CN105632408B - 一种oled像素驱动电路及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种OLED像素驱动电路及显示装置，包括第一晶体管(T1)、第二晶体管(T2)、第三晶体管(T3)、第四晶体管(T4)、第五晶体管(T5)、驱动晶体管(DTFT)、存储电容(C1)、发光二极管(D1)、第一电压源(VDD)、第二电压源(VSS)、初始化电源(Vinit)、资料信号线(Data)、第一节点(d)、第二节点(g)、第三节点(s)以及第四节点(a)；并设置有第一选择信号线(S1)、第二发光控制线(S2)、第三发光控制线(S3)，或设置有第一选择信号线(S1)、第二选择信号线(S21)、第三发光控制线(S3)。本发明提供的OLED像素驱动电路及显示装置，有效补偿了阈值电压Vth和电源压降，还能够避免有机发光二极管OLED的有机材料极性化问题，提高显示装置的显示效果及使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及OLED显示技术领域，具体涉及一种OLED像素驱动电路及显示装置。
背景技术
相对于液晶显示装置，有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode,OLED)显示装置具有可自发光、对比度高、反应速度快、可视角广等优点。在有机发光二极管(OLED)显示装置中，有机发光二极管(OLED)的发光亮度依赖于流经的驱动电流，而此驱动电流由像素电路的驱动晶体管依据所接收到的数据电压而产生，所以驱动晶体管的各端点电压准位的正确、稳定与否直接影响显示画面。
传统的2T1C像素电路含有两个薄膜晶体管(TFT)，一个作为驱动晶体管(DTFT)，用于提供驱动电流给有机发光二极管(OLED)，一个起开关作用，将数据信号读入到电容中储存，然而在这个像素电路方案中，驱动晶体管(DTFT)的驱动电流和其阈值电压Vth有关。
由于低温多晶硅(LTPS)工艺不成熟，在面板不同位置上的、期望是一样参数的薄膜晶体管(TFT)制作出来的驱动晶体管(DTFT)的阈值电压Vth也会不同，而且即使各个驱动晶体管(DTFT)的阈值电压Vth能做到相同，在不同的温度环境下，阈值电压Vth也会有统一改变，虽然不存在亮度均匀性问题，但会受到温度的影响，结合这方面来看，阈值电压Vth都是不希望影响到驱动电流的。
一般的像素电路虽然能够补偿阈值电压Vth，可是其电流还和某个提供驱动电流的电源电压有关，而电源电压经过不同的走线，走线流过的电流不一样，引起不同的压降，从而使面板不同位置上的电源电压不一样，引起亮度不均匀的问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种OLED像素驱动电路及显示装置，有效的补偿了阈值电压Vth和电源压降，解决了有机发光二极管OLED发光亮度不均匀问题，还能够避免有机发光二极管OLED长期处于直流偏置发光状态引起有机发光二极管OLED的有机材料极性化问题，有效提高显示装置的显示效果及使用寿命。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：
本发明提供一种OLED像素驱动电路，包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、驱动晶体管、存储电容、发光二极管、第一电压源、第二电压源、初始化电源、资料信号线、第一节点、第二节点、第三节点以及第四节点；并设置有第一选择信号线、第二发光控制线、第三发光控制线，或设置有第一选择信号线、第二选择信号线、第三发光控制线；
所述第一晶体管的第一源极/漏极连接所述初始化电源，栅极连接所述第一选择信号线，第二源极/漏极连接所述第一节点；
所述第二晶体管的第一源极/漏极连接所述初始化电源或所述第一节点，栅极连接所述第一选择信号线，第二源极/漏极连接所述第四节点；
所述第三晶体管的第一源极/漏极连接所述资料信号线，栅极连接所述第一选择信号线，第二源极/漏极连接所述第二节点；
所述第四晶体管的第一源极/漏极连接所述第四节点，栅极连接所述第二发光控制线，第二源极/漏极连接所述第二节点；
或者，所述第三晶体管的栅极连接第二选择信号线(S21)，所述第四晶体管的栅极连接第三发光控制线(S3)；
所述第五晶体管的第一源极/漏极连接所述第一电压源，栅极连接所述第三发光控制线，第二源极/漏极连接所述第三节点；
所述驱动晶体管的第一源极/漏极连接所述第三节点，栅极连接所述第二节点，第二源极/漏极连接所述第一节点；
所述存储电容的两端分别连接第三节点和第四节点；
所述发光二极管的正极连接第一节点，负极连接第二电压源。
进一步地，所述第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、驱动晶体管均为P型或N型薄膜晶体管。
需要说明的是，所述第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、驱动晶体管的第一源极/漏极和第二源极/漏极的制作工艺相同，名称上可互换，其可根据电压的方向在名称上改变。而且，同一像素电路中各个晶体管的类型可以相同，也可以不同，需根据自身阈值电压的特点调整相应的时序高低电平。
本发明还提供一种显示装置，包括多个发光元件，还包括用于驱动所述多个发光元件的前述OLED像素驱动电路。
本发明的有益效果在于：本发明提供的一种OLED像素驱动电路及显示装置既补偿了阈值电压Vth和电源压降，解决亮度不均匀问题，还能够避免有机发光二极管OLED长期处于直流偏置发光状态引起有机发光二极管OLED的有机材料极性化问题，有效提高显示装置的显示效果及使用寿命，本发明不仅功能多，而且电路结构简单，稳定性好，还利于制作高PPI(Pixels Per Inch，表示每英寸所拥有的像素数目)面板，适合大规模生产。
附图说明
图1是本发明一种OLED像素驱动电路及显示装置的第一实施例的结构示意图；
图2是图1中OLED像素驱动电路及显示装置的第一实施例的另一种结构示意图；
图3是图1、2中OLED像素驱动电路及显示装置的驱动时序示意图；
图4是本发明一种OLED像素驱动电路及显示装置的第二实施例的结构示意图；
图5是图4中OLED像素驱动电路及显示装置的驱动时序示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，以P型晶体氧化物半导体场效应管PMOS为例，对本发明的技术方案进行清楚的描述，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，采用N型晶体氧化物半导体场效应管NMOS实现该功能是本领域普通技术人员可在没有作出创造性劳动前提下轻易想到的，因此也属于本专利保护的范围，本发明提供了两种OLED像素驱动电路和显示装置的实施例：
实施例1：
本实施例提供一种OLED像素驱动电路，如图1所示，包括第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4、第五晶体管T5、驱动晶体管DTFT、存储电容C1、发光二极管D1、第一电压源VDD、第二电压源VSS、初始化电源Vinit、资料信号线Data、第一节点d、第二节点g、第三节点s以及第四节点a，并设置有第一选择信号线S1、第二发光控制线S2、第三发光控制线S3。
所述第一晶体管T1的第一源极/漏极连接所述初始化电源Vinit，栅极连接所述第一选择信号线S1，第二源极/漏极连接所述第一节点d；
所述第二晶体管T2的第一源极/漏极连接所述初始化电源Vinit，栅极连接所述第一选择信号线S1，第二源极/漏极连接所述第四节点a；
所述第三晶体管T3的第一源极/漏极连接所述资料信号线Data，栅极连接所述第一选择信号线S1，第二源极/漏极连接所述第二节点g；
所述第四晶体管T4的第一源极/漏极连接所述第四节点a，栅极连接所述第二发光控制线S2，第二源极/漏极连接所述第二节点g；
所述第五晶体管T5的第一源极/漏极连接所述第一电压源VDD，栅极连接所述第三发光控制线S3，第二源极/漏极连接所述第三节点s；
所述驱动晶体管DTFT的第一源极/漏极连接所述第三节点s，栅极连接所述第二节点g，第二源极/漏极连接所述第一节点d；
所述存储电容C1的两端分别连接第三节点s和第四节点a；
所述发光二极管D1的正极连接第一节点d，负极连接第二电压源VSS。
如图2所示，所述第二晶体管T2的第一源极/漏极变为连接所述第一节点d，形成另一种电路实施方案。
图3示出了本实施例的OLED像素驱动电路的驱动时序示意图，即，资料信号线Data，第一选择信号线S1、第二发光控制线S2、第三发光控制线S3的输入信号波形图。
优选的，所述薄膜晶体管均为P型薄膜晶体管。
本实施例还提供一种显示装置，包括多个发光元件，还包括用于驱动所述多个发光元件的前述OLED像素驱动电路。
本实施例的OLED像素驱动电路的工作原理说明如下：
其中初始化电源Vinit、第一电源电压VDD、第二电源电压VSS均是固定的直流电压源，本实施例中满足VDD>VSS>Vinit。
t1阶段：存储电容C1电压初始化以及发光二极管D1反向偏置：
选择信号线S1为低电平，发光控制线S2为高电平，发光控制线S3为低电平，晶体管T1、T2、T3、T5导通，晶体管T4截止，第一节点d电压Vd＝Vinit，发光二极管D1反向偏置；电容两端的电压被初始化，第四节点a电压Va＝Vinit，第三节点s电压Vs＝VDD，同时资料信号线Data端送入和VDD相等的电压，使第二节点g电压Vg＝VDD，驱动晶体管DTFT电流基本消失；
t2阶段：数据资料信号读入以及驱动晶体管DTFT的阈值电压Vth存储；
选择信号线S1为低电平，发光控制线S2为高电平，发光控制线S3为高电平，晶体管T1、T2、T3导通，晶体管T4、T5截止，Va＝Vinit，Vd＝Vinit，发光二极管继续反向偏置，资料信号线Data提供资料数据电压Vdata，使
Vg＝Vdata，Vs便会从VDD放电到Vdata-Vth，此时电容C1两端的电压Vas＝Vinit-(Vdata-Vth)＝Vinit+Vth-Vdata，则数据信号电压Vdata和阈值电压Vth均存储在电容C1了；
t3阶段：驱动晶体管DTFT的阈值电压Vth补偿后驱动发光二极管发光D1；
选择信号线S1为高电平，发光控制线S2为高电平，发光控制线S3为低电平，晶体管T4、T5导通，晶体管T1、T2、T3截止，Vs拉至VDD，电容C1两端的压差不变，即Vgs＝Vas＝Vinit+Vth–Vdata,可算出此时驱动晶体管DTFT的驱动电流为：
其中，μ为沟道的电子迁移率，Cox为驱动晶体管DTFT单位面积的沟道电容，W为驱动晶体管的沟道宽度，L为驱动晶体管的沟道长度。
实施例2：
本实施例提供一种OLED像素驱动电路，如图4所示，包括第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4、第五晶体管T5、驱动晶体管DTFT、存储电容C1、发光二极管D1、第一电压源VDD、第二电压源VSS、初始化电源Vinit、资料信号线Data、第一节点d、第二节点g、第三节点s以及第四节点a，并设置有第一选择信号线S1、第二选择信号线S21、第三发光控制线S3；
所述第一晶体管的第一源极/漏极连接所述初始化电源Vinit，栅极连接所述第一选择信号线S1，第二源极/漏极连接所述第一节点d；
所述第二晶体管的第一源极/漏极连接所述初始化电源Vinit，栅极连接所述第一选择信号线S1，第二源极/漏极连接所述第四节点a；
所述第三晶体管的第一源极/漏极连接所述资料信号线Data，第二选择信号线S21，第二源极/漏极连接所述第二节点g；
所述第四晶体管的第一源极/漏极连接所述第四节点a，栅极连接第三发光控制线S3，第二源极/漏极连接所述第二节点g；
所述第五晶体管的第一源极/漏极连接所述第一电压源VDD，栅极连接所述第三发光控制线S3，第二源极/漏极连接所述第三节点s；
所述驱动晶体管的第一源极/漏极连接所述第三节点s，栅极连接所述第二节点g，第二源极/漏极连接所述第一节点d；
所述存储电容的两端分别连接第三节点s和第四节点a；
所述发光二极管的正极连接第一节点d，负极连接第二电压源VSS。
本实施例中，所述第二晶体管T2的第一源极/漏极也可以变为连接所述第一节点d，形成另一种电路实施方案。
图5示出了本实施例的OLED像素驱动电路的驱动时序示意图，即，资料信号线Data，第一选择信号线S1、第二选择信号线S21、第三发光控制线S3的输入信号波形图。
优选的，所述薄膜晶体管均为P型薄膜晶体管。
本实施例还提供一种显示装置，包括多个发光元件，还包括用于驱动所述多个发光元件的前述OLED像素驱动电路。
本实施例的OLED像素驱动电路的工作原理说明如下：
其中初始化电源Vinit、第一电源电压VDD、第二电源电压VSS均是固定的直流电压源，本实施例中满足VDD>VSS>Vinit。
t1阶段：存储电容C1电压初始化以及发光二极管D1反向偏置；
选择信号线S1为低电平，选择信号线S21为高电平，发光控制线S3为低电平，晶体管T1、T2、T4、T5导通，晶体管T3截止，Vd＝Vinit，发光二极管D1反向偏置；电容C1两端的电压被初始化，Va＝Vg＝Vinit，Vs＝VDD；
t2阶段：数据资料信号读入以及驱动晶体管DTFT的阈值电压Vth存储；
选择信号线S1为低电平，选择信号线S21为低电平，发光控制线S3为高电平，晶体管T1、T2、T3导通，晶体管T4、T5截止，Va＝Vinit，Vd＝Vinit，发光二极管D1继续反向偏置，资料信号线Data提供资料数据电压Vdata，使Vg＝Vdata，Vs便会从VDD放电到Vdata-Vth，此时电容C1两端的电压Vas＝Vinit+Vth-Vdata，则数据信号电压Vdata和阈值电压Vth均存储在电容C1了；
t3阶段：驱动晶体管DTFT的阈值电压Vth补偿后驱动发光二极管发光D1；
选择信号线S1为高电平，选择信号线S21为高电平，发光控制线S3为低电平，晶体管T4、T5导通，晶体管T1、T2、T3截止，Vs拉至VDD，电容C1两端的压差不变，即Vgs＝Vas＝Vinit+Vth–Vdata,可算出此时驱动晶体管DTFT的驱动电流为：
其中，μ为沟道的电子迁移率，Cox为驱动晶体管DTFT单位面积的沟道电容，W为驱动晶体管的沟道宽度，L为驱动晶体管的沟道长度。
从上述实施例的驱动晶体管DTFT的驱动电流Id的计算公式中可以看到，驱动晶体管DTFT的驱动电流Id已经和阈值电压Vth无关，补偿了阈值电压Vth对驱动电流的影响，另外虽然引入了初始化电源Vinit电压，但是初始化电源Vinit电压基本不提供电流，走线压降可以忽略不计，消去了传统电路走线压降带来的影响。而对于发光二极管D1的反向偏置，需要说明的是，发光二极管D1为薄膜型器件，正负极两端存在寄生电容，如果总是处于正向偏置状态，会在该寄生电容两端积累电荷，形成一定的正向压降，从而使发光二极管D1的跨压上升，耗散功率上升，进而影响发光效率。而在上述初始化阶段中，由于初始化电源Vinit的低电平信号能使发光二极管D1反向偏置，因此发光二极管D1正、负极间积累的电荷会被清除，从而保证发光二极管D1具有较长的使用寿命和较好的发光效率。在上述实施例中，所述第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4、第五晶体管T5、驱动晶体管DTFT的第一源极/漏极和第二源极/漏极的制作工艺相同，名称上可互换，其可根据电压的方向在名称上改变。而且，同一像素电路中各个晶体管的类型可以相同，也可以不同，需根据自身阈值电压的特点调整相应的时序高低电平。
如上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种OLED像素驱动电路，其特征在于：包括第一晶体管(T1)、第二晶体管(T2)、第三晶体管(T3)、第四晶体管(T4)、第五晶体管(T5)、驱动晶体管(DTFT)、存储电容(C1)、发光二极管(D1)、第一电压源(VDD)、第二电压源(VSS)、初始化电源(Vinit)、资料信号线(Data)、第一节点(d)、第二节点(g)、第三节点(s)以及第四节点(a)；并设置有第一选择信号线(S1)、第二发光控制线(S2)、第三发光控制线(S3)，或设置有第一选择信号线(S1)、第二选择信号线(S21)、第三发光控制线(S3)；
所述第一晶体管的第一源极/漏极连接所述初始化电源(Vinit)，栅极连接所述第一选择信号线(S1)，第二源极/漏极连接所述第一节点(d)；
所述第二晶体管的第一源极/漏极连接所述初始化电源(Vinit)或所述第一节点(d)，栅极连接所述第一选择信号线(S1)，第二源极/漏极连接所述第四节点a；
所述第三晶体管的第一源极/漏极连接所述资料信号线(Data)，栅极连接所述第一选择信号线(S1)，第二源极/漏极连接所述第二节点(g)；
所述第四晶体管的第一源极/漏极连接所述第四节点(a)，栅极连接所述第二发光控制线(S2)，第二源极/漏极连接所述第二节点(g)；
或者，所述第三晶体管的栅极连接第二选择信号线(S21)，所述第四晶体管的栅极连接第三发光控制线(S3)；
所述第五晶体管的第一源极/漏极连接所述第一电压源(VDD)，栅极连接所述第三发光控制线(S3)，第二源极/漏极连接所述第三节点(s)；
所述驱动晶体管的第一源极/漏极连接所述第三节点(s)，栅极连接所述第二节点(g)，第二源极/漏极连接所述第一节点(d)；
所述存储电容的两端分别连接第三节点(s)和第四节点(a)；
所述发光二极管的正极连接第一节点(d)，负极连接第二电压源(VSS)。
2.根据权利要求1所述的OLED像素驱动电路，其特征在于：
所述第一晶体管(T1)、第二晶体管(T2)、第三晶体管(T3)、第四晶体管(T4)、第五晶体管(T5)、驱动晶体管(DTFT)均为P型或N型薄膜晶体管。
3.一种显示装置，包括多个发光元件，其特征在于：还包括用于对所述发光元件进行驱动的如前述权利要求1-2之一所述的OLED像素驱动电路。
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