CN106935185A - 像素、包括该像素的显示装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

像素、包括该像素的显示装置及其驱动方法。各种实施方式涉及显示装置及其控制方法，更具体地讲，涉及一种能够在应用外部补偿像素时利用接收感测信号的TFT来控制OLED的发光的时间段的显示装置以及该显示装置的控制方法。根据本发明的实施方式，显示装置可在没有现有像素结构的剧烈改变的情况下通过简单控制方案来解决亮度偏差并且改进图像质量。

Description

像素、包括该像素的显示装置及其驱动方法
技术领域
各种实施方式涉及显示装置，更具体地讲，涉及一种能够在应用外部补偿像素时利用接收感测信号的薄膜晶体管(TFT)来控制有机发光二极管(OLED)的发光的时间段的显示装置以及该显示装置的控制方法。
背景技术
在包括作为自发元件的有机发光二极管(OLED)的显示装置中，各个像素可通过控制流过OLED的驱动电流来执行灰度呈现。由于工艺偏差等所导致的各个像素中的TFT(特别是驱动TFT)的诸如阈值电压和迁移率的电特性的不均匀，在显示装置中可能发生亮度偏差。
作为上述问题的解决方案，可通过感测各个像素中的驱动TFT的电特性的改变并且根据感测结果正确地补偿输入数据来解决由于驱动TFT的电特性(例如，阈值电压和迁移率)的改变而引起的亮度特性的不均匀。这种解决方案被称作外部补偿方案。
除了驱动TFT之外，可应用外部补偿方案的像素还可包括用于接收数据的数据TFT、用于控制OLED的电流量的发光控制TFT以及用于感测的感测TFT。
近来存在这样的趋势：高密度显示所需的像素尺寸变得缩小。需要用于补偿的TFT以解决亮度偏差并且改进图像质量。也需要高度密集并且更缩小的像素以追随近来的趋势。因此，需要一种在不增加像素尺寸的情况下补偿像素的技术。
发明内容
本发明的各种实施方式涉及一种能够在减小像素尺寸的同时补偿像素的电特性的显示装置。
本发明的各种实施方式涉及一种能够补偿像素的电特性并且适合于利用较小的像素尺寸实现高密度显示的显示装置。
本发明的各种实施方式涉及一种能够在没有现有像素结构的剧烈改变的情况下通过简单控制方案解决亮度偏差并且改进图像质量并且适合于实现高密度显示的显示装置。
尽管上面描述了特定目的，本领域技术人员将理解，所描述的目的仅是示例。因此，本发明不应限于所描述的目的。相反，本文所描述的本发明仅应该根据随后结合以上描述和附图的权利要求书来限制。
根据本发明的实施方式，一种像素可包括：有机发光二极管，其包括阳极和阴极；第一晶体管，其被配置为提供流过有机发光二极管的驱动电流；第二晶体管，其被配置为响应于扫描信号将数据提供供给第一晶体管的栅极；电容器，其被配置为维持数据的电压电平与第一晶体管的阈值电压之差；以及第三晶体管，其被配置为响应于感测信号而感测第一晶体管的阈值电压的变化，其中，当感测信号被启用时，第三晶体管还将基准电压传送至联接至阳极的节点，并且其中，基准电压的电平低于有机发光二极管的阈值电压。
根据本发明的实施方式，在一种包括被配置为执行感测操作的感测晶体管、有机发光二极管以及被配置为控制用于有机发光二极管的发光的电流的驱动晶体管在内的显示装置的控制方法中，当在感测晶体管导通的同时控制有机发光二极管截止时，可将提供给感测晶体管的基准电压设定为具有低于有机发光二极管的阈值电压的电平。然后，可启用感测信号以使感测晶体管导通，并且可响应于感测信号将基准电压施加到有机发光二极管的阳极。
根据本发明的实施方式，一种显示装置可包括：面板，其包括设置在数据线和扫描线之间的交叉点处的多个像素，各个像素具有有机发光二极管；扫描驱动单元，其被配置为将扫描信号提供给扫描线并且将用于外部补偿的感测信号提供给面板；数据驱动单元，其被配置为将数据提供给数据线；以及电源单元，其被配置为向面板提供高电平电压、低电平电压和基准电压，其中，所述面板利用感测信号来控制有机发光二极管的发光的时间段。
根据本发明的实施方式，显示装置可利用感测信号来确定流过有机发光二极管的电流，从而利用较小像素尺寸实现高密度显示并且补偿像素的电特性。当感测信号被启用时，显示装置可通过基准电压来控制有机发光二极管截止，该基准电压被设定为具有低于有机发光二极管的阈值电压的电平。
换言之，在根据本发明的实施方式的显示装置中，可使用用于控制感测操作的感测薄膜晶体管(TFT)来控制阻止有机发光二极管的发光的时间段，而无需单独的发光控制信号或者单独的发光控制TFT。当感测TFT根据感测信号而导通时，有机发光二极管可根据预定基准电压而截止。因此，在显示装置中薄膜晶体管的数量可减少，从而改进像素的密度。
总之，根据本发明的实施方式，提供了一种能够在没有现有像素结构的剧烈改变的情况下通过简单控制方案来解决亮度偏差并且改进图像质量并且适合于实现高密度显示的显示装置。
根据本发明的实施方式，显示装置可利用减小的像素尺寸补偿像素的电特性。
根据本发明的实施方式，显示装置可补偿像素的电特性并且可利用较小的像素尺寸实现高密度显示。
根据本发明的实施方式，显示装置可在没有现有像素结构的剧烈改变的情况下通过简单控制方案解决亮度偏差并且改进图像质量，并且可实现高密度显示。
附图说明
图1是示出根据现有技术的采用外部补偿方案的像素的基本结构的电路图。
图2是示出图1所示的像素的操作的时序图。
图3是示出根据本发明的实施方式的显示装置的框图。
图4A和图4B是示出图3所示的子像素的等效电路图。
图5是示出图4A和图4B所示的子像素的操作的时序图。
图6是示出图4B所示的子像素的操作的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述各种实施方式。然而，本发明可按照不同的形式来具体实现，不应被解释为限于本文所阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式以使得本公开将彻底和完整并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。在下面的描述中，应该注意的是，将仅描述理解根据本发明的各种示例性实施方式的操作所需的部分，其它部分的描述可被省略以避免不必要地模糊本发明的主题。然而，本发明不限于本文所描述的示例性实施方式，可按照各种不同的形式来实现。以下，将参照附图描述示例性实施方式。贯穿本公开，标号直接对应于各种附图和本发明的实施方式中的相似部件。
图1是示出根据现有技术的采用外部补偿方案的像素的基本结构的电路图。图2是示出图1所示的像素的操作的时序图。
参照图1和图2，像素包括发光控制薄膜晶体管(TFT)M1、驱动TFT M2、数据TFT M3、感测TFT M4、电容器Cs和有机发光二极管(OLED)。
发光控制TFT M1在其栅极处接收发光控制信号EM，在其漏极处接收电源电压VDD，在其源极处联接至驱动TFT M2。在发光控制信号EM被启用的同时，发光控制TFT M1保持导通并且控制电流流过驱动TFT M2。
驱动TFT M2在其栅极处联接至节点a，在其源极处联接至节点b，在其漏极处联接至发光控制TFT M1。当导通时，驱动TFT M2控制驱动电流流过OLED。随着驱动电流的量变大，OLED的发光量变大，这使得可进行灰度呈现。驱动电流与驱动TFT M2的栅极和源极之间的电压VGS有关。随着驱动TFT M2的栅极和源极之间的电压VGS变大，驱动电流的量变大。
数据TFT M3在其栅极处接收扫描信号scan，在其源极处接收数据Data，并且在其漏极处联接至节点a。在扫描信号scan被启用的同时，数据TFT M3将数据Data传送至节点a。
感测TFT M4在其栅极处接收感测信号sense，在其源极处接收基准电压Ref，并且在其漏极处联接至节点c。在感测信号sense被启用的同时，感测TFT M4感测节点c的电压变化。例如，感测TFT M4通过感测节点c的电压来感测驱动TFT M2的阈值电压。
电容器Cs联接在节点a和节点b之间。电容器Cs维持驱动TFT M2的节点a和节点b之间的电压差(即，驱动TFT M2的栅极和源极之间的电压差)。
OLED在其阳极处联接至节点c，在其阴极处联接至接地电压VSS，并且包括介于阳极和阴极之间的有机化合物。
作为非限制性示例描述了发光控制TFT M1、驱动TFT M2、数据TFT M3和感测TFTM4中的每一个是NMOS TFT。它们中的每一个可以是PMOS TFT。
在时间段T1期间，扫描信号scan和感测信号sense被启用，而发光控制信号EM被禁用。在时间段T1期间，通过所启用的扫描信号scan导通的数据TFT M3将数据Data从节点d传送至节点a。电容器Cs维持驱动TFT M2的栅极和源极之间的电压VGS。
感测TFT M4通过所启用的感测信号sense导通，并且将基准电压Ref传送至节点c。发光控制TFT M1由于所禁用的发光控制信号EM而保持截止，并且阻止驱动电流从驱动TFTM2流向OLED。在时间段T1期间，提供数据Data以用于灰度呈现。
在时间段T2期间，扫描信号scan和感测信号sense被禁用，而发光控制信号EM被启用。发光控制TFT M1通过所启用的发光控制信号EM导通，驱动TFT M2也通过电容器Cs中维持的电压而导通，因此驱动电流与电容器Cs中维持的电压成比例地流过OLED。时间段T2是OLED的发光时间段或者显示开启时间段。
在时间段T3期间，扫描信号scan和发光控制信号EM被禁用，而感测信号sense被启用。因此，数据TFT M3和发光控制TFT M1截止，而感测TFT M4导通。在时间段T3期间，当所截止的发光控制TFT M1阻止驱动电流从驱动TFT M2流向OLED时，感测TFT M4响应于所启用的感测信号sense而感测节点c的电压变化。
尽管未示出，所感测的电压被补偿，补偿电压通过单独的电路获得，因此补偿操作可完成。
根据上述的现有技术，在不需要发光的时间段期间，需要控制OLED的发光的时间段的发光控制信号EM和发光控制TFT M1以阻止驱动电流流过OLED。另外，外部补偿方案需要感测信号sense以及由感测信号sense控制的感测TFT M4。像素的区域中用于各个功能的多个TFT限制了尺寸有限的显示装置中的像素的数量。
根据本发明的实施方式，可使用感测TFT来控制发光的时间段，从而改进尺寸有限的显示装置中的像素的密度，补偿像素，并且改进像素的亮度。
以下，将参照图3至图6详细描述显示装置及其控制方法。
图3是示出根据本发明的实施方式的显示装置的框图。
参照图3，根据本发明的实施方式的显示装置可包括面板10、定时控制单元11、扫描驱动单元12、数据驱动单元13和电源单元14。
面板10可包括多个子像素PX，这些子像素PX按照矩形形式设置并且分别位于由数据线D1至Dm和扫描线S1至Sn形成的交叉点处。扫描信号Si(i＝1至n)和数据Dj(j＝1至m)可控制多个子像素PX中的每一个执行发光操作。扫描驱动单元12可通过扫描线S1至Sn向多个子像素PX提供扫描信号Si。数据驱动单元13可通过数据线D1至Dm向多个子像素PX提供数据Dj。扫描驱动单元12可向多个子像素PX提供感测信号sense以及扫描信号Si。
多个子像素PX中的每一个可包括有机发光二极管以及用于驱动有机发光二极管的多个薄膜晶体管(TFT)和电容器。根据本发明的实施方式，除了用于外部补偿方案的感测操作之外，包括在多个子像素PX中的每一个中的感测TFT可控制有机发光二极管的发光的时间段，这将参照图4A和图4B来描述。
定时控制单元11可从外部接收垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、时钟信号CLK和图像数据信号Ims。定时控制单元11可通过分别向扫描驱动单元12和数据驱动单元13提供扫描控制信号CONT1和数据控制信号CONT2来控制扫描驱动单元12和数据驱动单元13中的每一个的操作定时。另外，定时控制单元11可根据面板10的操作条件正确地处理从外部提供的图像数据信号Ims，然后可向数据驱动单元13提供所处理的图像数据信号Ims作为RGB信号。
扫描驱动单元12可响应于从定时控制单元11提供的扫描控制信号CONT1将栅极导通电压供应给包括在面板10中的扫描线S1至Sn。扫描驱动单元12可通过栅极导通电压的施加来控制是否使单元晶体管导通以便将要施加给多个子像素PX中的每一个的灰度电压施加给与单元晶体管对应的像素。另外，扫描驱动单元12可向包括在面板10中的多个子像素PX提供用于外部补偿方案的感测信号sense。
数据驱动单元13可接收由定时控制单元11生成的数据控制信号CONT2和RGB信号，并且可通过数据线D1至Dm将数据Dj提供给包括在面板10中的多个子像素PX中的每一个。
电源单元14可向面板10提供高电平电压ELVDD、低电平电压ELVSS和基准电压Vref。
以下，将详细描述根据本发明的实施方式的子像素的结构和操作。
子像素的操作将参照图4A至图5来描述。图4A和图4B是示出子像素PX的等效电路图，图5是示出图4A和图4B所示的子像素的操作的时序图。
子像素PX可包括驱动TFT DT、数据TFT ST1、感测TFT ST2、电容器CST和有机发光二极管(OLED)。
驱动TFT DT可在其栅极处联接至节点A，在其源极处联接至节点B，并且在其漏极处联接至高电平电压ELVDD。当导通时，驱动TFT DT可控制驱动电流IOLED流过OLED。随着驱动电流IOLED的量变大，OLED的发光量变大，使得灰度呈现成为可能。随着驱动TFT DT的栅极和源极之间的电压VGS变大，驱动电流IOLED的量变大。
数据TFT ST1可在其栅极处接收通过扫描线S1至Sn提供的栅极导通电压信号或者扫描信号Si，可在其源极处接收通过数据线D1至Dm提供的数据Dj，并且可在其漏极处联接至节点A。在扫描信号Si被启用的同时，数据TFT ST1可将数据Dj提供给节点A。
感测TFT ST2可在其栅极处接收感测信号sense，可在其源极处接收通过节点E提供的基准电压Vref，可在其漏极处联接至节点C。在感测信号sense被启用的同时，感测TFTST2可将基准电压Vref提供给节点C。
根据本发明的实施方式，感测TFT ST2可控制是否使驱动电流IOLED流过OLED。根据感测信号sense，感测TFT ST2可控制驱动电流IOLED流过OLED(如图4A所示)以及不流过OLED(如图4B所示)。驱动电流IOLED可与数据Dj的大小成比例。如下所述，所导通的感测TFTST2可将预定电压电平的基准电压Vref提供给节点C以便于OLED不发光。
电容器CST可联接在节点A和节点B之间。电容器CST可维持驱动TFT DT的节点A和节点B之间的电压差。
OLED可在其阳极处联接至节点C，可在其阴极处联接至低电平电压ELVSS，并且可包括介于阳极和阴极之间的有机化合物。OLED可发射基色之一的光。在实施方式中，基色可包括红色、绿色和蓝色。在另一实施方式中，基色可包括红色、白色、绿色和蓝色。
驱动TFT DT、数据TFT ST1和感测TFT ST2中的每一个可以是通过逻辑高电平的信号导通的NMOS TFT。然而，本发明将不限于此，它们中的每一个可以是通过逻辑低电平的信号而导通的PMOS TFT。
参照图4A和图5，在发光时间段T2期间，扫描信号Si和感测信号sense可为逻辑低电平。因此，数据TFT ST1和感测TFT ST2可保持截止。驱动TFT DT可根据电容器CST在时间段T2的前一时间段期间维持的电压来导通。因此，驱动电流IOLED可从驱动TFT DT流过OLED。OLED可与驱动TFT DT的电压VGS成比例地发射驱动电流的量那么多的光。
以下，将参照图4B和图5描述发光关闭时间段或显示关闭时间段(时间段T1和T3)。
在时间段T1期间，扫描信号Si和感测信号sense可为逻辑高电平。因此，数据TFTST1和感测TFT ST2可变为导通。在时间段T1期间，数据TFT ST1可响应于所启用的扫描信号Si将节点D的数据Dj传送至节点A。电容器CST可维持驱动TFT DT的电压VGS。即，电容器CST可维持驱动TFT DT的栅极上的电压减去驱动TFT DT的阈值电压。通过所启用的感测信号sense导通的感测TFT ST2可将基准电压Vref传送至节点C。
基准电压Vref的电平可落在使得OLED不发光的电压范围内。例如，当OLED的阈值电压为0.7V时，基准电压Vref可为0.6V。因此，当感测信号sense被启用时，电平低于OLED的阈值电压的基准电压Vref可被施加到OLED的阳极，因此，OLED可变为截止。
根据本发明的实施方式，在时间段T1期间，电流可从驱动TFT DT通过节点C、感测TFT ST2和节点E朝着基准电压Vref流动。
换言之，在电容器CST根据数据Dj的量维持电压的时间段T1期间，驱动电流IOLED可不流过OLED，因此可阻止OLED的发光。根据本发明的实施方式，可在没有发光控制信号或发光控制TFT的情况下控制OLED的发光被阻止的时间段。
在时间段T3期间，扫描信号Si可为逻辑低电平，感测信号sense可为逻辑高电平。因此，数据TFT ST1可变为截止，感测TFT ST2可变为导通。在提供电平低于OLED的阈值电压的基准电压Vref的时间段T3期间，电流可从驱动TFT DT通过节点C、感测TFT ST2和节点E朝着基准电压Vref流动。因此，可响应于所启用的感测信号sense稳定地执行感测操作。只要需要感测操作的精度，可调节感测信号sense的持续时间。尽管未示出，所感测的电压被补偿，补偿电压通过单独的电路获得，因此补偿操作可完成。
根据现有技术，感测信号是脉冲形状的信号，这是因为感测信号用作激活感测操作的开关信号。然而，根据本发明的实施方式，感测信号sense可不为脉冲形状的信号，这是因为发光的时间段的激活和发光的持续时间通过调节感测信号sense的持续时间来控制。另外，由感测TFT ST2传送的基准电压Vref可具有低于OLED的阈值电压的电平，并且当需要时可具有非固定而可变的电压电平。
图6是示出图4B所示的子像素的操作的流程图。
参照图4B和图6，在步骤S10，可将基准电压Vref设定为具有低于OLED的阈值电压电平的电平。
因此，在感测信号sense被启用的同时，可阻止OLED的发光。即，在提供数据Dj或者执行感测操作的同时，可阻止OLED的发光，因此，可减小施加于OLED的不必要的应力。
接下来，在步骤S20，可启用感测信号sense。
在提供数据Dj的情况下，可启用扫描信号Si，并且可按照脉冲的形式提供感测信号sense。在执行感测操作的情况下，可禁用扫描信号Si，并且可提供感测信号sense使其具有预定持续时间。感测信号sense可具有足以满足感测操作所需的时间的持续时间。
接下来，在步骤S30，可响应于所启用的感测信号sense将基准电压Vref提供给OLED的阳极。
电平低于OLED的阈值电压的基准电压Vref可被施加到OLED的阳极，因此，OLED可变为截止。OLED可不发光。
根据本发明的实施方式，OLED的发光的时间段可通过用于外部补偿方案的TFT来控制，而无需根据现有技术的用于控制OLED的发光的时间段的TFT。
因此，可利用子像素中的较少数量的TFT实现与现有技术相同的占空驱动。这种占空驱动可解决包括闪烁的图像劣化。
根据本发明的实施方式，显示装置可补偿像素的电特性并且可利用较小的像素尺寸实现高密度显示。
根据本发明的实施方式，显示装置可在没有现有像素结构的剧烈改变的情况下通过简单的控制方案解决亮度偏差并改进图像质量，并且可实现高密度显示。
尽管参照特定实施方式描述了本发明，对于本领域技术人员而言将显而易见的是，在不脱离如以下权利要求书中限定的本发明的精神和范围的情况下，可进行各种改变和修改。
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年12月30日提交于韩国知识产权局的韩国申请号10-2015-0190421的优先权，其整体以引用方式并入本文，如同被充分阐述一样。

Claims (15)

1.一种像素，该像素包括：
有机发光二极管，该有机发光二极管包括阳极和阴极；
第一晶体管，该第一晶体管被配置为提供流过所述有机发光二极管的驱动电流；
第二晶体管，该第二晶体管被配置为响应于扫描信号来将数据提供给所述第一晶体管的栅极；
电容器，该电容器被配置为维持所述数据的电压电平与所述第一晶体管的阈值电压之间的差；以及
第三晶体管，该第三晶体管被配置为响应于感测信号来感测所述第一晶体管的所述阈值电压的变化，
其中，当所述感测信号被启用时，所述第三晶体管还将基准电压传送至联接至所述阳极的节点，并且
其中，所述基准电压的电平低于所述有机发光二极管的阈值电压。
2.根据权利要求1所述的像素，其中，流过所述有机发光二极管的电流是由所述感测信号确定的。
3.根据权利要求2所述的像素，其中，当所述感测信号被启用时，所述有机发光二极管被控制以根据所述基准电压而截止。
4.根据权利要求2所述的像素，其中，当所述感测信号被禁用时，所述驱动电流从所述第一晶体管流过所述有机发光二极管并且所述有机发光二极管发光。
5.根据权利要求3所述的像素，其中，所述感测信号被启用的时间段是可调节的。
6.根据权利要求3所述的像素，其中，所述有机发光二极管的发光的时间段是利用所述感测信号来控制的。
7.一种显示装置的控制方法，该显示装置包括被配置为执行感测操作的感测晶体管、有机发光二极管以及被配置为提供用于所述有机发光二极管的发光的电流的驱动晶体管，所述方法包括以下步骤：
当在所述感测晶体管导通的同时控制所述有机发光二极管截止时，将提供给所述感测晶体管的基准电压设定为具有低于所述有机发光二极管的阈值电压的电平；
启用感测信号以使所述感测晶体管导通；以及
响应于所述感测信号来将所述基准电压施加到所述有机发光二极管的阳极。
8.根据权利要求7所述的方法，
其中，所述驱动晶体管联接至所述有机发光二极管，并且
其中，当所述感测晶体管导通时，电流从所述驱动晶体管流向所述感测晶体管。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，当所述基准电压响应于所述感测信号而被施加到所述有机发光二极管的所述阳极时，所述有机发光二极管截止。
10.一种显示面板，该显示面板包括根据权利要求1至6中的任一项所述的像素。
11.一种显示装置，该显示装置包括：
面板，该面板包括设置在数据线和扫描线之间的交叉点处的多个像素，各个所述像素具有有机发光二极管；
扫描驱动单元，该扫描驱动单元被配置为将扫描信号提供给所述扫描线并且将用于外部补偿的感测信号提供给所述面板；
数据驱动单元，该数据驱动单元被配置为将数据提供给所述数据线；以及
电源单元，该电源单元被配置为向所述面板提供高电平电压、低电平电压和基准电压，
其中，所述面板利用所述感测信号来控制所述有机发光二极管的发光的时间段。
12.根据权利要求11所述的显示装置，
其中，所述面板包括：
所述有机发光二极管，所述有机发光二极管包括阳极和阴极；
第一晶体管，该第一晶体管被配置为提供流过所述有机发光二极管的驱动电流；
第二晶体管，该第二晶体管被配置为响应于扫描信号来将数据提供给所述第一晶体管的栅极；
电容器，该电容器被配置为维持所述数据的电压电平与所述第一晶体管的阈值电压之间的差；以及
第三晶体管，该第三晶体管被配置为响应于感测信号来感测所述第一晶体管的所述阈值电压的变化，
其中，当所述感测信号被启用时，所述第三晶体管还将所述基准电压传送至联接至所述阳极的节点，并且
其中，所述基准电压的电平低于所述有机发光二极管的阈值电压。
13.根据权利要求12所述的显示装置，其中，流过所述有机发光二极管的电流是由所述感测信号确定的。
14.根据权利要求13所述的显示装置，其中，当所述感测信号被启用时，所述有机发光二极管被控制以根据所述基准电压而截止。
15.根据权利要求13所述的显示装置，其中，当所述感测信号被禁用时，所述驱动电流从所述第一晶体管流过所述有机发光二极管并且所述有机发光二极管发光。
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