用于有源矩阵电致发光器件的像素电路转让专利
申请号 : CN200810035680.5
文献号 : CN101256738B
文献日 : 2010-06-09
发明人 : 李俊峰 , 张晓建
申请人 : 上海广电光电子有限公司
摘要 :
本发明涉及一种用于有源矩阵电致发光器件的像素电路。该电路包括：两个TFT支路，即晶体管TD1、TD2、TB1、TB2，还有晶体管T1，存储电容Cst，OLED D1，数据信号线DAT，行扫描线Gn，电源线VDD，信号线BS1、BS2；晶体管T1的栅极连接于行扫描线Gn上，晶体管T1的源电极连接于信号线，漏电极与晶体管TD1与晶体管TD2的栅电极连接；晶体管TD1与晶体管TD2的漏电极连接于电源线，源电极分别连接晶体管TB1与晶体管TB2的漏电极；晶体管TB1与晶体管TB2的源电极共同连接于D1的阳极，栅电极分别连接与信号线晶体管TB1与晶体管TB2；D1阴极接显示器公共地电压；存储电容C1连接于管T1、晶体管TD1公共栅电极与电源线之间。
权利要求 :
1.一种用于有源矩阵电致发光器件的像素电路，其特征在于：所述的像素电路，包括两个TFT支路、第1晶体管T1、存储电容Cst，OLED D1，数据信号线DAT，行扫描线Gn，电源线VDD，信号线BS1、BS2；
所述的两个TFT支路交替驱动OLED D1，使得每一个支路在不向OLED D1提供电流的时间内，消除驱动TFT上的栅源偏压VGS；驱动OLED D1的TFT在不供给OLED D1电流的时间，使其栅源偏压VGS降到0V附近或者使其值为负值，以加速TFT特性漂移后在一定程度上发生的特性恢复；
所述的两个TFT支路，一路为第2晶体管TD1与第4晶体管TB1，另一路为第3晶体管TD2与第5晶体管TB2；
第1晶体管T1的栅极连接于行扫描线Gn上，第1晶体管T1的源电极连接于信号线，漏电极与笫2晶体管TD1与第3晶体管TD2的栅电极连接；第2晶体管TD1与第3晶体管TD2的漏电极连接于电源线，源电极分别连接第4晶体管TB1与第5晶体管TB2的漏电极；第4晶体管TB1与第5晶体管TB2的源电极共同连接于OLED D1的阳极，栅电极分别连接信号线BS1、BS2；OLED D1阴极接显示器公共地电压；存储电容Cst连接于第1晶体管T1与电源线之间。
2.如权利要求1所述的有源矩阵电致发光器件的像素电路，其特征在于：所述的行扫描线Gn，用于传输栅极扫描信号；Gn高电压是打开第1晶体管T1写入数据电压VDAT。
3.如权利要求1所述的有源矩阵电致发光器件的像素电路，其特征在于：所述的电源线VDD，用于提供电源信号。
4.如权利要求1所述的有源矩阵电致发光器件的像素电路，其特征在于：所述的信号线BS1、BS2，BS1与BS2信号电压互补。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种像素电路，更具体的说涉及一种用于有源矩阵电致发光器件的像素电路。
背景技术
在玻璃基板上制作的用于有源(AM)驱动OLED(有机薄膜电致发光显示器件)的器件，目前基本上有两种，即非晶硅(a-Si)薄膜晶体管(TFT)与低温多晶硅(LTPS)TFT。TFT器件长时间工作在一定的电压偏置状态下会发生器件特性的漂移。如果不采取某种措施处理这种漂移，发生特性漂移的器件驱动OLED的电流下降，显示器件亮度降低，会导致器件过早失效。在AMOLED中驱动OLED的TFT在工作过程中处于某种偏置状态，会发生特性漂移。通常对于阈值电压(VTH)而言是其数值升高。因此，在AMOLED中，必须进行特殊的处理，以应对TFT器件衰减问题。
图1是一种现有技术的像素电路结构示意图。行扫描信号Gn控制第一TFT T1导通将信号电压DAT传输到第二TFT T2的栅电极上，并依靠存储电容C1保持该电压信号。T2栅极的电压状态决定了T2的导通状态，从而控制合适的电流从电源线VDD经由T2提供给发光二极管D1发光。在T2特性发生漂移的时候，同样的数据电压，T2的导通状态不同，提供给D1的电流也不一样。因此，在发生特性漂移以后，OLED中D1的像素显示亮度下降。说明该像素电路不能抑制驱动TFT的特性漂移。
图2是一种现有技术的像素电路结构及其驱动信号时序图。该电路利用两个TFT T2a与T2b交替驱动OLED。交替驱动对单个器件而言直接驱动OLED的时间减短了，对整个显示器件而言两个TFT总体的效果是寿命得以延长。另外，由于TFT器件存在一定的机制可以使产生了漂移的器件特性发生一定程度的恢复，这种间断式驱动比连续驱动方式可以在 相同累积偏置时间的情况下减小单个器件特性漂移的程度，从另一个方面延长了显示器件的寿命。
但是，上述图2所示电路有一个明显的缺点，即使是不为OLED供电的驱动TFT(T2a或T2b)，与供电的驱动TFT(T2a或T2b)具有相同的VGS偏置，实际上在驱动TFT不驱动OLED的时间，也承受与供电TFT相同的VGS偏压，特性仍然会发生漂移。虽然T2a与T2b是以间断的方式驱动OLED，但是其VGS偏压并不间断，特性漂移也不间断，对器件寿命延长的效果受到限制。
因此，如果能够实现两个TFT交替驱动OLED，并且使不驱动OLED的TFT支路中的TFT器件VGS偏置降低甚至消失，将会有效改善AMOLED器件的寿命。
图1是一种现有技术的像素电路结构示意图。行扫描信号Gn控制第一TFT T1导通将信号电压DAT传输到第二TFT T2的栅电极上，并依靠存储电容C1保持该电压信号。T2栅极的电压状态决定了T2的导通状态，从而控制合适的电流从电源线VDD经由T2提供给发光二极管D1发光。在T2特性发生漂移的时候，同样的数据电压，T2的导通状态不同，提供给D1的电流也不一样。因此，在发生特性漂移以后，OLED中D1的像素显示亮度下降。说明该像素电路不能抑制驱动TFT的特性漂移。
图2是一种现有技术的像素电路结构及其驱动信号时序图。该电路利用两个TFT T2a与T2b交替驱动OLED。交替驱动对单个器件而言直接驱动OLED的时间减短了，对整个显示器件而言两个TFT总体的效果是寿命得以延长。另外，由于TFT器件存在一定的机制可以使产生了漂移的器件特性发生一定程度的恢复，这种间断式驱动比连续驱动方式可以在 相同累积偏置时间的情况下减小单个器件特性漂移的程度，从另一个方面延长了显示器件的寿命。
但是，上述图2所示电路有一个明显的缺点，即使是不为OLED供电的驱动TFT(T2a或T2b)，与供电的驱动TFT(T2a或T2b)具有相同的VGS偏置，实际上在驱动TFT不驱动OLED的时间，也承受与供电TFT相同的VGS偏压，特性仍然会发生漂移。虽然T2a与T2b是以间断的方式驱动OLED，但是其VGS偏压并不间断，特性漂移也不间断，对器件寿命延长的效果受到限制。
因此，如果能够实现两个TFT交替驱动OLED，并且使不驱动OLED的TFT支路中的TFT器件VGS偏置降低甚至消失，将会有效改善AMOLED器件的寿命。
发明内容
本发明的目在于提供一种用于有源矩阵电致发光器件的像素电路，该电路改变驱动有机发光显示器件的TFT处于持续性VGS正向偏置，改变特性漂移速度快而导致AMOLED寿命过短的问题。
为达到上述目的，本发明提供了一种用于有源矩阵电致发光器件的像素电路，利用两个TFT支路交替驱动OLED，使得每一个支路在不向OLED提供电流的时间内，消除驱动TFT上的VGS偏压；驱动OLED的TFT在不供给OLED电流的时间，使其VGS偏置降到0V附近或者使其值为负值，以加速TFT特性漂移后在一定程度上发生的特性恢复。
本发明提出的实现上述方案的基本电路结构如图3(a)所示，本发明像素电路引入了两个控制信号BS1与BS2(Branch Select Control)，分别连接到TFT TB1与TB2的栅电极，控制其导通与否。TB1与TB2分别串联于驱动TFT TD1与TD2上。TD1与TB1构成驱动OLED的第一TFT支路，TD2与TB2构成驱动OLED的第二TFT支路。存储电容Cst耦合于驱动TFTTD1/TD2的栅电极与电源引线之间用于保持信号，Tl有行扫描线Gn控制，用于在合适的时候将像素信号电压VDAT写入TD1和TD2的栅极。
BS1与BS2具有互补的波形(图3b)，用于控制在同一时间，TB1与TB2仅有一个导通。BS1与BS2电压信号切换的周期可以为一帧时间或者多帧时间。由于二者是对称的，假定TB2关断，N2电压升高至VDAT-VTH，然后TD2进入亚阈值区域，由于VDD经由TD2漏电，N2电压会持续升高，使得TFT TD2的VGS偏压接近与零，可以使TD2的VTH漂移得到一定程度的恢复。在BS1与BS2信号周期为多帧的情况下，较高的灰阶显示对应的DAT信号电压会使节点N2电压升高到较高电压。在随后的低灰阶帧时间内，TFT TD2的VGS偏压可能为负值，更有利于TFT TD2漂移特性的恢复。TD1也是一样。驱动OLED的电流仅取决于供电的一个支路，另一个不供电的支路不会影响OLED的电流，也不会形成供电支路的负载。此外，由于支路选择由信号BS1与BS2确定，电源线只需一个VDD即可，可以省去一根。
本发明的有益效果：(1)驱动OLED的两个TFT支路可以分时独立工作，向OLED提供电流，将驱动OLED的TFT的VGS偏压由连续方式施加改为间断方式，以减轻TFT的特性衰减程度；(2)控制驱动OLED的TFT支路分时工作，并且相互完全隔离，不会相互形成负载。(3)控制TFT支路选择的TFT的栅极信号由外部提供，由于所有像素可以共用支路选择控制信号，因此不会给系统电路带来明显的复杂性。支路选择控制信号可以设定为较低电压，以使控制TFT支路是否导通的TFT发生的特性漂移可以恢复。(4)驱动OLED的TFT处于不提供电流的TFT支路中时，其栅源偏压VGS有一定的概率为负电压值，使得驱动TFT TD1与TD2的特性漂移可以有一定程度的恢复，延长了显示器件的寿命。
下面结合附图和实施例对本发明作比较详细的说明。
为达到上述目的，本发明提供了一种用于有源矩阵电致发光器件的像素电路，利用两个TFT支路交替驱动OLED，使得每一个支路在不向OLED提供电流的时间内，消除驱动TFT上的VGS偏压；驱动OLED的TFT在不供给OLED电流的时间，使其VGS偏置降到0V附近或者使其值为负值，以加速TFT特性漂移后在一定程度上发生的特性恢复。
本发明提出的实现上述方案的基本电路结构如图3(a)所示，本发明像素电路引入了两个控制信号BS1与BS2(Branch Select Control)，分别连接到TFT TB1与TB2的栅电极，控制其导通与否。TB1与TB2分别串联于驱动TFT TD1与TD2上。TD1与TB1构成驱动OLED的第一TFT支路，TD2与TB2构成驱动OLED的第二TFT支路。存储电容Cst耦合于驱动TFTTD1/TD2的栅电极与电源引线之间用于保持信号，Tl有行扫描线Gn控制，用于在合适的时候将像素信号电压VDAT写入TD1和TD2的栅极。
BS1与BS2具有互补的波形(图3b)，用于控制在同一时间，TB1与TB2仅有一个导通。BS1与BS2电压信号切换的周期可以为一帧时间或者多帧时间。由于二者是对称的，假定TB2关断，N2电压升高至VDAT-VTH，然后TD2进入亚阈值区域，由于VDD经由TD2漏电，N2电压会持续升高，使得TFT TD2的VGS偏压接近与零，可以使TD2的VTH漂移得到一定程度的恢复。在BS1与BS2信号周期为多帧的情况下，较高的灰阶显示对应的DAT信号电压会使节点N2电压升高到较高电压。在随后的低灰阶帧时间内，TFT TD2的VGS偏压可能为负值，更有利于TFT TD2漂移特性的恢复。TD1也是一样。驱动OLED的电流仅取决于供电的一个支路，另一个不供电的支路不会影响OLED的电流，也不会形成供电支路的负载。此外，由于支路选择由信号BS1与BS2确定，电源线只需一个VDD即可，可以省去一根。
本发明的有益效果：(1)驱动OLED的两个TFT支路可以分时独立工作，向OLED提供电流，将驱动OLED的TFT的VGS偏压由连续方式施加改为间断方式，以减轻TFT的特性衰减程度；(2)控制驱动OLED的TFT支路分时工作，并且相互完全隔离，不会相互形成负载。(3)控制TFT支路选择的TFT的栅极信号由外部提供，由于所有像素可以共用支路选择控制信号，因此不会给系统电路带来明显的复杂性。支路选择控制信号可以设定为较低电压，以使控制TFT支路是否导通的TFT发生的特性漂移可以恢复。(4)驱动OLED的TFT处于不提供电流的TFT支路中时，其栅源偏压VGS有一定的概率为负电压值，使得驱动TFT TD1与TD2的特性漂移可以有一定程度的恢复，延长了显示器件的寿命。
下面结合附图和实施例对本发明作比较详细的说明。
附图说明
图1为一种现有技术的像素电路结构示意图；
图2为另一种现有技术的像素电路及其驱动信号电压波形示意图；
图3为本发明的像素电路及其驱动信号电压波形示意图；
其中，
Gn：行扫描控制信号；
DAT：信号电压；
VDD：电源信号；
BS1：第一TFT支路导通控制信号；
BS2：第二TFT支路导通控制信号；
T1： 第一TFT；
TD1：第一TFT支路中的驱动TFT；
TD2：第二TFT支路中的驱动TFT；
TB1：第一TFT支路导通控制TFT；
TB2：第二TFT支路导通控制TFT；
D1： 发光二极管；
Cst：存储电容。
图2为另一种现有技术的像素电路及其驱动信号电压波形示意图；
图3为本发明的像素电路及其驱动信号电压波形示意图；
其中，
Gn：行扫描控制信号；
DAT：信号电压；
VDD：电源信号；
BS1：第一TFT支路导通控制信号；
BS2：第二TFT支路导通控制信号；
T1： 第一TFT；
TD1：第一TFT支路中的驱动TFT；
TD2：第二TFT支路中的驱动TFT；
TB1：第一TFT支路导通控制TFT；
TB2：第二TFT支路导通控制TFT；
D1： 发光二极管；
Cst：存储电容。
具体实施方式
本发明所述电路中使用的器件TFT有三个电极，栅电极，第二电极，与第三电极。可以把第二、第三电极分别称为源电极、漏电极，也可以把第二、第三电极分别称为漏电极与源电极，并不改变电路的功能或实质连接关系。由于电路图种电气上的对称性，本发明中把TFT的第二与第三电极分别称为源电极与漏电极。
参照图3，这是本发明的基本电路的一种具体实施方式。
该电路包括两个TFT支路交替驱动OLED，使得每一个支路在不向OLED提供电流的时间内消除驱动TFT上的VGS偏压；驱动OLED的TFT在不供给OLED电流的时间，使其VGS偏置降到0V附近或者使其值为负值，以加速TFT特性漂移后在一定程度上发生的特性恢复。
所述的两个TFT支路，本发明像素电路引入了两个控制信号BS1与BS2(Branch Select Control)；TD1与TB1构成驱动OLED的第一TFT支路，TD2与TB2构成驱动OLED的第二TFT支路。
第1晶体管T1的栅极连接于行扫描线Gn上，第1晶体管T1的源电极连接于信号线，漏电极与第2晶体管TD1与第3晶体管TD2的栅电极连接；第2晶体管TD1与第3晶体管TD2的漏电极连接于电源线，源电极分别连接第4晶体管TB1与第5晶体管TB2的漏电极；第4晶体管TB1与第5晶体管TB2的源电极共同连接于D1的阳极，栅电极分别连接与信号线第4晶体管TB1与第5晶体管TB2；D1阴极接显示器公共地电压；存储电容C1连接于管T1、第2晶体管TD1公共栅电极与电源线之间。
驱动像素的相应信号配合工作。Gn高电压是打开第1晶体管T1写入数据电压VDAT；BS1与BS2信号电压互补。信号周期为一帧时间，与显示信号帧同步进行BS1与BS2的电压变换；或者信号周期为多帧时间，与每几帧显示信号的某一帧的帧同步信号同步进行BS1与BS2的电压变换。
尽管本发明已参考一些具体实施方式进行了描述，但本领域的普通技术人员将会理解可对本发明作出许多变型和改变而不偏离所附的权利要求及其等效所限定的本发明的精神或范围。
参照图3，这是本发明的基本电路的一种具体实施方式。
该电路包括两个TFT支路交替驱动OLED，使得每一个支路在不向OLED提供电流的时间内消除驱动TFT上的VGS偏压；驱动OLED的TFT在不供给OLED电流的时间，使其VGS偏置降到0V附近或者使其值为负值，以加速TFT特性漂移后在一定程度上发生的特性恢复。
所述的两个TFT支路，本发明像素电路引入了两个控制信号BS1与BS2(Branch Select Control)；TD1与TB1构成驱动OLED的第一TFT支路，TD2与TB2构成驱动OLED的第二TFT支路。
第1晶体管T1的栅极连接于行扫描线Gn上，第1晶体管T1的源电极连接于信号线，漏电极与第2晶体管TD1与第3晶体管TD2的栅电极连接；第2晶体管TD1与第3晶体管TD2的漏电极连接于电源线，源电极分别连接第4晶体管TB1与第5晶体管TB2的漏电极；第4晶体管TB1与第5晶体管TB2的源电极共同连接于D1的阳极，栅电极分别连接与信号线第4晶体管TB1与第5晶体管TB2；D1阴极接显示器公共地电压；存储电容C1连接于管T1、第2晶体管TD1公共栅电极与电源线之间。
驱动像素的相应信号配合工作。Gn高电压是打开第1晶体管T1写入数据电压VDAT；BS1与BS2信号电压互补。信号周期为一帧时间，与显示信号帧同步进行BS1与BS2的电压变换；或者信号周期为多帧时间，与每几帧显示信号的某一帧的帧同步信号同步进行BS1与BS2的电压变换。
尽管本发明已参考一些具体实施方式进行了描述，但本领域的普通技术人员将会理解可对本发明作出许多变型和改变而不偏离所附的权利要求及其等效所限定的本发明的精神或范围。