CN103886838B - 像素补偿电路、阵列基板及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液晶显示器制造领域，提供了一种像素补偿电路、阵列基板及显示装置。针对现有技术中阈值电压偏移导致的发光不均匀、长时间开启偏压后出现TFT稳定性下降、以及信号线上会出现电压的衰减影响显示区电流均匀性的问题，本发明以一种6T1C的像素补偿电路为示例，使得其不仅具有补偿阈值电压偏移的功能，还具有补偿信号电压衰减对电流影响的功能，同时还极大地降低了帧与帧之间信号的影响。

Description

像素补偿电路、阵列基板及显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示器制造领域，具体提供一种像素补偿电路、阵列基板及显示装置。
背景技术
有源矩阵有机发光二极管（ActiveMatrix/OrganicLightEmittingDiode，AMOLED）显示是一种应用于电视和移动设备中的显示技术，以其低功耗，低成本，大尺寸的特点在对功耗敏感的便携式电子设备中有着广阔的应用前景。
目前在AMOLED显示领域中，尤其是大尺寸基板设计中，背板TFT（ThinFilmTransistor，薄膜晶体管）在生产工艺过程中存在着TFT的均匀性以及稳定性问题，不仅会使得驱动OLED电流的不均匀、导致阈值电压偏移，还会在长时间开启偏压后出现TFT稳定性下降的问题。
现有技术中，存在有很多只考虑阈值电压偏移这一问题而进行AMOLED补偿电路设计，却忽视了随着AMOLED尺寸大型化的趋势，信号线的负载也会越来越大，致使信号线上会出现电压的衰减，从而影响显示区电流均匀性的这一问题。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供一种像素补偿电路、阵列基板及显示装置，其不仅具有补偿阈值电压偏移的功能，还具有补偿信号电压衰减对电流影响的功能，同时还极大地降低了帧与帧之间信号的影响。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种像素补偿电路，其特征在于，包括有机发光二极管、驱动晶体管、第一至第五开关元件和存储电容，其中：所述有机发光二极管的阴极与第一开关元件的第二端相连；所述第一开关元件的第一端与驱动晶体管的输出端、第五开关元件的第一端相连；所述驱动晶体管的控制端与第三开关元件的第二端、第五开关元件的第二端、以及存储电容的第一端相连；所述存储电容的第二端与第四开关元件的第二端、第二开关元件的第二端相连。
优选地，还包括：第一驱动电压线，与所述驱动晶体管的输入端相连；第二驱动电压线，与所述有机发光二极管的阳极相连。
优选地，还包括数据写入电压线，与所述第二开关元件的第一端相连。
优选地，还包括初始化电压线，与第三开关元件的第一端、第四开关元件的第一端相连。
优选地，还包括写入开关信号线，与第二开关元件的控制端、第五开关元件的控制端相连。
优选地，还包括复位开关信号线，与所述第三开关元件的控制端相连。
优选地，还包括驱动开关信号线，与第一开关元件的控制端、第四开关元件的控制端相连。
优选地，其特征在于，所述驱动晶体管、第一至第五开关元件均为薄膜晶体管。
一种阵列基板，其特征在于，包括上述任意一种像素补偿电路。
一种显示装置，其特征在于，包括上述任意一种阵列基板。
（三）有益效果
本发明至少具有如下的有益效果：
本发明所提出的像素补偿电路结构，使得最终驱动OLED发光的电流与阈值电压Vth和偏置电压VDD无关。从而其不但能补偿阈值电压偏移所造成的OLED电流偏差，还具有补偿信号电压衰减对电流影响的功能。
同时，这样的电路结构还具有驱动晶体管栅极电位在帧与帧之间的复位功能，保证上帧信号对下帧信号的影响最小化，极大降低了帧与帧之间信号的影响。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例中像素补偿电路的电路结构图；
图2是本发明一个实施例中像素补偿电路的电路时序图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例提出了一种像素补偿电路，参见图1，该电路包括：有机发光二极管D1、驱动晶体管M1、第一至第五开关元件M2至M6，和存储电容C1，其中：
所述有机发光二极管D1的阴极与第一开关元件M2的第二端相连；所述第一开关元件M2的第一端与驱动晶体管M1的输出端、第五开关元件M6的第一端相连；
所述驱动晶体管M1的控制端与第三开关元件M4的第二端、第五开关元件M6的第二端、以及存储电容C1的第一端相连（于图1中的点B）；
所述存储电容C1的第二端与第四开关元件M5的第二端、第二开关元件M3的第二端相连（于图1中的点A）。
其中的开关元件指由控制端信号控制其第一端与第二端是否连通的元件，当然其可以由多种具体电器元件实现。
可见，该电路的基本构成和连接关系如上所述，其中的驱动晶体管M1、第一开关元件M2（在导通时可视作导线）、有机发光二极管D1构成基本的OLED驱动关系，而第一至第五开关元件可分别由其各自的控制端信号控制开关处于开启/关闭状态。
进一步地，为实现该电路的功能，需要在该电路中施加必要的偏压，包括：
第一驱动电压线，上面施加有正向工作偏压VDD，与所述驱动晶体管M1的输入端相连；第二驱动电压线，上面施加有负向工作偏压V4，与所述有机发光二极管D1的阳极相连；
数据写入电压线，上面施加有设定该电路中OLED如何发光的数据写入电压VData，与所述第二开关元件M3的第一端相连；
初始化电压线，上面施加有恒定的初始化电压Vinitial，与第三开关元件M4的第一端、第四开关元件M5的第一端相连。
而且，对于每个开关元件开启或关闭的控制，这里采用三条信号线分别进行控制：
写入开关信号线，上面加载有写入开关信号电压VGate，与第二开关元件M3的控制端、第五开关元件M6的控制端相连。
复位开关信号线，上面加载有复位开关信号电压VRef，与所述第三开关元件M4的控制端相连。
驱动开关信号线，上面加载有驱动开关信号电压VEmission，与第一开关元件M2的控制端、第四开关元件M5的控制端相连。
当然，所有偏置电压的电位零点都连于同一个公共端上，所有信号电压的电位零点也都连于同一个公共端上。
优选地，所述驱动晶体管、第一至第五开关元件均为薄膜晶体管TFT。
对应于该特征，所述驱动晶体管的输入端、第一至第五开关元件的第一端均代表源极，所述驱动晶体管的输出端、第一至第五开关元件的第二端均代表漏极，所述驱动晶体管的控制端、第一至第五开关元件的控制端均代表栅极。并且，本实施例中采用的TFT为P型沟道的薄膜晶体管。
从而，由于本像素补偿电路包含了6个TFT和1个电容，所以也可以按本领域常用的命名方式而称为新型6T1C像素补偿电路。
基于上述所有优选条件下的电路连接，该电路的工作原理如下：
参见该电路的工作时序图图2，Gate、Ref、Emission分别代表写入开关信号、复位开关信号和驱动开关信号。总体来说，该电路的工作分为三个阶段：复位阶段(a-b)、数据写入和阈值电压锁存阶段（b-c）、和发光阶段(c-)。
具体来说，在复位阶段，Ref和Gate开启（低电平）。因为Gate开启，晶体管M3，M6开启。M3的开启使存储电容C1的A点电位变成VData；而M6的开启将驱动晶体管M1的栅极与漏极相连，使M1形成二极管连接并处于导通状态。此时由于Ref也处于开启状态，晶体管M4开启，此时会形成一个由晶体管M1，M6和M4形成的回路。
从而在复位阶段中，与此回路相连接的存储电容C1的B点受M4和M1、M6的电路控制，由于M4直接与电源信号相连接，使得B点信号受其控制，而非M1和M6的回路所控制。因此此时B点电位是Vinitial电位，每帧的复位阶段中，都会将B点复位成Vinitial电位。存储电容另外一端的A点电位受M3控制，此时直接加载VData。所以，在复位阶段中，存储电容A，B端电位会分别稳定在VData和Vinitial。
数据写入和阈值电压锁存阶段，Ref处于关闭状态，这使得M4关闭，节点B只受M1和M6的回路控制。此时M1还是处于二极管连接方式，因此B点电位写入的是VDD与阈值电压Vth之和，而A点电位还是由M3直接加载VData。该阶段结束时，存储电容A，B两端电位分别是VData和VDD+Vth。
发光阶段中，Gate关闭，晶体管M3和M6关闭。Emission信号的开启，使晶体管M5和M2开启。M5的开启使存储电容C1一端A点电位变成Vinitial。根据电容电荷守恒原理，节点B的电位变成Vinitial+VDD+Vth-VData，也就是说使得驱动晶体管M1的栅极信号变成Vinitial+VDD+Vth-VData，由于M1处于饱和区工作，根据晶体管饱和区电流公式可知
I DS = 1 2 K ( V GS - Vth ) 2 = 1 2 K ( Vinitial + V DD + Vth - VData - V DD - Vth ) 2 = 1 2 K ( Vinitial - VData ) 2
其中，相同结构中的K相对稳定，在这里可以视为常量。
因此在OLED发光的过程中，流经与驱动晶体管M1漏极相连接的有机发光二极管的电流就只与Vinitial和VData信号相关，而与Vth和VDD无关。而Vinitial由于不会形成一个电流回路，因此不存在VinitialIRDrop（电压下降，意即背景技术中所说的信号线上的电压衰减）的影响。从而流经OLED的电流不会因为背板制造工艺原因所造成的Vth不均匀而产生大小不均匀的问题，从而也不会造成发光不均匀的问题。同时，存储电容A点电位在发光时一直为Vinitial信号，不会产生电荷流失，保证了节点B的电位稳定性，使得M1的电流稳定，从而有机发光二极管发光稳定。
当然，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：无论其在具体实施过程中采用什么样的电压偏置、什么样的信号线控制连接、或是何种具体的开关、电容、晶体管元件，只要其包含了如权利要求1所述的电路结构，就可以参照本发明实施例所说明的工作原理进行发明的实施，其无疑没有脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
实施例2
基于相同的发明构思，本发明实施例还提出了一种阵列基板，其包括上述任意一种像素补偿电路。由于本发明实施例提供的阵列基板与上述任意一种像素补偿电路具有相同的技术特征，所以也能解决同样的技术问题，产生相同的技术效果。
实施例3
基于相同的发明构思，本发明实施例还提出了一种显示装置，该显示装置包括上述任意一种阵列基板。该显示装置可以为：电子纸、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。
由于本发明实施例提供的显示装置与上述任意一种阵列基板具有相同的技术特征，所以也能解决同样的技术问题，产生相同的技术效果。
综上所述，本发明所提出的像素补偿电路、阵列基板及显示装置不但能补偿阈值电压偏移所造成的OLED电流偏差，还具有补偿信号电压衰减对电流影响的功能。
同时，这样的电路结构还具有驱动TFT栅极电位在帧与帧之间的复位功能，保证上帧信号对下帧信号的影响最小化，极大降低了帧与帧之间信号的影响。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种像素补偿电路，其特征在于，包括有机发光二极管、驱动晶体管、第一至第五开关元件和存储电容，其中：
所述有机发光二极管的阴极与第一开关元件的第二端相连；
所述第一开关元件的第一端与驱动晶体管的输出端、第五开关元件的第一端相连；
所述驱动晶体管的控制端与第三开关元件的第二端、第五开关元件的第二端、以及存储电容的第一端相连；
所述存储电容的第二端与第四开关元件的第二端、第二开关元件的第二端相连；
所述像素补偿电路还包括驱动开关信号线，所述驱动开关信号线与第一开关元件的控制端、第四开关元件的控制端相连；
所述像素补偿电路还包括数据写入电压线，所述数据写入电压线与所述第二开关元件的第一端相连。
2.根据权利要求1所述的像素补偿电路，其特征在于，还包括：
第一驱动电压线，与所述驱动晶体管的输入端相连；
第二驱动电压线，与所述有机发光二极管的阳极相连。
3.根据权利要求1所述的像素补偿电路，其特征在于，还包括初始化电压线，与第三开关元件的第一端、第四开关元件的第一端相连。
4.根据权利要求1所述的像素补偿电路，其特征在于，还包括写入开关信号线，与第二开关元件的控制端、第五开关元件的控制端相连。
5.根据权利要求1所述的像素补偿电路，其特征在于，还包括复位开关信号线，与所述第三开关元件的控制端相连。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的像素补偿电路，其特征在于，所述驱动晶体管、第一至第五开关元件均为薄膜晶体管。
7.一种阵列基板，其特征在于，包括如权利要求1至6中任意一项所述的像素补偿电路。
8.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求7所述的阵列基板。
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