，通過矩形脈衝行電壓信號，將列線上的電壓施加到電晶體 N2的柵極。此後，電壓Vcap以類步階的方式降低。因此，電晶體N2操作方波電壓信號Vres施加到電晶體N3的 柵極，來將電容器C1連接到地。當使用電晶體N3將電容器C1連接到地時， 必須將電壓Vcap驅動為低以便防止電晶體N2變為導通。接下來，打開N溝 道電晶體N3，即電晶體N3不導通，使用電容器CO處的斜坡電壓信號Vcap 逐漸增加電晶體N2的柵極電壓。因此，在一定時間萃殳上，即貫穿驅動周期， 建立流過發光二極體的實質上恆定的電流。
圖6示出了根據本發明的驅動器的第五實施例。圖6的電路由n溝道晶 體管N1到N5、電容器C0和C1、以及發光二極體DO組成。圖6中電容器 C0和電晶體N1的布置對應於圖5的布置。與圖5不同，電容器C1直接連 接到發光二極體DO的陽極。電晶體N2源極串聯連接到電容器C1。當通過 將高壓施加到電晶體Nl的柵極而使電晶體Nl操作在飽和區時，通過列線驅 動電晶體N2的柵極。電晶體N3連接到電容器Cl,以便對電容器放電。晶 體管N3的漏極連接到地電勢。
在本電路中，已經將電晶體N5和N4添加到圖5的電路。通過將電晶體 N5的源極和柵極連接到地電勢，電晶體N5操作為二極體。電晶體N5的漏 極也連接到發光二極體DO的陽極。西此，電晶體基本上防止發光二極體 DO的陽極電勢降低得遠低於地電勢。當電晶體N3將電容器與地電勢連接以 便重置時，通過流過在該圖中由電晶體N5形成的二極體的充電電流來拉升 發光二極體的陽極電勢。因為與DO的陽極電壓相對應的N5的漏極電壓應近 似等於地電勢減去閾電壓Vth,因此該重置創建了對電晶體N5的閾電壓Vth 的依賴'P。將發光二極體DO的陰極連接到二極體電壓Vdio。應以如下方式 選擇陰極電壓Vdio: —旦已經將電容器Cl放電了，就不再有電流流過二極 管DO。
該電路具有呈現一個真正基於n溝道的解決方案的優點。然而，在該電 路中，NMOS的柵極處於高壓，而不僅僅是漏極節點處於高電壓。此外，發 光二極體DO處於電晶體N2的源極通路上，從而其電特性例如發光二極體 DO的U/I特性或前向電壓具有影響。此外，電容器C1的節點都不處於供電 電平Vdd。
後一點要求列線Col上的電壓必須比跨越發光二極體DO的陽極和陰極 的電壓降要高。在一個示例實施例中，選擇陰極電壓Vdio為相對於地電壓為 負的電壓。當發光二極體DO的陽極處於襯底地電平時，發光二極體DO可以不導通。
圖7示出了本發明的第六實施例的圖示。圖7的電路大致對應於圖6的 電路。與圖6不同，電晶體N3將電晶體N2的源極和發光二極體DO的陽極 連接。因此，通過將電容器C1的兩側短路來對電容器放電。替代電晶體N5， 二極體Dl連接到發光二極體DO的陽極。二極體Dl與圖6中的操作為二極 管的電晶體N5執行相同的功能。二極體D1可以是電晶體N3的一部分，並 且然後通過將電晶體的有源n+區連接到p點(p-doted)襯底來形成。使用晶 體管N2和N4對電容器充電。為了在驅動期間供應實質上恆定的電 流5 晶 體 管N4的柵極電壓是斜坡形狀的。正在被充電的電容器驅動電流流過發光二 極管DO。
圖8例示了本發明的第七實施例。圖8的電路基本對應於圖7的電路。 與圖7不同，圖8的電流不包括開關電晶體N4。替代地，電晶體N2的漏極 連接到供電電壓Vdd。除此之外，兩個實施例第七實施例和第八實施例是 相同的。在圖8的實施例中，在電晶體Cl重置期間，必須注意避免任何電流 流過電晶體N2。因此，必須適當地選擇施加到電容器CO的電壓Vcap。為了 降低電晶體N2柵極處的電勢，必須下拉Vcap。因此，電晶體操作在截止區， 同時對電容器C1放電。在該電路中，在編程期間，可以要求一個充電脈衝。
圖9示出了根據本發明第八實施例的用於控制發光二極體的電路基於 NMOS器件的且具有共用陰極類型的OLED的像素電路。類似於在上面詳細 描述的實施例，可以交換電晶體N2和N4的順序。電晶體N1和N2、電容器 C0、以及列線Col與行線Row的布置與圖8的實施例的布置相同。在第八實 施例中，發光二極體DO的陽極連接到二極體Dl的陰極與電晶體N3的源極。 充電電容器連接到電晶體N3的漏極，電晶體N3通過柵極電壓Von驅動。與 圖8的實施例不同，電容器Cl沒有直接連接到發光二極體DO的陽極。
通過逐漸增加電晶體N3的柵極電壓Von來對二極體Cl放電，在圖9中 圖示了電壓信號Von隨時間的變化。電容器C1和電晶體N3的漏極兩者都連 接到電晶體N4的源極，電晶體N4通過柵極電壓Vres驅動。當通過斜坡上 升柵極電壓Von而對電容器Cl放電時，電晶體N4的柵極電壓Vres處於低 態，即電晶體N4操作在截止區。因此，電晶體N4的源極電流為零，電容器 Cl的整個放電電流流過發光二極體DO，放電電流沒有流過二極體Dl,這是 因為二極體D1利用其陰極連接到電晶體N3 。通過在截止區中操作電晶體N3來實現電容器C1的充電，使得來自晶體 管N4的電流完全流到電容器Cl的電路節點g。將矩形脈衝電壓信號Vres施 加到電晶體N4的柵極，而電晶體N3的柵極電壓Von為低。充電電流的幅度 依賴於電晶體N2的柵極電壓以及施加到電晶體N2的漏極的供電電壓Vdd。 柵極電壓不是斜坡上升的，這是因為不需要提供恆定電流來對電容器Cl充 電。為了對電容器C1充電，電晶體Vres筒單操作為開關。當使用適當的行 線電壓而使電晶體N2操作在飽和區中時，電晶體N2的柵極電壓基本等於列 線Col上的電壓。
電容器CO利用一個電極連接到電晶體N2的柵極，並且利用另一電極連 接到電壓VcapO。電容器CO存儲來自列線Col的電壓。可以選擇VcapO等於 供電電壓Vdd或地電勢GND。電容器Cl的一個電極連接到電晶體N4的源 極以及電晶體N3的漏極；電容器C1的另一電極連接到電壓Vcapl，可以選 擇該電壓Vcapl等於供電電壓Vdd或地電勢。當VcapO和Vcapl連接到供電 電壓Vdd時，電容器CO和Cl可以被有利地實施為PMOS電容器。可以通 過電晶體N3的內在二極體形成二極體D1 。該實施例有利地沒有漂移電容器。
圖10示出了根據本發明第九實施例的電路。保留了兩個例外之外，圖 10的電路對應於圖4的電路。首先，在圖4中，電容器CO連接到電勢Vcapl, 而在圖10中，電容器CO連接到地。其次，圖4中的電容器Cl連接到電壓 Vcap2,而圖10中的對應電容器C1也連接到地。通過對電容器C1充電或放 電來控制圖10的發光二極體DO的二極體電流。
圖11示出了根據本發明的用於仿真電荷泵的電壓和電流的示例電路。該 仿真電路基本對應於圖10的電路。與上述電路相比，通過DC電壓源V2替 代編程電晶體Pl和存儲電容器C0，這是因為仿真的主要興趣是分析電荷泵 功能。已經通過5個矽二極體D4、 D6、 D8、 D9和D10的串聯連接替換了 OLEDDO,以便考慮矽二極體的OLED的較高的前向電壓。當沒有電流流過 時，二極體D1避免驅動電晶體M1的漏極處的過壓擊穿，該驅動電晶體M1 對應於圖10的電晶體P2。在示例的仿真中，可以以例如100kHz頻率對與圖 10中的電容器Cl相對應的電容器CO充電和放電。發光二極體DO的陰極連 接到可以等於-2V的電壓Vdio。在圖ll中通過電壓源Vl來表示圖10的Vdio。 在圖11中通過電壓源V0來表示的供電電壓Vdd優選地等於3.3V。重置電壓 Vres是方形脈衝信號，將其施加到電晶體M3的柵極，該電晶體M3對應於圖10中的電晶體P3。可以選擇充電電容器C1的電容等於10fF。將泵電容器 CO (圖10中的CI)充電到近似2V-Vth, 2V-Vth對應於最大亮度情況。
圖12示出了圖11的電路的仿真結果。圖12中的波形示出在較上部分 中，電壓包括被施加到電路的控制電壓。底部的線表示流入OLED的電流。 可以看出在每個10ps時間段的中央部分中，電流基本上恆定在3nA。平均 電流在lnA左右。這可以在第二和第三時間段中最好地看出，這是因為在第 一時間段中可以看到一些電壓初始化。
圖13示出了泵電容器C1被充電到1.5V-Vth情況下的仿真波形。與圖11 中的波形相比，明顯地示出了更低的平均電流。原因主要是電流流過的時間 縮短。
圖14示出交換了與圖11中的電晶體P2和P4相對應的電晶體的位置的 電路的仿真波形。沒有看出大的區別。
圖15示出根據本發明的電路的另一發展的圖示表示。在該另一實施例 中，在充電和放電期間，電容器C0耦接到發光部件DO，然而，在充電和放 電期間，該電容器CO具有各自的相對電極。在電容器充電期間，充電電流使 得發光部件耦接到電容器的一個電極以便發光。另 一電極當然耦接到充電電 壓源，優選地是經由允許調節期望電壓波形的可控電壓調節器耦接到充電電 壓源。如果充電電壓具有適當波形，例如如上所述的鋸齒形，則充電電流以 及因而流過二極體的電流基本恆定。否則，可以提供電流控制部件來在充電 期間控制電流。 一旦將電容器C1充電到期望電平，將用於充電的電壓源從電 容器斷開。電容器的具有較高電勢的電極現在耦接到發光部件DO,而不是耦 接到電壓源。電容器的另 一電極耦接到比跨越電容器的電壓低的參考電勢。 為了允許到電容器的完全放電，參考電勢可以是地、或者基本對應於發光部 件的前向電壓降的電壓源。放電電流現在流過發光部件，使得其在該操作階 段期間也發光。如果控制放電電流基本是線性的，則發出期望亮度的光的總 時間可以近似地加倍。當然需要控制開關Sl和S2,使得它們交替地將電容
器連接到發光部件，並且儘管不會引起可能危險的DC短路，但也要避免充 電電壓與參考電勢的交叉連接。
通過優化出現在電晶體P4處的鋸齒信號的波形，可以增加電流流動佔空 比。電容器尺寸、時鐘速率、以及時鐘信號的幅度之間的權衡(trade-off)將 影響動態損耗。過壓二極體D1實際上是有用的。該仿真證明不需要5V電晶體。在有 源器件方面，可以例如使用像0.18pl.8V/3.3V的標準邏輯工藝，使得該電路 的製造是容易的和廉價的。還可以想像到僅適用3.3V器件，進一步降低生 產工藝的複雜度。
權利要求
1. 一種用於控制發光元件(DO)的電路，該發光元件具體地為有機發光二極體，該電路包括電容器(C0)，其可與發光元件(DO)連接，充電部件，用於對該電容器(C0)充電，開關部件，被適配為交替性地將電容器(C0)連接到充電部件以及將電容器(C0)從充電部件斷開，並且用於相應地將電容器(C0)連接到發光元件(DO)，其中交替性地對該電容器(C0)充電和放電，並且其中來自電容器(C0)的充電電流或放電電流驅動發光元件(DO)的電流，所述充電部件包括電流控制部件，以便可控地對電容器(C0)充電。
2. 如權利要求1所述的用於控制發光元件(DO)的電路，其中，電流 控制部件包括至少一個充電電晶體(Nl, Pl)。
3. 如權利要求1或2所述的用於控制發光元件(DO)的電路，其中， 所述充電部件被適配為將預定電流提供給電容器(CO)。
4. 如權利要求1或2所述的用於控制發光元件(DO)的電路，其中， 所述充電部件被適配為將預定編程電壓提供給電容器。
5. 如權利要求1到4之一所述的用於控制發光元件(DO )的電路，其 中，所述電容器可與發光元件(DO)的陽極或陰極連接。
6. 如權利要求1到5之一所述的用於控制發光元件(DO )的電路，其 中，充電電晶體的漏極或源極連接到電容器，所述充電部件被適配為連續地 增加或降低充電電晶體的柵極電壓，以便提供基本恆定的漏極或源極電流。
7. 如權利要求1到6之一所述的用於控制發光元件(DO)的電路，包 括用於對電容器放電的放電部件(N3， P3),所述放電部件包括開關晶體 管，該開關電晶體被適配為選擇性地將電容器連接到預定電勢、具體為地 電勢，使電容器的兩側短路，或者以反向方式將電容器連接在參考電勢和發 光元件(DO)之間。
8. 如權利要求1到7之一所述的用於控制發光元件(DO)的電路，包 括二極體(Dl)或者被適配來操作為二極體的電晶體(N5)，將二極體(Dl) 或二極體電晶體(N5)連接到發光元件的陽極或陰極，以便控制發光元件的 陽極或陰極的電勢。
9. 一種有源矩陣顯示器，包括多個發光元件(DO)和如權利要求1到 8之一所述的多個電路，其中，為每個發光元件(DO)提供單獨的電路。
10. —種用於控制發光元件(DO)的方法，該發光元件(DO)具體地 為有機發光二極體，該方法包括以下步驟提供可與發光元件(DO)連接的電容器(CO);提供充電部件，用於對電容器(CO)充電，所述充電部件包括至少一個 充電電晶體以便可控地對電容器(CO)充電；使用開關部件交替性地將電容器(CO)與充電部件連接以及將電容器 (CO)與充電部件斷開，並且相應地將電容器(CO)連接到發光元件(DO), 其中，交替性地對該電容器(CO)充電和放電；以及使用來自電容器的充電電流或放電電流驅動發光元件(DO)的電流。
全文摘要
本發明涉及一種用於控制發光元件的電路，該發光元件具體地為有機發光二極體。該電路包括可與發光元件連接的電容器、用於對該電容器充電的充電部件、以及開關部件。該開關部件被適配為交替性地將電容器從發光元件斷開以及將電容器連接到發光元件。交替性地對該電容器充電和放電。來自電容器的充電電流或放電電流驅動發光元件的電流。所述充電部件包括至少一個用於對該電容器充電的充電電晶體。
文檔編號G09G3/32GK101449314SQ200780018031
公開日2009年6月3日 申請日期2007年5月11日 優先權日2006年5月18日
發明者岡瑟·哈斯, 海因裡希·謝曼, 菲利普·勒羅伊 申請人:湯姆森特許公司