CN113066426B - 电致发光显示装置 - Google Patents

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Abstract

公开一种电致发光显示装置，具有多个像素。每个像素包括：驱动晶体管，具有连接至第一节点的栅极、连接至第三节点的源极和连接至第四节点的漏极，其中在向所述第三节点施加高电平源电压时，产生对应于数据电压的像素电流；发光元件，连接在第四节点和低电平源电压的输入端子之间；内部补偿器，包括：连接在第一和第二节点之间的第一电容器；和连接在第二节点和高电平源电压的输入端子之间的第二电容器，根据多个开关晶体管在初始化时段、数据写入时段和发光时段的操作来控制第一至第四节点的电压；刷新晶体管，在位于初始化时段之前的刷新时段中，根据比第一扫描信号的相位领先的第四扫描信号，将高电平源电压施加给第二节点。

Description

电致发光显示装置
本申请要求享有于2019年12月30日提交的韩国专利申请No.10-2019-0177676的优先权，通过引用将该专利申请并入本申请，如同在本申请中被完全描述一样。
技术领域
本发明涉及一种电致发光显示装置。
背景技术
发光显示装置按照其发光材料分类为无机发光显示装置和电致发光显示装置。这种电致发光显示装置的每个像素包括用于以自发光方式发光的发光元件，并且通过根据图像数据的灰度级控制发光元件的发光量来调节亮度。每个像素的像素电路可包括：用于向发光元件提供像素电流的驱动晶体管；以及至少一个开关晶体管和电容器，用于对驱动晶体管的栅极-源极电压进行编程。开关晶体管、电容器等可被设计为具有能够补偿驱动晶体管的阈值电压变化的连接结构，由此可用作补偿电路。
根据驱动晶体管中的阈值电压和栅极-源极电压，确定驱动晶体管中产生的像素电流。为了获得这种电致发光显示装置中的期望亮度，首先，应当在写入数据电压之前，使得要被写入数据电压的像素电路的节点充分初始化。第二，应当优化设计补偿电路，以防止驱动晶体管的阈值电压变化影响像素电路。第三，即使在发光元件的发光期间，也应当将驱动晶体管的栅极电压持续保持在编程电压。
发明内容
因此，本发明旨在提出一种基本上避免了由于相关技术的限制和缺点导致的一个或多个问题的电致发光显示装置。
本发明的实施方式提供一种电致发光显示装置，不仅能够在写入数据电压之前，使得要被写入数据电压的像素电路的节点充分初始化，而且能够补偿驱动晶体管的阈值电压变化。
此外，本发明的实施方式提供一种电致发光显示装置，即使在发光元件的发光期间，也能够将驱动晶体管的栅极电压持续保持在编程电压。
本发明的附加优点、目的和特征的一部分将在下面的描述中阐述，一部分对于所属领域普通技术人员来说在查阅以下内容后将变得显而易见，或者可从本发明的实践而习得。本发明的目的和其他优点可通过书面描述和权利要求书以及附图中具体指出的结构实现及获得。
为了实现这些目的和其他优点且根据本发明的意图，如在此具体化和广义描述的，一种电致发光显示装置具有多个像素，其中每个像素包括：驱动晶体管，所述驱动晶体管具有连接至第一节点的栅极、连接至第三节点的源极和连接至第四节点的漏极，其中在向所述第三节点施加高电平源电压时，所述驱动晶体管产生对应于数据电压的像素电流；发光元件，所述发光元件连接在所述第四节点和低电平源电压的输入端子之间；内部补偿器，所述内部补偿器包括：连接在所述第一节点和第二节点之间的第一电容器；和连接在所述第二节点和所述高电平源电压的输入端子之间的第二电容器，所述内部补偿器根据多个开关晶体管在初始化时段、数据写入时段和发光时段的操作来控制所述第一节点、所述第二节点、所述第三节点和所述第四节点的电压，其中基于第一扫描信号、与所述第一扫描信号的相位相反的第二扫描信号、比所述第一扫描信号的相位滞后的第三扫描信号以及发光信号来依次设置所述初始化时段、所述数据写入时段和所述发光时段；以及刷新晶体管，所述刷新晶体管用于在位于所述初始化时段之前的刷新时段中，根据比所述第一扫描信号的相位领先的第四扫描信号，将所述高电平源电压施加给所述第二节点。
将理解，本发明的上面的大致描述和下文的具体描述都是示例性的和解释性的，旨在对要求保护的本发明提供进一步解释。
附图说明
包括附图以提供对本发明的进一步的理解，附图被并入并构成本申请的一部分；附图示出本发明的实施方式并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是示出根据本发明示例性实施方式的电致发光显示装置的框图；
图2示出了图1的电致发光显示装置执行低刷新率(LRR)驱动(或低速驱动)的状态；
图3是图1的电致发光显示装置中包括的一个像素的等效电路图；
图4示出了解释时段P1中的每个像素的操作的图；
图5示出了解释时段P2中的每个像素的操作的图；
图6示出了解释时段P3中的每个像素的操作的图；
图7示出了解释时段P4中的每个像素的操作的图；
图8示出了解释时段P6中的每个像素的操作的图；
图9是示出时段P1至P6中的第一至第四节点的电压变化的图；
图10至12分别示出了在图1的电致发光显示装置中包括的像素的其他实施方式。
具体实施方式
以下，将参照附图详细描述本发明的优选实施方式。在整个说明书中，相同的附图标记基本指代相同的组成元素。在描述本发明时，如果对与本发明的内容关联的公知技术的具体描述被判断为会模糊本发明内容的理解，则将省略详细描述。
在电致发光显示装置中的像素电路和栅极驱动电路的每一个可包括至少一个N沟道晶体管(NMOS)或P沟道晶体管(PMOS)。这种晶体管是包括栅极、源极和漏极的三电极元件。源极是用于向晶体管提供载流子的电极。在晶体管内，载流子开始从源极流动。漏极是用于将载流子从晶体管向外迁移的电极。载流子在晶体管中从源极流向漏极。在N沟道晶体管中，载流子是电子，因此源极电压低于漏极电压，以便使电子能够从源极流到漏极。在N型晶体管中，电流从漏极流到源极。另一方面，在P型晶体管中，载流子是空穴，因此源极电压高于漏极电极，以便使空穴能够从源极流到漏极。在P型晶体管中，因为空穴从源极流到漏极，所以电流从源极流到漏极。在此，应注意：这种晶体管的源极和漏极不是固定的。例如，源极和漏极根据被施加的电压可彼此互换。因此，本发明不限制晶体管的源极和漏极。相应地，在下文描述中，晶体管的源极和漏极被称为“第一电极”和“第二电极”。
施加至每个像素的扫描信号(或栅极信号)在栅极导通电压(gate-on voltage)和栅极截止电压(gate-off voltage)之间摆动。栅极导通电压被设置为高于像素中的晶体管的阈值电压的电压，栅极截止电压被设置为低于晶体管的阈值电压的电压。晶体管响应于栅极导通电压导通，并且响应于栅极截止电压截止。在N沟道晶体管中，栅极导通电压可以是栅极高电压VGH，栅极截止电压可以是栅极低电压VGL。在P沟道晶体管中，栅极导通电压可以是栅极低电压VGL，栅极截止电压可以是栅极高电压VHG。
电致发光显示装置的每个像素包括发光元件和驱动元件，驱动元件用于根据其栅极-源极电压来产生像素电流，由此驱动发光元件。发光元件包括阳极、阴极和形成在阳极与阴极之间的有机化合物层。有机化合物层包括空穴注入层HIL、空穴传输层HTL、发光层EML、电子传输层ETL和电子注入层EIL，但不限于此。当像素电流在发光元件中流动时，穿过空穴传输层HTL的空穴和穿过电子传输层ETL的电子迁移到发光层EML，因此产生激子。结果，发光层EML产生可见光。
驱动元件可实现为诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)之类的晶体管。像素中的驱动晶体管的电特性(例如阈值电压)应当在像素之间是一致的。但是，由于工艺偏差和元件特性偏差，这种电特性在像素之间可能不同。此外，这种电特性可随着显示器驱动时间的流逝而变化。为了补偿驱动晶体管的这种电特性偏差，可对电致发光显示装置应用内部补偿方法。根据内部补偿方法，在像素电路中包括补偿器以防止驱动晶体管的电特性变化影响像素电路。
近来，增加了很多尝试以将电致发光显示装置中的像素电路中包括的一部分晶体管实现为氧化物晶体管。在这种氧化物晶体管中，代替多晶硅，使用氧化物，即，通过铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)和氧(O)的组合产生的氧化物，称为IGZO。
这种氧化物晶体管具有如下优点：尽管氧化物晶体管显示出比低温多晶硅(下文称为“LTPS”)晶体管低的电子迁移率，但是氧化物晶体管显示出比非晶硅晶体管高十倍或更高的电子迁移率。此外，氧化物晶体管还具有如下优点：尽管其制造成本高于非晶硅晶体管，但是其制造成本显著低于LTPS晶体管。此外，由于氧化物晶体管的制造工艺类似于非晶硅晶体管的制造工艺，所以可采用现有的设备，因此氧化物晶体管具有高效的优点。尤其是，由于氧化物晶体管的截止电流较低，所以氧化物晶体管还具有如下优点：当以低速驱动氧化物晶体管以使其截止时间相对较长时，可实现高驱动稳定性和高可靠性。因此，这种氧化物晶体管可应用于需要高分辨率和低电力驱动的大尺寸液晶显示装置、或者不可能采用LTPS工艺来获得期望屏幕尺寸的有机发光二极管(OLED)TV。
图1是示出根据本发明示例性实施方式的电致发光显示装置的框图。图2示出了图1的电致发光显示装置执行低刷新率(LRR)驱动(或低速驱动)的状态。
参照图1，根据示例性实施方式的电致发光显示装置可包括：显示面板10、时序控制器11、数据驱动电路12、栅极驱动电路13和电源电路16。时序控制器11、数据驱动电路12和电源电路16可完全或部分地集成到驱动器集成电路中。
沿列方向(或垂直方向)延伸的多条数据线14和沿行方向(或水平方向)延伸的多条栅极线15在呈现输入图像的显示面板10的屏幕上彼此交叉。像素PXL以矩阵形式设置在各个交叉区域中，由此形成像素阵列。
每条栅极线15可包括：两条或更多条扫描线，用于将适用于分别施加提供给每条数据线14的数据电压以及提供给初始化电压线的初始化电压的两个或更多个扫描信号提供给相应的像素PXL；发光线，用于提供适用于实现相应像素PXL的发光的发光信号；等等。
显示面板10可进一步包括：第一电源线，用于将高电平源电压ELVDD提供给像素PXL；第二电源线，用于将低电平源电压ELVSS提供给像素PXL；以及初始化电压线，用于提供适用于将像素PXL的像素电路初始化的初始化电压Vint。第一电源线、第二电源线和初始化电压线连接至电源电路16。第二电源线可形成为覆盖多个像素PXL的透明电极的形式。
触摸感测器可设置在显示面板10的像素阵列上。可使用单独的触摸感测器感测触摸输入，或者可通过像素PXL感测触摸输入。触摸感测器可以按照外置型(on-cell type)或附加型(add-on type)实现为位于显示面板10的屏幕上的触摸感测器，或者可以按照集成型(in-cell type)实现为内置在像素阵列中的触摸感测器。
设置在像素阵列中的相同水平行上的每个像素PXL连接至一条数据线14以及一条或至少两条栅极线15，由此像素PXL形成像素行(pixel line)。每个像素PXL响应于经由相应栅极线15施加的扫描信号和发光信号，电连接至相应数据线14和初始化电压线，由此接收数据电压或初始化电压Vint。因此，每个像素PXL通过对应于数据电压的像素电流来驱动发光元件发光。位于相同像素行上的像素PXL根据经由相同栅极线15施加的扫描信号和发光信号同时操作。
可通过包括红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素的三个子像素，或者包括红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和白色子像素的四个子像素，构成一个像素单元，但不限于此。每个子像素可实现为包括补偿器的像素电路。在下文描述中，“像素”是指“子像素”。
每个像素PXL可从电源电路16接收高电平源电压ELVDD、初始化电压Vint和低电平源电压ELVSS，并且可包括驱动晶体管、发光元件和内部补偿器。可通过多个开关晶体管和至少一个电容器构成内部补偿器，如稍后将描述的图3的情形所示。
时序控制器11将从外部主机系统(未示出)发送的图像数据DATA提供给数据驱动电路12。时序控制器11从主机系统接收诸如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号DE和点时钟DCLK之类的时序信号，并且由此产生适用于控制数据驱动电路12和栅极驱动电路13的操作时序的控制信号。控制信号包括适用于控制栅极驱动电路13的操作时序的栅极时序控制信号GCS和适用于控制数据驱动电路12的操作时序的数据时序控制信号DCS。
数据驱动电路12基于数据控制信号DCS采样并锁存从时序控制器11输入的数字图像数据DATA，由此将数字图像数据DATA改变为并行数据(parallel data)。随后，数据驱动电路12按照伽马基准电压通过数模转换器(下文称为“DAC”)将并行数据转换为模拟数据电压，并分别经由输出通道和数据线14将数据电压提供给像素PXL。每个数据电压可以是与由相应一个像素PXL表示的灰度级对应的值。数据驱动电路12可通过多个驱动器集成电路来构成。
数据驱动电路12可包括移位寄存器、锁存器、电平移位器、DAC和缓存器。移位寄存器对从时序控制器11输入的时钟进行移位，由此依次输入用于采样的时钟。锁存器按照从移位寄存器依次输入的采样时钟来采样并锁存数字图像数据，并同时输出所有采样的像素数据。电平移位器将从锁存器输入的像素数据的电压移位到DAC的输入电压范围内。DAC将从电平移位器接收的像素数据转换为数据电压，然后经由缓存器将数据电压提供给数据线14。
栅极驱动电路13基于栅极控制信号GCS产生扫描信号和发光信号。在这种情形下，栅极驱动电路13在有效时段(active period)中按照行顺序方式(row sequentialmanner)产生扫描信号和发光信号，然后将扫描信号和发光信号依次施加给连接至相应像素行的栅极线15。每条栅极线15的具体扫描信号与提供给数据线14的数据电压的时序同步。扫描信号和发光信号在栅极导通电压和栅极截止电压之间摆动。
栅极驱动电路13可通过多个栅极驱动器集成电路来构成，每个栅极驱动器集成电路包括：移位寄存器；电平移位器，用于将来自移位寄存器的输出信号转换为具有适用于像素的TFT驱动的摆动宽度的信号；输出缓存器；等等。可选地，栅极驱动电路13可以按照面板内栅极驱动器IC(GIP)的方式直接形成在显示面板10的下基板处。当栅极驱动电路13是GIP型时，电平移位器可安装在印刷电路板(PCB)上，移位寄存器可形成在显示面板10的下基板上。
电源电路16使用DC-DC转换器来调节从主机系统提供的DC输入电压，由此产生操作数据驱动电路12和栅极驱动电路13所需的栅极导通电压VGH、栅极截止电压VGL等。电源电路16还产生驱动像素阵列所需的高电平源电压ELVDD、初始化电压Vint和低电平源电压ELVSS。
主机系统可以是移动电器、可穿戴电器、虚拟/增强现实电器等中的应用处理器(AP)。另一方面，主机系统可以是电视系统、机顶盒、导航系统、个人电脑、家庭影院系统等中的主板。当然，本发明的实施方式不限于上述条件。
图2示出了图1的电致发光显示装置执行低刷新率(LRR)驱动(或低速驱动)的状态。
参照图2，根据示例性实施方式的电致发光显示装置可采用LRR驱动，以降低功耗。与图2的(A)示出的60Hz驱动相比，图2的(B)中示出的LRR驱动减少了写入数据电压的图像帧的数量。在60Hz驱动中，每秒再现60个图像帧。对于全部60个图像帧执行数据电压写入操作。另一方面，在LRR驱动中，仅对于60个图像帧的一部分执行数据电压写入操作。在LRR驱动中，在每个其余的图像帧中，在先前图像帧中写入的数据电压被保持(固定)。换句话说，数据驱动电路12和栅极驱动电路13的输出操作在其余图像帧停止，由此具有降低功耗的效果。优选地，在存在将数据电压写入到像素中的第一图像帧和第二图像帧时，在第一图像帧和第二图像帧之间可设置用于保持写入在第一图像帧中的数据电压的多个第三图像帧。LRR驱动可应用于静止图像或者显示图像变化的运动图像，其中的数据电压更新时段可长于60Hz驱动的情形。因此，在像素电路中，相比60Hz驱动，在LRR驱动时的驱动晶体管的栅极-源极电压被保持的时间更长。在LRR驱动中，需要将驱动晶体管的栅极-源极电压保持期望时间。为此，优选地，直接/间接连接至驱动晶体管的栅极的开关晶体管分别被实现为显示卓越的截止特性的氧化物晶体管。同时，可根据输入图像的特性，将60Hz驱动和LRR驱动选择性地应用于示例性实施方式。
图3是图1的电致发光显示装置中包括的一个像素的等效电路图。在下文描述中，晶体管的第一电极可以是源极和漏极的其中之一，晶体管的第二电极可以是源极和漏极的另一个。
参照图3，像素的像素电路连接至数据线14、第一扫描线A、第二扫描线B、第三扫描线C、第四扫描线E和发光线D。像素电路从数据线14接收数据电压Vdata，从第一扫描线A接收第一扫描信号SN(n-2)，从第二扫描线B接收第二扫描信号SP(n-2)，从第三扫描线C接收第三扫描信号SN(n)，从第四扫描线E接收第四扫描信号SN(n-4)，并且从发光线D接收发光信号EM。第一扫描信号SN(n-2)和第二扫描信号SP(n-2)具有相反的相位。第三扫描信号SN(n)具有比第一扫描信号SN(n-2)的相位滞后的相位。第四扫描信号SN(n-4)具有比第一扫描信号SN(n-2)的相位领先的相位。
参照图3，像素电路可包括驱动晶体管DT、发光元件EL、内部补偿器和刷新晶体管T6。
驱动晶体管DT适用于产生使发光元件EL能够根据数据电压Vdata而发光的像素电流。驱动晶体管DT在其第一电极连接至第三节点N3，同时在其第二电极连接至第四节点N4。驱动晶体管DT的栅极连接至第一节点N1。
发光元件EL包括连接至第四节点N4的阳极、连接至低电平源电压ELVSS的输入端子的阴极、以及设置在阳极和阴极之间的发光层。发光元件EL可实现为包括有机发光层的有机发光二极管或者包括无机发光层的无机发光二极管。
内部补偿器适用于补偿驱动晶体管DT的阈值电压。内部补偿器可由五个开关晶体管T1至T5以及两个电容器Cst1和Cst2构成。在这种情形下，开关晶体管T1至T5的至少一部分可由氧化物晶体管构成。
内部补偿器包括：连接在第一节点N1和第二节点N2之间的第一电容器Cst1；以及连接在第二节点N2和高电平源电压ELVDD的输入端子之间的第二电容器Cst2。内部补偿器用于：根据多个晶体管在初始化时段P2、数据写入时段P4和发光时段P6中的操作，控制第一至第四节点N1、N2、N3和N4的电压，由此在发光时段P6中将驱动晶体管DT的阈值电压反映在驱动晶体管DT的栅极-源极电压中，其中基于第一扫描信号SN(n-2)、与第一扫描信号SN(n-2)的相位相反的第二扫描信号SP(n-2)、比第一扫描信号SN(n-2)的相位滞后的第三扫描信号SN(n)和发光信号EM来依次设置初始化时段P2、数据写入时段P4和发光时段P6。当驱动晶体管DT的阈值电压在发光时段P6中反映在驱动晶体管DT的栅极-源极电压中时，流经驱动晶体管DT的像素电流基本不受驱动晶体管DT的阈值电压变化的影响。由此，驱动晶体管DT的阈值电压变化在像素内得到补偿。
第一开关晶体管T1适用于将驱动晶体管DT的阈值电压施加至第二节点N2。第一开关晶体管T1中的第一电极和第二电极的其中之一连接至第二节点N2，第一电极和第二电极的另一个连接至第三节点N3。第一开关晶体管T1的栅极连接至第一扫描线A1，以接收第一扫描信号SN(n-2)。
第二开关晶体管T2适用于将数据线14的数据电压Vdata提供给第二节点N2。第二开关晶体管T2的第一电极和第二电极的其中之一连接至数据线14，第一电极和第二电极的另一个连接至第二节点N2。第二开关晶体管T2的栅极连接至第三扫描线C，以接收第三扫描信号SN(n)。
第三开关晶体管T3适用于将初始化电压Vint提供给驱动晶体管DT的栅极，即，第一节点N1。第三开关晶体管T3的第一电极和第二电极的其中之一连接至初始化电压Vint的输入端子，第一电极和第二电极的另一个连接至第一节点N1。第三开关晶体管T3的栅极连接至第一扫描线A，以接收第一扫描信号SN(n-2)。
第四开关晶体管T4适用于控制OLED，即，发光元件EL的发光。第四开关晶体管T4的第一电极和第二电极的其中之一连接至高电平源电压ELVDD的输入端子，第一电极和第二电极的另一个连接至第三节点N3。第四开关晶体管T4的栅极连接至发光线D，以接收发光信号EM。
第五开关晶体管T5适用于将初始化电压Vint提供给发光元件EL的阳极。第五开关晶体管T5的第一电极和第二电极的其中之一连接至发光元件EL的阳极，第一电极和第二电极的另一个连接至初始化电压Vint的输入端子。第五开关晶体管T5的栅极连接至第二扫描线B，以接收第二扫描信号SP(n-2)。
第一存储电容器Cst1连接在第一节点N1和第二节点N2之间，以在初始化时段(图6中的P3)中存储驱动晶体管DT的阈值电压。
第二存储电容器Cst2用于在数据写入时段(图7中的P4)中存储数据电压Vdata。第二存储电容器Cst2的第一电极和第二电极的其中之一连接至第二节点N2，第一电极和第二电极的另一个连接至高电平源电压ELVDD的输入端子。
通过在发光时段中驱动晶体管DT的栅极-源极电压，即，第一节点N1和第三节点N3的电压，确定流经驱动晶体管DT的像素电流。在发光时段中，第三节点N3的电压固定为高电平源电压ELVDD，但是第一节点N1的电压受到第三开关晶体管T3的截止特性的影响。这是因为：由于第三开关晶体管T3在发光时段中处于截止状态OFF，所以第一节点N1处于浮置状态。因此，优选地，第三开关晶体管T3被实现为具有卓越的截止特性(即，低截止电流)的N型氧化物晶体管。此外，还优选地，在发光时段中保持在截止状态OFF的第一开关晶体管T1和第二开关晶体管T2被实现为具有卓越的截止特性(即，低截止电流)的N型氧化物晶体管，因为第一开关晶体管T1和第二开关晶体管T2由于经由第一存储电容器Cst1的耦合作用，可对第一节点N1的电压具有影响。同时优选地，驱动晶体管DT被实现为具有卓越的电子迁移率的P型低温多晶硅(LTPS)晶体管，因为驱动晶体管DT产生像素电流。类似地，第四开关晶体管T4和第五开关晶体管T5可被实现为P型LTPS晶体管。在P沟道晶体管中，用于导通晶体管的栅极导通电压是栅极低电压VGL，用于使晶体管截止的栅极截止电压是栅极高电压VGH。在N沟道晶体管中，用于导通晶体管的栅极导通电压是栅极高电压VGH，用于使晶体管截止的栅极截止电压是栅极低电压VGL。
在位于初始化时段之前的刷新时段(图5中的P2)中，刷新晶体管T6将高电平源电压ELVDD施加至第二节点N2，由此将第二节点N2中充入的先前帧(previous frame)的数据电压刷新为高电平源电压ELVDD。随着显示面板的面积和分辨率增大，分配给初始化时段和数据写入时段的时间减少。在这种情形下，在先前帧的数据电压相对较低的像素中，第二节点N2的电位可在较短的初始化时段中从数据电压降低为预定电压Vint-Vth。但是，在先前帧的数据电压相对较高的像素中可不会实现这种操作。因此，在像素中，紧接在初始化之后的每个第二节点N2的电压可根据先前帧的数据电压电平而变化。当像素之间存在初始化偏差时，像素的阈值电压补偿程度可不同，因此可能难以实现画面质量的提高。刷新晶体管T6适用于解决这种问题。在所有像素中，刷新晶体管T6用于将第二节点N2的电位统一为高电平源电压ELVDD。
刷新晶体管T6的栅极连接至第四扫描线E，以接收第四扫描信号SN(n-4)。刷新晶体管T6的第一电极和第二电极的其中之一连接至高电平源电压ELVDD的输入端子，第一电极和第二电极的另一个连接至第二节点N2。刷新晶体管T6仅在刷新时段P2中保持在导通状态ON，而在其余时段中保持在截止状态OFF。由于刷新晶体管T6在初始化时段P3中保持在截止状态OFF，所以优选地，刷新晶体管也被实现为N型氧化物晶体管，用于在初始化时段P3期间稳定地保持第二节点N2的电位。
图4示出了解释时段P1中的每个像素的操作的图。图5示出了解释时段P2中的每个像素的操作的图。图6示出了解释时段P3中的每个像素的操作的图。图7示出了解释时段P4中的每个像素的操作的图。图8示出了解释时段P6中的每个像素的操作的图。图9是示出时段P1至P6中的第一至第四节点的电压变化的图。
在图4至图9中，P1表示第一保持时段，P2表示刷新时段，P3表示初始化时段，P4表示数据写入时段，P5表示第二保持时段，P6表示发光时段。第三扫描信号SN(n)是用于将数据电压Vdata提供给当前像素行(第n水平行)的各个像素的控制信号。第一扫描信号SN(n-2)是用于将数据电压Vdata提供给位于比当前像素行领先(preceding)两个像素行的像素行的各个像素(即第n-2水平行的各个像素)的控制信号。第一扫描信号SN(n-2)也是用于将初始化电压Vint提供给当前像素行(第n像素行)的像素的控制信号。第二扫描信号SP(n-2)是用于在向当前像素行施加数据电压之前，将发光元件EL的阳极初始化的控制信号。第二扫描信号SP(n-2)以与第一扫描信号SN(n-2)相同的时序提供，同时具有与第一扫描信号SN(n-2)相反的相位。第四扫描信号SN(n-4)是用于将数据电压Vdata提供给比当前像素行领先四个像素行的像素行的各个像素(即，第n-4水平行的各个像素)的控制信号。第四扫描信号SN(n-4)也是用于将高电平源电压ELVDD提供给当前像素行(第n水平行)的像素以用于刷新的控制信号。
如图4和图9所示，在第一时段P1中，所有的第一扫描信号SN(n-2)、第二扫描信号SP(n-2)、第三扫描信号SN(n)、第四扫描信号SN(n-4)以及发光信号EM具有栅极截止电压。第一至第五开关晶体管T1至T5、刷新晶体管T6和驱动晶体管DT都截止，由此第一节点N1、第二节点N2、第三节点N3和第四N4的每一个保持在其先前的电压状态，或者其电压状态无法确定。
如图5和图9所示，在第二时段P2中，第四扫描信号SN(n-4)具有栅极导通电压，所有的第一扫描信号SN(n-2)、第二扫描信号SP(n-2)、第三扫描信号SN(n)以及发光信号EM具有栅极截止电压。刷新晶体管T6通过具有栅极导通电压的第四扫描信号SN(n-4)导通，由此，将高电平源电压ELVDD提供给第二节点N2。第二节点N2的电压从先前帧的数据电压Vdata刷新为高电平源电压ELVDD。
如图6和图9所示，在第三时段P3中，第一扫描信号SN(n-2)和第二扫描信号SP(n-2)具有栅极导通电压(导通电平)，第三扫描信号SN(n)、第四扫描信号SN(n-4)和发光信号EM具有栅极截止电压。第一开关晶体管T1、第三开关晶体管T3和第五晶体管T5通过具有栅极导通电压的第一扫描信号SN(n-2)和第二扫描信号SP(n-2)导通。因此，通过第三开关晶体管T3将初始化电压Vint提供给第一节点N1，电流经由第一晶体管T1、驱动晶体管DT和第五晶体管T5流经第二至第四节点N2、N3和N4。也就是说，电流在第一开关晶体管T1→驱动晶体管DT→第五开关晶体管T5的方向上或者相反的方向上流动。因此，第二节点N2和第三节点N3的每个电压从初始化电压Vint降低了驱动晶体管DT的阈值电压Vth，由此，第二节点N2和第三节点N3的每个电位上升(或下降)，直到驱动晶体管DT截止为止。因此，当第三时段P3结束时，第一节点N1的电压变为初始化电压Vint，第二节点N2和第三节点N3的每个电压变成比初始化电压Vint低了驱动晶体管DT的阈值电压Vth的电压(Vint-Vth)。在这种情形下，驱动晶体管DT的阈值电压Vth存储在第一存储电容器Cst1中。
在第三时段P3中，第一节点N1的电位立即变为初始化电压Vint，并且在高电平源电压ELVDD与第一节点N1的初始化电压Vint之间的电位差通过第一存储电容器Cst1和第二电容器Cst2划分。划分的电位立即形成在第二节点N2处。随后，第二节点N2的电位通过基于初始化电压Vint的电流反映出初始化电压Vint和阈值电压Vth，成为电压Vint-Vth。因此，使第二节点N2的电位固定所花费的时间不长。
如图7和图9所示，在第四时段P4中，第三扫描信号SN(n)是栅极导通电压，并且其余的扫描信号SN(n-4)、SN(n-2)、SP(n-2)的每一个以及发光信号EM是栅极截止电压。第二开关晶体管T2通过作为栅极导通电压的第三扫描信号SN(n)导通，由此，将数据电压Vdata从数据线14提供给第二节点N2。
在第四时段P4中，第一节点N1的电压具有通过将驱动晶体管DT的阈值电压Vth加到数据电压Vdata获得的值α(Vdata+Vth)，因为第二节点N2在第一存储电容器Cst1的相对两个电极之间的电位差仍然保持的条件下具有数据电压Vdata。在此，α表示通过将第一存储电容器Cst1的电容除以第一存储电容器Cst1的电容与连接至第一节点N1的总寄生电容之和而获得的值。由于第一存储电容器Cst1的电容显著大于连接至第一节点N1的总寄生电容，因此，α接近于1，由此可以被忽略。
在第四时段P4中，在第一存储电容器Cst1中累积的电荷量不变化，仅仅在第一存储电容器Cst1的相对两个电极处的电位以相同的速率(rate)改变。因此，在第四时段P4中，将第一节点N1的电位设置为数据电压Vdata(确切地说，反映出阈值电压的数据电压)所花费的时间减少了。
在第四时段P4中，第一节点N1的电压是α(Vdata+Vth)，第二节点N2的电压是数据电压Vdata，第三节点N3的电压是Vint-Vth，第四节点N4的电压是初始化电压Vint。
如图9所示，在第五时段P5中，在第四时段4中的节点电压被保持。
如图8和图9所示，在第六时段P6中，第一扫描信号SN(n-2)、第二扫描信号SP(n-2)和第三扫描信号SN(n)的每一个是栅极截止电压，发光信号EM是栅极导通电压。第一至第三开关晶体管T1至T3、第五开关晶体管T5和第六开关晶体管T6全部截止，但是第四开关晶体管T4通过发光信号EM导通。此外，高电平源电压ELVDD输入至第三节点N3，第一节点N1的电压保持在比高电平源电压ELVDD低的电压值α(Vdata+Vth)。因此，驱动晶体管DT导通，由此实现像素电流的流动。这种像素电流施加给发光元件EL，发光元件EL由此发光。
像素电流IEL与通过从驱动晶体管DT的栅极源极电压Vgs减去驱动晶体管DT的阈值电压Vth获得的值的平方成比例，并且可通过下面的表达式1来表示：
【表达式1】
IEL∝(Vgs-Vth)2＝(a(Vdata+Vth)-ELVDD-Vth)2＝(aVdata-ELVDD)2
如表达式1中所示，在像素电流IEL的相关表达式中消除了驱动晶体管DT的阈值电压Vth的分量，由此，可以不考虑驱动晶体管DT的阈值电压的变化来确定像素电流IEL。像素电流IEL是与数据电压Vdata和高电平源电压ELVDD之间的差对应的值，并且可以使发光元件EL发光。发光元件EL的阳极的电位通过像素电流IEL上升到导通电压ELVSS+Vel，Vel表示电位的上升量。从电位上升时间开始，发光元件EL可开始发光。
图10至12分别示出了在图1的电致发光显示装置中包括的像素的其他实施方式。
图10至12的像素电路在元件的连接结构方面与图3的像素电路一致。但是，图10至12的像素电路在晶体管的沟道类型方面与图3的像素电路不同，而是彼此区分开。
在图3的情形中，第一开关晶体管T1、第二开关晶体管T3、第三开关晶体管T3和刷新晶体管T6的每一个包括氧化物半导体层，由此被实现为具有卓越的截止特性的N沟道氧化物晶体管，由此抑制第一节点N1的电位和第二节点N2的电位由于截止电流而变化。另一方面，第四开关晶体管T4、第五开关晶体管T5和驱动晶体管DT的每一个包括低温多晶硅(LTPS)半导体层，并且由此实现为具有卓越的电子迁移率的LTPS晶体管，由此通过电流传输能力的增强实现响应特性的增强。
参照图10，第三开关晶体管T3包括氧化物半导体层，由此被实现为具有卓越的截止特性的N沟道氧化物晶体管，从而抑制第一节点N1的电位由于截止电流而变化。另一方面，第一开关晶体管T1、第二开关晶体管T2、第四开关晶体管T4、第五开关晶体管T5、刷新晶体管T6和驱动晶体管DT的每一个包括LTPS半导体层，由此被实现为具有卓越的电子迁移率的P沟道LTPS晶体管，从而通过电流传输能力的增强实现响应特性的增强。
参照图11，第二开关晶体管T2和刷新晶体管T6的每一个包括氧化物半导体层，由此被实现为具有卓越的截止特性的N沟道氧化物晶体管，从而抑制第一节点N1的电位和第二节点N2的电位由于截止电流而变化。另一方面，第一开关晶体管T1、第三开关晶体管T3、第四开关晶体管T4、第五开关晶体管T5和驱动晶体管DT的每一个包括LTPS半导体层，由此被实现为具有卓越的电子迁移率的P沟道LTPS晶体管，从而通过电流传输能力的增强实现响应特性的增强。
参照图12，像素电路中包括的全部晶体管都包括LTPS半导体层，由此被分别实现为具有卓越的电子迁移率的P沟道LTPS晶体管，从而通过电流传输能力的增强实现响应特性的增强。此外，晶体管可提供工艺便利性。
根据本发明的每一个实施方式的电致发光显示装置进一步包括刷新晶体管，用于在写入数据电压之前，使得要被写入数据电压的每个像素电路的节点充分初始化。因此，所有像素电路的节点可在其初始化操作之前通过高电平源电压被刷新，由此可以防止在像素电路之间产生初始化偏差，并且使阈值电压补偿效果最大化。
在本发明的每个实施方式中，在每个像素电路中包括内部补偿器，以防止驱动晶体管的阈值电压变化反映在像素电路中。因此，可实现画面质量的提高。
在本发明的每个实施方式中，直接/间接连接至驱动晶体管的栅极的开关晶体管分别被实现为具有卓越的截止特性的氧化物晶体管。因此，即使在发光元件的发光期间，驱动晶体管的栅极电压也可持续保持在编程电压，由此可实现画面质量的提高。
对于所属领域的普通技术人员将清楚的是，在不脱离本发明的精神或范围的条件下可在本发明中进行各种修改和变化。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求书的范围及其等效范围内的对本发明的所有修改和变化。

Claims (9)

1.一种电致发光显示装置，具有多个像素，其中每个像素包括：
驱动晶体管，所述驱动晶体管具有连接至第一节点的栅极、连接至第三节点的源极和连接至第四节点的漏极，其中在向所述第三节点施加高电平源电压时，所述驱动晶体管产生对应于数据电压的像素电流；
发光元件，所述发光元件连接在所述第四节点和低电平源电压的输入端子之间；
内部补偿器，所述内部补偿器包括：连接在所述第一节点和第二节点之间的第一电容器；和连接在所述第二节点和所述高电平源电压的输入端子之间的第二电容器，所述内部补偿器根据多个开关晶体管在初始化时段、数据写入时段和发光时段的操作来控制所述第一节点、所述第二节点、所述第三节点和所述第四节点的电压，其中基于第一扫描信号、与所述第一扫描信号的相位相反的第二扫描信号、比所述第一扫描信号的相位滞后的第三扫描信号以及发光信号来依次设置所述初始化时段、所述数据写入时段和所述发光时段；以及
刷新晶体管，所述刷新晶体管用于在位于所述初始化时段之前的刷新时段中，根据比所述第一扫描信号的相位领先的第四扫描信号，将所述高电平源电压施加给所述第二节点，
其中所述内部补偿器在所述初始化时段中将初始化电压施加至所述第一节点和所述第四节点，在所述数据写入时段中将所述数据电压施加至所述第二节点，并且在所述发光时段中将所述驱动晶体管的阈值电压反映在所述驱动晶体管的栅极-源极电压中。
2.根据权利要求1所述的电致发光显示装置，其中所述刷新晶体管包括：栅极，连接至所述第四扫描信号的输入端子；第一电极，连接至所述高电平源电压的输入端子；以及连接至所述第二节点的第二电极。
3.根据权利要求1所述的电致发光显示装置，其中所述内部补偿器还包括：
第一开关晶体管(T1)，用于在所述初始化时段中根据具有导通电平的第一扫描信号连接所述第二节点和所述第三节点，以将第一电压施加至所述第三节点，其中所述第一电压通过从所述初始化电压减去所述驱动晶体管的阈值电压而获得；
第二开关晶体管(T3)，用于在所述初始化时段中根据具有导通电平的第一扫描信号将所述初始化电压施加至所述第一节点；
第三开关晶体管(T5)，用于在所述初始化时段中根据具有导通电平的第二扫描信号来施加所述初始化电压；
第四开关晶体管(T2)，用于在所述数据写入时段中根据具有导通电平的第三扫描信号将所述数据电压施加至所述第二节点；以及
第五开关晶体管(T4)，用于在所述初始化时段和所述数据写入时段中根据具有截止电平的发光信号将所述高电平源电压的输入端子与所述第三节点之间的电连接断开，并且在所述发光时段中根据具有导通电平的发光信号将所述高电平源电压的输入端子与所述第三节点电连接。
4.根据权利要求3所述的电致发光显示装置，其中：
所述第一开关晶体管、所述第二开关晶体管、所述第四开关晶体管和所述刷新晶体管的每一个被实现为具有氧化物半导体层的N沟道氧化物晶体管，
所述第三开关晶体管、所述第五开关晶体管和所述驱动晶体管的每一个被实现为具有低温多晶硅(LTPS)半导体层的P沟道LTPS晶体管。
5.根据权利要求3所述的电致发光显示装置，其中：
所述第二开关晶体管被实现为具有氧化物半导体层的N沟道氧化物晶体管，
所述第一开关晶体管、所述第三开关晶体管、所述第四开关晶体管、所述第五开关晶体管、所述刷新晶体管和所述驱动晶体管的每一个被实现为具有低温多晶硅(LTPS)半导体层的P沟道LTPS晶体管。
6.根据权利要求3所述的电致发光显示装置，其中：
所述第四开关晶体管和所述刷新晶体管的每一个被实现为具有氧化物半导体层的N沟道氧化物晶体管，
所述第一开关晶体管、所述第二开关晶体管、所述第三开关晶体管、所述第五开关晶体管和所述驱动晶体管的每一个被实现为具有低温多晶硅(LTPS)半导体层的P沟道LTPS晶体管。
7.根据权利要求3所述的电致发光显示装置，其中：
所述第一开关晶体管、所述第二开关晶体管、所述第三开关晶体管、所述第四开关晶体管、所述第五开关晶体管、所述刷新晶体管和所述驱动晶体管的每一个被实现为具有低温多晶硅(LTPS)半导体层的P沟道LTPS晶体管。
8.根据权利要求1所述的电致发光显示装置，其中：
所述第一电容器在所述初始化时段中存储所述驱动晶体管的阈值电压，
所述第二电容器在所述数据写入时段中存储所述数据电压。
9.根据权利要求1所述的电致发光显示装置，其中在存在将所述数据电压写入到所述像素中的第一图像帧和第二图像帧时，在所述第一图像帧和所述第二图像帧之间设置用于保持写入在所述第一图像帧中的数据电压的多个第三图像帧。
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