专利名称：有机电致发光器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种显示器件，更具体地说，涉及一种具有增强的图像质量的有机电致发光显示器件。
背景技术：
通常，有机电致发光器件也称为有机发光二极管(OLED)器件，包括多个像素以及每一像素内的有机发光二极管。每一有机发光二极管具有注入电子的阴极、注入空穴的阳极和位于所述阴极和阳极之间的有机电致发光层。每一有机发光二极管通常具有形成在阳极和阴极之间的有机薄膜的多层结构。如果将正向电流施加到有机薄膜，由于阳极和阴极之间的P-N结的作用，电子-空穴对(通常称为激子)在有机薄膜内复合。复合在一起的电子-空穴对具有比它们分离时低的能量。这样，复合和分离的电子-空穴对之间产生的复合能量差通过有机电致发光层转换成光。换句话说，有机电致发光层响应施加的电流，发射由于电子和空穴的复合产生的能量。
这样，有机电致发光器件不需要附加的光源。而且，有机电致发光器件具有厚度薄、重量轻、能效高、功耗低、亮度高以及响应时间短等特点。由于这些优点，有机电致发光器件被认为是下一代各种各样的消费类电子产品的极具发展前景的竞争产品，例如移动通信设备、个人数字助理(PDA)、便携式摄像机以及掌上PC等。而且，有机电致发光器件的制造工艺相对简单，从而制造成本降低了。
有机电致发光器件可以分为无源矩阵型和有源矩阵型。无源矩阵型有机电致发光器件与有源矩阵型相比，具有相对简单的结构和制造工艺，但是需要较高的功率。另外，无源矩阵型有机电致发光器件由于总线数目的增加而具有大的尺寸和较差的孔径比。另一方面，与无源矩阵型相比，有源矩阵型有机电致发光器件具有更高的图像质量和更高的亮度。
图1示出了现有技术的有源矩阵型有机电致发光器件的示意图。在图1中，有源矩阵型有机电致发光器件包括沿第一方向的多条扫描线S1到Sm以及沿与扫描线S1到Sm交叉的第二方向的多条数据线D1到Dn，从而限定出多个像素区。在每一像素区内形成有机发光二极管E、开关薄膜晶体管(TFT)P1、驱动TFT P2以及电容C1。其中开关TFT P1和驱动TFT P2为P型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管。特别地，开关晶体管P1的栅极和源极分别连接到扫描线S1到Sm中的一条以及数据线D1到Dn中的一条。开关晶体管P1的漏极连接到电容C1。驱动晶体管P2的源极和漏极分别连接到电源VDD和有机发光二极管E的阳极。另外，驱动晶体管P2的栅极连接到开关晶体管P1的漏极。
另外，当扫描信号通过扫描线S施加到开关晶体管P1的栅极时，开关晶体管P1导通。这时，施加到数据线D的数据电压通过开关晶体管P1传输到电容C1，从而为电容C1充电。之后，驱动晶体管P2工作，并且存储在电容C1中的电荷决定通过驱动晶体管P2流入有机发光二极管E的电流级别。
这样，有机发光二极管E能够显示黑和白之间的灰度级。特别地，顺序驱动扫描线S1到Sm以导通连接到相应扫描线的开关晶体管P1，并且将数据电压施加到期望的数据线，以使各自的有机发光二极管E工作。
图2示出了现有技术的有机电致发光器件的像素区的电路图。如图2所示，在像素区内形成四个晶体管，而不是图1所示的两个。图2所示的4-晶体管结构通常称为4-TFT/1-CAP。在图2中，数据线D和电源线VDD沿第一方向形成，第一扫描线SC1和第二扫描线SC2沿与数据线D和电源线VDD交叉的第二方向形成，从而限定出像素区。在像素区内形成第一和第二驱动TFT M1和M2、有机发光二极管E、第一和第二开关TFT SW1和SW2以及存储电容Cst。
第一和第二驱动TFT M1和M2接收来自电源线VDD的电源电压，并且第二驱动TFT M2连接到有机发光二极管E。第一和第二开关TFT SW1和SW2分别接收来自第一和第二扫描线SC1和SC2的扫描信号。第一开关TFT SW1接收来自数据线D的数据信号，并且第二开关TFT SW2接收来自第一开关和第一驱动TFT SW1和M1的输出信号。存储电容Cst连接在电源线VDD与第一和第二驱动TFT M1和M2的栅极之间，并且向第一和第二驱动TFT M1和M2的栅极提供电压以保持其中的电压信号。
第一开关TFT SW1为N型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管，并且第二开关TFT SW2、第一驱动TFT M1以及第二驱动TFT M2为PMOS晶体管。而且，第一和第二驱动TFT M1和M2形成镜像电流电路，使得无论负载阻值如何，第一驱动TFT M1的漏极电流与第二驱动TFT M2的漏极电流都成比例。这样，镜像电流电路控制有机发光二极管E，使得第二驱动TFT M2与第一驱动TFT M1的镜像比(MR)控制施加到有机发光二极管E的电流级别。
图3示出了施加到图2所示的扫描线SC1和SC2的扫描信号图，图4A和4B示出了解释图2的器件ON和OFF状态的等效电路图。如图3所示，在预充电周期，将高电平扫描信号施加到第一扫描线SC1并且将低电平扫描信号施加到第二扫描线SC2。而且，在第一扫描线SC1的高电平扫描信号转换为低电平之前，在电容Cst充电周期结束时将第二扫描线SC2的低电平信号转换到高电平。
当在预充电周期和电容Cst充电周期中，将高电平扫描信号施加到第一扫描线SC1并且将低电平扫描信号施加到第二扫描线SC2时，第一和第二开关TFTSW1和SW2导通。如图4A所示，当第一和第二开关TFT SW1和SW2导通时，第一驱动TFT M1用作二极管。因此，施加到第二驱动TFT M2的电流IOLED由第一驱动TFT M1的数据电流Idata控制。例如，如果第一和第二驱动TFT M1和M2的镜像比(MR)为5∶1，并且如果有机发光二极管OLED E需要1微安(μA)的电流显示白颜色，则在当5微安(μA)的电流流经第一驱动TFT M1时，1微安(μA)的电流通过第二驱动TFT M2施加到有机发光二极管E。
另外，如图4B所示，像素具有电流陷(current sink)方式，使得无论相邻像素的组成如何，第一和第二驱动TFT M1和M2的栅极电压Vg_m1和Vg_m2都具有相同的值。因此，具有图2所示结构的像素可以提高图像质量，并且存储在存储电容Cst中的电荷能够保持驱动TFT M1和M2的栅极上电压信号的电压。而且，尽管开关TFT SW1和SW2截止，在一帧期间流入有机发光二极管E中的电流级别保持不变。
图5示出了在图2像素中的寄生电容。如图5所示，第一寄生电容C1位于第一开关TFT SW1与第一和第二驱动TFT M1和M2的栅极之间。第二寄生电容C2位于第二开关TFT SW2与第一和第二驱动TFT M1和M2的栅极之间。这样，在第一和第二开关TFT SW1和TFT SW2截止时，会产生反冲现象。由第一和第二寄生电容C1和C2产生的第一和第二反冲电流可以通过下面的等式(1)和(2)计算ΔIp1=C1C1+C2+CstΔI1]]>-----------------等式(1)ΔIp2=C2C1+C2+CstΔI2]]>-----------------等式(2)其中，C1表示位于第一开关TFT SW1与第一和第二驱动TFT M1和M2的栅极之间的第一寄生电容，C2表示位于第二开关TFT SW2与第一和第二驱动TFT M1和M2的栅极之间的第二寄生电容。而且，ΔI1和ΔI2表示施加到第一和第二寄生电容C1和C2的电流值。
图6示出了图2所示的像素内产生的反冲电流的模拟图表。如图6所示，当第二和第一开关TFT SW2和SW1(图2所示的)顺序截止时，寄生电容C1和C2产生电压降并在A和B部分处产生电流下降。总的反冲电流ΔIp大约为总电流的27.1％。这样，有机电致发光器件在运行中会显示不正常的线。
图7示出了现有技术的另一有机电致发光器件的像素电路图。在图7中，所述像素包括数据线D、电源线VDD、第一和第二驱动TFT M1和M2、有机发光二极管E、第一和第二开关TFT SW1和SW2、第一和第二扫描线SC1和SC2以及存储电容Cst。所述第一和第二驱动TFT M1和M2接收来自电源线VDD的电源电压。第二驱动TFT M2连接到有机发光二极管E。
第一和第二开关TFT SW1和SW2接收分别来自第一和第二扫描线SC1和SC2的扫描信号。第一开关TFT SW1连接到数据线D以接收来自数据线D的数据信号。第二开关TFT SW2连接到第一开关和第一驱动TFT SW1和M1。存储电容Cst位于电源线VDD和第二开关TFT SW2的漏极之间，并且向第二驱动TFT M2的栅极提供电压。
与图2所示的像素不同，图7的第一和第二开关TFT SW1和SW2以及第一和第二驱动TFT M1和M2都是PMOS晶体管。有机发光二极管E的阳极连接到第二驱动TFT M2。
第一和第二驱动TFT M1和M2具有镜像电流电路的连接方式，其中无论负载阻值如何，第一驱动TFT M1的漏极电流与第二驱动TFT M2的漏极电流都成比例。在图7中，有机发光二极管E的阳极连接到第二驱动TFT M2的漏极，使得镜像电流电路控制施加到有机发光二极管E的数据电流值。这样，第二驱动TFT M2与第一驱动TFT M1的镜像比(MR)控制施加到有机发光二极管E的电流级别。
图8示出了施加到图7的扫描线SC1和SC2的扫描信号图。图9A和图9B示出了图7的开关元件ON和OFF状态的等效电路图。如图8所示，在预充电周期，将低电平扫描信号施加到第一和第二扫描线SC1和SC2。然后，在另一高电平扫描信号施加到第一扫描线SC1之前，在Cst充电周期结束时将一高电平扫描信号施加到第二扫描线SC2。
如图9A所示，当低电平扫描信号施加到第一和第二扫描线SC1和SC2时，第一和第二开关TFT SW1和SW2导通。这样，形成电流陷，第一和第二驱动TFT M1和M2的栅极电压Vg_m1和Vg_m2具有相同的值。
如图9B所示，当第一和第二开关TFT SW1和SW2截止时，第一和第二驱动TFT M1和M2接收不同的栅极电压。因此，在第一和第二驱动TFT M1和M2上施加不同的电压(stress)，并且驱动TFT M1和M2表现出不同的特性。例如，当第一和第二开关TFT SW1和SW2截止时，第二驱动TFT M2的第二栅极电压Vg_m2是来自数据线D的数据电压，而由于连续的二极管连接，第一驱动TFT M1的第一栅极电压Vg_m1是电源VDD和第一驱动TFT M1的阈值电压Vth_m1的差值。这样，第一和第二栅极电压Vg_m1和Vg_m2彼此明显不同。从而，有机电致发光器件仍然不能显示均匀一致的图像。
图10示出了图7的像素中的寄生电容。如图10所示，寄生电容C3形成在第二驱动TFT M2的栅极和第二开关TFT SW2的栅极之间。这样，在第一和第二开关TFT SW1和SW2截止后，会产生反冲现象。由寄生电容C3产生的反冲电流可以通过下面的等式(3)计算ΔIp3=C3C3+CstΔI3]]>-------------------等式(3)其中C3表示在第二驱动TFT M2的栅极和第二开关TFT SW2的栅极之间的寄生电容，并且ΔI3表示施加到寄生电容C3的电流值。
图11示出了在图7的像素中产生的反冲电流的模拟图。如图11所示，当第二和第一开关TFT SW2和SW1(图7所示的)顺序截止时，寄生电容C3(如10所示的)在部分A产生导致电流下降的压降。总的反冲电流ΔIp3大约为整个电流的6.1％。然而，由于在第一和第二开关TFT SW1和SW2截止时，第一和第二驱动TFT M1和M2接收不同的栅极电压，有机电致发光器件在运行中仍然不会均匀一致地显示图像。
发明内容
因此，本发明在于提供一种有机电致发光器件，其能够基本上克服由于现有技术的局限和缺点而产生的一个或多个问题。
本发明的一个目的在于提供一种能够最小化反冲电流影响的有机电致发光器件。
本发明的另一目的在于提供一种有机电致发光器件，其能够防止施加在各驱动晶体管上的不同电压，从而获得更高的分辨率和更好的图像质量。
通过以下的说明或对本发明的实践将会了解本发明的其他特征和优点。通过说明书、权利要求书以及附图中具体描述的结构将会更好地理解本发明的目的和其他优点。
为了实现这些和其他优点并按照本发明，如具体和概括的描述，有机电致发光器件包括彼此串联的第一、第二和第三开关元件，其中第一开关元件由第一信号控制，第二和第三开关元件由第二信号控制，所述第二信号不同于第一信号；连接到电源、存储电容以及第一、第二和第三开关元件的第一驱动元件；以及连接到电源、存储电容、有机发光二极管以及第三开关元件的第二驱动元件。
按照另一方面，有机电致发光器件包括电源线和数据线，连接到电源线的第一驱动TFT，连接到电源线的第二驱动TFT，连接到第二驱动TFT的有机发光二极管，连接到数据线的第一开关TFT，连接到第一开关TFT和第一驱动TFT的第二开关TFT，连接到第二开关TFT、第一驱动TFT以及第二驱动TFT的第三开关TFT，连接在电源线和第三开关TFT之间的存储电容，连接到第一开关TFT的第一扫描线，以及连接到第二开关TFT和第三开关TFT的第二扫描线。
应该理解，本发明的上述说明和下面的详细描述都是示例性的和解释性的，意欲对所要保护的本发明提供进一步的解释。
所包括的附图用于进一步理解本发明，并包含在说明书中构成说明书的一部分，其连同说明书一起解释本发明的实施例，在附图中图1示出了现有技术有源矩阵型有机电致发光器件的示意图；图2示出了现有技术有机电致发光器件的像素区的电路图；图3示出了施加到图2的扫描线SC1和SC2的扫描信号图；图4A和图4B示出了图2的开关元件ON和OFF状态的等效电路图；图5示出了在图2的像素中的寄生电容；图6示出了在图2的像素中产生的反冲电流的仿真图；图7示出了现有技术的另一有机电致发光器件的像素的电路图；图8示出了施加到图7的扫描线SC1和SC2的扫描信号图；图9A和9B示出了图7的开关元件ON和OFF状态的等效电路图；图10示出了在图7的像素中的寄生电容；图11示出了在图7的像素中产生的反冲电流的仿真图；图12示出了按照本发明实施例的有机电致发光器件的像素的等效电路图；图13示出了施加到图12的扫描线SC1和SC2的扫描信号图；图14A和14B示出了图12的开关元件ON和OFF状态的等效电路图；图15示出了在图12的像素中的寄生电容；图16示出了在图12的像素中产生的反冲电流的仿真图。
具体实施例方式
下面将参照附图详细描述本发明的优选实施例。
图12示出了按照本发明实施例的有机电致发光器件的像素的等效电路图。在图12中，有机电致发光器件包括沿第一方向彼此分隔开的数据线D和电源线VDD，沿与数据线D和电源线VDD交叉的第二方向的第一和第二扫描线SC1和SC2，以限定像素区。尽管图中只示出了一条数据线D、一条电源线VDD、一条第一扫描线SC1和一条第二扫描线SC2，有机电致发光器件包括多条数据线D、多条电源线VDD、多条第一扫描线SC1和多条第二扫描线SC2，从而具有多个像素区。
另外，在像素区内形成第一和第二驱动薄膜晶体管MT1和MT2、有机发光二极管E、第一到第三开关薄膜晶体管SWT1、SWT2和SWT3以及存储电容Cst。第一和第二驱动薄膜晶体管MT1和MT2形成镜像电流电路并且从电源线VDD接收电源电压。有机发光二极管E连接到第二驱动TFT MT2和地电源GND。
而且，数据线D连接到第一开关TFT SWT1，并且向第一开关TFT SWT1施加数据信号。第二开关TFT SWT2连接到第一开关TFT SWT1和第一驱动TFT MT1，并且第三开关TFT SWT3连接到第二开关TFT SW2以及第一和第二驱动TFT MT1和MT2。存储电容Cst连接到电源线VDD和第三开关TFT SWT3。第一扫描线SC1连接到第一开关TFT SWT1以向其施加第一扫描信号，第二扫描线SC2连接到第二和第三开关TFT SWT2和SWT3以向其施加第二扫描信号。这样，第二开关TFT SWT2和第三开关TFT SWT3可以同时工作。
图13示出了施加到图12的扫描线SC1和SC2的扫描信号图，图14A和14B示出了图12的开关元件的ON和OFF状态的等效电路图。如图13所示，在预充电周期，将低电平(low-state)的扫描信号施加到第一和第二扫描线SC1和SC2。然而，在另一高电平(high-state)扫描信号施加到第一扫描线Sc1之前，在Cst充电周期结束时将高电平扫描信号施加到第二扫描线SC2。
当在预充电周期和Cst充电周期，将低电平扫描信号施加到第一和第二扫描线SC1和SC2时，第一到第三开关TFT SWT1、SWT2和SWT3导通，第一驱动TFT MT1可以作为一二极管，并且第一和第二驱动TFT MT1和MT2形成镜像电流。
当高电平扫描信号施加到第一和第二扫描线SC1和SC2时，第一到第三开关TFT SWT1、SWT2和SWT3截止。如图14B所示，尽管第一、第二和第三开关TFT SW1、SW2和SW3截止，第一驱动TFT MT1的栅极会由于第二和第三开关TFT SWT2和SWT3同时截止而浮置(float)。这样，第一驱动晶体管MT1不形成二极管连接，并且第一和第二驱动TFT MT1和MT2的栅极电压Vg_m1和Vg_m2大约相同。因此，在第一和第二驱动TFT MT1和MT2上施加相同的电压，从而避免了图像质量的不均匀一致性。
图15示出了在图12的像素中的寄生电容。如图15所示，寄生电容可以在第三开关TFT SWT3截止时看作是连接在第二驱动TFT MT2的栅极端和第三开关TFT SWT3的栅极端。这样，会产生反冲电流ΔIp，并且该反冲电流ΔIp可以通过下面的等式(4)计算ΔIp=C4C4+CstΔI4]]>--------------------等式(4)其中，C4表示第三开关TFT SWT3和第二驱动TFT MT2之间的寄生电容，ΔI4表示施加到寄生电容C4的电流值。即，ΔI4表示施加在第三开关TFT SW3和第二驱动TFT MT2的栅极之间的电流。
图16示出了在图12的像素中发生的反冲电流的仿真图。如图16所示，当高电平扫描信号施加到第二扫描线Sc2使得第二和第三开关TFT SWT2和SWT3(图12所示的)截止时，在圆圈A处会产生反冲电流ΔIp。该反冲电流ΔIp大约为总电流的8.3％，其接近于参照图11所描述的值。具体地，图16所示的8.3％的反冲电流ΔIp与图11所示的6.1％的反冲电流ΔIp3之间的差值大约为2％，尤其考虑到在第一和第二驱动TFT MT1和MT2的栅极施加相似的电压值时，相对没有本质上的区别。这样，第一到第三开关TFT SWT1、SWT2和SWT3可以保护第一和第二驱动TFT MT1和MT2免受不同的电压值，并且最小化反冲电流的影响。
这样，按照本发明实施例的有机电致发光器件避免了施加到驱动TFT上的不同的电压值，从而均匀一致地显示图像。而且，按照本发明实施例的有机电致发光器件可以最小化由于位于驱动TFT和开关TFT之间的寄生电容而产生的反冲电流的影响。因此，按照本发明实施例的有机电致发光器件提供更高的分辨率和更好的图像质量。
对于本领域技术人员来说，很明显，任何不脱离本发明的实质和范围的修改和变化都可在本发明中的有机发光器件中进行。因此，本发明意欲覆盖在所附权利要求及其等同物的范围之内的修改和变化。
权利要求
1.一种有机电致发光器件，包括彼此串联的第一、第二和第三开关元件，所述第一开关元件由第一信号控制，并且所述第二和第三开关元件由第二信号控制，该第二信号不同于第一信号；连接到电源、存储电容以及第一、第二和第三开关元件的第一驱动元件；以及，连接到电源、存储电容、有机发光二极管和第三开关元件的第二驱动元件。
2.按照权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述第一开关元件在第二和第三开关元件截止之后截止。
3.按照权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述第一和第二驱动元件包括P型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管。
4.按照权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述第一、第二和第三开关元件包括P型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管。
5.按照权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述第一和第二驱动元件包括N型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管。
6.按照权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述第一、第二和第三开关元件包括N型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管。
7.按照权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述第三开关元件的输出流入第二驱动元件的栅极。
8.按照权利要求7所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述第一驱动元件的栅极连接到第二和第三开关元件之间的一结点。
9.按照权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述第一和第二驱动元件形成镜像电流电路。
10.按照权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述第一开关元件连接到数据信号源。
11.按照权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征在于，当所述第一、第二和第三开关元件截止时，第一驱动元件的栅极电压与第二驱动元件的栅极电压基本相同。
12.按照权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征在于，当所述第一、第二和第三开关元件截止时，第一驱动元件的栅极浮置。
13.一种有机电致发光器件，包括电源线和数据线；连接到电源线的第一驱动薄膜晶体管；连接到电源线的第二驱动薄膜晶体管；连接到第二驱动薄膜晶体管的有机发光二极管；连接到数据线的第一开关薄膜晶体管；连接到第一开关薄膜晶体管和第一驱动薄膜晶体管的第二开关薄膜晶体管；连接到第二开关薄膜晶体管、第一驱动薄膜晶体管和第二驱动薄膜晶体管的第三开关薄膜晶体管；连接在电源线和第三开关薄膜晶体管之间的存储电容；连接到第一开关薄膜晶体管的第一扫描线；以及连接到第二开关薄膜晶体管和第三开关薄膜晶体管的第二扫描线。
14.按照权利要求13所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述第一开关薄膜晶体管在第二和第三开关薄膜晶体管截止之后截止。
15.按照权利要求13所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述第一和第二驱动薄膜晶体管包括P型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管。
16.按照权利要求13所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述第一、第二和第三开关薄膜晶体管包括P型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管。
17.按照权利要求13所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述第二开关薄膜晶体管的输出流入第一驱动薄膜晶体管的栅极。
18.按照权利要求13所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述第三开关薄膜晶体管的输出流入第二驱动薄膜晶体管的栅极。
19.按照权利要求13所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述第一和第二驱动薄膜晶体管形成镜像电流电路。
20.按照权利要求13所述的有机电致发光器件，其特征在于，当所述第一、第二和第三开关薄膜晶体管截止时，第一驱动薄膜晶体管的栅极浮置。
全文摘要
本发明公开的一种有机电致发光器件包括彼此串联的第一、第二和第三开关元件，所述第一开关元件由第一信号控制，并且所述第二和第三开关元件由第二信号控制，该第二信号不同于第一信号；连接到电源、存储电容以及第一、第二和第三开关元件的第一驱动元件；以及连接到电源、存储电容、有机发光二极管和第三开关元件的第二驱动元件。
文档编号G09F9/30GK1694149SQ20041008379
公开日2005年11月9日 申请日期2004年10月22日 优先权日2004年4月30日
发明者金性均, 吴斗焕 申请人:Lg.菲利浦 Lcd 株式会社