[发明专利]用于补偿发光不均匀的OLED像素结构及驱动方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机发光显示器件像素结构，其能够对OLED器件的退化、TFT驱动管的阈值电压非均匀性、以及背板电源的压降(IRdrop)所导致的发光不均匀进行补偿。本发明还涉及用于驱动上述像素结构的方法。

背景技术

有机发光显示二极管(OLED)作为一种电流型发光器件已越来越多地被应用于高性能显示中。随着显示尺寸的增大，传统的无源矩阵有机发光显示器件(Passive Matrix OLED)需要更短的单个像素的驱动时间，因而需要增大瞬态电流，增加功耗。同时大电流的应用会造成ITO线上压降过大，并使OLED工作电压过高，进而降低其效率。而有源矩阵有机发光显示器件(Active Matrix OLED)通过开关管逐行扫描输入OLED电流，可以很好地解决这些问题。

在AMOLED背板设计中，主要需要解决的问题是像素和像素之间的亮度非均匀性。

首先，AMOLED多采用低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS TFT)构建像素电路为OLED器件提供相应的电流。与一般的非晶硅薄膜晶体管(amorphous-Si TFT)相比，LTPS TFT具有更高的迁移率和更稳定的特性，更适合应用于AMOLED显示中。但是由于晶化工艺的局限性，在大面积玻璃基板上制作的LTPS TFT，常常在诸如阈值电压、迁移率等电学参数上具有非均匀性，这种非均匀性会转化为OLED显示器件的电流差异和亮度差异，并被人眼所感知，即云纹现象(mura)。

第二，在大尺寸显示应用中，由于背板电源线存在一定电阻，且所有像素的驱动电流都由ARVDD提供，因此在背板中靠近ARVDD电源供电位置区域的电源电压相比较离供电位置较远区域的电源电压要高，这种现象被称为电阻压降(IR Drop)。由于ARVDD的电压与电流相关，IR Drop也会造成不同区域的电流差异，进而在显示时产生mura。

第三，OLED器件在蒸镀时由于膜厚不均也会造成电学性能的非均匀性。此外，在长时间工作后，其内部电学性能的退化会造成阈值电压升高，发光效率较低，亮度下降。如图6(a)所示，OLED器件随着使用时间的增加，亮度将逐渐降低，而阈值电压会逐渐升高。

如何补偿OLED器件的退化目前已成为一个重要课题，OLED退化会造成在长时间显示固定画面的区域出现图像残影(Image Sticking)，影响显示效果。

如图6b、图6c所示，OLED阈值电压的升高与亮度损失基本呈线性关系，而OLED电流与亮度的关系也是线性关系，在补偿OLED退化时，可以通过使OLED阈值电压增大时，驱动电流线性增加，从而补偿亮度损失。

AMOLED按照驱动类型可以划分为三大类：数字式、电流式和电压式。其中数字式驱动方法通过将TFT作为开关控制驱动时间的方式实现灰阶，无需补偿非均匀性，但是其工作频率随显示尺寸增大而成倍上升，导致很大的功耗，并在一定范围内达到设计的物理极限，因此不适合大尺寸显示应用。电流式驱动法通过直接提供大小不同的电流给驱动管的方式实现灰阶，它可以较好地补偿TFT非均匀性及IRDrop，但是在写入低灰阶信号时，小电流对数据线上较大的寄生电容充电会造成写入时间过长，这一问题在大尺寸显示中尤其严重并且难以克服。电压式驱动方法与传统AMLCD驱动方法类似，由驱动IC提供一个表示灰阶的电压信号，该电压信号会在像素电路内部被转化为驱动管的电流信号，从而驱动OLED实现亮度灰阶，这种方法具有驱动速度快，实现简单的优点，适合驱动大尺寸面板，被业界广泛采用，但是需要设计额外的TFT和电容器件来补偿TFT非均匀性及IR Drop。

图7为最传统的采用2个TFT晶体管，1个电容组成的电压驱动型像素电路结构(2T1C)。其中开关管T2将数据线上的电压传输到驱动管T1的栅极，驱动管将这个数据电压转化为相应的电流供给OLED器件，在正常工作时，驱动管T1应处于饱和区，在一行的扫描时间内提供恒定电流。如下式(1)所示，驱动电流可表示为：