CN102789761B - 像素电路及其驱动方法和有机发光显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种像素电路及其驱动方法和有机发光显示器。像素电路包括：驱动薄膜晶体管，栅极与存储电容的第一端连接，源极与发光控制单元的第一端连接，漏极与驱动控制单元的第一端连接；存储电容的第二端与第一电容的第一端连接；发光控制单元，第二端与驱动薄膜晶体管的栅极连接，第三端与驱动薄膜晶体管的漏极连接，第四端接地，控制端与发光控制线连接；驱动控制单元，第二端与有机发光二极管的阴极连接，第三端与驱动薄膜晶体管的源极连接，第四端与数据线连接，控制端与扫描线连接；第一电容的第二端接地；有机发光二极管与驱动电源的高电平输出端连接。本发明可以解决AMOLED面板亮度不均匀和亮度衰减的问题。

Description

像素电路及其驱动方法和有机发光显示器

技术领域

本发明涉及有机发光显示领域，尤其涉及一种像素电路及其驱动方法和有机发光显示器。

背景技术

现有的像素单元驱动电路如图1所示，该驱动电路包括两个晶体管和一个电容，其中一个晶体管为开关管T1，由扫描线输出的扫描信号Vscan所控制，目的是为了控制数据线Data上的数据信号Vdata的输入，另一个晶体管为驱动管T2，控制OLED（有机发光二极管，Organic Light-Emitting Diode）发光；Cs为存储电容，用于在非扫描期间维持对驱动管T2所施加的电压，上述电路被称为2T1C像素单元驱动电路。

AMOLED能够发光是由驱动晶体管在饱和状态时产生的电流所驱动，因为输入相同的灰阶电压时，所述驱动晶体管的不同的阈值电压会导致产生不同的驱动电流，造成电流的不一致性。而LTPS（Low Temperature Poly-silicon，低温多晶硅技术）制程上阈值电压Vth的均匀性非常差，同时Vth也有漂移，因此传统的2T1C像素单元驱动电路的亮度均匀性一直很差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种像素电路及其驱动方法和有机发光显示器，以提高有机发光显示器的亮度均匀度。

为了达到上述目的，本发明提供了一种像素电路，包括驱动薄膜晶体管、发光控制单元、驱动控制单元、存储电容、第一电容和有机发光二极管，其中，

所述驱动薄膜晶体管，栅极与所述存储电容的第一端连接，源极与所述发光控制单元的第一端连接，漏极与所述驱动控制单元的第一端连接；

所述存储电容的第二端与所述第一电容的第一端连接；

所述发光控制单元，第二端与所述驱动薄膜晶体管的栅极连接，第三端与所述驱动薄膜晶体管的漏极连接，第四端接地，控制端与发光控制线连接；

所述驱动控制单元，第二端与所述有机发光二极管的阴极连接，第三端与所述驱动薄膜晶体管的源极连接，第四端与数据线连接，控制端与扫描线连接；

所述第一电容的第二端接地；

所述有机发光二极管与驱动电源的高电平输出端连接。

实施时，所述发光控制单元包括第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管；

所述第一薄膜晶体管，栅极与发光控制线连接，源极与所述驱动薄膜晶体管的漏极连接，漏极与所述驱动薄膜晶体管的栅极连接；

所述第二薄膜晶体管，栅极与发光控制线连接，源极接地，漏极与所述驱动薄膜晶体管的源极连接。

实施时，所述驱动控制单元包括第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管和第五薄膜晶体管；

所述第三薄膜晶体管，栅极与扫描线连接，源极与数据线连接，漏极与所述存储电容的第二端连接；

所述第四薄膜晶体管，栅极与扫描线连接，源极与所述有机发光二极管的阴极连接，漏极与所述驱动薄膜晶体管的漏极连接；

所述第五薄膜晶体管，栅极与扫描线连接，源极与所述存储电容的第二端连接，漏极与所述驱动薄膜晶体管的源极连接。

实施时，所述第一薄膜晶体管和所述第四薄膜晶体管是p型TFT，所述第二薄膜晶体管、所述第三薄膜晶体管和所述第五薄膜晶体管是n型TFT。

本发明还提供了一种有机发光显示器，包括上述的像素电路。

本发明还提供了一种驱动方法，应用于上述的像素电路，包括以下步骤：

发光控制单元和驱动控制单元控制驱动薄膜晶体管进入饱和状态；

驱动控制单元控制使得存储电容的第一端与第二端之间的电压差值为驱动薄膜晶体管的阈值电压Vth；

驱动控制单元和发光控制单元控制驱动薄膜晶体管驱动OLED发光，并使得驱动薄膜晶体管的栅源电压补偿驱动薄膜晶体管的阈值电压，Vdata为数据线的输出电压。

实施时，发光控制单元和驱动控制单元控制驱动薄膜晶体管进入饱和状态步骤包括：扫描线和发光控制线输出低电平，发光控制单元控制导通驱动薄膜晶体管的栅极与漏极之间的连接，驱动控制单元控制导通驱动薄膜晶体管的漏极与OLED之间的连接，使得驱动薄膜晶体管进入饱和状态；

驱动控制单元控制使得存储电容的第一端与第二端之间的电压差值为驱动薄膜晶体管的阈值电压Vth步骤包括：扫描线输出高电平并发光控制线输出低电平，驱动控制单元控制断开驱动薄膜晶体管的漏极与OLED之间的连接，控制导通数据线与存储电容的第二端之间的连接，并控制导通存储电容的第二端与驱动薄膜晶体管的源极之间的连接，数据电压写入，驱动薄膜晶体管的栅极电压为Vdata+Vth，驱动薄膜晶体管的源极电压为Vdata，存储电容的第一端与第二端之间的电压差值为Vth；

驱动控制单元和发光控制单元控制驱动薄膜晶体管驱动OLED发光，并使得驱动薄膜晶体管的栅源电压补偿驱动薄膜晶体管的阈值电压步骤包括：扫描线输出低电平并发光控制线输出高电平，驱动控制单元控制导通驱动薄膜晶体管的漏极与OLED之间的连接；发光控制单元控制导通驱动薄膜晶体管的源极与地端的连接，驱动薄膜晶体管的栅极电压仍为Vdata+Vth，驱动薄膜晶体管的栅源电压为Vdata+Vth，从而使得驱动薄膜晶体管的栅源电压补偿驱动薄膜晶体管的阈值电压。

与现有技术相比，本发明所述的像素电路及其驱动方法和有机发光显示器，通过驱动控制单元控制驱动薄膜晶体管的栅源电压补偿驱动OLED的驱动薄膜晶体管的阈值电压，从而解决AMOLED面板亮度不均匀和亮度衰减的问题。

附图说明

图1是现有的2T1C像素单元驱动电路的电路图；

图2是本发明所述的像素电路的第一实施例的电路图；

图3是本发明所述的像素电路的第二实施例的电路图；

图4是本发明所述的像素电路的第一实施例和第二实施例在第一阶段、第二阶段、第三阶段的信号时序图；

图5A是本发明所述的像素电路的第二实施例在第一时间段的等效电路图；

图5B是本发明所述的像素电路的第二实施例在第二时间段的等效电路图；

图5C是本发明所述的像素电路的第二实施例在第三时间段的等效电路图。

具体实施方式

本发明提供了一种像素电路及其驱动方法和有机发光显示器，利用二极管接法（Diode Connection）并通过控制存储电容放电以使得驱动薄膜晶体管的栅源电压补偿驱动OLED的驱动薄膜晶体管的阈值电压，从而解决OLED面板亮度不均匀和亮度衰减的问题。

如图2所示，本发明所述的像素电路的第一实施例包括驱动薄膜晶体管DTFT、发光控制单元21、驱动控制单元22、存储电容Cst、第一电容C1和有机发光二极管OLED，其中，

所述驱动薄膜晶体管DTFT，栅极与所述存储电容Cst的第一端连接，源极与所述发光控制单元21的第一端连接，漏极与所述驱动控制单元22的第一端连接；

所述存储电容Cst的第二端与所述第一电容C1的第一端连接；

所述发光控制单元21，第二端与所述驱动薄膜晶体管DTFT的栅极连接，第三端与所述驱动薄膜晶体管DTFT的漏极连接，第四端接地，控制端与发光控制线EM连接；

所述驱动控制单元22，第二端与所述有机发光二极管OLED的阴极连接，第三端与所述驱动薄膜晶体管DTFT的源极连接，第四端与数据线Data连接，控制端与扫描线SCAN连接；

所述第一电容C1的第二端接地；

所述有机发光二极管OLED与驱动电源的高电平输出端VDD连接；

所述驱动电源的高电平输出端输出VDD，所述数据线Data输出数据电压Vdata，所述发光控制线EM输出V_EM，所述扫描线SCAN输出V_SCAN。

本发明所述的像素电路的第一实施例在工作时，

在第一时间段，即预充电阶段：V_SCAN、V_EM为低电平，所述发光控制单元21控制导通所述驱动薄膜晶体管DTFT的栅极与漏极之间的连接，所述驱动控制单元22控制导通所述驱动薄膜晶体管DTFT的漏极与所述OLED之间的连接；此时，所述驱动薄膜晶体管DTFT进入饱和状态，实为一个二极体；

在第二时间段，即数据写入阶段：V_SCAN为高电平，V_EM为低电平，所述驱动控制单元22控制断开所述驱动薄膜晶体管DTFT的漏极与所述OLED之间的连接，控制导通数据线Data与所述存储电容Cst的第二端之间的连接，并控制导通所述存储电容Cst的第二端与所述驱动薄膜晶体管DTFT的源极之间的连接，数据电压Vdata写入，所述存储电容Cst的第一端与第二端之间的电压差值为Vth，此时所述驱动薄膜晶体管DTFT的栅极电压为Vdata+Vth，所述驱动薄膜晶体管DTFT的源极电压为Vdata，其中，Vth为所述驱动薄膜晶体管DTFT的阈值电压；

在第三时间段，即OELD发光阶段，V_SCAN为低电平，V_EM为高电平，所述驱动控制单元22控制导通所述驱动薄膜晶体管DTFT的漏极与所述OLED之间的连接；所述发光控制单元21控制导通所述驱动薄膜晶体管DTFT的源极与地端的连接，此时所述驱动薄膜晶体管DTFT的栅极电压仍为Vdata+Vth，所述驱动薄膜晶体管DTFT的栅源电压Vgs=Vdata+Vth，同时流过所述驱动薄膜晶体管DTFT的电流I=K(Vgs-Vth)²=K(Vdata+Vth-Vth)²=K（Vdata）²；

其中，K为DTFT的电流系数；

$K=C_{\mathrm{ox}}\·\mathrm{\μ}\·\frac{W}{L};$

μ、C_OX、W、L分别为DTFT的场效应迁移率，栅绝缘层单位面积电容、沟道宽度、长度；

如此消除了驱动薄膜晶体管DTFT的Vth的影响，这样就可以改善电流的均匀性，达到亮度的均匀。

本发明所述的像素电路的第二实施例基于本发明所述的像素电路的第一实施例。如图3所示，在本发明所述的像素电路的第二实施例中，所述发光控制单元21包括第一薄膜晶体管T1和第二薄膜晶体管T2，所述驱动控制单元22包括第三薄膜晶体管T3、第四薄膜晶体管T4和第五薄膜晶体管T5，其中，

所述第一薄膜晶体管T1，栅极与发光控制线EM连接，源极与所述驱动薄膜晶体管DTFT的漏极连接，漏极与所述驱动薄膜晶体管DTFT的栅极连接；

所述第二薄膜晶体管T2，栅极与发光控制线EM连接，源极接地，漏极与所述驱动薄膜晶体管DTFT的源极连接；

所述第三薄膜晶体管T3，栅极与扫描线SCAN连接，源极与数据线Data连接，漏极与所述存储电容Cst的第二端连接；

所述第四薄膜晶体管T4，栅极与扫描线SCAN连接，源极与所述有机发光二极管OLED的阴极连接，漏极与所述驱动薄膜晶体管DTFT的漏极连接；

所述第五薄膜晶体管T5，栅极与扫描线SCAN连接，源极与所述存储电容Cst的第二端连接，漏极与所述驱动薄膜晶体管DTFT的源极连接;

其中，所述第一薄膜晶体管T1和所述第四薄膜晶体管T4是p型TFT，所述第二薄膜晶体管T2、所述第三薄膜晶体管T3和所述第五薄膜晶体管T5是n型TFT。

图4是本发明所述的驱动电路的第一实施例和第二实施例在第一阶段、第二阶段、第三阶段的V_SCAN、V_EM、Vdata的时序图，在图4中，1、2、3分别指示的是第一阶段、第二阶段、第三阶段。

如图4所示，本发明所述的像素电路的第二实施例在工作时，

在第一时间段，即预充电阶段：V_SCAN、V_EM为低电平，所述第一薄膜晶体管T1控制导通所述驱动薄膜晶体管DTFT的栅极与漏极之间的连接，所述第四薄膜晶体管T4控制导通所述驱动薄膜晶体管DTFT的漏极与所述OLED之间的连接；此时，所述驱动薄膜晶体管DTFT进入饱和状态，实为一个二极体；

在第二时间段，即数据写入阶段：V_SCAN为高电平，V_EM为低电平，所述第四薄膜晶体管T4控制断开所述驱动薄膜晶体管DTFT的漏极与所述OLED之间的连接，所述第三薄膜晶体管T3控制导通数据线Data与所述存储电容Cst的第二端之间的连接，所述第五薄膜晶体管T5控制导通所述存储电容Cst的第二端与所述驱动薄膜晶体管DTFT的源极之间的连接，数据电压Vdata写入，所述存储电容Cst的第一端与第二端之间的电压差值为Vth，此时所述驱动薄膜晶体管DTFT的栅极电压为Vdata+Vth，所述驱动薄膜晶体管DTFT的源极电压为Vdata，其中，Vth为所述驱动薄膜晶体管DTFT的阈值电压；

在第三时间段，即OELD发光阶段，V_SCAN为低电平，V_EM为高电平，所述第四薄膜晶体管T4控制导通所述驱动薄膜晶体管DTFT的漏极与所述OLED之间的连接；所述第二薄膜晶体管T2控制导通所述驱动薄膜晶体管DTFT的源极与地端的连接，此时所述驱动薄膜晶体管DTFT的栅极电压仍为Vdata+Vth，所述驱动薄膜晶体管DTFT的栅源电压Vgs=Vdata+Vth，同时流过所述驱动薄膜晶体管DTFT的电流I=K(Vgs-Vth)²=K(Vdata+Vth-Vth)²=K（Vdata）²；

其中，K为DTFT的电流系数；

$K=C_{\mathrm{ox}}\·\mathrm{\μ}\·\frac{W}{L};$

μ、C_OX、W、L分别为DTFT的场效应迁移率，栅绝缘层单位面积电容、沟道宽度、长度；

如此消除了驱动薄膜晶体管DTFT的Vth的影响，这样就可以改善电流的均匀性，达到亮度的均匀。

本发明可以替代的实施例中，薄膜晶体管还可以由三极管，MOS管（MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor）等来代替，可以实现相同的功能。

本发明所述的像素电路采用6T2C电路通过补偿DTFT的Vth，以使得DTFT的驱动电流I=K×(Vgs-Vth)²或I=K(Vgs+Vth)²与Vth无关，达到电流一致，改善均匀性。

本发明还提供了一种有机发光显示器，包括上述像素电路。

本发明还提供了一种驱动方法，应用于上述的像素电路，包括以下步骤：

发光控制单元和驱动控制单元控制驱动薄膜晶体管进入饱和状态；

驱动控制单元控制使得存储电容的第一端与第二端之间的电压差值为驱动薄膜晶体管的阈值电压Vth；

驱动控制单元和发光控制单元控制驱动薄膜晶体管驱动OLED发光，并使得驱动薄膜晶体管的栅源电压补偿驱动薄膜晶体管的阈值电压，Vdata为数据线的输出电压。

根据一种具体实施方式，发光控制单元和驱动控制单元控制驱动薄膜晶体管进入饱和状态步骤包括：扫描线和发光控制线输出低电平，发光控制单元控制导通驱动薄膜晶体管的栅极与漏极之间的连接，驱动控制单元控制导通驱动薄膜晶体管的漏极与OLED之间的连接，使得驱动薄膜晶体管进入饱和状态；

驱动控制单元控制使得存储电容的第一端与第二端之间的电压差值为驱动薄膜晶体管的阈值电压Vth步骤包括：扫描线输出高电平并发光控制线输出低电平，驱动控制单元控制断开驱动薄膜晶体管的漏极与OLED之间的连接，控制导通数据线与存储电容的第二端之间的连接，并控制导通存储电容的第二端与驱动薄膜晶体管的源极之间的连接，数据电压写入，驱动薄膜晶体管的栅极电压为Vdata+Vth，驱动薄膜晶体管的源极电压为Vdata，存储电容的第一端与第二端之间的电压差值为Vth；

驱动控制单元和发光控制单元控制驱动薄膜晶体管驱动OLED发光，并使得驱动薄膜晶体管的栅源电压补偿驱动薄膜晶体管的阈值电压步骤包括：扫描线输出低电平并发光控制线输出高电平，驱动控制单元控制导通驱动薄膜晶体管的漏极与OLED之间的连接；发光控制单元控制导通驱动薄膜晶体管的源极与地端的连接，驱动薄膜晶体管的栅极电压仍为Vdata+Vth，驱动薄膜晶体管的栅源电压为Vdata+Vth，从而使得驱动薄膜晶体管的栅源电压补偿驱动薄膜晶体管的阈值电压。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种像素电路，其特征在于，包括驱动薄膜晶体管、发光控制单元、驱动控制单元、存储电容、第一电容和有机发光二极管，其中，

所述驱动薄膜晶体管，栅极与所述存储电容的第一端连接，源极与所述发光控制单元的第一端连接，漏极与所述驱动控制单元的第一端连接；

所述存储电容的第二端与所述第一电容的第一端连接；

所述发光控制单元，第二端与所述驱动薄膜晶体管的栅极连接，第三端与所述驱动薄膜晶体管的漏极连接，第四端接地，控制端与发光控制线连接；

所述驱动控制单元，第二端与所述有机发光二极管的阴极连接，第三端与所述驱动薄膜晶体管的源极连接，第四端与数据线连接，控制端与扫描线连接；

所述第一电容的第二端接地；

所述有机发光二极管与驱动电源的高电平输出端连接；

所述发光控制单元包括第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管；

所述第一薄膜晶体管，栅极与发光控制线连接，源极与所述驱动薄膜晶体管的漏极连接，漏极与所述驱动薄膜晶体管的栅极连接；

所述第二薄膜晶体管，栅极与发光控制线连接，源极接地，漏极与所述驱动薄膜晶体管的源极连接；

所述驱动控制单元包括第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管和第五薄膜晶体管；

所述第三薄膜晶体管，栅极与扫描线连接，源极与数据线连接，漏极与所述存储电容的第二端连接；

所述第四薄膜晶体管，栅极与扫描线连接，源极与所述有机发光二极管的阴极连接，漏极与所述驱动薄膜晶体管的漏极连接；

所述第五薄膜晶体管，栅极与扫描线连接，源极与所述存储电容的第二端连接，漏极与所述驱动薄膜晶体管的源极连接；

所述第一薄膜晶体管和所述第四薄膜晶体管是p型TFT，所述第二薄膜晶体管、所述第三薄膜晶体管和所述第五薄膜晶体管是n型TFT。

2.一种有机发光显示器，其特征在于，包括如权利要求1所述的像素电路。

3.一种驱动方法，应用于如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，包括以下步骤：

发光控制单元和驱动控制单元控制驱动薄膜晶体管进入饱和状态；

驱动控制单元控制使得存储电容的第一端与第二端之间的电压差值为驱动薄膜晶体管的阈值电压Vth；

驱动控制单元和发光控制单元控制驱动薄膜晶体管驱动OLED发光，并使得驱动薄膜晶体管的栅源电压补偿驱动薄膜晶体管的阈值电压，Vdata为数据线的输出电压；

发光控制单元和驱动控制单元控制驱动薄膜晶体管进入饱和状态步骤包括：扫描线和发光控制线输出低电平，发光控制单元控制导通驱动薄膜晶体管的栅极与漏极之间的连接，驱动控制单元控制导通驱动薄膜晶体管的漏极与OLED之间的连接，使得驱动薄膜晶体管进入饱和状态；

驱动控制单元控制使得存储电容的第一端与第二端之间的电压差值为驱动薄膜晶体管的阈值电压Vth步骤包括：扫描线输出高电平并发光控制线输出低电平，驱动控制单元控制断开驱动薄膜晶体管的漏极与OLED之间的连接，控制导通数据线与存储电容的第二端之间的连接，并控制导通存储电容的第二端与驱动薄膜晶体管的源极之间的连接，数据电压写入，驱动薄膜晶体管的栅极电压为Vdata+Vth，驱动薄膜晶体管的源极电压为Vdata，存储电容的第一端与第二端之间的电压差值为Vth；

驱动控制单元和发光控制单元控制驱动薄膜晶体管驱动OLED发光，并使得驱动薄膜晶体管的栅源电压补偿驱动薄膜晶体管的阈值电压步骤包括：扫描线输出低电平并发光控制线输出高电平，驱动控制单元控制导通驱动薄膜晶体管的漏极与OLED之间的连接；发光控制单元控制导通驱动薄膜晶体管的源极与地端的连接，驱动薄膜晶体管的栅极电压仍为Vdata+Vth，驱动薄膜晶体管的栅源电压为Vdata+Vth，从而使得驱动薄膜晶体管的栅源电压补偿驱动薄膜晶体管的阈值电压。