CN103943067B - 一种像素电路及其驱动方法、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种像素电路及其驱动方法、显示装置，涉及显示技术领域，可以有效地补偿TFT的阈值电压漂移，提升显示效果。该像素电路中的第一晶体管的栅极连接第一控制信号端，其第一极连接数据信号端；第二晶体管的栅极连接第一晶体管的第二极，其第一极连接第三晶体管的第二极，其第二极连接发光器件的第一端；第三晶体管的栅极连接第二控制信号端，其第一极连接第一电源信号端；存储电容的一端连接第二晶体管的栅极，其另一端连接第二晶体管的第二极；发光器件形成的寄生电容的一端连接发光器件的第一端，其另一端连接发光器件的第二端；发光器件的第二端还连接第二电源信号端。本发明实施例用于制造显示面板。

Description

一种像素电路及其驱动方法、显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种像素电路及其驱动方法、显示装置。
背景技术
目前，AMOLED（Active Matrix/Organic Light Emitting Diode，有源矩阵有机发光二极体面板）使用TFT（Thin Film Transistor，薄膜晶体管）驱动OLED（Organic LightEmitting Diode，有机发光二极管）发光。
现有技术中，AMOLED像素电路通常采用2T1C电路，该2T1C电路包括两个TFT和一个电容。在该2T1C电路中，流经OLED的电流IOLED通过如下公式计算：
其中μn为载流子迁移率，COX为栅氧化层电容，W/L为晶体管宽长比，Vdata为数据电压，Voled为OLED的工作电压，为所有像素单元共享，Vthn为晶体管的阈值电压，对于增强型TFT，Vthn为正值，对于耗尽型TFT，Vthn为负值。
但是由于晶化工艺和制作水平的限制，导致在大面积玻璃基板上制作的TFT开关电路常常在诸如阈值电压、迁移率等电学参数上出现非均匀性，从而使得各个TFT的阈值电压偏移不一致，则由上式可知，如果不同像素单元之间的Vthn不同，流经不同OLED的电流存在差异。如果像素的Vthn随时间发生漂移，则可能造成先后流经同一个OLED的电流不同，导致残影，且由于OLED器件非均匀性引起OLED工作电压不同，也会导致电流差异，从而造成了AMOLED显示亮度的差异。
发明内容
本发明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的阈值电压漂移，提高显示装置发光亮度的均匀性，提升显示效果。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
本发明实施例的一方面，提供一种像素电路，包括：
第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、存储电容以及发光器件；
所述第一晶体管的栅极连接第一控制信号端，其第一极连接数据信号端；
所述第二晶体管的栅极连接所述第一晶体管的第二极，其第一极连接所述第三晶体管的第二极，其第二极连接所述发光器件的第一端；
所述第三晶体管的栅极连接第二控制信号端，其第一极连接第一电源信号端；
所述存储电容的一端连接所述第二晶体管的栅极，其另一端连接所述第二晶体管的第二极；
所述发光器件形成的寄生电容的一端连接所述发光器件的第一端，其另一端连接所述发光器件的第二端；
所述发光器件的第二端还连接第二电源信号端。
另一方面，本发明实施例还提供一种显示装置，包括如上所述的像素电路。
本发明实施例的又一方面，还提供一种用于驱动如上所述像素电路的像素电路驱动方法，包括：
第一阶段：导通第一晶体管和第三晶体管；第一电源信号端输入第一电压，数据信号端输入重置信号，导通第二晶体管，并控制发光器件处于关闭状态，使得所述存储电容的电压大于所述第二晶体管的阈值电压；
第二阶段：保持所述第一晶体管和所述第三晶体管导通；第一电源信号端输入第二电压，使得所述第二晶体管关闭，所述存储电容的电压等于所述第二晶体管的阈值电压，发光器件处于关闭状态；
第三阶段：保持所述第一晶体管导通；关闭所述第三晶体管，所述数据信号端输入数据信号，使得所述第二晶体管导通，并通过所述存储电容和所述发光器件形成的寄生电容的分压作用向所述发光器件的第一端写入数据；
第四阶段：关闭所述第一晶体管，导通所述第三晶体管，通过所述第二晶体管和所述第三晶体管的电流驱动所述发光器件发光。
本发明实施例提供的像素电路及其驱动方法、显示装置，通过多个晶体管和电容对电路进行开关和充放电控制，可以使得通过晶体管的用于驱动发光器件的电流与晶体管的阈值电压无关，补偿了由于晶体管的阈值电压的不一致或偏移所造成的流过发光器件的电流差异，提高了显示装置发光亮度的均匀性，显著提升了显示效果。此外，由于这样一种结构的像素电路结构简单，晶体管的数量较少，从而可以减少覆盖晶体管的遮光区域的面积，有效增大显示装置的开口率。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明实施例提供的一种像素电路的连接结构示意图；
图2为驱动图1所示像素电路的各信号线的时序图；
图3为本发明实施例提供的像素电路在重置阶段的等效电路示意图；
图4为本发明实施例提供的像素电路在补偿阶段的等效电路示意图；
图5为本发明实施例提供的像素电路在准备写入数据之前的等效电路示意图；
图6为本发明实施例提供的像素电路在写数据阶段的等效电路示意图；
图7为本发明实施例提供的像素电路在准备驱动发光器件发光之前的等效电路示意图；
图8为本发明实施例提供的像素电路在发光阶段的等效电路示意图；
图9为本发明实施例提供的一种像素电路驱动方法的流程示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
本发明实施例提供的像素电路，如图1所示，包括：
第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3、存储电容C1以及发光器件L。
第一晶体管T1的栅极连接第一控制信号端S1，其第一极连接数据信号端DATA。
第二晶体管T2的栅极连接第一晶体管T1的第二极，其第一极连接第三晶体管T3的第二极，其第二极连接发光器件L的第一端。
第三晶体管T3的栅极连接第二控制信号端S2，其第一极连接第一电源信号端ELVDD。
存储电容C1的一端连接第二晶体管T2的栅极，其另一端连接第二晶体管T2的第二极。
发光器件L形成的寄生电容C2的一端连接发光器件L的第一端，其另一端连接发光器件的L的第二端。
发光器件L的第二端还连接第二电源信号端ELVSS。
需要说明的是，本发明实施例中的发光器件L可以是现有技术中包括LED（LightEmitting Diode，发光二极管）或OLED（Organic Light Emitting Diode，有机发光二极管）在内的多种电流驱动发光器件。在本发明实施例中，是以OLED为例进行的说明。
本发明实施例提供的像素电路，通过多个晶体管和电容对电路进行开关和充放电控制，可以使得通过晶体管的用于驱动发光器件的电流与晶体管的阈值电压无关，补偿了由于晶体管的阈值电压的不一致或偏移所造成的流过发光器件的电流差异，提高了显示装置发光亮度的均匀性，显著提升了显示效果。此外，由于这样一种结构的像素电路结构简单，晶体管的数量较少，从而可以减少覆盖晶体管的遮光区域的面积，有效增大显示装置的开口率。
其中，第一晶体管T1、第二晶体管T2和第三晶体管T3均为N型晶体管，该第一晶体管T1、该第二晶体管T2和该第三晶体管T3的第一极均为漏级，第二极均为源级，该发光器件的第一端为阳极，第二端为阴极。
需要说明的是，现有技术中，采用N型晶体管集成驱动电路的制作工艺已经很成熟了，因此本发明中第一晶体管T1、第二晶体管T2和第三晶体管T3均为N型晶体管可以减少制作成本，实现工艺简单。
在图1所示的像素电路的工作时，其工作过程具体可以分为四个阶段，分别为：重置阶段、补偿阶段、写数据阶段以及发光阶段。图2是图1所示像素电路工作过程中各信号线的时序图。如图2所示，在图中分别用P1、P2、P3和P4来相应地表示重置阶段、补偿阶段、写数据阶段以及发光阶段。
具体的，P1阶段为重置阶段，该阶段的等效电路如图3所示。在重置阶段中，第一控制信号端S1和第二控制信号端S2均输入高电平，第一电源信号端ELVDD输入低电平（Voled），数据信号端DATA输入低电平的重置信号（Vref），其中Vref-Voled>Vth(Vth为T2晶体管的阈值电压)。此时，第一晶体管T1、第二晶体管T2和第三晶体管T3导通，存储电容C1两端的电压为Vref-Voled，发光器件L的阳极电压为Voled，发光器件L处于关闭状态。
P2阶段为补偿阶段，该阶段的等效电路如图4所示。在补偿阶段中，第一控制信号端S1、第二控制信号端S2以及第一电源信号端ELVDD均输入高电平，数据信号端DATA输入低电平的重置信号（Vref）。此时，第一晶体管T1、第二晶体管T2和第三晶体管T3保持导通，发光器件L的阳极电压随着第二晶体管T2的充电而升高，直到电压等于Vref-Vth。在补偿阶段结束时，存储在存储电容C1两端的电荷为Vth·CST，其中CST为存储电容C1的电容值，此时，第二晶体管关闭，存储电容C1两端的电压为第二晶体管的阈值电压Vth。
P3阶段为写数据阶段。具体的，在准备写入数据之前，需要关闭第三晶体管T3，此时的等效电路如图5所示，第二晶体管T2的栅极电压为数据信号端DATA输入的低电平的重置信号Vref，此时，发光器件L的阳极电压此时为Vref-Vth。在写数据阶段中，等效电路如图6所示，其中，第一控制信号端S1和第一电源信号端ELVDD均输入高电平，第二控制信号端S2输入低电平，数据信号端DATA输入高电平的数据信号（Vdata）。此时，第一晶体管T1和第二晶体管T2导通，第三晶体管T3关闭，则由于存储电压C1和发光器件形成的寄生电容C2的分压作用，发光器件L的阳极电压此时变为Vref-Vth+a(Vdata-Vref)，其中a=CST/(CST+CL)，CL为寄生电容C2的电容值。
P4阶段为发光阶段。具体的，在像素电路准备驱动发光器件进行发光之前，需要关闭第一晶体管T1，此时的等效电路如图7所示。在发光阶段中，第一电源信号端ELVDD和第二控制信号端S2均输入高电平，第一控制信号端S1输入低电平，以使得第三晶体管T3导通，第一晶体管T1保持关闭，此时的等效电路如图8所示，此时第二晶体管T2的栅源极之间电压差Vgs为(1-a)(Vdata-Vref)+Vth。
此时流过第三晶体管T3、第二晶体管T2和发光器件L的电流为：
则，
由上式可知，发光器件L发光的电流与TFT阈值电压和OLED两端的电压均无关，因此有效消除了阈值电压非均匀性、漂移的影响。
需要说明的是，在上述实施例中，晶体管均是以增强型N型TFT为例进行的说明。或者，同样可以采用耗尽型N型TFT，其不同之处在于，对于增强型TFT，阈值电压Vth为正值，而对于耗尽型TFT，阈值电压Vth为负值。
采用该结构的像素电路，无论对于增强型还是耗尽型的TFT，都可以补偿阈值电压非均匀性的影响，因此适用性更广。同时该结构使用的TFT数量较少，控制信号简单，适用于高分辨率像素设计。
本发明实施例还提供一种显示装置，包括有机发光显示器，其他显示器等。所述显示装置包括如上所述的任意一种像素电路。所述显示装置可以包括多个像素单元阵列，每一个像素单元包括如上所述的任意一个像素电路。
具体的，本发明实施例所提供的显示装置可以是包括LED显示器或OLED显示器在内的具有电流驱动发光器件的显示装置。
本发明实施例提供的显示装置，包括像素电路，通过多个晶体管和电容对电路进行开关和充放电控制，可以使得通过晶体管的用于驱动发光器件的电流与晶体管的阈值电压无关，补偿了由于晶体管的阈值电压的不一致或偏移所造成的流过发光器件的电流差异，提高了显示装置发光亮度的均匀性，显著提升了显示效果。此外，由于这样一种结构的像素电路结构简单，晶体管的数量较少，从而可以减少覆盖晶体管的遮光区域的面积，有效增大显示装置的开口率。
本发明实施例提供的像素电路驱动方法，可以应用于前述实施例中所提供的像素电路，如图9所示，包括：
S901、导通第一晶体管和第三晶体管，第一电源信号端输入第一电压，数据信号端输入重置信号，使得第二晶体管导通，并控制发光器件处于关闭状态，存储电容的电压大于第二晶体管的阈值电压。
S902、保持第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管导通，发光器件处于关闭状态，第一电源信号端输入第二电压，直到第二晶体管关闭，存储电容的电压等于第二晶体管的阈值电压。
S903、保持第一晶体管导通，关闭第三晶体管，数据信号端输入数据信号，使得第二晶体管导通，并通过存储电容和发光器件形成的寄生电容的分压作用向发光器件的第一端写入数据。
S904、关闭第一晶体管，导通第三晶体管，通过第二晶体管和第三晶体管的电流驱动发光器件发光。
本发明实施例提供的像素电路驱动方法，通过多个晶体管和电容对电路进行开关和充放电控制，可以使得通过晶体管的用于驱动发光器件的电流与晶体管的阈值电压无关，补偿了由于晶体管的阈值电压的不一致或偏移所造成的流过发光器件的电流差异，提高了显示装置发光亮度的均匀性，显著提升了显示效果。此外，由于这样一种结构的像素电路结构简单，晶体管的数量较少，从而可以减少覆盖晶体管的遮光区域的面积，有效增大显示装置的开口率。
需要说明的是，本发明实施例中的发光器件可以是现有技术中包括LED或OLED在内的多种电流驱动发光器件。
在本发明实施例中，第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管均为N型晶体管。控制信号的时序可以如图2所示，则对应步骤S901的控制时序为：第一控制信号端和第二控制信号端均输入高电平，第一电源信号端输入低电平，数据信号端输入低电平的重置信号。
对应步骤S902的控制时序为：第一控制信号端、第二控制信号端以及第一电源信号端均输入高电平，数据信号端输入低电平的重置信号。
对应步骤S903的控制时序为：第一控制信号端和第一电源信号端均输入高电平，第二控制信号端输入低电平，数据信号端输入高电平的数据信号。
对应步骤S904的控制时序为：第一电源信号端和第二控制信号端均输入高电平，第一控制信号端和数据信号端均输入低电平。
具体的，当该第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管均为N型增强型薄膜晶体管时，步骤S901具体可以包括：
第一控制信号端S1和第二控制信号端S2均输入高电平，第一电源信号端ELVDD输入低电平（Voled），数据信号端DATA输入低电平的重置信号（Vref），其中Vref-Voled>Vth(Vth为T2晶体管的阈值电压)。
其中，该步骤为重置阶段，参照图2所示，在重置阶段（P1）中，第一控制信号端S1和第二控制信号端S2均输入高电平，第一电源信号端ELVDD输入低电平（Voled），数据信号端DATA输入低电平的重置信号（Vref）。此时，第一晶体管T1、第二晶体管T2和第三晶体管T3导通，存储电容C1两端的电压为Vref-Voled，发光器件L的阳极电压为Voled，发光器件L处于关闭状态。
相应的，步骤S902具体可以包括：
第一控制信号端S1、第二控制信号端S2以及第一电源信号端ELVDD均输入高电平，数据信号端DATA输入低电平的重置信号（Vref）。
该步骤为补偿阶段，此时，第一晶体管T1、第二晶体管T2和第三晶体管T3保持导通，发光器件L的阳极电压随着第二晶体管T2的充电而升高，直到电压等于Vref-Vth。在补偿阶段结束时，第二晶体管关闭，存储电容C1两端的电压为第二晶体管的阈值电压Vth，存储在存储电容C1两端的电荷为Vth·CST，其中CST为存储电容C1的电容值。
步骤S903具体可以包括：
具体的，在准备写入数据之前，需要关闭第三晶体管T3，此时的等效电路如图5所示，第二晶体管T2的栅极电压为数据信号端DATA输入的低电平的重置信号Vref，此时，发光器件L的阳极电压此时为Vref-Vth。
该步骤为写数据阶段，在这个阶段，第一控制信号端S1和第一电源信号端ELVDD均输入高电平，第二控制信号端S2输入低电平，数据信号端DATA输入高电平的数据信号（Vdata）。由于此时第一晶体管T1和第二晶体管T2导通，则该第二晶体管T2的栅极电压由Vref增加至Vdata，该第二晶体管T2栅极的电位变化了Vdata-Vref，又由于存储电容和发光器件形成的寄生电容的分压作用，则该存储电容C1两端的电压变化了CL/(CST+CL)（Vdata-Vref），CL为发光器件形成的寄生电容C2的电容值，该发光器件形成的寄生电容C2两端的电压变化了CST/(CST+CL)（Vdata-Vref），也就是说发光器件L的阳极电位变化了a(Vdata-Vref)，其中a=CST/(CST+CL)，则发光器件L的阳极电压此时变为Vref-Vth+a(Vdata-Vref)，完成数据的写入，但是，由于第三晶体管T3关闭，该发光器件保持关闭状态。
步骤S904具体可以包括：
在像素电路准备驱动发光器件进行发光之前，需要关闭第一晶体管T1。
该步骤为发光阶段，在这个阶段，第一电源信号端ELVDD和第二控制信号端S2均输入高电平，第一控制信号端S1输入低电平，以使得第三晶体管T3导通，第一晶体管T1保持关闭，此时第二晶体管T2的栅极电压为Vdata，其源极电压为Vref-Vth+a(Vdata-Vref)，则该第二晶体管T2的栅源极之间电压差Vgs为：
Vgs=Vdata–[Vref-Vth+a(Vdata-Vref)]
则，Vgs=(1-a)(Vdata-Vref)+Vth。
此时流过第三晶体管T3、第二晶体管T2和发光器件L的电流为：
则，
由上式可知，发光器件L发光的电流与TFT阈值电压和OLED两端的电压均无关，因此有效消除了阈值电压非均匀性、漂移的影响。
采用该结构的像素电路，无论对于增强型还是耗尽型的TFT，都可以补偿阈值电压非均匀性的影响，因此适用性更广。同时该结构使用的TFT数量较少，控制信号简单，适用于高分辨率像素设计。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分流程可以通过计算机程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种像素电路的像素电路驱动方法，其特征在于，像素电路包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、存储电容以及发光器件；
所述第一晶体管的栅极连接第一控制信号端，其第一极连接数据信号端；
所述第二晶体管的栅极连接所述第一晶体管的第二极，其第一极连接所述第三晶体管的第二极，其第二极连接所述发光器件的第一端；
所述第三晶体管的栅极连接第二控制信号端，其第一极连接第一电源信号端；
所述存储电容的一端连接所述第二晶体管的栅极，其另一端连接所述第二晶体管的第二极；
所述发光器件形成的寄生电容的一端连接所述发光器件的第一端，其另一端连接所述发光器件的第二端；
所述发光器件的第二端还连接第二电源信号端；
所述像素电路的像素电路驱动方法，包括：
第一阶段：导通第一晶体管和第三晶体管；第一电源信号端输入低电平，数据信号端输入重置信号，导通第二晶体管，并控制发光器件处于关闭状态，使得所述存储电容的电压大于所述第二晶体管的阈值电压；
第二阶段：保持所述第一晶体管、所述第二晶体管和所述第三晶体管导通，发光器件处于关闭状态，第一电源信号端输入高电平，直到所述第二晶体管关闭，所述存储电容的电压等于所述第二晶体管的阈值电压；
第三阶段：保持所述第一晶体管导通；关闭所述第三晶体管，所述数据信号端输入数据信号，使得所述第二晶体管导通，并通过所述存储电容和所述发光器件形成的寄生电容的分压作用向所述发光器件的第一端写入数据；
第四阶段：关闭所述第一晶体管，导通所述第三晶体管，通过所述第二晶体管和所述第三晶体管的电流驱动所述发光器件发光。
2.根据权利要求1所述的像素电路驱动方法，其特征在于，对应所述第一阶段的控制时序包括：所述第一控制信号端和所述第二控制信号端均输入高电平，所述第一电源信号端输入低电平，所述数据信号端输入低电平的所述重置信号；
对应所述第二阶段的控制时序包括：所述第一控制信号端、所述第二控制信号端以及所述第一电源信号端均输入高电平，所述数据信号端输入低电平的所述重置信号；
对应所述第三阶段的控制时序包括：所述第一控制信号端和所述第一电源信号端均输入高电平，所述第二控制信号端输入低电平，所述数据信号端输入高电平的所述数据信号；
对应所述第四阶段的控制时序包括：所述第一电源信号端和所述第二控制信号端均输入高电平，所述第一控制信号端和所述数据信号端均输入低电平。
3.根据权利要求1或2所述的像素电路驱动方法，其特征在于，所述第一晶体管、所述第二晶体管和所述第三晶体管均为N型晶体管。
4.根据权利要求1或2所述的像素电路驱动方法，其特征在于，所述晶体管包括耗尽型TFT或增强型TFT。
5.根据权利要求1或2所述的像素电路驱动方法，其特征在于，所述发光器件为有机发光二极管。
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