CN103000134A

CN103000134A - 像素电路及其驱动方法、显示装置

Info

Publication number: CN103000134A
Application number: CN2012105647428A
Authority: CN
Inventors: 杨盛际
Original assignee: Beijing BOE Optoelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd; Beijing BOE Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-03-27
Also published as: US20140175992A1; US9483979B2

Abstract

本发明公开了一种像素电路及其驱动方法、显示装置，涉及显示领域，可有效地补偿驱动TFT阈值电压非均匀性、漂移，以及OLED非均匀性导致的电流差异。所述像素电路包括：发光元件；驱动薄膜晶体管；第一薄膜晶体管，漏极与驱动薄膜晶体管的栅极相连；第二薄膜晶体管，漏极与驱动薄膜晶体管的源极相连；第三薄膜晶体管，源极与驱动薄膜晶体管的漏极相连接，漏极与发光元件相连；第四薄膜晶体管，其源极与驱动薄膜晶体管的栅极相连接，漏极与驱动薄膜晶体管的漏极相连接；第五薄膜晶体管，其漏极与驱动薄膜晶体管的源极连接；电容。

Description

像素电路及其驱动方法、显示装置

技术领域

本发明涉及显示领域，尤其涉及一种像素电路及其驱动方法、显示装置。

背景技术

有机发光二极管（Organic Light Emitting Diode，OLED）为电流驱动主动发光型器件，因其具有自发光、快速响应、宽视角和可制作在柔性衬底上等独特特点，以OLED为基础的有机发光显示预计今后几年将成为显示领域的主流。

有机发光显示的每个显示单元，都是由OLED构成的，有机发光显示按驱动方式可分为有源有机发光显示和无源有机发光显示，其中有源有机发光显示是指每个OLED都由薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)电路来控制流过OLED的电流，OLED和用于驱动OLED的TFT电路构成像素电路。

一种典型的像素电路如图1所示，包括2个TFT晶体管，1个电容和1个OLED，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T1将这个数据电压转化为相应的电流，供给OLED器件，其电流可表示为：

I_{OLED} = \frac{1}{2} μ_{n} \cdot Cox \cdot \frac{W}{L} \cdot {(Vgs - Vth)}^{2} = \frac{1}{2} μ_{n} \cdot Cox \cdot \frac{W}{L} \cdot {(Vdata - Voled - Vth)}^{2} - - - - - - (1)

其中，Vgs为驱动管T1栅极和源极之间的电势差，μ_n为载流子迁移率，Cox为栅绝缘层电容，W/L为晶体管宽长比，V_data为数据电压，V_oled为OLED的工作电压，Vth为驱动管T1的阈值电压，由上式可知：如果不同像素单元之间的Vth不同或者Vth随时间发生漂移，则流过OLED的电流存在差异，影响显示效果，另外，OLED器件的非均匀性引起OLED工作电压不同时，也会导致电流差异。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种像素电路及其驱动方法、显示装置，可以有效地补偿TFT驱动管的阈值电压非均匀性、漂移，以及OLED非均匀性导致的电流差异，从而提升显示装置的显示效果。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种像素电路，其特征在于，包括：

发光元件；

用于驱动所述发光元件的驱动薄膜晶体管；

第一薄膜晶体管，其源极连接参考电压端，其漏极与所述驱动薄膜晶体管的栅极相连接，其栅极接收第一控制信号；

第二薄膜晶体管，其栅极接收第一扫描信号，其漏极与所述驱动薄膜晶体管的源极相连接，其源极接收数据电压信号；

第三薄膜晶体管，其栅极接收第二扫描信号，其源极与所述驱动薄膜晶体管的漏极相连接，其漏极与发光元件相连；

第四薄膜晶体管，其源极与所述驱动薄膜晶体管的栅极相连接，其漏极与所述驱动薄膜晶体管的漏极相连接，其栅极接收第一扫描信号；

第五薄膜晶体管，其栅极接收第二扫描信号，其源极与电源电压相连接，其漏极与所述驱动薄膜晶体管的源极连接；

电容，所述电容的一极板连接至第一节点A，另一极板连接至第二节点B，所述第一节点A为所述第一薄膜晶体管漏极与所述驱动薄膜晶体管栅极的连接点，所述第二节点B与参考电压端相连。

优选地，所述第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管、第五薄膜晶体管和驱动晶体管均为P型或N型薄膜晶体管。

可选地，所述发光元件为有机发光二极管。

本发明还提供一种显示装置，设置所述的任一的像素电路。

另一方面，本发明还提供一种适用于上述像素电路的驱动方法，包括：

重置阶段，在第一控制信号控制下，第一薄膜晶体管导通，第一节点A储存的电荷通过第一薄膜晶体管进行释放，驱动薄膜晶体管的栅极电压信号重置，驱动薄膜晶体管导通，第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管、第五薄膜晶体管截止；

补偿阶段，在第一扫描信号控制下，第二薄膜晶体管和第四薄膜晶体管导通，驱动薄膜晶体管继续保持导通状态，由于第四薄膜晶体管的导通，驱动晶体管的栅极和漏极连通，数据信号通过驱动薄膜晶体管对第一节点A充电，使第一节点A的电压升高，第一薄膜晶体管、第三薄膜晶体管和第五薄膜晶体管截止；

保持发光阶段，在第二扫描信号控制下，第三薄膜晶体管和第五薄膜晶体管导通，所述电容保持所述驱动薄膜晶体管的栅极电压不变，驱动薄膜晶体管继续保持导通状态，电源电压信号驱动所述发光元件发光，第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管和第四薄膜晶体管截止。

本发明提供的像素电路及其驱动方法、显示装置，将电容的一端连接至驱动薄膜晶体管的栅极（第一节点），另一端连接至参考电压端，并通过第五薄膜晶体管控制驱动薄膜晶体管源极与电源电压的导通，通过第三薄膜晶体管控制驱动薄膜晶体管的漏极与发光元件的导通。每帧图像显示过程都包括：重置、补偿和保持发光三个阶段。重置阶段：第一薄膜晶体管导通，第一节点储存的电荷释放，使第一节点的电压拉低，驱动薄膜晶体管导通；补偿阶段：第二、四薄膜晶体管导通，驱动薄膜晶体管的栅极和漏极或源极连通，结果第一节点的电压中包含驱动薄膜晶体管阈值电压的信息；保持发光阶段：第三、五薄膜晶体管导通，驱动薄膜晶体管的栅极电压保持不变，电源电压信号驱使发光元件发光，其电流大小与驱动薄膜晶体管的阈值电压、以及发光元件两端电压无关，因此，可有效地补偿驱动管的阈值电压非均匀性、漂移，以及OLED非均匀性导致的电流差异，从而提升显示装置的显示效果，同时采用同类型薄膜晶体管不仅保证了在所有非发光阶段无电流通过OLED，而且可提高OLED的使用寿命。

附图说明

图1为现有像素电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的像素电路示意图；

图3为本发明实施例中像素电路的控制时序图；

图4为本发明实施例提供的另一像素电路示意图；

图5为本发明实施例中另一像素电路的控制时序图；

图6为本发明实施例中像素电路的驱动方法流程图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种像素电路及其驱动方法、显示装置，可以有效地补偿TFT驱动管的阈值电压非均匀性、漂移，以及OLED非均匀性导致的电流差异，从而提升显示装置的显示效果，同时采用同类型薄膜晶体管不仅保证了在所有非发光阶段无电流通过OLED，而且可提高OLED的使用寿命。

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，对于液晶显示领域的晶体管来说，漏极和源极没有明确的区别，因此本发明实施例中所提到的晶体管的源极可以为晶体管的漏极，晶体管的漏极也可以为晶体管的源极。

本发明实施例提供一种像素电路，如图2所示，该电路包括：

发光元件207；

用于驱动发光元件207的驱动薄膜晶体管200；

第一薄膜晶体管201，其源极连接参考电压端，其漏极与所述驱动薄膜晶体管200的栅极相连接，其栅极接收第一控制信号EM；

第二薄膜晶体管202，其栅极接收第一扫描信号Vscan1，其漏极与所述驱动薄膜晶体管200的源极相连接，其源极接收数据电压信号V_data；

第三薄膜晶体管203，其栅极接收第二扫描信号Vscan2，其源极与所述驱动薄膜晶体管200的漏极相连接，其漏极与发光元件相连；

第四薄膜晶体管204，其源极与所述驱动薄膜晶体管200的栅极相连接，其漏极与所述驱动薄膜晶体管200的漏极相连接，其栅极接收第一扫描信号Vscan1；

第五薄膜晶体管205，其栅极接收第二扫描信号Vscan2，其源极与电源电压V_dd相连接，其漏极与所述驱动薄膜晶体管200的源极连接；

电容206，所述电容的一极板连接至第一节点A，另一极板连接至第二节点B，所述第一节点A为所述第一薄膜晶体管201漏极与所述驱动薄膜晶体管200栅极的连接点，所述第二节点B与参考电压端相连。

上面所述像素电路由5个薄膜晶体管，1个电容组成，其中，5个薄膜晶体管（T1~T5）均为P型或N型的薄膜晶体管，为便于制造，优选地，除了驱动薄膜晶体管，其它采用相同规格的P型或N型薄膜晶体管。其中，可选地，所述发光元件207为有机发光二极管（OLED）。

本实施例提供的像素电路，可以有效地补偿TFT驱动管的阈值电压非均匀性、漂移，以及OLED非均匀性导致的电流差异（具体原理性阐述见下文），从而提升显示装置的显示效果，同时采用同类型薄膜晶体管不仅保证了在所有非发光阶段无电流通过OLED，而且可提高OLED的使用寿命。

如图2所示像素电路均为P型薄膜晶体管，如图3所示为控制时序，其每帧图像显示过程都包括：重置（Ⅰ）、补偿（Ⅱ）和保持发光（Ⅲ）三个阶段，如图5所示，具体包括：

步骤101、重置阶段（Ⅰ），在第一控制信号EM控制下，第一薄膜晶体管201导通，第一节点A储存的电荷通过第一薄膜晶体管201进行释放，驱动薄膜晶体管200的栅极电压信号重置，驱动薄膜晶体管200导通，第二薄膜晶体管202、第三薄膜晶体管203、第四薄膜晶体管204、第五薄膜晶体管205截止。

在重置阶段（Ⅰ），第一扫描信号Vscan1、第二扫描信号Vscan2为高电平，第一控制信号EM为低电平，此时5个P型薄膜晶体管中，201导通，202、203、204、205截止，第一节点A储存的电荷通过第一薄膜晶体管201进行释放，驱动薄膜晶体管200的栅极电压信号重置，驱动薄膜晶体管200导通。

步骤102、补偿阶段（Ⅱ），在第一扫描信号Vscan1控制下，第二薄膜晶体管202和第四薄膜晶体管204导通，驱动薄膜晶体管200继续保持导通状态，由于第四薄膜晶体管204的导通，驱动晶体管200的栅极和漏极连通，数据信号V_data通过驱动薄膜晶体管200对第一节点A充电，使第一节点A的电压升高，第一薄膜晶体管201、第三薄膜晶体管203和第五薄膜晶体管205截止；

补偿阶段（Ⅱ），第一扫描信号Vscan1为低电平，第二扫描信号Vscan2仍为高电平，第一控制信号EM为高电平，第二薄膜晶体管202和第四薄膜晶体管204导通，第一薄膜晶体管201、第三薄膜晶体管203和第五薄膜晶体管205截止，驱动薄膜晶体管200继续保持导通状态，由于第四薄膜晶体管204的导通，驱动晶体管200的栅极和漏极连通，数据信号V_data通过驱动薄膜晶体管200对第一节点A充电，使第一节点A的电压升高，直至第一节点A的电压为V_data-V_th。补偿阶段（Ⅱ）结束时，电容206的电荷量Q为：

Q=C（V₂-V₁）=C·(V_REF+V_th-V_data)-----------（1）

其中，V₁为第一节点A此时的电压，等于V_data-V_th；V2为第二节点B此时的电压，等于参考电压端电压V_REF，本发明参考电压端接地，电压V_REF为0。

步骤103、保持发光阶段（Ⅲ），在第二扫描信号Vscan2控制下，第三薄膜晶体管203和第五薄膜晶体管205导通，所述电容206保持所述驱动薄膜晶体管200的栅极电压不变，驱动薄膜晶体管200继续保持导通状态，电源电压信号V_dd驱动所述OLED发光，第一薄膜晶体管201、第二薄膜晶体管202和第四薄膜晶体管204截止。

保持发光阶段（Ⅲ）中，第二扫描信号Vscan2为低电平，第一扫描信号为Vscan1和第一控制信号EM为高电平，因此，第三薄膜晶体管203和第五薄膜晶体管205导通，第一薄膜晶体管201、第二薄膜晶体管202和第四薄膜晶体管204截止，所述电容206保持所述驱动薄膜晶体管200的栅极电压仍为V_data-V_th，驱动薄膜晶体管200的源极电压为电源电压V_dd，为了保证发光阶段驱动薄膜晶体管200的导通，设计时电源电压V_dd小于数据信号电压V_data，电源电压V_dd驱动所述OLED发光，

V_gs＝V_s-V_g＝V_dd+Vth-V_data----------（2）

驱动薄膜晶体管200的栅源电压Vgs保持为V_dd+V_th-V_data，此时驱动薄膜晶体管200的电流为：

I_{OLED} = \frac{1}{2} \cdot μ_{n} \cdot Cox \cdot \frac{W}{L} \cdot {[V_{dd} - V_{data} + V_{th} - V_{th}]}^{2}

---------（3）

= \frac{1}{2} \cdot μ_{n} \cdot Cox \cdot \frac{W}{L} \cdot {[V_{dd} - V_{data}]}^{2}

由上式可知，驱动薄膜晶体管200的电流，只与电源电压V_dd和数据电压V_data有关，与阈值电压V_th无关，因此可消除驱动薄膜晶体管阈值电压非均匀性、漂移以及OLED电气性能非均匀性的影响。

本发明实施例还提供了另一种像素电路实施方式，电源电压V_dd和数据电压V_data均为负压，OLED负极连接低负压端，如图4所示，像素电路的薄膜晶体管均选用N型薄膜晶体管，驱动薄膜晶体管200也为N型薄膜晶体管，电路控制时序图如图5所示，除了第一控制信号EM、第一扫描信号Vscan1和第二扫描信号Vscan2与图3中的信号相反外，第四薄膜晶体管204的漏极与驱动薄膜晶体管200的源极相连，同时增加第六薄膜晶体管213，其栅极连接第一扫描信号Vscan1，漏极接低负压端，源极接驱动晶体管200的漏极，其它薄膜晶体管的连接方式相同，该像素电路的具体工作过程如下：

步骤S101：在重置阶段（Ⅰ），第一扫描信号Vscan1、第二扫描信号Vscan2为低电平，第一控制信号EM为高电平，此时5个N型薄膜晶体管中，201导通，202、203、204、205、213截止，第一节点A储存的电荷通过第一薄膜晶体管201进行释放，驱动薄膜晶体管200的栅极电压信号重置，驱动薄膜晶体管200导通。

步骤S102：补偿阶段（Ⅱ），第一扫描信号Vscan1仍为高电平，第一控制信号EM和第二扫描信号Vscan2为低电平，第二薄膜晶体管202、第四薄膜晶体管204和第六薄膜晶体管213导通，第一薄膜晶体管201、第三薄膜晶体管203和第五薄膜晶体管205截止，驱动薄膜晶体管200继续保持导通状态，由于第四薄膜晶体管204的导通，驱动晶体管200的栅极和源极连通，数据信号V_data通过第四薄膜晶体管204对第一节点A充电，使第一节点A的电压升高，直至第一节点A的电压为V_data+V_th。补偿阶段（Ⅱ）结束时，电容206的电荷量Q为：

Q=C（V₂-V₁）=C·(V_REF-V_th-V_data)-----------（1）

其中，V₁为第一节点A此时的电压，等于V_data+V_th；V2为第二节点B此时的电压，等于参考电压端电压V_REF，本发明参考电压端接地，电压V_REF为0。

步骤S103：保持发光阶段（Ⅲ）中，第二扫描信号Vscan2为高电平，第一扫描信号为Vscan1和第一控制信号EM为低电平，因此，第三薄膜晶体管203和第五薄膜晶体管205导通，第一薄膜晶体管201、第二薄膜晶体管202、第四薄膜晶体管204和第六薄膜晶体管213截止，所述电容206保持所述驱动薄膜晶体管200的栅极电压仍为V_data+V_th，驱动薄膜晶体管200的源极电压为电源电压V_dd，为了保证发光阶段驱动薄膜晶体管200的导通，设计时电源电压V_dd小于数据信号电压V_data，电源电压V_dd驱动所述OLED发光，

V_gs＝V_g-V_s＝V_data+V_th-V_dd----------（2）

I_{OLED} = \frac{1}{2} \cdot μ_{n} \cdot Cox \cdot \frac{W}{L} \cdot {[V_{data} + V_{th} - V_{dd} - V_{th}]}^{2}

---------（3）

= \frac{1}{2} \cdot μ_{n} \cdot Cox \cdot \frac{W}{L} \cdot {[V_{data} - V_{dd}]}^{2}

本发明实施例还提供了一种显示装置，其设置有上述的任意一种像素电路。由于所述像素电路可有效地补偿驱动薄膜晶体管阈值电压非均匀性、漂移，以及OLED非均匀性导致的电流差异，因此本实施例所述显示装置亮度均一，显示效果更好。

所述显示装置可以为：OLED面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

本发明实施例所述的技术特征，在不冲突的情况下，可任意相互组合使用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种像素电路，其特征在于，包括：

发光元件；

用于驱动所述发光元件的驱动薄膜晶体管；

2.根据权利要求1所述的像素电路，其特征在于，

所述第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管、第五薄膜晶体管和驱动晶体管均为N型或P型薄膜晶体管。

3.根据权利要求1或2所述的像素电路，其特征在于，

所述发光元件为有机发光二极管。

4.一种显示装置，其特征在于，设置有权利要求1-3任一项所述的像素电路。

5.一种像素电路驱动方法，适用于权利要求1所述的像素电路，其特征在于，包括：