CN102930824A - 像素电路及驱动方法、显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于有机发光显示技术领域，公开了一种能够补偿晶体管阈值电压漂移的控制有源发光二极管显示的电压驱动像素电路、驱动方法及显示装置。本发明的像素电路在向像素电路写入数据时通过隔断晶体管阻断驱动晶体管和有机发光二极管的连接，确保数据写入像素时不会对有机发光二极管的发光状态产生影响，避免了显示的闪烁。并通过存储电容预存驱动晶体管的阈值电压和数据电压信号，对阈值电压漂移进行了有效的补偿，保持了驱动电流的均匀性和稳定性，提高了显示装置的显示质量。

Description

像素电路及驱动方法、显示装置

技术领域

本发明涉及有机发光显示技术领域，特别是涉及一种能够补偿晶体管阈值电压漂移的控制有源发光二极管显示的像素电路及驱动方法、显示装置。

背景技术

实现有源发光二极管（Active Matrix Organic Light-EmittingDiode，简称“AMOLED”）显示器的途径之一是使用有源矩阵薄膜晶体管背板。该有源矩阵薄膜晶体管背板上设置有由横纵交叉的栅线和数据线所限定的像素矩阵，每个像素包括一个有源器件（如：晶体管）和发光器件（如：发光二极管）。栅极驱动电路依次向被选择的栅线上提供选择信号，开启像素中的晶体管，然后数据驱动电路通过数据线将数据信号传送到导通的像素。

因为AMOLED显示器的发光亮度和提供给有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode，简称“OLED”）器件的驱动电流的大小成正比，故为了实现最佳的显示效果，需要较大的驱动电流，故低温多晶硅背板技术，由于可以提供较高的迁移率，是AMOLED显示背板技术的最佳选择，但是低温多晶硅技术固有的阈值电压漂移问题，造成了像素电路产生的驱动电流的不均匀性，给显示亮度的均匀性提出了挑战。为了能有效补偿TFT阈值电压的漂移，在进行电路设计中常常引入补偿技术，从而获得较好的显示亮度均匀性。本专利中提出了一种电路结构简单的像素电路的设计，该像素电路有效的对阈值电压的漂移进行了了有效的补偿。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种像素电路，用以补偿低温多晶硅背板的阈值电压漂移。

本发明还提供一种用于驱动上述像素电路的驱动方法，以驱动上述像素电路在工作过程中能够补偿低温多晶硅背板的阈值电压漂移。

同时，本发明还提供一种有机发光显示装置，包括上述像素电路，以提高显示质量，不会出现显示闪烁问题。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种像素电路，包括有机发光二极管、总电源极、接地极、开关晶体管、隔断晶体管、驱动晶体管、补偿晶体管和存储电容，其中，

用于控制数据线的数据电压写入的所述开关晶体管，其栅极与栅线连接，漏极连接数据线，源极分别连接所述存储电容的一端和所述驱动晶体管的栅极；

所述存储电容的另一端连接所述总电源极；

用于向所述存储电容预先存储阈值电压的所述补偿晶体管，其栅极与栅线连接，源极和漏极分别连接所述驱动晶体管的栅极和漏极；

用于为所述有机发光二极管提供驱动电流的所述驱动晶体管，其源极与所述总电源极连接，漏极还连接所述隔断晶体管的源极；

用于隔断所述驱动晶体管与所述有机发光二极管连接的所述隔断晶体管，其栅极与一使能电极连接，漏极与所述有机发光二极管的阳极连接；

所述有机发光二极管的阴极连接所述接地极。

如上所述的像素电路，优选的是，还包括：

用于所述开关晶体管关断时隔断所述开关晶体管漏电流的阻断电容；

所述开关晶体管的源极通过所述阻断电容再分别连接所述存储电容的一端和所述驱动晶体管的栅极。

如上所述的像素电路，优选的是，还包括：

用于为所述驱动晶体管的栅极提供初始电压的复位晶体管，其栅极与一复位控制电极连接，漏极连接一复位电源极，源极连接所述驱动晶体管的栅极。

本发明还提供一种像素电路的驱动方法，包括：

S1、施加一低电平信号至栅线，使得所述补偿晶体管和开关晶体管处于打开状态，给总电源极、使能电极和接地极施加电压信号，打开隔断晶体管和驱动晶体管，驱动晶体管的阈值电压和数据线上的数据电压信号写入所述存储电容；

S2、施加一高电平信号至栅线，使得所述补偿晶体管和开关晶体管处于截断状态，给总电源极、使能电极和接地极施加电压信号，所述驱动晶体管保持打开状态，并打开所述隔断晶体管，利用存储在所述存储电容中的电压驱动发光二极管发光。

如上所述的像素电路的驱动方法，优选的是，步骤S1之前还包括：

施加一高电平信号至栅线，使得所述补偿晶体管和开关晶体管处于截断状态，同时给复位控制电极和复位电源极施加电压信号至，打开复位晶体管，给所述存储电容充电至所述复位晶体管的复位电压。

如上所述的电压驱动像素电路的驱动方法，优选的是，步骤S1中的给总电源极、使能电极和接地极施加电压信号具体为：总电源极施加第一高电平信号，使能电极施加高电平信号，接地极施加低电平信号；

步骤S2中的给总电源极、使能电极和接地极施加电压信号具体为：电源极施加第二高电平信号，使能电极施加低电平信号，接地极施加低电平信号。

同时，本发明还提供一种显示装置，包括如上所述的像素电路。

（三）有益效果

本发明所提供的像素电路在向像素电路写入数据时通过隔断晶体管阻断驱动晶体管和有机发光二极管的连接，确保数据写入像素时不会对有机发光二极管的发光状态产生影响，避免了显示的闪烁。并通过存储电容预存驱动晶体管的阈值电压和数据电压信号，对阈值电压漂移进行了有效的补偿，保持了驱动电流的均匀性和稳定性。还设置了阻断电容来隔断开关晶体管关断时存在的漏电流，防止漏电流衰减像素电路中的驱动电流。更进一步设置了复位晶体管，用于初始化驱动晶体管的栅极电压，因总电源极与像素电路之间存在导线电阻或寄生电阻，初始化后的栅极电压用于补偿电阻压降，保证像素驱动电流的稳定性，提高了显示装置的显示质量。

附图说明

图1为本发明实施例一中像素电路的结构示意图；

图2为本发明实施例二中像素电路的驱动方法的驱动时序示意图；

图3为本发明实施例二中像素电路在复位时序段t₁的工作状态示意图；

图4为本发明实施例二中像素电路在补偿时序段t₂的工作状态示意图；

图5为本发明实施例二中像素电路在驱动显示时序段t₃的工作状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例一

图1所示为本发明实施例中像素电路的结构示意图。本实施例中以共阴极的有机发光二极管显示器的像素电路结构为例来具体说明电压驱动像素电路的电路结构及工作原理。如图1所示，本发明实施例中的像素电路包括4个薄膜晶体管，分别为开关晶体管101、隔断晶体管102、驱动晶体管103和补偿晶体管104，还包括存储电容106、总电源极110、接地极120和有机发光二极管130，栅线140提供选择信号来开启开关晶体管101，数据线150通过开关晶体管101向像素中写入数据电压信号。其中，开关晶体管101的栅极与栅线140连接，漏极连接数据线150，源极分别连接存储电容105的一端和驱动晶体管103的栅极，在栅线140选择信号的控制下，开关晶体管101向存储电容106和驱动晶体管103提供数据线150的数据电压信号V_data，存储电容106的另一端连接总电源极110，在总电源极110的控制下，通过开关晶体管101给A点充电至数据电压信号V_data，并由存储电容106保持该电压。补偿晶体管104的栅极与栅线140连接，源极和漏极分别连接驱动晶体管103的栅极和漏极，在栅线140选择信号的控制下，补偿晶体管104导通，驱动晶体管103的源极和漏极相连，形成一个二极管连接，保证驱动晶体管103处于饱和电流区，提供稳定的充电电流，在总电源极110的控制下，通过给存储电容106充电的方法，将驱动晶体管103的阈值电压V_th存储到存储电容106里，达到补偿阈值电压V_th的目的。驱动晶体管103受存储电容106存储电压的控制而导通或截断，其源极与总电源极110连接，漏极还连接隔断晶体管102的源极，用于向有机发光二极管130提供均匀、稳定的驱动电流，其中，流过驱动晶体管103的电流受到存储电容106上存储的电压控制。隔断晶体管102的栅极与一使能电极160连接，漏极与有机发光二极管130的阳极连接，在使能电极160的控制下，打开或关断隔断晶体管102。在向该像素电路写入数据线150的数据电压信号V_data时，关断隔断晶体管102，以防止隔断晶体管102导通后给有机发光二极管130充电，导致存储电容106预先存储的驱动晶体管103阈值电压发生偏移，有机发光二极管130显示闪烁。有机发光二极管130的阴极连接接地极120。

由于晶体管在关断状态，一般还会存在漏电流，本实施例中优选开关晶体管101源极通过一阻断电容107再分别连接存储电容106的一端和驱动晶体管103的栅极，阻断电容107用于隔断开关晶体管101关断时存在的漏电流。防止在向像素电路中写入数据电压时，由于漏电流的存在使得驱动晶体管103的驱动电流产生衰减，从而导致有机发光二极管120发光不稳定，显示闪烁。

本实施例中的像素电路还可以包括复位晶体管105，其栅极与一复位控制电极170连接，漏极连接一复位电源极180，源极连接驱动晶体管103的栅极，通过给复位控制电极170施加电压导通或关断复位晶体管105。可以将复位电源极180接地，起到对A点电位的复位作用。如果总电源极110与像素电路之间存在导线电阻或寄生电阻，可以调整复位电源极180的电压大小，在写入像素之前，打开复位晶体管105，在总电源极110的控制下，给存储电容106充电，将复位电源极180的电压信号提供给存储电容106和驱动晶体管103，以补偿总电源极110与像素电路之间的导线电阻或寄生电阻产生的压降，克服了该压降引起的像素电流波动问题。

本实施例中的像素电路可以和电压振幅调制的数据驱动芯片兼容，也可以和脉冲宽度调制的数据驱动芯片兼容，用于向栅线140、数据线150、使能电极160、复位控制电极170等提供所需的电压信号。

本领域所属技术人员很容易得出本发明所提供的像素电路也适用于共阳极的有机发光二极管显示器，并不局限于本实施例中的共阴极的有机发光二极管显示器，在此不再赘述。

实施例二

在实施例一的像素电路基础上，本发明实施例提供一种利用该像素电路进行像素驱动的方法。

图2所示为图1所示的像素电路的驱动方法的驱动时序示意图。如图2所示，在该时序图中，示意了在一帧工作时序中的栅线140的选择信号电压GATE、数据线150的数据电压V_data以及控制隔断晶体管102通断的使能电极140的电平EM。其中，写入像素电路之前需要对存储电容106进行放电，以消除上一帧数据的影响。该驱动方法主要包括补偿驱动晶体管103阈值电压V_th和驱动显示两个时序段，而写入数据是在补偿时序段内完成。补偿晶体管104和驱动晶体管103在多级电压信号的控制下，在存储电容106里预先存储驱动晶体管103的阈值电压V_th以及数据线150的数据电压V_data，在驱动显示时序段存储电容106保持该阈值电压V_th和数据电压V_data不变。下面将结合图4和图5分上述补偿和驱动显示两个时序段t₂和t₃对该驱动方法进行具体说明如下：

需要说明的是，图3-图5中，通过虚线连接的晶体管或信号线（本实施例中的信号线包括栅线140、数据线150、使能电极160和复位控制电极170），表示该晶体管处于关闭状态，信号线的信号则为无效信号。

补偿时序段t₂：

在该时序段，有机发光二极管130处于关闭状态，向存储电容106中预先存储一个近似等于驱动晶体管103阈值电压的初始电压和数据线150的数据电压V_data。具体为，如图2所示，在t₂时序段，当向像素中写入数据电压V_data时，该像素的栅线140的选择信号电压GATE变为低电平，使得开关晶体管101和补偿晶体管103处于导通状态，数据电压V_data提供给存储电容106和驱动晶体管103，结合图4所示。总电源极110的工作电压是V_DD，施加一个高电平信号到驱动晶体管103的源极，此时驱动晶体管103的栅极和漏极相连，形成一个二极管连接，保证驱动晶体管103工作在电流饱和区，提供稳定的驱动电流给B点充电，则栅极和漏极之间的阈值电压为V_th，存储电容106顺时充电至A点电压为V_data-V_th。使能电极160的电平EM处于高电平状态，且与栅线140的低电平信号同步保持，使得补偿截断隔断晶体管102保持关断状态，从而有机发光二极管130处于关闭状态，防止存储电容106充电过程中驱动电流I_d不稳定导致有机发光二极管130显示的闪烁。

如果总电源极110与像素电路之间存在导线电阻或寄生电阻，其引起的压降会导致像素驱动电流I_d的波动，所以还需要补偿该压降。具体可以为，如图2所示，在t₂时序段之前还包括复位时序段t₁：

结合图3所示，t₁时序段，复位控制电极170的工作电压是RESET，施加一个低电平信号到复位晶体管105的栅极，使得复位晶体管105处于打开状态，调整复位晶体管105的漏极电压，即调整复位电源极180的电压，使得复位晶体管105的源极电压V_d（即A点电压）近似等于上述导线电阻或寄生电阻引起的压降。则经过t₂时序段的阈值电压补偿后，A点的电压为V_data+V_ref-V_th。

驱动显示时序段t₃：

在该时序段，有机发光二极管130处于打开状态，存储电容106的存储电压驱动有机发光二极管130显示，结合图5所示。具体为，栅线140的选择信号变为电压GATE变为高电平，开关晶体管101和补偿晶体管104处于截断状态，给复位控制电极170施加一高电平信号，关断复位晶体管105，防止存储电容106预先存储的电压发生偏移。通过给隔断晶体管102的栅极（即使能电极160）施加一个低电平信号，打开隔断晶体管102，使得有机发光二极管130处于打开状态。预先存储在存储电容106的电压V_data+V_d-V_DD确保驱动晶体管103工作在饱和区，为有机发光二极管130提供稳定的驱动电流，由于该驱动电流I_d与（V_gs-V_th）²成正比，而（V_gs-V_th）²=[V_DD-（V_data+V_ref-V_th）-V_th）]²=(V_DD-V_data-V_ref)²，可见，驱动电流I_d与驱动晶体管102的阈值电压V_th无关，则驱动晶体管102阈值电压V_th的漂移，不会对漏极电流，即像素电路的驱动电流I_d，产生影响，使得有机发光二极管130显示稳定，不会闪烁。

实施例三

本发明实施例中提供一种显示装置，包括实施例一中的电压驱动像素电路。具体地，所述显示装置包括多个像素单元阵列，每个像素单元对应上述实施例中的任一像素电路。由于该像素电路补偿了驱动晶体管的阈值电压漂移，使得有机发光二极管的显示稳定，不会闪烁，从而保证了有机发光显示装置的显示质量。

由以上实施例可以看出，本发明所提供的像素电路在向像素电路写入数据时通过隔断晶体管阻断驱动晶体管和有机发光二极管的连接，确保数据写入像素时不会对有机发光二极管的发光状态产生影响，避免了显示的闪烁。并通过存储电容预存驱动晶体管的阈值电压和数据电压信号，对阈值电压漂移进行了有效的补偿，保持了驱动电流的均匀性和稳定性。还设置了阻断电容来隔断开关晶体管关断时存在的漏电流，防止漏电流衰减像素电路中的驱动电流。更进一步设置了复位晶体管，用于初始化驱动晶体管的栅极电压，因总电源极与像素电路之间存在导线电阻或寄生电阻，初始化后的栅极电压用于补偿电阻压降，保证像素驱动电流的稳定性，提高了显示装置的显示质量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种像素电路，包括有机发光二极管、总电源极、接地极、开关晶体管、隔断晶体管、驱动晶体管、补偿晶体管和存储电容，其特征在于，

用于控制数据线的数据电压写入的所述开关晶体管，其栅极与栅线连接，漏极连接数据线，源极分别连接所述存储电容的一端和所述驱动晶体管的栅极；

所述存储电容的另一端连接所述总电源极；

用于向所述存储电容预先存储阈值电压的所述补偿晶体管，其栅极与栅线连接，源极和漏极分别连接所述驱动晶体管的栅极和漏极；

用于为所述有机发光二极管提供驱动电流的所述驱动晶体管，其源极与所述总电源极连接，漏极还连接所述隔断晶体管的源极；

用于隔断所述驱动晶体管与所述有机发光二极管连接的所述隔断晶体管，其栅极与一使能电极连接，漏极与所述有机发光二极管的阳极连接；

所述有机发光二极管的阴极连接所述接地极。

2.根据权利要求1所述的像素电路，其特征在于，还包括：

用于所述开关晶体管关断时隔断所述开关晶体管漏电流的阻断电容；

所述开关晶体管的源极通过所述阻断电容再分别连接所述存储电容的一端和所述驱动晶体管的栅极。

3.根据权利要求1所述的像素电路，其特征在于，还包括：

用于为所述驱动晶体管的栅极提供初始电压的复位晶体管，其栅极与一复位控制电极连接，漏极连接一复位电源极，源极连接所述驱动晶体管的栅极。

4.一种像素电路的驱动方法，其特征在于，包括：

S1、施加一低电平信号至栅线，使得所述补偿晶体管和开关晶体管处于打开状态，给总电源极、使能电极和接地极施加电压信号，打开隔断晶体管和驱动晶体管，驱动晶体管的阈值电压和数据线上的数据电压信号写入所述存储电容；

S2、施加一高电平信号至栅线，使得所述补偿晶体管和开关晶体管处于截断状态，给总电源极、使能电极和接地极施加电压信号，所述驱动晶体管保持打开状态，并打开所述隔断晶体管，利用存储在所述存储电容中的发光二极管发光。

5.根据权利要求4所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，步骤S1之前还包括：

施加一高电平信号至栅线，使得所述补偿晶体管和开关晶体管处于截断状态，同时给复位控制电极和复位电源极施加电压信号至，打开复位晶体管，给所述存储电容充电至所述复位晶体管的复位电压。

6.根据权利要求4所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，步骤S1中的给总电源极、使能电极和接地极施加电压信号具体为：总电源极施加第一高电平信号，使能电极施加高电平信号，接地极施加低电平信号；

步骤S2中的给总电源极、使能电极和接地极施加电压信号具体为：电源极施加第二高电平信号，使能电极施加低电平信号，接地极施加低电平信号。

7.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-3任一所述的像素电路。

Images