CN108538250A - 像素电路及其驱动方法、显示装置 - Google Patents

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CN108538250A CN201710125363.1A CN201710125363A CN108538250A CN 108538250 A CN108538250 A CN 108538250A CN 201710125363 A CN201710125363 A CN 201710125363A CN 108538250 A CN108538250 A CN 108538250A
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杨楠
朱晖
宋艳芹
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Abstract

本发明提供了一种像素电路及其驱动方法、显示装置，该像素电路包括第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管、第五薄膜晶体管、第六薄膜晶体管、第七薄膜晶体管、第一电容以及发光器件。本发明对第一薄膜晶体管(驱动薄膜晶体管)的阈值电压进行补偿，使流过发光器件的电流变得与第一薄膜晶体管的阈值电压无关，改善画面的显示效果。

Description

像素电路及其驱动方法、显示装置
技术领域
本发明涉以及显示技术领域，特别涉及一种像素电路及其驱动方法、显示装置。
背景技术
有机发光二极管(Organic Light Emitting Display，OLED)显示装置具有自发光、驱动电压低、发光效率高、响应时间短、清晰度与对比度高、近180°视角、使用温度范围宽，可实现柔性显示与大面积全色显示等诸多优点，被业界公认为是最有发展潜力的显示装置。
OLED显示装置按照驱动方式可以分为无源矩阵型OLED(Passive Matrix OLED，PMOLED)以及有源矩阵型OLED(Active Matrix OLED，AMOLED)两大类，即直接寻址以及薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)矩阵寻址两类。其中，AMOLED具有呈阵列式排布的像素，属于主动显示类型，发光效能高，通常用作高清晰度的大尺寸显示装置。
AMOLED是电流驱动器件，当有电流流过有机发光二极管时，有机发光二极管发光，且发光亮度由流过有机发光二极管自身的电流决定。大部分已有的集成电路(IntegratedCircuit，IC)都只传输电压信号，故AMOLED的像素驱动电路需要完成将电压信号转变为电流信号的任务。传统的像素电路通常为2T1C，即两个薄膜晶体管加一个电容的结构，将电压变换为电流。
如图1所述，传统的用于AMOLED的2T1C像素驱动电路，包括一第一薄膜晶体管T10、一第二薄膜晶体管T20、以及一电容C，所述第一薄膜晶体管T10为开关薄膜晶体管，所述第二薄膜晶体管T20为驱动薄膜晶体管，所述电容C为存储电容。具体地，所述第一薄膜晶体管T10的栅极电性连接扫描信号Scan，源极电性连接数据信号Data，漏极与第二薄膜晶体管T20的栅极以及电容C的一端电性连接；所述第二薄膜晶体管T20的源极电性连接第一电压端VDD，漏极电性连接有机发光二级管D的阳极；有机发光二级管D的阴极接地；电容C的一端电性连接第一薄膜晶体管T10的漏极，另一端电性连接第二薄膜晶体管T20的源极。AMOLED显示时，扫描信号Scan控制第一薄膜晶体管T10打开，数据信号Data经过第一薄膜晶体管T10进入到第二薄膜晶体管T20的栅极以及电容C，然后第一薄膜晶体管T10闭合，由于电容C的存储作用，第二薄膜晶体管T20的栅极电压仍可继续保持数据信号电压，使得第二薄膜晶体管T20处于导通状态，驱动电流通过第二薄膜晶体管T20进入有机发光二级管D，驱动有机发光二级管D发光。
上述传统的用于AMOLED的2T1C像素驱动电路对驱动薄膜晶体管的阈值电压漂移很敏感，随着驱动薄膜晶体管的阈值电压漂移，流过有机发光二极管的电流变化很大，直接导致有机发光二极管的发光很不稳定、亮度很不均匀，极大地影响画面的显示效果。
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，以解决显示亮度不均匀的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种像素电路，包括：第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管、第五薄膜晶体管、第六薄膜晶体管、第七薄膜晶体管、第一电容以及发光器件；其中，第一薄膜晶体管的栅极电性连接于第一电容的一端以及第三薄膜晶体管的第一电极，所述第一薄膜晶体管的第一电极电性连接于第二薄膜晶体管的第二电极以及第六薄膜晶体管的第二电极，所述第一薄膜晶体管的第二电极电性连接于第七薄膜晶体管的第一电极、第四薄膜晶体管的第二电极以及第五薄膜晶体管的第二电极；所述第二薄膜晶体管的栅极电性连接于第三扫描控制信号，所述第二薄膜晶体管的第一电极电性连接于数据信号；所述第三薄膜晶体管以及第四薄膜晶体管的栅极电性连接于第二扫描控制信号，所述第三薄膜晶体管的第二电极电性连接于第四薄膜晶体管的第一电极；所述第五薄膜晶体管的栅极电性连接于第一扫描控制信号，所述第五薄膜晶体管的第一电极电性连接于参考电压信号；所述第六薄膜晶体管的栅极电性连接于第四扫描控制信号，所述第六薄膜晶体管的第一电极电性连接于第一电压端以及第一电容的另一端；所述第七薄膜晶体管的栅极电性连接于第五扫描控制信号，所述第七薄膜晶体管的第二电极电性连接于发光器件的阳极；所述发光器件的阴极连接于第二电压端。
可选的，在所述的像素电路中，所述第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管、第五薄膜晶体管、第六薄膜晶体管、第七薄膜晶体管均为P型晶体管。
可选的，在所述的像素电路中，所述第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管、第五薄膜晶体管、第六薄膜晶体管、第七薄膜晶体管均为低温多晶硅薄膜晶体管。
可选的，在所述的像素电路中，所述第一电极为源极，所述第二电极为漏极；或者，所述第一电极为漏极，所述第二电极为源极。
可选的，在所述的像素电路中，所述第一扫描控制信号、第二扫描控制信号、第三扫描控制信号、第四扫描控制信号以及第五扫描控制信号均通过外部时序控制器提供。
可选的，在所述的像素电路中，所述发光器件是OLED。
可选的，在所述的像素电路中，还包括第二电容，所述第二电容的一端电性连接于第二薄膜晶体管的栅极，所述第二电容的另一端电性连接于第一薄膜晶体管的栅极。
本发明还提供一种显示装置，采用如上所述的像素电路。
本发明更提供一种像素电路的驱动方法，包括：
在第一时间段，第一薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管、第五薄膜晶体管、第七薄膜晶体管导通，利用参考电压信号初始化第一薄膜晶体管的栅极电压和发光器件的阳极电压；
在第二时间段，第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管导通，第一薄膜晶体管的栅极电压变为VDATA-|Vth|，其中，VDATA为数据信号的电压，Vth为第一薄膜晶体管的阈值电压；
在第三时间段，第一薄膜晶体管，第六薄膜晶体管、第七薄膜晶体管导通，完成阈值电压补偿，驱动发光器件发光。
可选的，在所述的像素电路的驱动方法中，在第一时间段，第一扫描控制信号、第二扫描控制信号、第五扫描控制信号提供低电平，第三扫描控制信号、第四扫描控制信号及数据信号提供高电平；在第二时间段，第二扫描控制信号、第三扫描控制信号及数据信号提供低电平，第一扫描控制信号、第四扫描控制信号及第五扫描控制信号提供高电平；在第三时间段，第四扫描控制信号及第五扫描控制信号提供低电平，第一扫描控制信号、第二扫描控制信号、第三扫描控制信号及数据信号提供高电平。
在本发明提供的像素电路及其驱动方法中，对第一薄膜晶体管(驱动薄膜晶体管)的阈值电压进行补偿，使流过发光器件的电流变得与阈值电压无关，从而使流过发光器件诸如有机发光二极管的电流稳定，改善画面的显示效果。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为传统的用于AMOLED的2T1C像素驱动电路的电路示意图；
图2为本发明实施例中一种像素电路的电路示意图；
图3为本发明实施例中一种像素电路的时序图；
图4为本发明实施例中一种像素电路在第一时间段t1的示意图；
图5为本发明实施例中一种像素电路在第二时间段t2的示意图；
图6为本发明实施例中一种像素电路在第三时间段t3的示意图；
图7为本发明实施例中另一种像素电路的电路示意图。
具体实施方式
在背景技术中已经提及，传统的像素电路对驱动薄膜晶体管(TFT)的阈值电压漂移很敏感，而在实际的生产工艺中，很难保证各个像素的驱动TFT的阈值电压相同，因此，即使每个像素的数据电压一样，流经OLED的电流也不一样，亮度也因此有差别，从而产生显示不均匀的问题。基于此，本发明提供一种新的像素电路，对驱动薄膜晶体管的阈值电压进行补偿，使流过发光器件的电流变得与阈值电压无关，可避免由于阈值电压漂移导致的驱动电流不稳定，显示亮度不均匀的问题。进一步地，由于该像素电路采用第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管、第五薄膜晶体管的栅极串联的模式，有利于减少发光器件初始化的漏电流和驱动TFT的漏电流。
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。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。
请参阅图2，本实施例提供一种像素电路，包括：第一薄膜晶体管M1、第二薄膜晶体管M2、第三薄膜晶体管M3、第四薄膜晶体管M4、第五薄膜晶体管M5、第六薄膜晶体管M6、第七薄膜晶体管M7、第一电容C1以及发光器件L。
其中，第一薄膜晶体管M1的栅极电性连接于第一电容C1的一端以及第三薄膜晶体管M3的第一电极，所述第一薄膜晶体管M1的第一电极电性连接于第二薄膜晶体管M2的第二电极以及第六薄膜晶体管M6的第二电极，所述第一薄膜晶体管M1的第二电极电性连接于第七薄膜晶体管M7的第一电极、第四薄膜晶体管M4的第二电极以及第五薄膜晶体管M5的第二电极；所述第二薄膜晶体管M2的栅极电性连接于第三扫描控制信号S3，所述第二薄膜晶体管M2的第一电极电性连接于数据信号VDATA；所述第三薄膜晶体管M3以及第四薄膜晶体管M4的栅极电性连接于第二扫描控制信号S2，所述第三薄膜晶体管M3的第二电极电性连接于第四薄膜晶体管M4的第一电极；所述第五薄膜晶体管M5的栅极电性连接于第一扫描控制信号S1，所述第五薄膜晶体管M5的第一电极电性连接于参考电压信号VREF；所述第六薄膜晶体管M6的栅极电性连接于第四扫描控制信号S4，所述第六薄膜晶体管M6的第一电极电性连接于第一电压端VDD以及第一电容C1的另一端；所述第七薄膜晶体管M7的栅极电性连接于第五扫描控制信号S5，所述第七薄膜晶体管M7的第二电极电性连接于发光器件L的阳极；所述发光器件L的阴极连接于第二电压端VSS。
所述第一薄膜晶体管M1为驱动薄膜晶体管，用于驱动有机发光二极管OLED发光。所述第二薄膜晶体管M2、第三薄膜晶体管M3、第四薄膜晶体管M4、第五薄膜晶体管M5、第六薄膜晶体管M6、第七薄膜晶体管M7为开关薄膜晶体管。
根据晶体管沟道类型的不同，可以将晶体管分为P沟道晶体管(称为P型晶体管)和N沟道晶体管(称为N型晶体管)。本实施例中，所述第一薄膜晶体管M1、第二薄膜晶体管M2、第三薄膜晶体管M3、第四薄膜晶体管M4、第五薄膜晶体管M5、第六薄膜晶体管M6、第七薄膜晶体管M7均为P型晶体管，低电平时导通。其中，第一电极为源极，第二电极为漏极。应理解，所述第一至第七薄膜晶体管M1～M7也可以是不同类型的薄膜晶体管，比如，第一薄膜晶体管M1为P型晶体管，而第二至第七薄膜晶体管M2～M7为N型晶体管。另外，根据晶体管导电方式的不同，可以将上述像素电路中的晶体管分为增强型晶体管和耗尽型晶体管，以下实施例均是以采用P型增强型晶体管为例进行的说明。此外，所述第一至第七薄膜晶体管M1～M7可以为低温多晶硅(LTPS)薄膜晶体管或氧化物半导体薄膜晶体管。当采用P型晶体管时通常是采用LTPS薄膜晶体管，当采用N型晶体管时通常是采用氧化物半导体薄膜晶体管，当然，也可以采用低温多晶硅的N型晶体管。
所述发光器件L可以是现有技术中包括LED(Light Emitting 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。以下实施例均是以采用OLED为例进行的说明。
在本实施例中，第一电压端VDD输入的电压可以是高电压，第二电压端VSS输入的电压可以是低电压或接地端，参考电压信号VREF输入的电压可以是负压。应理解，这里的高、低仅表示输入的电压之间的相对大小关系。所述第一扫描控制信号S1、第二扫描控制信号S2、第三扫描控制信号S3、第四扫描控制信号S4、第五扫描控制信号S5均可通过外部时序控制器提供。
图3为本发明一实施例中像素电路的时序图。如图3所示，该像素电路实现阈值电压补偿功能包括三个时间段，分别为第一时间段t1、第二时间段t2以及第三时间段t3。
在第一时间段t1，第一扫描控制信号S1、第二扫描控制信号S2、第五扫描控制信号S5提供低电平，结合图4所示，在该第一时间段t1，第一薄膜晶体管M1、第三薄膜晶体管M3、第四薄膜晶体管M4、第五薄膜晶体管M5、第七薄膜晶体管M7导通，利用参考电压信号VREF初始化第一薄膜晶体管M1(驱动TFT)的栅极电压和OLED的阳极电压。此时，第一电容C1一端的电压为参考电压信号VREF的电压，另一端的电压为第一电压端VDD的电压。在该第一时间段t1，第三扫描控制信号S3、第四扫描控制信号S4及数据信号VDATA均提供高电平，第二薄膜晶体管M2、第六薄膜晶体管M6关闭，控制OLED不发光。
在第二时间段t2，第二扫描控制信号S2、第三扫描控制信号S3及数据信号VDATA均提供低电平，结合图5所示，在该第二时间段t2，第一薄膜晶体管M1、第二薄膜晶体管M2、第三薄膜晶体管M3、第四薄膜晶体管M4导通，数据信号VDATA输入的高电平可以写入第一薄膜晶体管M1(驱动TFT)的源极，第一薄膜晶体管M1的栅极电压变为VDATA-|Vth|，其中，VDATA为数据信号VDATA的电压，Vth为第一薄膜晶体管M1的阈值电压。该公式中的(-|Vth|)表示第一薄膜晶体管M1自身的阈值电压为负值，这是因为本发明实施例是以P型增强型晶体管为例进行的说明，P型增强型晶体管的阈值电压为负值。此时，第一电容C1一端的电压变为VDATA-|Vth|，另一端的电压为第一电压端VDD的电压。在该第二时间段t2，第一扫描控制信号S1、第四扫描控制信号S4及第五扫描控制信号S5均提供高电平，第五薄膜晶体管M5、第六薄膜晶体管M6、第七薄膜晶体管M7关闭，控制OLED不发光。
在第三时间段t3，第四扫描控制信号S4及第五扫描控制信号S5均提供低电平，第一扫描控制信号S1、第二扫描控制信号S2、第三扫描控制信号S3及数据信号VDATA均提供高电平。结合图6所示，在该第三时间段t3，第一薄膜晶体管M1，第六薄膜晶体管M6、第七薄膜晶体管M7导通，第二薄膜晶体管M2、第三薄膜晶体管M3、第四薄膜晶体管M4、第五薄膜晶体管M5关闭，完成阈值电压补偿，驱动OLED发光。此时，第一薄膜晶体管M1的第一电极(即源极)的电压为第一电压端VDD的电压VDD，栅极电压为VDATA-|Vth|，第一薄膜晶体管M1的源栅电压Vsg(即第一薄膜晶体管M1的源极电压与栅极电压之间的差值)为：
Vsg＝Vs-Vg＝VDD-(VDATA-|Vth|)；
在此情况下，流经OLED的电流IOLED为：
IOLED＝1/2·μ·Cox·W/L·(Vsg-|Vth|)2＝1/2·μ·Cox·W/L·(VDD-VDATA)2
其中，μ为驱动TFT的电子迁移率，Cox为驱动TFT栅极与其通道之间的电容，W/L为驱动TFT的通道宽长比，VDD为实际工作时驱动TFT的第一电压端VDD的电压，VDATA为数据信号VDATA的电压。
从以上公式可以看出，流经发光二极管OLED的电流IOLED只与第一电压端VDD与数据信号VDATA有关，而与驱动TFT(第一薄膜晶体管M1)的阈值电压无关。即使两个像素的驱动TFT的阈值电压不一样，两个像素的流经件OLED的电流也是一样的，即这两个像素的OLED的亮度是一样的。
经实验发现，当第一薄膜晶体管M1即驱动薄膜晶体管的阈值电压相对于-1.5V分别漂移±0.3V时，流过有机发光二级管OLED的电流变化率约为1.87％，流过有机发光二级管OLED的电流稳定，有机发光二极管OLED的发光亮度均匀，从而改善画面的显示效果。
图7为本发明实施例中另一种像素电路的电路示意图。如图7所示，所述像素电路还可以包括第二电容C2，所述第二电容C2的一端电性连接于第二薄膜晶体管M2的栅极，所述第二电容C2的另一端电性连接于第一薄膜晶体管M1的栅极，该电容可以提高第一薄膜晶体管M1的栅极电压，屏体的暗态的电流更小，显著提高屏体的对比度，提高屏体显示品质。
本发明还提供一种显示装置，采用如上所述的像素电路，此处不再赘述。所述显示装置例如是OLED显示屏。
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、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管、第五薄膜晶体管、第六薄膜晶体管、第七薄膜晶体管、第一电容以及发光器件；
其中，第一薄膜晶体管的栅极电性连接于第一电容的一端以及第三薄膜晶体管的第一电极，所述第一薄膜晶体管的第一电极电性连接于第二薄膜晶体管的第二电极以及第六薄膜晶体管的第二电极，所述第一薄膜晶体管的第二电极电性连接于第七薄膜晶体管的第一电极、第四薄膜晶体管的第二电极以及第五薄膜晶体管的第二电极；所述第二薄膜晶体管的栅极电性连接于第三扫描控制信号，所述第二薄膜晶体管的第一电极电性连接于数据信号；所述第三薄膜晶体管以及第四薄膜晶体管的栅极电性连接于第二扫描控制信号，所述第三薄膜晶体管的第二电极电性连接于第四薄膜晶体管的第一电极；所述第五薄膜晶体管的栅极电性连接于第一扫描控制信号，所述第五薄膜晶体管的第一电极电性连接于参考电压信号；所述第六薄膜晶体管的栅极电性连接于第四扫描控制信号，所述第六薄膜晶体管的第一电极电性连接于第一电压端以及第一电容的另一端；所述第七薄膜晶体管的栅极电性连接于第五扫描控制信号，所述第七薄膜晶体管的第二电极电性连接于发光器件的阳极；所述发光器件的阴极连接于第二电压端。
2.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、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管、第五薄膜晶体管、第六薄膜晶体管以及第七薄膜晶体管均为P型晶体管。
3.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、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管、第五薄膜晶体管、第六薄膜晶体管以及第七薄膜晶体管均为低温多晶硅薄膜晶体管。
4.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述第一电极为源极，所述第二电极为漏极；或者，所述第一电极为漏极，所述第二电极为源极。
5.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述第一扫描控制信号、第二扫描控制信号、第三扫描控制信号、第四扫描控制信号以及第五扫描控制信号均通过外部时序控制器提供。
6.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述发光器件是OLED。
7.如权利要求1至6中任一项至所述的像素电路，其特征在于，还包括第二电容，所述第二电容的一端电性连接于第二薄膜晶体管的栅极，所述第二电容的另一端电性连接于第一薄膜晶体管的栅极。
8.一种显示装置，其特征在于，采用如权利要求1至7中任一项所述的像素电路。
9.一种如权利要求1至7中任一项所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，包括：
在第一时间段，第一薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管、第五薄膜晶体管、第七薄膜晶体管导通，利用参考电压信号初始化第一薄膜晶体管的栅极电压和发光器件的阳极电压；
在第二时间段，第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管导通，第一薄膜晶体管的栅极电压变为VDATA-|Vth|，其中，VDATA为数据信号的电压，Vth为第一薄膜晶体管的阈值电压；
在第三时间段，第一薄膜晶体管，第六薄膜晶体管、第七薄膜晶体管导通，完成阈值电压补偿，驱动发光器件发光。
10.如权利要求9所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，在第一时间段，第一扫描控制信号、第二扫描控制信号、第五扫描控制信号提供低电平，第三扫描控制信号、第四扫描控制信号及数据信号提供高电平；在第二时间段，第二扫描控制信号、第三扫描控制信号及数据信号提供低电平，第一扫描控制信号、第四扫描控制信号及第五扫描控制信号提供高电平；在第三时间段，第四扫描控制信号及第五扫描控制信号提供低电平，第一扫描控制信号、第二扫描控制信号、第三扫描控制信号及数据信号提供高电平。
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