有機發光二極體顯示器及其驅動方法
2023-09-19 20:16:25 2
專利名稱：有機發光二極體顯示器及其驅動方法
技術領域：
本發明涉及一種有機發光二極體顯示器及其驅動方法，更具體地，涉及一種適於通過改善像素表現灰度的能力來提高顯示質量的有機放光二極體顯示器及其驅動方法。
背景技術：
近來，已經開發了各種能夠減少重量和體積的平板顯示器件，而正是重量和體積被認為是陰極射線管的缺陷。所述平板顯示器件包括液晶顯示器(此後稱為「LCD」)、等離子顯示面板(此後稱為「PDP」)和電致發光(eletroluminescence)器件等。
PDP被認為是具有重量輕和外形薄等優點的器件，並且適於製成大尺寸屏幕，原因在於其具有簡單的結構並且能夠以相對簡單的製造工藝來實現。然而，PDP具有發光效率低、亮度低和能耗高等缺點。採用薄膜電晶體(此後稱為「TFT」)作為開關器件的有源矩陣LCD難以被製成大尺寸，因為其是通過使用半導體工藝而製造的。但是，對於LCD的需求卻持續增長，原因在於LCD主要被用作筆記本電腦的顯示器件。與此相比，根據其發光層的材料，電致發光器件主要被分為無機電致發光器件和有機發光二極體器件。電致發光器件是一種自己發光的自發光器件，並且具有響應速度快、發光效率高、亮度高和視角寬等優點。
如圖1所示，有機發光二極體器件包括在玻璃基板上由透明導電層形成的陽極，以及相繼置於所述陽極上的有機化合物層和陰極。其中，所述陰極由導電金屬所形成。
所述有機化合物層包括空穴注入層HIL、空穴傳送層HTL、發射層EML、電子傳送層ETL和電子注入層TIL。
如果將驅動電壓施加到陽極和陰極上，則空穴注射層HIL中的空穴和電子注射層中的電子分別移動到發射層EML以激活發射層EML。並且，作為結果，所述發射層EML發射可見光。這樣，通過使用由發射層EML生成的可見光，能夠顯示畫面或圖像。
有機發光二極體器件已被應用於無源矩陣型顯示器件和使用TFT作為開關器件的有源矩陣型顯示器件。
無源矩陣型顯示器件根據被施加到彼此垂直交叉的陽極和陰極的電流來選擇像素。另一方面，有源矩陣型顯示器件通過有選擇地導通TFT來選擇像素，並且通過使用保持在存儲電容器中的電壓來保持像素髮光。
在它們中的通過使用ELA(受激準分子雷射器退火)製造的LTPS(低溫多晶矽)有源矩陣型顯示器中，形成在相鄰像素區域內的TFT的特性根據在結晶工藝期間施加的線束(line beam)能量的變化而變化。結果，TFT器件特性的這種變化導致相鄰像素之間亮度不一致。在採用ELA LTPS基板的有源矩陣型顯示器中，為了克服相鄰像素之間亮度的不一致性，採用了多種補償驅動方法。
所述補償方法主要分為模擬型補償方法和數字型補償方法。所述模擬型補償方法使用形成於像素內的驅動TFT的飽和區域來克服像素內驅動電流的變化。另一方面，由於驅動TFT的特性變化較其飽和區域的特性變化輕微，所以數字型補償方法簡單地使用驅動TFT作為開關器件，並且能夠克服亮度的不一致性。
然而，數字型補償方法導致與畫面質量相關的其他問題，例如閃爍和錯誤計數器(false counter)等，並且要求有機發光二極體器件的特性適於數字型補償方法。
模擬型補償方法主要分為電壓編程驅動方法和電流編程驅動方法。其中，電壓編程驅動方法僅克服TFT的非一致參數中閾值電壓的變化。另一方面，電流編程驅動方法能夠克服閾值電壓和遷移率的變化。電壓編程驅動方法通過使用電壓驅動型的數據驅動電路直接控制驅動TFT的選通電壓。另一方面，電流編程驅動方法通過使用電流型數據驅動電路，使得對應於要被顯示的灰度的電流在數據編程期間流過像素。並且，電流編程驅動方法通過使用在發光期間流過像素的電流，設置驅動TFT的選通電壓，而能夠控制驅動電流量，從而克服由相鄰像素中形成的TFT之間的差異所導致的亮度的不一致性。根據數據驅動電路的構成以及與所述數據驅動電路的技術配置相匹配的像素類型，這種電流編程驅動方法可被分為吸收型(sink type)和供應型(source type)。
圖2是由現有技術的電流吸收型電流編程驅動方法所驅動的有機發光二極體顯示器的框圖，圖3是示出了圖2中多個像素中的任意一個的等效電路圖。
如圖2和圖3所示，一種現有技術的有機發光二極體顯示器包括有機發光二極體顯示面板16、選通驅動電路18、電流吸收型數據驅動電路20，和定時控制器24。其中，有機發光二極體顯示面板16具有排列在選通線GL和數據線DL的各交叉部分處的像素22。選通驅動電路18驅動選通線GL。電流吸收型數據驅動電路20驅動數據線DL。定時控制器24控制選通驅動電路18和電流吸收型數據驅動電路20。
定時控制器24將視頻信號重排列，並且將其提供至電流吸收型數據驅動電路20。此外，定時控制器24生成多個控制信號來控制電流吸收型數據驅動電路20的驅動定時和選通驅動電路18的驅動定時。
選通驅動電路18響應於來自定時控制器24的控制信號，將選通信號順序提供至選通線GL。
電流吸收型數據驅動電路20接收具有對應於視頻信號的電流電平的電流信號，並且將其吸收到低電平電勢電壓源(未示出)，從而響應於來自定時控制器24的控制信號來驅動對應像素22。
各像素22根據驅動信號發光，以顯示對應於視頻信號的灰度。為了這一目的，如圖3所示，各像素22包括有機發光二極體器件OLED、驅動TFT DT、編程TFT PT、第一開關TFT ST1和第二開關TFT ST2、以及存儲電容器Cst。各像素22在編程周期通過恆流源Idata吸收對應電流信號來充電(charge)控制電壓，所述控制電壓控制有機發光二極體器件OLED的發光量。接著，根據所述控制電壓，各像素22通過使用驅動電流使有機發光二極體器件OLED發光，以顯示對應於視頻信號的灰度。
圖4A是編程周期的像素的等效電路圖，圖4B是發光周期的像素的等效電路圖。
參照圖4A，響應於具有高邏輯電壓的掃描脈衝，第一開關TFT ST1和第二開關TFT ST2導通，以允許由恆流源Idata吸收的電流在編程周期自高電平電勢電壓源VDD通過編程TFT PT和第二開關TFT ST2，到達低電平功率電壓源VSS。通過這樣的電流流動，充入節點n1的電壓Vg被存儲在存儲電容器Cst內並在發光周期中保持。參照圖4B，響應於具有低邏輯電壓的掃描脈衝，第一開關TFT ST1和第二開關TFT ST2截止以停止由恆流源Idata進行的電流吸收操作。這種情況下，驅動TFT DT由存儲在存儲電容器Cst內的第一節點電壓Vg與高電平驅動電壓VDD之間的電壓差Vgs所控制，從而調節經過高電平電勢電壓源VDD、編程TFT PT和第二開關TFT ST2流入有機發光二極體OLED的驅動電流量。
然而，對於圖3和圖4所示的現有技術的有機發光二極體顯示器，要精確地實現灰度的前提是編程TFT PT的所有特性(閾值電壓、遷移率、由遷移率和寄生電容所確定的常量等)都與驅動TFT DT相同。這是由於如圖4A所示，針對編程周期設定的第一節點電壓Vg僅僅反映了編程TFTPT的特性。如果在該編程周期積蓄的第一節點電壓Vg與該編程周期之後的發光周期內的驅動TFT DT的選通電壓不同，則不能顯示所需的灰度。這裡，驅動TFT DT在發光周期內的選通電壓決定了驅動電流量。此外，為了增加在編程周期內充入電流的能力，編程TFT PT的尺寸被設計為驅動TFT DT的幾倍。由於如此，更加深了編程TFT PT和驅動TFT DT之間的特性差異。這能夠由以下數學公式1來表示 數學公式1
其中，Ioled代表驅動電流，Idata代表經恆流源吸收的電流，Kd代表驅動TFT DT的由遷移率和寄生電容所確定的常量(此後，稱為「自然常量(nature constant)」)，Ks代表編程TFT PT的自然常量，μd代表驅動TFT DT的遷移率，μs代表編程TFT PT的遷移率，Vthd代表驅動TFTDT的閾值電壓，Vths代表編程TFT PT的閾值電壓，(Kd+Ks)/Kd代表用於在編程周期內增加充入電流的能力的縮放比率(Idata/Ioled)，以及
為代表編程TFT PT和驅動TFT DT之間特性差異的錯配因數。
在數學公式1中，如果編程TFT PT的溝道寬度為20μm，編程TFTPT的溝道長度為10μm，編程TFT PT的閾值電壓是-2.2V，以及編程TFTPT的遷移率為50cm2/Vs，並且驅動TFT DT的溝道寬度為5μm，驅動TFT DT的溝道長度為10μm，驅動TFT DT的閾值電壓是-2.0V，以及驅動TFT DT的遷移率為55cm2/Vs，則縮放比率為25/5(即5倍)，並且驅動TFT DT和編程TFT PT之間的錯配比率約為10.8％。
然而，這種超過了10％的高錯配比率降低了編程周期內的電流的補償能力，並且導致降低了在接下來的發光周期內表現灰度的能力，從而降低了顯示質量。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種適於通過改善像素表現灰度的性能來提高顯示質量的有機放光二極體顯示器及其驅動方法。
為了實現本發明的這些和其它目的，根據本發明第一實施例的有機發光二極體顯示器包括第一驅動器件，其包括第一控制電極，所述第一控制電極被提供有來自第一節點的電壓，並且根據所述第一節點的電壓，開關第二節點和第三節點之間的電流路徑；第二驅動器件，其通過第二節點和第三節點與第一驅動器件對稱連接，並且包括被提供有來自第一節點的電壓的第二控制電極；高電平驅動電壓源，其通過第三節點提供高電平驅動電壓；有機發光二極體器件，其連接於第二節點和接地電壓源之間；相互交叉的選通線和數據線；第一開關器件，其選擇性地將數據線與第一節點相連接；第二開關器件，其選擇性地將第二節點與數據線相連接；第三開關器件，其選擇性地將第一控制電極與第二控制電極相連接；驅動電路，其驅動第一至第三開關器件以導通第一至第三開關器件，從而在第一周期形成在第二節點和第三節點之間經過第一和第二驅動器件的並聯電流路徑，並接著截止第一至第三開關器件，從而在第二周期形成在第二節點和第三節點之間的串聯電流路徑；和存儲電容器，其連接於第一節點和第三節點之間。
第一開關器件具有連接至選通線的柵極，連接至第一節點的源極，和連接至數據線的漏極。第二開關器件具有連接至選通線的柵極，連接至第二節點的源極，和連接至數據線的漏極。第三開關器件具有連接至選通線的柵極，連接至第一控制電極的源極，和連接至第二控制電極的漏極。
所述驅動電路包括選通驅動電路，其將掃描信號提供至選通線；數據驅動電路，其將數字數據信號轉換為模擬數據電流以將其提供至數據線；定時控制器，其控制選通驅動電路的驅動定時和數據驅動電路的驅動定時。
所述掃描信號在第一周期生成為高邏輯電平，在第二周期生成為低邏輯電平。
所述數據驅動電路包括生成模擬數據電流的恆流源。
所述第二驅動器件的溝道寬度比所述第一驅動器件的溝道寬度大。
在第二周期流經所述有機發光二極體器件的驅動電流根據以下數學公式所確定 其中，Idata代表經恆流源生成的數據電流，Kd代表第一驅動器件的自然常量，Ks代表第二驅動器件的自然常量，μd代表第一驅動器件的遷移率，μs代表第二驅動器件的遷移率，Vthd代表第一驅動器件的閾值電壓，Vths代表第二驅動器件的閾值電壓，(2Kd+Ks)/Kd代表用於在第一周期增加積蓄第一節點的電流的能力的縮放比率(Idata/Ioled)，以及
代表第一和第二驅動器件之間的特性差異所導致的錯配因數。
根據本發明第二實施例的有機發光二極體顯示器還包括一子電容器，其在第二周期切斷經過第二驅動器件的電流路徑。
所述子電容器連接在第二控制電極和選通線之間。
根據本發明第三實施例的有機發光二極體顯示器還包括一發射器件，其用於開關形成於第二節點和有機發光二極體器件之間的電流路徑。
所述發射器件包括連接至選通線的柵極，連接至第二節點的漏極，和連接至有機發光二極體器件的源極。
所述第一和第二驅動器件以及第一至第三開關器件為P型金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)，所述發射器件為N型MOSFET。
根據本發明第四實施例的有機發光二極體顯示器還包括一子電容器，其在第二周期切斷經過第二驅動器件的電流路徑；和一發射器件，其用於開關形成於第二節點和有機發光二極體器件之間的電流路徑。
在所述有機發光二極體顯示器中，所述子電容器連接在所述第二控制電極和所述選通線之間。
在所述有機發光二極體顯示器中，所述發射器件包括連接至選通線的柵極，連接至第二節點的漏極，和連接至有機發光二極體器件的源極。
在所述有機發光二極體顯示器中，所述第一和第二驅動器件以及第一至第三開關器件為P型MOSFET，所述發射器件為N型MOSFET。
提供了一種驅動有機發光二極體顯示器的方法，所述有機發光二極體顯示器包括第一驅動器件，其包括第一控制電極，所述第一控制電極提供有來自第一節點的電壓，並且根據所述第一節點的電壓開關第二節點和第三節點之間的電流路徑；第二驅動器件，其通過第二節點和第三節點與第一驅動器件對稱連接，並且包括被提供有來自第一節點的電壓的第二控制電極；高電平驅動電壓源，其通過第三節點提供高電平驅動電壓；有機發光二極體器件，其連接於第二節點和接地電壓源之間；相互交叉的選通線和數據線；第一開關器件，其選擇性地將數據線與第一節點相連接；第二開關器件，其選擇性地將第二節點與數據線相連接；第三開關器件，其選擇性地將第一控制電極與第二控制電極相連接；驅動電路，其驅動開關器件；和存儲電容器，其連接於第一節點和第三節點之間；所述方法包括導通第一至第三開關器件，從而在第一周期形成在第二節點和第三節點之間經過第一和第二驅動器件的並聯電流路徑；和響應於來自選通線的掃描信號而截止第一至第三開關器件，從而在第二周期形成在第二節點和第三節點之間的串聯電流路徑，所述第二周期緊隨所述第一周期。
在所述方法中，所述掃描信號在第一周期生成為高邏輯電平，在第二周期生成為低邏輯電平。
在所述方法中，所述驅動電路包括生成對應於數字數據信號的模擬數據電流的恆流源。
在所述方法中，所述第二驅動器件的溝道寬度比所述第一驅動器件的溝道寬度大。
在所述方法中，在第二周期流經所述有機發光二極體器件的驅動電流根據以下數學公式確定 其中，Idata代表經恆流源生成的數據電流，Kd第一驅動器件的自然常量，Ks代表第二驅動器件的自然常量，μd代表第一驅動器件的遷移率，μs代表第二驅動器件的遷移率，Vthd代表第一驅動器件的閾值電壓，Vths代表第二驅動器件的閾值電壓，(2Kd+Ks)/Kd代表用於在第一周期增加積蓄第一節點的電流的能力的縮放比率(Idata/Ioled)，以及
代表第一和第二驅動器件之間的特性差異所導致的錯配因數。
根據本發明第二實施例的驅動有機發光二極體顯示器的方法還包括使用子電容器在第二周期切斷經過第二驅動器件的電流路徑，所述子電容器連接於第二控制電極和選通線之間。
根據本發明第三實施例的驅動有機發光二極體顯示器的方法還包括使用發射器件響應於掃描信號開關形成於第二節點和有機發光二極體器件之間的電流路徑。
根據本發明第四實施例的驅動有機發光二極體顯示器的方法還包括使用子電容器在第二周期切斷經過第二驅動器件的電流路徑，所述子電容器連接於第二控制電極和選通線之間；和使用發射器件響應於掃描脈衝開關形成於第二節點和有機發光二極體器件之間的電流路徑。
通過以下參照附圖對本發明實施例的詳細描述，本發明的這些和其它目的將顯而易見，其中 圖1是示例性地示出了現有技術的有機發光二極體器件的結構的示圖； 圖2是由現有技術的電流吸收型驅動方法所驅動的有機發光二極體顯示器的框圖； 圖3是示出了圖2中多個像素中的任意一個的等效電路圖； 圖4A是編程周期的像素的等效電路圖，圖4B是發光周期的像素的等效電路圖； 圖5是示出了根據本發明的有機發光二極體顯示器的框圖； 圖6是示出了施加到第k(其中，k為正整數，1≤k≤n)個像素的掃描脈衝和從任何一個像素吸收到數據驅動電路的數據電流的時序圖，其中所述像素位於圖5的垂直方向； 圖7是示出了根據本發明第一實施例的像素的電路圖； 圖8A是圖7所示的像素在編程周期PP的等效電路圖，圖8B是圖7所示的像素在發光周期EP的等效電路圖； 圖9是示出了根據本發明第二實施例的像素的電路圖； 圖10A是圖9所示的像素在編程周期PP的等效電路圖，圖10B是圖9所示的像素在發光周期EP的等效電路圖； 圖11是示出了根據本發明第三實施例的像素的電路圖； 圖12A是圖11所示的像素在編程周期PP的等效電路圖，圖12B是圖11所示的像素在發光周期EP的等效電路圖；以及 圖13是示出了根據本發明第四實施例的像素的電路圖。
具體實施例方式 下面將參照圖5至圖13詳細描述本發明的優選實施例。
圖5是示出了根據本發明的有機發光二極體顯示器的框圖，圖6是示出了施加到位於圖5的垂直方向的第k(其中，k為正整數，1≤k≤n)個像素的掃描脈衝和從任何一個像素吸收到數據驅動電路的數據電流Idata的時序圖。
參照圖5和圖6，根據本發明的有機發光二極體顯示器包括顯示面板116、電流吸收型數據驅動電路120、選通驅動電路118和定時控制器124。其中，顯示面板116具有m×n個像素122。電流吸收型數據驅動電路120通過數據線DL[1]至DL[m]吸收來自像素122的數據電流Idata。選通驅動電路118將掃描脈衝S提供至與數據線DL[1]至DL[m]交叉的選通線GL[1]至GL[n]。定時控制器124控制電流吸收型數據驅動電路120的驅動定時和選通驅動電路118的驅動定時。
在顯示面板116上，像素122形成在n條選通線GL[1]至GL[n]和m條數據線DL[1]至DL[m]所定義的像素區。同樣，將來自高電平電壓源VDD的驅動電壓提供至各像素122的信號線也形成於顯示面板116上。此外，將來自接地電壓源GND的接地電壓提供至各像素122的信號線形成在顯示面板116上。
電流吸收型數據驅動電路120響應於來自定時控制器124的控制信號，將具有對應於數字視頻信號RGB的電平的電流信號Idata從像素122吸收至低電平電壓源(未示出)。為了這一目的，電流吸收型數據驅動電路120包括連接至低電平電壓源的電壓控制電流源型開關器件(未示出，此後稱為「恆流源」)。向電壓控制電流源型開關器件的柵極施加對應於數字視頻信號的控制電壓。電流吸收型數據驅動電路120將數據電流Idata吸收至低電平電壓源，該數據電流Idata具有與在恆流源的漏極和源極之間流動的正電流相同的水平。
選通驅動電路118響應於來自定時控制器124的控制信號GDC，將圖6所示的掃描脈衝S[k]順序提供至選通線GL[1]至GL[n]。
定時控制器124將數字視頻數據RGB提供至電流吸收型數據驅動電路120，並且生成控制信號DDC和GDC，其通過使用垂直/水平同步信號和時鐘信號等，確定選通驅動電路118的驅動定時和電流吸收型數據驅動電路120的驅動定時。
圖6的標記PP代表編程周期，在該周期根據灰度吸收數據電流Idata以設定用於控制發光量的控制電壓。圖6的標記EP代表發光周期，在該周期，有機發光二極體根據所設定的電壓發光。此外，標記「a」代表在第(k-1)個水平周期(horizontal period)吸收的數據電流Idata，標記「b」代表在第k個水平周期吸收的數據電流Idata，標記「c」代表在第(k+1)個水平周期吸收的數據電流Idata。在圖6中，一個編程周期約為一個水平周期，並且從像素122吸收的數據電流Idata的水平(b)在一個水平周期相等。將參照本發明的第一至四實施例的像素電路詳細描述在編程周期PP和發光周期EP中像素122的操作。
圖7至圖8B示出了根據本發明第一實施例的像素122。
圖7是示出了位於圖5的垂直方向的第k(其中，k為正整數，1≤k≤n)個位置並位於圖5的水平方向的第j(其中，j為正整數，1≤j≤m)個位置的像素122的電路圖。
參照圖7，像素122包括有機發光二極體器件驅動電路124和有機發光二極體器件OLED。其中，有機發光二極體器件驅動電路124反映第一驅動TFT(此後，稱為「驅動TFT」)和第二驅動TFT(此後，稱為「編程TFT」)的特性地設定控制電壓Vg。有機發光二極體器件OLED根據所設定的控制電壓Vg調節發光量。
有機發光二極體器件驅動電路124包括具有第一至第三開關器件ST1至ST3的開關電路、編程TFT PT、存儲電容器Cst和驅動TFT DT。其中，這些TFT為P型金屬氧化物半導體場效應電晶體MOSFET。
所述開關電路響應於掃描脈衝S[k]，開關第一節點n1和數據線DL[j]之間的電流路徑、第二節點n2和數據線DL[j]之間的電流路徑，以及驅動TFT DT的柵極G和編程TFT PT的柵極之間的電流路徑。其中，第一開關TFT ST1的柵極G連接至選通線GL[k]，並且其源極S連接至第一節點n1，其漏極D連接至數據線DL[j]。第二開關TFT ST2的柵極G連接至選通線GL[k]，並且其源極連接至第二節點n2，其漏極D連接至數據線DL[j]。第三開關TFT ST3的柵極G連接至選通線GL[k]，並且其源極S連接至驅動TFT DT的柵極G，其漏極D連接至編程TFT PT的柵極G。由於所述開關電路的開關所導致的數據電流Idata的流動，控制電壓Vg在編程周期PP內充入第一節點n1內。
編程TFT PT將其特性(閾值電壓、遷移率和自然常量等)反映至在編程周期PP內充入第一節點n1內的控制電壓Vg上。編程TFT PT的柵極G連接至第一節點n1，其源極S連接至高電平驅動電壓源VDD，並且其漏極連接至第二節點n2。編程TFT PT的尺寸可形成為比驅動TFTDT大幾倍，以減少編程周期PP內在像素122中的電流充電時間。
驅動TFT DT將其特性(閾值電壓、遷移率和自然常量等)反映至編程周期PP內充入第一節點n1內的控制電壓Vg上，並隨後在發光周期EP通過使用高電平驅動電壓和控制電壓Vg之間的差異電壓Vgs控制流入有機發光二極體器件OLED的驅動電流量。其中驅動TFT DT的柵極G連接至第一節點n1，其源極S連接至高電平驅動電壓源VDD，並且其漏極D連接至第二節點n2。
存儲電容器Cst存儲高電平驅動電壓和控制電壓Vg之間的差異電壓Vgs以將其保持一幀的時間。存儲電容器Cst連接在高電平驅動電壓源VDD和第一節點n1之間。
有機發光二極體器件OLED具有圖1所示的結構，並根據高電平驅動電壓和控制電壓Vg之間的差異電壓Vgs，通過控制其發光量來顯示灰度。
圖8A是圖7所示的像素122在編程周期PP的等效電路圖，圖8B是圖7所示的像素122在發光周期EP的等效電路圖。
接下來將參照圖8A和圖8B描述像素122的操作。
如圖8A所示，在編程周期PP將掃描脈衝S[k]生成為高邏輯電平，以導通第一至第三開關TFT ST1、ST2和ST3。當第一至第三開關TFTST1、ST2和ST3被導通時，第一節點n1和數據線DL[j]之間的電流路徑、第二節點n2和數據線DL[j]之間的電流路徑以及驅動TFT DT的柵極和編程TFT PT的柵極之間的電流路徑被連接。在這種情況下，如果來自像素122的數據電流Idata由恆流源IT吸收至低電平電壓源VSS，由於數據電流Idata所積聚的電荷，第一節點n1、第二節點n2以及數據線DL [j]具有相同的電壓Vg。數據電流Idata是第一電流I1和第二電流I2的和。其中，第一電流I1流過第三節點n3和第二節點n2之間的驅動TFT DT。第二電流I2流過在第三節點n3和第二節點n2之間的編程TFT PT。由於編程TFT PT的尺寸可形成為比驅動TFT DT大幾倍以減少充電時間，所以第二電流I2具有比第一電流I1高几倍的水平。驅動TFT DT的特性(遷移率和閾值電壓等)被反映到第一電流I1上，編程TFT PT的特性(遷移率和閾值電壓等)被反映到第二電流I2上。控制電壓Vg被積蓄在第一節點n1內，反映了編程TFT PT和驅動TFT DT的特性。因此，在驅動TFT DT的特性被完全反映之後，高電平驅動電壓和控制電壓Vg之間的差異電壓Vgs被存儲在存儲電容器Cst內並被保持一幀的時間。
如圖8B所示，在發光周期EP，掃描脈衝S[k]被翻轉至低邏輯電平，從而截止了第一至第三開關TFT ST1、ST2和ST3。當第一至第三開關TFT ST1、ST2和ST3被截止時，第一節點n1和數據線DL[j]之間的路徑、第二節點n2和數據線DL[j]之間的路徑以及驅動TFT DT的柵極和編程TFT PT的柵極之間的路徑被斷開。第三開關TFT ST3的截止使得編程TFT PT漂浮，而驅動TFT DT由存儲在存儲電容器Cst中的差異電壓Vgs保持在導通狀態。接著，響應於差異電壓Vgs，驅動TFT DT控制提供至有機發光二極體器件OLED的驅動電流Ioled的量。由此，通過根據驅動電流Ioled的量而控制其發光量，有機發光二極體器件OLED顯示灰度。
根據第一實施例，像素122的數據電流Idata和驅動電流Ioled之間的關係可由以下數學公式2表示。
數學公式2
其中，Ioled代表驅動電流，Idata代表經恆流源IT吸收的數據電流，Kd代表驅動TFT DT的自然常量，Ks代表編程TFT PT的自然常量，μd代表驅動TFT DT的遷移率，μs代表編程TFT PT的遷移率，Vthd代表驅動TFT DT的閾值電壓，並且Vths代表編程TFT PT的閾值電壓。此外，(2Kd+Ks)/Kd代表用於在編程周期增加電流積蓄能力的縮放比率(Idata/Ioled)，以及
代表表示編程TFT PT和驅動TFT DT之間的特性差異的錯配因數。
其中，如果將與現有技術的相同條件放入數學公式2，根據本發明的編程TFT PT和驅動TFT DT之間的錯配比率較現有技術的有所降低，而縮放比率較現有技術的有所提高。
換句話說，在數學公式2中，如果編程TFT PT的溝道寬度為20μm，編程TFT PT的溝道長度為10μm，編程TFT PT的閾值電壓是-2.2V，以及編程TFT PT的遷移率為50cm2/Vs，並且驅動TFT DT的溝道寬度為5μm，驅動TFT DT的溝道長度為10μm，驅動TFT DT的閾值電壓是-2.0V，以及驅動TFT DT的遷移率為55cm2/Vs，則編程TFT PT和驅動TFT DT兩者之間的錯配比率約為5％，較現有技術的10.8％的一半還小。其中，這是在編程周期PP充入積蓄控制電壓Vg時反映了驅動TFT DT的特性(閾值電壓和遷移率等)所導致的結果。由於根據本發明錯配比率顯著降低，所以在發光周期EP表現灰度的能力有所提高，從而較現有技術大大改善了顯示質量。此外，在相同的條件下，根據本發明的縮放比率變為6倍(30/5)，較現有技術的5倍有所增加。結果，本發明能夠通過增加縮放比率而減少控制電壓Vg的充電時間。
圖9至圖10B示出了根據本發明第二實施例的像素122。
圖9是示出了位於圖6的垂直方向上的第k(其中，k為正整數，1≤k≤n)個位置和圖6的水平方向上的第j(其中，j為正整數，1≤j≤m)個位置的像素122的電路圖。圖10A是圖9所示的像素122在編程周期PP的等效電路圖，圖10B是圖9所示的像素122在發光周期EP的等效電路圖。根據本發明第二實施例的像素122除子電容器Csub之外，在其功能和操作上具有與根據第一實施例的像素相似的結構。因此，電容器Csub之外的其它的結構使用與第一實施例相同的附圖標記，並且省去對其操作的具體描述。
參照圖9，子電容器Csub連接在編程TFT PT的柵極G和選通線GL[k]之間。子電容器Csub與存儲電容器Cst相比，具有非常小的尺寸。可使用位於像素布局上的寄生電容器或交叉電容器(cross-over capacity)來形成子電容器Csub，而不必引入附加工藝。這樣，儘管實踐上增加了子電容器Csub，但是並沒有降低像素的開口率。
參照圖10A和圖10B，在編程周期PP，掃描脈衝S[k]被生成為高邏輯電平，以導通第一至第三開關TFT ST1、ST2和ST3。在這種情況下，如果來自像素122的數據電流Idata由恆流源IT吸收至低電平電壓源VSS，則相同的控制電壓Vg被施加到驅動TFT DT的柵極G和編程TFTPT的柵極G。接著，在發光周期EP，掃描脈衝S[k]被翻轉至低邏輯電平，以截止第一至第三開關TFT ST1、ST2和ST3。在這種情況下，如果沒有形成子電容器Csub，則第三開關TFT ST3的截止使得編程TFT PT的柵極G漂浮。其中，當編程TFT PT的柵極G漂浮時，施加到編程TFT PT的柵極G的電壓具有控制電壓Vg的電平，其能夠導通編程TFT PT。這樣，多餘的電流能夠在發光周期EP流經編程TFT PT。在這種情況下，該多餘的電流會降低對比度。然而，如果子電容器Csub的一側電極的電勢被從高邏輯電壓翻轉至低邏輯電壓的掃描脈衝S[k]增加，則相應地，子電容器Csub的另一側電勢也會增加。當編程TFT PT的柵極G連接至子電容器Csub的另一側電極時，編程TFT PT的柵極G的電勢也增加至能夠截止編程TFT PT的電平。簡單地說，在編程周期PP變為發光周期EP的時間點，子電容器Csub增加編程TFT PT的選通電壓以完全切斷在發光周期EP經編程TFT PT的電流的流動。
結果，根據本發明第二實施例的像素122能夠通過向根據本發明第一實施例的像素增加子電容器來還改善對比度。
圖11至圖12B示出根據本發明第三實施例的像素122。
圖11是示出了位於圖6的垂直方向上的第k(其中，k為正整數，1≤k≤n)個位置並處於圖6的水平方向上的第j(其中，j為正整數，1≤j≤m)個位置的像素122的電路圖。圖12A是圖11所示的像素122在編程周期PP的等效電路圖，圖12B是圖11所示的像素122在發光周期EP的等效電路圖。根據本發明第三實施例的像素122除發射TFT ET之外，在其功能和操作上具有與根據第一實施例的像素相似的結構。因此，發射TFT ET之外的其它結構使用與第一實施例相同的附圖標記，並且省去了對其操作的具體描述。
參照圖11，發射TFT ET的柵極G連接至選通線GL[k]，其漏極D連接至第二節點n2，並且其源極S連接至有機發光二極體器件OLED的陽極。發射TFT ET為N型金屬氧化物半導體場效應電晶體MOSFET，並且不需要附加的發射線。
參照圖12A和圖12B，在編程周期PP，發射TFT ET被生成為低邏輯電平的掃描脈衝S[k]截止，以切斷流入有機發光二極體器件OLED的電流。通過發射TFT ET的操作，圖像的對比度能夠被顯著提高。在發光周期EP，發射TFT ET被生成為高邏輯電壓的掃描脈衝S[k]導通，以允許驅動電流Ioled流入有機發光二極體器件OLED。
結果，根據本發明第三實施例的像素122能夠通過向根據本發明第一實施例的像素增加發射TFT ET來改善對比度。
圖13是示出了根據本發明第四實施例的像素122的電路圖。
圖13是示出了位於圖6的垂直方向上的第k(其中，k為正整數，1≤k≤n)個位置並處於圖6的水平方向上的第j(其中，j為正整數，1≤j≤m)個位置的像素122的電路圖。根據本發明第四實施例的像素122除子電容器Csub和發射TFT ET之外，在其功能和操作上具有與根據第一實施例的像素相似的結構。因此，子電容器Csub和發射TFT ET之外的其它結構使用與第一實施例相同的附圖標記，並且省去對其操作的具體描述。
參照圖13，子電容器Csub連接在編程TFT PT的柵極G和選通線GL[k]之間。子電容器Csub與存儲電容器Cst相比，具有非常小的尺寸。能夠使用位於像素布局上的寄生電容器或交叉電容器來形成子電容器Csub，而沒有引入附加的工藝。這樣，儘管實踐中增加了子電容器Csub，但是並沒有降低像素的開口率。由於子電容器Csub的功能和操作與第二實施例的子電容器Csub相同，所以省去了對其的具體描述。
發射TFT ET的柵極G連接至選通線GL[k]，其漏極D連接至第二節點n2，並且其源極S連接至有機發光二極體器件OLED的陽極。發射TFT ET為N型金屬氧化物半導體場效應電晶體MOSFET，並且不需要附加的發射線。由於發射TFT ET的功能和操作與第三實施例的發射TFTET相同，所以省去了對發射TFT ET的功能和操作的具體描述。
結果，根據本發明第四實施例的像素122能夠通過向根據本發明第一實施例的像素增加子電容器Csub和發射TFT ET來還改善對比度。
如上所述，根據本發明的有機發光二級管顯示器及其驅動方法在編程周期設定控制電壓時完全反映了驅動TFT的特性，並且顯著降低了驅動TFT和編程TFT之間的錯配比率。結果，根據本發明的有機發光二級光顯示器及其驅動方法改善了在發光周期表現灰度的能力，從而提高了顯示質量。
而且，根據本發明的有機發光二級管顯示器及其驅動方法在相同條件下較現有技術增加了縮放比率，從而顯著減少了控制電壓的充電時間。
此外，根據本發明的有機發光二級管顯示器及其驅動方法通過使用子電容器和/或發射TFT改善了對比度，從而還提高了顯示質量。
儘管已經由上述附圖所示的實施例描述了本發明，但本領域普通技術人員應當理解，本發明並不局限於所述實施例，而在不背離本發明的精神的情況下，可對其進行各種改變或變型。例如，在本發明的實施例中，開關TFT、編程TFT和驅動TFT形成為P型TFT，而發射TFT形成為N型TFT。相反，開關TFT、編程TFT和驅動TFT可形成為N型TFT，而發射TFT可形成為P型TFT。因此，本發明的範圍應當僅僅由所附的權利要求及其等同物來確定。
本申請要求2006年10月31日在韓國提交的申請號為P2006-106617的專利申請的權利，通過引用將其併入本文。
權利要求
1.一種有機發光二極體顯示器，該有機發光二極體顯示器包括
第一驅動器件，其包括第一控制電極，所述第一控制電極提供有來自第一節點的電壓，並且根據所述第一節點的電壓，開關第二節點和第三節點之間的電流路徑；
第二驅動器件，其通過所述第二節點和所述第三節點與第一驅動器件對稱連接，並且包括被提供有來自所述第一節點的電壓的第二控制電極；
高電平驅動電壓源，其通過所述第三節點提供高電平驅動電壓；
有機發光二極體器件，其連接於所述第二節點和接地電壓源之間；
相互交叉的選通線和數據線；
第一開關器件，其選擇性地連接所述數據線與所述第一節點；
第二開關器件，其選擇性地連接所述第二節點與所述數據線；
第三開關器件，其選擇性地連接所述第一控制電極與所述第二控制電極；
驅動電路，其在第一周期驅動所述第一開關器件至所述第三開關器件以導通所述第一開關器件至所述第三開關器件，從而在所述第二節點和所述第三節點之間形成經過所述第一驅動器件和所述第二驅動器件的並聯電流路徑，並隨後在第二周期截止所述第一開關器件至所述第三開關器件，從而在所述第二節點和所述第三節點之間形成串聯電流路徑；和
存儲電容器，其連接在所述第一節點和所述第三節點之間。
2.如權利要求1所述的有機發光二極體顯示器，其中，
所述第一開關器件具有連接至所述選通線的柵極，連接至所述第一節點的源極，和連接至所述數據線的漏極；
所述第二開關器件具有連接至所述選通線的柵極，連接至所述第二節點的源極，和連接至所述數據線的漏極；
所述第三開關器件具有連接至所述選通線的柵極，連接至所述第一控制電極的源極，和連接至所述第二控制電極的漏極。
3.如權利要求2所述的有機發光二極體顯示器，其中所述驅動電路包括
選通驅動電路，其將掃描信號提供至所述選通線；
數據驅動電路，其將數字數據信號轉換為模擬數據電流以將其提供至所述數據線；和
定時控制器，其控制所述選通驅動電路的驅動定時和所述數據驅動電路的驅動定時。
4.如權利要求3所述的有機發光二極體顯示器，其中所述掃描信號在第一周期被生成為高邏輯電平，在第二周期被生成為低邏輯電平。
5.如權利要求4所述的有機發光二極體顯示器，其中所述數據驅動電路包括
生成模擬數據電流的恆流源。
6.如權利要求5所述的有機發光二極體顯示器，其中所述第二驅動器件的溝道寬度比所述第一驅動器件的溝道寬度大。
7.如權利要求6所述的有機發光二極體顯示器，其中在第二周期流經所述有機發光二極體器件的驅動電流根據以下數學公式所確定，
並且，其中Idata代表經恆流源生成的數據電流，Kd代表所述第一驅動器件的自然常量，Ks代表所述第二驅動器件的自然常量，μd代表所述第一驅動器件的遷移率，μs代表所述第二驅動器件的遷移率，Vthd代表所述第一驅動器件的閾值電壓，Vths代表所述第二驅動器件的閾值電壓，(2Kd+Ks)/Kd代表用於在所述第一周期增加積蓄所述第一節點的電流的能力的縮放比率(Idata/Ioled)，以及代表所述第一驅動器件和所述第二驅動器件之間的特性差異所導致的錯配因數。
8.如權利要求7所述的有機發光二極體顯示器，所述有機發光二極體顯示器還包括
子電容器，其在所述第二周期切斷經過所述第二驅動器件的電流路徑。
9.如權利要求8所述的有機發光二極體顯示器，其中所述子電容器連接在所述第二控制電極和所述選通線之間。
10.如權利要求7所述的有機發光二極體顯示器，所述有機發光二極體顯示器還包括
發射器件，其開關形成在所述第二節點和所述有機發光二極體器件之間的電流路徑。
11.如權利要求10所述的有機發光二極體顯示器，其中所述發射器件包括
連接至所述選通線的柵極，連接至所述第二節點的漏極，和連接至所述有機發光二極體器件的源極。
12.如權利要求11所述的有機發光二極體顯示器，其中所述第一驅動器件和所述第二驅動器件以及所述第一開關器件至所述第三開關器件為P型MOSFET，所述發射器件為N型MOSFET。
13.如權利要求7所述的有機發光二極體顯示器，所述有機發光二極體顯示器還包括
子電容器，其在所述第二周期切斷經由所述第二驅動器件的電流路徑；和
發射器件，其開關形成在所述第二節點和所述有機發光二極體器件之間的電流路徑。
14.如權利要求13所述的有機發光二極體顯示器，其中所述子電容器連接在所述第二控制電極和所述選通線之間。
15.如權利要求13所述的有機發光二極體顯示器，其中所述發射器件包括
連接至所述選通線的柵極，連接至所述第二節點的漏極，和連接至所述有機發光二極體器件的源極。
16.如權利要求15所述的有機發光二極體顯示器，其中所述第一驅動器件和所述第二驅動器件以及所述第一開關器件至所述第三開關器件為P型MOSFET，所述發射器件為N型MOSFET。
17.一種驅動有機發光二極體顯示器的方法，所述有機發光二極體顯示器包括第一驅動器件，其包括第一控制電極，所述第一控制電極提供有來自第一節點的電壓，並且根據所述第一節點的電壓，開關第二節點和第三節點之間的電流路徑；第二驅動器件，其通過所述第二節點和所述第三節點與所述第一驅動器件對稱連接，並且包括被提供有來自所述第一節點的電壓的第二控制電極；高電平驅動電壓源，其通過所述第三節點提供高電平驅動電壓；有機發光二極體器件，其連接在所述第二節點和接地電壓源之間；相互交叉的所述選通線和數據線；第一開關器件，其選擇性地連接所述數據線與所述第一節點；第二開關器件，其選擇性地連接所述第二節點與所述數據線；第三開關器件，其選擇性地連接所述第一控制電極與所述第二控制電極；驅動電路，其驅動所述多個開關器件；和存儲電容器，其連接在所述第一節點和所述第三節點之間；所述方法包括
在第一周期導通所述第一開關器件至所述第三開關器件，從而在所述第二節點和所述第三節點之間形成經過所述第一驅動器件和所述第二驅動器件的並聯電流路徑；和
響應於來自所述選通線的掃描信號而在所述第一周期之後的第二周期截止所述第一開關器件至所述第三開關器件，從而在所述第二節點和所述第三節點之間形成串聯電流路徑。
18.如權利要求17所述的驅動有機發光二極體顯示器的方法，其中所述掃描信號在所述第一周期被生成為高邏輯電平，在所述第二周期生成為低邏輯電平。
19.如權利要求18所述的驅動有機發光二極體顯示器的方法，其中所述驅動電路包括
生成對應於數字數據信號的模擬數據電流的恆流源。
20.如權利要求19所述的驅動有機發光二極體顯示器的方法，其中所述第二驅動器件的溝道寬度比所述第一驅動器件的溝道寬度大。
21.如權利要求20所述的驅動有機發光二極體顯示器的方法，其中在所述第二周期流經所述有機發光二極體器件的驅動電流根據以下數學公式確定
並且，其中Idata代表經恆流源生成的數據電流，Kd代表所述第一驅動器件的自然常量，Ks代表所述第二驅動器件的自然常量，μd代表所述第一驅動器件的遷移率，μs代表所述第二驅動器件的遷移率，Vthd代表第一驅動器件的閾值電壓，Vths代表所述第二驅動器件的閾值電壓，(2Kd+Ks)/Kd代表用於在第一周期增加積蓄所述第一節點的電流的能力的縮放比率(Idata/Ioled)，以及代表所述第一驅動器件和所述第二驅動器件之間的特性差異所導致的錯配因數。
22.如權利要求21所述的驅動有機發光二極體顯示器的方法，所述方法還包括
使用連接在所述第二控制電極和所述選通線之間的子電容器在第二周期切斷經過所述第二驅動器件的電流路徑。
23.如權利要求21所述的驅動有機發光二極體顯示器的方法，所述方法還包括
響應於所述掃描信號，使用發射器件來開關形成在所述第二節點和所述有機發光二極體器件之間的電流路徑。
24.如權利要求21所述的驅動有機發光二極體顯示器的方法，所述方法還包括
在第二周期使用連接在所述第二控制電極和所述選通線之間的子電容器切斷經過所述第二驅動器件的電流路徑；和
響應於所述掃描脈衝，使用發射器件來開關形成在所述第二節點和所述有機發光二極體器件之間的電流路徑。
全文摘要
本發明公開了OLED顯示器及其驅動方法。在該顯示器中，第一驅動器件包括第一控制電極，並被提供第一節點的電壓，該電壓開關第二和第三節點之間的電流路徑。第二驅動器件通過第二和第三節點與第一驅動器件對稱連接，並且包括被提供有第一節點的電壓的第二控制電極。高電平驅動電壓源通過第三節點提供高電平驅動電壓。OLED連接在第二節點和接地電壓源之間。第一開關器件連接數據線與第一節點。第二開關器件連接第二節點與數據線。第三開關器件連接第一與第二控制端子。驅動電路在第一周期導通第一至第三開關器件，在第二和第三節點之間形成並聯電流路徑，並在第二周期截止第一至第三開關器件，在第二節點和第三節點之間形成串聯電流路徑。
文檔編號G09G3/32GK101174381SQ20071012682
公開日2008年5月7日 申請日期2007年6月28日 優先權日2006年10月31日
發明者洪淳光 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社