一种有源驱动有机发光显示器件的制作方法

专利名称：一种有源驱动有机发光显示器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有源驱动有机发光显示器件，属于发光显示器件 技术领域。
背景技术：
有机发光器件(0LED)可以用被动矩阵(PM)驱动，也可以用主 动矩阵驱动(AM)。相比PM驱动，AM驱动具有显示的信息容量较大， 功耗较低，器件寿命长，画面对比度高等优点。而PM驱动适用于低 成本的、简单的显示器件。
在玻璃基板上制作的用于AM驱动0LED的器件，目前基本上有两 种，即非晶硅(a-Si)薄膜晶体管(TFT)与低温多晶硅(LTPS) TFT。
TFT器件长期工作在直流电压偏置状态下会发生器件特性的漂 移。如果不采取某种措施处理这种漂移，发生特性漂移的器件驱动 OLED的电流下降，显示器件亮度降低，会导致器件过早失效。除了特 性漂移之外，a-Si TFT还存在"滞后"效应(hysteresis)，由于 该效应的存在，TFT开启和关闭过程中，当栅极电压分别从小到大与 从大到小变化的时候，相同的电压偏置状态处于上升和下降的不同过 程中时通过器件的电流并不相等。因此，如果不采取措施控制，相同 的驱动信号，可能会得到不同的器件电流，也就不能实现期望的发光 亮度值，进而影响显示器件的图像质量。
为抑制TFT,特别是a-SiTFT得特性衰减与"滞后"效应，已经 有多种方案被提出。TFT特性衰减主要是由于驱动0LED器件的TFT
栅极长时间置于正向偏置，从而引起电荷被俘获在栅绝缘层中，并且
在沟道半导体层中产生缺陷态，使TFT阈值电压升高。研究发现，对 于在栅极施加正向电压发生特性漂移的TFT器件，如果在其栅极施加 负电压偏置一段时间，其漂移的特性会有一定程度的恢复。利用这个 特点， 一种被称为"负脉冲退火"的方法被提出，在器件工作的时候， 一部分时间将负电压偏置施加到器件的栅电极，用于减轻TFT特性衰 减的程度，延长AMOLED的使用寿命[^'^"i、通过控制电压器件 施加电压时的电压变化从小到大的扫描方向，可以避免"滞后"效应。
图l表示了一种抑制特性漂移和"滞后"效应的方案。数据信号 通过数据线lll传输，栅极扫描信号通过栅极线110传输。电源线112 提供直流电压，为发光器件0LED104显示提供电流。在通过TFTIOI 写入电压数据以及写入数据以后的一帧时间中的大部分时间，节点 113连接的信号CLK处于高电压，TFT 100关闭，电压信号被保持在 节点100上，并靠存储电容103维持该信号电压。受数据电压信号控 制的TFT 102的源极与漏极之间通过与其栅电极电压偏置对应的一定 数值的电流，并提供给0LED104，保持其发光。在下次写入新的显示 数据电压之前，信号CLK被设定到低电压一段特定时间。在该时间内， TFT 102导通使节点IOO放电到低电压，TFT 102的栅极电压相对源 极变为负值，实现了TFT 102的负偏置，从而实现抑制TFT 102特性 漂移的功能。与此同时，存储电容103得以充分放电，可以保证接下 来的数据写入过程节点IOO上面的信号电压变化是从低电压向高电压 变化，从而避免了 "滞后"效应的影响。
图2表示了抑制特性漂移与"滞后"效应的另一技术方案。该 电路工作机制如下在写入信号之前，首先将节点203信号VSCAN与
节点205信号VEMISSI0N同时置于高电压，TFT 212、 213、 215、 216 打开，节点204被充电到高电压。接下来，节点205信号VEMISSION 变为低电压，TFT212、 216关闭，节点204上电压开始下降至 VDATA+VTH，其中VTH为TFT214的阈值电压。此时，存储电容211上 面电压为VDATA+VTH-VSS， VSS为节点201上的低电平直流偏置电压。 此后，节点203信号VSCAN变为低电压，节点205信号VEMISSION变 为高电压，TFT 213、 215关闭，216、 212打开，TFT 214的源漏极 电流即为0LED217的电流。由于VTH值已经预先存储在电容211上， 电流大小与VTH无关，达到了抑制特性漂移的目的。
在下一次写入数据之前的特定时间内，节点200信号CLK电压被 置于更低的电平，节点204的信号通过TFT210被下拉至低电压。保 证了接下来的数据写入过程节点204上面的信号电压变化是从低电压 向高电压变化，从而避免了 "滞后"效应的影响。
现有技术虽然能够实现对特性漂移与"滞后"效应的抑制，却存 在一些缺点。图l所示方法的缺点在于两个方面。首先，该电路需要 为每个像素引入一个负电压脉冲信号，因此每行像素都需要额外增加 一条信号导线，降低了像素开口率。第二，需要外部的系统驱动电路 提供与扫描驱动信号配合的负脉冲产生电路，提高了系统驱动电路的 复杂性。
图2所示方法的缺点在于三个方面。第一，该设计需要顶部发射 的0LED器件结构，0LED制作实现难度较大；第二，相比基本的AMOLED 像素，该电路额外引入了多个控制信号，布线复杂，系统驱动电路复
杂性大幅提高；第三，该像素电路中器件数目较多，工艺中像素失效 可能性提高，会导致产品良率下降。

发明内容
本发明的目的在于提供了一种有源驱动有机发光显示器件，该发 光显示器件，不用额外的负脉冲引线，也不需要外部系统驱动电路提 供负脉冲信号，同时相比图l所示方法不增加像素内元件的数量，在 实现抑制特性漂移与"滞后"效应的同时，能够降低显示器件的布线 和系统驱动电路的复杂性，提高工艺良率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是像素电路包括三个晶 体管第一TFT311、第二TFT313、第三TFT 314，第一电容312，与 第一0LED 310。 TFT 311接受其栅电极即节点302上面的电压信号控 制，向OLED 310供电；TFT 313接受栅极扫描线304的信号控制， 用以将数据线305上面的信号写入节点302; TFT 314接受栅极扫描 线303的控制，提供节点302到栅极扫描线304的放电通路，用于在 合适的时间段内将节点302放电至负电压；电容312用于存储节点302 上面的电荷，以保持节点302的电压值，从而保持TFT 311向0LED 的电流供给能力在正常显示时间段内保持不变。
在像素写入新数据之前的某段时间内，将驱动OLED的TFT的VGS 设定为负偏压状态。在写入数据以及写入数据之后，下次负偏压激活 之前，保持新写入的数据，OLED发光亮度为期望值。由于负偏压的设 定时间很短，不会引起画面质量的明显下降。
VGS负偏压能够抑制TFT的特性漂移，同时，将控制电压复位到 低电平，保证了接下来的数据电压写入过程中，TFT栅极电压变化过 程中数值从小到大变化，避免了 "滞后"效应。
本发明有益效果能够通过给驱动0LED的TFT施加一定时间的栅 极负电压偏置，可以抑制有源驱动OLED显示器件中驱动0LED器件的 TFT的特性漂移。利用每一次写入数据之前对电压进行复位的特点， 可以避免"滞后"效应。因此，器件寿命得以延长。相比现有技术， 本发明像素电路结构简单，在不增加像素原件数目的情况下，省去了 为每个像素施加负电压偏置信号的信号线，因此可以提高像素面积利 用率，提高良率，降低成本；同时，免除驱动额外的电压偏置信号的 系统电路，降低了系统驱动电路的复杂性，可以降低系统驱动电路的 设计难度与实施成本。


图1为现有技术抑制特性漂移和"滞后"效应方案的像素电路图2为现有技术抑制特性漂移和"滞后"效应另一技术方案的像 素电路图3为本发明的一个实施例的像素等效电路与其信号波形； 其中，
300:直流低电压接入节点；
301:像素电极节点；
302:数据电压信号存储节点；
303:第n-1行栅极导线接入节点； 304:第n行栅极导线接入节点； 305:数据线导线所连接的像素节点； 306:像素电源线所连接的像素节点；
310: 0LED;
311:驱动OLED的TFT; 312:存储电容；
313:控制数据电压信号写入的TFT;
314:提供节点302放电通路的TFT; 图4为本发明的像素版图的像素等效电路。 其中，
401:像素透明电极；
402:用于数据电压信号存储节点的第一层金属层; 403:用作第n-l行栅极导线的第一层金属层； 404:用作第n行栅极导线的第一层金属层； 405:用作数据线导线的第二层金属； 406:用作像素电源线的第二层金属；
411:驱动0LED的TFT的沟道区域；
412:构成存储电容的第一层与第二层金属的交叠区域；
413:控制数据电压信号写入的TFT的沟道区域； 414:提供节点302放电通路的TFT的沟道区域； 421:半导体层；
422:连接金属层与透明电极的接触孔。
具体实施例方式
本发明是通过像素电路的设计，使引入负偏压的信号通过像素内 部或者像素与临近像素之间的连接实现，避免为产生负偏压信号而额 外增加信号布线。负偏压的偏置电压信号通过栅极线产生。
参照图3，这是本发明实施例的像素等效电路与其信号波形图。
如图所示，本发明包括三个晶体管第一TFT 311、第二 TFT 313、 第三TFT 314，第一电容312，与第一 OLED 310。 TFT 311接受其栅 电极即节点302上面的电压信号控制，向OLED TFT 310供电；TFT 313 接受栅极扫描线304的信号控制，用以将数据线305上面的信号写入 节点302; TFT 3M接受栅极扫描线303的控制，提供节点302到栅 极扫描线304的放电通路，用于在合适的时间段内将节点302放电至 负电压；电容312用于存储节点302上面的电荷，以保持节点302的 电压值，从而保持TFT 311向OLED的电流供给能力在正常显示时间 段内保持不变。
栅极扫描信号与数据信号的电压波形如图3 (b)所示。该电路 的工作过程描述如下控制第n-l， n行的像素数据写入的信号分别 通过栅极线Gn-1， Gn传输到节点303与304上。当图示像素数据写 入的时候，节点303被置于低电平，TFT 314关闭；节点304被置于 高电压，TFT 313打开，像素电压数据通过数据线DATA传输到节点 305上，并通过TFT 313传递到节点302上，控制TFT 311处于与像 素显示灰度相对应栅极偏置状态，控制从电源线VDD提供给OLED器 件310期望的电流值。处于电源线VDD上的节点306被置于固定的直 流电压状态。写入的电压信号保持在连接于节点306与302之间的存 储电容312上，使得在显示画面的一帧时间内，流经0LED器件310 的电流保持基本恒定。
在下一帧写入第n-l行数据的时候，节点303被置于高电压，节 点304被置于比低电压更低的低电压，称为退火电压。TFT314打开， 节点302通过TFT 314放电被下拉至更低电压。由于退火电压低于节 点300的电压，而节点301则处于不低于节点300的电压，因此节点 302与301之间的电压差为负值，即TFT311的VGS处于负电压偏置。 当写入第n行电压数据时，节点303与304分别被置于低电压与高电 压，重复上述第n行电压数据写入过程。
栅极的负电压偏置一方面实现抑制TFT 311特性漂移的功能，同 时保证了每次写入电压数据时电压从低电压变化到一定数值的高电 压，避免了 "滞后"效应的影响。
参照图4，这是本发明实施例的像素版图的实施例。
遵循同样的思路，将TFT的栅电极连接在更前面一行的栅极线 Gn-2上，或者将存储电容连接到电源线的电极改连接到栅极线Gn-1 上，也可以实现类似的效果。
权利要求
1、一种有源驱动有机发光显示器件，其特征在于其像素电路包括第一、第二、第三TFT，第一电容，第一二极管OLED，第一与第二栅极扫描信号线，数据信号线线和电源信号线；当前行像素的第二栅极扫描线由临近像素行的第一栅极扫描线构成；第一TFT，用于接受其栅电极的电压信号控制，向第一二极管供电；笫二TFT，用于接受第一栅极扫描信号的控制，将数据线上面的信号写入第一TFT的栅电极节点；第三TFT，用于接受第二栅极扫描信号的控制，提供第一TFT栅电极节点到第一栅极扫描信号线节点的放电通路，在合适的时间段内将第一TFT的栅电极节点放电至负电压；第一电容用于存储第一TFT栅电极节点上面的电荷，以保持该节点的电压值；发光二极管OLED 310，用于执行发光操作。
2、如权利要求1所述的有源驱动有机发光显示器件，其特征在于: 所述的第一电容，其两个电极分别连接于第一 TFT的栅电极与电源信号 线。
3、 如权利要求1所述的有源驱动有机发光显示器件，其特征在于: 所述的第一电容，其两个电极分别连接于第一TFT的栅电极与第一二极 管的阳极。
4、 如权利要求1所述的有源驱动有机发光显示器件，其特征在于: 所述的第一电容，其两个电极分别连接于第一TFT的栅电极与第二栅极 扫描信号线。
5、 如权利要求1所述的有源驱动有机发光显示器件，其特征在于: 所述的第三TFT，其源电极连接于第一栅极扫描信号线。
6、 如权利要求1所述的有源驱动有机发光显示器件，其特征在于-所述的第三TFT，其源电极连接于临近像素行的栅电极扫描信号线。
全文摘要
本发明改善有源矩阵有机发光器件寿命的像素电路，包括第一、第二、第三TFT，第一电容，第一二极管OLED，第一与第二栅极扫描信号线，数据信号线线和电源信号线；当前行像素的第二栅极扫描线由临近像素行的第一栅极扫描线构成；第一TFT控制向第一二极管供电；笫二TFT控制数据线上面的信号何时写入第一TFT的栅电极节点；第三TFT提供第一TFT栅电极节点到第一栅极扫描信号线节点的放电通路，电容用于存储电荷，以保持相应节点的电压值；发光二极管OLED 310，用于执行发光操作。
文档编号G09G3/32GK101359450SQ20081020049
公开日2009年2月4日 申请日期2008年9月26日 优先权日2008年9月26日
发明者李俊峰 申请人:上海广电光电子有限公司