CN102254510A - 有源矩阵有机发光二极管显示器的电压补偿型像素电路 - Google Patents

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Abstract

一种AMOLED显示器的电压补偿型像素电路包括驱动晶体管，串联到高电势和低电势电源线之间的发光元件，以便响应提供给第一节点的电压，驱动发光元件；第一程序晶体管，用于响应扫描线的扫描信号，将数据线的数据电压提供给第二节点；第二程序晶体管，用于响应扫描线的扫描信号，将基准电压从基准电压供给线提供给第一节点；合并晶体管，用于响应合并线的合并信号，连接第一节点和第二节点；储能电容器，连接在第三节点和第二节点之间，插入驱动晶体管和发光元件间，以便存储对应于补偿阈值电压的数据电压的电压，以及第一和第二复位晶体管，用于响应复位线的复位信号，将第一、第二和第三节点的至少两个初始化到初始电压线的初始电压。

Description

有源矩阵有机发光二极管显示器的电压补偿型像素电路
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年5月18日提交的韩国专利申请10-2010-0046610的优先权，其全部内容在此引入以供参考。
技术领域
本发明涉及有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示器，更具体地说，涉及AMOLED显示器的电压补偿型像素电路，该电路能补偿正阈值电压和负阈值电压，并能使驱动晶体管总是在饱和区中操作。
背景技术
AMOLED显示器是利用电子空穴复合通过有机发光层发出光的自发光器件。AMOLED显示器具有高亮度和低驱动电压以及能实现超薄尺寸的优点，由此预期为下一代显示器。
构成AMOLED显示器的多个电路的每一个包括发光元件和用于独立地驱动该发光元件的像素电路，该发光元件由阳极和阴极之间的有机发光层组成。像素电路可以分成电压型像素电路和电流型像素电路。由于电压型像素电路具有比电流型像素电路简单的外部驱动电路并且适合于高速操作，因此，很适合于用作AMOLED TV等的像素电路。
电压型像素电路主要包括开关薄膜晶体管(TFT)、电容器和驱动TFT。开关TFT响应扫描脉冲将对应于数据信号的电压充电到电容器，而驱动TFT根据充电到电容器的电压的大小控制流入发光元件的电流量，由此调整发光元件的亮度。通常，发光元件的发光强度与从驱动TFT提供的电流成比例。
然而，传统电压型像素电路因为制造工艺等的偏差，驱动TFT随位置的不同具有不同的阈值电压Vth，因此具有不均匀的亮度，或由于阈值电压随时间改变造成的亮度降低，因此短寿命。为解决这样的问题，电压型像素电路采用了检测和补偿驱动TFT的阈值电压的方法。
在例如韩国专利10-0636483(美国专利7,649,202)中公开的传统电压补偿型像素电路将通过连接栅极和漏极使漏-源电流变得足够小的源-栅电压检测为驱动TFT的阈值电压，并利用所检测的阈值电压补偿数据电压。为了在检测阈值电压时切断发光元件的发光，传统电压补偿型像素电路采用串联在驱动TFT和发光元件之间的控制TFT。然而，传统电压补偿型像素电路有如下问题。
首先，当使用n型TFT的像素电路检测二极管结构的驱动TFT的阈值电压时，不能检测驱动TFT的负阈值电压。此外，使用p型TFT的像素电路不能检测驱动TFT的正阈值电压。这是因为在栅极和漏极彼此连接的二极管结构的驱动TFT中，栅-漏电压为0V，由此最小或最大可检测阈值电压限于0V。
其次，由于串联在驱动TFT和发光元件之间的发光控制TFT在发光期间，总是在线性区中操作，严重地受偏置应力影响并且严重地经受劣化。通常，如果通过从TFT的栅-源电压Vgs减去阈值Vth获得的值等于或小于TFT的漏-源电压Vds(即Vgs-Vth≤Vds)，那么TFT处于饱和区中，如果通过从TFT的栅-源电压Vgs减去阈值Vth获得的值大于或等于TFT的漏-源电压Vds(即Vgs-Vth≥Vds)，那么TFT处于线性区中。已知TFT劣化在线性区中快速进行。然而，在传统电压补偿型像素电路中，在发光周期期间，发光控制TFT在线性区中操作，而驱动TFT在饱和区中操作。因此，由于偏置应力，发光控制TFT经受比控制TFT快的劣化。
如果为解决这种问题，省略发光控制TFT，由于发光元件即使在不发光周期期间，也会发光，因此，增加黑亮度，由此降低对比度。
作为与本申请的发明相关的已知现有技术文献，例如，注意到韩国专利申请10-0636483(美国专利7,649,202)。
发明内容
因此，本发明涉及AMOLED显示器的电压补偿型像素电路，该电路基本上避免了由于现有技术的限制和缺陷而引起的一个或多个问题。
本发明的目的是提供AMOLED显示器的电压补偿型像素电路，该电路能补偿负阈值电压和正阈值电压，与驱动TFT的极性无关。
本发明的另一目的是提供AMOLED显示器的电压补偿型像素电路，该电路省略了串联在驱动TFT和发光元件之间的发光TFT，并且能防止发光元件的不必要发光。
本发明的其他优点、目的和特点的一部分在下述说明书中阐述，这些优点、目的和特点的其他部分在阅读本文之后对本领域的技术人员来说是显而易见的，或可以从实施本发明了解到。本发明的目的和其他优点可以通过在文字的说明书和权利要求书及附图中特别指出的结构来实现和获得。
为实现这些目的和其他优点以及根据本发明的目的，如在此具体化和广泛所述，一种用于驱动发光元件的有机发光二极管的电压补偿型像素电路包括：驱动晶体管，串联到在高电势电源线和低电势电源线之间的发光元件，响应提供给第一节点的电压，驱动发光元件；第一程序晶体管，用于响应扫描线的扫描信号，将数据线的数据电压提供给第二节点；第二程序晶体管，用于响应扫描线的扫描信号，将基准电压从基准电压供给线提供给第一节点；合并晶体管，用于响应合并线的合并信号，连接第一节点和第二节点；储能电容器，连接在第三节点和第二节点之间，存储对应于其中阈值电压被补偿的数据电压的电压，其中第三和第二节点在驱动晶体管和发光元件之间；以及第一和第二复位晶体管，用于响应复位线的复位信号，将第一、第二和第三节点的至少两个初始化到初始电压线的初始电压。
像素电路可按照初始化周期、程序周期和发光周期的顺序进行驱动，在初始化周期期间，第一和第二复位晶体管以及合并晶体管可导通，以便将第一、第二和第三节点初始化到初始化电压，在程序周期期间，第一和第二程序晶体管以及驱动晶体管可导通，并且发光元件用作电容器，以便在第三节点中检测驱动晶体管的阈值电压，并且储能电容器存储对应于其中阈值电压被补偿的数据电压的电压，以及在发光周期期间，合并晶体管可导通，以便驱动晶体管响应在储能电容器中存储的电压，控制流入发光元件的电流。
在初始化周期期间，第一复位晶体管可响应复位信号，将第三节点连接到第一和第二节点的一个，第二复位晶体管可响应复位信号，将初始化电压线连接到第二或第三节点的一个，以及合并晶体管可将第一节点连接到第二节点。
初始化电压线可利用前级合并线提供前级合并信号的栅极截止电压作为初始化电压。
扫描信号和合并信号可具有相反极性，并且其中将栅极导通电压提供给扫描信号的周期可短于其中将栅极截止电压提供给合并信号的周期。
像素电路可按初始化周期、程序周期和发光周期的顺序进行驱动，在初始化周期期间，第一和第二复位晶体管可导通，以便将第一和第三节点初始化到初始化电压，第三复位晶体管可响应复位信号将第二节点初始化到高电势电压；在程序周期期间，第一和第二程序晶体管以及驱动晶体管可导通，发光元件用作电容器，以便在第三节点中检测驱动晶体管的阈值电压，并且储能电容器存储对应于其中阈值电压被补偿的数据电压的电压；以及在发光周期期间，合并晶体管可导通，以便驱动晶体管响应在储能电容器中存储的电压，控制流入发光元件的电流。
复位线可利用前级扫描线提供前级扫描信号作为复位信号。
低电势电压可用作基准电压。
在本发明的另一方面中，一种用于驱动发光元件的有机发光二极管的电压补偿型像素电路包括：驱动晶体管，串联到在高电势电源线和低电势电源线之间的发光元件，响应提供给第一节点的电压，驱动发光元件；程序晶体管，用于响应扫描线的扫描信号，将数据线的数据电压提供给第二节点；合并晶体管，用于响应合并线的合并信号，连接第一节点和第二节点；储能电容器，连接在第三节点和第二节点之间，存储对应于其中阈值电压被补偿的数据电压的电压，其中第三和第二节点在驱动晶体管和发光元件之间；第一和第二复位晶体管，用于响应复位线的复位信号，将第一、第二和第三节点的至少两个初始化到初始电压线的初始电压；以及电容器，连接在扫描线和第一节点之间，根据扫描信号的变化，将基准电压提供给第一节点。
负偏压可在初始化周期和程序周期期间施加到发光元件，以便将发光元件用作电容器，以及正偏压可仅在发光周期期间施加到发光元件，以便驱动发光元件。
在程序周期期间，发光元件的电容器可通过驱动晶体管累积电荷，直到第三节点的电势达到对应于基准电压和阈值电压之间的差值的电压，并且储能电容器存储对应于第二和第三节点的电压之间的差值的电压，以及在发光周期期间，驱动晶体管可将与对应于数据电压和基准电压之间的差值的电压(Vdata-Vref)的平方成比例的电流提供给发光元件。
像素电路的晶体管可以是n型晶体管，并在程序周期期间检测正阈值电压或负阈值电压。
像素电路的晶体管可以是p型晶体管，并在程序周期期间检测正阈值电压或负阈值电压。
发光元件的黑亮度可通过调整基准电压来进行控制。
驱动晶体管可总是在饱和区中被驱动。
将理解到本发明的上述一般描述和下述详细描述是示例性和说明性的，意图提供对所要求保护的本发明的进一步的说明。
附图说明
提供本发明的进一步理解和被包含在本申请中并构成说明书一部分的附图示例说明本发明的实施例，以及结合说明书，用来解释本发明的原理。在图中：
图1是根据本发明的第一示例性实施例的AMOLED显示器的像素电路的等效电路图；
图2是图1的像素电路的驱动波形图；
图3是示例说明图1的像素电路在初始化周期期间驱动状态的等效电路图；
图4是示例说明图1的像素电路在程序周期期间驱动状态的等效电路图；
图5是示例说明图1的像素电路在发光周期期间驱动状态的等效电路图；
图6是采用p型TFT的图1的像素电路的等效电路图；
图7是示例说明图6的像素电路的驱动的波形图；
图8是根据本发明的第二示例性实施例的AMOLED显示器的像素电路的等效电路图；
图9是根据本发明的第三示例性实施例的AMOLED显示器的像素电路的等效电路图；
图10是根据本发明的第四示例性实施例的AMOLED显示器的像素电路的等效电路图；
图11是根据本发明的第五示例性实施例的AMOLED显示器的像素电路的等效电路图；
图12是图11的像素电路的驱动波形图；以及
图13是根据本发明的第六示例性实施例的AMOLED显示器的像素电路的等效电路图。
具体实施方式
现在更详细地参考本发明的优选实施例，在附图中示例说明本发明的例子。只要可能，在整个图中，将使用相同的参考数字来表示相同或类似的部件。
图1是根据本发明的第一示例性实施例的AMOLED显示器的像素电路的等效电路图，图2是图1的像素电路的驱动波形图。
图1的像素电路驱动OLED以产生对应于数据电压Vdata的亮度，包括6个n型TFT以及一个储能电容器Cs。多个像素电路构成AMOLED显示器，并且每一像素电路独立地驱动每一OLED。
OLED串联连接到在高电势电源线40和低电势电源线42之间的驱动TFT Td。OLED具有连接到驱动TFT Td的阳极、连接到低电势电源线42的阴极，以及在阴极和阳极之间的发光层。发光层包括顺序沉积在OLED的阴极和阳极之间的电子注入层、电子传输层、有机发光层、空穴传输层和空穴注入层。如果在OLED的阳极和阴极之间提供正偏压，经电子注入层和电子传输层将电子从阴极提供给有机发光层，并且经空穴注入层和空穴传输层将空穴从阳极提供给有机发光层。由于所提供的电子和空穴的复合，有机发光层通过荧光或磷光材料发光而产生与电流密度成比例的亮度。如果将负偏压提供给OLED，OLED则起累积电荷的电容器Coled的作用。
像素电路包括6个n型TFT，6个n型TFT中包括一个驱动TFT Td、两个复位TFT Tres1和Tres2、两个编程TFT(即一个基准TFT Tref和一个数据TFT Tdata)以及用于初始化发光的一个合并TFT Tme。像素电路还包括连接在OLED和数据TFT Tdata之间的一个储能电容器Cs。
像素电路还包括三条控制线，三条控制线中包括用于提供第n(其中n是正整数)扫描信号SSn的第n扫描线30n、用于提供第n合并信号MSn的第n合并线34n以及用于提供第n复位信号RSn的第n复位线36n。可以用是第n扫描线30n的前级扫描线的第(n-1)扫描线30n-1来代替第n复位线36n。第n合并信号MSn具有与第n扫描信号SSn相反的极性。
像素电路包括三条固定电源线，三条固定电源线中包括用于提供高电势电压Vdd的高电势电源线40、用于提供低于高电势电压Vdd的低电势电压Vss的低电势电源线42以及用于提供低于高电势电压Vdd但高于或等于低电势电压Vss的基准电压Vref的基准电压线44。基准电压Vref可以用低电势电压Vss来代替。
像素电路还包括用于提供数据电压Vdata的数据线32以及用于提供初始化电压Vini的初始化线38。由于初始化电压Vini不需要是固定的电压，因此初始化线38可以用是前级合并线的第(n-1)合并线34n-1来代替。初始化电压Vini使用低于低电势电压Vss的电压，例如提供给第(n-1)合并线34n-1的栅极截止电压。
基准TFT Tref具有连接到第n扫描线30n的栅电极、连接到基准电压线44的第一电极，以及连接到第一节点N1的第二电极，第一节点N1与驱动TFT Td的栅电极相连。根据电流方向，基准TFT Tref的第一电极和第二电极对应于源电极或漏电极。基准TFT Tref响应来自第n扫描线30n的扫描信号SSn，在程序周期期间，将基准电压Vref提供给第一节点N1。
数据TFT Tdata具有连接到第n扫描线30n的栅电极、连接到数据线32的第一电极和连接到第二节点N2的第二电极，第二节点N2与储能电容器Cs相连。根据电流方向，数据TFT Tdata的第一电极和第二电极对应于源电极或漏电极。数据TFT Tdata响应来自第n扫描线30n的扫描信号SSn，在程序周期期间，将数据电压Vdata提供给第二节点N2。
合并TFT Tme具有连接到第n合并线34n的栅电极、连接到第一节点N1的第一电极和连接到第二节点N2的第二电极。根据电流方向，合并TFTTme的第一电极和第二电极对应于源电极或漏电极。响应来自第n合并线34n的合并信号MSn，在初始化周期和发光周期期间，合并TFT Tme连接第一节点N1和第二节点N2。
第一复位TFT Tres1具有连接到第n复位线36n的栅电极、连接到与OLED的阳极连接的第三节点N3的第一电极和连接到第一节点N1的第二电极。
第二复位TFT Tres2具有与第n复位线36n相连的栅电极、与初始化线38相连的第一电极和与第三节点N3相连的第二电极。根据电流方向，第一和第二复位TFT Tres1和Tres2的第一电极和第二电极对应于源电极或漏电极。响应第n复位线36n的复位信号RSn，在初始化周期期间，第一和第二复位TFT Tres1和Tres2将节点N1、N2和N3初始化到初始化电压Vini。将第(n-1)扫描线30n-1用作第n复位线36n，可在初始化周期期间响应第(n-1)扫描线30n-1的扫描信号SSn-1切换第一和第二复位TFT Tres1和Tres2。将第(n-1)合并线34n-1用作初始化线38，可在初始化周期期间将提供给第(n-1)合并线34n-1的合并信号MSn-1的栅极截止电压Voff作为初始化电压Vini来提供。
驱动TFT Td具有连接到第一节点N1的栅电极、连接到高电势电源线40的第一电极和连接到与OLED的阳极连接的第三节点N3的第二电极。根据电流方向，驱动TFT Td的第一电极和第二电极对应于源电极或漏电极。驱动TFT Td根据提供给第一节点N1的电压，通过控制从高电势电源线40经第三节点N3流入OLED的电流来驱动OLED。
如图2所示，通过初始化周期、程序周期和发光周期，顺序地驱动上述像素电路。在初始化周期期间，通过有效驱动第一和第二TFT Tres1和Tres2以及合并TFT Tme，将第一、第二和第三节点N1、N2和N3初始化到初始化电压Vini。在程序周期期间，通过有效驱动基准TFT Tref、数据TFT Tdata以及驱动TFT Td，检测驱动TFT Td的阈值电压Vth，并且将对应于其中阈值电压Vth被补偿的数据电压Vdata的电压存储在储能电容器Cs中。在发光周期期间，通过有效驱动合并TFT Tme和驱动TFT Td，驱动TFT Td驱动OLED，以便响应从储能电容器Cs提供的电压发光。
图3、4和5是分别表示图1的像素电路在初始化周期、程序周期和发光周期期间的驱动状态的等效电路图。在下文中，将参考图2至5，详细地描述在初始化周期、程序周期和发光周期期间像素电路20的操作。
由于图1的像素电路由n型TFT组成，因此这些TFT由图2中所示的高状态的栅极高电压Vgh、即栅极导通电压Von导通和启动，而由低状态的栅极低电压Vgl、即栅极截止电压Voff截止。
在图2和3所示的初始化周期期间，第一和第二复位TFT Tres 1和Tres2以及合并TFT Tme导通，将第一至第三节点N1、N2和N3初始化到初始化电压Vini。为此目的，将复位信号RSn的栅极导通电压Von提供给第n复位线36n，将合并信号MSn的栅极导通电压Von提供给第n合并线34n，并且将扫描信号SSn的栅极截止电压Voff提供给第n扫描线。然后，如图3所示，第一复位TFT Tres1、第二复位TFT Tres2和合并TFT Tme响应栅极导通电压Von而导通，基准TFT Tref和数据TFT Tdata响应栅极截止电压Voff而截止，并且驱动TFT Td被提供给第一节点N1的低状态的初始化电压截止。于是，经导通的第一复位TFT Tres1、第二复位TFT Tres2和合并TFT Tme，将提供给初始化线38的初始化电压Vini提供给第一、第二和第三节点N1、N2和N3，以便将第一、第二和第三节点N1、N2和N3初始化到相同的初始化电压Vini。将低于低电势电压Vss的低状态的电压作为初始化电压Vini来提供。例如，可通过将第(n-1)合并线34n-1作为初始化线38，将第(n-1)合并信号MSn-1的栅极截止电压Voff作为初始化电压Vini来提供。结果是在初始化周期期间，将低于低电势电压Vss的初始化电压Vini提供给第三节点N3，由此将负偏压施加到OLED。因此，OLED不发光并且起累积电荷的电容器Coled的作用。可以将在初始化周期期间提供栅极导通电压Von的扫描信号SSn-1的第(n-1)扫描线30n-1作为第n复位线36n。
同时，在初始化周期期间，为防止OLED的不必要发光，如图2所示，将其中把栅极导通电压Von提供给复位线36n的复位信号RSn的有效周期设置成短于其中提供低状态的初始化电压(Vini＝Voff)的周期。即，将其中把栅极导通电压提供给第(n-1)扫描线30n-1的第(n-1)扫描信号SSn-1的有效周期设置成短于其中将栅极截止电压Voff提供给第(n-1)合并线34n-1的合并信号MSn-1的无效周期内的无效周期。
在图2和4所示的程序周期期间，基准TFT Tref、数据TFT Tdata以及驱动TFT Td导通，通过将OLED用作电容器Coled，检测驱动TFT Td的阈值电压Vth，以及将对应于其中阈值电压被补偿的数据电压Vdata的电压存储在储能电容器Cs中。为此，将扫描信号SSn的栅极导通电压提供给第n扫描线30n，将合并信号MSn的栅极截止电压Voff提供给第n合并线34n，以及将复位信号RSn的栅极截止电压Voff提供给第n复位线36n。然后，如图4所示，基准TFT Tref和数据TFT Tdata响应栅极导通电压而导通，驱动TFT Td被提供给第一节点N1的基准电压Vref导通，直到源-漏电流变得足够小，第一和第二复位TFT Tres1和Tres2被栅极截止电压截止。如果通过导通的数据TFT Tdata提供数据电压Vdata，第二节点N2的电压就从初始化电压(Vini＝Voff)改变成数据电压Vdata，并且如以下公式1所示，第三节点N3的电压VN3与第二节点N2的电压的变化(Vdata-Voff)成比例地发生变化。
[公式1]
V N 3 = V ini + ( V data - V ini ) S ( C s C oled + C s )
由于第三节点N3的电压VN3低于低电势电压Vss，OLED因为施加到其上的负偏压而起电容器Coled的作用。起电容器Coled作用的OLED通过驱动TFT Td累积电荷，直到第三节点N3的电势达到通过从基准电压Vref减去驱动TFT Td的阈值电压Vth而获得的值(Vref-Vth)，即，直到驱动TFT Td的源-漏电流Ids变得足够小为止。然后，能在第三节点N3中检测通过从基准电压Vref减去驱动TFT Td的阈值电压Vth而获得的值(Vref-Vth)，即驱动TFT Td的阈值电压Vth。特别地，由于不使用连接驱动TFT Td的栅极和漏极的二极管结构，而是将OLED作为电容器来检测阈值电压Vth，因此能精确地检测负阈值电压和正阈值电压。结果是储能电容器Cs存储了对应于经导通的数据TFT Tdata提供的数据电压Vdata和提供给节点N3的电压(Vref-Vth)之间的差的电压(Vdata-Vref+Vth)。即，储能电容器Cs存储了对应于其中阈值电压Vth被补偿的数据电压的电压(Vdata-Vref+Vth)。
同时，在图2中，将提供给第n扫描线30n的扫描信号SSn的有效周期设置成短于提供给第n合并线34的合并信号MSn的无效周期。可以将在程序周期期间提供栅极截止电压Voff的扫描信号SSn-1的第(n-1)扫描线30n-1用作第n复位线36n。
在图2和5所示的发光周期期间，合并TFT Tme导通，驱动TFT Td驱动OLED，以便响应储能电容器Cs的电压发光。为此，将合并信号MSn的栅极导通电压Von提供给第n合并线34n，将复位信号RSn的栅极截止电压Voff提供给第n复位线36n，并且将扫描信号SSn的栅极截止电压Voff提供给第n扫描线30n。然后，如图5所示，合并TFT Tme响应栅极导通电压Von而导通，连接第一和第二节点N1和N2，第一复位TFT Tres1、第二复位Tres2、基准TFT Tref和数据TFT Tdata响应栅极截止电压Voff而截止。响应经合并TFT Tme提供给节点N1的储能电容器Cs的电压(Vdata-Vref+Vth)，驱动TFT Td通过控制从高电势电压线10提供给OLED的电流Ids驱动OLED来发光。OLED发出与驱动TFT Td的输出电流Ids的强度成比例的光。经由TFT Td提供给OLED的电流Ids可由以下公式2来表示。
[公式2]
I ds = β 2 S ( V gs - V th ) 2 = β 2 S [ ( V data - V ref + V th ) - V th ] 2
= β 2 S ( V data - V ref ) 2
在公式2中，β是由驱动TFT Td的结构(沟道宽度和长度)和物理属性确定的比例系数。参考公式2，由于阈值电压Vth是用于确定驱动TFT Td的输出电流Ids的电压的偏移量，输出电流Ids不受驱动TFT Td的阈值电压Vth影响。此外，由于输出电流Ids与对应于数据电压Vdata和基准电压Vref间的差值的电压Vdata-Vref成比例，可以通过调整基准电压Vref来控制OLED的黑亮度。在发光周期期间，由于驱动TFT Td总是在通过从栅-源电压Vgs减去阈值电压Vth获得的值小于或等于漏-源电压、即Vgs-Vth≤Vds的饱和区中操作，因此由偏置应力引起的驱动TFT Td的劣化非常小。
图6是采用p型TFT的图1的像素电路的等效电路图，以及图7是示例说明图6的像素电路的驱动的波形图。
图1的像素电路仅由n型TFT组成。然而，p型TFT可以应用于像素电路，如图6所示。当将图6的像素电路与图1的像素电路比较时，驱动TFT Td、用于控制驱动TFT Td的第一复位TFT Tres1、第二复位TFT Tres2、合并TFT Tme、基准TFT Tref和数据Tdata由p型TFT组成，OLED具有阳极连接到高电势电源线40和阴极连接到与驱动TFT Td相连的第三节点N3相反的连接结构，并且驱动TFT Td的源电极连接到低电势电源线42。将省略与图1相同的部分的描述。
由于图6的像素电路由p型TFT组成，因此图7中所示的驱动波形具有与图2中所示的n型TFT的驱动波形相反的极性。即，在图7中所示的驱动波形中，将低状态的栅极低电压Vgl用作栅极导通电压，以及将高状态的栅极高电压Vgh用作栅极截止电压。
在图7所示的初始化周期期间，第一复位TFT Tres1、第二复位TFTTres2和合并TFT Tme导通响应第n复位信号RSn和第n合并信号MSn的栅极导通电压Von，将第一、第二和第三节点N1、N2和N3初始化到初始化电压(Vini＝Voff＝Vgh＞Vss)。在这种情况下，OLED不被负偏压驱动，相反而起电容器Coled的作用。
在图7所示的程序周期期间，基准TFT Tref和数据TFT Tdata导通响应第n扫描信号SSn的栅极导通电压，而驱动TFT Td响应基准电压Vref导通直到其源-漏电流变为足够小为止。因此，通过将OLED用作电容器检测了驱动TFT Td的阈值电压Vth，并且储能电容器Cs存储了对应于其中阈值电压Vth被补偿的数据电压Vdata的电压(Vdata-Vref+Vth)。在这种情况下，由于驱动TFT不是其栅极和漏极被连接的二极管结构，因此，能精确地检测p型驱动TFT Td的正阈值电压和负阈值电压。
在图7所示的发光周期期间，合并TFT Tme响应第n合并信号MSn的栅极导通电压Von导通，并且驱动TFT Td响应通过合并TFT Tme从储能电容器Cs提供给节点N2的电压(Vdata-Vref+Vth)来驱动OLED发光。由于驱动TFT Td仅在饱和区中操作，因此由偏置应力引起的驱动TFT Td的劣化非常小。
图8是根据本发明的第二示例性实施例的AMOLED显示器的像素电路的等效电路图。
除第一复位TFT Tres1的第二电极不连接到第一节点N1而是连接到第二节点N2外，根据第二实施例的图8的像素电路与根据第一实施例的图1的像素电路相同，因此，将省略与图1相同的部分的描述。在图8的像素电路中，在初始化周期期间，第一和第二复位TFT Tres 1和Tres2以及合并TFT Tme被复位信号RSn和合并信号MSn的栅极导通电压Von导通，将第一、第二和第三节点N1、N2和N3初始化到初始化电压Vini。
图9是根据本发明的第三示例性实施例的AMOLED显示器的像素电路的等效电路图。
除第一复位TFT Tres1的第二电极不连接到第一节点N1而是连接到第二节点N2外，以及除第二复位TFT Tres2的第二电极不连接到第三节点N3而是第二节点N2外，根据第三实施例的图9的像素电路与根据第一实施例的图1的像素电路相同。因此，将省略与图1相同的部分的描述。在图9的像素电路中，在初始化周期期间，第一和第二复位TFT Tres1和Tres2以及合并TFT Tme被复位信号RSn和合并信号MSn的栅极导通电压Von导通，将第一、第二和第三节点N1、N2和N3初始化到初始化电压Vini。
图10是根据本发明的第四示例性实施例的AMOLED显示器的像素电路的等效电路图。
除第一复位TFT Tres1的第二电极不连接到第一节点N1而是连接到第二节点N2，以及除第二复位TFT Tres2的第二电极不连接到第三节点N3而是连接到第一节点N1外，根据第四实施例的图10的像素电路与根据第一实施例的图1的像素电路相同。因此，将省略与图1相同的部分的描述。在图10的像素电路中，在初始化周期期间，第一和第二复位TFT Tres1和Tres2以及合并TFT Tme被复位信号RSn和合并信号MSn的栅极导通电压Von导通，将第一、第二和第三节点N1、N2和N3初始化到初始化电压Vini。
图11是根据本发明的第五示例性实施例的AMOLED显示器的像素电路的等效电路图，而图12是图11的像素电路的驱动波形图。
除另外包括第三复位TFT Tres3外，根据第五实施例的图10的像素电路与根据第一实施例的图1的像素电路相同，因此，将省略与图1相同的部分的描述。第三复位TFT Tres3具有连接到第n复位线36n的栅电极、连接到高电势电源线40的第一电极以及连接到第二节点N2的第二电极。根据电流方向，第三复位TFT Tres3的第一电极和第二电极对应于源电极或漏电极。响应提供给第n复位线36n的复位信号RSn或提供给第(n-1)扫描线30n-1的扫描信号SSn-1的栅极导通电压Von，在初始化周期期间，第三复位TFT Tres3将第二节点N2初始化到高电势电压Vdd。
当将图2中所示的驱动波形与图12中所示的驱动波形相比时，仅在图2的程序周期期间，提供给第n合并线34n的合并信号MSn施加栅极截止电压Voff，而在图12的初始化周期和程序周期这两个期间，提供给第n合并线34n的合并信号MSn施加栅极截止电压Voff。此外，在图2中，将前级第(n-1)合并信号MSn-1的栅极截止电压Voff用作初始化电压Vini，而在图12中，将初始化电压Vini固定为DC电压。
在图12所示的初始化周期期间，响应提供给第n复位线36n的复位信号RSn或提供给第(n-1)扫描线30n-1的扫描信号SSn-1的栅极导通电压Von，第一和第二复位TFT Tres1和Tres2将第一和第三节点N1和N3初始化到初始化电压Vini。第三复位TFT Tres3将第二节点N2初始化到高电势电压Vdd。响应提供给第n合并线34n的合并信号MSn的栅极截止电压Voff，合并TFT Tme截止。
在图12所示的程序周期期间，基准TFT Tref响应提供给第n扫描线30n的扫描信号SSn的栅极导通电压Von，将基准电压Vref提供给第一节点N1，而数据TFT Tdata将数据电压Vdata提供给第二节点N2。如果通过导通的数据TFT Tdata提供数据电压Vdata，则第二节点N2的电压从高电势电压Vdd改变成数据电压Vdata，并且第三节点N3的电压与第二节点N2的电压的变化Vdata-vdd成比例地发生改变，如由下述公式3所表示。
[公式3]
V N 3 = V ini + ( V data - V dd ) S ( C s C oled + C s )
在这种情况下，由于第三节点N3的电压VN3低于低电势电压Vss，因此起电容器Coled作用的OLED通过驱动TFT Td累积电荷，直到第三节点N3的电势是通过从基准电压Vref减去驱动TFT Td的阈值电压Vth获得的值(Vref-Vth)，即直到驱动TFT Td的输出电流Ids足够小。结果是储能电容器Cs存储了对应于经导通的数据TFT Tdata提供的数据电压Vdata和提供给第三节点N3的电压(Vref-Vth)之间的差的电压(Vdata-Vref+Vth)，由此存储了对应于其中阈值电压Vth被补偿的数据电压Vdata的电压(Vdata-Vref+Vth)。
在图2所示的发光周期期间，合并TFT Tme响应提供给第n合并线34n的合并信号MSn的栅极导通电压而导通。响应通过导通的合并TFT Tme提供给第一节点N1的储能电容器Cs的电压(Vdata-Vref+Vth)，驱动TFTTd控制源-漏电流Ids，由此驱动OLED发光。
图13是根据本发明的第六示例性实施例的AMOLED显示器的像素电路的等效电路图。
除使用电容器Cd来代替基准TFT Tref外，根据第六实施例的图13的像素电路与根据第一实施例的图1的像素电路相同，因此，将省略与图1相同的部分的描述。电容器Cd连接在第n扫描线30n和第一节点N1之间。如果在图2所示的程序周期期间，第n扫描信号SSn从栅极截止电压Voff变化成栅极导通电压Von，则第一节点N1的电压与第n扫描信号的变化的电压和电容器Cd的电容与包括寄生电容的总电容Ctotal的比率Cd/Ctotal的乘积成比例地增长。因此，在程序周期期间，如同图1的基准TFT Tref，电容器Cd将与基准电压Vref类似的电压提供给第一节点N1，以便驱动TFT Td，直到驱动TFT Td的源-漏电流Ids足够小为止，这样就能检测阈值电压Vth。
如上所述，在程序周期期间，根据本发明的AMOLED显示器的电压补偿型像素电路利用OLED作为电容器Coled而不将驱动TFT Td构建为二极管结构就检测了阈值电压Vth。因此，能检测负阈值电压和正阈值电压，与n型TFT和p型TFT无关，于是能在各种电压范围中精确地检测阈值电压Vth。
在初始化周期和程序周期期间，根据本发明的AMOLED显示器的电压补偿型像素电路使用串联在高电势电源线40和低电势电源线42之间的驱动TFT Td和OLED的连接结构，并通过将负偏压施加到OLED而将OLED用作电容器Coled。于是，通过仅在发光周期期间使OLED发光，防止了不必要的亮度，由此能提高对比度。
在发光周期期间，根据本发明的AMOLED显示器的电压补偿型像素电路使驱动TFT Td总是在饱和区中操作，由此，由偏置应力引起的TFT劣化小。
对本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神或范围的情况下，能在本发明中做出各种改进和改变将是显而易见的。因此，期望本发明覆盖本发明的改进和改变，假定它们落在所附权利要求及其等效物的范围内。

Claims (15)

1.一种用于驱动发光元件的有机发光二极管的电压补偿型像素电路，包括：
驱动晶体管，串联到在高电势电源线和低电势电源线之间的发光元件，响应提供给第一节点的电压，驱动发光元件；
第一程序晶体管，用于响应扫描线的扫描信号，将数据线的数据电压提供给第二节点；
第二程序晶体管，用于响应扫描线的扫描信号，将基准电压从基准电压供给线提供给第一节点；
合并晶体管，用于响应合并线的合并信号，连接第一节点和第二节点；
储能电容器，连接在第三节点和第二节点之间，存储对应于其中阈值电压被补偿的数据电压的电压，其中第三和第二节点在驱动晶体管和发光元件之间；以及
第一和第二复位晶体管，用于响应复位线的复位信号，将第一、第二和第三节点的至少两个初始化到初始电压线的初始电压。
2.如权利要求1所述的电压补偿型像素电路，其中所述像素电路按照初始化周期、程序周期和发光周期的顺序进行驱动，
在初始化周期期间，第一和第二复位晶体管以及合并晶体管导通，以便将第一、第二和第三节点初始化到初始化电压，
在程序周期期间，第一和第二程序晶体管和驱动晶体管导通，发光元件用作电容器，以便在第三节点中检测驱动晶体管的阈值电压，并且储能电容器存储对应于其中阈值电压被补偿的数据电压的电压，以及
在发光周期期间，合并晶体管导通，以便驱动晶体管响应在储能电容器中存储的电压，控制流入发光元件的电流。
3.如权利要求2所述的电压补偿型像素电路，其中在初始化周期期间，第一复位晶体管响应复位信号，将第三节点连接到第一和第二节点的一个，第二复位晶体管响应复位信号，将初始化电压线连接到第二或第三节点的一个，以及合并晶体管将第一节点连接到第二节点。
4.如权利要求3所述的电压补偿型像素电路，其中初始化电压线利用前级合并线提供前级合并信号的栅极截止电压作为初始化电压。
5.如权利要求4所述的电压补偿型像素电路，其中扫描信号和合并信号具有相反极性，并且其中将栅极导通电压提供给扫描信号的周期短于其中将栅极截止电压提供给合并信号的周期。
6.如权利要求1所述的电压补偿型像素电路，其中像素电路按初始化周期、程序周期和发光周期的顺序进行驱动，
在初始化周期期间，第一和第二复位晶体管导通，以便将第一和第三节点初始化到初始化电压，第三复位晶体管响应复位信号将第二节点初始化到高电势电压；
在程序周期期间，第一和第二程序晶体管和驱动晶体管导通，发光元件用作电容器，以便在第三节点中检测驱动晶体管的阈值电压，并且储能电容器存储对应于其中阈值电压被补偿的数据电压的电压；以及
在发光周期期间，合并晶体管导通，以便驱动晶体管响应在储能电容器中存储的电压，控制流入发光元件的电流。
7.如权利要求6所述的电压补偿型像素电路，其中复位线利用前级扫描线提供前级扫描信号作为复位信号。
8.如权利要求6所述的电压补偿型像素电路，其中低电势电压用作基准电压。
9.一种用于驱动发光元件的有机发光二极管的电压补偿型像素电路，包括：
驱动晶体管，串联到在高电势电源线和低电势电源线之间的发光元件，响应提供给第一节点的电压，驱动发光元件；
程序晶体管，用于响应扫描线的扫描信号，将数据线的数据电压提供给第二节点；
合并晶体管，用于响应合并线的合并信号，连接第一节点和第二节点；
储能电容器，连接在第三节点和第二节点之间，存储对应于其中阈值电压被补偿的数据电压的电压，其中第三和第二节点在驱动晶体管和发光元件之间；
第一和第二复位晶体管，用于响应复位线的复位信号，将第一、第二和第三节点的至少两个初始化到初始电压线的初始电压；以及
电容器，连接在扫描线和第一节点之间，根据扫描信号的变化，将基准电压提供给第一节点。
10.如权利要求9所述的电压补偿型像素电路，其中负偏压在初始化周期和程序周期期间施加到发光元件，以便将发光元件用作电容器，以及正偏压仅在发光周期期间施加到发光元件，以便驱动发光元件。
11.如权利要求10所述的电压补偿型像素电路，其中在程序周期期间，发光元件的电容器通过驱动晶体管累积电荷，直到第三节点的电势达到对应于基准电压和阈值电压之间的差值的电压，并且储能电容器存储对应于第二和第三节点的电压之间的差值的电压，以及
在发光周期期间，驱动晶体管将与对应于数据电压和基准电压之间的差值的电压(Vdata-Vref)的平方成比例的电流提供给发光元件。
12.如权利要求10所述的电压补偿型像素电路，其中像素电路的晶体管是n型晶体管，并在程序周期期间检测正阈值电压或负阈值电压。
13.如权利要求10所述的电压补偿型像素电路，其中像素电路的晶体管是p型晶体管，并在程序周期期间检测正阈值电压或负阈值电压。
14.如权利要求10所述的电压补偿型像素电路，其中发光元件的黑亮度通过调整基准电压来进行控制。
15.如权利要求10所述的电压补偿型像素电路，其中驱动晶体管总是在饱和区中被驱动。
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