CN108364610B - 一种像素补偿电路、像素补偿方法及显示装置 - Google Patents

一种像素补偿电路、像素补偿方法及显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种像素补偿电路、像素补偿方法及显示装置，其中，像素补偿电路包括：第一开关的控制端与第二开关的第一端连接，第一端与第一电源连接，第二端与发光组件的第一端连接；第二开关的控制端与第二扫描信号端连接，第二端与复位信号端连接；第三开关的控制端与第一扫描信号端连接，第一端与第一开关的控制端连接，第二端与第一开关的第二端连接；第一电容的第一端与第二电源连接，第二端与第一开关的控制端连接；第二电容的第一端与第一开关的第二端连接，第二端与数据信号端连接；发光组件的第二端与第三电源连接。通过实施本发明，避免了像素补偿电路阈值电压漂移造成流过发光组件的电流不稳定，提高了显示的均一性。

Description

一种像素补偿电路、像素补偿方法及显示装置
技术领域
本发明涉及有机发光二极管显示领域，具体涉及一种像素补偿电路、像素补偿方法及显示装置。
背景技术
有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，缩写为OLED)显示器依据驱动方式可分为被动矩阵驱动有机发光二极管(Passive Matrix OLED，缩写为PMOLED)显示器和主动矩阵驱动有机发光二极管(Active Matrix OLED，缩写为AMOLED)显示器。其中，PMOLED显示器，当数据未写入时并不发光，在数据写入期间发光，这种驱动方式结构简单、成本较低、容易设计，主要适用于中小尺寸的显示器。AMOLED显示器，该像素阵列的每一像素都有一电容存储数据，让每一像素均维持在发光状态，由于AMOLED显示器的耗电量明显小于PMOLED显示器，加上驱动方式更适合发展大尺寸与高清晰度的显示器，使得AMOLED显示器成为未来发展的主要方向。然而，随着面板清晰度的增加，AMOLED显示器的布板空间将因像素驱动补偿电路的需要而占用大量的像素区域，这不仅会压缩所提供的OLED面积，而且还会影响显示器的使用寿命。此外，由于制程的影响，每一像素中的薄膜晶体管的阈值电压也会出现不同程度的漂移，使得显示器的显示均一性较差。
发明内容
因此，本发明提供一种像素补偿电路、像素补偿方法及显示装置，以解决现有技术中显示器显示均一性差的缺陷。
本发明第一方面，提供一种像素补偿电路，包括：第一开关、第二开关、第三开关、第一电容、第二电容以及发光组件，其中，所述第一开关的控制端与所述第二开关的第一端连接，所述第一开关的第一端与第一电源连接，所述第一开关的第二端与所述发光组件的第一端连接；所述第二开关的控制端与第二扫描信号端连接，所述第二开关的第二端与复位信号端连接；所述第三开关的控制端与第一扫描信号端连接，所述第三开关的第一端与所述第一开关的控制端连接，所述第三开关的第二端与所述第一开关的第二端连接；所述第一电容的第一端与所述第二电源连接，所述第一电容的第二端与所述第一开关的控制端连接；所述第二电容的第一端与所述第一开关的第二端连接，所述第二电容的第二端与数据信号端连接；所述发光组件的第二端与第三电源连接。
可选地，所述第三开关为双栅晶体管。
可选地，所述第一开关为PMOS晶体管。
可选地，所述第二开关为PMOS晶体管或NMOS晶体管；和/或所述第三开关为PMOS晶体管或NMOS晶体管。
可选地，还包括：补偿电阻，所述补偿电阻的第一端与所述第二电容的第二端连接，所述补偿电阻的第二端与所述数据信号端连接。
本发明第二方面，提供一种像素补偿方法，应用于上述第一方面的像素补偿电路，包括第一阶段、第二阶段、第三阶段以及第四阶段，其中，
所述第一阶段为复位阶段，用于对所述第一开关进行复位，第二电源输出高电平，第三电源输出低电平，数据信号端输出基准电平，第二扫描信号端控制所述第二开关处于导通状态，第一扫描信号端控制所述第三开关处于关断状态，复位信号端输出所述基准电平，所述基准电平通过所述第二开关传送至所述第一开关的控制端，控制所述第一开关进行复位；
所述第二阶段为补偿阶段，用于对所述第一开关进行阈值补偿，所述第二电源输出高电平，所述第三电源输出高电平，所述数据信号端输出低电平，所述第二扫描信号端控制所述第二开关处于关断状态，所述第一扫描信号端控制所述第三开关处于导通状态，所述第一开关处于二极管连接状态，在所述第一开关的控制端形成补偿电压；
所述第三阶段为写入阶段，用于对所述第一开关进行数据写入，所述第二电源输出高电平，所述第三电源输出高电平，所述第二扫描信号端控制所述第二开关处于关断状态，所述第一扫描信号端控制所述第三开关处于导通状态，所述数据信号端输出高电平，所述高电平通过所述第三开关和第二电容传送至所述第一电容的第二端，在所述第一开关的控制端形成写入电压；
所述第四阶段为发光阶段，所述第二电源输出低电平，所述第三电源输出低电平，所述数据信号端输出低电平，所述第二扫描信号端控制所述第二开关处于关断状态，所述第一扫描信号端控制所述第三开关处于关断状态，所述第一开关处于导通状态，所述发光组件流过驱动电流，所述驱动电流驱动所述发光组件发光。
可选地，所述第三开关为双栅晶体管。
可选地，所述第一开关为PMOS晶体管；和/或，所述第二开关为PMOS晶体管或NMOS晶体管；和/或，所述第三开关为PMOS晶体管或NMOS晶体管。
可选地，当所述第二开关和所述第三开关为PMOS晶体管时，
在所述第一阶段内，所述第二电源为高电平，所述第三电源为低电平，所述数据信号端为基准电平，所述第一扫描信号端为高电平，所述第二扫描信号端为低电平，所述复位信号端为所述基准电平；
在所述第二阶段内，所述第二电源为高电平，所述第三电源为高电平，所述数据信号端为低电平，所述第一扫描信号端为低电平，所述第二扫描信号端为高电平，所述复位信号端为高电平；
在所述第三阶段内，所述第二电源为高电平，所述第三电源为高电平，所述数据信号端为高电平，所述第一扫描信号端为低电平，所述第二扫描信号端为高电平，所述复位信号端为高电平；
在所述第四阶段内，所述第二电源为低电平，所述第三电源为低电平，所述数据信号端为低电平，所述第一扫描信号端为高电平，所述第二扫描信号端为高电平，所述复位信号端为高电平。
本发明第三方面，提供一种显示装置，包括本发明第一方面任一所述的像素补偿电路。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的像素补偿电路，包括：第一开关、第二开关、第三开关、第一电容、第二电容以及发光组件，其中，第一开关的控制端与第二开关的第一端连接，第一端与第一电源连接，第二端与发光组件的第一端连接；第二开关的控制端与第二扫描信号端连接，第二端与复位信号端连接；第三开关的控制端与第一扫描信号端连接，第一端与第一开关的控制端连接，第二端与第一开关的第二端连接；第一电容的第一端与第二电源连接，第二端与第一开关的控制端连接；第二电容的第一端与第一开关的第二端连接，第二端与数据信号端连接；发光组件的第二端与第三电源连接。先在补偿阶段中第一开关的控制端形成阈值补偿电压，之后在发光阶段用于补偿第一开关的阈值电压，使得驱动电流与阈值电压无关，便避免了像素补偿电路阈值电压漂移造成流过发光组件的电流不稳定，提高了显示的均一性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例中像素补偿电路的一个具体示例的结构示意图；
图2为线路电阻值与OLED驱动电流Ioled的关系示意图；
图3为本发明实施例中像素补偿电路的一个具体示例的波形图；
图4为阈值电压与驱动电流Ioled的仿真结果示意图。
附图标记：
M1-第一开关；M2-第二开关；M3-第三开关；Cst-第一电容；Ccp-第二电容；D-发光组件；R1-补偿电阻；R-线路电阻；VDD-第一电源；Vcp-第二电源；VSS-第三电源；SCAN1-第一扫描信号端；SCAN2-第二扫描信号端；Reset-复位信号端；Data-数据信号端。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本实施例中提供一种像素补偿电路，如图1所示，包括：第一开关M1、第二开关M2、第三开关M3、第一电容Cst、第二电容Ccp以及发光组件D，其中，第一开关M1的控制端与第二开关M2的第一端连接，第一开关M1的第一端与第一电源VDD连接，第一开关M1的第二端与发光组件D的第一端连接；第二开关M2的控制端与第二扫描信号端SCAN2连接，第二开关M2的第二端与复位信号端Reset连接；第三开关M3的控制端与第一扫描信号端SCAN1连接，第三开关M3的第一端与第一开关M1的控制端连接，第三开关M3的第二端与第一开关M1的第二端连接；第一电容Cst的第一端与第二电源Vcp连接，第一电容Cst的第二端与第一开关M1的控制端连接；第二电容Ccp的第一端与第一开关M1的第二端连接，第二电容Ccp的第二端与数据信号端Data连接；发光组件D的第二端与第三电源VSS连接。
在本实施例中，第一开关M1、第二开关M2和第三开关M3均为PMOS晶体管，这样仅需制备一种类型的晶体管，可以减少掩膜、光刻等工艺步骤、简化工艺流程、节约生产成本；当然，在其它实施例中，第二开关M2还可以为NMOS晶体管或第三开关M3还可以为NMOS晶体管，根据需要合理设置即可。第一开关M1、第二开关M2和第三开关M3的控制端分别对应各个PMOS晶体管的栅极。
在本实施例中，为了减小第三开关M3的漏电流以及减小像素补偿电路的面积，第三开关M3设置为双栅晶体管；当然，在其它实施例中，第三开关M3也可以为普通晶体管；第一开关M1和第二开关M2也可以设置成双栅晶体管，这样设置会增加像素补偿电路的面积，根据需要合理设置即可。
由于工艺制程和线路布局走线等原因导致屏体中不同的像素单元的线路电阻存在差异，进而导致不同像素单元中的驱动电流不同，图2为线路电阻值不同，OLED驱动电流Ioled也不同，从图2可知：线路电阻R从2kΩ变为4kΩ，Ioled电流变化约1％，对于一个屏体(panel)，IC侧像素和IC对侧相比，电阻差异会导致驱动电流Ioled差异，所以需要针对电阻差异在像素中进行补偿。为了保证从IC通过扇型(fanout)走线及数据线输入到各行的像素具有相同的电阻值，从而使得各行Data信号可以精确写入，上述像素补偿电路还包括：补偿电阻R1，补偿电阻R1的第一端与第二电容Ccp的第二端连接，补偿电阻R1的第二端与数据信号端Data连接。线路电阻由于工艺制程等原因在不同行具有不同的数值，为了保证各行像素电路驱动电流大小一致，补偿电阻R1在屏体panel的不同行也具有不同的数值，分别对每一行的像素进行补偿使得不同行的驱动电流大小一致，对每一行的控制更加精确，显示的均一性更好。
上述像素补偿电路的工作原理，即像素补偿方法，包括第一阶段、第二阶段、第三阶段以及第四阶段。图3为本发明实施例像素补偿电路的波形图。
在本实施例中，第一开关M1、第二开关M2和第三开关M3均为PMOS晶体管；第三开关M3为双栅晶体管。
第一阶段T1为复位阶段，用于对第一开关M1进行复位；在第一阶段内，第二电源Vcp输出高电平，高电平大小为VDD；第三电源VSS输出低电平；数据信号端Data输出基准电平，基准电平大小为Vref；第二扫描信号端SCAN2输出低电平控制第二开关M2处于导通状态，第一扫描信号端SCAN1输出高电平控制第三开关M3处于关断状态，复位信号端Reset输出基准电平Vref，基准电平Vref通过第二开关M2传输至第一开关M1的控制端，控制第一开关M1进行复位，清除第一开关M1的控制端上存储的数据电压；第一开关M1的控制端电压值为Vref。由于第一开关M1的控制端的电压值和第二端的电压值均为基准电压Vref，故第一开关M1会处于关断状态，基准电压Vref的大小在保证器件安全的前提下可根据需要合理设置，如基准电压Vref小于低电平或者等于高电平或者介于高电平和低电平之间的其它值。在其它实施例中，当像素补偿电路中的第二开关M2和第三开关M3为NMOS晶体管时，开关的导通信号为高电平，关断信号为低电平，电路逻辑相同，可根据需要合理设置。
第二阶段T2为补偿阶段，用于对第一开关M1进行阈值补偿；在第二阶段内，第二电源Vcp输出高电平，高电平大小为VDD；第三电源VSS输出高电平；数据信号端Data输出低电平，低电平大小为Voffset；第二扫描信号端SCAN2输出高电平控制第二开关M2处于关断状态，第一扫描信号端SCAN1输出低电平控制第三开关M3处于导通状态，第一开关管M1处于二极管连接状态，在第一开关M1的控制端形成补偿电压；第一开关M1的控制端电压值为VDD+Vth，其中Vth为阈值补偿电压。
第三阶段T3为写入阶段，用于对第一开关M1进行数据写入；在第三阶段内，第二电源Vcp输出高电平，高电平大小为VDD；第三电源VSS输出高电平；第二扫描信号端SCAN2输出高电平控制第二开关M2处于关断状态；第一扫描信号端SCAN1输出低电平控制第三开关M3处于导通状态；数据信号端Data输出高电平，高电平大小为Vdata，高电平通过第三开关M3和第二电容Ccp传送至第一电容Cst的第二端，在第一开关M1的控制端形成写入电压；第一开关M1的控制端电压值为VDD+Vth+Vdata-Voffset。
第四阶段T4为发光阶段，在第四阶段内，第二电源Vcp输出低电平；第三电源VSS输出低电平；数据信号端Data输低电平，低电平大小为Voffset；第二扫描信号端SCAN2输出高电平控制第二开关M2处于关断状态；第一扫描信号端SCAN1输出高电平控制第三开关M3处于关断状态，第一开关M1处于导通状态，发光组件D流过驱动电流，驱动电流驱动发光组件D发光；第一开关M1的控制端电压值为Vth+Vdata-Voffset，因此，驱动电流大小为I＝k(Vth+Vdata-Voffset-VDD-Vth)2＝k(Vdata-Voffset-VDD)2，
其中，
Figure BDA0001564910010000101
μp为空穴迁移率；Cox为单位面积的电容；
Figure BDA0001564910010000102
为第一开关M1的宽长比。
图4为阈值电压改变影响驱动电流Ioled的仿真结果示意图，由图4的仿真结果可知：阈值电压Vth上下浮动0.2V，Ioled变化约20％，当阈值电压不一致时，驱动电流的变化较大，严重影响显示的均一性。
由驱动电流公式I＝k(Vdata-Voffset-VDD)2可知，本实施例中的像素补偿电路实现了阈值电压Vth补偿功能，避免了像素补偿电路阈值电压漂移造成流过发光组件的驱动电流不稳定，提高了显示的均一性；并且补偿电阻R1使得各行数据信号的写入更加精确，进一步增加了显示的均匀程度；同时所需器件数目较少，降低了单个像素电路的面积，因而适用于高像素数(pixels per inch，缩写为PPI)的屏体。
本实施例中还提供一种显示装置，包括上述像素补偿电路。该显示装置具有体积小、显示均一性好的优点。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种像素补偿电路，其特征在于，包括：第一开关(M1)、第二开关(M2)、第三开关(M3)、第一电容(Cst)、第二电容(Ccp)、发光组件(D)以及补偿电阻，其中，
所述第一开关(M1)的控制端与所述第二开关(M2)的第一端连接，所述第一开关(M1)的第一端与第一电源(VDD)连接，所述第一开关(M1)的第二端与所述发光组件(D)的第一端连接；
所述第二开关(M2)的控制端与第二扫描信号端(SCAN2)连接，所述第二开关(M2)的第二端与复位信号端(Reset)连接；
所述第三开关(M3)的控制端与第一扫描信号端(SCAN1)连接，所述第三开关(M3)的第一端与所述第一开关(M1)的控制端连接，所述第三开关(M3)的第二端与所述第一开关(M1)的第二端连接；
所述第一电容(Cst)的第一端与第二电源(Vcp)连接，所述第一电容(Cst)的第二端与所述第一开关(M1)的控制端连接；
所述第二电容(Ccp)的第一端与所述第一开关(M1)的第二端连接，所述第二电容(Ccp)的第二端与所述补偿电阻(R1)的第一端连接，所述补偿电阻(R1)的第二端与数据信号端(Data)连接；
所述发光组件(D)的第二端与第三电源(VSS)连接。
2.根据权利要求1所述的像素补偿电路，其特征在于，所述第三开关(M3)为双栅晶体管。
3.根据权利要求1所述的像素补偿电路，其特征在于，所述第一开关(M1)为PMOS晶体管。
4.根据权利要求3所述的像素补偿电路，其特征在于，所述第二开关(M2)为PMOS晶体管或NMOS晶体管；和/或，
所述第三开关(M3)为PMOS晶体管或NMOS晶体管。
5.一种像素补偿方法，应用于权利要求1至4中任一所述的像素补偿电路，其特征在于，包括第一阶段、第二阶段、第三阶段以及第四阶段，其中，
所述第一阶段为复位阶段，用于对所述第一开关(M1)进行复位，第二电源(Vcp)输出高电平，第三电源(VSS)输出低电平，数据信号端(Data)输出基准电平，第二扫描信号端(SCAN2)控制所述第二开关(M2)处于导通状态，第一扫描信号端(SCAN1)控制所述第三开关(M3)处于关断状态，复位信号端(Reset)输出所述基准电平，所述基准电平通过所述第二开关(M2)传送至所述第一开关(M1)的控制端，控制所述第一开关(M1)进行复位；
所述第二阶段为补偿阶段，用于对所述第一开关(M1)进行阈值补偿，所述第二电源(Vcp)输出高电平，所述第三电源(VSS)输出高电平，所述数据信号端(Data)输出低电平，所述第二扫描信号端(SCAN2)控制所述第二开关(M2)处于关断状态，所述第一扫描信号端(SCAN1)控制所述第三开关(M3)处于导通状态，所述第一开关(M1)处于二极管连接状态，在所述第一开关(M1)的控制端形成补偿电压；
所述第三阶段为写入阶段，用于对所述第一开关(M1)进行数据写入，所述第二电源(Vcp)输出高电平，所述第三电源(VSS)输出高电平，所述第二扫描信号端(SCAN2)控制所述第二开关(M2)处于关断状态，所述第一扫描信号端(SCAN1)控制所述第三开关(M3)处于导通状态，所述数据信号端(Data)输出高电平，所述高电平通过所述第三开关(M3)和第二电容(Ccp)传送至所述第一电容(Cst)的第二端，在所述第一开关(M1)的控制端形成写入电压；
所述第四阶段为发光阶段，所述第二电源(Vcp)输出低电平，所述第三电源(VSS)输出低电平，所述数据信号端(Data)输出低电平，所述第二扫描信号端(SCAN2)控制所述第二开关(M2)处于关断状态，所述第一扫描信号端(SCAN1)控制所述第三开关(M3)处于关断状态，所述第一开关(M1)处于导通状态，所述发光组件(D)流过驱动电流，所述驱动电流驱动所述发光组件(D)发光。
6.根据权利要求5所述的像素补偿方法，其特征在于，所述第三开关(M3)为双栅晶体管。
7.根据权利要求5所述的像素补偿方法，其特征在于，所述第一开关(M1)为PMOS晶体管；和/或，
所述第二开关(M2)为PMOS晶体管或NMOS晶体管；和/或，
所述第三开关(M3)为PMOS晶体管或NMOS晶体管。
8.根据权利要求7所述的像素补偿方法，其特征在于，当所述第二开关(M2)和所述第三开关(M3)为PMOS晶体管时，
在所述第一阶段内，所述第二电源(Vcp)为高电平，所述第三电源(VSS)为低电平，所述数据信号端(Data)为基准电平，所述第一扫描信号端(SCAN1)为高电平，所述第二扫描信号端(SCAN2)为低电平，所述复位信号端(Reset)为所述基准电平；
在所述第二阶段内，所述第二电源(Vcp)为高电平，所述第三电源(VSS)为高电平，所述数据信号端(Data)为低电平，所述第一扫描信号端(SCAN1)为低电平，所述第二扫描信号端(SCAN2)为高电平，所述复位信号端(Reset)为高电平；
在所述第三阶段内，所述第二电源(Vcp)为高电平，所述第三电源(VSS)为高电平，所述数据信号端(Data)为高电平，所述第一扫描信号端(SCAN1)为低电平，所述第二扫描信号端(SCAN2)为高电平，所述复位信号端(Reset)为高电平；
在所述第四阶段内，所述第二电源(Vcp)为低电平，所述第三电源(VSS)为低电平，所述数据信号端(Data)为低电平，所述第一扫描信号端(SCAN1)为高电平，所述第二扫描信号端(SCAN2)为高电平，所述复位信号端(Reset)为高电平。
9.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-4任一所述的像素补偿电路。
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