一种OLED像素驱动电路及OLED显示装置的制作方法

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种OLED像素驱动电路及OLED显示装置。

背景技术：

有机电致发光器件(OLED)具有色域广、对比度高、固态器件等诸多优秀的特性，因此在显示技术领域越来越有竞争力。

目前，OLED显示器件基本上采取有源驱动方式，而由于OLED是电流型器件，因此如何精准的控制电流成为重要的考虑内容。如附图1所示，图1为传统的用于OLED的2T1C像素驱动电路，包括第一薄膜晶体管T1、驱动薄膜晶体管T2和存储电容Cst。在OLED发光阶段，流经OLED电流由驱动薄膜晶体管T2控制，其电流大小为：I_OLED＝k(Vgs-Vth)²，其中，k为驱动薄膜晶体管T2的电流放大系数，Vth为驱动薄膜晶体管T2的阈值电压，Vgs为驱动薄膜晶体管的栅极和源极电压差，在附图1中的像素驱动电路结构中，Vgs＝VDD-Vdate。

本发明的发明人在长期研究中发现，上述用于OLED的2T1C像素驱动电路存在以下问题：(1)驱动薄膜晶体管T2的Vth容易漂移；(2)电源电压VDD存在电压降的现象，这两方面均会导致OLED驱动电流变动，会使得OLED面板出现显示亮度不均，影响画质。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种OLED像素驱动电路及OLED显示装置，能够提升OLED的显示品质。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种OLED像素驱动电路，包括：第一开关元件，其控制端接收对应的本级第一类型扫描信号(gn)，其第一通路端接收对应的资料信号(Data)，其中，所述资料信号为参考电压和资料电压所组成的脉冲信号；第二开关元件，其控制端通过第一电容而连接至所述第一开关元件的第二通路端，其第一通路端接收电源电压(VDD)，其中，所述第一开关元件的第二通路端与所述第一电容之间的连接处定义为第一节点，而所述第二开关元件的控制端与所述第一电容之间的连接处定义为第二节点，所述电源电压进一步通过第二电容连接至所述第二节点；第三开关元件，其控制端接收点亮控制信号(EM2)，其第一通路端连接至所述第二开关元件的第二通路端，其第二通路端连接至有机电致发光器件(OLED)，其中，所述第二开关元件的第二通路端与所述第三开关元件的第一通路端之间的连接处定义为第三节点；第四开关元件，其控制端接收对应的本级第二类型扫描信号，其第一通路端连接至所述第三节点，而其第二通路端连接至所述第二节点；第五开关元件，其控制端接收上一级第二类型扫描信号，其第一通路端连接至第二节点，其第二通路端在第五开关元件导通时接收放电电压；其中，当点亮所述有机电致发光器件时，流经所述第二开关元件的电流正比于所述资料信号中的所述资料电压与所述参考电压之差的平方。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种OLED显示装置，包括多个呈阵列排列的OLED像素单元，其中，每个OLED像素单元分别包括一个对应的OLED像素驱动电路，且每个OLED像素驱动电路分别包括：第一开关元件，其控制端接收对应的本级第一类型扫描信号(gn)，其第一通路端接收对应的资料信号(Data)，其中，所述资料信号为参考电压和资料电压所组成的脉冲信号；第二开关元件，其控制端通过第一电容而连接至所述第一开关元件的第二通路端，其第一通路端接收电源电压(VDD)，其中，所述第一开关元件的第二通路端与所述第一电容之间的连接处定义为第一节点，而所述第二开关元件的控制端与所述第一电容之间的连接处定义为第二节点，所述电源电压进一步通过第二电容连接至所述第二节点；第三开关元件，其控制端接收点亮控制信号(EM2)，其第一通路端连接至所述第二开关元件的第二通路端，其第二通路端连接至有机电致发光器件(OLED)，其中，所述第二开关元件的第二通路端与所述第三开关元件的第一通路端之间的连接处定义为第三节点；第四开关元件，其控制端接收对应的本级第二类型扫描信号，其第一通路端连接至所述第三节点，而其第二通路端连接至所述第二节点；第五开关元件，其控制端接收上一级第二类型扫描信号，其第一通路端连接至第二节点，其第二通路端在第五开关元件导通时接收放电电压；其中，当点亮所述有机电致发光器件时，流经所述第二开关元件的电流正比于所述资料信号中的所述资料电压与所述参考电压之差的平方。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明所提供的OLED像素驱动电路为5T2C结构，即五个开关元件和两个电容配合的结构，其中第二开关元件为OLED的驱动开关元件，本发明所提供的OLED像素驱动电路能够对第二开关元件的阈值电压和电源电压进行补偿，进而使得当点亮OLED时，流经第二开关元件的电流正比于资料信号中的资料电压与参考电压之差的平方，与第二开关元件的阈值电压和电源电压无关，从而使得OLED显示亮度较均匀，提升显示品质。

附图说明

图1是传统的用于OLED的2T1C像素驱动电路一实施方式的电路示意图；

图2是本发明OLED像素驱动电路一实施方式的电路示意图；

图3是本发明OLED像素驱动电路另一实施方式的电路示意图；

图4是本发明OLED像素驱动电路的时序示意图；

图5是本发明OLED显示装置一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图2，图2为本发明OLED像素驱动电路一实施方式的电路示意图，包括：第一开关元件M1、第二开关元件M2、第三开关元件M3、第四开关元件M4、第五开关元件M5、第一电容C1、第二电容C2以及有机电致发光器件(OLED)；在本实施例中，第一开关元件M1、第二开关元件M2、第三开关元件M3、第四开关元件M4、第五开关元件M5为低温多晶硅薄膜晶体管、氧化物半导体晶体管或非晶硅薄膜晶体管。在一个应用场景中，如图2所示，第一开关元件M1、第二开关元件M2、第三开关元件M3、第四开关元件M4和第五开关元件M5为PMOS晶体管，在以下介绍内容中，各开关元件的控制端对应为其栅极、第一通路端对应为其源极、第二通路端对应为其漏极；在其他实施例中，也可根据实际情况设计为NMOS晶体管，本发明对此不作限定。

具体地，第一开关元件M1，其控制端11接收对应的本级第一类型扫描信号gn，其第一通路端12接收对应的资料信号Data，其中，资料信号为参考电压Vref和资料电压Vdata所组成的脉冲信号；

第二开关元件M2，其控制端21通过第一电容C1而连接至第一开关元件M1的第二通路端13，其第一通路端22接收电源电压VDD，其中，第一开关元件M1的第二通路端13与第一电容C1之间的连接处定义为第一节点A，而第二开关元件M2的控制端21与第一电容C1之间的连接处定义为第二节点B，电源电压VDD进一步通过第二电容C2连接至第二节点B；

第三开关元件M3，其控制端31接收点亮控制信号EM2，其第一通路端32连接至第二开关元件M2的第二通路端23，其第二通路端33连接至有机电致发光器件OLED，在本实施例中，其第二通路端33连接至有机电致发光器件OLED的阳极51；其中，第二开关元件M2的第二通路端23与第三开关元件M3的第一通路端32之间的连接处定义为第三节点C；

第四开关元件M4，其控制端41接收对应的本级第二类型扫描信号Scn，其第一通路端42连接至第三节点C，而其第二通路端43连接至第二节点B；

第五开关元件M5，其控制端51接收上一级第二类型扫描信号Sc(n-1)，其第一通路端52连接至第二节点B，其第二通路端53在第五开关元件M5导通时接收放电电压；在一个实施例中，如图2所示，放电电压为上一级第二类型扫描信号Sc(n-1)；在另一个实施例中，为避免由于第五开关元件M5的阈值电压的差异造成第二节点B点处的电位不同，上述放电电压可以为低电压输入信号Vi，如图3所示；

其中，上述第二开关元件M2为驱动开关元件，当点亮有机电致发光器件OLED时，流经第二开关元件M2的电流正比于资料信号Data中的资料电压Vdata与参考电压Vref之差的平方。

下面将就上述结果作进一步详细的推导。

请参阅图4，图4为本发明OLED像素驱动电路的时序示意图；上一级第二类型扫描信号Sc(n-1)、本级第二类型扫描信号Scn、本级第一类型扫描信号gn和点亮控制信号EM2分别为时序脉冲信号，其中，在本实施例中，上述时序脉冲信号分别为高电平和低电平所组成的时序脉冲信号，且上一级第二类型扫描信号Sc(n-1)、本级第二类型扫描信号Scn、本级第一类型扫描信号gn和点亮控制信号EM2中的低电平分别对应于其脉冲；而资料信号Data中的参考电压Vref为高电平信号，而资料电压Vdata为低电平信号。

具体地，上一级第二类型扫描信号Sc(n-1)的脉冲早于本级第二类型扫描信号Scn，本级第一类型扫描信号gn的脉冲的开始时刻与上一级第二类型扫描信号Sc(n-1)的脉冲的开始时刻相同，且本级第一类型扫描信号gn的脉冲的截止时刻晚于本级第二类型扫描信号Scn的脉冲的截止时刻；资料信号Data中资料电压Vdata所对应的脉冲的开始时刻不早于本级第二类型扫描信号Scn的脉冲的截止时刻，且早于本级第一类型扫描信号gn的脉冲的截止时刻，在本实施例中资料信号Data中资料电压Vdata所对应的脉冲的开始时刻与本级第二类型扫描信号Scn的脉冲的截止时刻相同，在其他实施例中可以不同；而资料信号Data中资料电压Vdata所对应的脉冲的截止时刻晚于本级第一类型扫描信号gn的脉冲的截止时刻；点亮控制信号EM2的脉冲的开始时刻不晚于上一级第二类型扫描信号Sc(n-1)的开始时刻，且其截止时刻不早于资料信号Data中资料电压Vdata所对应的脉冲的截止时刻，在本实施例中点亮控制信号EM2的脉冲的开始时刻与上一级第二类型扫描信号Sc(n-1)的开始时刻相同，且其截止时刻与资料信号Data中资料电压Vdata所对应的脉冲的截止时刻相同，在其他实施例中可以为其他。

根据上述对上一级第二类型扫描信号Sc(n-1)、本级第二类型扫描信号Scn、本级第一类型扫描信号gn、资料信号Data和点亮控制信号EM2的描述，可以将本发明中OLED像素驱动电路的工作阶段大致分为第一阶段T1、第二阶段T2、第三阶段T3和第四阶段T4；

具体地，在第一阶段T1时，请一并参阅图2和图4，上一级第二类型扫描信号Sc(n-1)、本级第一类型扫描信号gn处于低电平脉冲时段，本级第二类型扫描信号Scn、点亮控制信号EM2处于高电平非脉冲阶段，资料信号Data输入参考电压Vref高电平信号；此时本级第三开关元件M3和第四开关元件M4断开，第一开关元件M1、第二开关元件M2和第五开关元件M5导通；第五开关元件M5对第二节点B进行放电，即此时B点电位被拉低，从而擦除显示上一帧图像所写入的数据，电源电压VDD通过第二开关元件M2对第三节点C进行充电，但由于下方第三开关元件M3和第四开关元件M4是断开的，因此该电流通路被截断，所以第三节点C点电位会被电源电压VDD拉高，但不会有持续的电流；且在第一阶段时，本级第一类型扫描信号gn处于脉冲时段，第一开关元件M1以将资料信号Data中的参考电压Vref传输至第一节点A，即第一节点A的电位VA₁为Vref；

在第二阶段T2时，请一并参阅图2和图4，本级第二类型扫描信号Scn、本级第一类型扫描信号gn处于低电平脉冲时段，上一级第二类型扫描信号Sc(n-1)、点亮控制信号EM2处于高电平非脉冲阶段，资料信号Data输入参考电压Vref高电平信号；此时本级第三开关元件M3和第五开关元件M5断开，第一开关元件M1、第四开关元件M4导通；此时，第一节点A点电位VA₂仍为Vref；第五开关元件M5停止对第二节点B的放电，电源电压VDD通过第二开关元件M2、第三节点C、第四开关元件M4对第二节点B进行充电，以使第二节点B上的电位VB₂为电源电压VDD与第二开关元件M2的阈值电压Vth之和，即VB₂＝VDD+Vth，在本实施例中由于第二开关元件M2为PMOS管，其阈值电压Vth小于零，另外当B点电位达到VDD+Vth之后，第二开关二极管M2断开；

在第三阶段T3时，请一并参阅图2和图4，上一级第二类型扫描信号Sc(n-1)、本级第二类型扫描信号Scn、点亮控制信号EM2处于高电平非脉冲时段，本级第一类型扫描信号gn由低电平脉冲阶段跳变至高电平非脉冲阶段，资料信号Data输入资料电压Vdate低电平信号；此时本级第三开关元件M3、第四开关元件M4和第五开关元件M5断开，第一开关元件M1由导通跳变至断开，第一节点A电位VA₃由参考电压Vref跳变至Vdata，第一节点A的电压跳变量ΔVA＝Vdata-Vref；第二节点B上的电位跟随第一节点A的电位跳变对应产生跳变至VB₃，

VB₃＝(Vdata-Vref)β+Vth+VDD，其中，β＝C1/(C1+C2)，β为电位跳变系数，C1为第一电容的电容，C2为第二电容的电容，此时第二开关元件M2导通；

在第四阶段T4时，即有机电致发光器件OLED驱动发光阶段，请一并参阅图2和图4，上一级第二类型扫描信号Sc(n-1)、本级第二类型扫描信号Scn、本级第一类型扫描信号gn处于高电平非脉冲时段，点亮控制信号EM2处于低电平脉冲阶段，资料信号Data输入参考电压Vref高电平信号；此时本级第一开关元件M1、第四开关元件M4和第五开关元件M5断开；电源电压VDD通过导通的第二开关元件M2和第三开关元件M3而驱动有机电致发光器件OLED点亮；其中，在第四阶段T4时，流经第二开关元件M2的电流I _M2正比于资料信号Date中的资料电压Vdata与参考电压Vref之差的平方；具体为：此时

I_OLED＝I_M2＝k(Vgs-Vth)²

＝k(Vg-Vs-Vth)²

＝k(VB₃-VDD-Vth)²

＝k((Vdata-Vref)β+Vth+VDD-VDD-Vth)²

＝k((Vdata-Vref)β)²

其中，上述I_OLED为流过有机电致发光器件OLED的电流，I_M2为流过第二开关元件M2的电流，k为第二开关元件M2的电流放大系数(该k值由第二开关元件本身特性决定)，Vgs为第二开关元件M2的栅极与源极电压差，Vth为第二开关元件的阈值电压，Vg为第二开关元件M2的栅极电位、即其控制端电位、也即第二节点B点电位，Vs为第二开关元件M2的源极电位、即其第一通过端电位、也即电源电压VDD；从上述推导结果可以看出，在第四阶段T4，即有机电致发光器件OLED驱动发光阶段，其电流与驱动开关元件即第二开关元件M2的阈值电压Vth和电源电压VDD均无关。

请参阅图5，图5为本发明OLED显示装置一实施方式的结构示意图，该OLED显示装置500包括多个呈阵列排列的OLED像素单元501(图5中仅示意画出一个)，其中，每个OLED像素单元501分别包括一个对应的OLED像素驱动电路，且每个OLED像素驱动电路的电路结构如上任一实施例所述，本发明在此不再赘述。

总而言之，区别于现有技术的情况，本发明所提供的OLED像素驱动电路为5T2C结构，即五个开关元件和两个电容配合的结构，其中第二开关元件为OLED的驱动开关元件，本发明所提供的OLED像素驱动电路能够对第二开关元件的阈值电压和电源电压进行补偿，进而使得当点亮OLED时，流经第二开关元件的电流正比于资料信号中的资料电压与参考电压之差的平方，与第二开关元件的阈值电压和电源电压无关，从而使得OLED显示亮度较均匀，提升显示品质。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。