[發明專利]一種像素電路及顯示設備

有效

• 申請號: 201010189511.4
• 申請日: 2010-06-01
• 公開（公告）號: CN102270425A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 張盛東;王龍彥;梁逸南;廖聰維
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: G09G3/32
• 分類號: G09G3/32
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 郭燕

技術領域

本發明涉及顯示器件技術領域，尤其涉及一種OLED顯示設備及其像素電路。

背景技術

有機發光二極管(OLED：Organic?Light-Emitting?Diode)顯示因具有高亮度、高發光效率、寬視角、低制造成本等優點，近年來被人們廣泛研究，并迅速應用到新一代的顯示當中。OLED顯示的像素驅動方式可以為無源矩陣驅動(PMOLED：Passive?Matrix?OLED)和有源矩陣驅動(AMOLED：Active?MatrixOLED)兩種。無源矩陣驅動因交叉串擾、驅動電流大、功耗高等缺點，不能實現大面積的顯示。相比之下，有源矩陣驅動避免了占空比和交叉串擾等問題，所需要的驅動電流較小、功耗較低，因而壽命更長。同時，有源矩陣驅動更容易滿足高灰度級顯示的需要。

但是，要使有源矩陣OLED實現產品化，還存在許多困難需要解決。目前，AMOLED像素電路的主要工藝有低溫多晶硅(LTPS：Low?Temperature?PolySilicon)技術、非晶硅(a-Si)技術以及微晶硅(uC-Si)技術。采用a-Si技術(通常情況下采用氫化非晶硅，a-Si:H)制成的薄膜晶體管(TFT：Thin?Film?Transistor)載流子遷移率較低，一般在1cm²/vs左右。在長時間偏壓作用下，TFT的閾值電壓漂移現象較嚴重，并且存在明顯的溫度不穩定性。非晶硅技術與多晶硅技術相比，a-Si:H?TFT面板上各個晶體管之間閾值電壓、載流子遷移率等參數的一致性很好。隨著OLED器件特性的不斷提高，驅動OLED所需要的電流也降到很小，較小的載流子遷移率也可以提供足夠的電流驅動能力，所以，低遷移率在a-Si:H?TFT像素電路中并不是一個很大的問題，重要的是如何解決閾值電壓漂移等問題。另外，由于可以直接應用于有源矩陣液晶顯示(AMLCD：Active?MatrixLiquid?Crystal?Displays)中成熟的技術，所以其工藝成本相對于LTPS低很多，這是a-Si:H?TFT技術很大的優勢。

傳統的AMOLED像素電路是簡單的兩TFT結構，如圖1所示，該像素電路包括開關TFT?T2、電容C_s、驅動TFT?T1和發光器件OLED。開關TFT?T2響應來自掃描線V_SEL的控制信號來采樣來自數據線V_DATA的數據信號。該電容C_s在T2關斷后保存所采樣的數據信號電壓。該驅動TFT?T1在給定的發光期間根據該電容C_s所保留的輸入電壓來供應輸出電流。發光器件OLED通過來自驅動TFT?T1的輸出電流來發出其亮度與數據信號相稱的光。

由于由電容C_s存儲的輸入電壓被施加到該驅動TFT?T1的柵極，因此該驅動TFT?T1允許輸出電流從其漏極流向源極，從而將電流供應給發光器件OLED。通常地，發光器件OLED的發光亮度與所供應的電流量成比例。另外，根據柵極電壓，即被寫入到該電容C_s的輸入電壓，來控制從驅動TFT?T1供應的輸出電流量。通過改變輸入數據信號來調整驅動TFT?T1的柵極的輸入電壓以控制供應給發光器件OLED的電流量。

驅動TFT?T1的操作特性可用公式表示為

I_DS＝(1/2)μ(W/L)Cox(V_GS-V_TH)²

其中，I_DS是從漏極流向源極的漏極電流。該電流是被供應給發光器件OLED。V_GS是被施加給柵極相對于源極的電壓。在此像素電路中，V_GS是上述輸入電壓，V_TH是晶體管閾值電壓，μ是構成晶體管溝道的半導體薄膜的遷移率，W是溝道寬度，L是溝道長度，Cox是柵極電容。

圖1所示的這種電路雖然結構簡單，但是不能補償a-Si:H?TFT閾值電壓漂移的現象。根據該公式，不同的閾值電壓使得流過OLED的電流不一致，從而發光亮度不均，影響顯示的質量。為了解決閾值電壓帶來的亮度不一致問題，人們提出各種像素電路，這些電路大致可以分為兩類：電流驅動型像素電路和電壓驅動型像素電路。電壓驅動型像素電路相對于電流驅動型像素電路有很快的充放電速度，可以滿足大面積、高分辨顯示的需要。但是，許多電壓驅動型像素電路在補償閾值電壓的漂移時，引入了多條控制信號和較為復雜的編程過程，這使得電路對外部的驅動IC要求較高，像素的版圖布線也變得復雜。