光发射显示装置以及该装置的驱动方法

专利名称：光发射显示装置以及该装置的驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种光发射显示装置以及该装置的驱动方法。更具体地说，本发明涉及一种利用有机场致发光(EL)的光发射显示装置，以及该装置的驱动方法。
背景技术：
通常，有机EL显示器对磷的有机化合物进行电激励从而发射出光，并且其利用电压或电流驱动N×M个有机发射单元以便显示出图像。如图1中所示，有机发射单元包括阳极(ITO阳极或者氧化铟锡阳极)，有机薄膜，和阴极层(金属)。有机薄膜的多层结构包括发射层(EML)，电子迁移层(ETL)，以及用于在电子和空穴间保持平衡并改善发射效率的空穴传输层(HTL)。此外，有机薄膜还包括电子注入层(EIL)和空穴注入层(HIL)。
将用于驱动有机发射单元的方法分为无源矩阵方法，和利用薄膜晶体管(TFT)的有源矩阵方法。无源矩阵方法提供了彼此交叉(或穿过)的阳极和阴极，并选择出用于驱动该有机发射单元的线。有源矩阵方法提供了存取各个ITO像素电极的TFT，并根据由接入TFT栅极的电容器电容所保持的电压驱动线。此外，依据提供给电容器、用于产生电压的信号格式，可将有源矩阵方法分类为电压编程方法和电流编程方法。
由于阈电压(VTH)的偏差和载流子迁移率(carrier mobility)，使现有电压编程方法的像素电路很难获得高灰度级，该偏差是由于制造过程的不均匀性所造成的。例如，在利用3V电压来驱动薄膜晶体管的情况下，为了表示出8-位(即，256)灰度级，就需要为薄膜晶体管的栅极提供间隔小于12mV(＝3V/256)电压的电压，并且如果由于制造过程不均匀性所造成的阈电压偏差为100mV，则很难表示出高灰度级。
倘若将电流提供到像素电路的电流源在整个面板是均匀的，当在每个像素中的驱动晶体管均具有不均匀的电压-电流特性时，电流编程方法中的像素电路获得了均匀的显示特性。
然而，由于数据线上提供的寄生电容分量，使得电流编程方法中的像素电路产生很长的数据编程时间。特别地，用于对在当前像素线上的数据进行编程的时间(数据编程时间)受到数据线根据前一像素线数据所得的电压状态的影响，并且更特别的是，当利用与目标电压(该电压对应于电流数据)具有很大差异的电压对数据线进行充电时，数据编程时间还将更长些。当灰度等级降低(接近于黑屏)时，这种现象更为严重。图1表示在现有光发射显示装置中数据编程时间变化对写入的灰度等级的变化。在图1中时间t1到t7表示数据编程时间，并且在曲线图右侧的灰度线(例如，灰度00到灰度63)表明为编程到与前一像素线耦合的像素电路的数据的灰度等级。
例如，当编程到与前一像素线耦合的像素电路的数据的灰度等级为“8”，并且将要编程到与电流像素线耦合的像素电路的数据的灰度等级为8(即，曲线与水平轴的交点)时，因为在数据线电压状态与目标电压之间不存在差异，数据编程所需的时间几乎为“0”。
反之，因为当前编程数据的灰度等级将离灰度等级8越来越远，数据编程所需的时间将随着数据线电压状态与目标电压之间差异的增加而增加。
并且，数据编程所需的时间与用于驱动数据线的数据电流大小成反比。因而，当灰度等级降低时，用于驱动数据线的数据电流也减小，并因此增长了数据编程时间。即如图1中所能导出的，当灰度等级降低时(例如，将接近于黑色水平)，改变数据电压从而获得具有低驱动电流的较大电压范围，并且数据编程时间增加。

发明内容
本发明的一个方面是基于电流驱动方法而缩短在光发射显示装置中的数据编程时间。
根据本发明的另一方面，提供了一种具有精确数据表示的光发射装置。
在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种光发射显示装置。该光发射显示装置包括在一个方向上形成的、用于传输数据电流的数据线；用于分别传输第一扫描信号和第二扫描信号的第一信号线和第二信号线，第一信号线和第二信号线穿过所述数据线以及若干条其他数据线；若干个在由第一、第二信号线与数据线、其他数据线相交所产生的区域上形成的像素电路，其用于显示对应于数据电流的图像；以及用于根据第一控制信号向数据线提供预充电电流，并根据第二控制信号向数据线提供数据电流的数据驱动器。
可将数据电流提供给像素电路中的参考像素电路；除了将数据电流提供给参考像素电路之外，也可以驱动邻近参考像素电路的第一像素电路；并且当提供预充电电流时，通过第一像素电路和参考像素电路可对数据线进行预充电。
当提供预充电电流时，可驱动参考像素电路和第一像素电路，其中该第一像素电路邻近于参考像素电路的第一方向并与参考像素电路连续排列。
当提供预充电电流时，可驱动参考像素电路和第二像素电路，其中该第二像素电路邻近于参考像素电路的第二方向并与参考像素电路连续排列。
第一方向和第二方向是相反的方向。
预充电电流可以是数据电流的X倍，并且当提供预充电电流时，可驱动包括参考像素的像素电路的X个像素电路，以便将预充电电流充入到数据线上。
当预充电电流是数据电流的X倍时，用于提供预充电电流的时间可满足以下条件T≥t/X，其中T是用于提供预充电电流的时间，t是用于对在参考像素上的数据进行编程的时间。
电路中的至少一个可以包括第一开关，用于响应于从第一信号线提供的第一扫描信号，提供从数据线提供的数据电流；电容器，用于充入对应于从第一开关提供的数据电流的电压；光发射元件；第一晶体管，用于将电流提供给光发射元件，该电流与在电容器中充电的电压相对应；和第二开关，用于响应于从第二信号线提供的第二扫描信号，中断从第一晶体管提供到光发射元件的电流。
像素电路中的至少一个可包括第一晶体管，用于形成提供电流的通路，该电流是通过数据线提供的；第二晶体管，通过第一扫描信号可对其进行操作，用于控制数据线和第一晶体管之间的电流；电容器，用于将电流转换为电压，该电流是在由第一晶体管所形成通路中流动的；第三晶体管，通过第二扫描信号可对其进行操作，用于执行在第一晶体管和电容器之间的切换操作；第四晶体管，用于与第一晶体管一起形成电流镜并提供对应于电容器电压的电流；和光发射元件，用于根据从第四晶体管提供的电流大小而发射光，并执行显示操作。
像素电路中的至少一个可包括像素单元，用于显示出对应于数据电流的图像；和预充电器，用于将数据线上的从数据驱动器提供的电流加到预充电电流中。
在本发明的另一示例性实施例中，提供了一种光发射显示装置。该光发射显示装置包括；在一个方向上形成的数据线，用于提供数据电流；第一信号线和第二信号线，用于分别传输第一扫描信号和第二扫描信号，第一信号线和第二信号线穿过数据线；若干个像素电路，其包括像素单元和预充电器，该像素单元形成在由第一、第二信号线与数据线相交所产生的区域上，用于显示出对应于所提供数据电流的图像，预充电器用于将数据线上的从数据驱动器提供的电流加到预充电电流中；和数据驱动器，用于根据第一控制信号向数据线提供预充电电流，并根据第二控制信号向数据线提供数据电流。将数据电流提供给多个像素电路中的参考像素电路，并当将预充电电流提供给数据线时，通过除了驱动参考像素电路以外，还驱动一组多个邻近于多个像素电路中的参考像素电路的像素电路，从而对数据线进行预充电。
预充电器可包括第一开关，用于响应于预充电控制信号，中断从数据线所提供的预充电电流；和第一晶体管，用于将对应于预充电电流的电流提供给数据线。
在本发明的再一个示例性实施例中，提供了一种方法。该方法用于驱动光发射显示装置，其中该光发射显示装置具有呈矩阵形式布置、在由数据线和第一以及第二信号线交叉所产生的区域上形成的像素电路，其中至少一个像素电路包括电容器，晶体管和光发射元件，该晶体管用于提供对应于电容器中充电电压的电流。该方法包括(a)将预充电电流提供给数据线以便对该数据线进行预充电，该预充电电流是数据电流的X倍；(b)根据由第一信号线所提供的第一扫描信号，将对应于从数据线所传输的数据电流的电压充入到电容器中；和(c)允许光发射元件响应于对应于电容器中的充电电压的电流而发射光，该电容器中的充电电压是响应于由第二信号线所提供的第二扫描信号、通过晶体管提供给的，其中步骤(a)包括驱动一行中将向其提供数据电流的若干个像素电路中的参考像素电路，并驱动一组多个邻近于该参考像素电路的像素电路，并对数据线进行预充电。
步骤(a)还可包括驱动像素电路中的参考像素电路和第一像素电路，该第一像素电路邻近于该参考像素电路的第一方向、并与该参考像素电路连续排列，并对数据线进行预充电。
步骤(a)还可包括驱动像素电路中的参考像素电路和第二像素电路，该第二像素电路邻近于该参考像素电路的第二方向、并与该参考像素电路连续排列，并对数据线进行预充电。
第一方向和第二方向是相反的方向。


附图连同说明书对本发明的实施例进行说明，并连同所描述内容解释本发明的原理。
图1显示用于说明现有显示装置中每个灰度的数据编程时间变化的曲线；图2显示根据本发明第一示例性实施例的光发射显示装置的简化平面图；图3显示根据本发明第一示例性实施例的光发射显示装置中像素电路的简化电路图；图4显示根据本发明第一示例性实施例的预充电器的电路图；图5A和5B显示根据本发明第一示例性实施例的光发射显示装置的操作状态的电流提供状态；图6显示根据本发明第一示例性实施例各个信号的定时图；图7显示根据本发明第二示例性实施例的光发射显示装置的简化平面图；图8显示在根据本发明第二示例性实施例的光发射显示装置中与同一数据线耦合的连续五行像素；图9显示用于驱动在图8中所示像素电路的波形图；图10A和10B显示电路图，用于描述当提供图9波形时光发射显示装置的操作；图11显示根据本发明第三示例性实施例的光发射显示装置中的简化像素电路；
图12显示用于驱动在图11中所示像素电路的波形图；图13A和13B显示电路图，用于描述当提供图12波形时光发射显示装置的操作；图14显示用于驱动在图11中所示像素电路的另一波形图；图15A和15B显示电路图，用于描述当提供图14的波形时，发射显示装置的操作；图16显示用于驱动在图11中所示像素电路的另一波形图；图17A和17B显示电路图，用于描述当提供图16的波形时光发射显示装置的操作；图18显示根据本发明第四示例性实施例的光发射显示装置中的像素电路图；图19显示用于驱动在图18中所示像素电路的波形图；和图20A，20B和20C显示电路图，用于描述当提供图19的波形时光发射显示装置的操作。
具体实施例方式
在以下的详细描述中，为了简化说明，仅对本发明的一些实施例进行说明和描述。如本领域技术人员所能认识到的，可以以多种不同方式对所述实施例进行改变，而所有这些改变均不背离本发明的精神或范围。因此，实际上将附图和说明书视为说明性的，而不是限制性的。
在本申请的上下文中，将一个物体与其他物体耦合，指的是将第一物体直接与第二物体耦合，或利用在它们之间所提供的第三物体将第一物体与第二物体耦合。另外，为了阐明本发明，可省略掉一些在说明书没有描述的部件，并且相同的附图标记表示相同的部件。
参考附图，将对根据本发明示例性实施例的光发射显示装置、相应的像素电路以及该装置的驱动方法进行详细描述。随后所述的光发射显示装置包括有机场致发光(EL)显示装置。
图2显示根据本发明第一示例性实施例的光发射显示装置的简化平面图。
如图2中所示，光发射显示装置包括有机EL显示面板(下文中称为显示面板)100，数据驱动器200，扫描驱动器300，光发射控制驱动器400，和预充电器500。
显示面板100包括在列方向上设置的数据线Y1到Yn，和在行方向上设置的信号线X1到Xm和Z1到Zm，以及像素电路110。
信号线包括用于传输第一扫描信号的第一信号线X1到Xm，和用于传输第二扫描信号的第二信号线Z1到Zm，从而控制有机EL元件(或OLED)的发射(或光发射)周期。另外，信号线可包括用于传输用来执行预充电的控制信号的信号线。像素电路110形成在由数据线Y1到Yn和第一、第二信号线X1到Xm、Z1到Zm所确定的区域上。
数据驱动器200按特定电流电平对数据线Y1到Yn进行预充电，并将数据电流(Idata)提供给数据线Y1到Yn。特别是，数据驱动器200包括用于产生数据电流(Idata)的第一电流源和用于产生附加电流((X-1)Idata)的第二电流源，用于产生预充电电流。数据驱动器200将数据线Y1到Yn与第一、第二电流源耦合，以便根据在以下将要描述的像素预充电操作中预充电器500的操作，使预充电电流(XIdata)可流入数据线，并且数据驱动器200将数据线Y1到Yn与第一电流源耦合，以便在数据编程操作中使电流(Idata)可流入数据线。本领域技术人员已知可通过电流镜电路产生数据电流和附加电流。如上所述，根据由外部控制器(未示出)所提供的第一控制信号，数据驱动器200将预充电电流(XIdata)提供给数据线，并根据第二控制信号将数据电流(Idata)提供给数据线。
扫描驱动器300按顺序将第一扫描信号提供给第一信号线X1到Xm，以便选择像素电路110。发射控制器400按顺序将第二扫描信号提供给第二信号线Z1到Zm，以便控制像素电路110的光发射。
通过所提供的控制信号驱动预充电器500，以便允许预充电电流(XIdata)流入数据线。
可将扫描驱动器300、光发射控制驱动器400和/或数据驱动器200和/或预充电驱动器500与显示面板100耦合，或者可将它们作为一个芯片安装在与显示面板100相连并耦合的带载体封装(Tape carrier package TCP)中。也可将它们作为一个芯片安装在柔性印刷电路(FPC)上，或与显示面板100相连并耦合的薄膜上，可将其称为软性板上的芯片、薄膜芯片(COF)方法。另外，可将它们直接安装在显示面板的玻璃基底上，可将其称为在玻璃上芯片(COG)方法，或者也可用驱动电路取代它们，该驱动电路与信号线、数据线和薄膜晶体管(TFT)在同一层上。
图3显示根据本发明第一示例性实施例的像素电路110的电路图。为了易于描述，图3说明了与第j条数据线Yj和第i条信号线Xi和Zi耦合的像素电路110。
如图所示，像素电路110包括有机EL元件OLED，晶体管T1、T2、T3、T4和电容器C。晶体管T1、T2、T3、T4包括PMOS晶体管。晶体管可以是分别具有形成在显示面板100的玻璃基底上栅极电极、漏极电极和源极电极的TFT，其中栅极电极、漏极电极和源极电极作为控制电极和两个主电极。然而，本发明晶体管的类型不受PMOS晶体管和/或TFT的限制。取而代之的是，可通过任何适当的有源元件实现该晶体管，其中每个有源元件均分别具有第一电极，第二电极和第三电极，并且可根据在第一和第二电极之间向第三电极所提供的电压，控制从第二电极流向第三电极的电流。当然，本领域技术人员可以认识到的是当利用其他有源元件时，电压极性和电平可以有所区别。
更详细的说，晶体管T1的三个电极(或终端)分别与第一信号线Xi，数据线Yj，和电容器C耦合，并且响应于由第一信号线Xi所提供的第一扫描信号，晶体管T1将由数据线Yj所提供的数据电流(Idata)提供给晶体管T3的栅极(或栅极电极)。在这一情况下，当对应于数据电流(Idata)的电流流向晶体管T3的漏极时，将数据电流(Idata)传输给晶体管T3的栅极。电容器C耦合在晶体管T3的栅极和源极之间，并且利用对应于由数据线Yj所提供数据电流(Idata)的电压对该电容器进行充电。根据在电容器C1中的充电电压，将在等式1中所给出的电流流向晶体管T3。
等式1IOLED=β2(VGS-VTH)2=Idata]]>其中VGS是晶体管T3栅极和源极之间的电压，VTH是晶体管T3的阈值电压，β是常数。
晶体管T4耦合在晶体管T3与有机EL元件OLED之间，并且响应于由第二信号线Zi所提供的低电平第二扫描信号，耦合晶体管T3和有机EL元件OLED。有机EL元件OLED耦合在晶体管T4和地电压之间，并且发射出对应于通过晶体管T4提供的电流的光。晶体管T2将响应于由第一信号线Xi给出的低电平第一扫描信号而提供的数据电流(Idata)传输给晶体管T3的漏极。
图4表示根据本发明第一实施例的预充电器500的等效电路图。
如图所示，预充电器500包括晶体管Ta3和Ta2，晶体管Ta3和Ta2包括PMOS晶体管。特别是，晶体管Ta3具有图3中用于配置像素电路110的晶体管T3(沟道宽度宽度)/(沟道长度长度)比率X倍的比率，或者具有是宽度/长度比率的(X-1)倍的比率。为了易于描述，将用“W/L”简化(沟道宽度宽度)/(沟道长度长度)。晶体管Ta3，T3具有相同的极性。即当晶体管T3是PMOS晶体管时，晶体管Ta3也是PMOS晶体管。另外，最好分别向晶体管Ta3和T3的源极提供电压源Vdd的电压和电压源VDD的电压，而且这些电压是相同的。
更详细的说，分别将晶体管Ta2的源极和漏极同数据线Yj和晶体管Ta3耦合，并且响应于控制信号源PRE提供到晶体管Ta2栅极的控制信号，晶体管Ta2将由数据线Yj所提供的预充电电流(XIdata)提供给晶体管Ta3的漏极。
参考图5A，5B和6，将对根据本发明第一示例性实施例的光发射显示装置的操作进行详细描述。
图5A和5B显示根据本发明第一示例性实施例的光发射显示装置中的电流提供状态，图5A表示在预充电阶段提供电流的状态，图5B表示在数据编程阶段提供电流的状态。图6表示根据本发明第一实施例的各个信号的定时图。
为了降低数据编程时间，在执行用于向数据线提供数据电流的数据编程操作之前执行预充电操作。
如在图5A和6中所示，将用于预充电的控制信号源PRE的控制信号提供给预充电器500的晶体管Ta2，并在将第一扫描信号提供给第一信号线Xi之前，与由数据驱动器200所提供的数据电流Idata同时产生用于产生预充电电流的附加电流(X-1)Idata(或9XIdata)。
由此，导通预充电器500的晶体管Ta2，晶体管Ta3按二极管连接，并且通过后面的数据线Yj，将预充电电流(Idata+(X-1)Idata＝XIdata或10XIdata)流过光发射显示装置。
在这一情况下，由于晶体管Ta3具有像素电路110中晶体管T3的W/L比率X倍的比率，所以通过等式2表示流向晶体管Ta3的电流XIdata(或10XIdata)。
等式2XIdata=Xβ2(VGS-VTH)2]]>其中β具有 的特性。
由此，在数据线Yj上提供实际上对应于Idata电流的电压。
在预充电操作之后，当将第一扫描信号Vselect1提供给第一信号线xi并且数据驱动器200产生数据电流Idata时，通过第一扫描信号Vselect1导通晶体管T1，并将对应于由数据线Y1到Yn(例如数据线Yj)所提供的数据电流Idata的电压充入到电容器C中。此外，通过第一扫描信号Vselect1导通晶体管T2，并且晶体管T3按二极管连接。由此，利用对应于流过晶体管T3的电流Idata的电压对电容器C进行充电，并且在电容器C中充入相应电压直到没有电流流向晶体管T1为止。特别是，由于根据前一预充电操作，已经将预充电电压(该电压接近对应于电流Idata的电压)提供给数据线Yj时，利用对应于数据电流Idata的电压对电容器C进行快速充电。
当充电过程完成时，切断晶体管T1，T2，根据由第二信号线Zi所提供的第二扫描信号Vselect2导通晶体管T4，以便通过晶体管T4将数据电流Idata提供给有机EL元件OLED，并且使有机EL元件OLED发射出对应于该电流的光。
由于在电流预充电操作之后执行数据编程操作，因此根据数据电流快速地执行电压充电过程，并且可更精确的表示出灰度等级。
当预充电器500中晶体管Ta3与像素电路110中晶体管T3间的元件特性差异变得更大时，根据第一实施例，可通过与对应于数据电流Idata最终电压的相差很大的电压对数据线Yj进行预充电。由此，使数据编程时间不允许所显示的图像受到晶体管Ta3的很大影响，并因此，由于晶体管Ta3的特性偏差可显示出垂直条纹。
并且，由于预充电器500中电压源Vdd的电压电平与像素电路110中电压源VDD的电压电平之间的差异，所以在显示面板上的各个像素间可产生电流差异。即，根据在每个像素电路110上接入的VDD产生压降(IR降低)，并因此，像素电路110中的电压源VDD的电压电平具有特殊分布，并且由像素电路110中的电压源VDD的电压电平产生差异。在这一情况下，随着在像素电路110上的电压源VDD的电压下降，流向像素电路110的电流的预充电量也随之降低，特别是当显示面板发射出全白光时，更严重地产生压降，电压源VDD的电压电平的相应分布可反映为亮度分布。当清晰度提高时这个问题更严重。
并且，即使当预充电器500中的晶体管Ta3与像素电路110中的晶体管T3的元件特性相同时，并且当预充电器500中的电压源Vdd的电压电平对应于像素电路110中的电压源VDD的电压电平时，由于在数据线上寄生电阻所造成的压降，使预充电器500和像素电路110的电压建立也是不同的。即，即使当针对数据线对电流进行编程时，也会根据数据线产生压降，当像素电路110远离(物理上)预充电器500时，利用与最终电压(对应于数据电流的电压)相差很大的电压对晶体管T3的栅极进行预充电，该数据编程时间不足，并因此降低图像质量。
因此，在第二示例性实施例中将对考虑到上述问题的、用于对像素进行预充电的方法进行描述。
将对根据本发明第二示例性实施例的光发射显示装置和像素电路进行描述。图7显示根据本发明第二示例性实施例的光发射显示装置的简化平面图。
如图所示，根据本发明第二示例性实施例的光发射显示装置包括显示面板100’、数据驱动器200’、扫描驱动器300’和光发射控制驱动器400’，而不包括附加预充电器(例如图2中的预充电器500)。由于在第二实施例中相应元件的结构和操作，以及像素电路110’的结构与在第一实施例中相同，因此将不提供相应的描述。
将对根据本发明第二示例性实施例的光发射显示装置的操作进行描述。
图8表示根据本发明第二示例性实施例的光发射显示装置中连续五行与同一数据线Yj’耦合的像素电路或像素110’。即，图8显示具有五行形成在在第j条数据线与从第i到第(i+4)条第一、第二信号线彼此穿过(或交叉)的点上的像素电路或像素110’。
不是像第一实施例中所述的通过利用附加预充电器对数据线进行充电，在第二示例性实施例中利用相邻像素对数据线进行充电。更详细的说，当对一行(例如，第i行)上的像素预充电时，驱动与第i行相邻的(X-1)行中的像素，并且把是数据电流X倍的预充电电流提供给数据线(例如，数据线Yj’)，以便根据相应像素的驱动，利用实际对应于数据电流的电压对数据线进行预充电。在此之后，驱动与第i行耦合的像素，并向该处提供数据电流，以便能够将数据写入到第i行的像素上。这样，第二示例性实施例可根据在预充电电流和数据电流间的倍数关系X，可变地确定出在预充电操作中所驱动的像素数目。例如，当预充电电流是数据电流的五倍时，通过驱动与连续五行耦合的像素对数据线进行预充电，该连续五行包括将在该行写入数据的像素。
图9显示用于驱动在图8中所示像素电路的波形图。图9中所示的波形在预定时间内同时选择连续多行上的像素，以便对数据线进行预充电，并且从多行像素中选择出一行上的像素，使其具有用于写入显示信息的定时，即在预定时间内在相应行的像素上显示数据。
图10A和10B显示电路图，用于描述当提供图9的波形时光发射显示装置的操作。
参考图10A和10B，在执行数据编程操作之前，以与第一实施例相同的方式执行用于降低数据编程时间的预充电操作。
如图9中所示，当试图对第i行上像素的数据进行编程时，将第一扫描信号select[1]、select[2]、select[3]、select[4]和select[5]提供给从第i行到第i+(X-1)行(一共X行)上的像素，并将数据线(例如数据线Yj’)与数据驱动器200’的第一、第二电流源耦合。在这一情况下，X是5，由此，将第一扫描信号select[1]、select[2]、select[3]、select[4]和select[5]提供给第i行到第i+4行(第一到第五行)。
通过第一扫描信号select[1]、select[2]、select[3]、select[4]和select[5]，导通在第i行到第i+4行上像素电路中的晶体管T1’，同时也通过第一扫描信号select[1]、select[2]、select[3]、select[4]和select[5]，导通晶体管T2’，以便晶体管T3’按二极管连接。因此，如在图10A中所示，预充电电流XIdata(例如，5Idata)沿数据线Yj’流动。
在这一情况下，由于在第i行到第i+(X-1)行所提供的各个像素电路的晶体管T3’具有相同的W/L比率，因此从数据线Yj’所提供的预充电电流为(XIdata)/X，并且将其提供给各行上的像素电路。结果，将对应于Idata电流的电压提供给数据线Yj’。
特别是，如图9中所示在预充电操作之后，当保持将第一扫描信号select[1]提供给第i行上像素，而不将第一扫描信号select[1]提供给其余第(i+1)到(i+(X+1))行上的像素时(例如，当第一扫描信号从高电平变为低电平时)，如在图10B中所示，在第i行中的像素电路上执行数据编程操作。在这一情况下，数据线Yj’与数据驱动器200’的第一电流源耦合，并且将数据电流Idata提供给数据线Yj’。
因此，驱动在第i行中的像素电路的晶体管T1和T2，并通过晶体管T1’，将由数据线Yj’传输的数据电流Idata充入到电容器C’中。由于根据前一预充电操作，将预充电电压(该电压接近对应于电流Idata的电压)现时地提供给数据线Yj’，可将对应于数据电流Idata的电压快速地充入到电容器C’中。
当完成充电时，切断晶体管T1’和T2’，并且当把由第二信号线Zi’所提供的第二扫描信号emit[1]提供给第i行中的像素电路时，导通相应像素电路中的晶体管T4’，以便通过晶体管T4’将数据电流Idata提供给有机EL元件OLED’，并使有机EL元件OLED’发射出与电流Idata对应的光。
由于在电流预充电操作之后执行数据编程操作，根据数据电流迅速地执行电压充电，并更精确的表现灰度等级。
特别是在第二实施例中，可有效地消除由预充电器中的晶体管和像素电路中的晶体管间的元件特性差异以及由例如图2、3、5A和5B中电压源Vdd和电压源VDD的电压电平差异所造成的问题，并且通过利用将被发射的像素和连续像素，并且无需用附加预充电器对数据线进行预充电，就能根据数据电流快速地执行电压充电。
以相同的方式，可将第二实施例的预充电方法应用到具有不同像素电路结构的光发射显示装置。
参考图11、12、13A和13B，将描述根据本发明第三实施例的光发射显示装置。
图11显示根据本发明第三示例性实施例的光发射显示装置中的像素电路图。图11中所示的像素电路包括晶体管M1、M2、M3、M4、电容器C1，以及有机EL元件OLED1。晶体管M1、M2、M3、M4具有附图标记“M”，以便表示根据第三示例性实施例的像素电路与根据第一和第二实施例的像素电路的不同。图12表示用于驱动在图11中所示像素电路的波形图。
参考图13A和13B，将对根据第三示例性实施例利用图11中所示像素电路、当提供图12的波形时的光发射显示装置的操作进行描述。以与第二实施例相同的方式，同时驱动连续的像素，其中这些像素与将要进行数据编程的像素相邻，以便在预充电操作中对数据线进行预充电。
如图12中所示，当将第一扫描信号select[1]、select[2]、select[3]、select[4]和select[5]提供给从第i到i+(X-1)行(一共X行)中的像素时，将预充电电流XIdata提供给数据线，当试图对在第i行中像素的数据进行编程时，导通各个像素中的晶体管M3。在这一情况下，导通第i行上的晶体管M4，并切断其他行上的晶体管M4。随后，当导通第i+1行上的晶体管M4时，可以切断第i行上的晶体管M4。
如图13A中所示，电流流向在其上提供有各行晶体管M2和M3的通路。在这一情况下，由于各像素电路的大小相同时，从数据线提供的预充电电流变为(XIdata)/X，并且将其提供给各行上的像素电路。由此，将对应于电流Idata的电压充分提供给数据线。在这一情况下，由于导通第i行上的晶体管，将根据电流Idata所产生的晶体管M2的栅极-源极电压传输给电容器C1，并用预定电压对第i行上的电容器C1进行预充电。
如图12中所示，保持将第一扫描信号select[1]传输给第i行，提供第二扫描信号emit[1]，并在前述预充电操作之后通过数据线提供数据电流Idata，导通在第i行的像素电路内的晶体管M3，M4。如图13B中所示，因此电流流向在其上提供有第i行晶体管M2和M3的通路，并在晶体管M2的栅极电极和源极电极之间产生电压。通过已导通的晶体管M4将该电压提供给电容器C1。在这一情况下，由于根据前一预充电操作将预充电电压(该电压接近对应于电流Idata的电压)提供给数据线时，快速地将该对应于数据电流Idata的电压传输到电容器C1中，并将其充入到电容器C1中。电容器C1将传输过来的电压提供给晶体管M1的栅极电极。晶体管M1产生对应于栅极电压的漏极电流，并根据晶体管M1的漏极电流驱动有机光发射二极管OLED，以便执行显示操作。
在第三实施例中，通过增加驱动晶体管M1和镜像晶体管M2的W/L比率，可以缩短数据编程时间，并由于通过如前所述的对数据线的预充电而数据编程在低电流电平处是可能的，从而可降低W/L比率。由此，缩小了因驱动晶体管M1和镜像晶体管M2而占据的区域，从而增加光发射显示装置的孔径比，并且降低了数据电流进而降低能耗。
不仅可通过首先驱动第i行像素对数据进行编程，也可在预充电操作中，在驱动过第i行到第i+(X-1)行的像素之后首先驱动其他行中的像素，从而对数据线进行预充电。也就是说，除了用于连续并顺序选择多个在第i行上提供的像素的方法以外，也可选择出相对于第i行在其他方向上连续行中的像素并对其进行预充电，以便降低第i行像素的数据编程时间。
图14显示用于驱动在图11中所示的像素电路的另一波形图。图14中所示的波形选择出相对于第三行像素在其他方向上相邻并被连续提供的第一、第二行以及第四、第五行，并对数据线进行预充电，以便对第三行像素内的数据进行编程。
图15A和15B显示电路图，用于描述当提供图14的波形时光发射显示装置的操作。
如图15A中所示，选择出第一、第二、第三、第四和第五行的像素，并提供预充电电流，以便在数据线中能够预充电对应于电流Idata的电流，并如图14和15B中所示，将第一和第二扫描信号select[3]和emit[3]同时提供给第三行的像素，以便可执行数据编程操作和光发射操作。在这一情况下，通过切断第三行中的晶体管M4，可对下一行中的像素进行预充电，从而不影响存储在电容器C1中的电压，并允许从数据线所提供的电流Idata流过第三行中的晶体管M3和M2。也就是说，通过允许第三行中的有机EL元件OLED1根据已充入电容器C1中的电压而发射光，并允许从数据线提供的电流Idata流过晶体管M3和M2，可将更接近于对应于电流Idata的电压预充电到数据线中。由此，例如当将第一和第二扫描信号select[4]和emit[4]提供给下一行中的像素时，即第四行时，为了由此执行数据编程操作和光发射操作，可根据提供给数据线的预充电电压，更快速地执行对第四行的像素的数据编程操作。
此外，为了在预充电操作中缩短对第i行中像素的数据编程时间，如在第三实施例中所述，不对第i行到第i+(X-1)行中的像素进行预充电，而可对第i行到第i-(X-1)行中的像素进行预充电。也就是说，通过选择出那些相对于第i行中像素在其他方向上相邻、并被连续提供的像素，对数据线进行预充电。
图16显示用于驱动在图11中所示像素电路的另一波形图。为了对第五行像素上的数据进行编程，图16中的波形选择出关于第五行中像素的从第四到第一行中的像素，并对数据线进行预充电。
图17A和17B表示电路图，用于描述当提供图16的波形时光发射显示装置的操作。
与第三实施例中的方法相似，如图17A中所示，选择出第一、第二、第三、第四和第五行中的像素，并提供预充电电流，以便可将对应于Idata电流的电流预充入到数据线中，并将第一和第二扫描信号select[5]和emit[5]提供给第五行中的像素，从而执行如图16和17B中所示的数据编程操作和光发射操作。
为了改善第一实施例，如在第二和第三实施例中所述，通过利用行中的邻近像素可对数据线进行预充电，该行是与将要进行数据编程行中的像素相邻，也可与此不同，可利用在每个像素中安装预充电装置的方法，对数据线进行预充电。
图18表示根据本发明第四示例性实施例的光发射显示装置中的像素电路图。
如图所示，将光发射显示装置的像素电路形成在数据线、第一和第二信号线、以及预充电线的交叉处。像素电路包括像素单元11，该像素单元11包括晶体管T1”、T2”、T3”和T4”，电容器C”，和有机EL元件OLED”。另外，该像素电路包括预充电器12，该预充电器12包括晶体管T5和T6。预充电器12的晶体管T5的W/L比率是像素单元11的晶体管T3的W/L比率的X-1倍。
将对根据本发明第四示例性实施例的光发射显示装置的操作进行描述。
由于在第四实施例中每个像素都具有内置预充电器(例如，图18中的预充电器12)，驱动将被写入数据的像素，以便无需驱动与那些为执行预充电操作而将被写入数据的像素相邻的行中像素，以执行预充电操作。
图19表示用于驱动在图18中所示像素电路的波形图，图20A，20B和20C表示电路图，用于描述当提供图19的波形时光发射显示装置的操作。
将第一扫描信号select[1]和预充电信号PRE[1]提供给第i行中的像素，并在预充电操作中将预充电电流XIdata提供给数据线。因此，导通像素单元11中的晶体管T2”，并如图20A中所示，导通预充电器12中的晶体管M6，以便从数据线所提供的预充电电流Xidata流动。在这一情况下，由于预充电器12的晶体管T5的W/L比率是像素单元11的晶体管T3”的W/L比率的X-1倍，因此(X-1)Idata的电流流入晶体管T5，而电流Idata流入晶体管T3。因此，将实际对应于电流Idata的电压直接提供给数据线。
如图19和20B中所示，当中断提供预充电信号PRE[1]时，仍然提供第一扫描信号select[1]，并在前述预充电操作之后从数据线提供数据电流Idata，防止电流流入预充电器12，并将对应于从数据线提供的数据电流Idata的电压充入到电容器C”中。在这一情况下，当根据前一预充电操作将预充电电压(该电压接近对应于Idata电流的电压)提供给数据线时，将对应于数据电流Idata的电压快速地充入到电容器C”中。
现在参考图19和20C，当完成充电时，根据从第二信号线提供的第二扫描信号emit[1]导通晶体管T4”，从而将Idata的数据电流通过晶体管T4”提供给有机EL元件OLED”，并以与第一示例性实施例相同的方式，有机EL元件OLED”发射出对应于该电流的光。
根据第四实施例，通过从前述第二到第四实施例中所得到的，通过将在每个像素中利用预充电器从而对数据线进行预充电的方法与如在第三实施例中所述的、使用将在其上编程数据的像素以及相邻像素的方法相合成，可对数据线进行预充电。
另外，在第二和第三实施例中为了缩短在预充电操作中对第i行的像素的数据编程时间，在用于在对第i行到第i+(X-1)行中的像素或对第i行到第i-(X-1)行中的像素进行预充电时，对第i+(X-1)行中的像素或第i-(X-1)行中的像素进行预充电的方法可利用附加的伪像素，以便对像素进行预充电。例如，当第i+(X-1)行是面板中的最后一行时，在该行的附近形成X-1条虚线，并可以用与前述实施例相似的方式对第i+(X-1)行中的像素进行预充电。另外，当第i-(X-1)行是面板中的第一行时，在该行的附近形成X-1条虚线，并可以用与前述实施例相似的方式对第i-(X-1)行中的像素进行预充电。
此外，通过将前述方法用于除第i行到第i+(X-1)行以外的、位于面板顶部的其他X-1行，或提供给除第i行到第i-(X-1)以外位于面板底部的其他X-1行，就可以分别对第i行到第i+(X-1)行中的像素或对第i行到第i-(X-1)行中的像素进行预充电。
在前述示例性实施例中，应在比选择时间的1/X倍更长的时间内执行预充电操作，也就是说，当利用X倍的数据电流对预充电数据线进行预充电时，选择时间t可以是用于对像素进行数据编程的时间。
此外，在上述实施例中由所述的数据驱动器提供预充电电流，而除了数据驱动器之外，也可形成其他用于提供预充电电流的设备。
此外，在低于预定值的低灰度等级中，也可执行根据前述实施例的电流预充电方法。
根据本发明，有效地降低了对数据线进行充电所需的时间。
特别是，通过利用电压对数据线进行预充电，可快速地执行数据编程，其中所利用的电压远不同于对应于电流数据的电压(目标电压)，而通过利用大电流可使所利用的电压接近于目标电压，该数据线由提供给前一像素线的数据而产生，或是由预充电操作而产生。由此，表示出精确的灰度。
虽然结合某些实施例对本发明进行了描述，但可以理解的是本发明并不受所述实施例的限制，反之，本发明含盖了在所附加权利要求的宗旨和范围内及其等价物的各种变形。例如，不可仅仅将本发明的范围应用到前述具体像素电路，而且也可应用到其他那些将数据编程时间视为重要因素的、使用适当的电流编程方法的像素电路。
权利要求
1.一种光发射显示装置，包括在一个方向上形成的数据线，用于提供数据电流；第一信号线和第二信号线，用于分别传输第一扫描信号和第二扫描信号，第一信号线和第二信号线穿过所述数据线和多个其他数据线；多个像素电路，其位于由第一、第二信号线与所述数据线和多条其他数据线交叉所产生的区域内，用于显示对应于数据电流的图像；和数据驱动器，用于根据第一控制信号向所述数据线提供预充电电流，并根据第二控制信号向所述数据线提供数据电流。
2.如权利要求1中所述的光发射显示装置，其中将数据电流提供给像素电路中的参考像素电路，其中除驱动参考像素以外，也驱动像素电路中的参考像素电路附近的像素电路中的第一像素电路，其中当提供预充电电流时，通过第一像素电路和参考像素电路对数据线进行预充电。
3.如权利要求2中所述的光发射显示装置，其中当提供预充电电流时，驱动参考像素电路和第一像素电路，该第一像素电路邻近于参考像素电路的第一方向，并与参考像素电路连续地排列。
4.如权利要求3中所述的光发射显示装置，其中当提供预充电电流时，驱动参考像素电路和第二像素电路，该第二像素电路邻近于参考像素电路的第二方向，并与参考像素电路连续地排列。
5.如权利要求4中所述的光发射显示装置，其中第一方向和第二方向是相反的方向。
6.如权利要求2中所述的光发射显示装置，其中预充电电流是数据电流的X倍，并且当提供预充电电流时，对包括参考像素电路的像素电路的X个像素电路进行驱动，以便将预充电电流充入到所述数据线中。
7.如权利要求1中所述的光发射显示装置，其中当预充电电流是数据电流的X倍时，用于提供预充电电流的时间T满足T≥/X，其中T是用于提供预充电电流的时间，而t是用于对参考像素电路进行数据编程的时间。
8.如权利要求1中所述的光发射显示装置，其中像素电路中的至少一个包括第一开关，用于响应于从第一信号线提供的第一扫描信号，提供从所述数据线提供的数据电流；电容器，用于充入对应于从第一开关提供的数据电流的电压；光发射元件；第一晶体管，用于将对应于已充入电容器中的电压的电流提供给光发射元件；和第二开关，用于响应于从第二信号线提供的第二扫描信号，中断从第一晶体管提供给光发射元件的电流。
9.如权利要求1中所述的光发射显示装置，其中像素电路中的至少一个包括第一晶体管，用于形成提供电流的通路，该电流是通过所述数据线提供的；第二晶体管，通过第一扫描信号对其进行操作，用于控制在所述数据线和第一晶体管之间的电流；电容器，用于将电流转换成电压，该电流流过由第一晶体管所形成的通路；第三晶体管，通过第二扫描信号对其进行操作，用于在第一晶体管和电容器之间执行切换操作；第四晶体管，用于与第一晶体管一起形成电流镜，并用于提供对应于电容器电压的电流；和光发射元件，用于根据由第四晶体管所提供的电流大小发射光，并用于执行显示操作。
10.如权利要求1中所述的光发射显示装置，其中像素电路中的至少一个包括像素单元，用于显示出对应于数据电流的图像；和预充电器，用于将由所述数据线中的从数据驱动器所提供的电流加到预充电电流中。
11.一种光发射显示装置，包括在一个方向上形成的数据线，用于提供数据电流；第一信号线和第二信号线，用于分别传输第一扫描信号和第二扫描信号，第一信号线和第二信号线穿过数据线；多个像素电路，包括形成在由第一、第二信号线与数据线交叉所产生的区域内的像素单元，其用于显示出对应于数据电流的图像，和预充电器，其用于将由所述数据线中的从数据驱动器所提供的电流加到预充电电流中；和数据驱动器，用于根据第一控制信号向数据线提供预充电电流，并根据第二控制信号向数据线提供数据电流。其中将数据电流提供给多个像素电路中的参考像素电路，其中当向数据线提供预充电电流时，通过除驱动参考像素以外，也驱动一组多个接近多个像素电路中的参考像素电路的像素电路，从而对数据线进行预充电。
12.如权利要求11中所述的光发射显示装置，进一步包括第三信号线，用于将预充电控制信号提供给像素电路中的预充电器。
13.如权利要求12中所述的光发射显示装置，其中预充电器包括第一开关，用于响应于预充电控制信号，中断从数据线提供预充电电流；和第一晶体管，用于将对应于预充电电流的电流提供给数据线。
14.如权利要求13中所述的光发射显示装置，其中像素单元包括第二开关，用于响应于从第一信号线提供的第一扫描信号，提供从数据线提供的数据电流；电容器，用于充入对应于从第二开关提供的数据电流的电压；光发射元件；第二晶体管，用于将电流提供给光发射元件，其中该电流对应于已充入到电容器中的电压；和第三开关，用于响应于从第二信号线提供的第二扫描信号，中断从第二晶体管向光发射元件提供的电流。
15.如权利要求14中所述的光发射显示装置，其中预充电器的第一晶体管具有沟道宽度除以沟道长度的比率，当预充电电流是数据电流的X倍时，该比率是像素单元中第二晶体管的沟道宽度除以沟道长度的比率的X-1倍。
16.一种用于驱动光发射显示装置的方法，该驱动光发射显示装置包括呈矩阵形式排列、并形成在由数据线与第一、第二信号线交叉所产生的区域上的像素电路，其中像素电路中的至少一个包括电容器、用于提供对应于已充入到电容器中的电压的电流的晶体管和光发射元件，该方法包括(a)将预充电电流提供给数据线，以便对该数据线进行预充电，所述预充电电流是数据电流的X倍；(b)根据从第一信号线提供的第一扫描信号，将对应于从数据线传输的数据电流的电压充入到电容器中；和(c)允许光发射元件响应于对应于电压的电流而发射出光，其中该电压是响应于通过第二信号线提供的第二扫描信号、从晶体管提供的已充入电容器中的电压，其中步骤(a)包括驱动一行中多个像素电路中的、向其提供数据电流的参考像素电路，并驱动一组多个邻近于参考像素电路的像素电路，并对数据线进行预充电。
17.如权利要求16中所述的方法，其中步骤(a)进一步包括驱动参考像素电路和像素电路中至少一个第一像素电路，该第一像素电路邻近于该参考像素电路的第一方向并与该参考像素电路连续排列，并对数据线进行预充电。
18.如权利要求17中所述的方法，其中步骤(a)进一步包括驱动参考像素电路和像素电路中至少一个第二像素电路，该第二像素电路邻近于该参考像素电路的第二方向并与该参考像素电路连续排列，并对数据线进行预充电。
19.如权利要求18中所述的方法，其中第一方向和第二方向是相反的方向。
20.如权利要求16中所述的方法，其中预充电电流是数据电流的X倍，并当提供预充电电流时，驱动包括参考像素电路的像素电路中的X个像素电路，以对数据线进行预充电。
全文摘要
一种光发射显示装置包括数据线、第一和第二信号线、像素单元和数据驱动器，该数据驱动器用于根据第一控制信号向所述数据线提供预充电电流，并根据第二控制信号向所述数据线提供数据电流。当将预充电电流提供给数据线时，通过除驱动将要向其提供数据电流的参考像素电路以外，也驱动至少一个邻近于参考像素电路的像素电路，对数据线进行预充电。
文档编号G09G3/30GK1674073SQ200410103
公开日2005年9月28日 申请日期2004年11月26日 优先权日2003年11月26日
发明者申东蓉 申请人:三星Sdi株式会社