CN100533530C - 显示装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种显示装置，该显示装置包括：多条数据线；连接到数据线上的传输门元件，其中，传输门响应于传输门信号将预充电电压和数据电压提供给数据线；多个像素，连接到数据线上。各像素包括发光元件、电容器和驱动晶体管，驱动晶体管具有连接到电容器的控制端、输入端和输出端，其中，驱动晶体管将驱动电流提供到发光元件；第一开关，响应于栅极信号与驱动晶体管二极管连接，并将数据线之一连接到电容器；第二开关，响应于栅极信号将参考电压提供给电容器，并将驱动晶体管连接到发光元件，其中，预充电电压、数据电压和参考电压被施加到电容器，电容器存储基于所施加的数据电压和驱动晶体管的阈值电压的充电电压。

Description

显示装置及其驱动方法
本申请要求于2005年2月7日在韩国知识产权局提交的第10-2005-0011224号韩国专利申请的优先权，该申请的公开通过引用全部包含于此。
技术领域
本发明一般涉及显示装置及驱动该显示装置的方法。
背景技术
有机发光装置(LD)利用当被电流激发时发射光的荧光体有机材料。这些装置由于它们的自发光特性、低功率需求、宽视角、良好的响应度以及与全运动视频的兼容性而在平板显示技术中越来越受欢迎。具有以矩阵形式排列的大量像素的有源矩阵有机发光装置通过控制每个像素的明度来实现图像显示。
通常，LD具有与显示的像素数目一样多的有机发光元件，并包括用于驱动这些有机发光元件的薄膜晶体管(TFT)。TFT的硅半导体被分为两类：非晶硅(a-Si)半导体型和多晶硅(poly-Si)半导体型。
a-Si TFT通常用于使用具有相对低的熔点的玻璃基底的显示装置中。这是因为a-Si半导体可以在低薄膜形成温度下生产，例如通过气相沉积法。然而，由于a-Si TFT的相对低的场效应迁移率，a-Si TFT会与大显示装置不兼容。此外，当a-Si TFT连续地将电流提供到有机发光元件上时，产生使TFT劣化的阈值电压的转变。结果，具有a-Si TFT的LD的寿命缩短。
为了实现迁移率的增加，可将poly-Si膜用作TFT的半导体层，而替代a-Si。Poly-Si在获得具有高场效应迁移率、好的高频特性和低电流泄漏的TFT方面是具有前景的材料。例如，采用低温的poly-Si的底板可延长发光元件的寿命。然而，在使用激光退火技术的结晶处理中产生的破坏会导致将电流提供到有机发光元件的驱动晶体管之间的阈值电压的偏差，从而降低图像显示的均匀性。
已经被计划用来通过补偿阈值电压之间的偏差来实现整个屏幕上的均匀的图像显示的像素电路不能满足增长的对高密度的LD的需求，因为这种电路具有太多TFT、存储电容器和互连导线。
发明内容
本发明的示例性实施例提供一种显示装置和驱动该显示装置的方法。
根据本发明示例性实施例，显示装置包括：多条数据线、连接到所述数据线的传输门元件、连接到所述数据线的多个像素，其中，所述传输门元件响应于传输门信号将预充电电压和数据电压提供到所述数据线。
每个像素包括：发光元件；电容器；驱动晶体管，所述驱动晶体管具有连接到所述电容器的控制端、输入端和输出端，其中，所述驱动晶体管将驱动电流提供到所述发光元件；第一开关，所述第一开关响应于栅极信号与所述驱动晶体管进行二极管连接，并且所述第一开关将所述数据线之一连接到所述电容器；第二开关，其中，所述第二开关响应于所述栅极信号将参考电压提供给所述电容器，并且所述第二开关将所述驱动晶体管连接到所述发光元件。预充电电压、数据电压和参考电压被施加到所述电容器，所述电容器存储基于所施加的数据电压以及所述驱动晶体管的阈值电压的充电电压。
第一开关可包括第一开关晶体管和第二开关晶体管，所述第一开关晶体管响应于所述栅极信号将所述电容器连接到所述数据线，所述第二开关晶体管连接在所述驱动晶体管的控制端和输出端之间。
所述第二开关可包括第三开关晶体管和第四开关晶体管，所述第三开关晶体管响应于所述栅极信号而将所述电容器连接到所述参考电压，所述第四开关晶体管连接在所述驱动晶体管的输出端和所述发光元件之间。
所述栅极信号可包括低电平电压和高电平电压，所述低电平电压将所述第一和第二开关晶体管导通并将第三和第四开关晶体管截止，所述高电平电压将所述第一和第二开关晶体管截止并将第三和第四开关晶体管导通。
所述驱动晶体管的输入端可被连接到驱动电压，通过从所述驱动电压减去所述驱动晶体管的阈值电压的绝对值来获得所述充电电压。
所述预充电电压可以等于或大于所述数据电压的预定最大值，所述参考电压可等于或小于所述数据电压的预定最小值。
所述第一、第二、第三和第四开关晶体管和所述驱动晶体管可以是poly-Si薄膜晶体管。
所述第一开关晶体管和第二开关晶体管可以是P-型薄膜晶体管，所述第三开关晶体管和第四开关晶体管可以是N-型薄膜晶体管。
所述发光元件可包括有机发光层。
所述显示装置还可包括多条数据驱动线以及连接到所述数据驱动线的数据驱动器，并且，所述数据驱动器将预充电电压和数据电压施加到所述数据驱动线。这里，所述数据驱动线可被连接到所述传输门元件。
所述数据驱动器可将所述预充电电压和所述数据电压顺次提供给各条数据驱动线。
所述显示装置还可包括：第一、第二和第三传输门信号线，用于将传输门信号发送到所述传输门元件；传输门驱动器，用于将所述传输门信号提供给所述第一、第二和第三传输门信号线，其中，所述传输门元件可包括分别连接到所述第一、第二和第三传输门信号线上的三个为一组的第一、第二和第三传输门，并且所述传输门驱动器在将所述第一、第二和第三传输门同时导通之后，顺次导通的三个为一组的第一、第二和第三传输门。
在所述三个为一组的传输门被同时导通之后，所述第一开关被导通，在三个为一组的传输门被顺次导通之后，所述第二开关被导通。
根据本发明的另一示例性实施例，提供了一种驱动显示装置的方法，所述显示装置包括传输门、电容器、发光元件和驱动晶体管，所述驱动晶体管具有连接到所述电容器的控制端、连接到驱动电压的第一端以及第二端，所述方法包括如下步骤：(A)将预充电电压和数据电压顺次施加到所述传输门；(B)将所述传输门和所述电容器连接；(C)将所述驱动晶体管的所述控制端和第二端连接；(D)将所述电容器连接到参考电压；(E)将所述驱动晶体管的第二端和所述发光元件连接。
所述预充电电压可等于或大于所述数据电压的预定最大值，所述参考电压等于和小于所述数据电压的预定最小值。
可在所述预充电电压施加到所述传输门之后执行所述步骤(B)。
所述步骤(D)可包括将所述传输门和所述电容器之间断开连接的子步骤，并且步骤(E)可包括将所述驱动晶体管的控制端和第二端之间断开连接的子步骤。
附图说明
通过下面结合附图对本发明示例性实施例的描述，对本领域的普通技术人员来说，本发明将会变得更加清楚，其中：
图1是根据本发明的示例性实施例的有机发光装置的框图；
图2是根据本发明的示例性实施例的有机发光装置的像素的电路图；
图3是示出根据本发明的示例性实施例的有机发光装置中采用的开关晶体管和有机发光元件的垂直图解的截面图；
图4是根据本发明的示例性实施例的有机发光装置中采用的有机发光元件的示意图；
图5是示出根据本发明的示例性实施例的有机发光装置的驱动信号的时序图；
图6A是示出充电周期期间像素的状态的电路图；
图6B是示出在发光期间像素的状态的电路图；
图7示出响应于根据本发明的示例性实施例的有机发光装置中的不同阈值电压和驱动电压的栅极端电压和输出电流的波形。
具体实施方式
下面，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。
在附图中，为了清楚起见，夸大了层、膜和区的尺寸和相对尺寸。相同的标号在所有附图的描述中表示相同的元件。当如层、膜、区或基底的元件被称作位于另一元件“之上”时，该元件可以直接位于另一元件之上，也可以存在中间件。
下面，将参照图1至图6描述根据本发明的优选实施例的有机发光装置。
图1是根据本发明的示例性实施例的有机发光装置的框图。图2是根据本发明的实施例的有机发光装置的像素的电路图。图3是示出根据本发明示例性实施例的有机发光装置中采用的开关晶体管和有机发光元件的垂直图解的截面图。图4是根据本发明示例性实施例的有机发光装置中采用的有机发光元件的示意图。
参照图1，根据本发明示例性实施例的有机发光装置包括：显示面板300、连接到显示面板300上的栅极驱动器400、数据驱动器500、传输门(TG)驱动器700和用于控制上述元件的信号控制器600。
显示面板300包括：多条信号线G1-Gn、D1-Dm、S1-Sk、LR、LG和LB；多个像素PX，连接到信号线G1-Gn和D1-Dm上，并基本上以矩阵形式布置；传输门元件310，连接到信号线D1-Dm、LR、LG和LB上。
信号线G1-Gn、D1-Dm、S1-Sk、LR、LG和LB包括：多条栅极线G1-Gn，用于传输栅极信号(也称作“扫描信号”)；多条数据线D1-Dm和多条数据驱动线S1-Sk，用于传输数据信号；三条传输门线LR、LG和LB，用于传输传输门信号。栅极线G1-Gn和传输门线LR、LG和LB基本上在行方向上延伸，并且基本上彼此平行。数据线D1-Dm和数据驱动线S1-Sk基本上在列方向上延伸，并且基本上彼此平行。数据线D1-Dm经传输门元件310连接到数据驱动线S1-Sk。例如，每条数据驱动线连接到三条为一组的数据线上。因此，m＝3×k。
传输门元件310包括多个三个为一组的传输门TGR、TGG和TGB。传输门TGR的控制端被连接到传输门线LR，传输门TGR的输出端被顺次连接到数据线D1、D4、...、Dm-2上，传输门TGR的输入端被顺次连接到数据驱动线S1-Sk。传输门TGG的控制端被连接到传输门线LG，传输门TGG的输出端被顺次连接到数据线D2、D5、...、Dm-1，传输门TGG的输入端被顺次连接到数据驱动线S1-Sk。传输门TGB的控制端被连接到传输门线LB，传输门TGB的输出端被顺次连接到数据线D3、D6、...、Dm，传输门TGB的输入端被顺次连接到数据驱动线S1-Sk。例如，每三个为一组的三个输入端连接到数据驱动线S1-Sk之一上，同时彼此相互连接。响应于来自传输门驱动器700的传输信号，传输门TGR、TGG和TGB顺次打开，从而将从数据驱动器500施加的数据电压传输到数据线D1-Dm。
图2是根据本发明的示例性实施例的有机发光装置的电路图。参照图2，每个像素PX包括有机发光元件(LD)、驱动晶体管Qd、电容器Cst和四个开关晶体管Qs1、Qs2、Qs3和Qs4。
驱动晶体管Qd包括三个端子：连接到电容器Cst的栅极端Ng、连接到开关晶体管Qs4的漏极端Nd和连接到驱动电压VDD的源极端Ns。电容器Cst连接到驱动晶体管Qd以及开关晶体管Qs1和Qs3之间。有机发光元件LD的阳极和阴极分别连接到开关晶体管Qs4和公共电压VSS。
从有机发光元件LD发出的光的明度根据由驱动晶体管Qd提供的电流ILD的强度而不同，电流ILD的强度极大地依赖于驱动晶体管Qd的栅极端Ng和源极端Ns之间的电压的强度。
开关晶体管Qs1、Qs2、Qs3和Qs4响应于栅极信号而操作。开关晶体管Qs1连接在数据电压Vdata和电容器Cst之间，开关晶体管Qs2连接在驱动晶体管Qd的栅极端Ng和漏极端Nd之间，开关晶体管Qs3连接在基准电压Vref和电容器Cst之间，开关晶体管Qs4连接在驱动晶体管Qd的漏极端Nd和有机发光元件LD之间。
在本发明的示例性实施例中，驱动晶体管Qd以及开关晶体管Qs1和Qs2是P-型poly-Si TFT，而开关晶体管Qs3和Qs4是N-型poly-Si TFT。然而，开关晶体管QS1和QS2可以是a-Si TFT。应该理解的是，它们的沟道结构可以具有各种构造。
根据本发明的示例性实施例的开关晶体管Qs4和有机发光元件LD被如下构造。
图3是示出根据本发明示例性实施例的有机发光装置中采用的开关晶体管和有机发光元件的垂直图解的截面图。参照图3，可包含氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNX)的阻挡膜111形成在透明绝缘基底110上。尽管未在图3中这样示出，但是阻挡膜111可以被构造为多层结构。
包括poly-Si等的半导体膜151形成在阻挡膜111的局部上。半导体膜151包括具有导电杂质的非本征区、几乎不具有导电杂质的本征区、高掺杂区和低掺杂区152。
沟道区154形成在本征区中，源区153和漏区155形成在高掺杂区中。源区153和漏区155以沟道区154为中心彼此相对放置。低掺杂区152形成在源区153和沟道区154之间以及漏区155和沟道区154之间。低掺杂区152可形成得比其他区窄。
例如，N-型杂质如硼(B)、镓(Ga)、磷(P)、砷(As)等可被用作导电杂质。低掺杂区152防止TFT中发生电流泄漏和电场击穿。低掺杂区152可用不具有杂质的偏置(offset)区替代。在本发明的示例性实施例中，如果掺杂杂质是P-型的话，低掺杂区152可以省略。
由氮化硅(SiNX)或氧化硅(SiO2)制成的栅极绝缘层140形成在半导体151上。
栅极电极124形成在栅极绝缘层140的局部上。栅极电极124与位于栅极绝缘层140下面的半导体151的沟道区154叠置。栅极电极124可包括单层的含铝(Al)金属，如Al或Al合金、含银(Ag)金属如Ag或Ag合金、含铜(Cu)金属如Cu或Cu合金、含钼(Mo)金属如Mo或Mo合金、铬(Cr)、钛(Ti)或钽(Ta)、或其他合适的材料。然而，栅极电极124可被构造为可包括具有不同物理属性的两个或更多的导电层(未示出)的多层结构。
栅极电极124的侧面优选地倾斜于基底110的表面，以使得栅极电极124和叠置层之间平滑连接。
第一中间层绝缘层160形成在栅极绝缘层140和栅极电极124上。第一中间层绝缘层160包括：无机材料，如SiNX；具有良好的平面化特性的光敏有机材料；和/或低介电绝缘体，如a-Si:C:O、a-Si:O:F等，该第一中间层绝缘层160可通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)来形成。
一对接触孔163和165可形成在第一中间层绝缘层160和栅极绝缘层140中，源区153和漏区155分别通过接触孔163和165暴露出来。
源极电极173和漏极电极175形成第一中间层绝缘层160上。源极电极173和漏极电极175以栅极电极124为中心相对放置。源极电极173通过接触孔163连接到源区153，漏极电极175通过接触孔165连接到漏区155。
在本发明的示例性实施例中，栅极电极124、源极电极173、漏极电极175和半导体151形成开关晶体管Qs4。
源极电极173和漏极电极175优选地包含难熔金属如Mo、Cr、Ta或Ti，或者其合金。与栅极电极124相似，源极电极173和漏极电极175可被构造为多层结构，例如包括具有低电阻率的导电层和具有良好接触特性的另一导电层。
源极电极173和漏极电极175的侧面优选地倾斜于基底110的表面。
第二中间层绝缘层180形成在源极电极173和漏极电极175上，第二中间层绝缘层180可包含与第一中间层绝缘层160相同的材料。第二中间层绝缘层180设置有接触孔185，漏极电极175通过该接触孔185暴露出来。
像素电极190形成在第二中间层绝缘层180上，并通过接触孔185和漏极电极175物理地电连接。像素电极190可包括透明导体，如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)或者良好的反射材料如Al或Ag或其合金。
由有机绝缘体或无机绝缘体制成的障肋360形成在第二中间层绝缘层180上，以将有机发光室相互分离。障肋360环绕像素电极190的边界，以限定将充满有机材料的区。有机发光层70形成在被障肋360环绕的像素电极190的局部上。
图4是根据本发明示例性实施例的有机发光装置中采用的有机发光元件的示意图。如图4中所示，有机发光层70被构造为包括发射层EML、电子传输层ETL和空穴传输层HTL的多层结构。设置电子传输层ETL和空穴传输层HTL用来通过使空穴和电子之间达到良好平衡来改善发光效率。除了上述描述的层之外，单独的电子注射层EIL和空穴注射层HIL也可包括在有机发光层70中。
缓冲层380可形成在障肋360和有机发光层70上。缓冲层380可以省略。
用于接收公共电压VSS的公共电极270形成在缓冲层380上。公共电极270可包含如ITO或IZO的透明导体。在像素电极190由透明材料制成的情况下，公共电极270可由不透明材料如含钙(Ca)金属、含钡(Ba)金属或含铝(Al)金属制成。
通常，从有机发光层的上侧发射光的顶发射型有机发光装置采用包含不透明材料的像素电极190和包含透明材料的公共电极270，而从有机发光层的下侧发射光的底发射型有机发光装置采用包含透明材料的像素电极190和包含不透明材料的公共电极270。
像素电极190、有机发光层70和公共电极270形成如图2所示的有机发光元件LD。例如，像素电极190用作LD的阳极，公共电极270用作LD的阴极。反之，像素电极190可以是阴极，公共电极270可以是阳极。
根据用来形成发光层EML的有机材料，每个有机发光元件LD仅显示三原色(红、绿和蓝色)中的一种，从而将三原色的空间总和识别为期望的颜色。下面，具有发射红光的有机发光元件LD的像素将被称为红色像素，具有发射绿光的有机发光元件LD的像素被称作绿色像素，具有发射蓝光的有机发光元件LD的像素称作蓝色像素。红色像素被分别连接到数据线D1、D4、...、Dm-2，绿色像素分别连接到数据线D2、D5、...、Dm-1，蓝色像素被分别连接到D2、D6、...、Dm。
包含低电阻率金属的辅助电极(未示出)可形成在公共电极270和缓冲层380之间，或形成在公共电极270上，用来增强公共电极270的导电性。
参照图1，连接到显示面板300的栅极线G1-Gn的栅极驱动器400将栅极信号Vg1-Vgn提供给栅极线G1-Gn，所述的每个栅极信号由高电平电压Vh和低电平电压V1的组合构成。栅极驱动器400可包括多个集成电路。高电平电压Vh的栅极信号截止开关晶体管Qs1和Qs2，而导通开关晶体管Qs3和Qs4。低电平电压V1的栅极信号导通开关晶体管Qs1和Qs2，而截止开关晶体管Qs3和Qs4。
连接到传输门线LR、LG和LB的传输门驱动器700经传输门线LR、LG和LB将传输门信号VR、VG和VB提供到传输门元件310的TGR、TGG和TGB。每个传输门信号VR、VG和VB由高电平电压Vh和低电平电压V1的组合构成。高电平电压Vh的传输门信号导通传输门，低电平电压V1的传输门信号截止传输门。
连接到显示面板300的数据驱动线S1-Sk的数据驱动器500经数据驱动线S1-Sk将关于期望的图像信息的数据电压Vdata提供到传输门元件310。数据驱动器500可包括多个集成电路。在本发明的示例性实施例中，由于数据驱动线的数量少于数据线的数量，所以可减小焊垫(pad)部分(未示出)的尺寸。在这种情况下，由于焊垫部分减小，所以显示面板300的密度变大。
信号控制器600控制栅极驱动器400、数据驱动器500和传输门驱动器700的操作。
栅极驱动器400或数据驱动器500可以以IC芯片形式直接安装在显示面板300上，或者可以以载带封装(TCP)形式安装在附于显示面板300上的柔性印刷电路(FPC)膜(未示出)上。栅极驱动器400或数据驱动器500可集成到显示面板300的基底110上。传输门驱动器700优选地集成到显示面板300的基底110上。数据驱动器500和信号控制器600可通过单芯片技术集成到IC芯片上，栅极驱动器400和传输门驱动器700也可集成到同一IC芯片上。
下面，将参照图1、图5、图6A和图6B来详细描述根据本发明的示例性实施例的有机发光装置的显示操作。
图5是示出根据本发明的示例性实施例的有机发光装置的驱动信号的时序图。图6A是示出在充电周期期间的像素的状态的电路图。图6B是示出发光周期期间的像素的状态的电路图。
参照图1，信号控制器600从外部图形控制器(未示出)接收图像信号R、G和B，以及用于控制其显示的控制信号，如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、主时钟信号MCLK、数据使能信号DE等。基于图像信号R、G和B以及控制信号，信号控制器600适合于显示面板300的操作条件地处理图像信号R、G和B，并产生栅极控制信号CONT1、数据控制信号CONT2和传输门控制信号CONT3。然后，信号控制器600将栅极控制信号CONT1、数据控制信号CONT2和处理后的图像数据DAT以及传输门控制信号CONT3分别提供到栅极驱动器400、数据驱动器500和传输门驱动器700。
栅极控制信号CONT1包括：垂直同步起始信号STV，用于通知栅极导通电压Vg1-Vgn的输出开始；至少一个时钟信号，用于控制高电平电压Vh和低电平电压V1的输出。
数据控制信号CONT2包括：水平同步起始信号STH，用于通知一行像素PX的数据传输开始；负载信号LOAD，用于指示将相应的数据电压施加到各条数据驱动线S1-Sk；以及数据时钟信号HCLK。
传输门控制信号CONT3包括垂直同步起始信号STV，以及用于控制高电平电压Vh和低电平电压V1的输出的至少一个时钟信号。
响应于由信号控制器600提供的数据控制信号CONT2，数据驱动器500将由信号控制器600施加的关于一行像素的图像数据DAT例如第i行像素的图像数据移位(shift)，然后将预充电电压Vmax以及与各图像数据DAT相应的R、G和B数据电压Vdata顺次施加到相应的数据驱动线S1-Sk。
充电周期TC和单位水平周期(用“1H”表示，其等于一个周期的水平同步信号Hsyn。和数据使能信号DE)开始于预充电电压Vmax的施加。充电周期TC被再分为顺次连续的四个时间段T1至T4。在第一时间段T1内，数据驱动器500将预充电电压Vmax施加到数据驱动线S1-Sk。接着，在时间段T2、T3和T4，数据驱动器500将R、G和B数据电压Vdata施加到数据驱动线S1-Sk。在本发明的示例性实施例中，预充电电压Vmax等于或大于最大数据电压Vdata。
在第一时间段T1开始预定时间Δt1后，传输门驱动器700响应于传输门信号CONT3，将低电平电压V1的传输门信号VR、VG和VB改变为高电平电压Vh。然后分别通过传输门线LR、LG和LB将高电平电压Vh的传输门信号VR、VG和VB施加到传输门元件310的相应的传输门TGR、TGG和TGB，从而导通传输门TGR、TGG和TGB。结果，所有数据线D1-Dm被提供预充电电压Vmax。
在第一时间段T1内，在从传输门信号VR、VG和VB变为高电平电压Vh的时间点开始预定时间Δt2后，响应于栅极控制信号CONT1，栅极驱动器400将高电平电压Vh的栅极信号Vgi改变为低电平电压V1。低电平电压V1的栅极信号Vgi通过栅极线Gi被施加到四个开关晶体管Qs1至Qs4，从而导通开关晶体管Qs1和Qs2，同时截止开关晶体管Qs3和Qs4。从这点开始，栅极驱动器400在剩余的充电周期TC期间将栅极信号Vgi维持为低电平电压V1。
第一时间段T1期间的像素的状态示于图6A的电路中。在这个时间段内，预充电电压Vmax被施加到电容器Cst，由于驱动晶体管Qd是二极管连接的晶体管，因此使得驱动晶体管Qd的栅极端Ng和源极端Ns之间的电压Vgs等于驱动晶体管Qd的阈值电压Vth。驱动晶体管Qd的栅极端电压Vng和电容器Cst的充电电压Vc可以从下列等式得出：
<等式1>
Vng＝VDD-|Vth|
<等式2>
VC＝VDD-|Vth|-Vmax
当从所有传输门信号VR、VG和VB变为低电平电压V1之后开始过去预定时间Δt3时，数据驱动器500将红色数据电压Vdata提供到各条数据驱动线S1-Sk，并且第二时间段T2开始。在从第二时间段T2开始过去预定时间Δt1之后，传输门驱动器700将低电平电压V1的传输门信号VR改变为高电平电压Vh，从而施加到各条数据驱动线S1-Sk的红色数据电压Vdata被施加到相应数据线D1、D4、...、Dm-2。由于栅极信号Vgi在这个时间段内被维持为低电平电压V1，所以开关晶体管Qs1和Qs2的导通状态和开关晶体管Qs3和Qs4的截止状态仍然保持。
在这种情况下，红色像素的状态可以被表达为如图6A的电路。当红色数据电压Vdata被施加到电容器Cst时，由于红色数据电压Vdata小于预充电电压Vmax，所以栅极端电压Vng变得小于等式1的栅极端电压。此时，驱动晶体管Qd被导通，从而驱动晶体管Qd的栅极端Ng和源极端Ns之间的电压变为驱动晶体管Qd的阈值电压Vth。结果，栅极端电压Vng再次获得由等式1限定的值。此时，电容器Cst被再次充入满足下列等式的充电电压VC：
[等式3]
VC＝VDD-|Vth|-Vdata
上述等式证明：电容器Cst被充入以数据电压Vdata和驱动晶体管Qd的阈值电压Vth为基础的充电电压VC。
传输门驱动器700将高电平电压Vh的传输门信号VR改变为低电平电压V1，从而切断传输门TGR。因此，电容器Cst变为悬浮状态，并且直到下一帧周期的充电周期TC开始都一直维持充电电压VC。
除了第三时间段T3处理相应行中的绿色像素以及第四时间段T4处理相同行中的蓝色像素之外，第三和第四时间段T3和T4以与第二时间段T2相同的方式进行。因此，绿色像素和蓝色像素的栅极端电压Vng和充电电压VC获得满足等式1和等式3的电压值。
当在充电周期TC的过程中行上的所有像素被充入相应的数据电压Vdata时，栅极驱动器400将低电平电压V1的栅极信号Vgi改变为高电平电压Vh。高电平电压Vh的栅极信号Vgi随后经栅极信号线Gi被施加到开关晶体管Qs1至Qs4，从而截止开关晶体管Qs1和Qs2，同时导通开关晶体管Qs3和Qs4。
此时，发光周期TE开始。发光期间的像素的状态如图图6B的电路所示。
参照图6B，在这个周期中，参考电压Vref被施加到电容器Cst上，并且有机发光元件LD被连接到驱动晶体管Qd上。
由于处于悬浮状态的电容器Cst被提供有参考电压Vref，而且没有电流流过驱动晶体管Qd的栅极端Ng，所以栅极端电压Vng变为满足下列等式的电压：
<等式4>
Vng＝VC+Vref
   ＝VDD-|Vth|-Vdata+Vref
在剩余的发光周期TE内，栅极端电压Vng的改变后的值被维持。
驱动晶体管Qd通过漏极端Nd将受到栅极端Ng和源极端Ns之间的电压Vgs控制的输出电流ILD提供到有机发光元件LD。输出电流ILD的强度决定从有机发光元件LD发出的光的量。因此，通过控制将被施加到有机发光元件LD的输出电流ILD的强度，可获得期望的图像。通过下列等式来计算输出电流ILD：
<等式5>
ILD＝0.5×k×(|Vgs|-|Vth|)2
   ＝0.5×k×(VDD-Vng-|Vth|)2
   ＝0.5×k×[VDD-(VDD-|Vth|-Vdata+Vref)-|Vth|]2
   ＝0.5×k×(Vdata-Vref)2
其中，k是基于TFT的特征的常量。常量k由μ·CSiNx·W/L限定，其中μ是场效应迁移度，CSiNx是绝缘层的电容器，W是TFT的沟道宽度，L是TFT的沟道长度。
等式5示出发光周期TE内的输出电流ILD仅仅根据数据电压Vdata和参考电压Vref来确定。驱动晶体管Qd的阈值电压Vth对输出电流ILD没有影响。因此，即使各个驱动晶体管Qd的阈值电压Vth具有不同的值，也可实现均匀的图像显示。在本发明的示例性实施例中，参考电压Vref被设置为不超过数据电压Vdata的最小值Vmin。
发光周期TE持续到第i行中的像素的充电周期TC在下一个帧中再次开始。第i+1行经历与前面提到的充电周期TC和发光周期TE相等的TC和TE。第i+1行的充电周期TC在第i行的充电周期完成时开始。依此方式，成矩阵的所有像素都经历上述连续的时间段T1至T4以及TE，从而实现期望的图像显示。
根据场合需要可控制每个周期以及三个时间间隔Δt1、Δt2和Δt3的长度。然而，优选地，在从数据驱动器500施加到数据驱动线S1-Sk的预充电电压Vmax和数据电压Vdata稳定之后，导通传输门TGR、TGG和TGB，并且在传输门TGR、TGG和TGB截止之后改变数据电压Vdata。
参照图7来讨论对有机发光装置中采用的驱动晶体管Qd的阈值电压Vth的偏差进行仿真的结果。
图7示出当给定-1.5V、-2.0V、-2.5V和-3.0V的阈值电压Vth时的栅极端电压Vng和输出电流ILD的波形。仿真采用集成电路模拟的仿真程序(SPICE)。例如，假定高电平电压Vh是8V，低电平电压V1是-5V，预充电电压是4V，数据电压是1.5V，在各个情况下，差值大约为0.5V的电压分别施加到栅极端Ng。然而，如图7所示，在所有情况下，输出电流ILD基本一致。
仿真结果证明可以补偿在根据本发明示例性实施的有机发光装置中采用的驱动晶体管Qd的阈值电压Vth的偏差。
如上所述，每个像素包括四个开关晶体管、驱动晶体管、有机发光元件和电容器。在本发明的示例性实施例中，可通过将电容器充入取决于数据电压和驱动晶体管的阈值电压的电压来补偿驱动晶体管之间产生的阈值电压的偏差，并实现均匀的图像显示。
此外，通过采用三传输门驱动技术，数据驱动线的数目变得仅仅为数据线的数目的三分之一。减少了用于连接数据驱动器的焊垫部分的尺寸，显示装置面板300的密度变大。
尽管已经为了阐述的目的参照附图描述了本发明的示例性实施例，但是应该理解的是本发明的工艺和设备不应因此而受到限制。在不脱离由权利要求以及包含其中的权利要求的等同物限定的本发明的范围的情况下，对前述示例性实施例作出各种变型对本领域技术人员来说是非常清楚的。

Claims (21)

1、一种显示装置，包括：
多条数据线；
传输门元件，连接到所述数据线上，其中，所述传输门元件响应于传输门信号将预充电电压和数据电压提供给所述数据线；
多个像素，连接到所述数据线，其中，每个所述像素包括：
发光元件；
电容器、第一开关晶体管、第二开关晶体管、第三开关晶体管、第四开关晶体管；
驱动晶体管，具有连接到所述电容器的控制端、输入端和输出端，其中，所述驱动晶体管将驱动电流供应到所述发光元件；
其中，所述第二开关晶体管响应于栅极信号以二极管的方式连接在所述驱动晶体管的控制端和输出端之间，并且所述第一开关晶体管响应于所述栅极信号将所述数据线之一连接到所述电容器；
其中，所述第三开关晶体管响应于所述栅极信号将参考电压提供给所述电容器，且所述第四开关晶体管响应于所述栅极信号将所述驱动晶体管连接到所述发光元件，
其中，所述预充电电压、数据电压和参考电压被施加到所述电容器，其中，所述电容器存储基于所施加的数据电压和所述驱动晶体管的阈值电压的充电电压。
2、如权利要求1所述的装置，其中，所述栅极信号包含低电平电压和高电平电压，所述低电平电压将所述第一和第二开关晶体管导通并将所述第三和第四开关晶体管截止，所述高电平电压将所述第一和第二开关晶体管截止并将所述第三和第四开关晶体管导通。
3、如权利要求1所述的装置，其中，所述驱动晶体管的输入端被连接到驱动电压，通过从所述驱动电压减去所述驱动晶体管的阈值电压的绝对值来获得所述充电电压。
4、如权利要求1所述的装置，其中，所述预充电电压等于或大于所述数据电压的预定最大值。
5、如权利要求4所述的装置，其中，所述参考电压等于或小于所述数据电压的预定最小值。
6、如权利要求1所述的装置，其中，所述第一、第二、第三和第四开关晶体管和所述驱动晶体管是poly-Si薄膜晶体管。
7、如权利要求6所述的装置，其中，所述第一开关晶体管和第二开关晶体管是P-型薄膜晶体管，所述第三开关晶体管和第四开关晶体管是N-型薄膜晶体管。
8、如权利要求1所述的装置，其中，所述发光元件包括有机发光层。
9、如权利要求1所述的装置，还包括多条数据驱动线以及连接到所述数据驱动线的数据驱动器，其中，所述数据驱动器将所述预充电电压和数据电压施加到所述数据驱动线，并且所述数据驱动线连接到所述传输门元件。
10、如权利要求9所述的装置，其中，所述数据驱动器将所述预充电电压和所述数据电压顺次提供给所述各条数据驱动线。
11、如权利要求10所述的装置，还包括：第一、第二和第三传输门信号线，用于将传输门信号发送到所述传输门元件；传输门驱动器，用于将所述传输门信号提供给所述第一、第二和第三传输门信号线，
其中，所述传输门元件包括三个为一组的第一、第二和第三传输门，第一传输门连接到第一传输门信号线，第二传输门连接到第二传输门信号线，第三传输门连接到第三传输门信号线，并且所述传输门驱动器在将所述第一、第二和第三传输门同时导通之后，顺次导通三个为一组的第一、第二和第三传输门。
12、如权利要求11所述的装置，其中，在所述三个为一组的传输门被同时导通之后，所述第一开关晶体管和第二开关晶体管被导通。
13、如权利要求11所述的装置，其中，在所述三个为一组的传输门被顺次导通之后，所述第三开关晶体管和第四开关晶体管被导通。
14、一种显示装置，包括：
传输门，提供预充电电压和数据电压；
电容器；
发光元件；
驱动晶体管，具有连接到驱动电压的输入端、连接到所述电容器的控制端、以及输出端；
第一开关元件，响应于栅极信号而操作，并被连接在所述传输门和所述电容器之间；
第二开关元件，响应于所述栅极信号而操作，并被连接在所述驱动晶体管的控制端和输出端之间；
第三开关元件，响应于所述栅极信号而操作，并被连接在参考电压和所述电容器之间；
第四开关元件，响应于所述栅极信号而操作，并被连接在所述驱动晶体管的输出端和所述发光元件之间，
其中，在顺次连续的三个时间段的第一时间段内，所述预充电电压被施加到所述电容器，在第二时间段内，所述数据电压被施加到所述电容器，在第三时间段内，所述参考电压被施加到所述电容器。
15、如权利要求14所述的装置，其中，所述传输门及所述第一和第二开关元件在第一和第二时间段内被导通，在第三时间段内被截止。
16、如权利要求15所述的装置，其中，在第一时间段内，所述第一和第二开关元件在所述传输门导通之后被导通。
17、如权利要求15所述的装置，其中，所述第三和第四开关元件在所述传输门截止后被导通。
18、一种驱动显示装置的方法，所述显示装置包括传输门，显示装置的每个像素包括电容器、发光元件、第一开关晶体管、第二开关晶体管、第三开关晶体管、第四开关晶体管和驱动晶体管，所述驱动晶体管具有连接到所述电容器的控制端、连接到驱动电压的第一端、以及第二端，所述方法包括如下步骤：
(A)将预充电电压和数据电压顺次施加到所述传输门；
(B)通过将栅极信号施加到显示装置的像素的第一开关晶体管，将所述传输门和所述电容器连接；
(C)通过将所述栅极信号施加到所述像素的第二开关晶体管，将所述驱动晶体管的控制端和第二端连接；
(D)通过将所述栅极信号施加到所述像素的第三开关晶体管，将所述电容器连接到参考电压；
(E)通过将所述栅极信号施加到所述像素的第四开关晶体管，将所述驱动晶体管的第二端和所述发光元件连接。
19、如权利要求18所述的方法，其中，所述预充电电压等于或大于所述数据电压的最大值，所述参考电压等于或小于所述数据电压的最小值。
20、如权利要求19所述的方法，其中，在所述预充电电压施加到所述传输门之后执行所述步骤(B)。
21、如权利要求20所述的方法，其中，所述步骤(D)包括将所述传输门和所述电容器之间断开连接的子步骤，其中所述步骤(E)包括将所述驱动晶体管的控制端和第二端之间断开连接的子步骤。
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