專利名稱：：有源有機發(fā)光二極管顯示器像素驅動電路及其驅動方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及發(fā)光二極管顯示器的像素驅動技術，尤其涉及有源有機發(fā)光二極管顯示器的像素驅動電路及其驅動方法。
背景技術：
：有機發(fā)光二極管顯示器(OrganicLightEmittingDiode=OLED)是全固態(tài)工藝，具有體積小，自主發(fā)光、可視角度大、響應時間短，制作成本低廉等優(yōu)點，是繼液晶顯示器(LCD)、等離子體顯示器(PDP)之后的一種極具潛力的平板顯示器。有源OLED顯示器在每一個OLED像素都集成了薄膜晶體管(ThinFilmTransistor:TFT)和存儲電容作為像素驅動電路。由于使用TFT驅動每個像素，使得OLED在整個幀周期內都是點亮的，類似于直流驅動，克服了無源驅動中使用占空比很小的脈沖信號驅動帶來的問題。有源驅動方式降低了發(fā)光器件的工作電流和OLED上的壓降，使得發(fā)光器件工作在高效率區(qū)并提高了器件的壽命；顯示器的功耗也隨之降低。AMOLED雖然工藝相對復雜，成本較高，但耗電量低，可實現(xiàn)高分辨率和大信息顯示，是當前的一大技術熱點。目前，應用于有源OLED的TFT主要有非晶硅TFT和多晶硅TFT。多晶硅TFT具有較高的載流子遷移率，相比于非晶硅工藝，其特征尺寸可以做到更小，增加了OLED像素的開口率。另外，對于多晶硅，可制作η型和ρ型的薄膜晶體管，這為使用多晶硅TFT實現(xiàn)了在同一襯底上集成制作OLED像素驅動電路及外圍驅動電路提供了很大的靈活性。但多晶硅晶化設備相當昂貴，工藝復雜，工藝均勻性不好控制。近年來，氧化鋅(ZnO)基TFT及有機TFT具有制備溫度低、工藝相對簡單等優(yōu)點，也具備應用于有源OLED平板顯示中的潛力。OLED器件屬于電流驅動，需要穩(wěn)定的電流來控制發(fā)光，與TFT-LCD利用穩(wěn)定的電壓控制亮度不同。OLED有源矩陣驅動方式可分為電流編程模式和電壓編程模式。電流編程是在數(shù)據(jù)線上提供一恒定電流通過電流鏡的作用控制OLED上流過的電流，即根據(jù)通入電流的大小控制像素的明暗程度(灰階)。采用電流編程技術的AMOLED畫面具有自動補償TFT器件差異的功能，由此能提供高均勻度及高精細的畫質表現(xiàn)，但在低色階區(qū)電流寫入不足。在電流編程之前還需要以電壓驅動一小段時間使OLED本身的寄生電容預充電(precharge)使OLED的兩端電壓達到導通電壓，這樣數(shù)據(jù)線供給的電流才能精確控制流經OLED的電流，這也導致外圍驅動芯片設計復雜，成本高。電壓編程模式結構簡單，開口率高，像素充電迅速，功耗小，控制方便，外圍驅動芯片設計容易、成本低。因此近年來對電壓編程型像素驅動的研究吸引了越來越多人的參與。傳統(tǒng)的電壓編程型AMOLED像素驅動電路包含兩個薄膜晶體管和一個存儲電容(簡稱2T1C電路)，其中一個開關(switching)TFT，一個驅動(driving)TFT。當掃描線(scanline)開啟時，外部電路送入電壓信號經由開關TFT存儲在存儲電容(Cs)中，此電壓信號控制驅動TFT導通電流大小，也就決定了OLED的灰階；當掃描線關閉時，存儲于Cs中的電壓仍能保持驅動TFT在導通狀態(tài)，故能在一個畫面時間內維持OLED的固定電流。但實際上，像素陣列中TFT特性參數(shù)尤其是閾值電壓分布不均以及會隨時間漂移，另外像素陣列中OLED的開啟電壓分布不均并隨時間退化，這些都使得分配給每個像素的電流大小不一致。如何在像素電路設計上解決TFT閾值電壓漂移以及OLED開啟電壓退化是有源OLED顯示技術的重要課題。G.R.Chaji和A.Nathan等技術人員在“AStableVoltage-ProgrammedPixelCircuitfora_Si:HAMOLEDDisplays"(JournalofDisplayTechnology,VOL.2,NO.4,DECEMBER2006,pp.347-358)提出一種補償電路，該像素驅動電路由2個a-Si:H薄膜晶體管和一個存儲電容構成。參考圖1和圖2，圖1給出了該電路拓撲結構，圖2給出了相應的驅動時序。G.R.Chaji和A.Nathan等技術人員指出，該像素電路能夠有效補償驅動TFT的閾值電壓漂移和OLED的開啟電壓退化。該電路拓撲結構雖然簡單，但電源線Vdd需要三種電平又要滿足一定的時序要求，同時要保證有足夠的電流驅動能力，外圍驅動芯片實現(xiàn)起來難度大。另外，在該像素電路的數(shù)據(jù)電壓寫入階段，由于驅動管Tl導通而造成Tl管的源端電壓漂移，并且其漂移程度跟寫入的灰階數(shù)據(jù)電壓的大小有關，影響了閾值電壓的補償效果。換句話說，Tl管源端電壓的漂移等效于Tl管閾值電壓的漂移，從這個意義上，該像素電路未能完全實現(xiàn)對閾值電壓的補償而不能達到顯示均勻的目的。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點和不足，提供有源有機發(fā)光二極管顯示器像素驅動電路，該驅動電路可以有效解決有源有機發(fā)光二極管顯示器中各個像素點驅動晶體管的閾值電壓的不均勻性和OLED開啟電壓的退化，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像素驅動電路的驅動方法。本發(fā)明的目的通過下述方案實現(xiàn)有源有機發(fā)光二極管顯示器像素驅動電路，所述驅動電路包括第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管、第四晶體管、OLED；這些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薄膜晶體管中的任意一種。所述第一晶體管的漏極接數(shù)據(jù)線，柵極接第一掃描控制線，源極接存儲電容的A端，所述第一晶體管為數(shù)據(jù)電壓寫入到第二晶體管T2的柵極并存儲于存儲電容提供通路；所述第二晶體管漏極接第三晶體管的源極，柵極接存儲電容的A端，源極接第四晶體管的漏極以及存儲電容的B端，并通過OLED與地相連，所述第二晶體管驅動OLED發(fā)光；所述第三晶體管漏極接電源線，柵極接發(fā)光控制線，所述第三晶體管為第二晶體管閾值電壓存儲提供充電通路并為驅動OLED發(fā)光提供通路；所述第四晶體管柵極接第二掃描控制線，源極接地，所述第四晶體管提供OLED放電通路使B點電位降至地電位，并避免OLED在重置階段發(fā)光。上述有源有機發(fā)光二極管顯示器像素驅動電路的驅動方法，包括下列步驟(1)重置階段第一掃描控制線、第二掃描控制線處于高電平，發(fā)光控制線處于低電平，數(shù)據(jù)線預編程電壓通過第一晶體管寫入到第二晶體管的柵極，OLED陽極存儲的電荷放電直至其電位與地相等；(2)閾值電壓存儲階段第一掃描控制線保持步驟(1)的高電平，第二掃描控制線跳至低電平，發(fā)光控制線跳至高電平，通過第三晶體管、第二晶體管對OLED陽極B點進行充電直到第二晶體管截止；(3)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)電壓通過第一晶體管寫入到第二晶體管的柵極并由存儲電容保持至下一幀更新；(4)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，第二晶體管驅動OLED發(fā)光，發(fā)光階段第二晶體管的柵源電壓保持不變；上述步驟(2)第二晶體管閾值電壓的存儲是通過對OLED充電直到第二晶體管截止，存儲電容兩端存儲電壓即為第二晶體管的閾值電壓。在數(shù)據(jù)電壓寫入階段，該像素驅動電路利用了OLED自身的大電容而使第二晶體管源端電位變化較小。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，優(yōu)點及效果在于，(1)本發(fā)明提出的有源有機發(fā)光二極管顯示器的像素驅動電路，它不僅能夠補償各個像素點之間晶體管的閾值電壓差異以及OLED的退化造成的顯示器亮度不均勻性，而且由于采用的設計結構，使得像素點在非工作期間能夠實現(xiàn)全黑，從而大大提高了顯示器的對比度；(2)本發(fā)明提出的有源有機發(fā)光二極管顯示器的像素驅動電路，在數(shù)據(jù)電壓寫入階段，該像素驅動電路利用了OLED自身的大電容而使B點電位變化較小，從而可以減少外加電容的個數(shù)，降低了成本并節(jié)約了布線空間；而且，外加電容Cs的電容值只需達到滿足第二晶體管T2柵壓保持的要求，故無須太大而有利于提高像素開口率。圖1是G.R.Chaji和A.Nathan等技術人員提出的有源有機發(fā)光二極管顯示器的像素驅動電路。圖2是圖1的信號時序圖。圖3是本發(fā)明的有源有機發(fā)光二極管顯示器像素驅動電路；其中第一晶體管Tl、第二晶體管T2、第三晶體管T3、第四晶體管T4、存儲電容Cs、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、有機發(fā)光二極管OLED。圖4是圖3的信號時序圖。具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例如圖3所示，本發(fā)明有源有機發(fā)光二極管顯示器像素驅動電路，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、存儲電容Cs、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、有機發(fā)光二極管0LED。上述這些晶體管可以采用多晶硅薄膜晶體管、非晶硅薄膜晶體管、氧化鋅基薄膜晶體管或有機薄膜晶體管中的任意一種。所述第一晶體管Tl的漏極接數(shù)據(jù)線Vdata，柵極接第一掃描控制線Vscanl，源極接存儲電容Cs的A端，所述第一晶體管Tl為數(shù)據(jù)電壓寫入到第二晶體管T2的柵極并存儲于存儲電容Cs提供通路；所述第二晶體管T2漏極接第三晶體管T3的源極，柵極接存儲電容Cs的A端，源極接第四晶體管T4的漏極以及存儲電容的B端，并通過OLED與地相連，所述第二晶體管T2驅動OLED發(fā)光；所述第三晶體管T3漏極接電源線Vdd，柵極接發(fā)光控制線Vems，所述第三晶體管T3為第二晶體管T2閾值電壓存儲提供充電通路并為驅動OLED發(fā)光提供通路；所述第四晶體管T4柵極接第二掃描控制線VsCan2，源極接地Vss，所述第四晶體管T4提供OLED放電通路使B點電位降至地電位，并避免OLED在重置階段發(fā)光。像素驅動電路工作時，第一晶體管Tl、第三晶體管T3、第四晶體管T4均工作于線性區(qū)，起驅動作用的第二晶體管T2工作在飽和區(qū)。各信號線的輸入時序如圖4所示。該像素驅動電路通過以下方法步驟實現(xiàn)(1)在重置階段，第一掃描控制線Vscanl、第二掃描控制線VsCan2處于高電平，發(fā)光控制線Vems處于低電平，數(shù)據(jù)線預編程電壓Vp通過第一晶體管Tl寫入到第二晶體管T2的柵極，OLED陽極存儲的電荷放電直至其電位與地Vss相等；具體是第一掃描控制線Vscanl、第二掃描控制線VsCan2處于高電平，發(fā)光控制線Vems處于低電平，數(shù)據(jù)信號電壓Vdata為預編程電壓Vp。A點電位通過第一晶體管Tl被重置，OLED陽極存儲的電荷通過第四晶體管T4放電直至B點電位與公共地Vss相等。(2)在閾值電壓存儲階段，第一掃描控制線Vscanl保持步驟(1)的高電平，第二掃描控制線VsCan2跳至低電平，發(fā)光控制線Vems跳至高電平，通過第三晶體管T3、第二晶體管T2對OLED陽極B點進行充電直到第二晶體管T2截止；具體是第一掃描控制線Vscanl保持原來的高電平，第二掃描控制線VsCan2跳至低電平，發(fā)光控制線Vems跳至高電平，關閉第四晶體管T4，電源Vdd通過第三晶體管T3、第二晶體管T2對OLED陽極B點進行充電直到第二晶體管T2截止；此時，B點電位值為預編程電壓Vp減去第二晶體管T2的閾值電壓Vth，即Vb=Vp-Vth,則存儲電容Cs兩端電壓即為第二晶體管T2的閾值電壓。(3)在數(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Vscan2和發(fā)光控制線Vems為低電平，數(shù)據(jù)電壓通過第一晶體管Tl寫入到第二晶體管T2的柵極并由存儲電容Cs保持至下一幀更新；具體是第一掃描控制線Vscanl為高電平，第二掃描控制線VsCan2和發(fā)光控制線Vems為低電平，數(shù)據(jù)電壓Vp+ΔVdata通過第一晶體管Tl寫入到第二晶體管T2的柵極并存儲于Cs，此時根據(jù)電容耦合效應B點電位為Ve=Vp-Vth+C\AVdala，其中C_為0LED在不發(fā)光時自身的電容。i^OLED+I‘S·(4)在發(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，第二晶體管驅動OLED發(fā)光，發(fā)光階段第二晶體管T2的柵源電壓保持不變；具體是第一掃描控制線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T2驅動OLED發(fā)光，發(fā)光階段第二晶體管的柵源電壓保持不變，從而維持OLED在一幀時間內亮度不變直到下一幀圖像刷新。上述步驟(2)第二晶體管閾值電壓的存儲是通過對OLED充電直到第二晶體管T2截止，存儲電容Cs兩端存儲電壓即為第二晶體管T2的閾值電壓，在數(shù)據(jù)電壓寫入階段，該像素驅動電路利用了OLED自身的大電容而使第二晶體管T2源端電位變化較小，可以減少外加電容的個數(shù)，節(jié)約了布線空間。在本發(fā)明的像素驅動電路中，各個像素點的閾值電壓Vth的非均勻性不會影響到發(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，對于各像素點，其存儲電容Cs兩端電壓(即第二晶體管T2的柵源電壓)已經固定在+Cs^p~Kh+T；^Wdata.LOLED+λC=Kh+^AVdala(ΔVdata>0)，^-OLhD+并且保持到下一幀。對于不同像素點，閾值電壓的差異性會導致存儲電容Cs兩端的電壓不同，但是由下面的公式可以推導出流過OLED的電流確是相同的權利要求有源有機發(fā)光二極管顯示器像素驅動電路，其特征在于，所述驅動電路包括第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管、第四晶體管、OLED；所述第一晶體管的漏極接數(shù)據(jù)線，柵極接第一掃描控制線，源極接存儲電容的A端，所述第一晶體管為數(shù)據(jù)電壓寫入到第二晶體管的柵極并存儲于存儲電容提供通路；所述第二晶體管漏極接第三晶體管的源極，柵極接存儲電容的A端，源極接第四晶體管的漏極以及存儲電容的B端，并通過OLED與地相連，所述第二晶體管驅動OLED發(fā)光；所述第三晶體管漏極接電源線，柵極接發(fā)光控制線，所述第三晶體管為第二晶體管閾值電壓存儲提供充電通路并為驅動OLED發(fā)光提供通路；所述第四晶體管柵極接第二掃描控制線，源極接地，所述第四晶體管提供OLED放電通路使B點電位降至地電位，并避免OLED在重置階段發(fā)光。2.權利要求1所述有源有機發(fā)光二極管顯示器像素驅動電路，其特征在于，上述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薄膜晶體管中的任意一種。3.權利要求1所述有源有機發(fā)光二極管顯示器像素驅動電路的驅動方法，其特征在于包括下列步驟(1)重置階段第一掃描控制線、第二掃描控制線處于高電平，發(fā)光控制線處于低電平，數(shù)據(jù)線預編程電壓通過第一晶體管寫入到第二晶體管的柵極，OLED陽極存儲的電荷放電直至其電位與地相等；(2)閾值電壓存儲階段第一掃描控制線保持步驟(1)的高電平，第二掃描控制線跳至低電平，發(fā)光控制線跳至高電平，通過第三晶體管、第二晶體管對OLED陽極B點進行充電直到第二晶體管截止；(3)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)電壓通過第一晶體管寫入到第二晶體管的柵極并由存儲電容保持至下一幀更新；(4)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，第二晶體管驅動OLED發(fā)光，發(fā)光階段第二晶體管的柵源電壓保持不變。4.根據(jù)權利要求3所述的驅動方法，其特征在于，所述步驟(2)第二晶體管閾值電壓的存儲是通過對OLED充電直到第二晶體管截止，存儲電容兩端存儲電壓即為第二晶體管的閾值電壓。全文摘要本發(fā)明公開了有源有機發(fā)光二極管顯示器的像素驅動電路及方法，包括一個驅動晶體管，三個開關晶體管，存儲電容和OLED，第一晶體管的漏極接數(shù)據(jù)線，柵極接第一掃描控制線，源極接存儲電容的A端，第二晶體管漏極接第三晶體管的源極，柵極接存儲電容的A端，源極接第四晶體管的漏極以及存儲電容的B端，并通過有機發(fā)光二極管與地相連。第三晶體管漏極接電源線，柵極接發(fā)光控制線，第四晶體管柵極接第二掃描控制線，源極接地，本發(fā)明電路可以有效補償晶體管的閾值電壓不均勻性和OLED開啟電壓的退化，使OLED顯示畫面亮度均勻并且實現(xiàn)高對比度。文檔編號G09G3/32GK101986378SQ20101053907公開日2011年3月16日申請日期2010年11月9日優(yōu)先權日2010年11月9日發(fā)明者吳為敬,彭俊彪申請人:華南理工大學