CN103646630A - 一种oled像素驱动电路、显示面板及驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种OLED像素驱动电路、显示面板以及显示面板驱动方法。OLED像素驱动电路为一种3T2C型电路结构；显示面板包括信号控制器、补偿器、数据驱动器、发射驱动器、扫描驱动器和多个OLED像素驱动电路；显示面板驱动方法包括4个时段，在第4时段通过测量每个像素的第三晶体管的实时阈值电压，据此改变数据线对该像素的数据电压而对阈值电压漂移进行有效补偿。本发明的OLED像素电路结构简单，并提高了像素开口率；本发明的显示面板包括检测及补偿回路，通过本发明提出的驱动方法，显示面板能够精确对Vth漂移进行补偿，完全克服Vth漂移影响，使显示面板的每颗第三晶体管TFT3在理想状态下工作，提高了显示效果。

Description

一种OLED像素驱动电路、显示面板及驱动方法

技术领域

本发明涉及一种平面显示技术，具体是一种OLED像素驱动电路及该像素驱动电路所应用于的显示面板及该显示面板的驱动方法。

技术领域

发光光二极管，尤其是有机发光二极管（OLED）现成为构造像素的发光显示器是现代显示面板的发展主流之一。

传统的2T1C OLED驱动结构，如图1，其工作过程为：扫描线（Scan N）打开，数据线（Vdata）将信号导入晶体管TR2的控制端，之后Scan N关闭，并利用之前数据信号电位Vdata被导入之后储存在Cs两端的电压来控制TR2的导通程度，进而控制经发光元件O1的电流量。由于薄膜场效应晶体管（TFT）特性差异或老化而产生晶体管V_th漂移进而造成面板显示不均，一直是制约2T1C OLED驱动结构显示效果的主要问题。

针对该问题，本领域技术人员提出一些补偿电路：5T2C，由五个TFT和两个电容搭建，如图2；6T1C，由六个TFT和一个电容搭建，如图3。这两种补偿电路可补偿TFT特性的差异，然而这些电路较为复杂，一方面大幅度牺牲了像素的开口率，另一方面实际效果也有待确认。

发明内容

本发明针对现有技术中补偿电路结构复杂且开口率低的问题，提出一种新型OLED像素驱动电路及该像素驱动电路所应用于的显示面板及该显示面板的驱动方法，用于补偿Vth漂移。

技术方案：

一种OLED像素驱动电路，它包括：

一发光器件；

一第一晶体管，所述第一晶体管的栅极同扫描线相连，所述第一晶体管的第二电极连接数据线接收数据信号，所述第一晶体管的第三电极连接第一节点；

一第二晶体管，所述第二晶体管的栅极同发射线相连，所述第二晶体管的第二电极连接电源线，所述第二晶体管的第三电极连接第二节点；

一第三晶体管，所述第三晶体管的栅极连接第一节点，所述第三晶体管的第二电极连接第二节点，所述第三晶体管的第三电极连接所述发光器件的阳极，所述发光器件的阴极接地；

一第一电容，所述第一电容接在电源线和第一节点之间；

一第二电容，所述第二电容接在第一节点和第二节点之间。

更优的，所述发光器件为有机发光二极管。

所述第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管均为N或P沟道薄膜场效应管。

一种显示面板，基于本发明提出的OLED像素驱动电路，它包括：

一扫描驱动器，所述扫描驱动器与多条扫描线连接，用于提供扫描信号；

一发射驱动器，所述发射驱动器与多条发射线连接，用于提供发射信号；

一数据驱动器，所述数据驱动器与多条数据线连接，用于提供数据信号；

一信号控制器和一补偿器，所述数据驱动器的输出端与所述补偿器的信号输入端连接，所述补偿器的信号输出端与信号控制器的信号输入端连接，所述信号控制器的信号输出端分别同扫描驱动器、发射驱动器和数据驱动器的信号输入端连接；

多个本发明提出的OLED像素驱动电路，所述像素驱动电路呈矩阵排列，其信号输入端分别同所述扫描线、发射线和数据线连接。

更进一步的，所述扫描线和发射线横向设置，所述数据线竖向设置。

一种显示面板驱动方法，基于本发明提出的显示面板，它包括：信号控制器预先设定所有像素的数据线的基准电压V_{Data_基}和第三晶体管的基准阈值电压V_{th_基}，分别针对每一个像素：

在T1时段，扫描线和发射线提供高电压，第一晶体管打开，数据线提供事先设定的数据电压V_{Data_基}；第二晶体管打开，接收电源线提供的电源电压VDD；第三晶体管关闭，发光器件不发光；

在T2时段，扫描线提供高电压，发射线提供低电压，第一晶体管打开，数据线提供事先设定的数据电压V_{Data_基}；第二晶体管关闭；第三晶体管关闭，发光器件不发光；

在T3时段，扫描线提供低电压，发射线提供高电压，第一晶体管关闭；第二晶体管与第三晶体管打开，发光器件发光，所述显示面板显示图像；

在T4时段，扫描线提供高电压，发射线提供低电压，数据线设定floating状态，同时再次打开第一晶体管，第一节点的电压V_Q通过第一晶体管传输至数据线，

所述数据驱动器检测数据线电压V_Q并将检测数据传输给所述补偿器，补偿器计算第三晶体管的实时阈值电压V_{th_实}：

其中C₁和C₂分别为第一电容和第二电容的容抗；

计算调整数据线对该像素的新数据电压V_{Data_新}为：

V_{Data_新}＝V_{Data_基}+(V_{th_实}-V_{th_基})。

更优的，所述显示面板驱动方法根据该显示面板的工作环境设置为周期性启动一次，在每个新周期的开始时启动，以确定V_{Data_新}；以该驱动方法启动后的一个周期内，该显示面板的再次驱动均采取常规驱动方法，在常规驱动中所述数据线电压均为V_{Data_新}。

更具体的，所述常规驱动方法包括T1-T3时段，具体为：

在T1时段，扫描线和发射线提供高电压，同时第一晶体管打开，数据线提供本周期开始时计算得到的数据电压V_{Data_新}；第二晶体管打开，接收电源线提供的电源电压VDD；第三晶体管关闭，发光器件不发光；

在T2时段，扫描线提供高电压，发射线提供低电压，同时第一晶体管打开，数据线提供事先设定的数据电压V_{Data_新}；第二晶体管关闭；第三晶体管关闭，发光器件不发光；

在T3时段，扫描线提供低电压，发射线提供高电压，同时第一晶体管关闭；第二晶体管与第三晶体管打开，发光器件发光，所述显示面板显示图像。

有益效果：

本发明的OLED像素驱动电路采用三个TFT和两个电容（3T2C）搭建，其电路结构简单，并提高了像素开口率。所述显示面板包括检测及补偿回路，通过本发明提出的驱动方法，显示面板能够精确对Vth漂移进行补偿，完全克服Vth漂移影响，使显示面板的每颗第三晶体管（TFT3）在理想状态下工作，提高了显示效果。

附图说明

图1为现有技术的2T1C的原始像素驱动电路结构图。

图2为现有技术的5T2C的补偿像素驱动电路结构图。

图3为现有技术的6T1C的补偿像素驱动电路结构图。

图4为本发明的3T2C的补偿像素驱动电路结构图。

图5为本发明的显示面板结构图。

图6为本发明的驱动波形示意图。

图7为常规的驱动波形示意图。

主要元件符号说明：

TFT1：第一晶体管，TFT2：第二晶体管，TFT3：第三晶体管，C1：第一电容，C2：第二电容，Q：第一节点，B：第二节点，Data：数据线，EM：发射线，Gate：扫描线，VDD：电源线，VSS：地，Vth：阈值电压，OLED：有机发光二极管。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术方案及功效，结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的像素驱动电路、显示面板及显示面板驱动方法的具体实施方式详细说明。所采取的较佳实施例仅为提供参考和说明，不应视为对本发明的限制。

如图4所示，为一个3T2C OLED像素驱动电路，包括3个TFT和2个电容，横向设置的扫描线、发射线，竖向设置的数据线，及各连接线。其中：

TFT1的栅极同扫描线Gate相连，TFT1的第二电极连接数据线Data接收数据信号，TFT1的第三电极连接第一节点Q；

TFT2的栅极同发射线EM相连，TFT2的第二电极连接电源线VDD，TFT2的第三电极连接第二节点B；

TFT3的栅极连接第一节点Q，TFT3的第二电极连接第二节点B，TFT3的第三电极连接所述发光器件OLED的阳极，所述发光器件的阴极接地；

C1接在电源线VDD和第一节点Q之间；

C2接在第一节点Q和第二节点B之间。

本实施例中，3个TFT均选用N沟道薄膜场效应管，该像素驱动电路的3T2C结构，用了较少的元器件，结构简单稳定，节约了成本；并使得像素驱动电路具有较高的开口率，提高了显示效果。

如图5所示，为基于图4OLED像素驱动电路的显示面板，包括信号控制器、补偿器、数据驱动器、发射驱动器、扫描驱动器和多个像素驱动电路。其中：

多个像素驱动电路呈行列排布，

扫描驱动器与像素驱动电路的扫描线Gate连接，用于提供扫描信号；

发射驱动器与像素驱动电路的发射线EM连接，用于提供发射信号；

数据驱动器与像素驱动电路的数据线Data连接，用于提供数据信号；

数据驱动器的输出端与补偿器的信号输入端连接，补偿器的信号输出端与信号控制器的信号输入端连接，信号控制器的信号输出端分别同扫描驱动器、发射驱动器和数据驱动器的信号输入端连接。

如图6所示，为图5所示显示面板的驱动波形示意图。

信号控制器预先设定所有像素的数据线的基准电压V_{Data_基}和第三晶体管的基准阈值电压V_{th_基}，然后分别针对每一个像素：

在T1时段，扫描线Gate和发射线EM提供高电压，同时第一晶体管TFT1打开，数据线Data提供事先设定的数据电压V_{Data_基}；第二晶体管TFT2打开，接收电源线VDD提供的电源电压VDD；第三晶体管TFT3关闭，发光器件不发光；

在T2时段，扫描线Gate提供高电压，发射线EM提供低电压，同时第一晶体管TFT1打开，数据线Data提供事先设定的数据电压V_{Data_基}；第二晶体管TFT2关闭；第三晶体管TFT3关闭，发光器件不发光；

在T3时段，扫描线Gate提供低电压，发射线EM提供高电压，同时第一晶体管TFT1关闭；第二晶体管TFT2与第三晶体管TFT3打开，发光器件发光，所述显示面板显示图像；

在T4时段，扫描线Gate提供高电压，发射线EM提供低电压，同时数据线Data设定floating状态，再次打开第一晶体管TFT1，第一节点Q的电压V_Q通过第一晶体管TFT1传输至数据线Data；所述数据驱动器检测数据线Data电压V_Q，

并将检测数据传输给所述补偿器；补偿器计算第三晶体管TFT3的实时阈值电压V_{th_实}为：

其中C₁和C₂分别为第一电容（C1）和第二电容（C2）的容抗；

信号控制器控制数据驱动器调整数据线Data电压，数据线Data对该像素的新数据电压V_{Data_新}为：

V_{Data_新}＝V_{Data_基}-(V_{th_实}-V_{th_基})。

现结合图4-图6对本发明的阈值漂移补偿原理进行说明。

T1时段：TFT1打开，数据线Data提供与亮度成比例的数据电压V_{Data_基}；

TFT2打开，VDD信号输出，C1与C2的一端分别为VDD；

TFT3关闭，OLED不发光。

T2时段：TFT1打开，数据电压V_{Data_基}输出至C1与C2的另一端，及TFT3的栅极；

TFT2关闭，C1两端压差为VDD-V_{Data_基}，此时Q点电压为V_{Data_基}；

TFT3关闭，OLED不发光。

T3时段：TFT1关闭，TFT2与TFT3打开，OLED发光。

此时，Q点电压V_Q，即V_g为:

TFT3的源栅电压差V_sg为:

OLED发光电流I_oled为：

I_oled＝k(V_sg-V_{th_实})²  （3）

其中k为常系数，式中：μ为沟道载流子迁移率，ε为栅极绝缘层介电常数，t为栅极绝缘层厚度，W为沟道宽度，L为沟道长度。

将式（2）代入式（3）可得出：

从式（4）可以看出，对于本发明的像素驱动电路，OLED的工作电流值I_oled受电源电压输入VDD、第三极管TFT3的实时阈值电压V_{th_实}、数据线VData基准电压V_{Data_基}共同决定。

对于上述三个量，其中每个像素驱动电路的VDD为恒定的；每个像素驱动电路的第三晶体管的实时阈值电压V_{th_实}各有不同。

故本发明的驱动方法中还包括T4时段，在该时段每行像素经过T1/T2/T3时间后，Q点电压V_Q与第三晶体管TFT3的实时阈值电压V_{th_实}成线性关系，如式（1）。

在T4时段，数据线Data设定floating状态，当TFT1再次打开，Q点电压通过TFT1传输至数据线Data线。此时数据线Data线作为检测线，设置在显示外围的数据驱动器即可侦测线到Data电压(即Q点电压V_Q)。由式（1）和Q点电压V_Q即可得到第三晶体管TFT3的实时阈值电压V_{th_实}。同时，在信号控制器中存储有第三晶体管TFT3的基准阈值电压V_{th_基}，通过计算第三晶体管基准阈值电压V_{th_基}和实时阈值电压的差值V_{th_实}，对数据线VData基准电压V_{Data_基}进行补偿得到新的数据线电压V_{Data_新}：

V_{Data_新}＝V_{Data_基}-（V_{th_实}-V_{th_基}）。

数据线VData对每个像素驱动电路输入新的数据电压V_{Data_新}，从而保证了每个像素驱动电路的有机发光二极管OLED的工作电流一致，使得显示面板具有极好的显示效果。

作为该显示面板驱动方法的一种更优的实施方式，本发明的显示面板驱动方法根据该显示面板的工作环境设置为周期性启动一次，在每个新周期的开始时启动，以确定V_{Data_新}；以该驱动方法启动后的一个周期内，该显示面板的再次驱动均采取常规驱动方法，在常规驱动中所述数据线Data电压均为V_{Data_新}。

所述常规驱动方法包括T1-T3时段，具体为：

在T1时段，扫描线Gate和发射线EM提供高电压，同时第一晶体管TFT1打开，数据线Data提供本周期开始时计算得到的数据电压V_{Data_新}；第二晶体管TFT2打开，接收电源线VDD提供的电源电压VDD；第三晶体管TFT3关闭，发光器件不发光；

在T2时段，扫描线Gate提供高电压，发射线EM提供低电压，同时第一晶体管TFT1打开，数据线Data提供事先设定的数据电压V_{Data_新}；第二晶体管TFT2关闭；第三晶体管TFT3关闭，发光器件不发光；

在T3时段，扫描线Gate提供低电压，发射线EM提供高电压，同时第一晶体管TFT1关闭；第二晶体管TFT2与第三晶体管TFT3打开，发光器件发光，所述显示面板显示图像。

需要指出的是：改变本实施例中的TFT为P沟道场效应管，同时调整扫描线Gate电压输入，同样可达到本发明的技术效果。也应落入本发明的保护范围。本发明未涉及技术均与现有技术相同，或可采用现有技术实现。

Claims (6)

1.一种OLED像素驱动电路，其特征在于它包括：

一发光器件；

一第一晶体管（TFT1），所述第一晶体管（TFT1）的栅极同扫描线（Gate）相连，所述第一晶体管（TFT1）的第二电极连接数据线（Data）接收数据信号，所述第一晶体管（TFT1）的第三电极连接第一节点（Q）；

一第二晶体管（TFT2），所述第二晶体管（TFT2）的栅极同发射线（EM）相连，所述第二晶体管（TFT2）的第二电极连接电源线（VDD），所述第二晶体管（TFT2）的第三电极连接第二节点（B）；

一第三晶体管（TFT3），所述第三晶体管（TFT3）的栅极连接第一节点（Q），所述第三晶体管（TFT3）的第二电极连接第二节点（B），所述第三晶体管（TFT3）的第三电极连接所述发光器件的阳极，所述发光器件的阴极接地；

一第一电容（C1），所述第一电容（C1）接在电源线（VDD）和第一节点（Q）之间；

一第二电容（C2），所述第二电容（C2）接在第一节点（Q）和第二节点（B）之间。

2.根据权利要求1所述的一种OLED像素驱动电路，其特征在于所述发光器件为有机发光二极管（OLED）。

3.一种显示面板，其特征在于它包括：

一扫描驱动器，所述扫描驱动器与多条扫描线（Gate）连接，用于提供扫描信号；

一发射驱动器，所述发射驱动器与多条发射线（EM）连接，用于提供发射信号；

一数据驱动器，所述数据驱动器与多条数据线（Data）连接，用于提供数据信号；

一信号控制器和一补偿器，所述数据驱动器的输出端与所述补偿器的信号输入端连接，所述补偿器的信号输出端与信号控制器的信号输入端连接，所述信号控制器的信号输出端分别同扫描驱动器、发射驱动器和数据驱动器的信号输入端连接；

多个如权利要求1所述的像素驱动电路，所述像素驱动电路呈矩阵排列，其信号输入端分别同所述扫描线（Gate）、发射线（EM）和数据线（Data）连接。

4.根据权利要求3所述的一种显示面板，其特征在于所述扫描线（Gate）和发射线（EM）横向设置，所述数据线（Data）竖向设置。

5.一种显示面板驱动方法，基于权利要求3所述的显示面板，其特征在于它包括：信号控制器预先设定所有像素的数据线的基准电压V_{Data_基}和第三晶体管的基准阈值电压V_{th_基}，分别针对每一个像素：

在T1时段，扫描线（Gate）和发射线（EM）提供高电压，同时第一晶体管（TFT1）打开，数据线（Data）提供事先设定的数据电压V_{Data_基}；第二晶体管（TFT2）打开，接收电源线（VDD）提供的电源电压VDD；第三晶体管（TFT3）关闭，发光器件不发光；

在T2时段，扫描线（Gate）提供高电压，发射线（EM）提供低电压，同时第一晶体管（TFT1）打开，数据线（Data）提供事先设定的数据电压V_{Data_基}；第二晶体管（TFT2）关闭；第三晶体管（TFT3）关闭，发光器件不发光；

在T3时段，扫描线（Gate）提供低电压，发射线（EM）提供高电压，同时第一晶体管（TFT1）关闭；第二晶体管（TFT2）与第三晶体管（TFT3）打开，发光器件发光，所述显示面板显示图像；

在T4时段，扫描线（Gate）提供高电压，发射线（EM）提供低电压，同时数据线（Data）设定floating状态，再次打开第一晶体管（TFT1），第一节点（Q）的电压V_Q通过第一晶体管（TFT1）传输至数据线（Data），

所述数据驱动器检测数据线（Data）电压V_Q并将检测数据传输给所述补偿器；补偿器计算第三晶体管（TFT3）的实时阈值电压V_{th_实}：

其中C₁和C₂分别为第一电容（C1）和第二电容（C2）的容抗；

计算调整数据线（Data）对该像素的新数据电压V_{Data_新}为：

6.根据权利要求5所述的一种显示面板驱动方法，其特征在于所述显示面板驱动方法根据该显示面板的工作环境设置为周期性启动一次，在每个新周期的开始时启动，以确定V_{Data_新}；以该驱动方法启动后的一个周期内，该显示面板的再次驱动均采取常规驱动方法，在常规驱动中所述数据线（Data）电压均为V_{Data_新}。7、根据权利要求6所述的一种显示面板驱动方法，其特征在于所述常规驱动方法包括T1-T3时段，具体为：

在T1时段，扫描线（Gate）和发射线（EM）提供高电压，同时第一晶体管（TFT1）打开，数据线（Data）提供本周期开始时计算得到的数据电压V_{Data_新}；第二晶体管（TFT2）打开，接收电源线（VDD）提供的电源电压VDD；第三晶体管（TFT3）关闭，发光器件不发光；

在T2时段，扫描线（Gate）提供高电压，发射线（EM）提供低电压，同时第一晶体管（TFT1）打开，数据线（Data）提供事先设定的数据电压V_{Data_新}；第二晶体管（TFT2）关闭；第三晶体管（TFT3）关闭，发光器件不发光；

在T3时段，扫描线（Gate）提供低电压，发射线（EM）提供高电压，同时第一晶体管（TFT1）关闭；第二晶体管（TFT2）与第三晶体管（TFT3）打开，发光器件发光，所述显示面板显示图像。

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