CN104464641A - 像素电路及其驱动方法和有源矩阵有机发光显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的像素电路及其驱动方法和有源矩阵有机发光显示装置中，所述像素电路通过第七薄膜晶体管对有机发光二极管的阳极进行初始化，从而减缓所述有机发光二极管的老化，增加所述有机发光二极管的使用寿命，而且，作为驱动元件的第一薄膜晶体管所输出的电流由数据线提供的数据电压和第三电源提供的初始化电压决定，而与外部的电源电压以及所述第一薄膜晶体管的阈值电压无关，因此能够避免由薄膜晶体管的阈值电压偏差和电源电压变化所造成的亮度不均，由此，采用所述像素电路及其驱动方法的有源矩有机发光显示装置不但增加了使用寿命，而且提高了显示质量。

Description

像素电路及其驱动方法和有源矩阵有机发光显示装置
技术领域
本发明涉及平板显示技术领域，特别涉及一种像素电路及其驱动方法和有源矩阵有机发光显示装置。
背景技术
有机发光显示装置利用有机发光二极管(英文全称Organic LightingEmitting Diode，简称OLED)显示图像，是一种主动发光的显示装置，其显示方式与传统的薄膜晶体管液晶显示装置(英文全称Thin Film Transistor liquidcrystal display，简称TFT-LCD)显示方式不同，无需背光灯，而且，具有对比度高、响应速度快、轻薄等诸多优点。因此，有机发光显示装置被誉为可以取代薄膜晶体管液晶显示装置的新一代的显示装置。
根据驱动方式的不同，有机发光显示装置分为被动矩阵有机发光显示装置(英文全称Passive Matrix Organic Lighting Emitting Display，简称PMOLED)和主动矩阵有机发光显示装置(英文全称Active Matrix Organic Lighting EmittingDisplay，简称AMOLED)，主动矩阵有机发光显示装置也称为有源矩阵有机发光显示装置。
有源矩阵有机发光显示装置包括扫描线、数据线以及所述扫描线和数据线所定义出的像素阵列，所述像素阵列的每个像素均包括有机发光二极管和用于驱动所述有机发光二极管的像素电路。请参考图1，其为现有技术的有源矩阵有机发光显示装置的像素电路图。如图1所示，现有的像素电路10通常包括开关薄膜晶体管T1、驱动薄膜晶体管T2和存储电容Cs，所述开关晶体管T1与扫描线S(n)连接，通过扫描线S(n)打开所述开关晶体管T1时，数据线提供的数据电压Vdata经由所述开关晶体管T1存储到存储电容Cs，从而控制所述驱动晶体管T2产生电流，以驱动有机发光二极管发光。
像素的亮度是由流经有机发光二极管的电流决定的，而流经有机发光二极管的电流由像素电路控制。在传统的像素电路中，流经有机发光二极管的电流会受到驱动晶体管的阈值电压和施加到所述像素电路的电源电压VDD的影响，当驱动晶体管的阈值电压和电源电压VDD出现变化时，流经有机发光二极管的电流就会发生较大的变化，导致所述有机发光二极管OLED对于相同亮度的数据信号仍发射出不同亮度的光。因此，传统的有源矩阵有机发光显示装置很难显示具有均匀亮度的图像。
基此，如何解决现有的有源矩阵有机发光显示装置存在亮度均匀性差的问题，成了本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种像素电路及其驱动方法和有源矩阵有机发光显示装置，以解决现有的有源矩阵有机发光显示装置存在亮度均匀性差的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种像素电路，其包括：
第一薄膜晶体管，连接在第二节点与有机发光二极管的阳极之间，其栅极连接到第一节点；
第二薄膜晶体管，连接在第一节点与第三节点之间，其栅极连接到发射控制线；
第三薄膜晶体管，连接在第三节点与第三电源之间，其栅极接到初始化控制线；
第四薄膜晶体管，连接在第一电源与第二节点之间，其栅极连接到扫描线；
第五薄膜晶体管，连接在数据线与第一节点之间，其栅极连接到扫描线；
第六薄膜晶体管，连接在第一电源与第二节点之间，其栅极连接到发射控制线；
第七薄膜晶体管，连接在第三电源与有机发光二极管的阳极之间，其栅极连接到初始化控制线；
第一电容，连接在第一节点与第三节点之间；以及
第二电容，连接在第三节点与第二节点之间。
可选的，所述有机发光二极管的阴极与第二电源连接，所述第一电源和第二电源用作所述有机发光二极管的驱动电源，所述第三电源用于提供初始化电压。
可选的，所述初始化电压为负电压。
可选的，所述第一薄膜晶体管至第七薄膜晶体管均为P型薄膜晶体管。
可选的，所述第一薄膜晶体管提供至所述有机发光二极管的电流由所述数据线提供的数据电压和第三电源提供的初始化电压决定，而与所述第一电源和第二电源提供的电源电压以及所述第一薄膜晶体管的阈值电压无关。
可选的，所述第四薄膜晶体管和第五薄膜晶体管通过扫描线控制，所述第三薄膜晶体管和第七薄膜晶体管通过初始化控制线控制，所述第二薄膜晶体管和第六薄膜晶体管通过发射控制线控制。
相应的，本发明还提供了一种像素电路的驱动方法，所述像素电路的驱动方法包括：扫描周期包括第一时间段、第二时间段和第三时间段，其中，
在第一时间段，扫描线提供的扫描信号和初始化控制线提供的控制信号均由高电平变为低电平，发射控制线提供的控制信号由低电平变为高电平，打开第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管、第五薄膜晶体管和第七薄膜晶体管，数据线提供的数据电压经由第五薄膜晶体管提供至第一节点，同时，通过第三电源分别对第三节点和所述有机发光二极管的阳极进行初始化；
在第二时间段，初始化控制线提供的控制信号保持低电平，发射控制线提供的控制信号保持高电平，扫描线提供的扫描信号由低电平变为高电平，关闭第四薄膜晶体管和第五薄膜晶体管，停止写入数据电压，同时完成对第一薄膜晶体管的阈值电压的采样；
在第三时间段，扫描线提供的扫描信号保持高电平，初始化控制线提供的控制信号由低电平变为高电平，发射控制线提供的控制信号由高电平变为低电平，关闭第三薄膜晶体管和第七薄膜晶体管，同时打开第二薄膜晶体管和第六薄膜晶体管，第一薄膜晶体管输出电流并驱动所述有机发光二极管发光。
可选的，在第一时间段，第一电源通过第四薄膜晶体管连接至第二节点，第二节点的电压等于第一电源提供的电压。
可选的，在第三时间段，第一电容被短接，第一薄膜晶体管的的栅极和源极之间的电压差等于第二电容所储存的电压。
相应的，本发明还提供了一种有源矩阵有机发光显示装置，所述有源矩阵有机发光显示装置包括如上所述的像素电路。
在本发明提供的像素电路及其驱动方法和有源矩阵有机发光显示装置中，所述像素电路通过所述第七薄膜晶体管对所述有机发光二极管的阳极进行初始化，从而减缓所述有机发光二极管的老化，增加所述有机发光二极管的使用寿命，而且，作为驱动元件的第一薄膜晶体管所输出的电流由所述数据线提供的数据电压和第三电源提供的初始化电压决定，而与外部的电源电压以及所述第一薄膜晶体管的阈值电压无关，因此能够避免由薄膜晶体管的阈值电压偏差和电源电压变化所造成的亮度不均，由此，采用所述像素电路及其驱动方法的有源矩有机发光显示装置不但增加了使用寿命，而且提高了显示质量。
附图说明
图1是现有技术的有源矩阵有机发光显示装置的像素电路的结构示意图；
图2是本发明像素电路的结构示意图；
图3是本发明像素电路的驱动方法的时序图；
图4是本发明有源矩阵有机发光显示装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种像素电路及其驱动方法和有源矩阵有机发光显示装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图2，其为本发明实施例的像素电路的结构示意图。如图2所示，所述像素电路20包括：第一薄膜晶体管M1，连接在第二节点N2与有机发光二极管OLED的阳极之间，其栅极连接到第一节点N1；第二薄膜晶体管M2，连接在第一节点N1与第三节点N3之间，其栅极连接到发射控制线EMn；第三薄膜晶体管M3，连接在第三节点N3与第三电源之间，其栅极接到初始化控制线Clkn；第四薄膜晶体管T4，连接在第一电源与第二节点N2之间，其栅极连接到扫描线Sn；第五薄膜晶体管M5，连接在数据线Dm与第一节点N1之间，其栅极连接到扫描线Sn；第六薄膜晶体管M6，连接在第一电源与第二节点N2之间，其栅极连接到发射控制线EMn；第七薄膜晶体管M7，连接在第三电源与有机发光二极管OLED之间，其栅极连接到初始化控制线Clkn；第一电容C1，连接在第一节点N1与第三节点N3之间；第二电容C2，连接在第三节点N3与第二节点N1之间。
具体的，所述有机发光二极管OLED的阴极与第二电源连接，所述像素电路20和有机发光二极管OLED接收从外部(例如，从电源)提供的第一电源，第二电源和第三电源。其中，所述第一电源和第二电源用作有机发光二极管OLED的驱动电源，所述第一电源用于提供第一电源电压VDD，所述第二电源用于提供第二电源电压VSS，第三电源用于提供初始化电压Vref。所述第一电源一般为高电平电压源，所述第二电源和第三电源一般为低电平电压源。本实施例中，所述第三电源提供的初始化电压Vref为负电压。
如图2所示，所述像素电路20通过扫描线Sn控制第四薄膜晶体管M4和第五薄膜晶体管M5，通过初始化控制线Clkn控制第三薄膜晶体管M3和第七薄膜晶体管M7，通过发射控制线EMn控制第二薄膜晶体管M2和第六薄膜晶体管M6。
当扫描线Sn提供的扫描信号跃迁到低电平时，第四薄膜晶体管M4和第五薄膜晶体管M5均导通，数据线Dm提供的数据电压Vdata经由第五薄膜晶体管M5提供至第一节点N1，第一电源提供的第一电源电压VDD通过第四薄膜晶体管M4施加到第二节点N2。
当初始化控制线Clkn提供的控制信号跃迁至低电平时，第三薄膜晶体管M3和第七薄膜晶体管M7均导通，第三电源提供的初始化电压Vref通过第三薄膜晶体管M3和第七薄膜晶体管M7分别提供给第三节点N3和所述有机发光二极管OLED的阳极。
当发射控制线EMn提供的控制信号跃迁至低电平时，第二薄膜晶体管M2和第六薄膜晶体管M6均导通，使得第一薄膜晶体管M1导通并向有机发光二极管OLED提供驱动电流，所述有机发光二极管OLED根据所述驱动电流发出对应亮度的光，正常显示图像。
本实施例中，所述像素电路20是一种7T2C型电路结构，包括7个薄膜晶体管和2个电容，7个薄膜晶体管均为P型薄膜晶体管。其中，第一薄膜晶体管M1作为驱动晶体管，第三薄膜晶体管M3和第七薄膜晶体管M7均由初始化控制线Clkn控制，所述初始化控制线Clkn用于控制初始化；第四薄膜晶体管M4和第五薄膜晶体管M5均由扫描线Sn控制，所述扫描线Sn用于分别控制数据电压Vdata的写入和驱动晶体管的阈值电压的采样，第二薄膜晶体管M2和第六薄膜晶体管M6均由发射控制线EMn控制，所述发射控制线EMn用于控制所述有机发光二极管OLED发光。
所述第三电源提供的初始化电压Vref经由第七薄膜晶体管M7施加到所述有机发光二极管OLED的阳极，能够对所述有机发光二极管OLED的阳极进行初始化，从而增加所述有机发光二极管OLED和驱动薄膜晶体管的使用寿命。
而且，第一薄膜晶体管M1提供至所述有机发光二极管OLED的电流由数据线Dm提供的数据电压Vdata和第三电源提供的初始化电压Vref决定，而与第一电源和第二电源提供的电源电压以及第一薄膜晶体管M1的阈值电压无关。因此，采用所述像素电路20能够避免由薄膜晶体管的阈值电压偏差和电源电压变化所造成的亮度不均，进而提高显示装置的显示质量。
相应的，本发明还提供了一种像素电路的驱动方法。请结合参考图1和图2，所述像素电路的驱动方法包括：
扫描周期包括第一时间段t1、第二时间段t2和第三时间段t3；其中，
在第一时间段t1，扫描线Sn提供的扫描信号和初始化控制线Clkn提供的控制信号均由高电平变为低电平，发射控制线EMn提供的控制信号由低电平变为高电平，打开第三薄膜晶体管M3、第四薄膜晶体管M4、第五薄膜晶体管M5和第七薄膜晶体管M7，数据线Dm提供的数据电压Vdata经由第五薄膜晶体管M5提供至第一节点N1，同时，通过第三电源分别对第三节点N3和所述有机发光二极管OLED的阳极进行初始化；
在第二时间段t2，初始化控制线Clkn提供的控制信号保持低电平，发射控制线EMn提供的控制信号保持高电平，扫描线Sn提供的扫描信号由低电平变为高电平，关闭第四薄膜晶体管M4和第五薄膜晶体管M5，停止写入数据电压Vdata，同时完成对第一薄膜晶体管M1的阈值电压的采样；
在第三时间段t3，扫描线Sn提供的扫描信号保持高电平，初始化控制线Clkn提供的控制信号由低电平变为高电平，发射控制线EMn提供的控制信号由高电平变为低电平，关闭第三薄膜晶体管M3和第七薄膜晶体管M7，同时打开第二薄膜晶体管M2和第六薄膜晶体管M6，第一薄膜晶体管M1输出电流并驱动所述有机发光二极管发光。
具体的，在第一时间段t1，由于第五薄膜晶体管M5导通，所述数据线Dm提供的数据电压Vdata经由第五薄膜晶体管M5写入第一节点N1，第一节点N1的电压VN1等于Vdata。由于第四薄膜晶体管M4导通，第一电源通过第四薄膜晶体管M4连接至第二节点N2，此时第二节点N2的电压VN2等于VDD。在此过程中，第三电源通过第七薄膜晶体管M7将初始化电压Vref提供至有机发光二极管OLED的阳极，对有机发光二极管OLED的阳极进行初始化。由此，减缓了有机发光二极管OLED器件的老化，增加了有机发光二极管OLED的使用寿命。与此同时，第三电源通过第三薄膜晶体管M3将初始化电压Vref提供至第三节点N3，对第三节点N3进行初始化。初始化之后，所述有机发光二极管OLED的阳极电压和第三节点N3的电压VN3均等于Vref。
在第二时间段t2，由于第五薄膜晶体管M5截止，数据线Dm提供的数据电压Vdata停止写入第一节点N1，此时第一节点N1的电压VN1等于数据电压Vdata，由于第四薄膜晶体管M4截止，第二节点N2的电压VN2被拉低至Vdata+|Vth|，第三节点N3的电压VN3仍然等于Vref。由于第二电容C2连接在第三节点N3与第二节点N2之间，因此第二电容C2所储存的电压为Vdata+|Vth|-Vref。其中，Vth是第一薄膜晶体管M1的阈值电压。由此，第一薄膜晶体管M1的阈值电压存储在第二电容C2中，从而完成对第一薄膜晶体管M1的阈值电压的采样。
在第三时间段t3，由于第七薄膜晶体管M7截止，所述第三电源无法通过所述第七薄膜晶体管M7将初始化电压Vref提供至所述有机发光二极管OLED的阳极，从而停止对有机发光二极管OLED的阳极的初始化。与此同时，第一电容C1被短接。因此，第一薄膜晶体管M1的栅源电压Vsg1即所述第一薄膜晶体管M1的栅极和源极之间的电压差，等于第二电容C2所储存的电压。因此，第一薄膜晶体管M1的栅源电压Vsg1的计算公式为：
Vsg1＝Vdata+|Vth|-Vref   公式1；
在此过程中，由于第六薄膜晶体管M6导通，第一电源提供的第一电源电压VDD经由第六薄膜晶体管M6传输至第一薄膜晶体管M1，第一薄膜晶体管M1导通，驱动电流沿第一电源经第六薄膜晶体管M6、第一薄膜晶体管M1和有机发光二极管OLED的路径流到第二电源，致使有机发光二极管OLED点亮发光。在第三时间段t3，像素正常发光显示图像。
而流过所述有机发光二极管OLED的电流Ion的计算公式为：
Ion＝K×(Vsg1-|Vth|)2   公式2；
其中，K为薄膜晶体管的电子迁移率、宽长比、单位面积电容三者之积。
根据公式1和公式2可得：
Ion＝K×(Vdata-Vref)2   公式3；
基于公式3的表达式可知，流过所述有机发光二极管OLED的电流与所述电源电压和第一薄膜晶体管M1的阈值电压都没有关系，只与数据电压Vdata、初始化电压Vref以及常数K有关。即使电源电压发生变化或第一薄膜晶体管M1的阈值电压出现偏差，都不会对流过所述有机发光二极管OLED的电流Ion造成影响。因此，采用所述像素电路20及其驱动方法能够完全避免因阈值电压偏差和电源走线阻抗而造成的亮度不均现象。同时，能够增加所述有机发光二极管OLED和作为驱动晶体管的第六薄膜晶体管M6的使用寿命。
相应的，本发明还提供了一种有源矩阵有机发光显示装置。请参考图4，如图4所示，所述有源矩阵有机发光显示装置包括：显示单元100、扫描驱动器200和数据驱动器300；所述显示单元100包括多个像素110，所述多个像素110以矩阵形式分布在扫描线S1至Sn以及数据线D1至Dm的交叉区域，每个像素110与扫描线和数据线连接，所述像素110包括如上所述的像素电路20。
具体的，所述显示单元100接收从外部(例如，从电源)提供的从第一电源ELVDD和第二电源ELVSS。第一电源ELVDD和第二电源ELVSS分别用作高电平电压源和低电平电压源。第一电源ELVDD和第二电源ELVSS用作像素110的驱动电源。
如图4所示，所述显示单元100包括多个像素110，所述多个像素110呈m×n的阵列分布，其中，m为像素110的列数，n为像素110的行数，m≥1，n≥1。每个像素110连接到扫描线和数据线(所述数据线连接到像素110本身所在的一列像素110)。例如，将位于第i行和第j列的像素110连接到第i扫描线Si以及第j数据线Dj。
其中，扫描线均与扫描驱动器200连接，所述扫描驱动器200产生于外部提供(例如，从定时控制单元提供)的扫描控制信号相应的扫描控制信号。所述扫描控制器200产生的扫描控制信号分别通过扫描线S1至Sn顺序地提供给像素110。数据线均与数据驱动器300连接，所述数据驱动器300产生与外部提供(例如，从定时控制单元提供)的数据和数据控制信号相应的数据信号。所述数据驱动器300产生的数据信号通过数据线D1至Dm与扫描信号同步地提供给像素110。
请结合参考图3和图4，在第一时间段t1期间，每个像素110被初始化，同时接受从数据线提供的数据信号；在第二时间段t2期间，数据信号停止写入，并完成阈值电压的采样；在第三时间段t3期间，所述像素110通过发射具有与数据信号相应的亮度光来显示图像。
由于所述像素110包括如上所述的像素电路20，像素电路20既具有阈值电压补偿效果，又能够避免第一电源电压VDD变化对亮度的影响，即使电源电压发生变化或第一薄膜晶体管M1的阈值电压出现偏差都不会对流过所述有机发光二极管OLED的电流Ion造成影响，从而提高了所述有源矩阵有机发光显示装置的亮度均匀性。
综上，在本发明提供的像素电路及其驱动方法和有源矩阵有机发光显示装置中，所述像素电路通过所述第七薄膜晶体管对所述有机发光二极管的阳极进行初始化，从而减缓所述有机发光二极管的老化，增加所述有机发光二极管的使用寿命，而且，作为驱动元件的第一薄膜晶体管所输出的电流由所述数据线提供的数据电压和第三电源提供的初始化电压决定，而与外部的电源电压以及所述第一薄膜晶体管的阈值电压无关，因此能够避免由薄膜晶体管的阈值电压偏差和电源电压变化所造成的亮度不均，由此，采用所述像素电路及其驱动方法的有源矩有机发光显示装置不但增加了使用寿命，而且提高了显示质量。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种像素电路，其特征在于，包括： 
第一薄膜晶体管，连接在第二节点与有机发光二极管的阳极之间，其栅极连接到第一节点； 
第二薄膜晶体管，连接在第一节点与第三节点之间，其栅极连接到发射控制线； 
第三薄膜晶体管，连接在第三节点与第三电源之间，其栅极接到初始化控制线； 
第四薄膜晶体管，连接在第一电源与第二节点之间，其栅极连接到扫描线； 
第五薄膜晶体管，连接在数据线与第一节点之间，其栅极连接到扫描线； 
第六薄膜晶体管，连接在第一电源与第二节点之间，其栅极连接到发射控制线； 
第七薄膜晶体管，连接在第三电源与有机发光二极管的阳极之间，其栅极连接到初始化控制线； 
第一电容，连接在第一节点与第三节点之间；以及 
第二电容，连接在第三节点与第二节点之间。 
2.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述有机发光二极管的阴极与第二电源连接，所述第一电源和第二电源用作所述有机发光二极管的驱动电源，所述第三电源用于提供初始化电压。 
3.如权利要求2所述的像素电路，其特征在于，所述初始化电压为负电压。 
4.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述第一薄膜晶体管至第七薄膜晶体管均为P型薄膜晶体管。 
5.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述第一薄膜晶体管提供至所述有机发光二极管的电流由所述数据线提供的数据电压和第三电源提供的初始化电压决定，而与所述第一电源和第二电源提供的电源电压以及所述第一薄膜晶体管的阈值电压无关。 
6.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述第四薄膜晶体管和第五薄膜晶体管通过扫描线控制，所述第三薄膜晶体管和第七薄膜晶体管通过初始化控制线控制，所述第二薄膜晶体管和第六薄膜晶体管通过发射控制线控制。 
7.一种如权利要求1至6中任一项所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，扫描周期包括第一时间段、第二时间段和第三时间段，其中， 
在第一时间段，扫描线提供的扫描信号和初始化控制线提供的控制信号均由高电平变为低电平，发射控制线提供的控制信号由低电平变为高电平，打开第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管、第五薄膜晶体管和第七薄膜晶体管，数据线提供的数据电压经由第五薄膜晶体管提供至第一节点，同时，通过第三电源分别对第三节点和所述有机发光二极管的阳极进行初始化； 
在第二时间段，初始化控制线提供的控制信号保持低电平，发射控制线提供的控制信号保持高电平，扫描线提供的扫描信号由低电平变为高电平，关闭第四薄膜晶体管和第五薄膜晶体管，停止写入数据电压，同时完成对第一薄膜晶体管的阈值电压的采样； 
在第三时间段，扫描线提供的扫描信号保持高电平，初始化控制线提供的控制信号由低电平变为高电平，发射控制线提供的控制信号由高电平变为低电平，关闭第三薄膜晶体管和第七薄膜晶体管，同时打开第二薄膜晶体管和第六薄膜晶体管，第一薄膜晶体管输出电流并驱动所述有机发光二极管发光。 
8.如权利要求7所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，在第一时间段，第一电源通过第四薄膜晶体管连接至第二节点，第二节点的电压等于第一电源提供的电压。 
9.如权利要求7所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，在第三时间段，第一电容被短接，第一薄膜晶体管的的栅极和源极之间的电压差等于第二电容所储存的电压。 
10.一种有源矩阵有机发光显示装置，其特征在于，包括：如权利要求1至6中任一项所述的像素电路。 
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