CN105280136B

CN105280136B - 一种amoled像素电路及其驱动方法

Info

Publication number: CN105280136B
Application number: CN201410327145.2A
Authority: CN
Inventors: 何剑; 苏君海; 李建华
Original assignee: Truly Semiconductors Ltd
Current assignee: Truly Semiconductors Ltd
Priority date: 2014-07-10
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2018-11-30
Anticipated expiration: 2034-07-10
Also published as: CN105280136A

Abstract

本发明公开了一种AMOLED像素电路，包括呈n行m列矩阵分布的像素单元电路与AMOLED显示区域外围对应每一行像素单元电路的扫描线处设置的补偿电路，所述的像素单元电路包括第一薄膜晶体管T1、第二薄膜晶体管T2、发光管D与第一电容C1，所述的补偿电路包括第三薄膜晶体管T3、第四薄膜晶体管T4、第五薄膜晶体管T5、第六薄膜晶体管T6与第二电容C2，n、m为自然数，本发明把像素单元电路内部补偿转化为外部补偿的方式，降低了背板制作难度，成功地将AMOLED像素结构所需的（m T+n C）简化为2T+1C，从而使AMOLED实现了高分辨率（＞500ppi），同时采用P‑type薄膜晶体管制作技术，减少MASK数量，降低了背板的制作成本。

Description

一种AMOLED像素电路及其驱动方法

技术领域

本发明涉及AMOLEAD像素驱动电路技术领域，特别是涉及一种AMOLED 像素电路及其驱动方法。

背景技术

OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管) 通过在有机材料中电子空穴的复合过程中发射出的光来显示图像,OLED 显示器是一种新兴的平板显示器件，由于其制备工艺简单、成本低、响应速度快、易于实现彩色显示和大屏幕显示、功耗低、容易实现和集成电路驱动器的匹配、发光亮度高、工作温度适应范围广、体积轻薄且易于实现柔性显示等优点，使其具有广阔的应用前景。OLED 的驱动方式分为被动矩阵驱动( 无源驱动，Passive matrix，PM OLED) 和使用薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT) 的主动矩阵驱动( 有源驱动，Active Matrix，AM OLED)。

一般的像素驱动电路中包括TFT驱动管，其电流的表达式为：

[方程1]I_OLED = (1/2)* μ*Cox*(W/L)*(V_GS - V_{th-driving TFT}) ²

其中μ为载流子迁移率，W/L为晶体管的宽长比，Cox为单位面积的栅极电容；V_GS 为驱动管的栅极和源极之间的压降；V_{th-driving TFT}为驱动TFT的阈值电压。从方程1 可以看出，在上述的AMOLED 像素驱动电路中，电流I_OLED取决于驱动薄膜晶体管的阈值电压V_{th-driving TFT}，因此在驱动晶体管中的阈值电压的变化会导致OLED 元件发光不均匀，影响OLED 显示面板的灰度以及图像质量。

传统的AMOLED 驱动电路包括两个薄膜晶体管(Thin Film Transistor，简称：TFT) 和一个电容，即2T+1C。通常采用低温多晶硅(LowTemperature Poly-silicon，简称：LTPS) 技术制造AMOLED 驱动电路，由于TFT 的阈值电压V_{th-driving TFT}均匀性差并且存在漂移，因此造成流经OLED 驱动电流I_OLED的不均匀。为了解决OLED 驱动电流I_OLED的不均匀的问题，现有改进的技术方案多采用过增加单个像素内部的薄膜晶体管和电容数量，来改善LTPS TFT背板的电学均匀性，即m T + n C结构，如三星电子的6T+2C结构。此方案虽然获得了均匀电学特性的LTPS TFT背板，但由于（子）像素内部电路结构复杂，薄膜晶体管和电容数量较多，需要占用面积较大，即使采用top emission结构，也难以满足高分辨率（>500ppi）显示要求。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提供了第一技术方案：一种AMOLED 像素电路，能够解决LTPS TFT背板的电学均匀性与OLED 元件发光不均匀的问题。

本发明提供了第二技术方案：一种AMOLED 像素电路的驱动方法，通过此方法来减少像素单元内部的薄膜晶体管和电容数量，获得高分辨率的AMOLED。

本发明的第一技术方案具体为：一种AMOLED 像素电路，包括呈n 行m 列矩阵分布的像素单元电路与AMOLED显示区域外围对应每一行像素单元电路的扫描线处设置的补偿电路，所述的像素单元电路包括第一薄膜晶体管T1、第二薄膜晶体管T2、发光管D与第一电容C1，所述的补偿电路包括第三薄膜晶体管T3、第四薄膜晶体管T4、第五薄膜晶体管T5、第六薄膜晶体管T6与第二电容C2，n 、m为自然数，其中，

第二薄膜晶体管T2与第五薄膜晶体管T5的栅极连接Scan1(n)扫描线，第二薄膜晶体管T2的漏极连接数据线Data line，第二薄膜晶体管T2的源极连接第一薄膜晶体管T1的栅极与第一电容C1一端；发光管D正端连接电源，发光管D负端连接第一薄膜晶体管T1的漏极；第一电容C1的另一端与第四薄膜晶体管T4的源极连接第五薄膜晶体管T5的漏极，第一薄膜晶体管T1源极连接第三薄膜晶体管T3的漏极，第三薄膜晶体管T3的源极连接第四薄膜晶体管T4与第六薄膜晶体管T6的漏极，第五薄膜晶体管T5与第六薄膜晶体管T6的源极接地，第三薄膜晶体管T3与第六薄膜晶体管T6的栅极分别连接Scan2(n)与Scan3(n)扫描线，所述第四薄膜晶体管T4的源极与漏极之间并联有第二电容C2且第四薄膜晶体管T4的栅极连接Scan1(n-1)扫描线。

进一步地，所述的发光管D为有机发光二极管。

进一步地，所述的第一薄膜晶体管T1为驱动薄膜晶体管（Driving TFT），第二薄膜晶体管T2、第三薄膜晶体管T3、第四薄膜晶体管T4、第五薄膜晶体管T5与第六薄膜晶体管T6为开关薄膜晶体管（Switching TFT）。

本发明的第二技术方案具体为：一种根据上述任一所述的AMOLED 像素电路的驱动方法，该方法包括：

1）第二电容C2重置；

2）第二电容C2充电；

3）第一电容C1充电；

4）第一电容C1与第二电容C2串联；

5）发光管D发光。

进一步地，所述的第二电容C2重置包括：

将第一薄膜晶体管T1、第四薄膜晶体管T4与第六薄膜晶体管T6导通，将第二薄膜晶体管T2、第三薄膜晶体管T3、第五薄膜晶体管T5断开；

以第（n-1）条扫描线控制第n条扫描线上的第四薄膜晶体管T4。

如上设置电路在做补偿时不会受到上一画面电压的影响，让每次补偿都能以相同状态开发，且重置的动作都会在每一条扫描线信号到达前完成。

进一步地，所述的第二电容C2充电包括：

将第一薄膜晶体管T1、第二薄膜晶体管T2、第三薄膜晶体管T3与第五薄膜晶体管T5导通，将第四薄膜晶体管T4与第六薄膜晶体管T6断开；

数据线Data line输入一固定电压V_low。

进一步地，所述的第一电容C1充电包括：

将第一薄膜晶体管T1、第二薄膜晶体管T2与第五薄膜晶体管T5导通，将第三薄膜晶体管T3、第四薄膜晶体管T4与第六薄膜晶体管T6断开；

数据线Data line输入所需要的灰阶电压。

进一步地，所述的第一电容C1与第二电容C2串联包括:

将第一薄膜晶体管T1与第六薄膜晶体管T6导通, 将第二薄膜晶体管T2、第三薄膜晶体管T3、第四薄膜晶体管T4与第五薄膜晶体管T5断开。

进一步地，所述的发光管D发光包括：

将第一薄膜晶体管T1、第三薄膜晶体管T3与第六薄膜晶体管T6导通, 第二薄膜晶体管T2、第四薄膜晶体管T4、第五薄膜晶体管T5断开。

本发明把像素单元内部补偿转化为外部补偿的方式，降低了背板制作难度，成功地将AMOLED像素结构所需的（m T + n C）简化为2T + 1C，从而使AMOLED实现了高分辨率（＞500ppi），同时采用全P-type薄膜晶体管制作驱动电路，减少MASK数量，降低了背板的制作成本。

附图说明

图1为本发明一种AMOLED 像素电路的电路图；

图2为本发明一种AMOLED 像素电路的时序图；

图3为本发明一种AMOLED 像素电路的的驱动方法中第二电容C2重置工作原理图；

图4为本发明一种AMOLED 像素电路的驱动方法中第二电容C2充电工作原理图；

图5为本发明一种AMOLED 像素电路的驱动方法中第一电容C2充电工作原理图；

图6为本发明一种AMOLED 像素电路的驱动方法中第一电容C1与第二电容C2串联工作原理图；

图7为本发明一种AMOLED 像素电路的的驱动方法中发光管D发光工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明的省略是可以理解的。相同或相似的标号对应相同或相似的部件。

本发明通过在低温多晶硅薄膜晶体管 AMOLED显示区域外围对应每一行像素单元电路的扫描线处制作补偿电路，减少像素单元电路内部的薄膜晶体管和电容数量，采用最简单的2T+1C薄膜晶体管和电容结构，来获得高分辨率的AMOLED，也避免因Driving TFT的阈值电压不均匀性及不稳定性而产生AMOLED发光亮度不均匀现象，同时为了便于低温多晶硅薄膜晶体管制备，减少MASK数量，降低成本，本电路全部采用P-type薄膜晶体管制作技术。

本实施例一种AMOLED 像素电路，如图1电路所示, 包括呈n 行m 列矩阵分布的像素单元电路1与AMOLED显示区域外围对应每一行像素单元电路的扫描线处设置的补偿电路2，所述的像素单元电路1包括第一薄膜晶体管T1、第二薄膜晶体管T2、发光管D与第一电容C1，所述的补偿电路2包括第三薄膜晶体管T3、第四薄膜晶体管T4、第五薄膜晶体管T5、第六薄膜晶体管T6与第二电容C2，n 、m为自然数，其中，

所述的发光管为有机发光二极管，所述的第一薄膜晶体管T1为驱动薄膜晶体管，第二薄膜晶体管T2、第三薄膜晶体管T3、第四薄膜晶体管T4、第五薄膜晶体管T5与第六薄膜晶体管T6为开关薄膜晶体管。

一种根据上述任一所述的AMOLED 像素电路的驱动方法,该方法包括:

步骤1.第二电容C2重置：

如图3，将第一薄膜晶体管T1、第四薄膜晶体管T4与第六薄膜晶体管T6导通（在图3-7中，箭头表示电流导通方向，叉表示元器件断开），将第二薄膜晶体管T2、第三薄膜晶体管T3、第五薄膜晶体管T5断开，使电路在做补偿的时候不会受到上一画面电压的影响；以第（n-1）条扫描线控制第n条扫描线上的第四薄膜晶体管T4，且重置的动作都会在每一条扫描线信号到达前完成，时序图如图2。

步骤2. 第二电容C2充电:

如图4，将第一薄膜晶体管T1、第二薄膜晶体管T2、第三薄膜晶体管T3与第五薄膜晶体管T5导通，将第四薄膜晶体管T4与第六薄膜晶体管T6断开；数据线Data line输入一固定电压V_low。

在这个过程中, 内部像素电路所产生的电流流入外部的第二电容C2，对其进行充电，当外部的第二电容C2不断充电时， B点电位会不断上升，直到B点电位为（V_low -V_{th-driving TFT}），像素内电路无电流产生，停止对外部的第二电容C2的充电,此时，外部的第二电容C2所储存的电压为：

[方程2]V_BA = （V_low - V_{th-driving TFT}）

即第二电容C2完成充电。

步骤3.第一电容C1充电：

如图5，将第一薄膜晶体管T1、第二薄膜晶体管T2与第五薄膜晶体管T5导通，将第三薄膜晶体管T3、第四薄膜晶体管T4与第六薄膜晶体管T6断开；数据线Data line输入所需要的灰阶电压。

由于第三薄膜晶体管T3断开，所以不会有电流通过发光管D，即发光管D不发光，这个阶段的主要目的是让像素内电容C1储存所需显示灰阶对应的V_data值，使C1所储存的电压V_GA = V_data。

步骤4.第一电容C1与第二电容C2串联：

如图6，将第一薄膜晶体管T1与第六薄膜晶体管T6导通, 将第二薄膜晶体管T2、第三薄膜晶体管T3、第四薄膜晶体管T4与第五薄膜晶体管T5断开。

由于第三薄膜晶体管T3断开，此阶段发光管D不会有电流通过。此时，

[方程3]V_GB = （V_GA + V_AB）= （V_data– V_low+ V_{th-driving TFT}）

步骤5.发光管D发光：

如图7，将第一薄膜晶体管T1、第三薄膜晶体管T3与第六薄膜晶体管T6导通, 第二薄膜晶体管T2、第四薄膜晶体管T4、第五薄膜晶体管T5断开。

发光管D位于薄膜晶体管的漏极端，则发光管D自身跨压的变化（由于材料降解等引起）不会引起源极端电位变化，也就不会对流过其电流I_OLED造成影响；利用外部补偿电路储存Driving TFT的阈值电压，避免阈值电压V_{th-driving TFT}的不均匀性及其不稳定性对I_OLED造成影响，此时电路操作类似2T1C结构的操作模式，只是第一电容为C1与第二电容C2串连连接。Driving TFT工作在饱和区，电流由V_data和V_low决定，与V_{th-driving TFT}无关，推理过程如方程4所示：

[方程4]I_OLED = (1/2)* μ*C_ox*(W/L)*(V_GS - V_{th-driving TFT}) ²

=(1/2)* μ*C_ox*(W/L)*(V_G - V_S - V_{th-driving TFT}) ²

= (1/2)* μ*C_ox*(W/L)* (V_GB - V_S - V_{th-driving TFT}) ²

= (1/2)* μ*C_ox*(W/L)* ( V_data– V_low + V_{th-driving TFT} - V_{th-driving TFT}) ²

= (1/2)* μ*C_ox*(W/L)* ( V_data- V_low) ²

由此可知，流过发光管D的电流只与V_data、V_low有关，而与Driving TFT的阈值电压V_{th-driving TFT}无关。

本发明把像素单元电路内部补偿转化为外部补偿的方式，降低了背板制作难度，成功地将AMOLED像素结构所需的（m T + n C）简化为2T + 1C，从而使AMOLED实现了高分辨率（＞500ppi），同时采用P-type薄膜晶体管制作技术，减少MASK数量，降低了背板的制作成本。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。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。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种AMOLED像素电路，其特征在于，包括呈n行m列矩阵分布的像素单元电路与AMOLED显示区域外围对应每一行像素单元电路的扫描线处设置的补偿电路，所述的像素单元电路包括第一薄膜晶体管T1、第二薄膜晶体管T2、发光管D与第一电容C1，所述的补偿电路包括第三薄膜晶体管T3、第四薄膜晶体管T4、第五薄膜晶体管T5、第六薄膜晶体管T6与第二电容C2，n、m为自然数，其中，

第二薄膜晶体管T2与第五薄膜晶体管T5的栅极连接Scan1(n)扫描线，第二薄膜晶体管T2的漏极连接数据线Dataline，第二薄膜晶体管T2的源极连接第一薄膜晶体管T1的栅极与第一电容C1一端；发光管D正端连接电源，发光管D负端连接第一薄膜晶体管T1的漏极；第一电容C1的另一端与第四薄膜晶体管T4的源极连接第五薄膜晶体管T5的漏极，第一薄膜晶体管T1源极连接第三薄膜晶体管T3的漏极，第三薄膜晶体管T3的源极连接第四薄膜晶体管T4与第六薄膜晶体管T6的漏极，第五薄膜晶体管T5与第六薄膜晶体管T6的源极接地，第三薄膜晶体管T3与第六薄膜晶体管T6的栅极分别连接Scan2(n)与Scan3(n)扫描线，所述第四薄膜晶体管T4的源极与漏极之间并联有第二电容C2且第四薄膜晶体管T4的栅极连接Scan1(n-1)扫描线。

2.如权利要求1所述的AMOLED像素电路，其特征在于，所述的发光管D为有机发光二极管。

3.如权利要求1所述的AMOLED像素电路，其特征在于，所述的第一薄膜晶体管T1为驱动薄膜晶体管，所述的第二薄膜晶体管T2、第三薄膜晶体管T3、第四薄膜晶体管T4、第五薄膜晶体管T5与第六薄膜晶体管T6为开关薄膜晶体管。

4.一种根据如权利要求1-3任一所述的AMOLED像素电路的驱动方法,其特征在于，该方法包括:

1）第二电容C2重置，所述的第二电容C2重置包括：

第一薄膜晶体管T1、第四薄膜晶体管T4与第六薄膜晶体管T6导通，第二薄膜晶体管T2、第三薄膜晶体管T3、第五薄膜晶体管T5断开；

以第（n-1）条扫描线控制第n条扫描线上的第四薄膜晶体管T4；

2）第二电容C2充电，所述的第二电容C2充电包括：

第一薄膜晶体管T1、第二薄膜晶体管T2、第三薄膜晶体管T3与第五薄膜晶体管T5导通，第四薄膜晶体管T4与第六薄膜晶体管T6断开；

数据线Dataline输入一固定电压Vlow；

3）第一电容C1充电，所述的第一电容C1充电包括：

第一薄膜晶体管T1、第二薄膜晶体管T2与第五薄膜晶体管T5导通，第三薄膜晶体管T3、第四薄膜晶体管T4与第六薄膜晶体管T6断开；

数据线Dataline输入所需要的灰阶电压；

4）第一电容C1与第二电容C2串联；所述的第一电容C1与第二电容C2串联包括：

第一薄膜晶体管T1与第六薄膜晶体管T6导通,第二薄膜晶体管T2、第三薄膜晶体管T3、第四薄膜晶体管T4与第五薄膜晶体管T5断开；

5）发光管D发光，所述的发光管D发光包括：

第一薄膜晶体管T1、第三薄膜晶体管T3与第六薄膜晶体管T6导通,第二薄膜晶体管T2、第四薄膜晶体管T4、第五薄膜晶体管T5断开。