CN104715714A - 像素电路及其驱动方法及一种有源矩阵有机发光显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种像素电路及其驱动方法及一种有源矩阵有机发光显示装置。其中的像素电路通过在晶体管T2的栅极和晶体管T6的栅极之间串联电容器C3，相当于将晶体管T6的阈值电压的信息存储到电容器C3上，晶体管T6的阈值电压发生波动时，可以通过电容器C3的充电或者放电来进行补偿。初始化阶段行扫描线Sn-1为二阶低电平信号或多阶低电平信号，能够使得电压的变化过程较为平缓。由于行扫描线Sn-1与晶体管T6的栅极电连接，通过这种阶梯式的低电位可以有效减弱开关电压瞬间关闭时晶体管T6内部寄生电容Cgd产生的Feed Through电压（跳变）的影响，可以进一步保证OLED器件发光的均匀性。

Description

像素电路及其驱动方法及一种有源矩阵有机发光显示装置

技术领域

本发明涉及有机发光显示技术领域，尤其涉及一种可有效改善TFT器件漏电流I_off偏大带来的显示不良的有机发光像素电路及其驱动方法以及一种有源矩阵有机发光显示装置。

背景技术

在平板显示技术中，AMOLED（Active Matrix Organic Light EmittingDiode---有源矩阵有机发光显示器件）以其轻薄、主动发光、响应速度快、广视角、色彩丰富及高亮度、低功耗、耐高低温等优点，已被应用于高性能和大尺寸显示中，并逐步成为显示领域的新一代显示技术。

目前AMOLED显示技术多采用LTPS（Low Temperature Poly-silicon—低温多晶硅）工艺来实现，是因为与一般的Amorphous SI（非晶硅）工艺相比，LTPS实现的薄膜晶体管具有更高的电子迁移率和更高的稳定性。然而，LTPS工艺实现的薄膜晶体管的器件漏电流I_off会影响器件的稳定性与性能。因此现有技术中通过补偿晶体管开启电压来减小I_off带来的影响提高显示电路的稳定性。

结合图1所示的像素电路和图2所示的驱动方法对像素电路的发光过程进行说明，其中VDD表示第一电源，VSS表示第二电源，Vinit表示第三电源。

t1时间段为初始化阶段：行扫描线Sn-1为低电平，行扫描线Sn、发光控制信号En、数据电压信号Dm为高电平，此时只有晶体管T6导通，OLED器件关闭，晶体管T2的栅极电压Vg被初始化，此时晶体管T2的栅极电压Vg=Vinit。

t2时间段为数据写入阶段：行扫描线Sn-1、发光控制信号En为高电平，行扫描线Sn、数据电压信号Dm为低电平，此时晶体管T1和T3导通，晶体管T2以二极管的形式工作，晶体管T2的源极电压即为数据电压信号Dm的电压VDm，因此晶体管T2的栅极电压Vg=VDm-│Vth│，Vth为晶体管T2的阈值电压。

t3时间段为发光阶段：发光控制信号En为低电平，行扫描线Sn-1和行扫描线Sn均为高电平。发光控制信号En使得晶体管T2的源极电压Vs为VDD，晶体管T2的栅极电压Vg保持在VDm-│Vth│；晶体管T2的栅源极间的电压Vsg根据下述公式得到：Vsg=Vs-Vg=VDD-（VDm-│Vth│），则Vsg-│Vth│=VDD-VDm。这样即使晶体管T2的阈值电压Vth有变化，晶体管T2的上的电压也能保持稳定，进而经过晶体管T2的驱动电流保持稳定，实现了一定程度的补偿效果。但是实际像素电路工作时并不能如上述公式中体现的那样理想，因为晶体管T2的栅极与晶体管T6的源极电连接，因此当晶体管T6的漏电/阈值电压发生变化时，会影响到晶体管T2的栅极电压，即仍然会因为晶体管T6存在的漏电流导致晶体管T2电压的不稳定，从而影响到经过晶体管T2的驱动电流进而影响OLED器件驱动电流的稳定性，破坏画面品质。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中的像素电路由于晶体管的漏电流和阈值电压不稳定导致的OLED器件驱动电流不稳定影响画面品质，从而提供一种能够抵消晶体管阈值电压波动的像素电路及其驱动方法，并提供一种应用该像素电路和驱动方法的有源矩阵有机发光显示装置。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种像素电路，包括：OLED器件、晶体管T1-T6，电容器C1、电容器C2以及储能元件；

所述晶体管T1，其栅极与行扫描线Sn、所述电容器C2的第一端和所述晶体管T3的栅极电连接；其第一端与所述晶体管T4的第二端和所述晶体管T2的第一端电连接；其第二端与数据电压信号电连接；

所述晶体管T2，其栅极与所述晶体管T3的第一端、所述晶体管T6的第一端、所述电容器C2的第二端、所述电容器C1的第二端和所述储能元件的第一端电连接；其第二端与所述晶体管T3的第二端和所述晶体管T5的第一端电连接；

所述晶体管T4，其栅极与发光控制信号En和所述晶体管T5的栅极电连接；其第一端与第一电源和所述电容器C1的第一端电连接；

所述晶体管T5，其第二端与所述OLED器件的阳极电连接；

所述晶体管T6，其栅极与行扫描线Sn-1和所述储能元件的第二端电连接；其第二端与第三电源电连接；

所述电容器C1，其第一端与第一电源电连接；

所述储能元件，其第二端与行扫描线Sn-1、所述晶体管T6的栅极电连接；

所述OLED器件的阴极与第二电源电连接。

上述的像素电路，所述储能元件为电容器C3。

上述的像素电路，所述电容器C3大于或等于0.03PF。

上述的像素电路，所述电容器C3大于或等于0.5PF。

上述的像素电路，所述晶体管T1-T6均为P沟道金属氧化物半导体晶体管。

上述的像素电路，所述第一电源为高电平电源，所述第二电源为低电平电源。

本发明还提供一种驱动上述像素电路的驱动方法，扫描周期包括如下时间段：

初始化：控制行扫描线Sn、发光控制信号En、数据电压信号为高电平，行扫描线Sn-1为二阶以上低电平信号；

数据写入：控制行扫描线Sn-1、发光控制信号En为高电平；行扫描线Sn、数据电压信号为低电平；

发光：控制发光控制信号En为低电平，行扫描线Sn-1、行扫描线Sn、数据电压信号均为高电平。

上述的驱动方法，所述初始化时阶段中，行扫描线Sn-1为四阶低电平信号。

本发明还提供一种有源矩阵有机发光显示装置，包括上述的像素电路。

上述的有机发光显示装置，采用所述的驱动方法驱动所述像素电路。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本发明所述的像素电路，通过在晶体管T2的栅极和晶体管T6的栅极之间串联有储能元件电容器C3，相当于将晶体管T6的阈值电压的信息存储到电容器C3上，这样晶体管T6的阈值电压发生波动时，可以通过电容器C3的充电或者放电来进行补偿。上述方案有效避免了现有技术中晶体管T2的栅极电压被晶体管T6的漏电影响导致发光不均匀的问题。

（2）本发明所述的像素电路，所述电容C3大于或等于0.03PF，进一步地，所述电容C3大于或等于0.5PF。在选择电容器C3的大小时，也要考虑到工艺条件和版图空间的限制，因为电容器本身也需要占用一定的空间，在像素电路制备过程中，根据电容器设置位置所剩余的空间结合对像素电路的发光均匀度要求来综合考量电容器C3的大小，例如如果针对现有4.6Inch设计，电容器C3可以设计为0.1pF。而电容器C3按上述取值选择，经过试验，可以将晶体管T2的栅极电压的保持率有效提高。

（3）本发明所述的驱动方法，在初始化阶段行扫描线Sn-1为二阶低电平信号或多阶低电平信号，能够使得电压的变化过程较为平缓。由于行扫描线Sn-1与晶体管T6的栅极电连接，通过这种阶梯式的低电位可以有效减弱开关电压瞬间关闭时晶体管T6内部寄生电容Cgd产生的Feed Through电压（跳变电压）的影响，可以进一步保证OLED器件发光的均匀性。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，

图1是本发明背景技术所述像素电路的像素电路图；

图2是本发明所述背景技术所述像素电路的驱动时序图；

图3是本发明一个实施例所述有源矩阵有机发光显示装置的像素电路图；

图4本发明一个实施例所述像素电路图；

图5是本发明一个实施例所述驱动时序图；

图6本发明一个实施例所述驱动时序图。

图中附图标记表示为：110-像素电路，120-扫描驱动器，130-数据驱动器，140-发射控制驱动器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

以下参照附图描述根据本发明的特定示例性实施例。这里，当将第一元件描述为“电连接”到第二元件时，第一元件可以直接连接至第二元件，或经过一个或多个附加元件间接连接至第二元件。进一步的，为了清楚起见，简明省略了对于充分理解本发明而言不是必须的某些元件。此外，相同的附图标记始终指代相同的元件。

实施例1

本实施例提供一种像素电路及其驱动方法，如图3所示，所述像素电路110通过数据线Dm（m=1,2,3……）与数据驱动器130电连接、通过行扫描线Sn（n取值不同表示不同行扫描线）与扫描驱动器120电连接，通过发射控制信号线En（n=1,2,3……）与发射控制驱动器140电连接。如图4所示，每个像素电路进一步包括：OLED器件、晶体管T1-T6，电容器C1、电容器C2以及储能元件。

所述晶体管T1，其栅极与行扫描线Sn、所述电容器C2的第一端和所述晶体管T3的栅极电连接；其第一端与所述晶体管T4的第二端和所述晶体管T2的第一端电连接；其第二端与数据电压信号电连接。

所述晶体管T2，其栅极与所述晶体管T3的第一端、所述晶体管T6的第一端、所述电容器C2的第二端、所述电容器C1的第二端和所述储能元件的第一端电连接；其第二端与所述晶体管T3的第二端和所述晶体管T5的第一端电连接。

所述晶体管T4，其栅极与发光控制信号En和所述晶体管T5的栅极电连接；其第一端与第一电源和所述电容器C1的第一端电连接。

所述晶体管T5，其第二端与所述OLED器件的阳极电连接。

所述晶体管T6，其栅极与行扫描线Sn-1和所述储能元件的第二端电连接；其第二端与第三电源电连接。

所述电容器C1，其第一端与第一电源电连接。

所述储能元件，其第二端与行扫描线Sn-1、所述晶体管T6的栅极电连接。

所述OLED器件的阴极与第二电源电连接。

本实施例中，对于每一个晶体管，其包括栅极、第一端和第二端，第一端和第二端应当分别代表源极和漏极。所述储能元件是能够实现充电和放电的元件，本实施例中所述储能元件选择图中所示的电容器C3。

本实施例中，所述第一电源为高电平电源，所述第二电源为低电平电源。所述晶体管T1-T6均为多晶硅薄膜晶体管或金属氧化物半导体薄膜晶体管。在上述像素电路中各个晶体管的导通情况与其外接电压的关系为：

当行扫描线Sn为低电平时，晶体管T1和晶体管T3导通；

当行扫描线Sn-1为低电平时，晶体管T6导通；

当发光控制信号En为低电平时，OLED器件被开启。

当行扫描线Sn和行扫描线Sn-1为高电平，发光控制信号En为低电平时，晶体管T4和晶体管T5导通且OLED器件开启，实现发光。

采用本实施例中的上述电路，以图2所示的驱动方法进行驱动。则：

t1时间段：行扫描线Sn-1为低电平，行扫描线Sn、发光控制信号En、数据电压信号Dm为高电平，此时只有晶体管T6导通，OLED器件关闭，晶体管T2的栅极电压Vg被初始化为第三电源的电压Vinit。

t2时间段：行扫描线Sn-1、发光控制信号En为高电平，行扫描线Sn、数据电压信号Dm为低电平，此时晶体管T1和T3导通，晶体管T2以二极管的形式工作，晶体管T2的源极电压Vs即为数据电压信号Dm的电压VDm，晶体管T2的栅极电压为Vg=VDm-│Vth│，Vth为驱动晶体管T2的阈值电压。

t3时间段为发光阶段：发光控制信号En为低电平，行扫描线Sn-1和行扫描线Sn均为高电平。发光控制信号En使得晶体管T2的源极电压为VDD，晶体管T2的栅极电压保持在VDm-│Vth│；晶体管T2的栅源极间的电压Vsg根据下述公式得到：Vsg=Vs-Vg=VDD-（VDm-│Vth│），则Vsg-│Vth│=VDD-VDm。

此时，即使晶体管T6的阈值电压波动，由于在晶体管T2的栅极和晶体管T6的栅极之间串联有电容器C3，相当于将晶体管T6的阈值电压的信息存储到电容器C3上，这样晶体管T6的阈值电压发生波动时，可以通过电容器C3的充电或者放电来补偿。针对设置电容器C3之后对N点电压的稳定性进行监测以及未设置电容器C3时对N点电压的稳定性进行监测，对比结果如表1所示：

表1

C3(PF)	节点N电压保持率
		0	91.5%
0.03	92.1%
		0.1	93.1%
0.3	95.2%
		0.5	96.3%

从表1中可以看出，当电容器C3为0时，即未加电容器C3的情况，此时N点电压保持率为91.5%，而电容器C3为0.03PF、01PF、0.3PF、0.5PF时，N点电压保持率有了明显的提升。当电容器C3为0.5PF时，能够取得比未加电容器C3时的稳定性提高了将近四个百分点，而这四个百分点的提高，对于提高OLED器件发光的均匀性来说，已经是非常难得，效果已经是非常显著了。

结合表1，本实施例中可以优选所述电容C3大于或等于0.03PF。进一步地，所述电容C3大于或等于0.5PF。在选择电容器C3的大小时，也要考虑到工艺水条件和版图空间限制，因为电容器本身也需要占用一定的空间，在像素电路制备过程中，根据电容器设置位置所剩余的空间结合对像素电路的发光均匀度要求来综合考量电容器C3的大小，例如如果针对现有4.6Inch设计，电容器C3可以设计为0.1pF。

实施例2

本实施例提供一种驱动实施例1中像素电路的驱动方法，包括如下步骤：

初始化：控制行扫描线Sn、发光控制信号En、数据电压信号为高电平，行扫描线Sn-1为二阶以上低电平信号，其中图5所示行扫描线Sn-1为二阶低电平信号（第一阶低电压V2，第二阶低电压V3），图6所示行扫描线Sn-1为四阶低电平信号（第一阶低电压V2，第二阶低电压V3，第三阶低电压V4，第四阶低电压V5）。

数据写入：控制行扫描线Sn-1、发光控制信号En为高电平；行扫描线Sn、数据电压信号为低电平。

发光：控制发光控制信号En为低电平，行扫描线Sn-1、行扫描线Sn、数据电压信号均为高电平。

由于行扫描线Sn-1与晶体管T6的栅极电连接，因此，如果行扫描线Sn-1在t1时间段结束时直接从低电平跳到高电平，也就使得晶体管T6的栅极会有一个电压的突然跳跃，晶体管T6内部的寄生电容Cgd会产生Feed Through电压（跳变电压）。根据本领域技术人员所熟知的，Feed Through电压（跳变电压）会造成显示电极电压有一个Feed Through电压（跳变电压）的电压压降，而影响到灰阶显示的正确性。而且这个Feed Through电压（跳变电压）不像行扫描线Sn-1在驱动时一样，只影响一下子便消失的，而是会一值影响显示电极的电压，直到下一次晶体管T6的栅极被驱动电压再次打开后。而本实施例中的驱动方法，在初始化阶段即图5所示t1的时间段内，行扫描线Sn-1为二阶以上低电平信号，能够使得电压的变化过程较为平缓，也就能够减弱Feed Through电压（跳变电压）的影响。从而，可以进一步保证OLED器件发光的均匀性。而作为优选的实施方式，可以采用图5所示的二阶低电位，也可以采用三阶低电位、四阶低电位等。而通过实验仿真，可知采用图6所示的四阶低电位时能取得非常好的效果。

实施例3

本实施例提供一种有源矩阵有机发光显示装置，如图3所示，包括：若干像素单元110、扫描驱动器120、数据驱动器130和发射控制驱动器140。所述像素单元110以矩阵形式布置在行扫描线Sn以及数据线Dm的交叉区域，并通过数据线Dm与数据驱动器130电连接、通过行扫描线Sn与扫描驱动器120电连接，通过发光控制信号线En（m=1,2,3，……）。

每个像素单元110在行扫描线Sn提供扫描控制信号的第一时间段期间被初始化，并且像素单元110在行扫描线Sn提供的扫描控制信号的第二时间段接受从数据电压信号线Dm提供的数据信号；在第三时间段期间，在行扫描线Sn提供的扫描控制信号之后跃迁到合适的电平，从而向在各个像素单元110中设置的有机发光二极管OLED提供电流，使得像素单元110发射具有与数据电压信号相应亮度的光来显示图像。

其中所述像素电路110采用实施例1中提供的像素电路，对所述像素电路110的驱动方法采用实施例2中提供的驱动方法。

同时，像素单元110接收从外部提供的从第一电源VDD，第二电源VSS和第三电源Vinit，第一电源VDD和第二电源VSS分别用作高电平电压源和低电平电压源；第一电源VDD和第二电源VSS用作像素单元110的驱动电源，第三电源Vinit用于补偿晶体管T2的栅极由于漏电流造成的电压的变化。

扫描驱动器120产生与外部提供（例如，从定时控制单元提供）的扫描控制信号相应的扫描控制信号，将由扫描控制器120产生的扫描控制信号分别通过第行扫描线Sn和行扫描线Sn-1提供给像素单元110。

数据驱动器130产生与外部提供（例如，从定时控制单元提供）的数据和数据控制信号相应的数据信号。将由数据驱动器130产生的数据信号通过数据线D1至Dm与扫描信号同步地提供给像素单元110。

发射控制驱动器140产生与外部提供（例如，从定时控制单元提供）的发射控制信号。将由发射控制驱动器140产生的发射控制信号顺序地供应到发光控制信号线线E1至En，即发射控制信号控制像素单元110的发射时间。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种像素电路，其特征在于，包括：OLED器件、晶体管T1-T6，电容器C1、电容器C2以及储能元件；

所述晶体管T1，其栅极与行扫描线Sn、所述电容器C2的第一端和所述晶体管T3的栅极电连接；其第一端与所述晶体管T4的第二端和所述晶体管T2的第一端电连接；其第二端与数据电压信号电连接；

所述晶体管T2，其栅极与所述晶体管T3的第一端、所述晶体管T6的第一端、所述电容器C2的第二端、所述电容器C1的第二端和所述储能元件的第一端电连接；其第二端与所述晶体管T3的第二端和所述晶体管T5的第一端电连接；

所述晶体管T4，其栅极与发光控制信号En和所述晶体管T5的栅极电连接；其第一端与第一电源和所述电容器C1的第一端电连接；

所述晶体管T5，其第二端与所述OLED器件的阳极电连接；

所述晶体管T6，其栅极与行扫描线Sn-1和所述储能元件的第二端电连接；其第二端与第三电源电连接；

所述电容器C1，其第一端与第一电源电连接；

所述储能元件，其第二端与行扫描线Sn-1、所述晶体管T6的栅极电连接；

所述OLED器件的阴极与第二电源电连接。

2.根据权利要求1所述的像素电路，其特征在于：

所述储能元件为电容器C3。

3.根据权利要求2所述的像素电路，其特征在于：

所述电容器C3大于或等于0.03PF。

4.根据权利要求2所述的像素电路，其特征在于：

所述电容器C3大于或等于0.5PF。

5.根据权利要求1-4任一所述的像素电路，其特征在于：

所述晶体管T1-T6均为P沟道金属氧化物半导体晶体管。

6.根据权利要求5所述的像素电路，其特征在于：

所述第一电源为高电平电源，所述第二电源为低电平电源。

7.一种驱动权利要求1-6任一所述像素电路的驱动方法，其特征在于，扫描周期包括如下时间段：

初始化：控制行扫描线Sn、发光控制信号En、数据电压信号为高电平，行扫描线Sn-1为二阶以上低电平信号；

数据写入：控制行扫描线Sn-1、发光控制信号En为高电平；行扫描线Sn、数据电压信号为低电平；

发光：控制发光控制信号En为低电平，行扫描线Sn-1、行扫描线Sn、数据电压信号均为高电平。

8.根据权利要求7所述的驱动方法，其特征在于，所述初始化时阶段中，行扫描线Sn-1为四阶低电平信号。

9.一种有源矩阵有机发光显示装置，其特征在于，包括权利要求1-6任一所述的像素电路。

10.根据权利要求9所述的有源矩阵有机发光显示装置，其特征在于，采用权利要求7或8所述的驱动方法驱动所述像素电路。