專利名稱：有源有機(jī)電致發(fā)光顯示器的像素驅(qū)動(dòng)電路及其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管顯示器的像素驅(qū)動(dòng)技術(shù)，尤其涉及有源有機(jī)電致發(fā)光顯示 器的像素驅(qū)動(dòng)電路及其驅(qū)動(dòng)方法。
背景技術(shù)：
有機(jī)發(fā)光二極管OLED顯示器具有體積小，自主發(fā)光、可視角度大、響應(yīng)時(shí)間短，制 作成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，吸引了越來(lái)越多研究人員的參與。無(wú)源驅(qū)動(dòng)方式要求OLED發(fā)光器件的 效率和亮度很高，高電壓或電流的脈沖驅(qū)動(dòng)方式使發(fā)光器件的工作效率很低且降低了 OLED 的使用壽命，并且無(wú)法滿足高分辨率和大信息量顯示的要求。對(duì)于大屏幕高分辨率顯示，通 常采用有源驅(qū)動(dòng)方式。目前，應(yīng)用于有源OLED的薄膜晶體管主要有非晶硅薄膜晶體管(a-Si TFT)和多 晶硅薄膜晶體管(Poly-Si TFT)。a-Si TFT載流子遷移率低，器件的尺寸要比Poly-Si TFT 大得多，而且驅(qū)動(dòng)電壓和信號(hào)電壓都比較大，這些不利因素會(huì)造成顯示屏像素開口率下降、 OLED的壽命縮短。Poly-Si TFT具有較高的載流子遷移率，相比于非晶硅工藝，其器件尺寸 可以做到更小，增加了 OLED像素的開口率，還可以實(shí)現(xiàn)將顯示器的外圍驅(qū)動(dòng)電路集成于顯 示器的周邊。基于Poly-Si TFT的有源驅(qū)動(dòng)OLED技術(shù)成為未來(lái)OLED顯示驅(qū)動(dòng)的發(fā)展方向。在實(shí)際的生產(chǎn)中，目前的工藝水平很難保證各個(gè)像素中的驅(qū)動(dòng)管TFT的閾值電壓 相同。在傳統(tǒng)的兩管單元驅(qū)動(dòng)方案中，由于各個(gè)像素驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓的不均勻性將 導(dǎo)致整個(gè)顯示屏亮度的不均勻性。另外隨著工作時(shí)間的增加，驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓也會(huì) 隨之升高，OLED的退化也會(huì)引起自身開啟電壓的升高，從而引起顯示屏亮度的下降。為了 補(bǔ)償各個(gè)像素點(diǎn)驅(qū)動(dòng)TFT閾值電壓的不均勻性，人們提出了許多補(bǔ)償方案。這些方案主要 可分為電流編程型和電壓編程型。一般來(lái)講，電流編程型像素驅(qū)動(dòng)電路在低灰階顯示時(shí)需 要很長(zhǎng)的充電時(shí)間，從而影響了其在大屏幕高分辨率顯示器中的使用。在電壓編程型像素 驅(qū)動(dòng)電路中，初始化階段會(huì)有一股很大的電流對(duì)存儲(chǔ)電容以及OLED本身的等效電容充電， 所以能夠大大的減少充電時(shí)間。因此近年來(lái)對(duì)電壓編程型像素驅(qū)動(dòng)的研究吸引了越來(lái)越多 研究人員的參與。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供有源有機(jī)電致發(fā)光顯示 器的像素驅(qū)動(dòng)電路，不僅可以有效解決有源矩陣OLED顯示器中各個(gè)像素點(diǎn)驅(qū)動(dòng)TFT閾值電 壓的不均勻性，還可以解決OLED開啟電壓退化的問題，從而使得OLED顯示器發(fā)光亮度均 勻。本發(fā)明的另一目的在于提供上述有源有機(jī)電致發(fā)光顯示器的像素驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū) 動(dòng)方法。本發(fā)明的目的通過下述方案實(shí)現(xiàn)有源有機(jī)電致發(fā)光顯示器的像素驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路包括
第一晶體管其漏極接數(shù)據(jù)線，柵極接第一掃描控制線，源極接耦合電容的C端， 所述第一晶體管控制耦合電容為第二晶體管的柵極寫入灰度數(shù)據(jù)電壓；第二晶體管其漏極接第三和第四晶體管的源極，柵極接耦合電容和存儲(chǔ)電容的 A端以及第三晶體管的漏極，源極接第五晶體管的漏極以及存儲(chǔ)電容的B端，并通過有機(jī)發(fā) 光二極管與地線相連，所述第二晶體管驅(qū)動(dòng)OLED發(fā)光； 第三晶體管其柵極接第二掃描控制線，所述第三晶體管，通過第四晶體管提供充 電通路，通過第二晶體管提供放電通路；第四晶體管其漏極接電源線，柵極接發(fā)光控制線，所述第四晶體管，通過第三晶 體管控制充電通路，通過第二晶體管控制OLED發(fā)光；第五晶體管其柵極接第一掃描控制線，源極接地線，所述第五晶體管，提供放電 通路，避免OLED在閾值電壓存儲(chǔ)階段發(fā)光。上述第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管、第四晶體管和第五晶體管，為多晶硅 薄膜晶體管、非晶硅薄膜晶體管、氧化鋅基薄膜晶體管或有機(jī)薄膜晶體管中的任意一種晶 體管。像素驅(qū)動(dòng)電路工作時(shí)，第一晶體管、第三晶體管、第四晶體管和第五晶體管均工作 于線性區(qū)，起驅(qū)動(dòng)作用的第二晶體管工作在飽和區(qū)。上述有源有機(jī)電致發(fā)光顯示器的像素 驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)方法，包括下列步驟重置階段第一掃描控制線、第二掃描控制線以及發(fā)光控制線處于高電平，電流通 過第三晶體管和第四晶體管對(duì)A點(diǎn)重新充電；閾值電壓存儲(chǔ)階段第一掃描控制線、第二掃描控制線依然保持原來(lái)的高電平，發(fā) 光控制線跳至低電平，A點(diǎn)電位通過第三晶體管、第二晶體管和第五晶體管放電至第二晶體 管的閾值電壓；灰度數(shù)據(jù)電壓寫入階段第一掃描控制線為高電平，第二掃描控制線和發(fā)光控制 線為低電平，數(shù)據(jù)電壓通過耦合電容寫入到第二晶體管的柵極A點(diǎn)；OLED發(fā)光階段第一掃描控制線、第二掃描控制線為低電平，發(fā)光控制線為高電 平，第二晶體管驅(qū)動(dòng)OLED發(fā)光，儲(chǔ)存電容兩端的電壓差保持不變，即A點(diǎn)與B點(diǎn)的電壓差保 持不變；上述閾值電壓存儲(chǔ)階段，儲(chǔ)存電容存儲(chǔ)第二晶體管的閾值電壓；上述數(shù)據(jù)電壓寫 入階段，儲(chǔ)存電容存儲(chǔ)寫入灰度數(shù)據(jù)電壓；上述OLED發(fā)光階段，儲(chǔ)存電容保持其兩端存儲(chǔ)電壓不變，使流過的電流恒定而不 受OLED開啟電壓的影響。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)及效果在于，(1)本發(fā)明電路簡(jiǎn)單可靠，不僅能夠補(bǔ) 償各個(gè)像素點(diǎn)之間晶體管的閾值電壓差異以及OLED退化造成的顯示器亮度不均勻性，而 且由于所采用的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使得像素點(diǎn)在非工作期間能夠?qū)崿F(xiàn)全黑，從而大大提高了顯示 器的對(duì)比度；(2)本發(fā)明采用了一個(gè)存儲(chǔ)電容和一個(gè)耦合電容，從而使閾值電壓存儲(chǔ)與灰度 數(shù)據(jù)寫入分開進(jìn)行，可以提高像素點(diǎn)閾值電壓補(bǔ)償?shù)木龋m合大尺寸高分辨率顯示設(shè)備。


圖1是本發(fā)明的有源有機(jī)電致發(fā)光顯示器的像素驅(qū)動(dòng)電路原理圖；圖中第一晶體管Tl、第二晶體管T2、第三晶體管T3、第四晶體管T4、第五晶體管T5、耦合電容Cl、存儲(chǔ) 電容C2、第一掃描控制線Vscanl、第二掃描控制線VsCan2、發(fā)光控制線Vems、電源線VddJiil 線Vss、數(shù)據(jù)線Vdata、有機(jī)發(fā)光二極管OLED。圖2是圖1的信號(hào)時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于 此。實(shí)施例如圖1所示，本發(fā)明有源有機(jī)電致發(fā)光顯示器的像素驅(qū)動(dòng)電路包括，第一晶體管 Tl、第二晶體管T2、第三晶體管T3、第四晶體管T4、第五晶體管T5、耦合電容Cl、存儲(chǔ)電容 C2、第一掃描控制線Vscanl、第二掃描控制線VsCan2、發(fā)光控制線Vems、電源線Vdd、地線 Vss、數(shù)據(jù)線Vdata、有機(jī)發(fā)光二極管OLED。第一晶體管Tl，其漏極接數(shù)據(jù)線Vdata，柵極接第一掃描控制線Vscanl，源極接耦 合電容Cl的C端，所述第一晶體管控制耦合電容為第二晶體管的柵極寫入灰度數(shù)據(jù)電壓；第二晶體管T2，其漏極接第三和第四晶體管T3、T4的源極，柵極接耦合電容Cl和 存儲(chǔ)電容C2的A端以及第三晶體管Τ3的漏極，源極接第五晶體管Τ5的漏極以及存儲(chǔ)電容 C2的B端，并通過有機(jī)發(fā)光二極管與地線Vss相連，所述第二晶體管驅(qū)動(dòng)OLED發(fā)光；第三晶體管Τ3，其柵極接第二掃描控制線VsCan2，所述第三晶體管，通過第四晶 體管提供充電通路，通過第二晶體管提供放電通路； 第四晶體管T4，其漏極接電源線Vdd，柵極接發(fā)光控制線Vems，該第四晶體管，通 過第三晶體管控制充電通路，通過第二晶體管控制OLED發(fā)光；第五晶體管，其柵極接第一掃描控制線Vscanl，源極接地線Vss，該第五晶體管， 提供放電通路，避免OLED在閾值電壓存儲(chǔ)階段發(fā)光。上述第一晶體管Tl、第二晶體管T2、第三晶體管T3、第四晶體管T4和第五晶體管 T5，為多晶硅薄膜晶體管、非晶硅薄膜晶體管、氧化鋅基薄膜晶體管或有機(jī)薄膜晶體管中的 任意一種晶體管。像素驅(qū)動(dòng)電路工作時(shí)，第一晶體管Tl、第三晶體管T3、第四晶體管T4和第五晶體 管T5均工作于線性區(qū)，起驅(qū)動(dòng)作用的第二晶體管T2工作在飽和區(qū)。各信號(hào)線的輸入如圖 2所示。像素驅(qū)動(dòng)電路在每一幀中有以下步驟驅(qū)動(dòng)重置階段第一掃描控制線Vscanl、第二掃描控制線VsCan2以及發(fā)光控制線Vems 處于高電平，灰度數(shù)據(jù)電壓Vdata為零。所有的晶體管均打開，電流通過第三晶體管T3和 第四晶體管T4對(duì)A點(diǎn)重新充電，當(dāng)充電到某一固定值，同時(shí)第五晶體管T5的打開使OLED 陽(yáng)極電壓為零，避免了 OLED在此階段發(fā)光；閾值電壓存儲(chǔ)階段第一掃描控制線Vscanl、第二掃描控制線VsCan2依然保持原 來(lái)的高電平，發(fā)光控制線Vems跳至低電平，灰度數(shù)據(jù)電壓Vdata為零。A點(diǎn)電位通過第三晶 體管T3、第二晶體管T2和第五晶體管T5放電至第二晶體管T2的閾值電壓，同時(shí)第五晶體 管T5的打開使OLED陽(yáng)極電壓仍然為零，避免了 OLED在此階段發(fā)光；灰度數(shù)據(jù)電壓寫入階段第一掃描控制線Vscanl為高電平，第二掃描控制線
5Vscan2和發(fā)光控制線Vems為低電平，灰度數(shù)據(jù)電壓Vdata從零跳變?yōu)槟骋徽担叶葦?shù)據(jù) 電壓通過耦合電容Cl寫入到第二晶體管的柵極A點(diǎn)，同時(shí)第五晶體管T5的打開使OLED陽(yáng) 極電壓繼續(xù)為零，避免了 OLED在此階段發(fā)光；OLED發(fā)光階段第一掃描控制線Vscanl、第二掃描控制線VsCan2為低電平，發(fā)光 控制線Vems為高電平，第二晶體管驅(qū)動(dòng)OLED發(fā)光，儲(chǔ)存電容兩端的電壓差保持不變，也就 是圖1中A點(diǎn)與B點(diǎn)的電壓差保持不變。具體說，本階段第一掃描控制線Vscanl、第二掃 描控制線VsCan2為低電平，發(fā)光控制線Vems為高電平，第一晶體管Tl、第三晶體管T3和第 五晶體管T5均關(guān)閉，第二晶體管T2驅(qū)動(dòng)OLED發(fā)光，存儲(chǔ)電容C2兩端電壓差在發(fā)光階段保 持不變，從而維持OLED在一幀時(shí)間內(nèi)亮度不變。上述閾值電壓存儲(chǔ)階段，像素驅(qū)動(dòng)電路中的儲(chǔ)存電容C2存儲(chǔ)第二晶體管T2的閾 值電壓；上述灰度數(shù)據(jù)電壓寫入階段，像素驅(qū)動(dòng)電路中的儲(chǔ)存電容C2存儲(chǔ)寫入灰度數(shù)據(jù) 電壓； 上述OLED發(fā)光階段，像素驅(qū)動(dòng)電路中的儲(chǔ)存電容C2保持其兩端存儲(chǔ)電壓不變，使 流過T2的電流恒定而不受OLED開啟電壓的影響。在本發(fā)明的像素驅(qū)動(dòng)電路中，各個(gè)像素點(diǎn)的閾值電壓Vth的非均勻性以及OLED的 退化不會(huì)影響到發(fā)光器件OLED的亮度差異。發(fā)光器件OLED的亮度與流過其電流大小成正 比。在數(shù)據(jù)電壓寫入階段，對(duì)于各像素點(diǎn)，其存儲(chǔ)電容C2兩端的電壓差(即第二晶體管T2
Cl
的柵源電壓)已經(jīng)固定在K2 = Vlh-Vdala (Vdata > 0)，并且保持到下一幀。對(duì)于不
同像素點(diǎn)，閾值電壓的差異性會(huì)導(dǎo)致存儲(chǔ)電容C2兩端的電壓差不同，但是由下面的公式可 以推導(dǎo)出流過OLED的電流確是相同的Ioled= PiVgS-VJ2-P(y,h +-^-Vdala-VJ2
(γι V=β —~Frfaia
6 [CI + C2 dalaJ
1 w其中0= 2M"CoxT I。-為0LED發(fā)光階段流過第二晶體管T2的電流，在其他參
數(shù)不變的情況下，其大小只與Vdata有關(guān)，而與Vth及OLED的導(dǎo)通電壓無(wú)關(guān)公式中，μ η為 電子遷移率；Cra為單位面積的絕緣層電容；L和W分別為第二晶體管Τ2的溝道長(zhǎng)度和寬度； Vth為第二晶體管Τ2的閾值電壓；Vgs第二晶體管Τ2的柵源電壓。另外，本像素電路在非 工作階段OLED兩端電壓為零，所以非工作階段像素電路可以實(shí)現(xiàn)全黑，從而大大提高了顯 示器的對(duì)比度。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以對(duì)本發(fā)明上述提出的像素驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)以及驅(qū)動(dòng)方 式作適當(dāng)變更，例如適當(dāng)變更像素電路各個(gè)開關(guān)晶體管的種類(P型或者N型)，將各個(gè)晶體 管的源極和漏極的電連接關(guān)系互換等。如上所述便可較好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。上述實(shí)施例僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例 的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
有源有機(jī)電致發(fā)光顯示器的像素驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，該驅(qū)動(dòng)電路包括第一晶體管其漏極接數(shù)據(jù)線，柵極接第一掃描控制線，源極接耦合電容的C端，所述第一晶體管控制耦合電容為第二晶體管的柵極寫入灰度數(shù)據(jù)電壓；第二晶體管其漏極接第三和第四晶體管的源極，柵極接耦合電容和存儲(chǔ)電容的A端以及第三晶體管的漏極，源極接第五晶體管的漏極以及存儲(chǔ)電容的B端，并通過有機(jī)發(fā)光二極管與地線相連，所述第二晶體管驅(qū)動(dòng)OLED發(fā)光；第三晶體管其柵極接第二掃描控制線，所述第三晶體管，通過第四晶體管提供充電通路，通過第二晶體管提供放電通路；第四晶體管其漏極接電源線，柵極接發(fā)光控制線，所述第四晶體管，通過第三晶體管控制充電通路，通過第二晶體管控制OLED發(fā)光；第五晶體管其柵極接第一掃描控制線，源極接地線，所述第五晶體管，提供放電通路，避免OLED在閾值電壓存儲(chǔ)階段發(fā)光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源有機(jī)電致發(fā)光顯示器的像素驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所 述第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管、第四晶體管和第五晶體管，為多晶硅薄膜晶體管、 非晶硅薄膜晶體管、氧化鋅基薄膜晶體管或有機(jī)薄膜晶體管中的任意一種晶體管。
3.權(quán)利要求1或2所述的有源有機(jī)電致發(fā)光顯示器的像素驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)方法，其特 征在于，包括下列步驟重置階段第一掃描控制線、第二掃描控制線以及發(fā)光控制線處于高電平，電流通過第 三晶體管和第四晶體管對(duì)A點(diǎn)重新充電；閾值電壓存儲(chǔ)階段第一掃描控制線、第二掃描控制線依然保持原來(lái)的高電平，發(fā)光控 制線跳至低電平，A點(diǎn)電位通過第三晶體管、第二晶體管和第五晶體管放電至第二晶體管的 閾值電壓；灰度數(shù)據(jù)電壓寫入階段第一掃描控制線為高電平，第二掃描控制線和發(fā)光控制線為 低電平，灰度數(shù)據(jù)電壓通過耦合電容寫入到第二晶體管的柵極A點(diǎn)；0LED發(fā)光階段第一掃描控制線、第二掃描控制線為低電平，發(fā)光控制線為高電平，第 二晶體管驅(qū)動(dòng)0LED發(fā)光，儲(chǔ)存電容兩端的電壓差保持不變，即A點(diǎn)與B點(diǎn)的電壓差保持不 變；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述第二晶體管工作在飽和區(qū)，第一 晶體管、第三晶體管、第四晶體管、第五晶體管工作在線性區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，上述閾值電壓存儲(chǔ)階段，儲(chǔ)存電容存儲(chǔ)第二晶體管的閾值電壓； 上述灰度數(shù)據(jù)電壓寫入階段，儲(chǔ)存電容存儲(chǔ)寫入灰度數(shù)據(jù)電壓； 上述0LED發(fā)光階段，儲(chǔ)存電容保持其兩端存儲(chǔ)電壓不變，使流過的電流恒定而不受 0LED開啟電壓的影響。
全文摘要
本發(fā)明公開了有源有機(jī)電致發(fā)光顯示器的像素驅(qū)動(dòng)電路及其驅(qū)動(dòng)方法，包括一驅(qū)動(dòng)晶體管，四個(gè)開關(guān)晶體管，一耦合電容，一存儲(chǔ)電容和一發(fā)光二極管，第一晶體管的漏極接數(shù)據(jù)線，柵極接第一掃描控制線，源極接耦合電容C端，第二晶體管漏極接第三和第四晶體管的源極，柵極接耦合電容和存儲(chǔ)電容的A端以及第三晶體管的漏極，源極接第五晶體管的漏極以及存儲(chǔ)電容的B端，并通過有機(jī)發(fā)光二極管與地相連，第三晶體管柵極接第二掃描控制線，第四晶體管漏極接電源線，柵極接發(fā)光控制線，第五晶體管的柵極接第一掃描控制線，源極接地；本發(fā)明可以有效補(bǔ)償晶體管的閾值電壓的不均勻性以及OLED開啟電壓的退化，使OLED顯示畫面亮度均勻并且實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度。
文檔編號(hào)G09G3/32GK101996579SQ201010522409
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者吳為敬, 周雷, 彭俊彪 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)