CN1835058B - 显示装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种显示装置，该显示装置包括多个像素，其中，每个像素包括：发光元件；第一电容器，连接在第一节点和第二节点之间；驱动晶体管，具有输入端、输出端和连接到第二节点的控制端，其中，驱动晶体管将驱动电流提供给发光元件以发光；第一开关单元，根据第一扫描信号将第一基准电压提供给驱动晶体管并将第一节点连接到数据电压或驱动晶体管；第二开关单元，根据第二扫描信号将驱动电压提供到驱动晶体管并将第一节点连接到驱动电压。因此，可以补偿驱动晶体管的阈值电压的变化，从而能够显示均匀的图像。

Description

显示装置及其驱动方法
                         技术领域
本发明涉及一种显示装置及其驱动方法，更具体地讲，涉及一种有机发光二极管显示器及其驱动方法。
                         背景技术
通常，在主动型平板显示装置中，多个像素以矩阵排列，并且根据给定的明度信息来控制像素中的光的强度，从而显示图像。有机发光二极管(OLED)显示器是一种电激发磷有机材料来显示图像的显示装置。作为一种能耗低、视角广、响应速度高的自发射显示装置，OLED显示器可轻松地显示高品质的运动图像。
OLED显示器包括有机发光器件(OLED)和驱动OLED的薄膜晶体管(TFT)。根据主动层(active layer)的类型，TFT分为多晶硅TFT和非晶硅TFT。
由于可以在低温下沉积非晶硅来形成薄膜，所以非晶硅主要用于包括低熔点的玻璃基底的显示装置的开关元件的半导体层。然而，由于非晶硅TFT的电子迁移率低，从而难以通过利用非晶硅TFT来获得大面积的显示装置。此外，由于对非晶硅TFT的控制端连续地供应直流电，致使TFT的阈值电压会漂移，从而会使TFT劣化。由于这个原因，OLED显示器的使用寿命会大大地降低。
因此，需要具有高电子迁移率、良好的高频工作特性和低泄漏电流的多晶硅TFT。具体地讲，低温多晶硅(LTPS)背板可延长OLED显示器的使用寿命。然而，包含在激光结晶化中的激光发射(laser shot)的痕迹会导致一个面板中的驱动晶体管的阈值电压出现偏差，从而会劣化屏幕的均匀性。
                         发明内容
本发明提供了一种具有多晶硅TFT的OLED显示器和用于其的驱动方法，所述OLED显示器能够补偿阈值电压的变化。
根据本发明的一方面，提供了一种包括多个像素的显示装置，其中，每个像素包括：发光元件；第一电容器，连接在第一节点和第二节点之间；驱动晶体管，具有输入端、结合到发光元件的输出端和连接到第二节点的控制端，其中，驱动晶体管将驱动电流提供给发光元件以发光；第一开关单元，根据第一扫描信号将第一基准电压提供给驱动晶体管的控制端并将第一节点连接到数据电压或驱动晶体管；第二开关单元，根据第二扫描信号将驱动电压提供到驱动晶体管的输入端并将第一节点连接到驱动电压。
在本发明的前述方面中，第一开关单元可包括第一开关晶体管，第一开关晶体管根据第一扫描信号将第一基准电压连接到驱动晶体管的控制端。
此外，第一开关单元可包括：第二开关晶体管，根据第一扫描信号将数据电压连接到第一节点；第三开关晶体管，根据第一扫描信号将第一节点连接到驱动晶体管的输入端。
第二开关单元可包括：第四开关晶体管，根据第二扫描信号将数据电压连接到第一节点；第五开关晶体管，根据第二扫描信号将驱动电压连接到驱动晶体管的输入端。
所述第一扫描信号可以基本上同时导通第一开关晶体管和第三开关晶体管而截止第二开关晶体管，或者基本上同时截止第一开关晶体管和第三开关晶体管而导通第二开关晶体管。
第二扫描信号可以基本上同时导通第四开关晶体管而截止第五开关晶体管，或者基本上同时截止第四开关晶体管而导通第五开关晶体管。
第一开关晶体管至第五开关晶体管以及驱动晶体管可由多晶硅薄膜晶体管制成，驱动晶体管可为p沟道型薄膜晶体管。第一开关晶体管、第三开关晶体管和第四开关晶体管的沟道类型可与第二开关晶体管和第五开关晶体管的沟道类型不同。
像素还可以包括连接在第一节点和第二基准电压之间的第二电容器，第二基准电压可等于驱动电压。第一基准电压可等于数据电压。
根据本发明的另一方面，提供了一种显示装置，该显示装置包括：发光元件；第一电容器，连接在第一节点和第二节点之间；驱动晶体管，具有输入端、连接到发光元件的输出端和连接到第二节点的控制单元；第一开关晶体管，响应第一扫描信号操作，并且连接在第一基准电压和第二节点之间；第二开关晶体管，响应第一扫描信号操作，并且连接在数据电压和第一节点之间；第三开关晶体管，响应第一扫描信号操作，并且连接在第一节点和驱动晶体管的输入端之间；第四开关晶体管，响应第二扫描信号操作，并连接在数据电压和第一节点之间；第五开关晶体管，响应第二扫描信号操作，并连接在驱动电压和驱动晶体管的输入端之间。
在本发明的前述方面中，可顺序地设置第一、第二、第三、第四时间段。在第一时间段内，第一开关晶体管、第三开关晶体管和第五开关晶体管导通，而第二开关晶体管和第四开关晶体管截止。在第二时间段内，第一开关晶体管和第三开关晶体管导通，而第二开关晶体管和第五开关晶体管截止。在第三时间段内，第二开关晶体管和第四开关晶体管导通，并且第一开关晶体管、第三开关晶体管和第五开关晶体管截止。在第四时间段内，第五开关晶体管导通，而第一开关晶体管、第三开关晶体管和第四开关晶体管截止。
根据本发明的另一方面，提供了一种驱动显示装置的方法，该显示装置包括发光元件、连接在第一节点和第二节点之间的第一电容器、连接到第一节点的第二电容器和驱动晶体管，所述驱动晶体管具有输入端、输出端和连接到第二节点的控制端，所述方法包括的步骤有：将第一基准电压施加到第二节点；将驱动电压施加到第一节点；使存储在第一电容器中的电压放电；将数据电压施加到第一节点；将驱动电压施加到驱动晶体管的输入端。
在本发明的前述方面中，对第一节点施加驱动电压的步骤可包括：将第一节点连接到驱动晶体管的输入端。
放电步骤可以包括：将第一节点和驱动晶体管的输入端从驱动电压断开。
对第一节点施加数据电压的步骤可包括：使驱动晶体管的输入端浮置。
浮置步骤可以包括：将驱动晶体管的输入端从第一节点断开。
对第一节点施加数据电压的步骤可以包括：将第二节点从第一基准电压断开。该方法还可以包括：将驱动电压施加到第二电容器。
                         附图说明
通过参照附图来详细描述本发明的示例性实施例，本发明的以上和其他特征和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是示出根据本发明实施例的OLED显示器的方框图；
图2是根据本发明实施例的OLED显示器中的像素的等效电路图；
图3是示出在图2中示出的OLED显示器的像素的驱动晶体管和有机发光器件的剖面的剖视图；
图4是示出根据本发明实施例的OLED显示器的有机发光器件的示意性视图；
图5是示出用于根据本发明实施例的图2中的OLED显示器的驱动信号的示例的时序图；
图6至图9是在图5中示出的时间段内像素的等效电路图；
图10是示出响应根据本发明实施例的OLED显示器的驱动晶体管的驱动信号和阈值电压的控制端电压和输出电流的波形图；
图11是示出根据本发明另一实施例的OLED显示器的方框图；
图12是示出用于根据本发明实施例的图11中的OLED显示器的驱动信号的示例的时序图；
图13和图14是根据本发明的可选择实施例的OLED显示器中的像素的等效电路图。
                       具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的示例性实施例，从而本领域的技术人员可以容易地实现本发明。
在附图中，为了清晰地示出层和区域的目的，放大了层和区域的厚度。此外，在整个说明书中，相同的标号表示相同的元件。如果指出层、膜、区域或板设置在不同的元件上，则包括所述的层、膜、区域或板直接设置在不同的元件上的情况，也包括在它们之间设置有另一元件的情况。相反，如果指出一个元件直接设置在另一元件上，则意思是在它们之间没有设置其它元件。
首先，将参照图1和图2来描述根据本发明实施例的OLED显示器。
图1是根据本发明实施例的OLED显示器的方框图，图2是根据本发明实施例的OLED显示器的像素的等效电路图。
如图1所示，根据本发明的这个实施例的OLED显示器包括显示面板300、扫描驱动器400、数据驱动器500、发射驱动器700和信号控制器600，扫描驱动器400、数据驱动器500和发射驱动器700连接到显示面板300，信号控制器600控制上述元件。
还参照图1，显示面板300包括多条信号线G1-Gn、D1-Dm和S1-Sn以及多条电压线(未示出)和多个像素Px，多个像素Px连接到信号线G1-Gn、D1-Dm和S1-Sn并且基本以矩阵排列。
信号线G1-Gn、D1-Dm和S1-Sn包括：多条扫描信号线G1-Gn，其传输扫描信号；多条数据线D1-Dm，其传输数据信号；多条发射信号线S1-Sn，其传输发射信号。扫描信号线G1-Gn和发射信号线S1-Sn基本上在行方向上延伸并基本上相互平行，对于每个像素，设置一条扫描信号线和一条发射信号线。数据线D1-Dm基本上在列方向上延伸并基本上相互平行。
电压线包括传输驱动电压Vdd的驱动电压线(未示出)。
如图2中的等效电路图所示，每个像素Px包括有机发光元件LD、驱动晶体管Qd、两个电容器C1和C2和五个开关晶体管Qs1-Qs5，有机发光元件LD例如有机发光二极管(OLED)。
驱动晶体管Qd具有输出端Nd、输入端Ns和控制端Ng。输出端Nd连接到有机发光元件LD，输入端Ns通过开关晶体管Qs5连接到驱动电压Vdd。控制端Ng连接到节点N2，电容器C2和开关晶体管Qs1也连接到该节点N2。
电容器C1的一端连接到节点N1，电容器C2及开关晶体管Qs2和Qs3也连接到该节点N1，电容器C1的另一端连接到驱动电压Vdd。电容器C2连接在节点N1和节点N2之间。
有机发光元件LD具有连接到驱动晶体管Qd的阳极和连接到共电压Vss的阴极。根据驱动晶体管Qd提供的电流ILD的量，有机发光元件LD发射不同强度的光，从而可以显示图像。电流ILD的量取决于驱动晶体管Qd的控制端Ng和输入端Ns之间的电压的大小。
开关晶体管Qs1-Qs3响应扫描信号Vgi操作。
开关晶体管Qs1连接在数据电压Vdat和节点N2之间，开关晶体管Qs2连接在开关晶体管Qs4和节点N1之间，开关晶体管Qs3连接在节点N1和驱动晶体管Qd的输入端Ns之间。
开关晶体管Qs4和Qs5响应发射信号Vsi操作。
开关晶体管Qs4连接在数据电压Vdat和开关晶体管Qs2之间，开关晶体管Qs5连接在驱动电压Vdd和驱动晶体管Qd的输入端Ns之间。
开关晶体管Qs1、Qs3和Qs4是n沟道型多晶硅薄膜晶体管(TFT)，开关晶体管Qs2和Qs5以及驱动晶体管Qd是p沟道型多晶硅TFT。然而，这些晶体管可以是非晶硅TFT，并且晶体管Qs1-Qs5及Qd的沟道类型可颠倒。
现在，将参照图3和图4来详细描述OLED显示器的驱动晶体管和有机发光二极管的结构。
图3是在图2中示出的OLED显示器的像素的示例性驱动晶体管和示例性有机发光元件的剖视图，图4是示出根据本发明实施例的OLED显示器的有机发光元件的示意性视图。
如图3所示，阻挡膜111设置在透明的介电基底110上。阻挡膜111可由氧化硅(SiO2)、硅氮化物(SiNx)或其它形成，并且可具有多层结构。
由多晶硅制成的半导体构件151设置在阻挡膜111上。
半导体构件151包括含有导电杂质的非本征区域和几乎不含导电杂质的本征区域。非本征区域包括杂质浓度高的重掺杂区域和杂质浓度低的轻掺杂区域。
本征区域包括沟道区154。重掺杂区域包括源区153和漏区155，源区153和漏区155相对于置于其间的沟道区154相互分隔开。轻掺杂区域152包括轻掺杂漏(LDD)区152，轻掺杂漏区152介于源区153和沟道区154以及漏区155和沟道区154之间，并且轻掺杂漏区152比其他区域窄。
这里，导电杂质的例子可包括p型杂质，如硼(B)和镓(Ga)，或者包括n型杂质，如磷(P)和砷(As)。LDD区152防止TFT中的电流泄漏或穿通现象。LDD区152可被不含杂质的偏置区域代替。此外，在p型TFT中，可省略LDD区152。
栅极绝缘层140由硅氧化物(SiOx)或者硅氮化物(SiNx)制成，它的厚度为几百个埃(
Figure 200610057439310000210003_0
)，并且栅极绝缘层140设置在半导体构件151上。
与半导体构件151的沟道区154叠置的控制电极124设置在栅极绝缘层140上。控制电极124可由铝基金属如铝(A1)和铝合金，银基金属如银(Ag)和银合金，铜基金属如铜(Cu)和铜合金，钼基金属如钼(Mo)和钼合金，铬(Cr)，钛(Ti)或钽(Ta)制成。然而，控制电极124可具有包含两个导电层(未示出)的多层结构，所述的两个导电层具有不同的物理性能。为了减少信号延迟或降低压降，两个导电层之一由低电阻率的金属制成，所述的低电阻率的金属例如铝基金属、银基金属和铜基金属。另一个导电层由具有良好的物理性能、化学性能并与其他材料尤其是ITO(氧化铟锡)和IZO(氧化铟锌)具有良好的电接触性能的材料制成，所述材料例如钼基金属、铬、钛和钽。优选的组合例子为下铬层和上铝(合金)层的组合及下铝(合金)层和上钼(合金)层的组合。然而，控制电极124可由不同的金属和导电材料制成。控制电极124的侧表面相对于基底110的表面倾斜，从而其上的薄膜可平稳地连接到此。
中间绝缘膜160形成在控制电极124和栅极绝缘层140上。中间绝缘膜160可由无机材料如硅氮化物、有机材料或者低介电绝缘材料制成。低介电绝缘材料可包括a-Si:C:O或a-Si:O:F，通过利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)来形成它们。形成中间绝缘膜160的材料可具有感光性，并且中间绝缘膜160可具有平坦的表面。
暴露源区153和漏区155的接触孔163和165形成在中间绝缘膜160和栅极绝缘层140中。
输入电极173和输出电极175形成在中间绝缘膜160上。
输入电极173和输出电极175相对于置于其间的控制电极124相互分隔开。输入电极173和输出电极175通过接触孔163和165连接到源区153和漏区155。
控制电极124、输入电极173和输出电极175与半导体构件151一起形成了驱动晶体管Qd。
输入电极173和输出电极175优选地由铬、钼基金属或者难熔金属如钽和钛制成。此外，输入电极173和输出电极175可具有多层结构，该多层结构包括由难熔金属制成的下层(未示出)和位于下层之上的低电阻率材料制成的上层(未示出)。作为多层结构的例子，双层结构为下铬(合金)层和上铝层及下钼(合金)层和上铝层，以及三层结构为下钼(合金)层、中间铝(合金)层和上钼(合金)层。输入电极173和输出电极175的侧表面也相对于基底110的表面倾斜。
保护膜(钝化膜)180形成在输入电极173、输出电极175和中间绝缘膜160上。保护膜180可由与中间绝缘膜160的材料相同的材料制成。暴露输出电极175的接触孔185形成在保护膜180中。
像素电极190形成在保护膜180上。像素电极190通过接触孔185与输出电极175物理连接并电连接，并且像素电极190可由透明的导电材料如ITO和IZO或者反射金属如铝、银或其合金制成。
此外，隔墙360形成在保护膜180上。隔墙360像堤岸一样围绕像素电极190，用于限定开口，并且隔墙360可由有机绝缘材料或者无机绝缘材料制成。
有机发光构件370形成在被隔墙360围绕的像素电极190的区域中。
如图4所示，有机发光构件370具有多层结构，该多层结构包括发射层(EML)和用于提高发射层的发光效率的辅助层。辅助层包括电子传输层(ETL)、空穴传输层(HTL)、电子注入层(EIL)和空穴注入层(HIL)，电子传输层(ETL)和空穴传输层(HTL)平衡电子和空穴，电子注入层(EIL)和空穴注入层(HIL)提高电子和空穴的注入。可省略辅助层。
共电极270形成在隔墙360和有机发光构件370上。共电极270被供给共电压Vss，并且由反射金属如钙(Ca)、钡(Ba)、铝(Al)和银(Ag)，或者透明的导电材料如ITO和IZO制成。
在顶部发射型OLED显示器中采用不透明的像素电极190和透明的共电极270，顶部发射型OLED显示器在显示面板300的向上的方向上显示图像。在底部发射型OLED显示器中采用透明的像素电极190和不透明的共电极270，底部发射型OLED显示器在显示面板300的向下的方向上显示图像。
像素电极190、有机发光构件370和共电极270形成图2中示出的有机发光元件LD。这里，像素电极190和共电极270分别变成阳极和阴极。否则，像素电极190和共电极270分别变为阴极和阳极。有机发光元件LD根据有机发光元件370的材料发射原色中的一种颜色的光。原色的例子是三原色，如红色、绿色和蓝色。通过原色的空间组合可以获得期望的输出颜色。
返回参照图1，扫描驱动器400连接到显示面板300的扫描信号线G1-Gn，并将由高电压Von和低电压Voff组成的扫描信号Vgi施加到扫描信号线G1-Gn。
发射驱动器700连接到发射信号线S1-Sn，并且将由高电压Von和低电压Voff组成的发射信号Vsi施加到发射信号线S1-Sn。
高电压Von导通开关晶体管Qs1、Qs3和Qs4，或者截止开关晶体管Qs2和Qs5。低电压Voff截止开关晶体管Qs1、Qs3和Qs4，或者导通开关晶体管Qs2和Qs5。
数据驱动器500连接到显示面板300的数据线D1-Dm并将代表图像信号的数据电压Vdat施加到数据线D1-Dm。
信号控制器600控制扫描驱动器400、数据驱动器500和发射驱动器700的操作。
扫描驱动器400、数据驱动器500和发射驱动器700可以以多个驱动集成电路(IC)芯片的形式直接安装在显示面板300上。可选择地，扫描驱动器400、数据驱动器500和发射驱动器700可安装在柔性印刷电路(FPC)膜(未示出)上，然后以载带封装(TCP)的形式附于显示面板300上。可选择地，扫描驱动器400、数据驱动器500或发射驱动器700可集成在显示面板300上。另一方面，数据驱动器500和信号控制器600可集成在单一IC芯片(一个芯片)中。在这种情况下，扫描驱动器400和发射驱动器700可任选地集成在该IC中。
现在，将参照图5至图9及图1一起来详细描述OLED显示器的显示操作。
图5是示出根据本发明实施例的图2中的OLED显示器的驱动信号的例子的时序图。图6至图9是在图5中示出的时间段内像素的等效电路图。
信号控制器600从外部图形控制器(未示出)接收输入图像信号R、G、B和用于控制输入图像信号R、G、B的显示的输入控制信号。作为输入控制信号的例子，垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、主时钟信号MCLK和数据使能信号DE被接收。信号控制器600根据显示面板组件300的工作条件来处理图像信号R、G、B，并基于输入控制信号和输入图像信号R、G、B来产生扫描控制信号CONT1、已处理的图像信号DAT、数据控制信号CONT2和发射控制信号CONT3。然后，信号控制器600将扫描控制信号CONT1发送到扫描驱动器400，将已处理的图像信号DAT和数据控制信号CONT2发送到数据驱动器500，将发射控制信号CONT3发送到发射控制器700。
扫描控制信号CONT1包括用于向扫描驱动器400指出图像扫描的起始的图像扫描起始信号STV和用于控制扫描信号Vgi中高电压Von和低电压Voff的输出时序的至少一个时钟信号等。扫描控制信号CONT1还可以包括用于限定扫描信号Vgi中高电压Von的持续时间的输出使能信号OE。
数据控制信号CONT2包括：水平同步起始信号STH，用于表示一个像素行的数据传输；负载信号LOAD，用于命令数据驱动器500将相关的数据电压施加到数据线D1-Dm；数据时钟信号HCLK等。
发射控制信号CONT3包括：同步信号，用于发射扫描的起始；至少一个时钟信号，用于控制发射信号Vsi中高电压Von和低电压Voff的输出时序。发射控制信号CONT3还可以包括用于限定发射信号Vsi中高电压Von的持续时间的信号。
现在，以下的描述指的是显示面板300中的特定像素行，例如第i行。
响应来自信号控制器600的数据控制信号CONT2，数据驱动器500接收用于第i像素行的像素Px的图像数据DAT，并且将对应于图像数据DAT的数据电压Vdat施加到数据线D1-Dm。
扫描驱动器400响应来自信号控制器600的扫描控制信号CONT1，将施加到扫描信号线Gi的扫描信号Vgi的电压电平转换成高电压Von。因此，在连接到扫描信号线Gi的第i像素行中，开关晶体管Qs1和Qs3导通，开关晶体管Qs2截止。这时，发射驱动器700将施加到发射信号线Si的发射信号Vsi的电压电平维持在低电压Voff，连接到发射信号线Si的第i像素行中的开关晶体管Qs4维持在截止状态，而在第i像素行中的开关晶体管Qs5保持在导通状态。
图6示出了在上述步骤中的像素Px的等效电路图。与这个步骤对应的时间段指的是图5中的预充电时间段T1。
如图6所示，节点N1和驱动晶体管Qd的输入端Ns被供给驱动电压Vdd，节点N2，即，驱动晶体管Qd的控制端Ng，被供给数据电压Vdat。两个节点N1和N2之间的压差存储在电容器C2中。这时，优选地，驱动电压Vdd比数据电压Vdat高很多，从而导通驱动晶体管Qd。
因此，驱动晶体管Qd导通，然后通过输出端Nd将取决于数据电压Vdat和阈值电压Vth的电流提供给有机发光元件LD。结果，有机发光二极管(OLED)可以发光。然而，由于预充电时间段T1比一帧短很多，所以在预充电时间段T1期间有机发光元件LD发射的光不能被识别，并且几乎不能影响目标亮度。
随后，发射驱动器700将发射信号Vsi的电压电平转换成高电压Von，使得开关晶体管Qs4导通而开关晶体管Qs5截止，从而可以开始放电时间段T2。由于在放电时间段T2期间，扫描信号Vgi保持高电压Von，所以开关晶体管Qs1和Qs3维持在导通状态而开关晶体管Qs2维持在截止状态。
然后，如图7所示，驱动电压Vdd从节点N1和驱动晶体管Qd的输入端Ns断开。
在此期间，由于驱动电压Vdd大于数据电压Vdat，所以当放电时间段T2开始时驱动晶体管Qd维持导通状态。因此，存储在电容器C2中的电荷通过驱动晶体管Qd被释放。放电一直进行直到驱动晶体管Qd的控制端Ng和输入端Ns之间的压差等于驱动晶体管Qd的阈值电压Vth。这里，节点N1的电压VN1会聚成等式1中示出的电压，阈值电压Vth存储在电容器C2中。
VN1＝Vdat-Vth                                      (等式1)
其后，扫描驱动器400将扫描信号Vgi的电压电平转换成低电压Voff，使得开关晶体管Qs1和Qs3截止而开关晶体管Qs2导通，从而开始数据输入时间段T3。由于在数据输入时间段T3期间，发射信号Vsi保持高电压Von，所以开关晶体管Qs4维持在导通状态，而开关晶体管Qs5维持在截止状态。
然后，如图8所示，驱动晶体管Qd的输入端Ns从节点N1断开，使得Ns处于悬浮状态，并且节点N1连接到数据电压Vdat。因此，阈值电压Vth存储在电容器C2中。由于没有电流流过电容器C2，所以节点N2的电压VN2可指定为：
VN2＝Vdat+Vth                                    (等式2)
此外，电压VC1被充入电容器C1，电压VC1可表示为：
VC1＝Vdd-Vdat                                    (等式3)
当扫描信号Vgi的电压电平转换成低电压Voff后的预定时间过后，发射驱动器700将发射信号Vsi的电压电平转换成低电压Voff，使得开关晶体管Qs4截止而开关晶体管Qs5导通，从而可以开始发射时间段T4。在反射时间段T4期间，扫描信号Vgi还保持低电压。
然后，如图9所示，驱动晶体管Qd的输入端Ns连接到驱动电压Vdd，节点N1从数据电压Vdat断开。驱动电压Vdd被设置成足够高的值，从而可在饱和区操作驱动晶体管Qd。因此，驱动晶体管Qd将输出电流ILD供应到有机发光元件LD，从而发光。
由于基本没有电流流过驱动晶体管Qd的控制端Ng，所以在数据输入时间段T3期间充入电容器C1和C2的电压在发射时间段T4期间还维持。
结果，在节点N2还维持由等式2给出的电压VN2。不用考虑驱动晶体管Qd的阈值电压Vth，确定在发射时间段T4期间通过驱动晶体管Qd流过OLED LD的驱动电流ILD，并且OLED LD的驱动电流ILD被给定为：
ILD＝1/2×K×(Vgs-Vth)2
＝1/2×K×(VN2-Vdd-Vth)2
＝1/2×K×(Vdat+Vth-Vdd-Vth)2
＝1/2×K×(Vdat-Vdd)2                          (等式4)
这里，K是根据TFT性能的常数，即，K＝μCiW/L。这里，μ表示场效应迁移率；Ci表示绝缘层的电容；W表示驱动晶体管Qd的沟道宽度；L表示驱动晶体管Qd的沟道长度。
如等式4给出，在发射时间段T4期间的输出电流ILD仅由数据电压Vdat和驱动电压Vdd确定。由于驱动晶体管Qd的阈值电压Vth不影响输出电流ILD，所以不管驱动晶体管Qd的阈值电压Vth的变化如何，都可以显示均匀的图像。
发射时间段T4一直进行直到下一帧的第i像素行中的像素Px的预充电时间段T1开始。对下一像素行中的像素Px重复上述的时间段T1至T4的操作。然而，例如，在第i像素行的数据输入时间段结束后，第(i+1)像素行的预充电时间段T1开始。在这种方式下，对于所有的扫描信号线G1-Gn和发射信号线S1-Sn顺序地重复时间段T1-T4，从而可以显示与所有像素Px相关的图像。
可根据需要来调节时间段T1-T4的长度。在预充电时间段T1期间，数据驱动器500可将数据电压Vdat施加到数据线D1-Dm。然而，在放电时间T2段内，数据电压Vdat可不改变。
同时，在传统的OLED显示器中，为了将驱动晶体管初始化，控制端和输出端被二极管连接。出于这个原因，开关晶体管设置在控制端和输出端之间。然而，由于开关晶体管的栅电极和源电极之间的寄生电容根据TFT的结构而变化显著，所以不能初始化二极管连接的驱动晶体管。结果，不能补偿驱动晶体管的阈值电压，从而不能显示均匀的图像。
然而，在根据本发明实施例的OLED显示器中，驱动晶体管Qd的控制端Ng和输出端Nd没有被二极管连接。但是，通过在预充电时间段T1期间直接将数据电压Vdat直接施加到控制端Ng并且将驱动电压Vdd施加到输入端Ns来将驱动晶体管Qd初始化，从而可以稳定地补偿驱动晶体管Qd的阈值电压的变化。
现在，将参照图10来描述取决于根据本发明实施例的OLED显示器中的驱动晶体管的阈值电压的变化的输出电流的仿真结果。
图10示出了响应根据本发明实施例的OLED显示器的驱动晶体管的驱动信号和阈值电压的控制端电压和输出电流的波形。
图10示出了在驱动晶体管的阈值电压Vth为-1.0V、-1.5V和-2.0V的情况下驱动晶体管Qd的控制端电压Vng和输出电流ILD。通过利用SPICE(集成电路模拟的仿真程序)来执行仿真。作为仿真的条件，高电压Von、低电压Voff和数据电压Vdat分别被设置为10V、-4V和大约2.5V。在该仿真条件下，随着驱动晶体管Qd的阈值电压变化大约0.5V的电压阶跃，控制端Ng的电压变化大约0.5V的电压阶跃。结果，可以得知对于这种情况有机发光元件LD的驱动电流ILD基本彼此相等。
所述仿真示出了根据本发明实施例的OLED显示器可以补偿驱动晶体管Qd的阈值电压Vth的变化。
现在，将参照图11和图12描述根据本发明另一实施例的OLED显示器。
图11是示出根据本发明另一实施例的OLED显示器的框图，图12是示出用于根据本发明实施例的图11中的OLED显示器的驱动信号的例子的时序图。
如图11所示，根据本发明实施例的OLED显示器的每个像素包括有机发光元件LD、驱动晶体管Qd、两个电容器C1和C2、五个开关晶体管Qs1-Qs5。
图11中的像素的开关晶体管Qs1-Qs5的沟道类型与图2中示出的像素的开关晶体管Qs1-Qs5的沟道类型相反。即，在本实施例中，开关晶体管Qs1、Qs3和Qs4是p沟道型TFT，开关晶体管Qs2和Qs5是n沟道型TFT。除了沟道类型之外，这两个实施例中的像素基本相同，因此省略对图11中示出的像素的详细描述。
由于开关晶体管Qs1-Qs5的沟道类型改变，因此用于使开关晶体管Qs1-Qs5导通和截止的电压也改变。如图12所示，扫描信号Vgi和发射信号Vsi的电压电平与图5中示出的电压电平相反。在本实施例中，在T1-T4期间的显示操作与前述的实施例的显示操作相同，因此省略对其的详细描述。
现在，将参照图13和图14来描述根据本发明另一实施例的OLED显示器。
图13和图14是根据本发明另一实施例的OLED显示器中的像素的等效电路图。
图13中示出的像素与图2中示出的像素基本相同，除了开关晶体管Qs1连接在基准电压Vref和驱动晶体管Qd的控制端Ng之间。因此，在预放电时间段T1和放电时间段T2期间，开关晶体管Qs1导通，为常数的基准电压Vref被施加到驱动晶体管Qd的控制端Ng。作为这种构造，由于施加到驱动晶体管Qd的控制端Ng的电压保持在基准电压Vref并且不变，所以能更好地补偿驱动晶体管Qd的阈值电压Vth的变化。此外，由于在放电时间段T2期间会施加数据电压Vdat，所以能够确保数据电压Vdat的驱动时序的容限(Margin)。
此外，在图14中示出的像素中，开关晶体管Qs1连接在基准电压Vref和驱动晶体管Qd的控制端Ng之间。除了图14中示出的像素的开关晶体管Qs1-Qs5的沟道类型与图13中示出的像素的开关晶体管Qs1-Qs5的沟道类型相反之外，这两个实施例中的像素中的其他元件基本相同，因此省略对它们的详细描述。
尽管根据本实施例的OLED显示器的电容器C1连接在驱动电压Vdd和节点N1之间，但是代替驱动电压Vdd的另一电压可连接到电容器C1。
根据本发明，五个开关晶体管、单个驱动晶体管、两个电容器和单个有机发光元件被设置在单个像素中，使得驱动晶体管的阈值电压存储在电容器中，从而能够通过补偿驱动晶体管的阈值电压的变化来显示均匀的图像。
尽管已经描述了本发明的示例性实施例和修改的示例，但是本发明不限于这些实施例和示例，而是在不脱离本发明的权利要求、详细描述和附图的范围内的情况下，可以以各种形式做出修改。因此，自然这种修改就落入了本发明的范围内。

Claims (26)

1.一种包括多个像素的显示装置，其中，每个所述像素包括：
发光元件；
第一电容器，连接在第一节点和第二节点之间；
驱动晶体管，具有输入端、连接到所述发光元件的输出端、连接到所述第二节点的控制端，所述驱动晶体管将驱动电流提供给所述发光元件以使其发光；
第一开关单元，根据第一扫描信号将第一基准电压提供给所述驱动晶体管的控制端并将所述第一节点连接到数据电压或所述驱动晶体管；
第二开关单元，根据第二扫描信号将驱动电压提供到所述驱动晶体管的所述输入端并将所述第一节点连接到所述数据电压，其中，所述第二开关单元包括第四开关晶体管，所述第四开关晶体管根据所述第二扫描信号将所述数据电压连接到所述第一节点。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述第一开关单元包括第一开关晶体管，所述第一开关晶体管根据所述第一扫描信号将所述第一基准电压连接到所述驱动晶体管的所述控制端。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述第一开关单元还包括：
第二开关晶体管，根据所述第一扫描信号将所述数据电压连接到所述第一节点；
第三开关晶体管，根据所述第一扫描信号将所述第一节点连接到所述驱动晶体管的所述输入端。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述第二开关单元还包括第五开关晶体管，所述第五开关晶体管根据所述第二扫描信号将所述驱动电压连接到所述驱动晶体管的所述输入端。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其中，所述第一扫描信号同时导通所述第一开关晶体管和所述第三开关晶体管而截止所述第二开关晶体管，或者同时截止所述第一开关晶体管和所述第三开关晶体管而导通所述第二开关晶体管。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其中，所述第二扫描信号同时导通所述第四开关晶体管而截止所述第五开关晶体管，或者同时截止所述第四开关晶体管而导通所述第五开关晶体管。
7.根据权利要求6所述的显示装置，其中，所述第一开关晶体管至所述第五开关晶体管以及所述驱动晶体管包含多晶硅薄膜晶体管。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述驱动晶体管包含p沟道型薄膜晶体管。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其中，所述第一开关晶体管、所述第三开关晶体管和所述第四开关晶体管的沟道类型与所述第二开关晶体管和所述第五开关晶体管的沟道类型不同。
10.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述像素还包括连接在所述第一节点和第二基准电压之间的第二电容器。
11.根据权利要求10所述的显示装置，其中，所述第二基准电压等于所述驱动电压。
12.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述第一基准电压等于所述数据电压。
13.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述第一基准电压为恒定的电压。
14.一种显示装置，包括：
发光元件；
第一电容器，连接在第一节点和第二节点之间；
驱动晶体管，具有输入端、连接到所述发光元件的输出端和连接到所述第二节点的控制端；
第一开关晶体管，响应第一扫描信号操作，并且连接在第一基准电压和所述第二节点之间；
第二开关晶体管，响应所述第一扫描信号操作，并且连接在数据电压和所述第一节点之间；
第三开关晶体管，响应所述第一扫描信号操作，并且连接在所述第一节点和所述驱动晶体管的所述输入端之间；
第四开关晶体管，响应第二扫描信号操作，并连接在所述数据电压和所述第一节点之间；
第五开关晶体管，响应所述第二扫描信号操作，并连接在驱动电压和所述驱动晶体管的所述输入端之间。
15.根据权利要求14所述的显示装置，
其中，顺序地设置第一、第二、第三、第四时间段，
其中，在所述第一时间段内，所述第一开关晶体管、所述第三开关晶体管和所述第五开关晶体管导通，而所述第二开关晶体管和所述第四开关晶体管截止，
其中，在所述第二时间段内，所述第一开关晶体管和所述第三开关晶体管导通，而所述第二开关晶体管和所述第五开关晶体管截止，
其中，在所述第三时间段内，所述第二开关晶体管和所述第四开关晶体管导通，而所述第一开关晶体管、所述第三开关晶体管和所述第五开关晶体管截止，
其中，在所述第四时间段内，所述第五开关晶体管导通，而所述第一开关晶体管、所述第三开关晶体管和所述第四开关晶体管截止。
16.根据权利要求14所述的显示装置，还包括连接在所述第一节点和第二基准电压之间的第二电容器。
17.根据权利要求16所述的显示装置，其中，所述第二基准电压等于所述驱动电压。
18.根据权利要求14所述的显示装置，其中，所述第一基准电压等于所述数据电压。
19.根据权利要求14所述的显示装置，其中，所述第一基准电压为恒定的电压。
20.一种驱动显示装置的方法，所述显示装置包括发光元件、连接在第一节点和第二节点之间的第一电容器、连接到第一节点的第二电容器和驱动晶体管，所述驱动晶体管具有输入端、输出端和连接到所述第二节点的控制端，所述方法包括的步骤有：
将第一基准电压施加到所述第二节点；
将驱动电压施加到所述第一节点；
使存储在所述第一电容器中的电压放电；
将数据电压施加到所述第一节点；
将所述驱动电压施加到所述驱动晶体管的所述输入端。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，将所述驱动电压施加到所述第一节点的步骤包括：
将所述第一节点连接到所述驱动晶体管的所述输入端。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述放电步骤包括：
将所述第一节点和所述驱动晶体管的所述输入端从所述驱动电压断开。
23.根据权利要求20所述的方法，其中，将所述数据电压施加到所述第一节点的步骤包括：
使所述驱动晶体管的所述输入端浮置。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述浮置步骤包括：
将所述驱动晶体管的所述输入端从所述第一节点断开。
25.根据权利要求20所述的方法，其中，将所述数据电压施加到所述第一节点的步骤包括：
将所述第二节点从所述第一基准电压断开。
26.根据权利要求20所述的方法，还包括：
将所述驱动电压施加到所述第二电容器。
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