OLED像素驅動電路及OLED顯示裝置的製作方法
2024-01-31 02:37:15 1
本發明涉及顯示技術領域，尤其涉及一種OLED像素驅動電路及OLED顯示裝置。
背景技術：
有機發光二極體(Organic Light Emitting Display，OLED)顯示裝置具有自發光、驅動電壓低、發光效率高、響應時間短、清晰度與對比度高、近180°視角、使用溫度範圍寬，可實現柔性顯示與大面積全色顯示等諸多優點，被業界公認為是最有發展潛力的顯示裝置。
OLED是電流驅動器件，當有電流流經有機發光二極體時，有機發光二極體發光，且發光亮度由流經有機發光二極體自身的電流決定。大部分已有的集成電路(Integrated Circuit，IC)都只傳輸電壓信號，故OLED的像素驅動電路需要完成將電壓信號轉變為電流信號的任務。傳統的OLED像素驅動電路通常為2T1C，即兩個薄膜電晶體加一個電容的結構，將電壓變換為電流。
如圖1所示，傳統的用於OLED的2T1C像素驅動電路包括：第一薄膜電晶體T10、第二薄膜電晶體T20、及電容C10，所述第一薄膜電晶體T10為開關薄膜電晶體，所述第二薄膜電晶體T20為驅動薄膜電晶體，所述電容C10為存儲電容。具體地，第一薄膜電晶體T10的柵極接入掃描信號Scan，漏極接入數據信號Data，源極與第二薄膜電晶體T20的柵極、及電容C10的一端電性連接；所述第二薄膜電晶體T20的漏極接入電源電壓OVDD，源極電性連接有機發光二極體D10的陽極；有機發光二極體D10的陰極接入公共接地電壓OVSS；電容C10的一端電性連接第二薄膜電晶體T20的柵極，另一端電性連接第二薄膜電晶體T20的源極。OLED顯示時，掃描信號Scan控制第一薄膜電晶體T10導通，數據信號Data經過第一薄膜電晶體T10進入到第二薄膜電晶體T20的柵極及電容C10，然後第一薄膜電晶體T10截止，由於電容C10的存儲作用，第二薄膜電晶體T20的柵極電壓仍可繼續保持數據信號電壓，使得第二薄膜電晶體T20處於導通狀態，驅動電流通過第二薄膜電晶體T20進入有機發光二極體D10，驅動有機發光二極體D10發光。
根據計算流經驅動薄膜電晶體及有機發光二極體電流的公式：
IOLED＝K×(Vgs-Vth)2
其中：IOLED代表流經驅動薄膜電晶體及有機發光二極體的電流，K為驅動薄膜電晶體的本徵導電因子，Vgs代表驅動薄膜電晶體的柵極與源極之間的電壓差，Vth代表驅動薄膜電晶體的閾值電壓。可見，IOLED的大小與驅動薄膜電晶體的閾值電壓Vth有關。
上述傳統的OLED像素驅動電路的結構較簡單，不具有補償功能，所以存在很多缺陷，其中比較明顯的是：由於薄膜電晶體製造過程中的非均一性，OLED顯示裝置內每個像素的驅動薄膜電晶體的閾值電壓不一致；又因為長時間工作會使驅動薄膜電晶體的材料老化，導致驅動薄膜電晶體的閾值電壓漂移，會造成顯示不均勻的現象。
圖2所示為現有的一種具有補償功能的3T1C結構的OLED像素驅動電路，在圖1所示傳統的OLED像素驅動電路的基礎上增加了第三薄膜電晶體T30，該第三薄膜電晶體T30的柵極接入感測控制信號Sense，源極電性連接第二薄膜電晶體T20的源極，漏極電性連接模數轉換器ADC並接入參考電壓信號Vref，數據信號Data由數模轉換器DAC提供。該3T1C結構的OLED像素驅動電路能感測到驅動薄膜電晶體的閾值電壓Vth，並把Vth值補償至數據信號Data中，這樣能消除驅動薄膜電晶體的閾值電壓Vth對流經有機發光二極體的電流IOLED的影響，從而使顯示均勻，提高圖像質量。但是該3T1C結構的OLED像素驅動電路的缺點有：
1、參考電壓信號Vref為各像素提供參考電壓，其走線致使像素的開口率降低。
2、參考電壓信號Vref的產生使驅動IC的通道數量增加，製造成本增加。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種OLED像素驅動電路，不僅具有補償功能，能夠消除驅動薄膜電晶體的閾值電壓對流經有機發光二極體的電流的影響，提高顯示均勻性，還能夠提高像素的開口率，降低製造成本。
本發明的另一目的在於提供一種OLED顯示裝置，其像素驅動電路具有補償功能，顯示均勻性較好，像素開口率較高，製造成本較低。
為實現上述目的，本發明首先提供一種OLED像素驅動電路，包括第一薄膜電晶體、第二薄膜電晶體、第三薄膜電晶體、電容、有機發光二極體、以及設置在驅動IC內的切換開關、數模轉換器、與模數轉換器；該OLED像素驅動電路的工作狀態包括顯示模式和感測模式；
所述切換開關受切換信號控制，包括第一引腳、第二引腳、及第三引腳；
所述第一薄膜電晶體的柵極接入掃描信號，漏極接入電源電壓，源極與第二薄膜電晶體的柵極、及電容的一端電性連接；所述第二薄膜電晶體的漏極接入電源電壓，源極電性連接有機發光二極體的陽極；有機發光二極體的陰極接入公共接地電壓；電容的另一端電性連接第二薄膜電晶體的源極；第三薄膜電晶體的柵極在顯示模式下接入掃描信號、在感測模式下接入感測控制信號，源極電性連接第二薄膜電晶體的源極，漏極電性連接切換開關的第一引腳；
切換開關的第二引腳電性連接數模轉換器，第三引腳電性連接模數轉換器；
在顯示模式下，切換信號控制切換開關接通第一引腳與第二引腳，數模轉換器提供數據信號；在感測模式下，數模轉換器先提供一低電位信號，然後切換信號控制切換開關接通第一引腳與第三引腳，使得模數轉換器感測到第二薄膜電晶體的閾值電壓。
所述數據信號的電位不高於有機發光二極體的閾值電壓，所述電源電壓高於有機發光二極體的閾值電壓與第二薄膜電晶體的閾值電壓之和。
所述有機發光二極體的閾值電壓為10V。
在顯示模式下：所述掃描信號先提供一高電位脈衝，再保持低電位；所述公共接地電壓始終為低電位；所述數據信號自掃描信號的高電位脈衝的上升沿開始持續為高電位；
在感測模式下：所述掃描信號先提供一高電位脈衝，再保持低電位；所述感測控制信號先提供一與掃描信號的高電位脈衝同步的高電位脈衝，再保持低電位。
在感測模式下：所述公共接地電壓先提供一與感測控制信號的高電位脈衝同步的高電位脈衝，再保持低電位。
本發明還提供一種OLED顯示裝置，包括OLED像素驅動電路，所述OLED像素驅動電路包括第一薄膜電晶體、第二薄膜電晶體、第三薄膜電晶體、電容、有機發光二極體、以及設置在驅動IC內的切換開關、數模轉換器、與模數轉換器；該OLED像素驅動電路的工作狀態包括顯示模式和感測模式；
所述切換開關受切換信號控制，包括第一引腳、第二引腳、及第三引腳；
所述第一薄膜電晶體的柵極接入掃描信號，漏極接入電源電壓，源極與第二薄膜電晶體的柵極、及電容的一端電性連接；所述第二薄膜電晶體的漏極接入電源電壓，源極電性連接有機發光二極體的陽極；有機發光二極體的陰極接入公共接地電壓；電容的另一端電性連接第二薄膜電晶體的源極；第三薄膜電晶體的柵極在顯示模式下接入掃描信號、在感測模式下接入感測控制信號，源極電性連接第二薄膜電晶體的源極，漏極電性連接切換開關的第一引腳；
切換開關的第二引腳電性連接數模轉換器，第三引腳電性連接模數轉換器；
在顯示模式下，切換信號控制切換開關接通第一引腳與第二引腳，數模轉換器提供數據信號；在感測模式下，數模轉換器先提供一低電位信號，然後切換信號控制切換開關接通第一引腳與第三引腳，使得模數轉換器感測到第二薄膜電晶體的閾值電壓。
所述數據信號的電位不高於有機發光二極體的閾值電壓，所述電源電壓高於有機發光二極體的閾值電壓與第二薄膜電晶體的閾值電壓之和。
所述有機發光二極體的閾值電壓為10V。
在顯示模式下：所述掃描信號先提供一高電位脈衝，再保持低電位；所述公共接地電壓始終為低電位；所述數據信號自掃描信號的高電位脈衝的上升沿開始持續為高電位；
在感測模式下：所述掃描信號先提供一高電位脈衝，再保持低電位；所述感測控制信號先提供一與掃描信號的高電位脈衝同步的高電位脈衝，再保持低電位。
在感測模式下：所述公共接地電壓先提供一與感測控制信號的高電位脈衝同步的高電位脈衝，再保持低電位。
本發明的有益效果：本發明提供的一種OLED像素驅動電路及OLED顯示裝置，在2T1C結構的基礎上增加第三薄膜電晶體並設置切換開關，切換開關的第一引腳電性連接第三薄膜電晶體的漏極，第二引腳電性連接數模轉換器，第三引腳電性連接模數轉換器，通過切換信號控制切換開關接通第一引腳與第二引腳進入顯示模式，通過切換信號控制切換開關接通第一引腳與第三引腳進入感測模式，使得模數轉換器感測到第二薄膜電晶體的閾值電壓，經模數轉換後用於顯示模式下的數據補償，從而具有補償功能，能夠消除驅動薄膜電晶體的閾值電壓對流經有機發光二極體的電流的影響，提高顯示均勻性，並且無需像現有技術那樣額外設置參考電壓信號，從而還能夠提高像素的開口率，降低製造成本。
附圖說明
為了能更進一步了解本發明的特徵以及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制。
附圖中，
圖1為傳統的用於OLED的2T1C像素驅動電路的電路圖；
圖2為現有的一種具有補償功能的3T1C結構的OLED像素驅動電路的電路圖；
圖3為本發明的OLED像素驅動電路的電路圖；
圖4為本發明的OLED像素驅動電路在顯示模式下的電路連接圖；
圖5為本發明的OLED像素驅動電路在顯示模式下的時序圖；
圖6為本發明的OLED像素驅動電路在感測模式下的電路連接圖；
圖7為本發明的OLED像素驅動電路在感測模式下的時序圖。
具體實施方式
為更進一步闡述本發明所採取的技術手段及其效果，以下結合本發明的優選實施例及其附圖進行詳細描述。
請同時參閱圖3至圖7，本發明提供一種OLED像素驅動電路。如圖3、圖4、及圖6所示，本發明的OLED像素驅動電路包括第一薄膜電晶體T1、第二薄膜電晶體T2、第三薄膜電晶體T3、電容C1、有機發光二極體D1、以及設置在驅動IC 10內的切換開關K、數模轉換器DAC、與模數轉換器ADC。其中，所述第二薄膜電晶體T2為直接對有機發光二極體D1進行驅動的驅動薄膜電晶體。
該OLED像素驅動電路在2T1C結構的基礎上增加了第三薄膜電晶體T3並設置切換開關K，且其工作狀態包括顯示模式和感測模式。
具體地：所述切換開關K受切換信號Switch控制，包括第一引腳K1、第二引腳K2、及第三引腳K3；
所述第一薄膜電晶體T1的柵極接入掃描信號Scan，漏極接入電源電壓OVDD，源極與第二薄膜電晶體T2的柵極、及電容C1的一端電性連接；所述第二薄膜電晶體T2的漏極接入電源電壓OVDD，源極電性連接有機發光二極體D1的陽極；有機發光二極體D1的陰極接入公共接地電壓OVSS；電容C1的另一端電性連接第二薄膜電晶體T2的源極；第三薄膜電晶體T3的柵極在顯示模式下接入掃描信號Scan、在感測模式下接入感測控制信號Sense，源極電性連接第二薄膜電晶體T2的源極，漏極電性連接切換開關K的第一引腳K1；
切換開關K的第二引腳K2電性連接數模轉換器DAC，第三引腳K3電性連接模數轉換器ADC。
所述第一薄膜電晶體T1、第二薄膜電晶體T2、與第三薄膜電晶體T3均為低溫多晶矽薄膜電晶體、氧化物半導體薄膜電晶體、或非晶矽薄膜電晶體。
結合圖4與圖5，在顯示模式下：所述切換信號Switch控制切換開關K接通第一引腳K1與第二引腳K2，數模轉換器DAC提供數據信號Data。所述掃描信號Scan先提供一高電位脈衝，使得第一薄膜電晶體T1和第三薄膜電晶體T3均導通。在這一階段，電源電壓OVDD經導通的第一薄膜電晶體T1進入第二薄膜電晶體T2的柵極g，即Vg＝OVDD(Vg表示第二薄膜電晶體T2的柵極g的電位)；所述數據信號Data自掃描信號Scan的高電位脈衝的上升沿開始持續為高電位，數據信號Data經切換開關K的第一引腳K1與第二引腳K2、及導通的第三薄膜電晶體T3寫入第二薄膜電晶體T2的源極s，即Vs＝VData(Vs表示第二薄膜電晶體T2的源極s的電位，VData表示數據信號Data的電位)。之後，掃描信號Scan再保持低電位，使得第一薄膜電晶體T1和第三薄膜電晶體T3均截止，依靠電容C1的存儲作用，所述有機發光二極體D1發光進行顯示。
值得注意的是：在顯示模式下，公共接地電壓OVSS始終為低電位；所述數據信號Data的電位VData不高於有機發光二極體D1的閾值電壓Vth-OLED，即VData≤Vth-OLED，進一步地，所述有機發光二極體D1的閾值電壓Vth-OLED約為10V(針對發光層為三疊層或四疊層的有機發光二極體)，這樣能夠保證在數據信號Data寫入過程中第二薄膜電晶體T2的源極s的電位Vs不能使有機發光二極體D1點亮；所述電源電壓OVDD高於有機發光二極體D1的閾值電壓Vth-OLED與第二薄膜電晶體T2的閾值電壓Vth之和，即OVDD＞Vth-OLED+Vth，這樣在數據信號Data寫入完成後，第二薄膜電晶體T2的柵極g與源極s之間的電壓Vgs為：
Vgs＝Vg-Vs＝OVDD-VData＞Vth
保證有機發光二極體D1能正常發光、顯示。
結合圖6與圖7，在感測模式下：所述掃描信號Scan先提供一高電位脈衝使得第一薄膜電晶體T1導通，電源電壓OVDD經導通的第一薄膜電晶體T1進入第二薄膜電晶體T2的柵極g，即Vg＝OVDD；所述感測控制信號Sense先提供一與掃描信號Scan的高電位脈衝同步的高電位脈衝使第三薄膜電晶體T3導通，所述切換信號Switch先保持切換開關K接通第一引腳K1與第二引腳K2，數模轉換器DAC先提供一低電位信號經切換開關K的第一引腳K1與第二引腳K2、及導通的第三薄膜電晶體T3寫入第二薄膜電晶體T2的源極s，同時，所述公共接地電壓OVSS先提供一與感測控制信號Sense的高電位脈衝同步的高電位脈衝，保證有機發光二極體D1不能被點亮。緊接著，切換信號Switch控制切換開關K接通第一引腳K1與第三引腳K3，此時，由於第二薄膜電晶體T2的柵極g的電位為OVDD，而源極s處於較低電位，模數轉換器ADC通過導通的第三薄膜電晶體T3、及切換開關K的第一引腳K1與第三引腳K3能夠感測到第二薄膜電晶體T2即驅動薄膜電晶體的閾值電壓Vth。在這之後，所述掃描信號Scan、感測控制信號Sense、及公共接地電壓OVSS均轉變為低電位並保持。
模數轉換器ADC感測到第二薄膜電晶體T2即驅動薄膜電晶體的閾值電壓Vth後轉換成數字型的感測數據，並將該數字型的感測數據儲存，供顯示模式下做數據補償之用。由於顯示模式下，第二薄膜電晶體T2即驅動薄膜電晶體的閾值電壓Vth得到補償，流經有機發光二極體D1的電流便與驅動薄膜電晶體的閾值電壓Vth無關，消除了驅動薄膜電晶體的閾值電壓Vth對發光二極體D1的影響，能夠提高顯示的均勻性，提高發光效率，並且本發明的OLED像素驅動電路無需像現有技術那樣額外設置參考電壓信號，從而省略參考電壓信號的走線，減少驅動IC的通道數量，提高像素的開口率，降低製造成本。
基於同一發明構思，本發明還提供一種OLED顯示裝置，包括上述的OLED像素驅動電路，此處不再對該OLED像素驅動電路的結構及功能進行重複性描述。
綜上所述，本發明的OLED像素驅動電路及OLED顯示裝置，在2T1C結構的基礎上增加第三薄膜電晶體並設置切換開關，切換開關的第一引腳電性連接第三薄膜電晶體的漏極，第二引腳電性連接數模轉換器，第三引腳電性連接模數轉換器，通過切換信號控制切換開關接通第一引腳與第二引腳進入顯示模式，通過切換信號控制切換開關接通第一引腳與第三引腳進入感測模式，使得模數轉換器感測到第二薄膜電晶體的閾值電壓，經模數轉換後用於顯示模式下的數據補償，從而具有補償功能，能夠消除驅動薄膜電晶體的閾值電壓對流經有機發光二極體的電流的影響，提高顯示均勻性，並且無需像現有技術那樣額外設置參考電壓信號，從而還能夠提高像素的開口率，降低製造成本。
以上所述，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術方案和技術構思作出其他各種相應的改變和變形，而所有這些改變和變形都應屬於本發明後附的權利要求的保護範圍。