CN104751798B - 像素驱动电路、显示装置和像素驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种像素驱动电路和像素驱动方法，该像素驱动电路包括：驱动晶体管、存储电容、发光器件、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和第五开关管，本发明的技术方案可使得驱动晶体管产生的驱动电流与第一电源端提供的工作电压、发光器件的启动电压、发光器件发光时的工作电压以及数据电压相关，而与驱动晶体管的阈值电压无关，从而可避免流过发光器件的驱动电流受到阈值电压不均匀和漂移的影响，从而有效的提高了流过发光器件OLED的驱动电流的均匀性。此外，随着发光器件的老化，发光器件的启始电压也会随之增大，从而使得流经发光器件的驱动电流也会增大，进而弥补因发光器件老化而造成的显示亮度的衰减的问题。

Description

像素驱动电路、显示装置和像素驱动方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种像素驱动电路、显示装置和像素驱动方法。
背景技术
有源矩阵有机发光二极体面板(ActiveMatrixOrganicLightEmittingDiode,简称：AMOLED)的应用越来越广泛。AMOLED的像素显示器件为有机发光二极管(OrganicLight-EmittingDiode,简称OLED)，AMOLED能够发光是通过驱动薄膜晶体管在饱和状态下产生驱动电流，该驱动电流驱动OLED发光。图1为现有技术中基本的像素驱动电路的结构示意图，如图1所示，现有的基本的像素驱动电路采用2T1C电路，该2T1C电路包括两个薄膜晶体管(开关管T0和驱动晶体管DTFT)和1个存储电容C。
但是，由于在现有的低温多晶硅工艺制程中，显示基板上各个驱动晶体管DTFT之间的阈值电压Vth均匀性较差，而且在使用过程中还会发生漂移，这样当扫描线Scan控制开关管T0导通以向驱动晶体管DTFT输入相同数据电压Vdata时，由于驱动管DTFT的阈值电压不同产生不同的驱动电流，从而导致AMOLED亮度的均匀性较差。
此外，随着使用时间的推移OLED会逐渐的老化，进而导致OLED的显示亮度出现衰减，从而影响用户的使用。
发明内容
本发明提供一种像素驱动电路、显示装置和像素驱动方法，可有效的消除所述驱动晶体管的阈值电压对发光器件的驱动电流的影响，以及解决发光器件因老化而引起的显示亮度衰减的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种像素驱动电路，包括：驱动晶体管、存储电容、发光器件、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和第五开关管，其中，
所述第一开关管的控制极与第二扫描线连接，所述第一开关管的第一极与第一电源端连接，所述第一开关管的第二极与所述存储电容的第一端连接；
所述第二开关管的控制极与第三扫描线连接，所述第二开关管的第一极与第一电源端连接，所述第二开关管的第二极与驱动晶体管的第一极和所述第三开关管的第一极连接；
所述第三开关管的控制极与所述第一扫描线连接，所述第三开关管的第一极与所述驱动晶体管的第一极连接，所述第三开关管的第二极与所述驱动晶体管的控制极和所述存储电容的第二端连接；
所述第四开关管的控制极与第一扫描线连接，所述第四开关管的第一极与数据线连接，所述第四开关管的第二极与所述存储电容的第一极连接；
所述第五开关管的控制极与第四扫描线连接，所述第五开关管的第一极与驱动晶体管的第二极连接，所述第五开关管的第二极与所述发光器件的第一端连接；
所述存储电容的第二端与所述驱动晶体管的控制极连接，所述发光器件的第二端与所述第二电源端连接；
所述第一电源端用于提供工作电压，所述第二电源端用于提供参考电压。
可选地，所述驱动晶体管、所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管和所述第五开关管分别独立选自多晶硅薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管、氧化物薄膜晶体管以及有机薄膜晶体管中的一种。
可选地，所述驱动晶体管为N型薄膜晶体管。
可选地，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管和所述第五开关管均为N型薄膜晶体管。
可选地，所述第一开关管为P型薄膜晶体管，所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管和所述第五开关管均为N型薄膜晶体管；
所述第一扫描线和所述第二扫描线为同一扫描线。
为实现上述目的，本发明还提供一种显示装置，包括：像素驱动电路，所述像素驱动电路采用上述的像素驱动电路。
为实现上述目的，本发明还提供一种像素驱动方法，所述像素驱动方法基于像素驱动电路，所述像素驱动电路采用上述的像素驱动电路；
所述像素驱动方法包括：
数据写入阶段，所述第一开关管和所述第五开关管截止，所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管导通，所述数据线中的数据电压通过所述第四开关管写入至所述存储电容的第一端，所述第一电源端的提供的工作电压通过所述第二开关管和所述第三开关管写入至所述存储电容的第二端；
补偿写入阶段，所述第一开关管和所述第二开关管截止，所述第三开关管、所述第四开关管和所述第五开关管导通，所述驱动晶体管进行放电，以将包含有所述驱动晶体管的阈值电压的补偿电压写入至所述存储电容的第二端；
显示阶段，所述第三开关管和所述第四开关管截止，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第五开关管导通，所述第一电源端的提供的工作电压通过第一开关管写入至所述存储电容的第一端，所述存储电容的第二端向所述驱动晶体管输出控制电压，所述驱动晶体管在所述控制电压的控制下产生驱动电流以驱动所述发光器件发光。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种像素驱动电路和像素驱动方法，可使得驱动晶体管驱动发光器件进行像素显示时，驱动晶体管产生的驱动电流与第一电源端提供的工作电压、发光器件的启动电压、发光器件发光时的工作电压以及数据电压相关，而与驱动晶体管的阈值电压无关，从而可避免流过发光器件的驱动电流受到阈值电压不均匀和漂移的影响，从而有效的提高了流过发光器件OLED的驱动电流的均匀性。此外，随着发光器件的老化，发光器件的启始电压也会随之增大，从而使得流经发光器件的驱动电流也会增大，进而弥补因发光器件老化而造成的显示亮度的衰减的问题。
附图说明
图1为现有技术中基本的像素驱动电路的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的一种像素驱动电路的示意图；
图3为图2所示像素驱动电路中各扫描线的时序图；
图4为图2所示像素驱动电路在数据写入阶段的等效电路图；
图5为图2所示像素驱动电路在数据写入阶段的等效电路图；
图6为图2所示像素驱动电路在显示阶段的等效电路图；
图7为本发明实施例一提供的又一种像素驱动电路的示意图；
图8为图7所述该像素驱动电路各扫描线的时序图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的像素驱动电路、显示装置和像素驱动方法进行详细描述。
图2为本发明实施例一提供的一种像素驱动电路的示意图，如图2所示，该像素驱动电路包括：包括：驱动晶体管DTFT、存储电容C、发光器件OLED、第一开关管T1、第二开关管T2、第三开关管T3、第四开关管T4和第五开关管T5。
其中，第一开关管T1的控制极与第二扫描线Scan_2连接，第一开关管T1的第一极与第一电源端连接，第一开关管T1的第二极与存储电容C的第一端连接。
第二开关管T2的控制极与第三扫描线Scan_3连接，第二开关管T2的第一极与第一电源端连接，第二开关管T2的第二极与驱动晶体管DTFT的第一极和第三开关管T3的第一极连接。
第三开关管T3的控制极与第一扫描线Scan_1连接，第三开关管T3的第一极与驱动晶体管DTFT的第一极连接，第三开关管T3的第二极与驱动晶体管DTFT的控制极和存储电容C的第二端连接。
第四开关管T4的控制极与第一扫描线Scan_1连接，第四开关管T4的第一极与数据线连接，第四开关管T4的第二极与存储电容C的第一极连接。
第五开关管T5的控制极与第四扫描线Scan_4连接，第五开关管T5的第一极与驱动晶体管DTFT的第二极连接，第五开关管T5的第二极与发光器件OLED的第一端连接。
存储电容C的第二端与驱动晶体管DTFT的控制极连接，发光器件OLED的第二端与第二电源端连接。
在本实施例中，第一电源端用于提供工作电压Vdd，第二电源端用于提供参考电压Vss。
需要说明的是，本实施例中的发光器件OLED可以是现有技术中包括LED(LightEmittingDiode，发光二极管)或OLED(OrganicLightEmittingDiode，有机发光二极管)在内的电流驱动的发光器件，在本实施例中是以OLED为例进行的说明。
此外，在本实施例中的驱动晶体管DTFT、第一开关管T1、第二开关管T2、第三开关管T3、第四开关管T4和第五开关管T5分别独立选自多晶硅薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管、氧化物薄膜晶体管以及有机薄膜晶体管中的一种。
在本实施例中涉及到的“控制极”具体是指晶体管的栅极，“第一极”具体是指晶体管的源极，相应的“第二极”具体是指晶体管的漏极。当然，本领域的技术人员应该知晓的是，该“第一极”与“第二极”可进行互换。
本实施例提供的像素驱动电路，可使得从驱动晶体管DTFT流出用于驱动发光器件OLED发光的驱动电流与驱动晶体管DTFT的阈值电压无关，从而补偿了由于驱动晶体管DTFT的阈值电压的不一致或偏移所造成的流过发光器件OLED的驱动电流差异，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，由于本实施例提供的像素电路结构简单，开关管的数量较少，从而可以减少覆盖该驱动电路的遮光区域的面积，有效增大显示装置的开口率。
下面将结合附图对本实施例提供的像素驱动电路的工作过程进行详细的描述。下述描述中以驱动晶体管DTFT、第一开关管T1、第二开关管T2、第三开关管T3、第四开关管T4和第五开关管T5均为N型薄膜晶体管为例进行说明。
需要说明的是，当驱动晶体管DTFT、第一开关管T1、第二开关管T2、第三开关管T3、第四开关管T4和第五开关管T5均为N型薄膜晶体管时，该像素驱动电路中的各个开关管以及驱动晶体管DTFT可采用相同的生产工艺得以同时制备，从而可简化生产流程，缩短生成周期。
图3为图2所示像素驱动电路中各扫描线的时序图，如3所示，该像素驱动电路的工作过程包括三个阶段：数据写入阶段、补偿写入阶段和显示阶段。
在数据写入阶段，第一扫描线Scan_1输出高电平信号，第二扫描线Scan_2输出低电平信号，第三扫描线Scan_3输出高电平信号，第四扫描线Scan_4输出低电平信号。此时，第一开关管T1和第五开关管T5截止，第二开关管T2、第三开关管T3和第四开关管T4导通。
图4为图2所示像素驱动电路在数据写入阶段的等效电路图，如图4所示，由于第四开关管T4导通，因此数据线中的数据电压Vdata通过第四开关管T4写入至存储电容C的第一端，即图中A点的电压为Vdata。同时，由于第二开关管T2和第三开关管T3也导通，因此第一电源端提供的工作电压Vdd通过第二开关管T2和第三开关管T3写入至存储电容C的第二端，即图中G点电压为Vdd。
需要说明的是，在驱动晶体管DTFT在数据写入阶段中也会导通，但是由于第五开关管T5截止，因此从驱动晶体管DTFT流出的电流不会留过发光器件OLED，所以发光器件OLED不会发光。
在补偿写入阶段，第一扫描线Scan_1输出高电平信号，第二扫描线Scan_2输出低电平信号，第三扫描线Scan_3输出低电平信号，第四扫描线Scan_4输出高电平信号。此时，第一开关管T1和第二开关管T2截止，第三开关管T3、第四开关管T4和第五开关管T5导通。
图5为图2所示像素驱动电路在补偿写入阶段的等效电路图，如图5所示，由于第四开关管T4维持导通状态，因此存储电容C第一端的电压维持在Vdata，即A点的电压为Vdata。此外，由于第五薄膜晶体管打开，因此驱动晶体管DTFT的第二极的电压为Vss+Voled_0，即S点电压为Vss+Voled_0，其中Voled_0为发光器件OLED的启动电压(阈值电压)。与此同时，由于第二开关管T2截止以及第三开关管T3维持导通，因此驱动晶体管DTFT的控制极与第一极电连接，此时驱动晶体管DTFT相当于PN结，驱动晶体管DTFT会快速放电，直至驱动晶体管DTFT的控制极电压下降至Vss+Voled_0+Vth时，驱动晶体管DTFT截止,其中Vth为驱动晶体管DTFT的阈值电压。此时大小为Vss+Voled_0+Vth的补偿电压将写入至此时存储电容C第二端，即G点电压为Vss+Voled_0+Vth。在补偿写入阶段中，存储电容C两端的电压差为Vss+Voled_0+Vth-Vdata。
需要说明的是，虽然在补偿写入阶段中第五开关管T5处于导通状态，但是由于驱动晶体管DTFT因快速放电而迅速处于截止状态，因此不会有驱动电流流出，即发光器件OLED不会发光。
在显示阶段，第一扫描线Scan_1输出低电平信号，第二扫描线Scan_2输出高电平信号，第三扫描线Scan_3输出高电平信号，第四扫描线Scan_4输出高电平信号。此时，第三开关管T3和第四开关管T4截止，第一开关管T1、第二开关管T2和第五开关管T5导通。
图6为图2所示像素驱动电路在显示阶段的等效电路图，如图6所示，由于第四开关管T4截止，第一开关管T1导通，因此第一电源端提供的工作电压Vdd会通过第一开关管T1写入至存储电容C的第一端，此时存储电容C的第一端的电压为Vdd，即A点的电压变为Vdd。在存储电容C的第一端的电压发生改变后，存储电容C为维持两端的电压差为Vss+Voled_0+Vth-Vdata，从而发生自举效应，此时存储电容C的第二端电压跳变为Vss+Voled_0+Vth+Vdd-Vdata，即G点电压跳变为Vss+Voled_0+Vth+Vdd-Vdata。
在该阶段中，存储电容C的第二端向驱动晶体管DTFT输出控制电压，该控制电压等于Vss+Voled_0+Vth+Vdd-Vdata，驱动晶体管DTFT在控制电压的控制下导通，进而产生驱动电流以驱动发光器件OLED发光。由于发光器件OLED会发光，因此点S的电压会变为Vss+Voled_1，其中Voled_1为发光器件OLED发光时的工作电压。
由驱动晶体管DTFT的饱和驱动电流公式可得：
I＝K*(Vgs-Vth)2
＝K*[Vss+Voled_0+Vth+Vdd-Vdata-(Vss+Voled_1)-Vth]2
＝K*(Vdd+Voled_0-Voled_1-Vdata)2
其中，K为一个常量，Vgs为驱动晶体管DTFT的栅源电压。通过上式可知，驱动晶体管DTFT的驱动电流与第一电源端提供的工作电压Vdd、发光器件OLED的启动电压Voled_0、发光器件OLED发光时的工作电压Voled_1以及数据电压Vdata相关，而与驱动晶体管DTFT的阈值电压无关。本实施例中，在驱动晶体管DTFT驱动发光器件OLED进行像素显示时，驱动晶体管DTFT的驱动电流与驱动晶体管DTFT的阈值电压无关，可避免流过发光器件OLED的驱动电流受到阈值电压不均匀和漂移的影响，从而有效的提高了流过发光器件OLED的驱动电流的均匀性。此外，随着发光器件OLED的老化，发光器件OLED的启始电压也会随之增大，即Voled_0会变大，从而使得流经发光器件OLED的驱动电流也会增大，这恰恰可以弥补因发光器件OLED老化而造成的显示亮度的衰减的问题。
图7为本发明实施例一提供的又一种像素驱动电路的示意图，图8为图7所述该像素驱动电路各扫描线的时序图，如图7和图8所示，图7所示的像素驱动电路与图2所示的像素驱动电路的区别在于，图7所示的像素驱动电路中第一开关管T1为P型薄膜晶体管，第二开关管T2、第三开关管T3、第四开关管T4和第五开关管T5均为N型薄膜晶体管，第一扫描线Scan_1和第二扫描线Scan_2为同一扫描线Scan_X。
图7所示的像素驱动电路的工作过程与图2所示像素驱动电路的工作过程相同，此处不再赘述。
在图7中，第一开关管T1、第三开关管T3和第四开关管T4可采用同一扫描线Scan_X进行控制，因此可有效减少该驱动电路中信号走线(扫描线)的布置，从而简化像素驱动电路的结构。
本发明实施例二提供了一种显示装置，该显示装置包括像素驱动电路，该像素驱动电路采用上述实施例一中提供的像素驱动电路，具体内容可参见上述实施例一中的描述，此处不再赘述。
本发明实施例三提供了一种像素驱动方法，该像素驱动方法基于像素驱动电路，像素驱动电路采用上述实施例一中提供的像素驱动电路，具体内容可参见上述实施例一中的描述。
像素驱动方法包括：
数据写入阶段，第一开关管和第五开关管截止，第二开关管、第三开关管和第四开关管导通，数据线中的数据电压通过第四开关管写入至存储电容的第一端，第一电源端的提供的工作电压通过第二开关管和第三开关管写入至存储电容的第二端。
数据写入阶段的具体描述可参见图4以及上述实施例一中相应的内容。
补偿写入阶段，第一开关管和第二开关管截止，第三开关管、第四开关管和第五开关管导通，驱动晶体管进行放电，以将包含有驱动晶体管的阈值电压的补偿电压写入至存储电容的第二端。
在补偿写入阶段中，该补偿电压的大小为Vss+Voled_0+Vth。补偿写入阶段的具体描述可参见图5以及上述实施例一中相应的内容。
显示阶段，第三开关管和第四开关管截止，第一开关管、第二开关管和第五开关管导通，第一电源端的提供的工作电压通过第一开关管写入至存储电容的第一端，存储电容的第二端向驱动晶体管输出控制电压，驱动晶体管在控制电压的控制下产生驱动电流以驱动发光器件发光。
在显示阶段中，存储电容的第二端向驱动晶体管输出控制电压的大小为Vss+Voled_0+Vth+Vdd-Vdata，驱动晶体管产生的驱动电流的大小为：K*(Vdd+Voled_0+Voled_1-Vdata)。显示阶段的具体描述可参见图6以及上述实施例一中相应的内容
本发明实施例三提供了一种像素驱动方法，可使得驱动晶体管驱动发光器件进行像素显示时，驱动晶体管的驱动电流与驱动晶体管的阈值电压无关，可避免流过发光器件的驱动电流受到阈值电压不均匀和漂移的影响，从而有效的提高了流过发光器件的驱动电流的均匀性。此外，随着发光器件的老化，发光器件的启始电压也会随之增大，即Voled_0会变大，从而使得流经发光器件的驱动电流也会增大，这恰恰可以弥补因发光器件老化而造成的显示亮度的衰减的问题。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种像素驱动电路，其特征在于，包括：驱动晶体管、存储电容、发光器件、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和第五开关管，其中，
所述第一开关管的控制极与第二扫描线连接，所述第一开关管的第一极与第一电源端连接，所述第一开关管的第二极与所述存储电容的第一端连接；
所述第二开关管的控制极与第三扫描线连接，所述第二开关管的第一极与第一电源端连接，所述第二开关管的第二极与驱动晶体管的第一极和所述第三开关管的第一极连接；
所述第三开关管的控制极与第一扫描线连接，所述第三开关管的第一极与所述驱动晶体管的第一极连接，所述第三开关管的第二极与所述驱动晶体管的控制极和所述存储电容的第二端连接；
所述第四开关管的控制极与第一扫描线连接，所述第四开关管的第一极与数据线连接，所述第四开关管的第二极与所述存储电容的第一极连接；
所述第五开关管的控制极与第四扫描线连接，所述第五开关管的第一极与驱动晶体管的第二极连接，所述第五开关管的第二极与所述发光器件的第一端连接；
所述存储电容的第二端与所述驱动晶体管的控制极连接，所述发光器件的第二端与第二电源端连接；
所述第一电源端用于提供工作电压，所述第二电源端用于提供参考电压。
2.根据权利要求1所述的像素驱动电路，其特征在于，所述驱动晶体管、所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管和所述第五开关管分别独立选自多晶硅薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管、氧化物薄膜晶体管以及有机薄膜晶体管中的一种。
3.根据权利要求1所述的像素驱动电路，其特征在于，所述驱动晶体管为N型薄膜晶体管。
4.根据权利要求3所述的像素驱动电路，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管和所述第五开关管均为N型薄膜晶体管。
5.根据权利要求3所述的像素驱动电路，其特征在于，所述第一开关管为P型薄膜晶体管，所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管和所述第五开关管均为N型薄膜晶体管；
所述第一扫描线和所述第二扫描线为同一扫描线。
6.一种显示装置，其特征在于，包括：如上述权利要求1-5中任一所述的像素驱动电路。
7.一种像素驱动方法，其特征在于，所述像素驱动方法基于像素驱动电路，所述像素驱动电路采用上述权利要求1-5中任一所述的像素驱动电路；
所述像素驱动方法包括：
数据写入阶段，所述第一开关管和所述第五开关管截止，所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管导通，所述数据线中的数据电压通过所述第四开关管写入至所述存储电容的第一端，所述第一电源端的提供的工作电压通过所述第二开关管和所述第三开关管写入至所述存储电容的第二端；
补偿写入阶段，所述第一开关管和所述第二开关管截止，所述第三开关管、所述第四开关管和所述第五开关管导通，所述驱动晶体管进行放电，以将包含有所述驱动晶体管的阈值电压的补偿电压写入至所述存储电容的第二端；
显示阶段，所述第三开关管和所述第四开关管截止，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第五开关管导通，所述第一电源端的提供的工作电压通过第一开关管写入至所述存储电容的第一端，所述存储电容的第二端向所述驱动晶体管输出控制电压，所述驱动晶体管在所述控制电压的控制下产生驱动电流以驱动所述发光器件发光。
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